JP2015190821A - Rotor, rotation reference detector, and wing vibration data acquisition device - Google Patents

Rotor, rotation reference detector, and wing vibration data acquisition device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor provided with a rotation reference enabling highly accurate detection of the rotation reference without using a key groove and a paint regardless of existence/absence of polishing on the outer peripheral surface of the rotor.SOLUTION: A rotor 10 includes a dark color part 13a and a bright color part 13b adjoining each other in the circumferential direction on the peripheral surface 13 thereof. A boundary between the dark color part 13a and the bright color part 13b functions as a rotation reference R. The dark color part 13a is a dark-color chemical conversion coating formed by applying chemical conversion to a metal used as a basis of the peripheral surface 13, and the bright color part 13b has a higher light reflectivity than the dark color part 13a.

Description

本発明は、回転駆動され、その回転軸まわりの周方向における基準位置を示す回転基準が設けられた回転体に関する。また、本発明は、この回転体を備える回転基準検出装置と翼振動データ取得装置に関する。   The present invention relates to a rotating body that is rotationally driven and provided with a rotation reference that indicates a reference position in a circumferential direction around the rotation axis. The present invention also relates to a rotation reference detection device and a blade vibration data acquisition device provided with this rotating body.

本願において、回転体は、例えば、ターボ機械や圧縮機などの流体機械（回転機械）に設けられ、その回転軸まわりに回転駆動されるものである。また、本願において、回転体は、その回転軸まわりに回転駆動される歯車であってもよい。   In the present application, the rotating body is provided, for example, in a fluid machine (rotary machine) such as a turbo machine or a compressor, and is driven to rotate around its rotation axis. Further, in the present application, the rotating body may be a gear that is rotationally driven around its rotation axis.

回転体の回転数、回転角、振動特性などを計測するために、回転体に回転基準を設けることが行われている。この回転基準は、回転体の回転軸まわりの周方向における基準位置を示す。このような回転基準を設けた回転体の回転数や振動特性を計測する装置が、例えば下記の特許文献１、２に記載されている。   In order to measure the rotation speed, rotation angle, vibration characteristics, etc. of the rotating body, a rotation reference is provided on the rotating body. The rotation reference indicates a reference position in the circumferential direction around the rotation axis of the rotating body. Devices for measuring the rotational speed and vibration characteristics of a rotating body provided with such a rotation reference are described in, for example, Patent Documents 1 and 2 below.

特許文献１では、次のように、回転基準を設けて回転体の回転数を計測している。この文献では、回転体は、ターボ―チャージャのタービンシャフトである。タービンシャフトに設けられた過給側インペラの先端に六角ナットを設けている。この六角ナットの外周面である六面のうち一面を研磨し、この一面を反射部にしている。反射部は、回転基準として機能する。回転基準は、タービンシャフトと共に回転して、一回転する度に、周方向における基準通過静止位置を通過する。この基準通過静止位置に光を照射する発光部を設けている。反射部は、タービンシャフトが一回転する度に、基準通過静止位置にて、発光部からの光を反射するので、この反射光により回転基準信号（パルス信号）を生成する。この回転基準信号に基づいてタービンシャフトの回転数を計測している。   In patent document 1, the rotation reference | standard is provided as follows and the rotation speed of a rotary body is measured. In this document, the rotor is a turbocharger turbine shaft. A hex nut is provided at the tip of the supercharging side impeller provided on the turbine shaft. One of the six surfaces that is the outer peripheral surface of the hexagon nut is polished, and this one surface is used as a reflection portion. The reflection unit functions as a rotation reference. The rotation reference rotates together with the turbine shaft, and passes through a reference passing stationary position in the circumferential direction every time it rotates. A light emitting section for irradiating light is provided at the reference passing stationary position. Each time the turbine shaft makes one revolution, the reflecting portion reflects light from the light emitting portion at the reference passing stationary position, so that a rotation reference signal (pulse signal) is generated by the reflected light. The rotation speed of the turbine shaft is measured based on this rotation reference signal.

特許文献２では、次のように、回転基準を設けて回転体の回転翼の振動特性を計測している。この文献では、回転体は、ガスタービンの回転シャフトである。回転シャフトにおいて、回転体の回転軸まわりの周方向における一箇所に回転基準を設けている。この回転基準は、タービンシャフトと共に回転して、一回転する度に、周方向における基準通過静止位置を通過する。回転基準がこの基準通過静止位置を通過する時点を検出するとともに、回転シャフトに設けた回転翼が、翼通過静止位置を通過する時点を検出している。これらの検出結果に基づいて、回転翼の振動特性を求めている。   In Patent Literature 2, as described below, a rotation reference is provided to measure the vibration characteristics of the rotor blades of the rotating body. In this document, the rotating body is a rotating shaft of a gas turbine. In the rotating shaft, a rotation reference is provided at one place in the circumferential direction around the rotating shaft of the rotating body. The rotation reference rotates together with the turbine shaft, and passes through a reference passing stationary position in the circumferential direction every time it rotates once. The time point when the rotation reference passes through the reference passing stationary position is detected, and the time point when the rotating blade provided on the rotating shaft passes through the blade passing stationary position is detected. Based on these detection results, the vibration characteristics of the rotor blades are obtained.

なお、下記の特許文献３は、本発明に関連するクロメート処理が記載されている。   In addition, the following patent document 3 describes a chromate treatment related to the present invention.

実開平２−８９３６２号公報Japanese Utility Model Publication No. 2-89362 特開２００１−１６５０８９号公報JP 2001-165089 A 特開２００７−１５４２８６号公報JP 2007-154286 A

特許文献１では、六角ナットの一面を研磨しているが、例えば、回転体の外周全体が既に研磨されている場合や、回転体の外周全体を研磨することが好ましい場合には、外周全体の研磨により回転基準を設けることができない。そのため、回転体における外周全体の研磨の有無にかかわらず、回転基準を設けられるようにすることが望まれる。   In Patent Document 1, one surface of the hexagon nut is polished. For example, when the entire outer periphery of the rotating body is already polished, or when it is preferable to polish the entire outer periphery of the rotating body, the entire outer periphery of the rotating body is polished. A rotation reference cannot be provided by polishing. Therefore, it is desirable to provide a rotation reference regardless of whether or not the entire outer periphery of the rotating body is polished.

また、回転体の周方向一箇所に、回転基準としてキー溝を設けることもできる。しかし、キー溝を設ける場合には、回転体に、追加の機械加工を行う必要がある。このような機械加工を省略したい場合もある。   In addition, a keyway can be provided as a rotation reference at one place in the circumferential direction of the rotating body. However, when the key groove is provided, it is necessary to perform additional machining on the rotating body. In some cases, such machining may be omitted.

また、回転体の周方向一箇所に、回転基準として油性塗料を塗布することもできる。しかし、回転体の回転速度が高い場合には、塗料に作用する遠心力により塗料が剥がれてしまう。また、回転体が高温になる場合には、塗料が溶けて剥がれてしまう。   Moreover, an oil-based paint can also be apply | coated to one place of the circumferential direction of a rotary body as a rotation reference. However, when the rotational speed of the rotating body is high, the paint is peeled off due to the centrifugal force acting on the paint. Further, when the rotating body becomes high temperature, the paint melts and peels off.

そこで、本発明の目的は、回転体における外周面の研磨の有無にかかわらず、キー溝と塗料を用いなくても、高精度に回転基準を検出可能にする回転基準を設けた回転体を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、このような回転体を備える回転基準検出装置および翼振動データ取得装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotating body provided with a rotation reference that can detect the rotation reference with high accuracy without using a keyway and paint regardless of whether the outer peripheral surface of the rotating body is polished or not. There is to do.
Another object of the present invention is to provide a rotation reference detection device and a blade vibration data acquisition device provided with such a rotating body.

上述の目的を達成するため、本発明によると、回転軸まわりに回転駆動される回転体であって、
前記回転軸まわりの周方向に延びる周面を含み、該周面における前記周方向の設定位置に回転基準が設けられており、
回転体が一回転する度に、回転する前記回転基準が、基準検出用の光センサからの光が照射される基準通過静止位置を通過することにより、基準通過静止位置からの反射光の強度が変化し、この変化に基づいて回転基準信号が生成され、
前記回転体は、前記周面において、前記周方向に隣接する暗色部と明色部とを含み、暗色部と明色部との境界が前記回転基準として機能し、
暗色部は、前記周面の土台となる金属に、化成処理を施すことにより形成された暗色の化成被膜であり、明色部は、暗色部よりも高い光の反射率を有する、ことを特徴とする回転体が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a rotating body that is rotationally driven around a rotation axis,
Including a circumferential surface extending in the circumferential direction around the rotation axis, and a rotation reference is provided at a setting position in the circumferential direction on the circumferential surface;
Each time the rotating body makes one rotation, the rotating reference that rotates rotates through the reference passing stationary position irradiated with the light from the reference detection optical sensor, so that the intensity of reflected light from the reference passing stationary position is increased. And a rotation reference signal is generated based on this change,
The rotating body includes a dark color portion and a light color portion adjacent to each other in the circumferential direction on the peripheral surface, and a boundary between the dark color portion and the light color portion functions as the rotation reference,
The dark color portion is a dark chemical conversion film formed by subjecting the metal that forms the base of the peripheral surface to chemical conversion, and the light color portion has a higher light reflectance than the dark color portion. A rotating body is provided.

本発明は、例えば、以下のように構成される。   The present invention is configured as follows, for example.

前記化成処理はクロメート処理であり、前記化成被膜はクロメート被膜である。   The chemical conversion treatment is a chromate treatment, and the chemical conversion coating is a chromate coating.

前記化成被膜の色は黒である。   The color of the chemical conversion film is black.

このように化成被膜の色を黒にすることにより、回転基準が、基準通過静止位置を通過する時における、基準通過静止位置からの反射光の強度変化を最も大きくできる。   By making the color of the chemical conversion film black in this way, the intensity change of the reflected light from the reference passage stationary position can be maximized when the rotation reference passes through the reference passage stationary position.

前記明色部は、回転体の地金、または、回転体の地金上に形成された金属メッキ層である。   The light-colored portion is a rotating metal or a metal plating layer formed on the rotating metal.

このように、明色部は、回転体を形成する回転体の地金、または、回転体に強固に結合された金属メッキ層である。したがって、回転体が高速で回転しても、回転基準を構成する明色部（回転体の地金またはメッキ層）が遠心力の作用により回転体から剥がれることを防止できる。   As described above, the light-colored portion is a base metal of the rotating body that forms the rotating body, or a metal plating layer that is firmly bonded to the rotating body. Therefore, even if the rotating body rotates at a high speed, it is possible to prevent the light-colored portion (the base metal or the plating layer of the rotating body) constituting the rotation reference from being peeled off from the rotating body due to the action of centrifugal force.

また、本発明によると、上述の回転体と、前記回転基準を検出する基準検出用の光センサと、を備え、
基準検出用の光センサは、基準通過静止位置に光を照射し、基準通過静止位置からの反射光を受け、前記回転基準が基準通過静止位置を通過する時に生じる前記反射光の強度変化を示す回転基準信号を出力する、ことを特徴とする回転基準検出装置が提供される。 Further, according to the present invention, comprising the above rotating body, and a reference detection optical sensor for detecting the rotation reference,
An optical sensor for reference detection irradiates light at a reference passage stationary position, receives reflected light from the reference passage stationary position, and indicates an intensity change of the reflected light that occurs when the rotation reference passes through the reference passage stationary position. There is provided a rotation reference detection device that outputs a rotation reference signal.

さらに、本発明によると、上述の回転基準検出装置を備える翼振動データ取得装置であって、
前記回転体は、前記回転軸と平行な軸方向の設定位置にて、前記周方向に間隔をおいて設けられた複数の回転翼を有するインペラを含み、
前記回転翼を検出する翼検出用の光センサを備え、翼検出用の光センサは、翼通過静止位置に光を照射し、回転翼が翼通過静止位置にある時に、該回転翼から該光の反射光を受け、この反射光による翼検出信号を出力し、
基準検出用の光センサからの前記回転基準信号と、翼検出用の光センサからの翼検出信号とから、該翼検出信号に対応する回転翼が、複数の回転翼のいずれであるかを認識するとともに、周期的に出力される前記回転基準信号に基づいて前記回転体の回転周期または回転数を求め、該認識と該回転周期または回転数に基づいて、該回転翼の振動を表わす振動データを求める信号処理部を備える、ことを特徴とする翼振動データ取得装置が提供される。 Furthermore, according to the present invention, there is provided a blade vibration data acquisition device comprising the above-described rotation reference detection device,
The rotating body includes an impeller having a plurality of rotating blades provided at intervals in the circumferential direction at a setting position in an axial direction parallel to the rotating shaft,
A blade detection optical sensor for detecting the rotor blade, the blade detection optical sensor irradiates light to the blade passing stationary position, and when the rotor blade is in the blade passing stationary position, the light from the rotor blade Output the wing detection signal by this reflected light,
Based on the rotation reference signal from the optical sensor for reference detection and the blade detection signal from the optical sensor for blade detection, it is recognized which of the plurality of rotor blades corresponds to the blade detection signal. In addition, the rotation data or rotation speed of the rotating body is obtained based on the rotation reference signal periodically output, and vibration data representing the vibration of the rotor blades based on the recognition and the rotation frequency or rotation speed. There is provided a blade vibration data acquisition device including a signal processing unit for obtaining

本発明の翼振動データ取得装置では、基準検出用の光センサと翼検出用の光センサとは、光を用いる同じ種類のセンサである。したがって、センサの種類による誤差を無くすことができる。
すなわち、回転基準が基準通過静止位置を通過することを検出するセンサの種類と、回転翼が翼通過静止位置を通過することを検出するセンサの種類とが互いに異なる場合（例えば、前者が光学式であり、後者が磁気式の場合）には、回転基準が基準通過静止位置を通過した時点から、その旨を示す回転基準信号が出力されるまでの応答時間と、回転翼が翼通過静止位置を通過した時点から、その旨を示す翼検出信号が出力されるまでの応答時間とに差が生じる可能性がある。この差により、基準通過静止位置を通過した回転翼が、複数の回転翼のいずれであるかを正しく認識できなくなる可能性がある。回転基準信号の出力時点に対する翼検出信号の出力時点の位相により、この翼検出信号に対応する回転翼が、信号処理部に認識されるからである。
これに対して、本発明の翼振動データ取得装置では、光を用いる同じ種類のセンサを用いるので、応答時間に差が生じることを回避できる。 In the blade vibration data acquisition device of the present invention, the reference detection optical sensor and the blade detection optical sensor are the same type of sensors that use light. Therefore, errors due to the type of sensor can be eliminated.
That is, when the type of sensor that detects that the rotation reference passes through the reference passage stationary position and the type of sensor that detects that the rotor blade passes through the blade passage stationary position are different from each other (for example, the former is optical In the case where the latter is a magnetic type), the response time from when the rotation reference passes the reference passing stationary position to the output of the rotation reference signal indicating that, and the rotor blade is at the blade passing stationary position There is a possibility that a difference will occur between the response time from the time of passing through to the time when the blade detection signal indicating that fact is output. Due to this difference, there is a possibility that the rotor blade that has passed through the reference passing stationary position cannot correctly recognize which of the plurality of rotor blades. This is because the rotor corresponding to the blade detection signal is recognized by the signal processing unit based on the phase of the blade detection signal when the rotation reference signal is output.
On the other hand, in the blade vibration data acquisition apparatus of the present invention, since the same type of sensor using light is used, it is possible to avoid a difference in response time.

また、暗色部（化成被膜）と明色部との境界により、回転基準信号を高精度に生成できる。したがって、回転基準信号は、回転基準が基準通過静止位置を通過する時点を高精度に示す。   Further, the rotation reference signal can be generated with high accuracy by the boundary between the dark color portion (chemical conversion film) and the light color portion. Therefore, the rotation reference signal indicates with high accuracy when the rotation reference passes through the reference passing stationary position.

このように、センサの種類による誤差を無くし、かつ、回転基準信号を高精度に生成できるので、振動データの精度が大幅に向上する。   As described above, since the error due to the type of sensor can be eliminated and the rotation reference signal can be generated with high accuracy, the accuracy of the vibration data is greatly improved.

例えば、前記回転体は、前記軸方向に間隔をおいて位置し、それぞれ、複数のラジアル軸受に支持される複数の被支持部を含み、
前記回転基準は、前記軸方向に関して、前記複数の被支持部のうち前記インペラに最も近い被支持部と、前記インペラとの間に位置する。 For example, the rotating body includes a plurality of supported portions that are spaced apart in the axial direction and are respectively supported by a plurality of radial bearings,
The rotation reference is located between the impeller and the supported portion closest to the impeller among the plurality of supported portions with respect to the axial direction.

このように、インペラに近い位置に、回転基準を設けることにより、上述の振動データに、回転体の回転時に生じ得る回転体のねじれの影響が反映されることを防止できる。   Thus, by providing the rotation reference at a position close to the impeller, it is possible to prevent the above-described vibration data from reflecting the influence of the torsion of the rotating body that may occur when the rotating body rotates.

上述した本発明の回転体によると、回転体に強固に結合される化成被膜により回転基準を構成している。したがって、周面と回転中心との距離が大きい場合に、回転体が高速で回転しても、回転基準を構成する化成被膜が遠心力の作用により回転体から剥がれることを防止できる。
また、回転体の周面の土台となる金属が周方向全体にわたって既に研磨されている場合でも、この金属上に化成被膜を形成することにより回転基準を構成することができる。
さらに、暗色の化成被膜（暗色部）と、光の反射率が高い明色部との境界が回転基準であるので、回転基準が、基準通過静止位置を通過することにより、基準通過静止位置からの反射光の強度が大きく変化する。したがって、回転基準を高精度に検出できる。
よって、回転体における外周面の研磨の有無にかかわらず、キー溝や塗料を用いなくても、高精度に回転基準を検出できる。 According to the rotating body of the present invention described above, the rotation reference is constituted by the chemical conversion film that is firmly bonded to the rotating body. Therefore, when the distance between the peripheral surface and the center of rotation is large, even if the rotating body rotates at a high speed, the chemical conversion film constituting the rotation reference can be prevented from peeling off from the rotating body due to the action of centrifugal force.
Moreover, even when the metal used as the foundation of the surrounding surface of a rotary body is already grind | polished over the whole circumferential direction, a rotation reference | standard can be comprised by forming a chemical conversion film on this metal.
Furthermore, since the boundary between the dark color conversion coating (dark color portion) and the light color portion with high light reflectance is the rotation reference, the rotation reference passes through the reference passage stationary position, so that The intensity of the reflected light greatly changes. Therefore, the rotation reference can be detected with high accuracy.
Therefore, the rotation reference can be detected with high accuracy without using a keyway or paint regardless of whether or not the outer peripheral surface of the rotating body is polished.

本発明の実施形態による回転体の一例を示す。An example of the rotary body by embodiment of this invention is shown. 回転体に形成するクロメート被膜を示す。The chromate film formed on a rotating body is shown. 回転体のインペラを概略的に示す。The impeller of a rotary body is shown schematically.

本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図１（Ａ）は、本発明の実施形態による回転体１０の一例を示す。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。回転体１０は、その回転軸Ｃまわりに回転駆動される。回転体１０は、産業用圧縮機に設けられる。図１（Ａ）において、回転体１０は、回転シャフト３と歯車５とインペラ７と複数の被支持部９を備える。回転シャフト３は、回転軸Ｃまわりに回転可能にラジアル軸受１１に支持される。歯車５は、回転シャフト３と同軸に回転シャフト３に固定される。歯車５は、別の歯車６に噛み合っている。この歯車６が、適宜の手段で回転駆動されることにより、歯車６から歯車５へ回転駆動力が伝達されて、回転体１０が回転駆動される。インペラ７は、回転軸Ｃと平行な軸方向（以下、単に軸方向という）の設定位置にて、複数の回転翼７ａを備える。複数の回転翼７ａは、回転シャフト３に固定され回転軸Ｃまわりの周方向（以下、単に周方向という）に間隔をおいて配置されている。複数の被支持部９は、軸方向に間隔をおいて位置し、それぞれ、複数のラジアル軸受１１にその半径方向（軸方向に直交する方向。以下同様）の荷重が支持される。歯車６から歯車５に伝達された回転駆動力で回転体１０が回転駆動されることにより、インペラ７が回転して流体を圧縮する。   FIG. 1A shows an example of a rotating body 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. The rotating body 10 is driven to rotate about the rotation axis C thereof. The rotating body 10 is provided in an industrial compressor. In FIG. 1A, the rotating body 10 includes a rotating shaft 3, a gear 5, an impeller 7, and a plurality of supported portions 9. The rotary shaft 3 is supported by a radial bearing 11 so as to be rotatable around a rotary axis C. The gear 5 is fixed to the rotary shaft 3 coaxially with the rotary shaft 3. The gear 5 meshes with another gear 6. When the gear 6 is rotationally driven by an appropriate means, a rotational driving force is transmitted from the gear 6 to the gear 5 and the rotating body 10 is rotationally driven. The impeller 7 includes a plurality of rotary blades 7a at a set position in an axial direction parallel to the rotational axis C (hereinafter simply referred to as an axial direction). The plurality of rotary blades 7a are fixed to the rotary shaft 3 and arranged at intervals in the circumferential direction around the rotation axis C (hereinafter simply referred to as the circumferential direction). The plurality of supported portions 9 are positioned at intervals in the axial direction, and a load in the radial direction (a direction orthogonal to the axial direction; the same applies hereinafter) is supported on each of the plurality of radial bearings 11. When the rotating body 10 is rotationally driven by the rotational driving force transmitted from the gear 6 to the gear 5, the impeller 7 rotates and compresses the fluid.

回転体１０は、周方向に延びる周面１３を含む。図１（Ｂ）に示すように、周面１３における周方向の設定位置に回転基準Ｒが設けられる。この例では、周面１３は、回転体１０の半径方向外側を向く外周面である。   The rotating body 10 includes a circumferential surface 13 that extends in the circumferential direction. As shown in FIG. 1B, a rotation reference R is provided at a circumferential position on the circumferential surface 13. In this example, the circumferential surface 13 is an outer circumferential surface facing the radially outer side of the rotating body 10.

回転基準Ｒは、回転体１０とともに、回転軸Ｃまわりに回転する。回転体１０が一回転する度に、回転する回転基準Ｒは、基準検出用の光センサ１５からの光が照射される基準通過静止位置ＰＲ（図１（Ｂ）の破線で囲んだ部分）を通過する。これにより、基準通過静止位置ＰＲからの反射光の強度が変化し、この変化に基づいて回転基準信号が基準検出用の光センサ１５により生成され出力される。 The rotation reference R rotates around the rotation axis C together with the rotating body 10. Each time the rotor 10 rotates once, the rotation reference R which rotates the reference passes a stationary position the light from the light sensor 15 for the reference detection are irradiated P R (portion surrounded by a broken line in FIG. 1 (B)) Pass through. Thus, it changes the intensity of the reflected light from the reference passage rest position P R, the rotation reference signal based on the change is generated and output by the optical sensor 15 for the reference detection.

回転体１０は、周面１３において、周方向に隣接する暗色部１３ａと明色部１３ｂとを含む。暗色部１３ａと明色部１３ｂとの境界が回転基準Ｒとして機能する。   The rotating body 10 includes a dark color portion 13a and a light color portion 13b adjacent to each other in the circumferential direction on the circumferential surface 13. The boundary between the dark color portion 13a and the light color portion 13b functions as the rotation reference R.

暗色部１３ａは、周面１３の土台となる金属に、化成処理を施すことにより形成された暗色の化成被膜である。化成処理とは、周面１３の土台となる金属に、化成処理液を接触させることにより、この金属と化成処理液とから化学的に合成された被膜を意味する。   The dark color portion 13a is a dark chemical conversion film formed by subjecting a metal serving as a base of the peripheral surface 13 to chemical conversion treatment. The chemical conversion treatment means a coating chemically synthesized from the metal and the chemical conversion treatment liquid by bringing the chemical conversion liquid into contact with the metal serving as the foundation of the peripheral surface 13.

本実施形態によると、化成処理はクロメート処理であり、化成被膜１３ａはクロメート被膜であり、化成処理液は、クロム酸溶液である。すなわち、暗色部１３ａは、周面１３の土台となる金属に、クロメート処理を施すことにより形成された暗色（好ましくは黒色）のクロメート被膜である。   According to the present embodiment, the chemical conversion treatment is a chromate treatment, the chemical conversion coating 13a is a chromate coating, and the chemical conversion treatment solution is a chromic acid solution. That is, the dark color portion 13a is a dark color (preferably black) chromate film formed by subjecting a metal serving as a base of the peripheral surface 13 to chromate treatment.

周面１３の土台となる金属は、回転体１０の地金１０ａ、または、回転体１０の地金１０ａ上に形成された金属メッキ層１０ｂである。回転体１０の地金１０ａは、化成被膜１３ａよりも内側（図１（Ｂ）では半径方向内側）に存在し、回転体１０を構成する金属である。回転体１０の地金１０ａは、例えば、鉄、鋼、銅、亜鉛、ニッケル合金などであるが、これらに限定されない。また、上述の金属メッキ層１０ｂは、好ましくは、亜鉛メッキ層または亜鉛合金メッキ層であるが、化成被膜１３ａが形成可能な他のメッキ層であってもよい。   The metal used as the base of the surrounding surface 13 is the metal 10a of the rotating body 10 or the metal plating layer 10b formed on the metal 10a of the rotating body 10. The base metal 10a of the rotator 10 is a metal that exists on the inner side of the chemical conversion film 13a (inner side in the radial direction in FIG. 1B) and constitutes the rotator 10. The metal 10a of the rotating body 10 is, for example, iron, steel, copper, zinc, nickel alloy, but is not limited to these. The metal plating layer 10b is preferably a zinc plating layer or a zinc alloy plating layer, but may be another plating layer on which the chemical conversion film 13a can be formed.

クロメート被膜１３ａの形成の一例を、図２に基づいて説明する。図２は、図１（Ｂ）の部分拡大図である。最初に、図２に示すように、回転体１０の地金１０ａ上に亜鉛メッキを施すことにより、地金１０ａ上に亜鉛メッキ層１０ｂを、周面１３の土台となる金属として形成する。その後、この亜鉛メッキ層１０ｂにクロメート処理を行うことにより、周面１３を構成する暗色（好ましくは黒色）のクロメート被膜１３ａを形成する。   An example of the formation of the chromate film 13a will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. First, as shown in FIG. 2, galvanization is performed on the base metal 10 a of the rotating body 10, thereby forming a galvanized layer 10 b on the base metal 10 a as a metal serving as a base of the peripheral surface 13. Thereafter, a chromate treatment is performed on the galvanized layer 10b to form a dark (preferably black) chromate film 13a constituting the peripheral surface 13.

明色部１３ｂは、暗色部１３ａよりも高い光の反射率（以下、単に反射率という）を有する。例えば、明色部１３ｂは、暗色部１３ａの反射率の２倍以上の反射率を有する。好ましくは、明色部１３ｂは、暗色部１３ａの反射率の５倍以上の反射率を有する。より好ましくは、明色部１３ｂは、暗色部１３ａの反射率の７倍以上の反射率を有する。明色部１３ｂの明色と暗色部１３ａの暗色は、それぞれ、このような反射率の関係が得られるような明度を有する。暗色部１３ａの暗色は、好ましくは黒である。   The light color portion 13b has a higher light reflectance (hereinafter simply referred to as reflectance) than the dark color portion 13a. For example, the light color portion 13b has a reflectance that is twice or more that of the dark color portion 13a. Preferably, the light color portion 13b has a reflectance that is five times or more that of the dark color portion 13a. More preferably, the light color portion 13b has a reflectance of seven times or more that of the dark color portion 13a. The light color of the light color portion 13b and the dark color of the dark color portion 13a each have such lightness that such a reflectance relationship can be obtained. The dark color of the dark portion 13a is preferably black.

明色部１３ｂは、回転体１０の地金１０ａ、または、回転体１０の地金１０ａ上に形成された金属メッキ層１０ｂである。   The bright color portion 13b is a metal base 10a of the rotating body 10 or a metal plating layer 10b formed on the base metal 10a of the rotating body 10.

図１と図２の例では、クロメート被膜である暗色部１３ａと、明色部１３ｂとを次のように形成している。最初に、回転基準Ｒを設ける軸方向部位において、周方向全体にわたって、回転体１０の地金１０ａ上に、亜鉛メッキ層１０ｂまたは亜鉛合金メッキ層１０ｂ（ここでは、単にメッキ層１０ｂという）を形成する。メッキ層１０ｂの厚みは、例えば３μｍ程度である。その後、メッキ層１０ｂを水洗いし、明色部１３ｂとなるメッキ層１０ｂの領域を除いたメッキ層１０ｂの領域に対し硝酸活性化処理を行う。次に、明色部１３ｂとなるメッキ層１０ｂの領域を除いたメッキ層１０ｂの領域にクロム酸溶液を塗ることにより、明色部１３ｂとなるメッキ層１０ｂの領域を除いたメッキ層１０ｂの領域にクロメート被膜１３ａを形成する。その後、クロメート被膜１３ａを水洗いし、次いで、クロメート被膜１３ａを乾燥させる。なお、クロメート処理の詳細の一例は、特許文献３に記載されている。   In the example of FIGS. 1 and 2, the dark color portion 13a and the light color portion 13b, which are chromate films, are formed as follows. First, a zinc plating layer 10b or a zinc alloy plating layer 10b (herein simply referred to as a plating layer 10b) is formed on the metal base 10a of the rotating body 10 in the axial direction portion where the rotation reference R is provided over the entire circumferential direction. To do. The thickness of the plating layer 10b is, for example, about 3 μm. Thereafter, the plating layer 10b is washed with water, and nitric acid activation treatment is performed on the region of the plating layer 10b excluding the region of the plating layer 10b that becomes the light color portion 13b. Next, the region of the plating layer 10b excluding the region of the plating layer 10b to be the light color portion 13b by applying a chromic acid solution to the region of the plating layer 10b excluding the region of the plating layer 10b to be the light color portion 13b. Then, the chromate film 13a is formed. Thereafter, the chromate film 13a is washed with water, and then the chromate film 13a is dried. An example of the details of the chromate treatment is described in Patent Document 3.

このようなクロメート処理が施された周面１３は、クロメート被膜１３ａを暗色部１３ａとして有し、クロメート被膜１３ａが形成されていない亜鉛メッキ層１０ｂまたは亜鉛合金メッキ層１０ｂの外表面を明色部１３ｂとして有する。なお、図１（Ｂ）の例では、明色部１３ｂは、周面１３における局所領域であり、明色部１３ｂの周方向寸法は、暗色部１３ａの周方向寸法よりも大幅に小さく（例えば、暗色部１３ａの周方向寸法の１／１０以下であり）、周面１３における明色部１３ｂ以外の領域は全て暗色部１３ａである。この場合、一例では、明色部１３ｂの周方向寸法は、１ｍｍ〜２ｍｍである。   The peripheral surface 13 subjected to such a chromate treatment has the chromate film 13a as the dark color part 13a, and the outer surface of the zinc plating layer 10b or the zinc alloy plating layer 10b on which the chromate film 13a is not formed is a light color part. 13b. In the example of FIG. 1B, the light color part 13b is a local region on the peripheral surface 13, and the circumferential dimension of the bright color part 13b is significantly smaller than the circumferential dimension of the dark color part 13a (for example, The area of the peripheral surface 13 other than the light color portion 13b is the dark color portion 13a. In this case, in one example, the circumferential dimension of the light color portion 13b is 1 mm to 2 mm.

なお、別の一例として、次のようにしてもよい。すなわち、暗色部１３ａは、周面１３における局所領域であり、暗色部１３ａの周方向寸法は、明色部１３ｂの周方向寸法よりも大幅に小さく（例えば、明色部１３ｂの周方向寸法の１／１０以下であり）、周面１３における暗色部１３ａ以外の領域はすべて明色部１３ｂであってもよい。   As another example, the following may be performed. That is, the dark color portion 13a is a local region on the peripheral surface 13, and the circumferential size of the dark color portion 13a is significantly smaller than the circumferential size of the light color portion 13b (for example, the circumferential size of the light color portion 13b). The area other than the dark color portion 13a on the peripheral surface 13 may be the light color portion 13b.

次に、上述の回転体１０を備える本発明の実施形態による回転基準検出装置２０について説明する。   Next, a rotation reference detection device 20 according to an embodiment of the present invention that includes the above-described rotating body 10 will be described.

回転基準検出装置２０は、回転基準Ｒを検出する基準検出用の光センサ１５をさらに備える。基準検出用の光センサ１５は、回転体１０が一回転する度に回転基準Ｒが一回通過する基準通過静止位置ＰＲに光を照射する。この光は、基準通過静止位置ＰＲにある周面１３の部分に反射される。基準検出用の光センサ１５は、基準通過静止位置ＰＲからの反射光を受ける。基準検出用の光センサ１５は、回転基準Ｒが基準通過静止位置ＰＲを通過する時に生じる反射光の強度変化を示す回転基準信号を出力する。 The rotation reference detection device 20 further includes a reference detection optical sensor 15 that detects the rotation reference R. Light sensor 15 for the reference detection, rotation reference R irradiates the light to the reference passage rest position P R of one pass every time the rotary body 10 rotates once. This light is reflected on a portion of the peripheral surface 13 in the reference pass rest position P R. Light sensor for reference detection 15 receives the reflected light from the reference passage rest position P R. Light sensor 15 for the reference detection, outputs a rotation reference signal indicating a change in intensity of reflected light generated when the rotation reference R passes a reference passing rest position P R.

本実施形態によると、基準検出用の光センサ１５は、基準通過静止位置ＰＲからの反射光の強度に応じた大きさの電気信号を出力する。電気信号は、例えば、電圧値または電流値である。反射光の強度が大きいほど、電気信号の大きさも大きくなる。この場合、回転基準信号は、基準通過静止位置ＰＲに暗色部１３ａがある時に基準検出用の光センサ１５が出力する電気信号の大きさから、基準通過静止位置ＰＲに明色部１３ｂがある時に基準検出用の光センサ１５が出力する電気信号の大きさへの変化である。一例では、基準通過静止位置ＰＲに暗色部１３ａがある時に基準検出用の光センサ１５が出力する電気信号は、０．７７Ｖの電圧値であり、基準通過静止位置ＰＲに明色部１３ｂがある時に基準検出用の光センサ１５が出力する電気信号は、６．４Ｖである。回転基準Ｒが基準通過静止位置ＰＲを通過することにより、電圧値が、０．７７Ｖから６．４Ｖへ急激に立ち上がるので、高精度な回転基準信号が得られる。 According to this embodiment, the light sensor 15 for the reference detection outputs magnitude electrical signal corresponding to the intensity of the reflected light from the reference passage rest position P R. The electrical signal is, for example, a voltage value or a current value. The greater the intensity of the reflected light, the greater the magnitude of the electrical signal. In this case, the rotation reference signal from the magnitude of the electrical signal the optical sensor 15 for the reference detection output when the reference passing rest position P R is dark section 13a, light-colored portion 13b to the reference passage rest position P R is This is a change in the magnitude of the electrical signal output from the optical sensor 15 for reference detection at a certain time. In one example, an electrical signal the optical sensor 15 for the reference detection output when there is a dark portion 13a in the reference pass rest position P R is a voltage value of 0.77 V, bright portion 13b to the reference passage rest position P R The electrical signal output from the reference detection optical sensor 15 is 6.4V. By rotating the reference R is passed through the reference passage rest position P R, the voltage value, the rapidly rises from 0.77V to 6.4 V, highly precise rotation reference signal.

図１（Ａ）の例では、基準検出用の光センサ１５は、静止側に設けられたシール部１６に取り付けられている。より詳しくは、シール部１６における、インペラ７と反対側の軸方向を向く側面に、基準検出用の光センサ１５が取り付けられている。シール部１６は、回転体１０の外周面との間をシールすることにより、複数のラジアル軸受１１のうち最もインペラ７に近いラジアル軸受１１に供給された潤滑油がインペラ７側へ流入することを防止する。シール部１６は、例えば、ラビリンスシールにより構成される。   In the example of FIG. 1A, the reference detection optical sensor 15 is attached to a seal portion 16 provided on the stationary side. More specifically, an optical sensor 15 for reference detection is attached to a side surface of the seal portion 16 facing the axial direction opposite to the impeller 7. The seal portion 16 seals between the outer peripheral surface of the rotating body 10, so that the lubricating oil supplied to the radial bearing 11 closest to the impeller 7 among the plurality of radial bearings 11 flows into the impeller 7 side. To prevent. The seal part 16 is comprised by the labyrinth seal, for example.

次に、上述の回転基準検出装置２０を備える本発明の実施形態による翼振動データ取得装置３０について説明する。   Next, a blade vibration data acquisition device 30 according to an embodiment of the present invention that includes the above-described rotation reference detection device 20 will be described.

図３は、図１（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図であり、インペラ７を概略的に示す。図１（Ａ）と図３に示すように、翼振動データ取得装置３０は、回転翼７ａを検出する翼検出用の光センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄと、回転翼７ａの振動を表わす振動データを求める信号処理部１９とをさらに備える。   FIG. 3 is a view taken along the line III-III in FIG. 1 (A) and schematically shows the impeller 7. As shown in FIG. 1A and FIG. 3, the blade vibration data acquisition device 30 includes blade-detecting optical sensors 17a, 17b, 17c, and 17d that detect the rotor blade 7a, and vibrations that indicate the vibration of the rotor blade 7a. And a signal processing unit 19 for obtaining data.

翼検出用の光センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの各々は、回転体１０が一回転する度に各回転翼７ａが一回通過する翼通過静止位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４（図３の破線で囲んだ部分）に光を照射する。図３の例では、翼検出用の光センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、それぞれ、４つの翼通過静止位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に光を照射する。翼検出用の光センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄからの光は、対応する翼通過静止位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に回転翼７ａがある時に、この回転翼７ａにより反射される。翼検出用の光センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、対応する翼通過静止位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４にある回転翼７ａの反射光を受ける。翼検出用の光センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、各回転翼７ａが対応する翼通過静止位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を通過する時に、この回転翼７ａからの反射光による翼検出信号を出力する。   Each of the optical sensors 17a, 17b, 17c, and 17d for detecting the blades has blade passing stationary positions P1, P2, P3, and P4 (shown in FIG. 3) through which each rotating blade 7a passes once every time the rotating body 10 rotates. Light is irradiated to the part surrounded by a broken line). In the example of FIG. 3, the wing detection optical sensors 17a, 17b, 17c, and 17d irradiate light to four wing passage stationary positions P1, P2, P3, and P4, respectively. Light from the blade detection optical sensors 17a, 17b, 17c, and 17d is reflected by the rotor blade 7a when the rotor blade 7a is located at the corresponding blade passage stationary positions P1, P2, P3, and P4. The blade detection optical sensors 17a, 17b, 17c, and 17d receive the reflected light of the rotor blade 7a at the corresponding blade passage stationary positions P1, P2, P3, and P4. The blade detection optical sensors 17a, 17b, 17c, and 17d are blade detection signals based on the reflected light from the rotor blade 7a when each rotor blade 7a passes through the corresponding blade passage stationary positions P1, P2, P3, and P4. Is output.

信号処理部１９は、基準検出用の光センサ１５から出力された回転基準信号と、翼検出用の光センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄから出力された翼検出信号とから、この翼検出信号に対応する回転翼７ａが、複数の回転翼７ａのいずれであるかを認識する。すなわち、回転基準信号の出力時点と翼検出信号の出力時点との時間差、および、回転基準Ｒと各回転翼７ａとの既知の位置関係に基づいて、信号処理部１９は、翼検出信号に対応する回転翼７ａが、複数の回転翼７ａのいずれであるかを認識する。また、信号処理部１９は、基準検出用の光センサ１５から周期的に出力される回転基準信号に基づいて回転体１０の回転周期または回転数（すなわち、単位時間での回転数。以下同様）を求め、上述の認識とこの回転周期または回転数に基づいて、回転翼７ａの振動を表わす振動データを求める。   The signal processing unit 19 converts the rotation reference signal output from the reference detection optical sensor 15 and the blade detection signals output from the blade detection optical sensors 17a, 17b, 17c, and 17d into the blade detection signal. It is recognized which of the plurality of rotating blades 7a is the corresponding rotating blade 7a. That is, based on the time difference between the output time point of the rotation reference signal and the output time point of the blade detection signal, and the known positional relationship between the rotation reference R and each rotor blade 7a, the signal processing unit 19 corresponds to the blade detection signal. The rotary blade 7a to be recognized is one of the plurality of rotary blades 7a. In addition, the signal processing unit 19 rotates the rotation cycle or the rotation speed of the rotating body 10 based on the rotation reference signal periodically output from the reference detection optical sensor 15 (that is, the rotation speed per unit time; the same applies hereinafter). And vibration data representing the vibration of the rotary blade 7a is obtained based on the above-described recognition and the rotation period or the number of rotations.

振動データは、回転翼７ａの振動振幅を示すデータと振動数を示すデータの一方または両方を含む。ここで、回転翼７ａの振動振幅は、周方向における回転翼７ａの振動の振幅であり、回転翼７ａの振動数は、この振動の振動数である。   The vibration data includes one or both of data indicating the vibration amplitude of the rotor blade 7a and data indicating the vibration frequency. Here, the vibration amplitude of the rotary blade 7a is the amplitude of the vibration of the rotary blade 7a in the circumferential direction, and the frequency of the rotary blade 7a is the frequency of this vibration.

振動データの一例を、図３に基づいて説明する。図３に示すように、第１〜第４の翼検出用の光センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを、それぞれ、４つの周方向位置に配置する。４つの翼検出用の光センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、それぞれ、上述のように、第１〜第４の翼通過静止位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に光を照射する。第１〜第４の翼通過静止位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、周方向に互いにずれている。   An example of vibration data will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the first to fourth blade detection optical sensors 17a, 17b, 17c, and 17d are arranged at four circumferential positions, respectively. The four wing detection optical sensors 17a, 17b, 17c, and 17d respectively irradiate the first to fourth wing passage stationary positions P1, P2, P3, and P4 with light as described above. The first to fourth blade passing stationary positions P1, P2, P3, and P4 are shifted from each other in the circumferential direction.

信号処理部１９は、基準検出用の光センサ１５から出力された回転基準信号と、第１〜第４の翼検出用の光センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄから出力された翼検出信号に基づいて、振動データを算出する。一例では、信号処理部１９は、次の［数１］の３つの方程式を連立させて解くことにより、振動データとして、振動振幅ａと、振動数を示す振動数比ｎと位相Φを算出する。振動数比ｎは、回転翼７ａの振動数を、回転体１０の回転数で割った値である。   The signal processing unit 19 is based on the rotation reference signal output from the reference detection optical sensor 15 and the blade detection signals output from the first to fourth blade detection optical sensors 17a, 17b, 17c, and 17d. Vibration data is calculated. In one example, the signal processing unit 19 calculates the vibration amplitude a, the vibration frequency ratio n indicating the vibration frequency, and the phase Φ as vibration data by simultaneously solving the following three equations [Equation 1]. . The frequency ratio n is a value obtained by dividing the frequency of the rotary blade 7 a by the number of rotations of the rotating body 10.

Figure 2015190821
Figure 2015190821

［数１］において、各記号は、次の通りである。   In [Formula 1], each symbol is as follows.

ａは、上述の振動振幅であり、ｎは、上述の振動数比であり、Φは、上述の位相である。ａ，ｎ，Φは、未知数であり、信号処理部１９により算出される。   a is the vibration amplitude described above, n is the frequency ratio described above, and Φ is the phase described above. a, n, and Φ are unknown numbers and are calculated by the signal processing unit 19.

ＴＲは、回転体１０の回転周期であり、基準検出用の光センサ１５から周期的に出力される回転基準信号に基づいて、信号処理部１９により求められる。
Ｔ１２は、特定の回転翼７ａが第１の翼通過静止位置Ｐ１を通過した時に第１の光センサ１７ａがこの回転翼７ａからの反射光による翼検出信号を出力した時点と、同じ特定の回転翼７ａが第２の翼通過静止位置Ｐ２を通過した時に第２の光センサ１７ｂがこの回転翼７ａからの反射光による翼検出信号を出力した時点との時間差である。
Ｔ２３は、上述と同じ特定の回転翼７ａが第２の翼通過静止位置Ｐ２を通過した時に第２の光センサ１７ｂがこの回転翼７ａからの反射光による翼検出信号を出力した時点と、同じ特定の回転翼７ａが第３の翼通過静止位置Ｐ３を通過した時に第３の光センサ１７ｃがこの回転翼７ａからの反射光による翼検出信号を出力した時点との時間差である。
Ｔ３４は、上述と同じ特定の回転翼７ａが第３の翼通過静止位置Ｐ３を通過した時に第３の光センサ１７ｃがこの回転翼７ａからの反射光による翼検出信号を出力した時点と、同じ特定の回転翼７ａが第４の翼通過静止位置Ｐ４を通過した時に第４の光センサ１７ｄがこの回転翼７ａからの反射光による翼検出信号を出力した時点との時間差である。
Ｔ１２，Ｔ２３，Ｔ３４は、基準検出用の光センサ１５から出力される回転基準信号と、第１〜第４の光センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄから出力される翼検出信号とに基づいて、信号処理部１９により求められる。 T R is the rotation period of the rotor 10, based on periodically rotating reference signal outputted from the optical sensor 15 for the reference detection, obtained by the signal processing unit 19.
T 12 is the time when the particular rotor blade 7a first light sensor 17a when passing through the first blade passing rest position P1 has output blade detection signal by the reflected light from the rotating blades 7a, same specific This is a time difference from the time when the second optical sensor 17b outputs a blade detection signal based on the reflected light from the rotary blade 7a when the rotary blade 7a passes the second blade passage stationary position P2.
T 23 is the time when the same specific rotary blades 7a and above the second optical sensor 17b when passing through the second blade passing rest position P2 is outputted wings detection signal by the reflected light from the rotating blades 7a, This is a time difference from the time point when the third optical sensor 17c outputs a blade detection signal based on the reflected light from the rotor blade 7a when the same specific rotor blade 7a passes the third blade passage stationary position P3.
T 34 is the time when the same specific rotary blades 7a and above the third optical sensor 17c when passing through the third blade passing rest position P3 is output wings detection signal by the reflected light from the rotating blades 7a, This is a time difference from the time point when the fourth optical sensor 17d outputs a blade detection signal based on the reflected light from the rotor blade 7a when the same specific rotor blade 7a passes through the fourth blade passage stationary position P4.
T 12 , T 23 , and T 34 are rotation reference signals output from the reference detection optical sensor 15 and blade detection signals output from the first to fourth optical sensors 17a, 17b, 17c, and 17d. Based on this, it is obtained by the signal processing unit 19.

ｕは、回転翼７ａの周方向速度であり、基準検出用の光センサ１５から周期的に出力される回転基準信号と回転翼７ａの既知の半径方向位置とに基づいて、信号処理部１９により求められる。
Ｓθ１は、基準検出用の光センサ１５に対する第１の光センサ１７ａの周方向位置を示す角度である。Ｓθ２は、基準検出用の光センサ１５に対する第２の光センサ１７ｂの周方向位置を示す角度である。Ｓθ３は、基準検出用の光センサ１５に対する第３の光センサ１７ｃの周方向位置を示す角度である。Ｓθ４は、基準検出用の光センサ１５に対する第４の光センサ１７ｄの周方向位置を示す角度である。Ｓθ１，Ｓθ２，Ｓθ３，Ｓθ４は、既知である。
ｒは、回転体１０の回転数であり、基準検出用の光センサ１５から周期的に出力される回転基準信号に基づいて求められる。
Ｂθは、回転基準Ｒに対する上述の特定の回転翼７ａの周方向位置を示す角度である。Ｂθは既知である。 u is the circumferential speed of the rotor blade 7a, and is determined by the signal processing unit 19 based on the rotation reference signal periodically output from the optical sensor 15 for reference detection and the known radial position of the rotor blade 7a. Desired.
S.theta 1 is an angle indicating the circumferential position of the first optical sensor 17a to light sensor 15 for the reference detection. S.theta 2 is an angle indicating the circumferential position of the second optical sensor 17b to light sensor 15 for the reference detection. S.theta 3 is an angle indicating the circumferential position of the third optical sensor 17c to light sensor 15 for the reference detection. S.theta 4 is an angle indicating the circumferential position of the fourth optical sensor 17d to light sensor 15 for the reference detection. Sθ 1 , Sθ 2 , Sθ 3 , Sθ 4 are known.
r is the number of rotations of the rotator 10 and is obtained based on a rotation reference signal periodically output from the reference detection optical sensor 15.
Bθ is an angle indicating the circumferential position of the specific rotary blade 7a with respect to the rotation reference R. Bθ is known.

［数１］は、４点法と呼ばれる振動計測法で用いられるものである。しかし、１点法、２点法、または、他方の方法によって、信号処理部１９は、基準検出用の光センサ１５から出力された回転基準信号と、翼検出用の光センサから出力された翼検出信号とから、この翼検出信号に対応する回転翼７ａが、複数の回転翼７ａのいずれであるかを認識するとともに、基準検出用の光センサ１５から周期的に出力される回転基準信号に基づいて回転体１０の回転周期または回転数を求め、上述の認識とこの回転周期または回転数に基づいて、回転翼７ａの振動を表わす振動データを求めてもよい。この場合、翼検出用の光センサの数は、振動計測法によって異なる。   [Equation 1] is used in a vibration measurement method called a four-point method. However, according to the one-point method, the two-point method, or the other method, the signal processing unit 19 uses the rotation reference signal output from the reference detection optical sensor 15 and the blade reference output from the blade detection optical sensor. From the detection signal, the rotor 7a corresponding to the blade detection signal is recognized as one of the plurality of rotors 7a, and the rotation reference signal periodically output from the reference detection optical sensor 15 is used. Based on the above-described recognition and the rotation period or the number of rotations, vibration data representing the vibration of the rotary blade 7a may be obtained. In this case, the number of optical sensors for blade detection differs depending on the vibration measurement method.

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例１〜８のいずれかを単独で採用してもよいし、変更例１〜８のうちの２つ以上を任意に組み合わせて採用してもよい。この場合、以下で述べない点は、上述と同じであってよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, any one of the following modification examples 1 to 8 may be employed alone, or two or more of modification examples 1 to 8 may be arbitrarily combined and employed. In this case, the points not described below may be the same as described above.

（変更例１）
上述では、明色部１３ｂは、外部に露出した回転体１０の地金１０ａまたは金属メッキ層１０ｂであったが、この地金１０ａまたは金属メッキ層１０ｂ上に塗布した、明色（好ましくは白色）の塗料であってもよい。この場合、この塗料が、回転体１０の回転による遠心力の作用で剥がれても、明色部１３ｂとして機能する回転体１０の地金１０ａまたは金属メッキ層１０ｂが外部に露出するので、回転基準Ｒを高精度に検出できる。 (Modification 1)
In the above description, the light-colored portion 13b is the base metal 10a or the metal plating layer 10b of the rotating body 10 exposed to the outside, but the light color (preferably white) applied on the base metal 10a or the metal plating layer 10b. ). In this case, even if this paint is peeled off by the action of the centrifugal force due to the rotation of the rotating body 10, the base metal 10a or the metal plating layer 10b of the rotating body 10 functioning as the light color portion 13b is exposed to the outside. R can be detected with high accuracy.

（変更例２）
上述では、周面１３は、半径方向外側を向く外周面であったが、周面１３は、軸方向側を向く側面であってもよい。 (Modification 2)
In the above description, the peripheral surface 13 is the outer peripheral surface facing outward in the radial direction, but the peripheral surface 13 may be a side surface facing the axial direction side.

（変更例３）
上述では、回転体１０は、産業用圧縮機に設けられるものであったが、回転体１０は、他の流体機械（回転機械）に設けられ、その回転軸Ｃまわりに回転駆動されるものであってもよい。この場合、回転体１０は、歯車５以外の手段で回転駆動されてもよいし、上述したインペラ７は、流体を圧縮するインペラであっても、流体により回転駆動されるインペラであってもよい。 (Modification 3)
In the above description, the rotator 10 is provided in an industrial compressor. However, the rotator 10 is provided in another fluid machine (rotary machine) and is driven to rotate around its rotation axis C. There may be. In this case, the rotating body 10 may be rotationally driven by means other than the gear 5, and the above-described impeller 7 may be an impeller that compresses fluid or an impeller that is rotationally driven by fluid. .

（変更例４）
本願において、回転体１０は、その回転軸Ｃまわりに回転駆動される、様々な機械の歯車であってもよい。この場合、上述の周面１３は、例えば、軸方向側を向く側面である。また、この場合、このような変更点以外は、上述したように、この回転体１０と、上述の基準検出用の光センサ１５とは、上述の回転基準検出装置２０の構成要素となる。この場合、回転体１０である歯車が上述した歯車５であるとして、この歯車が上述の翼振動データ取得装置３０の構成要素であってもよい。 (Modification 4)
In the present application, the rotating body 10 may be a gear of various machines that is driven to rotate about the rotation axis C thereof. In this case, the above-described peripheral surface 13 is, for example, a side surface facing the axial direction side. In this case, except for such a change, as described above, the rotating body 10 and the optical sensor 15 for reference detection described above are components of the rotation reference detection device 20 described above. In this case, assuming that the gear serving as the rotating body 10 is the gear 5 described above, this gear may be a constituent element of the blade vibration data acquisition device 30 described above.

（変更例５）
上述と違って、回転基準信号は、基準通過静止位置ＰＲに明色部１３ｂがある時に基準検出用の光センサ１５が出力する電気信号の大きさから、基準通過静止位置ＰＲに暗色部１３ａがある時に基準検出用の光センサ１５が出力する電気信号の大きさへの変化であってもよい。 (Modification 5)
Unlike above, the rotation reference signal from the magnitude of the electrical signal the optical sensor 15 for the reference detection output when the reference passing rest position P R is bright portion 13b, dark portion in the reference pass rest position P R It may be a change to the magnitude of the electrical signal output from the reference detection optical sensor 15 when there is 13a.

（変更例６）
上述では、周面１３において、明色部１３ｂ以外の領域はすべて暗色部１３ａであり、または、暗色部１３ａ以外の領域はすべて明色部１３ｂであったが、周面１３において、明色部１３ｂ以外の領域のすべてを暗色部１３ａにしなくてもよく、暗色部１３ａ以外の領域のすべてを明色部１３ｂにしなくてもよい。すなわち、明色部１３ｂと暗色部１３ａとの境界による反射光の強度変化による回転基準信号が出力され、この回転基準信号が適宜の手段で認識できさえすればよい。 (Modification 6)
In the above description, on the peripheral surface 13, all the regions other than the light color portion 13 b are the dark color portions 13 a, or all the regions other than the dark color portion 13 a are the light color portions 13 b. The entire area other than 13b may not be the dark color portion 13a, and the entire area other than the dark color portion 13a may not be the light color portion 13b. That is, it is only necessary to output a rotation reference signal based on a change in the intensity of the reflected light due to the boundary between the light color portion 13b and the dark color portion 13a and to recognize this rotation reference signal by an appropriate means.

（変更例７）
上述の実施形態では、暗色部１３ａは、クロメート被膜であったが、本発明によると、暗色部１３ａは、周面１３の土台となる金属に、化成処理を施すことにより形成された暗色の化成被膜でありさえすればよい。例えば、化成処理は、リン酸塩処理であり、化成被膜１３ａは、リン酸塩被膜であり、化成処理液は、リン酸塩溶液であってもよい。この例において、周面１３の土台となる金属の材質と、この金属に接触させるリン酸塩溶液の成分は、リン酸塩被膜１３ａの色が暗色になるように選択される。 (Modification 7)
In the above-described embodiment, the dark color portion 13a is a chromate film. However, according to the present invention, the dark color portion 13a is formed by performing a chemical conversion treatment on the metal that is the base of the peripheral surface 13. All that is required is a coating. For example, the chemical conversion treatment may be a phosphate treatment, the chemical conversion coating 13a may be a phosphate coating, and the chemical conversion treatment solution may be a phosphate solution. In this example, the material of the metal used as the base of the peripheral surface 13 and the component of the phosphate solution brought into contact with the metal are selected so that the color of the phosphate coating 13a is dark.

（変更例８）
上述では、回転体１０の回転時に出力される回転基準信号により、回転体１０の回転周期または回転数が求められたが、回転体１０の回転角を求めるために、回転基準信号が用いられてもよい。この場合、回転体１０の回転中において、回転基準信号の出力時点と現時点との時間差に基づいて、回転体１０が基準姿勢から回転した角度である回転角が求められてよい。 (Modification 8)
In the above description, the rotation cycle or the number of rotations of the rotating body 10 is obtained from the rotation reference signal output when the rotating body 10 is rotated. However, in order to obtain the rotation angle of the rotating body 10, the rotation reference signal is used. Also good. In this case, during rotation of the rotator 10, a rotation angle that is an angle at which the rotator 10 is rotated from the reference posture may be obtained based on a time difference between the output time point of the rotation reference signal and the current time.

３ 回転シャフト、５，６ 歯車、７ インペラ、７ａ 回転翼、９ 被支持部、１０ 回転体、１０ａ 地金、１０ｂ メッキ層、１１ ラジアル軸受、１３ 周面、１３ａ 暗色部（化成被膜）、１３ｂ 明色部、１５ 基準検出用の光センサ、１６ シール部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 翼検出用の光センサ、１９ 信号処理部、２０ 回転基準検出装置、３０ 翼振動データ取得装置、Ｃ 回転軸、ＰＲ 基準通過静止位置、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 翼通過静止位置、Ｒ 回転基準 3 Rotating shaft, 5, 6 Gear, 7 Impeller, 7a Rotating blade, 9 Supported part, 10 Rotating body, 10a Metal, 10b Plating layer, 11 Radial bearing, 13 Circumferential surface, 13a Dark colored part (chemical conversion film), 13b Light color part, 15 optical sensor for reference detection, 16 seal part, 17a, 17b, 17c, 17d optical sensor for wing detection, 19 signal processing part, 20 rotation reference detection device, 30 blade vibration data acquisition device, C rotation axis, P R reference passes a stationary position, P1, P2, P3, P4 blade passing rest position, R rotational reference

Claims (7)

回転軸まわりに回転駆動される回転体であって、
前記回転軸まわりの周方向に延びる周面を含み、該周面における前記周方向の設定位置に回転基準が設けられており、
回転体が一回転する度に、回転する前記回転基準が、基準検出用の光センサからの光が照射される基準通過静止位置を通過することにより、基準通過静止位置からの反射光の強度が変化し、この変化に基づいて回転基準信号が生成され、
前記回転体は、前記周面において、前記周方向に隣接する暗色部と明色部とを含み、暗色部と明色部との境界が前記回転基準として機能し、
暗色部は、前記周面の土台となる金属に、化成処理を施すことにより形成された暗色の化成被膜であり、明色部は、暗色部よりも高い光の反射率を有する、ことを特徴とする回転体。 A rotating body that is driven to rotate about a rotation axis,
Including a circumferential surface extending in the circumferential direction around the rotation axis, and a rotation reference is provided at a setting position in the circumferential direction on the circumferential surface;
Each time the rotating body makes one rotation, the rotating reference that rotates rotates through the reference passing stationary position irradiated with the light from the reference detection optical sensor, so that the intensity of reflected light from the reference passing stationary position is increased. And a rotation reference signal is generated based on this change,
The rotating body includes a dark color portion and a light color portion adjacent to each other in the circumferential direction on the peripheral surface, and a boundary between the dark color portion and the light color portion functions as the rotation reference,
The dark color portion is a dark chemical conversion film formed by subjecting the metal that forms the base of the peripheral surface to chemical conversion, and the light color portion has a higher light reflectance than the dark color portion. Rotating body. 前記化成処理はクロメート処理であり、前記化成被膜はクロメート被膜である、ことを特徴とする請求項１に記載の回転体。   The rotating body according to claim 1, wherein the chemical conversion treatment is a chromate treatment, and the chemical conversion coating is a chromate coating. 前記化成被膜の色は黒である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の回転体。   The rotating body according to claim 1, wherein the chemical conversion film has a black color. 前記明色部は、回転体の地金、または、回転体の地金上に形成された金属メッキ層である、ことを特徴とする、請求項１、２または３に記載の回転体。   4. The rotating body according to claim 1, wherein the light color portion is a base metal of the rotating body or a metal plating layer formed on the base metal of the rotating body. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転体と、前記回転基準を検出する基準検出用の光センサと、を備え、
基準検出用の光センサは、基準通過静止位置に光を照射し、基準通過静止位置からの反射光を受け、前記回転基準が基準通過静止位置を通過する時に生じる前記反射光の強度変化を示す回転基準信号を出力する、ことを特徴とする回転基準検出装置。 A rotating body according to any one of claims 1 to 4, and a reference detection optical sensor for detecting the rotation reference,
An optical sensor for reference detection irradiates light at a reference passage stationary position, receives reflected light from the reference passage stationary position, and indicates an intensity change of the reflected light that occurs when the rotation reference passes through the reference passage stationary position. A rotation reference detection device that outputs a rotation reference signal. 請求項５に記載の回転基準検出装置を備える翼振動データ取得装置であって、
前記回転体は、前記回転軸と平行な軸方向の設定位置にて、前記周方向に間隔をおいて設けられた複数の回転翼を有するインペラを含み、
前記回転翼を検出する翼検出用の光センサを備え、翼検出用の光センサは、翼通過静止位置に光を照射し、回転翼が翼通過静止位置にある時に、該回転翼から該光の反射光を受け、この反射光による翼検出信号を出力し、
基準検出用の光センサからの前記回転基準信号と、翼検出用の光センサからの翼検出信号とから、該翼検出信号に対応する回転翼が、複数の回転翼のいずれであるかを認識するとともに、周期的に出力される前記回転基準信号に基づいて前記回転体の回転周期または回転数を求め、該認識と該回転周期または回転数に基づいて、該回転翼の振動を表わす振動データを求める信号処理部を備える、ことを特徴とする翼振動データ取得装置。 A blade vibration data acquisition device comprising the rotation reference detection device according to claim 5,
The rotating body includes an impeller having a plurality of rotating blades provided at intervals in the circumferential direction at a setting position in an axial direction parallel to the rotating shaft,
A blade detection optical sensor for detecting the rotor blade, the blade detection optical sensor irradiates light to the blade passing stationary position, and when the rotor blade is in the blade passing stationary position, the light from the rotor blade Output the wing detection signal by this reflected light,
Based on the rotation reference signal from the optical sensor for reference detection and the blade detection signal from the optical sensor for blade detection, it is recognized which of the plurality of rotor blades corresponds to the blade detection signal. In addition, the rotation data or rotation speed of the rotating body is obtained based on the rotation reference signal periodically output, and vibration data representing the vibration of the rotor blades based on the recognition and the rotation frequency or rotation speed. A blade vibration data acquisition device comprising a signal processing unit for obtaining 前記回転体は、前記軸方向に間隔をおいて位置し、それぞれ、複数のラジアル軸受に支持される複数の被支持部を含み、
前記回転基準は、前記軸方向に関して、前記複数の被支持部のうち前記インペラに最も近い被支持部と、前記インペラとの間に位置する、ことを特徴とする請求項６に記載の翼振動データ取得装置。 The rotating body includes a plurality of supported portions that are positioned at intervals in the axial direction and are supported by a plurality of radial bearings, respectively.
The blade vibration according to claim 6, wherein the rotation reference is positioned between the impeller and the supported portion closest to the impeller among the plurality of supported portions with respect to the axial direction. Data acquisition device.
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