JPS62265532A - 捩り振動計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関、タービン、ポンプ、モーター、その
他回転機械における回転軸系を有する機械装置の回転軸
の捩り！辰動を計測覆”る装置に関する。

［従来の技術］ 回転機械における回転軸の捩り振動を訓測する装置とし
て、従来ガイゲル捩り振動計測装置のような機械式のも
のがある。第４図に示すＪ：うに１回転機械ａの回転！
ｋｌｌｂにガイゲル捩り振動計Ｃを取付け、その出ノｊ
にもとづいきインクペンでチャート紙（またはフィルム
）ｄに振動波形を描き振動イＣ析は手動の調和解析器ｅ
にょり行なうようにしたものである。また、ガイゲル捩
り振動計測装置の作動原理を第５図に示す。

第５図において、ｆｆ車ｆはベルトｊにより計測しよう
とする軸の先端に取付けられた滑車ｋにより駆動する。

滑車ｆの内部には、軸ｉと同芯の位置に回転可能に納車
ｑが取イ」けられている。滑車ｆと納車ｑは渦巻バネｋ
にて連結されている。計測軸の滑車ｋが捩り撮動を起こ
しながら回転するとき、滑車ｆも同じ回転運動をする。

ところが納車ｑは大きな貫性モーメントを持っており、
ざらに渦巻バネにで連結されているため納車ｑは等速回
転する。滑車ｆと納車ｑの回転角停を検出すれば捩り振
動変位が求められる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記した従来例では滑車をベル１〜で駆
動するため、捩り振動の振幅値がベルトの張り方や外気
の湿度により変化してしまったり１回転角差検出用のリ
ンク機構の使用頻度に従って摩耗してしまったりしてｌ
ｆ’ｉ￥度の低下をまねくという問題があった。

また、可動部の質量が大きいため、応答撮動数が低く、
高精度が１９にくいという問題もある。

さらに、計測装置を固定する固定台か必要で。

滑車の芯出しが必要であり、多くの人力を費ず割に解析
の精度が悪く、また計測装置の使用できる範囲も限定さ
れるというｆＱＪ題があった。

［発明の目的］ 本発明はかかる実情に鑑み、捩り振動の検出器を被訓測
軸の軸端に押しあてるだけで振動を検出できるように、
光ファイバーと受光素子を用い検出器をコンパクトにし
、検出信号をデジタル処理することで捩り振動を調和解
析できる処理部を備えた高精度かつ連続的な計測が可能
な捩り振動計測装置を提供することを目的とする。

［問題の解決するための手段］ かかる目的を達成するために２本発明は、検出器本体ケ
ースと、鍔を有する回転体状のローター軸と、該ロータ
ー軸の一端に同軸上に設けた接触子と、該ローター軸の
他端と該ローター軸の鍔の先端との間に等間隔に周設し
た複数の光フッ・イバーと、該光ファイバーを囲繞した
回転体状の軸カバーと、前記検出器本体ケース内に前記
ローター軸と前記光ファイバーと前記軸カバーを回転体
状に一体化し回転可能に支承し。

前記ローター軸の他端と対向して設けた光源ランプと、
該光源ランプと前記ローター軸の他端との間に設【プた
集光レンズと、前記ローター軸の鍔の先端に対向して検
出器本体内に設けた受光素子と、処理回路と記録回路と
操作電源とを有する装置本体と、前記受光素子と該処理
回路を信号伝達手段にて接続し、前記光源ランプと操作
電源を導通手段にて接続してなる装置を備えたものであ
る。

［実施例］ 以下本発明を添付図に基づき詳細に説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すものであ
る。第１図は本発明の構成を示す説明図、第２図は第１
図におけるＡ−Ａ断面図を示す。また、第３図Ａ、第３
図Ｂ、第３図Ｃおよび第３図りは本装置の作動原理の説
明図を示す。

第１図において、鍔を有するローター軸２の一端には摩
擦係数の大ぎい材料１例えば硬質ゴム等で作られた接触
子１が該ローター軸２と同軸上に取付けられている。該
ローター軸２の他端と該ローター軸２の鍔の先端との間
の該ローター軸２の表面には、光ファイバーが通る溝が
形成されている。光ファイバー３は第２図に示すように
該ローター軸２の鍔の先端で、角度θ毎に任意の数、０
本が等間隔に埋め込まれている。光ファイバー３の先端
は該ローター軸２の鍔の先端外周方向を向き、該ロータ
ー軸２の他端は光ファイバー３の先端が該ローター軸２
の軸方向に向いて配設されている。前記光フフイバー３
を等間隔に埋め込んだ前記ローター軸２に、該光ファイ
バー３と該ローター軸２とが一体となって回転運動する
際の固定おにび保護のために軸カバー４と該光ファイバ
ー３の外側に囲繞し、ざらに、前記ローター軸２の他端
に集光レンズ１９で固定されて１回転体状の一体となっ
ている。該ローター軸２を中心に回転体状に一体化した
ローター構成体は前記接触子１側および前記軸カバー４
側で、それぞれ軸受７゜８にて回転可能に支承され、前
記本体ケース５および前記前部カバー６に軸支され該前
部カバー６と前記本体ケース５はネジ部２０で固定され
ている。また、前記本体ケース５と前記前部カバー６と
は前記集光レンズ１９にて固定されている。以上のよう
に構成されるため前記ローター軸２．前記光ファイバー
３．および前記軸カバー４は一体となって前記本体ケー
ス５の前記ローター軸２の鍔の先端の該光ファイバー３
の先端と対抗する位置に受光素子９が取付けられ、また
、前記本体ケース５のローター軸２の中心線上に設けた
前記集光レンズ１９と対抗する位置に光源ランプ１０が
設けられている。さらに、前記本体ケース５の後部は後
部カバー１１がとりつけビスにて固定されている。前記
本体ケース５内に設けられた該受光素子９はパルス検出
ケーブル１３により装置本体１８の処理回路１６に接続
され、該光源ランプ１０は電源ケーブル１４により該装
置本体１８の操作電源１５に接続されている。該処理回
路１６はさらに記録回路１７に接続されており、これら
該処理回路１６．該記録回路１７．該操作電源１５は前
記装置本体１８として一体に構成されている。以上のよ
うに構成された捩り振動計測装置は、前記接触子１が被
計測軸の軸端に押しつけられ回転すると、前記ローター
軸２も被ａ１測軸と同じ回転運動をする。この時前記光
源ランプ１０を投入し１発晃させると、光は前記集光レ
ンズ１９を通り前記光ファイバー３の前記ローター軸２
の鍔の先端に達する。一方前記ローター軸２が回転し、
前記ローター軸２の先端で角度Ｏ毎に任意の数、ｎ本が
等間隔に埋め込まれているので、軸が１回転すると、ｎ
個のパルス信号を発生する。第３図Ａでは被計測軸に捩
り振動が起こらず１等速回転している状態で、前記光フ
ァイバー３が等間隔でｎ本取付けであるため、軸１回転
の時間をＴ秒とすれば、ｔ□＝Ｔ／ｎ、すなわち、光生
ずるパルス間隔はｔ。

秒であり一定である。ところが第３図Ｂのにうに被ｈｌ
ｉｌｌ軸に捩り振動が発生し、不等速の回転をすると発
生パルスの間隔が乱れる。

これらのパルス間隔をｔ−、ｔ−２，・・・・・・・・
・・・・１−、として８°ｌ測し。

さらに各パルス間隔の合計　Ｔ−。

すなわら ｔ−１＋ｔ　−２＋”・・”ｔ−ｎ−Σｔ−ｏ＝Ｔ−と
なる。

捩り（辰動の場合、Ｔ′＋＝王となるので基ＱＣパルス
間隔し０と、ｈ゛１測されたパルス間隔１−。

との差を△とする。

ずなわら △　ｔ　　１　　＝ｔ　　ｏ　　−ｔ−ｉ　　　、　　
　Δ　１２　　＝１０　−１　−　２　　。

°°°°°°°°°△ｔｎ＝ｔｏ−ｔ−ｎである。

これらの時間差Δｔ、は捩り振動発生のためで、軸が等
速回転するならΔｔ、＝Ｏである。

すなわら時間差Δｔｎは捩り振動の現象波形を表わず。

第３図Ｃは、これを模式化し表わしたものである。この
現象波形を時間差Δｔｎと捩り振動パルス（角速度ω）
とで調和解析すると、第３図りの調和解析結果が得られ
る。

以上の演算を前記処理回路１６にて実行し。

結果を前記記録回路１７にて記録または記憶させること
により、捩り振動計測結果を得ることができる。　なお
、前記軸受７，８はベアリング軸受、ローラー軸受等前
記ローター軸２を中心に回転体状に一体化したローター
構成体の荷ｍを支え１円滑な回転が得られる軸受構造で
あればよく、また、前記操作電源１５は系統電源や蓄電
池等より電源の供給を受けてもにり、ざらに兼用のもの
でもよい。

［発明の効果］ 以上述べた如く１本発明の捩り］騒動計測装置によれば
、下記のごとき種々の浸れた効果を発揮する。

（１）、光ファイバーと受光素子を用いて検出器をコン
パクトにし１機器装置（処理部）を分離し１作業性が良
くなる。

（２）、検出器先端を被計測軸の軸端に押しつけるだけ
で計測ができ、計測装置を固定する固定台が不要となり
、計測費用の低減ができる。

（３）、光ファイバーと受光素子でパルスを発生させる
ので２回転部の慣性モーメントが小さく。

回転変動への追従性がよく、精度の向上が得られる。

（４）１回転角変動の計測は非接触でおり２機械的な経
年変化おにび外気温度の変化を受けず。

連続的な計測と、精度の維持が容易である。

（５）、パルス信号をデジタル処理するため、現象波形
の記録のみならず、調和解析ができ、同時に記録ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構造図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ断面図、第３図Ａ、第３図Ｂ。 第３図Ｃおよび第３図りは本発明の作動原理の説明図、
第４図は従来の捩り（騒動計測説明図。 第５図は従来の作動原理説明図を示す。 図中、１・・・接触子、２・・・ローター軸、３・・・
光ファイバー、４・・・軸カバー、５・・・本体ケース
、６・・・全部カバー、７，８・・・軸受、９・・・受
光素子。 １０・・・光源ランプ、１１・・・後部カバー、］２・
・・取（＝Ｊビス、１３・・・パルス検出ケーブル、１
４・・・電源ケーブル、１５・・・操作電源、１６・・
・処理回路、１７・・・記録回路、１８・・・装置本体
、１９・・・集光レンズ、２０・・・ネジ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 検出器本体ケースと、鍔を有する回転体状のローター軸
   と、該ローター軸の一端に同軸上に設けた接触子と、該
   ローター軸の他端と該ローター軸の鍔の先端との間に等
   間隔に周設した複数の光ファイバーと、該光ファイバー
   を囲繞した回転体状の軸カバーと、前記検出器本体ケー
   ス内に前記ローター軸と前記光ファイバーと前記軸カバ
   ーを回転体状に一体化し回転可能に支承し、前記ロータ
   ー軸の他端と対向して設けた光源ランプと、該光源ラン
   プと前記ローター軸の他端との間に設けた集光レンズと
   、前記ローター軸の鍔の先端に対向して検出器本体内に
   設けた受光素子と、処理回路と記録回路と操作電源とを
   有する装置本体と、前記受光素子と該処理回路を信号伝
   達手段にて接続し、前記光源ランプと操作電源を導通手
   段にて接続してなることを特徴とする捩り振動計測装置
   。