JP3302166B2 - 回転機器試験装置 - Google Patents
回転機器試験装置Info
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- JP3302166B2 JP3302166B2 JP06040394A JP6040394A JP3302166B2 JP 3302166 B2 JP3302166 B2 JP 3302166B2 JP 06040394 A JP06040394 A JP 06040394A JP 6040394 A JP6040394 A JP 6040394A JP 3302166 B2 JP3302166 B2 JP 3302166B2
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- shaft
- bearing
- rotation
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回転電機や回転ポンプな
どに使用される回転体の振動特性の測定に使用される回
転機器試験装置に関する。
どに使用される回転体の振動特性の測定に使用される回
転機器試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、回転体の振動特性測定に使用さ
れる回転機器試験装置は回転機器の軸受箱振動または軸
振動を、回転体の回転数を変化させながら測定し、その
振動・位相特性を回転体の振動特性としている。
れる回転機器試験装置は回転機器の軸受箱振動または軸
振動を、回転体の回転数を変化させながら測定し、その
振動・位相特性を回転体の振動特性としている。
【０００３】以下、図３を参照して回転機器試験装置の
従来例について説明する。図３において、回転体１は例
えば、回転電機や回転ポンプなどに使用されるものであ
る。軸受２に支持された回転体１及び軸１ａの周囲に
は、複数の軸変位センサ３ａ，３ｂ，３ｃが軸１ａの変
位を検出するように静止部材（図示せず）に付設されて
いる。また、上記軸１ａの回転数を測定するため軸受２
には回転パルス計４が設けられている。この軸変位セン
サ３ａ，３ｂ，３ｃ及び回転パルス計４は、それぞれ変
位変換器５ａ，５ｂ，５ｃ及びパルス変換器１３を介し
て次数分析器１４に接続されている。次数分析器１４で
は各回転数における軸変位信号及び回転パルス信号から
回転同期信号の振動ベクトルを分析し、その結果の振幅
・位相特性をそのまま回転体の振動特性データ１５とし
ている。
従来例について説明する。図３において、回転体１は例
えば、回転電機や回転ポンプなどに使用されるものであ
る。軸受２に支持された回転体１及び軸１ａの周囲に
は、複数の軸変位センサ３ａ，３ｂ，３ｃが軸１ａの変
位を検出するように静止部材（図示せず）に付設されて
いる。また、上記軸１ａの回転数を測定するため軸受２
には回転パルス計４が設けられている。この軸変位セン
サ３ａ，３ｂ，３ｃ及び回転パルス計４は、それぞれ変
位変換器５ａ，５ｂ，５ｃ及びパルス変換器１３を介し
て次数分析器１４に接続されている。次数分析器１４で
は各回転数における軸変位信号及び回転パルス信号から
回転同期信号の振動ベクトルを分析し、その結果の振幅
・位相特性をそのまま回転体の振動特性データ１５とし
ている。
【０００４】この回転体１の振動ベクトルの測定結果を
図４に示す。図４において、横軸に回転数をとって、縦
軸に測定結果を示している。実線で示されるのが振動ベ
クトルＢであり、実際に測定結果として得られるデータ
である。そして、この振動ベクトルＢには破線で示され
る遠心力の影響を受けない形状不整成分Ｂ２と共に実線
と破線の間で示されるアンバランス成分Ｂ１が含まれて
いる。そして、これらの成分は回転数の変化によって各
々変化している。
図４に示す。図４において、横軸に回転数をとって、縦
軸に測定結果を示している。実線で示されるのが振動ベ
クトルＢであり、実際に測定結果として得られるデータ
である。そして、この振動ベクトルＢには破線で示され
る遠心力の影響を受けない形状不整成分Ｂ２と共に実線
と破線の間で示されるアンバランス成分Ｂ１が含まれて
いる。そして、これらの成分は回転数の変化によって各
々変化している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の回転機器
試験装置においては、回転体の振幅・位相特性をそのま
ま回転体の振動特性データとしていたので、測定結果中
に含まれる上記の形状不整成分が分離できなかった。従
って、精度の高い振動特性が得られなかった。
試験装置においては、回転体の振幅・位相特性をそのま
ま回転体の振動特性データとしていたので、測定結果中
に含まれる上記の形状不整成分が分離できなかった。従
って、精度の高い振動特性が得られなかった。
【０００６】本発明は係る従来の事情に対処してなされ
たものであり、その目的は、形状不整成分を分離して高
精度の回転体の振動特性を測定する回転機器試験装置を
提供することにある。
たものであり、その目的は、形状不整成分を分離して高
精度の回転体の振動特性を測定する回転機器試験装置を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の回転機器試験装置は請求項１記載の発明で
は、軸受に支持された回転体の外周に設けられた軸変位
センサと、この軸変位センサに接続され軸変位信号を発
信する変位変換器と、前記回転体の回転数を測定する回
転パルス計と、この回転パルス計に接続されパルス検出
信号を発信するパルス変換器と、このパルス検出信号と
前記軸変位信号によって前記回転体の起動時の振動ベク
トルのランナウト量を測定するランナウト検出手段と、
このランナウト検出手段に接続され前記ランナウト量と
前記回転体の軸剛性及び軸受特性を基に回転中の回転体
の軸振動から遠心力の影響成分を差し引いた運転中形状
不整量を計算する運転中形状不整演算手段と、前記パル
ス検出信号と軸変位信号によって回転同期振動を測定す
る回転同期振動演算手段と、この回転同期振動演算手段
と前記運転中形状不整演算手段に接続され前記運転中形
状不整量と回転同期振動から回転体の振動のアンバラン
ス成分を演算するベクトル演算手段とを有する回転機器
試験装置を提供する。
め、本発明の回転機器試験装置は請求項１記載の発明で
は、軸受に支持された回転体の外周に設けられた軸変位
センサと、この軸変位センサに接続され軸変位信号を発
信する変位変換器と、前記回転体の回転数を測定する回
転パルス計と、この回転パルス計に接続されパルス検出
信号を発信するパルス変換器と、このパルス検出信号と
前記軸変位信号によって前記回転体の起動時の振動ベク
トルのランナウト量を測定するランナウト検出手段と、
このランナウト検出手段に接続され前記ランナウト量と
前記回転体の軸剛性及び軸受特性を基に回転中の回転体
の軸振動から遠心力の影響成分を差し引いた運転中形状
不整量を計算する運転中形状不整演算手段と、前記パル
ス検出信号と軸変位信号によって回転同期振動を測定す
る回転同期振動演算手段と、この回転同期振動演算手段
と前記運転中形状不整演算手段に接続され前記運転中形
状不整量と回転同期振動から回転体の振動のアンバラン
ス成分を演算するベクトル演算手段とを有する回転機器
試験装置を提供する。
【０００８】また、請求項２記載の発明では、ランナウ
ト検出手段が、前記回転体の回転数に対応する軸変位及
び回転パルスのデータを次数分析にかけて求められる振
動ベクトルの、回転数に対する振幅及び位相を曲線近似
させ、この曲線の外挿によってランナウト量を演算する
回転機器試験装置を提供する。
ト検出手段が、前記回転体の回転数に対応する軸変位及
び回転パルスのデータを次数分析にかけて求められる振
動ベクトルの、回転数に対する振幅及び位相を曲線近似
させ、この曲線の外挿によってランナウト量を演算する
回転機器試験装置を提供する。
【０００９】さらに、請求項３記載の発明では、記運転
中形状不整演算手段が、ランナウト量を初期値とし、こ
のランナウト量に対する軸受反力を回転体の運転回転数
における軸受の剛性データから求め、この軸受反力と軸
剛性のデータから軸と軸受の力の平衡状態における運転
中形状不整量を演算する回転機器試験装置を提供する。
中形状不整演算手段が、ランナウト量を初期値とし、こ
のランナウト量に対する軸受反力を回転体の運転回転数
における軸受の剛性データから求め、この軸受反力と軸
剛性のデータから軸と軸受の力の平衡状態における運転
中形状不整量を演算する回転機器試験装置を提供する。
【００１０】
【作用】上記構成の回転機器試験装置においては、回転
体の起動時の回転数が上昇していく過程での軸変位信号
とパルス検出信号から、ランナウト検出手段において次
数分析により振動ベクトルを分析し、この結果の回転数
変化に対する振動ベクトルを外挿することにより静止時
の形状不整量（以下ランナウト量という）を測定し、ラ
ンナウト量と予め解析された回転体の軸剛性及び軸受特
性から数値演算により、運転中の回転数に対する遠心力
の影響を差し引いた形状不整量（以下運転中形状不整量
という）を算出し、これを運転中の回転体の軸変位信号
及びパルス検出信号から回転同期振動演算手段において
次数分析された回転同期振動より差し引くことにより、
振動特性のアンバランス成分のみを抽出し、回転体の振
動特性測定の精度を向上させるものである。
体の起動時の回転数が上昇していく過程での軸変位信号
とパルス検出信号から、ランナウト検出手段において次
数分析により振動ベクトルを分析し、この結果の回転数
変化に対する振動ベクトルを外挿することにより静止時
の形状不整量（以下ランナウト量という）を測定し、ラ
ンナウト量と予め解析された回転体の軸剛性及び軸受特
性から数値演算により、運転中の回転数に対する遠心力
の影響を差し引いた形状不整量（以下運転中形状不整量
という）を算出し、これを運転中の回転体の軸変位信号
及びパルス検出信号から回転同期振動演算手段において
次数分析された回転同期振動より差し引くことにより、
振動特性のアンバランス成分のみを抽出し、回転体の振
動特性測定の精度を向上させるものである。
【００１１】
【実施例】以下に本発明に係る回転機器試験装置の実施
例を図１に基づき説明する。尚、図１において図３と同
一部分については同一符号を付し、その構成についての
説明は省略する。
例を図１に基づき説明する。尚、図１において図３と同
一部分については同一符号を付し、その構成についての
説明は省略する。
【００１２】図１では、回転パルス計４はパルス変換器
１３を介して、ランナウト検出器５及び回転同期振動演
算器６に接続される。ランナウト検出器５は運転中形状
不整演算器７に接続される。この運転中形状不整演算器
７は予め解析された回転体１の軸剛性と軸受特性のデー
タを検索できるようになっている。
１３を介して、ランナウト検出器５及び回転同期振動演
算器６に接続される。ランナウト検出器５は運転中形状
不整演算器７に接続される。この運転中形状不整演算器
７は予め解析された回転体１の軸剛性と軸受特性のデー
タを検索できるようになっている。
【００１３】尚、上記の運転中形状不整演算器７による
結果は、それを基にしたシミュレーションが実際の回転
同期振動の測定結果をよく再現することを十分に確認し
ておかなければならない。
結果は、それを基にしたシミュレーションが実際の回転
同期振動の測定結果をよく再現することを十分に確認し
ておかなければならない。
【００１４】ランナウト検出器５では回転体１の起動時
における軸変位信号及びパルス検出信号から起動時の回
転数変化に応じて、各回転数での振動ベクトルを次数解
析により求め、この振動ベクトルの振幅及び位相と回転
数の関係式を最小２乗近似等により１次あるいは２次式
で求め、そのｙ切片をランナウト量とする。
における軸変位信号及びパルス検出信号から起動時の回
転数変化に応じて、各回転数での振動ベクトルを次数解
析により求め、この振動ベクトルの振幅及び位相と回転
数の関係式を最小２乗近似等により１次あるいは２次式
で求め、そのｙ切片をランナウト量とする。
【００１５】一般に、回転体１のランナウト形状は停止
中に直接測定することはできないので前記のように回転
体起動時の低い回転数での振動ベクトルのデータを用い
て外挿によってランナウト量を求めなければならない。
中に直接測定することはできないので前記のように回転
体起動時の低い回転数での振動ベクトルのデータを用い
て外挿によってランナウト量を求めなければならない。
【００１６】軸受２の特性は回転体１の回転数によって
変化する。このため、軸１ａの運転中形状不整量は回転
数によって変化する。これは従来の技術で説明した図４
に示すとおりである。
変化する。このため、軸１ａの運転中形状不整量は回転
数によって変化する。これは従来の技術で説明した図４
に示すとおりである。
【００１７】運転中形状不整演算器７は、回転数に応じ
てあらかじめ解析された軸受特性のデータを検索でき
る。また、回転体１の軸剛性も入力されている。運転中
形状不整演算器７は、ランナウト検出器５に接続され、
回転体１の起動時に求められたランナウト量が入力され
る。ここでは、解析を行う回転数での軸受２の特性と軸
剛性及びランナウト形状から回転体１の軸１ａの静的な
力の釣合を算出し、これを出力する。
てあらかじめ解析された軸受特性のデータを検索でき
る。また、回転体１の軸剛性も入力されている。運転中
形状不整演算器７は、ランナウト検出器５に接続され、
回転体１の起動時に求められたランナウト量が入力され
る。ここでは、解析を行う回転数での軸受２の特性と軸
剛性及びランナウト形状から回転体１の軸１ａの静的な
力の釣合を算出し、これを出力する。
【００１８】具体的には、以下のような手順に従う。 １．ランナウト量と上記の解析を行う回転数での軸受２
の特性から回転体１の軸１ａに作用する力を求める。
の特性から回転体１の軸１ａに作用する力を求める。
【００１９】２．上記のランナウト形状及び軸受２の反
力は極座標で表されているが、これを直交座標ｘ，ｙの
ｘ，ｙ方向に分解して表示する。 ３．２．の結果についてｘ，ｙ方向それぞれの軸１ａの
平衡位置を計算する。
力は極座標で表されているが、これを直交座標ｘ，ｙの
ｘ，ｙ方向に分解して表示する。 ３．２．の結果についてｘ，ｙ方向それぞれの軸１ａの
平衡位置を計算する。
【００２０】４．３．の結果を再び極座標で表現する。 ５．４．の結果を１．のランナウト量のかわりにして、
再び１．〜４．の計算を行う。これを適当な回数繰り返
し、必要な誤差範囲内に収束したところで結果とする。
再び１．〜４．の計算を行う。これを適当な回数繰り返
し、必要な誤差範囲内に収束したところで結果とする。
【００２１】一方、回転同期振動演算器６は、回転体１
の運転中における軸変位信号及びパルス検出信号から次
数分析により、回転同期周波数の振動ベクトルを分析す
る。ベクトル演算器１０では前記の回転同期振動演算器
６により得られた振動ベクトルＶｏから前記の運転中形
状不整演算器７で得られた運転中形状不整量Ｖｉを差引
き振動特性のアンバランス成分である振動ベクトルＶｄ
を求める。即ち
の運転中における軸変位信号及びパルス検出信号から次
数分析により、回転同期周波数の振動ベクトルを分析す
る。ベクトル演算器１０では前記の回転同期振動演算器
６により得られた振動ベクトルＶｏから前記の運転中形
状不整演算器７で得られた運転中形状不整量Ｖｉを差引
き振動特性のアンバランス成分である振動ベクトルＶｄ
を求める。即ち
【００２２】
【数１】Ｖｄ＝Ｖｏ−Ｖｉ である。このように構成された回転機器試験装置におい
て、回転体１を起動して、上記各軸変位センサ３ａ，３
ｂ，３ｃ及び回転パルス計４により、回転体１の軸変位
とパルスを検出し、この回転体１の軸変位信号とパルス
検出信号をランナウト検出器５に入力し、回転同期周波
数の振動ベクトルを分析する。このときの回転数の変化
に対する振動ベクトルのデータから最小２乗法等により
外挿を行い、回転体１の停止状態のランナウト量に相当
するランナウト量を求める。
て、回転体１を起動して、上記各軸変位センサ３ａ，３
ｂ，３ｃ及び回転パルス計４により、回転体１の軸変位
とパルスを検出し、この回転体１の軸変位信号とパルス
検出信号をランナウト検出器５に入力し、回転同期周波
数の振動ベクトルを分析する。このときの回転数の変化
に対する振動ベクトルのデータから最小２乗法等により
外挿を行い、回転体１の停止状態のランナウト量に相当
するランナウト量を求める。
【００２３】次に、回転体１の運転中形状不整成分を求
めるために、前記のランナウト量を運転中形状不整演算
器７に入力する。ここでは、回転数に応じて軸受２の特
性のデータを検索し、運転中の回転数における軸受２の
剛性が求められ、この結果と軸剛性のデータ及びランナ
ウト量から回転体１の軸１ａの静的な力の釣合の計算を
行い運転中形状不整量を求める。
めるために、前記のランナウト量を運転中形状不整演算
器７に入力する。ここでは、回転数に応じて軸受２の特
性のデータを検索し、運転中の回転数における軸受２の
剛性が求められ、この結果と軸剛性のデータ及びランナ
ウト量から回転体１の軸１ａの静的な力の釣合の計算を
行い運転中形状不整量を求める。
【００２４】一方、前記の各軸変位信号及びパルス回転
信号は回転同期振動演算器６にも入力され、運転中の回
転同期振動を次数分析により演算する。そして、この運
転中の回転同期振動から前記の運転中形状不整量を差し
引くことにより振動特性を精度よく測定することを可能
にする。
信号は回転同期振動演算器６にも入力され、運転中の回
転同期振動を次数分析により演算する。そして、この運
転中の回転同期振動から前記の運転中形状不整量を差し
引くことにより振動特性を精度よく測定することを可能
にする。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の回転機器試
験装置においては、軸受に支持された回転体の振動ベク
トルの中に含まれるアンバランス成分を求めることがで
き、高精度に回転体の振動特性の測定ができる。
験装置においては、軸受に支持された回転体の振動ベク
トルの中に含まれるアンバランス成分を求めることがで
き、高精度に回転体の振動特性の測定ができる。
【図１】本発明に係る回転機器試験装置の実施例の模式
図。
図。
【図２】回転体の振動ベクトル特性図。
【図３】回転機器試験装置の従来例を示す模式図。
【図４】回転体の振動ベクトルの成分を示す特性図。
１…回転体 １ａ…軸 ２…軸受 ３ａ，３ｂ，３ｃ…
軸変位センサ ４…回転パルス計 ５…ランナウト検出
器 ５ａ，５ｂ，５ｃ…変位変換器 ６…回転同期振動演
算器 ７…運転中形状不整演算器 ８…軸剛性データ ９…軸受特性データ １０…ベクトル演算
器 １１…振動特性演算結果 １２…変位変換器 １３…パルス変換器 １４…次数分析器 １５…振動特性データ
軸変位センサ ４…回転パルス計 ５…ランナウト検出
器 ５ａ，５ｂ，５ｃ…変位変換器 ６…回転同期振動演
算器 ７…運転中形状不整演算器 ８…軸剛性データ ９…軸受特性データ １０…ベクトル演算
器 １１…振動特性演算結果 １２…変位変換器 １３…パルス変換器 １４…次数分析器 １５…振動特性データ
フロントページの続き (72)発明者 日隈 幸治 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (72)発明者 桜井 昭次 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (56)参考文献 特開 平２−173540（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−148227（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−233427（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01H 17/00 G01M 19/00
Claims (3)
- 【請求項１】 軸受に支持された回転体の外周に設けら
れた軸変位センサと、この軸変位センサに接続され軸変
位信号を発信する変位変換器と、前記回転体の回転数を
測定する回転パルス計と、この回転パルス計に接続され
パルス検出信号を発信するパルス変換器と、このパルス
検出信号と前記軸変位信号によって前記回転体の起動時
の振動ベクトルのランナウト量を測定するランナウト検
出手段と、このランナウト検出手段に接続され前記ラン
ナウト量と前記回転体の軸剛性及び軸受特性を基に回転
中の回転体の軸振動から遠心力の影響成分を差し引いた
運転中形状不整量を計算する運転中形状不整演算手段
と、前記パルス検出信号と軸変位信号によって回転同期
振動を測定する回転同期振動演算手段と、この回転同期
振動演算手段と前記運転中形状不整演算手段に接続され
前記運転中形状不整量と回転同期振動から回転体の振動
のアンバランス成分を演算するベクトル演算手段とを有
することを特徴とする回転機器試験装置。 - 【請求項２】 前記ランナウト検出手段は、前記回転体
の回転数に対応する軸変位及び回転パルスのデータを次
数分析にかけて求められる振動ベクトルの、回転数に対
する振幅及び位相を曲線近似させ、この曲線の外挿によ
ってランナウト量を演算することを特徴とする請求項１
記載の回転機器試験装置。 - 【請求項３】 前記運転中形状不整演算手段は、ランナ
ウト量を初期値とし、このランナウト量に対する軸受反
力を回転体の運転回転数における軸受の剛性データから
求め、この軸受反力と軸剛性のデータから軸と軸受の力
の平衡状態における運転中形状不整量を演算することを
特徴とする請求項１記載の回転機器試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06040394A JP3302166B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 回転機器試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06040394A JP3302166B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 回転機器試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07270229A JPH07270229A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3302166B2 true JP3302166B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=13141178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06040394A Expired - Lifetime JP3302166B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 回転機器試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3302166B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102292189A (zh) * | 2009-05-28 | 2011-12-21 | 爱信艾达株式会社 | 工作机械中的主轴的动刚性测量装置及动刚性测量方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4742821B2 (ja) * | 2005-11-10 | 2011-08-10 | 株式会社ジェイテクト | 駆動軸損傷診断装置 |
| JP5164624B2 (ja) * | 2008-03-21 | 2013-03-21 | 中国電力株式会社 | 振動解析システム |
| ES2415776B2 (es) * | 2011-12-23 | 2014-02-03 | Universitat Politècnica De Catalunya | Sistema y método de medida del desplazamiento transversal de un eje físico giratorio |
| WO2020133270A1 (zh) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 机器人的动力学参数辨识方法、机器人和存储装置 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP06040394A patent/JP3302166B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102292189A (zh) * | 2009-05-28 | 2011-12-21 | 爱信艾达株式会社 | 工作机械中的主轴的动刚性测量装置及动刚性测量方法 |
| CN102292189B (zh) * | 2009-05-28 | 2013-10-09 | 爱信艾达株式会社 | 工作机械中的主轴的动刚性测量装置及动刚性测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07270229A (ja) | 1995-10-20 |
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