JP4820148B2 - モータの軸受摩耗監視のデータ通信システム - Google Patents

Description

本発明は、キャンドモータポンプなどの機械内に備えられた軸受摩耗監視装置が出力するモータの軸受摩耗状態等に関するデータを、安全に、かつ、作業性が向上するように改良したデータ通信システムに関する。

従来より、有害な液体、例えば揮発性および引火性が高いエーテルやアセトンなどをポンプで取り扱う化学プラントでは、完全に密封されたポンプが必要であるため、ポンプとモータとを一体化して密封したキャンドモータポンプが適用されている。

図３は、一般的なキャンドモータポンプの概略構造を示す部分破断側面図である。同図において、キャンドモータポンプ１０１は、ポンプ部１０２とモータ部１０３とからなり、ポンプ部１０２とモータ部１０３とは、アダプタ１０４によってそれぞれ相互に互換性を持たせて接続されている。

ポンプ部１０２は、インペラ１０５が配されたポンプ室１０６内に連通する吸込管部１０７と吐出管部１０８とを有し、インペラ１０５は、回転軸１０９の一端側（図３右側）の延長端子に取り付けられている。

一方、モータ部１０３は、回転軸１０９に同軸に取り付けられた回転子１１０と、該回転子１１０を囲周するようにモータハウジング１１１の内側に取り付けられた固定子１１２とを有する。回転子１１０と一体に回転する回転軸１０９は、一端側の軸受１１３と他端側の軸受１１４とによって回転自在に支持されている。また、回転子１１０の両端部には、前部回転室１１５と後部回転室１１６とが形成されている。

後部回転室１１６内には、図示しない外部導管によりポンプ部１０２の吐出管部１０９から取扱液の一部が導入され、該取扱液によって軸受１１４の潤滑ならびにモータ部１０３の冷却が行われる。また、アダプタ１０４には、前部回転室１１５とポンプ部１０２の低圧側とを連通する通液路が設けられ、該通液路を通過する取扱液によって、軸受１１３の潤滑ならびにモータ部１０３の冷却が行われる。

また、この種のキャンドモータポンプ１０１では、回転軸１０９を支承する軸受１１３，１１４がカーボン製の滑り軸受であるため、使用時間に応じて摩耗してしまう。そのため、モータ部１０３の他端側（図３左側）には、軸受１１３，１１４の摩耗の度合いを検出するための軸受摩耗監視装置１１７が備えられている。

このような軸受摩耗監視装置１１７は、例えば特許文献１に開示され、図４は、この軸受摩耗監視装置１１７の要部断面図である。同図において、軸受摩耗監視装置１１７は、モータ部１０３の他端側に立設状態で設けられた端子箱１１８と、該端子箱１１８の上面開口部を閉塞する蓋体１１９とを備えている。

端子箱１１８は、略円筒状に形成され、その内部に備えられたガラス密封端子板１２０には、その板厚方向に延びた複数本の端子１２１が埋設されている。この各端子１２１の一端（図４下側）には、軸受１１３，１１４の摩耗状態を検出するコイルや温度検出用のサーモスタットなどに接続された電線の一端が接続されている。一方、各端子１２０の他端（図４上側）には、端子箱１１８の内外を連通するように外周壁に設けられた電線挿通孔１２２から端子箱１１８内に引き込まれた外部電源線（電源ケーブル）１２３、あるいは、蓋体１１９内に備えられた信号処理回路やトランス１２４を実装したプリント基板１２５に接続された信号線１２６などが接続されている。

また、蓋体１１９内に配されたプリント基板１２５の上部には、軸受１１３，１１４の摩耗状態を表示するための表示板１２７が備えられている。この表示板１２７の下部には、軸受１１３，１１４のスラスト方向およびラジアル方向の摩耗に対応して点灯する複数のＬＥＤ（発光ダイオード）１２８が配されており、該ＬＥＤによって表示された軸受１１３，１１４の摩耗状態を、外部からガラス窓１２９を介して視認できるようになっている。また、表示板１２７の下部には、軸受摩耗監視装置１１７の外部からガラス窓１２９を介して、検出コイルで検出された検出信号を遠隔操作にて調整するための発光素子１３０および受光素子１３１が配されている。この発光素子１３０および受光素子１３１とガラス窓１２９の外部上方に配された外部機器１３２との間では、信号の光送受信（例えば赤外線送受信）が行われ、外部機器１３２は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の情報処理端末１３３にＲＳ２３２Ｃ（Recommended Standard 232 version C）などのシリアル通信方式で有線接続されている。

図５は、従来のモータの軸受摩耗監視のデータ通信システムの概略構成を示すブロック図である。同図において、発光素子１３０と受光素子１３１とからなる通信ポート１３４は、処理回路１３５中の調整手段であるＩＣ１３６に接続されている。このＩＣ１３６には、軸受１１３，１１４の摩耗状態を検出する検出コイル１３７と、検出コイル１３７で検出された検出信号や設定値などを記憶するメモリ１３８と、軸受１１３，１１４の摩耗状態を表示するためのＬＥＤ１２８とが接続されている。

一方、軸受摩耗監視装置１１７と情報処理端末（ここではＰＣ）１３３との間でデータ通信するためのデータ通信機（外部装置）１３２は、軸受摩耗監視装置１１７と同様に、発光素子１３８と受光素子１４０とからなる通信ポート１４１を備え、該通信ポート１４１は、ＩＣ１４２に接続されている。ＩＣ１４２は、電源１４３に接続されたＣＰＵ１４４に接続されており、該ＣＰＵ１４４は、上述したシリアル通信方式でＰＣ１３３に接続されている。

このような構成からなる従来のデータ通信構造では、軸受摩耗監視装置１１７の設定変更等を実行する場合、ＰＣ１３３から出力された命令信号（リセット信号）が、データ通信機１３２で光信号に変換され、該光信号がデータ通信機１３２の発光素子１３９からガラス窓１２９を介して軸受摩耗監視装置１１７の受光素子１３１に受信される。受光素子１３１に受信された光信号は、電気信号に変換された後に、ＩＣ１３６に伝達される。ＩＣ１３６では、伝達された信号に基づいて、検出コイルからの検出信号を調整し、ゼロ点調整などを含むゲイン調整等が行われた軸受の摩耗状態の信号を、ＬＥＤ１２８に伝達するとともに、この調整により決定された設定値を、メモリ１３８に記憶させる。

また、メモリ１３８に記憶された設定値は、ＩＣ１３６によって調整され、ＬＥＤ１２８に伝達されるとともに、電気信号として発光素子１３０に伝達される。発光素子１３０に伝達された電気信号は、光信号に変換された後に、データ通信機１３２の通信ポート１４１に送信される。この光信号は、ガラス窓１２９を介してデータ通信機１３２に受信されてＰＣ１３３に取り込まれ、これにより、軸受摩耗監視装置１１７にどのような調整が加えられ、どのような設定値になっているのか等のデータを、使用者が得られるようになっている。

特開２０００−３０８３１２号公報

しかしながら、上記従来のデータ通信構成では、ＰＣ１３３に有線接続されたデータ通信機１３２は、軸受摩耗監視装置１１７とＰＣ１３３とを通信させるためだけの装置であり、データ通信機１３１単体ではデータ通信を実行することができなかった。そのため、従来のデータ通信構成では、通信用のデータ通信機１３２とＰＣ１３３とを一緒に携行して、データ通信作業をする必要があった。

ところが、上述したように、キャンドモータポンプ１０１の取扱液の中には揮発性および引火性が高い液体を取り扱う場合があり、そのような場合、キャンドモータポンプ１０１が配されるプラント内は、引火の危険性が非常に高い防爆雰囲気となる。したがって、このような防爆雰囲気内で従来のデータ通信構成を用いてデータ通信を行う場合には、回路中のショートにより生じる火花等で引火する危険を防止するために、通信用のデータ通信機１３２だけではなく、ＰＣ１３３も防爆仕様にしなければならなかった。よって、上記従来のデータ通信構成では、ＰＣ１３３を防爆仕様にすることにより、製造コストが増加してしまうという問題があった。

また、ＰＣ１３３を防爆仕様にすることにより、ＰＣ１３３自体のサイズおよび重量が増大してしまい、その結果、データ通信作業を一人で実行するのが困難であるという問題があった。仮に、ＰＣ１３３が防爆仕様ではない場合には、キャンドモータポンプ１０１を防爆雰囲気中であるプラントから外部に搬出してデータ通信作業を行う、あるいは、プラント内の引火性ガスを取り除いてからデータ通信作業を行うなどの処置を施す必要があり、多大な時間および労力を要するという問題があった。そのため、使用者の間では、このような煩雑な作業をすることなく、軸受摩耗監視装置とデータ通信することができるデータ通信システムが求められていた。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、データ通信機単体で、複数のキャンドモータポンプ内に配された軸受摩耗監視装置とデータ通信できるように改良することによって、データ通信の作業性を向上させたモータの軸受摩耗監視のデータ通信システムを提供することにある。

本発明の上記目的は、一端部にインペラが連結されている回転軸を回転自在に支承する軸受を有すると共に、ＩＤがそれぞれに付されている複数のキャンドモータと、前記複数のキャンドモータ内に配され、前記軸受のスラスト方向及びラジアル方向の摩耗、前記キャンドモータの回転方向及び運転時間を監視すると共に、通信ポートから前記監視データを送信する軸受摩耗監視装置と、前記軸受摩耗監視装置の前記通信ポートから送信された前記監視データを受信可能な発光素子及び受光素子で成る通信ポートと、前記軸受摩耗監視装置から受信した前記監視データを記憶可能なメモリとを有すると共に、前記ＩＤのデータを前記メモリに記憶している防爆仕様のデータ通信機と、前記データ通信機によって受信された前記監視データを取り込んで、前記複数のキャンドモータの回転方向及び運転時間、前記軸受の摩耗状態を監視するための情報端末とから構成され、前記データ通信機は、前記情報端末に接続されていない状態で、前記通信ポートを介して前記軸受摩耗監視装置と通信可能であることにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記データ通信機が、前記軸受摩耗監視装置による検出信号のリセットを行うためのリセット信号を、前記通信ポートを介して前記軸受摩耗監視装置に送信することにより、或いは前記メモリに記憶されているデータ信号が、前記データ通信機と前記情報端末とを接続する脱着可能な有線ケーブルを介して前記情報端末内に取り込まれることにより、より効果的に達成される。

本発明に係るモータの軸受摩耗監視のデータ通信システムによると、軸受摩耗監視装置と通信するためのデータ通信機に、軸受摩耗監視装置から受信したデータを記憶可能なメモリを備え、データ通信機単体で軸受摩耗監視装置と通信できるようにした。これにより、データ通信機を情報端末から切り離した状態で、複数のモータの軸受の摩耗状態等に関するデータを収集することができるので、作業性の向上を図ることができる。

また、従来のデータ通信構成では、防爆雰囲気内に配されたモータの軸受摩耗監視装置とデータ通信する場合には、防爆仕様のＰＣとデータ通信機とを一緒に携行して作業しなければならなかったが、本発明に係るデータ通信システムでは、データ通信機単体で軸受摩耗監視装置とデータ通信することができるため、ＰＣを防爆仕様にするコストを削減することができる。

また、本発明に係るデータ通信機は、複数のモータ毎に付されたＩＤデータをメモリに記憶しており、このＩＤデータと各軸受摩耗監視装置内に記憶されているＩＤデータとを照合してデータ通信するので、誤通信を防止することができる。

さらに、本発明に係るデータ通信機は、軸受のラジアル方向およびスラスト方向の摩耗データ信号だけではなく、モータの回転軸の回転方向データ信号、およびモータの運転時間データ信号も受信することができる。これにより、これらのデータ信号を取り込んだ情報端末によって、より詳細にモータの軸受の監視をすることができ、モータの安全性の向上を図ることができる。

以下、図面を参照にしながら本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態に係るデータ通信システムは、図３および図４示したキャンドモータポンプ１０１内の軸受摩耗監視装置１１７とデータ通信するためのシステムである。よって、ここでは、キャンドモータポンプおよび軸受摩耗監視装置の構成についての説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るモータの軸受摩耗監視のデータ通信システムを概略的に示す説明図であり、（ａ）は引火性の高い防爆雰囲気におけるデータ通信作業、（ｂ）は非防爆雰囲気におけるデータ通信作業について説明するものである。

図１（ａ）において、引火性の高い防爆雰囲気であるプラント内などに配された複数のキャンドモータポンプ１Ａ，１Ｂは、インペラと連結された回転軸を回転自在に支承する軸受を有するキャンドモータ２Ａ，２Ｂと、該キャンドモータ２の軸受の摩耗状態を監視する軸受摩耗監視装置３Ａ，３Ｂとを備えている。

軸受摩耗監視装置３Ａ，３Ｂは、検出された軸受の摩耗状態、あるいはキャンドモータ２Ａ，２Ｂの回転軸の回転方向やキャンドモータ２Ａ，２Ｂの運転時間などを含む摩耗データ信号を、外部上方に配されたデータ通信機４にガラス窓５Ａ，５Ｂを介して送信するようになっている。

データ通信機４は、回路中のショートなどにより生じる火花が防爆雰囲気中の気体に引火しないように、防爆仕様になっている。このデータ通信機４と各軸受摩耗監視装置３Ａ，３Ｂとの間のデータ通信は、赤外線送受信などによる光通信で行われる。

複数の軸受摩耗監視装置３Ａ，３Ｂからデータを収集したデータ通信機４は、図１（ｂ）に示すように、引火の危険性がない非防爆雰囲気中に配されたＰＣなどの情報端末６に、脱着可能な有線ケーブル７（例えば、ＲＳ２３２Ｃ）を介して接続され、各データが情報端末６内に取り込まれる。

情報端末６は、データ通信機４から取り込んだデータに基づいて、各キャンドモータ２Ａ，２Ｂの軸受の摩耗状態を監視するとともに、必要に応じて、各軸受摩耗監視装置３Ａ，３Ｂによる検出信号のリセット調整等を行うためのリセット信号を、有線ケーブル７を介してデータ通信機４に送信するようになっている。

情報端末６からリセット信号を受信したデータ通信機４は、設定を調整したいキャンドモータポンプ１Ａ，１Ｂの軸受摩耗監視装置３Ａ，３Ｂの外部上方に配され、リセット信号を軸受摩耗監視装置３Ａ，３Ｂに送信する。なお、この場合のデータ通信も、上述した赤外線送受信で行われる。

次に、本実施形態に係るデータ通信システムの概略構成について、図２のブロック図を参照にしながら説明する。同図において、軸受摩耗監視装置３は、キャンドモータ２の軸受のスラスト方向およびラジアル方向の摩耗状態、回転軸の回転方向、運転時間などを検出して検出信号を出力する検出コイルやタイマーなどからなる検出手段８と、該検出手段８から入力された検出信号に基づいて、軸受の摩耗を監視する処理回路９と、処理回路９から出力される摩耗データ信号に基づいて、軸受のスラスト方向およびラジアル方向の摩耗、回転軸の回転方向（逆回転の場合に報知）などを表示するための表示手段（ＬＥＤなど）１０と、処理回路から出力される摩耗データ信号を送信したり、リセット信号を受信するための通信ポート１１とを備えている。

処理回路９は、調整手段であるＩＣ１２と、検出手段８によって検出された検出信号や各キャンドモータポンプ１（キャンドモータ２）毎に付されたＩＤデータなどを記憶するメモリ１３とを有する。また、通信ポート１１は、発光素子１４と受光素子１５とからなる光送受信機（例えば赤外線送受信機）になっている。

一方、データ通信機４は、軸受摩耗監視装置３と同様に、発光素子１６と受光素子１７とからなる通信ポート１８と、該通信ポートに接続された調整手段であるＩＣ１９と、該ＩＣおよび情報端末６に接続されたＣＰＵ２０と、該ＣＰＵ２０に駆動電力を供給する電源２１と、各軸受摩耗監視装置３から送信された摩耗データ信号、情報端末６から送信されたリセット信号、データ通信するキャンドモータポンプ１のＩＤデータ信号などを記憶するためのメモリ２２とを備えている。

データ通信機４のメモリ２２には、軸受磨耗監視装置３を通常の運転時の状態にするコマンド（ＭＯＤＥ−０）、軸受磨耗監視装置３をデータ送受信時の状態にするコマンド（ＭＯＤＥ−１）、キャンドモータ２の運転時間を読み出すコマンド（ＲＴＩＭＥ）などの通信コマンドを実行するための処理プログラムが記憶されている。したがって、データ通信機４は、これらの処理プログラムをＣＰＵ２０で実行することにより、単体で、すなわち情報端末６に接続する有線ケーブル７を切り離した状態で、複数の軸受摩耗監視装置３と通信できるようになっている。

また、データ通信機４は、所定の軸受摩耗監視装置３とデータ通信する際に、メモリ２２に記憶されている所定のキャンドモータポンプ１のＩＤデータと、データ通信する軸受摩耗監視装置３から送信されるＩＤデータとを参照し、互いのＩＤデータが合致している場合にデータ通信を実行することにより、データの誤通信を防止するようになっている。

次に、本実施形態に係るデータ通信システムにおけるデータ信号の流れについて説明する。

軸受摩耗監視装置３による検出信号のリセット調整等を行わせるためのリセット信号は、情報端末６から有線ケーブル７を介してデータ通信機４に送信され、メモリ２２に記憶される。リセット信号をメモリ２２に記憶されたデータ通信機４が、有線ケーブル７から切り離され、リセット調整等を行うキャンドモータポンプ１の軸受摩耗監視装置３の外部上方に配されると、互いのメモリ１３，２２に記憶されているＩＤデータが照合された後に、リセット信号は、電気信号として発光素子１６に伝達される。発光素子１６に伝達された電気信号は、光信号に変換された後に、軸受摩耗監視装置３の受光素子１５に送信される。受光素子１５に受信された光信号は、再び電気信号に変換された後に、ＩＣ１２に伝達される。ＩＣ１２では、伝達されたリセット信号に基づいて、検出手段８からの検出信号を調整し、ゼロ点調整などを含むゲイン調整等が行われる。この調整により決定された設定値は、メモリ１３に記憶され、かつ、この調整が行われた軸受の摩耗データ信号が表示手段１０に伝達される。

また、軸受摩耗監視装置３のメモリ１３に記憶された設定値や軸受の摩耗データは、電気信号として発光素子１４に伝達される。発光素子１４に伝達された電気信号は、光信号に変換された後に、データ通信機４の通信ポート１８に送信される。通信ポート１８の受光素子１７を介してデータ通信機４に取り込まれた光信号は、再び電気信号に変換され、メモリ２２に記憶される。

プラント内に配されている複数のキャンドモータポンプ１Ａ，１Ｂ，・・・の設定値や軸受の摩耗データをメモリ２２に記憶させた通信機４は、図１（ｂ）に示したように、非防爆雰囲気内で有線ケーブル７を介して情報端末６に接続され、メモリ２２内に記憶された摩耗データが情報端末６に送信される。

以上のように、本実施形態に係るモータの軸受摩耗監視のデータ通信システムでは、データ通信機４が、各軸受摩耗監視装置３から受信したデータを記憶可能なメモリ２２を備え、情報端末６に接続されていない状態で、１または複数の軸受摩耗監視装置３と通信することができる。これにより、データ通信作業をする際に情報端末６を携行する必要がなくなるため、データ通信の作業性の向上を図ることができ、かつ、情報端末６を防爆仕様にする必要がなくなるため、製造コストの軽減を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の実施形態に係るモータの軸受摩耗監視のデータ通信システムを概略的に示す説明図である。 本発明の実施形態に係るデータ通信システムの概略構成を示すブロックである。 一般的なキャンドモータポンプの概略構造を示す部分破断側面図である。 図３のIV−IV線に沿った軸受摩耗監視装置の要部断面図である。 従来のモータの軸受摩耗監視のデータ処理システムの概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１（１Ａ，１Ｂ） キャンドモータポンプ
２（２Ａ，２Ｂ） キャンドモータ
３（３Ａ，３Ｂ） 軸受摩耗監視装置
４ データ通信機
６ 情報端末
７ 有線ケーブル
１１，１８ 通信ポート
１４，１６ 発光素子
１５，１７ 受光素子
２０ ＣＰＵ
２２ メモリ

Claims (3)

1. 一端部にインペラが連結されている回転軸を回転自在に支承する軸受を有すると共に、ＩＤがそれぞれに付されている複数のキャンドモータと、
   前記複数のキャンドモータ内に配され、前記軸受のスラスト方向及びラジアル方向の摩耗、前記キャンドモータの回転方向及び運転時間を監視すると共に、通信ポートから前記監視データを送信する軸受摩耗監視装置と、
   前記軸受摩耗監視装置の前記通信ポートから送信された前記監視データを受信可能な発光素子及び受光素子で成る通信ポートと、前記軸受摩耗監視装置から受信した前記監視データを記憶可能なメモリとを有すると共に、前記ＩＤのデータを前記メモリに記憶している防爆仕様のデータ通信機と、
   前記データ通信機によって受信された前記監視データを取り込んで、前記複数のキャンドモータの回転方向及び運転時間、前記軸受の摩耗状態を監視するための情報端末と、
   から構成され、
   前記データ通信機は、前記情報端末に接続されていない状態で、前記通信ポートを介して前記軸受摩耗監視装置と通信可能であることを特徴とするモータの軸受摩耗監視のデータ通信システム。
2. 前記データ通信機は、前記軸受摩耗監視装置による検出信号のリセットを行うためのリセット信号を、前記通信ポートを介して前記軸受摩耗監視装置に送信する請求項１に記載のモータの軸受摩耗監視のデータ通信システム。
3. 前記メモリに記憶されているデータ信号は、前記データ通信機と前記情報端末とを接続する脱着可能な有線ケーブルを介して前記情報端末内に取り込まれる請求項１又は２に記載のモータの軸受摩耗監視のデータ通信システム。

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