JP5877959B2 - Method for diagnosing state of mounting of bogie frame of superconducting magnet device and bogie assembly thereof - Google Patents
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本発明は、超電導磁石装置の台車枠取付状態の診断方法及びその台車組立体に関するものである。 The present invention relates to a method for diagnosing a state in which a bogie frame is attached to a superconducting magnet device and a bogie assembly.
図5は従来の超電導磁石装置が搭載される台車組立体を示す図である(下記非特許文献1参照)。
FIG. 5 is a view showing a cart assembly on which a conventional superconducting magnet device is mounted (see Non-Patent
この図において、台車の両側に超電導磁石装置(SCM)101,102が配置され、それらのSCM101,102の内側に台車枠の側梁103,104が配置され、それらの台車枠の側梁103,104の間には、台車枠の横梁105が配置されており、また、SCM101,102と台車枠の側梁103,104とはSCM101,102の取付ボルト106,107により固定されるようになっている。
In this figure, superconducting magnet devices (SCM) 101 and 102 are arranged on both sides of the carriage, and
このように、超電導磁石装置は、対にして台車枠の両側へ取り付けることにより、台車の構成要素となる。その取付方法はボルトによる締結である。そのため、従来は、超電導磁石装置の台車枠取付状態の管理を締結トルク値の規定化などによって実施してきた。 As described above, the superconducting magnet device is a component of the carriage by being attached to both sides of the carriage frame as a pair. The attachment method is fastening with bolts. For this reason, conventionally, the management of the mounting state of the bogie frame of the superconducting magnet device has been carried out by defining the fastening torque value.
なお、台車には図5に示すようにその他の装置が実装されている。例えば、アンカ装置108、緊急着地装置109、案内脚フェアリング110、台車上部フェアリング111、支持脚装置112、液体ヘリウム溜,液体窒素溜113、ヘリウム冷凍機114、ヘリウム車載冷凍システム圧縮機ユニット115、先頭台車用左右補助ばね116、油圧パワーユニット117、案内脚装置118、案内ストッパ輪装置119、車体支持空気ばね120、台車枠内蔵型油タンク121、車体支持上下動ダンパ122、台車火災検知センサ123が実装されている。
In addition, as shown in FIG. 5, other apparatuses are mounted on the cart. For example, the
しかしながら、規定トルク値にて超電導磁石装置を台車枠に締結した後、運用に伴う振動が加われば、超電導磁石装置の台車枠取付状態が適正に維持されているという確証はない。 However, after the superconducting magnet device is fastened to the carriage frame at the specified torque value, there is no confirmation that the carriage frame mounting state of the superconducting magnet device is properly maintained if vibrations associated with operation are applied.
ところで、本発明者は、超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法及びその装置を提案した(上記特許文献1参照)。 By the way, the present inventor has proposed an inspection / diagnosis method and apparatus for a load support material of a superconducting magnet device (see Patent Document 1).
図6は上記特許文献1で提案した超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断装置の模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a load support material inspection / diagnosis device proposed in
この図において、201は超電導コイル、202は内槽容器、203は荷重支持材、204はシールド板、205は外槽容器、206は振動センサ、207は台車枠、208は構造力学解析モデルの入力データ、209は計測用制御装置である。
In this figure, 201 is a superconducting coil, 202 is an inner tank container, 203 is a load support material, 204 is a shield plate, 205 is an outer tank container, 206 is a vibration sensor, 207 is a carriage frame, 208 is an input of a structural mechanics analysis model.
そして、図6に示すように、荷重支持材203近傍の外槽容器205の外側面に配置した振動センサ206により、荷重支持材203近傍の外槽容器205の実測振幅を求め、構造力学モデルによる推定と外槽容器205の実測振幅とを比較することにより、劣化した荷重支持材203の有無と程度を検査・診断する超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法及びその装置を提案した。
Then, as shown in FIG. 6, the measured amplitude of the
しかしながら、上記の超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法及びその装置では、超電導磁石装置の台車枠取付状態の診断機能として十全なものは得られなかった。 However, the above-described method and apparatus for inspecting and diagnosing a load support material of a superconducting magnet device have not been able to provide a sufficient diagnostic function for the mounting state of the carriage frame of the superconducting magnet device.
本発明は、上記状況に鑑みて、台車枠への超電導磁石装置の取付状態の診断が確実に実施できる、超電導磁石装置の台車枠取付状態の診断方法及びその台車組立体を提供することを目的とする。 In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a method for diagnosing a mounting state of a superconducting magnet device on a bogie frame, and a method for diagnosing the mounting state of the superconducting magnet device on a bogie frame. And
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕超電導磁石装置の台車枠取付状態の診断方法において、(a)超電導磁石装置を対にして配置し、この対にして配置された超電導磁石装置の内側に台車枠の側梁をそれぞれ配置し、この台車枠の側梁の間に台車枠の横梁を配置し、前記超電導磁石装置を前記台車枠の側梁に取付ボルトによって締結して取り付け、前記取付ボルトの端部付近に振動センサを取り付けた台車組立体を準備し、(b)前記取付ボルトを規定トルク値にて締結した場合の前記台車組立体の振動特性を前記振動センサの出力を計測することによって把握し、(c)前記取付ボルトの締結トルク値が前記規定トルク値とは変化した場合の前記台車組立体の振動特性を把握し、(d)運用後の前記台車組立体の振動特性を把握し、上記(b)、(c)で得られた振動特性と比較することにより、前記運用後の前記取付ボルトの締結トルクの実効値を推定して、該推定された実効値により、前記超電導磁石装置の台車枠取付状態を診断することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In the method for diagnosing the mounting state of the superconducting magnet device on the carriage frame, (a) the superconducting magnet devices are arranged in pairs, and the side beams of the cart frame are arranged inside the superconducting magnet devices arranged in pairs. A horizontal beam of the bogie frame is disposed between the side beams of the bogie frame, and the superconducting magnet device is fastened and attached to the side beam of the bogie frame by a mounting bolt, and a vibration sensor is provided near the end of the mounting bolt. Preparing an attached cart assembly; (b) grasping vibration characteristics of the cart assembly when the mounting bolt is fastened at a specified torque value by measuring an output of the vibration sensor; Grasping the vibration characteristics of the bogie assembly when the fastening torque value of the mounting bolt changes from the specified torque value; (d) grasping the vibration characteristics of the bogie assembly after operation; Vibration obtained in (c) By comparing the gender, by estimating the effective value of the tightening torque of the mounting bolts after the operation, by the estimated effective value, and wherein the diagnosing bogie frame mounted state of the superconducting magnet apparatus .
〔2〕上記〔1〕記載の超電導磁石装置の台車枠取付状態の診断方法において、前記取付ボルトの締結トルクの推定実効値が規定トルク値と異なる場合において、前記取付ボルトを規定トルク値に締結し直すことによって前記台車組立体の振動特性が規定トルク値のときの値に回復した場合は、前記超電導磁石装置の台車枠取付状態は適正に回復したと診断することを特徴とする。 [2] The diagnostic method of the bogie frame mounting state of the above-mentioned [1] Symbol mounting of the superconducting magnet apparatus, when the estimated actual value of the tightening torque of the mounting bolts is different from the specified torque value, the mounting bolts to the specified torque value When the vibration characteristic of the cart assembly is restored to the value at the specified torque value by re-fastening, it is diagnosed that the cart frame mounting state of the superconducting magnet device is properly restored.
〔3〕上記〔1〕記載の超電導磁石装置の台車枠取付状態の診断方法において、前記取付ボルトの締結トルクの推定実効値が規定トルク値と異なる場合において、前記取付ボルトを規定トルク値に締結し直すことによっても前記台車組立体の振動特性が規定トルク値のときの値に回復しない場合には、前記取付ボルトの締結以外の構造の変化が起きている異常状態であると診断することを特徴とする。 [3] The diagnostic method of the bogie frame mounting state of the above-mentioned [1] Symbol mounting of the superconducting magnet apparatus, when the estimated actual value of the tightening torque of the mounting bolts is different from the specified torque value, the mounting bolts to the specified torque value When the vibration characteristics of the bogie assembly do not recover to the value at the specified torque value even after re-fastening, the diagnosis is made as an abnormal state in which a structural change other than fastening of the mounting bolt occurs. It is characterized by.
〔4〕超電導磁石装置の台車枠取付状態を診断する台車組立体において、対にして配置される超電導磁石装置と、この対にして配置された超電導磁石装置の内側に配置される台車枠と、前記超電導磁石装置を前記台車枠に締結する取付ボルトと、この取付ボルトの端部付近に取り付けられる振動センサと、この振動センサの出力を計測する振動計測装置とを具備し、前記振動計測装置により台車組立体の振動特性を把握することにより、運用後の前記取付ボルトの締結トルクの実効値を推定して、該推定された実効値により、前記超電導磁石装置の台車枠取付状態を診断することを特徴とする。 [ 4 ] In the carriage assembly for diagnosing the carriage frame mounting state of the superconducting magnet device, a superconducting magnet device arranged in a pair, and a carriage frame arranged inside the superconducting magnet device arranged in this pair; A mounting bolt for fastening the superconducting magnet device to the bogie frame; a vibration sensor mounted near the end of the mounting bolt; and a vibration measuring device for measuring the output of the vibration sensor. By grasping the vibration characteristics of the cart assembly, the effective value of the fastening torque of the mounting bolt after operation is estimated, and the cart frame mounting state of the superconducting magnet device is diagnosed based on the estimated effective value. It is characterized by.
〔5〕上記〔4〕記載の超電導磁石装置の台車枠取付状態を診断する台車組立体において、前記台車枠は前記対にして配置された超電導磁石装置の内側にそれぞれ配置される台車枠の側梁と、この台車枠の側梁の間に配置される台車枠の横梁とからなることを特徴とする。 [ 5 ] In the cart assembly for diagnosing the mounting state of the superconducting magnet device according to the above [ 4 ], the cart frame is disposed on the inside of the pair of superconducting magnet devices arranged on the side of the cart frame. It is characterized by comprising a beam and a lateral beam of the bogie frame arranged between the side beams of the bogie frame.
本発明によれば、超電導磁石装置の台車枠取付状態を的確に計測し、十全な超電導磁石装置の台車枠取付状態を管理することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the bogie frame attachment state of a superconducting magnet apparatus can be measured accurately, and the bogie frame attachment state of a perfect superconducting magnet apparatus can be managed.
超電導磁石装置の台車枠取付状態の診断方法は、(a)超電導磁石装置を対にして配置し、この対にして配置された超電導磁石装置の内側に台車枠の側梁をそれぞれ配置し、この台車枠の側梁の間に台車枠の横梁を配置し、前記超電導磁石装置を前記台車枠の側梁に取付ボルトによって締結して取り付け、前記取付ボルトの端部付近に振動センサを取り付けた台車組立体を準備し、(b)前記取付ボルトを規定トルク値にて締結した場合の前記台車組立体の振動特性を前記振動センサの出力を計測することによって把握し、(c)前記取付ボルトの締結トルク値が前記規定トルク値とは変化した場合の前記台車組立体の振動特性を把握し、(d)運用後の前記台車組立体の振動特性を把握し、上記(b)、(c)で得られた振動特性と比較することにより、前記運用後の前記取付ボルトの締結トルクの実効値を推定して、該推定された実効値により、前記超電導磁石装置の台車枠取付状態を診断する。 The method for diagnosing the mounting state of the superconducting magnet device on the bogie frame is as follows: (a) The superconducting magnet devices are arranged in pairs, and the side beams of the bogie frame are arranged inside the superconducting magnet devices arranged in pairs. A carriage in which a transverse beam of a carriage frame is arranged between side beams of the carriage frame, the superconducting magnet device is fastened and attached to a side beam of the carriage frame by a mounting bolt, and a vibration sensor is attached in the vicinity of the end of the mounting bolt. Preparing an assembly; (b) grasping vibration characteristics of the carriage assembly when the mounting bolt is fastened at a specified torque value by measuring an output of the vibration sensor ; The vibration characteristics of the cart assembly when the fastening torque value changes from the specified torque value are ascertained. (D) The vibration characteristics of the cart assembly after operation is ascertained. Compare with the vibration characteristics obtained in It allows to estimate the effective value of the tightening torque of the mounting bolts after the operation, by the estimated effective value, diagnosing bogie frame mounted state of the superconducting magnet apparatus.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は本発明の実施例を示す台車枠取付状態の診断機能を具備する台車組立体の模式図、図2は本発明の実施例を示す台車枠を模擬した枠に対して超電導磁石装置を規定トルク値にて締結して取り付けた場合と締結トルク値が低下した場合の振動特性を示す図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of a cart assembly having a function for diagnosing a carriage frame mounting state according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a superconducting magnet device for a frame simulating the cart frame according to the embodiment of the present invention. It is a figure which shows the vibration characteristic when it fastens and attaches with a prescription | regulation torque value, and a fastening torque value falls.
これらの図において、1,2は対になるように配置された超電導磁石装置、3,4は超電導磁石装置1,2の内側に配置された台車枠の側梁、5は台車枠の側梁3,4の間に配置される台車枠の横梁、6は超電導磁石装置1の台車枠の側梁3への取付ボルト、7は超電導磁石装置2の台車枠の側梁4への取付ボルト、8は取付ボルト6(または取付ボルト7)の端部付近に配置された振動センサ、9は振動センサ8からの出力を計測する振動計測装置である。
In these drawings, 1 and 2 are superconducting magnet devices arranged in pairs, 3 and 4 are side beams of a cart frame arranged inside the
まず、図1に示すように、超電導磁石装置1,2を対にし、台車枠3,4,5の両側へ取付ボルト6,7により規定トルク値にて締結して取り付けた台車組立体について、その振動特性を把握する。次に、取付ボルト6,7の締結トルク値がこの規定トルク値とは変化した場合の振動特性を把握する。そして、運用後の振動特性を把握し、上記で得られた二つの振動特性と比較することにより、この運用後の取付ボルト6,7の締結トルクの実効値を推定し、超電導磁石装置1,2の台車枠取付状態を診断する。
First, as shown in FIG. 1, with respect to the bogie assembly assembled by superposing the
上記において、取付ボルト6,7の推定した締結トルクの実効値が規定トルク値と異なる場合において、取付ボルト6,7を規定トルク値に締結し直すことによって振動特性が規定トルク値のときの値に回復した場合は、超電導磁石装置1,2の台車枠取付状態は回復したと診断し、一方、取付ボルト6,7を規定トルク値に締結し直しても振動特性が規定トルク値のときの値に回復しない場合は、取付ボルト6,7の締結以外の構造の変化(例えば、超電導磁石装置の内部構造の変化)が起きており、異常であると診断する。
In the above, when the effective value of the estimated fastening torque of the
取付ボルト6,7の締結トルクの実効値が変化すれば、構造が変化するので、台車組立体の振動特性は変化する。従って、台車組立体の振動特性の分析により、取付ボルト6,7の締結トルクの実効値の変化を捉えることが可能となる。取付ボルト6,7の締結トルクの実効値の変化は主に、運用に伴う振動が加わって取付ボルト6,7の締結が緩んだことによる低下であり、台車組立体の剛性が低下するので、その共振振動数は低下する。
If the effective value of the fastening torque of the
例えば、図2に示されるように、締結トルク値の低下に伴って共振振動数が低下することが確認できる。 For example, as shown in FIG. 2, it can be confirmed that the resonance frequency decreases as the fastening torque value decreases.
図3は本発明の実施例を示す台車枠取付状態の診断フローチャート(その1)、図4はその診断フローチャート(その2)である。 FIG. 3 is a diagnosis flowchart (part 1) of a state in which the carriage frame is attached according to the embodiment of the present invention, and FIG.
超電導磁石装置の台車枠取付状態の診断手順としては、まず、図3に示されるように、超電導磁石装置を内側の台車枠に対になるように配置し、超電導磁石装置を台車枠に取付ボルトによって、締結して取り付け、取付ボルトの端部附近に振動センサを取り付けた台車組立体を準備する(ステップS1)。次に、取付ボルトを規定トルク値にて締結した場合の台車組立体の振動特性を振動センサの出力を計測することによって把握する(ステップS2)。更に、取付ボルトの締結トルク値が規定トルク値とは変化した場合の台車組立体の振動特性を把握する(ステップS3)。そして、運用後の台車組立体の振動特性を把握し、ステップS2・ステップS3の振動特性と比較することにより、運用後の取付ボルトの締結トルクの実効値を推定する(ステップS4)。その後、図4に示されるように、推定した締結トルクの実効値が規定トルク値と異なるか否かをチェックする(ステップS11)。規定トルク値と異ならない場合(ステップS11のNO)には、超電導磁石装置の台車枠取付状態は異常なしと判断し(ステップS12)、規定トルク値と異なる場合(ステップS11のYES)には、取付ボルトを規定トルク値にて締結し直して振動特性が規定トルク値のときの値に回復した否かをチェックする(ステップS13)。規定トルク値のときの値に回復した場合(ステップS13のYES)には、超電導磁石装置の台車枠取付状態は適正に回復したと診断する(ステップS14)が、取付ボルトを規定トルク値にて締結し直しても振動特性が規定トルク値のときの値に回復しなかった場合(ステップS13のNO)は、超電導磁石装置の台車枠取付状態は適正に回復していないと診断し、回復の措置(解体点検またはそれに伴った部品の取替え)を行う(ステップS15)。なお、取付ボルトを規定トルク値にて締結し直しても振動特性が規定トルク値のときの値に回復しなかった場合は、取付ボルトの締結以外の構造の変化(例えば、超電導磁石装置の内部構造の変化)が起きていると診断することができる。 As shown in FIG. 3, first, as shown in FIG. 3, the superconducting magnet device is arranged so as to be paired with the inner bogie frame, and the superconducting magnet device is attached to the bogie frame with mounting bolts. Thus, a cart assembly is prepared by fastening and mounting, and mounting a vibration sensor near the end of the mounting bolt (step S1). Next, the vibration characteristic of the cart assembly when the mounting bolt is fastened with the specified torque value is grasped by measuring the output of the vibration sensor (step S2). Furthermore, the vibration characteristic of the cart assembly when the fastening torque value of the mounting bolt changes from the specified torque value is grasped (step S3). And the effective value of the fastening torque of the mounting bolt after operation is estimated by grasping the vibration characteristic of the cart assembly after operation and comparing it with the vibration property of step S2 and step S3 (step S4). After that, as shown in FIG. 4, it is checked whether or not the estimated effective value of the fastening torque is different from the specified torque value (step S11). If it is not different from the specified torque value (NO in step S11), it is determined that the carriage frame mounting state of the superconducting magnet device is normal (step S12). If it is different from the specified torque value (YES in step S11), The mounting bolt is re-fastened with the specified torque value, and it is checked whether or not the vibration characteristic has been restored to the value when the specified torque value is reached (step S13). When the value is restored to the value at the specified torque value (YES in Step S13), it is diagnosed that the mounting state of the superconducting magnet device is properly recovered (Step S14), but the mounting bolt is set to the specified torque value. If the vibration characteristic does not recover to the specified torque value even after re-engaging (NO in step S13), it is diagnosed that the mounting state of the superconducting magnet device is not properly recovered and A measure (disassembly inspection or replacement of parts accompanying it) is performed (step S15). If the vibration characteristics do not recover to the specified torque value even after the mounting bolt is re-fastened at the specified torque value, structural changes other than fastening of the mounting bolt (for example, the inside of the superconducting magnet device) It can be diagnosed that structural changes are occurring.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明の超電導磁石装置の台車枠取付状態の診断方法及びその台車組立体は、台車枠への超電導磁石装置の取付状態の診断が実施できる、超電導磁石装置の台車枠取付状態の診断方法及びその台車組立体として利用可能である。 A method for diagnosing the mounting state of a superconducting magnet device according to the present invention and a method for diagnosing the mounting state of a superconducting magnet device on a bogie frame, and a method for diagnosing the mounting state of a superconducting magnet device on a bogie frame, and a method It can be used as a cart assembly.
1,2 超電導磁石装置
3,4 台車枠の側梁
5 台車枠の横梁
6,7 取付ボルト
8 振動センサ
9 振動計測装置
1, 2
Claims (5)
(b)前記取付ボルトを規定トルク値にて締結した場合の前記台車組立体の振動特性を前記振動センサの出力を計測することによって把握し、
(c)前記取付ボルトの締結トルク値が前記規定トルク値とは変化した場合の前記台車組立体の振動特性を把握し、
(d)運用後の前記台車組立体の振動特性を把握し、上記(b)、(c)で得られた振動特性と比較することにより、前記運用後の前記取付ボルトの締結トルクの実効値を推定して、該推定された実効値により、前記超電導磁石装置の台車枠取付状態を診断することを特徴とする超電導磁石装置の台車枠取付状態の診断方法。 (A) Superconducting magnet devices are arranged in pairs, side beams of the bogie frame are arranged inside the superconducting magnet devices arranged in pairs, and the horizontal beams of the bogie frame are arranged between the side beams of the bogie frame. Arranging and attaching the superconducting magnet device to a side beam of the carriage frame by fastening a mounting bolt, and preparing a carriage assembly in which a vibration sensor is attached near the end of the mounting bolt;
(B) grasping vibration characteristics of the cart assembly when the mounting bolt is fastened at a specified torque value by measuring an output of the vibration sensor ;
(C) grasping the vibration characteristics of the cart assembly when the fastening torque value of the mounting bolt is different from the specified torque value;
(D) By grasping the vibration characteristics of the cart assembly after operation and comparing it with the vibration characteristics obtained in (b) and (c) above, the effective value of the fastening torque of the mounting bolt after operation And diagnosing the mounting state of the superconducting magnet device on the bogie frame according to the estimated effective value .
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