JPH045930B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、構造物の振動を電気信号として検
出し、振動のレベルを計測するための小形に形成
された振動計に関する。

〔従来技術とその問題点〕 電動機など、機械構造物の運転中に生じる振動
は、回転体自体の加工誤差や組立誤差に基づく不
釣合い状態だけでなく、構成する部材の機械的、
電気的な経年変化たとえば部材相互間に生じるが
たや、電動機の巻線溝内の絶縁層の枯れによつて
生ずる〓間などにも適確な反応を示すことから、
構造物の振動レベルの計測は構造物の異常を監視
するために不可欠のものである。

従来、機械振動の振動レベルは、一般に、振動
の速度や加速度を電気的に検出し、この検出され
た電気量を振動の大きさを指示する振動計に入力
して計測している。回転機械を多数使用する電
力、鉄鋼、化学などの産業分野における大型プラ
ントでは、プラントの稼働率を向上させかつ保
守、修理を効果的に実施するため、振動による機
械の状態の監視が積極的に行なわれ、通常、監視
員が定期的に巡回して振動を計測している。しか
しながら、 (1) 振動のセンサをそのつど取り付けて測定する
から、振動の計測位置やセンサの設置方法など
が必ずしも一定せず、個人差が生じる。

(2) 振動のセンサと振動計本体とが分離している
ため、計測に労力と時間とを要する。

(3) 被計測対象がほとんど回転機械であり、セン
サの取付けや振動の計測が機械の運転中に行な
われるため、危険を伴う場合があり、ときとし
て計測が不可能な場合も生ずる。

(4) 振動計の操作に専門の技術と経験とが必要で
ある。

などの問題がある。このため、重要度の高い機械
では、振動計のセンサのみを機械の被計測部位に
固定し、遠方で集中的に振動レベルを計測して機
械の異常を監視する集中異常監視方式がとられる
傾向にあるが、このような振動計測システムは設
置コストが高いのと、既設プラントでは工事がで
きない場合があるという問題がある。このため、
振動センサと振動レベルの表示部とが一体化さ
れ、かつ振動センサによつて検出された振動レベ
ルを予め設定された複数の基準レベルのいずれに
属するかを区分けして発光抗体により色別表示す
る、第３図のような簡易型振動監視装置が同一出
願人により考案され、前述の問題点の解決がはか
られている（特願昭60−205581号）。

しかしこの振動監視装置では、表示された振動
レベルがその振動レベルの範囲内のどの辺の位置
にあるかが分らないため、 (1) 振動の傾向すなわち表示された基準レベルが
たとえば要注意を表わすレベルであつたとき、
実際のレベルが危険に近いレベルであるのか正
常に近いレベルであるのかの判別ができない。

(2) 振動の絶対レベルを知りたいときに別の計測
器が必要になる。

などの問題があるほか、表示部８が円筒状の本体
ケース１０の上端面に固定されているため、第４
図ａ，ｂに示されるような、被計測部位が構造物
１１の凹所に位置している場合には、表示部８が
機械構造物にさえぎられて振動レベルを目視でき
ないという不都合が生じる場合があり、振動監視
の範囲が使用上制限されるという問題点があつ
た。図において、Ｅは目の位置を示し、１６は本
体ケース１０の下端面が取り付けられ被計測振動
の方向が面に垂直方向となる、構造物の被計測部
位である。

なお、１は振動検出回路としての圧電型振動素
子、２は増幅回路、１３は検出された振動レベル
がどの基準レベルに属するかを判別するレベル判
別回路、７は表示回路、９は電源である。

〔発明の目的〕

この発明は、前記従来の欠点を除去するととも
に、前記簡易型振動監視装置と同様、振動のセン
サと振動レベルの表示部とが一体化されかつ振動
の絶対レベルを表示するとともに、表示された振
動レベルを表示部まわりの構造物形状に左右され
ることなく目視することのできる小形振動計を提
供することを目的とする。

〔発明の要点〕

この発明は、構造物の振動の絶対レベルを計測
する振動計を、構造物の振動を電気信号として検
出する回路と、前記検出された電気信号を増幅す
る回路と、前記増幅された電気信号を積分する回
路と、前記積分された電気信号を検波する回路
と、前記検波して得られたアナログ電気信号をデ
ジタル電気信号に変換する回路と、前記積分回路
を制御して計測対象となる振動の種類を測定しか
つ前記変換回路を制御しながら前記デジタル電気
信号を用いて前記設定された種類の振動のレベル
を演算するマイクロコンピユータと、前記演算さ
れた振動のレベルを表示する表示部と、この表示
部を動作させるドライブ回路と、前記の各回路を
動作させる電源を用いて構成し、前記表示部とド
ライブ回路とを除くすべての回路と前記電源とが
共通のケース内に収容するとともに該表示部とド
ライブ回路とを前記ケースの外壁に予め設定され
た複数の設置位置に着脱可能に構成することによ
り、前記の目的を達成しようとするものである。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明に基づく振動計の回路構成を示
す。図において、１は機械構造物の振動を電気信
号として検出するための検出回路であつて、機械
振動の電気信号への変換には、振動号の加速度を
検出する圧電型振動素子を使用する。この検出回
路１で検出された、振動加速度に比例した電気信
号は増幅回路２において増幅される。積分回路３
では、 (1) VDIやISOなどの国際規格において規格化さ
れ機械振動の評価に使用される前出の基準レベ
ルが、振動速度や振動変位を用いて設定されて
いる。

(2) 機械の強度評価や人体への影響評価には振動
加速度が使用される。

などの理由から、加速度と速度と変位の３種の振
動のうちいずれの振動レベルを計測するかによ
り、入力された電気信号の積分回数がきわめられ
る。すなわち、振動の加速度をx¨とすると速度は
x〓はx¨を１回積分することにより得られ、変位ｘ
はx¨を２回積分することにより得られる。そこで
振動の変位振幅をＡ、角速度をω、時間をｔとす
ると次のような関係になり、正弦、余弦に対する
係数が異なつてくる。

x¨＝Aω²sinωt x〓＝∫x¨dt＝−Aωcosωt ｘ＝∫∫x¨dt・dt＝−Asinωt この、積分回路における積分回数は、後述する
マイクロコンピユータにより設定される。

積分回路３からの出力信号は、角速度ωをもつ
た交流信号のため、検波回路４において直流信号
に変換する。この直流のアナログ信号はアナログ
−デジタル変換回路５において256ビツトのデジ
タル信号に変換し、マイクロコンピユータ６へ出
力する。

マイクロコンピユータ６では、0.2秒ごとにデ
ータをサンプリングしサンプリング10回のデータ
を平均化して、予め設定された計測対象の振動
（加速度、速度、変位のいずれか）のレベルを演
算し、この演算結果を後述する表示回路に出力し
て、２秒間隔でデジタル表示させる。このため、
マイクロコンピユータ６は、 (1) 外部から予め設定される計測対象の振動の種
類（加速度、速度、変位）に従つて積分回路３
の積分回数と振動レベルの演算係数とを制御す
る。

(2) データのサンプリング開始と停止とをアナロ
グ−デジタル変換回路に指示する。

(3) 振動レベルを表示部１８にデジタル表示する
ためドライブ回路１７を駆動する。

ように構成されている。

表示部１８では、発光ダイオードや液晶で振動
のレベルをデジタル表示させる。電源９は前記全
回路１〜６，１７，１８を動作させる電源であ
る。

第２図に、本発明に基づいて構成された小形振
動計の実施例を示す。直方体状の本体ケース２０
内には、振動検出回路１、増幅回路２、積分回路
３、検波回路４、アナログ−デジタル変換回路
５、マイクロコンピユータ６、電源９が収容さ
れ、表示部１８と該表示部のドライブ回路１７と
は本体ケース２０の外壁に設置される。表示部１
８とドライブ回路１７とは一体に構成され、ドラ
イブ回路に設けられている結合ピン１２と本体ケ
ース２０の外壁に設けた結合孔１３ａが、表示部
側の合わせマーク１４ａと本体ケース側の合わせ
マーク１４ｂとが合うように結合され、第１図に
示すマイクロコンピユータ６により、第２図の結
合ピン１２を介してドライブ回路１７が駆動さ
れ、振動の絶対レベルが表示部１８にデジタル表
示される。結合後は表示部１８、ドライブ回路１
７を本体ケース２０にねじなどで固定する。

ここで、被計測部位に第２図の小形振動計を設
置したとき、被計測部位まわりの構造物の形状に
より表示部１８が目視できなければ、ドライブ回
路１７と表示部１８とを、本体ケース２０の外壁
の別の面に設けられた結合孔１３ｂや結合孔１３
ｃなどに結合位置を変えて表示部１８が目視でき
るようにする。

なお、小形振動計の被計測部位への固定は、振
動計本体のケース２０の壁面に設けられたねじ孔
や、永久磁石または接着剤などを用いて行なう。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、構造物
に取り付けた小形な振動計に振動の絶対レベルを
表示させるとともに、この振動レベルを表示部ま
わりの構造物形状に左右されることなく読取り可
能としたので、 (1) 振動のセンサをそのつど取り付ける必要がな
く、振動の計測に個人差を生じない。

(2) 読み取つた振動レベルから合理的な保修計画
を立案することができ、機械の稼動率向上や突
発的事故の回避に資することができる。

(3) 振動のセンサと表示部とが一体化されている
ので、計測の労力と時間とが大幅に軽減され
る。

(4) 振動計が小形の単体に形成され何らの付帯設
備を必要としないから、異常振動の監視対象と
なる構造物の範囲を拡大することができる。

(5) 表示部に表示された振動レベルを表示部まわ
りの構造物の形状に左右されることなく通常の
姿勢で読み取ることができるから、計測時の安
全性が向上する。

(6) 表示部とドライブ回路とは本体ケースに着脱
可能に構成されているから、振動計の取扱い時
に生じやすい異物との接触や衝突などによる破
損や寿命などによる故障時に即座に正常なもの
と交換することができる。

などの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく小形振動計の回路構成
を示すブロツク回路図、第２図は本発明に基づく
小形振動計の実施例を示す振動計外形の斜視図、
第３図は、従来の小形振動計の構成例を示す部分
断面斜視図、第４図は、従来の小形振動計におけ
る表示部と構造物形状との相対的な位置関係を示
す説明図である。 １……振動検出回路、２……増幅回路、３，１
３……積分回路、４……検波回路、５……アナロ
グ−デジタル変換回路、６……マイクロコンピユ
ータ、７……表示回路、９……電源、１０，２０
……ケース、１７……ドライブ回路、８，１８…
…表示部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 構造物の振動レベルを計測する装置であつ
   て、構造物の振動を電気信号として検出する回路
   と、前記検出された電気信号を増幅する回路と、
   前記増幅された電気信号を積分する回路と、前記
   積分された電気信号を検波する回路と、前記検波
   して得られたアナログ電気信号をデジタル電気信
   号に変換する回路と、前記積分回路を制御して計
   測対象となる振動の種類を設定しかつ前記変換回
   路を制御しながら前記デジタル電気信号を用いて
   前記設定された種類の振動のレベルを演算するマ
   イクロコンピユータと、前記演算された振動のレ
   ベルを表示する表示部と、この表示部を動作させ
   るドライブ回路と、前記の各回路を動作させる電
   源とを備え、前記表示部とドライブ回路とを除く
   すべての回路と前記電源とが共通のケース内に収
   納されるとともに該表示部とドライブ回路とが前
   記ケースの外壁に予め設定された複数の設置位置
   に着脱可能に構成されたことを特徴とする小形振
   動計。