JPH0512655B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、常設型設備診断装置等に利用されい
る圧電型センサで構成された加速度振動測定装置
や圧力測定装置や荷重測定装置さらには機械イン
ピーダンス測定装置等の圧電型センサー装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

機械設備には、この機械設備の重要箇所の機械
状況を常時検出し、この検出信号を見て機械設備
の診断を行う常設型設備診断装置に設けられてい
る。

この常設型設備診断装置としては、回転機器、
往復運動機器等の駆動モータとか回転部分さらに
は摺動部支持部分に取付けられ、これらの部分に
発生する振動を検出する圧電型加速度センサを利
用した加速度振動測定装置とか、機械設備に与え
られる圧力流体の圧力または機械設備の加圧部分
に働く圧力を検出する圧電型圧力センサを利用し
た圧力測定装置とか、機械設備の圧延ローラとか
プレス金型等の加圧部分の支持部に加わる荷重を
検出する圧電型荷重センサを利用した荷重測定装
置、さらには加速度と荷重の両方を同時に検出し
て機械インピーダンスを検出する圧電型センサを
利用した機械インピーダンス測定装置が知られて
いる。

このように、常設型設備診断装置として圧電型
センサー装置が多用されているのは、検出部分で
ある圧電型センサの機械的耐久力が高いこと、検
出信号を直接電気信号として取り出すことができ
るので、検出信号の処理が行い易いと共に検出精
度を高めることができること、検出体としての圧
電型センサが検出目的箇所に直接触した状態で取
付けられているので、その検出信号の信頼性が極
めて高いこと等の理由による。

ところで、設備の異常事態を発見する手段とし
ては、上記した異常振動、圧力、荷重そして機械
インピーダンスの検出とは別に、該当する機械設
備部分の異常温度上昇を監視するのも有効な手段
として認められている。

このため、従来の常設型設備診断装置は、圧電
型センサを使用した圧電型センサー装置手段と、
赤外線温度センサ等の温度センサを使用した異常
温度検出手段とを併設し、両センサの出力を監視
することにより、より安全な健全性評価を得るよ
うにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような、従来の常設型設備診断装置は、圧
電型センサー装置と温度センサとを設け、両セン
サの出力を監視してより安全な健全性評価を得て
いるのであるが、前記したように圧電型センサお
よび温度センサが取付けられる設備箇所は、取付
けに大きな制約を受けることが多く、スペース的
に何れか一方のセンサしか取付けることができな
い場合がしばしば生じている。

また、一つの機械設備には多数の診断必要箇所
があり、各箇所のそれぞれ二つのセンサを取付け
ることは、その取付け作業が面倒となるばかりか
取付けのための専用の構造部分を必要とすると云
う問題があり、さらに各センサからの長いリード
線の量が多くなると云う問題がある。

さらに、両センサは、その取付け箇所に全く同
じ条件で取付けられる必要があるが、両センサは
元々が別体物であるので、全く同じ条件で取付け
ること自体が不可能であり、このため両センサか
らの検出結果の評価は、現場での両センサの取付
け条件を考慮して設定調整する必要があり、その
評価設定が極めて面倒であつた。

そこで本発明は、上記した従来技術における問
題点を解消すべく創案されたもので、設備に常設
されている圧電型センサは、機械設備の監視対象
部分に直接触した状態で取付けられており、この
監視対象部分とほとんど熱平衡状態となつて、そ
の温度は監視対象部分と同じであること、および
上記圧電型センサの検出結果である電荷感度また
は電圧感度は、監視対象部分の温度に従つて変化
することを利用して、圧電型センサにより、この
圧電型センサの取付けられた設備箇所の機械状況
と温度とを同時に検出することを目的とするもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明の手段は、 機械設備の所定箇所に直接触した状態で取付け
られた圧電型センサを有すること、 この圧電型センサの出力を入力して電荷出力測
定または電圧出力測定の一方を行う第１測定回路
を有すること、 この第１測定回路と並列に接続され、圧電型セ
ンサの出力を入力して電荷出力測定または電圧出
力測定の他方を行う第２測定回路を有すること、
両側定回路の一方の出力値を表示する機械状況表
示計を有すること、 両測定回路の出力を入力し、この両出力の差を
同時点の機械状況出力で割り、該演算結果を出力
する演算部を有すること、 この演算部の出力を温度値として表示する温度
表示計を有すること、 にある。

また、上記手段に加えて、圧電型センサの出力
端子に、温度補償用コンデンサを直列または並列
に接続して、電荷感度または電圧感度の温度特性
をフラツトして用いても良い。

すなわち、本発明の圧電型センサー装置は、従
来の圧電型センサーを使用した圧電型センサー装
置に、第２測定回路と演算部と温度表示計とを追
加した構成となつているのである。

〔作用〕

機械設備の診断目的箇所に直接触した状態で取
付けられている圧電型センサから得られる検出信
号は、この検出信号をチヤージアンプで測定する
ことにより電荷感度信号となり、また電圧アンプ
で測定することにより電圧感度信号となる。

この圧電型センサから得られる電荷感度信号お
よび電圧感度信号は、縦軸にレスポンスをとり、
横軸に温度をとると、第６図に示す特性を描くこ
とになる。すなわち、電荷感度温度特性イは、設
備の診断目的箇所の温度と略比例して変化し、反
対に電圧感度温度特性ロは、設備の診断目的箇所
の温度に略反比例して変化する。

そこで、圧電型センサの出力を第１測定回路で
測定し、その結果を機械状況表示計に表示して圧
電型センサ本来の設備の機械異常状況検出動作を
行い、これとは別に同時に第１測定回路の出力と
第２測定回路の出力とを、すなわち単一の圧電型
センサから同時に得られた電荷出力と電圧出力と
を演算部に入力する。

演算部では、この入力された電荷出力である電
圧値と電圧出力である電圧値とを減算処理し、そ
の処理結果である差電圧を同時点で測定された機
械状況検出出力で割算処理して、この処理結果を
温度表示計に温度値として出力表示するのであ
る。

なお、圧電型センサの出力端子に温度補償用コ
ンデンサを直列に挿入接続すると、得られる電荷
感度温度特性イを平坦化でき、同様に、圧電型セ
ンサの出力端子に温度補償用コンデンサを並列に
接続すると得られる電圧感度温度特性ロを平坦化
できるので、この場合には、演算部における電荷
出力である電圧値と電圧出力である電圧値との減
算処理は不要となり、それだけ演算部における演
算処理が簡単となると共に演算部の構成を簡略化
できる。

このように、本発明による圧電型センサー装置
は、一つの圧電型センサにより、この圧電型セン
サの取付けられた設備箇所の機械状況と温度とを
同時に検出することができる。

また、一つの圧電型センサの検出出力から、機
械状況と温度とを検出するので、この機械状況と
温度とは全く同じ条件で検出されたことになり、
これにより両検出信号の検出条件の整合性を得る
ための処理は全く必要ない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明の最も基本的な回路構成を示
す回路図で、図中１は圧電型センサで、この圧電
型センサ１の出力端子間には、第１測定回路２と
機械状況表示計５との回路が挿入接続されて、設
備の機械状況診断部が構成されている。また、圧
電型センサ１には、第１測定回路２と並列に接続
された第２測定回路３と、この第２測定回路３と
第１測定回路２の出力を減算および割算処理する
演算部４と、この演算部４の出力を表示する温度
表示計６とが接続されて、設備の異常温度診断部
が構成されている。

圧電型センサ１は、従来から周知のものであつ
て、その構造は、例えば圧電型加速度センサとし
ては第２図に示すように、上面に圧電体１ｈを密
に覆つて収納するためのケース１ａを一体に設け
ると共に、下面に機械設備の設置目的箇所に直接
触状態で取付けるための取付けネジ孔１ｃを形成
し、さらに側面に検出信号取出しのためのリード
線を引き出す出力コネクタ１ｅを形成したベース
１ｂの、前記ケース１ａで覆われた上面中央に固
定ボルト１ｄを一体に起立設し、この固定ボルト
１ｄに円リング板形状をした二つの圧電体１ｈ，
１ｈを重合わせた姿勢で嵌合組付けすると共に、
この両圧電体１ｈ上に肉厚円筒形状をした重錘１
ｆを嵌合組付けし、この両圧電体１ｈと重錘１ｆ
との組合せ物を固定ボルト１ｄの上端に螺合組付
けされる固定ナツト１ｇで締付け固定した構造と
なつている。

この圧電型センサ１としては、第２図に示され
た構造を圧電型加速度センサにに限定されること
はなく、例えば固定ボルト１ｄの途中に肉厚円筒
形状の圧電体１ｈを固定し、この圧電体１ｈの外
周面に肉厚円筒形状の重錘１ｆを固定した構造の
圧電型加速度センサであつても良いし、また圧電
型動圧力センサであつても良い。

第３図は、圧電型センサ１に温度補償用チタバ
リコンデンサ等の温度補償用コンデンサ９を接続
した構成例を示すもので、第３図ａはコンデンサ
９を直列に接続して電荷感度温度特性イを平坦化
させる場合を、第３図ｂはコンデンサ９を並列接
続して電圧感度温度特性ロを平坦化させる場合を
示している。

第１測定回路２または第２測定回路３を構成す
る電荷出力測定回路としては、例えば第４図に示
す、出力端子に反転素子を設けた電圧アンプの入
力端子と出力端子との間にコンデンサＣを挿入接
続したチヤージアンプ７が有効であり、同様に電
圧出力測定回路としては、例えば第５図に示す、
入力端子側に抵抗Ｒを並列接続した電圧アンプ８
が有効である。

〔発明の効果〕

本発明による温度機能を有する圧電型センサー
装置は、上記した構成となつているので、以下に
示す効果を奏する。

一つの圧電型センサにより、機械状況と温度と
を検出するので、異常温度検出のため専用の温度
センサを設ける必要がなく、この高価な温度セン
サを不要とすることにより、設備診断装置に要す
る経費を大幅に削減することができる。

同様に、設備診断のためのセンサが一つだけで
良いので、このセンサの取付けスペースを小さく
することができ、これにより例えば取付けスペー
スが大幅に制限される箇所であつてもセンサを簡
単にかつ良好に取付けることができる。

得られた機械状況と温度との両検出結果は、単
一のセンサから得たものであるので、両検出結果
は全く同じ条件で検知されたことになり、これに
より両検出結果の整合性を合致させるため面倒な
処理を施す必要は全くなく、得られた測定結果の
信頼性は極めて高いものとなる。

圧電型センサに温度補償用コンデンサを接続し
た場合には、演算部における演算処理および演算
部の構成を簡単なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の基本的な回路構成を示
すブロツク図である。第２図は、本発明装置に使
用される圧電型センサの一つである圧電型加速度
センサの構造例を示す一部縦断正面図である。第
３図は、圧電型センサに温度補償用コンデンサを
接続した回路の構成例を示すもので、第３図ａは
直列接続したものを、第３図ｂは並列接続したも
のを示している。第４図は、電荷出力測定回路の
一例を示す電気回路図である。第５図は、電圧出
力測定回路の一例を示す電気回路図である。第６
図は、圧電型センサの電荷および電圧の温度特性
線図である。 符号の説明、１；圧電型センサ、２；第１測定
回路、３；第２測定回路、４；演算部、５；機械
状況表示計、６；温度表示計、７；チヤージアン
プ、８；電圧アンプ、９；温度補償用コンデン
サ、イ；電荷感度温度特性、ロ；電圧感度温度特
性、１ｈ；圧電体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機械設備の所定箇所に直接触した状態で取付
   けられた圧電型センサ１と、 該圧電型センサ１の出力を入力して電荷出力測
   定または電圧出力測定の一方を行う第１測定回路
   ２と、 該第１測定回路２と並列に接続され、前記圧電
   型センサ１の出力を入力して電荷出力測定または
   電圧出力測定の他方を行う第２測定回路３と、前
   記両側測定回路２または３の一方の出力値を表示
   する機械状況表示計５と、 前記両測定回路２，３の出力を入力し、該両出
   力の差を同時点の機械状況出力で割り、該演算結
   果を出力する演算部４と、 該演算部４の出力を温度値として表示する温度
   表示計６と、 から成る測温機能を有する圧電型センサー装置。 ２ 圧電型センサ１の出力端子に、温度補償用コ
   ンデンサ９を直列または並列に接続した請求項１
   記載の測温機能を有する圧電型センサー装置。