JPH0578787B2 - - Google Patents

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JPH0578787B2
JPH0578787B2 JP58167852A JP16785283A JPH0578787B2 JP H0578787 B2 JPH0578787 B2 JP H0578787B2 JP 58167852 A JP58167852 A JP 58167852A JP 16785283 A JP16785283 A JP 16785283A JP H0578787 B2 JPH0578787 B2 JP H0578787B2
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JP
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hammer
response acceleration
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JP58167852A
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Shinichi Noda
Shunzo Watanabe
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/045Analysing solids by imparting shocks to the workpiece and detecting the vibrations or the acoustic waves caused by the shocks
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は例えば回転電機のロータバーや、ボル
ト、ナツト等の比較的金属に近い構造物を被診断
部材として、その緩みを容易かつ定量的に把握可
能な緩み診断装置に関する。
(従来の技術) 近年の省エネルギー化の技術動向を鑑みるに、
例えば工場等の電動機においてはその始動・停止
が頻繁に行われる傾向にある。
このため、電動機を構成する各部材には始動時
の突入電流に基く電磁加振力による強大な電磁振
動が発生し、各部材間はその正常な取付関係が損
われる傾向にある。
かご形誘導電動機を例にとれば、突入電流が流
れるたびに、回転子のスロツトに収納された複数
のロータバー、及びそれらの両端部を電気的に接
続するエンドリング等の部材に、強大な電磁加振
力が作用することになる。従つて、新製時には良
好な装着状態にあつたスロツトとこのスロツトに
密着して収納されたロータバーとの間には、始動
の度に作用する電磁加振力によりギヤツプが形成
され、始動の回数が多くなる程、益々ギヤツプが
大きくなつてしまう。
このため、ロータバーには繰返し疲労によるク
ラツクが発生し、更に進展した場合には、ロータ
バーの破損、さらに、破損したロータバーの端部
が周方向に拡がつて固定子コイルに当たつてしま
い、電動機を破壊してしまうことがあつた。
また、回転子のスロツト内に収納されたコイル
を、そのスロツト上部に設けた楔により封止する
ことにより、遠心力作用に伴うコイルの脱出を防
止するようにした直流電動機等の回転電機にあつ
ては、始動・停止が繰返して行われると、突入電
流によつて発生する電磁加振力による振動によつ
て、スロツトと楔との間及びコイルと楔との間に
ギヤツプが発生し始める。そして、拡大したギヤ
ツプに繰返し振動が作用すると、コイルの絶縁層
の劣化及びその剥離等を誘発し、絶縁破壊という
大事故を招くことがあつた。
(発明が解決しようとする問題点) 上記のような不具合に対し、例えば、かご形誘
導電動機においては、総始動回数が5000〜10000
回を目安として、ロータバー等の緩みの有無を点
検することが励行されている。
この場合、従来より、ロータバーの緩みの有無
の点検は、熟練した作業者が、ハンマー等でロー
タバーを軽く打撃して、その時の打音、指の感触
を利用して、振動具合の良否を判定する方法が採
用されている。
しかしながら、このような方法では、作業者の
長年の経験と感を必要とすること、及び作業者が
異なつた場合、作業者間に判定の差が生じる等の
問題があつた。
本発明は、このような従来における問題点を解
決するために成されたものであり、容易かつ定量
的に緩み度合を把握可能な緩み診断装置を提供す
ることを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記の課題を解決するために、本発明の緩み診
断装置は、操作者により把持される把持部と、こ
の把持部に固定されると共にその先端部が被診断
部材に打撃されるハンマー部と、このハンマー部
のヘツド部に固定され前記被診断部材への打撃力
を検出する打撃力検出手段とを一体化してなる打
撃装置と、接触針の先端部が前記被診断部材に押
付けられて接触され、前記被診断部材からの応答
加速度を検出する応答加速度検出手段と、前記打
撃装置のハンマー部が前記被診断部材に複数回打
撃されたとき、打撃毎に前記打撃力及び前記応答
加速度を収集するデータ収集手段と、このデータ
収集手段により打撃毎に収集された前記打撃力及
び前記応答加速度に基づき、前記打撃力のピーク
値に対する前記応答加速度のピーク値の比を打撃
毎に演算し、その平均値を演算する演算手段と、
この演算手段により演算された前記平均値を表示
する表示手段とを具備した構成とする。
(作用) 本発明は、上記のように構成されており、被診
断部材の検出しようとする近傍をハンマーで打撃
加振して、その時の応答を打撃力に対する振動加
速度として検出するようにしたことにより、被診
断部材の局所的な緩みが定量的に把握でき、した
がつて、被診断部材がロータバーやボルト、ナツ
トのような金属、あるいはそれに硬い部材であつ
ても、精度の高い緩み診断を行うことができる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
まず、本発明の原理について第1図ないし第3
図を用いて説明する。
ここでは、被診断部材として、回転電機のロー
タバー、楔を例として説明する。
第1図及び第2図は、ロータバーの緩み度合の
診断を原理を説明するための断面図及び斜視図で
ある。
第1図及び第2図において、1は打撃器として
機能する通常のハンマー1A及び打撃量検出とし
て力検出センサ1Bからなる打撃装置としてのイ
ンパルスハンマーである。このインパルスハンマ
ー1は、操作者がその把持部1Cを把持し、ハン
マー1Aを打ち降ろすことにより、被診断部材の
近傍に打撃力を与え、力検出センサは、ハンマー
1Aの打撃力を、例えば第3図aに示すような波
形の検出信号として取り出すものである。2は接
触針2Aの先端部を被診断部材に押し付け接触さ
せることにより、この振動応答加速度を電気信号
で取出す圧電素子形の振動応答検出器としての加
速度検出センサ(振動加速度ピツクアツプ)であ
り、第3図aに示すような打撃力波形の信号に対
して、第3図bに示すような応答加速度波形の信
号を取出すものである。第3図a,bにおいて、
打撃力が大きくなると、応答加速度も比例して大
きくなる。そして、応答加速度の最大値を打撃力
波形の最大値で除すると、単位加振力に対する応
答情報が求まる。
次に、これら打撃装置1及び加速度検出センサ
2が配置される被診断部材としてロータバーを有
した回転電機の回転子について、第1図及び第2
図を参照して説明する。
第1図及び第2図において、3は回転子軸であ
り、この回転子3にリブ4を介して積層鉄心5
A,5B,5Cが取付けてあり、これら積層鉄心
5A,5B,5Cは、内側間隔片6及び外側間隔
片7等によつて相互に間隔を保ち、ロータ鉄心押
え板8によつて軸方向に押えられている。
ロータバー9は、積層鉄心5A,5B,5C
夫々に軸方向に貫通して形成されたスロツトに収
納され、その端部は短絡環10に電気的に接続さ
れると共に、この短絡環10及び保持環11によ
り嵌着されている。上記において、インパルスハ
ンマー1と加速度検出センサ2とはその先端部が
ロータバー9に接触し、互いに離間して配置され
るように、例えば操作者が保持する。
次に、上記構成において、インパルスハンマー
1により、ロータバー9に第3図aに示す打撃力
波形を呈する打撃力を与えた場合の応答加速度波
形について説明する。第4図a,b,cは、夫々
ロータバー9の緩み度合が大きい場合、中程度の
場合の加速度検出センサ2により検出された応答
加速度波形である。
上記第4図a,b,cを参照すると、ロータバ
ー9の緩み度合が大きい程、応答加速度波形の最
大値も大きくなる特徴を示している。
つまり、打撃力の最大値Fnaxと、応答加速度の
最大値Anaxとの比Fnax/Anaxは、ロータバー9
の緩み度合(緩み量)として評価できる。このよ
うにして、比Fnax/Anaxにより、ロータバー9
の緩み量を容易かつ定量的に作業者に知らしめる
ことができる。この場合、緩み量が定量的である
ので、操作者の違いによる診断結果の差異が生じ
ることがない。そして、緩み量が予め設定した値
であると検出された時に、ロータバー9の緩み除
去作業を行えばよく、保守管理上に極めて有効と
なる。
次に、楔の緩み診断について、第5図、第6図
及び第7図a,bを参照して説明する。
第5図において、楔12は、回転子のスロツト
13に収納された複数のコイル14の遠心力に伴
もなう脱出を防止するように、スロツト13の上
部に設けてある。なお、コイル14の相互間及び
コイル14と回転子の鉄心15との間は絶縁が施
されている。
楔12の緩み量検出も、第6図に示すように、
前述したロータバー9の場合と同様に楔12にイ
ンパルスハンマー1で打撃力を与え、その打撃力
波形を力センサ1Bで検出すると共に、その打撃
した近傍に配置した加速度検出センサ2により検
出された応答加速度を電気信号にて取出すように
実施する。
第7図a,bは、夫々打撃力波形、応答加速度
波形を示しており、楔12の緩み量が大きい程、
応答加速度波形の最大値Anaxは大きくなり、比
Fnax/Anaxを緩み量として評価することができ
る。
以上述べたように、ロータバー9或いは楔12
にインパルスハンマー1で打撃力を与え、その打
撃力波形を力検出センサ1Bで検出すると共に、
加速度検出センサ2により応答加速度を検出し、
それら検出信号の最大値の比Fnax/Anaxを求め
ることにより、ロータバー9或いは楔12の緩み
量は、容易かつ定量的に検出可能となる。
次に、本発明による緩み診断装置の第1の実施
例について第8図を参照して説明する。
第8図においては、第1図及び第2図と同一部
分には同一符号を付してその説明は省略する。
第8図において、17はインパルスハンマー1
に装備された力検出センサ1Bからの打撃力検出
信号を、所定のレベルに増幅する増幅器であり、
その出力信号はコンパレータ18に被比較信号と
して与えられると共に絶対値回路19に与えられ
る。コンパレータ18は、トリガレベル設定回路
20からのトリガレベル設定信号を比較信号とし
て受け、被比較信号のレベルを越えたことを条件
に信号を出力するものである。絶対値回路19
は、入力される正・負に変動する信号の負側を
0Vを基線として正側に折返して、入力信号の絶
対値をとる回路であり、その出力はピークホール
ド回路21に与えられる。
一方、加速度検出センサ2からの応答加速度検
出信号は、圧電素子形センサー用の増幅器である
チヤージアンプ22により、電圧信号に変換され
た後、所定のレベルまで増幅される。そして、こ
のチヤージアンプ22の出力信号は、絶対値回路
23で絶対値がとられ、その信号はピークホール
ド回路24に与えられる。
上記ピークホールド回路21,24は、夫々コ
ンパレータ18からの出力信号を受けると稼働状
態にセツトされ、夫々絶対値回路19,23から
の出力信号における最大の電圧値をピークホール
ドする。
一方、コンパレータ18の出力はゲートタイマ
ー25に与えられる。このゲートタイマー25
は、ピークホールド回路21,24にてピークホ
ールドするのに必要な時間を設定するものであ
り、所定の設定時間が経るとイネーブル信号発生
回路26に信号を与える。この場合、設定時間は
通常の信号において最大1秒位で充分である。ゲ
ートタイマー25から信号を受けたイネーブル信
号発生回路26はマイクロコンピユータ27に信
号を与える。このマイクロコンピユータ27は、
上記イネーブル信号発生回路26から信号を受け
ることにより、ピークホールド回路21,24が
信号の最大値を保持したことを検知し、A/D変
換器28に変換指令を与える。この変換指令を受
けたA/D変換器28は、ピークホールド回路2
1,24に保持されていた信号の最大値を取込
み、これをA/D変換し、このA/D変換された
信号はマイクロコンピユータ27に与えられて記
憶される。また、マイクロコンピユータ27は、
A/D変換器28から信号を受けると、ピークホ
ールド回路21,24にリセツト信号を与える。
リセツト信号を受けたピークホールド回路21,
24は保持していた信号の保持を解除し、再びコ
ンパレータ18からのトリガー信号を受けて、絶
対値回路19,23からの信号の最大の電圧値を
保持する。なお、マイクロコンピユータ27は、
上記動作をn回行うように予めプログラミングさ
れている。
ここで、i(n>i)回目にピークホールドさ
れたピークホールド回路21,24からの力検出
信号の最大値Ainaxは、マイクロコンピユータ2
7に記憶されると共にFinax/Ainaxが演算され、
その演算結果は表示器29にて表示される。ま
た、マイクロコンピユータ27は、n回分の平均
の比、すなわち、(Σi=1,o(Finax/Ainax))/nを
演算し、その結果を表示器29にて表示する。こ
こで、n回分の平均値を得ることは、各回のデー
タ間のバラツキを補正するために行われる。な
お、図中30は、力検出信号をモニタするための
モニタ端子、31は、応答加速度検出信号をモニ
タするためのモニタ端子である。
次に、上記のように構成された本実施例の緩み
診断装置の作用について述べる。
すなわち、例えば、第1図及び第2図に示すよ
うに、操作者は、インパルスハンマー1の把持部
1Cを把持して、例えばロータバー9にハンマー
部1Aを打付けて、ロータバー9に打撃力を与え
る。そして、この動作をn回行う。これにより、
インパルスハンマー1の力検出センサ1Bからは
力検出信号F1〜Fi〜Foが得られ、加速度検出セン
サ2からは応答加速度検出信号A1〜Ai〜Aoが得
られ、それらのピーク値F1nax〜Finax〜Fonax及び
A1nax〜Ainax〜Aonaxは、ピークホールド回路2
1,24からA/D変換器28により、デジタル
信号に変換され、マイクロコンピユータ27に
夫々記憶されて、比(Σi=1,o(Finax/Ainax))/n
を演算し、その結果を表示器29に表示する。
この表示器29に表示された結果値(Σi=1,o
(Finax/Ainax))/nを操作者がみることにより、
ロータバー9の緩み量を定量的に把握することが
できる。なお、力検出信号モニタ端子30から、
オシロスコープ等の波形表示装置に信号を与える
ことにより、第3図a、第7図aに示す波形が表
示される。
次に、本発明による緩み診断装置の第2の実施
例について、第9図を参照して説明する。
第9図においては、第8図と同一部分には同一
符号を付してその説明は省略する。
第9図においては、第8図における絶対値回路
19,23、ピークホールド回路21,24及び
A/D変換器28を除去し、高速デジタルメモリ
33,34を設けた構成としている。この高速デ
ジタルメモリ33,34は、コンパレータ18か
らのトリガ信号をうけて、力検出信号F1〜Fi〜Fo
及び応答加速度検出信号A1〜Ai〜Aoを夫々A/
D変換後、記憶するものである。この高速デジタ
ルメモリ33,34に記憶された信号は、マイク
ロコンピユータ27により、夫々のピーク値
F1nax〜Finax〜Fonax及びA1nax〜Ainax〜Aonaxを検
出し、これにもとづいて結果値(Σi=1,o(Finax
Ainax))/nを得て、それを表示器29に表示す
る構成としている。
このように構成すれば、構成が簡素化しつつ第
8図に示す実施例と同様の作用効果を得ることが
できる。
本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、例えば、第8図、第9図に示す装置の構成
も、結果値(Σi=1,o(Finax/Ainax))/nをデジタ
ル出力するもの以外に、波形表示を併用た場合、
波形の画像処理を施して二次元、三次元グラフイ
ツク表示する構成も、種々変形して実現可能であ
り、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施できる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明による緩み診断装置
は、打撃装置に装備された打撃器により被診断部
材に打撃を与え、その打撃量を上記打撃装置に装
備された打撃量検出器にて検出信号として取出
し、これら信号の最大値の比を算出し、その結果
を表示するようにしたので、上記被診断部材の緩
み度合を、容易かつ定量的に把握可能となり、機
器の保守及び安全運転に著しく貢献することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明による緩み診断装置
の一実施例を回転電機のロータバーとの関係にて
説明するためのもので、第1図は断面図、第2図
は斜視図、第3図a,b及び第4図a,b,c
は、夫々本発明による緩み診断装置の一実施例を
説明するための波形図、第5図及び第6図は本発
明による緩み診断装置の他の実施例を回転電機の
楔との関係にて説明するためのもので、第5図は
断面図、第6図は斜視図、第7図a,bは夫々第
5図及び第6図にに示す実施例の作用を説明する
ための波形図、第8図及び第9図は夫々本発明に
よる緩み診断装置の第1及び第2の実施例を示す
ブロツク図である。 1……インパルスハンマー、1A……ハンマー
部、1B……力検出センサ、1C……把持部、2
……加速度検出センサ、9……ロータバー、11
……エンドリング、12……楔、17……増幅
器、18……コンパレータ、19,23……絶対
値回路、20……トリガレベル設定回路、21,
24……ピークホールド回路、22……チヤージ
アンプ、25……ゲートタイマー、26……イネ
ーブル信号発生回路、27……マイクロコンピユ
ータ、28……A/D変換器、29……表示器、
30,31……モニタ端子、33,34……高速
デジタルメモリ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 操作者により把持される把持部と、この把持
    部に固定されると共にその先端部が被診断部材に
    打撃されるハンマー部と、このハンマー部のヘツ
    ド部に固定され前記被診断部材への打撃力を検出
    する打撃力検出手段とを一体化してなる打撃装置
    と、 接触針の先端部が前記被診断部材に押付けられ
    て接触され、前記被診断部材からの応答加速度を
    検出する応答加速度検出手段と、 前記打撃装置のハンマー部が前記被診断部材に
    複数回打撃されたとき、打撃毎に前記打撃力及び
    前記応答加速度を収集するデータ収集手段と、 このデータ収集手段により打撃毎に収集された
    前記打撃力及び前記応答加速度に基づき、前記打
    撃力のピーク値に対する前記応答加速度のピーク
    値の比を打撃毎に演算し、その平均値を演算する
    演算手段と、 この演算手段により演算された前記平均値を表
    示する表示手段とを具備したことを特徴とする緩
    み診断装置。
JP58167852A 1983-09-12 1983-09-12 緩み診断装置 Granted JPS6058551A (ja)

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