JPH06160166A - 振動計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】振動測定対象物の振動測定面に固定して使用す
る振動計において、互いに垂直な３方向の振動量を同時
に１箇所で測定でき、かつ接触共振振動数を高振動数領
域にまで高め得る振動計の実現を目的とする。 【構成】複数の振動センサを所定の軸を中心として等角
度で、かつ各振動センサの各受感軸が軸と所定の交差角
度で交わるように固定保持すると共に、当該各振動セン
サの出力信号に基づき振動測定対象物の振動測定位置に
おいて直交する２軸又は３軸方向の振動量を算出するよ
うにしたことにより、各振動センサは高いばね定数で２
軸又は３軸方向の振動成分の振動量を検出し得、かくし
て振動測定対象物の互いに垂直な２軸又は３軸方向の振
動量を同時に１箇所で測定できると共に、このときの接
触共振振動数を高振動数領域にまで高め得る振動計を実
現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動計に関し、例えば機
械設備の保全及び故障診断を目的として運転状態におけ
る当該機械設備の振動量を測定するようになされた振動
計のうち、特に振動測定対象物の振動測定面に固定して
使用する振動計に適用して好適なものである。さらに述
べると加速度計、速度計及び変位計を包含する振動計の
なかでも、特に加速度計に適用して好適なものである。
従つて以下主として加速度計（振動計）に基づいて説明
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、振動計を振動を受感する方向で分
類すると、単一の受感軸のみを有する１軸用振動計と、
３方向の受感軸を有する３軸用振動計等とに分けること
ができる。また振動計は使用方法に応じて、振動測定対
象物にねじや接着剤を用いて振動計を固定して使用する
ようになされた固定式のものと、測定者が手で保持しな
がら振動測定対象物に押し当てることによつて押圧固定
して使用するようになされた押当て式のものとに分類す
ることができる。一般的にこれら全ての振動計は、振動
計の振動測定面に対する当接面（又は押当て部）及び当
該振動測定面間のばね定数（以下これを接触ばね定数と
呼ぶ）の大きさと、振動センサの質量とによつてほぼそ
の振動計が測定できる測定領域が決定する。

【０００３】すなわち振動測定面の振動と振動センサの
感度との関係（以下これを振動数特性と呼ぶ）は、感度
を縦軸にとりかつ振動測定面の振動数を横軸にとると、
通常図７に示すようなグラフとして表され、一般的に振
動測定では接触ばね定数の大きさと振動センサの質量と
に応じて生じる振動計及び振動測定面間の共振の振動数
ｆ１（以下これを接触共振振動数と呼ぶ）のほぼ３分の
１以下の振動数領域Ｆ_ieを測定データとして利用するよ
うになされている。これに加えて、図８（Ａ）に示す振
動センサ１と図８（Ｂ）に示す振動センサ２が質量、感
度及び振動測定面３に対する当接面積がそれぞれ等しい
場合、振動方向が図８（Ａ）の矢印ａで示すように振動
測定面３に対して水平で、かつ当該振動測定面３に取り
付けられた振動センサ１の受感軸Ｋ１も当該振動測定面
３に対して水平な場合の振動数特性と、振動方向が図８
（Ｂ）の矢印ｂで示すように振動測定面３に対して垂直
で、かつ当該振動測定面３に取り付けられた振動センサ
２の受感軸Ｋ２も当該振動測定面３に対して垂直な場合
の振動数特性とを比べると、図９に示すように、図８
（Ａ）での接触共振振動数ｆ_a は図８（Ｂ）での接触共
振振動数ｆ_b よりも低くなる。

【０００４】このように接触共振振動数ｆ_a 及びｆ_b に
差異が生じる原因としては、振動センサ１及び２と振動
測定面３との間の接触ばね定数が振動方向によつて異な
るためであり、従つて振動センサ１及び２においては、
その受感軸Ｋ１及びＫ２が振動測定面に対して垂直でか
つ振動測定対象物の振動方向も当該振動測定面３に垂直
な場合の接触ばね定数の方が、その受感軸Ｋ１及びＫ２
が振動測定面３に対して平行でかつ振動測定対象物の振
動方向も当該振動測定面３に水平な場合の接触ばね定数
に比べて大きいと言える。ところで従来、機械設備の保
全及び故障診断を目的とした機械設備の振動測定におい
ては、測定対象物の測定面に対して垂直方向（以下この
方向をＺ軸方向と呼ぶ）の振動量、及び当該測定面に平
行で互いに垂直な任意の２方向（以下この方向をそれぞ
れＸ軸方向及びＹ軸方向と呼ぶ）の振動量をそれぞれ測
定し、得られた測定結果に基づいて振動測定対象物の振
動状態を３次元的に解析することが行われている。

【０００５】この場合の検査方法としては、一般的にＸ
軸方向と直交する平面上の箇所、Ｙ軸方向と直交する平
面上の箇所及びＺ軸方向と直交する平面上の箇所にそれ
ぞれ１個ずつ、合計３個の１軸用振動計を固定又は押し
当てる方法がとられている。ところが、このような検査
方法では検査効率も悪く、さらに３軸方向の振動に対す
る測定点が同一でないために厳密には所望する１箇所に
おける振動の測定とは言えず、従つて全体としては振動
測定対象物の大まかな振動測定結果しか得られない問題
があつた。この問題点を解決するための１つの方法とし
て、従来、図１０に示すような構造の固定式の３軸用振
動計１０が提案されている。

【０００６】すなわち３軸用振動計１０は、ほぼ直方体
形状に形成された振動センサ取付ブロツク１１の互いに
隣合う３つの各側面１１Ａ〜１１Ｃに受感軸Ｋ１０〜Ｋ
１２が当該各側面１１Ａ〜１１Ｃに対して垂直になるよ
うに振動センサ１１Ａ〜１１Ｃがそれぞれ配設されてな
り、Ｚ軸方向の振動測定用として用いる振動センサ１２
Ａの配設面１１Ａと対向する側面側１１Ｄを測定対象物
（図示せず）の測定面に接着剤又はねじ等を用いて固定
することにより、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３
つの軸方向の振動を同時に１箇所で検出できるようにな
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
固定式の振動計１０をねじ等を用いて振動測定面（図示
せず）に固定して使用する場合、振動測定面に垂直な方
向（Ｚ軸方向）の振動に対しては接触ばね定数が大きい
ために接触共振振動数は高く、従つて振動センサ１３Ａ
が測定できる振動数領域が広くなるのに対して、当該振
動測定面に水平な方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）の振動
に対してはＺ軸方向の接触ばね定数に比べてその接触ば
ね定数が低くなるために接触共振振動数が低くなること
により、振動センサ１２Ｂ及び１２Ｃが測定できるＸ軸
方向及びＹ軸方向の振動領域が狭くなる。このため、測
定結果として得られるＸ軸方向及びＹ軸方向の振動数領
域がＺ軸方向の振動数領域の５分の１程度にしかならな
い問題があつた。

【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、互いに垂直な３方向の振動量を同時に１箇所で測定
でき、かつ接触共振振動数を高振動数領域にまで高め得
る固定式の振動計を提案しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、１つの受感軸Ｋ２０〜Ｋ２２又は
Ｋ２３〜Ｋ２６を有し、受感軸Ｋ２０〜Ｋ２２又はＫ２
３〜Ｋ２６上の振動を検出して検出信号Ｓ１〜Ｓ３又は
Ｓ１０〜Ｓ１３として出力する複数の振動センサ２２Ａ
〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇと、所定の剛性を有し、複
数の振動センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇを所
定の軸Ｍを中心として等角度α又はβで、かつ各振動セ
ンサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇの各受感軸Ｋ２
０〜Ｋ２２又はＫ２３〜Ｋ２６が軸Ｍと所定の交差角度
θでそれぞれ交わるように固定保持する振動センサ保持
手段２１又は４１と、検出信号Ｓ１〜Ｓ３又はＳ１０〜
Ｓ１３に基づき振動測定対象物の振動測定位置において
互いに直交する２軸又は３軸方向の振動量を算出する演
算手段３１Ａ〜３１Ｃ又は３１Ｄ〜３１Ｆとを設け、振
動センサ保持手段２１又は４１を振動測定対象物の振動
測定面に固定して使用するようにした。また本発明にお
いては、複数の振動センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜
２２Ｇの各受感軸Ｋ２０〜Ｋ２２又はＫ２３〜Ｋ２６
は、振動センサ保持手段２１又は４１の振動測定面に対
する取付け面２１Ｂ又は４１Ａ上の１点Ｐにおいて軸Ｍ
と交差するようにした。

【００１０】

【作用】複数の振動センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜
２２Ｇを所定の軸Ｍを中心として等角度α又はβに、か
つ各振動センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇの各
受感軸Ｋ２０〜Ｋ２２又はＫ２３〜Ｋ２６が軸Ｍと所定
の交差角度θで交わるように固定保持すると共に、検出
信号Ｓ１〜Ｓ３又はＳ１０〜Ｓ１３に基づき振動測定対
象物の振動測定位置において互いに直交する２軸又は３
軸方向の振動量を算出するようにしたことにより、各振
動センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇは高いばね
定数で２軸又は３軸方向の振動成分の振動量をそれぞれ
検出し得、かくして振動測定位置における互いに垂直な
２軸又は３軸方向の振動量を同時に１箇所で測定できる
と共に、このときの接触共振振動数ｆ１を高振動数領域
にまで高め得る振動計を実現できる。

【００１１】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１２】（１）第１実施例 図１及び図２において、２０は全体として固定式の３軸
用加速度計を示し、金属等の剛体基材を用いてほぼ円柱
状に形成された加速度センサ取付ブロツク２１の上端部
２１Ａは、平面状に形成された第１〜第３の加速度セン
サ２２Ａ〜２２Ｃの取り付け部２１ＡＸを除いてほぼ僅
かな高さの円錐台形状に成形されている。この場合加速
度センサ２２Ａ〜２２Ｃは圧電素子を用いて構成され、
各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃは上端部２１Ａの中央部
Ｃと平面に形成された加速度センサ取付ブロツク２１の
底面でなる取付け面２１Ｂの中心（以下これを振動測定
点Ｐと呼ぶ）とを通る軸Ｍの周りに角度α〔°〕（α＝
120 ）の等間隔で、かつその受感軸Ｋ２０〜Ｋ２２が当
該振動測定点Ｐにおいて軸Ｍとそれぞれ等しい所定の交
差角度θで交わるようにそれぞれ配設され、取付け面２
１Ｂを振動測定対象物（図示せず）の測定面に固着して
使用するようになされている。

【００１３】この場合当該３軸用加速度計２０において
は、軸Ｍ上の振動測定点Ｐから上端部２１Ａの上面中心
に向かう方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸から第１の加速度セ
ンサ２２Ａの中心位置に延びる方向をＹ軸方向として、
当該振動測定点Ｐと接触する測定面がＸ軸方向、Ｙ軸方
向及びＺ軸方向にそれぞれ次式

【数１】

【数２】

【数３】 で表される加速度で振動をしているとすると、第１〜第
３の加速度センサ２２Ａ〜２２ＣはＸ軸方向の振動に対
してそれぞれ次式

【数４】

【数５】

【数６】 で表される振動量を検出する。

【００１４】また第１〜第３の加速度センサ２２Ａ〜２
２ＣはＹ軸方向の振動に対してそれぞれ次式

【数７】

【数８】

【数９】 で表される振動量を検出し、さらにＺ軸方向の振動に対
してそれぞれ次式

【数１０】

【数１１】

【数１２】 で表される振動量を検出する。

【００１５】従つて第１〜第３の各加速度センサ２２Ａ
〜２２Ｃは、（１）〜（12）式から全体としてそれぞれ
次式

【数１３】

【数１４】

【数１５】 で表される振動を振動測定点Ｐの接触した測定面から検
出する。

【００１６】ここで図３に示すように、第１の加速度セ
ンサ２２Ａは検出結果を検出信号Ｓ１に変換して電荷増
幅回路３０Ａを介して第１及び第３の演算回路３１Ａ及
び３１Ｃに供給すると共に、第２及び第３の加速度セン
サ２２Ｂ及び２２Ｃは検出結果をそれぞれ検出信号Ｓ２
及びＳ３に変換して電荷増幅回路３０Ｂ及び３０Ｃを介
して第１〜第３の全ての演算回路３１Ａ〜３１Ｃに供給
するようになされている。このとき次式

【数１６】 の近似値及び次式

【数１７】 を用いて（13）式、（14）式及び（15）式のαに120
〔°〕を代入すると、それぞれ次式

【数１８】

【数１９】

【数２０】 に示すように、不要な項がキヤンセリングされて、未知
数としてＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の振動を表す
式のみを含んだ等式を導くことができる。

【００１７】従つて当該３軸用加速度計２０の振動測定
点Ｐが接触した振動測定面上の点におけるＸ軸方向、Ｙ
軸方向及びＺ軸方向の振動は、（18）式、（19）式及び
（20）式をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の
振動を表す式について解いた次式

【数２１】

【数２２】

【数２３】 によつて算出することができる。

【００１８】かくして各演算回路３１Ａ〜３１Ｃは、検
出信号Ｓ１〜Ｓ３に基づきそれぞれ（21）式、（22）式
及び（23）式に示す演算式に従つてＸ軸方向、Ｙ軸方向
及びＺ軸方向の振動量を算出し、算出結果を演算信号Ｓ
４〜Ｓ６として出力するようになされている。実施例の
場合、各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃの受感軸Ｋ２０〜
Ｋ２２が振動測定点Ｐにおいて軸Ｍと交わる角度θは、
実験上のデータから10〔°〕〜45〔°〕程度の角度に選
定されている。

【００１９】以上の構成において、当該３軸用加速度計
２０の取付け面２１Ｂを振動測定物の振動測定面に固定
するとき軸Ｍは測定面に対して垂直な方向を向く。従つ
てこの場合、各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃは測定面の
垂直方向に対して角度θの傾きで当該測定面に取付けら
れた場合と等価である。この場合各加速度センサ２２Ａ
〜２２Ｃからみた角度θ方向の振動に対する加速度セン
サ取付ブロツク２１の接触ばね定数の大きさは、図１０
に示すような従来の３軸用加速度計１０を振動測定面に
固定した場合における加速度センサ１２Ｂ及び１２Ｃか
らみた振動測定面と水平な方向の振動に対する加速度セ
ンサ取付ブロツク１１の接触ばね定数に比べて大きく、
この結果各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃは角度θ方向の
振動として高い振動数領域まで検出することができる。

【００２０】この場合検出した角度θ方向の振動には、
振動測定面に垂直な方向（Ｚ軸方向）の振動成分と当該
測定面に平行な方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）の振動成
分とが含まれており、従つて当該３軸用加速度センサ２
０は全体として測定面に対して平行なＸ軸方向及びＹ軸
方向の振動成分を実用上十分に高い振動数領域まで検出
することができる。

【００２１】以上の構成によれば、第１〜第３の各加速
度センサ２２Ａ〜２２Ｃをそれぞれ、加速度センサ取付
ブロツク２１の上端部２１Ａの斜面表面に軸Ｍの周りに
角度αの等間隔で、かつ当該軸Ｍと取付け面中央の振動
測定点Ｐにおいて等しい交差角度θで交わるように配設
すると共に、演算回路３１Ａ〜３１Ｃが第１、第２及び
又は第３の加速度センサ２２Ａ、２２Ｂ及び又は２２Ｃ
から供給される検出信号Ｓ１、Ｓ２及び又はＳ３に基づ
き（21）式、（22）式又は（23）式に示す演算式に従つ
てＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の振動量をそれぞれ
算出するようにしたことにより、第１〜第３の各加速度
センサ２２Ａ〜２２Ｃは高いばね定数で振動測定点Ｐに
おける水平方向の振動成分を含む振動を検出し得ると共
に、（18）式、（19）式及び（20) 式のキヤンセリング
によつて各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃからの検出信号
Ｓ１〜Ｓ３に基づいて３軸方向の振動量をそれぞれ算出
することができ、かくして振動測定対象物の振動測定点
Ｐにおける互いに直交する３軸方向の振動量を同時に１
箇所で測定できると共に、このときの接触共振振動数ｆ
１を高振動数領域にまで高め得る押当て式の３軸用加速
度計を実現できる。

【００２２】また第１〜第３の各加速度センサ２２Ａ〜
２２Ｃをそれぞれ、加速度センサ取付ブロツク２１の上
端部２１Ａの斜面表面に軸Ｍの周りに角度αの等間隔
で、かつ当該軸Ｍと取付け面２１Ｂ中央の振動測定点Ｐ
において等しい交差角度θで交わるように配設したこと
により、従来の３軸用加速度計１０では接触ばね定数が
低く使用できなかつた両面テープ及びマグネツト等を振
動測定面への固着手段として使用しても実用上十分な測
定振動数領域を確保できる。さらに従来の３軸用加速度
計１０においては、各振動センサ１２Ａ〜１２ＣがＸ
軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸に対して平行に振動しているも
のと仮定せざるを得なかつたが、第１〜第３の各加速度
センサ２２Ａ〜２２Ｃをそれぞれ、加速度センサ取付ブ
ロツク２１の上端部２１Ｂに軸Ｍの周りに角度αの等間
隔で、かつ当該軸Ｍと取付け面２１Ｂ中央の振動測定点
Ｐにおいて等しい交差角度θで交わるように配設したこ
とにより、１点における３軸方向の振動量を正確にそれ
ぞれ測定できる。

【００２３】（２）第２実施例 図１との対応部分に同一符号に添字Ｄ〜Ｇを付して示す
図４は本発明の第２実施例による３軸用加速度計４０を
示し、加速度センサ取付ブロツク４１は加速度センサ２
２Ｄ〜２２Ｇの配設状態を除いて図１において上述した
３軸用加速度計２０の加速度センサ取付ブロツク２１と
ほぼ同様の外観構成を有する。すなわち３軸用加速度計
４０においては、図５に示すように、第１〜第３の加速
度センサ２２Ａ〜２２Ｃと同様の第４〜第７の加速度セ
ンサ２２Ｄ〜２２Ｇがその受感軸Ｋ２３〜Ｋ２６が平面
に形成された加速度センサ取付ブロツク４１の底面でな
る取付け面４１Ａの中心Ｐ（以下これを振動測定点Ｐと
呼ぶ）において軸Ｍとそれぞれ等しい角度θで交わるよ
うに、取付け面４１Ａと対向する加速度センサ取付ブロ
ツク４１の上端部４１Ｂの加速度センサ取り付け部４１
ＢＸにβ（β＝90〔°〕）の等間隔で配設されている。

【００２４】従つて当該３軸用加速度計４０において
は、取付け面４１Ａを振動測定対象物（図示せず）の測
定面に取り付けたとき当該測定面に垂直な方向をＺ軸方
向とし、軸Ｍから第４の加速度センサ２２Ｄの中心位置
に向かう方向をＹ軸方向及び軸Ｍから第５の加速度セン
サ２２Ｅの中心位置に向かう方向をＸ軸方向として、振
動測定点Ｐと接触する測定面がＸ軸方向、Ｙ軸方向及び
Ｚ軸方向にそれぞれ（１）式、（２）式及び（３）式で
表す振動をしているとすると、第４〜第７の各加速度セ
ンサ２２Ｄ〜２２ＧはＸ軸方向の振動に対してそれぞれ
次式

【数２４】

【数２５】

【数２６】

【数２７】 に示す振動量の振動成分を検出する。

【００２５】また第４〜第７の各加速度センサ２２Ｄ〜
２２ＧはＹ軸方向の振動に対してそれぞれ次式

【数２８】

【数２９】

【数３０】

【数３１】 に示す振動量の振動成分を検出し、さらにＺ軸方向の振
動に対してそれぞれ次式

【数３２】

【数３３】

【数３４】

【数３５】 に示す振動量の振動成分を検出する。

【００２６】従つて第４〜第７の加速度センサ２２Ｄ〜
２２Ｇは、（24）〜（35）式を用いて、全体としてそれ
ぞれ次式

【数３６】

【数３７】

【数３８】

【数３９】 で表される振動を振動測定点Ｐの接触した測定面から検
出する。

【００２７】ここで図６に示すように、第４及び第６の
加速度センサ２２Ｄ及び２２Ｆは検出結果を検出信号Ｓ
１０及びＳ１２に変換してそれぞれ電荷増幅回路３０Ｄ
又は３０Ｆを介して第２及び第３の演算回路３１Ｅ及び
３１Ｆに送出すると共に、第５及び第７の加速度センサ
２２Ｅ及び２２Ｇは検出結果を検出信号Ｓ１１及びＳ１
３に変換してそれぞれ電荷増幅回路３０Ｅ又は３０Ｇを
介して第１及び第３の演算回路３１Ｄ及び３１Ｆに送出
するようになされている。

【００２８】この場合（36）式、（37）式、（38）式及
び（39）式から次式

【数４０】

【数４１】

【数４２】 に示すように、不要な項をキヤンセリングさせて未知数
としてＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の振動を表す式
のみを含んだ等式を導くことができる。従つて当該加速
度計４０の振動測定点Ｐが接触した振動測定対象物の振
動測定面上の位置におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸
方向の振動は、（35）式、（36）式、（37）式及び（3
8）式をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の振
動を表す式について解いた次式

【数４３】

【数４４】

【数４５】 によつて算出することができる。

【００２９】かくして各演算回路３１Ｄ〜３１Ｆは、検
出信号Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２及び又はＳ１３に基づき
それぞれ（43）式、（44）式及び（45）式に示す演算式
に従つてＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の振動量とを
算出し、これを増幅した後演算信号Ｓ１４〜Ｓ１６とし
て出力するようになされている。

【００３０】以上の構成において、当該３軸用加速度計
４０の取付け面４１Ａを振動測定物の振動測定面に固定
するとき軸Ｍは測定面に対して垂直な方向を向く。従つ
てこの場合、各加速度センサ２２Ｄ〜２２Ｇは測定面の
垂直方向に対して角度θの傾きで当該測定面に取り付け
られた場合と等価である。この場合各加速度センサ２２
Ｄ〜２２Ｇからみた角度θ方向の振動に対する加速度セ
ンサ取付ブロツク４１のばね定数の大きさは、図１０に
示すような従来の３軸用加速度計１０を振動測定面に固
定し、又は押し当てた場合における加速度センサ取付ブ
ロツク１１の接触ばね定数に比べて大きく、この結果各
加速度センサ２２Ｄ〜２２Ｇは角度θ方向の振動として
高い振動数領域まで検出することができる。

【００３１】この場合検出した角度θ方向の振動には、
振動測定面に垂直な方向（Ｚ軸方向）の振動成分と当該
測定面に平行な方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）の振動成
分とが含まれており、従つて当該３軸用加速度センサ４
０は全体として測定面に対して平行なＸ軸方向及びＹ軸
方向の振動成分を実用上十分に高い振動数領域まで検出
することができる。以上の構成によれば、当該３軸用加
速度計４０は第１実施例の３軸用加速度計に比してＸ軸
方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の振動に対してそれぞれ１
個ずつ多くの加速度センサ２２Ｄ〜２２Ｆ又は２２Ｇで
振動量を検出するために振動データをより多く得られる
ことにより、一段と感度良く３軸方向の振動量をそれぞ
れ測定することができる。

【００３２】（３）他の実施例 なお上述の実施例においては、本発明を加速度計２０及
び４０に適用する場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、変位計及び速度計等この他種々の振動計に適
用することができる。また上述の第１及び第２実施例に
おいては、加速度センサ取付ブロツク２１及び４１を金
属等の剛性基材を用いてほぼ円柱形状に形成する場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、要は、所定の
剛性を有し、かつ各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２
２Ｄ〜２２Ｇを所定の状態に保持できるのであれば、加
速度センサ取付ブロツク２１及び４１の基材及び形状と
しては、この他種々のものを適用できる。

【００３３】さらに上述の第１及び第２の実施例におい
ては、複数の加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜
２２Ｇを加速度センサ取付ブロツク２１又は４１におけ
る上端部２１Ａ又は４１Ｂの斜面表面に配設することに
より各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇ
から振動測定点Ｐまでの距離が等しくなる場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、要は各加速度センサ
２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇの受感軸Ｋ２０〜Ｋ
２２又はＫ２３〜Ｋ２６と軸Ｍとの交差角度θが等しい
のであれば各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜
２２Ｇから振動測定点Ｐまでの距離が等しくなくて良
い。この場合においてもこの加速度計は上述の第１及び
第２実施例とほぼ同様の効果を得ることができる。

【００３４】さらに上述の第１及び第２の実施例におい
ては、各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２
Ｇの受感軸Ｋ２０〜Ｋ２２又はＫ２３〜Ｋ２６が加速度
センサ取付ブロツク２１又は４１の平面に形成された側
の底面中央Ｐにおいて交わるようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、要は、各加速度センサ
２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇを受感軸Ｋ２０〜Ｋ
２２又はＫ２３〜Ｋ２６が軸Ｍと所定の交差角度で交わ
るように保持するのであれば、その交差位置は当該底面
中央Ｐでなくても良く、さらには各加速度センサ２２Ａ
〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇの受感軸Ｋ２０〜Ｋ２２又
はＫ２３〜Ｋ２６が１点で交わらないようにしても良
い。このようにしてもこの３軸用加速度計は上述の第１
及び第２実施例とほぼ同様の効果を得ることができる。
なおこの場合、例えば各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又
は２２Ｄ〜２２Ｇの受感軸Ｋ２０〜Ｋ２２又はＫ２３〜
Ｋ２６が加速度センサ取付ブロツク２１又は４１の底面
中央Ｐよりも所定の距離だけ下側において交差する場合
には各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇ
は振動測定対象物の測定面表面から当該所定距離だけ内
部の振動を検出する。

【００３５】さらに上述の第１及び第２実施例において
は、各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇ
の受感軸Ｋ２０〜Ｋ２２又はＫ２３〜Ｋ２６が振動測定
点Ｐにおいて軸Ｍと交わる角度θを10〔°〕〜45〔°〕
程度の大きさになるように選定する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、交差角度θがこの他の大き
さであつても良い。さらに上述の第１及び第２の実施例
においては、３軸用加速度計２０及び４０が互いに垂直
な３方向の振動量を検出するようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、当該加速度計２０及び
４０が検出した互いに垂直な３方向の振動量のうち１方
向又は２方向の振動量しか出力しないようにしても良
く、この場合当該加速度計２０及び４０を１軸又は２軸
方向の加速度計として使用すれば良い。

【００３６】さらに上述の第１及び第２の実施例におい
ては、加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇ
を加速度センサ取付ブロツク２１又は４１における上端
部２１Ａ又は４１Ｂに３個又は４個配設するようにした
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、
各加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２２Ｄ〜２２Ｇから
出力される検出信号Ｓ１〜Ｓ３又はＳ１０〜Ｓ１３に基
づいて互いに垂直な３軸方向の振動量がそれぞれ検出す
ることができるのであれば、加速度センサ取付ブロツク
２１又は４１に配設する加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又
は２２Ｄ〜２２Ｇの数としてはこの他種々の値を適用で
きる。さらに上述の第１及び第２の実施例においては、
各演算回路３１Ａ〜３１Ｃ及び３１Ｄ〜３１Ｆが（21）
式、（22）式及び（23）式に示す演算式若しくは（43）
式、（44）式及び（45）式に示す演算式に従つて振動測
定点Ｐが接触した振動測定対象物の測定面におけるＸ軸
方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の振動量とを算出するよう
にした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
（13）式、（14）式及び（15）式若しくは（36）式、
（37）式及び（38）式に基づいて振動量を検出する演算
式としてはこの他種々の演算式を適用できる。

【００３７】さらに上述の第１及び第２の実施例におい
ては、圧電素子からなる加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又
は２２Ｄ〜２２Ｇを用いる場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、加速度センサ２２Ａ〜２２Ｃ又は２
２Ｄ〜２２Ｇとしてはこの他ひずみ振動センサ又は光学
式振動センサ等種々のものを適用でき、かつその形状と
して種々の形状を適用できる。さらに上述の第１および
第２実施例においては、演算回路３１Ａ〜３１Ｃ又は３
１Ｄ〜３１Ｇを３つ用いて各演算回路３１Ａ〜３１Ｃ又
は３１Ｄ〜３１ＦがＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の
振動量をそれぞれ算出するようにした場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、要は、３軸方向の振動量
をそれぞれ算出できるのであれば、演算回路３１Ａ〜３
１Ｃ又は３１Ｄ〜３１Ｆの数は１つでも良く、又はそれ
以上であつても良い。

【００３８】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、振動測定
対象物の振動測定面に固定して使用する振動計におい
て、複数の振動センサを所定の軸を中心として等角度
で、かつ各振動センサの各受感軸が軸と所定の交差角度
で交わるように固定保持すると共に、当該各振動センサ
の出力信号に基づき振動測定対象物の振動測定位置にお
いて直交する２軸又は３軸方向の振動量を算出するよう
にしたことにより、各振動センサは高いばね定数で２軸
又は３軸方向の振動成分の振動量を検出し得、かくして
振動測定対象物の互いに垂直な２軸又は３軸方向の振動
量を同時に１箇所で測定できると共に、このときの接触
共振振動数を高振動数領域にまで高め得る振動計を実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による３軸用加速度計の第１実施例を示
す側面図である。

【図２】図１に示す３軸用加速度計の上面図である。

【図３】図１に示す３軸用加速度計の信号処理回路を示
すブロツク図である。

【図４】本発明による３軸用加速度計の第２実施例を示
す側面図である。

【図５】図４に示す３軸用加速度計の上面図である。

【図６】図４に示す３軸用加速度計の信号処理回路を示
すブロツク図である。

【図７】振動センサの感度と振動周波数の関係の説明に
供する特性曲線図である。

【図８】振動方向及び振動センサの受感軸の方向の違い
による接触共振振動数の差異の説明に供する平面図であ
る。

【図９】振動方向及び振動センサの受感軸の方向の違い
による接触共振振動数の差異の説明に供する特性曲線図
である。

【図１０】従来の３軸用振動計を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、１２Ａ〜１２Ｃ、２２Ａ〜２２Ｇ……振動センサ
（加速度センサ）、１０、２０、４０……振動計（３軸
用加速度計）、１１、２１、４１……振動センサ保持手
段（振動センサ取付ブロツク）、２１Ｂ、４１Ａ……取
付け面、３１Ａ〜３１Ｆ……演算手段（演算回路）、Ｋ
１、Ｋ２、Ｋ１０〜Ｋ１２、Ｋ２０〜Ｋ２６……受感
軸、Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ１０〜Ｓ１３……検出信号、Ｍ……
軸（中心軸）、Ｐ……点（振動測定点）、α、β……角
度、θ……交差角度。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの受感軸を有し、上記受感軸上の振動
   を検出して検出信号として出力する複数の振動センサ
   と、 所定の剛性を有し、上記複数の振動センサを所定の軸を
   中心として等角度に、かつ上記各振動センサの上記各受
   感軸が上記軸と所定の交差角度でそれぞれ交わるように
   固定保持する振動センサ保持手段と、 上記検出信号に基づき振動測定対象物の振動測定位置に
   おいて互いに直交する２軸又は３軸方向の振動量を算出
   する演算手段とを具え、上記振動センサ保持手段を上記
   振動測定対象物の振動測定面に固定して使用することを
   特徴とする振動計。
2. 【請求項２】上記複数の振動センサの各上記受感軸は、
   上記振動センサ保持手段の上記振動測定面に対する取付
   け面上の１点において上記軸と交差することを特徴とす
   る請求項１に記載の振動計。