JPH1082714A - ゆるみ測定装置 - Google Patents

ゆるみ測定装置

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JPH1082714A
JPH1082714A JP8235185A JP23518596A JPH1082714A JP H1082714 A JPH1082714 A JP H1082714A JP 8235185 A JP8235185 A JP 8235185A JP 23518596 A JP23518596 A JP 23518596A JP H1082714 A JPH1082714 A JP H1082714A
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waveform
vibration
hammer
response
measuring
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JP8235185A
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Osamu Miwa
收 三輪
Shigeru Shoji
成 庄司
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 片手で簡単に計測可能とし、作業者の負担を
大幅に軽減するとともに加振回数の減少により測定時間
の短縮及び計測作業の効率化を図る。 【解決手段】 先端に設けられたノックピン8で被測定
部材を加振するハンマー部2と、このハンマー部による
加振力を検出する加振力センサ5と、ハンマー部に設け
られハンマー部で加振した被測定部材の振動の応答量を
ハンマー部のノックピンを介して検出する加速度センサ
9とを一体化して計測ヘッド1を構成し、この計測ヘッ
ドの加振力センサ及び加速度センサからの検出信号に基
づいて被測定部材のゆるみ量を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般機械や構造物
のボルト、ノックピン、リベット等の結合部材のゆるみ
度合を定量的に測定するゆるみ測定装置、特に回転電機
のローターバー、楔、コイル等の結合部材のゆるみ度合
を測定するのに適したゆるみ測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のゆるみ測定装置の被測定部材と
してかご型誘導電動機があるが、このかご型誘導電動機
は、図6に示すように回転軸101にリブ102を介し
て積層鉄心103a,103b、103cを取付けて構
成される。これら積層鉄心103a,l03b.l03
cは、内側間隔片104a、104b及び外側間隔片1
05等により相互に間隔を保ち、ローター鉄心押え板1
06により軸方向に押さえられている。またローターバ
ー107は、積層鉄心103a,103b、103cの
スロットを貫通し、その端部は短絡環108及び保持環
109に結合されている。
【0003】このような電動機の始動頻度は、近年、増
加傾向にある。このため、始動時のラッシュ電流による
強大な電磁振動力がローターバー107に作用する機会
が多くなる。従って、この電磁振動のために、製造時に
は密着状態であった積層鉄心103a,103b、10
3cのスロットとローターバー107との間にはギャッ
プが発生し始める。
【0004】このギャップをそのまま放置すると、その
ローターバー107は電磁振動で振動してますますギャ
ップが拡大し、そしてローターバー107には繰返し疲
労によるクラックが発生し、これがさらに進展すると、
ローターバー107が折損し、この折損したローターバ
ー107の端部が半径方向に拡がって固定子コイルに衝
突し、損傷等が発生するという問題がある。
【0005】これと同様に、電動機のコイルを保持して
いる楔においても、電磁振動力によって積層鉄心103
a,103b、103cのスロットと楔との間及びコイ
ルと楔との間にはギャップが発生し始め、ついには繰返
し振動のためにコイル絶縁物等の劣化及び剥離等を誘発
し、絶縁破壊を招くという問題がある。
【0006】このため、ローターバー107において
は、始動頻度の多い電動機にあって総始動回数5000
から10000回位を目安としてローターバー107の
ゆるみの有無を点検することが励行されている。この場
合、熟練した作業者がハンマーでローターバー107を
軽く打ち、その時の打音や指の感触によってゆるみ具合
の良否を判定する方法が採用されている。この方法は、
楔やコイルのゆるみの有無の点検、一般機械構造物のボ
ルト、ノックピン、リベット等の結合部材のゆるみ具合
の点検にも採用されている。
【0007】しかし、このような方法では、作業者の長
年の経験や勘を必要とすること及び作業者間に個人差が
ある等の問題がある。そこで、高度の熟練を要さず、且
つ定量的に結合部材のゆるみ度合を評価できる装置とし
て開発されたのが、ゆるみ計測装置である。
【0008】従来、上記電動機のローターバー107の
ゆるみを測定するゆるみ測定装置としては、例えば図7
に示すようなものが一般に知られている。このゆるみ測
定装置は、ローターバー107を加振するとともに、そ
の加振力を検出する加振ハンマー111と、この加振ハ
ンマー111とは別個に設けられ、加振ハンマー111
により加振されたローターバー107の応答信号を検出
する検出器112と、加振ハンマー111で検出した加
振力の検出信号と検出器112からの応答信号とを入力
してこれらの信号に基づいてゆるみを測定するゆるみ計
113とから構成される この加振ハンマー111の先端に設けられたハンマー部
114でローターバー107を打撃することにより、ロ
ーターバー107に加振力が発生し、この加振力はハン
マー部114に連設された加振力センサ115によって
検出される。この加振力の検出信号は加振ハンマー11
1の取手部116に設けられたケーブル117を介して
ゆるみ計113へ供給される。
【0009】一方、加振を受けたローターバー107の
応答(振動)は、検出器112の先端に設けられた接触
針118をローターバー107に当接することによっ
て、接触針118に連設された加速度センサ119で検
出される。この加速度センサ119から検出された応答
信号はケーブル121を介してゆるみ計113へ供給さ
れる。
【0010】このようなゆるみ測定装置において、加振
ハンマー111でローターバー107を図7に示す矢印
方向へ加振した場合にゆるみ計113へ供給される各信
号波形を図8及び図9に示す。この図8(a)は加振ハ
ンマー111の加振力センサ115からの信号波形を示
すものであり、図8(b)は検出器112の加速度セン
サ119からの信号波形を示すものである。
【0011】同図から加振力が大きいと応答加速度も比
例して大きくなることがわかる。従って、応答加速度の
波形を力の波形の最大値で除したものを求めれば、単位
加振力に対する応答となる。
【0012】図9は、上記単位打撃力に対する応答加速
度の波形を示すもので、同図(a)はローターバー10
7のゆるみが小さい場合、同図(b)はローターバー1
07のゆるみが中程度の場合、同図(c)はローターバ
ー107のゆるみが大きい場合を示している。これらの
波形を比較すると、ゆるみが大きい波形ほど最大値が大
きいという特徴がある。すなわち、力の最大値Fmax と
応答加速度の最大値Amax の比である(Amax /Fmax
)をゆるみ具合として定量的に評価する量として使用
することができる。
【0013】このようにローターバー107のゆるみ具
合を定量的に評価して、ゆるみのないときの(Amax /
Fmax )を把握しておき、この値と比較することによっ
てゆるみ具合の正常、異常の判定を行うものである。
【0014】この場合、加振ハンマー111を手に持っ
て手動でローターバー107(被測定部材)を打撃する
という加振方法であるため、力の入れ具合により加振力
が変化するため、一定の加振力を加えられないという問
題がある。従って、通常は、ローターバー107を複数
回打撃を行い(Amax /Fmax )の平均値を求めること
により、より正確にゆるみ具合を判定するようにしてい
る。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなゆ
るみ測定装置においては、以下のような問題点があっ
た。すなわち、1台の電動機の測定箇所は数百箇所にも
なる。さらに片方の手で加振ハンマー111を持ち、も
う一方の手で検出器112をローターバー107に固定
しながら、加振ハンマー111によるローターバー10
7への加振を複数回を行うため、測定者は一定の姿勢で
1台の電動機につき数千回の加振を長時間にわたり、行
わなければならず、測定者にかなりの負担がかかるとい
う問題があった。
【0016】一方、加振ハンマー111で加振する際、
積層鉄心103cと積層鉄心103bの間のローターバ
ー107を加振ハンマー111で加振するが、特に小型
電動機等の場合にあっては測定場所が狭いため、測定場
所以外の例えば積層鉄心103c等に無駄に打込んでし
まうおそれもあり、加振回数が増加して測定効率の低下
につながるという問題があった。
【0017】そこで、本発明は、片手で簡単に計測で
き、作業者の負担を大幅に軽減できるとともに加振回数
の減少により測定時間の短縮及び計測作業の効率化を図
ることができるゆるみ測定装置を提供しようとするもの
である。
【0018】
【課題を解決するための手段】請求項1の本発明は、先
端に設けられたノックピンで被測定部材を加振するハン
マー部と、このハンマー部による加振力を検出する加振
力検出手段と、ハンマー部に設けられハンマー部で加振
した被測定部材の振動の応答量をハンマー部のノックピ
ンを介して検出する応答振動量検出手段とを一体化した
計測ヘッドを設け、この計測ヘッドの加振力検出手段及
び応答振動量検出手段からの検出信号に基づいて被測定
部材のゆるみ量を測定するものである。
【0019】請求項2の本発明は、ハンマー部で被測定
部材を加振してから一定時間経過後に加振力検出手段か
ら加振力が検出されてからさらに一定時間だけ、応答振
動の波形を取込み、その波形の中での最大の加振力の波
形と応答振動の波形に基づいて単位加振力に対する応答
加速度の波形を求め、これらの比と予め求めたしきい値
とを比較してゆるみ度合いを定量的に測定する請求項1
記載のゆるみ測定装置である。
【0020】請求項3の本発明は、計測ヘッドにハンマ
ー部のノックピンを駆動するノックピン駆動手段を設
け、一定の力で被測定部材を加振可能にした請求項1又
は請求項2記載のゆるみ測定装置である。
【0021】請求項4の本発明は、計測ヘッドにハンマ
ー部のノックピンを駆動する圧電素子を設け、一定の力
で被測定部材を加振可能にした請求項1又は請求項2記
載のゆるみ測定装置である。
【0022】請求項5の本発明は、計測ヘッドにハンマ
ー部のノックピンを駆動する電磁ソレノイドを設け、一
定の力で被測定部材を加振可能にした請求項1又は請求
項2記載のゆるみ測定装置。
【0023】このような構成の本発明においては、片手
で計測ヘッドを持ち、被測定部材に計測ヘッドのノック
ピンを衝突させて被測定部材を加振する。すると加振力
検出手段により加振力が検出され、そのまま計測ヘッド
を被測定部材に載置しておけば計測ヘッドのノックピン
を介して被測定部材の応答振動量が加振力検出手段によ
り検出される。これらの検出信号に基づいて被測定部材
のゆるみ量を測定する。
【0024】また、ハンマー部で被測定部材を加振して
から一定時間経過後に加振力検出手段から加振力が検出
されてからさらに一定時間だけ応答振動の波形を取込む
ことにより、ハンマー部で被測定部材を加振したときに
生ずる直接波形は取込まれることはなく、ゆるみ測定に
必要な応答波形のみが取込まれる。そして、ゆるみ計に
取込んだ入力波形のうち、最大の加振力の波形と応答振
動の波形を用いて、単位加振力に対する応答加速度の波
形を求め、この比と予め求めているしきい値とを比較し
てゆるみ度合いを定量的に評価する。
【0025】また、圧電素子や電磁ソレノイド等のノッ
クピン駆動手段を設けたものにあっては、被測定部材に
計測ヘッドのノックピンを載置してノックピン駆動手段
を駆動すれば、被測定部材を常に一定の力で加振するこ
とができる。これにより、必要な測定回数が減少する。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
を図1ないし図3を参照して説明する。図1は、本実施
の形態にかかる計測ヘッド1の構成を示す図で、この計
測ヘッド1は加振器と受信器が一体となって構成され
る。具体的には、計測ヘッド1は、その先端部に加振器
であるハンマー部2を備えている。このハンマー部2
は、後述の加振力センサ5を収納するハウジング3に取
付ねじ6で取付けられている。このハウジング3には、
取手部4が設けられている。
【0027】上記ハンマー部2は略筒状に形成されてお
り、その先端部には孔部2aが形成されている。この孔
部2aには、ゆるみ量の被検出部材を加振するノックピ
ン8が出入り自在に挿入されている。このノックピン8
の先端8aは略鋭角に形成されており、加振したい点に
正確に加振できるようになっている。
【0028】また、ノックピン8の中間部にはフランジ
8bが形成されており、このフランジ8bはハンマー部
2の内部の第1の大径部2cに配置されている。そし
て、このフランジ8bはスプリング7によって支持され
ている。これにより、ノックピン8は上下に移動可能と
なり、その先端が孔部2aから出入りする。
【0029】さらに、ノックピン8の基端部には受信器
である加速度センサ9が取付けられており、この加速度
センサ9は、上記第1の大径部2cに段部を介して連通
する第2の大径部2dに配置されている。この加速度セ
ンサ9は、加振した被検出部材からの応答(振動)をノ
ックピン8を介して検出するものであり、検出された応
答信号は、ケーブル11を介してゆるみ計12へ供給さ
れるようになっている。
【0030】上記ハンマー部2の基端部は閉塞されてい
る。そして、この閉塞部には上記取付ねじ6が取付けら
れている。また、上記取手部4には、加振力センサ5か
らの検出信号をゆるみ計12へ供給するためのケーブル
13が設けられている。
【0031】このような計測ヘッド1で、図6に示すよ
うなかご型誘導電動機のローターバー107のゆるみを
計測する場合、図2に示すように計測ヘッド1の取手部
4を手で持って、電動機のローターバー107にハンマ
ー部2を実線矢印方向に衝突させる。すると、ローター
バー107は加振し、その加振力は加振力センサ5で検
出され、ゆるみ計12へ供給される。そして、加振直後
にローターバー107に接触しているノックピン8を介
して加速度センサ9により応答加速度が検出され、その
検出信号がゆるみ計12へ供給される。
【0032】この場合、加振力センサ5からの受信波形
は図3(a)に示すようになり、加速度センサ9からの
受信波形は図3(b)に示すようになる。上記図3
(b)には大きく2つの振動波形が現れているが、この
最初の振動波形は、最初にノックピン8がローターバー
107に衝突した波形である。このため、この最初の振
動波形はゆるみ計12には取込まないことにしておく。
【0033】すなわち、加振時に加振力センサ5から得
られた加振力の波形にトリガーをかけておき、加振力の
波形が入力し始めた直後からある一定時間だけ加速度セ
ンサ9からの応答加速度の波形を取込むようにしてお
く。
【0034】そして、ゆるみ計12は、このゆるみ計1
2に取込んだ入力波形のうち、最大の加振力の波形と応
答振動の波形を用いて単位加振力に対する応答加速度の
波形を求め、これらの比と予め求めておいたしきい値と
を比較してゆるみ度合いを定量的に判定する演算機能を
備える。
【0035】このように、計測ヘッド1を加振器と受信
器を一体で構成するため、従来は加振器及び受信器の2
点間で計測する必要があったため両手を使用して計測し
ていたが、本発明では、1点で計測できるため片手で簡
単に計測することができる。従って、測定時間を短縮す
ることができ、測定者の負担も軽減することができる。
【0036】次に、本発明の第2の実施の形態について
図4を参照して説明する。上記実施の形態と同一部分に
は同一符号を付して詳細な説明を省略する。図4は、本
実施の形態にかかる計測ヘッド21の構成を示す図で、
22はこの計測ヘッド21のハウジングである。このハ
ウジング22は、略筒状に形成され、その一端は閉塞し
ている。また、ハウジング22の内部は加振力センサ5
を内蔵するとともに、電気信号を与えると伸縮するピエ
ゾスタック23を内蔵し、このピエゾスタック23の下
端にハンマー部2を取付けている。ピエゾスタック23
には、ゆるみ計12からケーブル24を介して電気信号
が供給されるようになっている。
【0037】このような計測ヘッド21で図6に示すよ
うなかご型誘導電動機のローターバー107のゆるみを
計測する場合、ローターバー107の測定点にノックピ
ン8を当接させ、ピエゾスタック23に電気信号を送る
とピエゾスタック23は上下方向に伸びてハンマー部2
がローターバー107を加振する。この加振力は加振力
センサ5で検出される。また、ローターバー107の応
答振動はノックピン8から加速度センサ9に伝達する。
なお、各信号の処理方法は上記第1の実施の形態と同様
であるため、詳細な説明は省略する。
【0038】このように、計測ヘッド21のハウジング
22内部にピエゾスタック23を内蔵し、これをアクチ
ュエータとしてハンマー部2を駆動してローターバー1
07を加振することにより、上記実施の形態と同様に片
手でゆるみの計測を行うことができることに加えて、安
定した加振力でローターバー107を加振することがで
きる。従って、従来のように多数回の計測を行ってゆる
み量の平均値をとらなくても正確にゆるみ量を計測する
ことが可能となり、結果として計測回数を減少すること
ができる。
【0039】これにより、測定者の負担を軽減すること
ができるとともに、ゆるみ量の測定時間を短縮をするこ
とができる。さらに、ピエゾスタック23でハンマー部
2を自動的に駆動してローターバー107を加振できる
ため、取手部が不要となり、計測ヘッド21自体を小型
にすることができる。さらにまた、計測ヘッド21を被
測定部材の測定点に載置したまま計測できるので、より
高精度のゆるみ測定ができる。
【0040】次に、本発明の第3の実施の形態について
図5を参照して説明する。なお、上記実施の形態と同一
部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。図5
は、計測ヘッド31の構成を示す図で、32はこの計測
ヘッド31のハウジングである。このハウジング32
は、略筒状に形成され、その一端は閉塞している。
【0041】また、ハウジング32内部には、ハンマー
ピン33、このハンマーピン33を磁力により上下動さ
せるハンマーピン駆動部34、加振力センサ5を配設し
て構成される。
【0042】上記ハンマーピン33には、その基端部に
フランジ33aが形成されており、このフランジ33a
はハウジング31の先端部にスプリング9で支持され、
ハウジング31の先端に形成された孔部31aから出入
れ自在に配置される。このハンマーピン33の先端部に
は、加速度センサ6を収納するハウジング35が取付け
られ、このハウジング35のさらに先端には被測定部材
に当接するノックピン33bが設けられている。
【0043】上記ハンマーピン駆動部34は、ハウジン
グ31に基端部が固定された棒状の接着タッチスイッチ
36、この接着タッチスイッチ36の周囲に配設された
電磁ソレノイド37を備える。この接着タッチスイッチ
36の先端は、上記ハンマーピン33のフランジ33a
に形成された穴部33cから出入れ可能となっている。
この電磁ソレノイド37は、ケーブル38を介してゆる
み計12に接続しており、このゆるみ計12から電磁ソ
レノイド37へ電気信号を供給することにより、ハンマ
ーピン33は電磁ソレノイド37に吸着する。吸着した
とき接着タッチスイッチ36の先端がハンマーピン33
の穴部33cの底に衝突する。
【0044】このような計測ヘッド31で図6に示すよ
うなかご型誘導電動機のローターバー107のゆるみを
計測する場合、ローターバー107の測定点にノックピ
ン33bを当接させて電磁ソレノイド37に電気信号を
供給する。すると、ハンマーピン33は電磁ソレノイド
37に吸着して、接着タッチスイッチ36の先端がハン
マーピン33の穴部33cの底に衝突する。この衝突に
よる衝撃がハンマーピン33の先端であるノックピン3
3bに伝達し、ローターバー107を加振する。
【0045】そして、この加振力は加振力センサ5で検
出され、ローターバー107の加振に対する応答(振
動)は、ノックピン33bから加速度センサ6に伝達す
る。なお、各信号の処理方法は上記の第1の実施の形態
と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【0046】このように、計測ヘッド31のハウジング
32内部にハンマーピン駆動部34を内蔵し、これをア
クチュエータとしてローターバー107を加振すること
により、上記実施の形態と同様に片手でゆるみの計測を
行うことができることに加えて、安定した加振力でロー
ターバー107を加振することができる。従って、従来
のように多数回の計測を行ってゆるみ量の平均値をとら
なくても正確にゆるみ量を計測することが可能となり、
結果として計測回数を減少することができる。これによ
り、測定者の負担を軽減することができるとともに、ゆ
るみ量の測定時間を短縮をすることができる。さらに、
計測ヘッド31を被測定部材の測定点に固定して計測で
きるので、より高精度のゆるみ測定ができる。
【0047】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、被
測定部材の1点で加振も応答振動量の計測もできるた
め、片手で簡単に計測することができる。これにより、
作業者の負担を大幅に軽減できるとともに加振回数を減
少することができるため、測定時間の短縮及び計測作業
の効率化を図ることができる。
【0048】また、ノックピン駆動手段を設けたものに
あっては、被測定部材に計測ヘッドのノックピンを載置
してノックピン駆動手段を駆動すれば、被測定部材を常
に一定の力で加振することができる。これにより、手で
ハンマー部による加振を複数回行い平均値を取るという
ことを行わなくて済むので、必要な測定回数を減少で
き、さらに測定時間の短縮及び計測作業の効率化を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる計測ヘッド
の構成を示す図。
【図2】図1に示す計測ヘッドにより、図6に示すかご
型誘導電動機のローターバーのゆるみ量を測定する際の
作用を説明する図。
【図3】本実施の形態においてローターバーを加振した
ときの各種入力波形を示す図で、同図(a)は加振力の
波形を示しており、同図(b)はローターバーの応答加
速度の波形を示している。
【図4】本発明の第2の実施の形態にかかる計測ヘッド
の構成を示す図。
【図5】本発明の第3の実施の形態にかかる計測ヘッド
の構成を示す図。
【図6】ゆるみ測定装置の計測対象となるかご型誘導電
動機の構成を示す図。
【図7】従来のゆるみ測定装置で図6に示すかご型誘導
電動機のローターバーのゆるみ量を測定する場合の作用
を説明する図。
【図8】従来のゆるみ測定装置で図6に示すかご型誘導
電動機のローターバーを加振したときの各種入力波形を
示す図で、同図(a)は加振力の波形を示しており、同
図(b)はローターバーの応答加速度の波形を示してい
る。
【図9】従来のゆるみ測定装置で図6に示すかご型誘導
電動機のローターバーを加振したときの応答加速度の波
形を示す図で、同図(a)はローターバーのゆるみが小
さい場合、同図(b)はローターバーのゆるみが中程度
の場合、同図(c)はローターバーのゆるみが大きい場
合を示している。
【符号の説明】
1、21、31…計測ヘッド 2…ハンマー部 4…取手部 5…加振力センサ(加振力検出手段) 8,33b…ノックピン 9…加速度センサ(応答振動量検出手段) 23…ピエゾスタック(圧電素子) 33…ハンマーピン 36…接着タッチスイッチ 37…電磁ソレノイド 107…ローターバー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端に設けられたノックピンで被測定部
    材を加振するハンマー部と、このハンマー部による加振
    力を検出する加振力検出手段と、前記ハンマー部に設け
    られ前記ハンマー部で加振した被測定部材の振動の応答
    量を前記ハンマー部のノックピンを介して検出する応答
    振動量検出手段とを一体化した計測ヘッドを設け、この
    計測ヘッドの前記加振力検出手段及び前記応答振動量検
    出手段からの検出信号に基づいて前記被測定部材のゆる
    み量を測定することを特徴とするゆるみ測定装置。
  2. 【請求項2】 前記ハンマー部で前記被測定部材を加振
    してから一定時間経過後に前記加振力検出手段から加振
    力が検出されてからさらに一定時間だけ、応答振動の波
    形を取込み、その波形の中での最大の加振力の波形と応
    答振動の波形に基づいて単位加振力に対する応答加速度
    の波形を求め、これらの比と予め求めたしきい値とを比
    較してゆるみ度合いを定量的に測定することを特徴とす
    る請求項1記載のゆるみ測定装置。
  3. 【請求項3】 前記計測ヘッドに前記ハンマー部のノッ
    クピンを駆動するノックピン駆動手段を設け、一定の力
    で前記被測定部材を加振可能にしたことを特徴とする請
    求項1又は請求項2記載のゆるみ測定装置。
  4. 【請求項4】 前記計測ヘッドに前記ハンマー部のノッ
    クピンを駆動する圧電素子を設け、一定の力で前記被測
    定部材を加振可能にしたことを特徴とする請求項1又は
    請求項2記載のゆるみ測定装置。
  5. 【請求項5】 前記計測ヘッドに前記ハンマー部のノッ
    クピンを駆動する電磁ソレノイドを設け、一定の力で前
    記被測定部材を加振可能にしたことを特徴とする請求項
    1又は請求項2記載のゆるみ測定装置。
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