JPS61181908A - 偏心測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超音波を利用した偏心測定装置に係り、特
に、回転運動または軸方向移動をする円筒管または丸棒
の中心位置の偏移量を非接触で瞬時に測定する装置に関
するものである。

［従来技術］ 発電所設備や石油掘削リグ等の海洋構造物、あるいは一
般の回転軸やロンドを有する機械構造物において、その
装置が許容応力内において、正常に作動しているか否か
等を知るため、回転運動または軸方向移動をする円筒管
または丸棒が、稼動運転中に、どのように心振れしてい
るかを測定する必要がある場合が多い。

従来、この心振れの測定方法としては、ダイヤルゲージ
等による機械的接触方式によるものが一般的であった。

［問題点〕 しかし、機械的測定方法では、（１）被検体を損傷させ
る可能性があること、（２）被検体の運動がランダムま
たは高速である場合は、計測装置の追従性の問題があり
、誤差が生じること、（３）水中（海中）での測定には
複雑な装置が必要となること、（４）偏心量のオンライ
ン監視や測定データの自動処理が困難であること、等の
欠点がある。

［発明の目的］ そこで、この発明の目的は、回転運動または軸方向移動
をする円筒管または丸棒の稼動運転状態における偏心量
を測定する装置であって、前記問照点を解決し、常時測
定・監視が可能であり、測定値の記録も可能な偏心測定
装置を提供することにある。

［解決手段］ この目的を達成するため、この発明は、断面外形が円形
の被検体の偏心量を測定する装置において、偏心がない
状態における前記被検体の中心点から前記被検体の軸心
線に垂直な面上の互に１８０度をなす方向の等距離点に
それぞれ設けられた超音波センサと、該各部音波センサ
が検出した前記被検体表面までの距離を示す信号を演算
処理して前記被検体の偏心量を出力する情報処理装置と
からなることを特徴とする。

［作用］ この発明による偏心測定装置は、超音波センサ（以下ｒ
ＵＴセンサ」という）を利用し、ＵＴセンサから超音波
を発信し、これが被検体表面で反射して返って来てＵＴ
センサに受信されるまでの時間を計測し、これに音波の
伝播速度を乗じてその距離を算出し、被検体の偏心量を
検出しようとするものであるが、２個のＵＴセンサを、
偏心量が零である状態における中心点から１８０度反対
方向の等距離点に、それぞれ設け、両ＵＴセンサから同
時に超音波を発信し、それぞれ、被検体表面から反射し
た超音波を受信し、その信号がコンピュータに入力され
、これをコンピュータは演算処理し、被検体の偏心量が
、ＣＲＴに表示され、また、記録媒体に記録されるよう
にしたものである。

この発明による偏心測定装置は、超音波を利用するため
、被検体に非接触である。また、水も音波の媒体である
ので水（海）中でも利用できる。

さらに、２個のＵＴセンサを互に１８０度に対向するよ
うに設けたので、計測値は差動のため増幅され、誤差は
互に相殺されるので、精確な測定値を得ることができる
。

［実施例］ 以下この発明を図示の実施例について説明する。

第１図はこの発明による偏心測定装置の説明図である。

回転運動及びまたは軸方向移動をする円筒管または丸棒
である被検体１の軸線に垂直な平面上の、偏心量が零で
ある点から互に１８０度反対方向の等距離点に、２個の
ＵＴセンサ２が相対して設けられている。

被検体ｌが回転運動をするものである場合は、ＵＴセン
サ２は計測すべき位置に固定して、その点における被検
体の偏心量を連続的に計測してもよく、軸線方向に、そ
のまま平行移動させて、軸線上の各点の偏心量を計測す
るようにしてもよい。

被検体１が軸線方向の運動のみで回転運動をしない場合
は、１８０度対向した位置にある２　（ＩＩのＵＴセン
サを一体としてそのまま回転させ、被検体１の偏心量を
異なる方向から測定できるようにしてもよい。この場合
、例えば、静電容量結合型スリップリング３を用いて接
続する。

各ＵＴセンサ２から同時に超音波が発信され、反射波が
受信される。

ＵＴセンサ２からのその受信信号はプリアンプ４で増幅
され、変換増幅器５へ送られ、信号が変換増幅された後
、インタフェイス６を介してマイクロコンピュータ７に
送られる。マイクロコンピュータ７は後述の演算処理を
行い、その結果をＣＲＴ等のディスプレイ８、フロッピ
ィディスク９のような記憶媒体、あるいは、プロッタ（
プリンタ）１０のような記録装置に出力する。第３図は
ＣＲ７画面に表示させた映像の一例を示す。

コンピュータによる偏心量の演算は、次のようにする。

第２図に示すように、ＵＴセンサ２Ａ。

２Ｂから相対して超音波を発信し被検体１の表面１６．
１８で反射して戻って来るまでの時間を計測して距離Ａ
、Ｂがわかる。中心点１４から両ＵＴセンサ２Ａ、２Ｂ
までの距離をａ１１検体ｌの半径をＤ、被検体１の中心
１２から両ＵＴセンサを結ぶ直線に垂直に引いた線とそ
の両ＵＴセンサを結ぶ直線との交点２０と点１６．１８
との距離をｂ１１検体中心１２と交点２０との距離をＣ
１中心点１４と交点２０との距離（直偏心量）をｄ、被
検体中心１２と中心点１４との距離（真偏心量）をｅと
すれば、次の関係が得られる。

ａ＝Ｂ＋ｂ＋ｄ または、ｄ＝ａ−’（Ｂ＋ｂ） ２ｂ＝２ａ　−（Ａ＋Ｂ） Ｃ＝Ｄ　　−ｂ’ ｅ　　＝Ｃ＋ｄ これらの４個の独立の式において、ａ及びＤは既知量で
あり、Ａ及びＢは検出量であり、ｂ、ｃ。

ｄ及びｅの４個は未知量である。したがってＡ及びＢを
検出し、４個の連立方程式に入れることによって４個の
未知ｉｉｂ、ｃ、ｄ及びｅを算出することができる。

以上の演算をコンピュータ７に行わせれば、偏心量ｄ又
はｅを直ちに算出し、出力することとなる。すなわち、
瞬時に全く自動的に偏心量を測定し出力することができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、（１）非接触
測定法であるため、被検体が高速回転する場合でも追従
性の問題はなく、高精度で測定できる。

また、被検体を損傷させることはない。（２）　１８０
度相対位置に配置した２個のＵＴセンサからの検出信号
を利用したので、差動増幅効果と誤差相殺効果を得るこ
とができる。（３）被検体の直径に変化があっても測定
が容易である。（４）被検体が回転体であっても非回転
体であっても容易に測定できる。

（５）測定場所は気中でも水中でも可能である。（６）
常時監視・連続記録が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明図、第２図は偏心量計算
説明図、第３図はＣＲＴ画面の例示図である。 図において、１は被検体、２はＵＴセンサ、３はスリッ
プリング、４はプリアンプ、５ば変換増幅器、６はイン
クフェイス、７はマイクロコンピュータ、８はディスプ
レイ、９はフロッピーディスク、１０はプロッタである
。 復代理人　　弁理士　原田幸男 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断面外形が円形の被検体の偏心量を測定する装置におい
   て、偏心がない状態における前記被検体の中心点から前
   記被検体の軸心線に垂直な面上の互に１８０度をなす方
   向の等距離点にそれぞれ設けられた超音波センサと、該
   各超音波センサが検出した前記被検体表面までの距離を
   示す信号を演算処理して前記被検体の偏心量を出力する
   情報処理装置とからなることを特徴とする偏心測定装置
   。