JPS61182530A - 捩り振動検出装置 - Google Patents
捩り振動検出装置Info
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- JPS61182530A JPS61182530A JP2302185A JP2302185A JPS61182530A JP S61182530 A JPS61182530 A JP S61182530A JP 2302185 A JP2302185 A JP 2302185A JP 2302185 A JP2302185 A JP 2302185A JP S61182530 A JPS61182530 A JP S61182530A
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- JP
- Japan
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- value
- inputted
- torsional
- integrating
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
- G01H1/10—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of torsional vibrations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
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、回転駆動系を有する機器において、所定の
軸系の捩り振動量を検出し、該検出値にょシ機器の運転
状態を示す情報を得ることができるようにした捩り振動
検出装置に関するものである。
軸系の捩り振動量を検出し、該検出値にょシ機器の運転
状態を示す情報を得ることができるようにした捩り振動
検出装置に関するものである。
一般に、回転駆動系を有する車両、船舶などの機器にお
いては、二ンノン部のガス爆発および運動質量などによ
る力およびトルク変動が回転軸に対して作用し、この結
果、回転軸が弾性体である場合や、また回転軸が弾性体
結合である場合には、回転軸の捩れ角が周期的に変化す
る捩り振動が発生する。そして、この捩り振動振幅が大
きくなると、軸の疲労破壊あるいは軸系の歯車等の騒音
、摩耗および破壊が発生することがあシ、機器の状態を
著しく損ねていた。
いては、二ンノン部のガス爆発および運動質量などによ
る力およびトルク変動が回転軸に対して作用し、この結
果、回転軸が弾性体である場合や、また回転軸が弾性体
結合である場合には、回転軸の捩れ角が周期的に変化す
る捩り振動が発生する。そして、この捩り振動振幅が大
きくなると、軸の疲労破壊あるいは軸系の歯車等の騒音
、摩耗および破壊が発生することがあシ、機器の状態を
著しく損ねていた。
そこで、従来このような回転駆動系を有する機器におい
ては、例えばＦＦＴ （高速フーリエ変換）アナライプ
などの振動解析器を設け、該振動解析器の出力に基づき
機器の運転状態を把握するようにしていた。ところが、
これらＦＦＴアナライプなどの振動解析器は一般に信号
処理が複雑であシ、またコストが高いという欠点がある
。
ては、例えばＦＦＴ （高速フーリエ変換）アナライプ
などの振動解析器を設け、該振動解析器の出力に基づき
機器の運転状態を把握するようにしていた。ところが、
これらＦＦＴアナライプなどの振動解析器は一般に信号
処理が複雑であシ、またコストが高いという欠点がある
。
そこでこの発明では、極めて簡単な信号処理によシ捩り
振動の大きさを定量的に把握することができ、かつ製品
コストを低廉化せしめる捩り振動検出装置を提供しよう
とするものである。
振動の大きさを定量的に把握することができ、かつ製品
コストを低廉化せしめる捩り振動検出装置を提供しよう
とするものである。
〔問題点を解決するための手段および作用〕この発明で
は、回転軸の軸方向に沿った異なる２点間の捩れ角を検
出し、該検出値を所定時間積分した積分値に基づき捩り
振動量を判定するようにする。前記異なる２点間の損れ
角を検出する手段としては、例えば、２板のスリ、ト板
を用いた光電式回転エンコーダによる方式、あるいは電
磁ピックア、デを用いた位相差式のねじれ角検出方式な
ど各種の方式が考えられる。
は、回転軸の軸方向に沿った異なる２点間の捩れ角を検
出し、該検出値を所定時間積分した積分値に基づき捩り
振動量を判定するようにする。前記異なる２点間の損れ
角を検出する手段としては、例えば、２板のスリ、ト板
を用いた光電式回転エンコーダによる方式、あるいは電
磁ピックア、デを用いた位相差式のねじれ角検出方式な
ど各種の方式が考えられる。
第１図にこの発明の一実施例を示す。
第１図において、軸１および軸２は弾性体３を介して継
手結合されておシ、これら軸１．２および弾性体３は、
弾性体３の両側に設けられたスリット円板４および５と
共に一体に回動する。スリ、ト円板４および５には写真
技術を応用して第２図に示すようなスリットＳおよびＳ
′がそれぞれ精密に形成されておシ、この場合スリ、ト
板４に形成された１つのス！Ｊｙ）Ｓの円周方向に沿り
た長さはスリット板５に形成された１つのスリットＳ′
の同長さよシ長く、このためスリット板４の１つのスリ
ットＳに対してスリット板５の複数個（、）のスリット
Ｓ′が対応するようになっている。
手結合されておシ、これら軸１．２および弾性体３は、
弾性体３の両側に設けられたスリット円板４および５と
共に一体に回動する。スリ、ト円板４および５には写真
技術を応用して第２図に示すようなスリットＳおよびＳ
′がそれぞれ精密に形成されておシ、この場合スリ、ト
板４に形成された１つのス！Ｊｙ）Ｓの円周方向に沿り
た長さはスリット板５に形成された１つのスリットＳ′
の同長さよシ長く、このためスリット板４の１つのスリ
ットＳに対してスリット板５の複数個（、）のスリット
Ｓ′が対応するようになっている。
また、軸１のＡ点近傍には常発光の発光源６が設けられ
、この発光源６から照射された光はスリ、ト板４および
５の各スリットを経由して軸２のＢ点近傍に設けられた
受光器７に入射されるようになっている。
、この発光源６から照射された光はスリ、ト板４および
５の各スリットを経由して軸２のＢ点近傍に設けられた
受光器７に入射されるようになっている。
かかるスリ、ト板４，５、発光源６および受光器７によ
る構成において、軸１および２が回転すると、スリ、ト
板４の１つのス’） ｙ ） Ｓが発光源６の前方を回
動通過する間に（以下、１サンプリング期間ｔ という
）、受光器７はスリット板５に形成された微細スリ、ト
Ｓ′により複数個の光を受光する。そして、この受光数
すなわち前記１サンプリング期間において発光源６から
受光器７への光路を横切ったスリット板５のスリット数
は、Ａ−Ｂ点間の捩り振動による相対的捩れ角に応じて
変動する。すなわち、軸１および２が捩れ振動なく正常
な回転を行っている場合受光器７は、１サンブリング期
間ｔＩｌにおいて前述したスリ、ト円板４および５のス
リ、計数の関係によるｎ個の光を受光するが、捩れ振動
によ、９Ａ−Ｂ点間に相対的な捩れが生じた場合１サン
プリング期間における受光器７での受光数は前記値ｎを
境にして正負に捩れ角に対応した量Δｎだけ変動する。
る構成において、軸１および２が回転すると、スリ、ト
板４の１つのス’） ｙ ） Ｓが発光源６の前方を回
動通過する間に（以下、１サンプリング期間ｔ という
）、受光器７はスリット板５に形成された微細スリ、ト
Ｓ′により複数個の光を受光する。そして、この受光数
すなわち前記１サンプリング期間において発光源６から
受光器７への光路を横切ったスリット板５のスリット数
は、Ａ−Ｂ点間の捩り振動による相対的捩れ角に応じて
変動する。すなわち、軸１および２が捩れ振動なく正常
な回転を行っている場合受光器７は、１サンブリング期
間ｔＩｌにおいて前述したスリ、ト円板４および５のス
リ、計数の関係によるｎ個の光を受光するが、捩れ振動
によ、９Ａ−Ｂ点間に相対的な捩れが生じた場合１サン
プリング期間における受光器７での受光数は前記値ｎを
境にして正負に捩れ角に対応した量Δｎだけ変動する。
この値Δｎは、軸１０回転位相が軸２よシ進んだ場合は
負となり、また逆の場合は正となる。さらにこの値Δｎ
の絶対値はＡ−Ｂ点間の相対的捩れ角を表わしている。
負となり、また逆の場合は正となる。さらにこの値Δｎ
の絶対値はＡ−Ｂ点間の相対的捩れ角を表わしている。
かかる態様で変化する受光器７の受光出力はＡ／Ｄ変換
器８に入力される。Ａ／Ｄ変換器８は入力された信号を
２値化しこの２値化ノ４ルス信号を７４ルスカウンタ９
に入力する。ノ４ルスカウンタ９では、この人力された
２値化ノ母ルス信号を１サンプリング期間り、ごとに計
数し、該計数した各サンプリング期間の計数値を順次減
算回路１０に入力する。ノ臂ルスカウンタ９はｌサンプ
リング期間ごとにリセットされる。
器８に入力される。Ａ／Ｄ変換器８は入力された信号を
２値化しこの２値化ノ４ルス信号を７４ルスカウンタ９
に入力する。ノ４ルスカウンタ９では、この人力された
２値化ノ母ルス信号を１サンプリング期間り、ごとに計
数し、該計数した各サンプリング期間の計数値を順次減
算回路１０に入力する。ノ臂ルスカウンタ９はｌサンプ
リング期間ごとにリセットされる。
減算回路１０では、パルスカウンタ９から入力されるｌ
サンプリング期間ごとの計数値と基準値ｎとの減算処理
を行なう。この基準値ｎは、軸１および２が正常な回転
を行っている場合の受光器７の前記受光数ｎに対応して
いる。すなわち、この減算回路１０において、前述した
各サンプリング期間におけるＡ−Ｂ点間の捩れ角に対応
した値Δｎ が算出される。
サンプリング期間ごとの計数値と基準値ｎとの減算処理
を行なう。この基準値ｎは、軸１および２が正常な回転
を行っている場合の受光器７の前記受光数ｎに対応して
いる。すなわち、この減算回路１０において、前述した
各サンプリング期間におけるＡ−Ｂ点間の捩れ角に対応
した値Δｎ が算出される。
この値Δｎは積分回路１１に入力され、積分回路１１に
おいて該値Δｎの絶対値１Δｎ１が所定時間積分される
ことによシ所定時間における積分値が算出される。第３
図は軸１および軸２が１回転する間の上記値Δｎのゾロ
、ト例を示すものであシ、積分回路１１においては同図
中の斜線部面積に対応する値が算出される。積分回路１
１の積分時間としては任意の所定時間を設定するように
すればよいが、２サイクルの往復動エンジンにあっては
軸１および２の１回転に要する時間を設定するのが好ま
しく、また４サイクル機関にあっては軸２回転に要する
時間を設定するのが好ましい。リセット回路１２からは
この所定の積分時間ごとにリセット信号Ｒ８Ｔが出力さ
れ、このリセット信号Ｒ８Ｔによシ積分回路１１はリセ
ットされる。
おいて該値Δｎの絶対値１Δｎ１が所定時間積分される
ことによシ所定時間における積分値が算出される。第３
図は軸１および軸２が１回転する間の上記値Δｎのゾロ
、ト例を示すものであシ、積分回路１１においては同図
中の斜線部面積に対応する値が算出される。積分回路１
１の積分時間としては任意の所定時間を設定するように
すればよいが、２サイクルの往復動エンジンにあっては
軸１および２の１回転に要する時間を設定するのが好ま
しく、また４サイクル機関にあっては軸２回転に要する
時間を設定するのが好ましい。リセット回路１２からは
この所定の積分時間ごとにリセット信号Ｒ８Ｔが出力さ
れ、このリセット信号Ｒ８Ｔによシ積分回路１１はリセ
ットされる。
ところで、上記積分値自体は振動振幅、周波数等の値を
示していないが、この積分値にはある所定時間内の捩り
振動の大きさが定量的に表われておシ、このためこの積
分値に基づき機器の運転状態を判定することができる。
示していないが、この積分値にはある所定時間内の捩り
振動の大きさが定量的に表われておシ、このためこの積
分値に基づき機器の運転状態を判定することができる。
この運転状態の判定のために、この実施例では積分回路
１１の出力を振動レベル計１３に人力してレベル表示す
るとともに、同出力を比較器１４に入力して基準値Ｇと
比較させるようにした。比較器１４の比較結果は例えば
運転状態の良否の判定に用いたシ、あるいは警報、緊急
停止等の動作に用いることができる。
１１の出力を振動レベル計１３に人力してレベル表示す
るとともに、同出力を比較器１４に入力して基準値Ｇと
比較させるようにした。比較器１４の比較結果は例えば
運転状態の良否の判定に用いたシ、あるいは警報、緊急
停止等の動作に用いることができる。
第４図にこの発明の第２の実施例を示す。
この実施例においても軸１および２は弾性体３を介して
継合されている。この実施例では、Ａ−Ｂ点の捩れ角を
検出するために、軸ｌおよび２のＡ点およびＢ点にそれ
ぞれ固定される歯車２ｏおよび２１と、その各々と対向
させて配置した電磁ピックアップ２２および２３を設け
るようにした。
継合されている。この実施例では、Ａ−Ｂ点の捩れ角を
検出するために、軸ｌおよび２のＡ点およびＢ点にそれ
ぞれ固定される歯車２ｏおよび２１と、その各々と対向
させて配置した電磁ピックアップ２２および２３を設け
るようにした。
軸１および２が一様に回転すると、各電磁ピックアップ
２２．２３には、それぞれ周期的に変化する交流電圧が
誘起される。しかし、トルク変動によシ軸１および２の
それぞれに回転むらが生じた場合には、各ピックアップ
２２および２３に誘起される交流電圧には、各回転むら
に応じた位相歪みが生じる。
２２．２３には、それぞれ周期的に変化する交流電圧が
誘起される。しかし、トルク変動によシ軸１および２の
それぞれに回転むらが生じた場合には、各ピックアップ
２２および２３に誘起される交流電圧には、各回転むら
に応じた位相歪みが生じる。
これらピックアップ２２および２３に誘起された各交流
電圧は位相検知回路２４に人力され、該位相検知回路２
４においてそれぞれＦ−Ｖ変換（周波数−電圧変換）が
施される。このＦ−Ｖ変換後の両波形例を第５図のＬＬ
ｅＬ＊にそれぞれ示す。この第５図に示す両波形ｔ１お
よびｔ２はそれぞれ軸１回転中におけるＡ点およびＢ点
での各捩れ角の経時的変化を表わしており、位相検知回
路２４からはこのような信号ｔ１およびｔ２が出力され
る。該信号ｔ１およびｔ、は増幅器２５に人力されて増
幅された後検波回路２６に入力される。
（菟 検波回路２６はこれら人力された両信号ｔ１およびｔｌ
の電圧差をと９、その差信号を積分回路２６に入力する
。積分回路２６では前記同様該入力された信号をある所
定時間積分することによシ、第５図の両信号ｔ１および
１．で囲まれた斜線部面積に対応する値を出力する。リ
セット回路２８からは前記同様所定の積分時間ごとにリ
セット信号Ｒ８Ｔが出力され、このリセット信号Ｒ８Ｔ
によシ積分回路２７はリセットされる。この積分回路２
７から出力される積分値は結果的に前記第１の実施例同
様、Ａ−Ｂ点間の相対的捩れ角を所定時間積分したもの
であシ、この積分値によりＡ−Ｂ点間の捩り振動の大き
さを定量的に判定することができる。
電圧は位相検知回路２４に人力され、該位相検知回路２
４においてそれぞれＦ−Ｖ変換（周波数−電圧変換）が
施される。このＦ−Ｖ変換後の両波形例を第５図のＬＬ
ｅＬ＊にそれぞれ示す。この第５図に示す両波形ｔ１お
よびｔ２はそれぞれ軸１回転中におけるＡ点およびＢ点
での各捩れ角の経時的変化を表わしており、位相検知回
路２４からはこのような信号ｔ１およびｔ２が出力され
る。該信号ｔ１およびｔ、は増幅器２５に人力されて増
幅された後検波回路２６に入力される。
（菟 検波回路２６はこれら人力された両信号ｔ１およびｔｌ
の電圧差をと９、その差信号を積分回路２６に入力する
。積分回路２６では前記同様該入力された信号をある所
定時間積分することによシ、第５図の両信号ｔ１および
１．で囲まれた斜線部面積に対応する値を出力する。リ
セット回路２８からは前記同様所定の積分時間ごとにリ
セット信号Ｒ８Ｔが出力され、このリセット信号Ｒ８Ｔ
によシ積分回路２７はリセットされる。この積分回路２
７から出力される積分値は結果的に前記第１の実施例同
様、Ａ−Ｂ点間の相対的捩れ角を所定時間積分したもの
であシ、この積分値によりＡ−Ｂ点間の捩り振動の大き
さを定量的に判定することができる。
このように、上述した第１および第２の実施例によれば
、回転駆動系を有する機械において、機械の運転中、機
器の劣化、エンノンの燃焼不良または機械の故障等によ
シ異常な捩り振動が発生しム場合、これを事前に速やか
に検出することができ、機械の破損等の重大事故を未然
に防止することができる。
、回転駆動系を有する機械において、機械の運転中、機
器の劣化、エンノンの燃焼不良または機械の故障等によ
シ異常な捩り振動が発生しム場合、これを事前に速やか
に検出することができ、機械の破損等の重大事故を未然
に防止することができる。
なお、上述した実施例では弾性体によって連結された回
転軸部分に本発明を適用するようにしたが、軸そのもの
が弾性体である回転軸部分で２点間の捩り角を検出する
ようにしてもよい。この場合、両信号の変差が小さいの
で適当な増幅器を入れる必要がある。
転軸部分に本発明を適用するようにしたが、軸そのもの
が弾性体である回転軸部分で２点間の捩り角を検出する
ようにしてもよい。この場合、両信号の変差が小さいの
で適当な増幅器を入れる必要がある。
また、上述した実施例では、軸上の２点間の捩れ角を検
出するための構成として、光電式回転エンコーダによる
もの、または電磁ピックアップによるものを採用するよ
うにしたが、該検出のための構成としては様々な周知技
術があシ他の任意の検出方式を採用するようにしてもよ
いことは勿論である。
出するための構成として、光電式回転エンコーダによる
もの、または電磁ピックアップによるものを採用するよ
うにしたが、該検出のための構成としては様々な周知技
術があシ他の任意の検出方式を採用するようにしてもよ
いことは勿論である。
以上説明したように、この発明によれば、軸上の異なる
２点間の捩れ角を検出し、該検出値よシ求めた位相差分
の絶対値を所定時間積分した積分値に基づき捩り振動の
大きさを検出するようにしたことから、極めて簡単な信
号処理で捩り振動量を定量的に検出することができ、ま
た製品コストを従来のものく比べて著しく下げることが
できる。
２点間の捩れ角を検出し、該検出値よシ求めた位相差分
の絶対値を所定時間積分した積分値に基づき捩り振動の
大きさを検出するようにしたことから、極めて簡単な信
号処理で捩り振動量を定量的に検出することができ、ま
た製品コストを従来のものく比べて著しく下げることが
できる。
さらＫ、本発明の装置で得られた積分値を機器の運転状
態の判定に利用すると、異常な捩り振動によ多発生する
事故を未然に確実に防止することができるようになる。
態の判定に利用すると、異常な捩り振動によ多発生する
事故を未然に確実に防止することができるようになる。
第１図はとの発明の第１実施例を示すプロ、り図、第２
図は同第１の実施例で用いられるスリット円板を示す斜
視図、第３図は同第１の実施例を説明するための波形例
を示す図、第４図はこの発明の第２の実施例を示すブロ
ック図、第５図は同第２の実施例と説明するための波形
例を示す図である０ １．２・・・回転軸、３・・・弾性体、４．５・・・ス
リット円板、６・・・発光源、７・・・受光器、８・・
−Ａ／Ｄ変換器、９・・・／々ルスカウンタ、１０・・
・減算回路％１１１２７・・・積分回路、１２．２８・
・・リセット回路、１３・・・振動レベル計、１４・・
・比較器、２０ 、２１・・・ｉ車、２２．２３・・・
電磁ピックアップ、２４・・・位相検知回路、２５・・
・増幅器、２６・・・検波回路。 第１図 寸○ 派 ＃Ｗ 〜
図は同第１の実施例で用いられるスリット円板を示す斜
視図、第３図は同第１の実施例を説明するための波形例
を示す図、第４図はこの発明の第２の実施例を示すブロ
ック図、第５図は同第２の実施例と説明するための波形
例を示す図である０ １．２・・・回転軸、３・・・弾性体、４．５・・・ス
リット円板、６・・・発光源、７・・・受光器、８・・
−Ａ／Ｄ変換器、９・・・／々ルスカウンタ、１０・・
・減算回路％１１１２７・・・積分回路、１２．２８・
・・リセット回路、１３・・・振動レベル計、１４・・
・比較器、２０ 、２１・・・ｉ車、２２．２３・・・
電磁ピックアップ、２４・・・位相検知回路、２５・・
・増幅器、２６・・・検波回路。 第１図 寸○ 派 ＃Ｗ 〜
Claims (1)
- 回転軸の軸方向に沿った異なる２点間の捩れ角を検出し
、該検出値より求めた位相差分の絶対値を所定時間積分
した積分値に基づき捩り振動の大きさを判定するように
したことを特徴とする捩り振動検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2302185A JPS61182530A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 捩り振動検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2302185A JPS61182530A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 捩り振動検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61182530A true JPS61182530A (ja) | 1986-08-15 |
Family
ID=12098829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2302185A Pending JPS61182530A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 捩り振動検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61182530A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0273129A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-13 | Fuji Electric Co Ltd | 自動車用前照灯などの配光測定装置 |
| JP2006322934A (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Geislinger Gmbh | ねじり振動減衰器の検査方法 |
| CN103925988A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-16 | 哈尔滨工程大学 | 一种轴系扭转振动的测量方法 |
| JP2015121420A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | トヨタ自動車株式会社 | ねじり振動減衰器の計測装置および計測方法 |
-
1985
- 1985-02-08 JP JP2302185A patent/JPS61182530A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0273129A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-13 | Fuji Electric Co Ltd | 自動車用前照灯などの配光測定装置 |
| JP2006322934A (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Geislinger Gmbh | ねじり振動減衰器の検査方法 |
| JP2015121420A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | トヨタ自動車株式会社 | ねじり振動減衰器の計測装置および計測方法 |
| CN103925988A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-16 | 哈尔滨工程大学 | 一种轴系扭转振动的测量方法 |
| CN103925988B (zh) * | 2014-04-25 | 2016-09-14 | 哈尔滨工程大学 | 一种轴系扭转振动的测量方法 |
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