JPS6342428A - 小形振動計 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、構造物の撮動を′１１信号として検出して
振動のレベルを計測するための小形に形成された振動計
に関する。

〔従来技術とその問題点〕

電動機など、機械構造物の運転中に生じる振動は、回転
体自体の加工誤差や組立誤差などに基づく不釣合い状態
だけでなく、構成する部材の機械的、電気的な経年変化
たとえば部材相互間に生じるがたや、電動機の巻線溝内
の絶縁層の枯れによって生ずる隙間などにも適確な反応
を示すことから、構造物の振動レベルの計測は構造物の
異常を監視するために不可欠とされている。このため、
振動による機械の状態監視が積極的に行なわれ、通常、
監視員が定期的（こ巡回して振動を計測している。しか
しながら、 （１）振動のセンサをそのつど取り付けて計測するから
、振動の計測位置やセンサの設置方法などが必ずしも一
定せず、個人差が生じる。

（２）撮動のセンサと振動計本体とが分離しているため
、計測に労力と時間とを要する。

（３）被計測対象がほとんど回転機械であり、センサの
取付けや振動の計測が機械の運転中に行われるため、危
険を伴う場合があり、ときとして計測が不可能な場合も
生ずる。

（４）振動計の操作に専門の技術と経験とが必要である
。

などの問題がある。

一方、回転機械を多数使用する電力、鉄鋼、化学などの
産業分野における大型プラントでは、省力化を図りなが
ら確度の高い設備保全を行なうニーズが高く、特に重要
度の高い機械では、振動計のセンサのみを機械の被計測
部位に固定して遠方で集中的に撮動レベルを計測して機
械の異常を監視する集中監視方式がとられる傾向にある
が、このような計測システムは設置コストが高いのと、
既設プラントでは工事が困盈な場合が多いという開環も
あり、上記ニーズに必ずしもマツチした方法とは云えな
い。また、これまで同一出願人が提案している小形振動
計（特１頚昭６Ｏ−２０５５８１）も監視作業は従来に
比べて能率化が図られてはいるものの、機械状態の良否
にかかわらず定められたインターバルごとに巡回して記
録を採るという手間を要し、上記ニーズを満していない
という問題点がある。

〔発明の目的〕

この発明は、機械の被計測部位にあらかじめ取り付けて
おき、機械の傍で振動レベルを定量的ｌこ測定できると
ともに、機械の状態を実用的な見地から簡易に判別でき
る機能を併せもった小形振動計を提供することを目的と
する。

〔発明の要点〕

この発明は、共通のケース内に、機械の振動を電気信号
として検出する振動センサと、前記検出された電気信号
を増幅する回路と、前記増幅された電気信号を積分する
回路と、前記積分された電気信号を検波する回路と、前
記検波回路から出力されるアナログ電気信号をデジタル
電気信号に変換する回路と、このアナログ−デジタル変
換回路を制御しながら前記デジタル電気信号を用いて機
械の振動レベルを演算するとともに該撮動レベルを表示
する表示回路を駆動する回路き、この駆動回路によって
駆動される前記表示回路（＠１の表示手段）と、前記検
波回路からアナログ電気信号として出力された撮動レベ
ルを予め段階的に設定された複数の基準レベルに従って
区分けするレベル判定回路と、前記レベル判別回路から
出力された電気信号を断続信号に変換する点滅回路と、
前記点滅回路の出力信号によって前記区分けされた撮動
レベルが属する基準レベルを表示する回路（第２の表示
手段）と、上記の各回路を動作させる電源とを用いて小
形の振動計を構成することにより前記の目的を達成しよ
うとするものである。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明に基づく振動計の回路構成を示す。図に
おいて、１は機械の振動を電気信号として検出するため
の振動センサであって、機械振動の電気信号の変換には
、振動の加速度を検出する圧電型振動素子を使用する。

振動センサ１で検出された、振動加速度に比例した電気
信号は、増幅回路２において増幅される。この増幅され
た電気信号は、積分回路３および４により２回積分され
ることになるが、 （１）　Ｖ　Ｄ　ＩやＩＳＯなどの国際規格において規
格化され機械振動の評価ｌこ使用される基準レベルすな
わち危険度に応じて分類された撮動レベルの範囲をそれ
ぞれ代表して示す振動レベルが、振動速度や振動変位を
用いて設定されている。

（２）機械の強度評価や人体への影響評価には振動加速
度が使用される。

などの理由から、加速度と速度と変位の３種類の撮動の
うちいずれの振動レベルを計測するかにより、入力され
た電気信号の積分回数がきめられ、この回数によっては
積分回路３，４がともに短絡されることもあれば、積分
回路４が短絡されることもある。いま、振動の加速度を
Ｘ、速夏を灸、変位をＸとし、振動の最大変位をＡ１角
速度をω、時間をｔとすると、各回路における信号の大
きさと位相の関係は、 増幅回路２では　餐＝Ａω２ｓｉｎω　を積分回路３で
は　ｘ＝　　ｘｄｔ＝−Ａωｃｏｓ　ωを成分回路４で
は　ｘ＝　　ｘｄｔ＝−Ａｓｉｎωｔで表わされる。

増幅回路２．積分回路３および４からの出力信号はいず
れも角速度ωをもった交流信号のため、検波回路５で直
流信号に変換する。この変換された直流のアナログ信号
は、アナログ−デジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄ変換回
路と記す）６に入力される。Ａ／Ｄ変換回路６により、
入力された直流信号は２５６ビツトのデジタル信号に変
換され、駆動回路７へ入力される。駆動回路７は、本実
施例では、 （１）データを０．２秒間隔でサンプリングするヨウサ
ンプリング開始と停止とを人／Ｄ変換回路に指示する。

（２１Ａ／　Ｄ変換回路から入力されたサンプリング１
０回のデータ平均値を２秒間平均の振動レベルとして求
める。

（３）この２秒間平均の振動レベルをそのっど表示する
ため、液晶または発光グーｒオードｌこよる表示部を有
して第１の表示手段となる表示回路８を運動する。

ように構成されている。電源９は前記回路２〜８゜およ
び後述する回路１０〜１２を動作させる電源である。

一方、検波回路５の出力は、レベル判定回路１０にも入
力される。レベル判定回路１０には予め段階的に複数の
基準レベルが設定されており、このレベル判定回路に入
力された検波回路の出力すなわち振動レベルをこれらの
基準レベルと比較すること−こより、入力された振動レ
ベルがいずれの基準レベルに属するかを判定する。この
基準レベルはたとえば３段階として、それぞれ機械の状
態が要注意と考えられるレベル範囲の下限値、危険と考
えられるレベル範囲の下限値に設定し、機械の状態が正
常、注意、危険のどのレベルにあるのかを判定する。こ
こで、正常なのは、前記下限値のいずれにも達しないレ
ベルのときである。レベル値の設定は前述のＶＤＩやＩ
ＳＯ規格を参考にして決める。判定結果とそれによる機
械への対応程度は下記の内容が目安となる。

（１）注意域レベル：実害は起こらないが機会をみて修
理を行なう。

（２）危険域レベル：早急に停止して対策を実施する。

レベル判定回路１０から出力される判定結果は点滅回路
１１に入力され、断続信号に変換される。

点滅回路１１の出力は次段の表示回路１２（第２の表示
手段）に入力される。表示回路１２は、たとえば、色別
した発光体を用いて構成され、レベル判定回路１０の出
力信号により、振動レベルに応じた色の発光体を点滅さ
せる。たとえば、正常レベルの信号であれば緑色、注意
レベルの振動であれば黄色、危険レベルの振動であれば
赤色発光体を点滅させる。従って予め設定される基準レ
ベルの段階数も、機械の状態を実用的に判別するに必要
、十分な数に限定する。

第２図に本発明に基づいて構成された小形振動計の実施
例を示す。直方体の本体ケース１３内は、仕切り板１５
によって上下２つに仕切られ、下刃には振動センサ１．
増幅回路２．積分回路３，４゜検波回路５が収容され、
上方には電源９．レベル判定回路１０．点滅回路１１が
収容されるとともにケース上面に取り付けられた表示回
路（第１の表示手段）８の裏側にＡ／Ｄ変換回Ｐ８６．
駆動回路７が一体化されて装着されている。また、ケー
ス上面には表示回路（第２の表示手段）１２の発光体１
２ａ、１２ｂ、１２ｃが表示回路（第１の表示手段）８
と隣りあわせて取り付けられている。

なお、本体ケース１３を機械ｌこ取り付けるための固定
用ねじ１４は本実施例では本体ケース側に設けであるが
、本体ケース側をめねじとして機械側にスタッドを設け
たり、ねじの代わりに永久磁石を用いたり、または接着
剤ｌこよって固定することも可能である。

〔発明の効果〕

機械の状態の傾向管理を行なうためには、振動レベルを
定量的に把握し、その推移を知ることが重要であり、そ
の意味で表示回路（第１の表示手段）８の役割は大きい
。また、機械の損傷に到る経緯も、その構成部材が長期
に亘って漸次劣化して損傷が生ずる場合と、何らかの異
常原因によって比較的急速に生ずる場合など様々である
。

一方、監視対象機械の台数が数十〜数百台あったり、監
視のための巡回が数時間ごとのインターバルで行われな
ければならない場合などは、その都度、機械に近づいて
振動計の指示値を読み取り、記録することは作業竜とし
ては大きなものである。

反面、巡回のインターバルを引き延ばすことは、適確な
保全を行なう上で好ましくない。この矛盾を解決する手
段として本発明に２いては振動計に表示回路（第２の表
示手段）１２を付加している。

すなわち表示回路１２は発光体による表示であり、機械
の傍に近寄らなくても色番こよって正常、要注意、危険
の識別が可能であり、例えば正常表示であれば記録を採
る手間を省いても、それによって保全の精度が低下する
ことにはならない。要注意表示が点ｔａ−１−れば、そ
の後の経緯を適切なインターバルで注意深く監視すれば
よい。

本発明の効果を整理すれば、 （１１発光体の表示色によって振動の測定記録のインタ
ーバルを長くすることができ、巡回作業の省力化が図れ
る。

（２）注意色が点滅すれば逆に測定記録のインターバル
を短くするなどして状態変化の推移が精度よく把握でき
、ともすれば機械的な測定記録に陥り易い監視業務の質
を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による小形振動計の実施例による回路構
成図、第２図は本発明に基づいて構成される小形振動計
構造の実施例を示す部分断面斜視図である。 １；撮動センサ、２；増幅回路、３，４；積分回路、５
；検波回路、６；アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ　）変換
回路、７；駆動回路、８；表示回路、９：電源、１０；
レベル判定回路、１１；点滅回路、１２；表示回路、１
３；本体ケース。 習民重ケせンサ 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）構造物の振動レベルを計測する装置であつて、共通
   のケース内に、構造物の振動を電気信号として検出する
   振動センサと、前記検出された電気信号を増幅する増巾
   回路と、前記増幅された電気信号を積分する積分回路と
   、前記積分された電気信号を検波する検波回路と、前記
   検波回路から出力されるアナログ電気信号をデジタル電
   気信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、この
   アナログ−デジタル変換回路を制御しながら前記デジタ
   ル電気信号を用いて構造物の振動レベルを演算するとと
   もに該振動レベルを表示する表示回路を駆動する駆動回
   路と、この駆動回路によつて駆動される前記表示回路と
   、前記検波回路からアナログ電気信号として出力された
   振動レベルを予め段階的に設定された複数の基準レベル
   に従つて区分けするレベル判定回路と、前記レベル判定
   回路から出力された電気信号を断続信号に変換する点滅
   回路と、前記点滅回路の出力信号によつて前記区分けさ
   れた振動レベルが属する基準レベルを表示する回路と、
   電源とを備えたことを特徴とする小形振動計。