JPWO2018104981A1 - 振動計組立体、回転機械、振動計の取付け方法および取外し方法 - Google Patents

Abstract

回転機械に備えられる振動計に関し、振動計を取り付ける作業を容易に行える振動計組立体を提供すること。回転軸１１の振動を計測する振動計２０を含む振動計組立体２は、回転軸１１を支持する軸受ハウジング１５に固定されるプローブ２１と、軸受ハウジング１５よりも外側に位置するカバーケース１２１を貫通してカバーケース１２１の内側に突出しており、カバーケース１２１に設けられるガイド筒４０と、プローブ２１に接続され、ガイド筒４０の内側に位置する少なくとも一部に可動部である関節３１〜３４を有することで、軸受ハウジング１５における内側挿入固定孔１５０に対してプローブ２１を軸心合わせ可能な取付具３０と、取付具３０をカバーケース１２１の外側でガイド筒４０またはカバーケース１２１に固定する外側固定ナット４５とを備える。

Description

本発明は、振動計組立体、それを備えた回転機械、回転機械に振動計を取り付ける方法、および回転機械から振動計を取り外す方法に関する。

回転軸の振動変位や回転軸の位置を監視するため、圧縮機等の回転機械には振動計が備えられている（特許文献１）。
特許文献１の振動計は、渦電流により回転軸の表面との距離を測定するのに用いられるプローブと、プローブから引き出されるワイヤ（導線）と、細長いプローブ保持器とを有し、全体として棒状に構成されている。この振動計は、圧縮機等のケースを板厚方向に貫通する筒体に通され、ケースの外側で筒体の端部に固定される。

米国特許第４０６６９４９号

特許文献１の振動計は、圧縮機等のケースに筒体を介して固定されているが、ケースの内側に突出した先端部は固定されていない。そこで、振動計の先端部を回転軸の近くで固定しようとすると、振動計の先端部はケースからは遠いので、ケースを板厚方向に貫通した筒体に真っすぐに振動計を通しても、加工や組立の誤差、筒体内における振動計の僅かな振れ等に起因して、振動計の先端部を固定部にスムーズに挿入することができない。

以上より、本発明は、回転機械に備えられる振動計に関し、振動計を取り付ける作業を容易に行える振動計組立体、それを備えた回転機械、振動計の取付け方法および取外し方法を提供することを目的とする。

本発明は、回転軸の振動を計測する振動計を含む振動計組立体であって、回転軸を支持する軸受装置に固定される振動計のプローブと、軸受装置よりも外側に位置するケースを貫通してケースの内側に突出しており、ケースに設けられるガイド筒と、プローブに接続されてガイド筒に挿通され、少なくとも一部に可動部を有することで、軸受装置における内側固定部に対してプローブを軸心合わせ可能な取付具と、取付具をケースの外側でガイド筒またはケースに固定する外側固定部と、を備えることを特徴とする。

本発明の振動計組立体において、内側固定部は、軸受装置のハウジングに備えられてプローブを固定する雌ねじを含み、外側固定部は、ケースの外側で取付具の端部をガイド筒に固定する固定具を含むことが好ましい。

本発明の振動計組立体において、取付具は、ガイド筒の長さ方向に並ぶ複数の関節を有することが好ましい。
上記構成において、取付具は、長さ方向に隣り合うもの同士がピン結合されて少なくとも４箇所で関節をなしている複数の部品を有し、４箇所のうちの２箇所と、残りの２箇所とは、ピンの向きが直交することが好ましい。

本発明の振動計組立体において、ガイド筒と取付具との間の径方向の間隙には、間隙を封止するシールが介装されていることが好ましい。

本発明の振動計組立体において、プローブに備えられ、取付具の内側を通じてケースの外側へと引き出される導線の外周部に密着するパッキンを備えることが好ましい。

本発明の振動計組立体において、外側固定部を覆うようにガイド筒またはケースに装着されるキャップを備えることが好ましい。

本発明の回転機械は、上述の振動計組立体と、回転軸と、軸受と、ケースと、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、回転軸を備えた回転機械に、回転軸の振動を計測する振動計を取り付ける方法であって、振動計のプローブ、およびプローブに接続された取付具を、回転機械のケースの貫通孔に挿通されたガイド筒を通じてケースの外側からケースの内側へと挿入し、回転軸を支持する軸受装置にプローブの先端部を到達させるガイドステップと、取付具が少なくとも一部に有している可動部を動かすことで、軸受装置における内側固定部に対してプローブを軸心合わせする軸心合わせステップと、プローブをケースの内側で軸受装置に固定する内側固定ステップと、取付具をケースの外側でガイド筒またはケースに固定する外側固定ステップと、を含むことを特徴とする。

さらに、本発明は、回転軸を備えた回転機械から、回転軸の振動を計測する振動計を取り外す方法であって、少なくとも一部に有している可動部を動かすことが可能な取付具に接続された振動計のプローブが、回転軸を支持する軸受装置に固定され、取付具が、回転機械のケース、またはケースに設けられて取付具を保持するガイド筒に固定されている状態から、ケースの外側におけるケースまたはガイド筒への取付具の固定を解除するステップと、ケースの内側における軸受装置へのプローブの固定を解除するステップと、プローブおよび取付具をケースの外側へと抜き取るステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ケースを貫通するガイド筒により、プローブを軸受装置に対して固定または固定解除するための経路が与えられているので、ガイド筒を通じて、ケーの外側からのアクセスによる振動計の着脱が可能となる。
ここで、振動計は、軸受装置と、ケースまたはその近傍との二か所で固定されており、孔加工や組立の誤差等に起因して、ガイド筒に取付具およびプローブを真っすぐ挿入しても軸受装置の内側固定部に固定することが難しいところを、本発明によれば、ガイド筒によりプローブを内側固定部の位置にまで案内し、さらに、取付具により内側固定部に対してプローブを軸心合わせすることができるため、プローブを内側固定部に容易に固定することができる。

本発明の実施形態に係る圧縮機と、回転軸の振動を計測する振動計とを模式的に示す図である。 図１のII−II線断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、取付具を構成する部品を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、圧縮機に振動計を取り付ける手順を示す図である。 圧縮機に振動計を取り付ける手順を示す図である。 取付具を用いてプローブの軸心と軸受ハウジングの挿入固定孔の軸心とを合わせる作業を説明するための模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、圧縮機に振動計を取り付ける手順を示す図である。 圧縮機に振動計を取り付ける手順を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る振動計組立体および回転機械について説明する。
本実施形態では、振動計２０を備えた回転機械の一例として、圧縮機を示す。

図１に示す圧縮機１は、インペラ（羽根車）等の図示しない圧縮機構が結合されている回転軸１１と、圧縮機構を収容するケース１２（車室）と、回転軸１１を支持する軸受装置１０とを備えている。
圧縮機１は、プラント等の設備の一部を構成しており、外部からケース１２内に導入されるガスを圧縮機構により圧縮し、ケース１２の外部へと吐出する。

水平方向に延びている回転軸１１の端部１１Ａは、ケース１２の一端側から突出し、軸受装置１０により支持されている。回転軸１１の図１に示していない反対側の端部も、ケース１２の他端側から突出し、図示しないジャーナル軸受により支持されている。

軸受装置１０は、回転軸１１を回転可能に支持するジャーナル軸受１４と、ジャーナル軸受１４を保持する軸受ハウジング１５と、回転軸１１を軸線方向に支持するスラスト軸受１６と、スラスト軸受１６を保持するハウジング１７とを備えている。
ジャーナル軸受１４は、回転軸１１の外周部を包囲しており、スラスト軸受１６は、回転軸１１から径方向外側に突出した鍔１１Ｃの両側に配置されている。これらの軸受１４，１６は、潤滑油により潤滑されている。
軸受装置１０と、ケース１２から突出している回転軸１１の部分は、ケース１２に備えられたカバーケース１２１により覆われている。なお、図１において、ケース１２は破断せず、カバーケース１２１のみを破断して示している。
ケース１２内のガスがケース１２の外へと出ないように回転軸１１の軸周りがシールされているため、カバーケース１２１の内側の雰囲気は大気である。

回転軸１１の振動を監視し、圧縮機１を安定して運転させるため、圧縮機１には、回転軸１１の振動を計測する振動計２０が備えられている。
振動計２０は、回転軸１１の外周面に近接している先端部２０１と回転軸１１の外周面との間の距離を用いて、回転軸１１の振動変位、それに基づく回転軸１１の位置を計測する。振動計２０の先端部２０１は、回転軸１１の外周面に接触していない。
なお、振動計２０は、回転軸１１の端部１１Ａとは反対側の端部を支持する図示しないジャーナル軸受のハウジングにも設けられることが好ましい。また、スラスト軸受１６のハウジング１７にも振動計２０を同様に設けることができる。

振動計２０および振動計２０に組み付けられる部材は、全体として細長い棒状であり、回転軸１１の軸心に向けて軸受ハウジング１５の径方向Ｄ１に沿って配置されている。あらゆる径方向への振動変位を計測するため、振動計２０は実際には２つあり、それらの振動計２０は互いの間に直角をなす向きに配置されている。

本実施形態は、振動計２０を含む振動計組立体２（振動計アッセンブリ）の構成に主要な特徴を有する。
以下、図２および図３を参照し、振動計組立体２の構成を説明する。振動計組立体２は、振動計２０の他、カバーケース１２１の一部と、軸受ハウジング１５の一部と、いずれも振動計２０を圧縮機１に取り付ける作業を支援するための要素である取付具３０およびガイド筒４０と、取付具３０をカバーケース１２１に固定する外側固定ナット４５（固定具）とを備えている。

振動計２０は、図２に示すように、回転軸１１の外周面までの距離を計測するプローブ２１と、プローブ２１から引き出された導線２２（一点鎖線で示す）とを有している。
振動計２０は、渦電流式や静電容量式等、距離を検出可能な公知の測距センサであってよい。導線２２を通じて通電された金属製のプローブ２１により検出された回転軸１１の外周面１１Ｂまでの距離を示す電気信号は、他の導線２２を通じて図示しない制御回路部に送信される。

本実施形態のプローブ２１は、図２に示すように直線状に形成され、外周部における少なくとも先端側にはねじ２１Ａが切られている。プローブ２１は、軸受ハウジング１５とカバーケース１２１との間の距離よりも短い。

軸受ハウジング１５には、プローブ２１が挿入される丸孔１５１と、丸孔１５１に連続する雌ねじ１５２とが形成されている。雌ねじ１５２にプローブ２１のねじ２１Ａがねじ込まれることで、プローブ２１が軸受ハウジング１５に固定される。プローブ２１は、軸受ハウジング１５に固定されている状態で丸孔１５１から軸受ハウジング１５の径方向外側に突出している。

丸孔１５１および雌ねじ１５２は、回転軸１１の軸心に向けて、軸受ハウジング１５の径方向に沿って形成されている。丸孔１５１の軸心と雌ねじ１５２の軸心とは実質的に一致している。これらの丸孔１５１および雌ねじ１５２のことを内側挿入固定孔１５０（内側固定部）と総称する。
プローブ２１が軸受ハウジング１５に固定されると、プローブ２１の先端部（振動計２０の先端部２０１）が、回転軸１１の外周面１１Ｂに近接した状態で対向する。

軸受ハウジング１５には、外周部１５Ａから窪んだ凹部１５３が形成されており、凹部１５３の底部に丸孔１５１の開口１５１Ａが位置している。そして、凹部１５３の内側でプローブ２１と取付具３０とが接続されている。
但し、プローブ２１の長さによっては、取付具３０とプローブ２１とが軸受ハウジング１５の外周部１５Ａよりも外側で接続されていてもよい。その場合、凹部１５３は必要なく、丸孔１５１が外周部１５Ａに開口していればよい。

さて、仮に、上記の振動計２０および振動計２０に組み付けられる部材（以下において、振動計２０一式）が全体的にカバーケース１２１の内側に配置されるものとする。その場合は、プローブ２１のねじ２１Ａと、軸受ハウジング１５から突出しているプローブ２１の部分に取り付けるナットでプローブ２１を軸受ハウジング１５にねじ固定し、プローブ２１から引き出された導線２２を圧縮機１に用意されている端子（図示しない）に接続することができる。
もし、振動計２０一式がカバーケース１２１の内側に配置されているとすれば、振動計２０の故障時等に振動計２０を着脱する際に、カバーケース１２１の内部を開放して振動計２０にアクセスする必要がある。カバーケース１２１の少なくとも一部を取り外すと回転軸１１の一部が露出するため、安全を考慮して、運転中の圧縮機１を一旦停止する必要もある。

上記を考慮し、本実施形態では、カバーケース１２１の内部を開放することなく、カバーケース１２１を板厚方向に貫通する貫通孔１２２に振動計２０を通すことで、カバーケース１２１の外側から振動計２０の先端部２０１を軸受ハウジング１５に固定したり、軸受ハウジング１５から取り外したりする。

カバーケース１２１の外側からカバーケース１２１の貫通孔１２２と、そこから離れた内側挿入固定孔１５０とに振動計２０を挿入する作業は、上述のようにカバーケース１２１の内部が開放された状態で内側挿入固定孔１５０を直接目視しながら作業する場合とは異なり、内側挿入固定孔１５０の位置を目視により確認することができないため、困難である。貫通孔１２２に振動計２０が挿入されると、貫通孔１２２の延長線上に位置する内側挿入固定孔１５０が全く見えなくなる。

勿論、内側挿入固定孔１５０の軸心と貫通孔１２２の軸心とが一致するように、内側挿入固定孔１５０（丸孔１５１および雌ねじ１５２）と、貫通孔１２２とがそれぞれ加工されており、これらの貫通孔１２２および内側挿入固定孔１５０への振動計２０の挿入作業を支援するためにガイド筒４０を用いるとしても、それだけでは、加工の誤差、軸受ハウジング１５やカバーケース１２１、ガイド筒４０の組立ての誤差、ガイド筒４０の内側でのプローブ２１の振れ等に起因して、内側挿入固定孔１５０に振動計２０をスムーズに挿入することができない。
特に、本実施形態のように、内側挿入固定孔１５０へとプローブ２１が挿入される長さが長い場合は、内側挿入固定孔１５０の軸心とプローブ２１の軸心とを一致させて内側挿入固定孔１５０へとプローブ２１を真っすぐに挿入しない限りは、内側挿入固定孔１５０の奥までプローブ２１を挿入してプローブ２１のねじ２１Ａを軸受ハウジング１５に固定することができない。

そこで、本実施形態では、振動計２０を圧縮機１に取り付ける作業を支援する構成要素として、ガイド筒４０に加え、プローブ２１に接続された取付具３０（図２および図３）を用いている。
取付具３０は、プローブ２１から連続するように、軸受ハウジング１５の径方向の外側に向けて延びており、貫通孔１２２を通ってカバーケース１２１の外側に到達している。
この取付具３０は、カバーケース１２１を貫通するガイド筒４０の内側に通されており、ガイド筒４０の長さ方向に並ぶ複数（ここでは４つ）の関節３１〜３４を有している。

取付具３０は、少なくとも一部にプローブ２１の軸心を移動可能な可動部としての関節３１〜３４を有することで、上述の内側挿入固定孔１５０に対してプローブ２１を軸心合わせする。

取付具３０は、関節３１〜３４をなす５つの筒状の部品３０１〜３０５を含んで構成されている。これらの部品３０１〜３０５の隣り合うもの同士は、ピン結合されており、ピン（Ｐ１，Ｐ２）を中心に屈曲可能な関節をなしている。例えば、プローブ２１に接続される部品３０１と、その隣の部品３０２とは関節３１をなしている。
部品３０１〜３０５は、適宜な金属材料から構成されている。

関節３１〜３４のうちの２つの関節３１，３３におけるピンＰ１の向きと、残りの２つの関節３２，３４におけるピンＰ２の向きとは互いに直交している。

部品３０１〜３０５はいずれも、図３に示すように、幅方向の両側に位置する一対の爪３０Ｎ，３０Ｎを有しており、それらの爪３０Ｎ，３０Ｎが軸支する一対のピンで結合されている。部品３０１〜３０５の各々の内側に形成されている円筒状の空間Ｓｐに、振動計２０の導線２２が通される。

部品３０２〜３０４の３つは、図３（ａ）に示す同一の形状に形成されている。これらの部品３０２〜３０４は、ピンＰ１，Ｐ２の向きが互い違いになるように連結されている。なお、必ずしも、互い違いに連結しなければならない訳ではない。

部品３０２に連結される部品３０１（図３（ｂ））は、丸孔１５１から軸受ハウジング１５の径方向外側に突出しているプローブ２１の端部２１Ｂ（図２）に接続されている。部品３０１は、軸受ハウジング１５の凹部１５３に配置されているが、これに限らず、軸受ハウジング１５の外周部１５Ａよりも外側に配置されていてもよい。
部品３０１の内側に形成された雌ねじ３０１Ａ（図３（ｂ））に、プローブ２１の端部２１Ｂがねじ込まれ、緩み止めを図るダブルナット３０１Ｗ（図２）により部品３０１に固定されている。ダブルナット３０１Ｗを回転させて雌ねじ３０１Ａへのプローブ２１の挿入深さを調整することで、プローブ２１の先端部２０１から部品３０５の外側端部３０Ｂまでの全長を増減させることができる。

部品３０４に連結される部品３０５（図３（ｃ））は、ガイド筒４０およびカバーケース１２１の外側に突出している部分の外周部に設けられた外側固定ナット４５（図２）によりガイド筒４０に固定されている。外側固定ナット４５とガイド筒４０の上端との間には、ワッシャ４５１，４５２が挟み込まれている。

取付具３０およびプローブ２１の長さ（全長）は、プローブ２１が回転軸１１の振動を精度よく検出可能であるように回転軸１１に近接し、かつ取付具３０をガイド筒４０に外側固定ナットで固定することができるよう、上述したダブルナット３０１Ｗにより規定の長さに調整される。

ところで、ジャーナル軸受１４を潤滑する油が、回転軸１１の周りから、プローブ２１の導線２２を伝ったり、ガイド筒４０の内壁と取付具３０との間の隙間を通り、カバーケース１２１の外側へ漏れていかないように対策することが好ましい。
そのため、本実施形態の振動計組立体２は、図２に示すように、シール５１と、パッキン５２およびパッキン押さえ５３と、キャップ５４とを備えている。

シール５１は、Ｏリングであり、部品３０５の外周部に沿って環状に形成された溝３０５Ａ（図３（ｃ））の内側に配置され、部品３０５の外周部とガイド筒４０の内壁との間に圧縮された状態に介装されることで、部品３０５とガイド筒４０との間の径方向の間隙を封止している。
パッキン５２は、部品３０５の外側端部３０Ｂから露出した導線２２が通されて外側端部３０Ｂに装着される。そのパッキン５２が、部品３０５の雄ねじ３０５Ｂ（図３（ｃ））にねじ込まれるパッキン押さえ５３により押し潰されると、導線２２の外周部に密着する。

キャップ５４は、外側固定ナット４５およびパッキン押さえ５３を覆うようにガイド筒４０に装着される。導線２２は、パッキン押さえ５３およびキャップ５４のそれぞれの貫通孔を通り、キャップ５４の外側へと引き出される。
ガイド筒４０のキャップ取付部４１と、キャップ５４の雌ねじとの間には、図示しないシール用テープを介在させることが好ましい。いずれもテーパ形状が付与されているキャップ取付部４１と雌ねじとの間にシール用テープを圧縮することで、キャップ５４とガイド筒４０との間の隙間をなくす。
キャップ５４で覆うことにより、取付具３０や外側固定ナット４５、およびパッキン５２等を外部環境や外力等から保護することができる。
なお、キャップ５４が、カバーケース１２１に形成されたキャップ取付部に装着されるように構成することもできる。

なお、潤滑油の漏出阻止に関し、パッキン５２と、シール５１およびキャップ５４のいずれか一方とを選択することも許容される。

次に、ガイド筒４０（図２）は、金属材料から円筒状に形成されており、カバーケース１２１の外側から貫通孔１２２の内側を貫通してカバーケース１２１の内側へと径方向に沿って突出している。ガイド筒４０の内側に一定の内径で形成されている円筒状の空間に、取付具３０が挿入される。ガイド筒４０に取付具３０およびプローブ２１をスムーズに挿入できるように、ガイド筒４０の内壁と取付具３０の部品３０１〜３０５との間に所定のクリアランスが設定されている。
ガイド筒４０は、プローブ２１に接続されている部品３０１〜３０５の姿勢を直線状に矯正し、軸受ハウジング１５の内側挿入固定孔１５０の位置までプローブ２１および取付具３０を案内する。

カバーケース１２１の外側に突出しているガイド筒４０の上端の端面４０Ａに、外側固定ナット４５により取付具３０の部品３０５が固定されている。ガイド筒４０の上端部の外周に形成されたフランジ４２よりも上方には、キャップ５４が装着されるキャップ取付部４１が形成されている。キャップ取付部４１と、下記のケース取付部４３は、ケース取付部４３よりも下方の部分よりも厚肉に形成されている。

ガイド筒４０は、フランジ４２よりも下方の外周部に形成されたケース取付部４３が、貫通孔１２２を形成する雌ねじ１２２Ａにねじ込まれることでカバーケース１２１に固定されている。取付具３０は、ガイド筒４０を介してカバーケース１２１に固定されている。なお、取付具３０をカバーケース１２１に直接固定するように構成することもできる。

カバーケース１２１の外側からガイド筒４０の内側に、振動計２０のプローブ２１と、プローブ２１に接続された取付具３０とを挿入し、プローブ２１の先端部２０１が内側挿入固定孔１５０の開口１５１Ａの位置にまで到達したときに、先端側の部品３０１の円筒形の部分の少なくとも一部がガイド筒４０の内側に位置しているように（図５参照）、ガイド筒４０の長さが定められている。ガイド筒４０の長さがそれ以上に長くても、軸受ハウジング１５等の周りの部材に干渉しない限りは許される。

以上で説明した構成の振動計組立体２を組み立てる手順、つまり、振動計２０を圧縮機１に取り付ける手順について説明する。
まず、図４（ａ）に示すようにカバーケース１２１の外側からガイド筒４０を貫通孔１２２に挿入し、カバーケース１２１に設置する（ガイド筒設置ステップＳ１）。
ガイド筒４０のケース取付部４３をカバーケース１２１の雌ねじ１２２Ａに締め付けることでカバーケース１２１にガイド筒４０が固定される（
図４（ｂ））。

続いて、図４（ｂ）に示すように、振動計２０のプローブ２１と、それに組み付けられた取付具３０とをカバーケース１２１の外側からガイド筒４０の内側に挿入し、プローブ２１の先端部２０１を軸受ハウジング１５まで到達させる（ガイドステップＳ２）。このとき、プローブ２１の先端部２０１が軸受ハウジング１５の内側挿入固定孔１５０にそのまま入るとは限らない。
なお、図４（ｂ）では、導線２２の図示を省略している。図７（ａ）および（ｂ）でも同様である。

図５は、貫通孔１２２や内側挿入固定孔１５０、ガイド筒４０の加工誤差等に起因して、プローブ２１の先端部２０１が内側挿入固定孔１５０に入らない場合を示している。
内側挿入固定孔１５０の開口１５１Ａにプローブ２１の先端部２０１が到達するまでは、プローブ２１に接続されている部品３０１がガイド筒４０の内側にあるため、部品３０１により支持されているプローブ２１の姿勢がガイド筒４０の軸心に沿っている。そのため、内側挿入固定孔１５０の軸心とプローブ２１の軸心とが一致していないとはいえ、プローブ２１の先端部２０１が開口１５１Ａの縁あるいはその近傍には位置している。

その状態のプローブ２１を内側挿入固定孔１５０へと挿入するため、取付具３０を用いてプローブ２１の軸心と内側挿入固定孔１５０の軸心とを合わせる必要がある（軸心合わせステップＳ３）。
このステップＳ３では、図６（ａ）に模式的に示すように、ガイド筒４０の内側で、取付具３０の可動部分である関節３１〜３４を屈曲させて取付具３０の姿勢（形状）を変更することで、取付具３０により支持されているプローブ２１の軸心を内側挿入固定孔１５０の軸心に合わせる。図６（ａ）では、隣り合う部品３０１〜３０５が屈曲する角度を誇張して示している。実際は、部品３０１〜３０５がガイド筒４０内のクリアランスの範囲内で僅かに屈曲する。
図６（ａ）には、取付具３０が関節３１と関節３３とにより屈曲した様子を示しているが、同時に、関節３２と関節３４とにより取付具３０を屈曲させることもできる。関節３１〜３４のうちの少なくとも１つにより取付具３０を屈曲させることで、プローブ２１の軸心を内側挿入固定孔１５０の軸心に合わせることができる。

プローブ２１の先端部２０１が内側挿入固定孔１５０の開口１５１Ａの位置に到達した当初は、図６（ｂ）に示すように内側挿入固定孔１５０の軸心Ｘ０からシフトした位置Ｘにプローブ２１の軸心があったとする。ここで、例えば、関節３１，３３により取付具３０の姿勢が変更されることで、図６（ｂ）に矢印Ａで示すようにプローブ２１の軸心Ｘが移動し、関節３２，３４による姿勢変更によって矢印Ｂで示すように軸心Ｘが移動することで、内側挿入固定孔１５０の軸心Ｘ０にプローブ２１の軸心Ｘを一致させることができる。図６（ｃ）は、図６（ｂ）におけるVIｃの向きから軸心Ｘ，Ｘ０を示している。

内側挿入固定孔１５０の開口１５１Ａの縁にプローブ２１の先端部２０１が突き当たった状態（図５）で、取付具３０をガイド筒４０に沿って押し引きしたり、必要に応じて回転させたりしながら、上記のように取付具３０を使って軸心合わせの作業を行う。
丸孔１５１にはプローブ２１の外径に対するクリアランスが存在しており、プローブ２１の軸心Ｘと内側挿入固定孔１５０の軸心Ｘ０とがほぼ一致すれば、プローブ２１の先端部２０１が開口１５１Ａに入る。それによってプローブ２１の先端部２０１が開口１５１Ａの周縁部により拘束される。
なお、凹部１５３の加工時に用いられたドリルの形状に倣うテーパ面１５３Ａ（一点鎖線で示す）が凹部１５３の底に形成されている場合は、このテーパ面１５３Ａにより、プローブ２１の先端が開口１５１Ａの中心に向けて案内される。

その後、図７（ａ）に示すように、内側挿入固定孔１５０の奥に向けてプローブ２１を挿入し、雌ねじ１５２にプローブ２１の先端部を固定する（内側固定ステップＳ４）。挿入されるプローブ２１に倣って取付具３０が姿勢を変えつつ全体的に下方へと移動し、プローブ２１と内側挿入固定孔１５０とが軸心合わせされている状態は維持される。このとき、プローブ２１を支持する取付具３０がガイド筒４０により保持されているため、プローブ２１を雌ねじ１５２に安定してねじ込むことができる。
そして、渦電流や静電容量等の信号を導線２２（図２）を通じてモニタしながら、回転軸１１の外周面１１Ｂに対してギャップをあけるようにプローブ２１を位置決めする。

さらに、図７（ｂ）に示すように、ガイド筒４０の上端に外側固定ナット４５を用いて取付具３０を固定する（外側固定ステップＳ５）。これによって、取付具３０がガイド筒４０を介してカバーケース１２１に固定されることとなる。
これで、振動計組立体２が完成する。

最後に、図８に示すように、取付具３０の部品３０５にパッキン５２をパッキン押さえ５３により取り付け、キャップ５４をガイド筒４０に装着する（潤滑油シールステップＳ６）。
以上により、振動計２０を備えた圧縮機１が製造される。

プローブ２１を支持する取付具３０がガイド筒４０に挿入された状態でガイド筒４０により保持され、かつ、外側固定ナット４５と、軸受ハウジング１５の雌ねじ１５２との二箇所で振動計２０が支持されていることにより、振動計２０全体として十分な剛性を確保でき、共振回避のために振動計２０の固有振動数を下げることができる。

圧縮機１から振動計２０を取り外す際には、上述した取り付けの手順とは逆に、ステップＳ６〜Ｓ１の順序で作業を行えばよい。
つまり、キャップ５４やパッキン５２を取り外した後、外側固定ナット４５による固定を解除するステップと、取付具３０の上端部を軸周りに回転させることで軸受ハウジング１５の雌ねじ１５２へのプローブ２１の固定を解除するステップに続いて、取付具３０およびプローブ２１をガイド筒４０から抜き取るステップを経ることで、振動計２０を取り外すことができる。

本実施形態によれば、振動計２０が、軸受ハウジング１５と、カバーケース１２１に固定されたガイド筒４０との二箇所で支持されており、カバーケース１２１の外側からのアクセスによって振動計２０を圧縮機１に取り付けたり、圧縮機１から取り外したりすることができるので、圧縮機１のカバーケース１２１を分解して内部を開放するといった手間を要することなく、振動計２０の点検や交換が可能となる。軸受ハウジング１５が設置されたカバーケース１２１の内部は、圧縮機構を収容するケース１２の本体の内部とは異なり、大気であるため、振動計２０の点検や交換のために圧縮機１の運転を停止する必要はない。

そして、本実施形態によれば、カバーケース１２１の外側から、貫通孔１２２と、そこから離れた軸受ハウジング１５の内側挿入固定孔１５０とに振動計２０を挿入する作業を支援するガイド筒４０および取付具３０を備えていることにより、振動計２０のプローブ２１を内側挿入固定孔１５０の開口１５１Ａまで案内し、かつ、プローブ２１を内側挿入固定孔１５０に対して正確に軸心合わせすることができるので、プローブ２１を軸受ハウジング１５の雌ねじ１５２に容易に固定することができる。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

取付具３０の可動部の数や、可動部の形態は、上記の実施形態には限定されない。上記実施形態では、ピン結合による４つの関節３１〜３４が取付具３０に備えられているが、任意の関節を自在継手（ユニバーサルジョイント）等の可動継手に置き換えることができる。上記実施形態と比べて自由度は減るものの、ピン結合による３つの関節のみを有するように取付具３０を構成することも許容される。
取付具３０の変形例としては、例えば、２つの関節３１，３３と、１つの自在継手を備える構成や、ピン結合による関節を備えずに、２つの自在継手を備えた構成が挙げられる。そうした場合でも、上記実施形態と同様に、それらの関節や自在継手を使って取付具の姿勢を変更し、プローブ２１の軸心を内側挿入固定孔１５０の軸心に合わせることができる。

本発明において振動計のプローブを挿入する作業を支援可能な取付具としては、その少なくとも一部にプローブ２１の軸心を移動可能な可動部を有する限りにおいて、適宜な構成を採用することができる。
例えば、ピン結合による関節３１〜３４に代えて、ゴム等の可撓性材料から構成されたチューブ等の部材を可動部として採用しうる。あるいは、全長に亘りゴムチューブから構成された取付具３０も採用しうる。

上記実施形態のように、それ自体の形状の保持に十分な剛性を有する部品３０１〜３０５が関節３１〜３４により連結された構成であると、取付具３０を意図した姿勢に変更させ、かつ、その姿勢をガイド筒４０の中や外で保持させ易いので、軸心合わせ作業を効率よく行える。

本発明の振動計組立体、振動計の取り付けおよび取り外し方法は、圧縮機１には限らず、回転軸、回転軸を支持する軸受、および軸受を覆うケースを備えている限り、例えば、ポンプ、送風機等の回転機械に広く適用することができる。

本発明は、振動計以外にも、回転軸に近接して設置され、ケースの外側からのアクセスにより脱着を行うニーズのあるセンサや計測装置にも展開することができる。

１ 圧縮機
２ 振動計組立体
１０ 軸受装置
１１ 回転軸
１１Ａ 端部
１１Ｂ 外周面
１１Ｃ 鍔
１２ ケース
１４ ジャーナル軸受
１５ 軸受ハウジング
１５Ａ 外周部
１６ スラスト軸受
１７ ハウジング
２０ 振動計
２１ プローブ
２１Ａ ねじ
２１Ｂ 端部
２２ 導線
３０ 取付具
３０Ｂ 外側端部
３０Ｎ 爪
３１〜３４ 関節（可動部）
４０ ガイド筒
４０Ａ 端面
４１ キャップ取付部
４２ フランジ
４３ ケース取付部
４５ 外側固定ナット（外側固定部）
５１ シール
５２ パッキン
５３ パッキン押さえ
５４ キャップ
１２１ カバーケース
１２２ 貫通孔
１２２Ａ 雌ねじ
１５０ 挿入孔
１５１ 丸孔
１５１Ａ 開口
１５２ 雌ねじ
１５３ 凹部
１５３Ａ テーパ面
２０１ 先端部
３０１〜３０５ 部品
３０１Ａ 雌ねじ
３０１Ｗ ダブルナット
３０５Ａ 溝
３０５Ｂ 雄ねじ
４５１，４５２ ワッシャ
Ａ，Ｂ 矢印
Ｄ１ 径方向
Ｐ１，Ｐ２ ピン
Ｓ１ ガイド筒設置ステップ
Ｓ２ ガイドステップ
Ｓ３ 軸心合わせステップ
Ｓ４ 内側固定ステップ
Ｓ５ 外側固定ステップ
Ｓ６ 潤滑油シールステップ
Ｓｐ 空間
Ｘ，Ｘ０ 軸心

Claims (10)

1. 回転軸の振動を計測する振動計を含む振動計組立体であって、
   前記回転軸を支持する軸受装置に固定される前記振動計のプローブと、
   前記軸受装置よりも外側に位置するケースを貫通して前記ケースの内側に突出しており、前記ケースに設けられるガイド筒と、
   前記プローブに接続されて前記ガイド筒に挿通され、少なくとも一部に可動部を有することで、前記軸受装置における内側固定部に対して前記プローブを軸心合わせ可能な取付具と、
   前記取付具を前記ケースの外側で前記ガイド筒または前記ケースに固定する外側固定部と、を備える、
   ことを特徴とする振動計組立体。
2. 前記内側固定部は、前記軸受装置のハウジングに備えられて前記プローブを固定する雌ねじを含み、
   前記外側固定部は、前記ケースの外側で前記取付具の端部を前記ガイド筒に固定する固定具を含む、
   請求項１に記載の振動計組立体。
3. 前記取付具は、前記ガイド筒の長さ方向に並ぶ複数の関節を有する、
   請求項１または２に記載の振動計組立体。
4. 前記取付具は、前記長さ方向に隣り合うもの同士がピン結合されて少なくとも４箇所で前記関節をなしている複数の部品を有し、
   前記４箇所のうちの２箇所と、残りの２箇所とは、ピンの向きが直交する、
   請求項３に記載の振動計組立体。
5. 前記ガイド筒と前記取付具との間の径方向の間隙には、前記間隙を封止するシールが介装されている、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の振動計組立体。
6. 前記プローブに備えられ、前記取付具の内側を通じて前記ケースの外側へと引き出される導線の外周部に密着するパッキンを備える、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の振動計組立体。
7. 前記外側固定部を覆うように前記ガイド筒または前記ケースに装着されるキャップを備える、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の振動計組立体。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の振動計組立体と、
   前記回転軸と、
   前記軸受装置と、
   前記ケースと、を備える、
   ことを特徴とする回転機械。
9. 回転軸を備えた回転機械に、前記回転軸の振動を計測する振動計を取り付ける方法であって、
   前記振動計のプローブ、および前記プローブに接続された取付具を、前記回転機械のケースの貫通孔に挿通されたガイド筒を通じて前記ケースの外側から前記ケースの内側へと挿入し、前記回転軸を支持する軸受装置に前記プローブの先端部を到達させるガイドステップと、
   前記取付具が少なくとも一部に有している可動部を動かすことで、前記軸受装置における内側固定部に対して前記プローブを軸心合わせする軸心合わせステップと、
   前記プローブを前記ケースの内側で前記軸受装置に固定する内側固定ステップと、
   前記取付具を前記ケースの外側で前記ガイド筒または前記ケースに固定する外側固定ステップと、を含む、
   ことを特徴とする振動計取り付け方法。
10. 回転軸を備えた回転機械から、前記回転軸の振動を計測する振動計を取り外す方法であって、
    少なくとも一部に有している可動部を動かすことが可能な取付具に接続された前記振動計のプローブが、前記回転軸を支持する軸受装置に固定され、前記取付具が前記回転機械のケース、または前記ケースに設けられて前記取付具を保持するガイド筒に固定されている状態から、前記ケースの外側における前記ケースまたは前記ガイド筒への前記取付具の固定を解除するステップと、
    前記ケースの内側における前記軸受装置への前記プローブの固定を解除するステップと、
    前記プローブおよび前記取付具を前記ケースの外側へと抜き取るステップと、を含む、
    ことを特徴とする振動計取り外し方法。
    

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