JPH028192Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はデイーゼル機関とこの機関の駆動力を
減速して負荷に伝達する減速機との間に設けられ
る弾性継手を監視保護する弾性継手の監視保護装
置に関する。

例えば舶用デイーゼル機関において、プロペラ
あるいはポンプなどを駆動するにはその機関の駆
動力を減速機により減速して伝達するようにして
いる。この場合、デイーゼル機関と減速機の間に
弾性継手を設けて機関から発生するトルク変動、
捩り振動から減速機の歯面を保護するようにして
いる。

ところで、上記デイーゼル機関と減速機との間
に設けられる弾性継手としては、変動トルクの吸
収効果の高い材料、即ち、ゴムあるいはバネ式の
ものが実用化されている。しかしこのような箇所
に設けられる弾性継手にあつては外乱（荒天によ
る回転数変動）による負荷トルクの増大、デイー
ゼル機関の燃焼状況の変化あるいは弾性材料の経
年変化などにより時々刻々と変化を生じている。

したがつて、かかる弾性継手に対してはその状
態を監視して異常事態に至らないようにする必要
がある。

従来、上記弾性継手の状態を監視する装置とし
ては継手の捩れ角を検出するモニタなどが実用化
されている。第１図はかかるモニタの構成例を示
すもので、Ｃはデイーゼル機関の駆動軸Ｓに入力
側が取付けられた弾性継手で、この弾性継手Ｃの
出力側には減速機の回転軸Ｇが取付けられてい
る。このような弾性継手Ｃの入力側と出力側に対
応させてパルス発信器１，２を設け、その出力を
受信器３にそれぞれ与える。この受信器３はパル
ス発信器１，２から与えられるパルス間隔をタイ
マーにより読み取り、その出力を変換器４に加え
る。この変換器４では受信器３からの出力を受け
るとそのパルス間隔から弾性継手Ｃの平均の捩れ
角θ_neaoと最大の変動捩れ角Δθを算出してその値
を指示計５，６に指示させている。そしてその指
示値がある値を超えるような場合には警報器７，
８に対して警報出力を与れるようにしている。

しかし、このような構成のモニタでは計測時点
における弾性継手の単なる捩れ角度のチエツクで
あり、負荷を受けて経年変化する弾性材料の特性
まで判定することは不可能であり、モニタ精度と
しては不十分である。

本考案は上記のような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は弾性材料の経年変化による特性
を監視できるとともに継手の保護と異常を早期に
検出することができる信頼性の高い弾性継手の監
視保護装置を提供するにある。

本考案ではかかる目的を達成するため、弾性継
手の入、出側に対応させてそれぞれ設けられたパ
ルス発信器からの出力パルスの間隔を受信器によ
り読み取り、これを第１の変換器に与えてそのパ
ルス間隔から前記弾性継手の平均の捩れ角および
最大の変動捩れ角を算出して弾性継手を監視保護
するものにおいて、前記受信器により読み取られ
たパルス間隔から定まる前記弾性継手の回転数と
前記弾性継手の入力側に有する駆動源のエネルギ
ー量とから前記駆動源の出力トルクを演算する演
算器と、この演算器により求められた前記駆動源
のトルクと前記第１の変換器により求められた平
均の捩れ角の関係から前記弾性継手の経年変化に
よつて生する減衰係数を求めてこれを出力する第
２の変換器と、前記演算器により求められた前記
駆動源のトルクと前記第１の変換器により求めら
れた平均の捩れ角および最大の変動捩れ角とから
前記弾性継手の永久変形の度合と変動トルクおよ
びバネ定数を求めてこれらを出力する第３の変換
器と、この第３の変換器から出力される前記永久
変形の度合と前記第１の変換器により求められた
最大の変動捩れ角を記憶するメモリと、前記第２
の変換器により求められた減衰係数と前記第３の
変換器により求められた変動トルクおよびバネ定
数とから前記弾性継手の負荷レベルを判定する判
別器と、この判別器で判別された負荷レベルと前
記メモリに記憶されている永久変形の度合および
平均の捩れ角にもとずいて前記弾性継手の状態を
診断する診断器とを備えたことを特徴としてい
る。このような構成の弾性継手の監視保護装置に
あつては、継手の評価として経年変化する永久変
形の度合、この永久変形の度合に応じて変化する
最大変動捩れ角並びに負荷レベル（熱発生量）を
監視することで高精度化できることに着目し、こ
れらを次のような技術的手段の相互作用によつて
得ている。

まず、負荷レベルについては、受信器から得ら
れる回転数と駆動源のエネルギー量とを演算器に
入力して駆動源の出力トルクを求め、この出力ト
ルクと第１の変換器により求められた平均の捩れ
角を第２の変換器に入力してこれらの関係から経
年変化によつて生じる弾性継手の減衰係数を求
め、また演算器で求められた出力トルクと第１の
変換器で求められた平均の捩れ角および最大の変
動捩れ角とを第３の変換器に入力して永久変形の
度合と変動トルクおよびバネ定数を求め、その変
動トルクおよびバネ定数と減衰係数とを判別器に
与えて負荷レベルを求めている。この場合、第３
の変換器で求められる永久変形の度合はトルクと
平均捩れ角の関係から得られる特性から求めら
れ、またバネ定数はその特性の勾配から求められ
る。さらに変動トルクは最大の変動捩れ角にバネ
定数を乗することで求められる。

次に永久変形の度合とその度合に応じて変化す
る最大変動捩れ角については、第３の変換器で求
められた永久変形の度合と第１の変換器で求めら
れた最大の変動捩れ角がメモリに記憶され、この
記憶情報は時間の経過と共に書替えられる。

従つて、このようにして判別器で求められた負
荷レベルおよびメモリに記憶された永久変形の度
合並びに最大変動捩れ角は診断器に取込まれ、こ
こで予め設定された個々の設定値と比較すること
で異常の有無が監視されると共に設定値を越えな
いように常時負荷調節することによつて継手の保
護が行われる。

以下図面を参照して本考案による実施例につき
説明する。第２図は本考案による一実施例を示す
構成説明図であり、第１図と同一部分には同一記
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分について述べる。

第２図において、９は燃料量発信器Ｆにより検
出されたデイーゼル機関の燃料量と受信器３によ
り読み取られたパルス間隔から定まる回転数とか
らデイーゼル機関のトルクを演算する演算器、１
０はこの演算器により求められたトルクと変換器
４により求められた平均の捩れ角θ_neaoとが入力
され、これらの関係からヒステリシス曲線を求め
て減衰係数を出力する変換器、１１は同じく演
算器９から出力されるトルクと変換器４から出力
される平均の捩れ角θ_neaoおよび最大の変動捩れ
角Δθとから弾性継手Ｃの永久変形の度合Ｄと変
動トルクΔTおよびバネ定数Ｋを求める変換器で
ある。この場合、永久変形の度合ＤはトルクＴと
平均捩れ角_neaoとの関係にて第４図のような線
図が得られ、経年変化によるａ線とｂ線との差に
よつて求めることができる。また、バネ定数Ｋは
KNm／radであり、本線図のａ線またはｂ線の
勾配KNm／rad（Θ）から求めることができる。
一方、変動トルクΔTは変換器４にて求められた
ΔΘにバネ定数を乗算することで求められる。な
お、ΔΘのモードを調和解析することにより各振
動次数ｉごとの変動トルクが求まる。また１２は
この変換器１１から出力される永久変形の度合と
変換器４から出力される最大の変動捩れ角Δθを
時間とともに記憶するメモリ、１３は変換器１０
から出力される減衰係数と変換器１１から出力
される変動トルクΔTおよびバネ定数Ｋとが入力
され、これらから弾性継手Ｃの負荷レベルを判定
する判別器である。さらに１４はこの判別器１３
により判別された負荷レベルとメモリ１２に記憶
されている継手の永久変形の度合Ｄ及び最大の変
動捩れ角Δθの状況から弾性継手Ｃの状態を総合
的に診断する診断器で、この診断器１４から出力
される診断信号をデイーゼル機関の燃料量（ある
いは負荷）調節部に設けられた負荷リミツタＬに
与えて燃料量を調整できるようにしてある。この
場合、負荷リミツタＬに代えて回転数または翼角
リミツタを用いてもよい。

次に上記実施例装置の作用について述べる。弾
性継手におけるトルクの吸収は振動エネルギを吸
収することであり、その結果弾性継手の弾性材料
の内部が発熱することになる。この熱発生量は として示すことができる。

従つて減衰係数、変動捩れ角Δθから求めら
れるｉ次成分の変動トルクΔT、振動次数ｉ、回
転数ｎおよびバネ定数Ｋにより熱発生レベル、即
ち継手の負荷レベルＱが評価できる。但し、αは
定数である。

一方、変動捩れ角Δθの代表的な実測結果（応
答波形）を第３図ａ〜ｃに示す。第３図ａは正常
時、ｂは損傷時、ｃは１シリンダカツト時の各波
形をそれぞれ示しており、これらの各波形から判
るように継手の一部が損傷した時には不規則波形
となり、同時に変動捩れ角度も減少する。同一機
関トルクにても±1.0degが±0.3〜±0.4deg（30％
〜40％）に減少した例がある。また１シリンダカ
ツト時には第３図ｃのように変動捩れ角度が増大
し周波数（即ちｉ×ｎ）も減少する。

従つて、従来の捩れ角のみのチエツクではモニ
タ精度が不足していることになる。

さらに同一機関トルク（負荷）における変動捩
れ角Δθを記憶してその経年変化を求めると永久
変形の度合Ｄが算出できる。ある形成のゴム継手
では永久変形の限度は15deg.である。特に振動応
答波形（二変動捩れ角Δθの状況）並びに永久変
形の度合Ｄについては急激な変化が問題であり、
その変化を診断することは負荷レベル（熱発生）
Ｑの常時監視と共に振動モニタとしては十分な機
能を有していると判定している。また診断器１４
による継手の評価は、判別器１３で判別された負
荷レベル（熱発生量）ｆ（Ｑ）と、メモリ１２に
記憶された永久変形ｆ（Ｄ）並びに変動捩れ角ｆ
（Δ）が入力されると、これらｆ（Ｑ）、ｆ（Ｄ）、
ｆ（Δ）が予め設定されたそれぞれの設定値を
越えないように監視することで行われる。この場
合、診断器１４より診断信号Ｆとして、Ｆ∝ｆ
（Ｑ）・ｆ（Ｄ）・ｆ（Δ）が出力され、最終的に
は診断信号Ｆ量に比例する負荷調節がリミツタＬ
を介して実施される。なお、ｆ（Ｑ）、ｒ（Ｄ）、ｆ
（Δ）はいずれも時間の経過と共に変化する関
数として表したものである。

以上述べたように本考案によれば、弾性継手の
弾性材料が経年変化することによつて生ずるバネ
定数並びに減衰係数などの変化に注目してこれら
をそれぞれ求める変換器を設けて振動応答波形、
継手負荷（熱発生）、永久変形の３要素をチエツ
クして弾性継手の状態を判定するようにしたの
で、弾性継手の保護並びに異常の早期検出が可能
となるばかりでなく、メモリにより経年変化を把
握させ予測機能を持たせてあるので、弾性継手の
永久変形を監視することができる弾性継手の監視
保護装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の弾性継手の監視モニタを説明す
るための構成図、第２図は本考案による弾性継手
の監視保護装置の一実施例を説明するための構成
図、第３図ａ〜ｃは同実施例において、変動捩れ
角Δθの代表的な実測結果をそれぞれ示す応答波
形図、第４図は経年変化によるトルクと平均捩れ
角との関係を示す図である。 １，２……パルス発信器、３……受信器、４，
１０，１１……変換器、９……演算器、１２……
メモリ、１３……判別器、１４……診断器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 弾性継手の入、出力側に対応させてそれぞれ設
   けられたパルス発信器からの出力パルスの間隔を
   受信器により読み取り、これを第１の変換器に与
   えてそのパルス間隔から前記弾性継手の平均の捩
   れ角および最大の変動捩れ角を算出して弾性継手
   を監視保護するものにおいて、前記受信器により
   読み取られたパルス間隔から定まる前記弾性継手
   の回転数と前記弾性継手の入力側に有する駆動源
   のエネルギー量とから前記駆動源の出力トルクを
   演算する演算器と、この演算器により求められた
   前記駆動源のトルクと前記第１の変換器により求
   められた平均の捩れ角の関係から前記弾性継手の
   経年変化によつて生する減衰係数を求めてこれを
   出力する第２の変換器と、前器演算器により求め
   られた前記駆動源のトルクと前記第１の変換器に
   より求められた平均の捩れ角および最大の変動捩
   れ角とから前記弾性継手の永久変形の度合と変動
   トルクおよびバネ定数を求めてこれらを出力する
   第３の変換器と、この第３の変換器から出力され
   る前記永久変形の度合と前記第１の変換器により
   求められた最大の変動捩れ角を記憶するメモリ
   と、前記第２の変換器により求められた減衰係数
   と前記第３の変換器により求められた変動トルク
   およびバネ定数とから前記弾性継手の負荷レベル
   を判定する判別器と、この判別器で判別された負
   荷レベルと前記メモリに記憶されている永久変形
   の度合および平均の捩れ角にもとずいて前記弾性
   継手の状態を診断する診断器とを備えたことを特
   徴とする弾性継手の監視保護装置。