JPH0476053B2 - - Google Patents

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JPH0476053B2
JPH0476053B2 JP59063605A JP6360584A JPH0476053B2 JP H0476053 B2 JPH0476053 B2 JP H0476053B2 JP 59063605 A JP59063605 A JP 59063605A JP 6360584 A JP6360584 A JP 6360584A JP H0476053 B2 JPH0476053 B2 JP H0476053B2
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JP
Japan
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vibration
force
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excitation
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JP59063605A
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JPS60207013A (ja
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Shunzo Watanabe
Shinichi Noda
Takeshi Suzuki
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/08Shock-testing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the other groups of this subclass

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は回転電気のローターバー、楔、コイル
等をはじめとして、一般機械構造物のボルト、ノ
ツクピン、リベツト等の結合部材のゆるみ度合を
定量的に評価するゆるみ測定装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 最近の省エネルギー指向の影響によつて、電動
機は、その始動頻度が増加傾向にあり、このた
め、例えば、かご形誘導電動機の場合、始動時の
ラツシユ電流による強大な電磁振動力がローター
バーに作用する機会が多くなる。従つて、この電
磁振動のために、新製時には良好な密着状態であ
つた回転子鉄心のスロツトとローターバーとの間
にはギヤツプが発生し始める。このギヤツプをそ
のまま放置すると、そのローターバーは電磁振動
で振動してますますギヤツプが拡大し、そしてロ
ーターバーにはくり返し疲労によるクラツクが発
生し、さらに進展した場合にはローターバーは折
損し、この折損したローターバーの端部が半径方
向に拡がつて固定子コイルに衝突し、損傷等の大
事故を発生させることがある。同様に、コイルを
保持している楔においても、電磁振動力によつて
鉄心のスロツトと楔との間及びコイルと楔との間
にはギヤツプが発生し始め、終いには、くり返し
振動のためにコイル絶縁物等の劣化及びはくり等
を誘発し、絶縁破壊という大事故を招く。
そこで、ローターバーにおいては、始動頻度の
多い電動機にあつて総始動回数5000から10000回
位を目安としてローターバーのゆるみの有無を点
検することが励行されている。この場合、このロ
ーターバーのゆるみの有無の点検には、熟練した
作業者がハンマーでローターバーを軽く打ち、そ
の時の打音や指の感触によつてゆるみ具合の良否
を判定する方法が採用されている。しかし乍ら、
この従来の方法では、作業者の長年の経験と勘を
必要とすること及び作業者間に個人差がある等の
問題がある。
この方法は、楔のゆるみの有無の点検、コイル
のゆるみの点検、一般機械構造物のボルトやノツ
クピン、リベツト等の結合部材のゆるみ具合の点
検にも同様の方法が採られている。このため、高
度の熟練を要さず、且つ定量的に結合部材のゆる
み度合を評価できる装置の開発が強く望まれてい
た。
[発明の目的] 本発明は上記のような事情を考慮して成された
もので、その目的とするところは、結合した被測
定部材のゆるみ度合を定量的に評価することが可
能なゆるみ測定装置を提供することにある。
[発明の概要] 上記目的を達成するために本発明では、加振時
の力を電気信号に変換して加振状態を検出する力
センサを具備した加振器で、加振した時の、これ
ら被測定物の応答振動量を振動加速度センサを用
いて電気信号として検出し、これらの加振力の最
大値と応答振動量の最大値の比に基づき被測定部
材のゆるみ、或いは固定度合を定量的に識別する
ことを特徴とする。
[発明の実施例] 以下、本発明を図面に示す一実施例について説
明する。
まず最初に、ローターバーのゆるみを定量化す
る場合について述べる。第1図は、被測定部材で
ある誘導電動機のかご形回転子を示す断面図であ
る。第1図において、回転子1には、リブ2を介
して積層鉄心3a,3b,3cが取りつけられて
おり、これら積層鉄心3a,3b,3cは、内側
間隔片4a,4bおよび外側間隔片5等によつて
相互に間隔を保ち、ローター鉄心押え板6により
軸方向に押えられている。またローターバー7
は、積層鉄心3a,3b,3cのスロツトを貫通
し、端部においては短絡環8および保護環9に結
合されている。
第2図は、ローターバー7を加振器10で加振
し、この時のローターバー7の応答振動量を加速
度センサ15で検出する様子を示すものである。
第2図において、加振器10は、ケーブル12
より送られた電気信号に従い加振力を発生し、こ
の加振力はロツド11を伝達してローターバー7
を加振する。このときロツド11を伝達する加振
力は、力検出センサ13によつて検出され、ケー
ブル14によつて、ここでは図示していないゆる
み検出装置へ導かれる。一方、加振を受けたロー
ターバー7の振動は、加速度センサ15を接触針
16を介してローターバー7に接触させることに
よつて検出させる。検出された振動信号は、ケー
ブル17を通つて、ここでは図示していないゆる
み検出装置へ導かれる。加振方向は特に限らない
が図示矢印18方向にローターバーを加振するも
のとして、たとえばここでは図示されていないゆ
るみ検出装置より第3図に示すような正弦一波の
電気信号がケーブル12に送られてきたとき、力
検出センサ13及び加速度センサ15からは夫々
第4図a,bに示すような波形が得られる。
ここで加振力が大きいと応答加速度も比例して
大きくなる。そこで応答加速度波形を力の波形の
最大値で除したものを求めれば、単位加振力に対
する応答となる。
第5図ではローターバー7のゆるみの小さい場
合と、中程度の場合と大きい場合での上記単位打
撃力に対する応答加速度波形を示している。これ
らの波形を比較すると、ゆるみが大きい波形ほど
最大値が大きい特徴がある。
すなわち、力の最大値Fmaxと応答加速度の最
大値Amaxの比(Amax/Fmax)をローターバ
ーのるみ具合を定量的に評価する量として使用す
ることができる。このようにしてローターバー7
のゆるみ具合を定量的に評価できれば、ゆるみの
ない時の(Amax/Fmax)を把握しておき、こ
の値と比較することによつてゆるみ具合の正常、
異常の判定を行なうことが可能となる。
次に楔のゆるみ具合を定量化する場合について
述べる。第6図は電気機械の固定子あるいは回転
子の楔20を加振器にて加振し、この時の振動応
答を加速度センサ15にて検出する様子を示すも
のである。
第6図において楔20は、積層鉄心21のスロ
ツト内に収められているコイル22を動かないよ
うに固定している。この楔20のゆるみ測定に関
しても上述したローターバー7のゆるみ測定の場
合と同様に、楔20を加振器10で加振し、加振
点より一定の距離においた加速度センサ15より
得られた波形は、上述の第4図とほぼ類似の波形
となり、加振力の最大値Fmaxと応答加速度の最
大値Amaxの比(Amax/Fmax)も楔20のゆ
るみ具合と相関のあることから、楔20のゆるみ
具合も(Amax/Fmax)で定量的に評価するこ
とができる。
さらにボルトやノツクピン、リベツト等のゆる
み具合についても上述の場合と全く同様にゆるみ
具合を定量的に評価できる。
なお以上は、加振器11と加速度センサ15と
を分離し、それぞれを手で保持する場合とした
が、第7図に示すように加振器10に力検出セン
サ13及び加速度センサ15を取りつけ、ロツド
11を介して被測定物の加速度を検出するように
すれば、上述の場合と全く同様の効果が得られる
と同時に片手で作業ができる効果も生まれる。ま
た、加振器10と力検出センサ13と加速度セン
サ15とを一体化してなる装置を、作業者は片手
で把持することができる。作業者は、加振作業及
び信号検出作業を容易に行うことができ、操作が
容易である。従つて、作業者は、加振器10を、
同一の被測定部材の同一部位に複数回加振動作さ
せることが容易となることから、測定点の固定化
が図られ、高精度の測定を実現することになる。
また、上述した例において、加振器10は、正
弦波状の波形を有する力を発生するものであるか
ら、多種多様な被測定部材に対して、振幅、波長
等を変更又は一定の下で統一した測定を行うこと
ができる。しかも、演算処理は、波形のピーク値
や絶対値についての処理で済むので、任意波形の
場合に比較して、容易な信号処理系とすることが
できる。
次に、以上のような検出方法を実現するための
ゆるみ検出装置について説明する。
第8図はゆるみ検出装置の一構成例を示すもの
である。第8図において、演算制御器100(た
とえばマイクロコンピユータ等)より、発振器1
01に信号を送ると、発振器101は連続波か単
発波かの切りかえスイツチ102に従い、加振用
信号をパワーアンプ103に送る。パワーアンプ
103で増幅された加振用信号は、過電流保護用
フユーズ104、コネクター105を通り、加振
器10を駆動する。加振器106は上記加振用信
号によつて被測定物を加振する。加振器10に具
備された力検出センサよりの信号は、増幅器(た
とえばチヤージアンプ)111に入力され、ここ
で以後の信号処理に必要なように増幅され、さら
に不要な低周波数成分がハイパスフイルター11
2によつて除去される。また途中入力信号が適切
か否かをモニターすることができるように波形モ
ニター用外部出力端子113および過大な加振に
よる過大入力を検出するオーバーロード回路11
4、この過大入力を警報するオーバーロードラン
プ115等が設けられている。さらにハイパスフ
イルター112を通過した信号は絶対値回路11
6にて負側の信号を正側にOVを基線として折り
かえされる。一方、コンパレータ117は、ハイ
パスフイルター112よりトリガーレベル設定器
118で設定されたレベルを越えた力信号が入力
された時に、フリツプフロツプ回路119とタイ
マーT1120とへ信号を送る。途中トリガーが
かかつた旨を表示するトリガーランプ121を点
灯する。フリツプフロツプ回路119は、この信
号を受けてピークホールド回路122,142を
動作状態にする。これによつてピークホールド回
路122には力信号の最大値Fmaxが保持され
る。またピークホールド回路142には、力信号
の場と同様に、加速度センサよりの信号が入力端
子130、チヤージアンプ131、ハイパスフイ
ルター132、絶対値回路136を通つて、その
信号の最大値Amaxが保持される。
一方、タイマー120はトリガー信号を受けて
からある時間遅れT1のあとピークホールドラン
プ123を点灯し、信号をタイマーT2124へ
送る。タイマー120の遅れ時間T1はトリガー
がかかつてから信号の最大値がホールドされるま
での時間は最小必要であり、これは被測定物によ
つて異るので、T1は可変調整できるようになつ
ている。タイマー124は演算制御器100へ信
号を送る。これによつて、演算制御器100はピ
ークホールド終了と解し、スツチ126,146
を順次開閉して、A/D変換器127により
Fmax及びAmaxをデジタル信号に変換して読み
込む。演算制御器100では読み込んだこれらの
値よりAmax/Fmaxを演算しこれを記憶する。
その後、フリツプフロツプ119に信号を送り、
これを受けてフリツプフロツプ119は、ピーク
ホールド122及び142のピークホールド状態
を解除する。さらに、その後発振器101に信号
を送り前述の一連の動作を既じめ定めた回数くり
かえす。この結果、演算制御器100には、繰返
し回数n個の(Amax/Fmax)i i=1、
2、…、n、を持つことになる。これより演算制
御器100は平均値(Amax/Fmax)mean=oi=1 (Amax/Fmax)i/nを演算し、これを表
示器151あるいはプリンター152へ出力す
る。さらにしきい値レベル設定器160の値と平
均値を比較し、この結果に基づいて表示ランプ1
50を点灯する。例えば良好では緑のランプ、注
意では黄色、不良では赤色という具合に点灯す
る。
尚、測定の途中で入力信号にオーバーロードが
あつた場合はオーバーロード114によつてオー
バーロードが検出され、入力に従つてオーバーロ
ードランプ115又は135が点灯すると共に演
算制御器100に対しオーバーロードのあつた旨
が連絡される。これを受けて演算制御器100で
は、オーバーロードのあつたデータを無視し、動
作を実行し、オーバーロードによるデータエラー
を防止する。
第9図は、第8図の実施例に測定位置入力機能
を追加したものである。すなわち、数値入力キー
170によつて測定前に測定位置に対応した数値
を入力し、これをプリンターに出力する機能が追
加されているものである。
上述のように、本装置においては、回転電機の
ロターバーや楔のゆるみ度合を定量的に評価でき
ることにより、これによつて適切な保全、補修が
可能となり、ローターバーの破損や楔のゆるみか
らくるコイルの絶縁破壊等の大事故を未然に防止
することが可能となる。さらにボルトやノツクピ
ン、リベツトなどの結合部のゆるみ度合について
も上述の場合と全く同様にゆるみ具合を定量的に
評価できるから、機械の組立、保全などに利用で
き、機械の健全な運転に貢献することができる。
また、加振器による自動加振のため、個人差や場
所による誤差が少くなる効果があると共に、加振
器に加速度センサを組み込んだ場合は、作業性の
向上とデータの精度が向上される。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、加振時の
力を電気信号に変換して加振状態てを検出する力
センサを具備した加振器で、加振した時の、これ
ら被測定物の応答振動量を振動加速度センサを用
いて電気信号として検出し、これらの加振力の最
大値と応答振動量の最大値の比を求めるようにし
たので、この比に基づき被測定部材のゆるみ、或
いは固定度合を定量的に識別することを可能とし
たゆるみ測定装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のゆるみ測定方法を適用するか
ご型誘導電動機の回転子を示す断面図、第2図は
ローターバーの加振方法と振動の検出方法を説明
するための概要図、第3図は加振器に印加する加
振信号の一例を示す図、第4図はローターバーを
加振した時の加振力の波形とローターバーの振動
応答の波形図、第5図はローターバーの振動応答
の波形図、第6図は回転電機の楔にゆるみ測定方
法を適用する場合の加振方法と振動の測定方法を
説明する図、第7図は加振器に加速度センサを具
備させた一例を示す図、第8図及び第9図は夫々
本発明の装置の実施例を示すブロツク図である。 1……回転軸、2……リブ、3a,3b,3c
……積層鉄心、4a,4b……内側間隔片、5…
…外側間隔片、6……ローター鉄心押え板、7…
…ローターバー、8……短絡環、9……保持環、
10……加振器、11……ロツド、12……ケー
ブル、13……力検出センサ、14……ケーブ
ル、15……加速度センサ、16……接触針、1
7……ケーブル、20……楔、21……鉄心、2
2……コイル、100……演算制御器、101…
…発振器、103……パワーアンプ、110,1
30……入力コネクター、111……増幅器、1
12,132……ハイパスフイルター、116,
136……絶対値回路、117……コンパレー
タ、118……トリガーレベル設定器、119…
…フリツプフロツプ、120,124……タイマ
ー、122,142……ピークホールド、12
6,146……スイツチ、127……A/D変換
器、150……表示ランプ、151……表示器、
152……プリンター、160……しきい値設定
器、170……数値入力キー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被測定部材を加振し、この加振力に応じた信
    号の最大値と、上記被測定部材からの応答信号量
    に応じた信号の最大値との比を求め、この比に基
    づいて上記被測定部材のゆるみ度合を定量的に測
    定するものであつて、 正弦波状の波形を有する力を発生し当該力を被
    測定部材に加えて加振する加振器と、この加振器
    による加振力を検出する力検出センサと、上記加
    振器により加振された上記被測定部材からの応答
    振動量を検出する加速度センサとを一体化してな
    る加振装置と、 上記加振装置の上記力検出センサにより検出さ
    れた加振力に応じた信号の最大値と、上記加振装
    置の上記加速度センサにより検出された応答振動
    量に応じた信号の最大値との比を演算する第1の
    演算手段と、 上記加振装置の上記加振器を、同一の上記被測
    定部材であり且つその同一部位に複数回動作する
    ことにより、上記第1の演算手段から複数回上記
    比の値を取込み、この平均値を求める第2の演算
    手段と、 この第2の演算手段からの平均値と予じめ定め
    たしきい値と比較する比較手段と、 上記第2の演算手段による上記比の平均値及び
    上記比較手段による比較結果を表示する表示手段
    と、 を具備するゆるみ測定装置。
JP59063605A 1984-03-31 1984-03-31 ゆるみ測定装置 Granted JPS60207013A (ja)

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JPS60207013A JPS60207013A (ja) 1985-10-18
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