JPH07253375A - 偏心検出方法および装置 - Google Patents

偏心検出方法および装置

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JPH07253375A
JPH07253375A JP4362194A JP4362194A JPH07253375A JP H07253375 A JPH07253375 A JP H07253375A JP 4362194 A JP4362194 A JP 4362194A JP 4362194 A JP4362194 A JP 4362194A JP H07253375 A JPH07253375 A JP H07253375A
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JP
Japan
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eccentricity
rotating body
amount
detection
detection signal
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JP4362194A
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English (en)
Inventor
Yasushi Aida
泰志 相田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、設置時に種々の調整を行なうことな
く、回転体の偏心量、および必要に応じて偏心の方向を
高精度に検出することを最も主要な目的としている。 【構成】本発明は、回転体に設けられた測定歯車の位置
を検出する位置検出手段と、位置検出手段による初期状
態時の検出信号を記憶する記憶手段と、位置検出手段に
よる回転状態時の検出信号と、記憶手段に記憶された検
出信号との時間ずれを比較し、当該比較値に基づいて回
転体の偏心量を算出する偏心量演算手段とを備えて偏心
検出装置本体を構成し、位置検出手段による初期状態時
の検出信号と回転状態時の検出信号との時間ずれを比較
することにより、回転体の偏心量を検出することを特徴
としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばタービン等の回
転体の軸の偏心量を検出する方法および装置に係り、特
に設置時に種々の調整を行なうことなく、回転体の偏心
量、および必要に応じて偏心の方向を高精度に検出でき
るようにした偏心検出方法および装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、例えばタービン等の回転体の
軸の偏心量を検出する方法としては、渦電流を検出する
ギャップセンサを用いる方法が主流である。この検出方
法は、回転体の軸に対して垂直に設置した渦電流センサ
により、その軸の偏心量を測定する方法である。
【0003】しかしながら、この種の渦電流センサは、
検出精度がよいのではあるが、それを用いた検出方法で
は、以下のような種々の問題がある。 (a)設置時のギャップ調整が難しい。 (b)ギャップを広げると、センサ自体が大型になって
しまう。 (c)渦電流を用いているため、複数のセンサ同志を近
接して設置することができない。 (d)1方向の偏心についてしか検出することができな
い。 (e)センサから変換器までの距離をとることができ
ず、変換器もセンサ毎に調整することが必要となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
渦電流センサを用いた検出方法においては、検出精度が
よいものの、設置時に種々の調整を行なわなければなら
ないという問題があった。
【0005】本発明の目的は、設置時に種々の調整を行
なうことなく、回転体の偏心量、および必要に応じて偏
心の方向を高精度に検出することが可能な高信頼度の偏
心検出方法および装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項1に係る発明では、タービン等の回
転体の軸の偏心量を検出する方法において、回転体に設
けられた測定歯車の位置を検出する位置検出手段を備
え、当該位置検出手段による初期状態時の検出信号と回
転状態時の検出信号との時間ずれを比較することによ
り、回転体の偏心量を検出するようにしている。
【0007】一方、請求項2に係る発明では、タービン
等の回転体の軸の偏心量を検出する装置において、回転
体に設けられた測定歯車の位置を検出する位置検出手段
と、位置検出手段による初期状態時の検出信号を記憶す
る記憶手段と、位置検出手段による回転状態時の検出信
号と、記憶手段に記憶された検出信号との時間ずれを比
較し、当該比較値に基づいて回転体の偏心量を算出する
偏心量演算手段とを備えて成る。
【0008】また、請求項3に係る発明では、上記請求
項2に記載の偏心検出装置本体を、回転体に対してX−
Y方向にそれぞれ配置し、各方向の偏心量に基づいて、
回転体の偏心の方向および偏心量を算出する手段を付加
して成る。
【0009】さらに、請求項4に係る発明では、上記請
求項2に記載の偏心検出装置本体を、回転体を挟んで対
向する位置にそれぞれ配置し、各々の偏心量を差動入力
として加算演算することにより、回転体の最終的な偏心
量を算出する手段を付加して成る。
【0010】
【作用】従って、請求項1および請求項2に係る発明の
偏心検出方法および装置においては、回転体に設けられ
た測定歯車の位置を検出する位置検出手段を備えて、そ
の初期状態と回転状態での各検出信号の時間ずれを比較
することにより、その比較値から回転体の偏心量を高精
度に検出することができる。
【0011】また、請求項3に係る発明の偏心検出装置
においては、上記の偏心検出装置本体を、回転体に対し
てX−Y方向にそれぞれ配置することにより、各方向の
偏心量から回転体の偏心量および偏心の方向を併せて検
出することができる。
【0012】さらに、請求項4に係る発明の偏心検出装
置においては、上記の偏心検出装置本体を、回転体を挟
んで対向する位置にそれぞれ配置し、各々の偏心量を差
動入力として加算演算することにより、回転体の微小な
偏心量を検出することができる、すなわち回転体の偏心
量をより一層高精度に検出することができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。 (第1の実施例)図1は、本発明の第1の実施例による
偏心検出装置の構成例を示す概要図である。
【0014】すなわち、本実施例の偏心検出装置は、図
1に示すように、タービン等の回転体の軸1に設けられ
た測定歯車2と、位置検出手段である電磁ピックアップ
3および検出回路4と、記憶手段であるRAM5および
ROM6と、偏心量演算手段である中央処理回路(以
下、CPUと称する)7とから構成している。
【0015】ここで、測定歯車2は、例えばクランク角
度信号発生用のロータ(通常、シグナル・ディスクプレ
ートと称している)等を用いることができる。また、電
磁ピックアップ3は、測定歯車2の位置に対応したパル
ス信号を出力するものである。
【0016】さらに、検出回路4は、電磁ピックアップ
3からの出力パルス信号に基づいて、測定歯車2の位置
を検出するものである。一方、RAM5は、検出回路4
による初期状態時の検出信号を記憶するものである。
【0017】また、ROM6は、CPU7における所定
の偏心量演算処理アルゴリズムを、あらかじめプログラ
ムとして記憶しているものである。さらに、CPU7
は、ROM6に記憶されているプログラムに従って、検
出回路4による回転状態時の検出信号と、RAM5に記
憶された検出信号との時間ずれを比較し、この比較値に
基づいて回転体の軸1の偏心量を算出するものである。
【0018】次に、本実施例の偏心検出装置における偏
心検出方法について、図2および図3を用いて説明す
る。図1において、回転体の軸1に設けられた測定歯車
2が回転すると、その歯の位置にあわせて電磁ピックア
ップ3から、図2に示すような波形のパルス信号が出力
され、検出回路4により検出される。
【0019】まず、初期状態時(スタート時)に、1回
転した時のパルス信号が、データとしてRAM5に記憶
される(図2(a)の波形)。すなわち、その時間が1
回転での比率としてRAM5に記憶される。
【0020】そして、回転体の軸1が回転を始めると、
1回転の周期で偏心を起こす。すると、検出されるデー
タに偏心が起きると、それに従って図2(b)に示すよ
うに、パルス信号の検出間隔が異なってくる。この時の
検出回路4からの検出信号と、上記初期状態時(スター
ト時)に検出信号であるRAM5内の記憶信号を同じ時
間にスケーリングしたものと比較を行なうと、それぞれ
のパルス信号について、時間のずれを検出することがで
きる。
【0021】これより、CPU7では、図3に示すよう
な原理に従って、最大のパルス信号のずれ時間(Δt
max )を測定することで、回転体の軸1の偏心量(Δx
max )が算出される。
【0022】すなわち、図3において、偏心φでの速度
0 は、 v0 =2πt/T 偏心Δxでの速度v´は、 v´=2(πt+Δx)/T よって、最大時間ずれは、 Δtmax =T/N{1−πr/(πt+Δx)} となる。
【0023】ただし、r:回転体の軸1の半径、T:周
期、N:測定歯車2の数。上述したように、本実施例で
は、タービン等の回転体の軸1に設けられた測定歯車2
の位置に対応したパルス信号を出力する電磁ピックアッ
プ3と、電磁ピックアップ3からの出力パルス信号に基
づいて、測定歯車2の位置を検出する検出回路4と、検
出回路4による初期状態時の検出信号を記憶するRAM
5と、ROM6に記憶されているプログラムに従って、
検出回路4による回転状態時の検出信号と、RAM5に
記憶された検出信号との時間ずれを比較し、この比較値
に基づいて回転体の軸1の偏心量を算出するCPU7と
を備え、電磁ピックアップ3および検出回路4による初
期状態時の検出信号と回転状態時の検出信号との時間ず
れを比較することにより、回転体の軸1の偏心量を検出
するようにしたものである。
【0024】従って、従来では、検出器の調整が微妙で
あり、校正や渦電流のため軸の磁化等に弱かったのに対
して、本実施例では、次のような種々の効果が得られる
ものである。
【0025】(a)電磁ピックアップ3という、極めて
故障率が低いものを使用しているため、高い信頼性を得
ることができる。 (b)電磁ピックアップ3と測定歯車2との間の距離
を、厳密に設定する必要がないため、無調整で装置の取
り付けを行なうことができ、また校正する必要もない。
【0026】(c)センサである電磁ピックアップ3か
らの信号は単純なパルス信号であるため、簡単に取り扱
うことができ、特に難しい変換器を使用する必要がな
い。 (d)もともと電磁ピックアップ3は回転数の検出で使
用されているため、そのまま回転数計としても利用する
ことができる。
【0027】以上により、設置時に種々の調整を行なう
ことなく、回転体の軸1の偏心量を高精度に検出するこ
とが可能な高信頼度の偏心検出方法および装置を得るこ
とができる。
【0028】(第2の実施例)図4は、本発明の第2の
実施例による偏心検出装置の構成例を示す概要図であ
る。
【0029】すなわち、本実施例の偏心検出装置は、図
4に示すように、前記第1の実施例の偏心検出装置本体
を2個11,12を、回転体の軸1に対してX−Y方向
にそれぞれ配置し、各方向の偏心量に基づいて、回転体
の軸1の偏心の方向および偏心量を算出する構成として
いる。
【0030】以上のように構成した本実施例の偏心検出
装置においては、回転体の軸1に対してX−Y方向にそ
れぞれ配置した2個の偏心検出装置本体11,12によ
り、各方向の偏心量が、前記第1の実施例の場合と同様
にして算出される。この場合、各方向に対する偏心成分
は、Δxx ・cosθ、Δxy ・sinθでそれぞれ表
わされる。
【0031】これにより、回転体の軸1の偏心量Δxと
偏心の方向θが、Δx=(Δxx 2+Δxy 2 )、θと
して算出することができる。従って、本実施例において
は、前記第1の実施例の場合と同様の効果が得られるこ
とはもちろんのこと、これに加えて、従来では計測不可
能であった回転体の軸1の偏心方向も検出することがで
き、より多くの情報を得ることが可能となる。
【0032】(第3の実施例)図5は、本発明の第3の
実施例による偏心検出装置の構成例を示す概要図であ
る。
【0033】すなわち、本実施例の偏心検出装置は、図
5に示すように、前記第1の実施例の偏心検出装置本体
を2個13,14を、回転体の軸1を挟んで対向する位
置にそれぞれ配置し、各々の偏心量を差動入力(パルス
発生時間の差をとる)として加算演算することにより、
回転体の軸1の最終的な偏心量を算出する構成としてい
る。
【0034】以上のように構成した本実施例の偏心検出
装置においては、回転体の軸1に対してX−Y方向にそ
れぞれ配置した2個の偏心検出装置本体13,14によ
り、各方向の偏心量が、前記第1の実施例の場合と同様
にして算出される。
【0035】この場合、電磁ピックアップ3からの出力
が丁度逆相になるため、偏心検出装置本体(a)13と
(b)14の時間を計測することにより、前記第1の実
施例の場合と同様に偏心量を算出することができる。
【0036】これにより、回転体の軸1の偏心量が極め
て小さい、もしくは測定歯車2の半径が大きい時等に、
Δtを2倍に時間で検出することができる。なお、実際
には、測定時の測定歯車2の時間ずれが起きる可能性が
あるが、これは初期状態時(スタート時)に記憶したデ
ータにより補正して修正するようにすれば、何等支障は
ない。
【0037】従って、本実施例においては、前記第1の
実施例の場合と同様の効果が得られることはもちろんの
こと、これに加えて、回転体の軸1の微小な偏心量を検
出することができる、すなわち回転体の軸1の偏心量を
より一層高精度に検出することが可能となる。
【0038】尚、本発明は上記各実施例に限定されるも
のではなく、次のようにしても同様に実施できるもので
ある。 (a)第4の実施例として、図6にその概要図を示すよ
うに、前記第2の実施例と第3の実施例とを組み合わせ
た構成とすることにより、より一層精度の高いセンシン
グを行なうことが可能となる。なお、図6において、1
5,16,17,18は、前記第1の実施例の偏心検出
装置本体をそれぞれ示している。
【0039】(b)上記各実施例では、回転体の軸1に
設けられた測定歯車2の位置を検出する位置検出手段と
して、電磁ピックアップを用いる場合について説明した
が、これに限らず、位置検出手段として、その他の手段
を用いることも可能である。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転体に設けられた測定歯車の位置を検出する位置検出手
段と、位置検出手段による初期状態時の検出信号を記憶
する記憶手段と、位置検出手段による回転状態時の検出
信号と、記憶手段に記憶された検出信号との時間ずれを
比較し、当該比較値に基づいて回転体の偏心量を算出す
る偏心量演算手段とを備えて偏心検出装置本体を構成
し、さらに必要に応じて、上記偏心検出装置本体を、回
転体に対してX−Y方向にそれぞれ配置し、各方向の偏
心量に基づいて、回転体の偏心の方向および偏心量を算
出する手段を備えるか、あるいは上記偏心検出装置本体
を、回転体を挟んで対向する位置にそれぞれ配置し、各
々の偏心量を差動入力として加算演算することにより、
回転体の最終的な偏心量を算出する手段を備え、位置検
出手段による初期状態時の検出信号と回転状態時の検出
信号との時間ずれを比較することにより、回転体の偏心
量を検出するようにしたので、設置時に種々の調整を行
なうことなく、回転体の偏心量、および必要に応じて偏
心の方向を高精度に検出することが可能な高信頼度の偏
心検出方法および装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による偏心検出方法および装置の第1の
実施例を示す概要図。
【図2】同第1の実施例における検出波形の一例を示す
図。
【図3】同第1の実施例における測定原理を説明するた
めの概念図。
【図4】本発明による偏心検出装置の第2の実施例を示
す概要図。
【図5】本発明による偏心検出装置の第3の実施例を示
す概要図。
【図6】本発明による偏心検出装置の第4の実施例を示
す概要図。
【符号の説明】 1…回転体の軸、2…測定歯車、3…電磁ピックアッ
プ、4…検出回路、5…RAM、6…ROM、7…CP
U、11,12…偏心検出装置本体、13,14…偏心
検出装置本体、15,16,17,18…偏心検出装置
本体。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タービン等の回転体の軸の偏心量を検出
    する方法において、 前記回転体に設けられた測定歯車の位置を検出する位置
    検出手段を備え、当該位置検出手段による初期状態時の
    検出信号と回転状態時の検出信号との時間ずれを比較す
    ることにより、前記回転体の偏心量を検出するようにし
    たことを特徴とする偏心検出方法。
  2. 【請求項2】 タービン等の回転体の軸の偏心量を検出
    する装置において、 前記回転体に設けられた測定歯車の位置を検出する位置
    検出手段と、 前記位置検出手段による初期状態時の検出信号を記憶す
    る記憶手段と、 前記位置検出手段による回転状態時の検出信号と、前記
    記憶手段に記憶された検出信号との時間ずれを比較し、
    当該比較値に基づいて前記回転体の偏心量を算出する偏
    心量演算手段と、 を備えて成ることを特徴とする偏心検出装置。
  3. 【請求項3】 前記請求項2に記載の偏心検出装置本体
    を、前記回転体に対してX−Y方向にそれぞれ配置し、 前記各方向の偏心量に基づいて、前記回転体の偏心の方
    向および偏心量を算出する手段を付加して成ることを特
    徴とする偏心検出装置。
  4. 【請求項4】 前記請求項2に記載の偏心検出装置本体
    を、前記回転体を挟んで対向する位置にそれぞれ配置
    し、 前記各々の偏心量を差動入力として加算演算することに
    より、前記回転体の最終的な偏心量を算出する手段を付
    加して成ることを特徴とする偏心検出装置。
JP4362194A 1994-03-15 1994-03-15 偏心検出方法および装置 Pending JPH07253375A (ja)

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