JPH073325B2 - 光学式軸捩計 - Google Patents
光学式軸捩計Info
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- JPH073325B2 JPH073325B2 JP8661886A JP8661886A JPH073325B2 JP H073325 B2 JPH073325 B2 JP H073325B2 JP 8661886 A JP8661886 A JP 8661886A JP 8661886 A JP8661886 A JP 8661886A JP H073325 B2 JPH073325 B2 JP H073325B2
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- shaft
- receiving sensor
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転軸の捩れ量を求めるために利用される光学
式軸捩計に関する。
式軸捩計に関する。
〔従来の技術〕 従来の光学式軸捩計を第３図以降により説明する。まず
第３図に示す如く軸１の外周面上にこの長手方向にある
任意の間隔ｌを存して一対の固定環2,3が固定され、そ
のうちの一方の固定環２に捩計本体４が固着され、これ
と対向する状態で他方の固定環３に反射鏡５が固着され
ている。また軸１にはリード線６を介して前記本体４の
後述する光源に接続する電源基盤７と、リード線８を介
して本体４の後述する受光センサに接続するアンプ９が
それぞれ固定されている。その電源基盤７は図示しない
がスリップリング及びブラシを介して軸１以外の非回転
体部に設置された電源装置に接続され、アンプ９は図示
省略の伝送装置に連結されて更に前記同様に非回転体部
に設置されたデータ収録装置及び解析処理装置に接続さ
れている。
第３図に示す如く軸１の外周面上にこの長手方向にある
任意の間隔ｌを存して一対の固定環2,3が固定され、そ
のうちの一方の固定環２に捩計本体４が固着され、これ
と対向する状態で他方の固定環３に反射鏡５が固着され
ている。また軸１にはリード線６を介して前記本体４の
後述する光源に接続する電源基盤７と、リード線８を介
して本体４の後述する受光センサに接続するアンプ９が
それぞれ固定されている。その電源基盤７は図示しない
がスリップリング及びブラシを介して軸１以外の非回転
体部に設置された電源装置に接続され、アンプ９は図示
省略の伝送装置に連結されて更に前記同様に非回転体部
に設置されたデータ収録装置及び解析処理装置に接続さ
れている。
前記捩計本体４は第４図に示す如く上下に一対のパイプ
10,11を挿着した構成で、その下部パイプ11内の基端寄
り部には集光レンズ12が支持筒13を介して固定されてい
ると共に、その更に基端側内部に前記リード線６を介し
て電源基盤７と接続した光源であるレーザー光発光装置
（以下単にレーザと称する）14が支持枠15を介して固定
されている。なおこのレーザ14は前記集光レンズ12の光
軸線CL1上に位置して設けられて、レーザー光を該集光
レンズ12を通してその光軸線CL1に沿い前記反射鏡５に
向けて出せるようになっている。またその下部パイプ11
の先端には先細となるテーパー管16が同軸線上に連続配
置するべく接続固定されている。
10,11を挿着した構成で、その下部パイプ11内の基端寄
り部には集光レンズ12が支持筒13を介して固定されてい
ると共に、その更に基端側内部に前記リード線６を介し
て電源基盤７と接続した光源であるレーザー光発光装置
（以下単にレーザと称する）14が支持枠15を介して固定
されている。なおこのレーザ14は前記集光レンズ12の光
軸線CL1上に位置して設けられて、レーザー光を該集光
レンズ12を通してその光軸線CL1に沿い前記反射鏡５に
向けて出せるようになっている。またその下部パイプ11
の先端には先細となるテーパー管16が同軸線上に連続配
置するべく接続固定されている。
一方前記上部パイプ10の先端部には同軸線上に接続して
短管17が固定され、この内部に拡大レンズ18が支持筒19
を介して固定されている。またその上部パイプ10の基端
部には前記アンプ９にリード線８を介して接続した受光
センサー20が支持枠21を介して固定されている。この受
光センサー20は第５図に示す如く多数の半導体素子をＸ
−Ｘ方向に一列に組み並べた帯片状の構成即ち、一次元
位置検出素子で、前記反射鏡５からの反射光を受光でき
るように前記拡大レンズ18の光軸線CL2上にこれと直交
する状態で且つ前記本体４の底面4aと略平行なｘ−ｘ線
上に沿って設置されて、その受光センサー20に対する反
射鏡５からの反射光の受光点がＸ−Ｘ方向に変化するこ
とにより出力電圧が異なるようになっている。
短管17が固定され、この内部に拡大レンズ18が支持筒19
を介して固定されている。またその上部パイプ10の基端
部には前記アンプ９にリード線８を介して接続した受光
センサー20が支持枠21を介して固定されている。この受
光センサー20は第５図に示す如く多数の半導体素子をＸ
−Ｘ方向に一列に組み並べた帯片状の構成即ち、一次元
位置検出素子で、前記反射鏡５からの反射光を受光でき
るように前記拡大レンズ18の光軸線CL2上にこれと直交
する状態で且つ前記本体４の底面4aと略平行なｘ−ｘ線
上に沿って設置されて、その受光センサー20に対する反
射鏡５からの反射光の受光点がＸ−Ｘ方向に変化するこ
とにより出力電圧が異なるようになっている。
上記構成において、軸１が回転しているときに負荷が掛
ると、その軸１は伝達される馬力に相応して捩れが生じ
る。このために一方の固定環２に固定された本体４と他
方の固定環３に固定された反射鏡５との間に該軸１の捩
れによる位相差Δが生じる。
ると、その軸１は伝達される馬力に相応して捩れが生じ
る。このために一方の固定環２に固定された本体４と他
方の固定環３に固定された反射鏡５との間に該軸１の捩
れによる位相差Δが生じる。
この軸１の捩れによる位相差Δを検出するには、まず図
示省略の電源スイッチを入れ、ブラシ及びスリップリン
グを介して電源基盤７に通電してレーザ14を点灯させ
る。これにてそのレーザ14から発せられた光が集光レン
ズ12を通って反射鏡５に照射され、その反射光が拡大レ
ンズ18を通って受光センサー20に照射される。この際そ
の反射光は軸捩れによる位相差Δに対応して受光センサ
ー20のＸ−Ｘ方向に位置を変えて照射されることにな
り、その光を受けた受光センサー20は該光の照射位置
（受光点）に相応した電圧を出力する。その出力電圧が
リード線８を介してアンプ９に伝送されて増幅された後
に、図示省略の伝送装置によって別途設置されたデータ
収録装置及び解析処理装置に伝送されて、軸１の捩れに
よる位相差Δの検出・計測が行われるようになる。
示省略の電源スイッチを入れ、ブラシ及びスリップリン
グを介して電源基盤７に通電してレーザ14を点灯させ
る。これにてそのレーザ14から発せられた光が集光レン
ズ12を通って反射鏡５に照射され、その反射光が拡大レ
ンズ18を通って受光センサー20に照射される。この際そ
の反射光は軸捩れによる位相差Δに対応して受光センサ
ー20のＸ−Ｘ方向に位置を変えて照射されることにな
り、その光を受けた受光センサー20は該光の照射位置
（受光点）に相応した電圧を出力する。その出力電圧が
リード線８を介してアンプ９に伝送されて増幅された後
に、図示省略の伝送装置によって別途設置されたデータ
収録装置及び解析処理装置に伝送されて、軸１の捩れに
よる位相差Δの検出・計測が行われるようになる。
その計測作用を第６図及び第７図により説明すると、軸
１の無負荷時はレーザ14からの光が反射鏡５で点０′で
反射されて、受光センサー20のＸ−Ｘ方向のゼロ点０に
て受光される。この時の出力電圧はVOとなる。これに対
して負荷時にはレーザ14からの光が反射鏡５で点Ｐ′
（Ｐ′〜Ｏ′は軸１の捩れによる位相差Δ）で反射され
て、受光センサー20のＸ−Ｘ方向の点Ｐにて受光され、
その受光センサー20の出力電圧はVpとなる。こうして得
られた出力電圧VOとVpから予めデータを取って求めてお
いた校正曲線により前記軸１の捩れによる位相差Δが解
析されて求められるようになる。
１の無負荷時はレーザ14からの光が反射鏡５で点０′で
反射されて、受光センサー20のＸ−Ｘ方向のゼロ点０に
て受光される。この時の出力電圧はVOとなる。これに対
して負荷時にはレーザ14からの光が反射鏡５で点Ｐ′
（Ｐ′〜Ｏ′は軸１の捩れによる位相差Δ）で反射され
て、受光センサー20のＸ−Ｘ方向の点Ｐにて受光され、
その受光センサー20の出力電圧はVpとなる。こうして得
られた出力電圧VOとVpから予めデータを取って求めてお
いた校正曲線により前記軸１の捩れによる位相差Δが解
析されて求められるようになる。
なお、その軸１の捩れによる位相差Δを検出すること
で、その値から例えば軸馬力が求められる。即ち、 の式により軸馬力が求められる。
で、その値から例えば軸馬力が求められる。即ち、 の式により軸馬力が求められる。
但し、SHPは軸馬力、ｎは毎秒回転数、Ｄは軸１の直
径、Ｇは軸１の弾性係数、ｌは固定環2,3間の水平距
離、ｒは軸１の中心より本体４の中心までの距離であ
る。
径、Ｇは軸１の弾性係数、ｌは固定環2,3間の水平距
離、ｒは軸１の中心より本体４の中心までの距離であ
る。
ところで、上述した従来の光学式軸捩計では、受光点の
変化をＸ−Ｘ方向成分のみに出力電圧が得られる一次元
位置検出素子を受光センサー20として用いているため、
該受光センサー20或いはアンプ，伝送装置及びデータ収
録装置等の一連の機器に何らかの原因でトラブルが発生
したときには、それ一系統だけであるので計測ができな
くなる問題があった。
変化をＸ−Ｘ方向成分のみに出力電圧が得られる一次元
位置検出素子を受光センサー20として用いているため、
該受光センサー20或いはアンプ，伝送装置及びデータ収
録装置等の一連の機器に何らかの原因でトラブルが発生
したときには、それ一系統だけであるので計測ができな
くなる問題があった。
この場合には軸１の回転を止めて修理するなどによりト
ラブルを解消すれば良いが、しかしながら船舶の試運転
時の軸馬力計測などにおいては、エンジンを止めて捩計
の補修を行なうのは大きな障害があり困難である。
ラブルを解消すれば良いが、しかしながら船舶の試運転
時の軸馬力計測などにおいては、エンジンを止めて捩計
の補修を行なうのは大きな障害があり困難である。
本発明は上記事情に鑑みなされ、一連（一系統）の機器
が仮に故障しても、軸の回転を止めて修理するなどせず
に、そのまま軸捩れの計測が確実にできるようになる非
常に簡便な光学式軸捩計を提供することを目的とする。
が仮に故障しても、軸の回転を止めて修理するなどせず
に、そのまま軸捩れの計測が確実にできるようになる非
常に簡便な光学式軸捩計を提供することを目的とする。
本発明の光学式軸捩計は、上記目的を達成すべく、受光
センサーを、多数の半導体素子が縦横方向に配置されて
矩形状に構成され、かつ対角線方向を前記回転軸の円周
方向と合わせて傾けてなり、受光点の位置を前記半導体
素子が並ぶ縦横方向の二成分で検出する二次元位置検出
素子から構成したことを特徴としている。
センサーを、多数の半導体素子が縦横方向に配置されて
矩形状に構成され、かつ対角線方向を前記回転軸の円周
方向と合わせて傾けてなり、受光点の位置を前記半導体
素子が並ぶ縦横方向の二成分で検出する二次元位置検出
素子から構成したことを特徴としている。
上記構成により、光源から発せられて反射鏡により反射
された光が受光センサーに照射されると、その受光セン
サーが二次元位置検出素子からなることで、軸捩れによ
る受光点の位置変化を半導体素子が並ぶ縦方向成分と同
横方向成分との両方の出力電圧として得ることができ、
これでそのいずれか一方の系統にトラブルが生じた場合
でも他方の系統で軸捩れの計測ができるようになる。
された光が受光センサーに照射されると、その受光セン
サーが二次元位置検出素子からなることで、軸捩れによ
る受光点の位置変化を半導体素子が並ぶ縦方向成分と同
横方向成分との両方の出力電圧として得ることができ、
これでそのいずれか一方の系統にトラブルが生じた場合
でも他方の系統で軸捩れの計測ができるようになる。
以下本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明す
る。なおその図中前記第３図以降に示した従来のものと
均等構成部材は同一符号を付して説明の簡略化を図ると
共に、捩計本体４と対向配置する反射鏡５側は従来同様
であるので図示省略する。
る。なおその図中前記第３図以降に示した従来のものと
均等構成部材は同一符号を付して説明の簡略化を図ると
共に、捩計本体４と対向配置する反射鏡５側は従来同様
であるので図示省略する。
ここで、捩計本体４の上部パイプ10の基端部に支持枠21
を介して受光センサー30が固定されている。この受光セ
ンサー30は二次元位置検出素子であって、第２図に示す
如く多数の半導体素子を縦横即ち、Ｘ−Ｘ方向とこれと
直交するＹ−Ｙ方向とに組み合せて矩形状に構成された
構造で、光の照射による受光点をＸ−Ｘ方向とＹ−Ｙ方
向との両方向成分の出力電圧として得ることができるも
のである。またこの受光センサー30はこのＸ−Ｘ方向と
Ｙ−Ｙ方向とが前記本体４の底面4aに略平行なｘ−ｘ線
に対して略45度の角度で傾く状態となるようにして設置
されている。
を介して受光センサー30が固定されている。この受光セ
ンサー30は二次元位置検出素子であって、第２図に示す
如く多数の半導体素子を縦横即ち、Ｘ−Ｘ方向とこれと
直交するＹ−Ｙ方向とに組み合せて矩形状に構成された
構造で、光の照射による受光点をＸ−Ｘ方向とＹ−Ｙ方
向との両方向成分の出力電圧として得ることができるも
のである。またこの受光センサー30はこのＸ−Ｘ方向と
Ｙ−Ｙ方向とが前記本体４の底面4aに略平行なｘ−ｘ線
に対して略45度の角度で傾く状態となるようにして設置
されている。
而して、上述した本発明の光学式軸捩計では、計測作用
自体は前述した従来の場合と略同様であって、軸１が回
転しているときに負荷が掛ると、その軸１は伝達される
馬力に相応して捩れが生じ、本体４と反射鏡５との間に
該軸１の捩れによる位相差Δが生じる。この際に光源で
あるレーザ14からの光が集光レンズ12を通って反射鏡５
に照射され、その反射光が拡大レンズ18を通って受光セ
ンサー30に照射される。ここでその光は前記軸１の捩れ
による位相差Δに対応して常にｘ−ｘ線上にて位置を変
えて受光センサー30に照射されることになり、その光を
受けた受光センサー30は該光の照射位置（受光点）に相
応したＸ−Ｘ方向成分の出力電圧とＹ−Ｙ方向成分の出
力電圧とを得る。その両出力電圧が図示省略したアンプ
9,伝送装置を介してそれぞれ別途設置されたデータ収録
装置及び解析処理装置に伝送されるようになる。
自体は前述した従来の場合と略同様であって、軸１が回
転しているときに負荷が掛ると、その軸１は伝達される
馬力に相応して捩れが生じ、本体４と反射鏡５との間に
該軸１の捩れによる位相差Δが生じる。この際に光源で
あるレーザ14からの光が集光レンズ12を通って反射鏡５
に照射され、その反射光が拡大レンズ18を通って受光セ
ンサー30に照射される。ここでその光は前記軸１の捩れ
による位相差Δに対応して常にｘ−ｘ線上にて位置を変
えて受光センサー30に照射されることになり、その光を
受けた受光センサー30は該光の照射位置（受光点）に相
応したＸ−Ｘ方向成分の出力電圧とＹ−Ｙ方向成分の出
力電圧とを得る。その両出力電圧が図示省略したアンプ
9,伝送装置を介してそれぞれ別途設置されたデータ収録
装置及び解析処理装置に伝送されるようになる。
この計測作用を軸１の負荷時と無負荷時（ゼロ点）双方
について行なうことで、第７図に示した如くＸ−Ｘ方向
のVO（無負荷時のゼロ点０の出力電圧）とVp（負荷時の
点Ｐの出力電圧）とから予めデータを取って求めておい
た校正曲線により前記軸１の捩れによる位相差Δが解析
されて求められる。これと同様にＹ−Ｙ方向のVOとVpと
から校正曲線を介して前記軸１の捩れによる位相差Δが
解析されて求められるようになる。
について行なうことで、第７図に示した如くＸ−Ｘ方向
のVO（無負荷時のゼロ点０の出力電圧）とVp（負荷時の
点Ｐの出力電圧）とから予めデータを取って求めておい
た校正曲線により前記軸１の捩れによる位相差Δが解析
されて求められる。これと同様にＹ−Ｙ方向のVOとVpと
から校正曲線を介して前記軸１の捩れによる位相差Δが
解析されて求められるようになる。
本発明は上述した如く、受光点の位置の変化を多数の半
導体素子が並ぶ縦方向の成分と横方向の成分との両方で
出力電圧で得ることができ、縦方向と横方向とのいずれ
か一方の系統にトラブルが生じた場合でも軸の回転を止
めて修理するなどせずに、そのまま他方の系統で軸捩れ
の計測が確実にできる非常に簡便な光学式軸捩計とな
る。
導体素子が並ぶ縦方向の成分と横方向の成分との両方で
出力電圧で得ることができ、縦方向と横方向とのいずれ
か一方の系統にトラブルが生じた場合でも軸の回転を止
めて修理するなどせずに、そのまま他方の系統で軸捩れ
の計測が確実にできる非常に簡便な光学式軸捩計とな
る。
第１図はこの発明の一実施例を示す捩計本体部の断面
図、第２図は第１図のII−II線に沿う矢視図、第３図は
従来例を示す一部省略した断面図、第４図は同従来例の
捩計本体部の断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う
矢視図、第６図及び第７図はそれぞれ作用説明図であ
る。 １…回転軸、５…反射手段（反射鏡）、14…光源（レー
ザー光発光装置）、30…受光センサー（二次元位置検出
素子）。
図、第２図は第１図のII−II線に沿う矢視図、第３図は
従来例を示す一部省略した断面図、第４図は同従来例の
捩計本体部の断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う
矢視図、第６図及び第７図はそれぞれ作用説明図であ
る。 １…回転軸、５…反射手段（反射鏡）、14…光源（レー
ザー光発光装置）、30…受光センサー（二次元位置検出
素子）。
Claims (1)
- 【請求項１】回転軸の外周面上に、この長手方向に対向
して光源と該光源からの光を反射する反射手段と該反射
手段からの光を受光してその受光点位置を検出する受光
センサーとを設けてなる光学式軸捩計において、前記受
光センサーは、多数の半導体素子が縦横方向に配置され
て矩形状に構成され、かつ対角線方向を前記回転軸の円
周方向と合わせて傾けてなり、受光点の位置を前記半導
体素子が並ぶ縦横方向の二成分で検出する二次元位置検
出素子からなることを特徴とする光学式軸捩計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8661886A JPH073325B2 (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 光学式軸捩計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8661886A JPH073325B2 (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 光学式軸捩計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62242808A JPS62242808A (ja) | 1987-10-23 |
| JPH073325B2 true JPH073325B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=13892010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8661886A Expired - Lifetime JPH073325B2 (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 光学式軸捩計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073325B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3280980B1 (en) * | 2015-04-10 | 2022-07-20 | Micro Motion, Inc. | Measuring a spatiotemporal relationship between two positions of a vibratory flow tube in a vibratory flow meter |
-
1986
- 1986-04-15 JP JP8661886A patent/JPH073325B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62242808A (ja) | 1987-10-23 |
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