JPH10227700A

JPH10227700A - 振動・温度検出用一体型センサ

Info

Publication number: JPH10227700A
Application number: JP3079997A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Saeki; 正弘佐伯; Munehito Yamaki; 宗人山木
Original assignee: Toyobo Co Ltd; Fuji Ceramics Corp
Current assignee: Toyobo Co Ltd; Fuji Ceramics Corp
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 1998-08-25

Abstract

(57)【要約】【課題】異常部分を正確に特定することができ、温度
検出の信頼性を高めることができ、且つセンサのコスト
を低減することができる振動・温度検出用一体型センサ
を提供する。【解決手段】被測定物に取り付けられるケース内に振
動センサ３と温度センサ４とを収納し、温度センサ４
を、被測定物に対して非接触状態で被測定物表面の近傍
に配置した一体型センサであり、振動と温度を同一測定
点にて同時に検出することができるため異常箇所を正確
に特定することができ、温度センサは振動する被測定物
に対して非接触の状態で温度検出を行うため、温度測定
の信頼性を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生産物の品質管理
や設備診断を行うことを目的として、特に大規模な生産
設備に配備されている回転機械や電動機の運転状態を常
時観測し解析するために、それら回転機械、電動機の振
動及び温度を検出する一体型センサに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の生産設備における回転機
械や電動機等の運転状態をリアルタイムで観測すること
により、異常を早期に発見したり、或いは回転機械や電
動機の劣化傾向を把握することによって寿命の予測、い
わゆる設備の診断を行ったり、または設備の運転状態と
密接に関連する生産物を品質管理することが行われてい
る。上記回転機械や電動機の運転状態を観測する方法と
しては、従来は振動を検出する方法が一般的であった
が、近年、振動の検出に加え、回転機械や電動機の表面
温度を観測することの重要性が認識されつつある。

【０００３】振動検出と温度検出を共に行う場合、振動
は例えば電動機外壁に直接取り付けられた振動センサに
よって検出され、また、表面温度についてはその振動セ
ンサとは別の部位の電動機外壁に直接取り付けられた温
度センサによって検出されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
観測方法では、振動センサと温度センサの測定点が一致
していないことから、例えば異常が生じた場合にその位
置を正確に特定することができないという問題がある。
また、従来の温度センサの配置は、被測定物に対して直
接接触させるものであるため、被測定物の振動をまとも
に受けることになって損傷するか、または寿命が短くな
り、結果として信頼性が低いという問題がある。さらに
また、検知信号を出力するため配線を、振動センサと温
度センサからそれぞれ別々に延設しなければならず、観
測点を多数設けると、配線コストが高くなるという問題
もある。

【０００５】本発明は以上のような従来の振動及び温度
を観測する場合における課題を考慮してなされたもので
あり、異常部位を正確に特定することができ、温度検出
の信頼性を高めることができ、且つ配線コストを低減す
ることができる振動・温度検出用一体型センサを提供す
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、被測定面に直
交する線上に振動センサと温度センサが配置されるよう
に各センサをケース内に収納するとともに、振動センサ
をケースに固定し、温度センサを、被測定面近傍且つ被
測定面に対して非接触状態でケースに保持してなる振動
・温度検出用一体型センサである。

【０００７】本発明においては、ケースにおける被測定
面と接触する側に、被測定面に取り付けられている金具
と結合し得る結合軸を突設し、該結合軸内に温度センサ
を収納することができる。また、上記結合軸はねじ軸で
構成することができる。

【０００８】また、本発明においては、ケースにおける
被測定面と接触する側に、磁石を枠状に配置し、該枠の
中心部に温度センサを保持することもできる。この場
合、温度センサは被測定面に向けて弾発的に付勢させる
ことが好ましい。本発明において、温度センサの少なく
ともその先端には弾性体を備えることが好ましい。

【０００９】本発明に従えば、被測定物の振動は、被測
定物に取り付けられたケースを介して振動センサから検
出され、被測定物の表面温度は、その振動センサと同軸
上であって被測定物の近傍に保持されている温度センサ
により非接触で検出される。

【００１０】また、結合軸内に温度センサを収納した本
発明に従えば、温度センサを被測定物に近接させること
ができるとともに、予め被測定面に取り付けられている
被結合金具に対してその結合軸を結合させれば、一体型
センサを簡便に着脱することができる。ケースにおける
被測定面と接触する側に、磁石を枠状に配置した本発明
に従えば、被測定物の任意の箇所に一体型センサを取り
付けることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した好ましい実施
の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本
発明の一体型センサの基本構成を示したものである。同
図において、一体型センサ１は、被測定面に固定される
防水構造のステンレス製筒状ケース（以下ケースと略称
する）２内に、振動センサ３と温度センサ４とを収納し
たものであり、これら振動センサ３と温度センサ４は、
被測定面に直交する軸線Ｌ上に直列に配列され、温度セ
ンサ４が被測定面側に配置される。

【００１２】上記温度センサ４は、被測定面に対し非接
触状態にてその被測定面の表面温度を測定するものであ
り、測定範囲が０〜１５０℃である例えばサーミスタか
ら構成され、ケース２下面から突設された結合軸として
のねじ軸５内に収納されている。また、温度センサ４と
ねじ軸５内壁とに生じる隙間には、例えばシリコンゴム
系充填剤のような弾性体が充填されており、温度センサ
４のシール及び緩衝材として機能するようになってい
る。温度変化に応じて温度センサ４から検出される電気
抵抗値は、リード線４ａ，４ａ´から取り出されるよう
になっている。なお、上記ねじ軸５の胴部には雄ねじが
形成されており、被測定物に予め固着されている金具と
しての補助金具（後述する）のねじ孔と螺合するように
なっている。

【００１３】以下、各部の構成について詳しく説明す
る。振動センサ３は、振動を圧電効果を利用して計測す
るものであり、本実施形態では、圧縮型の圧電型加速度
計を利用している。この振動センサ３は、リング状の二
枚の圧電セラミックス板３ｂ，３ｂ´の間に、同じくリ
ング状の電極板３ｃを挟み込み、上側の圧電セラミック
ス板３ｂ上に負荷質量としてのリング状のおもり３ａを
載置し、そのおもり３ａ，上側圧電セラミックス板３
ｂ，電極板３ｃ，下側圧電セラミックス板３ｂ´に締付
けねじ３ｄを貫通させ、次いで締付けねじ３ｄの先端部
に形成されている雄ねじ部を、ねじ軸５の内壁に形成さ
れている雌ねじ部と螺合させることにより、ケース２内
に振動センサ３を固定するようになっている。

【００１４】従って、上側圧電セラミックス板３ｂの上
面と下側圧電セラミックス板３ｂ´の下面は電気的に接
続されており、ケース２に対して上下方向の振動が加え
られると、上側圧電セラミックス３ｂの上面には、加え
られた振動に応じた電圧が発生することになり、この電
圧は、電極板３ｃにはんだ付けされて延設されるリード
線３ｅ及びケース２にはんだ付けされて延設されるリー
ド線３ｅ´から取り出される。なお、図中、符号６はリ
ード線３ｅ，３ｅ´及びリード線４ａ，４ａ´を集合さ
せた同軸ケーブルである。

【００１５】上記した振動センサ３からは、振動数によ
って周波数の変化する電圧が得られ、振動の強さととも
に振動数が測定できる。本実施形態に用いた振動センサ
３における振動数の検出範囲は、５Hz〜１０，０００Hz
である。

【００１６】図２は上記一体型センサ１の使用状態を示
したものであり、被測定物としての電動モータ１０の外
壁面（被測定面）に取り付けた状態を示している。同図
において、電動モータ１０の外壁面１０ａには、エポキ
シ系接着剤１１を用いて予めリング状の補助金具（金
具）１１が固着されている。

【００１７】この補助金具１２中央にはねじ孔１２ａが
形成されており、このねじ孔１２ａに、上記した一体型
センサ１に突設されているねじ軸５が螺合される。ま
た、ねじ軸５が補助金具１２に締め付けられた状態にお
いて、ねじ軸５の下端面と電動モータ１０の外壁面１０
ａとの間には若干の隙間ｔが確保されるようになってお
り、その隙間ｔには空気層が封じ込まれた状態となって
いる。

【００１８】このような構成において、温度センサ４は
電動モータ１０の外壁面１０ａと接触しておらず、従っ
て本実施形態の一体型センサ１では、補助金具１２を介
して伝わる熱伝導及び空気層を伝わる放射により、電動
モータ１０の外壁面１０ａの表面温度を間接的に測定す
ることになる。

【００１９】一方、振動センサ３を収納しているケース
は、締め付けに便利なように六角ナット状に形成されて
おり、ケース２の下面は取付金具１２の上面と密着して
いるため、電動モータ１０の振動を直接的に測定するこ
とができる。

【００２０】このように、本実施形態の一体型センサ１
では、補助金具１２のねじ孔に対して一体型センサ１の
ねじ軸５を締め付けることにより、電動モータ１０の外
壁面１０ａから若干離れた状態で温度センサ４を位置決
めすることができる。また、締め戻しを行うことによ
り、一体型センサ１を被測定物に簡便に着脱することが
できる。

【００２１】なお、上記した実施形態では螺合によって
一体型センサを固定する構成であったが、これに限ら
ず、例えばねじ軸を雄型、補助金具を雌型からなるカプ
ラで構成することもできる。

【００２２】図３は本発明の一体型センサの他の実施形
態を示したものであり、図３( ｂ)は同図( ａ) に示す
温度センサ部分を拡大して示したものである。なお、図
３において、図１と同じ構成要素については同一符号を
付してその説明を省略する。

【００２３】図３( ａ) に示す一体型センサ２０では、
筒状の金属製ケース２１の下部（取付け側端部）にスカ
ート部２０ａが形成されており、そのスカート部２０ａ
内にリング状（枠状）の磁石２２が固着され、その磁石
２２の吸着作用によって一体型センサ２０を被測定物の
外壁面に着脱できるように構成されている。

【００２４】おいて、金属製ケース２１内には、振動セ
ンサ３と、その振動センサ３と同軸上で且つ振動センサ
３の下方（取付け側）に配置された温度センサ４とが収
納されており、温度センサ４は、被測定物外壁面から若
干離れた部位に配置されている。

【００２５】詳しくは、金属製ケース２１内の磁石２１
上面に跨って円板部２０ｂを有し、この円板部２０ｂの
中心に貫通孔２０ｃが形成され、この貫通孔２０ｃの縁
部から下向きに筒状ガイド２０ｄが形成されている。ま
た、この筒状ガイド２０ｄ内には、図３( ｂ) に示すよ
うに、筒状ガイド２０ｄ内壁に沿って移動し得るスリー
ブ２０ｅが挿入されており、筒状ガイド２０ｄとスリー
ブ２０ｅとの隙間には圧縮コイルばね２０ｆが配置さ
れ、スリーブ２０ｅの鍔部と当接してそのスリーブ２０
ｅを下向きに付勢するようになっている。

【００２６】温度センサ４は上記スリーブ２０ｅ内の下
端寄りに配置され、スリーブ２０ｅ内に充填されたシリ
コン接着剤等の弾性材２０ｆによって被測定面から隙間
ｔが確保されるように位置決めされている。

【００２７】このような構成において、磁石２２を被測
定物に吸着させることにより一体型センサ２０を取り付
けると、スリーブ２０ｅの下端が被測定物外壁面と当接
し、その外壁面が曲面で構成されている場合には圧縮コ
イルばね２０ｆの付勢力に抗してスリーブ２０ｅが矢印
Ａ方向に引き込まれる。それにより、温度センサ４は被
測定物外壁面から常に一定の隙間ｔを維持することがで
きる。換言すれば、温度センサ４を被測定面に対して非
接触状態に維持することができる。

【００２８】このように金属製ケース２１の取付け側に
磁石を備えた構成の一体型センサによれば、測定箇所を
任意を選択することができるとともに、一体型センサの
着脱を簡便に行える。

【００２９】上記した実施形態の一体型センサによれ
ば、被測定物が発生する振動は振動センサによって検出
され、被測定物から生じる温度は、その振動センサと同
軸上であって被測定物近傍に配置された温度センサによ
って検出され、検出時において温度センサは、被測定物
の温度を非接触状態にて検出する。

【００３０】図４は上記一体型センサを用いて構成され
る回転機器診断システムのブロック図である。同図に示
す診断システムは、被測定物としての回転機器Ｍを、振
動と温度の双方から同時に監視を行うことにより異常を
早期に発見したり、回転機器Ｍをリアルタイムに監視す
ることで劣化傾向の把握と寿命の予測をするものであ
り、回転機器Ｍに取り付けた一体型センサ１から得られ
る振動信号及び温度信号をインターフェイス３０を介し
て多重伝送システムに接続し、その多重伝送システムと
接続されたコンピュータ３１によって回転機器をリアル
タイムで監視するようになっている。具体的には、コン
ピュータ３１の画面３１ａ上に測定データ、寿命予測、
警報監視に関する情報等を表示するようになっている。
図４中、符号３２は伝送制御ユニットであり、符号３３
はコンピュータ３１の画面上に表示された各種情報等を
出力するためのプリンタである。

【００３１】また、本発明において温度センサは上記実
施形態ではサーミスタで構成したが、これに限らず、被
測定物の運転温度に応じて例えば熱電対等の温度センサ
を使用することができる。

【００３２】また、本発明の一体型センサは、電動モー
タ，送風機，各種ポンプ，各種圧縮機等の機器に適用す
ることができる。また、本発明の一体型センサに防水ゴ
ムカバーを装着して一体型センサを保護すれば、信頼性
をより高めることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の一体型センサによれば、振動センサと温度セン
サが同軸上に配置されているため、異常部分を正確に特
定することができ、温度センサは被測定物に対し非接触
状態で被測定物の温度を検出するため被測定物の振動を
受けず、信頼性を高めることができる。また、振動セン
サのリード線と温度センサのリード線とを集合させるこ
とができるため、センサから延設される配線のコストを
低減することができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一体型センサの実施形態を示す縦断面
図である。

【図２】本発明を被測定物に取り付けた状態を示す説明
図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。

【図４】本発明の一体型センサを用いた診断システムの
ブロック図である。

【符号の説明】

１一体型センサ２ケース３振動センサ４温度センサ５ねじ軸６同軸ケーブル１０被測定物１２補助金具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定面に直交する線上に振動センサと
温度センサが配置されるように各センサをケース内に収
納するとともに、前記振動センサを前記ケースに固定
し、前記温度センサを、前記被測定面近傍且つ被測定面
に対して非接触状態で前記ケースに保持してなることを
特徴とする振動・温度検出用一体型センサ。
【請求項２】前記ケースにおける前記被測定面と接触
する側に、前記被測定面に取り付けられている金具と結
合し得る結合軸が突設され、該結合軸内に前記温度セン
サが収納されている請求項１記載の振動・温度検出用一
体型センサ。
【請求項３】前記結合軸がねじ軸で構成されている請
求項２記載の振動・温度検出用一体型センサ。
【請求項４】前記ケースにおける前記被測定面と接触
する側に、磁石を枠状に配置し、該枠の中心部に前記温
度センサを保持してなる請求項１記載の振動・温度検出
用一体型センサ。
【請求項５】前記温度センサが前記被測定面に向けて
弾発的に付勢されている請求項４記載の振動・温度検出
用一体型センサ。
【請求項６】前記温度センサの少なくともその先端に
弾性体が備えられている請求項１〜５のいずれかに記載
の振動・温度検出用一体型センサ。