JPS60207013A

JPS60207013A - ゆるみ測定装置

Info

Publication number: JPS60207013A
Application number: JP59063605A
Authority: JP
Inventors: Shunzo Watanabe; 渡辺　俊三; Shinichi Noda; 伸一野田; Takeshi Suzuki; 武鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-03-31
Filing date: 1984-03-31
Publication date: 1985-10-18
Also published as: JPH0476053B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技１イｊ分野］本発明は回転電気のローターバー、櫟、コイル等をはじ
めとして、一般機械構造物のボルト、ノックビン、リベ
ツ１−等の結合部材のゆるみ度合を定量的に評価するゆ
るみ測定方法及びその装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点１最近の省エネルギー指向の影響によって、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ａｔｉのラッシュ電流による強
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。従って、この電磁振動のために、新製時には良好な
密着状態であった回転子鉄心のスロットとローターバー
との間にはギャップが発生し始める。このギャップをそ
のまま放置すると、そのローターバーは電磁振動で振動
してますますギャップが拡大し、そしてローターバーに
は（り返し疲労によるクラックが発生し、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っ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櫟においても、電磁振動力によっ
て鉄心のスロットと櫟との間及びコイルと撲との間には
ギャップが発生し始め、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
機にあって総始動回数５０００から　１ｏｏｏｏ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って
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１作業者の長年の経験と
肋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、模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ックビン、リベツ
１−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方法およびそ
の装置の開発が強く望まれていた。

Ｅ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（ることが可能なゆるみ測定方法お
よびその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系ｖ
Ｊ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！／ＩＩ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石
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４８，４ｂおよび外側間隔
片５等によっ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のスロットを貫通し
、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、この加振力はロッ
ド１１を伝達してローターバー７を加振する。このとき
ロッド１１を伝達する加振力は、力検出センサ１３によ
って検出され、ケーブル１４によって、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Ｄ−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って
検出させる。検出された振動信号は、ケーブル１７を通
って、ここでは図示していないゆるみ検出装置へ導かれ
る。加振力゛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−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
ものをめれば、単位加振力に対づる応答となる。

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はど最大値が大きい特徴がある。

すなわち、力の最大値ＦＩＩｌａ×と応答加速度の最大
値Ａ　ｍａｘの比（Ａｍａｘ　／　Ｆ　ｍａｘ　）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。このようにして〇−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　／ｐｍａｘ　）を把握しておき、この値と比
較することによっ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。

次に横のゆるみ具合を定量化する場合について述べる。

第６図は電気瀕械の固定子あるいは回転子の模２０を加
振器にて加振し、この時の撮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ｔｌｌ！２０は、積層鉄心２１のスロッ
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。この模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Ａ　ｍａｘの比（Ａｍａｘ　／　Ｆｍ
ａｘ　）も模２０のゆるみ具合と相関のあることから、
喫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。

さらにボルトやノックビン、リベット等のゆるみ具合に
ついても上述の場合と全く向（１こ１↓るみ具合を定ｍ
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２０に力検出センサ１３及び加速度センサ
１５を取りつけ、ロッド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。

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
コンビコータ等）より、発振器１０１に信号を送ると、
発振器１０１は連続波力）単発波かの切りかえスイッチ
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
よっ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（たとえばヂャージア
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バイパ
スフィルター１１２によって除去される。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１１４、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。さらにバイパスフィルター１１２を通過
した信号は絶対値回路１１６にて負側の信号を正側にＯ
■を基線として折りかえされる。一方、コンパレータ１
１７は、バイパスフィルター１１２より１〜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、フリップフロップ回路１１９とタイマー
Ｔｒ１２０とへ信号を送る。途中１−リガ−がかかった
旨を表示づるトリガーランプ１２１を点灯する。フリッ
プ７０ツブ回路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。これにょっ
°てピークホールド回路１２２には力信号の最大値Ｆ　
ｌｌ１ａｘが保持される。またピークホールド回路１４
２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、チャージアンプ１３１、バイパスフ
ィルター１３２、絶対値回路１３６を通って、その信号
の最大１１Ａｍａｘ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ＴＩ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ｉ・リガーがかかってから信号の最大
値がホールドされるまでの時間は最小必要であり、これ
は被測定物によって異るので、Ｔ１は可変調整できるよ
うになっている。タイマー１２４は演算制御器１００へ
信号を送る。これによって、演算制御器１００はピーク
ホールド終了と解し、スッチ１２６．１４６を順次開閉
して、Ａ　／　Ｄ変換器１２７によりＦ　ｗａｘ及びＡ
　ｇ＋ａｘ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Ａ　ｍ
ａｘ　／　Ｆ　ｍａｘを演算しこれを記憶する。その後
、フリップフロップ１１９に信号を送り、これを受けて
フリップ７０ツブ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
後発撮器１０１に信号を送り前述の一連の動作を既じめ
定めた回数くりがえず。

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
（Ａ　ｍａｘ　／　Ｆ　ｌｌ１ａｘ　）　ｍｅａｎ＝　
Σ　（Ａａ＋ａｘ／Ｆｍａｘ　）　ｉ　１０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１５０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った場
合はオーバーロード１１４によってオーバーロードが検
出され、入力に従ってオーバーロードランプ１１５又は
１３５が点灯づると共に演算制御器１００に対しオーバ
ーロードのあった旨が連絡される。これを受けて演算制
御器１００では、オーバーロードのあったデータを無視
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、数値入カキ−１７０によって
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−バ
ーや喫のゆるみ度合を定量的に評価できることにより、
これによって適切な保全、補修が可能となり、ローター
バーの破損や梗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。さらにポル
ｌ−やノックピン、リベッ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、
鏝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
ゆるみ測定方法及びその装置が提供できる。

【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図は回転電機の模にゆるみ測定方
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
例を示すブロック図である。１・・・回転軸、２・・・リブ、３ａ　、３ｂ　、３ｃ
・・・積層鉄心、４ａ、４１）・・・内側間隔片、５・
・・外側間隔片、６・・・ローター鉄心押え仮、７・・
・ローターバー、８・・・短絡環、９・・・保持環、１
０・・・加振器、１１・・ロッド、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、１７・・・ケ
ーブル、２０・・・梗、２１・・・鉄心、２２・・・コ
イル、１００・・・演締制御器、１０１・・・発振器、
１０３・・・パワーアンプ、１１０．１３０・・・入力
コネクター、１１１・・・増幅器、１１２，１３２・・
・バイパスフィルター、１１６．１３６・・・絶対値回
路、１１７・・・コンパレータ、１１８・・・１〜リガ
ーレベル設定器、１１９・・・フリップ７０ツブ、１２
０゜１２４・・・タイマー、１２２，１４２・・・ピー
クホールド１．１２６．１４’６・・・スイッチ、１２
７・・・Ａ／Ｄ変換器、１５０・・・表示ランプ、１５
１・・・表示器、１５２・・・プリンター、１６０・・
・しきい値設定器、１７０・・・数値入カキ−０出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第　１　図第２図第３図第４図第５図

Claims

【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振動量に応じた信
号の最大値との比をめ、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ことを特徴とするゆ
るみ測定方法。
（２）　被測定部材を加振する加振部及びこの加振部に
よる加振力を検出する力検出センサを具婦した加振器と
、この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応答振動量検出器ど、上記加振力に
応じた信号の最大値と上記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、この第１の手
段から複数回上記比の値を取込みその平均をめる第２の
演算手段と、この第２の手段からの平均値と予じめ定め
られたしきい値と比較する比較手段とを備え上記平均の
比の値及び上記しきい値との比較結果を表示するように
したゆるみ測定装置。
（３）加振器は、応答振１ｌｌＩ量を検出するセンサを
内蔵したことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記
載のゆるみ測定装置。
（４）応答振ｌｌｌ量検出器は、加速度検出センサを用
いたものであることを特徴とする特許請求の範囲第（２
）項記載のゆるみ測定装置。
（５）加振器は、その加振法として、正弦−波あるいは
連続正弦波によることを特徴とする特許請求の範囲第（
′２Ｊ項記載のゆるみ測定装置。