JPS63269021A - 小形振動計 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、構造物の振動を電気信号として検出し、撮
動のレベルを計測するための小形に形成された振動計に
関する。

〔従来の技術〕

電動機など１機械構造物の運転中に生じる振動は１回転
体自体の加工誤差や組文誤差などに基づく不釣合い状態
だけでなく、構成する部材の機械的、電気的な経年変化
たとえば部材相互間に生じるがたや、電動機の巻線溝内
の絶縁層の枯れによって生ずる隙間などにも適確な反応
を示すことから、構造物の振動レベルの計測は構造物の
異常を監視するために不可欠とされている。

従来１機械撮動の振動レベルは、一般に、振動の速度や
加速度を電気的に検出し、この検出された電気量を撮動
の大きさを指示する振動計に入力して計測している。回
転機械を多数使用する電力。

鉄鋼、化学などの産業分野における大をプラントでは、
プラントの稼働率を向上させかつ保守、修理を効果的番
こ実施するため、振動による機械の状態の監視が積極的
に行われ１通常、監視員が定期的に巡回して振動を計測
している。しかしながら。

は）撮動のセンサをそのつど取り付けて計測するから、
振動の計測位置やセンサの設置方法などが必ずしも一定
せず１個人差が生じる。

（２）振動のセンサと振動計本体とが分離しているため
、計測に労力と時間とを要する。

（３１被計測対象がほとんど回転機械であり、センサの
取付けや振動の計測が機械の運転中に行われるため、危
険を伴う場合があり、ときとして計測が不可能な場合も
生ずる。

（４）振動計の操作に専門の技術と経験とが必要である
。

などの問題がある。このため１重要度の高い機械では、
振動計のセンサのみを機械の被計測部位に固定し、遠方
で集中的に振動レベルを計測して機械の異常を監視する
集中監視方式がとられる傾向にあるが、機械のすぐ傍で
計測したい場合には、機械にはセンサしか取り付けられ
ていないことから、別の振動計が必要になる。このため
、振動センサから振動レベルの表示回路までの、振動レ
ベルの計測０表示に必要なすべての回路と電源とがケー
ス内に一体化された小形振動計が同−出願六番こよって
考案されこの問題の解決がはかられている（％願昭６０
−２０５５８１号）。さらに１表示される撮動レベルを
読取りやすくするため、表示装置のみをケースから着脱
可能とし、あらかじめ定められたケース上の複数位置に
移動できる。改良された／」−形根動計も提案されてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように１機械のすぐ傍で計測可能な小形振動計を
、従来のセンサに代わって集中監視に転用しようとする
場合の問題点は次の通りである。

まず、機械の振動レベルに比例したレベルの電気信号を
外部に出力する外部出力機能を持った小形振動計が同一
出願人によって考案されている（特願昭６１−０２２２
５５号）。しかしこの振動計を用いて集中監視を行なう
場合には、振動センサのみを被計測部位に取り付けて行
なう従来の集中監視の場合と同様５機械ごとに取り付け
た振動計個々の外部出力を常時監視することになる。こ
のため、従来と同様、設備、配線工事など膨大な費用が
必要になる。

一方、沢山の機械を有する大ｊ￥４’ラントでは。

はとんどの機械の振動監視が警報管理で行なわれている
。この警報管理は１機械ごとに設定された振動レベル以
内で機械が運転されているか否かを警報により判別する
ものであり、この判別を可能ならしめるものとして、振
動レベルの判定機能を有し、あらかじめ設定されたレベ
ルを越えると発光ダイオードを点滅させ警報を発生する
小形振動計が提案されている（特願昭６１−１８７２１
１号）。

このような小形振動計を集中監視に転用すれば。

設備、配線工事などの膨大な費用は必要としなくなるが
１発光ダイオードの点滅を遠方から目視するものである
から、異常振動を生じている機械を明確に特定すること
が困難な場合がある。

そこで、機械の傍で振動レベルの読取りが可能であると
ともに遠方から機械の異常の有無のみを、近赤外発光ダ
イオードが発する近赤外線を介して安価に集中監視位置
へ伝達する小形振動計が同一出願人により考案されてい
る（特願昭６１−２６５２８２号）、シかし、この小形
振動計は振動レベルの記憶機能を持たないため、異常に
なる以前の機械の状態がわからず、機械の修理もしくは
異常の再発防止対策上、必要な情報を与え得ないとい５
問題がある。

この発明の目的は、構造物の被監視部位にあらかじめ取
り付けておき、構造物の傍で振動レベルの読取りが可能
でありかつ機械の異常振動の有無を安価に集中監視位置
へ伝達する機能を備えうるとともに、以前の振動経緯を
記憶し、必要に応じてその記憶内容を呼び出せる機能を
持った小形振動計を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明によれば。

小形振動計を、共通のケース内に、構造物の振動を電気
信号として検出する振動センサと、前記検出された電気
信号を増幅する増幅回路と、前記増幅された電気信号を
積分する積分回路と、前記積分された電気信号を検波す
る検波回路と、前記検波回路から出力されるアナログ電
気信号をデジタル電気信号に変換するアナログ−デジタ
ル変換回路と、このアナログ−デジタル変換回路を制御
しながら前記デジタル電気信号を用いて構造物の振動レ
ベルを演算するとともに該演算された振動レベルを外部
に表示する表示回路と該振動レベルを記憶する記憶回路
とを駆動しかつ該振動レベルを予め設定した振動レベル
と比較するマイクロコンピュータと、前記表示回路と、
前記記憶回路と。

前記各回路を動作させる電源とを備えたものとするもの
とする。

〔作用〕

以上のように小形振動計を構成することにより、構造物
の傍で振動レベルの読取りが可能でありかつ機械の異常
振動の有無を安価に集中監視位置へ伝達する機能を備え
うるとともに、演算された振動レベルを所定の時間間隔
で記憶回路に記憶させることができるようになるから、
異常振動が発生したときに記憶回路への記憶動作を自動
的に停止させ、すでに記憶されている振動レベ化を時系
列に呼び出して、異常振動に到るまでの振動レベルの経
緯や、この経緯と運転条件との相関を知ることができ、
異常の再発防止をより適確にかつ容易に行なうことがで
きる。

〔実施例〕

第１図に本発明に基づく小形振動計の回路構成の実施例
を示し、第３図、第４図、第５図および第６図に第１図
の回路構成により行なわれるジョブの流れを示す。ここ
で第３図ないし第５図は１つの流れ図を紙面の大きさの
都合により分割して示したものであり、第６図はこれら
の図の結合関係を示す。

第１図において％　１は機械構造物の撮動を電気信号と
して検出するための振動センサであって。

機械振動の電気信号への変換番こは１、振動の加速度を
検出する圧電型振動素子を使用する。この振動センサ１
で検出された。振動加速度に比例した電気信号は増幅回
路２において増幅される。この増幅された電気信号は、
積分回路３および４により２回積分されることになるが
。

（１１Ｖ　Ｄ　ＩやＩＳＯなどの国際規格において規格
化され機械振動の評価に使用される基準レベルすなわち
危険度に応じて分類された振動レベルの範囲をそれぞれ
代表して示す振動レベルが、振動速度や振動変位を用い
て設定されている。

（２１機械の強度評価や人体への影響評価には振動加速
度が使用される。

などの理由から、加速度と速度と変位の３種類の振動の
うちいずれの振動レベルを計測するかにより、入力され
た電気信号の積分回数がきめられ、この回数によっては
積分回路３，４がともに短絡されることもあれば、積分
回路４が短絡されることもある。いま、振動の加速度を
Ｘ、速度を灸、変位をＸとし、振動の最大変位をＡ、角
速度をω。

時間をｔとすると、各回路における信号の大きさと位相
の関係は、 増幅回路２では　簑＝Ａω２ｓｉｎωｔで表わされる。

増幅回路２．１Ｒ分回路３および４からの出力信号はい
ずれも角速度ωをもった交流信号のため。

増幅回路５が付加された検波回路６で直流信号に変換す
る。この変換された直流のアナログ信号は。

アナログ−デジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄ変換回路と
記す）７に入力されて８ビ、トのデジタル信号に変換さ
れ、マイクロコンビ、−タ（以下マイコンと記す）８番
こ入力される０本例のマイコン８では第３図ないし第５
図に示すようなジョブを行なう。ごのジョブフローに従
って第１図を説明すると。

（１１マイコン８の演算制御装置（以下ＣＰＵと記す）
制御用スイッチ１８を測定モード１手動“（第３図にお
けるステップＳ°１．以下単にＳｌと記す、ほかのステ
、ブについても同じ。）に指定すると。

（１−４）アナログ回路電源スィッチ１７を“ｏｎ”″
しく８５）、デジタル表示回路１０に６秒間１山ΦＹ”
を表示してアナログ回路の動作を安定化する。

（１−２’）次にアナログデータを０，２秒間隔でサン
プリングするようサンプリング開始と停止をＡ／Ｄ変換
回路７に指示する（８７）、Ａ／Ｄ変換変換回心７入力
されたサンプリング１０回のデジタルデータ平均値を求
め（８８，３９）、これを２秒間平均の撮動レベルとし
て求める（８１０）。

（１−３）この２秒間平均の振動レベルをそのつと表示
するため、液晶または発光ダイオードによる表示部を有
するデジタル表示回路１０を駆動する。

また１表示は、後述するアラーム信号が発生した場合（
８１６）点滅を（り返えしくフリ、カー機能）。

アラームの有無を外部に伝える。従って測定者は機械の
異常を現場で判別することができる。

（１−４）この動作を１分間行った後（８１２）、アナ
ログ回路電源スィッチ１７を”ｏｆｆ″　にし測定を停
止する。こうすることにより電源１４の消耗を防止する
ことができる。また測定者は１分間の動作範凹内で構造
物の振動レベルを測定すればよい。

（２１マイコン８のＣＰＵ制御制御用ケイ１８を測定モ
ード１自動”に指定すると（８２）。

（２−１）ＣＰＵ制御用スイッチ１９で設定した時間間
隔で（例えば１，２．３・・・時間ごと正こ）測定動作
を開始する（８３）。

（２−２）指定された時間になり測定を開始すると、後
述するアラームの有無を判別しく８１６）、アラームが
過去に発生していると、測定を行なわないが、アラーム
の無い場合は前述の（１−１）から（１−３）を１５回
行って鵠秒間平均の撮動レベルを求める（８１４）。

（２−３）次に、予めＣＰＵ制御制御アイ１７．１８で
設！したアラームレベルと加秒間平均の振動レベルとを
比較し、振動レベルがアラームレベル以下である場合は
記憶回路９に振動レベルと測定した時の時間とをデータ
ストアする（８１８）、ストアデータ量は本例の場合３
０個で、開側以上になると最も古いデータが自動的に消
去され新しいデータが書き加えられる。

なお、アラームレベルの設定は、前述のようにＶＤＩや
ＩＳＯの評価基準レベルにより決める。データを記憶回
路９にストアした後はアナログ回路電源スィッチ１７を
”ｏｆｆ”しく３１９）、次の指定時間がくるまで待機
する。

（２−４）３０秒間平均の振動レベルがアラームレベル
を越えた場合は（８１６）、アラームが発生した・こと
をマイコン８が記憶しく８１７）、同時にデジタル表示
回路１０にフリ７．力を指示したり発振回路１１が駆動
されて一定の矩形波信号が出力され、それにより増巾回
路１２がオン、オフをくり返し近赤外ダイオード１３が
点滅をくり返えし、近赤外線を空中に放射する。また、
アラームをマイコン８が記憶することにより、マイコン
８から記憶回路９を制御して、次からのデータストア操
作を停止させる。

（３）マイコン８のＣＰＵ制御用スイッチ１８を測定モ
ード０メモリ呼出し”　に指定しく８２０）、　ＣＰＵ
制御用スイッチ１９を”ｏｎ″′するごとに（Ｓ２１）
記憶回路９にストアされたデータを呼出して（８２２）
過去の振動レベル変化を知ることができる。このため。

このデータ記憶機能を活用することにより、従来実施し
ていた振動レベルの定期的なチェックのインターバルを
伸長したり、あるいは、チェ、りの精度を上げるため短
くしたりすることができる。

このインターバルの調整は（２−１）で記述した測定の
時間間隔を変更することにより任意に可能である。

一方、第２図は１本振動計が発する近赤外線を受光して
電気信号に変換する受信回路の一例を示すものであるが
、アラーム発生と同時に近赤外ダイオード１３から放射
された近赤外線はフォトトランジスター１５で受信され
矢印の電気信号として出力される、この出力は図示して
いない集中監視室まで送信され、そこでランプを点灯し
たりブザーを鳴らす。集中監視室ではランプやブザーに
より機械の振動レベルが異常値に達したことを知ること
は可能であるが、その振動レベルの経緯や、どのような
運転条件で発生したかを知ることはできない。しかし１
本振動計では％（２−４）で述べたように、アラーム発
生と同時にデータの書替えを停止するため過去のデータ
が保持されており、そのデータを呼び出すことにより詳
細にデータを解析することができる。また、記憶回路９
にストアされたデータは、ＣＰＵ制御制御用アイ１８　
、１９を使って消去でき再度測定を開始することができ
る。

〔発明の効果〕

以上に述べたように１本発明によれば１機械構造物の撮
動を計測する小形振動計を、共通のケース内に、構造物
の振動を電気信号として検出する振動センサと：前記検
出された電気信号を増幅する回路と：前記増幅された電
気信号を積分する回路と；前記積分された電気信号を検
波する回路と；前記検波回路から出力されるアナログ電
気信号をデジタル電気信号に変換する回路と；このアナ
ログ−デジタル変換回路を制御しながら前記デジタル電
気信号を用いて構造物の振動レベルを演算するとともに
該振動レベルを外部に表示する表示回路と該振動レベル
を記憶する記憶回路とを駆動し。

演算された振動レベルが所定レベル以下のときは該演算
されたレベルのみを表示回路に表示せしめ。

るととも番こ記憶回路に記憶させ、演算された振動レベ
ルが所定レベルを越えたときはレベルの表示を警報を伴
って行なわしめるとともに記憶回路の記憶動作を停止せ
しめるマイクロコンピータと；前記表示回路と；前記記
憶回路と：前記の各回路を動作させる電源と：を収納し
て構成したので。

（１１この小形振動計を構造物の被監視部位に予め取り
付けておき、構造物の傍で振動レベルの読取りが可能に
なるほか、複数の構造物を遠方から集中監視する際の集
中監視システムへの入力信号を。

振動計中のマイクロコンピュータにより駆動される発振
回路を介して発生された。たとえば近赤外扉を信号の伝
達媒体とするアラーム信号として集中監視システムへ伝
達することができ、小形振動計を用いた集中監視システ
ムの形成が設備、配線工事などの膨大な費用を必要とす
ることなく可能になる。

（２）指定した時間間隔で自動的に振動レベルが記憶さ
れ、この記憶された振動レベルは振動計本体の表示部で
読み取ることができるから、この表示部で振動レベルを
読み取ることにより、振動レベルが予め設定されたレベ
ル以下であれば巡回作業の周期を伸長して巡回作業の省
力化を図ることができ、設定されたレベルに近ければそ
の後の振動レベルの変化を適切なインターバルで注意深
く監視するなどして１時間の無駄を生ずることなく監滉
業務の質を向上させることができる。

（３）機械の振動レベルが予め設定されたレベルを轄え
ると警報が発生されるとともにデータの記憶動作が停止
するため、指定した時間間隔で記憶されたそれまでのデ
ータを表示回路に逐次呼び出して読み取ることにより、
異常振動に到るまでの振動レベルの時間経緯や、この時
間経緯とその時の運転条件との相関を知ることができ、
異常の再発防止をより適確にかつ容易に行なうことがで
きる。

また、今後の保守や運転の指針ｙ、案をより適確に行な
うことができる。

（４１運転中危険のために近をることのできない被監視
部位や配線の困難な被監視部位でも本振動計を取り付け
て使用することにより、機械の運転停止時に、記憶した
データを読み取ることにより異常振動の有無を評価する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による小形振動計の回路構成図
、第２図は小形振動計から発せられる警報信号としての
近赤外線を受光して電気信号に変換する受信器の回路構
成図、第３図、第４図および第５図はそれぞれ第１図中
のマイクロコンビュ−夕が行なうジョブの流れを分割し
て示す部分図。 第６図は第３図ないし第５図の結合関係を示す全体図で
ある。 １・・・振動センサ、２・・・増幅回路、３・・・積分
回路。 ４・・・積分回路、６・・・検波回路、７・・・Ａ／Ｄ
変換回路。 ８・・・マイクロコンピュータ、９・・・記憶回路、第
２図 ＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　Ｌ山 く　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　く手続補正書彷幻 昭和６２年１０月　７日 特許庁長官　殿　　　　　　し１ １、事件の表示　　　特願昭／Ｚ−／ρ２３２゜３、補
正をする者 事件との関係　　　　　　　　出願人 性　　所　　川崎市川崎区田辺新田１番１号名　称　（
５２３１富士電機株式会社 ４、代　理　人 住　　所　　川崎市川崎区田辺新田１番１号８、補正の
内容　　別紙の通り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）構造物の振動レベルを計測する装置であって、共通
   のケース内に、構造物の振動を電気信号として検出する
   振動センサと、前記検出された電気信号を増幅する増幅
   回路と、前記増幅された電気信号を積分する積分回路と
   、前記積分された電気信号を検波する検波回路と、前記
   検波回路から出力されるアナログ電気信号をデジタル電
   気信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、この
   アナログ−デジタル変換回路を制御しながら前記デジタ
   ル電気信号を用いて構造物の振動レベルを演算するとと
   もに該演算された振動レベルを外部に表示する表示回路
   と該振動レベルを記憶する記憶回路とを駆動しかつ該振
   動レベルを予め設定した振動レベルと比較するマイクロ
   コンピュータと、前記表示回路と、前記記憶回路と、前
   記各回路を動作させる電源とを備えたことを特徴とする
   小形振動計。 ２）特許請求の範囲第１項記載の小形振動計において、
   マイクロコンピュータによる表示回路と記憶回路との駆
   動は、演算された振動レベルが所定レベル以下のときは
   該演算されたレベルのみが表示されるとともに該振動レ
   ベルが記憶され、演算された振動レベルが所定レベルを
   越えたときは表示が警報を伴って行なわれるとともに記
   憶回路の記憶動作が停止されるように行なわれることを
   特徴とする小形振動計。 ３）特許請求の範囲第１項記載の小形振動計において、
   マイクロコンピュータによって駆動される表示回路と記
   憶回路とはこの記憶回路に記憶された振動レベルが表示
   回路に逐次呼出し可能に結合されていることを特徴とす
   る小形振動計。