(57)【要約】【課題】振動特性を計測する前に回転機械ごとの固有値（固有周期または固有振動数）を自動で計測することができる回転機械の振動特性計測装置を提供する。【解決手段】回転機械の振動特性計測装置１は、マウント４に取り付けられた回転機械６を打撃しその打撃による回転機械６の振動から回転機械６の固有値を計測する固有値計測装置１４を備える。【選択図】図１
2010071933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械を取り付けるマウントを有し該マウントに取り付けられた回転機械の振動を検出することで該回転機械の振動特性を計測する回転機械の振動特性計測装置において、
前記マウントに取り付けられた回転機械を打撃しその打撃による回転機械の振動から回転機械の固有値を計測する固有値計測装置を備える、ことを特徴とする回転機械の振動特性計測装置。
【請求項２】
さらに、前記固有値計測装置によって計測された固有値に基づいて前記回転機械又は前記マウントの健全性を判定する判定手段を備える、請求項１記載の回転機械の振動特性計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械の振動特性計測装置に関し、特に、回転機械ごとの固有値を計測することができる振動特性計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転機械の生産ラインにおいて、回転機械の振動特性（例えば回転アンバランス）を評価するため、回転機械の振動特性を計測する振動特性計測装置が用いられる（例えば下記特許文献１を参照）。この種の振動特性計測装置において振動特性を計測する場合、振動特性計測装置のマウントに回転機械を固定した状態で回転機械の回転体を回転させてその振動を検出する。
【０００３】
振動特性評価の精度・信頼性を上げるためには、振動特性の計測の前に回転機械ごとの固有値（固有周期または固有振動数）を計測し、この固有値から不良品か否かを知ることが重要である。また、マウントに異常（ボルトのゆるみ等）があると振動特性を適正に測定することができないため、マウントに取り付けた状態の回転機械の固有値を計測して把握し、回転機械のみならずマウントの健全性を知ることも重要である。
【０００４】
そのため、従来では、インパルスハンマーを用いて、手動で回転機械を打診し、その固有値の計測結果から不良品か否かを判定していた。また、ラインタクトが長くなる、人が入れない等の理由により、インパルスハンマーを用いた手動による計測ができない場合は、振動特性計測装置に備えられた加速度センサで検出された加速度から得られる振動特性から類推するしかなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３９９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
インパルスハンマーを用いた手動による固有振動数の計測は、煩雑な作業であるし、打撃する位置が常に同じとは限らないから、固有値数計測の信頼性が低いという問題がある。
また、振動特性計測装置で計測された振動特性から固有値を類推する場合、振動特性を計測した後でないと、回転機械が不良品であるか否か、あるいはマウントが健全であるか否かの判定ができないため、振動計測の時間が無駄に費やされるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、振動特性を計測する前に回転機械ごとの固有値を自動で計測することができる回転機械の振動特性計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題を解決するため、本発明の回転機械の振動特性計測装置は、以下の技術的手段を採用する。
（１）本発明は、回転機械を取り付けるマウントを有し該マウントに取り付けられた回転機械の振動を検出することで該回転機械の振動特性を計測する回転機械の振動特性計測装置において、前記マウントに取り付けられた回転機械を打撃しその打撃による回転機械の振動から回転機械の固有値を計測する固有値計測装置を備える、ことを特徴とする。
【０００９】
上記の本発明の構成によれば、固有値計測装置によりマウントに取り付けられた状態の回転機械の固有値を自動計測することができる。これにより、手動による固有値計測の煩雑さを解消でき、また、回転機械ごとの計測において常に同じ位置を打撃できるので固有値計測の信頼性を高めることができる。さらに、振動特性を計測する前に、固有値を計測し、回転機械が不良品であるか否か、あるいはマウントに異常が無いかどうかを確認できるので、振動計測の時間が無駄に費やされるという問題を解消できる。
【００１０】
（２）上記の回転機械の振動特性計測装置において、さらに、前記固有値計測装置によって計測された固有値に基づいて前記回転機械又は前記マウントの健全性を判定する判定手段を備える。
【００１１】
上記の構成によれば、判定手段によって回転機械又はマウントの健全性を自動判定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、振動特性を計測する前に回転機械ごとの固有値を自動で計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の回転機械６の振動特性計測装置１の実施形態を示す概略構成図である。図１に示す振動特性計測装置１は、回転体７のアンバランス量を振動特性として計測するアンバランス量計測装置として構成されているが、本発明はこれに限定されず、回転機械６の振動特性を計測するその他の装置として構成することも可能である。
【００１５】
振動特性計測装置１は、床面などに固定されたベース２と、ベース２上に固定されたバネ要素３と、バネ要素３の上部にて固定及び支持されたマウント４と、振動を検出する振動センサ９と、回転体７の回転を検出する回転検出器１０と、回転体７のアンバランス量（質量及び方位）を演算するアンバランス量演算部１１とを備える。
【００１６】
バネ要素３の本数及びバネ定数は、バネ要素３の材質（硬さ）やアンバランス計測を行う周波数（回転数）に応じて適切な数及び値に設定される。
マウント４は、回転体７を備えた回転機械６を装着し、しっかりと固定できるように構成されている。振動特性計測の対象となる回転機械６は、例えば、過給機、圧縮機、タービン、モータなどである。
【００１７】
振動特性計測を行う際の回転体７の回転駆動は、図示しない外部駆動装置で行ってもよいし、回転機械６自体が備えるモータ等の駆動源で行ってもよい。また、例えば、回転機械６が過給機である場合、マウント４に空気導入口と空気排出口を設け、マウント４内部に空気を圧送することで過給機のタービンインペラを回転させる構成であってもよい。
【００１８】
振動センサ９は、図示例ではマウント４に取り付けられているが、回転機械６に取り付けることも可能である。回転体７の回転アンバランスを計測するためには、回転体７の回転軸心８ａに垂直な方向の振動を計測することが必要である。このため、振動センサ９は、回転体７の回転軸心８ａに垂直な方向の振動を計測するようにマウント４（又は回転機械６）に取り付けられている。
【００１９】
この場合、振動センサ９によって計測する振動の方向は、回転体７の回転軸心８ａに垂直な方向である限り、水平方向でも、鉛直方向であっても、その他の方向であってもよい。
【００２０】
振動センサ９は、従来のアンバランス計測において用いられていたのと同様に、振動を検出できる各種センサであればよく、例えば、加速度センサ、速度センサ、変位センサを単独で、あるいは組み合わせて用いることが可能である。振動センサ９による検出データは、アンバランス量演算部１１に送信される。
【００２１】
回転検出器１０は、回転軸８の先端近傍に配置され、回転軸８の基準位置からの回転角を検出する。回転検出器１０には光学式や磁気式のものを適用できる。回転検出器１０による検出データはアンバランス量演算部１１に送信される。
【００２２】
アンバランス量演算部１１は、振動センサ９及び回転検出器１０からの検出信号に基づいてアンバランス量（質量及び方位）を演算する。回転体７のアンバランス修正は、算出されたアンバランス量に基づいて回転体７の一部を除去することで行う。
【００２３】
図１に示すように、回転機械６の振動計測装置は、さらに、マウント４に取り付けられた回転機械６を打撃しその打撃による回転機械６の振動から回転機械６の固有値（固有周期または固有振動数）を計測する固有値計測装置１４を備える。
【００２４】
固有値計測装置１４は、回転機械６を打撃する打撃部１５（インパクトハンマー）と、打撃による回転機械６の振動を検出する振動検出部１６と、回転機械６の固有値を演算する固有値演算部１８とを有する。
【００２５】
図１において、打撃部１５と振動検出部１６は、本体１７に設けられている。打撃部１５は、回転機械６を打撃することで回転機械６を加振するものであり、回転機械６に対して打撃動作できるように本体１７に取り付けられおり、その打撃動作は、直線運動によるものでも、回転運動によるものでもよい。
【００２６】
打撃部１５の先端部には力センサ１５ａが設けられており、打撃部１５が回転機械６に与えた加振力の大きさを計測できるようになっている。力センサ１５ａとしては、ロードセル、圧電素子などを用いることができる。
【００２７】
振動検出部１６は、振動を検出できる各種センサであればよく、例えば、加速度センサ、速度センサ、変位センサを単独で、あるいは組み合わせて用いることが可能である。なお、振動センサ９が回転機械６に取り付けられる場合には、振動検出部１６の代わりに、打撃による振動を振動センサ９によって検出する構成としてもよい。
【００２８】
この振動特性計測装置１で計測する回転機械６の振動特性は、回転体７の回転軸８に垂直な方向に関するものであるため、計測される回転機械６の固有値も回転体７の回転軸心８ａに垂直な方向についてのものであるのが良い。したがって、打撃部１５は、回転体７の回転軸心８ａに垂直な方向に回転機械６を加振するように配置されるのがよく、振動検出部１６は、回転体７の回転軸心８ａに垂直な方向の振動を検出するように配置されるのがよい。この場合、打撃部１５による加振方向と、振動検出部１６により検出される振動の方向が同じになるように、打撃部１５及び振動検出部１６が配置されるのがよい。
【００２９】
本体１７は、マウント４に固定された回転機械６に対して進退移動可能に設置されており、固有値計測を行うときは打撃部１５が回転機械６に打撃を与えかつ振動検出部１６が振動を検出できるように計測位置（Ａ）に移動し、固有値計測を行うとき以外は待機位置（Ｂ）に移動するようになっている。
【００３０】
力センサ１５ａ及び振動検出部１６からの検出データは、固有値演算部１８に送信される。固有値演算部１８は、打撃部１５が回転機械６に与えた加振力と、打撃による回転機械６の振動とから、回転機械６の固有値（固有周期または固有振動数）を算出する。算出された固有値は表示装置２０にて表示されオペレータが確認できるようになっている。
【００３１】
このように、本発明の回転機械の振動特性計測装置１によれば、振動特性（本実施形態では回転体７のアンバランス量）を計測する前に、固有値計測装置１４によりマウント４に取り付けられた状態の回転機械６の固有値を計測することができる。これにより、手動による固有値計測の煩雑さを解消でき、また、回転機械６ごとの計測において常に同じ位置を打撃できるので固有値計測の信頼性を高めることができる。
【００３２】
回転機械６の固有値が測定されたら、例えばオペレータにより、算出された固有値が正常な範囲内にあるかどうかが確認され、正常な範囲から外れる場合には、回転機械６が不良品であるか、マウント４に何らかの異常（ボルトのゆるみなど）があると判定される。したがって、振動特性を計測する前に、回転機械６が不良品であるか否か、あるいはマウント４に異常が無いかどうかを確認できるので、振動計測の時間が無駄に費やされることがない。
【００３３】
図１に示すように、振動特性計測装置１は、さらに、固有値計測装置１４によって計測された固有値に基づいて回転機械６又はマウント４の健全性を判定する判定手段１９を備えてもよい。この場合、判定手段１９は、算出された固有値が正常な範囲から外れている場合には、回転機械６が不良品であるか、マウント４に何らかの異常があると判定する。この判定結果は、表示装置２０にて表示されオペレータが確認できるようになっている。
【００３４】
上記の構成によれば、回転機械６又はマウント４の健全性を判定手段１９によって自動判定することができる。
【００３５】
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の回転機械の振動特性計測装置の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  回転体の振動特性計測装置
２  ベース
３  バネ要素
４  マウント
６  回転機械
７  回転体
８  回転軸
８ａ  回転軸心
９  振動センサ
１０  回転検出器
１１  アンバランス量演算部
１４  固有値計測装置
１５  打撃部
１５ａ  力センサ
１６  振動検出部
１７  本体
１８  固有値演算部
１９  判定手段
２０  表示装置
【図１】
2010071933.tif 000003