(57)【要約】      （修正有）【課題】動力伝達軸の被検出部分を検出する信号波形の振幅がより大きく、かつ鮮明になるようにし、精度の高いトルク測定を可能にするトルク測定装置およびトルク測定方法を提供する。【解決手段】駆動機１側および被駆動機２側のそれぞれの動力伝達軸３に設けられた被検出体４と、この被検出体に臨み、信号を送受信する波形検出器６と、この波形検出器から検出した信号波形に基づいて前記動力伝達軸のトルクを算出する検出信号処理装置を備えるとともに、前記動力伝達軸の被検出体に設けた塑性変形部５を、塑性変形加工手段を用いて形成する。【選択図】図２
2008249477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機側および被駆動機側のそれぞれの動力伝達軸に設けられた被検出体と、この被検出体に臨み、信号を送受信する波形検出器と、この波形検出器から検出した信号波形に基づいて前記動力伝達軸のトルクを算出する検出信号処理装置を備えるとともに、前記動力伝達軸の被検出体に設けた塑性変形部を、塑性変形加工手段を用いて形成することを特徴とするトルク測定装置。
【請求項２】
前記塑性変形部は、前記動力伝達軸の現地据付場所で形成することを特徴とする請求項１記載のトルク測定装置。
【請求項３】
前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷する剛体であることを特徴とする請求項１記載のトルク測定装置。
【請求項４】
前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷する剛体と、この剛体と前記被検出体との間に介装され、前記被検出体に前記剛体からの荷重を負荷する外力伝達部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のトルク測定装置。
【請求項５】
前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷する剛体と、この剛体を前記被検出体に案内する案内管とを備えたことを特徴とする請求項１記載のトルク測定装置。
【請求項６】
前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷する剛体と、この剛体を前記被検出体に案内する案内管と、この案内管と前記被検出体との間に介装され、前記被検出体に前記剛体からの荷重を負荷する外力伝達部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のトルク測定装置。
【請求項７】
前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷する叩打機であることを特徴とする請求項１記載のトルク測定装置。
【請求項８】
前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷する叩打機と、この叩打機と前記被検出体との間に介装され、前記被検出体に前記叩打機からの荷重を負荷する外力伝達部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のトルク測定装置。
【請求項９】
前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷するばねと、このばねと前記被検出体との間に介装され、前記被検出体に前記ばねからの荷重を負荷する外力伝達部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のトルク測定装置。
【請求項１０】
前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷するピストン機構部と、このピストン機構部に加圧流体を供給する加圧流体供給部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のトルク測定装置。
【請求項１１】
前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸を揚重機で吊上げる際、前記動力伝達軸の自重に対する反力を前記動力伝達軸の被検出体に負荷する反力装置であることを特徴とする請求項１記載のトルク測定装置。
【請求項１２】
前記反力装置は、前記動力伝達軸の周方向に沿って形成する湾曲板と、この湾曲板の中央に設けられ、前記動力伝達軸の自重に対する反力を前記動力伝達軸の被検出体に負荷する突出し片とを備えたことを特徴とする請求項１１記載のトルク測定装置。
【請求項１３】
前記反力装置は、吊上げロープおよび軸架台のうち、いずれかに装着する構成にしたことを特徴とする請求項１１記載のトルク測定装置。
【請求項１４】
前記反力装置は、前記動力伝達軸のジャーナル部に装着する構成にしたことを特徴とする請求項１１記載のトルク測定装置。
【請求項１５】
駆動機側および被駆動機側のそれぞれの動力伝達軸に設けられた被検出体を塑性変形部に形成し、塑性変形部に形成した被検出体にトルク発生前後の信号を送受信し、受信したトルク発生前後の検出波形を基にして演算し、前記動力伝達軸のトルクを算出することを特徴とするトルク測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク測定装置およびトルク測定方法に係り、特に動力伝達軸の被検出部分から出る信号波形を基にしてトルクを算出するトルク測定装置およびトルク測定方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の火力発電プラントでは、環境対策を強化しており、この環境対策の強化の一つに熱効率の監視がある。つまり、熱効率向上に伴う二酸化炭素等の環境汚染発生の低減化がある。
【０００３】
熱効率は、外部に向って仕事をする仕事量（ＡＬ）を、投入する燃料の熱量（Ｑ）で除した比として表わすので、仕事量（ＡＬ）を正確に監視することが熱効率を把握する上で重要である。
【０００４】
仕事量（ＡＬ）は、火力発電プラントの場合、発電量（Ｐ）として取り扱うことができる。この発電量（Ｐ）は、単位時間当り、回転速度（ω）と伝達トルク（Ｔ）との積に比例している。
【０００５】
このため、火力発電プラントの蒸気タービン設備またはガスタービン設備から出力される伝達トルク（Ｔ）を的確に測定することが、熱効率の把握となり、環境対策へのフィードバック情報になる。
【０００６】
そして、熱効率が低いと、二酸化炭素等の有害物が多くなり、社会環境に与える影響が大きくなることに基づくからである。
【０００７】
従来、伝達軸のねじり角度を測定し、伝達トルク（Ｔ）を求めるトルク測定装置には、例えば、図２０に示す構成のものがある。
【０００８】
このトルク測定装置は、例えば発電プラントの蒸気タービンあるいはガスタービンのタービンロータ等の駆動機３１側および発電機ロータ等の被駆動機３２側のそれぞれの動力伝達軸３３の表面を滑らかに整形加工し、整形加工した表面の軸方向に向かう２点間位置に設けた、例えば歯車や信号反射板等の被検出体３４のそれぞれに対し、設置された電磁ピックアップなどの波形検出器３５を設け、これら波形検出器３５で被検出体３４から出る信号に基づいて信号波形を検出し、検出した信号波形を信号伝達ケーブル３６を介して検出信号処理装置３７に送って検出信号波形を可視化していた。
【０００９】
また、従来のトルク測定装置は、動力伝達軸３３の回転速度を検出する回転速度検出器３８を備え、回転速度検出器３８で検出した回転速度信号を信号伝達ケーブル３６を介して検出信号処理装置３７に送り、ここで検出信号波形の画像処理を行っていた。
【００１０】
検出信号処理装置３７に送られた信号波形から伝達トルク（Ｔ）を求める従来の測定手法は、図２１に示すように、まず、蒸気タービン等の駆動機３１側と、発電機等の被駆動機３２側とで同一の信号波形が得られるように、被検出体３４の表面を研削、研磨等の成形加工や調整を行い、トルク負荷発生前、駆動機３１側の信号波形Ａ１，１および被駆動機３２側の信号波形Ｂ１，１のそれぞれを記録するとともに、被駆動機３２側の信号波形点Ｒ１，１を矢印の方向に向って移動させ、駆動機３１側の信号波形点Ｐ１，１の鉛直線上の位置に至らしめ、このとき、相互相関（信号波形の同一波形性）が得られることを算出する。
【００１１】
駆動機３１側の信号波形点Ｐ１，１の鉛直線上の位置に、被駆動機３２側の信号波形点Ｒ１，１を移動させ、相互相関が算出されたとき、従来では、図２２に示すように、初期時刻ｔ１００と相互相関に至るまでの時刻ｔ１０１との時刻差Δｔ１０１を算出する。この時刻差Δｔ１０１は、駆動機３１側の動力伝達軸３３に対する被駆動機３２側の動力伝達軸３３の初期ずれ（ねじり）角度として表わすことができる。
【００１２】
他方、従来では、トルク負荷発生後、駆動機３１側の信号波形Ａ２，１および被駆動機３２側の信号波形Ｂ２，１のそれぞれを記録するとともに、被駆動機３２側の信号波形点Ｒ２，１を矢印の方向に向って移動させ、駆動機３１側の信号波形点Ｐ２，１の鉛直線上の位置に至らしめたとき、相互相関が得られたことを算出する。
【００１３】
駆動機３１側の信号波形点Ｐ２，１の鉛直線上の位置に、被駆動機３２側の信号波形Ｒ２，１を移動させ、相互相関が算出されたとき、従来では、図２２に示すように、初期時刻ｔ１００と相互相関に至るまでの時刻ｔ１０２との時刻差Δｔ１０２を算出し、算出した時刻差Δｔ１０２を駆動機３１側の動力伝達軸３３に対する被駆動機３２側の動力伝達軸のずれ（ねじり）角度として表わされる。
【００１４】
そして、時刻差Δｔ（Δｔ＝Δｔ１０２−Δｔ１０１）がねじり角度として駆動機３１側の動力伝達軸に対する被駆動機３２側の動力伝達軸３３に与えられる。
【００１５】
ねじり角度による遅れ時刻差Δｔが算出されると、従来では、時刻差Δｔと回転速度とに基づいてねじり角度を演算し、演算したねじり角度から伝達トルクを算出していた。
【００１６】
このように、従来では、負荷運転前に検出した信号波形と負荷運転後に検出した信号波形との遅れ時間差と回転速度とからねじり角度を算出し、算出したねじり角度から伝達トルクを求めていた。
【００１７】
なお、従来の伝達トルク測定技術には、特許文献１〜特許文献３等で開示された技術が数多く提案されている。
【特許文献１】特公平７−５８２３１号公報
【特許文献２】特開２０００−２０５９７７号公報
【特許文献３】特開２００２−２２５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従来の伝達トルク測定技術では、駆動機３１側で検出した動力伝達軸３３の信号波形と被駆動機３２側で検出した動力伝達軸３３の信号波形とが相互相関になったことを条件にねじり角度を算出しているため、動力伝達軸３３に設けた被検出体３４の形状、仕上げ荒さ等の加工、調整に基づく信号波形の的確性が測定技術向上につながると考えられる。
【００１９】
しかし、製作技術の向上、仕上げ等の加工、調整技術の向上には、自ずと限界があり、駆動機３１側の信号波形と被駆動機３２側の信号波形との相互相関を事前に調整しておかなくとも、検出した駆動機３１側の信号波形と検出した被駆動機３２側の信号波形とから伝達トルクが算出できる新たな技術の実現が求められていた。
【００２０】
また、駆動機３１側としての蒸気タービンロータ（回転軸）や被駆動機３２側としての発電機ロータ（回転軸）のように口径の大きいものに対し、被検出体３４である、例えば信号反射板等を的確に貼着させることは、運転中に発生する各ロータの熱伸びを考慮すると、非常に難しい。
【００２１】
また、動力伝達軸３３は、一般に十分な強度を確保できるように制作するため、動力伝達中の軸のねじり角度が微小である。特に、火力発電用のタービン発電機ユニットにおいては、十分な軸方向長さが確保できる単純円筒部分が少なく、これに伴ってねじり角度測定点間の軸方向長さも短い。このため、動力伝達中の測定間の軸のねじり角度はさらに微小になる。
【００２２】
例えば、１ｍの軸方向距離を隔てた位置で定格動力伝達時のねじり角度は、約０．１ｄｅｇであり、定格伝達動力の１％の変化を測定するとき、０．００１ｄｅｇのねじり角度を検出する必要がある。そして、ねじり角度０．００１ｄｅｇの軸の周方向変位は、動力伝達軸３３の軸直径が５００ｍｍのとき４．２μｍとなる。このような微少な周方向の変位に被検出部分を加工することは、きわめて難しい。
【００２３】
またトルク検出にあたり、電磁誘導式のものや渦電流式の検出器の適用を検討したが、被検出部分の、例えば磁気抵抗量、電磁誘導量等の物理量を一様な分布に維持させてみても、検出する波形に変化が表われず、精度の高いトルク測定を行うことができなかった。
【００２４】
また、動力伝達軸３３は、回転中に発生する振れ廻りの大小変化があり、あるいは検出信号の伝送中に電気的ノイズがあったりし、Ｓ／Ｎ比が悪くなり、精度の高いトルク測定を行うことができなかった。
【００２５】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、動力伝達軸の被検出部分を検出する信号波形の振幅がより大きくなるように形成し、精度の高いトルク測定を可能にしたトルク測定装置およびトルク測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項１に記載したように、駆動機側および被駆動機側のそれぞれの動力伝達軸に設けられた被検出体と、この被検出体に臨み、信号を送受信する波形検出器と、この波形検出器から検出した信号波形に基づいて前記動力伝達軸のトルクを算出する検出信号処理装置を備えるとともに、前記動力伝達軸の被検出体に設けた塑性変形部を、塑性変形加工手段を用いて形成するものである。
【００２７】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項２に記載したように、前記塑性変形部は、前記動力伝達軸の現地据付場所で形成するものである。
【００２８】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項３に記載したように、前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷する剛体であるものである。
【００２９】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項４に記載したように、前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷する剛体と、この剛体と前記被検出体との間に介装され、前記被検出体に前記剛体からの荷重を負荷する外力伝達部とを備えたものである。
【００３０】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項５に記載したように、前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷する剛体と、この剛体を前記被検出体に案内する案内管とを備えたものである。
【００３１】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項６に記載したように、前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷する剛体と、この剛体を前記被検出体に案内する案内管と、この案内管と前記被検出体との間に介装され、前記被検出体に前記剛体からの荷重を負荷する外力伝達部とを備えたものである。
【００３２】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項７に記載したように、前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷する叩打機であるものである。
【００３３】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項８に記載したように、前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷する叩打機と、この叩打機と前記被検出体との間に介装され、前記被検出体に前記叩打機からの荷重を負荷する外力伝達部とを備えたものである。
【００３４】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項９に記載したように、前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷するばねと、このばねと前記被検出体との間に介装され、前記被検出体に前記ばねからの荷重を負荷する外力伝達部とを備えたものである。
【００３５】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項１０に記載したように、前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸の被検出体に荷重を負荷するピストン機構部と、このピストン機構部に加圧流体を供給する加圧流体供給部とを備えたものである。
【００３６】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項１１に記載したように、前記塑性変形加工手段は、前記動力伝達軸を揚重機で吊上げる際、前記動力伝達軸の自重に対する反力を前記動力伝達軸の被検出体に負荷する反力装置である。
【００３７】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項１２に記載したように、前記反力装置は、前記動力伝達軸の周方向に沿って形成する湾曲板と、この湾曲板の中央に設けられ、前記動力伝達軸の自重に対する反力を前記動力伝達軸の被検出体に負荷する突出し片とを備えたものである。
【００３８】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項１３に記載したように、前記反力装置は、吊上げロープおよび軸架台のうち、いずれかに装着する構成にしたものである。
【００３９】
本発明に係るトルク測定装置は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項１４に記載したように、前記反力装置は、前記動力伝達軸のジャーナル部に装着する構成にしたものである。
【００４０】
本発明に係るトルク測定方法は、上述の課題を達成するためになされたもので、請求項１５に記載したように、駆動機側および被駆動機側のそれぞれの動力伝達軸に設けられた被検出体を塑性変形部に形成し、塑性変形部に形成した被検出体にトルク発生前後の信号を送受信し、受信したトルク発生前後の検出波形を基にして演算し、前記動力伝達軸のトルクを算出するものである。
【発明の効果】
【００４１】
本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法は、動力伝達軸の被検出体に塑性変形部を設け、この塑性変形部にトルク発生前後の信号を送受信し、より振幅の大きくなったトルク発生前後の検出波形を基にして演算し、動力伝達軸のトルクを算出するので、精度高いトルク測定を行うことができる。
【００４２】
また、本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法は、動力伝達軸の被検出体に形成する塑性変形加工部を簡易な塑性変形加工手段で行うので、動力伝達軸の据付設置場所でも容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００４４】
図１は、本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法の実施形態を示す概念図である。
【００４５】
本実施形態に係るトルク測定装置は、例えば発電プラントの蒸気タービンあるいはガスタービンのロータ等の駆動機１側および、例えば発電機ロータ等の被駆動機２側のそれぞれの動力伝達軸３の軸方向に向う２点間位置の被検出部領域４に現地据付場所で負荷（外力）を加えて形成される塑性変形部５を設けたものである。
【００４６】
塑性変形部５は、図２に示すように、例えば材料表層部の結晶性粒界面にすべりを生じさせるために、後述する塑性変形加工手段を用いて塑性加工が行われる。塑性変形部５が形成された動力伝達軸３には、矢印Ｒの方向に回転中、波形検出器６からの信号が送受信される。
【００４７】
図３は、動力伝達軸３の被検出部領域４に設けられた塑性変形部５から検出される波形を示す線図である。
【００４８】
この線図から、動力伝達軸３の被検出部領域４に塑性変形部５を設けると、軸振れ廻りや電気ノイズ等トルク計測中の外乱があっても、これらを超える顕著な波形が得られることがわかった。
【００４９】
このようにして得られた顕著な信号波形を基に、伝達トルクを測定する方法は、回転速度検出器（図示せず）からの回転速度信号とともに検出信号処理装置に送られ、ここでトルクの負荷発生前後の信号波形が記録、可視化された後、駆動機１側および被駆動機２側の信号波形の相互相関（信号波形α同一波形分布）が算出され、算出された信号波形の相互相関に基づく時間差から伝達トルクのＴが算出される。
【００５０】
すなわち本実施形態は、図４に示すように、先ず、トルク負荷発生前の駆動機１側の信号波形Ａ１．１と被駆動機２側の信号波形Ｂ１．１を計測し、計測した信号波形Ａ１．１、Ｂ１．１をグループ１とする。
【００５１】
次に、トルク負荷発生後の駆動機１側の信号波形Ａ２．１と被駆動機２側の信号波形Ｂ２．１を計測し、計測した信号波形をグループ２とする。
【００５２】
トルク負荷発生前後の駆動機１側の信号波形Ａ１．１、Ａ２．１および被駆動機２側の信号波形Ｂ１．１、Ｂ２．１のそれぞれが記録され、可視化されると、次に、本実施形態は、トルク負荷発生後の駆動機１側の信号波形Ａ２．１を矢印ＡＲ１の方向に移動させ、図５に示すように、トルク負荷発生後の駆動機１側の信号波形Ａ２．１における点Ｐ２．１を、トルク負荷発生前の駆動機１側の信号波形Ａ１．１における点Ｐ１．１の鉛直線上の位置に至らしめ、このようにして信号波形の相互相関を算出し、トルク負荷発生前後の異なる計測時刻のスタートラインを一致させ、位相差カウント時刻原点ｔ０を設定する。
【００５３】
なお、トルク負荷発生後の被駆動機２側の信号波形Ｂ２．１も、駆動機１側の信号波形Ａ２．１の移動と同時に移動させる。このときの位相差カウント時刻原点ｔ０の位置には、被駆動機２側の信号波形Ｂ２．１の点Ｒ２．０が位置する。
【００５４】
トルク負荷発生後の駆動機１側の信号波形Ａ２．１および被駆動機２側の信号波形Ｂ２．１の位相差カウント時刻原点ｔ０が設定されると、本実施形態は、トルク負荷発生前の被駆動機２側の信号波形Ｂ１．１とトルク負荷発生後の被駆動機２側の信号波形Ｂ２．１との相互相関を算出する。
【００５５】
この相互相関を算出するには、図６に示すように、被駆動機２側の信号波形Ｂ２．１を矢印ＡＲ２の方向に向って移動させ、被駆動機２側の信号波形Ｂ１．１における点Ｒ１．１の鉛直線上の位置に至らしめ、信号波形の相互相関を算出し、トルク負荷発生前後の異なる計測時刻のスタートラインを一致させ、位相差カウント時刻原点ｔ１を設定する。
【００５６】
このときの時刻ｔ１−ｔ０＝Δｔは、駆動機１側の動力伝達軸３に対する被駆動機２側の動力伝達軸３のずれ（ねじり）角度として表わされる。
【００５７】
ねじり角度による遅れ時刻Δｔが算出されると、本実施形態は、ねじり角度から算出したおくれ時刻Δｔと動力伝達軸３の回転速度ω（ｒａｄ／ｓｅｃ）とから、ねじり角度θを、θ＝Δｔ×３６０／（２×π／ω）で演算し、さらに、ねじり角度θと動力伝達軸３の測定点間のねじり剛性Ｋθとから伝達トルクＴを、Ｔ＝Ｋθ×θで演算して求めていた。
【００５８】
なお、回転速度ωは、信号波形測定中の動力伝達軸３の回転速度を、回転検出器で検出し、信号波形の周期から求めている。
【００５９】
このように、本実施形態は、動力伝達軸３の被検出部領域４に形成する塑性変形部５を設け、検出する波形の振幅をより一層鮮明にし、かつより一層大きくなるようにしたので、精度の高いトルク測定を行うことができ、ひいては熱効率の向上に貢献することができる。
【００６０】
図７は、本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸の被検出部領域に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第１実施例を示す概念図である。
【００６１】
本実施例は、矢印Ｒの方向に向って回転する動力伝達軸３の被検出部領域に、例えば壁面等の固定部７からワイヤ等の吊下げ具８を介して取付けられた例えば鍾り等の塑性変形加工手段として剛体９を揺動、衝突させて塑性変形部５を形成したものである。
【００６２】
なお、塑性変形部５を形成する際、本実施例は、動力伝達軸３の材料の耐力を超える大きな荷重になるように剛体９の重さを設定しているので、著しく大きな振幅波形の得られる塑性変形部５が形成される。
【００６３】
このように、本実施例は、動力伝達軸３の被検出部領域に、軸振れ廻りが大きく、あるいは電気ノイズが発生する等の外乱があっても、これら外乱を超える検出波形が得られる塑性変形部５を形成しているので、精度の高いトルク測定を行うことができる。
【００６４】
また、本実施例は、塑性変形加工手段として剛体９を動力伝達軸３に衝突させるだけなので、現地据付場所でも塑性変形部５を容易に動力伝達軸３に形成することができる。
【００６５】
なお、本実施例は、剛体９を動力伝達軸３の被検出部領域に衝突させるだけで塑性変形部５を形成しているが、この例に限らず、例えば図８に示すように、剛体９と動力伝達軸３の被検出部領域との間に、押圧面として機能する凸状の突出し片１０と、例えば荷重伝達面として機能する厚板状の荷重伝達子１１とを組み合せて構成する外力伝達部１２を塑性変形加工手段として介装させてもよい。
【００６６】
この場合、突出し片１０の面積を予め設定しておけば、動力伝達軸３に形成される塑性変形部５の面積を定量的に定めることができる。また、荷重伝達子１１の質量、剛体９の質量、荷重伝達子１１の衝突速度を予め定めておくと、外力伝達部１２の動力伝達軸３に負荷する荷重量を算出することができる。
【００６７】
このように、本実施例は、剛体９の荷重に応じて突出し片１０の面積を調整し、動力伝達軸３の被検出部領域に形成される塑性変形部５の信号波形強弱を自由に変更できるように設定するので、材料および剛体９の強弱および軽重に応じて塑性変形部５を形成することができる。
【００６８】
したがって、本実施例によれば、剛体９の荷重に対応させた塑性変形部５を形成するので、外乱の高低に応じた適正なトルク測定を行うことができる。
【００６９】
図９は、本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第２実施例を示す概念図である。
【００７０】
本実施例は、矢印Ｒの方向に向って回転する動力伝達軸３の被検出部領域に、例えば壁面等の固定部７に設けられ、塑性変形加工手段として筒状の案内管１３から供給される、例えば球体等の剛体９を衝突させて塑性変形部５を形成したものである。
【００７１】
この場合、動力伝達軸３の被検出部領域に衝突させる剛体９の質量と落下距離を予め設定しておけば、動力伝達軸３の被検出部領域への衝突時の適正な衝突エネルギを算出することができ、さらに剛体９の衝突面積を予め設定しておけば、動力伝達軸３の被検出部領域に形成する塑性変形部５から検出される信号波形の振幅をより大きくすることができる。
【００７２】
このように、本実施例は、塑性変形部５から検出される信号波形の振幅をより一層大きく検出できるようにしたので、動力伝達軸３に外乱があっても、より鮮明な信号波形を検出することができ、精度の高いトルク測定を行うことができる。
【００７３】
なお、本実施例は、動力伝達軸３の被検出部領域に塑性変形部５を形成する際、塑性変形加工手段として剛体９を動力伝達軸３に案内する案内管１３を設けたが、この例に限らず、例えば図１０に示すように、動力伝達軸３の被検出部領域と案内管１３との間に、塑性変形加工手段としての凸状の突出し片１０と厚板状の荷重伝達子１１とを組み合せて構成する外力伝達部１２を介装させてもよい。
【００７４】
図１１は、本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸の被検出部領域に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第３実施例を示す概念図である。
【００７５】
本実施例は、動力伝達軸３の被検出部領域に、塑性変形加工手段として、ハンマ等の叩打機１４を用いて塑性変形部５を形成したものである。
【００７６】
このように、本実施例は、塑性変形加工手段として叩打機１４を用いて動力伝達軸３の被検出部領域を叩打するので、現地据付場所において、簡易な作業で塑性変形部５を動力伝達軸３に形成することができる。
【００７７】
なお、本実施例は、動力伝達軸３の被検出部領域を叩打機１４を用いて塑性変形部５を形成したが、この例に限らず、例えば図１２に示すように、動力伝達軸３の被検出部領域と叩打機１４との間に、塑性変形加工手段として凸状の突出し片１０と厚板状の荷重伝達子１１とを組み合せて構成する外力伝達部１２を滑車１５に載設してもよい。
【００７８】
図１３は、本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸の被検出部領域に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第４実施例を示す概念図である。
【００７９】
本実施例は、動力伝達軸３の被検出部領域に、例えば壁面等の固定部７に塑性変形加工手段として、ばね１６を装着するとともに、このばね１６の弾性力を利用し、衝突させて塑性変形部５を形成する塑性変形加工手段として外力伝達部１２を設けたものである。
【００８０】
この外力伝達部１２は、上述と同様に、押圧面として機能する凸状の突出し片１０と、例えば荷重伝達面として機能する厚板状の荷重伝達子１１とを組み合せて構成され、滑車１５に載設される。
【００８１】
そして、ばね１０の弾性力が働くと、外力伝達部１２は滑車１５を摺動し、動力伝達軸３の被検出部領域に衝突し、塑性変形部５を形成させる。
【００８２】
このように、本実施例は、構成が簡易な塑性変形加工手段を用いて動力伝達軸３に塑性変形部５を形成するので、動力伝達軸３の現地据付場所でも容易に行うことができる。
【００８３】
さらにまた、本実施例は、動力伝達軸３の被検出部領域に、電気ノイズ等の外乱があっても、外乱を超える検出波形が得られる塑性変形部５を形成しているので、精度の高いトルク検出を行うことができる。
【００８４】
図１４は、本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸の被検出部領域に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第５実施例を示す概念図である。
【００８５】
本実施例は、動力伝達軸３の被検出部領域に、塑性変形加工手段として壁等の固定部７に設けられた外力伝達部１２と、加圧流体供給部１７とを備え、加圧流体供給部１７から供給される加圧流体で外力伝達部１２に押圧力を与え、この押圧力によって塑性変形部５を形成したものである。
【００８６】
外力伝達部１２は、シリンダ１８にピストン１９を収容するピストン機構部２０として構成し、加圧流体供給部１７からの加圧流体によりピストン１９を押圧し、その押圧力で動力伝達軸３の被検出部領域に塑性変形部５を形成するようになっている。
【００８７】
この場合、ピストン機構部２０のピストン１９の先端横断面の形状を大小変更、調整することによって塑性変形部５の被検出部領域の面積を大小変更、調整することができる。さらに、シリンダ１８の直径と加圧流体の圧力とを変更調整すれば、動力伝達軸３の被検出部領域に加える押圧力を適正に維持調整することができる。
【００８８】
このように、本実施例は、構成が簡易な塑性変形加工手段を用いて塑性変形部５を動力伝達軸３に形成するので、塑性変形加工作業を容易に行うことができる。
【００８９】
さらにまた、本実施例は、動力伝達軸３の被検出部領域に、塑性変形加工手段としての外部伝達部１２からの押圧力を適正に調整して与え、塑性変形部５を形成しているので、外乱があってもより鮮明に、かつより振幅の大きい検出波形を得ることができ、精度の高いトルク測定を行うことができる。
【００９０】
図１５〜図１７は、本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸の被検出部領域に塑性変形加工部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第６実施例を示す概念図である。
【００９１】
なお、図１５は、本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸の被検出部領域に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性加工手段の全体を示す全体概念図である。また、図１６は、図１５のＡ−Ａ矢視方向から切断した切断断面図である。さらに、また、図１７は、図１６のＢ−Ｂ矢視方向から切断した切断断面図である。
【００９２】
本実施例は、例えば蒸気タービンのうち、高中圧タービン一体型、あるいは対向流形式の低圧タービン等に適用するものであり、図１５に示すように、第１タービン段落部２１と第２タービン段落部２２とを互いに軸結合させた動力伝達軸（タービンロータ）のジャーナル部２５を吊上げロープ２３を介してクレーン２４で揚重、移動するとき、ジャーナル部２５の被検出部領域に塑性変形部５を形成したものである。
【００９３】
塑性変形部５は、塑性変形加工手段として反力装置２６を用いて形成される。
【００９４】
この反力装置２６は、図１６および図１７に示すように、ジャーナル部２５の周方向に沿って形成された厚板状の湾曲板２７と、湾曲板２７の軸方向に向う凹溝２９の中央位置に形成され、かつ両軸端に設けられた凸状の突出し片２８を備えている。
【００９５】
このような構成を備える塑性変形加工手段としての反力装置２６において、本実施例は、ジャーナル部２５の下面側に突出し片２８を当接させ、吊上げロープ２３で揚重、移動させるとき、ジャーナル部２５の自重に抗し、突出し片２８からの反力をジャーナル部２５の被検出部領域に与えて塑性変形部５を形成する。
【００９６】
このように、本実施例は、ジャーナル部２５の被検出部領域に塑性変形加工手段として反力装置２６からの反力を与えて塑性変形部５を形成するので、塑性変形加工作業を容易に行うことができる。
【００９７】
さらにまた、本実施例は、外乱があっても、より鮮明で、かつより振幅の大きい信号波形が得られる塑性変形部５をジャーナル部２５に形成しているので、精度の高いトルク測定を行うことができる。
【００９８】
なお、本実施例は、ジャーナル部２５の被検出部領域に塑性変形加工手段として反力装置２６からの反力を与えて塑性変形部５を形成したが、この例に限らず、例えば、図１８および図１９に示すように、反力装置２６を軸架台３０に載設し、反力装置２６の突出し片２８からの反力でジャーナル部２５に塑性変形部５を形成してもよい。なお、反力装置２６は、第６実施例の構成と同一構成になっている。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法の実施形態を示す概念図。
【図２】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に塑性変形部を設けたときの波形検出方法を説明するための概念図。
【図３】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に形成した塑性変形部から得られた波形を示す波形線図。
【図４】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法の実施形態において、トルク負荷発生前後の駆動機側信号波形および被駆動機側信号波形の相互相関を算出する波形線図。
【図５】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法の実施形態において、トルク負荷発生前後の駆動機側信号波形の相互相関を算出する波形線図。
【図６】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法の実施形態において、トルク負荷発生前後の被駆動機側信号波形の相互相関を算出する波形線図。
【図７】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第１実施例を示す概念図。
【図８】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第１実施例の変形例を示す概念図。
【図９】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第２実施例を示す概念図。
【図１０】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第２実施例の変形例を示す概念図。
【図１１】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第３実施例を示す概念図。
【図１２】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第３実施例の変形例を示す概念図。
【図１３】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第４実施例を示す概念図。
【図１４】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第５実施例の変形例を示す概念図。
【図１５】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第６実施例を示す概念図。
【図１６】図１５のＡ−Ａ矢視方向から切断した切断断面図。
【図１７】図１６のＢ−Ｂ矢視方向から切断した切断断面図。
【図１８】本発明に係るトルク測定装置およびトルク測定方法において、動力伝達軸に塑性変形部を形成してトルク測定を行う際に用いる塑性変形加工手段の第６実施例の変形例を示す概念図。
【図１９】図１８のＣ−Ｃ矢視方向から切断した切断断面図。
【図２０】従来のトルク測定装置およびトルク測定方法の実施形態を示す概念図。
【図２１】従来のトルク測定装置およびトルク測定方法において、トルク負荷発生前後の駆動機側信号波形および被駆動機側信号波形のそれぞれを示す波形線図。
【図２２】従来のトルク測定装置およびトルク測定方法において、トルク負荷発生前後の被駆動機側信号波形の相互相関を算出する波形線図。
【符号の説明】
【０１００】
１  駆動機
２  被駆動機
３  動力伝達軸
４  被検出部領域
５  塑性変形部
６  波形検出器
７  固定部
８  吊下げ具
９  剛体
１０  突出し片
１１  荷重伝達子
１２  外力伝達部
１３  案内管
１４  叩打機
１５  滑車
１６  ばね
１７  加圧流体供給部
１８  シリンダ
１９  ピストン
２０  ピストン機構部
２１  第１タービン段落部
２２  第２タービン段落部
２３  吊上げロープ
２４  クレーン
２５  ジャーナル部
２６  反力装置
２７  湾曲板
２８  突出し片
２９  凹溝
３０  軸架台
３１  駆動機
３２  被駆動機
３３  動力伝達軸
３４  被検出体
３５  波形検出器
３６  信号伝達ケーブル
３７  検出信号処理装置
３８  回転速度検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2008249477.tif 000020
【図１９】
2008249477.tif 000021
【図２０】
2008249477.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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