(57)【要約】【課題】異常振動に基づいて回転機械の故障原因を診断する振動診断技術を体験的に学習するための振動診断学習用回転機シミュレータであって、異常振動を容易に再現・模擬することができ、操作性が良好な振動診断学習用回転機シミュレータを提供する。【解決手段】ミスアライメント調整ネジ５１をねじることにより、サブベース５０が持ち上げられ、フライホイール軸４１の軸心が変位して、第３回転軸３１の軸心とのミスアライメントが生じた状態となり、回転軸の軸心のミスアライメントによる異常振動が再現される。また、位置調整ボルト２７を緩めることにより、第２回転軸２１が移動して、第２歯車２４と第１歯車１４との噛み合いが変化し、歯車の摩耗劣化による異常振動が再現・模擬される。【選択図】図１
2004318056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受で支持された回転軸を有する回転機械の振動診断を学習するためのシミュレータであって、回転軸を支持する軸受を収納した軸受ブロックを上下動可能に設けるとともに、該軸受ブロックの下部にその下面に当接しつつスライド可能な楔体を設け、該楔体をスライド移動させることにより軸受ブロックを上下に移動させ、回転軸の軸心に変位を付与できるようにして、回転軸の軸心のミスアライメントによる振動を模擬するようにしたことを特徴とする振動診断学習用回転機シミュレータ。
【請求項２】
軸受で支持された回転軸を有する回転機械の振動診断を学習するためのシミュレータであって、互いに噛み合う一対の歯車が取り付けられた回転軸の軸心間距離を可変とし、該回転軸の軸心間距離を変更することにより、歯車の摩耗劣化による振動を模擬するようにしたことを特徴とする振動診断学習用回転機シミュレータ。
【請求項３】
軸受で支持された回転軸を有する回転機械の振動診断を学習するためのシミュレータであって、軸受を収納した軸受ブロックと軸受との間に軸受ホルダーを設け、該軸受ホルダーを前記軸受ブロックに対して軸方向移動可能とし、該軸受ホルダーの軸方向での移動により、軸受と軸受ホルダーの間に隙間を生じさせることにより、軸受ブロックの劣化による振動を模擬するようにしたことを特徴とする振動診断学習用回転機シミュレータ。
【請求項４】
軸受で支持された回転軸を有する回転機械の振動診断を学習するためのシミュレータであって、二本の回転軸間の伝動を歯車伝動とベルト伝動の両方で同時に行うための歯車伝動機構とベルト伝動機構を設け、歯車伝動機構とベルト伝動機構が異なる減速比を有するようにすることにより、回転負荷を発生させることを特徴とする振動診断学習用回転機シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプや送風機等の回転機械において発生した異常振動に基づいて、回転機械の故障原因を診断する振動診断技術を体験的に学習するための振動診断学習用回転機シミュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸受で支持された回転軸を有する回転機械の故障原因を初期段階で発見するため、回転機械の異常振動に基づいて故障原因を診断する振動診断技術があり、その振動診断技術に携わる技術者の育成が求められている。
【０００３】
しかし、振動診断技術に携わる技術者の育成するためには、実際に回転機械の異常振動を体験する必要があるが、日常的に回転機械の異常振動が発生するわけではないので、短期間に振動診断技術を携わる技術者を育成するのは難しいという問題があった。
【０００４】
そのような問題に対応するため、回転機械における振動を測定することにより、回転機械の故障原因（ロータのアンバランス、カップリングにおける軸心のミスアライメント、固定ねじの緩みによるガタ、軸受の劣化、歯車の劣化）を診断する設備診断技術を学習する設備診断技術用の学習装置が提示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−１０９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記特許文献１に記載の学習装置においては、軸受で支持された回転軸を有する回転機械の異常振動を再現するための作業が必ずしも容易でないという問題がある。例えば、主要な異常振動である回転軸の軸心のミスアライメントによる振動を再現するために、回転軸を支持する軸受部全体を移動する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、軸受で支持された回転軸を有する回転機械の異常振動に基づいて、回転機械の故障原因を診断する振動診断技術を体験的に学習するための振動診断学習用回転機シミュレータであって、異常振動を容易に再現・模擬することができ、操作性が良好な振動診断学習用回転機シミュレータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【０００８】
［１］軸受で支持された回転軸を有する回転機械の振動診断を学習するためのシミュレータであって、回転軸を支持する軸受を収納した軸受ブロックを上下動可能に設けるとともに、該軸受ブロックの下部にその下面に当接しつつスライド可能な楔体を設け、該楔体をスライド移動させることにより軸受ブロックを上下に移動させ、回転軸の軸心に変位を付与できるようにして、回転軸の軸心のミスアライメントによる振動を模擬するようにしたことを特徴とする振動診断学習用回転機シミュレータ。
【０００９】
［２］軸受で支持された回転軸を有する回転機械の振動診断を学習するためのシミュレータであって、互いに噛み合う一対の歯車が取り付けられた回転軸の軸心間距離を可変とし、該回転軸の軸心間距離を変更することにより、歯車の摩耗劣化による振動を模擬するようにしたことを特徴とする振動診断学習用回転機シミュレータ。
【００１０】
［３］軸受で支持された回転軸を有する回転機械の振動診断を学習するためのシミュレータであって、軸受を収納した軸受ブロックと軸受との間に軸受ホルダーを設け、該軸受ホルダーを前記軸受ブロックに対して軸方向移動可能とし、該軸受ホルダーの軸方向での移動により、軸受と軸受ホルダーの間に隙間を生じさせることにより、軸受ブロックの劣化による振動を模擬するようにしたことを特徴とする振動診断学習用回転機シミュレータ。
【００１１】
［４］軸受で支持された回転軸を有する回転機械の振動診断を学習するためのシミュレータであって、二本の回転軸間の伝動を歯車伝動とベルト伝動の両方で同時に行うための歯車伝動機構とベルト伝動機構を設け、歯車伝動機構とベルト伝動機構が異なる減速比を有するようにすることにより、回転負荷を発生させることを特徴とする振動診断学習用回転機シミュレータ。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の振動診断学習用回転機シミュレータは、軸受で支持された回転軸を有する回転機械における異常振動を簡単な操作によって容易に再現・模擬することができる。その結果、発生した異常振動に基づいて回転機械の故障原因を診断する振動診断技術を効率的に学習することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る振動診断学習用回転機シミュレータの一実施形態を図１〜図４に示す。図１は平面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視図、図３は図１におけるＢ−Ｂ矢視図である。また、図４は、図１における部分詳細図である。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る振動診断学習用回転機シミュレータ１は、ベース１の上に、モータ２と、モータ２の出力軸３の軸心方向に配された第１軸受ブロック１２及び第２軸受ブロック１３と、それと平行して配された第３軸受ブロック２２及び第４軸受ブロック２３と、さらにそれらと平行して配された第５軸受ブロック３２及び第６軸受ブロック３３と、それらと同一線上に配置された第７軸受ブロック４２及び第８軸受ブロック４３と、両端を第１軸受ブロック１２と第２軸受ブロック１３で支持された第１回転軸１１と、両端を第３軸受ブロック２２と第４軸受ブロック２３で支持された第２回転軸２１と、両端を第５軸受ブロック３２と第６軸受ブロック３３で支持された第３回転軸３１と、両端を第７軸受ブロック４２と第８軸受ブロック４３で支持されたフライホイール軸４１と、第１回転軸１１に取り付けられた第１歯車１４と、第２回転軸２１に取り付けられた第２歯車２４及び第３歯車２５と、第３回転軸３１に取り付けられた第４歯車３４と、フライホイール軸４１に取り付けられたフライホイール４４と、第１回転軸１１に取り付けられた第１プーリ６１と、第３回転軸３１に取り付けられた第２プーリ６２とを備えている。
【００１５】
そして、モータ２の出力軸３と第１回転軸１１は第１カップリング１０によって連結され、第１回転軸１１と第２回転軸２１の間は第１歯車１４と第２歯車２４との噛み合わせによって歯車伝動され、第２回転軸２１と第３回転軸３１の間は第３歯車２５と第４歯車３４との噛み合わせによって歯車伝動され、第３回転軸３１とフライホイール軸４１は第２カップリング４０によって連結されている。さらに、第１回転軸１１と第３回転軸３１の間は第１プーリ６１と第２プーリ６２に掛けられたベルト６３によってベルト伝動されるようになっている。
【００１６】
これにより、モータ２の回転力は、第１カップリング１０、第１回転軸１１、第１歯車１４、第２歯車２４、第２回転軸２１、第３歯車２５、第４歯車３４、第３回転軸３１、第２カップリング４０、フライホイール回転軸４１からなる歯車伝動機構によってフライホイール４４に伝えられるとともに、同時に、第１カップリング１０、第１回転軸１１、第１プーリ６１、ベルト６３、第２プーリ６２、第３回転軸３１、第２カップリング４０、フライホイール回転軸４１からなるベルト伝動機構によってもフライホイール４４に伝えられる。
【００１７】
その際に、歯車伝動機構の減速比とベルト伝動機構の減速比を異ならすことにより、ベルト６３と第１プーリ６１又はベルト６３と第２プーリ６２との間でスリップが発生するような状態とし、これによって回転負荷を発生させて、各回転軸及び各歯車等に回転負荷を付与するようにしている。なお、ここでのベルト伝動機構の減速は３段変速になっており、必要とする回転負荷の大きさによって減速比を適宜選択できるようにしている。
【００１８】
そして、この振動診断学習用回転機シミュレータにおいては、以下のようにして各種の原因による異常振動を再現・模擬できるようになっている。
【００１９】
（１）第１は、回転軸の軸心のミスアライメント（心ずれ）によって発生する異常振動の再現・模擬である。
【００２０】
フライホイール軸４１を支持する第７軸受ブロック４２と第８軸受ブロック４３は、ベース１の上に配置されているサブベース５０の上に固定されており、ベース１の上面とサブベース５０の下面の間に設けられているミスアライメント調整ネジ５１を回すことによって、サブベース５０と一緒に上方に移動するようになっている。これにより、フライホイール軸４１の軸心が変位して、第３回転軸３１の軸心とのミスアライメントが生じ、回転軸の軸心のミスアライメントによる異常振動を再現・模擬できるようになっている。
【００２１】
すなわち、図２に示すように、フライホイール軸４１の回転を受ける軸受４２ａと軸受４３ａをそれぞれ収納した第７軸受ブロック４２と第８軸受ブロック４３は、その下端をサブベース５０の上面に固定されている。そして、ベース１の上面とサブベース５０の下面の間にミスアライメント調整ネジ５１が設けられており、ミスアライメント調整ネジ５１は、一端にミスアライメント調整つまみ５１ａを有し、ミスアライメント調整つまみ５１ａに近い側が左ねじ部５１ｂで遠い側が右ねじ部５１ｃとなっている。左ねじ部５１ｂと右ねじ部５１ｃにはそれぞれテーパー付きナット５２が螺合されており、サブベース５０はテーパー付きナット５２を介してベース１上に設置されている。つまり、サブベース５０とベース１の間に楔体としてのテーパー付きナット５２が配されていることになる。なお、サブベース５０は、下面にテーパー付きナット５２のテーパー部と同じ傾斜のテーパー部を有している。さらに、サブベース５０は押えボルト５５によってベース１に止められており、押えボルト５５の頭部とサブベース５０の上面との間に設けられているスプリング５４の圧縮力によって下方に押付けられている。
【００２２】
そして、図２（ａ）に示すような、フライホイール軸４１の軸心と第３回転軸３１の軸心とのミスアライメントの無い状態から、ミスアライメント調整ネジ５１を右方向にねじることにより、図２（ｂ）に示すように、テーパー付きナット５２が、サブベース５０下面のテーパー部に沿って押し込まれ、その楔効果によってサブベース５０を上方に押し上げる。これにより、スプリング５４の圧縮力に抗してサブベース５０が上方に持ち上げられ、サブベース５０上に固定された第７軸受ブロック４２と第８軸受ブロック４３が上方に移動し、それらに支持されたフライホイール軸４１の軸心が上方に変位して、第３回転軸３１の軸心とのミスアライメントが生じた状態となる。これによって、回転軸の軸心のミスアライメントによる異常振動を再現・模擬される。
【００２３】
このようにして、簡単な操作で、回転軸の軸心のミスアライメントによる異常振動を再現・模擬できるので、この時に発生する異常振動を実際に体験することにより、回転軸の軸心のミスアライメントと異常振動との関係を容易に学習することが可能となる。
【００２４】
（２）第２は、歯車の摩耗劣化によって発生する異常振動の再現・模擬である。
【００２５】
第１歯車１４が取り付けられている第１回転軸１１を支持する第１軸受ブロック１２及び第２軸受ブロック１３と、第４歯車３４が取り付けられている第３回転軸３１を支持する第５軸受ブロック３２及び第６軸受ブロック３３はベース１上に固定されているが、第２歯車２４及び第３歯車２５が取り付けられている第２回転軸２１を支持する第３軸受ブロック２２と第４軸受ブロック２３は、位置調整ボルト２７を緩めることによって上方に移動可能になっている。位置調整ボルト２７を緩めて、第３軸受ブロック２２と第４軸受ブロック２３を上方に移動させることにより、第２回転軸２１を上方に移動させ、第１歯車１４と第２歯車２４との間のバックラッシュ及び第３歯車２５と第４歯車３４との間のバックラッシュを大きくできるようになっている。これにより、歯車の摩耗劣化した状態が模擬され、歯車の摩耗劣化による異常振動を再現・模擬できるようになっている。
【００２６】
すなわち、図３に示すように、第１軸受ブロック１２及び第２軸受ブロック１３は下端をベース１上に固定されている。また、第５軸受ブロック３２及び第６軸受ブロック３３も下端をベース１上に固定されている。一方、第３軸受ブロック２２は、下端がベース１から離れており、上部に設けられた一対の保持用腕２２ａをそれぞれ第１軸受ブロック１２の上面と第５軸受ブロック３２の上面にスペーサリング２８を介して載置し、第１軸受ブロック１２と第５軸受ブロック３２によって支えられている。そして、一対の位置調整ボルト２７がそれぞれ保持用腕２２ａを貫通し、スペーサリング２８の内側に配されたコイルバネ２９を通過して第１軸受ブロック１２の上面に設けられたねじ孔あるいは第５軸受ブロック３２の上面に設けられたねじ孔に螺入している。同様に、第４軸受ブロック２３は、下端がベース１から離れており、上部に設けられた一対の保持用腕２３ａをそれぞれ第２軸受ブロック１３の上面と第６軸受ブロック３３の上面にスペーサリング２８を介して載置し、第２軸受ブロック１３と第６軸受ブロック３３によって支えられている。そして、一対の位置調整ボルト２７がそれぞれ保持用腕２３ａを貫通し、スペーサリング２８の内側に配されたコイルバネ２９を通過して第２軸受ブロック１３の上面に設けられたねじ孔あるいは第６軸受ブロック３３の上面に設けられたねじ孔に螺入している。
【００２７】
そして、図３（ａ）に示す各歯車が正常に噛み合った状態から、位置調整ボルト２７を緩めることにより、図２（ｂ）に示すように、コイルばね２９の反発力で第３軸受ブロック２２及び第４軸受ブロック２３が上方に持ち上げられ、第３軸受ブロック２２と第４軸受ブロック２３に支持されている第２回転軸２１が上方に移動し、第２回転軸２１に取り付けられている第２歯車２４と第１回転軸１１に取り付けられている第１歯車１４との噛み合い状態が変化し、第２歯車２４と第１歯車１４の間のバックラッシュが大きくなる。同様に、第２回転軸２１に取り付けられている第３歯車２５と第３回転軸３１に取り付けられている第４歯車３４との噛み合い状態が変化し、第３歯車２５と第４歯車３５の間のバックラッシュが大きくなる。これにより、歯車の摩耗劣化した状態が模擬され、歯車の摩耗劣化による異常振動が再現・模擬される。
【００２８】
このようにして、簡単な操作で、歯車の摩耗劣化による異常振動を再現・模擬できるので、この時に発生する異常振動を実際に体験することにより、歯車の摩耗劣化と異常振動との関係を容易に学習することが可能となる。
【００２９】
（３）第３は、軸受ブロックの劣化（軸受ブロックと軸受の間のガタ）によって発生する異常振動の再現・模擬である。
【００３０】
図４は、第２回転軸２１を支持する第３軸受ブロック２２の縦断面を示す図である。第３軸受ブロック２２には軸受２２ａが収納されており、第３軸受ブロック２２と軸受２２ａとの間に軸受ホルダー６４を設け、この軸受ホルダー６４を左右に移動できるようにしている。図４（ａ）は、軸受ホルダー６４を移動する前の状態であり、図４（ｂ）は、軸受ホルダー６４を移動した後の状態である。そして、図４（ｂ）に示すように軸受ホルダー６４を図面上で左側に移動することにより、軸受ホルダー６４と軸受２２ａとの間に隙間６６を生じさせる。これによって軸受ブロックの劣化状態を模擬することができるようになっている。
【００３１】
すなわち、軸受ホルダー６４は、第３軸受ブロック２２の内側に取り付けられているテーパーリング６５に挿入されるテーパー部６４ａと、第３軸受ブロック２２の内面に設けられているねじ孔２２ｃに螺挿されるネジ部６４ｂと、軸受ホルダー６４を回転させるためのローレット加工つまみ部６４ｃとよりなっている。そして、テーパー部６４ａには、先端に向かって延びるスリットが周方向に数ヶ所に設けられている。
【００３２】
このような軸受ホルダー６４において、ローレット加工つまみ部６４ｃを回転させて、ネジ部６４ｂを緩めると、テーパー部６４ａがテーパーリング６５から抜け出し、テーパー部６４ａに設けたスリット部によってテーパー部６４ａの径が拡大し、軸受２２ａと軸受ホルダー６４の間に隙間６６が発生する。これにより、軸受ブロックの劣化による異常振動が再現・模擬される。
【００３３】
このようにして、簡単な操作で、軸受ブロックの劣化による異常振動を再現・模擬できるので、この時に発生する異常振動を実際に体験することにより、軸受ブロックの劣化と異常振動との関係を容易に学習することが可能となる。
【００３４】
（４）第４は、偏心荷重によって発生する異常振動の再現・模擬である。
【００３５】
フライホイール軸４１のフライホイール４４にアンバランス用重り４５を取り付けることにより、偏心荷重によって発生する異常振動が再現・模擬される。
【００３６】
このようにして、簡単な操作で、偏心荷重による異常振動を再現・模擬できるので、この時に発生する異常振動を実際に体験することにより、偏心荷重と異常振動との関係を容易に学習することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態の正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】図１における部分詳細図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ベース
２  モータ
３  モータの出力軸
１０  第１カップリング
１１  第１回転軸
１２  第１軸受ブロック
１３  第２軸受ブロック
１４  第１歯車
２１  第２回転軸
２２  第３軸受ブロック
２２ａ  保持用腕
２２ｂ  軸受
２２ｃ  ねじ孔
２３  第４軸受ブロック
２３ａ  保持用腕
２４  第３歯車
２５  第４歯車
２７  位置調整ボルト
２８  スペーサリング
２９  コイルばね
３１  第３回転軸
３２  第５軸受ブロック
３３  第６軸受ブロック
３４  第４歯車
４０  第２カップリング
４１  フライホイール軸
４２  第７軸受ブロック
４２ａ  軸受
４３  第８軸受ブロック
４３ａ  軸受
４４  フライホイール
４５  アンバランス用重り
５０  サブベース
５１  ミスアライメント調整ねじ
５１ａ  ミスアライメント調整つまみ
５１ｂ  左ねじ部
５１ｃ  右ねじ部
５２  テーパー付きナット
５４  スプリング
６１  第１プーリ
６２  第２プーリ
６３  ベルト
６４  軸受ホルダー
６４ａ  テーパー−部
６４ｂ  ねじ部
６４ｃ  つまみ部
６５  テーパーリング
６６  隙間
【図１】
2004318056.tif 000003
【図２】
2004318056.tif 000004
【図３】
2004318056.tif 000005
【図４】
2004318056.tif 000006