(57)【要約】【課題】光ファイバを利用して回転機械の回転シャフトの変位および回転速度変動を監視し、迅速に回転機械の異常を検出することである。【解決手段】変位監視用光源よりの２波長光を投光用光ファイバによりフィルタに導き、１波長光を回転機械のベアリングに投光し他の波長光をフィルタで反射させ、ベアリング壁面およびフィルタよりの反射光を受光用光ファイバを介して２色カラーセンサで受光する。一方、回転監視用光源よりの青色光、赤色光、緑色光を投光用光ファイバで回転機械の回転シャフトに導き、それらの反射光を受光用光ファイバおよびハーフミラーを介して回転監視用フォトダイオードで受光する。信号処理部は２色カラーセンサおよび回転監視用フォトダイオードからの反射光に基づいて回転機械の異常判定を行う。【選択図】  図１
2005043150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２波長光を出力する２色ＬＥＤからなる変位監視用光源と、前記２色ＬＥＤよりの２波長光を回転機械のベアリングに導く投光用光ファイバと、前記投光用光ファイバに取り付けられ前記２色ＬＥＤの２波長光のうち１波長光を通過させ他の１波長光を反射するフィルタと、前記ベアリング壁面よりの反射光および前記フィルタよりの反射光を受ける受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバよりの２波長の反射光を電気信号に変換する２色カラーセンサと、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤからなる回転監視用光源と、前記回転監視用光源よりの光を前記回転機械の回転シャフトに導く投光用光ファイバと、前記回転シャフトよりの反射光を受ける受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバからの反射光をハーフミラーを介して受光し青色反射光、赤色反射光、緑色反射光を選択するフィルタと、前記フィルタで選択された青色反射光、赤色反射光、緑色反射光をそれぞれ電気信号に変換する回転監視用フォトダイオードと、前記２色カラーセンサの電気信号および前記回転監視用フォトダイオードの電気信号に基づいて回転機械の異常判定を行う信号処理器とを備えたことを特徴とする回転機械監視装置。
【請求項２】
白色ＬＥＤからなる変位監視用光源と、前記白色ＬＥＤよりの光を回転機械のベアリングに導く投光用光ファイバと、前記投光用光ファイバに取り付けられ前記白色ＬＥＤ光源の１波長光を通過させこの波長光以外の光を反射する干渉フィルタと、前記ベアリング壁面よりの反射光および前記干渉フィルタよりの反射光を受ける受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバよりの２波長の反射光を電気信号に変換する２色カラーセンサと、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤからなる回転監視用光源と、前記回転監視用光源よりの光を前記回転機械の回転シャフトに導く投光用光ファイバと、前記回転シャフトよりの反射光を受ける受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバからの反射光をハーフミラーを介して受光し青色反射光、赤色反射光、緑色反射光を選択するフィルタと、前記フィルタで選択された青色反射光、赤色反射光、緑色反射光をそれぞれ電気信号に変換する回転監視用フォトダイオードと、前記２色カラーセンサの電気信号および前記回転監視用フォトダイオードの電気信号に基づいて回転機械の異常判定を行う信号処理器とを備えたことを特徴とする回転機械監視装置。
【請求項３】
赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤからなる変位監視用光源と、前記赤色ＬＥＤからの赤色光と前記緑色ＬＥＤからの緑色光とを結合するカプラと、前記カプラで結合された光を前記回転機械のベアリングに導く投光用光ファイバと、前記投光用光ファイバに取り付けられ前記赤色光を通過させ緑色光を反射するフィルタと、前記ベアリング壁面よりの赤色反射光および前記フィルタよりの緑色反射光を受ける受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバよりの赤色反射光および緑色反射光を電気信号に変換する２色カラーセンサと、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤからなる回転監視用光源と、前記回転監視用光源よりの光を前記回転機械の回転シャフトに導く投光用光ファイバと、前記回転シャフトよりの反射光を受ける受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバからの反射光をハーフミラーを介して受光し青色反射光、赤色反射光、緑色反射光を選択するフィルタと、前記フィルタで選択された青色反射光、赤色反射光、緑色反射光をそれぞれ電気信号に変換する回転監視用フォトダイオードと、前記２色カラーセンサの電気信号および前記回転監視用フォトダイオードの電気信号に基づいて回転機械の異常判定を行う信号処理器とを備えたことを特徴とする回転機械監視装置。
【請求項４】
２波長光を出力する２色ＬＥＤからなる変位監視用光源と、前記２色ＬＥＤよりの２波長光を回転機械のベアリングに導く投光用光ファイバと、前記投光用光ファイバに取り付けられ前記２色ＬＥＤの２波長光のうち１波長光を通過させ他の１波長光を反射するフィルタと、前記ベアリング壁面よりの反射光および前記フィルタよりの反射光を受ける受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバで受けた前記ベアリング壁面よりの反射光および前記フィルタよりの反射光を分岐するカプラと、前記カプラで分岐された前記受光用光ファイバよりの２波長の反射光をそれぞれ電気信号に変換する変位監視用フォトダイオードと、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤからなる回転監視用光源と、前記回転監視用光源よりの光を前記回転機械の回転シャフトに導く投光用光ファイバと、前記回転シャフトよりの反射光を受ける受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバからの反射光をハーフミラーを介して受光し青色反射光、赤色反射光、緑色反射光を選択するフィルタと、前記フィルタで選択された青色反射光、赤色反射光、緑色反射光をそれぞれ電気信号に変換する変位監視用フォトダイオードと、前記変位監視用フォトダイオードの電気信号および前記フォトダイオードの電気信号に基づいて回転機械の異常判定を行う信号処理器とを備えたことを特徴とする回転機械監視装置。
【請求項５】
２波長光を出力する２色ＬＥＤからなる変位監視用光源と、前記２色ＬＥＤよりの２波長光を回転機械のベアリング内部に導く投光用光ファイバと、前記投光用光ファイバに取り付けられ前記２色ＬＥＤの２波長光のうち１波長光を通過させ他の１波長光を反射するフィルタと、前記投光用光ファイバの投光先端部に形成されたアルミ蒸着面と、前記アルミ蒸着面よりの反射光および前記フィルタよりの反射光を受光用光ファイバに分岐させるカプラと、前記受光用光ファイバよりの２波長の反射光を電気信号に変換する２色カラーセンサと、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤからなる回転監視用光源と、前記回転監視用光源よりの光を前記回転機械の回転シャフトに導く投光用光ファイバと、前記回転シャフトよりの反射光を受ける受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバからの反射光をハーフミラーを介して受光し青色反射光、赤色反射光、緑色反射光を選択するフィルタと、前記フィルタで選択された青色反射光、赤色反射光、緑色反射光をそれぞれ電気信号に変換する回転監視用フォトダイオードと、前記２色カラーセンサの電気信号および前記回転監視用フォトダイオードの電気信号に基づいて回転機械の異常判定を行う信号処理器とを備えたことを特徴とする回転機械監視装置。
【請求項６】
白色ＬＥＤからなる変位監視用光源と、前記白色ＬＥＤよりの光を回転機械のベアリング内部に導く投光用光ファイバと、前記投光用光ファイバに取り付けられ前記白色ＬＥＤ光源の１波長光を通過させこの波長光以外の光を反射する干渉フィルタと、前記投光用光ファイバの投光先端部に形成されたアルミ蒸着面と、前記アルミ蒸着面よりの反射光および前記干渉フィルタよりの反射光を受光用光ファイバに分岐させるカプラと、前記受光用光ファイバよりの２波長の反射光を電気信号に変換する２色カラーセンサと、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤからなる回転監視用光源と、前記回転監視用光源よりの光を前記回転機械の回転シャフトに導く投光用光ファイバと、前記回転シャフトよりの反射光を受ける受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバからの反射光をハーフミラーを介して受光し青色反射光、赤色反射光、緑色反射光を選択するフィルタと、前記フィルタで選択された青色反射光、赤色反射光、緑色反射光をそれぞれ電気信号に変換する回転監視用フォトダイオードと、前記２色カラーセンサの電気信号および前記回転監視用フォトダイオードの電気信号に基づいて回転機械の異常判定を行う信号処理器とを備えたことを特徴とする回転機械監視装置。
【請求項７】
赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤからなる変位監視用光源と、前記赤色ＬＥＤからの赤色光と前記緑色ＬＥＤからの緑色光とを結合するカプラと、前記カプラで結合された光を回転機械のベアリング内部に導く投光用光ファイバと、前記投光用光ファイバに取り付けられ前記赤色光を通過させ緑色光を反射するフィルタと、前記投光用光ファイバの投光先端部に形成されたアルミ蒸着面と、前記アルミ蒸着面よりの赤色反射光および前記フィルタよりの緑色反射光を受光用光ファイバに分岐させるカプラと、前記受光用光ファイバよりの赤色反射光および緑色反射光を電気信号に変換する２色カラーセンサと、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤからなる回転監視用光源と、前記回転監視用光源よりの光を前記回転機械の回転シャフトに導く投光用光ファイバと、前記回転シャフトよりの反射光を受ける受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバからの反射光をハーフミラーを介して受光し青色反射光、赤色反射光、緑色反射光を選択するフィルタと、前記フィルタで選択された青色反射光、赤色反射光、緑色反射光をそれぞれ電気信号に変換する回転監視用フォトダイオードと、前記２色カラーセンサの電気信号および前記回転監視用フォトダイオードの電気信号に基づいて回転機械の異常判定を行う信号処理器とを備えたことを特徴とする回転機械監視装置。
【請求項８】
２波長光を出力する２色ＬＥＤからなる変位監視用光源と、前記２色ＬＥＤよりの２波長光を回転機械のベアリング内部に導く投光用光ファイバと、前記投光用光ファイバに取り付けられ前記２色ＬＥＤの２波長光のうち１波長光を通過させ他の１波長光を反射するフィルタと、前記投光用光ファイバの投光先端部に形成されたアルミ蒸着面と、前記アルミ蒸着面よりの反射光および前記フィルタよりの反射光を受光用光ファイバに分岐させるカプラと、前記カプラで分岐された前記受光用光ファイバよりの２波長の反射光をそれぞれ電気信号に変換する変位監視用フォトダイオードと、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤからなる回転監視用光源と、前記回転監視用光源よりの光を前記回転機械の回転シャフトに導く投光用光ファイバと、前記回転シャフトよりの反射光を受ける受光用光ファイバと、前記受光用光ファイバからの反射光をハーフミラーを介して受光し青色反射光、赤色反射光、緑色反射光を選択するフィルタと、前記フィルタで選択された青色反射光、赤色反射光、緑色反射光をそれぞれ電気信号に変換する変位監視用フォトダイオードと、前記変位監視用フォトダイオードの電気信号および前記フォトダイオードの電気信号に基づいて回転機械の異常判定を行う信号処理器とを備えたことを特徴とする回転機械監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導の影響を受けない光ファイバを利用して、回転機械のベアリング部の変動および回転変動を監視する回転機械監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回転機械の監視においては、振動センサや加速度計などのセンサにより回転機械軸の変位を測定して、回転機械の正常や異常を判断するようにしている。例えば、回転機械等の振動波形を振動センサで検出して計算機に入力し、種々の解析を行って振動状態を監視するようにしたものがある（特許文献１参照）。また、加速度計に振動波形データを入力し、加速度波形の時刻歴変化や発生頻度分布を表示装置に表示して監視するようにしたものもある（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−３０４１６６号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平１０−２２１１６０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、振動センサや加速度計などのセンサにより回転機械の正常や異常を判断するものにおいては、振動や加速度の変位量がかなり上昇しなければ回転機械の異常が検出できなかった
本発明の目的は、電磁誘導の影響を受けない光ファイバを利用して、回転機械の回転シャフトの変位および回転速度変動を監視することにより、迅速に回転機械の異常を判断できる回転機械監視装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転機械監視装置は、変位監視用光源よりの少なくとも２波長光を投光用光ファイバによりフィルタに導き、フィルタは少なくとも２波長光のうちの１波長光を回転機械のベアリングに投光し他の波長光をフィルタで反射させ、ベアリング壁面よりの反射光およびフィルタよりの反射光を受光用光ファイバで受光し、２色カラーセンサは受光用光ファイバよりの２波長の反射光を電気信号に変換する。一方、回転監視用光源よりの青色光、赤色光、緑色光を投光用光ファイバで回転機械の回転シャフトに導き、それらの反射光を受ける受光用光ファイバおよびハーフミラーを介して受光し、回転監視用フォトダイオードでそれぞれ電気信号に変換する。信号処理部は、２色カラーセンサからの電気信号および回転監視用フォトダイオードからの電気信号に基づいて回転機械の異常判定を行う。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る回転機械監視装置の構成図である。回転機械の回転シャフト１１はベアリング１２で支持されている。回転機械監視装置は回転シャフト１１の変位を検出する変位監視部１３と、回転シャフト１１の回転を監視する回転監視部１４とから構成される。
【０００８】
変位監視部１３は、ベアリング１２のたわみ量を検出するものであり、変位監視用光源１５として２波長光を出力する２色ＬＥＤ１６を有している。２色ＬＥＤ１６よりの２波長光は、投光用光ファイバ１７によりベアリング１２に導かれる。投光用光ファイバ１７にはフィルタ１８が取り付けられ、フィルタ１８は２色ＬＥＤ１６の２波長光のうち１波長光を通過させ他の１波長光を反射する。これにより、１波長光は信号用波長光としてフィルタ１８を通過しベアリング１２の壁面で反射する。一方、他の１波長光は参照用波長光としてフィルタ１８で反射する。ベアリング壁面よりの反射光およびフィルタ１８よりの反射光は受光用光ファイバ１９で受光され、２色カラーセンサ２０で電気信号に変換されて信号処理器２１に入力される。
【０００９】
信号処理器２１では、信号用波長光の電気信号を参照用波長の電気信号で割り算し、投光用光ファイバ１７や受光用光ファイバ１９の捩れあるいは温度等による光量変化を除去する。そして、ベアリング１２壁面に当り反射する信号用波長光の反射光量は、投光用光ファイバ１７とベアリング１２の壁面との距離に比例しているので、信号用波長光の反射光量を測定することで投光用光ファイバ１７とベアリング１２の壁面との距離を測定できる。
【００１０】
すなわち、回転機械が静止していれば、ベアリング１２に回転機械の回転シャフト１１の全重量が掛かりベアリング１２はたわみ、投光用光ファイバ１７とベアリング１２の壁面の距離が短くなっている。回転機械が回転を開始すれば、ベアリング１２に掛かる荷重は低下しベアリング１２はたわみ量が低下し、投光用光ファイバ１７とベアリング１２の壁面との距離が長くなる。たわみ量は数μｍであるが十分測定可能である。
【００１１】
一方、回転監視部１４は、回転シャフト１１の回転速度を検出するものであり、回転監視用光源２２として、青色ＬＥＤ２３、赤色ＬＥＤ２４、緑色ＬＥＤ２５を有している。青色ＬＥＤ２３、赤色ＬＥＤ２４、緑色ＬＥＤ２５よりの光は、投光用光ファイバ２６ａ、２６ｂ、２６ｃにより回転シャフト１１に導かれ、回転シャフト１１の表面で反射した３色の反射光は受光用光ファイバ２７ａ、２６ｂで受光される。
【００１２】
投光用光ファイバ２６ａ、２６ｂ、２６ｃおよび受光用光ファイバ２７ａ、２７ｂの回転シャフト１１に対面する部分は、拡大図に示すように配置される。すなわち、３本の投光用光ファイバ２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、回転シャフト１１の回転方向に所定の間隔を保って配置され、２本の受光用光ファイバ２７ａ、２ｂは回転シャフト１１の軸方向に配置される。受光用光ファイバ２７ａ、２７ｂによる反射光はハーフミラー２８ａ、２８ｂで３分割され、フィルタ２９ａ、２９ｂ、２９ｃを介して、回転監視用フォトダイオード３０ａ、３０ｂ、３０ｃに導かれる。フィルタ２９ａ、２９ｂ、２９ｃは、反射光より青色光、赤色光、緑色光を選択し、回転監視用フォトダイオード３０ａ、３０ｂ、３０ｃで電気信号に変換する。
【００１３】
信号処理器２１では、回転シャフト１１の表面あらさが数μｍであれば反射光は十分処理できるので、投光用光ファイバ２６の配置間隔を回転監視用フォトダイオード３０ａ、３０ｂ、３０ｃの出力時間差で割り算して回転シャフト１１の回転速度を求める。また、緑色光と赤色光との間での速度と、赤色光と青色光との間での速度を比較して速度変動を求める。信号処理器２１は、この速度変動の監視および投光用光ファイバ１７とベアリング１２の壁面との距離変動の監視により回転機械の監視を行うことになる。
【００１４】
第１の実施の形態によれば、回転機械の回転シャフト１１の変位や回転速度を光ファイバを用いて検出するので、電磁誘導の影響を受けることがなく適正に回転機械の監視を行うことができる。また、非接触監視であるので迅速に異常を判断することが可能となる。
【００１５】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、変位監視用光源１５である２色ＬＥＤ１６に代えて白色ＬＥＤを設け、フィルタ１８に代えて干渉フィルタを設け、この干渉フィルタにより、白色ＬＥＤの１波長光を通過させこの波長光以外の光を反射するようにしたものである。すなわち、図１の２色ＬＥＤ１６を白色ＬＥＤとし、フィルタ１８を干渉フィルタとしたものである。
【００１６】
変位監視用光源１５としての白色ＬＥＤよりの光を投光用光ファイバ１７により干渉フィルタを介してベアリング１２に導く。干渉フィルタは信号用波長光を通過させ、この波長以外の光を参照用波長光として反射するものであり、白色光のうちの１波長光をベアリング１２の壁面に信号用波長光として投光する。そして、ベアリング１２の壁面よりの信号用波長光の反射光と干渉フィルタよりの参照用波長光の反射光を受光用光ファイバ１９で受光する。受光用光ファイバ１９よりの信号用波長光の反射光と参照用波長光の反射光とは、２色カラーセンサ２０で電気信号に変換され信号処理器２１に入力される。信号処理器２１には、第１の実施の形態と同様に、回転監視部１４からの回転シャフト１１で反射された青色光、赤色光、緑色光の反射光も入力される。
【００１７】
信号処理器２１では、変位監視部１３からのベアリング１２の反射光および干渉フィルタの反射光から投光用光ファイバ１７とベアリング１２の壁面との距離変動（回転シャフト１１の変位）を算出し、回転監視部１４からの反射光から回転シャフトの回転速度や速度変動を算出する。そして、この速度変動と回転シャフト１１の変位との監視により回転機械の監視を行う。
【００１８】
第２の実施の形態によれば、変位監視用光源１５である２色ＬＥＤ１６に代えて白色ＬＥＤを用いた場合であっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、光ファイバを用いた非接触監視であるので、迅速に異常を判断することが可能となる。
【００１９】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図２は本発明の第３の実施の形態に係る回転機械監視装置の構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、変位監視用光源１５である２色ＬＥＤ１６に代えて赤色ＬＥＤ３３および緑色ＬＥＤ３４を設け、赤色ＬＥＤ３３からの赤色光と緑色ＬＥＤ３４からの緑色光とを結合するカプラ３５を設け、フィルタ３６は、カプラ３５で結合され投光用光ファイバ１７で導かれた赤色光を通過させ緑色光を反射し、受光用光ファイバ１９は、ベアリング１２の壁面よりの赤色反射光およびフィルタ３６よりの緑色反射光を２色カラーセンサ２０に導くようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２０】
変位監視用光源１５として赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３とからの光をカプラ３５で結合し、投光用光ファイバ１７によりフィルタ３６を介してベアリング１２に導く。フィルタ３６は赤色光を信号用波長光として通過させ、緑色光を参照用波長光として反射するものであり、ベアリング１２の壁面に信号用波長光の赤色光を投光する。そして、ベアリング１２の壁面よりの赤色反射光とフィルタ３６よりの参照用波長光の緑色反射光を受光用光ファイバ１９で受光する。受光用光ファイバ１９よりの赤色反射光および緑色反射光は２色カラーセンサ２０で電気信号に変換され信号処理器２１に入力される。信号処理器２１には、第１の実施の形態と同様に、回転監視部１４からの回転シャフト１１で反射された青色光、赤色光、緑色光の反射光も入力される。
【００２１】
信号処理器２１では、変位監視部１３からのベアリング１２の赤色反射光およびフィルタ３６の緑色反射光から投光用光ファイバ１７とベアリング１２の壁面との距離変動（回転シャフト１１の変位）を算出し、回転監視部１４からの反射光から回転シャフトの回転速度や速度変動を算出する。そして、この速度変動と回転シャフト１１の変位との監視により回転機械の監視を行う。
【００２２】
第３の実施の形態によれば、変位監視用光源１５である２色ＬＥＤ１６に代えて、赤色ＬＥＤ３３および緑色ＬＥＤ３４を用いた場合であっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、光ファイバを用いた非接触監視であるので、迅速に異常を判断することが可能となる。
【００２３】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図３は本発明の第４の実施の形態に係る回転機械監視装置の構成図である。この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、２色カラーセンサ２０に代えて、受光用光ファイバ１９で受けたベアリング壁面よりの反射光およびフィルタ１８よりの反射光を分岐するカプラ３７と、カプラ３７で分岐された受光用光ファイバ１９よりの２波長の反射光をそれぞれ電気信号に変換する２個の変位監視用フォトダイオード３８ａ、３８ｂとを設けたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２４】
変位監視用光源１５としての２波長光を出力する２色ＬＥＤ１６よりの光を、投光用光ファイバ１７によりフィルタ１８を介してベアリング１２に導く。フィルタ１８は１波長光の信号用波長光を通過させベアリング１２の壁面に投光し、他の１波長光の参照用波長光を反射する。ベアリング１２の壁面よりの信号用反射光およびフィルタ１８よりの参照用反射光は受光用光ファイバ１９で受光されカプラ３７で２分岐される。そして、それぞれフィルタ３９ａ、３９ｂを介して変位監視用フォトダイオード３８ａ、３８ｂに導かれ、電気信号に変換されて信号処理器２１に入力される。信号処理器２１には、第１の実施の形態と同様に、回転監視部１４からの回転シャフト１１で反射された青色光、赤色光、緑色光の反射光も入力される。
【００２５】
信号処理器２１では、第１の実施の形態と同様に、変位監視部１３からのベアリング１２の反射光およびフィルタ１８の反射光から投光用光ファイバ１７とベアリング１２の壁面との距離変動（回転シャフト１１の変位）を算出し、回転監視部１４からの反射光から回転シャフトの回転速度や速度変動を算出する。そして、この速度変動と回転シャフト１１の変位との監視により回転機械の監視を行う。
【００２６】
第４の実施の形態によれば、２色カラーセンサ２０に代えて、受光用光ファイバ１９で受けたベアリング壁面よりの反射光およびフィルタ１８よりの反射光を分岐するカプラ３７と、カプラ３７で分岐された受光用光ファイバ１９よりの２波長の反射光をそれぞれ電気信号に変換する２個の変位監視用フォトダイオード３８ａ、３８ｂを用いた場合であっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、光ファイバを用いた非接触監視であるので、迅速に異常を判断することが可能となる。
【００２７】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図４は本発明の第５の実施の形態に係る回転機械監視装置の構成図である。この第５の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、投光用光ファイバ１７に代えて、２色ＬＥＤ１６よりの２波長光を回転機械のベアリング内部に導く投光用光ファイバ４０を設け、その投光用光ファイバ４０の投光先端部にアルミ蒸着面４１を形成し、アルミ蒸着面４１よりの反射光およびフィルタ１８よりの反射光をカプラ４２により分岐して受光用光ファイバ４３に導くようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２８】
ベアリング１２の内部に挿入された投光用光ファイバ４０の端面にはアルミニウムが蒸着されてアルミ蒸着面４１が形成されている。変位監視用光源１５として２波長光を出力する２色ＬＥＤ１６よりの光は、投光用光ファイバ４０によりフィルタ１８を介してベアリング１２の内部に導かれる。フィルタ１８は２波長光のうち信号用波長光を通過させ参照用波長光を反射する。フィルタ１８を通過した信号用波長光はアルミ蒸着面で反射される。この信号用反射光とフィルタ１８よりの参照用反射光をカプラ４２で分岐し、受光用光ファイバ４３で受光する。そして、２色カラーセンサ２０で電気信号に変換し信号処理器２１に入力する。
【００２９】
ここで、回転機械が静止していれば、ベアリング１２に回転機械の回転シャフト１１の全重量が掛かりベアリング１２はたわみ、ベアリング１２の内部に挿入した投光用光ファイバ４０の先端部が圧縮され光ファイバのクラッド層の屈折率が変化し信号用反射光の光量が増加する。一方、回転機械が回転を開始すれば、ベアリング１２に掛かる荷重は低下しベアリング１２はたわみ量が低下し、ベアリング１２の内部に挿入した投光用光ファイバ４０の圧縮状態が緩和され、信号用反射光の光量が低下する。信号処理器２１には、第１の実施の形態と同様に、回転監視部１４からの回転シャフト１１で反射された青色光、赤色光、緑色光の反射光も入力される。
【００３０】
信号処理器２１では、信号用反射光の電気信号を参照用反射光の電気信号で割算することにより、２色ＬＥＤ１６の光量変化を除去して信号用反射光の光量を検出する。すなわち、変位監視部１３からのアルミ蒸着面４１の反射光およびフィルタ１８の反射光から回転シャフト１１の変位を算出する。また、回転監視部１４からの反射光から回転シャフトの回転速度や速度変動を算出する。そして、この速度変動と回転シャフト１１の変位との監視により回転機械の監視を行う。
【００３１】
第５の実施の形態によれば、投光用光ファイバ１７に代えて、２色ＬＥＤ１６よりの２波長光を回転機械のベアリング内部に導く投光用光ファイバ４０を設け、その投光用光ファイバ４０の投光先端部にアルミ蒸着面４１を形成し、アルミ蒸着面４１よりの反射光およびフィルタ１８よりの反射光をカプラ４２により分岐して受光用光ファイバ４３に導くようにした場合であっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、光ファイバを用いた非接触監視であるので、迅速に異常を判断することが可能となる。
【００３２】
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。第６の実施の形態は、図４に示した第５の実施の形態に対し、変位監視用光源１５である２色ＬＥＤ１６に代えて白色ＬＥＤを設け、フィルタ１８に代えて干渉フィルタを設け、この干渉フィルタにより、白色ＬＥＤの１波長光を通過させこの波長光以外の光を反射するようにしたものである。すなわち、図４の２色ＬＥＤ１６を白色ＬＥＤとし、フィルタ１８を干渉フィルタとしたものである。
【００３３】
ベアリング１２の内部に挿入された投光用光ファイバ４０の端面にはアルミニウムが蒸着されてアルミ蒸着面４１が形成されている。変位監視用光源１５として白色ＬＥＤよりの光を投光用光ファイバ４０により干渉フィルタ１８を介してベアリング１２の内部に導く。干渉フィルタ１８は信号用波長光を通過させ、この信号用波長光外の光を反射する。干渉フィルタを通過した信号用波長光はアルミ蒸着面で反射される。この信号用反射光と干渉フィルタよりの参照用反射光をカプラ４２で分岐し、受光用光ファイバ４３で受光する。そして、２色カラーセンサ２０で電気信号に変換し信号処理器２１に入力する。信号処理器２１には、第５の実施の形態と同様に、回転監視部１４からの回転シャフト１１で反射された青色光、赤色光、緑色光の反射光も入力される。
【００３４】
信号処理器２１では、信号用反射光の電気信号を参照用反射光の電気信号で割算することにより、白色ＬＥＤの光量変化を除去して信号用反射光の光量を検出する。すなわち、変位監視部１３からのアルミ蒸着面４１の反射光およびフィルタ１８の反射光から回転シャフト１１の変位を算出する。また、回転監視部１４からの反射光から回転シャフトの回転速度や速度変動を算出する。そして、この速度変動と回転シャフト１１の変位との監視により回転機械の監視を行う。
【００３５】
第６の実施の形態によれば、白色ＬＥＤよりの波長光を投光用光ファイバ４０により干渉フィルタを介して回転機械のベアリング内部に導き、その投光用光ファイバ４０の投光先端部のアルミ蒸着面４１よりの反射光および干渉フィルタよりの反射光をカプラ４２により分岐して受光用光ファイバ４３に導くようにした場合であっても、第５の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、光ファイバを用いた非接触監視であるので、迅速に異常を判断することが可能となる。
【００３６】
次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。図５は本発明の第７の実施の形態に係る回転機械監視装置の構成図である。この第７の実施の形態は、図４に示した第５の実施の形態に対し、変位監視用光源１５である２色ＬＥＤ１６に代えて赤色ＬＥＤ３３および緑色ＬＥＤ３４を設け、赤色ＬＥＤ３３からの赤色光と緑色ＬＥＤ３４からの緑色光とを結合するカプラ３５を設け、フィルタ４４は、カプラ３５で結合され投光用光ファイバ４０で導かれた赤色光を通過させ緑色光を反射し、受光用光ファイバ４３は、アルミ蒸着面４１よりの赤色反射光およびフィルタ４４よりの緑色反射光を２色カラーセンサ２０に導くようにしたものである。図４に示した第５の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３７】
ベアリング１２の内部に挿入された投光用光ファイバ４０の端面にはアルミニウムが蒸着されてアルミ蒸着面４１が形成されている。変位監視用光源１５として赤色ＬＥＤ３３と緑色ＬＥＤ３３よりの光はカプラ３５で結合され、投光用光ファイバ４０によりフィルタ４４を介してベアリング１２の内部に導かれる。フィルタ４４は赤色光を通過させ緑色光を反射する。フィルタ４４を通過した赤色光はアルミ蒸着面４１で反射される。このアルミ蒸着面４１よりの赤色反射光およびフィルタ４４よりの緑色反射光をカプラ４２で分岐し、受光用光ファイバ４３で受光する。そして、２色カラーセンサ２０で電気信号に変換し信号処理器２１に入力する。信号処理器２１には、第５の実施の形態と同様に、回転監視部１４からの回転シャフト１１で反射された青色光、赤色光、緑色光の反射光も入力される。
【００３８】
信号処理器２１では、赤色反射光の電気信号を緑色反射光の電気信号で割算することにより赤色ＬＥＤ３２の光量変化を除去して赤色反射光の光量を検出する。すなわち、変位監視部１３からのアルミ蒸着面４１の反射光およびフィルタ１８の反射光から回転シャフト１１の変位を算出する。また、回転監視部１４からの反射光から回転シャフトの回転速度や速度変動を算出する。そして、この速度変動と回転シャフト１１の変位との監視により回転機械の監視を行う。
【００３９】
第７の実施の形態によれば、変位監視用光源１５として赤色ＬＥＤ３３および緑色ＬＥＤ３４を設けた場合であっても、第５の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、光ファイバを用いた非接触監視であるので、迅速に異常を判断することが可能となる。
【００４０】
次に、本発明の第８の実施の形態を説明する。図６は本発明の第８の実施の形態に係る回転機械監視装置の構成図である。この第８の実施の形態は、図４に示した第５の実施の形態に対し、２色カラーセンサ２０に代えて、受光用光ファイバ４３で受けたベアリング壁面よりの反射光およびフィルタ１８よりの反射光を分岐するカプラ３７と、カプラ３７で分岐された受光用光ファイバ４３よりの２波長の反射光をそれぞれ電気信号に変換する２個の変位監視用フォトダイオード３８ａ、３８ｂとを設けたものである。図４に示した第５の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４１】
ベアリング１２の内部に挿入された投光用光ファイバ４０の端面にはアルミニウムが蒸着されてアルミ蒸着面４１が形成されている。
【００４２】
変位監視用光源１５として２波長光を出力する２色ＬＥＤ１６よりの光を投光用光ファイバ４０によりフィルタ１８を介してベアリング１２内部に導く。フィルタ１８は信号用波長光を通過させ参照用波長光を反射する。
【００４３】
フィルタ１８を通過した信号用波長光はアルミ蒸着面で反射される。この信号用反射光とフィルタ１８よりの参照用反射光をカプラ４２で分岐し、受光用光ファイバ４３で受光する。
【００４４】
受光用光ファイバ１９で受光された信号用反射光および参照用反射光はカプラ３７で２分岐され、それぞれフィルタ３９ａ、３９ｂを介して変位監視用フォトダイオード３８ａ、３８ｂに導かれる。そして、電気信号に変換されて信号処理器２１に入力される。信号処理器２１には、第５の実施の形態と同様に、回転監視部１４からの回転シャフト１１で反射された青色光、赤色光、緑色光の反射光も入力される。
【００４５】
信号処理器２１では、赤色反射光の電気信号を緑色反射光の電気信号で割算することにより赤色ＬＥＤ３２の光量変化を除去して赤色反射光の光量を検出する。すなわち、変位監視部１３からのアルミ蒸着面４１の反射光およびフィルタ１８の反射光から回転シャフト１１の変位を算出する。また、回転監視部１４からの反射光から回転シャフトの回転速度や速度変動を算出する。そして、この速度変動と回転シャフト１１の変位との監視により回転機械の監視を行う。
【００４６】
第８の実施の形態によれば、２色カラーセンサ２０に代えて、受光用光ファイバ４３で受けたアルミ蒸着面４１よりの反射光およびフィルタ１８よりの反射光を分岐するカプラ３７と、カプラ３７で分岐された受光用光ファイバ４３よりの２波長の反射光をそれぞれ電気信号に変換する２個の変位監視用フォトダイオード３８ａ、３８ｂを用いた場合であっても、第５の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、光ファイバを用いた非接触監視であるので、迅速に異常を判断することが可能となる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転機械の回転シャフトの変位および回転シャフトの速度変動を光ファイバを用いて非接触で監視できるので、回転機械の異常を迅速に判断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る回転機械監視装置の構成図。
【図２】本発明の第３の実施の形態に係る回転機械監視装置の構成図。
【図３】本発明の第４の実施の形態に係る回転機械監視装置の構成図。
【図４】本発明の第５の実施の形態に係る回転機械監視装置の構成図。
【図５】本発明の第７の実施の形態に係る回転機械監視装置の構成図。
【図６】本発明の第８の実施の形態に係る回転機械監視装置の構成図。
【符号の説明】
１１…回転シャフト、１２…ベアリング、１３…変位監視部、１４…回転監視部、１５…変位監視用光源、１６…２色ＬＥＤ、１７…投光用光ファイバ、１８…フィルタ、１９…受光用光ファイバ、２０…２色カラーセンサ、２１…信号処理器、２２…回転監視用光源、２３…青色ＬＥＤ、２４…赤色ＬＥＤ、２５…緑色ＬＥＤ、２６…投光用光ファイバ、２７…受光用光ファイバ、２８…ハーフミラー、２９…フィルタ、３０…回転監視用フォトダイオード、３１…白色ＬＥＤ、３２…干渉フィルタ、３３…赤色ＬＥＤ、３４…緑色ＬＥＤ、３５…カプラ、３６…フィルタ、３７…カプラ、３８…変位監視用フォトダイオード、３９…フィルタ、４０…投光用光ファイバ、４１…アルミ蒸着面、４２…カプラ、４３…受光用光ファイバ、４４…フィルタ
【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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