(57)【要約】【課題】ロータジャーナル部表面状態の計測精度を向上させて、評価時間を短縮する。【解決手段】実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置は、ロータジャーナル部の表面に載置するための暗室箱と、前記暗室箱内に設けられて前記ロータジャーナル部の軸方向に沿って前記ロータジャーナル部の表面に載置するためのブロックと、前記ブロックにおける前記軸方向に沿った側面片側に設置される光源と、前記光源を前記ロータジャーナル部の軸方向に沿ってスライド可能に支持するためのガイドレールと、前記光源からみて前記ブロックの反対側に設置され、前記ブロックを前記ロータジャーナル部の表面に載置した状態で前記ロータジャーナル部の表面に非健全部がある場合に前記光源からの光線が投射される感光板とをもつ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータジャーナル部の表面に載置するための暗室箱と、
前記暗室箱内に設けられて前記ロータジャーナル部の軸方向に沿って前記ロータジャーナル部の表面に載置するためのブロックと、
前記ブロックにおける前記軸方向に沿った側面片側に設置される光源と、
前記光源を前記ロータジャーナル部の軸方向に沿ってスライド可能に支持するためのガイドレールと、
前記光源からみて前記ブロックの反対側に設置され、前記ブロックを前記ロータジャーナル部の表面に載置した状態で前記ロータジャーナル部の表面に非健全部がある場合に前記光源からの光線が投射される感光板と
を備えることを特徴とするロータジャーナル部健全性評価装置。
【請求項２】
前記ブロックの上面に設けられ、バネによって前記ブロックの底面を前記ロータジャーナル部の表面に押し付けるためのブロック支持部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のロータジャーナル部健全性評価装置。
【請求項３】
前記ブロック支持部は、
前記バネによる、前記ブロックの底面を前記ロータジャーナル部の表面に押付ける力を調整するための調整ナットを有する
ことを特徴とする請求項２記載のロータジャーナル部健全性評価装置。
【請求項４】
前記ガイドレールは、
前記ブロックの前記軸方向に沿った側面と平行に、かつ前記ロータジャーナル部の表面と前記ブロックの底面との接触面の位置と平行に設置される
ことを特徴とする請求項１記載のロータジャーナル部健全性評価装置。
【請求項５】
前記ガイドレールの、前記軸方向に沿った片側の端部にモータによって回転する第１の歯車を有し、
その反対側の端部に第２の歯車を有し、
前記第１および第２の歯車にベルトを取り付け、
前記ベルトに前記光源の支持台を固定することで、前記光源を前記ロータジャーナル部の軸方向に沿ってスライドさせる自動送り装置を有する
ことを特徴とする請求項１または請求項４記載のロータジャーナル部健全性評価装置。
【請求項６】
前記ブロックは、
前記ブロックにおける前記感光板側の底部に前記ロータジャーナル部に向かって突出して前記光源からの光線の一部を遮光するためのステップを有し、
前記ロータジャーナル部の非健全部の深さが前記ステップの高さより大きい場合に前記光源からの光線が前記感光板に投射されるように構成された
ことを特徴とする請求項１記載のロータジャーナル部健全性評価装置。
【請求項７】
請求項６に記載のロータジャーナル部健全性評価装置に適用される方法であって、
前記ロータジャーナル部の軸方向に沿って前記ブロックを載置し、
前記ロータジャーナル部の軸直角方向片側から前記光源からの光を発光させて、この光源の位置を前記軸方向に沿ってスイープさせた場合に、前記ブロックの前記ステップと前記ロータジャーナル部の表面との間における、前記ロータジャーナル部の非健全部としての隙間を前記光源からの光線が通過して前記感光板に投射されることで前記ロータジャーナル部の健全性を評価するための感光線が前記感光板に記録される
ことを特徴とするロータジャーナル部健全性評価方法。
【請求項８】
前記感光板に記録された前記感光線の高さと前記ロータジャーナル部の軸方向に沿った位置とに基づいて軸受の実効面圧を算出する
ことを特徴とする請求項７記載のロータジャーナル部健全性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ロータジャーナル部健全性評価装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、経年運転された大型回転機における軸受損傷事故等を未然防止する為に、ロータジャーナル部の健全性を評価する必要がある。この評価として、ロータジャーナル部の表面状態を型取りして移しとった部材に対し、精密表目粗さ計、レーザー計測装置、または光学式計測装置などによって、主に個々の周方向傷の深さとその軸方向巾を計測して評価するものがある。また、ロータジャーナル部の摩耗の程度が軸方向で不均一である場合に、ロータジャーナル部の外径分布を数ヶ所計測して、最大摩耗部の軸径差に基づいてロータジャーナル部の健全性を判断するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０９００６号公報
【特許文献２】特開２００３−３４４０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の、ロータジャーナル部の健全性を評価するための計測において、ロータジャーナル有効部、つまり軸受が荷重を受ける範囲が所定の計測範囲を超える場合、ロータジャーナル部の軸方向に沿ってある程度連続した長さを持つうねりや摩耗については、その計測上の定義が困難である。また、ロータジャーナル部の表面状態を型取りして移しとった部材に対し、上記の精密表面粗さ計やレーザー計測装置を使用して計測を実施する場合、型取り部材の変形の影響を受ける可能性がある。また、計測とその評価とを行うために一定の時間が必要となり、簡便性に欠ける。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、ロータジャーナル部の表面状態の計測精度を向上させて、評価時間を短縮することが可能なロータジャーナル部健全性評価装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置は、ロータジャーナル部の表面に載置するための暗室箱と、前記暗室箱内に設けられて前記ロータジャーナル部の軸方向に沿って前記ロータジャーナル部の表面に載置するためのブロックと、前記ブロックにおける前記軸方向に沿った側面片側に設置される光源と、前記光源を前記ロータジャーナル部の軸方向に沿ってスライド可能に支持するためのガイドレールと、前記光源からみて前記ブロックの反対側に設置され、前記ブロックを前記ロータジャーナル部の表面に載置した状態で前記ロータジャーナル部の表面に非健全部がある場合に前記光源からの光線が投射される感光板とをもつ。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ロータジャーナル部の表面状態の計測精度を向上させて、評価時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の構成例を示す図。
【図２】第１の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の構成例を示す図。
【図３】第１の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の構成例を示す図。
【図４】第１の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の構成例を示す図。
【図５】第２の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置のバネ調整ナットの構造の一例を示す図。
【図６】第３の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の光源用ガイドレールの構造の一例を示す図。
【図７】第３の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の光源用ガイドレールの構造の一例を示す図。
【図８】第４の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の光源用モータ駆動自動送り装置の構造の一例を示す図。
【図９】第４の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の光源用モータ駆動自動送り装置の構造の一例を示す図。
【図１０】第４の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の光源用モータ駆動自動送り装置の構造の一例を示す図。
【図１１】第５の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置のストレートブロックの構造の一例を示す図。
【図１２】第５の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置のストレートブロックの構造の一例を示す図。
【図１３】第６の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の一例を示す図。
【図１４】第６の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置に用いられる感光板の一例を示す図。
【図１５】第６の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置による動作手順の一例を示すフローチャート。
【図１６】第６の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について図面を用いて説明する。  
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。  
図１乃至図４は、第１の実施形態におけるロータジャーナル部の健全性評価装置の構成例を示す図である。図２は、図１に示したロータジャーナル部の軸方向断面図であり、暗室箱の内部を示す図である。図３は、ロータジャーナル部の軸方向断面における、暗室箱の外観を示す図である。図４は、ロータジャーナル部の健全性評価装置に用いられる感光板の一例を示す。  
図１に示す装置は、回転体ロータ１を支持するロータジャーナル部上に設置するロータジャーナル部健全性評価装置２０である。このロータジャーナル部健全性評価装置２０では、底部を開放した暗室箱３内の天井部分にストレートブロック６ａがバネ５を介して支持され、このストレートブロック６ａの底面がロータジャーナル部表面に押付けられる。ストレートブロック６ａは、その長手方向がロータジャーナル部の軸方向に沿うように暗室箱３内に取り付けられる。
【００１０】
また、図１や図２に示すように、バネ５は、ストレートブロック６ａの上面における、ロータジャーナル部の軸方向およびこの軸方向に直交する方向に沿って複数設けられ、これらのバネ５はストレートブロック６ａの上面が暗室箱３内の天井部分に支持される。
【００１１】
また、暗室箱３内における、ストレートブロック６ａの片側側面には、光源用ガイドレール１１を介して光源７が取り付けられる。この片側側面の長手方向はロータジャーナル部の軸方向に沿う。この光源７は電源９により駆動してもよいし、電池式であってもよい。
【００１２】
一方、暗室箱３における、光源７からみてストレートブロック６ａを介した反対側の側面には感光板１０が光源７と対向するように設けられる。光源７は、ストレートブロック６ａの底部に遮蔽物が無い状態で、光源７からの光線がストレートブロック６ａの底面の直下を介した先の感光板１０に投射されるように設けられる。
【００１３】
本実施形態では、ストレートブロック６ａの底面がロータジャーナル部表面に押付けられた状態でロータジャーナル部表面に非健全部がない場合には、光源７からの光はロータジャーナル部に遮られて感光板１０には投射されない。一方、ロータジャーナル部表面に非健全部２がある場合には、光源７からその損傷部分を通過した光線が感光板１０に投射される。
【００１４】
また、暗室箱３における、軸方向に直交する側面の底部は、暗室箱３をロータジャーナル部表面に設置しやすいようにＶ形状に切り欠かれている。この構成によれば、ロータジャーナル部の点検を行う時、ロータジャーナル部健全性評価装置２０は、暗室箱３の側面に有するＶ形状の設置部によってロータジャーナル上部に設置されることができる。
【００１５】
ストレートブロック６ａがロータジャーナル部表面に合わせて設置された状態で、このストレートブロック６ａの軸直角方向片側の光源７から光を発光させて光源７をロータジャーナル部軸方向に沿ってスイープさせることができる。
【００１６】
すると、ストレートブロック６ａとロータジャーナル部の非健全部２との間にのみ発生する隙間を光源７からの光線が通過して、光源７とからみて反対側の感光板１０に投射されることで、この投射部分にロータジャーナル部表面の非健全部２を示す感光線１４が記録される。
【００１７】
つまり、本実施形態によれば、ロータジャーナル部の表面状態の型取りやロータジャーナル部の外径分布の計測などを行わずとも、ロータジャーナル部表面の非健全部２の計測及び評価を行うことが出来るので、従来の計測方法に対して、ロータジャーナル部表面の非健全部２の計測および評価にかかる時間を短縮することが可能となる。
【００１８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態における構成のうち第１の実施形態で説明した部分と同一部分の詳細な説明は省略する。  
この第２の実施形態は、第１の実施形態で説明したロータジャーナル部健全性評価装置のストレートブロック６ａを支持するための構成の詳細を説明するものである。図２は、第２の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置のバネ調整ナットの構造の一例を示す図である。  
図２に示すように、第２の実施形態においては、暗室箱３内のストレートブロック６ａの支持部は、ストレートブロック６ａに対するバネ５の荷重力をバネ調整ナット４ａで調整できるように構成される。
【００１９】
具体的には、ストレートブロック６ａの上面にバネ調整ナット４ａの支持台４ｃとバネ５の一端部が取り付けられる。この支持台４ｃの外周部にはバネ調整ナット４ａをねじ込むためのボルト４ｂが設けられる。ボルト４ｂの底部は、図５に示すように、バネ５の張力を考慮してストレートブロック６ａの上面から離してもよいが、バネ調整ナット４ａによりバネ５の張力をストレートブロック６ａの支持のために適正に調整可能であれば特に限定されない。このボルト４ｂが取り付けられた支持台４ｃは、バネ５の中空部を貫通するようにストレートブロック６ａの上面に取り付けられる。  
ボルト４ｂにバネ調整ナット４ａをねじ込んで、このバネ調整ナット４ａの底面をバネ５に接触させて変形させることで、ストレートブロック６ａを支持するバネ５の荷重力をバネ調整ナット４ａにより調整できる。
【００２０】
このようにして、ロータジャーナル部の健全部上に密着するようにストレートブロック６ａを押付けて、かつストレートブロック６ａがたわみを生じないように調整できるので、ストレートブロック６ａをロータジャーナル部の表面に載置した状態で光源７からの光線が通過する箇所と非健全部２とを正しく対応させることができるので、ロータジャーナル部における健全性を精度良く評価することが可能となる。
【００２１】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。  
この第３の実施形態は、第１の実施形態で説明したロータジャーナル部健全性評価装置の光源用ガイドレール１１の構成の詳細を説明するものである。図６は、ロータジャーナル部の軸方向からみた光源用ガイドレールの断面図であり、図７は、ストレートブロックに対する光源用ガイドレールの取り付け形態を示す斜視図である。  
図６に示すように、光源用ガイドレール１１はフレーム１１ａに取り付けられる。フレーム１１ａは、ストレートブロック６ａの片側側面から軸直角方向に沿って該片側側面からみて外側に延びて、ロータジャーナル部に向かって直角に折れ曲がり、この端部にガイドレール１１が取り付けられる。
【００２２】
ガイドレール１１には、このガイドレール１１に対する可動部材である、光源の支持台１２ａが設けられる。この支持台１２ａには、光源７からの光の照射方向が感光板１０を向くように光源７が取り付けられる。
【００２３】
図７に示すように、光源用ガイドレール１１は、その長手方向がストレートブロック６ａの長手方向に沿って平行になるように設けられる。この、光源用ガイドレール１１はストレートブロック６ａの底面とロータジャーナル部の表面との接触面の高さの近傍における、該ロータジャーナル部の軸直角方向における片側に設置される。  
この構成によれば、光源の支持台１２ａが光源用ガイドレール１１を用いてストレートブロック６ａとロータジャーナル部との接触面の位置と平行に光源７をスライドさせることができるため、ロータジャーナルの軸方向に沿って分布する非健全部２を正確に測定することが可能となる。
【００２４】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。  
この第４の実施形態は、第１の実施形態で説明したロータジャーナル部健全性評価装置の光源７をガイドする構成の詳細を説明するものである。図８乃至図１０は、第４の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の光源用モータ駆動自動送り装置の構造の一例を示す図である。  
図８に示すように、光源７のモータ駆動自動送り装置１２は、光源の支持台１２ａ、歯車１２ｂ１，１２ｂ２、モータ１２ｃ、およびベルト１２ｄを有する。具体的には、光源用ガイドレール１１の一端部にモータ１２ｃを取り付け、このモータ１２ｃの回転軸に歯車１２ｂ１を取り付け、光源用ガイドレール１１の他端部に歯車１２ｂ２を取り付けたものである。
【００２５】
ベルト１２ｄは歯車１２ｂ１，１２ｂ２の間に架け渡される。このベルト１２ｄに対し、光源の支持台１２ａが取り付けられる。この支持台１２ａには、光源７が、当該光源７からの光の照射方向が感光板１０を向くように取り付けられる。
【００２６】
このモータ駆動自動送り装置１２を用いれば、図９や図１０に示すように、光源７をモータ駆動によりロータジャーナル部の軸方向に沿って自動的にスライドさせることができる。このモータ駆動自動送り装置１２は、所定の露光時間によって光源７をロータジャーナル部の軸方向に沿って一定の速度で移動させることができる。この露光時間は、感光板１０に光源７からの光を投射することで感光線１４を正しく記録するための露光時間である。このため、ロータジャーナル部の軸方向に沿って分布する非健全部２の深さを精度よく測定することが可能になる。
【００２７】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。  
この第５の実施形態は、第１の実施形態で説明したロータジャーナル部健全性評価装置のストレートブロックの構造について説明するものである。図１１および図１２は、第５の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置のストレートブロックの構造の一例を示す図である。  
図１１および図１２に示すように、ストレートブロック６ａにおける、感光板１０側の先端の底面には、ロータジャーナル部を向く凸部としてのステップ６ｂが形成される。
【００２８】
この構成によれば、ストレートブロック６ａをロータジャーナル部の表面に載置した状態で、ストレートブロック６ａとロータジャーナル部との間に発生する間隙がステップ６ｂの高さより大きい場合は、光源７からの光線１３がストレートブロック６ａにおけるステップ６ｂより下側を通過して、感光板１０に投射される。一方、間隙がステップ６ｂの高さ以下であると、光源７からの光線１３はストレートブロック６ａにおけるステップ６ｂに遮られ、感光板１０には投射されない。
【００２９】
つまり、ロータジャーナル部の非健全部２の深さがステップ６ｂの高さより大きい場合のみに光源７からの光線１３が感光板１０に投射される。この投射によって感光板１０に記録された感光線１４を参照することで、ロータジャーナル部の軸方向に沿って分布するステップ６ｂの高さ以上の非健全部２の深さを測定することが可能になる。
【００３０】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。  
第６の実施形態は、第１の実施形態で説明したロータジャーナル部健全性評価装置の仕様の態様について説明するものである。図１３は、第６の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の一例を示す図。図１４は、第６の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置に用いられる感光板の一例を示す図である。図１５は、第６の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置による動作手順の一例を示すフローチャートである。図１６は、第６の実施形態におけるロータジャーナル部健全性評価装置の一例を示す図である。  
まず、ステップ６ｂを有するストレートブロック６ａを、その長手方向を暗室箱３のガイド板８に合わせてロータジャーナル部の軸方向に合わせて載置した状態で（Ｓ１）、ロータジャーナル部の軸直角方向片側からみて感光板１０を向いた方向に沿って光源７から光を発光させ（Ｓ２）、モータ駆動自動送り装置１２によって、光源７をロータジャーナル部の軸方向に沿って一定の速度でスイープさせる（Ｓ３）。
【００３１】
これにより、ストレートブロック６ａとロータジャーナル部の間に存在するジャーナル非健全部２の深さがステップ６ｂの高さ以上であれば（Ｓ４のＹＥＳ）、光源７からの光線がストレートブロック６ａとロータジャーナル部の間を通過して、感光板１０に投射される（Ｓ５）。
【００３２】
一方、非健全部２の深さがステップ６ｂの高さより小さければ（Ｓ４のＮＯ）、光線１３が非健全部２の間隙を通過しても、光線がストレートブロック６ａの先端のステップ６ｂに遮断されるので、感光板１０に届かず感光線１４は記録されない。
【００３３】
光源７がモータ駆動自動送り装置１２の端部までスイープされていない場合は（Ｓ６のＮＯ）、モータ駆動自動送り装置１２は、光源７のスイープを継続する（Ｓ６→Ｓ３）。光源７がモータ駆動自動送り装置１２の端部までスイープされた場合は（Ｓ６のＹＥＳ）、モータ駆動自動送り装置１２は、光源７のスイープを終了する。
【００３４】
また、ステップ６ｂの高さを段階的に変化させて、ロータジャーナル部の非健全部２の深さを段階的に計測してもよい。このようにすることで、ロータジャーナル部の健全性の精度よい評価が可能となる。
【００３５】
（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態について説明する。  
第７の実施形態では、第６の実施形態で説明したようにストレートブロック６ａのステップ６ｂの高さを段階的に調整して、ロータジャーナル部の非健全部２の深さの計測を繰返すことで得られたデータに基づいてしきい値を設定し、ロータジャーナル部の有効幅と無効幅を分別する。
【００３６】
感光板１０における感光線１４が生じた無効部は、ロータジャーナル部において荷重支持に寄与しない部分である。また、感光板１０における感光線１４が生じなかった有効部は、ロータジャーナル部において荷重支持に寄与する部分である。
【００３７】
そこで、本実施形態では、評価装置２０により、感光板１０に記録された感光線１４の長さと軸方向位置とに基づいて無効幅を判断して、残りの有効幅を算出し、その有効幅によって軸受の実効面圧を求めることができる。
【００３８】
一般的に、ロータジャーナル部における軸受有効幅の中心付近に非健全部２が存在する場合、ロータジャーナル部における軸受有効幅の外側に非健全部２がある場合と比較して、軸受の実効面圧が大きいことが知られている。
【００３９】
よって、評価装置２０は、軸受有効幅の中心付近のロータジャーナル部の無効幅に所定の係数を掛けてロータジャーナル部の有効幅を算出すれば、より正確な実効面圧を求めることができる。評価装置２０は、この実効面圧にしきい値を設けて、ロータジャーナル部の有効幅と無効幅とを判定、管理することによりロータジャーナル部の健全性を評価することができる。
【００４０】
ロータジャーナル部における非健全部２によって、軸受の支持力が低下して実効面圧が上昇する。このように軸受の実効面圧が上昇すると、軸受の油膜が軸受損傷に至るリスクがある。
【００４１】
そこで、本実施形態のように、評価装置がロータジャーナル部の修正処置の要否を判定することで、必要時に修正処置を施すことができるので、軸受損傷の発生リスクを低減することができる。
【００４２】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１…ロータ、２…非健全部、３…暗室箱、４ａ…バネ調整ナット、５…バネ、６ａ…ストレートブロック、６ｂ…ステップ、７…光源、８…ガイド板、９…電源、１０…感光板、１１…光源用ガイドレール、１２ａ…光源の支持台、１２ｂ１，１２ｂ２…歯車、１２ｃ…モータ、１２ｄ…ベルト、１３…光線、１４…感光線。
【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１４】
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【図１５】
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【図１３】
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【図１６】
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