(57)【要約】【課題】回転軸がハウジング等で覆われている場合であっても、回転軸の傾きを非破壊で、高精度に測定可能とする回転機械の軸傾き測定方法およびその装置を提供する。【解決手段】回転機械の軸傾き測定方法において、通電コイルに直流電流を与えて、回転軸１１ａを傾きの生ずる方向に拘束する拘束工程Ｓ１１０と、拘束工程Ｓ１１０の後に、直流電流に交流電流を重畳して、回転軸１１ａを傾きの生ずる方向に振動させる振動工程Ｓ１２０と、振動工程Ｓ１２０時にハウジング１５に伝播される少なくとも２方向の回転軸１１ａの振動波形から、交流電流の波形に同期する振動成分をそれぞれ抽出する抽出工程Ｓ１７０と、抽出工程Ｓ１７０によって抽出された少なくとも２方向の振動成分を合成することで振動合成ベクトルを形成して、振動合成ベクトルに相関する回転軸１１ａの傾き状態を把握する把握工程Ｓ１８０とを設ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に向けられる回転軸（１１ａ）を備える回転子（１１）、および前記回転子（１１）の外周側に設けられる固定子（１２）がハウジング（１５）内に収容されて、
前記回転子（１１）あるいは前記固定子（１２）のいずれかに設けられた交流用の通電コイルに通電されることで、前記回転軸（１１ａ）が回転される回転機械の軸傾き測定方法であって、
前記通電コイルに直流電流を与えて、前記回転軸（１１ａ）を前記回転軸（１１ａ）の傾きの生ずる方向に拘束する拘束工程（Ｓ１１０）と、
前記拘束工程（Ｓ１１０）の後に、前記直流電流に交流電流を重畳して、前記回転軸（１１ａ）を前記傾きの生ずる方向に振動させる振動工程（Ｓ１２０）と、
前記振動工程（Ｓ１２０）時に前記ハウジング（１５）に伝播される少なくとも２方向の前記回転軸（１１ａ）の振動波形から、前記交流電流の波形に同期する振動成分をそれぞれ抽出する抽出工程（Ｓ１７０）と、
前記抽出工程（Ｓ１７０）によって抽出された少なくとも２方向の前記振動成分を合成することで振動合成ベクトルを形成して、前記振動合成ベクトルに相関する前記回転軸（１１ａ）の傾き状態を把握する把握工程（Ｓ１８０）とを備えることを特徴とする回転機械の軸傾き測定方法。
【請求項２】
前記振動波形は、振動の変位波形、振動の速度波形、振動の加速度波形のいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の回転機械の軸傾き測定方法。
【請求項３】
前記傾き状態は、前記振動合成ベクトルの方向に対応する前記回転軸（１１ａ）の傾き方向、あるいは、前記振動合成ベクトルの大きさに相関する前記回転軸（１１ａ）の傾き量の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転機械の軸傾き測定方法。
【請求項４】
前記振動工程（Ｓ１３０）と前記抽出工程（Ｓ１７０）との間、ないし前記抽出工程（Ｓ１７０）と前記把握工程（Ｓ１８０）との間に、前記振動波形に対して、前記交流電流の周波数とは異なるノイズ成分を除去するノイズ除去工程（Ｓ１６０）を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の回転機械の軸傾き測定方法。
【請求項５】
前記拘束工程（Ｓ１１０）および前記振動工程（Ｓ１２０）における複数条件に基づく前記振動波形から、前記抽出工程（Ｓ１７０）にて複数条件の前記振動成分を抽出し、
前記把握工程（Ｓ１８０）にて、複数条件の前記振動成分から複数条件の前記振動合成ベクトルを形成して、複数条件の前記振動合成ベクトルの方向の出現頻度から対応する前記回転軸（１１ａ）の傾き状態を把握することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４のいずれか１つに記載の回転機械の軸傾き測定方法。
【請求項６】
前記拘束工程（Ｓ１１０）および前記振動工程（Ｓ１２０）における前記複数条件は、前記回転軸（１１ａ）の回転方向位置を所定角度ずらした条件、もしくは前記通電コイルに与える電流値を変化させた条件であることを特徴とする請求項５に記載の回転機械の軸傾き測定方法。
【請求項７】
前記拘束工程（Ｓ１１０）の前に、前記通電コイルに交流電流を与えて、前記回転軸（１１ａ）を通常回転させて、前記回転軸（１１ａ）の位置を安定化させる安定化工程（Ｓ１００）を備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の回転機械の軸傾き測定方法。
【請求項８】
前記振動工程（Ｓ１２０）において重畳する前記交流電流は、正弦波、三角波、のこぎり波、矩形波のいずれか１つを用いることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の回転機械の軸傾き測定方法。
【請求項９】
鉛直方向に向けられる回転軸（１１ａ）を備える回転子（１１）、および前記回転子（１１）の外周側に設けられる固定子（１２）がハウジング（１５）内に収容されて、
前記回転子（１１）あるいは前記固定子（１２）のいずれかに設けられた交流用の通電コイルに通電されることで、前記回転軸（１１ａ）が回転される回転機械の軸傾き測定装置であって、
前記通電コイルに直流電流を与えて、前記回転軸（１１ａ）を前記回転軸（１１ａ）の傾きの生ずる方向に拘束すると共に、前記直流電流に交流電流を重畳して、前記回転軸（１１ａ）を前記傾きの生ずる方向に振動させる電流制御部（３０）と、
前記ハウジング（１５）の所定部位に設けられて、前記電流制御部（３０）によって振動される前記回転軸（１１ａ）から伝播される少なくとも２方向の振動波形を検出する検出部（４１、４２）と、
前記検出部（４１、４２）によって得られた少なくとも２方向の前記振動波形から、前記交流電流の波形に同期する振動成分をそれぞれ抽出すると共に、抽出された少なくとも２方向の前記振動成分を合成することで振動合成ベクトルを形成して、前記振動合成ベクトルに相関する前記回転軸（１１ａ）の傾き状態を算出する算出部（６０）とを備えることを特徴とする回転機械の軸傾き測定装置。
【請求項１０】
前記振動波形は、振動の変位波形、振動の速度波形、振動の加速度波形のいずれか１つであることを特徴とする請求項９に記載の回転機械の軸傾き測定装置。
【請求項１１】
前記傾き状態は、前記振動合成ベクトルの方向に対応する前記回転軸（１１ａ）の傾き方向、あるいは、前記振動合成ベクトルの大きさに相関する前記回転軸（１１ａ）の傾き量の少なくとも１つであることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の回転機械の軸傾き測定方法。
【請求項１２】
前記算出部（６０）は、前記検出部（４１、４２）によって検出された前記振動波形に対して、前記交流電流の周波数とは異なるノイズ成分を除去することを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか１つに記載の回転機械の軸傾き測定方法。
【請求項１３】
前記電流制御部（３０）は、複数条件に基づいて前記回転軸（１１ａ）を拘束、振動させ、
前記検出部（４１、４２）は、複数条件に基づく前記振動波形を検出し、
前記算出部（６０）は、複数条件に基づく前記振動波形から、複数条件の前記振動成分を抽出すると共に、複数条件の前記振動成分から複数条件の前記振動合成ベクトルを形成して、複数条件の前記振動合成ベクトルの方向の出現頻度から対応する前記回転軸（１１ａ）の傾き状態を算出することを特徴とする請求項９、請求項１０、請求項１２のいずれか１つに記載の回転機械の軸傾き測定装置。
【請求項１４】
前記複数条件は、前記回転軸（１１ａ）の回転方向位置を所定角度ずらした条件、もしくは前記通電コイルに与える電流値を変化させた条件であることを特徴とする請求項１３に記載の回転機械の軸傾き測定装置。
【請求項１５】
前記電流制御部（３０）は、前記回転軸（１１ａ）を拘束する前に、前記通電コイルに交流電流を与えて、前記回転軸（１１ａ）を通常回転させて、前記回転軸（１１ａ）の位置を安定化させることを特徴とする請求項９〜請求項１４のいずれか１つに記載の回転機械の軸傾き測定装置。
【請求項１６】
前記電流制御部（３０）によって前記直流電流に重畳される前記交流電流は、正弦波、三角波、のこぎり波、矩形波のいずれか１つを用いることを特徴とする請求項９〜請求項１５のいずれか１つに記載の回転機械の軸傾き測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばモータ等の回転機械の回転軸の傾きを非破壊で測定する傾き測定方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転軸傾き測定装置として、例えば特許文献１に示されるように、対象となる回転軸の周方向および軸方向の複数箇所の表面近傍に非接触式のレーザ変位センサを設けて、このセンサによって得られる振動量（振れ量）から、回転軸の傾き量および傾き方向を測定するものが知られている。
【特許文献１】特開２００１−１５３７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１においては、レーザを回転軸に直接当てるようにしているので、回転機械のように回転軸が例えばハウジング等で覆われている場合には、軸の傾き量および傾き方向を測定することができない。また、回転機械の軸の傾き状態は微小なものであるため、精度の高い測定が必要とされる。
【０００４】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、回転軸がハウジング等で覆われている場合であっても、回転軸の傾きを非破壊で、高精度に測定可能とする回転機械の軸傾き測定方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００６】
請求項１に記載の発明では、鉛直方向に向けられる回転軸（１１ａ）を備える回転子（１１）、および回転子（１１）の外周側に設けられる固定子（１２）がハウジング（１５）内に収容されて、
回転子（１１）あるいは固定子（１２）のいずれかに設けられた交流用の通電コイルに通電されることで、回転軸（１１ａ）が回転される回転機械の軸傾き測定方法であって、
通電コイルに直流電流を与えて、回転軸（１１ａ）を回転軸（１１ａ）の傾きの生ずる方向に拘束する拘束工程（Ｓ１１０）と、
拘束工程（Ｓ１１０）の後に、直流電流に交流電流を重畳して、回転軸（１１ａ）を傾きの生ずる方向に振動させる振動工程（Ｓ１２０）と、
振動工程（Ｓ１２０）時にハウジング（１５）に伝播される少なくとも２方向の回転軸（１１ａ）の振動波形から、交流電流の波形に同期する振動成分をそれぞれ抽出する抽出工程（Ｓ１７０）と、
抽出工程（Ｓ１７０）によって抽出された少なくとも２方向の振動成分を合成することで振動合成ベクトルを形成して、振動合成ベクトルに相関する回転軸（１１ａ）の傾き状態を把握する把握工程（Ｓ１８０）とを備えることを特徴としている。
【０００７】
回転軸（１１ａ）が鉛直方向に向けられる回転機械（１０）において、回転軸（１１ａ）は、製造上の各種バラツキによって微小な傾きを持っている。この回転軸（１１ａ）の傾きにより、回転子（１１）と固定子（１２）との間には、周方向において、本来の隙間よりも狭くなる最小隙間部（ａ）が形成される形となる。
【０００８】
拘束工程（Ｓ１１０）において通常、交流電流を与えるものに対して直流電流を与えることで、回転子（１１）は、停止状態となると共に、回転子（１１）と固定子（１２）との最小隙間部（ａ）間に最大の吸引力が働き、傾きの生ずる方向に拘束される。
【０００９】
そして、振動工程（Ｓ１２０）において、上記の直流電流に交流電流を重畳させることで、電流値を変化させて吸引力を変化させることができるので、回転軸（１１ａ）を傾きの生ずる方向に振動させることができる。
【００１０】
更に、抽出工程（Ｓ１７０）において、振動波形から交流電流に起因する振動成分を抽出することで、交流電流の波形に対して位相差を有する誤差成分を取り除くことができる。
【００１１】
よって、把握工程（Ｓ１８０）において、この振動成分から得られる振動合成ベクトルを用いて相関する回転軸（１１ａ）の傾き状態を把握することで、回転軸（１１ａ）がハウジング（１５）によって覆われている場合であっても、回転軸（１１ａ）の傾きを非破壊で、高精度に測定することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、振動波形は、振動の変位波形、振動の速度波形、振動の加速度波形のいずれか１つであることを特徴としている。
【００１３】
これにより、具体性および実現性を有する振動波形として使用することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、傾き状態は、振動合成ベクトルの方向に対応する回転軸（１１ａ）の傾き方向、あるいは、振動合成ベクトルの大きさに相関する回転軸（１１ａ）の傾き量の少なくとも１つであることを特徴としている。
【００１５】
これにより、傾き状態を具体性および現実性をもって把握することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、振動工程（Ｓ１３０）と抽出工程（Ｓ１７０）との間、ないし前記抽出工程（Ｓ１７０）と前記把握工程（Ｓ１８０）との間に、振動波形に対して、交流電流の周波数とは異なるノイズ成分を除去するノイズ除去工程（Ｓ１６０）を備えることを特徴としている。
【００１７】
これにより、測定に不要な成分を取り除くことができるので、より正確な回転軸（１１ａ）の傾き状態を把握することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、拘束工程（Ｓ１１０）および振動工程（Ｓ１２０）における複数条件に基づく振動波形から、抽出工程（Ｓ１７０）にて複数条件の振動成分を抽出し、
把握工程（Ｓ１８０）にて、複数条件の振動成分から複数条件の振動合成ベクトルを形成して、複数条件の振動合成ベクトルの方向の出現頻度から対応する回転軸（１１ａ）の傾き方向を把握することを特徴としている。
【００１９】
これにより、回転軸（１１ａ）、回転子（１１）、固定子（１２）等のできばえのバラツキによる影響を取り除いて、より正確な回転軸（１１ａ）の傾き状態を把握することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、拘束工程（Ｓ１１０）および振動工程（Ｓ１２０）における複数条件は、回転軸（１１ａ）の回転方向位置を所定角度ずらした条件、もしくは前記通電コイルに与える電流値を変化させた条件であることを特徴としている。
【００２１】
これにより、容易に複数条件に基づく振動波形を得ることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、拘束工程（Ｓ１１０）の前に、通電コイルに交流電流を与えて、回転軸（１１ａ）を通常回転させて、回転軸（１１ａ）の位置を安定化させる安定化工程（Ｓ１００）を備えることを特徴としている。
【００２３】
これにより、拘束する前の回転軸（１１ａ）の位置を安定化させて、拘束工程（Ｓ１１０）、振動工程（Ｓ１２０）を安定化させることができ、把握工程（Ｓ１８０）で得られる傾き状態の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、振動工程（Ｓ１２０）において重畳する交流電流は、正弦波、三角波、のこぎり波、矩形波のいずれか１つを用いることを特徴としている。
【００２５】
これにより、交流電流として使用が容易なものを選択できる。そして、三角波、のこぎり波、矩形波においては、急峻な電流値の変化を伴うため、振動工程（Ｓ１２０）でのより大きな振動振幅が得られ、把握工程（Ｓ１８０）での信頼性を向上させることができる。
【００２６】
請求項９〜請求項１６に記載の発明は、回転機械の軸傾き測定装置に関するものであり、その技術的意義は、上記請求項１〜請求項８に記載の回転機械の軸傾き測定方法と本質的に同じである。
【００２７】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における軸傾き測定装置１００について、以下、図１〜図１７を用いて説明する。まず、図１〜図３を用いて、電動圧縮機１０、および軸傾き測定装置１００の構成について説明する。尚、図１は電動圧縮機１０を示す断面図、図２は軸傾き測定装置１００を示す全体構成図、図３は電動圧縮機１０のハウジング１５に設けられる加速度ピックアップ４１、４２を示す平面図である。
【００２９】
まず、本軸傾き測定装置１００による軸傾きの測定対象となる電動圧縮機１０について説明する。
【００３０】
図１に示すように、電動圧縮機１０は、例えば密閉型の回転機械であり、ハウジング１５内にモータ部１０Ａと、モータ部１０Ａの回転軸１１ａのいずれか一方の先端部に接続されて、このモータ部１０Ａの駆動力によって作動される図示しない圧縮機部とが収容されて形成されている。
【００３１】
モータ部１０Ａは、例えば三相交流モータであり、永久磁石から成る筒状体に、回転軸１１ａが中心軸線に沿って挿通固定されたロータ（回転子）１１を有している。ロータ１１は、円筒状のハウジング１５内に収容されて、回転軸１１ａの長手方向が鉛直方向となるように配設されている。ハウジング１５の内周面には、中心部に軸受け１３ａ、１４ａが設けられたホルダ１３、１４が回転軸１１ａの長手方向に離間して固定されている。そして、ロータ１１は、回転軸１１ａの長手方向の両端部側が軸受け１３ａ、１４ａに挿通されることで回転可能に支持されている。回転軸１１ａは、ロータ１１としてハウジング１５内に収容されることから、外部に露出される回転部位がまったく無いものとなっている。
【００３２】
また、ハウジング１５内において、ロータ１１（筒状体）の外周側には、リング状の鉄心に通電コイル（図示省略）が設けられたステータ（固定子）１２が配設されており、このステータ１２はハウジング１５の内周面に固定されている。通電コイルには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのコイルが形成されている。尚、通電コイルは、ステータ１２を永久磁石として、鉄心を備えるロータ１１に設けられるものとしても良い。
【００３３】
モータ部１０Ａにおいては、軸受け１３ａ、１４ａの中心位置は、設計上、同心位置となるように設定されているが、実際には製造上の各種バラツキによって、位置ズレが生じている。また、回転軸１１ａと軸受け１３ａ、１４ａとの間にはクリアランスが存在し、上記位置ズレとクリアランスとによって、回転軸１１ａは、この回転軸１１ａの周方向のいずれかの方向（以下、傾き方向と呼ぶ）に、径方向への微小な傾き量をもって、傾いた状態で回転することになる。そして、この傾きによって、ロータ１１とステータ１２との間においては、両者１１、１２間の隙間が最小となる最小隙間部ａが存在することになる。
【００３４】
上記回転軸１１ａの傾き方向は、例えば図３で示した電動圧縮機１０の平面図において、水平方向に引いた中心線のハウジング１５右側の方向を０度として、反時計回りに、垂直方向に引いた中心線のハウジング１５上側の方向を９０度、水平方向に引いた中心線のハウジング１５左側の方向を１８０度、垂直方向に引いた中心線のハウジング１５下側の方向を２７０度というように、回転軸１１ａの周方向の角度によって表すことができる。また、傾き量は、例えば軸受け１３ａ、１４ａ間における回転軸１１ａの径方向における中心位置のズレ量として表すことができる。
【００３５】
図２に示すように、軸傾き測定装置１００は、上記電動圧縮機１０の回転軸１１ａの傾き状態（傾き方向、傾き量）を測定する装置であり、電力供給部２０、モータ制御部３０、加速度ピックアップ４１、４２、信号増幅部５０、信号処理部６０を備えている。
【００３６】
電力供給部２０は、モータ部１０Ａの通電コイルへの交流電流、あるいは直流電流を供給する機器であり、後述するモータ制御部３０に接続されている。ここでは、交流電流は通常の正弦波を用いている。
【００３７】
モータ制御部３０は、電力供給部２０からの交流電流、あるいは直流電流を、電動圧縮機１０のモータ部１０Ａ（通電コイル）に対して異なるタイミングで供給可能とする電流制御部である。
【００３８】
加速度ピックアップ４１、４２は、モータ部１０Ａの作動時に回転軸１１ａの傾きに伴って発生し、ハウジング１５表面に伝播される振動波形（ここでは振動の加速度波形としている）を検出する検出部であり、ハウジング１５のホルダ１３が設けられた外周部で、図３に示すように、ハウジング１５の周方向に９０度離れた位置に固定されている。
【００３９】
図３において、加速度ピックアップ４１は、この加速度ピックアップ４１とハウジング１５の中心とを通る方向（図３中の水平方向であり、以下、Ｘ方向とする）に発生する振動加速度波形Ｘを検出するようになっており、また、加速度ピックアップ４２は、Ｘ方向に対して直交しハウジング１５の中心を通る方向（図３中の垂直方向であり、以下、Ｙ方向とする）に発生する振動加速度波形Ｙを検出するようになっている。
【００４０】
信号増幅部５０は、上記加速度ピックアップ４１、４２によって検出された振動加速度波形信号（Ｘ、Ｙ）を増幅するものであり、増幅した信号を後述する信号処理部６０に出力する。
【００４１】
信号処理部６０は、増幅された振動加速度波形（振動状態）に対して、ノイズ除去処理および検波処理を行い、更に回転軸１１ａの傾き方向および傾き量（傾き状態）を算出する算出部である。傾き方向および傾き量算出の詳細は後述する。
【００４２】
次に、軸傾き測定装置１００による回転軸１１ａの傾き方向および傾き量の測定方法について、図４〜図１７を用いて説明する。尚、図４は回転軸１１ａの傾き状態を測定する際の要領を示すフローチャート、図５はモータ部１０Ａに通電する際の電流特性を示すタイムチャート、図６〜図９は回転軸１１ａの傾き状態を測定している際の回転軸１１ａを示す模式図、図１０は加速度ピックアップ４１、４２によって得られた振動加速度波形Ｘ、Ｙを示すグラフ、図１１はノイズ除去した後の振動加速度波形Ｘ、Ｙを示すグラフ、図１２は振動加速度波形から抽出される振動成分を示すグラフ、図１３は抽出された振動成分から得られる振動合成ベクトルを示すグラフ、図１４〜図１６は複数条件の振動合成ベクトルから回転軸１１ａの傾き方向を算出する要領を示すグラフ、図１７は振動合成ベクトルに対する傾き量を示すマップである。
【００４３】
図４に示すように、まず、ステップＳ１００で、モータ制御部３０によって、電源供給部２０からモータ部１０Ａに本来の交流電流を第１所定時間だけ通電して、モータ部１０Ａを作動させる。この時、通電コイルには図５の時間軸における第１段階に示すように、電流が各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に流れ、図６に示すように、回転軸１１ａは傾きの生ずる方向に安定しながら回転作動する。このステップＳ１００は、本発明における安定化工程に対応する。
【００４４】
次に、ステップＳ１１０で、モータ制御部３０によって、電源供給部２０からモータ部１０Ａに直流電流を第２所定時間だけ通電して（図５の時間軸の第２段階）、回転軸１１ａをその傾く方向に拘束させる。つまり、通電コイルに直流電流を流すことによって、回転が停止されると共に、回転軸１１ａの傾き方向（図１で説明した最小隙間部ａのできる方向）に最大の吸引力（図１）が発生して、図７に示すように、ロータ１１はステータ１２（ハウジング１５）に対して拘束されることになる。ここで、ロータ１１が拘束されるステータ１２側の位置を基準とした時に、ロータ１１の回転時の周方向（時計回り方向）の角度をロータ回転角と定義する。この段階では、ロータ回転角は０度の位置となる。このステップＳ１１０は、本発明の拘束工程に対応する。
【００４５】
次に、ステップＳ１２０で、モータ制御部３０によって、電源供給部２０からモータ部１０Ａに上記の直流電流を第３所定時間だけ流しつつ、この直流電流に交流電流を重畳させて（図５の時間軸の第３段階）、回転軸１１ａをその傾き方向に振動させる。つまり、通電コイルに対して直流電流に重畳させた交流電流を流すことによって、直流電流と言いつつもその電流値が変化し、吸引力を変化させることができるため、図８に示すように、回転軸１１ａは回転軸１１ａの傾き方向に振動することになる。このステップＳ１２０は、本発明の振動工程に対応する。
【００４６】
次に、ステップＳ１３０で、加速度ピックアップ４１、４２によって、上記の回転軸１１ａの振動に伴うハウジング１５の振動加速度波形Ｘ、Ｙを検出する。加速度ピックアップ４１、４２は、回転軸１１ａの振動が例えば軸受け１３ａ、ホルダ１３を介してハウジング１５に伝播することによって発生するハウジング１５表面の振動加速度の波形、つまりＸ方向の振動加速度波形Ｘ、およびＹ方向の振動加速度波形Ｙを検出する。加速度ピックアップ４１、４２によって検出された振動加速度波形Ｘ、Ｙの信号は、信号増幅器５０に出力される。
【００４７】
次に、ステップ１４０で、モータ制御部３０によって、ロータ回転角が３６０度より小さいか否かを判定し、３６０度より小さいと判定するとステップＳ１５０に進む。
【００４８】
ステップＳ１５０では、ロータ１１（回転軸１１ａ）をモータ制御部３０によって、図９に示すように、所定角度（ここでは３０度としている）時計回りに回転させる（ずらす）。
【００４９】
そして、ステップＳ１１０〜ステップＳ１５０を繰り返す。つまり、ロータ回転角を前の状態に対して所定角度だけずらした状態で、ロータ１１を拘束、振動させて振動加速度波形Ｘ、Ｙを検出し、ロータ１１を１回転させるまで（ロータ回転角が３６０度となるまで）、その測定を繰り返す訳である。よって、本実施形態では１回の測定における振動加速度波形Ｘ、Ｙのデータを１組として、１２組のデータが取得される。ロータ回転角の変更による複数（１２組）の振動加速度波形Ｘ、Ｙの取得は、本発明における複数条件に基づく振動波形の取得に対応する。
【００５０】
上記繰り返し測定の中で、ステップＳ１４０で、モータ制御部３０によって、ロータ回転角が３６０度になったと判定すると、ステップＳ１６０に進み、信号処理部６０によって、振動加速度波形Ｘ、Ｙに対するフィルタ処理を行う。
【００５１】
即ち、加速度ピックアップ４１、４２によって得られた振動加速度波形Ｘ、Ｙは、図１０に示すように、モータ部１０Ａの内部部材の共振、暗振動、電気ノイズ等の影響によって、様々な周波数成分が合成された形となっている。よって、ステップＳ１６０では、図１１に示すように、振動加速度波形Ｘ、Ｙに対して回転軸１１ａの加振周波数（通電コイルに印加する電流の交流成分の周波数）とは異なる周波数帯をフィルタリングによって除去する。このステップＳ１６０は、本発明のノイズ除去工程に対応する。加速度ピックアップ４１、４２の取り付け位置の違いにより振動伝播経路が異なることになり、振動加速度波形ＸとＹとの間には、位相差が発生している。
【００５２】
次に、ステップＳ１７０で、信号処理部６０によって、上記ノイズ除去された振動加速度波形Ｘ、Ｙに対して検波処理を行う。検波処理は、ノイズ除去によって得られた出力波形（ここでは振動加速度波形Ｘ、Ｙ）に対して、入力波形（ここでは交流電流波形）に同期する成分を容易に抽出して、信頼度の高い出力波形データとすることを目的として設けた処理である。
【００５３】
この検波処理は、入力波形に対してフィルタ処理された後の出力波形については、入力波形と周波数および位相の等しい第１成分（後述する電流に起因する振動成分）と、入力波形と周波数は等しいが位相が９０度異なる第２成分（後述する誤差成分）とで表せることから（後述する数式１）、上記第１成分を測定用の出力波形データとして用いるようにしたものである。
【００５４】
具体的には、振動加速度波形ＸとＹのうち、振動加速度波形Ｘについて説明すると、振動加速度波形Ｘは、通電コイルに流される交流電流波形に対して、数式１に示すように表すことができる。
【００５５】
【数１】
2009103528.tif 000003
【００５６】
即ち、振動加速度波形Ｘは、図１２に示すように、交流電流波形に対して、位相差φを有する振動波形となっており、振動加速度波形Ｘは、交流電流波形に対して周波数および位相の等しい振動成分Ｘ１（上記第１成分であり、数式１のａ×ｓｉｎθ）と、交流電流波形に対して周波数は等しいが位相が９０度ずれた誤差成分Ｘ２（上記第２成分であり、数式１のｂ×ｃｏｓθ）とで表すことができる。
【００５７】
振動成分Ｘ１は、交流電流波形のピーク時に最大となり、誤差成分Ｘ２は、交流電流波形のピーク時にゼロとなり、よって、交流電流波形のピーク時の加速度を抽出することで、誤差成分Ｘ２の影響を容易に取り除くことができ、この振動成分Ｘ１を交流電流波形に起因する振動データとして活用することができる。そして、振動加速度波形Ｙについても上記と同様に振動成分Ｙ１を抽出する。このステップＳ１７０は、本発明の抽出工程に対応する。
【００５８】
次に、ステップＳ１８０で、信号処理部６０によって、図１３に示すように、上記振動成分Ｘと振動成分Ｙとを合成して振動合成ベクトルを形成する。振動合成ベクトルは、図１３中のＸ、Ｙ座標のゼロ位置を基点として、振動成分Ｘ１、Ｙ１の交流電流波形の最大となる点での合成位置を先端位置とするベクトルとして得られる。そして、振動合成ベクトルの方向は、図１３中の正方向のＸ軸位置をゼロとする反時計回り方向の角度によって示すことができ、また、振動合成ベクトルの大きさは、当然のことながら、その長さによって示すことができる。
【００５９】
そして、ステップＳ１１０〜ステップＳ１５０の繰り返しによって得られた１２組（複数条件）の振動加速度波形Ｘ、Ｙから、それぞれ抽出したＸ１、Ｙ１から１２個の振動合成ベクトルを算出する。
【００６０】
そして、１２個の振動合成ベクトルの出現頻度から、対応する回転軸１１ａの傾き方向および傾き量を算出する。
【００６１】
精度良く回転軸１１ａの傾き方向および傾き量を算出する方法として、例えば図１４に示すように、正方向のＸ軸から反時計回り方向に所定角度α（例えば３０度）の範囲に含まれる振動合成ベクトルの数を計数する（ここでは計数値Ｎ＝２）。次に、図１５に示すように、所定角度αの計数範囲をβ（以下、計数開始角度β）だけ反時計回りにずらした時の所定角度αの範囲に含まれる振動合成ベクトルの数を計数する（ここでは計数値Ｎ＝１）。
【００６２】
このように、計数開始角度βを増加させながら上記の計数を行い、計数開始角度βが３６０度になるまで繰り返す。そして、図１６に示すように、計数値Ｎが最大となる計数開始角度βｍａｘから、
回転軸１１ａの傾き方向＝α／２＋βｍａｘと算出する。
また、回転軸１１ａの傾き量については、１２個の振動合成ベクトルの中で、ベクトルの方向がβｍａｘからα＋βｍａｘの範囲に入るベクトルの大きさの平均値を算出する。そして、予め信号処理部６０に記憶させたマップとの比較から回転軸１１ａの傾き量を算出する。マップは、図１７に示すように、既知の傾き量に対する発生振動加速度の大きさを予め調べて関係付けたグラフであり、上記で採用した振動合成ベクトルの大きさを発生振動加速度の大きさとして、対応する値を回転軸１１ａの傾き量として算出する。このステップＳ１８０は、本発明の把握工程に対応する。
【００６３】
以上のように、本軸傾き測定装置１００によれば、モータ部１０Ａに対して通常、交流電流を与えるものに対して直流電流を与えることで、ロータ１１を停止状態とさせると共に、ロータ１１とステータ１２との最小隙間部ａ間に最大の吸引力を働かせて、回転軸１１ａの傾き方向にロータ１１を拘束することができる。
【００６４】
そして、上記の直流電流に交流電流を重畳させることで、電流値を変化させて吸引力を変化させることができ、回転軸１１ａを傾き方向に振動させることができる。
【００６５】
更に、回転軸１１ａの振動に伴う振動加速度波形Ｘ、Ｙをハウジング１５の表面で検出し、この振動状態波形Ｘ、Ｙから検波処理により振動成分Ｘ１、Ｙ１を抽出することで、交流電流の波形に対して位相差を有する誤差成分Ｘ２、Ｙ２を取り除くことができる。
【００６６】
よって、この振動成分Ｘ１、Ｙ１から得られる振動合成ベクトルを用いて相関する回転軸１１ａの傾き状態を把握することで、回転軸１１ａがハウジング１５によって覆われている場合であっても、回転軸１１ａの傾きを非破壊で、高精度に測定することができる。
【００６７】
また、ステップＳ１３０で得られた振動加速度波形Ｘ、Ｙに対して、ステップＳ１６０で、ノイズ成分を除去するフィルタ処理を行うようにしているので、測定に不要な成分を取り除くことができ、より正確な回転軸１１ａの傾き状態を把握することができる。
【００６８】
また、複数条件に基づく振動合成ベクトルを算出して、複数の振動合成ベクトルの出現頻度から対応する回転軸１１ａの傾き方向、傾き量を算出するようにしているので、回転軸１１ａ、ロータ１１、ステータ１２等のできばえのバラツキによる影響を取り除いて、より正確な回転軸１１ａの傾き状態を把握することができる。
【００６９】
また、回転軸１１ａを拘束させる前に、通常の回転作動をさせるようにしているので、拘束する前の回転軸１１ａの位置を安定化させて、更に、回転軸１１ａの拘束、振動を安定化させることができ、算出される回転軸１１ａの傾き状態の信頼性を向上させることができる。
【００７０】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、検出部としてハウジング１５表面における振動加速度波形を検出する加速度ピックアップ４１、４２を使用したが、これに限らず、ハウジング１５表面における振動の変位波形を検出する変位ピックアップ、あるいは振動の速度波形を検出する速度ピックアップを用いるようにしても良い。
【００７１】
そして、回転軸１１ａの傾き量の算出に当たっては、図１７で説明したマップに対して、予め、振動の変位、あるいは振動の速度に対する傾き量の関係をマップとして準備し、信号処理部６０に記憶させておくことで算出対応可能となる。
【００７２】
また、検出部としての加速度ピックアップ４１、４２（２つ）をハウジング１５表面の外周部で周方向に９０度離れた位置に設けるようにしたが、一つで複数方向の加速度を検出できるピックアップを用いても良い。更に、ピックアップの数を増やして（例えば、３つ、４つ等）設定するようにしても良く、これにより、算出される傾き状態の信頼性を向上させることができる。
【００７３】
また、回転軸１１ａの傾き状態として、傾き方向と傾き量を算出するものとして説明したが、必要に応じて、いずれか一方を算出するものとしても良い。
【００７４】
また、ステップ１６０のフィルタ処理は、ステップＳ１７０とステップＳ１８０との間に設けるようにしても良い。
【００７５】
また、図４で説明した、ステップＳ１４０の判定の後に、ロータ回転角を所定角度ずつずらして、ステップＳ１１０〜ステップＳ１５０を繰り返すようにしたが、ステップＳ１４０、Ｓ１５０を廃止して、ステップＳ１１０〜ステップＳ１３０を１回ずつのみ行うものとしても良い。この場合は、得られた１つの合成振動ベクトルの向きと大きさから回転軸１１ａの傾き方向、傾き量を算出する。
【００７６】
また、ステップＳ１１０〜ステップＳ１５０における複数条件での振動加速度波形Ｘ、Ｙの取得にあたっては、モータ部１０Ａの通電コイルに与える電流値を変化させることで対応しても良い。
【００７７】
また、ステップＳ１００によるモータ部１０Ａの安定化作動、また、ステップＳ１６０によるフィルタ処理は、必要に応じて廃止しても良い。
【００７８】
また、ステータ１２の通電コイルに通電する交流電流として、正弦波を用いたが、その他、三角波、のこぎり波、矩形波等を用いるようにしても良い。三角波、のこぎり波、矩形波においては急峻な電流値の変化を伴うため、回転軸１１ａを振動させる際により大きな振動振幅が得られ、回転軸１１ａの傾き状態を算出する際の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】電動圧縮機を示す断面図である。
【図２】軸傾き測定装置を示す全体構成図である。
【図３】電動圧縮機のハウジングに設けられる加速度ピックアップを示す平面図である。
【図４】回転軸の傾き状態を測定する際の要領を示すフローチャートである。
【図５】モータ部に通電する際の電流特性を示すタイムチャートである。
【図６】回転軸の傾き状態を測定している際の回転軸を示す第１模式図である。
【図７】回転軸の傾き状態を測定している際の回転軸を示す第２模式図である。
【図８】回転軸の傾き状態を測定している際の回転軸を示す第３模式図である。
【図９】回転軸の傾き状態を測定している際の回転軸を示す第４模式図である。
【図１０】加速度ピックアップによって得られた振動加速度波形を示すグラフである。
【図１１】ノイズ除去した後の振動加速度波形を示すグラフである。
【図１２】振動加速度波形から抽出される振動成分を示すグラフである。
【図１３】抽出された振動成分から得られる振動合成ベクトルを示すグラフである。
【図１４】複数条件の振動合成ベクトルから回転軸１１ａの傾き方向を算出する要領を示す第１グラフである。
【図１５】複数条件の振動合成ベクトルから回転軸１１ａの傾き方向を算出する要領を示す第２グラフである。
【図１６】複数条件の振動合成ベクトルから回転軸１１ａの傾き方向を算出する要領を示す第３グラフである。
【図１７】振動加速度に対する傾き量を示すマップである。
【符号の説明】
【００８０】
１１  ロータ（回転子）
１１ａ  回転軸
１２  ステータ（固定子）
１５  ハウジング
３０  モータ制御部（電流制御部）
４１、４２  加速度ピックアップ（検出部）
６０  信号処理部（算出部）
【図１】
2009103528.tif 000004
【図２】
2009103528.tif 000005
【図３】
2009103528.tif 000006
【図４】
2009103528.tif 000007
【図５】
2009103528.tif 000008
【図６】
2009103528.tif 000009
【図７】
2009103528.tif 000010
【図８】
2009103528.tif 000011
【図９】
2009103528.tif 000012
【図１０】
2009103528.tif 000013
【図１１】
2009103528.tif 000014
【図１２】
2009103528.tif 000015
【図１３】
2009103528.tif 000016
【図１４】
2009103528.tif 000017
【図１５】
2009103528.tif 000018
【図１６】
2009103528.tif 000019
【図１７】
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