[go: up one dir, main page]

JP2011191077A - Device for measuring axial deflection - Google Patents

Device for measuring axial deflection Download PDF

Info

Publication number
JP2011191077A
JP2011191077A JP2010055180A JP2010055180A JP2011191077A JP 2011191077 A JP2011191077 A JP 2011191077A JP 2010055180 A JP2010055180 A JP 2010055180A JP 2010055180 A JP2010055180 A JP 2010055180A JP 2011191077 A JP2011191077 A JP 2011191077A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
axial
shaft body
rotating shaft
width changing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010055180A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Date
義明 伊達
Tsukasa Nakamura
司 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chugoku Electric Power Co Inc
Original Assignee
Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chugoku Electric Power Co Inc filed Critical Chugoku Electric Power Co Inc
Priority to JP2010055180A priority Critical patent/JP2011191077A/en
Publication of JP2011191077A publication Critical patent/JP2011191077A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for measuring axial deflection which can easily and inexpensively measure the amount of axial deflection of a rotary shaft body in the axial and radial directions in a non-contact manner. <P>SOLUTION: The device for measuring axial deflection includes a parallel target body which has a width variation part and is disposed on the outer peripheral surface of the rotary shaft body being a measuring object or of a large-diameter cylindrical body concentric with the shaft body so that one direction thereof may be parallel with the shaft body in the axial direction and which rotates together with the rotary shaft body, a light-emitting part as a light radiation source which is directed to the width variation part, and a light-receiving and operation display part which receives reflected light from the width variation part in rotation or transmitted light through the part, detects a change in light-receiving time and measures the amount of the axial deflection of the rotary shaft body in the axial direction based on the result of detection. Moreover, the device can be equipped with an upright target body which has the width variation part and is erected outward from the outer peripheral surface of the rotary shaft body so that the radial direction thereof and the one direction may be parallel with each other. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、被計測対象である回転軸体の軸線方向および径方向における軸振れ量を光学的に非接触にて計測可能な軸振れ計測装置に関する。   The present invention relates to an axial runout measuring apparatus that can optically measure the axial runout amount in the axial direction and the radial direction of a rotating shaft body to be measured.

例えば、水や蒸気の保有するエネルギーを利用してタービンを回転させて発電を行なう発電タービンプラントなどでは、高効率であるとともに、高い運用性および安全性が要求される。特に高速回転するタービンに軸ねじれ、軸たわみ、軸振れなどの変形が生じた場合には、非常に危険な事態を引き起こしかねず、前記のような安全性などを確保するためにも、タービンなどの回転軸体の軸振れなどを定量的に把握し、異常が認められた場合には所定の対策を確実に講じることが重要であり、そのために簡単かつ高い精度にてこれらを計測可能な計測装置や計測方法が望まれている。これらのうち、軸振れの測定技術については、従来より、多くの提案がなされてきているところである。   For example, in a power generation turbine plant that generates power by rotating a turbine using energy held by water or steam, high efficiency and high operability and safety are required. In particular, when deformation such as shaft torsion, shaft deflection, shaft runout, etc. occurs in a turbine that rotates at high speed, it may cause a very dangerous situation. It is important to grasp the shaft runout of the rotating shaft body quantitatively, and to take certain measures when abnormalities are recognized. Therefore, it is possible to measure these easily and with high accuracy. Devices and measuring methods are desired. Of these, many proposals have been made for the measurement technique of shaft runout.

ところで、被計測対象である回転軸体の軸振れ計測技術としては、例えば特許文献1において提案されている。この提案は、回転軸を中心として回転する回転体と、直角に折り返された隣り合う反射面を挟角側に有するとともに、該折り返し側が前記回転軸と同軸平行状態となるように前記回転体に設けられた反射鏡と、前記反射鏡に任意の入射方向から光ビームを照射する検出用照射器と、前記光ビームにおける前記反射面から反射された反射光ビームを検出する検出素子とを備えた軸振れ計測装置に関するものである。この計測装置を使用すれば、検出用照射器により反射鏡へ照射する光ビームとその反射鏡からの反射光ビームとが回転体の回転角にかかわらず常に平行となるため、従来のように検出用照射器による光ビームの入射角を考慮しながら位置検出器を配置させた状態での調整が不要となり、光ビームの入射角に依存せずに各構成部の位置関係が決まって調整が楽になる利点がある。   By the way, as a shaft run-out measuring technique of a rotating shaft body which is a measurement target, for example, Patent Document 1 proposes. This proposal has a rotating body that rotates about a rotation axis and an adjacent reflection surface that is folded at a right angle on the narrow angle side, and the rotation body is coaxially parallel to the rotation axis. A reflection mirror provided; a detection irradiator that irradiates the reflection mirror with a light beam from an arbitrary incident direction; and a detection element that detects a reflected light beam reflected from the reflection surface of the light beam. The present invention relates to a shaft runout measuring apparatus. If this measuring device is used, the light beam applied to the reflecting mirror by the detector irradiator and the reflected light beam from the reflecting mirror are always parallel regardless of the rotation angle of the rotating body. It is not necessary to make adjustments with the position detector placed in consideration of the incident angle of the light beam by the irradiator, and the positional relationship of each component is determined without depending on the incident angle of the light beam, making adjustment easy There are advantages.

また、従来の回転軸体のたわみ測定技術は、例えば特許文献2において提案されている。特許文献1記載の技術は、回転軸体の曲げモーメント測定装置に関するものであり、回転軸体の曲げモーメントを求めるために、当該回転軸体の外周面に取り付けられた円板とその端面に対向して設けられ、当該円板までの距離を測定する距離測定器とを備えており、前記回転軸体の回転中にこれにたが生じたことによる前記距離の変化から当該円板の傾き角(前記回転軸体のたわみ角)を求めるようにしたものである。なお、本明細書では、以下、用語「軸振れ」を「軸のたわみ」をも含む意味で使用している。   Also, a conventional technique for measuring deflection of a rotating shaft has been proposed in Patent Document 2, for example. The technique described in Patent Document 1 relates to a bending moment measuring device for a rotating shaft body. In order to obtain the bending moment of the rotating shaft body, the disk attached to the outer peripheral surface of the rotating shaft body and the end face thereof are opposed to each other. And a distance measuring device for measuring the distance to the disk, and the inclination angle of the disk from the change in the distance due to the occurrence of deformation during rotation of the rotating shaft body. (A deflection angle of the rotating shaft body) is obtained. In the present specification, the term “shaft runout” is used hereinafter to include “shaft deflection”.

特開平10−339620号公報JP-A-10-339620 特開昭57−12337号公報JP 57-12337 A 特開2000−205977号公報JP 2000-205977 A 特開2002−333376号公報JP 2002-333376 A 特開2006−84462号公報JP 2006-84462 A

しかし、特許文献1記載の技術では、回転軸体において軸線方向に生じた軸振れを計測することが構造上困難であるばかりでなく、ある程度のサイズの反射鏡を用いる必要があるので、回転軸体の外周面に設置する反射鏡の数に制限があり、結果として高い精度で軸振れ量を計測するのは困難である。また、特許文献2記載のたわみ計測技術では、直接距離測定器によって回転軸体外周面の円板までの距離を測定するので、回転軸体の軸線方向に直角な方向に軸振れを生じる場合には、当該軸振れを検出するのは困難である。また、回転軸体の軸たわみ角が小さい場合には距離測定器によって非常に微小な距離を測定しなければならず、そのため当該測定器に高い測定精度が必要とされ、結果として距離測定器が高額になってしまうという問題がある。   However, in the technique described in Patent Document 1, it is not only structurally difficult to measure the axial runout generated in the axial direction in the rotary shaft body, but also it is necessary to use a reflector of a certain size. There is a limit to the number of reflecting mirrors installed on the outer peripheral surface of the body, and as a result, it is difficult to measure the amount of axial deflection with high accuracy. Further, in the deflection measurement technique described in Patent Document 2, since the distance to the disk on the outer peripheral surface of the rotating shaft body is measured by a direct distance measuring device, the shaft runout occurs in a direction perpendicular to the axial direction of the rotating shaft body. It is difficult to detect the shaft runout. In addition, when the axial deflection angle of the rotating shaft body is small, a very small distance must be measured by a distance measuring device, and therefore, the measuring device needs to have high measurement accuracy. There is a problem that it becomes expensive.

また、特許文献3〜5などで提案されているトルク計測装置は、回転軸体に加えられるトルクを測定するには良好な方法であるが、そもそも回転中に生じる回転軸体の軸振れ量を測定することを想定したものではなく、当該軸振れ量を測定できない。   The torque measuring devices proposed in Patent Documents 3 to 5 are good methods for measuring the torque applied to the rotating shaft body. However, the amount of shaft runout of the rotating shaft body that occurs during the rotation is essentially the same. It is not assumed to be measured, and the amount of shaft runout cannot be measured.

本発明は、前記課題を解決すべくなされたものであり、簡単かつ安価に回転軸体の軸線方向および/または当該方向に直角な方向における軸振れ量を非接触にて測定できる軸振れ計測装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a shaft runout measuring apparatus that can measure the shaft runout amount in the axial direction of the rotating shaft body and / or the direction perpendicular to the direction in a non-contact manner easily and inexpensively. The purpose is to provide.

前記目的を達成するために、本発明の軸振れ計測装置は、一方向の長さに対応してこれに直交する方向の幅が一定の割合で変化する幅変化部を有し、被計測対象である回転軸体またはこれとは同心の大径円筒状体の外周面にその軸線方向と前記一方向とが平行になるように配置されて当該回転軸体とともに回転運動する平行ターゲット体と、前記幅変化部に向けて光線を照射する光源を有する発光部と、回転中の前記幅変化部からの反射光またはこれを透過する透過光を受光して当該受光時間の変化を検出し、この検出結果に基づいて前記回転軸体の軸線方向における軸振れ量を計測する受光・演算表示部とを含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an axial runout measurement apparatus according to the present invention has a width changing portion in which a width in a direction orthogonal to a length corresponding to a length in one direction changes at a constant rate, and A parallel target body which is arranged on the outer peripheral surface of the rotating shaft body or the concentric large-diameter cylindrical body so that the axial direction and the one direction are parallel to each other and rotates together with the rotating shaft body, A light emitting unit having a light source that irradiates a light beam toward the width changing unit, and a reflected light from the rotating width changing unit or a transmitted light that passes through the light receiving unit is detected to detect a change in the light receiving time. And a light reception / calculation display unit that measures an axial deflection amount in the axial direction of the rotating shaft based on a detection result.

また、本発明の軸振れ計測装置は、さらに、一方向の長さに対応してこれに直交する方向の幅が一定の割合で変化する幅変化部を有し、前記回転軸体の外周面からその径方向に前記一方向が一致するように当該外周面に外側に向けて立設された直立ターゲット体と、前記幅変化部に向けた光線照射源としての発光部と、回転中の前記幅変化部からの反射光または透過光を受光して当該受光時間の変化を検出し、この検出結果に基づいて前記回転軸体の径方向における軸振れ量を計測する受光・演算表示部を含むことができる。   Further, the shaft runout measuring apparatus of the present invention further includes a width changing portion in which the width in a direction orthogonal to the length in one direction changes at a constant rate, and the outer peripheral surface of the rotating shaft body The upright target body erected outward on the outer peripheral surface so that the one direction coincides with the radial direction thereof, a light emitting unit as a light beam irradiation source toward the width changing unit, and the rotating unit It includes a light receiving / calculating display section that receives reflected light or transmitted light from the width changing section, detects a change in the light receiving time, and measures a shaft runout amount in the radial direction of the rotating shaft based on the detection result. be able to.

前記平行ターゲット体における幅変化部は、光反射体、光透過体、または不透光体などの中から適宜選択できる。また、幅変化部は前記回転軸体または前記大径円筒状体の外周面上に1つのみを設置し、あるいは2つ以上を円周方向に規則的に配置することができ、好ましくは後者の、複数を規則的に配置するのがよい。この場合、幅変化部の個数については適宜決定できる。ここで、用語「規則的」とは、隣り合う幅変化部同士が均等な間隔に配置された状態のみならず、均等な間隔で配置されていない場合でも、複数の幅変化部の配置を全体としてみた場合に何らかの一定の規則性がある場合も含む意味で使用している(以下同様)。   The width changing portion in the parallel target body can be appropriately selected from a light reflector, a light transmissive body, an opaque body, and the like. Further, only one width changing portion may be provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft body or the large-diameter cylindrical body, or two or more width changing portions may be regularly arranged in the circumferential direction, preferably the latter It is preferable to arrange a plurality of them regularly. In this case, the number of width changing portions can be determined as appropriate. Here, the term “regular” means not only the state in which the adjacent width change portions are arranged at equal intervals, but also the arrangement of a plurality of width change portions as a whole even when they are not arranged at equal intervals. Is used to include cases where there is some regularity (the same applies hereinafter).

前記直立ターゲット体における幅変化部もまた、前記回転軸体の外周面に1つのみ設置し、あるいは2つ以上を円周方向に均等に配置することができるが、好ましくは複数を規則的に配置する後者のタイプがよい。この場合、幅変化部の個数については適宜決定できる。   Also, only one width changing portion in the upright target body may be installed on the outer peripheral surface of the rotating shaft body, or two or more may be evenly arranged in the circumferential direction. The latter type of placement is good. In this case, the number of width changing portions can be determined as appropriate.

前記回転軸体の軸線方向において軸振れ量計測に使用される発光部および受光・演算表示部のいずれか一方または双方は、前記回転軸体の径方向における軸振れ量計測用の発光部および受光・演算表示部として兼用することができる。   Either or both of the light emitting unit and the light receiving / calculating display unit used for measuring the axial shake amount in the axial direction of the rotating shaft body are the light emitting unit and the light receiving unit for measuring the axial shake amount in the radial direction of the rotating shaft body. -Can also be used as a calculation display unit.

本発明の軸振れ計測装置は、回転軸体の回転中においてその外周面または当該回転軸体と同心にこれを囲うように設けられた円筒状体の外周面に設けられた平行ターゲット体に形成された幅変化部上を発光部からの光線が走査するようにし、当該幅変化部からの反射光または当該幅変化部を透過する透過光を受光し、この受光時間の変化と回転軸体の軸振れの変化との間の1対1の対応関係を活用することで、回転軸体の軸線方向の軸振れ(または軸振れ量の当該方向における成分)を求めるようにしたため、回転軸体の軸線方向における軸振れ量を簡単かつ安価に非接触にて計測することができる。   The shaft run-out measuring device of the present invention is formed on a parallel target body provided on an outer peripheral surface of a rotating shaft body or on an outer peripheral surface of a cylindrical body provided so as to concentrically surround the rotating shaft body. The light beam from the light emitting unit scans on the width changing portion, and the reflected light from the width changing portion or the transmitted light that passes through the width changing portion is received. By utilizing the one-to-one correspondence relationship between changes in shaft runout, the axial runout in the axial direction of the rotating shaft body (or the component of the axial runout in that direction) is obtained. The amount of axial runout in the axial direction can be measured easily and inexpensively without contact.

また、本発明の軸振れ計測装置は、前記のように、回転軸体または大径円筒状体の外周面に幅変化部を有する平行ターゲット体を配置するとともに、当該回転軸体の外周面から略垂直に幅変化部を有する鍔状の直立ターゲット体を立設配置しておき、当該2つのターゲット体の幅変化部にそれぞれ発光部からの光線を照射し、これらのターゲット体の幅変化部からの反射光または当該幅変化部を透過する透過光を受光して受光時間の変化を検出することで、前記と同様に回転軸体の軸線方向および径方向の軸振れ(または軸振れ量の両方向における成分)を求めることができ、その結果回転軸体の軸線方向および径方向の双方における軸振れ量を簡単かつ安価に非接触にて計測することができる。   In addition, as described above, the shaft runout measuring apparatus of the present invention arranges the parallel target body having the width changing portion on the outer peripheral surface of the rotating shaft body or the large-diameter cylindrical body, and from the outer peripheral surface of the rotating shaft body. A bowl-like upright target body having a width change portion is arranged in a substantially vertical manner, and the width change portions of the two target bodies are respectively irradiated with light rays from the light emitting portion, and the width change portions of these target bodies By detecting the reflected light from the light or the transmitted light passing through the width changing portion and detecting the change in the light receiving time, the axial runout (or the axial runout amount of the axial runout of the rotating shaft body is detected in the same manner as described above. Component in both directions) can be obtained, and as a result, the amount of axial runout in both the axial direction and the radial direction of the rotating shaft can be measured easily and inexpensively without contact.

本発明の軸振れ計測装置の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the axial runout measuring apparatus of this invention. 本発明の軸振れ計測装置の別の実施形態を示す側面図である。It is a side view which shows another embodiment of the axial run-out measuring apparatus of this invention. 図2に示す軸振れ計測装置における軸振れの計測原理を示す図である。It is a figure which shows the measurement principle of the shaft runout in the shaft runout measuring apparatus shown in FIG. 図2に示す軸振れ計測装置が直立ターゲット体を備えている場合における軸振れ計測原理を示す図である。It is a figure which shows the shaft runout measurement principle in case the shaft runout measuring apparatus shown in FIG. 2 is provided with the upright target body. 本発明の軸振れ計測装置のさらに別の実施形態を示す図である。It is a figure which shows another embodiment of the axial run-out measuring apparatus of this invention. 図5に示す実施形態における軸ねじれの計測原理を示す図である。It is a figure which shows the measurement principle of the axial twist in embodiment shown in FIG. 回転軸体の軸線方向および径方向における軸振れ量の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the axial run-out amount in the axial direction and radial direction of a rotating shaft body.

以下、添付図面を参照して本発明の軸振れ計測装置の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されない。なお、以下の各図では、同一または共通の各部については同一の符号を用いて示しており、重複した説明は以下では省略する。
[実施形態1]
図1は、本発明の軸振れ計測装置の実施形態の一例を示す図である。この図に示す実施形態の軸振れ計測装置1は、被計測物である回転軸体10の外周面にその軸線方向に平行に設けられた平行ターゲット体20と、回転軸体10の側方に配置され、平行ターゲット体20に対して側方から光線L1を照射する発光部3と、同じく回転軸体10の側方に配置され、平行ターゲット体20からの反射光を受光する受光・演算表示部4とを備えている。回転軸体10は、不図示の回転軸体駆動源からの回転駆動作用により図中の矢印方向Rに回転可能とされている。
Hereinafter, embodiments of the axial runout measurement apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. In the following drawings, the same or common parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted below.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an embodiment of an axial runout measurement apparatus according to the present invention. The shaft runout measuring apparatus 1 according to the embodiment shown in the figure includes a parallel target body 20 provided in parallel to the axial direction on the outer peripheral surface of a rotating shaft body 10 as a measurement object, and a side of the rotating shaft body 10. The light emitting unit 3 that is disposed and irradiates the parallel target body 20 with the light beam L1 from the side, and the light receiving / calculation display that is disposed on the side of the rotating shaft body 10 and receives the reflected light from the parallel target body 20. Part 4. The rotating shaft body 10 is rotatable in the arrow direction R in the figure by a rotational driving action from a rotating shaft body drive source (not shown).

回転軸体10の外周面に取り付けられる平行ターゲット体20は、それぞれ長辺と、これと直角に交わる短辺と、斜辺とからなる略直角三角形の平面形状を備える反射性幅変化部21と非反射性幅変化部22との対をそれぞれの斜辺が接した状態で互いに対向するように配置したものを1単位とし、当該単位をその長辺同士を当接するように複数配置して帯状に形成されたものである。この平行ターゲット体20は、前記帯によって回転軸体10の全周を1巻きし、各単位の長辺が回転軸体10の軸線方向に、また短辺が円周方向に平行となるように設けられる。ここで、反射性幅変化部21としては、例えば通常のミラーのほか、可とう性のある反射シートなどが挙げられ、非反射性幅変化部22としては、光を反射しない材質の、例えばシート状体などを使用できる。この非反射性幅変化部22は可とう性を備えていてもよく、備えていなくともよい。なお、反射性および非反射性の幅変化部は、前記の略直角三角形などの直線的に変化するように形成されたものに限定されず、2次関数的または指数関数的に変化するよう形成されたものなどであってもよい。また、回転軸体10の外周面が光を反射しない材質からなる場合には、平行ターゲット体20は、反射性幅変化部21と非反射性幅変化部22との対を用いる必要はなく、反射性幅変化部21、21、・・・を円周方向に前記のように配列しただけであってもよい。   The parallel target body 20 attached to the outer peripheral surface of the rotating shaft body 10 has a non-reflective width changing portion 21 having a planar shape of a substantially right triangle composed of a long side, a short side perpendicular to the long side, and a hypotenuse. A pair of reflective width changing portions 22 arranged so as to face each other with their hypotenuses in contact with each other is defined as one unit, and a plurality of such units are arranged so that their long sides are in contact with each other to form a band shape. It has been done. The parallel target body 20 is wound around the entire circumference of the rotary shaft body 10 by the band, so that the long side of each unit is parallel to the axial direction of the rotary shaft body 10 and the short side is parallel to the circumferential direction. Provided. Here, examples of the reflective width changing portion 21 include a flexible reflective sheet in addition to a normal mirror, and examples of the non-reflective width changing portion 22 include a sheet made of a material that does not reflect light. Can be used. This non-reflective width changing portion 22 may or may not have flexibility. Note that the reflective and non-reflective width changing portions are not limited to those formed to change linearly, such as the substantially right triangle, and are formed to change quadratic or exponentially. It may be the one that was made. Moreover, when the outer peripheral surface of the rotating shaft body 10 is made of a material that does not reflect light, the parallel target body 20 does not need to use a pair of the reflective width changing portion 21 and the non-reflective width changing portion 22. The reflective width changing portions 21, 21,... May be simply arranged in the circumferential direction as described above.

発光部3としては、連続発光可能な光源を有するものが使用される。この光源としては、各種のレーザー、発光ダイオードまたはランプのほか、これらの1種とレンズ、スリット、ピンホールなどとを適宜組み合わせたものなどを使用できるが、これらのうち指向性のある光線を出射可能な各種レーザーを用いることが好ましい。   As the light emission part 3, what has a light source which can light-emit continuously is used. As this light source, in addition to various lasers, light emitting diodes or lamps, a combination of one of these and a lens, a slit, a pinhole, or the like can be used. Of these, a directional light beam is emitted. It is preferable to use various possible lasers.

受光・演算表示部4は、図1では、受光部5と、演算表示部6と、これらを電気的に接続する信号線7とを備えた構成としている。なお、受光部5と演算表示部6とは図1に示すように、それぞれ別体に構成され信号線7によって電気的に接続したものであってもよく、一体に構成されていてもよい。   In FIG. 1, the light reception / calculation display unit 4 includes a light reception unit 5, a calculation display unit 6, and a signal line 7 that electrically connects them. As shown in FIG. 1, the light receiving unit 5 and the calculation display unit 6 may be configured separately from each other and electrically connected by a signal line 7, or may be configured integrally.

受光部5としては、平行ターゲット体20からの反射光L2を受光可能であり、受光によって所定の大きさの電気信号を出力できる受光素子、またはこれらを含んだ受光機器などが好適に使用できる。ここで、受光素子としては、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトマルチメータなどが挙げられる。また、受光機器としてはCCDカメラなどの撮像装置を用いることもできる。なお、受光部5は、図1に示すように、1本の光線のみを受光可能な構成であってもよく、必要であれば、さらに複数本の光線を受光可能な構成であってもよい。   As the light receiving unit 5, a light receiving element that can receive the reflected light L <b> 2 from the parallel target body 20 and can output an electric signal of a predetermined magnitude by receiving light, or a light receiving device including these can be used suitably. Here, examples of the light receiving element include a photodiode, a phototransistor, and a photomultimeter. An imaging device such as a CCD camera can also be used as the light receiving device. As shown in FIG. 1, the light receiving unit 5 may be configured to receive only one light beam, or may be configured to receive a plurality of light beams if necessary. .

演算表示部6は、その内部に予め格納された設定プログラムに基づいて、受光部5から出力される1つまたは2つ以上の電気信号の入力を連続的に受けて、回転軸体10に生じる軸線方向における軸振れ量を演算し表示するように構成されている。さらに、回転速度(周期)などの他の情報を演算、表示可能なものであってもよい。このような構成(構造)としては、CPUや記憶装置を含む公知のものなどが挙げられる。また、演算表示部6の外形形状についても制限はなく、公知の外形形状のなかから適宜選択することができる。   The calculation display unit 6 continuously receives one or more electric signals output from the light receiving unit 5 based on a setting program stored in advance therein, and is generated in the rotary shaft body 10. An axial runout amount in the axial direction is calculated and displayed. Furthermore, other information such as the rotation speed (cycle) may be calculated and displayed. Examples of such a configuration (structure) include known ones including a CPU and a storage device. Moreover, there is no restriction | limiting about the external shape of the calculation display part 6, It can select suitably from well-known external shapes.

発光部3から連続的に出射された光線L1は、回転軸体10とともに回転運動する平行ターゲット体20の被照射面に設けられた反射性幅変化部21および非反射性幅変化部22の列の所定位置(通常、回転軸体10の軸線方向の略中間の位置とされる)に照射される。平行ターゲット体20に対する光線の入射角は特に制限されないが、約0°(略垂直に入射)に設定するのがよく、より好ましくは0°(垂直に入射)に設定するのがよい。これにより、平行ターゲット体20の被照射面にピンスポットに光線L1を照射できるので、後述する受光部5に入射する反射光L2の光線径を小さくでき、結果として誤差が生じにくいという利点がある。なお、この光線の入射角を約0°に設定せず、鋭角となる任意の角度に設定した場合には、その角度の大きさに応じて受光・演算表示部4の設置位置を変更する必要が生じるとともに、回転軸体10の軸線方向および径方向の両方向の軸振れ量の合成値が得られることになるので、当該合成値から前記各方向の軸振れ量を求める必要が生じる。   The light beam L1 emitted continuously from the light emitting unit 3 is a row of the reflective width changing unit 21 and the non-reflective width changing unit 22 provided on the irradiated surface of the parallel target body 20 that rotates with the rotary shaft 10. Is irradiated at a predetermined position (usually a position substantially in the axial direction of the rotary shaft 10). The incident angle of the light beam with respect to the parallel target body 20 is not particularly limited, but is preferably set to about 0 ° (substantially perpendicular incidence), and more preferably to 0 ° (incident perpendicularly). Thereby, the irradiated surface of the parallel target body 20 can be irradiated with the light beam L1 on the pin spot, so that the light beam diameter of the reflected light L2 incident on the light receiving unit 5 described later can be reduced, and as a result, there is an advantage that an error hardly occurs. . If the incident angle of the light beam is not set to about 0 ° but is set to an arbitrary angle that is an acute angle, it is necessary to change the installation position of the light receiving / calculating display unit 4 according to the magnitude of the angle. As a result, a combined value of the axial runout amount in both the axial direction and the radial direction of the rotary shaft body 10 is obtained, so that it is necessary to obtain the axial runout amount in each direction from the composite value.

回転軸体10の回転中、光線L1の走査線上には、反射性幅変化部21と非反射性幅変化部22とが交互に現れる。L1が反射性幅変化部21に照射される場合には、その入射角に応じて所定の方向に反射光L2が反射し、非反射性幅変化部22に照射される場合には光線L1は反射しない。したがって、受光部5では、反射光L2の受光と不受光とに対応した電気パルス信号を生成、出力し、演算表示部6では、この電気パルス信号の入力を連続的に受け、これに基づいて受光時間の変化を求める。なお、演算表示部6では、さらに回転軸体10の回転数信号の入力を受けるようにし、そのばらつきから回転軸体10の回転速度が一定であるか否か(所定の回転速度の範囲内にあるか否か)を判定するようにしてもよい。なお、本明細書では以下、回転軸体の「回転」は、所定の回転速度の範囲内にある一定速度での回転を指すものとする。   During the rotation of the rotating shaft 10, the reflective width changing portion 21 and the non-reflective width changing portion 22 appear alternately on the scanning line of the light beam L1. When L1 is irradiated on the reflective width changing portion 21, the reflected light L2 is reflected in a predetermined direction according to the incident angle, and when the non-reflective width changing portion 22 is irradiated, the light beam L1 is Does not reflect. Therefore, the light receiving unit 5 generates and outputs an electric pulse signal corresponding to the reception and non-light reception of the reflected light L2, and the calculation display unit 6 continuously receives the input of the electric pulse signal. Obtain the change in light reception time. In addition, the calculation display unit 6 further receives an input of the rotational speed signal of the rotary shaft body 10, and whether or not the rotational speed of the rotary shaft body 10 is constant (within a predetermined rotational speed range) due to the variation. It may be determined whether or not there is. In the present specification, hereinafter, “rotation” of the rotating shaft body refers to rotation at a constant speed within a range of a predetermined rotation speed.

図2は、本発明の軸振れ計測装置の別の実施形態を示す部分断面側面図である。この図に示す実施形態では、円環状の鍔部11aと、その最外の円周端縁から当該円環状体11aに直角かつ一方向に延び、その軸心が回転軸体10のそれと共通に同心に配置された円筒部11bとを有する断面略L字状の鍔状体11が回転軸体10の途中に設けられている。円筒部11bには、その円周方向に沿って平行ターゲット体20が設けられている。この平行ターゲット体20は、長辺とこれに直交する短辺とが回転軸体10の軸線方向および円周方向に一致する略直角三角形状の透光性幅変化部(開口であってもよい)21と、その斜辺を共通にしてこれと対向して配置される光不透過性幅変化部22との対が前記円筒部11bの円周方向に連続して配列されたものである。   FIG. 2 is a partial cross-sectional side view showing another embodiment of the axial runout measurement apparatus of the present invention. In the embodiment shown in this figure, the annular flange 11a and its outermost circumferential edge extend at right angles to the annular body 11a in one direction, and its axis is common to that of the rotary shaft 10. A bowl-shaped body 11 having a substantially L-shaped cross section having a cylindrical portion 11 b arranged concentrically is provided in the middle of the rotating shaft body 10. The parallel target body 20 is provided in the cylindrical part 11b along the circumferential direction. The parallel target body 20 has a translucent width changing portion (opening which may be a substantially right triangle) in which a long side and a short side perpendicular to the long side coincide with the axial direction and the circumferential direction of the rotary shaft body 10. ) 21 and a pair of light-opaque width changing portions 22 that are arranged opposite to each other with a common hypotenuse are arranged continuously in the circumferential direction of the cylindrical portion 11b.

本実施形態では、光ファイバーケーブルなどの光伝送手段13,14を用いることで、発光部3および受光・演算表示部4(受光部5および演算表示部6の組合せ)を回転軸体10の周辺の適宜の位置に配置することができる。これは、発光部3および受光部5からそれぞれ光伝送手段13,14を布設し、光伝送手段13の光線出射口を鍔状体11の内側に、また平行ターゲット体20を挟んでこれと対向して光伝送手段14の受光口を配置することで、光線L13を前記の入射角にて平行ターゲット体20の被照射面における所定の位置に照射することができるためである。   In the present embodiment, by using the optical transmission means 13 and 14 such as an optical fiber cable, the light emitting unit 3 and the light receiving / calculating display unit 4 (combination of the light receiving unit 5 and the calculating display unit 6) are arranged around the rotary shaft body 10. It can be arranged at an appropriate position. This is because the light transmission means 13 and 14 are installed from the light emitting part 3 and the light receiving part 5, respectively, and the light emission port of the light transmission means 13 is opposed to the inside of the bowl-like body 11 and the parallel target body 20 is sandwiched therebetween. This is because the light receiving port of the light transmission means 14 is arranged so that the light beam L13 can be irradiated to a predetermined position on the irradiated surface of the parallel target body 20 at the incident angle.

図3は、図2に示す実施形態の軸振れ計測装置を例にとり、その計測原理を示している。この図における(a)は平行ターゲット体上の光線の走査状況を示し、(b)は幅変化部と光線の走査位置との関係を示しており、(c)〜(e)は受光部から送出される電気パルス信号の波形を示している。また、この図では、発光部3および受光・演算表示部4を図示していないが、平行ターゲット体20の図に向って奥側から手前側に向けて光線L3が出射され、平行ターゲット体20の透光性幅変化部21を透過してその手前側に進む光線L3のみが受光されるように構成されている。なお、光線L3は、理解を容易にするために、その光路のうち光不透過性幅変化部22によって遮光される部分を点線で、また平行ターゲット体20から外側の部分を一点鎖線で示している。   FIG. 3 shows the measurement principle of the axial runout measurement apparatus of the embodiment shown in FIG. 2 as an example. In this figure, (a) shows the scanning condition of the light beam on the parallel target body, (b) shows the relationship between the width changing part and the scanning position of the light beam, and (c) to (e) are from the light receiving part. The waveform of the electric pulse signal sent out is shown. Further, in this drawing, although the light emitting unit 3 and the light receiving / calculating display unit 4 are not shown, the light beam L3 is emitted from the back side toward the front side toward the drawing of the parallel target body 20, and the parallel target body 20 is shown. Only the light beam L3 that passes through the translucent width changing portion 21 and travels forward is received. In order to facilitate understanding, the light ray L3 is indicated by a dotted line in the portion of the optical path that is shielded by the light-opaque width changing portion 22, and a portion indicated by a one-dot chain line outside the parallel target body 20. Yes.

例えば回転軸体10を低速回転させている場合などにおいて、回転運動する平行ターゲット体20の所定の位置(円筒部の幅方向略中間)に光線L3を照射することで、見かけ上、当該光線L3はその位置を通る円周上を走査する(図中、走査線28参照)。この走査線28を基準とする。この走査線28上では、光線L3は透光性幅変化部21および不透過性幅変化部22に交互に照射される。   For example, when the rotating shaft 10 is rotated at a low speed, the light beam L3 is apparently irradiated by irradiating the light beam L3 to a predetermined position (substantially intermediate in the width direction of the cylindrical portion) of the parallel target body 20 that rotates. Scans on the circumference passing through that position (see scan line 28 in the figure). The scanning line 28 is used as a reference. On the scanning line 28, the light beam L <b> 3 is alternately applied to the translucent width changing portion 21 and the impermeable width changing portion 22.

回転軸体10の軸線方向に生じる軸振れは、光線L3の照射位置に対して回転軸体10を同方向における相対位置を変化させるので、図3(b)に示すように、平行ターゲット体20の幅変化部を走査する光線L3の位置が基準線28から軸線方向いずれかの方向にずれる。それに伴い、次々に光線L3の照射を受ける反射性幅変化部21の回転方向における透光幅(図中、「軸振れ」と表示)がそれぞれ変化し、その結果、受光部5におけるそれぞれの透光の受光時間が変化する。例えば、回転中の回転軸体10に図3(a)の左下方向に軸振れが生じた場合、図3(b)に示すように、平行ターゲット体20上において光線の走査線位置はxからx(この位置は幅変化部21の短辺からの長辺に沿った距離で規定してもよく、幅変化部21の先端からの距離で規定してもよいが、図3(b)では前者の距離で規定している。)に変化したとすると、それに伴い受光時間はTからTに短くなる(図3(d)参照)。また、回転中の回転軸体10に図3(a)の右上方向に軸振れが生じ、光線L3の走査位置がxからxに変化したとすると、それに伴い受光時間はTからTに長くなる(図3(e)参照)。このように平行ターゲット体20上の基準走査線28の位置xを設定し、受光時間の変化を検出することで、次式(式1または式2)により回転軸体10の軸線方向いずれかの方向における軸振れ量を求めることができる。なお、必要に応じて回転軸体10の軸振れ量を絶対値で求めてもよい。 The axial runout that occurs in the axial direction of the rotating shaft 10 changes the relative position of the rotating shaft 10 in the same direction with respect to the irradiation position of the light beam L3, and as shown in FIG. The position of the light beam L3 that scans the width changing portion of the lens is shifted from the reference line 28 in any axial direction. Along with this, the transmissivity width (represented as “axial runout” in the figure) of the reflective width changing portion 21 that is successively irradiated with the light beam L3 changes, and as a result, the respective transmissivity in the light receiving portion 5 changes. The light reception time changes. For example, when an axial runout occurs in the lower left direction of FIG. 3A on the rotating shaft 10 that is rotating, the scanning line position of the light beam on the parallel target body 20 is x 0 as shown in FIG. 3B. To x 1 (this position may be defined by the distance along the long side from the short side of the width changing portion 21 or may be specified by the distance from the tip of the width changing portion 21, but FIG. ) Is defined by the former distance.) If it is changed to (), the light reception time is shortened from T 0 to T 1 (see FIG. 3D). The shaft runout occurs in the upper right direction in FIG. 3 to the rotary shaft 10 in rotation (a), when the scanning position of the light beam L3 is changed from x 0 to x 2, T photodetection time from T 0 with it 2 (see FIG. 3E). Thus to set the position x 0 of the reference scan line 28 on the parallel target member 20, by detecting a change in light reception time, or the axial direction of the rotary shaft body 10 by the following equation (Formula 1 or Formula 2) The amount of shaft runout in the direction can be obtained. In addition, you may obtain | require the axial run-out amount of the rotating shaft body 10 with an absolute value as needed.

Figure 2011191077
Figure 2011191077
Figure 2011191077
Figure 2011191077

図4は、図2に示した平行ターゲット体20に、これと同様に透光性幅変化部26、26、・・・および光不透過性幅変化部27、27、・・・が交互に配置された直立ターゲット体25を組み合わせた本発明の軸触れ計測装置の実施形態の別の例を示している。平行ターゲット体20と直立ターゲット体25とは、互いの光不透過性幅変化部22、22、22、・・・;27、27、27、・・・の短辺をそれぞれ共通にして接した状態とされ、これら両ターゲット体20、25のなす角度は略直角、好ましくは直角とされている。この図では、平行ターゲット体20の被照射面に所定の入射角で光線L3が照射され、光透過性幅変化部21を透過することで、図3に示したように回転軸体10の軸線方向における軸振れ量を求めることができる。なお、この入射角は、図2における平行ターゲット体への入射角と同様に設定することができる。   FIG. 4 shows the parallel target body 20 shown in FIG. 2 having light-transmitting width changing portions 26, 26,... And light-opaque width changing portions 27, 27,. The other example of embodiment of the shaft touch measuring apparatus of this invention which combined the arranged upright target body 25 is shown. The parallel target body 20 and the upright target body 25 are in contact with each other with the short sides of the respective light-opaque width changing portions 22, 22, 22,..., 27, 27, 27,. The angle formed by both the target bodies 20 and 25 is substantially a right angle, preferably a right angle. In this figure, the irradiated surface of the parallel target body 20 is irradiated with the light beam L3 at a predetermined incident angle and transmitted through the light-transmitting width changing portion 21, so that the axis of the rotary shaft body 10 as shown in FIG. The amount of shaft runout in the direction can be obtained. In addition, this incident angle can be set similarly to the incident angle to the parallel target body in FIG.

また、回転軸体10の回転中に、その軸線方向に略平行に発光部(不図示)からの光線L4を直立ターゲット体27の被照射面の所定の位置に照射し、当該直立ターゲット体25上を光線L4が走査するようにする。なお、この光線L4は、前記光線L3と同一の光源(発光部)から出射されたものであってもよく、異なる光源から出射されたものであってもよい。前者の場合、光線を分岐し、誘導するための公知の機器を単独でまたは適宜組み合わせても用いることができる。   Further, while the rotating shaft 10 is rotating, a light beam L4 from a light emitting unit (not shown) is irradiated to a predetermined position on the irradiated surface of the upright target body 27 substantially in parallel with the axial direction, and the upright target body 25 is irradiated. A light beam L4 is scanned on the top. The light beam L4 may be emitted from the same light source (light emitting unit) as the light beam L3, or may be emitted from a different light source. In the former case, a known device for branching and guiding the light beam can be used alone or in appropriate combination.

図3を参照しての説明と同様に、走査線29を基準として、回転中の回転軸体10にその径方向に軸振れが生じた場合、直立ターゲット体25の設置位置において当該直立ターゲット体25の径方向における僅かな移動として現れ、光線L4の走査線が基準走査線29から前記移動方向にずれる。その結果、次々に光線L4の照射を受けるそれぞれの透孔性幅変化部26の回転方向における透光幅(図中、「軸振れ」と表示)が変化し、受光部5におけるそれぞれの透光の受光時間が変化する。この受光時間の変化および基準走査線29の設定位置から、前記した平行ターゲット体の場合の演算方法と同様の方法により、回転軸体10の径方向における軸振れ量を求めることができる。なお、この回転軸体の径方向における軸振れ量を演算する受光・演算表示部は、前記回転軸体の軸線方向における軸振れ量を演算する受光・演算表示部と同一であってもよく別体であってもよい。   Similar to the description with reference to FIG. 3, when an axial runout occurs in the radial direction of the rotating rotating shaft 10 on the basis of the scanning line 29, the upright target body 25 is installed at the installation position of the upright target body 25. 25 appears as a slight movement in the radial direction, and the scanning line of the light beam L4 deviates from the reference scanning line 29 in the movement direction. As a result, the light transmission width in the rotation direction of each of the porous width changing portions 26 that are successively irradiated with the light beam L4 (indicated as “axial runout” in the figure) changes, and the respective light transmission in the light receiving portion 5 changes. The light reception time changes. From the change in the light reception time and the set position of the reference scanning line 29, the axial runout amount in the radial direction of the rotary shaft body 10 can be obtained by the same method as the calculation method in the case of the parallel target body described above. The light receiving / calculating display unit for calculating the axial runout amount in the radial direction of the rotating shaft body may be the same as the light receiving / calculating display unit for calculating the shaft runout amount in the axial direction of the rotating shaft body. It may be a body.

図5は、本発明の軸振れ計測装置のさらに別の実施形態を示している。この図に示す実施形態は、回転軸体10と、発光部3と、受光部5,5,5と、当該各受光部5,5,5と信号線7,7,7を介して電気的に接続された演算表示部6と、発光部3および受光部5,5,5間における光線の誘導および分岐のための光伝送系とから構成されている。回転軸体10には、その長さ方向中間における任意の位置の外周面に平行ターゲット体20が設けられ、その近傍の位置および当該位置から所定の距離だけ離れた位置にそれぞれ鍔状の直立ターゲット体31、33が設けられている。なお、平行ターゲット体20、発光部3、受光部5、演算表示部6および信号線7については、図1に示した実施形態に示したものと本質的に変わらないものとし、以下では重複する説明は省略する。   FIG. 5 shows still another embodiment of the shaft runout measuring apparatus of the present invention. The embodiment shown in this figure is electrically connected to the rotary shaft 10, the light emitting unit 3, the light receiving units 5, 5, 5, and the light receiving units 5, 5, 5 and the signal lines 7, 7, 7. And an optical transmission system for guiding and branching light rays between the light emitting unit 3 and the light receiving units 5, 5, and 5. The rotary shaft body 10 is provided with a parallel target body 20 on the outer peripheral surface at an arbitrary position in the middle in the length direction, and a bowl-like upright target at a position near the position and a position away from the position by a predetermined distance. The bodies 31 and 33 are provided. Note that the parallel target body 20, the light emitting unit 3, the light receiving unit 5, the calculation display unit 6, and the signal line 7 are essentially the same as those shown in the embodiment shown in FIG. Description is omitted.

鍔状の直立ターゲット体31,33の互いに対向する面(被照射面)には、それぞれ複数の光反射性幅変化部32、32、32、・・・;34、34、34、・・・が配設されている。各々の光反射性幅変化部32、34(図5では、幅変化部32の形状を図示していないが、直立ターゲット体34におけるそれと同形、同サイズの幅変化部が設けられているものとする。)は、短辺、当該短辺に直交する長辺および斜辺で囲まれた略直角三角形の平面形状を有している(図4参照)。これらの短辺が鍔状体31,33の対向する被照射面上において回転軸体10よりも大径の同心円上に、また長辺が回転軸体10の径方向に一致するように前記各反射性幅変化部21,21、・・・が規則的かつ鋸刃状に配列されている。   A plurality of light-reflective width changing portions 32, 32, 32,..., 34, 34, 34,... Are provided on the mutually opposing surfaces (irradiated surfaces) of the bowl-shaped upright target bodies 31, 33, respectively. Is arranged. Each of the light-reflecting width changing portions 32 and 34 (in FIG. 5, the shape of the width changing portion 32 is not shown, but a width changing portion having the same shape and the same size as that of the upright target body 34 is provided. ) Has a planar shape of a substantially right triangle surrounded by a short side, a long side orthogonal to the short side, and a hypotenuse (see FIG. 4). These short sides are arranged on concentric circles having a diameter larger than that of the rotary shaft 10 on the opposed irradiated surfaces of the rod-shaped bodies 31 and 33, and the long sides thereof coincide with the radial direction of the rotary shaft 10. The reflective width changing portions 21, 21,... Are regularly arranged in a saw blade shape.

前記光伝送系は、発光部3から光線L5を伝送する光伝送手段35と、当該光線L5を平行光とするレンズ36と、平行ターゲット体20および鍔状の直立ターゲット体31,33に光線を導くための機器と、これらのターゲット体20、31、33からの反射光をそれぞれ受光部5,5,5に導くための機器とを備えている。平行ターゲット体20へ光線を導く機器としては、ハーフミラー37と、反射ミラー38と、集光レンズ39とが用いられ、直立ターゲット体31、33へ光線を導く機器としては、光分岐手段41と、集光レンズ43、45とが用いられている。また、平行ターゲット体20および直立ターゲット体31、33のそれぞれからの反射光L9、L10、L11を受光部5にそれぞれ導く機器としては、ハーフミラー40、42、44が用いられている。   The light transmission system transmits light rays to the light transmission means 35 that transmits the light beam L5 from the light emitting unit 3, the lens 36 that uses the light beam L5 as parallel light, the parallel target body 20, and the bowl-like upright target bodies 31 and 33. A device for guiding and a device for guiding the reflected light from these target bodies 20, 31 and 33 to the light receiving units 5, 5 and 5, respectively. A half mirror 37, a reflection mirror 38, and a condensing lens 39 are used as devices that guide the light beam to the parallel target body 20, and light branching means 41 is used as a device that guides the light beam to the upright target bodies 31 and 33. Condensing lenses 43 and 45 are used. In addition, half mirrors 40, 42, and 44 are used as devices that guide the reflected lights L9, L10, and L11 from the parallel target body 20 and the upright target bodies 31 and 33 to the light receiving unit 5, respectively.

発光部3から出射される光線L5は、光ファイバーケーブルなどの光伝送手段35によって伝送され、レンズ36によって平行光とされた後、ハーフミラー37によって一部が光路に直角な光線L6として反射され、残りが光路分岐手段41に進入する。光路分岐手段41は、光路に対してそれぞれ45度および135度の傾斜にてくの字状に配置されたハ−フミラー41aおよび反射ミラー41bで構成されており、ハーフミラー41aに入射した光線L5の一部がその光路に対して直角に反射し、回転軸体10の軸線に沿った一方向に分岐され(光線L7)、残部がこれを透過して反射ミラー41bで光線L7とは反対方向に反射して分岐される(光線L8)。   The light beam L5 emitted from the light emitting unit 3 is transmitted by the optical transmission means 35 such as an optical fiber cable, and is converted into parallel light by the lens 36, and then partially reflected as a light beam L6 perpendicular to the optical path by the half mirror 37. The rest enters the optical path branching means 41. The optical path branching means 41 is composed of a half mirror 41a and a reflective mirror 41b arranged in a square shape with an inclination of 45 degrees and 135 degrees with respect to the optical path, respectively, and the light beam L5 incident on the half mirror 41a. A part of the light is reflected at right angles to the optical path, branched in one direction along the axis of the rotating shaft 10 (light ray L7), and the remaining part is transmitted through the reflection mirror 41b in the direction opposite to the light ray L7. The light is reflected and branched (light ray L8).

光線L6は、反射ミラー38によってその光路に対して略直角に回転軸体10に向けて反射され、さらにその光路上のハーフミラー40を透過し、集光レンズ39によって光線径が絞り込まれた上で、平行ターゲット体20における光反射性幅変化部21の所定の位置(通常、回転軸体10の軸線方向略中間の位置とされる。)に照射される。光線L6の照射位置では、回転軸体10の回転に伴い複数の光反射性幅変化部21が一定の周期にて通過する。これにより、見かけ上、光線L6がその照射位置において回転方向に平行ターゲット体20の上を走査することになる。   The light beam L6 is reflected by the reflecting mirror 38 toward the rotary shaft 10 at a substantially right angle with respect to the optical path, further passes through the half mirror 40 on the optical path, and the diameter of the light beam is narrowed down by the condenser lens 39. Thus, the light is irradiated to a predetermined position of the light reflectivity width changing portion 21 in the parallel target body 20 (usually a position substantially in the axial direction of the rotating shaft body 10). At the irradiation position of the light beam L6, the plurality of light-reflective width changing portions 21 pass at a constant period as the rotating shaft 10 rotates. As a result, the light beam L6 apparently scans the parallel target body 20 in the rotation direction at the irradiation position.

光線L7は、その光路上に設けられたハーフミラー42を透過した後、集光レンズ41によって光線径が絞りこまれ、直立ターゲット体32の被照射面における反射性幅変化部32に照射される。また、光線L8も、同様にその光路上に設けられたハーフミラー44を透過し、集光レンズ45によって絞り込まれて直立ターゲット体34の被照射面における反射性幅変化部34、34、・・・に照射される。   The light beam L7 is transmitted through the half mirror 42 provided on the optical path, and then the diameter of the light beam is narrowed down by the condenser lens 41, and the reflected width changing portion 32 on the irradiated surface of the upright target body 32 is irradiated. . Similarly, the light beam L8 passes through the half mirror 44 provided on the optical path, and is narrowed down by the condenser lens 45 to reflect the width change portions 34, 34,... On the irradiated surface of the upright target body 34.・ Is irradiated.

一方、平行ターゲット体20および直立ターゲット体31,33の各被照射面に照射された光線L6〜L8はそれぞれ、それらの光路上を各ターゲット体20、31,33の入射方向と反対の方向に反射される(反射光L9,L10、L11)。光線L6〜L8の各光路を逆行するこれらの反射光L9,L10、L11は、これらの各光路にそれぞれ設置されたハーフミラー40、42、44の光線L6〜L8の入射面とは反対側の面から入射し、そこで当該各光路から略直角に反射することで、光線L6〜L8からそれぞれ分離される。こうして分離された反射光L9,L10、L11は、受光部5,5,5においてそれぞれ受光される。各受光部5、5、5に入射された反射光は、ここで反射光の受光、不受光に対応し、各々の強度に応じた所定の大きさの電気パルス信号に変換された後、信号線7、7、7を介してそれぞれ演算表示部6に入力される。   On the other hand, the light beams L6 to L8 irradiated to the irradiated surfaces of the parallel target body 20 and the upright target bodies 31 and 33 are respectively in the direction opposite to the incident direction of the target bodies 20, 31 and 33 on their optical paths. Reflected (reflected light L9, L10, L11). These reflected lights L9, L10, and L11 that travel back through the optical paths of the light beams L6 to L8 are on the opposite side of the incident surfaces of the light beams L6 to L8 of the half mirrors 40, 42, and 44 respectively installed in these optical paths. It is separated from the light beams L6 to L8 by being incident from the surface and being reflected at substantially right angles from the respective optical paths. The separated reflected lights L9, L10, and L11 are received by the light receiving units 5, 5, and 5, respectively. The reflected light incident on each of the light receiving portions 5, 5 and 5 corresponds to reception and non-light reception of the reflected light, and is converted into an electric pulse signal having a predetermined magnitude corresponding to each intensity, Input to the calculation display unit 6 via lines 7, 7, and 7, respectively.

回転軸体10に軸線方向の軸振れが生じると、平行ターゲット体20上における光線L6の見かけの走査位置が変化し、それに伴い個々の反射性幅変化部21,21、・・・からの反射光の受光時間が変化する。その結果、演算表示部6に連続的に入力される電気パルス信号の波形が変化する。演算表示部6では、この受光時間の変化から前記方法により回転軸体10の軸振れ量を求める。この演算結果は、演算表示部6の一部に表示し、または他の機器へ有線または無線にて出力することができる。   When an axial runout occurs in the rotating shaft 10, the apparent scanning position of the light beam L6 on the parallel target body 20 changes, and accordingly, the reflection from the individual reflective width changing portions 21, 21,. The light reception time changes. As a result, the waveform of the electric pulse signal continuously input to the calculation display unit 6 changes. The calculation display unit 6 obtains the shaft runout amount of the rotating shaft body 10 from the change in the light receiving time by the above method. The calculation result can be displayed on a part of the calculation display unit 6 or can be output to another device by wire or wirelessly.

また、回転軸体10に径方向の軸振れが生じる場合には、直立ターゲット体31、33の幅変化部32、34上の光線L7の走査高さ位置がそれぞれ回転軸体10の径方向内外に変化する。その結果、これらの幅変化部32、34からの反射光の受光部5、5における受光時間が変化することになる(図6参照)。受光部5,5では、この受光、不受光に対応した電気パルス信号を演算表示部6に連続的に出力し、演算表示部6では、その入力信号に基づいて前記方法と同様の方法により回転軸体10の径方向の軸振れ量が求められる。また、一方の直立ターゲット体31(または33)の設置位置を基準として、他方の直立ターゲット体33(または31)の設置位置における回転軸体10の径方向の軸触れ量を求めるようにしてもよい。さらに、前記入力信号より回転軸体10の回転速度(周期)を求めることもできる。これらの演算結果は、演算表示部6の一部に表示し、または他の機器へ有線または無線にて出力することができる。   Further, when radial shaft runout occurs in the rotating shaft 10, the scanning height positions of the light beam L7 on the width changing portions 32, 34 of the upright target bodies 31, 33 are respectively inward and outward in the radial direction of the rotating shaft 10. To change. As a result, the light reception time at the light receiving portions 5 and 5 of the reflected light from the width changing portions 32 and 34 changes (see FIG. 6). The light receiving units 5 and 5 continuously output electric pulse signals corresponding to the light reception and non-light reception to the calculation display unit 6, and the calculation display unit 6 rotates based on the input signal by the same method as described above. A shaft runout amount in the radial direction of the shaft body 10 is obtained. Further, the axial contact amount in the radial direction of the rotary shaft body 10 at the installation position of the other upright target body 33 (or 31) may be obtained on the basis of the installation position of one upright target body 31 (or 33). Good. Furthermore, the rotational speed (cycle) of the rotating shaft body 10 can be obtained from the input signal. These calculation results can be displayed on a part of the calculation display unit 6 or output to other devices by wire or wirelessly.

また、本実施形態の軸振れ計測装置において、平行ターゲット体および直立ターゲット体のそれぞれの設置位置での軸線方向および径方向の軸触れ量を連続的に求めることもできる。このような軸触れ計測装置を回転軸体10の軸心を通る2つの直交座標(x方向およびy方向)に沿った方向から平行ターゲット体および直立ターゲット体のそれぞれに光線を同一走査線上に照射するように配置してもよい。このような配置により、図7に示すように、x方向およびy方向における回転軸体の軸線方向または径方向の軸触れ量を連続的に求め、そのベクトル和を求めることで、回転軸体に生じる軸線方向あるいは径方向における軸触れの動的な変化を監視することができる。このとき、平行ターゲット体および直立ターゲット体における幅変化部の数を増すことで、非常に高い精度にて前記変化を監視することができる。   Moreover, in the axial run-out measuring apparatus of this embodiment, the axial contact amount in the axial direction and the radial direction at the respective installation positions of the parallel target body and the upright target body can be obtained continuously. In such a shaft touch measurement device, light is irradiated onto each of the parallel target body and the upright target body on the same scanning line from directions along two orthogonal coordinates (x direction and y direction) passing through the axis of the rotary shaft body 10. You may arrange so that. With such an arrangement, as shown in FIG. 7, the amount of axial touch or the amount of axial contact of the rotating shaft in the x direction and the y direction is continuously obtained, and the vector sum thereof is obtained. It is possible to monitor the dynamic change of the axial touch in the axial direction or the radial direction. At this time, the change can be monitored with very high accuracy by increasing the number of width changing portions in the parallel target body and the upright target body.

また、本実施形態では、予め直立ターゲット体31、33における各反射性幅変化部32、34の回転方向における位置関係の変化から、回転軸体10に生じる軸ねじれを計測することができる。すなわち、図6に示すように、直立ターゲット体31における幅変化部32の位置を基準とし、演算表示部6において直立ターゲット体33における幅変化部34の回転方向の位置関係(図6における「軸ねじれ」と表示した部分)の変化を受光部5からの電気パルス信号により検出し、当該検出結果から回転軸体10の軸ねじれ量を検出することもできる。   Moreover, in this embodiment, the axial twist produced in the rotating shaft body 10 can be measured from the change in the positional relationship in the rotational direction of the reflective width changing portions 32 and 34 in the upright target bodies 31 and 33 in advance. That is, as shown in FIG. 6, the position of the width changing portion 32 in the upright target body 31 is used as a reference, and the positional relationship in the rotation direction of the width changing portion 34 in the upright target body 33 in the calculation display portion 6 (“axis” in FIG. It is also possible to detect a change in the portion indicated as “twist” by an electric pulse signal from the light receiving unit 5 and detect the amount of shaft twist of the rotating shaft body 10 from the detection result.

本発明の軸振れ量計測装置は、電動機などの回転機などが備える回転軸体から、発電プラントなどにおけるタービン軸に至る広範な回転軸体の軸線方向における軸振れ量、さらには当該方向および径方向の3次元における軸振れ量を計測するのに有効に使用できる。   The shaft runout amount measuring device of the present invention includes a shaft runout amount in the axial direction of a wide range of rotating shaft bodies ranging from a rotating shaft body provided in a rotating machine such as an electric motor to a turbine shaft in a power generation plant, and the direction and diameter. It can be effectively used to measure the amount of axial deflection in the three-dimensional direction.

1 軸振れ計測装置
3 発光部
4 受光・演算表示部
5 受光部
6 演算表示部
7 信号線
10 回転軸体
20 平行ターゲット体
21 反射性幅変化部
22 非反射性幅変化部
26 透光性幅変化部
27 光不透過性幅変化部
28,29 光線の見かけ走査線
31、33 直立ターゲット体
32、34 幅変化部(反射性幅変化部)
35 光伝送手段
36 レンズ
38 反射ミラー
37、39、42,44 ハーフミラー
41 光分岐手段
41a ハーフミラー
41b 反射ミラー
40、43、45、47、48 集光レンズ
L5〜L13 光線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Axis shake measuring device 3 Light emission part 4 Light reception / calculation display part 5 Light reception part 6 Calculation display part 7 Signal line 10 Rotating shaft body 20 Parallel target body 21 Reflective width change part 22 Nonreflective width change part
26 Translucent Width Changer 27 Light Impermeable Width Changer 28, 29 Apparent Scanning Lines 31, 33 Upright Target Body 32, 34 Width Changer (Reflective Width Changer)
35 Light transmission means 36 Lens 38 Reflection mirrors 37, 39, 42, 44 Half mirror 41 Light branching means 41a Half mirror 41b Reflection mirrors 40, 43, 45, 47, 48 Condensing lenses L5 to L13 Light rays

Claims (5)

一方向の長さに対応してこれに直交する方向の幅が一定の割合で変化する幅変化部を有し、被計測対象である回転軸体またはこれとは同心の大径円筒状体の外周面にその軸線方向と前記一方向とが平行になるように配置されて当該回転軸体とともに回転運動する平行ターゲット体と、前記幅変化部に向けた光線照射源としての発光部と、回転中の前記幅変化部からの反射光またはこれを透過する透過光を受光して受光時間の変化を検出し、この検出結果に基づいて前記回転軸体の軸線方向における軸振れ量を計測する受光・演算表示部とを含むことを特徴とする軸振れ計測装置。   Corresponding to the length in one direction, it has a width changing part where the width in the direction perpendicular to this changes at a constant rate, and the rotating shaft body to be measured or the large diameter cylindrical body concentric with this A parallel target body that is arranged on the outer peripheral surface so that its axial direction and the one direction are parallel to each other and rotates together with the rotary shaft body, a light emitting section as a light source for the width changing section, and a rotation A light receiving device that receives a reflected light from the width changing portion in the inside or a transmitted light passing therethrough to detect a change in light receiving time, and measures an axial runout amount in the axial direction of the rotating shaft based on the detection result. A shaft runout measuring device including an operation display unit. さらに、一方向の長さに対応してこれに直交する方向の幅が一定の割合で変化する幅変化部を有し、前記回転軸体の外周面からその径方向に前記一方向が一致するように当該外周面に立設された直立ターゲット体と、前記幅変化部に向けた光線照射源としての発光部と、回転中の前記幅変化部からの反射光または透過光を受光して受光時間の変化を検出し、この検出結果に基づいて前記回転軸体の径方向における軸振れ量を計測する受光・演算表示部を含む請求項1または2に記載の軸振れ計測装置。   Furthermore, it has a width changing portion in which the width in the direction orthogonal to the length in one direction changes at a constant rate, and the one direction coincides with the radial direction from the outer peripheral surface of the rotating shaft body. As described above, the upright target body erected on the outer peripheral surface, the light emitting unit as a light irradiation source toward the width changing unit, and the reflected or transmitted light from the rotating width changing unit is received and received. The shaft shake measuring device according to claim 1, further comprising a light receiving / calculating display unit that detects a change in time and measures a shaft shake amount in a radial direction of the rotary shaft body based on the detection result. 前記平行ターゲット体における幅変化部は、前記回転軸体又は前記大径円筒状体の外周面上にその円周方向に規則的に複数配置されてなる請求項1または2に記載の軸振れ計測装置。   The axial runout measurement according to claim 1 or 2, wherein a plurality of width changing portions in the parallel target body are regularly arranged on the outer peripheral surface of the rotating shaft body or the large-diameter cylindrical body in a circumferential direction thereof. apparatus. 前記直立ターゲット体における幅変化部は、円周方向に規則的に複数配置されてなる請求項2または3に記載の軸振れ計測装置。 The shaft runout measuring apparatus according to claim 2 or 3, wherein a plurality of width changing portions in the upright target body are regularly arranged in a circumferential direction. 前記回転軸体の軸線方向における軸振れ量計測に使用される発光部および受光・演算表示部のいずれか一方または双方は、前記回転軸体の径方向における軸振れ量計測用の発光部および受光・演算表示部として兼用されるものである請求項1〜4のいずれか1項に記載の軸振れ計測装置。   One or both of the light emitting unit and the light receiving / calculating display unit used for measuring the axial shake amount in the axial direction of the rotating shaft body are the light emitting unit and the light receiving unit for measuring the axial shake amount in the radial direction of the rotating shaft body. The shaft runout measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, which is also used as a calculation display unit.
JP2010055180A 2010-03-11 2010-03-11 Device for measuring axial deflection Pending JP2011191077A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010055180A JP2011191077A (en) 2010-03-11 2010-03-11 Device for measuring axial deflection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010055180A JP2011191077A (en) 2010-03-11 2010-03-11 Device for measuring axial deflection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011191077A true JP2011191077A (en) 2011-09-29

Family

ID=44796191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010055180A Pending JP2011191077A (en) 2010-03-11 2010-03-11 Device for measuring axial deflection

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011191077A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015094686A (en) * 2013-11-13 2015-05-18 Jfeスチール株式会社 Method and apparatus for measuring the amount of deflection of a rotating shaft
JP2020024187A (en) * 2018-06-15 2020-02-13 フランツ ケスラー ゲーエムベーハー Machine tool unit with run-out error check function and test method of clamp state

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015094686A (en) * 2013-11-13 2015-05-18 Jfeスチール株式会社 Method and apparatus for measuring the amount of deflection of a rotating shaft
JP2020024187A (en) * 2018-06-15 2020-02-13 フランツ ケスラー ゲーエムベーハー Machine tool unit with run-out error check function and test method of clamp state
US11123834B2 (en) 2018-06-15 2021-09-21 Franz Kessler Gmbh Machine tool unit with axial run-out error monitoring, and testing method for the clamping state

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102736075B (en) Laser radar device
JP6656905B2 (en) Measuring method of inner diameter of transparent tube
US8520198B2 (en) Goniophotometer for measuring 3D light intensity distribution of light source
JP2009236774A (en) Three dimensional ranging device
KR20140018972A (en) Position detector and light deflection apparatus
JP2017110970A (en) Optical external dimension measurement method and measuring device
KR20180126927A (en) A eight-channel ridar
JP7112311B2 (en) Displacement measuring device
JP5929675B2 (en) Laser radar equipment
CN108680116B (en) laser sensor
JP2011191077A (en) Device for measuring axial deflection
JP6540388B2 (en) Laser radar device
JP2009092479A (en) Three-dimensional shape measuring instrument
JP2009025006A (en) Optical device, light source device, and optical measuring device
JP2011191076A (en) Device for measuring deflection, and device for measuring deflection and axial torsion
JP2014071029A (en) Laser radar device
JP2016170056A (en) Gas detector
JP6839335B2 (en) Optical scanning device
JP2011122999A (en) Optical waveguide device and calibration system
JP2010190864A (en) Shaft runout measuring device
JP7104217B2 (en) Optical measuring device
JP2007309696A (en) Surface inspection head device
JP6610090B2 (en) Non-contact inner surface shape measuring device
JP5474406B2 (en) Axial run-out measuring device
JP2016169993A (en) Gas detector

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20120814