説明

非接触式変位センサ用冶具

【課題】 非接触式変位センサの位置決めとギャップ調整の作業精度と作業効率を改善する。
【解決手段】 第1の回転機器の回転軸と第2の回転機器の回転軸との位置関係を算出するために、第1の回転機器の回転軸に備わるフランジの周面または端面とのギャップを測定するための少なくとも1つの非接触式変位センサを固定するための冶具であって、第2の回転機器の回転軸に固定されるベース部と、ベース部に対してスライド機構を介して所定の方向に移動可能に固定され、非接触式変位センサを所定の他の方向に微調整可能に固定する少なくとも1つの非接触センサ固定部と、非接触センサ固定部に備わり、第1の回転機器の回転軸に備わるフランジの周面または端面と非接触式変位センサの先端との所定のギャップを設定するためのギャップ設定部とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非接触式変位センサ用の冶具に関し、ギャップの調整を容易にすることを可能とした非接触式変位センサ用冶具に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の芯出し作業では、変位の計測にダイヤルゲージを用いるのが一般的であり、マグネットベースと可動アームで構成される取付け冶具にこのダイヤルゲージを取り付け、マグネットベースをフランジに固定してダイヤルゲージを対向するフランジの測定面に位置決めを行う。
【0003】
位置決めでは、マグネットベースをフランジに固定し、アームは可動状態のままダイヤルゲージを測定面に当て、適当な計測範囲を確保するため数ミリ押し込んだ状態でアームを固定する。この際、どの程度押し込むかはダイヤルゲージの指示値を見ながら作業を行う。
【0004】
また、ダイヤルゲージ以外に非接触式変位センサを用いて芯出し作業を行う手法も存在する。ダイヤルゲージの代わりに非接触式変位センサを用いた芯出し調整支援方法の例としては、例えば、2個の非接触式距離計を用いて偏心量と偏心角を演算し、必要な調整量を表示する2軸センタリング計測装置がある(例えば、特許文献1参照)。このような従来の芯出し調整支援装置は、変位計から得られた測定値から調整量を演算し表示し、作業者はこの調整量に基づいて芯出し作業を行う。
【0005】
この場合の非接触式変位センサの固定と位置決めには、上記の取付け冶具のダイヤルゲージを非接触式変位センサに置き換えて使用する。
【特許文献1】実開昭63−27816号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
非接触式変位センサではセンサの精度を上げると計測範囲が比例して小さくなるのが一般的である。例えば、渦電流式のセンサの場合には、回転機の芯出し調整に必要な精度を確保しようとすると、計測範囲が2mm程度のものが最適と判断される。渦電流式のセンサと計測面とのギャップは1mmが最適である。
【0007】
しかしながら、従来の取付け冶具ではアーム固定時にセンサ部が若干ずれるなど、微小な調整には不向きである。さらに、センサ本体には指示値が表示されないため目視に頼るか非接触式変位センサからの指示値表示を見ながらの作業となる。目視での調整はギャップ調整精度が悪く、また若干の経験が必要である。非接触式変位センサからの指示値を見ながらの作業は視点がセンサから外れてしまい、ギャップは調整できたが測定位置がずれてしまうなど、作業性が悪い。
【0008】
また、従来のダイヤルゲージと取り付け冶具では回転させながら計測している間にマグネットベースが動き、計測に影響を及ぼすことが実作業で報告されている。
【0009】
本発明は、このような従来の取付け冶具の使用による問題を解決するためになされたものであり、非接触式変位センサ固定用の冶具の調整機能を芯出し調整用に特化させることで、非接触式変位センサの位置決めとギャップ調整の作業精度と作業効率を改善しようとするものである。さらに、マグネットベースの固定を強化する機構を提供し、計測の信頼性を改善しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の非接触式変位センサ用冶具は、第1の回転機器の回転軸と第2の回転機器の回転軸との位置関係を算出するために、第1の回転機器の回転軸に備わるフランジの周面または端面とのギャップを測定するための少なくとも1つの非接触式変位センサを固定するための冶具であって、第2の回転機器の回転軸に固定されるベース部と、ベース部に対してスライド機構を介して第1の方向に移動可能に固定され、非接触式変位センサを第2の方向に微調整可能に固定する少なくとも1つの非接触センサ固定部と、非接触センサ固定部に備わり、第1の回転機器の回転軸に備わるフランジの周面または端面と非接触式変位センサの先端との所定のギャップを設定するためのギャップ設定部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明の非接触式変位センサ用冶具によれば、ギャップ設定部を備えることにより回転機器の回転軸に備わるフランジの周面または端面と非接触式変位センサの先端とのギャップを、容易かつ適正な値に調整することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下に、本発明の実施形態である非接触式変位センサ用冶具について、図を参照して説明をする。
【0013】
図1は、本実施形態の非接触式変位センサ用冶具の全体の構成を示す図である。図1(a)は、本実施形態の非接触式変位センサ用冶具を調整を行う回転機器に設置した場合の正面図である。図1(b)は本実施形態の非接触式変位センサ用冶具を調整を行う回転機器に設置した場合の側面図である。なお、両非接触式変位センサを位置関係を明確化するために、図1(b)へのマグネットベース101、第1のジョイントブロック102、及び第1のアーム103の記載は省略している。
【0014】
調整側回転機器(不図示)は、例えば、モータ等の回転機器であり、所定の周期で交換もしくは点検後再設置される機器である。調整側回転機器は、他の機器との接続部となる調整側回転機器フランジAを有している。
【0015】
また、固定側回転機器(不図示)は、例えば、ポンプ等の回転機器であり、所定の設備に固定して設置されている。固定側回転機器は、他の機器との接続部となる固定側回転機器フランジBを有している。
【0016】
そして、芯出し作業とは、固定側回転機器の回転軸中心(すなわち固定側回転機器フランジBの中心軸)と調整側回転機器の回転軸中心(すなわち調整側回転機器フランジAの中心軸)とが一致するように調整側回転機器の位置、角度を調整する作業である。
【0017】
本実施形態の非接触式変位センサ用冶具1は、マグネットベース101、第1のジョイントブロック102、第1のアーム103、第2のジョイントブロック111、第2のアーム112、第3のジョイントブロック121、第4のジョイントブロック122、及び第3のアーム123から構成される。
【0018】
マグネットベース101は、ポンプ等の固定側回転機器(不図示)において他の機器との接続部となる固定側回転機器フランジAの外周面上に、磁力をもって固定されている。マグネットベース101は、固定側回転機器フランジAの中心から半径方向に伸長する角穴を備え、角柱状の第1のアーム103の一端は、マグネットベース101は角穴にほぼ隙間無く挿入され、止めねじにて固定される。
【0019】
第1のジョイントブロック102はL字状のブロックであり、各々直交する方向に貫通した2つの角穴を備える。第1のジョイントブロック102の角穴の1つには、第1のアーム103の他端がほぼ隙間無く挿入され、止めねじにて固定される。第1のジョイントブロック102の他の角穴には、角柱状の第2のアーム112がほぼ隙間無く挿入され、止めねじにて固定される。
【0020】
第2のジョイントブロック111はL字状のブロックであり、上部に貫通する角穴を備え、第2のアーム112がほぼ隙間無く挿入され、止めねじにて固定される。第2のジョイントブロック111は、下部に第1の渦電流式変位センサ110を固定することが可能な固定穴を備え、固定穴の中心軸110aと、第2のジョイントブロック111の角穴とは互いに直交する方向にある。また、第1の渦電流式変位センサ110の取り付け位置はロックナットを緩めることにより微調整が可能である。
【0021】
第4のジョイントブロック122はL字状のブロックであり、各々直交する方向に貫通した2つの角穴を備える。第4のジョイントブロック122の角穴の1つには、第2のアーム112の他端がほぼ隙間無く挿入され、止めねじにて固定される。第4のジョイントブロック122の他の角穴には、角柱状の第3のアーム123がほぼ隙間無く挿入され、止めねじにて固定される。
【0022】
第3のジョイントブロック121はL字状のブロックであり、上部に貫通する角穴を備え、第3のアーム123がほぼ隙間無く挿入され、止めねじにて固定される。第3のジョイントブロック121は、下部に第2の渦電流式変位センサ120を固定することが可能な固定穴を備え、固定穴の中心軸120aと、第3のジョイントブロック121の角穴とは互いに直交する方向にある。また、第2の渦電流式変位センサ120の位置はロックナットを緩めることにより微調整が可能である。
【0023】
このように、本実施形態の非接触式変位センサ用冶具1は、第1から第4のジョイントブロック102、111、121、及び122、及び第1から第3のアーム103、112、及び123からなるスライド機構を有し、第1から第4のジョイントブロック102、111、121、及び122は、第1から第3のアーム103、112、及び123に止めねじにて固定されるため、第1から第4のジョイントブロック102、111、121、及び122の位置関係は、調整の対象に応じて適宜調整可能である。
【0024】
また、第1から第3のアーム103、112、及び123は角柱状であるため、第1から第4のジョイントブロック102、111、121、及び122の位置調整時において各ジョイントブロックのアーム周りの回転を防止することが可能であり、これにより直交関係を維持しつつ各ジョイントブロックの位置関係を調整することが可能である。
【0025】
図1に示すように、第1の渦電流式変位センサ110と第2の渦電流式変位センサ120とは、本実施形態の非接触式変位センサ用冶具1により互いにねじれの位置で直角方向を向くように固定される。また、第1の渦電流式変位センサ110は、本実施形態の非接触式変位センサ用冶具1により、固定側回転機器フランジBの外周面と所定の間隔gを有して固定されるとともに、第2の渦電流式変位センサ120は、固定側回転機器フランジBの側端面と所定の間隔gを有して固定される。
【0026】
次に、ギャップの調整作業の手順について説明する。まず、マグネットベース101をフランジAの周面に取り付ける。次にフランジBの外周を計測する第1の渦電流式変位センサ110を保持する第2のジョイントブロック111を図中の水平方向へスライドし、計測対象のフランジBの周面の中央に位置決めする。次に、この第1の渦電流式変位センサ110を、ロックナットを緩めることにより図中の垂直方向へスライドし、フランジBの周面と適正なギャップ位置gで固定する。次にフランジBの端面を計測する第2の渦電流式変位センサ120を保持する第3のジョイントブロック121を垂直方向へスライドし、適当な計測位置へ位置決めする。次に、この第2の渦電流式変位センサ120を、ロックナットを緩めることにより水平方向へスライドし、フランジBの端面と適正なギャップ位置gで固定する。
【0027】
本実施形態の非接触式変位センサ用冶具1によれば、水平方向と垂直方向のギャップの調整が互いに干渉することなく、それぞれ最適な位置に調整することが可能である。
【0028】
ここで、本実施形態の非接触式変位センサ用冶具1では、中心軸110aと中心軸120aとがねじれの位置かつ両直線の距離がLで設定されるため、第1の渦電流式変位センサ110と第2の渦電流式変位センサ120とは、互いにねじれの位置で直角方向を向くように固定される。複数の渦電流式変位センサを近接して用いる場合には、センサ間の高周波磁界の影響で相互干渉が発生し、分解能が悪化する場合がある。本実施形態の非接触式変位センサ用冶具1によれば、第1の渦電流式変位センサ110と第2の渦電流式変位センサ120とを、互いにねじれの位置に配置することが可能となるため、両渦電流式変位センサの干渉を低減することが可能となる。
【0029】
図2は、本発明の第1の実施形態の非接触式変位センサ用冶具を示す図である。本実施形態の非接触式変位センサ用冶具1は、ギャップ位置gとギャップ位置gとを調整するためのギャップ設定機構200を備える。
【0030】
なお、第1の渦電流式変位センサ110のギャップ設定機構と第2の渦電流式変位センサ120のギャップ設定機構とは同様の構成を有するため、以下の説明においては、第2の渦電流式変位センサ120のギャップ位置gを設定する場合について説明をする。
【0031】
本実施形態のギャップ設定機構200は、保持プレート202と軸203とセラミックスペーサ203とを備える。保持プレート202はロックナット201により第3のジョイントブロック121に固定されている。また保持プレート202の一端部には軸203が回転可能に貫通して固定されている。
【0032】
セラミックスペーサ204は、厚さgを有するセラミック製のプレートである。セラミックスペーサ204の一端には摺動可能な状態で軸203が貫通して固定されている。
【0033】
図2(a)に示すように、ギャップ設定時はセラミックスペーサ204を第2の渦電流式変位センサ120のセンサトップへ持ってくる。セラミックスペーサ204を介した状態で第2の渦電流式変位センサ120のセンサトップを調整側フランジBの計測面に接触させ、第2の渦電流式変位センサ120を固定することでセラミックスペーサ204の厚みgのギャップが確保できる。図2(b)に示すように、この後、セラミックスペーサ204を引き抜き、調整側フランジBに接触しない位置へ退避させ、計測可能とする。
【0034】
なお、本実施形態では耐久性と渦電流方式センサへ磁気的な影響を及ぼさないことからセラミック製のスペーサで構成したが、樹脂等のスペーサでもよい。
【0035】
図3は、本発明の第2の実施形態の非接触式変位センサ用冶具を示す図である。本実施形態の非接触式変位センサ用冶具1は、ギャップ設定機構300を備える。
【0036】
本実施形態のギャップ設定機構300は、センサカバー302と、トーションスプリング303と、爪304とを有する。
【0037】
センサカバー302は中空円筒状の部材であり、第2の渦電流式変位センサ120のセンサトップを収納し、第2の渦電流式変位センサ120の中心軸方向に移動することが可能である。センサカバー302の先端部には、トーションスプリング303を介して一対の爪304が備わる。
【0038】
爪304は目標とするギャップgと同じ厚みを有し、爪304はトーションスプリング303により、センサカバー302の内側へ引っ張られる方向へ付勢されている。
【0039】
図3(a)に示すように、ギャップ設定時には、センサカバー302を下へ押し下げ爪304を第2の渦電流式変位センサ120のセンサトップへ掛け、第2の渦電流式変位センサ120を調整側フランジBの計測面に接触させる。爪304の厚みでギャップgが確保された後に、第2の渦電流式変位センサ120を固定し、図3(b)に示すように、手でセンサカバー302を後退させる。
【0040】
図4は、本発明の第3の実施形態の非接触式変位センサ用冶具を示す図である。本実施形態の非接触式変位センサ用冶具1は、ギャップ設定機構400を備える。
【0041】
本実施形態のギャップ設定機構400は、吸着リング401と、マグネット402、403と、ストッパリング404と、スプリング405とを有する。
【0042】
第2の渦電流式変位センサ120の一方には、吸着リング401が固定され、他方にはストッパリング404が固定されており、第2の渦電流式変位センサ120の中心軸方向の可動範囲をgに規制している。
【0043】
第3のジョイントブロック121の吸着リング401に対向する面にはマグネット402、403が固定されている。また、吸着リング401と第3のジョイントブロック121との間にはスプリング405が配置されている。
【0044】
図4(a)に示すように、ギャップ設定時には、第2の渦電流式変位センサ120を前進させマグネット402、及び403の磁力により前進位置を保持する。第3のジョイントブロック121を前進させて第2の渦電流式変位センサ120のセンサトップを調整側フランジBの計測面へ接触させ、第3のジョイントブロック121を固定した後に、第2の渦電流式変位センサ120を後退させ、スプリング405のバネの力で後進位置を保持する。これで所望のギャップgが確保できる。
【0045】
マグネット402、及び403の磁力はギャップが発生すると吸引力が小さくなる。マグネット402、及び403と吸着リング401が吸着している時は、磁石の吸引力がバネの反発力より強く、マグネット402、及び403と吸着リング401にギャップがあるときはバネの反発力が磁石の吸引力よりも強くなるようなマグネット402、及び403とスプリング405のバネ定数を選定することで、この動作が可能となる。
【0046】
図5は、本発明の第4の実施形態の非接触式変位センサ用冶具を示す図である。本実施形態の非接触式変位センサ用冶具1は、ギャップ設定機構500を備える。
【0047】
本実施形態のギャップ設定機構500は、第3のジョイントブロック(固定側)521と、第3のジョイントブロック(可動側)522と、ストッパブロック523と、スプリング524と、マグネット525、及び526とを備える。
【0048】
第3のジョイントブロック(固定側)521と、第3のジョイントブロック(可動側)522とは、第3のジョイントブロック121を2つに分割して、一方を所定のストロークg動作可能としたものである。
【0049】
第3のジョイントブロック(可動側)522は突起部522aを有し、第3のジョイントブロック(固定側)521は溝部521aを有し、突起部522aと溝部521aとが係合することにより、第3のジョイントブロック(可動側)522が図中の左右に動作することを可能としている。
【0050】
第3のジョイントブロック(固定側)521の上部には、ストッパブロック523が備わり、第3のジョイントブロック(可動側)522の図中の左方向への動作を規制している。また、第3のジョイントブロック(可動側)522が接する第3のジョイントブロック(固定側)521の面にはマグネット525、及び526が備わり、第3のジョイントブロック(可動側)522の図中の右方向への動作を規制するとともに、その吸着力により固定することを可能としている。
【0051】
また、溝部521aにはスプリング524が配置され、第3のジョイントブロック(可動側)522を図中の左方向へ付勢している。
【0052】
図5(a)に示すように、ギャップ設定時には、第3のジョイントブロック(可動側)522を前進保持し、第4のジョイントブロック122を移動させて、第2の渦電流式変位センサ120のセンサトップを調整側フランジBの計測面へ接触させる。そして、図5(b)に示すように、第4のジョイントブロック122を固定した後に、第3のジョイントブロック(可動側)522を後退させてマグネット525、及び526に吸着させ保持させることで所望のギャップgが確保できる。
【0053】
上記各実施形態では磁石がセンサへ影響を及ぼす懸念があるが、本実施形態によれば可動部をセンサ支持金具とジョイント金具の間に設けることでこの影響を無くすことができる。
【0054】
図6は、本発明の第5の実施形態の非接触式変位センサ用冶具を示す図である。本実施形態の非接触式変位センサ用冶具1はクランプ部600を備え、マグネットベース101をフランジAへ固定する場合にその固定をより強固にすることを可能とした実施の形態である。
【0055】
本実施形態のクランプ部600は、押え板601と、長ネジ602、及び603と、ブロック604、及び605とからなる。マグネットベース101の上面に取り付けた押え板601と、2個のフランジボルト穴A1、A2へ引っ掛ける爪を持つブロック604、及び605にそれぞれ穴が開いており、ブロック604、及び605の穴はネジ穴加工を施す。押え板601とブロック604、及び605を長ネジ602、及び603で連結し、長ネジ602、及び603を締めることで、マグネットベース101をフランジAに強固に固定することができる。
【0056】
図7は、本発明の第6の実施形態の非接触式変位センサ用冶具を示す図であり、本発明の第6の実施形態のクランプ部600を変形したものである。本発明の第7の実施形態のクランプ部600と同様に、2個のフランジボルト穴A1、A2のそれぞれ単独のブロック703をつけ、長ネジ702で締めることで、マグネットベース101をフランジAに強固に固定することを可能としている。
【0057】
以上、説明したように本実施形態の非接触式変位センサ用冶具によれば、センサを位置決めするためにはセンサが取り付けられたアームやジョイントをスライドするだけで良く、水平方向と垂直方向の調整要素は直交して独立しているので、所定の位置へ容易に精度よく位置決めが可能である。さらに、機械的なギャップ調整機構により容易に適正なギャップを調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本実施形態の非接触式変位センサ用冶具の全体の構成を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施形態の非接触式変位センサ用冶具を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施形態の非接触式変位センサ用冶具を示す図である。
【図4】本発明の第3の実施形態の非接触式変位センサ用冶具を示す図である。
【図5】本発明の第4の実施形態の非接触式変位センサ用冶具を示す図である。
【図6】本発明の第5の実施形態の非接触式変位センサ用冶具を示す図である。
【図7】本発明の第6の実施形態の非接触式変位センサ用冶具を示す図である。
【符号の説明】
【0059】
101:マグネットベース
102:第1のジョイントブロック
103:第1のアーム
110:第1の渦電流式変位センサ
111:第2のジョイントブロック
112:第2のアーム
120:第2の渦電流式変位センサ
121:第3のジョイントブロック121
122:第4のジョイントブロック
123:第3のアーム



【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の回転機器の回転軸と第2の回転機器の回転軸との位置関係を算出するために、前記第1の回転機器の回転軸に備わるフランジの周面または端面とのギャップを測定するための少なくとも1つの非接触式変位センサを固定するための冶具であって、
前記第2の回転機器の回転軸に固定されるベース部と、
前記ベース部に対してスライド機構を介して所定の方向に移動可能に固定され、前記非接触式変位センサを所定の他の方向に微調整可能に固定する少なくとも1つの非接触センサ固定部と、
前記非接触センサ固定部に備わり、前記第1の回転機器の回転軸に備わるフランジの周面または端面と前記非接触式変位センサの先端との所定のギャップを設定するためのギャップ設定部と、
を備えることを特徴とする非接触式変位センサ用冶具。
【請求項2】
前記ギャップ設定部は、
設定を行うギャップに対応する厚さを有するセラミックスペーサ部と
前記セラミックスペーサ部を前記非接触式変位センサの先端に出し入れ自在に保持するスペーサ保持部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の非接触式変位センサ用冶具。
【請求項3】
前記ギャップ設定部は、
前記非接触式変位センサの先端部を収容し、前記非接触式変位センサの先端方向に移動可能な円筒部と、
前記円筒部の先端部に備わり、設定を行うギャップに対応する厚さを有し、前記非接触式変位センサの先端に出し入れ自在な爪部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の非接触式変位センサ用冶具。
【請求項4】
前記ギャップ設定部は、
前記非接触式変位センサを、設定を行うギャップに対応する可動範囲で前記他の方向に移動させる可動機構を備えることを特徴とする請求項1に記載の非接触式変位センサ用冶具。
【請求項5】
前記ギャップ設定部は、
前記スライド機構に接続する固定ブロック部と、
前記非接触式センサを保持し、前記固定部に対して設定を行うギャップに対応する可動範囲で前記他の方向に移動する移動ブロック部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の非接触式変位センサ用冶具。
【請求項6】
前記ベース部は、
前記第2の回転機器の回転軸に備わるフランジを把持するクランプ部を備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の非接触式変位センサ用冶具。
【請求項7】
前記少なくとも1つの非接触センサ固定部は、
前記ベース部に対してスライド機構を介して第1の方向に移動可能に固定され、第1の非接触式変位センサを第2の方向に微調整可能に固定し、前記第1の回転機器の回転軸に備わるフランジの周面と前記第1の非接触式変位センサの先端とのギャップを測定するための第1の非接触センサ用固定部と、
前記ベース部に対してスライド機構を介して第2の方向に移動可能に固定され、第2の非接触式変位センサを第1の方向に微調整可能に固定し、前記第1の回転機器の回転軸に備わるフランジの端面と前記第2の非接触式変位センサの先端とのギャップを測定するための第2の非接触センサ用固定部と、を備え、
前記第1の非接触式変位センサと前記第2の非接触式変位センサとを互いにねじれの位置で固定することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の非接触式変位センサ用冶具。


【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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【公開番号】特開2009−244004(P2009−244004A)
【公開日】平成21年10月22日(2009.10.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−89226(P2008−89226)
【出願日】平成20年3月31日(2008.3.31)
【出願人】(000230940)日本原子力発電株式会社 (130)
【出願人】(507284813)株式会社協立技術工業 (5)
【出願人】(599041606)三菱電機プラントエンジニアリング株式会社 (21)
【Fターム(参考)】