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JP2000356565A - Vibration test equipment - Google Patents

Vibration test equipment

Info

Publication number
JP2000356565A
JP2000356565A JP11167473A JP16747399A JP2000356565A JP 2000356565 A JP2000356565 A JP 2000356565A JP 11167473 A JP11167473 A JP 11167473A JP 16747399 A JP16747399 A JP 16747399A JP 2000356565 A JP2000356565 A JP 2000356565A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge
vibration test
probe
test apparatus
vibration
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
JP11167473A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koreichi Ehata
維一 江畑
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.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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 Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority to JP11167473A priority Critical patent/JP2000356565A/en
Publication of JP2000356565A publication Critical patent/JP2000356565A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 50kHzを超える高周波を対象とする振動
試験に対応することができるとともに簡単に試験を実施
でき、さらに、自動化にも容易に対応可能な振動試験装
置を提供する。 【解決手段】 支持部1に設置された対象物Tを加振部
2によって加振して、対象物Tの応答を信号検出部3で
検出する振動試験装置であって、先端を対象物Tに近づ
けて配される放電プローブ20と、放電プローブ20と
対象物Tとの間に電位差を与えて放電を発生させる放電
コントローラ22とを加振部2に備える。
(57) [Problem] To provide a vibration test apparatus which can cope with a vibration test for a high frequency exceeding 50 kHz, can easily execute the test, and can easily cope with automation. SOLUTION: This is a vibration test apparatus in which a target T placed on a support part 1 is vibrated by a vibrating part 2, and a response of the target T is detected by a signal detecting part 3. The vibrating unit 2 includes a discharge probe 20 arranged close to and a discharge controller 22 for generating a discharge by applying a potential difference between the discharge probe 20 and the object T.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、支持部に設置され
た対象物を加振部によって加振して、対象物の応答を信
号検出部で検出する振動試験装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration test apparatus that vibrates an object placed on a support by a vibrator and detects a response of the object by a signal detector.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば航空機用のガスタービンエンジン
では、回転運動に起因して高圧圧縮機の動翼やタービン
動翼などの回転部品が高周波の繰り返し応力を受ける。
例えばこうした動翼は、直上流に配される静翼によって
空力的な応力(加振力)を受け、この場合、静翼の枚数
に回転数を乗じたものが加振力の振動周波数となる。振
動周波数が動翼の固有振動数と一致すると動翼に共振が
生じて大きな応力が作用してしまうため、ガスタービン
エンジンでは一般に、定常運転時における振動周波数と
動翼の固有振動数とがなるべく一致しないように設計が
行われている。
2. Description of the Related Art In a gas turbine engine for an aircraft, for example, rotating parts such as rotor blades and turbine rotor blades of a high-pressure compressor are subjected to repetitive high-frequency stress due to rotational motion.
For example, such a moving blade receives aerodynamic stress (excitation force) by a stationary blade arranged immediately upstream, and in this case, the vibration frequency of the excitation force is obtained by multiplying the number of rotations by the number of stationary blades. . If the vibration frequency matches the natural frequency of the moving blade, resonance occurs in the moving blade and a large stress acts. The design is made so that they do not match.

【0003】こうした設計に基づいて製作された動翼の
固有振動数を実際に確認したり、あるいは製作時のバラ
ツキを調べたりすることを目的として、振動試験装置が
用いられる。振動試験装置は、対象物を設置するための
支持部、対象物を加振するための加振部、および対象物
の応答を検出するための信号検出部を備えており、これ
らには対象物の特性や試験内容に応じて様々な方法のも
のが提案されている。
[0003] A vibration test device is used for the purpose of actually confirming the natural frequency of a rotor blade manufactured based on such a design or examining variations during manufacture. The vibration test apparatus includes a support for installing the object, a vibration unit for vibrating the object, and a signal detection unit for detecting a response of the object. Various methods have been proposed according to the characteristics and test contents.

【0004】このうち加振部には、打撃試験によるもの
が採用されることが多い。打撃試験は、打撃ハンマで対
象物を叩くことにより加振する方法で、加振系を対象物
に取り付ける必要がなく、一度に低周波からある程度の
高周波までのスペクトルを得ることでき、しかも短時間
で行えて汎用性が広いといった利点を有する。特に上述
した動翼など、比較的小さい構造物の振動試験では広く
採用されている。
[0004] Of these, the vibration section is often obtained by a hitting test. The impact test is a method in which the object is vibrated by hitting the object with a hammer.There is no need to attach the vibration system to the object, and a spectrum from low frequency to a certain high frequency can be obtained at once, and it can be performed in a short time. It has the advantage that it can be performed in a wide variety of applications. Particularly, it is widely used in a vibration test of a relatively small structure such as the above-mentioned rotor blade.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、打撃試
験には、以下のような課題がある。 ・50kHzを超える高周波の振動試験への対応が極め
て難しい。図5は、打撃ハンマによる打撃加振力を示す
ものである。時間軸上でTp秒間継続して与えられたエ
ネルギーは、周波数スペクトルが例えば半正弦波に近い
形状となる。対象周波数の上限Fmaxは、(b)に示
すように、スペクトルの谷間の溝で示される零交点Pよ
り小さくなければならない。零交点Pの周波数は波の継
続時間Tpに逆比例し、波形が鋭くTpが小さいほど零
交点Pは高周波数になる。ところが打撃試験では、実際
の打撃によって対象物に衝撃波を与えているため、継続
時間Tpを所定以下にすることが難しい。そのため、対
象周波数上限Fmaxは、50kHzが限界とされてお
り、実際には、32kHzを超えると打撃・試験にかな
りの技能と時間が要求される。近年、前述したガスター
ビンエンジンでは、小型の高出力のものを中心に動翼等
の回転部品が受ける振動周波数が50kHzを超えるも
のが多く、打撃試験では高周波領域での振動の特性が得
られにくい。
However, the impact test has the following problems.・ It is extremely difficult to respond to high-frequency vibration tests exceeding 50 kHz. FIG. 5 shows a striking excitation force by a striking hammer. The energy continuously applied for Tp seconds on the time axis has a frequency spectrum having a shape close to, for example, a half sine wave. As shown in (b), the upper limit Fmax of the target frequency must be smaller than the zero crossing point P indicated by the groove between the valleys of the spectrum. The frequency of the zero-crossing point P is inversely proportional to the duration Tp of the wave, and the zero-crossing point P has a higher frequency as the waveform is sharper and Tp is smaller. However, in the impact test, a shock wave is applied to the target object by an actual impact, so that it is difficult to make the duration Tp less than a predetermined value. For this reason, the target frequency upper limit Fmax is limited to 50 kHz. In practice, when the frequency exceeds 32 kHz, considerable skill and time are required for the impact and test. In recent years, among the above-mentioned gas turbine engines, in many cases, the vibration frequency received by rotating parts such as the moving blades exceeds 50 kHz, mainly small and high-powered ones, and it is difficult to obtain the characteristics of vibration in a high frequency region in the impact test. .

【0006】・精度が実施者の技術や熟練度に大きく依
存する。打撃試験は、実施者が打撃ハンマで対象物を叩
くので、人間を加振系の一部にしている。このため、加
振の良否が実施者の技能や経験に依存する度合が比較的
大きくなってしまい、初心者には失敗が多い。また、実
際の試験では、失敗を除いた何度かの試験の平均を取っ
てその結果とすることが多く、手間がかかる場合が多
い。
The accuracy greatly depends on the skill and skill of the practitioner. The impact test uses a human as a part of the vibration system because the implementer hits the target with an impact hammer. For this reason, the degree of the quality of the vibration depends on the skill and experience of the practitioner, which is relatively large, and beginners often fail. Also, in an actual test, an average of several tests excluding failures is often taken as the result, which is often troublesome.

【0007】・打撃試験の自動化に際して装置が複雑に
なる。打撃試験を自動化しようとすると、打撃といった
機械的な動きを精度よくコントロールするための機構が
必要になる。そのため装置が複雑になり、自動化を実現
するのが難しい。
The apparatus becomes complicated when the impact test is automated. In order to automate the impact test, a mechanism for precisely controlling mechanical movement such as impact is required. Therefore, the apparatus becomes complicated, and it is difficult to realize automation.

【0008】本発明は、上述する事情に鑑みてなされた
ものであり、50kHzを超える高周波を対象とする振
動試験に対応することができるとともに簡単に試験を実
施でき、さらに、自動化にも容易に対応可能な振動試験
装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and can cope with a vibration test for a high frequency exceeding 50 kHz, can easily execute the test, and can be easily automated. It is an object of the present invention to provide a vibration test apparatus that can respond.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1に係る発明は、支持部に設置された対象物
を加振部によって加振して、対象物の応答を信号検出部
で検出する振動試験装置であって、加振部が、先端を対
象物に近づけて配される放電プローブと、放電プローブ
と対象物との間に電位差を与えて放電を発生させる放電
コントローラとを備える技術が採用される。この振動試
験装置は、加振部が放電プローブと放電コントローラと
を備えているので、放電プローブと対象物との間で放電
を発生させることで対象物に継続時間の極めて短い衝撃
波を与えて対象物を加振することが可能となる。このた
め、高周波の振動試験にも対応することが可能となる。
According to a first aspect of the present invention, an object mounted on a supporting portion is vibrated by a vibrating portion, and a response of the object is detected by a signal detecting portion. A vibration testing device, wherein the vibrating unit comprises a discharge probe arranged with the tip close to the object, and a discharge controller for generating a discharge by applying a potential difference between the discharge probe and the object. Provided technology is adopted. In this vibration test apparatus, the vibrating unit includes a discharge probe and a discharge controller, so that a discharge is generated between the discharge probe and the object to give a shock wave having a very short duration to the object, thereby generating a shock wave. The object can be vibrated. Therefore, it is possible to cope with a high frequency vibration test.

【0010】請求項2に係る発明は、請求項1の振動試
験措置において、放電コントローラが、放電プローブと
対象物との間の電位差を変化させる変圧手段を備える技
術が採用される。この振動試験装置では、放電プローブ
と対象物との間の電位差を変化させる変圧手段を備えて
いるので、特性に応じてその対象物に適したエネルギー
量の放電を生じさせることで、様々な特性の対象物に対
する振動試験を確実に行うことが可能となる。
According to a second aspect of the present invention, in the vibration test device of the first aspect, a technique is employed in which the discharge controller includes a transformer for changing a potential difference between the discharge probe and the object. Since this vibration test apparatus has a transformer for changing the potential difference between the discharge probe and the target, various characteristics can be obtained by generating a discharge with an energy amount suitable for the target according to the characteristics. It is possible to reliably perform a vibration test on the target object.

【0011】請求項3に係る発明は、請求項1または2
の振動試験装置において、加振部が、放電プローブを保
持しかつ放電プローブと対象物との距離を変化させるプ
ローブ案内機構を備える技術が採用される。この振動試
験装置では、プローブ案内機構が放電プローブと対象物
との距離を変化させるので、対象物の大きさの変化にも
容易に対応することが可能となるとともに、対象物の特
性に応じて放電プローブと対象物とを最適な距離にして
効率的に対象物を加振することが可能になる。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2
In this vibration test apparatus, a technique is employed in which a vibrating unit includes a probe guide mechanism that holds a discharge probe and changes a distance between the discharge probe and an object. In this vibration test device, the probe guide mechanism changes the distance between the discharge probe and the object, so that it is possible to easily cope with a change in the size of the object, and according to the characteristics of the object. It is possible to set the optimal distance between the discharge probe and the object, and efficiently vibrate the object.

【0012】請求項4に係る発明は、請求項1から3の
いずれかの振動試験装置において、信号検出部が対象物
の応答を非接触で検出する非接触式の応答変換器を備え
る技術が採用される。この振動試験装置では、信号検出
部が非接触式の応答変換器を備えているので、対象物の
取り付け・取り外しをさらに容易に行うことが可能とな
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the vibration test apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the signal detection unit includes a non-contact type response converter for detecting a response of the object in a non-contact manner. Adopted. In this vibration test apparatus, since the signal detection unit includes the non-contact type response converter, the attachment / detachment of the object can be more easily performed.

【0013】請求項5に係る発明は、請求項1から4の
いずれかの振動試験装置において、支持部が、対象物を
自動的に入れ換えて設置する交換機構を備える技術が採
用される。この振動試験装置では、交換機構が対象物を
自動的に入れ換えて設置するので、複数の対象物を連続
的に試験することが可能となる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the vibration test apparatus according to any one of the first to fourth aspects, a technique is employed in which the support section has an exchange mechanism for automatically exchanging and installing an object. In this vibration test apparatus, since the exchange mechanism automatically replaces and installs the objects, it is possible to continuously test a plurality of objects.

【0014】請求項6に係る発明は、請求項1から5の
いずれかの振動試験装置において、支持部が、対象物の
一部をはめ込んで設置するための溝が形成された支持機
構を備える技術が採用される。この振動試験装置では、
支持機構に対象物の一部をはめ込んで設置するための溝
が形成されているので、対象物の取り付け・取り外しを
容易に行うことが可能となる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the vibration test apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the support portion includes a support mechanism in which a groove is formed for fitting a part of the object and installing the object. Technology is adopted. In this vibration test device,
Since a groove is formed for fitting a part of the object into the support mechanism for installation, the object can be easily attached and detached.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る振動試験装置
の一実施形態について図1〜図3を参照して説明する。
図2は、本実施形態の全体のシステム構成を示してお
り、この図に示すように、振動試験装置は、支持部1、
加振部2、信号検出部3、信号処理部4、制御部5とに
よって構成されている。本実施形態では、ガスタービン
エンジン用の動翼T(例えば高圧圧縮機の動翼)を振動
試験するように構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a vibration test apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 2 shows the overall system configuration of the present embodiment. As shown in FIG.
It comprises a vibration unit 2, a signal detection unit 3, a signal processing unit 4, and a control unit 5. In the present embodiment, a vibration test is performed on a moving blade T for a gas turbine engine (for example, a moving blade of a high-pressure compressor).

【0016】支持部1は、図1に示すように、試験する
対象物(動翼)Tを支持機構10で支持するものであ
る。また交換機構11を備えており、支持機構10への
動翼Tの取り付け・取り外しを自動的に行うようになっ
ている。支持機構10は、質量と剛性とを十分に備えた
構造体から構成され、ここでは、動翼Tが設置されるよ
うに、設置面にタブテイル形状の溝10aが形成されて
いる。また、溝10aに装着された動翼Tを例えば油圧
やエア圧などを利用して所定の力で保持・固定するよう
になっている。さらに支持機構10は、常にアース(接
地)された状態にあって、支持する動翼Tをアースする
ようになっている。一方、交換機構11は、図示しない
駆動手段を有しており、外部から供給される動翼Tを支
持機構10まで自動搬送して支持機構10の溝10aに
動翼Tを装着するとともに、試験後の動翼Tを溝10a
から抜き出して外部へ送るように構成されている。
As shown in FIG. 1, the support section 1 supports an object (moving blade) T to be tested by a support mechanism 10. Further, an exchange mechanism 11 is provided, and the attachment / detachment of the moving blade T to / from the support mechanism 10 is automatically performed. The support mechanism 10 is composed of a structure having sufficient mass and rigidity. Here, a tab tail-shaped groove 10a is formed on the installation surface so that the moving blade T is installed. Further, the moving blade T mounted in the groove 10a is held and fixed with a predetermined force using, for example, hydraulic pressure or air pressure. Furthermore, the support mechanism 10 is always grounded (grounded), and grounds the moving blade T to be supported. On the other hand, the exchange mechanism 11 has driving means (not shown), automatically transports the moving blade T supplied from the outside to the supporting mechanism 10, mounts the moving blade T in the groove 10 a of the supporting mechanism 10, and performs a test. The trailing blade T is inserted into the groove 10a.
It is configured to be extracted from and sent to the outside.

【0017】加振部2は、放電を利用して動翼Tに衝撃
波を与えるものであり、放電プローブ20、プローブ案
内機構21、および放電コントローラ22からなる。放
電プローブ20は、先端を略球状あるいは尖状等に形成
された導体20aを有し、絶縁体20bを介してプロー
ブ案内機構21に保持されている。また放電プローブ2
0は、先端形状の異なるものが複数用意されていて、対
象物の材質や表面特性によって使い分けられる。プロー
ブ案内機構21は、図示しない駆動手段を有しており、
指示を受けることによって放電プローブ20の先端と動
翼Tとが所定の距離(ギャップ)Gになるように放電プ
ローブ20を移動させる構成となっている。さらに、放
電によって衝撃波を与える箇所は、動翼Tの例えば翼の
付け根に近い箇所とされ、こうした放電箇所は、例えば
取得すべき対象モードの出力応答に応じて定められてい
る。
The vibrating section 2 applies a shock wave to the rotor blade T using discharge, and includes a discharge probe 20, a probe guide mechanism 21, and a discharge controller 22. The discharge probe 20 has a conductor 20a having a substantially spherical or pointed tip, and is held by a probe guide mechanism 21 via an insulator 20b. Discharge probe 2
In the case of 0, a plurality of objects having different tip shapes are prepared, and are properly used depending on the material and surface characteristics of the object. The probe guide mechanism 21 has a driving unit (not shown),
Upon receiving the instruction, the discharge probe 20 is moved so that the tip of the discharge probe 20 and the rotor blade T are at a predetermined distance (gap) G. Further, the location where the shock wave is generated by the discharge is a location close to, for example, the root of the blade T, and the location of the discharge is determined according to, for example, the output response of the target mode to be acquired.

【0018】放電コントローラ22は、放電プローブ2
0の先端に所定の電位を与えるように構成されている。
図3に放電用の基本的な等価回路を示す。ギャップGが
所定距離にセットされている状態でコンデンサCを電圧
Eまで上昇させるとギャップGでの気体の絶縁が破壊さ
れて放電が起こる。本実施形態の放電コントローラ22
は、電気容量の異なる複数のコンデンサからなる図示し
ない変圧手段を有しており、対象物の大きさや材質等に
応じて充電するコンデンサが選択されるようになってい
る。また、始動用の図示しないスイッチング回路を備え
ており、このスイッチング回路での始動によってギャッ
プGでの放電が発生するようになっている。スイッチン
グ回路での始動用の機構には、例えば、針電極とテフロ
ン管とによる沿面放電を用いた始動ギャップなどが用い
られる。
The discharge controller 22 includes a discharge probe 2
It is configured to apply a predetermined potential to the leading end of the zero.
FIG. 3 shows a basic equivalent circuit for discharging. If the capacitor C is raised to the voltage E while the gap G is set at a predetermined distance, the gas insulation in the gap G is broken and discharge occurs. Discharge controller 22 of the present embodiment
Has a transformer (not shown) composed of a plurality of capacitors having different electric capacities, and a capacitor to be charged is selected in accordance with the size and material of the object. Further, a switching circuit (not shown) for starting is provided, and a discharge in the gap G is generated by starting in this switching circuit. As a starting mechanism in the switching circuit, for example, a starting gap using creeping discharge by a needle electrode and a Teflon tube is used.

【0019】また一般に、大気中で放電を発生させるに
あたっては、ギャップGと電極形状(放電プローブ20
先端および対象物T)とに応じた所定の電圧が必要とさ
れる。例えば、平行板間での放電は、球形同士の間での
放電に比べて高い電圧が必要である。本実施形態では、
図1に戻り、放電プローブ20の先端と動翼Tとのギャ
ップGが数mm程度の所定値に予め定められており、放
電コントローラ22は、ギャップG間が放電に要する電
圧よりもやや高い電圧となるように、放電プローブ20
に電位を与えるようになっている。なお、この電位によ
って生じる放電では動翼Tの表面等に損傷や材料の変質
が起こらないことが予め確認されている。
Generally, when a discharge is generated in the atmosphere, the gap G and the electrode shape (discharge probe 20
A predetermined voltage corresponding to the tip and the object T) is required. For example, discharge between parallel plates requires a higher voltage than discharge between spheres. In this embodiment,
Returning to FIG. 1, the gap G between the tip of the discharge probe 20 and the rotor blade T is predetermined to a predetermined value of about several mm, and the discharge controller 22 determines that the voltage between the gaps G is slightly higher than the voltage required for discharge. So that the discharge probe 20
To give a potential. It has been previously confirmed that the discharge generated by this potential does not cause damage or deterioration of the material on the surface or the like of the rotor blade T.

【0020】信号検出部3は、動翼Tの物理的な応答を
電気信号に変換して検出するものであり、応答変換器3
0および増幅器31からなる。増幅器31は、応答変換
器30からの電気信号を後続の信号処理が可能になるま
で増幅して調整するものである。応答変換器30には、
非接触方式のものが適用され、ここでは、対象物にレー
ザ光を照射して反射光のドップラーシフト周波数から速
度の時間応答を求めるレーザドップラ速度計30が用い
られている。また、このレーザドップラ速度計30は、
他の可動機構と干渉しない少し離れた場所から、例えば
対象物の自由端側といった応答の検出に適切な箇所に向
けてレーザ光を照射および反射光を受光するように配設
される。なお、応答変換器30には、このレーザドップ
ラ速度計のほか、渦電流やレーザ光、静電容量等を利用
した変位計といったものが用いられる。
The signal detector 3 converts the physical response of the rotor blade T into an electrical signal and detects the electrical signal.
0 and an amplifier 31. The amplifier 31 amplifies and adjusts the electric signal from the response converter 30 until subsequent signal processing becomes possible. In the response converter 30,
A non-contact type is applied. Here, a laser Doppler velocimeter 30 which irradiates an object with laser light and obtains a time response of a velocity from a Doppler shift frequency of reflected light is used. In addition, this laser Doppler velocimeter 30
The laser beam is emitted and the reflected light is received from a slightly distant place that does not interfere with other movable mechanisms to a place suitable for detecting a response, for example, the free end side of the object. As the response converter 30, in addition to the laser Doppler velocimeter, a displacement meter using eddy current, laser light, capacitance, or the like is used.

【0021】信号処理部4には、ここではFFT(Fast
Fourier Transform)アナライザが用いられている。F
FTアナライザ4は、信号検出部3からの電気信号をデ
ジタル信号に変換して必要な演算を行った後、結果を周
波数軸上に対して表すものであり、この結果は制御部5
に出力されるようになっている。なお信号処理部4に
は、このFFTアナライザのほか、信号処理ソフトを内
蔵するコンピュータが用いられる。
Here, the signal processing unit 4 has an FFT (Fast
Fourier Transform) analyzer is used. F
The FT analyzer 4 converts the electric signal from the signal detection unit 3 into a digital signal and performs necessary calculations, and then displays the result on the frequency axis.
Is output to As the signal processing unit 4, a computer incorporating signal processing software is used in addition to the FFT analyzer.

【0022】制御部5は、上述したシステム全体を統括
して制御するものであり、動翼Tの振動試験を自動的に
連続して行えるように各部へ指示するようになってい
る。
The control unit 5 controls the entire system described above, and instructs each unit to automatically and continuously perform the vibration test of the moving blade T.

【0023】上記構成の振動試験装置において、動翼T
の固有振動数を計測するための振動試験を行う際の動作
の流れを以下説明する。外部から受け取った動翼Tを交
換機構11が支持機構10のタブテイル溝10aに装着
してセットする。動翼Tの設置が確認されると、プロー
ブ案内機構21が駆動して所定のギャップGとなるよう
に放電プローブ20を動翼Tへ近づける。そして、放電
コントローラ22が放電プローブ20に所定の電位を与
えることにより、ギャップGで放電が起こる。
In the vibration test apparatus having the above structure, the moving blade T
The flow of the operation when performing a vibration test for measuring the natural frequency of the device will be described below. The exchange mechanism 11 mounts and sets the blade T received from the outside in the tab tail groove 10a of the support mechanism 10. When the installation of the rotor blade T is confirmed, the probe guide mechanism 21 is driven to bring the discharge probe 20 closer to the rotor blade T so as to have a predetermined gap G. When the discharge controller 22 applies a predetermined potential to the discharge probe 20, a discharge occurs in the gap G.

【0024】このとき、動翼Tは放電によって微小かつ
極めて短時間の衝撃波を受けることになる。衝撃波によ
って加振された動翼Tの速度応答をレーザドップラ速度
計30が時刻歴アナログ信号として検出する。FFTア
ナライザ4は、増幅器31を通して受けた振動をデジタ
ル信号に変換して必要な演算を行い、周波数軸状に表し
た結果を制御部5へ出力する。こうした一連の振動試験
が完了すると、交換機構11が次のタービン翼Tを入れ
換えて支持機構10セットして次の振動試験が行われ
る。このような一連の流れが繰り返され、自動的に動翼
Tの振動検査が連続的に実行される。
At this time, the rotor blade T receives a minute and extremely short shock wave due to the discharge. The laser Doppler velocimeter 30 detects the velocity response of the rotor blade T excited by the shock wave as a time history analog signal. The FFT analyzer 4 converts the vibration received through the amplifier 31 into a digital signal, performs necessary calculations, and outputs a result expressed in a frequency axis to the control unit 5. When such a series of vibration tests is completed, the replacement mechanism 11 replaces the next turbine blade T and sets the support mechanism 10 to perform the next vibration test. Such a series of flows is repeated, and the vibration inspection of the rotor blade T is automatically and continuously performed.

【0025】図4には、上述のように放電を利用した動
翼Tの固有振動数の測定結果が示されている。この波形
図を見ると、50kHzを超える周波数領域においても
固有振動数を確実に検出していることが分かる。
FIG. 4 shows the measurement results of the natural frequency of the moving blade T using the discharge as described above. From the waveform diagram, it can be seen that the natural frequency is reliably detected even in a frequency region exceeding 50 kHz.

【0026】すなわち、本実施形態によれば、放電プロ
ーブ20と動翼Tとの間で放電を発生させることで動翼
Tに継続時間の極めて短い衝撃波を与えて動翼Tを加振
することができる。これにより高周波のスペクトルを得
ることができ、打撃試験では難しい50kHzを超える
高周波の振動試験にも対応することができる。また放電
による加振は、打撃による加振に比べてノイズが少なく
小さな加振エネルギーでも固有振動数を検出しやすいの
で、表面等に損傷を与えることなく動翼Tを十分に加振
することができる。また、本実施形態では、放電プロー
ブ20と動翼Tとの間の電位差を変化させる変圧手段を
備えているので、様々な特性の対象物に対しても振動試
験を確実に行うことができる。さらに、プローブ案内機
構21によって放電プローブ20と動翼Tとの距離を変
化させることで、対象物の大きさの変化にも容易に対応
することができる。
That is, according to the present embodiment, by generating a discharge between the discharge probe 20 and the moving blade T, a shock wave having a very short duration is given to the moving blade T to vibrate the moving blade T. Can be. As a result, a high-frequency spectrum can be obtained, and it is possible to cope with a high-frequency vibration test exceeding 50 kHz, which is difficult in a hit test. In addition, since the excitation by discharge has less noise and is easy to detect the natural frequency even with a small excitation energy compared to the excitation by impact, it is possible to sufficiently excite the rotor blade T without damaging the surface or the like. it can. In addition, in the present embodiment, since the transformer is provided with the transformer for changing the potential difference between the discharge probe 20 and the rotor blade T, it is possible to reliably perform the vibration test even on an object having various characteristics. Further, by changing the distance between the discharge probe 20 and the moving blade T by the probe guide mechanism 21, it is possible to easily cope with a change in the size of the target object.

【0027】また、本実施形態では、電気的な信号によ
って対象物を加振するので、実施者の技術や熟練度に精
度が大きく依存するといったことがない。そのため、少
ない回数で精度の高い試験をすることが可能となり、試
験に要する労力を軽減することができる。さらに、放電
プローブ20の先端を動翼Tに近づけて加振するため、
加振点を特定しやすく狙った位置を確実に加振すること
ができる。
In this embodiment, since the object is vibrated by an electric signal, the accuracy does not greatly depend on the skill and skill of the practitioner. Therefore, a highly accurate test can be performed with a small number of times, and the labor required for the test can be reduced. Furthermore, in order to vibrate the tip of the discharge probe 20 close to the rotor blade T,
The excitation point can be easily specified, and the target position can be reliably excited.

【0028】しかも本実施形態では、レーザドップラ速
度計30を用いて加振・応答検出をともに非接触とし、
交換機構11によって動翼Tを自動的に入れ換えて設置
するように構成することで、複数の動翼Tを連続的に振
動試験するといったことを簡単な機構で実現している。
また、支持機構10には動翼Tをはめ込んで設置するた
めのタブテイル状の溝10aが形成されており、動翼T
の取り付け・取り外しを容易に行うことができ、確実に
動翼Tを保持することができる。
Further, in this embodiment, both the excitation and the response detection are made non-contact by using the laser Doppler velocimeter 30,
With the configuration in which the moving blades T are automatically replaced and installed by the exchange mechanism 11, a continuous vibration test of a plurality of moving blades T is realized by a simple mechanism.
Further, the support mechanism 10 is formed with a tab tail-shaped groove 10a for fitting and installing the moving blade T.
Can be easily attached and detached, and the moving blade T can be reliably held.

【0029】なお、本実施形態では、放電コントロール
内のコンデンサを利用して放電を発生させているが、本
発明は、圧電素子や静電気を利用して放電を発生させる
構成をも含むものとする。特に圧電素子を用いた場合に
は、放電のための電源を必要とせず、さらに簡易な機構
で放電を発生させることが可能となり、装置をコンパク
トに構成することが可能になる。
In this embodiment, the discharge is generated by using the capacitor in the discharge control. However, the present invention includes a configuration in which the discharge is generated by using the piezoelectric element or the static electricity. In particular, when a piezoelectric element is used, a power source for discharging is not required, and the discharge can be generated by a simpler mechanism, and the device can be made compact.

【0030】また、対象物からアースされる放電電流を
例えば可変抵抗器などによってその流れをコントロール
し、放電時間をある程度制御するような構成としてもよ
い。放電時間を制御することで対象物に応じて対象周波
数領域を変化させるといったことが可能になる。
Also, the flow of the discharge current grounded from the object may be controlled by, for example, a variable resistor or the like, so that the discharge time is controlled to some extent. By controlling the discharge time, it becomes possible to change the target frequency range according to the target.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
以下の効果を得ることができる。請求項1に係る振動試
験装置は、加振部が放電プローブと放電コントローラと
を備えているので、放電プローブと対象物との間で放電
を発生させることで対象物に継続時間の極めて短い衝撃
波を与えて対象物を加振することができる。継続時間の
極めて短い衝撃波を用いるため、打撃試験では難しい5
0kHzを超える高周波の振動試験にも対応することが
できる。またこの装置は、電気的な信号によって対象物
を加振するので、実施者の技術や熟練度に精度が大きく
依存するといったことがない。そのため、少ない回数で
精度の高い試験をすることが可能となり、試験に要する
労力を軽減することができる。さらに、簡単な機構で加
振できるので、自動化に向けた装置を容易に構成するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. In the vibration test apparatus according to the first aspect, since the vibrating unit includes the discharge probe and the discharge controller, the discharge between the discharge probe and the object causes the shock wave having a very short duration to the object. To vibrate the object. It is difficult to use a shock test because it uses a shock wave of extremely short duration.
It is possible to cope with a high frequency vibration test exceeding 0 kHz. In addition, since this device vibrates the target object by an electric signal, the accuracy does not greatly depend on the skill and skill of the practitioner. Therefore, a highly accurate test can be performed with a small number of times, and the labor required for the test can be reduced. Further, since the vibration can be performed with a simple mechanism, an apparatus for automation can be easily configured.

【0032】また、放電を利用して加振するので、比較
的小さい対象物の振動試験に適している。すなわち、打
撃ハンマで打撃する箇所が定まり難いような小さい構造
物(対象物)であっても、放電を利用して容易に加振す
ることができる。同様に、組み立てられた状態の部品の
振動試験にも容易に適用することができ、様々な構造物
に広く応用することができる。
Further, since the vibration is generated by using the discharge, it is suitable for a vibration test of a relatively small object. In other words, even a small structure (object) in which the location of the impact with the impact hammer is difficult to determine can be easily excited using the discharge. Similarly, the present invention can be easily applied to a vibration test of a component in an assembled state, and can be widely applied to various structures.

【0033】請求項2に係る振動試験装置では、放電プ
ローブと対象物との間の電位差を変化させる変圧手段を
備えているので、特性に応じてその対象物に適したエネ
ルギー量の放電を生じさせることで、様々な特性の対象
物に対する振動試験を確実に行うことができる。また、
電位差を変化させることで放電による対象物の損傷を容
易に防ぐことができる。
In the vibration test apparatus according to the second aspect of the present invention, since the voltage change means for changing the potential difference between the discharge probe and the object is provided, a discharge of an energy amount suitable for the object is generated according to the characteristics. By doing so, it is possible to reliably perform a vibration test on an object having various characteristics. Also,
By changing the potential difference, it is possible to easily prevent the target from being damaged by the discharge.

【0034】請求項3に係る振動試験装置では、プロー
ブ案内機構が放電プローブと対象物との距離を変化させ
るので、対象物の大きさの変化にも容易に対応すること
ができる。しかも、対象物の特性に応じて放電プローブ
と対象物とを放電に最適な距離として、効率的に対象物
を加振することができる。また、放電プローブを移動さ
せることで対象物の取り付け・取り外しが容易に行える
ようになる。
In the vibration test apparatus according to the third aspect, since the probe guide mechanism changes the distance between the discharge probe and the object, it can easily cope with a change in the size of the object. Moreover, the object can be efficiently vibrated by setting the discharge probe and the object at an optimal distance for the discharge in accordance with the characteristics of the object. Further, by moving the discharge probe, attachment / detachment of the object can be easily performed.

【0035】請求項4に係る振動試験装置では、信号検
出部が非接触式の応答変換器を備えているので、対象物
の取り付け・取り外しをさらに容易に行うことができる
とともに、自動化を容易に実現できるようになる。
In the vibration test apparatus according to the fourth aspect, since the signal detecting section is provided with the non-contact type response converter, the attachment / detachment of the object can be more easily performed and the automation can be facilitated. It can be realized.

【0036】請求項5に係る振動試験装置では、交換機
構が対象物を自動的に入れ換えて設置するので、複数の
対象物を連続的に試験することができる。このため、試
験に要する労力を大幅に軽減することができる。
In the vibration test apparatus according to the fifth aspect, since the replacement mechanism automatically replaces and installs the objects, a plurality of objects can be continuously tested. Therefore, the labor required for the test can be greatly reduced.

【0037】請求項6に係る振動試験装置では、支持機
構に対象物の一部をはめ込んで設置するための溝が形成
されているので、対象物の取り付け・取り外しを容易に
行うことができる。このため、自動化をさらに容易に実
現することができる。
In the vibration test apparatus according to the sixth aspect, since a groove is formed in the support mechanism for fitting and installing a part of the object, the object can be easily attached and detached. For this reason, automation can be realized more easily.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る一実施形態を示す構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment according to the present invention.

【図2】 本発明に係る一実施形態の全体のシステム構
成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an overall system configuration of an embodiment according to the present invention.

【図3】 放電用の基本的な等価回路を示す回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a basic equivalent circuit for discharging.

【図4】 放電を利用した動翼の固有振動数の測定結果
を示す波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram showing a measurement result of a natural frequency of a moving blade using discharge.

【図5】 打撃ハンマによる打撃加振力を示す波形図で
あり、(a)は時間歴波形、(b)は周波数スペクトル
を示している。
FIGS. 5A and 5B are waveform diagrams showing a striking excitation force by a striking hammer, where FIG. 5A shows a time history waveform and FIG. 5B shows a frequency spectrum.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

T 動翼(対象物) G ギャップ 1 支持部 2 加振部 3 信号検出部 4 FFTアナライザ(信号処理部) 5 制御部 10 支持機構 11 交換機構 10a 溝 20 放電プローブ 21 プローブ案内機構 22 放電コントローラ 30 レーザドップラ速度計(応答変換器) 31 増幅器 T rotor blade (object) G gap 1 support unit 2 vibration unit 3 signal detection unit 4 FFT analyzer (signal processing unit) 5 control unit 10 support mechanism 11 exchange mechanism 10a groove 20 discharge probe 21 probe guide mechanism 22 discharge controller 30 Laser Doppler velocimeter (response converter) 31 Amplifier

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持部に設置された対象物を加振部によ
って加振して、該対象物の応答を信号検出部で検出する
振動試験装置であって、 前記加振部は、先端を前記対象物に近づけて配される放
電プローブと、該放電プローブと前記対象物との間に電
位差を与えて放電を発生させる放電コントローラとを備
えることを特徴とする振動試験装置。
1. A vibration test apparatus for vibrating an object placed on a support by a vibrator and detecting a response of the object by a signal detector, wherein the vibrator has a tip A vibration test apparatus, comprising: a discharge probe arranged close to the object; and a discharge controller for generating a discharge by applying a potential difference between the discharge probe and the object.
【請求項2】 前記放電コントローラは、前記放電プロ
ーブと前記対象物との間の電位差を変化させる変圧手段
を備えることを特徴とする請求項1記載の振動試験装
置。
2. The vibration test apparatus according to claim 1, wherein the discharge controller includes a transformer for changing a potential difference between the discharge probe and the object.
【請求項3】 前記加振部は、前記放電プローブを保持
しかつ該放電プローブと前記対象物との距離を変化させ
るプローブ案内機構を備えることを特徴とする請求項1
または2記載の振動試験装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein the vibrating section includes a probe guide mechanism for holding the discharge probe and changing a distance between the discharge probe and the object.
Or the vibration test apparatus according to 2.
【請求項4】 前記信号検出部は、前記対象物の応答を
非接触で検出する非接触式の応答変換器を備えることを
特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の振動試験
装置。
4. The vibration test apparatus according to claim 1, wherein the signal detection unit includes a non-contact type response converter that detects a response of the object in a non-contact manner. .
【請求項5】 前記支持部は、前記対象物を自動的に入
れ換えて設置する交換機構を備えることを特徴とする請
求項1から4のいずれかに記載の振動試験装置。
5. The vibration test apparatus according to claim 1, wherein the support section includes an exchange mechanism for automatically exchanging and installing the object.
【請求項6】 前記支持部は、前記対象物の一部をはめ
込んで設置するための溝が形成された支持機構を備える
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の振
動試験装置。
6. The vibration test according to claim 1, wherein the support unit includes a support mechanism having a groove for fitting and installing a part of the object. apparatus.
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