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JP7749482B2 - Spline diagnostic device, hoist, and electric vehicle - Google Patents
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JP7749482B2 - Spline diagnostic device, hoist, and electric vehicle - Google Patents

Spline diagnostic device, hoist, and electric vehicle

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JP7749482B2 JP2022018378A JP2022018378A JP7749482B2 JP 7749482 B2 JP7749482 B2 JP 7749482B2 JP 2022018378 A JP2022018378 A JP 2022018378A JP 2022018378 A JP2022018378 A JP 2022018378A JP 7749482 B2 JP7749482 B2 JP 7749482B2
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Description

本発明は、動力伝達機構のひとつであるスプラインの摩耗や劣化の状態を診断するスプラインの診断装置、ホイスト、及び電動車両に関するものである。 The present invention relates to a spline diagnostic device that diagnoses the wear and deterioration of splines, which are part of a power transmission mechanism, as well as a hoist and an electric vehicle.

スプラインは機械的な回転力の伝達に用いられる結合方式であり、スプラインを構成する一方の軸(以下、スプライン軸という)には、外周に歯車の歯が加工された形状を有しており、もう一方の軸(以下、ボスという)には、スプライン軸の歯車を挿入するための凹凸溝が加工された形状を有している。 A spline is a connection method used to transmit mechanical rotational force. One of the shafts that make up the spline (hereafter referred to as the spline shaft) has gear teeth machined into its outer periphery, while the other shaft (hereafter referred to as the boss) has a concave-convex groove machined into which the spline shaft's gear is inserted.

スプライン軸をボスに嵌め合わせることで、大きな回転力を伝達することが可能となる。このように、スプライン軸の歯車をボスの凹凸溝に嵌め合わせているため、カップリング等の動力伝達機構と比較して、大きな回転力が作用した場合にも滑りが発生しないという利点があるため、大きな回転力を伝達する用途で使用されることが多い。 By fitting a splined shaft into a boss, it is possible to transmit large rotational forces. In this way, the gears on the splined shaft are fitted into the grooves of the boss, which has the advantage that no slippage occurs even when large rotational forces are applied, compared to power transmission mechanisms such as couplings, and therefore it is often used in applications where large rotational forces are to be transmitted.

また、スプライン軸の歯車をボスに形成した軸方向の凹凸溝に嵌め合わせるために、両者の間には微小な隙間が存在している。そのため、軸方向に可動であるために、スプライン軸側やボス側が軸方向に若干変位が生じた場合であってもその動きを吸収することが可能となる。 In addition, since the gear on the spline shaft fits into the axial groove formed in the boss, there is a tiny gap between the two. Because it is movable in the axial direction, even if slight axial displacement occurs on the spline shaft or boss side, that movement can be absorbed.

スプラインの用途の1つとして、ホイストが挙げられる。ホイストは、電動モータを備えた巻上装置で、ワイヤロープを巻き上げることで吊荷を上昇移動させ、巻き下げることで吊荷を下降移動させる産業機械である。 One application of splines is in hoists. A hoist is a lifting device equipped with an electric motor, and is an industrial machine that moves a suspended load upward by winding up a wire rope and moves it downward by winding down the wire rope.

ホイストにおいては、吊荷を持ち上げているときに回転力伝達部で滑りが発生すると、吊荷が傾いたりする危険性がある。この滑りを防止するために、電動モータの回転力を巻上機構へと伝達するところに、スプラインによる結合方式が用いられている。 In a hoist, if slippage occurs in the torque transmission section while lifting a load, there is a risk that the load may tilt. To prevent this slippage, a spline connection method is used to transmit the torque of the electric motor to the hoisting mechanism.

上述の通り、スプライン軸の歯車とボスの凹凸溝の間には微小な隙間が存在しているため、電動モータが回転する際に、スプライン軸の外周側にある歯車がボスの凹凸溝に片当たりする現象がある。ホイストの場合、吊荷の上昇動作と下降動作で電動モータの回転方向が逆になるため、正転時と逆転時で歯車の異なる側の歯面が、凹凸溝の壁面に片当たりする。 As mentioned above, there is a tiny gap between the gear on the spline shaft and the groove on the boss, which causes the gear on the outer periphery of the spline shaft to make partial contact with the groove on the boss when the electric motor rotates. In the case of a hoist, the rotation direction of the electric motor is reversed when raising and lowering the load, so the tooth surface on the different side of the gear during forward and reverse rotation makes partial contact with the wall of the groove.

そして、ホイストを長期間使用すると、スプライン軸の歯車の歯面が徐々に削れて劣化してしまい、回転力の伝達不良が発生する恐れがある。そのため、定期的にスプライン軸を点検して劣化状態を確認することが重要となるが、スプライン軸の歯車は、ボスの凹凸溝に嵌め合わせているため、嵌め合わせ状態で目視によって確認することは不可能である。したがって、点検のためにスプライン軸をボスから取り外して開放点検する必要があり、作業工数が多くかかる問題がある。また、この方法では故障の予兆を窺い知ることはできない。 Furthermore, when a hoist is used over an extended period of time, the tooth surfaces of the spline shaft gear gradually wear down and deteriorate, which can lead to problems with the transmission of rotational force. For this reason, it is important to inspect the spline shaft periodically to check for deterioration. However, because the spline shaft gear is fitted into a groove in the boss, it is impossible to visually check the condition of the gear while it is fitted. Therefore, for inspection, the spline shaft must be removed from the boss and opened for inspection, which is a labor-intensive process. Furthermore, this method does not provide any insight into impending failure.

このような課題を解決するために、スプライン軸をボスから取り外すことなく、スプラインの摩耗や劣化状態を確認する方法として、特開平5-164656号公報(特許文献1)や、特開平5-346323号公報(特許文献2)に記載の方法が知られている。 To solve this problem, methods for checking the wear and deterioration of splines without removing the spline shaft from the boss are known, as described in Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-164656 (Patent Document 1) and 5-346323 (Patent Document 2).

特許文献1では、スプライン軸の近傍に取り付けた振動センサを使用する方法が記載されている。具体的には、振動センサで検出した振動速度または振動加速度とスプライン軸の歯車の実測磨耗量との間に非常に高い相関があることから、動速度ないしは振動加速度の値からスプライン軸の歯車の磨耗量を推定することを可能としている。 Patent Document 1 describes a method that uses a vibration sensor attached near the spline shaft. Specifically, because there is a very high correlation between the vibration velocity or vibration acceleration detected by the vibration sensor and the actually measured wear amount of the gears on the spline shaft, it is possible to estimate the wear amount of the gears on the spline shaft from the values of the dynamic velocity or vibration acceleration.

また、特許文献2では、スプライン軸に設置した変位計を使用する方法が記載されている。具体的には、スプライン軸を加減速させたときの円周方向の隙間を変位計で計測し、その隙間量の値からスプライン軸の歯車の摩耗量を推定することで、スプラインを開放することなくスプライン軸の歯車の摩耗を点検することを可能としている。 Patent Document 2 also describes a method that uses a displacement meter installed on a spline shaft. Specifically, the displacement meter measures the circumferential gap when the spline shaft is accelerated or decelerated, and the amount of wear on the gears of the spline shaft is estimated from the gap amount, making it possible to inspect the wear on the gears of the spline shaft without releasing the spline.

特開平5-164656号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-164656 特開平5-346323号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-346323

ところで、特許文献1や特許文献2に記載されている方法では、スプライン軸の近傍に振動センサや変位計を設置する必要があるために、センサを配置する空間的な制約で、センサを設置できない場合がある。また、振動センサや変位計に異常が発生した場合、センサ自体のメンテナンスのためにスプライン軸の近傍を開放する必要がある。 However, the methods described in Patent Documents 1 and 2 require the installation of a vibration sensor or displacement gauge near the spline shaft, which may make it impossible to install the sensor due to spatial constraints. Furthermore, if an abnormality occurs in the vibration sensor or displacement gauge, the area near the spline shaft must be opened to allow maintenance of the sensor itself.

本発明の目的は、スプライン軸をボスから取り外すことなく、スプライン軸の歯車の摩耗や劣化状態を確認でき、しかもセンサ自体のメンテナンスのためにスプライン軸の近傍を開放する必要がないスプラインの診断装置、ホイスト、及び電動車両を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a spline diagnostic device, hoist, and electric vehicle that can check the wear and deterioration of the gears on a spline shaft without removing the spline shaft from the boss, and that does not require opening the area near the spline shaft for maintenance of the sensor itself.

本発明は、スプライン軸を駆動する電動モータの電流を計測する電流計測部と、電流計測部で計測した電流を周波数解析して特定周波数成分を算出する周波数成分算出部と、周波数成分算出部で算出した特定周波数成分に基づいてスプライン軸の歯車の摩耗状態を推定する摩耗状態推定部とを有するスプラインの診断装置を特徴とする。 The present invention features a spline diagnostic device that includes a current measurement unit that measures the current of an electric motor that drives a spline shaft, a frequency component calculation unit that performs frequency analysis of the current measured by the current measurement unit to calculate specific frequency components, and a wear condition estimation unit that estimates the wear condition of the gears of the spline shaft based on the specific frequency components calculated by the frequency component calculation unit.

本発明によれば、スプライン軸を駆動する電動モータの電流に基づいてスプライン軸の歯車の摩耗や劣化状態を推定することが可能となるため、スプラインの開放点検が不要となる。また、電動モータに電力を供給するケーブルに電流センサを設置するため、センサに不具合が発生した場合であってもスプライン軸の近傍を開放する必要がないという効果を奏する。 This invention makes it possible to estimate the wear and deterioration of the gears on the spline shaft based on the current of the electric motor that drives the spline shaft, eliminating the need for open inspection of the spline. Furthermore, because a current sensor is installed on the cable that supplies power to the electric motor, there is no need to open the area near the spline shaft even if a malfunction occurs in the sensor.

本発明が適用されるクレーンの構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing the configuration of a crane to which the present invention is applied. スプライン軸とボス部の嵌め合い状態を示すものであり、スプラインの歯とボスの凹凸溝が接触していない状態を示す説明図である。10 is an explanatory diagram showing the state in which the spline shaft and the boss portion are fitted together, showing a state in which the teeth of the spline and the concave-convex grooves of the boss are not in contact with each other. FIG. スプライン軸とボス部の嵌め合い状態を示すものであり、スプラインの歯とボスの凹凸溝が接触している状態を示す説明図である。10 is an explanatory diagram showing the state in which the spline shaft and the boss portion are fitted together, showing the state in which the teeth of the spline and the concave-convex grooves of the boss are in contact with each other. FIG. 本発明の実施形態になるスプラインの摩耗診断フローを示すフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart showing a flow of diagnosis of wear of a spline according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態になる電流計測からパラメータP(電流強度)を算出するまでの過程を説明する説明図である。10 is an explanatory diagram illustrating a process from current measurement to calculation of a parameter P (current intensity) according to an embodiment of the present invention. FIG. 正常なスプラインの特徴量を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating the feature amount of a normal spline. 摩耗が生じたスプラインの特徴量を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a feature amount of a worn spline. 運転回数と特徴量の分布を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating the distribution of the number of driving operations and the feature amount. 本発明の他の実施形態になるクレーンの構成を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing the configuration of a crane according to another embodiment of the present invention. 図6に示す実施形態でホイストAにおける正常なスプラインの吊荷重量と特徴量の関係を説明する説明図である。7 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the amount of lifting load and the characteristic amount of a normal spline in the hoist A in the embodiment shown in FIG. 6. FIG. 図6に示す実施形態でホイストAにおける摩耗が生じたスプラインの吊荷重量と特徴量の関係を説明する説明である。7 is a diagram illustrating the relationship between the amount of suspended load and the characteristic amount of the spline where wear has occurred in the hoist A in the embodiment shown in FIG. 6 . 図6に示す実施形態でホイストBにおける正常なスプラインの吊荷重量と特徴量の関係を説明する説明図である。7 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the amount of lifting load and the characteristic amount of a normal spline in the hoist B in the embodiment shown in FIG. 6. FIG. 図6に示す実施形態でホイストBにおける摩耗が生じたスプラインの吊荷重量と特徴量の関係を説明する説明である。7 is a diagram illustrating the relationship between the amount of suspended load and the characteristic amount of the spline where wear has occurred in the hoist B in the embodiment shown in FIG. 6 . 図6に示す実施形態でホイストCにおける正常なスプラインの吊荷重量と特徴量の関係を説明する説明図である。7 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the amount of lifting load and the characteristic amount of a normal spline in the hoist C in the embodiment shown in FIG. 6. 図6に示す実施形態でホイストCにおける摩耗が生じたスプラインの吊荷重量と特徴量の関係を説明する説明である。7 is a diagram illustrating the relationship between the amount of suspended load and the characteristic amount of the spline where wear has occurred in the hoist C in the embodiment shown in FIG. 6 .

以下、本発明の実施形態について図面を用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ることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and its scope also includes various modifications and applications within the technical concept of the present invention.

尚、スプラインによる結合方式の適用事例として、以下ではホイストのスプラインを対象とした例を示しているが、ホイストに限定されるものではなく、電動モータで駆動されるスプライン軸であれば本発明が適用可能であり、例えば電気自動車やハイブリッド車のように、電動モータで車輪を駆動する機構にも適用可能である。 Note that while the following example of the application of the spline connection method focuses on the splines of a hoist, it is not limited to hoists and the present invention can be applied to any spline shaft driven by an electric motor, including mechanisms that use electric motors to drive the wheels, such as those found in electric and hybrid vehicles.

図1にホイストの基本構成を示している。図1に示すように、巻上用モータ10は、電線11を介して電源12に接続されており、3相の電圧が巻上用モータ10に印加されている。3相の電圧が印加されると巻上用モータ10が回転し、これに伴って巻上用モータ10のシャフト13が回転する。シャフト13の片端の外周面は、スプライン軸13Sとされて歯車形状となっており、ボス14の凹凸溝に嵌め合い結合されている。 Figure 1 shows the basic configuration of a hoist. As shown in Figure 1, the hoist motor 10 is connected to a power source 12 via an electric wire 11, and a three-phase voltage is applied to the hoist motor 10. When the three-phase voltage is applied, the hoist motor 10 rotates, which in turn rotates the shaft 13 of the hoist motor 10. The outer circumferential surface of one end of the shaft 13 is a spline shaft 13S that is gear-shaped and is fitted into a concave-convex groove in a boss 14 for connection.

これにより、巻上用機構(巻上ドラム)15に巻上用モータ10の回転力が伝達される。巻上用機構15が回転すると、巻上用機構15に取り付けられているワイヤロープ16が巻き取られ、先端のフック17と、フック17に固定された吊荷18が上昇する。また、巻上用モータ10の回転方向を逆転させると、ワイヤロープ16は巻き解かれるため、フック17は下降方向に移動する。これによって、吊荷18も下降方向に移動して荷下ろしすることが可能となる。 This transmits the rotational force of the hoisting motor 10 to the hoisting mechanism (hoist drum) 15. When the hoisting mechanism 15 rotates, the wire rope 16 attached to the hoisting mechanism 15 is wound up, and the hook 17 at the end and the suspended load 18 fixed to the hook 17 are raised. Furthermore, when the rotation direction of the hoisting motor 10 is reversed, the wire rope 16 is unwound, causing the hook 17 to move downward. This also allows the suspended load 18 to move downward and be lowered.

このように、巻上用モータ10の回転力を用いて吊荷18を巻き上げるのがホイストの基本的な動作である。また、電線11の少なくとも1つの相には、電流を計測するための電流計測手段19が設けられている。電流計測手段19で計測した電流データは、診断装置20に入力され、スプライン軸13Sの摩耗や劣化状態を診断する。診断した結果は表示部21に表示される。 In this way, the basic operation of the hoist is to hoist the load 18 using the rotational force of the hoisting motor 10. In addition, a current measurement means 19 for measuring current is provided in at least one phase of the electric wire 11. The current data measured by the current measurement means 19 is input into the diagnostic device 20, which diagnoses the wear and deterioration state of the spline shaft 13S. The results of the diagnosis are displayed on the display unit 21.

尚、図1では電流計測手段19が電線11に設置された例を示しているが、電源12がインバータの場合には、インバータの制御に用いられる電流フィードバック値や、電流指令値などの情報を代わりに用いることも可能である。また、診断装置20に関しても、インバータ内部にあるマイコン等の演算処理が可能な電子部品に実装することも可能である。 Note that while Figure 1 shows an example in which the current measurement means 19 is installed on the electric wire 11, if the power source 12 is an inverter, it is also possible to use information such as the current feedback value and current command value used to control the inverter instead. Furthermore, the diagnostic device 20 can also be implemented in an electronic component capable of performing calculations, such as a microcomputer inside the inverter.

図2(a)にスプライン軸13Sとボス14の凹凸溝の断面を模した図を示している。なお、スプライン軸13Sの歯車の断面形状は一例であり、これに限定されるものではない。図2(a)に示すように、スプライン22は、スプライン軸13Sの歯車23が、ボス14の凹凸溝24に軸方向から嵌め合い結合されている。嵌め合い結合を可能とするために、歯車23と凹凸溝24の間には微小な隙間Gが存在している。スプライン軸13Sには歯車23が周方向に一定の間隔で設けられている。歯車23には、ボス14の凹凸溝24に接触する歯面23f、23rが形成されている。 Figure 2(a) shows a diagram simulating the cross section of the spline shaft 13S and the grooves of the boss 14. Note that the cross-sectional shape of the gear of the spline shaft 13S is an example and is not limited to this. As shown in Figure 2(a), the spline 22 is such that the gear 23 of the spline shaft 13S is fitted and coupled to the groove 24 of the boss 14 in the axial direction. To enable this fitting coupling, a small gap G exists between the gear 23 and the groove 24. The gears 23 are provided on the spline shaft 13S at regular intervals around the circumference. The gear 23 has tooth surfaces 23f and 23r that come into contact with the groove 24 of the boss 14.

一方、図2(b)は駆動軸であるスプライン軸13Sが回転したときの図である。スプライン軸13Sが矢印(F)方向に回転すると、歯車23の歯面23fがボス14の凹凸溝24の壁面に接触するため、回転力がスプライン軸13Sからボス14に伝達される。図示は省略するが、スプライン軸13Sが矢印(F)方向と反対側に回転した場合には、歯車23の歯面23rがボス14の凹凸溝24の反対の壁面に接触して、矢印(F)とは反対方向の回転力をボス14に伝達する。 On the other hand, Figure 2(b) shows the rotation of the spline shaft 13S, which is the drive shaft. When the spline shaft 13S rotates in the direction of arrow (F), the tooth surface 23f of the gear 23 comes into contact with the wall surface of the concave-convex groove 24 of the boss 14, transmitting rotational force from the spline shaft 13S to the boss 14. Although not shown, when the spline shaft 13S rotates in the opposite direction to the direction of arrow (F), the tooth surface 23r of the gear 23 comes into contact with the opposite wall surface of the concave-convex groove 24 of the boss 14, transmitting rotational force in the direction opposite to the arrow (F) to the boss 14.

ホイストの場合、例えば矢印(F)方向に回転したときに吊荷18を上昇させ、矢印(F)と反対方向に回転したときに吊荷18を下降させる。これらの動作を繰り返すことで、スプライン軸13Sが正転/逆転を繰り返し、これによって歯面23fや歯面23rが擦り減ったり、傷ついたりして摩耗が進行する。 In the case of a hoist, for example, rotating in the direction of arrow (F) raises the load 18, and rotating in the opposite direction to arrow (F) lowers the load 18. By repeating these operations, the spline shaft 13S rotates forward and backward repeatedly, which causes the tooth surfaces 23f and 23r to wear down and become damaged, leading to increased wear.

また、上述のように正転方向と逆転方向で動作が異なるため、歯車23の歯面23fと歯面23rで摩耗が均一に進まない場合もある。そして、歯面23f、23rの摩耗が進行すると、歯車23の機能が喪失して回転力の伝達不良が発生してしまう恐れがある。そのため、歯車23の機能が喪失する前に、歯車23の劣化を検出する必要がある。 Furthermore, as mentioned above, because the operation differs between the forward and reverse directions, wear may not progress uniformly on tooth surfaces 23f and 23r of gear 23. If wear on tooth surfaces 23f and 23r progresses, gear 23 may lose its functionality, resulting in poor transmission of rotational force. Therefore, it is necessary to detect deterioration of gear 23 before it loses its functionality.

次に、上述の課題に対応するため、本発明で提案するスプラインの診断装置20の動作(摩耗検知方法)を説明する。尚、以下の説明は、故障の発生を診断すること、及び故障の発生を予兆することにも適用できるものである。 Next, we will explain the operation (wear detection method) of the spline diagnostic device 20 proposed in this invention to address the above-mentioned issues. Note that the following explanation can also be applied to diagnosing the occurrence of a failure and predicting the occurrence of a failure.

図3に診断装置20の処理フローを示すフローチャートを示し、図4は電流によるの故障診断の方法を示している。 Figure 3 shows a flowchart illustrating the processing flow of the diagnostic device 20, and Figure 4 shows a method for diagnosing faults using current.

「ステップS1」では、図4(a)に示すように、巻上用モータ10に流れるΔt区間の電流を電流計測手段19で取得する。Δt区間の電流を取得する方法は、Δt区間だけ取得した段階で「ステップS2」に移行(逐次計算)してもよいし、全区間(ここではT区間)のデータを計測した後に、Δt区間毎にデータを分割してステップS2に移行(随時計算)してもよい。 In "Step S1," as shown in Figure 4(a), the current measuring means 19 acquires the current flowing through the hoist motor 10 for the Δt interval. The method of acquiring the current for the Δt interval may involve moving to "Step S2" (sequential calculation) once only the Δt interval has been acquired, or it may involve measuring data for the entire interval (here, interval T), dividing the data into Δt intervals, and then moving to Step S2 (on-demand calculation).

次に、「ステップS2」~「ステップS4」では、図4(b)に示すように、Δt区間の電流に対して高速フーリエ変換(FFT)のような周波数解析を行って周波数スペクトルを演算する。電流の周波数スペクトルは、図4(b)のように電流の基本周波数にピークがあり、そこから低周波数側と高周波数側に下がっていく特性となる。 Next, in steps S2 to S4, as shown in Figure 4(b), a frequency analysis such as a fast Fourier transform (FFT) is performed on the current in the Δt interval to calculate the frequency spectrum. As shown in Figure 4(b), the frequency spectrum of the current has a peak at the fundamental frequency of the current, and then declines from there to the low-frequency and high-frequency sides.

この周波数スペクトルのうち、特定の周波数のスペクトルをパラメータPとして抽出して記憶させる。尚、ホイストのスプラインの診断の例では、電流の基本波周波数の側帯波として現れる特定周波数成分(図4(b)における矢印(P)で示している部分)の値をパラメータP(電流強度)として抽出している。 From this frequency spectrum, a specific frequency spectrum is extracted and stored as parameter P. In the example of hoist spline diagnosis, the value of a specific frequency component (indicated by the arrow (P) in Figure 4(b)) that appears as a sideband of the fundamental frequency of the current is extracted as parameter P (current strength).

上述の特定周波数成分は、電流を周波数解析した周波数スペクトルのうち、電流の駆動周波数(Fb)の側帯波成分であり、モータの回転周波数(Fr)に起因する周波数(Fb+Fr、及びFb-Fr)のうち少なくとも1つの周波数の電流強度である。 The specific frequency component mentioned above is a sideband component of the current drive frequency (Fb) in the frequency spectrum obtained by frequency analysis of the current, and is the current intensity of at least one of the frequencies (Fb+Fr and Fb-Fr) resulting from the motor rotation frequency (Fr).

本実施例では、ホイストのスプライン軸13Sの歯車23の歯面が摩耗して回転ぶれが発生する現象を、巻上用モータ10に流れる電流を用いて検出することを特徴としている。本実施形態では、巻上用モータ10の1回の駆動中の電流データからパラメータPを複数個抽出するために、T区間のデータを複数のΔt区間に分割(T>Δt)し、Δt区間毎にパラメータPを算出するようにしている。ここで、Δt区間は、電流の駆動周波数(Fb)の逆数(1/Fb)よりも大きく設定されている。 This embodiment is characterized by detecting the phenomenon of rotational wobble caused by wear on the tooth surface of the gear 23 of the hoist spline shaft 13S using the current flowing through the hoist motor 10. In this embodiment, in order to extract multiple parameters P from the current data during a single drive of the hoist motor 10, data for a T interval is divided into multiple Δt intervals (T > Δt), and the parameter P is calculated for each Δt interval. Here, the Δt interval is set to be greater than the reciprocal (1/Fb) of the current drive frequency (Fb).

このように分割することで、T/Δt個のパラメータPを算出して記憶することができる。そして、記憶したパラメータPは図4(c)に示す頻度分布のようになる。後述するように、スプライン22の摩耗に起因する回転ぶれの影響でパラメータPの分布が変化することに着目して診断する。 By dividing in this way, T/Δt parameters P can be calculated and stored. The stored parameters P will have a frequency distribution similar to that shown in Figure 4(c). As will be described later, diagnosis is performed by focusing on the fact that the distribution of parameters P changes due to the influence of rotational wobble caused by wear of the spline 22.

そのため、「ステップS5」ではT/Δt個分(所定の個数)のパラメータPが記憶されているかを判定する。所定の個数のパラメータPが記憶されていない場合は、再び「ステップS1」に戻って同様の処理を実行する。一方、所定の個数のパラメータPが記憶されている場合は「ステップS6」へと移行する。 Therefore, in "Step S5", it is determined whether T/Δt (a predetermined number) of parameters P have been stored. If the predetermined number of parameters P have not been stored, the process returns to "Step S1" and executes the same process again. On the other hand, if the predetermined number of parameters P have been stored, the process proceeds to "Step S6".

「ステップS6」では、T/Δt個分のパラメータP(以下、パラメータ群)の分布に関わる情報の統計量を特徴量として抽出する。統計量の具体例としては以下のような例がある。図4(c)の頻度分布において、最大値や最小値、平均値の他に、分布の左右の面積が等しくなる位置を表す中央値、最も頻度が高い値である最頻値などがある。本実施形態では,上述した平均値を特徴量として用いている。 In "Step S6", statistics of information related to the distribution of T/Δt parameters P (hereinafter referred to as the parameter group) are extracted as features. Specific examples of statistics include the following: In the frequency distribution of Figure 4(c), in addition to the maximum, minimum, and mean values, there are also the median, which represents the position where the left and right areas of the distribution are equal, and the mode, which is the most frequent value. In this embodiment, the mean value described above is used as the feature.

また、この他に分布の拡がりを表す統計量であるレンジ(最大と最小の差)や、分散、標準偏差を用いても良い。更に、頻度分布の形を表す統計量である歪度や尖度を用いることもできる。また、特徴量は1つに限定されるものではなく、複数の統計量を用いてもよいし、複数の統計量から演算した新たな評価指標を特徴量として用いても良い。このように、要は、パラメータ群の分布に関わる情報の統計量を特徴量とすれば良いものである。 In addition, other statistics that represent the spread of a distribution, such as range (the difference between maximum and minimum), variance, and standard deviation, can also be used. Furthermore, statistics that represent the shape of a frequency distribution, such as skewness and kurtosis, can also be used. Furthermore, the feature is not limited to one, and multiple statistics can be used, or a new evaluation index calculated from multiple statistics can be used as a feature. In this way, the key is to use the statistics of information related to the distribution of a group of parameters as a feature.

最後に、「ステップS7」では、特徴量(平均値)に基づいてスプラインの状態を判定する。判定方法の一例を説明すると、まずスプライン22が正常な状態のときの特徴量(平均値)を学習データ(判定の基準値=閾値)とする。次に、診断時の特徴量(平均値)と学習データ(判定の基準値=閾値)との乖離度を算出し、この乖離度があらかじめ定めている乖離度を上回った場合に「スプラインの状態が異常(摩耗した)」と判定する。 Finally, in "Step S7", the state of the spline is judged based on the feature amount (average value). To explain one example of the judgment method, first, the feature amount (average value) when the spline 22 is in a normal state is used as learning data (reference value for judgment = threshold value). Next, the degree of deviation between the feature amount (average value) at the time of diagnosis and the learning data (reference value for judgment = threshold value) is calculated, and if this degree of deviation exceeds a predetermined degree of deviation, it is judged that "the state of the spline is abnormal (worn)."

図5(a)、及び図5(b)にホイストのスプライン22が正常状態の場合と、摩耗が進行した場合のときのパラメータPの頻度分布を示している。尚、スプライン22の状態のみが異なっており、吊荷の荷重や動作時間などは同一としている。 Figures 5(a) and 5(b) show the frequency distribution of parameter P when the hoist's spline 22 is in a normal state and when wear has progressed. Note that only the state of the spline 22 is different; the load of the suspended load, operating time, etc. are the same.

図5(a)、及び図5(b)に示すように、スプライン22のスプライン軸13Sの歯車23の摩耗状態が異なると、頻度分布の形状が異なっていることが分かる。この例では、正常状態のスプライン22である図5(a)の頻度分布に対して、劣化したスプライン22である図5(b)の頻度分布の方が、パラメータPの分布の平均値が低くなっている。このように、プライン軸13Sの歯車23の摩耗が、特徴量を使用して判断することができる。 As shown in Figures 5(a) and 5(b), the shape of the frequency distribution differs depending on the state of wear of the gear 23 on the spline shaft 13S of the spline 22. In this example, the average value of the distribution of parameter P is lower in the frequency distribution of Figure 5(b), which shows a deteriorated spline 22, than in the frequency distribution of Figure 5(a), which shows a normal spline 22. In this way, wear on the gear 23 on the spline shaft 13S can be determined using feature quantities.

図5(c)は再現性を確認した結果を示している。ホイストに正常な状態のスプライン22と、摩耗が進行したスプライン22をそれぞれ組み付けて複数回運転し、各回の電流データから特徴量(この例ではパラメータPの平均値)を抽出した結果である。 Figure 5(c) shows the results of confirming reproducibility. A spline 22 in a normal state and a spline 22 with advanced wear were installed on a hoist and operated multiple times, and a feature value (in this example, the average value of parameter P) was extracted from the current data for each run.

図5(c)から判るように、同じ状態であれば特徴量は安定して推移しており、特徴量の大きさからスプライン軸13Sの歯車23が正常か、或いは摩耗が進行しているかを判定できる。このように、本実施形態では、或る同一運転条件下において、電流から算出したパラメータPの分布が、スプライン22の摩耗状態によって変化するという事象に基づいて、スプライン22の摩耗状態を診断している。尚、パラメータPは、本実施形態では電流強度を用いているが、スプラインの摩耗を表すものであれば、これに限定されるものではない。 As can be seen from Figure 5(c), if the condition remains the same, the feature value remains stable, and the magnitude of the feature value can be used to determine whether the gear 23 of the spline shaft 13S is normal or has progressed in wear. In this way, in this embodiment, the wear state of the spline 22 is diagnosed based on the fact that, under the same operating conditions, the distribution of the parameter P calculated from the current changes depending on the wear state of the spline 22. Note that, although the current intensity is used as the parameter P in this embodiment, it is not limited to this as long as it represents the wear of the spline.

次に、図6にスプライン22の診断精度を向上させる実施形態を示している。この実施形態では、上述したの図1の構成に加えて吊荷重量計25を診断の入力として付加している点が異なる。吊荷重量を付加して診断精度が向上する原理について以下説明する。 Next, Figure 6 shows an embodiment for improving diagnostic accuracy of the spline 22. This embodiment differs from the configuration shown in Figure 1 above in that a hoisting load meter 25 is added as an input for diagnosis. The principle behind improving diagnostic accuracy by adding the hoisting load is explained below.

図7~図9に、3種類の異なるホイスト(A、B、C)の吊荷重量を、3種類の荷重(W1<W2<W3)に変化させて駆動したときの巻上用モータ10の電流を計測し、上述した特徴量(図5(a)、及び図5(b)に示したパラメータPの平均値)を計算した結果を示している。尚、これらは各吊荷重量でホイストを複数回に亘って運転したときの特徴量を示しており、計測ばらつきを含めて評価した結果となっている。 Figures 7 to 9 show the results of measuring the current of the hoisting motor 10 when three different types of hoists (A, B, C) were driven with the lifting load changed to three different loads (W1 < W2 < W3), and calculating the above-mentioned characteristic quantities (average values of parameter P shown in Figures 5(a) and 5(b)). Note that these show the characteristic quantities when the hoists were operated multiple times with each lifting load, and are the results of an evaluation that takes into account measurement variability.

図7(a)は、任意のホイスト(ホイストAと表記する)に対して、正常なスプラインを組み込んだときに計測した巻上用モータ10の電流から求めた、特徴量と吊荷重量の相関を示す図である。一方、図7(b)はホイストAのスプラインのみを摩耗品に組み換えて計測した巻上用モータ10の電流から求めた、特徴量と吊荷重量との相関を示す図である。 Figure 7(a) shows the correlation between the feature quantity and the amount of lifted load obtained from the current of the hoisting motor 10 measured when a normal spline was installed in an arbitrary hoist (referred to as hoist A). On the other hand, Figure 7(b) shows the correlation between the feature quantity and the amount of lifted load obtained from the current of the hoisting motor 10 measured when only the spline of hoist A was replaced with a worn part.

図7(a)に示すように正常なスプラインの場合は、特徴量が吊荷重量(W1<W2<W3)の増加に対して正の相関(傾きSnが正)となっているのに対して、図7(b)に示すように摩耗したスプラインの場合は、特徴量が吊荷重量(W1<W2<W3)の増加に対して負の相関(傾きSdが負)となっていることが分かる。 As shown in Figure 7(a), for a normal spline, the feature quantity has a positive correlation (positive slope Sn) with an increase in the hanging load (W1<W2<W3), whereas as shown in Figure 7(b), for a worn spline, the feature quantity has a negative correlation (negative slope Sd) with an increase in the hanging load (W1<W2<W3).

この検討では、スプラインのみを正常品から摩耗品に変えているため、特徴量と吊荷重量の相関が変化したのは、スプラインの摩耗による影響であると言える。そのため、特徴量と吊荷重量との相関(例えば、傾きSnと傾きSdの差)に基づいてスプラインの摩耗を診断することが可能となる。 In this study, only the splines were changed from normal to worn, so the change in the correlation between the feature amount and the amount of lifting load can be attributed to the effect of spline wear. Therefore, it is possible to diagnose spline wear based on the correlation between the feature amount and the amount of lifting load (for example, the difference between the slope Sn and the slope Sd).

また、特徴量の大きさで診断するのではなく、特徴量と吊荷重量の相関に基づいて診断する理由について説明する。例えば、図7(a)と図7(b)の例では、吊荷重量(W2)のときの特徴量は、正常なスプラインと摩耗したスプラインでほぼ同じ値となっているため、特徴量のみでは診断が難しいことが分かる。一方で、他の吊荷重量(W1やW3)の特徴量も含めて評価することで、スプラインの摩耗を精度よく診断できる。 We will also explain why diagnosis is based on the correlation between feature values and the amount of lifting load, rather than on the magnitude of feature values. For example, in the examples of Figures 7(a) and 7(b), the feature values for a lifting load (W2) are nearly identical for a normal spline and a worn spline, making it difficult to diagnose using feature values alone. However, by also evaluating feature values for other lifting loads (W1 and W3), spline wear can be diagnosed with high accuracy.

次に、他のホイスト(ホイストBと表記する)で検討した事例について、図8(a)と図8(b)に示している。ホイストBの場合には、正常なスプラインの場合も摩耗したスプラインの場合も、特徴量と吊荷重量の相関は正(傾きSnと傾きSdの両者ともに正)となっている。ただし、傾きの大きさが「Sn>Sd」となっていることが分かる。 Next, Figures 8(a) and 8(b) show an example of a case examined using another hoist (referred to as hoist B). In the case of hoist B, the correlation between the feature value and the amount of lifted load is positive (both the slope Sn and the slope Sd are positive) for both normal and worn splines. However, it can be seen that the magnitude of the slope is "Sn > Sd."

本検討事例においても、前述の通りホイストBにおいてスプラインのみを正常品から摩耗品に変えているため、特徴量と吊荷重量の相関が変化したのは、スプラインの摩耗による影響であると推測できる。そのため、このケースでも特徴量と吊荷重量の相関(傾きの大きさ)によってスプラインの摩耗が検知できることを示している。 In this study, as mentioned above, only the spline on hoist B was changed from a normal part to a worn part, so it can be assumed that the change in the correlation between the feature amount and the lifting load amount is due to the effect of spline wear. Therefore, this case also shows that spline wear can be detected by the correlation (magnitude of the slope) between the feature amount and the lifting load amount.

尚、ホイストAと同様に、特徴量の大きさのみで診断した場合、吊荷重量(W2の)ときの特徴量は、正常なスプラインと摩耗したスプラインでほぼ同じ値となっているため、特徴量のみでは診断が難しいことが分かる。以上の結果からも、特徴量と吊荷重量の相関に基づいて診断することで、スプラインの摩耗を精度よく検知できる。 Furthermore, as with Hoist A, when diagnosis is made based solely on the magnitude of the feature values, the feature values for normal and worn splines at the time of the lifting load (W2) are nearly identical, making it clear that diagnosis based solely on feature values is difficult. These results also show that spline wear can be accurately detected by making a diagnosis based on the correlation between feature values and lifting load.

次に、更に他のホイスト(ホイストCと呼称)で検討した事例について、図9(a)と図9(b)に示している。ホイストCの場合は、正常なスプラインの場合も摩耗したスプラインの場合も、特徴量と吊荷重量の相関は負(傾きSnと傾きSdの両者ともに負)となっている。ただし、傾きの大きさが「Sn<Sd」となっていることが分かる。 Next, Figures 9(a) and 9(b) show a case study using yet another hoist (called Hoist C). In the case of Hoist C, the correlation between the feature value and the amount of lifted load is negative (both the slope Sn and the slope Sd are negative) for both normal and worn splines. However, it can be seen that the magnitude of the slope is "Sn < Sd."

本検討事例においても、前述のホイストAやホイストBと同様、スプラインのみを正常品から摩耗品に変えているため、特徴量と吊荷重量の相関が変化したのは、スプラインの摩耗による影響と推測できる。また、ホイストCについても、特徴量の大きさのみで診断した場合、吊荷重量(W1)のときの特徴量が正常時と摩耗時でほぼ同じ値となっているため、特徴量のみでは診断が難しいことが分かる。以上の結果から、特徴量と吊荷重量の相関(傾きの大きさ)に基づいて診断することで、スプラインの摩耗を精度よく検知できる。 In this study, just like with Hoist A and Hoist B described above, only the splines were changed from normal to worn, so the change in the correlation between the feature values and the amount of lifted load can be assumed to be due to the effect of spline wear. Furthermore, for Hoist C, when a diagnosis is made based solely on the magnitude of the feature values, the feature values at the time of the lifted load (W1) are almost the same when normal and when worn, demonstrating that diagnosis based solely on the feature values is difficult. These results suggest that spline wear can be accurately detected by making a diagnosis based on the correlation (magnitude of the slope) between the feature values and the amount of lifted load.

最後に摩耗の度合い(以下、摩耗度D)を評価する方法の一例を説明する。本実施形態では、「特徴量と吊荷重量の相関」に基づいてスプラインの摩耗度Dを評価するため、以下のような評価式(1)が考えられる。
D=|S-Sn|…(1)
上式における「S」は、診断するタイミングにおける特徴量と吊荷重量の相関の傾きであり、「Sn」は基準となる特徴量と吊荷重量の相関の傾き(例えば、スプラインが新品の時に算出した傾き)である。
Finally, an example of a method for evaluating the degree of wear (hereinafter referred to as wear degree D) will be described. In this embodiment, the wear degree D of the spline is evaluated based on the "correlation between the feature amount and the hanging load amount," and therefore the following evaluation formula (1) can be considered.
D=|S−Sn|…(1)
In the above equation, "S" is the slope of the correlation between the feature amount and the hanging load amount at the time of diagnosis, and "Sn" is the slope of the correlation between the reference feature amount and the hanging load amount (for example, the slope calculated when the spline is new).

傾き(S)と傾き(Sn)の差分値の絶対値を摩耗度(D)とすることで、傾きの変化量が大きい場合に摩耗の進行も進んでいると評価することが可能となる。尚、上式は摩耗度(D)を最も簡単に評価する方法を示しているだけであり、これに限定されるものではない。 By taking the absolute value of the difference between the slope (S) and slope (Sn) as the degree of wear (D), it is possible to assess that a large change in slope indicates a significant increase in wear. Note that the above formula simply shows the simplest way to assess the degree of wear (D), and is not limited to this.

例えば、正常時の傾き(Sn)のクラスタを定義して、そのクラスタからの乖離度を摩耗度(D)として評価しても良い。また、摩耗度(D)の感度を高めるために、傾き(S)や傾き(Sn)に係数をかけて重み付けをしても良いし、傾き(S)や傾き(Sn)に代わる、特徴量と吊荷重量の相関を表す指標を用いても良い。 For example, a cluster of normal slopes (Sn) may be defined, and the degree of deviation from that cluster may be evaluated as the degree of wear (D). Furthermore, to increase the sensitivity of the degree of wear (D), the slopes (S) and (Sn) may be weighted by multiplying them by a coefficient, or an index representing the correlation between the feature value and the amount of lifted load may be used instead of the slopes (S) and (Sn).

以上に説明した実施形態は、ホイストに関するものであったが、電気自動車、ハイブリッド車のような電動車両にも適用できるものである。つまり、上述した電源12をリチウム電源とし、巻上用モータ10を車輪駆動モータとし、巻上用装置15を車輪としたとき、車輪駆動モータと車輪の間の連結機構にスプラインを用いて動力を伝達する場合に、本実施形態の構成を適用することができる。そして、電流計測部は車両を駆動する車輪駆動モータに流れる電流を計測し、車輪駆動用モータに流れる電流に基づいてスプラインの摩耗を診断することができる。 The embodiment described above relates to a hoist, but it can also be applied to electric vehicles such as electric cars and hybrid cars. In other words, when the power source 12 described above is a lithium power source, the hoisting motor 10 is a wheel drive motor, and the hoisting device 15 is a wheel, the configuration of this embodiment can be applied when power is transmitted using a spline to the connecting mechanism between the wheel drive motor and the wheel. The current measurement unit measures the current flowing in the wheel drive motor that drives the vehicle, and can diagnose spline wear based on the current flowing in the wheel drive motor.

このように、本発明は、スプライン軸を駆動する電動モータの電流を計測する電流計測部と、電流計測部で計測した電流を周波数解析して特定周波数成分を算出する周波数成分算出部と、周波数成分算出部で算出した特定周波数成分に基づいてスプライン軸の歯車の摩耗状態を推定する状態推定部とを有するスプラインの診断装置を特徴とする。 As such, the present invention features a spline diagnostic device that includes a current measurement unit that measures the current of an electric motor that drives a spline shaft, a frequency component calculation unit that performs frequency analysis of the current measured by the current measurement unit to calculate specific frequency components, and a condition estimation unit that estimates the wear state of the gears of the spline shaft based on the specific frequency components calculated by the frequency component calculation unit.

これによれば、スプライン軸を駆動する電動モータの電流に基づいてスプライン軸の歯車の摩耗や劣化状態を推定することが可能となるため、スプラインの開放点検が不要となる。また、電動モータに電力を供給するケーブルに電流センサを設置するため、センサに不具合が発生した場合であってもスプライン軸の近傍を開放する必要がないという効果を奏する。 This makes it possible to estimate the wear and deterioration of the spline shaft gears based on the current of the electric motor that drives the spline shaft, eliminating the need for open inspection of the spline. Furthermore, because the current sensor is installed on the cable that supplies power to the electric motor, there is no need to open the area near the spline shaft even if a malfunction occurs in the sensor.

尚、本発明は上記したいくつかの実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。各実施例の構成について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。 The present invention is not limited to the several embodiments described above, and includes various modifications. The above embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those including all of the configurations described. Furthermore, it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace other configurations with respect to the configuration of each embodiment.

10…巻上用モータ、11…電線、12…3相電源、13S…スプライン軸、14…ボス、15…巻上用装置、19…電流計測部、20…診断装置、21…表示部、22…スプライン、23…歯車、23f、23r…歯面、24…凹凸溝。 10...hoisting motor, 11...electric wire, 12...three-phase power supply, 13S...spline shaft, 14...boss, 15...hoisting device, 19...current measuring unit, 20...diagnostic device, 21...display unit, 22...spline, 23...gear, 23f, 23r...tooth surface, 24...concave and recessed groove.

Claims (9)

スプライン軸の歯車の摩耗状態を診断するスプラインの診断装置において、
前記スプライン軸を駆動する電動モータの電流を計測する電流計測部と、
前記電流計測部で計測した前記電流を周波数解析して特定周波数成分を算出する周波数成分算出部と、
前記周波数成分算出部で算出した前記特定周波数成分に基づいて前記スプライン軸の摩耗状態を推定する摩耗状態推定部を備え、
前記周波数成分算出部は、前記電流計測部で計測した所定区間の前記電流を複数の解析区間に分割し、前記解析区間の前記電流を周波数解析して前記特定周波数成分を算出し、
前記摩耗状態推定部は、複数の前記解析区間の前記特定周波数成分の分布に係る情報に基づいて前記スプライン軸の摩耗状態を推定する
ことを特徴とするスプラインの診断装置。
A spline diagnostic device for diagnosing the wear state of gears on a spline shaft,
a current measuring unit that measures a current of an electric motor that drives the spline shaft;
a frequency component calculation unit that performs frequency analysis on the current measured by the current measurement unit to calculate a specific frequency component;
a wear state estimation unit that estimates a wear state of the spline shaft based on the specific frequency component calculated by the frequency component calculation unit ,
the frequency component calculation unit divides the current in a predetermined section measured by the current measurement unit into a plurality of analysis sections, and performs frequency analysis on the current in the analysis sections to calculate the specific frequency component;
The wear state estimation unit estimates the wear state of the spline shaft based on information related to the distribution of the specific frequency components in the plurality of analysis sections.
A diagnostic device for a spline.
請求項1に記載のスプラインの診断装置において、2. The spline diagnostic device according to claim 1,
前記所定区間をT区間とし、前記解析区間をΔt区間としたとき、前記電流計測部で計測した前記T区間の前記電流を前記Δt区間(<T)に分割し、When the predetermined section is a T section and the analysis section is a Δt section, the current in the T section measured by the current measurement unit is divided into the Δt sections (<T),
前記周波数成分算出部は、前記Δt区間の前記電流を周波数解析して前記特定周波数成分を算出し、the frequency component calculation unit performs frequency analysis on the current in the Δt section to calculate the specific frequency component;
前記摩耗状態推定部は、T/Δt個の前記特定周波数成分の分布に係る情報に基づいて前記スプライン軸の摩耗状態を推定するThe wear state estimation unit estimates the wear state of the spline shaft based on information relating to the distribution of the T/Δt number of specific frequency components.
ことを特徴とするスプラインの診断装置。A diagnostic device for a spline.
請求項2に記載のスプラインの診断装置において、3. The spline diagnostic device according to claim 2,
前記特定周波数成分は、前記電流を周波数解析した周波数スペクトルのうち、前記電流の駆動周波数(Fb)の側帯波成分であり、前記電動モータの回転周波数(Fr)に起因する周波数(Fb+Fr及びFb-Fr)のうち少なくとも1つの周波数の電流強度であるThe specific frequency component is a sideband component of the drive frequency (Fb) of the current in the frequency spectrum obtained by frequency analysis of the current, and is the current intensity of at least one frequency among frequencies (Fb+Fr and Fb-Fr) resulting from the rotation frequency (Fr) of the electric motor.
ことを特徴とするスプラインの診断装置。A diagnostic device for a spline.
請求項3に記載のスプラインの診断装置において、4. The spline diagnostic device according to claim 3,
前記Δt区間は、前記電流の前記駆動周波数(Fb)の逆数(1/Fb)よりも大きいThe Δt section is greater than the reciprocal (1/Fb) of the drive frequency (Fb) of the current.
ことを特徴とするスプラインの診断装置。A diagnostic device for a spline.
請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載のスプラインの診断装置において、5. The spline diagnostic device according to claim 2, wherein:
前記特定周波数成分の分布に係る情報として、前記T/Δt個の前記特定周波数成分の最大値、最小値、平均値、中央値、最頻値のうち、少なくとも1つの物理量であるThe information relating to the distribution of the specific frequency components is at least one physical quantity selected from the maximum value, minimum value, average value, median value, and mode value of the T/Δt number of specific frequency components.
ことを特徴とするスプラインの診断装置。A diagnostic device for a spline.
請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載のスプラインの診断装置において、5. The spline diagnostic device according to claim 2, wherein:
前記特定周波数成分の分布に係る情報として、前記T/Δt個の前記特定周波数成分の分散、標準偏差、歪度、尖度のうち、少なくとも1つの物理量であるThe information relating to the distribution of the specific frequency components is at least one physical quantity among the variance, standard deviation, skewness, and kurtosis of the T/Δt specific frequency components.
ことを特徴とするスプラインの診断装置。A diagnostic device for a spline.
吊荷を巻き上げ/巻き下げする巻上用機構、及び前記巻上用機構を駆動する巻上用モータを備え、前記巻上用モータのシャフトと前記巻上用機構のボスは、スプラインによって嵌め合い結合されているホイストにおいて、A hoist comprising a hoisting mechanism for hoisting/lowering a suspended load and a hoisting motor for driving the hoisting mechanism, wherein a shaft of the hoisting motor and a boss of the hoisting mechanism are fitted and connected by a spline,
前記ホイストは、The hoist is
前記スプラインのスプライン軸を駆動する前記巻上用モータの電流を計測する電流計測部と、前記電流計測部で計測した前記電流を周波数解析して特定周波数成分を算出する周波数成分算出部と、前記周波数成分算出部で算出した前記特定周波数成分に基づいて前記スプライン軸の摩耗状態を推定する摩耗状態推定部からなる診断装置を備え、a diagnostic device including a current measurement unit that measures a current of the hoisting motor that drives a spline shaft of the spline; a frequency component calculation unit that calculates a specific frequency component by performing frequency analysis on the current measured by the current measurement unit; and a wear state estimation unit that estimates a wear state of the spline shaft based on the specific frequency component calculated by the frequency component calculation unit,
前記周波数成分算出部は、前記電流計測部で計測した所定区間の前記電流を複数の解析区間に分割し、前記解析区間の前記電流を周波数解析して前記特定周波数成分を算出し、the frequency component calculation unit divides the current in a predetermined section measured by the current measurement unit into a plurality of analysis sections, and performs frequency analysis on the current in the analysis sections to calculate the specific frequency component;
前記摩耗状態推定部は、複数の前記解析区間の前記特定周波数成分の分布に係る情報に基づいて前記スプライン軸の摩耗状態を推定するThe wear state estimation unit estimates the wear state of the spline shaft based on information related to the distribution of the specific frequency components in the plurality of analysis sections.
ことを特徴とするホイスト。A hoist characterized by:
吊荷を巻き上げ/巻き下げする巻上用機構、及び前記巻上用機構を駆動する巻上用モータを備え、前記巻上用モータのシャフトと前記巻上用機構のボスは、スプラインによって嵌め合い結合されているホイストにおいて、A hoist comprising a hoisting mechanism for hoisting/lowering a suspended load and a hoisting motor for driving the hoisting mechanism, wherein a shaft of the hoisting motor and a boss of the hoisting mechanism are fitted and connected by a spline,
前記ホイストは、The hoist is
前記スプラインのスプライン軸を駆動する前記巻上用モータの電流を計測する電流計測部と、前記電流計測部で計測した前記電流を周波数解析して特定周波数成分を算出する周波数成分算出部と、前記周波数成分算出部で算出した前記特定周波数成分に基づいて前記スプライン軸の摩耗状態を推定する摩耗状態推定部からなる診断装置を備え、a diagnostic device including a current measurement unit that measures a current of the hoisting motor that drives a spline shaft of the spline; a frequency component calculation unit that calculates a specific frequency component by performing frequency analysis on the current measured by the current measurement unit; and a wear state estimation unit that estimates a wear state of the spline shaft based on the specific frequency component calculated by the frequency component calculation unit,
前記摩耗状態推定部は、前記巻上用モータの前記電流に加えて、前記吊荷の重量を入力とし、前記吊荷の重量と前記電流から導出した前記特定周波数成分の分布に係る情報に基づいて前記スプライン軸の摩耗状態を推定するThe wear state estimation unit receives the weight of the load as an input in addition to the current of the hoisting motor, and estimates the wear state of the spline shaft based on information related to the distribution of the specific frequency component derived from the weight of the load and the current.
ことを特徴とするホイスト。A hoist characterized by:
駆動車輪、及び前記駆動車輪を回転駆動する車輪駆動用モータを備え、前記車輪駆動用モータと前記駆動車輪の間の連結機構にスプラインを用いて動力を伝達する電動車両において、An electric vehicle includes a drive wheel and a wheel drive motor that rotates and drives the drive wheel, and power is transmitted to a connecting mechanism between the wheel drive motor and the drive wheel using a spline,
前記電動車両は、The electric vehicle includes:
前記スプラインのスプライン軸を駆動する前記車輪駆動用モータの電流を計測する電流計測部と、前記電流計測部で計測した前記電流を周波数解析して特定周波数成分を算出する周波数成分算出部と、前記周波数成分算出部で算出した前記特定周波数成分に基づいて前記スプライン軸の摩耗状態を推定する摩耗状態推定部からなる診断装置を備え、a diagnostic device including a current measurement unit that measures a current of the wheel drive motor that drives a spline shaft of the spline; a frequency component calculation unit that calculates a specific frequency component by performing frequency analysis on the current measured by the current measurement unit; and a wear state estimation unit that estimates a wear state of the spline shaft based on the specific frequency component calculated by the frequency component calculation unit,
前記周波数成分算出部は、前記電流計測部で計測した所定区間の前記電流を複数の解析区間に分割し、前記解析区間の前記電流を周波数解析して前記特定周波数成分を算出し、the frequency component calculation unit divides the current in a predetermined section measured by the current measurement unit into a plurality of analysis sections, and performs frequency analysis on the current in the analysis sections to calculate the specific frequency component;
前記摩耗状態推定部は、複数の前記解析区間の前記特定周波数成分の分布に係る情報に基づいて前記スプライン軸の摩耗状態を推定するThe wear state estimation unit estimates the wear state of the spline shaft based on information related to the distribution of the specific frequency components in the plurality of analysis sections.
ことを特徴とする電動車両。An electric vehicle characterized by:
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