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JPS6112596B2 - - Google Patents
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JPS6112596B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6112596B2
JPS6112596B2 JP53011086A JP1108678A JPS6112596B2 JP S6112596 B2 JPS6112596 B2 JP S6112596B2 JP 53011086 A JP53011086 A JP 53011086A JP 1108678 A JP1108678 A JP 1108678A JP S6112596 B2 JPS6112596 B2 JP S6112596B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
output
alarm
detection circuit
specific frequency
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.)
Expired
Application number
JP53011086A
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English (en)
Other versions
JPS54104298A (en
Inventor
Takashi Kanzaki
Toshihiko Sakai
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.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries 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 Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication of JPS54104298A publication Critical patent/JPS54104298A/ja
Publication of JPS6112596B2 publication Critical patent/JPS6112596B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Emergency Alarm Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は回転部を備えた機械器具の故障等警報
装置に関するものである。 歯車やベアリング等の回転部を有する機械や器
具の前記回転部に、内輪の偏心とかスポツト傷、
外輪の内面波打ちやスポツト傷、転動体の径の不
揃いとか波打ち等の故障が発生した場合に、その
初期の段階でこれを発見することは、機械器具の
保守管理上、安全上あるいは経済上極めて重要で
ある。また単に、故障の発生を見出し警報を発す
るに止まらず、該故障はいかなる種類のものであ
るかも知り得るようになるならば、その対策も早
く立てられる等の利益がある。 本発明はこのような問題を解決するためになさ
れたものであつて、回転部を備えた機械器具で発
生する振動を電気信号に変換し、その信号を検波
した後周波数分析することによつて故障による振
動のみを取出し、電圧レベルを測定することによ
つて故障の発見、警報を行ない、故障の種類をも
知り得るようにした故障等警報装置を提供するも
のである。 本発明にかかる故障等警報装置は次に述べる原
理に基いて構成されたものである。すなわち、そ
の第一は故障の発生した回転部は、その種類に対
応する特有周波数の振動を起こすものであるか
ら、このような周波数(以下「特定周波数」と呼
ぶ)の波の有無やその振動の強さ(以下「レベ
ル」と呼ぶ)を測定することにより、故障の有無
や程度を検出することができるということにあ
る。いま外輪固定で軸回転数53.78Hz
(3227rpm)、玉数14ケ、接触角α=5〜10゜、玉
101の公転径D=77.5mmφ、玉径d=10.32mm
φのベアリング100(第1図参照)を例にとつ
て、上記のことを詳細に説明すれば次のとおりで
ある。すなわち、軸回転基本周波数をfrとすれ
ば、振動学上、内輪転動体間接触基本周波数fi、
転動体公転基本周波数f0、転動体自転基本周波数
bはそれぞれ下記のごとくに式示される。 fi=1/2fr(1+d/Dcosα) f0=1/2fr(1−d/Dcosα) fb=Df/2d{1−(d/Dcosα)} 軸回転基本周波数frは軸回転数に一致し、
53.78Hzであるから上記3周波数fi、f0、fbはそ
れぞれ計算により、fi=30.42〜30.46、f0=23.32
〜23.36、fb=198.39〜198.46となる。そして内
輪、外輪および転動体の故障の種類に対応する特
定周波数が下記第1表の如くに表わされること
も、振動学により分つているため、各種の故障に
ついて特定周波数計算値は同第1表の右欄の如く
になる。
【表】 次に、上記原理の第2は、回転部で発生する振
動波は回転時の金属接触による固有振動的な高周
波を搬送波とし、故障の発生により生じる低周波
振動を信号波(変調波)とする振幅変調波と考え
るということにある。前述した種々の故障に伴う
特定周波数波は、いずれもこのような信号波であ
ると考えられている。 この振幅変調波をそのままで周波数分析して
も、故障によつて発生した特定周波数の信号波は
取り出せない。これを取り出すためには、振動電
気信号変換器からの出力を一旦検波し、その後こ
れを周波数分析すればよい。これによつて故障の
発生のみでなく、その種類をも知ることができ
る。 しかしながら、以上に述べた原理のみに基いて
故障警報装置が構成されたとした場合には、次に
述べるような不都合を生じる。すなわち回転部を
有する機械器具に大きな負荷がかかつたような場
合、すなわち、例えば上記機械が圧延機であつ
て、これに被圧延材が噛み込まれたというような
場合には非常に大きな振動が発生し、しかもこれ
は頻繁に発生するところ、この振動は前述した故
障の発生に伴う振動に近似する低周波数を含むた
め、このような大きな負荷がかかるたびに警報が
発せられるという不都合である。 本発明はこのような不都合をなくするため、検
出された特定周波数のレベルを、回転部で発生す
る振動全体のレベルで割ることにより、上記誤動
作をなくするようにするという第3の原理を採用
してここに完成されたものである。 以下、本発明をその実施例を示す図面に基いて
詳細に説明する。第2図において、1は機械器具
等警報を必要とする対象物で発生する振動を電気
信号に変換するピツクアツプ等の振動電気信号変
換器である。なおこの変換器1の後に1KHz以下
の低周波雑音を遮断するためのハイパスフイルタ
が設けられることもある。2は該振動電気信号変
換器からの出力全体の平均レベルを検出する全体
レベル検出回路である。 3は検波回路である。この回路は前述した如く
故障による特定周波数波の有無及びそのレベルを
検出するために前処理回路である。4は特定周波
数レベル検出回路であつて、この実施例では以下
の如くに構成される。すなわち第3図において4
1は検出すべき故障に特有の特定周波数(単数ま
たは複数)と同一または近似する周波数の波を発
振する局部発振回路である。複数の種類の故障を
調べる必要がある場合は、この局部発振回路41
は、内蔵したタイマにより、5分間隔等一定時間
間隔で、2〜1000Hz等一定範囲内で連続的または
段階的に変化する周波数波を発振し、それをくり
返す。42は前記検波回路3からの出力と前記局
部発振回路41からの出力とを乗算する乗算回路
である。この回路42は振幅変調機能を有する。
なお、本実施例では乗算回路を唯一つ設けている
のみであるが、これを2つにして前記局部発振回
路41からこれらの乗算回路(図示省略)に向け
て位相が90゜異なる2種の周波数波を同時に出力
し、各乗算回路において検波回路3からの出力と
乗算し、それぞれの出力の自乗の和の平方根をと
る等平均することによつて、レベル検出精度を高
めるようにすることもある。そこで振幅変調理論
において良く知られているように、前記振動電気
信号変換器1からの出力中に特定周波数が含まれ
ている場合において、局部発振回路41からの発
振周波数が該特定周波数と合致した時は、乗算回
路42の出力には前記特定周波数波のレベルに対
応するレベルを有する極めて低い周波数成分が含
まれることになる。43は前記極低周波数成分を
抽出するローパスフイルタ回路であり、その出力
は前記特定周波数のレベルに対応するものであ
る。したがつて機械器具の回転部に故障が有る場
合には、局部発振回路41がその故障特有の特定
周波数と同一またはそれに近い周波数波を出力し
た時に、ローパスフイルタ回路43からは、その
故障の特定周波数レベルに対応する値の信号が出
力される。44は積分回路であつて、回転部に一
時的にゴミ等が挾まつた場合であつても、故障で
ないにもかかわらず、ローパスフイルタ回路43
から出力が生じるため、ローパスフイルタ回路4
3の出力を積分することによつて、前記ゴミ等に
よる非故障時の出力の影響を低減化するものであ
る。すなわち、このようにすれば一時的ではな
く、少なくとも一定時間ローパスフイルタ回路4
3から継続して出力が生じつづけないと、後述す
る警報を出すべき値には達しないため、ゴミ等に
よる極く短時間の出力では警報が発せられないの
である。この積分値は局部発振回路41からの発
振周波数が変るたびにクリアされるようになつて
いることはいうまでもない。なお、この積分回路
は除かれることもある。また特定周波数レベル検
出回路4はバンドパスフイルタその他周波数分析
手段に代えてもよいことはもちろんではあるが、
バンドパスフイルタは精度の良いものが得にく
く、しかも故障の種類に応じた数だけ必要である
し、他の周波数分析器も高価である等の問題があ
るため、特定周波数レベル検出回路4としては上
記実施例のごとくに構成されるのが最も良い。 5は前記全体レベル検出回路2からの出力値で
もつて前記特定周波数レベル検出回路からの出力
値を除算する除算回路である。負荷が大きく変動
したときは、そのために起る振動により前記積分
回路44からは極めて大きな出力が生じるので、
この出力のレベルを予め設定された値(警報発生
基準値)とそのまま比較した場合には、実際は故
障でないにもかかわらず警報を出すことになるお
それがある。ところが本発明では上述のようにし
て、積分回路44からの出力値を全体平均レベル
で割るようにしているため、負荷が大きく変動し
たときには、全体レベルも同時に大きくなり、し
たがつて除算回路5の出力が大きくなることはな
い。むしろ通常の場合より小さくなるであろう。
6は判定回路であつて、警報基準値設定回路61
と警報指令回路62とからなる。この警報基準値
設定回路61は故障が警報を出すべき程度である
か否かを判定するための基準になる警報基準値を
出力する。なお勿論のことながら故障の種類に応
じてその警報基準値も異なるので前記局部発振回
路41からの、各故障に特有の特定周波数に対応
する周波数波の発振に同期して、この回路61か
らは順次必要な警報基準値が出力されるようにな
つている。aは上記同期指令信号である。警報指
令回路62は前記除算回路5からの出力と前記警
報基準値設定回路61からの出力を比較し、前者
の値が後者の値を越えた場合に警報指令を出力す
る。7は該警報指令回路からの警報指令に基いて
警報を出す警報回路である。なおどのような故障
であるかをも表示する必要がある場合には、現在
発振されている周波数に見合う故障部表示が表示
されるようになつている。その同期指令は前記局
部発振回路41からの信号aによつてなされる。
また、警報はホールド回路等によつて継続させる
ことも可能である。 以上に詳述の如く、本発明によれば、被圧延材
料の噛み込み等の大きな負荷の変動があつた場合
であつても、これによつて不要な警報が出される
ようなことは皆無となり、さらに必要によりいか
なる種類の故障であるかをも知り得るため、極め
て便利である。 なお、本発明の警報装置は常に故障の発生によ
る異常振動のみでなく、液体の洩れ、パイプ抽伸
時等の異常振動の発生をも警報することができる
利点もある。
【図面の簡単な説明】
第1図はベアリングの簡略断面図、第2図は本
発明全体のブロツク線図、第3図は特定周波数レ
ベル検出回路のブロツク線図である。 1……振動電気信号検出器、2……全体レベル
検出回路、3……検波回路、4……特定周波数レ
ベル検出回路、5……除算回路、6……判定回
路、7……警報回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 回転部を備えた機械または器具等異常振動警
    報を必要とする対象物に設置され、この対象物に
    おいて生じる振動を電気信号に変換する振動電気
    信号変換器と、前記電気信号を検波する検波回路
    と、この検波回路の出力中に含まれている特定周
    波数(単数または複数)のレベルを検出しまたは
    検出して積分する特定周波数レベル検出回路と、
    前記振動電気信号変換器の出力全体のレベルを検
    出する全体レベル検出回路と、前記特定周波数レ
    ベル検出回路の出力値を前記全体レベル検出回路
    の出力値で除算する除算回路と、この除算回路の
    出力値が警報を発する必要のある予め設定されて
    いる値であるか否かを判定する判定回路と、この
    判定回路の出力に基いて表示とともに警報を発す
    るか警報のみを発する警報回路とを備えてなる、
    回転部を備えた機器の故障等警報装置。 2 前記特定周波数レベル検出回路は、検出すべ
    き特定周波数(単数または複数)と同一または近
    似する周波数の波を発振する局部発振回路と、前
    記検波回路の出力と前記局部発振回路の出力とを
    乗算する乗算回路と、該乗算回路の出力に含まれ
    ている極低周波成分を抽出して、前記特定周波数
    レベルに対応する値の信号を出力するローパスフ
    イルタ回路と、該ローパスフイルタ回路からの出
    力を積分する積分回路とからなることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第1項記載の回転部を備えた
    機器の故障等警報装置。
JP1108678A 1978-02-02 1978-02-02 Device for warning trouble of equipment having rotary unit Granted JPS54104298A (en)

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WO1999047904A1 (en) * 1998-03-16 1999-09-23 Central Japan Railway Company Devices for inspecting bearings of main motors of rolling stock

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