JPS6341012B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6341012B2 JPS6341012B2 JP53026197A JP2619778A JPS6341012B2 JP S6341012 B2 JPS6341012 B2 JP S6341012B2 JP 53026197 A JP53026197 A JP 53026197A JP 2619778 A JP2619778 A JP 2619778A JP S6341012 B2 JPS6341012 B2 JP S6341012B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- gear
- envelope
- noise
- detector
- 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
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- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、機械等から発生する音または振動
にもとずいてその機械等の動作状態、たとえば機
械等の異常またはその兆候を検知する装置に関す
る。
にもとずいてその機械等の動作状態、たとえば機
械等の異常またはその兆候を検知する装置に関す
る。
機械等の事故を未然に防止するために、あるい
はその寿命を予測する目的で、機械等の稼働また
は作動によつて発生する音または振動にもとずい
て、機械等の稼働時にその動作状態を観測するこ
とがしばしば行なわれている。たとえば、噛み合
いながら回転している歯車から発生する騒音は、
噛み合いによる不連続な衝撃力によつて歯車それ
自体またはその周辺部材が励振されるために生
じ、上記衝撃力は主要には歯形の誤差に起因して
いる。そして、歯形誤差が増大するにつれて噛み
合い音は大きくなる傾向があるので、この噛み合
い音を計測することによつて、実際の稼働状態に
おける歯車の歯形誤差または損耗状態などを検知
することが可能である。
はその寿命を予測する目的で、機械等の稼働また
は作動によつて発生する音または振動にもとずい
て、機械等の稼働時にその動作状態を観測するこ
とがしばしば行なわれている。たとえば、噛み合
いながら回転している歯車から発生する騒音は、
噛み合いによる不連続な衝撃力によつて歯車それ
自体またはその周辺部材が励振されるために生
じ、上記衝撃力は主要には歯形の誤差に起因して
いる。そして、歯形誤差が増大するにつれて噛み
合い音は大きくなる傾向があるので、この噛み合
い音を計測することによつて、実際の稼働状態に
おける歯車の歯形誤差または損耗状態などを検知
することが可能である。
しかし、実際上は機械内には多数の歯車が混在
し、かつ歯車の噛み合いとは無関係な雑音成分が
存在するので、ある歯車の作動状態を適確に検知
するためには、これらの不要成分を除去して目的
とする歯車の噛み合い音のみを抽出する処理が必
要となる。そこで、従来の状態検知装置において
は２つの雑音除去手法が用いられている。その１
つは、帯域通過フイルタによつて信号の通過帯域
を限定することである。上記したように噛み合い
によつて発生する音は歯車それ自体またはその周
辺部材の固有振動によつて生じるから、その主要
成分のみに着目しそれ以外の成分をすべて遮断す
ることによつて雑音成分を除去する。帯域フイル
タの通過帯域を適当に選定することにより雑音成
分を除去することができ、帯域フイルタから得ら
れる信号は歯車の固有振動周波数成分であると考
えられるが、実際には、次にこの信号から歯車の
傷などの異常またはその兆候を見い出すことは非
常に困難である。
し、かつ歯車の噛み合いとは無関係な雑音成分が
存在するので、ある歯車の作動状態を適確に検知
するためには、これらの不要成分を除去して目的
とする歯車の噛み合い音のみを抽出する処理が必
要となる。そこで、従来の状態検知装置において
は２つの雑音除去手法が用いられている。その１
つは、帯域通過フイルタによつて信号の通過帯域
を限定することである。上記したように噛み合い
によつて発生する音は歯車それ自体またはその周
辺部材の固有振動によつて生じるから、その主要
成分のみに着目しそれ以外の成分をすべて遮断す
ることによつて雑音成分を除去する。帯域フイル
タの通過帯域を適当に選定することにより雑音成
分を除去することができ、帯域フイルタから得ら
れる信号は歯車の固有振動周波数成分であると考
えられるが、実際には、次にこの信号から歯車の
傷などの異常またはその兆候を見い出すことは非
常に困難である。
他の１つは、上記異常をあらわす信号の周期性
に着目して不規則な信号を除去することにより、
雑音を排除するとともに歯車の異常またはその兆
候をあらわす信号のみを取り出すことである。歯
車は通常一定回転数で回転されており、歯車の異
常に起因する噛み合い音は周期性を持つている。
そこで、歯車の１回転毎の信号を同期をとつて重
ね合わせると、上記噛み合い音の成分は累積され
て増大するが、不規則な雑音は正負対称な分布を
持つと考えられるから正負相殺して増大しない。
たとえばｍ回の重畳を行つたうえ平均すれば雑音
の分散は１／ｍとなり非常に小さくなる。この手
法は比較的周波数の低い信号、または正確に同期
をとることができる事象に対して有効であるが、
歯車の状態検知に適用した場合には雑音成分の減
少とともに噛み合い音成分もまた失なわれていく
という結果になる。というのは、歯車などにおい
ては各周期における信号の位相を正確に一致させ
ることは困難であるからである。たとえば、ピツ
チ円径125mm、モジユール５mm、歯巾20mm程度の
歯車の固有振動数は５〜10KHzであるが、かりに
5KHzの信号において第１回転目と第２回転目の
信号の間で0.1ｍｓの時間のずれが存在すれば、
これは180゜の位相差に相当するので、これらの信
号を重ね合わせた場合互いに打消し合つて噛み合
い音は消滅してしまう。歯車音検出器からの検出
信号を歯車回転位相検出器からの位相信号によつ
て0.1ｍｓ以上の精度で同期をとることは事実上
不可能に近い。
に着目して不規則な信号を除去することにより、
雑音を排除するとともに歯車の異常またはその兆
候をあらわす信号のみを取り出すことである。歯
車は通常一定回転数で回転されており、歯車の異
常に起因する噛み合い音は周期性を持つている。
そこで、歯車の１回転毎の信号を同期をとつて重
ね合わせると、上記噛み合い音の成分は累積され
て増大するが、不規則な雑音は正負対称な分布を
持つと考えられるから正負相殺して増大しない。
たとえばｍ回の重畳を行つたうえ平均すれば雑音
の分散は１／ｍとなり非常に小さくなる。この手
法は比較的周波数の低い信号、または正確に同期
をとることができる事象に対して有効であるが、
歯車の状態検知に適用した場合には雑音成分の減
少とともに噛み合い音成分もまた失なわれていく
という結果になる。というのは、歯車などにおい
ては各周期における信号の位相を正確に一致させ
ることは困難であるからである。たとえば、ピツ
チ円径125mm、モジユール５mm、歯巾20mm程度の
歯車の固有振動数は５〜10KHzであるが、かりに
5KHzの信号において第１回転目と第２回転目の
信号の間で0.1ｍｓの時間のずれが存在すれば、
これは180゜の位相差に相当するので、これらの信
号を重ね合わせた場合互いに打消し合つて噛み合
い音は消滅してしまう。歯車音検出器からの検出
信号を歯車回転位相検出器からの位相信号によつ
て0.1ｍｓ以上の精度で同期をとることは事実上
不可能に近い。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので
あつて、不要な雑音を消去し得て機械等の状態を
あらわす所望の信号のみを正確に抽出することの
できる検知装置を提供するものである。
あつて、不要な雑音を消去し得て機械等の状態を
あらわす所望の信号のみを正確に抽出することの
できる検知装置を提供するものである。
以下、図面を参照してこの発明を歯車の状態検
知に適用した実施例について詳しく説明する。
知に適用した実施例について詳しく説明する。
歯車の近接位置に配置された音または振動検出
器１からの検出信号は増巾器２で増巾されたのち
帯域通過フイルタ３に送られる。検出器１からの
検出信号のうち、対象となる歯車の固有振動周波
数成分（信号Ａ、第３図参照）のみがフイルタ３
によつて選択的に抽出され、雑音などの不要成分
が除去される。フイルタ３の出力信号Ａは次に包
絡線検出回路４に送られる。帯域通過フイルタ３
で抽出された信号Ａを、そのまま平均化したので
は、かえつて損傷信号を消滅させる結果になる
が、これは損傷信号が高周波信号であり、後の信
号重ね合わせの段階で信号の位相を厳密に一致さ
せることが困難である。したがつて、平均化の前
処理として包絡線検波を行ない、高周波成分を除
去するのである。この検出回路４は第２図に示す
ように、信号を整流する絶対値検出回路４１また
は自乗回路４２と、これらの回路４１，４２の出
力を平滑する平滑回路４３とから構成され、固有
周波数成分信号Ａの包絡線波形を検出して、包絡
線信号Ｂ（第３図参照）を出力する。他方、歯車
の回転軸またはそれと連動する回転軸に対して設
けられた回転トランスデユーサなどの位相検出器
６からは上記回転軸の１回転毎に位相検出信号が
出力されており、この信号は平均化回路５に同期
信号として入力している。平均化回路５は、検出
回路４からの包絡線信号Ｂを歯車の１回転毎に上
記位相検出信号によつて同期をとりながら複数回
にわたつて重畳する。この重畳された最終的な検
出信号Ｃは、Ｘ−Ｙレコーダ、ブラウン管オシロ
スコープその他の表示または記録装置７に表示ま
たは記録される。
器１からの検出信号は増巾器２で増巾されたのち
帯域通過フイルタ３に送られる。検出器１からの
検出信号のうち、対象となる歯車の固有振動周波
数成分（信号Ａ、第３図参照）のみがフイルタ３
によつて選択的に抽出され、雑音などの不要成分
が除去される。フイルタ３の出力信号Ａは次に包
絡線検出回路４に送られる。帯域通過フイルタ３
で抽出された信号Ａを、そのまま平均化したので
は、かえつて損傷信号を消滅させる結果になる
が、これは損傷信号が高周波信号であり、後の信
号重ね合わせの段階で信号の位相を厳密に一致さ
せることが困難である。したがつて、平均化の前
処理として包絡線検波を行ない、高周波成分を除
去するのである。この検出回路４は第２図に示す
ように、信号を整流する絶対値検出回路４１また
は自乗回路４２と、これらの回路４１，４２の出
力を平滑する平滑回路４３とから構成され、固有
周波数成分信号Ａの包絡線波形を検出して、包絡
線信号Ｂ（第３図参照）を出力する。他方、歯車
の回転軸またはそれと連動する回転軸に対して設
けられた回転トランスデユーサなどの位相検出器
６からは上記回転軸の１回転毎に位相検出信号が
出力されており、この信号は平均化回路５に同期
信号として入力している。平均化回路５は、検出
回路４からの包絡線信号Ｂを歯車の１回転毎に上
記位相検出信号によつて同期をとりながら複数回
にわたつて重畳する。この重畳された最終的な検
出信号Ｃは、Ｘ−Ｙレコーダ、ブラウン管オシロ
スコープその他の表示または記録装置７に表示ま
たは記録される。
歯車などから発生する音または振動の検出信号
のうち検知対象となつている歯車の固有振動周波
数成分Ａのみがフイルタ３によつて取り出されて
いるから、歯車の噛み合いによる音とは無関係な
雑音成分があらかじめ除去されている。第３図に
おいて、この固有振動の周期はｔで示されてい
る。そして、包絡線検出回路４によつてこの固有
振動周波数成分信号Ａの包絡線波形Ｂが検出さ
れ、歯車の噛み合い音の持つ情報は包絡線の形で
保存される。つぎに、この包絡線信号Ｂが、歯車
の１回転毎に同期をとつて重ね合わされているか
ら、歯車の回転周期Ｔと同一周期の成分のみが累
積されて増大し、その他の不規則な信号成分は平
均化されてしだいに一定値に近づいていく。すな
わち、歯車のある回転角度（θ1）における観測信
号S′（θ1）は、周期信号をＳ（θ1）、雑音をｎ（θ1
）
とすると、 S′（θ1）＝Ｓ（θ1）＋ｎ（θ1） ………(1) となり、同期をとつてｍ回重ね合せ平均すると、 １／ｍn 〓k=1 S′k（θ1）＝Ｓ（θ1）＋１／ｍn 〓k=1 nk（θ1） ……(2) となる。雑音ｎ（θ1）が正規分布ならば分散は
１／ｍになりＳ／Ｎ比が改善される。この処理が
平均化回路５で行なわれ、位相検出信号はこの時
の同期信号となる。したがつて、最終的な検出信
号Ｃ中には歯車の傷その他の異常またはその兆候
をあらわす周期的な信号成分が増大されて残され
る。フイルタ３からの固有周波数成分Ａの周期ｔ
が非常に短かくてもその包絡線信号Ｂは比較的長
い周期または時間巾を有しているから、平均化回
路５において周期ｔ程度の同期のずれが存在して
も、この時間ずれは包絡線信号Ｂにとつてはきわ
めてわずかの位相ずれに相当し、噛み合い音の包
絡線にあらわされた情報が相殺して打ち消しあう
ようなことは決して起こらない。
のうち検知対象となつている歯車の固有振動周波
数成分Ａのみがフイルタ３によつて取り出されて
いるから、歯車の噛み合いによる音とは無関係な
雑音成分があらかじめ除去されている。第３図に
おいて、この固有振動の周期はｔで示されてい
る。そして、包絡線検出回路４によつてこの固有
振動周波数成分信号Ａの包絡線波形Ｂが検出さ
れ、歯車の噛み合い音の持つ情報は包絡線の形で
保存される。つぎに、この包絡線信号Ｂが、歯車
の１回転毎に同期をとつて重ね合わされているか
ら、歯車の回転周期Ｔと同一周期の成分のみが累
積されて増大し、その他の不規則な信号成分は平
均化されてしだいに一定値に近づいていく。すな
わち、歯車のある回転角度（θ1）における観測信
号S′（θ1）は、周期信号をＳ（θ1）、雑音をｎ（θ1
）
とすると、 S′（θ1）＝Ｓ（θ1）＋ｎ（θ1） ………(1) となり、同期をとつてｍ回重ね合せ平均すると、 １／ｍn 〓k=1 S′k（θ1）＝Ｓ（θ1）＋１／ｍn 〓k=1 nk（θ1） ……(2) となる。雑音ｎ（θ1）が正規分布ならば分散は
１／ｍになりＳ／Ｎ比が改善される。この処理が
平均化回路５で行なわれ、位相検出信号はこの時
の同期信号となる。したがつて、最終的な検出信
号Ｃ中には歯車の傷その他の異常またはその兆候
をあらわす周期的な信号成分が増大されて残され
る。フイルタ３からの固有周波数成分Ａの周期ｔ
が非常に短かくてもその包絡線信号Ｂは比較的長
い周期または時間巾を有しているから、平均化回
路５において周期ｔ程度の同期のずれが存在して
も、この時間ずれは包絡線信号Ｂにとつてはきわ
めてわずかの位相ずれに相当し、噛み合い音の包
絡線にあらわされた情報が相殺して打ち消しあう
ようなことは決して起こらない。
この発明による装置を１箇所に傷のある歯車に
実際に適用した場合に得られた波形が第４図に示
されている。この試験の目的は歯車の傷の検出で
ある。固有振動周波数成分Ａは、通過帯域が500
Hz〜20KHzに設定されたフイルタ３を通過したも
のである。信号Ａの包絡線を示す包絡線信号Ｂに
あらわれている成分D1，D2は、歯車の第１回転
目および第２回転目における傷信号をそれぞれ示
している。検知信号Ｃは信号Ｂを８回重ね合わせ
て平均したものであつて、雑音成分が消滅し傷信
号Ｄのみが明瞭にあらわれていることが理解され
よう。
実際に適用した場合に得られた波形が第４図に示
されている。この試験の目的は歯車の傷の検出で
ある。固有振動周波数成分Ａは、通過帯域が500
Hz〜20KHzに設定されたフイルタ３を通過したも
のである。信号Ａの包絡線を示す包絡線信号Ｂに
あらわれている成分D1，D2は、歯車の第１回転
目および第２回転目における傷信号をそれぞれ示
している。検知信号Ｃは信号Ｂを８回重ね合わせ
て平均したものであつて、雑音成分が消滅し傷信
号Ｄのみが明瞭にあらわれていることが理解され
よう。
この発明による状態検知装置は、歯車のみなら
ず、ベアリング、クラツチなどの機械類、内燃機
関、その他の装置等、所定の周期をもつて作動す
るあらゆるものに適用可能であることは言うまで
もない。
ず、ベアリング、クラツチなどの機械類、内燃機
関、その他の装置等、所定の周期をもつて作動す
るあらゆるものに適用可能であることは言うまで
もない。
以上のように、この発明によれば、所定の周期
で作動する機械等の状態たとえば異常またはその
兆候を、その動作中において、対象となる機械等
から発生する音または振動にもとずいて的確に検
知することが可能となる。
で作動する機械等の状態たとえば異常またはその
兆候を、その動作中において、対象となる機械等
から発生する音または振動にもとずいて的確に検
知することが可能となる。
図面はこの発明の実施例を示し、第１図は全体
のブロツク図、第２図は包絡線検出回路を示すブ
ロツク図、第３図は各ブロツクからの信号の波形
図、第４図は実際に行なつた試験において得られ
た信号の波形図である。 １……音または振動検出器、３……帯域通過フ
イルタ、４……包絡線検出回路、５……平均化回
路。
のブロツク図、第２図は包絡線検出回路を示すブ
ロツク図、第３図は各ブロツクからの信号の波形
図、第４図は実際に行なつた試験において得られ
た信号の波形図である。 １……音または振動検出器、３……帯域通過フ
イルタ、４……包絡線検出回路、５……平均化回
路。
Claims (1)
- １ 機械等の音または振動を検出する検出器と、
この検出器の検出信号から対象とする機械等の固
有振動周波数成分を選択的に取り出す帯域通過フ
イルタと、このフイルタの出力信号の包絡線波形
を検出する包絡線検出回路と、機械等の所定の動
作周期を検出する動作周期検出器と、検出された
動作周期に同期させて上記包絡線検出回路の出力
を複数回にわたつて重畳する平均化回路とからな
る機械等の状態検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2619778A JPS54118882A (en) | 1978-03-07 | 1978-03-07 | Device for detecting state of machine etc* |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2619778A JPS54118882A (en) | 1978-03-07 | 1978-03-07 | Device for detecting state of machine etc* |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54118882A JPS54118882A (en) | 1979-09-14 |
| JPS6341012B2 true JPS6341012B2 (ja) | 1988-08-15 |
Family
ID=12186752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2619778A Granted JPS54118882A (en) | 1978-03-07 | 1978-03-07 | Device for detecting state of machine etc* |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54118882A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58169003A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-05 | Ono Sokki Co Ltd | 打痕の検査方法 |
| JPS58186028A (ja) * | 1982-04-23 | 1983-10-29 | Ono Sokki Co Ltd | 打痕付の歯の判別方法 |
| JPS5945550U (ja) * | 1982-09-17 | 1984-03-26 | 株式会社小野測器 | 傷付歯車の判別装置 |
| JPS5962520U (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-24 | 株式会社小野測器 | 傷付歯車の判別装置 |
| JPS59195528U (ja) * | 1983-06-14 | 1984-12-26 | 富士電気化学株式会社 | 回転機器の異常回転音警報装置 |
| JPH0447632Y2 (ja) * | 1987-11-30 | 1992-11-10 | ||
| JP4498026B2 (ja) * | 2004-06-21 | 2010-07-07 | 富士重工業株式会社 | エンジンのバルブ開閉タイミング評価方法及びバルブ開閉タイミング評価装置 |
| JP4503369B2 (ja) * | 2004-06-30 | 2010-07-14 | 富士重工業株式会社 | エンジンのバルブ開閉タイミング評価方法及びバルブ開閉タイミング評価装置 |
| JP2007248184A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Omron Corp | 衝撃音検出方法および衝撃音検出装置 |
| JP6143275B2 (ja) * | 2012-06-26 | 2017-06-07 | アトラス・コプコ・インダストリアル・テクニーク・アクチボラグ | トルク及び角度を結合表示する方法及び装置 |
| JP5973622B2 (ja) * | 2015-06-03 | 2016-08-23 | Ntn株式会社 | 転がり軸受の異常診断装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49129584A (ja) * | 1973-04-12 | 1974-12-11 |
-
1978
- 1978-03-07 JP JP2619778A patent/JPS54118882A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54118882A (en) | 1979-09-14 |
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