JP4031745B2 - Gear diagnosis method and gear diagnosis device - Google Patents

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Description

本発明は、船舶等に用いられる減速器や増速機等の、歯車を用いた動力伝達機構の歯車診断方法及び歯車診断装置に関するものである。   The present invention relates to a gear diagnosis method and a gear diagnosis device for a power transmission mechanism using gears, such as a speed reducer and a speed increaser used in ships and the like.

減速機等の歯車を用いた動力伝達機構は、歯車等の構成部材がケーシング内に収められていて、構成部材を目視等によって点検することはできない。
このような装置の構成部品の状態を診断する装置としては、後記の特許文献１に記載のベアリングモニタがある。
このベアリングモニタは、モータのロータ軸を支持するベアリングの磨耗状態を検出するものであって、ベアリングを固定する支持部材と、ロータ軸に固定されて支持部材内においてベアリングの一端部と当接可能に対向配置される回転部材とを設け、支持部材または回転部材の円周方向に対向する部分に切欠を設け、ベアリングの磨耗に際してこれら各部材が相互に接触して振動音を発生する構成とされている。
そして、ベアリングが磨耗すると、各部材が接触して振動音を発生させて、ベアリングが磨耗していることを知らせるようになっている。 In a power transmission mechanism using a gear such as a speed reducer, components such as gears are housed in a casing, and the components cannot be visually inspected.
As a device for diagnosing the state of the component parts of such a device, there is a bearing monitor described in Patent Document 1 described later.
This bearing monitor detects the wear state of the bearing that supports the rotor shaft of the motor. The bearing monitor is fixed to the rotor shaft and can be brought into contact with one end of the bearing in the support member. And a rotating member disposed opposite to each other, and a notch is provided in a circumferentially facing portion of the supporting member or the rotating member, and these members come into contact with each other when a bearing is worn, and generate a vibration sound. ing.
When the bearing is worn, the members come into contact with each other to generate a vibration sound to notify that the bearing is worn.

特開平０８−２８５５６５号公報（段落［００１２］）JP 08-285565 A (paragraph [0012])

しかし、このベアリングモニタは、あくまでベアリングの状態を診断するためのものであって、動力伝達機構を構成する歯車の状態を検出することはできなかった。   However, this bearing monitor is only for diagnosing the state of the bearing, and cannot detect the state of the gears constituting the power transmission mechanism.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、動力伝達機構を構成する歯車の状態を容易に診断することができる歯車診断方法及び歯車診断装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a gear diagnosis method and a gear diagnosis device that can easily diagnose the state of a gear constituting a power transmission mechanism. .

また、本発明にかかる歯車診断方法は、入力軸に入力された回転を複数の歯車を用いて増速または減速して出力軸に伝達する動力伝達機構の、前記歯車の状態を検出する歯車診断方法であって、前記複数の歯車のうちの一部の歯車についてその振動を測定して、異常な振動が検出される周期を求め、前記歯車のうち、回転周期を把握可能な歯車を基準歯車とするとともに該基準歯車の回転周期を基準周期とし、前記歯車のうち、前記基準歯車に対する回転周期の比が、前記基準周期と前記異常な振動の周期との比に等しい歯車を、異常が生じている歯車と特定することを特徴とする。 Further, the gear diagnosis method according to the present invention is a gear diagnosis for detecting a state of the gear of a power transmission mechanism that transmits the rotation input to the input shaft to the output shaft by increasing or decreasing the speed using a plurality of gears. A method of measuring a vibration of a part of the plurality of gears to obtain a period in which abnormal vibration is detected, and selecting a gear capable of grasping a rotation period among the gears as a reference gear And the rotation period of the reference gear is a reference period, and among the gears, an abnormality occurs in a gear whose ratio of the rotation period to the reference gear is equal to the ratio of the reference period to the abnormal vibration period. It is characterized by identifying the gears.

この歯車診断方法では、歯車に生じた振動を測定して、異常な振動が検出される周期を求める。
ここで、動力伝達機構に設けられる各歯車は、いずれも直接、または他の歯車を介して間接的に噛み合わされていて、それぞれに生じた振動が相互に伝達される。このため、少なくともいずれか一つの歯車について振動の検出を行うことで、全ての歯車に生じる振動を検出することができる。
一方で、歯車のうち、回転周期を把握可能な歯車を基準歯車とするとともにその回転周期を基準周期とする。
そして、この基準周期と異常な振動の周期との比から、異常が生じている歯車を特定する。
すなわち、異常な振動が周期的に検出されるということは、この周期で回転する歯車になんらかの異常が生じているものと思われるので、このように異常な振動の周期と同じ周期で回転する歯車を特定する。 In this gear diagnosis method, the vibration generated in the gear is measured, and the period in which abnormal vibration is detected is obtained.
Here, all the gears provided in the power transmission mechanism are meshed directly or indirectly via other gears, and vibrations generated in the gears are transmitted to each other. For this reason, the vibration which generate | occur | produces in all the gears is detectable by detecting a vibration about at least any one gear.
On the other hand, among the gears, a gear capable of grasping the rotation cycle is set as a reference gear, and the rotation cycle is set as a reference cycle.
Then, the gear having the abnormality is identified from the ratio between the reference period and the period of the abnormal vibration.
That is, if abnormal vibration is detected periodically, it seems that some abnormality has occurred in the gear that rotates in this cycle, so the gear that rotates in the same cycle as the cycle of abnormal vibration in this way Is identified.

基準周期と異常な振動の周期との比は、基準歯車と、異常が生じている歯車との回転周期の比であるから、基準歯車に対する回転周期の比が前記比と同じとなる歯車が、異常が生じている歯車である。
このように、本発明にかかる歯車診断方法では、動力伝達機構を分解したりせずに、また動力伝達機構を動作させたままの状態で、どの歯車に異常が生じているかを特定することが可能である。 Since the ratio of the reference period and the period of abnormal vibration is the ratio of the rotation period of the reference gear and the gear in which an abnormality has occurred, a gear whose ratio of the rotation period to the reference gear is the same as the above ratio, It is a gear that has an abnormality.
As described above, in the gear diagnosis method according to the present invention, it is possible to specify which gear has an abnormality without disassembling the power transmission mechanism and with the power transmission mechanism operating. Is possible.

ここで、歯車に生じる振動の計測は、直接計測のほか、歯車を支持する歯車回転軸やこれを支持する軸受に生じた振動を計測したり、動力伝達機構において歯車を納めるケーシングに生じた振動を計測することによって間接的に計測してもよい。
また、基準歯車の回転数の計測は、直接計測のほか、基準歯車を支持して基準歯車と一体回転する歯車回転軸の回転数を検出することで間接的に計測することができる。 Here, the vibration generated in the gear is measured directly, in addition to the vibration generated in the gear rotating shaft supporting the gear and the bearing supporting the gear, or in the casing that houses the gear in the power transmission mechanism. You may measure indirectly by measuring.
In addition to direct measurement, the rotation speed of the reference gear can be indirectly measured by detecting the rotation speed of the gear rotation shaft that supports the reference gear and rotates integrally with the reference gear.

また、本発明にかかる歯車診断方法は、入力軸に入力された回転を複数の歯車を用いて増速または減速して出力軸に伝達する動力伝達機構の、前記歯車の状態を検出する歯車診断方法であって、前記歯車のうちの少なくともいずれか一つについてその振動の振幅を測定し、該振幅の確率密度関数を求めて、該確率密度関数の値が、予め定められた基準値に達した場合には異常が生じているものとし、そうでない場合には正常であると判定し、異常が生じている場合には、請求項１に記載の歯車診断方法によって異常が生じている歯車を特定することを特徴とする。 Further, the gear diagnosis method according to the present invention is a gear diagnosis for detecting a state of the gear of a power transmission mechanism that transmits the rotation input to the input shaft to the output shaft by increasing or decreasing the speed using a plurality of gears. A method of measuring the amplitude of vibration of at least one of the gears, obtaining a probability density function of the amplitude, and the value of the probability density function reaching a predetermined reference value. and that an abnormality is occurring when, judged to be normal otherwise, when an abnormality has occurred, the gear there is an abnormality by means of a gear diagnostic method according to claim 1 It is characterized by specifying.

この歯車診断方法では、歯車に生じた振動の振幅を測定してその振幅の確率密度関数を求めて、その大きさに基づいて異常の有無を判定する。すなわち、動力伝達機構を分解したりせずに、また動力伝達機構を動作させたままの状態で、歯車に異常が生じているかどうかを判定することができる。
確率密度関数とは、一つの不規則波形の振幅がある時刻にどのような値で現れるかを示すものであって、この歯車診断方法においては振幅分布を指している。
動力伝達機構が正常である場合には、歯車に生じる振動の振幅はほぼ一定の範囲内で推移するため、振幅の分布は、ほぼ正規分布となる。
一方、動力伝達機構において、歯車に傷等があったり、歯車がごみ等の異物を噛み込んでいた場合には、傷のある部分や異物が歯車同士の噛み合い部分に位置しているごく短い時間だけ、大きく変動する。このため、振幅の分布は、正規分布よりも裾野が広がった形状となる。すなわち、確率密度関数の値が、正常時に比べて大きくなる。
本発明にかかる歯車診断方法は、このことを利用して、動力伝達機構の歯車に異常が生じているかどうかの判定を行う。なお、歯車の状態の判定に用いる基準値は、例えば実験やシミュレーションの結果等に基づいて求められるものである。
ここで、動力伝達機構に設けられる各歯車は、いずれも直接、または他の歯車を介して間接的に噛み合わされていて、それぞれに生じた振動が相互に伝達される。このため、この歯車診断方法では、少なくともいずれか一つの歯車に生じた振動の振幅について測定することで、全ての歯車について診断を行うことができる。
また、歯車に生じる振動の計測は、直接計測のほか、歯車を支持する歯車回転軸やこれを支持する軸受に生じた振動を計測したり、動力伝達機構において歯車を納めるケーシングに生じた振動を計測することによって間接的に計測してもよい。
この歯車診断方法では、歯車に異常が生じているかどうかの判定から、異常が生じている歯車の特定までを、動力伝達機構を分解したりせずに、また停止させることもなく、行うことができる。 In this gear diagnosis method, the amplitude of vibration generated in the gear is measured to obtain a probability density function of the amplitude, and the presence or absence of abnormality is determined based on the magnitude. That is, it is possible to determine whether an abnormality has occurred in the gear without disassembling the power transmission mechanism and with the power transmission mechanism operating.
The probability density function indicates what value the amplitude of one irregular waveform appears at a certain time. In this gear diagnosis method, it indicates the amplitude distribution.
When the power transmission mechanism is normal, the amplitude of vibration generated in the gear changes within a substantially constant range, so that the amplitude distribution is substantially normal.
On the other hand, in the power transmission mechanism, when the gear is scratched or the gear bites foreign matter such as dust, the scratched part or the foreign matter is located at the meshing part of the gears for a very short time. Just fluctuate greatly. For this reason, the amplitude distribution has a shape with a wider base than the normal distribution. That is, the value of the probability density function becomes larger than that in the normal state.
The gear diagnosis method according to the present invention utilizes this fact to determine whether or not an abnormality has occurred in the gear of the power transmission mechanism. In addition, the reference value used for determination of the state of a gear is calculated | required based on the result of experiment, simulation, etc., for example.
Here, all the gears provided in the power transmission mechanism are meshed directly or indirectly via other gears, and vibrations generated in the gears are transmitted to each other. For this reason, in this gear diagnosis method, all gears can be diagnosed by measuring the amplitude of vibration generated in at least one of the gears.
In addition to direct measurement, the vibration generated in the gear is measured directly on the gear rotation shaft that supports the gear and the bearing that supports the gear, and the vibration generated in the casing that houses the gear in the power transmission mechanism. You may measure indirectly by measuring.
In this gear diagnosis method, it is possible to perform from the determination of whether or not an abnormality has occurred in the gear to the identification of the gear in which the abnormality has occurred without disassembling or stopping the power transmission mechanism. it can.

また、本発明の請求項３にかかる歯車診断方法は、入力軸に入力された回転を複数の歯車を用いて増速または減速して出力軸に伝達する動力伝達機構の、前記歯車の状態を検出する歯車診断方法であって、請求項１に記載の歯車診断方法を用いて異常が生じている歯車を特定するとともに、前記歯車のうちの少なくともいずれか一つについて求められた振動の振幅の確率密度関数の値と、前記歯車から生じる騒音の大きさとのうちの少なくともいずれか一方の判断要素を個別に重み付けし、これら重み付けした各判断要素に基づいて前記歯車の状態を判断することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a gear diagnosis method comprising: determining a state of the gear of a power transmission mechanism that transmits a rotation input to an input shaft to the output shaft by increasing or decreasing speed using a plurality of gears. A gear diagnosis method to detect, wherein the gear diagnostic method according to claim 1 is used to identify a gear in which an abnormality has occurred, and the vibration amplitude obtained for at least one of the gears is determined. It is characterized in that at least one of judgment elements of the probability density function value and the noise level generated from the gear is individually weighted, and the state of the gear is judged based on each of the weighted judgment elements. And

この歯車診断方法では、請求項１に記載の歯車検査方法を用いて異常が生じている歯車を特定するとともに、前記歯車のうちの少なくともいずれか一つについて求められた振動の振幅の確率密度関数の値と、歯車から生じる騒音の大きさとのうちの少なくともいずれか一方の判定要素を個別に重み付けし、これら重み付けした各判定要素に基づいて歯車の状態を判断するため、歯車の状態を過大又は過小評価することなく的確に判断することができる。また、使用環境等に応じて各判定要素に付す重みを変化させることもできることと相俟って、歯車の状態の良否判断を的確且つ確実になすことができ、歯車の損傷発生防止を図ることができる。 In this gear diagnosis method, a gear having an abnormality is identified using the gear inspection method according to claim 1, and a probability density function of an amplitude of vibration obtained for at least one of the gears the value of, and weighted separately at least one of the determination factors of the size of the noise generated from the gear, in order to determine the state of the gear based on the determination elements described these weights, the state of the gear excessive or Accurate judgment can be made without underestimation. Moreover, coupled with the fact that the weight assigned to each determination element can be changed according to the use environment, etc., it is possible to accurately and reliably determine the quality of the gear state, and to prevent the occurrence of gear damage. Can do.

また、本発明の請求項４にかかる歯車診断方法は、入力軸に入力された回転を複数の歯車を用いて増速または減速して出力軸に伝達する動力伝達機構の、前記歯車の状態を検出する歯車診断方法であって、請求項１に記載の歯車診断方法を用いて異常が生じている歯車を特定するとともに、前記歯車のうちの少なくともいずれか一つについて求められた振動の振幅の確率密度関数の値と、前記歯車から生じる騒音の大きさとのうちの少なくとも一つ以上の判断要素の時間的変化を観察し、その時間的変化の傾向に基づいて前記歯車の状態を判断することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a gear diagnosis method comprising: determining a state of the gear of a power transmission mechanism that transmits a rotation input to an input shaft to the output shaft by increasing or decreasing speed using a plurality of gears. A gear diagnosis method to detect, wherein the gear diagnostic method according to claim 1 is used to identify a gear in which an abnormality has occurred, and the vibration amplitude obtained for at least one of the gears is determined. Observing a temporal change of at least one judgment factor among a value of a probability density function and a noise level generated from the gear, and judging a state of the gear based on a tendency of the temporal change. It is characterized by.

この歯車診断方法では、請求項１に記載の歯車検査方法を用いて異常が生じている歯車を特定するとともに、前記歯車のうちの少なくともいずれか一つについて求められた振動の振幅の確率密度関数の値と、歯車から生じる騒音の大きさとのうちの少なくとも一つ以上の判定要素の時間的変化を観察し、その時間的変化の傾向に基づいて歯車の状態を判断するため、歯車に損傷が生じる以前に損傷が生じる可能性を察知して、早期にメンテナンスを行うことができる。
また、この判定要素の時間的変化の傾向に基づいて、歯車の寿命を予測することも可能である。 In this gear diagnosis method, a gear having an abnormality is identified using the gear inspection method according to claim 1, and a probability density function of an amplitude of vibration obtained for at least one of the gears In order to determine the state of the gear based on the temporal change of at least one judgment factor of the value of the value and the magnitude of the noise generated from the gear and to determine the state of the gear based on the tendency of the temporal change, the gear is damaged. By detecting the possibility of damage before it occurs, maintenance can be performed early.
It is also possible to predict the life of the gear based on the tendency of the determination element to change with time.

本発明にかかる歯車診断装置は、入力軸に入力された回転を複数の歯車を用いて増速または減速して出力軸に伝達する動力伝達機構の、前記歯車の状態を検出する歯車診断装置であって、前記複数の歯車のうちの一部の歯車についてその振動を測定する振動測定装置と、前記歯車のうちの一つである基準歯車の回転周期である基準周期と前記異常な振動の周期との比を求める第二演算装置とを有していることを特徴とする。 A gear diagnosis apparatus according to the present invention is a gear diagnosis apparatus for detecting a state of the gear of a power transmission mechanism that transmits rotation input to an input shaft to an output shaft by increasing or decreasing speed using a plurality of gears. A vibration measuring device that measures vibration of some of the plurality of gears, a reference period that is a rotation period of a reference gear that is one of the gears, and a period of the abnormal vibration And a second arithmetic unit that obtains the ratio of.

このように構成される歯車診断装置は、振動測定装置によって動力伝達機構の歯車のうちの少なくともいずれか一つの振動が測定される。この測定結果に基づいて、異常な振動の周期が求められる。
一方、基準周期測定装置によって基準歯車の回転周期である基準周期が測定される。
そして、この基準周期と異常な振動の周期との比から、異常が生じている歯車を特定することができる。
具体的には、歯車のうち、基準歯車に対する回転周期の比が、第二演算装置によって求められた基準周期と異常な振動の周期との比と同じとなる歯車が、異常が生じている歯車である。
すなわち、本発明にかかる歯車診断装置では、請求項１記載の歯車診断方法を用いて、歯車の診断を行うことができる。 In the gear diagnosis device configured as described above, vibration of at least one of the gears of the power transmission mechanism is measured by the vibration measuring device. Based on this measurement result, an abnormal vibration period is obtained.
On the other hand, the reference period which is the rotation period of the reference gear is measured by the reference period measuring device.
Then, the gear having an abnormality can be identified from the ratio between the reference period and the period of abnormal vibration.
Specifically, among the gears, a gear in which the ratio of the rotation period to the reference gear is the same as the ratio of the reference period obtained by the second arithmetic unit and the period of abnormal vibration is a gear in which an abnormality has occurred. It is.
That is, in the gear diagnosis device according to the present invention, the gear diagnosis can be performed using the gear diagnosis method according to the first aspect .

また、本発明の請求項６にかかる歯車診断装置は、請求項５に記載の歯車診断装置において、前記歯車同士の回転周期の比を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶される情報に基づいて、前記歯車のうち、前記基準歯車との回転周期の比が、前記基準周期と前記異常な振動の周期との比に等しい歯車を特定する判別装置とを設けたことを特徴とする。 A gear diagnosis apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the gear diagnosis apparatus according to the fifth aspect, wherein a storage unit that stores a rotation period ratio between the gears and information stored in the storage unit are used. On the basis of the above, there is provided a discriminating device for identifying a gear having a rotation cycle ratio with the reference gear equal to a ratio between the reference cycle and the abnormal vibration cycle.

このように構成される歯車診断装置では、駆動力伝達装置に設けられる複数の歯車の中から、異常が生じている歯車を自動的に特定することができる。   In the gear diagnosis device configured as described above, a gear having an abnormality can be automatically specified from a plurality of gears provided in the driving force transmission device.

また、本発明の請求項７にかかる歯車診断装置は、請求項５または６に記載の歯車診断装置において、前記歯車のうちの少なくともいずれか一つについてその振動の振幅を測定する振幅測定装置と、該振幅測定装置の測定値から前記歯車の振幅の確率密度関数を求める第一演算装置と、前記確率密度関数の値が、予め定められた基準値に達した場合には異常が生じているものと判定し、そうでない場合には正常であると判定する判定装置とを設けたことを特徴とする A gear diagnosis device according to claim 7 of the present invention is the gear diagnosis device according to claim 5 or 6 , wherein an amplitude measurement device measures the amplitude of vibration of at least one of the gears. The first arithmetic unit that obtains the probability density function of the amplitude of the gear from the measurement value of the amplitude measuring device, and an abnormality occurs when the value of the probability density function reaches a predetermined reference value It is characterized by having a determination device that determines that it is normal and otherwise determines that it is normal

このように構成される歯車診断装置では、振幅測定装置によって動力伝達機構の歯車のうちの少なくともいずれか一つの振幅が測定され、この測定結果に基づいて、第一演算装置によって確率密度関数の値が求められる。
このようにして得られた確率密度関数の値は、判定装置に送り込まれて、判定装置は、この確率密度関数の値に基づいて、異常が生じているかどうかの判定を下す。
具体的には、判定装置は、確率密度関数の値が予め定められた基準値以上であれば異常が生じており、基準値未満であれば正常であると判定する。
このように構成される歯車診断装置では、歯車のうちの少なくともいずれか一つについて求められた振動の振幅の確率密度関数の値に基づいて、歯車に異常が生じているかどうかを判定することができる。
ここで、歯車の振動の振幅の計測は、直接計測のほか、歯車を支持する歯車回転軸やこれを支持する軸受に生じた振動を計測したり、動力伝達機構において歯車を納めるケーシングに生じた振動を計測することによって間接的に計測してもよい。 そして、異常が生じている場合には、請求項１に記載の歯車診断方法によって、異常が生じている歯車を特定することができる。
すなわち、歯車に異常が生じているかどうかの判定から、異常が生じている歯車の特定までを、動力伝達機構を分解したりせずに、また停止させることもなく、行うことができる。 In the gear diagnostic device configured as described above, the amplitude measurement device measures the amplitude of at least one of the gears of the power transmission mechanism, and based on the measurement result, the first arithmetic device calculates the value of the probability density function. Is required.
The value of the probability density function thus obtained is sent to the determination device, and the determination device determines whether an abnormality has occurred based on the value of the probability density function.
Specifically, the determination device determines that an abnormality has occurred if the value of the probability density function is equal to or greater than a predetermined reference value, and is normal if the value is less than the reference value.
In the gear diagnosis device configured as described above, it is possible to determine whether or not an abnormality has occurred in the gear based on the value of the probability density function of the amplitude of vibration obtained for at least one of the gears. it can.
Here, in addition to direct measurement, the measurement of the amplitude of the vibration of the gear occurred in the casing that houses the gear in the power transmission mechanism by measuring the vibration generated in the gear rotating shaft that supports the gear and the bearing that supports the gear. You may measure indirectly by measuring a vibration. And when abnormality has arisen, the gear in which abnormality has arisen can be specified by the gear diagnosis method of Claim 1 .
That is, it is possible to perform from determination of whether or not an abnormality has occurred in the gear to identification of the gear in which the abnormality has occurred without disassembling or stopping the power transmission mechanism.

本発明にかかる歯車診断方法並びに歯車診断装置によれば、動力伝達機構を分解したりせずに、また動力伝達機構を動作させたままの状態で、歯車の状態を検出することが可能である。   According to the gear diagnosis method and the gear diagnosis device of the present invention, it is possible to detect the state of the gear without disassembling the power transmission mechanism and with the power transmission mechanism operating. .

以下に、本発明の一実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
本実施形態にかかる歯車診断装置１は、図示せぬ入力軸に入力された回転を複数の歯車を用いて増速または減速して出力軸に伝達する動力伝達機構ＰＴの、歯車の状態を検出するものである。
ここで、まず、動力伝達機構ＰＴの構成について説明する。動力伝達機構ＰＴは、ケーシングＫと、ケーシングＫ内に設けられる複数の歯車と、この歯車を同軸にしてかつ軸周りの相対回転を規制して支持する歯車回転軸Ｐと、歯車回転軸Ｐを軸線周りに回転可能にして支持する軸受とが設けられたものである。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The gear diagnosis device 1 according to the present embodiment detects the state of the gear of the power transmission mechanism PT that transmits the rotation input to an input shaft (not shown) to the output shaft by increasing or decreasing the speed using a plurality of gears. To do.
Here, first, the configuration of the power transmission mechanism PT will be described. The power transmission mechanism PT includes a casing K, a plurality of gears provided in the casing K, a gear rotation shaft P that supports the gear K with the gears coaxially and restricts relative rotation around the shaft, and a gear rotation shaft P. A bearing that is rotatably supported around the axis is provided.

本実施形態にかかる歯車診断装置１は、図１に示すように、動力伝達機構ＰＴに設けられる軸受のうちの一つである軸受Ｂに設けられる加速度センサ２と、加速度センサ２の出力信号Ｖを増幅する第一増幅器３と、第一増幅器３の出力信号等に対する演算処理と処理結果その他の情報の保存とを行うＣＰＵ部４とを有している。
また、歯車診断装置１は、ＣＰＵ部４の処理結果その他の情報を表示する表示装置５と、ＣＰＵ部４の処理結果に基づいて歯車の状態を判定する判定装置と、オペレーターがＣＰＵ部の演算部に指令信号を送るためのコンソールＣとを有している。なお、本実施の形態では、ＣＰＵ部４は、判定装置も兼ねている。
ここで、加速度センサ２は、軸受のうち、ケーシングＫ外に設けられる軸受Ｂに対して、例えばボルト止め等によって装着されている。また、ＣＰＵ部４は、中央演算処理ユニット等の演算部（図示せず）と、メモリ等からなる記憶部Ｍとを有している。これら加速度センサ２とＣＰＵ部４とは、歯車の振幅を測定する振幅測定装置、及び歯車の振動を測定する振動測定装置を構成している。また、記憶部Ｍには、予め各歯車同士の回転周期の比の値が入力されている。ＣＰＵ部４は、この記憶部Ｍに入力された情報に基づいて、異常が生じている歯車を特定する判別装置を構成している。 As shown in FIG. 1, the gear diagnosis apparatus 1 according to the present embodiment includes an acceleration sensor 2 provided in a bearing B that is one of bearings provided in the power transmission mechanism PT, and an output signal V of the acceleration sensor 2. And a CPU unit 4 that performs arithmetic processing on the output signal and the like of the first amplifier 3 and stores processing results and other information.
Further, the gear diagnosis device 1 includes a display device 5 that displays a processing result and other information of the CPU unit 4, a determination device that determines a gear state based on the processing result of the CPU unit 4, and an operator that performs an operation of the CPU unit. And a console C for sending a command signal to the unit. In the present embodiment, the CPU unit 4 also serves as a determination device.
Here, the acceleration sensor 2 is attached to a bearing B provided outside the casing K among the bearings by, for example, bolting or the like. The CPU unit 4 includes a calculation unit (not shown) such as a central processing unit and a storage unit M including a memory. The acceleration sensor 2 and the CPU unit 4 constitute an amplitude measuring device that measures the amplitude of the gear and a vibration measuring device that measures the vibration of the gear. In addition, a value of the ratio of the rotation cycles between the gears is input to the storage unit M in advance. The CPU unit 4 constitutes a determination device that identifies a gear having an abnormality based on information input to the storage unit M.

また、第一増幅器３の出力系統は、二股に分岐されており、そのうちの一方にはＣＰＵ部４が接続され、他方には、第一増幅器３の出力信号をさらに増幅する第二増幅器１１が接続されている。
第二増幅器１１には、音声出力装置１２が接続されていて、この音声出力装置１２によって、第二増幅器１１の出力信号、すなわち第一、第二増幅器３，１１によって増幅された加速度センサ２の出力信号を音声として出力することができるようになっている。
本実施の形態では、音声出力装置１２を、第二増幅器１１に対して着脱可能にして接続されるヘッドホンによって構成している。 The output system of the first amplifier 3 is bifurcated, one of which is connected to the CPU unit 4 and the other is a second amplifier 11 that further amplifies the output signal of the first amplifier 3. It is connected.
An audio output device 12 is connected to the second amplifier 11, and the output signal of the second amplifier 11 by the audio output device 12, that is, the acceleration sensor 2 amplified by the first and second amplifiers 3, 11 is used. The output signal can be output as sound.
In the present embodiment, the audio output device 12 is configured by headphones that are detachably connected to the second amplifier 11.

ここで、第一増幅器３と第二増幅器１１との間には、配線のみからなる第一ラインＬ１と、この第一ラインＬ１と並列にして設けられたフィルタ１３を有する第二ラインＬ２と、これら第一、第二ラインＬ１，Ｌ２のうちのいずれか一方のみを第一増幅器３に選択的に接続可能な切替器１４とが設けられている。
すなわち、切替器１４を操作して、第一ラインＬ１によって第二増幅器１１と第一増幅器３とを接続することで、加速度センサ２の出力信号の全周波数成分が音声出力装置１２に入力されるようになっている。また、切替器１４を操作して、第二ラインＬ２によって第二増幅器１１と第一増幅器３とを接続することで、加速度センサ２の出力信号のうち、所定の周波数成分を除いたものが音声出力装置１２に入力されるようになっている。
本実施の形態では、フィルタ１３として、入力された信号から、診断において重要でない周波数成分（ここでは１００Ｈｚ〜１００００Ｈｚ）の周波数成分を除去し、他の周波数成分は通過させるものを用いている。 Here, between the first amplifier 3 and the second amplifier 11, a first line L1 consisting only of wiring, a second line L2 having a filter 13 provided in parallel with the first line L1, A switch 14 is provided that can selectively connect only one of the first and second lines L1, L2 to the first amplifier 3.
That is, by operating the switch 14 and connecting the second amplifier 11 and the first amplifier 3 by the first line L1, all frequency components of the output signal of the acceleration sensor 2 are input to the audio output device 12. It is like that. Further, by operating the switch 14 to connect the second amplifier 11 and the first amplifier 3 by the second line L2, the output signal of the acceleration sensor 2 excluding a predetermined frequency component is a sound. It is input to the output device 12.
In the present embodiment, a filter 13 is used that removes frequency components that are not important in diagnosis (here, 100 Hz to 10000 Hz) from the input signal and allows other frequency components to pass therethrough.

また、歯車診断装置１には、動力伝達機構ＰＴの発する騒音の大きさを測定する騒音測定装置１６が設けられている。この騒音測定装置１６は、測定値をＣＰＵ部４に出力する構成とされている。   In addition, the gear diagnosis device 1 is provided with a noise measuring device 16 that measures the magnitude of noise generated by the power transmission mechanism PT. The noise measuring device 16 is configured to output a measurement value to the CPU unit 4.

また、歯車診断装置１には、動力伝達機構ＰＴに設けられる歯車のうちの一つの歯車の回転を検出する基準周期測定装置２１が設けられている（以下、基準周期測定装置２１によって回転周期が測定される歯車を「基準歯車Ｇ」と呼ぶ）。本実施の形態では、加速度センサ２による振動の検出対象である歯車を、基準歯車Ｇとしている。ここで、ＣＰＵ部４の記憶部Ｍには、基準歯車Ｇと他の全ての歯車との回転周期の比が予め記憶されている。
基準周期測定装置２１は、例えば、基準歯車Ｇを支持する歯車回転軸Ｐの周面に設けられるインデックス２２と、基準歯車Ｇを支持する歯車回転軸Ｐにおいてインデックス２２に対向する位置に設けられて、歯車回転軸Ｐの回転に伴うインデックス２２の通過を非接触で検出する非接触型センサ２３と、非接触型センサ２３の検出信号Ｄに基づいて歯車回転軸Ｐの回転を検出する回転検出器２４とを有している。
ここで、非接触型センサ２３としては、例えば光学センサが用いられる。 Further, the gear diagnostic device 1 is provided with a reference period measuring device 21 that detects the rotation of one of the gears provided in the power transmission mechanism PT (hereinafter, the reference period measuring device 21 determines the rotation period). The gear to be measured is called “reference gear G”). In the present embodiment, the gear that is the object of vibration detection by the acceleration sensor 2 is the reference gear G. Here, the storage unit M of the CPU unit 4 stores in advance the ratio of the rotation cycles of the reference gear G and all other gears.
The reference period measuring device 21 is provided, for example, at a position facing the index 22 on the peripheral surface of the gear rotation shaft P that supports the reference gear G and the gear rotation shaft P that supports the reference gear G. A non-contact sensor 23 that detects the passage of the index 22 associated with the rotation of the gear rotation shaft P in a non-contact manner, and a rotation detector that detects the rotation of the gear rotation shaft P based on the detection signal D of the non-contact sensor 23. 24.
Here, as the non-contact type sensor 23, for example, an optical sensor is used.

また、基準周期測定器２１の後段には、その検出信号Ｄの周波数を調整する周期調整装置２６が設けられている。具体的には、周期調整装置２６は、図示しないが、基準周期測定器２１の検出信号Ｄの周期を任意の割合に縮小する（周波数を任意倍にする）逓倍機と、検出信号Ｄの周期を任意倍にする（周波数を任意の割合に縮小する）分周器とを有している。
この周期調整装置２６は、その模擬検出信号ＤａをＣＰＵ部４に送出する一方で、ＣＰＵ部４からは、周波数の倍率または縮小割合を指定する指令が信号として入力されるようになっている。 Further, a period adjusting device 26 that adjusts the frequency of the detection signal D is provided at the subsequent stage of the reference period measuring device 21. Specifically, although not shown, the cycle adjusting device 26 reduces the cycle of the detection signal D of the reference cycle measuring device 21 to an arbitrary ratio (makes the frequency an arbitrary multiple), and the cycle of the detection signal D. And a frequency divider (reducing the frequency to an arbitrary ratio).
The cycle adjusting device 26 sends the simulation detection signal Da to the CPU unit 4, while the CPU unit 4 receives a command designating a frequency magnification or reduction ratio as a signal.

以下、このように構成される歯車診断装置１による歯車の診断方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。
まず、動力伝達機構ＰＴを動作させた状態で、加速度センサ２の出力信号Ｖを、ＣＰＵ部４に取り込む（ステップＳ１）。ここで、加速度センサ２は軸受Ｂに設けられているのであるが、軸受Ｂには、軸受Ｂに支持される歯車回転軸Ｐを介して、基準歯車Ｇの振動が伝達される。すなわち、加速度センサ２の出力信号Ｖは、基準歯車Ｇの振動の情報を含んでいる。
また、動力伝達機構ＰＴに設けられる各歯車は、いずれも直接、または他の歯車を介して間接的に噛み合わされていて、それぞれに生じた振動が相互に伝達される。このため、基準歯車Ｇの振動は、他の歯車の振動の情報も含んでいる。
そして、ＣＰＵ部４は、この加速度センサ２の出力信号Ｖから、基準歯車Ｇの振動レベル、すなわち加速度（ｍ／ｓ２）と振幅（ｍ）とを検出して、この情報に基づいて基準歯車Ｇの状態を検出する（ステップＳ２）。 Hereinafter, a gear diagnosis method by the gear diagnosis device 1 configured as described above will be described with reference to a flowchart of FIG.
First, in a state where the power transmission mechanism PT is operated, the output signal V of the acceleration sensor 2 is taken into the CPU unit 4 (step S1). Here, although the acceleration sensor 2 is provided in the bearing B, the vibration of the reference gear G is transmitted to the bearing B through the gear rotation shaft P supported by the bearing B. That is, the output signal V of the acceleration sensor 2 includes information on the vibration of the reference gear G.
In addition, the gears provided in the power transmission mechanism PT are meshed directly or indirectly via other gears, and the generated vibrations are transmitted to each other. For this reason, the vibration of the reference gear G includes information on the vibrations of other gears.
Then, the CPU unit 4 detects the vibration level of the reference gear G, that is, the acceleration (m / s 2 ) and the amplitude (m), from the output signal V of the acceleration sensor 2, and based on this information, the reference gear The state of G is detected (step S2).

ＣＰＵ部４は、加速度センサ２から得た基準歯車Ｇの振幅の情報から、基準歯車Ｇの振幅の確率密度関数の値を求める（ステップＳ３）。
ここで、基準歯車Ｇの振幅の確率密度関数（振幅分布）とは、図３のグラフに示すように、加速度センサ２の出力信号Ｖの波形ｘ（ｔ）において、その振幅値がｘとｘ＋Δｘの間の区間に入る時間の和Δｔ１+Δｔ２＋…＋Δｔｎの全観測時間Ｔに対する割合、すなわち確率である。
ＣＰＵ部４の記憶部Ｍは、メモリを有しており、メモリは、図３において振幅方向に幅Δｘ刻みで区切られた各区間に対応したアドレスを有している。各アドレスでは、対応する区間に出力信号の波形が入った回数が記憶されるようになっている。
そして、ＣＰＵ部４は、各アドレスの値に対して、それぞれ対応する振幅の値を乗算した値の合計値を、確率密度関数の値として保持するようになっている。 The CPU unit 4 obtains the value of the probability density function of the amplitude of the reference gear G from the amplitude information of the reference gear G obtained from the acceleration sensor 2 (step S3).
Here, the probability density function (amplitude distribution) of the amplitude of the reference gear G means that the amplitude value is x and x + Δx in the waveform x (t) of the output signal V of the acceleration sensor 2 as shown in the graph of FIG. Is the ratio of the sum Δt 1 + Δt 2 +... + Δtn to the total observation time T, that is, the probability.
The storage unit M of the CPU unit 4 has a memory, and the memory has an address corresponding to each section divided in units of width Δx in the amplitude direction in FIG. At each address, the number of times that the waveform of the output signal has entered the corresponding section is stored.
Then, the CPU unit 4 holds a total value of values obtained by multiplying each address value by a corresponding amplitude value as a value of the probability density function.

ここで、動力伝達機構ＰＴが正常である場合には、基準歯車Ｇに生じる振動の振幅はほぼ一定の範囲内で推移するため、振幅の分布は、図４（ａ）に示すように、ほぼ正規分布に近い形状となる。
一方、動力伝達機構ＰＴにおいて、歯車に傷等があったり、歯車がゴミ等の異物を噛み込んでいた場合には、図４（ｂ）に示すように、傷のある部分や異物が歯車同士の噛み合い部分に位置しているごく短い時間だけ、正常時に比べて、基準歯車Ｇに生じる振動の振幅は大きく変動する。このため、振幅の分布は、正規分布よりも裾野が広がった形状となる。すなわち、確率密度関数の値が、正常時に比べて大きくなる。
なお、図４（ａ）と図４（ｂ）とでは、グラフの縦軸のオーダーが一桁違っている。これらの確率密度関数の大きさ及び形状の比較のために、図４（ｂ）中に、図４（ａ）に示した確率密度関数のグラフを破線で示した。 Here, when the power transmission mechanism PT is normal, the amplitude of vibration generated in the reference gear G changes within a substantially constant range, so that the amplitude distribution is almost as shown in FIG. The shape is close to a normal distribution.
On the other hand, in the power transmission mechanism PT, when there is a scratch on the gear, or when the gear bites foreign matter such as dust, as shown in FIG. Compared with the normal time, the amplitude of the vibration generated in the reference gear G greatly fluctuates only for a very short period of time located at the meshing portion. For this reason, the amplitude distribution has a shape with a wider base than the normal distribution. That is, the value of the probability density function becomes larger than that in the normal state.
In FIG. 4A and FIG. 4B, the order of the vertical axis of the graph is different by one digit. For comparison of the size and shape of these probability density functions, the probability density function graph shown in FIG. 4A is shown by a broken line in FIG. 4B.

この歯車診断装置１では、上記のように、歯車の状態が、振幅の確率密度関数の大小に影響することを利用して、動力伝達機構ＰＴの歯車に異常が生じているかどうかの判定を行う。具体的には、ＣＰＵ部４に設けられた判定装置によって、確率密度関数の値を、予め定められた基準値と比較し、確率密度関数の値が、基準値に達した場合には異常が生じていると判定し、そうでない場合には正常であると判断する（ステップＳ４）。この判断結果は、表示装置５に表示されて、オペレーターに伝えられる。
なお、歯車の状態の判定に用いる基準値は、例えば実験やシミュレーションの結果等に基づいて求められるものである。
ここで、動力伝達機構ＰＴに設けられる各歯車は、いずれも直接、または他の歯車を介して間接的に噛み合わされていて、それぞれに生じた振動が相互に伝達される。このため、この歯車診断方法では、基準歯車Ｇに生じた振動の振幅について測定することで、全ての歯車について診断を行うことができる。 In the gear diagnostic apparatus 1, as described above, it is determined whether or not an abnormality has occurred in the gear of the power transmission mechanism PT by utilizing the influence of the state of the gear on the magnitude of the probability density function of the amplitude. . More specifically, the determination device provided in the CPU unit 4 compares the probability density function value with a predetermined reference value, and if the probability density function value reaches the reference value, an abnormality is detected. It determines with having arisen, and when that is not right, it judges that it is normal (step S4). The determination result is displayed on the display device 5 and is transmitted to the operator.
In addition, the reference value used for determination of the state of a gear is calculated | required based on the result of experiment, simulation, etc., for example.
Here, all the gears provided in the power transmission mechanism PT are meshed directly or indirectly via other gears, and vibrations generated in the gears are transmitted to each other. For this reason, in this gear diagnosis method, all gears can be diagnosed by measuring the amplitude of vibration generated in the reference gear G.

そして、ＣＰＵ部４が歯車に異常が生じていると判断した場合、次の段階に移行して、具体的にどの歯車に異常が生じているのかを調べる。なお、歯車に異常が生じていないと判断された場合にも、確率密度関数を用いた歯車の診断を継続して行うことで、その状態の時間的変化を観察することができ、この情報に基づいて、異常が生じる可能性を察知したり、歯車の寿命の予測を行うことができる。   When the CPU unit 4 determines that an abnormality has occurred in the gear, the CPU 4 proceeds to the next stage, and specifically checks which gear has an abnormality. Even if it is determined that there is no abnormality in the gear, by continuing the diagnosis of the gear using the probability density function, the temporal change of the state can be observed, and this information is included in this information. Based on this, it is possible to detect the possibility of an abnormality or to predict the life of the gear.

以下、本実施形態にかかる歯車診断装置１による、歯車診断の第二段階について、図２を用いて説明する。この段階では、基準歯車Ｇに生じる振動の周期に基づく歯車の診断を行う。
具体的には、まず、基準周期測定装置２１によって、基準歯車Ｇの回転を検出する。ここで、基準周期測定装置２１の回転検出器２４からは、図１及び図５に示すように、基準歯車Ｇの回転周期と同一の周期でパルスが現れる検出信号Ｄが出力されている。
この検出信号Ｄは、周期調整装置２６に入力されて、その回転周期が調整された模擬検出信号Ｄａとして(ステップＳ５)、ＣＰＵ部４及び表示装置５に送られる。そして、表示装置５では、図１及び図５に示すように、模擬検出信号Ｄａの波形が表示される。 Hereinafter, the second stage of gear diagnosis by the gear diagnosis apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. At this stage, the gear is diagnosed based on the period of vibration generated in the reference gear G.
Specifically, first, the reference period measuring device 21 detects the rotation of the reference gear G. Here, the rotation detector 24 of the reference period measuring device 21 outputs a detection signal D in which a pulse appears at the same period as the rotation period of the reference gear G, as shown in FIGS.
This detection signal D is input to the cycle adjusting device 26, and is sent to the CPU unit 4 and the display device 5 as a simulated detection signal Da whose rotation cycle is adjusted (step S5). And in the display apparatus 5, as shown in FIG.1 and FIG.5, the waveform of the simulation detection signal Da is displayed.

ＣＰＵ部４は、周期調整装置２６の動作を制御して、例えば、診断開始時点では、模擬検出信号Ｄａの周期を、全ての歯車の回転周期よりも長くなるようにしておき、次第にその周期を短くするように制御する。また、これとは逆に、診断開始時点では模擬検出信号Ｄａの周期を長くするようにしてもよい。つまりは、模擬検出信号Ｄａの周期が、全ての歯車の周期が含まれる帯域を掃引する構成であれば、掃引する向きはどちらでもよい。   The CPU unit 4 controls the operation of the cycle adjusting device 26 so that, for example, at the start of diagnosis, the cycle of the simulation detection signal Da is set to be longer than the rotation cycle of all gears, and the cycle is gradually set. Control to shorten. On the contrary, the cycle of the simulated detection signal Da may be lengthened at the start of diagnosis. In other words, as long as the period of the simulation detection signal Da is configured to sweep the band including all the gear periods, the direction of sweeping may be either.

また、図１及び図５に示すように、加速度センサ２の出力信号Ｖ、すなわち加速度センサ２を用いて検出された歯車の振動パターンも、表示装置５に表示される。
そして、ＣＰＵ部４によって、加速度センサ２の出力信号Ｖ中における異常な振動の発生周期Ｔ１（ｓｅｃ）と、周期調整装置２６の検出信号Ｄａ中のパルスの発生周期Ｔｐ（ｓｅｃ）とが同一となるように、周期調整装置２６の動作が制御される。なお、この操作は、オペレーターが表示装置５上の表示に基づいて目視によって行ってもよい。 As shown in FIGS. 1 and 5, the output signal V of the acceleration sensor 2, that is, the gear vibration pattern detected using the acceleration sensor 2 is also displayed on the display device 5.
Then, the CPU 4 causes the generation period T1 (sec) of abnormal vibration in the output signal V of the acceleration sensor 2 to be the same as the generation period Tp (sec) of pulses in the detection signal Da of the period adjustment device 26. Thus, the operation of the period adjusting device 26 is controlled. This operation may be performed visually by the operator based on the display on the display device 5.

このように出力信号Ｖ中の異常な振動の発生周期Ｔ１と、周期調整装置２６の検出信号Ｄ中のパルスの発生周期Ｔｐとをほぼ同一とした状態で、周期調整装置２６による模擬検出信号Ｄａの周期の変化量を確認する（ステップＳ７）。この値は、基準周期測定装置２１から出力された直後の検出信号Ｄの周期を基準周期Ｔｂとすると、周期Ｔｂと模擬検出信号Ｄａの周期Ｔａとの比Ｔｐ／Ｔｂで表される。   In this manner, the simulated detection signal Da by the period adjusting device 26 in a state where the generation period T1 of the abnormal vibration in the output signal V and the generation period Tp of the pulse in the detection signal D of the period adjusting device 26 are substantially the same. The amount of change in the period is confirmed (step S7). This value is represented by a ratio Tp / Tb between the period Tb and the period Ta of the simulated detection signal Da, where the period of the detection signal D immediately after being output from the reference period measurement device 21 is the reference period Tb.

異常な振動が周期的に検出されるということは、この周期Ｔ１で回転する歯車になんらかの異常が生じているものと思われる。
基準周期Ｔｂと異常な振動の周期Ｔ１との比は、基準歯車Ｇと、異常が生じている歯車との回転周期の比であるから、基準歯車Ｇに対する回転周期の比が前記比と同じとなる歯車が、異常が生じている歯車である。
すなわち、動力伝達機構ＰＴを構成する歯車のうち、基準歯車Ｇに対する回転周期の比がＴｐ／Ｔｂとなる歯車に、なんらかの異常が生じていると判断する。 The fact that abnormal vibrations are detected periodically is considered to have caused some abnormality in the gear rotating at this period T1.
Since the ratio of the reference period Tb to the abnormal vibration period T1 is the ratio of the rotation period of the reference gear G to the abnormal gear, the ratio of the rotation period to the reference gear G is the same as the ratio. Is a gear in which an abnormality has occurred.
That is, it is determined that some abnormality has occurred in the gear constituting the power transmission mechanism PT, the gear having the rotation period ratio of Tp / Tb with respect to the reference gear G.

この歯車検査装置１では、ＣＰＵ部４に設けられる判別装置が、予め記憶部Ｍに記憶された、歯車同士の回転周期の比の値に基づいて、歯車の中から、基準歯車Ｇとの回転周期の比が、Ｔｐ／Ｔｂとなる歯車を特定する（ステップＳ８）。この判別結果は、ＣＰＵ部４に記録されるとともに、表示装置５によって表示される。   In the gear inspection device 1, the discrimination device provided in the CPU unit 4 rotates the reference gear G from the gears based on the value of the ratio of the rotation periods of the gears stored in the storage unit M in advance. A gear having a cycle ratio of Tp / Tb is specified (step S8). The determination result is recorded in the CPU unit 4 and displayed on the display device 5.

このようにして、異常が生じている歯車を特定し、必要に応じて、適宜時期に、動力伝達装置Ｔのメンテナンスを行う。
ここで、この回転周期の比を用いた歯車の診断は、第一段階の診断と並行して行ってもよい。そして、この回転周期の比を用いた歯車の診断を継続して行うことで、各歯車についてその状態の時間的変化を観察することができ、この情報に基づいて、各歯車のそれぞれについて個別に、異常が生じる可能性を察知したり、歯車の寿命の予測を行うことができる。 In this way, the gear in which an abnormality has occurred is identified, and maintenance of the power transmission device T is performed at an appropriate time as necessary.
Here, the gear diagnosis using the ratio of the rotation cycles may be performed in parallel with the first stage diagnosis. Then, by continuously diagnosing the gear using the ratio of the rotation cycles, it is possible to observe the temporal change of the state of each gear, and based on this information, individually for each of the gears. It is possible to detect the possibility of occurrence of abnormality and to predict the life of the gear.

ここで、本実施の形態では、基準回転周期の周波数を周期調整装置２６によって変化させて、基準回転周期一回あたりに加速度センサが異常値を一回検出するようにした例を示したが、これに限られることなく、例えば基準回転周期一回あたりに加速度センサ２が異常値を検出する回数がＮ回である場合には、異常が生じている歯車は、基準歯車ＧよりもＮ倍早く回転している歯車であると判断してもよい。この場合には、周期調整装置２６が不要になり、構成をより簡略化することができる。
また、この歯車検査装置１では、加速度センサ２の出力信号は、音声出力装置１２から音声として出力することが可能である。これにより、上記のように各種装置を用いなくとも、音声出力装置１２から出力される音声に基づいて、加速度センサ２の出力信号中の異常な振幅の値の発生周期Ｔ１の検出が可能である。そして、このようにして求めた異常な振幅の発生周期Ｔ１と各歯車の回転周期とを比較することで、異常が生じている歯車を特定することが可能である。 Here, in the present embodiment, an example is shown in which the frequency of the reference rotation period is changed by the period adjusting device 26 so that the acceleration sensor detects the abnormal value once per reference rotation period. Without being limited thereto, for example, when the number of times the acceleration sensor 2 detects an abnormal value per reference rotation cycle is N times, the gear having the abnormality is N times faster than the reference gear G. It may be determined that the gear is rotating. In this case, the period adjusting device 26 is not necessary, and the configuration can be further simplified.
In the gear inspection device 1, the output signal of the acceleration sensor 2 can be output as a sound from the sound output device 12. As a result, the generation period T1 of the abnormal amplitude value in the output signal of the acceleration sensor 2 can be detected based on the sound output from the sound output device 12 without using various devices as described above. . Then, by comparing the generation period T1 of the abnormal amplitude thus obtained with the rotation period of each gear, it is possible to identify the gear in which the abnormality has occurred.

本実施形態にかかる歯車診断装置１は、上記第一、第二段階の診断に加えて、さらに、騒音測定装置１６による診断も行うことができる。
具体的には、ＣＰＵ部４には、騒音測定装置１６の測定信号が入力されており、ＣＰＵ部４は、騒音測定装置１６が測定した騒音レベル（ｄＢＡ）が、予め定められた基準値を超えた場合には異常が生じていると判断して、その旨表示装置５に表示させる。 The gear diagnosis apparatus 1 according to the present embodiment can further perform diagnosis by the noise measurement device 16 in addition to the first and second stage diagnosis.
Specifically, the measurement signal of the noise measurement device 16 is input to the CPU unit 4, and the CPU unit 4 determines that the noise level (dBA) measured by the noise measurement device 16 is a predetermined reference value. If it exceeds, it is determined that an abnormality has occurred, and that effect is displayed on the display device 5.

また、この歯車診断装置１は、上記第一、第二段階の診断による結果と、騒音レベルによる診断の結果とのうちの少なくとも二つの判断要素を個別に重み付けし、これら重み付けした各判断要素に基づいて歯車の状態を判断する構成も有している。
具体的には、図２に示すように、ＣＰＵ部４に設けられる判定装置によって、確率密度関数の大きさ、振動レベルの大きさ、騒音レベルの大きさについてそれぞれレベルを判定して、数値化する(ステップＳ９，Ｓ１０，Ｓ１１）。ここで、この判定基準の一例を、図６（ａ）に示す。
例えば、確率密度関数の値が１０である場合には、その判定結果は０．１である。また、振動レベルが８Ｇである場合には、その判定結果は０．５である。そして、騒音レベルが８０ｄＢａである場合には、その判定結果は０．１である。
このようにして数値化された判定結果を、ＣＰＵ部４に設けられる加算器に入力して加算する（ステップＳ１２）。上記の例では、判定結果の合計は、０．１＋０．５＋０．１＝０．７となる。 The gear diagnostic device 1 individually weights at least two judgment elements of the results of the first and second stage diagnoses and the result of the diagnosis based on the noise level. It has the structure which judges the state of a gear based on it.
Specifically, as shown in FIG. 2, the determination unit provided in the CPU unit 4 determines the level of the probability density function, the vibration level, and the noise level, and digitizes them. (Steps S9, S10, S11). Here, an example of this criterion is shown in FIG.
For example, when the value of the probability density function is 10, the determination result is 0.1. When the vibration level is 8G, the determination result is 0.5. When the noise level is 80 dBa, the determination result is 0.1.
The determination results digitized in this way are input to an adder provided in the CPU unit 4 and added (step S12). In the above example, the sum of the determination results is 0.1 + 0.5 + 0.1 = 0.7.

そして、加算器の出力は、ＣＰＵ部４に設けられる評価器に入力される。評価器としては、入力値が設定範囲内にある場合に正常であると評価する第一評価器と、入力値が設定範囲内にある場合には要注意と評価する第二評価器と、入力値が設定範囲内にある場合には異常が生じていると評価する第三評価器とが設けられていて、それぞれ入力された値に対して評価を返す（ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５）。
ここで、これら第一〜第三評価器の設定値の一例について、図６（ｂ）に示す。上記の例では、判定結果の合計は０．７であるので、第一評価器によって”正常”と評価される。
これらの評価結果は、ＣＰＵ部４の記憶部Ｍに時間情報とともに記憶され、また表示装置５上にも表示される。 The output of the adder is input to an evaluator provided in the CPU unit 4. As the evaluator, the first evaluator that evaluates normal when the input value is within the setting range, the second evaluator that evaluates as caution when the input value is within the setting range, and the input When the value is within the set range, a third evaluator that evaluates that an abnormality has occurred is provided, and the evaluation is returned for each input value (steps S13, S14, and S15).
Here, an example of the set values of the first to third evaluators is shown in FIG. In the above example, since the total of the determination results is 0.7, it is evaluated as “normal” by the first evaluator.
These evaluation results are stored together with time information in the storage unit M of the CPU unit 4 and also displayed on the display device 5.

このようにして各診断結果に重み付けを行って評価することで、歯車の状態を過大又は過小評価することなく的確に判断することができる。また、使用環境等に応じて各判定要素に付す重みを変化させることもできることと相俟って、歯車の状態の良否判断を的確且つ確実になすことができ、歯車の損傷発生防止を図ることができる。   Thus, by weighting and evaluating each diagnosis result, it is possible to accurately determine the state of the gear without being overestimated or underestimated. Moreover, coupled with the fact that the weight assigned to each determination element can be changed according to the use environment, etc., it is possible to accurately and reliably determine the quality of the gear state, and to prevent the occurrence of gear damage. Can do.

以上述べたように、本実施形態にかかる歯車診断装置１では、歯車の振動の状態を計測し、これによって得た情報から、歯車に異常が生じているかどうかを判定することができる。さらに、歯車に異常が生じている場合には、動力伝達装置を分解することなく、さらに動かした状態のままで、どの歯車に異常が生じているのかを検出することができるので、動力伝達機構の歯車の状態を容易に診断することができる。   As described above, the gear diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment can measure the state of vibration of the gear and determine whether or not an abnormality has occurred in the gear from the information obtained thereby. Furthermore, when an abnormality has occurred in the gear, it is possible to detect which gear has an abnormality without further disassembling the power transmission device, so that the power transmission mechanism can be detected. The state of the gears can be easily diagnosed.

そして、この歯車診断装置１による歯車の診断を継続して行うか、または定期的に行うことで、診断結果の推移から、歯車に異常が生じる可能性の予測や、歯車の寿命の予測を行うことができる。   Then, the gear diagnosis by the gear diagnosis device 1 is performed continuously or periodically, so that the possibility of abnormality in the gears and the life of the gears are predicted from the transition of the diagnosis results. be able to.

ここで、本実施の形態では、歯車の振動を検出する手段として、加速度センサ２を、歯車により近い部材である軸受Ｂに設けているので、歯車の振動をより正確に検出することができる。また、加速度センサ２は単に軸受Ｂに固定するだけでよく、取り付け位置の微調整等の作業が不要である。特に、本実施の形態では、加速度センサ２は、ケーシングＫ外に設けられる軸受Ｂに設けられているので、設置が容易であるとともに、脱落して歯車に巻き込まれてしまう恐れがない。   Here, in the present embodiment, since the acceleration sensor 2 is provided in the bearing B that is a member closer to the gear as means for detecting the vibration of the gear, the vibration of the gear can be detected more accurately. Further, the acceleration sensor 2 may be simply fixed to the bearing B, and work such as fine adjustment of the mounting position is not necessary. In particular, in the present embodiment, since the acceleration sensor 2 is provided on the bearing B provided outside the casing K, the acceleration sensor 2 is easy to install, and there is no fear that it will fall off and be caught in the gear.

本発明の一実施形態にかかる歯車診断装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gear diagnosis apparatus concerning one Embodiment of this invention. 図１に示す歯車診断装置の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the gear diagnosis apparatus shown in FIG. 図１に示す歯車診断装置による歯車診断の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of the gear diagnosis by the gear diagnosis apparatus shown in FIG. 図１に示す歯車診断装置による歯車診断の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of the gear diagnosis by the gear diagnosis apparatus shown in FIG. 図１に示す歯車診断装置の表示部による表示の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display by the display part of the gear diagnosis apparatus shown in FIG. 図１に示す歯車診断装置による歯車診断の基準を示す図である。It is a figure which shows the reference | standard of the gear diagnosis by the gear diagnostic apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 歯車診断装置
２ 加速度センサ（振幅測定装置、振動測定装置）
４ ＣＰＵ部（振幅測定装置、振動測定装置、第一、第二演算装置、判定装置、判別装置）
１２ 音声出力装置
２１ 基準周期測定装置
Ｇ 基準歯車
Ｍ 記憶部
Ｔ 動力伝達機構 1 gear diagnosis device 2 acceleration sensor (amplitude measurement device, vibration measurement device)
4 CPU section (amplitude measuring device, vibration measuring device, first and second arithmetic device, determination device, discrimination device)
12 Audio Output Device 21 Reference Period Measuring Device G Reference Gear M Storage Unit T Power Transmission Mechanism

Claims (7)

入力軸に入力された回転を複数の歯車を用いて増速または減速して出力軸に伝達する動力伝達機構の、前記歯車の状態を検出する歯車診断方法であって、
前記複数の歯車のうちの一部の歯車についてその振動を測定して、異常な振動が検出される周期を求め、
前記歯車のうち、回転周期を把握可能な歯車を基準歯車とするとともに該基準歯車の回転周期を基準周期とし、
前記歯車のうち、前記基準歯車に対する回転周期の比が、前記基準周期と前記異常な振動の周期との比に等しい歯車を、異常が生じている歯車と特定することを特徴とする歯車診断方法。 A gear diagnosis method for detecting a state of the gear of a power transmission mechanism for transmitting the rotation input to the input shaft to the output shaft by increasing or decreasing the speed using a plurality of gears,
Measuring the vibration of some of the plurality of gears to determine the period in which abnormal vibration is detected;
Among the gears, a gear capable of grasping the rotation period is a reference gear and the rotation period of the reference gear is a reference period.
Of the gears, a gear diagnosis method is characterized in that a gear having a ratio of a rotation cycle to the reference gear equal to a ratio of the reference cycle to the abnormal vibration cycle is identified as a gear having an abnormality. . 入力軸に入力された回転を複数の歯車を用いて増速または減速して出力軸に伝達する動力伝達機構の、前記歯車の状態を検出する歯車診断方法であって、
前記歯車のうちの少なくともいずれか一つについてその振動の振幅を測定し、
該振幅の確率密度関数を求めて、
該確率密度関数の値が、予め定められた基準値に達した場合には異常が生じているものとし、そうでない場合には正常であると判定し、
異常が生じている場合には、請求項１に記載の歯車診断方法によって異常が生じている歯車を特定することを特徴とする歯車診断方法。 A gear diagnosis method for detecting a state of the gear of a power transmission mechanism for transmitting the rotation input to the input shaft to the output shaft by increasing or decreasing the speed using a plurality of gears,
Measuring the amplitude of vibration of at least one of the gears;
Find the probability density function of the amplitude,
When the value of the probability density function reaches a predetermined reference value, it is assumed that an abnormality has occurred; otherwise, it is determined to be normal.
A gear diagnosis method, wherein when a malfunction has occurred, a gear having a malfunction is identified by the gear diagnosis method according to claim 1. 入力軸に入力された回転を複数の歯車を用いて増速または減速して出力軸に伝達する動力伝達機構の、前記歯車の状態を検出する歯車診断方法であって、
請求項１に記載の歯車診断方法を用いて異常が生じている歯車を特定するとともに、前記歯車のうちの少なくともいずれか一つについて求められた振動の振幅の確率密度関数の値と、前記歯車から生じる騒音の大きさとのうちの少なくともいずれか一方の判断要素を個別に重み付けし、これら重み付けした各判断要素に基づいて前記歯車の状態を判断することを特徴とする歯車診断方法。 A gear diagnosis method for detecting a state of the gear of a power transmission mechanism for transmitting the rotation input to the input shaft to the output shaft by increasing or decreasing the speed using a plurality of gears,
The gear diagnostic method according to claim 1 is used to identify a gear having an abnormality, a value of a probability density function of an amplitude of vibration obtained for at least one of the gears, and the gear A method of gear diagnosis, comprising: individually weighting at least one of the determination elements of noise generated from the sound and determining the state of the gear based on each of the weighted determination elements. 入力軸に入力された回転を複数の歯車を用いて増速または減速して出力軸に伝達する動力伝達機構の、前記歯車の状態を検出する歯車診断方法であって、
請求項１に記載の歯車診断方法を用いて異常が生じている歯車を特定するとともに、前記歯車のうちの少なくともいずれか一つについて求められた振動の振幅の確率密度関数の値と、前記歯車から生じる騒音の大きさとのうちの少なくとも一つ以上の判断要素の時間的変化を観察し、その時間的変化の傾向に基づいて前記歯車の状態を判断することを特徴とする歯車診断方法。 A gear diagnosis method for detecting a state of the gear of a power transmission mechanism for transmitting the rotation input to the input shaft to the output shaft by increasing or decreasing the speed using a plurality of gears,
The gear diagnostic method according to claim 1 is used to identify a gear having an abnormality, a value of a probability density function of an amplitude of vibration obtained for at least one of the gears, and the gear A method for diagnosing gears, comprising: observing a temporal change of at least one judgment element of the noise level generated from the noise and judging a state of the gear based on a tendency of the temporal change. 入力軸に入力された回転を複数の歯車を用いて増速または減速して出力軸に伝達する動力伝達機構の、前記歯車の状態を検出する歯車診断装置であって、
前記複数の歯車のうちの一部の歯車についてその振動を測定する振動測定装置と、
前記歯車のうちの一つである基準歯車の回転周期である基準周期と前記異常な振動の周期との比を求める第二演算装置とを有していることを特徴とする歯車診断装置。 A gear diagnosis device for detecting a state of the gear of a power transmission mechanism for transmitting the rotation input to the input shaft to the output shaft by increasing or decreasing the speed using a plurality of gears,
A vibration measuring device for measuring vibration of some of the plurality of gears;
A gear diagnostic apparatus, comprising: a second arithmetic unit that obtains a ratio between a reference period that is a rotation period of a reference gear that is one of the gears and a period of the abnormal vibration. 請求項５に記載の歯車診断装置において、
前記歯車同士の回転周期の比を記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶される情報に基づいて、前記歯車のうち、前記基準歯車との回転周期の比が、前記基準周期と前記異常な振動の周期との比に等しい歯車を特定する判別装置とを設けたことを特徴とする歯車診断装置。 In the gear diagnosis apparatus according to claim 5,
A storage unit for storing a ratio of rotation periods of the gears;
Based on the information stored in the storage unit, among the gears, a determination device that identifies a gear whose rotation period ratio to the reference gear is equal to the ratio of the reference period to the abnormal vibration period; A gear diagnosis device characterized by comprising: 請求項５または６に記載の歯車診断装置において、
前記歯車のうちの少なくともいずれか一つについてその振動の振幅を測定する振幅測定装置と、
該振幅測定装置の測定値から前記歯車の振幅の確率密度関数を求める第一演算装置と、
前記確率密度関数の値が、予め定められた基準値に達した場合には異常が生じているものと判定し、そうでない場合には正常であると判定する判定装置とを設けたことを特徴とする歯車診断装置。 In the gear diagnosis apparatus according to claim 5 or 6,
An amplitude measuring device for measuring the amplitude of vibration of at least one of the gears;
A first arithmetic unit for obtaining a probability density function of the amplitude of the gear from the measurement value of the amplitude measuring device;
A determination device is provided that determines that an abnormality has occurred when the value of the probability density function reaches a predetermined reference value, and otherwise determines that it is normal. Gear diagnosis device.
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