DE102021110618A1

DE102021110618A1 - Detektionsvorrichtung und Diagnosesystem

Info

Publication number: DE102021110618A1
Application number: DE102021110618.4A
Authority: DE
Inventors: Tomonori Murata
Original assignee: Kelk Ltd
Current assignee: Kelk Ltd
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2021-04-26
Publication date: 2021-10-28
Also published as: JP2021173712A; US20210333243A1; US11624732B2

Abstract

Eine Detektionsvorrichtung enthält einen Schwingungssensor, der eingerichtet ist, um die Schwingung einer Maschine zu erfassen, eine Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, um eine FFT-Analyse der Detektionsdaten des Schwingungssensors durchzuführen, einen spezifischen Frequenzbereich in eine Vielzahl von Frequenzbereichen zu unterteilen und einen Teilgesamtwert für jeden der Vielzahl von Frequenzbereichen zu berechnen, und eine Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung, die eingerichtet ist, um den Teilgesamtwert zu übertragen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Detektionsvorrichtung und ein Diagnosesystem.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Für die Diagnose einer Vorrichtung ist eine Technologie bekannt, um eine während des Betriebs der Vorrichtung erzeugte Schwingung mit einem Schwingungssensor zu erfassen. JP 2008-267870 A offenbart eine Technologie zur Abschätzung, ob abnormale Geräusche in einem Fahrzeug-Schwingungsisolator erzeugt werden, auf der Grundlage eines Teilgesamtwerts für einen bestimmten Bereich, der die Frequenz der abnormalen Geräusche enthält, die in einem Fahrzeuginnenraum erzeugt werden.
Im herkömmlichen Stand der Technik wird der Teilgesamtwert für einen Teilbereich der vom Schwingungssensor erfassten Frequenzen berechnet. Bei der Berechnung des Teilgesamtwerts für einen Teilbereich besteht die Möglichkeit, dass es in manchen Fällen schwierig ist, eine Vorrichtung ordnungsgemäß zu diagnostizieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Vorrichtung richtig zu diagnostizieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Detektionsvorrichtung: einen Schwingungssensor, der eingerichtet ist, um die Schwingung einer Maschine zu erfassen; eine Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, um eine FFT-Analyse der Detektionsdaten des Schwingungssensors durchzuführen, einen spezifischen Frequenzbereich in eine Vielzahl von Frequenzbereichen zu unterteilen und einen Teilgesamtwert für jeden der Vielzahl von Frequenzbereichen zu berechnen; und eine Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung, die eingerichtet ist, um den Teilgesamtwert zu übertragen.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden besser verstanden, wenn man die folgende detaillierte Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung liest, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Detektionsvorrichtung nach einer Ausführungsform darstellt;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein thermoelektrisches Erzeugungsmodul nach der Ausführungsform darstellt;
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Diagnosesystem nach der Ausführungsform darstellt;
4A und 4B sind Graphen, die jeweils Detektionsdaten eines Schwingungssensors nach der Ausführungsform darstellen;
5A und 5B sind Graphen, die jeweils Teilgesamtwerte nach der Ausführungsform darstellen;
6 ist ein Diagramm, das das Diagnosesystem nach der Ausführungsform schematisch darstellt; und
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Diagnoseverfahren nach der Ausführungsform darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen nach der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Beschreibung beschränkt. Komponentenelemente nach den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen können in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden. Außerdem werden einige der Komponentenelemente in einigen Fällen nicht verwendet.
In den Ausführungsformen wird ein orthogonales XYZ-Koordinatensystem festgelegt, und die Positionsbeziehungen zwischen Funktionseinheiten werden mit Bezug auf das orthogonale XYZ-Koordinatensystem beschrieben. Eine Richtung parallel zu einer X-Achse in einer vorgegebenen Ebene wird als X-Achsen-Richtung dargestellt, eine Richtung parallel zu einer Y-Achse orthogonal zur X-Achse in der vorgegebenen Ebene wird als Y-Achsen-Richtung dargestellt und eine Richtung parallel zu einer Z-Achse orthogonal zur vorgegebenen Ebene wird als Z-Achsen-Richtung dargestellt. Eine XY-Ebene, die die X- und Y-Achse enthält, ist parallel zu der vorbestimmten Ebene.
Detektionsvorrichtung
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Detektionsvorrichtung 1 nach einer Ausführungsform darstellt. Die Detektionsvorrichtung 1 ist an einer Maschine B installiert. Die Maschine B ist in einer Industrieeinrichtung, wie z. B. einer Fabrik, vorgesehen. Bei der Maschine B handelt es sich beispielsweise um eine rotierende Maschine. Bei der rotierenden Maschine handelt es sich beispielsweise um einen Motor, der eine Pumpe betreibt.
Wie in 1 dargestellt, enthält die Detektionsvorrichtung 1 einen Wärmeaufnahmeabschnitt 2, einen Wärmeabgabeabschnitt 3, einen Umfangswandabschnitt 4, ein thermoelektrisches Erzeugungsmodul 5, eine Schalteinheit 14, eine Leistungsspeichereinheit 15, einen Schwingungssensor 6, einen Mikrocomputer 8, eine Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9, ein Wärmeübertragungselement 10 und eine Leiterplatte 11.
Der Wärmeaufnahmeabschnitt 2 ist an der Maschine B installiert. Der Wärmeaufnahmeabschnitt 2 ist ein plattenförmiges Element. Der Wärmeaufnahmeabschnitt 2 ist aus einem metallischen Material, wie z. B. Aluminium oder Kupfer, gebildet. Der Wärmeaufnahmeabschnitt 2 nimmt Wärme von der Maschine B auf. Die Wärme des Wärmeaufnahmeabschnitts 2 wird über das Wärmeübertragungselement 10 an das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 übertragen.
Der Wärmeabgabeabschnitt 3 liegt dem Wärmeaufnahmeabschnitt 2 mit einem Abstand dazwischen gegenüber. Der Wärmeabgabeabschnitt 3 ist ein plattenförmiges Element. Der Wärmeabgabeabschnitt 3 ist aus einem Metallmaterial, wie z. B. Aluminium oder Kupfer, gebildet. Der Wärmeabgabeabschnitt 3 nimmt Wärme vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 auf. Die Wärme des Wärmeabgabeabschnitts 3 wird an die Umgebungsluft um die Detektionsvorrichtung 1 herum abgegeben.
Der Wärmeaufnahmeabschnitt 2 weist eine Wärmeaufnahmefläche 2A auf, die einer Oberfläche der Maschine B gegenüberliegt, und eine Innenfläche 2B, die in eine der Wärmeaufnahmefläche 2A entgegengesetzte Richtung weist. Die Wärmeaufnahmefläche 2A weist in eine -Z-Richtung. Die Innenfläche 2B weist in eine +Z-Richtung. Jede von der Wärmeaufnahmefläche 2A und der Innenfläche 2B weist eine flache Form auf. Jede von der Wärmeaufnahmefläche 2A und der Innenfläche 2B ist parallel zur XY-Ebene. In der XY-Ebene weist der Wärmeaufnahmeabschnitt 2 im Wesentlichen eine quadratische Außenform auf. Man beachte, dass der Wärmeaufnahmeabschnitt 2 nicht unbedingt eine quadratische Außenform aufweist. Der Wärmeaufnahmeabschnitt 2 kann eine kreisförmige, elliptische oder eine beliebige polygonale Außenform aufweisen.
Der Wärmeabgabeabschnitt 3 weist eine Wärmeabgabefläche 3A, die der Umgebungsluft zugewandt ist, und eine Innenfläche 3B, die in eine der Wärmeabgabefläche 3A entgegengesetzte Richtung weist, auf. Die Wärmeabgabefläche 3A weist in die +Z-Richtung. Die Innenfläche 3B weist in die -Z-Richtung. Sowohl die Wärmeabgabefläche 3A als auch die Innenfläche 3B weisen eine flache Form auf. Jede von der Wärmeabgabefläche 3A und der Innenfläche 3B sind parallel zur XY-Ebene. In der XY-Ebene weist der Wärmeabgabeabschnitt 3 im Wesentlichen eine quadratische Außenform auf. Man beachte, dass der Wärmeabgabeabschnitt 3 nicht unbedingt eine quadratische äußere Form aufweist. Der Wärmeabgabeabschnitt 3 kann eine kreisförmige, elliptische oder eine beliebige polygonale Außenform aufweisen.
In der XY-Ebene sind der Wärmeaufnahmeabschnitt 2 und der Wärmeabgabeabschnitt 3 im Wesentlichen gleich in Form und Größe. Man beachte, dass die Form und Größe des Wärmeaufnahmeabschnitts 2 und die Form und Größe des Wärmeabgabeabschnitts 3 voneinander verschieden sein können.
Der Umfangswandabschnitt 4 ist zwischen dem Umfangsrandabschnitt der Innenfläche 2B des Wärmeaufnahmeabschnitts 2 und dem Umfangsrandabschnitt der Innenfläche 3B des Wärmeabgabeabschnitts 3 angeordnet. Der Umfangswandabschnitt 4 verbindet den Wärmeaufnahmeabschnitt 2 und den Wärmeabgabeabschnitt 3. Der Umfangswandabschnitt 4 ist aus einem Kunstharz gebildet.
In der XY-Ebene weist der Umfangswandabschnitt 4 eine ringförmige Form auf. In der XY-Ebene weist der Umfangswandabschnitt 4 im Wesentlichen eine quadratische Außenform auf. Der Wärmeaufnahmeabschnitt 2, der Wärmeabgabeabschnitt 3 und der Umfangswandabschnitt 4 definieren einen Innenraum 12 der Detektionsvorrichtung 1. Der Umfangswandabschnitt 4 weist eine Innenfläche 4B auf, die dem Innenraum 12 zugewandt ist. Die Innenfläche 2B des Wärmeaufnahmeabschnitts 2 ist dem Innenraum 12 zugewandt. Die Innenfläche 3B des Wärmeabgabeabschnitts 3 ist dem Innenraum 12 zugewandt. Der Außenraum der Detektionsvorrichtung 1 ist die Umgebungsluft um die Detektionsvorrichtung 1 herum.
Der Wärmeaufnahmeabschnitt 2, der Wärmeabgabeabschnitt 3 und der Umfangswandabschnitt 4 fungieren als Gehäuse der Detektionsvorrichtung 1, die den Innenraum 12 definiert. In der folgenden Beschreibung werden der Wärmeaufnahmeabschnitt 2, der Wärmeabgabeabschnitt 3 und der periphere Wandabschnitt 4 geeignet gemeinsam als Gehäuse 20 bezeichnet.
Ein Dichtungselement 13A ist zwischen dem Umfangsrandabschnitt der Innenfläche 2B des Wärmeaufnahmeabschnitts 2 und einer Endfläche auf der -2-Seite des Umfangswandabschnitts 4 angeordnet. Ein Dichtungselement 13B ist zwischen dem Umfangsrandabschnitt der Innenfläche 3B des Wärmeabgabeabschnitts 3 und einer Endfläche auf der +Z-Seite des Umfangswandabschnitts 4 angeordnet. Jedes von dem Dichtungselement 13A und dem Dichtungselement 13B enthält z. B. einen O-Ring. Das Dichtungselement 13A ist in einer Aussparung angeordnet, die im Umfangsrandabschnitt der Innenfläche 2B vorgesehen ist. Das Dichtungselement 13B ist in einer Aussparung angeordnet, die im Umfangsrandabschnitt der Innenfläche 3B vorgesehen ist. Das Dichtungselement 13A und das Dichtungselement 13B verhindern, dass Fremdkörper aus dem Außenraum der Detektionsvorrichtung 1 in den Innenraum 12 gelangen.
Das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 nutzt den Seebeck-Effekt zur Leistungserzeugung. Die Maschine B fungiert als Wärmequelle für das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5. Das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 ist zwischen dem Wärmeaufnahmeabschnitt 2 und dem Wärmeabgabeabschnitt 3 angeordnet. Eine Endfläche 51 auf der -Z-Seite des thermoelektrischen Erzeugungsmoduls 5 wird beheizt, eine Temperaturdifferenz wird zwischen der Endfläche 51 auf der -Z-Seite und einer Endfläche 52 auf der +Z-Seite des thermoelektrischen Erzeugungsmoduls 5 angelegt, und dadurch erzeugt das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 eine Leistung.
Die Endfläche 51 weist in -Z-Richtung. Die Endfläche 52 weist in die +Z-Richtung. Jede von der Endfläche 51 und der Endfläche 52 weist jeweils eine ebene Form auf. Jede von der Endfläche 51 und der Endfläche 52 ist parallel zur XY-Ebene. In der XY-Ebene weist das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 im Wesentlichen eine quadratische Außenform auf.
Die Endfläche 52 liegt der Innenfläche 3B des Wärmeabgabeabschnitts 3 gegenüber. Das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 ist an dem Wärmeabgabeabschnitt 3 befestigt. Der Wärmeabgabeabschnitt 3 und das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 sind z. B. durch Klebstoff miteinander verbunden.
Man beachte, dass in dem in 1 dargestellten Beispiel das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 in Kontakt mit dem Wärmeabgabeabschnitt 3 ist, aber auch in Kontakt mit dem Wärmeaufnahmeabschnitt 2 sein kann.
Die Leistungsspeichereinheit 15 speichert die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung. Als Leistungsspeichereinheit 15 ist beispielhaft ein Kondensator oder eine Sekundärbatterie vorgesehen.
Die Schalteinheit 14 dient zum Umschalten zwischen einem Leistungsspeicherzustand, in dem die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung der Leistungsspeichereinheit 15 zugeführt wird, und einem Leistungsversorgungszustand, in dem die in der Leistungsspeichereinheit 15 gespeicherte Leistung jedem von dem Schwingungssensor 6, dem Mikrocomputer 8 und der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 zugeführt wird. Als Schalteinheit 14 ist beispielhaft ein DC/DC-Wandler dargestellt.
Der Schwingungssensor 6 erfasst die Schwingung der Maschine B. Der Schwingungssensor 6 wird durch die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung betrieben. Der Schwingungssensor 6 ist im Innenraum 12 angeordnet. In der Ausführungsform wird der Schwingungssensor 6 an der Innenfläche 2B des Wärmeaufnahmeabschnitts 2 gestützt.
Als Schwingungssensor 6 ist beispielhaft ein Beschleunigungssensor vorgesehen. Man beachte, dass der Schwingungssensor 6 ein Geschwindigkeitssensor oder ein Wegsensor sein kann. In der Ausführungsform ist der Schwingungssensor 6 eingerichtet, um die Schwingung der Maschine B in drei Richtungen, der X-Achsen-Richtung, Y-Achsen-Richtung und Z-Achsen-Richtung, erfasst.
Der Mikrocomputer 8 steuert die Detektionsvorrichtung 1. Der Mikrocomputer 8 wird durch die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung betrieben. Der Mikrocomputer 8 ist in dem Innenraum 12 angeordnet. In der Ausführungsform wird der Mikrocomputer 8 auf der Leiterplatte 11 gestützt.
Die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 kommuniziert mit einem Verwaltungscomputer 100, der sich außerhalb der Detektionsvorrichtung 1 befindet. Die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 wird mit Leistung betrieben, die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugt wird. Die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 ist in dem Innenraum 12 angeordnet. In der Ausführungsform wird die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 auf der Leiterplatte 11 gestützt.
Das Wärmeübertragungselement 10 verbindet den Wärmeaufnahmeabschnitt 2 und das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5. Das Wärmeübertragungselement 10 überträgt die Wärme des Wärmeaufnahmeabschnitts 2 an das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5. Das Wärmeübertragungselement 10 ist aus einem metallischen Material, wie z. B. Aluminium oder Kupfer, gebildet. Das Wärmeübertragungselement 10 ist ein stabförmiges Element, das sich in Richtung der Z-Achse erstreckt. Das Wärmeübertragungselement 10 ist in dem Innenraum 12 angeordnet.
Die Leiterplatte 11 enthält eine Steuerleiterplatte. Die Leiterplatte 11 ist in dem Innenraum 12 angeordnet. Die Leiterplatte 11 ist über ein Stützelement 11A mit dem Wärmeaufnahmeabschnitt 2 verbunden. Die Leiterplatte 11 ist über ein Stützelement 11B mit dem Wärmeabgabeabschnitt 3 verbunden. Die Leiterplatte 11 ist durch das Stützelement 11A und das Stützelement 11B so abgestützt, dass sie jeweils vom Wärmeaufnahmeabschnitt 2 und vom Wärmeabgabeabschnitt 3 getrennt ist.
Thermoelektrisches Erzeugungsmodul
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 nach der Ausführungsform darstellt. Das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 weist thermoelektrische P-Typ-Halbleitervorrichtungen 5P, thermoelektrische N-Typ-Halbleitervorrichtungen 5N, erste Elektroden 53, zweite Elektroden 54, ein erstes Substrat 51S und ein zweites Substrat 52S auf. In der XY-Ebene sind die thermoelektrischen P-Typ-Halbleitervorrichtungen 5P und die thermoelektrischen N-Typ-Halbleitervorrichtungen 5N abwechselnd angeordnet. Jede der ersten Elektroden 53 ist mit jeder der thermoelektrischen P-Typ-Halbleitervorrichtungen 5P und der thermoelektrischen N-Typ-Halbleitervorrichtungen 5N verbunden. Jede der zweiten Elektroden 54 ist mit jeder der thermoelektrischen P-Typ-Halbleitervorrichtungen 5P und den thermoelektrischen N-Typ-Halbleitervorrichtungen 5N verbunden. Eine untere Fläche der thermoelektrischen P-Typ-Halbleitervorrichtung 5P und eine untere Fläche der thermoelektrischen N-Typ-Halbleitervorrichtung 5N sind mit der ersten Elektrode 53 verbunden. Eine obere Fläche der thermoelektrischen P-Typ-Halbleitervorrichtung 5P und eine obere Fläche der thermoelektrischen N-Typ-Halbleitervorrichtung 5N sind mit der zweiten Elektrode 54 verbunden. Die erste Elektrode 53 ist mit dem ersten Substrat 51S verbunden. Die zweite Elektrode 54 ist mit dem zweiten Substrat 52S verbunden.
Jede von der thermoelektrischen P-Typ-Halbleitervorrichtungen 5P und der thermoelektrischen N-Typ-Halbleitervorrichtungen 5N enthält z. B. ein thermoelektrisches Material auf BiTe-Basis. Jedes von dem ersten Substrat 51S und zweiten Substrat 52S ist aus einem elektrisch isolierenden Material, wie z. B. Keramik oder Polyimid gebildet.
Das erste Substrat 51S weist die Endfläche 51 auf. Das zweite Substrat 52S weist die Endfläche 52 auf. Als Reaktion auf die Erwärmung des ersten Substrats 51S wird eine Temperaturdifferenz zwischen den Endabschnitten auf der +Z-Seite und der -Z-Seite jeder thermoelektrischen Halbleitervorrichtung vom P-Typ 5P und der thermoelektrischen Halbleitervorrichtung vom N-Typ 5N angelegt. Als Reaktion auf das Anlegen der Temperaturdifferenz zwischen den Endabschnitten auf der +Z-Seite und der -Z-Seite der thermoelektrischen P-Typ-Halbleitervorrichtung 5P bewegen sich Löcher in der thermoelektrischen P-Typ-Halbleitervorrichtung 5P. Als Reaktion auf das Anlegen der Temperaturdifferenz zwischen den Endabschnitten auf der +Z-Seite und der -Z-Seite der thermoelektrischen N-Typ-Halbleitervorrichtung 5N bewegen sich Elektronen in der thermoelektrischen N-Typ-Halbleitervorrichtung 5N. Die thermoelektrische P-Typ-Halbleitervorrichtung 5P und die thermoelektrische N-Typ-Halbleitervorrichtung 5N sind über die erste Elektrode 53 und die zweite Elektrode 54 verbunden. Zwischen der ersten Elektrode 53 und der zweiten Elektrode 54 wird durch Löcher und Elektronen eine Potentialdifferenz erzeugt. Das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 erzeugt eine Leistung aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode 53 und der zweiten Elektrode 54. Ein Leitungsdraht 55 ist mit der ersten Elektrode 53 verbunden. Das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 gibt Leistung über den Leitungsdraht 55 ab.
Diagnostisches System
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Diagnosesystem 200 nach der Ausführungsform darstellt. Das Diagnosesystem 200 enthält die Detektionsvorrichtung 1 und den Verwaltungscomputer 100, der sich außerhalb der Detektionsvorrichtung 1 befindet. Die Detektionsvorrichtung 1 weist das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 auf, die Schalteinheit 14, die Leistungsspeichereinheit 15, den Schwingungssensor 6, den Mikrocomputer 8 und die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9. Das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5, die Schalteinheit 14, die Leistungsspeichereinheit 15, der Schwingungssensor 6, der Mikrocomputer 8 und die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 sind in einem Gehäuse 20 untergebracht.
Der Mikrocomputer 8 weist eine Sensordatenerfassungseinheit 81, eine Berechnungseinheit 82, eine Leistungsversorgungs-Steuereinheit 83 und eine Kommunikationssteuereinheit 84 auf.
Die Sensordatenerfassungseinheit 81 erwirbt Detektionsdaten des Schwingungssensors 6. Die Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 enthalten eine Schwingungswellenform.
Die Berechnungseinheit 82 führt eine arithmetische Verarbeitung auf der Grundlage der von der Sensordatenerfassungseinheit 81 erfassten Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 durch. In der Ausführungsform verarbeitet die Berechnungseinheit 82 die Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 unter Verwendung einer Fast-Fourier-Transformations-Analyse (FFT), teilt einen bestimmten Bereich von Frequenzen in einem durch die FFT-Analyse erhaltenen Spektrum in eine Vielzahl von Frequenzbereichen auf und berechnet einen Teilgesamtwert für jeden der Vielzahl von Frequenzbereichen. In der Ausführungsform unterteilt die Berechnungseinheit 82 den gesamten Bereich der vom Schwingungssensor 6 erfassten Schwingungsfrequenzen in eine Vielzahl von Frequenzbereichen und berechnet für jeden der Vielzahl von Frequenzbereichen einen Teilgesamtwert.
In der Ausführungsform ist die Berechnungseinheit 82 eingerichtet, um einen Gesamtwert der Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 zu berechnen. Die Berechnungseinheit 82 ist eingerichtet, um einen Gesamtwert des gesamten Bereichs der vom Schwingungssensor 6 erfassten Schwingungswellenform zu berechnen.
Der Gesamtwert repräsentiert die Summe der Leistungsspektren im gesamten Frequenzbereich, die die Ziele der Fast-Fourier-Transformation (FFT)-Analyse sind. Der Teilgesamtwert repräsentiert einen Gesamtwert in einem begrenzten Frequenzbereich, für den die Summe der Leistungsspektren berechnet werden soll.
In der Ausführungsform ist die Berechnungseinheit 82 eingerichtet, um einen Effektivwert (quadratischen Mittelwert, Root Mean Square Value: RMS) der Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 zu berechnen. Ferner ist die Berechnungseinheit 82 eingerichtet, um den gesamten Bereich der vom Schwingungssensor 6 erfassten Schwingungswellenform in eine Vielzahl von Frequenzbereichen zu unterteilen, um einen Effektivwert für jeden der Vielzahl von Frequenzbereichen zu berechnen. Der Effektivwert der Schwingung kann ein Effektivwert der Beschleunigung, ein Effektivwert der Geschwindigkeit oder ein Effektivwert der Verschiebung sein.
Man beachte, dass die Berechnungseinheit 82 einen Spitzenwert der Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 berechnen kann. Der Spitzenwert der Schwingung umfasst einen Maximalwert und einen Minimalwert der Schwingung. Der Spitzenwert der Schwingung kann ein Spitzenwert im gesamten Bereich der Schwingungswellenform sein oder kann ein Spitzenwert in jedem einer Vielzahl von Frequenzbereichen der Schwingungswellenform sein. Der Spitzenwert der Schwingung kann ein Spitzenwert der Beschleunigung, ein Spitzenwert der Geschwindigkeit oder ein Spitzenwert der Verschiebung sein.
Die Leistungsversorgungs-Steuereinheit 83 steuert die Schalteinheit 14, um zwischen dem Leistungsversorgungszustand und dem Leistungsspeicherzustand umzuschalten. Die Leistungsversorgungs-Steuereinheit 83 überwacht die in der Leistungsspeichereinheit 15 gespeicherte Leistungsmenge und steuert die Schalteinheit 14 zum Umschalten vom Leistungsspeicherzustand in den Leistungsversorgungszustand, wenn die in der Leistungsspeichereinheit 15 gespeicherte Leistungsmenge einen definierten Wert erreicht.
Die Spannung der vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugten Leistung wird durch eine (nicht dargestellte) Verstärkungseinheit erhöht und dann der Schalteinheit 14 zugeführt. In einem Fall, in dem die in der Leistungsspeichereinheit 15 gespeicherte Leistungsmenge nicht den definierten Wert erreicht, steuert die Leistungsversorgungs-Steuereinheit 83 die Schalteinheit 14, um die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung der Leistungsspeichereinheit 15 zuzuführen. Die Leistungsspeichereinheit 15 speichert die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung.
In einem Fall, in dem die in der Leistungsspeichereinheit 15 gespeicherte Leistungsmenge gleich oder größer als der definierte Wert ist, wird die Leistung aus der Leistungsspeichereinheit 15 entladen. Die Leistungsversorgungs-Steuereinheit 83 steuert die Schalteinheit 14, um die aus der Leistungsspeichereinheit 15 entladene Leistung jedem von dem Schwingungssensor 6, dem Mikrocomputer 8 und der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 zuzuführen. Jedes von dem Schwingungssensor 6, dem Mikrocomputer 8 und der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 verbraucht jeweils die von der Leistungsspeichereinheit 15 gelieferte Leistung.
Nach der Entladung der Leistung aus der Leistungsspeichereinheit 15 wird die Schalteinheit 14 so gesteuert, dass sie die von der Leistungsversorgungs-Steuereinheit 83 und dem thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung in die Leistungsspeichereinheit 15 einspeist. Die Leistungsspeichereinheit 15 speichert die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung wieder.
In einem Fall, in dem die in der Leistungsspeichereinheit 15 gespeicherte Leistungsmenge gleich oder größer als der definierte Wert ist, wird die Leistung aus der Leistungsspeichereinheit 15 entladen. Die Leistungsversorgungs-Steuereinheit 83 steuert die Schalteinheit 14, um die aus der Leistungsspeichereinheit 15 entnommene Leistung wieder jedem von dem Schwingungssensor 6, dem Mikrocomputer 8 und der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 zuzuführen. Jedes von dem Schwingungssensor 6, dem Mikrocomputer 8 und der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 verbraucht die von der Leistungsspeichereinheit 15 zugeführte Leistung.
Auf diese Weise wiederholen sich der Leistungsspeicherzustand, in dem die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung der Leistungsspeichereinheit 15 zugeführt wird, und der Leistungsversorgungszustand, in dem die in der Leistungsspeichereinheit 15 gespeicherte Leistung jeweils dem Schwingungssensor 6, dem Mikrocomputer 8 und der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 zugeführt wird. Leistung wird in der Leistungsspeichereinheit 15 intermittierend gespeichert. Jedes von dem Schwingungssensor 6, dem Mikrocomputer 8 und der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 wird intermittierend mit Leistung versorgt.
Die Kommunikationssteuereinheit 84 steuert die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9, um mehrere von der Berechnungseinheit 82 berechnete Teilgesamtwerte an den Verwaltungscomputer 100 zu übertragen. Die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 überträgt die Vielzahl der von der Berechnungseinheit 82 berechneten Teilgesamtwerte an den Verwaltungscomputer 100.
Wenn in der Ausführungsform der Gesamtwert, der Effektivwert oder der Spitzenwert von der Berechnungseinheit 82 berechnet wird, steuert die Kommunikationssteuereinheit 84 die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9, um den Gesamtwert, den Effektivwert oder den Spitzenwert an den Verwaltungscomputer 100 zu übertragen. Die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 überträgt den von der Berechnungseinheit 82 berechneten Gesamtwert, den Effektivwert oder den Spitzenwert an den Verwaltungscomputer 100.
Der Verwaltungscomputer 100 empfängt die von der Detektionsvorrichtung 1 übertragenen Teilgesamtwerte und diagnostiziert das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie in der Maschine B.
Betrieb
4A und 4B sind Graphen, die jeweils Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 nach der Ausführungsform darstellen. 5A und 5B sind Diagramme, die jeweils Teilgesamtwerte nach der Ausführungsform darstellen.
In den in 4A und 4B und 5A und 5B dargestellten Beispielen ist die Maschine B, an der die Detektionsvorrichtung 1 installiert ist, ein Motor, der eine Art rotierende Maschine ist. Der Motor treibt die Pumpe an. 4A veranschaulicht die Detektionsdaten des Schwingungssensors 6, wenn sich ein Lager des Motors in einem normalen Zustand befindet. 4B veranschaulicht die Detektionsdaten des Schwingungssensors 6, wenn sich das Lager des Motors in einem abnormalen Zustand befindet. 4A veranschaulicht die Detektionsdaten, wenn das Lager nicht beschädigt ist, und 4B veranschaulicht die Detektionsdaten, wenn das Lager künstlich beschädigt ist. 5A veranschaulicht die Teilgesamtwerte, die auf der Grundlage der in 4A dargestellten Detektionsdaten berechnet wurden. 5B veranschaulicht die Teilgesamtwerte, die auf der Grundlage der in 4B dargestellten Detektionsdaten berechnet wurden.
In jeder von 4A und 4B stellt die vertikale Achse die Spektrale Leistungsdichte [ (m/s2)^2/Hz] der vom Schwingungssensor 6 erfassten Maschine B dar, und die horizontale Achse die Frequenz [Hz]. In jeder von 5A und 5B stellt die vertikale Achse den Gesamtwert [(m/s2)²] dar und die horizontale Achse die Frequenzbereiche, die zur Berechnung der Teilgesamtwerte geteilt werden.
In der Ausführungsform ist der Schwingungssensor 6 eingerichtet, um eine Schwingungswellenform zu erfassen. Der Gesamtwert ist die Summe der Leistungsspektren (Spektrale Leistungsdichte), die als Ergebnis der FFT-Analyse erhalten wird, über den gesamten Bereich. Der Teilgesamtwert stellt einen Gesamtwert in einem begrenzten Frequenzbereich dar, für den die Summe der Leistungsspektren (Spektrale Leistungsdichte) berechnet werden soll.
Wie in 4B dargestellt, steigt die Beschleunigung mit einer bestimmten Frequenz an, wenn sich das Lager im abnormalen Zustand befindet.
Wie in 5A und 5B dargestellt, unterteilt die Berechnungseinheit 82 den gesamten Frequenzbereich (100 [Hz] oder mehr und 2600 [Hz] oder weniger) eines Spektrums, das durch eine FFT-Analyse der Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 erhalten wurde, in eine Vielzahl von Frequenzbereichen. In der Ausführungsform unterteilt die Berechnungseinheit 82 den gesamten Bereich der Frequenzen (100 [Hz] oder mehr und 2600 [Hz] oder weniger), die vom Schwingungssensor 6 erfasst werden, in einen ersten Frequenzbereich bis zu einem elften Frequenzbereich. Ein Frequenzbereich beträgt etwa 250 [Hz].
In der Ausführungsform beträgt der erste Frequenzbereich 100 [Hz] oder mehr und 250 [Hz] oder weniger. Der zweite Frequenzbereich beträgt 251 [Hz] oder mehr und 500 [Hz] oder weniger. Der dritte Frequenzbereich ist 501 [Hz] oder mehr und 750 [Hz] oder weniger. Der vierte Frequenzbereich ist 751 [Hz] oder mehr und 1000 [Hz] oder weniger. Der fünfte Frequenzbereich ist 1001 [Hz] oder mehr und 1250 [Hz] oder weniger. Der sechste Frequenzbereich beträgt 1251 [Hz] oder mehr und 1500 [Hz] oder weniger. Der siebte Frequenzbereich ist 1501 [Hz] oder mehr und 1750 [Hz] oder weniger. Der achte Frequenzbereich ist 1751 [Hz] oder mehr und 2000 [Hz] oder weniger. Der neunte Frequenzbereich ist 2001 [Hz] oder mehr und 2250 [Hz] oder weniger. Der zehnte Frequenzbereich ist 2251 [Hz] oder mehr und 2500 [Hz] oder weniger. Der elfte Frequenzbereich ist 2501 [Hz] oder mehr und 2600 [Hz] oder weniger.
Die Berechnungseinheit 82 berechnet für jeden der mehreren Frequenzbereiche einen Teilgesamtwert. Mit anderen Worten, die Berechnungseinheit 82 berechnet einen ersten Teilgesamtwert POA1 für den ersten Frequenzbereich und berechnet einen zweiten Teilgesamtwert POA2 für den zweiten Frequenzbereich. Ebenso berechnet die Berechnungseinheit 82 einen dritten Teilgesamtwert POA3 bis einen elften Teilgesamtwert POA11 für jeden von dem dritten Frequenzbereich bis zum elften Frequenzbereich. Auf diese Weise berechnet die Berechnungseinheit 82 die Teilgesamtwerte für alle der Vielzahl von Frequenzbereichen. Die Anzahl der berechneten Teilgesamtwerte ist gleich der Anzahl der Unterteilungen des Frequenzbereichs. In jedem der in 5A und 5B dargestellten Beispiele beträgt die Anzahl der Teilungen im Frequenzbereich elf. Die Berechnungseinheit 82 berechnet elf Teilgesamtwerte.
In jedem der in 5A und 5B dargestellten Beispiele gibt es eine Vielzahl von Frequenzen, bei denen der Gesamtwert erhöht wird. Die Vielzahl der Frequenzen, bei denen der Gesamtwert erhöht wird, steht in einer ganzzahligen Vielfachbeziehung.
Man beachte, dass in jedem der in 5A und 5B dargestellten Beispiele der gesamte Bereich des vom Schwingungssensor 6 erfassten und durch Berechnung erhaltenen Spektrums in elf Frequenzbereiche unterteilt ist. Die Anzahl der Unterteilungen im Frequenzbereich ist nicht auf elf beschränkt. Vorzugsweise beträgt die Anzahl der Unterteilungen im Frequenzbereich zwei oder mehr. Außerdem beträgt in jedem der in 5A und 5B dargestellten Beispiele ein Frequenzbereich etwa 250 [Hz]. Ein Frequenzbereich ist nicht auf 250 [Hz] beschränkt. Der Frequenzbereich und die Anzahl der Unterteilungen werden auf der Grundlage der Eigenschaften der Maschine B bestimmt. Zum Beispiel können in einem Fall, in dem die Maschine B ein Getriebe ist, das eine Art von rotierender Maschine ist, Frequenzen, bei denen der Gesamtwert erhöht ist, fast auf der Grundlage der Anzahl der Zähne oder der Drehgeschwindigkeit des Getriebes im abnormalen Zustand identifiziert werden. Außerdem weist eine Vielzahl von Frequenzen, bei denen der Gesamtwert erhöht ist, eine ganzzahlige Vielfachbeziehung auf. Die Berechnungseinheit 82 ist eingerichtet, um den Frequenzbereich und die Anzahl der Teilungen so einzustellen, dass Frequenzen, bei denen der Gesamtwert erhöht wird, in einem Frequenzbereich enthalten sind, und zwar auf der Grundlage der Eigenschaften der Maschine B, die bekannte Daten sind. Diagnoseverfahren
6 ist ein Diagramm, das schematisch das Diagnosesystem 200 nach der Ausführungsform darstellt. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Diagnoseverfahren nach der Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 6 dargestellt, umfasst das Diagnosesystem 200 eine Vielzahl von Detektionsvorrichtungen 1, die eingerichtet sind, um an der Maschine B installiert zu werden. In dem in 6 dargestellten Beispiel ist eine Vielzahl von Detektionsvorrichtungen 1 an einer Maschine B installiert. Wie vorstehend beschrieben, ist als Maschine B der Motor, der zum Betrieb einer Pumpe eingerichtet ist, beispielhaft dargestellt. Die Maschine B kann im Keller installiert sein. Wenn die Maschine B in Betrieb ist, erzeugt die Maschine B Wärme. Die Maschine B fungiert als Wärmequelle für das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5.
Wenn die Maschine B in Betrieb ist und die Maschine B Wärme erzeugt, wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeaufnahmeabschnitt 2 und dem Wärmeabgabeabschnitt 3 angelegt. Das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 erzeugt eine Leistung aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeaufnahmeabschnitt 2 und dem Wärmeabgabeabschnitt 3. Die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung wird in der Leistungssspeichereinheit 15 gespeichert.
Die Leistungsversorgungs-Steuereinheit 83 überwacht die in der Leistungsspeichereinheit 15 gespeicherte Leistungsmenge. Die Leistungsversorgungs-Steuereinheit 83 bestimmt, ob die in der Leistungsspeichereinheit 15 gespeicherte Leistungsmenge gleich oder größer als der definierte Wert ist (Schritt S1).
Wenn im Schritt S1 bestimmt wird, dass die in der Leistungsspeichereinheit 15 gespeicherte Leistungsmenge gleich oder größer als der definierte Wert ist (Schritt S1: Ja), steuert die Leistungsversorgungs-Steuereinheit 83 die Schalteinheit 14, um den Leistungsspeicherzustand in den Leistungsversorgungszustand zu schalten. Die Leistungsspeichereinheit 15 entlädt sich (Schritt S2).
Die Leistungsversorgungs-Steuereinheit 83 steuert die Schalteinheit 14, um die aus der Leistungsspeichereinheit 15 entnommene Leistung jedem von dem Schwingungssensor 6, dem Mikrocomputer 8 und der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 zuzuführen. Der Schwingungssensor 6, der Mikrocomputer 8 und die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 werden jeweils durch die von der Leistungsspeichereinheit 15 zugeführte Leistung betrieben.
Der Schwingungssensor 6 erfasst die Schwingung der Maschine B. Die Sensordatenerfassungseinheit 81 erwirbt die Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 (Schritt S3) .
Die Berechnungseinheit 82 führt eine FFT-Analyse an den von der Sensordatenerfassungseinheit 81 erfassten Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 durch (Schritt S4).
Die Berechnungseinheit 82 unterteilt den gesamten Bereich der Frequenzen eines im Schritt S4 erhaltenen Spektrums in eine Vielzahl von Frequenzbereichen. Wie unter Bezugnahme auf 5A und 5B beschrieben, unterteilt die Berechnungseinheit 82 in der Ausführungsform den gesamten Bereich der Frequenzen des im Schritt S4 erhaltenen Spektrums in elf Frequenzbereiche. Die Berechnungseinheit 82 berechnet für jeden der Vielzahl von Frequenzbereichen einen Teilgesamtwert. Mit anderen Worten, die Berechnungseinheit 82 berechnet den ersten Teilgesamtwert POA1 für den ersten Frequenzbereich bis zum elften Teilgesamtwert für den elften Frequenzbereich (Schritt S5).
Die Kommunikationssteuereinheit 84 veranlasst die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9, die im Schritt S5 berechneten mehreren Teilgesamtwerte (den ersten Teilgesamtwert POA1 bis zu dem elften Teilgesamtwert POA11) zu übertragen. Die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 überträgt die Vielzahl der Teilgesamtwerte an den Verwaltungscomputer 100 (Schritt S6).
Wie in 6 dargestellt, enthält das Diagnosesystem 200 eine Kommunikationsvorrichtung 210 und eine Vielzahl von Repeatern 220.
Jeder der Repeater 220 stellt eine Verbindung zwischen der Detektionsvorrichtung 1 und der Kommunikationsvorrichtung 210 her. Jeder Repeater 220 kommuniziert mit der Kommunikationsvorrichtung 210 auf drahtlose Weise. Über den Repeater 220 werden Teilgesamtwerte von der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 an die Kommunikationsvorrichtung 210 übertragen. Von jeder der mehreren Detektionsvorrichtungen 1 werden Teilgesamtwerte an die Kommunikationsvorrichtung 210 übertragen.
Die Kommunikationsvorrichtung 210 empfängt von jeder der mehreren Detektionsvorrichtungen 1 über den Repeater 220 übertragene Teilgesamtwerte und überträgt die Teilgesamtwerte an den Verwaltungscomputer 100. Die Kommunikationsvorrichtung 210 verarbeitet die von jeder der mehreren Detektionsvorrichtungen 1 übertragenen Teilgesamtwerte in ein vorgegebenes Format und überträgt die Teilgesamtwerte an den Verwaltungscomputer 100. Die Teilgesamtwerte von jeder der mehreren Detektionsvorrichtungen 1 werden von der Kommunikationsvorrichtung 210 aggregiert und dann an den Verwaltungscomputer 100 übertragen. Die Kommunikationsvorrichtung 210 und der Verwaltungscomputer 100 können drahtlos oder drahtgebunden miteinander kommunizieren.
Der Verwaltungscomputer 100 ist eingerichtet, um den Zustand einer Vielzahl von Maschinen B auf der Grundlage der von der Vielzahl von Detektionsvorrichtungen 1 übertragenen Teilgesamtwerte zu überwachen und zu verwalten. Der Verwaltungscomputer 100 ist eingerichtet, um auf der Grundlage der von jeder der mehreren Detektionsvorrichtungen 1 übertragenen Teilgesamtwerte das Vorhandensein oder Fehlen einer Anomalie in jeder der Maschinen B zu diagnostizieren.
In der Ausführungsform ist die Vielzahl der Detektionsvorrichtungen 1 eingerichtet, um die Teilgesamtwerte unabhängig voneinander zu übertragen. Mit anderen Worten: Jede Detektionsvorrichtung 1 ist eingerichtet, um die Teilgesamtwerte unbeeinflusst von den anderen Detektionsvorrichtungen 1 zu übertragen.
Wenn sich z. B. die Maschine B und die Detektionsvorrichtungen 1 im Keller und die Kommunikationsvorrichtung 210 und der Verwaltungscomputer 100 auf dem Boden befinden, werden die von den Detektionsvorrichtungen 1 übertragenen Teilgesamtwerte durch die Bereitstellung der Repeater 220 reibungslos an den Verwaltungscomputer 100 übertragen.
Wenn im Schritt S1 bestimmt wird, dass die in der Leistungsspeichereinheit 15 gespeicherte Leistungsmenge nicht gleich oder größer als der definierte Wert ist (Schritt S1: Nein), steuert die Leistungsversorgungs-Steuereinheit 83 die Schalteinheit 14, um den Leistungsspeicherzustand fortzusetzen. Die Leistungsspeichereinheit 15 speichert eine Leistung (Schritt S7).
In der Ausführungsform werden jedes von dem Schwingungssensor 6, dem Mikrocomputer 8 und der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 intermittierend mit Leistung versorgt. Wenn die in der Leistungssspeichereinheit 15 gespeicherte Leistungsmenge gleich oder größer als der definierte Wert ist, überträgt die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 die Teilgesamtwerte.
Je größer die Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeaufnahmeabschnitt 2 und dem Wärmeabgabeabschnitt 3 ist, desto größer ist die von dem thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung. Mit anderen Worten, mit zunehmender Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeaufnahmeabschnitt 2 und dem Wärmeabgabeabschnitt 3 ist eine kürzere Zeit erforderlich, um die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung in der Leistungsspeichereinheit 15 zu speichern. Daher wird mit zunehmender Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeempfangsabschnitt 2 und dem Wärmeabgabeabschnitt 3 ein Zyklus der Übertragung der Teilgesamtwerte durch die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 reduziert. Wenn eine Anomalie in der Maschine B auftritt, wird die von der Maschine B erzeugte Wärmemenge wahrscheinlich zunehmen. Mit anderen Worten, wenn die Anomalie in der Maschine B auftritt, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass eine Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeaufnahmeabschnitt 2 und dem Wärmeabgabeabschnitt 3 erhöht wird. Wenn die Anomalie in der Maschine B auftritt, wird daher der Zyklus der Übertragung der Teilgesamtwerte durch die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 reduziert. Wenn die Anomalie in der Maschine B auftritt, erhöht sich die Menge der von der Detektionsvorrichtung 1 an den Verwaltungscomputer 100 übertragenen Daten der Teilgesamtwerte, und somit analysiert der Verwaltungscomputer 100 effizient, ob die Anomalie in der Maschine B aufgetreten ist.
Wirkungen
Wie vorstehend beschrieben, ist der Schwingungssensor 6 nach den Ausführungsformen an der Maschine B installiert. Die Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 werden an den Mikrocomputer 8 ausgegeben. Die Berechnungseinheit 82 des Mikrocomputers 8 führt eine FFT-Analyse der Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 durch, unterteilt einen bestimmten Bereich der Frequenzen eines durch die FFT-Analyse erhaltenen Spektrums in eine Vielzahl von Frequenzbereichen und berechnet einen Teilgesamtwert für jeden der Vielzahl von Frequenzbereichen. Der Teilgesamtwert wird nicht für einige der vom Schwingungssensor 6 erfassten Frequenzbereiche berechnet, sondern für alle der Vielzahl von Frequenzbereichen. Eine Vielzahl der von der Berechnungseinheit 82 berechneten Teilgesamtwerte wird von der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 an den Managementcomputer 100 übertragen. Daher kann der Verwaltungscomputer 100 die Maschine B auf der Grundlage der mehreren Teilgesamtwerte richtig diagnostizieren.
Die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 überträgt die von der Berechnungseinheit 82 berechneten Teilgesamtwerte. Die Datenmenge der Teilgesamtwerte ist kleiner als die Datenmenge der von der Sensordatenerfassungseinheit 81 erfassten Detektionsdaten. Daher kann die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 z. B. unabhängig von einer unzureichenden Datenübertragungsfähigkeit der Kommunikationsleitung die Teilgesamtwerte mit einer kleineren Datenmenge problemlos an den Verwaltungscomputer 100 übertragen.
In den Ausführungsformen ist die Berechnungseinheit 82 eingerichtet, um einen Gesamtwert einer durch den Schwingungssensor 6 erfassten Schwingungswellenform zu berechnen. Der von der Berechnungseinheit 82 berechnete Gesamtwert wird von der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 an den Verwaltungscomputer 100 übertragen, und dadurch wird es dem Verwaltungscomputer 100 ermöglicht, die Maschine B auf der Grundlage einer Vielzahl von Teilgesamtwerten und des Gesamtwerts besser zu diagnostizieren.
In den Ausführungsformen ist die Berechnungseinheit 82 eingerichtet, um einen Effektivwert oder Spitzenwert der Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 zu berechnen. Der von der Berechnungseinheit 82 berechnete Effektivwert oder Spitzenwert wird von der Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 an den Verwaltungscomputer 100 übertragen, und dadurch kann der Verwaltungscomputer 100 die Maschine B auf der Grundlage einer Vielzahl von Teilgesamtwerten, Effektivwerten oder Spitzenwerten besser diagnostizieren.
In den Ausführungsformen enthält die Detektionsvorrichtung 1 das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5, das als Leistungsversorgung für den Schwingungssensor 6, den Mikrocomputer 8 und die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 fungiert. Das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 ist eingerichtet, um eine Leistung aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeaufnahmeabschnitt 2 und dem Wärmeabgabeabschnitt 3 zu erzeugen. Der Schwingungssensor 6 wird durch die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung betrieben. Die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 wird durch die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul 5 erzeugte Leistung angesteuert und überträgt die Teilgesamtwerte. Somit werden der Schwingungssensor 6 und die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 ohne Verwendung eines Kabels betrieben, das den Schwingungssensor 6 mit einer Batterie oder einer handelsüblichen Leistungsquelle verbindet. Erst die Installation der Detektionsvorrichtung 1 an der Maschine B ermöglicht die Übertragung der Teilgesamtwerte an den Verwaltungscomputer 100. Der Verwaltungscomputer 100 kann anhand der Teilgesamtwerte effizient das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie an der Maschine B diagnostizieren. Selbst wenn sich mehrere Maschinen B in einer Industrieeinrichtung befinden, ermöglicht nur die Installation der Detektionsvorrichtung 1 an jeder der mehreren Maschinen B dem Verwaltungscomputer 100 eine effiziente Diagnose des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins einer Anomalie für jede der mehreren Maschinen B.
Das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5, der Schwingungssensor 6, der Mikrocomputer 8 und die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 sind in einem Gehäuse 20 untergebracht. Dadurch kann z. B. der Einfluss von Rauschen auf die Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 reduziert werden.
Das Diagnosesystem 200 enthält die mehreren Detektionsvorrichtungen 1, die eingerichtet sind, um an jeder der mehreren Maschinen B installiert zu werden, und die Kommunikationsvorrichtung 210, die eingerichtet ist, um Teilgesamtwerte zu empfangen, die von jeder der mehreren Detektionsvorrichtungen 1 übertragen werden, und die Teilgesamtwerte an den Verwaltungscomputer 100 zu übertragen. Daher ist es dem Verwaltungscomputer 100 möglich, den Zustand der mehreren Maschinen B zu überwachen und zu verwalten und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie in den mehreren Maschinen B zu diagnostizieren. Darüber hinaus fungiert das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 als die Leistungsversorgung und die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 überträgt die Teilgesamtwerte auf drahtlose Weise, und dadurch erleichtert beispielsweise nur die Installation der Detektionsvorrichtung 1 an der Maschine B ohne Anordnen eines Kabels in einer Industrieeinrichtung die Erfassung der Teilgesamtwerte.
Andere Ausführungsformen
Man beachte, dass in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Verwaltungscomputer 100 einen Computer oder eine Vielzahl von Computern enthalten kann.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind in einem Gehäuse 20 das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5, der Schwingungssensor 6, der Mikrocomputer 8 und die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 untergebracht. Das thermoelektrische Erzeugungsmodul 5 kann in einem ersten Gehäuse untergebracht sein, und der Schwingungssensor 6, der Mikrocomputer 8 und die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 können in einem zweiten Gehäuse untergebracht sein. Das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse sind getrennte Gehäuse. Die Leistungsspeichereinheit 15 kann zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse angeordnet sein.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann die Funktion der Berechnungseinheit 82 im Verwaltungscomputer 100 vorgesehen sein. Die Detektionsdaten des Schwingungssensors 6 können über die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung 9 an den Managementcomputer 100 übertragen werden, so dass der Managementcomputer 100 die Teilgesamtwerte berechnen kann. Ferner kann die Funktion des Managementcomputers 100 im Mikrocomputer 8 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Berechnungseinheit 82 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie diagnostizieren.
Nach der vorliegenden Offenlegung kann die Vorrichtung ordnungsgemäß diagnostiziert werden.
Obwohl die Erfindung im Hinblick auf eine vollständige und eindeutige Offenbarung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, sollen die beigefügten Ansprüche nicht auf diese Weise begrenzt sein, sondern sind so auszulegen, dass sie alle Modifikationen und alternativen Konstruktionen verkörpern, die einem Fachmann einfallen können und die in angemessener Weise in die hier dargelegte grundlegende Lehre fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008267870 A [0002]

Claims

Detektionsvorrichtung (1), umfassend: einen Schwingungssensor (6), der eingerichtet ist, um die Schwingung einer Maschine (B) zu erfassen; eine Berechnungseinheit (82), die eingerichtet ist, um eine FFT-Analyse von Detektionsdaten des Schwingungssensors (6) durchzuführen, einen spezifischen Frequenzbereich in eine Vielzahl von Frequenzbereichen zu unterteilen und einen Teilgesamtwert für jeden der Vielzahl von Frequenzbereichen zu berechnen; und eine Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung (9), die eingerichtet ist, um den Teilgesamtwert zu übertragen.
Detektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Berechnungseinheit (82) einen Gesamtwert, einen Effektivwert oder einen Spitzenwert der Detektionsdaten berechnet, und die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung (9) den Gesamtwert, den Effektivwert oder den Spitzenwert überträgt.
Detektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein thermoelektrisches Erzeugungsmodul (5), wobei der Schwingungssensor (6) durch die vom thermoelektrischen Erzeugungsmodul (5) erzeugte Leistung betrieben wird.
Detektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei das thermoelektrische Erzeugungsmodul (5), der Schwingungssensor (6) und die Drahtlos-Kommunikationsvorrichtung (9) in einem einzigen Gehäuse (20) untergebracht sind.
Diagnosesystem (200), umfassend: die Detektionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und einen Verwaltungscomputer (100), der eingerichtet ist, den von der Detektionsvorrichtung (1) übertragenen Teilgesamtwert zu empfangen, um die Maschine (B) zu diagnostizieren.