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GEBIET
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Hierin beschriebene Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf eine Rotationsmaschinen-Abnormalitäts-Detektionsvorrichtung und ein Rotationsmaschinen-Abnormalitäts-Detektionsverfahren.
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HINTERGRUND
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Konventioneller Weise ist ein elektromechanisches Transducer-Element, das ein Material wie etwa piezoelektrische Keramik beinhaltet, um mechanische Vibrationsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, als ein Sensor verwendet worden, der beispielsweise eine Abnormalität (beispielsweise abnormale Vibration) einer Rotationsmaschine detektiert.
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In diesem Fall setzt das elektromechanische Transducer-Element einen Kontakt-AE-Sensor, einen Beschleunigungssensor oder dergleichen ein. Der Kontakt-AE-Sensor detektiert akustische Emission (AE), was ein elastisches Wellen-Phänomen ist, welches durch das Auftreten eines Mikrorisses in einem zu messenden Objekt während der Rotation verursacht wird.
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Beispielsweise rotiert eine Bearbeitungsspindel etc. einer Werkzeugmaschine bei einer hohen Geschwindigkeit bis zu mehreren zehntausend Umdrehungen pro Minute und der Kontakt-AE-Sensor oder der Beschleunigungssensor wird verwendet, um den Zustand eines Lagers vorherzusagen.
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Diese Sensoren werden in einem Zustand verwendet, bei dem eine Detektionsoberfläche in Kontakt ist mit oder fixiert ist an einem Gehäuse etc. des Lagers. Insbesondere führt der Kontakt-AE-Sensor Detektion für Fremdmaterialfestfress-Abnormalität, einen Mikroriss und dergleichen durch, die Startpunkte des Versagens der Lagerkomponenten sind.
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Jedoch können der konventionelle Kontakt-AE-Sensor oder Beschleunigungssensor keine ausreichende Detektions-Sensitivität für Schall oder dergleichen erzielen, der durch unzureichende Schmierung (Abnagen oder Einbrennen) oder dergleichen auf der Oberfläche einer Rotationswelle oder eines Lagermaterials verursacht wird, und können nicht eine Rotations-Abnormalität detektieren.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Konfigurationsblockdiagramm, das ein Rotationsmaschinen-Abnormalitäts-Detektionssystem illustriert;
- 2 ist ein erläuterndes Diagramm, das einen Hauptteil einer Rotationsmaschine illustriert, auf welche das Rotationsmaschinen-Abnormalitäts-Detektionssystem angewendet wird;
- 3 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Anwendungsbeispiel eines Laser-Mikrofons illustriert;
- 4 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein spezifisches Beispiel von Abnormalitätsdetektion illustriert;
- 5 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel illustriert, in welchem Lärmschall in einem Laboratorium in einem Zustand gemessen wird, bei dem die Rotationsmaschine gestoppt ist, wenn ein Signal der Rotationsmaschine unter Verwendung des Laser-Mikrofons erfasst wird; und
- 6A und 6B sind Diagramme, die Messergebnisse in einem Zustand illustrieren, bei dem die Rotationsmaschine rotiert, wenn ein Signal der Rotationsmaschine unter Verwendung des Laser-Mikrofons erfasst wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet eine Rotationsmaschinen-Abnormalitäts-Detektionsvorrichtung einen Nichtkontakt-Akustikemissionssensor, einen Analysator und einen Diagnostizierer. Der an einer Position, die um eine vorbestimmte Distanz von einem als einem Rotationsbauteil gehaltenen rotierbaren Messziel, oder einem Messziel, welches das Rotationsbauteil drehbar hält, angeordnete Nichtkontakt-Akustikemissionssensor ist konfiguriert, eine Akustik-Emission zu detektieren, die während der Rotation des Messziels oder des durch das Messziel gehaltenen Rotationsbauteils auftritt und sich in einer Atmosphäre ausbreitet. Der Analysator ist konfiguriert, eine Zeitfrequenz-Analyse am Detektionssignal des Nichtkontakt-Akustikemissionssensor durchzuführen. Der Diagnostizierer ist konfiguriert, das Auftreten einer Rotations-Abnormalität zu detektieren, wenn ein Frequenzkomponente größer als ein vorbestimmter Schwellenwert in einem vorbestimmten Frequenzband vorliegt, basierend auf einem Analyseergebnis des Analysators.
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1 ist ein schematisches Konfigurationsblockdiagramm, das ein Rotationsmaschinen-Abnormalitäts-Detektionssystem illustriert.
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In der nachfolgenden Beschreibung ist die Rotationsmaschine definiert, eine Maschine, die um eine Achse rotiert, wie etwa einen Elektromotor oder eine Turbine, eine Rotations-Verarbeitungsvorrichtung, welche die Maschine beinhaltet, und dergleichen zu beinhalten.
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Ein Rotationsmaschinen-Abnormalitäts-Detektionssystem 10 beinhaltet einen Kontakt-AE-Sensor 11, einen Vorverstärker 12, der die Spannung eines Ausgangssignals des Kontakt-AE-Sensors 11 verstärkt, einen Hauptverstärker 13, der die Leistung eines Ausgangssignals des Vorverstärkers 12 verstärkt, einen Beschleunigungssensor 14, einen Ladungswandler 15, ein Lasermikrofon 16, das Schall unter Verwendung des Prinzips eines Fabry-Perot-Interferometers sammelt, eine Interferenzsignal-Analyseeinheit 17, die ein Ausgangssignal des Lasermikrofons 16 analysiert, einen Codierer/Tachometer 18, der den Betriebszeitpunkt einer Rotationsmaschine RM detektiert, eine Hochgeschwindigkeitssignal-Datenanalyse-Vorrichtung (Analysator) 19, die Datenanalyse (Echtzeit-Frequenzanalyse) an einem Hochgeschwindigkeitssignal auf Basis eines Ausgangssignals des Hauptverstärkers 13, eines Ausgangssignals des Ladungswandlers 15, eines Ausgangssignals der Interferenzsignal-Analyseeinheit 17 und eines Ausgangssignals des Codierer/Tachometers 18 durchführt, um eine Merkmalsmenge zu extrahieren, und ein Diagnosesystem 20 (Diagnostizierer), das sich auf eine Rotationszustands-Datenbank 20A und eine Schwellenwert-Datenbank 20B auf Basis der durch die Hochgeschwindigkeitssignal-Datenanalyse-Vorrichtung 19 extrahierten Merkmalsmenge bezieht, um einen Steuerbefehl der Rotationsmaschine RM für die Steuerung der Rotationsmaschine RM zu erzeugen und auszugeben, und das Auftreten einer Abnormalität detektiert, wenn eine Frequenzkomponente gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert in einem vorbestimmten Frequenzband vorliegt.
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2 ist ein erläuterndes Diagramm, das einen Hauptteil einer Rotationsmaschine illustriert, auf welche das Rotationsmaschinen-Abnormalitäts-Detektionssystem angewendet wird.
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In einer Rotationsmaschine wird die Rotationsgeschwindigkeit (Male/Minute) im Hinblick auf einen Motor, eine Getriebe-Konfiguration und dergleichen eingestellt.
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Die tatsächliche Drehzahl der Rotationsmaschine kann durch den Codierer/Tachometer 18 erfasst werden.
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Beispielsweise kann eine Frässpindel einer RotationsWerkzeugmaschine oder dergleichen bei hoher Geschwindigkeit bis zu mehreren zehntausend Umdrehungen/Minute rotieren, und werden der AE-Sensor und der Beschleunigungssensor verwendet, um den Zustand eines Lagers vorherzusagen.
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Diese Sensoren (der Kontakt-AE-Sensor 11 und der Beschleunigungssensor 14) werden in einem Zustand verwendet, bei dem die Detektionsoberflächen in Kontakt mit und befestigt sind an einem Gehäuse 31A, 31B des Lagers, wie in 2 illustriert.
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In diesem Fall soll der Kontakt-AE-Sensor 11 Abnormalitäten wie etwa Fremdmaterial-Festfressen und Mikrorisse detektieren, die Startpunkte des Versagens der Lager 32A und 32B sind.
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Der Kontakt-AE-Sensor 11 erfasst ein Phänomen, wie etwa eine Fremdmaterial-Festfress-Abnormalität oder ein Auftreten eines Mikrorisses und gibt ein Detektionssignal an den Vorverstärker 12 aus.
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Der Vorverstärker 12 verstärkt die Spannung des aus dem Kontakt-AE-Sensor 11 ausgegebenen Detektionssignals und gibt das verstärkte Spannungssignal an den Hauptverstärker 13 aus.
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Der Hauptverstärker 13 verstärkt die Leistung des verstärkten Spannungssignals und gibt das verstärkte Signal an die Hochgeschwindigkeitssignal-Datenanalyse-Vorrichtung 19 aus.
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Der Beschleunigungssensor 14 kann verwendet werden, wenn eine durch den oben beschriebenen Kontakt-AE-Sensor detektierbare Abnormalität in einem breiteren Bereich auftritt (erfasst große Energie) und gibt ein Detektionssignal an den Ladungswandler 15 aus. Spezifischer ist der Beschleunigungssensor 14 konfiguriert als ein Ladungsausgabetyp-Beschleunigungssensor und gibt ein Detektionssignal proportional zu der angelegten Beschleunigung an den Ladungswandler aus.
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Das Signal wird durch den Ladungswandler 15 verstärkt und an die Hochgeschwindigkeitssignal-Datenanalyse-Vorrichtung 19 ausgegeben.
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3 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Anwendungsbeispiel eines Laser-Mikrofons illustriert.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Rotationswelle 33 drehbar durch die Lager 32A und 32B gehalten, welche durch die Gehäuse 31A und 31B gehalten sind.
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Weiter wird die Rotationswelle 33 rotierbar angetrieben, indem sie mit einem Motor 34 über eine Kupplung 35 verbunden wird.
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In diesem Zustand ist das Lasermikrofon 16, das ein Nichtkontakt-AE-Sensor ist, mit einer vorbestimmten Distanz ab der Rotationswelle 33 installiert und erfasst ein Phänomen, in welchem eine ausreichende Detektions-Sensitivität durch den Kontakt-AE-Sensor 11 (11A, 11B) nicht erhalten werden kann oder den Beschleunigungssensor 14, wie etwa Schall aufgrund unzureichender Schmierung (Nagen oder Einbrennen) oder dergleichen an der Materialoberfläche der Rotationswelle 33 als eine Schallwelle (eine elastische Welle), die sich in der Atmosphäre ausbreitet.
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Das Lasermikrofon 16 erfasst dann das Phänomen, bei welchem eine ausreichende Detektions-Sensitivität nicht durch den Kontakt-AE-Sensor 11 oder den Beschleunigungssensor 14 erhalten werden kann, wie etwa unzureichende Schmierung (Nagen oder Einbrennen) auf der Materialoberfläche der Rotationswelle 33 als sich in der Atmosphäre ausbreitender Schall, und gibt ein Detektionssignal an die Interferenzsignal-Analyseeinheit 17 aus.
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Die Interferenzsignal-Analyseeinheit 17 analysiert ein Ausgangssignal des Lasermikrofons 16, schwächt das Signal durch einen Abschwächer 41 ab und gibt dann das Signal an die Hochgeschwindigkeitssignal-Datenanalyse-Vorrichtung 19 aus.
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Die Hochgeschwindigkeitssignal-Datenanalyse-Vorrichtung 19 führt eine Datenanalyse (Echtzeit-Frequenzanalyse) an einem Hochgeschwindigkeitssignal auf Basis eines Ausgangssignals der Interferenzsignal-Analyseeinheit 17 und eines Ausgangssignals des Codierer/Tachometers 18 aus und extrahiert eine Merkmalsmenge.
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In diesem Fall weist die Hochgeschwindigkeitssignal-Datenanalyse-Vorrichtung 19 einen A/D-Wandler auf, der Analog-Digital-Wandlung durchführt, und beinhaltet eine Frequenz-Filterfunktion, eine Echtzeit-Frequenzanalysefunktion und dergleichen.
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Das Frequenzband des oben beschriebenen Kontakt-AE-Sensors 11 ist etwa mehrere 10 kHz bis 1 MHz.
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Zusätzlich ist das Frequenzband des X-Achsen-Rotationsbauteils 14 etwa 0 bis 20 kHz.
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Weiterhin ist das Frequenzband des Lasermikrofons 16 etwa 10 Hz bis 1 MHz.
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Andererseits sagt man, dass die Frequenz der AE, die sich auf das Bruch-Phänomen eines Metallmaterials bezieht, etwa mehrere 10 kHz bis 1 MHz ist, und es ist auch bekannt, dass Frequenz und Amplituden-Intensität der AE abhängig vom Phänomen variieren.
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Zusätzlich tritt bei abrasiver Abnutzung, die auftritt, wenn das Werkzeug eine lange Zeitperiode lang verwendet wird, AE mit einer relativ kleinen Amplitude zwischen 0,25 und 1 MHz auf.
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Darüber hinaus tritt bei starkem Adhäsionsverschleiß, in welchem gleitende Reibungsoberflächen in Kontakt und miteinander fusioniert werden, so dass sie verbrennen, AE mit einer großen Amplitude bei einer hohen Frequenz von 1 bis 1,5 MHz auf.
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Wie oben beschrieben, ist die Frequenz akustische Emission viel höher als die Frequenz mechanischer Vibration und von Lärm in der umgebenden Umwelt gleich 0 bis 1 kHz, und falls ein angemessener Filterungsprozess am Originalsignal durchgeführt wird, kann sich auf Werkzeugabnutzung und Bruch beziehende Information erhalten werden.
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Darüber hinaus detektiert der Codierer/Tachometer 18 auch die Rotationsposition der Rotationswelle 33.
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Zusätzlich kann das Lasermikrofon 16 der vorliegenden Ausführungsform Schalle unterschiedlicher Frequenzen (bis zu etwa 1 MHz) detektieren, die gemäß dem Verarbeitungs-/Riss-Phänomen des Metallmaterials erzeugt werden. AE-Parameter (eine maximale Amplitude, Energie, eine RMS-Amplitude, ein AE-Zählwert und dergleichen) in Zeitintervallen in der Ordnung von Millisekunden werden typischerweise verwendet, aber eine detaillierte Frequenz-Information geht verloren.
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Folglich beinhaltet die Hochgeschwindigkeitssignal-Datenanalyse-Vorrichtung 19 der vorliegenden Ausführungsform die Frequenzfilterfunktion für das Originalsignal und die Echtzeit-Analysefunktion, wie oben beschrieben, und kann die Ursache des Auftretens des Phänomens abschätzen.
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Das Diagnosesystem 20 beinhaltet die Rotationszustands-Datenbank 20A zum Bezugnehmen auf Rotationszustände der Rotationsmaschine RM und die Schwellenwert-Datenbank 20B zum Bezugnehmen auf einen Bestimmungs-Schwellenwert.
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Dann, falls eine Frequenzkomponente gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert in einem vorbestimmten Frequenzband vorliegt, detektiert das Diagnosesystem 20, dass eine Rotations-Abnormalität aufgetreten ist und führt entsprechende Steuerung aus.
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Es ist anzumerken, dass statt oder zusätzlich zu der Rotationszustands-Datenbank 20A und der Schwellenwert-Datenbank 20B eine Funktion des Abschätzens eines Zustands aus einem Modell, welches in Echtzeit gesammelte erlernte Daten aufweist, vorgesehen sein kann.
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Weiter ist es wünschenswert, angemessener Weise einen Steuerbefehl an die Rotationsmaschine RM in einem Fall auszuwählen, bei dem eine Abnormalität (ein Defekt) durch das Diagnosesystem 20 entsprechend dem Qualitäts-Standard und der Drehzahl eines Zielprozesses und dergleichen detektiert wird.
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4 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein spezifisches Beispiel von Abnormalitätsdetektion illustriert.
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4 illustriert als ein Beispiel ein Signal eines Lagers mit einem Beschleunigungssensor mit einem Band bis zu 5 kHz.
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Von den zwei Lagern 32A und 32B, die die Rotationswelle 33 halten, ist eines (siehe A11, A12, B21, B22) ein abnormales Lager (beschädigt), das absichtlich vorab beschädigt wird, und ist das andere (siehe A21, A22, B11, B12) ein normales Lager (gesund) und Signale dieser zwei Lager werden verglichen. In diesem Fall, wie in 2 illustriert, ist der Beschleunigungssensor 14 an den Gehäusen 31A und 31B der Lager 32A und 32B fixiert.
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Weiter illustriert 4 die Zeitfrequenz-Abbildung für eine Sekunde während der Rotation der Rotationswelle 33, in welcher die Abtastfrequenz eines Signals 10 kHz beträgt.
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Wie in 4 illustriert, kann ein periodisches Spike-Signal in dem beschädigten Lager gefunden werden. Weiter ist zu sehen, dass die Frequenz des Spikes proportional entsprechend einer Änderung bei der Drehzahl (300 Upm, 600 Upm) ansteigt.
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Diese Tendenz gilt, wenn die Positionsbeziehung der Lager 32A und 32B in 2 vom Motor 34 vertauscht werden.
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Wie oben beschrieben, ist es wichtig, in dem beschädigten Lager, die Auftrittsfrequenz von Spikes für jede Drehzahl zu erfassen und es ist ein Verfahren des Anwendens von Füllverarbeitung oder dergleichen auf ein Signal bekannt.
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Dies gilt, wenn der piezoelektrische AE-Sensor verwendet wird, und das Lasermikrofon 16, das ein Kontakt-AE-Sensor oder ein Nichtkontakt-AE-Sensor ist, für den Zweck des Detektierens eines Anzeichens von anfänglicher Beschädigung von kleinerer Energie im Vergleich mit dem Beschleunigungssensor 14 verwendet wird.
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5 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel illustriert, in welchem Lärmschall in einem Labor in einem Zustand gemessen wird, bei dem eine Rotationsmaschine gestoppt wird, wenn ein Signal der Rotationsmaschine unter Verwendung eines Laser-Mikrofon erfasst wird.
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Zusätzlich sind 6A und 6B Diagramme, die Messergebnisse in einem Zustand illustrieren, bei dem die Rotationsmaschine rotiert, wenn ein Signal der Rotationsmaschine unter Verwendung der Laser-Mikrofons erfasst wird.
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Wenn sowohl die Lager 32A als auch 32B normale Produkte sind, wie in 6A illustriert, ist die Amplitude um 50 kHz herum im Wesentlichen Null.
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Wenn andererseits das Lager A durch ein beschädigtes Lager ersetzt wird, ist zu sehen, dass akustische Energie um 50 kHz herum erzeugt wird, wie durch eine Strich-Linien-Ellipse in 6B angegeben.
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Dieses Phänomen hält eine ähnliche Tendenz, wenn die Drehzahl verändert wird (600, 900, 1200, 1500, 1800 U/min).
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Aus diesem Grund, in einem Fall, bei dem ein Rotationselement beschädigt wird, wird erwogen, dass Hochfrequenzschall erzeugt wird, so dass er das Lasermikrofon 16 durch Ausbreitung in der Atmosphäre erreicht.
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Wie in 3 illustriert, da das Lasermikrofon 16 angeordnet ist, von der Rotationswelle 33 als ein Messziel beabstandet zu sein, wird das Lasermikrofon 16 leicht entlang der Peripherie der Rotationswelle 33 als ein Messziel angemessener Weise bewegt.
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Ähnlich, selbst wenn es eine Vielzahl von Messzielen gibt, ist es auch möglich, so zu konfigurieren, dass eine Messung sequentiell durch ein Lasermikrofon 16 durchgeführt wird.
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Folglich kann das Lasermikrofon 16 verwendet werden, um die Anwesenheit oder Abwesenheit eines beschädigten Maschinenelements oder eines beschädigten Teils abzuschätzen.
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Ein Beispiel, in welchem zwei Lager 32A und 32B Ziele sind, ist oben beschrieben worden.
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Jedoch beinhaltet ein allgemeines rotations-mechanisches System verschiedene Komponenten, wie etwa einen Getriebekasten, der eine große Anzahl von Zahnrädern zusätzlich zu einem Lager enthält und die vorliegende Ausführungsform kann leicht auf ein System angewendet werden, bei dem ein Ausfallteil nicht leicht durch einen festen Sensor identifiziert wird.
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Das heißt, da das Lasermikrofon 16 der vorliegenden Ausführungsform eine Nichtkontakt-AE-Messung durchführen kann, kann der Zustand des Systems prompt durch ein Verfahren des Überwachens der Bandenergie einer spezifischen Frequenz (der Summe der Amplituden oder Frequenzbänder, die mit einem abnormalen Phänomen korreliert sind) oder dergleichen in Bezug auf eine Frequenzakustik-Vibration unabhängig von der Drehzahl abgeschätzt werden.
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In diesem Fall, in einem Fall, bei dem es die Möglichkeit gibt, dass das Stoppen der Rotation der Rotationsmaschine unmittelbar nach Detektieren einer Abnormalität weiter den Betrieb nachteilig beeinträchtigen kann, gibt das Diagnosesystem 20 einen Steuerbefehl zum Durchführen einer Prozedur des graduellen Reduzierens der Rotation, Prüfen des Teils, nachdem die Rotation gestoppt ist, und dergleichen aus.
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Um die Beschädigung an der Rotationswerkzeugmaschine oder einem Werkstück zu minimieren, kann ein Steuerbefehl ausgegeben werden, um die Rotationsoperation zu stoppen, unmittelbar nachdem ein abnormaler Schall detektiert wird.
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Weiterhin, in einem Fall, bei dem eine hohe Antwortgeschwindigkeit im Diagnosesystem 20 betont wird, das einen solchen Steuerbefehl gibt, ist es wünschenswert, das Diagnosesystem 20 in dieselbe Hardware wie die Hochgeschwindigkeitssignal-Datenanalyse-Vorrichtung 19 zu inkorporieren. Jedoch in einem Fall, bei dem eine Bestimmung aus dem Trend von Daten mittel- und langfristig gemacht wird, ist es auch möglich, eine Konfiguration zu verwenden, in welcher der Server oder dergleichen in einem Netzwerk als das Diagnose-System konstruiert ist, um den Steuerbefehl auszugeben.
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Hier wird ein Anordnungsbeispiel der jeweiligen Sensoren beschrieben.
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Es gibt ein Problem, dass das Signal des Kontakt-AE-Sensors 11 erfolgreich einen Materialbruch in sowohl der Abtragsverarbeitung durch Schneiden als auch der Stanzverarbeitung durch Pressen erfasst, aber es schwierig ist, nur ein Signal aufgrund einer Abnormalität in der Oberfläche und Auftreten eines Verarbeitungsziels separat aufzunehmen.
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Zusätzlich, da die AE sich in einem komplizierten Modus entsprechend gemäß der Struktur eines Ausbreitungsfeststoffs abschwächt, ist es wünschenswert, den Sensor so nahe an einem Verarbeitungspunkt wie möglich anzuordnen.
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Jedoch, abhängig von der Struktur einer Maschine, besteht die Möglichkeit, dass eine ausreichende Signal-Intensität nicht erhalten werden kann, aufgrund des Einflusses des Kontaktzustands an der Schnittstelle zwischen Teilen, und es kann viel Zeit für das Justieren einer individuellen Einstellung verbraucht werden.
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Andererseits kann im Lasermikrofon 16 eine gleichförmige Abschwächungsrate erwartet werden, indem die Distanz des Spalts zwischen einem Messziel und einem Sensor als ein Standard verwendet wird, so dass eine hohe Vielseitigkeit und Detektionswiederholbarkeit sichergestellt werden kann.
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Folglich ist es wünschenswert, das Lasermikrofon 16 bei einer Distanz etwa 100 mm vom Messziel (im Falle des oben beschriebenen Beispiels, der Lager 32a und 32b) anzuordnen, (der Bereich, in welchem Abschwächung von sich in der Atmosphäre ausbreitender Schall ausreichend klein ist) zur Verwendung der Überwachung des Zustands einer Oberflächeneigenschaft.
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Als ein Beispiel ist vorstellbar, eine Zeitänderung bei der Summe der Energiebeträge in einem Frequenzband von 50 kHz in Bezug auf das Originalsignal zu überwachen.
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Das Anordnungsbeispiel und die Frequenz eines Detektionsziels sind Beispiele und können beliebig eingestellt werden, solange wie ein gewünschtes Signal an einer Position und bei einer Frequenz detektiert werden kann.
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Die Änderung bei der Drehzahl wird in der Beschreibung nicht besonders beschrieben, aber der Effekt unterscheidet sich etwas zwischen dem Fall, bei dem die Drehzahl konstant ist und dem Fall, bei dem die Drehzahl variabel ist.
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Eine spezifischere Beschreibung wird unten gegeben.
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In dem Fall, bei dem die Drehzahl konstant ist, beispielsweise im Fall einer Rotationsmaschine, die einen kontinuierlichen Betrieb bei einer konstanten Drehzahl durchführt, wie etwa einem Motor, einer Pumpe oder einem Ventilator, ist es effektiv, eine Spike-Auftrittsfrequenz gemäß der Drehzahl unter Verwendung eines Festvibrationssensors (eines Beschleunigungssensors oder dergleichen), eines Kontakt-AE-Sensors oder dergleichen abzuschätzen und ein Lager oder dergleichen durch Analysieren des Signals der Frequenz zu diagnostizieren.
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Jedoch in einem Fall, in dem es eine Kombination von komplexen Getriebekästen gibt, ist es notwendig, Frequenzen einer Vielzahl von Elementen zu berücksichtigen. Aus diesem Grund ist für ein produktspezifisches Knowhow oft beim Einstellen und der Analyse eines Sensors erforderlich, und eine effiziente Zustandsdiagnose kann in einigen Fällen nicht durchgeführt werden.
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Andererseits kann bei der Nichtkontakt-AE-Messung das Lasermikrofon 16 der vorliegenden Ausführungsform den Zustand des Systems prompt durch das Verfahren des Überwachens der Bandenergie einer spezifischen Frequenz (der Summe der Amplituden von Frequenzbändern, die mit einem abnormalen Phänomen korreliert sind) oder dergleichen in Bezug auf Hochfrequenz-Akustikvibration unabhängig von der Drehzahl abschätzen und kann dann die individuelle Maschinenelemente untersuchen.
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Zusätzlich, in dem Fall, bei dem die Drehzahl variabel ist, ist es beispielsweise effektiv, periodisch eine gewisse konstante Betriebssequenz einzustellen und den Verlauf für ein Ziel zu verfolgen, dessen Verwendungsbedingungen oder Drehzahl sich immer ändern, wie etwa ein Industrie-Roboter oder eine Spindel einer Werkzeugmaschine.
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Beispielsweise ist es vorstellbar, ein Verfahren des Diagnostizierens von Lagervibration in einen Leerlaufzustand einer Spirale als einem Nichtlastzustand durchzuführen, bei dem eine Werkzeugmaschine mit der Spindel als einem rotierenden Bauteil kein Schneiden durchführt.
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In diesem Fall ist es möglich, eine Bestimmungsreferenz ähnlich zu derjenigen in der Bedingung einer Konstant-Rotationsgeschwindigkeit einzustellen und eine Diagnose durch den Beschleunigungssensor, den AE-Sensor und die Nichtkontakt-AE-Messung durchzuführen.
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Jedoch, im Falle eines Windstromgenerators, in welchem Intervention während des Betriebs schwierig ist, oder einer Niedergeschwindigkeits-Rotationsmaschine mit einer maximalen Drehzahl von mehreren U/min, ist es bekannt, dass der Beschleunigungssensor kein ausreichendes SN-Verhältnis erhalten kann und somit eine genaue Diagnose in einigen Fällen nicht durchgeführt werden kann. Zusätzlich ist es schwierig, selbst für den AE-Sensor, eine praktische Diagnose für eine Niedriggeschwindigkeits-Rotationsmaschine durchzuführen, die einen komplizierten Übertragungspfad aufweist. Jedoch kann der Nichtkontakt-AE-Sensor, wie das Lasermikrofon 16 der vorliegenden Ausführungsform, eine Diagnose durchführen, die auf dem Zustand von Hochfrequenzschall aufgrund einer Rotationsoperation basiert.
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Gemäß der Ausführungsform ist es möglich, eine Abnormalität der Rotationswelle oder des Lagermaterials in der Rotationsmaschine mit hoher Sensitivität zu detektieren.
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Während gewisse Ausführungsformen beschrieben worden sind, werden diese Ausführungsformen nur beispielhaft präsentiert und sollen nicht den Schutzumfang der Erfindung beschränken. Tatsächlich können die hierin beschriebenen neuen Ausführungsformen in einer Vielzahl anderer Formen ausgeführt werden; weiterhin können verschiedene Weglassungen, Austäusche und Änderungen in Form der hierin beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente sollen solche Formen oder Modifikationen mit abdecken, als wenn sie innerhalb des Schutzumfangs und Geists der Erfindung fallen würden.
