JP2004301671A - 回転機の軸受診断システム、回転機の軸受診断装置及び回転機のスタッド - Google Patents

Abstract

【課題】診断対象機器のデータを簡単に選択することが可能となる回転機の軸受診断システムを提供する。
【解決手段】診断対象となる電動機１や軸受２について必要な情報をＱＲコード５２に記録して、電動機１のハウジング１４に配置されているスタッド５０に貼付する。そして、ＰＤＡ１７は、ＱＲコード５２に記録されている情報をＣＣＤカメラ５５により読取って取得し、軸受２の振動測定及び診断を行う。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転機の軸受の振動を検出して軸受の異常を診断する回転機の軸受診断システム、及びその軸受診断システムに使用される回転機の軸受診断装置、又はそのシステムに使用される回転機のスタッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば電動機などの回転機器については、振動や騒音を測定して解析することにより、機器に機械的な異常が発生している否かを診断することが行なわれている。そして、電動機等を用いて構成される生産設備において、生産性の向上を図るためには、予防保全が非常に重要となる。特に、電動機等を構成する軸受けに機械的損傷が発生すると、機器に大きなダメージを与えることになり、設備稼働率を大幅に低下させる場合がある。そこで、軸受については、定期的に上記の診断を行なうことが好ましい。
【０００３】
上記の診断は、例えば、振動ピックアップや集音マイクなどを用いて機器に発生する振動を音響的な電気信号に変換して増幅した後、Ａ／Ｄ変換してコンピュータに取り込み、その信号波形を解析することで行なっている。
【０００４】
また、本発明の発明者らは、振動センサによる測定及び診断に必要とされる機能を、例えばＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などの携帯端末に内蔵した構成を提案した（特願２００３−７３８２１）。斯様な構成によれば、軸受の振動測定及び診断をより容易に行うことが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、軸受の診断を行なうためには、診断対象機器に関する機構的なデータや、測定、診断を行うために用いる情報が必要である。そして、特願２００３−７３８２１で提案した携帯端末においてそのデータを得るには、例えばＰＤＡ側に複数の機器に対応するデータを予め内蔵しておき、それらの中から対象となるデータを選択して読み出したり、或いは、通信機能を利用して外部のデーベースサーバにアクセスを行うことで、必要なデータをダウンロードするようにしている。
【０００６】
しかしながら、斯様な方式では、診断対象機器数が増加するほどデータの選択が困難となることは明らかである。例えば、複数の診断対象機器が設置されている工場などにおいて、それらを巡回しながら順次測定を行う場合を想定すると、対象となるデータを夫々正しく選択しなければならない。この場合、測定を誤る要因としては作業者が巡回ルートを間違えることも考えられ、本来の順序では正しくデータを選択したとしても、意味がなくなってしまう。
また、上記の例に限らず、一つの診断対象機器に対応するデータを選択する場合でも、データの総数が多くなれば選択が困難となることは言うまでも無い。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、診断対象機器のデータを簡単に選択することが可能となる回転機の軸受診断システム、回転機の軸受診断装置、又はそのシステムに使用される回転機のスタッドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の回転機の軸受診断システムは、回転機の軸受部分において発生する振動を測定し、診断を行うものであって、
前記測定及び診断に関する情報が空中伝搬信号を用いて読み出し可能な形式で記録され、回転機の筐体若しくはその近傍に配置されている情報記録媒体と、
前記軸受の振動を検出する振動センサと、
前記情報記録媒体に記録されている情報を読取るための情報読取手段と、前記振動センサによって検出された振動データを記憶する記憶手段と、前記情報読取手段によって読み取られた回転機に関する情報と前記振動データとに基づいて軸受の診断を行なう診断手段とを備える軸受診断装置とで構成されることを特徴とする。
【０００９】
斯様に構成すれば、軸受診断装置は、診断対象となる回転機や軸受について必要な情報を情報読取手段により読取り取得することができ、従来とは異なり、診断対象機器数が多い場合でもデータの選択を簡単に行うことができる。そして、情報記録媒体は回転機の筐体若しくはその近傍に配置されているので、例えば、複数の診断対象機器が設置されている場所を巡回しながら順次測定を行う場合でも、対象となるデータを容易に正しく選択できる。
尚、ここでの「情報記録媒体」は、記憶内容を保持するためやその記憶内容を読み出すための電源を媒体側に内蔵していないものを言う。
【００１０】
この場合、請求項２に記載したように、軸受診断装置を、機能拡張用カードが接続可能に構成される携帯端末を利用して構成し、
前記機能拡張用カードを、
回転機の軸受の振動を検出する振動センサが接続可能であり、
前記携帯端末側より供給される電源に基づいて前記振動センサの駆動用電源を生成する電源回路と、
前記振動センサによって検出された振動信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
このＡ／Ｄ変換手段により変換されたデータを前記携帯端末側に転送するためのデータ転送手段とを内蔵して構成し、
前記携帯端末を、
情報読取手段，記憶手段及び診断手段を備え、
前記記憶手段に、前記機能拡張用カード側より転送されたデータを記憶させ、
前記診断手段は、前記記憶手段に記憶されたデータに基づいて軸受の異常を診断するように構成すると良い。
【００１１】
斯様に構成すれば、振動センサの駆動アンプに相当する電源回路を携帯端末に接続される機能拡張用カードの内部に配置して、振動センサもその機能拡張用カードに接続されるので、作業者は、非常に小型の携帯端末を持ち歩いて回転機の軸受に発生する振動を容易に測定し、診断まで行うことが可能となる。
【００１２】
また、請求項３に記載したように、診断手段を、記憶手段に記憶されたデータを周波数分析処理することにより回転機の実回転数を求め、この実回転数に基づいて軸受の特徴周波数を求め、この特徴周波数と前記周波数分析処理された結果とを比較することに基づいて軸受の異常を診断するように構成すると良い。斯様に構成すれば、回転機の回転軸の実回転数に基づいて軸受の特徴周波数を算出し、この特徴周波数と周波数分析処理された音声信号の周波数成分とを比較して軸受の異常を正確に診断することができる。
【００１３】
更に、請求項４に記載したように、軸受診断装置に、記憶手段に記憶されたデータをアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換手段と、このＤ／Ａ変換手段によって変換されたアナログ信号を音声信号として出力するための音声信号出力手段とを備えて構成するのが好ましい。斯様に構成すれば、軸受診断装置を所持する作業者は測定した振動データをその場で音声として聞くことが可能となるので、それによって回転機に異常が発生しているか否かの凡その判断を行なうこともできる。
【００１４】
そして、この場合、請求項５に記載したように、記憶手段に記憶されるデータを、ウェーブ形式で記憶されるように構成すると良い。斯様に構成すれば、診断装置がオペレーティングシステムとしてＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）を使用している場合に、そのオペレーティングシステムに準拠した音声データとして取り扱うことができる。従って、その音声データの処理をより容易に行なうことができる。
【００１５】
また、以上の場合において、請求項６に記載したように、軸受診断装置において取り扱うデータを、情報記録媒体に記録させるための情報記録手段を備えると良い。斯様に構成すれば、例えば、今回測定を行い診断した結果を、情報記録媒体に記録させることが可能となる。従って、その履歴データを情報記録媒体から読み出すことで、診断結果の傾向分析等を行なうことも可能となる。
【００１６】
更に、請求項７に記載したように、情報記録媒体の情報記録形式を２次元コードにすると良い。即ち、２次元コードは限られたスペースに非常に多くの情報を記録することができるので、本発明に好適である。
【００１７】
この場合、請求項８に記載したように、軸受診断装置において取り扱うデータを２次元コードにエンコードするエンコード手段と、
このエンコード手段によってエンコードされた２次元コードを媒体に印刷して出力する印刷手段とを備えると良い。斯様に構成すれば、請求項６と同様に、今回測定を行い診断した結果を、情報記録媒体たる２次元コードに記録させることが可能となる。そして、印刷出力された新たな２次元コードを例えば回転機の筐体に貼付し、その２次元コードに記録された履歴データを読み出せば、診断結果の傾向分析等を行なうこともできる。
【００１８】
また、請求項９に記載したように、情報記録媒体を、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）−ＩＤタグとしても良い。即ち、ＲＦ−ＩＤタグは、電磁結合方式や静電結合方式、或いは電磁誘導方式やマイクロ波方式などによって情報の読み取りが可能である。そして、内部の不揮発性メモリに多くの情報を記録することができるので、本発明に好適である。また、情報の書換えも容易に行うことができる。
【００１９】
加えて、請求項１０に記載したように、振動センサを機械的に固定するためのスタッドを回転機の筐体側に備え、
情報記録媒体を、前記スタッドに貼付すると良い。即ち、振動センサをスタッドに固定することで、軸受部分において発生する振動を振動センサに確実に伝達することができる。また、測定が毎回同じポイントで行われるので、測定精度を向上させることができる。更に、そのスタッドに情報記録媒体が貼付されるので、情報の読み取りを容易に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図１５を参照して説明する。図１は、軸受診断装置たるＰＤＡによって電動機の軸受の振動測定を行う状態を示すものである。この図１に示すように、電動機（例えば誘導電動機）１の回転軸７の先端部、及び、負荷装置９の回転軸１０の先端部には、円柱状の接合板１１及び１２が固定して装着されており、夫々の接合板１１及び１２が接合され、図示しないボルトで固定されることによって、電動機１と負荷装置９とが接合されている。
【００２１】
また、電動機フレーム１３の両端には、回転軸７を支えるためのころがり軸受２が装着されており、このころがり軸受（以下、単に軸受と称す）２は電動機フレーム１３のハウジング１４内に収容されている。
【００２２】
前端側（図１（ａ）では右方側）の軸受２を収容するハウジング１４の外周面の上側部には、スタッド５０が配置されており、そのスタッド５０には、振動センサたる圧電素子製の加速度センサ１５がねじ止めによって固定されている（図１（ｂ）参照）。加速度センサ１５は、信号線１６の先端部分に配置されるコネクタ５１に接続されるようになっており（図３参照）、信号線１６は、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ，携帯端末，軸受診断装置）１７に接続されるＰＣカード（機能拡張用カード）１８の入力端子に接続されている。
【００２３】
尚、図１（ａ）に示すように、負荷装置９の軸受部分にも同様のスタッド５０’を配置し、必要に応じて負荷装置９についても振動測定及び振動を行っても良い。
【００２４】
加速度センサ１５は、電動機１の回転軸７の回転によって振動を受けると、圧電素子によってその振動をアナログの電気信号（振動信号）に変換し、この電気信号が信号線１６を介してＰＣカード１８に出力される（図３参照）。
【００２５】
また、図１（ｃ）に示すように、スタッド５０の上面側には、ＱＲ（Ｑｕｉｃｋ Ｒｅｓｐｏｎｃｅ）コード（登録商標、２次元コード、情報記録媒体）５２が貼付されている。ＱＲコード５２には、軸受２の振動測定並びに診断を行うために必要な情報が記録されている。図２には、その情報の一例を示す。情報の大分類としては、「共通情報」、「電動機情報」、「軸受情報」、「演算情報」、「振動結果測定」などがある。
【００２６】
「共通情報」は、対象機器の名称や、診断モードなどである。「電動機情報」は、測定対象が交流、直流電動機の何れであるかや、電動機のメーカなどを示す。「軸受情報」、軸受のメーカ名、型式や寸法などである。「演算情報」は、振動測定を行う場合に使用するフィルタのタイプや段数などである。「振動結果測定」は、測定結果として得られる振動のオーバーオール（ＯＡ）値、実効（ＲＭＳ）値、ピーク値、標準偏差値、また、判定を行なうためのパラメータとしてのＯＡ値や、過去の測定データなどからなる。
【００２７】
ここで、図３には、ＰＤＡ１７の外観を示す。ＰＤＡ１７は、携帯可能に構成された小型のパーソナルコンピュータ（所謂、モバイルコンピュータ）である。ケースの上面には、ＬＣＤなどで表示を行うと共に、ペンタッチ入力も可能に構成される表示入力部１９や、簡単な操作を行なうための操作キー２０などが配置されている。
【００２８】
また、ＰＤＡ１７には、ＰＣＭＣＩＡ規格（ＰＣ ｃａｒｄ ｓｔａｎｄａｒｄ）に準拠したＰＣカード１８を中継して接続するためのジャケット２１が装着されている。即ち、ＰＤＡ１７は、本体を極力小型に構成する必要があり、ＰＣカード１８を直接接続するためのスロットを備えていないものが一般的である。従って、具体的には図示しないが、ＰＤＡ１７側とＰＣカード１８側との双方に対して接続を図るためのコネクタを有するジャケット２１を介してＰＣカード１８を接続する。
【００２９】
図４には、ＰＤＡ１７及びＰＣカード１８の電気的構成を機能ブロックで示す。ＰＣカード１８は、センサアンプ（電源回路）２２，Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）２３，ＰＣカードコントローラ（データ転送手段）２４，ＣＰＵ２５及びメモリ２６などを備えて構成されている。ＣＰＵ２５は、Ａ／Ｄ変換器２３及びＰＣカードコントローラ２４の制御を行うものである。尚、ＰＣカード１８に内蔵されるセンサアンプ２２の詳細な構成は、特願２００３−７３８２１に開示されている。
【００３０】
ＰＣカードコントローラ２４は、内部のデコーダ２７によってＣＰＵ２５より与えられる制御指令をデコードして動作し、ＰＣカード１８とＰＤＡ１７との間でデータの転送を行なうように構成されるロジックである。また、ＰＣカードコントローラ２４は、Ａ／Ｄ変換器２３より出力されたデータをバッファ２８で受けて、ＰＤＡ１７側に転送するようになっている．
尚、図３においては、図示の都合上ジャケット２１を介した接続部分は省略しており、ＰＤＡ１７とＰＣカード１８とは、コネクタ２９，３０を介して接続されるように示している。
【００３１】
一方、ＰＤＡ１７側は、ＣＰＵ３１，メモリ（記憶手段）３２，ＩＳＡバスインターフェイス（Ｉ／Ｆ）３３等を備えて構成されている。ＩＳＡバスＩ／Ｆ３３は、ＰＣカード１８との間におけるバス制御を行うものである。メモリ３２には、オペレーティングシステム（ＯＳ）３４としてＷＩＮＤＯＷＳ ＣＥ（登録商標）がインストールされており、そのＯＳ３４上で動作するアプリケーションプログラムとして測定・診断プログラム（診断手段）３５や、後述するように２次元コードをデコードするためのデコード・プログラム５３が記憶されている。
【００３２】
測定・診断プログラム３５は、ＰＣカード１８より転送された振動データを、ＲＩＦＦ ＷＡＶＥ形式で診断データファイル３６の一部としてメモリ３２に記憶させるようになっている。また、アプリケーションプログラムとしてＷＩＮＤＯＷＳメディア・プレーヤ（登録商標）３７も搭載されており、後述するようにＷＡＶＥ形式の診断データファイル３６に基づいて音声信号の再生出力も可能となっている。
【００３３】
尚、音声信号は、Ｄ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ変換手段）４５を介してヘッドフォンジャック（音声信号出力手段）４６より出力可能に構成されている。即ち、作業者は、ヘッドフォンジャック４６に図示しないヘッドフォンを接続することで、出力される音声信号を聞くことができる。
【００３４】
更に、ＰＤＡ１７には、ジャケット２１を介して例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどで無線通信を行うための通信用ＣＦ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｆｌａｓｈ）カード５４と、ＣＣＤカメラ（情報読取り手段）５５を接続するためのカメラ用ＣＦカード５６とが接続可能に構成されている。ＣＣＤカメラ５５は、ＱＲコード５２のコードパターンを２次元画像として読み取るためのエリアセンサである。
【００３５】
ＣＣＤカメラ５５によって読取られたコードパターンデータは、カメラ用ＣＦカード５６を介してＰＤＡ１７側に転送される。ＰＤＡ１７は、デコードプログラム５３を起動することで、コードパターンデータをデコードし、必要な情報を得るようになっている。
【００３６】
次に、本実施例の作用について図５乃至図１５を参照して説明する。尚、転がり軸受２の詳細な構造とその異常診断方法の概要については、例えば特開２００１−２５５２４１などに開示されているのでここでは省略する。また、振動データの測定及び診断の各処理についても、基本的な部分は特願２００１−３４６２０１に記載されているものと同様である。
【００３７】
ＰＤＡ１７において、軸受診断用の測定・診断プログラム３５を起動すると、表示入力部１９の画面上には、図示はしないがメインメニュー画面が表示される。このメインメニュー画面では、まず、使用する診断データファイル３６の設定が行われる。これは、既存のものの中から選択するか、新規作成することにより行われる。続いて、以下の項目が選択可能に表示され、設定された診断データファイル３６に対して各項目の処理が実行される。
≪初期設定≫，≪振動検出≫，≪軸受診断≫，≪振動音出力≫，≪ＱＲコード生成≫，≪傾向分析≫
【００３８】
尚、以下において診断情報とは、校正情報（原振動信号を校正するための校正用音声信号等）、測定情報（ＰＣカード１８内のセンサアンプ２２のゲイン設定値，測定場所及び測定日時）、電動機情報（指令周波数，容量及び極数）、及び、識別情報（軸受２のメーカ名及び型式）で構成されているものとする。
【００３９】
≪初期設定≫
メインメニュー画面から≪初期設定≫が選択されると、ＰＤＡ１７のＣＰＵ３１は、図５に示すフローチャートを実行する。ＣＰＵ３１は、先ず、デコードプログラム５３を起動する（ステップＲ１）。そして、ＣＣＤカメラ５５によってＱＲコード５２を読取り（ステップＲ２）、情報をデコードすると（ステップＲ３）、デコードした情報をメモリ３２に記憶させる（ステップＲ４）。
デコードされた情報には、校正情報，測定情報，電動機情報及び識別情報などが含まれる。
【００４０】
ここで、図６には、測定データファイル３６のデータ領域構造を示す。測定データファイル３６のデータ領域は、情報チャンク４３とウェーブチャンク４４とで形成されている。
【００４１】
ウェーブチャンク４４は音声用のデータを記録するためのデータ領域であり、記録された音声用のデータは、メディア・プレーヤ３７により再生させてヘッドフォンジャック４６より音声として出力可能である。そして、ＰＤＡ１７は、原振動信号をこのウェーブチャンク４４に記録する。一方、情報チャンク４３はユーザが任意のデータを記録可能なデータ領域であり、記録されたデータは、メディア・プレーヤ３７等では自動的に読み飛ばされる。そして、ＰＤＡ１７は、診断情報をこの情報チャンク４３に記録する。
【００４２】
≪振動検出≫
メインメニュー画面から≪振動検出≫が選択されると、表示入力部１９の画面上には図示しない振動検出画面が表示され、軸受２の振動検出が行われる。以下、図７のフローチャートを参照しながら振動検出の作用について説明する。
【００４３】
先ず、ステップＳ１では、サンプリング周波数の設定が行われる。設定されるサンプリング周波数は、例えば５０ｋＨｚ及び２５ｋＨｚである。続くステップＳ２では、検出開始操作の入力待ち状態となっている。このとき、作業者が、電動機１の軸受２に加速度センサ１５が装着され、且つ、駆動装置（図示せず）に設定された指令周波数に基づき電動機１が定常状態で駆動されていることを確認して検出開始操作を行うと、ステップＳ３に移行する。
【００４４】
ステップＳ３では、ＰＣカード１８において設定されたサンプリング周波数で振動信号のＡ／Ｄ変換が行われ、原振動信号が生成される。そして、続くステップＳ４では、原振動信号がウェーブ形式データに変換され、診断データファイル３６のウェーブチャンク４４に記録される。
【００４５】
≪軸受診断≫
メインメニュー画面から≪軸受診断≫が選択されると、表示入力部１９の画面上には図示しない軸受診断画面が表示され、診断データファイル３６に記録された原振動信号及び診断情報に基づいて軸受２の診断が行われる。以下、図８のフローチャートを参照しながら診断の作用について説明する。
【００４６】
ステップＴ１では、診断データファイル３６から原振動信号及び診断情報が読み出され、続くステップＴ２では、診断情報内の識別情報に基づいて、例えばメモリ３２から診断に必要な形状データの読み出しが行われる。
【００４７】
次のステップＴ３では、軸受２の異常を判定するための重力加速度の値（以下、異常判定用重力加速度と称す）がメモリ３２より読み出される。続くステップＴ４では、診断情報内の校正用近似直線データに基づいて原振動信号の１サンプル毎の校正が行われ、校正済振動信号が生成される。校正済振動信号は、作業者の必要に応じて診断データファイル３６のウェーブチャンク４４に記録可能である。
【００４８】
ステップＴ５では、軸受２の異常の有無を判定するための簡易診断が実行される。この簡易診断の詳細を、図９のフローチャートを参照しながら説明する。先ず、校正済振動信号の全サンプル値を１サンプル毎に比較することで重力加速度のピーク値の検出が行われる（ステップＵ１）。
【００４９】
次に、前記全サンプル値について実効値を演算し（ステップＵ２）、また、その全サンプル値の絶対値の総和にπ／２を乗じてオーバーオール値を演算する（ステップＵ３）。更に、前記全サンプル値について標準偏差を求めると（ステップＵ４）、ステップＵ１で検出したピーク値をステップＵ２で演算した実効値で除すことによりクレスト・ファクタ（Ｃ．Ｆ．：Ｃｒｅｓｔ Ｆａｃｔｏｒ）を演算する（ステップＵ５）。
【００５０】
続いて、全サンプル値について遮断周波数１ｋＨｚでハイパスフィルタ処理を行なうと（ステップＵ６）、そのフィルタ処理後のサンプル値についてステップＵ１〜Ｕ５で行なったものと同一の演算を行なう（ステップＵ７）。即ち、以上に基づく振動成分は、比較的高域において顕著に現われるからである。
【００５１】
そして、次のステップＵ８では異常判定が行なわれる。異常判定は、各ステップＵ１〜Ｕ５及びＵ７で求めた評価値（これらを兆候パラメータと称す）を、夫々の基準によって判定することで行なう。例えば、ステップＵ１で検出された校正済振動信号のピーク値については、図８のステップＴ３で入力された異常判定用重力加速度との比較が行われ、前者が後者よりも大きい場合は軸受２に「異常有り」と判定される。そして、図８のステップＴ６に移行する。
【００５２】
ここで、図１０には、（ａ）識別情報（機器情報）と（ｂ）簡易診断による解析結果の一例（表示入力部１９における画面表示例）を示す。即ち、（ａ）に示す機器情報としては、「点検Ｎｏ．」、「部署名」、「建屋Ｎｏ．」、「枠番」、「回転数」、「軸受メーカ」、「軸受型式」、「コメント」などが表示される。また、（ｂ）に示す解析結果としては、例えば、図９のステップＵ１〜Ｕ５で演算された兆候パラメータが表示される。
【００５３】
ステップＴ６では、簡易診断の結果により軸受２に「異常無し」と判定された場合はステップＴ８に移行し、「異常有り」と判定された場合はステップＴ７に移行して精密診断が行われる。この精密診断の詳細を図１１のフローチャートを参照しながら説明する。
【００５４】
まず、校正済振動信号（ハイパスフィルタ処理されたもの）について、帯域３ｋＨｚ〜８ｋＨｚのバンドパスフィルタ処理を行ない（ステップＶ０）、続くステップＶ１では、校正済振動信号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理が行われる。高速フーリエ変換処理は、校正済振動信号の連続した複数点のデータに基づいて行われる。校正済振動信号の周波数成分には、特定の周波数領域で重力加速度の振幅が大きな部分が複数現われる。以下、これらの周波数領域を極大領域と称する。これらの極大領域は、電動機１の実回転速度や、軸受２を構成する部品の特徴周波数、及びこれらの周波数の高調波成分である。
【００５５】
続いて、ステップＶ２では、高速フーリエ変換処理の結果から、電動機１の実回転速度の検出が行われる。具体的には、複数の極大領域の中から、診断情報内の周波数指令の値に最も近い極大領域が検出され、この極大領域の極大値を示す周波数が電動機１の実運転周波数（実回転速度）として検出される。
【００５６】
ステップＶ３では、検出された実回転速度及び図８のステップＴ２において読み出された形状データに基づいて、軸受２の特徴周波数（パス周波数）が算出される。次のステップＶ４では、校正済振動信号の高調波ノイズ成分を除去するために校正済振動信号の包絡線処理が行われて、包絡線処理済音声信号が生成される。
【００５７】
ステップＶ５では、包絡線処理済音声信号の高速フーリエ変換処理が行われる。この高速フーリエ変換処理により、低周波領域（例えば１０［Ｈｚ］〜１００［Ｈｚ］の周波数領域）に接近して現れる特徴周波数を明確に識別することが可能となる。
【００５８】
続いて、ステップＶ６では、軸受２の特徴周波数と、包絡線処理済音声信号の周波数成分との比較が行われる。まず、包絡線処理済音声信号の周波数成分において、夫々の特徴周波数と一致する周波数での重力加速度の値の検出が行われる。次に、検出された重力加速度値の中で、一番大きな値を示す特徴周波数が検出される。そして、検出された特徴周波数に対応する軸受２の部品が異常の主要因として特定される。そして、図８のステップＴ８に移行する。
【００５９】
ステップＴ８では、簡易診断及び精密診断の診断結果を受けて、この診断結果を表示入力部１９へ表示する処理が行われる。また、作業者の必要に応じて、診断結果を診断データファイル３６の情報チャンクに記録することも可能である。
【００６０】
≪振動音出力≫
メインメニュー画面から≪振動音出力≫が選択されると、表示入力部１９の画面上には図示しない振動音出力画面が表示される。ここでは、診断データファイル３６に記録された原振動信号及び校正済振動信号と、校正済振動信号を帯域遮断フィルタ処理することで生成した帯域遮断振動信号を振動音として出力する処理が行われる。以下、図１２のフローチャートを参照しながら振動音出力の作用について説明する。
【００６１】
ステップＷ１では、原振動信号、校正済振動信号、又は、帯域遮断振動信号の中から振動音として出力するものの選択が行われる。ここから、夫々の選択に応じてステップＷ２〜Ｗ４に移行する。そして、ステップＷ２，Ｗ３では、原振動信号，校正済振動信号が夫々音声再生処理され、振動音としてヘッドフォンジャック４６から出力される。また、ステップＷ４では、校正済振動信号の高速フーリエ変換処理が行われる。
【００６２】
ステップＷ５では、作業者により、校正済振動信号の帯域遮断フィルタ処理を行うための周波数帯域の設定が行われる。ステップＷ６では、設定された周波数帯域に基づいて、高速フーリエ変換処理された校正済振動信号の帯域遮断フィルタ処理が行われる。ここでのフィルタ処理は、電動機１の運転に基づいて発生する振動音のレベルを低下させ、異常に基づいて発生する特徴的な振動音を聞き易くするために行なう。
【００６３】
ステップＷ７では、帯域遮断フィルタ処理された校正済振動信号の逆高速フーリエ変換処理が行われ、再び、時間成分の校正済振動信号に変換される。ステップＷ８では、振動音出力時の音声の連続性を確保するため逆高速フーリエ変換処理された校正済振動信号の窓関数処理が行われ、これによって帯域遮断振動信号が生成される。ステップＷ９では、メディア・プレーヤ３７が起動されることで帯域遮断振動信号が音声再生処理され、振動音としてヘッドフォンジャック４６から出力される。
【００６４】
≪ＱＲコード生成≫
メインメニュー画面から≪ＱＲコード生成≫が選択されると、新たなＱＲコードを生成するための処理が行なわれる。図１３は、今回行った軸受２の振動測定並びに診断結果に基づいて、新たなＱＲコードを生成するためのシステム構成を示すもので、図１４は、そのシーケンスを示すものである。
【００６５】
ＰＤＡ１７は、通信用ＣＦカード５４によって外部のパーソナルコンピュータ（情報記録手段）５７と通信が可能であり、診断結果データを、ＱＲコード５２より読み込んだ履歴データと共にパソコン５７側に送信する（▲１▼）。パソコン５７には、ＱＲコードのエンコードプログラム（エンコード手段）５８がインストールされている。
【００６６】
そして、パソコン５７は、ＰＤＡ１７より送信されたデータを受信するとエンコードプログラム５８を起動し（▲２▼）、そのデータに基づいてＱＲコードパターンをエンコードして生成する（▲３▼）。それから、エンコードしたデータをプリンタ（情報記録手段，印刷手段）５９に送信する（▲４▼）。すると、プリンタ５９は、新たなＱＲコード５２Ｎを例えばシールなどの媒体に印刷する（▲５▼）。
【００６７】
印刷された新たなＱＲコード５２Ｎは、最新の診断結果を含む履歴データを備えるものであり、作業者は、そのＱＲコード５２Ｎをスタッド５０に貼付されているＱＲコード５２に代えて貼付する（▲６▼）。すると、その履歴データは、後述する傾向分析処理に利用される。
【００６８】
≪傾向分析≫
傾向分析処理は、ＱＲコード５２より読み出されてＰＤＡ１７のメモリ３２に記憶されている履歴データ、及び今回の診断結果データをＣＰＵ３１が読み出して、図１５に示すように、表示入力部１９にグラフィック表示させることで行う。即ち、作業者は、その表示を参照することで、診断結果が時系列的にどのような傾向を示しているかを分析することができる。また、ＰＤＡ１７に診断プログラムを備えておき、そのプログラムを起動することで分析を自動的に実行させても良い。尚、図１５は、電動機１（ＲＩＧＨＴ）と負荷装置９（ＬＥＦＴ）の夫々について、実効値（ＲＭＳ）及び標準偏差（ＳＴＤ）を、運転時間を横軸にしてプロットしたものである。
【００６９】
以上のように本実施例によれば、診断対象となる電動機１や軸受２について必要な情報をＱＲコード５２に記録して、電動機１のハウジング１４に配置されているスタッド５０に貼付し、ＰＤＡ１７は、ＱＲコード５２に記録されている情報をＣＣＤカメラ５５により読取って取得し、軸受２の振動測定及び診断を行うようにした。従って、従来とは異なり、診断対象機器数が多い場合でも必要な情報の選択を簡単に行うことができる。
【００７０】
そして、ＱＲコード５２は、軸受２部分のハウジング１４に固定されているスタッド５０に貼付されているので情報の読み取りを容易に行うことができ、例えば、複数の診断対象機器が設置されている場所を巡回しながら順次測定を行う場合でも、対象となるデータを容易に正しく選択できる。更に、ＱＲコード５２は、限られたスペースに非常に多くの情報を記録することができるので、本発明に好適である。
【００７１】
加えて、スタッド５０に振動センサ１５を機械的に固定したので、軸受２部分において発生する振動を振動センサ１５に確実に伝達することができる。また、測定が毎回同じポイントで行われるので、測定精度を向上させることができる。
【００７２】
また、ＰＤＡ１７に接続されるＰＣカード１８を、振動センサ１５を接続可能とし、ＰＤＡ１７側より供給される電源に基づいて振動センサ１５の駆動用電源を生成するセンサアンプ２２と、振動センサ１５によって検出された振動信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器２３と、このＡ／Ｄ変換器２３により変換されたデータをＰＤＡ１７側に転送するためのＰＣカードコントローラ２４とを内蔵して構成した。
【００７３】
そして、ＰＤＡ１７は、ＰＣカード１８側より転送されたデータに基づいて兆候パラメータを演算して求めると共に、周波数分析処理して回転機１の実回転数を求めると共に軸受２の特徴周波数を求め、この特徴周波数と周波数分析処理された結果とを比較して軸受２の異常を診断する測定・診断プログラム３５を備えて構成した。従って、作業者は、従来構成に比較して非常に小型のＰＤＡ１７を持ち歩いて回転機１の軸受２に発生する振動を容易に測定し、診断まで行うことが可能となる。
【００７４】
更に、ＰＤＡ１７に、メモリ３２に記憶されたデータをアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換器４５と、変換されたアナログ信号を音声信号として出力するためのヘッドホンジャック４６とを備えたので、作業者は、測定した振動データをその場で（ヘッドホンを介して）音声として聞くことが可能となるので、それによって回転機１に異常が発生しているか否かの凡その判断を行なうこともできる。
【００７５】
また、メモリ３２にウェーブ形式でデータを記憶するので、ＰＤＡ１７がＯＳ３４としてＷＩＮＤＯＷＳを使用している場合に、そのＯＳ３４に準拠した音声データとして取り扱うことができる。従って、その音声データの処理をより容易に行なうことができる。
【００７６】
加えて、機能拡張用カードをＰＣＭＣＩＡ規格に準拠したＰＣカード１８としたので、非常に一般的な規格として使用されているＰＣカード１８を利用することができ、ＰＤＡ１７を低コストで構成することが可能となる。
【００７７】
更に、ＰＤＡ１７が行った診断結果データを、通信用ＣＦカード５４を介してパソコン５７に送信し、パソコン５７がそのデータをＱＲコードパターンにエンコードしてプリンタ５９に出力させ、新たなＱＲコード５２Ｎを媒体に印刷して生成するようにした。従って、ＱＲコード５２Ｎに診断結果の履歴データを記憶させることができ、その履歴データをＱＲコード５２Ｎから読み出すことで、診断結果の傾向分析等を行なうことも可能となる。
【００７８】
（第２実施例）
図１６は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例では、図１６（ｂ）に示すように、ＱＲコード５２に代えて、スタッド５０にバーコード（情報記録媒体）６１を貼付するようにしたものである。
【００７９】
バーコード６１は、ＱＲコード５２に比較して記録可能な情報量は少ないが、振動測定及び診断に必要な最低限のデータを選別して記憶させることは可能である。そして、ＰＤＡ１７は、第１実施例と同様にＣＣＤカメラ５５を用いてバーコード６１を読取ることができるが、この場合、ＣＣＤカメラ５５に代えて、専用のバーコードリーダを備えるようにしても良い。
以上のように構成された第２実施例によれば、情報記録媒体としてバーコード６１を用いるので、第１実施例と略同様の効果を得ることができる。
【００８０】
（第３実施例）
図１７は本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。第３実施例では、図１７（ｂ）に示すように、ＱＲコード５２に代えて、スタッド５０にＲＦ−ＩＤタグ（情報記録媒体）６２を貼付するようにしたものである。そして、ＰＤＡ１７は、カメラ用ＣＦカード５６に代えて、ＩＤタグリーダ／ライタの機能を有するリーダ／ライタ用ＣＦカード（情報読取り手段、情報記録手段）６３を備えている。
【００８１】
次に、第３実施例の作用について説明する。ＰＤＡ１７は、リーダ／ライタ用ＣＦカード６３に内蔵されたアンテナ（図示せず）より電磁結合、静電結合、電磁誘導或いはマイクロ波などの各通信方式に応じた数１００ｋＨｚ〜数ＧＨｚの電波信号を送信し、ＲＦ−ＩＤタグ６２に給電を行なう。すると、ＲＦ−ＩＤタグ６２は、内部の送受信部及びメモリが動作可能となり、送受信部はメモリに記録されているデータを読み出し、アンテナ（何れも図示せず）を介してＰＤＡ１７側のリーダ／ライタ用ＣＦカード６３に送信する。
また、ＲＦ−ＩＤタグ６２を用いた場合、ＰＤＡ１７は、リーダ／ライタ用ＣＦカード６３により診断結果データを書き込んで記録させることも可能となる。
【００８２】
以上のように第３実施例によれば、情報記録媒体に、電波信号等により情報の読み取りが可能なＲＦ−ＩＤタグ６２を用いたので、内部の不揮発性メモリに多くの情報を記録することができる。また、情報の書換えも容易に行うことができる。
【００８３】
尚、本発明は、上記し、且つ図面に示す実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形、拡張が可能である。
上記実施例では、診断情報を情報チャンクに記録し音声信号をウェーブチャンクに記録するようにして診断データファイル３６をウェーブ形式で記録するようにしたが、この機能は必要に応じて設ければよい。また、オペレーティングシステムはＷＩＮＤＯＷＳに限ることなく、その他Ｐａｌｍ ＯＳ（登録商標）， ＭａｃＯＳ（登録商標）やＬｉｎｕｘ，ＴＲＯＮ（登録商標）などでも良い。
機能拡張用カードはＰＣカードに限ることはなく、実際に設計可能なサイズに応じて異なる規格のカード（例えば、外形サイズがより小型のメモリカードなどに相当するもの）を用いても良い。
また、携帯端末は、機能拡張用カードを直接接続して収容可能な構成であっても良い。
【００８４】
振動センサを圧電素子製の加速度センサとしたが、これに限定されるものではなく、要は振動を電気信号に変換するものであれば良い。
ころがり軸受の診断を行うものに限らず、例えばすべり軸受の診断を行うようにしてもよい。
振動センサを機能拡張用カードに２個接続可能に構成し、両者を電動機の前後端側に配置されている２つの軸受に取付けて、振動信号を２チャンネルで取り込むように構成しても良い。斯様に構成すれば、より精密な測定診断を行なうことができる。
ＰＤＡ１７に、音声信号出力手段としてスピーカを設けても良い。また、音声信号出力手段は必要に応じて設ければよい。
第１実施例においてＰＤＡ１７が行なう診断は簡易診断のみとしても良い。また、簡易診断で求める兆候パラメータは、必要な評価値だけを適宜選択して求めるようにすれば良い。
第１実施例におけるＰＤＡ１７は、外部との通信を行う機能（通信手段）は必ずしも備えていなくても良い。
また、エンコード・プログラム５８をＰＤＡ１７に搭載し、ＰＤＡ１７に小型のプリンタを接続してＱＲコード５２Ｎを印刷させても良い。
通信手段は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈを使用するものに限らず、その他無線ＬＡＮやＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などの有線方式であっても良い。
【００８５】
情報記録媒体を貼付する箇所は、スタッドの上面に限ることなく、スタッドの側面や回転機の筐体、銘板部分などでも良い。また、必ずしも回転機の筐体部分に貼付する必要はなく、回転機の近傍であれば、例えば、壁面や柱などに貼付しても良い。
スタッドは必要に応じて使用すれば良く、例えば、振動センサをマグネットにより固定するようにしても良い。
２次元コードはＱＲコード５２に限ることなく、その他、マイクロＱＲコード、ＰＤＦ４１７（登録商標），Ｄａｔａ Ｍａｔｒｉｘ（登録商標），Ｍａｘｉ Ｃｏｄｅ（登録商標）などでも良い。
誘導電動機の軸受診断を行うようにしたが、交流電動機や直流電動機など回転機全般の軸受診断に適用できる。
【００８６】
【発明の効果】
本発明の回転機の軸受診断システムによれば、軸受診断装置は、診断対象となる回転機や軸受について必要な情報を、情報読取手段によって情報記録媒体から読取り取得することができるので、従来とは異なり、診断対象機器数が多い場合でもデータの選択を簡単に行うことができる。そして、情報記録媒体は回転機の筐体若しくはその近傍に配置されているので、例えば、複数の診断対象機器が設置されている場所を巡回しながら順次測定を行う場合でも、対象となるデータを容易に正しく選択できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であり、（ａ）は軸受診断装置によって電動機の軸受の振動測定を行う状態を示す図、（ｂ）は振動センサ及びスタッドを拡大して示す側面図、（ｃ）はスタッドの平面図
【図２】ＱＲコードに記録される情報の一例を示す図
【図３】ＰＤＡの外観を示す図
【図４】ＰＤＡ及びＰＣカードの電気的構成を機能ブロック図
【図５】初期設定の作用を示すフローチャート
【図６】診断データファイルの構成図
【図７】振動検出の作用を示すフローチャート
【図８】軸受診断の作用を示すフローチャート
【図９】簡易診断の作用を示すフローチャート
【図１０】（ａ）は識別情報（機器情報）、（ｂ）は簡易診断による解析結果の一例を示す図
【図１１】精密診断の作用を示すフローチャート
【図１２】振動音出力の作用を示すフローチャート
【図１３】今回行った軸受の振動測定並びに診断結果に基づいて、新たなＱＲコードを生成するためのシステム構成を示す図
【図１４】同シーケンス図
【図１５】傾向分析処理の一例を示す図
【図１６】本発明の第２実施例を示す図１（ｂ），（ｃ）相当図
【図１７】本発明の第３実施例を示す図１（ｂ），（ｃ）相当図
【符号の説明】
図面中、１は誘導電動機（回転機）、２はころがり軸受（軸受）、７は回転軸、１５は加速度センサ（振動センサ）、１７はＰＤＡ（携帯端末，軸受診断装置）、１８はＰＣカード（信号変換手段）、２２はセンサアンプ（電源回路）２２、２３はＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）、２４はＰＣカードコントローラ（データ転送手段）、３２はメモリ（記憶手段）、３４はオペレーティングシステム、３５は測定・診断プログラム（診断手段）、４５はＤ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ変換手段）、４６はヘッドフォンジャック（音声信号出力手段）、５０はスタッド、５２，５２Ｎは ＱＲコード、５４は通信用ＣＦカード（通信手段）、５５はＣＣＤカメラ（情報読取り手段）、５６はカメラ用ＣＦカード、５７はパーソナルコンピュータ（情報記録手段）、５８はエンコードプログラム（エンコード手段）、５９はプリンタ（情報記録手段，印刷手段）、６１はバーコード（情報記録媒体）、６２はＲＦ−ＩＤタグ（情報記録媒体）、６３はリーダ／ライタ用ＣＦカード（情報読取り手段、情報記録手段）を示す。

Claims (12)

1. 回転機の軸受部分において発生する振動を測定し、診断を行う回転機の軸受診断システムであって、
   前記測定及び診断に関する情報が空中伝搬信号を用いて読み出し可能な形式で記録され、回転機の筐体若しくはその近傍に配置される情報記録媒体と、
   前記軸受の振動を検出する振動センサと、
   前記情報記録媒体に記録されている情報を読取るための情報読取手段と、前記振動センサによって検出された振動データを記憶する記憶手段と、前記情報読取手段によって読み取られた回転機に関する情報と前記振動データとに基づいて軸受の診断を行なう診断手段とを備える軸受診断装置とで構成されることを特徴とする回転機の軸受診断システム。
2. 軸受診断装置は、機能拡張用カードが接続可能に構成される携帯端末を利用して構成され、
   前記機能拡張用カードは、
   回転機の軸受の振動を検出する振動センサが接続可能であり、
   前記携帯端末側より供給される電源に基づいて前記振動センサの駆動用電源を生成する電源回路と、
   前記振動センサによって検出された振動信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   このＡ／Ｄ変換手段により変換されたデータを前記携帯端末側に転送するためのデータ転送手段とを内蔵して構成され、
   前記携帯端末は、
   情報読取手段，記憶手段及び診断手段を備え、
   前記記憶手段に、前記機能拡張用カード側より転送されたデータを記憶させ、
   前記診断手段は、前記記憶手段に記憶されたデータに基づいて軸受の異常を診断することを特徴とする請求項１記載の回転機の軸受診断システム。
3. 診断手段は、記憶手段に記憶されたデータを周波数分析処理することにより回転機の実回転数を求め、この実回転数に基づいて軸受の特徴周波数を求め、この特徴周波数と前記周波数分析処理された結果とを比較することに基づいて軸受の異常を診断することを特徴とする請求項１または２記載の回転機の軸受診断システム。
4. 軸受診断装置において取り扱うデータを、情報記録媒体に記録させるための情報記録手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の回転機の軸受診断システム。
5. 軸受診断装置は、記憶手段に記憶されたデータをアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換手段と、このＤ／Ａ変換手段によって変換されたアナログ信号を音声信号として出力するための音声信号出力手段とを備えて構成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の回転機の軸受診断システム。
6. 記憶手段に記憶されるデータは、ウェーブ形式で記憶されるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の回転機の軸受診断システム。
7. 情報記録媒体の情報記録形式は、２次元コードであることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の回転機の軸受診断システム。
8. 軸受診断装置において取り扱うデータを２次元コードにエンコードするエンコード手段と、
   このエンコード手段によってエンコードされた２次元コードを媒体に印刷して出力する印刷手段とを備えることを特徴とする請求項７記載の回転機の軸受診断システム。
9. 情報記録媒体は、ＲＦ−ＩＤタグであることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の回転機の軸受診断システム。
10. 振動センサを機械的に固定するためのスタッドを回転機の筐体側に備え、
    情報記録媒体は、前記スタッドに貼付されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の回転機の軸受診断システム。
11. 請求項１乃至１０の何れかに記載の回転機の軸受診断システムに使用されることを特徴とする回転機の軸受診断装置。
12. 請求項１０記載の回転機の軸受診断システムに使用されることを特徴とする回転機のスタッド。

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