JP2017150820A - 部品状態検知装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、センサで検出したデータをスマートフォンなどの携帯情報端末器を使用して送信し、サーバ等でデータ処理や記憶をし、過去のデータと比較することで状態診断をするシステムが提案されている。(特許文献2)
回転速度や負荷荷重に依存することなく軸受の状態を診断できる診断システムについても提案されている。( 特許文献3)
状態を診断するために、振動検出の他に、軸受の回転速度情報を利用しているが、回転速度の検出方法や設定方法が明示されていない。もしくは、振動センサの他に、別途、速度センサを必要としている。(特許文献1,2)
特許文献3では、波高率を算出することで、回転速度や荷重に依存することなく軸受の異常を検出できるとしているが、軸受を取り付けた周辺部品に異常が生じた場合や、外乱振動が大きく重畳した場合などは、必ずしも上記方法で異常診断ができるとは限らない。 そのため、確実な異常診断のためには、振動検出値の他に、回転速度を用いる診断が好ましい。
前記センサユニット3は、回転軸中心Oからオフセットした位置で、かつ回転の径方向に感度を有する加速度センサ302aと、この加速度センサ302aの測定データを前記処理システム4に伝達する通信装置307とを有し、
前記処理システム4は、前記加速度センサ302aの測定データの直流成分から前記部品1の前記回転部1aの回転速度を算出する回転速度算出部603aと、前記測定データの交流成分から前記部品1の前記回転部1aの振動値を算出する振動算出部603bとを有する。
なお、前記部品1は、一部または全体が回転部1aとなる部品であるが、このような部品1として、転がり軸受の他に、軸、ボールねじ、等速ジョイント等がある。
加速度α=V2/R
V:回転速度、
R:オフセット量(回転軸中心Oから加速度センサ302aによる検出中心までの距離)
このため、加速度を検出すれば、回転速度が上記の式を用いた計算により算出できる。前記回転速度算出部603aは、加速度センサ302aの測定データの直流成分から上記の式により、回転速度を算出する。
振動は、回転部1aの振動であるため、一般的に回転に同期して周期的に生じ、加速度センサ302aの測定データの周期的な変化、つまり交流成分として振動値が現れる。前記振動算出部603bは、前記測定データの交流成分を求め、その交流成分から、異常判定等に用いるための、任意の形式の振動値を算出する。
振動値による部品1の精度の良い異常判定には、回転速度を知ること必要であるが、上記のように、センサ類として加速度センサ302aを設けただけで振動値と回転速度とが得られ、別途回転センサを実装する必要がなくて、構成の簡素化、部品点数の削減が図れる。
センサユニット3を手で部品1に押し付ける構成では、回転部1aの検知が行えず、まだセンサユニット3が部品1から取り外し不可であると、部品1の通常の運転時の障害となり、また状態検知できる部品1が限られる。しかし、センサユニット3が着脱可能であると、これらの問題が解消される。
なお、センサユニット3の着脱可能な保持は、嵌め込み形式で行っても、磁力のオンオフが切り換えられる磁石等で行っても良い。
センサユニット3を着脱可能に保持するステー2を部品1に有すると、センサユニット3の測定子を部品1に手で押し付けるものと異なり、センサユニット3を部品1に繰り返し脱着した場合でも、常に同じ位置に取付けることができて、検知,測定の結果の再現性が良く、検知,測定の精度が向上する。また、前記ステー2を有することで、部品1の回転部1aにセンサユニット3を取付けることが容易となり、取付時間が短縮される。
固有情報記憶手段201が読み取り可能なように設けられていると、測定対象の部品1を自動で判別でき、前記固有情報と部品1の種類や状態判定等を行うための情報とを関連づけておけば、入力操作が不要化され、入力ミスの撲滅が図れる。
前記固有情報記憶手段201が前記ステー2に設けられることで、ステー2と固有情報記憶手段201を別々に設ける場合に比べて、状態検出と固有情報の読み取りとが互いに近くの位置で行えて、センサユニット3で纏めて行うことができるという利点も得られる。
なお、前記固有情報は、部品1の識別番号であってもよく、さらに部品1の諸元や製造履歴等が付加された情報であっても良い。
このような部品1の異常や寿命等の状態判定を精度良く行うには、部品1の種類に応じた閾値、例えば軸受諸元等の部品諸元に応じた閾値等の判定用情報を用いることが必要である。この部品種類に対応した判定用のデータが前記判定用情報記憶部602に記憶されていると、精度の良い状態判定が容易に行える。
なお、前記判定用情報記憶部602に記憶される前記状態判定用の情報は、閾値であっても、また部品の諸元であっても、その両方であっても良い。部品の諸元だけ記憶されていて、閾値が記憶されていなくても、部品の諸元から閾値を計算する機能を有しておれば、精度の良い判定が行える。
加速度センサ302a等の状態検知センサ302は、この実施形態ではアナログで出力するセンサであり、測定データは、センサユニット3に搭載されたA/D変換器(図示せず)でデジタル変換して無線で出力する。なお、センサユニット3は、測定データをアナログデータのまま有線で出力し、情報端末5( 図2) でA/D変換しても良い。また状態検知センサ302にデジタル信号で出力するセンサを用いても良い。
センサユニット3の情報端末5との通信を行う通信装置307は、この他に、SDカード等の取り外し可能なデータ媒体(図示せず)のインタフェースとし、データ媒体によるオフライン処理で通信を行うようにしても良い。その場合、センサユニット3の情報記憶装置303をSDカード等の取り外し可能なデータ媒体としても良く、これにより、無線による通信環境が劣悪な場所でも確実にデータを保管することが可能となる。
センサユニット3は、情報端末5との通信装置307で、情報端末5で設定した測定条件などを受信し、データを測定する。測定したデータは情報記憶装置303に保存し、さらに情報端末5との通信装置307によって情報端末5に送信する。センサユニット3から送信されて情報端末5の通信装置501で受信された測定データは、情報記憶手段505に保存される。保存されたデータは、通信網通信装置508から通信網7を介してデータサーバ6に送信される。通信網7は、LANであっても、インターネット等を利用する広域通信網であっても良い。
具体的には、遠心力の作用のため、加速度αと回転速度Vとは次式の関係がある。
加速度α=V2/R
回転速度検出部603aは、上記の式に従って加速度αを回転速度Vに換算する。
また、データサーバ6に備えられている状態判定部604および演算処理部603を情報端末5に実装し、データサーバ6は、仕様データベース602と処理データ記憶部605のみを設け、これらの記憶内容を情報端末5からの要求によって情報端末5へ送信するようにしても良い。さらに、処理システム4は、データサーバ6を設けずに単独の情報処理装置で構成しても良い。
保持部2aは、図示の例ではセンサユニット3のケース306の底面306aがステー2の前記座部2bに接し、かつ前記底面306aに設けられた取付孔306bに保持部2aが圧入状態もしくはねじ、磁気、ラビリンス形状等で嵌合することで、センサユニット3を位置決めし、保持する。
なお、ステー2は、部品1における測定位置への取り付けが難しい場合、測定対象の部品1と一体構造のステーとしても良い。
・センサユニット3の取付け位置、特に部品1の回転部1aの回転軸中心Oに対してオフセット量が安定し、取付け誤差による測定データのバラつきを抑えると共に短時間での測定準備が可能となる。
・測定対象の部品1である車両用軸受やその周辺部品における固定部にセンサの取り付けが出来ない場合でも、ステー2を設けることによって、車両用軸受やその周辺部品の可動部に、測定対象の状態を測定出来るセンサを有するセンサユニット3を実装出来る。
・ステー3に固有情報記憶装置201を設置する事で、測定対象の把握が容易になり、短時間での測定準備が可能。
・データの蓄積や過去データの検索が容易となる。
・測定する部位が特定出来ることで、軸受品番毎でなく、部位毎での環境に応じた異常判定用情報を設定する事が出来る。また、外乱を加味した高精度判定が行える。
車両用軸受としては、オルタネータ用軸受、セルモータ用軸受、ウォータポンプ用軸受、油圧ポンプ用軸受、ファンカップリング用軸受、コンプレッサ用軸受、スーパーチャージャー用軸受、ターボチャージャー用軸受、アイドラープーリ用軸受等が挙げられる。
周辺部品としては、軸受軸、ナット、プーリカバー、ベルト、オルタネータ、セルモータ、ウォータポンプ、油圧ポンプ、ファンカップリング、コンプレッサ、スーパーチャージャー、ターボチャージャー、アイドラープーリ等が挙げられる。
図6のボールねじ装置からなる部品1Aは、ねじ軸81とナット82との間に、ナット82内を循環移動する転動体(図示せず)を有し、ねじ軸81は軸受83を介してハウジング(図示せず)に支持されている。ねじ軸81の端部に、ステー2が固定され、このステー2にセンサユニット3が着脱自在に取付けられる。
1a…回転部
2…ステー
3…センサユニット
4…処理システム
101…転がり軸受
102…プーリ
201…固有情報記憶手段
302…状態検知センサ
302a…加速度センサ
303…情報記憶装置
307…通信装置
308…読取り装置
602…仕様データベース(データ記憶部)
603a…回転速度算出部
603b…振動算出部
O…回転軸中心
Claims (5)
- 一部または全体が回転する部品の回転部にこの回転部と一体回転が可能に取付けられるセンサユニットと、情報処理を行う処理システムとを備え、
前記センサユニットは、回転軸中心からオフセットした位置で、かつ回転の径方向に感度を有する加速度センサと、この加速度センサの測定データを前記処理システムに伝達する通信装置とを有し、
前記処理システムは、前記加速度センサの測定データの直流成分から前記部品の前記回転部の回転速度を算出する回転速度算出部と、前記測定データの交流成分から前記部品の前記回転部の振動値を算出する振動算出部とを有する
部品状態検知装置。 - 請求項1に記載の部品状態検知装置において、前記センサユニットは前記部品の前記回転部に着脱可能に取付けられる部品状態検知装置。
- 請求項2に記載の部品状態検知装置において、前記部品の前記回転部と一体に固定されたステーを有し、このステーに前記センサユニットが着脱可能に取付けられる部品状態検知装置。
- 請求項3に記載の部品状態検知装置において、前記ステーに、前記部品の固有情報を示す固有情報記憶手段を有し、前記センサユニットに、前記固有情報を読み取る読取り手段を有する部品状態検知装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の部品状態検知装置において、前記処理システムは、前記部品の諸元を含む状態判定用のデータが保存されているデータ記憶部と、前記加速度センサの前記測定データと前記データ記憶部に記憶されている前記状態判定用のデータとを用いて前記部品の異常または寿命に関する状態を判定する状態判定部とを有する部品状態検知装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114216680A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-03-22 | 上海航天控制技术研究所 | 高速转子峭度检测故障诊断装置和方法 |
CN116907825A (zh) * | 2023-09-11 | 2023-10-20 | 湖南揽月机电科技有限公司 | 一种飞轮轴系自动考核系统及方法 |
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