JP3090994B2 - 回転部品の異常検出装置 - Google Patents

回転部品の異常検出装置

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JP3090994B2
JP3090994B2 JP03289829A JP28982991A JP3090994B2 JP 3090994 B2 JP3090994 B2 JP 3090994B2 JP 03289829 A JP03289829 A JP 03289829A JP 28982991 A JP28982991 A JP 28982991A JP 3090994 B2 JP3090994 B2 JP 3090994B2
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稔 千徳
規泰 小熊
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アコースティックエミ
ッション(AE)を利用した回転部品の異常検出装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、AEを利用した回転部品の異常検
出装置としては、軸受等の回転部品からのAEをAEセ
ンサにより検出し、このAEセンサからのAE信号と所
定の基準値とを比較器で比較することによって、AE信
号が上記基準値を越えたときに異常を表わす表示をして
回転部品の異常を検出するようにしたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、回
転部品の異常に起因するAEは、回転部品の回転周期に
同期して発生する。一方、回転部品の回転時に回転部品
の摩擦が発生している場合にも、回転周期に同期し、上
記回転部品の異常に起因するAEよりも持続時間の長く
て、振巾が緩やかに変化するAEが発生する。
【0004】このように、回転部品の異常に起因するA
Eの周期と回転部品の摩擦によるAEの周期とが一致す
るため、従来の異常検出装置では、回転部品の異常が発
生していない場合であっても、回転部品の摩擦によるA
Eを含んだAE検出したAEセンサからのAE信号が基
準値を越えると、比較器が信号を出力し、誤った異常検
出をしてしまうという問題がある。
【0005】そこで、本発明の目的は、回転部品の摩擦
によるAEを含むAE受けたときに、誤った異常検出を
行うことを防止でき、回転部品の異常を正確に検出でき
る回転部品の異常検出装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、回転部品の摩
擦によるAE信号は、その持続時間が回転部品の異常に
よるAE信号の持続時間よりも長くて、振巾が緩やかに
変化するので、微小時間内では、摩擦によるAE信号の
振巾の変化が略一定,一様であるとみなせることに着目
し、各微小時間内におけるAE信号の振巾の平均値で、
上記各微小時間内のAE信号の振巾を除することによっ
て、摩擦に起因する摩擦AE信号をその全体に渡って略
一定の値に変換でき、AEセンサからのAE信号から摩
擦AE信号を実質的に除去できるという考察に基づいて
成された。
【0007】すなわち、本発明は、回転部品から受けた
アコースティックエミッション(AE)を検出してAE信
号を出力するAEセンサと、上記AEセンサからのAE
信号を受けて、所定の各微小時間内における上記AE信
号の振巾の平均値を算出し、この平均値で上記各微小時
間内のAE信号の振巾を除することで、上記各微小時間
内のAE信号の振巾を無次元化し、この無次元化したA
E信号を出力するAE信号無次元化手段と、上記AE信
号無次元化手段からのAE信号と基準値とを比較して、
上記AE信号が基準値を越えたときに異常検出信号を出
力する比較手段とを備えたことを特徴としている。
【0008】
【作用】軸受などの回転部品からのAEはAEセンサに
よって検出され、AE信号が出力される。このAE信号
は、AE信号無次元化手段によって、所定の各微小時間
内における上記AE信号の振巾の平均値が算出され、こ
の平均値で上記各微小時間内のAE信号の振巾が除さ
れ、無次元化される。
【0009】上記AEセンサからのAE信号のうち、回
転部品の摩擦に起因し、持続時間が回転部品の異常によ
るAE信号よりも長くて、かつ振巾が緩やかに変化する
AE信号は、上記各微小時間内の振巾変化が、上記異常
によるAE信号よりも小さく、略一定かつ一様であるの
で、上記無次元化により、摩擦AE信号の全ての振巾
が、無次元の略同一の値に変換される。したがって、上
記無次元化によって、上記AEセンサからのAE信号か
ら摩擦AE信号が実質的に除去される。
【0010】一方、摩擦AE信号よりも持続時間が短い
異常AE信号は、上記微小時間内の振巾の変化が摩擦A
E信号の振幅の変化よりも急峻かつ非一様であるので、
上記微小時間内の平均値で除されても各微小時間内の振
幅が同一の値に変換されることがない。
【0011】そして、比較手段は、上記摩擦AE信号が
除去されたAE信号と基準値とを比較するので、異常A
E信号が基準値を越えたときだけ異常検出信号を出力す
る。したがって、摩擦AE信号に起因する異常検出の誤
動作が防止され、回転部品の異常が確実に検出される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の回転部品の異常検出装置を図
示の実施例により詳細に説明する。
【0013】図1は本発明の回転部品の異常検出装置の
一実施例を示すブロック図であり、1はAEセンサ、2
はプリアンプ、3はAE信号選別用のバンドパスフィル
タ、4はメインアンプ、5は包絡線検波回路である。ま
た、6はAE信号無次元化手段としての無次元化用演算
器、7は基準値設定回路、8は比較手段としての比較
器、9は異常診断用演算器、10はCRT,プリンタを
含む表示装置である。
【0014】上記AEセンサ1は軸受の内輪等の回転部
品からのAEを検出して、このAEの大きさを表わすA
E信号を出力する。上記AEセンサ1からのAE信号は
プリアンプ2で増幅された後、バンドパスフィルタ3で
例えば200KHzから500KHzの帯域のAE信号が
通過させられ、ノイズが除去される。上記バンドパスフ
ィルタ3でノイズ除去されたAE信号はメインアンプ4
でさらに増幅され、包絡線検波回路5に入力され包絡線
検波される。この包絡線検波されたAE信号(図1中矢
印Aで示した箇所のAE信号)の波形を、図2(A)に示
す。図2(A)に示した波形の一部を簡略化し、拡大した
波形を図3(A)に示す。図3(A)に示すように、上記包
絡線検波されたAE信号は、上記回転部品の異常に起因
し、比較的短い持続時間を有する異常AE信号Xと、上
記回転部品の摩擦に起因し、異常AE信号Xの持続時間
より長い持続時間を有する摩擦AE信号Yとを含んでい
る。
【0015】上記AE信号が、AE信号無次元化手段で
ある演算器6で無次元化され、かつ、摩擦AE信号Yが
除去される過程を、演算器6の動作を示す図4のフロー
チャートに基づいて説明する。
【0016】まず、ステップS101で、引数Lおよび
Kを零に設定する。次に、ステップS102に進み、図
4のステップS102に示す演算を行うことで、AE信
号を無次元化する。ステップS102に示す数式におい
て、A(K+24)は微小時間Δt内中央における上記A
E信号の振巾、右辺の中カッコ内は無次元化サンプリン
グ数を50とした微小時間Δt内における上記AE信号
の振巾の平均値の逆数である。したがって、A(L)は、
上記微小時間Δt内のAE信号の振巾の平均値で上記微
小時間Δt内中央のAE信号の振巾を除した値つまり無
次元化されたAE信号の値である。上記微小時間Δtよ
りも持続時間が長く、上記微小時間内で振巾変化が略一
定,一様である摩擦AE信号Yは、微小時間内中央の振
巾つまりA(K+24)と上記平均値が略等しいので、上
記無次元化によって、上記摩擦AE信号Yの微小時間内
中央の振巾を上記平均値で除した値である無次元化AE
信号A(L)は略1に等しくなる。
【0017】次に、ステップS103に進み、引数K
が、図2(A)に示すAE信号の波形からの波形取り込み
サンプリング数から50を引いた値mを越えたか否かを
判断する。引数Kが値mを越えたと判断したときは演算
を終了し、引数Kがmを越えていないと判断したときに
はステップS104に進む。
【0018】ステップS104では、引数LおよびKの
値を、1だけ増加させてステップS102に戻る。
【0019】このように、包絡線検波されたAE信号
は、上記演算器6によって、各微小時間Δt内のAE信
号の振巾の平均値で除され、無次元化される。したがっ
て、Δtよりも持続時間が長く、振巾が緩やかに変化
し、微小時間Δt内の振巾の変化が略一定,一様である摩
擦AE信号Yは、上記Δt内中央のAE信号の振巾と上
記Δt内の振巾の平均値が略等しいので、摩擦AE信号
Yの全ての振巾が無次元の略一定値1に変換される。
【0020】一方、異常AE信号Xは、上記Δtよりも
持続時間が短く、Δt内で振巾変化が急峻かつ非一様で
あるので、異常AE信号Xは、摩擦AE信号Yと異な
り、上記Δt内中央のAE信号の振巾を上記Δt内の振巾
の平均値で除する演算によって、一定値化されない。
【0021】したがって、上記演算器6によって、図2
(A)および図3(A)に示す異常AE信号Xと摩擦AE信
号Yを含むAE信号から、摩擦AE信号Yのみを除去で
き、図1の矢印Bに示す箇所のAE信号の波形を、図2
(B)および図3(B)に示すように、異常AE信号Xだけ
を含む波形に変換できる。上記摩擦AE信号が除去され
たAE信号は、比較器8によって、基準値設定回路7が
出力する基準値と比較され、上記AE信号が上記基準値
を越えたときに比較器8は異常検出信号としてのパルス
信号を出力する。つまり、比較器8は、上記基準値を越
えたAE信号をパルス化する。
【0022】このように、比較器8は、無次元化用演算
器6によって摩擦AE信号が除去されたAE信号と、上
記基準値とを比較する。したがって、比較器8は、軸受
等の回転部品の異常に起因する異常AE信号が基準値を
越えたときだけに、異常検出信号としてのパルス信号を
出力する。そして、比較器8が出力するパルス信号に基
づいて、異常診断用演算器9は、軸受等の回転部品の正
確な異常診断を行うことができる。
【0023】この異常診断用演算器9が軸受の異常を診
断する動作を、図5に示すフローチャートに基づいて説
明する。
【0024】まず、ステップS1で、比較器8からのパ
ルス信号のパルス発生周期を演算する。次に、ステップ
S2に進んで、上記パルス発生周期が、内輪の回転周期
もしくは、ころが内輪を通過する周期と等しいか否かを
判断し、上記パルス発生周期が、内輪の回転周期もしく
は、ころが内輪を通過する周期と等しいと判断したとき
はステップS6に進み、上記パルス発生周期が、内輪の
回転周期および、ころが内輪を通過する周期と等しくな
いと判断したときはステップS3に進む。
【0025】ステップS6では、CRTやプリンタを含
む表示装置10に、内輪に異常が発生したことを表示さ
せて異常診断を終了する。
【0026】ステップS3では、上記パルス発生周期
が、ころが外輪を通過する周期と等しいか否かを判断
し、上記パルス発生周期が、ころが外輪を通過する周期
と等しいと判断したときにはステップS7に進み、パル
ス発生周期が、ころが外輪を通過する周期と等しくない
と判断したときにはステップS4に進む。
【0027】ステップS7では、上記表示装置10に、
外輪に異常が発生したことを表示させて異常診断を終了
する。
【0028】ステップS4では、上記パルス発生周期
が、軸受の保持器の回転周期もしくは、ころの自転周期
と等しいか否かを判断し、上記パルス発生周期が、保持
器の回転周期もしくは、ころの自転周期と等しいと判断
した時にはステップS8に進み、パルス発生周期が、保
持器の回転周期および、ころの自転周期と等しくないと
判断した時にはステップS5に進む。
【0029】ステップS8では、上記表示装置10に、
ころに異常が発生したことを表示させて異常診断を終了
する。
【0030】ステップS5では、軸受の異常診断が終了
したか否かを判断し、異常診断が終了したと判断したと
きは、異常診断を終了し、異常診断が終了していないと
判断したときはステップS2に戻る。
【0031】このように、本実施例によれば、摩擦AE
信号を除去したAE信号に基づいて、軸受の故障箇所の
正確な位置標定ができる。
【0032】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の回転
部品の異常検出装置は、回転部品から受けたアコーステ
ィックエミッション(AE)を検出してAE信号を出力す
るAEセンサと、上記AEセンサからのAE信号を受け
て、所定の各微小時間内における上記AE信号の振巾の
平均値を算出し、この平均値で上記各微小時間内のAE
信号の振巾を除することで、上記各微小時間内のAE信
号の振巾を無次元化し、この無次元化したAE信号を出
力するAE信号無次元化手段備えている。
【0033】したがって、本発明によれば、上記AEセ
ンサからのAE信号のうち、回転部品の摩擦に起因する
摩擦AE信号は、回転部品の異常によるAE信号の持続
時間よりも長い持続時間を有し、振巾が緩やかに変化す
るため、摩擦AE信号の全ての振巾を、上記AE信号無
次元化手段によって、無次元の略同一の値に変換でき
る。したがって、上記AEセンサからのAE信号から摩
擦AE信号を実質的に除去できる。
【0034】一方、摩擦AE信号の持続時間よりも短い
持続時間を有し、上記微小時間内の振巾の変化が急峻か
つ非一様である異常AE信号の振巾は、上記微小時間内
の平均値で除されても各微小時間内の振幅が同一値に変
換されない。
【0035】そして、比較手段は、上記摩擦AE信号が
除去されたAE信号と基準値とを比較するので、異常A
E信号が基準値を越えたときだけ異常検出信号を出力す
る。したがって、本発明によれば、摩擦AE信号に起因
する異常検出の誤動作を防止でき、回転部品の異常を正
確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の回転部品の異常検出装置の実施例の
ブロック図である。
【図2】 上記実施例におけるAE信号波形を示す図で
ある。
【図3】 上記実施例における簡略,拡大化したAE信
号の波形を示す図である。
【図4】 上記実施例の動作を説明するフローチャート
である。
【図5】 上記実施例の動作を説明するフローチャート
である。
【符号の説明】
1 AEセンサ 2 プリアンプ 3 バンドパスフィルタ 4 メインアンプ 5 包絡線検波回路 6 無次元化用演算
器 7 基準値設定回路 8 比較器 9 異常診断用演算器 10 表示装置 X 異常AE信号 Y 摩擦AE信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−236447(JP,A) 特開 昭63−109334(JP,A) 特開 平1−69948(JP,A) 特公 平1−45011(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 13/04 G01N 29/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転部品から受けたアコースティックエ
    ミッション(AE)を検出してAE信号を出力するAEセ
    ンサと、 上記AEセンサからのAE信号を受けて、所定の各微小
    時間内における上記AE信号の振巾の平均値を算出し、
    この平均値で上記各微小時間内のAE信号の振巾を除す
    ることで、上記各微小時間内のAE信号の振巾を無次元
    化し、この無次元化したAE信号を出力するAE信号無
    次元化手段と、 上記AE信号無次元化手段からのAE信号と基準値とを
    比較して、上記AE信号が基準値を越えたときに異常検
    出信号を出力する比較手段とを備えたことを特徴とする
    回転部品の異常検出装置。
JP03289829A 1991-11-06 1991-11-06 回転部品の異常検出装置 Expired - Lifetime JP3090994B2 (ja)

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