JP3688455B2 - モータの作動音検査方法及びその検査装置 - Google Patents
モータの作動音検査方法及びその検査装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータの作動音を検出し、モータの作動音が異常音となっていないかを判定するモータの作動音検査方法及びその検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車室内の防音構造が向上して室内の静粛性が向上している。そのため、室内に使用されるモータの作動音（特に、可聴帯域）を抑えることが望まれている。従って、従来ではモータの最終的な検査として作動音検査が行われ、例えば特許２６６７７６０号公報に示すような作動音検査装置を用いてその検査が行われている。
【０００３】
図５は、上記公報に記載された従来の作動音検査装置５０の概要を示す。加速度センサ５１は、作動音検査を行う例えば直流モータＭに接離可能に設けられ、該モータＭの所定時間の作動に基づく振動信号を出力する。加速度センサ５１からの振動信号は、チャージアンプ５２にて増幅され、４つのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５３ａ〜５３ｄにそれぞれ入力される。
【０００４】
ここで、前記振動信号を周波数解析してみると、直流モータＭの例えばブラシ部分、軸受部分等の各部分に特有の周波数帯域において良品と不良品との差が顕著に現れる。従って、各ＢＰＦ５３ａ〜５３ｄにて各部分に特有の周波数帯域がそれぞれ取り出される。
【０００５】
前記各ＢＰＦ５３ａ〜５３ｄからの振動信号は、それぞれの実効値変換回路（ＲＭＳ）５４ａ〜５４ｄにて整流及び積分した直流信号（実効値）に変換される。各ＲＭＳ５４ａ〜５４ｄからの直流信号は、Ａ／Ｄ変換回路５５にて所定のサンプリング周波数でサンプリングされたサンプリングデータに変換される。Ａ／Ｄ変換回路５５からの各サンプリングデータは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）５６に入力される。ＣＰＵ５６は、Ａ／Ｄ変換回路５５からの各サンプリングデータに基づいて、上記した各周波数帯域の作動音（振動音、軸受音及びワッシャ音、電磁音、ブラシ音）の平均値をそれぞれ演算する。
【０００６】
一方、メモリ５７には、各周波数帯域の作動音の音圧レベルが異常レベルであるか否かを判定するためのしきい値がそれぞれ記憶されている。このしきい値は、入力部５８にて入力することができるようになっている。
【０００７】
そして、前記ＣＰＵ５６は、各作動音の平均値と該作動音に対応したしきい値とを比較して、その作動音が異常音か否かを判定する。判定後、ＣＰＵ５６は表示部５９にてその判定結果を表示する。このようにして、前記作動音検査装置５０にてモータの作動音検査が行われている。
【０００８】
しかしながら、前記作動音検査装置５０では、各周波数帯域の作動音を取り出すために、４つのＢＰＦ５３ａ〜５３ｄ及びＲＭＳ５４ａ〜５４ｄが必要であって、回路構成が複雑である。又、各ＢＰＦ５３ａ〜５３ｄをそれぞれ所定の周波数帯域の振動信号を取り出すように調整する作業が非常に煩雑である。
【０００９】
そこで、上記問題を解決する技術が特開平８−２７８１９１号公報に開示されている。該公報に記載された作動音検査装置では、加速度センサからの振動信号がチャージアンプを介してローパスフィルタ（ＬＰＦ）に入力され、このＬＰＦにて振動信号の内の不要な高周波成分が取り除かれてＡ／Ｄ変換器に入力される。ＬＰＦからの振動信号はＡ／Ｄ変換器にて所定のサンプリング周波数でサンプリングされたサンプリングデータがメモリに一時的に記憶される。又、メモリには、作動音の音圧レベルが異常レベルであるか否かを判定するためのしきい値が予め記憶されている。
【００１０】
一方、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）はマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）の制御に基づいて、メモリに記憶された全サンプリングデータの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行う。ＣＰＵは、ＦＦＴ処理にて周波数解析されたデータを１６の周波数帯域に分割し、各周波数帯域毎に作動音の強度レベルと度数（＝出現回数）を演算する。そして、ＣＰＵは、所定の強度レベルを超える度数を累計し、その累計値と前記しきい値とをそれぞれ比較して、その作動音の音圧レベルが異常レベルであるか否かを判定するようになっている。
【００１１】
このようにすれば、振動信号をＦＦＴ処理にて周波数解析を行うことから、図５に示すような各ＢＰＦ５３ａ〜５３ｄが必要なくなるため、回路構成が簡素化されるとともに、当然のことながらフィルタの調整作業が不要になる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した特開平８−２７８１９１号公報の作動音検査装置では、メモリに記憶されたサンプリングデータの全てについてＦＦＴ処理し周波数解析を行うため、そのＦＦＴ処理にかかる演算量が膨大なものになる。そのため、前記検査装置では、ＦＦＴ処理にかかる時間を短縮するために比較的高価なＤＳＰを使用している。従って、作動音検査にかかるコストが上昇するという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、簡単な回路構成で、しかも作動音検査を低コストかつ短時間で行うことができるモータの作動音検査方法及びその検査装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、モータの作動音を振動信号として検出し、その振動信号に基づいてモータ作動音の異常を判定するモータの作動音検査方法において、前記振動信号に基づいて振動レベルを演算し、前記振動レベルの中から、該レベルの最大値を選択し、前記振動信号の内で前記振動レベルの最大値を含む周辺のデータにおける周波数分布を解析し、前記周波数分布と予め定めた所定値とを比較して、前記周波数分布の中の、前記モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定するようにしたことを要旨とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、モータの作動音を振動信号として検出する検出手段と、前記検出手段からの振動信号に基づいてモータ作動音の異常を判定する判定手段とを備えたモータの作動音検査装置において、前記判定手段は、前記検出手段からの振動信号に基づいて振動レベルを演算する振動レベル演算手段と、前記振動レベル演算手段にて求められた振動レベルの中から、該レベルの最大値を選択する最大値選択手段と、前記振動信号の内で前記振動レベルの最大値を含む周辺のデータにおける周波数分布を解析する周波数解析手段と、前記周波数解析手段にて解析された周波数分布と予め定めた所定値とを比較して、前記周波数分布の中の、前記モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定する異常音判定手段とを備えたことを要旨とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、モータの作動音を振動信号として検出し、その振動信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータに変換し、その所定データ数のサンプリングデータに基づいてモータ作動音の異常を判定するモータの作動音検査方法において、前記サンプリングデータに基づいて前記作動音の実効値を演算し、前記実効値の中から最大値を選択し、前記サンプリングデータの中から、前記最大値に対応するサンプリングデータを含み、かつ前記所定データ数より少ないデータ数のサンプリングデータを周波数解析し、前記周波数解析を行った解析データの中から、前記モータの各部分に特有の周波数帯域における周波数スペクトルに基づいた判定値を求め、前記判定値と予め定めた所定値とを比較して、前記モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定するようにしたことを要旨とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、モータの作動音を振動信号として検出し、その振動信号を出力する検出手段と、前記検出手段からの振動信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータに変換するデータ変換手段と、前記データ変換手段からの所定データ数のサンプリングデータに基づいてモータ作動音の異常を判定する判定手段とを備えたモータの作動音検査装置において、前記判定手段は、前記サンプリングデータに基づいて前記作動音の実効値を演算する実効値演算手段と、前記実効値演算手段にて演算された実効値の中から最大値を選択する最大値選択手段と、前記サンプリングデータの中から、前記最大値選択手段にて求められた最大値に対応するサンプリングデータを含み、かつ前記所定データ数より少ないデータ数のサンプリングデータを周波数解析する周波数解析手段と、前記周波数解析手段にて周波数解析を行った解析データの中から、前記モータの各部分に特有の周波数帯域における周波数スペクトルに基づいた判定値を求める判定値演算手段と、前記判定値演算手段にて求められた判定値と予め定めた所定値とを比較して、前記モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定する異常音判定手段とを備えたことを要旨とする。
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、モータの作動音が振動信号として検出され、その振動信号に基づいて振動レベルが演算される。次に、前記振動レベルの中から、該レベルの最大値が選択され、前記振動信号の最大値を含む周辺のデータにおける周波数分布が解析される。そして、前記周波数分布と予め定めた所定値とが比較され、該周波数分布の中の、モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かが判定される。つまり、振動信号の内で振動レベルの最大値を含む周辺のデータのみが周波数解析される。従って、周波数解析にかかる演算量を軽減できるため、高価で高度な演算器を使用することなく、安価な汎用演算器を用いても、その作動音検査を短時間で行うことができる。又、演算器にて周波数解析が行われることから、各部分毎の作動音検査に必要な所望周波数帯域のみ通過させるフィルタを回路に組み込む必要がないため、簡単な回路で構成することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、振動レベル演算手段は、モータの作動音を振動信号として検出する検出手段からの振動信号に基づいて振動レベルを演算する。最大値選択手段は、振動レベル演算手段にて求められた振動レベルの中から、該レベルの最大値を選択する。周波数解析手段は、振動信号の内で振動レベルの最大値を含む周辺のデータにおける周波数分布を解析する。異常音判定手段は、周波数解析手段にて解析された周波数分布と予め定めた所定値とを比較して、該周波数分布の中の、モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定する。つまり、振動信号の内で振動レベルの最大値を含む周辺のデータのみが周波数解析される。従って、周波数解析にかかる演算量を軽減できるため、高価で高度な演算器を使用することなく、安価な汎用演算器を用いても、その作動音検査を短時間で行うことができる。又、演算器にて周波数解析が行われることから、各部分毎の作動音検査に必要な所望周波数帯域のみ通過させるフィルタを回路に組み込む必要がないため、簡単な回路で構成することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、モータの作動音を検出した振動信号が所定のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータに変換される。その所定データ数のサンプリングデータに基づいて作動音の実効値が演算され、その実効値の中から最大値が選択される。次に、サンプリングデータの中から、前記最大値に対応するサンプリングデータを含み、かつ前記所定データ数より少ないデータ数のサンプリングデータが周波数解析される。次に、周波数解析を行った解析データの中から、モータの各部分に特有の周波数帯域における周波数スペクトルに基づいた判定値が求められ、その判定値と予め定めた所定値とが比較されて、モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かが判定される。つまり、振動信号をサンプリングしたサンプリングデータは、その実効値の最大値に対応するサンプリングデータを含んだ一部のデータのみが周波数解析される。従って、周波数解析にかかる演算量を軽減できるため、高価で高度な演算器を使用することなく、安価な汎用演算器を用いても、その作動音検査を短時間で行うことができる。又、演算器にて周波数解析が行われることから、各部分毎の作動音検査に必要な所望周波数帯域のみ通過させるフィルタを回路に組み込む必要がないため、簡単な回路で構成することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、実効値演算手段は、振動信号をサンプリングした所定データ数のサンプリングデータに基づいてモータ作動音の実効値を演算する。最大値選択手段は、実効値演算手段にて演算された実効値の中から最大値を選択する。周波数解析手段は、前記サンプリングデータの中から、最大値選択手段にて求められた最大値に対応するサンプリングデータを含み、かつ前記所定データ数より少ないデータ数のサンプリングデータを周波数解析する。判定値演算手段は、周波数解析手段にて周波数解析を行った解析データの中から、モータの各部分に特有の周波数帯域における周波数スペクトルに基づいた判定値を求める。異常音判定手段は、判定値演算手段にて求められた判定値と予め定めた所定値とを比較して、モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定する。つまり、振動信号をサンプリングしたサンプリングデータは、その実効値の最大値に対応するサンプリングデータを含んだ一部のデータのみが周波数解析される。従って、周波数解析にかかる演算量を軽減できるため、高価で高度な演算器を使用することなく、安価な汎用演算器を用いても、その作動音検査を短時間で行うことができる。又、演算器にて周波数解析が行われることから、各部分毎の作動音検査に必要な所望周波数帯域のみ通過させるフィルタを回路に組み込む必要がないため、簡単な回路で構成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図４に従って説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態の作動音検査装置１を示す。加速度センサ２は、作動音検査を行う機械としての直流モータＭに接離可能に設けられる。加速度センサ２は、チャージアンプ３に接続され、該アンプ３に振動信号を出力する。チャージアンプ３は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４に接続され、前記センサ２からの振動信号を増幅して該ＬＰＦ４に出力する。ＬＰＦ４は、Ａ／Ｄ変換回路５に接続され、前記振動信号の内の可聴周波数を超える高周波成分を除去、本実施の形態では約１７［ｋＨｚ］以上の周波数成分を除去した振動信号を該変換回路５に出力する。Ａ／Ｄ変換回路５は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）６に接続され、前記振動信号を所定のサンプリング周波数（本実施の形態では、３５［ｋＨｚ］）でサンプリングしてＡ／Ｄ変換したサンプリングデータを生成し、そのサンプリングデータをＣＰＵ６に出力する。
【００２４】
前記ＣＰＵ６には、メモリ７、入力部８及び表示部９が接続されている。ＣＰＵ６は、本実施の形態では前記Ａ／Ｄ変換回路５から順次出力されるサンプリングデータの内で、直流モータＭが定常回転状態となってから１［ｓ］（＝１０００［ｍｓ］）間で生成される所定データ数Ｎ1 個、即ちサンプリング周波数が３５［ｋＨｚ］であることから、３５０００個のサンプリングデータｘn をメモリ７に一時的に格納する。
【００２５】
又、ＣＰＵ６は、最初のサンプリングデータｘn から前記データ数Ｎ1 個より少ない所定データ数Ｎ3 個、例えば５００個のサンプリングデータｘn を抽出し、この抽出したデータｘn に基づいて次式を用い、その実効値ｙn を求める。このとき、ＣＰＵ６は、最初のデータから最後のデータに向かってサンプリングデータｘn を１個ずつずらしながら所定データ数Ｎ3 個に基づいて実効値ｙn を演算し、この実効値ｙn を全サンプリングデータｘn に対して演算する。
【００２６】
【数１】
尚、この実効値演算は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理に比べて簡単な演算であるため、その演算に要する時間は前記データｘn を全てＦＦＴ処理するために要する時間に比べて十分短い時間で行われる。
【００２７】
前記ＣＰＵ６は、上記式にて求められた実効値ｙn の中から最大値ｙmax を求める。そして、ＣＰＵ６は、前記メモリ７に格納したサンプリングデータｘn の内、今求めた最大値ｙmax に対応する前記データｘn を中心とした所定データ数Ｎ2 個、例えば１０２４個のサンプリングデータｘn についてＦＦＴ処理を行い、周波数解析されたＦＦＴ処理データｘFFT を求める。
【００２８】
ここで、周波数解析されたデータには、従来でも述べたように振動信号の内で直流モータＭの例えばブラシ部分、軸受部分等の各部分に特有の周波数帯域において良品と不良品との差が顕著に現れる。従って、前記ＣＰＵ６は、各部分に特有の周波数帯域の各ＦＦＴ処理データｘFFT に基づいて周波数スペクトルを合計する。
【００２９】
一方、前記メモリ７には、各部分に特有の周波数帯域の作動音の音圧レベルが異常レベルであるか否かを判定するためのしきい値Ｓthが予め記憶されている。このしきい値Ｓthは、入力部８にて入力することができるようになっている。
【００３０】
そして、前記ＣＰＵ６は、各所定の周波数帯域の周波数スペクトルの合計値Ｓ0 としきい値Ｓthとを比較して、その作動音が異常音か否かを判定するようになっている。判定後、ＣＰＵ６は表示部９にてその判定結果を表示する。
【００３１】
次に、上記のように構成された作動音判定装置１の作用を説明する。
先ず、検査を行う前に、入力部８にて各部分毎のしきい値Ｓthが入力され、メモリ７に記憶される。
【００３２】
次に、加速度センサ２が非検査物である直流モータＭに接離可能に設けられ、該モータＭが作動される。加速度センサ２は、直流モータＭの作動に基づく振動信号を出力する。
【００３３】
加速度センサ２からの振動信号は、チャージアンプ３にて増幅され、ＬＰＦにて不要な高周波成分（１７［ｋＨｚ］以上）が除去される。ＬＰＦからの振動信号は、Ａ／Ｄ変換回路５にて所定のサンプリング周波数（＝３５［ｋＨｚ] ）でサンプリングされ、ＣＰＵ６に順次入力される。
【００３４】
前記ＣＰＵ６は、図２に示すフローチャートに従って処理を行う。
ステップ１１では、入力されるサンプリングデータｘn の内で、直流モータＭが定常回転状態となってから１［ｓ］（＝１０００［ｍｓ］）間で生成される所定データ数Ｎ1 個（＝３５０００個）のサンプリングデータｘn がメモリ７に一時的に格納される。図３（ａ）及び図４（ａ）には、その所定データ数Ｎ1 のサンプリングデータｘn のアナログ値が示してある。
【００３５】
ステップ１２では、そのサンプリングデータｘn の内で、最初のデータｘn から所定データ数Ｎ3 個（＝５００個）のデータｘn が抽出され、上記した計算式を用い、最初のデータｘn から該データｘn を１個ずつずらしながら全サンプリングデータｘn に対する実効値ｙn が求められる。図３（ｂ）及び図４（ｂ）には、その実効値ｙn のアナログ値が示してある。
【００３６】
ステップ１３では、上記式にて求められた実効値ｙn の中から最大値ｙmax が求められる。そして、前記メモリ７に格納したサンプリングデータｘn の内、今求めた最大値ｙmax に対応する前記データｘn を中心とした所定データ数Ｎ2 個（＝１０２４個）のサンプリングデータｘn についてＦＦＴ処理が行われ、周波数解析されたＦＦＴ処理データｘFFT が求められる。図３（ｃ）及び図４（ｃ）には、そのＦＦＴ処理データｘFFT のアナログ値が示してある。
【００３７】
ステップ１４では、直流モータＭの各部分における特有の周波数帯域の各ＦＦＴ処理データｘFFT に基づいて周波数スペクトルの合計値Ｓ0 が求められる。例えば、ブラシ音の良否の差が顕著に現れる周波数帯域は、０．３〜１［ｋＨｚ］であって、図３（ｃ）及び図４（ｃ）で示す領域Ａ1 ，Ａ2 である。因みに、図３（ｃ）ではブラシ部分が正常な場合のＦＦＴ処理データｘFFT を示し、図４（ｃ）ではブラシ部分が異常な場合のＦＦＴ処理データｘFFT を示している。そして、領域Ａ1 ，Ａ2 の周波数スペクトルの合計値Ｓ0 、即ち該領域Ａ1 ，Ａ2 の面積が求められる。
【００３８】
ステップ１５では、各所定の周波数帯域の各ＦＦＴ処理データｘFFT に基づいた周波数スペクトルの合計値Ｓ0 としきい値Ｓthとが比較され、その作動音の音圧レベルが異常レベルであるか否かが判定される。そして、その判定結果が表示部９に出力され、表示部９にて直流モータＭの「良品」又は「不良品」の表示、その不良箇所等の表示がなされる。つまり、図３（ｃ）では領域Ａ1 の合計値（面積）Ｓ0 がしきい値Ｓth以下となり、表示部９にて直流モータＭが「良品」と表示される。一方、図４（ｃ）では領域Ａ2 の合計値（面積）Ｓ0 がしきい値Ｓthを超え、表示部９にて直流モータＭが「不良品」と表示されるとともに、その不良箇所が例えば「ブラシ部分」と表示される。
【００３９】
このようにして本実施の形態の作動音検査装置１では、直流モータＭの作動音検査が行われ、該モータＭの良否判定が行われる。
上記したように、本実施の形態では、以下に示す特徴がある。
【００４０】
（１）ＣＰＵ６は、Ａ／Ｄ変換回路５からの所定データ数Ｎ1 個のサンプリングデータｘn をメモリ７に一時的に格納するとともに、全サンプリングデータｘn に対して実効値ｙn を求める。次に、ＣＰＵ６は、その実効値ｙn の中から最大値ｙmax を求め、その最大値ｙmax に対応するサンプリングデータｘn を中心とした所定データ数Ｎ2 個のデータｘn についてＦＦＴ処理を行い、周波数解析されたＦＦＴ処理データｘFFT を求める。そして、ＣＰＵ６は、各部分に特有の周波数帯域の各ＦＦＴ処理データｘFFT に基づく周波数スペクトルの合計値Ｓ0 を求め、この合計値Ｓ0 としきい値Ｓthとを比較して、その作動音の音圧レベルが異常レベルであるか否かを判定する。つまり、ＣＰＵ９は、実効値ｙn の最大値ｙmax に対応するサンプリングデータｘn を中心とした所定データ数Ｎ2 個のデータｘn についてのみＦＦＴ処理を行う。従って、ＦＦＴ処理の演算量を軽減できるため、高価なＤＳＰを使用することなく、汎用パソコンに所要のプログラムを格納し該パソコンにて作動音検査を行っても、その検査を短時間で行うことができる。又、本実施の形態の作動音検査装置１では、ＣＰＵ６にて周波数解析を行うことから、図５に示す従来の作動音検査装置５０に使用したＢＰＦ５３ａ〜５３ｄ及びＲＭＳ５４ａ〜５４ｄが必要ないため、簡単な回路で構成することができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施の形態を説明する。本実施の形態では、ＣＰＵ６が上記した実効値ｙn の代わりに絶対値和ｙn を求める。
【００４２】
即ち、ＣＰＵ６は、メモリ７に格納されたデータ数Ｎ1 個のサンプリングデータｘn の内、最初のデータｘn から所定データ数Ｎ3 個のデータｘn を抽出し、この抽出したデータｘn に基づいて次式を用い、その絶対値和ｙn を求める。このとき、ＣＰＵ６は、最初のデータから最後のデータに向かってサンプリングデータｘn を１個ずつずらしながら所定データ数Ｎ3 個に基づいて絶対値和ｙn を演算し、この絶対値和ｙn を全サンプリングデータｘn に対して演算する。
【００４３】
【数２】
そして、ＣＰＵ６は、上記式にて求められた絶対値和ｙn の中から最大値ｙmax を求め、前記第１の実施の形態と同様に、前記メモリ７に記憶したサンプリングデータｘn の内、今求めた最大値ｙmax に対応する前記データｘn を中心とした所定データ数Ｎ2 個のサンプリングデータｘn についてＦＦＴ処理を行う。このようにしても、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同様な効果を有する。
【００４４】
（第３の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第３の実施の形態を説明する。本実施の形態では、ＣＰＵ６の実効値ｙn の算出方法が異なるだけである。
【００４５】
即ち、ＣＰＵ６は、メモリ７に格納されたデータ数Ｎ1 個のサンプリングデータｘn の内、最初のデータｘn から所定データ数Ｎ3 個のデータｘn を抽出し、この抽出したデータｘn に基づいて第１の実施の形態に示した計算式を用い、最初の実効値ｙn を求める。次に、ＣＰＵ６は、次式に基づいて、最初のデータから最後のデータに向かってサンプリングデータｘn を１個ずらしながら、今求めた実効値ｙn を用いて、次に求めるべき実効値ｙn+1 を求める。そして、ＣＰＵ６は、この実効値ｙn を全サンプリングデータｘn に対して演算する。
【００４６】
【数３】
このようにすれば、前記第１の実施の形態と同値の実効値ｙn を求めることができるとともに、前記第１の実施の形態と比べて総和の計算が省略できるため、ＣＰＵ６の実効値ｙn の演算量が軽減される。その結果、作動音検査装置１における検査時間を短縮することができる。
【００４７】
尚、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
○上記各実施の形態では、加速度センサ２による振動信号を用いて作動音検査を行ったが、マイクロフォンによる音声信号を用いても同様の作動音検査を行うことができる。
【００４８】
○上記各実施の形態では、各部分に特有の周波数帯域の各ＦＦＴ処理データｘFFT に基づく周波数スペクトルの合計値Ｓ0 を求め、この合計値Ｓ0 としきい値Ｓthとを比較するようにしたが、合計値Ｓ0 に限らず、例えば、最大値、平均値等であってもよい。
【００４９】
○上記各実施の形態では、各部分に対する周波数帯域で、その部分の良否判定を行ったが、周波数帯域全体で直流モータＭの良品又は不良品の判定を行ってもよい。
【００５０】
○上記各実施の形態では、ＬＰＦ４を使用したが、特に使用しなくてもよい。
○上記各実施の形態では、直流モータＭが定常回転状態となってから、１［ｓ］（＝１０００［ｍｓ］）間の振動信号に基づいて該モータＭの作動音検査を行ったが、検査時間はこれに限定されるものではない。又、直流モータＭの回転始動時の作動音検査を行うようにしてもよい。
【００５１】
○上記各実施の形態では、作動音検査装置１にて直流モータＭの作動音を検査したが、該検出装置１にて他のモータ及びアクチュエータ等の他の機械の作動音を検査してもよい。
【００５２】
上記各実施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ） 前記検出手段は、前記モータの作動音に基づいた振動信号をする加速度センサである。このようにしても、簡単な回路構成で、しかも作動音検査を低コストかつ短時間で行うことができる。
【００５３】
（ロ） 前記検出手段は、前記モータの作動音に基づいた音声信号をするマイクロフォンである。このようにしても、簡単な回路構成で、しかも作動音検査を低コストかつ短時間で行うことができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、簡単な回路構成で、しかも作動音検査を低コストかつ短時間で行うことができるモータの作動音検査方法及びその検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態の作動音検査装置の概要を示すブロック図。
【図２】 ＣＰＵの処理を示すフローチャート。
【図３】 （ａ）は、良品における振動信号を示す波形図、（ｂ）は、その実効値を示す波形図、（ｃ）は、そのＦＦＴ処理データを示す波形図。
【図４】 （ａ）は、不良品における振動信号を示す波形図、（ｂ）は、その実効値を示す波形図、（ｃ）は、そのＦＦＴ処理データを示す波形図。
【図５】 従来の作動音検査装置の概要を示すブロック図。
【符号の説明】
２…検出手段としての加速度センサ、５…検出手段及びデータ変換手段としてのＡ／Ｄ変換回路、６…判定手段、振動レベル演算手段、最大値選択手段、周波数解析手段、判定値演算手段、異常音判定手段及び実効値演算手段としての中央演算処理装置（ＣＰＵ）、Ａ1 ，Ａ2 …周波数帯域、Ｍ…機械としての直流モータ、Ｎ1 …所定データ数、Ｎ2 …データ数、Ｓ0 …判定値としての合計値、Ｓth…所定値としてのしきい値、ｘn …振動信号としてのサンプリングデータ、ｘFFT …周波数分布及び解析データとしてのＦＦＴ処理データ、ｙmax …最大値、ｙn …振動レベルとしての実効値。
【発明の属する技術分野】
本発明はモータの作動音を検出し、モータの作動音が異常音となっていないかを判定するモータの作動音検査方法及びその検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車室内の防音構造が向上して室内の静粛性が向上している。そのため、室内に使用されるモータの作動音（特に、可聴帯域）を抑えることが望まれている。従って、従来ではモータの最終的な検査として作動音検査が行われ、例えば特許２６６７７６０号公報に示すような作動音検査装置を用いてその検査が行われている。
【０００３】
図５は、上記公報に記載された従来の作動音検査装置５０の概要を示す。加速度センサ５１は、作動音検査を行う例えば直流モータＭに接離可能に設けられ、該モータＭの所定時間の作動に基づく振動信号を出力する。加速度センサ５１からの振動信号は、チャージアンプ５２にて増幅され、４つのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５３ａ〜５３ｄにそれぞれ入力される。
【０００４】
ここで、前記振動信号を周波数解析してみると、直流モータＭの例えばブラシ部分、軸受部分等の各部分に特有の周波数帯域において良品と不良品との差が顕著に現れる。従って、各ＢＰＦ５３ａ〜５３ｄにて各部分に特有の周波数帯域がそれぞれ取り出される。
【０００５】
前記各ＢＰＦ５３ａ〜５３ｄからの振動信号は、それぞれの実効値変換回路（ＲＭＳ）５４ａ〜５４ｄにて整流及び積分した直流信号（実効値）に変換される。各ＲＭＳ５４ａ〜５４ｄからの直流信号は、Ａ／Ｄ変換回路５５にて所定のサンプリング周波数でサンプリングされたサンプリングデータに変換される。Ａ／Ｄ変換回路５５からの各サンプリングデータは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）５６に入力される。ＣＰＵ５６は、Ａ／Ｄ変換回路５５からの各サンプリングデータに基づいて、上記した各周波数帯域の作動音（振動音、軸受音及びワッシャ音、電磁音、ブラシ音）の平均値をそれぞれ演算する。
【０００６】
一方、メモリ５７には、各周波数帯域の作動音の音圧レベルが異常レベルであるか否かを判定するためのしきい値がそれぞれ記憶されている。このしきい値は、入力部５８にて入力することができるようになっている。
【０００７】
そして、前記ＣＰＵ５６は、各作動音の平均値と該作動音に対応したしきい値とを比較して、その作動音が異常音か否かを判定する。判定後、ＣＰＵ５６は表示部５９にてその判定結果を表示する。このようにして、前記作動音検査装置５０にてモータの作動音検査が行われている。
【０００８】
しかしながら、前記作動音検査装置５０では、各周波数帯域の作動音を取り出すために、４つのＢＰＦ５３ａ〜５３ｄ及びＲＭＳ５４ａ〜５４ｄが必要であって、回路構成が複雑である。又、各ＢＰＦ５３ａ〜５３ｄをそれぞれ所定の周波数帯域の振動信号を取り出すように調整する作業が非常に煩雑である。
【０００９】
そこで、上記問題を解決する技術が特開平８−２７８１９１号公報に開示されている。該公報に記載された作動音検査装置では、加速度センサからの振動信号がチャージアンプを介してローパスフィルタ（ＬＰＦ）に入力され、このＬＰＦにて振動信号の内の不要な高周波成分が取り除かれてＡ／Ｄ変換器に入力される。ＬＰＦからの振動信号はＡ／Ｄ変換器にて所定のサンプリング周波数でサンプリングされたサンプリングデータがメモリに一時的に記憶される。又、メモリには、作動音の音圧レベルが異常レベルであるか否かを判定するためのしきい値が予め記憶されている。
【００１０】
一方、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）はマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）の制御に基づいて、メモリに記憶された全サンプリングデータの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行う。ＣＰＵは、ＦＦＴ処理にて周波数解析されたデータを１６の周波数帯域に分割し、各周波数帯域毎に作動音の強度レベルと度数（＝出現回数）を演算する。そして、ＣＰＵは、所定の強度レベルを超える度数を累計し、その累計値と前記しきい値とをそれぞれ比較して、その作動音の音圧レベルが異常レベルであるか否かを判定するようになっている。
【００１１】
このようにすれば、振動信号をＦＦＴ処理にて周波数解析を行うことから、図５に示すような各ＢＰＦ５３ａ〜５３ｄが必要なくなるため、回路構成が簡素化されるとともに、当然のことながらフィルタの調整作業が不要になる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した特開平８−２７８１９１号公報の作動音検査装置では、メモリに記憶されたサンプリングデータの全てについてＦＦＴ処理し周波数解析を行うため、そのＦＦＴ処理にかかる演算量が膨大なものになる。そのため、前記検査装置では、ＦＦＴ処理にかかる時間を短縮するために比較的高価なＤＳＰを使用している。従って、作動音検査にかかるコストが上昇するという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、簡単な回路構成で、しかも作動音検査を低コストかつ短時間で行うことができるモータの作動音検査方法及びその検査装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、モータの作動音を振動信号として検出し、その振動信号に基づいてモータ作動音の異常を判定するモータの作動音検査方法において、前記振動信号に基づいて振動レベルを演算し、前記振動レベルの中から、該レベルの最大値を選択し、前記振動信号の内で前記振動レベルの最大値を含む周辺のデータにおける周波数分布を解析し、前記周波数分布と予め定めた所定値とを比較して、前記周波数分布の中の、前記モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定するようにしたことを要旨とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、モータの作動音を振動信号として検出する検出手段と、前記検出手段からの振動信号に基づいてモータ作動音の異常を判定する判定手段とを備えたモータの作動音検査装置において、前記判定手段は、前記検出手段からの振動信号に基づいて振動レベルを演算する振動レベル演算手段と、前記振動レベル演算手段にて求められた振動レベルの中から、該レベルの最大値を選択する最大値選択手段と、前記振動信号の内で前記振動レベルの最大値を含む周辺のデータにおける周波数分布を解析する周波数解析手段と、前記周波数解析手段にて解析された周波数分布と予め定めた所定値とを比較して、前記周波数分布の中の、前記モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定する異常音判定手段とを備えたことを要旨とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、モータの作動音を振動信号として検出し、その振動信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータに変換し、その所定データ数のサンプリングデータに基づいてモータ作動音の異常を判定するモータの作動音検査方法において、前記サンプリングデータに基づいて前記作動音の実効値を演算し、前記実効値の中から最大値を選択し、前記サンプリングデータの中から、前記最大値に対応するサンプリングデータを含み、かつ前記所定データ数より少ないデータ数のサンプリングデータを周波数解析し、前記周波数解析を行った解析データの中から、前記モータの各部分に特有の周波数帯域における周波数スペクトルに基づいた判定値を求め、前記判定値と予め定めた所定値とを比較して、前記モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定するようにしたことを要旨とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、モータの作動音を振動信号として検出し、その振動信号を出力する検出手段と、前記検出手段からの振動信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータに変換するデータ変換手段と、前記データ変換手段からの所定データ数のサンプリングデータに基づいてモータ作動音の異常を判定する判定手段とを備えたモータの作動音検査装置において、前記判定手段は、前記サンプリングデータに基づいて前記作動音の実効値を演算する実効値演算手段と、前記実効値演算手段にて演算された実効値の中から最大値を選択する最大値選択手段と、前記サンプリングデータの中から、前記最大値選択手段にて求められた最大値に対応するサンプリングデータを含み、かつ前記所定データ数より少ないデータ数のサンプリングデータを周波数解析する周波数解析手段と、前記周波数解析手段にて周波数解析を行った解析データの中から、前記モータの各部分に特有の周波数帯域における周波数スペクトルに基づいた判定値を求める判定値演算手段と、前記判定値演算手段にて求められた判定値と予め定めた所定値とを比較して、前記モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定する異常音判定手段とを備えたことを要旨とする。
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、モータの作動音が振動信号として検出され、その振動信号に基づいて振動レベルが演算される。次に、前記振動レベルの中から、該レベルの最大値が選択され、前記振動信号の最大値を含む周辺のデータにおける周波数分布が解析される。そして、前記周波数分布と予め定めた所定値とが比較され、該周波数分布の中の、モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かが判定される。つまり、振動信号の内で振動レベルの最大値を含む周辺のデータのみが周波数解析される。従って、周波数解析にかかる演算量を軽減できるため、高価で高度な演算器を使用することなく、安価な汎用演算器を用いても、その作動音検査を短時間で行うことができる。又、演算器にて周波数解析が行われることから、各部分毎の作動音検査に必要な所望周波数帯域のみ通過させるフィルタを回路に組み込む必要がないため、簡単な回路で構成することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、振動レベル演算手段は、モータの作動音を振動信号として検出する検出手段からの振動信号に基づいて振動レベルを演算する。最大値選択手段は、振動レベル演算手段にて求められた振動レベルの中から、該レベルの最大値を選択する。周波数解析手段は、振動信号の内で振動レベルの最大値を含む周辺のデータにおける周波数分布を解析する。異常音判定手段は、周波数解析手段にて解析された周波数分布と予め定めた所定値とを比較して、該周波数分布の中の、モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定する。つまり、振動信号の内で振動レベルの最大値を含む周辺のデータのみが周波数解析される。従って、周波数解析にかかる演算量を軽減できるため、高価で高度な演算器を使用することなく、安価な汎用演算器を用いても、その作動音検査を短時間で行うことができる。又、演算器にて周波数解析が行われることから、各部分毎の作動音検査に必要な所望周波数帯域のみ通過させるフィルタを回路に組み込む必要がないため、簡単な回路で構成することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、モータの作動音を検出した振動信号が所定のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータに変換される。その所定データ数のサンプリングデータに基づいて作動音の実効値が演算され、その実効値の中から最大値が選択される。次に、サンプリングデータの中から、前記最大値に対応するサンプリングデータを含み、かつ前記所定データ数より少ないデータ数のサンプリングデータが周波数解析される。次に、周波数解析を行った解析データの中から、モータの各部分に特有の周波数帯域における周波数スペクトルに基づいた判定値が求められ、その判定値と予め定めた所定値とが比較されて、モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かが判定される。つまり、振動信号をサンプリングしたサンプリングデータは、その実効値の最大値に対応するサンプリングデータを含んだ一部のデータのみが周波数解析される。従って、周波数解析にかかる演算量を軽減できるため、高価で高度な演算器を使用することなく、安価な汎用演算器を用いても、その作動音検査を短時間で行うことができる。又、演算器にて周波数解析が行われることから、各部分毎の作動音検査に必要な所望周波数帯域のみ通過させるフィルタを回路に組み込む必要がないため、簡単な回路で構成することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、実効値演算手段は、振動信号をサンプリングした所定データ数のサンプリングデータに基づいてモータ作動音の実効値を演算する。最大値選択手段は、実効値演算手段にて演算された実効値の中から最大値を選択する。周波数解析手段は、前記サンプリングデータの中から、最大値選択手段にて求められた最大値に対応するサンプリングデータを含み、かつ前記所定データ数より少ないデータ数のサンプリングデータを周波数解析する。判定値演算手段は、周波数解析手段にて周波数解析を行った解析データの中から、モータの各部分に特有の周波数帯域における周波数スペクトルに基づいた判定値を求める。異常音判定手段は、判定値演算手段にて求められた判定値と予め定めた所定値とを比較して、モータの各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定する。つまり、振動信号をサンプリングしたサンプリングデータは、その実効値の最大値に対応するサンプリングデータを含んだ一部のデータのみが周波数解析される。従って、周波数解析にかかる演算量を軽減できるため、高価で高度な演算器を使用することなく、安価な汎用演算器を用いても、その作動音検査を短時間で行うことができる。又、演算器にて周波数解析が行われることから、各部分毎の作動音検査に必要な所望周波数帯域のみ通過させるフィルタを回路に組み込む必要がないため、簡単な回路で構成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図４に従って説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態の作動音検査装置１を示す。加速度センサ２は、作動音検査を行う機械としての直流モータＭに接離可能に設けられる。加速度センサ２は、チャージアンプ３に接続され、該アンプ３に振動信号を出力する。チャージアンプ３は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４に接続され、前記センサ２からの振動信号を増幅して該ＬＰＦ４に出力する。ＬＰＦ４は、Ａ／Ｄ変換回路５に接続され、前記振動信号の内の可聴周波数を超える高周波成分を除去、本実施の形態では約１７［ｋＨｚ］以上の周波数成分を除去した振動信号を該変換回路５に出力する。Ａ／Ｄ変換回路５は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）６に接続され、前記振動信号を所定のサンプリング周波数（本実施の形態では、３５［ｋＨｚ］）でサンプリングしてＡ／Ｄ変換したサンプリングデータを生成し、そのサンプリングデータをＣＰＵ６に出力する。
【００２４】
前記ＣＰＵ６には、メモリ７、入力部８及び表示部９が接続されている。ＣＰＵ６は、本実施の形態では前記Ａ／Ｄ変換回路５から順次出力されるサンプリングデータの内で、直流モータＭが定常回転状態となってから１［ｓ］（＝１０００［ｍｓ］）間で生成される所定データ数Ｎ1 個、即ちサンプリング周波数が３５［ｋＨｚ］であることから、３５０００個のサンプリングデータｘn をメモリ７に一時的に格納する。
【００２５】
又、ＣＰＵ６は、最初のサンプリングデータｘn から前記データ数Ｎ1 個より少ない所定データ数Ｎ3 個、例えば５００個のサンプリングデータｘn を抽出し、この抽出したデータｘn に基づいて次式を用い、その実効値ｙn を求める。このとき、ＣＰＵ６は、最初のデータから最後のデータに向かってサンプリングデータｘn を１個ずつずらしながら所定データ数Ｎ3 個に基づいて実効値ｙn を演算し、この実効値ｙn を全サンプリングデータｘn に対して演算する。
【００２６】
【数１】
【００２７】
前記ＣＰＵ６は、上記式にて求められた実効値ｙn の中から最大値ｙmax を求める。そして、ＣＰＵ６は、前記メモリ７に格納したサンプリングデータｘn の内、今求めた最大値ｙmax に対応する前記データｘn を中心とした所定データ数Ｎ2 個、例えば１０２４個のサンプリングデータｘn についてＦＦＴ処理を行い、周波数解析されたＦＦＴ処理データｘFFT を求める。
【００２８】
ここで、周波数解析されたデータには、従来でも述べたように振動信号の内で直流モータＭの例えばブラシ部分、軸受部分等の各部分に特有の周波数帯域において良品と不良品との差が顕著に現れる。従って、前記ＣＰＵ６は、各部分に特有の周波数帯域の各ＦＦＴ処理データｘFFT に基づいて周波数スペクトルを合計する。
【００２９】
一方、前記メモリ７には、各部分に特有の周波数帯域の作動音の音圧レベルが異常レベルであるか否かを判定するためのしきい値Ｓthが予め記憶されている。このしきい値Ｓthは、入力部８にて入力することができるようになっている。
【００３０】
そして、前記ＣＰＵ６は、各所定の周波数帯域の周波数スペクトルの合計値Ｓ0 としきい値Ｓthとを比較して、その作動音が異常音か否かを判定するようになっている。判定後、ＣＰＵ６は表示部９にてその判定結果を表示する。
【００３１】
次に、上記のように構成された作動音判定装置１の作用を説明する。
先ず、検査を行う前に、入力部８にて各部分毎のしきい値Ｓthが入力され、メモリ７に記憶される。
【００３２】
次に、加速度センサ２が非検査物である直流モータＭに接離可能に設けられ、該モータＭが作動される。加速度センサ２は、直流モータＭの作動に基づく振動信号を出力する。
【００３３】
加速度センサ２からの振動信号は、チャージアンプ３にて増幅され、ＬＰＦにて不要な高周波成分（１７［ｋＨｚ］以上）が除去される。ＬＰＦからの振動信号は、Ａ／Ｄ変換回路５にて所定のサンプリング周波数（＝３５［ｋＨｚ] ）でサンプリングされ、ＣＰＵ６に順次入力される。
【００３４】
前記ＣＰＵ６は、図２に示すフローチャートに従って処理を行う。
ステップ１１では、入力されるサンプリングデータｘn の内で、直流モータＭが定常回転状態となってから１［ｓ］（＝１０００［ｍｓ］）間で生成される所定データ数Ｎ1 個（＝３５０００個）のサンプリングデータｘn がメモリ７に一時的に格納される。図３（ａ）及び図４（ａ）には、その所定データ数Ｎ1 のサンプリングデータｘn のアナログ値が示してある。
【００３５】
ステップ１２では、そのサンプリングデータｘn の内で、最初のデータｘn から所定データ数Ｎ3 個（＝５００個）のデータｘn が抽出され、上記した計算式を用い、最初のデータｘn から該データｘn を１個ずつずらしながら全サンプリングデータｘn に対する実効値ｙn が求められる。図３（ｂ）及び図４（ｂ）には、その実効値ｙn のアナログ値が示してある。
【００３６】
ステップ１３では、上記式にて求められた実効値ｙn の中から最大値ｙmax が求められる。そして、前記メモリ７に格納したサンプリングデータｘn の内、今求めた最大値ｙmax に対応する前記データｘn を中心とした所定データ数Ｎ2 個（＝１０２４個）のサンプリングデータｘn についてＦＦＴ処理が行われ、周波数解析されたＦＦＴ処理データｘFFT が求められる。図３（ｃ）及び図４（ｃ）には、そのＦＦＴ処理データｘFFT のアナログ値が示してある。
【００３７】
ステップ１４では、直流モータＭの各部分における特有の周波数帯域の各ＦＦＴ処理データｘFFT に基づいて周波数スペクトルの合計値Ｓ0 が求められる。例えば、ブラシ音の良否の差が顕著に現れる周波数帯域は、０．３〜１［ｋＨｚ］であって、図３（ｃ）及び図４（ｃ）で示す領域Ａ1 ，Ａ2 である。因みに、図３（ｃ）ではブラシ部分が正常な場合のＦＦＴ処理データｘFFT を示し、図４（ｃ）ではブラシ部分が異常な場合のＦＦＴ処理データｘFFT を示している。そして、領域Ａ1 ，Ａ2 の周波数スペクトルの合計値Ｓ0 、即ち該領域Ａ1 ，Ａ2 の面積が求められる。
【００３８】
ステップ１５では、各所定の周波数帯域の各ＦＦＴ処理データｘFFT に基づいた周波数スペクトルの合計値Ｓ0 としきい値Ｓthとが比較され、その作動音の音圧レベルが異常レベルであるか否かが判定される。そして、その判定結果が表示部９に出力され、表示部９にて直流モータＭの「良品」又は「不良品」の表示、その不良箇所等の表示がなされる。つまり、図３（ｃ）では領域Ａ1 の合計値（面積）Ｓ0 がしきい値Ｓth以下となり、表示部９にて直流モータＭが「良品」と表示される。一方、図４（ｃ）では領域Ａ2 の合計値（面積）Ｓ0 がしきい値Ｓthを超え、表示部９にて直流モータＭが「不良品」と表示されるとともに、その不良箇所が例えば「ブラシ部分」と表示される。
【００３９】
このようにして本実施の形態の作動音検査装置１では、直流モータＭの作動音検査が行われ、該モータＭの良否判定が行われる。
上記したように、本実施の形態では、以下に示す特徴がある。
【００４０】
（１）ＣＰＵ６は、Ａ／Ｄ変換回路５からの所定データ数Ｎ1 個のサンプリングデータｘn をメモリ７に一時的に格納するとともに、全サンプリングデータｘn に対して実効値ｙn を求める。次に、ＣＰＵ６は、その実効値ｙn の中から最大値ｙmax を求め、その最大値ｙmax に対応するサンプリングデータｘn を中心とした所定データ数Ｎ2 個のデータｘn についてＦＦＴ処理を行い、周波数解析されたＦＦＴ処理データｘFFT を求める。そして、ＣＰＵ６は、各部分に特有の周波数帯域の各ＦＦＴ処理データｘFFT に基づく周波数スペクトルの合計値Ｓ0 を求め、この合計値Ｓ0 としきい値Ｓthとを比較して、その作動音の音圧レベルが異常レベルであるか否かを判定する。つまり、ＣＰＵ９は、実効値ｙn の最大値ｙmax に対応するサンプリングデータｘn を中心とした所定データ数Ｎ2 個のデータｘn についてのみＦＦＴ処理を行う。従って、ＦＦＴ処理の演算量を軽減できるため、高価なＤＳＰを使用することなく、汎用パソコンに所要のプログラムを格納し該パソコンにて作動音検査を行っても、その検査を短時間で行うことができる。又、本実施の形態の作動音検査装置１では、ＣＰＵ６にて周波数解析を行うことから、図５に示す従来の作動音検査装置５０に使用したＢＰＦ５３ａ〜５３ｄ及びＲＭＳ５４ａ〜５４ｄが必要ないため、簡単な回路で構成することができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施の形態を説明する。本実施の形態では、ＣＰＵ６が上記した実効値ｙn の代わりに絶対値和ｙn を求める。
【００４２】
即ち、ＣＰＵ６は、メモリ７に格納されたデータ数Ｎ1 個のサンプリングデータｘn の内、最初のデータｘn から所定データ数Ｎ3 個のデータｘn を抽出し、この抽出したデータｘn に基づいて次式を用い、その絶対値和ｙn を求める。このとき、ＣＰＵ６は、最初のデータから最後のデータに向かってサンプリングデータｘn を１個ずつずらしながら所定データ数Ｎ3 個に基づいて絶対値和ｙn を演算し、この絶対値和ｙn を全サンプリングデータｘn に対して演算する。
【００４３】
【数２】
【００４４】
（第３の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第３の実施の形態を説明する。本実施の形態では、ＣＰＵ６の実効値ｙn の算出方法が異なるだけである。
【００４５】
即ち、ＣＰＵ６は、メモリ７に格納されたデータ数Ｎ1 個のサンプリングデータｘn の内、最初のデータｘn から所定データ数Ｎ3 個のデータｘn を抽出し、この抽出したデータｘn に基づいて第１の実施の形態に示した計算式を用い、最初の実効値ｙn を求める。次に、ＣＰＵ６は、次式に基づいて、最初のデータから最後のデータに向かってサンプリングデータｘn を１個ずらしながら、今求めた実効値ｙn を用いて、次に求めるべき実効値ｙn+1 を求める。そして、ＣＰＵ６は、この実効値ｙn を全サンプリングデータｘn に対して演算する。
【００４６】
【数３】
【００４７】
尚、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
○上記各実施の形態では、加速度センサ２による振動信号を用いて作動音検査を行ったが、マイクロフォンによる音声信号を用いても同様の作動音検査を行うことができる。
【００４８】
○上記各実施の形態では、各部分に特有の周波数帯域の各ＦＦＴ処理データｘFFT に基づく周波数スペクトルの合計値Ｓ0 を求め、この合計値Ｓ0 としきい値Ｓthとを比較するようにしたが、合計値Ｓ0 に限らず、例えば、最大値、平均値等であってもよい。
【００４９】
○上記各実施の形態では、各部分に対する周波数帯域で、その部分の良否判定を行ったが、周波数帯域全体で直流モータＭの良品又は不良品の判定を行ってもよい。
【００５０】
○上記各実施の形態では、ＬＰＦ４を使用したが、特に使用しなくてもよい。
○上記各実施の形態では、直流モータＭが定常回転状態となってから、１［ｓ］（＝１０００［ｍｓ］）間の振動信号に基づいて該モータＭの作動音検査を行ったが、検査時間はこれに限定されるものではない。又、直流モータＭの回転始動時の作動音検査を行うようにしてもよい。
【００５１】
○上記各実施の形態では、作動音検査装置１にて直流モータＭの作動音を検査したが、該検出装置１にて他のモータ及びアクチュエータ等の他の機械の作動音を検査してもよい。
【００５２】
上記各実施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ） 前記検出手段は、前記モータの作動音に基づいた振動信号をする加速度センサである。このようにしても、簡単な回路構成で、しかも作動音検査を低コストかつ短時間で行うことができる。
【００５３】
（ロ） 前記検出手段は、前記モータの作動音に基づいた音声信号をするマイクロフォンである。このようにしても、簡単な回路構成で、しかも作動音検査を低コストかつ短時間で行うことができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、簡単な回路構成で、しかも作動音検査を低コストかつ短時間で行うことができるモータの作動音検査方法及びその検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態の作動音検査装置の概要を示すブロック図。
【図２】 ＣＰＵの処理を示すフローチャート。
【図３】 （ａ）は、良品における振動信号を示す波形図、（ｂ）は、その実効値を示す波形図、（ｃ）は、そのＦＦＴ処理データを示す波形図。
【図４】 （ａ）は、不良品における振動信号を示す波形図、（ｂ）は、その実効値を示す波形図、（ｃ）は、そのＦＦＴ処理データを示す波形図。
【図５】 従来の作動音検査装置の概要を示すブロック図。
【符号の説明】
２…検出手段としての加速度センサ、５…検出手段及びデータ変換手段としてのＡ／Ｄ変換回路、６…判定手段、振動レベル演算手段、最大値選択手段、周波数解析手段、判定値演算手段、異常音判定手段及び実効値演算手段としての中央演算処理装置（ＣＰＵ）、Ａ1 ，Ａ2 …周波数帯域、Ｍ…機械としての直流モータ、Ｎ1 …所定データ数、Ｎ2 …データ数、Ｓ0 …判定値としての合計値、Ｓth…所定値としてのしきい値、ｘn …振動信号としてのサンプリングデータ、ｘFFT …周波数分布及び解析データとしてのＦＦＴ処理データ、ｙmax …最大値、ｙn …振動レベルとしての実効値。
Claims (4)
- モータ（Ｍ）の作動音を振動信号（ｘn ）として検出し、その振動信号（ｘn ）に基づいてモータ作動音の異常を判定するモータの作動音検査方法において、
前記振動信号（ｘn ）に基づいて振動レベル（ｙn ）を演算し、
前記振動レベル（ｙn ）の中から、該レベル（ｙn ）の最大値（ｙmax ）を選択し、
前記振動信号（ｘn ）の内で前記振動レベルの最大値（ｙmax ）を含む周辺のデータにおける周波数分布（ｘFFT ）を解析し、
前記周波数分布（ｘFFT ）と予め定めた所定値（Ｓth）とを比較して、前記周波数分布（ｘ FFT ）の中の、前記モータ（Ｍ）の各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定するようにしたことを特徴とするモータの作動音検査方法。 - モータ（Ｍ）の作動音を振動信号（ｘn ）として検出する検出手段（２，５等）と、
前記検出手段（２，５等）からの振動信号（ｘn ）に基づいてモータ作動音の異常を判定する判定手段（６）とを備えたモータの作動音検査装置において、
前記判定手段（６）は、
前記検出手段（２，５等）からの振動信号（ｘn ）に基づいて振動レベル（ｙn ）を演算する振動レベル演算手段（６）と、
前記振動レベル演算手段（６）にて求められた振動レベル（ｙn ）の中から、該レベル（ｙn ）の最大値（ｙmax ）を選択する最大値選択手段（６）と、
前記振動信号（ｘn ）の内で前記振動レベルの最大値（ｙmax ）を含む周辺のデータにおける周波数分布（ｘFFT ）を解析する周波数解析手段（６）と、
前記周波数解析手段（６）にて解析された周波数分布（ｘFFT ）と予め定めた所定値（Ｓth）とを比較して、前記周波数分布（ｘ FFT ）の中の、前記モータ（Ｍ）の各部分に特有の周波数帯域の作動音が異常であるか否かを判定する異常音判定手段（６）と
を備えたことを特徴とするモータの作動音検査装置。 - モータ（Ｍ）の作動音を振動信号として検出し、その振動信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータに変換し、その所定データ数（Ｎ1 ）のサンプリングデータ（ｘn ）に基づいてモータ作動音の異常を判定するモータの作動音検査方法において、
前記サンプリングデータ（ｘn ）に基づいて前記作動音の実効値（ｙn ）を演算し、
前記実効値（ｙn ）の中から最大値（ｙmax ）を選択し、
前記サンプリングデータ（ｘn ）の中から、前記最大値（ｙmax ）に対応するサンプリングデータ（ｘn ）を含み、かつ前記所定データ数（Ｎ1 ）より少ないデータ数（Ｎ2 ）のサンプリングデータ（ｘn ）を周波数解析し、
前記周波数解析を行った解析データ（ｘFFT ）の中から、前記モータ（Ｍ）の各部分に特有の周波数帯域（Ａ1 ，Ａ2 ）における周波数スペクトルに基づいた判定値（Ｓ0 ）を求め、
前記判定値（Ｓ0 ）と予め定めた所定値（Ｓth）とを比較して、前記モータ（Ｍ）の各部分に特有の周波数帯域（Ａ 1 ，Ａ 2 ）の作動音が異常であるか否かを判定するようにしたことを特徴とするモータの作動音検査方法。 - モータ（Ｍ）の作動音を振動信号として検出し、その振動信号を出力する検出手段（２）と、
前記検出手段（２）からの振動信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータに変換するデータ変換手段（５）と、
前記データ変換手段（５）からの所定データ数（Ｎ1 ）のサンプリングデータ（ｘn ）に基づいてモータ作動音の異常を判定する判定手段（６）とを備えたモータの作動音検査装置において、
前記判定手段（６）は、
前記サンプリングデータ（ｘn ）に基づいて前記作動音の実効値（ｙn ）を演算する実効値演算手段（６）と、
前記実効値演算手段（６）にて演算された実効値（ｙn ）の中から最大値（ｙmax ）を選択する最大値選択手段（６）と、
前記サンプリングデータ（ｘn ）の中から、前記最大値選択手段（６）にて求められた最大値（ｙmax ）に対応するサンプリングデータ（ｘn ）を含み、かつ前記所定データ数（Ｎ1 ）より少ないデータ数（Ｎ2 ）のサンプリングデータ（ｘn ）を周波数解析する周波数解析手段（６）と、
前記周波数解析手段（６）にて周波数解析を行った解析データ（ｘFFT ）の中から、前記モータ（Ｍ）の各部分に特有の周波数帯域（Ａ1 ，Ａ2 ）における周波数スペクトルに基づいた判定値（Ｓ0 ）を求める判定値演算手段（６）と、
前記判定値演算手段（６）にて求められた判定値（Ｓ0 ）と予め定めた所定値（Ｓth）とを比較して、前記モータ（Ｍ）の各部分に特有の周波数帯域（Ａ 1 ，Ａ 2 ）の作動音が異常であるか否かを判定する異常音判定手段（６）と
を備えたことを特徴とするモータの作動音検査装置。
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|---|---|---|---|
| JP02339898A JP3688455B2 (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | モータの作動音検査方法及びその検査装置 |
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| JPH11223550A JPH11223550A (ja) | 1999-08-17 |
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-
1998
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