JPH0652217B2 - 歯車装置の異常診断装置 - Google Patents
歯車装置の異常診断装置Info
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- JPH0652217B2 JPH0652217B2 JP63046660A JP4666088A JPH0652217B2 JP H0652217 B2 JPH0652217 B2 JP H0652217B2 JP 63046660 A JP63046660 A JP 63046660A JP 4666088 A JP4666088 A JP 4666088A JP H0652217 B2 JPH0652217 B2 JP H0652217B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gear device
- value
- gear
- abnormality
- vibration
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
- G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
- G01M13/021—Gearings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
- G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
- G01M13/028—Acoustic or vibration analysis
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械設備の歯車装置が正常か否かを歯車装置
の外箱に設置された振動ピックアップで検出する歯車装
置からの振動による電気信号から歯車装置の異常を診断
する装置に関する。
の外箱に設置された振動ピックアップで検出する歯車装
置からの振動による電気信号から歯車装置の異常を診断
する装置に関する。
歯車は機械設備に多数使用され、設備を構成する機械要
素のうちで最も重要なものの一つである。また最近は機
械設備の大容量化に伴い歯車装置も大形化，高速化が進
んでいるが、歯車装置の内部に異常が生じると振動や異
音が発生したり、速度変動が生じて機械設備として十分
な性能を発揮できなくなる。歯車の異常が最初は軽微で
あっても、歯車は一般に潤滑油を介してかみ合っている
ため、歯車の異常によって出た金属粉によって異常が急
速に進む場合もあり、そのまま放置しておくと機械装置
の破壊につながる恐れもある。従ってこれらの歯車装置
の異常を診断する装置が使用されている。
素のうちで最も重要なものの一つである。また最近は機
械設備の大容量化に伴い歯車装置も大形化，高速化が進
んでいるが、歯車装置の内部に異常が生じると振動や異
音が発生したり、速度変動が生じて機械設備として十分
な性能を発揮できなくなる。歯車の異常が最初は軽微で
あっても、歯車は一般に潤滑油を介してかみ合っている
ため、歯車の異常によって出た金属粉によって異常が急
速に進む場合もあり、そのまま放置しておくと機械装置
の破壊につながる恐れもある。従ってこれらの歯車装置
の異常を診断する装置が使用されている。
歯車の歯面に打痕，うろこ状にはく離するスポーリン
グ，歯の折損などの局所的な異常が発生して、歯車装置
においてその局所的な異常の歯車が他の歯車とかみ合う
ときには、正常時よりも振幅の大きい振動や異音や速度
変動が生じ、このように変化する因子を微候パラメータ
と呼ぶが、歯車装置の場合には振動が最もすぐれた微候
パラメータであって、従来例ならびに本発明においてこ
の振動を異常の微候パラメータとして異常を診断してい
る。
グ，歯の折損などの局所的な異常が発生して、歯車装置
においてその局所的な異常の歯車が他の歯車とかみ合う
ときには、正常時よりも振幅の大きい振動や異音や速度
変動が生じ、このように変化する因子を微候パラメータ
と呼ぶが、歯車装置の場合には振動が最もすぐれた微候
パラメータであって、従来例ならびに本発明においてこ
の振動を異常の微候パラメータとして異常を診断してい
る。
文献（ターボ機械第11巻第４号）に第４図に示す波形図
とともに、この種の（設備診断技術とその動向）につい
て記載されている。すなわち、この従来技術において、
歯車装置の外箱に振動ピックアップを設置して歯車から
の振動を検出してこの振動を電気信号に変換して出力
し、これを電気回路によって処理すると、第４図に示
す、各異常を示すかみあい振動の波形とスペクトルが得
られるから、この波形とスペクトルとから歯車装置の異
常を診断している。なおこのスペクトルは振動の波形を
ＦＦＴという装置を使用してフーリェ変換して求めるも
のであり、faは基準となる歯車の回転周波数、fmはこれ
とかみ合う歯車のかみあい周波数を表わしている。ＦＦ
Ｔは高速フーリェ変換の略である。
とともに、この種の（設備診断技術とその動向）につい
て記載されている。すなわち、この従来技術において、
歯車装置の外箱に振動ピックアップを設置して歯車から
の振動を検出してこの振動を電気信号に変換して出力
し、これを電気回路によって処理すると、第４図に示
す、各異常を示すかみあい振動の波形とスペクトルが得
られるから、この波形とスペクトルとから歯車装置の異
常を診断している。なおこのスペクトルは振動の波形を
ＦＦＴという装置を使用してフーリェ変換して求めるも
のであり、faは基準となる歯車の回転周波数、fmはこれ
とかみ合う歯車のかみあい周波数を表わしている。ＦＦ
Ｔは高速フーリェ変換の略である。
前記の従来技術によれば、 (1)ＦＦＴの機能を使用してフーリェ変換してスペクト
ルを求めるため、高価な測定設備が必要であり、またこ
の設備を操作するには専門知識が必要であり、誰でも簡
単に操作できるものでない。
ルを求めるため、高価な測定設備が必要であり、またこ
の設備を操作するには専門知識が必要であり、誰でも簡
単に操作できるものでない。
(2)診断する歯車装置によっては、回転数や負荷が一定
でないものがある。従来技術は回転周波数frを測定の基
準として設定して測定をするが、測定する対象の回転数
や負荷が一定でない場合、回転数が計測中に変化すると
基準となる回転周波数frの成分やかみ合い周波数fmの成
分が明瞭でなくなり、負荷が変化すると各スペクトルの
振幅も正確でなくなり、第４図に示す波形，スペクトル
のパターンに一致しなくなり、正確な診断ができない。
でないものがある。従来技術は回転周波数frを測定の基
準として設定して測定をするが、測定する対象の回転数
や負荷が一定でない場合、回転数が計測中に変化すると
基準となる回転周波数frの成分やかみ合い周波数fmの成
分が明瞭でなくなり、負荷が変化すると各スペクトルの
振幅も正確でなくなり、第４図に示す波形，スペクトル
のパターンに一致しなくなり、正確な診断ができない。
という問題がある。
本発明は、前記の従来技術の問題を解決して、ＦＦＴを
使用しないで、歯車装置の外箱の振動波形から歯車装置
の異常を誰でも簡単に診断することができる装置を提供
することを課題としている。
使用しないで、歯車装置の外箱の振動波形から歯車装置
の異常を誰でも簡単に診断することができる装置を提供
することを課題としている。
前記の課題を解決するために、本発明は歯車装置の外箱
に設置する振動ピックアップによって、歯車装置からの
振動を電気信号として検出しこの電気信号から歯車装置
の異常を診断する装置であって、この振動ピックアップ
の出力を増幅する増幅器と、この増幅器の出力から波形
の自乗平均平方根値を得る自乗平均平方根値算出回路
と、前記の増幅器の出力から波形の尖頭値を得る尖頭値
算出回路と、前記の自乗平均平方根値と尖頭値とから を演算する演算回路と、前記のＺ値を異常診断の尺度と
して判定する比較回路と、前記の比較回路の判定結果を
表示する表示装置を備えるものとする。
に設置する振動ピックアップによって、歯車装置からの
振動を電気信号として検出しこの電気信号から歯車装置
の異常を診断する装置であって、この振動ピックアップ
の出力を増幅する増幅器と、この増幅器の出力から波形
の自乗平均平方根値を得る自乗平均平方根値算出回路
と、前記の増幅器の出力から波形の尖頭値を得る尖頭値
算出回路と、前記の自乗平均平方根値と尖頭値とから を演算する演算回路と、前記のＺ値を異常診断の尺度と
して判定する比較回路と、前記の比較回路の判定結果を
表示する表示装置を備えるものとする。
本発明によれば、歯車装置の外箱に設置する振動ピック
アップで検出する歯車装置からの振動を電気信号に変換
し、これを増幅器で増幅し算出回路からＲＭＳ値とＰＥ
ＡＫ値とを算出し、 で示されるＺ値を計算回路によって計算し、このＺ値を
比較回路によって判定して、その判定結果を表示装置で
表示するようにしたため、歯車装置の異常診断が正確に
容易にできる。
アップで検出する歯車装置からの振動を電気信号に変換
し、これを増幅器で増幅し算出回路からＲＭＳ値とＰＥ
ＡＫ値とを算出し、 で示されるＺ値を計算回路によって計算し、このＺ値を
比較回路によって判定して、その判定結果を表示装置で
表示するようにしたため、歯車装置の異常診断が正確に
容易にできる。
本発明の実施例を第１図のブロック線図によって説明す
る。第１図において、２は歯車装置の外箱で破線で示し
内部にかみあって回転する歯車を備えている。４は振動
ピックアップで、例えば圧電形の加速度計を使用し歯車
装置の外箱２に取付け、歯車からの振動を検出してこの
振動を電気信号に変換して出力する。この出力を増幅器
６で増幅し、増幅した電気信号の出力から二つの値、す
なわち自乗平均平方根値算出回路８によって波形の自乗
平均平方根値（ＲＭＳ値）と、尖筒値算出回路１０によ
って波形の尖頭値（ＰＥＡＫ値）とを算出して演算回路
12に入力する。この二つの算出回路８と10とは、いずれ
も通常100msecのサンプリング時間にそれぞれの値を出
力するものである。演算回路12では、次式に示すＺ値が
演算される。
る。第１図において、２は歯車装置の外箱で破線で示し
内部にかみあって回転する歯車を備えている。４は振動
ピックアップで、例えば圧電形の加速度計を使用し歯車
装置の外箱２に取付け、歯車からの振動を検出してこの
振動を電気信号に変換して出力する。この出力を増幅器
６で増幅し、増幅した電気信号の出力から二つの値、す
なわち自乗平均平方根値算出回路８によって波形の自乗
平均平方根値（ＲＭＳ値）と、尖筒値算出回路１０によ
って波形の尖頭値（ＰＥＡＫ値）とを算出して演算回路
12に入力する。この二つの算出回路８と10とは、いずれ
も通常100msecのサンプリング時間にそれぞれの値を出
力するものである。演算回路12では、次式に示すＺ値が
演算される。
但しＫは常数である。14は比較回路であって、前記のＺ
値を異常診断の尺度として判定し、この判定結果を表示
装置16に備える正常ランプ18，注意ランプ20，異常ラン
プ22のいずれかを点灯させて表示する。
値を異常診断の尺度として判定し、この判定結果を表示
装置16に備える正常ランプ18，注意ランプ20，異常ラン
プ22のいずれかを点灯させて表示する。
第２図と第３図とは、増幅器６で出力した振動波形を示
す波形図で、横軸に時間，縦軸に振動加速度の波高をと
って示している。また図中で24はこの振動波形のＲＭＳ
値を示し、26はＰＥＡＫ値を示し、第２図は正常な歯車
装置の波形図、第３図は何らかの局所異常が存在する歯
車装置の波形図である。実際には、これらのＲＭＳ値24
は自乗平均平方根値算出回路８により、ＰＥＡＫ値26は
尖頭値算出回路10により求められる。第２図と第３図と
において、ＲＭＳ値24とＰＥＡＫ値26との差を比較する
と、第２図の正常な歯車装置の場合よりも、第３図の局
所異常が存在する歯車装置の場合の方が差が大きいこと
が判る。そこでこれらに着目して波形の関係を一般的に
知られている波形のおおよその形の定義として用いられ
る （これはクレストファクタまたは波高率と呼ばれており
以後波高率と記する）を使い、数多くの実験を行って調
査した結果波高率として 正常な歯車装置の場合：2.0〜3.0 局所異常の存在する歯車装置の場合：4.0〜8.0 が得られ、異常が大きい程この値も大きくなり、歯車装
置が正常か異常かを定量的に判定できることが判明し
た。また波高率はＲＭＳ値とＰＥＡＫ値との比で表わさ
れるものであるため、機種の異なる歯車装置の診断をす
る場合にも一様な評価ができることになる。ここで正常
な歯車装置の場合の下限値3.0と局所異常の存在する歯
車装置の場合の下限値4.0との差は少なく、正常な歯車
装置の場合に得られる波高率のばらつきの範囲程度しか
なく、波高率だけで歯車装置の診断を行うことは精度が
悪く困難であった。従って演算回路12では診断精度を上
げるために の演算を行いＺ値を求める。上式のＫは定数で、関数の
重み係数であって、正常な歯車装置の場合の波高率の下
限値2.0に等しい。これは正常な歯車装置の場合には波
高率が前記のように2.0〜3.0とばらつきの範囲が1.0以
下であり、この下限値2.0と局所異常の存在する歯車装
置の場合の下限値4.0との差が2.0と1.0以上であること
に着目し、 と、正常な歯車装置の場合の下限値：Ｋ＝2.0との差を
求める。次にこの差を２乗することにより効果を発揮
し、Ｚ値が求まり、波高率とＫの差が1.0以下、つまり
正常な歯車装置の場合には、Ｚは1.0以下にまとまって
ばらつきが鈍く、その差が1.0以上の局所異常の存在す
る歯車装置の場合は２乗することによってばらつきが拡
大され敏感に表示される。従ってＺ値を用いて歯車装置
の診断を精度よく実施できる。比較回路14はこのＺ値を
下記の第１表に示す判定基準に従って、その判定結果を
表示装置16の各ランプ18，20，22をそれぞれ点灯させて
表示する。
す波形図で、横軸に時間，縦軸に振動加速度の波高をと
って示している。また図中で24はこの振動波形のＲＭＳ
値を示し、26はＰＥＡＫ値を示し、第２図は正常な歯車
装置の波形図、第３図は何らかの局所異常が存在する歯
車装置の波形図である。実際には、これらのＲＭＳ値24
は自乗平均平方根値算出回路８により、ＰＥＡＫ値26は
尖頭値算出回路10により求められる。第２図と第３図と
において、ＲＭＳ値24とＰＥＡＫ値26との差を比較する
と、第２図の正常な歯車装置の場合よりも、第３図の局
所異常が存在する歯車装置の場合の方が差が大きいこと
が判る。そこでこれらに着目して波形の関係を一般的に
知られている波形のおおよその形の定義として用いられ
る （これはクレストファクタまたは波高率と呼ばれており
以後波高率と記する）を使い、数多くの実験を行って調
査した結果波高率として 正常な歯車装置の場合：2.0〜3.0 局所異常の存在する歯車装置の場合：4.0〜8.0 が得られ、異常が大きい程この値も大きくなり、歯車装
置が正常か異常かを定量的に判定できることが判明し
た。また波高率はＲＭＳ値とＰＥＡＫ値との比で表わさ
れるものであるため、機種の異なる歯車装置の診断をす
る場合にも一様な評価ができることになる。ここで正常
な歯車装置の場合の下限値3.0と局所異常の存在する歯
車装置の場合の下限値4.0との差は少なく、正常な歯車
装置の場合に得られる波高率のばらつきの範囲程度しか
なく、波高率だけで歯車装置の診断を行うことは精度が
悪く困難であった。従って演算回路12では診断精度を上
げるために の演算を行いＺ値を求める。上式のＫは定数で、関数の
重み係数であって、正常な歯車装置の場合の波高率の下
限値2.0に等しい。これは正常な歯車装置の場合には波
高率が前記のように2.0〜3.0とばらつきの範囲が1.0以
下であり、この下限値2.0と局所異常の存在する歯車装
置の場合の下限値4.0との差が2.0と1.0以上であること
に着目し、 と、正常な歯車装置の場合の下限値：Ｋ＝2.0との差を
求める。次にこの差を２乗することにより効果を発揮
し、Ｚ値が求まり、波高率とＫの差が1.0以下、つまり
正常な歯車装置の場合には、Ｚは1.0以下にまとまって
ばらつきが鈍く、その差が1.0以上の局所異常の存在す
る歯車装置の場合は２乗することによってばらつきが拡
大され敏感に表示される。従ってＺ値を用いて歯車装置
の診断を精度よく実施できる。比較回路14はこのＺ値を
下記の第１表に示す判定基準に従って、その判定結果を
表示装置16の各ランプ18，20，22をそれぞれ点灯させて
表示する。
すなわち、比較回路14は、Ｚ値が1.0未満の場合には正
常と判定して正常ランプ18を点灯させて表示し、Ｚ値が
1.0以上4.0未満の場合には注意と判定して注意ランプ20
を点灯させて表示し、Ｚ値が4.0以上の場合には異常と
判定して異常ランプ22を表示し、歯車装置の診断結果が
ランプ表示で示されるため、異常診断が正確に容易にで
きる。さらに本発明は波高率から演算されるＺ値を異常
診断の尺度としているため、回転数や負荷が変化するよ
うな機械の歯車装置でも診断できる。
常と判定して正常ランプ18を点灯させて表示し、Ｚ値が
1.0以上4.0未満の場合には注意と判定して注意ランプ20
を点灯させて表示し、Ｚ値が4.0以上の場合には異常と
判定して異常ランプ22を表示し、歯車装置の診断結果が
ランプ表示で示されるため、異常診断が正確に容易にで
きる。さらに本発明は波高率から演算されるＺ値を異常
診断の尺度としているため、回転数や負荷が変化するよ
うな機械の歯車装置でも診断できる。
本発明は、歯車装置の外箱に振動ピックアップを設置
し、歯車装置からの振動を電気信号として検出し、この
電気信号を演算処理してＺ値を求め、このＺ値を異常診
断の尺度として判定結果を表示装置のおのおののランプ
で表示するようにしたため、 (1)特別な専門知識を必要とせず、誰でも簡単に歯車装
置の異常診断ができ、機種の異なる歯車装置の診断をす
る場合にも一様な評価ができて汎用性がある。
し、歯車装置からの振動を電気信号として検出し、この
電気信号を演算処理してＺ値を求め、このＺ値を異常診
断の尺度として判定結果を表示装置のおのおののランプ
で表示するようにしたため、 (1)特別な専門知識を必要とせず、誰でも簡単に歯車装
置の異常診断ができ、機種の異なる歯車装置の診断をす
る場合にも一様な評価ができて汎用性がある。
(2)ＦＦＴのような特殊な回路を使用しないため安価で
ある。
ある。
(3)回転数や負荷が変化するような機械の歯車装置でも
診断できるため、診断の対象機種が拡張できる。
診断できるため、診断の対象機種が拡張できる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示すブロック線図、第２図と
第３図とは増幅器６で出力した振動波形を示す波形図で
横軸に時間，縦軸に振動加速度の波高をとって示してお
り第２図は正常な歯車装置の波形図、第３図は何らかの
局所異常が存在する歯車装置の波形図、第４図は文献
「ターボ機械」第11巻第４号から引出した「歯車装置の
異常と振動の特性」を示す歯車装置の異常，かみあい振
動の波形，スペクトルを示す図である。 ２……歯車装置の外箱、４……振動ピックアップ、６…
…増幅器、８……自乗平均平方根値算出回路、10……尖
頭値算出回路、12……演算回路、14……比較回路、16…
…表示装置、24……ＲＭＳ値、26……ＰＥＡＫ値。
第３図とは増幅器６で出力した振動波形を示す波形図で
横軸に時間，縦軸に振動加速度の波高をとって示してお
り第２図は正常な歯車装置の波形図、第３図は何らかの
局所異常が存在する歯車装置の波形図、第４図は文献
「ターボ機械」第11巻第４号から引出した「歯車装置の
異常と振動の特性」を示す歯車装置の異常，かみあい振
動の波形，スペクトルを示す図である。 ２……歯車装置の外箱、４……振動ピックアップ、６…
…増幅器、８……自乗平均平方根値算出回路、10……尖
頭値算出回路、12……演算回路、14……比較回路、16…
…表示装置、24……ＲＭＳ値、26……ＰＥＡＫ値。
Claims (1)
- 【請求項１】歯車装置の外箱に設置する振動ピックアッ
プによって、歯車装置からの振動を電気信号として検出
しこの電気信号から歯車装置の異常を診断する装置であ
って、この振動ピックアップの出力を増幅する増幅器
と、この増幅器の出力から波形の自乗平均平方根値を得
る自乗平均平方根値算出回路と、前記の増幅器の出力か
ら波形の尖頭値を得る尖頭値算出回路と、前記の自乗平
均平方根値と尖頭値とから を演算する演算回路と、前記のＺ値を異常診断の尺度と
して判定する比較回路と、前記の比較回路の判定結果を
表示する表示装置を備えることを特徴とする歯車装置の
異常診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63046660A JPH0652217B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 歯車装置の異常診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63046660A JPH0652217B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 歯車装置の異常診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219653A JPH01219653A (ja) | 1989-09-01 |
| JPH0652217B2 true JPH0652217B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=12753488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63046660A Expired - Lifetime JPH0652217B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 歯車装置の異常診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0652217B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08181523A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-12 | Nec Corp | 偏波角度調整機構 |
| EP1965460A1 (fr) | 2007-02-28 | 2008-09-03 | Eutelsat SA | Adaptateur de montage d'un second récepteur sur une antenne parabolique pourvue d'un premier récepteur |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3966500B2 (ja) * | 2002-01-29 | 2007-08-29 | ダイハツ工業株式会社 | 異音による不良検査装置 |
| JP2017111018A (ja) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | ジヤトコ株式会社 | 異常検出装置、及び異常検出方法 |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP63046660A patent/JPH0652217B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08181523A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-12 | Nec Corp | 偏波角度調整機構 |
| EP1965460A1 (fr) | 2007-02-28 | 2008-09-03 | Eutelsat SA | Adaptateur de montage d'un second récepteur sur une antenne parabolique pourvue d'un premier récepteur |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01219653A (ja) | 1989-09-01 |
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