JPH0943091A

JPH0943091A - 振動測定システム

Info

Publication number: JPH0943091A
Application number: JP7214221A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tada; 武多田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-07-31
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】記憶媒体への振動特性データのセーブミスや
異常値を容易にチェックすることができ、振動特性デー
タの信頼性を高めるとともに測定効率を向上させること
が可能である。【解決手段】対象物１を加振し、その応答により、対
象物１の振動特性を測定する振動測定システムにおい
て、測定された振動特性のデータを複数の記憶媒体７−
１〜７−ｎに記憶し、各記憶媒体７−１〜７−ｎに記憶
されたデータの内容をチェックし、各記憶媒体７−１〜
７−ｎに記憶された各データ間に相違が認められた場合
には、再度、対象物１の振動特性のデータを記憶媒体に
記憶し直す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物(被測定物)
を加振し、その応答により、対象物の振動特性を測定す
る振動測定システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】対象物を加振し、その応答により、対象
物の振動特性を測定する振動測定システムとして、従
来、図７に示すようなシステムが知られている。図７を
参照すると、この振動測定システムは、対象物１を加振
する加振器２と、加振器２からの加振信号によって対象
物１を加振したときに対象物１からの応答を検出する応
答用センサ３と、加振器２からの加振信号(入力信号)と
応答用センサ３からの応答信号(出力信号)とからＦＦＴ
(高速フーリエ変換)等のアルゴリズムを用いて対象物の
振動特性をデータ解析するデータ解析部(例えばＦＦＴ
アナライザ)１０４と、全体の制御を行なう中央処理部
(例えばマイクロコンピュータ)１０５と、データ解析部
１０４からの処理結果(対象物の振動特性データ)等を表
示する表示部(例えばＣＲＴディスプレイ)１０６と、デ
ータ解析部１０４からの処理結果(対象物の振動特性デ
ータ)を記憶する記憶媒体(例えばフロッピィディスク)
１０７とを有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成の振動測定システムでは、フロッピーディスクのよ
うな記憶媒体１０７に処理結果(対象物の振動特性デー
タ)をセーブ(格納)する場合、記憶媒体１０７の不安定
性などによって、セーブミスが生じる場合がある。ま
た、外部ノイズの影響などによって記憶媒体１０７にセ
ーブされたデータに突発的な異常値が１つでもあると、
特に固有振動数の同定のような解析を行なう際、解析結
果全体に影響を及ぼすことがある。しかしながら、この
ような記憶媒体へのセーブミスをチェックすることは、
一般に難しく、データの信頼性の向上および測定効率に
支障を生じていた。

【０００４】また、この種の振動測定システムにおい
て、モーダル解析に代表されるような周波数解析手法を
用いる場合には、対象物の振動モードを詳細に調べるた
め、Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向に応答用センサを取り付けて測
定を行なう。この場合、直交するＸ，Ｙ，Ｚの３方向に
それぞれ対応する３つの応答用センサを対象物に取付
け、３つの各応答センサからの応答信号を測定すると
き、応答センサの位置をできるだけ一定にし、また、で
きるだけ同一時間内に測定を行なうことが必要である。
しかしながら、このような測定において同一時間内に測
定データを取得するためには、入力信号(加振信号)と合
わせて少なくとも４チャンネルのデータ収集装置とＦＦ
Ｔアナライザーが必要となり、システムが非常に高価で
大規模なのもとなってしまう。

【０００５】本発明は、記憶媒体への振動特性データの
セーブミスや異常値を容易にチェックすることができ、
振動特性データの信頼性を高めるとともに測定効率を向
上させることの可能な振動測定システムを提供すること
を目的としている。

【０００６】また、本発明は、複数の方向にそれぞれ対
応させて複数の応答用センサを対象物に取付け、各応答
用センサからの応答信号を測定するような場合にも、シ
ステムのコスト，規模等の増加を抑えて、同一時間内に
各方向の振動特性の測定を行なうことの可能な振動測定
システムを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、対象物を加振し、その応
答により、対象物の振動特性を測定する振動測定システ
ムにおいて、測定された振動特性のデータを複数の記憶
媒体に記憶し、各記憶媒体に記憶されたデータの内容を
チェックし、各記憶媒体に記憶された各データ間に相違
が認められた場合には、再度、対象物の振動特性のデー
タを記憶媒体に記憶し直すので、振動特性データの信頼
性を高め、測定効率を向上させることができる。

【０００８】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載の振動測定システムにおいて、対象物の振動特性の
測定時に、さらに、リアルタイムに振動特性データの異
常値チェックを行ない、振動特性データに異常値が認め
られた場合には、その状態を解析し、警告を発する。こ
れにより、振動特性データの信頼性を高め、測定効率を
向上させることができる。

【０００９】また、請求項３記載の発明では、請求項２
記載の振動測定システムにおいて、振動特性データの異
常値が認められた場合、異常値と認められたデータの前
後のデータから異常値と認められた部分の正しい値を推
定して補間処理を行ない、振動特性データの補正を行な
う。これにより、例えば突発的な異常値が発生した際に
もその部分のデータを修正することで全体的な解析のと
きに異常値を振動モードと見誤ったり、異常値のために
解析全体が誤った結果を生じることを防止することがで
きる。

【００１０】また、請求項４記載の発明では、対象物を
加振し、このときの応答用センサからの応答信号に基づ
き、対象物の振動特性を測定する振動測定システムにお
いて、対象物と離れた位置に補正用センサを設置し、応
答用センサからの応答信号から補正用センサで得られた
値を差し引くことで、応答信号に含まれる外部ノイズ成
分を除去し、ノイズ成分の除去された応答信号に基づき
対象物の振動特性を測定する。これにより、例えば外部
からの持続的なノイズが重畳する場合にも、応答用セン
サからの応答信号に含まれるこのようなノイズ成分をも
除去することができ、従って、工場内のようなノイズの
大きい場所でも測定が可能となり、測定データの信頼性
を高めることができる。

【００１１】また、請求項５記載の発明では、対象物を
加振し、このときの応答用センサからの応答信号に基づ
き、対象物の振動特性を測定する振動測定システムにお
いて、対象物を加振しない状態で応答用センサからの応
答信号の周波数解析を行なって外部ノイズの分析を行な
い、しかる後、対象物を加振したときの応答用センサか
らの応答信号から前記外部ノイズの分析の結果得られた
外部ノイズ成分を除去し、ノイズ成分の除去された応答
信号に基づき対象物の振動特性を測定する。これによ
り、実際の解析時に外部からのノイズによって生じた誤
ったピークを振動モードと誤認することを防ぐことがで
きる。

【００１２】また、請求項６記載の発明では、対象物を
加振し、このときの応答用センサからの応答信号に基づ
き、対象物の振動特性を測定する振動測定システムにお
いて、対象物の複数の方向の振動特性を測定するため
に、前記複数の方向にそれぞれに対応させて複数の応答
用センサが設けられている場合に、複数の応答用センサ
からの各応答信号を順次に切換選択制御する切換選択制
御手段を備え、前記切換選択制御手段によって順次に切
換選択された各応答センサからの応答信号に基づいて対
象物の各方向の振動特性を測定する。これにより、複数
の方向にそれぞれ対応させて複数の応答用センサを対象
物に取付け、各応答用センサからの応答信号を測定する
ような場合にも、システムのコスト，規模等の増加を抑
えて、同一時間内に各方向の振動特性の測定を行なうこ
とができる。換言すれば、２チャンネルのＦＥＴアナラ
イザを用いる場合であっても、応答用センサを付け換え
たり、測定条件を変えることなく、各方向の振動特性の
測定を行なうことができ、これによって、測定精度、測
定効率の向上が図れる。

【００１３】また、請求項７記載の発明では、請求項６
記載の振動測定システムにおいて、前記切換選択制御手
段によって切換選択される応答信号が複数の方向のうち
のどの方向のものであるかを対応付ける対応テーブルを
有し、各応答用センサからの応答信号に基づいて対象物
の各方向の振動特性を測定する際、測定されている振動
特性が対象物のどの方向に対応しているかを対応テーブ
ルに基づいて識別可能となっている。これにより、測定
されている応答とその方向とを対応付けて解析でき、こ
れによって、測定方向の誤認やセーブミスを低減するこ
とができる。

【００１４】また、請求項８記載の発明では、対象物を
加振し、その応答により、対象物の振動特性を測定する
振動測定システムにおいて、対象物の技術情報が登録さ
れるデータベースと、対象物の振動特性の測定に必要と
される情報を前記データベースから検索し、検索された
情報を用いて測定上のパラメータを決定する手段とを備
えている。これにより、情報データベースから測定に必
要となる情報を検索し、それらのデータを用いて測定上
のパラメータ(例えば、測定すべき周波数帯域など)を決
定することができる。すなわち、対象物の特性がよくわ
からない場合でも、このデータベースを検索して容易に
初期パラメータの値を決定することができる。

【００１５】また、請求項９記載の発明では、請求項８
記載の振動測定システムにおいて、前記データベースに
は、対象物の加工情報，振動測定結果が登録されてお
り、該データベースから対象物の特性変化を把握でき
る。これにより、データベースを参照して振動、騒音問
題を発生させることなく測定条件等を容易に変更するこ
とができ、また、過去の履歴を明確にすることができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明に係る振動測定システ
ムの構成例を示す図である。図１を参照すると、この振
動測定システムは、対象物(被測定物)１を加振する加振
器２と、加振器２による加振力のレベルを加振力検出信
号(入力信号)として検出するロードセル８と、加振器２
からの加振力によって対象物１を加振したときに対象物
１からの応答信号(出力信号)を検出する応答用センサ３
と、ロードセル８からの加振力検出信号(入力信号)と応
答用センサ(例えば加速度センサなど)３からの応答信号
(出力信号)とから(例えばこれらの信号を増幅した後)、
ＦＦＴ(高速フーリエ変換)等のアルゴリズムを用いて対
象物の振動特性(例えば周波数応答関数(スペクトル)や
伝達関数)をデータ解析するデータ解析部(例えばＦＦＴ
アナライザ)４と、全体の制御を行なう中央処理部(例え
ばマイクロコンピュータ)５と、処理結果(対象物の振動
特性データ)等を表示する表示部(例えばＣＲＴディスプ
レイ)６と、処理結果(対象物の振動特性データ)を記憶
する複数の記憶媒体(例えばフロッピィデスク)７−１乃
至７−ｎとを有している。

【００１７】ここで、中央処理部５は、データ解析部４
からの処理結果(対象物の振動特性データ)を複数の記憶
媒体７−１乃至７−ｎに記憶したとき、各記憶媒体７−
１乃至７−ｎに記憶されたデータの内容をチェックし、
各記憶媒体７−１乃至７−ｎに記憶された各データ間に
相違が認められた場合には、例えば警告を発し、再度、
対象物の振動特性データを記憶媒体に記憶し直すように
なっている。

【００１８】また、このようなシステムを、例えば工場
内のような外部ノイズが大きい場所で使用するとき、測
定された振動特性データに大きなノイズが重畳すること
がある。このようなノイズは測定データ中に突発値とし
て混入してしまうことがあり、対象物の固有振動数を解
析するような場合にはこれを固有モードと見誤り、誤っ
た解析結果をもたらす恐れがある。しかしながら、前述
のように、実際の振動測定においては測定するデータ量
も膨大であることが多く、毎回、測定データを詳細にチ
ェックすることは難しく、測定効率も悪い。

【００１９】このような問題点をも解決するため、この
実施形態においては、中央処理部５は、さらに、測定時
にリアルタイムに振動特性データの異常値チェックを行
ない、振動特性データに異常値が認められた場合には、
その状態を解析し、例えば警告を発するようになってい
る。

【００２０】さらに、中央処理部５は、振動特性データ
に異常値が認められた場合、異常値が突発的なものであ
り、なおかつ、対象物の振動モードと推定される以外の
領域のときには、異常値と認められたデータの前後の値
から異常値と認められた部分の正しい値を推定して補間
処理を行ない、振動特性データの補正を行なうようにも
なっている。

【００２１】次に、このような構成の振動測定システム
の動作，特に中央処理部５の動作について図２のフロー
チャートを用いて説明する。なお、以下の例では、複数
の記憶媒体として、２つの記憶媒体７−１，７−２が備
わっているとする。対象物１の振動特性を測定するた
め、中央処理部５が、加振器２に対して例えば所定の周
期でパルス信号ＰＳを与えると、加振器２は、このパル
ス信号ＰＳに同期して、例えば所定の周期で所定の強度
の加振力を対象物１に加え、対象物１を加振する。この
際、ロードセル８では、加振力のレベルを加振力検出信
号として検出する。また、応答用センサ３では、対象物
１に加振力を加えたときの対象物１からの応答を応答信
号として検出し、これを応答信号としてデータ解析部４
に与える。

【００２２】データ解析部４は、これが例えばＦＦＴア
ナライザとして構成されている場合、ロードセル８から
の加振力検出信号と応答用センサ３からの応答信号とを
それぞれ増幅した後、これらの信号をフーリエ解析(波
形解析)することにより、振動特性データ(周波数応答関
数(スペクトル)または伝達関数)として求める。すなわ
ち、１つの加振力検出信号とこれに対応した１つの応答
信号とから、１つの振動特性データを求める。このよう
にして、中央処理部５から、所定の周期でパルス信号Ｐ
Ｓが出力されるとき、データ解析部４からは、このパル
ス信号ＰＳに同期させて、時系列的に振動特性データが
得られる。

【００２３】中央処理部５は、データ解析部４から時系
列的に出力された振動特性データを読み込み（ステップ
Ｓ１）、読み込んだ振動特性データが異常値であるか否
かのチェックを行なう（ステップＳ２）。具体的に、振
動特性データは、スペクトルまたは伝達関数であるの
で、中央処理部５は、例えば、着目する振動特性データ
の平均を計算し、また、全振動特性データの平均値を計
算し、これらを比較して、その比率のオーダーが１０乗
以上の場合には、この振動特性データは異常値とみな
す。また、振動特性データの値が“０”である場合に
も、異常値とみなす。

【００２４】このような異常判断の結果、振動特性デー
タに異常値が認められなかった場合には、この振動特性
データを２つの記憶媒体７−１および７−２の両方にセ
ーブする（ステップＳ３）。次いで、中央処理部５は、
両方の記憶媒体７−１，７−２にセーブされたデータを
読み出して、これらを比較し、これらが同じであるか否
かをチェックする（ステップＳ４）。この結果、双方の
データが同じであれば処理を終了する一方、異なる場合
はその旨の状態表示(例えば警告)を行ない、再度、振動
特性データを記憶媒体７−１および７−２にセーブし直
す（ステップＳ５）。

【００２５】また、ステップＳ２において、データに異
常値が認められる場合には、表示部６にその値(異常値)
と振動特性データの番号を表示する（ステップＳ６）。
そして、中央処理部５では、異常値の位置と特性をチェ
ックする（ステップＳ７）。具体的には、データの連続
性のチェックを行なう。また、データが伝達関数である
場合、伝達関数のデータを微分し、その傾きを調べるこ
とで、異常値の発生位置に振動モードが存在するか否か
をチェックする。これらの結果に基づき、補間処理を行
なうか否かを判断する（ステップＳ８）。すなわち、デ
ータの欠測値が連続で３以上の場合は補間処理を行なわ
ない。また、異常値の発生位置に振動モードが存在する
場合には、振動モード付近は値の変化率が大きいため補
間を行なうことは危険であることから、補間処理を行な
わない。すなわち、振動モードは、波形変化としてはピ
ークとして観測されるので、微分値の変化は＋〜０〜−
と変化し、このような変化が大きい部分に異常値が認め
られる場合は補間処理は行なわない。このようにして、
ステップＳ８で補間処理を行なわないと判断したときに
は、再測定を行なうため、再びステップＳ１に戻る。こ
れに対し、ステップＳ８で上記２つのチェックを満た
し、補間処理を行なうと判断したときには、データの補
間処理を実行する（ステップＳ９）。

【００２６】ステップＳ９の補間処理ルーチンでは、異
常値の前後の２つないし３つのデータから異常値の部分
に推定される正常な値を直線補間し、異常値を修正す
る。修正された測定データは記憶媒体に改めて記憶され
る。

【００２７】なお、従来、例えば、特開昭６２−２３３
７２８号には、自動車等の振動騒音の原因を探るための
エンジンや車体等の振動の波形解析や騒音の波形解析に
おいて、ディーゼルエンジン等の回転速度変動の大きい
回転体では、その回転速度変動のために１つの回転パル
スが複数に別れて出力され、正しく回転パルスが出ない
ことを回避するため、該回転パルスを時系列上の他の回
転パルスから推定される状態に補正する技術が示されて
いるが、この従来の技術では、他の回転パルスから推定
される値を用いていることによって、正しくないデータ
が作られてしまう恐れがある。これに対し、本発明で
は、ノイズ等の重畳しているデータ自体から正しいデー
タを推定するようにしているので、正しくないデータが
作られてしまうという事態を回避し、信頼性の高いデー
タを得ることができる。

【００２８】上述の例では、突発的なノイズを除去対象
としたが、振動特性データに重畳する外部ノイズは、必
ずしも突発的な値のみではない。特に工場内のように多
数の機器が存在する場所では、電源ノイズ，電磁ノイズ
や定常的な振動ノイズのような持続的なノイズが重畳す
ることもある。また、これらのノイズは特徴的なピーク
をもった波形として観察されることが多く、これを振動
モードと見誤ることもある。

【００２９】図３は本発明に係る振動測定システムの他
の構成例を示す図であり、この構成例では、電磁ノイズ
や定常的な振動ノイズなどをも除去することを意図して
いる。すなわち、図３の構成例では、応答用センサ３と
は別に補正用センサ１１を設置し、応答用センサ３で測
定された応答信号から補正用センサ１１で得られた信号
を差し引くことで、外部からのノイズを除去し、応答信
号すなわち測定データの信頼性を高めるようになってい
る。

【００３０】ここで、補正用センサ１１は、応答用セン
サ３に近い位置であって、対象物１とは接しないところ
に(対象物１と離れた位置に)設置される。

【００３１】このような構成では、データ解析部４，中
央処理部５は、測定時には、応答用センサ３からの応答
信号と補正用センサ１１からの信号とを同時に取り込
む。ここで、補正用センサ１１からの信号は、測定時に
発生している外部ノイズのみを測定したものとなってい
るので、データ解析部４，中央処理部５において、応答
用センサ３からの応答信号から補正用センサ１１からの
信号を差し引くことで、外部ノイズが除去された応答信
号を得ることができ、しかる後、ロードセル８からの加
振力検出信号(入力信号)と外部ノイズが除去された応答
信号(出力信号)とからＦＦＴ等のアルゴリズムを用いて
対象物の振動特性のデータ解析を行なうことができる。

【００３２】このようにして、図３の構成例では、持続
的なノイズが重畳する場合でも、これらのノイズの影響
を測定データから除去し、対象物の振動特性を精度良く
解析することができる。

【００３３】なお、上述の例では、補助用センサ１１を
設けたが、補助用センサ１１を設けずに、応答用センサ
３だけにより、電磁ノイズや定常的なノイズなどの影響
を除去することもできる。すなわち、例えば、図１の構
成において、加振器２からの加振入力を行なわない状態
で応答用センサ３からの応答信号を周波数解析し、外部
ノイズの分析を行ない、この分析結果に基づいて予め、
外部ノイズの周波数成分の大きい部分(外部ノイズ成分
のうち、測定に影響を与えるような成分)を抽出し、実
際の解析ではこれらの部分を除外して解析を行なうよう
にすることもできる。すなわち、影響を与えそうなノイ
ズ成分を抽出した後、加振入力された状態で測定を行な
い、この測定データから外部ノイズの大きい周波数成分
を除外して解析を行なうこともできる。

【００３４】このようにノイズ除去等についての種々の
手法を説明したが、これらを任意に組合せて用いること
もできる。例えば、図３の構成例において、図２の処理
と組合せて、電磁ノイズや定常的なノイズなどの影響を
除去する処理を行なうこともできる。

【００３５】また、上記のような振動測定システムにお
いて、モーダル解析に代表されるような周波数解析手法
(構造物全体の挙動を把握する方法)を用いる場合には、
対象物１の振動モードを詳細に調べるため、対象物１に
対してＸ，Ｙ，Ｚの直交する３方向にそれぞれ応答用セ
ンサを取り付けて測定を行なう。この場合には、対象物
Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向にそれぞれ取付けられる３つの応答
センサの位置をできるだけ一定に保持し、また、これら
の３つの応答センサからの各応答信号をできる限り同一
の条件で測定することが必要である。しかしながら、こ
のような測定において、同一の条件として、例えば同一
時間内に３つの応答センサからの各応答信号を取得する
ためには、３つの応答信号と入力信号(加振力検出信号)
との合計４つの信号を入力させるチャンネルが必要とな
る。すなわち、少なくとも４チャンネルのデータ収集装
置，ＦＦＴアナライザが必要となり、システムが非常に
高価で大規模なものとなってしまう。

【００３６】図４は本発明に係る振動測定システムのさ
らに他の構成例を示す図であり、この構成例では、対象
物１に対して直交する３方向Ｘ，Ｙ，Ｚのそれぞれに応
答用センサ３ａ，３ｂ，３ｃを取付け、３つの各応答セ
ンサ３ａ，３ｂ，３ｃからの応答信号をできる限り同一
の条件で測定する場合にも、システムのコスト，規模等
の増加を抑えることを意図している。このため、図４の
システムでは、各応答センサ３ａ，３ｂ，３ｃの出力を
マルチプレクサ９に接続し、中央処理部５からの切換選
択信号ＳＥＬによってマルチプレクサ９により３つ各応
答用センサ３ａ，３ｂ，３ｃからの各応答信号を切換選
択してデータ解析部４に加えるようになっている。

【００３７】このような構成では、データ解析部４にＦ
ＦＴアナライザを用いるとき、例えば、中央処理部５か
らの切換選択信号ＳＥＬとＦＦＴアナライザへのデータ
取得命令とを同期させることによって、２チャンネルの
みのＦＦＴアナライザであっても同一条件で測定を行な
うことができる。すなわち、３つの応答用センサ３ａ，
３ｂ，３ｃからの各応答信号に基づいて対象物の３方向
の振動特性を解析する場合にも、データ解析部４には、
１つの時点では、１つの加振力検出信号(入力信号)と３
つの応答用センサ３ａ，３ｂ，３ｃのうちの１つからの
応答信号(出力信号)との２つの信号だけが入力するの
で、データ解析部４としては２チャンネルのみのもので
良く、また、この場合には、データ解析部４には、３つ
の応答用センサ３ａ，３ｂ，３ｃからの各応答信号が順
次に時系列的に入力するので、データ解析部４では、こ
れらをほぼ同一の条件の下で解析することができる。

【００３８】次に、このような構成のシステムの具体的
な動作例を説明する。図４のシステムでは、３つの応答
用センサ３ａ，３ｂ，３ｃをマルチプレクサ９に接続
し、中央処理部５からの切換信号ＳＥＬによってマルチ
プレクサ９を切り換えていくことで、順次、３つの応答
用センサ３ａ，３ｂ，３ｃからの応答信号をＦＦＴアナ
ライザ４に与えて、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向の振動特性を測
定させる。例えば、最初の切換選択信号ＳＥＬによって
マルチプレクサの入力端子Ｍ₁と応答用センサ３ａとを
接続し、応答用センサ３ａからの応答信号をアナライザ
４に与えて測定させる。例えば平均化処理を行なわせ
る。次いで、次の切換選択信号ＳＥＬによってマルチプ
レクサの入力端子Ｍ₂と応答用センサ３ｂとを接続し、
応答用センサ３ｂからの応答信号をアナライザ４に与え
て測定させるというように、応答用センサの位置を付け
換えたりすることなく、３つの応答信号をほぼ同一条件
下で測定することができる。なお、この場合、注意すべ
き点は、切換選択信号ＳＥＬとロードセル８からの加振
力検出信号との同期をとることである。入力信号がラン
ダムノイズ(あらゆる周波数成分をもつノイズ)の場合は
それほど問題ではないが、Ｓｗｅｐｔｓｉｎの場合は
１番目のセンサの測定の終了と２番目のセンサの測定開
始時には加振入力のタイミングをとる必要がある。ここ
で、Ｓｗｅｐｔｓｉｎは、設定された周波数領域にわた
って周波数をスイープ(掃引)して発生するものであり、
例えば、測定領域が１ｋＨｚの場合、入力信号としては
１Ｈｚ〜１ｋＨｚまでの周波数をスイープさせて発生さ
せる。これを１測定周期内で発生させることから、開始
と終了の時間が決まっているので、測定には周期(タイ
ミング)をとる必要がある。これらのタイミングは、例
えば、中央処理部５がパルス信号ＰＳをトリガとしてＦ
ＦＴアナライザ４に測定開始を指令することで実現でき
る。

【００３９】なお、このようにしてマルチプレクサ９を
設け、中央処理部５からの切換選択信号ＳＥＬによって
各応答用センサ３ａ，３ｂ，３ｃからの各応答信号を切
換選択してデータ解析部４(ＦＦＴアナライザ)に与える
場合、応答用センサ３ａ，３ｂ，３ｃからの各応答信号
自体には、これがどの方向のものであるかを識別可能な
情報を有していないため、ＦＦＴアナライザ４，中央処
理部５側では、測定中に３つの応答用センサ３ａ，３
ｂ，３ｃからの応答信号を受けたとき、これが、どの方
向に対応しているのかがわからないという問題が生ずる
ことがある。

【００４０】この問題を回避するため、例えば図５に示
すように、Ｘ，Ｙ，Ｚの３つの方向と応答用センサ３
ａ，３ｂ，３ｃの番号(３ａ，３ｂ，３ｃ)，マルチプレ
クサ９の入力端子番号(Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃)とを対応付ける
対応テーブルを設けることができる。この場合には、中
央処理部５からの切換選択信号ＳＥＬによって３つの応
答用センサ３ａ，３ｂ，３ｃのいずれかからの応答信号
がＦＦＴアナライザ４に入力するとき、ＦＦＴアナライ
ザ４，中央処理部５では、図５のような対応テーブルを
参照し、切換選択信号によって選択された応答信号に対
応した測定方向を得ることができる。これにより、測定
されている応答とその方向とを対応付けて解析を行なう
ことができる。例えば、切換選択信号ＳＥＬによってマ
ルチプレクサ９の２番目の端子Ｍ₂が選択され、センサ
３ｂからの応答信号がマルチプレクサ９の２番目の端子
Ｍ₂を介しＦＦＴアナライザ４に入力するとき、ＦＦＴ
アナライザ４は、図５の対応テーブルを参照して、この
応答信号が対象物１のＸ方向に対応したものであると把
握することができる。このように、図５のような対応テ
ーブルを用意することで、測定している応答信号と方向
との対応付けを行なうことができる。

【００４１】なお、対象物１に対して直交する方向Ｘ，
Ｙ，Ｚのそれぞれに応答用センサ３ａ，３ｂ，３ｃを取
付け、各応答センサ３ａ，３ｂ，３ｃからの応答信号を
測定して、３つの方向のそれぞれについての振動特性を
測定する図４のシステムにおいても、図１，図３のシス
テムにおいて説明したような種々のノイズ除去手法を適
用することができる。この場合、外部ノイズの成分はど
の方向に顕著であるか一般にはわからないので、３方向
全てについてノイズ成分を検出するのが良い。すなわ
ち、３つの各方向ごとに、ノイズ成分を検出し、３つの
各方向ごとの測定データからそれぞれノイズ成分を除去
するのが良い。

【００４２】また、図４の例では、直交する３つ方向
Ｘ，Ｙ，Ｚについて振動特性データを測定するとした
が、本発明は、直交する３つ方向Ｘ，Ｙ，Ｚに限らず、
任意の複数の方向の測定に適用することができる。例え
ば、直交していない２つ，あるいは３つの方向について
の振動特性を測定する場合にも、同様に適用できる。

【００４３】また、図１，図３あるいは図４のようなシ
ステムにおいて、対象物１が加工機のようなものの場
合、測定すべき周波数帯域をどのような範囲に設定すれ
ばよいかわからないことが多い。例えば、狭い周波数範
囲で測定を行なうとすると、問題となる周波数成分を見
逃す恐れがある。

【００４４】このような問題を回避するため、図６に示
すように、対象物の技術情報が登録されているデータベ
ースＤＢを設け、このデータベースＤＢを中央処理部５
から検索して、測定に必要となる情報を得ることができ
るようにし、それらのデータを用いて測定上のパラメー
タ(例えば測定すべき周波数帯域など)を決定できるよう
にすることもできる。具体的に、対象物１が加工機のよ
うなものであるときには、この加工機が製品を加工する
加工条件(主軸の回転数、刃物の刃数など)を対象物の技
術情報としてデータベースＤＢに登録しておくことによ
り、中央処理部５は、このデータベースＤＢを検索して
加工条件を入手し、考えられうる共振周波数を計算する
ことができ、この共振周波数に基づき、測定すべき周波
数帯域を決定する指針を与えることができる。

【００４５】また、対象物１が加工機のようなものであ
る場合、今までの加工条件と振動特性等との組み合せが
振動問題を解決するキーポイントとなることが多い。と
ころが、加工条件と加工機の特性とは切り離して考えら
れることが多く、振動特性を考慮せずに加工条件を変更
することで、振動あるいは騒音の問題が発生していた。
そこで、データベースＤＢに、さらに、これらのデー
タ，すなわち、加工条件と加工機の特性とも対応付けて
(組にして)登録し、検索できるようにすることもでき
る。この場合には、加工条件と機械特性の履歴が明確に
なり、加工条件の変更も簡単に行なうことが可能とな
る。

【００４６】さらに、図６のようなデータベースＤＢ
に、中央処理部５で処理された対象物１の振動特性等の
測定データを登録することもできる。例えば、対象物１
の振動モードやそのモードの形などを登録することもで
きる。さらには、測定された対象物１の振動モードなど
と加工条件等のデータとを組にして登録することもでき
る。この場合には、対象物，すなわち加工機側ではこの
データベースＤＢにアクセスすることで、対象物(加工
機)の機械特性が容易にわかり、加工条件の変更も容易
となる。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
発明によれば、対象物を加振し、その応答により、対象
物の振動特性を測定する振動測定システムにおいて、測
定された振動特性のデータを複数の記憶媒体に記憶し、
各記憶媒体に記憶されたデータの内容をチェックし、各
記憶媒体に記憶された各データ間に相違が認められた場
合には、再度、対象物の振動特性のデータを記憶媒体に
記憶し直すので、振動特性データの信頼性を高め、測定
効率を向上させることができる。

【００４８】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の振動測定システムにおいて、対象物の振動特
性の測定時に、さらに、リアルタイムに振動特性データ
の異常値チェックを行ない、振動特性データに異常値が
認められた場合には、その状態を解析し、警告を発する
ので、振動特性データの信頼性を高め、測定効率を向上
させることができる。

【００４９】また、請求項３記載の発明によれば、請求
項２記載の振動測定システムにおいて、振動特性データ
の異常値が認められた場合、異常値と認められたデータ
の前後のデータから異常値と認められた部分の正しい値
を推定して補間処理を行ない、振動特性データの補正を
行なうので、例えば突発的な異常値が発生した際にもそ
の部分のデータを修正することで全体的な解析のときに
異常値を振動モードと見誤ったり、異常値のために解析
全体が誤った結果を生じることを防止することができ
る。

【００５０】また、請求項４記載の発明によれば、対象
物を加振し、このときの応答用センサからの応答信号に
基づき、対象物の振動特性を測定する振動測定システム
において、対象物と離れた位置に補正用センサを設置
し、応答用センサからの応答信号から補正用センサで得
られた値を差し引くことで、応答信号に含まれる外部ノ
イズ成分を除去し、ノイズ成分の除去された応答信号に
基づき対象物の振動特性を測定するので、例えば外部か
らの持続的なノイズが重畳する場合にも、応答用センサ
からの応答信号に含まれるこのようなノイズ成分をも除
去することができ、従って、工場内のようなノイズの大
きい場所でも測定が可能となり、測定データの信頼性を
高めることができる。

【００５１】また、請求項５記載の発明によれば、対象
物を加振し、このときの応答用センサからの応答信号に
基づき、対象物の振動特性を測定する振動測定システム
において、対象物を加振しない状態で応答用センサから
の応答信号の周波数解析を行なって外部ノイズの分析を
行ない、しかる後、対象物を加振したときの応答用セン
サからの応答信号から前記外部ノイズの分析の結果得ら
れた外部ノイズ成分を除去し、ノイズ成分の除去された
応答信号に基づき対象物の振動特性を測定するので、実
際の解析時に外部からのノイズによって生じた誤ったピ
ークを振動モードと誤認することを防ぐことができる。

【００５２】また、請求項６記載の発明によれば、対象
物を加振し、このときの応答用センサからの応答信号に
基づき、対象物の振動特性を測定する振動測定システム
において、対象物の複数の方向の振動特性を測定するた
めに、前記複数の方向にそれぞれに対応させて複数の応
答用センサが設けられている場合に、複数の応答用セン
サからの各応答信号を順次に切換選択制御する切換選択
制御手段を備え、前記切換選択制御手段によって順次に
切換選択された各応答センサからの応答信号に基づいて
対象物の各方向の振動特性を測定するので、複数の方向
にそれぞれ対応させて複数の応答用センサを対象物に取
付け、各応答用センサからの応答信号を測定するような
場合にも、システムのコスト，規模等の増加を抑えて、
同一時間内に各方向の振動特性の測定を行なうことがで
きる。換言すれば、２チャンネルのＦＥＴアナライザを
用いる場合であっても、応答用センサを付け換えたり、
測定条件を変えることなく、各方向の振動特性の測定を
行なうことができ、これによって、測定精度、測定効率
の向上が図れる。

【００５３】また、請求項７記載の発明によれば、請求
項６記載の振動測定システムにおいて、前記切換選択制
御手段によって切換選択される応答信号が複数の方向の
うちのどの方向のものであるかを対応付ける対応テーブ
ルを有し、各応答用センサからの応答信号に基づいて対
象物の各方向の振動特性を測定する際、測定されている
振動特性が対象物のどの方向に対応しているかを対応テ
ーブルに基づいて識別可能となっているので、測定され
ている応答とその方向とを対応付けて解析でき、これに
よって、測定方向の誤認やセーブミスを低減することが
できる。

【００５４】また、請求項８記載の発明によれば、対象
物を加振し、その応答により、対象物の振動特性を測定
する振動測定システムにおいて、対象物の技術情報が登
録されるデータベースと、対象物の振動特性の測定に必
要とされる情報を前記データベースから検索し、検索さ
れた情報を用いて測定上のパラメータを決定する手段と
を備えているので、情報データベースから測定に必要と
なる情報を検索し、それらのデータを用いて測定上のパ
ラメータ(例えば、測定すべき周波数帯域など)を決定す
ることができる。すなわち、対象物の特性がよくわから
ない場合でも、このデータベースを検索して容易に初期
パラメータの値を決定することができる。

【００５５】また、請求項９記載の発明によれば、請求
項８記載の振動測定システムにおいて、前記データベー
スには、対象物の加工情報，振動測定結果が登録されて
おり、該データベースから対象物の特性変化を把握でき
るので、データベースを参照して振動、騒音問題を発生
させることなく測定条件等を容易に変更することがで
き、また、過去の履歴を明確にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る振動測定システムの一構成例を示
す図である。

【図２】図１の振動測定システムの動作を説明するため
のフローチャートである。

【図３】本発明に係る振動測定システムの他の構成例を
示す図である。

【図４】本発明に係る振動測定システムの他の構成例を
示す図である。

【図５】対応テーブルの一例を示す図である。

【図６】本発明に係る振動測定システムの他の構成例を
示す図である。

【図７】従来の振動測定システムの構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１対象物２加振器３応答用セン
サ４データ解析
部５中央処理部８ロードセル９マルチプレ
クサＤＢデータベー
ス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物を加振し、その応答により、対象
物の振動特性を測定する振動測定システムにおいて、測
定された振動特性のデータを複数の記憶媒体に記憶し、
各記憶媒体に記憶されたデータの内容をチェックし、各
記憶媒体に記憶された各データ間に相違が認められた場
合には、再度、対象物の振動特性のデータを記憶媒体に
記憶し直すことを特徴とする振動測定システム。
【請求項２】請求項１記載の振動測定システムにおい
て、対象物の振動特性の測定時に、さらに、リアルタイ
ムに振動特性データの異常値チェックを行ない、振動特
性データに異常値が認められた場合には、その状態を解
析し、警告を発することを特徴とする振動測定システ
ム。
【請求項３】請求項２記載の振動測定システムにおい
て、振動特性データの異常値が認められた場合、異常値
と認められたデータの前後のデータから異常値と認めら
れた部分の正しい値を推定して補間処理を行ない、振動
特性データの補正を行なうことを特徴とする振動測定シ
ステム。
【請求項４】対象物に応答用センサを取り付けて、対
象物を加振し、このときの応答用センサからの応答信号
に基づき、対象物の振動特性を測定する振動測定システ
ムにおいて、対象物とは離れた位置に補正用センサを設
置し、対象物を加振したときに応答用センサで得られる
応答信号から補正用センサで得られた値を差し引くこと
で、応答信号に含まれる外部ノイズ成分を除去し、ノイ
ズ成分の除去された応答信号に基づき対象物の振動特性
を測定することを特徴とする振動測定システム。
【請求項５】対象物に応答用センサを取り付けて、対
象物を加振し、このときの応答用センサからの応答信号
に基づき、対象物の振動特性を測定する振動測定システ
ムにおいて、対象物を加振しない状態で応答用センサか
らの応答信号の周波数解析を行なって外部ノイズの分析
を行ない、しかる後、対象物を加振したときの応答用セ
ンサからの応答信号から前記外部ノイズの分析の結果得
られた外部ノイズ成分を除去し、ノイズ成分の除去され
た応答信号に基づき対象物の振動特性を測定することを
特徴とする振動測定システム。
【請求項６】対象物に応答用センサを取り付けて、対
象物を加振し、このときの応答用センサからの応答信号
に基づき、対象物の振動特性を測定する振動測定システ
ムにおいて、対象物の複数の方向の振動特性を測定する
ために、前記複数の方向にそれぞれに対応させて複数の
応答用センサを対象物に取付け、各応答用センサからの
応答信号を測定する場合に、複数の応答用センサからの
各応答信号を順次に切換選択制御する切換選択制御手段
を備え、前記切換選択制御手段によって順次に切換選択
された各応答用センサからの応答信号に基づいて対象物
の各方向の振動特性を測定するようになっていることを
特徴とする振動測定システム。
【請求項７】請求項６記載の振動測定システムにおい
て、前記切換選択制御手段によって切換選択される応答
信号が前記複数の方向のうちのどの方向のものであるか
を対応付ける対応テーブルを有し、各応答用センサから
の応答信号に基づいて対象物の各方向の振動特性を測定
する際、測定されている振動特性が対象物のどの方向に
対応しているかを前記対応テーブルに基づいて識別可能
となっていることを特徴とする振動測定システム。
【請求項８】対象物を加振し、その応答により、対象
物の振動特性を測定する振動測定システムにおいて、対
象物の技術情報が登録されるデータベースと、対象物の
振動特性の測定に必要とされる情報を前記データベース
から検索し、検索された情報を用いて測定上のパラメー
タを決定する手段とを備えていることを特徴とする振動
測定システム。
【請求項９】請求項８記載の振動測定システムにおい
て、前記データベースには、対象物の加工情報，振動測
定結果が登録されており、該データベースから対象物の
特性変化を把握可能となっていることを特徴とする振動
測定システム。