KR102697388B1 - 이상 검지 시스템, 및 이상 검지 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 양태에 따른 이상 검지 시스템(1)은, 감속기(10)의 이상을 검지하기 위한 이상 검지 시스템(1)이며, 감속기(10)의 하우징에 장착되고 감속기 (10)의 하우징 표면에서의 진동을 검출하기 위한 센서(11_1~11_3)와, 센서(11_1~11_3)에 의해 검출된 진동의 통계 해석을 하는 통계 해석부(12)와, 센서 (11_1~11_3)에 의해 검출된 진동의 주파수 해석을 하는 주파수 해석부(14)와, 통계 해석의 결과와 주파수 해석의 결과를 근거로 해서 감속기(10)의 이상 판정을 하는 이상 판정부(17)를, 구비한다.
Description
본 발명은 이상(異常) 검지(檢知) 시스템, 및 이상 검지 방법에 관한 것으로, 특히 산업 기계에 사용되는 감속기(減速機)의 이상을 검지하기 위한 이상 검지 시스템, 및 이상 검지 방법에 관한 것이다.
플라스틱 제품을 제조하는 산업 기계로서 압출기가 널리 사용되고 있다. 예를 들면, 압출기의 하나로서 이축(二軸) 스크류를 이용하여 플라스틱 원료를 혼련하는 이축 스크류 압출기가 있다(특허문헌 1 참조).
산업 기계 중 하나인 압출기는, 모터에서 발생한 동력을 이축 스크류의 각각에 전달하는 감속기가 사용되고 있다. 감속기는, 모터에서 발생한 동력을 소정의 토크로 변환해서 이축 스크류에 전한다. 감속기에는 축, 베어링, 기어 등의 다양한 부품이 내장되어 있다. 감속기에는 이처럼 다양한 부품이 내장되어 있으며, 각 부품의 일부에 문제(상처 발생 등)가 발생하면, 이 부품의 결함이 감속기 전체의 고장을 초래할 수 있다. 따라서, 감속기(부품)의 이상을 정확하게 검지할 수 있는 이상 검지 시스템이 요구되고 있다.
상기 과제를 감안하여 본 발명의 목적은, 감속기의 이상을 정확하게 검지하는 것이 가능한 이상 검지 시스템, 및 이상 검지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 이상 검지 시스템은, 감속기의 이상을 검지하기 위한 이상 검지 시스템으로서, 상기 감속기의 하우징에 장착되어 상기 감속기의 하우징 표면에서의 진동을 검출하기 위한 센서와, 상기 센서에서 검출된 진동의 통계 해석을 행하는 통계 해석부와, 상기 센서에서 검출된 진동의 주파수 해석을 행하는 주파수 해석부와, 상기 통계 해석의 결과와 상기 주파수 해석의 결과에 따라서, 상기 감속기의 이상 판정을 행하는 이상 판정부를, 구비한다.
본 발명의 일 양태에 따른 이상 검지 방법은, 감속기의 이상을 검지하기 위한 이상 검지 방법이며, 상기 감속기의 하우징에 장착된 센서를 이용해서 상기 감속기의 하우징 표면에서의 진동의 통계 해석을 행하는 공정과, 상기 센서에서 검출된 진동의 주파수 해석을 행하는 공정과, 상기 통계 해석의 결과와 상기 주파수 해석의 결과에 따라서, 상기 감속기의 이상 판정을 행하는 공정을, 구비한다.
본 발명에 따라, 감속기의 이상을 정확하게 검지할 수 있는 이상 검지 시스템, 및 이상 검지 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 실시의 형태에 따른 이상 검지 시스템을 설명하기 위한 블록도이고,
도 2는, 센서의 장착 위치를 설명하기 위한 사시도이고,
도 3은, 센서의 장착 위치를 설명하기 위한 사시도이고,
도 4는, 실시의 형태에 따른 이상 검지 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이고,
도 5는, 센서에 의해 검출된 진동 파형을 나타내는 그래프이고,
도 6은, 센서에 의해 검출된 진동의 가속도를 이용해서 통계 처리를 행한 예를 설명하기 위한 그래프이고,
도 7은, 센서에 의해 검출된 진동의 주파수 해석을 행한 예를 설명하기 위한 그래프이고,
도 8은, 이상 판정을 설명하기 위한 그래프이고,
도 9는, 주파수 해석으로 구한 파워 스펙트럼(power spectrum)의 일례를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는, 센서의 장착 위치를 설명하기 위한 사시도이고,
도 3은, 센서의 장착 위치를 설명하기 위한 사시도이고,
도 4는, 실시의 형태에 따른 이상 검지 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이고,
도 5는, 센서에 의해 검출된 진동 파형을 나타내는 그래프이고,
도 6은, 센서에 의해 검출된 진동의 가속도를 이용해서 통계 처리를 행한 예를 설명하기 위한 그래프이고,
도 7은, 센서에 의해 검출된 진동의 주파수 해석을 행한 예를 설명하기 위한 그래프이고,
도 8은, 이상 판정을 설명하기 위한 그래프이고,
도 9는, 주파수 해석으로 구한 파워 스펙트럼(power spectrum)의 일례를 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 관해서 설명한다.
도 1은, 실시의 형태에 따른 이상 검지 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 본 실시의 형태에 따른 이상 검지 시스템(1)은, 전형적으로는 압출기(이축 스크류 압출기) 등의 산업 기계에 사용되는 감속기의 이상을 검지하기 위한 이상 검지 시스템이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시의 형태에 따른 이상 검지 시스템(1)은, 센서(11_1~11_3), 통계 해석부(12), 전처리부(13), 주파수 해석부(14), 피크 처리부(15), 이상 판정부(17), 및 표시부(18)를 구비한다. 또한, 도 1에서는 일례로서 3개의 센서(11_1~11_3)를 구비한 경우를 나타내고 있지만, 센서의 수는 1개 이상이면 임의로 결정할 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 센서(11_1~11_3)를 총칭해서 센서(11)로 기재할 수 있다.
센서(11)는, 감속기(10)의 하우징에 장착되어 감속기(10)의 하우징 표면에서의 진동을 검출한다. 도 2, 도 3은, 센서(11)의 장착 위치를 설명하기 위한 사시도이고, 센서(11)를 감속기(10)에 장착하는 위치의 일례를 나타내고 있다. 또한, 도 2, 도 3에서는, 센서(11)를 A1~A5, H1~H3, V1~V3로 나타내고 있으며, A, H, V는 센서로 검출하는 진동의 방향을 나타내고 있다. 예를 들면, 센서 A1은 A(Axis:축)방향의 진동을 검출하는 센서이며, 센서 H1은 H(Horizontal: 수평) 방향의 진동을 검출하는 센서이며, 센서 V1은 V(Vertical: 수직) 방향의 진동을 검출하는 센서이다.
도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 감속기(10)의 하우징(케이스)은 대략 박스형이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 감속기(10)의 입력측의 면(31), 즉 모터(미도시)로부터 동력이 입력되는 쪽의 면(31)에는, 입력축(21) 및 베어링(22)이 배치되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 감속기(10)의 출력측의 면(35), 즉 이축 스크류(미도시)에 동력이 출력되는 쪽의 면(35)에는, 출력축(25,26)이 배치되어 있다. 또한, 감속기(10)의 내부에는 축, 기어 등의 각종 부품이 설치되어 있다. 감속기(10)는, 모터(미도시)에서 입력축(21)에 전달된 동력을 소정의 토크로 변환하고, 출력축(25,26)을 통해서 이축 스크류(미도시)에 소정의 토크의 동력을 전달한다.
도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 각각의 센서는, 감속기(10)의 하우징의 모서리부(角部) 근방에 있어서, 당해 모서리부를 구성하는 3개의 면에 각각 장착되어 있다. 따라서, 각각의 센서를 이용해서 하우징의 모서리부 근방에 있어서의 3축 방향의 가속도를 측정할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 센서 A1, H1, V1은 각각 감속기(10)의 하우징의 모서리부(41) 근방에 설치되어 있다. 즉, 센서 A1, H1, V1은 각각, 모서리부(41)를 구성하는 3개의 면(31,34(도3참조),33)에 각각 장착되어 있다. 모서리부(41)의 근방에 있어서, 센서 A1은 A축 방향의 진동을, 센서 H1은 H축 방향의 진동을, 센서 V1은 V축 방향의 진동을 각각 검출한다.
또한, 센서 A2, H2, V2는 각각 감속기(10)의 하우징의 모서리부(42)의 근방에 설치되어 있다. 즉, 센서 A2, H2, V2는 각각 모서리부(42)를 구성하는 3개의 면 (31,32,33)에 각각 장착되어 있다. 모서리부(42)의 근방에 있어서, 센서 A2는 A축 방향의 진동을, 센서 H2는 H축 방향의 진동을, 센서 V2는 V축 방향의 진동을 각각 검출한다.
또한, 센서 A3, H3, V3(도 3 참조)는 각각 감속기(10)의 하우징의 모서리부 (43)의 근방에 설치되어 있다. 즉, 센서 A3, H3, V3는 각각 모서리부(43)를 구성하는 3개의 면(35,34,33)에 각각 설치되어 있다. 모서리부(43)의 근방에 있어서, 센서 A3는 A축 방향의 진동을, 센서 H3는 H축 방향의 진동을, 센서 V3는 V축 방향의 진동을 각각 검출한다.
감속기(10)의 베어링(22)의 근방에는, 센서 A4(도2참조)가 설치되어 있다. 따라서, 센서 A4를 이용하여 베어링(22) 근방의 진동을 검출할 수 있다. 또한, 센서 A5(도2참조), 센서 H4(도3참조)는 감속기(10)의 하부에 설치되어 있다. 센서 A5, H4를 이용함으로써, 감속기(10)의 하부의 진동을 검출할 수 있다. 따라서, 감속기(10)의 상부에서의 진동과 하부에서의 진동의 차를 구할 수 있다. 또한, 감속기(10)의 하부에 센서 A5, H4를 설치함으로써, 측정 대상인 감속기(10)의 근처에 설정되어 있는 다른 기계의 진동을 계측할 수 있다. 이에 따라, 감속기(10)의 진동 데이터에서 다른 기계의 진동 데이터를 뺄 수 있다.
도 2, 도 3에 나타내는 예에서는, 각각의 센서는, 감속기(10)의 입력축(21)측의 면(31)의 상측 및 감속기(10)의 출력축(25,26)측의 면(35)의 상측에 장착되어되어 있다. 환언하면, 감속기(10)의 하우징의 상측의 모서리부(41,42,43)에 센서를 많이 장착한다. 감속기(10)의 하우징의 상측은 하측에 비해 진동이 크기 때문에 감속기(10)의 하우징의 상측에 센서를 많이 설치함으로써 큰 진동 데이터를 취득할 수 있다.
또한, 상술한 센서의 배치는 일례이며, 센서의 배치는 감속기(10)의 형상이나 부품의 배치 등에 따라서 적절히 변경할 수 있다. 센서의 배치를 결정할 때는, 예를 들면, 감속기(10)에 대해서 모달 해석(modal analysis)을 실시하여 감속기(10)의 고유 진동수와 진동 형상을 예측하는 해석을 실시한다. 또한, 감속기(10)에 대해서 해머링 시험(hammering test)을 행하여 고유 진동수와 진동 형상을 실험적으로 구해서 모달 해석의 확실성을 검증한다. 이러한 모달 해석과 해머링 시험을 반복해서 센서의 배치를 결정할 수 있다. 또한, 감속기(10)의 운전 상태를 모의한 진동 해석을 행하여 감속기(10)의 진동 개소나 공진 개소를 특정해서 센서의 배치를 결정해도 좋다.
도 1에 나타낸 통계 해석부(12)는, 센서(11_1~11_3)에 의해 검출된 진동의 통계 해석을 행한다. 구체적으로는, 통계 해석부(12)는, 센서(11_1~11_3)에 의해 검출된 진동의 가속도를 이용하여 통계 해석을 행한다. 이때, 통계 해석이란, 진동의 가속도 데이터를 이용하여 통계적으로 해석하는 방법이며, 예를 들면, 센서(11_1~11_3)에 의해 검출된 진동의 가속도의 크기의 도수 분포를 구하는 방법이다. 또한, 통계 해석에 대한 자세한 내용은 후술한다. 또한, 본 실시의 형태에서는 진동의 가속도 이외에도 속도나 변위를 이용해서 통계 해석을 행할 수 있다. 아래에서 설명하는 주파수 해석에 있어서도 마찬가지이다.
전처리부(13)는, 센서(11_1~11_3)에 의해 검출된 진동 데이터에 대해서 전처리를 실시한다. 예를 들면, 전처리로서 센서(11_1~11_3)로 검출된 진동 데이터에 포함된 노이즈를 제거하는 처리를 수행할 수 있다. 노이즈의 제거는, 예를 들면 로우 패스 필터 등의 필터를 이용해서 실시할 수 있다. 또한, 예를 들면, 전처리로서 센서(11_1~11_3)에 의해 검출된 진동 데이터에 대해서 인벨로핑(enveloping) 처리를 수행할 수 있다.
주파수 해석부(14)는, 센서(11_1~11_3)에 의해 검출된 진동의 주파수 해석을 행한다. 구체적으로는, 주파수 해석부(14)는 전처리부(13)에서 노이즈가 제거된 진동 데이터에 대해서 주파수 해석을 실시한다. 예를 들면, 주파수 해석부(14)는, 센서(11_1~11_3)에 의해 검출된 진동의, 주파수에 대한 가속도의 크기를 나타내는 파워 스펙트럼(power spectrum)을 생성한다. 주파수 해석에는, 고속 푸리에 변환(FFT:Fast Fourier transform)을 이용할 수 있다. 또한, 주파수 해석에 대한 자세한 내용은 후술한다.
피크 처리부(15)는, 주파수 해석부(14)에서 생성된 파워 스펙트럼이 명료해질 수 있는 처리, 즉 피크를 강조하는 처리를 행한다. 예를 들면, 피크 처리부 (15)는 주파수 해석후의 데이터(파워 스펙트럼)를 소정 횟수 가산하고, 그 후, 소정의 값으로 나누는 처리(평균화 처리)를 행함으로써 피크를 강조할 수 있다.
이상 판정부(17)는, 통계 해석부(12)의 해석 결과 및 주파수 해석부(14)의 해석 결과(피크 처리부(15)의 출력)에 따라서 감속기(10)의 이상 판정을 행한다. 구체적으로는, 이상 판정부(17)는, 통계 해석부(12)에 있어서의 통계 해석의 결과에 따라서 감속기(10)의 이상 유무를 판정한다. 예를 들면, 이상 판정부(17)는 센서(11_1~11_3)로 검출된 진동의 가속도의 크기의 도수 분포를 근거로 해서 감속기(10)의 이상 유무를 판정할 수 있다.
또한, 이상 판정부(17)는, 주파수 해석부(14)에서 생성된 파워 스펙트럼에 따라서 감속기(10)의 이상의 종류를 특정할 수 있다. 감속기(10)의 이상의 종류란, 각 부품의 문제점으로, 예를 들면, 축, 베어링, 기어 등에서의 상처, 균열, 마모, 부식 등이다. 또한 오일의 이상일 수도 있다.
예를 들면, 이상 판정부(17)에는, 이상을 나타내는 파워 스펙트럼과 감속기 (10)의 이상의 종류를 대응시킨 이상 판정용 데이터가 미리 저장되어 있어도 좋다. 이상 판정부(17)는, 주파수 해석부(14)에서 생성된 파워 스펙트럼을, 미리 저장되어있는 이상 판정용 데이터와 대조해서, 감속기(10)의 이상의 종류를 특정할 수 있다. 예를 들면, 이상 판정부(17)에는, 베어링에 상처가 있는 경우의 파워 스펙트럼, 기어에 상처가 있는 경우의 파워 스펙트럼 등, 감속기(10)의 이상의 종류(부품의 이상의 종류)에 대응하는 파워 스펙트럼의 데이터베이스가 미리 작성되어 있다. 그리고, 주파수 해석부(14)에서 생성된 파워 스펙트럼을, 이 데이터베이스와 대조함으로써 감속기(10)의 이상의 종류를 특정할 수 있다.
또한, 센서(11_1~11_3)는, 감속기(10)의 하우징 표면의 복수 개소에 장착되어 있다(도 2, 도 3 참조). 이상 판정부(17)는, 여러 센서(11_1~11_3)의 통계 해석 결과 및 주파수 분석 결과에 따라서 감속기(10)의 이상 개소를 특정할 수 있다. 예를 들면, 센서(11_3)에 의해 검출된 진동이 기준값보다 클 경우는, 센서(11_3)의 근처에 이상 개소가 있는 것으로 판정할 수 있다.
도 1에 나타내는 표시부(18)는, 이상 판정부(17)에 있어서의 판정 결과를 표시한다. 예를 들면, 표시부(18)는 액정 디스플레이 등을 이용하여 구성할 수 있다. 사용자는 표시부(18)에 표시되어 있는 메시지를 확인함으로써 감속기(10)의 상태, 즉, 이상의 유무, 이상의 종류, 이상 개소를 파악할 수 있다. 또한, 표시부(18)에 점검 추천 메시지를 표시하도록 해도 좋다. 그리고 또한, 메인터넌스를 의뢰하기 위한 화면을 표시부(18)에 표시하도록 해도 좋다. 예를 들면, 사용자는 표시부(18)(터치패널)에 표시되어 있는 메인터넌스 의뢰 버튼을 눌러서 제조업체에 쉽게 메인터넌스를 의뢰할 수 있다. 또한, 문제가 있는 부품을 주문하기 위한 화면을 표시부(18)에 표시하도록 해도 좋다. 예를 들면, 사용자는 표시부(18)(터치패널)에 표시되어 있는 주문 버튼을 눌러서, 문제가 있는 부품을 제조업체에 주문할 수 있다.
이어서, 본 실시의 형태에 따른 이상 검지 시스템의 동작에 관해서, 도 4에 나타내는 흐름도를 이용하여 설명한다. 이하에서는, 구체적인 예를 이용하여 이상 검지 시스템의 동작에 관해서 설명한다.
우선, 감속기(10)을 정상 운전한다(단계 S1). 이어서, 감속기(10)에 장착된 센서(11_1~11_3)를 이용해서 정상 운전하고 있는 감속기(10)의 하우징 표면에 있어서의 진동 데이터를 취득한다(단계 S2). 도 5는, 센서(11_1~11_3)로 검출된 진동 파형을 나타내는 그래프이다. 또한, 이하에서는 센서(11_1~11_3)를 센서 A~C라고도 기재한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 센서 A~C의 진동 데이터는, 가로축이 시간, 세로축이 가속도의 파형 데이터이다. 즉, 도 5에 나타내는 진동 데이터는, 감속기(10)의 하우징 표면에 있어서의 진동의 가속도의 경시적인 변화를 나타내고 있다. 도 5에 나타내는 진동 데이터는 가속도가 클수록 하우징 표면에 있어서의 진동의 진폭이 크다는 것을 나타내고 있다. 도 5에 나타내는 예에서는, 센서 A~C의 파형 중, 센서 C에 있어서의 진동 데이터의 가속도가 가장 크고, 이는 센서 C가 장착된 위치에 있어서 진동의 진폭이 크다는 것을 보여주고 있다.
이어서, 통계 해석부(12)는, 각각의 센서 A~C에 의해 검출된 진동의 가속도를 이용해서 통계 해석을 행한다(단계 S3). 도 6은, 센서 A~C에 의해 검출된 진동의 가속도를 이용하여 통계 처리한 예를 설명하기 위한 그래프이다. 도 6에 나타낸 그래프에서는 센서 A~C에 의해 검출된 진동의 가속도의 크기의 도수 분포를 구하는 예를 나타내고 있다. 도 6에 나타낸 그래프는 히스토그램(histogram)이며, 가로축이 가속도의 구간(계급), 세로축이 각각의 구간(계급)에 있어서의 도수를 나타내고 있다.
도 6에 나타낸 그래프에서는, 가속도의 각각의 구간의 폭을 0.1로 하고 있다. 도 5에 나타내는 센서 A, B의 진동 데이터의 가속도는, ±1의 범위이기 때문에, 도 6에 나타내는 센서 A, B의 그래프는, 도수 분포의 형상이 샤프하게 이루어져 있다. 한편, 도 5에 나타내는 센서 C의 진동 데이터의 가속도는 ±2의 범위이기 때문에, 도 6에 나타내는 센서 C의 그래프에서는, 도수 분포의 형상이 널찍하게(broad) 되어 있다. 통계 해석부(12)는, 도 6에 나타낸 결과에서, 각각의 센서 A~C의 진동 데이터의 통계 해석 결과로서 분산값을 구한다. 도 6에 나타내는 예에서는, 센서 A, B의 그래프에 있어서 도수 분포의 형상이 샤프하게 되어 있기 때문에, 분산 값은 작은 값이 된다. 한편, 센서 C의 그래프의 도수 분포의 형상은 널찍하기 때문에 분산 값은 높은 값이 된다.
또한, 전처리부(13)는, 센서 A~C에 의해 검출된 진동 데이터에 대해서 전처리를 실시한다(단계 S4). 예를 들면, 센서 A~C에 의해 검출된 진동 데이터에 포함된 노이즈를 로우 패스 필터를 이용해서 제거하는 처리를 행한다.
이어서, 주파수 해석부(14)는, 전처리부(13)에서 노이즈가 제거된 진동 데이터에 대해서 주파수 해석을 행한다(단계 S5). 구체적으로는 주파수 해석부(14)는, 센서 A~C에 의해 검출된 진동의, 주파수에 대한 가속도의 크기를 나타내는 파워 스펙트럼을 생성한다. 주파수 해석에는, 고속 푸리에 변환(FFT)을 이용할 수 있다.
그 후, 피크 처리부(15)는, 주파수 해석부(14)에서 생성된 파워 스펙트럼을 명료하게 하기 위한 피크 처리를 행한다(단계 S6).
도 7은, 센서에서 검출된 진동의 주파수 해석을 행한 예를 설명하기 위한 그래프이다. 도 7의 상부 도면은, 주파수 해석부(14)에서 생성된 파워 스펙트럼을 보여 주며, 도 7 도의 하부 도면은, 피크 처리부(15)에서 피크 처리를 행한 후의 파워 스펙트럼을 보여주고 있다. 또한, 도 7에서는 대표적인 예로서 센서 C의 파워 스펙트럼을 보여주고 있다.
주파수 해석부(14)는, 전처리 후(노이즈 제거 후)의 진동 데이터에 대해서 고속 푸리에 변환(FFT) 처리를 실시함으로써 도 7의 상부 도면에 나타내는 바와 같은 주파수에 대한 가속도의 크기를 나타내는 파워 스펙트럼을 생성하고 있다. 또한, 피크 처리부(15)는, 주파수 해석 후의 데이터(파워 스펙트럼)를 소정 횟수 가산하고, 그 후, 소정의 값으로 나누는 처리(평균화 처리)를 행한다. 그러면 도 7의 하부 도면에 나타내는 바와 같이 피크를 강조할 수 있다.
이어서, 이상 판정부(17)는, 통계 해석의 결과(단계 S3) 및 주파수 해석의 결과(단계 S4~S6)를 근거로 해서 감속기(10)의 이상 판정을 행한다(단계 S7). 구체적으로는, 이상 판정부(17)는, 센서 A~C의 진동 데이터의 도수 분포(도 6 참조)를 근거로 해서 감속기(10)의 이상의 유무를 판정한다.
도 8은, 이상 판정을 설명하기 위한 그래프이다. 도 8의 가로축은 이상 정도를 나타내며, 세로축은 감시(판정) 값을 나타내고 있다. 감시(판정) 값은, 도 6에 나타낸 도수 분포에서 구한 분산 값에 대응하고 있다. 즉, 도 8에서는 분산 값이 높을수록, 이상 정도가 높다는 것을 보여주고 있다. 구체적으로 설명하면, 도 6에있어서, 센서 A, B의 그래프는 도수 분포의 형상이 샤프하므로, 분산 값은 작은 값이 된다. 따라서, 도 8에 나타낸 그래프에 있어서, 센서 A, B의 분산 값이 작기 때문에, 센서 A, B의 진동 데이터는 정상으로 판정된다. 한편, 도 6에 있어서, 센서 C의 그래프는 도수 분포의 형상이 널찍하기 때문에, 분산 값은 높은 값이 된다. 따라서, 도 8에 나타내는 그래프에 있어서 센서 C의 분산 값이 커지기 때문에 센서 C의 진동 데이터는 이상(이상 레벨 4)으로 판정된다.
또한, 도 8에 나타낸 그래프에서는, 도수 분포의 분산 값을 감시(판정)값으로 해서 이상 레벨 1~4를 설정하고 있다. 도 8에 나타낸 그래프에서는, 이상 레벨이 높을수록 이상의 정도가 크다는 것을 나타내고 있다.
예를 들면, 미리 상처를 입힌 부품을 이용해서 감속기(10)를 구성하고, 이 감속기(10)의 진동 데이터를 이용하여 도수 분포의 분산 값을 구함으로써, 도 8에 나타내는 바와 같은 그래프를 작성할 수 있다. 구체적으로는, 상처의 정도가 「소」, 상처의 정도가 「중」, 상처의 정도가 「대」인 각각의 부품을 이용하여 감속기(10)를 구성한다. 그리고, 이와 같이 구성된 각 감속기(10)의 진동 데이터를 취득해서 각 감속기(10)의 가속도의 도수 분포의 분산 값을 구한다.
즉, 도 8에 나타낸 가로축의 이상 정도는, 미리 상처를 입힌 부품의 상처의 정도(소, 중, 대)에 대응하고 있고, 이상의 정도가 높을수록 상처의 정도가 커진다. 따라서, 도 8에 나타낸 그래프는, 이상 정도가 높을수록 가속도의 도수 분포의 분산 값(감시(판정)값)이 높아지고 있다. 이상 판정부(17)는, 도 8에 나타내는 바와 같은 그래프(판정기준)을 미리 작성해 둠으로써 감속기(10)의 이상 유무를 정확하게 판정할 수 있다.
또한, 이상 판정부(17)는, 주파수 해석의 결과(단계 S4~S6)인 파워 스펙트럼에 따라 감속기(10)의 이상의 종류를 특정할 수 있다. 감속기(10)의 이상의 종류란, 각 부품의 문제점으로, 예를 들면, 축, 베어링, 기어 등에 있어서의 상처, 균열, 마모, 부식 등이다. 또한, 오일의 이상일 수도 있다.
도 9는, 주파수 해석으로 구한 파워 스펙트럼의 일례를 설명하기 위한 그래프이며, 정상인 경우의 파워 스펙트럼(도 9의 상부 도면)과 이상인 경우의 파워 스펙트럼(도 9의 하부 도면)을 나타내고 있다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 이상인 경우의 파워 스펙트럼(도 9의 하부 도면)은, 정상인 경우의 파워 스펙트럼(도 9의 상부 도면)에 비해 파워 값이 높은 값으로 되어 있다. 특히, 이상인 경우의 파워 스펙트럼(도 9의 하부 도면)은, 특정 주파수에 있어서의 파워 값이 높아져 있다. 도 9의 하부 도면에 나타내는 예에서는, 30Hz 부근의 파워 값이 특히 높아져 있다. 이상 판정부(17)는, 파워 값이 높은 특정의 주파수를 이용함으로써, 감속기(10)의 이상의 종류(이상 개소라도 좋다. 이하 같다)를 특정할 수 있다.
예를 들면, 이상 판정부(17)에는, 이상을 나타내는 파워 스펙트럼과 감속기 (10)의 이상의 종류(이상 개소여도 좋다)를 대응시킨 이상 판정용 데이터가 미리 저장되어 있다. 즉, 이상 판정부(17)에는, 베어링에 상처가 있는 경우의 파워 스펙트럼, 기어에 상처가 있는 경우의 파워 스펙트럼 등, 감속기(10)의 이상의 종류(부품의 이상의 종류)에 대응하는 파워 스펙트럼의 데이터베이스가 미리 작성되어 있다. 또한, 이상 판정부(17)에는, 감속기(10)의 이상의 종류와, 해당 이상의 경우에 파워 값이 높아지는 주파수를 대응시킨 테이블이 저장되어 있어도 좋다.
이상 판정부(17)는, 주파수 해석부(14)에서 생성된 파워 스펙트럼을, 미리 저장되어 있는 이상 판정용 데이터와 대조함으로써 감속기(10)의 이상의 종류를 특정할 수 있다. 구체적으로는 파워 값이 높아져 있는 특정의 주파수를 이상 판정용 데이터와 대조함으로써 해당 특정의 주파수에 대응하는 이상의 종류를 특정할 수 있다.
도 4의 흐름도에 나타내는 바와 같이, 이상 판정부(17)가 이상 없음으로 판정한 경우(단계 S8 : No)는, 다시 단계 S2~S8의 동작을 반복한다. 한편, 이상 판정 부(17)가 이상 있음으로 판정한 경우(단계 S8 : Yes)는, 감속기(10)가 이상인 것을 나타내는 메시지를 표시부(18)에 표시한다.
또한, 상술한 통계 해석(단계 S3) 및 주파수 해석(단계 S4~S6)의 순서는, 어느 것이 먼저이어도 좋고, 또 동시에 실시해도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 실시의 형태에서는, 감속기의 하우징에 장착된 센서를 이용해서, 감속기의 하우징 표면에 있어서의 진동을 검출한다. 그리고, 센서에 의해 검출된 진동의 통계 해석과 주파수 해석을 수행하고, 이들 해석 결과를 바탕으로 해서 감속기의 이상 판정을 행한다. 따라서, 감속기의 이상을 정확하게 검지하는 것이 가능한 이상 검지 시스템, 및 이상 검지 방법을 제공할 수 있다.
즉, 본 실시의 형태에 따른 이상 검지 시스템에서는, 통계 해석부(12)에서의 통계 해석 결과에 따라서 감속기(10)의 이상의 유무를 판정할 수 있다. 또한, 주파수 해석부(14)에서 생성된 파워 스펙트럼을 근거로 해서 감속기(10)의 이상의 종류를 특정할 수 있다. 또한, 복수의 센서(11)의 통계 해석 결과 및 주파수 해석 결과에 따라서, 감속기(10)의 이상 개소를 특정할 수 있다. 이와 같이, 본 실시의 형태에 따른 이상 검지 시스템에서는, 통계 해석 결과 및 주파수 해석 결과를 이용해서 감속기의 이상 판정을 실시하고 있기 때문에 감속기의 이상(이상의 유무, 이상의 종류, 이상 개소)을 정확하게 검지할 수 있다.
이상, 본 발명을 상기 실시의 형태에 맞게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시의 형태의 구성에만 한정되는 것이 아니라, 본원 특허청구의 범위의 청구항의 발명의 범위 내에서 당업자이면 이룰 수 있는 각종 변형, 수정, 결합을 포함하는 것은 물론이다.
1; 이상(異常) 검지 시스템
10; 감속기
11_1,11_2,11_3; 센서
12; 통계 해석부
13; 전(前)처리부
14; 주파수 해석부
15; 피크 처리부
17; 이상 판정부
18; 표시부
21; 입력축
22; 베어링
25,26; 출력축
10; 감속기
11_1,11_2,11_3; 센서
12; 통계 해석부
13; 전(前)처리부
14; 주파수 해석부
15; 피크 처리부
17; 이상 판정부
18; 표시부
21; 입력축
22; 베어링
25,26; 출력축
Claims (9)
- 감속기의 이상(異常)을 검지(檢知)하기 위한 이상 검지 시스템이며,
상기 감속기의 하우징 표면의 복수 개소에 장착되고, 상기 감속기의 하우징 표면에서의 진동을 검출하기 위한 복수의 센서와,
상기 복수의 센서 각각에서 검출된 진동의 통계 해석을 행하는 통계 해석부와,
상기 복수의 센서 각각에서 검출된 진동의 주파수 해석을 행하는 주파수 해석부와,
상기 통계 해석의 결과와 상기 주파수 해석의 결과를 이용하여, 상기 감속기의 이상 판정을 행하는 이상 판정부를 구비하고,
상기 통계 해석부는, 상기 복수의 센서 각각에서 검출된 진동의 가속도를 이용하여 통계 해석을 행하고,
상기 주파수 해석부는, 상기 복수의 센서 각각에서 검출된 진동의 주파수에 대한 가속도의 크기를 나타내는 파워 스펙트럼을 생성하고,
상기 이상 판정부는,
상기 통계 해석의 결과에 따라서 상기 감속기의 이상의 유무를 판정하고,
상기 파워 스펙트럼에 근거하여 상기 감속기의 이상의 종류를 특정하고,
상기 복수의 센서의 상기 통계 해석의 결과 및 상기 주파수 해석의 결과에 근거하여 상기 감속기의 이상 개소를 특정하는, 이상 검지 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 통계 해석부는, 상기 센서에 의해 검출된 진동의 가속도의 크기의 도수 분포를 구하고,
상기 이상 판정부는, 상기 구한 도수 분포의 분산에 근거하여 상기 감속기의 이상의 유무를 판정하는, 이상 검지 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이상 판정부에는, 이상을 나타내는 파워 스펙트럼과 상기 감속기의 이상의 종류를 대응시킨 이상 판정용 데이터가 미리 저장되어 있고,
상기 이상 판정부는, 상기 주파수 해석부에서 생성된 상기 파워 스펙트럼을 상기 미리 저장되어 있는 이상 판정용 데이터와 대조함으로써, 상기 감속기의 이상의 종류를 특정하는, 이상 검지 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 감속기의 하우징은 상자형이며,
상기 센서는, 상기 하우징의 모서리부 근방에 있어서, 당해 모서리부를 구성하는 3개의 면에 각각 장착되어 있으며,
상기 각각의 센서를 이용하여 상기 하우징의 상기 모서리부 근방에서의 3축 방향의 가속도를 측정하는, 이상 검지 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 각각의 센서는, 상기 감속기의 입력축 측의 면의 상측 및 상기 감속기의 출력축 측의 면의 상측 중 적어도 한쪽에 장착되어 있는, 이상 검지 시스템.
- 감속기의 이상을 검지하기 위한 이상 검지 방법이며,
상기 감속기의 하우징 표면의 복수 개소에 장착된 복수의 센서를 이용하여 상기 감속기의 하우징 표면에서의 진동을 검출하는 공정과,
상기 복수의 센서 각각에서 검출된 진동의 통계 해석을 행하는 공정과,
상기 복수의 센서 각각에서 검출된 진동의 주파수 해석을 행하는 공정과,
상기 통계 해석의 결과와 상기 주파수 해석의 결과를 이용하여, 상기 감속기의 이상 판정을 행하는 공정을, 구비하고,
상기 통계 해석을 행하는 공정에 있어서, 상기 복수의 센서 각각에서 검출된 진동의 가속도를 이용하여 통계 해석을 행하고,
상기 주파수 해석을 행하는 공정에 있어서, 상기 복수의 센서 각각에서 검출된 진동의 주파수에 대한 가속도의 크기를 나타내는 파워 스펙트럼을 생성하고,
상기 이상 판정을 행하는 공정은,
상기 통계 해석의 결과에 따라서 상기 감속기의 이상의 유무를 판정하는 공정과,
상기 파워 스펙트럼에 근거하여 상기 감속기의 이상의 종류를 특정하는 공정과,
상기 복수의 센서의 상기 통계 해석의 결과 및 상기 주파수 해석의 결과에 근거하여 상기 감속기의 이상 개소를 특정하는 공정을, 구비하는 이상 검지 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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