TWI763130B - 預知保養判定裝置及預知保養判定方法 - Google Patents

預知保養判定裝置及預知保養判定方法 Download PDF

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TWI763130B
TWI763130B TW109140316A TW109140316A TWI763130B TW I763130 B TWI763130 B TW I763130B TW 109140316 A TW109140316 A TW 109140316A TW 109140316 A TW109140316 A TW 109140316A TW I763130 B TWI763130 B TW I763130B
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竹内雄一
中村隼平
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日商芝浦機械股份有限公司
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Abstract

本發明之預知保養判定裝置(12a)之第1差分值算出部(521)取得設置於齒輪箱(30)(機器)之金屬殼體(殼體)之表面之AE感測器(20)之AE輸出(M(t))，並算出特定時間份額之AE輸出之最大值(Smax1)與最小值(Smin1)之差分值(δ 1)(第1差分值)。平均值算出部(522)算出特定時間份額之AE輸出之平均值(Save)。而後，第2差分值算出部(523)自特定時間份額之AE輸出中，算出未達平均值(Save)之AE輸出之最大值(Smax2)與最小值(Smin1)之差分值(δ 2)(第2差分值)。第1比率算出部(524)算出第1差分值對於第2差分值之比率(R1)(第1比率)。而後，於比率(R1)為第1特定值(ε 1)以上時，報知部(54)報知於齒輪箱(30)有發生異常之虞。

Description

預知保養判定裝置及預知保養判定方法
本發明係關於一種預測機器發生異常之預知保養判定裝置及預知保養判定方法。
業已知悉在固體材料變形時，將至該時為止蓄積之應變能作為音波(AE波)而放出之現象。而且，先前，業已知悉藉由AE感測器檢測AE波，並對其波形進行分析，而檢測齒輪之損傷之損傷檢測裝置。
例如，專利文獻1所記載之齒輪之損傷檢測裝置藉由對AE感測器之輸出進行分析，並檢測特定之頻率區域之信號強度，而檢測齒輪產生損傷。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-42151號公報
然而，於專利文獻1之損傷檢測裝置中，存在若於機器實際上未發生損傷等之異常，則無法檢測到該異常之問題。因而，當檢測到異常時，必須立即停止機器，並進行異常部位之檢查或維修、消耗零件(軸承或密封零件等)之更換、清理等。因此，必須以未預期到之時序停止機器，有可能必須進行不僅停止該機器，而且停止生產線等之措施。藉此，有可能對生產工序產生較大之影響。
本發明係鑒於上文而完成者，目的在於提供一種能夠於實際發生異常前報知對機器之動作造成影響之異常發生之預知保養判定裝置及預知保養判定方法。
為了解決上述之問題，達成目的，而本發明之預知保養判定裝置之特徵在於具備：AE感測器，其設置於機器之殼體之表面；第1差分值算出部，其取得前述AE感測器之輸出，並算出特定時間份額之前述輸出之最大值與最小值之第1差分值；平均值算出部，其算出前述特定時間份額之前述輸出之平均值；第2差分值算出部，其算出前述特定時間份額之前述輸出中之未達前述平均值之輸出之最大值與最小值之第2差分值；第1比率算出部，其算出前述第1差分值對於前述第2差分值之比率；及報知部，其於前述第1比率算出部算出之比率為第1特定值以上時，進行前述機器之預知保養相關之報知。
又，本發明之預知保養判定裝置之特徵在於具備：第1差分值算出 部，其取得設置於機器之殼體之表面之AE感測器之輸出，並算出特定時間份額之前述輸出之最大值與最小值之第1差分值；第3差分值算出部，其算出前述特定時間份額之前述輸出中之於去除對於前述最大值為特定比例以上之輸出後剩餘之輸出之最大值與最小值之第3差分值；第2比率算出部，其算出前述第1差分值對於前述第3差分值之比率即第2比率；及報知部，其於前述第2比率為第2特定值以上時，報知於前述機器有發生異常之虞。
又，本發明之預知保養判定裝置之特徵在於具備：第1差分值算出部，其取得設置於機器之殼體之表面之AE感測器之輸出，並算出特定時間份額之前述輸出之最大值與最小值之第1差分值；平均值算出部，其算出前述特定時間份額之前述輸出之平均值；第3比率算出部，其算出前述第1差分值對於前述平均值之比率即第3比率；及報知部，其基於在各軸取前述第1差分值與前述第3比率之二維圖，報知於前述機器有發生異常之虞。
本發明之預知保養判定裝置能夠於實際發生異常前、亦即於檢測到異常之徵兆之時點，報知對機器之動作造成影響之異常發生。因而，能夠預設進行機器之檢查或維修、消耗零件之更換、清理等之時序。因而，機器停止之期間藉由使其他之機器作動等，而能夠維持生產線之作動狀態。
10a,10b,10c,10d,10e:預知保養判定系統
12a,12b,12c,12d,12e:預知保養判定裝置
13:控制部
13a:CPU
13b:ROM
13c:RAM
14:記憶部
15:匯流排線
16:周邊機器控制器
17:A/D轉換器
18:顯示器件
19:操作器件
20,21a,21b:AE感測器
20a:防護罩
20b:受波面
20c:磁性體
20d:蒸鍍膜
20e:壓電元件
20f:蒸鍍膜
20g:連接器
22,23a,23b:馬達
30,31a,31b:齒輪箱(機器)
30a:金屬殼體
32:輸出軸
40,41a,41b:擠出機
42:螺桿
42a:第1螺桿部
42b:第2螺桿部
42c:第3螺桿部
44:筒體部
44a:第1筒體部
44b:第2筒體部
44c:第3筒體部
46:插通孔
47:材料供給口
48:噴出口
49:加熱器
51:信號取得部
52a,52b,52c,52d:信號分析部
53a:第1判定部
53b:第2判定部
53c:第3判定部
53d:第4判定部
54:報知部
55:信號取得部
60a,60b:圖
70:振動感測器(加速度感測器)
80a,80b:二維圖
100:網路
520:振動加速度判定部
521:第1差分值算出部
522:平均值算出部
523:第2差分值算出部
524:第1比率算出部
525:異常值去除部
526:第3差分值算出部
527:第2比率算出部
528:第3比率算出部
C:軸間距離
D:檢測信號
L:全長
L1,L2,L3:長度
M(t),M1(t),M2(t):AE輸出
P:AE產生源
P1:控制程式
Q:固體材料
R1:比率(第1比率)
R2:比率(第2比率)
R3:比率(第3比率)
Save:平均值
Smax1,Smax2,Smax3:最大值
Smin1:最小值
t:時刻
Td1:差分值第1臨限值
Td2:差分值第2臨限值
Td3:差分值第3臨限值
Tr1:比率第1臨限值
Tr2:比率第2臨限值
Ts1:信號輸出臨限值
U:特定比例
W:AE波
W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W11,W12,W13,W14,W15,W16:區域
δ 1:差分值(第1差分值)
δ 2:差分值(第2差分值)
δ 3:差分值(第3差分值)
ε 1:第1特定值
ε 2:第2特定值
ε 3:第3特定值
圖1(a)、(b)係聲頻發射及AE感測器之說明圖。
圖2係利用第1實施形態之預知保養判定裝置之預知保養判定系統之整體構成圖。
圖3係第1實施形態之擠出機之構造圖。
圖4係第1實施形態之預知保養判定裝置之硬體構成圖。
圖5係第1實施形態之預知保養判定裝置之功能構成圖。
圖6係第1實施形態之預知保養判定方法之說明圖。
圖7係顯示第1實施形態之預知保養判定裝置進行之處理之流程之一例的流程圖。
圖8係第2實施形態之預知保養判定裝置之功能構成圖。
圖9係第2實施形態之預知保養判定方法之說明圖。
圖10係顯示第2實施形態之處理之流程之一例的流程圖。
圖11係利用第3實施形態之預知保養判定裝置之預知保養判定系統之整體構成圖。
圖12係第3實施形態之預知保養判定裝置之功能構成圖。
圖13係顯示第3實施形態之判定基準之一例之圖。
圖14係顯示在第3實施形態中信號分析部與第3判定部進行之處理之流程之一例的流程圖。
圖15係利用第4實施形態之預知保養判定裝置之預知保養判定系統之整體構成圖。
圖16係第4實施形態之預知保養判定裝置之功能構成圖。
圖17係顯示振動加速度大於第3特定值之情形之判定基準之一例的圖。
圖18係顯示在第4實施形態中信號分析部與第4判定部進行之處理之流程之一例的流程圖。
圖19係顯示第5實施形態之預知保養判定系統之系統構成之一例的系統方塊圖。
[聲頻發射(AE：Acoustic Emission)之說明]
於實施形態之說明前，針對為了進行機器之預知保養之判定而使用之聲頻發射(以下稱為AE)進行說明。所謂AE係在固體材料變形時，將至該時為止蓄積之應變能作為音波(彈性波、AE波)而放出之現象。藉由檢測該AE波，而可預測固體材料之異常。AE波之頻帶據說為數10kHz~數MHz左右，且具有以一般之振動感測器或加速度感測器無法檢測之頻帶。因而，為了檢測AE波，而利用專用之AE感測器。針對AE感測器，於後文詳細敘述。
圖1係聲頻發射及AE感測器之說明圖。如圖1(a)所示，若於固體材料Q之內部之AE產生源P發生變形或接觸、摩擦等，則產生AE波W。AE波W自AE產生源P呈放射狀擴展，於固體材料Q之內部以與該固體材料Q相應之速度傳遞。
於固體材料Q之內部傳遞之AE波W係由設置於固體材料Q之表面之AE感測器20檢測。而後，AE感測器20輸出檢測信號D。檢測信號D由於係表示振動之信號，故係具有正負之值之交流信號。然而，由於在直接對 檢測信號D(AE波W)進行各種運算時難以處理，故一般而言將檢測信號D之負的部分作為已進行半波整流之整流波形而處理。又，於對AE波W進行分析時，一般而言，將其作為將整流波形之平方值以特定之時間平均化後取得平方根之值、亦即均方根值(RMS(Root Mean Square)值)而處理。
由於雖然AE波W之傳遞速度在縱波與橫波中不同(縱波快於橫波)，但若考量固體材料Q之大小(傳遞距離)，則可忽視該差，故於本實施形態中，不進行縱波與橫波之區別。亦即，在不區別縱波與橫波下，將在特定之時間內檢測到之AE波W作為測定信號而設為分析之對象。
AE感測器20係如圖1(b)所示般由防護罩20a內包。而且，於AE感測器20之底面，形成接收AE波W之受波面20b。受波面20b係由絕緣物形成。又，於防護罩20a之底面附近設置磁性體20c，AE感測器20藉由磁性體20c，而固定於成為預知保養之對象之機器30之金屬殼體30a。此時，受波面20b以密接於機器30之金屬殼體30a之表面之狀態設置。
於受波面20b之上部形成銅等之蒸鍍膜20d。而且，於蒸鍍膜20d之上部設置鋯鈦酸鉛(PZT)等之壓電元件20e。壓電元件20e經由受波面20b接收AE波W，並輸出與該AE波W相應之電信號。壓電元件20e輸出之電信號經由蒸鍍膜20f及連接器20g，作為檢測信號D而輸出。此外，由於檢測信號D較微弱，故為了抑制因雜訊之混入所致之影響，而於AE感測器20之內部設置前置放大器(在圖1(b)中未圖示)，可將檢測信號D於預先放大後輸出。
AE由於因微細之損傷或摩擦亦產生，故能夠在早期發現機器之異常之徵兆。又，AE波W自AE產生源P放射狀擴展，故若為金屬製之殼體，則藉由設置AE感測器20，而在殼體之任一位置均可觀測AE波W而取得檢測信號D。此外，檢測信號D之具體的分析方法於後文敘述。又，由於AE感測器20根據種類而可檢測到之信號之頻帶不同，故在選定所使用之AE感測器20時，較理想為考量成為計測對象之機器之材質等。
以下，基於圖式，詳細說明本發明之預知保養判定裝置及預知保養判定方法之實施形態。此外，並非由該等實施形態限定本發明。又，於下述實施形態之構成要素中包含熟悉此項技術者可置換且可容易想到之要素、或實質上相同之要素。
[第1實施形態]
本發明之第1實施形態係檢測並報知機器發生異常之徵兆之預知保養判定裝置12a之例。
[預知保養判定裝置之概略構成之說明]
首先，利用圖2，針對利用本實施形態之預知保養判定裝置12a之預知保養判定系統10a之整體構成進行說明。圖2係利用第1實施形態之預知保養判定裝置之預知保養判定系統之整體構成圖。此外，預知保養判定系統10a係將本發明之預知保養判定裝置12a應用於將馬達22之旋轉驅動力減速並驅動擠出機40之齒輪箱30之預知保養之判定。此外，齒輪箱30係 機器30之一例。齒輪箱30由複數個齒輪嚙合而構成，將連接於輸入側之馬達22之旋轉驅動力減速，並傳遞至輸出側。預知保養判定系統10a檢測並報知於齒輪發生之電裂或摩耗、及支承齒輪之軸之摩耗等之異常之徵兆。此外，以下所說明之裝置構成為一例，成為預知保養之對象之機器並非係限定於齒輪箱30者。又，齒輪箱30之驅動對象並非係限定於擠出機40者。此外，擠出機40之概要於後文敘述(參照圖3)。
預知保養判定裝置12a取得設置於連接於擠出機40之齒輪箱30之金屬殼體30a之表面之AE感測器20之輸出。而後，預知保養判定裝置12a藉由對AE感測器20之輸出進行分析，而進行齒輪箱30之預知保養。
此外，利用具有可檢測於金屬殼體30a之內部傳遞之AE波W之頻帶之感測器，而作為AE感測器20。尤其是，於所檢測之AE波W之頻帶為已知之情形下，較理想為利用對該頻帶具有較高之感度之AE感測器20。例如，於本實施形態中，利用對包含150kHz之頻帶具有較高之感度之AE感測器20。
又，雖然AE感測器20對於齒輪箱30之金屬殼體30a之安裝位置無關緊要，但較理想為安裝於齒輪箱30容易發生異常之部位之附近。例如，AE感測器20較理想為安裝於齒輪箱30之輸出軸之附近。
進行完預知保養相關之判定之結果為，若判定為於齒輪箱30存在發生異常之徵兆，則預知保養判定裝置12a藉由圖2之未圖示之監視器或揚聲 器等，報知存在發生異常之徵兆。
[擠出機之構造之說明]
圖3係第1實施形態之擠出機之構造圖。擠出機40藉由伴隨著相應於齒輪箱30之輸出而被旋轉驅動之輸出軸32之旋轉，使設置於將該輸出軸32延長之位置之螺桿42旋轉，而例如混練樹脂原料與粉體狀之填充劑。尤其是，圖3所示之擠出機40係具備以軸間距離C設置之2個輸出軸32之雙軸擠出機。
2個輸出軸32於筒體部44之內部保持一定之軸間距離C而平行配置。而且，於各輸出軸32連接有2個螺桿42之基部，該等2個螺桿42一面相互嚙合一面朝同方向旋轉。輸出軸32將由齒輪箱30減速之馬達22之旋轉傳遞至螺桿42。螺桿42例如以每分鐘300轉等之速度旋轉。
於筒體部44之內部，設置有供各螺桿42插入之圓筒狀之2個插通孔46。插通孔46係沿筒體部44之長度方向設置之孔，且圓筒之一部分重合，以可供相互嚙合之2個螺桿42插。於筒體部44之長度方向之一端側設置有用於將經混練之顆粒狀之樹脂原料與粉體狀之填充劑之材料供給至插通孔46之材料供給口47。於筒體部44之長度方向之另一端側設置有噴出於通過插通孔46之期間經混練之材料之噴出口48。於筒體部44之外周設置有藉由將筒體部44加熱而將供給至插通孔46之材料加熱之加熱器49。
螺桿42自設置有材料供給口47之筒體部44之一端側朝向設置有噴出 口48之筒體部44之另一端側，具有第1螺桿部42a、第2螺桿部42b、第3螺桿部42c。雖然省略詳細之說明，但為了均一地混練材料，而第1螺桿部42a、第2螺桿部42b、第3螺桿部42c具有互不相同之形狀。
筒體部44亦同樣地自設置有材料供給口47之一端側朝向設置有噴出口48之另一端側，與螺桿42之第1螺桿部42a、第2螺桿部42b、第3螺桿部42c對應地，具有：第1筒體部44a、第2筒體部44b、第3筒體部44c。螺桿42與筒體部44之間隙形成為自齒輪箱30側朝向噴出口48側漸小。藉此，自材料供給口47供給之材料被更進一步均一地混練。
筒體部44之長度方向之全長L、第1筒體部44a與第1螺桿部42a之長度L1、第2筒體部44b與第2螺桿部42b之長度L2、第3筒體部44c與第3螺桿部42c之長度L3係相應於混練之材料而適宜決定。
於螺桿42之前端附近，熔融之樹脂以成為均一之方式被混練。而且，通過螺桿42之熔融樹脂以被均一地混練之狀態自噴出口48噴出。
[預知保養判定裝置之硬體構成之說明]
其次，利用圖4，針對預知保養判定裝置12a之硬體構成進行說明。圖4係第1實施形態之預知保養判定裝置之硬體構成圖。
預知保養判定裝置12a具備：控制部13、記憶部14、及周邊機器控制器16。
控制部13具備：CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)13a、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)13b、及RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)13c。CPU 13a經由匯流排線15與ROM 13b、及RAM 13c連接。CPU 13a讀出記憶於記憶部14之控制程式P1，並在RAM 13c展開。CPU 13a藉由依照在RAM 13c展開之控制程式P1進行動作，而對控制部13之動作進行控制。亦即，控制部13具有基於控制程式P1而動作之一般之電腦之構成。
控制部13進一步經由匯流排線15與記憶部14、及周邊機器控制器16連接。
記憶部14係即便切斷電源亦保持記憶資訊之快閃記憶體等之非揮發性記憶體、或HDD(Hard Disk Drive，硬碟機)等。記憶部14記憶：包含控制程式P1之程式、及AE輸出M(t)。控制程式P1係用於使控制部13所具備之功能得以發揮之程式。AE輸出M(t)係以A/D轉換器17將AE感測器20所輸出之檢測信號D之均方根值轉換為數位信號之信號。
此外，控制程式P1可預先組入至ROM 13b而被提供。又，控制程式P1可構成為以可安裝於控制部13之形式或可由控制部13執行之形式之檔案，記錄於CD-ROM、軟磁碟(FD)、CD-R、DVD(Digital Versatile Disc，數位多功能光碟)等之以電腦可讀取之記錄媒體而提供。進而，可構成為將控制程式P1儲存於連接於網際網路等網路之電腦上，藉由經由網 路下載而提供。又，可構成為經由網際網路等網路提供或發佈控制程式P1。
周邊機器控制器16與A/D轉換器17、顯示器件18、及操作器件19連接。周邊機器控制器16基於來自控制部13之指令，控制所連接之各種硬體之動作。
A/D轉換器17將AE感測器20所輸出之檢測信號D轉換為數位信號，並輸出AE輸出M(t)。
顯示器件18為例如液晶顯示器。顯示器件18顯示預知保養判定裝置12a之動作狀態相關之資訊。又，顯示器件18於預知保養判定裝置12a檢測到齒輪箱30(機器)之異常之徵兆時，進行報知。
操作器件19係與例如顯示器件18重疊之觸控面板。操作器件19取得預知保養判定裝置12a之設定或操作相關之操作資訊。
[預知保養判定裝置之功能構成之說明]
其次，利用圖5，針對預知保養判定裝置12a之功能構成進行說明。圖5係顯示第1實施形態之預知保養判定裝置之功能構成圖。預知保養判定裝置12a之控制部13藉由使控制程式P1在RAM 13c展開並動作，而使圖5所示之信號取得部51、信號分析部52a、第1判定部53a、及報知部54實現為功能部。
信號取得部51取得AE感測器20所輸出之檢測信號D。信號取得部51具備放大器，將檢測信號D放大，且具備A/D轉換器，將作為類比信號之檢測信號D之均方根值轉換為作為數位信號之AE輸出M(t)。
信號分析部52a對AE輸出M(t)進行分析，並算出用於判定是否於齒輪箱30觀察到異常之徵兆之評估值。
信號分析部52a更具備：第1差分值算出部521、平均值算出部522、第2差分值算出部523、及第1比率算出部524。
第1差分值算出部521算出特定時間份額(例如10秒鐘)之AE輸出M(t)之最大值Smax1與最小值Smin1之差分值δ 1=Smax1-Smin1(第1差分值)。此外，特定時間只要基於預知保養判定裝置12a之計算能力等決定為適切之值即可。
平均值算出部522算出特定時間份額之AE輸出M(t)之平均值Save。
第2差分值算出部523自特定時間份額之AE輸出M(t)中，算出未達平均值Save之AE輸出M(t)之最大值Smax2與最小值Smin1之差分值δ 2=Smax2-Smin1(第2差分值)。
第1比率算出部524算出第1差分值對於第2差分值δ 2之比率R1=δ 1/ δ 2。比率R1(第1比率)係由信號分析部52a算出。比率R1為前述之評估值。
第1判定部53a判定第1比率算出部524所算出之比率R1是否為第1特定值ε 1以上。
報知部54於第1判定部53a判定為比率R1為第1特定值ε 1以上時，進行齒輪箱30(機器)之預知保養相關之報知。具體而言，報知部54藉由在顯示器件18顯示在齒輪箱30觀察到異常之徵兆，而進行報知。此外，報知部54之報知方法並不限定於此，可藉由使圖4中未圖示之指示器點亮或閃爍而進行報知，亦可藉由自圖4中未圖示之揚聲器或蜂鳴器輸出音或聲音而進行報知。
[預知保養判定方法之說明]
根據發明人等之評估實驗，將於作為評估對象之齒輪箱30發生明顯之異常(例如，於內置於齒輪箱30之齒輪受損傷等)之情形之AE輸出M1(t)、與該齒輪箱30為正常之情形之AE輸出M2(t)進行比較，可知AE輸出M1(t)之最大值與最小值之差分值對於AE輸出M2(t)之最大值與最小值之差分值之比率為約5。進而，由於已知齒輪箱30之異常越進展，該比率成為越大之值，故可知較理想為於該比率達到5之前，例如當成為3左右時，判定為於齒輪箱30存在異常之徵兆。
進而，根據發明人等之評估，可知該齒輪箱30為正常之情形之AE輸 出M2(t)之最大值與最小值之差分值對於在齒輪箱30發生異常之情形之AE輸出M1(t)之未達平均值Save之輸出之最大值與最小值之差分值之比率伴隨著齒輪箱30之異常之進行而增大。
因而，發明人等判斷出為了捕捉異常之徵兆並進行報知，而以下為適切，即：於AE輸出M(t)之最大值與最小值之差分值對於AE輸出M(t)之未達平均值Save之輸出之最大值與最小值之差分值之比率達到前述之第1特定值ε 1時，判定為存在異常之徵兆。此外，第1特定值ε 1之值只要預先進行評估實驗等，設定為與成為評估對象之齒輪箱30相應之值即可。
其次，利用圖6，說明預知保養判定裝置12a進行用於預知保養之判定、亦即是否於齒輪箱30觀察到異常之徵兆之判定之方法。圖6係第1實施形態之預知保養判定方法之說明圖。
圖6所示之圖60a係預知保養判定裝置12a之信號取得部51所取得之來自AE感測器20之AE輸出M(t)之一例。圖6之橫軸表示時刻t，縱軸表示AE感測器20之AE輸出M(t)之均方根值(RMS值)。此外，雖然來自AE感測器20之AE輸出以連續波形輸出，但圖60a係設為以特定之時間間隔對該連續波形進行取樣之散佈圖者。此外，信號取得部51於馬達22、齒輪箱30、及擠出機40均作動之狀態下，取得來自AE感測器20之AE輸出M(t)。
信號分析部52a對AE輸出M(t)，進行以下之信號處理。首先，第1差分值算出部521算出AE輸出M(t)之特定時間份額、例如圖6所示之10秒鐘 之最大值Smax1與最小值Smin1之差分值δ 1=Smax1-Smin1(第1差分值)。
其次，平均值算出部522算出特定時間份額(例如10秒份額)之AE輸出M(t)之平均值Save。
進而，第2差分值算出部523算出於自特定時間分之輸出AE(t)中去除超過平均值Save之AE輸出M(t)後剩餘之AE輸出M(t)之最大值Smax2與最小值Smin1之差分值δ 2=Smax2-Smin1(第2差分值)。
而後，第1比率算出部524算出第1差分值δ 1對於第2差分值δ 2之比率R1(第1比率)。亦即，第1比率算出部524藉由R1=δ 1/δ 2而算出比率R1。
第1判定部53a判定第1比率算出部524所算出之比率R1是否為第1特定值ε 1以上。而後，於判定為比率R1為第1特定值ε 1以上時，報知部54對顯示器件18(參照圖4)，進行顯示檢測到齒輪箱30之異常之徵兆之報知。
預知保養判定裝置12a於齒輪箱30及擠出機40動作之期間，始終進行上述之處理。而且，每隔特定時間、例如10秒，進行由於第1判定部53a進行之判定與報知部54之報知。
此外，判定及報知之時序並不限定於此。亦即，可基於遍及過去之特定時間之AE輸出M(t)之判定結果，以特定之時間間隔進行報知。例如，可以一秒一次等之時序，進行基於過去之遍及特定時間(例如10秒)之AE輸出M(t)之判定結果之報知。
[預知保養判定裝置進行之處理之流程之說明]
其次，利用圖7，說明第1實施形態之預知保養判定裝置12a所進行之處理之流程。圖7係顯示第1實施形態之預知保養判定裝置所進行之處理之流程之一例的流程圖。
信號取得部51自記憶部14，取得特定時間份額之AE輸出M(t)(步驟S11)。
第1差分值算出部521算出特定時間份額之AE輸出M(t)之最大值Smax1、與最小值Smin1之第1差分值δ 1(步驟S12)。
平均值算出部522算出特定時間份額之AE輸出M(t)之平均值Save(步驟S13)。
第2差分值算出部523自特定時間份額之AE輸出M(t)中，算出未達平均值Save之AE輸出M(t)之最大值Smax2與最小值Smin1之第2差分值δ 2(步驟S14)。
第1比率算出部524算出第1差分值δ 1對於第2差分值δ 2之比率R1(第1比率)(步驟S15)。
第1判定部53a判定第1比率R1是否為第1特定值ε 1以上(步驟S16)。若判定為第1比率R1為第1特定值ε 1以上(步驟S16：是)，則前進至步驟S17。另一方面，若未判定為第1比率R1為第1特定值ε 1以上(步驟S16：否)，則返回步驟S11。
若於步驟S16中判定為是，則報知部54進行表示齒輪箱30之預知保養相關之報知、亦即觀察到異常之徵兆之報知。之後，預知保養判定裝置12a結束圖7之處理。
如以上所說明般，於第1實施形態之預知保養判定裝置12a中，第1差分值算出部521取得設置於齒輪箱30(機器)之金屬殼體30a(殼體)之表面之AE感測器20之AE輸出M(t)，並算出特定時間份額之AE輸出M(t)之最大值Smax1與最小值Smin1之差分值δ 1(第1差分值)。平均值算出部522算出特定時間份額之AE輸出M(t)之平均值Save。而後，第2差分值算出部523自特定時間份額之AE輸出M(t)中，算出未達平均值Save之AE輸出M(t)之最大值Smax2與最小值Smin1之差分值δ 2(第2差分值)。第1比率算出部524算出差分值δ 1對於差分值δ 2之比率R1(第1比率)。而後，於比率R1為第1特定值ε 1以上時，報知部54報知於齒輪箱30有發生異常之虞。藉此，預知保養判定裝置12a由於在檢測到較當於齒輪箱30引起明顯之異常時產生之AE輸出M(t)為小之AE輸出M(t)之時點進行報知，故能夠於引起 對齒輪箱30之動作造成影響前進行報知。
又，第1實施形態之預知保養判定裝置12a進行驅動擠出機40之齒輪箱30(機器)之預知保養之判定。因而，由於能夠於引起對齒輪箱30或擠出機40之動作造成影響之異常前進行報知，故能夠預先計畫停止擠出機40並進行齒輪箱30之檢查或維修、消耗零件之更換、清理等之時序。藉此，能夠防止生產線於未預期到之時序之停止。
又，於第1實施形態之預知保養判定裝置12a中，一般不進行當對AE波W進行分析時進行之頻率分析。因而，能夠減輕對AE輸出M(t)進行分析時之處理之負載。
[第2實施形態]
本發明之第2實施形態係預知保養判定系統10b(未圖示)所具備、且檢測並報知機器發生異常之徵兆之預知保養判定裝置12b之例。預知保養判定裝置12b具備與前述之預知保養判定裝置12a不同之預知保養之判定方法。
[預知保養判定裝置之功能構成之說明]
利用圖8，針對預知保養判定裝置12b之功能構成進行說明。圖8係顯示第2實施形態之預知保養判定裝置之功能構成圖。預知保養判定裝置12b之控制部13藉由使控制程式P2(未圖示)在RAM 13c展開並動作，而使圖8所示之信號取得部51、信號分析部52b、第2判定部53b、及報知部54 實現為功能部。
信號取得部51與報知部54之功能與前述之預知保養判定裝置12a相同。
信號分析部52b對信號取得部51所取得之AE感測器20之輸出進行分析，並算出用於判定是否於齒輪箱30觀察到異常之徵兆之評估值。
信號分析部52b更具備：第1差分值算出部521、異常值去除部525、第3差分值算出部526、及第2比率算出部527。
第1差分值算出部521之功能與前述之預知保養判定裝置12a相同。
異常值去除部525自特定時間份額之AE輸出M(t)去除對於該輸出之最大值Smax1為特定比例U以上之輸出。特定比例U係基於預先之評估實驗等而決定，設定為例如30%等。此外，特定比例U係預先進行評估實驗等，設定為與成為評估對象之齒輪箱30相應之值。細節於後文敘述。
第3差分值算出部526算出異常值去除部525之輸出之最大值Smax3與最小值Smin1之差分值δ 3=Smax3-Smin1(第3差分值)。
第2比率算出部527算出第1差分值δ 1對於第3差分值δ 3之比率R2=δ 1/δ 3。比率R2(第2比率)係由信號分析部52b算出之前述之評估值。
第2判定部53b判定第2比率算出部527所算出之比率R2是否為第2特定值(例如3)以上。
[預知保養判定方法之說明]
其次，利用圖9，說明預知保養判定裝置12b進行用於預知保養之判定、亦即是否於齒輪箱30觀察到異常之徵兆之判定之方法。圖9係第2實施形態之預知保養判定方法之說明圖。
圖9所示之圖60b係預知保養判定裝置12a之信號取得部51所取得之來自AE感測器20之AE輸出M(t)之一例。圖9之橫軸表示時刻t，縱軸表示AE感測器20之AE輸出M(t)之均方根值(RMS值)。此外，雖然來自AE感測器20之AE輸出以連續波形輸出，但圖60b係設為以特定之時間間隔對該連續波形進行取樣之散佈圖者。
第1差分值算出部521算出AE輸出M(t)之特定時間份額、例如圖9所示之10秒鐘之最大值Smax1與最小值Smin1之差分值δ t=Smax1-Smin1(第1差分值)。
其次，異常值去除部525自特定時間份額之AE輸出M(t)去除對於該AE輸出M(t)之最大值Smax1為特定比例U以上之輸出。
而後，第3差分值算出部526算出於異常值去除部525自特定時間份額 之AE輸出M(t)去除對於該AE輸出M(t)之最大值Smax1為特定比例U以上之輸出後剩餘之輸出之最大值Smax3與最小值Smin1之差分值δ 3=Smax3-Smin1(第3差分值)。
第2比率算出部527算出第1差分值δ 1對於第3差分值δ 3之比率R2(第2比率)。亦即，第2比率算出部527藉由R2=δ 1/δ 3而算出比率R2。
第1判定部53a判定第2比率算出部527所算出之比率R2是否為第2特定值ε 2以上。而後，於判定為比率R2為第2特定值ε 2以上時，報知部54對顯示器件18(參照圖4)，進行顯示檢測到齒輪箱30之異常之徵兆之報知。
預知保養判定裝置12b於齒輪箱30及擠出機40動作之期間，始終進行上述之處理。而且，每隔特定時間、例如每隔10秒，進行由於第2判定部53b進行之判定與報知部54之報知。
此外，判定及報知之時序並非係限定於此者。亦即，可基於過去之特定時間之AE輸出M(t)之判定結果，以特定之時間間隔進行報知。例如，可以一秒一次等之時序，進行基於過去之特定時間(例如10秒)之AE輸出M(t)之判定結果之報知。
此外，於第2實施形態中，特定比例U及第2特定值ε 2之值係預先進行評估實驗等，設定為與成為評估對象之齒輪箱30相應之值。
根據發明人等之評估實驗，如前述般，可知於該齒輪箱30發生明顯之異常之情形之AE輸出M1(t)之最大值與最小值之差分值對於作為評估對象之齒輪箱30為正常之情形之AE輸出M2(t)之最大值與最小值之差分值之比率為約5。進而，由於已知齒輪箱30之異常越進展，該比率成為越大之值，故可知較理想為於該比率達到5之前，例如當成為3左右時，判定為於齒輪箱30存在異常之徵兆。
進而，根據發明人等之評估，可知齒輪箱30為正常之狀態之情形之AE輸出M2(t)之最大值與最小值之差分值，與自在齒輪箱30發生異常之情形之AE輸出M1(t)去除AE輸出M1(t)之上位約30%之資料之輸出之最大值與最小值之差分值大致相等。
因而，發明人等判斷出為了捕捉異常之徵兆並進行報知，而以下為適切，即：於AE輸出M(t)之最大值與最小值之差分值對於自AE輸出M(t)去除上位約30%之資料之情形之最大值與最小值之差分值之比率達到約3(對應於前述之第2特定值ε 2)時，判定為存在異常之徵兆。
又，將第1實施形態所說明之評估方法、與第2實施形態所說明之評估方法進行比較，於將AE輸出M(t)、與自該AE輸出M(t)去除上位之資料而得之資料進行比較之點上，可視為大致等效之分析方法。因而，可應用任一方法進行判定，但第2實施形態所記載之方法、亦即基於去除AE輸出M(t)之上位之特定比例之資料而得之資料進行判定之方法之分析處理之計 算量可減少平均值之算出為不必要之份額。
[預知保養判定裝置進行之處理之流程之說明]
其次，利用圖10，說明第2實施形態之預知保養判定裝置12b進行處理之流程。圖10係顯示第2實施形態之預知保養判定裝置進行之處理之流程之一例的流程圖。
信號取得部51自記憶部14取得特定時間份額之AE輸出M(t)(步驟S21)。
第1差分值算出部521算出特定時間份額之AE輸出M(t)之最大值Smax1、與最小值Smin1之第1差分值δ 1(步驟S22)。
異常值去除部525去除對於特定時間份額之AE輸出M(t)之最大值Smax1為特定比例U以上之AE輸出M(t)(步驟S23)。
第3差分值算出部526算出異常值去除部525去除特定之AE輸出M(t)後之最大值Smax3、與AE輸出M(t)之最小值Smin1之第3差分值δ 3(步驟S24)。
第2比率算出部527算出第1差分值δ 1對於第3差分值δ 3之比率R2(第2比率)(步驟S25)。
第2判定部53b判定第2比率R2是否為第2特定值ε 2以上(步驟S26)。若判定為第2比率R2為第2特定值ε 2以上(步驟S26：是)，則前進至步驟S27。另一方面，若判定為第2比率R2為第2特定值ε 2以上(步驟S26：否)，則返回步驟S21。
若於步驟S26中判定為是，則報知部54進行表示齒輪箱30之預知保養相關之報知、亦即觀察到異常之徵兆之報知。之後，預知保養判定裝置12b結束圖10之處理。
如以上所說明般，於第2實施形態之預知保養判定裝置12b中，第1差分值算出部521取得設置於齒輪箱30(機器)之金屬殼體30a(殼體)之表面之AE感測器20之AE輸出M(t)，並算出特定時間份額之AE輸出M(t)之最大值Smax1與最小值Smin1之差分值δ 1(第1差分值)。第3差分值算出部526算出特定時間份額之AE輸出M(t)中之於去除對於最大值Smax1為特定比例U以上之輸出後剩餘之AE輸出M(t)之最大值Smax3與最小值Smin1之差分值δ 3(第3差分值)。而後，第2比率算出部527算出差分值δ 1對於差分值δ 3之比率R2(第2比率)。第2判定部53b於比率R2為第2特定值ε 2以上時，報知部54報知於齒輪箱30觀察到異常之徵兆。藉此，預知保養判定裝置12b由於在檢測到較當於齒輪箱30引起明顯之異常時產生之AE輸出M(t)為小之AE輸出M(t)之時點進行報知，故能夠於引起對齒輪箱30之動作造成影響前進行報知。
又，第2實施形態之預知保養判定裝置12b進行驅動擠出機40之齒輪 箱30(機器)之預知保養之判定。因而，由於能夠於引起對齒輪箱30或擠出機40之動作造成影響之異常前進行報知，故能夠預先計畫停止擠出機40並進行齒輪箱30之檢查或維修、消耗零件之更換、清理等之時序。藉此，能夠防止生產線於未預期到之時序之停止。
[第3實施形態]
其次，作為本發明之第3實施形態，針對圖11所示之預知保養判定裝置12c進行說明。圖11係利用第3實施形態之預知保養判定裝置之預知保養判定系統之整體構成圖。
預知保養判定系統10c檢測並報知於將馬達22之旋轉驅動力減速並驅動擠出機40之齒輪箱30發生之電裂或摩耗、及支承齒輪之軸之摩耗等之異常之徵兆。預知保養判定裝置12c裝備於預知保養判定系統10c，檢測並報知機器發生異常之徵兆。預知保養判定裝置12c具備與前述之預知保養判定裝置12a、12b不同之預知保養之判定方法。
[預知保養判定裝置之功能構成之說明]
其次，利用圖12，針對預知保養判定裝置12c之功能構成進行說明。圖12係顯示第3實施形態之預知保養判定裝置之功能構成圖。預知保養判定裝置12c之控制部13藉由使控制程式P3(未圖示)在RAM 13c展開並動作，而使圖12所示之信號取得部51、信號分析部52b、第3判定部53c、及報知部54實現為功能部。
信號取得部51之功能與前述之預知保養判定裝置12a、12b相同。又，報知部54之功能係如第1實施形態中所說明般。亦即，於本實施形態之情形下，報知部54進行與第3判定部53c之判定結果相應之報知。
信號分析部52c對信號取得部51所取得之AE輸出M(t)進行分析，並算出用於判定是否於齒輪箱30觀察到異常之徵兆之評估值。
信號分析部52c更具備：第1差分值算出部521、平均值算出部522、及第3比率算出部528。
第1差分值算出部521與平均值算出部522之功能與前述之預知保養判定裝置12a相同。而且，第3比率算出部528算出第1差分值算出部521所算出之特定時間份額之AE輸出M(t)之最大值Smax1與最小值Smin1之差分值δ 1(第1差分值)對於平均值算出部522所算出之特定時間份額之AE輸出M(t)之平均值Save之比率即比率R3(=δ 1/Save：第3比率)。
第3判定部53c基於信號分析部52c之第1差分值算出部521所算出之差分值δ 1、與第3比率算出部528所算出之比率R3，判定齒輪箱30之狀態。具體的判定方法以下進行說明。
[預知保養判定裝置之判定方法之說明]
其次，利用圖13，說明預知保養判定裝置12c之第3判定部53c進行之判定方法。發明人等於處於各種狀態之複數個齒輪箱30設置AE感測器 20，對各者於20秒鐘取得之複數個資料(資料數目約2000(取樣頻率約100Hz))進行了分析。分析之結果為，提出適於判定齒輪箱30之狀態之判定方法。圖13係顯示第3實施形態之判定基準之一例之圖。
於圖13之縱軸取差分值δ 1(第1差分值)，於橫軸取第3比率R3(=δ 1/Save)。而且，第3判定部53c基於差分值δ 1與第3比率R3形成之二維圖80a，判定是否於齒輪箱30有發生異常之虞。
具體而言，於差分值δ 1小於差分值第1臨限值Td1，並且第3比率R3小於比率第1臨限值Tr1時，亦即於差分值δ 1與第3比率R3位於圖13之區域W1之內側時，第3判定部53c判定為齒輪箱30為正常。而且，此時，報知部54不進行任何報知。此外，報知部54可進行表示此時齒輪箱30為正常之報知。
又，於差分值δ 1小於差分值第1臨限值Td1，並且第3比率R3為比率第1臨限值Tr1以上、且小於較比率第1臨限值Tr1為大之比率第2臨限值Tr2時，亦即於差分值δ 1與第3比率R3位於圖13之區域W2之內側時，第3判定部53c判定為齒輪箱30處於須要低頻度下之經過觀察狀態(例如須要一年一次左右之經過觀察之狀態)。而後，報知部54進行表示處於須要低頻度(例如一年一次左右)之經過觀察狀態之報知。
又，於差分值δ 1為差分值第1臨限值Td1以上、且小於較該差分值第1臨限值Td1為大之差分值第2臨限值Td2，並且第3比率R3小於前述比率 第2臨限值Tr2時，亦即於差分值δ 1與第3比率R3位於圖13之區域W3之內側時，第3判定部53c判定為齒輪箱30處於須要中頻度下之經過觀察狀態。而後，報知部54進行表示處於須要中頻度(例如六個月一次左右)之經過觀察狀態之報知。
又，於差分值δ 1為差分值第2臨限值Td2以上、且小於較差分值第2臨限值Td2為大之差分值第3臨限值Td3，並且第3比率R3小於前述比率第2臨限值Tr2時，亦即於差分值δ 1與第3比率R3位於圖13之區域W4之內側時，第3判定部53c判定為齒輪箱30處於須要高頻度下之經過觀察狀態。而後，報知部54進行表示處於須要高頻度(例如三個月一次左右)之經過觀察狀態之報知。
又，於差分值δ 1小於差分值第2臨限值Td2，並且第3比率R3為比率第2臨限值Tr2以上時，亦即於差分值δ 1與第3比率R3位於圖13之區域W5之內側時，第3判定部53c判定為齒輪箱30處於緊急度較低之須要維修狀態。而後，報知部54進行表示處於緊急度較低之須要維修狀態(例如推薦2~3年以內之維修之態)之報知。
又，於差分值δ 1為差分值第2臨限值Td2以上、且小於較該差分值第2臨限值Td2為大之差分值第3臨限值Td3，並且第3比率R3為比率第2臨限值Tr2以上時，亦即於差分值δ 1與第3比率R3位於圖13之區域W6之內側時，第3判定部53c判定為齒輪箱30處於緊急度為中程度之須要維修狀態。而後，報知部54進行表示處於緊急度為中程度之須要維修狀態(例如 推薦1~2年以內之維修之狀態)之報知。
又，於差分值δ 1為差分值第3臨限值Td3以上時，亦即於差分值δ 1與第3比率R3位於圖13之區域W7之內側時，第3判定部53c判定為齒輪箱30處於緊急度較高之須要維修狀態。而後，報知部54進行表示處於緊急度較高之須要維修狀態(例如推薦1年以內之維修之狀態)之報知。
此外，可製作於橫軸取第1實施形態中使用之比率R1(=δ 1/δ 2)、或第2實施形態中使用之比率R2(=δ 1/δ 3)，於縱軸取差分值δ 1之二維圖80a，基於在該二維圖80a標繪之評估值之位置，評估齒輪箱30之狀態。亦即，可如第3實施形態所說明般，設定與縱軸及橫軸之評估函數相應之複數個臨限值，可基於計測出之評估值與臨限值之關係，評估齒輪箱30之狀態。
又，於本實施形態中，設置於齒輪箱30之AE感測器20之數目並非係限定於1個者。亦即，可將複數個AE感測器20設置於齒輪箱30之與各軸向對應之面，分別以圖13所示之二維圖80a評估各AE感測器20之輸出。如此，由於藉由進行複數個通道之同時計測，而能夠評估齒輪箱30之各軸向之狀態，故能夠更正確地特定出齒輪箱30發生異常之位置。
又，設置AE感測器20之部位可具有齒輪箱30之輸入軸側(馬達22側)、輸出軸側(擠出機40側)、中間軸側(齒輪箱30之中央部)等之變化。
[預知保養判定裝置進行資料處理之流程之說明]
其次，利用圖14，說明信號分析部52c與第3判定部53c進行之判定處理之流程。圖14係說明於第3實施形態中信號分析部與第3判定部進行之處理之流程之一例的流程圖。
信號取得部51自記憶部14取得特定時間份額之AE輸出M(t)(步驟S31)。
信號分析部52c對在步驟S31取得之特定時間份額之AE輸出M(t)自較大之值降序排序(步驟S32)。
信號分析部52c自於步驟S32降序排序之AE輸出M(t)中去除突發值(步驟S33)。具體而言，將降序排序之AE輸出M(t)以例如100刻度(0≦M(t)<100，101≦M(t)<200，…)分類，當於經分類之100刻度中僅有2個資料時，去除該2個以下之資料。
第1差分值算出部521特定出AE輸出M(t)之最大值Smax1、與最小值Smin1(步驟S34)。
平均值算出部522算出特定時間份額之AE輸出M(t)之平均值Save(步驟S35)。
第1差分值算出部521算出最大值Smax1、與最小值Smin1之第1差分 值δ 1。而後，第3比率算出部528算出第3比率R3(=δ 1/Save)(步驟S36)。
第3判定部53c依照圖13所說明之基準，進行齒輪箱30之狀態之判定(步驟S37)。
如以上所說明般，於第3實施形態之預知保養判定裝置12c中，第1差分值算出部521取得設置於齒輪箱30(機器)之金屬殼體30a(殼體)之表面之AE感測器20之AE輸出M(t)，並算出特定時間份額之AE輸出M(t)之最大值Smax1與最小值Smin1之差分值δ 1(第1差分值)。平均值算出部522算出特定時間份額之AE輸出M(t)之平均值Save。而後，第3比率算出部528算出差分值δ 1(第1差分值)對於平均值Save之比率即第3比率R3。而後，報知部54基於差分值δ 1與第3比率R3，亦即基於二維圖80a，報知於齒輪箱30有存在發生異常之虞。藉此，預知保養判定裝置12c由於在檢測到較當於齒輪箱30引起明顯之異常時產生之AE輸出M(t)為小之AE輸出M(t)之時點進行報知，故能夠於對齒輪箱30之動作造成影響之異常發生前進行報知。
此外，可將第3實施形態所說明之判定方法、亦即基於圖13之二維圖80a之判定方法應用於第1實施形態及第2實施形態。藉由如上述般基於複數個判定標準進行判定，而能夠更詳細地判定齒輪箱30之狀態。
[第4實施形態]
本發明之第4實施形態係預知保養判定系統10d所具備之檢測出機器 發生異常之徵兆並報知之預知保養判定裝置12d之例。
首先，利用圖15，針對利用本實施形態之預知保養判定裝置12d之預知保養判定系統10d之整體構成進行說明。圖15係利用第4實施形態之預知保養判定裝置之預知保養判定系統之整體構成圖。
預知保養判定系統10d具有於圖2所說明之預知保養判定系統2a之構成追加振動感測器70之構成。振動感測器70設置於齒輪箱30之金屬殼體30a之表面，測定於齒輪箱30產生之振動加速度之大小。具體而言，檢測較AE感測器20測定到之頻率範圍之為低之數Hz至數10Hz之範圍之振動加速度之大小。此外，振動感測器70係本發明之加速度感測器之一例，例如利用壓電型加速度感測器等。
預知保養判定系統10d測定於齒輪箱30產生之振動加速度之大小，於振動加速度大於特定之加速度時，將第3實施形態所說明之判定齒輪箱30之狀態之方法切換為其他之判定方法。亦即，預知保養判定系統10d於在齒輪箱30產生之振動加速度之大小大於特定之加速度、亦即第3特定值ε 3時，根據與圖13不同之判定基準，判定齒輪箱30之狀態。另一方面，於在齒輪箱30產生之振動加速度之大小為第3特定值ε 3以下時，根據圖13所示之判定基準，判定齒輪箱30之狀態。此外，第3特定值ε 3根據發明人等之評估實驗，較理想為設為10m/s2左右。
圖16係顯示第4實施形態之預知保養判定裝置之功能構成圖。預知保 養判定裝置12d之控制部13藉由使控制程式P3(未圖示)在RAM 13c展開並動作，而使圖16所示之信號取得部55、信號分析部52d、第4判定部53d、及報知部54實現為功能部。
信號取得部55自記憶部14取得特定時間份額之AE輸出M(t)。又，信號取得部55自振動感測器70取得振動加速度。
信號分析部52d除第3實施形態所說明之功能以外，還具備振動加速度判定部520。振動加速度判定部520判定振動感測器70所取得之振動加速度是否大於第3特定值ε 3。
而且，報知部54之功能係如第1實施形態中所說明般。亦即，於本實施形態之情形下，報知部54進行與第4判定部53d之判定結果相應之報知。
第4判定部53d根據與振動感測器70所取得之振動加速度之大小相應之判定方法，判定齒輪箱30之狀態。具體的判定方法於後文敘述。
預知保養判定裝置12d於在齒輪箱30產生之振動加速度之大小大於第3特定值ε 3時，根據例如圖17所示之判定基準(二維圖80b)，判定齒輪箱30之狀態。圖17係顯示振動加速度大於第3特定值ε 3時之判定基準之一例的圖。
於圖17縱軸取差分值δ 1(第1差分值)，於橫軸取AE輸出M(t)之最小值Smin1、或AE輸出M(t)之平均值Save。而且，第4判定部53d基於差分值δ 1與最小值Smin1(或平均值Save)形成之二維圖80b，判定是否於齒輪箱30有發生異常之虞。
具體而言，於差分值δ 1小於差分值第1臨限值Td1，並且最小值Smin1(或平均值Save)小於信號輸出臨限值Ts1時，亦即於差分值δ 1與最小值Smin1(或平均值Save)位於圖17之區域W11之內側時，第4判定部53d判定為齒輪箱30處於須要低頻度下之經過觀察狀態(例如須要一年一次左右之經過觀察之狀態)。而後，報知部54進行表示處於須要低頻度(例如一年一次左右)之經過觀察狀態之報知。
又，於差分值δ 1為差分值第1臨限值Td1以上、且小於較該差分值第1臨限值Td1為大之差分值第2臨限值Td2，並且最小值Smin1(或平均值Save)小於信號輸出臨限值Ts1時，亦即於差分值δ 1與最小值Smin1(或平均值Save)位於圖17之區域W12之內側時，第4判定部53d判定為齒輪箱30處於須要中頻度下之經過觀察狀態。而後，報知部54進行表示處於須要中頻度(例如六個月一次左右)之經過觀察狀態之報知。
又，於差分值δ 1為差分值第2臨限值Td2以上、且小於差分值第3臨限值Td3，並且最小值Smin1(或平均值Save)小於信號輸出臨限值Ts1時，亦即於差分值δ 1與最小值Smin1(或平均值Save)位於圖17之區域W13之內側時，第4判定部53d判定為齒輪箱30處於須要高頻度下之經過觀察狀 態。而後，報知部54進行表示處於須要高頻度(例如三個月一次左右)之經過觀察狀態之報知。
又，於差分值δ 1小於差分值第2臨限值Td2，並且最小值Smin1(或平均值Save)為信號輸出臨限值Ts1以上時，亦即於差分值δ 1與最小值Smin1(或平均值Save)位於圖17之區域W14之內側時，第4判定部53d判定為齒輪箱30處於緊急度較低之須要維修狀態。而後，報知部54進行表示處於緊急度較低之須要維修狀態(例如推薦2~3年以內之維修之態)之報知。
又，於差分值δ 1為差分值第2臨限值Td2以上、且小於差分值第3臨限值Td3，並且最小值Smin1(或平均值Save)為信號輸出臨限值Ts1以上時，亦即於差分值δ 1與最小值Smin1(或平均值Save)位於圖17之區域W15之內側時，第4判定部53d判定為齒輪箱30處於緊急度為中程度之須要維修狀態。而後，報知部54進行表示處於緊急度為中程度之須要維修狀態(例如推薦1~2年以內之維修之狀態)之報知。
又，於差分值δ 1為差分值第3臨限值Td3以上時，亦即於差分值δ 1與最小值Smin1(或平均值Save)位於圖17之區域W16之內側時，第4判定部53d判定為齒輪箱30處於緊急度較高之須要維修狀態。而後，報知部54進行表示處於緊急度較高之須要維修狀態(例如推薦1年以內之維修之狀態)之報知。
其次，利用圖18，說明信號分析部52c與第4判定部53d進行之判定處理之流程。圖18係說明於第4實施形態中信號分析部與第4判定部進行之處理之流程之一例的流程圖。
信號取得部55自振動感測器70取得振動加速度。(步驟S41)。
信號取得部55自記憶部14取得特定時間份額之AE輸出M(t)(步驟S42)。
振動加速度判定部520判定振動加速度是否大於第3特定值ε 3(步驟S43)。若判定為振動加速度大於第3特定值ε 3(步驟S43：是)，則前進至步驟S44。另一方面，若未判定為振動加速度大於第3特定值ε 3(步驟S43：否)，則前進至步驟S45。
第4判定部53d基於二維圖80b，判定齒輪箱30之狀態(步驟S44)。之後，結束圖18之處理。
第4判定部53d基於二維圖80a，判定齒輪箱30之狀態(步驟S45)。之後，結束圖18之處理。
如以上所說明般，第4實施形態之預知保養判定裝置12d取得設置於齒輪箱30(機器)之表面之振動感測器70(加速度感測器)之輸出，於該振動感測器70之輸出大於第3特定值ε 3時，報知部54基於AE感測器20之輸出 之最小值或平均值與差分值δ 1(第1差分值)，報知於齒輪箱30有發生異常之虞。而且，於振動感測器70之輸出為第3特定值ε 3以下時，基於差分值δ 1(第1差分值)與第3比率R3，報知於齒輪箱30有發生異常之虞。藉此，預知保養判定裝置12d即便於在齒輪箱30產生較高之振動加速度之情形下，亦能夠於引起對齒輪箱30之動作造成影響之異常前進行報知。
[第5實施形態]
本發明之第5實施形態係預知保養判定系統10e(參照圖19)所具備之檢測並報知機器發生異常之徵兆之預知保養判定裝置12e之例。
圖19係顯示第5實施形態之預知保養判定系統之系統構成之一例的系統方塊圖。預知保養判定系統10e將設置於複數個齒輪箱31a、31b、…之AE感測器21a、21b、…之輸出(由前置放大器放大之輸出)分別經由網路100發送至預知保養判定裝置12e，並於預知保養判定裝置12e中判定各齒輪箱31a、31b、…之狀態。此外，齒輪箱31a、31b分別由馬達23a、23b、…旋轉驅動，並驅動擠出機41a、41b、…。又，對AE感測器21a、21b、…之輸出賦予對設置有各AE感測器之齒輪箱予以特定之識別資訊。
由於齒輪箱31a、31b、…與預知保養判定裝置12e經由網路100連接，故預知保養判定裝置12e之設置部位無須在齒輪箱31a、31b、…之附近，可為遠離齒輪箱31a、31b、…之部位。又，連接於預知保養判定裝置12e之齒輪箱31a、31b、…並非係限定於設置於相同之工廠之齒輪箱者，可為設置於複數個工廠之齒輪箱。
預知保養判定裝置12e具有與前述之預知保養判定裝置12a~12d之任一者相同之構成。而且，預知保養判定裝置12e對各AE感測器21a、21b、…之輸出進行分析，並以與前述之第1判定部53a、第2判定部53b、第3判定部53c、第4判定部53d之任一者相同之判定方法，判定齒輪箱31a、31b、…之狀態。
而且，若判定為於齒輪箱31a、31b、…之狀態存在異常，則預知保養判定裝置12e所具備之報知部54報知所判定之內容。
此外，由於對AE感測器21a、21b、…之輸出賦予對設置有各AE感測器之齒輪箱予以特定之識別資訊，故齒輪箱31a、31b、…無須為相同型式。亦即，預知保養判定裝置12e可具備用於判定自不同型式之齒輪箱獲得之不同之AE輸出M(t)之複數個判定邏輯，對預知保養判定裝置12e接收到之AE輸出M(t)，利用與檢測到該AE輸出M(t)之齒輪箱對應之判定邏輯，判定齒輪箱之狀態。
又，預知保養判定裝置12e當判定為於齒輪箱發生異常時，可經由網路100，將判定結果返回該齒輪箱。而且，可利用設置於齒輪箱之圖19中未圖示之警報器等報知裝置，報知判定結果。
如以上所說明般，第5實施形態之預知保養判定裝置12e與設置於1個以上之齒輪箱31a、31b(機器)之表面之AE感測器21a、21b經由網路100連 接，並取得該AE感測器21a、21b之輸出。藉此，於遠離齒輪箱(機器)之部位，能夠進行該齒輪箱(機器)之異常判定。
12a:預知保養判定裝置
13:控制部
51:信號取得部
52a:信號分析部
53a:第1判定部
54:報知部
521:第1差分值算出部
522:平均值算出部
523:第2差分值算出部
524:第1比率算出部

Claims (11)

  1. 一種預知保養判定裝置，其具備：第1差分值算出部，其取得設置於機器之殼體之表面之AE感測器之輸出，並算出特定時間份額之前述輸出之最大值與最小值之第1差分值；平均值算出部，其算出前述特定時間份額之前述輸出之平均值；第2差分值算出部，其算出前述特定時間份額之前述輸出中之未達前述平均值之輸出之最大值與最小值之第2差分值；第1比率算出部，其算出前述第1差分值對於前述第2差分值之比率即第1比率；及報知部，其於前述第1比率為第1特定值以上時，報知於前述機器有發生異常之虞。
  2. 一種預知保養判定裝置，其具備：第1差分值算出部，其取得設置於機器之殼體之表面之AE感測器之輸出，並算出特定時間份額之前述輸出之最大值與最小值之第1差分值；第3差分值算出部，其算出前述特定時間份額之前述輸出中之於去除對於前述最大值為特定比例以上之輸出後剩餘之輸出之最大值與最小值之第3差分值；第2比率算出部，其算出前述第1差分值對於前述第3差分值之比率即第2比率；及報知部，其於前述第2比率為第2特定值以上時，報知於前述機器有發生異常之虞。
  3. 一種預知保養判定裝置，其具備：第1差分值算出部，其取得設置於機器之殼體之表面之AE感測器之輸出，並算出特定時間份額之前述輸出之最大值與最小值之第1差分值；平均值算出部，其算出前述特定時間份額之前述輸出之平均值；第3比率算出部，其算出前述第1差分值對於前述平均值之比率即第3比率；及報知部，其基於在各軸取前述第1差分值與前述第3比率之二維圖，報知於前述機器有發生異常之虞。
  4. 一種預知保養判定裝置，其具備：第1差分值算出部，其取得設置於機器之殼體之表面之AE感測器之輸出，並算出特定時間份額之前述輸出之最大值與最小值之第1差分值；平均值算出部，其算出前述特定時間份額之前述輸出之平均值；第2差分值算出部，其算出前述特定時間份額之前述輸出中之未達前述平均值之輸出之最大值與最小值之第2差分值；第1比率算出部，其算出前述第1差分值對於前述第2差分值之比率即第1比率；及報知部，其基於在各軸取前述第1差分值與前述第1比率之二維圖，報知於前述機器有發生異常之虞。
  5. 一種預知保養判定裝置，其具備：第1差分值算出部，其取得設置於機器之殼體之表面之AE感測器之 輸出，並算出特定時間份額之前述輸出之最大值與最小值之第1差分值；第3差分值算出部，其算出前述特定時間份額之前述輸出中之於去除對於前述最大值為特定比例以上之輸出後剩餘之輸出之最大值與最小值之第3差分值；第2比率算出部，其算出前述第1差分值對於前述第3差分值之比率即第2比率；及報知部，其基於在各軸取前述第1差分值與前述第2比率之二維圖，報知於前述機器有發生異常之虞。
  6. 如請求項3之預知保養判定裝置，其中取得設置於機器之殼體之表面之加速度感測器之輸出，於該加速度感測器之輸出大於第3特定值時，前述報知部基於在各軸取前述AE感測器之輸出之最小值或平均值與前述第1差分值之二維圖，報知於前述機器有發生異常之虞；於前述加速度感測器之輸出為前述第3特定值以下時，基於在各軸取前述第1差分值與前述第3比率之二維圖，報知於前述機器有發生異常之虞。
  7. 如請求項1至6中任一項之預知保養判定裝置，其與設置於1個以上之機器之表面之AE感測器經由網路連接，並取得該AE感測器之輸出。
  8. 如請求項1之預知保養判定裝置，其中前述機器係驅動擠出機之齒輪箱。
  9. 一種預知保養判定方法，其包含：第1差分值算出程序，其取得設置於機器之殼體之表面之AE感測器之輸出，並算出特定時間份額之前述輸出之最大值與最小值之第1差分值；平均值算出程序，其算出前述特定時間份額之前述輸出之平均值；第2差分值算出程序，其算出前述特定時間份額之前述輸出中之未達前述平均值之輸出之最大值與最小值之第2差分值；第1比率算出程序，其算出前述第1差分值對於前述第2差分值之比率即第1比率；及報知程序，其於前述第1比率為第1特定值以上時，報知於前述機器有發生異常之虞。
  10. 一種預知保養判定方法，其包含：第1差分值算出程序，其取得設置於機器之殼體之表面之AE感測器之輸出，並算出特定時間份額之前述輸出之最大值與最小值之第1差分值；第3差分值算出程序，其算出前述特定時間份額之前述輸出中之於去除對於前述最大值為特定比例以上之輸出後剩餘之輸出之最大值與最小值之第3差分值；第2比率算出程序，其算出前述第1差分值對於前述第3差分值之比率即第2比率；及報知程序，其於前述第2比率為第2特定值以上時，報知於前述機器有發生異常之虞。
  11. 一種預知保養判定方法，其包含：第1差分值算出程序，其取得設置於機器之殼體之表面之AE感測器之輸出，並算出特定時間份額之前述輸出之最大值與最小值之第1差分值；平均值算出程序，其算出前述特定時間份額之前述輸出之平均值；第3比率算出程序，其算出前述第1差分值對於前述平均值之比率即第3比率；及報知程序，其基於在各軸取前述第1差分值與前述第3比率之二維圖，報知於前述機器有發生異常之虞。
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