WO2016060006A1 - 機械部品の状態測定装置 - Google Patents

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WO2016060006A1
WO2016060006A1 PCT/JP2015/078295 JP2015078295W WO2016060006A1 WO 2016060006 A1 WO2016060006 A1 WO 2016060006A1 JP 2015078295 W JP2015078295 W JP 2015078295W WO 2016060006 A1 WO2016060006 A1 WO 2016060006A1
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WO
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state
machine part
sensor unit
information
stay
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/078295
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English (en)
French (fr)
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泰孝 楠見
浩也 加藤
雄一郎 野呂
健太郎 西川
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Ntn株式会社
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    • 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
    • G01M13/04—Bearings
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/14—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation using light without selection of wavelength, e.g. sensing reflected white light

Definitions

  • the present invention relates to a state measurement apparatus for a machine part that performs measurement for determining whether there is an abnormality in a machine part having a movable part, and more particularly, a vehicular bearing composed of a vehicular bearing and its peripheral parts.
  • the present invention relates to a state measurement apparatus for a machine part that performs measurement for determining the presence or absence of abnormality of a machine part having a movable part including a rolling element or the like.
  • Patent Document 1 An acceleration sensor, a rotation sensor, a temperature sensor, etc. are installed on the bearing and its peripheral parts, and the operation state thereof is monitored.
  • Patent Document 2 a handy type measurement system that monitors the status of data detected by a dedicated sensor by using a portable information terminal such as a smartphone, processing and storing data on a server, etc., and comparing it with past data has been proposed.
  • Patent Document 1 The permanent monitoring system disclosed in Patent Document 1 and the like has an advantage that it can always be monitored even from a remote place, but it requires installation of a sensor unit for each measurement site, resulting in expensive equipment. Instead, when one sensor unit is used for a plurality of measurement sites, the position may be shifted from the previous assembly at the time of reassembly.
  • Patent Document 2 has the advantages of excellent portability and low cost. However, when performing vibration measurement, in determining an abnormality of a bearing or the like, a value calculated based on the bearing specifications is used as a threshold value. However, if the determination is made based on such a threshold value in an environment with a large disturbance, the determination accuracy is improved. descend.
  • An object of the present invention is to provide a state measuring apparatus for machine parts with good reproducibility of measurement results, high measurement accuracy, and short setup time because the sensor unit can be always attached to the machine parts even if it is repeatedly attached and detached.
  • a machine part to be measured can be automatically discriminated, an input operation is not required, an input error does not occur, and a machine part state measuring apparatus capable of measuring a movable part is provided.
  • the state measurement device for a machine part reads the unique information of the state detection sensor 6 that measures the state of the machine part 1 and the unique information holding means 4 that indicates information unique to the machine part.
  • a sensor unit 2 having a reading device 7 and a stay (support member) 3 installed on the machine part 1, which is configured to detachably hold the sensor unit 2 and is unique to the machine part 1
  • the unique information holding unit 4 indicating the information of the sensor unit 2 includes a stay 3 provided so as to be readable by the reading device 7 of the sensor unit 2.
  • the stay 3 for detachably holding the sensor unit 2 is provided on the machine part 1, so that the sensor unit 2 is repeatedly attached to and detached from the machine part 1 unlike the case where the sensor probe is manually pressed against the machine part. Even in this case, it can always be measured at the same position with respect to the machine part. Therefore, the reproducibility of the measurement result is good and the measurement accuracy is high. Moreover, the time for attaching the sensor unit 2 to a machine part is shortened by having the stay 3. The presence of the stay 3 makes it possible to attach the sensor unit 2 to the movable part of the machine part.
  • the unique information holding means 4 is provided in the stay 3 so as to be readable by the reading device 7 provided in the sensor unit 2, the mechanical part 1 to be measured can be automatically identified, and the unique information And the information for determining the type and state of the machine component 1 are associated with each other, no input operation is required and no input error occurs.
  • the unique information may be an identification number of the machine part 1 or may be information to which a specification of the machine part, a manufacturing history, or the like is added. Further, the detachable holding of the sensor unit 2 by the stay 3 may be performed in a fitting manner, or may be performed by magnets 93 and 94 that can be switched on and off of magnetic force.
  • the sensor unit 2 includes the reading device 7 in addition to the state detection sensor 6 for state measurement, the sensor unit 2 is different from the case where the state detection sensor 6 and the reading device 7 are separately provided. Both measurement and reading can be performed.
  • the unique information holding means 4 may be an RFID.
  • information can be read in a non-contact manner by the reading device of the sensor unit 2, and depending on the type of RFID, the amount of information to be stored is large, so it is possible to store additional information in addition to the identification number, etc. It is.
  • the RFID may be provided so as to be exposed on the surface of the stay 3 or may be installed by being embedded, but damage or deterioration of stored information can be avoided by embedding or the like.
  • the unique information holding means 4 may be a one-dimensional barcode or a two-dimensional barcode. If it is a one-dimensional barcode, a reader can be realized simply and inexpensively. If it is a two-dimensional barcode, the amount of information to be stored can be increased to some extent.
  • the mechanical part 1 may constitute a rotating part, a part or the whole of which is a rotating part.
  • examples of such components include shafts, ball screws, constant velocity joints, and the like in addition to rolling bearings.
  • the stay 3 may be attached to the rotating part, and the center of the stay 3 may be located on the rotation axis O of the rotating part.
  • vibration measurement or the like is performed by the state detection sensor, measurement can be performed with high accuracy by performing measurement on the rotation axis O. Further, when the stay 3 is positioned on the rotating shaft O, the sensor unit 2 is stably attached.
  • the state detection sensor 6 may include an acceleration sensor 6a that measures the vibration of the mechanical component 1. If the acceleration sensor 6a is used, the abnormality determination of the machine component 1 can be performed with high accuracy. In that case, the stability of the mounting position due to the interposition of the stay 3 is useful for improving measurement accuracy and determination accuracy.
  • the mechanical part 1 constitutes a rotating part, part or all of which is a rotating part
  • the state detection sensor 6 has a rotation sensor for measuring the rotation of the rotating part. May be.
  • rotation speed data measured by a rotation sensor is used.
  • the rotation sensor includes an encoder and a detection element such as an optical or magnetic element, and is attached to a part of the mechanical component 1 so that the encoder and the detection element rotate relative to each other, and detects relative rotation.
  • a detection element such as an optical or magnetic element
  • it may be one that detects angular velocity or angular acceleration, such as the gyro sensor 6b, or one that detects rotation or rotation angle, such as a geomagnetic sensor, and various sensors can be used.
  • the sensor unit 2 further includes a wireless communication device 18 configured to transmit information on a state measured by the state detection sensor 6 and unique information read by the reader 7. May be. Since the sensor unit 2 includes the wireless communication device 18, no wiring is required for communication of the information. For this reason, information can be transmitted even when a wiring space cannot be obtained around the mechanical component or when the stay 3 and the sensor unit 2 are installed in the rotating part of the mechanical component 1.
  • the sensor unit 2 further performs arithmetic processing means for processing the measured state information using the state information measured by the state detection sensor 6 and the unique information read by the reader 7. You may have.
  • arithmetic processing means for processing the measured state information using the state information measured by the state detection sensor 6 and the unique information read by the reader 7. You may have.
  • FIG. 11 It is a front view which shows the ball screw apparatus which is an example of the machine component which is a measuring object. It is the front view of the constant velocity joint which is another example of the machine component which is a measuring object, and the enlarged view of the stay and sensor unit which are installed in this.
  • A) is sectional drawing of the stay and sensor unit which are installed in the constant velocity joint of FIG. 11,
  • B) is a side view which shows the attachment part of the stay of (A).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a coupled state of a mechanical component 1 which is a rolling bearing device and a sensor unit 2, and FIG. 2 includes a mechanical component state measuring device according to this embodiment.
  • 1 is a block diagram showing an outline of a conceptual configuration of an automatic state determination system 100.
  • a state measurement device 10 includes a stay 3 and a sensor unit 2.
  • the stay 3 holds the sensor unit 2 in a detachable manner.
  • the stay 3 is also attached to the machine part 1 in a constantly installed state (fixed installation).
  • the stay 3 is provided with unique information holding means 4.
  • the state automatic determination system 100 includes one or more machine parts 1, one or more stays 3 corresponding to the machine parts 1, respectively.
  • One or a plurality of the sensor units 2 respectively corresponding to the stays 3 and one processing system 5 are provided.
  • Each sensor unit 2 includes a state detection sensor 6 that measures a state quantity or the like of the mechanical component 1 and a reading device 7 that reads unique information from the unique information holding means 4 of the corresponding stay 3.
  • the processing system 5 is a device that processes information obtained by one or a plurality of sensor units 2. Based on the unique information read by the reading device 7 of each sensor unit 2, the processing system 5 extracts information for determination such as a predetermined processing method and determination criteria used for determining the state of the mechanical component 1.
  • the processing system 5 uses the extracted determination information to determine whether or not the machine part 1 is in a predetermined state such as abnormality determination based on the measurement data output by the state detection sensor 6.
  • the processing system 5 is wirelessly connected to one or a plurality of sensor units 2 and can process information of each sensor unit 2.
  • the processing system 5 may be composed of a single information processing device such as a computer, but in the present embodiment is composed of an information terminal 8 and a server 9 as shown in FIG.
  • the machine part 1 is a rolling bearing device as described above in this embodiment.
  • the rolling bearing device 1 includes a device in which a pulley 11 in an auxiliary machine of an automobile is rotatably supported on a fixed shaft 13 via a rolling bearing 12.
  • the rolling bearing 12 rotates the outer ring, and the pulley 11 is fitted to the outer peripheral surface of the outer ring 12b that is the rotating side wheel. That is, the rolling bearing device 1 includes the rolling bearing 12 and its peripheral parts.
  • the rolling bearing 12 is a sealed ball bearing in this embodiment, and includes a rolling element 12c formed of a ball between the inner ring 12a and the outer ring 12b, and seals 12d and 12d positioned at both ends between the both race rings 12a and 12b. have.
  • a rotating part 14 that is a movable part such as an end face cover that covers the end face of the rolling bearing 12 and that is rotated is attached to the pulley 11.
  • the stay 3 is fixedly installed on the outer surface of the rotating component 14.
  • the stay 3 has a holding portion 3 a that holds the sensor unit 2, and the center of the holding portion 3 a is located on the rotation axis O of the rolling bearing 12.
  • the center of the holding part 3a is the center of gravity of the holding part 3a.
  • the holding portion 3a preferably has a symmetric shape in a cross section orthogonal to the extending direction.
  • the holding part 3a is more preferably cylindrical. In that case, the cross section orthogonal to the extending direction of the holding part 3a is circular.
  • the stay 3 has a short cylindrical seat portion 3b whose back side surface (one of two back-facing surfaces orthogonal to the extending direction of the stay 3) is joined to the rotating component 14, and the seat portion 3b. And a shaft-shaped holding portion 3a protruding from the center of the front side surface (the other surface of the two back-facing surfaces).
  • the stay 3 may be hollow, semi-hollow, or solid.
  • the material of the stay 3 may be a synthetic resin or a metal.
  • the stay 3 and the rotating component 14 may be joined by any of screws, adhesives, magnetism, welding, labyrinth shapes, rings, and the like.
  • the holding unit 3a positions and holds the sensor unit 2.
  • the holding portion 3a is press-fitted into the mounting hole 16 provided in the bottom outer surface 15b of the case 15 of the sensor unit 2, or is fitted with a screw, magnetism, labyrinth shape, or the like.
  • the bottom outer surface 15 b comes into contact with the front side surface of the seat portion 3 b of the stay 3.
  • the holding unit 3a positions and holds the sensor unit 2.
  • the stay 3 may be difficult to attach to the measurement position in the machine part 1.
  • the stay 3 may be integrated with the mechanical component 1 or the rotating component 14 to be measured.
  • the pulley 11 having the shaft 13 supported by the rolling bearing is a belt of an auxiliary machine provided in an automobile, specifically, a commercial vehicle 71 shown in FIG. It may be a pulley of the device 72.
  • the mechanical component 1 to be measured is a bearing apparatus in which a rolling bearing 12 for rotating an inner ring is installed in a housing 61 and supports a rotating shaft 62.
  • the stay 3 is attached to the end surface of the inner ring 12a. Also in this embodiment, the stay 3 is attached so that the center of the holding portion 3 a of the stay 3 is positioned on the rotation axis O of the bearing 12.
  • Other configurations of the state measurement device according to the second embodiment are the same as those of the state measurement device according to the first embodiment.
  • the parts corresponding to the matters described in the preceding form in the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and the overlapping description is omitted.
  • the mechanical component 1 to be measured is provided with a pulley 64 on a fixed shaft 63 via a fitting component 65 and a rolling bearing 12 for rotating the outer ring. It is a rolling bearing device.
  • the stay 3 is attached to the mechanical component 1 by being screwed into the male screw portion 63 a provided at the end of the fixed shaft 63 with the female screw portion of the stay 3.
  • the sensor unit 2 is attached to the stay 3 by screwing a male screw portion 15 a provided in the case 15 of the sensor unit 2 into a female screw portion provided concentrically with the shaft 63 in the stay 3.
  • the unique information holding means 4 provided in the stay 3 is means for holding and indicating unique information unique to the corresponding machine part 1 (identification information of the machine part 1), and includes an RFID, a one-dimensional barcode, or 2 It consists of a dimensional barcode.
  • a QR code registered trademark
  • the unique information is preferably information unique to the machine part 1.
  • the unique information may be basic information such as the model number or serial number of the machine part 1 or the stay 3 itself, may be the installation location, the shipping date, the type of the machine part 1, the internal specifications, It may include usage conditions and the like.
  • the sensor unit 2 includes a wireless communication device 18 that communicates with the processing system 5, a battery 19, and an A / D converter (not shown) in addition to the state detection sensor 6 and the reading device 7.
  • the state detection sensor 6 is a sensor that detects a state quantity of the machine component 1. Although only one state detection sensor 6 may be provided in the sensor unit 2, a plurality of, for example, an acceleration sensor 6a for measuring vibration and a gyro sensor 6b for detecting rotation are provided as shown in FIG. May be. In addition, the state detection sensor 6 may have a temperature sensor (not shown).
  • the state detection sensor 6 is a sensor that outputs measurement data composed of analog signals.
  • the output measurement data is digitally converted by the A / D converter and output wirelessly.
  • the sensor unit 2 may output the measurement data as an analog signal in a wired manner and A / D convert it by the information terminal 8 (FIG. 3).
  • a sensor that outputs measurement data composed of digital signals may be used as the state detection sensor 6.
  • a signal of measurement data may be transmitted to the information terminal 8 by wire using a slip ring (not shown).
  • the battery 19 (FIG. 1) may be a battery type or a charging type. Processing elements such as the sensor 6, the wireless communication device 18, and the reading device 7 of the sensor unit 2 may be supplied with power from a non-contact power supply or a slip ring without using a battery.
  • the reading device 7 is a device that reads information indicated by the unique information holding means 4 provided in the stay 3 in a non-contact manner or in contact with the unique information holding means 4.
  • the reading device 7 is provided so that the information indicated by the unique information holding means 4 can be read in a state where the sensor unit 2 is held by the stay 3 so that the state detection sensor 6 can detect the state of the mechanical component 1.
  • the reading device 7 is a tag reader when the unique information holding means 4 is an RFID, and a barcode reader when the unique information holding means 4 is a one-dimensional or two-dimensional barcode.
  • the wireless communication device 18 transmits the read unique information to the processing system 5 together with the measurement data.
  • a sensor unit identifier such as identification data of the sensor unit 2 may be transmitted together with the measurement data and the unique information.
  • the wireless communication device 18 may be a device capable of wireless communication at a very short distance.
  • the wireless communication device 18 is a communication device including a processor that executes processing according to a communication protocol, an antenna that performs transmission and reception of radio waves, and the like.
  • the wireless communication method employed by the wireless communication device 18 may be any method such as infrared communication or Wi-Fi (registered trademark).
  • the information terminal 8 of the processing system 5 receives the measurement data and the unique information from the sensor unit 2 and transmits the measurement data and the unique information to the data server 9 via the communication network 51.
  • the information terminal 8 includes a communication device 21 capable of receiving data from the sensor unit 2 wirelessly or by wire, and another communication processing unit 21A is connected to a communication network 51 such as the Internet.
  • the communication processing unit 21A may be a unit that communicates wirelessly.
  • the information terminal 8 displays the related information on the screen 23a of the display device 23 such as a liquid crystal display device via the terminal side processing means 22 configured by dedicated software.
  • the communication processing unit 21A acquires, for example, specific information of the machine part 1 to be measured, past measurement data, a state determination result, and the like stored in the data server 9 and enables browsing on the display device 23.
  • the communication network 51 is a computer communication network such as the Internet, for example. Therefore, the display device 23 of the information terminal 8 can browse the related information using a Web browser or the like.
  • the terminal side processing means 22 is composed of dedicated software and has a function of controlling information communication with the sensor unit 2 and the data server 9, data display, and the like.
  • the dedicated software constituting the terminal side processing means 22 may be installed after being downloaded from the data server 9.
  • the dedicated software is stored in a portable storage medium such as a CD or DVD, and may be installed from the storage medium.
  • the communication network 51 may be obtained and installed from a homepage or an application site on a server other than the data server 9 on the Internet.
  • the OS (operation program) 24 of the information terminal 8 has a function that enables such download and installation.
  • the terminal-side processing means 22 displays, for example, the specific information of the stay 3, the measurement data of the sensor unit 2, the state determination result or the analysis result acquired from the data server 9 on the screen 23 a of the display device 23. Etc. are displayed.
  • the information terminal 8 further includes an input unit 25 such as a touch panel for input by an operator, and an information storage unit 26 for storing the measurement data and unique information, the state determination result, the analysis result, and the like.
  • an input unit 25 such as a touch panel for input by an operator
  • an information storage unit 26 for storing the measurement data and unique information, the state determination result, the analysis result, and the like.
  • the data server 9 includes an information storage unit 31, a specification database 32, a state determination unit 33, a data analysis unit 34, a processing data storage unit 35, and a communication processing unit 36.
  • the data server 9 receives the measurement data and unique information from the information terminal 8 by the communication processing unit 36 and stores the measurement data in the information storage unit 31.
  • the data server 9 also identifies the measurement site by specifying the bearings, peripheral components, vehicle information, and the like stored in the specification database 32 based on the received unique information.
  • signal processing conditions and determination conditions suitable for the machine part 1 to be measured are determined, and the measurement data received by the data analysis unit 34 is stored.
  • the analysis result is stored in the processing data storage unit 35.
  • the determination condition is set or updated using accumulated data for each part.
  • the state determination unit 33 determines the state of each mechanical component 1 by comparing the analysis result with the determination condition. Further, the state determination unit 33 estimates an abnormality occurrence part using information on bearings and peripheral parts stored in the specification database 32 and an analysis result.
  • the analysis result and the abnormality determination result are transmitted to the information terminal 8 that is the transmission source.
  • the information storage unit 31 also stores component history (various histories of the machine component 1) such as measurement data, determination result and / or data analysis result of each machine component 1 whose state is measured, and result output format, etc. It is remembered.
  • the information storage unit 31 may store measurement conditions based on the unique information.
  • the specification database 32 stores specifications of the machine part 1, such as bearing specifications.
  • the specification database 32 may store specifications of peripheral parts, specifications of a part equipped with the bearing device that is the machine part 1 to be measured, and the like.
  • a determination method for determining a state according to the type of the machine component 1, determination information such as a threshold (determination condition), or the like is stored in either the specification database 32 or the information storage unit 31.
  • the data analysis unit 34 performs frequency analysis, which is signal processing of measurement data, and converts the signal into a signal that can easily determine the state such as abnormality determination.
  • frequency analysis not only vibration data but also rotational speed data may be used among the measurement data.
  • the state determination unit 33 determines a state such as the presence / absence of abnormality of the machine component 1 by comparing the result of the processing by the data analysis unit 34 with the component history or past measurement data or a predetermined determination condition (threshold value, etc.). I do.
  • the processing data storage unit 35 stores the analysis result performed by the data analysis unit 34 and the result of the state determination performed by the state determination unit 33 as a history for each mechanical component 1.
  • the display terminal 52 is an information terminal having a display function and a communication function.
  • the display terminal 52 can access the data server 9 and browse the unique information, the past measurement data, the state determination result, and the like of the machine part 1 that is the measurement target stored in the processing data storage unit 35.
  • the display terminal 52 can receive and display information acquired from the data server 9 via the communication network 51 from the communication processing unit 36 in the data server 9, for example.
  • the communication processing unit 36 may perform access restriction by registering the authorized display terminal 52 or using a password or the like.
  • the communication processing unit 36 of the data server 9 transmits and displays the result of the state determination to at least the information terminal 8 that has transmitted the measurement data.
  • the status processing result or the like may be transmitted to the display terminal 52 in which the address is registered.
  • the display terminal 52 in which the address is registered is, for example, a terminal of a predetermined business department of a bearing manufacturer.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a flow of processing and action performed by each component of the state automatic determination system 100.
  • a calling signal such as a radio wave
  • the unique information holding means 4 comprising an RFID built in the stay 3 in the signal transmits the held unique information to the sensor unit 2.
  • the state detection sensor 6 incorporated in the sensor unit 2 measures the state quantity of the machine part 1 and transmits the measurement data to the information terminal 8 together with the specific information.
  • the information terminal 8 is connected to the data server 9 via the communication network 51, and transmits the measurement data and the unique information received from the sensor unit 2 to the data server 9.
  • the data server 9 receives the measurement data and the unique information from the information terminal 8 via the communication network 51.
  • the data server 9 extracts information (determination information, part history, past measurement data, etc.) of the measurement target mechanical part 1 from the information storage unit 31 and the specification database 32 using the unique information as a key.
  • the data analysis unit 34 of the data server 9 processes the measurement data.
  • the state determination unit 33 of the data server 9 compares the result of processing by the data analysis unit 34 with the extracted component history or past measurement data, or determination information set in advance from bearing specifications, etc. The state 1 is determined.
  • the communication processing unit 36 of the data server 9 transmits a signal for causing the display terminal 52 to display “abnormal” and data regarding the result of the state determination.
  • the administrator of the display terminal 52 for example, a business unit of a bearing manufacturer is contacted by telephone, e-mail, SNS or the like.
  • the communication processing unit 36 transmits a signal for causing the display terminal 52 to display “no abnormality” and data regarding the result of the state determination.
  • the information terminal 8 and the display terminal 52 may be configured by a common terminal 80.
  • the sensor unit 2 includes a state detection sensor 6 and a reading device 7 that reads unique information held in the unique information holding unit 4. Therefore, the machine part 1 can be automatically identified from the unique information read by the sensor unit 2, and even if this state automatic determination system is used for the state determination of a plurality of machine parts 1, an input for specifying the machine part 1 is used. No operation is required. Therefore, input mistakes do not occur.
  • the sensor unit 2 is attached to the machine part 1 to be measured and a measurement start command is given by a switch or the like, and the machine part 1 to be measured is automatically input without any input operation. It is possible to extract determination information such as a threshold value corresponding to. For this reason, it is possible to appropriately perform a determination regarding a predetermined state such as an abnormality determination.
  • the sensor unit 2 is detachably attached to the machine part 1, so that unlike the case where the probe is manually pressed against the machine part 1, the reproducibility of the measurement result is good and the accuracy of the determination is improved by improving the accuracy of the measurement result. To do. Further, the sensor unit 2 may be attached to the machine part 1 only when measurement is necessary, and the use of the machine part 1 is not hindered.
  • the mounting position of the sensor unit 2 is stable, and variations in measurement data due to mounting errors can be suppressed, and preparation for measurement can be performed in a short time.
  • the stay 3 is provided to the movable part of the vehicle bearing or its peripheral parts.
  • the sensor unit 2 having a sensor for measuring the state of the measurement object can be mounted. Even when the sensor unit 2 is installed in the movable part, if the movable center is measured, it is difficult to be affected by disturbances and high-precision measurement is possible.
  • the measurement object can be easily identified, measurement preparation in a short time is possible, and data accumulation and past data retrieval are easy.
  • ⁇ Because it is possible to specify the part to be measured using the unique information, it is possible to set abnormality determination information according to the environment for each part, not for each bearing part number. In addition, it is possible to make a highly accurate determination in consideration of disturbance.
  • the information terminal 8 may be a portable terminal such as a smartphone. If it is a portable type, the operation can be performed near the mechanical component 1 to be measured.
  • FIG. 5 shows an automatic state determination system 100A according to the second embodiment.
  • the data server 9 performs data analysis and state determination, but the state automatic determination system according to the present embodiment in FIG.
  • the information terminal (information / display terminal) 8A is configured to perform data analysis and state determination, and the information terminal 8A is an information / display terminal having an information display function.
  • the processing system 5 includes the information terminal 8A and a data server 9 connected to the information terminal 8A via a communication network 51.
  • the information terminal 8A obtains the measurement data and the unique information from the sensor unit 2 and transmits the unique information to the data server 9, a data analysis unit 44, a state determination unit 43, Have
  • the data server 9 automatically identifies the machine part 1 on the basis of the specification database 32 storing the machine part specification information corresponding to each unique information and the unique information transmitted from the information terminal 8A.
  • a communication processing unit 36 for extracting the specification information of the machine part 1 and transmitting the specification information to the information terminal 8A.
  • the data analysis unit 44 and the state determination unit 43 of the information terminal 8A analyze the measurement data obtained from the sensor unit 2 using the specification information transmitted from the data server 9, and the state of the machine part 1 Each determination is performed.
  • the arithmetic processing function has dramatically improved, and state determination processing such as abnormality determination with sufficient accuracy and processing speed Can be done.
  • determination information such as a threshold value and determination information such as past data become a huge amount of data when used for a plurality of machine parts 1, and is difficult to store in the portable information terminal 8A.
  • the determination information is stored in the data server 9 and transmitted from the data server 9 to the information terminal 8A, that is, the data server 9 is simply used as a database. In this way, the information terminal 8A performs only the state determination process, thereby effectively using the advanced processing function of the information terminal 8A and reducing the burden on the data server 9 and the usage cost of the data server 9.
  • the state can be determined.
  • the data server 9 stores an information storage unit 31 for storing measurement data, determination results and / or data analysis results, component histories, result output formats, and the like of each mechanical component 1 that has performed state measurement. And a processing data storage unit 35 for storing the results of data analysis and state determination for each mechanical part 1 as a history for each mechanical part 1.
  • the data server 9 may perform the state determination using the history of the mechanical component 1.
  • the data server 9 has a function of performing the data analysis and the state determination as in the embodiments of FIGS. 1 to 4, and the information terminal 8A is configured to perform the data analysis and the state according to a set condition. It may have a function of switching whether to perform the determination at the information terminal 8A or the data server 9.
  • FIG. 6 shows an automatic state determination system 100B according to the third embodiment.
  • the state automatic determination system 100B according to this embodiment is different from the state automatic determination system 100 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 in that unique information different from each other is obtained for each of a plurality of machine parts.
  • a plurality of sensor units 2 are connected to the processing system 5 by applying the stay 3 provided with the specific information holding means 4 to hold, and the state determination of the plurality of mechanical components 1 is simultaneously processed in parallel by the processing system 5. It is configured to do with.
  • Other configurations and effects are the same as those of the state automatic determination system 100 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4.
  • the mechanical component 1 that is a determination target is, for example, a vehicle bearing device that includes the vehicle bearing described with reference to FIG. 9 and its peripheral components.
  • Vehicle bearings include alternator bearings, cell motor bearings, water pump bearings, hydraulic pump bearings, fan coupling bearings, compressor bearings, supercharger bearings, turbocharger bearings, idler pulley bearings, etc.
  • Peripheral parts include bearing shafts, nuts, pulley covers, belts, alternators, cell motors, water pumps, hydraulic pumps, fan couplings, compressors, superchargers, turbochargers, idler pulleys, and the like.
  • the mechanical component 1 to be determined is not limited to a bearing device including a bearing and its peripheral components, and may be various mechanical components.
  • the advantages of this state automatic determination system are effectively exhibited.
  • Examples of the mechanical component 1 having rolling elements include a ball screw device shown in FIG. 10 and a constant velocity joint shown in FIGS. 11, 12A, and 12B.
  • the mechanical component 1A including the ball screw device of FIG. 10 has a rolling element (not shown) that circulates and moves in the nut 82 between the screw shaft 81 and the nut 82.
  • the screw shaft 81 is interposed via a bearing 83. Supported by a housing (not shown).
  • the stay 3 is fixed to the end of the screw shaft 81, and the sensor unit 2 is detachably attached to the stay 3.
  • FIG. 11 shows a mechanical component 1B composed of a constant velocity joint.
  • a stay 3 is provided on a drive shaft 91 interposed between mechanical parts 1B and 1C composed of two constant velocity joints, and the sensor unit 2 is detachably attached to the stay 3.
  • the mounting band 92 is fastened and fixed to the outer periphery of the drive shaft 91 or the constant velocity joints 1B and 1C, and the stay 3 is provided at one place in the circumferential direction of the mounting band 92. It has been.
  • the sensor unit 2 is detachably attached to the stay 3.
  • the stay 3 and the sensor unit 2 are provided with magnets 93 and 94 facing each other, and the sensor unit 2 can be firmly held by the magnetic attractive force between the magnets 93 and 94. Further, the stay 3 and the sensor unit 2 may have a male screw shape and a female screw shape, and the sensor unit 2 may be held by screwing each other.
  • the sensor unit 2 has a function of only transferring the measurement data and the unique information read by the reading device 7.
  • the sensor unit 2 may have an arithmetic processing means (not shown) for processing the measured information using the measurement data measured by the state detection sensor 6 and the unique information read by the reading device 7. .
  • This arithmetic processing means is, for example, an arithmetic circuit that simply performs abnormality determination and is mounted on a circuit board in the sensor unit 2 or the like.

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Abstract

　センサユニットを機械部品に繰り返し脱着しても、常に同じ位置に取付けることができるため、測定結果の再現性が良好で測定精度が高く、セットアップ時間が短い機械部品の状態測定装置であって、測定対象の機械部品を自動で判別できるため、入力操作が不要で入力ミスが発生せず、さらに可動部の測定も行える機械部品の状態測定装置を提供する。機械部品(1)の状態を測定する状態検知センサ(6)、および機械部品(1)に固有の情報を示す固有情報保持手段(4)のその固有の情報を読み取る読取り装置(7)を有するセンサユニットと(2)、機械部品(1)に設置されるステー(3)であって、センサユニット(2)を着脱可能に保持し、機械部品(1)に固有の情報を示す固有情報保持手段(4)が、センサユニット(2)の読取り装置(7)によって読み取り可能なように設けられるステー(3)とを備える。

Description

機械部品の状態測定装置 関連出願
　本出願は、２０１４年１０月１６日出願の特願２０１４－２１１６７５の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、可動部を有する機械部品の異常有無等の判定等のための測定を行う機械部品の状態測定装置に関し、より詳細には、車両用軸受およびその周辺部品から構成された車両用軸受装置のような、転動体等を含む可動部を有する機械部品の異常有無等の判定等のための測定を行う機械部品の状態測定装置に関する。
　これまで、鉄道車両や風車などの産業分野においては、軸受やその周辺部品に加速度センサ、回転センサ、温度センサなどを設置し、その運転状態を監視する常設された監視システムが提案されている。（特許文献１）
　また、専用センサで検出したデータをスマートフォンなどの携帯情報端末器を使用して、サーバ等でデータの処理や記憶を実行し、過去のデータと比較することで状態監視をするハンディタイプの測定システムが提案されている。（特許文献２）
特開２０１２－０４２３３８号公報 特開２０１３－２２８３５２号公報
　特許文献１等に開示された、常設された監視システムは、遠隔地からでも常時監視が可能という利点があるが、測定部位毎にセンサユニットの設置が必要であり、設備が高額となる。代わりに、１つのセンサユニットを複数の測定部位に使用すると、再組み付けの際に前回の組み付け時とは位置がずれる可能性がある。
　特許文献２等に開示されたハンディタイプの測定システムは、携帯性に優れ、安価という利点がある。しかし、振動測定を行う場合、軸受等の異常判定では、軸受諸元に基づいて計算した値等を閾値として用いるが、外乱が大きい環境下でこのような閾値に基づいて判定すると、判定精度が低下する。
　また、１つのセンサユニットを複数の測定対象（測定部位）に使用する場合は、測定対象が変わる度に、測定対象情報の入力／選択等の設定を変更しなければならない。
　さらに、回転軸等の可動部の測定が難しいという課題もある。
　この発明の目的は、センサユニットを機械部品に繰り返し脱着しても、常に同じ位置に取付けることができるため測定結果の再現性が良好で測定精度が高く、セットアップ時間が短い機械部品の状態測定装置であって、測定対象の機械部品を自動で判別できるため、入力操作が不要で入力ミスが発生せず、さらに可動部の測定も行える機械部品の状態測定装置を提供することである。
　以下、便宜上理解を容易にするために、実施形態の符号を参照して説明する。
　この発明の一構成に係る機械部品の状態測定装置は、前記機械部品１の状態を測定する状態検知センサ６、および機械部品に固有の情報を示す固有情報保持手段４のその固有の情報を読み取る読取り装置７を有するセンサユニット２と、機前記械部品１に設置されるステー（支持部材）３であって、前記センサユニット２を着脱可能に保持するように構成され、前記機械部品１に固有の情報を示す前記固有情報保持手段４が、前記センサユニット２の前記読取り装置７によって読み取り可能なように設けられたステー３とを備える。
　この構成によると、センサユニット２を着脱可能に保持するステー３を機械部品１に設けたため、センサの測定子を機械部品に手動で押し付けるものと異なり、センサユニット２を機械部品１に繰り返し脱着した場合でも、常に機械部品に対して同じ位置で測定できる。そのため、測定結果の再現性が良好で測定精度が高い。また、前記ステー３を有することで、センサユニット２を機械部品に取付ける時間が短縮される。前記ステー３があることで、機械部品の可動部分にセンサユニット２を取付けることも可能となる。
　前記ステー３には、固有情報保持手段４が、センサユニット２に設けられた読取り装置７で読み取り可能なように設けられているため、測定対象の機械部品１を自動で判別でき、前記固有情報と、機械部品１の種類や状態判定等を行うための情報とを関連つけておけば、入力操作が不要であり、入力ミスが発生しない。
　前記固有情報保持手段４が前記ステー３に設けられることで、ステー３と固有情報保持手段４を別々に設ける場合に比べて、状態検知と固有情報の読み取りとが互いに近くの位置で行えて、センサユニット２内の各装置で行うことができるという利点も得られる。
　なお、前記固有情報は、機械部品１の識別番号であってもよく、さらに機械部品の諸元や製造履歴等が付加された情報であっても良い。また、前記ステー３によるセンサユニット２の着脱可能な保持は、嵌め込み形式で行っても、磁力のオンオフが切り換えられる磁石９３，９４等で行っても良い。
　さらに、センサユニット２が、状態測定用の状態検知センサ６に加えて読取り装置７を有するため、状態測定用の状態検知センサ６と読取り装置７とを別々に設ける場合と異なり、センサユニット２で測定と読み取りとの両方が行える。
　好ましい実施形態において、前記固有情報保持手段４がＲＦＩＤであっても良い。ＲＦＩＤであれば、センサユニット２の読取り装置により非接触で情報が読み取れ、またＲＦＩＤの種類によっては、記憶する情報量が大きいため、識別番号等の他に付加情報を記憶させておくことも可能である。ＲＦＩＤはステー３の表面に露出して設けてもよく、埋め込んで設置しても良いが、埋め込むことなどで損傷や記憶情報の劣化等が回避できる。
　前記固有情報保持手段４は１次元バーコードまたは２次元バーコードであっても良い。１次元バーコードであれば、簡易で安価に読取り装置を実現できる。２次元バーコードであれば、記憶させる情報量をある程度増やすことができる。
　好ましい実施形態において、前記機械部品１は、その一部または全体が、回転する部品である回転部を構成しても良い。このような部品として、転がり軸受の他に、軸や、ボールねじや、等速ジョイント等が挙げられる。
　さらに好ましい実施形態において、前記ステー３は前記回転部に取り付けられ、前記ステー３の中心が前記回転部の回転軸Ｏ上に位置しても良い。
　状態検知センサによって振動測定等を行う場合、回転軸Ｏ上で測定を行うことで、精度良く測定することができる。また、回転軸Ｏ上にステー３が位置すると、センサユニット２の取付けが安定する。
　前記状態検知センサ６が、前記機械部品１の振動を測定する加速度センサ６ａを含んでも良い。加速度センサ６ａを用いると、機械部品１の異常判定が精度良く行える。その場合に、ステー３が介在することによる取付位置の安定性が、測定精度および判定精度の向上に役立つ。
　好ましい実施形態において、前記機械部品１は、その一部または全体が、回転する部品である回転部を構成し、前記状態検知センサ６が、前記回転部の回転を測定する回転センサを有していても良い。
　振動の測定データを周波数分析等する場合に、回転センサで測定した回転速度のデータが用いられる。
　前記回転センサは、エンコーダと光学もしくは磁気等の検出素子とを有し、これらエンコーダと検出素子とが相対回転するように、機械部品１の部位に取り付けられ、相対回転を検出するものであっても、ジャイロセンサ６ｂのように角速度や角加速度を検知するものであっても、または、地磁気センサ等回転や回転角を検出するものであっても良く、種々のセンサを利用できる。
　好ましい実施形態において、前記センサユニット２が、さらに、前記状態検知センサ６で測定した状態の情報および前記読取り装置７で読み取った固有の情報を送信するように構成された無線通信装置１８を有していても良い。
　センサユニット２が無線通信装置１８を有するため、前記各情報の通信に配線が不要となる。そのため、機械部品の周辺に配線空間が得られない場合や、機械部品１の回転部に前記ステー３およびセンサユニット２が設置される場合であっても、情報の送信が行える。
　好ましい実施形態において、前記センサユニット２が、さらに、前記状態検知センサ６で測定した状態の情報および前記読取り装置７で読み取った固有の情報を用いて前記測定した状態の情報を処理する演算処理手段を有していても良い。
　電子部品の小型化により、センサユニット２を特に大きくすることなく、測定した情報の処理までをセンサユニット２で処理することが可能となる。これにより、さらに別の情報端末を準備しなくても良く、携帯性がより一層向上する。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の第１の実施形態に係る、機械部品の状態測定装置を示す図であって、それに対応した、機械部品、ステー、およびセンサユニットの断面図である。 図１の機械部品の状態測定装置を備える、第１の実施形態に係る状態自動判定システムの概念構成の概略を示すブロック図である。 図２の状態自動判定システムの概念構成の具体例を示すブロック図である。 図２の状態自動判定システムの各構成要素が行う処理および作用のフローをブロック構成で示す図である。 第２の実施形態に係る状態自動判定システムの概念構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る状態自動判定システムの概念構成を示すブロック図である。 この発明の第２の実施形態に係る、機械部品の状態測定装置を示す図であって、それに対応した、機械部品、ステー、およびセンサユニットの断面図であり、測定対象である前記機械部品が転がり軸受装置である。 この発明の第３の実施形態に係る、機械部品の状態測定装置を示す図であって、それに対応した、機械部品、ステー、およびセンサユニットの断面図である。 測定対象である機械部品を複数装備した装置である商用車の補機設置部を示す正面図である。 測定対象である機械部品の一例であるボールねじ装置を示す正面図である。 測定対象である機械部品の別の一例である等速ジョイントの正面図とこれに設置するステーおよびセンサユニットの拡大図である。 （Ａ）は図１１の等速ジョイントに設置するステーおよびセンサユニットの断面図、（Ｂ）は（Ａ）のステーの取付用部品を示す側面図である。
　この発明の第１の実施形態に係る、機械部品の状態測定装置を図１ないし図４と共に説明する。図１は、転がり軸受装置である機械部品１とセンサユニット２との結合状態を示す断面図、図２はこの実施形態に係る、機械部品の状態測定装置を備える、第１の実施形態に係る状態自動判定システム１００の概念構成の概要を示すブロック図である。
　図１において、本実施形態に係る状態測定装置１０は、ステー３およびセンサユニット２を備える。ステー３は、センサユニット２を着脱可能に保持する。ステー３は、また、機械部品１に常時設置状態で（固定設置で）取付けられている。このステー３に固有情報保持手段４が設けられている。
　図２に示すように、第１の実施形態に係る状態自動判定システム１００は、１つまたは複数の前記機械部品１と、前記機械部品１にそれぞれ対応した１つまたは複数の前記ステー３と、前記ステー３にそれぞれ対応した１つまたは複数の前記センサユニット２と、１つの処理システム５とを備える。各センサユニット２は、機械部品１の状態量等を測定する状態検知センサ６と、対応するステー３の前記固有情報保持手段４から固有情報を読み取る読取り装置７とを有する。処理システム５は、１つまたは複数のセンサユニット２で得た情報を処理する装置である。処理システム５は、各センサユニット２の読取り装置７で読み取った固有情報に基づいて、機械部品１の状態判定に用いる定められた処理方法および判定基準等の判定用情報を抽出する。処理システム５は、この抽出した判定用情報を用いて、状態検知センサ６が出力した測定データに基づき、機械部品１が異常判定等の定められた状態にあるか否かの判定を行う。処理システム５は、１つまたは複数のセンサユニット２と無線で接続され、各センサユニット２の情報の処理が可能である。処理システム５は、コンピュータ等の単独の情報処理機器で構成されていても良いが、本実施形態では図３に示すように情報端末８とサーバ９とで構成される。
　図１において、機械部品１は、本実施形態では前述のように転がり軸受装置である。転がり軸受装置１は、自動車の補機におけるプーリ１１を、転がり軸受１２を介して固定の軸１３に回転自在に支持した装置からなる。転がり軸受１２は外輪回転であり、その回転側輪である外輪１２ｂの外周面にプーリ１１が嵌合している。すなわち、転がり軸受装置１は、転がり軸受１２およびその周辺部品から構成される。転がり軸受１２は、本実施形態では密封型の玉軸受であり、内輪１２ａと外輪１２ｂとの間にボールからなる転動体１２ｃと、両軌道輪１２ａ，１２ｂ間の両端に位置するシール１２ｄ，１２ｄを有している。プーリ１１には、転がり軸受１２の端面を覆う端面カバー等の可動部であって、回転される回転部品１４が取付けられている。前記ステー３は、回転部品１４の外面に固定設置されている。ステー３は、前記センサユニット２を保持する保持部３ａを有し、この保持部３ａの中心が、転がり軸受１２の回転軸Ｏ上に位置している。ここで、保持部３ａの中心とは、保持部３ａの重心である。保持部３ａは、好ましくは、その延出方向に直交する横断面において対称形状を有する。保持部３ａは、さらに好ましくは、円柱形状である。その場合、保持部３ａの延出方向に直交する横断面は円形である。
　ステー３は、その裏側面（ステー３の延出方向に直交する２つの背向する面の一方の面）が前記回転部品１４に接合される短い円柱状の座部３ｂと、この座部３ｂの表側面（前記２つの背向する面の他方の面）の中心部から突出した軸状の保持部３ａとからなる。ステー３は、中空、半中空、中実のどれであってもよい。ステー３の材質は、合成樹脂であっても金属であっても良い。ステー３と前記回転部品１４とは、ねじ、接着材、磁気、溶接、ラビリンス形状、リング等のいずれによって接合されていても良い。
　保持部３ａが、センサユニット２を位置決めして保持する。具体的には、図示の本実施形態では、センサユニット２のケース１５の底外面１５ｂに設けられた取付孔１６に保持部３ａが圧入されるか、またはねじ、磁気、ラビリンス形状等で嵌合し、これにより、前記底外面１５ｂがステー３の前記座部３ｂの表側面に接触する。その結果、保持部３ａがセンサユニット２を位置決めして保持する。
　なお、ステー３は、機械部品１における測定位置への取り付けが難しいこともある。その場合、ステー３は、測定対象の機械部品１もしくは回転部品１４と一体構造にされても良い。
　また、図１の機械部品１である転がり軸受装置において、転がり軸受が支持する軸１３を有するプーリ１１は、自動車、具体的には図９に示す商用車７１に設けられた補機の各ベルト装置７２のプーリであってもよい。
　図７に示す第２の実施形態に係る状態測定装置では、測定対象である機械部品１は、内輪回転の転がり軸受１２がハウジング６１に設置されて回転軸６２を支持する軸受装置である。本実施形態では、内輪１２ａの端面にステー３が取付けられる。この実施形態でも、軸受１２の回転軸Ｏ上にステー３の保持部３ａの中心が位置するようにステー３が取付けられる。この第２の実施形態に係る状態測定装置のその他の構成は、第１の実施形態に係る状態測定装置と同一である。本形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。
　また、図８に示す第３の実施形態に係る状態測定装置では、測定対象である機械部品１は、固定の軸６３に嵌合部品６５および外輪回転の転がり軸受１２を介してプーリ６４を設けた転がり軸受装置である。この場合、固定の軸６３の端部に設けられた雄ねじ部６３ａにステー３の雌ねじ部でねじ込んで、ステー３が機械部品１に取付けられている。ステー３へのセンサユニット２の取付けは、ステー３に軸６３と同心に設けられた雌ねじ部に、センサユニット２のケース１５に設けられた雄ねじ部１５ａをねじ込むことで行われている。この第３の実施形態に係る状態測定装置のその他の構成は、第１の実施形態に係る状態測定装置と同一である。本形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。
　第１の実施形態に係る状態測定装置を示す図１に戻って、第１の実施形態に係る状態測定装置について詳述する。ただし、以下の説明は、第２および第３の実施形態に係る状態測定装置にも共通する。ステー３に設けられた前記固有情報保持手段４は、対応する機械部品１に固有の固有情報（機械部品１の識別情報）を保持して示す手段であり、ＲＦＩＤ、１次元バーコード、または２次元バーコード等からなる。２次元バーコードとしては、ＱＲコード（登録商標）が用いられる。前記固有情報は、好ましくは機械部品１に固有の情報である。固有情報は、機械部品１もしくはステー３自体の型番やシリアルナンバー等の基本情報であっても良く、設置場所、出荷日、機械部品１の種類であっても良く、さらに内部諸元や、その使用条件等を含んでいても良い。
　センサユニット２は、前記状態検知センサ６および読取り装置７の他に、処理システム５と交信を行う無線通信装置１８、バッテリー１９、およびＡ／Ｄ変換器（図示せず）を備えている。前記状態検知センサ６は、機械部品１の状態量を検出するセンサである。状態検知センサ６は、センサユニット２内に１つだけ設けられても良いが、図２のように複数、例えば振動測定を行う加速度センサ６ａ、および回転を検出するセンサであるジャイロセンサ６ｂが設けられても良い。状態検知センサ６は、この他に温度センサ（図示せず）を有していても良い。
　状態検知センサ６はこの実施形態ではアナログ信号からなる測定データを出力するセンサである。出力された測定データは前記Ａ／Ｄ変換器でデジタル変換されて無線で出力される。なお、センサユニット２は、測定データをアナログ信号のまま有線で出力し、情報端末８(図３)でＡ／Ｄ変換されても良い。また状態検知センサ６としてデジタル信号からなる測定データを出力するセンサを用いても良い。
　センサユニット２を測定対象の機械部品１の可動部に設置する場合、スリップリング（図示せず）を用いた有線で情報端末８に測定データの信号を送信するようにしても良い。バッテリー１９（図１）については、電池式でも充電方式でも良い。センサユニット２のセンサ６、無線通信装置１８および読取り装置７などの処理要素には、バッテリーを使用せず、非接触給電やスリップリングから給電されても良い。
　読取り装置７は、ステー３に設けられた固有情報保持手段４が示す情報を、固有情報保持手段４に非接触で、または接触して読み取る装置である。読取り装置７は、機械部品１の状態を状態検知センサ６が検知できるようにセンサユニット２がステー３に保持された状態において、固有情報保持手段４が示す情報を読み取ることができるように設けられている。読取り装置７は、固有情報保持手段４がＲＦＩＤである場合はタグリーダ、固有情報保持手段４が１次元または２次元のバーコードである場合はバーコードリーダである。無線通信装置１８は、処理システム５に、前記測定データと共に、読み取った固有情報を送信する。これら測定データおよび固有情報と共に、センサユニット２の識別データ等であるセンサユニット識別子も送信されてもよい。無線通信装置１８は、極近距離の無線通信が可能な装置であっても良い。無線通信装置１８は、通信プロトコルに従って処理を実行するプロセッサ、および、電波の送受信を実行するアンテナなどを備えた通信装置である。無線通信装置１８が採用する無線通信方式は、赤外線通信、またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）などいかなる方式であってもよい。
　図３において、処理システム５の情報端末８は、センサユニット２から測定データと固有情報を受け取り、通信網５１を介してデータサーバ９に前記測定データおよび固有情報を送信する。情報端末８は、センサユニット２から無線または有線でデータ受信が可能な通信装置２１を有し、インターネット等の通信網５１には他の通信処理部２１Ａが接続される。この通信処理部２１Ａは、無線で通信する手段であっても良い。情報端末８は、専用ソフトウェアで構成される端末側処理手段２２を介して、液晶表示装置等の表示装置２３の画面２３ａに関係情報を表示させる。通信処理部２１Ａは、例えばデータサーバ９に記憶された、測定対象の機械部品１の固有情報、過去の測定データ、および状態判定結果等を取得して、表示装置２３での閲覧を可能とする。前記通信網５１は、例えばインターネット等のコンピュータ通信網である。そのため、情報端末８の表示装置２３では、Ｗｅｂブラウザ等を用いて前記関係情報の閲覧が可能である。
　端末側処理手段２２は専用ソフトウェアで構成され、センサユニット２およびデータサーバ９との情報通信、およびデータ表示等を制御する機能を備える。端末側処理手段２２を構成する専用ソフトウェアは、データサーバ９からダウンロードされてからインストールされてもよい。代わりに、この専用ソフトウェアはＣＤやＤＶＤ等の可搬の記憶媒体に記憶されており、その記憶媒体からインストールされてもよい。または、前記通信網５１を構成するインターネット上の前記データサーバ９以外のサーバにおけるホームページやアプリサイト等から入手されてインストールされてもよい。情報端末８のＯＳ（オペレーションプログラム）２４は、このようなダウンロードおよびインストールを可能にする機能を有する。端末側処理手段２２は、前記表示装置２３の画面２３ａに、前記関係情報として、例えばステー３の固有情報や、センサユニット２の測定データ、前記データサーバ９から取得された状態判定結果や解析結果等を表示させる。
　情報端末８は、さらに、オペレータによる入力を行わせるタッチパネル等の入力手段２５と、前記測定データおよび固有情報、前記状態判定結果や解析結果等を記憶する情報記憶手段２６を有する。
　データサーバ９は、情報記憶部３１、仕様データベース３２、状態判定部３３、データ解析部３４、処理データ記憶部３５、および通信処理部３６を有している。
　データサーバ９は、情報端末８からの測定データおよび固有情報を通信処理部３６で受信し、情報記憶部３１にて測定データを記憶する。データサーバ９は、また、受信した固有情報に基づいて、仕様データベース３２に記憶された軸受や周辺部品、車両情報等を特定して測定部位を判別する。情報記憶部３１または仕様データベース３２もしくはその両方を利用して測定対象となる機械部品１に適合した信号処理条件と判定条件（判定用情報）が決定され、データ解析部３４で受信した測定データを解析する。解析結果は処理データ記憶部３５に保存される。判定条件は、各部位毎の蓄積データを用いて設定されたり更新されたりする。状態判定部３３が、解析結果と判定条件との比較により、各機械部品１の状態を判定する。また、状態判定部３３は、仕様データベース３２に記憶された軸受や周辺部品の情報と解析結果とを用いて、異常発生部位を推定する。解析結果および異常判定結果は、前記送信元の情報端末８等に送信される。
　情報記憶部３１には、状態が測定された各機械部品１の測定データ、判定結果および／またはデータ解析結果等の、部品履歴（機械部品１の様々な履歴）、ならびに結果出力形式等についても記憶されている。情報記憶部３１には、固有情報に基づく測定条件等が記憶されていても良い。
　仕様データベース３２には、機械部品１の諸元、例えば軸受諸元等が記憶されている。仕様データベース３２には周辺部品諸元や、測定対象の機械部品１である軸受装置が装備された部位の仕様等が記憶されていても良い。また、仕様データベース３２および情報記憶部３１のいずれかに、機械部品１の種類に応じた状態判定を行うための判定方法や閾値等の判定用情報（判定条件）等が記憶されている。
　データ解析部３４で、測定データの信号処理である周波数分析を行い、異常判定等の状態判定が容易に出来る信号に変換する。この周波数分析では、測定データのうち、振動データだけでなく、回転速度のデータが用いられても良い。
　状態判定部３３は、データ解析部３４による処理の結果と、部品履歴もしくは過去の測定データまたは予め設定された判定条件（閾値等）との比較等で、機械部品１の異常有無等の状態判定を行う。
　処理データ記憶部３５は、データ解析部３４で行った解析結果や、状態判定部３３で行った状態判定の結果を、機械部品１毎に履歴として記憶する。
　表示端末５２は、表示機能および通信機能を備えた情報端末である。表示端末５２は、データサーバ９にアクセスし、処理データ記憶部３５に記憶された、測定対象である機械部品１の固有情報、過去の測定データ、状態判定の結果等の閲覧が可能である。表示端末５２は、例えばデータサーバ９内の通信処理部３６から通信網５１を介して、データサーバ９から取得した情報を受信し、表示が可能である。この場合に通信処理部３６は、権限を有する表示端末５２を登録しておくことによって、またはパスワード等を用いて、アクセス制限を行うようにしても良い。
　データサーバ９の通信処理部３６は、少なくとも測定データを送信した情報端末８に状態判定の結果を送信して表示させる。この測定データを送信した情報端末８の他に、アドレスが登録された表示端末５２に状態処理の結果等を送信してもよい。前記アドレスが登録された表示端末５２は、例えば軸受メーカの所定事業部の端末等である。
　図４は、この状態自動判定システム１００の各構成要素が行う処理および作用のフローをブロック構成で示す図である。
　ステー３にセンサユニット２が取付けられ、センサユニット２の電源がオンにされると、センサユニット２からステー３に固有情報の呼び出し信号（電波等）を発信する。前記信号にステー３に内蔵されたＲＦＩＤからなる固有情報保持手段４が、この呼び出し信号に反応して、保持している固有情報をセンサユニット２に送信する。センサユニット２に内蔵された状態検知センサ６は、機械部品１の状態量を測定し、その測定データを前記固有情報と共に情報端末８に送信する。
　情報端末８は通信網５１を経由してデータサーバ９と接続し、センサユニット２から受信した前記測定データと前記固有情報をデータサーバ９に送信する。データサーバ９は、通信網５１を経由して情報端末８から前記測定データと前記固有情報を受信する。データサーバ９は、その情報記憶部３１および仕様データベース３２から、前記固有情報をキーとして、測定対象の機械部品１の情報（判定用情報、部品履歴、過去の測定データ等）を抽出する。データサーバ９のデータ解析部３４が、前記測定データを信号処理する。データサーバ９の状態判定部３３が、データ解析部３４による処理の結果と、抽出された部品履歴もしくは過去の測定データまたは予め軸受諸元等から設定された判定用情報との比較等で機械部品１の状態の判定を行う。データサーバ９の通信処理部３６が、データ解析部３４による判定の結果が異常の場合は、表示端末５２に「異常」との表示を行わせるための信号と状態判定の結果に関するデータを発信するとともに、表示端末５２の管理者、例えば軸受メーカの事業部に、電話や、電子メール、ＳＮＳ等で連絡を行う。また、異常なしの場合、通信処理部３６は表示端末５２に「異常なし」との表示を行わせるための信号と状態判定の結果に関するデータを発信する。
　なお、情報端末８と表示端末５２は、共通の端末８０によって構成されてもよい。
　この構成の機械部品の状態自動判定システムによると、次の利点が得られる。
・機械部品１に固有の固有情報が固有情報保持手段４に保持されている。センサユニット２が、状態検知センサ６、および固有情報保持手段４に保持されている固有情報を読み取る読取り装置７を有する。そのため、センサユニット２で読み取った固有情報から機械部品１の特定が自動で行え、複数の機械部品１の状態判定にこの状態自動判定システムが使用されても、機械部品１の特定のための入力操作が不要である。したがって、入力ミスが発生しない。例えば上記のように、センサユニット２を所望の測定対象の機械部品１に取付け、スイッチ等により測定開始の指令を与えるだけで、何ら入力操作を行うことなく、自動でその測定対象の機械部品１に対応する閾値等の判定用情報を抽出できる。そのため、異常判定等の定められた状態についての判定を適切に行うことができる。
・センサユニット２は機械部品１に着脱可能に取付けられるため、測定子を機械部品１に手動で押し付けるものと異なり、測定結果の再現性が良好で、測定結果の精度向上により判定の精度も向上する。また、測定の必要時のみセンサユニット２を機械部品１に取付ければ良く、機械部品１の使用の妨げにならない。
・特に、ステー３を機械部品１に常設する場合は、次の利点が得られる。センサユニット２の取付け位置が安定し、取付け誤差による測定データのバラつきを抑えると共に短時間での測定準備が可能となる。
・測定対象の機械部品１に含まれる車両用軸受やその周辺部品における固定部にセンサの取付け箇所が確保出来ない場合でも、ステー３を設けることによって、車両用軸受やその周辺部品の可動部に、測定対象の状態を測定するセンサを有するセンサユニット２を実装出来る。
・可動部にセンサユニット２を設置する場合であっても、可動中心を測定すれば、外乱の影響を受け難く、高精度な測定が可能になる。
・ステー３に固有情報保持手段４を設ける事で、測定対象を容易に識別でき、短時間での測定準備が可能であり、且つデータの蓄積や過去データの検索が容易である。
・固有情報を用いて測定する部位を特定出来るため、軸受品番毎ではなく、部位毎での環境に応じた異常判定用情報を設定する事が出来る。また、外乱を加味した高精度な判定を行える。
・情報端末８を用いて測定セットアップから診断結果の閲覧までが可能となる。情報端末８はスマートフォン等の携帯型端末であっても良い。携帯型であれば、測定対象の機械部品１の近くで操作が行える。
　図５は、第２の実施形態に係る状態自動判定システム１００Ａを示す。図１～図４に示した第１の実施形態に係る状態自動判定システム１００では、データサーバ９でデータ解析および状態判定を行うようにしたが、図５の本実施形態に係る状態自動判定システム１００Ａでは、情報端末（情報・表示端末）８Ａでデータ解析および状態判定を行う構成とされ、また情報端末８Ａは、情報の表示機能を有する情報・表示端末とされている。
　以下の説明において、本形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
　本実施形態において、前記処理システム５は、前記情報端末８Ａとこの情報端末８Ａに通信網５１で接続されたデータサーバ９とから構成される。前記情報端末８Ａは、前記センサユニット２から前記測定データおよび前記固有情報を取得して前記固有情報を前記データサーバ９へ送信する通信処理部２１Ａと、データ解析部４４と、状態判定部４３とを有する。前記データサーバ９は、各固有情報に対応して機械部品の仕様情報を記憶した仕様データベース３２と、前記情報端末８Ａから送信された前記固有情報に基づいて前記機械部品１を自動識別し、その機械部品１の前記仕様情報を抽出して前記情報端末８Ａへその仕様情報を送信する通信処理部３６とを有する。前記情報端末８Ａの前記データ解析部４４および状態判定部４３は、前記データサーバ９から送信された前記仕様情報を用い、前記センサユニット２から得た前記測定データを解析して機械部品１の状態の判定をそれぞれ行う。
　近年の情報端末は、パーソナルコンピュータやスマートフォン、タブレット等の携帯型の端末であっても、演算処理機能が飛躍的に向上しており、十分な精度かつ処理速度で異常判定等の状態判定の処理が行える。しかし、閾値のような判定用情報や過去データ等の判定用情報は、複数の機械部品１に使用する場合、膨大なデータ量となり、携帯型の情報端末８Ａに記憶しておくことは難しく、またデータが重複して保存されることによる無駄も多い。そのため、上記のように判定用情報はデータサーバ９に記憶しておいてデータサーバ９から情報端末８Ａへ送信するようにし、すなわちデータサーバ９を単にデータベースとして利用する。このように情報端末８Ａではその状態判定の処理だけを行うようにすることで、情報端末８Ａの高度な処理機能を効果的に利用し、データサーバ９の負担やデータサーバ９の使用費用を低減して、状態判定が行える。
　この実施形態においても、前記データサーバ９は、状態測定を行った各機械部品１の測定データ、判定結果および／またはデータ解析結果の、部品履歴、ならびに結果出力形式等を記憶する情報記憶部３１と、前記機械部品１につきデータ解析および状態判定の結果を前記機械部品１毎に履歴として記憶する処理データ記憶部３５とを有する。そして、前記データサーバ９は、前記機械部品１の前記履歴を用いて前記状態判定を行ってもよい。
　機械部品１の種類毎の機械部品諸元から定まる判定用情報で異常判定等の状態判定を行って正常と判定されても、その個体についての過去の判定用情報を用いて判定すると異常と判定される場合があり、またその逆もある。そのため、種類毎の機械部品諸元に基づく状態判定に加えて履歴情報を用いた状態判定を行い、両判定の結果から総合的に判定を行うことで異常判定等の判定の精度が向上する。
　その他の本実施形態に係る状態自動判定システム１００Ａの構成および効果は、図１～図４に示した第１の実施形態に係る状態自動判定システム１００の構成および効果と同様である。
　なお、前記データサーバ９が図１～４の実施形態のように前記データ解析および前記状態の判定を行う機能を有し、前記情報端末８Ａが、設定条件に応じて、前記データ解析および前記状態の判定を情報端末８Ａで行うかデータサーバ９に行わせるかを切り換える機能を有していても良い。
　図６は、第３の実施形態に係る状態自動判定システム１００Ｂを示す。この実施形態に係る状態自動判定システム１００Ｂが、図１～図４に示した第１の実施形態に係る状態自動判定システム１００と異なる点は、複数の機械部品１それぞれにつき、互いに異なる固有情報を保持する固有情報保持手段４が設けられたステー３を適用することで、複数のセンサユニット２が処理システム５に接続され、この処理システム５で前記複数の機械部品１の状態判定を同時に並列処理で行うように構成されている。
　その他の構成および効果は、図１～図４に示した第１の実施形態に係る状態自動判定システム１００の構成および効果と同様である。
　なお、上記各第１～第３の状態自動判定システムにおいて、判定対象である機械部品１は、例えば、図９と共に説明した車両用軸受およびその周辺部品から構成された車両用軸受装置である。
　車両用軸受としては、オルタネータ用軸受、セルモータ用軸受、ウォータポンプ用軸受、油圧ポンプ用軸受、ファンカップリング用軸受、コンプレッサ用軸受、スーパーチャージャー用軸受、ターボチャージャー用軸受、アイドラープーリ用軸受等が挙げられる。
　周辺部品としては、軸受軸、ナット、プーリカバー、ベルト、オルタネータ、セルモータ、ウォータポンプ、油圧ポンプ、ファンカップリング、コンプレッサ、スーパーチャージャー、ターボチャージャー、アイドラープーリ等が挙げられる。
　判定対象となる機械部品１は、軸受およびその周辺部品から構成された軸受装置に限らず、各種の機械部品であってもよい。特に、転動体を有する機械部品１において、この状態自動判定システムの利点が効果的に発揮される。転動体を有する機械部品１としては、図１０に示すボールねじ装置や、図１１，図１２（Ａ），（Ｂ）に示す等速ジョイント等が挙げられる。
　図１０のボールねじ装置からなる機械部品１Ａは、ねじ軸８１とナット８２との間に、ナット８２内を循環移動する転動体（図示せず）を有し、ねじ軸８１は軸受８３を介してハウジング（図示せず）に支持されている。ねじ軸８１の端部に、ステー３が固定され、このステー３にセンサユニット２が着脱自在に取付けられる。
　図１１には、等速ジョイントからなる機械部品１Ｂを示す。２つの等速ジョイントからなる機械部品１Ｂ，１Ｃ間に介在するドライブシャフト９１に、ステー３が設けられており、このステー３にセンサユニット２が脱着自在に取り付けられている。また、図１２（Ａ），（Ｂ）では、取付バンド９２がドライブシャフト９１もしくは等速ジョイント１Ｂ，１Ｃの外周に締め付け固定され、この取付バンド９２の円周方向の一箇所にステー３が設けられている。図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、このステー３にセンサユニット２が着脱自在に取付けられる。ステー３とセンサユニット２には、互いに対向する磁石９３，９４が設けられ、これら磁石９３，９４間の磁気吸着力により、堅固にセンサユニット２を保持できる。
　また、ステー３とセンサユニット２には、互いに雄ねじ、雌ねじ形状が構成され、互いにねじ込むことによりセンサユニット２を保持する方式でも良い。
　なお、上記第１および第３の実施形態に係る状態自動判定システムでは、センサユニット２は、測定データおよび前記読取り装置７で読み取った固有情報を転送するだけの機能を有する構成としたが、前記センサユニット２は、前記状態検知センサ６で測定した測定データおよび前記読取り装置７で読み取った固有情報を用いて前記測定した情報を処理する演算処理手段(図示せず)を有していても良い。この演算処理手段は、例えば簡易に異常判定などを行う演算回路であり、センサユニット２内の回路基板などに実装される。
　電子部品の小型化の発達により、センサユニット２を特に大きくすることなく、測定した情報の処理までもセンサユニット２で行うことが可能となる。これにより、別の情報端末を準備しなくても良く、携帯性がより一層向上する。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
１：機械部品
２：センサユニット
３：ステー
４：固有情報保持手段
６：状態検知センサ
７：読取り装置

Claims (9)

  1. 　機械部品の状態測定装置であって、
    　前記機械部品の状態を測定する状態検知センサ、および機械部品に固有の情報を示す固有情報保持手段のその固有の情報を読み取る読取り装置を有するセンサユニットと、
    　前記機械部品に設置されるステーであって、前記センサユニットを着脱可能に保持するように構成され、前記機械部品に固有の情報を示す前記固有情報保持手段が、前記センサユニットの前記読取り装置によって読み取り可能なように設けられたステーとを備えた、機械部品の状態測定装置。
  2. 　請求項１に記載の機械部品の状態測定装置において、前記固有情報保持手段がＲＦＩＤである、機械部品の状態測定装置。
  3. 　請求項１に記載の機械部品の状態測定装置において、前記固有情報保持手段が１次元バーコードまたは２次元バーコードである、機械部品の状態測定装置。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の機械部品の状態測定装置において、前記機械部品は、その一部または全体が、回転する部品である回転部を構成する、機械部品の状態測定装置。
  5. 　請求項４において、前記ステーは前記回転部に取り付けられ、前記ステーの中心が前記回転部の回転軸上に位置する、機械部品の状態測定装置。
  6. 　請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の機械部品の状態測定装置において、前記状態検知センサが、前記機械部品の振動を測定する加速度センサを含む、機械部品の状態測定装置。
  7. 　請求項４または請求項４に従属する請求項５または請求項６に記載の機械部品の状態測定装置において、前記状態検知センサが、前記回転部の回転を測定するジャイロセンサまたはエンコーダを含む、機械部品の状態測定装置。
  8. 　請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の機械部品の状態測定装置において、前記センサユニットが、さらに、前記状態検知センサで測定した状態の情報および前記読取り装置で読み取った固有の情報を送信するように構成された無線通信装置を有する、機械部品の状態測定装置。
  9. 　請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の機械部品の状態測定装置において、前記センサユニットが、さらに、前記状態検知センサで測定した状態の情報および前記読取り装置で読み取った固有の情報を用いて前記測定した状態の情報を処理する演算処理手段を有する、機械部品の状態測定装置。
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