WO2016060007A1 - 機械部品の状態自動判定システム - Google Patents

Abstract

　複数の機械部品に使用され、測定対象である機械部品の種類や個体識別の情報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、かつ測定結果の再現性が良好で、測定精度向上により判定の精度向上が図れる機械部品の状態自動判定システムを提供する。機械部品(1)に、固有情報を示すＲＦＩＤ等の固有情報保持手段(4)を設ける。この機械部品(1)に着脱自在にセンサユニット(2)を取付ける。センサユニット(2)は、機械部品(1)の状態を測定する振動センサ等の状態検知センサ(6)、および固有情報保持手段(4)の固有情報を読み取る読取り装置(7)を有する。このセンサユニット２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判定用情報を抽出する。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)の異常判定等の状態判定を行う。

Description

機械部品の状態自動判定システム 関連出願

　本出願は、２０１４年１０月１６日出願の特願２０１４－２１１６７６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自動判定システムに関し、より詳細には、車両用軸受および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を行う機械部品の状態自動判定システムに関する。

　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）

　この他に、センサで検出したデータを、携帯情報端末機等を経由してサーバに送信し、ユーザーインターフェース機能を複数のパーソナルコンピュータに配置し、測定データ、解析手段、診断結果を共有化するシステムが提案されている。（特許文献３）
　データ解析プログラムと判定基準データと判定プログラムをユーザの情報処理端末にダウンロードしておき、情報処理端末で測定データの診断処理を実施するシステムについても提案されている。（特許文献４）。

特開２０１２－０４２３３８号公報 特開２０１３－２２８３５２号公報 特許第４２１０６０４号公報 特許第３８５８９７７号公報

　現在、軸受の点検に関しては、外観、ゴリ感、異音等、整備士の五感に頼った主観的判断が一般的である。このため診断基準にばらつきがあり、整備不良原因による故障が発生し得る。この課題に対し、状態判断の高精度化に向け、定量判断可能なメンテナンスツールのニーズがあり、上述の従来技術等が提案されている。しかし、従来技術には以下の課題がある。

　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、１つのセンサユニットを複数の測定対象（測定部位）に利用する場合は、測定対象が変わる度に、測定対象の名称、測定条件（測定対象の諸元）等の設定、または測定対象の種類や識別情報についての情報の入力／選択等の設定を変更しなければならない。

　特許文献３、４においても、測定対象の種類や識別情報についての情報の入力／選択等の設定作業についての改良案は提案されていない。

　また、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。
　例えば、エンジン補機等の様に、起振源(エンジン)の近くに複数の可動部が存在し、各々がベルト等で接続されている装置の場合、外乱の影響が大きい為、測定対象に出来る限り近い位置で測定をする必要がある。また、可動部の状態を検知する場合、直接可動部にセンサユニットを接触させた計測が有効であるが具体的な方法が、上記いずれの特許文献１～４にも明示されていない。

　さらに、特許文献３の提案では、診断結果表示にＰＣ（パーソナルコンピュータ）が必要であり、測定現場で結果を確認する場合には、測定用携帯端末とＰＣをセットで用いて測定および診断を実施しなければならない。

　この発明の目的は、複数の機械部品に使用され、測定対象である機械部品の種類や個体識別の情報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、かつ測定結果の再現性が良好で、測定精度向上により判定の精度向上が図れる機械部品の状態自動判定システム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自動判定システムは、機械部品１であって、この機械部品に固有である固有情報を示す固有情報保持手段４を有する機械部品１と、前記機械部品１の状態を測定する状態検知センサ６、および前記固有情報保持手段４から前記固有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であって、前記機械部品１に着脱自在に取り付けられる、センサユニットと、このセンサユニット２の前記読取り装置７で読み取った前記固有情報から前記機械部品１の状態判定に用いる定められた判定用情報を抽出し、この抽出した判定用情報を用いて、前記状態検知センサ６が出力した測定データに基づき、前記機械部品１が定められた状態にあるか否かの判定を行うように構成された処理システム５とを備える。

　この構成によると、機械部品１が固有情報保持手段４を有し、センサユニット２が、状態検知センサ６および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に基づいて、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、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、他に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。
　すなわち、機械部品１の異常診断等の状態判定には、機械部品１の種類に応じた閾値（例えば軸受諸元等の機械部品諸元に応じた閾値）のような判定用情報を用いるが、この機械部品種類に対応した判定用情報が、センサユニット２で読み取った固有情報に基づいて自動で抽出される。そのため、情報の入力および／または選択等の操作が不要となる。
　また、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、測定子を機械部品に手動で押し付けるものとは異なり、機械部品１とセンサユニット２の位置関係が安定している為、測定結果の再現性が良好で、測定精度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。

　好ましい実施形態において、図３における前記処理システム５が、情報端末８と、この情報端末８に通信網５１を介して接続されたデータサーバ９とから構成され、前記情報端末８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これらを前記データサーバ９へ送信するように構成され、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を有し、かつ、前記情報端末８から受信した前記固有情報に基づいて前記機械部品１を自動識別してその機械部品１に対応する仕様情報を抽出し、この抽出した仕様情報を用いて、情報記憶部３１もしくは仕様データベース３２またはこれら両方を利用して解析条件および判定条件を決定し、前記測定データを解析して前記機械部品の状態の判定を行うようにしても良い。
　この構成の場合、データサーバ９の仕様データベース３２等を活用した状態判定が可能となり、判定の精度向上が期待できる。

　別の好ましい実施形態において、図５における前記処理システム５が、情報端末８Ａと、この情報端末８Ａに通信網５１を介して接続されたデータサーバ９とから構成され、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を有し、前記データサーバ９は、各固有情報に対応して機械部品１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から受信した前記固有情報に基づいて前記機械部品１を自動識別してその機械部品に対応する仕様情報を抽出して前記情報端末８Ａへ送信する通信処理部３６とを有し、前記情報端末８Ａが、さらに、前記データサーバ９から受信した前記仕様情報を用い、前記センサユニット２から取得した前記測定データを解析するデータ解析部４４、および、前記仕様情報を用い、データ解析部の解析結果から、前記機械部品１の状態の判定を行う状態判定部４３を有しても良い。
　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を複数の機械部品１それぞれに対して用いる膨大なデータ量となり、携帯型の情報端末８に記憶しておくことは難しく、またデータが複数の情報端末８Ａ間で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つつ、状態判定が行える。

　好ましい実施形態において、前記データサーバ９が前記機械部品１の状態の判定を行う構成である場合に、前記データサーバ９が、各機械部品１について、既に状態測定を行った際の測定データ、この測定データの解析の結果、状態判定の結果、測定条件（測定対象の諸元）、および部品履歴等を前記機械部品１の履歴情報として記憶する情報記憶部３１を有し、前記機械部品についての前記履歴情報を用いて、前記機械部品の前記状態の判定を行うように構成されても良い。
　機械部品１の種類毎の機械部品諸元から定まる閾値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（閾値）を用いて判定すると異常と判定される場合があり、またその逆もありえる。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。

　別の好ましい実施形態において、前記情報端末８が機械部品１の状態の判定を行う構成である場合に、前記データサーバ９が、前記情報端末８の前記データ解析部４４による解析の結果、および前記情報端末８の前記状態判定部４３による状態判定の結果を各機械部品の履歴の情報として記憶する情報記憶部３１を有し、前記情報端末８の前記データ解析部４４は、前記データサーバ９の前記情報記憶部３１に記憶された、前記機械部品１の前記履歴の情報を用いて解析を行い、前記状態判定部４３は、前記データサーバ９の前記情報記憶部３１に記憶された、前記機械部品１の前記履歴の情報を用いて状態の判定を行うように構成されても良い。
　この場合も、上記と同じく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。

　好ましい実施形態において、前記データサーバ９が前記機械部品１の状態の判定を行う構成である場合に、前記データサーバ９は、前記測定データを送信した前記情報端末８とは別の登録された端末５２へ前記判定の結果を送信する通信処理部３６を有するようにしても良い。
　前記登録された端末５２は、例えば軸受メーカの所定の管理部門の端末等である。これにより、専門知識を有する技術者が診断結果を早期に知って適切な対処を迅速に行うことができる。

　好ましい実施形態において、前記情報端末８が、汎用の情報端末であり、前記センサユニット２との通信、前記データサーバ９との通信、および機械部品１の状態に関係する処理を行う専用ソフトウェアをインストールするように構成されたオペレーションシステム２４を備えるようにしても良い。
　この構成の場合、汎用の情報端末、例えば一般的なパーソナルコンピュータ、スマートフォン、またはタブレット型端末等に、アプリケーションプログラムである専用ソフトウェアを実装することにより、この汎用の情報端末が、本実施形態の機械部品の状態自動判定システムにおける情報端末８として機能できる。
　前記データサーバ９に状態判定処理を行わせる場合、および前記データサーバ９を情報のデータベースとして使用する場合のいずれであっても、この構成を適用できる。

　好ましい実施形態において、前記機械部品１が転動体を有する機械部品であっても良い。転動体を有している機械部品１は、転がり軸受、等速ジョイント、ボールねじ等である。
　このような転動体を有する機械部品１は、正常な動作の維持のために、その状態判定の要求が強く、また状態判定には複雑な演算処理や、多くの判定用情報を必要とする。そのため、上記各効果が十分に発揮される。

　好ましい実施形態において、前記機械部品１が、前記センサユニット２を着脱自在に保持するように構成されたステー３を有し、前記固有情報保持手段４が前記ステー３に設けられていても良い。
　測定対象となる機械部品１と一体に固定されたステー３を用いてセンサユニット２を組み付けることにより、センサユニットがステーに脱着されても、組付け誤差の小さい高精度な測定が可能となる。センサユニット２の取り付け部となるステー３の取付箇所は、機械部品１の固定部であっても可動部であってもよい。可動部にステー３を取付ける場合は、その可動部の芯の延長線上に取付けることが好ましい。可動部芯の延長線上での測定により、他部位による振動等および／または外乱の影響を受けにくい測定が可能となる。
　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１に取付ける時間が短縮される。
　前記ステー３に前記固有情報保持手段４が設けられている場合は、ステー３と固有情報保持手段４と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われ、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。

　好ましい実施形態において、前記データサーバ９が、前記測定データを解析して機械部品の状態の判定を行うように構成され、前記情報端末８が、所定の設定条件に応じて、前記測定データの解析および前記機械部品の状態の判定を、当該情報端末８で行うか、または、前記データサーバ９に行わせるかを切り換えるように構成された、機械部品の状態自動判定システム。
　携帯型の情報端末８で状態判定を行う方が、データサーバ９の使用時間が少なくて済み、低コストで状態判定が行える。しかし、多量の状態判定を行う場合は、情報端末８では処理時間がかかり過ぎる場合がある。そのため、状況に応じて状態判定を情報端末８とデータサーバ９とで切り換えて行えるようにしておくと、極めて便利である。

　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の同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。 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（固定設置で）に取付けられている。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とデータサーバ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、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１２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が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）を保存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またはステー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、使用開始日、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、および回転検出を行う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しても良い。

　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。

　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の画面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の測定データや判定結果および／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や解析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（閾値など）との比較等で、機械部品１の異常有無等の判定を行う。

　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ＩＣタグ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等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が特定出来るため、軸受品番毎ではなく、部位毎での環境に応じた異常判定の閾値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を複数の機械部品１それぞれに対して用いると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、またデータが複数の情報端末８Ａ間で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つつ、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。

　状態判定部３３（４３）およびデータ解析部３４（４４）は、データサーバ９に設けられるか情報端末８Ａに設けられるかにかかわらず、そのプロセッサに実装される。

　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。

　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
４：固有情報保持手段
５：処理システム
６：状態検知センサ
７：読取り装置

Claims (10)

1. 　機械部品であって、この機械部品に固有である固有情報を示す固有情報保持手段を有する機械部品と、
   　前記機械部品の状態を測定する状態検知センサ、および前記固有情報保持手段から前記固有情報を読み取る読取り装置を有するセンサユニットであって、前記機械部品に着脱自在に取り付けられる、センサユニットと、
   　このセンサユニットの前記読取り装置で読み取った前記固有情報に基づいて、前記機械部品の状態判定に用いる定められた判定用情報を抽出し、この抽出した判定用情報を用いて、前記状態検知センサが出力した測定データに基づき、前記機械部品が定められた状態にあるか否かの判定を行うように構成された処理システムとを備えた、機械部品の状態自動判定システム。
2. 　請求項１に記載の機械部品の状態自動判定システムにおいて、前記処理システムが、情報端末と、この情報端末に通信網を介して接続されたデータサーバとから構成され、
   　前記情報端末は、前記センサユニットから前記測定データおよび前記固有情報を取得してこれらを前記データサーバへ送信するように構成され、
   　前記データサーバは、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を有し、かつ、前記情報端末から受信した前記固有情報に基づいて前記機械部品を自動識別してその機械部品に対応する仕様情報を抽出し、この抽出した仕様情報を用いて、前記測定データを解析して前記機械部品の状態の判定を行うように構成された、機械部品の状態自動判定システム。
3. 　請求項１に記載の機械部品の状態自動判定システムにおいて、前記処理システムが、情報端末と、この情報端末に通信網を介して接続されたデータサーバとから構成され、
   　前記情報端末は、前記センサユニット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へ送信する通信処理部を有し、
   　前記データサーバは、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と、前記情報端末から受信した前記固有情報に基づいて前記機械部品を自動識別してその機械部品に対応する仕様情報を抽出して前記情報端末へ送信する通信処理部とを有し、
   　前記情報端末が、さらに、前記データサーバから受信した前記仕様情報を用い、前記センサユニットから取得した前記測定データを解析するデータ解析部、および、前記仕様情報を用い、データ解析部の解析結果から、前記機械部品の状態の判定を行う状態判定部を有する、機械部品の状態自動判定システム。
4. 　請求項２に記載の機械部品の状態自動判定システムにおいて、
   　前記データサーバが、各機械部品について、既に状態測定を行った際の測定データ、この測定データの解析の結果、状態判定の結果、測定条件、および部品履歴を前記機械部品の履歴情報として記憶する記憶する情報記憶部を有し、前記機械部品についての前記履歴情報を用いて、前記機械部品の状態の判定を行うように構成された、機械部品の状態自動判定システム。
5. 　請求項３に記載の機械部品の状態自動判定システムにおいて、
   　前記データサーバが、前記情報端末の前記データ解析部による解析の結果、および前記情報端末の前記状態判定部による状態判定の結果を各機械部品の履歴の情報として記憶する情報記憶部を有し、
   　前記情報端末の前記データ解析部は、前記データサーバの前記情報記憶部に記憶された、前記機械部品の前記履歴の情報を用いて解析を行い、前記状態判定部は、前記データサーバの前記情報記憶部に記憶された、前記機械部品の前記履歴の情報を用いて状態の判定を行うように構成された、機械部品の状態自動判定システム。
6. 　請求項２または請求項４に記載の機械部品の状態自動判定システムにおいて、前記データサーバは、前記測定データを送信した前記情報端末とは別の登録された端末へ前記判定の結果を送信する通信処理部を有する、機械部品の状態自動判定システム。
7. 　請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載の機械部品の状態自動判定システムにおいて、前記情報端末が、汎用の情報端末であり、前記センサユニットとの通信、前記データサーバとの通信、および機械部品の状態に関係する処理を行う専用フソトウェアをインストールするように構成されたオペレーションシステムを備える、機械部品の状態自動判定システム。
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自動判定システムにおいて、前記機械部品が転動体を有している、機械部品の状態自動判定システム。
9. 　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自動判定システムにおいて、前記機械部品が、前記センサユニットを着脱自在に保持するように構成されたステーを有し、前記固有情報保持手段が前記ステーに設けられた、機械部品の状態自動判定システム。
10. 　請求項３に記載の機械部品の状態自動判定システムにおいて、前記データサーバが、前記測定データを解析して機械部品の状態の判定を行うように構成され、前記情報端末が、所定の設定条件に応じて、前記測定データの解析および前記機械部品の状態の判定を、当該情報端末８で行うか、または、前記データサーバに行わせるかを切り換えるように構成された、機械部品の状態自動判定システム。

Images