WO2017164125A1 - 部品状態検知システム - Google Patents

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WO2017164125A1
WO2017164125A1 PCT/JP2017/010946 JP2017010946W WO2017164125A1 WO 2017164125 A1 WO2017164125 A1 WO 2017164125A1 JP 2017010946 W JP2017010946 W JP 2017010946W WO 2017164125 A1 WO2017164125 A1 WO 2017164125A1
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WO
WIPO (PCT)
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sensor unit
information terminal
sensor
unit
detection system
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/010946
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English (en)
French (fr)
Inventor
健太郎 西川
Original Assignee
Ntn株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link

Definitions

  • the present invention relates to a component state detection system that diagnoses the state of a bearing such as a bearing for a vehicle and its peripheral parts and prevents an accident caused by a failure.
  • Patent Document 1 So far, in the industrial field such as railway vehicles and windmills, systems have been proposed in which vibration sensors, rotation sensors, temperature sensors, etc. are installed on bearings and their peripheral parts and their operating conditions are monitored.
  • Patent Document 2 a system has been proposed in which data detected by a sensor is transmitted using a portable information terminal such as a smartphone, data processing or storage is executed by a server or the like, and a state diagnosis is performed by comparing with past data. ing.
  • Patent Document 3 a system has been proposed in which data detected by a sensor is transmitted to a server via a portable information terminal or the like, a user interface function is arranged on a plurality of PCs, and measurement data, analysis means, and diagnosis results are shared.
  • Patent Document 4 a system has been proposed in which a data analysis program, determination reference data, and a determination program are downloaded to a user information processing terminal, and measurement data is diagnosed by the information processing terminal.
  • Patent Documents 1 to 4 are easily affected by disturbances in an environment where the disturbances are large when measuring at a fixed part.
  • the devices described in Patent Documents 1 to 4 are devices such as an engine accessory in which a plurality of movable parts exist near an excitation source (engine), and each is connected by a belt or the like. In this case, since the influence of disturbance is large, it is necessary to measure at a position as close as possible to the measurement target. Further, when detecting the state of the movable part, the measurement with the direct movable part is effective, but a specific method is not clearly described.
  • Patent Document 3 when the measuring machine is used for a plurality of measuring objects, the setting of the name, measurement conditions (specifications of the measuring object), etc. must be changed each time the object is changed. I must. In addition, name sharing rules are required for data sharing, and concerns include setting / selection errors and information overwriting / loss. A PC (personal computer) is required for displaying the diagnosis result, and when the result is confirmed at the measurement site, the measurement portable terminal and the PC must be measured and diagnosed as a set. (Patent Document 3)
  • the component state detection system includes a plurality of stays 2 fixed to a plurality of components 1 and a plurality of sensor units 3 detachably attached to the stays 2.
  • a sensor 302 that measures the state quantity of the component 1 to which the corresponding stay 2 is fixed
  • a first sensor unit (information terminal communication means) 307 that transmits the state quantity measured by the sensor 302 are included.
  • Each of the sensor units 3 includes a second sensor unit communication unit (inter-unit communication unit) 309 that enables mutual communication with the other sensor units 3 in the plurality of sensor units 3.
  • the information terminal by transmitting and receiving data between the sensor units 3 using the second sensor unit communication means 309, the information terminal also acquires data of the sensor unit 3 installed in a place where communication with the information terminal 5 is impossible. it can. Further, if the stay 2 is permanently installed, the mounting position of the sensor unit 3 is stabilized, and variations in measurement data due to mounting errors can be suppressed and preparation for measurement can be performed in a short time.
  • the information terminal 5 may be a so-called smartphone or tablet having an information processing function, or a form information terminal such as a notebook computer.
  • the second sensor unit communication unit 309 is connected to the plurality of sensor units 3.
  • the state quantity measured by the sensor 302 is transmitted to at least one of the other sensor units 3, and the sensor unit 3 that has received the state quantity sends the received state quantity to the first sensor unit communication unit 307. May be transferred to the information terminal 5.
  • the sensor unit 3 that cannot communicate with the information terminal 5 can perform measurement of the state quantity and transmit the measured state quantity via the other sensor unit 3.
  • a shield is interposed between the sensor unit 3 and the terminal information, and communication is not possible.
  • the second sensor unit communication unit 309 of each sensor unit 3 searches for the sensor unit 3 in a state where mutual communication is possible by communication, and transmits the identification information of the searched sensor unit 3 to the information terminal 5
  • a function unit that transmits an instruction from the information terminal 5 to the sensor unit 3 that cannot communicate with the information terminal 5 in response to an instruction from the information terminal 5, and cannot communicate with the information terminal 5
  • Data stored in the sensor unit 3 and including the state quantity is received from the sensor unit 3 and transmitted to the first sensor unit communication unit 307 toward the information terminal 5.
  • the information terminal 5 transfers state quantities measured by the information terminal communication means (for sensor unit communication means) 501 for communicating with the plurality of sensor units 3 and the sensors 302 of the plurality of sensor units 3 to the data server 6.
  • the information terminal communication unit 501 receives the identification information of the sensor unit 3 in a communicable state transmitted from the arbitrary sensor unit 3 among the plurality of sensor units 3. Communication between the functional unit and the functional unit that designates the sensor unit 3 using this identification information and the information terminal 5 is impossible in order to acquire data stored by the sensor unit 3 that cannot communicate with the information terminal 5
  • the sensor unit 3 includes the state quantity in a sensor unit that can communicate with the designated sensor unit 3.
  • a function unit that transmits an instruction to transmit data to the designated sensor unit 3, and the transfer unit 510 receives the instruction from the designated sensor unit 3.
  • a function unit that transfers data stored in the sensor unit 3 that cannot communicate with the information terminal 5 to the data server 6 may be provided.
  • Each of the plurality of stays 2 is provided with unique information storage means 201 indicating information unique to the corresponding component 1, and each sensor unit 3 reads the unique information in the unique information storage means 201. 308 may be included.
  • the unique information storage means may be, for example, an electronic tag, a one-dimensional barcode, or a two-dimensional barcode. When the unique information storage means is an electronic tag, the unique information is stored in the unique information storage means.
  • the unique information storage means 201 By providing the unique information storage means 201 in the stay 2, it becomes easy to grasp the measurement object and preparation for measurement in a short time becomes possible. Further, if this unique information is used as a search key, data accumulation and past data search can be facilitated. Since the part can be specified, for example, when the component 1 is a bearing, it is possible to set a threshold value for abnormality determination according to the environment for each part, not for each bearing part number. Thereby, highly accurate abnormality determination can be performed in consideration of disturbance.
  • the unique information storage unit 201 when the unique information storage unit 201 is provided in the stay 2, the component 1 to be measured can be automatically identified, and the unique information and the type and state of the component 1 are determined. If this information is associated, the input operation becomes unnecessary and no input mistake occurs.
  • the unique information storage unit 201 since the unique information storage unit 201 is provided in the stay 2, the state detection and the reading of the unique information can be performed close to each other as compared with the case where the unique information storage unit 201 is provided in a place other than the stay 2. An advantage that the sensor unit 3 can be handled collectively is also obtained.
  • the unique information may be an identification number of the mechanical part 1 or may be information to which the specifications, manufacturing history, etc. of the part 1 are added.
  • Each of the plurality of components 1 has a rotating portion 1a that rotates about a rotation axis, and the plurality of stays 2 are fixed to the rotating portion 1a of the corresponding component 1, respectively.
  • the sensor may be a rotation sensor or gyro 302 b that measures the rotation of the rotating part of the component 1.
  • the component 1 When the component 1 is a component 1 such as a vehicle bearing or its peripheral components, it has a rotating portion 1a. Such rotation of the rotating portion 1 a can be detected by the sensor unit 3 attached to the stay 2.
  • the stay 2 is preferably fixed concentrically with the rotation center O of the rotating portion 1a of the component 1.
  • the plurality of parts 1 may each have a movable part 1a, and the plurality of stays 2 may be fixed to the movable part 1a of the corresponding part 1 on the center O of the movable part 1a.
  • the sensor may not be attached to the vehicle bearing and the fixing portion 1b of the peripheral component 1 in some cases.
  • the stay 2 is fixed on the movable portion center O, a sensor that can detect the state of the measurement object in the movable portion 1a of the component 1 such as the vehicle bearing and its peripheral components. Can be mounted.
  • Each of the plurality of sensor units 3 may include a calculation processing unit 310 that performs a calculation determined for the state quantity.
  • the predetermined calculation is, for example, processing for converting raw data into data in a format used for analysis. Due to the development of miniaturization of electronic components, it is possible to process the measured information up to the sensor unit 3 without particularly increasing the size of the sensor unit 3. Thereby, the amount of data communicated between the sensor unit 3 and the information terminal 5 is reduced, and the processing at the information terminal 5 is reduced, so that a general-purpose portable information processing apparatus can be easily used for the information terminal 5.
  • the information terminal 5 and the data server 6 may be connectable to a wide-area communication network 7. Since it can be connected to the wide-area communication network 7, the remote data server 6 can be used.
  • the information terminal 5 is a general-purpose information terminal, and the component state detection system may include an operation system 503 capable of installing or downloading dedicated software that adds a function in the component state detection system. By using such a general-purpose information terminal 5, this component state detection system can be realized at low cost.
  • the data server 6 includes a functional unit that transmits the determined result of at least one of the state relating to the abnormality and the remaining life of the plurality of components 1 to the information terminal 5 via the communication network 7, and
  • the terminal 5 may include a display device 509 that displays the result. With this configuration, the information terminal 5 can perform equality from measurement setup to browsing of diagnosis results.
  • the data server 6 further includes a display terminal 8, and the data server 6 transmits the determined result of at least one of the states related to the abnormality and the remaining life of the plurality of components 1 to the display terminal 8 via the communication network 7. It may have a function.
  • the display terminal 8 separately from the information terminal 5, an administrator different from the measurer, a determination result user, and the like can know the determination result from the data server 6.
  • the component state detection system includes a stay 2 fixed to a plurality of components 1, a plurality of sensor units 3 that can be attached to and detached from each of the stays 2, an information terminal 5, and a data server 6. With.
  • the component state detection system further includes a display terminal 8.
  • the information terminal 5 and the data server 6 constitute a processing system 4.
  • the stay 2 (2a to 2z) is integrally fixed to the part 1 (1a to 1z) to be measured. As shown in FIG. 3, the stay 2 incorporates a unique information storage unit 201 indicating unique information (identification information of the component 1) input in advance.
  • the stay 2 has an attaching / detaching portion 2a (described later together with FIG. 1) on which the sensor unit 3 is detachably attached.
  • an attaching / detaching portion 2a (described later together with FIG. 1) on which the sensor unit 3 is detachably attached.
  • the sensor unit 3 can be repeatedly attached and detached without assembling errors. Further, the sensor unit 3 can be connected to any part 1 to be measured by the detachable part 2a.
  • the sensor unit 3 (3a to 3z) is detachable from the stay 2, and includes a sensor 302 that detects the state quantity of the component 1 to be measured, and a reading device 308 that reads unique information from the unique information storage unit 201 of the stay 2.
  • the inter-unit communication unit 309 wirelessly transmits information acquired from the information terminal 5, state quantity data measured by the sensor 302, and unique information read from the unique information storage unit 303 between the plurality of sensor units 3. It is a means to communicate.
  • an acceleration sensor 302a and a gyro sensor 302b are provided as the sensor 302 for detecting the state quantity.
  • a rotation sensor (not shown) may be provided instead of the gyro sensor 302b.
  • a temperature sensor (not shown) may be further provided as the sensor 302 for detecting the state quantity.
  • the sensor unit 3 reads the unique information built in the stay 3 when connecting the stay 2 and the sensor unit 3.
  • the sensor unit 3 measures the state quantity detected by the sensor 302 measuring the state quantity of the component 1 of the measurement object, and the unique information read from the stay 2 by the reading device 308. Is transmitted to the information terminal 5 or the like.
  • the inter-unit communication device 309 searches for surrounding sensor units 3 and transmits identification information of communicable sensor units 3 to the information terminal 5.
  • the transfer means 510 of the information terminal 5 refers to the identification information of the communicable sensor unit 3 acquired from the communicable sensor unit 3, and the sensor unit 3 that cannot communicate with the information terminal 5 detects the detected information.
  • An instruction to transfer the state quantity and the unique information is transmitted.
  • the sensor unit 3 that cannot communicate with the information terminal 5 transmits the state quantity and the specific information about the sensor unit 3 to any one of the other sensor units 3 by the inter-unit communication unit 309. Which sensor unit 3 is to be transmitted is determined in the inter-unit communication means 309.
  • the sensor unit 3 may include an arithmetic processing unit 310 in addition to this.
  • the arithmetic processing unit 310 performs a process of changing the raw data measured by the sensor 302 into data of an appropriate format. Thereby, the communication amount from the sensor unit 3 to the information terminal 5 can be reduced.
  • the information terminal 5 transfers data to the data server 6 by wireless communication or the like via a communication unit (information terminal communication unit) 501 that performs communication with the sensor unit 3 and a wide-area communication network (such as the Internet) 7. Or a communication network communication device 508 that receives data from the data server 6.
  • the sensor unit communication unit 501 performs wireless communication in this embodiment, but may perform wired communication.
  • the data server 6 stores specification data of the component 1 such as an information storage unit 601 storing unique information of the individual stays 2 and the component 1 that is a measurement target, bearings, peripheral components, vehicle information, and the like.
  • a specification database 602 a communication network communication device 606 that is a communication processing unit that performs communication control such as data transmission / reception, a data analysis unit 603 that performs signal processing of digital data of state quantities, and data of the result of the signal processing are stored.
  • a processing data storage unit 605 that is made into a database and a state determination unit 604 that performs state determination (such as presence or absence of abnormality) of the component 1 that is the measurement target are included.
  • the display terminal 8 is connected to the communication network 7 and is a terminal capable of receiving and transmitting data transmitted from the data server 6.
  • the device that receives and displays the data transmitted from the data server 6 is basically the information terminal 5, but the data is also displayed by the display terminal 8 that is a terminal that does not communicate with the sensor unit 3. Can be displayed.
  • FIG. 1 shows the basic structure of the stay 2 and the sensor unit 3.
  • the stay 2 is always attached on the fixed part 1b of the component 1 to be measured such as a bearing or the center (rotation axis center) O of the movable part 1a which is a rotating part, and is a unique information storage in which individual identifiable information is recorded.
  • Means 201 is built in or exposed on the surface.
  • it may be an integrated structure in which the function of the stay 2 is built in the part 1 to be measured before the assembly.
  • the unique information storage unit 201 may be a storage device such as an IC tag or a chip, or a two-dimensional barcode such as a QR code (registered trademark), a one-dimensional barcode, or the like. Individual number, installation location, start date of use, internal specifications of parts, and usage conditions thereof can be arbitrarily selected according to the application.
  • the part 1 is a mechanical part and is a rolling bearing device.
  • the pulley 102 on which the belt 104 is hung is composed of a device that is rotatably supported on a fixed shaft 103 via a rolling bearing 101. More specifically, the pulley 102 is constituted by a pulley of each belt device 72 of an auxiliary machine provided in the commercial vehicle 71 (FIG. 5).
  • the rolling bearing 101 is an outer ring rotating, and a pulley 102 is fitted to the outer peripheral surface of an outer ring 101b which is a rotating side wheel.
  • the rolling bearing 101 is a sealed ball bearing in the present embodiment, and includes a rolling element 101c formed of a ball between an inner ring 101a and an outer ring 101b, and seals 101d positioned at both ends between both race rings 101a and 101b.
  • a component part 105 such as an end face cover that covers the end face of the rolling bearing 101 is attached to the pulley 102.
  • the outer ring 101b, the pulley 102, and the component 105 constitute a rotating part 1a.
  • the sensor unit 3 is attached to the outer surface of the component 105 of the rotating part 1a so that the center of the unit 3 coincides with the rotation axis O.
  • the sensor unit 3 is fitted to the boss-shaped attaching / detaching portion 2a of the stay 2 and can be attached to and detached from the stay 2, and a reading device 308 that reads information indicated by the unique information storage unit 201 when attached to the stay 2.
  • a reading device 308 that reads information indicated by the unique information storage unit 201 when attached to the stay 2.
  • the A / D converter 301 Used by the sensor 302 that detects the state of the component 1 that is the object to be measured, the A / D converter 301 that digitally converts the sensor signal, the display (not shown) that displays the state of the sensor unit 3, the battery 305, etc.
  • an information terminal communication device 307 communicating with the information terminal 5 and an inter-unit communication device 309 communicating with each other between the sensor units 3 are incorporated.
  • information terminal 5 includes transfer means 510, input means 502, operation system 503, terminal side processing means 504, information storage, in addition to said sensor unit communication means 501 and communication network communication apparatus 508.
  • Means 505 and a display device 509 such as a liquid crystal display device for displaying a screen are provided.
  • the information terminal 5 receives the state quantity data and the unique information from the sensor unit 3, accesses the communication network 7 with the communication network communication device 508, and transfers the data to the data server 6.
  • the transfer means 510 performs processing for transmitting the received data to the communication network communication device 508.
  • the information terminal 5 accesses the data server 6 and can receive and browse the unique information of the component 1 to be measured, the past measurement data, the state diagnosis result, and the like.
  • the terminal-side processing means 504 is configured with dedicated software and has a function of controlling each means and / or apparatus provided in the information terminal 5 to control information communication with the sensor unit 3 and the data server 6, data display, and the like. .
  • the dedicated software is downloaded and installed from the data server 6, or a portable storage medium such as a CD or a DVD, a homepage other than the data server 6 on the Internet constituting the communication network 7, an application site, etc. Obtained from and installed.
  • the dedicated software is an application program that causes a general personal computer or a portable terminal to function as the information terminal 5 having the respective means and devices.
  • the OS (operation program) 503 of the information terminal 5 has such a function that can be downloaded and installed.
  • the terminal-side processing unit 504 displays data related to processing and / or results on the screen of the display device 509.
  • the data server 6 is accessed, and the unique information, the past measurement data, the state determination result, and the like of the component 1 to be measured are obtained and displayed on the screen of the display device 509.
  • the two-way arrow represents bidirectional communication.
  • a permanent stay 2 (2a to 2z) is mounted on each measurement target component 1 (1a to 1z), and an optional sensor unit 3 (3a to 3z) is attached. It has become.
  • each sensor unit 3 When a measurement command is transmitted from the information terminal 5 to each sensor unit 3, each sensor unit 3 starts measurement. When the measurement is completed, measurement data and the like are transmitted from each sensor unit 3 to the information terminal 5. The information terminal 5 transmits the received measurement data to the data server 6 via the communication network 7.
  • the data server 6 determines the state of the part 1 to be measured from the data received from the information terminal 5 and the specific information of the part 1 to be measured that has been input and stored in advance. The determination result, information instructed from the display terminal 5 and the like are transmitted to the display terminal 8.
  • the data server 6 receives the data from the information terminal 5 by the communication network communication device 606, extracts the stored data of the information storage unit 601 with the specific information, and determines the measurement site.
  • a signal processing condition suitable for the component 1 to be measured is determined from information on bearings, peripheral components, vehicles, and the like stored in the specification database 602 and analyzed by the data analysis unit 603.
  • the data analysis unit 603 performs frequency analysis on the input acceleration data, for example, by the vibration calculation unit 603a, or performs other signal processing.
  • the analysis result is stored in the processing data storage unit 605, and the state determination unit 604 sets a determination threshold using accumulated data for each part.
  • the state determination unit 604 determines the state by comparing the analysis result with the determination threshold value.
  • the state determination unit 604 further estimates an abnormality occurrence site by using information on the bearings and peripheral parts in the specification database 602 and analysis results.
  • the analysis result is transferred to the information terminal 5, the display terminal 8, and the like by the communication network communication device 606. If there is an abnormality in the analysis result, the administrator notifies the set contact information by means of telephone, e-mail, SNS or the like. This notification may be performed by, for example, the communication network communication device 606 or the state determination unit 604 having a function of notifying abnormality.
  • the vibration detection unit 603a extracts only the AC component by a high-pass filter (not shown) or the like, and determines the state of the part 1 from the specification of the part 1 obtained from the specification database 602 and the rotation speed of the part 1.
  • the extraction of the AC component is to extract the component through a high-pass filter.
  • the state is determined using the effective value or the peak value. For this, it is desirable to set the cut-off frequency higher than the rotational frequency to be measured.
  • the state determination unit 604 determines the state of the component 1 to be measured, for example, whether it is normal and / or the remaining life stage. For this determination, for example, a state determination formula stored in the specification database 602 is used.
  • the display terminal 8 can access the data server 6 via the communication network 7 and browse the specific information, past measurement data, state diagnosis result, etc. of the component 1 to be measured.
  • Step S1 The information terminal 5 searches for the surrounding sensor unit 3.
  • Step S2 The sensor unit 3 that has received the signal from the information terminal 5 searches for a surrounding communicable sensor unit 3.
  • Step S3 The sensor unit 3 transmits its own ID and the ID of the surrounding communicable sensor unit 3 to the information terminal 5.
  • Step S4 The information terminal 5 lists the IDs received from each sensor unit 3.
  • Step S5 The information terminal 5 selects one sensor unit 3 that can communicate with the sensor unit 3 that cannot communicate with the information unit 5 in order to give an instruction to the sensor unit 3 that cannot communicate with the information terminal 5 itself.
  • Step S6 A measurement setting instruction is transmitted from the information terminal 5 to each sensor unit 3.
  • Step S7 Among the sensor units 3 that have received the signal from the information terminal 5, the sensor unit selected in step S5 is the sensor unit 3 that cannot communicate with the information terminal 5 and is designated by the information terminal 5.
  • a measurement setting instruction is transmitted to the unit 3 and waits until measurement starts.
  • Step S8 When the sensor unit 3 that cannot communicate with the information terminal 5 receives a signal from the sensor unit 3 designated by the information terminal 5, it waits until measurement starts according to the measurement setting instruction.
  • Step S9 Each sensor unit 3 performs measurement according to the instruction.
  • Step S10 The sensor unit 3 that cannot communicate with the information terminal 5 transmits measurement data and the like to the sensor unit 3 that has issued the measurement instruction.
  • Step S11 The sensor unit 3 that can communicate with the information terminal 5 transmits its own data, data received from the sensor unit 3 that cannot communicate with the information terminal 5, and the like to the information terminal 5.
  • Step S12 The information terminal 5 receives all the data and transmits the data and the like to the data server 6.
  • the information terminal device 5 and the display terminal 8 may be composed of a single device, such as a tablet terminal, a personal computer, a dedicated terminal, etc. that can operate this system, that is, the functions of the above-described components. Anything is possible.
  • the communication network 7 is, for example, the Internet, a Web browser, or the cloud.
  • the inter-unit communication will be described in terms of functions of the respective units of the sensor unit 3 and the information terminal 5.
  • the inter-unit communication means 309 of each sensor unit 3 has a function of searching for surrounding sensor units 3 by communication and transmitting identification information (ID) of the sensor units 3 capable of mutual communication to the information terminal 5;
  • ID identification information
  • the information terminal 5 includes a sensor unit communication unit 501 that communicates with the sensor unit 3, and the sensor unit communication unit 501 transmits the identification information of the communicable sensor unit 3 transmitted from the sensor unit 3. , The function of designating the sensor unit 3 that transmits data held by the sensor unit 3 that cannot communicate between the information terminal 5 and the sensor unit 3 using the identification information, and the information terminal 5 And a function of instructing the designated sensor unit 3 to send an instruction to transmit data including the state quantity to the designated sensor unit 3 to the sensor unit 3 incapable of communication between the sensor unit 3 and The information terminal 5 transfers the state quantity measured and transmitted by the sensor unit 3 to the data server 6.
  • the component state detection system When the component state detection system is regrouped, the following effects can be obtained. I. By transmitting and receiving data between the sensor units 3, the information terminal 5 can also acquire data of the sensor unit 3 installed in a place where communication with the information terminal 5 is impossible. II. Permanent installation of the stay 2 stabilizes the mounting position of the sensor unit 3, suppresses variations in measurement data due to mounting errors, and enables measurement preparation in a short time. III. Even if the space for mounting the sensor cannot be secured in the fixed part 1b of the parts 1 such as the vehicle bearing and its peripheral parts, the movable part such as the rotating part 1a of the vehicle bearing and its peripheral parts is measured. The sensor unit 3 having the sensor 302 that can detect the state can be mounted. IV.
  • the rolling bearing apparatus with a pulley was shown as the component 1 used as the detection object in the said embodiment, the said component 1 may be another vehicle bearing and its peripheral components.
  • Peripheral parts include bearing shaft, nut, pulley cover, belt, alternator, cell motor, water pump, hydraulic pump, fan coupling, compressor, supercharger, turbocharger, idler pulley and the like.
  • the component status detection system can be effectively applied not only to the bearing and its peripheral components, but also to various other mechanical components, particularly components having rolling elements, as the components 1 to be detected.
  • a ball screw device shown in FIG. 6 can be cited as a part having a rolling element other than the rolling bearing.
  • the 6A includes a rolling element (not shown) that circulates and moves in the nut 82 between the screw shaft 81 and the nut 82, and the screw shaft 81 is interposed via a bearing 83. It is supported by a housing (not shown).
  • the stay 2 is fixed to the end of the screw shaft 81, and the sensor unit 3 is detachably attached to the stay 2.

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

情報端末と通信不能な場所に設置されたセンサユニットのデータも測定することが可能で、かつセンサユニット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部品状態検知システムを提供する。部品(1)に固定されたステー(2)と、このステー(2)に脱着自在なセンサユニット(3)と、情報端末(5)と、データサーバ(6)とを備える。センサユニット(3)は、部品(1)の状態量を測定するセンサおよび対情報端末通信手段(307)を有する。情報端末(5)は、センサユニット(3)が測定して送信した状態量を受信しデータサーバ(6)に転送する。データサーバ(6)は、受信した状態量をデータベース化し、かつ部品(1)の異常または残寿命に関する状態を判定する。各センサユニット(3)は、複数のセンサユニット(3)間で状態量の相互通信が可能なユニット間通信手段(309)を有する。

Description

部品状態検知システム 関連出願
　本出願は、２０１６年３月２３日出願の特願２０１６－０５７８３７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、車両用軸受等の軸受およびその周辺部品等の部品の状態を診断し、故障起因の事故を未然に防止する部品状態検知システムに関する。
　これまで、鉄道車両や風車などの産業分野において、軸受やその周辺部品に振動センサ、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システムが提案されている。（特許文献１）
　また、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送信し、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診断をするシステムが提案されている。（特許文献２）
　さらに、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ＰＣ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）
　さらに、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が提案されている。（特許文献４）
特開２０１２－０４２３３８号公報 特開２０１３－２２８３５２号公報 特許４２１０６０４号公報 特許３８５８９７７号公報 特開２０１６－０８０４９９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１～４に記載された装置は、固定部での測定の場合、外乱の大きな環境下では、外乱の影響を受けやすい。
　特許文献１～４に記載された装置は、また、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、直接可動部での計測が有効であるが具体的な方法が明示されていない。
　特許文献１～４に記載された装置は、さらに、測定機を複数の測定対象に利用する場合、対象が変わる度に、名称、測定条件(測定対象の諸元)等の設定を変更しなければならない。
　また、データ共有に際して名称設定ルール化等が必要であり、懸念点として、設定／選択ミス、情報上書き/喪失がある。
　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をセットで測定および診断を実施しなければならない。（特許文献３）
　上記課題を解決する発明として、測定部にステーを設け、センサユニットの固定状態を常に同じに保つ脱着タイプが提案されている。（特許文献５）
　しかし、提案の構成だけでは、センサユニットと情報端末の距離が離れた場合やセンサユニットと情報端末間に障害物がある等の通信環境が悪い場合、通信出来ない。
　この発明の目的は、情報端末と通信不能な場所に設置されたセンサユニットのデータも得ることが可能で、かつセンサユニット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部品状態検知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。
　この発明の部品状態検知システムは、複数の部品１にそれぞれ固定される複数のステー２と、これらステー２にそれぞれ脱着自在な複数のセンサユニット３であって、各センサユニット３が、前記複数の部品１のうち、対応するステー２が固定される部品１の状態量を測定するセンサ３０２および前記センサ３０２が測定した状態量を送信する第１のセンサユニット（対情報端末通信手段）３０７を有する、複数のセンサユニット３と、前記複数のセンサユニット３の少なくとも１つの前記第１のセンサユニット通信手段３０７が送信した状態量を受信して転送する情報端末５と、前記転送された状態量を受信してデータベース６０５に記憶し（例えばデータベース化し）、前記複数の部品１それぞれの異常と残寿命に関する状態の少なくとも一方を判定するデータサーバ６とを備え、
　前記各センサユニット３は、前記複数のセンサユニット３における他のセンサユニット３との相互通信を可能にする第２のセンサユニット通信手段（ユニット間通信手段）３０９を有する。
　この構成によると、第２のセンサユニット通信手段３０９を用いてセンサユニット３間でデータを送受信することにより、情報端末５と通信不能な場所に設置されたセンサユニット３のデータも情報端末が取得できる。また、ステー２を常設すればセンサユニット３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。なお、前記情報端末５は、情報処理機能を備えたいわゆるスマートフォンやタブレット、あるいはノート型パソコン等の形態情報端末であっても良い。
　前記複数のセンサユニット３それぞれにおいて、前記第１のセンサユニット通信手段３０７を介する前記情報端末５との通信が不能な場合に、前記第２のセンサユニット通信手段３０９が前記複数のセンサユニット３における他のセンサユニット３のうちの少なくとも１つにそのセンサ３０２が測定した状態量を送信し、この状態量を受信したセンサユニット３において、受信した前記状態量を前記第１のセンサユニット通信手段３０７が前記情報端末５へ転送しても良い。
　この構成により、情報端末５と通信不能なセンサユニット３は、他のセンサユニット３を経由し、状態量の測定の実行およびその測定した状態量の送信を行うことができる。センサユニット３が情報端末５と通信不能な場合としては、センサユニット３の位置により、センサユニット３と端末情報との間に遮蔽物が介在して通信が行えない場合、情報端末５から遠い場合、および／または前記第１のセンサユニット通信手段３０７の故障等による場合がある。いずれにおいても、他のセンサユニット３を経由し通信が可能となる。
　前記各センサユニット３の前記第２のセンサユニット通信手段３０９が、相互の通信が可能な状態にあるセンサユニット３を通信により探し出し、当該探し出したセンサユニット３の識別情報を前記情報端末５に送信する機能部と、前記情報端末５からの指示に応答して前記情報端末５と通信不能なセンサユニット３に前記情報端末５からの指示を送信する機能部と、前記情報端末５と通信不能な前記センサユニット３から、このセンサユニット３に保存されたデータであって、前記状態量を含むデータを受信し、このデータを前記情報端末５に向けて前記第１のセンサユニット通信手段３０７に送信させる機能部とを有しても良い。
　この構成により、前記情報端末５と通信不能なセンサユニット３に保存されたデータを前記情報端末５に送信するセンサユニット３における処理が適切に行える。
　前記情報端末５は、前記複数のセンサユニット３と通信を行う情報端末通信手段（対センサユニット通信手段）５０１および前記複数のセンサユニット３のセンサ３０２が測定した状態量を前記データサーバ６に転送する転送手段５１０を有し、前記情報端末通信手段５０１は、前記複数のセンサユニット３のうちの任意のセンサユニット３から送信された、通信可能な状態にあるセンサユニット３の識別情報を受信する機能部と、前記情報端末５と通信不能なセンサユニット３が保存するデータを取得するために、この識別情報を用いてセンサユニット３を指定する機能部と、前記情報端末５との通信が不能なセンサユニット３であって、前記指定されたセンサユニット３とは通信が可能な状態にあるセンサユニットに、前記状態量を含むデータを前記指定されたセンサユニット３に向けて送信させる指示を、前記指定されたセンサユニット３へ送信する機能部とを有し、前記転送手段５１０は、前記指定されたセンサユニット３から受信した、前記情報端末５との通信が不能なセンサユニット３が保存するデータを前記データサーバ６に転送する機能部を有しても良い。
　この構成により、前記情報端末５と通信不能なセンサユニット３に保存されたデータを前記情報端末５に送信する場合の情報端末５側の処理が適切に行える。
　前記複数のステー２それぞれに、対応する前記部品１に固有の情報を示す固有情報記憶手段２０１が設けられ、前記各センサユニット３が、前記固有情報記憶手段２０１の前記固有の情報を読み取る読取り装置３０８を有するようにしても良い。固有情報記憶手段は、例えば、電子タグ、一次元のバーコード、または二次元のバーコードであってもよい。前記固有情報記憶手段が電子タグである場合、前記固有の情報は前記固有情報記憶手段に記憶されている。
　ステー２に固有情報記憶手段２０１を設ける事で、測定対象の把握が容易になり、短時間での測定準備が可能となる。また、この固有の情報を検索キーとして用いれば、データの蓄積や過去データの検索が容易となる。部位が特定出来ることで、例えば部品１が軸受である場合、軸受品番毎でなく、部位毎での環境に応じた異常判断の閾値を設定する事が出来る。これにより、外乱を加味した高精度な異常判定が行える。
　より具体的には、前記ステー２に前記固有情報記憶手段２０１が設けられていると、測定対象である部品１を自動で判別でき、前記固有情報と部品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、入力操作が不要化され、入力ミスの発生しない。また、前記固有情報記憶手段２０１が前記ステー２に設けられることで、固有情報記憶手段２０１ステー２以外の箇所に設ける場合に比べて、状態検出と固有情報の読み取りとが近接して行えるため、センサユニット３で纏めて取り扱うことができるという利点も得られる。なお、前記固有情報は前記械部品１の識別番号であってもよく、さらに前記部品１の諸元や製造履歴等が付加された情報であっても良い。
　前記各センサユニットの前記センサ３０２が、前記部品１の振動を測定する加速度センサ３０２ａを含んでも良い。加速度センサ３０２ａにより、前記部品１の異常判定が精度良く行える。その場合に、ステー２があることによる取付位置の安定性が測定精度，判定精度の向上に効果的となる。
　前記複数の部品１それぞれが回転軸を中心として回転する回転部分１ａを有し、前記複数のステー２は、それぞれ、対応する前記部品１の前記回転部分１ａに固定され、前記各センサユニット３の前記センサが、前記部品１の前記回転部分の回転を測定する回転センサまたはジャイロ３０２ｂであってもよい。
　前記部品１が例えば車両用軸受またはその周辺部品等の部品１である場合、回転部分１ａを有する。このような回転部分１ａの回転を、前記ステー２に取付けられたセンサユニット３により検出することができる。なお、この場合、前記ステー２は前記部品１の回転部分１ａの回転中心Ｏと同心に固定されているのが望ましい。
　前記複数の部品１がそれぞれ可動部１ａを有し、前記複数のステー２は、それぞれ、対応する前記部品１の前記可動部１ａにこの可動部１ａの中心Ｏ上で固定されていても良い。可動部中心での測定により、外乱の影響を受け難く、高精度な測定が行える。例えば、前記部品１が車両用軸受またはその周辺部品等の部品１である場合に、これら車両用軸受およびその周辺部品１の固定部１ｂにセンサを取付けが出来ない場合がある。そのような場合であっても、前記ステー２が可動部中心Ｏ上に固定されていることで、車両用軸受およびその周辺部品等の部品１の可動部１ａに測定対象の状態を検知出来るセンサを有するセンサユニット３を実装することが出来る。
　前記複数のセンサユニット３は、それぞれ、前記状態量について定められた演算を行う演算処理部３１０を有しても良い。前記定められた演算は、例えば、生データを解析に用いる形式のデータに変換する処理である。電子部品の小型化の発達により、センサユニット３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３で処理することが可能となる。これにより、センサユニット３と情報端末５の間で通信するデータ量が低減し、また情報端末５での処理を軽減されて情報端末５に汎用の携帯型情報処理装置が用い易くなる。
　前記情報端末５および前記データサーバ６は、広域の通信網７に接続可能であっても良い。広域の通信網７に接続可能であるため、遠隔地のデータサーバ６を利用することが可能となる。
　前記情報端末５は汎用の情報端末であり、当該部品状態検知システムが、この部品状態検知システムにおける機能を付加する専用ソフトウェアをインストールもしくはダウンロード可能なオペレーションシステム５０３を含んでも良い。このような汎用の情報端末５を利用することで、安価にこの部品状態検知システムを実現することができる。
　前記データサーバ６は、前記複数の部品１の異常と残寿命に関する状態の前記少なくとも一方の判定された結果を、通信網７を介して前記情報端末５に送信する機能部を有し、前記情報端末５は前記結果を表示する表示装置５０９を有するようにしても良い。この構成により、前記情報端末５によって、測定セットアップから診断結果の閲覧までの対等が可能となる。
　さらに、表示端末８を備え、前記データサーバ６は、前記複数の部品１の異常と残寿命に関する状態の前記少なくとも一方の判定された前記結果を通信網７を介して前記表示端末８に送信する機能を有しても良い。情報端末５とは別に表示端末８を有することで、測定者とは別の管理者や判定結果利用者等がデータサーバ６から判定結果を知ることができる。
　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。
この発明の一実施形態に係る部品状態検知システムの測定対象である部品および同装置におけるセンサユニットを示す断面図である。 図１の部品状態検知システムの全体構成の概念を示すブロック図である。 図１の部品状態検知システムの詳細構成の概念を示すブロック図である。 図１の部品状態検知システムの動作の流れを示す説明図である。 図１の部品状態検知システムの測定対象となる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。 図１の部品状態検知システムの測定対象である他の本体の部品の例でなるボールねじ装置を示す正面図である。
この発明の一実施形態に係る部品状態検知システムを図１ないし図６を参照して説明する。図２に示すように、この部品状態検知システムは、複数の部品１にそれぞれ固定されたステー２と、これら各ステー２に脱着可能な複数のセンサユニット３と、情報端末５と、データサーバ６とを備える。部品状態検知システムはさらに、表示端末８を備える。前記情報端末５とデータサーバ６とで処理システム４が構成される。
　ステー２（２ａ～２ｚ）は、測定対象となる部品１（１ａ～１ｚ）に一体でそれぞれ固定される。ステー２には、図３に示すように、予め入力された固有情報（部品１の識別情報）を示す固有情報記憶手段２０１が内蔵されている。
　ステー２は、センサユニット３を着脱可能に装着する着脱部２ａ（図１と共に後述）を有する。この着脱部２ａを有することで、組付け誤差の無くセンサユニット３の繰り返しの着脱が可能となる。また、着脱部２ａにより、どのような測定対象の部品１でも、センサユニット３を接続することが可能となる。
　センサユニット３（３ａ～３ｚ）は、ステー２に対して脱着可能で、測定対象となる部品１の状態量を検出するセンサ３０２、ステー２の固有情報記憶手段２０１から固有情報を読み取る読取り装置３０８、前記センサ３０２で測定した状態量データと固有情報記憶手段２０１から読み取った固有情報を前記情報端末５に無線通信で送信する対情報端末通信手段（第１のセンサユニット通信手段）３０７、およびユニット間通信手段（第２のセンサユニット通信手段）３０９を備える。
　前記ユニット間通信手段３０９は、情報端末５から取得した情報、およびセンサ３０２で測定した状態量のデータ、固有情報記憶手段３０３から読み取った固有情報を、複数のセンサユニット３間で相互に無線で通信する手段である。
　前記状態量を検出するセンサ３０２としては、加速度センサ３０２ａおよびジャイロセンサ３０２ｂが設けられている。ジャイロセンサ３０２ｂの代わりに回転センサ（図示せず）が設けられても良い。また、状態量を検出するセンサ３０２として、さらに、温度センサ（図示せず）が設けられても良い。
　センサユニット３は、ステー２とセンサユニット３を接続する際に、ステー３に内蔵された固有情報を読み込む。センサユニット３は、情報端末５からの指示に応答して、センサ３０２が測定対象物の部品１の状態量を測定して検出した状態量と、読取り装置３０８がステー２から読み込んだ固有情報とを情報端末５等に送信する。ユニット間通信装置３０９が、周囲のセンサユニット３を探し出し、通信可能なセンサユニット３の識別情報を情報端末５に送信する。情報端末５の転送手段５１０は、前記通信可能なセンサユニット３から取得した、通信可能なセンサユニット３の識別情報を参照して、情報端末５と通信不能なセンサユニット３に、前記検出された状態量と固有情報とを転送させる指示を送信する。情報端末５と通信不能なセンサユニット３は、ユニット間通信手段３０９により、そのセンサユニット３についての前記状態量と固有情報とを他のいずれかのセンサユニット３に送信する。どのセンサユニット３に送信するかは、ユニット間通信手段３０９に定めておく。
　なお、センサユニット３は、この他に、演算処理手段３１０を有していても良い。この演算処理手段３１０は、例えは、センサ３０２の測定した生データを適宜の形式のデータに変える処理を行う。これにより、センサユニット３から情報端末５への通信量を減らすことができる。
　情報端末５は、センサユニット３との通信を行う対センサユニット通信手段（情報端末通信手段）５０１と、広域の通信網（インターネット等）７を介して無線通信等でデータサーバ６にデータを転送し、またはデータサーバ６からのデータを受信する通信網通信装置５０８とを有する。対センサユニット通信手段５０１は、この実施形態では無線で通信を行うが、有線で通信を行っても良い。
　データサーバ６は、個々のステー２と測定対象物である部品１の固有情報が記憶されている情報記憶部６０１、軸受や周辺部品、車両情報等の前記部品１の仕様データが記憶されている仕様データベース６０２、データ受送信等の通信制御を行う通信処理部である通信網通信装置６０６、状態量のデジタルデータの信号処理を行うデータ解析部６０３、その信号処理の結果のデータが記憶されてデータベース化される処理データ記憶部６０５、および測定対象物である部品１の状態判定（異常の有無等）を行う状態判定部６０４を有している。
　前記表示端末８は、前記通信網７に接続されていて、データサーバ６から送信されたデータを受信し、表示を行うことが可能な端末である。データサーバ６から送信されたデータを受信して表示する装置は、基本的には前記情報端末５であるが、その他に、センサユニット３との通信を行わない端末である表示端末８によってもデータの表示が可能である。
　上記各部の構成および作用の具体例などの説明をする。図１に、ステー２およびセンサユニット３の基本構造を示す。ステー２は、軸受などの測定対象の部品１の固定部１ｂ、もしくは回転部である可動部１ａの中心（回転軸中心）Ｏ上に常時取り付けられ、個体識別可能な情報を記録した固有情報記憶手段２０１を、内蔵してまたは表面に露出させて有している。組み付けられた部品１にステー２の取り付けが困難な場合は、組付けの前に測定対象の部品１にステー２の機能を内蔵した一体構造としても良い。また、固有情報記憶手段２０１は、ＩＣタグやチップ等の記憶装置であっても、ＱＲコード（登録商標）等の２次元バーコードや１次元のバーコード等でも良く、記憶する情報は、品名や個体番号、設置場所、使用開始日や部品の内部諸元やその使用条件など、用途に合わせて任意に選択可能である。
　図１の例では、部品１は機械部品であって、転がり軸受装置である。具体的には自動車の補機における。ベルト１０４を掛装するプーリ１０２を、転がり軸受１０１を介して固定の軸１０３に回転自在に支持した装置からなる。前記プーリ１０２は、より具体的には商用車７１（図５）に備えられた補機の各ベルト装置７２のプーリで構成される。
　図１において、転がり軸受１０１は外輪回転であり、その回転側輪である外輪１０１ｂの外周面にプーリ１０２が嵌合している。転がり軸受１０１は、本実施形態では密封型の玉軸受であり、内輪１０１ａと外輪１０１ｂとの間にボールからなる転動体１０１ｃと、両軌道輪１０１ａ、１０１ｂ間の両端部に位置するシール１０１ｄを有している。プーリ１０２には、転がり軸受１０１の端面を覆う端面カバー等の構成部品１０５が取付けられている。前記外輪１０１ｂと、プーリ１０２と、構成部品１０５とで回転部１ａが構成される。センサユニット３は、前記回転部１ａの前記構成部品１０５の外面に、回転軸Ｏにユニット３の中心が一致するように取付けられている。
　センサユニット３は、ステー２のボス状の着脱部２ａに嵌合してステー２に対して脱着可能であり、ステー２への装着状態で固有情報記憶手段２０１が示す情報を読み込む読み取り装置３０８、測定対象物である部品１の状態を検知するセンサ３０２、センサ信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器３０１、センサユニット３の状態を表示する表示器（図示せず）、バッテリ３０５等が、使用用途に応じて内蔵されている。さらに情報端末５と通信する対情報端末通信装置３０７、およびセンサユニット３間で相互通信するユニット間通信装置３０９を内蔵する。
　図３を参照して、情報端末５には、前記対センサユニット通信手段５０１および通信網通信装置５０８に加えて、転送手段５１０、入力手段５０２、オペレーションシステム５０３、端末側処理手段５０４、情報記憶手段５０５、および画面を表示する液晶表示装置等の表示装置５０９を備えている。
　情報端末５は、センサユニット３から状態量データと固有情報を受信し、通信網通信装置５０８で通信網７にアクセスしてデータサーバ６にデータを転送する。前記転送手段５１０は、この受信データを通信網通信装置５０８に送信させる処理を行う。情報端末５は、データサーバ６にアクセスし、測定対象の部品１の固有情報、過去測定データ、状態診断結果等を受信し、閲覧が出来る。
　前記端末側処理手段５０４は、専用ソフトウェアで構成されて情報端末５が備える各手段および／または装置に働きかけ、センサユニット３およびデータサーバ６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。前記専用ソフトウェアは、データサーバ６からダウンロードおよびインストールされるか、もしくはＣＤやＤＶＤ等の可搬の記憶媒体や、前記通信網７を構成するインターネット上の前記データサーバ６以外のホームページ、アプリサイト等から入手してインストールされる。前記専用ソフトウェアは、このインストールにより、一般的なパーソナルコンピュータや携帯端末を、前記各手段，装置を有する前記情報端末５として機能させるアプリケーションプログラムである。情報端末５のＯＳ（オペレーションプログラム）５０３は、このようなダウンロードおよびインストールが可能な機能を有する。また、端末側処理手段５０４は、表示装置５０９の画面に、処理および／または結果に関係するデータを表示させる。例えばデータサーバ６にアクセスし、測定対象の部品１の固有情報、過去測定データ、状態判定結果等を入手し表示装置５０９の画面に表示させる。
　システムの基本構成および作用の概略を図２と共に説明する。なお、図２において、両方向矢印は双方向通信を表す。
各測定対象の部品１（１ａ～１ｚ）には、常設されたステー２（２ａ～２ｚ）が実装されていて、任意のセンサユニット３（３ａ～３ｚ）が取り付けられており、計測時は一体化されている。
　情報端末５から計測指令が各センサユニット３に送信されると、各センサユニット３は測定を開始する。測定が完了すると、各センサユニット３から情報端末５に測定データなどが送信される。情報端末５は受信した測定データを通信網７を介してデータサーバ６に送信する。
　データサーバ６は、情報端末５から受信したデータと、予め入力されて記憶されている測定対象の部品１の固有の情報などとから、測定対象の部品１の状態を判定し、情報端末５および表示端末８に、判定結果、および表示端末５から指示された情報などを送信する。
　データサーバ６は、詳しくは、情報端末５からのデータを通信網通信装置６０６で受信し、情報記憶部６０１の記憶データを前記固有情報で抽出し、測定部位を判別する。仕様データベース６０２に記憶された軸受、周辺部品、車両等に関する情報等から、測定対象である部品１に適合した信号処理条件を決定し、データ解析部６０３で解析する。データ解析部６０３は、例えば振動算出部６０３ａにより、入力された加速度データを周波数解析するか、またはその他の信号処理を施す。解析結果は処理データ記憶部６０５に保存され、状態判定部６０４は、各部位毎の蓄積データを用いて判定閾値を設定する。状態判定部６０４にて、解析結果と判定閾値との比較により、状態を判定する。状態判定部６０４はさらに、仕様データベース６０２の軸受や周辺部品等に関する情報と解析結果とを用いて、異常発生部位を推定する。解析結果は、通信網通信装置６０６により、情報端末５および表示端末８等に転送する。解析結果に異常がある場合は、管理者より、電話、電子メール、ＳＮＳ等の手段により、設定された連絡先に通知する。この通知は、例えば通信網通信装置６０６または状態判定部６０４が、異常を通知する機能を備え、その機能によって行われても良い。
　振動検出部６０３ａではハイパスフィルタ（図示せず）等で交流成分のみを抽出し、仕様データベース６０２から得た部品１の仕様と、部品１の回転速度とから、部品１の状態を判定する。なお、交流成分の抽出とは、ハイパスフィルターを通して成分抽出することであるが、加速度センサ３０２ａの偏心などにより、回転１次成分が大きくなるため、実効値や波高値を利用して状態判定する場合には、カットオフ周波数を測定対象の回転周波数よりも高く設定することが望ましい。
　前記状態判定部６０４は、前記データ解析部６０３で算出した結果に基づいて、測定対象である部品１の状態、例えば正常であるか否かの判定および／または残寿命段階の判定等を行う。この判定には、例えば前記仕様データベース６０２に保存されている状態判定式等を用いる。
　表示端末８は、通信網７を介してデータサーバ６にアクセスし、測定対象である部品１の固有情報、過去測定データ、状態診断結果等の閲覧が出来る。
　しかしながら、この基本構成だけでは、情報端末５とセンサユニット３との通信が不能な場合に、そのセンサユニット３のデータを計測することができない。そこで、この実施形態では、センサユニット３間でのデータ通信を可能とし、情報端末３と通信不能なセンサユニット３３については、他のセンサユニット３を介して測定したデータを情報端末３が取得可能なシステム構成としている。この実施形態のユニット間通信によるデータ測定および測定結果の転送に関する流れを図４に示す。
　図４において、処理はステップＳ１～ステップＳ１２の順序で実行される。これらステップについて以下説明する。ここで、センサユニット３ａは情報端末との通信が可能な状態にあり、センサユニット３ｂは情報端末との通信が不能な状態にあるとする。
ステップＳ１：　情報端末５が周囲のセンサユニット３を探し出す。
ステップＳ２：　情報端末５からの信号を受信したセンサユニット３は、周囲の通信可能なセンサユニット３を探し出す。
ステップＳ３：　センサユニット３は自身のＩＤおよび周囲の通信可能なセンサユニット３のＩＤを情報端末５に送信する。
ステップＳ４：　情報端末５は各センサユニット３から受け取ったＩＤをリスト化する。
ステップＳ５：　情報端末５は自身と通信不能なセンサユニット３に指示を出すために、この通信不能なセンサユニット３と通信可能なセンサユニット３を１つ選択する。
ステップＳ６：　情報端末５から各センサユニット３に測定設定指示を送信する。
ステップＳ７：　情報端末５からの信号を受け取ったセンサユニット３のうち、ステップＳ５で選択されたセンサユニットは、情報端末５と通信不能なセンサユニット３であって、情報端末５によって指定されたセンサユニット３に測定設定指示を送信し、測定が開始するまで待機する。
ステップＳ８：　情報端末５と通信不能なセンサユニット３が情報端末５によって指定されたセンサユニット３からの信号を受信すると、測定設定指示に従って測定が開始するまで待機する。
ステップＳ９：　各センサユニット３が指示に従い測定を行う。
ステップＳ１０：　情報端末５と通信不能なセンサユニット３は、測定指示を出したセンサユニット３に測定データなどを送信する。
ステップＳ１１：　情報端末５と通信可能なセンサユニット３は自身のデータと、情報端末５と通信不能なセンサユニット３から受信したデータなどを情報端末５に送信する。
ステップＳ１２：　情報端末５は全てのデータを受信し、データサーバ６にデータなどを送信する。
　なお、情報端末装置５と表示端末８とは、単一の装置から構成されてもよく、タブレット端末やパソコン、専用端末など、このシステムを動作可能なものつまり上述の各構成要素の機能を実装できるものであれば良い。通信網７は、例えばインターネットや、Ｗｅｂブラウザ、クラウドなどである。
　前記ユニット間通信につき、前記センサユニット３および情報端末５の各部の機能の面から説明をする。前記各センサユニット３の前記ユニット間通信手段３０９は、周囲のセンサユニット３を通信により探し出して相互の通信が可能なセンサユニット３の識別情報（ＩＤ）を前記情報端末５に送信する機能と、前記情報端末５からの指示に応答して前記情報端末５と通信不能なセンサユニット３であって、情報端末５から指定されたセンサユニット３に前記情報端末５からの指示を送信する機能と、前記情報端末５と通信不能なセンサユニット３から、このセンサユニット３に保存されたデータを受信し、前記情報端末５に送信する機能とを有する。
　前記情報端末５は、前記センサユニット３と通信を行う対センサユニット通信手段５０１を有し、この対センサユニット通信手段５０１は、前記センサユニット３から送信された通信可能なセンサユニット３の識別情報を受信する機能と、この識別情報を用い、前記情報端末５とセンサユニット３間での通信が不能なセンサユニット３が保持するデータを送信させるセンサユニット３を指定する機能と、前記情報端末５とセンサユニット３間での通信が不能なセンサユニット３に対して前記指定のセンサユニット３へ前記状態量を含むデータを送信させる指示を前記指定のセンサユニット３へ指示する機能とを有し、かつ前記情報端末５は、前記センサユニット３が測定して送信した状態量を前記データサーバ６に転送する転送手段５１０に、前記指定のセンサユニット３から送信された前記情報端末５とセンサユニット３間での通信が不能なセンサユニット３が保持するデータ前記データサーバ６に転送する機能を有するようにしても良い。この構成とすることで、前記情報端末５と通信不能なセンサユニット３に保存されたデータを前記情報端末５に送信する場合の情報端末５側の処理が適切に行える。
　この部品状態検知システムは、纏め直すと、次の各効果が得られる。
　Ｉ．センサユニット３間でデータを送受信することにより、情報端末５と通信不能な場所に設置されたセンサユニット３のデータも情報端末５が取得することが可能である。
　II.ステー２を常設することでセンサユニット３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。
　III.車両用軸受およびその周辺部品等の部品１の固定部１ｂにセンサ取付けのためのスペースが確保出来ない場合でも、車両用軸受およびその周辺部品の回転部１ａ等の可動部に測定対象の状態を検知出来るセンサ３０２を有するセンサユニット３を実装出来る。
　IV.可動部中心Ｏでの測定により、外乱の影響を受け難く、高精度な測定が可能である。
　V.ステー２に固有情報記憶手段２０１を設ける事で、測定対象の把握が容易になり、短時間での測定準備が可能となる。データの蓄積や過去データの検索が容易となる。固有情報を用いて部位が特定出来ることで、軸受品番毎でなく、部位毎での環境に応じた異常判断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判定が行える。
　VI.携帯型の情報端末５によって測定セットアップから診断結果の閲覧まで対応が可能である。
　なお、前記実施形態では検知対象となる部品１として、プーリ付きの転がり軸受装置を示したが、前記部品１は、この他の車両用軸受や、その周辺部品であっても良い。
　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。
　また、検知対象となる部品１は、軸受やその周辺部品に限らず、他の各種の機械部品、特に転動体を有する部品に、この部品状態検知システムが効果的に適用できる。転がり軸受以外の、転動体を有する部品としては、図６に示すボールねじ装置が挙げられる。
　図６のボールねじ装置からなる部品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２が固定され、このステー２にセンサユニット３が着脱自在に取付けられる。
　なお、上記各実施形態では、処理システム４をセンサユニット２とは離れて設けるものとしたが、処理システム４はセンサユニット３と一体化されても良い。電子部品の小型化により、センサユニット３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３で処理することが可能となる。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、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１、１Ａ…部品
２…ステー
３…センサユニット
５…情報端末
６…データサーバ
３０２…センサ
３０７…第１のセンサユニット通信手段（対情報端末通信手段）
３０９…第２のセンサユニット通信手段（ユニット間通信手段）

Claims (13)

  1. 　複数の部品にそれぞれ固定される複数のステーと、
    　これらステーにそれぞれ脱着自在な複数のセンサユニットであって、各センサユニットが、前記複数の部品のうち、対応するステーが固定される部品の状態量を測定するセンサおよび前記センサが測定した状態量を送信する第１のセンサユニット通信手段を有する、複数のセンサユニットと、
    　前記複数のセンサユニットの少なくとも１つの前記第１のセンサユニット通信手段が送信した状態量を受信して転送する情報端末と、
    　前記転送された状態量を受信してデータベースに記憶し、前記複数の部品それぞれの異常と残寿命に関する状態の少なくとも一方を判定するデータサーバとを備え、
    　前記各センサユニットは、前記複数のセンサユニットにおける他のセンサユニットとの相互通信を可能にする第２のセンサユニット通信手段を有する、部品状態検知システム。
  2. 　請求項１に記載の部品状態検知システムおいて、前記複数のセンサユニットそれぞれにおいて、前記第１のセンサユニット通信手段を介する前記情報端末との通信が不能な場合に、前記第２のセンサユニット通信手段が前記複数のセンサユニットにおける他のセンサユニットのうちの少なくとも１つにそのセンサが測定した状態量を送信し、この状態量を受信したセンサユニットにおいて、受信した前記状態量を前記第１のセンサユニット通信手段が前記情報端末へ転送する、部品状態検知システム。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の部品状態検知システムにおいて、前記各センサユニットの前記第２のセンサユニット通信手段が、
    　　相互の通信が可能な状態にあるセンサユニットを通信により探し出し、当該探し出したセンサユニットの識別情報を前記情報端末に送信する機能部と、
    　　前記情報端末からの指示に応答して前記情報端末と通信不能なセンサユニットに前記情報端末からの指示を送信する機能部と、
    　　前記情報端末と通信不能な前記センサユニットから、このセンサユニットに保存されたデータであって、前記状態量を含むデータを受信し、このデータを前記情報端末に向けて前記第１のセンサユニット通信手段に送信させる機能部とを有する、部品状態検知システム。
  4. 　請求項３に記載の部品状態検知システムにおいて、前記情報端末は、前記複数のセンサユニットと通信を行う情報端末通信手段および前記複数のセンサユニットのセンサが測定した状態量を前記データサーバに転送する転送手段を有し、
    　前記情報端末通信手段は、
    　　前記複数のセンサユニットのうちの任意のセンサユニットから送信された、通信可能な状態にあるセンサユニットの識別情報を受信する機能部と、
    　　前記情報端末と通信不能なセンサユニットが保存するデータを取得するために、この識別情報を用いてセンサユニットを指定する機能部と、
    　　前記情報端末との通信が不能なセンサユニットであって、前記指定されたセンサユニットとは通信が可能な状態にあるセンサユニットに、前記状態量を含むデータを前記指定されたセンサユニットに向けて送信させる指示を、前記指定されたセンサユニットへ送信する機能部を有し、
    　前記転送手段は、
    　　前記指定されたセンサユニットから受信した、前記情報端末との通信が不能なセンサユニットが保存するデータを前記データサーバに転送する機能部を有する、部品状態検知システム。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の部品状態検知システムにおいて、前記複数のステーそれぞれに、対応する前記部品に固有の情報を示す固有情報記憶手段が設けられ、前記各センサユニットが、前記固有情報記憶手段の前記固有の情報を読み取る読取り装置を有する、部品状態検知システム。
  6. 　請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の部品状態検知システムにおいて、前記各センサユニットの前記センサが、前記部品の振動を測定する加速度センサを含む、部品状態検知システム。
  7. 　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の部品状態検知システムにおいて、前記複数の部品それぞれが回転軸を中心として回転する回転部分を有し、前記複数のステーは、それぞれ、対応する前記部品の前記回転部分に固定され、前記各センサユニットの前記センサが、前記部品の前記回転部分の回転を測定する回転センサまたはジャイロセンサを含む、部品状態検知システム。
  8. 　請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の部品状態検知システムにおいて、前記複数の部品がそれぞれ可動部を有し、前記複数のステーは、それぞれ、対応する前記部品の前記可動部にこの可動部の中心上で固定されている、部品状態検知システム。
  9. 　請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の部品状態検知システムにおいて、前記複数のセンサユニットは、それぞれ、前記状態量について定められた演算を行う演算処理部を有する、部品状態検知システム。
  10. 　請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の部品状態検知システムにおいて、前記情報端末および前記データサーバは、広域の通信網に接続可能である部品状態検知システム。
  11. 　請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の部品状態検知システムにおいて、前記情報端末は汎用の情報端末であり、当該部品状態検知システムが、この部品状態検知システムにおける機能を実現する専用ソフトウェアをインストールもしくはダウンロード可能なオペレーションシステムを含む、部品状態検知システム。
  12. 　請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の部品状態検知システムにおいて、前記データサーバは、前記複数の部品の異常と残寿命に関する状態の前記少なくとも一方の判定された結果を、通信網を介して前記情報端末に送信する機能部を有し、前記情報端末は前記結果を表示する表示装置を有する部品状態検知システム。
  13. 　請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の部品状態検知システムにおいて、さらに、表示端末を備え、前記データサーバは、前記複数の部品の異常と残寿命に関する状態の前記少なくとも一方の判定された前記結果を、通信網を介して前記表示端末に送信する機能部を有する部品状態検知システム。
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