JP3348182B2 - 異常振動検出装置 - Google Patents

異常振動検出装置

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JP3348182B2 JP08200095A JP8200095A JP3348182B2 JP 3348182 B2 JP3348182 B2 JP 3348182B2 JP 08200095 A JP08200095 A JP 08200095A JP 8200095 A JP8200095 A JP 8200095A JP 3348182 B2 JP3348182 B2 JP 3348182B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば工作機械の故障
診断を自動化するために使用される異常振動検出装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の異常振動検出装置として
は、図4の(1)に示すものと、図4の(2)に示すも
のとがある。図4の(1)に示す異常振動検出装置30
は、電源及び出力表示灯31、感度切換スイッチ32、
感度調整トリマ33及びアンプユニット側面側に設けら
れたオンディレイタイマ切換スイッチを備えてはいる
が、振動レベル表示がなく、周波数フイルタも内蔵され
ていない。
【0003】また、図4の(2)に示す異常振動検出装
置40は、電源表示灯41、感度調整のための振動レベ
ル設定ポテンショダイヤル42、振動レベル確認灯4
3、パルス的な振動の除去/非除去を設定するためのオ
ンディレイタイマ44、モニタ出力切換スイッチ45を
備えてはいるが、周波数フィルタが内蔵されていない。
【0004】
【発明が解決しょうとする課題】上記のように、図4の
(1)に示す従来の異常振動検出装置には、振動レベル
表示がなく、周波数フイルタも内蔵されていないので、
調整トリマによる感度調整が困難であり、正常(未出
力)時に振動センサの動作確認ができないという問題点
があった。
【0005】また、図4の(2)に示す異常振動検出装
置の場合、感度調整のための振動レベル設定ポテンシャ
ルダイヤル42と、パルス的な振動の除去/非除去を設
定するためのオンディレイタイマ44の2つのボリュー
ムがあり、周波数フィルタが内蔵されていないので、設
定の自由度が大きすぎてかえって設定が困難になるし、
外乱振動や不要振動成分による誤動作が出やすいという
問題点があった。
【0006】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、ボリューム1
個で感度調整が容易になるし、正常(未出力)時に振動
センサの動作が確認でき、また、外乱振動や不要振動成
分を除去して誤動作が少なくなる異常振動検出装置を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係わる異常振動検出装置は、筐体と、該
筐体内に、振動センサからの入力信号を増幅する増幅率
の異なる複数の増幅回路と、この複数の増幅回路の一つ
を選択して増幅率を設定する増幅率設定スイッチと、前
記入力信号のうち必要な周波数成分を取り出す複数の周
波数フィルタと、この複数の周波数フィルタの一つを選
択して設定する検出モード設定スイッチと、異常振動の
検出感度を設定する閾値設定ボリュームと、振動のレベ
ルを表示するレベルメータと、前記各スイッチおよび閾
値設定ボリュームの設定値又はレベルメータの表示値に
基づいて振動が正常か異常かを判別する異常振動検出手
段と、異常振動を出力する出力手段とを備え、前記増幅
率設定スイッチ、前記検出モード設定スイッチ、前記レ
ベルメータ及び前記閾値設定ボリュームを前記筐体の一
面に表出設置して構成したことを特徴とする。
【0008】また、検出モード設定スイッチが設定する
検出モードの違いが周波数フィルタの周波数特性の違い
であることが好ましい
【0009】また、前記検出モード設定スイッチがパル
ス的な振動の除去/非除去を検出モードとして設定する
ように構成し、前記検出モード設定スイッチが設定する
検出モードの違いは異常振動の判別アルゴリズムの違い
であって、パルス振動除去モードの異常振動判別は入力
信号が閾値を越えている時間と越えていない時間との比
率に基づくものであればよい。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【作用】かかる構成により、振動レベル表示を付加し、
周波数フイルタを内蔵し、パルス的な振動の除去/非除
去をモード設定スイッチによる設定とし、ボリュームは
感度調整用の1個としたので、ボリューム1個で感度調
整が容易になるし、正常(未出力)時に振動センサの動
作が確認できる。また、外乱振動や不要振動成分を除去
して誤動作が少なくなる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を図面を参照して説明する。図
1の(1)は本発明に係わる異常振動検出装置の斜視
図、(2)は同異常振動検出装置の平面図、図2は同異
常振動検出装置の回路ブロック図、図3の(a)はパル
ス振動(パルス信号)を除去しない場合の判別アルゴリ
ズムのフローチャート、(b)はパルス振動(パルス信
号)を除去する場合の判別アルゴリズムのフローチャー
トである。
【0015】この異常振動検出装置の筐体は、上ケース
1と、下ケース2と、レール取付け用フック3とからな
り、上ケース1にネジ締め端子部4と、操作部5と、表
示部6とがある。
【0016】そして、前記ネジ締め端子部4には、外部
から電源を供給する電源端子4Aと、振動センサ7を接
続するセンサ端子4Bと、振動センサ7の信号をモニタ
出力するモニタ端子4Cと、異常振動の検出をリレー出
力するリレー端子4Dとがある。
【0017】また、異常振動検出装置は、図2に示すよ
うに外部電源11Aに接続された、+5と+8Vの2系
統の安定化電源である電源回路11と、増幅率の異なる
複数の増幅回路12a〜12eとそれらの信号を選択す
るマルチプレクサ12Aからなる増幅回路12と、周波
数特性の異なる複数の周波数フィルタ13a〜13eと
それらの信号を選択するマルチプレクサ13Aからなる
周波数フィルタ13と、モニタ出力回路14と、モード
設定スイッチ(MODE)15と、増幅回路の増幅率を
設定する増幅率設定スイッチ(GAIN)16と、異常
振動の検出感度を設定する閾値設定ボリューム(SEN
S)17と、整流回路18と、比較回路19と、ワンチ
ップマイコン20と、レベルメータ(LEVER)21
と、出力リレー22と、電源ON表示LED(POWE
R)23と、異常検出の出力を表示する出力表示LED
(OUTPUT)24と、センサ信号が閾値を越えたこ
とを示す閾値越え表示LED(OVER)25とを備え
ている。
【0018】そして、前記操作部5は、前記モード設定
スイッチ(MODE)15と、増幅回路の増幅率を設定
する増幅率設定スイッチ(GAIN)16と、異常振動
の検出感度を設定する閾値設定ボリューム(SENS)
17とを有し、前記表示部6には、電源の投入状態を表
示する電源ON表示LED(POWER)23と、異常
検出の出力を表示する出力表示LED(OUTPUT)
25と、センサ信号が閾値を越えたことを示す閾値越え
表示LED(OVER)25と、センサ信号をレベル表
示するレベルメータ(LEVER)21とを有して構成
し、操作部5および表示部6は、上ケース1の一面に表
出設置されている
【0019】次に図2の回路ブロック図をもとに異常振
動検出装置の動作を説明する。外部電源11Aから +
12〜+24Vの電圧が供給されると、電源回路11で
+5と+8Vの2系統の安定化電源となり、+5Vは主
にデジタル系の回路に、+8Vは主にアナログ系の回路
と振動センサ7に供給される。振動センサ7は+4Vを
中心に0〜+8Vの間で信号を出力する。このセンサ信
号は、増幅率の異なる複数の増幅回路12a〜12eと
それらの信号を選択するマルチプレクサ12Aからなる
増幅回路12と、周波数特性の異なる複数の周波数フィ
ルタ13a〜13eとそれらの信号を選択するマルチプ
レクサ13Aからなる周波数フィルタ13を通って、後
の処理に適した振幅と周波数成分の信号に加工される。
【0020】この信号は、モニタ出力回路14を通じて
モニタ信号として外部に出力されるとともに、レベルメ
ータ21で信号の大きさが表示され、さらに整流回路1
8を通って、比較回路19で閾値設定ボリューム17の
値と比較されて、閾値を越えたか否かという2値化信号
に変換される。ワンチップマイコン20はこの2値化信
号を読み取り、この信号に従って閾値越え表示LED2
5を点灯させるとともに、モード設定スイッチ15の設
定に応じて、後述するようにパルス振動を除去する判別
アルゴリズムと除去しない判別アルゴリズムを使い分け
て、2値化データから振動の正常/異常を判断し、その
結果が異常ならば出力リレー22を動作させ出力表示L
ED24を点灯させる。
【0021】またワンチップマイコン20は、正常に動
作している間は常時電源ON表示LED23を点灯させ
るとともに、増幅率設定スイッチ16とモード設定スイ
ッチ15の状態を監視して、それぞれのスイッチの状態
に応じて増幅回路12の増幅率と周波数フィルタ13の
周波数特性を切り換える。
【0022】さらに、ワンチップマイコン20は振動セ
ンサ7の信号を直接読み取って、センサケーブル10の
断線をチェックし、断線と判断するとレベルメータ21
を強制的に点滅させる。この時、振動センサ7の信号線
10Aの断線だけを検出するのであれば信号が0Vにな
っているか否かの判別だけで良いが、振動センサ7の電
源線10Bとグランド線10Cの断線まで検出するため
には、信号が+8Vか0Vのどちらかになっていないか
どうかを判断しなければならない。さらに、極度に大き
な加速度が加わって信号が飽和する可能性まで考える
と、単純に+8Vか0Vになれば即断線と判断するわけ
にはいかない。そこで、正常に動作している場合のセン
サ信号は必ずAC成分になることを利用して、ここでは
振動センサ7の信号が0.1秒以上に連続して+7V以
上になるか、もしくは0.1秒以上連続して+1V以下
になった場合にセンサケーブル10の断線と判断してい
る。
【0023】表1に検出モードの例を示す。
【表1】
【0024】モードAは周波数帯域が20〜20kHz
と広いので振動波形をモニタするのに、モードBは回転
体のアンバランスのような低周波の異常振動の検出に、
モードCは一般的な機械振動の異常検出に、モードDは
ベアリング異常のような高周波の異常振動の検出に、モ
ードEは衝撃振動の検出に適している。それぞれ目的に
応じてモードA、B、C、Dを切り換え、周波数フィル
タ13a〜13eを使い分けることにより、不要な振動
成分を除去して誤動作を少なくすることができる。
【0025】図3に判別アルゴリズムのフローチャート
を示す。上記したように前記ワンチップマイコン20
は、前記比較回路19で閾値設定ボリューム17の値と
比較されて変換された閾値を越えたか否かという2値化
信号を読み取り、この信号に従って閾値越え表示LED
25を点灯させるとともに、モード設定スイッチ15の
設定に応じて、パルス振動を除去する判別アルゴリズム
と除去しない判別アルゴリズムを使い分けて、2値化デ
ータから振動の正常/異常を判断し、その結果が異常な
らば出力リレー22を動作させ出力表示LED24を点
灯させるのであるが、パルス信号を除去する場合は、図
3の(b)のように2値化信号を読み取りを行い(ステ
ップS1)、2値化信号がONの時に(ステップS
2)、この信号に従って閾値越え表示LED25を点灯
させ(ステップS3)、それまでのデータの0N/0F
F時間比率を求め(ステップS4)、その比率が0.2
を越えた場合にはじめて異常と判断し(ステップS
5)、出力リレー22を動作させ(ステップS6)、出
力表示LED24を点灯させる(ステップS7)。な
お、2値化信号がONでない時は、ステップS8〜ステ
ップS12の流れに沿い出力表示LED24を消灯させ
る。
【0026】また、パルス信号を除去しない場合は、図
3の(a)に示すように2値化信号を読み取りを行い
(ステップN1)、2値化信号がONの時に(ステップ
N2)、この信号に従って閾値越え表示LED25を点
灯させ(ステップN3)、センサ信号が閾値を越えてい
る場合に無条件で異常と判断して、出力リレー22を動
作させ(ステップN4)、出力表示LED24を点灯さ
せる(ステップN5)。なお、2値化信号がONでない
時は、ステップN6〜ステップN10の流れに沿い出力
表示LED24を消灯させる。
【0027】上記の実施例によれば、振動レベルを表示
するレベルメータ21を設け、検出したい振動成分を抽
出する周波数フィルタ13を内し、パルス的な振動の
除去/非除去モード設定スイッチ15による設定とし、
ボリュームは感度調整用の1個としたので、振動センサ
7の動作を確認しながら容易に感度調整ができ、しかも
誤動作が少なくできる。
【0028】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
振動レベル表示を付加し、周波数フイルタを内蔵し、パ
ルス的な振動の除去/非除去をモード設定スイッチによ
る設定とし、ボリュームは感度調整用の1個としたの
で、ボリューム1個で感度調整が容易になるし、正常
(未出力)時に振動センサの動作が確認できる。また、
外乱振動や不要振動成分を除去して誤動作が少なくなる
という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(1)は本発明に係わる異常振動検出装置の斜
視図である。(2)は同異常振動検出装置の平面図であ
る。
【図2】同異常振動検出装置の回路ブロック図である。
【図3】(a)はパルス振動(パルス信号)を除去しな
い場合の判別アルゴリズムのフローチャートである。
(b)はパルス振動(パルス信号)を除去する場合の判
別アルゴリズムのフローチャートである。
【図4】(1)、(2)はそれぞれ異なる従来の異常振
動検出装置の斜視図である。
【符号の説明】
13 周波数フィルタ 15 モード設定スイッチ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−346340(JP,A) 特開 平1−152335(JP,A) 特開 平5−99043(JP,A) 特開 平5−312690(JP,A) 特開 平4−120427(JP,A) 特開 平6−280668(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01H 17/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筐体と、該筐体内に、振動センサからの
    入力信号を増幅する増幅率の異なる複数の増幅回路と、
    この複数の増幅回路の一つを選択して増幅率を設定する
    増幅率設定スイッチと、前記入力信号のうち必要な周波
    数成分を取り出す複数の周波数フィルタと、この複数の
    周波数フィルタの一つを選択して設定する検出モード設
    定スイッチと、異常振動の検出感度を設定する閾値設定
    ボリュームと、振動のレベルを表示するレベルメータ
    と、前記各スイッチおよび閾値設定ボリュームの設定値
    又はレベルメータの表示値に基づいて振動が正常か異常
    かを判別する異常振動検出手段と、異常振動を出力する
    出力手段とを備え、前記増幅率設定スイッチ、前記検出
    モード設定スイッチ、前記レベルメータ及び前記閾値設
    定ボリュームを前記筐体の一面に表出設置して構成し
    ことを特徴とする異常振動検出装置。
  2. 【請求項2】 前記検出モード設定スイッチが設定する
    検出モードの違いが周波数フィルタの周波数特性の違い
    である請求項1記載の異常振動検出装置。
  3. 【請求項3】 前記検出モード設定スイッチがパルス的
    な振動の除去/非除去を検出モードとして設定するよう
    に構成し、前記異常振動検出が判別する検出モードの違
    いが異常振動の判別アルゴリズムの違いであって、パル
    ス振動除去モードの異常振動判別は入力信号が閾値を越
    えている時間と越えていない時間との比率に基づくもの
    である請求項1記載の異常振動検出装置。
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