JPH02218928A - 歯車異常診断装置 - Google Patents
歯車異常診断装置Info
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- JPH02218928A JPH02218928A JP1039707A JP3970789A JPH02218928A JP H02218928 A JPH02218928 A JP H02218928A JP 1039707 A JP1039707 A JP 1039707A JP 3970789 A JP3970789 A JP 3970789A JP H02218928 A JPH02218928 A JP H02218928A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、かみあって回転する複数個の歯車をケース中
に収納軸支して構成した歯車装置のケースの外面に取付
けた振動計によって検出した振動波形を処理して、異常
程度数を算出し表示して対象歯車の異常を診断する装置
に関する。
に収納軸支して構成した歯車装置のケースの外面に取付
けた振動計によって検出した振動波形を処理して、異常
程度数を算出し表示して対象歯車の異常を診断する装置
に関する。
複数個のかみあって回転する歯車をケース中に配設し、
動力伝達や回転数の変換などに使用する歯車装置におい
ては、歯車の歯面に打痕、うろこ状にはく離するスポー
リング、歯の打撲などの局所的な異常が発生すると、相
手歯車とかみあうときに異常振動が発生する。これをケ
ースに取付けた振動計によって検出し、その振動波形を
解析して逆に歯車の異常を把握するものが歯車の異常診
断装置である。しかし前記の振動計によりケース外殻に
おいて検出した振動には、歯車軸を支承するころがり軸
受や電動機の電磁力などに起因する歯車の異常以外の振
動も重なり合い、しかもこれらの比率が大きいことから
歯車の正確な異常診断が阻害されている。
動力伝達や回転数の変換などに使用する歯車装置におい
ては、歯車の歯面に打痕、うろこ状にはく離するスポー
リング、歯の打撲などの局所的な異常が発生すると、相
手歯車とかみあうときに異常振動が発生する。これをケ
ースに取付けた振動計によって検出し、その振動波形を
解析して逆に歯車の異常を把握するものが歯車の異常診
断装置である。しかし前記の振動計によりケース外殻に
おいて検出した振動には、歯車軸を支承するころがり軸
受や電動機の電磁力などに起因する歯車の異常以外の振
動も重なり合い、しかもこれらの比率が大きいことから
歯車の正確な異常診断が阻害されている。
（１）このため第１図のブロック線図に示したものを参
考にして説明すると、歯車軸上に設けた標識２２と回転
センサ２４とによって、この歯車軸とこれに固定された
Ｂ歯車５．Ｃ歯車８の１回転ごとに出力される回転パル
ス２６が発生する。
考にして説明すると、歯車軸上に設けた標識２２と回転
センサ２４とによって、この歯車軸とこれに固定された
Ｂ歯車５．Ｃ歯車８の１回転ごとに出力される回転パル
ス２６が発生する。
この回転パルス２６を基準として、かみあって回転する
複数個の大歯車４．１３歯車６．Ｃ歯車８、Ｄ歯車１０
をケース１２中に収納軸支して構成した歯車装置２のケ
ース１２に取付けた振動計１４によって検出した振動波
形１６を繰返し取込み、これを加算平均して歯車の異常
以外の振動を低減するようにしている。加算平均とは、
ある点を基準にして取込んだ振動波形１６を、繰返し多
数回加算して平均すると、基準に対してタイミング（位
相なども含む）が不安定に変化するようなデータ（ノイ
ズ）は、ゼロに近すいて消滅し、基準に対して常に安定
したタイミングにあるデータだけが残る、ということを
利用して歯車の異常診断を行う装置がある。
複数個の大歯車４．１３歯車６．Ｃ歯車８、Ｄ歯車１０
をケース１２中に収納軸支して構成した歯車装置２のケ
ース１２に取付けた振動計１４によって検出した振動波
形１６を繰返し取込み、これを加算平均して歯車の異常
以外の振動を低減するようにしている。加算平均とは、
ある点を基準にして取込んだ振動波形１６を、繰返し多
数回加算して平均すると、基準に対してタイミング（位
相なども含む）が不安定に変化するようなデータ（ノイ
ズ）は、ゼロに近すいて消滅し、基準に対して常に安定
したタイミングにあるデータだけが残る、ということを
利用して歯車の異常診断を行う装置がある。
（２）また、この種の異常診断装置については、文献（
ターボ機械第１１巻第４号）に第６図に示す波形図とと
もξこ、その従来技術が記載されている。この文献によ
れば、歯車の異常の種類によって、発生する振動成分は
異なり、ノイズを含まない状態の波形と、そのスペクト
ル分析の結果は、第６図に示すようになり、局所異常で
は回転周波数ｆｒとかみあい周波数ｆｍとの整数倍成分
が顕著となることが仰られている。従って異常の判定は
、前記スペクトルの変化に注目して行なうのが最も容易
である。
ターボ機械第１１巻第４号）に第６図に示す波形図とと
もξこ、その従来技術が記載されている。この文献によ
れば、歯車の異常の種類によって、発生する振動成分は
異なり、ノイズを含まない状態の波形と、そのスペクト
ル分析の結果は、第６図に示すようになり、局所異常で
は回転周波数ｆｒとかみあい周波数ｆｍとの整数倍成分
が顕著となることが仰られている。従って異常の判定は
、前記スペクトルの変化に注目して行なうのが最も容易
である。
前記従来の技術で、（１）の診断装置では、歯車の局所
的な異常は、回転パルス２６を取出した歯車軸に固定さ
れたＢ歯車６．Ｃ歯車８にだけ発生する訳ではす＜、こ
れとかみあう相手のＡ歯車４゜Ｄ歯車１０にも発生する
。このような場合には、異常診断対象の歯車が固定され
る歯車軸に、前記と同様に標識２２ａと回転センサ２４
ａとを付は直し、この歯車軸の回転パルス２６ａを取り
出せば良いが、歯車装置２の構造上から標識２２ａの取
付けが不可能な場合が多い。またかみあう歯車の双方に
異常があり、その異常同志がかみあう時には、特に顕著
な振動変化を起こすことが知られているが、この場合単
に標識２２ａを付は直すだけでは、このような振動を検
出できないという問題がある。また、（２）の文献に示
されたものでは、実際の歯車装置２では、前記したよう
に、診断対象の歯車とこれとかみあう相手歯車まで含め
て解析する必要があり、この状態では多数のスペクトル
が出現し、かみあい歯数比も１：１でないことカ多いコ
トから、このスペクトルのうちのどれがどの歯車軸に固
定された歯車の整数倍成分に相当するのかが、即座に判
別できず、簡単に歯車異常診断ができないという問題が
ある。
的な異常は、回転パルス２６を取出した歯車軸に固定さ
れたＢ歯車６．Ｃ歯車８にだけ発生する訳ではす＜、こ
れとかみあう相手のＡ歯車４゜Ｄ歯車１０にも発生する
。このような場合には、異常診断対象の歯車が固定され
る歯車軸に、前記と同様に標識２２ａと回転センサ２４
ａとを付は直し、この歯車軸の回転パルス２６ａを取り
出せば良いが、歯車装置２の構造上から標識２２ａの取
付けが不可能な場合が多い。またかみあう歯車の双方に
異常があり、その異常同志がかみあう時には、特に顕著
な振動変化を起こすことが知られているが、この場合単
に標識２２ａを付は直すだけでは、このような振動を検
出できないという問題がある。また、（２）の文献に示
されたものでは、実際の歯車装置２では、前記したよう
に、診断対象の歯車とこれとかみあう相手歯車まで含め
て解析する必要があり、この状態では多数のスペクトル
が出現し、かみあい歯数比も１：１でないことカ多いコ
トから、このスペクトルのうちのどれがどの歯車軸に固
定された歯車の整数倍成分に相当するのかが、即座に判
別できず、簡単に歯車異常診断ができないという問題が
ある。
また、局所異常の発生初期の段階では、それによって発
生する振動波形１６の波高も小さいため１単に加算平均
した波形を分析しただけでは、第６図に示すほど明確に
、回転周波数ｆｒの整数倍成分が現れず、加算平均で除
去しきれないノイズの中に埋もれてしまって分析ができ
ないという問題がある。
生する振動波形１６の波高も小さいため１単に加算平均
した波形を分析しただけでは、第６図に示すほど明確に
、回転周波数ｆｒの整数倍成分が現れず、加算平均で除
去しきれないノイズの中に埋もれてしまって分析ができ
ないという問題がある。
本発明は、前記の問題を解決して、目的のデータを確実
に取込むように振動波形１６を処理したのちに分析を行
い、さらにその中から目的の成分だけを抽出して、診断
に必要な異常程度数Ｚを算出して表示する歯車異常診断
装置を提供することを目的とする。
に取込むように振動波形１６を処理したのちに分析を行
い、さらにその中から目的の成分だけを抽出して、診断
に必要な異常程度数Ｚを算出して表示する歯車異常診断
装置を提供することを目的とする。
前記の課題を解決するために、本発明は、かみあって回
転する複数個の歯車をケース中に収納軸支して構成した
歯車装置の前記ケースの外側に取付けた振動計によって
検出した振動波形を解析して歯車装置の各々の歯車の異
常を診断する装置において、前記振動波形の内、歯車異
常に起因した振動周波数帯域を優先して通過させるパン
ドパスフィルタと、前記パンドパスフィルタ通過後の波
形を包絡線化処理するエンベローブ処理部と、一つの歯
車の１回転ごとに出力される回転パルスを基に加工した
外部パルス信号を起動指令として前記エンベローブ処理
部からの出力を繰返し取込む波形入力部と、付設する平
均回数設定部で設定する設定回数に達するまで前記波形
入力部からの波形を加算平均する波形平均部と、前記波
形平均部からの波形を周波数スペクトルに変換するフー
リエ変換部と、前記回転パルスと該回転パルスを出力す
る前記−つの歯車にかみあう相手の各歯車の歯数とから
診断対象の歯車の回転数とその整数倍の周波数を演算す
る回転周波数計算部と、前記の周波数を基にして前記フ
ーリエ変換部で変換したスペクトルから診断に必要な周
波数成分の大、赤さを抽出するスペクトル抽出部と、前
記スペ・クトル抽出部で抽出した各周波数成分の大きさ
から歯車の異常程度数２を求める異常程度演算部と、前
記異常程度数Ｚを表示する表示部とを備えるものとする
。
転する複数個の歯車をケース中に収納軸支して構成した
歯車装置の前記ケースの外側に取付けた振動計によって
検出した振動波形を解析して歯車装置の各々の歯車の異
常を診断する装置において、前記振動波形の内、歯車異
常に起因した振動周波数帯域を優先して通過させるパン
ドパスフィルタと、前記パンドパスフィルタ通過後の波
形を包絡線化処理するエンベローブ処理部と、一つの歯
車の１回転ごとに出力される回転パルスを基に加工した
外部パルス信号を起動指令として前記エンベローブ処理
部からの出力を繰返し取込む波形入力部と、付設する平
均回数設定部で設定する設定回数に達するまで前記波形
入力部からの波形を加算平均する波形平均部と、前記波
形平均部からの波形を周波数スペクトルに変換するフー
リエ変換部と、前記回転パルスと該回転パルスを出力す
る前記−つの歯車にかみあう相手の各歯車の歯数とから
診断対象の歯車の回転数とその整数倍の周波数を演算す
る回転周波数計算部と、前記の周波数を基にして前記フ
ーリエ変換部で変換したスペクトルから診断に必要な周
波数成分の大、赤さを抽出するスペクトル抽出部と、前
記スペ・クトル抽出部で抽出した各周波数成分の大きさ
から歯車の異常程度数２を求める異常程度演算部と、前
記異常程度数Ｚを表示する表示部とを備えるものとする
。
本発明によれば、歯車装置のケースの外側に取付けた振
動計によって検出した振動波形を処理して、歯車の局所
異常に起因して発生する比較的高い周波数成分の急激な
波高変化に着目し、この周波数成分だけを通過させ、包
絡線化処理を行い、一つの肉層の１回転ごとに出力され
る回転パルスを基に加工した外部パルス信号を起動指令
として、前記包絡線化処理した波形を繰返し取込み波形
を加算平均し、この波形をスペクトルに変換して、前記
回転パルスと各歯車の歯数から、診断対象の正確な回転
数と、その整数倍の周波数を算出してこれを基本として
、前記スペクトルに変換した波形の分析結果から、注目
するスペクトルだけを抽出し、これによって異常程度数
Ｚを算出１表示するため、異常の発生部位とその異常の
程度を定食的に把握することができる。
動計によって検出した振動波形を処理して、歯車の局所
異常に起因して発生する比較的高い周波数成分の急激な
波高変化に着目し、この周波数成分だけを通過させ、包
絡線化処理を行い、一つの肉層の１回転ごとに出力され
る回転パルスを基に加工した外部パルス信号を起動指令
として、前記包絡線化処理した波形を繰返し取込み波形
を加算平均し、この波形をスペクトルに変換して、前記
回転パルスと各歯車の歯数から、診断対象の正確な回転
数と、その整数倍の周波数を算出してこれを基本として
、前記スペクトルに変換した波形の分析結果から、注目
するスペクトルだけを抽出し、これによって異常程度数
Ｚを算出１表示するため、異常の発生部位とその異常の
程度を定食的に把握することができる。
第１図は本発明の実施例を示すブロック線図である。歯
車装置２は、かみあって回転する複数個の、第１図では
Ａ歯車４．Ｂ歯車６．Ｃ歯車８゜Ｄ歯車１０をケース１
２中に収納して回転自在に軸支して構成されており、ケ
ース１２には振動計１４が取付けられ、この振動計１４
で各歯車に起因するケース１２の振動が振動波形１６と
して検出される。第２図は横軸に時間、ｍ５ａｃ、縦軸
に波高をとって振動波形１６をノイズを含まない状態で
実験的に採取して示した波形図である。第２図において
、矢印Ｐで示したピークは局所異常の発生した歯車が相
手歯車とかみあう時に比較的高い周波数成分が急激に増
加し、比較的高い周波数の搬送波に相当するものが振幅
変調（以下ＡＭ変調と記する）されたような状況を示し
、この変化の方が歯車の回転数の整数倍の部位で発生す
る変化よりも顕著であることがわかった。しかし、この
波形を単純に分析しただけでは、ＡＭ変調の搬送波に相
当する比較的高い周波数が検出されるだけで、急激な波
高変化があるかどうかは判別できない。この搬送波に相
当する周波数成分だけを優先して抽出して通過させるた
め、第１図において、振動波形１６をパンドパスフィル
タ１８を通過させてエンベローブ処理部２０に入力して
包絡線化処理をして出力することにより第３図に示す波
形図が得られる。前記のパンドパスフィルタ１８を通過
させる搬送波に相轟する周波数は歯車の大きさ、種類に
よって異なるため、かなり広い通過帯域幅を設定するの
で、実際にはかなりのノイズが含まれている。
車装置２は、かみあって回転する複数個の、第１図では
Ａ歯車４．Ｂ歯車６．Ｃ歯車８゜Ｄ歯車１０をケース１
２中に収納して回転自在に軸支して構成されており、ケ
ース１２には振動計１４が取付けられ、この振動計１４
で各歯車に起因するケース１２の振動が振動波形１６と
して検出される。第２図は横軸に時間、ｍ５ａｃ、縦軸
に波高をとって振動波形１６をノイズを含まない状態で
実験的に採取して示した波形図である。第２図において
、矢印Ｐで示したピークは局所異常の発生した歯車が相
手歯車とかみあう時に比較的高い周波数成分が急激に増
加し、比較的高い周波数の搬送波に相当するものが振幅
変調（以下ＡＭ変調と記する）されたような状況を示し
、この変化の方が歯車の回転数の整数倍の部位で発生す
る変化よりも顕著であることがわかった。しかし、この
波形を単純に分析しただけでは、ＡＭ変調の搬送波に相
当する比較的高い周波数が検出されるだけで、急激な波
高変化があるかどうかは判別できない。この搬送波に相
当する周波数成分だけを優先して抽出して通過させるた
め、第１図において、振動波形１６をパンドパスフィル
タ１８を通過させてエンベローブ処理部２０に入力して
包絡線化処理をして出力することにより第３図に示す波
形図が得られる。前記のパンドパスフィルタ１８を通過
させる搬送波に相轟する周波数は歯車の大きさ、種類に
よって異なるため、かなり広い通過帯域幅を設定するの
で、実際にはかなりのノイズが含まれている。
第１図において、Ｂ歯車６とＣ歯車８とが固定されてい
る回転軸上に標識２２を設け、ケース４に取付けた回転
センサ２４でこの標識２２を検出すると、回転軸の毎回
転ごとに発生する回転パルス２６が検出され、これを基
に加工した外部パルス信号２８が得られる。この外部パ
ルス信号２８を起動指令として、前記エンベローブ処理
部２０からの出力を波形入力部３０に繰返し取り込み、
付設する平均回数設定部３２で設定する設定回数に達す
るまで前記波形入力部３０からの波形を波形平均部３４
で加算平均する。これによって、前記のパンドパスフィ
ルタ１８を通過しても残っているノイズ成分を除去し、
同時に診断対象歯車とこれにかみあう相手歯車を含めた
状態の振動現象を解析するようにしている。この加算平
均は、前記したように、歯車の異常以外の振動を低減す
るために行なうもので、ある時点を基準として振動波形
を繰返し多数回加算して平均すると、基準に対してタイ
ミング（位相なども含む）が不安定に変化するノイズは
加算によってゼロに近すいて消′滅し、基準に対して常
に安定したタイミングにある局所異常の発生した歯車が
相手歯車とかみあうたびに発生する振動波形だけが残る
ということを利用したノイズ除去の手法である。
る回転軸上に標識２２を設け、ケース４に取付けた回転
センサ２４でこの標識２２を検出すると、回転軸の毎回
転ごとに発生する回転パルス２６が検出され、これを基
に加工した外部パルス信号２８が得られる。この外部パ
ルス信号２８を起動指令として、前記エンベローブ処理
部２０からの出力を波形入力部３０に繰返し取り込み、
付設する平均回数設定部３２で設定する設定回数に達す
るまで前記波形入力部３０からの波形を波形平均部３４
で加算平均する。これによって、前記のパンドパスフィ
ルタ１８を通過しても残っているノイズ成分を除去し、
同時に診断対象歯車とこれにかみあう相手歯車を含めた
状態の振動現象を解析するようにしている。この加算平
均は、前記したように、歯車の異常以外の振動を低減す
るために行なうもので、ある時点を基準として振動波形
を繰返し多数回加算して平均すると、基準に対してタイ
ミング（位相なども含む）が不安定に変化するノイズは
加算によってゼロに近すいて消′滅し、基準に対して常
に安定したタイミングにある局所異常の発生した歯車が
相手歯車とかみあうたびに発生する振動波形だけが残る
ということを利用したノイズ除去の手法である。
この加算平均した波形はフーリエ変換部３６に入力され
て、波形をフーリエ変換によって分析し周波数スペクト
ルに変換する。前記の回転パルス２６は注目したＢ歯車
６とＣ歯車８の回転数を表わすもので、この回転パルス
２６から、Ｂ歯車６とこれとかみあうＡ歯車４との歯数
とからＡ歯車４が取付けられている軸の正確な回転数お
よびその整数倍の周波数を回転周波数計算部３８に回転
パルス２６を入力して計算する。同様にしてＣ歯車８と
Ｄ歯車１０の歯数と回転パルス２６を入力して回転周波
数計算部３８でＤ歯車１０が取付けられている軸の正確
な回転数およびその整数倍の周波数を計算する。
て、波形をフーリエ変換によって分析し周波数スペクト
ルに変換する。前記の回転パルス２６は注目したＢ歯車
６とＣ歯車８の回転数を表わすもので、この回転パルス
２６から、Ｂ歯車６とこれとかみあうＡ歯車４との歯数
とからＡ歯車４が取付けられている軸の正確な回転数お
よびその整数倍の周波数を回転周波数計算部３８に回転
パルス２６を入力して計算する。同様にしてＣ歯車８と
Ｄ歯車１０の歯数と回転パルス２６を入力して回転周波
数計算部３８でＤ歯車１０が取付けられている軸の正確
な回転数およびその整数倍の周波数を計算する。
これは前記したように、診断対象歯車とかみあう相手歯
車の歯車軸のデータを得るためであって、その軸に標識
２２ａを設けこれを回転センサ２４ａで検出してその軸
の回転パルス２６ａを切換えて取り出せば良いが、歯車
装置の構造上から標識２２ａ。
車の歯車軸のデータを得るためであって、その軸に標識
２２ａを設けこれを回転センサ２４ａで検出してその軸
の回転パルス２６ａを切換えて取り出せば良いが、歯車
装置の構造上から標識２２ａ。
回転センサ２４ａの設置が不可能な場合が多い。
また診断対象歯車とかみあう相手歯車の両方に異常があ
り、その異常部同志がかみあう時には特に顕著な振動変
化を起こすことが仰られているが、このような場合には
両軸のデータが必要となるため、前記のように回転パル
ス２６を切換えるやり方では対応できない。そこで本発
明に８いては、標識２２を歯車装置の最も設置しやすい
個所に設置し、これを回転センサ２４で検出して回転パ
ルス２６を得、このパルスと、標識２２を設置した軸の
歯車の歯数と、この歯車とかみあう歯車の歯数とによっ
て、各軸の正確な回転数８よびその整数倍の周波数を回
転周波数計算部３８で計算するようにしている。
り、その異常部同志がかみあう時には特に顕著な振動変
化を起こすことが仰られているが、このような場合には
両軸のデータが必要となるため、前記のように回転パル
ス２６を切換えるやり方では対応できない。そこで本発
明に８いては、標識２２を歯車装置の最も設置しやすい
個所に設置し、これを回転センサ２４で検出して回転パ
ルス２６を得、このパルスと、標識２２を設置した軸の
歯車の歯数と、この歯車とかみあう歯車の歯数とによっ
て、各軸の正確な回転数８よびその整数倍の周波数を回
転周波数計算部３８で計算するようにしている。
スペクトル抽出部４０では、前記の回転周波数計算部３
８で求められた回転周波数およびその整数倍の周波数を
基にして、前記のフーリエ変換部３６で分析したスペク
トルから診断に必要な周波数成分を抽出する 異常程度演算部４２では、前記のスペクトル抽出部４０
で抽出したスペクトルを基にして、下記する異常程度数
Ｚを演算し、これを表示部４４に表示する。異常程度演
算部４２で行う演算は、スペクトルの大きさではなく、
スペクトルの分布状態を的確に表現する数値でなければ
ならない。この理由は、同じ歯車異常でも、振動計１４
が固定される位置や、ケース１２の剛性の大小により検
出される振動の大きさが異なるためである。
８で求められた回転周波数およびその整数倍の周波数を
基にして、前記のフーリエ変換部３６で分析したスペク
トルから診断に必要な周波数成分を抽出する 異常程度演算部４２では、前記のスペクトル抽出部４０
で抽出したスペクトルを基にして、下記する異常程度数
Ｚを演算し、これを表示部４４に表示する。異常程度演
算部４２で行う演算は、スペクトルの大きさではなく、
スペクトルの分布状態を的確に表現する数値でなければ
ならない。この理由は、同じ歯車異常でも、振動計１４
が固定される位置や、ケース１２の剛性の大小により検
出される振動の大きさが異なるためである。
第４図は横軸に周波数、 Ｈ２、縦軸に波高をとり、局
所異状が発生したＡ歯車４をセットし、歯車の回転数を
少しずつ変化させながら、本発明装置の途中の経路から
出力して前記スペクトルを求め、結果を縦に並べたスペ
クトルマツプで、図中ＡｆｒｘはＡ歯車４の回転数の１
倍成分、以下同様にＡｆｒｚ。
所異状が発生したＡ歯車４をセットし、歯車の回転数を
少しずつ変化させながら、本発明装置の途中の経路から
出力して前記スペクトルを求め、結果を縦に並べたスペ
クトルマツプで、図中ＡｆｒｘはＡ歯車４の回転数の１
倍成分、以下同様にＡｆｒｚ。
Ａｆｒｓ 、 Ａｆｒ４． Ａｆｒｓ 、 Ａｆｒｓ
、 Ａｆｒｙは、おのおのＡ歯車４の回転数の２．３，
４，５，６．７倍成分を表わしている。同様にＢｆｒｘ
はＢ歯車６の回転数の１倍成分、ＤｆｒｓはＤ歯車１０
の回転数の１倍成分である。
、 Ａｆｒｙは、おのおのＡ歯車４の回転数の２．３，
４，５，６．７倍成分を表わしている。同様にＢｆｒｘ
はＢ歯車６の回転数の１倍成分、ＤｆｒｓはＤ歯車１０
の回転数の１倍成分である。
第５図は正常な歯車をセットして第４図と同様にして求
めたスペクトルマツプである。第４図と第５図とを比較
すると、明確な差のあることがわかる。すなわち、第５
図に示すように、正常な歯車をセットした場合は各軸の
回転数の１倍成分Ａｆｒｘ 、 Ｂｆｒｘ 、 Ｄｆｒ
ｔだけが顕著であるが、第６図に示すように、局部異常
のある入出車４をセットすると、前記Ａ歯車４の回転数
の１倍成分Ａｆｒ皿と共に、その整数倍成分Ａｆｒｚ
、 Ａｆｒｓ 、・・・・・Ａｆｒｔが顕著である。
めたスペクトルマツプである。第４図と第５図とを比較
すると、明確な差のあることがわかる。すなわち、第５
図に示すように、正常な歯車をセットした場合は各軸の
回転数の１倍成分Ａｆｒｘ 、 Ｂｆｒｘ 、 Ｄｆｒ
ｔだけが顕著であるが、第６図に示すように、局部異常
のある入出車４をセットすると、前記Ａ歯車４の回転数
の１倍成分Ａｆｒ皿と共に、その整数倍成分Ａｆｒｚ
、 Ａｆｒｓ 、・・・・・Ａｆｒｔが顕著である。
前記異常程度演算部４２では、特許請求の範囲第２項に
記載した数式によって異常程度数Ｚを求める。いま、入
出車４を診断対象としているから、Ａｆｒｌ、 Ａｆｒ
ｚ 、・・・・・・Ａｆｒ・からＡの記号を除いて、ｆ
ｒｌ、 ｆｒｘ 、 −−−−−−ｆｒｓと表わし、ｆ
ｒｓを除数とし、（ｆｒｚ−）−ｆｒｓ）、（ｆｒｓ−
１−ｆｒ４）、（ｆｒ４＋ｆｒｓ）、 （ｆｒｉ−）−
ｆｒｓ）を被除数とする各項を乗じた下記の（工）。
記載した数式によって異常程度数Ｚを求める。いま、入
出車４を診断対象としているから、Ａｆｒｌ、 Ａｆｒ
ｚ 、・・・・・・Ａｆｒ・からＡの記号を除いて、ｆ
ｒｌ、 ｆｒｘ 、 −−−−−−ｆｒｓと表わし、ｆ
ｒｓを除数とし、（ｆｒｚ−）−ｆｒｓ）、（ｆｒｓ−
１−ｆｒ４）、（ｆｒ４＋ｆｒｓ）、 （ｆｒｉ−）−
ｆｒｓ）を被除数とする各項を乗じた下記の（工）。
（２） 、 （３）式、
ｚ−葺とμΩ ｎＪ」ム 葺履」Ｑ ｎＪ」■、、、、
１）××× ” ｆｒｌｆｒｔ ｆｒ１ｆｒ！Ｚ−紅肚立
」 紅肚紅もμムＨユ ” ｆｒｓ ｆｒｘ ｆｒｔ
・・・・・・・・・・・・（２）Ｚ−立上ビΩ×口と」
Ω ・・・・・・・・・・・・（３）”
ｆｒｘ ｆｒｘ のいずれかにより前記異常程度演算部４２で異常程度数
Ｚを算出する。算出される異常程度数Ｚは、（１）式の
Ｚｌ＞（２）式のＺｌ＞（３）式のＺｓの順に項数を多
く乗するほど精度が高くなる。いずれの式によるかは求
めるＺの要求精度によって決める。
１）××× ” ｆｒｌｆｒｔ ｆｒ１ｆｒ！Ｚ−紅肚立
」 紅肚紅もμムＨユ ” ｆｒｓ ｆｒｘ ｆｒｔ
・・・・・・・・・・・・（２）Ｚ−立上ビΩ×口と」
Ω ・・・・・・・・・・・・（３）”
ｆｒｘ ｆｒｘ のいずれかにより前記異常程度演算部４２で異常程度数
Ｚを算出する。算出される異常程度数Ｚは、（１）式の
Ｚｌ＞（２）式のＺｌ＞（３）式のＺｓの順に項数を多
く乗するほど精度が高くなる。いずれの式によるかは求
めるＺの要求精度によって決める。
この２によって異常が正常かを判断するが、ｆｒｓ。
ｆｒａあるいはｆｒ４． ｆｒｓが連続してゼロに近け
れば、Ｚ（０，０１になり、正常と判定される。しかし
第４図に示すように、整数倍成分が高次までゼロとなら
ずに出現する場合は、ｚ＝２〜１０ぐらいの値を取り異
常であることが判断できる。これにより歯車の局所異常
の程度が定量的に把握できるという利点が得られる。ま
た、その異常がどの歯車で発生しているかが判断できる
。
れば、Ｚ（０，０１になり、正常と判定される。しかし
第４図に示すように、整数倍成分が高次までゼロとなら
ずに出現する場合は、ｚ＝２〜１０ぐらいの値を取り異
常であることが判断できる。これにより歯車の局所異常
の程度が定量的に把握できるという利点が得られる。ま
た、その異常がどの歯車で発生しているかが判断できる
。
本発明によれば、歯車装置の歯車異常を、異常程度数２
を算出して表示するようにしたため、歯車の局所異常を
定量的に把握できるとともに、この異常が歯車装置のう
ちのどの歯車に発生しているかが判断できる。これによ
り、歯車装置の定期点検の時にどこを県中的に点検すれ
ば良いかなどの情報が、歯車装置の運転状態のまま把握
できるという効果が得られる。
を算出して表示するようにしたため、歯車の局所異常を
定量的に把握できるとともに、この異常が歯車装置のう
ちのどの歯車に発生しているかが判断できる。これによ
り、歯車装置の定期点検の時にどこを県中的に点検すれ
ば良いかなどの情報が、歯車装置の運転状態のまま把握
できるという効果が得られる。
第１図は本発明の実施例を示すブロック線図、第２図は
横軸に時間、ｍ５ｐｃ、縦軸に波高をとって振動波形１
６をノイズを含まない状態で実験的に採取して示した波
形図、第３図は横軸ｉこ時間、ｍ□□□、縦軸に波高を
とって第２図の振動波形を包絡線化処理して示した波形
図、第４図は横軸に周波数。 Ｈ２、縦軸に波高をとり、局所異常が発生したＡ歯車を
セットし歯車の回転数を少しずつ変化させながら本発明
装置の途中の経路から出力してスペクトルを求め結果を
縦に並べたスペクトル図、第５図は正常な歯車をセット
して第４図と同様にして求めたスペクトル図、第６図は
文献〔ターボ機械第１１巻第４号〕から引用した異常と
その波形。 スペクトルとを示す波形図である。 ２・・・歯車装置、１２・・・ケース、１４・・・振動
計、１６・・・振動波形、１８・・・パンドパスフィル
タ、２０・・・エンベローフ処理部、２６・・・回転パ
ルス、２８・・・外部パルス信号、３０・・・波形入力
部、３２・・・平均回数設定部、３４・・・波形平均部
、３６・・・フーリエ変換部、３８・・・回転周波数計
算部、４０・・・スペクトル抽出部、４２・・・異常程
度演算部、４４・・・表第 ｊ死 ｑＰ′ｌ 、 ？ｙｔｓｅｃ 第 １℃ ＋ｒ′回転五塘教 伽二がみあｔ凋城数 窩 ム 図
横軸に時間、ｍ５ｐｃ、縦軸に波高をとって振動波形１
６をノイズを含まない状態で実験的に採取して示した波
形図、第３図は横軸ｉこ時間、ｍ□□□、縦軸に波高を
とって第２図の振動波形を包絡線化処理して示した波形
図、第４図は横軸に周波数。 Ｈ２、縦軸に波高をとり、局所異常が発生したＡ歯車を
セットし歯車の回転数を少しずつ変化させながら本発明
装置の途中の経路から出力してスペクトルを求め結果を
縦に並べたスペクトル図、第５図は正常な歯車をセット
して第４図と同様にして求めたスペクトル図、第６図は
文献〔ターボ機械第１１巻第４号〕から引用した異常と
その波形。 スペクトルとを示す波形図である。 ２・・・歯車装置、１２・・・ケース、１４・・・振動
計、１６・・・振動波形、１８・・・パンドパスフィル
タ、２０・・・エンベローフ処理部、２６・・・回転パ
ルス、２８・・・外部パルス信号、３０・・・波形入力
部、３２・・・平均回数設定部、３４・・・波形平均部
、３６・・・フーリエ変換部、３８・・・回転周波数計
算部、４０・・・スペクトル抽出部、４２・・・異常程
度演算部、４４・・・表第 ｊ死 ｑＰ′ｌ 、 ？ｙｔｓｅｃ 第 １℃ ＋ｒ′回転五塘教 伽二がみあｔ凋城数 窩 ム 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）かみあって回転する複数個の歯車をケース中に収納
軸支して構成した歯車装置の前記ケースの外側に取付け
た振動計によって検出した振動波形を解析して歯車装置
の各々の歯車の異常を診断する装置において、前記振動
波形の内、歯車異常に起因した振動周波数帯域を優先し
て通過させるパンドパスフィルタと、前記パンドパスフ
ィルタ通過後の波形を包絡線化処理するエンベローブ処
理部と、一つの歯車の１回転ごとに出力される回転パル
スを基に加工した外部パルス信号を起動指令として前記
エンベローブ処理部からの出力を繰返し取込む波形入力
部と、付設する平均回数設定部で設定する設定回数に達
するまで前記波形入力部からの波形を加算平均する波形
平均部と、前記波形平均部からの波形を周波数スペクト
ルに変換するフーリエ変換部と、前記回転パルスと該回
転パルスを出力する前記一つの歯車にかみあう相手の各
歯車の歯数とから診断対象の歯車の回転数とその整数倍
の周波数を演算する回転周波数計算部と、前記の周波数
を基にして前記フーリエ変換部で変換したスペクトルか
ら診断に必要な周波数成分の大きさを抽出するスペクト
ル抽出部と、前記スペクトル抽出部で抽出した各周波数
成分の大きさから歯車の異常程度数Ｚを求める異常程度
演算部と、前記異常程度数Ｚを表示する表示部とを備え
ることを特徴とする歯車異常診断装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、診断対
象の歯車の回転数の１倍成分をｆｒ＿１、２倍成分をｆ
ｒ＿２、３倍成分をｆｒ＿３、４倍成分をｆｒ＿４、５
倍成分をｆｒ＿５、６倍成分をｆｒ＿６とするとき、ｆ
ｒ＿１を除数とし、（ｆｒ＿２＋ｆｒ＿２）、（ｆｒ＿
３＋ｆｒ＿４）、（ｆｒ＿４＋ｆｒ＿５）、（ｆｒ＿５
＋ｆｒ＿６）を被除数とする各項を乗じて求められる異
常程度数Ｚを、 Ｚ＿１＝（ｆｒ＿２＋ｆｒ＿３）／ｆｒ＿１×（ｆｒ＿
３＋ｆｒ＿４）／ｆｒ＿１×（ｆｒ＿４＋ｆｒ＿５）／
ｆｒ＿１×（ｆｒ＿５＋ｆｒ＿６）／ｆｒ＿１…（１）
Ｚ＿２＝（ｆｒ＿２＋ｆｒ＿３）／ｆｒ＿１×（ｆｒ＿
３＋ｆｒ＿４）／ｆｒ＿１×（ｆｒ＿４＋ｆｒ＿５）／
ｆｒ＿１…………（２）Ｚ＿３＝（ｆｒ＿２＋ｆｒ＿３
）／ｆｒ＿１×（ｆｒ＿３＋ｆｒ＿４）／ｆｒ＿１……
……（３）のいずれかにより前記異常程度演算部で算出
することを特徴とする歯車異常診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039707A JPH0733977B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 歯車異常診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039707A JPH0733977B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 歯車異常診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02218928A true JPH02218928A (ja) | 1990-08-31 |
| JPH0733977B2 JPH0733977B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=12560474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1039707A Expired - Lifetime JPH0733977B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 歯車異常診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733977B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994024537A1 (en) * | 1993-04-09 | 1994-10-27 | Monitoring Technology Corporation | Method and apparatus for analyzing and detecting faults in bearings and other rotating components that slip |
| JP2011075522A (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-14 | Jfe Mechanical Co Ltd | 設備機器の診断装置 |
| JP2011196944A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Nippon Steel Corp | 回転機械の回転数推定方法、装置及びプログラム |
| JP2012068246A (ja) * | 2010-09-23 | 2012-04-05 | General Electric Co <Ge> | 歯車噛み合い障害検出の側波帯エネルギー比率方法 |
| JP2016075563A (ja) * | 2014-10-06 | 2016-05-12 | 株式会社東芝 | 回転機器の振動診断装置、方法及びプログラム |
| CN110907207A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-24 | 湃方科技(天津)有限责任公司 | 非标机械设备的运行状态检测方法及装置 |
| JP2020134310A (ja) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | 株式会社竹田技研 | 振動分析装置、振動分析方法及びプログラム |
| CN120668790A (zh) * | 2025-07-15 | 2025-09-19 | 北京韦肯新能源技术服务有限公司 | 一种加强型碳钢无缝钢管的生产质量检测方法 |
-
1989
- 1989-02-20 JP JP1039707A patent/JPH0733977B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994024537A1 (en) * | 1993-04-09 | 1994-10-27 | Monitoring Technology Corporation | Method and apparatus for analyzing and detecting faults in bearings and other rotating components that slip |
| US5511422A (en) * | 1993-04-09 | 1996-04-30 | Monitoring Technology Corporation | Method and apparatus for analyzing and detecting faults in bearings and other rotating components that slip |
| JP2011075522A (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-14 | Jfe Mechanical Co Ltd | 設備機器の診断装置 |
| JP2011196944A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Nippon Steel Corp | 回転機械の回転数推定方法、装置及びプログラム |
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| JP2016075563A (ja) * | 2014-10-06 | 2016-05-12 | 株式会社東芝 | 回転機器の振動診断装置、方法及びプログラム |
| JP2020134310A (ja) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | 株式会社竹田技研 | 振動分析装置、振動分析方法及びプログラム |
| CN110907207A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-24 | 湃方科技(天津)有限责任公司 | 非标机械设备的运行状态检测方法及装置 |
| CN120668790A (zh) * | 2025-07-15 | 2025-09-19 | 北京韦肯新能源技术服务有限公司 | 一种加强型碳钢无缝钢管的生产质量检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0733977B2 (ja) | 1995-04-12 |
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