JPH0367145A - 歯車の異常診断装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は歯車の異常診断装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、歯車の異常診断装置としては、歯車が発生する振
動を、歯車の駆動装置に設けた振動センナにより検出し
、この検出した振動が基準値を越える異常値を示したと
き、上記記歯車に異常が生じたと判別するようにしたも
のがある。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来の歯車の異常診断装置は、歯車
が発生する振動に基づいて歯車の異常を判別するもので
あるため、異常の判別に際して、歯車の噛み合い時に生
じる振動や駆動装置に生じる振動等の外乱の影響を受け
て、しばしば誤診をひき起こすという問題があった。

そこで、この発明の目的は、歯車に生じた異常に起因す
るＡＥか否かを判別することによって、歯車の異常を誤
診することなく診断することができる歯車の異常診断装
置を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明は、歯車に歯面の傷
あるいは両市内側の内部クラック等の異常があると、こ
の異常部分は、相手歯車と噛み合うたびにＡＥを発生し
、このＡＥの発生は歯車の回転周波数となること、さら
にこのＡＥは２箇所に配設したＡＥセンサで検出すると
、この２つのＡＥセンサより検出されるＡＥ倍信号レベ
ルの比は、歯車から夫々のＡＥセンサまでのＡＥの伝達
経路長さに応じた一定の値になることに着目してなされ
た。すなわち、この発明の歯車の異常診断装置は、歯車
が発生するＡＥを検出してＡＥ倍信号出力する第１ＡＥ
センサおよび第２ＡＥセンサと、上記第１ＡＥセンサお
よび第２ＡＥセンサからのＡＥ倍信号うちのに記歯車の
回転周波数成分を通過させる第１バンドパスフィルター
および第２バンドパスフィルターと、上記第１バンドパ
スフィルターを通過したＡＥ倍信号上記第２バンドパス
フィルターを通過したＡＥ倍信号比を算出して出力する
比算出手段と、上記比算出手段からの比の値が一定の範
囲に含まれるか否かを判別する比判定手段と、上記第１
バンドパスフィルターを通過したＡＥ倍信号たは第２バ
ンドパスフィルターを通過したＡＥ倍信号少なくとも一
方を基準値と比較する比較手段と、上記比較手段および
比判定手段の出力に基づいて、上記比判定手段が上記比
の値が一定範囲内にあると判別し、かつ、比較手段がＡ
Ｅ倍信号基準値よりも大きいと判別したときに、歯車に
異常が生じたと判別する異常判別手段とを備えたことを
特徴としている。

〈作用〉 歯車に歯面の傷あるいは内部クラック等の異常があると
、この異常部分は、相手歯車と噛み合うたびにＡＥを発
生ずる。このため、上記第１ＡＥセンサおよび第２ＡＥ
センサより検出され、出力される異常部・分からのＡＥ
倍信号、上記歯車の回転周波数を有する。また、第１Ａ
Ｅセンサおよび第２ＡＥセンサより検出され、上記第１
バンドパスフィルターおよび第２バンドパスフィルター
により上記歯車の回転周波数成分以外を除去された夫々
のＡＥ倍信号レベル比は、上記歯車の異常部分から第１
．２ＡＥセンサまでの伝達経路長さに応じた比の値とな
る。

上記異常判別手段は、上記第１バンドパスフィルターを
通過したＡＥ倍信号たは第２バンドパスフィルターを通
過したＡＥ倍信号少なくとも一方を基準値と比較する比
較手段からの出力と、上記第１バンドパスフィルターを
通過したＡＥ倍信号」二記第２バンドパスフィルターを
通過したＡＥ倍信号比を算出して出力する比算出手段か
らの比の値が一定の範囲に含まれるか否かを判別する比
判定手段の出力とに居づいて、歯車の異常を判別する。

そして、上記比判定手段が上記比の値が一定範囲内にあ
ると判別し、かつ、上記比較手段がＡＥ倍信号基準値よ
りも大きいと判別したときに、歯車に異常が生じたと判
別する。

上記比判定手段の判定基準である上記一定の範囲は、歯
車から第１ＡＥセンサまでの距離および歯車から第２Ａ
Ｅセンサまでの距離等に基づいて、ＡＥの発生源が歯車
である場合における上記比算出手段からの比の値をその
範囲内に必要十分に含むように、予め適宜な範囲に設定
される。したがって、上記比判定手段が上記比算出手段
からの比の値がこの一定範囲内にあると判別することは
、上記第１．２ＡＥセンサより検出されるＡＥの発生源
は歯車であることを意味する。一方、上記比較手段にお
けるＡＥ倍信号の比較基準である上記基準値は、異常の
存在によって発生するＡＥであるか否かを判別できるよ
う予め適宜な値に設定される。したがって、上記比較手
段がＡＥ倍信号基準値よりも大きいと判別することは、
このＡＥは異常の存在によって発生するものであること
を意味する。したがって、上記異常判別手段は、ＡＥの
発生源は歯車であることと、このＡＥは異常の存在によ
って発生するものであることとの論理積が成立すると、
検出したＡＥは歯車に発生した異常の存在によって発生
したＡＥである、すなわち、歯車に異常が生じたと判別
する。

このように、第１ＡＥセンサおよび第２ＡＥセンサより
検出されるＡＥに基づいて、このＡＥが、歯車が発生源
であるＡＥであることと、異常の存在によって生じるＡ
Ｅであることの２つの条件が満たされたときにはじめて
歯車に異常があると判別するため、歯車の異常は確実に
検出される。従来のように誤診することはない。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図はこの発明の歯車の異常診断装置を示すブロック
図である。

第１図において、ｌは第１ＡＥセンサ、２は第２ＡＥセ
ンサである。この第１ＡＥセンサ■および第２ＡＥセン
サ２は、第２図に示すように、歯車３に異常があるか否
かを診断するために、この歯車３と一体に設けられこの
歯車３を軸方向所定の位置に支持する軸４を支承する軸
受５，６に夫々取り付けられている。そして、この第１
ＡＥセンサ１および第２ＡＥセンサ２は、上記歯車３に
その歯面の傷あるいは内部クラック等の異常があって、
相手歯車７と噛み合う際にＡＥを発生すれば、この異常
部分が発生したＡＥを確実に検出する。

上記第１ＡＥセンサｌが検出して出力するＡＥ倍信号１
は、第１アンプｌＯによって増幅された後、第１包絡線
検波回路２により包絡線検波され、次いで第１バンドパ
スフィルター１２により上２記歯車３の回転周波数ｆの
成分のみが通過させられる。このように、この第１バン
ドパスフィルター１２は上記歯車３の回転周波数「の成
分のみを通過させるものである（後述の第２バンドパス
フィルター２２も同じ）。そして、この第１バンドパス
フィルター１２を通過することによって歯車３の回転周
波数ｆ以外の周波数成分を取り除かれたＡＥ倍信号ｌは
、比較手段としての第１比較回路１３および比算出手段
としての比算出回路３０に人力される。同様に、上記第
２ＡＥセンサ２が検出して出力するＡＥ倍信号、は、第
２アンプ２０によって増幅された後、第２包絡線検波回
路２！により包絡線検波され、次いで第２バンドパスフ
ィルター２２により上記歯車３の回転周波数ｒの成分の
みが奇遇させられる。そして、この第１バンドパスフィ
ルターを通過したＡＥ倍信号、°は、比較手段としての
第２比較回路２３および上記比算出回路３０に人力され
る。

上記第１比較回路Ｉ３は、上記第１バンドパスフィルタ
ー１２を通過したＡＥ倍信号＋を基準値Ｓ１と比較し、
このＡＥ倍信号＋が基準値Ｓ１を上まわったときにこの
ことを示す信号すをＯＲ回路３■こ入力する。また、上
記第２比較回路２３も上記第■比較回路１３と同様、上
記第２バンドパスフィルターを通過したＡＥ倍信号ｌを
基準値Ｓ、と比較し、このＡＥ倍信号１が基準値Ｓｔを
上まわったときにこのことを示す信号Ｃを上記ＯＲ回路
３０二人力する。このＯＲ回路３１は上記信号すと信号
Ｃの少なくともいずれか一方の入力があると、このこと
を示す信号ｄをＡＮＤＮ路３３に入力する。

一方、上記比算出回路３０は、上記第１バンドパスフィ
ルター１２からのＡＥ倍信号１゛と上記第２バンドパス
フィルター２２からのＡＥ倍信号。

との比を算出する。そして、算出結果としての比の値Ｎ
を示す比信号ｅを比判定手段としての比判定回路３２に
入力する。この比の値Ｎは、ＡＥは単位伝達長さあたり
ほぼ一定の割合で減衰するため、ＡＥの発生源から第１
ＡＥセンサｌまでおよび第２ＡＥセンサ２までの夫々の
伝達経路（第２図中矢印参照）の長さに応じた一定の値
となる。

この比信号ｅを受けた比判定回路３２は、比信号ｅが示
す比の値Ｎが基準範囲Ｒに含まれるか否かを判別し、比
信号ｅが示す比の値ｎが基準範囲Ｒ内にあるときに、こ
のことを示す信号ｇを上記ＡＮＤＮ路３３に入力する。

このＡＮＤＮ路３３は、上記ＯＲ回路３■より信号ｄの
入力があり、かつ上記比判定回路３２より信号ｇの入力
があるときに、このことを示す信号すなわち異常信号り
を表示装置３６へ送出する。

上記ＡＮＤＮ路３３と上記ＯＲ回路３１により、異常判
別手段３５は構成される。すなわち、この異常判別手段
３５は、上記第１比較回路１３より出力され、ＡＥ倍信
号１°が基準値ＳＩを上回ったことを示す信号すと、上
記第２比較回路より出力され、ＡＥ倍信号、°が基準値
ＳＩを上回ったことをしめず信号Ｃと、上記ＡＥ倍信、
＋とＡＥ倍信ａｔ’の比を算出する比算出回路３０から
の比信号ｅに基づいて、ＡＥ倍信号＋とＡＥ倍信号ｌの
少なくとも一方が夫々の基準値Ｓ１または基準値ＳＩを
越え、かつ、ＡＥ倍信ａ＋”とＡＥ倍信号ｔ”の比の値
Ｎが上記基準範囲Ｒに含まれるときに、被診断歯車が異
常であることを示す異常信号りを表示装置３６へ送出す
る。そして、この表示装置３６に診断している歯車３に
異常があることを表示させる。

上記構成において、いま、−に記歯車３がその有する複
数の歯のうちのある歯に歯面の傷あるいは内部クラック
等の異常（第２図中ｐ参照）があるとする。そして、こ
の歯車３は相手歯車７と噛み合いながら回転周波数ｆで
回転しているとする。すると、上記異常部分はその位置
する歯が相手歯車７の歯と噛み合うたびにＡＥを発生し
、したがって、第１ＡＥセンサ１より検出されて、第１
包絡線検波回路により包絡線検波されたＡＥ倍信号１お
よび第２ＡＥセンサより検出されて、第２包絡線検波回
路により包絡線検波されたＡＥ倍信号、はともに上記歯
車３の回転周波数ｒを有する。したがって、このＡＥ倍
信号ｌおよびＡＥ倍信ａｔ’は夫々、第１バンドパスフ
ィルターＩ２および第２バンドパスフィルター２２を通
過し、上述の如く夫々、第１比較回路１３　Ｊ’２比較
回路２３および比算出回路３０に入力される。回転周波
数ｒ以外のＡＥ倍信号この第１バンドパスフィルター１
２および第２バンドパスフィルター２２によりカットさ
れて、第１比較回路１３．第２比較回路２３および比算
出回路３０に入力されることはない。

つまり、この第１バンドパスフィルター１２および第２
バンドパスフィルター２２によって、歯車の異常診断の
誤診のもとになるようなノイズは取り除かれる。

上記第１比較回路！３および第２比較回路２３において
は、基準値ＳＩおよび基準値ＳＩは夫々、第１．２ＡＥ
センサ１，２が検出するＡＥ倍信号ｌｒａｔは異常の存
在によって発生するものであるか否かを正確に判別でき
るように、その大きさが夫々予め適宜な値に設定されて
いる。つまり、第１比較回路１３および第２比較回路２
３は、人力されるＡＥ倍信号異常の存在によって発生ず
るものであるか否かを判別する。したがって、ここでは
、第１バンドパスフィルター１２を通過した上記ＡＥ倍
信、Ｉおよび第２バンドパスフィルター２２を通過した
上記ＡＥ倍信号２°は夫々基準値Ｓ１および基準値ＳＩ
を上回る。このため、第１比較回路１３より信号すが、
また第２比較回路２３より信号ＣがＯＲ回路３１に入力
されて、ＯＲ回路３１は信号ｄをＡＮＤＮ路３３に入力
する。上記第１比較回路Ｉ３と第２比較回路２３の少な
くとも一方が信号すあるいは信号Ｃを出力することは、
ＡＥ倍信号異常の存在によって発生するものであること
を意味する。

一方、上記比判定回路３２の判定基準である基準範囲Ｒ
は、歯車３から第１ＡＥセンサ１までの距Ｍ（第２図中
Ｑ、ｌ参照）および歯車３から第２ＡＥセンサ２までの
距離（第２図中Ｑ、参照）に基づいて、ＡＥの発生源が
歯車３である場合における上記比算出回路３２からの比
信号ｅの示ず比の値Ｎをその範囲内に必要十分に含むよ
うに、ｔｌ！６適宜な範囲に設定されている。つまり、
」二記比判定回路３０は、ＡＥの発生源は歯車３である
か否かを判別するのである。歯車３以外の部分でＡＥか
発生しても、その場合は比算出回路３０からの比信号ｅ
が示す比の値Ｎは上記基準範囲Ｒ内の値にはならないた
め、比判定回路３２は信号ｇを出力しない。

このように、上記比算出回路３０か与の比の値Ｎがこの
一定範囲Ｒ内にあると判別すること、すなわち、比判定
回路３２が信号ｇを出力することは、上記第１．２ＡＥ
センサ１，２より検出されるＡＥの発生源は歯車３であ
ることをき味する。ここでは、比算出回路３０は、異常
の存在に起因する上記ＡＥ倍信％およびＡＥ倍信号ｔ１
．の比を算出するのであるから、この比算出回路３０か
らの比信号ｅの示す比の値Ｎは、基準範囲Ｒに含まれる
。このため、この比判定回路３２は、このことを示す信
号ｇをＡＮＤＮ路３３に入力する。したがって、この信
号ｇおよびＯＲ回路３１からの信号ｄをうけたＡＮＤＮ
路３３は異常信号りを送出して表示装置３６に異常があ
ることを表示させる。このように、ＯＲ回路３１とＡＮ
ＤＮ路３３とで構成される上記異常判別手段３５は、Ａ
Ｅの発生源は歯車であることと、このＡＥは異常の存在
によって発生するものであることとの論理積が成立した
ときにはじめて、検出したＡＥは歯車に発生し、しかも
異常の存在によって発生したＡＥである、すなわち、歯
車３に異常があると判別するのである。

このように、この歯車の異常診断装置によれば、第１Ａ
Ｅセンサ１および第２ＡＥセンサ２より検出されるＡＥ
に基づいて、このＡＥが、歯車が発生源であるＡＥであ
ることと、異常の存在によって生じるＡＥであることの
２つの条件が満たされたときにはじめて歯車に異常があ
ると判別するため、歯車に異常があれば、確実に、かつ
ただちに検出できる。従来のように誤診することはない
。

そして、振動に基づいて歯車の異常を診断すると、異常
がかなり大きなものでないと、異常があると判別できな
かったが、ＡＥに基づいて異常の診断を行うため、微小
な異常であっても、見逃すことなく確実に異常ありと診
断することができる。

上記実施例では、比較回路として、第１バンドパスフィ
ルター１２を通過したＡＥ倍信号＋を基準値ＳＩと比較
する第１比較回路１３と第２バンドパスフィルター２２
を通過したＡＥ倍信号、°を基準値ＳＩと比較する第２
比較回路２３を設けると共に、この第１比較回路１３か
らの出力すと第２比較回路２３からの出力Ｃの論理和を
とるＯＲ回路３１とこのＯＲ回路３１からの出力ｄと比
判定回路３２からの出力ｇの論理積をとるＡＮＤＮ路３
３により異常判別手段３５を構成したが、第１バンドパ
スフィルターを通過したＡＥ倍信号たは第２バンドパス
フィルターを通過したＡＥ倍信号いずれか一方を基準値
と比較する比較回路を設けると共に、この比較回路から
の出力と比判定回路からの出力の論理積をとるＡＮＤ回
路により異常判別手段を構成してもよい。作用、効果は
上記実施例と同じである。

また、上記実施例では、歯車３が発生して第１ＡＥセン
サｌおよび第２ＡＥセンサ２より検出されるＡＥ倍信号
うちの回転周波数ｆの成分を通過さける第１バンドパス
フィルター１２および第２バンドパスフィルター２２を
設け、この１１．２バンドパスフィルター１２．２２を
通過したＡＥ倍信号、°、む°に基づいて歯車３の異常
診断を行うようにしたが、第［ＡＥセンサおよび第２Ａ
Ｅセンサが検出するＡＥ倍信号夫々周波数分析し、分析
結果の歯車の回転周波数におけろパワー値に基づいて、
歯車の異常診断を行うようにしてもよい。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の歯車の異常診断装
置は、異常判別手段により、第１バンドパスフィルター
を通過したＡＥ倍信号たは第２バンドパスフィルターを
通過したＡＥ倍信号少なくとも一方を基準値と比較して
、ＡＥが異常の存在によって発生したＡＥであるか否か
を判別する比較手段からの出力と、上記第１バンドパス
フィルターを通過したＡＥ倍信号上記第２バンドパスフ
ィルターを通過したＡＥ倍信号比を算出して出力する比
算出手段からの比の値が一定の範囲に含まれるか否かを
判別して、ＡＥの発生源が歯車が発生するＡＥか否かを
判別する比判定手段の出力とに基づいて、上記比判定手
段が上記比の値が一定範囲内にあると判別し、つまり、
ＡＥの発生源は歯車であると判別し、かつ、上記比較手
段がＡＥ倍信号基準値よりも大きい、つまりＡＥは異常
の存在によって発生したものであると判別したときに、
歯車に異常が生じたと判別する。したがって、この歯車
の異常診断装置によれば、正確な歯車の異常診断を行う
ことができる。従来のように誤診することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の歯車の異常診断装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は第１．２ＡＥセンサの配設の説
明図である。 ｌ・・・第１ＡＥセンサ、２・・・第２ＡＥセンサ、３
・・・ｌＬ１２・・・第１バンドパスフィルター１３・
・・第１比較回路、 ２２・・・第２バンドパスフィルター ２３・・・第２比較回路、３ｏ・・・比算出回路、３２
・・・比判定回路、３５・・・異常判別手段、ａ、　、
ａ、−Ａ　Ｅ信号、 ａ、・・・第１バンドパスフィルターを通過したＡＥ倍
信、 ａ、・・・第２バンドパスフィルターを通過したＡＥ倍
信、 ｂ・・・第１比較回路の出力信号、 Ｃ・・・第２比較回路の出力信号、 ｇ・・・比判定回路の出力信号、ｈ・・・異常信号、Ｓ
、、Ｓｌ・・基準値、Ｒ・・・基準範囲。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）歯車が発生するＡＥを検出してＡＥ信号を出力す
   る第１ＡＥセンサおよび第２ＡＥセンサと、 上記第１ＡＥセンサおよび第２ＡＥセンサからのＡＥ信
   号のうちの上記歯車の回転周波数成分を通過させる第１
   バンドパスフィルターおよび第２バンドパスフィルター
   と、 上記第１バンドパスフィルターを通過したＡＥ信号と上
   記第２バンドパスフィルターを通過したＡＥ信号の比を
   算出して出力する比算出手段と、上記比算出手段からの
   比の値が一定の範囲に含まれるか否かを判別する比判定
   手段と、 上記第１バンドパスフィルターを通過したＡＥ信号また
   は第２バンドパスフィルターを通過したＡＥ信号の少な
   くとも一方を基準値と比較する比較手段と、 上記比較手段および比判定手段の出力に基づいて、上記
   比判定手段が上記比の値が一定範囲内にあると判別し、
   かつ、比較手段がＡＥ信号が基準値よりも大きいと判別
   したときに、歯車に異常が生じたと判別する異常判別手
   段とを備えたことを特徴とする歯車の異常診断装置。