JPH06258176A - 官能検査自動計測システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の習熟した検査員の経験と勘による判定
を必要とせず、モータの騒音量および異常音、さらにモ
ータ自体の振動量を同一のシステムで自動計測できるよ
うにする。 【構成】 被測定モータ２０の軸受け部２１およびコア
部２２に加速度型振動センサ２３を一定圧力で接触させ
振動データとして採集する。採集されたデータは、騒音
や異常音を判定する処理系と振動を判定する処理系とに
別れ、それぞれ１／３オクターブフィルタ２８、平滑回
路２９、Ａ／Ｄ変換装置３０を経てパソコン３１へデー
タが転送され、定量化判定基準により判定されるとと
も、変位振動計２５、コンパレータ２６に転送され判定
される。この騒音および異常音の判定結果と振動の判定
結果により両者の総合判定結果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は製造業にて熟練の作業者
の経験と勘によって良品または不良品と判定されるモー
タの騒音量検査、異常音検査および振動検査に係り、こ
れら検査を定量化判定することによるモータの官能検査
自動計測化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年製造業にて、自動化による計測技術
が発達してきており、前述の内容の官能検査について
も、市販の計測器を用いたりしてモータや回転物などの
騒音量および振動量を自動計測化している。

【０００３】従来、騒音量で判定していたものが振動セ
ンサを用いることにより周囲の影響を受けずに測定出来
ることは、すでお衆知である。この振動センサにより採
集された被測定モータの騒音量の測定方法について、図
４〜図６を参照しながら説明する。

【０００４】図４は従来方法のブロック図を示し、リレ
ーの騒音量を自動計測している。図５も同じく従来方法
のブロック図を示し、被測定モータの騒音量を自動計測
している。図６は自動計測したデータを横軸に周波数、
縦軸に出力電圧をとってグラフ化したものである。

【０００５】図４に示すように、リレー１は外部電源２
により通電されて接点３が動作するが、この接点３が動
作するときの衝撃音と外部電源２を通電したときのリレ
ーコイル８によって生じる電磁音の出力レベルが振動セ
ンサ４にて採集され、チャージアンプ５にて増幅され、
さらにコンパレータ６で良品および不良品のレベル設定
値により判定される。

【０００６】設定値を越えるものは不良品、設定値以内
のものは良品と表示あるいは出力される。この自動測定
は、比較的簡単な構成でできるのが特徴でありコストも
安価である。

【０００７】図５では、被測定モータ１０は外部より電
源が供給されて回転する。振動センサ１１により騒音量
は採集され、チャージアンプ１２を経てＦＦＴアナライ
ザー１３により周波数分析され、結果をパソコン１４に
てあらかじめ設定しておいた規格値と比較され、良品ま
たは不良品の判定を表示あるいは出力される。

【０００８】図６はこのＦＦＴアナライザー１３により
周波数分析されたデータを横軸に周波数、縦軸に出力電
圧をとってグラフ化したものであり、任意の周波数間の
面積ｄまたは任意の周波数でのピーク値ｅが比較の対象
にされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の振動センサを用いた官能検査の自動計測シス
テムにおいては、判定しようとする目的によって異なる
が、図４のリレーのコイル通電時における音の計測シス
テムでは、振動センサから採集され増幅された騒音量を
単なる音の高低レベルで判定評価しているものでありた
とえばリレーコイル８の電磁音についての異常な音、つ
まりビビリやうなりに類した異常な音を判定することは
困難である。

【００１０】図５のモータの自動計測システムでは、Ｆ
ＦＴアナライザー１３により周波数分析されているが、
図６のグラフで判るように良品または不良品のレベルを
設定しておいた規格値の面積での比較による判定である
ため、部分的に良品の領域であったとしてもトータルの
面積が規格値より多ければ不良と判定される。

【００１１】このような従来の計測システムでは、音の
騒音レベルおよび任意の周波数間での面積を全体の音と
して判定に用いているため、音そのものの要因分析につ
ながらず、単に設定された良品または不良品の限度値と
の比較により判定評価されているのに過ぎない。

【００１２】音の不良の中には騒音量が高いもの以外に
機械的摺動音としてたとえば軸受部との接触による音、
回転子が他の部品つまり外装ケースやコイル、固定子な
どに接触するときの音があり、電気音としては回転子と
固定子との空隙のアンバランスにより生じる音であるう
なりや、モータ全体に影響のでる振動や電気装荷の過大
によるコア部からの電磁音であるうなりなどがあり、し
かもそれぞれ音の高低や耳障りの強弱により異常である
か否かの判定も同じに必要としているのである。このよ
うな異常な音についての判定は前述した自動計測システ
ムでは判定や評価が困難であるという問題点を有してい
た。

【００１３】本発明は被測定モータの良品または不良品
を定量的に判定するためのデータ計測部と処理部を有
し、同一システムで被測定モータの騒音量および異常音
と振動量を自動計測するシステムを提供することを目的
とするものである。また被測定モータの良品または不良
品を定量的に判定するための判定基準を設けた自動計測
システムを提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の官能検査自動計測システムは、被測定モータ
の音および振動を発する箇所からのデータ採集、すなわ
ち被測定モータの軸受け部からの機械的、電気的な騒音
量および異常音とモータコアからの振動量を検出するた
めの加速度型振動センサを設け、これらセンサから採集
した複数のデータを処理するために、データを合成する
ミキシングアンプ、合成されたデータをそれぞれ必要と
する周波数帯域に区分する１／３オクターブのバンドパ
スフィルタ、データを実効値変換および対数変換するた
めの平滑回路、Ａ／Ｄ変換部を含むデータ処理部を設
け、各バンドパスフィルタ毎のデータにより被測定モー
ターの騒音量および異常音と振動量を自動計測するよう
にしたものである。

【００１５】さらに、本発明の官能検査自動計測システ
ムは、被測定モータの良品および不良品を定量的に判定
するための判定基準を備えており、この判定基準は良品
の工程能力と不良品の特徴を折り込み、被測定モータの
音および振動を発する箇所に接触させた加速度型振動セ
ンサより採集したデータに対して、１／３オクターブフ
ィルタの各バンド毎に取り込んだサンプリング毎と比較
しそれぞれの判定結果を縦・横のマトリクスにて最適評
価を行い、定量的判定を導きだすように構成したもので
ある。

【００１６】

【作用】本発明は上記した構成により、加速度型振動セ
ンサから採集されたデータを独自の定量化判定基準によ
り、被測定モータ軸受け部の騒音量および異常音、モー
ターコアの振動量を総合的判定ができるようにしている
ので、従来のような音の高低レベルでの判定や評価だけ
ではなく、モータ単体の音、振動を同一のシステムで判
定および評価することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例における自
動計測システムの全体フローを示すブロック図である。
図１において、被測定モータ２０の軸受け部２１および
コア部２２に加速度型振動センサ２３を一定圧力のもと
に接触させ、モータの騒音量、異常音と振動量を振動デ
ータとして採集する。採集されたデータは、振動データ
を処理してモータの騒音や異常音を判定する処理系統と
振動データからモータの振動判定を行う処理系統に分け
られる。

【００１８】モータの騒音や異常音を判定する処理系統
は、チャージアンプ２４、ミキシングアンプ２７から１
／３オクターブフィルタ２８および平滑回路２９、Ａ／
Ｄ変換装置３０を経てパソコン３１へデータを入力す
る。パソコン３１では、図２に示すような被測定モータ
用定量化判定基準にて判定を行い、結果をパソコン３１
からシーケンサー３２へ出力する。一方振動を判定する
処理系統は、チャージアンプ２４を経て変位振動計２５
およびコンパレータ２６によりシーケンサー３２へ判定
結果を入力する。

【００１９】上記の構成による動作を説明する。被測定
モータ２０に電源（図示せず）が供給されると、被測定
モータ２０は通電して回転する。このときの被測定モー
タ２０の軸受け部とモータコアには通電したことにより
機械的および電気的に音が生じる。この音は加速度型振
動センサ２３により採集される。

【００２０】被測定モータ２０の騒音量と異常音は、こ
れを検出するためにモータ軸両端の軸受け部２１に任意
の一定圧力で接触させた加速度型振動センサ２３により
２つの振動データとして採集され、それぞれチャージア
ンプ２４より増幅された振動データはミキシングアンプ
２７へ入力され、ここで軸受け部２１より採集された２
つの振動データは１つに合成され出力される。このミキ
シングアンプ２７は複数のデータを合成することにより
システムの軽量化を実現するものである。すなわちデー
タを処理する過程のそれぞれの装置がデータを採集した
センサの数だけ負担となることを防ぎ、システムの複雑
化や高価になることを抑制しているのである。

【００２１】合成された振動データは１／３オクターブ
フィルタ２８の５００Ｈｚから１２，５００Ｈｚまでの
１５個のバンドパスフィルタと聴感補正（人間の耳に聞
こえやすいように補正されたもの）された１個のＡレン
ジフィルタを含めた合計１６個のフィルタを通り、実効
値変換するための平滑回路２９を経て、さらにアナログ
からデジタルへの変換およびパソコン３１での処理を簡
易に、しかも通常評価と同数値で判断できる対数変換を
行うためのＡ／Ｄ変換装置３０を経てＩ／Ｏインターフ
ェース（図示せず）からパソコン３１へデータ転送され
る。ここで、図２に示す定量的判定基準を用いることで
良品および不良品の判定が得られる。

【００２２】被測定モータ２０の振動量はモータコア側
面に任意の一定圧力で接触させた加速度型振動センサ２
３により振動データとして採集され、チャージアンプ２
４より増幅され変位振動計２５を経てコンパレータ２６
によりモータの振動量として判定が行われる。モータコ
アの振動は電源周波数に基調しているため、低周波数域
にて判定する必要があり、加速度型振動センサの特徴で
もある広範囲な周波数特性ではこの低域の周波数帯域に
不的確であるので、この加速度型振動データを二乗積分
することで変位量で表すように変位振動計２５を用いて
いる。

【００２３】コンパレータ２６はその変位量を電圧変換
することにより容易に規格に対する上限設定（下限は良
品域のため必要ない）ができ、良品および不良品の比較
判定ができる。このモータコアの振動量の判定信号は、
モータの騒音量および異常音の判定信号としてパソコン
３１より出力される出力信号とともにシステムの機構系
制御を行うシーケンサー３２へ入力される。

【００２４】このように、モーター騒音量および異常音
の判定結果とモータ自体の振動量の判定結果の両方が良
品判定のときに本システムの総合判定として良品の出力
をシーケンサー３２が行い、システムおよびメカ機構の
解除と次の被測定モータの受け入れ待ちとなる。また、
モータ騒音量および異常音の判定結果が、どちらか片方
が不良判定の場合は本システムの総合判定として不良品
の出力をシーケンサーが行い、以下本システムおよびメ
カ機構の解除を行い、次の被測定モータの受け入れ待ち
となる。

【００２５】図２において、定量化判定基準は、１／３
オクターブフィルタの各バンドパスフィルタ毎に被測定
モータ用規格値３５と取り込んだデータとの比較を行
い、さらに各バンドパスフィルタ毎に集計して横の比較
結果３６に結果を出す。この比較結果３６は規格値３５
と取り込んだデータとの間で比較されたものであるた
め、ＯＫの個数を集計したものである。

【００２６】規格値３５は各バンドパスフィルタの被測
定モータの良品域を規格値としているため、そのベース
となる数値の算出は被測定モータと同種類の良品の母集
団より工程能力を得て算出を行う。規格値３５は母集団
の平均値バーＸに上限工程能力すなわち標準偏差σを３
倍したものを加え、必要に応じて余裕率４３のαを乗算
することにより設定される。つまり規格値３５はバーＸ
＋３σ×αで表すことができ、σは通常実数を用いる。
騒音または異常音の特徴ある周波数対に対して、この余
裕率４３のαを用いることにより、絶対的判定条件とし
ての基準値を設定することができる。すなわちきつめの
判定の場合はσは１以下の実数を用いることによりで
き、緩めの判定の場合にはαは１以上の実数を用いるこ
とによりできる。

【００２７】さらに、横の条件３７において、きつめま
たは緩めの判定に対しては、規格値と被測定モータのデ
ータ比較の結果として、取込んだデータ全てが良品の判
定でなければ成らない条件設定や、良品および不良品の
レベルが混在する周波数帯などはその条件を緩めにする
などの判定基準に対して、きつめまたは緩めの設定が余
裕率４３のαや横の集計および条件３６，３７や縦の集
計および条件３９，４０によりできるようにしている。

【００２８】図３はそれぞれのモータの特徴を示すグラ
フを表す。このグラフは本システムを使用して各機種の
良品および不良品のモータについてデータを採集しそれ
ぞれのバンドパスフィルタ毎にグラフ化したものであ
る。一例ではあるが、このように良品のモータでも規格
値に対してはるかにレベルが低い優良品４５や、不良品
でも騒音量が高い４６、あるいは機械的摺動音であるシ
ャー音４７や電気的なうなり音４８などの異常音での特
徴がそれぞれの周波数帯に見られる。

【００２９】全てのモータがこのような特徴を持ってい
るかは、使用されている材質や回転数、トルクなどの特
性に影響がある。前述の余裕率４３の設定の用い方や特
徴ある周波数帯域でのきつめまたは緩めの判定基準の設
定など、被測定モータの工程能力を把握して用いること
により、このグラフで示されているようなそれぞれの不
良品を確実に不良として判定することができる。異常音
については、どの周波数帯にその特徴が出ているかとい
うことで原因と対策を講じることもできる。

【００３０】判定基準の横の判定については、それぞれ
のバンドパスフィルタ３８の１６個について規格値と取
り込んだデータとの比較を行い、ＯＫつまり良品の数を
横の条件３７と比較し、ここでも比較した結果としてＯ
Ｋの個数を集計する。このＯＫつまり、しきい値の設定
は外部からパソコンのキーボードより入力できる。

【００３１】取り込んだデータはモータの回転数に同期
したデータ採集とならないように、取り込み周期を設定
することや、また、取り込みデータが多いほど判定の精
度は向上するが、処理の時間と生産性つまり生産タクト
より最適なサンプリング数量を設定することなど、任意
に設定できることは言うまでもない。それぞれのバンド
パスフィルタ１５個は被測定モータのそれぞれの周波数
における特徴の存在により、すなわち各周波数毎の単独
評価を行えるようにして、その単独評価を図２のように
縦・横のマトリクス算出により最適の条件設定と判定結
果を得るようにしたものである。

【００３２】また、聴感補正したＡレンジの目的は、周
波数毎の単独評価以外の判定条件として被測定モータの
全体の騒音量を人間の可聴周波数帯域で数値化すること
を目的に具備している。

【００３３】図２の５００Ｈｚから１２，５００Ｈｚま
での１５個のバンドパスフィルタは主に、それぞれの周
波数帯域の異常音および騒音量を狭範囲的に評価しそれ
ぞれの周波数帯域での特徴を強調しマトリクス算出によ
る定量化判定を導きだすことを第一義とし、後のＡレン
ジフィルタは全体的騒音量および異常音を人間の可聴範
囲での相対的評価が行えるようにしたものである。

【００３４】判定基準の縦の判定については、それぞれ
のバンドパスフィルタ３８の１６個について規格値とそ
れぞれのサンプリングデータを比較し、結果としてＯＫ
の個数を集計し、それぞれのサンプリングに対してＯＫ
の数の条件４０により集計されたＯＫの数を再度集計す
る。この結果としては縦のＯＫの数４２にサンプリング
数に対しての条件設定として判定される。横の集計およ
び判定についても同様である。

【００３５】横のＯＫの数４１と縦のＯＫの数４２の判
定結果が両方共ＯＫであれば被測定モータの音の判定は
ＯＫつまり良品判定を行い、どちらか一方がＮＧであれ
ば被測定モータの音の判定はＮＧつまり不良品判定を行
うことになる。

【００３６】このように本実施例の官能検査自動計測シ
ステムによれば、被測定モータ２０からの採集データを
１／３オクターブフィルタ２８を１６個のバンドパスフ
ィルタに分割し、それぞれのバンドパスフィルタのデー
タにより被測定モータの持つ騒音量および異常音につい
てその特徴を表すことができ、定量化判定基準との比較
により良品または不良品の判定を容易に行うことができ
る。

【００３７】センサの持つ特性からモータコアに一定圧
力にて接触させているセンサからの振動データを加速度
から変位へ変換することにより、モータの振動量につい
ても良品または不良品の判定が同一システムにて行うこ
とができる。

【００３８】なお、定量化判定基準については、対象と
なる被測定モータ毎に作成してその対象機種毎にパソコ
ン３１に登録しておくことにより、機種切換や生産指令
への対応が容易にできる。かつ類似のモータ特性や使用
される材質について特に軸受け部が類似している被測定
モータについては、判定基準の共用化が図れることは言
うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、加速度型
振動センサからのデータを１／３オクターブフィルタに
よりそれぞれのバンドパスフィルタ毎に分割することで
データの特徴を表し、そのデータの特徴を定量化判定基
準により良品または不良品として判定を行うことができ
る。

【００４０】パターンマッチング方法や前述の従来方法
では判定できないものも、このようなシステムと定量化
判定基準を用いることによりその機種ごとの限界良品レ
ベルを設定し、さらには機械的摺動音や電気的うなり音
などの異常音レベルを特徴周波数帯域に加味することで
種々の不良品を判定することが可能となるのである。

【００４１】このモータの騒音量および異常音、さらに
モータ自体の振動量を同一システムで自動計測できるこ
とにより、従来の習熟した検査員の経験と勘による判定
は必要とせず、定量的な官能検査の自動計測ができしか
もオフラインおよびオンラインでの自動計測システムを
提供できると同時に、省人化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における官能検査自動計測シ
ステムの全体フローを示すブロック図

【図２】本発明の一実施例における官能検査自動計測シ
ステムの定量化判定基準を説明する図

【図３】各被測定モータの特徴を周波数帯域毎に表した
グラフ

【図４】従来のリレー自動計測システムを示すブロック
図

【図５】従来のモータ騒音自動計測システムを示すブロ
ック図

【図６】従来のモータ騒音自動計測による被測定モータ
のＦＦＴアナライザー出力波形を示す図

【符号の説明】

２１ 軸受け部＃ ２２ モータコア部 ２３ 加速度型振動センサ ２４ チャージアンプ ２５ 変位振動計 ２６ コンパレータ ２７ ミキシングアンプ ２８ １／３オクターブフィルタ ２９ 平滑回路 ３０ Ａ／Ｄ変換装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定モータの軸受け部からの機械的、
   電気的な騒音量および異常音とモータコアからの振動量
   を検出するための加速度型振動センサを有した接触部
   と、前記センサから採集した複数のデータを処理するた
   めに、データを合成するミキシングアンプ、合成された
   データをそれぞれ必要な周波数帯域に区分するフィルタ
   部、実効値変換更に対数変換するための平滑回路部、Ａ
   ／Ｄ変換部を含むデータ処理部を備え、同一システムで
   被測定モータの騒音量および異常音と振動量を定量的に
   自動計測するように構成したことを特徴とする官能検査
   自動計測システム。
2. 【請求項２】 被測定モータの騒音量および異常音につ
   いて定量的判定を行うための判定基準を有し、この判定
   基準は良品の工程能力と不良品の特徴を折り込み、被測
   定モータの音および振動を発する箇所に接触させた加速
   度型振動センサより採集した被測定モータのデータに対
   して取り込み周期やサンプリング数、各周波数帯域毎の
   重み付けを行いマトリクス算出により定量的に判定結果
   を得る手段を備えている官能検査自動計測システム。