JP2002071519A

JP2002071519A - 機械部品の監視システム

Info

Publication number: JP2002071519A
Application number: JP2000255721A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hakamata; 博之袴田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2002-03-08
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: JP3827928B2

Abstract

(57)【要約】【課題】転がり軸受等の転動体を有する機械部品の異
常，寿命等の状態の監視が、簡単な構成で行えて、低コ
ストで済み、また監視が精度良く、かつ効率的に行える
システムを提供する。【解決手段】複数のセンサ３が接続された複数の判定
器４を、互いに共通の制御手段５に接続してなる。各セ
ンサ３は、転がり軸受等の各機械部品１に設置され、機
械部品１に生じる転動体の通過による影響信号を検出す
るものとする。各判定器４は、接続された各センサ３の
出力信号からそのセンサ３に対応する機械部品１の異
常，寿命等の状態を処理設定条件に従って判定する。制
御手段５は、各判定器４の判定結果を収集する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、転がり軸受や、
等速ジョイント、ボールねじ等の転動体を有する機械部
品を多数備える機械設備、例えば製鉄設備や製紙設備等
において、上記機械部品の異常，寿命等の状態を監視す
る機械部品の監視システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄設備や製紙設備等では、多数のロー
ルが使用され、これらの支持にロール支持軸受が使用さ
れている。このようなロール支持軸受、特に連続鋳造設
備の圧延ロール支持軸受は、負荷荷重が大きく、高温下
で使用されるなど、使用条件が厳しく、また軸受異常に
よる設備の突発停止は多大な損失を招くため、例えば数
ケ月毎に定期交換されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、定期交換時
に、安全を見込んで、まだ十分に寿命のある軸受を交換
することになるため、不経済な軸受の使用となり、設備
の保守コストが高くなっている。軸受の寿命状況を正確
に知ることができれば、軸受の定期交換の期間を長くす
ることができるため、軸受の寿命状況を振動センサ等を
用いて監視することも行われているが、軸受の使用個数
が多いため、監視に多大な手間とコストが必要となる。

【０００４】この発明の目的は、転動体を有する機械部
品の異常，寿命等の状態の監視が、簡単な構成で行え
て、低コストで済み、また監視が精度良く、かつ効率的
に行える機械部品の監視システムを提供することであ
る。この発明の他の目的は、比較的簡単に欠陥信号が抽
出できて、波形異常の判定が容易に、かつ精度良く行え
るセンサ・判定器ユニットを提供することである。この
発明のさらに他の目的は、複数接続されたセンサのセン
サ波形の波形処理結果および判定結果と、波形処理前の
センサ波形とを、任意時に取り出すことができる判定器
を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の監視システム
は、転動体を有する機械部品を複数備えた機械設備にお
ける機械部品の監視システムであって、それぞれ複数の
センサが接続された複数の判定器を、互いに共通の制御
手段に接続してなる。上記各センサは、上記各機械部品
に設置されて機械部品に生じる転動体の通過による影響
信号を検出するものとする。上記各判定器は、接続され
た各センサの出力信号から、そのセンサに対応する機械
部品の異常，寿命等の状態を処理設定条件に従って判定
するものとする。上記制御手段は、各判定器の判定結果
を収集するものとする。この構成によると、機械部品に
生じる転動体の通過による影響信号が、その機械部品に
設置されたセンサによって検出される。上記影響信号
は、転動体の通過によって機械部品に生じる何らかの信
号であり、例えば機械部品の所定部位に生じる歪み、荷
重変化、振動等である。この影響信号は、機械部品に欠
陥がある場合、その欠陥による信号成分を含んでいる。
上記判定器は、このような欠陥信号成分を含む転動体の
通過による影響信号から、機械部品の異常，寿命等の状
態を処理設定条件に従って判定する。その判定結果は、
制御手段で収集される。このように、各機械部品の状態
がわかるため、余裕期間を余分に長く取ることが不要
で、機械設備における定期交換の周期を長くすることが
でき、また万一の機械部品に異常の兆候がある場合は、
機械停止等に至る前に異常を検出して対処することがで
きる。判定器は、複数のサンサが接続されて、各センサ
に対応する機械部品の判定を行うものであるため、少な
い判定器個数で、多数の機械部品の判定が行える。上記
機械設備における上記各機械部品が互いに同様な仕様の
ものである場合は、判定器は各センサの信号について、
同様な処理設定条件で判定が行える。また、このような
複数のセンサが接続された判定器が、共通の制御手段に
複数台接続され、各判定器の判定結果が収集されるた
め、非常に多数のセンサの判定結果が１台の制御手段に
収集されることになる。そのため、例えば、機械部品を
非常に多数備える機械設備につき、１台の制御手段で各
機械部品の監視が集中して行え、効率的に監視が行え
る。１台の判定器にあまり多くのセンサを接続すると、
判定器に非常に高速の処理能力を持つものが必要となる
うえ、大がかりな機械設備では、センサと判定器間の配
線が長くなり、センサ信号の伝達に不都合が生じるが、
この発明では、複数のセンサが接続される判定器を複数
設け、複数の判定器を共通の制御手段に接続するため、
判定器に高機能のものが要求されず、またセンサ信号の
伝達にも信号劣化の不都合が生じない。そのため、簡単
な構成の安価なシステムで、精度の良い判定が行える。
なお、上記センサは、転動体の通過信号に欠陥信号が表
れる影響信号を検出できるものであれば、何でも良い。
センサは、機械部品に直接に接して設置することによ
り、上記のような欠陥信号成分を含む転動体の通過信号
が得られる。

【０００６】上記判定器は、上記判定の処理として、例
えば、センサの出力信号であるセンサ波形の異常有無を
判定するものとする。すなわち、判定器は、接続された
センサの検出信号を処理設定条件に従って処理し、波形
の異常有無を判定する。この波形の異常有無により、機
械部品の異常，寿命等の状態が判定される。

【０００７】この場合に、上記判定器は、センサ波形に
含まれる欠陥信号成分が規定範囲を外れたか否かを判定
し、規定範囲を外れた場合に、上記センサ波形の異常と
して、欠陥波形異常が有りと判定するものとしても良
い。このように、欠陥信号成分が規定範囲を外れたか否
かで判定することにより、簡単な処理で判定が行える。
欠陥信号成分と規定範囲との比較は、振幅について行っ
ても、また信号幅や、欠陥信号の表れる位相等につき行
っても良いが、振幅について行うと、簡単な処理で精度
の良い比較が行える。上記規定範囲は、一つの範囲に限
らず、段階的に複数設けても良い。規定範囲を外れたか
否かの判定は、例えば規定値を超えたか否かの判定とし
ても良い。

【０００８】上記判定器は、この判定器に接続された複
数のセンサから出力されるセンサ波形の主信号周期を比
較し、主信号周期が規定範囲内にない場合に、上記セン
サ波形の異常として、回転異常が有りと判定するものと
しても良い。センサ波形の主信号周期は、例えば軸受で
は、軸受の回転周期を示す。そのため、センサ波形の主
信号周期の相対比較を行うことにより、一つだけ回転が
遅れているような機械部品を見つけることができる。本
来は同じ回転数となるべき機械部品の回転数に違いが生
じていると、その機械部品は何らかの異常を有すること
が分かる。この回転異常の有無判定と、上記の欠陥波形
異常の有無判定とは、同じ判定器で同じセンサ波形から
行える。

【０００９】上記判定器は、判定器自体に起因する異常
である判定器異常と、センサ波形に起因するセンサ波形
異常とを検出するものとしても良い。センサ波形異常に
は、上記の欠陥波形異常と回転異常とがある。判定器異
常は、例えば制御手段と判定器との間の通信異常や、判
定器にパラメータで設定する処理設定条件が適切でない
場合のパラメータ異常や、判定器を構成する中央処理装
置の機能異常等である。このように、判定器異常の検出
機能を持つことで、判定器異常に対する迅速な処置が行
え、誤った判定を続けることが避けられる。

【００１０】上記制御手段は、上記各判定器に送信要求
を順次行い、上記各判定器は、上記送信要求に対して上
記制御手段に判定結果を送信するものとしても良い。い
わゆるポーリング制御で判定結果を収集するものとす
る。このように、ポーリング制御を行うことにより、複
数の判定器の判定結果の収集が、制御手段によって簡単
に、効率良く行える。また、判定器は、送信要求に対し
て応答するものであれば良く、通信機能が簡単なもので
済む。

【００１１】上記制御手段は、各判定器の上記処理設定
条件の設定および変更の指令を行う機能を有し、上記判
定器は、上記制御手段の指令に従って上記処理設定条件
の変更が自在なものとしても良い。このように、制御手
段に、判定結果の収集の他に、各判定器の処理設定条件
の設定および変更の指令を行う機能を持たせることによ
り、複数設けられる各判定器の処理設定条件の設定およ
び変更が容易に行える。

【００１２】上記各判定器は、それぞれ異なる波形処理
手法でセンサ波形を処理する複数の波形処理手段を有
し、いずれの波形処理手段を用いるかの選択が自在なも
のであっても良い。この場合に、上記制御手段は、各判
定器の波形処理手段の選択指令を与える機能を有するも
のとしても良い。機械部品の種類や、仕様、使用条件等
によって、センサ波形の異常を検出するための適切な波
形処理手法が異なることがある。そのため、各判定器に
波形処理手法の異なる複数の波形処理手段を設けてお
き、制御手段からの選択指令で波形処理手段を選択する
ことにより、種々の種類、仕様、使用条件の機械部品に
対応でき、汎用性が高いものとなる。また、採用する波
形処理手段の選択が容易に行える。なお、入力されたセ
ンサ波形を、両方の波形処理手段で処理して判定を行う
ようにしても良い。

【００１３】上記各判定器は、それぞれ異なる波形処理
手法でセンサ波形を処理する複数の波形処理手段を有
し、センサ毎に任意の波形処理手段の選択が可能なもの
としても良い。機械部品の種類が違えば、センサ波形の
適切な波形処理方法が異なることがある。また、各機械
部品は、同じ仕様のものであっても、機械設備における
設置場所によって荷重条件や熱的条件等の使用条件が異
なり、このような使用条件の違いによって、センサ波形
の適切な波形処理方法が異なることがある。そのため、
センサ毎に任意の波形処理手段の選択を可能とすること
により、同じ判定器で各機械部品に対して適切な波形処
理を行って異常等の判定を行うことができる。なお、判
定器は、波形処理手法の異なる複数の波形処理手段を有
するか否かにかかわらず、センサ毎に異なる処理設定条
件の設定が可能なものとすることが好ましい。

【００１４】上記判定器とセンサとを接続する配線は、
防水、防塵、防錆、防湿、および防油機能、並びに耐熱
性、および帯電磁ノイズ性のある被覆を有するセンサケ
ーブルを用いることが好ましい。連続鋳造設備等の鉄鋼
設備や、その他の機械設備において、ロール支持軸受等
の転動体を有する機械部品は、水や埃、蒸気、油等の多
い環境下で使用されることが多く、また高温下で使用さ
れる場合もある。そのため、センサケーブルを上記のよ
うな被覆を持つものとすることで、各種の設備に対応で
きる。なお、判定器は、防水、防塵、防錆、防湿、およ
び防油機能、並びに耐熱性、および帯電磁ノイズ性のあ
るケースに電子部品等が収まったものとすることが好ま
しい。

【００１５】上記各判定器は、それぞれ中継端子を有
し、これら判定器は、上記中継端子を介して順次配線接
続しても良い。このように、判定器の中継端子を介して
順次接続することにより、配線が簡素なものとなる。機
械設備では、配線を施す場所を得ることが難しい場合が
多く、また配線が邪魔になる場合も多い。そのため、こ
のような順次接続を採用することにより、配線が可能と
なる。

【００１６】上記機械設備が、上記機械部品を複数含む
機械設備構成要素を複数個組み合わせたものである場
合、上記判定器は、各機械設備構成要素に対して１個ず
つ設けても良い。上記判定器に接続された各センサは、
その判定器と対応する機械設備構成要素に備えられた上
記機械部品に設けられる。このような機械設備構成要素
で構成される機械設備は、保守に際して機械設備構成要
素単位で着脱される。そのため、機械設備構成要素毎に
判定器を設けることにより、保守に際する判定器および
センサの配線処理等が容易に行える。なお上記機械設備
構成要素は、例えばセグメント等と呼ばれるものであっ
ても良い。

【００１７】上記制御手段は、自動監視モードと端末操
作モードの２つの動作モードを有するものとしても良
い。自動監視モードは、各判定器に判定結果の送信要求
を順次発行して各判定器から判定結果を取得するモード
である。端末操作モードは、上記判定器に上記判定結果
の他の情報の送信要求を行ってその応答を得るモードで
ある。このような２つのモードを持つことにより、常時
は自動モードとして判定結果を収集し、必要な時に、端
末操作モードで種々の情報を判定器から得ることができ
る。

【００１８】上記判定器は、接続された各センサの出力
信号であるセンサ波形をデジタルデータとして取り込む
ものとし、上記制御手段は、各判定器が取り込んだデジ
タルデータのセンサ波形を蓄積する波形データ蓄積手段
を有するものとしても良い。このように、制御手段に波
形データ蓄積手段を設けることにより、判定器で行う機
械部品の個別の判定とは別に、センサ波形の蓄積結果を
解析して各種の情報、例えば各部の機械部品が異常に至
る傾向などを知ることができる。また、センサ波形をデ
ジタルデータとして蓄積することにより、データの劣化
がなく、正確なセンサ波形が再現できる。

【００１９】この発明の機械部品の監視システムにおい
て、上記制御手段で収集した各判定器の判定結果から、
機械部品に関する所定の保守情報を作成する保守情報作
成手段を設けても良い。保守情報は、例えば機械部品の
交換時期や、発注時期などの保守の予定の情報である。

【００２０】この発明の機械部品の監視システムにおい
て、上記制御手段に対する遠隔地にあって上記制御手段
と通信回線網を介して接続された情報処理手段を設け、
上記制御手段は、各判定器から、判定結果の他に、判定
器に入力されたセンサ波形を収集可能なものとし、上記
情報処理手段に、上記制御手段が各判定器から収集した
判定結果、およびセンサ波形を収集するリモートデータ
収集手段を設けても良い。このように、リモートデータ
収集手段を設け、遠隔地で判定結果およびセンサ波形を
収集可能とすることにより、機械部品の製造メーカ等の
専門の技術者が、機械部品の状態や傾向について、より
詳しい解析を行うことができる。

【００２１】この発明の機械部品の監視システムは、こ
の発明の次の構成のセンサ・判定器ユニットを用いても
良い。このセンサ・判定器ユニットは、転動体を有する
機械部品を複数備えた機械設備に用いられるセンサ・判
定器ユニットであって、上記各センサは、上記各機械部
品に設置されて機械部品に生じる転動体の通過による影
響信号を検出可能なものとする。上記判定器は、接続さ
れた各センサの出力信号であるセンサ波形を処理して波
形異常を検出するものであり、接続された各センサの出
力信号であるセンサ波形から欠陥信号の成分を抽出する
フィルタリング手段と、抽出された欠陥信号を規定範囲
と比較して異常の判定を行う判定部とを有するものとす
る。上記フィルタリング手段は、センサ波形のデータ列
に対して、一定の時間範囲データを取り出し、その取り
出されたデータの中で最大値と最小値の差を求める処理
を、上記時間範囲を順次ずらせて繰り返すことにより、
欠陥信号成分を抽出するものとする。このように、判定
器にフィルタリング手段を設けたセンサ波形から欠陥信
号成分を抽出し、その抽出された欠陥信号を規定範囲と
比較することにより、波形異常の判定が容易に、かつ精
度良く行える。また、欠陥信号成分を抽出する手法とし
て、最大値と最小値の差を求める非線形フィルタリング
を行うため、積和演算が不要で、比較的簡単に欠陥信号
が抽出できる。

【００２２】この発明の機械部品の監視システムは、こ
の発明の次の構成の判定器を用いることができる。この
発明の判定器は、アナログのセンサ波形信号がそれぞれ
入力される複数の入力チャンネルを順次切替えるセレク
タと、このセレクタの出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換
手段と、このＡ／Ｄ変換された波形信号を蓄積する第１
のメモリと、この第１のメモリに蓄積された波形信号を
設定処理条件に従って波形処理し、かつ波形処理結果か
ら設定基準に従って所定の判定を行う処理部と、この処
理部による波形処理結果および判定処理結果を蓄積する
第２のメモリと、外部から与えられる要求指令に応じて
上記第１のメモリおよび第２のメモリの記憶内容を送信
するインタフェース部とを備えたものである。この構成
の判定器によると、第２のメモリに蓄積されたセンサ波
形の波形処理結果および判定結果と、第１のメモリに蓄
積された波形処理前のセンサ波形を、インタフェース部
を通じて任意時に取り出すことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】この発明の実施形態を図面と共に
説明する。この監視システムは、図１に示すように、転
動体を有する機械部品１を複数備えた機械設備２におけ
る機械部品１の監視システムであって、それぞれ複数の
センサ３が接続された複数の判定器４を、互いに共通の
制御手段５に接続してなる。センサ３は、各機械部品１
に設置される。各判定器４は、接続された各センサ３の
出力信号から、そのセンサ３に対応する機械部品１の異
常，寿命等の状態を処理設定条件に従って判定するもの
である。制御手段５は、各判定器４の判定結果を収集す
る機能、および各判定器４に設定指令等を与える機能を
備え、また判定器４に電源供給する電源ユニットを備え
ている。制御手段５は、単独の機器であっても良いが、
この例では、専用機化された制御器６と、データ収集等
に用いるパーソナルコンピュータ（以下「パソコン」と
称す）等からなる汎用の情報処理装置７とで構成され
る。判定器４と各センサ３とで、センサ・判定器ユニッ
ト９０が構成される。

【００２４】機械設備２は、一例を挙げると、図２に示
すように多数本のロール８を備えたものであり、各ロー
ル８が、両端でそれぞれ転がり軸受からなる機械部品１
で支持されている。ロール８は、複数本が共通の構成要
素フレーム（図示せず）に設置されて１組の機械設備構
成要素９を構成し、機械設備構成要素９の単位で機械設
備２の本体フレーム（図示せず）に着脱可能とされてい
る。図示の例では、６本のロール８で一つの機械設備構
成要素９が構成される。機械設備構成要素９は、例えば
セグメント等と呼ばれる。機械設備２は、例えば圧延装
置であり、ロール８はその圧延ロールである。ロール８
は、上下２列に配列され、上下に対向するロール８，８
間で、鋼材１０が搬送されながら圧延される。機械設備
構成要素９は、上下の各列毎に設けられ、隣合う複数本
のロール８で一つの機械設備構成要素９が構成される。
機械設備２が、このように複数の機械設備構成要素９で
構成される場合、図１の判定器４は各機械設備構成要素
９毎に設けられ、その判定器４に接続されるセンサ３
は、対応する機械設備構成要素９の各機械部品１に設置
される。

【００２５】転がり軸受からなる機械部品１は、図３に
示すように内輪１１と外輪１２の間に、保持器（図示せ
ず）に保持された転動体１３を介在させたものである。
図示の例では、機械部品１は、複列の軸受、具体的に
は、複列の調心ころ軸受とされている。転がり軸受から
なる機械部品１は、外輪１２がハウジング１４に設置さ
れ、内輪１１にロール８のロール軸８ａが嵌合してい
る。

【００２６】センサ３は、機械部品１に生じる転動体１
３の通過による何らかの影響信号、例えば機械部品１の
所定部位に生じる歪み、荷重、振動等の変化を示す信号
を検出するものであり、転動体１３の通過信号に欠陥信
号が表れる影響信号を検出できるものであれば、何でも
良い。例えば、センサ３として、圧電センサ、光変位セ
ンサ、または歪みゲージ等が用いられる。図示の例では
圧電センサが用いられている。センサ３は、機械部品１
に取付けられている。機械部品１が内輪回転の転がり軸
受である場合、外輪１２の外径面に設置される。また、
機械部品１が複列の軸受である場合、同図のように、各
列毎にセンサ３が設置される。センサ３の配線１５は、
ハウジング１４に設けた切欠溝等からハウジング１４の
外部に引き出されている。センサ３の配線１５は、防
水、防塵、防錆、防湿、および防油機能、並びに耐熱
性、および耐電磁ノイズ性のある被覆を有するセンサケ
ーブルが用いられる。

【００２７】図１において、判定器４は、機械設備２の
近傍に設置され、したがって工場における機械設備２を
設置した機械設置室１６内に配置される。制御手段５
は、工場における機械設置室１６とは別の監視室１７等
に配置され、あるいは機械設置室１６に配置される。制
御手段５が専用の制御器６と汎用の情報処理装置７とで
構成される場合、制御器６を機械設置室１６に配置し、
情報処理装置７を監視室１７に配置しても良い。

【００２８】各判定器４はそれぞれ中継端子２０ａ，２
０ｂを有し、これら判定器４は、中継端子２０ａ，２０
ｂを介して制御器６に順次配線接続されている。両中継
端子２０ａ，２０ｂは、互いに接続されたものであり、
またこれら中継端子２０ａ，２０ｂは、信号用と電源用
の端子部（図示せず）を有している。判定器４同士およ
び判定器４と制御器６を接続する配線２１には、ディバ
イスネットケーブルが用いられている。ディバイスネッ
トケーブルは、機器間をバス通信で接続すると同時に、
電源を供給するケーブルである。また、この配線２１
は、複数の機器で伝送線路を共有するバス方式とした。
バス方式にすることで、伝送線路配線を最小限にするこ
とができる。具体的には、半二重方式（例えばＲＳ−４
８５）を用いる。全二重方式も可能であるが、伝送線路
の必要線数を最低限にすること、および送受信処理の負
荷の程度から、半二重方式が好ましい。制御器６と情報
処理装置７とを接続する配線２２は、直列伝送（ＲＳ−
２３２Ｃ等）のケーブルが用いられている。制御器６と
情報処理装置７は、例えば図４に示すように、無線器１
８Ａ，１８Ｂを介して行っても良い。無線機１８Ａ，１
８Ｂを介することで、制御器６を機械設置室１６に設置
し、情報処理装置７を監視室１７に設置する等、両者を
離して設置することができる。図５は、制御器６および
情報処理装置７を有線で接続し、両者を共に監視室１７
に設置した例を示す。

【００２９】判定器４および制御手段５の機能の概要を
説明する。判定器４は、接続された各センサ３の出力信
号をそれぞれ処理設定条件に従って処理し、センサ波形
の異常有無を判定するものである。処理設定条件および
判定結果は、バス接続される制御手段５からコマンドを
介してアクセスされる。制御手段５に接続可能な判定器
４の個数は、例えば数十台程度とされ、各判定器４は、
基板上のディップスイッチ（図示せず）等で設定される
ＩＤ（識別情報）により識別される。

【００３０】制御手段５における制御器６は、通信機能
を用い、バス接続されている判定器４の状態、異常情報
等を自動収集する。また、データ収集用の情報処理装置
７とと接続され、情報処理装置７からの端末操作による
コマンド処理を行う。制御器６は、機械設備２の付近に
配置する場合は、耐熱防水構造とする。情報処理装置７
は、制御器６を介して、判定器４の取得したセンサ波形
データを収集する。収集したデータは、汎用の処理アプ
リケーションで処理し、視覚化する。情報処理装置７
は、データ収集や確認等の必要時のみ起動する。

【００３１】つぎに各部の詳細を説明する。まず、セン
サ波形を説明する。機械部品１に取り付けられたセンサ
３からの信号波形を、図６（Ａ）に示す。このセンサ波
形は、同図（Ｂ），（Ｃ）にそれぞれ示す主信号と欠陥
信号とを含む。主信号は、転動体通過に伴い一定周期の
サイン波状に現れる波形である。センサ信号に含まれる
高周波ノイズ成分も主信号に含めて考える。欠陥信号
は、転送面のフレーキングなどに起因して現れる主信号
以外の信号成分であり、三角スパイク状の波形を成す。
すなわち、センサ信号波形は、主信号に欠陥信号が加算
された波形となる。

【００３２】図８は判定器４の構成を示す。判定器４
は、センサ入力チャンネルを順次切替えるセレクタ２５
と、このセレクタ２５の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
換手段２６と、このＡ／Ｄ変換された波形信号を蓄積す
る第１のメモリ２７と、この第１のメモリ２７に蓄積さ
れた波形信号を設定処理条件に従って波形処理し、かつ
波形処理結果から設定基準に従って所定の判定を行う処
理部２９と、この処理部２９による波形処理結果および
判定処理結果を蓄積する第２のメモリ２８と、外部から
与えられる要求指令（コマンドの一種）に応じて第１の
メモリ２７および第２のメモリ２８の記憶内容を送信す
るインタフェース部３０とを備える。セレクタ２５は一
対設けられ、Ａ／Ｄ変換手段２６は各セレクタ２５に対
して設けられる。各セレクタ２５は、例えば、それぞれ
８つのセンサ入力チャネルが設けられる。第１および第
２のメモリ２７，２８は、ラム（ＲＡＭ）等の同じ記憶
素子において、論理的に区分された記憶領域である。一
対のセレクタ２５，２５には、例えば機械部品１が図３
に示すような複列軸受である場合、両列のセンサ３，３
の出力を、一対のセレクタ３の同じチャネルに入力する
ように使用される。この場合、両列のセンサ３，３のセ
ンサ波形が、第１のメモリ２７に対応して記憶されるよ
うにする。

【００３３】判定器４は、各センサ入力チャネルを順次
切替えながら、Ａ／Ｄ変換した波形信号を、第１のメモ
リ２７に蓄積する。蓄積したセンサ波形信号は、処理設
定条件に従って波形処理され、抽出された欠陥信号が規
定外であれば、問題有りとして取り扱う。また、制御器
６（図１）から与えられるコマンドを適時解析し、要求
に応じて内部状況や異常情報、センサ波形データを制御
器６に通知する。

【００３４】判定器４は、例えば、ＣＰＵボードに図９
に示すＣＰＵチップ（中央処理装置）３１の他、セレク
タ２５、各インタフェース素子３３，３４、メモリ素子
３５、発光ダイオード３６、ディップスイッチ３７、お
よびスイッチ３８を実装したものとされる。ＣＰＵチッ
プ３１は、Ａ／Ｄ変換手段２６（図７）を備える。メモ
リ素子３５は、上記第１，第２のメモリ２７，２８を構
成するものであり、バッテリバックアップされる。発光
ダイオード３６はＣＰＵの処理状態を示すものである。
また、判定器４は、圧延ラインの脇等に置かれるため、
防水ボックスに収納し、コネクタ類も防水構造とする。

【００３５】図１０に示すように、判定器４は、処理部
２９の構成要素として、センサ波形を処理する波形処理
手段４０と、この波形処理手段４０で処理された波形か
ら波形異常の判定を行う判定部４１とを有している。波
形処理手段４０には、それぞれ異なる波形処理手法でセ
ンサ波形を処理する第１および第２の波形処理手段４０
Ａ，４０Ｂが有り、いずれの波形処理手段４０Ａ，４０
Ｂを用いるかの選択が、制御手段５（図１）の選択指令
によって選択可能とされている。また、センサ３（図
１）毎に任意の波形処理手段４０Ａ，４０Ｂの選択が可
能とされている。第１，第２の波形処理手段４０Ａ，４
０Ｂは、いずれもセンサ波形から欠陥信号の成分を抽出
するフィルタリング手段である。このうち第１の波形処
理手段４０Ａは線形フィルタリングを行うものとされ、
第２波形処理手段４０Ｂは、非線形フィルタリングを行
うものとされている。判定部４１は、抽出された欠陥信
号を規定範囲と比較して異常の判定を行う手段である。

【００３６】上記の線形フィルタリングは、センサ波形
のデジタルデータに対し、デジタルのローパスフィルタ
処理およびハイパスフィルタ処理を施し、欠陥信号を抽
出する処理である。ローパスフィルタ処理は、主として
ノイズである高周波成分を除去する目的で行う。ハイパ
スフィルタ処理は、センサ波形から主信号成分を除去す
る目的で行う。この２つのフィルタを用いることによ
り、欠陥信号成分のみが抽出される。演算量は、デジタ
ルフィルタ次数に比例して増加する。

【００３７】非線形フィルタリングは、図７に示すよう
に、センサ波形のデータ列に対して、一定の時間範囲Ｗ
のデータを取り出し、その取り出されたデータの中で最
大値と最小値の差を求める処理を、上記一定の時間範囲
Ｗを順次ずらせて繰り返すことにより、欠陥信号成分を
抽出する処理である。すなわち、データ列からデータを
取り出す時間範囲の窓を設定し、その窓中で最大最小フ
ィルタリング処理を行う。このように、一定窓内の最大
値と最小値の差を求めることにより、窓長さによって、
十分に長い範囲に渡って現れる変動成分（ここでは主信
号に相当）を除去し、かつ、短い範囲を割って現れる変
動成分（ここでは高周波ノイズ）の影響を軽減する。最
大最小の差を求めるので、欠陥信号の極性にかかわらず
に正の値が得られる。線形処理手法がフィルタ特性の設
計により作用するのに対し、データ切り出し窓長により
除去される信号周波数成分が定性的に変化する。演算量
は、最大，最小値演算アルゴリズムによるが、積和演算
は不要であり、線形フィルタより有利である。両手法
は、どちらも一長，一短があるため、両手法のフィルタ
リングを行う波形処理手段４０Ａ，４０Ｂを設けること
が好ましい。次の表１は、両手法の特徴比較を示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】シミュレーションの結果では、線形処理手
法と比較して、非線形処理手法の方が欠陥信号部分の振
幅が大きく得られていた。これは、線形フィルタリング
処理において、欠陥信号に含まれる高周波、低周波信号
成分も遮断されるためによるものと考えられる。これ
は、本質的な現象であり、避けられない。一方、非線形
処理では、振幅は得られるものの、信号幅情報が広げら
れてしまう。これも、非線形処理の本質的な現象であ
り、避けられない。

【００４０】判定器４が検出する異常事項について説明
する。判定器４は、図１０に示すように、判定器異常判
定手段４２とセンサ波形異常判定手段４３とを有してい
る。判定器異常判定手段４２は、判定器自体に起因する
異常を判定する手段であり、センサ波形異常判定手段４
３は、センサ波形に起因する異常を検出する手段であ
る。センサ波形異常判定手段４３は、上記の波形処理手
段４０および判定部４１で構成される。各異常の種類，
状況，原因の関係を表２に示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】判定器異常は、通信異常（バス通信プロト
コル上で発生する異常）、パラメータ異常（波形信号処
理に使用する処理条件類のデータが不正）、ＣＰＵ異常
（割込み処理異常、システム異常など、主としてソフト
上のバグ）に分けられる。判定器異常を検出した場合
は、速やかに電源再投入をし、現象の再発生後、必要な
措置を取る。

【００４３】センサ波形異常は、取り込んだセンサ波形
をデータ処理した結果、センサ波形に何らかの問題があ
ると判断した場合に発生する。センサ波形異常判定手段
４３は、複数回続けてセンサ波形の異常波形を検出した
場合のみ異常状態とする。センサ波形異常は、欠陥波形
異常と回転異常異常とがあり、それぞれ判定部４１に設
けられた欠陥波形異常判定部４１ａと、回転異常判定部
４１ｂとで判定される。

【００４４】欠陥波形異常判定部４１ａは、例えば、欠
陥信号の最大値が複数の判定処理回に連続してしきい値
を超えて検出された場合に、欠陥波形検出と判定する。
欠陥信号の位相、信号幅は考慮しない。しきい値は、複
数種類定め、３種類の場合、それぞれ設定値の１倍、２
倍、４倍とする。機械部品１が転がり軸受である場合
は、外輪１２（図３）の転走面に傷があると、その傷を
転動体１３が通過するときに歪みが生じるため、欠陥信
号異常となる。外輪１２のどの円周方向位置に傷がある
かは、欠陥信号の位相によってわかるが、位置を特定す
る必要がない場合は、位相の認識は不要である。連続鋳
造設備等におけるロール支持軸受では、構成部品のうち
で外輪１２が最も使用条件が厳しく、また外輪１２の最
下点が殆どの転動寿命の要因となるため、この外輪最下
点にセンサ３を配置することにより、効率良く異常検出
が行える。

【００４５】回転異常判定部４１ｂは、判定器４に接続
された他のセンサ主信号周期と比較して、主信号周期が
規定範囲内にない場合が複数回連続して検出された場合
に、回転異常と判定する。ただし、全てのセンサ信号の
主信号周期が規定範囲外の場合は、ラインの運転がされ
ていないと判定し、連続回数のカウントをクリアする。
上記の規定範囲は、誤差分を適宜定めて設定する。主信
号周期は、転動体１３がセンサ３の位置を通過する周期
であるため、機械部品１が軸受の場合、（軸受回転数）
×（転動体１３の個数）に対応する。そのため、回転異
常の検出により、軸受回転数の異常が判定できる。すな
わち、本来は同じ回転数となるべき機械部品１同士のセ
ンサ波形を比較することで、回転の障害が生じている機
械部品１が検出できる。例えば、連続して並ぶ一連のロ
ール８を支持する軸受について、センサ波形の主信号周
期を比較すると、一部のセンサ３のセンサ波形のみ回転
が遅いような場合、何らかの原因で軸受の回転が妨げら
れていることがわかる。また、ロール８の両端の軸受同
士や、複列軸受における両列の軸受のセンサ波形を比較
した場合も、主信号周期に違いがあると、軸受に何らか
の回転の障害が生じていることがわかる。

【００４６】判定器４の処理手順を説明する。図９のメ
モリ素子（拡張メモリ）３５中には、ＣＰＵエラー、処
理手順、処理条件、測定結果、判定結果、および取込セ
ンサ波形データを格納する。処理は、図１１の流れ図の
ように行う。概略を説明すると、まず、センサ波形の選
択のチャンネル切替えを設定に従って行う（Ｓ５）。チ
ャンネル切替えの後、データレベルが安定するまで数秒
かかるので、この間に、直前でメモリ取り込みのセンサ
波形のデータ処理を行う（Ｓ１２）。その後、チャンネ
ル切替が確定したところで、処理パラメータ類を更新
し、データ取り込み処理を実行する（Ｓ１０）。データ
処理、データ取り込み中は、適宜送受処理（Ｓ７）を行
って、受信済みコマンドの解析および送受データ準備を
行う。センサ波形を、制御手段５に要求された場合は、
割込み手順にデータ取り込み処理を登録し、自動処理手
順に割り込ませる。Ａ／Ｄ変換の開始・完了、バスラン
との通信（バッファ取り込み掃出）は、割込処理で行う
（Ｓ１４）。

【００４７】図１の制御手段５と判定器４との通信制御
方法を説明する。制御手段５が、図１の例のように制御
器６と情報処理手段７とで構成される場合は、ここで述
べる制御手段５と判定器４との間の通信は、制御器６と
判定器４との間の通信制御のことである。通信方式は、
半二重通信とする。制御手段５を制御局とし、判定器４
を従局とする。従局は、制御局からの指示がなければ、
通信できないものとする。従局は、自分に対して送られ
た送信要求に対してのみ返答を行う。

【００４８】コマンドおよびレスポンスの構成を、図１
２と共に説明する。制御手段５から判定器４に送られる
コマンド列は、複数文字（例えば４文字）のアルファベ
ッド等からなるコマンド文字列と、パラメータ数値（２
桁のキャラクタ）、および必要ならばデータから成り立
つ。データ区切り文字は存在しない。一方、コマンド列
に対する判定器４から制御手段５へのレスポンス列は、
受信したコマンド文字列とパラメータ数値、およびコマ
ンド列が要求していればレスポンスデータから成り立
つ。正しいコマンド列を受信した場合は、コマンド文字
およびパラメータ数値に相当するレスポンスデータを返
信する。不正なコマンド列を受信した場合は所定のレス
ポンスデータを返信する。

【００４９】コマンドは、大きくは、基本コマンドとメ
モリデータ転送コマンドに分けられる。基本コマンド
は、判定器４の状態を問い合わせるか、または動作状態
を変更するコマンドであり、データは、例えば、ＮＵＬ
Ｌ文字で終了するＡＳＣＩＩ文字列である。メモリデー
タ転送コマンドは、ある一定範囲のメモリ２７，２８
（図８）内のデータを一括して送受信するためのコマン
ドであり、送受信されるデータは、規定長のバイナリデ
ータである。メモリデータ転送コマンドを用いることに
より、制御手段５でのデータ解析の手続きは増えるが、
判定器４側でのコマンド解析処理が軽減されるので、判
定器４の処理動作を阻害する可能性が減少する。

【００５０】基本コマンドには、次の表３に示す各種の
ものがある。表中の操作の欄の「自」および「端」は、
それぞれ後に述べる自動監視モードおよび端末操作モー
ドで使用可能なコマンドを示す。

【００５１】

【表３】

【００５２】メモリ転送コマンドは、メモリ２７，２８
内のデータをそのままの形式で送受信するためのコマン
ドである。データはバイナリである。基本コマンドに
は、次の表４に示す各種のものがある。

【００５３】

【表４】

【００５４】コマンド列およびレスポンス列の格納方法
を説明する。図１３は、その概念を示す。コマンド文字
列（例えば４バイト）、およびパラメータ列（例えば２
バイト）は、固定長なので、送受信バッファ（図示せ
ず）とは別の格納領域に格納する。データ，レスポンス
は、基本的に、送受信バッファを一度経由し、通信ＮＧ
の際も、他の処理にできるだけ影響を与えないように配
慮する。基本コマンドの場合、データ，レスポンスは、
送受信バッファ長を超えることはないので、全てを送受
信バッファに一度可能し、送信処理が正常に行われたの
を確認してからデータ（レスポンス）を格納する。一
方、メモリ転送コマンドは、基本コマンドの手続きに加
え、送受信バッファとは別にメモリアドレス値で開始ア
ドレス、終了アドレス、送信開始ポインタ値を算出し、
記憶する。開始、終了アドレス値は、コマンド解析、も
しくはレスポンス準備段階で確定する。これは、必要に
応じてＤＭＡ転送を行う場合があるからである。また、
データ（レスポンス）が一転送ブロック長より大きい場
合は、通信が途中で中段された場合を考慮した上で、内
部データ転送を行う。

【００５５】図１の制御手段５について説明する。制御
手段５は、前述のように、バスラインに接続されて判定
器４と通信する制御器６と、この制御器６と直列データ
伝送回線で接続されるデータ収集用の情報処理手段７と
で構成される。制御部６は、判定器４に前記のコマンド
を発行し、判定器４のパラメータ設定や、判定器４から
のレスポンスによる情報の取り出しを行う。

【００５６】制御手段５は、自動監視モードと端末操作
モードの２つのモードを有する。図１４（Ａ），（Ｂ）
は、これら自動監視モードおよび端末操作モードの様子
を示す説明図である。自動監視モードは、各判定器４に
判定結果の送信要求を順次発行して各判定器４から判定
結果を取得するモードである。異常情報は、常時、自動
監視モードにより制御器６に集められる。端末操作モー
ドは、判定器４に判定結果の他の情報の送信要求を行っ
てその応答を得るモードである。すなわち、任意のコマ
ンドを情報処理装置７から発行するモードであり、発行
されたコマンドは、制御器６を経由し、必要ならばバス
ライン経由で判定器４に到達し、そのレスポンスを得る
モードである。波形データの収集は端末操作モードによ
り行う。

【００５７】制御器６を、図１５〜図１７と共に説明す
る。制御器６は、バス接続されている判定器４の動作状
態を、自動的にコマンドを発行して確認し、異常情報の
有無を収集する。異常があれば、異常表示手段（例えば
発光ダイオード）６３ａにより、簡易的にその旨を通知
する。また、直列伝送接続された情報処理装置７からの
コマンド指令を、必要に応じて半二重通信の形態に変換
し、情報処理装置７と判定器４のデータ交換を行う。

【００５８】すなわち、制御器６は、図１６に示すよう
に、判定器間通信手段６１、情報処理装置間通信手段６
２、ユーザインタフェース手段６３、および電源供給手
段６４を有する。判定器間通信手段６１は、判定器４と
制御器６との通信を行う手段である。この手段６１は、
例えば、判定器動作状況自動確認（すなわち異常情報収
集）の処理と、判定器異常通知の処理を行う。すなわ
ち、判定器間通信手段６１は、判定結果を自動収集する
判定結果収集手段６１ａを有する。判定結果収集手段６
１ａは、上記のようにポーリングで各判定器４に送信要
求を自動的に発行する自動送信要求発行部６１ａａ、お
よび応答された判定結果を格納する判定結果格納部６１
ａｂを備える。情報処理装置間通信手段６２は、制御器
６と情報処理装置７との間の通信を行う手段である。こ
の手段６２は、例えば、制御器状態通知（制御器専用コ
マンド、レスポンスの処理）と、判定器４への転送（コ
マンド、プロトコル変換）等を行う。ユーザインタフェ
ース手段６３は、異常情報リセット手段６３ｂと異常表
示手段６３ａなどの簡単なユーザインタフェースであ
る。異常情報リセット手段６３ｂは、スイッチからなる
（図５）。電源供給手段６４は、内蔵の電源ユニットで
構成され、バスラインへの電源供給を行う。

【００５９】制御器６のハードウェア構成の内部ブロッ
ク図は、例えば、図１７（Ａ），（Ｂ）に示す２種類の
いずれかとされる。同図（Ａ）は、監視室１７に置かれ
る場合の例（無線区間無し）であり、ケース６５内にＣ
ＰＵボード６６と、ＡＣ−ＤＣコンバータ６７と、バス
ライン用、直列伝送用、および商用電源用の各端子を備
える。同図（Ｂ）は、工場の機械設置室１６に置かれる
場合の例であり、同図（Ａ）の例の直列伝送用端子に変
えて、無線モデム６８とその電源となるＤＣ−ＤＣコン
バータ６９が設けられている。同図（Ｂ）では、同図
（Ａ）のＡＣ−ＤＣコンバータ６７およびＡＣ電源端子
は図示を省略してある。

【００６０】制御器６の判定器４との通信は、上記のよ
うにＲＳ−４８５規格等の半二重通信とされる。すなわ
ち、バスラインに接続されている複数の判定器４と、
１：１で順に通信し（通信手順は前述）、その処理状態
や異常情報を自動的に収集する。その結果、判定器４や
制御器６自体に異常がある場合は、発光ダイオード等の
異常表示手段６３ａ（図１５）で通知する。具体的に
は、バス接続されている判定器４を制御器６に予め登録
する。制御器６は、登録情報に従って、順に状況問い合
わせコマンドを自動的に発行し、各判定器４の状況を把
握する。また、情報処理装置７から判定器４に対するコ
マンドが入力された場合、自動処理を一時停止し、その
受け渡し処理を行う。

【００６１】制御器６と情報処理装置７との通信は、直
列伝送の通信プロトコル（ＲＳ−２３２Ｃ）で行われ
る。制御器６に入力されるコマンド（情報処理装置７か
ら出力されるコマンド）は、判定器４に対するコマンド
と、制御器専用のコマンドとがある。制御器６に入力さ
れるコマンドは、次の表５に示す各コマンドがある。こ
のうち、処理状況コマンドと、接続判定器コマンドが、
制御器専用のコマンドである。

【００６２】

【表５】

【００６３】図１において、情報処理装置７は、制御器
６と直列伝送ケーブルで接続する。情報処理装置７は、
必要に応じて、判定器４と通信する端末操作モードによ
り波形データを収集する。判定器４、制御器６の動作状
態や異常の有無情報などもコマンドを用いて収集する。

【００６４】情報処理装置７によるデータ蓄積方法を説
明する。波形データの収集は、パソコンが優れている。
判定器４が取得するセンサ波形データをデジタルデータ
としてそのまま取得でき、またファイル装置により大規
模データでも簡単に収集できるからである。パソコンか
らなる情報処理装置７をデータ収集手段とした場合の最
大の利点は、判定器４が取り込んだセンサ波形の数値
（デジタル）テータをそのま数値データとして収集でき
る点である。パソコンからなる情報処理装置７を用いれ
ば、判定器４が判定処理に用いているデータを取得でき
るため、情報処理装置７上で判定器４と同一処理の再現
や、処理条件のチューニングテストも可能である。処理
の再現は、汎用のデータ処理アプリケーション（例え
ば、表計算ソフトウェア）等を用いる。

【００６５】情報処理装置７は、図１８に示すように、
各判定器が取り込んだデジタルデータのセンサ波形を蓄
積する波形データ蓄積手段７１を有する。この波形デー
タ蓄積手段７１は、センサ波形を蓄積する記憶部７１ａ
と、蓄積の処理を行う蓄積処理部７１ｂとでなる。蓄積
処理部７１ｂは、図１９に示す端末処理アプリケーショ
ン７２の一部で構成される。端末処理アプリケーション
７２は、データ処理アプリケーション７３を介して、蓄
積した波形データの視覚化を可能とする。

【００６６】端末処理アプレケーション７２は、判定器
４、制御器６にコマンドを送り、レスポンスを得るプロ
グラムであり、コマンド送信・応答処理手段７４を構成
する。情報処理装置７が行う上記の各コマンドの送信
と、レスポンスの処理は、このコマンド送信・応答処理
手段７４が行う。図２０は、端末処理アプレケーション
７２の処理の概念を示す。前述の通り、コマンドには基
本コマンドとメモリ転送コマンドとがあるが、基本コマ
ンドの場合、データ、レスポンスとも文字列であり、文
字列の作成と解析作業が必要である。一方、メモリ転送
コマンドは、判定器４の各種設定とよび波形のバイナリ
データを取り扱うため、パラメータ値の編集，表示と、
データ変換作業が必要になる。

【００６７】情報処理装置７は、さらに、収集した各判
定器の判定結果から、機械部品に関する所定の保守情報
を作成する保守情報作成手段７４を設けても良い。この
手段７４で作成する保守情報は、例えば機械部品の交換
時期や、発注時期などの保守の予定の情報である。

【００６８】この構成の機械部品の監視システムは、こ
のようにして、転動体を有する機械部品１の異常，寿命
等の状態の監視が、簡単な構成で行えて、低コストで済
み、また監視が精度良く、かつ効率的に行える。特に、
判定器４は、この実施形態の構成の場合、判定器自体の
動作状況がわかり、機械部品１の異常情報が分かり、通
信状況が分かるなど、単独で動作し、また多数のセンサ
３の信号が処理でき、処理パラメータを変更できるな
ど、センサ信号の判定が行える。また、判定器４は、制
御手段５によりリモート操作を行って、情報の取り出
し、情報の設定が行える。また、判定器４は、防水、耐
熱構造になっていて着実に動作し、しかもネットワーク
にコネクタ一つで接続できて、簡単に設置できる。

【００６９】図２１は、上記実施形態にかかる機械部品
の監視システムの発展例を示す。この例は、リモートデ
ータ収集手段８１を設けたものである。すなわち、制御
手段５に対する遠隔地にあって、制御手段５と通信回線
網８２を介して接続された情報処理手段８３を設け、こ
の手段８３にリモートデータ収集手段８１を設ける。制
御手段５は、各判定器４から、判定結果の他に、上記の
ように判定器４に入力されたセンサ波形を収集可能なも
のとする。遠隔地の情報処理手段８３は、パーソナルコ
ンピュータであっても、大型汎用コンピュータであって
も良く、中央処理装置（ＣＰＵ）８６と記憶手段８７と
を備える。リモートデータ収集手段８１は、制御手段５
が各判定器４から収集した判定結果、およびセンサ波形
を収集する手段であり、中央処理装置（ＣＰＵ）８６と
記憶手段８７と、処理プログラム（図示せず）とで構成
される。通信回線網８２は、公衆電話回線や専用電話回
線等であり、モデム８４，８５等によって、制御手段５
と遠隔地の情報処理手段８３とを接続する。このよう
に、リモートデータ収集手段８１を設け、遠隔地で判定
結果およびセンサ波形を収集可能とすることにより、機
械部品の製造メーカ等の専門の技術者が、機械部品の状
態や傾向について、より詳しい解析を行うことができ
る。

【００７０】なお、上記各実施形態では、監視対象とな
る機械部品１が転がり軸受である場合につき説明した
が、監視対象となる機械部品１は、転動体を有するもの
であれば良く、例えば次のように等速ジョイントやボー
ルねじあっても良い。図２２は、監視対象となる機械部
品が等速ジョイントである例を示す。この機械部品であ
る等速ジョイント１Ａ，１Ｂは、軸９１の両端に設けら
れており、いずれも内輪９２Ａ，９２Ｂと、外輪９３
Ａ，９３Ｂと、その間に介在した転動体９４Ａ，９４Ｂ
とを備える。センサ３は、外輪９３Ａ，９３Ｂに対して
配置されている。図２３は、監視対象となる機械部品が
ボールねじである場合を示す。この機械部品であるボー
ルねじ１Ｃは、ねじ軸９５とナット９６との間にボール
からなる転動体９７を介在させたものであり、ナット９
６に転動体９７の循環路９８が設けてある。循環路９８
は、例えばリターンチューブからなる。センサ３は、ナ
ット９６に対して配置されている。

【００７１】

【発明の効果】この発明の機械部品の監視システムは、
転動体を有する機械部品を複数備えた機械設備における
機械部品の監視システムであって、それぞれ複数のセン
サが接続された複数の判定器を、互いに共通の制御手段
に接続してなり、上記各センサは、上記各機械部品に設
置されて機械部品に生じる転動体の通過による影響信号
を検出するものとし、上記各判定器は、接続された各セ
ンサの出力信号からそのセンサに対応する機械部品の異
常，寿命等の状態を処理設定条件に従って判定するもの
とし、上記制御手段は、各判定器の判定結果を収集する
ものとしたため、転動体を有する機械部品の異常，寿命
等の状態の監視が、簡単な構成で行えて、低コストで済
み、また監視が精度良く、かつ効率的に行える。この発
明のセンサ・判定器ユニットは、センサ波形から欠陥信
号の成分を抽出する手段として、一定の時間範囲データ
を取り出して最大値と最小値の差を求める非線形フィル
タリング手法を用いるため、比較的簡単に欠陥信号が抽
出できて、波形異常の判定が容易に、かつ精度良く行え
る。この発明の判定器は、アナログのセンサ波形信号が
それぞれ入力される複数の入力チャンネルを順次切替え
るセレクタと、このセレクタの出力をＡ／Ｄ変換するＡ
／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換された波形信号を蓄積
する第１のメモリと、この第１のメモリに蓄積された波
形信号を設定処理条件に従って波形処理し、かつ波形処
理結果から設定基準に従って所定の判定を行う処理部
と、この処理部による波形処理結果および判定処理結果
を蓄積する第２のメモリと、外部から与えられる要求指
令に応じて上記第１のメモリおよび第２のメモリの記憶
内容を送信するインタフェース部とを備えたものである
ため、複数接続されたセンサのセンサ波形の波形処理結
果および判定結果と、波形処理前のセンサ波形とを、任
意時に取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる機械部品の監視
システムのシステム構成図である。

【図２】同システムを使用する機械設備の一例の側面図
である。

【図３】同機械設備の機械部品とセンサの関係を示す断
面図である。

【図４】同監視システムの無線使用例を示す説明図であ
る。

【図５】同監視システムの有線接続の使用例を示す説明
図である。

【図６】センサ波形とその主信号および欠陥信号を示す
波形図である。

【図７】センサ波形と非線形フィルタリング処理のデー
タ切出時間間隔の関係を示す説明図である。

【図８】判定器の構成を示すブロック図である。

【図９】判定器のハードウェア構成例を示す説明図であ
る。

【図１０】判定器の概念構成を示すブロック図である。

【図１１】判定器の処理手順を示す流れ図である。

【図１２】判定器と制御手段間のコマンドおよびレスポ
ンスの通信概念を示す説明図である。

【図１３】制御手段における同コマンドおよびレスポン
スの処理概念の説明図である。

【図１４】制御器の各モードの概念図である。

【図１５】制御器の概略構成の説明図である。

【図１６】制御器の概念構成のブロック図である。

【図１７】制御器の各種ハードウェア構成例の説明図で
ある。

【図１８】情報処理装置の概念構成のブロック図であ
る。

【図１９】情報処理装置の端末処理アプリケーションを
主に示す概念図である。

【図２０】情報処理装置の端末処理アプリケーションに
よる処理の具体例を示す説明図である。

【図２１】同実施形態の機械部品の監視システムを発展
例の説明図である。

【図２２】監視対象となる機械部品の他の例となる等速
ジョイントを示す断面図である。

【図２３】監視対象となる機械部品のさらに他の例とな
るボールねじの断面図である。

【符号の説明】

１…機械部品２…機械設備３…センサ４…判定器５…制御手段６…制御器７…情報処理装置８…ロール９…機械設備構成要素１１…内輪１２…外輪１３…転動体２５…セレクタ２６…Ａ／Ｄ変換手段２７，２８…メモリ２９…処理部３０…インタフェース部４０Ａ…第１の波形処理手段４０Ｂ…第２の波形処理手段４１…判定部４１ａ…欠陥波形判定部４１ｂ…回転異常判定部４３…センサ波形異常判定手段６１ａ…判定結果収集手段７１…波形データ蓄積手段７２…端末処理アプリケーション８１…リモートデータ収集手段８３…遠隔地の情報処理手段９０…センサ・判定器ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転動体を有する機械部品を複数備えた機
械設備における機械部品の監視システムであって、それ
ぞれ複数のセンサが接続された複数の判定器を、互いに
共通の制御手段に接続してなり、上記各センサは、上記
各機械部品に設置されて機械部品に生じる転動体の通過
による影響信号を検出するものとし、上記各判定器は、
接続された各センサの出力信号からそのセンサに対応す
る機械部品の異常，寿命等の状態を処理設定条件に従っ
て判定するものとし、上記制御手段は、各判定器の判定
結果を収集するものとした機械部品の監視システム。
【請求項２】上記判定器は、上記判定の処理として、
センサの出力信号であるセンサ波形の異常有無を判定す
るものとした請求項１に記載の機械部品の監視システ
ム。
【請求項３】上記判定器は、センサ波形に含まれる欠
陥信号成分が規定範囲を外れたか否かを判定し、規定範
囲を外れた場合に、上記センサ波形の異常として、欠陥
波形異常が有りと判定するものとした請求項２に記載の
機械部品の監視システム。
【請求項４】上記判定器は、この判定器に接続された
複数のセンサのセンサ波形主信号周期を比較し、主信号
周期が規定範囲内にない場合に、上記センサ波形の異常
として、回転異常が有りと判定するものとした請求項２
または請求項３に記載の機械部品の監視システム。
【請求項５】上記判定器は、判定器自体に起因する異
常である判定器異常と、センサ波形に起因するセンサ波
形異常とを検出するものとした請求項２ないし請求項４
のいずれかに記載の機械部品の監視システム。
【請求項６】上記制御手段は、上記各判定器に送信要
求を順次行い、上記各判定器は、上記送信要求に対して
上記制御手段に判定結果を送信するものとした請求項２
ないし請求項５のいずれかに記載の機械部品の監視シス
テム。
【請求項７】上記制御手段は、各判定器の上記処理設
定条件の設定および変更の指令を行う機能を有し、上記
判定器は、上記制御手段の指令に従って上記処理設定条
件の変更が自在なものとした請求項２ないし請求項６の
いずれかに記載の機械部品の監視システム。
【請求項８】上記各判定器は、それぞれ異なる波形処
理手法でセンサ波形を処理する複数の波形処理手段を有
し、いずれの波形処理手段を用いるかの選択が自在なも
のであり、上記制御手段は、各判定器の波形処理手段の
選択指令を与える機能を有するものとした請求項２ない
し請求項７のいずれかに記載の機械部品の監視システ
ム。
【請求項９】上記各判定器は、それぞれ異なる波形処
理手法でセンサ波形を処理する複数の波形処理手段を有
し、センサ毎に任意の波形処理手段の選択が可能なもの
とした請求項２ないし請求項８のいずれかに記載の機械
部品の監視システム。
【請求項１０】上記判定器とセンサとを接続する配線
に、防水、防塵、防錆、防湿、および防油機能、並びに
耐熱性、および耐電磁ノイズ性のある被覆を有するセン
サケーブルを用いた請求項１ないし請求項９のいずれか
に記載の機械部品の監視システム。
【請求項１１】上記各判定器はそれぞれ中継端子を有
し、これら判定器は、上記中継端子を介して順次配線接
続した請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の機
械部品の監視システム。
【請求項１２】上記機械設備は、それぞれ上記機械部
品を複数含む機械設備構成要素を複数個組み合わせたも
のであり、上記判定器は、各機械設備構成要素に対して
１個ずつ設け、上記判定器に接続された各センサは、そ
の判定器と対応する機械設備構成要素に備えられた上記
機械部品に設けられる請求項１ないし請求項１１のいず
れかに記載の機械部品の監視システム。
【請求項１３】上記制御手段は、自動監視モードと端
末操作モードの２つのモードを有し、自動監視モード
は、各判定器に判定結果の送信要求を順次発行して各判
定器から判定結果を取得するモードであり、端末操作モ
ードは、上記判定器に上記判定結果の他の情報の送信要
求を行ってその応答を得るモードである請求項１ないし
請求項１２のいずれかに記載の機械部品の監視システ
ム。
【請求項１４】上記判定器は、接続された各センサの
出力信号であるセンサ波形をデジタルデータとして取り
込むものとし、上記制御手段は、各判定器が取り込んだ
デジタルデータのセンサ波形を蓄積する波形データ蓄積
手段を有するものとした請求項１ないし請求項１３のい
ずれかに記載の機械部品の監視システム。
【請求項１５】上記制御手段で収集した各判定器の判
定結果から、機械部品に関する所定の保守情報を作成す
る保守情報作成手段を設けた請求項１ないし請求項１４
のいずれかに記載の機械部品の監視システム。
【請求項１６】上記制御手段に対する遠隔地にあって
上記制御手段と通信回線網を介して接続された情報処理
手段を設け、上記制御手段は、各判定器から、判定結果
の他に、判定器に入力されたセンサ波形を収集可能なも
のとし、上記遠隔地の情報処理手段に、上記制御手段が
各判定器から収集した判定結果、およびセンサ波形を収
集するリモートデータ収集手段を設けた請求項１ないし
請求項１５のいずれかに記載の機械部品の監視システ
ム。
【請求項１７】転動体を有する機械部品を複数備えた
機械設備に用いられるセンサ・判定器ユニットであっ
て、上記各センサは、上記各機械部品に設置されて機械
部品に生じる転動体の通過による影響信号を検出可能な
ものとし、上記判定器は、接続された各センサの出力信
号であるセンサ波形から欠陥信号の成分を抽出するフィ
ルタリング手段と、抽出された欠陥信号を規定範囲と比
較して異常の判定を行う判定部とを有し、上記フィルタ
リング手段は、センサ波形のデータ列に対して、一定の
時間範囲データを取り出し、その取り出されたデータの
中で最大値と最小値の差を求める処理を、上記一定の時
間範囲を順次ずらせて繰り返すことにより、欠陥信号成
分を抽出するものとしたセンサ・判定器ユニット。
【請求項１８】アナログのセンサ波形信号がそれぞれ
入力される複数の入力チャンネルを順次切替えるセレク
タと、このセレクタの出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換
手段と、このＡ／Ｄ変換された波形信号を蓄積する第１
のメモリと、この第１のメモリに蓄積された波形信号を
設定処理条件に従って波形処理し、かつ波形処理結果か
ら設定基準に従って所定の判定を行う処理部と、この処
理部による波形処理結果および判定処理結果を蓄積する
第２のメモリと、外部から与えられる要求指令に応じて
上記第１のメモリおよび第２のメモリの記憶内容を送信
するインタフェース部とを備えた判定器。