JP2007232736A - Monitoring system of machinery facility - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a monitoring system which can judge the presence of abnormalities resulting from the wear and damage of a component part of a slide member with a regular working condition, without decomposing the sliding member, and which is, moreover, compact and can further inhibit misdiagnostics accompanying the fault of the system itself. <P>SOLUTION: The monitoring system comprises a sensor unit 5 which is attached to the component member of a slide member 3 and detects a physical quantity during the sliding action of the slide member 3, and a microcomputer 7 as an information processing unit which judges the presence of the abnormalities in the slide member by comparing an assay result with prepared reference data by analyzing the output of this sensor unit 5 by a predetermined arithmetic operation. Further, the system has at least one functionality of a fail-safe functionality and a self-diagnostic functionality at least on one side of the sensor unit 5 and the microcomputer 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、機械設備の監視システムに関し、より詳しくは、転がり軸受、ボールねじ、リニアガイド等の回転体や摺動部材を含む機械設備、例えば、鉄道車両設備、工作機械、風車等において、機械設備を分解することなく、異常等の状態を監視するのに好適な機械設備の監視システムに関する。   The present invention relates to a monitoring system for mechanical equipment, and more particularly, in mechanical equipment including rotating bodies and sliding members such as rolling bearings, ball screws, and linear guides, for example, railway vehicle equipment, machine tools, windmills, etc. The present invention relates to a monitoring system for mechanical equipment suitable for monitoring an abnormal state without disassembling the equipment.

従来、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する軸受装置では、摺動部材である軸受構成部品の摩耗や破損による不都合の発生を防止するために、定期的に分解目視検査を実施するようにしている。
この分解目視検査は、車両の一定期間の使用後に、軸受を車両から取り外して分解し、熟練した専門の検査担当者が、目視により分解した各構成部品の摩耗の度合いや傷の有無を確認する。この確認により、新品の部品にはない凹凸や摩耗などの異常が検出されれば、新品に交換し、再度組み立てを実施する。 Conventionally, in a bearing device that rotatably supports an axle of a railway vehicle, in order to prevent the occurrence of inconvenience due to wear or breakage of a bearing component that is a sliding member, periodic disassembly visual inspection is performed. Yes.
In this disassembled visual inspection, after a certain period of use of the vehicle, the bearings are removed from the vehicle and disassembled, and a trained specialist inspector checks the degree of wear and scratches of each component disassembled visually. . If abnormalities such as unevenness and wear that are not found in the new part are detected by this confirmation, the part is replaced with a new part and reassembled.

しかしながら、この分解検査は、車両から軸受を取り外す分解作業や、検査済みの軸受構成部品を再度組み立て直す組み込み作業に多大な労力がかかり、車両の保守・管理コストの大幅な増大を招くという問題があった。   However, this overhaul inspection requires a great deal of labor for the disassembly work for removing the bearing from the vehicle and the reassembly of the inspected bearing components, resulting in a significant increase in vehicle maintenance and management costs. there were.

また、例えば、組み立て直す際に検査前には無かった打痕を軸受構成部品につけてしまうなど、検査自体が軸受の欠陥を生む原因となる虞もある。
また、限られた時間内で多数の軸受を目視で検査するため、欠陥を見落とす可能性が残るという欠点もあった。
更に、目視検査では、欠陥の程度の判断に個人差が生じ、実質的には欠陥がなくても欠陥有りと見なされて部品交換が行われてしまう場合があり、無駄にコストがかかることにもなる。 Further, for example, when reassembling, the inspection itself may cause defects in the bearing, such as making a dent on the bearing component that did not exist before the inspection.
In addition, since a large number of bearings are visually inspected within a limited time, there is a disadvantage that the possibility of overlooking defects remains.
Furthermore, in the visual inspection, there are individual differences in the determination of the degree of defects, and even if there are virtually no defects, there may be cases where parts are replaced and parts are replaced, which is costly. Also become.

そこで、このような分解検査や目視検査による不都合を解消するべく、軸受の回転時に発生する音や振動を検出するセンサと、このセンサの検出信号を分析して異常の有無の判定を行う情報処理装置とを備え、前記情報処理装置としてパーソナルコンピュータを使用する監視システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。   Therefore, in order to eliminate such inconveniences caused by overhaul and visual inspection, a sensor that detects sound and vibration generated during the rotation of the bearing, and information processing that analyzes the detection signal of this sensor to determine whether there is an abnormality And a monitoring system using a personal computer as the information processing apparatus has been proposed (for example, see Patent Document 1).

特開２００２−７１５１９号公報JP 2002-71519 A

ところが、前述した従来の監視システムにおいて情報処理装置として使用するパーソナルコンピュータは、通常、汎用筐体内に、マザーボードや、前記センサの出力を受けるインターフェースを装着した構成であり、情報処理装置が比較的に大きな設置スペースを必要とすると共に、振動等に弱い傾向がある。
そのため、軸受装置等の振動が影響しないように、軸受装置等からある程度の距離を隔てた位置に、パーソナルコンピュータを設置するスペースを確保することになる。さらにこの監視システムは、サイズが大型化してしまうため、大きな設置スペース等の確保が難しい機械設備の場合には、実用性に乏しいという問題が生じた。 However, a personal computer used as an information processing device in the above-described conventional monitoring system usually has a configuration in which a motherboard or an interface for receiving the output of the sensor is mounted in a general-purpose housing, and the information processing device is relatively free. It requires a large installation space and tends to be vulnerable to vibration.
Therefore, a space for installing the personal computer is secured at a position separated from the bearing device or the like by a certain distance so that the vibration of the bearing device or the like is not affected. Furthermore, since the size of the monitoring system is increased, there is a problem that it is not practical in the case of mechanical equipment in which it is difficult to secure a large installation space.

また、センサによる検出信号のＳＮ比の低下を防止するために、センサはできるだけ軸受装置の構成部品自体に組み込むことが好ましい。しかし、外部の振動等に弱く且つ大型のパーソナルコンピュータは、振動発生源となる軸受装置等からできるだけ離さなければならない。その結果、センサとパーソナルコンピュータとが所定以上離れることになり、センサとパーソナルコンピュータとの間の情報伝送路に対する外部ノイズの影響による検出精度の低下等の問題が発生する虞もあった。   Further, in order to prevent a decrease in the S / N ratio of the detection signal by the sensor, the sensor is preferably incorporated in the component parts of the bearing device as much as possible. However, a large-sized personal computer that is vulnerable to external vibration or the like must be separated as much as possible from a bearing device or the like that is a source of vibration generation. As a result, the sensor and the personal computer are separated from each other by a predetermined distance, and there is a possibility that problems such as a decrease in detection accuracy due to the influence of external noise on the information transmission path between the sensor and the personal computer may occur.

さらに、軸受装置の振動等の影響により、監視システム内のハードウェアが故障して誤診断するような場合には、例えば、軸受装置等が正常であるにもかかわらず故障と診断して機械設備を停止してしまい、機械設備の稼働率を低下させてしまう問題があった。   Furthermore, when the hardware in the monitoring system fails due to the influence of the vibration of the bearing device, etc., the machine equipment is diagnosed as a failure even though the bearing device etc. is normal. There is a problem that the operation rate of the mechanical equipment is lowered.

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受装置等の摺動部材の摩耗や破損に起因した異常の有無を、その摺動部材を分解せずに通常の使用状態のままで判定することができ、手間のかかる分解・組み立て作業の頻度を減少させて保守・管理コストを低減させることができる機械設備の監視システムを提供することにある。さらに、装置がコンパクトであるため摺動部材を含む機械設備に装備し易く、また、センサと情報処理装置との接近によって外部ノイズの影響を回避して、異常の有無の診断の信頼性を向上させることができ、加えて、システム自体の故障に伴う誤診断を防止できる機械設備の監視システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to determine whether there is an abnormality due to wear or damage of a sliding member such as a bearing device without disassembling the sliding member. It is an object of the present invention to provide a monitoring system for machine equipment that can be determined as it is used, and that can reduce maintenance and management costs by reducing the frequency of laborious disassembly and assembly operations. In addition, since the device is compact, it can be easily installed in mechanical equipment including sliding members, and the proximity of the sensor and the information processing device avoids the influence of external noise and improves the reliability of diagnosis of abnormalities. In addition, an object of the present invention is to provide a monitoring system for machine equipment that can prevent erroneous diagnosis due to a failure of the system itself.

前述した目的を達成するために、本発明に係る機械設備の監視システムは、
機械設備の摺動部材又は回転体の異常の有無を検出する機械設備の監視システムであって、
前記機械設備から発せられる信号を検出する１又は複数個のセンサ素子を収容保持するセンサユニットと、
前記センサユニットの出力を基に前記機械設備の異常の有無を判定する演算処理を行う演算処理器と、を備え、
前記演算処理器は、マイクロコンピュータから構成されており、
前記監視システムは、前記センサユニットに設けられて前記センサ素子の異常及び前記センサユニットの配線の異常を検知する自己診断部と、前記センサユニットのフェールセーフ機能を保つ二重化された配線と、を有し、
前記自己診断部は、電圧レベルを閾値と比較して前記センサ素子の異常及び前記センサユニットの配線の異常を判定し、前記自己診断部で前記センサユニットの配線の異常が検知されたとき、前記二重化された配線の予備配線を使って前記機械設備の異常の検出が続けられることを特徴としている。 In order to achieve the above-described object, a monitoring system for machine equipment according to the present invention includes
A monitoring system for mechanical equipment that detects the presence or absence of a sliding member or rotating body of the mechanical equipment,
A sensor unit that houses and holds one or a plurality of sensor elements for detecting a signal emitted from the mechanical facility;
An arithmetic processing unit that performs arithmetic processing to determine whether there is an abnormality in the mechanical equipment based on the output of the sensor unit,
The arithmetic processor is composed of a microcomputer,
The monitoring system includes a self-diagnosis unit that is provided in the sensor unit and detects an abnormality in the sensor element and an abnormality in the wiring of the sensor unit, and a duplicated wiring that maintains a fail-safe function of the sensor unit. And
The self-diagnosis unit compares the voltage level with a threshold value to determine abnormality of the sensor element and abnormality of the wiring of the sensor unit, and when the abnormality of the wiring of the sensor unit is detected by the self-diagnosis unit, It is characterized in that the abnormality of the mechanical equipment can be continuously detected by using the redundant wiring of the redundant wiring.

なお、マイクロコンピュータで行なわれる処理には、増幅後の信号から所望の周波数成分のみを抽出するフィルタ処理と摺動部材又は回転体の回転速度検出処理と絶対値処理またはエンベロープ処理などの波形処理を施して周波数領域のデータに変換して予め定められた軸受の損傷に起因した特定の周波数成分との比較照合処理とその比較結果から摺動部材又は回転体の良否を判定する処理を行う判定処理とその判定結果や各信号の送信処理などがある。診断精度を上げるために比較照合などの判定方法は、特開２００３−１３０７６３や特開２００３−２０２２７６等に開示されたものを組み合わせてもよい。また、結果表示部を設けずに診断結果に基づき、直接制御系に命令を送って制御してもよい。   The processing performed by the microcomputer includes filter processing for extracting only a desired frequency component from the amplified signal, rotational speed detection processing for the sliding member or rotating body, and waveform processing such as absolute value processing or envelope processing. Judgment processing that performs comparison and collation processing with a specific frequency component resulting from damage to the bearing determined in advance by converting to data in the frequency domain and processing for judging the quality of the sliding member or rotating body from the comparison result And the determination result and transmission processing of each signal. In order to improve the diagnostic accuracy, a determination method such as comparison and collation may be combined with those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-130763 and 2003-202276. Further, the control may be performed by sending a command directly to the control system based on the diagnosis result without providing the result display unit.

ここで、摺動部材としては、転動体等の回転による摺動を行う回転摺動部材の他、直線的な摺接面上を滑動する直線摺動部材も含む意であり、具体的には、転がり軸受や滑り軸受等の構成部品、ボールねじや、リニアガイド等の直動機構の構成部品、或いは、ギア、ベルト、チェーン、カムのような摺動を伴う機械要素機構などが該当する。
また、摺動部材の摺動動作時の信号とは、摺動部材の回転又は直線移動等の摺動状態に応じて変化する信号で、例えば、摺動部材の発生する音や振動、更には、回転速度や温度、摺動部材構成部品上に生じる歪み等が考えられる。 Here, the sliding member includes a linear sliding member that slides on a linear sliding contact surface in addition to a rotating sliding member that slides by rotation of a rolling element or the like. Specifically, These include components such as rolling bearings and sliding bearings, components of linear motion mechanisms such as ball screws and linear guides, and mechanical element mechanisms involving sliding such as gears, belts, chains, and cams.
The signal at the time of sliding operation of the sliding member is a signal that changes according to the sliding state such as rotation or linear movement of the sliding member. For example, the sound or vibration generated by the sliding member, Rotational speed and temperature, distortion generated on the sliding member component, and the like can be considered.

このように構成された機械設備の監視システムは、簡単な構成で回転体や摺動部材を含む機械設備の状態を分解することなく監視でき、回転体や摺動部材を含む機械設備の欠陥または異常を精度よく診断・検査することができる。さらに、センサユニットや演算処理器のようなシステム自体の故障に伴う誤診断を防ぎ、信頼性を高めることができる。この場合、センサユニットだけでなく、演算処理器が、フェールセーフ機能と自己診断機能の少なくとも一方の機能を有していてもよい。   The monitoring system for mechanical equipment configured in this way can monitor the state of the mechanical equipment including the rotating body and the sliding member with a simple configuration without disassembling the machine equipment including the rotating body and the sliding member. Abnormalities can be diagnosed and examined accurately. Furthermore, it is possible to prevent misdiagnosis associated with failure of the system itself such as the sensor unit and the arithmetic processor, and to improve the reliability. In this case, not only the sensor unit but also the arithmetic processor may have at least one of a fail-safe function and a self-diagnosis function.

また、センサユニットが、機械設備の摺動部材又は回転体に組み込まれることで、よりコンパクト化でき、信号伝達に伴うノイズの影響を小さくできる。   Further, since the sensor unit is incorporated in the sliding member or rotating body of the mechanical equipment, the sensor unit can be made more compact and the influence of noise accompanying signal transmission can be reduced.

さらに、演算処理器は、自己診断機能を有する主演算処理器と副演算処理器とからなり、前記主演算処理器の自己診断機能が働いた場合に、前記主演算処理器が演算処理を停止し、前記副演算処理器がバックアップとして機能するように二重化されていることで、監視システムの信頼性が向上する。   Furthermore, the arithmetic processing unit is composed of a main arithmetic processing unit and a sub arithmetic processing unit having a self-diagnosis function, and when the self-diagnosis function of the main arithmetic processing unit works, the main arithmetic processing unit stops the arithmetic processing. In addition, since the sub processor is duplicated so as to function as a backup, the reliability of the monitoring system is improved.

また、前記演算処理器は、常時演算処理を行う主演算処理器と副演算処理器とからなり、前記主演算処理器及び副演算処理器は、相互間での各演算値の比較、参照、交換の少なくとも一つを行うことにより相互監視を行うことが可能となり、監視システム自体の健全性を確認できる。   Further, the arithmetic processing unit is composed of a main arithmetic processing unit and a sub arithmetic processing unit that always perform arithmetic processing, and the main arithmetic processing unit and the sub arithmetic processing unit compare, refer to each arithmetic value between each other, By performing at least one of the exchanges, mutual monitoring can be performed, and the soundness of the monitoring system itself can be confirmed.

また、本発明の機械設備の監視システムは、更に、前記センサユニットが、温度、振動変位、振動速度、振動加速度、力、歪、音響、アコースティックエミッション、超音波、回転速度、のうち少なくとも１つ以上の検出を可能とすることを特徴とするものである。   In the mechanical equipment monitoring system according to the present invention, the sensor unit may further include at least one of temperature, vibration displacement, vibration speed, vibration acceleration, force, distortion, sound, acoustic emission, ultrasonic wave, and rotation speed. The above-described detection is possible.

このようにすると、センサユニットにより、温度、振動変位、振動速度、振動加速度、力、歪、音響、アコースティックエミッション、超音波、回転速度、のうち少なくとも１つ以上の検出が可能になるため、回転体や摺動部材を含む機械装置の状態を確実に監視することができるとともに、回転体や摺動部材を含む機械設備の欠陥又は異常を確実に検査することができる。   In this way, the sensor unit can detect at least one of temperature, vibration displacement, vibration speed, vibration acceleration, force, distortion, sound, acoustic emission, ultrasonic wave, and rotation speed. The state of the mechanical device including the body and the sliding member can be reliably monitored, and the defect or abnormality of the mechanical equipment including the rotating body or the sliding member can be reliably inspected.

本発明によれば、予め摺動部材又は前記摺動部材を支持する機構部品に組み込まれているセンサユニットの出力を情報処理装置としてのマイクロコンピュータによって分析すると共に、その分析結果を予め用意しておいた基準データと比較することで、摺動部材の構成部品の摩耗や破損に起因した異常の有無を判定している。これにより、回転体や摺動部材自体やこれらを含む機械設備自体を分解せずに、通常の使用状態のままで機械設備の状態を監視することができ、回転体や摺動部材を含む機械設備の欠陥または異常を精度よく診断・検査することができる。
従って、手間のかかる分解・組み立て作業の頻度を減少させて保守・管理コストを低減させることができる。さらに、突発的なノイズ等、診断に及ぼす影響を小さくすることができ、監視が効率的に行なえるため、より精度の高い診断が可能となり、目視による検査では見落とす可能性がある欠陥の発見が可能となる効果もある。 According to the present invention, the output of the sensor unit incorporated in the sliding member or the mechanism part that supports the sliding member is analyzed in advance by the microcomputer as the information processing apparatus, and the analysis result is prepared in advance. By comparing with the stored reference data, it is determined whether there is an abnormality due to wear or breakage of the components of the sliding member. As a result, the state of the mechanical equipment can be monitored in the normal use state without disassembling the rotating body, the sliding member itself, or the mechanical equipment including the machine, and the machine including the rotating body and the sliding member. It is possible to accurately diagnose and inspect for equipment defects or abnormalities.
Therefore, it is possible to reduce maintenance and management costs by reducing the frequency of laborious disassembly / assembly work. In addition, the impact on diagnosis, such as sudden noise, can be reduced and monitoring can be performed efficiently, enabling more accurate diagnosis, and finding defects that may be overlooked by visual inspection. There are also possible effects.

また、情報処理装置として、マイクロコンピュータを使用する構成で、マイクロコンピュータ自体は、１チップ又は１ボードの小さな専用ユニットとすることができるため、情報処理装置として汎用のパーソナルコンピュータを使用する従来の監視システムと比較すると、システム全体を大幅にコンパクト化でき、装備に必要な占有スペースが少なくて済むため、摺動部材を含む機械設備への装備が容易になる。   In addition, since the microcomputer itself can be a small dedicated unit of one chip or one board as the information processing apparatus, conventional monitoring using a general-purpose personal computer as the information processing apparatus. Compared with the system, the entire system can be greatly reduced in size, and less space is required for the equipment, which facilitates the installation of the mechanical equipment including the sliding members.

また、監視システムは、フェールセーフ機能と自己診断機能の少なくとも一方の機能を有しているので、検出器や演算処理器のような監視システム自体の故障に伴う誤診断を防ぎ、信頼性を高めることができる。   In addition, since the monitoring system has at least one of a fail-safe function and a self-diagnosis function, it prevents misdiagnosis due to failure of the monitoring system itself such as a detector or a processor, and improves reliability. be able to.

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る機械設備の監視システムの第１実施形態を示したものである。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment of a monitoring system for machine equipment according to the present invention.

この第１実施形態の機械設備の監視システム１は、鉄道車両の車軸を支承する転がり軸受３に対して、該転がり軸受３の各構成部品の摩耗や破損による異常の発生を検出するものである。即ち、車軸を支承する転がり軸受３が、異常の有無の診断対象となる摺動部材であり、転がり軸受３によって車軸を支承した台車又は鉄道車両が機械設備に該当する。   The monitoring system 1 for machine equipment according to the first embodiment detects an abnormality caused by wear or breakage of each component of the rolling bearing 3 with respect to the rolling bearing 3 that supports the axle of the railway vehicle. . That is, the rolling bearing 3 that supports the axle is a sliding member to be diagnosed as to whether there is an abnormality, and the bogie or railway vehicle that supports the axle by the rolling bearing 3 corresponds to the mechanical equipment.

本実施形態の場合、軸受３は、軸受の回転動作時の音又は振動等の物理量を検出して電気信号として出力するセンサユニット５を、軸受の構成部品である外輪に組み付けたセンサ付軸受である。一つの車両には、複数個のセンサ付軸受３が使用される。   In the case of this embodiment, the bearing 3 is a sensor-equipped bearing in which a sensor unit 5 that detects a physical quantity such as sound or vibration during rotation of the bearing and outputs it as an electrical signal is assembled to an outer ring that is a component of the bearing. is there. A plurality of sensor-equipped bearings 3 are used in one vehicle.

本実施形態の機械設備の監視システム１は、各軸受３毎に装備された検出器としての複数個のセンサユニット５と、各センサユニット５の出力を所定の演算処理によって分析し、分析結果を予め用意しておいた基準データと比較して軸受３における異常の有無を判定する演算処理部としてのマイクロコンピュータ７と、このマイクロコンピュータ７の分析結果や判定結果を所定の表示形態で表示したり、前記判定結果に応じた制御信号を鉄道車両の制御系にフィードバックしたりする制御処理部９とを備えている。   The monitoring system 1 for mechanical equipment according to the present embodiment analyzes a plurality of sensor units 5 as detectors installed for each bearing 3 and the output of each sensor unit 5 by a predetermined arithmetic process, and analyzes the analysis results. A microcomputer 7 as an arithmetic processing unit that determines the presence or absence of abnormality in the bearing 3 by comparing with reference data prepared in advance, and the analysis results and determination results of the microcomputer 7 are displayed in a predetermined display form. And a control processing unit 9 that feeds back a control signal corresponding to the determination result to the control system of the railway vehicle.

ここで、摺動部材である軸受３の摺動動作（回転動作）時の物理量とは、軸受３の回転状態に応じて変化する物理量で、例えば、軸受３の発生する音や振動（振動変位、振動速度、振動加速度）、ＡＥ（Acoustic Emission）、更には、回転速度や温度や力、超音波、摺動部材構成部品上に生じる歪み等の各種の情報が考えられる。   Here, the physical quantity at the time of the sliding operation (rotating operation) of the bearing 3 that is the sliding member is a physical quantity that changes in accordance with the rotation state of the bearing 3, for example, sound or vibration (vibration displacement) generated by the bearing 3. , Vibration speed, vibration acceleration), AE (Acoustic Emission), and various kinds of information such as rotational speed, temperature, force, ultrasonic wave, distortion generated on the sliding member component, and the like.

本実施形態の場合、センサユニット５は、軸受３の回転状態に応じて変化する物理量として、音Ｊ１、振動Ｊ２、軸受の回転速度Ｊ３、軸受温度Ｊ４、軸受外輪上に生じる歪みＪ５等、多数の情報を検出信号１１として検出する。   In the case of this embodiment, the sensor unit 5 has many physical quantities that change according to the rotation state of the bearing 3, such as sound J1, vibration J2, bearing rotational speed J3, bearing temperature J4, and distortion J5 generated on the bearing outer ring. Is detected as a detection signal 11.

センサユニット５は、図２に示されるように、軸受外輪に固定されるセンサケース５ａ内に各種の情報毎のセンサ素子５ｂを収容保持しており、センサ素子５ｂからの測定信号は検出回路５ｃに入力される。そして、検出回路５ｃで検出された検出信号１１は、マイクロコンピュータ（演算処理部）７に送られる。さらに、センサユニット５は、センサ素子５ｂを含む検出回路５ｃの自己診断を行う自己診断部５ｄを備える。   As shown in FIG. 2, the sensor unit 5 accommodates and holds a sensor element 5b for each type of information in a sensor case 5a fixed to the bearing outer ring, and a measurement signal from the sensor element 5b is detected by a detection circuit 5c. Is input. The detection signal 11 detected by the detection circuit 5 c is sent to a microcomputer (arithmetic processing unit) 7. The sensor unit 5 further includes a self-diagnosis unit 5d that performs self-diagnosis of the detection circuit 5c including the sensor element 5b.

自己診断部５ｄは、センサ素子５ｂの動作不良やユニット内の断線、ショートなどの異常を診断しており、例えば、電圧レベルを閾値と比較して異常を判定する電圧管理が行なわれる。自己診断部５ｄは、センサユニット５自体に異常が生じていると診断した際、その異常を示す異常通知信号をマイクロコンピュータ（演算処理部）７などに送信するなどの機能を有している。これにより、センサユニット５の故障に伴う誤診断や未診断を防ぐことができる。
また、センサユニット５は、フェールセーフ機能として、配線が二重化されており、断線した配線に対して予備の配線を利用して信号検出ができるように構成されている。 The self-diagnosis unit 5d diagnoses an abnormality such as a malfunction of the sensor element 5b, a disconnection in the unit, or a short circuit. For example, voltage management is performed to determine an abnormality by comparing the voltage level with a threshold value. The self-diagnosis unit 5d has a function of, for example, transmitting an abnormality notification signal indicating the abnormality to the microcomputer (arithmetic processing unit) 7 when diagnosing that abnormality has occurred in the sensor unit 5 itself. Thereby, the misdiagnosis and the non-diagnosis accompanying the failure of the sensor unit 5 can be prevented.
In addition, the sensor unit 5 has a double wiring as a fail-safe function, and is configured to be able to detect a signal using a spare wiring with respect to the disconnected wiring.

なお、信号の検出は演算処理部で検出信号１１毎に分配処理されるので、センサ付軸受３に組み込まれたセンサユニット５は、各検出信号１１を検出する各センサ素子５ｂを複数収容したものであってもよく、複数の信号を同時に検出可能な複合センサが収容されてもよい。   In addition, since the detection of the signal is distributed and processed for each detection signal 11 by the arithmetic processing unit, the sensor unit 5 incorporated in the sensor-equipped bearing 3 contains a plurality of sensor elements 5b for detecting each detection signal 11. Alternatively, a composite sensor capable of simultaneously detecting a plurality of signals may be accommodated.

さらに、センサユニット５に、防水・防油・防塵・防錆・防湿及び耐熱性・耐電磁ノイズ性の機能を付加または処理することで、ノイズの影響を受けることが少なくなり好ましい。また、本実施形態の場合、検出回路５ｃには、各センサの出力信号を増幅して出力する出力増幅手段が内蔵されている。   Furthermore, it is preferable that the sensor unit 5 is added or treated with functions of waterproof, oilproof, dustproof, rustproof, moistureproof, heat resistance, and electromagnetic noise resistance so that the sensor unit 5 is less affected by noise. In the case of the present embodiment, the detection circuit 5c incorporates output amplification means for amplifying and outputting the output signal of each sensor.

前記マイクロコンピュータ７は、本実施形態のシステム用に開発された１チップマイクロコンピュータ、又は１ボードマイクロコンピュータで、図３に示すように、各センサユニット５から送信された検出データを一時的に蓄積すると共に、蓄積したデータをそのデータの種類に応じて装備された分析部１３，１４，１５に分配するデータ収集・分配機能１７と、軸受３の諸元及び軸受３の正常時の音や振動等の各種の物理量を基準データとして蓄積している内部メモリ１９と、各分析部１３，１４，１５における分析結果を内部メモリ１９に蓄積されている基準データと比較することによって、異常の有無の判定及び異常部位の特定を行う比較判定機能２１とを備え、各分析部１３，１４，１５における分析結果及び前記比較判定機能２１における判定結果を制御処理部９に出力する。
なお、異常の有無の判定を行う基準データとして、予定設定した値を用いる代わりに、複数の測定対象の測定データから算出した値を用いることができる。 The microcomputer 7 is a one-chip microcomputer or a one-board microcomputer developed for the system of this embodiment, and temporarily stores detection data transmitted from each sensor unit 5 as shown in FIG. At the same time, the data collection / distribution function 17 for distributing the accumulated data to the analysis units 13, 14, 15 provided according to the type of the data, the specifications of the bearing 3, and the sound and vibration of the bearing 3 during normal operation By comparing the analysis results in each of the analysis units 13, 14, and 15 with the reference data stored in the internal memory 19, the presence or absence of abnormality is determined. A comparison / determination function 21 that performs determination and identification of an abnormal part, and the analysis results in the analysis units 13, 14, 15 and the comparison / determination function 21 And it outputs the definitive determination result to the control unit 9.
Note that, as reference data for determining the presence / absence of an abnormality, a value calculated from measurement data of a plurality of measurement objects can be used instead of using a preset value.

分析結果と比較する基準データとは、診断対象である軸受３の正常時において前記センサユニットから検出される各種の物理量であり、具体的には、正常な軸受３の音情報、振動情報、軸受の回転速度情報、軸受温度情報、軸受外輪上に生じる歪み情報等の他、軸受３の特定部位の摩耗や破損によって生じる周波数成分の情報等である。   The reference data to be compared with the analysis result are various physical quantities detected from the sensor unit when the bearing 3 to be diagnosed is normal. Specifically, the sound information, vibration information, and bearing of the normal bearing 3 are detected. In addition to the rotational speed information, bearing temperature information, strain information generated on the bearing outer ring, etc., information on frequency components generated by wear or breakage of specific parts of the bearing 3 is also included.

本実施形態の場合、分析部１３は振動情報の分析用であり、振動に含まれる周波数スペクトルを求める。分析部１４は回転速度情報の分析用で軸受の回転速度を求める。分析部１５は、温度情報の分析用であり、軸受近傍の温度を測定する。各分析部１３，１４，１５は、入力情報を、基準データとの比較が可能なように、不要部分（ノイズ）のカットや必要部分の明確化等を含めた規定の分析処理を行う。
具体的に説明すると、センサユニット５が検出した振動情報の場合は、データ収集・分配機能１７と分析部１３との間に装備されたフィルタ処理機能２５によってノイズ成分の除去又は特定の周波数成分を抽出するフィルタ処理を受け、フィルタ処理後の振動信号が分析部１３に渡される。
分析部１３は、入力する振動信号に対して、絶対値処理又はエンベロープ処理及び周波数分析等の規定の分析処理を行って、入力した振動データを基準データとの比較が可能な周波数領域のデータに変換する。 In the case of the present embodiment, the analysis unit 13 is for analyzing vibration information, and obtains a frequency spectrum included in the vibration. The analysis unit 14 determines the rotational speed of the bearing for analyzing rotational speed information. The analysis unit 15 is for analyzing temperature information and measures the temperature near the bearing. Each analysis unit 13, 14, 15 performs a prescribed analysis process including cutting unnecessary parts (noise) and clarifying necessary parts so that the input information can be compared with reference data.
More specifically, in the case of vibration information detected by the sensor unit 5, noise component removal or a specific frequency component is performed by the filter processing function 25 provided between the data collection / distribution function 17 and the analysis unit 13. In response to the filtering process to be extracted, the vibration signal after the filtering process is passed to the analysis unit 13.
The analysis unit 13 performs specified analysis processing such as absolute value processing or envelope processing and frequency analysis on the input vibration signal, and converts the input vibration data into frequency domain data that can be compared with reference data. Convert.

比較判定機能２１は、前記分析部１３の分析結果によって得た周波数領域のデータと、前記内部メモリ１９に格納されている基準データとを比較し、基準データとして軸受の特定部位の摩耗や破損に起因した周波数成分のデータを使用することで、軸受の構成部品における摩耗や破損の有無や程度、或いは摩耗や破損が生じている部品等を判定することが可能になる。
比較判定機能２１では、周波数成分の比較による判定等を行う際に、他の分析部１４，１５から入手する回転速度や温度の分析結果、及び内部メモリ１９に蓄積されている仕様諸元等の各種データを参照し、判定の正確性を期す。 The comparison / determination function 21 compares the frequency domain data obtained from the analysis result of the analysis unit 13 with the reference data stored in the internal memory 19, and uses it as a reference data for wear or breakage of a specific part of the bearing. By using the data of the resulting frequency component, it is possible to determine the presence or absence or degree of wear or breakage in the component parts of the bearing, or the parts in which wear or breakage has occurred.
In the comparison / determination function 21, when performing determination by comparing frequency components, the analysis result of the rotational speed and temperature obtained from the other analysis units 14 and 15, the specification specifications stored in the internal memory 19, etc. Refer to various data to ensure accuracy of judgment.

なお、分析部１３，１４，１５や比較判定機能２１における具体的な処理は、詳述しないが、上記の方法に限るものではなく、公知の種々の方法、或いは本願出願人が先に提案している各種の判定手法（特開２００３−１３０７６３、特開２００３−２０２２７６、特開２００３−１３０７２４、特願２００２−３３８４２４等）等、複数の方法を使用することができる。   The specific processing in the analysis units 13, 14, 15 and the comparison / determination function 21 is not described in detail, but is not limited to the above method, and various known methods or the applicant of the present application previously proposed. A plurality of methods such as various determination methods (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-130763, 2003-202276, 2003-130724, Japanese Patent Application No. 2002-338424, etc.) can be used.

制御処理部９は、マイクロコンピュータ７の分析結果や判定結果を所定の表示形態で表示する表示手段としての結果出力部２７と、軸受３が組み込まれている車両の駆動機構の動作を制御する制御系に前記比較判定機能２１の判定結果に応じた制御信号をフィードバックする制御器２９とを備えている。   The control processing unit 9 controls the operation of the result output unit 27 as display means for displaying the analysis result and determination result of the microcomputer 7 in a predetermined display form, and the driving mechanism of the vehicle in which the bearing 3 is incorporated. The system includes a controller 29 that feeds back a control signal corresponding to the determination result of the comparison determination function 21.

結果出力部２７は、具体的には、モニターや画像表示やプリンタへ印刷出力によって、マイクロコンピュータ７の分析結果や判定結果を通知する他、マイクロコンピュータ７の判定結果が異常有りの場合には、警告灯の点滅や警報機の作動による通知を行う。なお、判定結果は、メモリやＨＤＤなどの記憶媒体に保存されてもよく、結果出力部２７を介してリアルタイムに表示されてもよい。   Specifically, the result output unit 27 notifies the analysis result and determination result of the microcomputer 7 by a monitor, an image display, and a print output to the printer, and if the determination result of the microcomputer 7 is abnormal, Notification is given by blinking warning lights and alarms. The determination result may be stored in a storage medium such as a memory or an HDD, or may be displayed in real time via the result output unit 27.

制御器２９は、例えば、マイクロコンピュータ７の判定結果が異常有りの場合に、異常の程度に応じて、車両の走行停止や、速度の減速等を示す制御信号を車両の走行制御器に送る。   For example, when the determination result of the microcomputer 7 is abnormal, the controller 29 sends a control signal indicating vehicle stoppage, speed reduction, or the like to the vehicle travel controller according to the degree of abnormality.

また、上記の自己診断方法により、センサユニット５の断線などが検知された場合には、予備の配線に切り換えて信号検出することでセンサユニット５のフェールセーフ機能を図ることができる。   When the disconnection of the sensor unit 5 is detected by the above self-diagnosis method, the fail safe function of the sensor unit 5 can be achieved by switching to the spare wiring and detecting the signal.

以上に説明した本実施形態の機械設備の監視システム１では、予め摺動部材としての転がり軸受３に組み込まれているセンサユニット５の出力を情報処理装置としてのマイクロコンピュータ７によって分析すると共に、その分析結果を予め用意しておいた基準データと比較することで、転がり軸受３の構成部品の摩耗や破損に起因した異常の有無を判定するため、転がり軸受３自体や転がり軸受３を含む鉄道車両自体を分解せずに通常の使用状態のままで判定することができる。   In the machine equipment monitoring system 1 of the present embodiment described above, the output of the sensor unit 5 incorporated in the rolling bearing 3 as a sliding member in advance is analyzed by the microcomputer 7 as an information processing apparatus, A rail vehicle including the rolling bearing 3 itself and the rolling bearing 3 in order to determine the presence or absence of abnormality due to wear or breakage of the components of the rolling bearing 3 by comparing the analysis result with reference data prepared in advance. It can be determined in the normal use state without disassembling itself.

従って、手間のかかる分解・組み立て作業の頻度を減少させて保守・管理コストを低減させることができる。また、規定の演算処理による分析や比較で機械的に判定を行うため、従来の目視検査と比較すると、検査担当者の熟練度や個人差によって判定がばらつく虞がなく、異常の有無の診断の信頼性を向上させることができる。   Therefore, it is possible to reduce maintenance and management costs by reducing the frequency of laborious disassembly / assembly work. In addition, since the judgment is mechanically performed by analysis and comparison by the prescribed arithmetic processing, there is no possibility that the judgment varies depending on the skill level of the person in charge of inspection and individual differences compared with the conventional visual inspection, and diagnosis of the presence or absence of abnormality is possible. Reliability can be improved.

また、情報処理装置として、マイクロコンピュータ７を使用する構成で、マイクロコンピュータ７自体は、１チップ又は１ボードの小さな専用ユニットとすることができるため、情報処理装置として汎用のパーソナルコンピュータを使用する従来の監視システムと比較すると、システム全体を大幅にコンパクト化でき、装備に必要な占有スペースが少なくて済むため、摺動部材を含む機械設備（即ち、鉄道車両等）への装備が容易になる。   Further, since the microcomputer 7 is used as the information processing apparatus, and the microcomputer 7 itself can be a small dedicated unit of one chip or one board, a conventional personal computer is used as the information processing apparatus. Compared with this monitoring system, the entire system can be greatly reduced in size, and the occupied space required for the equipment can be reduced, so that it is easy to equip the mechanical equipment including the sliding members (that is, railway vehicles, etc.).

また、転がり軸受３を構成する機構部品である外輪等に直にセンサユニット５が組み込まれて、センサユニット５が高感度で転がり軸受３の発生する物理量を検出するため、転がり軸受３の周囲の他の器物が発生する音や振動の周波数成分のピークが、センサユニット５の検出する信号のＳＮ比に悪影響を及ぼす危険が低減し、センサユニット５の出力信号のＳＮ比の改善によって、分析・判定の精度の向上を図ることができる。   In addition, since the sensor unit 5 is directly incorporated in an outer ring or the like which is a mechanical component constituting the rolling bearing 3, and the sensor unit 5 detects a physical quantity generated by the rolling bearing 3 with high sensitivity, The risk that the peak of the frequency component of the sound and vibration generated by other objects will adversely affect the S / N ratio of the signal detected by the sensor unit 5 is reduced. The accuracy of determination can be improved.

更に、情報処理装置が、コンパクト化でき、且つ汎用の大きな筐体等を使用せずに済むため、情報処理装置としての耐震性を向上させることが容易にでき、その結果、センサユニット５と共に転がり軸受３に接近して装備することができ、転がり軸受３とマイクロコンピュータ７との接近によって外部ノイズの影響を回避して、異常の有無の診断の信頼性を向上させることもできる。   Furthermore, since the information processing apparatus can be made compact and it is not necessary to use a general-purpose large housing or the like, it is easy to improve the earthquake resistance as the information processing apparatus, and as a result, it rolls together with the sensor unit 5. It can be installed close to the bearing 3, and the influence of external noise can be avoided by the proximity of the rolling bearing 3 and the microcomputer 7, thereby improving the reliability of diagnosis of the presence or absence of abnormality.

また、本実施形態の監視システムは、検出器であるセンサユニット５自体の異常を検出することができ、検出器が自己診断機能とフェールセーフ機能の少なくとも一方の機能を有していることから、検出器の故障に伴う誤診断を防止することができる。   In addition, the monitoring system of the present embodiment can detect an abnormality in the sensor unit 5 itself that is a detector, and the detector has at least one of a self-diagnosis function and a fail-safe function. It is possible to prevent misdiagnosis due to the failure of the detector.

なお、センサユニット５の異常を検知する他の方法としては、演算処理部７において、複数のセンサユニット５からのいずれかの情報の信号を比較し、他のセンサユニット５からの信号に対して閾値より小さく信号出力されているセンサユニット５について異常と診断する機能でもよい。これにより、監視システムは、その一部である検出器に対しての自己診断機能を有することになる。   As another method for detecting an abnormality of the sensor unit 5, the arithmetic processing unit 7 compares signals of any information from the plurality of sensor units 5, and compares the signals from the other sensor units 5. A function of diagnosing an abnormality in the sensor unit 5 that outputs a signal smaller than the threshold value may be used. Thereby, the monitoring system has a self-diagnosis function for the detector which is a part of the monitoring system.

また、本実施形態では、センサユニット５自体に、その出力信号を増幅して出力する出力増幅手段（アンプ）が内蔵されているが、センサ出力を増幅する出力増幅手段は、センサユニット５とマイクロコンピュータ７との間に接続したり、マイクロコンピュータ７側に内蔵したりする構成としてもよい。
但し、出力増幅手段をセンサユニット５に内蔵させた構成の場合は、センサユニット５の出力信号が強いため、センサユニット５とマイクロコンピュータ７との間の信号伝達経路等で加わるノイズの影響を抑えることができ、ノイズによる処理精度の低下を防止して、異常の有無の診断の信頼性を向上させることができる。 In this embodiment, the sensor unit 5 itself includes output amplifying means (amplifier) that amplifies and outputs the output signal. However, the output amplifying means that amplifies the sensor output includes the sensor unit 5 and the micro unit. It is good also as a structure connected between the computers 7, or incorporating in the microcomputer 7 side.
However, in the case where the output amplifying means is built in the sensor unit 5, the output signal of the sensor unit 5 is strong, so that the influence of noise applied on the signal transmission path between the sensor unit 5 and the microcomputer 7 is suppressed. It is possible to prevent deterioration in processing accuracy due to noise and improve the reliability of the diagnosis of the presence or absence of abnormality.

（第２実施形態）
図４は、本発明に係る機械設備の監視システムの第２実施形態の概略構成を示すブロック図である。なお、第１実施形態と同等の構成を有する部分については、同一の符号を付し、説明を省略或いは簡略化する。 (Second Embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the machine facility monitoring system according to the present invention. In addition, about the part which has the structure equivalent to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted or simplified.

本実施形態の機械設備の監視システム３１では、演算処理部を自己診断可能な主演算処理部３２と副演算処理部３３と２個で構成し、演算処理部を二重化している。主演算処理部３２は、通常時における演算処理を行っているが、主演算処理部３２に異常が発生した場合は、自己診断機能が働き、主演算処理部３２は演算処理を停止する。同時に、副演算処理部３３は、主演算処理部３２からの異常通知信号などにより主演算処理部３２の異常を検知することで、演算処理を行い、主演算処理部３２が故障した際のバックアップとして機能する。なお、主演算処理部３２と副演算処理部３３はそれぞれ、第１実施形態のマイクロコンピュータ７と同等の機能を有している。
従って、本実施形態では、演算処理部が二重化されているので、演算処理部のフェールセーフ機能が保たれ、演算処理部の故障に伴う誤診断や未診断を防ぐことができ、監視装置の信頼性を向上することができる。 In the machine facility monitoring system 31 according to the present embodiment, the arithmetic processing unit is composed of two main arithmetic processing units 32 and sub arithmetic processing units 33 capable of self-diagnosis, and the arithmetic processing units are duplicated. The main arithmetic processing unit 32 performs arithmetic processing at normal times. However, when an abnormality occurs in the main arithmetic processing unit 32, the self-diagnosis function works and the main arithmetic processing unit 32 stops the arithmetic processing. At the same time, the sub-processing unit 33 performs calculation processing by detecting an abnormality in the main calculation processing unit 32 based on an abnormality notification signal from the main calculation processing unit 32, and performs backup when the main calculation processing unit 32 breaks down. Function as. Each of the main arithmetic processing unit 32 and the sub arithmetic processing unit 33 has a function equivalent to that of the microcomputer 7 of the first embodiment.
Therefore, in this embodiment, since the arithmetic processing unit is duplicated, the fail-safe function of the arithmetic processing unit is maintained, and it is possible to prevent misdiagnosis and non-diagnosis due to the failure of the arithmetic processing unit, and the reliability of the monitoring device Can be improved.

（第３実施形態）
図５は、本発明に係る機械設備の監視システムの第３実施形態の概略構成を示すブロック図である。なお、第１実施形態と同等の構成を有する部分については、同一の符号を付し、説明を省略或いは簡略化する。 (Third embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a third embodiment of the machine facility monitoring system according to the present invention. In addition, about the part which has the structure equivalent to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted or simplified.

本実施形態の機械設備の監視システム４１では、第２実施形態と同様に、演算処理部を主演算処理部４２と副演算処理部４３と２個で構成し、演算処理部を二重化している。通常時における演算処理を主演算処理部４２と副演算処理部４３の両方で行い、各計算値をお互いに比較・交換・照合することで演算処理部の相互監視し、演算処理部の自己診断を可能としている。これにより、システム内の異常検知が早期に自動で行なわれるので、監視システム全体の信頼性が向上する。また、副演算処理部４３は相互監視だけでなく、並列処理やバックアップとしても使用してもよい。   In the machine facility monitoring system 41 according to the present embodiment, as in the second embodiment, the arithmetic processing unit is composed of two main arithmetic processing units 42 and sub arithmetic processing units 43, and the arithmetic processing units are duplicated. . The normal arithmetic processing is performed in both the main arithmetic processing unit 42 and the sub arithmetic processing unit 43, and the arithmetic processing units are mutually monitored by comparing, exchanging, and collating each calculated value with each other, and the self-diagnosis of the arithmetic processing unit Is possible. As a result, abnormality detection in the system is automatically performed at an early stage, so that the reliability of the entire monitoring system is improved. The sub-processing unit 43 may be used not only for mutual monitoring but also for parallel processing and backup.

なお、本発明に係る機械設備の監視システムにおいて、検出器、演算処理部、制御処理部間での信号の伝達手段は、的確に信号を送受信可能であればよく、有線でも、ネットワークを考慮した無線を利用してもよい。例えば、センサユニット５とマイクロコンピュータ７との間は、信号ケーブル等で接続せず、無線通信によって信号の送受を行うようにしてもよい。このようにすると、センサユニット５の出力を、摺動部材を有する設備上に布設した信号ケーブルでマイクロコンピュータ７に伝達する場合と比較すると、マイクロコンピュータ７や制御処理部の配置自由度が高まり、当該機械設備の監視システムの設置が更に容易になる。   In the monitoring system for mechanical equipment according to the present invention, the signal transmission means between the detector, the arithmetic processing unit, and the control processing unit is not limited as long as the signal can be accurately transmitted and received, and the network is taken into consideration even in a wired manner. Wireless may be used. For example, the sensor unit 5 and the microcomputer 7 may not be connected by a signal cable or the like, but may be transmitted and received by wireless communication. In this way, compared to the case where the output of the sensor unit 5 is transmitted to the microcomputer 7 by a signal cable laid on the equipment having the sliding member, the degree of freedom of arrangement of the microcomputer 7 and the control processing unit is increased. The installation of the monitoring system for the machine facility is further facilitated.

また、マイクロコンピュータ７からの信号を地上に設置された各信号送受信装置で受信し、地上に設置された情報処理センターなどへと送信してもよい。機械設備が鉄道車両である場合には、信号送受信装置は、線路際や駅や踏切などを利用して複数箇所に設置し、信号の送受信はワイヤレスによる無線通信や電話回線などの既存の設備等を利用して有線によるものでもよい。なお、ネットワークを利用することにより各機能は連結されるので１ヶ所にある必要はなく、多彩にアレンジすることが可能である。情報処理センターでは、マイクロコンピュータから送信されるデータから各軸受状態などを監視することが可能となる。送信されるデータには各軸受にＩＤ番号を付加するなどにより選別を可能にすることができる。   Further, a signal from the microcomputer 7 may be received by each signal transmitting / receiving device installed on the ground and transmitted to an information processing center installed on the ground. When the machine equipment is a railway vehicle, signal transmission / reception devices are installed at multiple locations using railroad tracks, stations and railroad crossings, etc., and transmission / reception of signals is performed using existing equipment such as wireless communication and telephone lines via wireless. You may use a cable. Each function is connected by using a network, so it does not have to be in one place and can be arranged in various ways. In the information processing center, it is possible to monitor each bearing state and the like from data transmitted from the microcomputer. The transmitted data can be selected by adding an ID number to each bearing.

また、以上の実施形態では、マイクロコンピュータ７の装備位置については、言及してないが、好ましくは、マイクロコンピュータ７もセンサユニット５と共に、摺動部材又は前記摺動部材を支持する機構部品に組み付けた構成とすると良い。このようにすることで、センサユニット５とマイクロコンピュータ７との双方を、互いに接近して同一の構成部材上に配置するシステム装備形態を得ることができ、センサユニット５とマイクロコンピュータ７との間を接続する信号線長が冗長にならないため、信号線の散乱等による不都合の発生を防止することができる。   In the above embodiment, the installation position of the microcomputer 7 is not mentioned, but preferably the microcomputer 7 is assembled together with the sensor unit 5 to the sliding member or a mechanism part that supports the sliding member. It is good to have a configuration. By doing so, it is possible to obtain a system equipment configuration in which both the sensor unit 5 and the microcomputer 7 are arranged close to each other on the same component, and between the sensor unit 5 and the microcomputer 7 can be obtained. Since the signal line length for connecting the signals does not become redundant, it is possible to prevent inconvenience due to scattering of the signal lines.

また、センサユニット５とマイクロコンピュータ７との間の信号伝送路への外部ノイズの影響を低減して、検出信号に対する信頼性を向上させることもできる。   In addition, the influence of external noise on the signal transmission path between the sensor unit 5 and the microcomputer 7 can be reduced, and the reliability of the detection signal can be improved.

なお、上記実施形態において、異常の有無を診断する摺動部材は、上記の転がり軸受に限らない。具体的には、各種の転がり軸受の他、滑り軸受等も、摺動部品に該当するものである。更に、ボールねじや、リニアガイド等の直動機構の構成部品なども、本発明の診断対象の摺動部材に該当する。また、鉄道車両における歯車や車輪など、取り外しや組付けに多大な手間がかかる各種の大型の回転型摺動部材も、本発明の異常診断の対象とすることができる。   In the above embodiment, the sliding member for diagnosing the presence or absence of abnormality is not limited to the above rolling bearing. Specifically, in addition to various rolling bearings, sliding bearings and the like also correspond to sliding parts. Furthermore, components such as a ball screw and a linear motion mechanism such as a linear guide also correspond to the sliding member to be diagnosed according to the present invention. Further, various large-sized rotary sliding members that require a great deal of labor for removal and assembly, such as gears and wheels in railway vehicles, can also be targeted for abnormality diagnosis of the present invention.

なお、上記の各実施形態では、監視システムによる異常の検出が速やかに機械設備の保全や運転管理に繋がるように、機械設備の監視システム自体に、前記機械設備においてその摺動部材が組み込まれている機構の動作を制御する制御器に、判定結果に応じた信号をフィードバックする制御処理部を装備した。しかし、制御処理部は、監視システムに接続される独立した装備（装置）としてもよい。   In each of the above-described embodiments, the sliding member is incorporated in the mechanical equipment monitoring system itself so that the detection of the abnormality by the monitoring system can quickly lead to maintenance and operation management of the mechanical equipment. A controller that controls the operation of the mechanism is equipped with a control processing unit that feeds back a signal according to the determination result. However, the control processing unit may be an independent device (device) connected to the monitoring system.

本発明に係る機械設備の監視システムの第１実施形態の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of 1st Embodiment of the monitoring system of the mechanical installation which concerns on this invention. 図１に示したセンサユニットの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the sensor unit shown in FIG. 図１に示したマイクロコンピュータの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the microcomputer shown in FIG. 本発明に係る機械設備の監視システムの第２実施形態の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of 2nd Embodiment of the monitoring system of the mechanical installation which concerns on this invention. 本発明に係る機械設備の監視システムの第３実施形態の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of 3rd Embodiment of the monitoring system of the mechanical installation which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 機械設備の監視システム
３ 転がり軸受（摺動部材）
５ センサユニット
５ａ センサケース
７ マイクロコンピュータ（情報処理部）
９ 制御処理部
１３，１４，１５ 分析部
１７ データ収集・分配機能
１９ 内部メモリ
２１ 比較判定機能
２５ フィルタ処理機能
２７ 結果出力部
２９ 制御器
３１ 異常診断システム
４１ 異常診断システム 1 Monitoring system for machine equipment 3 Rolling bearing (sliding member)
5 Sensor unit 5a Sensor case 7 Microcomputer (information processing unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Control processing part 13,14,15 Analysis part 17 Data collection and distribution function 19 Internal memory 21 Comparison determination function 25 Filter processing function 27 Result output part 29 Controller 31 Abnormality diagnosis system 41 Abnormality diagnosis system

Claims (5)

機械設備の摺動部材又は回転体の異常の有無を検出する機械設備の監視システムであって、
前記機械設備から発せられる信号を検出する１又は複数個のセンサ素子を収容保持するセンサユニットと、
前記センサユニットの出力を基に前記機械設備の異常の有無を判定する演算処理を行う演算処理器と、を備え、
前記演算処理器は、マイクロコンピュータから構成されており、
前記監視システムは、前記センサユニットに設けられて前記センサ素子の異常及び前記センサユニットの配線の異常を検知する自己診断部と、前記センサユニットのフェールセーフ機能を保つ二重化された配線と、を有し、
前記自己診断部は、電圧レベルを閾値と比較して前記センサ素子の異常及び前記センサユニットの配線の異常を判定し、前記自己診断部で前記センサユニットの配線の異常が検知されたとき、前記二重化された配線の予備配線を使って前記機械設備の異常の検出が続けられることを特徴とする機械設備の監視システム。 A monitoring system for mechanical equipment that detects the presence or absence of a sliding member or rotating body of the mechanical equipment,
A sensor unit that houses and holds one or a plurality of sensor elements for detecting a signal emitted from the mechanical facility;
An arithmetic processing unit that performs arithmetic processing to determine whether there is an abnormality in the mechanical equipment based on the output of the sensor unit,
The arithmetic processor is composed of a microcomputer,
The monitoring system includes a self-diagnosis unit that is provided in the sensor unit and detects an abnormality in the sensor element and an abnormality in the wiring of the sensor unit, and a duplicated wiring that maintains a fail-safe function of the sensor unit. And
The self-diagnosis unit compares the voltage level with a threshold value to determine abnormality of the sensor element and abnormality of the wiring of the sensor unit, and when the abnormality of the wiring of the sensor unit is detected by the self-diagnosis unit, A mechanical equipment monitoring system, wherein detection of an abnormality of the mechanical equipment is continued by using redundant wiring of redundant wiring. 前記演算処理器は、自己診断機能を有する主演算処理器と副演算処理器とからなり、前記主演算処理器の自己診断機能が働いた場合に、前記主演算処理器が演算処理を停止し、前記副演算処理器がバックアップとして機能するように二重化されていることを特徴とする請求項１に記載の機械設備の監視システム。   The arithmetic processing unit is composed of a main arithmetic processing unit and a sub arithmetic processing unit having a self-diagnosis function, and the main arithmetic processing unit stops the arithmetic processing when the self-diagnosis function of the main arithmetic processing unit works. 2. The machine facility monitoring system according to claim 1, wherein the sub processor is duplicated so as to function as a backup. 3. 前記演算処理器は、常時演算処理を行う主演算処理器と副演算処理器とからなり、前記主演算処理器及び前記副演算処理器は、相互間での各演算値の比較、参照、交換の少なくとも一つを行うことにより相互監視を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の機械設備の監視システム。   The arithmetic processing unit is composed of a main arithmetic processing unit and a sub arithmetic processing unit that perform constant arithmetic processing, and the main arithmetic processing unit and the sub arithmetic processing unit compare, refer to, and exchange each arithmetic value between each other. 3. The machine equipment monitoring system according to claim 1, wherein mutual monitoring is performed by performing at least one of the following. 前記センサユニットは、前記摺動部材又は回転体に組み込まれることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の機械設備の監視システム。   The said sensor unit is incorporated in the said sliding member or a rotary body, The monitoring system of the machinery installation as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記センサユニットが、温度、振動変位、振動速度、振動加速度、力、歪、音響、アコースティックエミッション、超音波、回転速度、のうち少なくとも１つ以上の検出を可能とすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の機械設備の監視システム。   The sensor unit can detect at least one of temperature, vibration displacement, vibration speed, vibration acceleration, force, distortion, sound, acoustic emission, ultrasonic wave, and rotation speed. The monitoring system of the machine equipment as described in any one of Claims 1-4.

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