JPH04204230A - 歯車の異常診断装置 - Google Patents
歯車の異常診断装置Info
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- JPH04204230A JPH04204230A JP2337561A JP33756190A JPH04204230A JP H04204230 A JPH04204230 A JP H04204230A JP 2337561 A JP2337561 A JP 2337561A JP 33756190 A JP33756190 A JP 33756190A JP H04204230 A JPH04204230 A JP H04204230A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、歯車の異常診断装置に関する。
従来、歯車の異常診断装置としては、歯車からのＡＥ（
アコスティノクエ′、／：ｌン）をＡＥセンサテ検出し
、このＡＥセンサからのＡＥ倍信号周波数解析手段で周
波数解析して、歯車の回転周波数に同期した回転周波数
を有するＡＥ倍信号抽出し、このＡＥ倍信号基準値とを
比較手段で比較して、このＡＥ倍信号レベルが基準値を
越えた場合に異常と診断するようにしたものかある。
アコスティノクエ′、／：ｌン）をＡＥセンサテ検出し
、このＡＥセンサからのＡＥ倍信号周波数解析手段で周
波数解析して、歯車の回転周波数に同期した回転周波数
を有するＡＥ倍信号抽出し、このＡＥ倍信号基準値とを
比較手段で比較して、このＡＥ倍信号レベルが基準値を
越えた場合に異常と診断するようにしたものかある。
しかしながら、上記従来の歯車の異常診断装置では、周
波数解析したＡＥ倍信号レベルが基準値より大きい場合
に異常があると判断するに過ぎないため、単に傷の有無
しか判断できないという問題があった。ところで、歯車
においては、歯が互いにこすり合うため、例えば平歯車
の場合には、傷は回転方向に細長く延びることになる。 この傷の長さを検出する必要があるが、従来の歯車の診
断装置においては傷の長さを検出することかできないと
いう問題かあった。 そこで、この発明の目的は歯車の回転方向に沿った儂の
長さを検出することかできる歯車の異常診断装置を提供
することにある。
波数解析したＡＥ倍信号レベルが基準値より大きい場合
に異常があると判断するに過ぎないため、単に傷の有無
しか判断できないという問題があった。ところで、歯車
においては、歯が互いにこすり合うため、例えば平歯車
の場合には、傷は回転方向に細長く延びることになる。 この傷の長さを検出する必要があるが、従来の歯車の診
断装置においては傷の長さを検出することかできないと
いう問題かあった。 そこで、この発明の目的は歯車の回転方向に沿った儂の
長さを検出することかできる歯車の異常診断装置を提供
することにある。
上記目的を達成するため、この発明の歯車の異を診断装
置は、歯車からのＡＥを検出するＡＥセンサと、上記歯
車の回転周波数を検出する回転周波数検出手段と、上！
Ｅ！ＡＥセンサからのＡＥ倍信号周波数解析して、周波
数に対するパワー値を求める周波数解析手段と、上記周
波数解析手段で求めたパワー値としきい値とを比較する
比較手段と、上記比較手段の出力に基づき、上記パワー
値がしきい値を越えている周波数帯域を検出する帯域検
出手段と、上１己帯域検出手段で求めた周波数帯域と、
上記回転周波数検出手段で求めた回転周波数とに基づい
て傷長さの割合を算出する傷割合算出手段とを備えたこ
とを特徴とＬでいる。
置は、歯車からのＡＥを検出するＡＥセンサと、上記歯
車の回転周波数を検出する回転周波数検出手段と、上！
Ｅ！ＡＥセンサからのＡＥ倍信号周波数解析して、周波
数に対するパワー値を求める周波数解析手段と、上記周
波数解析手段で求めたパワー値としきい値とを比較する
比較手段と、上記比較手段の出力に基づき、上記パワー
値がしきい値を越えている周波数帯域を検出する帯域検
出手段と、上１己帯域検出手段で求めた周波数帯域と、
上記回転周波数検出手段で求めた回転周波数とに基づい
て傷長さの割合を算出する傷割合算出手段とを備えたこ
とを特徴とＬでいる。
歯車からのＡＥはＡＥセンサによって検出される。また
、上記歯車の回転周波数は回転周波数検出手段によって
検出される。そして周波数解析手段はＡＥセンサからの
ＡＥ倍信号周波数解析して、周波数に対するパワー値を
算出する。上記比較手段は周波数解析手段で求めたパワ
ー値としきい値とを比較する。上記帯域検出手段は比較
手段の出力に基づき、パワー値がしきい値を越えた周波
数帯域を算出する。このパワー値がしきい値を越える周
波数帯域は、回転周波数検出手段により検出した回転周
波数の両側に広がる領域となる。傷割合算出手段は先に
求めた回転周波数と周波数帯域とに基づいて、傷割合を
算出する。これにより歯車の回転方向における傷の長さ
のピッチ円に対する割合が算出される。 【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図に示すように、歯車からのＡＥはＡＥセン号１に
よって検出され、ＡＥセンサから出力されたＡＥ倍信号
プリアンプ２によって増幅され、フィルタ３によって高
調波の雑音等か除去される。 フィルタ３から出力された名号はメインアンプ４て増幅
される。このメインアンプ４から出力された信号はトリ
ガ回路５に人力され、トリガ回路５においてメインアン
プ４から出力されたＡＥ倍信号予め定められた基準値と
を比較し、このＡＥ倍信号予め定められた基準値を越え
た場合にＦＦＴ回路（高速ツー１，１工変換回路）６に
ト１ノが信号を出力する。上記ＦＦＴ回路６はトリカ回
路５からトリガ信号を受けると一定期間の間メインアン
プ４から出力されたＡＥ倍信号高速フーリエ変換して、
ＣＰＵ８に出力する。上記ＣＰＵ８には歯車の回転検出
回路７からの回転信号が入力される。上記ＣＰＵ８は上
記回転信号とＦＦＴ回路６からの周波数解析された周波
数に対するパワー値のデジタル信号とに基づいて、第２
図のフローチャートに示す処理を行なう。以下、第２図
に従って説明する。 上記ＣＰＵ８には異常判定のしきい値しおよび歯車のピ
ッチ円径ｄか予め初期設定されている（Ｓｌ、Ｓ２）。 そして、ＣＰＵ８に歯車の回転数を表わす信号か回転検
出回、？８７から取り込まれ、また周波数解析したデー
タかＦＦＴ回路６から取り込まれ（Ｓ３）、歯車の回転
周波￥ｉｆｒか算出される（Ｓ４）。この歯車の回転周
期をＴとすると回転周波数ｆｒ＝１／Ｔと表わされる（
第４図繋昭）。そして回転周波数近傍の帯域における突
出パワー値Ｐｒｒを算出する（Ｓ５）。次いて、この突
出パワー値Ｐｒｒとしきい値りとを比較する（Ｓ６）。 突呂パワー値Ｐｆｒがしきい値しよりも小さい場合には
ＬＥ常表示を行なう（Ｓ７）。一方、突出パワー値Ｐｆ
ｒかしきい値しよりも大きくなった場合には、回転周波
数１’ｒの位置における突出パワー値Ｐｆｒかしきい値
りを越える周波数帯域△ｆを算出する（Ｓ８）。次いて
、この周波数帯域△ｒと回転周波数ｆｒに基づいて、日
周方間の傷長さ割合ｋを第４図の下段に示す式により算
出する（Ｓ９）。 第４図は周波数帯域△ｆと回転周波数ｒｒにより傷長さ
の割合ｋを算出する式の根拠を説明する図である。第４
図において、Ｔは歯車の一回転の周期であり、ｋは周期
Ｔに対して損傷か生している割合を示す数である。いま
、Ａ１からＡ２まての間か一回転の周期Ｔを示し、Ｂ１
から８２の間も一回転の周期Ｔを表わしている。そして
、Ａ１からＢ１の間に損傷が有り、Ａ２から８２の間に
損傷があるとする。そうすると、異常を検出する平均的
周期はＡ１からＡ２の間の周期にある。そして、異常を
検出する最も短い周期はＢｌの時点てＡＥセンサが異常
を表わす信号受けてから、次にＡ２の時点て異常を表わ
す信号を受ける場合である。また、異常を検出する最も
長い周期は、Ａ１の時点で異常を表わす信号を受けてか
らＢ２の時点で異常を表わす信号を受ける場合である。 この各々の場合の周波数を第４図の下段の式て示すと、
ＡｌとＡ２の間の周期Ｔを持つ周波数はｆｒ、Ｂｌから
Ａ２の開の周期Ｔ（２−ｋ）を持つ周波数はｈ／（１−
ｋ）、Ａ１から８２の間の周期Ｔ（１＋ｋ）を持つ周波
数はｆｒ／（１”−ｋ）である。したかって、最！］＼
庵波数ｆｒ／（１＝ｋ）と最大周波数ｆｒ／（１ｋ）と
の間の巾、すなわち周波数帯域△Ｃは、△ｒ＝ｒｒ／（
ｌ ｋ）−「ｒ／（１−１−ｋ）＝ｆｒ・２に／（１
−に’）となる。したかって、ｋは第４図の下段の式で
示される。したかって、この歯車のビ、チ円の直径をｄ
とするならば、この円周方向の傷長さ割合に×円周πｄ
を算出することによって、その歯車の回転方向の傷長さ
が算出される（Ｓ１０）。次いで、表示回路９にこの傷
長さに×πｄを表わす信号を出力して、傷長さを表示す
る（Ｓ １１）。 なお、はすば歯車のように歯が斜め方向になっている場
合には、その歯のねじＪり角をθとすると、このステッ
プＳｌｏて求めた傷長さをｓｉｎθて割ると、その実際
の傷長さが算出される。 このように、この実施例では、突出パワー値Ｐｆｒの大
小によって、異常の有無を判断することに加えて、傷の
回転方向の長さを算出てきるので、精度高く歯車の異常
を診断することができる。 なお、上記実施例ては周波数帯域△ｆ、すなわち突出周
波数における帯域中△ｆを算出する際に、異常の有無を
判断するための一つのしきい値りを、突出パワー値Ｐｒ
ｒが越丸たときの比較手段の出力により算出したう・、
異常の有無をＩＩ断するための突出パワー値Ｐｒｒの大
小を比較するためのしきい値と、その突出パワー値Ｐｆ
ｒの帯域中△ｆを算出するためのしきい値とを別にし、
異常の有無を判別するためのしきい値のレヘルを高く、
突出パワー値の帯域中を検出するためのしきい値レベル
を低くしてもよい。 【発明の効果１ 以上より明らかなように、この発明によれば、ＡＥ倍信
号周波数解析手段によって周波数解析し、この周波数解
析手段により求めたパワー値としきい値とを比較手段で
比較し、この比較手段の出力に基づいてパワー値がしき
い値を越えた周波数帯域を求めて、この周波数帯域と回
転周波数検出手段で求めた回転周波数とに基づいて、傷
長さの割合を傷割合算出手段で算出しているので、歯車
の回転方向における傷長さの割合を求めることができ、
傷の大きさを正確に診断することができる。
、上記歯車の回転周波数は回転周波数検出手段によって
検出される。そして周波数解析手段はＡＥセンサからの
ＡＥ倍信号周波数解析して、周波数に対するパワー値を
算出する。上記比較手段は周波数解析手段で求めたパワ
ー値としきい値とを比較する。上記帯域検出手段は比較
手段の出力に基づき、パワー値がしきい値を越えた周波
数帯域を算出する。このパワー値がしきい値を越える周
波数帯域は、回転周波数検出手段により検出した回転周
波数の両側に広がる領域となる。傷割合算出手段は先に
求めた回転周波数と周波数帯域とに基づいて、傷割合を
算出する。これにより歯車の回転方向における傷の長さ
のピッチ円に対する割合が算出される。 【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図に示すように、歯車からのＡＥはＡＥセン号１に
よって検出され、ＡＥセンサから出力されたＡＥ倍信号
プリアンプ２によって増幅され、フィルタ３によって高
調波の雑音等か除去される。 フィルタ３から出力された名号はメインアンプ４て増幅
される。このメインアンプ４から出力された信号はトリ
ガ回路５に人力され、トリガ回路５においてメインアン
プ４から出力されたＡＥ倍信号予め定められた基準値と
を比較し、このＡＥ倍信号予め定められた基準値を越え
た場合にＦＦＴ回路（高速ツー１，１工変換回路）６に
ト１ノが信号を出力する。上記ＦＦＴ回路６はトリカ回
路５からトリガ信号を受けると一定期間の間メインアン
プ４から出力されたＡＥ倍信号高速フーリエ変換して、
ＣＰＵ８に出力する。上記ＣＰＵ８には歯車の回転検出
回路７からの回転信号が入力される。上記ＣＰＵ８は上
記回転信号とＦＦＴ回路６からの周波数解析された周波
数に対するパワー値のデジタル信号とに基づいて、第２
図のフローチャートに示す処理を行なう。以下、第２図
に従って説明する。 上記ＣＰＵ８には異常判定のしきい値しおよび歯車のピ
ッチ円径ｄか予め初期設定されている（Ｓｌ、Ｓ２）。 そして、ＣＰＵ８に歯車の回転数を表わす信号か回転検
出回、？８７から取り込まれ、また周波数解析したデー
タかＦＦＴ回路６から取り込まれ（Ｓ３）、歯車の回転
周波￥ｉｆｒか算出される（Ｓ４）。この歯車の回転周
期をＴとすると回転周波数ｆｒ＝１／Ｔと表わされる（
第４図繋昭）。そして回転周波数近傍の帯域における突
出パワー値Ｐｒｒを算出する（Ｓ５）。次いて、この突
出パワー値Ｐｒｒとしきい値りとを比較する（Ｓ６）。 突呂パワー値Ｐｆｒがしきい値しよりも小さい場合には
ＬＥ常表示を行なう（Ｓ７）。一方、突出パワー値Ｐｆ
ｒかしきい値しよりも大きくなった場合には、回転周波
数１’ｒの位置における突出パワー値Ｐｆｒかしきい値
りを越える周波数帯域△ｆを算出する（Ｓ８）。次いて
、この周波数帯域△ｒと回転周波数ｆｒに基づいて、日
周方間の傷長さ割合ｋを第４図の下段に示す式により算
出する（Ｓ９）。 第４図は周波数帯域△ｆと回転周波数ｒｒにより傷長さ
の割合ｋを算出する式の根拠を説明する図である。第４
図において、Ｔは歯車の一回転の周期であり、ｋは周期
Ｔに対して損傷か生している割合を示す数である。いま
、Ａ１からＡ２まての間か一回転の周期Ｔを示し、Ｂ１
から８２の間も一回転の周期Ｔを表わしている。そして
、Ａ１からＢ１の間に損傷が有り、Ａ２から８２の間に
損傷があるとする。そうすると、異常を検出する平均的
周期はＡ１からＡ２の間の周期にある。そして、異常を
検出する最も短い周期はＢｌの時点てＡＥセンサが異常
を表わす信号受けてから、次にＡ２の時点て異常を表わ
す信号を受ける場合である。また、異常を検出する最も
長い周期は、Ａ１の時点で異常を表わす信号を受けてか
らＢ２の時点で異常を表わす信号を受ける場合である。 この各々の場合の周波数を第４図の下段の式て示すと、
ＡｌとＡ２の間の周期Ｔを持つ周波数はｆｒ、Ｂｌから
Ａ２の開の周期Ｔ（２−ｋ）を持つ周波数はｈ／（１−
ｋ）、Ａ１から８２の間の周期Ｔ（１＋ｋ）を持つ周波
数はｆｒ／（１”−ｋ）である。したかって、最！］＼
庵波数ｆｒ／（１＝ｋ）と最大周波数ｆｒ／（１ｋ）と
の間の巾、すなわち周波数帯域△Ｃは、△ｒ＝ｒｒ／（
ｌ ｋ）−「ｒ／（１−１−ｋ）＝ｆｒ・２に／（１
−に’）となる。したかって、ｋは第４図の下段の式で
示される。したかって、この歯車のビ、チ円の直径をｄ
とするならば、この円周方向の傷長さ割合に×円周πｄ
を算出することによって、その歯車の回転方向の傷長さ
が算出される（Ｓ１０）。次いで、表示回路９にこの傷
長さに×πｄを表わす信号を出力して、傷長さを表示す
る（Ｓ １１）。 なお、はすば歯車のように歯が斜め方向になっている場
合には、その歯のねじＪり角をθとすると、このステッ
プＳｌｏて求めた傷長さをｓｉｎθて割ると、その実際
の傷長さが算出される。 このように、この実施例では、突出パワー値Ｐｆｒの大
小によって、異常の有無を判断することに加えて、傷の
回転方向の長さを算出てきるので、精度高く歯車の異常
を診断することができる。 なお、上記実施例ては周波数帯域△ｆ、すなわち突出周
波数における帯域中△ｆを算出する際に、異常の有無を
判断するための一つのしきい値りを、突出パワー値Ｐｒ
ｒが越丸たときの比較手段の出力により算出したう・、
異常の有無をＩＩ断するための突出パワー値Ｐｒｒの大
小を比較するためのしきい値と、その突出パワー値Ｐｆ
ｒの帯域中△ｆを算出するためのしきい値とを別にし、
異常の有無を判別するためのしきい値のレヘルを高く、
突出パワー値の帯域中を検出するためのしきい値レベル
を低くしてもよい。 【発明の効果１ 以上より明らかなように、この発明によれば、ＡＥ倍信
号周波数解析手段によって周波数解析し、この周波数解
析手段により求めたパワー値としきい値とを比較手段で
比較し、この比較手段の出力に基づいてパワー値がしき
い値を越えた周波数帯域を求めて、この周波数帯域と回
転周波数検出手段で求めた回転周波数とに基づいて、傷
長さの割合を傷割合算出手段で算出しているので、歯車
の回転方向における傷長さの割合を求めることができ、
傷の大きさを正確に診断することができる。
第１図はこの発明の一実施例の歯車の異常診断装置のプ
ロ、り図、第２図は上記実施例におけるＣＰＵによって
行なわれる処理を示すフローチセート、第３図は周波数
とパワー値の関係を示す線図、第４図はこの発明の傷割
合の長さを算出するための原理を説明する図である。 １−ＡＥセンサ、５ トＩツカ回路、６．、、ＦＦＴ回
路、７ 回転検出回路、８ ＣＰＵ、９ 表示回路。 特 許 出 騨 人 光洋精工株式会社代 理 人 弁
理士 前出 葆はか１名第１図 ７ 回転構出回路 ８：ＣＰｕ ９：表ボ回路
第３図 ｆｒ 周濠軟 １４図 Ａ１ →Ａ２ コーｍ ｆｒ
ロ、り図、第２図は上記実施例におけるＣＰＵによって
行なわれる処理を示すフローチセート、第３図は周波数
とパワー値の関係を示す線図、第４図はこの発明の傷割
合の長さを算出するための原理を説明する図である。 １−ＡＥセンサ、５ トＩツカ回路、６．、、ＦＦＴ回
路、７ 回転検出回路、８ ＣＰＵ、９ 表示回路。 特 許 出 騨 人 光洋精工株式会社代 理 人 弁
理士 前出 葆はか１名第１図 ７ 回転構出回路 ８：ＣＰｕ ９：表ボ回路
第３図 ｆｒ 周濠軟 １４図 Ａ１ →Ａ２ コーｍ ｆｒ
Claims (1)
- （１）歯車からのＡＥを検出するＡＥセンサと、上記歯
車の回転周波数を検出する回転周波数検出手段と、 上記ＡＥセンサからのＡＥ信号を周波数解析して、周波
数に対するパワー値を求める周波数解析手段と、 上記周波数解析手段で求めたパワー値としきい値とを比
較する比較手段と、 上記比較手段の出力に基づき、上記パワー値がしきい値
を越えている周波数帯域を検出する帯域検出手段と、 上記帯域検出手段で求めた周波数帯域と、上記回転周波
数検出手段で求めた回転周波数とに基づいて傷長さの割
合を算出する傷割合算出手段とを備えたことを特徴とす
る歯車の異常診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2337561A JP2977276B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 歯車の異常診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2337561A JP2977276B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 歯車の異常診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04204230A true JPH04204230A (ja) | 1992-07-24 |
| JP2977276B2 JP2977276B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=18309803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2337561A Expired - Fee Related JP2977276B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 歯車の異常診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2977276B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100411057B1 (ko) * | 2000-12-27 | 2003-12-18 | 현대자동차주식회사 | 주파수 복조기법을 이용한 기어상태 진단방법 |
| JP2012159339A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 反射エコーの弁別方法 |
| CN104792522A (zh) * | 2015-04-10 | 2015-07-22 | 北京工业大学 | 一种基于分数阶小波变换和bp神经网络的齿轮缺陷智能分析方法 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2337561A patent/JP2977276B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100411057B1 (ko) * | 2000-12-27 | 2003-12-18 | 현대자동차주식회사 | 주파수 복조기법을 이용한 기어상태 진단방법 |
| JP2012159339A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 反射エコーの弁別方法 |
| CN104792522A (zh) * | 2015-04-10 | 2015-07-22 | 北京工业大学 | 一种基于分数阶小波变换和bp神经网络的齿轮缺陷智能分析方法 |
| CN104792522B (zh) * | 2015-04-10 | 2017-05-17 | 北京工业大学 | 一种基于分数阶小波变换和bp神经网络的齿轮缺陷智能分析方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2977276B2 (ja) | 1999-11-15 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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