JPS5997017A - 音又は振動による機器の検査装置 - Google Patents

音又は振動による機器の検査装置

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JPS5997017A
JPS5997017A JP20821082A JP20821082A JPS5997017A JP S5997017 A JPS5997017 A JP S5997017A JP 20821082 A JP20821082 A JP 20821082A JP 20821082 A JP20821082 A JP 20821082A JP S5997017 A JPS5997017 A JP S5997017A
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JP20821082A
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Toshio Takenaka
俊夫 竹中
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/04Testing internal-combustion engines
    • G01M15/12Testing internal-combustion engines by monitoring vibrations

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機器の運転時に発生する音又は振動を検出して
、機器の性状が良好であるか否かを判定する音又は振動
による機器の検査装置に関する。
第1図はこの種従来装置の構成を被検査対象とともに示
したブロック図で、特に音によって機器の良否判定を行
うものである。すなわち、被検査対象としてのモータ(
1)の騒音をマイクロフォン(2)によって電気信号に
変換し、この電気信号を増幅器(8)で増幅して良否判
定部(4)に加え、その判定結果を表示器(5)に表示
するものである。
ここで良否判定部(4)は、増幅器(8)を介して送り
込まれる電気信号の周波数スペクトルA1すなわち、音
の周波数成分の強度分布を求める周波数分析器−と、こ
の周波数スペクトルAを入力する一方、モータ(1)と
同種で、且つ、性状の良好なモータにおける周波数スペ
クトル(若しくは設計データ)を予め登録した基準メモ
リ四の基準スペクトルBを入力し、これらを比較して周
波数取分別の差を求める差分器α刀と、この差分器Q刀
の差信号を入力してその絶対値を求める絶対値回路(1
B)と、これらの絶対偏差を累積して全周波数の総和(
以下偏差量と言う)Cを求める累積器α鉛と、この偏差
量Cが予め設定した値を超えるか否かにより良または不
良を判定する判定器(15Jと、これらの各構成要素を
関連づけて動作させる制御回路06)とを具えている。
しかして、モータ(1)の騒音に対応する゛電気信号を
良否判定部(4)に加えると、−F:の周波数スペクト
ルAおよび基準スペクトルBが比較さ乳、レベルを含め
た分布駄態の差異が偏差量Cとして求められ、この偏差
量Cが設定値以下であるときモータ(1)の性状が良好
と判定され、この偏差量Cが設定値を超えるときモータ
(1)の性状が不良と判定される。
なお、基準スペクトルBとしてメモリ(埒に登録される
性状良好なモータの周波数スペクトルとは、性能面にお
いて最も優れたモータの周波数スペクトル、あるいは良
品と見做される多数のモータの周波数スペクトルの平均
値を指し、これらの何れを採用した場合でも判定器(至
)に設定される良否判定レベルを適切に定めることによ
って同様な良否判定が行なわれる。
第2図(a)および(b)は周波数分析器−にょるモー
タ(1)の周波数スペクトルと、基準メモリ(埒に登録
された基準スペクトルとを同時に示した綜図で、例えば
、同図(a)のように、実線で示した周波数スペクトル
Aと、破線で示した基準スペクトルBとが近似している
場合1両曲線の偏差すなわち斜線部の面積に相当する偏
差量Cの値は小ざくな9、これによってモータ(1)の
性状は良好と判定される。
また、同図(1))に示すように、実線で示した周波数
スペクトルAと、破線で示した基準スペクトルBとの間
で、部分的に大きな強度差を生じた場合には斜線部の面
積に相当する偏差量CO値が大きくなり、この結果モー
タ(1)は何等かの異常があるものとして不良と判定さ
れる。
なお、被検査対象の異常の種類と周波数スペクトルとの
関係が、過去の経験および知識から明らかである場合周
波数別に重みづけをしたり、周波敷底分別偏差の二乗和
をとったり、あるいはまた、周波数スペクトルAが基準
スペクトルBよりも/JSさくなる部分の偏差を除き、
周波数スペクトルAが基準スペクトルBよりも大きくな
る部分の偏差のみを累積するようにすれば、より高精度
の良否判定が行なわれる。
かくして、被検査対象としてのモータ(1)の良否判定
が自動的に行なわれ、検査の能率化および正確化を図る
ことができる。
また、マイクロフォン(2)の代わりに被検査対象の壁
部に振動計を取付けることによって振動による機器の良
否判定を上述したと同様にして行うことができる。
斯かる従来の検査装置は、被検査対象の周波数スペクト
ルと基準スペクトルとの偏差量を演算してその大小によ
り良否判定するように構成されているので、連続的に不
良音を発生するものについては、単位時間内の平均偏差
量を求めることによって高精度な良否判定が可能である
。しかしながら、実際に運転中の被検査対象の周波数ス
ペクトルは時間とともにゆっくりと大きく変動すること
が多く、X準スペクトルとの偏差を累積して得た偏差量
には時間変化に伴う偏差分も含まれることにな凱例えば
、軸受に異物が混入して短時間だけ不良秋態に陥り、こ
れに伴う不良周波数成分が瞬間的に大きくなったとして
も、平均操作を行うと瞬間的な異常成分が小さくなり、
偏差量が僅かに増大するだけであるため、これを時間の
経過による変化と見做されることがらハ結果として不良
検出ができないという欠点があった。
本発明は上記従来のものの欠点を除去するためになされ
たもので、被検査対象の音叉は振動の周波数スペクトル
の時間変化量を検出することによりこれに基いて瞬間的
にしか不良音を発生することのない機器不良を確実に検
出し得る音又は振動による機器の検査装置の提供を目的
とする。
以下、添付図面を参照して本発明について説明する。先
ず、第3図は第1の本発明に係る音叉は振動による機器
の検査装置の構成を示すブロック図で、第1図と同一符
号を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。そ
して、周波数分析器(10)と差分器但との間に、周波
数スペクトルの周波数成分の一定時間内の時間変化量を
周波数成分別に求める変化量演算器としての標準偏差ベ
クトルを付加した点、第1図では性状良好なモータの周
波数スペクトルを基準メモリ(功に登録しているが。
ここでは、長時性機器の周波数成分の一定時間内の時間
変化量を周波数成分別に登録してなる変化量設定器とし
ての基準メモリ(12”a)を用いた点。
および、第1図中の絶対値回路(1B)の代わりに、差
分器(11)の出力の中正の信号のみを通過せしめる非
負回路(211を用いた点が第1図、と異っている。
上記の如く構成さfLfc本発明の音叉は振動による機
器の検査装置の作用を第4圀を参照して以下説明すると
、先ず、モータ(1)の回転中の両前は上述したと同様
に、マイクロフォン(2)によって電気1百号に変換さ
れ、これが増幅器(8)を介して周波数分析器−に取込
まれて周波数分析され、モータ(1)の騒音に対応する
周波数スペクトルAが次々と標準偏差演算器■に加えら
れる。標準偏差演算器に))は周波数スペクトルAの周
波数成分別に、一定時間内の標準偏差を求め1周波数取
分別の標準偏差ベクトルEを差分器α力に加える。この
とき差分器α刀には、基準メモリ(12a)の1百号、
すなわち、長時性機器における前記標準偏差に対応する
基準ベクトルFが加えられてお!11.標準偏差ベクト
ルEより基準ベクトルFを差引いた偏差が非負回路(2
11を介して累積器(14iに加えられる。
したがって、標準偏差ベクトルEが基準ベクトルF−よ
りも大きい周波数についての偏差分が累積器C141に
よって累計され、その総和値Gが判定器(至)に加えら
れる。判定器側は上述したと同様に、この総和値Gとこ
こに設定した設定値とを比較し。
総和値Gが設定値以下のときモータ(1)の性状が良好
であると判定し、総和値Gが設定値を超えるときモータ
(1)の性状が不良であると判定する。
なお、周波数スペクトルの周肢数取分別vcm準偏差を
求める周期は被検査対象の周波微スペクトルの時間変化
分を考慮して適切に定められる。
第4図(a)および+biはモータ(1)の周波数成分
の一定時間内の周波敷底分別の標準偏差ベクトルと。
基準メモリ(12a)に登録された基準ベクトルとを同
時に示した線図で1例えば、同図(a)のように実勝で
示した標準偏差ベクトルEが破線で示した基準ベクトル
Fよりも、全周波数域に亘って小さい場合には総和値G
が略零となり、モータ(1)の性状は良好と判定される
。また、同図(b)に示すように。
実線で示した標準偏差ベクトルEが破線で示した基準ベ
クトルFに比べて、一部の周波数帯で大きくなった場合
には斜線部の面積に対応して総和値Gが大きくなり、こ
れによってモータ(1)の性状が不良と判定される。
なお、この第4図では全周波数に亘って基準ベクトルE
の大きさを一定にしているが、夷除には周波数成分毎に
許容される標準偏差は異るのが普通であり、制御対象に
応じて周波敷底分別に基準ベクトルの大きさを変えるよ
うにすればよい。また、上記実施例では1周波数成分の
一定時間内の時間変化量を求める変化量演算器として標
準偏差クトルの周波数取分別V?−1一定時間内の最大
値と最小値の差分値を求める演算器を用い、基準メモ!
J (12a) [(の差分値と対応比較する値を設定
することによって上述したと同様な良否判定を行うこと
かで−きる。
次に、第5図は第2の本発明に係る構成を示すブロック
図で、第1図および第3図と同一の符号を付したものは
それぞれ同一の要素を示している。
そして、良否判定部(4)内の周波数分析器−と判定器
(財)との間に2つの偏差累積系統を具えた点が第1図
および第6図とは異っている。この中、一つの系統は上
述した第6図と同一の構成であり、もう一つの系統は平
均値演算器(80)を付加しているものの基本的には第
1図と同一の構成である。
ここで、平均値演算器(80)は周波数分析器(io)
の周波数スペクトルに基いて、一定時間内の平均値を周
波敷底分別に求めるものであり、これに対応して基準メ
モ!J (12b)には、長持性機器の周波数成分の一
定時間内の周波数成分側平均値を設定し。
以下同様にして差分器(1lb)により両偏差を演算す
るとともに絶対値回路α3)を介して得られた偏差分を
累積器(14b)Kよって偏差量Cを求めている。
しかして、判定器(至)には、それぞれ長持性機器に対
する一定時間内の周波数成分の平均値を比較した偏差量
Cと、標準偏差を比較した総和値Gが加えられ、この両
者を併用して良否判定を行っている。
斯かる構成を採ることによって、機器の異常に伴う周波
数スペクトルの連続的な変化および瞬間的な変化の何れ
をも検出することができ、総合的な検査が可能になる。
なお、上記第1と第2の本発明の各実施例における周波
数分析器としては周波数域の広い周知のものを用いてい
るが、過去の経験および知識に基いて周波数スペクトル
が既知である場合には1代表的な周波数成分に対する複
数個のバンドパスフィルタと、これらの出力をそれぞれ
整流する整流器とを用いることによって簡易構成の検査
装置が得られる。
また、上記第1と第2の本発明の各実施例では騒音を検
出してモータの良否判定を行う場合について説明したが
、マイクロフォンに代えて振動検出器を用いるならば、
振動による機器の良否判定も可能であり、さらに、検査
対象としてもモータに限定されるものではなく、運転時
に音叉は振動を発生する全ての機器に適用し得ることは
言うまでもない。
以上のように、椰1の本発明によれば検査対象の周波数
スペクトルの周波敷底分別の時間変化量を求め、これを
基準値を比較する構成を採ったので、周波数スペクトル
が瞬間的若しくは短時間だけ変化する断続的な不良成分
の場合でも製品不良を確実に検出し得、さらに、第2の
本発明によれば、一定時間内の周波敷底分別の平均値と
基準値との偏差分の演算を併せて行うことによって1周
波数スペクトルがゆつくりと太きく変化する種類の機器
異常すなわち、連続的な不良成分をも容易に検出し得る
とともに総合的な良否判定が可能になるという優れた効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の音又は振動による機器の検査装置の構成
を示すブロック図、第2図はその作用を説明するために
音の周波数および成分強度の関係を示した線図、第6図
は第1の本発明に係る音又は振動による機器の検査装置
の一実施例の構成を示すブロック図、第4図は同実施例
の作用を説明するために、音の周波数およびその成分の
時間的な変化強度の関係を示した線図、第5図は第2の
本発明に係る音叉は振動による機器の検査装置の一実施
例の構成を示すブロック図である。 (1):モータ     (2)二マイクロフォン(8
)二層幅器     (4):良否判定部(5ン:表示
器     (10) :周波数分析器(1刀、(11
a)、(11b):差分器aa s (12a)、(1
2b) :基準メモリ(1B) :絶対値回路 (141、(14a)I(14b) :累積器(151
:判定器     06)二制御回路咬:標準偏差演算
器 1211 :非負回路t801 :平均値演算器 代理人 葛 野 信 − 手続補正書(自発) 21発明の名称 音又は振動による機器の検査装置 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 住 所     東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
名 称(601)   三菱電機株式会社代表者片山仁
八部 4、代理人 住 所     東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
三菱電機株式会社内 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄、および図面。 6、補正の内容 (1)明細書第14頁第11行の「基準値を比較する」
という記載を「基準値と比較する」と補正する。 (2)図面中温5図を別紙のとおり補正する。 7、添付書類の目録 図面                 1道具  上

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被検査対象の音又は振動を検出して電気信号を出
    力する検出器と、この電気信号の周波数スペクトルを求
    める周波数分析器と、この周波数スペクトルの一定時間
    内の時間変化量を周波数成分側に求める変化量演算器と
    前記被検査対象と同種の長時性櫃器の前記変化量に対応
    する値を設定する変化量設定器と、この変化量設定器の
    設定値および前記変化量演算器の出力を周波数成分側に
    比較して周波数成分別偏差を求める偏差演算器と、この
    周波数成分別偏差の累積値を求める累積器とを具備し、
    この累積器の出力に基いて前記被検査対象の良否判定を
    行うことを特徴とする音又は振動による機器の検査装置
  2. (2)前記変化量演算器は時間変化量として前記周波数
    成分の標準偏差を求めることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の音又は振動による機器の検査装置。
  3. (3)前記変化量演算器は時間変化量として前記周波数
    成分の最大値と最小値の差分値を求めることを特徴とす
    る特4!!F請求の範囲第1項記載の音又は振動による
    機器の検査装置。
  4. (4)前記周波数分析器は複数のバンドパスフィルタと
    、これらのバンドパスフィルタのそれぞれの出力を整流
    する複数の整流器とで構成したことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の音又は
    振動による機器の検査装置。
  5. (5)被検査対象の音又は振動全検出して電気信号を出
    力する検出器と、この電気信号の周波数スペクトルを求
    める周波数分析器と、この周波数スペクトルの周波数成
    分の一定時間内の時間変化量を周波数成分側に求める変
    化量演算器と、前記被検査対象と同種の長時性機器の前
    記変化量に対応する値を設定する変化量設定器と、この
    変化量設定器の設定値および前記変化量演算器の出力を
    周波数成分側に比較して周波数成分別偏差を求める偏差
    演算器と、この周波数取分別偏差の累積値を求める第1
    の累積器と、前記周波数スペクトルの一定時間内の平均
    値を周波数取分別に求める平均値演算器と、前記被検査
    対象と同種の長時性機器の前記平均値に対応する値を設
    定する平均値設定器と、この平均値設定器および前記平
    均値演算器の出力を比較して周波数取分別偏差の絶対値
    を求める絶対値演算器と、この周波数取分別偏差の絶対
    値の累積値を求める第2の累積器とを具備し、前記第1
    および第2の累積器の出力信号に基いて前記被検査対象
    の良否判定を行うことを%徴とする音又は振動による機
    器の検査装置。
  6. (6)前記変化量演算器は時間変化量として前記周波数
    成分の標準偏差を求めることを特徴とする特許請求の範
    囲第5項記載の音又は振動による機器の検査装置。 (γ)@記周波数分析器は複数のバンドパスフィルタと
    、これら(Dバンドパスフィルタのそれぞれの出力を整
    流する複数の整流器とで構成したことを特徴とする特許
    請求の範囲第5項又は第6項記載の音又は振動による機
    器の検査装置。
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