JPS605904B2 - Waveform discrimination device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、被測定物の振動等の波形を判定する波形判
別装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a waveform discrimination device for determining waveforms of vibrations, etc. of an object to be measured.

この波形判別装置は被測定物の動作時に生じる振動音波
等の波形信号を検出し、その波形がいかなる特徴を有す
る波形であるかと判別するものであり、次のような異常
判定装置に適用して効果大なるものである。This waveform discrimination device detects waveform signals such as vibration sound waves generated during the operation of the measured object and determines what characteristics the waveform has.It can be applied to the following abnormality detection devices. It is very effective.

つまり被測定物が正常に動作しているか否か、また歯車
、軸受等の機械構成部品に摩耗や傷が生じているか杏か
、さらにその摩耗や傷がどの部品に生じたかなどを識別
・判定する異常判定装置に適用して効果大である。まず
、傷が構成部品（具体例としてころがり軸受）のどの個
所にどの程度に生じたかを識別・判定する際に使用され
る異常判定装置について説明する。In other words, it is possible to identify and judge whether the object to be measured is operating normally, whether there is wear or scratches on mechanical components such as gears or bearings, and which parts have the wear or scratches. It is highly effective when applied to abnormality determination devices. First, a description will be given of an abnormality determination device used to identify and determine where and to what extent a flaw has occurred on a component (a rolling bearing as a specific example).

従釆の異常判定装置では、ころがり軸受からの振動信号
波形を増幅し、得られた振動信号波形に対して、異常音
として特徴づけられる周波数帯城をもった単数あるいは
、複数のバンドパスフイルターを設け、各々のバンドバ
スフィルターからの信号出力レベルの実効値およびピー
ク値の大小によって異常であるか否かを判定していた。The secondary abnormality determination device amplifies the vibration signal waveform from the rolling bearing, and applies one or more bandpass filters to the obtained vibration signal waveform with a frequency range that can be characterized as abnormal sound. It was determined whether or not there is an abnormality based on the effective value and peak value of the signal output level from each bandpass filter.

しかし、単数のバンドパスフイルタ−だけを使用するこ
とは判定精度が悪く、また複数個のバンドパスフィルタ
ーを用いることによって精度を上げることはできてもそ
の被測定物個有のバンドパスフィルターが必要となり、
実際の生産ラインなどでは、不可能であり、しかもその
異常原因異常個所の判別は不可能であり、正常の被測定
物からの信号波形の大小の変動により、その判定レベル
を調整しなければならないなどの欠点があった。この発
明は、複雑な装置を用いることなく被測定物の信号波形
の波高値、周期等の判別を容易に行うことのできる波形
判別装置を提供しようとするものであり、さらに上述の
ような異常判別装置に適用することにより、異常判別精
度を高めることのできるものを提供しようとするもので
ある。以下、この発明の波形判別装置の一実施例を異常
判定装置に適用した場合を例にとり各図に基づいて説明
する。第１図において、１は被測定物例えば軸受の振動
を測定する振動計、２は振動計出力信号を増幅するアン
プ、３はアンプ２の出力信号の高周波成分を除くローパ
スフィルタ−、４は被測定波形を遅らす遅延時間可変な
遅延回路、５は振動計出力波計を直流成分に変換する実
効値回路、６はコンパレータで、遅延回路４の出力と実
効値回路５の出力との差をとると共にその差出力を波形
成形するコンパレータ、７は一定パルス周期をもつパル
スを発振する基準時間設定用の発振器、８は発振器７の
出力とコンパレータ６の出力とを入力とし論理積出力を
導出するＡＮＤ回路、９はコンパレータ６の出力を入力
としフリップフロップ動作を行うＴフリップフロップ、
１川まフリップフロップ９の出力と発振器７の出力とを
入力とし論理積出力を導出するＡＮＤ回路、１１はアン
ド回路８の出力パルスを計数するカウンター回路、１２
はアンド回路１０の出力パルスを計数するカウンター回
路、１３はカウンター回路１１，１２の出力により被測
定物（ころがり軸受）の波形を判定する判定装置である
。第２図において、２川まころがり軸受の振動出力信号
の正常波形、２１，２２，２３は振動出力信号の異常信
号波形で、２１はころがり軸受の外輪に生じた優による
波形、２２はころがり軸受の内輪に生じた傷による波形
「 ２３はころがり軸受の玉に生じた傷による波形であ
る。However, using only a single bandpass filter results in poor judgment accuracy, and although accuracy can be improved by using multiple bandpass filters, a bandpass filter unique to the object being measured is required. Then,
In an actual production line, it is impossible to determine the cause of the abnormality and the location of the abnormality, and the determination level must be adjusted according to the fluctuations in the signal waveform from the normal measured object. There were drawbacks such as. The present invention aims to provide a waveform discrimination device that can easily discriminate the peak value, period, etc. of a signal waveform of an object to be measured without using a complicated device, and furthermore, it is an object of the present invention to provide a waveform discrimination device that can easily discriminate the peak value, period, etc. of a signal waveform of a measured object. The present invention aims to provide a device that can improve the accuracy of abnormality discrimination by applying it to a discrimination device. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A case in which an embodiment of the waveform discrimination device of the present invention is applied to an abnormality determination device will be described below with reference to the respective figures. In Fig. 1, 1 is a vibration meter that measures the vibration of an object to be measured, such as a bearing, 2 is an amplifier that amplifies the vibration meter output signal, 3 is a low-pass filter that removes high frequency components of the output signal of the amplifier 2, and 4 is a vibration meter to be measured. A delay circuit with a variable delay time that delays the measured waveform; 5 is an effective value circuit that converts the vibration meter output wave meter into a DC component; 6 is a comparator that calculates the difference between the output of the delay circuit 4 and the output of the effective value circuit 5. 7 is an oscillator for setting a reference time that oscillates a pulse with a constant pulse period; 8 is an AND which inputs the output of the oscillator 7 and the output of the comparator 6 and derives a logical product output. The circuit 9 is a T flip-flop that receives the output of the comparator 6 and performs a flip-flop operation.
1 is an AND circuit that receives the output of the flip-flop 9 and the output of the oscillator 7 and derives an AND output; 11 is a counter circuit that counts the output pulses of the AND circuit 8; 12
1 is a counter circuit that counts the output pulses of the AND circuit 10, and 13 is a determination device that determines the waveform of the object to be measured (rolling bearing) based on the outputs of the counter circuits 11 and 12. In Fig. 2, the normal waveform of the vibration output signal of the Futagawa rolling bearing, 21, 22, and 23 are the abnormal signal waveforms of the vibration output signal, 21 is the waveform caused by the outer ring of the rolling bearing, and 22 is the rolling bearing. 23 is a waveform due to scratches on the balls of a rolling bearing.

２４は波形２１の実効値出力で、２５は波形２１を時間
Ｔだけ遅延させた遅延波形を示し、２６は第１図のコン
ペレータ６の出力波形である。24 is the effective value output of the waveform 21, 25 is a delayed waveform obtained by delaying the waveform 21 by a time T, and 26 is the output waveform of the comparator 6 in FIG.

第３図において、２７は波形２１の部分の拡大図で波形
２８，２９，３０１ま２７のｂ，ｃ，ｄに対応するコン
パレータ６の出力波形である。In FIG. 3, reference numeral 27 is an enlarged view of the waveform 21, which is the output waveform of the comparator 6 corresponding to waveforms 28, 29, 301, or 27 b, c, and d.

３１はカウンタ回路１１の出力波形「 ３２はカウンタ
回路１２の出力波形、１１はＴフリップフロップ９の出
力波形である。31 is the output waveform of the counter circuit 11; 32 is the output waveform of the counter circuit 12; and 11 is the output waveform of the T flip-flop 9.

次にこの発明の動作について異常波形を判定する場合を
対象として説明する。Next, the operation of the present invention will be explained with reference to the case where abnormal waveforms are determined.

第２図に示すごとく、ころがり軸受の振動では正常波形
の場合は出力波形２０となり、異常が発生すると、波形
２１，２２，２３に示すごとく波形２１のａに示す様な
振幅の大きな波形が発生し、各々の異常原因に対応し、
外輪の優による波形２１では内輪の優による波形２２に
比べて低周波成分の信号が発生し、波形２２は高周波成
分の信号が発生しており、玉の優による波形２３に示す
ごとく波形２１，２２に相当する周波数成分が発生する
。外輪に生じた優について説明すると、まず、第１図に
おいて、振動計１からの信号波形をアンプ２によって増
幅し、高周波成分をローパスフィルターにより除き、第
２図２１に示す信号波形が遅延回路４、実効値回路５に
入力される。遅延回路４により波形２１の信号がＴｓｅ
ｃ遅れて出力され、波形２５に示す信号波形が出力され
る。また実効値回路５は波形２１の実効値を出力する。
軸受の振動波形は回転数が高くなるほど、正常波形、異
常波形の振幅共増加し、スレツシュホールドレベルを固
定にしておくと、このレベルを正常波形の振幅が越え、
正常波形が異常波形とみなされるため、ローパスフィル
タ−３を通ってきた波形の実効値をとり、この値をスレ
ッシュホールドレベルとし、スレッシュホールドレベル
を可変にしている。この波形２４，２５の信号波形をア
ナログコンパレータ６によって波形２５から波形２４を
減じ波形成形することによりパルス信号２６が出力され
る。このパルス波形２６は、基準信号発振器７により、
アンド回路８を通して、３１に示すパルス波形を発生し
カウンタ１１により計数される。この計数値は波形２７
に示すごとく信号の振幅の大小により、信号ｂは波形２
８、信号ｃは波形２９、信号ｄは波形３０のようにその
信号の大大４・に対応したパルス幅となる。さらに、フ
リップフロップ９により第３図波形３０‘こ示すような
繰り返しパルスがコンパレータ６より出力されると、そ
の立ち上りを取り出し、３３に示すパルスを出力し、Ａ
ＮＤ回路１０より、３２のパルス信号が出力されカウン
タ１２によって計数される。As shown in Figure 2, when the vibration of a rolling bearing is normal, the output waveform is 20, and when an abnormality occurs, a waveform with a large amplitude as shown in waveform 21 a is generated as shown in waveforms 21, 22, and 23. and respond to each abnormal cause,
In the waveform 21 due to Yu on the outer ring, a signal with a lower frequency component is generated compared to the waveform 22 due to Yu on the inner ring, and in the waveform 22, a signal with a high frequency component is generated. A frequency component corresponding to 22 is generated. To explain the distortion that occurs in the outer ring, first, in FIG. 1, the signal waveform from the vibration meter 1 is amplified by the amplifier 2, high frequency components are removed by a low-pass filter, and the signal waveform shown in FIG. , are input to the effective value circuit 5. The delay circuit 4 converts the signal of waveform 21 to Tse.
It is output with a delay of c, and a signal waveform shown in waveform 25 is output. Further, the effective value circuit 5 outputs the effective value of the waveform 21.
As the rotation speed of the bearing vibration waveform increases, both the normal and abnormal waveform amplitudes increase.If the threshold level is fixed, the amplitude of the normal waveform will exceed this level.
Since a normal waveform is regarded as an abnormal waveform, the effective value of the waveform that has passed through the low-pass filter 3 is taken, this value is set as a threshold level, and the threshold level is made variable. The analog comparator 6 subtracts the waveform 24 from the waveform 25 to shape the signal waveforms of the waveforms 24 and 25, thereby outputting a pulse signal 26. This pulse waveform 26 is generated by the reference signal oscillator 7.
A pulse waveform shown at 31 is generated through the AND circuit 8 and counted by the counter 11. This count value is waveform 27
As shown in the figure, signal b has waveform 2 depending on the amplitude of the signal.
8. The signal c has a pulse width corresponding to the waveform 29, and the signal d has a pulse width corresponding to the waveform 30, as shown in the waveform 30. Furthermore, when the flip-flop 9 outputs a repetitive pulse as shown in the waveform 30' in FIG.
Thirty-two pulse signals are output from the ND circuit 10 and counted by the counter 12.

このパルス数により逆数を取るとその時の周波数が判明
することは明らかである。例えば簡単な例として第４図
でこのことを説明する２０７は信号波形をふｉｎＭとし
た波形、２０８はコンパレータ６の出力、３０３はフリ
ツプフロツプ９の出力、Ｎ，はカウンタ１１のカウント
数、Ｎ２はカウン夕１２のカウント数、ｂはスレツシユ
ホールドレベル、Ｖれ，はスレツシユホ−ルドレベルと
波形とが交わる位置の位相とすると「位相Ｍ，に対応す
るパルス数ＮｏはＮ。It is clear that by taking the reciprocal of this number of pulses, the frequency at that time can be found. For example, as a simple example, this will be explained in FIG. Assuming that the count number of the counter 12, b is the threshold level, and V is the phase at the intersection of the threshold level and the waveform, the number of pulses corresponding to the phase M is N.

＝ヱ羊凶−．・机・＝Ｎ。＝Ehitsu-.・Desk・=N.

・符‐‐‐ＳｍＷｔ．＝Ｓｉｎ凶州・）４８‐‘・１が
２となる。・Sign---SmWt. =Sin Kyoushu・)48-'・1 becomes 2.

式【１において振幅ａ以外はすべて既知であり、振幅ａ
はパルスＮ，Ｎ２から容易に求められる。In equation [1, everything except the amplitude a is known, and the amplitude a
can be easily determined from pulses N and N2.

判定装置１３は、カウント数を逐次メモリ数だけ記憶し
「 カウンタ１ １により異常波形の振幅を判別し「
カゥンタ１２により周期を判別する。判定装置は単に振
幅がある一定以上のものが入力されたとき、警報指令を
出すようにしてもよいが、ころがり軸受のどの個所に異
常が生じたかを判定する場合、判定装置１３内部にある
帯城周波数毎にその頻度を計数するメモリを設け、例え
ば第５図のように表示させる。この図のａは周波数の低
い部分にスペクトルがよっており「 これはころがり軸
受の外輪に異常があることを示してる。ｂは逆に周波数
の高い部分にスペクトルがよっており、ころがり軸受の
内輪に異常があることを示している。またｃは玉に異常
があることを示す。さらにここでは、検出器に振動計を
用いたが集音器でもよく、実効値回路にしても、簡単な
ＣＲ回路でもよい。また遅延回路と実効値回路を交換し
ても可能な場合もある。さらにスレッシュホールドレベ
ルは、実効値をかならずしも用いる必要はなく、被測定
物の動作に伴って生じる正常波形の振幅が高まれば、そ
れに見合ってスレツシュホールドレベルをあげるように
構成すればよい、なお正常異常の区別が不要の場合、ス
レッシュホールドレベルは固定でよい。The determination device 13 sequentially stores the count number by the number of memories and determines the amplitude of the abnormal waveform by the counter 11.
The period is determined by the counter 12. The determination device may simply issue an alarm command when an amplitude exceeding a certain level is input, but when determining where an abnormality has occurred in the rolling bearing, the band inside the determination device A memory is provided to count the frequency for each frequency, and the frequency is displayed as shown in FIG. 5, for example. In this figure, a indicates that the spectrum is concentrated in the low frequency part, which indicates that there is an abnormality in the outer ring of the rolling bearing.Conversely, in b, the spectrum is concentrated in the high frequency part, indicating that there is an abnormality in the inner ring of the rolling bearing. In addition, c indicates that there is an abnormality in the ball.Furthermore, although a vibration meter is used as the detector here, a sound collector may also be used, and even if it is an effective value circuit, a simple CR circuit It may also be possible to replace the delay circuit and the rms value circuit.Furthermore, it is not always necessary to use the rms value for the threshold level; If the threshold level increases, the threshold level may be increased accordingly.If it is not necessary to distinguish between normal and abnormal conditions, the threshold level may be fixed.

以上のようにこの発明によれば、被測定物の動作に伴な
つて歪じる波形信号を検出する検出器、この検出器から
の波形信号のレベルが設定スレッシュホールドレベル以
上になる区間出力するスレツシュホールド回路、一定パ
ルス周期のパルスを発振する発振回路、上記スレツシュ
ホールド回路の出力期間に発振した上記発振回路の出力
パルスを計数する第１のカウンタ回路、上記波形信号を
入力信号とし、フリツプフロツブ動作を行うフリップフ
ロツプ回路、このフリツプフロップ回路の出力期間に発
振した上記発振回路の出力パルスを計数する第２のカウ
ンタ回路を備え、上記第１のカウンタ回路の計数値を上
記被測定物の波形信号の波高値に対応させ、上記第２の
カウンタ回路の出力を上記波形信号の周期に対応させて
上期被測定物の波形信号を判定するようにしたので、従
来のピークセンシング回路周波数解析装置を用いること
なくして波高値周波数を簡単な構成で解析でき、どのよ
うな異常がどの個所に生じたかを判定する異常判定装置
に適用すればその異常判定精度を高めることができる。As described above, according to the present invention, there is a detector that detects a waveform signal that is distorted as the object under test moves, and a section where the level of the waveform signal from this detector is equal to or higher than a set threshold level. a threshold circuit, an oscillation circuit that oscillates a pulse with a constant pulse period, a first counter circuit that counts output pulses of the oscillation circuit oscillated during the output period of the threshold circuit, the waveform signal as an input signal; A flip-flop circuit that performs a flip-flop operation; a second counter circuit that counts output pulses of the oscillation circuit oscillated during the output period of the flip-flop circuit; The output of the second counter circuit is made to correspond to the period of the waveform signal to determine the waveform signal of the first half of the DUT, so a conventional peak sensing circuit frequency analyzer is used. It is possible to analyze the peak value frequency with a simple configuration without any trouble, and if it is applied to an abnormality determination device that determines what kind of abnormality has occurred at which location, the accuracy of abnormality determination can be improved.

図面の簡単な説明第１図はこの発明の波形判別装置のを
異常判別装置に適用した場合を示すブロック図、第２図
第３図は第１図の主要部の波形を示す波形図、第４図第
５図は第１図の動作を説明するための波形図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing the case where the waveform discrimination device of the present invention is applied to an abnormality discrimination device; FIG. 2 is a waveform diagram showing the waveforms of the main parts of FIG. 4 and 5 are waveform diagrams for explaining the operation of FIG. 1.

１は振動計、２はアンプ、３はローパスフィルター、４
は遅延回路、５は実効値回路、６はコンパレータ、７は
発振器、８，１ ０はＡＮＤ回路、９はフリツプフロツ
プ、１１，１２はカウンタ回略、１３は判定装置を示す
。1 is a vibration meter, 2 is an amplifier, 3 is a low-pass filter, 4
5 is a delay circuit, 5 is an effective value circuit, 6 is a comparator, 7 is an oscillator, 8, 10 is an AND circuit, 9 is a flip-flop, 11, 12 is a counter circuit, and 13 is a determination device.

第１図 第２図 第３図 第４図 第５図Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ 被測定物の動作に伴なって生じる波形信号を検出す
る検出器、この検出器の出力の実効値を求めこの実効値
と設定スレツシユホールドとし上記検出器からの波形信
号を遅延させて得られた信号レベルが該設定スレツシユ
ホールドレベル以上になる区間出力するスレツシユホー
ルド回路、一定パルス周期のパルスを発振する発振回路
、上記スレツシユホールド回路の出力期間に発振した上
記発振回路の出力パルスを計数する第１のカウンタ回路
、上記波形信号を入力信号とし、フリツプフロツプ動作
を行うフリツプフロツプ回路、このフリツプフロツプ回
路の出力期間に発振した上記発振回路の出力パルスを計
数する第２のカウンタ回路を備え、上記第１のカウンタ
回路の計数値を上記被測定物の波形信号の波高値に対応
させ、上記第２のカウンタ回路の出力を上記波形信号の
周期に対応させて上記被測定物の波形信号を判定するよ
うにした波形判別装置。1. A detector that detects a waveform signal generated due to the operation of the object to be measured. Determine the effective value of the output of this detector and use this effective value and a set threshold to delay the waveform signal from the detector. an oscillation circuit that oscillates a pulse with a constant pulse cycle, and an output pulse of the oscillation circuit that oscillates during the output period of the threshold hold circuit; a first counter circuit that counts the waveform signal, a flip-flop circuit that performs a flip-flop operation using the waveform signal as an input signal, and a second counter circuit that counts the output pulses of the oscillation circuit oscillated during the output period of the flip-flop circuit; The count value of the first counter circuit is made to correspond to the peak value of the waveform signal of the object to be measured, and the output of the second counter circuit is made to correspond to the period of the waveform signal of the object to be measured. A waveform discrimination device designed to perform judgment.