專利名稱：滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置及齒輪的異常診斷裝置，特別涉及通過(guò)測(cè)定滾動(dòng)軸承或齒輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)或聲音、從而對(duì)滾動(dòng)軸承的瑕疵或剝離等異常、齒輪的缺齒等異常進(jìn)行診斷的技木。
背景技術(shù)：
作為對(duì)滾動(dòng)軸承中產(chǎn)生的瑕疵或剝離等異常進(jìn)行診斷的方法，已知有如下方法利用振動(dòng)傳感器或麥克風(fēng)測(cè)定滾動(dòng)軸承在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)或聲音，生成該測(cè)定出的信號(hào)的包絡(luò)波形(包絡(luò)線)，并評(píng)價(jià)對(duì)其進(jìn)行頻率分析而得到的頻譜的峰值電平(例如參照日本專利特開2000 — 146762號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)、日本專利特開2001 — 21453號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn) 2))。另外，關(guān)于生成包絡(luò)波形的方法，已知有通過(guò)在絕對(duì)值檢波后應(yīng)用低通濾波器(LPF)來(lái)生成包絡(luò)波形的方法，還廣泛裝載于市售的測(cè)量設(shè)備?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2000 — 146762號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開2001 — 21453號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
由于滾動(dòng)軸承中產(chǎn)生的瑕疵或剝離等，在滾動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)周期性產(chǎn)生脈沖狀振動(dòng)。因該瑕疵或剝離等而產(chǎn)生的脈沖狀波形的寬度(脈沖寬度)大多較窄，為數(shù)毫秒 數(shù)十毫秒，其信號(hào)功率非常小。因此，特別在瑕疵或剝離的程度較小的情況下，對(duì)包絡(luò)波形進(jìn)行頻率分析而得到的頻譜的峰值電平較低，有時(shí)會(huì)無(wú)法獲得足夠的S/N比。此外，因瑕疵或剝離等缺陷而產(chǎn)生的脈沖狀波形的脈沖寬度會(huì)根據(jù)缺陷的形狀而變化。此處，頻譜的峰值電平大體與脈沖狀波形的振幅、脈沖寬度成比例，在脈沖寬度發(fā)生變化時(shí)，頻譜的峰值電平也發(fā)生變化。因而，因缺陷形狀的差異而導(dǎo)致頻譜的峰值電平有偏差，其結(jié)果是，有可能對(duì)異常診斷進(jìn)行誤判定。另外，這種問(wèn)題可普遍適用于因發(fā)生異常而周期性產(chǎn)生脈沖狀振動(dòng)的設(shè)備，例如，在齒輪中產(chǎn)生缺齒等缺陷時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生同樣的問(wèn)題。因而，本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供ー種能高靈敏度且正確地診斷瑕疵或剝離等滾動(dòng)軸承的異常的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置。此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種能高靈敏度且正確地診斷齒輪的缺齒等異常的齒輪的異常診斷裝置。根據(jù)本發(fā)明，滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置包括傳感器，該傳感器用于測(cè)定滾動(dòng)軸承的振動(dòng)；及處理部，該處理部用于基于振動(dòng)波形，對(duì)滾動(dòng)軸承的異常進(jìn)行診斷，該振動(dòng)波形利用傳感器所測(cè)定。處理部包含變換部和診斷部。變換部將因滾動(dòng)軸承的異常而在振動(dòng)波形中周期性出現(xiàn)的脈沖狀波形變換為反向鋸齒波狀波形，該反向鋸齒波狀波形的信號(hào)寬度比各脈沖狀波形的包絡(luò)線(包絡(luò)波形)要寬且固定。診斷部基于反向鋸齒波狀波形，對(duì)滾動(dòng)軸承的異常進(jìn)行診斷。優(yōu)選為，變換部包含對(duì)振動(dòng)波形進(jìn)行整流的整流部和具有規(guī)定的時(shí)間常數(shù)的包絡(luò)線檢波部。包絡(luò)線檢波部接收整流部的輸出。將時(shí)間常數(shù)設(shè)定成使得包絡(luò)線檢波部的輸出波形中產(chǎn)生對(duì)角削波失真(也稱為“斜切失真”)。反向鋸齒波狀波形是在包絡(luò)線檢波部的輸出波形中產(chǎn)生對(duì)角削波失真的波形。
進(jìn)ー步優(yōu)選為，將時(shí)間常數(shù)設(shè)定為脈沖狀波形的產(chǎn)生周期的0.1 2. 0倍。優(yōu)選為，整流部及包絡(luò)線檢波部由模擬電子電路構(gòu)成，該模擬電子電路包含與整流部對(duì)應(yīng)的整流電路、形成包絡(luò)線檢波部的電阻器及電容器。進(jìn)ー步優(yōu)選為，電阻器是能變更電阻值的可變電阻器。而且，通過(guò)調(diào)整可變電阻器的電阻值，來(lái)設(shè)定時(shí)間常數(shù)。進(jìn)ー步優(yōu)選為，基于滾動(dòng)軸承的規(guī)格及轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整可變電阻器的電阻值。此外，優(yōu)選為，處理部還包含A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器將來(lái)自傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸出到變換部。整流部及包絡(luò)線檢波部由根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的程序而動(dòng)作的軟件處理構(gòu)成。進(jìn)ー步優(yōu)選為，包絡(luò)線檢波部具有用于設(shè)定時(shí)間常數(shù)的調(diào)整參數(shù)。進(jìn)ー步優(yōu)選為，基于滾動(dòng)軸承的規(guī)格及轉(zhuǎn)速來(lái)對(duì)調(diào)整參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。優(yōu)選為，整流部包含全波整流電路。此外，優(yōu)選為，整流部包含半波整流電路。優(yōu)選為，處理部還包含頻率分析部。頻率分析部輸出反向鋸齒波狀波形的頻譜。診斷部基于頻譜的峰值電平，對(duì)滾動(dòng)軸承的異常進(jìn)行診斷。此外，優(yōu)選為，處理部還包含有效值運(yùn)算部。有效值運(yùn)算部輸出反向鋸齒波狀波形的交流分量的有效值。診斷部基于反向鋸齒波狀波形的交流分量的有效值，對(duì)滾動(dòng)軸承的異常進(jìn)行診斷。優(yōu)選為，傳感器包含加速度傳感器、速度傳感器及位移傳感器中的任意傳感器。此外，優(yōu)選為，傳感器包含檢測(cè)滾動(dòng)軸承的振動(dòng)聲音的麥克風(fēng)。此外，優(yōu)選為，傳感器包含檢測(cè)滾動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器。此外，根據(jù)本發(fā)明，齒輪的異常診斷裝置包括傳感器，該傳感器用于測(cè)定齒輪的振動(dòng)；及處理部，該處理部用于基于振動(dòng)波形，對(duì)齒輪的異常進(jìn)行診斷，該振動(dòng)波形利用傳感器所測(cè)定。處理部包含變換部和診斷部。變換部將因滾動(dòng)軸承的異常而在振動(dòng)波形中周期性出現(xiàn)的脈沖狀波形變換為反向鋸齒波狀波形，該反向鋸齒波狀波形的信號(hào)寬度比各脈沖狀波形的包絡(luò)線(包絡(luò)波形)要寬且固定。診斷部基于反向鋸齒波狀波形，對(duì)齒輪的異常進(jìn)行診斷。在本發(fā)明中，將因滾動(dòng)軸承或齒輪的異常而在振動(dòng)波形中周期性出現(xiàn)的脈沖狀波形變換為反向鋸齒波狀波形，該反向鋸齒波狀波形的信號(hào)寬度比各脈沖狀波形的包絡(luò)線(包絡(luò)波形)要寬且固定。這種反向鋸齒波狀波形作為對(duì)角削波失真，在以往是應(yīng)避免的，但在本發(fā)明中，積極活用該失真。S卩，由于利用變換部進(jìn)行變換后的反向鋸齒波狀波形的信號(hào)寬度比包絡(luò)波形要寬，因此，信號(hào)功率要大。由此，進(jìn)行頻率分析而得到的頻譜的峰值電平變高，S/N比(信噪比)提聞。此外，由于反向鋸齒波狀波形的信號(hào)寬度固定，因此，頻譜的峰值電平僅受到脈沖狀波形的振幅(脈沖高度)的影響，而不受脈沖狀波形的脈沖寬度的影響。即，頻譜的峰值電平僅受缺陷大小的影響，而不受缺陷形狀的影響。由此，可降低因缺陷形狀的差異而導(dǎo)致的頻譜峰值電平的偏差。因而，根據(jù)本發(fā)明，能高靈敏度且正確地診斷瑕疵或剝離等滾動(dòng)軸承的異常、缺齒等齒輪的異常。


圖1是在功能上表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是圖1所示的變換部的電路圖。圖3是表示時(shí)間常數(shù)與脈沖狀波形的產(chǎn)生周期之比、和反向鋸齒波狀波形的交流分量的有效值的關(guān)系的圖。圖4是表示從變換部輸出的反向鋸齒波狀波形的圖。圖5是表示現(xiàn)有的包絡(luò)波形的圖。圖6是表示圖4所示的反向鋸齒波狀波形的頻譜的圖。圖7是表示圖5所示的包絡(luò)波形的頻譜的圖。圖8是表示反向鋸齒波狀波形的頻譜中的峰值電平相對(duì)于脈沖寬度不同的脈沖狀波形的變化的圖。圖9是表示現(xiàn)有的包絡(luò)波形的頻譜中的峰值電平相對(duì)于脈沖寬度不同的脈沖狀波形的變化的圖。圖10是實(shí)施方式I的變形例中的變換部的電路圖。圖11是在功能上表示實(shí)施方式2所涉及的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖12是用于說(shuō)明圖11所示的包絡(luò)線檢波部中由軟件執(zhí)行的處理步驟的流程圖。圖13是在功能上表示實(shí)施方式3所涉及的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖14是圖13所示的有效值計(jì)算部的電路圖。圖15是表示齒輪的異常診斷裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，對(duì)于圖中相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同標(biāo)號(hào)，不再重復(fù)說(shuō)明。[實(shí)施方式I]圖1是在功能上表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。參照?qǐng)D1，異常診斷裝置包括振動(dòng)傳感器20和信號(hào)處理部30。振動(dòng)傳感器20固定設(shè)置于滾動(dòng)軸承10。而且，振動(dòng)傳感器20檢測(cè)出滾動(dòng)軸承10的振動(dòng)，并將檢測(cè)信號(hào)輸出到信號(hào)處理部30。振動(dòng)傳感器20例如由利用了壓電元件的加速度傳感器構(gòu)成。滾動(dòng)軸承10對(duì)未圖示的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行支承，使其旋轉(zhuǎn)自如。滾動(dòng)軸承10例如由自動(dòng)調(diào)心滾子軸承、圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承、球軸承等構(gòu)成。另外，滾動(dòng)軸承10可以是單列的，也可以是多列的。信號(hào)處理部30包含放大器32、帶通濾波器34、變換部36、頻率分析部42、及診斷部44。放大器32接收從振動(dòng)傳感器20輸出的檢測(cè)信號(hào)，以規(guī)定的増益放大該接收到的檢測(cè)信號(hào)。帶通濾波器34接收放大器32的輸出，僅取出預(yù)先確定的頻帶的信號(hào)，并輸出到變換部36。變換部36將從帶通濾波器34輸出的振動(dòng)波形中周期性出現(xiàn)的脈沖狀波形變換為反向鋸齒波狀波形，該反向鋸齒波狀波形的信號(hào)寬度比該脈沖狀波形的包絡(luò)線(包絡(luò)波形)要寬且固定。更詳細(xì)而言，變換部36包含整流部38和包絡(luò)線檢波部40。整流部38將從帶通濾波器34輸出的振動(dòng)波形整流為絕對(duì)值。包絡(luò)線檢波部40接收整流部38的輸出，具有規(guī)定的時(shí)間常數(shù)。此處，將包絡(luò)線檢波部40的時(shí)間常數(shù)設(shè)定成使得包絡(luò)線檢波部40的輸出波形中產(chǎn)生對(duì)角削波失真(diagonal clipping distortion)。所謂對(duì)角削波失真,是指輸出波形的下降沿的傾斜比本來(lái)的包絡(luò)線的傾斜要緩和的失真，一般而言，應(yīng)避免對(duì)角削波失真，但在本實(shí)施方式I中，積極活用該對(duì)角削波失真。然后，包絡(luò)線檢波部40輸出使脈沖狀波形的包絡(luò)線產(chǎn)生對(duì)角削波失真后的反向鋸齒波狀的波形。之所以將包絡(luò)線檢波部40的時(shí)間常數(shù)設(shè)定成積極產(chǎn)生對(duì)角削波失真，是為了使提供給頻率分析部42的信號(hào)的功率増加，且使信號(hào)寬度固定。即，利用對(duì)角削波失真，可擴(kuò)大與脈沖狀波形對(duì)應(yīng)的輸出波形的信號(hào)寬度，信號(hào)功率增加。由此，由頻率分析部42得到的頻譜的峰值電平變高，S/N比提高。此外，利用 對(duì)角削波失真，與脈沖狀波形對(duì)應(yīng)的輸出波形的信號(hào)寬度成為由時(shí)間常數(shù)決定的一定寬度。因而，頻譜的峰值電平不受脈沖狀波形的脈沖寬度的影響，即不受缺陷形狀的影響。由此，可降低因缺陷形狀的差異而導(dǎo)致的頻譜峰值電平的偏差。頻率分析部42計(jì)算出從變換部36輸出的反向鋸齒波狀波形的頻譜，并將其計(jì)算結(jié)果輸出到診斷部44。作為一例，頻率分析部42對(duì)從變換部36接收到的反向鋸齒波狀波形進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)處理，從而計(jì)算出反向鋸齒波狀波形的頻譜。診斷部44基于從頻率分析部42接收到的反向鋸齒波狀波形的頻譜，診斷滾動(dòng)軸承10的異常。具體而言，若在滾動(dòng)軸承10的內(nèi)部產(chǎn)生瑕疵或剝離等損傷，則對(duì)應(yīng)于損傷部位(內(nèi)輪、外輪、轉(zhuǎn)動(dòng)體)，由軸承內(nèi)部的幾何學(xué)結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)速在理論上決定的特定頻率下，產(chǎn)生振動(dòng)的峰值。因而，診斷部44基于頻譜的峰值頻率及峰值電平，能診斷出異常發(fā)生部位。圖2是圖1所示的變換部36的電路圖。參照?qǐng)D2，如上所述，變換部36包含整流部38和包絡(luò)線檢波部40。整流部38是包含多個(gè)運(yùn)算放大器、ニ極管及電阻元件的全波整流電路。包絡(luò)線檢波部40設(shè)置在整流部38的輸出側(cè)，包含電容器50和電阻器52。電容器50及電阻器52并聯(lián)連接在整流部38的輸出線與接地節(jié)點(diǎn)之間。利用該電容器50的電容值及電阻器52的電阻值來(lái)決定包絡(luò)線檢波部40的時(shí)間常數(shù)。而且，設(shè)定電容器50的電容值及電阻器52的電阻值，從而將時(shí)間常數(shù)設(shè)定成使得包絡(luò)線檢波部40的輸出波形產(chǎn)生對(duì)角削波失真。
此處，由于脈沖狀波形的產(chǎn)生周期因滾動(dòng)軸承10的規(guī)格和轉(zhuǎn)速而變化，因此，需要根據(jù)脈沖狀波形的產(chǎn)生周期的變化來(lái)變更時(shí)間常數(shù)。因而，在本實(shí)施方式I中，電阻器52由可變電阻器構(gòu)成，根據(jù)滾動(dòng)軸承10的規(guī)格和轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整電阻器52的電阻值。作為ー例，可以預(yù)先確定軸承的規(guī)格和轉(zhuǎn)速、與時(shí)間常數(shù)、電阻器52的電阻值之間的關(guān)系，基于滾動(dòng)軸承10的規(guī)格和轉(zhuǎn)速來(lái)自動(dòng)調(diào)整電阻器52的電阻值，使得時(shí)間常數(shù)成為所希望的值。另外，取代使電阻器52為可變電阻器、或者在使電阻器52由可變電阻器構(gòu)成的同時(shí)，也可以使電容器50由可變電容器構(gòu)成，根據(jù)滾動(dòng)軸承10的規(guī)格和轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整電容器50的電容值。圖3是表示時(shí)間常數(shù)與脈沖狀波形的產(chǎn)生周期之比、和反向鋸齒波狀波形的交流分量的有效值的關(guān)系的圖。參照?qǐng)D3，若使包絡(luò)線檢波部40的時(shí)間常數(shù)發(fā)生變化，則在反向鋸齒波狀波形的交流分量的有效值中產(chǎn)生峰值。而且，反向鋸齒波狀波形的交流分量的有效值越大，由頻率分析部42得到的頻譜的峰值電平越高。如圖3所示，時(shí)間常數(shù)優(yōu)選為接近脈沖狀波形的產(chǎn)生周期的值。若時(shí)間常數(shù)相對(duì)于脈沖狀波形的產(chǎn)生周期過(guò)小，則無(wú)法生成反向鋸齒波狀波形(接近包絡(luò)線)，若時(shí)間常數(shù)過(guò)大，則成為脈沖狀波形的峰值被保持的波形(變動(dòng)變小)。因而，例如，包絡(luò)線檢波部40的時(shí)間常數(shù)優(yōu)選設(shè)定為在脈沖狀波形的產(chǎn)生周期的0.1 2. 0倍的范圍內(nèi)。圖4是表示從變換部36輸出的反向鋸齒波狀波形的圖。參照?qǐng)D4，實(shí)線kl表示由變換部36進(jìn)行變換前的脈沖狀波形，虛線k2表示由變換部36得到的反向鋸齒波狀波形。另外，實(shí)線kl中的脈沖狀波形間的零碎的振動(dòng)是噪聲，不相當(dāng)于此處所說(shuō)的脈沖狀波形。此外,作為比較例,在圖5中示出現(xiàn)有的包絡(luò)波形。參照?qǐng)D5,虛線k3表示通過(guò)對(duì)實(shí)線kl進(jìn)行包絡(luò)處理而得到的包絡(luò)波形(包絡(luò)線)。參照?qǐng)D4、5，反向鋸齒波狀波形(虛線k2)的信號(hào)寬度比包絡(luò)波形(虛線k3)的信號(hào)寬度要寬。此外，雖未特別圖示，但即使因缺陷形狀與圖的狀況時(shí)不同而導(dǎo)致實(shí)線kl中的脈沖狀波形的脈沖寬度發(fā)生變化，反向鋸齒波狀波形(虛線k2)的信號(hào)寬度也固定(另一方面，包絡(luò)波形(虛線k3)的信號(hào)寬度則發(fā)生變化)。圖6是表示圖4所示的反向鋸齒波狀波形的頻譜的圖。另外，作為比較例，在圖7中示出圖5所示的包絡(luò)波形的頻譜。參照?qǐng)D6、圖7，反向鋸齒波狀波形的頻譜中的峰值電平比包絡(luò)波形的頻譜中的峰值電平要高。這是因?yàn)椋鐖D4、圖5所示，反向鋸齒波狀波形的信號(hào)寬度比包絡(luò)波形的信號(hào)寬度要寬，反向鋸齒波狀波形的信號(hào)功率比包絡(luò)波形的信號(hào)功率要大。由此，通過(guò)利用反向鋸齒波狀波形，與利用現(xiàn)有的包絡(luò)波形相比，可提高S/N比。圖8是表示反向鋸齒波狀波形的頻譜中的峰值電平相對(duì)于脈沖寬度不同的脈沖狀波形的變化的圖。另外，作為比較例，在圖9中示出現(xiàn)有的包絡(luò)波形中的頻譜的峰值電平的變化。參照?qǐng)D8、圖9，相對(duì)于脈沖寬度不同的脈沖狀波形，反向鋸齒波狀波形的頻譜中的峰值電平的變化較小。另ー方面，對(duì)于包絡(luò)波形的情況，相對(duì)于脈沖寬度不同的脈沖狀波形，頻譜的峰值電平的變化較大。這是因?yàn)?，反向鋸齒波狀波形的信號(hào)寬度在脈沖寬度變化時(shí)也固定，另ー方面，包絡(luò)波形的信號(hào)寬度對(duì)應(yīng)于脈沖寬度的變化而發(fā)生變化。如上所述，在本實(shí)施方式I中，因滾動(dòng)軸承10的異常而周期性產(chǎn)生的脈沖狀波形由變換部36變換為反向鋸齒波狀波形。反向鋸齒波狀波形的信號(hào)寬度比包絡(luò)波形要寬，信號(hào)功率要大。由此，進(jìn)行頻率分析而得到的頻譜的峰值電平變高，S/N比提高。此外，由于反向鋸齒波狀波形的信號(hào)寬度固定，因此，頻譜的峰值電平僅受到脈沖狀波形的振幅(脈沖高度)的影響，而不受脈沖狀波形的脈沖寬度的影響。即，頻譜的峰值電平僅受缺陷大小的影響，而不受缺陷形狀的影響。由此，可降低因缺陷形狀的差異而導(dǎo)致的頻譜峰值電平的偏差。因而，根據(jù)本實(shí)施方式1，能高靈敏度且正確地診斷滾動(dòng)軸承10的瑕疵或剝離等異常。[實(shí)施方式I的變形例]在上述實(shí)施方式I中，設(shè)變換部36的整流部38由全波整流電路構(gòu)成，但也可以利用半波整流電路代替全波整流電路來(lái)構(gòu)成整流部38。圖10是實(shí)施方式I的變形例中的變換部36的電路圖。參照?qǐng)D10，變換部36的整流部38包含半波整流用ニ極管。另外，包絡(luò)線檢波部40的結(jié)構(gòu)與圖2所示的實(shí)施方式I相同。根據(jù)本實(shí)施方式I的變形例，能使變換部36小型化，還能廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理部。[實(shí)施方式2]在實(shí)施方式I及其變形例中，設(shè)變換部36由圖2所示的模擬電子電路構(gòu)成，但在本實(shí)施方式2中，利用軟件處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖11是在功能上表示實(shí)施 方式2所涉及的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。參照?qǐng)D11，該異常診斷裝置包括振動(dòng)傳感器20和信號(hào)處理部30A。信號(hào)處理部30A在圖1所示的實(shí)施方式I的信號(hào)處理部30的結(jié)構(gòu)中，進(jìn)ー步包含A/D轉(zhuǎn)換器46，且代替變換部36而包含變換部36A。A/D轉(zhuǎn)換器46以規(guī)定的采樣頻率對(duì)通過(guò)帶通濾波器34后的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，以轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。變換部36A將在振動(dòng)波形中周期性出現(xiàn)且由A/D轉(zhuǎn)換器46轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的脈沖狀波形變換為反向鋸齒波狀波形，該反向鋸齒波狀波形的信號(hào)寬度比該脈沖狀波形的包絡(luò)線(包絡(luò)波形)要寬且固定。該變換部36A也包含整流部38和包絡(luò)線檢波部40。整流部38及包絡(luò)線檢波部40各自的功能與實(shí)施方式I中說(shuō)明的一祥。圖12是用于說(shuō)明圖11所示的包絡(luò)線檢波部40中由軟件執(zhí)行的處理步驟的流程圖。另外，該流程圖所示的處理按照預(yù)先確定的運(yùn)算周期來(lái)執(zhí)行。參照?qǐng)D12，包絡(luò)線檢波部40判定從整流部38接收到的輸入信號(hào)X[i] (i表示信號(hào)被離散化，[i]表示本次值，[i_l]表示上次運(yùn)算時(shí)的值)是否在將上次運(yùn)算時(shí)的輸出信號(hào)Y[i_l]乘以系數(shù)a而得到的值以上(步驟S10)。另外，系數(shù)a是用于確定包絡(luò)線檢波部40的時(shí)間常數(shù)的值，Y[i_l]Xa表示以與系數(shù)a相對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行衰減的信號(hào)。若在步驟SlO中判定為輸入信號(hào)X[i]在Y[i_l] X a以上(步驟SlO中為“是”)，則包絡(luò)線檢波部40將輸入信號(hào)X[i]代入輸出信號(hào)Y[i](步驟S20)。另ー方面，若在步驟SlO中判定為輸入信號(hào)X[i]小于Y[i_l]Xa (步驟SlO中為“否”)，則包絡(luò)線檢波部40將Y[1-l]X a的值代入輸出信號(hào)Y[i](步驟S30)。即，包絡(luò)線檢波部40將以與系數(shù)a相對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行衰減的信號(hào)Y [i_l] X a與輸入信號(hào)X[i]進(jìn)行比較，將值較大的一方設(shè)為輸出信號(hào)Y[i]。
之后，包絡(luò)線檢波部40將輸出信號(hào)Y[i]代入Y[i_l](步驟S40)。另外，在下次運(yùn)算時(shí)使用Y[1-1]。另外，系數(shù)a可基于下式來(lái)計(jì)算。a = (I / e ) 1 , (lXfs)…(I)此處，e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)，T表示時(shí)間常數(shù),fs表示A/D轉(zhuǎn)換器46的采樣頻率。例如，由于可基于滾動(dòng)軸承10的規(guī)格及轉(zhuǎn)速來(lái)推定脈沖狀波形的產(chǎn)生周期，因此，可基于滾動(dòng)軸承10的規(guī)格及轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整時(shí)間常數(shù)T以使得包絡(luò)線檢波部40的時(shí)間常數(shù)為脈沖狀波形的產(chǎn)生周期的0.1 2. 0倍，并可基于上述(I)式來(lái)調(diào)整系數(shù)a。根據(jù)該實(shí)施方式2，與實(shí)施方式I同樣，也能高靈敏度且正確地診斷滾動(dòng)軸承10的瑕疵或剝離等異常。[實(shí)施方式3]在上述各實(shí)施方式中，對(duì)由變換部36生成的反向鋸齒波狀波形進(jìn)行頻率分析，從而進(jìn)行滾動(dòng)軸承10的異常診斷。在本實(shí)施方式3中，計(jì)算出反向鋸齒波狀波形的交流分量的有效值(也稱為“RMS (Root Mean Square :均方根)值”)來(lái)代替頻率分析，基于該計(jì)算結(jié)果來(lái)進(jìn)行滾動(dòng)軸承10的異常診斷。圖13是在功能上表示實(shí)施方式3所涉及的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。參照?qǐng)D13，該異常診斷裝置包括振動(dòng)傳感器20和信號(hào)處理部30B。信號(hào)處理部30B在圖1所示的實(shí)施方式I的信號(hào)處理部30的結(jié)構(gòu)中，代替頻率分析部42而包含有效值計(jì)算部48。

有效值計(jì)算部48計(jì)算出由變換部36生成的反向鋸齒波狀波形的交流分量的有效值。然后，診斷部44基于從有效值計(jì)算部48接收到的反向鋸齒波狀波形的交流分量的有效值，診斷滾動(dòng)軸承10的異常。圖14是圖13所示的有效值計(jì)算部48的電路圖。參照?qǐng)D14，該電路包括將輸入信號(hào)整流成絕對(duì)值的整流部及設(shè)置在整流部的輸出側(cè)的低通濾波器(LPF)。另外，雖未特別圖示，但對(duì)有效值計(jì)算部48也可以使用市售的有效值變換用1C。此外，也可以通過(guò)軟件處理來(lái)實(shí)現(xiàn)有效值計(jì)算部48。例如，從變換部36的輸出數(shù)據(jù)減去直流分量(平均值)，從而計(jì)算出反向鋸齒波狀波形的交流分量，對(duì)該計(jì)算出的交流分量的數(shù)據(jù)的均方根進(jìn)行計(jì)算，從而能在軟件層面上計(jì)算出反向鋸齒波狀波形的交流分量的有效值。另外，對(duì)于變換部36，可以像實(shí)施方式I及其變形例那樣由模擬電子電路構(gòu)成，也可以像實(shí)施方式2那樣由軟件處理構(gòu)成。根據(jù)本實(shí)施方式3，與實(shí)施方式I同樣，也能高靈敏度且正確地診斷滾動(dòng)軸承10的瑕疵或剝離等異常。另外，雖然在上述各實(shí)施方式中說(shuō)明了對(duì)滾動(dòng)軸承10的異常進(jìn)行診斷的異常診斷裝置，但本發(fā)明可普遍適用于因發(fā)生異常而周期性產(chǎn)生脈沖狀振動(dòng)的設(shè)備。例如，如圖15所示，通過(guò)對(duì)安裝有齒輪12的基座、存放齒輪的齒輪箱(未圖示)等設(shè)置振動(dòng)傳感器20，從而也能對(duì)齒輪12的缺齒等異常進(jìn)行診斷。此外，雖然在上述各實(shí)施方式中，設(shè)振動(dòng)傳感器20由加速度傳感器構(gòu)成，但也可以利用速度傳感器、位移傳感器來(lái)代替加速度傳感器。此外，也可以利用用于檢測(cè)振動(dòng)聲音的麥克風(fēng)、檢測(cè)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)的轉(zhuǎn)矩傳感器等來(lái)代替振動(dòng)傳感器20。另外，在上述內(nèi)容中，振動(dòng)傳感器20對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“傳感器”的一實(shí)施例，信號(hào)處理部30、30A、30B對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“處理部”的一實(shí)施例。應(yīng)該認(rèn)為這里所揭示的實(shí)施方式在各個(gè)方面是舉例表示，而不是限制性的。本發(fā)明的范圍并不是由上述實(shí)施方式的說(shuō)明表示，而是由權(quán)利要求書表示，旨在包含與權(quán)利要求書同等的意義及范圍內(nèi)的所有變更。標(biāo)號(hào)說(shuō)明10滾動(dòng)軸承，12齒輪，20振動(dòng)傳感器，30、30A、30B信號(hào)處理部，32放大器，34帶通濾波器，36、36A變換部，38整流部，40包絡(luò)線檢波部，42頻率分析部，44診斷部，46A/D轉(zhuǎn)換器，48有效值計(jì)算部，50電容器，52電阻器。
權(quán)利要求
1.一種滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于，包括 傳感器(20)，該傳感器用于測(cè)定滾動(dòng)軸承(10)的振動(dòng)；及 處理部(30、30A、30B)，該處理部用于基于振動(dòng)波形，對(duì)所述滾動(dòng)軸承的異常進(jìn)行診斷，該振動(dòng)波形利用所述傳感器所測(cè)定， 所述處理部包含 變換部(36、36A)，該變換部將因所述滾動(dòng)軸承的異常而在所述振動(dòng)波形中周期性出現(xiàn)的脈沖狀波形變換為反向鋸齒波狀波形，該反向鋸齒波狀波形的信號(hào)寬度比所述脈沖狀波形各自的包絡(luò)線要寬且固定；及 診斷部(44)，該診斷部基于所述反向鋸齒波狀波形，對(duì)所述滾動(dòng)軸承的異常進(jìn)行診斷。
2.如權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于， 所述變換部包含 整流部(38)，該整流部對(duì)所述振動(dòng)波形進(jìn)行整流；及 包絡(luò)線檢波部(40)，該包絡(luò)線檢波部接收所述整流部的輸出，具有規(guī)定的時(shí)間常數(shù)， 將所述時(shí)間常數(shù)設(shè)定成使得所述包絡(luò)線檢波部的輸出波形中產(chǎn)生對(duì)角削波失真， 所述反向鋸齒波狀波形是在所述包絡(luò)線檢波部的輸出波形中產(chǎn)生對(duì)角削波失真的波形。
3.如權(quán)利要求2所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于， 將所述時(shí)間常數(shù)設(shè)定為所述脈沖狀波形的產(chǎn)生周期的O.1 2. O倍。
4.如權(quán)利要求2所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于， 所述整流部及所述包絡(luò)線檢波部由模擬電子電路構(gòu)成，該模擬電子電路包含與所述整流部對(duì)應(yīng)的整流電路、形成所述包絡(luò)線檢波部的電阻器(52 )及電容器(50 )。
5.如權(quán)利要求4所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于， 所述電阻器是能變更電阻值的可變電阻器(52)， 通過(guò)調(diào)整所述可變電阻器的電阻值，來(lái)設(shè)定所述時(shí)間常數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于， 基于所述滾動(dòng)軸承的規(guī)格及轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整所述可變電阻器的電阻值。
7.如權(quán)利要求2所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于， 所述處理部(30A)還包含A/D轉(zhuǎn)換器(46)，該A/D轉(zhuǎn)換器將來(lái)自所述傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸出到所述變換部， 所述整流部及所述包絡(luò)線檢波部由根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的程序而動(dòng)作的軟件處理構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于， 所述包絡(luò)線檢波部具有用于設(shè)定所述時(shí)間常數(shù)的調(diào)整參數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于， 基于所述滾動(dòng)軸承的規(guī)格及轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整所述調(diào)整參數(shù)。
10.如權(quán)利要求2所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于， 所述整流部包含全波整流電路。
11.如權(quán)利要求2所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于， 所述整流部包含半波整流電路。
12.如權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于，所述處理部(30、30A)還包含頻率分析部(42)，該頻率分析部輸出所述反向鋸齒波狀波形的頻譜， 所述診斷部基于所述頻譜的峰值電平，對(duì)所述滾動(dòng)軸承的異常進(jìn)行診斷。
13.如權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于， 所述處理部(30B)還包含有效值計(jì)算部(48)，該有效值計(jì)算部計(jì)算所述反向鋸齒波狀波形的交流分量的有效值， 所述診斷部基于所述反向鋸齒波狀波形的交流分量的有效值，對(duì)所述滾動(dòng)軸承的異常進(jìn)行診斷。
14.如權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承的異常診斷裝置，其特征在于， 所述傳感器包含加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、麥克風(fēng)、及轉(zhuǎn)矩傳感器中的任意傳感器。
全文摘要
異常診斷裝置包括用于測(cè)定滾動(dòng)軸承的振動(dòng)的傳感器；及用于基于利用傳感器測(cè)定的振動(dòng)波形、對(duì)滾動(dòng)軸承的異常進(jìn)行診斷的處理部。處理部包含變換部和診斷部。變換部將因滾動(dòng)軸承的異常而在振動(dòng)波形中周期性出現(xiàn)的脈沖狀波形(k1)變換為反向鋸齒波狀波形(k2)，該反向鋸齒波狀波形(k2)的信號(hào)寬度比各脈沖狀波形的包絡(luò)線要寬且固定。診斷部基于反向鋸齒波狀波形(k2)，對(duì)滾動(dòng)軸承的異常進(jìn)行診斷。
文檔編號(hào)G01M13/04GK103038620SQ20118003704
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者榊原育彥 申請(qǐng)人:Ntn株式會(huì)社