JP3908379B2

JP3908379B2 - 振動検出部と振動検査装置

Info

Publication number: JP3908379B2
Application number: JP09131298A
Authority: JP
Inventors: 英二澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2018-04-03
Also published as: JPH11287703A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種装置が発生する振動の振動検出装置とその方法に関し、特に、製造工場での製造組立ラインの最終検査工程で行われる振動検査で、不規則に発生する暗振動を除去して正確に振動を検出し異常状態を判定する振動検出装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、製造工場の製造組立ラインの最終検査工程では、被検査体である組立てられた各種装置の振動を検出して適正値と比較し、その内部状況の異常の有無を検査している。
【０００３】
しかし、一般に、製造組立ラインでは様々な装置が稼動しているため暗振動( ライン振動) が存在する。そのため、検査するにあたっては、通常、被検査体の下と振動検出部とに防振材を入れて防振構造にした振動検出装置により、暗振動の影響を受けないようにしてから振動を検出し異常判定を行っている。これらに用いられている振動検査装置の概要は以下の通りである。
【０００４】
図５は振動検出装置の全体構成を示す構成図で、振動検出部２１は被検査体７に接触して振動を検出する振動検出器２２とそれからの出力を増幅する電荷増幅器２３とで構成されている。電荷増幅器２３からの出力により異常判定する異常判定部２４が接続されている。
【０００５】
図５は振動検出器の構成を示す構成図で、振動検出器２２は図示しない振動検出装置の駆動アーム２５の先端に防振材２６を介して振動センサ１５が固着され、その先端には被検査体７に接触するチップ２７が設けられている。
【０００６】
また、これらに多少関連する技術としては特許第２５６２７０８号に開示された技術が存在する。これは、ノイズキャンセルに関する技術で、閉空間での外部からのノイズをマイクロホンで検出し、その検出した外部ノイズ信号を予め記憶した遮音特性で補正してから位相反転した疑似信号を音声信号ラインに供給してスピーカから出力するようにしたもので、これにより、高騒音の下でも音声がスピーカからよく聞こえるようにしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
工場の検査工程で被測定体から発生する振動を精密な振動測定装置で振動検出しても、通常、工場内の製造ラインでは、物の落下や衝突などが不規則に起こり、それらにより突発的に発生する暗振動の影響は避けることは困難である。このため、振動検出装置は結果的に誤判定になってしまう場合が多い。
【０００８】
また、特許第２５６２７０８号公報に記載された技術は、目的と技術課題が全く異なっており、本発明のように振動の検出方法については開示されていない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の手段によれば、被検査体の振動を振動検出部で被検査体に接触して検出し、その検出結果にもとづいて異常判定部で振動の異常判定を行う振動検出装置において、
前記振動検出部は駆動機構に保持され、前記被検査体に接触するための先端に所定の曲率を持つチップが設けられて防振材に固着されていると共にその出力が加算器に接続された第１の振動検査部と、この第１の振動検査部と逆姿勢で前記防振材の反対面の対称位置に固着され、先端に前記チップと同様のチップが設けられていると共にその出力がデジタルフィルタを介して前記加算器に接続された第２の振動検査部とを具備し、
かつ、前記異常判定部は、前記加算器からの出力によって振動の異常を判定することを特徴とする振動検出装置にある。
【００１０】
請求項２の発明の手段によれば、前記防振材は、外部との振動絶縁を行うものであることを特徴とする振動検出装置にある。
【００１１】
請求項３の発明の手段によれば、前記第１の振動検出部の先端に設けられているチップの所定の曲率は、前記被検査体に点接触する曲率であることを特徴とする振動検出装置にある。
【００１２】
請求項４の発明の手段によれば、前記第２の振動検出部及びその先端に設けられているチップと、前記第１の先導検出部及びその先端に設けられているチップとは、その質量とばね定数とが等しいことを特徴とする振動検出装置にある。
【００１３】
請求項５の発明の手段によれば、前記デジタルフィルタは、減衰特性の伝達関数が第２の振動検査器から防振材を含めた第１の振動検出部までの伝達関数と等しくなるように予め係数が設定されていることを特徴とする振動検出装置にある。
【００１４】
請求項６の発明の手段によれば、第１の振動検出部が被検査体に接触して被検査体の振動を検出する工程と、
前記第１の振動検出部と防振材の対称位置に設けられた第２の振動検出部によって振動を検出する工程と、
前記前記第１の振動検出部からの検出出力と、前記第２の振動検出部からの検出出力がデジタルフィルタを介しての出力とを加算する加算工程と、
前記加算工程の結果によって異常を判定する異常判定工程とを有することを特徴とする振動検出方法にある。
【００１５】
請求項７の発明の手段によれば、前記デジタルフィルタは、減衰特性の伝達関数が第２の振動検査器から防振材を含めた第１の振動検出部までの伝達関数と等しくなるように予め係数が設定されていることにより、その出力が入力される前記加算器によって外部からの振動をキャンセルすることを特徴とする振動検出方法にある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の振動検出装置の概要を示す概要図で、図２は本発明の振動検出装置の全体の構成を示す説明図であり、図３は本発明の振動検出器の要部の構造を示す側面図である。
【００１８】
振動検出装置１の全体構造は、大別すると測定構造部２と振動検出部３とデジタルフィルタ４と加算器５と異常判定部６とで構成されている。
【００１９】
測定構造部２は、被測定物を載置する水平面を有する測定台８の端部に測定柱９が立設されている。測定柱９の上端にはシリンダ１０が取付けられ測定台８に向かって、図示しない駆動機構によってシリンダ１０から駆動アーム１１が下降する構造を形成している。この駆動アーム１１の先端には振動測定器１２が固着されている。
【００２０】
振動検出器は図２に示すように、第１の振動検出部１３と第２の振動検出部１４とで構成されている。この両振動検出部は図３に示すように、それぞれ振動センサ１５とこの振動センサ１５の先端に設けられたチップ１６を有し防振材１７を介して配置される。
【００２１】
振動センサ１５は、一般に用いられている圧伝素子型振動センサ（圧電型加速度ピックアップ）で、変換された電圧はそれぞれ電荷増幅器１８で増幅される。電荷増幅器１８で増幅された出力は、第１の振動検出部１３の場合は加算器５に入力され、第２の振動検出部１４の場合はデジタルフィルタ４を介して加算器５に入力される。
【００２２】
この振動検出器は構造的には、防振ゴム等の円筒型の防振材１７の対向面の対称位置に逆姿勢で、第１の振動検出部１３と第２の振動検出部１４とが固着して設けられている。これにより２つの振動検出部の出力信号はそれそれ位相が１８０度異なった信号となる。
【００２３】
また、第２の振動検出部１４は振動検出装置１の駆動アーム１１に固定されているので、駆動アーム１１の動きに伴って振動検出器は上下方向へ移動する。
【００２４】
また、第１の振動検出部１３の振動センサ１５の先端に設けられたチップ１６は、その先端が被検査体に点接触するような曲面に形成されている。一方、第２の振動検出部１４及びその振動センサ１５の先端に設けられたチップ１６は、第１の振動検出部１３及びその振動センサ１５の先端に設けられたチップ１６と同質量に設定されている。
【００２５】
デジタルフィルタ４は、その減衰特性として振動検出器を外部から加振して第２の振動検出部１４から防振材１７を含めた第１の振動検出部３までの伝達特性を求め、これと同等になる係数が設定されている。なお、図４は防振材１７の振動減衰特性の一例を示したグラフである。
【００２６】
加算器５は、一般に用いられている加算回路で構成されている。
【００２７】
異常判定処理部は、内部にＦＥＴ周波数分析処理や専用フィルタの組合わせや包絡線処理等を行う図示しない回路を有している。
【００２８】
これらの構成による振動の測定方法を以下に説明する。
【００２９】
被測定体７が、防振材１７ａを介して測定台８の上に載置固定し、被測定体７の上方から先端に振動測定器１２が固着されたら駆動アーム１１が徐々に下降して被測定体７の上面に、振動測定器１２の第１の振動測定部１３のチップ１６が点接触するする状態になる。この状態で振動の検出が開始される。
【００３０】
すなわち、第１の振動検出部３は先端のチップ１６を介して接触している被検査体から伝達される振動の検出を開始する。
【００３１】
一方、被測定体７の外部で様々な原因で発生する突発的な振動は、被測定体７に外部から伝播してきた場合は、まず、第２の振動検出部１４で検出される。その結果、デジタルフィルタ４によって防振材１７を介して第１の振動検出部１３に伝播したのと等しく、かつ、第１の振動検出部１３で検出された信号の位相と１８０度異なる位相の信号が得られる。第１の振動検出部３からの出力は電荷増幅器１８により増幅された後、加算器５へ入力にされる。
【００３２】
一方、第２の振動検出部１４は同様に電荷増幅器１８により増幅されてからデジタルフィルタ４を介して加算器５へ入力される。
【００３３】
デジタルフィルタ４では、その減衰特性が予め振動検出部３を外部から加振して第２の振動検出部１４から第１の振動検出部３までの伝達特性を求め、これと同等になる係数が設定されているので、第２の振動検出部１４で検出されて、デジタルフィルタ４によって防振材１７を介して第１の振動検出部１３に伝播したのと等しく、かつ、第１の振動検出部１３で検出された信号の位相と１８０度異なる信号が得られる。
【００３４】
こうして得られた信号と第１の振動検出部３で検出された信号とを加算器５で加算することによって相殺し、外部からの振動をキャンセルすることができる。
【００３５】
この際、被検査体の振動は、まず第１の振動検出部３で検出され、電荷増幅器１８で増幅されており、また、第２の振動検出部１４は防振材１７で減衰した後の振動を検出し、電荷増幅器１８で増幅された後、デジタルフィルタ４によってさらに減衰されるのでデジタルフィルタ４の出力信号は非常に小さいものになっている。
【００３６】
したがって、加算器５で加算された後の信号は、ほとんど第１の振動検出部３から電荷増幅器１８で得られた信号に等しく被検査体の振動を正確に検出できる。
【００３７】
こうして得られた加算機の出力信号は異常判定処理部へと入力され、異常判定処理部の内部でＦＥＴ周波数分析処理や専用フィルタの組合わせや包絡線処理等によって異常の特徴が抽出される。その結果により、異常判定処理が行われる。
【００３８】
なお、デジタルフィルタ４と加算器５はたとえばＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を使うことにより両方の処理が可能である。
【００３９】
また、デジタルフィルタ４の後で信号を遅延させれば、第１の振動検出部１３の信号に対して、さらに位相を正確に合わせることができるようになるのでキャンセルの効果を大きくすることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は以上に説明したように、振動検出装置の振動検出器に防振材１７を挟んで防振材１７の対向する面の対称位置に相互に逆の姿勢になるように２つの振動検出部３を設けたので、工場の生産ライン内で被検査体の振動検出を行っても、自動化ラインなどに存在する部品の衝突、部品や工具の落下、台車、かしめ機、プレスなどで生じる衝撃性の暗振動を被検査体の振動測定に影響を与えることなくキャンセルすることができるため、常に正確な振動検出を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動検出装置の概要を示す概要図。
【図２】本発明の振動検出装置の全体の構成を示す構成図。
【図３】本発明の振動検出装置の振動検出器の要部の構造を示す側面図。
【図４】防振材の振動減衰特性の一例を示したグラフ。
【図５】従来の振動検出装置の全体の構成を示す構成図。
【図６】従来の振動検出装置の振動検出器の要部の構造を示す側面図。
【符号の説明】
１…振動検出装置、２…測定器後部、３、２１…振動検出部、４…デジタルフィルタ、５…加算器、６、２４…異常判定部、７…被測定体、８…測定台、９…測定柱、１０…シリンダ、１１、２５…駆動アーム、１２、２２…振動測定器、１３…第１の振動検出部、１４…第２の振動検出部、１５、２８…振動センサ、１６、２７…チップ、１７、２６…防振材、１８、２３…電荷増幅器

Claims

被検査体の振動を振動検出部で被検査体に接触して検出し、その検出結果にもとづいて異常判定部で振動の異常判定を行う振動検出装置において、
前記振動検出部は駆動機構に保持され、前記被検査体に接触するための先端に所定の曲率を持つチップが設けられて防振材に固着されていると共にその出力が加算器に接続された第１の振動検査部と、この第１の振動検査部と逆姿勢で前記防振材の反対面の対称位置に固着され、先端に前記チップと同様のチップが設けられていると共にその出力がデジタルフィルタを介して前記加算器に接続された第２の振動検査部とを具備し、
かつ、前記異常判定部は、前記加算器からの出力によって振動の異常を判定することを特徴とする振動検出装置。
前記防振材は、外部との振動絶縁を行うものであることを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。
前記第１の振動検出部の先端に設けられているチップの所定の曲率は、前記被検査体に点接触する曲率であることを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。
前記第２の振動検出部及びその先端に設けられているチップと、前記第１の先導検出部及びその先端に設けられているチップとは、その質量とばね定数とが等しいことを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。
前記デジタルフィルタは、減衰特性の伝達関数が第２の振動検査器から防振材を含めた第１の振動検出部までの伝達関数と等しくなるように予め係数が設定されていることを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。
第１の振動検出部が被検査体に接触して被検査体の振動を検出する工程と、
前記第１の振動検出部と防振材の対称位置に設けられた第２の振動検出部によって振動を検出する工程と、
前記前記第１の振動検出部からの検出出力と、前記第２の振動検出部からの検出出力がデジタルフィルタを介しての出力とを加算する加算工程と、
前記加算工程の結果によって異常を判定する異常判定工程とを有することを特徴とする振動検出方法。
前記デジタルフィルタは、減衰特性の伝達関数が第２の振動検査器から防振材を含めた第１の振動検出部までの伝達関数と等しくなるように予め係数が設定されていることにより、その出力が入力される前記加算器によって外部からの振動をキャンセルすることを特徴とする請求項６記載の振動検出方法。