(57)【要約】【課題】回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分を含めてねじり振動の周波数分析結果を得ることができるねじり振動計測装置及び方法を提供する。【解決手段】第１ねじり振動計測部１１で第１回転軸２のねじり振動の周波数分析を行う。第２ねじり振動計測部１６で第２回転軸４のねじり振動の周波数分析を行う。信号処理部２０により、第１回転軸２についてのねじり振動の周波数分析データと第２回転軸４についてのねじり振動の周波数分析データを利用し、一方の回転軸の周波数分析データにおいてノイズが発生する周波数のデータを、他方の回転軸の周波数分析データで相互に補完する。【選択図】図１
2010156564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転軸に設けられた第１歯車の歯の通過時間間隔を検出し、この検出データに基づいて前記第１回転軸のねじり振動の周波数分析を行う第１ねじり振動計測部と、
前記第１歯車と噛み合う、第２回転軸に設けられた第２歯車の歯の通過時間間隔を検出し、この検出データに基づいて前記第２回転軸のねじり振動の周波数分析を行う第２ねじり振動計測部と、
前記第１回転軸のねじり振動のうち、前記第１回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分のデータを、第２回転軸のねじり振動の周波数分析データを利用して補完し、前記第２回転軸のねじり振動のうち、前記第２回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分のデータを、第１回転軸のねじり振動の周波数分析データを利用して補完する信号処理部と、を備え、
前記第１歯車の歯数と前記第２歯車の歯数は、両者が異なり、かつ両者の最小公倍数がどちらか一方の歯数と一致しない、ことを特徴とするねじり振動測定装置。
【請求項２】
第１回転軸に設けられた第１歯車の歯の通過時間間隔を検出し、この検出データに基づいて前記第１回転軸のねじり振動の周波数分析を行い、
前記第１歯車と噛み合う、第２回転軸に設けられた第２歯車の歯の通過時間間隔を検出し、この検出データに基づいて前記第２回転軸のねじり振動の周波数分析を行い、
前記第１回転軸のねじり振動のうち、前記第１回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分のデータを、第２回転軸のねじり振動の周波数分析データを利用して補完し、
前記第２回転軸のねじり振動のうち、前記第２回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分のデータを、第１回転軸のねじり振動の周波数分析データを利用して補完し、
前記第１歯車の歯数と前記第２歯車の歯数は、両者が異なり、かつ両者の最小公倍数がどちらか一方の歯数と一致しない、ことを特徴とするねじり振動測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸のねじり振動を計測するためのねじり振動測定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸のねじり振動を計測するためのねじり振動測定装置において、計測対象となる回転軸に歯車を設け、歯車の歯と対面する位置に磁気ピックアップ等の検出器を設け、検出器により歯の通過をパルス信号として検出し、この検出データを処理してねじり振動の周波数分析を行うものが知られている（例えば下記特許文献１、２を参照）。
【０００３】
歯車の歯の各間隔は、すべて同じであるとは限らず、製作上の誤差により一箇所あるいは複数個所における歯の間隔が他の部分の間隔と異なるのが通常である。このような歯車に対して磁気ピックアップで歯の通過を検出し、周波数分析器によりパルス信号データを処理すると、図３に示すように、回転軸の回転周波数ｆ０に対して整数倍の周波数成分（ｆ０、２ｆ０、３ｆ０・・・）においてノイズが生じる。図３において、横軸は周波数であり、縦軸はねじり振動の振幅である。
【０００４】
ある位置での歯の間隔のずれは、回転軸が一周する毎に生じるため、回転周波数と同じ周波数のねじり振動として検出されていまい、これが上述したノイズとなる。このため、従来のねじり振動の測定においては、回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分については、ねじり振動を計測できないという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８３８９１号公報
【特許文献２】特開２００５−９８２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分を含めてねじり振動の周波数分析結果を得ることができる、ねじり振動計測装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の問題を解決するため、本発明のねじり振動計測装置及び方法は、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
（１）本発明のねじり振動計測装置は、第１回転軸に設けられた第１歯車の歯の通過時間間隔を検出し、この検出データに基づいて前記第１回転軸のねじり振動の周波数分析を行う第１ねじり振動計測部と、前記第１歯車と噛み合う、第２回転軸に設けられた第２歯車の歯の通過時間間隔を検出し、この検出データに基づいて前記第２回転軸のねじり振動の周波数分析を行う第２ねじり振動計測部と、前記第１回転軸のねじり振動のうち、前記第１回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分のデータを、第２回転軸のねじり振動の周波数分析データを利用して補完し、前記第２回転軸のねじり振動のうち、前記第２回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分のデータを、第１回転軸のねじり振動の周波数分析データを利用して補完する信号処理部と、を備え、前記第１歯車の歯数と前記第２歯車の歯数は、両者が異なり、かつ両者の最小公倍数がどちらか一方の歯数と一致しない、ことを特徴とする。
【０００９】
（２）本発明のねじり振動計測方法は、第１回転軸に設けられた第１歯車の歯の通過時間間隔を検出し、この検出データに基づいて前記第１回転軸のねじり振動の周波数分析を行い、前記第１歯車と噛み合う、第２回転軸に設けられた第２歯車の歯の通過時間間隔を検出し、この検出データに基づいて前記第２回転軸のねじり振動の周波数分析を行い、前記第１回転軸のねじり振動のうち、前記第１回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分のデータを、第２回転軸のねじり振動の周波数分析データを利用して補完し、前記第２回転軸のねじり振動のうち、前記第２回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分のデータを、第１回転軸のねじり振動の周波数分析データを利用して補完し、前記第１歯車の歯数と前記第２歯車の歯数は、両者が異なり、かつ両者の最小公倍数がどちらか一方の歯数と一致しない、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１ねじり振動計測部と、第２ねじり振動計測部における計測結果では、それぞれ、回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分ではノイズが生じるため、その周波数成分でのねじり振動を測定することはできない。しかし、第１回転軸と第２回転軸とは第１歯車と第２歯車によって機械的に連動していることからねじり振動の周波数は同じであり、また、第１歯車と第２歯車とでは歯数が異なり、かつ両者の歯数の最小公倍数がどちらか一方の歯数と一致しないことから第１回転軸と第２回転軸の回転数も異なるので、ノイズが発生する周波数が互いに異なることになる。
【００１１】
本発明は上記を利用したものであり、第１回転軸についてのねじり振動の周波数分析データと第２回転軸についてのねじり振動の周波数分析データを利用し、一方の回転軸の周波数分析データにおいてノイズが発生する周波数のデータを、他方の回転軸の周波数分析データで相互に補完するようにしたものである。したがって、本発明によれば、回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分を含めてねじり振動の周波数分析結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るねじり振動計測装置１０の概略構成図である。ねじり振動計測装置１０は、歯車装置１における第１回転軸２と第２回転軸４を対象として、これらのねじり振動を計測する。
【００１４】
歯車装置１は、第１回転軸２と第２回転軸４を有する。第１回転軸２には第１歯車３が固定されており、第２回転軸４には第２歯車５が固定されている。第１歯車３と第２歯車５は、歯数が異なり、互いに噛み合っている。第１歯車３と第２歯車５の歯数は、両者が異なるだけでなく、一方が他方に対して整数倍とならない、つまり両者の最小公倍数がどちらか一方の歯数と一致しないように設定される。また、両者の最小公倍数が大きくなるように設定されるのがよい。
【００１５】
図１において、ねじり振動計測装置１０は、第１ねじり振動計測部１１と、第２ねじり振動計測部１６と、信号処理部２０とを備える。
【００１６】
第１ねじり振動計測部１１は、第１回転軸２に設けられた第２歯車５の歯の通過時間間隔を検出し、この検出データに基づいて第１回転軸２のねじり振動の周波数分析を行うものであり、第１検出器１２と、第１Ｆ／Ｖコンバータ１３と、第１周波数分析器１４とを備える。
【００１７】
第１検出器１２は、第１歯車３の歯の通過時間間隔を測定するためのデータを検出するためのものであり、第１歯車３に対面するように設置される。第１検出器１２は、例えば磁気ピックアップであり、第１回転軸２と共に回転する第１歯車３の歯先と谷との間で発生する磁界の変化を検知し、パルス信号として出力する。なお、第１検出器１２は、第１歯車３の歯の通過時間間隔を測定するためのデータとしてのパルス信号を出力するものであれば、他の検出手段であってもよい。
【００１８】
第１Ｆ／Ｖコンバータ１３は、パルス信号をパルスの周波数に比例した直流電圧に変換し、回転数信号を出力する回路である。
第１周波数分析器１４は、第１Ｆ／Ｖコンバータ１３からの信号に基づき、高速フーリエ変換によって第１回転軸２のねじり振動の周波数成分を分析するＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）分析器である。この第１周波数分析器１４により、例えば、図２（Ａ）のような分析結果が得られる。なお、図２（Ａ）及び（Ｂ）において、横軸は周波数であり、縦軸はねじり振動の振幅である。
【００１９】
第２ねじり振動計測部１６は、第２回転軸４に設けられた第２歯車５の歯の通過時間間隔を検出し、この検出データに基づいて第２回転軸４のねじり振動の周波数分析を行うものであり、第２検出器１７と、第２Ｆ／Ｖコンバータ１８と、第２周波数分析器１９とを備える。
【００２０】
第２検出器１７は、第２歯車５の歯の通過時間間隔を測定するためのデータを検出するためのものであり、第２歯車５に対面するように設置される。第２検出器１７は、例えば磁気ピックアップであり、第２回転軸４と共に回転する第２歯車５の歯先と谷との間で発生する磁界の変化を検知し、パルス信号として出力する。なお、第２検出器１７は、第２歯車５の歯の通過時間間隔を測定するためのデータとしてのパルス信号を出力するものであれば、他の検出手段であってもよい。
【００２１】
第２Ｆ／Ｖコンバータ１８は、パルス信号をパルスの周波数に比例した直流電圧に変換し、回転数信号を出力する回路である。
第２周波数分析器１９は、第２Ｆ／Ｖコンバータ１８からの信号に基づき、高速フーリエ変換によって第２回転軸４のねじり振動の周波数成分を分析するＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）分析器である。この第２周波数分析器１９により、例えば、図２（Ｂ）のような分析結果が得られる。
【００２２】
ここで、図２（Ａ）に示すように、第１ねじり振動計測部１１による周波数分析において、第１回転軸２の回転周波数ｆ１に対して整数倍の周波数成分（ｆ１、２ｆ１、３ｆ１・・・）では、第１歯車３の歯の間隔のずれに起因するノイズが生じる。同様に、図２（Ｂ）に示すように、第２ねじり振動計測部１６による周波数分析において、第２回転軸４の回転周波数ｆ２に対して整数倍の周波数成分（ｆ２、２ｆ２、３ｆ２・・・）では、第２歯車５の歯の間隔のずれに起因するノイズが生じる。このため、この段階では、それぞれの周波数分析においてノイズが生じる周波数では、ねじり振動を測定することはできない。
【００２３】
そこで、本発明において、信号処理部２０は、第１回転軸２についてのねじり振動の周波数分析データと第２回転軸４についてのねじり振動の周波数分析データを利用し、一方の回転軸の周波数分析データにおいてノイズが発生する周波数のデータを、他方の回転軸の周波数分析データで相互に補完する処理を行う。
【００２４】
具体的には、信号処理部２０は、第１回転軸２のねじり振動のうち、第１回転軸２の回転周波数ｆ１に対して整数倍の周波数成分（ｆ１、２ｆ１、３ｆ１・・・）のデータを、第２回転軸４のねじり振動の周波数分析データを利用して補完する。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、第２回転軸４の周波数分析結果では、第１回転軸２の回転周波数ｆ１に対して整数倍の周波数成分については、ねじり振動が計測できるので、この周波数のデータを第１回転軸２の周波数分析データに補充する。
【００２５】
また、信号処理部２０は、第２回転軸４のねじり振動のうち、第２回転軸４の回転周波数ｆ２に対して整数倍の周波数成分（ｆ２、２ｆ２、３ｆ２・・・）のデータを、第１回転軸２のねじり振動の周波数分析データを利用して補完する。すなわち、図２（Ａ）に示すように、第１回転軸２の周波数分析結果では、第２回転軸４の回転周波数ｆ２に対して整数倍の周波数成分については、ねじり振動が計測できるので、この周波数のデータを第２回転軸４の周波数分析データに補充する。
【００２６】
図１に示したねじり振動計測装置１０は、さらに表示部２１を備えており、上記の信号処理部２０によって相互補完された第１回転軸２と第２回転軸４の周波数分析結果がそれぞれ表示部２１に表示されるようになっている。
【００２７】
上述したように、第１ねじり振動計測部１１と、第２ねじり振動計測部１６における計測結果では、それぞれ、回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分ではノイズが生じるため、その周波数成分でのねじり振動を測定することはできない。しかし、第１回転軸２と第２回転軸４とは第１歯車３と第２歯車５によって機械的に連動していることからねじり振動の周波数は同じであり、また、第１歯車３と第２歯車５とでは歯数が異なり、かつ両者の歯数の最小公倍数がどちらか一方の歯数と一致しないことから第１回転軸２と第２回転軸４の回転数も異なるので、周波数分析においてノイズが発生する周波数が互いに異なることになる。
【００２８】
本発明は上記を利用したものであり、第１回転軸２についてのねじり振動の周波数分析データと第２回転軸４についてのねじり振動の周波数分析データを利用し、一方の回転軸の周波数分析データにおいてノイズが発生する周波数のデータを、他方の回転軸の周波数分析データで相互に補完するようにしたものである。したがって、本発明の装置及び方法によれば、回転軸の回転周波数に対して整数倍の周波数成分を含めてねじり振動の周波数分析結果を得ることができる。
【００２９】
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るねじり振動計測装置の概略構成図である。
【図２】第１ねじり振動計測部及び第２ねじり振動計測部によるねじり振動の周波数分析結果を示す図である。
【図３】従来技術のねじり振動計測における問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  歯車装置
２  第１回転軸
３  第１歯車
４  第２回転軸
５  第２歯車
１０  ねじり振動計測装置
１１  第１ねじり振動計測部
１２  第１検出器
１３  第１Ｆ／Ｖコンバータ
１４  第１周波数分析器
１６  第２ねじり振動計測部
１７  第２検出器
１８  第２Ｆ／Ｖコンバータ
１９  第２周波数分析器
２０  信号処理部
２１  表示部
【図１】
2010156564.tif 000003
【図２】
2010156564.tif 000004
【図３】
2010156564.tif 000005