(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定めた評価点における暗騒音を複数の暗騒音センサで検出すると共に機器の複数個所における発生音を複数の機器発生音センサで検出し、前記暗騒音センサおよび前記機器発生音センサの出力信号とをバンドパスフィルタを介して取込んで適応フィルタを介した後に加算し、この加算騒音信号と前記評価点の騒音を検出する評価点センサの出力である目標騒音信号との残差信号が所定値に収束した際の前記暗騒音センサおよび前記機器発生音センサの前記機器異常音周波数成分における出力エネルギー比によって影響割合を求めて前記機器異常音の発生位置を特定するものであって、前記評価点位置に騒音計を設置して前記騒音計で検出した騒音信号により機器異常音の周波数を特定し、この特定された特定周波数に基づき前記バンドパスフィルタの周波数帯域を調整するようにしたことを特徴とする機器異常診断方法。
【請求項２】
予め定めた評価点に設置され暗騒音を検出する複数の暗騒音センサと、機器の複数個所における発生音を検出する複数の機器発生音センサと、前記評価点の騒音を検出し目標騒音信号として出力する評価点センサと、前記暗騒音センサおよび前記機器発生音センサの出力信号とをバンドパスフィルタを介して取込んで適応フィルタを介した後に加算し、この加算騒音信号と前記目標騒音信号との残差信号が所定値に収束した際の前記暗騒音センサおよび前記機器発生音センサの前記機器異常音周波数成分における出力エネルギー比によって影響割合を求めて前記機器異常音の発生位置を特定する寄与解析手段と、前記評価点位置に設置された騒音計とを具備し、前記騒音計で検出した騒音信号により機器異常音の周波数を特定し、この特定された特定周波数に基づき前記バンドパスフィルタの周波数帯域を調整するようにしたことを特徴とする機器異常診断装置。
【請求項３】
予め定めた評価点における暗騒音を複数の暗騒音センサで検出すると共に機器の複数個所における発生音を複数の機器発生音センサで検出し、前記暗騒音センサおよび前記機器発生音センサの出力信号とをバンドパスフィルタを介して取込んで適応フィルタを介した後に加算し、この加算騒音信号と前記評価点の騒音を検出する評価点センサの出力である目標騒音信号との残差信号が所定値に収束した際の前記暗騒音センサおよび前記機器発生音センサの前記機器異常音周波数成分における出力エネルギー比によって影響割合を求めて前記機器異常音の発生位置を特定するものであって、前記評価点センサで検出した騒音信号により機器異常音の周波数を特定し、この特定された特定周波数に基づき前記バンドパスフィルタの周波数帯域を調整するようにしたことを特徴とする機器異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や産業機械などの機器の異常を機器発生音によって異常音の発生位置を特定する機器異常診断方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、機器の異常は小さな異常が発生している状態で運転を続けるために拡大する。したがって、機器の異常を早期に検出して適切な対策を施すことが要求される。
【０００３】
従来、機器の異常を検出するには、機器が発生する騒音や振動の機器発生音の測定を行い、機器の健全な状態とそのレベルの大小や周波数特性を比較することによって検出し、かつ発生位置の特定を行うようにしている。この異常検出は、異常音の発生位置が一つである場合や、機器の異常音以外の音や反射音等が少ない場合には有効である。
【０００４】
ところが、異常音の発生位置が複数であったり、また、機器の近傍に予め設定した評価点に機器からの騒音以外の音（暗騒音）が到達している場合には、その位置の特定は非常に困難である。
【０００５】
このようなことを解決するために、機器の複数の個所に機器発生音センサを設け、これら機器発生音センサで検出した機器発生音（騒音）エネルギー比によって影響割合（寄与度合）を求め、異常発生位置を特定することが提案されている。このことは、例えば、特開平１１―１１８５９２号公報に記載されている。
【０００６】
なお、機器発生音センサで検出した機器発生音（騒音）エネルギー比によって影響割合（寄与度合）を求めることは、特開平５―２６７２２号公報にも記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術は複数の機器発生音センサで検出した機器発生音（騒音）エネルギー比によって影響割合（寄与度合）を求めて異常発生位置を特定するようにしている。このため、異常音となる特定周波数が複数ある場合に纏めて判断することになり発生位置を特定できないという問題点を有する。
【０００８】
本発明の目的は、機器の異常によって発生した異常音の発生位置を適確に特定することができる機器異常診断方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、予め定めた評価点における機器異常音の周波数を騒音計で特定し、騒音計で特定した機器異常音周波数について影響割合（寄与度合）を求める寄与解析を行うようにしたことにある。
【００１０】
本発明は、予め定めた評価点に設置した騒音計で特定された１または複数の機器異常音周波数について影響割合（寄与度合）を求める寄与解析を行うようにしているので、機器の異常によって発生した異常音の発生位置を適確に特定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施例を示す。
【００１２】
図１において、工作機械１には、機械から発生する騒音を取込むための複数の機器発生音センサ３ａ〜３ｄが設置されている。図１では４個のセンサ３ａ〜３ｄを設けた例を示している。これらセンサ３ａ〜３ｄで取込まれた騒音信号は寄与解析部５に入力される。
【００１３】
また、予め異常音を評価する位置として設定した評価点位置周辺には、機器１からの発生騒音以外の暗騒音を取込むための暗騒音センサ４ａ〜４ｄが設置され、これらのセンサ４ａ〜４ｄで取込まれた信号も寄与解析部５に入力される。評価点位置には、到達する騒音を取込み目標騒音信号として出力する評価点センサ２と、評価点位置での騒音の時間変動を見たり周波数分析を行ったりするための騒音計７が設置されている。
【００１４】
評価点センサ２で取込まれた目標騒音信号は寄与解析部５に入力される。騒音計７に取込まれた信号は、周波数分析された後に異常音の発生要因となる特定周波数を抽出され、制御演算手段としてのパーソナルコンピュータ（パソコン）６に加えられる。
【００１５】
異常音の特定周波数の情報は、パーソナルコンピュータ６から寄与解析部５に送られ、特定周波数帯域に対する計算を行うよう指示される。寄与解析部５は、各センサ３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄから取込まれた信号を用いた収束計算が行われ、その結果各センサ位置騒音の評価点に対する影響度を算出する。寄与解析部５で計算を行った結果は、再びパーソナルコンピュータ６に入力される。この結果から、機器の異常音発生位置の特定や、暗騒音の影響把握を行う。
【００１７】
図２に寄与解析部５の一例詳細構成図を示す。
【００１８】
図２において、寄与解析部５は、評価点に設置された評価点センサ２の出力信号に対するバンドパスフィルタ１０、音源（異常音が発生している機器）の近傍に一または複数個設置された異常音探査用の機器発生音センサ３ａ〜３ｄ、および評価点周囲に設置された暗騒音用センサ４ａ〜４ｄ、センサ３ａ〜３ｄと４ａ〜４ｄの出力信号に対するバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄおよび１２〜１２ｄ、バンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄと１２ａ〜１２ｄの出力を遅延させる遅延回路１３ａ〜１３ｄおよび１４ａ〜１４ｄ、遅延回路１３ａ〜１３ｄと１４ａ〜１４ｄの出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器１５、Ａ／Ｄ変換器１５の出力の増幅、位相等を調節する適応フィルタ１６ａ〜１６ｄおよび１７ａ〜１７ｄ、適応フィルタ１６ａ〜１６ｄと１７ａ〜１７ｄの出力を加算する加算回路１８、加算回路１８の出力波形とバンドパスフィルタ１０の出力波形とを比較する比較器１９、比較器１９から出力される出力波形の間の残差が所定の値以下になるように、所定の適応アルゴリズムに基づき適応フィルタ１６ａ〜１６ｄないし１７ａ〜１７ｄの係数を更新する計算を実行する収束計算手段２０とから構成されている。
【００１９】
図２に示す寄与解析部５の収束計算を行う適応アルゴリズムは、当業者にはよく知られており、例えば特開平５−２６７２２号に記載されたアルゴリズムを用いることが出来る。
【００２０】
さて、評価点位置には騒音計７が設置され、周波数分析を行うことで異常音の発生要因となる特定周波数を抽出する。特定周波数の情報はパソコン６を通して寄与解析部５に入力される。寄与解析部５内では、各センサ３ａ〜３ｄと４ａ〜４ｄからの入力信号が通過するバンドパスフィルタ１１ａ〜１１ｄと１２ａ〜１２ｄに特定周波数の情報が送られ、バンドパスフィルタを通過する信号の周波数帯域を特定することで、特定周波数域に対する寄与解析を行うことができる。
【００２１】
寄与解析は、バンドパスフィルタ１０の出力波形と、加算回路１８の出力波形とが一致するように、各適応フィルタ１６ａ〜１６ｄ、１７ａ〜１７ｄの係数が自動的に更新されていき、残差信号が十分に小さく所定値になった時点で、そのときの各適応フィルタ１６ａ〜１６ｄ、１７ａ〜１７ｄ出力信号のエネルギー比から異常音探査用の機器発生音センサ３ａ〜３ｄ近傍の各影響度、およびそれ以外の暗騒音の影響度を決定することができる。
【００２２】
図３は、本発明による機器の異常音発生位置特定までの動作フロー図である。
【００２３】
まず、ステップＳ１において騒音計７が異常音の検出を行う。騒音計７は図４（ａ）に示すように、測定結果からある時間ｔ１にて異常音が発生したということを判断する。
【００２４】
次に、騒音計７はステップＳ２において異常音周波数成分の抽出であるが、ステップＳ１にて検出された異常音に対して周波数分析を実行する。騒音計７は、図４（ａ）で異常音が検出された時刻ｔ１の騒音に対して周波数分析を行い、図４（ｂ）に示すような周波数分析結果から特定周波数ｆ１の検出を行う。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すような異常音の時間変化や周波数分析結果の情報は、パソコン６に取込まれた後、特定周波数を指定する情報として寄与解析部５に入力される。
【００２５】
寄与解析部５はステップＳ３においてステップＳ２で抽出された特定周波数に対して寄与解析を開始する。寄与解析部５で行われる解析の詳細は、図２に示す通りである。ステップＳ４で異常音が変動しているかどうかを騒音計７の時間変化から判断する。
【００２６】
異常音が変動している場合は、ステップＳ５に移行して寄与解析部５においてリアルタイム分析を行う。異常音発生位置の特定は、ステップＳ６に示すように、異常音の変動に追随して影響度が変動するセンサ位置から求めるものであり、ステップＳ６の結果を受けてステップＳ７である連続的な変動音や単発音として発生する異常音の発生位置の特定を行う。その結果、ステップＳ１１に進み機器１の異常音発生場所特定終了となる。
【００２７】
次に異常音が変動していない場合について説明する。この場合、ステップＳ８の影響度算出を寄与解析部５にて行う。その結果は図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように各センサ毎の影響度が算出されパソコン６に表示される。
【００２８】
図５（ａ）はセンサ３ｄの影響度が大きいことから、機器発生音センサ３ｄ近傍から異常音が発生していると判断することができる。また、図５（ｂ）では、センサ４ｂ、４ｃの影響が大きいことから、異常音が実は機器１からではなくそれ以外の暗騒音から生じていると判断することができる。
【００２９】
このように異常音が生じる要因となっているものが、実際は機器からのものではなく周囲の暗騒音である場合にもこのように判断することができる。
【００３０】
異常音の発生要因となる特定周波数域騒音の発生位置の特定は、ステップＳ９の最も影響度の大きなセンサを特定することにより行う。従って、ステップＳ１０の機器からの連続的で変動のない異常音発生位置の特定はパソコン６の表示結果から判断することができ、最終的なステップＳ１１で機器１の異常音発生場所特定される。
【００３１】
なお、騒音計７による周波数分析結果において、図４（ｂ）の特定周波数ｆ１に代表されるような特定周波数が複数個存在した場合にも、この方法は有効である。その際には、複数個の特定周波数それぞれに帯域を絞った形で寄与解析を行い、影響度の大きなセンサの特定を行う。
【００３２】
図６に評価点位置での騒音に対する周波数分析がされないまま寄与解析を行う従来の場合の解析結果を示す。
【００３３】
寄与解析部５のバンドパスフィルタに対する特定周波数の指定がないため、寄与解析は全周波数域を含む形で行われる。全周波数域に対して影響度の大きいセンサ位置の抽出は可能であるが、そのセンサがどの周波数域の音に対して影響が大きいかという判断はできない。従って、特定周波数が図４（ｂ）に示すようにｆ１だけでなく、ｆ２、ｆ３…と複数存在する場合、全周波数域を含む形の解析では特定周波数毎の発生位置特定は困難となる。
【００３４】
このようにして機器の異常発生位置を特定するのであるが、機器異常発生音の特定周波数をあらかじめ抽出して寄与解析を行っているので異常音の発生位置の特定を特定周波数帯域毎に指定することによって発生位置を適確に特定することが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、予め定めた評価点に設置した騒音計で特定された１または複数の機器異常音周波数について影響割合（寄与度合）を求める寄与解析を行うようにしているので、機器の異常によって発生した異常音の発生位置を適確に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】寄与解析部の一例詳細構成図である。
【図３】本発明の動作を説明するためのフロー図である。
【図４】本発明を説明するための特性図である。
【図５】本発明を説明するための特定周波数の寄与解析結果の一例図である。
【図６】従来技術による寄与解析結果の一例図である。
【符号の説明】
１…工作機械、２…評価点センサ、３ａ〜３ｄ…機器発生音センサ、４ａ〜４ｄ…暗騒音センサ、５…寄与解析部、６…パーソナルコンピュータ、７…騒音計、１０、１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄ…バンドパスフィルタ、１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｄ…遅延回路、１５…Ａ／Ｄ変換器、１６ａ〜１６ｄ、１７ａ〜１７ｄ…適応フィルタ、１８…加算器、１９…比較器、２０…収束計算部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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