(57)【要約】【課題】振動の計測に基づいて、幅広い回転数において漏れなく回転動作装置の動作を評価する動作評価方法および動作評価装置を提供することを課題とする。【解決手段】モータ２の動作評価方法は、振動測定ステップと、動作評価ステップとを備えている。振動測定ステップは、惰性回転されたモータ２の振動を測定する。動作評価ステップは、測定された振動に基づいて、モータ２の動作を評価する。モータ２の動作評価装置１は、ＡＥセンサ１１と、パソコン１４とを備えている。ＡＥセンサ１１は、惰性回転されたモータ２の振動を測定する。パソコン１４は、測定された振動に基づいて、モータ２の動作を評価する。【選択図】        図１
2004150974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
惰性回転された回転動作装置の振動を測定する振動測定ステップと、
前記測定された前記振動に基づいて、前記回転動作装置の動作を評価する動作評価ステップと、
を備える回転動作装置の動作評価方法。
【請求項２】
前記回転動作装置の回転数を計測する回転数計測ステップ、
をさらに備え、
前記動作評価ステップは、前記測定された前記振動と前記計測された前記回転数とに基づいて、前記回転動作装置の動作を評価する、請求項１に記載の回転動作装置の動作評価方法。
【請求項３】
前記振動は、アコースティックエミッション（ＡＥ）センサにより測定される、請求項１または２に記載の回転動作装置の動作評価方法。
【請求項４】
前記動作評価ステップは、前記回転動作装置の回転数毎に設定された前記ＡＥセンサの値であるＡＥ規格値に基づいて、前記回転動作装置の動作を評価する、請求項３に記載の回転動作装置の動作評価方法。
【請求項５】
前記回転動作装置は、動圧軸受を有している、請求項１から４のいずれかに記載の回転動作装置の動作評価方法。
【請求項６】
惰性回転された回転動作装置の振動を測定する振動測定手段と、
前記測定された前記振動に基づいて、前記回転動作装置の動作を評価する動作評価手段と、
を備える回転動作装置の動作評価装置。
【請求項７】
前記回転動作装置の回転数を計測する回転数計測手段、
をさらに備え、
前記動作評価手段は、前記測定された前記振動と前記計測された前記回転数とに基づいて、前記回転動作装置の動作を評価する、請求項６に記載の回転動作装置の動作評価装置。
【請求項８】
前記振動測定手段は、アコースティックエミッション（ＡＥ）センサである、請求項６または７に記載の回転動作装置の動作評価装置。
【請求項９】
前記動作評価手段は、前記回転動作装置の回転数毎に設定されたＡＥセンサの値であるＡＥ規格値に基づいて、前記回転動作装置の動作を評価する、請求項８に記載の回転動作装置の動作評価装置。
【請求項１０】
前記回転動作装置は、動圧軸受を有している、請求項６から９のいずれかに記載の回転動作装置の動作評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転動作装置の動作評価方法および動作評価装置、特に、振動測定に基づく回転動作装置の動作評価方法および動作評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
評価対象物の振動を計測し、発生頻度、振幅、周波数成分などを解析し、評価対象物の形状機能を損なうこと無しに欠陥の存在を評価し、品質分析などの判定を行う技術がある。
一例として、アコースティックエミッション（以下、ＡＥという。）センサを用いた技術が知られている。ＡＥとは、固体が変形あるいは破壊される際に、固体がそれまで蓄えていたひずみエネルギーを解放する結果として発生する弾性波として知られている。また、広義には、小さな摩擦や衝突などに起因する固体の高周波微少振動も含んでいる。
【０００３】
特許文献１には、モータの備える軸受の摩擦による振動をＡＥセンサにより測定し、軸受の動作評価を行う動作評価装置が公開されている。この動作評価装置では、モータを定格回転数にて回転させ、ＡＥセンサの測定値を所定の規格値と比較することにより評価を行っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３０７０８１号公報  （第２頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、評価対象物が軸受、回転機あるいは回転機を用いた装置など回転動作を伴う回転動作装置である場合、回転動作装置が主に使用される動作回転数だけで評価を行うのではなく、低速回転から高速回転までの幅広い回転数において漏れなく評価を行うことが望まれる。具体的には、ハードディスク駆動装置の場合、通常ある一定の動作回転数で動作されるが、起動・停止を繰り返すため、起動時から動作回転時までのすべての回転数において評価を行うことが求められる。
【０００６】
しかし、上記従来技術においては、定格回転数における評価を基本としており、幅広い回転数において評価を行うには手間がかかり、漏れなく評価を行うことは困難である。
また、このことは、ＡＥセンサを用いた評価に限らず、振動を測定し回転動作装置の動作評価を行う動作評価装置一般についても当てはまる。
【０００７】
そこで、本発明では、振動の計測に基づいて、幅広い回転数において漏れなく回転動作装置の動作を評価する動作評価方法および動作評価装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる回転動作装置の動作評価方法は、振動測定ステップと、動作評価ステップとを備えている。振動測定ステップは、惰性回転された回転動作装置の振動を測定する。動作評価ステップは、測定された振動に基づいて、回転動作装置の動作を評価する。ここで、回転動作装置とは、軸受、軸受を備える回転機および回転機を備える装置など回転動作を伴う装置である。
【０００９】
この動作評価方法では、惰性回転開始の回転数から停止までの幅広い回転数において漏れなく振動の計測に基づく評価を行うことができる。
請求項２にかかる回転動作装置の動作評価方法は、請求項１に記載の回転動作装置の動作評価方法であって、回転動作装置の回転数を計測する回転数計測ステップをさらに備えている。また、動作評価ステップは、測定された振動と計測された回転数とに基づいて、回転動作装置の動作を評価する。
【００１０】
この動作評価方法では、回転動作装置の回転数とその回転数における振動とからより詳細に回転動作装置の動作を評価することができる。
請求項３にかかる回転動作装置の動作評価方法は、請求項１または２に記載の回転動作装置の動作評価方法であって、振動は、アコースティックエミッション（ＡＥ）センサにより測定される。
【００１１】
この動作評価方法では、回転数を減少させながら惰性回転する回転動作装置の振動を測定する。そのため、回転動作装置の駆動に際して発生するスイッチングノイズ等の電気的なノイズがＡＥセンサの測定に与える影響を考慮する必要がなく、ＡＥセンサを用いて精度よく動作評価を行うことができる。
請求項４にかかる回転動作装置の動作評価方法は、請求項３に記載の回転動作装置の動作評価方法であって、動作評価ステップは、回転動作装置の回転数毎に設定されたＡＥセンサの値であるＡＥ規格値に基づいて、回転動作装置の動作を評価する。
【００１２】
この動作評価方法では、ＡＥ規格値が回転数毎に設定されており、ＡＥセンサの測定値が回転数に依存する場合であっても、各回転数における回転動作装置の動作評価を正確に行うことができる。
請求項５にかかる回転動作装置の動作評価方法は、請求項１から４のいずれかに記載の回転動作装置の動作評価方法であって、回転動作装置は、動圧軸受を有している。
【００１３】
この動作評価方法では、動圧軸受を有している回転動作装置の動作評価を行う。動圧軸受では、回転中の擦れが軸受の性能に影響を与える。この擦れから生じる回転動作装置の振動を測定し、動作評価を行う。
請求項６にかかる回転動作装置の動作評価装置は、振動測定手段と、動作評価手段とを備えている。振動測定手段は、惰性回転された回転動作装置の振動を測定する。動作評価手段は、測定された振動に基づいて、回転動作装置の動作を評価する。ここで、回転動作装置とは、軸受、軸受を備える回転機および回転機を備える装置など回転動作を伴う装置である。
【００１４】
この動作評価装置では、惰性回転開始の回転数から停止までの幅広い回転数において漏れなく振動の計測に基づく評価を行うことができる。
請求項７にかかる回転動作装置の動作評価装置は、請求項６に記載の回転動作装置の動作評価装置であって、回転動作装置の回転数を計測する回転数計測手段をさらに備えている。また、動作評価手段は、測定された振動と計測された回転数とに基づいて、回転動作装置の動作を評価する。
【００１５】
この動作評価装置では、回転動作装置の回転数とその回転数における振動とからより詳細に回転動作装置の動作を評価することができる。
請求項８にかかる回転動作装置の動作評価装置は、請求項６または７に記載の回転動作装置の動作評価装置であって、振動測定手段は、アコースティックエミッション（ＡＥ）センサである。
【００１６】
この動作評価装置では、回転数を減少させながら惰性回転する回転動作装置の振動を測定する。そのため、回転動作装置の駆動に際して発生するスイッチングノイズ等の電気的なノイズがＡＥセンサの測定に与える影響を考慮する必要がなく、ＡＥセンサを用いて精度よく動作評価を行うことができる。
請求項９にかかる回転動作装置の動作評価装置は、請求項８に記載の回転動作装置の動作評価装置であって、動作評価手段は、回転動作装置の回転数毎に設定されたＡＥセンサの値であるＡＥ規格値に基づいて、回転動作装置の動作を評価する。
【００１７】
この動作評価装置では、ＡＥ規格値が回転数毎に設定されており、ＡＥセンサの測定値が回転数に依存する場合であっても、各回転数における回転動作装置の動作評価を正確に行うことができる。
請求項１０にかかる回転動作装置の動作評価装置は、請求項６から９のいずれかに記載の回転動作装置の動作評価装置であって、回転動作装置は、動圧軸受を有している。
【００１８】
この動作評価装置では、動圧軸受を有している回転動作装置の動作評価を行う。動圧軸受では、回転中の擦れが軸受の性能に影響を与える。この擦れから生じる回転動作装置の振動を測定し、動作評価を行う。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［動作評価装置１の構成］
本発明の実施形態としての動作評価装置１を図１に示す。動作評価装置１はモータ２の品質分析など動作評価を行うための装置である。
動作評価装置１は、アコースティックエミッション（以下、ＡＥという）センサ１１と、信号処理部１２と、回転数計測部１３と、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）１４とから構成されている。
【００２０】
ＡＥセンサ１１は、モータ２の軸受近傍にスプリングなどにより押し当てられて設置されている。これにより、ＡＥセンサ１１は、モータ２が回転する際、軸受の擦れなどを原因として発生する微少振動を検出する。
信号処理部１２は、アンプ１２１と、ディスクリミネータ１２２とから構成されている。アンプ１２１は、ＡＥセンサ１１の測定信号（以下、ＡＥ測定信号という）を処理に必要なレベルにまで増幅したり、機械的振動を原因として発生する周波数成分などＡＥ測定信号の処理に不要な周波数成分をあらかじめ除去する。例えば、アンプ１２１は、ＡＥ測定信号を４０ｄＢ増幅し、５０ＫＨｚ以下の周波数成分を除去している。ディスクリミネータ１２２は、ＡＥ測定信号を処理に必要なパルス信号に変換する。また、フィルタリング、増幅、包絡線検波などの処理を行い、パソコン１４に出力する。これにより、ＡＥ測定信号として得られる衝撃的な波形を解析し易い周波数成分の信号（例えば、低周波成分の信号）に変換し、ＡＥ測定信号の特性（衝撃的な波形の数、大きさ、周期など）を知ることができる。また、ＡＥ測定信号の周波数解析、波形形状解析により、さらに詳細なＡＥ測定信号の特性を知ることができ、モータ２の動作評価に役立てることもできる。
【００２１】
回転数計測部１３は、駆動回路１３１と、Ｆ／Ｖ変換回路１３２とから構成されている。駆動回路１３１は、パソコン１４からの命令を受けて、モータ２を駆動開始・終了させる。また、駆動回路１３１は、モータ２の回転速度を検出しているＩＣなどの出力パルスを取得する。Ｆ／Ｖ変換回路１３２は、駆動回路１３１が取得した出力パルスをそのパルス周波数に応じて電圧に変換し、パソコン１４に出力する。すなわち、回転数計測部１３は、モータ２の回転数に応じた電圧値をパソコン１４に出力する。
【００２２】
パソコン１４は、内蔵するアプリケーションにより、回転数計測部１３を通じてモータ２を駆動開始・終了させる。また、信号処理部１２および回転数計測部１３から取得した信号に基づいて、モータ２の動作評価を行う。
［動作評価装置１による動作評価方法］
（１）
図２を用いて、動作評価装置１によるモータ２の動作評価方法について説明する。
【００２３】
パソコン１４は、内蔵するアプリケーションにより、回転数計測部１３を通じてモータ２を駆動開始させる（ステップＳ３０１）。パソコン１４は、回転数計測部１３から取得した電圧値に基づいて、モータ２の回転数の計測および記録を開始し（ステップＳ３０２）、モータ２の回転数が、所定の測定開始回転数に達したか否かを判断する（ステップＳ３０３）。ここで、測定開始回転数は、例えば、モータ２の通常使用時の回転数あるいは最大回転数などに基づいて決められている。モータ２の回転数が所定の測定開始回転数に達すると、パソコン１４は、信号処理部１２により処理されたＡＥ測定信号の記録を開始する（ステップＳ３０４）。さらに、パソコン１４は、回転数計測部１３を通じてモータ２を駆動終了させ、モータ２を惰性回転させる（ステップＳ３０５）。パソコン１４は、モータ２の回転数が所定の測定終了回転数に達したか否かを判断する（ステップＳ３０６）。ここで、測定終了回転数に達した場合とは、例えば、モータ２の回転が停止した場合であってもよい。モータ２の回転数が所定の測定終了回転数に達した場合、パソコン１４は、信号処理部１２により処理されたＡＥ測定信号の記録を終了するとともに、モータ２の回転数の計測および記録を終了する（ステップＳ３０７）。パソコン１４は、記録したＡＥ測定信号およびモータ２の回転数のデータを解析し、モータ２の動作評価を行う（ステップＳ３０８）。なお、モータ２の動作評価方法は、図２に示すフローチャートに限定されるものではない。例えば、ステップＳ３０４とステップＳ３０５との順序を入れ替えるなど、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００２４】
（２）
ここで、ステップＳ３０８のデータ解析について説明する。
パソコン１４が記録したＡＥ測定信号およびモータ２の回転数のデータは、時系列に処理され、回転数に対するＡＥ測定信号の関係が導出される。
パソコン１４には、それぞれの回転数に対して、あらかじめＡＥ測定信号の規格値（以下、ＡＥ規格値という）が設定されており、このＡＥ規格値とＡＥ測定信号との大きさ、あるいはＡＥ測定信号がＡＥ規格値を超える回数などを基準として、モータ２の動作評価が行われる。
【００２５】
さらに、ＡＥ測定信号の最大値、測定時間中の積分値なども動作評価の基準としてもよい。
［アプリケーションの表示画面５］
パソコン１４にて内蔵するアプリケーションの表示画面５を図３に示す。
表示画面５は、測定信号表示部５０と、測定結果表示部５１と、操作部５２とから構成されている。
【００２６】
測定信号表示部５０は、時系列に処理された回転数に対するＡＥ測定信号の関係を、縦軸５０１をＡＥ測定信号の電圧値、横軸５０２をモータ２の回転数としてグラフ表示している。また、測定信号表示部５０は、それぞれの回転数に対して、あらかじめ設定された２つのＡＥ規格値である故障ＡＥ規格値５０３と注意ＡＥ規格値５０４とを表示している。パソコン１４は、それぞれの回転数に対するＡＥ測定信号が故障ＡＥ規格値５０３を超えた場合、モータ２に不具合があると判定する。また、パソコン１４は、それぞれの回転数に対するＡＥ測定信号が注意ＡＥ規格値５０４を超えた場合、その超えた回数によりモータ２に不具合があると判定する。
【００２７】
測定結果表示部５１は、駆動時ＡＥピーク表示部５１１と、惰性時ＡＥピーク表示部５１２と、ＡＥ総和部５１３と、注意カウント部５１４とを備えている。駆動時ＡＥピーク表示部５１１は、モータ２が駆動回転中のＡＥ測定信号のピーク値を表示し、モータ２が回転していることをモニタするために用いられる。惰性時ＡＥピーク表示部５１２は、モータ２が惰性回転中のＡＥ測定信号のピーク値を表示する。ＡＥ総和部５１３は、モータ２が惰性回転中のＡＥ測定信号の積分値を表示する。注意カウント部５１４は、ＡＥ測定信号が注意ＡＥ規格値５０４を超えた回数を表示する。
【００２８】
操作部５２は、モータ２の動作評価の開始・終了の指示あるいは動作評価にかかる設定などを行う。動作評価にかかる設定とは、例えば、測定開始回転数、測定終了回転数あるいはデータサンプリングの周波数などの設定である。
［動作評価装置１の効果］
（１）
動作評価装置１では、モータ２の惰性回転中にＡＥセンサ１１を用いた振動の測定を行うことにより、測定開始回転数から測定終了回転数までの幅広い回転数において漏れなくモータ２の動作評価を行うことができる。
【００２９】
（２）
動作評価装置１では、モータ２の惰性回転中にＡＥセンサ１１を用いた振動の測定を行うことにより、モータ２の駆動に際して発生するスイッチングノイズ等の電気的なノイズがＡＥセンサ１１の測定に与える影響を考慮する必要なしに、ＡＥセンサ１１を用いて精度よくモータ２の動作評価を行うことができる。
【００３０】
（３）
動作評価装置１では、２つのＡＥ規格値を回転数毎に設定し、モータ２の動作評価を行うため、すべての回転数に対して一定の規格値で動作評価する場合に比べて正確な動作評価を行うことができる。
［その他の実施形態］
（１）
上記実施形態においては、動作評価装置１を用いてモータ２の動作評価を行うと記載した。ここで、動作評価装置１の評価対象物は、モータ２に限定されず、例えば、軸受やモータ２を備えるハードディスク駆動装置などであってもよい。
【００３１】
また一般的に、評価対象物が備える軸受が動圧軸受である場合には、回転中の擦れが軸受の性能に影響を与えるためＡＥセンサ１１による微少振動の測定が品質分析などに有効である。このため、ＡＥセンサ１１を用いて精度よく動作評価を行うことができる動作評価装置１は、評価対象物が備える軸受が動圧軸受である場合に特に有効であるといえる。
【００３２】
（２）
上記実施形態においては、回転数計測部１３を備え、惰性回転するモータ２の回転数を計測すると記載した。ここで、動作評価装置１が回転数計測部１３を備えず、惰性回転するモータ２の回転数の時間変化をあらかじめ記憶しておき、記憶した回転数の時間変化と、時系列に測定されたＡＥ測定信号とから、回転数とＡＥ測定信号との関係を求め、簡易な動作評価を行うことも可能である。
【００３３】
（３）
上記実施形態においては、ＡＥセンサ１１を備え、惰性回転するモータ２の微少振動を測定すると記載した。ここで、動作評価装置１は、動作評価の内容によっては、例えば、加速度センサなど振動を計測するその他のセンサを備えるものであってもよい。
【００３４】
（４）
上記実施形態においては、ＡＥ規格値は、モータ２の回転数毎に設定された規格値とした。ここで、ＡＥ規格値は、すべての回転数に対して一定の規格値を用いてもよい。これにより、動作評価の精度は劣るが、パソコン１４のメモリを有効に使用することができ、簡易な動作評価を行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１にかかる発明では、惰性回転開始の回転数から停止までの幅広い回転数において漏れなく振動の計測に基づく評価を行うことができる。
請求項２にかかる発明では、回転動作装置の回転数とその回転数における振動とからより詳細に回転動作装置の動作を評価することができる。
【００３６】
請求項３にかかる発明では、回転数を減少させながら惰性回転する回転動作装置の振動を測定する。そのため、回転動作装置の駆動に際して発生するスイッチングノイズ等の電気的なノイズがＡＥセンサの測定に与える影響を考慮する必要がなく、ＡＥセンサを用いて精度よく動作評価を行うことができる。
請求項４にかかる発明では、ＡＥ規格値が回転数毎に設定されており、ＡＥセンサの測定値が回転数に依存する場合であっても、各回転数における回転動作装置の動作評価を正確に行うことができる。
【００３７】
請求項５にかかる発明では、動圧軸受を有している回転動作装置の動作評価を行う。動圧軸受では、回転中の擦れが軸受の性能に影響を与える。この擦れから生じる回転動作装置の振動を測定し、動作評価を行う。
請求項６にかかる発明では、惰性回転開始の回転数から停止までの幅広い回転数において漏れなく振動の計測に基づく評価を行うことができる。
【００３８】
請求項７にかかる発明では、回転動作装置の回転数とその回転数における振動とからより詳細に回転動作装置の動作を評価することができる。
請求項８にかかる発明では、回転数を減少させながら惰性回転する回転動作装置の振動を測定する。そのため、回転動作装置の駆動に際して発生するスイッチングノイズ等の電気的なノイズがＡＥセンサの測定に与える影響を考慮する必要がなく、ＡＥセンサを用いて精度よく動作評価を行うことができる。
【００３９】
請求項９にかかる発明では、ＡＥ規格値が回転数毎に設定されており、ＡＥセンサの測定値が回転数に依存する場合であっても、各回転数における回転動作装置の動作評価を正確に行うことができる。
請求項１０にかかる発明では、動圧軸受を有している回転動作装置の動作評価を行う。動圧軸受では、回転中の擦れが軸受の性能に影響を与える。この擦れから生じる回転動作装置の振動を測定し、動作評価を行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としての動作評価装置１の概略構成図。
【図２】動作評価装置１の動作評価方法を説明するフローチャート。
【図３】パソコン１４の表示画面５。
【符号の説明】
１    動作評価装置
２    モータ
１１    ＡＥセンサ
１２    信号処理部
１３    回転数計測部
１４    パソコン
５０３    故障ＡＥ規格値
５０４    注意ＡＥ規格値
【図１】
2004150974.tif 000003
【図２】
2004150974.tif 000004
【図３】
2004150974.tif 000005