delta-ANALYSER
トランスミッション・エンジン
早期異常検出システム

オートマックス株式会社
REILHOFER KG
お問い合わせ: 03-3960-9001（オートマックス）

Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 1

はじめに

delta-ANALYSERは、トランスミッションやエンジンの長時間にわたる耐久試験を行う目的で開発されたシステムです。トランスミッションであればまず、入力から出力までの構造パラメータを入力して、ミッション構造の作図を行います。そして加速度ピックアップを取り付けた供試体を試験ベンチに取り付けて、試験を開始します。そのまま長時間にわたり連続して試験を続けることにより、試験の開始からの一定時間経過後の回転機械構造物としての変化量を追跡することにより、 各部位に発生した異常を検出します。

delta-ANALYSERはミラー構成のハードディスクをもつコンピュータと、高速の周波数分析器で構成されています。周波数分析器では加速度ピックアップで検出をした振動信号の次数比分析を行い、長時間にわたる分析データを蓄積します。回転機械内部の構造変化の総量は、次数比分析データからライルホーファー社が開発した「Trend Index」と呼ぶデータに指標化されて、 構造物内部での異常の成長度合いを評価します。



パワートレイン系の回転機械は、内部に発生した異常が成長して全損に至る前にある特徴的な傾向が「Trend Index」に現れます。delta-ANALYSERはその特徴抽出を的確に行うことにより全損にいたる前に検知を行い、試験ベンチに信号を送ってベンチを停止させる（寸止めする）ことが可能です。



長時間にわたる試験中でも試験終了後でも、機械内部のどの部位が時間の経過とともに欠損して、さらにどのように成長したかの履歴を 観測することが可能であり、試験中に供試体を分解して、内部の様子を観るような必要はありません。このような機能により、耐久試験の生産性を飛躍的に向上させることが可能です。
Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 2

歯車破損、ピッチッング…

ベアリングのピッチング…

可能な限り早期に異常を検出

Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 3

検出システム
delta-ANALYSERは、計測システムと、収集されたデータを視覚化し、保存し、処理するPCによって構成されています。

Speed Boxdelta-ANALYZER本体
回転信号

計測システムは、計測された信号（構造体伝達ノイズ、回転速度、その他のアナログおよびデジタル入力データ）を記録します

振動センサー

TF

GEAR
BOX

INPUT MOTOR

モニタリングと視覚化を受け持つPCは、ヒューマン・マシン・インターフェースとして働きます。
これは計測装置の起動、停止、調整に用いられます。モニタリングが行われている間は、計測されたデータが表示され、保存され、アラーム閾値と比較されています。

TM
under the test

OUTPUT MOTOR

Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

TF

delta-ANALYZER SystemTF

OUTPUT MOTOR

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 4

Structure-Born Sound Signal
歯車の噛合やその他の回転部品によって機械内部で発生するノイズは、シャフトやベアリングを通じて、構造体伝達ノイズとしてセンサーに伝わります。この構造体伝達ノイズを記録するため、圧電センサーを供試体に直接取り付けます。また、対応する回転速度は誘導センサーまたは光学センサーによって計測され、これらのセンサーがマーカーごとにパルスをdelta-ANALYSERへ送信します。
S

凡例
S振動センサー☆

振動源
構造体伝達ノイズの伝達経路
Structure-Borne-Noise

空気伝搬ノイズに伝搬経路
Air-Borne-Noise

Structure-Borne-Noise
構造伝達騒音：構造体表面が振動することで周りの空間に音を放射する現象
Air-Borne-Noise
空気伝搬騒音：空洞共鳴と流体騒音に分類される

ノイズ伝搬の概略図
Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 5次数解析アプリケーション例

回転検出器

回転検出器

振動センサーdelta-ANALYSERAutomax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

振動センサーdelta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 6周波数解析  次数解析
DSPtttt

回転パルスに同期(Sinus wave, rotation, …)

一定間隔のデータサンプリング 高速回転時、高周波に追随できない懸念あり

Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 7

振幅変調: サイドバンド
FFT

時系列信号 (生波形)

スペクトラム

搬送波 Carrier wave TT

TT
振幅変調波 Modulation wave TM

fT = 1/TT

TM
f(t) = sin(ω1⋅t) ⋅ sin(ω2⋅t)
1/TM

スペクトラム: キャリア周波数 = ギヤの噛み合い次数
サイドバンド: 変調周波数 = 歯車の損傷によるシャフトのダメージ

Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSERエンジン・トランスミション 早期異常検出システム

1/TM

fT = 1/TT

Page 8

測定プロセス

上下限値

比較

基準値

（>, =, <）偏差

実測値

モニタリングフェーズ

学習フェーズ

測定Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 9Trend Index
AdA
ff
上下限値

凡例：
A－振幅

偏差

比較

dA－偏差

（>, =, <）f－周波数

Σ |dA|

A

t－時間

Alarm
tf
Trend Index

測定値
Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 10

On-Line Real-Time Spectrum Analysis vs. Sum of Energy

Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 11次数計算ツール

Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 12

On-Line Real-Time Spectrum Analysis

Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 13

破損例1: 試験体の次数計算

左側
出力軸リングギヤ(39歯)出力軸次数 = 8/39 =0.205

ディファレン
シャルギヤ

右側
出力軸ギヤ噛合い次数 = 8Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

入力軸

ピニオンギヤ(8歯)入力軸次数 = 1

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 14

破損例1 : ピニオンギヤ破損
1000

Alarm

800
700
600
500
400

Trend-Index

300
200
100
00500

1000

1500

2000

2500
3000
Analysis no.

3500

4000

4500

時間ギヤの噛合い次数

振幅の偏差量Trendindex

全周波数の合計偏差900Side bands

時間

ピニオンギヤの破損
偏差スペクトルのウオータフォール表示次数

Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 15

破損例2 : ピニオンギヤのピッチング
全周波数の合計偏差

Alarm

Trend-Index

振幅の偏差量時間

時間

ピニオンギヤのピッチング

偏差スペクトルのウオータフォール表示次数

Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 16

破損例3 : ピードルベアリングのピッチング

Modulation Signal
Trend-Index
時間

振幅の偏差量全周波数の合計偏差Alarm

偏差スペクトルのウオータフォール表示
時間

ピッチング

次数

Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 17耐久試験の経済性
714時間、66,928kmの耐久試験を終え、供試体は完全に破壊されました。1リッターで10kmのガソリンを消費するエンジン、ガソリン単価1リッター150円でコストを計算すると以下のようになります。
人件費15,000円/1時間 x 714時間 = 10,710,000円

燃料費66928km x 1L / 10km x 150円 = 1,003,920円
200,000円

試作品コスト11,913,920円

合 計

もし損傷が早期に発見出来れば、損傷した部品を交換してテストを継続させることが可能になります。
供試体がテストの要求（100,000km耐久）を満たすことが出来、またエンジニアもより多くの情報を試験から得られ、供試体の改良に役立てることが可能になります。

Automax Co. , Ltd.
REILHOFER KG

delta-ANALYSER
エンジン・トランスミション 早期異常検出システム

Page 18