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公開番号2025132796
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024030589
出願日2024-02-29
発明の名称歯車装置の支持構造の診断装置及び診断方法
出願人川崎重工業株式会社
代理人弁理士法人有古特許事務所
主分類G01M 99/00 20110101AFI20250903BHJP(測定;試験)
要約【課題】歯車装置の支持構造の診断装置等を提供する。
【解決手段】歯車装置の支持構造の診断装置は、歯車装置を支持する支持構造の振動を検出する第1センサと、前記第1センサの検出結果を処理する処理回路とを備え、前記処理回路は、同じ噛み合い周波数での第1振動データ及び第2振動データとの差異を算出することと、前記差異に基づき、前記支持構造の状態診断を行うこととを実行し、前記第1振動データは、前記支持構造が正常状態である第1期間の噛み合い周波数での前記支持構造の振動を示すデータであり、前記第2振動データは、前記第1期間よりも後の第2期間における前記第1センサの検出結果から処理された、噛み合い周波数での前記支持構造の振動を示すデータであり、噛み合い周波数は、前記歯車装置に含まれる歯車の複数の歯が係合対象と噛み合う周波数である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
歯車装置の支持構造の診断装置であって、
歯車装置を支持する支持構造の振動を検出する第１センサと、
前記第１センサの検出結果を処理する処理回路とを備え、
前記処理回路は、
同じ噛み合い周波数での第１振動データ及び第２振動データとの差異を算出することと、
前記差異に基づき、前記支持構造の状態診断を行うこととを実行し、
前記第１振動データは、前記支持構造が正常状態である第１期間の噛み合い周波数での前記支持構造の振動を示すデータであり、
前記第２振動データは、前記第１期間よりも後の第２期間における前記第１センサの検出結果から処理された、噛み合い周波数での前記支持構造の振動を示すデータであり、
噛み合い周波数は、前記歯車装置に含まれる歯車の複数の歯が係合対象と噛み合う周波数である、
診断装置。
続きを表示（約 2,800 文字）【請求項２】
噛み合い周波数は、前記歯車装置の前記歯車の複数の回転速度に基づいた複数の噛み合い周波数を含み、
前記第１振動データは、複数の前記噛み合い周波数それぞれでの前記支持構造の振動を示す複数のデータであり、
前記第２振動データは、前記第１センサの検出結果から、複数の前記噛み合い周波数それぞれでの前記支持構造の振動を示す複数のデータであり、
前記処理回路は、
噛み合い周波数が互いに同じである前記第１振動データと前記第２振動データとの差異を、複数の噛み合い周波数について算出することと、
複数の噛み合い周波数についての複数の前記差異に基づき、前記状態診断をすることと、を実行する、
請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記処理回路は、前記複数の差異が形成するピークの周波数範囲と、前記複数の差異が形成するピークの数量と、前記複数の差異が形成するピークでの振動強度の大きさとのうちの１つ以上に基づき、前記状態診断をする
請求項２に記載の診断装置。
【請求項４】
前記歯車装置に配置され且つ前記歯車装置の振動を検出する第２センサをさらに備え、
前記処理回路は、
同じ噛み合い周波数での前記第１振動データと第３振動データとの間の振動強度の比率である第１振動倍率を算出することと、
同じ噛み合い周波数での前記第２振動データと第４振動データとの間の振動強度の比率である第２振動倍率を算出することとをさらに実行し、
前記処理回路は、前記第１振動倍率と前記第２振動倍率との差異である振動倍率差異に基づき、前記状態診断を実行し、
前記第３振動データは、前記第１期間における、噛み合い周波数での前記歯車装置の振動を示すデータであり、
前記第４振動データは、前記第２期間における、前記第２センサの検出結果から処理された、噛み合い周波数での前記歯車装置の振動を示すデータである、
請求項１に記載の診断装置。
【請求項５】
前記歯車装置に配置され且つ前記歯車装置の振動を検出する第２センサをさらに備え、
前記処理回路は、
噛み合い周波数が互いに同じである前記第１振動データと第３振動データとの間の振動強度の比率である第１振動倍率を、複数の噛み合い周波数について算出することと、
前記第２センサの検出結果から処理された、噛み合い周波数が互いに同じである前記第２振動データと第４振動データとの間の振動強度の比率である第２振動倍率を、複数の噛み合い周波数について算出することとをさらに実行し、
前記処理回路は、噛み合い周波数が互いに同じである前記第１振動倍率と前記第２振動倍率との差異である振動倍率差異を、複数の噛み合い周波数について算出し、複数の前記振動倍率差異に基づき、前記状態診断をすることと、を実行し、
前記第３振動データは、前記歯車装置の前記歯車の複数の回転速度に基づいた複数の噛み合い周波数それぞれでの前記歯車装置の振動を示す複数のデータであり、
前記第４振動データは、前記歯車装置の前記歯車の複数の回転速度に基づいた複数の噛み合い周波数それぞれでの前記歯車装置の振動を示す複数のデータである、
請求項２に記載の診断装置。
【請求項６】
前記処理回路は、前記複数の振動倍率差異が形成するピークの周波数範囲と、前記複数の振動倍率差異が形成するピークの数量と、前記複数の振動倍率差異が形成するピークでの振動倍率の大きさとのうちの１つ以上に基づき、前記状態診断をする
請求項５に記載の診断装置。
【請求項７】
前記第１センサは、１つの検出軸の方向、又は、互いに交差する２つの以上の検出軸の方向の振動を検出し、
前記第２センサは、１つの検出軸の方向、又は、互いに交差する２つの以上の検出軸の方向の振動を検出し、
前記処理回路は、前記第１センサの前記検出軸と前記第２センサの前記検出軸との複数の組み合わせに対応する複数の前記振動倍率差異を検出し、前記複数の振動倍率差異に基づき、前記状態診断をする
請求項４に記載の診断装置。
【請求項８】
前記第１センサと、前記歯車装置に配置され且つ前記歯車装置の振動を検出する第２センサとのうちの少なくとも前記第１センサと接続され、接続されたセンサから検出結果を取得するセンサ処理回路と、
前記処理回路の機能のうちの少なくとも一部の機能を有し、前記第１センサ及び前記センサ処理回路から遠隔に配置される遠隔処理回路と、
前記センサ処理回路を通信網にデータ通信可能に接続する第１通信器と、
前記遠隔処理回路を前記通信網にデータ通信可能に接続する第２通信器とをさらに備え、
前記センサ処理回路は、前記処理回路の機能のうちの前記遠隔処理回路が有する機能を除く機能を有し、前記支持構造の前記状態診断に使用する情報を、前記通信網を介して前記遠隔処理回路に送信し、
前記遠隔処理回路は、前記センサ処理回路から受け取った情報を用いて、前記支持構造の前記状態診断をする
請求項１に記載の診断装置。
【請求項９】
複数の歯車装置それぞれを支持する複数の支持構造それぞれの振動を検出する複数の第１センサと、
前記複数の第１センサと、前記複数の歯車装置に配置され且つ前記複数の歯車装置それぞれの振動を検出する複数の第２センサとのうちの少なくとも前記複数の第１センサそれぞれと接続され、接続されたセンサから検出結果を取得する複数の前記センサ処理回路と、
前記複数のセンサ処理回路それぞれを前記通信網にデータ通信可能に接続する複数の前記第１通信器とを備え、
前記遠隔処理回路は、前記複数のセンサ処理回路から受け取った情報を用いて、前記複数の支持構造の前記状態診断をする
請求項８に記載の診断装置。
【請求項１０】
歯車装置の支持構造の診断方法であって、
同じ噛み合い周波数での第１振動データ及び第２振動データとの差異を算出することと、
前記差異に基づき、前記支持構造の状態診断を行うこととを実行し、
前記第１振動データは、第１期間における噛み合い周波数での、歯車装置を支持する支持構造の振動を示すデータであり、
前記第２振動データは、前記第１期間よりも後の第２期間における噛み合い周波数での前記支持構造の振動を示すデータであり、
噛み合い周波数は、前記歯車装置に含まれる歯車の複数の歯が係合対象と噛み合う周波数である
診断方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、歯車装置の支持構造の診断装置及び診断方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、鉄道車両の台車を構成する歯車装置の軸受の状態を検知する装置を開示する。当該装置は、鉄道車両の実走行前に測定された軸受の振動に係るパラメータを含む情報に基づいて、軸受の損傷の実態を検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－１１１１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置は、歯車装置の状態の異常を検知する。しかしながら、歯車装置を支持する支持構造は、様々な荷重及び振動を受けることがあるため、支持構造の状態にも異常が発生する場合がある。
【０００５】
そこで本開示の一態様は、歯車装置の支持構造の診断装置及び診断方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本開示の一態様に係る歯車装置の支持構造の診断装置は、歯車装置の支持構造の診断装置であって、歯車装置を支持する支持構造の振動を検出する第１センサと、前記第１センサの検出結果を処理する処理回路とを備え、前記処理回路は、同じ噛み合い周波数での第１振動データ及び第２振動データとの差異を算出することと、前記差異に基づき、前記支持構造の状態診断を行うこととを実行し、前記第１振動データは、前記支持構造が正常状態である第１期間の噛み合い周波数での前記支持構造の振動を示すデータであり、前記第２振動データは、前記第１期間よりも後の第２期間における前記第１センサの検出結果から処理された、噛み合い周波数での前記支持構造の振動を示すデータであり、噛み合い周波数は、前記歯車装置に含まれる歯車の複数の歯が係合対象と噛み合う周波数である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、実施の形態に係る診断システムの構成の一例を示す図である。
図２は、実施の形態に係る診断装置の動作の一例を示すフローチャートである。
図３は、図２のフローチャートのステップＳ２の詳細を示すフローチャートである。
図４は、第１データ及び第２データについての第１センサの時間期間の検出信号の周波数解析結果の一例を示す図である。
図５は、第１データ及び第２データについての第２センサの時間期間の検出信号の周波数解析結果の一例を示す図である。
図６は、図２のフローチャートのステップＳ６の詳細を示すフローチャートである。
図７は、１つの噛み合い周波数における振動伝達倍率の差異の時系列データの一例を示す図である。
図８は、変形例１に係る診断システムの構成の一例を示す図である。
図９は、変形例１に係る診断装置の動作の一例を示すフローチャートである。
図１０は、図９のフローチャートのステップＳ２Ａの詳細を示すフローチャートである。
図１１は、図９のフローチャートのステップＳ６Ａの詳細を示すフローチャートである。
図１２は、変形例２に係る診断システムの構成の一例を示す図である。
図１３は、診断システムの適用例を示す正面図である。
図１４は、診断システムの適用例を示す側面図である。
図１５は、診断システムの適用例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下において、本開示の例示的な実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。本明細書及び請求項では、「装置」とは、１つの装置を意味し得るだけでなく、複数の装置を含むシステムも意味し得る。
【０００９】
図１を参照しつつ、例示的な実施の形態に係る診断システム１００を説明する。図１は、実施の形態に係る診断システム１００の構成の一例を示す図である。診断システム１００は、診断装置３０と、歯車装置１０を支持する支持構造２０の振動を検出する第１センサ４０とを含む。限定されないが、本実施の形態では、診断システム１００は、歯車装置１０の振動を検出する第２センサ５０をさらに含む。
【００１０】
歯車装置１０は、駆動源Ｄの駆動力を駆動対象Ｔに伝達する。図１では、歯車装置１０の内部が示される。歯車装置１０は、複数の歯車１１を含み、複数の歯車１１のうちの少なくとも２つがギヤ係合する。限定されないが、本実施の形態では、歯車装置１０は、それぞれに１つ以上の歯車１１が取り付けられた２つの軸１２及び１３と、筐体１４とを含む。筐体１４は、複数の歯車１１と、軸１２及び１３とを収容する。第１軸１２の歯車１１と、第２軸１３の歯車１１とは、直接的にギヤ係合するが、他の歯車１１を介して間接的にギヤ係合してもよい。例えば、第１軸１２は、駆動力を伝達可能に駆動源Ｄと接続され、第２軸１３は、駆動力を伝達可能に駆動対象Ｔと接続される。
（【００１１】以降は省略されています）

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