專利名稱：齒輪的壓痕檢測(cè)裝置及齒輪的壓痕檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)用于車(chē)輛的車(chē)軸及變速器等中的齒輪的壓痕的齒輪壓痕檢測(cè)裝 置及齒輪壓痕檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
公知有檢測(cè)用于機(jī)動(dòng)車(chē)等的車(chē)軸及變速器等中的齒輪的壓痕的技術(shù)(參照專利 文獻(xiàn)1)。在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的技術(shù)為，考慮帶壓痕的齒輪嚙合時(shí)的有特征振動(dòng)，判定帶壓 痕的齒輪的有無(wú)。專利文獻(xiàn)1 (日本)特開(kāi)昭58-169003號(hào)公報(bào)但是，在專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的技術(shù)中，雖然可以判別出哪一軸上具有帶壓痕的齒輪， 但是，在該軸上存在多個(gè)齒輪時(shí)，存在有無(wú)法特定究竟哪一個(gè)齒輪是帶壓痕的齒輪的問(wèn)題。 因此，在用新產(chǎn)品更換帶壓痕的齒輪時(shí)，另外需要判別帶壓痕的齒輪的有無(wú)后、再特定帶壓 痕的齒輪的工序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種技術(shù)問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的，其目的在于提供一種能特定帶壓痕的齒輪 的齒輪的壓痕檢測(cè)裝置及齒輪的壓痕檢測(cè)方法。本發(fā)明提供一種齒輪的壓痕檢測(cè)裝置，一種齒輪的壓痕檢測(cè)裝置，其在具備安裝 有齒輪的旋轉(zhuǎn)軸、和安裝有與所述齒輪嚙合而構(gòu)成齒輪組的其它齒輪的其它旋轉(zhuǎn)軸的裝置 中，檢測(cè)齒輪的壓痕的有無(wú)，其特征在于，具有振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)使所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí) 的所述裝置的振動(dòng)，輸出振動(dòng)信號(hào)；過(guò)濾處理機(jī)構(gòu)，其從利用所述振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)出的振 動(dòng)信號(hào)中、抽取對(duì)應(yīng)于所述齒輪組的固有頻率的頻帶的信號(hào)；包絡(luò)處理機(jī)構(gòu)，其對(duì)由所述過(guò) 濾處理機(jī)構(gòu)抽取的信號(hào)實(shí)施包絡(luò)處理；信號(hào)分離機(jī)構(gòu)，其從由所述包絡(luò)處理機(jī)構(gòu)實(shí)施了包 絡(luò)處理的信號(hào)中分離對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸的信號(hào)；壓痕檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其基于由所述信號(hào)分離機(jī)構(gòu) 分離出的對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸的信號(hào)，從構(gòu)成所述齒輪組的齒輪檢測(cè)帶壓痕的齒輪。另外，本發(fā)明提供一種齒輪的壓痕檢測(cè)方法，在具備安裝有齒輪的旋轉(zhuǎn)軸、安裝有 與所述齒輪嚙合而構(gòu)成齒輪組的其它齒輪的其它旋轉(zhuǎn)軸的裝置中，檢測(cè)齒輪壓痕的有無(wú)， 其特征在于，具有振動(dòng)檢測(cè)工序，其檢測(cè)使所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的所述裝置的振動(dòng)，輸出振 動(dòng)信號(hào)；過(guò)濾處理工序，其從由所述振動(dòng)檢測(cè)工序檢測(cè)出的振動(dòng)信號(hào)中、抽取對(duì)應(yīng)于所述齒 輪組的固有頻率的頻帶的信號(hào)；包絡(luò)處理工序，其對(duì)由所述過(guò)濾處理工序抽取的信號(hào)實(shí)施 包絡(luò)處理；信號(hào)分離工序，從由所述包絡(luò)處理工序?qū)嵤┝税j(luò)處理的信號(hào)中、分離對(duì)應(yīng)于各 旋轉(zhuǎn)軸的信號(hào)；壓痕檢測(cè)工序，其基于由所述信號(hào)分離工序分離的對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸的信號(hào)， 從構(gòu)成所述齒輪組的齒輪檢測(cè)帶壓痕的齒輪。根據(jù)本發(fā)明，過(guò)濾處理機(jī)構(gòu)從裝置的振動(dòng)信號(hào)中抽取對(duì)應(yīng)于齒輪組的固有頻率的 頻帶的信號(hào)。所謂齒輪組的固有頻率在構(gòu)成該齒輪組的齒輪是帶壓痕的齒輪的情況下相當(dāng) 于作為裝置最大振動(dòng)產(chǎn)生原因的沖擊聲的頻率。因此，通過(guò)抽取對(duì)應(yīng)于這種齒輪組的固有頻率的頻帶的信號(hào)，可以從構(gòu)成該齒輪組的齒輪檢測(cè)出帶壓痕的齒輪。另外，壓痕檢測(cè)裝機(jī) 構(gòu)根據(jù)對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸的信號(hào)，檢測(cè)帶壓痕的齒輪，由此，可以特定構(gòu)成該齒輪組的齒輪當(dāng) 中安裝在哪一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的齒輪是帶壓痕的齒輪。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的壓痕檢測(cè)裝置的大體結(jié)構(gòu)的圖；圖2是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的壓痕檢測(cè)裝置的控制邏輯的流程圖；圖3是用于說(shuō)明圖2的步驟S3的圖；圖4(a) 4(c)是說(shuō)明在齒輪組中有帶壓痕齒輪的情況的具體例的圖；圖5(a) 5(c)是說(shuō)明在齒輪組中沒(méi)有帶壓痕齒輪的情況的具體例的圖。符號(hào)說(shuō)明10壓痕檢測(cè)裝置11振動(dòng)檢測(cè)部12轉(zhuǎn)速檢測(cè)部13PC 部20診斷對(duì)象裝置21第一旋轉(zhuǎn)軸(旋轉(zhuǎn)軸)22第二旋轉(zhuǎn)軸(其它旋轉(zhuǎn)軸)23第三旋轉(zhuǎn)軸31第一齒輪(齒輪)32第二齒輪(其它齒輪)33第三齒輪34第四齒輪A、B齒輪組步驟S1振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)步驟S2轉(zhuǎn)速檢測(cè)機(jī)構(gòu)步驟S3過(guò)濾處理機(jī)構(gòu)
步驟S4包絡(luò)處理機(jī)構(gòu)步驟S5信號(hào)分離機(jī)構(gòu)步驟S6壓痕檢測(cè)機(jī)構(gòu)
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。(裝置構(gòu)成例)圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的壓痕檢測(cè)裝置10的大體結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的 壓痕檢測(cè)裝置10的構(gòu)成為，具備振動(dòng)檢測(cè)部11、轉(zhuǎn)速檢測(cè)部12、PC(Pars0nal Computer) 部13。該壓痕檢測(cè)裝置10是檢測(cè)診斷對(duì)象裝置20所具有的齒輪31、32、33、34中哪一個(gè)齒 輪是帶壓痕的齒輪的裝置。診斷對(duì)象裝置20是具備第一旋轉(zhuǎn)軸21、第二旋轉(zhuǎn)軸22、第三旋轉(zhuǎn)軸23的多個(gè)旋轉(zhuǎn)軸且使用齒輪31、32、33、34傳遞動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)裝置。在第一旋轉(zhuǎn)軸21上安裝有第一 齒輪31及第二齒輪32。第一齒輪31與安裝于第二旋轉(zhuǎn)軸22的第三齒輪33嚙合而構(gòu)成齒 輪組A。第二齒輪32與安裝于第三旋轉(zhuǎn)軸23上的第四齒輪34嚙合而構(gòu)成齒輪組B。S卩，在第一旋轉(zhuǎn)軸21上安裝有多個(gè)齒輪(在此是第一齒輪31及第二齒輪32)，每 個(gè)齒輪31、32與安裝于其它旋轉(zhuǎn)軸(在此是第二旋轉(zhuǎn)軸22、第三旋轉(zhuǎn)軸23)上的齒輪(在 此是第三齒輪33、第四齒輪34)嚙合而構(gòu)成多個(gè)齒輪組(在此是齒輪組A、B)。對(duì)壓痕檢測(cè)裝置10所具備的各構(gòu)成要素進(jìn)行說(shuō)明。振動(dòng)檢測(cè)部11檢測(cè)診斷對(duì)象裝置20的裝置整體的振動(dòng)，并輸出表示該振動(dòng)的振 動(dòng)信號(hào)。例如，利用配設(shè)在診斷對(duì)象裝置20的單元中央正上方的位移傳感器、速度傳感器 或加速度傳感器，檢測(cè)出并輸出表示診斷對(duì)象裝置20的位移、速度或加速度的物理量的周 期變化，即振動(dòng)的信號(hào)。轉(zhuǎn)速檢測(cè)部12檢測(cè)各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23的轉(zhuǎn)速。例如利用在第一旋轉(zhuǎn)軸21的附 近或一體安裝的轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)表示第一旋轉(zhuǎn)軸21的轉(zhuǎn)速的信號(hào)。另外，通過(guò)對(duì)檢測(cè)出的 信號(hào)乘以或除以齒輪組A的齒數(shù)比，檢測(cè)出(計(jì)算)第二旋轉(zhuǎn)軸22的轉(zhuǎn)速。另外，通過(guò)對(duì) 檢測(cè)出的信號(hào)乘以或除以齒輪組B的齒數(shù)比，檢測(cè)出(計(jì)算)第三旋轉(zhuǎn)軸23的轉(zhuǎn)速。PC部13是利用由CPU (Central Processing Unit)及其周邊裝置構(gòu)成的微型計(jì)算 機(jī)構(gòu)成的控制單元。根據(jù)以上所示的裝置結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方式的壓痕檢測(cè)裝置10，通過(guò)對(duì)由振動(dòng)檢測(cè)部 11檢測(cè)出的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，檢測(cè)出診斷對(duì)象裝置20所具有的齒輪31、32、33、34的壓痕 的有無(wú)及這些齒輪中哪一個(gè)齒輪是帶壓痕的齒輪。(壓痕檢測(cè)的控制邏輯)圖2是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的壓痕檢測(cè)的控制邏輯的流程圖。在此，說(shuō)明圖1 的各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓痕檢測(cè)裝置10進(jìn)行的壓痕檢測(cè)的控制邏輯。另外，該控制 邏輯是對(duì)每個(gè)齒輪組執(zhí)行的控制邏輯。即，對(duì)圖1的例中齒輪組A和齒輪組B分別執(zhí)行。首先，在步驟S1中，壓痕檢測(cè)裝置10檢測(cè)出振動(dòng)(S1)。在此，振動(dòng)檢測(cè)部11檢測(cè) 診斷對(duì)象裝置20的振動(dòng)，并輸出振動(dòng)信號(hào)。接著，進(jìn)入步驟S2，壓痕檢測(cè)裝置10檢測(cè)轉(zhuǎn)速(S2)。在此，轉(zhuǎn)速檢測(cè)部12檢測(cè) (計(jì)算)各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23的轉(zhuǎn)速。接著，進(jìn)入步驟S3，壓痕檢測(cè)裝置10抽取對(duì)應(yīng)于齒輪組的固有頻率的頻帶的信號(hào) (S3)。在此，PC部13從在步驟S1檢測(cè)出的振動(dòng)信號(hào)中抽取對(duì)應(yīng)于齒輪組(例如齒輪組A) 的固有頻率的頻帶的信號(hào)成分。具體內(nèi)容后述。接著，進(jìn)入步驟S4，壓痕檢測(cè)裝置10實(shí)施包絡(luò)處理(S4)。在此，PC部13對(duì)由步 驟S3抽取的信號(hào)實(shí)施包絡(luò)處理。具體的內(nèi)容后述。接著，進(jìn)入步驟S5，壓痕檢測(cè)裝置10分離對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸的信號(hào)(S5)。在此，PC 部13從在步驟4中實(shí)施了包絡(luò)處理的信號(hào)中，分離出對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23的信號(hào)成 分。具體的內(nèi)容后述。接著，進(jìn)入步驟6，壓痕檢測(cè)裝置10檢測(cè)出帶壓痕的齒輪(S6)。在此，PC部13使 用在步驟S5中對(duì)每個(gè)旋轉(zhuǎn)軸21、22、23分離的信號(hào)，檢測(cè)是否有帶壓痕齒輪及哪個(gè)齒輪是 帶壓痕的齒輪。具體的內(nèi)容后述。
按照上述圖2所示的控制邏輯，壓痕檢測(cè)裝置10通過(guò)對(duì)由振動(dòng)檢測(cè)部11檢測(cè)的 振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，檢測(cè)診斷對(duì)象裝置20所具有的齒輪31、32、33、34的壓痕的有無(wú)及這些 齒輪中哪一個(gè)齒輪是帶壓痕的齒輪。下面，對(duì)各步驟的具體內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明，首先對(duì)步驟S3 進(jìn)行說(shuō)明。(關(guān)于步驟S3)圖3是用于說(shuō)明圖2的步驟S3的圖。如上所述，在步驟S3中，壓痕檢測(cè)裝置10 從診斷對(duì)象裝置20的振動(dòng)信號(hào)中抽取對(duì)應(yīng)于齒輪組(例如齒輪組A)的固有頻率的頻帶的 信號(hào)。這是因?yàn)樵谠\斷對(duì)象裝置20的振動(dòng)信號(hào)中具有下面的特征。診斷對(duì)象裝置20的振動(dòng)(及噪音)是將如齒輪組A和齒輪組B這樣的齒輪與齒 輪的嚙合作為振動(dòng)最大的產(chǎn)生原因。即，當(dāng)齒輪與齒輪在嚙合狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，各齒輪具備的 金屬或塑料的齒斷續(xù)地嚙合。但是，在實(shí)際制作的齒輪組中，各齒輪的齒面位置因制造誤差 及裝配誤差及各種彈性變形，位于遠(yuǎn)離應(yīng)處于本來(lái)的幾何學(xué)位置的位置。這樣，一方的齒輪 (驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)的齒輪)旋轉(zhuǎn)時(shí)，與該齒輪嚙合的另一方的齒輪(被驅(qū)動(dòng)齒輪被驅(qū)動(dòng)的 齒輪)不和驅(qū)動(dòng)齒輪等速旋轉(zhuǎn)，而相對(duì)驅(qū)動(dòng)齒輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的超前滯后，這是嚙合噪音產(chǎn)生 的主要原因。另一方面，此次應(yīng)該注意的現(xiàn)象是嚙合開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生的嚙合時(shí)的沖擊聲，該沖擊 聲的頻率相當(dāng)于齒輪組的固有頻率。這樣，在該診斷對(duì)象裝置20的振動(dòng)信號(hào)中，沖擊聲頻率即對(duì)應(yīng)于包括帶壓痕的齒 輪的齒輪組的固有頻率的頻帶的信號(hào)成分顯示出高的頻率。因此，在步驟S3中，從診斷對(duì) 象裝置20的振動(dòng)信號(hào)中抽取對(duì)應(yīng)于齒輪組的固有頻率的頻帶的信號(hào)。使用圖3對(duì)齒輪組 的固有頻率的計(jì)算方法進(jìn)行說(shuō)明。圖3所示的齒輪組A的振動(dòng)模型是將構(gòu)成齒輪組A的第一齒輪31和第三齒輪33 之間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)轉(zhuǎn)換為兩齒輪31、33的嚙合作用線L上的直線運(yùn)動(dòng)，并用一個(gè)自由度 表示的振動(dòng)模型。在不考慮上述的齒面位置的誤差(下面，稱為“齒面誤差”)的情況下，齒 輪組A的振動(dòng)方程式用式(1)表示。[式1]
( 1 )
等效質(zhì)量相對(duì)位移C:衰減系數(shù)、 、k:合成彈簧剛性 F.,平均傳遞負(fù)荷 ，在此，等效質(zhì)量M及合成彈簧剛性k分別用式(2)、(3)表示。[式2] 饑第一齒輪31的質(zhì)量M2 第三齒輪33的質(zhì)量)[式3] ( k工第一齒輪31的彈簧剛性K 2 第三齒輪33的彈簧剛性)這樣，齒輪組A的固有頻率fn及齒輪組A的衰減系數(shù)c分別用式(4)、(5)表示。
[式4]fn 二...(變化的彈簧剛性k的平均值)⑷ [式5]c =((衰減比)…(5)另一方面，考慮上述的齒面誤差時(shí)，齒輪組A的振動(dòng)方程式用式(6)表示。[式6]
‘M 等效質(zhì)量 Z 相對(duì)位移 C 衰減系數(shù) 、
/c(t)合成彈簧剛性 F:平均傳遞負(fù)荷 VF(0 齒面誤差造成的起振力，在此，將相對(duì)位移X、合成彈簧剛性k (t)、齒面誤差產(chǎn)生的起振力F(t)分別如式 (7)、(8)、(9)中所示那樣分離出靜的成分和變動(dòng)成分(動(dòng)的成分)時(shí)，考慮對(duì)靜的成分的 平衡(參照式10)時(shí)，式(6)所示的齒輪組A的振動(dòng)方程式變?yōu)槭?11)。[式7] ( JT 靜的成分x 變動(dòng)成分)[式8] (f:靜的成分( t)變動(dòng)成分)[式9] (尸靜的成分戶(r)變動(dòng)成分)[式10] [式11] (-K(t)X 彈簧剛性變化產(chǎn)生的起振力歹(/)齒面誤差造成的起振力)這樣，齒輪組A的固有頻率fn及齒輪組A的誤差系數(shù)c分別用式(12)、(13)表不。[式12]/n = ±( 12)
2n\ M[式13] (C 衰減比)
以上，分成無(wú)齒面誤差的情況(參照式(4))和有齒面誤差的情況(對(duì)照式(12))， 對(duì)齒輪組的固有頻率的計(jì)算方法進(jìn)行了說(shuō)明。在圖2的步驟S3中，PC部13使用這樣計(jì)算 出的齒輪組的固有頻率，從診斷對(duì)象裝置20的振動(dòng)信號(hào)中抽取對(duì)應(yīng)于齒輪組固有頻率的 頻帶的信號(hào)。具體地說(shuō)，例如通過(guò)以式⑷所示的齒輪組的固有頻率為中心，以確定為規(guī)定的 振動(dòng)頻帶(士50Hz)的帶通濾波器值施加帶通濾波器等，由此進(jìn)行抽取。另外，例如以通過(guò) 確定為式(4)所示的齒輪組的固有頻率和式(12)所示的齒輪組固有頻率之間的頻帶的帶 通濾波器值施加帶通濾波器等，由此，進(jìn)行抽取?，F(xiàn)有的這種帶通濾波器值是任意確定的。另一方面，在本實(shí)施方式中，如上所述， 根據(jù)齒輪組的固有頻率可以自動(dòng)地確定。在此，如前所述，所謂齒輪組的固有頻率是指相當(dāng) 于作為診斷對(duì)象裝置20的最大振動(dòng)(及噪音)的產(chǎn)生原因的沖擊聲的頻率。因此，通過(guò)使 用這樣的齒輪組的固有頻率，可以自動(dòng)地確定考慮到診斷對(duì)象裝置20振動(dòng)特性的適宜的 帶通濾波器值。另外，可以減少涉及帶通濾波器值的確定的工時(shí)數(shù)。另外，特別是通過(guò)使用如式(12)的齒輪組的固有頻率，可以進(jìn)一步確定S/N比高 的帶通濾波器值。這是因?yàn)?，?12)所示的齒輪組的固有頻率反映了齒輪組的固有頻率的 變動(dòng)特性(齒輪組的固有頻率通過(guò)齒輪組的合成彈簧剛性的變動(dòng)成分而變動(dòng)的特性)。具 體地說(shuō)，可以將式(12)所示的齒輪組的固有頻率作為抽取的頻帶的上限值或下限值。另外，PC部13具備固有頻率計(jì)算機(jī)構(gòu)，其根據(jù)齒輪的諸多信息(上述的質(zhì)量、彈 簧剛性等)自動(dòng)地計(jì)算這樣的齒輪的固有頻率。另外，在計(jì)算齒輪組的固有頻率時(shí)，在齒輪 的諸多信息變化時(shí)，對(duì)預(yù)先利用有限元分析求出的等效質(zhì)量M及合成彈簧剛性k的計(jì)算值 進(jìn)行線性插補(bǔ)而計(jì)算。如上述說(shuō)明，在步驟S3中，壓痕檢測(cè)裝置10從診斷對(duì)象裝置20的振動(dòng)信號(hào)中抽 取對(duì)應(yīng)于齒輪組的固有頻率的頻帶的信號(hào)。下面，分成齒輪組中有帶壓痕的齒輪的情況和 沒(méi)有的情況，對(duì)實(shí)施了圖2的控制邏輯的情況的具體例進(jìn)行說(shuō)明。(關(guān)于在齒輪組中具有帶壓痕的齒輪的情況)圖4是說(shuō)明在齒輪組中有帶壓痕的齒輪的情況的具體例的圖。在此，假定圖1所示 的系統(tǒng)構(gòu)成中構(gòu)成齒輪組A的第一齒輪31是帶壓痕的齒輪。這時(shí)，通過(guò)壓痕檢測(cè)裝置10對(duì) 齒輪組A實(shí)施圖2所示的控制邏輯，具體的說(shuō)明檢測(cè)第一齒輪31是帶壓痕的齒輪的情況。 另外，下面，為了清楚地做到和圖2的流程的一一對(duì)應(yīng)，對(duì)流程的步驟序號(hào)標(biāo)注S并記述。首先，在步驟S1中，振動(dòng)檢測(cè)部11檢測(cè)圖4(a)所示的信號(hào)作為診斷對(duì)象裝置20 的振動(dòng)信號(hào)(S1)。圖4(a)表示在步驟S1中所檢測(cè)的振動(dòng)信號(hào)(加速度)的波形，橫軸表示 時(shí)間、縱軸表示加速度。在圖4(a)中每隔一定時(shí)間出現(xiàn)的加速度峰值是帶壓痕的第一齒輪 31造成的。接著，在步驟S2中，轉(zhuǎn)速檢測(cè)部12檢測(cè)各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23的轉(zhuǎn)速信號(hào)(S2)。接著，在步驟S3中，PC部13從圖4(a)的振動(dòng)信號(hào)中抽取圖4(b)的信號(hào)C所示 的信號(hào)作為對(duì)應(yīng)于齒輪組A的固有頻率的頻帶的信號(hào)(S3)。圖4(b)的信號(hào)C表示在步驟 S3中所抽取的信號(hào)的波形，橫軸表示時(shí)間、縱軸表示振幅。在圖4(b)的信號(hào)C中，每隔一定 時(shí)間顯現(xiàn)出的峰值是帶壓痕的第一齒輪31造成的。接著，在步驟S4中，PC部13通過(guò)對(duì)圖4(b)的信號(hào)C實(shí)施包絡(luò)處理而獲得圖4(b) 的信號(hào)D(S4)。圖4(b)的信號(hào)D表示在步驟S4中獲得的信號(hào)的波形。另外，所謂的包絡(luò)處理是指，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)波形和希爾貝特變換后波形的正交坐標(biāo)值計(jì)算出復(fù)數(shù)，通過(guò) 對(duì)計(jì)算出的復(fù)數(shù)的絕對(duì)值波形包絡(luò)線化，得到與振動(dòng)波形的包絡(luò)線成正比的輸出。對(duì)于該 步驟S4后述補(bǔ)充說(shuō)明。接著，在步驟S5中，PC部13從圖4(b)的信號(hào)D分離對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23的 信號(hào)E、F、G(參照?qǐng)D4(c))(S5)。圖4(c)的信號(hào)E、F、G表示在步驟S5中獲得的信號(hào)的波 形，橫軸表示時(shí)間、縱軸表示振幅。在該步驟S5中，PC部13通過(guò)同步實(shí)施平均處理，分離 圖4(c)所示的信號(hào)E、F、G。在此，對(duì)同步平均處理進(jìn)行說(shuō)明。所謂同步平均處理是指用于有助于特定相對(duì)于 處理對(duì)象的信號(hào)的各旋轉(zhuǎn)軸的處理。具體地說(shuō)，對(duì)各旋轉(zhuǎn)軸實(shí)施下面的處理。即，首先，根據(jù) 在步驟S2中檢測(cè)的轉(zhuǎn)速，計(jì)算在旋轉(zhuǎn)1次需要的時(shí)間，獲得使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)規(guī)定次數(shù)時(shí)(即 在一次旋轉(zhuǎn)時(shí)需要的時(shí)間乘以規(guī)定次數(shù)的時(shí)間的旋轉(zhuǎn)時(shí))的各旋轉(zhuǎn)時(shí)的信號(hào)。接著，使各 旋轉(zhuǎn)時(shí)的信號(hào)同步后加上信號(hào)的輸出值。最后將該加算的信號(hào)輸出值除以規(guī)定次數(shù)，由此， 使各旋轉(zhuǎn)時(shí)的信號(hào)平均化。在本具體例中，使第一旋轉(zhuǎn)軸21旋轉(zhuǎn)2次，使第一次旋轉(zhuǎn)獲得的信號(hào)和第二次旋 轉(zhuǎn)獲得的信號(hào)同步后，加上信號(hào)的輸出值。其后，通過(guò)加算后的信號(hào)的輸出值除以旋轉(zhuǎn)次數(shù) 即2，將第一次的旋轉(zhuǎn)時(shí)的信號(hào)和第二次的旋轉(zhuǎn)時(shí)的信號(hào)平均化。在步驟S5中，PC部13對(duì) 各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23執(zhí)行這樣的同步平均處理。這樣，如圖4(c)的信號(hào)E，對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)軸21，是峰值高的信號(hào)波形。另一方面， 如圖4(d)的信號(hào)F或G，對(duì)于第二旋轉(zhuǎn)軸22、第三旋轉(zhuǎn)軸23，是峰值低的信號(hào)波形。另外， 在圖4(c)中，各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23的橫軸(時(shí)間)的長(zhǎng)度不同是因?yàn)楦餍D(zhuǎn)軸21、22、23旋 轉(zhuǎn)2次需要的時(shí)間有所不同。接著，進(jìn)入步驟S6，PC部13檢測(cè)帶壓痕的齒輪(S6)。在此，PC部13判定在步驟 S5中分離的各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23的信號(hào)E、F、G的峰值是否比預(yù)先設(shè)定的閾值大。當(dāng)比預(yù)先 設(shè)定的閾值大時(shí)，檢測(cè)出有帶壓痕的齒輪。另一方面，當(dāng)比預(yù)先設(shè)定的閾值小時(shí)，檢測(cè)出沒(méi) 有帶壓痕的齒輪。在本具體例中，由于第一旋轉(zhuǎn)軸21的信號(hào)E的峰值比閾值(為3)大，所以檢測(cè)出 安裝在第一旋轉(zhuǎn)軸21上的齒輪即構(gòu)成齒輪組A的齒輪即第一齒輪31是帶壓痕的齒輪。如以上使用圖4所說(shuō)明，壓痕檢測(cè)裝置10通過(guò)對(duì)齒輪組A執(zhí)行圖2的控制邏輯， 可以檢測(cè)出第一齒輪31是帶壓痕的齒輪。(關(guān)于齒輪組中沒(méi)有帶壓痕的齒輪的情況)圖5是說(shuō)明齒輪組中沒(méi)有帶壓痕的齒輪的情況的具體例子的圖。在此，假定圖1 所示的系統(tǒng)構(gòu)成中構(gòu)成齒輪組A的第一齒輪31是帶壓痕的齒輪。這時(shí)，具體地說(shuō)明壓痕檢 測(cè)裝置10不對(duì)齒輪組A而對(duì)齒輪組B執(zhí)行圖2的控制邏輯時(shí)的流程。另外，下面為了清楚 地做到和圖2的流程邏輯的一一對(duì)應(yīng)，對(duì)流程的步驟序序號(hào)標(biāo)注S記述。首先，在步驟S1中，振動(dòng)檢測(cè)部11檢測(cè)圖5(a)所示的信號(hào)作為診斷對(duì)象裝置20 的振動(dòng)信號(hào)(S1)。圖5(a)的信號(hào)波形和圖4(a)的信號(hào)波形相同，在此省略說(shuō)明。接著，在 步驟S2中，轉(zhuǎn)速檢測(cè)部12檢測(cè)各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23的轉(zhuǎn)速信號(hào)(S2)。接著，在步驟S3中，PC部13從圖5(a)的振動(dòng)信號(hào)中抽取圖5 (b)的信號(hào)H所示 的信號(hào)作為對(duì)應(yīng)于齒輪組B的固有頻率的頻帶的信號(hào)(S3)。圖5(b)的信號(hào)H表示在步驟S3中所抽取的信號(hào)的波形，橫軸表示時(shí)間、縱軸表示振幅。圖5(b)的信號(hào)H中，和圖4(b) 的信號(hào)C不同，沒(méi)有出現(xiàn)峰值。這是因?yàn)槔貌襟ES3的處理取除了對(duì)應(yīng)于齒輪組A的固有 頻率的頻帶的信號(hào)。接著，在步驟S4中，PC部13通過(guò)對(duì)圖5(b)的信號(hào)H實(shí)施包絡(luò)處理，獲得圖5(b) 的信號(hào)I(S4)。圖5(b)的信號(hào)I表示在步驟S4所獲得的信號(hào)的波形。另外，所謂包絡(luò)處理 是指，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)波形和希爾貝特變換后波形的正交坐標(biāo)值計(jì)算復(fù)數(shù)，通過(guò)對(duì)計(jì) 算出的復(fù)數(shù)的絕對(duì)值進(jìn)行包絡(luò)化，得到和振動(dòng)波形的包絡(luò)線成正比的輸出的處理。關(guān)于該 步驟S4，后述補(bǔ)充說(shuō)明。接著，在步驟5中，PC部13從圖5(b)的信號(hào)I中分離出對(duì)于各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23 的信號(hào)J、K、L(參照?qǐng)D5(c)) (S5)。圖5(c)的信號(hào)J、K、L表示在步驟S5中獲得的信號(hào)的 波形，橫軸表示時(shí)間、縱軸表示振幅。在該步驟S5中，PC部13通過(guò)實(shí)施同步平均處理，對(duì) 圖5(c)所示的信號(hào)J、K、L進(jìn)行分離。關(guān)于同步平均處理如前述。這樣，如圖5(c)的信號(hào)J，對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)軸21，雖然峰值產(chǎn)生，但與圖4(c)的信號(hào) E相比為低信號(hào)波形。這同樣是因?yàn)槔貌襟ES3的處理，取除了對(duì)應(yīng)于齒輪組A的固有頻 率的頻帶的信號(hào)。另一方面，如圖5(d)的信號(hào)K或L，對(duì)于第二旋轉(zhuǎn)軸22、第三旋轉(zhuǎn)軸23， 成為峰值低的信號(hào)波形。另外，在圖5(c)中，各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23的橫軸(時(shí)間)的長(zhǎng)度不 同是因?yàn)楦餍D(zhuǎn)軸21、22、23在旋轉(zhuǎn)2次中需要的時(shí)間有所不同。接著，進(jìn)入步驟S6，PC部13檢測(cè)帶壓痕的齒輪(S6)。在此，PC部13判定在步驟 S5中分離的各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23的信號(hào)J、K、L的峰值是否比預(yù)先設(shè)定的閾值大。當(dāng)比預(yù)先 設(shè)定的閾值大時(shí)，檢測(cè)出有帶壓痕的齒輪。另一方面，當(dāng)比預(yù)先設(shè)定的閾值小時(shí)，檢測(cè)出沒(méi) 有帶壓痕的齒輪。在本具體例中，因全部的信號(hào)J、K、L的峰值比該閾值(為3)低，所以可以檢測(cè)出 是安裝在各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23上的齒輪，即構(gòu)成齒輪組B的齒輪中沒(méi)有帶壓痕的齒輪。如上述使用圖5所說(shuō)明，壓痕檢測(cè)裝置10通過(guò)對(duì)齒輪組B執(zhí)行圖2的控制邏輯， 可以檢測(cè)出是在各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23上安裝的齒輪，即構(gòu)成齒輪組B的齒輪中沒(méi)有帶壓痕的 齒輪。(關(guān)于步驟S4的包絡(luò)處理的補(bǔ)充)在此，對(duì)圖2的步驟S4的包絡(luò)處理進(jìn)行補(bǔ)充。如前所述，在實(shí)施步驟S4的包絡(luò)處 理時(shí)，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)波形和希爾貝特變換后波形的正交坐標(biāo)值計(jì)算復(fù)數(shù)，對(duì)計(jì)算出 的復(fù)數(shù)的絕對(duì)值波形進(jìn)行包絡(luò)線化。在此，所謂計(jì)算出的復(fù)數(shù)為由實(shí)數(shù)部和虛數(shù)部構(gòu)成，但 該實(shí)數(shù)部根據(jù)包絡(luò)時(shí)間常數(shù)確定。目前的這種包絡(luò)時(shí)間常數(shù)任意地確定。另一方面，在本實(shí)施方式中，可以利用齒輪 組的衰減系數(shù)c(參照式(5)、式(13))自動(dòng)地確定。由此，可以自動(dòng)地確定考慮到診斷對(duì)象 裝置20的振動(dòng)特性的適宜的包絡(luò)時(shí)間常數(shù)。另外，可以減少涉及包絡(luò)時(shí)間常數(shù)的確定的工 時(shí)數(shù)。(總結(jié))利用本實(shí)施方式的壓痕檢測(cè)裝置10 (或壓痕檢測(cè)方法)，在步驟S3 (過(guò)濾處理機(jī) 構(gòu))中，從診斷對(duì)象裝置20的振動(dòng)信號(hào)中抽取對(duì)應(yīng)于齒輪組A的固有頻率的頻帶的信號(hào)。 在此，所謂齒輪組A的固有頻率是相當(dāng)于在構(gòu)成該齒輪組A的齒輪31、33中具有帶壓痕的齒輪31的情況下作為診斷對(duì)象裝置20的最大振動(dòng)的產(chǎn)生原因的沖擊聲的頻率。因此，通 過(guò)抽取對(duì)應(yīng)于這種的齒輪組A的固有頻率的頻帶的信號(hào)，可以從構(gòu)成該齒輪組A的齒輪31、 33檢測(cè)出帶壓痕的齒輪。另外，在步驟S6(壓痕檢測(cè)機(jī)構(gòu))中，根據(jù)對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸21、22、 23的信號(hào)，檢測(cè)出帶壓痕的齒輪，由此，可以特定構(gòu)成該齒輪組A的齒輪31、33中的哪一個(gè) 安裝在旋轉(zhuǎn)軸21或22上的齒輪是帶壓痕的齒輪(本發(fā)明第一方面或第四方面的效果)。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的壓痕檢測(cè)裝置10，在具有多個(gè)齒輪組(本實(shí)施方式中，為 齒輪組A、B)時(shí)，對(duì)于各齒輪組A、B,實(shí)施由步驟S3 (過(guò)濾處理機(jī)構(gòu))、步驟S4 (包絡(luò)處理機(jī) 構(gòu))、步驟S5 (信號(hào)分離機(jī)構(gòu))、步驟S6 (壓痕檢測(cè)機(jī)構(gòu))進(jìn)行的處理(參照?qǐng)D4、圖5的說(shuō) 明)。因此，即使診斷對(duì)象裝置20是具備在同一軸上安裝有多個(gè)齒輪(在此是第一齒輪31、 第二齒輪32)的第一旋轉(zhuǎn)軸21的情況，不僅可以特定帶壓痕的齒輪的有無(wú)，而且也可以特 定帶壓痕的齒輪(本發(fā)明第二方面的效果)。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的壓痕檢測(cè)裝置10，對(duì)從診斷對(duì)象裝置20的振動(dòng)信號(hào)抽取 的對(duì)應(yīng)于齒輪組A的固有頻率的頻帶的信號(hào)實(shí)施包絡(luò)處理，根據(jù)實(shí)施了包絡(luò)處理的信號(hào)， 比較對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸21、22、23的信號(hào)的峰值和閾值，當(dāng)對(duì)應(yīng)于任一旋轉(zhuǎn)軸(例如旋轉(zhuǎn)軸 21)的信號(hào)的峰值比閾值大時(shí)，檢測(cè)出是構(gòu)成齒輪組A的齒輪即安裝在該旋轉(zhuǎn)軸21上的齒 輪31是帶壓痕的齒輪。因此，可以從構(gòu)成齒輪組A的齒輪31、33正確地特定帶壓痕的齒輪 (本發(fā)明第三方面的效果)。以上，對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但上述實(shí)施方式只表示本發(fā)明的一個(gè) 適用例，并沒(méi)有將本發(fā)明的技術(shù)范圍限定在上述實(shí)施方式的具體的構(gòu)成中。例如，在上述說(shuō)明中示例地說(shuō)明了診斷對(duì)象裝置20是齒輪傳動(dòng)裝置的情況，但并 不限于該情況。診斷對(duì)象裝置20也可以是具備有級(jí)變速器及無(wú)級(jí)變速器等的齒輪傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)的裝置。
權(quán)利要求
一種齒輪的壓痕檢測(cè)裝置，其在具備安裝有齒輪的旋轉(zhuǎn)軸、和安裝有與所述齒輪嚙合而構(gòu)成齒輪組的其它齒輪的其它旋轉(zhuǎn)軸的裝置中，檢測(cè)齒輪的壓痕的有無(wú)，其特征在于，具有振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)使所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的所述裝置的振動(dòng)，輸出振動(dòng)信號(hào)；過(guò)濾處理機(jī)構(gòu)，其從利用所述振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)出的振動(dòng)信號(hào)中、抽取對(duì)應(yīng)于所述齒輪組的固有頻率的頻帶的信號(hào)；包絡(luò)處理機(jī)構(gòu)，其對(duì)由所述過(guò)濾處理機(jī)構(gòu)抽取的信號(hào)實(shí)施包絡(luò)處理；信號(hào)分離機(jī)構(gòu)，其從由所述包絡(luò)處理機(jī)構(gòu)實(shí)施了包絡(luò)處理的信號(hào)中分離對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸的信號(hào)；壓痕檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其基于由所述信號(hào)分離機(jī)構(gòu)分離出的對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸的信號(hào)，從構(gòu)成所述齒輪組的齒輪檢測(cè)帶壓痕的齒輪。
2.如權(quán)利要求1所述的齒輪的壓痕檢測(cè)裝置，其特征在于，在所述裝置具備多個(gè)所述 齒輪組時(shí)，對(duì)于各齒輪組執(zhí)行由所述過(guò)濾處理機(jī)構(gòu)、所述包絡(luò)處理機(jī)構(gòu)、所述信號(hào)分離機(jī) 構(gòu)、及所述壓痕檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的處理。
3.如權(quán)利要求1或2所述的齒輪的壓痕檢測(cè)裝置，其特征在于，所述壓痕檢測(cè)機(jī)構(gòu)比較 對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸的信號(hào)的峰值和閾值，在對(duì)應(yīng)于任一旋轉(zhuǎn)軸的信號(hào)的峰值大于閾值時(shí)，檢 測(cè)出構(gòu)成所述齒輪組的齒輪中的安裝在該旋轉(zhuǎn)軸上的齒輪是帶壓痕的齒輪。
4.一種齒輪的壓痕檢測(cè)方法，在具備安裝有齒輪的旋轉(zhuǎn)軸、安裝有與所述齒輪嚙合而 構(gòu)成齒輪組的其它齒輪的其它旋轉(zhuǎn)軸的裝置中，檢測(cè)齒輪壓痕的有無(wú)，其特征在于，具有振動(dòng)檢測(cè)工序，其檢測(cè)使所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的所述裝置的振動(dòng)，輸出振動(dòng)信號(hào)；過(guò)濾處理工序，其從由所述振動(dòng)檢測(cè)工序檢測(cè)出的振動(dòng)信號(hào)中、抽取對(duì)應(yīng)于所述齒輪 組的固有頻率的頻帶的信號(hào)；包絡(luò)處理工序，其對(duì)由所述過(guò)濾處理工序抽取的信號(hào)實(shí)施包絡(luò)處理；信號(hào)分離工序，從由所述包絡(luò)處理工序?qū)嵤┝税j(luò)處理的信號(hào)中、分離對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn) 軸的信號(hào)；壓痕檢測(cè)工序，其基于由所述信號(hào)分離工序分離的對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸的信號(hào)，從構(gòu)成所 述齒輪組的齒輪檢測(cè)帶壓痕的齒輪。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能特定帶壓痕齒輪的齒輪壓痕檢測(cè)裝置，在具備安裝齒輪(31)的旋轉(zhuǎn)軸(21)、和安裝有與齒輪(31)嚙合而構(gòu)成齒輪組(A)的其它齒輪(33)的其它旋轉(zhuǎn)軸(22)的裝置(20)中，齒輪的壓痕檢測(cè)裝置(10)檢測(cè)齒輪壓痕的有無(wú)。具有振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)使旋轉(zhuǎn)軸(21)旋轉(zhuǎn)時(shí)的裝置(20)的振動(dòng)，輸出振動(dòng)信號(hào)；過(guò)濾處理機(jī)構(gòu)，其從振動(dòng)信號(hào)中抽取對(duì)應(yīng)于齒輪組(A)的固有頻率的頻帶的信號(hào)；包絡(luò)處理機(jī)構(gòu)，其對(duì)所抽取的信號(hào)實(shí)施包絡(luò)處理；信號(hào)分離機(jī)構(gòu)，其從實(shí)施了包絡(luò)處理的信號(hào)中分離對(duì)應(yīng)于各旋轉(zhuǎn)軸(21、22)的信號(hào)；壓痕檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其基于分離出的信號(hào)，從構(gòu)成齒輪組(A)的齒輪(31、33)檢測(cè)出帶壓痕的齒輪。
文檔編號(hào)G01B7/28GK101852586SQ20101014560
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者上西康弘, 山田浩司 申請(qǐng)人:加特可株式會(huì)社