introduction of early damage detection by delta-analyser · 2019-08-08 · introduction of early...

Introduction of early damage detection

by delta-ANALYSER

Overview

Detecting Method

Case Study

Automax Co., Ltd.

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はじめに

1

パワートレイン系のユニットは、内部に発生した異常が成長して全損に至る過程で、ある特徴的な傾向が現れます。Delta-ANALYSERは、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。

学習フェイズ（正常時のデータ取得及び次数解析）

•正常時の状態として、全取得次数の上下限値が自動で設定されます。

•上下限は、各試験条件毎に設定されます。

試験計測（データ計測及び次数解析）

•リアルタイムで次数解析を行い、上下限のしきい値と比較

•しきい値を超えた値の総数をTrend-Indexにプロット

試験停止（Trend-Index上のアラーム値をオーバー）

•全損手前で試験が停止され、破損原因の特定が容易で、且つ試験時間も

短縮。

• 3次元Water Fall分析機能で、試験中破損へのプロセスも解析出来ます。


システム構成

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delta-ANALYSERは、以下の要素から構成されています。①. 計測ユニット: FFT演算を行います。②. PC: 収集されたデータを視覚化し、保存し、Trend-Index表示, Water Fall 解析処理等を行います。③.振動センサー: 試験体の振動測定します。 ④. Speed Box: パルス信号を解析に容易な形式で取り込みます。

INPUT MOTOR

GEARBOX

TF

OUTPUT MOTORTF

OUTPUT MOTORTF

TMunder the test

③. 振動センサー

①. 計測ユニット本体

計測システムは、計測された信号（振動信号、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

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、アラームしき値と比較されています。

②. PCユニット本体


測定プロセス

リアルタイムで

次数解析と上下限値との比較

リアルタイムで

次数の偏差を解析・カウント

偏差の総量を

Trend-indexにプロット

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①. 試験開始より、最初の指定した数分間、及び指定した解析回数で学習を行います。正常時の試験体の状態を次数レベルで測定し、独自のアルゴリズムで上下限値を設定します。

②. 試験中は学習時に生成された全次数の上下限値とリアルタイムで比較を行い、偏差量を解析・カウントします。③. 偏差の総量をTrend-indexに表示にプロットし、試験体の変化をモニターします。

Trend-index : 偏差量（変化量）の総量を時系列に表示させるチャート何らかの変化が発生したことが、一目で確認できる

①

②

③


事例1（Trend-index）

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下グラフは、トランスミッション耐久試験での異常検出例です。青線がTrend-indexのチャートで、2つ緑は振動センサーの振動レベルです。解析回数が1000を超えたところから、最初の変化が見られます。その1000サイクル後の急速な増加は何らかの破損が発生したしことを示しています。


事例1（Water Fall解析）

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先ほどのTrend-indexで示されたチャートの背景を、Water Fallで解析することが出来ます。これは試験中も可能です。Water Fallのチャートは、最後の急速な増加の部分に絞って表示をしています。次数20.46次の3速ギヤに大きなダメージが発生し、サイドバンドが発生していることが観測されています。2速ギヤにも同様の兆候が現れています。よく見ると2速ギヤの変化とほぼ同時にベアリングにもダメージが現れています。

試験全体エリア選択


事例2（ターボチャージャーの損傷）

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この負荷テストの対象はターボチャージャーです。テストの開始後、新品のテスト対象は解析1800を過ぎるまで大きな変化は見られませんが、そこでさらなる変化が

起きています。これはターボチャージャーの損傷プロセスの始まりを示しています。また、この最初の損傷は、次数30の増加としてWater Fallの変化スペクトルにはっきりと表れています。

ターボチャージャーの破損を示す。Trend-index グラフ(上)とWater Fallグラフ(下)は、説明用に合成されています。


事例3（ニードルベアリングのピッチング）

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Trend-indexは解析回数1700を超えた辺りから、段階を経て急激に上昇しています。これはベアリングの破損の兆候を示す典型的な例の1つであり、フレーキングが発生した後、そのまま回転し続けることで馴染んでしまう現象に依るものです。下のチャートでは、これが短時間に何度も繰り返され、破損に至った現象を捉えています。

ピッチング

Trend-Index

時間

次数

時間

Alarm

Modulation Signal

振幅の偏差量

全周波数の合計偏差

偏差スペクトルのウオータフォール表示


耐久試験の経済性

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720時間、68,400km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。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。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。

試験にかかるコストDelta-ANALYSERにより20%早く試験が終了

人件費 15,000円 / 1時間 x 720時間 = 10,800,000円 576時間 = 8,640,000円

燃料費 68,400 km x 1L / 10 km x 150円 = 1,026,000円 54,720 km = 820,800円

消耗品等コスト 200,000円 200,000円

合計 12,026,000円 9,660,800円


REILHOFER KG（レイルフォファー）

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1989年の創業以来、REILHOFER KG（以下RHF）は、アコースティックエミッションを利用した早期損傷検出と最終工程での品質保証の分野で活動してきました。RHFの診断システムであるデルタアナライザーは、トランスミッション及びエンジン耐久試験において、通常のFFTアナライザーでは検出不可能な、極めて初期段階の損傷を検出することが出来ます。

⚫ 供試体が破損する前の段階の異常を検出できます。

⚫ 様々な損傷の原因を、デルタアナライザーがその答えをデータから導いてくれます。

⚫ 供試体の壊滅的な破損を防ぎ、不具合があった部品のみを交換して、試験を継続できます。

特徴


AUTOMAX HEADQUARTERS

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HEADQUARTERS, FUKUSHIMA FACTORY

4-28-13 Azusawa Itabashi-ku TokyoTEL 03-3960-9001FAX 03-3960-9005URL: https://www.automax.co.jpE-mail: [email protected]

Headquarters

Fukushima Factory

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