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特開2022-174981締付ボルト締付状態判定装置、締付ボルト締結状態判定システム及び締付ボルト締結状態判定方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022174981
(43)【公開日】2022-11-25
(54)【発明の名称】締付ボルト締付状態判定装置、締付ボルト締結状態判定システム及び締付ボルト締結状態判定方法
(51)【国際特許分類】
G01M 13/00 20190101AFI20221117BHJP
G01N 29/04 20060101ALI20221117BHJP
G01N 29/46 20060101ALI20221117BHJP
G01N 29/48 20060101ALI20221117BHJP
【ＦＩ】
G01M13/00
G01N29/04
G01N29/46
G01N29/48
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021081068
(22)【出願日】2021-05-12
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】吉田 正
(72)【発明者】
【氏名】原 賢一
(72)【発明者】
【氏名】田中 秀和
(72)【発明者】
【氏名】井上 裕矢
【テーマコード（参考）】
2G024
2G047
【Ｆターム（参考）】
2G024AA03
2G024BA25
2G024CA13
2G024DA12
2G024FA04
2G024FA06
2G047AA05
2G047AC07
2G047BA04
2G047BC04
2G047BC11
2G047CA03
2G047EA14
2G047GD02
2G047GG12
2G047GG17
2G047GG28
2G047GG33
2G047GG34
2G047GG38
(57)【要約】
【課題】回転機械の動翼を固定するための締付ボルトの締付状態を簡素な構成で判定することができる締付ボルト締付状態判定装置を提供する。
【解決手段】回転機械の動翼を固定するための締付ボルトの締付状態を判定するため締付ボルト締付状態判定装置であって、固有振動数帯振幅算出部によって算出した固有振動数帯振幅とオーバーオール振幅算出部によって算出したオーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出するように構成された振幅比率算出部と、振幅比率算出部によって算出した振幅比率に基づいて締付ボルトの締付状態を判定するように構成された締付状態判定部と、を備える。
【選択図】 図４
【解決手段】回転機械の動翼を固定するための締付ボルトの締付状態を判定するため締付ボルト締付状態判定装置であって、固有振動数帯振幅算出部によって算出した固有振動数帯振幅とオーバーオール振幅算出部によって算出したオーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出するように構成された振幅比率算出部と、振幅比率算出部によって算出した振幅比率に基づいて締付ボルトの締付状態を判定するように構成された締付状態判定部と、を備える。
【選択図】 図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転機械の動翼を固定するための締付ボルトの締付状態を判定するため締付ボルト締付状態判定装置であって、
前記締付ボルトに対する打撃による前記締付ボルトの振動を示す振動信号の周波数分析を行い、前記振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅を算出するように構成されたオーバーオール振幅算出部と、
前記締付ボルトの振動を示す前記振動信号から、前記締付ボルトの固有振動数を含む周波数帯である固有振動数帯の成分を抽出するように構成された固有振動数帯成分抽出部と、
前記固有振動数帯成分抽出部によって抽出された前記固有振動数帯の成分について、前記固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅を算出するように構成された固有振動数帯振幅算出部と、
前記固有振動数帯振幅算出部によって算出した前記固有振動数帯振幅と、前記オーバーオール振幅算出部によって算出した前記オーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出するように構成された振幅比率算出部と、
前記振幅比率算出部によって算出した前記振幅比率に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成された締付状態判定部と、
を備える、締付ボルト締付状態判定装置。
前記締付ボルトに対する打撃による前記締付ボルトの振動を示す振動信号の周波数分析を行い、前記振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅を算出するように構成されたオーバーオール振幅算出部と、
前記締付ボルトの振動を示す前記振動信号から、前記締付ボルトの固有振動数を含む周波数帯である固有振動数帯の成分を抽出するように構成された固有振動数帯成分抽出部と、
前記固有振動数帯成分抽出部によって抽出された前記固有振動数帯の成分について、前記固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅を算出するように構成された固有振動数帯振幅算出部と、
前記固有振動数帯振幅算出部によって算出した前記固有振動数帯振幅と、前記オーバーオール振幅算出部によって算出した前記オーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出するように構成された振幅比率算出部と、
前記振幅比率算出部によって算出した前記振幅比率に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成された締付状態判定部と、
を備える、締付ボルト締付状態判定装置。
【請求項2】
前記締付状態判定部は、前記振幅比率算出部によって算出した前記振幅比率と閾値との比較に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成された、請求項１に記載の締付ボルト締付状態判定装置。
【請求項3】
前記締付状態判定部は、前記締付ボルトに対する複数回の打撃における前記振幅比率の平均値に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成された、請求項１に記載の締付ボルト締付状態判定装置。
【請求項4】
前記締付状態判定部は、前記振幅比率の平均値と閾値との比較に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成された、請求項３に記載の締付ボルト締付状態判定装置。
【請求項5】
前記振幅比率算出部は、前記固有振動数帯振幅算出部によって算出した前記固有振動数帯振幅を、前記オーバーオール振幅算出部によって算出した前記オーバーオール振幅で除算することで前記振幅比率を算出するように構成され、
前記閾値は０．５以上１未満である、請求項２又は４に記載の締付ボルト締付状態判定装置。
前記閾値は０．５以上１未満である、請求項２又は４に記載の締付ボルト締付状態判定装置。
【請求項6】
前記振幅比率算出部は、前記オーバーオール振幅算出部によって算出した前記オーバーオール振幅を、前記固有振動数帯振幅算出部によって算出した前記固有振動数帯振幅で除算することで前記振幅比率を算出するように構成され、
前記閾値は１より大きく２以下である、請求項２又は４に記載の締付ボルト締付状態判定装置。
前記閾値は１より大きく２以下である、請求項２又は４に記載の締付ボルト締付状態判定装置。
【請求項7】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の締付ボルト締付状態判定装置と、前記締付ボルトの振動を検出する振動センサと、を備える、締付ボルト締付状態判定システム。
【請求項8】
回転機械の動翼を固定するための締付ボルトの締付状態を判定するため締付ボルト締付状態判定方法であって、
前記締付ボルトに対する打撃による前記締付ボルトの振動を示す振動信号の周波数分析を行い、前記振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅を算出するオーバーオール振幅算出ステップと、
前記締付ボルトの振動を示す前記振動信号から、前記締付ボルトの固有振動数を含む周波数帯である固有振動数帯の成分を抽出する固有振動数帯成分抽出ステップと、
前記固有振動数帯成分抽出ステップで抽出された前記固有振動数帯の成分について、前記固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅を算出する固有振動数帯振幅算出ステップと、
前記固有振動数帯振幅算出ステップで算出した前記固有振動数帯振幅と、前記オーバーオール振幅算出ステップで算出した前記オーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出する振幅比率算出ステップと、
前記振幅比率算出ステップで算出した前記振幅比率に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定する締付状態判定ステップと、
を備える、締付ボルト締付状態判定方法。
前記締付ボルトに対する打撃による前記締付ボルトの振動を示す振動信号の周波数分析を行い、前記振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅を算出するオーバーオール振幅算出ステップと、
前記締付ボルトの振動を示す前記振動信号から、前記締付ボルトの固有振動数を含む周波数帯である固有振動数帯の成分を抽出する固有振動数帯成分抽出ステップと、
前記固有振動数帯成分抽出ステップで抽出された前記固有振動数帯の成分について、前記固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅を算出する固有振動数帯振幅算出ステップと、
前記固有振動数帯振幅算出ステップで算出した前記固有振動数帯振幅と、前記オーバーオール振幅算出ステップで算出した前記オーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出する振幅比率算出ステップと、
前記振幅比率算出ステップで算出した前記振幅比率に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定する締付状態判定ステップと、
を備える、締付ボルト締付状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、締付ボルト締付状態判定装置、締付ボルト締結状態判定システム及び締付ボルト締結状態判定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、缶製品の内容物の判別や気密検査、ボルトの緩み判定、構造物の表面剥離や割れ・内部傷などの検査、鋳物の内部空洞検査等に用いられる打音判定装置が開示されている。この打音判定装置では、打音信号を複数のバンドパスフィルタにて複数の周波数帯域ごとの時系列信号に変換し、時系列信号の最大値を周波数帯域ごとに抽出し、各最大値を基準値と比較して打音の判定が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平１０－３００７３０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に記載の打音判定装置では、複数の周波数帯域について周波数帯域毎のバンドパスフィルタを設ける必要があるため、装置構成が複雑となる。
【0005】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、回転機械の動翼を固定するための締付ボルトの締付状態を簡素な構成で判定することができる締付ボルト締付状態判定装置、締付ボルト締結状態判定システム及び締付ボルト締結状態判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る締付ボルト締付状態判定装置は、
回転機械の動翼を固定するための締付ボルトの締付状態を判定するため締付ボルト締付状態判定装置であって、
前記締付ボルトに対する打撃による前記締付ボルトの振動を示す振動信号の周波数分析を行い、前記振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅を算出するように構成されたオーバーオール振幅算出部と、
前記締付ボルトの振動を示す前記振動信号から、前記締付ボルトの固有振動数を含む周波数帯である固有振動数帯の成分を抽出するように構成された固有振動数帯成分抽出部と、
前記固有振動数帯成分抽出部によって抽出された前記固有振動数帯の成分について、前記固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅を算出するように構成された固有振動数帯振幅算出部と、
前記固有振動数帯振幅算出部によって算出した前記固有振動数帯振幅と、前記オーバーオール振幅算出部によって算出した前記オーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出するように構成された振幅比率算出部と、
前記振幅比率算出部によって算出した前記振幅比率に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成された締付状態判定部と、
を備える。
回転機械の動翼を固定するための締付ボルトの締付状態を判定するため締付ボルト締付状態判定装置であって、
前記締付ボルトに対する打撃による前記締付ボルトの振動を示す振動信号の周波数分析を行い、前記振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅を算出するように構成されたオーバーオール振幅算出部と、
前記締付ボルトの振動を示す前記振動信号から、前記締付ボルトの固有振動数を含む周波数帯である固有振動数帯の成分を抽出するように構成された固有振動数帯成分抽出部と、
前記固有振動数帯成分抽出部によって抽出された前記固有振動数帯の成分について、前記固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅を算出するように構成された固有振動数帯振幅算出部と、
前記固有振動数帯振幅算出部によって算出した前記固有振動数帯振幅と、前記オーバーオール振幅算出部によって算出した前記オーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出するように構成された振幅比率算出部と、
前記振幅比率算出部によって算出した前記振幅比率に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成された締付状態判定部と、
を備える。
【0007】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る締付ボルト締付状態判定システムは、
前記締付ボルト締付状態判定装置と、前記締付ボルトの振動を検出する振動センサと、を備える。
前記締付ボルト締付状態判定装置と、前記締付ボルトの振動を検出する振動センサと、を備える。
【0008】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る締付ボルト締付状態判定方法は、
回転機械の動翼を固定するための締付ボルトの締付状態を判定するため締付ボルト締付状態判定方法であって、
前記締付ボルトに対する打撃による前記締付ボルトの振動を示す振動信号の周波数分析を行い、前記振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅を算出するオーバーオール振幅算出ステップと、
前記締付ボルトの振動を示す前記振動信号から、前記締付ボルトの固有振動数を含む周波数帯である固有振動数帯の成分を抽出する固有振動数帯成分抽出ステップと、
前記固有振動数帯成分抽出ステップで抽出された前記固有振動数帯の成分について、前記固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅を算出する固有振動数帯振幅算出ステップと、
前記固有振動数帯振幅算出ステップで算出した前記固有振動数帯振幅と、前記オーバーオール振幅算出ステップで算出した前記オーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出する振幅比率算出ステップと、
前記振幅比率算出ステップで算出した前記振幅比率に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定する締付状態判定ステップと、
を備える。
回転機械の動翼を固定するための締付ボルトの締付状態を判定するため締付ボルト締付状態判定方法であって、
前記締付ボルトに対する打撃による前記締付ボルトの振動を示す振動信号の周波数分析を行い、前記振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅を算出するオーバーオール振幅算出ステップと、
前記締付ボルトの振動を示す前記振動信号から、前記締付ボルトの固有振動数を含む周波数帯である固有振動数帯の成分を抽出する固有振動数帯成分抽出ステップと、
前記固有振動数帯成分抽出ステップで抽出された前記固有振動数帯の成分について、前記固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅を算出する固有振動数帯振幅算出ステップと、
前記固有振動数帯振幅算出ステップで算出した前記固有振動数帯振幅と、前記オーバーオール振幅算出ステップで算出した前記オーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出する振幅比率算出ステップと、
前記振幅比率算出ステップで算出した前記振幅比率に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定する締付状態判定ステップと、
を備える。
【発明の効果】
【0009】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、回転機械の動翼を固定するための締付ボルトの締付状態を簡素な構成で判定することができる締付ボルト締付状態判定装置、締付ボルト締結状態判定システム及び締付ボルト締結状態判定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】一実施形態に係る締付ボルト締付状態判定システム２の概略構成を示すブロック図である。
【図2】分析器２２による振動信号の周波数分析の結果である周波数スペクトルの一例を模式的に示す図である。
【図3】分析器２６による振動信号の周波数分析の結果である周波数スペクトルの一例を模式的に示す図である。
【図4】他の実施形態に係る締付ボルト締付状態判定システム２の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【0012】
図１は、一実施形態に係る締付ボルト締付状態判定システム２の概略構成を示すブロック図であり、締付ボルト締付状態判定システム２とともに軸流送風機１０の動翼１４の近傍部を示している。
【0013】
図１に示すように、締付ボルト締付状態判定システム２は、振動センサ４と、振動センサ４の出力信号に基づいて締付ボルト６の締付状態を判定するように構成された締付ボルト締付状態判定装置８とを備える。図示する例では、締付ボルト６は、軸流送風機１０（回転機械）が備えるロータ１２の動翼１４をロータ１２のハブ１６に固定するための締付ボルトである。
【0014】
振動センサ４は、締付ボルト６の頭部１８に設置されており、ハンマー４０で締付ボルト６を打撃することで発生する締付ボルト６の振動を検出して電気信号に変換するように構成されている。すなわち、振動センサ４は、ハンマー４０で締付ボルト６を打撃したときの締付ボルト６の振動を示す振動信号を電気信号として出力するように構成されている。振動センサ４としては、締付ボルト６の振動を比較的高周波領域まで検出できる圧電型加速度ピックアップを好適に用いることができるが、振動センサ４による振動の検出方式は特に限定されず、例えば音の領域まで検出可能なマイクロフォンを振動センサ４として用いてもよい。
【0015】
図１に示すように、締付ボルト締付状態判定装置８は、増幅器２０（増幅部）、分析器２２（オーバーオール振幅算出部）、バンドパスフィルタ２４（固有振動数帯成分抽出部）、分析器２６（固有振動数帯振幅算出部）、除算器２８（振幅比率算出部）、平均化演算器３０（平均化演算部）及び判定器３２（締付状態判定部）を備える。
【0016】
増幅器２０には、ハンマー４０で締付ボルト６を打撃したときに振動センサ４が出力する出力信号（締付ボルト６に対する打撃による締付ボルト６の振動を示す振動信号）が入力される。増幅器２０は、振動センサ４の出力信号を増幅するように構成されている。
【0017】
分析器２２には、増幅器２０によって増幅された上記振動信号が入力される。分析器２２は、周波数分析器である。分析器２２は、増幅器２０によって増幅された上記振動信号についてＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波数分析を行い、該振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅ＶＳＲＤを算出するように構成されている。
【0018】
図２は、分析器２２による上記振動信号の周波数分析の結果である周波数スペクトルの一例を模式的に示す図である。図２に示すように、分析器２２は、増幅器２０によって増幅された上記振動信号についてＦＦＴによる周波数分析を行うことにより、該振動信号の周波数スペクトルとして該振動信号の各周波数成分の振幅を算出し、該振動信号の各周波数成分の振幅を積算することにより、上記オーバーオール振幅ＶＳＲＤを算出する。このオーバーオール振幅ＶＳＲＤは、図２に示す周波数スペクトル全体の面積（図２においてハッチングを付した部分の面積）に相当する。
【0019】
一方、分析器２６には、増幅器２０によって増幅された上記振動信号がバンドパスフィルタ２４を通ってから入力される。バンドパスフィルタ２４は、図３に示すように、増幅器２０によって増幅された上記振動信号から、締付ボルト６の固有振動数Ｆｎを含む周波数帯である固有振動数帯ＦＢの成分を抽出するように構成されている。すなわち、バンドパスフィルタ２４は、締付ボルト６の固有振動数Ｆｎを含む固有振動数帯ＦＢのみを通し、固有振動数帯ＦＢ以外の周波数は通さないように構成されている。バンドパスフィルタ２４は、例えば、締付ボルト６の固有振動数が９０００Ｈｚであれば、８５００～９５００Ｈｚの通過帯域を固有振動数帯ＦＢとして有しててもよい。固有振動数帯ＦＢは、締付ボルト６が適切な規定トルクで締め付けられている場合に後述の振幅比率が１に近い値（例えば０．５以上１未満の値）となるような周波数帯である。
【0020】
分析器２６は、周波数分析器である。分析器２６は、バンドパスフィルタ２４を通過した振動信号についてＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波数分析を行い、バンドパスフィルタ２４によって抽出された固有振動数帯ＦＢにおける各周波数成分の振幅を固有振動数帯ＦＢに亘って積算した値である固有振動数帯振幅ＶＢＰＦを算出するように構成されている。この固有振動数帯振幅ＶＢＰＦは、図３に示す周波数スペクトルにおける２本の破線で挟まれた領域の面積（図３においてハッチングを付した部分の面積）に相当する。例えば、バンドパスフィルタ２４が８５００～９５００Ｈｚの通過帯域を有している場合には、分析器２６は、８５００～９５００Ｈｚおける各周波数成分の振幅を足し合わせた値である固有振動数帯振幅ＶＢＰＦを算出する。
【0021】
除算器２８は、分析器２６により算出した固有振動数帯振幅ＶＢＰＦを、分析器２２により算出したオーバーオール振幅ＶＳＲＤで除算することにより、固有振動数帯振幅ＶＢＰＦとオーバーオール振幅ＶＳＲＤとの比率である振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤを算出するように構成されている。
【0022】
平均化演算器３０は、除算器２８で算出した振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤをハンマー４０で締付ボルト６を打撃した回数によって平均化するように構成されている。すなわち、締付ボルト６に対する複数回の打撃における振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤの平均値を算出するように構成されている。例えば、ハンマー４０で締付ボルト６を打撃した回数をｎ回とすると、ｎ回の打撃のうちｉ番目の打撃に対応する上記オーバーオール振幅をＶＳＲＤｉ、ｎ回の打撃のうちｉ番目の打撃に対応する上記固有振動数帯振幅をＶＢＰＦｉ、ｎ回の打撃のうちｉ番目の打撃に対応する上記振幅比率をＶＢＰＦｉ／ＶＳＲＤｉとすると、平均化演算器３０は、下記式（ａ）により、締付ボルト６に対するｎ回の打撃における上記振動信号の振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤの平均値Ａｎを算出するように構成されている。
ここで、ｎは１以上の整数であり、ｉは１以上ｎ以下の整数である。
【0023】
判定器３２は、除算器２８によって算出した振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤに基づいて締付ボルト６の締付状態を判定するように構成されている。図示する実施形態では、判定器３２は、平均化演算器３０によって算出した振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤの平均値Ａｎを用いて、締付ボルト６の締付状態を判定するように構成されている。具体的には、判定器３２は、平均化演算器３０によって算出した振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤの平均値Ａｎが１に近いほど、締付ボルト６の締付状態を良好である（締付ボルト６の緩みが小さい）と判定する。すなわち、判定器３２は、判定器３２は、平均化演算器３０によって算出した振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤの平均値Ａｎが１から離れるほど、締付ボルト６の締付状態を悪い状態である（締付ボルト６の緩みが大きい）と判定する。
【0024】
上記の締付ボルト締付状態判定装置８によれば、上記振動信号から締付ボルト６の固有振動数Ｆｎを含む固有振動数帯ＦＢの成分を抽出して、固有振動数帯ＦＢの各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅ＶＢＰＦを算出し、固有振動数帯振幅ＶＢＰＦとオーバーオール振幅ＶＳＲＤとの比率である振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤに基づいて締付ボルト６の締付状態を判定している。
【0025】
ここで、締付ボルト６の固有振動数を含む適切な幅の固有振動数帯ＦＢを通過帯域とするバンドパスフィルタ２４を用いれば、締付ボルト６の締結状態が良好である場合（締付ボルト６が規定トルクで適切に締め付けられている場合）には、除算器２８によって算出される振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤは１に近い値となる。また、振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤは、締付ボルト６の締付状態が悪化するにつれて（締付ボルト６の緩みが大きくなるにつれて）小さくなる。このため、特許文献１に記載のように多くのバンドパスフィルタ２４を用いなくとも、振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤに基づいて締付ボルト６の締付状態を定量的に判定することができる。すなわち、締付ボルト６の締付状態を簡素な構成で定量的に判定することができる。
【0026】
また、上記の締付ボルト締付状態判定装置８によれば、平均化演算器３０によって上記振動信号の振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤの平均値Ａｎを算出し、該平均値Ａｎに基づいて締付ボルト６の締付状態を判定している。このため、ハンマー４０で締付ボルト６を複数回打撃した場合において、打撃の強さ等のバラツキや周囲のノイズが締付ボルト６の締結状態に与える影響を低減することができ、締付ボルト６の締付状態の判定の信頼性を向上することができる。すなわち、締付ボルト６の締付状態を精度良く判定することができる。
【0027】
図４は、他の実施形態に係る締付ボルト締付状態判定システム２の概略構成を示すブロック図である。図４に示す締付ボルト締付状態判定システム２において、図１に示した締付ボルト締付状態判定システム２の各構成と共通の符号は、特記しない限り図１に示した締付ボルト締付状態判定システム２の各構成と同様の構成を示すものとし、説明を省略する。
【0028】
【0029】
比較器５０は、平均化演算器３０によって算出した上記振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤの平均値Ａｎと、記憶部５２に記憶された閾値Ａｔｈとを比較するように構成されている。
【0030】
判定器３２は、比較器５０における上記振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤの平均値Ａｎと閾値Ａｔｈとの比較の結果に基づいて、締付ボルト６の締付状態を判定する。判定器３２は、平均化演算器３０によって算出した上記振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤの平均値Ａｎが記憶部５２に記憶された閾値Ａｔｈ以上である場合に、締付ボルト６の締付状態が良好である（すなわち締付ボルト６が規定トルクで適切に締め付けられている）と判定し、上記振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤの平均値Ａｎが上記閾値Ａｔｈ未満である場合に、締付ボルト６の締付状態が良好ではない（すなわち締付ボルト６が規定トルクで適切に締め付けられておらず、締付ボルト６が緩んでいる）と判定する。
【0031】
なお、記憶部５２に記憶する閾値Ａｔｈは、予め試験等を行って締付ボルト６の締付力と上記振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤとの相関を求めておき、その相関に基づいて定められてもよい。この閾値Ａｔｈは、例えば０．５以上１未満の値であってもよく、好ましくは０．７以上０．９未満の値（例えば０．８）であってもよい。
【0032】
このように、締付ボルト６の締付力と上記振幅比率ＶＢＰＦ／ＶＳＲＤとの相関を考慮して定めた閾値Ａｔｈを用いて締付ボルト６が良好に締め付けられているか否かを判定することにより、締付ボルト６の締付状態の判定の信頼性を向上することができる。すなわち、締付ボルト６の締付状態を精度良く判定することができる。
【0033】
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【0034】
例えば、上述した実施形態では、締付ボルト６の振動を示す振動信号から、締付ボルト６の固有振動数Ｆｎを含む固有振動数帯ＦＢの成分を抽出するための固有振動数帯成分抽出部としてバンドパスフィルタ２４を用いたが、固有振動数帯成分抽出部の構成はバンドパスフィルタに限らない。固有振動数帯成分抽出部は、例えばローパスフィルタとハイパスフィルタの組み合わせを用いて締付ボルト６の固有振動数Ｆｎを含む固有振動数帯ＦＢの成分を抽出するように構成されていてもよい。
【0035】
また、締付ボルト締付状態判定装置８は、電気回路から構成されてもよいし、コンピュータから構成されてもよい。締付ボルト締付状態判定装置は、コンピュータから構成される場合、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサとを備え、プロセッサが、記憶装置に記憶されているプログラムを実行することにより、その機能を実現する。
【0036】
また、除算器２８は、分析器２２により算出したオーバーオール振幅ＶＳＲＤを分析器２６により算出した固有振動数帯振幅ＶＢＰＦで除算することにより、固有振動数帯振幅ＶＢＰＦとオーバーオール振幅ＶＳＲＤとの比率である振幅比率ＶＳＲＤ／ＶＢＰＦを算出してもよい。この場合、振幅比率ＶＳＲＤ／ＶＢＰＦは１よりも大きい値となり、締付ボルト６の緩みが大きくなるにつれて振幅比率ＶＳＲＤ／ＶＢＰＦは大きくなる。この場合、判定器３２は、振幅比率ＶＳＲＤ／ＶＢＰＦの平均値Ａｎが１に近いほど、締付ボルト６の緩みを小さいと判定してもよい。また、判定器３２は、振幅比率ＶＳＲＤ／ＶＢＰＦが閾値Ａｔｈよりも小さい場合に締付状態が良好である（すなわち締付ボルト６が規定トルクで適切に締め付けられている）と判定し、振幅比率ＶＳＲＤ／ＶＢＰＦが閾値Ａｔｈ以上である場合に締付状態が良好でではない（すなわち締付ボルト６が規定トルクで適切に締め付けられておらず、締付ボルト６が緩んでいる）と判定してもよく、この場合、閾値Ａｔｈは、例えば１より大きく２以下の値であってもよく、好ましくは１．１以上１．５以下の値（例えば１．２）であってもよい。
【0037】
また、上述した実施形態では、上記オーバーオール振幅ＶＳＲＤと固有振動数帯振幅ＶＢＰＦとをそれぞれ別の分析器２２，２６によって算出したが、上記オーバーオール振幅ＶＳＲＤと固有振動数帯振幅ＶＢＰＦとの両方を１つの分析器によって算出してもよい。
【0038】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【0039】
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る締付ボルト締付状態判定装置（例えば上述の締付ボルト締付状態判定装置８）は、
回転機械（例えば上述の軸流送風機１０）の動翼（例えば上述の動翼１４）を固定するための締付ボルト（例えば上述の締付ボルト６）の締付状態を判定するため締付ボルト締付状態判定装置であって、
前記締付ボルトに対する打撃による前記締付ボルトの振動を示す振動信号の周波数分析を行い、前記振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅（例えば上述のオーバーオール振幅ＶＳＲＤ）を算出するように構成されたオーバーオール振幅算出部（例えば上述の分析器２２）と、
前記締付ボルトの振動を示す前記振動信号から、前記締付ボルトの固有振動数を含む周波数帯である固有振動数帯（例えば上述の固有振動数帯ＦＢ）の成分を抽出するように構成された固有振動数帯成分抽出部（例えば上述のバンドパスフィルタ２４）と、
前記固有振動数帯成分抽出部によって抽出された前記固有振動数帯の成分について、前記固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅（例えば上述の固有振動数帯振幅ＶＢＰＦ）を算出するように構成された固有振動数帯振幅算出部（例えば上述の分析器２６）と、
前記固有振動数帯振幅算出部によって算出した前記固有振動数帯振幅と、前記オーバーオール振幅算出部によって算出した前記オーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出するように構成された振幅比率算出部（例えば上述の除算器２８）と、
前記振幅比率算出部によって算出した前記振幅比率に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成された締付状態判定部（例えば上述の判定器３２）と、
を備える。
回転機械（例えば上述の軸流送風機１０）の動翼（例えば上述の動翼１４）を固定するための締付ボルト（例えば上述の締付ボルト６）の締付状態を判定するため締付ボルト締付状態判定装置であって、
前記締付ボルトに対する打撃による前記締付ボルトの振動を示す振動信号の周波数分析を行い、前記振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅（例えば上述のオーバーオール振幅ＶＳＲＤ）を算出するように構成されたオーバーオール振幅算出部（例えば上述の分析器２２）と、
前記締付ボルトの振動を示す前記振動信号から、前記締付ボルトの固有振動数を含む周波数帯である固有振動数帯（例えば上述の固有振動数帯ＦＢ）の成分を抽出するように構成された固有振動数帯成分抽出部（例えば上述のバンドパスフィルタ２４）と、
前記固有振動数帯成分抽出部によって抽出された前記固有振動数帯の成分について、前記固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅（例えば上述の固有振動数帯振幅ＶＢＰＦ）を算出するように構成された固有振動数帯振幅算出部（例えば上述の分析器２６）と、
前記固有振動数帯振幅算出部によって算出した前記固有振動数帯振幅と、前記オーバーオール振幅算出部によって算出した前記オーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出するように構成された振幅比率算出部（例えば上述の除算器２８）と、
前記振幅比率算出部によって算出した前記振幅比率に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成された締付状態判定部（例えば上述の判定器３２）と、
を備える。
【0040】
上記（１）に記載の締付ボルト締付状態判定装置によれば、上記振動信号から締付ボルトの固有振動数を含む固有振動数帯の成分を抽出して、固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅を算出し、固有振動数帯振幅とオーバーオール振幅との比率である振幅比率に基づいて締付ボルトの締付状態を判定している。
ここで、締付ボルトの固有振動数を含む適切な幅の固有振動数帯を抽出すれば、締付ボルトの締結状態が良好である場合（締付ボルトが適切に締め付けられている場合）には上記振幅比率は１に近い値となる。また、上記振幅比率は、締付ボルトの締結状態が悪化するにつれて（締付ボルトの緩みが大きくなるにつれて）１から遠ざかることとなる。このため、特許文献１に記載のように多くのバンドパスフィルタを用いなくとも、上記振幅比率を用いて締付ボルトの締付状態を判定することができる。すなわち、締付ボルトの締付状態を簡素な構成で判定することができる。
ここで、締付ボルトの固有振動数を含む適切な幅の固有振動数帯を抽出すれば、締付ボルトの締結状態が良好である場合（締付ボルトが適切に締め付けられている場合）には上記振幅比率は１に近い値となる。また、上記振幅比率は、締付ボルトの締結状態が悪化するにつれて（締付ボルトの緩みが大きくなるにつれて）１から遠ざかることとなる。このため、特許文献１に記載のように多くのバンドパスフィルタを用いなくとも、上記振幅比率を用いて締付ボルトの締付状態を判定することができる。すなわち、締付ボルトの締付状態を簡素な構成で判定することができる。
【0041】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の締付ボルト締付状態判定装置において、
前記締付状態判定部は、前記振幅比率算出部によって算出した前記振幅比率と閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）との比較に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成される。
前記締付状態判定部は、前記振幅比率算出部によって算出した前記振幅比率と閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）との比較に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成される。
【0042】
上記（２）に記載の締付ボルト締付状態判定装置によれば、予め試験等を行って締付ボルトの締付力と上記振幅比率との相関を求めておき、その相関に基づく適切な閾値を上記振幅比率との比較に用いることにより、締付ボルトの締付状態を精度良く判定することができる。
【0043】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の締付ボルト締付状態判定装置において、
前記締付状態判定部は、前記締付ボルトに対する複数回の打撃における前記振幅比率の平均値（例えば上述の平均値Ａｎ）に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成される。
前記締付状態判定部は、前記締付ボルトに対する複数回の打撃における前記振幅比率の平均値（例えば上述の平均値Ａｎ）に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成される。
【0044】
上記（３）に記載の締付ボルト締付状態判定装置によれば、締付ボルトを複数回打撃した場合において、打撃の強さ等のバラツキや周囲のノイズが締付ボルトの締付状態の判定の精度に与える影響を低減することができ、締付ボルトの締付状態を精度良く判定することができる。
【0045】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の締付ボルト締付状態判定装置において、
前記締付状態判定部は、前記振幅比率の平均値と閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）との比較に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成される。
前記締付状態判定部は、前記振幅比率の平均値と閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）との比較に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定するように構成される。
【0046】
上記（４）に記載の締付ボルト締付状態判定装置によれば、予め試験等を行って締付ボルトの締付力と上記振幅比率との相関を求めておき、その相関に基づく適切な閾値を上記振幅比率との比較に用いることにより、締付ボルトの締付状態を精度良く判定することができる。
【0047】
（５）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（４）に記載の締付ボルト締付状態判定装置において、
前記振幅比率算出部は、前記固有振動数帯振幅算出部によって算出した前記固有振動数帯振幅を、前記オーバーオール振幅算出部によって算出した前記オーバーオール振幅で除算することで前記振幅比率を算出するように構成され、
前記閾値は０．５以上１未満である。
前記振幅比率算出部は、前記固有振動数帯振幅算出部によって算出した前記固有振動数帯振幅を、前記オーバーオール振幅算出部によって算出した前記オーバーオール振幅で除算することで前記振幅比率を算出するように構成され、
前記閾値は０．５以上１未満である。
【0048】
上記（５）に記載の締付ボルト締付状態判定装置において、締付ボルトが規定トルクで適切に締め付けられている場合には、振幅比率算出部によって算出される上記振幅比率は１に近い値となり、締付ボルトの緩みが大きくなるにつれて上記振幅比率は小さくなる。このため、上記閾値を０．５以上１未満とすることにより、締付ボルトの締付状態を精度良く判定することができる。
【0049】
（６）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（４）に記載の締付ボルト締付状態判定装置において、
前記振幅比率算出部は、前記オーバーオール振幅算出部によって算出した前記オーバーオール振幅を、前記固有振動数帯振幅算出部によって算出した前記固有振動数帯振幅で除算することで前記振幅比率を算出するように構成され、
前記閾値は１より大きく２以下である。
前記振幅比率算出部は、前記オーバーオール振幅算出部によって算出した前記オーバーオール振幅を、前記固有振動数帯振幅算出部によって算出した前記固有振動数帯振幅で除算することで前記振幅比率を算出するように構成され、
前記閾値は１より大きく２以下である。
【0050】
上記（６）に記載の締付ボルト締付状態判定装置において、締付ボルトが規定トルクで適切に締め付けられている場合には、振幅比率算出部によって算出される上記振幅比率は１に近い値となり、締付ボルトの緩みが大きくなるにつれて上記振幅比率は大きくなる。このため、上記閾値を１より大きく２以下とすることにより、締付ボルトの締付状態を精度良く判定することができる。
【0051】
（７）本開示の少なくとも一実施形態に係る締付ボルト締結状態判定システムは、
上記（１）乃至（６）の何れか１項に記載の締付ボルト締付状態判定装置と、前記締付ボルトの振動を検出する振動センサ（例えば上述の振動センサ４）と、を備える。
上記（１）乃至（６）の何れか１項に記載の締付ボルト締付状態判定装置と、前記締付ボルトの振動を検出する振動センサ（例えば上述の振動センサ４）と、を備える。
【0052】
上記（７）に記載の締付ボルト締付状態判定システムによれば、上記（１）乃至（６）の何れか１項に記載の締付ボルト締付状態判定装置を備えているため、締付ボルトの締付状態を簡素な構成で判定することができる。
【0053】
（８）本開示の少なくとも一実施形態に係る締付ボルト締結状態判定方法は、
回転機械（例えば上述の軸流送風機１０）の動翼（例えば上述の動翼１４）を固定するための締付ボルト（例えば上述の締付ボルト６）の締付状態を判定するため締付ボルト締付状態判定方法であって、
前記締付ボルトに対する打撃による前記締付ボルトの振動を示す振動信号の周波数分析を行い、前記振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅（例えば上述のオーバーオール振幅ＶＳＲＤ）を算出するオーバーオール振幅算出ステップと、
前記締付ボルトの振動を示す前記振動信号から、前記締付ボルトの固有振動数を含む周波数帯である固有振動数帯（例えば上述の固有振動数帯ＦＢ）の成分を抽出する固有振動数帯成分抽出ステップと、
前記固有振動数帯成分抽出ステップで抽出された前記固有振動数帯の成分について、前記固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅（例えば上述の固有振動数帯振幅ＶＢＰＦ）を算出する固有振動数帯振幅算出ステップと、
前記固有振動数帯振幅算出ステップで算出した前記固有振動数帯振幅と、前記オーバーオール振幅算出ステップで算出した前記オーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出する振幅比率算出ステップと、
前記振幅比率算出ステップで算出した前記振幅比率に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定する締付状態判定ステップと、
を備える。
回転機械（例えば上述の軸流送風機１０）の動翼（例えば上述の動翼１４）を固定するための締付ボルト（例えば上述の締付ボルト６）の締付状態を判定するため締付ボルト締付状態判定方法であって、
前記締付ボルトに対する打撃による前記締付ボルトの振動を示す振動信号の周波数分析を行い、前記振動信号の各周波数成分の振幅を積算した値であるオーバーオール振幅（例えば上述のオーバーオール振幅ＶＳＲＤ）を算出するオーバーオール振幅算出ステップと、
前記締付ボルトの振動を示す前記振動信号から、前記締付ボルトの固有振動数を含む周波数帯である固有振動数帯（例えば上述の固有振動数帯ＦＢ）の成分を抽出する固有振動数帯成分抽出ステップと、
前記固有振動数帯成分抽出ステップで抽出された前記固有振動数帯の成分について、前記固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅（例えば上述の固有振動数帯振幅ＶＢＰＦ）を算出する固有振動数帯振幅算出ステップと、
前記固有振動数帯振幅算出ステップで算出した前記固有振動数帯振幅と、前記オーバーオール振幅算出ステップで算出した前記オーバーオール振幅との比率である振幅比率を算出する振幅比率算出ステップと、
前記振幅比率算出ステップで算出した前記振幅比率に基づいて、前記締付ボルトの締付状態を判定する締付状態判定ステップと、
を備える。
【0054】
上記（８）に記載の締付ボルト締付状態判定方法によれば、上記振動信号から締付ボルトの固有振動数を含む固有振動数帯の成分を抽出して、固有振動数帯の各周波数成分の振幅を積算した値である固有振動数帯振幅を算出し、固有振動数帯振幅とオーバーオール振幅との比率である振幅比率に基づいて締付ボルトの締付状態を判定している。
ここで、締付ボルトの固有振動数を含む適切な幅の固有振動数帯を抽出すれば、締付ボルトの締結状態が良好である場合（締付ボルトが適切に締め付けられている場合）には上記振幅比率は１に近い値となる。また、上記振幅比率は、締付ボルトの締結状態が悪化するにつれて（締付ボルトの緩みが大きくなるにつれて）１から遠ざかることとなる。このため、特許文献１に記載のように多くのバンドパスフィルタを用いなくとも、上記振幅比率を用いて締付ボルトの締付状態を判定することができる。すなわち、締付ボルトの締付状態を簡素な構成で判定することができる。
ここで、締付ボルトの固有振動数を含む適切な幅の固有振動数帯を抽出すれば、締付ボルトの締結状態が良好である場合（締付ボルトが適切に締め付けられている場合）には上記振幅比率は１に近い値となる。また、上記振幅比率は、締付ボルトの締結状態が悪化するにつれて（締付ボルトの緩みが大きくなるにつれて）１から遠ざかることとなる。このため、特許文献１に記載のように多くのバンドパスフィルタを用いなくとも、上記振幅比率を用いて締付ボルトの締付状態を判定することができる。すなわち、締付ボルトの締付状態を簡素な構成で判定することができる。
【符号の説明】
【0055】
２ 締付ボルト締付状態判定システム
４ 振動センサ
６ 締付ボルト
８ 締付ボルト締付状態判定装置
１０ 軸流送風機
１２ ロータ
１４ 動翼
１６ ハブ
１８ 頭部
２０ 増幅器
２２，２６ 分析器
２４ バンドパスフィルタ
２８ 除算器
３０ 平均化演算器
３２ 判定器
４０ ハンマー
５０ 比較器
５２ 記憶部
４ 振動センサ
６ 締付ボルト
８ 締付ボルト締付状態判定装置
１０ 軸流送風機
１２ ロータ
１４ 動翼
１６ ハブ
１８ 頭部
２０ 増幅器
２２，２６ 分析器
２４ バンドパスフィルタ
２８ 除算器
３０ 平均化演算器
３２ 判定器
４０ ハンマー
５０ 比較器
５２ 記憶部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】