齿轮装置的状态监视系统以及状态监视方法与流程

本申请要求申请日为2016年3月30日的申请号为jp特愿2016－068285的申请、申请号为jp特愿2016－068286的申请、申请号为jp特愿2016－068287的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。

本发明涉及比如下述的状态监视系统，该状态监视系统在风力发电装置或大型装置等中采用多个传感器，监视齿轮装置的状态。

背景技术

在过去，在风力发电装置或大型装置等中，通过借助各种传感器测定物理量，以监视旋转部件的状态。特别是，在旋转机械的状态监视系统中，根据作为旋转部件的轴承、齿轮的设计规格，指定而监视旋转频率和旋转部件的异常造成的振动的频率，由此诊断各部件的异常。

比如，人们提出下述的技术，其中，在可于滚动轴承中指定产生异常的部件的场合，可仅仅着眼于根据轴承的设计规格而计算的异常造成的频率(比如，参照专利文献1)。人们提出有下述的技术，其中，即使在齿轮的情况下，仍着眼于可根据齿轮的设计规格而进行计算的啮合造成的频率，仍推算齿轮的异常状态(比如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：jp特开2006－234785号公报

专利文献2：jp特开平2－240536号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，由于一般旋转机械的厂商不公开设计规格，故像这样而无法指定有特征的振动的频率。由此，计算数据的实效值和最大值等的各种特征量，在与正常状态相比较，呈现大的变化的场合，多视为异常。在此场合，由于无法推算异常部位的指定和异常状态，故维护时期的调整和异常原因的调查是困难的。

在齿轮的设计规格不清楚的状态监视对象中，无法通过数据的实效值和最大值等的特征量充分地诊断齿轮的异常。为了更具体地进行诊断，人们希望有下述的技术，其根据正常值的数据指定齿轮造成的频率。

本发明的目的在于，提供针对具有齿轮的设计规格不清楚的多个齿轮副的齿轮装置，可指定对于齿轮的异常诊断来说有用的啮合频率、齿数的状态监视系统和状态监视方法。

用于解决课题的技术方案

本发明的齿轮装置的状态监视系统涉及监视具有多个齿轮副的齿轮装置的状态的状态监视系统，该齿轮装置的状态监视系统包括啮合频率指定装置，该啮合频率指定装置分别指定作为上述齿轮装置的增速器和减速器中的一者或两者中的上述多个齿轮副的啮合频率；

该啮合频率指定装置包括：

传感器，该传感器分别检测由上述各齿轮副而产生的啮合振动；

高频区域设定机构，该高频区域设定机构进行如下设定：对上述啮合频率的预计频率，调查多少倍时的高频区域；

调查频率范围设定机构，该调查频率范围设定机构设定调查上述啮合频率的多个预计频率的范围；

最大峰值振幅等计算机构，该最大峰值振幅等计算机构在通过上述调查频率范围设定机构而设定的预计频率的范围内，并且凭借通过上述高频区域设定机构而设定的高频区域，根据通过上述传感器而检测的啮合振动，计算最大峰值振幅，而且选定在上述多个已设定的预计频率的范围之间，上述最大峰值振幅的差为已确定的倍数以下的预计频率；

啮合频率指定机构，该啮合频率指定机构将下述预计频率指定为齿面速度第k大的齿轮副的啮合频率，该预计频率指通过上述最大峰值振幅等计算机构而选定的预计频率中的在多个已设定的预计频率的范围内而计算的最大峰值振幅的已确定的时间内的总值为第k(k表示自然数)大的预计频率。

上述已确定的倍数、上述已确定的时间分别为通过设计等任意地确定的倍数、时间，比如，通过试验和模拟中的任意一者或两者求出而确定适合的倍数、时间(同样在后述的齿轮装置的状态监视方法中，也相同)。

按照该方案，在高频区域设定机构中进行如下设定：对上述啮合频率的预计频率，调查多少倍时的高频区域。比如，正常的齿轮副的啮合振动以出现上述预计频率的多少倍时的高频的场合为多的情况为基准，设定高频区域。在调查频率范围设定机构中，设定调查啮合频率的多个预计频率的范围。

在最大峰值振幅等计算机构中，在已设定的预计频率的范围内，并且以已设定的高频区域，根据通过传感器而检测的啮合振动计算最大峰值振幅。不但这样，而且最大峰值振幅等计算机构选定在多个已设定的预计频率的范围之间，上述最大峰值振幅的差为已确定的倍数以下的预计频率。通过选定邻接的最大峰值振幅的差为已确定的倍数以下的预计频率，可判断实际装置的自励振动与啮合频率等的强制振动。

在啮合频率指定机构中，在已选定的预计频率中，将下述预计频率指定为齿面速度第k大的齿轮副的啮合频率，该的预计频率指在多个已设定的预计频率的范围内计算的最大峰值振幅的已确定的时间内的总值第k(k为自然数)大的预计频率。该啮合频率指定机构利用齿面速度越大，正常的齿轮副的啮合振动越大的现象。于是，可指定对于齿轮的异常诊断来说有用的各齿轮副的啮合频率。

在本发明的齿轮装置的状态监视系统中，也可包括齿数指定装置，该齿数指定装置指定作为上述齿轮装置的包括具有多个齿轮副的增速器和减速器中的一者或两者的单小齿轮式的行星齿轮装置的齿数，

该齿数指定装置包括：

上述啮合频率指定机构；

行星齿轮齿数指定机构，该行星齿轮齿数指定机构根据通过上述啮合频率指定装置而指定的啮合频率，采用已确定的行星齿轮机构的齿数条件式，指定速度比为最大的上述行星齿轮装置的齿数。

行星齿轮齿数指定机构根据已指定的啮合频率，采用已确定的行星齿轮机构的齿数条件式，指定速度比为最大的行星齿轮装置的齿数。于是，可计算对于齿轮的异常诊断来说有用的频率。

还可在上述状态监视系统中，上述齿数指定装置为指定风车用增速器的齿数的齿数指定装置，该风车用增速器包括：具有1个齿轮副的行星型单小齿轮式的行星齿轮装置、具有2个齿轮副的2级平行轴齿轮装置；

上述啮合频率指定装置按照下述方式构成，该方式为：

将在多个已设定的预计频率的范围内计算的最大峰值振幅的已确定的时间内的总值为最大的预计频率指定为上述2级平行轴齿轮装置中的平行轴齿轮中、高速轴啮合频率；

将第2大的预计频率指定为上述2级平行轴齿轮装置中的平行轴齿轮低、中速轴啮合频率；

将第3大的预计频率指定为上述行星齿轮装置中的行星齿轮啮合频率；

上述齿数指定装置还可包括2级平行轴齿轮齿数指定机构，该2级平行轴齿轮齿数指定机构采用：根据通过上述啮合频率指定机构而指定的平行轴齿轮中、高速轴啮合频率、平行轴齿轮低、中速轴啮合频率、以及可根据通过上述行星齿轮齿数指定机构而指定的齿数而计算的上述行星齿轮装置的增速比，指定上述2个齿轮副的速度比的差为1.5以下的上述2级平行轴齿轮装置的齿数。

在啮合频率指定机构45中，将下述的预计频率指定为2级平行轴齿轮装置的平行轴齿轮中、高速轴啮合频率，该预计频率指在多个已设定的预计频率的范围内计算的最大峰值振幅的已确定的时间内的总值是最大的预计频率。将第2大的预计频率指定为2级平行轴齿轮装置16的平行轴齿轮低、中速轴啮合频率。将第3大的预计频率指定为行星齿轮装置的啮合频率。像上述那样，该啮合频率指定机构45利用齿面速度越大，正常的齿轮副的啮合振动越大的现象。于是，可指定对于齿轮的异常诊断有用的各齿轮副的啮合频率。2级平行轴齿轮装置47采用已指定的平行轴齿轮中、高速轴啮合频率、平行轴齿轮低、中速轴啮合频率以及可通过行星齿轮齿数指定机构46而指定的齿数而计算的行星齿轮装置15的增速比，指定上述2个齿轮副的速度比的差为1.5以下的2级平行轴齿轮装置的齿数。在2级平行轴齿轮齿数指定机构中，为了防止2个齿轮副的齿面磨耗的偏移，齿轮副的速度比的差为1.5以下。于是，可指定构成对于齿轮的异常诊断有用的风车用增速器的齿轮的齿数。

上述高频区域设定机构也可进行如下设定，对上述啮合频率的预计频率，调查是否达到3倍时的高频区域。其原因在于：正常的齿轮副的啮合振动呈现达到上述预计频率的3倍时的高频的情况多。

本发明的齿轮装置的状态监视系统也可包括任意者的齿轮副的啮合频率指定装置，包括监视机构，该监视机构根据已指定的啮合频率监视高频成分的增减和侧波带中的任意一者或两者的出现。按照该方案，啮合频率是已知的，监视机构可通过比如监视高频成分的增减或侧波带的出现，进行计算齿轮的异常形态或齿面的磨耗量等的精密的状态监视。

本发明的齿轮装置的状态监视方法为监视具有多个齿轮副的齿轮装置的状态的方法，该齿轮装置的状态监视方法包括啮合频率指定工序，该啮合频率指定工序分别指定作为上述齿轮装置的增速器和减速器中的任意一者或两者中的上述多个齿轮副的啮合频率，该啮合频率指定工序包括：

采用分别检测由上述各齿轮副而产生的啮合振动的传感器；

高频区域设定步骤，在该高频区域设定步骤中，进行如下设定：对上述啮合频率的预计频率，调查为多少倍时的高频区域；

调查频率范围设定步骤，在该调查频率范围设定步骤中，设定调查上述啮合频率的多个预计频率的范围；

最大峰值振幅等计算步骤，在该最大峰值振幅等计算步骤中，在通过上述调查频率范围设定步骤而设定的预计频率的范围内，并且凭借通过上述高频区域设定步骤而设定的高频区域，根据通过上述传感器而检测的啮合振动计算最大峰值振幅，而且选定在上述多个已设定的预计频率的范围之间，上述最大峰值振幅的差为已确定的倍数以下的预计频率；

啮合频率指定步骤，在该啮合频率指定步骤中，在通过上述最大峰值振幅等计算步骤而选定的预计频率中，将下述预计频率指定为齿面速度第k大的齿轮副的啮合频率，该预计频率指在多个已设定的预计频率的范围内而计算的最大峰值振幅的已确定的时间内的总值为第k(k表示自然数)大的预计频率。

按照该方案，在高频区域设定步骤中进行如下设定：对啮合频率的预计频率，调查多少倍时的高频区域。比如，正常的齿轮副的啮合振动以出现达到上述预计频率的多少倍时的高频波的情况为多的情况为基准，设定高频区域。在调查频率范围设定步骤中，设定调查啮合频率的多个预计频率的范围。

在最大峰值振幅等计算步骤中，在已设定的预计频率的范围内，并且凭借已设定的高频区域，根据通过传感器而检测的啮合振动计算最大峰值振幅。不但这样，而且在最大峰值振幅等计算步骤中，选定在多个已设定的预计频率的范围之间，上述最大峰值振幅的差为已确定的倍数以下的预计频率。可通过选定最大峰值振幅的差为已确定的倍数以下的预计频率，判断实际装置的自励振动和啮合频率等的强制振动。

在啮合频率指定步骤中，在已选定的预计频率中，将下述预计频率指定为齿面速度第k大的齿轮副的啮合频率，该预计频率指在多个已设定的预计频率的范围内而计算的最大峰值振幅的已确定的时间内的总值为第k(k表示自然数)大的预计频率。该啮合频率指定步骤利用齿面速度越大，正常的齿轮副的啮合振动越大的现象。于是，可指定对于齿轮的异常诊断来说有用的各齿轮副的啮合频率。

也可在本发明的状态监视方法中，包括齿数指定工序，在该齿数指定工序中，指定作为上述齿轮装置的包括具有多个齿轮副的增速器和减速器中的一者或两者的单小齿轮式的行星齿轮装置的齿数，

该齿数指定工序包括：

上述啮合频率指定工序；

行星齿轮齿数指定步骤，在该行星齿轮齿数指定步骤中，根据通过上述啮合频率指定步骤而指定的啮合频率，采用已确定的行星齿轮机构的齿数条件式，指定速度比为最大的上述行星齿轮装置的齿数。

在行星齿轮齿数指定步骤中，根据已指定的啮合频率，采用上述齿数条件式，指定速度比最大的上述行星齿轮装置的齿数。于是，可计算对于齿轮的异常诊断来说有用的频率。

还可在本发明的状态监视方法，上述齿数指定步骤为指定风车用增速器的齿数的工序，该风车用增速器包括具有1个齿轮副的行星型单小齿轮式的行星齿轮装置、具有2个齿轮副的2级平行轴齿轮装置；

上述啮合频率指定工序还按照下述方式构成，该方式为：

将在多个已设定的预计频率的范围内计算的最大峰值振幅的已确定的时间内的总值为最大的预计频率指定为上述2级平行轴齿轮装置中的平行轴齿轮中、高速轴啮合频率；

将第2大的预计频率指定为上述2级平行轴齿轮装置中的平行轴齿轮低、中速轴啮合频率；

将第3大的预计频率指定为上述行星齿轮装置中的行星齿轮啮合频率；

上述齿数指定工序还包括2级平行轴齿轮齿数指定步骤，在该2级平行轴齿轮齿数指定步骤中，采用根据通过上述啮合频率指定工序而指定的平行轴齿轮中、高速轴啮合频率、平行轴齿轮低、中速轴啮合频率以及可通过上述行星齿轮齿数指定步骤而指定的齿数而计算的上述行星齿轮装置的增速比，指定上述2个齿轮副的速度比的差为1.5以下的上述2级平行轴齿轮装置的齿数。

在啮合频率指定工序中，将在多个已设定的预计频率的范围内计算的最大峰值振幅的已确定的时间内的总值为最大的预计频率指定为2级平行轴齿轮装置中的平行轴齿轮中、高速轴啮合频率。将第2大的预计频率指定为2级平行轴齿轮装置中的平行轴齿轮低、中速轴啮合频率。将第3大的预计频率指定为行星齿轮装置中的行星齿轮啮合频率。像上述那样，该啮合频率指定工序利用齿面速度越大，正常的齿轮副的啮合振动越大的现象。在2级平行轴齿轮齿数指定步骤中，采用已指定的平行轴齿轮中、高速轴啮合频率、平行轴齿轮低、中速轴啮合频率以及可根据通过行星齿轮齿数指定步骤而指定的齿数而计算的行星齿轮装置的增速比，指定上述2个齿轮副的速度比的差为1.5以下的2级平行轴齿轮装置的齿数。于是，可指定构成对于齿轮的异常诊断来说有用的风车用增速器的齿轮的齿数。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。

图1为以概略方式表示本发明的一个实施方式的状态监视系统的整体结构的图；

图2为以概略方式表示作为该状态监视系统的监视对象的风力发电装置的图；

图3为该风力发电装置的增速器的剖视图；

图4为该状态监视系统的控制系统的方框图；

图5为表示通过该状态监视系统的啮合频率指定机构而指定的各齿轮副的啮合频率的图；

图6为表示该啮合频率指定机构的啮合频率指定方法的流程图；

图7为表示指定该增速器的行星齿轮装置的齿数的步骤的流程图；

图8为表示指定该增速器的二级平行轴齿轮装置的齿数的步骤的流程图；

图9为表示试验的额定运转时的各传感器的测定数据的频率区域的图。

具体实施方式

根据图1～图8，对本发明的一个实施方式的状态监视系统进行说明。像图1所示的那样，该状态监视系统stm为监视风力发电装置(在下面简称为“风车”)1的增速器这样的齿轮装置的状态的系统，其包括监视装置2、数据服务器3与监视用终端4。监视装置2包括多个传感器sa、sb(图3)，其具有根据这些传感器sa、sb(图3)的检测值计算必要的测定数据，将其发送给数据服务器3的功能。数据服务器3和监视用终端4通过比如公司内lan(lan：局域网)等而连接。后述的监视用终端4输出数据服务器3所接收的测定数据。另外，监视用终端4显示该测定数据的具体的分析、监视装置2的设定变更、风力发电装置1的各装置的状态。

对风力发电装置1进行说明。像图2所示的那样，风力发电装置1包括：主轴5；风叶6；作为齿轮装置的增速器7；发电机8；主轴承9。该风力发电装置1包括多个传感器sa、sb(图3)、监视装置2。增速器7、发电机8、主轴承9、多个传感器sa、sb(图3)和监视装置2存放于机舱10中，机舱10支承于塔11上。

主轴5与增速器7的输入轴连接，通过主轴承9自由旋转地支承。风叶6设置于主轴12的前端，接受风力。主轴12将通过接受了风力的风叶6而产生的转矩传递给增速器7的输入轴。主轴承9由比如自动调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、圆筒滚子轴承、滚柱轴承等的滚动轴承构成。

像图3所示的那样，作为多个传感器sa、sb，设置有2种传感器，即，加速度传感器sa与旋转速度传感器sb。加速度传感器sa固定于增速器7的外壳13上。该加速度传感器sa分别检测由各齿轮副而产生的啮合振动。旋转速度传感器sb测定后述的支架14的旋转速度(主轴旋转速度)。

像图2所示的那样，在主轴12和发电机8之间，夹设有增速器7。该增速器7增加主轴12的旋转速度，将其转矩输出给发电机8。发电机8与增速器7的输出轴(高速轴)连接，通过从增速器7而接收的转矩进行发电。发电机8采用比如感应发电机。

像图3所示的那样，该风车用增速器7包括具有1个齿轮副的行星型单小齿轮式的行星齿轮装置15与具有2个齿轮副的2级平行轴齿轮装置16。该行星齿轮装置15和2级平行轴齿轮装置16设置于共同的外壳13的内部。行星齿轮装置15使输入轴17的旋转速度增加，将其转矩传递给低速轴18。该低速轴18同心地设置于输入轴17上。2级平行轴齿轮装置16进一步地使低速轴18的旋转速度增加，将其转矩传递给作为输出轴的高速轴19。

行星齿轮装置15包括太阳齿轮20、行星齿轮21与内齿轮22。行星齿轮21分别与太阳齿轮20和内齿轮22啮合。在外壳13的内周面上设置内齿轮22。低速轴18通过低速轴承23、24被自由旋转地支承。在低速轴18的外周面上固定有太阳齿轮20。

行星齿轮21支承于支架14上。支架14为行星齿轮装置15的输入部分，其一体地并且同心地设置于输入轴17上。在外壳13中，经由行星支架轴承25、26自由旋转地支承支架14。行星支架轴承25设置于外壳13内的转子侧，行星支架轴承26设置于外壳13内的发电机侧。在支架14上，每隔圆周方向的一定间隔，设置多个行星轴27。在各行星轴27上，经由行星轴承28，自由旋转地支承行星齿轮21。

2级平行轴齿轮装置16包括作为第1齿轮副的低速轴大齿轮29和中速轴小齿轮30与作为第2齿轮副的中速轴大齿轮31和高速轴小齿轮32。低速轴大齿轮29固定于低速轴18的外周上。在外壳13的内部，在低速轴18的径向外方支承有轴承33、34。经由这些轴承33、34，中速轴35自由旋转地支承。中速轴小齿轮30固定于中速轴35的外周上，该中速轴小齿轮30和低速轴大齿轮29以啮合的方式设置。

在外壳13的内部，在中速轴35的径向外方设置高速轴19。该高速轴19经由支承于外壳13的内部的轴承36、37，自由旋转地支承。高速轴19、中速轴35和低速轴18与输入轴17平行地设置。中速轴大齿轮31固定于中速轴35的外周上。该中速轴大齿轮31与固定于高速轴19的外周上的高速轴小齿轮32啮合。另外，外壳13的下部构成形成润滑油的油浴的部分。

像图2和图3所示的那样，如果风叶6承受风力，输入轴17旋转，则支架14旋转。由此，行星齿轮21进行公转。由于各行星齿轮21在与内齿轮22啮合的同时，进行公转，故其进行自转。由于一边公转，一边自转的行星齿轮21与太阳齿轮20啮合，故太阳齿轮20相对输入轴17而增速，进行旋转。该太阳齿轮20的旋转的速度进一步通过2级平行轴齿轮装置16而增加，其传递给作为旋转轴的高速轴19。从该高速轴19获得可发电的高速旋转。

图4为该状态监视系统stm的控制系统的方框图。状态监视系统stm包括指定增速器7(图2)的齿数的齿数指定装置38。该齿数指定装置38包括监视装置2、数据服务器3、监视用终端4的控制装置39。齿数指定装置38包括啮合频率指定装置40。该啮合频率指定装置40分别指定多个(在本例子中，为三个)的齿轮副的啮合频率。另外，在下面的说明中，还包括指定增速器7(图2)的齿数的齿数指定方法、指定齿轮副的啮合频率的啮合频率指定方法的说明。

监视用终端4包括作为监视机构的控制装置39与显示部41。控制装置39比如由微型计算机等的计算机和在其中执行的程序以及电子电路等构成。控制装置39包括高频区域设定机构42、调查频率范围设定机构43、最大峰值振幅等计算机构44、啮合频率指定机构45、行星齿轮齿数指定机构46以及2级平行轴齿轮齿数指定机构47。

高频区域设定机构42设定下述情况，该情况为，相对增速器7(图3)的各齿轮副的啮合频率的预计频率，调查是否达到多少倍的高频区域。在本例子中，设定为，调查是否达到啮合频率的预计频率的3倍时的高频区域。其原因在于，正常的齿轮副的啮合振动出现到上述预计频率的3倍时的高频的情况多。

调查频率范围设定机构43选定调查啮合频率的多个预计频率范围。在下面给出所调查的预计频率的范围。

范围(1)预计频率±旋转频率的1/2

范围(2)预计频率×2±旋转频率的1/2

范围(3)预计频率×3±旋转频率的1/2

范围(1)～(3)为一组的调查频率范围。为了防止侧波带的影响，最好采用齿轮的慢的一者的旋转频率。

最大峰值振幅等计算机构44在前述已设定的预计频率的范围内，并且通过前述已设定的高频区域，根据通过已确定的加速度传感器sa(图3)而检测的啮合振动，计算最大峰值振幅。最大峰值振幅等计算机构44在范围(1)～(3)内的各自范围中，计算上述最大峰值振幅，而且选定在上述多个已设定的预计频率的范围之间，上述最大峰值振幅的差为已确定的倍数以下的预计频率。

具体来说，最大峰值振幅等计算机构44选定范围(1)和范围(2)、范围(2)和范围(3)的最大峰值振幅的差为10倍以下的预计频率。像这样，对预计频率和至少达到其3倍的高频的最大峰值振幅进行比较，选定这些邻接的最大峰值振幅的差为10倍以下的预计频率，由此可判断实际装置的自励振动和啮合频率等的强制振动。

在啮合频率指定机构45中，在已选定的预计频率中，将下述预计频率指定为齿面速度第k大的齿轮副的啮合频率，该预计频率指在多个已设定的预计频率的范围内计算的最大峰值振幅的已确定的时间内的总值第k(k为自然数)大的预计频率。

具体来说，啮合频率指定机构45在通过最大峰值振幅等计算机构44而选定的预计频率中，将下述预计频率指定为2级平行轴齿轮装置16(图3)的平行轴齿轮中、高速轴啮合频率，该预计频率指在多个已预定的预计频率的范围内计算的最大峰值振幅的已确定的时间(在本例子中，为10秒)内的总值最大的预计频率。

另外，啮合频率指定机构45将上述总值第2大的预计频率指定为2级平行轴齿轮装置16(图3)的平行轴齿轮低、中速轴啮合频率。啮合频率指定机构45将上述总值第3大的预计频率指定为行星齿轮装置15(图3)的行星齿轮啮合频率。

如果为正常的齿轮，啮合的振动波形接近正弦波，该频率的峰值振幅与啮合频率相对应。但是，在实际装置的场合，因齿轮的安装误差和齿轮本身的偏心，正弦波发生形变，呈短形波形，呈现高次啮合频率的峰值振幅。啮合频率指定机构45可利用这样的现象探索呈现高频的频率，可根据fet分析结果，指定啮合频率。另外，啮合频率指定装置45利用齿轮速度越大，正常的齿轮副振动越大的现象。啮合频率指定装置45包括控制装置39中的高频区域设定机构42、调查频率范围设定机构43、最大峰值振幅等计算机构44和啮合频率指定机构45。

行星齿轮齿数指定机构46根据已指定的行星齿轮啮合频率，采用已确定的行星齿轮机构的齿数条件式，指定速度比最大的行星齿轮装置15(图3)的齿数。在下面给出采用行星齿轮啮合频率的齿数计算式与行星齿轮机构的齿数条件式。

像图3和图4所示的那样，行星齿轮装置15的支架旋转速度为np，行星齿轮啮合频率为gmfp，内齿轮22的齿数为zr，行星齿轮21的齿数为zp，太阳齿轮20的齿数为zs。行星齿轮数为n，在本实施方式中是已知的。另外，为了防止齿轮的齿根的齿形曲线的一部分在工具的刃尖直线部切取的下切现象，全部的齿数大于“17”。

·采用行星齿轮啮合频率的内齿轮22的齿数计算式

zr＝gmfp/np……式1

·同轴条件：为使内齿轮22、行星齿轮21、太阳齿轮20的轴心全部地位于同轴上的条件

zr＝zs+2zp……式2

·邻接条件：行星齿轮之间没有碰撞而妨碍用的条件

zp+2<(zr–zp)sin(180°/n)……式3

·组合条件：用于将行星齿轮21设置于等配位置的条件

整数＝(zr+zs)/n……式4

·妨碍防止：行星齿轮21的齿根和内齿轮22的齿尖不妨碍的条件：

zp>19……式5

在行星齿轮齿数指定机构46中，采用通过啮合频率指定机构45而指定的行星齿轮啮合频率gmfp、与根据旋转速度传感器sb而获得的支架旋转速度(主轴旋转速度)np，通过式(1)计算内齿轮22的齿数zr。行星齿轮齿数指定机构46限定采用已计算的内齿轮22的齿数zr，通过式(3)和(5)获得行星齿轮21的齿数zp的范围。

在行星齿轮齿数指定机构46中，在齿数zp的限定的范围内，采用式(2)计算行星齿轮21和太阳齿轮20的齿数的组合(zp、zs)。另外，在行星齿轮齿数指定机构46中，针对已计算的齿数的组合(zp、zr)，指定满足式(4)、增速比zp/zs+1最大的组合。于是，可分别指定行星齿轮装置15的内齿轮22、行星齿轮21、太阳齿轮20的齿数(zr、zp、zs)。

2级平行轴齿轮齿数指定机构47采用通过啮合频率指定机构45而指定的平行轴齿轮中、高速轴啮合频率、平行轴齿轮低、中速轴啮合频率以及可根据通过行星齿轮齿数指定机构46而指定的齿数而计算的行星齿轮装置15的增速比，指定2个齿轮副的速度比的差为1.5以下的2级平行轴齿轮装置16的齿数。

在下面给出在2级平行轴齿轮齿数指定机构47中采用的平行轴齿轮中、高速轴啮合频率、平行轴齿轮低、中速轴啮合频率的计算式、与采用增速比的中速轴小齿轮、大齿轮的齿轮比的计算式。平行轴齿轮中、高速轴啮合频率为gmfmh、平行轴齿轮低、中速轴啮合频率为gmflm、低速轴大齿轮29的齿数为zlg、中速轴小齿轮30的齿数为zmp、中速轴大齿轮31的齿数为zmg、高速轴小齿轮32的齿数为zhp。另外，已知的整体增速比为l，行星齿轮齿数指定机构46的行星齿轮增速比zr/zr+1为lp。

·采用平行轴中、高速轴啮合频率的高速轴小齿轮32的齿数计算式：

zhp＝gmfmh/(np×1)……式6

·采用平行轴低、中速轴啮合频率的低速轴大齿轮29的齿数计算式：

zlg＝gmflm/(np×1p)……式7

·中速轴小齿轮、大齿轮的齿数比的计算式：

zmg/zmp＝(1/1p)×(zhp/zlg)……式8

在2级平行轴齿轮齿数指定机构47中，采用通过啮合频率指定机构45而指定的gmfmh、gmflm，通过式(6)和式(7)计算zhp、zlp。采用该计算的zhp、zlp，通过式(8)计算齿数比zmg/zmp。另外，可指定各平行轴的齿轮副的速度比zlg/zmp、zmg/zhp的差为1.5以下的组合(zmg、zmp)，指定zlg、zmp、zmg、zhp。在2级平行轴齿轮齿数指定机构47中，为了防止2个齿轮副的齿面磨耗的偏移，使齿轮副的速度比的差为1.5以下。

图5为表示通过啮合频率指定机构而指定的各齿轮副的啮合频率的图。像图4和图5所示的那样，控制装置39进行在显示部41中显示该各齿轮副的啮合频率的控制。啮合频率指定机构45可比如将行星齿轮啮合频率gmfp指定为36.47hz、将平行轴齿轮低、中速轴啮合频率gmflm指定为203.1hz、将平行轴齿轮中、高速轴啮合频率gmfmh指定为968.2hz。

在下面给出具体的啮合频率指定算法的例子。图6为表示本实施方式的齿轮装置的主体监视方法中包括的啮合频率指定机构的啮合频率指定工序的流程图。在下面的描述中，还适当参照图4而进行说明。本实施方式的啮合频率指定工序包括：高频区域设定步骤(步骤a1)；调查频率范围设定步骤(步骤a2)；最大峰值振幅等计算步骤(步骤a3)；啮合频率指定步骤(步骤a4)。对于各步骤，按照步骤顺序，高频区域设定机构42、调查频率范围设定机构43、最大峰值振幅等计算机构44、啮合频率指定机构45构成控制主体。

步骤a1：在本处理开始后，设定，调查是否到达预计频率的多少倍时的高频。在本实施方式中，按照调查是否到达预计频率的3倍的高频的方式进行设定。

步骤a2：设定调查频率范围。在下面给出调查频率范围。

范围(1)预计频率±旋转频率的1/2

范围(2)预计频率×2±旋转频率的1/2

范围(3)预计频率×3±旋转频率的1/2

范围(1)～(3)为一组的调查频率范围。为了防止侧波带的影响，最好采用齿轮的慢的一者的旋转频率。

步骤a3：在调查频率范围(1)～(3)中的各自范围内，计算最大峰值振幅。此时，选定范围(1)和范围(2)、范围(2)和范围(3)的最大峰值振幅的差为10倍以下的预计频率。

步骤a4：在通过步骤a3而选定的预计频率中，将调查频率范围(1)～(3)内的最大峰值振幅的总值为最大时的预计频率指定为gmfmh，将第2大时的预计频率指定为gmflm，将第3大时的预计频率指定为gmfp。然后，结束本处理。

在下面给出根据gmfp、np、n，指定行星齿轮装置的齿数(zr、zp、zs)的算法的例子。图7为指定表示该行星齿轮装置的齿数的步骤(行星齿轮齿数指定步骤)的流程图。该步骤的控制主体为行星齿轮齿数指定机构46。

步骤b1：在本处理开始后，将根据旋转速度传感器sb(图3)而测定的np(步骤b0)、与已指定的gmfp代入上述式(1)中，得到：zr＝110.515，对其进行四舍五入处理，将zr指定为“111”。

步骤b2：采用已指定的zr＝111，根据式(3)和式(5)，则得到：19＜zp＜50，齿数zp的范围可限定。

步骤b3：在19＜zp＜50的条件下，计算满足式(2)的行星齿轮与太阳齿轮的齿数的组合(zp、zs)。在下面给出已计算的(zp、zs)。某个函数为17以下的组合除外。

(zp、zs)＝

(20、71)(21、69)(22、67)(23、65)(24、63)(25、61)(26、59)

(27、57)(28、55)(29、53)(30、51)(31、49)(32、47)(33、45)

(34、43)(35、41)(36、39)(37、37)(38、35)(39、33)(40、31)

(41、29)(42、27)(43、25)(44、23)(45、21)(46、19)

步骤b4：针对步骤b3的(zp、zs)，指定满足上述式(4)的函数。已指定的(zp、zs)在下面给出。

(zp、zs)＝

(21、69)(24、63)(27、57)(30、51)(33、45)(36、39)(39、33)

(42、27)(45、21)

步骤b5：在步骤b4的组合中，速度比zr/zs+1为最大的齿数(zp、zs)＝(45、21)。于是，可指定齿数(zr、zp、zs)＝(111、45、21)。控制装置39进行在显示部41中显示这些齿数(zr、zp、zs)的控制。

在下面给出根据gmflm、gmfmh指定2级平行轴齿轮装置的齿数(zlg、zmp、zmg、zhp)的算法的例子。图8为表示指定该2级平行轴齿轮装置的齿数的步骤(2级平行轴齿轮装置齿数指定步骤)的流程图。该过程的控制主体为2级平行轴齿轮装置齿数指定机构47.

在本处理开始后，根据已测定的主轴旋转速度np(步骤c0)、l和lp，计算高速轴旋转速度np×l、低速轴旋转速度np×lp(步骤c1)。

将已计算的高速轴旋转速度np×l、低速轴旋转速度np×lp以及已指定的gmfmh、gmflm代入上述式(6)、式(7)中，则zhp＝31.866，zlg＝97.913。如果对它们进行四舍五入处理，则可指定(zhp、zlg)＝(32、98)(步骤c2)。将通过步骤c2而获得的值代入上述式(8)中，计算齿数比zmg/zmp。根据下切防止条件与zlg，则zmp的范围为：17＜zmp＜98(步骤c3)。根据该范围内的整数zmp，采用上述齿数比zmg/zmp，计算zmg(步骤c4)。此时，因增速比和旋转频率的测定精度，zmg不为整数的情况多。

在通过步骤c4而获得的(zmg、zmp)中，速度比zlg/zmp、zmg/zhp的差为1.5以下，如果指定zmg最接近整数的值，则(zmg、zmp)＝(109.981、23)。于是，如果四舍五入，则可指定(zmg、zmp)＝(110、23)(步骤c5)。

进行确认通过这些字母序列而指定的啮合频率和齿数与增速器内部的齿轮的设计规格是已知的增速器的各值是否一致的试验。

在该试验中，与所指定的各齿轮副的啮合频率相对应的传感器如下：

·行星齿轮啮合频率：增速器输入轴承用加速度传感器sc(图2)和增速器行星轴承用加速度传感器sd(图2)；

·平行轴齿轮低、中速轴啮合频率：增速器低速轴承用加速度传感器se(图2)和增速器中速轴承用加速度传感器sf(图2)；

·平行轴齿轮中、高速轴啮合频率：增速器中速轴承用加速度传感器sf(图2)和增速器高速轴承用加速度传感器sg(图2)；

在该试验中，通过该多个加速度传感器sc～sg，测定10秒间的振动。在下面记载前提条件的n、np、1、所指定的gmfp、gmflm、gmfmh、zr、zp、zs、zlg、zmp、zmg、zhp。np与gmfp、gmflm、gmfmh的单位为hz。

[表1]

于是确认到，通过本实施方式的算法而指定的啮合频率和齿数与在上面给出的值一致。在该试验中，图9表示额定运转时的各传感器的测定数据的频率区域。在该图9中，可确认无数的峰值，但是，哪个峰值为啮合频率这一点是不清楚的。

按照该状态监视系统stm和采用它的状态监视方法，通过啮合频率指定机构45，在已选定的预计频率中，将下述预计频率指定为齿面速度第k大的齿轮副的啮合频率，该预计频率指在多个已设定的预计频率的范围内而计算的最大峰值振幅的已确定的时间内的总值为第k(k表示自然数)大的预计频率。啮合频率指定机构45利用齿面速度越大，正常的齿轮副的啮合振动越大的现象。于是，可计算对于齿轮的异常诊断来说有用的各齿轮副的啮合频率。控制装置39可通过根据已指定的啮合频率，监视高频成分的增减和侧波带中的任意一者或两者的出现，进行计算齿轮的异常形态或齿面的磨耗量等的精密的状态监视。

按照该状态监视系统stm和采用它的状态监视方法，可根据测定数据指定构成行星齿轮装置15的内齿轮22、行星齿轮21、太阳齿轮20的各齿数。另外，可指定构成2级平行轴齿轮装置16的低速轴大齿轮29、中速轴小齿轮30、中速轴大齿轮31、高速轴小齿轮32的齿数。于是，可计算对于齿轮的异常诊断来说有用的频率，可提高状态监视系统stm的诊断精度。

状态监视系统stm也可监视比如，作为用于大型装置等的齿轮装置的增速器和减速器中的任何一者或两者的状态。

各种传感器适合采用加速度传感器，但是不仅仅限于加速度传感器。各传感器也可适合采用比如速度传感器、位移传感器、超声波传感器、音频传感器等。

如上面所述，根据实施方式，对用于实施本发明的方式进行了说明，但是，本次公开公开的实施方式在全部的方面是列举性的，没有限制。本发明的范围不是通过上述的说明，而通过权利要求书而给出，应包括与权利要求等同的含义和权利要求的范围内的全部的变更。

标号的说明：

标号1表示风力发电装置(风车)；

标号7表示增速器(齿轮装置)；

标号38表示齿数指定装置；

标号39表示控制装置(监视机构)；

标号40表示啮合频率指定装置；

标号42表示高频区域设定机构；

标号43表示调查频率范围设定机构；

标号44表示最大峰值振幅等计算机构；

标号45表示啮合频率指定装置；

标号46表示行星齿轮齿数指定机构；

标号47表示2级平行轴齿轮齿数指定机构；

符号sa表示加速度传感器(传感器)；

符号stm表示状态监视系统。