JP2018155494A - 軸受異常診断システム及び軸受異常診断方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸受ハウジング10の振動加速度を検出する振動加速度センサ12と、振動加速度センサ12からの振動加速度信号に基づいて、エンベロープ処理及びFFT解析によりエンベロープスペクトル上の周波数解析を行う振動分析部214と、エンベロープスペクトルに基づいて軸受異常の有無を診断する第1の異常診断部217と、エンベロープスペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターン、あるいは、振動加速度信号の振動最大値と振動RMS値(root mean square)との比である波高率、により軸受異常の種類を特定する第2の異常診断部218と、を備える。
【選択図】図1
Description
(1) 軸受、又は該軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられ、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出する振動加速度センサと、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行う振動分析部と、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する第1の異常診断部と、
前記周波数スペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターンにより前記軸受異常の種類を特定する第2の異常診断部と、
を備えることを特徴とする軸受異常診断システム。
(2) 軸受、又は該軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられた振動加速度センサから、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出し、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行い、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断し、
前記軸受異常と診断された場合、前記周波数スペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターンにより前記軸受異常の種類を特定する、
ことを特徴とする軸受異常診断方法。
(3) 前記軸受異常と診断された場合、前記軸受の異常の種類を特定する、
ことを特徴とする(2)に記載の軸受異常診断方法。
(4) 軸受、又は該軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられ、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出する振動加速度センサと、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行う振動分析部と、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する第1の異常診断部と、
前記振動加速度センサの振動加速度信号の振動最大値と振動RMS値(root mean square)との比である波高率により前記軸受異常の種類を判別する第2の異常診断部と、
を備えることを特徴とする軸受異常診断システム。
(5) 軸受、又は該軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられた振動加速度センサから、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出し、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行い、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断し、
前記軸受異常と診断された場合、前記振動加速度センサの振動加速度信号の振動最大値と振動RMS値(root mean square)との比である波高率により前記軸受異常の種類を特定する、
ことを特徴とする軸受異常診断方法。
(6) 前記軸受異常と診断された場合、前記軸受の異常の種類を特定する、
ことを特徴とする(5)に記載の軸受異常診断方法。
図1に示した本実施形態の軸受異常診断システムは、軸受ハウジング10で支持された回転部品である転がり軸受11の異常を診断するものであり、転がり軸受11から発生する振動加速度を検出する振動加速度センサ12と、転がり軸受11の回転速度を検出する回転センサ(図示せず)と、データ伝送手段13を介して受信した振動加速度センサ12の検出信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行う振動分析部214と、周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する第1の異常診断部217と、この第1の異常診断部217が軸受異常ありと診断した場合に、振動加速度センサ12の検出信号に基づく周波数スペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターンを確認することで、異常の種類を判別する第2の異常診断部218と、モニタや警報機等からなる出力装置30とを備えている。
なお、振動分析部214、第1の異常診断部217及び第2の異常診断部218は、診断装置20を構成する。
なお、ボルト固定の場合には、回り止め機能を備えるようにしてもよい。また、振動加速度センサ12を樹脂材によってモールドすることで、水分の浸入を防止することができ、さらに外部からの加振に対する防振性が向上するため、センサ自体の信頼性を飛躍的に向上することができる。
図2に示すように、診断装置20は、主にデータ収集・分配部211、回転分析部212、フィルタ処理部213、振動分析部214、内部メモリ216、第1の異常診断部217、及び第2の異常診断部218を備える。
なお、この診断装置20は、マイクロコンピュータで構成されており、即ち、このマイクロコンピュータ内に記録保持されたプログラムが実行されることにより、データ収集・分配部211等の各処理部は以下のような各処理を実行することになる。
なお、A/D変換器を振動加速度センサ12に一体化される構成とし、前述のデータ伝送手段13を介してデジタル信号を受信するようにしてもよい。
なお、軸受損傷周波数の算出は、以前に同様の診断を行っている場合は、内部メモリ216に記憶しておいた過去のデータを用いてもよい。
なお、被測定物が転がり軸受11の場合には、内輪111、外輪112、転動体113、軸受ハウジング10等のいずれかに起因する固有振動数が与えられることになる。一般的に、機械部品の固有振動数は複数存在し、固有振動数における振幅レベルは高くなるので測定の感度がよい。
振動分析部214は、FFTを行う前処理として、絶対値化処理やエンベロープ処理を行い、異常の診断に必要な周波数成分のみに変換してもよい。
なお、図5において、fは周波数(Hz)、Gは加速度(m/s2)である。
また、信号のデータ伝送手段13は、的確に信号を送受信可能であればよいので、有線でも良いし、ネットワークを考慮した無線を利用してもよい。
また、ステップS3で異常なしと診断された場合には、出力装置30で診断結果を表示した後、ステップS1に戻る。これにより、軸受11の状態を常時監視することができる。
(a) 軸受11を支持する軸受ハウジング10の振動加速度を検出する振動加速度センサ12の振動加速度信号に基づいて軸受11の異常の有無を診断し、ピーク次数成分を確認することで異常の種類を判別するので、同一信号に基づいて異常の有無および種類を診断することが可能となる。すなわち、同一信号に基づいて簡単に複数の異なる診断を行うことが可能になる。これにより、軸受11を適正なタイミングで交換することができ、メンテナンス効率が向上する。
(b) 一つの振動加速度信号で複数種の診断を行うことができるため、センサ数、入力Ch、信号入力回路の削減に伴う省消費電流、装置コンパクト化、コスト低減効果が得られる。
次に、第2実施形態の軸受異常診断システムについて、図1、図2、図4、図6及び図7を参照して説明する。なお、第2実施形態の軸受異常診断システムは、第1実施形態の軸受異常診断システムと多くの点で共通点を有するので、主に異なる点について説明する。
なお、振動分析部214、第1の異常診断部217及び第2の異常診断部218は、診断装置20を構成する。また、波高率は、振動加速度信号の振動最大値と振動RMS値(root mean square)との比である。
図2に示すように、診断装置20は、主にデータ収集・分配部211、回転分析部212、フィルタ処理部213、振動分析部214、内部メモリ216、第1の異常診断部217、及び第2の異常診断部218を備える。
即ち、第2実施形態では、第1実施形態と同様に、第1の異常診断部217は、振動分析部214により得られたスペクトルデータに、例えば図7(b)に見られるような転動体通過振動SD1が検知された場合、回転分析部212で計算された軸受損傷周波数に基づいて、軸受11のいずれかの部位に、何らかの異常があると診断する(異常部位の診断)。
なお、波高率の各閾値の設定は、診断したい故障の種類に合わせて任意の値に設定可能であり、最適範囲に設定される。
(a) 軸受11を支持する軸受ハウジング10の振動加速度を検出する振動加速度センサ12の振動加速度信号に基づいて軸受11の異常の有無を診断し、波高率を確認することで異常の種類を判別するので、同一信号に基づいて異常の有無および種類を診断することが可能となる。すなわち、同一信号に基づいて簡単に複数の異なる診断を行うことが可能になる。これにより、軸受11を適正なタイミングで交換することができ、メンテナンス効率が向上する。
(b) 一つの振動加速度信号で複数種の診断を行うことができるため、センサ数、入力Ch、信号入力回路の削減に伴う省消費電流、装置コンパクト化、コスト低減効果が得られる。
例えば、帯域設定値や診断指標(実施形態では、発生次数パターン、波高率)に対応する故障の種類は、上記実施形態の限りではなく、対象の軸受、検知したい故障や診断条件、要求仕様等によって都度最適設定することができる。
また、上記実施形態では、異常の種類の判別は、異常の有無を診断してから行っているが、本発明は、これに限らず、発生次数パターン、波高率による異常の種類の診断を異常の有無の診断より先に行ってもよい。
また、本発明の軸受異常診断システムは、自動車、鉄道車両、工作機械、風力発電装置、エレベータ装置などの機械設備に適用可能である。
また、本実施形態では、内輪回転の場合の転がり軸受の異常を診断する場合について主として説明したが、本発明の軸受異常診断システムは、外輪回転の転がり軸受の状態を監視するものにも適用可能である。
さらに、本実施形態では、振動加速度センサは軸受ハウジングに取り付けられているが、本発明はこれに限らず、軸受の内輪や外輪に埋め込まれて、無線で振動加速度信号を診断装置に送るようにしてもよい。
11 軸受
12 振動加速度センサ
20 診断装置
214 振動分析部
217 第1の異常診断部
218 第2の異常診断部
Claims (6)
- 軸受、又は該軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられ、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出する振動加速度センサと、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行う振動分析部と、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する第1の異常診断部と、
前記周波数スペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターンにより前記軸受異常の種類を特定する第2の異常診断部と、
を備えることを特徴とする軸受異常診断システム。 - 軸受、又は該軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられた振動加速度センサから、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出し、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行い、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断し、
前記周波数スペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターンにより前記軸受異常の種類を特定する、
ことを特徴とする軸受異常診断方法。 - 前記軸受異常と診断された場合、前記軸受の異常の種類を特定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の軸受異常診断方法。 - 軸受、又は軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられ、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出する振動加速度センサと、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行う振動分析部と、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する第1の異常診断部と、
前記振動加速度センサの振動加速度信号の振動最大値と振動RMS値(root mean square)との比である波高率により前記軸受異常の種類を判別する第2の異常診断部と、
を備えることを特徴とする軸受異常診断システム。 - 軸受、又は軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられた振動加速度センサから、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出し、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行い、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断し、
前記軸受異常と診断された場合、前記振動加速度センサの振動加速度信号の振動最大値と振動RMS値(root mean square)との比である波高率により前記軸受異常の種類を特定する、
ことを特徴とする軸受異常診断方法。 - 前記軸受異常と診断された場合、前記軸受の異常の種類を特定する、
ことを特徴とする請求項5に記載の軸受異常診断方法。
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