JP3997528B2 - Rolling bearing diagnostic method and diagnostic device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動作中の転がり軸受の異常などを診断できる転がり軸受の診断方法及び診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般機械に用いられている転がり軸受に供給または封入された潤滑剤には、通常経時劣化が生じるが、その劣化速度は使用条件によって異なる。劣化した潤滑剤を使用しつづけると、軸受寿命が低下するだけでなく、転がり軸受が用いられる各種機械の他の部分まで影響を及ぼす恐れがある。そこで、潤滑剤の劣化度合いを検知し、それに応じて新しい潤滑剤を補給するなどの処置を施すことが望まれている。ところが、機械によっては連続的に動作するものもあり、潤滑剤の劣化度合いを調べるために、いちいち機械を止めることができないという場合もある。このため、実験や経験などから、潤滑剤の劣化に関わらず、ある程度余裕を持ったメンテナンスサイクルで、潤滑剤の交換を行っているのが実情である。しかしながら、まだ使用限界に達していない潤滑剤を交換することは、ランニングコストを増大し、又資源の有効利用に反するという問題がある。
【０００３】
これに対し、潤滑剤が劣化すると軸受のころがり接触部に油膜切れが生じ、更に油膜切れにより金属接触が生じるので、これを利用した油膜の状態監視の一つとして、回転軸と軸受との間の電気抵抗を測定することによって油膜切れを検出する方法が開発されている。しかるに、この方法によれば、直接潤滑油膜の状態を知ることができるものの、測定方法が複雑であるため、実機上で使いにくいという問題がある。
【０００４】
また、転がり軸受の振動を加速度センサ等を用いて測定し、転がり軸受の異常か否かを、測定した振動の絶対レべル、すなわちピーク値、実効値（ＲＭＳ）やクレストファクタ（ピーク値／実効値）などを、予め定められた閾値と比較することによって判断する第１の手法も、従来から行われている。例えば、動作中の転がり軸受において、図１（ａ）に示すような小さな振幅の振動が発生している場合には正常と判断し、図１（ｂ）に示すような大きな振幅の振動が発生している場合には異常と判断することができる。ところが、この測定方法では、異常の発生部位や原因を特定できないという問題がある。又、ピーク値が増大したような場合でも、直ちに転がり軸受に異常が生じたとはいえない場合もある。
【０００５】
一方、軸受などの回転部品におけるキズや周期的に発生する損傷を検出し、損傷箇所を特定する第２の手法として、振動センサまたはＡＥ（ＡｃｏｕｓｔｉｃＥｍｉｓｓｉｏｎ）センサの出力信号を、必要に応じてローパスフィルタを介して、絶対値処理を施した後、周波数分析を行うことによって処理することも知られている。
【０００６】
例えば、図２（ａ）において、不図示の振動センサ等から出力された信号を、絶対値検波回路１にて処理した後、ローパスフィルタ２を通過させてノイズ成分を除去し、更にＦＦＴ装置３で周波数分析としてのＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を行うことで、図２（ｂ）に示すようなスペクトル波形を得ることができる。図２（ｂ）に示す周波数スペクトルの例では、周期１／Ｔごとにピーク値が生じているが、これは、例えば外輪や内輪の軌道面にキズなどが生じた転がり軸受を測定することで得られる。具体的には、キズのある部分を転動体が通過する際に顕著な衝撃が発生することから、周波数スペクトルにおいて、回転数に比例した振動のピークが生じたものである。従って、軌道面にキズなどがなければ、周波数スペクトルには顕著なピークは存在しないことになる。
【０００７】
即ち、第２の手法によれば、得られたスぺクトル波形において、ピークの高い周波数成分に着目し、そのときの周波数と軸受などの回転部品の持つ周波数とを照合し、周波数が一致した部品にキズや損傷があると診断し、また、ピークが現れない場合は、キズなどのような周期的な損傷がないと診断することができる。このような診断手法は、非特許文献１に記載されている。
【非特許文献１】
五十嵐、野田、「転がり軸受の異常の検出および予知について」、潤滑、潤滑学会、第２３巻、第３号（１９７８） ｐ１８３〜１８７
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した第１の手法と第２の手法とを組み合わせることで、より精度の高い診断を行うことができる。しかしながら、これらは潤滑剤の状態を直接測定するものではなく、軸受に異常が生じた後にそれを検出するものであるため、異常を検出したときには既に軸受に損傷が生じており、その交換のために装置全体を停止しなければならないという恐れもある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、従来とは異なる、より簡素で精度の良い転がり軸受の診断方法及び診断装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明の転がり軸受の診断方法は、
転がり軸受の内輪及び外輪の少なくとも一方の振動を検出して電気信号に変換するステップと，
前記電気信号に対して，ローパスフィルタを通過させることなく，かつ５〜２０ｋＨｚ以下の周波数をカットするハイパスフィルタを通過させるか，又は前記ハイパスフィルタをも通過させることなく，絶対値処理を施すステップと，
前記絶対値処理を施された信号を周波数分析することにより、バックグラウンドノイズ成分を抽出するステップと，
抽出された前記バックグラウンドノイズ成分を閾値と比較して潤滑剤の劣化を診断するステップと，
抽出された前記バックグラウンドノイズ成分以外の成分に基づいて，前記転がり軸受の傷の発生の有無を診断するステップと、を有し，
（１）スペクトル波形が闘値より高く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じている場合は，潤滑剤が劣化しており，転がり軸受に傷が発生しており、
（２）スペクトル波形が閾値より低く、転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じている場合は，潤滑剤は劣化しておらず，転がり軸受に傷が発生しており，
（３）スペクトル波形が閾値より高く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じていない場合は，潤滑剤が劣化しており，転がり軸受に傷が発生しておらず，
（４）スペクトル波形が閾値より低く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じていない場合は，潤滑剤が劣化しておらず、転がり軸受に傷が発生していない，
として，転がり軸受を診断することを特徴とする。
第２の本発明の転がり軸受の診断装置は、
転がり軸受の振動を検出して電気信号に変える振動センサと、
前記電気信号に対して，ローパスフィルタを通過させることなく，かつ５〜２０ｋＨｚ以下の周波数をカットするハイパスフィルタを通過させるか、又は前記ハイパスフイルタをも通過させることなく，絶対値処理を施す絶対値検波回路と，
前記絶対値処理を施された信号を周波数分析することにより、バックグラウンドノイズ成分を抽出する周波数分析装置と、
抽出された前記バックグラウンドノイズ成分を閾値と比較して潤滑剤の劣化を診断する閾値設定器と，を有し，
前記周波数分析装置は，抽出された前記バックグラウンドノイズ成分以外の成分に基づいて，前記転がり軸受の傷の発生の有無を診断し、これにより，
（１）スペクトル波形が閾値より高く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じている場合は，潤滑剤が劣化しており，転がり軸受に傷が発生しており，
（２）スペクトル波形が閾値より低く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じている場合は，潤滑剤は劣化しておらず，転がり軸受に傷が発生しており，
（３ ) スペクトル波形が閾値より高く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じていない場合は，潤滑剤が劣化しており，転がり軸受に傷が発生しておらず，
（４）スペクトル波形が閾値より低く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じていない場合は，潤滑剤が劣化しておらず，転がり軸受に傷が発生していない，
として，転がり軸受を診断することを特徴とする。
【００１１】
【作用】
本発明においては、転がり軸受の振動に対応する電気信号に対して、ローパスフィルタを通過させることなく、少なくともバックグラウンドノイズ成分を抽出し、潤滑剤の状態を判断するため、従来技術のごとく振動のピーク値や実効値などを用いる方法とは全く異なる。すなわち、本発明者らは、鋭意研究の結果、従来の診断手法では除去されていた振動のバックグラウンドノイズ成分に着目し、その変化が、潤滑剤の劣化度合い、油膜厚さの変化等に対応づけられることを見出したのである。この知見に基づく本発明によれば、閾値と比較しつつバックグラウンドノイズ成分を監視することで、転がり軸受の動作中において、潤滑剤の劣化度合い等を精度良く推定し、転がり軸受の異常に至る前に潤滑剤の補給や交換などの措置をとることができるのである。尚、「バックグラウンドノイズ成分」とは、周波数スペクトルにおいて回転速度比例成分等のピークを持たない成分をいう。更に、「振動を検出して電気信号に変換する」手段としては、振動センサ、加速度センサ、ＡＥセンサ、超音波センサ、ピエゾケーブルセンサ、ピエゾフィルムセンサ、レーザドップラセンサなどがある。又、本明細書中、「転がり軸受」は、潤滑油やグリース等の潤滑剤を介して移動体を支持する構成の総称として用いており、その中にはボールねじ、リニアガイド、リニアボールベアリングなども含まれる。
【００１２】
更に、前記抽出するステップにおいて、前記電気信号は、増幅された後、絶対値処理を施され、更に周波数分析が行われると好ましい。
【００１３】
更に、前記抽出するステップにおいて、前記電気信号は、５〜２０ｋＨｚ以下の周波数をカットするハイパスフィルタを通過すると、効果的に転がり軸受の回転速度比例成分を除去できるため、バックグラウンドノイズ成分を抽出しやすくなる。
【００１４】
更に、抽出された前記バックグラウンドノイズ成分以外の成分（例えば回転速度比例成分）に基づいて、前記転がり軸受に生じた不具合の内容を推定するステップを有すると、例えば内外輪の軌道面にキズが生じているなど、異常の内容を迅速に把握できるので好ましい。
【００１５】
更に、前記転がり軸受の診断方法を用いて転がり軸受を診断することを特徴とする転がり軸受の診断装置において、抽出された前記バックグラウンドノイズ成分が前記閾値を上回ったときに、アラームを発報すると、異常の生じた転がり軸受を用いている装置を手動で又は自動で停止させるなどの処理を行えるので好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図３は、本実施の形態にかかる転がり軸受の診断方法を用いた診断装置の概略構成図である。図３において、潤滑剤を封入した転がり軸受１０の外輪に取り付けられた振動センサ（ＡＥセンサ、超音波センサでもよい）１１は、振動をピックアップして電気信号に変換する。振動センサ１１から出力された電気信号は、アンプ１２で増幅され、５〜２０ｋＨｚ（ここでは１０ｋＨｚであるが、転がり軸受の仕様に応じて変更可）以下の周波数の信号をカットするハイパスフィルタ１３を通り、絶対値検波回路１４で絶対値とされた後、ＦＦＴ１５で周波数分析処理が行われ（バックグラウンドノイズ成分を抽出するステップ）、得られたスペクトル波形は、軸受１０の回転速度比例成分が除去されバックグラウンドノイズ成分のみを含んでおり、更に異常判定器１６で閾値と比較される（比較するステップ）。
【００１７】
例えば、図４に示すグラフにおいて、転がり軸受１０の潤滑剤が正常な場合に得られるスペクトル波形Ａと、潤滑剤が劣化した場合に得られるスペクトル波形Ｂとでは、その平均値が異なっており、従って、その間に閾値ＴＨ１を設定することで、その閾値ＴＨ１を超えたときに潤滑剤が劣化したと判断できる。
【００１８】
比較される閾値ＴＨ１は、閾値設定器１７より入力できるようになっており、スペクトル波形が閾値ＴＨ１より高い場合、異常アラーム１８が発報して、作業者に軸受１０の異常を知らせるようになっている。尚、異常アラーム１８の発報に応じて、転がり軸受１０を用いている装置を自動的に停止させても良い。
【００１９】
以上の実施の形態では、ハイパスフィルタ１３を通過させることで、軸受１０の回転速度比例成分を除去しているが、ハイパスフィルタ１３を通過させることなく回転速度比例成分を合わせて抽出し、それから転がり軸受の不具合の内容を推定することもできる。ハイパスフィルタ１３を通過させることなく得られた周波数スペクトルの例を、図５に示す。図５において、スペクトル波形Ａ’は、転がり軸受１０の軌道面などにキズがあり且つ潤滑剤が正常な場合に得られるものであり、スペクトル波形Ｂ’は、転がり軸受１０の軌道面などにキズがあり且つ潤滑剤が劣化した場合に得られるものである。即ち、図５に示す波形Ａ’、Ｂ’では、外輪のキズに応じて周期的にピーク（回転速度比例成分）が生じており、潤滑油の劣化度合いの他、転がり軸受１０の異常を推定する手がかりとなる。
【００２０】
このように、転がり軸受の異常診断の判定の根拠として、従来技術では除去されていたバックグラウンドノイズ成分を用いることにより、転がり軸受の油膜状態とともに周期的な損傷の有無を同時に検出できるので、診断装置の構成が簡素化される。それによって、メンテナンススケジュールにあわせて、適切に潤滑剤の補充、軸受の交換などを実施することができる。
【００２１】
図６は、本発明者らの行った試験により得られたデータを示す図である。以下に、かかる実験の条件を示す。
供試転がり軸受：６２０６（内径３０ｍｍ、外径６２ｍｍ、幅１６ｍｍ）
回転速度：３０００ｒｐｍ−１
荷重：５０Ｎ（アキシャル荷重のみ）
潤滑剤：鉱油ＶＧ３２
試験雰囲気：室温
【００２２】
転がり軸受を、鉱油ＶＧ３２を貯留した油槽に浸漬し、油槽から引き上げて上記試験に供試し、図３に示す診断装置を介して、スペクトル波形を得た。供試直後におけるスペクトル波形Ａで示すバックグラウンドノイズ成分は、時間経過と共に増大し、所定時間後にスペクトル波形Ｂに示す水準となった。更に試験を続行したところ、スペクトル波形Ｂが得られた３時間後に、転がり軸受に焼き付きが生じた。すなわち、スペクトル波形Ｂが得られた時点で、試験を中断すれば、転がり軸受に焼き付きは生じなかったこととなり、本発明の診断方法は効果があることが確認された。
【００２３】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本例では、バックグラウンドノイズの原波形を用いて診断を行ったが、バックグラウンドノイズの実効値または平均値を用いて診断を行っても、同様な効果が得られる。更に、本例では、１０ｋＨｚ以下の周波数帯域をカットしているが、周波数分析機器の能力に応じて、より低い周波数帯域をカットしても、同様な効果が得られる。また、機械的騒音やノイズのある環境下での測定の場合、１０ｋＨｚのハイパスフィルターを介すると、よりノイズの少ない測定ができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明により、簡素な構成で効率的に精度良く転がり軸受の異常の有無を判断できる転がり軸受の診断方法及び診断装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】転がり軸受の振動波形を示す図である。
【図２】従来技術におけるＦＦＴを用いた周波数分析方法を示す図である。
【図３】本実施の形態にかかる転がり軸受の診断方法を用いた診断装置の概略構成図である。
【図４】本診断装置により得られたスペクトル波形の例である。
【図５】本診断装置により得られたスペクトル波形の別の例である。
【図６】本発明者らの行った試験により得られたデータを示す図である。
【符号の説明】
１０ 転がり軸受
１１ 振動センサ
１２ アンプ
１３ ハイパスフィルタ
１４ 絶対値検波回路
１５ ＦＦＴ
１６ 異常判定器
１７ 閾値設定器
１８ 異常アラーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling bearing diagnosis method and a diagnosis device that can diagnose an abnormality of a rolling bearing in operation.
[0002]
[Prior art]
The lubricant supplied to or encapsulated in a rolling bearing used in a general machine usually deteriorates with time, but the deterioration rate varies depending on the use conditions. Continuing to use a deteriorated lubricant not only reduces the bearing life, but may affect other parts of the various machines where the rolling bearing is used. Therefore, it is desired to take measures such as detecting the degree of deterioration of the lubricant and supplying a new lubricant accordingly. However, some machines operate continuously, and it is sometimes impossible to stop the machine one by one in order to check the degree of deterioration of the lubricant. For this reason, the actual situation is that the lubricant is exchanged in a maintenance cycle having a certain margin regardless of the deterioration of the lubricant from experiments and experiences. However, replacing a lubricant that has not yet reached its use limit increases the running cost and is contrary to the effective use of resources.
[0003]
On the other hand, when the lubricant deteriorates, oil film breakage occurs in the rolling contact portion of the bearing, and further metal contact occurs due to the oil film breakage. As one of the oil film condition monitoring using this, there is a gap between the rotating shaft and the bearing. A method for detecting oil film breakage has been developed by measuring the electrical resistance. However, according to this method, although the state of the lubricating oil film can be directly known, there is a problem that it is difficult to use on an actual machine because the measurement method is complicated.
[0004]
In addition, the vibration of the rolling bearing is measured using an acceleration sensor or the like, and whether or not the rolling bearing is abnormal is determined by measuring the absolute level of the vibration, that is, the peak value, the effective value (RMS), and the crest factor (peak value / Conventionally, a first method for determining an effective value or the like by comparing it with a predetermined threshold value has also been performed. For example, in a rolling bearing in operation, when a vibration with a small amplitude as shown in FIG. 1 (a) is generated, it is determined as normal, and a vibration with a large amplitude as shown in FIG. 1 (b) is generated. If it is, it can be determined as abnormal. However, this measurement method has a problem that the site and cause of the abnormality cannot be identified. Even when the peak value increases, it may not be said that an abnormality has occurred immediately in the rolling bearing.
[0005]
On the other hand, as a second method for detecting scratches and periodically occurring damage in rotating parts such as bearings and specifying the damaged part, the output signal of the vibration sensor or AE (Acoustic Emission) sensor is low-pass filtered as necessary. It is also known that processing is performed by performing frequency analysis after performing absolute value processing.
[0006]
For example, in FIG. 2A, a signal output from a vibration sensor (not shown) or the like is processed by the absolute
[0007]
That is, according to the second method, in the obtained spectrum waveform, paying attention to the frequency component having a high peak, the frequency at that time is collated with the frequency of a rotating part such as a bearing, and the frequencies are matched. It can be diagnosed that there is a scratch or damage on the part, and if no peak appears, it can be diagnosed that there is no periodic damage such as a scratch. Such a diagnostic technique is described in
[Non-Patent Document 1]
Igarashi, Noda, “Detection and Prediction of Rolling Bearing Abnormalities”, Lubrication, Lubrication Society of Japan, Vol. 23, No. 3 (1978) p183-187
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By combining the first method and the second method described above, more accurate diagnosis can be performed. However, these do not directly measure the condition of the lubricant, but detect it after an abnormality has occurred in the bearing. When an abnormality is detected, the bearing has already been damaged. There is also the risk that the entire device must be stopped.
[0009]
The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a simpler and more accurate rolling bearing diagnosis method and diagnosis apparatus different from the conventional ones.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The rolling bearing diagnosis method according to the first aspect of the present invention comprises:
Detecting vibration of at least one of an inner ring and an outer ring of a rolling bearing and converting the vibration into an electric signal;
Applying absolute value processing to the electrical signal without passing through a low-pass filter and through a high-pass filter that cuts a frequency of 5 to 20 kHz or less, or without passing through the high-pass filter; ,
Extracting a background noise component by performing frequency analysis on the signal subjected to the absolute value processing ;
Comparing the extracted background noise component with a threshold to diagnose lubricant degradation;
Diagnosing the presence or absence of scratches on the rolling bearing based on components other than the extracted background noise component, and
(1) When the spectral waveform is higher than the threshold value and a periodic peak corresponding to the scratch on the rolling bearing is generated, the lubricant is deteriorated and the rolling bearing is scratched.
(2) If the spectral waveform is lower than the threshold value and a periodic peak corresponding to the scratch on the rolling bearing has occurred, the lubricant has not deteriorated and the rolling bearing has been damaged.
(3) If the spectral waveform is higher than the threshold value and there is no periodic peak corresponding to the scratch on the rolling bearing, the lubricant has deteriorated and the rolling bearing is not damaged.
(4) If the spectral waveform is lower than the threshold value and no periodic peak is generated according to the scratches on the rolling bearing, the lubricant is not deteriorated and the rolling bearing is not damaged.
It is characterized by diagnosing rolling bearings .
The diagnostic device for a rolling bearing according to the second aspect of the present invention provides:
A vibration sensor that detects the vibration of the rolling bearing and converts it into an electrical signal;
An absolute value for which the electrical signal is subjected to absolute value processing without passing through a low-pass filter and through a high-pass filter that cuts a frequency of 5 to 20 kHz, or without passing through the high-pass filter. A detection circuit;
A frequency analyzer for extracting a background noise component by performing frequency analysis on the signal subjected to the absolute value processing;
A threshold setter for diagnosing lubricant deterioration by comparing the extracted background noise component with a threshold;
The frequency analyzer diagnoses the occurrence of scratches on the rolling bearing based on components other than the extracted background noise component,
(1) When the spectral waveform is higher than the threshold value and a periodic peak corresponding to the scratch on the rolling bearing has occurred, the lubricant has deteriorated and the rolling bearing has been damaged.
(2) If the spectral waveform is lower than the threshold value and a periodic peak corresponding to the scratch on the rolling bearing has occurred, the lubricant has not deteriorated and the rolling bearing has been damaged.
(3 ) If the spectral waveform is higher than the threshold value and no periodic peak corresponding to the scratches on the rolling bearing has occurred, the lubricant has deteriorated and the rolling bearing has not been damaged.
(4) When the spectral waveform is lower than the threshold value and no periodic peak is generated according to the scratches on the rolling bearing, the lubricant is not deteriorated and the rolling bearing is not damaged.
It is characterized by diagnosing rolling bearings .
[0011]
[Action]
In the present invention, the electrical signal corresponding to the vibration of the rolling bearing is extracted through at least the background noise component without passing through the low-pass filter and the state of the lubricant is determined. This method is completely different from the method using the peak value or effective value. That is, as a result of diligent research, the present inventors paid attention to the background noise component of the vibration that has been removed by the conventional diagnostic method, and the change corresponds to the degree of deterioration of the lubricant, the change in the oil film thickness, etc. It was found that it can be attached. According to the present invention based on this knowledge, the background noise component is monitored while comparing with the threshold value, so that the degree of deterioration of the lubricant can be accurately estimated during the operation of the rolling bearing, leading to an abnormality of the rolling bearing. Measures such as replenishment and replacement of lubricants can be taken before. The “background noise component” refers to a component having no peak such as a rotation speed proportional component in the frequency spectrum. Further, as means for “detecting vibration and converting it into an electrical signal”, there are a vibration sensor, an acceleration sensor, an AE sensor, an ultrasonic sensor, a piezo cable sensor, a piezo film sensor, a laser Doppler sensor, and the like. In this specification, “rolling bearing” is used as a general term for a structure that supports a moving body via a lubricant such as lubricating oil or grease, and includes a ball screw, a linear guide, and a linear ball bearing. Etc. are also included.
[0012]
Further, in the extracting step, it is preferable that the electrical signal is amplified, subjected to absolute value processing, and further subjected to frequency analysis.
[0013]
Further, in the extracting step, when the electrical signal passes through a high-pass filter that cuts a frequency of 5 to 20 kHz or less, the rotational speed proportional component of the rolling bearing can be effectively removed, so that a background noise component is extracted. It becomes easy.
[0014]
Furthermore, if there is a step of estimating the content of the failure that has occurred in the rolling bearing based on the extracted component other than the background noise component (for example, the rotational speed proportional component), for example, the raceway surface of the inner and outer rings is scratched. This is preferable because the contents of the abnormality can be quickly grasped.
[0015]
Further, in the rolling bearing diagnostic device, wherein the rolling bearing diagnostic device diagnoses the rolling bearing using the rolling bearing diagnostic method, and an alarm is issued when the extracted background noise component exceeds the threshold value. It is preferable because the apparatus using the rolling bearing in which an abnormality has occurred can be manually or automatically stopped.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a diagnostic apparatus using the rolling bearing diagnostic method according to the present embodiment. In FIG. 3, a vibration sensor (which may be an AE sensor or an ultrasonic sensor) 11 attached to an outer ring of a rolling
[0017]
For example, in the graph shown in FIG. 4, the average value is different between the spectrum waveform A obtained when the lubricant of the rolling
[0018]
The threshold value TH1 to be compared can be input from the
[0019]
In the above embodiment, the rotational speed proportional component of the
[0020]
As described above, the background noise component that has been removed in the prior art can be used as the basis for determining the abnormality diagnosis of the rolling bearing, so that the presence or absence of periodic damage can be detected simultaneously with the oil film state of the rolling bearing. The configuration of the apparatus is simplified. Thereby, according to the maintenance schedule, it is possible to appropriately replenish the lubricant and replace the bearing.
[0021]
FIG. 6 is a diagram showing data obtained by a test conducted by the present inventors. The conditions for this experiment are shown below.
Test rolling bearing: 6206 (inner diameter 30 mm, outer diameter 62 mm,
Rotational speed: 3000rpm -1
Load: 50N (Axial load only)
Lubricant: Mineral oil VG32
Test atmosphere: Room temperature [0022]
The rolling bearing was immersed in an oil tank in which mineral oil VG32 was stored, pulled up from the oil tank, used for the above test, and a spectrum waveform was obtained via the diagnostic device shown in FIG. The background noise component indicated by the spectrum waveform A immediately after the test increased with the passage of time and reached the level indicated by the spectrum waveform B after a predetermined time. When the test was further continued, seizure occurred in the rolling bearing 3 hours after the spectral waveform B was obtained. That is, when the test was interrupted when the spectrum waveform B was obtained, no seizure occurred in the rolling bearing, and it was confirmed that the diagnostic method of the present invention was effective.
[0023]
The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate. For example, in this example, the diagnosis is performed using the background waveform of the background noise, but the same effect can be obtained even if the diagnosis is performed using the effective value or the average value of the background noise. Furthermore, in this example, the frequency band of 10 kHz or less is cut, but the same effect can be obtained by cutting a lower frequency band according to the capability of the frequency analysis instrument. In the case of measurement in an environment with mechanical noise or noise, measurement with less noise can be performed through a 10 kHz high-pass filter.
[0024]
【The invention's effect】
According to the present invention, there are provided a rolling bearing diagnosis method and a diagnosis device capable of determining the presence or absence of an abnormality of a rolling bearing efficiently and accurately with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a vibration waveform of a rolling bearing.
FIG. 2 is a diagram showing a frequency analysis method using FFT in the prior art.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a diagnostic apparatus using the rolling bearing diagnostic method according to the present embodiment.
FIG. 4 is an example of a spectrum waveform obtained by the diagnostic apparatus.
FIG. 5 is another example of a spectrum waveform obtained by the diagnostic apparatus.
FIG. 6 is a diagram showing data obtained by a test conducted by the present inventors.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
16
Claims (2)
転がり軸受の内輪及び外輪の少なくとも一方の振動を検出して電気信号に変換するステップと，
前記電気信号に対して，ローパスフィルタを通過させることなく，かつ５〜２０ｋＨｚ以下の周波数をカットするハイパスフィルタを通過させるか，又は前記ハイパスフィルタをも通過させることなく，絶対値処理を施すステップと，
前記絶対値処理を施された信号を周波数分析することにより、バックグラウンドノイズ成分を抽出するステップと，
抽出された前記バックグラウンドノイズ成分を閾値と比較して潤滑剤の劣化を診断するステップと，
抽出された前記バックグラウンドノイズ成分以外の成分に基づいて，前記転がり軸受の傷の発生の有無を診断するステップと、を有し，
（１）スペクトル波形が闘値より高く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じている場合は，潤滑剤が劣化しており，転がり軸受に傷が発生しており、
（２）スペクトル波形が閾値より低く、転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じている場合は，潤滑剤は劣化しておらず，転がり軸受に傷が発生しており，
（３）スペクトル波形が閾値より高く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じていない場合は，潤滑剤が劣化しており，転がり軸受に傷が発生しておらず，
（４）スペクトル波形が閾値より低く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じていない場合は，潤滑剤が劣化しておらず、転がり軸受に傷が発生していない，
として，転がり軸受を診断することを特徴とする転がり軸受の診断方法。In the diagnostic method for rolling bearings,
Detecting vibration of at least one of an inner ring and an outer ring of a rolling bearing and converting the vibration into an electric signal;
Applying absolute value processing to the electrical signal without passing through a low-pass filter and through a high-pass filter that cuts a frequency of 5 to 20 kHz or less, or without passing through the high-pass filter; ,
Extracting a background noise component by performing frequency analysis on the signal subjected to the absolute value processing ;
Comparing the extracted background noise component with a threshold to diagnose lubricant degradation;
Diagnosing the occurrence of scratches on the rolling bearing based on components other than the extracted background noise component, and
(1) When the spectral waveform is higher than the threshold value and a periodic peak corresponding to the scratch on the rolling bearing is generated, the lubricant is deteriorated and the rolling bearing is scratched.
(2) If the spectral waveform is lower than the threshold value and a periodic peak corresponding to the scratch on the rolling bearing has occurred, the lubricant has not deteriorated and the rolling bearing has been damaged.
(3) If the spectral waveform is higher than the threshold value and there is no periodic peak corresponding to the scratch on the rolling bearing, the lubricant has deteriorated and the rolling bearing is not damaged.
(4) If the spectral waveform is lower than the threshold value and no periodic peak is generated according to the scratches on the rolling bearing, the lubricant is not deteriorated and the rolling bearing is not damaged.
As a method for diagnosing a rolling bearing, the method comprises diagnosing the rolling bearing.
転がり軸受の振動を検出して電気信号に変える振動センサと、 A vibration sensor that detects the vibration of the rolling bearing and converts it into an electrical signal;
前記電気信号に対して，ローパスフィルタを通過させることなく，かつ５〜２０ｋＨｚ以下の周波数をカットするハイパスフィルタを通過させるか、又は前記ハイパスフイルタをも通過させることなく，絶対値処理を施す絶対値検波回路と， An absolute value for which the electrical signal is subjected to absolute value processing without passing through a low-pass filter and through a high-pass filter that cuts a frequency of 5 to 20 kHz, or without passing through the high-pass filter. A detection circuit;
前記絶対値処理を施された信号を周波数分析することにより、バックグラウンドノイズ成分を抽出する周波数分析装置と、 A frequency analyzer for extracting a background noise component by performing frequency analysis on the signal subjected to the absolute value processing;
抽出された前記バックグラウンドノイズ成分を閾値と比較して潤滑剤の劣化を診断する閾値設定器と，を有し， A threshold setter for diagnosing lubricant deterioration by comparing the extracted background noise component with a threshold;
前記周波数分析装置は，抽出された前記バックグラウンドノイズ成分以外の成分に基づいて，前記転がり軸受の傷の発生の有無を診断し、これにより， The frequency analyzer diagnoses the occurrence of scratches on the rolling bearing based on components other than the extracted background noise component.
（１）スペクトル波形が閾値より高く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じている場合は，潤滑剤が劣化しており，転がり軸受に傷が発生しており，(1) If the spectral waveform is higher than the threshold value and a periodic peak corresponding to the scratch on the rolling bearing has occurred, the lubricant has deteriorated and the rolling bearing has been damaged.
（２）スペクトル波形が閾値より低く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じている場合は，潤滑剤は劣化しておらず，転がり軸受に傷が発生しており，(2) If the spectral waveform is lower than the threshold value and a periodic peak corresponding to the scratch on the rolling bearing has occurred, the lubricant has not deteriorated and the rolling bearing has been damaged.
（３(3 ) ) スペクトル波形が閾値より高く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じていない場合は，潤滑剤が劣化しており，転がり軸受に傷が発生しておらず，If the spectral waveform is higher than the threshold value and no periodic peak corresponding to the scratches on the rolling bearing has occurred, the lubricant has deteriorated and the rolling bearing has not been damaged.
（４）スペクトル波形が閾値より低く，転がり軸受の傷に応じた周期的ピークが生じていない場合は，潤滑剤が劣化しておらず，転がり軸受に傷が発生していない，(4) When the spectral waveform is lower than the threshold value and no periodic peak is generated according to the scratches on the rolling bearing, the lubricant is not deteriorated and the rolling bearing is not damaged.
として，転がり軸受を診断することを特徴とする転がり軸受の診断装置。A rolling bearing diagnostic device characterized by diagnosing a rolling bearing.
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