JP6686625B2 - Rolling bearing diagnostic device - Google Patents
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Description
本発明は、転がり軸受診断装置に関する。 The present invention relates to a rolling bearing diagnosis device.
鉄道車両設備、工作機械及び風速発電機等においては、転がり軸受の異常によって装置の動作に支障をきたすことを防止するため、転がり軸受を含む部品等を定期的に分解して目視検査が行われていた。近年では、目視検査に係る時間やコストを低減するため、機械を分解することなく稼働中に生じる振動等から転がり軸受の異常を検出するものがある。このような構成は、例えば、特許文献1及び特許文献2に記載されている。
For rolling stock equipment, machine tools, wind speed generators, etc., in order to prevent malfunction of the rolling bearings from affecting the operation of the equipment, parts including rolling bearings are regularly disassembled and visually inspected. Was there. In recent years, in order to reduce the time and cost involved in visual inspection, there is one that detects an abnormality in a rolling bearing from the vibration or the like that occurs during operation without disassembling the machine. Such a configuration is described in
特許文献1に記載された構成は、装置の振動を近接センサ、光学式センサ及び磁気センサのいずれかによって検出している。また、特許文献2に記載された構成は、歪センサを使って回転軸の負荷荷重を検出し、検出された負荷荷重を判定条件の一つとして利用している。
The configuration described in
しかしながら、上記した装置においては、1回の稼働中に回転軸の回転が1回転に満たない場合がある。例えば、風力発電機が備えるヨー駆動装置はブレード等の向きを風向きに合わせて調整するために旋回する機構であるため、旋回軸が1回の稼働において1回転しない場合もある。このような装置では、稼働中に振動を測定した場合、測定データの数が不足して充分な信頼性のある測定データが得られないという問題がある。さらに、磁気センサでは、周囲の磁気の影響を排除する必要性から取付位置等が制約されるという課題が生じる。 However, in the above-mentioned device, the rotation of the rotary shaft may be less than one rotation during one operation. For example, since the yaw drive device included in the wind power generator is a mechanism that rotates to adjust the orientation of the blades and the like according to the wind direction, the rotation axis may not make one rotation in one operation. In such a device, when vibration is measured during operation, there is a problem that the number of measurement data is insufficient and sufficient reliable measurement data cannot be obtained. Further, in the magnetic sensor, there is a problem that the mounting position and the like are restricted because it is necessary to eliminate the influence of the surrounding magnetism.
装置稼働中の振動を測定して転がり軸受の異常を検出する場合、当然のことながら、測定データの精度は診断の結果に影響し、精度の低い測定データに基づく検出結果は信頼性の低いものとなる。
本発明は、上記した点に鑑みて行われたものであり、回転軸の回転が低速度あるいは1回転に満たない場合にも高い信頼性で転がり軸受の異常を検出することができる転がり軸受診断装置を提供することを目的とする。
When detecting vibrations of rolling bearings by measuring vibration during operation of the equipment, the accuracy of the measurement data naturally affects the diagnosis result, and the detection result based on the measurement data with low accuracy is unreliable. Becomes
The present invention has been made in view of the above points, and a rolling bearing diagnosis capable of detecting abnormality of a rolling bearing with high reliability even when the rotation of the rotary shaft is low speed or less than one rotation. The purpose is to provide a device.
上記課題を解決するため、本発明の一態様の転がり軸受診断装置は、軸、前記軸に外嵌される内輪、ハウジングに内嵌される外輪、及び前記外輪と前記内輪との間にあって前記軸の荷重を支持する転動体を有する転がり軸受の、前記転動体が前記軸を中心に行う公転に係る公転情報を検出する歪センサと、前記歪センサによって検出された前記公転情報を蓄積するデータ蓄積部と、前記データ蓄積部によって蓄積された前記公転情報から、前記公転情報の平均値である公転平均値を算出する平均値算出部と、前記公転平均値を用いて前記転がり軸受の診断用データを作成する診断用データ作成部と、前記転がり軸受に係る構成が損傷を受けている場合に出力される損傷データと、前記診断用データとを照合するデータ照合部と、前記データ照合部による照合の結果に基づいて転がり軸受の異常を検出する異常検出部と、を含む。 In order to solve the above-mentioned problems, a rolling bearing diagnosis device according to one aspect of the present invention includes a shaft, an inner ring externally fitted to the shaft, an outer ring internally fitted to a housing, and the shaft between the outer ring and the inner ring. Of a rolling bearing having a rolling element that supports the load of, a strain sensor that detects revolution information related to the revolution performed by the rolling element around the shaft, and a data accumulation that accumulates the revolution information detected by the strain sensor. Section, an average value calculating section for calculating a revolution average value which is an average value of the revolution information from the revolution information accumulated by the data accumulating section, and diagnostic data for the rolling bearing using the revolution average value. And a data collating unit for collating the diagnostic data with the damage data output when the structure related to the rolling bearing is damaged. Including a failure detection unit for detecting an abnormality of the antifriction bearing based on a result of matching by parts.
また、本発明の一態様の転がり軸受診断装置は、上記態様において、前記平均値算出部は、前記転動体の公転数毎に前記転動体の公転数に係る情報を蓄積して平均値を算出することが望ましい。
また、本発明の一態様の転がり軸受診断装置は、上記態様において、前記平均値算出部が、予め設定された前記転動体の公転に応じた前記転動体の公転数に係る情報を蓄積して平均値を算出することが望ましい。
Further, in the rolling bearing diagnosis device according to one aspect of the present invention, in the above aspect, the average value calculation unit accumulates information on the revolution number of the rolling element for each revolution number of the rolling element to calculate an average value. It is desirable to do.
Further, in the rolling bearing diagnosis device according to one aspect of the present invention, in the above aspect, the average value calculation unit stores information relating to the revolution number of the rolling element according to the preset revolution of the rolling element. It is desirable to calculate the average value.
また、軸受診断装置は、上記態様において、さらに、前記転がり軸受の前記軸、前記外輪及び前記内輪の少なくとも一つに生じる振動を検出する振動センサを備え、前記診断用データ作成部は、前記振動センサによって検出された前記振動情報を用いて前記診断用データを作成することが望ましい。
また、転がり軸受診断装置は、上記態様において、前記歪センサが、前記軸を中心にして公転する前記外輪または前記内輪の周面に設けられることが望ましい。
In the above aspect, the bearing diagnostic device further includes a vibration sensor that detects vibration occurring in at least one of the shaft of the rolling bearing, the outer ring, and the inner ring, and the diagnostic data creation unit includes the vibration sensor. It is desirable to create the diagnostic data using the vibration information detected by the sensor.
Further, in the rolling bearing diagnosis device, in the above aspect, it is preferable that the strain sensor is provided on a peripheral surface of the outer ring or the inner ring that revolves around the shaft.
また、上記した転がり軸受診断装置において行われる転がり軸受診断方法は、軸、前記軸に外嵌される内輪、ハウジングに内嵌される外輪、及び前記外輪と前記内輪との間にあって前記軸の荷重を支持する転動体を有する転がり軸受の異常を検出する転がり軸受診断方法であって、前記転動体が前記軸を中心に行う公転に係る公転情報を検出する歪センサによって検出された前記公転情報を蓄積する工程と、蓄積された前記公転情報の平均値である公転平均値を算出する工程と、前記公転平均値を用いて前記転がり軸受の診断用データを作成する工程と、前記転がり軸受に係る構成が損傷を受けている場合に出力される損傷データと、前記診断用データとを照合し、前記転がり軸受の異常を検出する工程と、を含む。 The rolling bearing diagnosis method performed in the rolling bearing diagnosis device described above includes a shaft, an inner ring externally fitted to the shaft, an outer ring internally fitted to the housing, and a load on the shaft between the outer ring and the inner ring. A rolling bearing diagnosing method for detecting an abnormality of a rolling bearing having a rolling element for supporting the revolution information detected by a strain sensor for detecting revolution information relating to revolution performed by the rolling element around the shaft. A step of accumulating, a step of calculating a revolution average value that is an average value of the accumulated revolution information, a step of creating diagnostic data for the rolling bearing using the revolution average value, and A step of collating damage data output when the structure is damaged with the diagnostic data and detecting an abnormality of the rolling bearing is included.
上記態様によれば、軸の回転が低速度あるいは1回転に満たない場合にも高い信頼性で転がり軸受の異常を検出することができる転がり軸受診断装置を提供することができる。 According to the above aspect, it is possible to provide a rolling bearing diagnosis device capable of detecting abnormality of a rolling bearing with high reliability even when the rotation of the shaft is low speed or less than one rotation.
以下、図面を使って本発明の第1実施形態及び第2実施形態の転がり軸受診断装置を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第1実施形態及び第2実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
Hereinafter, the rolling bearing diagnosis device according to the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and it is needless to say that the drawings include portions in which dimensional relationships and ratios are different from each other.
The following first and second embodiments exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is Materials, shapes, structures, arrangements, etc. are not specified as below. Various changes can be added to the technical idea of the present invention within the technical scope defined by the claims described in the claims.
[第1実施形態]
(転がり軸受診断装置)
実施形態1では、風力発電機に設けられた転がり軸受診断装置を例にして第1実施形態の転がり軸受診断装置を説明する。
図1は、第1実施形態の転がり軸受診断装置が設けられる風力発電機12を示した図である。風力発電機12は、ブレード(羽)20、ブレード20に接続される主軸22、主軸22を支持する主軸軸受21、主軸22を介してブレード20の回転力が入力される増速機23及び増速機23の出力軸28に接続されて回転する発電機24を有している。さらに、風力発電機12は、主軸22、主軸軸受21、増速機23及び発電機24を収容するナセル41及びナセル41を支持するタワー42を有している。
[First Embodiment]
(Rolling bearing diagnostic device)
In the first embodiment, the rolling bearing diagnosis device of the first embodiment will be described by taking a rolling bearing diagnosis device provided in a wind power generator as an example.
FIG. 1 is a diagram showing a
主軸軸受21は、図示しない球面ころ軸受を有している。増速機23は、図示しない低速軸、中速軸及び高速軸を有している。このような軸には、遊星歯車等、円すいころ軸受、円筒ころ軸受といった多数の軸受が使用されている。また、発電機24には、玉軸受等が使用される。さらに、風力発電機12は、旋回軸受(ヨー軸受)30を備えている。旋回軸受30は、ナセル41を旋回自在に支持している転がり軸受である。第1実施形態は、旋回軸受30に転がり軸受診断装置を適用したものとして説明する。
The main shaft bearing 21 has a spherical roller bearing (not shown). The
<旋回軸受>
図2は、第1実施形態の転がり軸受である旋回軸受30を説明するための図である。図2に示すように、旋回軸受30は、回転軸31、回転軸31に外嵌される内輪33、ハウジング39に内嵌される外輪37及び外輪37と内輪33との間にあって回転軸31の荷重を支持する複数の転動体35を有している。第1実施形態の旋回軸受30は、外輪37を固定輪、内輪33を回転輪とする。ただし、第1実施形態は、このような構成に限定されず、外輪37を回転輪、内輪33を固定輪としてもよい。
<Slewing bearing>
FIG. 2 is a diagram for explaining the slewing bearing 30 which is the rolling bearing of the first embodiment. As shown in FIG. 2, the slewing bearing 30 includes a rotating
転動体35は、球形を有する金属の部材であり、複数の転動体35は、保持器38によって保持されて一定の間隔を保っている。旋回軸受30は、ハウジング39の内部に組み込まれている。転動体35が金属球である旋回軸受30は、所謂アンギュラ玉軸受である。
The rolling
<歪センサ>
また、図2に示した構成は、旋回軸受30の転動体35が回転軸31を中心にして行う公転に係る公転情報を検出する歪センサ27を有している。歪センサ27は、外輪37の外周面に直接取付けられて、転動体35が回転軸31を中心に公転する1分間あたりの回数(以下、単に「公転数」と記す)を検出する。転動体35の公転数は、保持器38が回転軸31を中心にして行う公転数と等しい。
また、第1実施形態では、歪センサ27に歪ゲージを用いている。歪ゲージは、被測定物に接着剤によって貼り付けられて、被測定物と共に変形するセンサである。歪ゲージの電気抵抗は、変形によって変化する。このため、歪ゲージから出力される電気信号は、歪ゲージが歪んだタイミングや回数、さらには歪の程度を示し、電気信号をフーリエ解析することによって信号の強さと信号の周波数との関係が得られる。
<Strain sensor>
In addition, the configuration shown in FIG. 2 includes a
Further, in the first embodiment, a strain gauge is used as the
第1実施形態では、図2に示すように、外輪37の外周面に切欠を設け、切欠に歪センサ27を接着剤で貼り付けている。このような構成によれば、外輪37の内周面を転動体35が通過した際に歪センサ27から出力される電気信号である歪データを検出し、転動体35が回転軸31を中心にして公転する公転数を検出することができる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, a notch is provided on the outer peripheral surface of the
また、第1実施形態では、歪センサ27が、複数の転動体35の各々が歪センサ27を通過する度に電気信号を出力する。このような第1実施形態の構成によれば、内輪33が1回公転する間に転動体35の数だけ歪データが生成される。したがって、第1実施形態は、内輪33が1稼働中に1回転しかしない機構であっても、複数の歪データを取得することができる。さらに、第1実施形態では、内輪33が1回の稼働時に1回転しない場合にも、複数の歪データを取得することができる。
Further, in the first embodiment, the
第1実施形態の歪センサ27は、外輪37に直接貼り付けられるものであるから、取付けのためのスペースを確保する必要がなく、ハウジング39内の設計の自由度を低下させることがない。
なお、第1実施形態は、歪センサ27を外輪37の外周面に貼り付ける構成に限定されるものではない。歪センサ27は、外輪37の内周面に切欠を設ける、あるいは内輪33の外周面に切欠を設け、切欠内に貼り付けることも可能である。
Since the
Note that the first embodiment is not limited to the configuration in which the
<制御部>
図1に戻り、第1実施形態の転がり軸受診断装置は、歪センサ27によって検出された旋回軸受30の公転に係る情報である歪データを蓄積し、歪データの平均値である公転平均値を算出し、公転平均値を用いて旋回軸受の診断用データを作成し、旋回軸受30に係る構成が損傷を受けている場合に出力される損傷データと診断用データとを照合して旋回軸受30の異常を検出する制御部25を備えている。
<Control part>
Returning to FIG. 1, the rolling bearing diagnosis device of the first embodiment accumulates strain data, which is information related to the revolution of the slewing bearing 30 detected by the
図3は、制御部25を説明するための機能ブロック図である。制御部25は、データ蓄積部251、診断用データ作成部253、診断用データ照合部255及び診断結果出力部257を備えている。
(i)データ蓄積部251は、歪センサ27から出力された複数の歪データを読み込んで蓄積する。第1実施形態では、歪データが示す転動体35の公転数毎に歪データを蓄積するものとした。第1実施形態では、このような処理を実現するため、転動体35の公転数に予め複数の値を任意に設定している。そして、歪センサ27から出力された歪データから算出された公転数が設定された公転数に該当すると、該当する公転数毎に歪データ同士を蓄積する。
FIG. 3 is a functional block diagram for explaining the
(I) The
図4は、第1実施形態のデータ蓄積部251が歪データを蓄積する処理を説明するための図である。図4の縦軸は転動体35の公転数(回/min)を示していて、第1実施形態では、7つの公転数の値が設定されている。歪データの入力タイミングと旋回軸受30のスペック(諸元)によって歪データは転動体35の公転数に変換できる。
また、図4の横軸は、時間(t)を示している。直線ωは、転動体35が公転を開始してから終了するまでの公転数を示している。図4によれば、転動体35の公転数は、公転開始から一定の割合で高まり、値7以上で一定の値をとる。そして、公転数は、値7から一定の割合で低下して0になる。
FIG. 4 is a diagram for explaining a process in which the
The horizontal axis of FIG. 4 indicates time (t). The straight line ω indicates the number of revolutions from when the rolling
第1実施形態のデータ蓄積部251は、歪データd1、d2を公転数が値7の歪データとして蓄積する。また、データ蓄積部251は、歪データd3、d4を公転数が値4の歪データとして蓄積する。このような動作により、データ蓄積部251は、歪データを転動体の公転数毎に蓄積することができる。
The
(ii)診断用データ作成部
診断用データ作成部253は、公転数毎に蓄積された歪データをフーリエ変換する。そして、フーリエ変換された各データの同期加算平均を算出する。さらに、診断用データ作成部253は、同期加算平均に、フィルタ処理、エンベロープ処理及び周波数分析といった診断用信号処理を行う。診断用信号処理が施されたことにより、公転数毎の歪データの同期加算平均は、旋回軸受30を診断する診断用データとなる。なお、診断用データは、周波数スペクトルの形態をとっている。
(Ii) Diagnostic Data Creating Unit The diagnostic
(iii)診断用データ照合部
第1実施形態では、旋回軸受30の設計諸元や使用条件に基づいて公知の演算を行い、旋回軸受30に損傷のある場合に発生する周波数成分を算出してる。算出された周波数成分は、診断用データ照合部255の図示しない記憶部に予め記憶されている。記憶部に記憶された旋回軸受30に損傷のある場合に発生する周波数成分を、以降「損傷データ」と記す。損傷データは、損傷個所に応じてそれぞれ表れる周波数成分が異なる。ここでは、損傷データとして、内輪33に傷がある場合の内輪損傷データ、外輪37に傷がある場合の外輪損傷データ、転動体35に傷がある場合の転動体損傷データ及び保持器38に傷がある場合の保持器損傷データの4つを予め算出して保存しておくものとする。
(Iii) Diagnostic Data Collating Unit In the first embodiment, a publicly known calculation is performed based on design specifications and usage conditions of the slewing bearing 30 to calculate a frequency component generated when the slewing bearing 30 is damaged. . The calculated frequency component is stored in advance in a storage unit (not shown) of the diagnostic
診断用データ照合部255は、診断用データとして得られた周波数スペクトルから内輪損傷データ、外輪損傷データ、転動体損傷データ及び保持器損傷データに該当する周波数成分をそれぞれ抽出する。次に、診断用データ照合部255は、抽出された全ての周波数成分の強度が予め設定されている基準値より小さい場合には旋回軸受30に異常がないと判定する。また、診断用データ照合部255は、抽出された周波数成分の強度のいずれかが基準値より大きい場合には、基準値より大きい周波数成分に対応する個所に損傷があると判定する。
The diagnostic
さらに、第1実施形態は、上記4つの損傷データと診断用データとを比較することに限定されるものではない。例えば、旋回軸受30の図示しないギヤに損傷がある場合にも特徴的な周波数スペクトルが現れることが知られている。第1実施形態は、ギヤの設計諸元や使用条件に基づいて公知の演算を行い、ギヤに損傷のある場合に発生する周波数成分をギヤ損傷データとして予め記憶部に保存する。診断用データ照合部255は、診断用データからギヤ損傷データの周波数成分を抽出し、抽出された周波数成分の強度を基準値と比較する。そして、抽出された周波数成分の強度が基準値よりも大きければギヤに損傷があると判定し、周波数成分の強度が基準値より小さければギヤに損傷はないと判定する。
Further, the first embodiment is not limited to comparing the above-mentioned four damage data and diagnostic data. For example, it is known that a characteristic frequency spectrum appears even when a gear (not shown) of the slewing bearing 30 is damaged. In the first embodiment, a publicly-known calculation is performed based on gear design specifications and use conditions, and a frequency component generated when the gear is damaged is stored in advance in the storage unit as gear damage data. The diagnostic
(iv)診断結果出力部
診断結果出力部257は、診断用データ照合部255によって行われた照合の結果を外部に出力する。例えば、診断用データと旋回軸受に損傷があるときの損傷データとが一致した場合、診断結果出力部257は、「旋回軸受に損傷がある」こと、あるいは「旋回軸受において損傷がある箇所」を示す出力情報を出力する。
出力情報は、より高位の制御装置に出力される信号であってもよい。また、出力情報の内容を示す文字を表示させるための信号、アラーム音を発生させるための信号やランプを点灯させる信号であってもよい。
(Iv) Diagnostic Result Output Unit The diagnostic
The output information may be a signal output to a higher level control device. Further, it may be a signal for displaying a character indicating the content of the output information, a signal for generating an alarm sound, or a signal for lighting a lamp.
(転がり軸受診断方法)
次に、以上説明した第1実施形態の転がり軸受診断装置において行われる処理を説明する。
図5は、第1実施形態の転がり軸受診断装置によって行われる処理を説明するためのフローチャートである。図5に示したフローチャートは、図3に示した制御部25によって実行される。第1実施形態の制御部25にあるデータ蓄積部251、診断用データ作成部253、診断用データ照合部255及び診断結果出力部257は、それぞれハードウェアと協働して動作するコンピュータプログラムである。
(Rolling bearing diagnosis method)
Next, processing performed in the rolling bearing diagnosis device of the first embodiment described above will be described.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the process performed by the rolling bearing diagnosis device of the first embodiment. The flowchart shown in FIG. 5 is executed by the
データ蓄積部251は、ステップ51において、歪センサ27から出力された歪データを入力する。歪センサ27が出力する信号は、微小であるためにステップ52、ステップ53においてA/D変換された後に増幅される。
次に、データ蓄積部251は、ステップ54において、入力された歪データから転動体35の公転数を算出する。データ蓄積部251は、ステップ55において、算出された公転数を予め設定された値に分類し、値ごとに蓄積する。
In
Next, in
次に、診断用データ作成部253は、ステップ56において、蓄積された公転数を値毎に同期加算平均する。さらに、診断用データ作成部253は、ステップ57において、同期加算平均後の歪データにフィルタ処理、エンベロープ処理及び周波数分析といった診断用信号処理を施す。
次に、診断用データ作成部253は、ステップ58において、ステップ56の同期加算平均を算出する際に行った加算回数が予め設定されているN回に達したか否か判断する。ステップ58の判断の結果、同期加算平均の回数がN回に達してない場合(ステップ58:No)、データ蓄積部251は再度歪データを入力する。なお、ステップS58の「N回」は、旋回軸受30の診断の信頼性と診断に係る時間とを考慮して任意に決定される。
Next, in
Next, in
ステップ58において、診断用データ作成部253が同期加算平均の回数がN回に達していると判断した場合(ステップ58:Yes)、ステップ59において、診断用データ照合部255が診断用データを損傷データと照合する。第1実施形態では、旋回軸受30に損傷があるとき及びギヤに損傷があるときの損傷データが予め診断用データ照合部255の図示しない記憶部に保存されている。診断用データ照合部255は、このような損傷データと診断用データとを照合する。
When the diagnostic
診断用データ照合部255は、診断用データから損傷データの周波数成分を抽出し、抽出された周波数成分の強度を予め定められた基準値と比較する。そして、周波数成分の強度と基準値との大小関係を判定する。周波数成分の強度が基準値より大きい場合、この周波数成分に対応する旋回軸受30の個所またはギヤの損傷を検出する。
なお、第1実施形態では、診断用データが転動体の公転数毎に複数生成される。診断用データ照合部255は、複数の診断用データを損傷データと照合し、診断用データに含まれる損傷データの周波数成分の強度を総合的に判断する。
ステップ59において、診断結果出力部257は、診断用データ照合部255の診断の結果を表示する。
The diagnostic
In the first embodiment, a plurality of pieces of diagnostic data are generated for each revolution number of rolling elements. The diagnostic
In step 59, the diagnostic
以上説明した第1実施形態の転がり軸受診断装置は、転動体35が歪センサ27を通過する際に得られる実測データから転動体35の公転数を検出することができる。このため、転動体35の正確な公転数を使って旋回軸受30の診断用データを作成することができる。
また、第1実施形態の転がり軸受診断装置は、転動体35が歪センサ27を通過する度に得られる歪センサ27の実測データを蓄積し、その加算平均を使って診断用データを作成している。このため、転動体の公転数が小さい、あるいは1回に満たなくても充分な数の歪データを集計して診断用データを作成することができる。このような第1実施形態は、診断用データの信頼性を高め、ひいては旋回軸受30の診断の信頼性をも高めることができる。
The rolling bearing diagnosis device according to the first embodiment described above can detect the number of revolutions of the rolling
Further, the rolling bearing diagnosis device of the first embodiment accumulates the actual measurement data of the
また、第1実施形態は、以上説明した構成に限定されるものではない。例えば、第1実施形態のデータ蓄積部251は、転動体の公転数を複数の値に分類し、複数の値毎に歪データを蓄積するものに限定されるものではない。データ蓄積部251は、予め転動体35の公転数の1つの値を決定し、決定された値に該当する歪データのみを蓄積して同期加算平均するものであってもよい。
Further, the first embodiment is not limited to the configuration described above. For example, the
図6は、1つの回転数の値に該当する歪データのみを蓄積することを説明するための図である。図6に示した例では、回転数が値6を示す歪データd5、d6が蓄積され、同期加算平均の処理を施されて診断用データとなる。
このような構成は、当然のことながら、診断用データ中の損傷データが顕著に表れる公転数について行われる。そして、適正な公転数が選択された場合、図4に示した構成よりも演算に係る処理量が少なくなって制御部25の負荷を軽くすることができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining that only strain data corresponding to one rotation speed value is accumulated. In the example shown in FIG. 6, the distortion data d5 and d6 in which the number of rotations shows the
As a matter of course, such a configuration is performed with respect to the revolution number at which the damage data in the diagnostic data remarkably appears. When an appropriate number of revolutions is selected, the processing amount related to the calculation is smaller than that in the configuration shown in FIG. 4, and the load on the
また、第1実施形態の診断用データ作成部253は、同期加算平均を使って歪データの平均値を求めるものに限定されない。第1実施形態は、蓄積された歪データの平均値を算出する処理であれば、どのような処理を用いてもよい。
Further, the diagnostic
[第2実施形態]
(転がり軸受診断装置)
次に、本発明の第2実施形態の転がり軸受診断装置を説明する。
図7は、第2実施形態の転がり軸受診断装置である制御部75が設けられた風力発電機72を示した図である。第2実施形態では、第1実施形態で説明した部材については同様の符号を付し、説明を一部略すものとする。
風力発電機72は、第1実施形態の風力発電機12に加え、旋回軸受30の回転軸31、外輪37及び内輪33の少なくとも一つの振動を検出する振動センサ29を有している。
[Second Embodiment]
(Rolling bearing diagnostic device)
Next, a rolling bearing diagnosis device according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7: is the figure which showed the
The
振動センサ29は、旋回軸受30自体に取付けられる。振動センサ29が出力する信号の強さは、旋回軸受30の回転軸31、外輪37及び内輪33の少なくとも一つの振動の大きさを示している。振動センサ29としては、加速度を検出する圧電型センサ、速度を検出する動電型センサ、変位を検出する渦電流型センサ、静電容量センサ及び光学型センサ等を用いることが考えられる。振動センサ29が出力する信号は、フーリエ解析されて振動の大きさと、振動に対応する周波数を表すものとなる。
The
図8は、制御部75を説明するための機能ブロック図である。制御部75のデータ蓄積部751は、第1実施形態と同様に、歪センサ27が出力する歪データを入力する。また、歪データと同期して、振動センサ29が出力する振動データを入力する。振動データは、同期した歪データが示す公転数に応じて分類され、公転数毎に蓄積される。
FIG. 8 is a functional block diagram for explaining the
診断用データ作成部753は、実施形態1と同様に、歪データを転動体35の公転数毎に同期加算平均して診断用信号処理を行うと共に、振動データについても転動体35の公転数毎に同期加算平均して診断用信号処理を行う。なお、振動データに対する診断用信号処理は、回転軸やギヤ等の固有振動数帯域について行われる。
以上の処理により、診断用データ作成部753は、歪データから診断用データを作成すると共に、振動データからも診断用データを作成することができる。第2実施形態では、歪データから作成された診断用データを以降「歪診断用データ」と記す。また、振動データから作成された診断用データを以降「振動診断用データ」と記す。
Similar to the first embodiment, the diagnostic
Through the above processing, the diagnostic
診断用データ照合部755は、歪データに係る損傷データと共に、振動データに係る損傷データを予め保存している。診断用データ照合部755は、歪診断用データを歪データから生成された損傷データと照合する。また、診断用データ照合部755は、振動診断用データを振動データから生成された損傷データと照合する。さらに、診断用データ照合部755は、歪診断用データ、振動診断用データのそれぞれの照合の結果を総合的に判断し、旋回軸受30あるいはギヤの異常を検出する。
The diagnostic
診断結果出力部757は、診断用データ照合部755によって総合的に判断された結果を文字データ、アラーム、信号点灯等によって出力する。
The diagnostic
(転がり軸受診断方法)
図9は、第2実施形態の転がり軸受診断装置において行われる処理を説明するためのフローチャートである。第2実施形態では、第1実施形態で説明した歪診断用データの作成と並行して振動診断用データの作成が行われる。
図9に示したフローチャートにおいて、ステップ51からステップ57が第1実施形態で説明した処理と同様の処理である。データ蓄積部751は、ステップ61において、歪データと同様に、振動データを入力する。そして、ステップ62において振動データをA/D変換し、ステップ63においてA/D変換された振動データを増幅する。
(Rolling bearing diagnosis method)
FIG. 9 is a flow chart for explaining the processing performed in the rolling bearing diagnosis device of the second embodiment. In the second embodiment, the vibration diagnosis data is created in parallel with the creation of the strain diagnosis data described in the first embodiment.
In the flowchart shown in FIG. 9, steps 51 to 57 are the same as the processing described in the first embodiment. In step 61, the
次に、診断用データ作成部753は、ステップ65において、増幅された振動データに、この振動データと同期して入力された歪データが示す公転数の値を割り当てる。そして、診断用データ作成部753は、割り当てられた公転数毎に振動データを蓄積する。
さらに、診断用データ作成部753は、ステップ66において、公転数毎に蓄積された振動データに同期加算平均の処理をする。同期加算平均された振動データは、ステップ67において診断用信号処理がされて振動診断用データとなる。
Next, in step 65, the diagnostic
Further, in
ステップ68において、診断用データ作成部753は、同期加算平均を算出する際の歪データの加算回数及び振動データの加算回数がN回に達したか否か判断する。ステップ68の判断の結果、同期加算平均の回数がN回に達してない場合(ステップ68:No)、データ蓄積部251が再度歪データを入力する。
ステップ68において、診断用データ作成部253が同期加算平均の回数がN回に達していると判断した場合(ステップ68:Yes)、ステップ69において、診断用データ照合部755が診断用データを損傷データに照合する。
In
In
第2実施形態では、歪データ、振動データのいずれについても旋回軸受30に損傷があるときの損傷データ及びギヤに損傷があるときの損傷データが予め保存されている。診断用データ照合部755は、歪診断用データ及び振動診断用データを対応する損傷データと照合する。そして、照合の結果を総合的に判断して診断結果出力部757に診断結果を出力する。
診断結果出力部757は、診断用データ照合部755から出力された診断結果を表示する。
In the second embodiment, damage data when the slewing bearing 30 is damaged and damage data when the gear is damaged are stored in advance for both strain data and vibration data. The diagnostic
The diagnostic
以上説明した第2実施形態は、歪診断用データを作成すると共に、振動診断用データを作成し、両者を独立して処理している。しかし、第2実施形態は、歪データを同期加算平均した値と振動データ及び同期加算平均した値の両方を使って1つの診断用データを作成するものであってもよい。 In the second embodiment described above, strain diagnosis data is created, vibration diagnosis data is created, and both are processed independently. However, in the second embodiment, one diagnostic data may be created using both the value obtained by synchronously averaging the strain data and the vibration data and the value obtained by the synchronous averaging.
以上説明した第1実施形態及び第2実施形態は、転がり軸受診断装置について、例示的に説明したものである。第1実施形態及び第2実施形態で説明したそれぞれの技術的思想は、互いに組み合わせることも可能である。例えば、第1実施形態において図6に示した特定の公転数の歪データだけを蓄積する構成は、第2実施形態の振動データについても適用することができる。
また、第1実施形態及び第2実施形態は、複数の診断結果を累積し、同一の診断結果が複数回連続した場合にこの診断結果を採用するようにしてもよい。また、累積期間中の前半よりも後半に異常を示す診断結果が多い場合、異常の検知回数に応じて診断結果を確定するようにしてもよい。
The first embodiment and the second embodiment described above exemplarily describe the rolling bearing diagnosis device. The respective technical ideas described in the first embodiment and the second embodiment can be combined with each other. For example, the configuration for accumulating only the distortion data of a specific revolution number shown in FIG. 6 in the first embodiment can be applied to the vibration data in the second embodiment.
Further, in the first embodiment and the second embodiment, a plurality of diagnostic results may be accumulated and the diagnostic result may be adopted when the same diagnostic result is repeated a plurality of times. In addition, when there are more diagnostic results that indicate anomalies in the latter half of the cumulative period than in the first half, the diagnostic results may be settled according to the number of times of abnormality detection.
また、第1実施形態及び第2実施形態は、風速発電機に限らず、揺動や回転あるいは旋回をするアプリケーションに適用することができる。このようなアプリケーションとしては、例えば、自走式建設機械である油圧ショベルの旋回駆動部がある。
さらに、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に記載された発明特定事項によってのみ定められるものである。
Further, the first embodiment and the second embodiment can be applied not only to the wind speed generator but also to an application that swings, rotates, or turns. An example of such an application is a swing drive unit of a hydraulic excavator which is a self-propelled construction machine.
Furthermore, it goes without saying that the present invention includes various embodiments and the like not described here. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the matters specifying the invention described in the claims appropriate from the above description.
以上説明した本発明は、転動体を有する転がり軸受を監視する場合において、どのような分野にも適用することができる。 The present invention described above can be applied to any field in the case of monitoring a rolling bearing having rolling elements.
12,72 風力発電機
20 ブレード
21 主軸軸受
22 主軸
23 増速機
24 発電機
25,75 制御部
27 歪センサ
28 出力軸
29 振動センサ
30 旋回軸受
31 回転軸
33 内輪
35 転動体
37 外輪
38 保持器
39 ハウジング
251,751 データ蓄積部
253,753 診断用データ作成部
255,755 診断用データ照合部
257,757 診断結果出力部
12, 72
Claims (3)
前記歪センサによって検出された前記公転情報を蓄積するデータ蓄積部と、
前記データ蓄積部によって蓄積された前記公転情報から、前記公転情報の平均値である公転平均値を算出する平均値算出部と、
前記公転平均値を用いて前記転がり軸受の診断用データを作成する診断用データ作成部と、
前記転がり軸受に係る構成が損傷を受けている場合に出力される損傷データと、前記診断用データとを照合するデータ照合部と、
前記データ照合部による照合の結果に基づいて転がり軸受の異常を検出する異常検出部と、を含み、
前記公転情報は、前記外輪の内周面を一つの前記転動体が通過した際に前記歪センサから出力される電気信号である歪データを含み、
前記データ蓄積部は、前記歪センサが前記公転情報を検出したタイミングと前記転がり軸受の諸元に応じて、前記公転情報を予め設定した時間あたりの転動体の公転数に変換し、さらに、前記転動体が前記公転を開始してから終了するまでの間において、前記公転情報を前記転動体の公転数毎に蓄積し、
前記平均値算出部は、前記データ蓄積部によって公転数毎に蓄積された複数の前記公転情報を用いて前記公転平均値を算出し、
前記診断用データ作成部は、前記平均値算出部が前記公転平均値を算出した回数が予め設定した回数に達した時点の公転平均値を用いて前記診断用データを作成することを特徴とする転がり軸受診断装置。 The rolling element of a rolling bearing having a shaft, an inner ring externally fitted to the shaft, an outer ring internally fitted to the housing, and a plurality of rolling elements for supporting the load of the shaft between the outer ring and the inner ring. A strain sensor that detects revolution information related to revolution performed around the axis,
A data storage unit that stores the revolution information detected by the strain sensor,
From the revolution information accumulated by the data accumulating unit, an average value calculating unit that calculates a revolution average value that is an average value of the revolution information,
A diagnostic data creation unit that creates diagnostic data for the rolling bearing using the revolution average value;
A data collating unit that collates the damage data output when the configuration related to the rolling bearing is damaged, and the diagnostic data,
Look including a abnormality detecting unit for detecting an abnormality of the antifriction bearing based on a result of matching by the data verification unit,
The revolution information includes strain data which is an electric signal output from the strain sensor when one of the rolling elements passes through the inner peripheral surface of the outer ring,
The data storage unit converts the revolution information to the revolution number of the rolling element per preset time according to the timing at which the strain sensor detects the revolution information and the specifications of the rolling bearing, and further, From the start to the end of the revolution of the rolling element, the revolution information is accumulated for each revolution number of the rolling element,
The average value calculation unit calculates the revolution average value using the plurality of revolution information accumulated for each revolution number by the data accumulation unit,
The diagnostic data creation unit creates the diagnostic data using the revolution average value at the time when the number of times the average value calculation unit calculates the revolution average value reaches a preset number. Rolling bearing diagnostic device.
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