CN103026085A - 轴承的损伤检测方法 - Google Patents

Abstract

一种轴承的损伤检测方法，该轴承具有内圈、外圈、与内圈及外圈接触地滚动的滚动体、保持滚动体的保持器，其中，通过传感器测定内圈或外圈的可动侧旋转时的轴承的振动，对通过传感器测定得到的轴承的振动波形进行频率分析，基于频率分析的结果设定2个以上的频率范围，所述频率范围具有与内圈或外圈的可动侧的旋转频率fr大致相等的范围，且相互不重复，求出所设定的多个频率范围内的各峰值频率，对所得到的峰值频率彼此的差和旋转频率fr的k倍(k为1以上的整数)进行比较，判断能否视为所比较的两者一致，在判断成能视为所比较的两者一致时，判定为轴承正发生损伤。

Description

轴承的损伤检测方法

技术领域

本发明涉及轴承的损伤检测方法。

背景技术

公知一种对轴承检测轴承的损伤的方法，所述轴承具有内圈、外圈、与该内圈及外圈接触地滚动的滚动体、保持滚动体的保持器。例如公知如下方法：测量内圈或外圈旋转时的振动加速度，对所得到的波形进行包络线处理后，进行频率分析，根据因损伤产生的振动的特征频率的峰值来检测轴承的损伤(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-257651号公报

在上述专利文献记载的检测轴承的损伤的方法中，其特征是，不仅利用因损伤产生的振动的特征频率，还利用特征频率的振动因旋转频率的振动而被振幅调制成的拍频分量来检测损伤。在内圈、外圈、滚动体的表面存在损伤的情况下，能够基于内圈的1点通过滚动体的频率、外圈的1点通过滚动体的频率、滚动体的1点通过内圈及外圈的频率即特征频率来检测损伤。在内圈、外圈与滚动体之间没有发生打滑的情况下，这些特征频率理论上能够从滚动体直径、滚动体节圆直径、滚动体数、滚动体接触角、旋转的内圈或外圈的转速求出。但是，对实际的轴承来说，存在在内圈、外圈与滚动体之间发生打滑的情况，理论上求出发生打滑时的特征频率是困难的。

发明内容

本发明的第一方式的轴承的损伤检测方法，该轴承具有内圈、外圈、与内圈及外圈接触地滚动的滚动体、保持滚动体的保持器，通过传感器测定内圈或外圈的可动侧旋转时的轴承的振动，对通过传感器测定得到的轴承的振动波形进行频率分析，基于频率分析的结果设定2个以上相互不重复的频率范围，所述频率范围具有与内圈或外圈的可动侧的旋转频率fr大致相等的范围，求出所设定的多个频率范围内的各峰值频率，对所得到的峰值频率彼此的差和旋转频率fr的k倍进行比较，判断能否视为所比较的两者一致，在判断成能视为所比较的两者一致时，判定为轴承正发生损伤，其中，k为1以上的整数。

本发明的第二方式是在第一方式的轴承的损伤检测方法中，优选为，求出在不重复的频率范围中分别成为最大的峰值频率，对所得到的成为最大的峰值频率彼此的差和内圈或外圈的可动侧的旋转频率fr的k倍进行比较，判断能否视为所比较的两者一致，在判断成能视为所比较的两者一致时，判定为轴承正发生损伤。

本发明的第三方式的轴承的损伤检测方法，轴承具有内圈、外圈、与内圈及外圈接触地滚动的滚动体、保持滚动体的保持器，通过传感器测定内圈或外圈的可动侧旋转时的所述轴承的振动，对通过传感器测定得到的轴承的振动波形进行频率分析，基于频率分析的结果，设定Y个相互不重复的频率范围，所述频率范围具有与内圈或外圈的可动侧的旋转频率fr大致相等的范围，其中，Y为2以上的整数，求出所设定的Y个频率范围内的各最大峰值频率，对第u个频率范围内的最大峰值频率为f(u)时的u从1到Y的次数参数g(u)＝f(u)/fr-(n+u-1)，求出标准偏差，在该标准偏差比基准值小的情况下，判断为轴承正发生损伤，其中，u为1以上Y以下的整数，n为1以上的整数。

本发明的第四方式是在第三方式的轴承的损伤检测方法中，优选为，对最大峰值频率f(u)的振幅为a(u)时的u从1到Y的a(u)，求出平均值，在该平均值随着时间的推移而增加的情况下，判断为轴承的损伤增大了。

本发明的第五方式是在第一至第四方式的轴承的损伤检测方法中，优选为，基于频率分析的结果得到的频率峰值中、因滚动体通过内圈的1点的损伤部分而产生的振动所引起的频率峰值、和因滚动体通过外圈的1点的损伤部分而产生的振动所引起的频率峰值中的任一个值包含于不重复的频率范围的任一个范围内。

本发明的第六方式是在第一至第五方式的轴承的损伤检测方法中，优选为，设滚动体直径为d、滚动体节圆直径为D、滚动体数为Z、滚动体接触角为α、内圈或外圈的转速为N，在内圈、外圈与滚动体之间没有发生打滑时，滚动体通过内圈的1点的内圈特征频率fi＝(D+d×cosα)×Z×N/(120×D)、和外圈的1点通过滚动体的外圈特征频率fo＝(D-d×cosα)×Z×N/(120×D)中的任一个乘以t再加上旋转频率fr＝N/60的r倍而得到的值包含于不重复的频率范围内，其中，t为1以上的整数，r为整数。

本发明的第七方式是在第一至第五方式的轴承的损伤检测方法中，优选为，不重复的频率范围是比fr×n大且比fr×(n+1)小的频率范围，其中，n为1以上的整数。

本发明的第八方式是在第六方式的轴承的损伤检测方法中，优选为，不重复的频率范围是比fr×n大且比fr×(n+1)小的频率范围，其中，n为1以上的整数。

本发明的第九方式是在第八方式的轴承的损伤检测方法中，优选为，不重复的频率范围为(2s+1)个，各频率范围为比fr×n大且比fr×(n+1)小的频率范围、比fr×(n+1)大且比fr×(n+2)小的频率范围…比fr×(n+2s)大且比fr×(n+2s+1)小的频率范围，其中，s为1以上的整数。

本发明的第十方式是在第九方式的轴承的损伤检测方法中，优选为，fi×t及fo×t中的任一个包含于比fr×(n+s)大且比fr×(n+s+1)小的范围内。

发明的效果

根据本发明，即使内圈或外圈与滚动体之间发生打滑，也能够检测出轴承的损伤。

附图说明

图1是表示本发明的轴承的损伤检测装置的结构的图。

图2是表示单列深沟球轴承的构造的剖视图。

图3是表示第一实施方式的轴承的损伤检测的处理内容的流程图。

图4是表示对轴承的振动波形进行了频率分析的结果的一例的图。

图5是表示第二实施方式的轴承的损伤检测的处理内容的流程图。

图6是表示对轴承的振动波形进行了频率分析的结果的一例的图。

图7是表示第三实施方式的轴承的损伤检测的处理内容的流程图。

图8是表示与图6所示的频率分析结果相关的轴承被使用了规定时间之后，再进行频率分析的结果的一例的图。

具体实施方式

第一实施方式

参照图1～4说明本发明的轴承的损伤检测方法的第一实施方式。图1是表示基于本发明的轴承的损伤检测方法的轴承的损伤检测装置的结构的图，图2是作为轴承的一例示出了作为径向球轴承的单列深沟球轴承的构造的剖视图。本实施方式的轴承的损伤检测装置具有：测量振动加速度的加速度传感器7；对从加速度传感器7输出的信号进行放大的放大器8；接收经由放大器8输入的来自加速度传感器7的信号的测量装置9。本实施方式的轴承的损伤检测装置可以常设在设有轴承损伤的检测对象的轴承的设备上，也可以是能够对分别设在多个设备上的轴承进行损伤检测的可移动型的装置。在以下的说明中，对轴承的损伤检测装置常设在设有损伤的检测对象的轴承的设备上的结构进行说明。

加速度传感器7是安装在对轴承10进行保持的保持部件5上的三维(3轴)加速度传感器，经由保持部件5测量由轴承10产生的振动的振动加速度。此外，保持部件5是轴承10所安装的设备中的保持轴承10的部件，例如，在本实施方式中，保持轴承10的外圈1。加速度传感器7以至少使轴承10的半径方向与加速度传感器7的检测方向之一一致的方式相对于保持部件5安装。

测量装置9具有计算部9a和警报部9b。计算部9a具有计算装置、存储器、周边电路等，对从加速度传感器7输出的振动波形的信号进行包络线处理和频率分析，如下所述地判定轴承10是否损伤。在通过计算部9a判定为轴承10有损伤时，警报部9b发出用于报告该情况的警报。

轴承10具有：固定在保持部件5上的外圈1；固定在轴6上并与旋转的轴6一起旋转的内圈2；与外圈1及内圈2接触地滚动的滚动体3；保持滚动体3的保持器4。

在这样构成的轴承的损伤检测装置中，如下述那样检测轴承10的损伤。设滚动体直径为d、滚动体节圆直径为D、滚动体数为Z、滚动体接触角为α、转速为N，在内圈2、外圈1与滚动体3之间没有发生打滑的情况下，旋转频率fr、内圈2的1点通过滚动体3的周期的倒数即内圈特征频率fi、外圈1的1点通过滚动体3的周期的倒数即外圈特征频率fo分别如下式(1)～(3)表示。

fr＝N/60    …(1)

fi＝(D+d×cosα)×Z×N/(120×D)    …(2)

fo＝(D-d×cosα)×Z×N/(120×D)    …(3)

图3是表示第一实施方式的轴承的损伤检测的处理内容的流程图。此外，在以下的说明中，以检测内圈2有无损伤的处理内容为例进行说明。轴承的损伤检测装置的未图示的电源开关接通并指示开始轴承的损伤检测后，进行该处理的程序周期性(例如每隔几秒)地起动，由测量装置9的计算部9a执行。在步骤S1中，测量由轴承10产生的振动的振动加速度，即，读取经由放大器8输入的来自加速度传感器7的信号，并进入步骤S3。在步骤S3中，对在步骤S1测量的振动加速度的振动波形进行公知的频率分析，并进入步骤S5。

在步骤S5中，对在步骤S3进行的频率分析结果，设置以下的第一频率范围和第二频率范围。第一频率范围是比fr×n(n为1以上的整数)大且比fr×(n+1)小的范围，将n设定成包含对理论上的内圈特征频率fi乘以t(t为1以上的整数)再加上旋转频率fr的r倍(r为整数)得到的值。第二频率范围是比fr×m(m是与n不同的1以上的整数)大且比fr×(m+1)小的范围，将m设定成包含对理论上的内圈特征频率fi乘以c(c为1以上的整数)再加上旋转频率fr的e倍(e为整数)得到的值。

旋转频率fr的整数倍的峰值根据轴承10所搭载的设备而变大。因此，如上所述，例如，将第一频率范围设定成比fr×n大且比fr×(n+1)小的范围，由此，设定不包含旋转频率fr的整数倍的频率范围，能够与旋转频率fr的整数倍的峰值区分地检测出因损伤引起的特征频率的峰值。关于第二频率范围也是同样的。

在内圈2上存在损伤且在内圈2、外圈1与滚动体3之间发生打滑的情况下，在从理论上的内圈特征频率fi偏移的频率中，检测出实际的内圈特征频率的峰值。但是，由于该偏移情况因转速、转矩、润滑状态等条件而不同，所以理论上求出是困难的。另外，若内圈特征频率的振动通过旋转频率的振动而被振幅调制，则检测出以内圈特征频率为中心以旋转频率fr为间隔的一系列频率的峰值。即，检测出实际的内圈特征频率的峰值、和实际的内圈特征频率加上旋转频率fr的整数倍(即1，2…及-1，-2…)而得到的频率的峰值。关于外圈特征频率fo也是同样的。

设第一频率范围内的最大峰值频率为f(n)、第二频率范围内的最大峰值频率为f(m)，则在内圈2上有损伤的情况下，频率间隔d＝f(m)-f(n)与旋转频率fr的(m-n)倍相等。因此，计算部9a对d-fr×(m-n)的绝对值和基准值j进行比较，比基准值j小时，视为两者一致，判定为轴承10有损伤。此外，该基准值j通过实验等求出，是预先确定的值。

因此，在步骤S7中，提取在步骤S5中设定的第一频率范围内成为最大峰值的频率f(n)，并提取在步骤S5中设定的第二频率范围内成为最大峰值的频率f(m)，进入步骤S9。在步骤S9中，算出在步骤S7提取的频率f(n)、f(m)之差即频率间隔d＝f(m)-f(n)，并进入步骤S11。

在步骤S11中，判断步骤S9中算出的频率间隔d与旋转频率fr的(m-n)倍之差的绝对值(|d-fr×(m-n)|)是否为预先确定的基准值j以上。若步骤S11做出肯定判断，则本程序结束。若步骤S11做出否定判断，则进入步骤S13，向警报部9b输出信号以报告轴承10存在异常。此外，在警报部9b中，若接收到来自计算部9a的信号，则发出轴承10存在异常的警报。步骤S13执行后，本程序结束。

图4是表示对轴承的振动波形进行频率分析得到的结果的一例的图，示出了滚动体直径d为5mm、滚动体节圆直径为40mm、滚动体数Z为18个、滚动体接触角α为0度的圆柱滚子轴承以转速1800rpm旋转的情况的一例。该情况下，旋转频率fr为30Hz，内圈2上存在1点损伤的情况下的理论上的内圈特征频率fi为303.75Hz。如图4所示，设t＝1、r＝-1时，包含理论上的内圈特征频率fi(303.75Hz)的1倍加上旋转频率fr(30Hz)的(-1)倍而得到的频率在内的第一频率范围是比旋转频率fr的9倍即270Hz大且比旋转频率fr的10倍即300Hz小的频率范围，n＝9。

另一方面，设c＝1、e＝1时，包含理论上的内圈特征频率fi(303.75Hz)的1倍加上旋转频率fr(30Hz)的1倍而得到的频率在内的第二频率范围是比旋转频率fr的11倍即330Hz大且比旋转频率fr的12倍即360Hz小的频率范围，m＝11。计算部9a根据第一及第二频率范围内的最大峰值f(n)、f(m)求出频率间隔d＝f(m)-f(n)，从频率间隔d减去旋转频率fr的(m-n)倍即(11-9)＝2倍而得到的值的绝对值比基准值j小的情况下，判定为存在轴承的损伤。

此外，在上述说明中，以检测内圈2有无损伤的处理内容为例进行了说明，关于外圈1有无损伤的检测也是同样的。在检测外圈1有无损伤的情况下，只要代替内圈特征频率fi使用外圈特征频率fo即可。关于以下说明的第二及第三实施方式也是同样的。

根据上述第一实施方式的轴承的损伤检测方法，发挥以下的作用效果。

(1)对频率分析的结果，设置比fr×n大且比fr×(n+1)小的第一频率范围、和比fr×m大且比fr×(m+1)小的第二频率范围，并求出第一及第二频率范围内的峰值频率f(n)、f(m)。而且，在频率间隔d＝f(m)-f(n)与旋转频率fr的(m-n)倍之差的绝对值比基准值j小时，视为两者一致，判定为轴承10有损伤。由此，即使在内圈2、外圈1与滚动体3之间发生打滑，也能够检测由损伤产生的振动的频率，从而能够可靠地检测轴承10的损伤。

(2)提取第一频率范围内的最大峰值频率f(n)及第二频率范围内的最大峰值频率f(m)，基于提取的最大峰值频率f(n)、f(m)，判定轴承10是否有损伤。第一频率范围内的最大峰值频率f(n)及第二频率范围内的最大峰值频率f(m)可以认为是由轴承10的损伤产生的振动所引起的频率的峰值。因此，能够选择由轴承10的损伤产生的振动所引起的频率的峰值，从而能够高精度地判定轴承10有无损伤。

(3)将n设定成包含对理论上的内圈特征频率fi乘以t再加上旋转频率fr的r倍而得到的值。另外，将m设定成包含对理论上的内圈特征频率fi乘以c再加上旋转频率fr的e倍而得到的值。由此，即使在内圈2、外圈1与滚动体3之间发生打滑，在第一及第二频率范围内也包含实际的内圈特征频率的峰值、或实际的内圈特征频率加上旋转频率fr的整数倍而得到的频率的峰值，从而能够适当地设定第一及第二频率范围，能够高精度地判定轴承10有无损伤。

(4)第一频率范围为比fr×n大且比fr×(n+1)小的频率范围，第二频率范围为比fr×m大且比fr×(m+1)小的频率范围。由此，设定了不包含旋转频率fr的整数倍的频率范围，能够与旋转频率fr的整数倍的峰值区分地检测出最大峰值频率f(n)、f(m)，从而能够不受旋转频率fr的整数倍频率的峰值影响地，选择由轴承10的损伤产生的振动所引起的频率的峰值，能够高精度地判定轴承10有无损伤。

第二实施方式

参照图5、6说明基于本发明的轴承的损伤检测方法的第二实施方式。在以下的说明中，对与第一实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记，且主要说明不同点。关于没有特别说明的内容，与第一实施方式相同。在本实施方式中，主要是后述的基于次数判定轴承10有无损伤这方面与第一实施方式不同。

图5是表示第二实施方式的轴承的损伤检测的处理内容的流程图。此外，在以下的说明中，以检测内圈2有无损伤的处理内容为例进行说明。轴承的损伤检测装置的未图示的电源开关接通并指示开始轴承的损伤检测后，进行该处理的程序周期性地(例如每隔几秒)起动，并通过测量装置9的计算部9a执行。步骤S1及步骤S3与第一实施方式的图3中的步骤S1及步骤S3相同。

步骤S3被执行后，进入步骤S25，对步骤S3中进行的频率分析的结果，设置(2s+1)个(s为1以上的整数)即奇数个的频率范围，各个频率范围按顺序分别成为比fr×n(n为1以上的整数)大且比fr×(n+1)小的频率范围、比fr×(n+1)大且比fr×(n+2)小的频率范围…比fr×(n+2s)大且比fr×(n+2s+1)小的频率范围。另外，将n设定成，在(2s+1)个频率范围中的成为中心频率范围的比fr×(n+s)大且比fr×(n+s+1)小的频率范围内，包含理论上的内圈特征频率fi乘以t(t为1以上的整数)再加上旋转频率fr的w倍(w为整数)而得到的值。

这样，所设置的频率范围采用仅以旋转频率fr为间隔的奇数个的理由如下。如上所述，特征频率的振动通过旋转频率的振动而被振幅调制后，检测出以特征频率为中心以旋转频率fr为间隔的一系列频率的峰值。即，以实际的特征频率的峰值为中心，检测出实际的特征频率加上旋转频率fr的自然数倍而得到的频率的峰值及实际的特征频率减去旋转频率fr的自然数倍而得到的频率的峰值。由此，关于奇数个频率范围，若以实际的特征频率的峰值包含于(2s+1)个频率范围中的中心的频率范围的方式设定各频率范围，则实际的特征频率加上旋转频率fr的自然数倍而得到的频率的峰值和实际的特征频率减去旋转频率fr的自然数倍而得到的频率的峰值包括相同个数。若这样设定多个频率范围，则能够高精度地检测出实际的特征频率及实际的特征频率的振动被振幅调制而成的振动的频率，从而能够提高后述的基于次数判定轴承10有无损伤的精度。

设从各频率范围中的频率小的一方到第u个(u为1以上2s+1以下的整数)的频率范围内的最大峰值频率为f(u)时，f(u)相对于旋转频率fr的次数表示成f(u)/fr。在相邻的f(u)的间隔为旋转频率fr的情况下，次数成为刚好相差1的值。

由此，设f(u)相对于旋转频率fr的次数的小数点以下的值为次数参数g(u)＝f(u)/fr-(n+u-1)时，在f(u)的间隔成为旋转频率fr的情况下，次数参数g(u)成为大致相等的值。利用这点，对u从1到(2s+1)的次数参数g(u)求出标准偏差，由此，能够判定f(u)的间隔是否为旋转频率fr。对次数参数g(u)的标准偏差和基准值i进行比较，在次数参数g(u)的标准偏差比基准值i小的情况下，判定为轴承有损伤。此外，该基准值i通过实验等求出，是预先确定的值。

因此，在步骤S27中，提取在步骤S25中设定的(2s+1)个频率范围内各自的最大峰值频率，并提取频率f(u)，进入步骤S29。在步骤S29中，根据在步骤S27中提取的频率f(u)算出次数参数g(u)，进入步骤S31。

在步骤S31中，求出在步骤S29算出的次数参数g(u)的标准偏差。次数参数g(u)的标准偏差从下式(4)求出。

[数学式1]

判断次数参数g(u)的标准偏差是否为基准值i以上。若步骤S31做出肯定判断，则本程序结束。若步骤S31做出否定判断，则进入步骤S13。步骤S13与第一实施方式的图3中的步骤S13相同。

图6是表示对轴承的振动波形进行频率分析得到的结果的一例的图，示出了滚动体直径d为5mm、滚动体节圆直径为40mm、滚动体数Z为18个、滚动体接触角α为0度的圆柱滚子轴承以转速1800rpm旋转的情况的一例。如图6所示，包含理论上的内圈特征频率fi(303.75Hz)在内的中心频率范围为比旋转频率fr的10倍大且比旋转频率fr的11倍小的频率范围，设置5个(s＝2)频率范围时，通过n+s＝10可知n＝8。因此，5个频率范围成为以下的第一～第五频率范围。

第一频率范围是比旋转频率fr的8倍即240Hz大且比旋转频率fr的9倍即270Hz小的频率范围。第二频率范围是比旋转频率fr的9倍即270Hz大且比旋转频率fr的10倍即300Hz小的频率范围。第三频率范围是比旋转频率fr的10倍即300Hz大且比旋转频率fr的11倍即330Hz小的频率范围。第四频率范围是比旋转频率fr的11倍即330Hz大且比旋转频率fr的12倍即360Hz小的频率范围。第五频率范围是比旋转频率fr的12倍即360Hz大且比旋转频率fr的13倍即390Hz小的频率范围。

在图6中，对于第一～第五频率范围内的最大峰值频率，分别求出f(1)～f(5)，并分别求出次数参数g(u)。对这5个次数参数的标准偏差和基准值i进行比较，在次数参数g(u)的标准偏差比基准值i小的情况下，判定为轴承有损伤。

在上述第二实施方式的轴承的损伤检测方法中，不仅发挥第一实施方式的作用效果，还发挥以下的作用效果。

(1)所设置的频率范围为(2s+1)个，各个频率范围为比fr×n大且比fr×(n+1)小的频率范围、比fr×(n+1)大且比fr×(n+2)小的频率范围…比fr×(n+2s)大且比fr×(n+2s+1)小的频率范围。而且，将n设定成，在成为(2s+1)个频率范围中的中心的频率范围的比fr×(n+s)大且比fr×(n+s+1)小的频率范围内，包含对理论上的内圈特征频率fi乘以t再加上旋转频率fr的w倍而得到的值。由此，能够高精度地检测出实际的特征频率及实际的特征频率的振动被振幅调制后的振动的频率，从而能够提高轴承10有无损伤的判定精度。

(2)算出f(u)相对于旋转频率fr的次数参数g(u)，对次数参数g(u)的标准偏差和基准值i进行比较，在次数参数g(u)的标准偏差比基准值i小的情况下，判定为轴承10有损伤。由此，通过一个参数判定所检测的频率是否为特征频率及特征频率的振动被振幅调制后的振动的频率，能够判定轴承10有无损伤，从而能够提高轴承10有无损伤的判定精度。

第三实施方式

参照图7、8说明基于本发明的轴承的损伤检测方法的第三实施方式。在以下的说明中，对与第一及第二实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记，主要说明不同点。关于没有特别说明的方面，与第一或第二实施方式相同。在本实施方式中，与第二实施方式同样地基于次数参数g(u)来判定轴承10有无损伤，除此以外，主要在如下方面与第一及第二实施方式不同：根据各频率范围内的最大峰值频率f(u)的振幅值的平均值是否按时间变化来判定轴承10的损伤是否正在增大。

图7是表示第三实施方式的轴承的损伤检测的处理内容的流程图。此外，在以下的说明中，以检测内圈2有无损伤的处理内容为例进行说明。轴承的损伤检测装置的未图示的电源开关被接通并指示开始轴承的损伤检测后，进行该处理的程序周期性(例如每隔几秒)地起动，通过测量装置9的计算部9a被执行。步骤S1、步骤S3、步骤S25～S31、步骤S13与第二实施方式的图7中的各步骤相同。

步骤S13执行后，进入步骤S41，关于频率f(u)的振幅值a(u)，求出u为1到(2s+1)的a(u)的平均值A。平均值A通过以下的(式5)求出。

[数学式2]

$A=\frac{1}{2s+1}\underset{u=1}{\overset{2s+1}{\mathrm{\Σ}}}a\left(u\right)\·\·\·\left(5\right)$

将求出的平均值A与当前的日期时间信息一起存储到未图示的存储器后进入步骤S43。此外，当前的日期时间信息从测量装置9的未图示的实时时钟获取。在步骤S43中，若存储于未图示的存储器中的平均值A中存在比当前日期时间靠前规定期间Ta以上的期间内存储的值，则从其中读取最新的平均值A(以下称为前次平均值A)，并与步骤S41中此次算出的平均值A(以下称为此次平均值A)进行比较。然后，判断此次平均值A是否为比前次平均值A大的值。此外，规定的期间Ta根据负荷的大小、设有轴承10的设备中轴承10的重要度等来适当确定。

若步骤S43做出否定判断，则本程序结束。即，在未图示的存储器中不存在比当前日期时间靠前规定期间以上的期间内存储的平均值A的情况、或此次平均值A为前次平均值A以下的情况下，本程序结束。若步骤S43做出肯定判断，即，此次平均值A为比前次平均值A大的值的情况下，进入步骤S45。在步骤S45中，向警报部9b输出信号以报告轴承10的异常增大了。此外，在警报部9b中，接收到来自计算部9a的信号后，发出轴承10的异常增大了的警报。步骤S45被执行后，本程序结束。

图8是表示将与图6所示的频率分析结果相关的轴承使用规定时间之后，再次进行频率分析得到的结果的一例的图。在基于图6所示的频率分析结果，计算部9a判定为g(u)的标准偏差低于基准值i而轴承有损伤的情况下，算出各频率f(1)～f(5)的振幅值a(1)～a(5)的平均值A，将算出的平均值A与当前的日期时间信息一起存储到未图示的存储器中。另外，在计算部9a基于图8所示的频率分析结果判定为g(u)的标准偏差低于基准值i而轴承有损伤的情况下，算出各频率f(1)～f(5)的振幅值a(1)～a(5)的平均值A，将算出的平均值A与当前的日期时间信息一起存储到未图示的存储器中。

若基于图6所示的频率分析结果算出的平均值A是在与基于图8所示的频率分析结果算出平均值A的时刻相比靠前规定期间Ta以上的期间内存储的，则计算部9a对基于图6所示的频率分析结果算出的平均值A和基于图8所示的频率分析结果算出的平均值A进行比较。在基于图8所示的频率分析结果算出的平均值A比基于图6所示的频率分析结果算出的平均值A大的情况下，计算部9a判定为轴承的损伤正在增大。

在上述第三实施方式的轴承的损伤检测方法中，不仅发挥第一及第二实施方式的作用效果，还发挥以下的作用效果。

(1)根据各频率范围内的最大峰值频率f(u)的振幅值的平均值是否按时间变化来判定轴承10的损伤是否正在增大。由此，能够判定轴承10的损伤的增大程度，从而能够判明轴承10的合适更换时期，能够有效地使用及更换轴承10。

变形例

(1)在上述第一实施方式中，算出频率间隔d的频率范围有2个，但本发明不限于此。例如，算出频率间隔d的频率范围也可以是3个以上。例如，算出频率间隔d的频率范围是第一～第三频率范围这3个，考虑第一～第三频率范围内的峰值频率f(n)、f(m)、f(l)的情况。频率间隔d1为d1＝f(m)-f(n)，频率间隔d2为d2＝f(n)-f(l)，频率间隔d3为d3＝f(l)-f(m)。而且，例如，关于所有的频率间隔d1～d3，可以在d1-fr×(m-n)的绝对值、d2-fr×(n-l)的绝对值、d3-fr×(l-m)的绝对值都比基准值j小时，判定为轴承10有损伤。另外，例如，也可以在d1-fr×(m-n)的绝对值、d2-fr×(n-l)的绝对值、d3-fr×(l-m)的绝对值中的2个绝对值(即过半数的绝对值)比基准值j小时，判定为轴承10有损伤。

(2)在上述说明中，基于各频率范围内的最大峰值频率判定轴承10是否有损伤，但本发明不限于此。例如，也可以不基于各频率范围内的最大峰值频率，而基于第二大峰值频率或第三大峰值频率来判定轴承10是否有损伤。这是因为在各频率范围内可能出现因其他原因产生的频率峰值。

(3)在上述说明中，例如，若是第一频率范围，则设定成比fr×n大且比fr×(n+1)小的范围，由此，设定不含有旋转频率fr的整数倍的频率范围，以排除旋转频率fr的整数倍的频率峰值的影响，但本发明不限于此。例如，在设定了包含旋转频率fr的整数倍在内的频率范围的情况下，将被检测的旋转频率的整数倍的频率峰值从判定轴承10是否有损伤时的计算除去，由此也可以排除旋转频率fr的整数倍的频率峰值的影响。

(4)在上述第二及第三实施方式中，所设置的频率范围是以旋转频率fr为间隔的奇数个，但也可以是偶数个。

(5)在上述说明中，加速度传感器7是3轴加速度传感器，但本发明不限于此。只要是能够测量至少1个轴线方向的振动加速度的加速度传感器即可。

(6)在上述说明中，说明了内圈2旋转的结构，但本发明不限于此。例如，也可以以内圈2静止而外圈1旋转的方式配置轴承10，还可以以外圈1及内圈2都旋转的方式配置轴承10。例如，在以内圈2静止而外圈1旋转的方式配置轴承10的情况下，可以将加速度传感器7安装在轴6上。该情况下，也能够直接利用算出内圈特征频率fi及外圈特征频率fo的式(2)～式(3)。另外，在以外圈1及内圈2都旋转的方式配置轴承10的情况下，可以将加速度传感器7安装在保持部件5上，也可以安装在轴6上。

(7)上述各实施方式及变形例也可以分别组合。

此外，本发明丝毫不限于上述实施方式的结构，在具有内圈、外圈、与内圈及外圈接触地滚动的滚动体、保持滚动体的保持器的轴承的损伤检测方法中，包括特征如下的各种轴承的损伤检测方法：通过传感器测定内圈或外圈的可动侧旋转时的轴承的振动，对通过传感器测定得到的轴承的振动波形进行频率分析，基于频率分析的结果，设定至少2个以上相互不重复的频率范围，所述频率范围具有与内圈或外圈的可动侧的旋转频率fr大致相等的范围，求出所设定的多个频率范围内的各峰值频率，对所得到的峰值频率彼此的差和旋转频率fr的k倍(k为1以上的整数)进行比较，判断能否认为所比较的两者一致，在判断成能认为所比较的两者一致时，判定为轴承正发生损伤。

另外，本发明丝毫不限于上述实施方式，在具有内圈、外圈、与内圈及外圈接触地滚动的滚动体、保持滚动体的保持器的轴承的损伤检测方法中，包括特征如下的各种轴承的损伤检测方法：通过传感器测定内圈或外圈的可动侧旋转时的轴承的振动，对通过传感器测定得到的轴承的振动波形进行频率分析，基于频率分析的结果，设定Y个(Y为2以上的整数)相互不重复的频率范围，所述频率范围具有与内圈或外圈的可动侧的旋转频率fr大致相等的范围，求出所设定的Y个频率范围中的各最大峰值频率，对第u个(u为1以上Y以下的整数)频率范围内的最大峰值频率为f(u)时的u从1到Y的次数参数g(u)＝f(u)/fr-(n+u-1)，求出标准偏差，在该标准偏差比基准值小的情况下，判断为轴承正发生损伤。

在上述说明中，说明了各种实施方式及变形例，但本发明不限于这些内容。在本发明的技术思想范围内所能够想到的其他方式也包含在本发明的范围内。

本申请是以日本国专利申请2010-163774号(2010年7月21日提出申请)为基础，将其内容作为引用文援引于此。

Claims (10)

1.一种轴承的损伤检测方法，所述轴承具有内圈、外圈、与所述内圈及所述外圈接触地滚动的滚动体、保持所述滚动体的保持器，所述轴承的损伤检测方法的特征在于，

通过传感器测定所述内圈或所述外圈的可动侧旋转时的所述轴承的振动，

对通过所述传感器测定得到的所述轴承的振动波形进行频率分析，

基于所述频率分析的结果设定2个以上相互不重复的频率范围，所述频率范围具有与所述内圈或所述外圈的可动侧的旋转频率fr大致相等的范围，

求出所设定的多个所述频率范围内的各峰值频率，

对所得到的峰值频率彼此的差和所述旋转频率fr的k倍进行比较，判断能否视为所比较的两者一致，在判断成能视为所比较的两者一致时，判定为所述轴承正发生损伤，其中，k为1以上的整数。

2.如权利要求1所述的轴承的损伤检测方法，其特征在于，

求出在所述不重复的频率范围中分别成为最大的峰值频率，

对所得到的成为最大的峰值频率彼此的差和所述内圈或所述外圈的可动侧的旋转频率fr的k倍进行比较，判断能否视为所比较的两者一致，在判断成能视为所比较的两者一致时，判定为所述轴承正发生损伤。

3.一种轴承的损伤检测方法，所述轴承具有内圈、外圈、与所述内圈及所述外圈接触地滚动的滚动体、保持所述滚动体的保持器，所述轴承的损伤检测方法的特征在于，

通过传感器测定所述内圈或所述外圈的可动侧旋转时的所述轴承的振动，

对通过所述传感器测定得到的所述轴承的振动波形进行频率分析，

基于所述频率分析的结果，设定Y个相互不重复的频率范围，所述频率范围具有与所述内圈或所述外圈的可动侧的旋转频率fr大致相等的范围，其中，Y为2以上的整数，

求出所设定的Y个所述频率范围内的各最大峰值频率，

对第u个所述频率范围内的最大峰值频率为f(u)时的u从1到Y的次数参数g(u)＝f(u)/fr-(n+u-1)，求出标准偏差，在该标准偏差比基准值小的情况下，判断为所述轴承正发生损伤，其中，u为1以上Y以下的整数，n为1以上的整数。

4.如权利要求3所述的轴承的损伤检测方法，其特征在于，

对所述最大峰值频率f(u)的振幅为a(u)时的u从1到Y的a(u)，求出平均值，在该平均值随着时间的推移而增加的情况下，判断为所述轴承的损伤增大了。

5.如权利要求1～4中任一项所述的轴承的损伤检测方法，其特征在于，

基于所述频率分析的结果得到的频率峰值中、因滚动体通过内圈的1点的损伤部分而产生的振动所引起的频率峰值、和因滚动体通过外圈的1点的损伤部分而产生的振动所引起的频率峰值中的任一个值包含于所述不重复的频率范围的任一个范围内。

6.如权利要求1～5中任一项所述的轴承的损伤检测方法，其特征在于，

设滚动体直径为d、滚动体节圆直径为D、滚动体数为Z、滚动体接触角为α、内圈或外圈的转速为N，在内圈、外圈与滚动体之间没有发生打滑时，滚动体通过内圈的1点的内圈特征频率fi＝(D+d×cosα)×Z×N/(120×D)、和外圈的1点通过滚动体的外圈特征频率fo＝(D-d×cosα)×Z×N/(120×D)中的任一个乘以t再加上旋转频率fr＝N/60的r倍而得到的值包含于所述不重复的频率范围内，其中，t为1以上的整数，r为整数。

7.如权利要求1～5中任一项所述的轴承的损伤检测方法，其特征在于，

所述不重复的频率范围是比fr×n大且比fr×(n+1)小的频率范围，其中，n为1以上的整数。

8.如权利要求6所述的轴承的损伤检测方法，其特征在于，

所述不重复的频率范围是比fr×n大且比fr×(n+1)小的频率范围，其中，n为1以上的整数。

9.如权利要求8所述的轴承的损伤检测方法，其特征在于，

所述不重复的频率范围为(2s+1)个，各频率范围为比fr×n大且比fr×(n+1)小的频率范围、比fr×(n+1)大且比fr×(n+2)小的频率范围…比fr×(n+2s)大且比fr×(n+2s+1)小的频率范围，其中，s为1以上的整数。

10.如权利要求9所述的轴承的损伤检测方法，其特征在于，

fi×t及fo×t中的任一个包含于比fr×(n+s)大且比fr×(n+s+1)小的范围内。

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