CN110261115A - 乘客传送机用轴承检查装置及乘客传送机用轴承检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及乘客传送机用轴承检查装置及乘客传送机用轴承检查方法。在对乘客传送机用轴承进行检查时，能够去除来自轴承以外的振动并准确检查轴承的劣化。具有：检测乘客传送机用轴承(5)的振动的振动传感器(11)、检测从轴承产生的磁的磁传感器(13)、以及基于振动传感器的输出信号判定轴承的状态的判定处理部(16)。这里，判定处理部(16)根据基于磁传感器(13)的输出信号计算出的轴承(5)内的滚动体公转一周的时间中的振动传感器(11)的输出信号的状态，提取包含滚动体的轴承(5)的劣化或者轴承(5)的轴(41)或与轴(41)联动旋转的部件的劣化所引起的振动分量。

Description

乘客传送机用轴承检查装置及乘客传送机用轴承检查方法

技术领域

本发明涉及乘客传送机用轴承检查装置及乘客传送机用轴承检查方法。

背景技术

在自动扶梯或移动人行道等乘客传送机中使用大量的轴承。轴承通常由于润滑脂等润滑油枯竭而产生内部剥离或磨损，从而发生故障。此时，由于会发生固有的振动，因此，通过进行使用了基于振动加速度的相对值或绝对值的振动信号水平的简易诊断、或通过对信号进行高速傅里叶变换来进行特定频率的频谱分析，能够检查轴承的劣化。

然而，当作为乘客传送机等升降机中使用的以低速进行旋转的轴承时，因轴承损伤而产生的振动的信号水平明显小于由乘客传送机的旋转设备运转引起的振动以及在外部产生的振动的振动水平。因此，很难区分这些振动和从轴承产生的信号，使用常规的振动法很难在早期判定有无异常。

以往，作为这样的低速旋转轴承的异常诊断方法，提出了如下方案：对通过加速度传感器测量出的数据进行高速傅里叶变换处理，进行与基于固有频率的振动频带相对应的加权，来获取由轴承引起的振动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-224853号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，现有技术中存在当外部产生的振动频率与轴承的固有频率接近时难以准确区分的问题。因此，当频率与轴承的固有振动相同的外部振动较大时，即使是未劣化的轴承有时也会被误判定为已劣化。尤其是像乘客传送机用轴承这样，难以准确判断低速旋转的轴承的劣化。

本发明的目的在于，提供能够去除来自轴承以外的振动，并准确检查轴承的劣化的乘客传送机用轴承检测装置及乘客传送机用轴承检测方法。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，例如采用权利要求书中所记载的结构。

本发明包含多个解决上述课题的方法，列举其一例如下：一种乘客传送机用轴承检测装置，该乘客传送机用轴承通过配置在轴的周围的多个滚动体一边绕轴公转一边旋转，由此支承设置于乘客传送机的轴，其中，所述乘客传送机用轴承检测装置具有：检测轴承的振动的振动传感器、检测从轴承产生的磁的磁传感器、以及基于振动传感器的输出信号来判定轴承的状态的判定处理部。

这里，判定处理部根据基于磁传感器的输出信号而计算出的轴承内的滚动体公转一周的时间中的振动传感器的信号的状态，提取构成包含滚动体的轴承的部件的劣化或者轴承所支承的轴或与轴联动旋转的部件的劣化所引起的振动分量。

发明的效果

根据本发明，能够提取与轴承的旋转同步的振动分量，可以去除来自轴承以外的振动而准确地诊断轴承和轴承所支承的轴或滚动体的劣化。

上述以外的课题、结构及效果将通过以下实施方式的说明得以明确。

附图说明

图1是表示应用本发明的一实施方式例的自动扶梯的概略结构的说明图。

图2是表示本发明的一实施方式例的异常诊断结构的框图。

图3是表示本发明的一实施方式例的传感器壳体的结构的三面视图。

图4是表示本发明的一实施方式例的轴承滚珠公转一周的说明图。

图5是表示本发明的一实施方式例的异常诊断处理例子的流程图。

图6是表示本发明的一实施方式例的轴承的旋转与振动和磁传感器输出的关系的特性图。

附图标记说明

1驱动电动机、2减速机、3传动链条、4终端齿轮、5终端齿轮轴承(低速旋转轴承)、6台阶、7台阶链条、8扶手、9扶手驱动装置、10扶手驱动链条、11振动加速度传感器、12放大器、13磁传感器、14放大器、15模数转换器、16判定处理部、17内轮、18外轮、20轴承滚球(滚动体)、41旋转轴、51外壳、52传感器壳体、53传感器定位机构、T1基于磁信号波形的轴承旋转一周的时间、T2基于磁信号波形的轴承下一次公转一周的时间、S1时间T1发生的轴承公转一周时间中的振动波形、S2在时间T2产生的轴承公转一周时间中的振动波形、c1振动波形S1中产生的由轴承劣化所引起的振动、c2振动波形S2中产生的由轴承劣化所引起的振动、d1振动波形S中发生的来自轴承以外的振动、m磁信号、v振动信号。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一实施方式例(以下称为“本示例”)进行说明。

[1.自动扶梯的结构例]

图1是表示作为应用本示例的乘客传送机的一个例子的自动扶梯的概略结构的图。

如图1所示，自动扶梯具备：驱动电动机1、减速机2、传动链条3、终端齿轮4、终端齿轮轴承5、台阶6、台阶链条7、扶手8、扶手驱动装置9以及扶手驱动链条10。

驱动电动机1的驱动轴上设置有驱动皮带轮，该驱动皮带轮经由减速机2向传动链条3传送动力。传动链条3经由设置于自动扶梯上部的终端齿轮4等向台阶链条7及扶手8传送动力。台阶链条7与台阶6连结。该台阶链条7卷挂于设置在自动扶梯上部的终端齿轮4和设置在自动扶梯下部的另一终端齿轮4。并且，随着驱动电动机1旋转驱动上部侧的终端齿轮4，台阶链条7与台阶6一起进行循环运转。

另外，设置于自动扶梯上部的终端齿轮4上不仅卷挂有台阶链条7还卷挂有扶手驱动链条10，该扶手驱动链条10经由扶手驱动装置9驱动扶手8。并且，当旋转驱动终端齿轮4时，扶手8与台阶6同步地进行循环运转，因此，能够安全地传送搭乘在台阶6上并把持扶手8的乘客。

通过终端齿轮轴承5支承终端齿轮4的旋转轴41(图2)。伴随终端齿轮4的旋转，该自动扶梯以每分钟30米左右的额定速度传送乘客，因此终端齿轮轴承5以50rpm以下的低速旋转。

并且，如后述的图3所示，终端齿轮轴承5收容在外壳51。在进行本示例的轴承异常诊断时，将内置有传感器(振动加速度传感器11及磁传感器13)的传感器壳体52安装于终端齿轮轴承5的外壳51，从而得到用于诊断的传感器输出。该用于诊断的传感器输出中除了包含构成终端齿轮轴承5的部件(后述的滚动体等)的振动分量外，还包含来自该轴承5所支承的旋转轴41(图2)及安装于旋转轴41的终端齿轮4等的振动分量。此外，在本说明书中，当提到轴承的振动时，除了特别区分的情况以外，不仅包括构成轴承本身的部件(滚动体等)的振动，还包括轴承所支承的旋转轴及安装于旋转轴并与旋转轴联动旋转的部件(终端齿轮4等)的振动。

当进行自动扶梯的维护检查作业时，操作员安装该传感器壳体52来进行诊断处理。但是也可以是将传感器壳体52始终安装在终端齿轮轴承5的外壳51，从而在自动扶梯的运转中随时进行诊断。

[2.轴承异常诊断的结构例]

图2示出了诊断终端齿轮轴承5的异常的异常诊断装置的结构。

异常诊断装置具备收容在传感器壳体52的振动加速度传感器11及磁传感器13。将收容有该振动加速度传感器11及磁传感器13的传感器壳体52安装在终端齿轮轴承5的外壳51(图3)。收容在外壳51的终端齿轮轴承5支承终端齿轮4的旋转轴41。

振动加速度传感器11进行检测终端齿轮轴承5的振动加速度信号的振动检测处理。通过放大器12将振动加速度传感器11的检测信号(振动加速度信号)放大后供给至模数转换器15而转换为数字信号。将进行了数字信号化的检测信号提供给判定处理部16。

针对终端齿轮轴承5内的滚动体即轴承滚球的旋转，磁传感器13进行将磁场的变化或大小检测为电信号的磁检测处理。通过放大器14将该磁传感器13的检测信号(磁电压信号)放大后，供给至模数转换器15而转换为数字信号。将进行了数字信号化而得到的检测信号供给至判定处理部16。

此外，模数转换器15例如以分时的方式对振动加速度传感器11的检测信号及磁传感器13的检测信号进行转换处理。

判定处理部16基于振动加速度传感器11的检测信号及磁传感器13的检测信号进行终端齿轮轴承5的异常诊断处理。针对判定处理部16所进行的异常诊断处理(判定处理)的详情予以后述。

[3.轴承的结构与传感器的配置例子]

图3示出了将传感器壳体52安装于终端齿轮轴承5的外壳51的状态的例子。图3以三面视图示出了安装状态，图3中的(A)为主视图，图3中的(B)为俯视图，图3中的(C)为侧视图。

在外壳51的上部安装有传感器壳体52。此时，以将传感器壳体52内的磁传感器13配置在与外壳51内的滚动体即轴承滚珠的旋转路径x大致重叠的位置上的方式，将传感器壳体52安装于外壳51的上部。即，传感器壳体52上设置有传感器定位机构53，通过该定位机构53将传感器壳体52安装于外壳51的上面的大致中央，使得传感器壳体52相对于外壳51的侧面的位置固定。例如利用磁铁将传感器壳体52固定于外壳51。

如此，由于具备传感器定位机构53，从而当维护检查作业时，在将传感器壳体52安装到外壳51时，传感器壳体52内的磁传感器11自动定位在能够最佳地检测轴承滚球的旋转状态的位置。因此，能够实现简化由维护操作员进行的传感器壳体52的设置作业。

图4示出了终端齿轮轴承5的结构及内部的轴承滚珠20的旋转状态。图4中，将伴随轴的旋转的轴承滚珠20的旋转状态按照时间的经过表示为轴承状态5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6。

在外壳51的内部设置有内轮17和外轮18，多个(这里为8个)轴承滚球以一定的角度配置在内轮17和外轮18之间。内轮17上安装有终端齿轮4的旋转轴41，与旋转轴41一体旋转。外轮18固定在外壳51侧不进行旋转。

在对轴承滚珠20伴随轴和内轮17的旋转而旋转的状态进行说明时，例如通过内轮17的箭头b所示的旋转，轴承滚球20从左端的轴承状态5-1一边如箭头a所示进行旋转(自转)，一边沿箭头b在内轮17的周围逐渐旋转。即，随着如轴承状态5-2、5-3、……逐渐进行旋转，各轴承滚珠20的位置在内轮17的周围行进，通过从轴承状态5-6进一步行进，轴承滚珠20在内轮17的周围旋转一周并返回至轴承状态5-1。在本说明书中，将该轴承滚球20在内轮17的周围进行旋转称为轴承滚球的公转。

在本示例中，对该图4所示的有无终端齿轮轴承5的异常振动(以及终端齿轮轴承5所支承的旋转轴41及滚动体的异常振动)进行诊断。

[4.轴承的异常诊断处理]

图5是表示判定处理部16所进行的轴承异常诊断处理的流程的流程图。在判定处理部16中蓄积了轴承5旋转数周时的各传感器11、13的检测信号的状态下进行该轴承异常诊断处理。

首先，判定处理部16读出磁传感器13输出的检测信号(磁信号)(步骤S11)，并作为初始状态将读出位置设定为1(步骤S12)。另外，读出判断磁信号的阈值a(步骤S13)，将轴承滚球计数c设定为0(步骤S14)。在步骤S13中读出的阈值a是用于判断后述的图6中的(a)所示的磁信号的水平变动的值。

之后，判定处理部16设定所读出的磁信号的值b(步骤S15)，并判断值b是否超过阈值a(步骤S16)。这里，当未超过阈值a时(步骤S16为否)，判定处理部16返回至步骤S15的处理。

并且，当超过阈值a时(步骤S16为是)，判定处理部16将轴承滚球计数c的值增加1(步骤S17)，并判断轴承滚球计数c的值是否达到轴承滚球20的个数(步骤S18)。在本示例的情况下，如图4所示，轴承滚球20的个数为8个，在步骤S18中判断轴承滚球计数c是否达到8以上。

这里，当轴承滚球计数c的值小于轴承滚球20的个数时(步骤S18为否)，判定处理部16返回至步骤S15的处理。并且，当轴承滚球计数c的值达到轴承滚球20的个数(这里为8个)以上时，判定处理部16将在步骤S14中把c设定为0到在步骤S18中判断为8的期间作为轴承滚球20的1个公转期间。当取得该轴承滚球20的1个公转期间时，判定处理部16提取与轴承滚球20的1个公转期间相对应的、由振动加速度传感器11输出的检测信号(振动信号)(步骤S19)。

并且，判定处理部16对在步骤S19中获得的轴承滚球20的1个公转期间相对应的振动信号、1个周期之前的1个公转期间相对应的振动信号、以及1个周期之后的1个公转期间相对应的振动信号这三者进行比较，来判断是否在同一时刻存在共同的异常(步骤S20)。这里，当3个周期期间的振动信号中存在共同的异常时(步骤S20为是)，判定处理部16判定为轴承存在异常并将轴承异常标志设定为1(步骤S21)。另外，当3个周期期间的振动信号中不存在共同的异常时(步骤S20为否)，判定处理部16返回至步骤S14的处理。

此外，虽然在步骤S20中对轴承滚球20的3个公转周期的振动信号进行了比较，但是该比较数只是一个例子，只要至少对2个公转周期相对应的振动信号进行比较即可。相反，也可以是对超过3个公转周期的周期的振动信号进行比较来判断有无共同的异常。

图6表示判定处理部16根据传感器11、13的输出波形进行异常诊断处理(判定处理)的例子。

图6中的(A)所示的磁信号m是磁传感器13检测的信号，图6中的(B)所示的振动信号v是振动加速度传感器11检测的信号。

图6中的(A)所示的磁信号m在终端齿轮轴承5的轴承滚球20通过磁传感器13的下方时，输出波形的波峰部分。另外，当2个轴承滚球20之间通过磁传感器13的下方时，输出磁信号m的波形的波谷部分。

这里，由于终端齿轮轴承5内配置有8个轴承滚球20，因此通过磁信号m的波形上下重复8次成为轴承滚球20公转一周的状态。判定处理部16通过检测该8个波长的磁信号的变化来检测终端齿轮轴承5内的轴承滚球20公转一周的周期。在图6的例子中，时间T1、T2为1个公转周期的时间。

如此，当检测出轴承5内的轴承滚球20公转一周的时间T1、T2、……时，判定处理部16进行将振动信号v分割成每1个公转周期的信号S1、S2、……的处理。之后，判定处理部16对分割后而得到的振动信号S1、S2、……仅提取预定个数并进行比较。虽然图5的流程图中示出了对3个周期的信号进行比较的例子，但最少为2个周期，最多为几十个周期程度。

在图6的下侧上下排列地示出了每1个公转周期的振动信号S1、S2。在判定处理部16中，例如对将这样的每1个公转周期的振动信号S1、S2、……进行预定次数的加法运算而得的信号与预先设定的阈值水平进行比较，当存在超过阈值水平的部位时，诊断为轴承5异常。

通过进行这样的异常诊断处理，能够提取与轴承5的旋转同步的振动分量，能够去除从轴承5以外的外部传递出的振动来进行准确的轴承异常诊断。即，如图6所示，在时间T1的期间，终端齿轮轴承5内的轴承滚球20旋转一周(公转一周)，在终端齿轮轴承5的内轮17(以及与内轮17连接的旋转轴41)进行旋转的期间，轴承滚球20各自进行自转。这里，在内轮17旋转一周期间，各个轴承滚球20与终端齿轮轴承5的内轮17的特定的一点仅有1次位置一致。因此，当终端齿轮轴承5的润滑油枯竭而在轴承滚球20或内轮17的一部分中发生内部剥离、磨损时，在轴承旋转一周的期间，在各个位置一致处劣化所引起的振动发生1次。

这里，比较图6所示的振动波形可知，在时间T1获得的振动数据S1中发生的振动c1与在时间T2获得的振动数据S2中发生的振动c2在终端齿轮轴承5旋转一周的过程中发生在同一时刻。因此，可以判断为振动c1、c2是伴随构成终端齿轮轴承5的部件的劣化而来的振动。构成终端齿轮轴承5的部件也包括内置于终端齿轮轴承5的轴承滚球20(滚动体)。另外，这里的伴随终端齿轮轴承5自身的劣化而来的振动包括终端齿轮轴承5所支承的旋转轴41的异常、安装于旋转轴41并与旋转轴41联动转动的部件(终端齿轮4)的异常。

另一方面，在振动数据S1中产生的振动d1在振动数据S2中并未发生，可以判断为其并非轴承的劣化所引起的振动。例如，可能是不直接安装在旋转轴41的部件(台阶6、台阶链条7等)的原因所导致的振动或者设置自动扶梯的建筑物侧的原因所导致的振动。

如此，排列数据时，由于终端齿轮轴承5的劣化所引起的信号产生于相同部位，因此经比较，具有相同异常的信号成为提取了轴承的劣化所引起的振动分量后而得到的信号。因此，判定处理部16通过与阈值水平进行比较，能够去除来自外部的振动原因而只是准确地判定出轴承的劣化。

当判定处理部16检测到终端齿轮轴承5的劣化时，例如将终端齿轮轴承5劣化的情况显示在与判定处理部16连接的未图示的显示部。或者，也可以是判定处理部16将终端齿轮轴承5的劣化通知给外部的自动扶梯监视中心。

[5.变形例]

此外，在上述的实施方式例中，应用了对自动扶梯的终端齿轮轴承5的异常进行诊断的处理。相对于此，也可以是通过同样的处理来诊断自动扶梯等乘客传送机所具备的其他进行低速旋转的轴承的异常。在终端齿轮轴承5的情况下，虽然构成为在内轮17侧安装了旋转轴41而固定外轮18侧，但也可以将本发明应用于外轮侧旋转而固定了内轮侧的轴承。

此外，这里的低速旋转是指每分钟5次以上且100次以下的旋转速度。在对进行这样的低速旋转的轴承进行异常诊断时，通过进行本示例的诊断处理尤其可以获得较高的效果。

另外，虽然在上述的实施方式例中进行了具备轴承滚球的轴承的异常诊断，但也可以通过本示例的处理对具备辊式滚动体的轴承诊断异常。

另外，虽然在图2所示的结构中将检测加速度的振动加速度传感器11用作检测终端齿轮轴承5的振动的传感器，但也可以将检测加速度以外的量的传感器用作振动传感器。

另外，虽然将配置为传感器的振动加速度传感器11和磁传感器13中的磁传感器13用于检测作为滚动体的轴承滚球，但也可以将磁传感器13的检测信号用于振动等异常判断。

另外，虽然在上述的实施方式例中将轴承滚球(滚动体)每公转一周的信号与其前后公转一周的信号进行比较来判断有无劣化，但也可以是将每公转一周的振动信号以更多的多个周期进行比较来判断劣化。即，也可以是判定处理部16对每公转一周的振动信号进行比较，当在预定的多个周期连续在相同位置存在异常振动时，判断为轴承异常。

另外，也可以是在通用的计算机装置中安装进行判定处理部16所进行的判定处理的程序，使计算机装置执行程序来进行异常诊断处理(判定处理)。这里的计算机装置包括维修操作员所持有的平板终端、智能电话等各种形式的信息处理装置。另外，也可以是在设置乘客传送机的地方仅进行传感器信号的获取，将该取入的传感器信号发送给进行判定处理的外部的监视中心，在监视中心侧的终端进行相当于判定处理部16中的判定的处理。

进而，本发明并不限于上述的实施方式例，还包含各种各样的变形例。例如，上述实施方式例是为了对本发明进行易于理解的说明而进行的详细说明，未必限定具备所说明的全部的结构。

另外，图2的结构图中，控制线、信息线仅是考虑到说明需要而示出的，在产品中未必示出全部的控制线和信息线。实际上也可以认为几乎所有的结构都相互连接。

Claims (5)

1.一种乘客传送机用轴承检查装置，该乘客传送机用轴承通过配置在轴的周围的多个滚动体一边绕所述轴公转一边旋转，由此支承设置于乘客传送机的所述轴，其特征在于，该乘客传送机用轴承检查装置具有：

检测所述轴承的振动的振动传感器；

检测从轴承产生的磁的磁传感器；以及

基于振动传感器的输出信号来判定所述轴承的状态的判定处理部，

所述判定处理部根据基于所述磁传感器的输出信号计算出的轴承内的所述滚动体公转一周的时间中的所述振动传感器的输出信号的状态，提取构成包含所述滚动体的所述轴承的部件的劣化或者所述轴承所支承的所述轴或与所述轴联动旋转的部件的劣化所引起的振动分量。

2.根据权利要求1所述的乘客传送机用轴承检查装置，其特征在于，

设置于所述乘客传送机的所述轴承为以每分钟5次以上100次以下的低速进行旋转的低速旋转轴承。

3.根据权利要求2所述的乘客传送机用轴承检查装置，其特征在于，

所述判定处理部将所述振动传感器的信号按照所述公转一周的时间进行分割，对该分割后而得到的各个信号进行预定次数提取，当在各个信号的相同时刻存在成为异常的振动时，判定为构成包含所述滚动体的所述轴承的部件的劣化或者所述轴承所支承的所述轴或与所述轴联动旋转的部件的劣化。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的乘客传送机用轴承检查装置，其特征在于，

所述振动传感器和所述磁传感器收容在传感器壳体，

所述传感器壳体具有传感器定位机构，该传感器定位机构用于将所述磁传感器设置在与配置有轴承内的所述滚动体的位置大致重叠的位置。

5.一种乘客传送机用轴承检查方法，该乘客传送机用轴承通过配置在轴的周围的多个滚动体边绕轴公转边旋转来支承设于乘客传送机的所述轴，其特征在于，该乘客传送机用轴承检查方法包括：

通过振动传感器检测所述轴承的振动的振动检测处理；

通过磁传感器检测从所述轴承产生的磁的磁检测处理；以及

基于所述振动传感器的输出信号来判定所述轴承的状态的判定处理，

所述判定处理根据基于所述磁传感器的输出信号计算出的轴承内的所述滚动体公转一周的时间中的所述振动传感器的信号的状态，提取构成包含所述滚动体的所述轴承的部件的劣化或者所述轴承所支承的所述轴或与所述轴联动旋转的部件的劣化所引起的振动分量。