CN117460941A - 轴承装置的状态的检测方法、检测装置以及程序 - Google Patents
轴承装置的状态的检测方法、检测装置以及程序 Download PDFInfo
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Abstract
一种检测轴承装置的状态的检测方法，所述轴承装置构成为包含多个滚子、以及构成所述多个滚子的滚动面的第一部件以及第二部件，对由所述多个滚子、所述第一部件以及第二部件构成的电路施加交流电压，测定施加所述交流电压时的所述电路的阻抗以及相位角，基于所述阻抗以及所述相位角，导出所述第一部件与所述多个滚子之间以及所述第二部件与所述多个滚子之间的至少一方的油膜厚度以及金属接触比例，使用与以下的电路对应的计算式来导出所述油膜厚度以及所述金属接触比例，所述电路由在所述轴承装置内产生的滚子与所述第一部件以及所述第二部件中的至少一方之间产生的线接触构成。
Description
技术领域
本申请发明涉及轴承装置的状态的检测方法、检测装置以及程序。
背景技术
以往，在轴承装置中，使用润滑剂(例如润滑油、润滑脂)对其旋转进行润滑的结构广泛普及。另一方面，对于轴承装置等旋转部件定期地进行状态诊断，由此早期地检测损伤、磨损来抑制旋转部件的故障等的发生。
在使用润滑剂的轴承装置中，为了诊断其动作状态，要求适当地检测与润滑剂相关的状态。例如，在专利文献1中，公开了对轴承施加直流的低电压，根据测定出的电压来诊断轴承中的油膜状态的方法。另外，在专利文献2中公开了如下方法：将油膜模型化为电容器，对于轴承的旋转轮在不接触的状态下施加交流电压，基于测定出的静电电容来推定轴承装置的油膜状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实公平05-003685号公报
专利文献2：日本专利第4942496号公报
发明内容
发明所要解决的课题
近年来，要求滚动轴承的进一步的低转矩化。对应于该低转矩化，滚动轴承中使用的润滑剂的低粘度化、低油量化不断发展。在这样的状况下，滚动轴承内部的油膜断裂的可能性、部件间的接触比例提高。因此，除了油膜厚度之外，还要求适当地检测滚动轴承内部的部件间的接触状态。另外，滚动轴承存在各种种类，例如具有圆柱滚子轴承、滚针轴承等滚动体为滚子形状的滚动轴承。在这样的滚动轴承的内部，伴随着其动作，在滚动体与其周边的部件之间可能发生线接触。
鉴于上述课题，本申请发明的目的在于，设想在轴承装置内部产生的线接触，高精度地进行轴承装置内部的油膜厚度以及部件间的金属接触比例的检测。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本申请发明具有以下的结构。即，一种检测轴承装置的状态的检测方法，所述轴承装置构成为包含多个滚子、构成所述多个滚子的滚动面的第一部件以及第二部件，对由所述多个滚子、所述第一部件以及第二部件构成的电路施加交流电压，测定施加所述交流电压时的所述电路的阻抗以及相位角，基于所述阻抗以及所述相位角，导出所述第一部件与所述多个滚子之间以及所述第二部件与所述多个滚子之间的至少一方的油膜厚度以及金属接触比例，所述油膜厚度以及所述金属接触比例使用与以下的电路对应的计算式来导出，所述电路由在所述轴承装置内产生的滚子与所述第一部件以及所述第二部件中的至少一方之间产生的线接触构成。
另外，本申请发明的其他方式具有以下的结构。即，一种检测轴承装置的状态的检测装置，所述轴承装置构成为包含多个滚子以及构成所述多个滚子的滚动面的第一部件以及第二部件，所述检测装置具有：取得单元，其取得对由所述多个滚子、所述第一部件以及第二部件构成的电路施加交流电压时得到的施加所述交流电压时的所述电路的阻抗以及相位角；以及导出单元，其基于所述阻抗以及所述相位角，导出所述第一部件与所述多个滚子之间以及所述第二部件与所述多个滚子之间的至少一方的油膜厚度以及金属接触比例，所述导出单元使用与以下的电路对应的计算式来导出所述油膜厚度以及所述金属接触比例，所述电路由在所述轴承装置内产生的滚子与所述第一部件以及第二部件中的至少一方之间产生的线接触构成。
另外，本申请发明的其他方式具有以下的结构。即，一种程序，其使计算机作为如下单元发挥功能：取得单元，其针对轴承装置，取得对电路施加了交流电压时得到的施加所述交流电压时的所述电路的阻抗以及相位角，其中，所述电路由构成所述轴承装置的多个滚子以及构成所述多个滚子的滚动面的第一部件以及第二部件构成；以及导出单元，其基于所述阻抗以及所述相位角，导出所述第一部件与所述多个滚子之间以及所述第二部件与所述多个滚子之间的至少一方的油膜厚度以及金属接触比例，所述导出单元使用与以下的电路对应的计算式来导出所述油膜厚度以及所述金属接触比例，所述电路由在所述轴承装置内产生的滚子与所述第一部件以及第二部件中的至少一方之间产生的线接触构成。
发明效果
根据本申请发明，设想在滚动轴承内部产生的线接触，能够高精度地进行轴承装置内部的油膜厚度和部件间的接触比例的检测。
附图说明
图1是表示本申请发明的第一实施方式的诊断时的装置结构的例子的概略图。
图2是表示本申请发明的第一实施方式的轴承装置的物理模型的曲线图。
图3是用于说明本申请发明的第一实施方式的轴承装置的等效电路的电路图。
图4是用于说明本申请发明的第一实施方式的轴承装置的等效电路的电路图。
图5是用于说明轴承装置的滚动体(滚珠)的图。
图6是用于说明轴承装置的滚动体(滚子)的图。
图7是用于说明本申请发明的第一实施方式的验证结果的图。
图8A是用于说明本申请发明的第一实施方式的验证结果的图。
图8B是用于说明本申请发明的第一实施方式的验证结果的图。
图8C是用于说明本申请发明的第一实施方式的验证结果的图。
图8D是用于说明本申请发明的第一实施方式的验证结果的图。
图9A是用于说明本申请发明的第一实施方式的验证前后的轴承装置的状态的图。
图9B是用于说明本申请发明的第一实施方式的验证前后的轴承装置的状态的图。
图10是用于说明本申请发明的第一实施方式的验证结果的曲线图。
图11是本申请发明的第一实施方式的测定时的处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图等对用于实施本申请发明的方式进行说明。此外，以下说明的实施方式是用于说明本申请发明的一个实施方式，并非意图限定地解释本申请发明，并且，在各实施方式中说明的全部结构并不限于为了解决本申请发明的课题而必须的结构。另外，在各附图中，对相同的构成要素标注相同的附图标记来表示对应关系。
＜第一实施方式＞
以下，对本申请发明的第一实施方式进行说明。此外，在以下的装置结构的说明中，以推力型的滚针轴承为例进行说明，但并不限于此，本申请发明也能够应用于其他结构的轴承。例如，可以举出能够通过滚动体(针状、圆锥状、圆柱状)等产生线接触的径向型以及推力型的圆锥、圆柱滚子轴承、交叉滚子引导件等能够产生线接触的滑动部件等。
[装置结构]
图1是表示由本实施方式的诊断装置1进行诊断时的整体结构的一例的概略结构图。在图1中，设置有应用本实施方式的诊断方法的轴承装置2和进行诊断的诊断装置1。此外，图1所示的结构是一例，可以根据轴承装置2的结构等使用不同的结构。另外，在图1中，示出了轴承装置2具备一个滚动轴承的结构，但并不限于此，也可以在一个轴承装置2中具备多个滚动轴承。
轴承装置2构成为包含推力型的滚针轴承(以下也简称为滚动轴承)来作为滚动轴承。在轴承装置2中，滚动轴承以旋转轴7自由旋转的方式支承该旋转轴7。另外，如图1中箭头所示，滚动轴承通过负载装置(未图示)在与旋转轴正交的方向上承受轴向载荷。滚动轴承具备：承受轴向载荷的一侧的轨道盘3；与旋转轴7连接的一侧的轨道盘4；配置在轨道盘3与轨道盘4之间的多个滚动体5即多个滚子；以及以滚动体5自由滚动的方式保持滚动体5的保持器(未图示)。在此，虽然构成为对轨道盘3施加轴向载荷，但轨道盘3与轨道盘4也可以相反。另外，虽然在图1中未图示，但保持器的形状没有特别限定，可以根据滚动体5的形状等而变化。在滚动轴承内部，通过预定的润滑方式，能够减轻轨道盘4与滚动体5之间以及轨道盘3与滚动体5之间的摩擦。虽然润滑方式没有特别限定，但例如使用润滑脂润滑、油润滑等，向滚动轴承内部供给。润滑剂的种类也没有特别限定。
电动机10是驱动用的电动机，对旋转轴7提供基于旋转的动力。旋转轴7经由旋转连接器9与LCR测量仪8连接。旋转连接器9例如可以使用碳刷构成，但不限于此。另外，轴承装置2的滚动轴承中的轨道盘3也与LCR测量仪8电连接，此时，LCR测量仪8也作为针对轴承装置2的交流电源发挥功能。
诊断装置1作为能够执行本实施方式的检测方法的检测装置进行动作。诊断装置1在诊断时，对LCR测量仪8指示交流电源的角频率ω以及交流电压V作为输入，作为与该输入相对的输出，从LCR测量仪8取得轴承装置2的阻抗|Z|(|Z|表示Z的绝对值)以及相位角θ。然后，诊断装置1使用这些值来进行轴承装置2中的油膜厚度、金属接触比例的检测。检测方法的详细内容在后文叙述。|
诊断装置1例如可以通过未图示的包含控制装置、存储装置以及输出装置而构成的信息处理装置来实现。控制装置可以由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、MPU(Micro Processing Unit：微处理单元)、DSP(Digital Single Processor：数字信号处理器)或专用电路等构成。存储装置由HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等易失性和非易失性的存储介质构成，能够根据来自控制装置的指示进行各种信息的输入输出。输出装置由扬声器、灯或者液晶显示器等显示设备等构成，根据来自控制装置的指示，进行向作业者的报告。输出装置的报告方法没有特别限定，例如可以是基于声音的听觉上的报告，也可以是基于画面输出的视觉上的报告。另外，输出装置可以是具备通信功能的网络接口，也可以通过经由网络(未图示)向外部装置(未图示)发送数据来进行报告动作。关于此处的报告内容，例如在基于检测结果进行了异常诊断的情况下，并不限于检测出异常时的报告，也可以包含轴承装置2为正常的报告。
[物理模型]
使用图2对轴承装置2中的滚动体5与轨道盘3(或轨道盘4)的接触状态进行说明。图2是表示辊片与座圈片接触(在此为线接触)时的物理模型的曲线图。辊片与滚动体5(滚子)对应，座圈片与轨道盘3(或轨道盘4)对应。h轴表示油膜厚度方向，y轴表示与油膜厚度方向正交的方向。另外，图2所示的各变量分别如下。此外，在以后的说明中使用的各式子的变量如果相同则标注相同的附图标记来对应。
S：赫兹(Hertzian)接触区域；
a：辊片(滚子)的短边方向(在此为x轴方向)上的接触宽度；
α：油膜的断裂率(金属接触比例)(0≤α＜1)；
r：辊片的半径；
αS：实际接触区域(油膜的断裂区域)；
h：油膜厚度；
h1：赫兹接触区域中的油膜厚度；
O：辊片的旋转中心。
在赫兹接触区域中，金属接触的面积与不接触的面积的比例为α：(1-α)。另外，在辊片与座圈片不接触的理想状态下α＝0，在x＝0的情况下h＞0。
图2所示的油膜厚度h由以下的式(1)表示。此外，这里所示的S的值与图1的x轴方向的范围对应。
(-r≤x＜-a或a＜x≤r)…(1)
另外，在赫兹接触区域内可能存在被称为马蹄形的油膜薄的区域，但在本实施方式中，使用赫兹接触区域内的平均的油膜厚度即平均油膜厚度ha。因此，在赫兹接触区域内产生了油膜断裂的情况下，ha通过以下的式(2)求出。
ha＝(1-α)h1…(2)
在图2中，O为x＝0，图2中的O的坐标由O表示。
此外，在实际的滚动轴承中，滚动体5在承受载荷时产生弹性变形，因此严格来说其剖面不是正圆形状，但在本实施方式中，作为正圆形状使用上述式(1)。因此，求油膜厚度时使用的式子并不限于式(1)，也可以使用其他的计算式(例如，在齿轮的情况下，为渐开线曲线)。
[等效电路]
图3是通过电气上等效的电路(等效电路)表示图2所示的物理模型的图。等效电路E1由电阻R1、电容器C1、以及电容器C2构成。电阻R1相当于断裂区域(＝αS)中的电阻。电容器C1相当于赫兹接触区域中的油膜形成的电容器，设为静电电容C1。电容器C2相当于赫兹接触区域周边(图2的-r≤x＜-a以及a＜x≤r)的油膜形成的电容器，设为静电电容C2。赫兹接触区域(＝S)形成图3的等效电路E1中的电阻R1和电容器C1的并联电路。而且，对于由该电阻R1和电容器C1构成的电路，并联连接了电容器C2。此时，在赫兹接触区域的周边(图2的-r≤x＜-a以及a＜x≤r)中填充有润滑剂。
等效电路E1的阻抗由Z表示。在此，对等效电路E1施加的交流电压V、流过等效电路E1的电流I以及整个等效电路E1的复阻抗Z由以下的式(3)～(5)表示。
V＝|V|exp(jωt)…(3)
I＝|I|exp(j(ωt-θ))…(4)
Z＝V/I＝|V/I|exp(jθ)＝|Z|exp(jθ)…(5)
j：虚数；
ω：交流电压的角频率；
t：时间；
θ：相位角(电压与电流的相位的偏差)。
如式(5)所示，复阻抗Z由Z的绝对值|Z|和相位角θ这两个独立的变量表示。这意味着通过测定复阻抗Z，能够测定相互独立的两个参数(在本实施方式中为以下所示的ha及α)。图3所示的整个等效电路的复阻抗Z如以下的式(6)那样表示。
Z-1＝R1 -1+jω(C1+C2)…(6)
R1：电阻R1的电阻值；
C1：电容器C1的静电电容；
C2：电容器C2的静电电容；
|Z|：动态接触状态下的阻抗。
并且，根据式(6)，能够导出以下的式(7)、式(8)。
R1＝|Z|/cosθ…(7)
ω(C1+C2)＝-sinθ/|Z|…(8)
在此，式(7)中的R1与接触面积成反比例的关系，因此能够如以下的式(9)那样表示，
R1＝R10/α…(9)
R10：静止时(即，α＝1)的电阻值。
R10能够如以下的式(10)那样表示，
R10＝|Z0|/cosθ0…(10)
|Z0|：静态接触状态下的阻抗；
θ0：静态接触状态下的相位角。
因此，断裂率α能够根据式(7)、式(9)、式(10)如以下的式(11)那样表示。此外，在如上那样将θ0设为静态接触状态下的相位角时，θ能够视为动态接触状态下的相位角。
[数式1]
另一方面，式(6)、式(8)中的C1能够如以下的式(12)那样表示。此外，在假定了线接触的情况下，在将滚动体(滚子)的长度(在此为长边方向的接触宽度)设为L的情况下，赫兹接触区域S的接触面积为S＝2aL。
[数式2]
ε：润滑剂的介电常数。
另外，式(6)、式(8)中的C2能够如以下的式(13)那样表示。
[数式3]
[与接触状态相应的静电电容]
在此，对点接触时的C2进行说明。图5用于说明滚动体为滚珠的情况(例如滚珠轴承)。在此，为了容易说明，将h1的值表示得大，但实际上，如图2所示，是小到产生接触(在该情况下为点接触)的程度的值。在该情况下，在滚动体与轨道盘之间可能产生点接触。与图2同样地，在将滚动体的半径设为r，将油膜厚度设为h1的情况下，图3所示的等效电路中的电容器C2的静电电容能够通过以下的式(14)计算。
[数式4]
π：圆周率；
r：滚珠的半径；
ε：润滑剂的介电常数；
ln：对数函数。
接着，对于产生在本实施方式中处理的线接触的情况进行说明。图6用于说明滚动体为滚子的情况(例如滚子轴承)。在此，与图5同样，为了容易说明，将h1的值表示得大，但实际上，如图2所示，是小到产生接触(在该情况下为线接触)的程度的值。在该情况下，在滚动体与轨道盘之间可能产生线接触。与图2同样地，在将滚动体的半径设为r，将油膜厚度设为h1的情况下，图3所示的等效电路中的电容器C2的静电电容能够通过上述的式(13)所示的式子来计算。
此外，如图6所示，滚动轴承中使用的滚子有时对端部进行倒角而形成。在该情况下，可以将能够产生线接触的直线部分作为L来处理。另外，在倒角的长边方向的长度ΔL相对于L极小的情况下，也可以使用包含倒角部分的长度L’(＝L+2ΔL)来计算电容器C2。
此时，如果使用图2和图6所示的标号，则线接触的接触面积(即，赫兹接触区域S的接触面积)能够用2aL表示。
另外，对于进行了倒角的部分，可能产生点接触而不是线接触。因此，对于该部分，可以进一步使用基于点接触的C2的计算式(例如，上述的式(14))将电容器C2与计算式(13)相加。
表示了使用由上述式(13)定义的理论式，进行了电容器C2的计算结果的验证的例子。在此，表示与使用了作为公知的电磁场解析方法之一的有限元法的模拟解析结果的比较。另外，将公知的计算式即基于Jackson的以下的式(15)表示为比较对象。此外，对于基于Jackson的式子，假设与r相比h1极大的情况。
[数式5]
图7是表示验证结果的曲线图，横轴表示油膜厚度h1[m]，纵轴表示静电电容C2[F]。线701表示使用本实施方式的计算式即式(13)来计算静电电容C2的结果。线702表示使用基于Jackson的计算式即式(15)来计算静电电容C2的结果。另外，符号703(〇)表示通过基于有限元法的模拟而得到的结果。
如图7的线701和符号703所示，使用式(13)计算出的静电电容C2的值能够在1.0-2≥h的范围内导出与模拟结果大致相同的值。该范围对应于在本申请发明中假设的滚动轴承的尺寸等(与r相比h1极小)，即使与Jackson的式(15)的线702相比，也能够得到高的精度。
[油膜厚度和油膜的断裂率的导出]
在本实施方式中，使用上述那样的润滑剂的油膜厚度h1及油膜的断裂率α来检测润滑状态。根据上述的式(8)、式(11)～式(13)，导出以下的式(16)。
[数式6]
此时，ψ如以下的式(17)那样定义。
[数式7]
L：滚动体(滚子)的长度。
并且，根据式(2)、式(16)，平均油膜厚度ha如以下的式(18)那样导出。
[数式8]
即，根据式(11)、式(18)，通过测定静止时和油膜形成时的复阻抗以及相位角，能够同时监视ha以及α。
此外，上述的式(18)是接触区域为一个时的理论式。滚动轴承在其结构上能够存在多个接触区域。例如，在图1所示的滚子轴承的情况下，对于一个滚动体能够存在两处接触区域(轨道盘3侧和轨道盘4侧)。在这样的情况下，能够视为将两个图3所示的等效电路串联连接的等效电路。
图4基于图3所示的等效电路E1，表示1个滚动体5周围的电气的等效电路。若着眼于一个滚动体5，则在轨道盘3与滚动体5之间以及轨道盘4与滚动体5之间形成了等效电路E1。在此，将上侧设为由轨道盘3和滚动体5形成的电路，将下侧设为由轨道盘4和滚动体5形成的电路来进行说明，但也可以相反。因此，在一个滚动体5的周围，将两个等效电路E1串联连接而形成等效电路E2。
在这样的结构中，在将串联连接的接触区域的数量设为l，将滚动体的数量设为n的情况下，ψ能够如以下的式(19)那样表示。
[数式9]
l：每一个滚动体的接触区域的数量
n：滚动体的数量
L：滚动体(滚子)的长度
如上所述，应考虑的等效电路根据产生线接触的接触区域的数量而不同。在图4的例子时，示出了假设两个线接触的接触区域的等效电路E2。本实施方式的方法如式(18)、式(19)所示，通过将接触区域的数量包含为变量，还能够应用为假设单一的线接触的接触区域来进行检测，也能够应用为假设多个线接触的接触区域来进行检测。即，通过使用式(18)、式(19)，能够考虑线接触的数量来检测1个线接触中的油膜厚度和断裂率。
[验证结果]
接下来，表示使用本实施方式的计算式进行验证的结果。在此，对于使用推力滚针轴承进行的验证进行说明。图8A～图8D表示基于本实施方式的方法的各种数据的验证结果。在图8A中，横轴表示时间t[s]，纵轴表示油膜厚度h。在本例中，相当于平均油膜厚度ha。在图8B中，横轴表示时间t[s]，纵轴表示断裂率α。在图8C中，横轴表示时间t[s]，纵轴表示温度T[℃]。在图8D中，横轴表示时间t[s]，纵轴表示转矩M[N·m]。在各图中，横轴的时间表示轴承开始旋转后的经过时间，分别对应。
图8A～图8D所示的验证中使用的条件如下。
轴承：推力滚针轴承(名牌：FNTA2542)
轴向载荷：1.5[kN]
径向载荷：0[N]
转速：3000[m-1]
温度：25[℃]
润滑剂：VG32(ISO)
油量：1.0ml
相对介电常数：2.3
交流电压：0.2[V]
交流电源的频率：1.0[MHz]]
参照图8A，线801表示作为比较例的Dowson-Higginson的数式的理论值。并且，点802表示本实施方式的计算结果。根据图8A，随着时间的经过，点802以与线801所示的值相近似的方式稳定。具体而言，在经过4000s的滚子中，油膜厚度h以近似于100[nm]的值稳定。
参照图8B，如点811所示，在旋转开始之初，断裂率α不稳定。之后，在从旋转开始经过2000s时，断裂率α以近似于0的值稳定。
参照图8C，如线821所示，随着时间的经过，轴承的温度上升。在轴承的温度上升时，润滑剂的粘度降低，如图8A那样油膜变薄。
参照图8D，如点831所示，在旋转开始之初经过一定时间后，示出了更高的转矩值。这也能够通过温度上升引起的粘度降低来说明。
图9A及图9B表示验证前后的滚动轴承的状态。如上所述，在本验证中，示出了使用推力滚针轴承的例子。图9A表示验证前的滚动轴承的滚动面901(与图2所示的座圈片对应)。图9B示出了验证后的轴承的滚动面902。如图9B所示，在滚动面902形成了滚动体(滚子)滚动后的行驶痕迹903。边界904表示行驶轨迹903的内侧的端部。
图10是表示图9B所示的验证后的滚动面902的凹凸的曲线图。在此，表示在图9B中箭头所示的位置的凹凸。在图10中，纵轴表示以某个位置为基准0的凹凸的深度[nm]，横轴表示沿着图9B所示的箭头的轴(在此为x轴)的位置[μm]。
在图10中，边界904的左侧对应于因滚动体(滚子)滚动而形成了行驶痕迹903的部位。另一方面，边界904的右侧对应于滚动体(滚子)不滚动(不接触)的位置。
参照图8B，当滚动轴承开始滚动且经过了2000s时，α≈0。如图10所示，认为这是因为滚动面902的凹凸因滚动体的滚动而减少。在图10的例子中，在边界904的左侧，在100nm附近成为上限。这与图8A所示的10000s后的油膜厚度h以近似于100[nm]的值稳定的情况一致。即，意味着能够监视滚动轴承的磨合磨损的过程(到磨合完成为止的时间等)。
[处理流程]
图11是本实施方式的诊断处理的流程图。本处理由诊断装置1执行，例如，可以通过诊断装置1所具备的控制装置(未图示)从存储装置(未图示)读出用于实现本实施方式的处理的程序并执行该程序来实现。
在S1101中，诊断装置1进行控制，使得对轴承装置2在预定方向上(在此至少在轴向上)施加载荷。在图1的结构的情况下，对轨道盘3施加轴向载荷。此外，施加载荷的控制也可以通过与诊断装置1不同的装置来进行。此时，测定静态接触状态下的相位角和阻抗。
在S1102中，诊断装置1通过电动机10开始旋转轴7的旋转。由此，与旋转轴7连接的轨道盘4开始旋转。此外，电动机10的控制也可以通过与诊断装置1不同的装置来进行。
在S1103中，诊断装置1对LCR测量仪8进行控制，使得使用LCR测量仪8所具有的交流电源(未图示)向轴承装置2供给角频率ω的交流电压。由此，对轴承装置2施加角频率ω的交流电压。
在S1104中，诊断装置1从LCR测量仪8取得阻抗|Z|以及相位角θ来作为针对S1103中的输入的输出。即，LCR测量仪8将阻抗|Z|及相位角θ输出至诊断装置1，来作为与作为输入的交流电压V及交流电压的角频率ω相对的轴承装置2的检测结果。
在S1105中，诊断装置1通过将在S1104中取得的阻抗|Z|以及相位角θ、以及在S1103中使用的交流电压的角频率ω应用于式(11)、式(18)、式(19)来导出油膜厚度h(在本实施方式中为ha)以及断裂率α。
在S1106中，诊断装置1使用在S1105中导出的油膜厚度h和断裂率α来诊断轴承装置2的润滑状态。此外，此处的诊断方法例如可以针对油膜厚度h、断裂率α设置阈值，通过与该阈值的比较来判断润滑状态。然后，结束本处理流程。
以上，根据本实施方式，假设在滚动轴承内部产生的线接触，能够高精度地进行轴承装置内部的油膜厚度以及部件间的接触比例的检测。
＜其他实施方式＞
在上述的实施方式中，以滚子轴承为例进行了说明，但本申请发明的计算方法也能够应用于其他对象的测定。例如，也能够应用于滑动轴承、齿轮等。在这些情况下，也能够通过与图6所示的验证结果同等的精度进行验证。
另外，在本申请发明中，也能够通过以下的处理来实现：使用网络或存储介质等向系统或装置提供用于实现上述一个以上的实施方式的功能的程序、应用程序，该系统或装置的计算机中的一个以上的处理器读出并执行程序。
另外，也可以通过用于实现一个以上的功能的电路(例如ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列))来实现。
这样，本申请发明并不限于上述实施方式，本领域人员将实施方式的各结构相互组合或者基于说明书的记载以及公知技术进行变更、应用也是本申请发明的预定的内容，包含在专利保护范围内。
如上所述，在本说明书中公开了以下事项。
(1)一种检测轴承装置的状态的检测方法，所述轴承装置构成为包含多个滚子、构成所述多个滚子的滚动面的第一部件以及第二部件，对由所述多个滚子、所述第一部件以及第二部件构成的电路施加交流电压，测定施加所述交流电压时的所述电路的阻抗以及相位角，基于所述阻抗以及所述相位角，导出所述第一部件与所述多个滚子之间以及所述第二部件与所述多个滚子之间的至少一方的油膜厚度以及金属接触比例，所述油膜厚度以及所述金属接触比例使用与以下的电路对应的计算式来导出，所述电路由在所述轴承装置内产生的滚子与所述第一部件以及第二部件中的至少一方之间产生的线接触构成。
根据上述结构，能够假设在轴承装置内部产生的线接触，高精度地进行轴承装置内部的油膜厚度和部件间的接触比例的检测。
(2)根据(1)所述的检测方法，由所述线接触构成的电路构成为包含：由所述线接触产生的电阻；由相对于所述线接触位于预定范围内的润滑剂构成的第一电容器；以及由位于所述预定范围外的润滑剂构成的第二电容器。
根据上述结构，能够基于与轴承装置的结构对应的等效电路，高精度地进行轴承装置内部的油膜厚度和部件间的接触比例的检测。
(3)根据(2)所述的检测方法，所述第一电容器的静电电容C1由下述的数式表示：
[数式10]
所述第二电容器的静电电容C2由下述的数式表示：
[数式11]
根据上述结构，能够高精度地导出与轴承装置的结构对应的等效电路中的电容器的静电电容。
(4)根据(2)或(3)所述的检测方法，用于导出所述油膜厚度h1和所述金属接触比例α的所述计算式为：
[数式12]
[数式13]
[数式14]
根据上述结构，能够假设在轴承装置内部产生的线接触，高精度地进行轴承装置内部的油膜厚度和部件间的接触比例的检测。
(5)根据(2)或(3)所述的检测方法，所述油膜厚度为所述预定范围内的油膜厚度，用于导出所述油膜厚度ha及所述金属接触比例α的所述计算式为
[数式15]
[数式16]
[数式17]
根据上述结构，能够假设在轴承装置内部产生的线接触，高精度地进行轴承装置内部的油膜厚度和部件间的接触比例的检测。
(6)根据(1)～(5)中任意一项所述的检测方法，还使用所述油膜厚度和所述金属接触比例来诊断所述轴承装置。
根据上述结构，假设在轴承装置内部产生的线接触，进行轴承装置内部的油膜厚度和部件间的接触比例的检测，基于其结果能够高精度地进行轴承装置的状态诊断。
(7)一种检测轴承装置的状态的检测装置，所述轴承装置构成为包含多个滚子以及构成所述多个滚子的滚动面的第一部件以及第二部件，所述检测装置具有：取得单元，其取得对由所述多个滚子、所述第一部件以及第二部件构成的电路施加交流电压时得到的施加所述交流电压时的所述电路的阻抗以及相位角；以及导出单元，其基于所述阻抗以及所述相位角，导出所述第一部件与所述多个滚子之间以及所述第二部件与所述多个滚子之间的至少一方的油膜厚度以及金属接触比例，所述导出单元使用与以下的电路对应的计算式来导出所述油膜厚度以及所述金属接触比例，所述电路由在所述轴承装置内产生的滚子与所述第一部件以及第二部件中的至少一方之间产生的线接触构成。
根据上述结构，能够假设在轴承装置内部产生的线接触，高精度地进行轴承装置内部的油膜厚度和部件间的接触比例的检测。
(8)一种程序，期使计算机作为如下单元发挥功能：取得单元，其针对轴承装置，取得对电路施加了交流电压时得到的施加所述交流电压时的所述电路的阻抗以及相位角，所述电路由构成所述轴承装置的多个滚子以及构成所述多个滚子的滚动面的第一部件以及第二部件构成；以及导出单元，其基于所述阻抗以及所述相位角，导出所述第一部件与所述多个滚子之间以及所述第二部件与所述多个滚子之间的至少一方的油膜厚度以及金属接触比例，所述导出单元使用与以下的电路对应的计算式来导出所述油膜厚度以及所述金属接触比例，所述电路由在所述轴承装置内产生的滚子与所述第一部件以及第二部件中的至少一方之间产生的线接触构成。
根据上述结构，能够假设在轴承装置内部产生的线接触，高精度地进行轴承装置内部的油膜厚度和部件间的接触比例的检测。
以上，参照附图对各种实施方式进行了说明，但本发明当然不限于该例。本领域人员应当理解，在专利保护范围中记载的范围内，能够想到各种变更例或修正例，它们当然也属于本发明的技术范围。另外，在不脱离发明的主旨的范围内，也可以任意地组合上述实施方式中的各构成要素。
此外，本申请基于2021年5月28日申请的日本专利申请(日本特愿2021-090421)，作为参考在本申请中引用其内容。
附图标记的说明
1…诊断装置
2…轴承装置
3、4…轨道盘
5…滚动体
7…旋转轴
8…LCR测量仪
9…旋转连接器
10…电动机。
Claims (8)
1.一种检测轴承装置的状态的检测方法，所述轴承装置构成为包含多个滚子、构成所述多个滚子的滚动面的第一部件以及第二部件，
其特征在于，
对由所述多个滚子、所述第一部件以及所述第二部件构成的电路施加交流电压，
测定施加所述交流电压时的所述电路的阻抗以及相位角，
基于所述阻抗以及所述相位角，导出所述第一部件与所述多个滚子之间以及所述第二部件与所述多个滚子之间的至少一方的油膜厚度以及金属接触比例，
使用与以下的电路对应的计算式来导出所述油膜厚度以及所述金属接触比例，其中，所述电路由在所述轴承装置内产生的滚子与所述第一部件以及所述第二部件中的至少一方之间产生的线接触构成。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，
由所述线接触构成的电路构成为包含：通过所述线接触产生的电阻；由相对于所述线接触位于预定范围的润滑剂构成的第一电容器；以及由位于所述预定范围外的润滑剂构成的第二电容器。
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，
所述第一电容器的静电电容C1由以下式子表示：
ε：润滑剂的介电常数；
α：金属接触比例，其中，0≤α＜1；
a：滚子的短边方向上的接触宽度；
L：滚子的长度；
h1：赫兹接触区域中的油膜厚度，
所述第二电容器的静电电容C2由以下式子表示：
π：圆周率；
ε：润滑剂的介电常数；
L：滚子的长度；
r：滚子的半径；
h1：赫兹接触区域中的油膜厚度。
4.根据权利要求2或3所述的检测方法，其特征在于，
用于导出所述油膜厚度h1及所述金属接触比例α的所述计算式为：
α：金属接触比例，其中，0≤α＜1；
Z：复阻抗；
Z0：静止时的复阻抗；
θ：相位角；
θ0：静止时的相位角；
r：滚子的半径；
a：滚子的短边方向上的接触宽度；
l：每一个滚子的接触区域的数量；
n：滚子的数量；
L：滚子的长度；
ω：交流电压的角频率；
ε：润滑剂的介电常数；
π：圆周率。
5.根据权利要求2或3所述的检测方法，其特征在于，
所述油膜厚度为所述预定范围内的油膜厚度，
用于导出所述油膜厚度ha及所述金属接触比例α的所述计算式为：
α：金属接触比例，其中，0≤α＜1；
Z：复阻抗；
Z0：静止时的复阻抗；
θ：相位角；
θ0：静止时的相位角；
r：滚子的半径；
a：滚子的短边方向上的接触宽度；
l：每一个滚子的接触区域的数量；
n：滚子的数量；
L：滚子的长度；
ω：交流电压的角频率；
ε：润滑剂的介电常数；
π：圆周率。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的检测方法，其特征在于，还使用所述油膜厚度和所述金属接触比例来诊断所述轴承装置。
7.一种检测轴承装置的状态的检测装置，所述轴承装置构成为包含多个滚子以及构成所述多个滚子的滚动面的第一部件以及第二部件，
其特征在于，
所述检测装置具有：
取得单元，其取得对由所述多个滚子、所述第一部件以及所述第二部件构成的电路施加交流电压时得到的施加所述交流电压时的所述电路的阻抗以及相位角；以及
导出单元，其基于所述阻抗以及所述相位角，导出所述第一部件与所述多个滚子之间以及所述第二部件与所述多个滚子之间的至少一方的油膜厚度以及金属接触比例，
所述导出单元使用与以下的电路对应的计算式来导出所述油膜厚度以及所述金属接触比例，其中，所述电路由在所述轴承装置内产生的滚子与所述第一部件以及所述第二部件中的至少一方之间产生的线接触构成。
8.一种程序，其特征在于，
所述程序使计算机作为如下单元发挥功能：
取得单元，其针对轴承装置，取得对电路施加了交流电压时得到的施加所述交流电压时的所述电路的阻抗以及相位角，其中，所述电路由构成所述轴承装置的多个滚子以及构成所述多个滚子的滚动面的第一部件以及第二部件构成；以及
导出单元，其基于所述阻抗以及所述相位角，导出所述第一部件与所述多个滚子之间以及所述第二部件与所述多个滚子之间的至少一方的油膜厚度以及金属接触比例，
所述导出单元使用与以下的电路对应的计算式来导出所述油膜厚度以及所述金属接触比例，其中，所述电路由在所述轴承装置内产生的滚子与所述第一部件以及所述第二部件中的至少一方之间产生的线接触构成。
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