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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Lagerzustandsdiagnosegerät,
das ein Geräusch, das von einem Kugellager, welches eine
Hauptwelle eines Bearbeitungswerkzeugs trägt, erfasst und
einen Zustand des Kugellagers basierend auf einem erfassten Wert
diagnostiziert.
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Die
Lager werden in Rotationsvorrichtungen vieler Maschinen verwendet.
Von den Lagern im Allgemeinen sitzt das Kugellager einen Innenring,
einen Außenring, eine Mehrzahl von Wälzelementen
und einen Halter, der die Wälzelemente in gleichen Abständen
zueinander hält, wobei der Innenring zusammen mit einer
Welle rotiert und der Außenring in ein Gehäuse
eingebracht und festgelegt ist. Schmieröl ist in das Lager
eingefüllt oder wird diesem zugeführt, und während
sich die Hauptwelle dreht, wird ein Ölfilm zwischen dem
Innenring, dem Außenring und den Wälzelementen
gebildet.
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In
dem Lager gibt es kein Problem, wenn sich das Lager normal dreht,
aber wenn durch einen Schmierdefekt, das Eindringen von Fremdkörpern, eine
Abnutzung oder einen Überlast ein Rotationsfehler oder
ein Festfressen auftritt, kann die Maschine in einigen Fällen
nicht normal betrieben werden. Um ein solches Problem zu vermeiden,
ist es notwendig, den Lagerzustand zu erfassen und zu diagnostizieren.
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Als
ein Gerät, das einen Zustand des Lagers erfasst und diagnostiziert,
sind ein Gerät, das einen Vibrationssensor verwendet (siehe
z. B.
JP-A-2007/10415 ),
ein Gerät, das einen Ultraschallsensor oder ein Mikrofon
verwendet (siehe z. B.
JP-A-2005/164314 )
und ein Gerät, das einen akustischen Emissionssensor verwendet
(siehe z. B.
JP-A-2005/62154 ),
bekannt.
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Um
einen Zustand eines Lagers zu erfassen, ist es bevorzugt, dass ein
Sensor direkt an dem Lager oder so nah wie möglich in der
Nähe des Lagers montiert ist, da ein Signalrauschverhältnis
erhöht wird. In dem Gerät, das in
JP-A-2007/10415 gezeigt ist,
worin ein Zustand des Lagers diagnostiziert wird, indem ein Sensor
verwendet wird, der in der Lage ist, eine Beschleunigung zu erfassen,
ist es für die Verbesserung des Signalrauschverhältnisses
notwendig, dass der Sensor direkt an dem Lager montiert ist oder
in der Position vorgesehen ist, in welcher der Sensor näher
in der Umgebung des Lagers ist, wie z. B. einem Gehäuse
oder einem Distanzstück, welches ein Teil nahe des Lagers
ist. In diesem Fall ist es, verglichen mit einer ähnlich
aufgebauten Maschine, in der zum Zeitpunkt des Maschinenzusammenbaus
kein Sensor aufgenommen wird, notwendig, eine Kabelverlegung durchzuführen
und den Sensor zu befestigen, und die Anzahl der Zusammenbauschritte ist
allgemein erhöht. Wenn der Sensor kaputt ist und es notwendig
ist, den Sensor durch einen anderen Sensor zur ersetzen, besteht
die Möglichkeit, dass viel Zeit verbraucht werden muss.
Da es notwendig ist, abhängig von der Größe
oder dem Aufbau der Maschine einen kleineren Sensor auszuwählen, gibt
es Probleme, dass der Sensor teuer wird, eine zufriedenstellende
Leistung nicht erhalten wird und die Anzahl der Arten auswählbarer
Sensoren klein ist. Wenn des weiteren die Maschine eine Mehrzahl Lager
beinhaltet, besteht das Problem, dass das Gerät teuer wird
und die Teile, die das Gerät und die Maschine bilden, kompliziert
werden, da dieselbe Anzahl Sensoren wie die der Lager erforderlich
ist. Wenn jedoch die Position, wo der Sensor montiert ist, von dem
Lager oder einer Position nahe des Lagers separiert ist, und wenn
der Sensor an einer Außenoberfläche oder an einer
Endoberfläche des Gehäuses platziert ist, ist
das Signalrauschverhältnis S/N reduziert, obwohl es einfach
ist, den Sensor auszutauschen oder die Bestandteile vereinfacht
werden können. In diesem Fall wird es natürlich
schwierig, einen Sensor an jedem der Lager zu montieren, so dass
eine Mehrzahl Lager unter Benutzung eines Sensors diagnostiziert
wird, und wenn eine Maschine mit einer Mehrzahl Lagern gebildet
ist, die dieselben oder ähnliche Spezifikationen haben,
besteht ein Problem darin, dass es schwierig ist zu bestimmen, welches
Lager ein Problem hat.
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Selbst
das Gerät in
JP-A-2005/164314 ,
welches einen Zustand eines Lagers diagnostiziert, indem ein Sensor
ver wendet wird, der in der Lage ist, ein Geräusch zu erkennen,
werden Variationen eines über die Luft übertragenen
Drucks gemessen. Deshalb ist die Position des Sensors getrennt von
dem Lager und empfängt der Sensor Einflüsse eines
Geräuschs um die Maschine herum, eines Geräuschs, das
von anderen als dem Lager erzeugt wird, und einer Lufttemperatur
um die Maschine herum, und es besteht eine Möglichkeit,
dass das Signalrauschverhältnis reduziert wird. Besonders
in dem Fall eines Ultraschallsensors, dessen messbarer Frequenzbereich
hoch ist (20 kHz oder höher), haben viele Sensoren eine
hohe Richtungsabhängigkeit, und wenn die messbare Frequenzsensitivität
höher wird, wird die Ausbreitungsentfernung von Geräuschen
kleiner. Deshalb ist es notwendig, einen Sensor nahe einer sich
drehenden Oberfläche des Lagers zu montieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten
Probleme zu lösen und ein Lagerzustandsdiagnosegerät
zur Verfügung zu stellen, das einen einfachen Aufbau hat,
und das leicht zusammengebaut werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein Lagerzustandsdiagnosegerät,
in dem ein Geräusch, das von einem Lager erzeugt wird,
von einem Geräuschsensor erfasst wird, ein von dem Geräuschsensor
erfasster Wert mit Daten verglichen wird, die vorher gebildet wurden,
wodurch ein Zustand des Lagers diagnostiziert wird, wobei wenigstens ein
Geräuschsensor an einer Position vorgesehen ist, die von
einer äußeren Oberfläche eines zylindrischen
Haltekörpers, in dem wenigstens ein Lager untergebracht
ist, separiert ist, wobei das korrespondierende Lager und der Geräuschsensor über
einen Erfassungsgeräuschausbreitungspfad miteinander in
Verbindung sind.
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In
dem obigen Lagerzustandsdiagnosegerät kann die Anzahl der
Lager zwei oder mehr sein, die Anzahl Geräuschsensoren
kann eins sein und die Anzahl der Erfassungsgeräuschausbreitungspfade, die
das korrespondierende Lage und den Geräuschsensor miteinander
in Verbindung bringen, kann gleich der Anzahl der Lager sein.
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In
dem obigen Lagerzustandsdiagnosegerät kann die Anzahl der
Lager eins sein, die Anzahl der Geräuschsensoren kann zwei
oder mehr sein und die Anzahl der Erfassungsgeräuschausbreitungspfade, die
das korrespondierende Lager und den Geräuschsensor miteinander
in Verbindung bringen, kann gleich der Anzahl der Geräuschsensoren
sein.
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In
dem obigen Lagerzustandsdiagnosegerät kann es eine Mehrzahl
von Paaren aus Lagern und Geräuschsensoren geben, und die
Anzahl der Erfassungsgeräuschausbreitungspfade, die das
korrespondierende Lager und den Geräuschsensor miteinander
in Verbindung bringen, kann gleich der Anzahl der Paare aus den
Lagern und den Geräuschsensoren sein.
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Jedes
der Lagerzustandsdiagnosegeräte der vorliegenden Erfindung
beinhaltet eine Funktion für die Diagnose eines Zustands
eines Lagers durch ein Geräusch, das über einen
Pfad übertragen wird, der in dem Lager vorgesehen ist.
Zum Beispiel kann ein Pfad, der sich von einer Position nahe bei
den Wälzelementen des Lagers aus einer Maschine heraus
erstreckt, vorgesehen sein, und ein Sensor, der in der Lage ist,
ein Geräusch mit einer Frequenz zu erfassen, die wünschenswerterweise
diagnostiziert werden soll, ist an einem Ende des Pfades montiert.
Ein Geräusch, das durch eine Drehung eines Rotationsbereichs,
der von dem Lager gehalten wird, erzeugt wird, wird in den Pfad übertragen,
Informationen, die von dem Sensor, der in der Lage ist, ein Geräusch
zu erfassen, erfasst werden, werden gesammelt, und der Zustand des
Lagers wird diagnostiziert. Dies wird mit einem Erfassungsergebnis
verglichen, das von dem Sensor, der in der Lage ist, ein Geräusch
zu erfassen, erhalten wurde, wenn ein Ölfilm auf dem Lager
normal rotiert, der ein Geräusch, wenn ein Schaden eine
Wälzoberfläche oder der Wälzelemente oder
des Halters vorliegt oder wenn ein Kontaktbereich zwischen der Wälzoberfläche
und den Wälzelementen unrund läuft und verschieden
ist, und damit ist es möglich, das Lager zu diagnostizieren.
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Wenn
eine Geräuschübertragung durch den Pfad, der in
dem Lager vorgesehen ist, diagnostiziert wird, gibt es demzufolge
gemäß der vorliegenden Erfindung einen Effekt,
dass die Instandhaltungsleistung, wenn der Sensor außer
Be trieb ist, verbessert wird, der mechanische Aufbau vereinfacht
ist, das Signalrauschverhältnis verbessert ist und die
Diagnosegenauigkeit gesteigert ist. Es ist möglich zwischen Pfaden,
die das Lager und den Sensor verbinden, umzuschalten. Deshalb gibt
es einen Effekt, dass die Anzahl der Sensoren reduziert werden kann,
die Aufbauten der Maschine und der Vorrichtung vereinfacht werden
können und die Diagnosegenauigkeit gesteigert wird, indem
die Erfassung unter Benutzung von Sensoren, die unterschiedliche
Spezifikationen aufweisen, durchgeführt wird. Wenn der
Sensor ein Referenzsignal erzeugt, ist es möglich, das
Problem des Sensors zu erfassen und das Zusetzen des Pfades zu erfassen,
und es ist möglich zuverlässig zu diagnostizieren.
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In
dem Lagerzustandsdiagnosegerät, in dem die Anzahl der Geräuschsensoren
zwei oder mehr ist, ist es bevorzugt, dass die Mehrzahl Geräuschsensoren
mit jedem Geräuschsensor Geräusche verschiedener
Frequenzen erfassen kann.
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Verglichen
mit einem Fall, in dem lediglich ein Sensor, der nur eine Art erfassbare
Frequenz aufweist, verwendet wird, ist es möglich, einen
größeren Frequenzbereich mit einer exzellenten
Empfindlichkeit zu messen. Zum Beispiel kann das Diagnosegerät
einen Sensor, der eine exzellente Empfindlichkeit in einem niedrigen
Frequenzband aufweist, und einen Sensor, der eine exzellente Empfindlichkeit
in einem hohen Frequenzband aufweist, umfassen und das Geräusch,
das von dem Lager erzeugt wird, zu Pfaden der entsprechenden Sensoren
unter Benutzung einer Vorrichtung, die in der Lage ist, zwischen den
Pfaden umzuschalten, schalten und die Erfassung durchführen,
wodurch Lager mit verschiedenen Spezifikationen, verschiedenen Betriebszuständen, verschiedenen
Abnormalitäten der Lager etc. diagnostiziert werden, und
eine zuverlässigere Diagnose ermöglicht wird.
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In
dem Lagerzustandsdiagnosegerät, in dem die Anzahl der Erfassungsgeräuschausbreitungspfade
zwei oder mehr ist, ist es bevorzugt, dass das Gerät außerdem
eine Umschalteinheit beinhaltet, die es zwischen Erfassungsgeräuschausbreitungspfaden umschaltet,
so dass ein beliebiger von ihnen ausgewählt werden kann.
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Die
Umschalteinheit kann zwischen den Pfaden, die mit den Sensoren in
Verbindung sind, umschalten und Zustände der Lager, der
Sensoren und der Pfade können diagnostiziert werden. Wenn
zum Beispiel der Rotationsbereich der Maschine von zwei oder mehr
Lagern gehalten ist, sind Pfade, die sich von Positionen nahe des
Lagers zu der Vorrichtung, die in der Lage ist, zwischen den Pfaden
umzuschalten, erstrecken, für jedes der Lager unabhängig
voneinander. Die Pfade der Vorrichtung, die in der Lage ist, zwischen
den Pfaden zu den Sensoren umzuschalten, bilden einen gemeinsamen
Pfad, ein Sensor ist an dem Ende des Pfades montiert und wenn die
Pfade umgeschaltet werden, kann die Mehrzahl der Lager von einem
Sensor diagnostiziert werden. Mit dieser Konfiguration kann die
Anzahl der Sensoren reduziert werden, und auch die Aufbauten der Maschine
und der Vorrichtung können vereinfacht werden. Die Pfade,
die sich von Positionen nahe der Lager zu der Vorrichtung, die in
der Lage ist, zwischen den Pfaden umzuschalten, erstrecken, sind
für jedes der Lager unabhängig voneinander, aber
Pfade von der Vorrichtung, die in der Lage ist, zwischen den Pfaden
umzuschalten, zu den Sensoren sind eine Kombination aus Pfaden,
die unterschiedliche Längen aufweisen. Mit dieser Konfiguration
können verschiedene Frequenzen unter Benutzung eines Sensors
diagnostiziert werden.
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In
jedem der Lagerzustandsdiagnosegeräte ist es bevorzugt,
dass wenigstens ein Bereich des Erfassungsgeräuschausbreitungspfades
von einem Rohr gebildet wird und das Rohr einen mehrschichtigen
Aufbau hat, der wenigstens eine aus einer Vibrationisolationsmaterialschicht
und einer Hitzeisolationsschicht beinhaltet.
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Es
ist möglich, auf einfache Weise einen Pfad zu bilden, der
nicht leicht andere Einflüsse als ein Geräusch,
das vom Lager erzeugt wurde, erhält. Wenn ein Pfad aus
drei Schichten, der eine Hitzeisolationsschicht, ein Vibrationsisolationsmaterial
und ein Stahlmaterial aufweist, als das zylindrische Rohr benutzt
wird, ist es möglich Einflüsse wie zum Beispiel
einen Temperaturanstieg, der durch Hitze, die in jedem Teil der
Maschine erzeugt wird, bewirkt wird, Vibrationen und Geräusche,
die von anderen als dem zu diagnostizierenden Lager erzeugt werden,
Tem peraturvariationen um die Maschine herum und Geräusche,
die um die Maschine herum erzeugt werden, zu reduzieren. Sowohl
Bohrlöcher, die in dem zylindrischen Rohr, einem Gehäuse
oder einem Raum, der ein peripherer Teil des Lagers ist, gebildet sind,
als auch außerhalb der Maschine nahe dem Lager liegende,
werden kombiniert, und es ist möglich einen optimalen Pfad
in Übereinstimmung mit Aufbauten der Maschine und der Vorrichtung
zu bilden.
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Des
weiteren ist es in jedem der Lagerzustandsdiagnosegerate bevorzugt,
dass das Gerät außerdem einen Temperatursensor
beinhaltet, der eine Temperatur in dem Erfassungsgeräuschausbreitungspfad
erfasst.
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Es
ist möglich einen Wert eines Geräusches, das von
dem Lager übertragen wird, in Übereinstimmung
mit Temperaturvariationen in jedem Pfad zu kalibrieren. Wenn zum
Beispiel ein Sensor, der in der Lage ist, eine Temperatur zu erfassen,
in einem Rohr, dass einen Pfad bildet, montiert wird, und eine Temperatur
erfasst wird, und wenn eine Variation im Wert durch den Einfluss
der Schallgeschwindigkeit, die durch die Temperatur verändert
wird, berücksichtigt wird, ist es möglich zuverlässig
zu diagnostizieren.
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In
jedem der Lagerzustandsdiagnosegeräte ist es bevorzugt,
dass das Gerät außerdem eine Signalerzeugungseinheit,
die ein Geräusch mit einer spezifischen Frequenz als ein
Referenzsignal des Geräuschsensors erzeugt, und eine Verbreitungseinheit,
die ein von der Signalerzeugungseinheit erzeugtes Geräusch
zu dem Lager verbreitet, umfasst.
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In
dem Fall wird ein Referenzsignal in den Pfad geschickt und ein Signal
des Sensors wird erfasst, es wird mit einem Messsignal verglichen,
wenn das Lager, der Sensor und der Pfad normal sind, und es ist
möglich eine Abnormalität des Lagers, Probleme
des Sensors und ein Zusetzen des Pfades zu diagnostizieren. Zum
Beispiel wird, bevor eine Messung durchgeführt wird, ein
Referenzsignal erfasst, dieser Wert und ein Wert, wenn das Lager
rotiert, werden miteinander verglichen, und Abnormalitäten des
Lagers werden aus dem Unterschied erfasst. Alternativ wird in dem
Zustand, in dem ein Pfad, zu dem ein Referenzsignal übertragen
wird, und ein Pfad, zu dem ein Geräusch des Lagers übertragen
wird, in Verbindung miteinander gebracht werden, ein Referenzsignal
erzeugt und ein Signal, das von dem Sensor erfasst wird, und ein
Signal zu der Zeit eines Normalzustands werden miteinander verglichen,
Abnormalitäten des Pfades oder des Sensors werden erfasst
und es ist möglich, einen Zustand eines Lagers zuverlässig
zu diagnostizieren.
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Des
weiteren ist es bevorzugt, dass die Verbreitungseinheit einen Signalgeräuschausbreitungspfad
beinhaltet, Schmieröl dem Lager von einem des Erfassungsgeräuschausbreitungspfades
und dem Signalgeräuschausbreitungspfad zugeführt
wird, und Schmieröl, das dem Lager zugeführt wird,
von dem anderen des Erfassungsgeräuschausbreitungspfads und
des Signalgeräuschausbreitungspfades abgegeben wird.
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Der
Erfassungsgeräuschausbreitungspfad, der Signalgeräuschausbreitungspfad
und der Pfad, durch den Schmieröl dem Lager zugeführt
wird, werden gemeinsam genutzt. Mit dieser Konfiguration kann der
Pfad vereinfacht werden. Wenn ein Zuführverfahren für
Schmieröl zu einem Lager in ein Öl-/Luftschmierverfahren
gebracht wird, werden ein Pfad, durch den Öl/Luft zugeführt
wird und ein Pfad, durch den ein Geräusch übertragen
wird, gemeinsam genutzt. Mit dieser Konfiguration kann der Gerät
vereinfacht werden gegenüber einem Fall, in dem Pfade durch
die ein Geräusch eines Lagers und eines Referenzsignals übertragen
werden, unabhängig vorgesehen sind.
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In
jedem der Lagerzustandsdiagnosegeräte ist es bevorzugt,
dass das Gerät des weiteren einen Temperatursensor beinhaltet,
der einen Temperatur in dem Signalgeräuschausbreitungspfad
erfasst.
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Ähnlich
dem Lagerzustandsdiagnosegerät, das einen Temperatursensor
aufweist, welcher eine Temperatur des Erfassungsgeräuschausbreitungspfades
erfasst, ist es möglich, Temperaturvariationen in dem Pfad
hinzunehmen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines Zustandsdiagnosegerätes
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht eines Lagers, das durch
das Zustandsdiagnosegerät diagnostiziert wird;
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3A bis 3C sind
Graphen und Tabelle, die ein Verhältnis zwischen einer
Länge eines Pfades des Zustandsdiagnosegerätes,
dem Durchmesser davon und dem Material davon zeigen;
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4 ist
ein Flussdiagramm, dass einen Verfahrensablauf in dem Zustandsdiagnosegerät, der
in 1 gezeigt ist, darstellt;
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5 ist
eine Schnittansicht eines Rohres mit einem dreilagigen Aufbau, das
den Pfad bildet;
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6 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines Zustandsdiagnosegerätes
gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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7 ist
eine Schnittansicht eines Zustandsdiagnosegerätes gemäß einer
dritten Ausfüh rungsform, die entlang einer Längsrichtung
davon aufgenommen ist und einen peripheren Gerät zeigt;
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8 ist
ein Flussdiagramm, dass einen Verfahrensablauf in dem Zustandsdiagnosegerät
gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
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9 ist
eine Tabelle, die Erfassungsergebnisse und geschätzte Abnormalitäten
der dritten Ausführungsform zeigt; und
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10A und 10B sind
vergrößerte Ansichten eines Lagers einer vierten
Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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In
der folgenden Beschreibung sind bezogen auf die Begriffe „links"
und „rechts" die linke Seite in 1 links
und die rechte Seite in 1 rechts. Die linke Seite ist
eine Vorderseite und die rechte Seite ist eine Rückseite.
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Erste Ausführungsform
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Unter
Bezug auf 1 besitzt eine Hauptantriebswellenvorrichtung
eine horizontale hohlwellenförmige Hauptantriebswelle 11,
eine horizontale zylinderförmige Büchse 12,
welche die Hauptantriebswelle 11 umgibt, ein erstes Lager 21 und
ein zweites Lager 22, die eine linke Seite der Hauptantriebswelle 11 mit
einem Abstand in ihrer axialen Richtung zueinander tragen, ein drittes
Lager 23, das eine rechte Seite der Hauptantriebswelle 11 hält,
ein linkes Gehäuse 24, das an einer Innenfläche
der Büchse 12 befestigt ist und das erste Lager 21 und
das zweite Lager 22 umgibt, und ein rechtes Gehäuse 25,
das an der Innenseite der Büchse 12 befestigt
ist und das dritte Lager 23 umgibt.
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Eine
Außenfläche der Hauptantriebswelle 11 ist
mit einem Bereich mit einem großen Durchmesser 31,
einem Bereich mit einem mittleren Durchmesser 32 und einem
Bereich mit einem kleinen Durchmesser 33 von links nach
rechts mit Stufen versehen. Diese Durchmesserbereiche sind fortlaufend
zueinander gebildet.
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Ein
Stator 35 eines Motors 34 ist an einer Innenfläche
der Büchse 12 zwischen dem zweiten Lager 22 und
dem dritten Lager 23 befestigt. Ein Rotor 36 des
Motors 34 ist an einer Außenfläche der
Hauptantriebswelle 11 in Übereinstimmung mit dem
Stator 35 befestigt.
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Ein
linker ringförmiger nach innen vorspringender Bereich 37 ist
an einem rechten Ende einer Innenfläche des linken Gehäuses 24 vorgesehen. Ein
rechter ringförmiger nach innen vorspringender Bereich 38 ist
an einem linken Ende einer Innenfläche des rechten Gehäuses 25 vorgesehen.
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2 zeigt
einen oberen Bereich des ersten Lagers 21 im Detail. Das
erste Lager 21 beinhaltet einen Außenring 41,
der an einer Innenfläche des linken Gehäuses 24 befestigt
ist, ein Innenring 42, der an einer Außenfläche
der Hauptantriebswelle 11 befestigt ist, eine Mehrzahl
Wälzelemente 43, die zwischen dem Außenring 41 und
dem Innenring 42 eingefügt sind, und einen Halter 44,
der zusammen mit den Wälzelementen 43 rotiert,
wobei die Innenfläche des Außenrings 41 als
eine Führungsoberfläche benutzt wird, welche die
Wälzelemente 43 in konstanten Intervallen zueinander
hält.
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Unter
erneutem Bezug auf 1 ist ein Außenringdistanzstück 45,
das an einer Innenfläche des linken Gehäuses 24 befestigt
ist, zwischen dem ersten Lager 21 und dem Außenring 41 des
zweiten Lagers 22 eingefügt. Ein Innenringdistanzstück 46, das
an der Außenfläche der Hauptantriebswelle 11 befestigt
ist, ist zwischen den Innenringen 42 der beiden Lager 21 und 22 eingefügt.
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Eine
linke Öffnung der Büchse 12 ist mit einer
linken Anpresskappe 51 versehen. Die Außenringe 41 des
ersten Lagers 21 und des zweiten Lagers 22 sind
gegen den linken ringförmigen nach innen vorspringenden
Bereich 37 zusammen mit dem Außenringdistanzstück 45 durch
die linke Anpresskappe 51 gedrückt. Eine linke
Anpressmutter 52 ist schraubbar an einer rechten Seite
des zweiten Lagers 22 befestigt. Die Innenringe 42 des
ersten Lagers 21 und des zweiten Lagers 22 werden
durch die linke Anpressmutter 52 gegen Stufen des Bereichs mit
einem großen Durchmesser 31 und dem Bereich mit
einem mittleren Durchmesser 32 zusammen mit dem Innenringdistanzstück 46 gedrückt.
Eine rechte Öffnung der Büchse 12 ist
mit einer rechten Anpressmutter 53 ausgeführt.
Der Außenring 41 des dritten Lagers 23 wird
von der rechten Anpresskappe 53 gegen den rechten ringförmigen
nach innen vorspringenden Bereich 38 gepresst. Eine rechte
Anpressmutter 54 ist schraubbar an einer rechten Seite
des dritten Lagers 23 eingepasst. Der Innenring 42 des dritten
Lagers 23 wird von der rechten Anpressmutter 54 gegen
eine Stufe zwischen dem Bereich mittleren Durchmessers 32 und
dem Bereich kleinen Durchmessers 33 gepresst.
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Unter
erneuter Betrachtung der 2 ist in einem Bereich direkt
auf der linken Seite des ersten Lagers 21 ein erstes äußeres
Durchgangsloch 61 in der Büchse 12 gebildet,
ein erstes mittleres Durchgangsloch 62 ist in dem linken
Gehäuse 24 gebildet, und ein erstes inneres Durchgangsloch 63 ist
in der linken Anpresskappe 51 gebildet, so dass diese Löcher 61 bis 63 kontinuierlich
gerade in inneren und äußeren Richtungen gebildet
sind. Ein Ende eines ersten Rohrs 64 ist mit einer äußeren
Endöffnung des ersten äußeren Durchgangslochs 61 verbunden.
Unter Bezug auf 1 ist ein Ende eines zweiten
Rohrs 65 mit einer äußeren Öffnung
eines Durchgangslochs (dieser Bereich ist nicht im Detail beschrieben), das
in einem Bereich vorgesehen ist, der direkt auf der rechten Seite
des zweiten Lagers 22 liegt, verbunden. Ein Ende eines
dritten Rohrs 66 ist mit einem dritten Durchgangsloch,
das gerade in einem rechten Seitenbereich des dritten Lagers 23 gebildet ist,
verbunden. Das erste äußere Durchgangsloch 61,
das erste mittlere Durchgangsloch 62, das erste innere
Durchgangsloch 63 und das erste Rohr 64 bilden
eine Reihe eines ersten Erfassungsgeräuschausbreitungspfades 71.
Das zweite Durchgangsloch und das zweite Rohr 65 bilden
eines Reihe eines zweiten Erfassungsgeräuschausbreitungspfades 72.
Das dritte Rohr 66 bildet eine Reihe eines dritten Erfassungsgeräuschsausbreitungspfades 73.
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Die
anderen Enden des ersten Rohrs 64, des zweiten Rohrs 65 und
des dritten Rohrs 66 sind in einem Sammelrohr 74 gesammelt
und damit verbunden. Das Sammelrohr 74 beinhaltet einen
Geräuschsensor 75. Der Geräuschsensor 75 ist
ein Ultraschallsensor, dessen erfassbare Frequenz nahe einer spezifischen
Frequenz von 20 kHz oder höher ist.
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Das
erste Rohr 74 beinhaltet ein erstes Ventil 76 für
den Öffnen/Sperren-Betrieb, das zweite Rohr 65 beinhaltet
ein zweites Ventil 77 für den Öffnen/Sperren-Betrieb
und das dritte Rohr 66 beinhaltet ein drittes Ventil 78 für
den Öffnen/Sperren-Betrieb.
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Das
erste bis dritte Ventil 76, 77, 78 für
den Öffnen/Sperren-Betrieb wird von einer Antriebsvorrichtung 81 angetrieben.
Die rechte Anpresskappe 53 beinhaltet einen Geschwindigkeitssensor 82 für die
Erfassung einer Drehgeschwindigkeit der Hauptantriebswelle 11.
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Informationen,
die von dem Geräuschsensor 75 erfasst werden,
werden von einer Signalverstärkungsvorrichtung 83 verstärkt,
die Informationen werden von einer Filtervorrichtung 84 gefiltert
und in einer Informationssammelvorrichtung 85 gespeichert.
Gleichzeitig werden Informationen der Antriebsvorrichtung 81 und
des Geschwindigkeitssensors 82 von der Informationssammelvorrichtung 85 aufgezeichnet,
und Zustände der Lager 21 bis 23 werden
von einem Zustandsdiagnosegerät 86 unter Benutzung
dieser Informationsstücke diagnostiziert.
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Unter
Bezug auf die 3A, 3B und 3C wird ein Pfad beschrieben, der angepasst
ist, so dass ein Geräusch von ungefähr der spezifischen
Frequenz erfasst werden kann. Ein Graf, der in 3A gezeigt ist,
zeigt ein Beispiel, dass eine Beziehung zwischen einem Außendurchmesser
und einem Innendurchmesser eines zylindrischen Rohres, einer Länge
des Rohres und einer Intensität eines Geräuschs,
wenn ein Geräusch von einer spezifischen Frequenz in das zylindrische
Rohr übertragen wird, erkennen lässt. Eine laterale
Achse zeigt eine Rohrlänge, und eine vertikale Achse zeigt
eine Geräuschintensität. Bei den Daten, die in
den Graphen gedruckt sind, werden ein Fall, der zwei Arten Rohrlängen
A und B (A < B) beinhaltet,
ein Fall, in dem es zwei Materialarten des Rohrs gibt, d. h. Nylonmaterial
und Stahlmaterial, und ein Fall, in dem zwei Arten eines Außendurchmessers
und eines Innendurchmessers des Rohres gibt, d. h. ϕ8 × ϕ6
und ϕ10 × ϕ8 miteinander verglichen. Ein
Graph, der in 3B gezeigt ist, zeigt
ein Beispiel, dass eine Beziehung zwischen der Rohrlänge, einem
Biegeverfahren für das Rohr und der Geräuschintensität,
wenn ein Geräusch in einem bestimmten Frequenzbereich in
das zylindrische Rohr übertragen wird, anzeigt. Die laterale
Achse zeigt die Rohrlänge und die vertikale Achse zeigt
die Geräuschintensität. Bei den Daten, die in
den Graphen gezeichnet sind, werden ein Fall, der zwei Arten Rohrlängen
A und B (A < B)
beinhaltet, ein Fall, in dem es eine Materialart des Rohres gibt,
d. h. Kupfermaterial, und ein Fall, in dem es eine Art eines Außendurchmessers
und eines Innendurchmessers des Rohres gibt, d. h. ϕ6 × ϕ4,5
miteinander verglichen. Bei dem Biegeverfahren des Rohres werden
ein Rohr, das nicht gebogen ist, ein Rohr, das in eine R-Form gebogen
ist, und ein Rohr, das in einem rechten Winkel gebogen ist, miteinander
verglichen. 3C ist eine Tabelle, in
der die Intensität eines Geräuschs unter verschiedenen
Bedingungen, die in den Graphen, die in den 3A und 3B gezeigt sind, angegeben ist. Das bedeutet,
dass es Tendenzen gibt, dass wenn die Rohrlänge kürzer
ist, die Geräuschin tensität größer
wird, dass Stahlmaterial, das eine höhere Steifigkeit als
das Nylonmaterial aufweist, eine größere Geräuschintensität
aufweist, dass wenn der Innendurchmesser des Rohres größer
ist die Geräuschintensität größer
wird; dass wenn das Rohr weniger gebogen ist die Geräuschintensität
größer wird; und dass wenn das Rohr gebogen ist
die Geräuschintensität größer
wird, wenn das Rohr in einem Bogen gebogen ist, verglichen mit einem
Fall, in dem das Rohr im rechten Winkel gebogen ist. Deshalb sind
in dieser Ausführungsform drei Lager mit unterschiedlichen Pfaden
gebildet. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist es
notwendig, dass Längen und Innendurchmesser der Rohre,
die Durchmesser der Löcher, die Anzahl der gebogenen Bereiche,
die Biegeverfahren, und ähnliches so nahe wie möglich
sind. Besondere Beachtung muss auf die Längen gelegt werden,
weil die Säulen in dem Pfad abhängig von der Frequenz,
die erfasst werden soll, in Resonanz kommen können. Der
Sensor, der in der Ausführungsform gezeigt ist, ist der
Geräuschsensor 75, dessen erfassbare Frequenz
nahe einer spezifischen Frequenz, von 20 kHz oder höher
ist. Dementsprechend kann ein Signal, das von dem Lager übertragen
wird, durch das Setzen der Pfadlänge auf die Länge
der Säule, die mit dieser Frequenz in Resonanz kommt, verstärkt
werden.
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Als
nächstes wird eine Zustandsdiagnose gemäß der
ersten Ausführungsform zusätzlich zu den 1 und 2 unter
Bezug auf ein Flussdiagramm, das in 4 gezeigt
ist, beschrieben.
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Während
sich die Hauptantriebswelle dreht werden zuerst in Schritt S1, die
Betriebsventile 76 bis 78 der Lager 21 bis 23,
die gemessen werden sollen, geöffnet. 1 zeigt
einen Zustand, in dem das Betriebsventil 76 des ersten
Lagers 21 geöffnet ist, und die Betriebsventile 77 und 78 des
zweiten und dritten Lagers 22 und 23 geschlossen
sind. Ein Geräusch, das von dem ersten Lager 21 erzeugt
wird, wird über den ersten Pfad 71 zu dem Geräuschsensor 75 übertragen.
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In
Schritt S2 wir die Erfassung von Daten gestartet, ein Signal, das
von dem Geräuschsensor 75 erfasst wird, wird von
der Signalverstärkungsvorrichtung 83 verstärkt,
und das Verfahren geht weiter zu Schritt S3.
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In
Schritt S3 wird das Signal des Geräuschsensors 75,
das von der Signalverstärkungsvorrichtung 83 verstärkt
wurde, gefiltert. In dieser Ausführungsform ist die Frequenz
des Geräuschsensors 75 in der Nähe einer
spezifischen Frequenz von 20 kHz oder höher. Deshalb wird
eine Bandpassfilterung nahe dieser Frequenz durchgeführt,
und das Verfahren geht weiter zu Schritt S4.
-
In
Schritt S4 wird ein Signal des Geräuschsensors 75 von
der Informationssammelvorrichtung 85 in einem Abtastzyklus
und einer Erfassungszeit, die durch die Frequenz vorgegeben ist,
gesammelt. Zur selben Zeit werden auch Informationen der Betriebsventile 76 bis 78 und
Informa tionen des Geschwindigkeitssensors 82 gesammelt,
und das Verfahren schreitet fort zu Schritt S5.
-
In
Schritt S5 wird ein Zustand des Lagers basierend auf den gesammelten
Signalen und Informationen erfasst. Zuerst wird ein quadratischer
Mittelwert der gesammelten Signale des Geräuschsensors 75 berechnet
und dies wird mit einem Grenzwert des quadratischen Mittelwerts
zu einer normalen Zeit, der zuvor für jede Rotationsgeschwindigkeit
aufgenommen wurde, verglichen. Als ein Ergebnis des Vergleichs wird,
wenn das gesammelte Signal größer als der Grenzwert
ist, festgestellt, dass der Zustand abnormal ist. Um das Phänomen
der Abnormalität im Detail zu bestimmen, wird eine FFT-Verarbeitung durchgeführt,
dieser Wert wird mit einer vorgegebenen Drehfrequenzkomponente,
einer Wälzelementdurchgangskomponente, einer Außenringdefektkomponente,
einer Innenringdefektkomponente, einer Wälzelementdefektkomponente,
einer Halterdefektkomponente, einer Schmierdefektkomponente auf
einer Wälzoberfläche, einer Schmierdefektkomponente
des Halters und ähnlichem verglichen, und das Verfahren
schreitet weiter zu Schritt S6. Wenn kein abnormales Signal erzeugt
wird kehrt das Verfahren wieder zu Schritt S1 zurück, das
Betriebsventil 76 des gemessenen ersten Lagers wird. geschlossen, das
Betriebsventil 77 oder 78 des zweiten Lagers 22 oder
des dritten Lagers 23, das danach gemessen wird, wird geöffnet
und das Verfahren geht weiter zu Schritt S2.
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In
Schritt S6 wird, wenn festgestellt wurde, dass eine Abnormalität
erzeugt wurde, die Abnormalität, die in. den Lagern 21 bis 23 erzeugt
wurde, von dem Zustandsdiagnosegerät 86 angezeigt,
ein Alarmsignal wird erzeugt und die Drehung der Hauptantriebswelle 11 wird
gestoppt. Der Betrieb in dem Flussdiagramm in 4 kann
die Zustandsdiagnose immer während der Drehung der Hauptantriebswelle 11 durchführen,
oder die Zustandsdiagnose kann zu jeder speziellen Abtastzeit durchgeführt
werden.
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In
der ersten Ausführungsform ist der Sensor, der in der Lage
ist ein Geräusch zu erfassen, der Ultraschallsensor, dessen
erfassbare Frequenz nahe einer spezifischen Frequenz von 20 KHz
oder höher ist, aber auch ein Mikrofon, dessen erfassbare
Frequenz in einem weiten Bereich von wenigen Hz bis wenigen 10 Hz
liegt, kann benutzt werden. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich,
auf Resonanzen zu achten, die durch die Länge der Säule
in dem Pfad erzeugt werden. Wenn ein Mikrofon, wie in dieser Ausführungsform,
in einem Pfad angebracht ist, dessen beide Enden geöffnet
sind, wird eine Resonanz bei einer spezifischen Frequenz abhängig
von der Länge der Säule des Pfades erzeugt. Wenn
zum Beispiel die Länge der Säule 200 mm und die
Temperatur 25°C ist, ist es notwendig die Länge
des Pfades zu verändern, wenn eine Frequenz, die erfasst
werden soll, nahe einer Frequenz liegt, bei der eine Resonanz erzeugt
wird, da Resonanz bei dem "2n-1"-fachen (n = 1, 2, ...) von ungefähr
433 Hz erzeugt wird. Auf der anderen Seite ist es auch möglich,
die Länge des Pfades anzupassen um zu verstärken,
so dass eine Frequenz, die erfasst werden soll, nahe der Frequenz
liegt, bei der Resonanz erzeugt wird. Des weiteren kann der Pfad
zu einem anderen Pfad, der eine andere Länge aufweist,
gewechselt werden, so dass ein weiterer Frequenzbereich erfasst
werden kann (nicht gezeigt). Es ist auch möglich die Positionen des
Mikrofons manuell oder automatisch in der Längsrichtung
des Pfades zu bewegen, so dass ein weiterer Frequenzbereich erfasst
werden kann (nicht gezeigt).
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In
der ersten Ausführungsform werden die Betriebsventile 76 bis 78 der
entsprechenden Lager unabhängig geöffnet und ein
Geräusch, das von dem Lager erzeugt wird, wird zu dem Geräuschsensor 75 übertragen.
Wenn jedoch drei oder zwei der Betriebsventile 76 bis 78 geöffnet
sind und dann diagnostiziert wird, und eine Abnormalität
erzeugt ist, können die Betriebsventile 76 bis 78 der
entsprechenden Lager unabhängig geöffnet werden,
und das Geräusch kann diagnostiziert werden. Mit dieser
Konfiguration ist es möglich, die Hauptantriebswelle zu
betreiben, während ständig der Zustand aller Lager 5 diagnostiziert
wird und der Algorhytmus für den Betrieb kann vereinfacht
werden.
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Die
Pfade 71 bis 73, die in den 1 und 2 gezeigt
sind, beinhalten eine Serie von Durchgangslöchern und Rohren.
Wie in 5 gezeigt ist, ist es bevorzugt, dass das erste
Rohr 64, das die Rohre bildet, drei Schichten aufweist,
d. h. eine Stahlmaterialschicht 91, eine Vibrationsisolationsmaterialschicht 92 und
eine Wär meisolationsschicht 93. Mit dieser Konfiguration
ist es möglich, den Einfluss der Temperatur der Maschine,
von Vibrationen und Geräuschen, die von anderen als den
Lagern erzeugt werden, und der Temperatur und Geräusche
um die Maschine herum auszuschließen.
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Zweite Ausführungsform
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In
einer zweiten Ausführungsform, die in 6 gezeigt
ist, sind die ersten bis dritten Erfassungsgeräuschausbreitungspfade 71 bis 73,
die in der ersten Ausführungsform gesammelt sind, wieder in
drei Pfade verzweigt, und ein Sensor ist in jedem der verzweigten
Pfade vorgesehen. In 6 sind die selben Referenznummern
für Komponenten, die mit solchen in der ersten Ausführungsform
korrespondieren, angegeben, und die Beschreibung davon wird hier
nicht gegeben.
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Vierte
bis sechste Rohre 101 bis 103 sind mit dem Sammelrohr 74 verbunden.
Die Rohre 101 bis 103 beinhalten vierte bis sechste
Geräuschsensoren 111 bis 113 und entsprechende
vierte bis sechste Öffnen/Sperren-Betriebsventile 121 bis 123.
Signale von den Geräuschsensoren 111 bis 113 werden
von der Signalverstärkungsvorrichtung 83 von jedem Sensor
verstärkt.
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Erfassbare
Frequenzen der Geräuschsensoren 111 bis 113 können
die gleichen oder verschieden voneinander sein. Ein Mikrofon, dessen
erfassbare Frequenz in einem breiten Bereich von einigen wenigen
Hz bis wenigen 10 Hz liegt, kann benutzt werden. In dem Fall können
Geräusche von dem Lager unabhängig diagnostiziert
werden, oder zur gleichen Zeit weitgehend und mit einer exzellenten
Empfindlichkeit, und es ist möglich eine Drehfrequenzkomponente,
eine Wälzelementpassagenkomponente, eine Außenringdefektkomponente,
eine Innenringdefektkomponente, eine Wälzelementdefektkomponente
und eine Halterdefektkomponente unter Benutzung des Mikrofons zu
diagnostizieren, sowie einen Schmierdefekt durch den Geräuschsensor
zu diagnostizieren.
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In
der zweiten Ausführungsform ist es auch erforderlich, auf
die Resonanz zu achten, die durch die Länge der Säule
in dem Pfad erzeugt wird. Wenn Geräuschsensoren, die unterschiedliche
erfassbare Frequenzbereiche aufweisen, kombiniert werden, ist es
erforderlich die Länge des Pfades auf für die
Sensoren geeignete Weise anzupassen, während die Verstärkung
von Signalen durch Resonanz berücksichtigt wird. In der
Ausführungsform können eine Mehrzahl Sensoren,
welche die selben erfassbaren Frequenzen aufweisen, kombiniert werden
und ein weiterer Frequenzbereich kann erfasst werden, indem die
Längen der Pfade auf unterschiedliche Werte eingestellt
werden. Es ist auch möglich die Position des Sensors in
der Längsrichtung des Pfades manuell oder automatisch zu
bewegen, so dass ein breiter Frequenzbereich erfasst werden kann
(nicht gezeigt).
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Wie
in dem Aufbau, der in 5 gezeigt ist, kann das Rohr,
das den Pfad, der in 6 gezeigt ist, bildet, drei
Schichten aufweisen, um den Einfluss der Temperatur der Maschine,
von Vibrationen und Geräuschen, die von anderen als den
Lagern erzeugt werden, und der Temperatur und Geräusche
um die Maschine herum auszuschließen.
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Dritte Ausführungsform
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Eine
dritte Ausführungsform wird unten unter Bezug auf 7 beschrieben.
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In
der dritten Ausführungsform wird ein Referenzsignal mit
einer spezifischen Frequenz zu den Lagern 21 bis 23,
die in der ersten Ausführungsform gezeigt sind, übertragen.
Wie in der zweiten Ausführungsform sind in der dritten
Ausführungsform in 7 die selben
Referenznummern für Komponenten, die mit solchen in der
ersten Ausführungsform korrespondieren, angegeben, und
die Beschreibung davon wird hier nicht gegeben.
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Ein
verzweigtes Rohr 131 ist parallel zu dem Sammelrohr 74 angeordnet.
Das verzweigte Rohr 131 beinhaltet eine Referenzsignalerzeugungsvorrichtung 132.
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Die
Referenzsignalerzeugungsvorrichtung 132 wird von einer
Referenzsignalsteuervorrichtung 133 betrieben. Das Referenzsignal
ist durch die Spezifikation des Geräuschsensors 75 bestimmt.
In dem Fall eines Geräuschsensors, dessen erfassbare Frequenz
zum Beispiel nahe einer spezifischen Frequenz von 20 kHz oder höher
ist, wird eine Vorrichtung verwendet, die ein Referenzsignal dieser
Frequenz erzeugt. Wenn ein Mikrofon, dessen erfassbare Frequenz
in einem breiten Bereich von wenigen Hz bis wenigen 10 Hz liegt,
benutzt wird, wird eine Vorrichtung, die ein Signal mit einer spezifischen
Frequenz in einem Bereich von wenigen Hz bis einigen wenigen 10
Hz erzeugt, verwendet. Da der Geräuschsensor 75 in
diese Ausführungsform verwendet ist, wird eine Vorrichtung,
die ein Referenzsignal mit einer spezifischen Frequenz erzeugt,
die von dem Geräuschsensor 75 erfasst werden kann,
verwendet.
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Ein
Ende eines siebten Rohres 141 und eines achten Rohrs 142 ist
mit dem verzweigten Rohr 131 verbunden. Das siebte Rohr 141 beinhaltet
ein siebtes Öffnen/Sperren-Betriebsventil 151 und
das achte Rohr 142 beinhaltet ein achtes Öffnen/Sperren-Betriebsventil 152.
Obwohl es nicht im Detail beschrieben ist, ist das andere Ende des
siebten Rohres 141 auf der Seite des ersten und des zweiten
Lagers 21 und 22 durch die Durchgangslöcher
in Übereinstimmung mit den Durchgangslöchern,
welche die ersten bis dritten Erfassungsgeräuschausbreitungspfade 71 bis 73 bilden,
geöffnet. Jedoch sind die Durchgangslöcher in
zwei verzweigt, von denen eines zu der rechten Seite des ersten
Lagers 21 geöffnet ist und das andere zu der linken
Seite geöffnet ist. Auf die selbe Weise ist das andere
Ende des achten Rohrs 142 auf der linken Seite des dritten
Lagers 23 durch die Durchgangslöcher geöffnet.
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Das
siebte Rohr 141 und eines der verzweigten Durchgangslöcher
bilden einen ersten Signalgeräuschausbreitungspfad 161.
Das siebte Rohr 141 und das andere verzweigte Durchgangsloch
bilden einen zweiten Signalgeräuschausbreitungspfad 162. Das
achte Rohr 142 und das verzweigte Durchgangsloch bilden
einen dritten Signalgeräuschausbreitungspfad 163.
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In
der dritten Ausführungsform ist es wie in der ersten Ausführungsform
notwendig, dass Längen der Pfade, Innendurchmesser der
Rohre, Durchmesser der Rohre, die Anzahl der gebogenen Bereiche und
die Biegeverfahren und ähnliches so nah wie möglich
sind, um ein stabiles Referenzsignal zu den Lagern 21 bis 23 zu übertragen.
Besondere Aufmerksamkeit muss wie in der ersten Ausführungsform
auf die Längen gelegt werden, weil die Säule in
dem Pfad abhängig von der Frequenz des Referenzsignals, das
zu den Lagern 21 bis 23 übertragen wird,
in Resonanz tritt. Der Sensor, der in der Ausführungsform gezeigt
ist, ist der Geräuschsensor 75. Daher kann das
Referenzsignal, das zu den Lagern 21 bis 23 übertragen
wird, durch das Einstellen der Länge des Pfades auf die
Länge der Säule, die bei der Frequenz in Resonanz
tritt, verstärkt werden.
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Als
nächstes wird eine Lagerdiagnosefunktion in der dritten
Ausführungsform unter Bezug auf die 7 bis 9 beschrieben.
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Zuerst
werden in Schritt S11 die Betriebsventile 151 und 152 geöffnet,
um eine Referenzsignal zu den Lagern 21 bis 23 zu übertragen,
und das Verfahren geht weiter zu Schritt S12. In 7 ist
das Betriebsventil 151, welches ein Referenzsignal zu dem ersten
und dem zweiten Lager 21 und 22 überträgt, geöffnet.
Das Betriebsventil 152 des dritten Lagers 23 ist
geschlossen.
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In
Schritt S2 wird, wenn die Betriebsventile 76 bis 78 der
Lager 21 bis 23, die diagnostiziert werden sollen,
geöffnet sind, ein Referenzsignal über einen Freiraum
zwischen dem Außenring 41 und dem Innenring 42 der
Lager 21 bis 23 durch die Erfassungsgeräuschübertragungspfade 71 bis 73 zu
dem Geräuschsensor 75 übertragen. In 7 sind
die Betriebsventile 76 und 77 der ersten und zweiten
Erfassungsgeräuschausbreitungspfade 71 und 72 des ersten
und zweiten Lagers 21 und 22 geöffnet
und das Betriebsventil 78 des dritten Lagers 23 ist
geschlossen. Das bedeutet, dass in diesem Zustand der erste und
zweite Erfassungsgeräuschausbreitungspfad 71 und 72 des
ersten und zweiten Lagers 21 und 22 oder der Geräuschsensor 75 diagnostiziert werden
können.
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In
Schritt S13 erzeugt die Referenzsignalerzeugungsvorrichtung 132 ein
Referenzsignal, das Referenzsignal wird von dem ersten und zweiten
Signalgeräuschausbreitungspfad 161 und 162 und über
einen Freiraum zwischen dem Außenring 41 und dem
Innenring 42 des ersten und zweiten Lagers 21 und 22 durch
den ersten und zweiten Erfassungsge räuschausbreitungspfad 71 und 72 an
den Geräuschsensor 75 übertragen, und
das Verfahren geht weiter zu Schritt S4. Da in der dritten Ausführungsform
der Geräuschsensor 75, dessen erfassbare Frequenzen
nahe der spezifischen Frequenz von 20 kHz oder höher ist,
benutzt wird, hat das Referenzsignal diese Frequenz.
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In
Schritt S14 wird die Erfassung von Daten gestartet, ein Signal,
das von dem Geräuschsensor 75 erfasst wird, wird
von der Signalverstärkungsvorrichtung 83 verstärkt,
und das Verfahren geht weiter zu Schritt S15.
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In
Schritt S15 wird das verstärkte Signal des Geräuschsensors 75 gefiltert.
Da in der dritten Ausführungsform der Geräuschsensor 75,
dessen erfassbare Frequenz nahe der spezifischen Frequenz von 20
kHz oder höher ist, verwendet wird, wird ein Bandpassfilterverfahren
bei dieser Frequenz durchgeführt, und das Verfahren geht
weiter zu Schritt S16.
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In
Schritt S16 wird ein Signal des Geräuschsensors 75 von
der Informationssammelvorrichtung 85 in einem Abtastzyklus
und zu einer Erfassungszeit, die durch die erfassbare Frequenz bestimmt sind,
gesammelt. Zur gleichen Zeit werden auch Informationen der Betriebsventile 76 bis 78 gesammelt, und
das Verfahren geht weiter zu Schritt S17.
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In
Schritt S17 wird ein quadratischer Mittelwert des gesammelten Signals
mit einem Referenzsignal, das vorab zu der Zeit eines normalen Zustands
gemessen wurde, verglichen, es wird abhängig davon, ob
der quadratische Mittelwert in einem festgesetzten Bereich liegt
oder ob der quadratische Mittelwert übermäßig
hoch oder übermäßig niedrig ist, bestimmt,
ob die Zustände des Pfades und des Geräuschsensors 75 normal
oder abnormal sind, und das Verfahren geht weiter zu Schritt S18.
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In
Schritt S18 wird basierend auf Informationen über das erste
bis dritte Betriebsventil 76 bis 78 und das siebte
und achte Betriebsventil 151 und 152 bestimmt,
welches der Lager 21 bis 23 erfasst wurde, und
wenn die Erfassung noch nicht abgeschlossen wurde kehrt das Verfahren
zu Schritt S11 zurück, und wenn die Erfassung abgeschlossen
wurde geht das Verfahren weiter zu Schritt S19.
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In
Schritt S19 wird, wenn alle Datensätze gesammelt sind,
erfasst, welcher Pfad oder welche Vorrichtung in einem abnormalen
Zustand ist.
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In
einer Tabelle, die in 9 gezeigt ist, sind Pfade einer
ersten Linie, einer zweiten Linie und einer dritten Linie Pfade
von der Referenzsignalerzeugungsvorrichtung 132 über
die Lager 21 bis 23 zu dem Geräuschsensor 75,
und die Pfade der ersten Linie, der zweiten Linie und der dritten
Linie beinhalten die entsprechenden ersten bis dritten Erfassungsgeräuschausbreitungspfade 71 bis 73.
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Da
in FALL 1 die Erfassungsdaten der Lager 21 bis 23 über
die Pfade der ersten Linie, der zweiten Linie und der dritten Linie
normal sind, wird festgestellt, dass eine abnormale Bedingung nicht
erzeugt wurde. In FALL 5 sind die Erfassungsdaten des Pfades
der ersten Linie abnormal und die Erfassungdaten der Pfaden der
zweiten und dritten Linien sind normal. Also wird festgestellt,
dass eine Abnormalität auf der Seite des Geräuschsensors 75 in
dem Pfad der ersten Linie erzeugt wurde.
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Wenn
Schritt S19 abgeschlossen wurde, ist der Betrieb komplett, und wenn
alle Pfade und Vorrichtungen normal sind, werden Daten, die durch
diese Erfassung gesammelt wurden, als Referenzdaten zurückgeschrieben.
Der Betrieb mit einem Flussdiagramm in 8 kann erfasst
werden, wenn sich die Hauptantriebswelle 11 nicht dreht,
bevor die Hauptantriebswellenvorrichtung in Betrieb ist, oder der
Betrieb kann selbst während des Betriebes erfasst werden,
wenn sich die Hauptantriebswelle 11 nicht dreht, und Referenzdaten
können erhalten werden.
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Auch
in der dritten Ausführungsform hat das Rohr, das den Pfad
bildet, vorzugsweise drei Schichten. Wenn Referenzdaten, die mit
dem Flussdiagramm, das in 8 gezeigt
ist, erhalten werden, für die Diagnose der Lager 21 bis 23 verwendet
werden, ist es möglich zuverlässig zu diagnostizieren,
selbst wenn die Hauptantriebswellenvorrichtung, der Geräuschsensor 75 und
der Pfad sich über die Zeit verändern, oder wenn
eine Änderung der Umgebung um die Vorrichtung herum herbeigeführt
wird. Ähnlich zu dem Flussdiagramm, das in 4 gezeigt
ist, kann dies durch das Vergleichen der Erfassungsdaten des Geräuschsensors 75 und
der Referenzdaten miteinander durchgeführt werden, wenn
die Diagnose der Hauptantriebswellenvorrichtung gestartet wurde
und die Lager 21 bis 23 diagnostiziert werden.
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Obwohl
in der dritten Ausführungsform der Geräuschsensor 75,
dessen erfassbare Frequenz nahe der spezifischen Frequenz von 20
kHz oder höher ist, benutzt wird, kann ein Sensor, der
eine erfassbare Frequenz von einigen wenigen Hz bis einigen wenigen
10 kHz aufweist, benutzt werden. In dem Fall wird eine Referenzsignalerzeugungsvorrichtung 132,
die für den Sensor geeignet ist, verwendet. In der dritten
Ausführungsform können, obwohl ein Geräuschsensor 75 montiert
ist, eine Mehrzahl Geräuschsensoren 75 montiert
werden. In dem Fall, wenn die erfassbare Frequenz verschieden ist,
wird eine Referenzsignalerzeugungsvorrichtung 132, die für
die Vorrichtung geeignet, hinzufügt.
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Vierte Ausführungsform
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Als
nächstes wird eine vierte Ausführungsform beschrieben.
In der vierten Ausführungsform kann Schmieröl
den Lagern 21 bis 23, die in der dritten Ausführungsform
gezeigt sind, zugeführt und davon abgegeben werden.
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Unter
Bezug auf 10A vereinigt sich ein Schmierölzuführrohr 171 mit
dem ersten Rohr 64, das sich von dem ersten Lager 21 nach
oben erstreckt. Ein Bereich, der sich von dem Vereinigungsbereich
zwischen dem ersten Rohr 64 und dem Schmierölzuführrohr 171 zu
dem ersten Rohr 64 erstreckt, ist mit einem neunten Öffnen/Sperren-Betriebsventil 172 versehen.
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Unter
Bezug auf 10B erstreckt sich das achte
Rohr 142 von dem ersten Lager 21 nach unten, und
das Schmierölabgaberohr 173 verzweigt von einem
Mittelbereich des achten Rohrs 142. Ein Bereich, der sich
von dem verzweigten Bereich zwischen dem achten Rohr 142 und
dem Schmierölabgaberohr 173 zu dem achten Rohr 142 erstreckt,
ist mit einem zehnten Öffnen/Sperren-Betriebsventil 174 versehen.
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Wenn
das neunte Öffnen/Sperren-Betriebsventil 172 und
das zehnte Öffnen/Sperren-Betriebsventil 174 geöffnet
sind, wird ein beliebiger der Geräuschausbreitungspfade
und der Schmierölpfade in Verbindung mit dem ersten Lager 21 gebracht.
Mit dieser Konfiguration wird ein Geräusch an das erste Lager 21 übertragen,
oder Schmieröl wird zugeführt oder abgegeben.
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In
der vierten Ausführungsform werden ein Pfad, durch den
Schmieröl zugeführt wird, ein Pfad, durch den
ein Geräusch der Lager 21 bis 23 übertragen
wird, ein Pfad, durch den Schmieröl abgegeben wird, und
ein Pfad, durch den Referenzsignal zu dem Lager geschickt wird,
gemeinsam genutzt. Daher kann der Pfad vereinfacht werden. In der
vierten Ausführungsform sind der Pfad, durch den Schmieröl
zugeführt wird, und der Pfad, durch den ein Geräusch zu
den Lagern 21 bis 23 übertragen wird,
der gleiche und der Pfad, durch den Schmieröl abgegeben
wird, und der Pfad, durch den ein Referenzsignal zu den Lagern 21 bis 23 geschickt
wird, sind die gleichen, aber ein entgegengesetzter Aufbau kann
eingesetzt werden. Ein Aufbau, in dem der Pfad, durch den das Schmieröl
zugeführt wird, und der Pfad, durch den ein Geräusch
zu den Lagern 21 bis 23 übertragen wird,
die gleichen sind, und ein Aufbau, in dem der Pfad, durch den Schmieröl
abgegeben wird, und der Pfad, durch den ein Referenzsignal zu den
Lagern 21 bis 23 geschickt wird, die gleichen
sind, können in dem selben Gerät kombiniert werden,
oder einer der Aufbauten kann verwendet werden.
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In
der ersten bis vierten Ausführungsform kann, wenn ein Sensor,
der in der Lage ist, eine Temperatur zu messen, in dem Pfad, der
nahe des Lagers vorgesehen ist, und der justiert wurde, um ein Geräusch
der spezifischen Frequenz zu erfassen, und in dem Pfad, der nahe
des Lagers vorgesehen ist, der justiert wurde, um das Referenzsignal
zu übertragen, montiert ist und die Lufttemperatur in dem
Pfad, in dem ein Geräusch übertragen wird, gemessen
wird, kann ein Geräusch, das von den Lagern 21 bis 23 übertragen
wird, oder ein Wert des Referenzsignals, das an die Lager 21 bis 23 übertragen wird,
in jedem Pfad in Über einstimmung mit Temperaturvariationen
justiert werden. Zum Beispiel wird ein Sensor, der in der Lage ist
eine Temperatur zu erfassen, in dem Rohr, das den Pfad bildet, montiert und
eine Temperatur wird erfasst. Wenn eine Resonanz einer Säule
in dem Pfad verwendet wird, kann sich, wenn die Länge der
Pfade gleich ist, die Frequenz zu der Zeit der Resonanz verändern,
da sich die Schallgeschwindigkeit durch eine Temperaturänderung
der Luft verändert, und damit wird ein von dem Sensor erfasster
Wert verändert. Wenn es nicht bevorzugt ist, dass sich
die Frequenz, die erfasst wird, verändert, wird die Position
des Sensors in der Längsrichtung des Pfades bewegt, oder
die Länge des Pfades wird verändert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2007/10415
A [0004, 0005]
- - JP 2005/164314 A [0004, 0006]
- - JP 2005/62154 A [0004]