JP2001021453A - Method and device for diagnosing anomaly in bearing - Google Patents

Method and device for diagnosing anomaly in bearing

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JP2001021453A
JP2001021453A JP19601099A JP19601099A JP2001021453A JP 2001021453 A JP2001021453 A JP 2001021453A JP 19601099 A JP19601099 A JP 19601099A JP 19601099 A JP19601099 A JP 19601099A JP 2001021453 A JP2001021453 A JP 2001021453A
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Akira Iida
Manda Noda
万朶 野田
彰 飯田
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Nsk Ltd
日本精工株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify criteria for judging the degree of damage to bearing parts by dividing the peak value of envelope spectrums obtained by processing the detected signal waveform of vibration in a bearing by an overall value and comparing it with a reference value. SOLUTION: This device 10 detects vibrations or sound by a sensor 20 at the time when a bearing 11 is rotated, and the signal waveform of the vibration or sound is converted into digital form by the A/D converter 23 of a data processing device 22 and subjected to envelope processing at a waveform processing part 24. The specific frequency components of bearing parts such as the flaw components of an outer ring 12, inner ring 13, rolling element 14 are extracted, and the flaw component of each part is divided by an overall value at a computing part 25. The judging part 26 determines the absence of flaws in the bearing and proceeds to a next process in the case where each value obtained by the division does not exceed a reference value. The judging part 26 determines the presence of flaws in the case where any bearing part exceeds a reference value, specifies the part and outputs the result of judgment from an output circuit 27 to a display device 28 or a speaker 29 to notifies an inspector.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、転がり軸受等の軸受の異常を検出するための異常診断方法および異常診断装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to the abnormality diagnostic method and the abnormality diagnosing apparatus for detecting an abnormality of a bearing of the rolling bearing or the like.

【0002】 [0002]

【従来の技術】転がり軸受に生じた傷やフレーキング等の異常を発見する手段として、例えば特開平2−205 2. Description of the Related Art As a means for discovering anomalies such as scratches and flaking occurring in the rolling bearing, for example, JP-A-2-205
727号公報や実公平2−49384号公報に記載されている先行技術のように、軸受の外輪あるいは内輪等に生じる音や振動をセンサによって検出し、その検出信号に基いて異常の有無を判断する技術が提案されている。 As in the prior art as described in 727 JP and actual fair 2-49384 JP, sound and vibration generated in the outer ring or the inner ring or the like of the bearing detected by the sensor, determines the presence or absence of abnormality based on the detection signal a technique has been proposed.

【0003】また、検出された信号波形にエンベロープ処理(包絡線処理)を行なうとともに周波数分析を行なうことも提案されている。 [0003] Further, it has also been proposed to carry out a frequency analysis and performs envelope processing (envelope processing) on ​​the detected signal waveform. この場合には、得られたスペクトル(以下、エンベロープスペクトルという)に基いて、軸受の損傷部位から発生する特定周波数のスペクトルを抽出し、予め設定されている基準値と比較する。 In this case, the resulting spectrum (hereinafter, referred to as an envelope spectrum) based on extracts spectrum of a specific frequency generated from the injury site of the bearing, is compared with the reference value set in advance. そしてこの比較により、基準値を越えた軸受の特性周波数が存在すれば、その軸受を構成する部品に損傷があると判定する。 And determined that this comparison, if there is a characteristic frequency of the bearing exceeds the reference value, there is damage to the parts constituting the bearing.

【0004】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、軸受の傷に相当する周波数のピークの絶対値に基き、ある一定の基準値との比較によって傷の有無の判定を行なっていた。 In [0006] the prior art, based on the absolute value of the peak of the frequency corresponding to the flaw of the bearing, was subjected to determination of the presence or absence of flaws by comparing the predetermined reference value with. しかし、軸受の回転速度や軸受の種類、軸受の大きさ、荷重が異なると、スペクトルのピークの絶対値が大幅に変動する。 However, the rotational speed and type of bearings of the bearing, the bearing size, a load is different, the absolute value of the peak of the spectrum varies significantly. このため軸受の運転条件ごとに判定基準を設定する必要があった。 Therefore it is necessary to set the criteria for each operating condition of the bearing. すなわち、軸受の回転速度や荷重等の条件が変化する場合、同じ基準値では正確な判定を行なうことが困難であった。 That is, if the conditions such as rotational speed and load of the bearing is changed, that an accurate determination is difficult in the same reference value.

【0005】例えば、自動車等の車両の変速機に使われる軸受は、車両の速度によって軸受の回転速度および負荷荷重等が異なる。 [0005] For example, the bearings used for transmission of a vehicle such as an automobile, the rotational speed and applied load and the like of the bearing is different depending on the speed of the vehicle. このため、軸受の異常検知を行なうために設ける振動加速度センサの測定値も速度に応じて変化する。 Therefore, it changes according to the measured values ​​also the speed of the vibration acceleration sensor provided to perform the abnormality detection of the bearing. 一例として下記表1に示すように、変速機の変速段に応じて、軸受回転速度や負荷荷重および振動加速度が変化する。 As shown in Table 1 as an example, depending on the gear position of the transmission, bearing rotational speed and applied load and vibration acceleration changes. 表1では、“LOW”の場合の値“1”を基準として“SECOND”と“TOP”の値を表わしている。 In Table 1, it represents the value as a reference value "1" when the "LOW" "SECOND" and "TOP".

【0006】 [0006]

【表1】 [Table 1]

【0007】従来の変速機用軸受の異常診断方法においては、“TOP”の場合の振動加速度の値“2”に対して、外部ノイズとその部位の破損原因分析を行ない、その振動加速度が“2.2”〜“3.5”の間に達したときに、車両を停止させるように設定されることが多い。 [0007] In the abnormality diagnosis method of a bearing for a conventional transmission, for the value "2" of the vibration acceleration in the case of "TOP", performs failure cause analysis of the site and external noise, the vibration acceleration " upon reaching between 2.2 "-" 3.5 ", is often set so as to stop the vehicle.
しかしこの設定値(基準値)は、“TOP”の場合には適正であるが、“LOW”および“SECOND”で異常が発生したときには異常停止の設定値として値が大きすぎるため、異常状態のまま回転し続けることを回避できない事態も想定される。 However, this setting value (reference value) is the proper in the case of "TOP", "LOW" and for "SECOND" abnormality in the value is too large as the set value of the abnormal stop upon the occurrence of an abnormal state without being able to avoid that continue to rotate situation it is also envisaged.

【0008】以上の説明は自動車の変速機の一例であるが、この例に限らず、軸受の回転速度や荷重変動に伴う振動・音響特性の傾向は、自動車、鉄道車両、トラクターなどの輸送用機器の動力伝達系をはじめとして、エンジン、シャシ、補機類等のあらゆる用途に使われる軸受に共通の課題である。 [0008] While the above description is an example of a transmission of an automobile is not limited to this example, the tendency of vibration and acoustic characteristics associated with the rotation speed and load variation of the bearing, automobiles, railway vehicles, for the transport of such tractors including the power transmission system of the apparatus, the engine, chassis, is a common problem in the bearing used in any application, such as auxiliaries. しかも、輸送用機器に限らず、鉄鋼生産設備、工作機械、事務機器、産業機械等に使われる軸受において、使用中に回転速度や荷重が変動することにより、振動加速度が変化する機器の場合にも共通する課題である。 Moreover, not only the transportation equipment, steel production facilities, machine tools, office machines, the bearing used in industrial machinery or the like, by the rotation speed and load varies during use, in the case of devices of varying vibration acceleration it is a challenge also common.

【0009】特に、転がり軸受において転がり疲れによるフレーキングや異物かみ込みによる傷の発生は、異常が発生した時点から損傷の広がる速度が速い。 [0009] In particular, the occurrence of scratches caused by biting flaking or foreign matter due to fatigue rolling in the rolling bearing, the rate at which the spread of damage from the time when the abnormality has occurred faster. このため異常時の停止措置が遅れると、軸受を組込んだ機械装置全体に大きな被害が及ぶことが懸念されるため、異常発生をできるだけ初期の段階で確実に検知することが望まれる。 When this reason stops measures abnormal delayed, since there is a concern that spans large damage to the entire incorporating mechanical devices bearing, it is desirable to reliably detected by abnormality as possible early stages.

【0010】従って本発明の目的は、軸受を構成する部品の損傷具合を判断するのに必要な判定基準を簡略化でき、しかも診断精度が高い軸受の異常診断方法および異常診断装置を提供することにある。 Accordingly an object of the present invention constitutes a bearing simplifies the criteria needed to determine the damage degree of the component, yet providing an abnormality diagnosis method and the abnormality diagnostic device of the diagnostic accuracy is high bearing It is in.

【0011】 [0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、軸受の損傷によって生じる振動(音響も含む)の検出信号波形のエンベロープスペクトルが、軸受の種類や運転条件に依存することなく、ある一定のパターンになることに着目し、以下に述べる(a)〜(c)などに基いて本発明に至った。 Means for Solving the Problems The present inventors have found that the envelope spectrum of the detection signal waveform of vibration caused by damage to the bearings (including acoustic) are without depending on the type and operating conditions of the bearing, there certain Noting that becomes the pattern, leading to the present invention based on such described below (a) ~ (c).

【0012】(a)軸受を構成する部品に傷があると、 [0012] If there is a flaw in (a) components of the bearing,
軸受が回転する際に発生する振動もしくは音響の信号波形にエンベロープ処理を行ない、波高率を求めた場合に、エンベロープスペクトルの一部にピークが現れる。 Bearing performs envelope processing to the vibration or sound signal waveform generated during rotation, when the determined crest factor, a peak appears in a part of the envelope spectrum. (b)フレーキングや異物かみ込みによる傷などによって発生する振動や音の信号は、傷の発生部品(例えば外輪,内輪,転動体)のいずれかと回転条件との組合わせによって決まる特定周波数となり、その振動数が決定できる。 (B) signal of the vibration or sound generated by scratches by biting flaking or foreign bodies, scratches generating components (e.g. outer, inner ring, rolling elements) becomes a specific frequency determined by a combination of either a rotating condition, the frequency can be determined. (c)異常発生時の特定周波数の波高率が高く、そのピーク値(この明細書ではLで表す)をオーバーオール値(全スペクトル値の積分値であり、この明細書ではOA (C) high when abnormality occurs in a specific frequency crest factor, the integral value of the peak value overall value (in this specification expressed by L) (all spectral values, OA in this specification
で表す)で除算した値が、回転速度や荷重等の回転条件が変わっても変動が小さい。 Divided by the represented) in is less variation even when rotation conditions such as rotational speed and load changes. すなわち、回転条件が変動する条件下で異常発生から損傷が広がる速度が速く異常検知の緊急性を要する損傷は波高率が高い。 In other words, damage rotating condition requiring urgency conditions abnormal fast rate at which the damage spreads from generation abnormality detection to change a high crest factor. 波高率とは、単位時間当たり波形情報から最大振幅の値を振幅の二乗平均平方根の値で除算して得られる値である。 And crest factor is a value obtained from the unit time per waveform information by dividing the value of the maximum amplitude value of the root mean square of the amplitude.

【0013】以上の点に注目して、異常発生時の特定周波数のピーク値をオーバーオール値で除算した値(L/ [0013] attention to or more points, the value obtained by dividing the peak value of a specific frequency at the time of occurrence of an abnormality in the overall value (L /
OA)を異常判定の基準として、その値が基準値を超えたときに、異常が発生したと判定することが可能である。 The OA) as a reference for abnormality determination, when the value exceeds the reference value, it is possible to determine that an abnormality has occurred.

【0014】従って前記目的を果たすための本発明の軸受の異常診断方法は、軸受から発生する振動もしくは音響を電気信号に変換して検出する工程と、検出された信号波形にエンベロープ処理および周波数分析を行ないかつエンベロープスペクトルのピーク値をオーバーオール値で除算して得られた値(L/OA)を予め設定された基準値と比較する工程と、前記値(L/OA)が前記基準値を越えたときにこの軸受に異常が有るとの判断を下す工程とを具備している。 [0014] Therefore abnormality diagnosis method of a bearing of the present invention to fulfill the above object, a step of detecting by converting the vibration or sound generated from the bearing into an electric signal, the envelope and frequency analysis on the detected signal waveform and comparing the the conducted and envelope preset reference value a value obtained by dividing the overall value (L / OA) of the peak value of the spectrum, the value (L / OA) exceeds the reference value and comprising a step of making a determination that an abnormality exists in the bearing when the.

【0015】またこの発明に基く軸受の異常診断装置は、軸受から発生する振動もしくは音響を電気信号に変換して検出するセンサと、検出された前記信号波形にエンベロープ処理および周波数分析を行なうとともにエンベロープスペクトルのピーク値をオーバーオール値で除算して得られた値を予め設定された基準値と比較しかつ前記値が前記基準値を越えたときにこの軸受に異常が有るとの判断を下す情報処理手段と、前記判断結果を出力する報知手段とを具備したことを特徴とする。 Further envelope with the abnormality diagnostic device of the bearing based on the present invention, performs a sensor for detecting and converting the vibration or sound generated from the bearing into electrical signals, of the detected signal waveform of the envelope and frequency analysis information to make a determination in advance as compared to the predetermined reference value and the value a value obtained by dividing the peak value by the overall value of the spectrum abnormality is on the bearing when it exceeds the reference value and means, characterized by comprising a notification unit for outputting the judgment result.

【0016】傷のある転がり軸受が回転する際に発生する振動または音響を電気信号に変換して検出すると、傷のある軸受構成部品に応じて特定のエンベロープスペクトルが生じる。 [0016] blemished rolling bearing is detected into an electric signal to vibration or sound generated at the time of rotation, a particular envelope spectrum generated according to the bearing component with a wound. ここで内輪傷の成分をZfi,外輪傷成分をZfc,転動体傷成分を2fbとすると、それらの成分と軸受仕様および回転速度について、内輪傷に関しては下記(1)式、外輪傷に関しては(2)式、転動体傷に関しては(3)式によって表わされる相関があり、 Here Zfi components of the inner ring scratches, when the outer ring flaw component ZFC, rolling elements wound component and 2 fb, for the components and the bearing specifications, and rotational speed, with respect to the inner ring wounds following equation (1), with respect to the outer ring wounds ( 2), with respect to the rolling elements scratches are correlated represented by equation (3),
それぞれどの軸受部品に傷が発生したかを特定できる。 Identifiable or scratch occurs in any bearing parts respectively.

【0017】 [0017]

【数1】 [Number 1]

【0018】前記(1)(2)(3)式に用いるfr, [0018] fr used to (1) (2) (3),
fi,fc,fbを図9(A)に模式的に表示した。 fi, fc, schematically displays the fb in FIG 9 (A). 式中のα,dm,Daについては、図9(B)に示す玉軸受と図9(C)に示すころ軸受に別けて表示した。 α in the formula, dm, for Da, and it displayed divided into a roller bearing shown in ball bearing and 9 shown in FIG. 9 (B) (C).

【0019】図3と図4および図5は、内径φ17m [0019] Figures 3 and 4 and 5, the inner diameter φ17m
m,外径φ40mm,幅12mmの深溝玉軸受を回転させたときのエンベロープスペクトルを示している。 m, an outer diameter [phi] 40 mm, shows the envelope spectrum when rotating the deep groove ball bearing of width 12 mm. これらの図において、測定器の横軸の周波数のフルスケールは、運転条件の最高回転速度を基に、その回転速度に対応する周波数より大きく、かつ、分解能が落ちないように前記周波数の10倍以内で選定する。 In these figures, the full scale of the frequency of the horizontal axis of the instrument, based on the maximum rotational speed of the operating conditions, greater than the frequency corresponding to the rotational speed, and 10 times the frequency so resolution is not fall It is selected within. 図3〜図5ではフルスケールを1000Hzとした。 In FIGS full scale was 1000 Hz. オーバーオール値は、この周波数範囲で測定された全スペクトルの積分値となる。 Overall value becomes the integrated value of the entire spectrum measured in this frequency range.

【0020】図3は傷の無い正常な軸受を回転速度15 [0020] FIG. 3 is the rotation rate of 15 normal bearing no scratches
00rpmで回転させたときに得られたエンベロープスペクトルを示している。 It shows the envelope spectrum obtained when rotated at rpm. このエンベロープスペクトルでは、前記(1)(2)(3)式によって計算した特定周波数に対応する位置にピークが現れていない。 This envelope spectrum, wherein (1) (2) (3) peak does not appear at a position corresponding to a specific frequency calculated by formula. この正常時のオーバーオール値は8.5,上記特定周波数でのピーク値(L 0 )は2.5以下で、(L 0 /OA)<0. Overall value of the normal state is 8.5, the peak value at the specific frequency (L 0) at 2.5 or less, (L 0 / OA) < 0.
3≪0.5〜0.9となる。 The 3«0.5~0.9.

【0021】図4は、外輪に傷をつけた前記軸受を約1 [0021] Figure 4, about the bearing scratching the outer ring 1
500rpmで回転させた場合のエンベロープスペクトルを示し、前記(2)式で計算した外輪の特定周波数Z Shows the envelope spectrum when rotated at 500 rpm, a specific frequency Z of the outer ring which is calculated by the equation (2)
fc=77Hzに対応する周波数約80Hzにピークが現れた。 Peak in the frequency of about 80Hz corresponding to fc = 77Hz appeared. この時のピーク値Lは22、オーバーオール値O Peak value L at this time 22, overall value O
Aは26で、(L/OA)≒0.85であった。 A is 26, it was (L / OA) ≒ 0.85.

【0022】この状態で回転速度を上昇させ、約300 [0022] increases the rotational speed in this state, about 300
0rpmに至ったときのエンベロープスペクトルを図5 Figure the envelope spectrum when that led to 0rpm 5
に示す。 To show. この場合、ピーク値はL′に移動し、その周波数は前記(2)式で計算した外輪の特定周波数Zfc=1 In this case, the peak value is moved to L ', the frequency of the specific frequency of the outer ring which is calculated by the equation (2) ZFC = 1
54Hzに対応して、約160Hzであった。 In response to 54Hz, it was about 160Hz. この時のピーク値L′=29は、前述の1500rpmでのピーク値Lより大きくなったが、オーバーオール値も150 Peak value L '= 29 at this time, but becomes larger than the peak value L at 1500rpm described above, even overall value 150
0rpmのOA値26から33へと、ほぼ同じ比率で大きくなったため、(L′/OA)≒0.85と1500 From OA value 26 of 0rpm to 33, for increased about the same proportions, as (L '/ OA) ≒ 0.85 1500
rpm時の回転条件とほぼ同じ値となった。 It was almost the same value as the rotation conditions at the time of rpm.

【0023】このように、傷の大きさがほとんど同じ場合は、(L/OA)値は、回転速度や荷重が変わってもほとんど変化しない。 [0023] In this way, the case is almost the same size of the wound, (L / OA) value is hardly changed even if the rotational speed and the load is changed. この理由は、傷による振動が運転条件により変動する比率と、傷のない正常な部位から発生する定常的な振動の変動比率がほとんど変化ないことに起因している。 The reason for this is due to that there is little change in the ratio and variation ratio of stationary vibration generated from scratch with no normal sites vary by the vibration due to scratches operating conditions.

【0024】以上述べたような損傷軸受の振動特性に注目し、エンベロープスペクトルの傷の有無を示す特定周波数でのピークレベルを、オーバーオール値(OA)で除算して正規化(ノーマライズ処理)することにより、 [0024] attention to the vibration characteristics of the damaged bearing as described above, the peak level at a particular frequency indicating the presence or absence of flaws of the envelope spectrum, divided by the overall value (OA) and normalized (normalized process) to by,
特定の軸受構成部品に生じた傷の有無を、回転条件や荷重条件に左右されない1つの基準値によって判断することが可能となる。 The presence or absence of scratches occurring in particular bearing components, it is possible to determine by a single reference value does not depend on the rotation conditions and loading conditions.

【0025】図6は内径φ30mm,外径φ72mm, [0025] Figure 6 is an inner diameter .phi.30 mm, an outer diameter Fai72mm,
幅19mmの深溝玉軸受において、内輪に傷がある場合のエンベロープスペクトルである。 In deep groove ball bearing of width 19 mm, an enveloped spectrum when there is a flaw in the inner ring. 横軸の周波数のフルスケールは500Hzとした。 The full scale of the frequency of the horizontal axis is set to 500Hz. 回転速度約1800rp Rotation speed of about 1800rp
mの結果で、前記(1)式で計算した内輪の特定周波数Zfi=147Hzに対応する周波数約150Hzにピークが現れた。 Results of m, the (1) peak in the frequency corresponding to approximately 150Hz the calculated inner ring of a specific frequency Zfi = 147Hz in formula appeared. この時のピーク値Lは36、オーバーオール値OAは41であり(L/OA)≒0.88であった。 Peak value L at this time 36, overall value OA was a 41 (L / OA) ≒ 0.88.

【0026】この場合(図6)、軸受名番、回転速度、 [0026] In this case (Fig. 6), bearing name number, rotation speed,
傷の部位が前記の例とは異なるにもかかわらず、ピークが現れる周波数は外輪の場合と同じように前記(1)式で計算した内輪の特定周波数147Hzに対応した。 Despite different from the wound site is the example, the frequency at which a peak appears is corresponding to a specific frequency 147Hz of the inner ring which is calculated in the same manner above (1) to that of the outer ring. そしてピーク値Lをオーバーオール値で除算した(L/O And by dividing the peak value L in overall value (L / O
A)値は約0.88とかなり大きな値となった。 A) value was about 0.88 and the fairly large value.

【0027】図7は、内径φ30mm,外径φ72m [0027] Figure 7, the inner diameter .phi.30 mm, an outer diameter φ72m
m,幅19mmの深溝玉軸受の転動体に傷がある場合のエンベロープスペクトルを示している。 m, indicates the envelope spectrum when there is a scratch on the rolling element of the deep groove ball bearing of width 19 mm. 図6と同じく横軸の周波数のフルスケールは500Hz、回転速度が約1800rpmである。 Full scale likewise the frequency of the horizontal axis and FIG. 6 is 500 Hz, the rotational speed of about 1800 rpm. このエンベロープスペクトルでは、前記(3)式で計算した転動体の特定周波数2fb= This envelope spectrum, wherein (3) the specific frequency of the rolling elements calculated by the formula 2 fb =
124Hzに対応する周波数約122.5Hzにピークが現れた。 Peak appeared in the corresponding frequency of about 122.5Hz to 124Hz. この時のピーク値Lは37、オーバーオール値OAは42.5で、(L/OA)≒0.87であった。 Peak value L at this time 37, with overall value OA is 42.5, it was (L / OA) ≒ 0.87.

【0028】この場合(図7)も軸受名番、回転速度、 [0028] In this case (FIG. 7) also bearing the name number, speed,
傷の部位が異なるにもかかわらず、ピークが現れる周波数は内輪および外輪の場合と同じように前記(3)式で計算した転動体の特定周波数124Hzに対応し、ピーク値Lをオーバーオール値で除算した(L/OA)は約0.87とかなり大きな値となった。 Wound site despite different frequencies peak appears corresponds to a particular frequency 124Hz of rolling elements calculated by the equation (3) As with the inner and outer rings, dividing the peak value L in overall value It was (L / OA), which was was about 0.87 and the fairly large value. 従って異常検知の基準となる(L/OA)値を0.5〜0.85の範囲で設定することにより、ころがり軸受の異常診断を行なうことが可能となる。 Thus the criterion for abnormality detection of (L / OA) value by setting a range of 0.5 to 0.85, it is possible to perform an abnormality diagnosis of the rolling bearing.

【0029】以上説明したように、図4,5,6,7から、軸受の回転速度や軸受サイズ、傷発生部位が異なるにもかかわらず、傷がある場合の(L/OA)値は0. [0029] As described above, from Fig. 4, 5, 6, 7, rotational speed and bearing size bearings, despite the different wounds generation site, the (L / OA) value when there is a flaw 0 .
8〜0.9の範囲にあり、傷無しの軸受の(L/OA) It is in the range of 8 to 0.9, with no scratches of bearing (L / OA)
≒0.3に対して著しく大きくなっている。 It has become significantly large relative to ≒ 0.3.

【0030】図8は、深溝玉軸受(内径φ30mm,外径φ62mm,幅16mm,基本動定格荷重Cr=19 [0030] Figure 8 is a deep groove ball bearing (inside diameter .phi.30 mm, an outer diameter Fai62mm, width 16 mm, basic dynamic load rating Cr = 19
80kgf)の寿命試験中にフレーキングが発生した時の振動加速度と(L/OA)値の測定結果を示している。 Flaking during life test 80 kgf) indicates the measurement result of the vibration acceleration and (L / OA) value when generated. 試験条件はラジアル荷重Fr=1000kgf,回転速度n=1000rpm,鉱油VG32潤滑である。 Test conditions are radial load Fr = 1000 kgf, rotation speed n = 1000 rpm, mineral VG32 lubricant.
この軸受寿命試験において、約1000h経過後にフレーキングが発生した。 In the bearing life test, flaking occurred after about 1000h lapse. フレーキング発生時のその付近の振動挙動を図8に示す。 The oscillatory behavior near its flaking the occurrence shown in FIG. フレーキング発生前は、軸受の摩耗等によって振動加速度が徐々に大きくなるのに対し、(L/OA)値は約0.3前後でほぼ一定の値となっている。 Flaking occurs before, whereas the vibration acceleration due to wear or the like of the bearing increases gradually, and has a substantially constant value (L / OA) value of about 0.3 before and after.

【0031】時間t1においてクラックが発生し、振動が徐々に大きくなるとともに、(L/OA)値が急激に大きくなった。 The time cracks are generated at t1, along with the vibration gradually increases, (L / OA) value becomes rapidly large. さらに、振動値で検出できる時間t2の時には、(L/OA)値が0.5以上の値となる。 Further, at time can be detected by the vibration value t2 is, (L / OA) value of 0.5 or more. このことから、異常停止時の(L/OA)の基準値を0.5 Therefore, the abnormal stop of the reference value (L / OA) 0.5
と設定しておくことにより、フレーキング発生を検知して機械装置本体を停止することができる。 By setting a, it is possible to stop the machine body by detecting a flaking occurs. この基準値を小さくしすぎると、フレーキングが発生していないのにノイズで停止することがあるので、異常診断に用いる(L/OA)の基準値は0.5以上が適当である。 When the reference value is too small, since flaking may stop the noise though not generated, the reference value of use in diagnosis (L / OA) is suitably 0.5 or more.

【0032】初期フレーキング発生後に機械装置(この場合、試験機)を停止しないとフレーキングが成長し、 The mechanical device after the initial flaking occurs (in this case, tester) flaking grows do not stop,
それに伴い振動加速度および(L/OA)値とも徐々に大きくなる。 Both vibration acceleration and (L / OA) value with it gradually increases. さらに試験を継続すると、機械装置の破損に至ることが知られているため、今回の試験では、振動加速度が急激に大きくなる直前のt3にて試験を中止した。 Further continuing the test, because it is known to lead to damage to the machine, in the current study, the test was stopped at t3 immediately before the vibration acceleration increases sharply. この時の(L/OA)値の挙動から、(L/OA) From the behavior of this time of (L / OA) value, (L / OA)
値を0.9以上に設定すると機械装置の破損に至る危険性があるので、(L/OA)値を0.5〜0.9に設定することが推奨される。 Since there is a risk to failure of the A value of 0.9 or more mechanical devices, it is recommended to set 0.5 to 0.9 of (L / OA) value.

【0033】なお、(L/OA)値は傷の状況が引っ掻き傷とか打痕とかフレーキングであるとか、傷の大きさによって異なるが、これらの傷はいずれも波高率が高いという特性から、初期の傷発生に伴い(L/OA)= It should be noted, (L / OA) value Toka is wound Toka dents Toka flaking scratch scratches situation varies depending on the size of the wound, the characteristic that is higher crest factor all of these wounds, Along with the initial of scratches (L / OA) =
0.5〜0.9の異常信号が発生する。 0.5 to 0.9 of the abnormal signal is generated. このため、傷発生を初期に検知し、機械装置本体への損傷が及ばないうちに停止させるという目的に沿うには、異常停止の目安を(L/OA)=0.5〜0.9の範囲に設定すればよい。 Therefore, to detect the scratches initially, the along the purpose of stopping while the damage to the machinery body does not reach the standard of abnormal stop (L / OA) = 0.5~0.9 of it may be set in the range. この値は、傷の無い軸受の(L/OA)≒0.3に対して有意性のある値であり、異常診断に用いることができる。 This value is a value with a significant relative wounds without bearing (L / OA) ≒ 0.3, can be used for abnormality diagnosis.

【0034】このように、早期検知が要求される損傷は、いずれも検出信号の波高率が高いという共通性があり、回転速度が前記範囲(1000〜1800rpm) [0034] Thus, damage that early detection is required, both have commonality of high crest factor of the detection signal, the rotation speed of the range (1000~1800rpm)
を超えた場合や、荷重が変わった場合も同様の傾向がある。 A and if it exceeds, there is a similar tendency even if the load is changed. また、内径φ3mm程度の情報機器用の小さな軸受からφ300mm前後の鉄鋼生産設備用の大きな軸受に至るまで、あらゆるサイズのあらゆる用途の軸受に本発明の異常診断方法と装置が適用可能である。 Also, a small bearing for information equipment having an inner diameter of about φ3mm to large bearing for steel production facilities around [phi] 300 mm, the abnormality diagnostic method and apparatus of the present invention to the bearing of all applications of any size can be applied.

【0035】 [0035]

【発明の実施の形態】以下にこの発明の一実施形態について、図1と図2を参照して説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 図1に異常診断装置10の一例を示し、図2にこの異常診断装置10を用いる診断プロセスを示した。 It shows an example of the abnormality diagnosis device 10 in FIG. 1, illustrating a diagnostic process using the abnormality diagnostic device 10 in Figure 2. 軸受の一例として、玉軸受11を示した。 As an example of a bearing, showing a ball bearing 11. この軸受11は、固定輪の一例としての外輪12と、回転輪の一例としての内輪13と、外輪12と内輪13との間に転動自在に設けた転動体の一例としての玉14と、保持器15等を備えて構成されている。 The bearing 11 includes an outer ring 12 as an example of the fixed ring, an inner ring 13 as an example of a rotating wheel, a ball 14 as an example of a rollably provided with rolling elements between the outer ring 12 and inner ring 13, It is configured to include a retainer 15 or the like.

【0036】この異常診断装置10は、軸受11が回転する際に発生する振動もしくは音を検出する電気音響変換手段の一例として、センサ(例えばマイクロフォン、 [0036] The abnormality diagnosis device 10 as an example of the electroacoustic transducing means for detecting the vibration or sound generated when the bearing 11 is rotated, the sensor (e.g. a microphone,
あるいは振動センサ等)20を有している。 Or has a vibration sensor) 20. センサ20 Sensor 20
は、増幅器21を介してデータ処理装置22に接続されている。 It is connected via an amplifier 21 to the data processing unit 22. データ処理装置22は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置を主体とするもので、前記センサ20からの電気的な検出信号を処理することにより、軸受11に異常があるか否かを判断するようになっている。 The data processing device 22, for example, an information processing apparatus such as a personal computer mainly formed by processing the electrical detection signal from the sensor 20, so as to determine whether or not there is an abnormality in the bearing 11 It has become.

【0037】より詳しくは、センサ20が出力した電気的な信号波形が、アナログ・デジタル変換器23によってデジタルファイル化され、波形処理部24に送られる。 [0037] More specifically, an electrical signal waveform sensor 20 is outputted, it is a digital file by the ADC 23 is sent to the waveform processing section 24. この波形処理部24では、図2に示す波形処理工程S1においてエンベロープ処理(包絡線処理)を行なうことにより、エンベロープスペクトルを得る。 In the waveform processing section 24, by performing envelope processing (envelope processing) in the waveform processing step S1 shown in FIG. 2, to obtain an envelope spectrum.

【0038】さらに波形処理部24では、抽出工程S2 [0038] In addition the waveform processing section 24, the extraction process S2
において、軸受構成部品の特定の周波数成分、例えば内輪傷成分(Zfi),外輪傷成分(Zfc),転動体傷成分(2fb)が、前記(1)式,(2)式,(3)式を用いてエンベロープスペクトルより抽出される。 In, particular frequency components of the bearing components, for example the inner ring flaw component (Zfi), the outer ring flaw component (ZFC), rolling elements wound component (2 fb) is, the equation (1), (2), (3) extracted from the envelope spectrum using.

【0039】演算部25では演算工程S3が行なわれ、 [0039] The arithmetic unit 25 calculating step S3 is carried out,
前記抽出工程S2によって抽出したエンベロープスペクトルに基き、内輪傷成分をオーバーオール(OA)値で除算して得た値Jzfiと、外輪傷成分をオーバーオール値で除算して得た値Jzfcと、転動体傷成分をオーバーオール値で除算して得た値J2fbが算出される。 Based on the envelope spectrum extracted by the extracting step S2, the value Jzfi obtained by dividing the inner ring flaw component in overall (OA) value, and a value Jzfc obtained by dividing the outer wound component in overall value, the rolling elements scratches the value obtained by dividing the component in overall value J2fb is calculated.

【0040】判別部26では比較工程S4が行なわれ、 The comparing step S4 the determination section 26 is performed,
前記Jzfi,Jzfc,J2fbがそれぞれに対応した基準値と比較される。 The Jzfi, Jzfc, J2fb is compared with a reference value corresponding to each. Jzfi ,Jzfc ,J2fb のいずれも基準値を超えていなければ、“軸受に傷無し”との判断が下されて、工程S5に移行する。 Jzfi, Jzfc, does not exceed the both reference value of J2fb, determination of "no scratches bearing" is sent down, the process proceeds to step S5. Jzfi,Jzfc,J2fbの少なくとも1つが基準値を上回った場合には、その基準値を上回った軸受部品(内輪,外輪,転動体の少くともいずれか)に傷があると判断され、該当する軸受部品が特定されるとともに、“軸受に傷有り”との判定結果を出力する工程S6に移行する。 Jzfi, Jzfc, when exceeded at least one reference value of the J2fb the bearing component exceeds the reference value is determined that there is a flaw in the (inner, outer, or at a minimum the rolling element), the corresponding bearing with components is specified, the process proceeds to step S6 to output a determination result that "there scratches bearing".

【0041】前記判定結果は、出力回路27から表示装置(ディスプレイ)28あるいはスピーカ29等の報知手段に出力され、検査員に報知される。 [0041] The determination result is output from the output circuit 27 to the informing means such as a display device (display) 28 or speaker 29, are notified to the inspector. こうして異常が報知された場合、検査員は機器を停止させるなど必要な対策を講じることになる。 If thus an abnormality is notified, the inspector would measures needed such as to stop the equipment. また、このデータ処理装置2 Further, the data processing apparatus 2
2からアラーム信号を装置駆動部に出力して、自動的に装置を停止させることもできる。 2 outputs an alarm signal to the device driver from automatically device may be stopped.

【0042】なお、前記実施形態では、マイクロフォン等の音響センサ20によって、軸受11から発生する音響(空気を媒体とする振動)を検出するようにしたが、 [0042] In the above embodiment, the acoustic sensor 20 such as a microphone, but to detect the acoustic (vibration to medium air) generated from the bearing 11,
この発明を実施するに当たって、軸受から発生する振動を、振動センサによって直接検出してもよい。 In carrying out the present invention, the vibration generated from the bearing may be directly detected by the vibration sensor.

【0043】前述したように、本発明に基く実施形態では、軸受の振動や音の検出信号にエンベロープ処理と周波数分析を行ない、エンベロープスペクトルのピーク値をオーバーオール値で除算した値に基いて異常検知を行なうようにしている。 [0043] As described above, in the embodiment in accordance with the present invention, the abnormality detection based performs envelope processing and frequency analysis on the detection signal of the vibration and noise of the bearings, the value obtained by dividing the peak value of the envelope spectrum overall value are you to perform. 但し、本発明の異常診断方法と従来の異常診断方法を併用してもよい。 However, an abnormality diagnosis method and the conventional abnormality diagnosis method of the present invention may be used in combination. すなわち、同一のセンサが出力する信号を、前記実施形態の異常診断装置10と、従来の異常診断装置の双方に入力する。 That is, a signal identical sensor outputs, the failure detect device 10 of the embodiment, input to both the conventional abnormality diagnosis device. そして一方の信号は前記実施形態と同様に処理して異常診断を行ない、他方の出力信号は従来と同様にピーク値出力を予め定めた基準値と比較して異常診断を行なう。 And one signal performs a diagnosis and treatment as in the embodiment, the other output signal performs the abnormality diagnosis as compared with the conventional predetermined reference value the peak value output as well.

【0044】また、センサを2つ使用し、一方のセンサの出力信号を前記実施形態と同様の異常診断装置に入力して異常を検出し、他方のセンサは従来と同様にピーク値出力を、予め定めた基準値と比較することによって、 [0044] Also, the sensor 2 is used, inputs an output signal of one sensor to the embodiment similar to the abnormality diagnosis device detects abnormality, the other sensor is a conventional as well as the peak value output, by comparing with a predetermined reference value,
異常診断を行なうという2種類の診断方法を併用してもよい。 2 types of diagnostic methods of performing abnormality diagnosis may be used in combination.

【0045】このように2種類の診断方法を併用するのは、本発明の異常診断方法が、定常運転中に急激に損傷が進むフレーキングや傷のような信号波形の波高率が高い緊急を要する事態の異常検知に適するためである。 [0045] The combination of such two types of diagnostic methods, the abnormality diagnostic method of the present invention, the crest factor of the signal waveform, such as flaking and scratches proceeds rapidly damaged during steady operation is high emergency This is because suitable for the abnormality detection of the situation required. 摩耗や潤滑剤の劣化等のように徐々に信号値が大きくなる場合は、初期の摩耗や劣化が始まってから軸受が回転に異常をきたすまでの期間が長いので、従来どおりの設定基準で判定しても、周辺機器の破損に至ることはない。 If gradual signal values ​​as deterioration of the wear and the lubricant is increased, since the period from the start of the initial wear and degradation to the bearing lead to abnormal rotation is long, the determination in setting standards for conventionally also, it does not lead to damage of the peripheral devices.
また、軸受の取付け等に起因する初期異常も比較的初期に現れるので、従来通りの異常診断方法で検知可能である。 Further, since appearing on the initial abnormality even relatively early due to the mounting of the bearing or the like, it can be detected by the abnormality diagnosing a conventional manner.

【0046】 [0046]

【発明の効果】本発明によれば、軸受の回転速度や荷重等の変動要因に左右されることなく一定の基準値を用いて軸受の損傷具合を判断することができ、異常診断に必要な判定基準を簡略化でき、しかも高い診断精度を得ることができ、傷のある軸受構成部品を特定することも可能となる。 According to the present invention, using a constant reference value without being influenced by variation factors such as rotational speed and load of the bearings can determine the damage degree of the bearing, required for abnormality diagnosis It can be simplified criterion, yet it is possible to obtain a high diagnostic accuracy, it is possible to identify a bearing component with a scar.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】 本発明の一実施形態を示す異常診断装置を示す図。 It shows an abnormality diagnostic device according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図2】 図1に示された異常診断装置による異常診断方法の工程を示すフローチャート。 2 is a flowchart showing the steps abnormality diagnosis method according to the indicated abnormality diagnosis apparatus in FIG.

【図3】 傷の無い正常な軸受が回転するときのエンベロープスペクトルを示す図。 It shows the envelope spectrum when [3] normal without flaws bearing rotates.

【図4】 外輪に傷のある軸受が約1500rpmで回転するときのエンベロープスペクトルを示す図。 It shows the envelope spectrum when [4] bearing a scratch on the outer ring is rotated at approximately 1500 rpm.

【図5】 外輪に傷のある軸受が約3000rpmで回転するときのエンベロープスペクトルを示す図。 It shows the envelope spectrum when [5] bearing a scratch on the outer ring is rotated at approximately 3000 rpm.

【図6】 内輪に傷のある軸受が回転するときのエンベロープスペクトルを示す図。 Shows the envelope spectrum when [6] with a scratch on the inner ring bearing rotates.

【図7】 転動体に傷のある軸受が回転するときのエンベロープスペクトルを示す図。 FIG. 7 shows an envelope spectrum when the bearing with a scratch on the rolling elements to rotate.

【図8】 軸受寿命試験における経過時間と(L/O [8] and the elapsed time in the bearing life test (L / O
A)値および振動加速度との関係を示す図。 Diagram showing the relationship between A) values ​​and vibration acceleration.

【図9】 玉軸受ところ軸受の各部を示す図。 FIG. 9 is a diagram showing the components of the ball bearing at the bearing.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10…軸受の異常診断装置 11…軸受 12…固定輪(外輪) 13…回転輪(内輪) 14…転動体(玉) 20…センサ 22…データ処理装置 10 ... abnormality diagnosis device 11 ... bearing 12 ... fixed ring (the outer ring) 13 ... rotating ring (inner ring) 14 ... rolling elements (balls) 20 ... sensor 22 ... data processing unit of the bearing

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G024 AC02 BA15 CA13 FA04 FA06 FA14 FA15 2G064 AA17 AB01 AB02 AB16 AB22 BA02 BD02 CC19 CC42 CC52 DD15 DD29 3J101 AA01 FA24 GA11 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of continued F-term (reference) 2G024 AC02 BA15 CA13 FA04 FA06 FA14 FA15 2G064 AA17 AB01 AB02 AB16 AB22 BA02 BD02 CC19 CC42 CC52 DD15 DD29 3J101 AA01 FA24 GA11

Claims (1)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】軸受から発生する振動もしくは音響を電気信号に変換して検出する工程と、 検出された信号波形にエンベロープ処理および周波数分析を行ないかつエンベロープスペクトルのピーク値をオーバーオール値で除算して得られた算出値を予め設定された基準値と比較する工程と、 前記値が前記基準値を越えたときにこの軸受に異常が有るとの判断を下す工程と、 を具備したことを特徴とする軸受の異常診断方法および異常診断装置。 1. A by dividing the step of detecting by converting the vibration or sound generated from the bearing into electrical signals, the detected signal waveform subjected to envelope processing and frequency analysis and the peak value of the envelope spectrum overall value and comparing the obtained preset reference value calculated values, and wherein the value is provided with a step of making a determination that an abnormality exists in the bearing when it exceeds the reference value abnormality diagnosis method and the abnormality diagnosing apparatus bearings.
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