JP2002062222A - 軸受の振動診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 コンベアローラ等に配設される回転シャフ
トを支持する軸受の振動を安価な装置で、しかも安定し
て検出して、異常の有無を診断する。 【解決手段】 軸受の振動を検出する振動検出装置と、
検出したデータを入力信号として演算する演算装置と、
出力信号に基づいて軸受の振動状態を表示する表示装置
と、回転シャフトの回転運動を動力源として発電する発
電機と、回転シャフトの回転運動を発電機に伝達する動
力伝達装置とを配設し、発電された電力を少なくとも演
算装置および表示装置に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テーブルローラー
やコンベアローラー等に配設される回転シャフトを支持
する軸受の振動を検出することによって、その異常の有
無を診断する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にテーブルローラー，コンベアロー
ラー等のように回転運動を利用する装置には、回転運動
を伝達するための回転シャフトが配設され、その回転シ
ャフトを支持すると同時に円滑に回転させるために軸受
が装着される。軸受が変形したり磨耗すると、回転シャ
フトが円滑に回転せず、エネルギー効率の低下のみなら
ず、装置の故障等の原因にもなる。

【０００３】軸受の異常を検知するために、軸受の振動
を検出するセンサーや検出したデータを処理する演算装
置が種々開発されている。これらのセンサーや演算装置
は、工場の電源から給電ケーブルを介して供給される電
力によって稼働する。したがって、たとえばテーブルロ
ーラーのように多数のローラーを有する設備において、
各ローラーの回転シャフトの軸受にセンサーを配設し、
さらにセンサーが検出したデータを処理ための演算装置
を配設すると、電源ケーブルの長さが増大し、しかも配
線が複雑になり、設備費が増大するという問題があっ
た。

【０００４】そこで各軸受の近辺にバッテリーを設け
て、バッテリーから供給される電力によってセンサーや
演算装置を稼働させる技術も知られている。しかしこの
技術では、バッテリーに充電された電力を消費した後、
バッテリーを交換するか、あるいは再度充電する等の作
業が必要となり、メンテナンスの負荷が大きいという問
題があった。

【０００５】特開昭60-214098 号公報には、回転体の諸
量計測テレメータシステム装置が開示されている。この
技術は、回転乾燥機等の回転体に給電することが困難な
ために回転体内部に発電機を配設して、センサーからの
アナログ信号をディジタル信号に変換して発信アンテナ
に送出する発信回路に電力を供給しようとするものであ
る。しかしこの方法では、センサーや演算装置は、工場
の電源から長尺の給電ケーブルを介して供給される電力
によって稼働するため、たとえばテーブルローラーのよ
うに多数のローラーを有する設備において、各ローラー
の回転シャフトの軸受にセンサーを配設し、さらにデー
タを処理する演算装置を配設すると、膨大な長さの給電
ケーブルが必要で、しかも給電ケーブルの配線が複雑に
なり、設備費が増大するという問題があった。

【０００６】また、前記公報に開示されている発電機は
回転体に直接接続される構造になっており、回転体毎に
設計するいわゆる専用型発電機となっているため、設備
コストがかかるという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題を解消し、テーブルローラーやコンベアローラー等
に配設される回転シャフトを支持する軸受の振動を検出
して異常の有無を診断することができる安価な振動診断
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転シャフト
を支持する軸受の振動を検出する振動検出装置と、振動
検出装置によって検出したデータを入力信号として演算
する演算装置と、演算装置からの出力信号に基づいて軸
受の振動状態を表示する表示装置と、回転シャフトの回
転運動を動力源として発電し、少なくとも演算装置およ
び表示装置に給電する発電機と、回転シャフトの回転運
動を発電機に伝達する動力伝達装置とを配設されてなる
軸受の振動診断装置である。

【０００９】前記した発明においては、好適態様とし
て、動力伝達装置が、回転シャフトに配設されたゴムコ
ーティングを施したカップリングと、発電機に配設され
かつカップリングに接触する回転部材とからなることが
好ましい。なお本発明で用いる振動検出装置としては、
荷重のかかった軸受のコロやボールがベアリングのレー
ス面にできた欠陥部を通過するときの機械的な衝突、す
なわちショックパルスをショックパルス発振器で検出
し、ベアリングの損耗をみつけだすショックパルス法に
よる振動診断法が簡易で好ましく、振動検出装置として
ショックパルス発振器（すなわち圧電素子）を用いるこ
とができる。

【００１０】また特開平3-221818号公報に開示されてい
るような、振動を加速度として検出して軸受の異常診断
を行なう装置を使用することも可能であり、振動検出装
置として加速度振動センサーを用いることもできる。さ
らに、特開平7-270228号公報に開示されているような、
振動を直接測定して、測定した成分のうちの高周波ノイ
ズを用いて軸受の異常診断を行なう診断法を用いる場合
は、振動検出装置として振動センサーを用いることがで
きる。

【００１１】その他、特開昭54-77189号公報に開示され
ているような、振動を電気信号に変換して異常診断を行
なう装置も利用でき、振動検出装置として圧電素子を用
いることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の振動診断装置を
軸受に配設した状態の例を示す側面図である。テーブル
ローラー装置では、モーター８の回転軸はゴムコーティ
ングを施したカップリング５（いわゆるラバーカップリ
ング）を介して回転シャフト９に接続され、テーブルロ
ーラー11を駆動している。回転シャフト９は軸受10によ
って支持され、軸受10には振動検出装置１が配設され
る。振動検出装置１によって検出されたデータは演算装
置２へ伝送されて、演算装置２で入力信号として処理さ
れ、得られた出力信号は表示装置３へ伝送される。

【００１３】従来は、振動検出装置１，演算装置２およ
び表示装置３には工場の電源から長いケーブルを介して
給電していた。本発明では、回転シャフト９の回転運動
を発電機４に伝達するために、回転シャフト９には動力
伝達装置が配設される。動力伝達装置の例として、図１
に示したカップリング５が円形である場合は、その表面
にゴムコーティングを施したラバーカップリングとし
て、そのカップリング５に発電機４の回転部材６を当接
させる。すなわち回転部材６がカップリング５に接触し
て、カップリング５の回転を回転部材６に伝達する構成
とする。

【００１４】こうして回転部材６が回転することによっ
て、発電機４が発電し、得られた電力は、振動検出装置
１，演算装置２および表示装置３のうちの、少なくとも
演算装置２および表示装置３へ、それぞれ給電ケーブル
７を介して供給される。本発明の振動診断装置では、振
動検出装置１，演算装置２および表示装置３へ供給され
る電力は回転シャフト９の回転運動を動力源とする発電
機４で発電するので、従来のように工場の電源から給電
する場合と比べて、給電ケーブル７は短くなる。したが
って装置の簡素化のみならず、メンテナンスの容易化も
達成できる。

【００１５】なお、ここでは動力伝達装置の例として、
カップリング５の回転運動を回転部材６に伝達する構成
について説明したが、回転シャフト９にカップリング５
とは別の円板状の部材を設けて、その円板状の部材の回
転運動を、カンプリング５と同様に、発電機４に伝達で
きる構成にしても良い。また回転シャフト９に直接、回
転部材６を当接させ、回転運動を発電機４に伝達できる
構成とすることも可能であり、この場合は、当接させる
回転シャフト９，回転部材６のいずれか一方、または両
方の当接面にゴムコーティングを施し、回転運動の伝達
を円滑化することが好ましい。

【００１６】さらに軸受の振動診断装置によっては、給
電する電力の電圧等に精度が要求されるときには、回転
部材６に当接するカップリング５，円板状の部材あるい
は回転シャフト９と回転部材６との直径比等を調整する
ことによって一定に維持することが可能となる。なお、
その他の例として、回転シャフト９の回転運動を発電機
４に伝達できる構成にすれば良いのであるから、ベルト
やチェーン等を使用しても良い。ただしカップリング
５，円板状の部材あるいは回転シャフト９と回転部材６
とを当接させて回転運動の伝達に使用する構成とする
と、わずかな空間でも設置が可能であり、動力伝達装置
は簡素になり、しかもメンテナンスも容易であるので好
ましい。

【００１７】また本発明においては、振動検出装置１と
して使用するセンサーは特定の種類に限定せず、従来か
ら知られているセンサーを使用すれば良い。ただし、シ
ョックパルス発振器によって発振されるショックパルス
は、ベアリングの損耗に対して鋭敏に応答するので、ベ
アリングの振動の検出能力を高めるためにショックパル
ス発振器を使用するのが好ましい。

【００１８】また本発明においては、振動検出装置１に
よって検出されたデータを演算装置２が処理する際のデ
ータ処理の内容は、特定の処理方法に限定しない。たと
えば過去の実績と比較することによって、軸受の寿命の
予測等が可能である。ただし、あらかじめ設定されたし
きい値と比較することによって異常の有無を診断する処
理が簡素で好ましい。

【００１９】また本発明においては、表示装置３は特定
の装置に限定せず、演算装置２からの出力信号を表示で
きる装置を使用すれば良い。たとえば文言を表示する装
置，電灯を点灯する装置，音声や警報を発する装置、あ
るいはそれらを併用した装置等の内から適宜選択すれば
良い。さらに表示装置３は、共有型としての配置も可能
であり、振動検出装置１および演算装置２は各軸受毎に
配設し、各演算装置２の出力を１台の表示装置３に集中
させ、異常の発生によって表示装置３が文字，点灯，音
声等で警報を発した際に、個々の演算装置２毎に点検し
て各軸受毎に診断，確認を行なうようにすることもでき
る。

【００２０】さらに将来的に、演算装置２からの出力信
号を中央制御用計算機に伝送する送信機を配設する場合
には、発電機４で発電した電力を送信機に供給すること
も可能である。

【００２１】

【実施例】図２に示すように、鋼板の搬送ラインに配置
された一連のテーブルローラー11の軸受10にそれぞれ振
動検出装置１としてショックパルス発振器（すなわち圧
電素子）を配設した。ゴムコーティングを施したカップ
リング５を用いてモーター８の回転軸とテーブルローラ
ー11の回転シャフト９とを接続し、そのカップリング５
に接触するように回転部材６を配設して回転シャフト９
の回転運動を、回転部材６の回転速度が1800回転／min
となるようにして発電機４に伝達した。

【００２２】回転シャフト９の回転運動を動力源として
発電機４が発電した電力は 110Ｖ，0.1Ａが得られ、演
算装置２および表示装置３にそれぞれ給電ケーブル７を
介して供給した。演算装置２と表示装置３の消費電力は
各々５Ｗであった。なお振動検出装置１は圧電素子で構
成したので電力供給は不必要であり、振動検出装置１の
出力を演算装置２で受信するようにした。

【００２３】振動検出装置１としては、音圧レベル20〜
79ｄＢの範囲のショックパルスを発振する圧電素子をシ
ョックパルス発振器として使用した。軸受ボア径400mm
のテーブルローラーを使用したため、振動検出装置１で
検出した音圧レベル（ｄＢ）のデータを演算装置２に伝
送し、図３に示すように、あらかじめ設定された第１段
階のしきい値38ｄＢを超えた場合に、軸受寿命が注意領
域に入ったとして第１段階の表示装置３として演算装置
２に付随する電灯を点灯させた。さらに検出された音圧
レベル（ｄＢ）が第２段階の危険領域であるしきい値53
ｄＢを超えると、第２段階の表示装置３としてパトライ
トと呼ばれる赤色の点滅灯を点滅させた。こうして第２
段階に達した軸受は交換した。これを発明例とする。

【００２４】従来は工場の電源から給電ケーブルを介し
て、搬送ラインの各テーブルローラー11の軸受10に配設
された振動検出装置１，演算装置２および表示装置３に
電力を供給していたので、膨大な長さの給電ケーブルが
必要で、しかも給電ケーブルの配線が複雑であった。一
方、発明例では、各テーブルローラー11の回転シャフト
９の回転運動を各発電機４に伝達して発電した電力を振
動検出装置１，演算装置２および表示装置３にそれぞれ
供給するので、給電ケーブル７の配線は従来より簡素に
なった。

【００２５】また発明例では、搬送ラインの稼働開始
後、１時間経過したときのゴムコーティングを施したカ
ップリング５の表面温度は43℃であり、２時間経過した
ときのカップリング５の表面温度も回転部材６の当接に
よっても変化はなかった。カップリング５の許容温度の
上限は60℃であるから、カップリング５の故障は発生せ
ず、搬送ラインのみならず振動検出装置１，演算装置
２，表示装置３も安定して稼働し、しかもメンテナンス
の負荷も軽減された。

【００２６】

【発明の効果】本発明では、回転シャフトを支持する軸
受の異常の有無を安価な装置で、しかも安定して検出で
き、かつメンテナンスの負荷も軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動診断装置を軸受に配設した状態の
例を示す側面図である。

【図２】本発明の振動診断装置を軸受に配設した状態の
他の例を示す側面図である。

【図３】ショックパルスの音圧レベルの推移を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ 振動検出装置 ２ 演算装置 ３ 表示装置 ４ 発電機 ５ カップリング ６ 回転部材 ７ 給電ケーブル ８ モーター ９ 回転シャフト 10 軸受 11 テーブルローラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 惠嗣 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 2G024 AC01 BA12 BA15 BA27 CA13 FA02 FA14 2G064 AA17 AB22 BA02 BD18 CC55 CC62 DD06 DD15 3J101 FA24

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転シャフトを支持する軸受の振動を検
   出する振動検出装置と、前記振動検出装置によって検出
   したデータを入力信号として演算する演算装置と、前記
   演算装置からの出力信号に基づいて前記軸受の振動状態
   を表示する表示装置と、前記回転シャフトの回転運動を
   動力源として発電し、少なくとも前記演算装置および前
   記表示装置に給電する発電機と、前記回転シャフトの回
   転運動を前記発電機に伝達する動力伝達装置とを配設さ
   れてなることを特徴とする軸受の振動診断装置。
2. 【請求項２】 前記動力伝達装置が、前記回転シャフト
   に配設されたゴムコーティングを施したカップリング
   と、前記発電機に配設されかつ前記カップリングに接触
   する回転部材とからなることを特徴とする請求項１に記
   載の軸受の振動診断装置。