JP2006077945A - 異常診断装置及び異常診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 設計諸元が異なった回転部品が任意の部位に組込まれても、該回転部品が組み込まれている装置を分解することなく実稼動状態で回転部品の異常の有無と異常の部品や部位を特定できる異常診断装置を提供する。
【解決手段】 軸受箱１２に対して相対的に回転する複数の回転部品の異常を診断する異常診断装置であって、軸受箱１２に固定される振動センサ３２と、回転速度信号に基づき算出した回転部品の損傷に起因した周波数成分と振動センサ３２により検出された信号波形に基づく実測データの周波数成分とを設計諸元が異なる複数の回転部品毎に比較する比較照合部４３と、比較照合部４３での比較結果に基づき、回転部品の異常の有無や異常部品及び部位を特定する異常判定部４４とを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば鉄道車両の車軸やギアボックス或いは発電用風車の減速機等に用いられる複数の回転部品の異常を診断する異常診断装置及び異常診断方法に関する。

従来、鉄道車両や発電用風車等の回転部品は、一定期間使用した後に、軸受やその他の回転部品について、損傷や摩耗等の異常の有無が定期的に検査される。この定期的な検査は、回転部品が組み込まれた機械装置を分解することにより行われ、回転部品に発生した損傷や摩耗は、担当者が目視による検査により発見するようにしている。そして、検査で発見される主な欠陥としては、軸受の場合、異物の噛み込み等によって生ずる圧痕、転がり疲れによる剥離、その他の摩耗等、歯車の場合には、歯部の欠損や摩耗等、車輪の場合には、フラット等の摩耗があり、いずれの場合も新品にはない凹凸や摩耗等が発見されれば、新品に交換される。

また、回転部品が組み込まれた機械装置を分解することなく、実稼動状態で回転部品の異常診断を行う例として、機械装置の状態を振動センサ又は温度センサ等で常時計測して、各計測値が予め設定しておいた規定値以上に上昇したか否かで異常の有無を判定し、異常判定の場合に、異常警報を出力したり、装置の稼動を停止させたりする方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。

また、鉄道車両においては、軸受箱に装着された温度センサによる検出温度が予め設定しておいた規定値以上に上昇した時に異常信号を運転台に発するか、又は地上側から温度を計測して軸受の異常監視を行う方法が提案されている（例えば特許文献２参照。）。
特開平１１−１２５２４４号公報 特開平９−７９９１５号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２においては、振動センサや温度センサ等による計測値が予め設定しておいた規定値以上に上昇したか否かで異常の有無を判定しているため、異常が検知された場合には既に回転部品の損傷の程度が酷くなっていて継続して使用することが不可能なことが多く、機械装置を緊急に停止させなければならないという問題がある。

また、異常警報が発せられて機械装置の稼動が停止しても、異常の部位や異常部品を特定することができないという問題や、突発的な外乱ノイズ等の影響で誤動作が生じて異常警報を発したりする等で安定稼働が妨げられるという問題がある。

更に、多量の回転部品を使用している機械装置では、回転部品の内外径、幅寸法等が同じであれば内部の設計諸元が異なっていても使用することがある。この場合、軸受の設計諸元が異なると軸受の異常を知らせる警報レベルの設定値も異なるため特定の部位に同じ諸元の部品を組込むようにすることがあるが、組み立て時の作業効率が悪くなるという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、設計諸元が異なった回転部品が任意の部位に組込まれても、該回転部品が組み込まれている装置を分解することなく実稼動状態で回転部品の異常の有無と異常の部品や部位を特定することができる異常診断装置及び異常診断方法を提供することにある。

本発明の目的は、下記の構成により達成される。
（１） 静止部材に対して相対的に回転する複数の回転部品の異常を診断する異常診断装置であって、
前記回転部品または前記静止部材に固定される、振動センサ、音響センサ、超音波センサ及びＡＥセンサのうちの少なくとも一つの振動系センサと、
回転速度信号に基づき算出した前記回転部品の損傷に起因した周波数成分と前記振動系センサにより検出された信号波形に基づく実測データの周波数成分とを設計諸元が異なる前記複数の回転部品毎に比較する比較照合部と、
前記比較照合部での比較結果に基づき、前記回転部品の異常の有無や異常部品及び部位を特定する異常判定部とを備えていることを特徴とする異常診断装置。
（２） 前記振動系センサにより検出された信号波形から不要な周波数帯域を除去するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部から転送されたフィルタ処理後の波形の絶対値を検波するエンベロープ処理部と、
前記エンベロープ処理部から転送された波形の周波数を分析する周波数分析部とをさらに備えたことを特徴とする（１）に記載の異常診断装置。
（３） 前記振動系センサと、温度センサ及び回転速度センサのうちの少なくとも一つのセンサが、単一の筐体内に収納される一体型センサを備えたことを特徴とする（１）または（２）に記載の異常診断装置。
（４） 前記静止部材は軸受箱であり、前記一体型センサは、該軸受箱の平坦部に固定されていることを特徴とする（３）に記載の異常診断装置。
（５） 前記異常判定部による判定結果を伝送するデータ伝送手段を有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の異常診断装置。
（６） 前記センサからの検出信号を基に解析処理し、前記異常判定部からの判定結果を制御系に出力する処理を行なうマイクロコンピュータを具備したことを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の異常診断装置。
（７） 前記回転部品が鉄道車両用であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の異常診断装置。
（８） 前記回転部品が減速機用であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の異常診断装置。
（９） 静止部材に対して相対的に回転する複数の回転部品の異常を診断する異常診断方法であって、
前記回転部品または前記静止部材の振動、音響、超音波、ＡＥのうち少なくとも一つの信号を検出する検出工程と、
回転速度信号に基づき算出した前記複数の回転部品毎の損傷に起因した周波数成分と前記検出工程により検出された信号波形に基づく実測データの周波数成分とを、設計諸元が異なる前記回転部品毎に比較する比較工程と、
該比較工程での比較結果に基づき、前記回転部品の異常の有無や損傷部位を特定する特定工程とを備えていることを特徴とする異常診断方法。

本発明によれば、設計諸元が異なる複数の回転部品毎に異常の有無と異常部品や部位の診断を行うようにしているので、設計諸元が異なった回転部品が任意の部位に組込まれても、該回転部品が組み込まれている機械装置を分解することなく実稼動状態で回転部品の異常の有無と異常の部品や部位を特定することができる。

また、回転速度信号に基づき算出した回転部品の損傷に起因した周波数成分と振動系センサにより検出された信号波形に基づく実測データの周波数成分とを設計諸元が異なる複数の回転部品毎に比較するので、突発的な外乱ノイズ等の影響による誤診断を防止して信頼性の高い異常診断を行うことができ、設計諸元が異なる複数の回転部品が使用されている機械装置に対して高精度な異常診断を行うことができる。

更に、従来のように同じ寸法で且つ同じ諸元の回転部品を組込まなければならないという手間を省くことができ、さらに、同じ寸法で諸元が異なる回転部品を組込んだとしても診断が可能であることから、作業効率が向上して効率的なメンテナンスが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここで、図１は本発明の一実施形態である異常診断装置の診断対象である複列円すいころ軸受を備えた鉄道車両用転がり軸受装置の断面図、図２は異常診断装置の概念図、図３は異常診断装置の処理フローを示すフローチャート、図４は転がり軸受の傷の部位と、傷に起因して発生する特徴周波数との関係を示す図、図５は歯車の噛み合いで発生する異常振動周波数を示すための図、図６及び図７は設計諸元の異なる複数の軸受Ａ〜Ｆにおける実測した振動信号に基づくエンベロープ周波数スペクトルと個々の軸受の設計諸元に基づく外輪損傷（剥離）に起因した周波数成分（帯域）との関係を示すグラフである。

図１に示されるように、異常診断装置が適用される鉄道車両用の転がり軸受装置１０は、回転部品である複列円すいころ軸受１１と、鉄道車両用台車の一部を構成する静止部材である軸受箱１２とを備える。

複列円すいころ軸受１１は、回転軸である鉄道車両の車軸１３を回転可能に支持しており、外周面に円すい外面状に傾斜した内輪軌道面１５，１５を有する一対の内輪１４，１４と、内周面に円すい内面状に傾斜した一対の外輪軌道面１７，１７を有する単一の外輪１６と、内輪１４，１４の内輪軌道面１５，１５と外輪１６の外輪軌道面１７，１７との間に複列で複数配置された転動体である円すいころ１８と、円すいころ１８を転動自在に保持する環状の打ち抜き保持器１９，１９と、外輪１６の軸方向の両端部にそれぞれ装着された一対のシール部材２０，２０とを備える。

軸受箱１２は、鉄道車両用台車の側枠を構成するハウジング２１を備えており、このハウジング２１は外輪１６の外周面を覆うように円筒状に形成されている。また、ハウジング２１の軸方向の前端部側には前蓋２２が配置され、ハウジング２１の軸方向の後端部側には後蓋２３が配置されている。

一対の内輪１４，１４の間には、内輪間座２４が配置されている。一対の内輪１４，１４及び内輪間座２４には車軸１３が圧入されており、外輪１６はハウジング２１に嵌合されている。複列円すいころ軸受１１には、種々部材の重量等によるラジアル荷重と任意のアキシアル荷重とが負荷されており、外輪１６の周方向の上側部が負荷圏になっている。ここで、負荷圏とは、転動体に対して荷重が負荷される領域をいう。

車軸１３の前端部側に配置された一方のシール部材２０は、外輪１６の外側端部と前蓋２２との間に組み付けられ、後端部側に配置された他方のシール部材２０は、外輪１６の外側端部と後蓋２３との間に組み付けられている。

ハウジング２１の外周部の複列円すいころ軸受１１の軸方向の略中央部位置には凹部２６が形成され、この凹部２６内には異常診断装置の一部を構成する異常検出用センサ３１が筐体に収容された状態で固定されている。

異常検出用センサ３１は、振動センサ、ＡＥ（acoustic emission）センサ、音響センサ、及び超音波センサの内の少なくとも１つの振動を検出可能な振動系センサと、温度センサと、回転速度センサとを一体に筐体内に収納固定可能な複合型センサである。なお、図１の異常検出用センサ３１は、振動センサ３２と温度センサ３３とが一体に筐体内に収容固定されている。

振動センサ３２は、圧電素子等の振動測定素子であり、複列円すいころ軸受１１の内外輪軌道面１５，１５，１７，１７の剥離や、歯車の欠損、車輪のフラット摩耗等を検出するのに用いられる。なお、振動センサ３２は、加速度、速度或いは変位型等、振動を電気信号化できるものであればよく、ノイズが多いような機械装置に取付ける際には、絶縁型を使用する方がノイズの影響を受けることが少ないので好ましい。

温度センサ３３は、サーミスタ温度測定素子や白金測温抵抗体や熱電対等の非接触タイプの温度測定素子である。温度センサ３３としては、雰囲気温度が規定値を超えると、バイメタルの接点が離れたり、接点が溶断したりすることで導通しなくなる温度ヒューズを用いることができる。その場合、装置の温度が規定値を超えたとき、温度ヒューズの導通が遮断されることによって温度異常が検出される。

また、異常検出用センサ３１は、複列円すいころ軸受１１の非回転側軌道輪に嵌合している軸受箱１２のラジアル荷重の負荷圏領域に取り付けている。このため、例えば、軸受軌道面に損傷が発生した場合、その損傷部を転動体が通過する際に生じる衝突力は無負荷圏よりも負荷圏の方が大きく、軸受負荷圏の方が感度良く異常振動を検出することができる。

そして、本実施形態では、図２に示すように、設計諸元の異なる複数の複列円すいころ軸受１１の他、車輪や歯車（共に図示せず）等の振動を振動センサ３２により検出する。 そして、検出された振動信号は、信号伝送手段３４を介して演算処理部５０へ送られる。

演算処理部５０は、フィルタ処理部３７、固有振動数記憶部３８、エンベロープ処理部３９、周波数分析部４０、理論周波数計算部４１、比較照合部４３、異常判定部４４を備える。

フィルタ処理部３７は、振動センサ３２によって検出され、信号伝送手段３４を介して転送される増幅及びＡ／Ｄ変換後の振動信号を受け取る。そして、フィルタ処理部３７は、固有振動数記憶部３８に記憶された、回転部品である複列円すいころ軸受１１、歯車、車輪、静止部材（例えば軸受箱）等のいずれかの固有振動数に基づいて、振動信号からその固有振動数に対応する所定の周波数帯域のみを抽出し、不要な周波数帯域を除去する。なお、振動信号の増幅及びＡ／Ｄ変換は伝送前に行なわれてもよく、また、増幅とＡ／Ｄ変換の順序は逆であっても良い。

この固有振動数は、複列円すいころ軸受１１、歯車、車輪等を被測定物として、打撃法により加振し、被測定物に取付けた振動検出器又は打撃により発生した音響を周波数分析することにより容易に求めることができる。なお、被測定物が複列円すいころ軸受の場合には、内輪、外輪、転動体、保持器等のいずれかに起因する固有振動数が与えられる。一般的に、機械部品の固有振動数は複数存在し、また固有振動数での振幅レベルは高くなるため測定の感度がよい。

エンベロープ処理部３９は、フィルタ処理部３７にて抽出された所定の周波数帯域に対して、波形の絶対値を検波する絶対値検波処理を行う。そして、周波数分析部４０は、エンベロープ処理部３９から転送された波形の周波数を分析し、異常か否かの基準値となる実測値データを比較照合部４３へ転送する。

一方、理論周波数計算部４１は、図示しない回転速度センサにより得られた回転速度情報４２に基づき、軸受の剥離、歯車の欠損、車輪のフラット等、各回転部品の損傷に起因した周波数成分（帯域）を計算し、この計算値データを比較照合部４３に転送する。比較照合部４３は、周波数分析部４０による実測値データと理論周波数計算部４１による計算値データとを設計諸元が異なる回転部品毎に分けて順番に比較照合する。更に、異常判定部４４は、比較照合部４３での比較結果に基づき、振動異常の有無、異常された回転部品の特定及び異常部位の特定を行う。

そして、異常判定部４４での判定結果はデータ伝送手段４６を介して結果出力部４５へ伝送される。結果出力部４５は、異常が検出された場合にはアラーム等の警報を発したり、判定結果を記憶部に取り込む。なお、データ伝送手段４６は、有線であっても無線であってもよい。

次に、図３を参照して、振動信号を基にした異常診断の処理フローの具体例について説明する。

まず、振動センサ３２が各回転部品の振動を検出する（ステップＳ１０１）。検出された振動信号は、所定の増幅率で増幅され、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され（ステップＳ１０２）、フィルタ処理部３７により所定の回転部品又は静止部材のいずれかの固有振動数に対応した所定の周波数帯域のみを抽出するフィルタ処理が行われる（ステップＳ１０３）。その後、フィルタ処理後のデジタル信号に対してエンベロープ処理部３９によりエンベロープ処理を施し（ステップＳ１０４）、周波数分析部４０でエンベロープ処理後のデジタル信号の周波数スペクトル（音圧レベル）を求める（ステップＳ１０５）。

次に、周波数分析部４０で得られた実測値データのデジタル信号の実効値を計算し（ステップＳ１０６）、さらに実効値を基にして、異常診断に用いられる基準値（音圧レベル（ｄＢ））を算出する（ステップＳ１０７）。ここで、実効値は、エンベロープ処理後の周波数スペクトルの自乗平均の平方根として求められる。基準値は、実効値を基に、次式（１）または（２）に基づき算出される。
（基準値）＝（実効値）＋α …（１）
（基準値）＝（実効値）×β …（２）
α，β：データの種類によって可変な所定の値

一方、図４及び図５等に示す関係式から、回転速度信号に基づき各回転部品の異常時に起因して発生する（理論）周波数を求め（ステップＳ１０８）、求めた周波数に対応する各回転部品（軸受の場合は、内輪、外輪、転動体、保持器）の異常周波数帯域の音圧レベル、即ち、軸受の傷成分Ｓｘ（内輪傷成分Ｓｉ（Ｚｆｉ）、外輪傷成分Ｓｏ （Ｚｆｃ）、転動体傷成分Ｓｂ（２ｆｂ）及び保持器成分Ｓｃ（ｆｃ））、歯車の噛み合いに対応する傷成分Ｓｇ及び車輪等の回転体の摩耗やアンバランス成分Ｓｒの異常周波数帯域の音圧レベルを抽出し（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０７で計算された基準値との比較を設計諸元の異なる各回転部品毎に分けて順番に行う（ステップＳ１１０）。なお、周波数演算は、これより前に行ってもよく、以前に同様の診断を行っている場合には、そのデータを用いてもよい。また、算出に用いる各回転部品の設計諸元データは事前に入力記憶させておく。

そして、ステップＳ１１０で、回転部品の異常周波数帯域（Ｓｘ，Ｓｇ，Ｓｒ）の音圧レベルの値が基準値より小さい場合には、設計諸元の異なる他の回転部品の異常周波数帯域の音圧レベルを抽出して、再度比較照合する。そして、全ての回転部品の異常周波数帯域（Ｓｘ，Ｓｇ，Ｓｒ）の音圧レベルの値が、基準値より小さい場合には（ステップＳ１１１）、各回転部品に異常は発生していないと判断し（ステップＳ１１２）、いずれかの回転部品の異常周波数帯域の音圧レベルが基準値以上である場合には、該当する回転部品或いは軸受構成部品に傷や剥離等の異常が発生していると判断（ステップＳ１１３）し、その判定結果を警報装置等に出力する（ステップＳ１１４）。

上記のような異常診断では、例えば、複数の回転部品が用いられている機械装置において、設計諸元の異なる３種類の回転部品が任意の部位にランダムに組み込まれる場合、３種類の回転部品の設計諸元を予め入力または記憶し、１種類目の設計諸元の部品に基づく周波数成分との比較照合を行い、次に、２種類目の設計諸元の部品に基づく周波数成分との比較照合を行い、さらに、３種類目の設計諸元の部品に基づく周波数成分との比較照合を行って、個々の照合結果に基づき異常の有無や異常の部品を特定し、出力表示する。

なお、演算処理部５０は、例えば、マイクロコンピュータ或いは専用マイクロチップ等を用いることが可能であり、振動センサ３２や温度センサ３３からの検出信号を基に解析処理し、異常判定部４４からの判定結果を制御系に出力する処理を行なう。また、検出した信号は、演算処理部５０のメモリ等の記憶手段に格納後に、演算処理を行うようにしても良い。

このように本実施形態では、設計諸元が異なる複数の複列円すいころ軸受１１、歯車、車輪等の回転部品毎に異常の有無と異常部品や部位の診断を行うようにしているので、設計諸元が異なった複列円すいころ軸受１１等が任意の部位に組込まれても、該複列円すいころ軸受１１が組み込まれている鉄道車両用転がり軸受装置１０を分解することなく実稼動状態で回転部品の異常の有無と異常の部品や部位を特定することができる。

また、回転速度信号に基づき算出した回転部品の損傷に起因した周波数成分と振動センサ３２により検出された信号波形に基づく実測データの周波数成分とを設計諸元が異なる複数の回転部品毎に比較しているので、突発的な外乱ノイズ等の影響による誤診断を防止して信頼性の高い異常診断を行うことができる。この結果、設計諸元が異なる複数の回転部品が使用されている鉄道車両用転がり軸受装置１０に対して高精度な異常診断を行うことができる。

また、従来のように同じ寸法で且つ同じ設計諸元の回転部品を組込まなければならないという手間を省くことができ、さらに、同じ寸法で設計諸元が異なる回転部品を組込んだとしても異常診断が可能であることから、作業効率が向上して効率的なメンテナンスが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、複数の回転部品として鉄道車両用転がり軸受装置に組み込まれる複列円すいころ軸受等を例示したが、これに代えて、発電用風車の減速機に組み込まれる複数の転がり軸受や歯車等の回転部品を異常診断対象にして本発明を適用してもよい。
また、本実施形態の回転部品は、転がり軸受や歯車や車軸に限定されず、損傷によって周期的な振動を発生する部品であれば良い。

さらに、本実施形態では、診断すべき各回転部品に振動センサを複数準備して、各振動センサからの信号波形に基づく実測データの周波数成分に対して、対応する回転部品の損傷に起因した周波数成分を比較しているが、各回転部品の諸元が全て異なる場合には、全ての回転部品に対して単一の振動センサを用い、この振動センサからの信号波形に基づく実測データの周波数成分に対して、各回転部品の損傷に起因した各周波数成分を順次比較していくことで、異常の回転部品を検知することも可能である。

次に、図６及び図７を参照して、本発明の異常診断装置を用いた回転部品の異常診断の具体例を示す。

試験は、内外径寸法は同一であるが内部設計諸元が異なる３種類（Ａ，Ｂ，Ｃ）の円すいころ軸受のうち１種類のみに外輪軌道面に欠陥をつけ、個々の軸受をハウジングに組み込み、３００ｍｉｎ^-1で内輪を回転させた時に発生する振動をハウジングに取り付けた圧電式絶縁型加速度センサにより検出し、増幅後の信号を周波数分析（エンベロープ分析）して比較した。

図６は、３種類の軸受Ａ，Ｂ，Ｃを回転させた時のハウジングの振動をエンベロープ処理した後、周波数分析を行った結果である。ここで、各図の実線は実測した振動データに基づくエンベロープ周波数スペクトルであり、点線は予め記憶された個々の軸受の設計諸元に基づく外輪損傷に起因した周波数成分（帯域）を示している。

各図より、軸受Ａと軸受Ｃについては各設計諸元に基づく外輪損傷に起因した周波数成分（点線）上に顕著なピークは存在しないが、軸受Ｂには実測スペクトルに顕著なピークが存在し、それらのピークは何れも外輪損傷に起因した周波数成分（点線）と一致していることがわかる。これにより、この部位には軸受Ｂの設計諸元の軸受が組込まれており、且つ外輪が損傷していることが判る。

次に、内外径寸法は同一であるが内部設計諸元が異なる３種類（Ｄ，Ｅ，Ｆ）の円すいころ軸受の一種類のみに外輪軌道面に欠陥をつけ、個々の軸受をハウジングに組み込み、３００ｍｉｎ^-1で内輪を回転させた時に発生する振動をハウジングに取り付けた圧電式絶縁型加速度センサにより検出し、増幅後の信号を周波数分析（エンベロープ分析）して比較した。

図７は、外輪軌道面に欠陥をつけた軸受を回転させた時のハウジングの振動をエンベロープ処理後周波数分析を行った結果を、３種類の軸受Ｄ，Ｅ，Ｆの設計諸元に基づく外輪損傷に起因した周波数成分と照合した結果である。ここで、上記同様に、各図の実線は外輪軌道面に欠陥をつけた軸受について実測した振動データに基づくエンベロープ周波数スペクトルであり、点線は予め記憶された個々の軸受の設計諸元に基づく外輪損傷に起因した周波数成分（帯域）を示している。

図７より、外輪軌道面に欠陥をつけた軸受のピークは軸受Ｆの設計諸元を有している外輪損傷の周波数成分（点線）と一致しているため、外輪が損傷している軸受は軸受Ｆであると特定することができる。

本発明の一実施形態である異常診断装置の診断対象である複列円すいころ軸受を備えた鉄道車両用転がり軸受装置の断面図である。 本発明の一実施形態である異常診断装置の信号処理系統のブロック図である。 本発明の一実施形態である異常診断装置の処理フローを示すフローチャートである。 転がり軸受の傷の部位と、傷に起因して発生する特徴周波数の関係を示す図である。 歯車の噛み合いで発生する異常振動周波数の関係式を説明するための図である。 個々の軸受の実測した振動信号に基づくエンベロープ周波数スペクトルと個々の軸受の設計諸元に基づく外輪損傷（剥離）に起因した周波数成分（帯域）との関係を示すグラフであり、（ａ）は軸受Ａについて、（ｂ）は軸受Ｂについて、（ｃ）は軸受Ｃについてのグラフである。 外輪軌道面に欠陥をつけた軸受の実測した振動信号に基づくエンベロープ周波数スペクトルと個々の軸受の設計諸元に基づく外輪損傷（剥離）に起因した周波数成分（帯域）との照合関係を示すグラフであり、（ａ）は軸受Ｄ、（ｂ）は軸受Ｅ、（ｃ）は軸受Ｆについて設計諸元に基づく外輪損傷傷の周波数成分と照合したグラフである。

符号の説明

１１ 鉄道車両用複列円すいころ軸受（回転部品）
１２ 軸受箱（静止部材）
２７ 平坦部
３１ 異常検出用センサ（一体型センサ）
３２ 振動センサ（振動系センサ）
３３ 温度センサ
３７ フィルタ処理部
３９ エンベロープ処理部
４０ 周波数分析部
４３ 比較照合部
４４ 異常判定部
４５ 結果出力部

Claims (9)

1. 静止部材に対して相対的に回転する複数の回転部品の異常を診断する異常診断装置であって、
   前記回転部品または前記静止部材に固定される、振動センサ、音響センサ、超音波センサ及びＡＥセンサのうちの少なくとも一つの振動系センサと、
   回転速度信号に基づき算出した前記回転部品の損傷に起因した周波数成分と前記振動系センサにより検出された信号波形に基づく実測データの周波数成分とを設計諸元が異なる前記複数の回転部品毎に比較する比較照合部と、
   前記比較照合部での比較結果に基づき、前記回転部品の異常の有無や異常部品及び部位を特定する異常判定部とを備えていることを特徴とする異常診断装置。
2. 前記振動系センサにより検出された信号波形から不要な周波数帯域を除去するフィルタ処理部と、
   前記フィルタ処理部から転送されたフィルタ処理後の波形の絶対値を検波するエンベロープ処理部と、
   前記エンベロープ処理部から転送された波形の周波数を分析する周波数分析部とをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の異常診断装置。
3. 前記振動系センサと、温度センサ及び回転速度センサのうちの少なくとも一つのセンサが、単一の筐体内に収納される一体型センサを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の異常診断装置。
4. 前記静止部材は軸受箱であり、前記一体型センサは、該軸受箱の平坦部に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の異常診断装置。
5. 前記異常判定部による判定結果を伝送するデータ伝送手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の異常診断装置。
6. 前記センサからの検出信号を基に解析処理し、前記異常判定部からの判定結果を制御系に出力する処理を行なうマイクロコンピュータを具備したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の異常診断装置。
7. 前記回転部品が鉄道車両用であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の異常診断装置。
8. 前記回転部品が減速機用であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の異常診断装置。
9. 静止部材に対して相対的に回転する複数の回転部品の異常を診断する異常診断方法であって、
   前記回転部品または前記静止部材の振動、音響、超音波、ＡＥのうち少なくとも一つの信号を検出する検出工程と、
   回転速度信号に基づき算出した前記複数の回転部品毎の損傷に起因した周波数成分と前記検出工程により検出された信号波形に基づく実測データの周波数成分とを、設計諸元が異なる前記回転部品毎に比較する比較工程と、
   該比較工程での比較結果に基づき、前記回転部品の異常の有無や損傷部位を特定する特定工程とを備えていることを特徴とする異常診断方法。

Images