JP2012181168A - Apparatus and method for monitoring condition of rolling device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling device by which the concentration of moisture mixed into a lubricant is monitored and can be precisely obtained, and which can contribute to measurement of the generation rate of hydrogen embrittlement and prediction of the occurrence time of exfoliation due to the hydrogen embrittlement or the like and which enables the comprehensive abnormality determination including vibration abnormality.SOLUTION: Condition monitoring means 11 is provided which has a function of monitoring the concentration of moisture mixed into the lubricant of a rolling device 1. The means 11 includes: electrostatic capacitance detection means 7 and oil temperature measurement means 8 which detect the electrostatic capacitance and the oil temperature in the lubricant of the rolling device 1, respectively; and moisture concentration calculation means 9 which detects the concentration of the mixed moisture from the detected electrostatic capacitance and oil temperature. The calculated concentration of the mixed moisture is compared with a threshold, and an abnormality diagnosis part 10a is provided in which it is diagnosed as abnormal when exceeding the threshold. In addition to that, the comprehensive abnormality determination is made possible by using a vibration sensor 70, a displacement sensor 240, an AE sensor 250, and an impurity sensor 270 or the like.

Description

この発明は、軸受を備えた各種の転動装置、例えば風力発電装置内の転動装置を構成する各種軸受等の異常予測のための監視、特に、軸受の水素脆性による軸受はく離などを監視する転動装置の状態監視装置および監視方法に関する。   The present invention monitors various rolling devices provided with bearings, for example, for prediction of abnormality of various bearings constituting the rolling devices in a wind power generator, particularly, monitoring of bearing peeling due to hydrogen embrittlement of the bearings. The present invention relates to a rolling device state monitoring device and a monitoring method.

軸受の異常予測がいくつかある(例えば、特許文献1)。その中で潤滑剤の劣化を測定し、寿命を予測することが行われている。潤滑剤が劣化すると軸受内の接触部の油膜厚さが減少し、摩耗や表面損傷が生じやすくなる。よって、潤滑油の劣化状態の測定により寿命低下を監視・予測している。   There are several bearing abnormality predictions (for example, Patent Document 1). Among them, the deterioration of the lubricant is measured to predict the life. When the lubricant deteriorates, the oil film thickness at the contact portion in the bearing decreases, and wear and surface damage tend to occur. Therefore, the life reduction is monitored and predicted by measuring the deterioration state of the lubricating oil.

ところで、転がり軸受や歯車などの転動部品は、水が混入する条件下(非特許文献1〜5)、すべりを伴う条件下(非特許文献6)で使用されると、水や潤滑剤が分解して水素が発生し、それが鋼中に侵入することで早期損傷が起きることがある。接触要素間の接触面で金属接触が起き、金属新生面が露出すると、水や潤滑剤の分解による水素の発生、鋼中への侵入が促進される。このことは,水や潤滑油を滴下しながらエメリー紙で転動部品用鋼をアブレシブ摩耗させた後に昇温脱離水素分析を行った結果、鋼中から拡散性水素が明瞭に検出された実験事実によって証明されている(非特許文献7)。それによると、潤滑油よりも水を滴下した方が多くの拡散性水素が検出されている。したがって、すべりが生じる条件で用いられる転動部品の潤滑剤に水が混入すると、さらに水素が発生し,鋼中に侵入しやすくなるといえる。水素は鋼の疲労強度を著しく低下させるため(非特許文献8)、さほど大きくない最大接触面圧でも、水素が侵入すれば早期損傷が起きる。   By the way, when rolling parts such as rolling bearings and gears are used under conditions in which water is mixed (Non-Patent Documents 1 to 5) and conditions involving slipping (Non-Patent Document 6), water and lubricants are used. Decomposition generates hydrogen, which can cause premature damage as it penetrates into the steel. When metal contact occurs at the contact surface between the contact elements and the new metal surface is exposed, generation of hydrogen due to decomposition of water and lubricant, and penetration into the steel are promoted. This is an experiment in which diffusible hydrogen was clearly detected in steel as a result of thermal desorption hydrogen analysis after abrasive wear of rolling parts steel with emery paper while dripping water and lubricant. This is proved by the facts (Non-patent Document 7). According to this, more diffusible hydrogen is detected when water is dropped than lubricating oil. Therefore, it can be said that when water is mixed in the lubricant of the rolling parts used under the condition that slip occurs, hydrogen is further generated and easily enters the steel. Since hydrogen significantly reduces the fatigue strength of steel (Non-Patent Document 8), even if the maximum contact surface pressure is not so large, early hydrogen damage occurs.

特開2007−310611号公報JP 2007-310611 A 特開2006−138376号公報JP 2006-138376 A

エル.グランベルグ( L. Grunberg)著, Proc. Phys. Soc. (London), B66 (1953) 153-161.El. By L. Grunberg, Proc. Phys. Soc. (London), B66 (1953) 153-161. エル.グランベルグ、ディ.スコット( L. Grunberg and D. Scott)著, J. Inst. Petrol., 44 (1958) 406-410.El. Granberg, Di. Scott (L. Grunberg and D. Scott), J. Inst. Petrol., 44 (1958) 406-410. エル.グランベルグ( L. Grunberg), ディ. ティ. ジャミソン、ディ.スコット(D. T. Jamieson and D. Scott)著, Philosophical magazine, 8 (1963) 1553-1568.El. L. Grunberg, Di Tee Jamison, Di. Scott (D. T. Jamieson and D. Scott), Philosophical magazine, 8 (1963) 1553-1568. ピー.シャッツベルグ、アイ.エム.フェルセン( P. Schatzberg and I. M. Felsen)著, Wear, 12 (1968) 331-342.Pee. Schatzberg, Ai. M. By P. Schatzberg and I. M. Felsen, Wear, 12 (1968) 331-342. ピー.シャッツベルグ( P. Schatzberg)著, J. Lub. Tech., 231 (1971) 231-235.Pee. By P. Schatzberg, J. Lub. Tech., 231 (1971) 231-235. ケイ.タマダ、エッチ.タナカ( K. Tamada and H. Tanaka)著, Wear, 199 (1996) 245-252.Kay. Tamada, etch. Tanaka (K. Tamada and H. Tanaka), Wear, 199 (1996) 245-252. 谷本啓, 田中宏昌, 杉村丈一, トライボロジー会議予稿集, (2010-5 東京), 203-204.Kei Tanimoto, Hiromasa Tanaka, Shoichi Sugimura, Tribology Conference Proceedings, (2010-5 Tokyo), 203-204. ワイ.マツバラ、エッチ.ハマダ( Y. Matsubara and H. Hamada)著, Bearing Steel Technology, ASTM STP1465, J. M. Beswick Ed., (2007), 153-166.Wy. Matsubara, etch. Hamada (Y. Matsubara and H. Hamada), Bearing Steel Technology, ASTM STP1465, J. M. Beswick Ed., (2007), 153-166. エッチ.ミカミ、ティ.カワムラ( H. Mikami and T. Kawamura) 著, SAE Paper, (2007), No. 2007-01-0113.Etch. Micami, tee. Kawamura (H. Mikami and T. Kawamura), SAE Paper, (2007), No. 2007-01-0113. 牧野智昭,学位論文(京都大学),(2000),134pTomoaki Makino, Dissertation (Kyoto University), (2000), 134p

水素脆性で各種の転動装置の軌道面や転動面にはく離が生じれば、加速度振動センサなどで検出できるものの、この種のはく離による寿命は通常の転がり疲れによる寿命よりも大幅に短く、かつ、予備的な表面損傷を伴わず急にはく離が進行するため、振動加速度センサによる異常予測は困難である。また、風車の稼動停止時間の短縮化には、水素脆性によるはく離の発生時期の予測が求められている。   Although it can be detected by an acceleration vibration sensor, etc., if the separation of the raceway surface and rolling surface of various rolling devices occurs due to hydrogen embrittlement, the life due to this type of separation is significantly shorter than the life due to normal rolling fatigue, Moreover, since the separation proceeds suddenly without any preliminary surface damage, it is difficult to predict an abnormality with the vibration acceleration sensor. Further, in order to shorten the operation stop time of the wind turbine, it is required to predict the occurrence time of separation due to hydrogen embrittlement.

また、上記のように、すべりが生じる条件で用いられる転動部品の潤滑剤に水が混入すると、さらに水素が発生し,鋼中に侵入しやすくなるといえる。転動部品は今後ますます水素が発生し易い条件で使用される傾向にある。したがって、潤滑油中の混入水分濃度を監視し、混入水分濃度過多を診断することで、水素脆性起因の早期損傷に対する注意を促し、必要な対策を取る必要がある。
特許文献2において、監視・診断システムの1機能として、後述の静電容量と比例関係にある誘電率を監視し、潤滑剤の酸化度合いを監視・診断するとある。しかしながら、概念のみが記されているだけであり、具体的なデータなどの記載はない。また転がり軸受の異常診断に限定されている。潤滑油中の混入水分濃度は静電容量だけでは求まらず,温度依存性も測定しなければならない。
In addition, as described above, when water is mixed in the lubricant of the rolling part used under the condition that causes slip, it can be said that hydrogen is further generated and easily penetrates into the steel. Rolling parts will tend to be used in conditions where hydrogen is more likely to be generated. Therefore, it is necessary to monitor the mixed water concentration in the lubricating oil and diagnose the excessive mixed water concentration so as to call attention to early damage caused by hydrogen embrittlement and take necessary measures.
In Patent Document 2, as one function of the monitoring / diagnosis system, a dielectric constant proportional to a capacitance described later is monitored, and the oxidation degree of the lubricant is monitored / diagnosed. However, only the concept is described, and no specific data is described. Moreover, it is limited to the abnormality diagnosis of a rolling bearing. The moisture content in the lubricating oil must be measured not only by capacitance but also by temperature dependence.

油潤滑方式の転動装置の潤滑油に水分が混入する理由を説明する。油潤滑方式の転動装置の潤滑油中の混入水分濃度は、特に風力発電装置のように屋外で用いられるものは、日々の寒暖、乾湿の変動により、マクロ的には閉鎖された領域内に潤滑油は留まっているように見えていてもミクロ的には装置内外で雰囲気は呼吸していると考えられる。すなわち、作動中は転動装置内の温度が外気温よりも高くなるため、転動装置内は正圧になり、転動装置内の雰囲気の一部が外部に放出される。一方、停止して転動装置内の雰囲気温度が外気温よりも低下すると、転動装置内は負圧になるため、転動装置内に外気が入り込む。入り込んだ外気が高湿の場合、転動装置内に結露が生じ、潤滑油中に水分が混入する。このように、通常の使用でも潤滑油中への水分混入が考えられる。風力発電装置や、建設機械装置のように、転動装置が豪雨や強い風雨にさらされる場合や、熱帯地域のような高温多湿環境で使用される場合には、さらに多くの水分が混入すると考えられる。   The reason why water is mixed in the lubricating oil of the oil lubricated rolling device will be described. The concentration of water contained in the lubricating oil of oil-lubricated rolling devices, especially those used outdoors such as wind power generators, is within a macro-closed area due to daily fluctuations in temperature and dryness. Even if the lubricating oil seems to stay, it is considered that the atmosphere is breathing inside and outside the device microscopically. That is, since the temperature in the rolling device becomes higher than the outside air temperature during operation, the inside of the rolling device becomes positive pressure, and a part of the atmosphere in the rolling device is released to the outside. On the other hand, when it stops and the atmospheric temperature in a rolling device falls from external temperature, since the inside of a rolling device will become a negative pressure, external air will enter into a rolling device. When the outside air that has entered is humid, dew condensation occurs in the rolling device, and moisture is mixed into the lubricating oil. In this way, even in normal use, water can be mixed into the lubricating oil. If the rolling device is exposed to heavy rain or heavy wind and rain, or if it is used in a hot and humid environment such as a tropical area, such as a wind power generator or construction machinery, more water will be mixed. It is done.

この発明の目的は、軸受を備えた転動装置における潤滑油中の混入水分濃度を監視して精度良く求めることができて、結果的に、水素脆性の発生率の測定や、水素脆性によるはく離の発生時期の予測などに貢献でき、かつ振動検出による異常診断の併用で、転動装置の稼動停止時間の短縮化に必要な総合的な軸受の異常診断を行える転動装置の状態監視装置および監視方法を提供することである。
この発明の他の目的は、混入水分濃度がしきい値を超えた場合に異常診断することによって、水素脆性起因の早期損傷に対する注意を喚起し、密閉性に優れるシールへの交換、ヒーター等結露を防止するための加熱手段の起動などの対策を促すことである。
この発明のさらに他の目的は、上記異常診断を適切に行えるしきい値を求めて設定することができる転動装置の状態監視装置を提供することである。
The object of the present invention is to accurately determine the concentration of moisture contained in the lubricating oil in a rolling device equipped with a bearing, and as a result, measure the rate of occurrence of hydrogen embrittlement and peel off due to hydrogen embrittlement. A rolling device condition monitoring device that can contribute to the prediction of the occurrence time of the bearing and can perform comprehensive bearing failure diagnosis necessary for shortening the rolling device operation stop time by using abnormality diagnosis by vibration detection, and It is to provide a monitoring method.
Another object of the present invention is to alert the early damage due to hydrogen embrittlement by diagnosing abnormalities when the mixed water concentration exceeds a threshold value, to replace with a seal with excellent hermeticity, condensation on the heater, etc. It is to promote measures such as activation of the heating means for preventing the above.
Still another object of the present invention is to provide a state monitoring device for a rolling device capable of obtaining and setting a threshold value for appropriately performing the abnormality diagnosis.

この発明の転動装置の状態監視装置および監視方法は、転動装置の潤滑油中の混入水分濃度を監視する機能を有する状態監視手段を設け、この状態監視手段は、転動装置の潤滑油中の静電容量および油温をそれぞれ検出する静電容量検出手段および油温測定手段と、これら静電容量検出手段および油温測定手段で検出された静電容量および油温から、定められた規則に従って混入水分濃度を検出する水分濃度計算手段とを有し、かつ前記転動装置を構成する軸受の振動を監視する振動センサと、この振動センサの出力を用いて前記軸受の異常を判定する振動異常の異常診断手段を有することを特徴とする。なお、この明細書において、前記「転動装置」とは、転がり軸受やギヤなど、転がりすべりする接触要素を含む部品からなる装置を言い、例えば、風力発電装置では、主軸の支持装置や増速機などがある。これら主軸支持装置や増速機には、各種の転がり軸受が用いられ、油により潤滑されている。   The rolling device state monitoring device and monitoring method of the present invention are provided with state monitoring means having a function of monitoring the concentration of water contained in the lubricating oil of the rolling device, and this state monitoring means is provided for the lubricating oil of the rolling device. The electrostatic capacity detecting means and the oil temperature measuring means for detecting the electrostatic capacity and the oil temperature respectively, and the electrostatic capacity and the oil temperature detected by the electrostatic capacity detecting means and the oil temperature measuring means are determined. A vibration sensor for monitoring the vibration of a bearing constituting the rolling device, and determining an abnormality of the bearing using an output of the vibration sensor. An abnormality diagnosis means for vibration abnormality is provided. In this specification, the “rolling device” refers to a device comprising a part including a rolling and sliding contact element such as a rolling bearing or a gear. For example, in a wind power generator, a main shaft support device or a speed increasing device is used. There are machines. Various types of rolling bearings are used in these spindle support devices and gearboxes and are lubricated with oil.

軸受の水素脆性は、潤滑油中の水分が多くなると、発生確率が上がる。そこで、潤滑油中の水分濃度を測定することで、軸受の水素脆性によるはく離発生の確率を予測する。これは結果的に、はく離の発生時期の予測に繋がる。
上記構成によると、潤滑油中の静電容量および油温を検出する油温測定手段および静電容量検出手段と、その検出された静電容量および油温から混入水分濃度を検出する水分濃度計算手段とを設け、静電容量と油温から混入水分濃度を精度良く求めることができる。したがって、油潤滑方式の転動装置において、潤滑油中の混入水分濃度を監視して精度良く求めることができる。
また、前記状態監視手段に、前記転動装置を構成する軸受の振動を監視する振動センサと、この振動センサの出力を用いて前記軸受の異常を判定する振動異常の異常診断手段とを設け、混入水分濃度の検出と振動検出による異常診断とを併用するため、軸受の総合的な異常診断が行える。
The hydrogen embrittlement of the bearing is more likely to occur as the moisture in the lubricating oil increases. Therefore, the probability of delamination due to hydrogen embrittlement of the bearing is predicted by measuring the moisture concentration in the lubricating oil. As a result, this leads to the prediction of the occurrence time of the separation.
According to the above configuration, the oil temperature measuring means and the capacitance detecting means for detecting the capacitance and oil temperature in the lubricating oil, and the moisture concentration calculation for detecting the mixed moisture concentration from the detected capacitance and oil temperature. Means, and the mixed water concentration can be obtained accurately from the capacitance and the oil temperature. Therefore, in the oil lubrication type rolling device, the mixed water concentration in the lubricating oil can be monitored and accurately obtained.
Further, the state monitoring means includes a vibration sensor for monitoring vibration of a bearing constituting the rolling device, and a vibration abnormality abnormality diagnosis means for determining abnormality of the bearing using an output of the vibration sensor, Since the detection of mixed water concentration and abnormality diagnosis by vibration detection are used in combination, comprehensive abnormality diagnosis of the bearing can be performed.

この発明において、水分濃度計算手段で算出された混入水分濃度をしきい値と比較し、しきい値を超える場合に異常と診断する異常診断手段を設けるのが良い。異常診断手段を設けた場合は、混入水分濃度がしきい値を超えた場合に異常診断することによって、転動部品の水素脆性起因の早期損傷に対する注意を喚起し、密閉性に優れるシールへの交換、ヒーター等結露を防止するための加熱手段の起動などの対策を促すことができる。   In the present invention, it is preferable to provide an abnormality diagnosing means for comparing the mixed water concentration calculated by the water concentration calculating means with a threshold value and diagnosing an abnormality when exceeding the threshold value. When an abnormality diagnosis means is provided, an abnormality diagnosis is performed when the concentration of mixed water exceeds a threshold value, so that attention is paid to early damage caused by hydrogen embrittlement of rolling parts, and a seal with excellent sealing performance is obtained. Measures such as replacement and activation of heating means for preventing condensation such as a heater can be promoted.

この発明において、前記転動装置は前記軸受の潤滑を行う油浴潤滑機構を持ち、前記状態監視手段は、前記軸受の潤滑油を監視するものであっても良い。また、前記転動装置は前記軸受の潤滑を行う循環給油機構を備え、前記状態監視手段は、前記軸受の潤滑油を監視するものであっても良い。   In this invention, the rolling device may have an oil bath lubrication mechanism for lubricating the bearing, and the state monitoring means may monitor the lubricating oil of the bearing. The rolling device may include a circulating oil supply mechanism that lubricates the bearing, and the state monitoring unit may monitor the lubricating oil of the bearing.

この発明において、前記転動装置のハウジングの内部または外部に、前記静電容量検出手段および油温測定手段が設置された静電容量および油温の測定室を設けても良い。また、前記転動装置の循環給油機構に静電容量と油温の測定室を設けても良い。前記静電容量と油温の測定室中の潤滑油を攪拌する攪拌手段を設けても良い。
潤滑油を攪拌することで、潤滑油と水の混合状態が良くなり、精度良く、混入水分濃度の検出が行える。したがって、測定室中に攪拌手段を設けることで、より一層、潤滑油と水の混合状態が良くなり、検出精度が向上する。
In the present invention, a capacitance and oil temperature measurement chamber in which the capacitance detection means and the oil temperature measurement means are installed may be provided inside or outside the housing of the rolling device. Further, a capacitance and oil temperature measurement chamber may be provided in the circulating oil supply mechanism of the rolling device. A stirring means for stirring the lubricating oil in the capacitance and oil temperature measurement chamber may be provided.
By stirring the lubricating oil, the mixed state of the lubricating oil and water is improved, and the mixed water concentration can be detected with high accuracy. Therefore, by providing the stirring means in the measurement chamber, the mixed state of the lubricating oil and water is further improved, and the detection accuracy is improved.

前記測定室および攪拌手段を設けた場合に、前記静電容量と油温の測定室中に溜める潤滑油量を100mL以下とし、かつ変動量を±5mLとするのが良い。   When the measurement chamber and the stirring means are provided, it is preferable that the amount of lubricating oil accumulated in the capacitance and oil temperature measurement chamber is 100 mL or less and the variation is ± 5 mL.

また、前記転動装置および静電容量と油温の測定室へ潤滑油よりも比重が大きい水や添加物を排出しやすくする手段を設けるのが良い。この手段は、例えば潤滑油貯留槽の底面の傾斜溝等によって構成される。傾斜溝の底面の最も低い部分から測定室内に潤滑油が流れるようにする。   Further, it is preferable to provide means for facilitating discharge of water and additives having a specific gravity greater than that of the lubricating oil into the rolling device and the capacitance and oil temperature measurement chamber. This means is constituted by, for example, an inclined groove on the bottom surface of the lubricating oil reservoir. The lubricating oil is allowed to flow into the measurement chamber from the lowest part of the bottom surface of the inclined groove.

前記静電容量検出手段および油温測定手段として、静電容量と油温を測定できるセンサが一体型となったものを用いても良い。   As the capacitance detecting means and the oil temperature measuring means, a sensor in which a capacitance and an oil temperature can be measured may be integrated.

前記振動異常の異常診断手段は、第1および第2の演算部と、エンベロープ処理部と、診断部とを含むものであっても良い。第1の演算部は、振動センサを用いて測定された振動波形の実効値を算出する。エンベロープ処理部は、振動センサを用いて測定された振動波形にエンベロープ処理を行なうことによって振動波形のエンベロープ波形を生成する。第2の演算部は、エンベロープ処理部によって生成されたエンベロープ波形の交流成分の実効値を算出する。診断部は、第1の演算部によって算出された振動波形の実効値および第2の演算部によって算出されたエンベロープ波形の交流成分の実効値に基づいて転がり軸受の異常を診断する。   The abnormality diagnosis means for the vibration abnormality may include first and second calculation units, an envelope processing unit, and a diagnosis unit. The first calculation unit calculates an effective value of the vibration waveform measured using the vibration sensor. The envelope processing unit generates an envelope waveform of the vibration waveform by performing envelope processing on the vibration waveform measured using the vibration sensor. The second calculation unit calculates an effective value of the AC component of the envelope waveform generated by the envelope processing unit. The diagnosis unit diagnoses an abnormality of the rolling bearing based on the effective value of the vibration waveform calculated by the first calculation unit and the effective value of the AC component of the envelope waveform calculated by the second calculation unit.

好ましくは、転がり軸受によって支持される軸または転がり軸受の回転速度を検出するための回転センサをさらに備える。前記振動異常の異常診断手段は、修正振動度算出部と、修正変調度算出部とをさらに含む。修正振動度算出部は、第1の演算部によって算出された振動波形の実効値を回転速度で正規化した修正振動度を算出する。修正変調度算出部は、第2の演算部によって算出されたエンベロープ波形の交流成分の実効値を回転速度で正規化した修正変調度を算出する。そして、診断部は、修正振動度および修正変調度に基づいて転がり軸受の異常を診断する。
さらに好ましくは、診断部は、修正振動度および修正変調度の時間的変化の推移に基づいて転がり軸受の異常を診断する。
Preferably, the apparatus further includes a rotation sensor for detecting a rotation speed of the shaft or the rolling bearing supported by the rolling bearing. The abnormality diagnosis means for vibration abnormality further includes a modified vibration degree calculation unit and a modified modulation degree calculation unit. The corrected vibration degree calculation unit calculates a corrected vibration degree obtained by normalizing the effective value of the vibration waveform calculated by the first calculation unit with the rotation speed. The correction modulation degree calculation unit calculates a correction modulation degree obtained by normalizing the effective value of the AC component of the envelope waveform calculated by the second calculation unit with the rotation speed. The diagnosis unit diagnoses an abnormality of the rolling bearing based on the corrected vibration degree and the corrected modulation degree.
More preferably, the diagnosis unit diagnoses an abnormality of the rolling bearing based on a transition of a temporal change in the correction vibration degree and the correction modulation degree.

好ましくは、前記転動装置を構成する軸受における、内外輪間の相対変位を検出する変位計と、この変位計の出力を用いて前記軸受の異常を判定する変位異常の異常診断手段とを設ける。そして、異常診断手段は、変位センサの検出値を用いて転がり軸受の異常を診断する。   Preferably, a displacement meter that detects a relative displacement between the inner and outer rings in the bearing constituting the rolling device, and a displacement abnormality abnormality diagnosis unit that determines abnormality of the bearing using an output of the displacement meter are provided. . Then, the abnormality diagnosis means diagnoses the abnormality of the rolling bearing using the detection value of the displacement sensor.

また、好ましくは、転がり軸受から発生するアコーステイィックエミッション波を検出するためのAEセンサをさらに備える。そして、異常診断手段は、AEセンサの検出値を用いて転がり軸受の異常を診断する。   Preferably, an AE sensor for detecting an acoustic emission wave generated from the rolling bearing is further provided. Then, the abnormality diagnosing means diagnoses the abnormality of the rolling bearing using the detection value of the AE sensor.

また、好ましくは、転がり軸受の潤滑剤に含まれる不純物の量を測定するためのセンサをさらに備える。そして、異常診断手段は、センサの測定値を用いて転がり軸受の異常を診断する。   Preferably, the apparatus further includes a sensor for measuring the amount of impurities contained in the lubricant of the rolling bearing. Then, the abnormality diagnosing means diagnoses the abnormality of the rolling bearing using the measured value of the sensor.

好ましくは、前記いずれかの異常診断手段は、前記水分濃度計算手段で検出された混入水分濃度が、定められたしきい値を超えた場合に、異常と判定するしきい値または判定方法を変化させるようにする。混入水分濃度が変わると、上記振動、変位、AEセンサの検出値、および不純物の量を測定するためのセンサの検出値が正常とみなせる範囲が変化する。そのため、異常判定のしきい値を混入水分濃度の判定結果によって変えることで、より精度の良い異常判定が行える。   Preferably, any one of the abnormality diagnosing means changes a threshold value or a determination method for determining an abnormality when the mixed water concentration detected by the water concentration calculating means exceeds a predetermined threshold value. I will let you. When the mixed water concentration changes, the range in which the vibration, displacement, detection value of the AE sensor, and detection value of the sensor for measuring the amount of impurities can be regarded as normal changes. Therefore, a more accurate abnormality determination can be performed by changing the abnormality determination threshold according to the determination result of the mixed water concentration.

この発明において、前述のように、前記水分濃度計算手段が定められたしきい値に達した場合に異常と判定する混入水分濃度の異常診断手段を設けても良い。
また、上記の混入水分濃度の異常診断手段を設けた場合の異常判定のしきい値は、つぎのいずれかの方法で求めて用いる。
In the present invention, as described above, an abnormality diagnosis unit for the mixed water concentration that is determined to be abnormal when the moisture concentration calculation unit reaches a predetermined threshold value may be provided.
In addition, the abnormality determination threshold value when the above-described mixed water concentration abnormality diagnosis means is provided is obtained and used by one of the following methods.

例えば、潤滑油中に水を注入し、静電容量と油温を測定して混入水分濃度を監視し、混入水分濃度から求められる適切な水分量をフィードバックして混入水分濃度を一定の範囲に保つように水注入量を制御する転がりすべり疲労寿命試験によって求めた混入水分濃度のしきい値を求め、この求めたしきい値を用いても良い。なお、この試験で求めるしきい値は、判断に適切であるとして任意に定めた混入水分濃度となる値とすれば良い。また、上記の「適切な水分量」は、混入水分濃度と補給すべき水分量の関係を適宣定めた関係式やテーブル等の手段を用いて定められる量である。以下、各試験の場合も同様である。   For example, water is injected into the lubricating oil, the capacitance and oil temperature are measured to monitor the mixed water concentration, and the appropriate water amount obtained from the mixed water concentration is fed back to keep the mixed water concentration within a certain range. A threshold value of the mixed water concentration obtained by a rolling / sliding fatigue life test for controlling the water injection amount so as to be maintained may be obtained, and the obtained threshold value may be used. In addition, what is necessary is just to let the threshold value calculated | required by this test be a value used as the mixing | mixing water density | concentration arbitrarily defined as appropriate for judgment. Further, the “appropriate amount of water” is an amount determined using a relational expression or a table or the like that appropriately determines the relationship between the concentration of mixed water and the amount of water to be replenished. The same applies to each test.

また、接触する要素間の運動機構によって接触面にすべりを生じさせる転がりすべり疲労寿命試験によって混入水分濃度のしきい値を求め、この求めたしきい値を用いても良い。
接触する要素間の接触面に強制的にすべりを生じさせる転がりすべり疲労寿命試験によって混入水分濃度のしきい値を求め、この求めたしきい値を用いても良い。
損傷が起きるまで加減速運転させる転がりすべり疲労寿命試験によって混入水分濃度のしきい値を求め、その値を用いても良い。
Further, a threshold value of the mixed water concentration may be obtained by a rolling-slip fatigue life test in which the contact surface is caused to slip by a motion mechanism between contacting elements, and the obtained threshold value may be used.
A threshold value of the mixed water concentration may be obtained by a rolling-slip fatigue life test for forcibly causing a slip on a contact surface between contacting elements, and the obtained threshold value may be used.
A threshold value of the mixed water concentration may be obtained by a rolling / sliding fatigue life test in which acceleration / deceleration is performed until damage occurs, and that value may be used.

また、損傷対象を正極側として接触要素間に電流を流して損傷対象の摩耗を促進するため、スピンドルの支持軸受にセラミック製の転動体を用い、モータと試験部のスピンドルを絶縁する転がりすべり疲労寿命試験によって混入水分濃度のしきい値を求め、その値を前記混入水分濃度の異常診断に用いても良い。
また、損傷対象を正極側として接触要素間に電流を流した場合、損傷対象の摩耗が促進するという現象が知られている。そこで、スピンドルの支持軸受にセラミック製の転動体を用い、モータと試験部のスピンドルとの間が絶縁構造となっている転がりすべり疲労寿命試験を用い、上記と同様の試験によって混入水分濃度のしきい値を求め、その値を前記混入水分濃度の異常診断に用いても良い。
In addition, in order to promote wear of the damaged object by passing an electric current between the contact elements with the object to be damaged as the positive electrode side, a rolling rolling fatigue that uses a ceramic rolling element for the spindle support bearing and insulates the motor from the spindle of the test section. A threshold value of the mixed water concentration may be obtained by a life test, and the value may be used for the abnormality diagnosis of the mixed water concentration.
In addition, a phenomenon is known in which wear of a damaged object is accelerated when a current is passed between contact elements with the damaged object as a positive electrode side. Therefore, a ceramic rolling element is used for the spindle support bearing, and a rolling-slip fatigue life test in which the motor and the spindle of the test section have an insulating structure is used. A threshold value may be obtained and used for abnormality diagnosis of the mixed water concentration.

この発明の転動装置の状態監視装置は、転動装置の潤滑油中の混入水分濃度を監視する機能を有する状態監視手段を設け、この状態監視手段は、転動装置の潤滑油中の静電容量および油温を検出する静電容量検出手段および油温測定手段によって検出された静電容量および油温から、定められた規則に従って混入水分濃度を検出する水分濃度計算手段とを有する。そのため、転動装置における潤滑油中の混入水分濃度を監視して精度良く求めることができ、結果的に、水素脆性起因の早期損傷に対する注意を喚起し、対策を促すことで、転動装置の稼動停止時間の短縮化に貢献することができる。
また、前記状態監視手段に、前記転動装置を構成する軸受の振動を監視する振動センサと、この振動センサの出力を用いて前記軸受の異常を判定する振動異常の異常診断手段とを設け、混入水分濃度の検出と振動検出による異常診断とを併用するため、軸受の総合的な異常診断が行える。
また、内外輪間の相対変位を検出する変位計、AEセンサ、不純物の量を検知するセンサ等のうちのいずれかの検出値による異常診断を組み合わせた場合は、転動装置における軸受のより正確な異常診断を行うことができる。
この発明における各種センサよって求めた異常診断結果を、混入水分濃度の異常判定手段に適用した場合より精度良く混入水分濃度の異常診断を行うことができる。
The state monitoring device for a rolling device according to the present invention is provided with a state monitoring means having a function of monitoring the concentration of water contained in the lubricating oil of the rolling device, and this state monitoring means is a static device in the lubricating oil of the rolling device. A capacitance detecting means for detecting the electric capacity and the oil temperature, and a moisture concentration calculating means for detecting the mixed water concentration from the capacitance and the oil temperature detected by the oil temperature measuring means according to a predetermined rule. For this reason, it is possible to monitor the concentration of moisture in the lubricating oil in the rolling device with high accuracy and, as a result, to call attention to early damage due to hydrogen embrittlement and to promote countermeasures, This can contribute to shortening the operation stop time.
Further, the state monitoring means includes a vibration sensor for monitoring vibration of a bearing constituting the rolling device, and a vibration abnormality abnormality diagnosis means for determining abnormality of the bearing using an output of the vibration sensor, Since the detection of mixed water concentration and abnormality diagnosis by vibration detection are used in combination, comprehensive abnormality diagnosis of the bearing can be performed.
In addition, when combined with an abnormality diagnosis based on the detection value of any one of a displacement meter that detects the relative displacement between the inner and outer rings, an AE sensor, and a sensor that detects the amount of impurities, the bearing of the rolling device is more accurate. Abnormal diagnosis can be performed.
The abnormality diagnosis of the mixed water concentration can be performed with higher accuracy than when the abnormality diagnosis result obtained by the various sensors in the present invention is applied to the mixed water concentration abnormality determination means.

この発明の第1の実施形態に係る転動装置の状態監視装置の概念構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conceptual structure of the state monitoring apparatus of the rolling device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同状態監視装置の監視対象となる転動装置を備えた風力発電装置の破断側面図である。It is a fracture | rupture side view of the wind power generator provided with the rolling device used as the monitoring object of the state monitoring apparatus. 同風力発電装置における増速機の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the gearbox in the wind power generator. 他の実施形態に係る転動装置の状態監視装置の概念構成を示す一部省略ブロック図である。It is a partially omitted block diagram showing a conceptual configuration of a state monitoring device for a rolling device according to another embodiment. さらに他の実施形態に係る転動装置の状態監視装置の概念構成を示す一部省略ブロック図である。It is a partially abbreviate | omitted block diagram which shows the conceptual structure of the state monitoring apparatus of the rolling device which concerns on other embodiment. さらに他の実施形態に係る転動装置の状態監視装置の概念構成を示す一部省略ブロック図である。It is a partially abbreviate | omitted block diagram which shows the conceptual structure of the state monitoring apparatus of the rolling device which concerns on other embodiment. さらに他の実施形態に係る転動装置の状態監視装置の概念構成を示す一部省略ブロック図である。It is a partially abbreviate | omitted block diagram which shows the conceptual structure of the state monitoring apparatus of the rolling device which concerns on other embodiment. さらに他の実施形態に係る転動装置の状態監視装置の概念構成を示す一部省略ブロック図である。It is a partially abbreviate | omitted block diagram which shows the conceptual structure of the state monitoring apparatus of the rolling device which concerns on other embodiment. 洋上や寒暖の変化が激しい地域での水分濃度(予測データ)を示すグラフである。It is a graph which shows the water density | concentration (predicted data) in the area | region where the change of an ocean or a cold / warm state is intense. 陸上や寒暖の変化が少ない地域での水分濃度(予測データ)を示すグラフである。It is a graph which shows the water concentration (predicted data) in the area | region where there is little change of the land and the temperature. この発明の転動装置の状態監視装置で定める適切なしきい値を求めるための、転がりすべり疲労寿命試験方法に用いる試験装置の一例の概念図である。It is a conceptual diagram of an example of the test apparatus used for the rolling sliding fatigue life test method for calculating | requiring the suitable threshold value determined with the state monitoring apparatus of the rolling device of this invention. 同試験方法における加減速運転の最小パターン設定の例を示すパターン図である。It is a pattern diagram which shows the example of the minimum pattern setting of the acceleration / deceleration driving | operation in the test method. 試験装置の他の例の概念図である。It is a conceptual diagram of the other example of a test apparatus. 試験装置のさらに他の例の概念図である。It is a conceptual diagram of the further another example of a test apparatus. (A)は同試験方法に用いる転動部品模擬体を構成する試験片の一例の正面図、(B)は同試験片を組み込んだ転動部品模擬体の断面図である。(A) is a front view of an example of the test piece which comprises the rolling component simulation body used for the test method, (B) is sectional drawing of the rolling component simulation body incorporating the test piece. 図15の転動部品模擬体の試験片の試験に用いる試験装置の断面図である。It is sectional drawing of the testing apparatus used for the test of the test piece of the rolling component simulation body of FIG. 同試験で測定した混入水分量の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the amount of mixed water measured by the same test. 潤滑油の飽和水分濃度測定に用いる試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of the test apparatus used for the saturated water concentration measurement of lubricating oil. 図18の試験装置で測定した混入水分濃度と静電容量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the mixing water density | concentration measured with the test apparatus of FIG. 18, and an electrostatic capacitance. 水混入油の静電容量測定に用いる試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of the test apparatus used for the capacitance measurement of water-mixed oil. 図20の試験装置で測定した混入水分濃度と静電容量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the mixing water density | concentration measured with the test apparatus of FIG. 20, and an electrostatic capacitance. 同試験で測定した油温と静電容量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the oil temperature measured by the same test, and an electrostatic capacitance. 第1の実施形態における状態監視装置を構成する振動異常の異常診断手段の概念構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conceptual structure of the abnormality diagnosis means of the vibration abnormality which comprises the state monitoring apparatus in 1st Embodiment. 軸受に異常が発生していないときの軸受の振動波形を示した図である。It is the figure which showed the vibration waveform of the bearing when abnormality has not generate | occur | produced in the bearing. 軸受の軌道輪の面荒れや潤滑不良が発生したときに見られる軸受の振動波形を示しか図である。It is a figure which shows the vibration waveform of the bearing seen when the surface roughness of the bearing ring of a bearing and poor lubrication generate | occur | produce. 軸受の軌道輸にはく離が発生したときの初期段階における軸受の振動波形を示した図である。It is the figure which showed the vibration waveform of the bearing in the initial stage when separation | separation generate | occur | produces in the track | orbit transfer of a bearing. はく離異常の末期段階に見られる軸受の振動波形を示した図である。It is the figure which showed the vibration waveform of the bearing seen in the last stage of the peeling abnormality. 軸受の軌道輪の一部にはく離が生じ、その後、軌道輪全域にはく離が転移していったときの軸受の振動波形の実効値およびエンベロープ波形の交流成分の実効値の時間的変化を示した図である。This shows the temporal change in the effective value of the vibration waveform of the bearing and the effective value of the AC component of the envelope waveform when the separation occurs in a part of the bearing ring and then the separation moves across the entire ring. FIG. 軸受の軌道輸の面荒れや潤滑不良が発生したときの軸受の振動波形の実効値およびエンベロープ波形の交流成分の実効値の時間的変化を示した図である。It is the figure which showed the time change of the effective value of the vibration waveform of a bearing, and the effective value of the alternating current component of an envelope waveform at the time of the surface roughness of a bearing or the poor lubrication of a bearing generate | occur | produced. 同振動異常の異常診断手段の第2の具体例を示す概念構成のブロック図である。It is a block diagram of a conceptual structure which shows the 2nd specific example of the abnormality diagnostic means of the vibration abnormality. 同振動異常の異常診断手段の第3の具体例を示す概念構成のブロック図である。It is a block diagram of a conceptual structure which shows the 3rd specific example of the abnormality diagnosis means of the vibration abnormality. 同振動異常の異常診断手段の第4の具体例を示す概念構成のブロック図である。It is a block diagram of a conceptual structure which shows the 4th specific example of the abnormality diagnostic means of the vibration abnormality. 同風力発電装置の状態監視装置のさらに他の実施形態を示すシステムの全体構成を概略的に示した図である。It is the figure which showed schematically the whole structure of the system which shows other embodiment of the state monitoring apparatus of the same wind power generator. 同振動異常の異常診断手段の第5の具体例を示す概念構成のブロック図である。It is a block diagram of a conceptual structure which shows the 5th specific example of the abnormality diagnostic means of the vibration abnormality.

この発明の第1の実施形態を図1ないし図3と共に説明する。この転動装置の状態監視装置および監視方法は、転動装置1の潤滑油中の混入水分濃度を監視する機能を有する状態監視手段11を設けたものである。転動装置1は、前述のように、転がり軸受やギヤなど、転がりすべりする接触要素を含む部品からなる装置を言う。転動部品3は、上記転動装置1における転がりすべりする接触要素となる部品を言う。
この実施形態における転動装置1は、例えば、図2,図3に示す風力発電装置400における増速機440および主軸用軸受装置461が該当する。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This state monitoring device and method for the rolling device are provided with a state monitoring means 11 having a function of monitoring the concentration of water contained in the lubricating oil of the rolling device 1. As described above, the rolling device 1 is a device composed of parts including contact elements that roll and slide, such as rolling bearings and gears. The rolling component 3 is a component that serves as a contact element that rolls and slides in the rolling device 1.
The rolling device 1 in this embodiment corresponds to, for example, the speed increaser 440 and the main shaft bearing device 461 in the wind power generator 400 shown in FIGS.

本状態監視装置を風力発電装置に適用した場合を例に実施形態を説明する。図2は、風力発電装置の構成を概略的に示した図である。風力発電装置400は、主軸420と、ブレード430と、増速機540と、発電機550と、主軸用軸受460を有する主軸用軸受装置461と、データ処理装置2とを備える。データ処理装置2は、この風力発電装置の状態監視装置における演算処理を行うコンピュータおよびプログラムからなる。増速機440、発電機450、主軸用軸受460、およびデータ処理装置2は、ナセル490に格納され、ナセル490は、タワー500によって支持される。   The embodiment will be described by taking as an example the case where the present state monitoring device is applied to a wind turbine generator. FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the wind power generator. The wind power generator 400 includes a main shaft 420, a blade 430, a speed increaser 540, a power generator 550, a main shaft bearing device 461 having a main shaft bearing 460, and the data processing device 2. The data processing device 2 includes a computer and a program that perform arithmetic processing in the state monitoring device of the wind turbine generator. The speed increaser 440, the generator 450, the main shaft bearing 460, and the data processing device 2 are stored in the nacelle 490, and the nacelle 490 is supported by the tower 500.

主軸420は、ナセル490内に進入して増速機440の入力軸に接続され、主軸用軸受460によって回転自在に支持される。主軸420は、風力を受けたブレード430により発生する回転トルクを増速機440の入力軸へ伝達する。ブレード430は、主軸420の先端に設けられ、風力を回転トルクに変換して主軸420に伝達する。   The main shaft 420 enters the nacelle 490, is connected to the input shaft of the speed increaser 440, and is rotatably supported by the main shaft bearing 460. The main shaft 420 transmits the rotational torque generated by the blade 430 that receives wind force to the input shaft of the speed increaser 440. The blade 430 is provided at the tip of the main shaft 420 and converts wind force into rotational torque and transmits it to the main shaft 420.

主軸用軸受460は、ナセル490内において軸受ハウジング462を介して固定設置され、主軸420を回転自在に支持する。これら軸受ハウジング462と、主軸用軸受460と、この主軸用軸受460を油潤滑する潤滑機構(図示せず)とで、図1の転動装置1の一つが構成される。主軸用軸受460は、転がり軸受によって構成され、例えば、自動調芯ころ軸受や円すいころ軸受、円筒ころ軸受、玉軸受等によって構成される。なお、これらの軸受は、単列のものでも複列のものでもよい。   The main shaft bearing 460 is fixedly installed in the nacelle 490 via a bearing housing 462, and supports the main shaft 420 in a freely rotatable manner. The bearing housing 462, the main shaft bearing 460, and a lubrication mechanism (not shown) that lubricates the main shaft bearing 460 constitutes one of the rolling devices 1 of FIG. The main shaft bearing 460 is composed of a rolling bearing, for example, a self-aligning roller bearing, a tapered roller bearing, a cylindrical roller bearing, or a ball bearing. These bearings may be single row or double row.

増速機440は、主軸420と発電機450との間に設けられ、主軸420の回転速度を増速して発電機450へ出力する。発電機450は、増速機440の出力軸に接続され、増速機440から受ける回転トルクによって発電する。発電機450は、たとえば、誘導発電機によって構成される。なお、この発電機450内にも、ロータを回転自在に支持する軸受が設けられている。   The speed increaser 440 is provided between the main shaft 420 and the power generator 450, and increases the rotational speed of the main shaft 420 and outputs it to the power generator 450. The generator 450 is connected to the output shaft of the speed increaser 440 and generates electric power by the rotational torque received from the speed increaser 440. The generator 450 is constituted by, for example, an induction generator. The generator 450 is also provided with a bearing that rotatably supports the rotor.

図3は、増速機440の一例を示す。この増速機440は、入力軸21と出力軸22との間に、一次増速機となる遊星歯車機構23と、2次増速機24とを設けたものである。遊星歯車機構23は、入力軸21と一体のキャリア25に遊星歯車26を設置し、遊星歯車26を内歯のリングギヤ27と、太陽歯車28に噛み合わせ、太陽歯車28と一体の軸を中間出力軸29とするものである。2次増速機24は、中間出力軸29の回転を出力軸22に複数の歯車31〜34を介して伝達する歯車列からなる。上記遊星歯車26や、この遊星歯車26を支持する軸受35、リングギヤ27、2次増速機24の歯車31となる各転動部品3が、ハウジング4内の潤滑油貯留槽4aの潤滑油5内に浸漬される。潤滑油貯留槽4aは、ポンプおよび配管からなる循環給油手段(図示せず)によって循環させられる。なお、循環給油手段は必ずしも設けなくても良く、油浴潤滑形式としても良い。   FIG. 3 shows an example of the speed increaser 440. The speed increaser 440 is provided with a planetary gear mechanism 23 serving as a primary speed increaser and a secondary speed increaser 24 between the input shaft 21 and the output shaft 22. The planetary gear mechanism 23 has a planetary gear 26 installed on a carrier 25 integral with the input shaft 21, meshes the planetary gear 26 with an internal ring gear 27 and a sun gear 28, and intermediately outputs a shaft integral with the sun gear 28. The axis 29 is used. The secondary speed increaser 24 includes a gear train that transmits the rotation of the intermediate output shaft 29 to the output shaft 22 via a plurality of gears 31 to 34. The rolling gear 3 serving as the planetary gear 26, the bearing 35 that supports the planetary gear 26, the ring gear 27, and the gear 31 of the secondary speed increaser 24 is connected to the lubricating oil 5 in the lubricating oil reservoir 4 a in the housing 4. Soaked in. The lubricating oil storage tank 4a is circulated by circulating oil supply means (not shown) including a pump and piping. The circulating oil supply means is not necessarily provided, and may be an oil bath lubrication type.

図1は、転動装置の状態監視装置の概念構成を示す。転動装置1は、風力発電装置400を構成する機構中で、回転動作を生じる装置の総称であり、例えば、増速機440である。転動装置1は、主軸用軸受装置461およびその潤滑機構(図示せず)からなる装置であっても良い。   FIG. 1 shows a conceptual configuration of a rolling device state monitoring device. The rolling device 1 is a general term for devices that cause a rotation operation in a mechanism that constitutes the wind power generator 400, and is, for example, a speed increaser 440. The rolling device 1 may be a device including a main shaft bearing device 461 and a lubrication mechanism (not shown).

上記構成のいずれかの転動装置1に対して、この転動装置1を構成する潤滑油貯留槽4a内の潤滑油5の混入水分濃度を監視する混入水分濃度監視装置6を設けている。この混入水分濃度監視装置6は、潤滑油5中の静電容量および油温をそれぞれ検出する静電容量検出手段7および油温測定手段8と、混入水分濃度の異常診断手段10とからなる。この異常診断手段10は、前記静電容量検出手段7および油温測定手段8で検出された静電容量および油温から、定められた規則に従って混入水分濃度を検出する水分濃度計算手段9と、この水分濃度計算手段9で算出された混入水分濃度をしきい値S1と比較し、しきい値S1を超える場合に異常と診断する異常診断部10aとでなる。静電容量検出手段7は、液体中に浸漬されてその液体の静電容量の検出が可能なものであれば良く、各種の形式の静電容量計を用いることができる。油温測定手段8には、熱電対等が用いられる。静電容量検出手段7と油温測定手段8とは、互いに一体化された一体型の静電容量・油温手段7Aで構成されていても良い。   A mixed water concentration monitoring device 6 for monitoring the mixed water concentration of the lubricating oil 5 in the lubricating oil storage tank 4a constituting the rolling device 1 is provided for any of the rolling devices 1 having the above-described configuration. The mixed water concentration monitoring device 6 includes a capacitance detecting means 7 and an oil temperature measuring means 8 for detecting a capacitance and an oil temperature in the lubricating oil 5, respectively, and a mixed water concentration abnormality diagnosis means 10. The abnormality diagnosing means 10 includes a water concentration calculating means 9 for detecting a mixed water concentration from the electrostatic capacity and the oil temperature detected by the electrostatic capacity detecting means 7 and the oil temperature measuring means 8 according to a predetermined rule, The mixed moisture concentration calculated by the moisture concentration calculating means 9 is compared with a threshold value S1, and the abnormality diagnosis unit 10a diagnoses an abnormality when the threshold value S1 is exceeded. The capacitance detection means 7 may be any device that is immersed in a liquid and capable of detecting the capacitance of the liquid, and various types of capacitance meters can be used. For the oil temperature measuring means 8, a thermocouple or the like is used. The capacitance detecting means 7 and the oil temperature measuring means 8 may be constituted by an integrated capacitance / oil temperature means 7A integrated with each other.

水分濃度計算手段9および異常診断部10aを含む異常診断手段10は、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ等のコンピュータとそのプログラムとで構成され、または専用の電子回路により構成される。この異常診断手段10は、例えば、図2と共に説明したデータ処理装置2に設けられる。   The abnormality diagnosing means 10 including the moisture concentration calculating means 9 and the abnormality diagnosing unit 10a is constituted by a computer such as a microcomputer or a personal computer and its program, or is constituted by a dedicated electronic circuit. The abnormality diagnosis unit 10 is provided in the data processing apparatus 2 described with reference to FIG.

水分濃度計算手段9は、静電容量と油温と混入水分濃度との関係を、計算式やテーブルで設定した関係設定手段9aを有していて、入力された静電容量と油温とから、関係設定手段9aに記憶された関係、すなわち上記の定められた規則を用いて混入水分濃度を計算する。   The moisture concentration calculating means 9 has a relationship setting means 9a in which the relationship between the capacitance, the oil temperature, and the mixed moisture concentration is set by a calculation formula or a table. From the input capacitance and oil temperature, The mixed water concentration is calculated using the relationship stored in the relationship setting means 9a, that is, the above-defined rule.

上記構成の混入水分濃度監視装置6によると、潤滑油5中の静電容量および油温を静電容量検出手段7および油温測定手段8により検出し、その検出された静電容量および油温から、水分濃度計算手段9により混入水分濃度を検出する。このように、静電容量と油温とから混入水分濃度を求めるようにしたため、精度良く混入水分濃度を求めることができる。したがって、油潤滑方式の転動装置1において、潤滑油5中の混入水分濃度を監視して精度良く求めることができ、転動部品の水素脆性起因の早期損傷に対する注意を喚起することができる。また、異常診断手段部10aを有し、混入水分濃度がしきい値S1を超えた場合に異常の判定を行うようにしたため、転動装置8を構成する部品である転動部品3の水素脆性起因の早期損傷をより確実に予測し、注意を喚起することができる。静電容量と油温とから混入水分濃度を精度良く検出できる理由については、後に、しきい値S1の設定方法の説明欄において、説明する。   According to the mixed water concentration monitoring device 6 having the above configuration, the electrostatic capacity and the oil temperature in the lubricating oil 5 are detected by the electrostatic capacity detecting means 7 and the oil temperature measuring means 8, and the detected electrostatic capacity and oil temperature are detected. From the above, the water concentration calculation means 9 detects the mixed water concentration. In this way, since the mixed water concentration is obtained from the capacitance and the oil temperature, the mixed water concentration can be obtained with high accuracy. Therefore, the oil lubrication type rolling device 1 can monitor the mixed water concentration in the lubricating oil 5 with high accuracy, and can call attention to early damage due to hydrogen embrittlement of the rolling parts. Further, since the abnormality diagnosis unit 10a is included and the abnormality is determined when the mixed water concentration exceeds the threshold value S1, the hydrogen embrittlement of the rolling component 3 which is a component constituting the rolling device 8 is performed. Predicted early damage can be more reliably predicted and alerted. The reason why the mixed water concentration can be accurately detected from the capacitance and the oil temperature will be described later in the explanation section of the method for setting the threshold value S1.

この実施形態において、上記の状態監視手段11には、混入水分濃度の異常診断手段10の他に、振動異常の異常診断手段51と、変位異常の異常診断手段52と、内部クラックの異常診断手段53と、不純物の異常診断手段54と、総合異常診断手段55とを備えている。また、通信手段56が設けられている。   In this embodiment, the state monitoring means 11 includes, in addition to the mixed water concentration abnormality diagnosis means 10, vibration abnormality abnormality diagnosis means 51, displacement abnormality abnormality diagnosis means 52, and internal crack abnormality diagnosis means. 53, impurity abnormality diagnosis means 54, and comprehensive abnormality diagnosis means 55. Communication means 56 is also provided.

振動異常の異常診断手段51は、前記転動装置1を構成するいずれかの軸受の振動を監視する振動センサ70の出力を用い、その軸受の異常を判定する手段である。振動センサ70で振動を監視する軸受は、例えば、前記主軸用軸受460であり、軸受ハウジング等に設置される。振動センサ70は、圧電素子を用いた加速度センサによって構成される。異常診断手段51は、振動センサ70の検出信号を処理して処理結果を、定められたしきい値S2と比較し、しきい値S2を超える場合に異常と判定する。異常診断手段51は、後に説明するように、前記軸受またはこの軸受で支持される軸の回転速度を、回転センサ210によって得て、検出した回転速度を異常判断のための信号処理に用いるようにしても良い。   The vibration abnormality abnormality diagnosis means 51 is means for determining an abnormality of the bearing using the output of the vibration sensor 70 that monitors the vibration of any of the bearings constituting the rolling device 1. The bearing whose vibration is monitored by the vibration sensor 70 is, for example, the main shaft bearing 460 and is installed in a bearing housing or the like. The vibration sensor 70 is configured by an acceleration sensor using a piezoelectric element. The abnormality diagnosing means 51 processes the detection signal of the vibration sensor 70, compares the processing result with a predetermined threshold value S2, and determines that it is abnormal when the threshold value S2 is exceeded. As will be described later, the abnormality diagnosis means 51 obtains the rotation speed of the bearing or the shaft supported by the bearing by the rotation sensor 210 and uses the detected rotation speed for signal processing for abnormality determination. May be.

変位異常の異常診断手段52は、前記転動装置1を構成する前記軸受における、内外輪間の相対変位を検出する変位計である変位センサ240の出力を用い、前記軸受の異常を判定する手段である。この変位異常の異常診断手段52は、検出された相対変位、またはこの相対変位を信号処理した値を、定められたしきい値S3と比較し、しきい値S3を超える場合に、異常と判定する。   Displacement abnormality abnormality diagnosis means 52 is means for determining abnormality of the bearing using an output of a displacement sensor 240 that is a displacement meter for detecting a relative displacement between the inner and outer rings in the bearing constituting the rolling device 1. It is. The abnormality diagnosis means 52 of the displacement abnormality compares the detected relative displacement or a value obtained by signal processing of the relative displacement with a predetermined threshold value S3, and determines that it is abnormal when the threshold value S3 is exceeded. To do.

内部クラックの異常診断手段53は、前記転動装置1を構成する前記軸受における、アコースティックエミッション波を検出するためのAEセンサ250の出力を用い、この出力またはこの出力を信号処理した値を、定められたしきい値S4と比較し、しきい値S4を超える場合に、異常と判定する。   The internal crack abnormality diagnosis means 53 uses the output of the AE sensor 250 for detecting an acoustic emission wave in the bearing constituting the rolling device 1, and determines the output or a value obtained by signal processing of the output. When the threshold value S4 is exceeded, it is determined that there is an abnormality.

不純物の異常診断手段54は、前記転動装置1の潤滑油の中の摩耗粉またはその他の不純物の量を検知するセンサ270の出力を用い、この出力またはこの出力を信号処理した値を、定められたしきい値S5と比較し、しきい値S5を超える場合に、異常と判定する。   The impurity abnormality diagnosis means 54 uses the output of the sensor 270 that detects the amount of wear powder or other impurities in the lubricating oil of the rolling device 1, and determines this output or a value obtained by signal processing of this output. Compared with the threshold value S5, if it exceeds the threshold value S5, it is determined as abnormal.

これら振動異常の異常診断手段51、変位異常の異常診断手段52、内部クラックの異常診断手段53、および不純物の異常診断手段54は、いずれも、前記水分濃度計算手段9で検出された混入水分濃度が、定められたしきい値S1を超えた場合に、それぞれの異常診断手段51〜54が異常と判定するしきい値S2〜S5を変化させ、または判定方法を変化させるようにしても良い。   The vibration abnormality abnormality diagnosis means 51, the displacement abnormality abnormality diagnosis means 52, the internal crack abnormality diagnosis means 53, and the impurity abnormality diagnosis means 54 are all mixed moisture concentrations detected by the moisture concentration calculation means 9. However, when the threshold value S1 is exceeded, the threshold values S2 to S5 that the abnormality diagnosis means 51 to 54 determine as abnormal may be changed, or the determination method may be changed.

総合異常診断手段55は、前記各異常診断手段10,51〜54の診断結果を、定められた規則によって総合的に判定する手段である。前記の水分濃度計算手段9で検出された混入水分濃度によって、各異常診断手段51〜54が異常と判定するしきい値S2〜S5を変化させ、または判定方法を変化させる処理は、総合異常診断手段55によって行うようにしても良い。   The comprehensive abnormality diagnosis unit 55 is a unit that comprehensively determines the diagnosis results of the abnormality diagnosis units 10 and 51 to 54 according to a predetermined rule. The process of changing the threshold values S2 to S5 that each abnormality diagnosis means 51 to 54 determines as abnormal or changing the determination method according to the mixed water concentration detected by the water concentration calculation means 9 is a comprehensive abnormality diagnosis. It may be performed by means 55.

なお、図1の例では、混入水分濃度の監視のための静電容量検出手段7や油温測定手段8を配置する測定室についての説明を省略したが、後に図4〜9に示すように測定室12(図4,図5,図7,図8)を設けることが好ましい。   In the example of FIG. 1, the description of the measurement chamber in which the capacitance detecting means 7 and the oil temperature measuring means 8 for monitoring the mixed water concentration are omitted, but as shown in FIGS. 4 to 9 later. It is preferable to provide a measurement chamber 12 (FIGS. 4, 5, 7, and 8).

風力発電装置では、主軸用軸受装置461や増速機440内部には各種転がり軸受が利用され、油により潤滑されている。この潤滑油を供給するための管路やタンク、あるいは転動装置1の内部または外部のいずれかに、図4,図5,図7,図8に示すように測定室12を設け、混入水分濃度を測定する。
監視時の混入水分濃度の異常診断のしきい値S1は、後に図11〜22と共に説明するしきい値を適用する。監視中にしきい値S1を超えた場合、異常診断部10aにより、注意を促す信号を出力する。
混入水分濃度の測定に静電容量計7と熱電対からなる油温測定手段8とを用いているが、これらが一体となった静電容量・油温手段7Aを使用することで、個別にセンサを設置する場合の工数短縮が可能となる。また2つのセンサ(すなわち、静電容量計7および熱電対からなる油温測定手段8)を一体とするためのハウジング(図示せず)は、各センサを保持するカバーの役割であり、それらの破損低減効果が期待できることから、センサ自体の信頼性も向上すると考えられる。
In the wind turbine generator, various rolling bearings are used inside the main shaft bearing device 461 and the speed increaser 440 and are lubricated with oil. As shown in FIGS. 4, 5, 7, and 8, a measurement chamber 12 is provided in a pipe or tank for supplying the lubricating oil, or inside or outside of the rolling device 1, and mixed moisture Measure the concentration.
The threshold value S1 for abnormality diagnosis of the mixed water concentration at the time of monitoring applies the threshold value described later with reference to FIGS. When the threshold value S1 is exceeded during monitoring, the abnormality diagnosis unit 10a outputs a signal to call attention.
Capacitance meter 7 and oil temperature measuring means 8 consisting of a thermocouple are used to measure the mixed water concentration, but by using capacitance / oil temperature means 7A in which these are integrated, individually Man-hours for installing the sensor can be shortened. A housing (not shown) for integrating two sensors (that is, a capacitance meter 7 and an oil temperature measuring means 8 comprising a thermocouple) serves as a cover for holding each sensor. Since the damage reduction effect can be expected, it is considered that the reliability of the sensor itself is also improved.

洋上や寒暖の変化が激しい地域では、混入水分濃度が高く、水素脆性による軸受損傷が多発すると考えられる。このような地域で本装置を利用した場合、図9に示すように、水分濃度が短時間でしきい値S1を超えることが予想される。なお、しきい値S1を超えた場合は、密閉性に優れるシールに変えることやヒーター等結露を防止するための加熱手段の起動などの対策をすることで水素脆性による損傷を防ぐこともできる。
また、陸上や寒暖の変化が少ない地域で本装置を利用した場合、図10に示すように、水分濃度は日々変化しても、しきい値S1を超えることがほとんど無いと考えられる。水素脆性によるはく離の発生時期については、しきい値S1を超えた運転時間または回転量の累積によって予測する。
なお、混入水分濃度の測定に関して、安全側での監視を行うためには、タンクや油槽より低い位置に測定室を設け、比重差を利用し、水や添加物をセンサ付近に取り込みやすくすることで、高めの混入水分濃度を測定するとよい。
In areas where the temperature changes greatly, such as at sea or cold, the concentration of mixed water is high and bearing damage due to hydrogen embrittlement is likely to occur frequently. When this apparatus is used in such an area, it is expected that the moisture concentration exceeds the threshold value S1 in a short time as shown in FIG. In addition, when the threshold value S1 is exceeded, damage due to hydrogen embrittlement can be prevented by changing to a seal having excellent hermeticity or by starting a heating means such as a heater to prevent condensation.
Further, when the present apparatus is used in an area where there is little change in land and cold and warm, as shown in FIG. 10, it is considered that even if the water concentration changes daily, the threshold value S1 is hardly exceeded. The occurrence timing of delamination due to hydrogen embrittlement is predicted by the accumulated operation time or rotation amount exceeding the threshold value S1.
In addition, in order to perform monitoring on the safe side with respect to the measurement of the mixed moisture concentration, a measurement chamber should be provided at a lower position than the tank or oil tank, and the difference in specific gravity should be used to facilitate the intake of water and additives near the sensor. Therefore, it is better to measure a higher concentration of mixed water.

他のセンサとの組み合わせについて説明する。
水素脆性の影響によって対象軸受の実際の寿命が、設計上期待される寿命に到達するか否かを推定できる。しかし、実際に生じたはく離の確認や、その他の原因による軸受の損傷については検知することが困難である。そこで、以下に示す各種センサと組み合わせることで水素脆性はく離以外の軸受の損傷も同時に監視することが可能になる。
例えば、振動加速度センサ等の振動センサ70を併用することで、水素脆性はく離を含めた各種の異常による振動を検知することが可能になる。
A combination with other sensors will be described.
It can be estimated whether or not the actual life of the target bearing reaches the expected life in terms of design due to the influence of hydrogen embrittlement. However, it is difficult to detect actual confirmation of peeling and damage to the bearing due to other causes. Therefore, by combining with various sensors shown below, it becomes possible to simultaneously monitor the damage of the bearing other than the hydrogen embrittlement separation.
For example, by using a vibration sensor 70 such as a vibration acceleration sensor in combination, it is possible to detect vibration due to various abnormalities including hydrogen brittle separation.

また、AEセンサ250を振動加速度センサの代わりに併用する場合、または同時に用いることで、表面のはく離だけでなく、金属内部に発生する水素脆性が原因のクラックを測定できる。このとき、AEセンサ250の単体によるクラックの判定は、原因不明のAE波が散見されるために難しいが、混入水分濃度が高い状態でAE波が出ている場合、内部クラックの発生が高い確立で生じていると予想され、異常を早期に正確に見積もることが可能になる。   Further, when the AE sensor 250 is used in combination instead of the vibration acceleration sensor, or when it is used at the same time, it is possible to measure not only the surface separation but also the crack caused by hydrogen embrittlement generated inside the metal. At this time, it is difficult to determine the crack by the single unit of the AE sensor 250 because AE waves of unknown cause are scattered, but when the AE wave is emitted in a state where the mixed moisture concentration is high, the occurrence of internal cracks is highly established. Therefore, it is possible to estimate the abnormality early and accurately.

また、種々の原因による金属接触によって軸受内部に摩耗が生じた場合、水分濃度の測定だけでは検知することが難しい。そこで、変位センサ240を用いて、軸受の外輪に対する内輪の相対変位を収集することで摩耗を検知することができ、より総合的な状態監視が可能になる。
さらに、長時間の運用により、油の酸化やほこりの混入など潤滑油の劣化が予測されるため、油の劣化センサ等の不純物のセンサ270を併用することで、軸受の破損につながる潤滑不良を予測することができる。同時に混入水分濃度を考慮し、油劣化センサ等の不純物のセンサ270に補正を加えることで、より潤滑油が原因の軸受の早期損傷の予測が正確になる。
In addition, when wear occurs inside the bearing due to metal contact due to various causes, it is difficult to detect it only by measuring the moisture concentration. Therefore, the wear can be detected by collecting the relative displacement of the inner ring with respect to the outer ring of the bearing using the displacement sensor 240, and more comprehensive state monitoring becomes possible.
In addition, since long-term operation is expected to cause deterioration of the lubricating oil, such as oil oxidation and dust contamination, the use of an impurity sensor 270 such as an oil deterioration sensor can reduce lubrication leading to bearing damage. Can be predicted. At the same time, by taking into account the mixed moisture concentration and correcting the impurity sensor 270 such as an oil deterioration sensor, the prediction of the early damage of the bearing caused by the lubricating oil becomes more accurate.

上記のことから、水素脆性による軸受のはく離の発生確率あるいは、発生時期を予測することができる。これにより、風力発電装置においては、異常発生に備えメンテナンスの準備を予めしておくことで、異常発生後の稼動停止時間の削減が可能になる。   From the above, it is possible to predict the probability or timing of occurrence of bearing separation due to hydrogen embrittlement. Thereby, in the wind turbine generator, it is possible to reduce the operation stop time after the occurrence of an abnormality by preparing for maintenance in advance for the occurrence of the abnormality.

図4〜図8は、混入水分濃度監視装置6の変形例を示す。図1〜図3の実施形態における風力発電装置の状態監視装置において、これら図4〜図8に示す混入水分濃度監視装置6を用いても良い。なお、これら図4〜図8では、この風力発電装置の状態監視装置におけるその他の構成は、図示を省略している。
図1の実施形態では、ハウジング4における潤滑油貯留槽4a内の潤滑油5の静電容量および油温を測定するようにしたが、図4に示すように、ハウジング4内の一部に、潤滑油貯留槽4a内と連通した測定室12を設け、静電容量検出手段7および油温測定手段8は、測定室12内の静電容量および油温をそれぞれ測定するように設置しても良い。この場合に、測定室12の中の潤滑油5を攪拌する攪拌手段13を設けても良い。測定室12は、例えば潤滑油貯留槽4a内の一部を仕切った仕切室とされる。測定室12がハウジング4内であると、測定室12を設けることによる転動装置の大型化が回避できる。攪拌手段13は、例えば攪拌用の回転翼と、この回転翼を回転させるモータとでなる。測定室12を設け、攪拌手段13を設けた場合、測定室中12に溜める潤滑油量を100mL以下とし、かつ変動量を±5mL以下とするのが良い。図4の実施形態におけるその他の構成は、図1に示す第1の実施形態と同様である。
4 to 8 show modified examples of the mixed water concentration monitoring device 6. In the state monitoring apparatus of the wind power generator in the embodiment of FIGS. 1 to 3, the mixed water concentration monitoring apparatus 6 shown in FIGS. 4 to 8 may be used. In addition, in these FIGS. 4-8, illustration is abbreviate | omitted about the other structure in the state monitoring apparatus of this wind power generator.
In the embodiment of FIG. 1, the electrostatic capacity and the oil temperature of the lubricating oil 5 in the lubricating oil storage tank 4 a in the housing 4 are measured, but as shown in FIG. A measurement chamber 12 communicating with the inside of the lubricating oil reservoir 4a is provided, and the capacitance detection means 7 and the oil temperature measurement means 8 may be installed so as to measure the capacitance and the oil temperature in the measurement chamber 12, respectively. good. In this case, a stirring means 13 for stirring the lubricating oil 5 in the measurement chamber 12 may be provided. The measurement chamber 12 is, for example, a partition chamber that partitions a part of the lubricating oil storage tank 4a. If the measurement chamber 12 is in the housing 4, an increase in size of the rolling device due to the provision of the measurement chamber 12 can be avoided. The stirring means 13 includes, for example, a stirring blade and a motor that rotates the rotating blade. When the measurement chamber 12 is provided and the stirring means 13 is provided, it is preferable that the amount of lubricating oil accumulated in the measurement chamber 12 is 100 mL or less and the fluctuation amount is ± 5 mL or less. Other configurations in the embodiment of FIG. 4 are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

測定室12を設けることで、安定した静電容量および油温の測定が行える。また、攪拌手段13を設けることで、潤滑油と水の混合状態が良くなり、より安定した静電容量および油温の測定が行える。   By providing the measurement chamber 12, stable capacitance and oil temperature can be measured. In addition, by providing the stirring means 13, the mixed state of the lubricating oil and water is improved, and more stable capacitance and oil temperature can be measured.

後に、転がりすべり疲労寿命試験と共に説明するが、潤滑油と水の混合状態が良好でない場合、混入水分濃度が高くなるにつれて、静電容量の値が不安定になる。このことは、油浴潤滑方式や循環給油方式の転動装置の潤滑油中の混入水分濃度を監視する場合についても言えることである。故意に潤滑油と水の混合状態をよくする転がりすべり疲労寿命試験に対し、転動装置は停止中の場合もあるため、潤滑油と水の混合状態がよくないことは容易に想像できる。潤滑油と水が分離している場合もある。そのため、転動装置においても、なるべく潤滑油と水をよく混合させる機構を設け、なるべく正確に静電容量を測定することが望ましい。そのため、攪拌手段13を設けて攪拌することが好ましい。   Later, it will be described together with a rolling and sliding fatigue life test. When the mixed state of the lubricating oil and water is not good, the capacitance value becomes unstable as the mixed water concentration increases. This is also true for the case of monitoring the moisture concentration in the lubricating oil of an oil bath lubrication system or a circulating oil supply type rolling device. In contrast to the rolling and sliding fatigue life test that intentionally improves the mixing state of the lubricating oil and water, it can be easily imagined that the mixing state of the lubricating oil and water is not good because the rolling device may be stopped. Lubricating oil and water may be separated. For this reason, it is desirable to provide a mechanism for mixing lubricating oil and water as much as possible in the rolling device, and to measure the capacitance as accurately as possible. Therefore, it is preferable to stir by providing the stirring means 13.

なお、測定室12を設けずに、攪拌手段13を潤滑油貯留槽4a内の隅部等に設けても良い。しかし、潤滑油と水との混合状態をなるべく良好にするために、間仕切りをして測定室12を設けるのが良い。間仕切りしなければ、潤滑油と水との混合状態を良好にするのは困難と考えられる。しかし、潤滑油と水の混合状態がよくない場合、高めの静電容量値が測定されるため、混入水分濃度が高くなる。すなわち安全側で監視することができる。ただし、潤滑油と水が分離している場合、さらに高めの静電容量値が測定されると考えられる。その場合、安全側過ぎる監視となり、メンテナンスの回数や費用が過剰になる可能性があるため,留意が必要である。   In addition, you may provide the stirring means 13 in the corner | angular part etc. in the lubricating oil storage tank 4a, without providing the measurement chamber 12. FIG. However, in order to make the mixed state of the lubricating oil and water as good as possible, it is preferable to partition and provide the measurement chamber 12. Without partitioning, it is considered difficult to improve the mixing state of the lubricating oil and water. However, if the mixed state of the lubricating oil and water is not good, a higher capacitance value is measured, so that the mixed water concentration becomes high. That is, it can be monitored on the safe side. However, when the lubricating oil and water are separated, it is considered that a higher capacitance value is measured. In that case, it is necessary to be careful because monitoring is too safe and the number of maintenance and costs may become excessive.

測定室12は、図5に示すようにハウジング4の外部に設置しても良い。この場合に、測定室12は、ハウジング4に接して設けても、ハウジング4から離して設けても良い。離した場合は、測定室12とハウジング4の潤滑油貯留槽4aとは、連通管(図示せず)等で連通させる。測定室12をハウジング4外に設けると、ハウジング4に測定室12や静電容量検出手段7および油温測定手段8を設ける適切な場所がなくても、静電容量検出手段7および油温測定手段8による測定が行える。なお、図5の実施形態におけるその他の構成,効果は、図1に示す第1の実施形態と同様である。   The measurement chamber 12 may be installed outside the housing 4 as shown in FIG. In this case, the measurement chamber 12 may be provided in contact with the housing 4 or separated from the housing 4. When separated, the measurement chamber 12 and the lubricating oil reservoir 4a of the housing 4 are communicated with each other through a communication pipe (not shown). If the measurement chamber 12 is provided outside the housing 4, the capacitance detection means 7 and the oil temperature measurement can be provided even if the housing 4 does not have an appropriate place for providing the measurement chamber 12, the capacitance detection means 7 and the oil temperature measurement means 8. Measurement by means 8 can be performed. Other configurations and effects in the embodiment of FIG. 5 are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

図6は、循環給油方式とした例、つまりハウジング4の潤滑油貯留槽4aに対して循環給油を行う循環給油手段14を設けた例である。循環給油手段14は、潤滑油貯留槽4aに両端が連通したパイプ等による油循環路15と、この油循環路15を介して潤滑油5を循環させるポンプ16とでなる。油循環路15は、潤滑油貯留槽4aの底部の排出口15aと、潤滑油貯留槽4aの中間高さ位置または上部の給油口15bとに連通する。その他の構成,効果は、図1に示す第1の実施形態と同様である。   FIG. 6 is an example in which a circulating oil supply system is used, that is, an example in which a circulating oil supply means 14 that performs the circulating oil supply to the lubricating oil storage tank 4 a of the housing 4 is provided. The circulating oil supply means 14 includes an oil circulation path 15 such as a pipe having both ends communicating with the lubricating oil storage tank 4 a and a pump 16 that circulates the lubricating oil 5 through the oil circulation path 15. The oil circulation path 15 communicates with the discharge port 15a at the bottom of the lubricating oil storage tank 4a and the middle height position or the upper oil supply port 15b of the lubricating oil storage tank 4a. Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

図7は、循環給油方式において、ハウジング4内の一部に、潤滑油貯留槽4a内と連通した測定室12を設け、静電容量検出手段7および油温測定手段8は、測定室12内の静電容量および油温をそれぞれ測定するように設置した例である。この場合にも、測定室12の中の潤滑油5を攪拌する攪拌手段13を設けても良い。その他の構成は、図6に示す実施形態と同様である。   FIG. 7 shows a circulating oil supply system in which a measurement chamber 12 communicating with the inside of the lubricating oil storage tank 4a is provided in a part of the housing 4, and the capacitance detection means 7 and the oil temperature measurement means 8 are provided in the measurement chamber 12. It is the example installed so that the electrostatic capacitance and oil temperature of each may be measured. Also in this case, a stirring means 13 for stirring the lubricating oil 5 in the measurement chamber 12 may be provided. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG.

図8は、循環給油方式において、ハウジング4外に測定室12を設けた例である。測定室12は、油循環路15の途中に設けている。この測定室12に、内部の潤滑油の静電容量および油温を測定する静電容量検出手段7および油温測定手段8を設け、かつ測定室12内の潤滑油5を攪拌する攪拌手段13を設けている。このように攪拌手段13を設けることで、安定して正確に静電容量を測定し、混入水分濃度を正確に求めることができる。また、この実施形態では、潤滑油貯留槽4aの底部に傾斜溝17を設けている。傾斜溝17の底面の低い側の端部を潤滑油の排出口15aとし、定期的に、攪拌手段13を備えたリザーブタンクとなる測定室12中に潤滑油5をポンプ16で引き込んで溜め、そこで静電容量と油温を測定して混入水分濃度を監視すればよい。それにより、潤滑油よりも比重が大きい水が分離していても、水を測定室12中に取り込むことができ、高めの混入水分濃度が測定される。すなわち安全側の監視ができる。この実施形態において、特に説明した事項の他は、図1に示す第1の実施形態と同様である。   FIG. 8 shows an example in which a measurement chamber 12 is provided outside the housing 4 in the circulating oil supply system. The measurement chamber 12 is provided in the middle of the oil circulation path 15. The measurement chamber 12 is provided with capacitance detection means 7 and oil temperature measurement means 8 for measuring the capacitance and oil temperature of the internal lubricating oil, and stirring means 13 for stirring the lubricating oil 5 in the measurement chamber 12. Is provided. By providing the stirring means 13 in this manner, the capacitance can be measured stably and accurately, and the mixed water concentration can be accurately obtained. In this embodiment, the inclined groove 17 is provided at the bottom of the lubricating oil reservoir 4a. The lower end portion of the bottom surface of the inclined groove 17 is used as a lubricating oil discharge port 15a, and the lubricating oil 5 is periodically drawn into the measuring chamber 12 serving as a reserve tank equipped with the stirring means 13 by the pump 16 and stored. Therefore, the mixed water concentration may be monitored by measuring the capacitance and the oil temperature. As a result, even if water having a specific gravity greater than that of the lubricating oil is separated, the water can be taken into the measurement chamber 12 and a higher mixed water concentration is measured. In other words, the safety side can be monitored. This embodiment is the same as the first embodiment shown in FIG. 1 except for the matters specifically described.

次に、上記各実施形態の転動装置の状態監視装置において、混入水分濃度の異常診断手段10における異常診断部10aに設定する適切なしきい値S1を求めるための試験方法について説明する。
図11にこの試験方法に用いる試験装置の一例を概念図で示す。この転がりすべり疲労寿命試験装置は、試験装置本体140と、この試験装置本体140を制御する試験装置本体制御装置141と、水分濃度計算手段142とで構成される。試験装置本体140は、被試験体である転動部品模擬体3Aを浸漬させた状態に潤滑油5Aを入れる試験油槽101と、この試験油槽101内で転動部品模擬体3Aを動作させる転動部品模擬体駆動装置120と、試験油槽101の潤滑油中に水を注入する水注入手段であるシリンジポンプ104と、試験油槽101の潤滑油5Aの静電容量を測定する静電容量測定手段である静電容量計105と、試験油槽101の潤滑油5Aの油温を測定する油温測定手段である熱電対106とを有する。
転動部品模擬体3Aは、鋼製材料からなる転動部品用材料の被試験体を構成要素に含めて転動部品を試験用に模した部品である。図示の例では、転動部品模擬体3Aは、転動部品の一種であるスラスト玉軸受を模したものであり、内輪3aと外輪3bとの間にボールからなる転動体3cを設けて構成され、外輪3bが被試験体となる。この転動部品模擬体における被試験体である外輪3bは、円筒形状で端面が転走面となる。また、この転動部品模擬体3Aは、実際の転動部品であるスラスト軸受に比べて、転動体3cのサイズを大きくしてある。模擬の対象となる実際のスラスト軸受では、転動体が小さすぎ、わずかな荷重を与えるだけで接触面の最大面圧がかなり大きくなるため、転動部品模擬体3Aでは転動体3cを大きくした。内輪3aは、そのように大きな転動体3cが転動できる溝を有するものを特別に製作して用いる。
Next, a test method for obtaining an appropriate threshold value S1 set in the abnormality diagnosis unit 10a in the mixed water concentration abnormality diagnosis means 10 in the state monitoring device of the rolling device of each of the above embodiments will be described.
FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of a test apparatus used for this test method. The rolling / sliding fatigue life test apparatus includes a test apparatus main body 140, a test apparatus main body control device 141 for controlling the test apparatus main body 140, and a moisture concentration calculating means 142. The test apparatus main body 140 includes a test oil tank 101 in which lubricating oil 5A is put in a state in which a rolling part simulation body 3A that is a test object is immersed, and rolling that operates the rolling part simulation body 3A in the test oil tank 101. The component simulated body drive device 120, the syringe pump 104 that is a water injection means for injecting water into the lubricating oil in the test oil tank 101, and the capacitance measuring means that measures the capacitance of the lubricating oil 5A in the test oil tank 101. It has a certain capacitance meter 105 and a thermocouple 106 which is an oil temperature measuring means for measuring the oil temperature of the lubricating oil 5A in the test oil tank 101.
The rolling part simulated body 3A is a part that imitates a rolling part for testing by including, as a component, a test part of a rolling part material made of a steel material. In the illustrated example, the rolling part simulated body 3A is a model of a thrust ball bearing which is a kind of rolling part, and is configured by providing a rolling element 3c composed of a ball between an inner ring 3a and an outer ring 3b. The outer ring 3b is a device under test. The outer ring 3b, which is a test object in the rolling component simulated body, has a cylindrical shape and an end surface thereof becomes a rolling surface. Further, in this rolling part simulated body 3A, the size of the rolling element 3c is made larger than the thrust bearing which is an actual rolling part. In the actual thrust bearing to be simulated, the rolling elements are too small, and the maximum surface pressure of the contact surface is considerably increased by applying a slight load. Therefore, the rolling element 3c is enlarged in the rolling component simulated body 3A. The inner ring 3a is specially manufactured and used having a groove in which such a large rolling element 3c can roll.

水分濃度計算手段142は、静電容量計105で測定した静電容量と熱電対106で測定した油温から、定められた関係に従って前記潤滑油中の混入水分濃度を計算する手段である。水分濃度計算手段142は、静電容量と油温と混入水分濃度との関係を、計算式やテーブル等で定めた関係設定手段143を有し、入力された静電容量と油温とから、関係設定手段143に定められた関係を用いて混入水分濃度を計算する。   The moisture concentration calculating means 142 is a means for calculating the concentration of mixed water in the lubricating oil from the capacitance measured by the capacitance meter 105 and the oil temperature measured by the thermocouple 106 according to a predetermined relationship. The moisture concentration calculating means 142 has a relationship setting means 143 that defines the relationship between the capacitance, the oil temperature, and the mixed moisture concentration by a calculation formula, a table, etc., and from the inputted capacitance and the oil temperature, The mixed water concentration is calculated using the relationship set in the relationship setting means 143.

試験装置本体制御装置141は、転動部品模擬体駆動装置120を制御する転動部品模擬体制御部144と、シリンジポンプ104を制御するポンプ制御部145と、試験装置本体140およびその他の駆動部分を制御する制御部(図示せず)とを備える。試験装置本体制御装置141は、コンピュータ式のシーケンサまたは数値制御装置であり、パーソナルコンピュータ等のコンピュータとこれに実行されるプログラムとで構成される。
水分濃度計算手段142は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータとこれに実行されるプログラムとで構成される。水分濃度計算手段142は、試験装置本体制御装置141を構成するコンピュータを用いたものであっても、試験装置本体制御装置141とは独立したコンピュータを用いたものであっても良い。
The test device main body control device 141 includes a rolling component simulated body control unit 144 that controls the rolling component simulated body drive device 120, a pump control unit 145 that controls the syringe pump 104, the test device main body 140, and other drive parts. And a control unit (not shown) for controlling. The test apparatus main body control apparatus 141 is a computer-type sequencer or numerical control apparatus, and includes a computer such as a personal computer and a program executed on the computer.
The moisture concentration calculating means 142 is composed of a computer such as a personal computer and a program executed on the computer. The moisture concentration calculating means 142 may be one using a computer constituting the test apparatus main body control apparatus 141 or one using a computer independent of the test apparatus main body control apparatus 141.

この転がりすべり疲労寿命試験方法は、上記構成の試験装置を用いて、次のように行う。試験油槽101に入れた潤滑油5Aに、被試験体である転動部品模擬体3Aを浸漬して動作させ、転動部品模擬体3Aを構成する被試験体である外輪3bの転がりすべり疲労寿命の試験を行う。ここでは、シリンジポンプ104を用いて、前記潤滑油5A中に水素源としての水を注入し、静電容量計105で計測した潤滑油5Aの静電容量と、熱電対106で計測した油温とによって、水分濃度計算手段142を用いて、潤滑油5A中の混入水分濃度を測定する。   This rolling / sliding fatigue life test method is performed as follows using the test apparatus having the above-described configuration. The rolling part simulated body 3A, which is a test object, is immersed in the lubricating oil 5A placed in the test oil tank 101 to operate, and the rolling sliding fatigue life of the outer ring 3b, which is the test object constituting the rolling part simulated body 3A. Perform the test. Here, the syringe pump 104 is used to inject water as a hydrogen source into the lubricating oil 5A, and the electrostatic capacity of the lubricating oil 5A measured by the capacitance meter 105 and the oil temperature measured by the thermocouple 106. The moisture concentration calculation means 142 is used to measure the mixed moisture concentration in the lubricating oil 5A.

同図の試験装置では、試験油槽101に潤滑油5Aを入れる機構として、油浴潤滑機構を用いており、試験油槽101内の潤滑油5A中の混入水分濃度を測定する。上記「油浴潤滑機構」は、試験油槽1に潤滑油を溜めておき、その溜められた潤滑油で転動部品模擬体を潤滑する機構を言う。測定した混入水分濃度から得られる適切な水の注入量をシリンジポンプ104にフィードバックし、水注入量を変化させて混入水分濃度を制御する。すなわち、ポンプ制御部145は、水分濃度計算手段により出力された混入水分濃度に応じて、定められた規則に従い、混入水分濃度が定められた範囲に納まるように、シリンジポンプ104による注入量を変化させる。また、転動部品模擬体3Aの接触要素間(具体的には一対の軌道輪3a,3b間)に、通電手段147によって電流を流して金属接触率を測定する。転動部品模擬体駆動装置120における、サーボモータ107Aの主軸107と、転動部品模擬体3Aの構成要素となる内輪3aに結合されて転動部品模擬体3Aを動作させるスピンドル108とを直結して揺動運動させる。すなわち正逆に回転させる。スピンドル108は転動部品模擬体3Aを構成要素の一つとして持つものであっても良い。サーボモータの主軸107とスピンドル108とは絶縁カップリング132で連結する。スピンドル108の支持軸受には、セラミック転動体軸受133を用いている。
転動部品模擬体3Aは、前述のように、この実施形態ではスラスト玉軸受を模した部品とされ、被試験体となる外輪3bは、設置台(図示せず)等に固定設置され、内輪3aがスピンドル108に固定されている。
In the test apparatus shown in the figure, an oil bath lubrication mechanism is used as a mechanism for putting the lubricating oil 5A into the test oil tank 101, and the mixed water concentration in the lubricating oil 5A in the test oil tank 101 is measured. The “oil bath lubrication mechanism” refers to a mechanism in which lubricating oil is stored in the test oil tank 1 and the rolling component simulated body is lubricated with the stored lubricating oil. An appropriate water injection amount obtained from the measured mixed water concentration is fed back to the syringe pump 104, and the mixed water concentration is controlled by changing the water injection amount. That is, the pump control unit 145 changes the amount of injection by the syringe pump 104 according to a predetermined rule according to the mixed water concentration output by the water concentration calculation means so that the mixed water concentration falls within a predetermined range. Let Further, a current is passed between the contact elements of the rolling component simulated body 3A (specifically, between the pair of raceways 3a and 3b) by the energizing means 147 to measure the metal contact rate. In the rolling part simulated body driving apparatus 120, the main shaft 107 of the servo motor 107A is directly connected to the spindle 108 that is connected to the inner ring 3a that is a component of the rolling part simulated body 3A and operates the rolling part simulated body 3A. To swing. That is, it is rotated forward and reverse. The spindle 108 may have the rolling part simulated body 3A as one of the constituent elements. The main shaft 107 and the spindle 108 of the servo motor are connected by an insulating coupling 132. A ceramic rolling element bearing 133 is used as a support bearing for the spindle 108.
As described above, the rolling part simulation body 3A is a part simulating a thrust ball bearing in this embodiment, and the outer ring 3b serving as a test body is fixedly installed on an installation base (not shown) or the like, and the inner ring 3 a is fixed to the spindle 108.

上記スピンドル108およびセラミック転動体軸受133により、転動部品模擬体駆動装置120のヘッド部146が構成される。ヘッド部146は、転動部品模擬体駆動装置120における、それぞれが1個または1組の転動部品模擬体3Aを動作させる機構部を言う。この実施形態ではヘッド部146を1台のみ設けたが、複数のヘッド部146を設け、複数の転動部品模擬体3Aを同時に試験するようにしても良い。   The spindle 108 and the ceramic rolling element bearing 133 constitute a head portion 146 of the rolling component simulated body driving device 120. The head unit 146 is a mechanism unit that operates one or one set of the rolling component simulated body 3 </ b> A in the rolling component simulated body driving device 120. In this embodiment, only one head portion 146 is provided. However, a plurality of head portions 146 may be provided to test a plurality of rolling component simulated bodies 3A at the same time.

ところで、転がりすべり疲労寿命試験による耐水素脆性評価では、鋼中への拡散性水素の侵入濃度は制御できない。また、厳しい条件での加速試験であり、実機条件を模擬するものではない。鋼材質の耐水素脆性評価については、拡散性水素の侵入濃度を制御しての評価がある。それに対し、潤滑油の種類,潤滑油への添加物,接触要素の接触面への表面処理などの耐水素脆性評価は、この実施形態のように拡散性水素の侵入濃度が制御できない転がりすべり疲労寿命試験で評価する必要がある。したがって、なるべく外乱が少なく、なるべく実機を忠実に模擬した転がりすべり疲労寿命試験によって、水素脆性起因の早期損傷を効率よく起こさせ、使用条件に応じた対策要素を見極めるのに、この実施形態の転がりすべり疲労寿命試験方法は有効である。なお、ユーザーからの理解を得るという点からは、鋼材質についても、転がりすべり疲労寿命試験による耐水素脆性評価を実施することが望ましい。   By the way, in the hydrogen brittleness resistance evaluation by the rolling and sliding fatigue life test, the penetration concentration of diffusible hydrogen into the steel cannot be controlled. It is an accelerated test under severe conditions and does not simulate actual machine conditions. Regarding the evaluation of hydrogen embrittlement resistance of steel materials, there is an evaluation by controlling the penetration concentration of diffusible hydrogen. In contrast, hydrogen embrittlement resistance evaluations such as the type of lubricating oil, additives to the lubricating oil, and surface treatment of the contact surface of the contact element are based on rolling slip fatigue where the intrusion concentration of diffusible hydrogen cannot be controlled as in this embodiment. It is necessary to evaluate with a life test. Therefore, the rolling slip fatigue life test simulating the actual machine as closely as possible effectively causes early damage due to hydrogen embrittlement, and the rolling element of this embodiment is ascertained according to the use conditions. The sliding fatigue life test method is effective. From the viewpoint of obtaining understanding from the user, it is desirable to carry out hydrogen embrittlement evaluation by a rolling sliding fatigue life test for steel materials.

水素脆性起因の早期損傷が起きる様々な転動部品の使用条件を鑑みると、以下の(1)〜(5)の機能を有する転がりすべり疲労寿命試験が望ましい。なお、試験装置における各ヘッド部146間で互いに影響が及ばないように、図11では各ヘッド部に油浴潤滑機構を用いているが、循環給油機構を用いても良い。油浴潤滑機構であっても、また循環給油機構であっても、各ヘッド部に設けるのであれば、各ヘッドで異なる条件の試験ができる。
(1)潤滑油5A中に水素源としての水を注入する。
(2)潤滑油5A中の混入水分濃度を静電容量と油温で監視する。
(3)(2)で監視した混入水分濃度から求められる水の注入量をフィードバックし、水注入量を変化させて混入水分濃度を制御する
(4)一定回転速度,一方向回転だけでなく、加減速運転,揺動運動ができる。
(5)通電ができる。
In view of the usage conditions of various rolling parts that cause early damage due to hydrogen embrittlement, a rolling sliding fatigue life test having the following functions (1) to (5) is desirable. In addition, although the oil bath lubrication mechanism is used for each head portion in FIG. 11 so that the head portions 146 in the test apparatus do not affect each other, a circulating oil supply mechanism may be used. Even if it is an oil bath lubrication mechanism or a circulating oil supply mechanism, different heads can be tested under different conditions if they are provided in each head portion.
(1) Water as a hydrogen source is injected into the lubricating oil 5A.
(2) Monitor the mixed water concentration in the lubricating oil 5A with the capacitance and the oil temperature.
(3) Feed back the water injection amount obtained from the mixed water concentration monitored in (2), and control the mixed water concentration by changing the water injection amount. (4) Not only constant rotation speed and one-way rotation, Acceleration / deceleration operation and swing motion are possible.
(5) Energization is possible.

(1)の機能については、水を混入した潤滑油を定期的に交換する方法もあるが、多工数、休日交換はできないなど、効率が悪い。そのため、この実施形態のように、水をシリンジポンプ104やチューブポンプで注入するのが望ましい。シリンジポンプ104は微量注入に向いている。ヘッド部146に油浴潤滑機構を用いている図11の試験装置では、水の注入箇所は試験油槽101である。また、ヘッド部146に循環給油機構を用いる場合、水の注入箇所は試験油槽101または循環給油部とする。   Regarding the function of (1), there is a method of periodically replacing the lubricating oil mixed with water, but the efficiency is poor because the number of man-hours and holiday replacement cannot be performed. Therefore, it is desirable to inject water with the syringe pump 104 or the tube pump as in this embodiment. The syringe pump 104 is suitable for microinjection. In the test apparatus of FIG. 11 that uses an oil bath lubrication mechanism for the head portion 146, the water injection point is the test oil tank 101. Moreover, when using a circulating oil supply mechanism for the head part 146, the water injection | pouring location is made into the test oil tank 101 or the circulating oil supply part.

(2)の機能を持たせる場合に、鉱油系で無添加の潤滑油の飽和水分濃度は高々200重量ppm であることに留意する必要がある。混入水分濃度は静電容量と油温によって測定できるが、静電容量を計測する静電容量計5は次の2タイプに大別される。1つは飽和水分濃度以下までしか測れないものであり、もう1つは飽和水分濃度を超えて白濁状態になっても測れるものである。前者のタイプの方が多いが、後者のものの中には混入水分濃度が10%以上でも測定できるものもある。200重量ppm の濃度の水混入油を定期交換した転がりすべり疲労寿命試験では、水の悪影響は見られないという結果が得られている。鉱油系で無添加の潤滑油の飽和水分濃度は微量だが、合成油系の潤滑油や鉱油系でも添加剤の種類によっては、飽和水分濃度はかなり高い。また、前者のタイプの静電容量計は、潤滑油5Aの飽和水分濃度を測るのに用いることができ、混入水分濃度と転がりすべり疲労寿命の関係を求めれば、潤滑油固有の飽和水分濃度が耐水素脆性の1つの指標になり得る可能性がある。   When providing the function (2), it should be noted that the saturated water concentration of mineral oil-based lubricant oil is at most 200 ppm by weight. The mixed water concentration can be measured by the capacitance and the oil temperature, but the capacitance meter 5 for measuring the capacitance is roughly classified into the following two types. One can be measured only up to a saturated water concentration or less, and the other can be measured even if the saturated water concentration is exceeded and a cloudy state occurs. The former type is more common, but some of the latter types can be measured even when the concentration of mixed water is 10% or more. In a rolling and sliding fatigue life test in which water-containing oil having a concentration of 200 ppm by weight is periodically replaced, no adverse effect on water is observed. Mineral oil based additive-free lubricating oil has a very small saturated water concentration, but synthetic oil-based lubricating oil and mineral oil also have a very high saturated water concentration depending on the type of additive. The former type capacitance meter can be used to measure the saturated water concentration of the lubricating oil 5A. If the relationship between the mixed water concentration and the rolling sliding fatigue life is obtained, the saturated water concentration inherent to the lubricating oil is obtained. It may be an indicator of hydrogen embrittlement resistance.

(3)の機能については、潤滑油5A中に一定濃度の水を混入し、マクロ的に閉鎖系として転がりすべり寿命試験をしても、混入水分濃度は約3h経過したあたりから大幅に減少する。潤滑油5A中に水を一定流量で連続注入した場合も、混入水分濃度が変化することは容易に想像できる。(1)の機能のために水は水素源として注入するが、そのためには、(2)の機能において静電容量と油温によって混入水分濃度から求められる適切な水分量をフィードバックし、水注入量を変化させて混入水分濃度を所定の範囲内に保つことが望ましい。 Regarding the function of (3), even when water of a certain concentration is mixed in the lubricating oil 5A and the rolling sliding life test is performed as a macroscopically closed system, the mixed water concentration is greatly reduced after about 3 hours. . Even when water is continuously injected into the lubricating oil 5A at a constant flow rate, it can be easily imagined that the mixed water concentration changes. For the function (1), water is injected as a hydrogen source. For this purpose, the appropriate water amount obtained from the mixed water concentration is fed back by the capacitance and oil temperature in the function (2), and water injection is performed. It is desirable to keep the mixed water concentration within a predetermined range by changing the amount.

(4)の機能について言えば、実際の転動部品3は一定回転速度,一方向回転で用いられることはない。そのため、一定回転速度,一方向回転の他に、加減速運転,揺動運動もできることが望ましい。加減速運転については、少なくとも図12のようなパターン設定ができる必要がある。すなわち、加速度(rmax-rmin)/t,高速回転数rmax,高速回転数での保持時間tmax,減速度(rmax-rmin)/t,低速回転数rmax,低速回転数での保持時間tminの6パラメータをそれぞれ任意に設定でき、それを1パターンとして加減速を繰り返すことである。揺動運動では、回転の場合とは異なり、損傷が起きても振動が大きく変化しない。クランク機構による揺動運動では、その振動が重畳するため、損傷が起きても振動で検出することが難しい。振動で損傷を精度よく検出できるようにするには、図11のようにサーボモータの主軸107と、転動部品模擬体3Aを構成部品の1つとして持つ試験機構のスピンドル108とを直結して揺動運動させることで、重畳する振動成分をなるべく排除する必要がある。さらに、できる限り試験機構のスピンドル108などの剛性を高くする必要がある。揺動運動条件としては、揺動の角度と周波数を任意に設定できることが望ましい。なお、サーボモータの主軸107と試験機構のスピンドル108を直結すると、クランク機構のような三角関数波形の速度変化を与えることは難しい。それを可能にするためには、シーケンサのプログラムによってサーボモータのアンプを制御すれば良い。 Speaking of the function (4), the actual rolling component 3 is not used at a constant rotational speed and in one-way rotation. Therefore, it is desirable that acceleration / deceleration operation and swing motion can be performed in addition to constant rotation speed and one-way rotation. For acceleration / deceleration operation, it is necessary to be able to set at least a pattern as shown in FIG. That is, the acceleration (r max -r min) / t a, high-speed rotation speed r max, the retention time t max at high rotational speed, deceleration (r max -r min) / t d, the low-speed rotational speed r max, slow Six parameters of the holding time t min in the number of revolutions can be arbitrarily set, and the acceleration / deceleration is repeated with this as one pattern. In the oscillating motion, unlike the case of rotation, the vibration does not change greatly even if damage occurs. In the swing motion by the crank mechanism, the vibration is superimposed, so that even if damage occurs, it is difficult to detect by vibration. In order to be able to detect damage accurately by vibration, the main shaft 107 of the servo motor and the spindle 108 of the test mechanism having the rolling part simulated body 3A as one of the components are directly connected as shown in FIG. It is necessary to eliminate the superimposed vibration component as much as possible by performing the swing motion. Furthermore, it is necessary to increase the rigidity of the spindle 108 of the test mechanism as much as possible. As the swing motion condition, it is desirable that the swing angle and frequency can be set arbitrarily. When the servo motor main shaft 107 and the test mechanism spindle 108 are directly connected, it is difficult to give a speed change of a trigonometric function waveform like a crank mechanism. In order to make this possible, the servo motor amplifier may be controlled by a sequencer program.

(5)の機能を持たせる目的は次の2点である。
1つは微弱電流を転動部品模擬体3Aの接触要素間に流して接触面の金属接触率を測定することである。もう1つは1A程度の大電流を接触要素間に流して正極側を摩耗させることである。この現象を利用し、試験片を正極側にすることで、試験片の接触部に金属新生面を積極的に露出させ、水素の発生,侵入を促進することができる。このことは、非特許文献9にも開示されている。
The purpose of providing the function (5) is as follows.
One is to pass a weak current between the contact elements of the rolling component simulated body 3A to measure the metal contact rate of the contact surface. The other is to apply a large current of about 1 A between the contact elements to wear the positive electrode side. By utilizing this phenomenon and making the test piece the positive electrode side, the newly formed metal surface can be positively exposed at the contact portion of the test piece, and the generation and penetration of hydrogen can be promoted. This is also disclosed in Non-Patent Document 9.

図11の試験装置を用いた転がりすべり疲労寿命試験方法では、(1)〜(5)の全ての機能を満たしており、転動部品模擬体3Aが揺動運転することを前提とし、サーボモータ107Aの主軸107と試験機構のスピンドル108を直結した機構になっている。なお、揺動運転が不要な場合、高価で定格回転数が高々3000rpm のサーボモータよりも、安価なインダクションモータなどで試験機構のスピンドル108をベルト駆動するのが良い。この場合、サーボモータ107Aの駆動をスピンドル108に伝達する駆動伝達径にプーリ機構を設け、プーリ比を変えれば、試験機構のスピンドル108の回転速度を高めることができ、加減速運転の速度差を大きくするのにも有効である。なお、ヘッド部146に循環給油機構を用いる場合は、比較的給油速度が速いチューブポンプなどを用いるのが良い。この場合、試験油槽101の潤滑油量をなるべく一定に保つように、潤滑油の流入出量を等しくすることが望ましい。   In the rolling / sliding fatigue life test method using the test apparatus of FIG. 11, all the functions (1) to (5) are satisfied, and it is assumed that the rolling component simulated body 3A is swung. The main shaft 107 of 107A and the spindle 108 of the test mechanism are directly connected. When the swing operation is not required, it is preferable to drive the spindle 108 of the test mechanism with a belt with an inexpensive induction motor or the like rather than an expensive servo motor with a rated rotational speed of at most 3000 rpm. In this case, if a pulley mechanism is provided in the drive transmission diameter for transmitting the drive of the servo motor 107A to the spindle 108 and the pulley ratio is changed, the rotational speed of the spindle 108 of the test mechanism can be increased, and the speed difference of the acceleration / deceleration operation can be reduced. It is also effective to enlarge. In addition, when using a circulating oil supply mechanism for the head part 146, it is good to use a tube pump etc. with a comparatively quick oil supply speed. In this case, it is desirable to make the inflow and outflow amounts of the lubricating oil equal so as to keep the lubricating oil amount in the test oil tank 101 as constant as possible.

図11に示した試験装置の概念図では、転動部品模擬体3Aがスラスト軸受型である場合を示したが、スラスト軸受型の場合も鋼球の自転方向と公転方向が異なるため、転動部品模擬体3Aにおける試験片と鋼球の接触面ですべりが生じる。さらに積極的に接触面にすべりを与えるには、接触要素の運動機構を工夫すればよい。転動部品模擬体3Aとして歯車材を評価する場合、歯車ではさらに大きなすべりが作用するため、試験片とそれに接触する物体の周速差を強制的に変えるなどし、接触面に大きなすべりを作用させる工夫が必要である。   In the conceptual diagram of the test apparatus shown in FIG. 11, the case where the rolling component simulated body 3A is a thrust bearing type is shown, but also in the case of the thrust bearing type, the rotation direction and the revolution direction of the steel ball are different. Slip occurs at the contact surface between the test piece and the steel ball in the part simulation body 3A. Furthermore, in order to positively give a slip to the contact surface, the motion mechanism of the contact element may be devised. When a gear material is evaluated as the rolling part simulated body 3A, since a larger slip acts on the gear, for example, the difference in peripheral speed between the test piece and the object in contact with it is forcibly changed, and a large slip acts on the contact surface. It is necessary to devise it.

図13および図14は、この転がりすべり疲労寿命試験方法に用いる試験装置の他の例を概念図として示している。図13の試験装置では、試験油槽1に潤滑油5Aを入れる機構として、循環給油機構109を用いている。ここでの循環給油機構109は、循環路110の途中に循環ポンプ111、静電容量計105、および熱電対106を設けて構成される。この場合でも、静電容量計105および熱電対106は図11のように試験油槽101に設けても良い。   FIG. 13 and FIG. 14 show, as a conceptual diagram, another example of a test apparatus used for this rolling / sliding fatigue life test method. In the test apparatus of FIG. 13, a circulating oil supply mechanism 109 is used as a mechanism for putting the lubricating oil 5 </ b> A into the test oil tank 1. The circulation oil supply mechanism 109 here is configured by providing a circulation pump 111, a capacitance meter 105, and a thermocouple 106 in the middle of the circulation path 110. Even in this case, the capacitance meter 105 and the thermocouple 106 may be provided in the test oil tank 101 as shown in FIG.

ここで、潤滑油5Aへの水の混合状態が良好でない場合、混入水分濃度が高くなるにつれて、静電容量の値が不安定になる。そのため、潤滑油5Aと水がよく混合した状態で静電容量を測定することが望ましい。そこで、図14の試験装置では、図13の試験装置において、試験油槽101の潤滑油5Aの排出口と循環ポンプ111との間にリザーブタンク112を設け、そこに潤滑油5Aを溜めて磁気式攪拌機113などで攪拌し、静電容量と温度を測定するようにしている。熱電対106はリザーブタンク112に設ける。潤滑油5Aと水を十分に混合させるためには、リザーブタンク112の容積を小さくして攪拌効果を大きくする方が良い。目安として、潤滑油量は100mL以下とすることが望ましい。さらに望ましいことは、潤滑油5Aよりも比重が大きい水が、試験油槽101やリザーブタンク112から排出されやすくすることである。そのために、図14の試験装置では、試験油槽101およびリザーブタンク112のそれぞれの潤滑油5Aの排出口を底角部101a,112a(同図中に○を付して示す)としている。さらに、試験油槽1およびリザーブタンク112のそれぞれ内部を円柱状とし、底角部101a,112aの全周に連続して、いわゆるヌスミとなる外角側に凹む溝状の凹部101aa,112aaを設けることが望ましい。これらの工夫をすることにより、水よりも比重の大きな添加物質も循環しやすくなる。   Here, when the mixed state of water into the lubricating oil 5A is not good, the capacitance value becomes unstable as the mixed water concentration increases. Therefore, it is desirable to measure the capacitance in a state where the lubricating oil 5A and water are well mixed. Therefore, in the test apparatus of FIG. 14, in the test apparatus of FIG. 13, a reserve tank 112 is provided between the outlet of the lubricating oil 5 </ b> A of the test oil tank 101 and the circulation pump 111, and the lubricating oil 5 </ b> A is accumulated therein to be magnetic. Stirring is performed with a stirrer 113 or the like, and the capacitance and temperature are measured. The thermocouple 106 is provided in the reserve tank 112. In order to sufficiently mix the lubricating oil 5A and water, it is better to reduce the volume of the reserve tank 112 to increase the stirring effect. As a guide, the amount of lubricating oil is desirably 100 mL or less. It is further desirable that water having a specific gravity greater than that of the lubricating oil 5A is easily discharged from the test oil tank 101 and the reserve tank 112. Therefore, in the test apparatus of FIG. 14, the discharge ports for the lubricating oil 5A of the test oil tank 101 and the reserve tank 112 are the bottom corner portions 101a and 112a (shown with a circle in the figure). Further, the inside of each of the test oil tank 1 and the reserve tank 112 may be formed in a columnar shape, and groove-like recesses 101aa and 112aa that are recessed on the outer corner side that becomes so-called smudging are provided continuously around the entire circumference of the bottom corners 101a and 112a. desirable. By these measures, it becomes easy to circulate an additive substance having a specific gravity larger than that of water.

図11,図13,図14の試験装置を用いた試験方法では、シリンジポンプ104を用いて試験油槽101に水を注入するが、以下には、試験油槽1中の水混入油を定期交換して行った転がりすべり疲労寿命試験方法の具体例を示す。
軸受鋼SUJ2を用い、図15(A)に示すテーパ形状外輪試験片(熱処理後は研削仕上げ、内径軌道面は面粗さRq ≒0.03μm)114を製作した。熱処理は850℃のRXガス雰囲気中で50min加熱してずぶ焼入を施した後、180℃で120minの焼戻しを施した。試験は、図15(B)に示すように、テーパ形状外輪試験片114にアンギュラ玉軸受7306Bの内輪(SUJ2標準焼入焼戻品)115、鋼球(SUJ2標準焼入焼戻品,13個)116、保持器117を組み合わせて転動部品模擬体3Aとして行った。外輪試験片114をテーパ形状にしたのは、鋼球116と接触角をもって回転することにより、鋼球116がスピンして外輪試験片114との接触面にすべりが生じるためである。すべりが生じる場合、水素脆性起因の早期損傷が起きる頻度が高くなる。
In the test method using the test apparatus of FIGS. 11, 13, and 14, water is injected into the test oil tank 101 using the syringe pump 104. In the following, water-mixed oil in the test oil tank 1 is periodically replaced. A specific example of the rolling and sliding fatigue life test method performed in the above is shown.
Using a bearing steel SUJ2, a tapered outer ring test piece (ground finish after heat treatment, inner diameter raceway surface roughness Rq≈0.03 μm) 114 shown in FIG. 15A was manufactured. The heat treatment was performed by heating in an RX gas atmosphere at 850 ° C. for 50 minutes, followed by tempering at 180 ° C. for 120 minutes. In the test, as shown in FIG. 15B, a tapered outer ring test piece 114, an inner ring (SUJ2 standard quenching and tempering product) 115 of an angular ball bearing 7306B, a steel ball (SUJ2 standard quenching and tempering product, 13 pieces). ) 116 and the retainer 117 were combined to perform the rolling component simulated body 3A. The reason why the outer ring test piece 114 is tapered is that when the steel ball 116 rotates with the contact angle, the steel ball 116 spins and slips on the contact surface with the outer ring test piece 114. When slipping occurs, the frequency of early damage due to hydrogen embrittlement increases.

図16には、この具体的試験方法で用いる試験装置の模式図を示す。同図における左側の機構部が評価側部120a、右側の機構部がダミー側部120bである。同図中において、損傷対象のテーパ形状外輪試験片114はハッチングして示している。アキシャル荷重Fa =2.94kNのみを作用させ、2733min-1で内輪112を回転させた。潤滑油にはVG100の無添加タービン油(密度0.887g/cm3 ,動粘度100.9mm/s@40℃,11.68mm/s@100℃)を用い、それに200重量ppm ,5重量%の純水を混入した。評価側に60mLの水混入油を入れ、潤滑油の入口(下側)と出口(上側)をチューブ118でつないで閉鎖系とした。図12(B)に矢印で示す方向にポンプ作用によって潤滑油の流れが生じるため、水混入油は循環して攪拌される。試験は20h行い、その間に損傷が起きなければ、新たに作成した水混入油に交換した。損傷が生じるまで20hの試験と水混入油の交換を繰り返した。損傷検出は振動計で行った。なお、図16に示す試験装置における中央の円筒ころ軸受119はラジアル荷重を作用させるためのもので、今回の試験には無関係である。 FIG. 16 shows a schematic diagram of a test apparatus used in this specific test method. In the figure, the left side mechanism is the evaluation side 120a, and the right side is the dummy side 120b. In the figure, the tapered outer ring test piece 114 to be damaged is hatched. Only the axial load Fa = 2.94 kN was applied, and the inner ring 112 was rotated at 2733 min −1 . The lubricating oil used additive-free turbine oil VG100 (density 0.887 g / cm 3, kinematic viscosity 100.9mm 2 /s@40℃,11.68mm 2 / s @ 100 ℃), it 200 wt ppm, 5 Weight percent pure water was mixed. 60 mL of water-mixed oil was added to the evaluation side, and the inlet (lower side) and outlet (upper side) of the lubricating oil were connected by a tube 118 to form a closed system. Since the flow of the lubricating oil is generated by the pump action in the direction indicated by the arrow in FIG. 12B, the water-containing oil is circulated and stirred. The test was conducted for 20 hours, and if no damage occurred during that time, it was replaced with a newly prepared water-mixed oil. The test for 20 h and the exchange of water-containing oil were repeated until damage occurred. Damage detection was performed with a vibrometer. The central cylindrical roller bearing 119 in the test apparatus shown in FIG. 16 is for applying a radial load, and is not related to the current test.

アキシャル荷重Fa =2.94kNのみを作用させた場合の弾性ヘルツ接触計算での外輪試験片114と鋼球116の間の最大接触面圧は3GPaである。なお、弾性ヘルツ接触計算では、ヤング率Eとポアソン比νはSUJ2標準焼入焼戻品の実測値であるE=204GPa,ν=0.3とした。水混入を無視した弾性流体潤滑計算でのテーパ形状外輪試験片114と鋼球116の間の油膜パラメータは約3である。ただし、鋼球116の面粗さは実測値Rq =0.0178μmで一定とした。テーパ外輪形状試験片114の単体の計算寿命L10h は、2円筒モデルに変換して計算すると2611hである。L10h の求め方は非特許文献10に開示されている。ただし、すべりの影響は無視した。   The maximum contact surface pressure between the outer ring test piece 114 and the steel ball 116 in the elastic Hertz contact calculation when only the axial load Fa = 2.94 kN is applied is 3 GPa. In the elastic Hertz contact calculation, the Young's modulus E and Poisson's ratio ν were E = 204 GPa and ν = 0.3, which are actually measured values of the SUJ2 standard quenching and tempering product. The oil film parameter between the tapered outer ring specimen 114 and the steel ball 116 in the elastohydrodynamic lubrication calculation ignoring water contamination is about 3. However, the surface roughness of the steel ball 116 was constant at an actual measurement value Rq = 0.178 μm. The calculated calculation life L10h of the tapered outer ring shape test piece 114 is 2611h when calculated by converting into a two-cylinder model. A method for obtaining L10h is disclosed in Non-Patent Document 10. However, the effect of slip was ignored.

初期混入水分濃度が5重量%の試験中に、定期的に潤滑油を少量サンプリングし、混入水分濃度を電量滴定法で測定して経時変化を調べた。その結果、図17にグラフで示すように、混入水分濃度は約3h経過したあたりから大幅に減少した。前述のように閉鎖系とはいえ、それはマクロ的であって、完全にすきまをなくすことは不可能である。水分は目視ではわからない小さなすきまから蒸発したと考えられる。この転がりすべり疲労寿命試験の結果は、表1に示す通りである。   During the test with an initial mixed water concentration of 5% by weight, a small amount of lubricating oil was periodically sampled, and the mixed water concentration was measured by a coulometric titration method to examine the change with time. As a result, as shown by the graph in FIG. 17, the concentration of the mixed water was significantly reduced from about 3 hours later. As mentioned above, although it is a closed system, it is macroscopic and it is impossible to completely eliminate the gap. It is thought that the water evaporated from a small gap that was not visually recognized. The results of this rolling and sliding fatigue life test are as shown in Table 1.

Figure 2012181168
Figure 2012181168

200重量ppm の水混入油では、試験片5個すべて1000hまで損傷は起きず、試験を打ち切った。一方、5重量%の水混入油では、試験片5個すべてに計算寿命の1/100のオーダーの早期損傷が生じた。損傷形態は、すべて表層を起点とする内部起点型はく離であった。なお、SUJ2製鋼球116にも3GPaの最大接触面圧が作用するが、はく離は生じなかった。鋼球116はテーパ形状外輪試験片114に比べて有効負荷体積が大きいためと考えられる。今回用いた潤滑油の飽和水分濃度の上限値程度の水混入では、寿命に及ばず水の影響はないといえる。一方、水が多量に混入する場合、水素が発生し、鋼中に水素が侵入することで極めて早期に内部起点型はく離が起きたと考えられる。表1には、5重量%の水混入油を定期交換した場合の寿命と2母数ワイブル分布に当てはめて求めたL10,L50,およびe(ワイブルスロープ)を示した。   In the case of 200 ppm by weight of water-mixed oil, all five test pieces were not damaged until 1000 h, and the test was terminated. On the other hand, with 5 wt% water-mixed oil, early damage on the order of 1/100 of the calculated life occurred in all five test pieces. The damage form was an internal origin type peeling starting from the surface layer. Although the maximum contact surface pressure of 3 GPa also acts on the SUJ2 steel balls 116, no peeling occurred. It is considered that the steel ball 116 has a larger effective load volume than the tapered outer ring test piece 114. It can be said that there is no influence of water when it reaches the upper limit of the saturated moisture concentration of the lubricating oil used this time, not reaching the service life. On the other hand, when a large amount of water is mixed, hydrogen is generated, and it is considered that internal origin-type peeling occurred very early due to hydrogen entering the steel. Table 1 shows L10, L50, and e (Weibull slope) obtained by applying the life and the two parameter Weibull distribution when 5% by weight of water-containing oil is periodically replaced.

次に、図11,図13,図14の試験装置のように、試験油槽101中の潤滑油5Aに水を一定流量で微量注入して行った転がりすべり疲労寿命試験方法の具体例を示す。
前記試験方法の場合と同じ図15に示す試験片114、および図16に示す試験装置を用い、荷重条件、回転速度も同じ試験条件とし、同じ潤滑油(水混入なし)60mLを注入し、潤滑油の入口(下側)と出口(上側)をチューブ118で接続して閉鎖系とした。試験開始と同時に、シリンジポンプ104(図11)によってチューブ118の中間部より純水の連続注入を行った。純水の注入速度は0.5mL/hとした。この場合、混入水分濃度の経時変化は測定しなかったが、図17の結果から、この場合も混入水分濃度が変化することは容易に想像できる。この転がりすべり疲労寿命試験の結果は、表2に示す通りである。
Next, a specific example of a rolling and sliding fatigue life test method performed by injecting a small amount of water into the lubricating oil 5A in the test oil tank 101 at a constant flow rate as in the test apparatus of FIGS.
The test piece 114 shown in FIG. 15 and the test apparatus shown in FIG. 16 which are the same as those in the above test method are used. The oil inlet (lower side) and outlet (upper side) were connected by a tube 118 to form a closed system. Simultaneously with the start of the test, pure water was continuously injected from the middle part of the tube 118 by the syringe pump 104 (FIG. 11). The injection rate of pure water was 0.5 mL / h. In this case, the time-dependent change of the mixed water concentration was not measured, but it can be easily imagined from this result that the mixed water concentration also changes in this case. The results of this rolling and sliding fatigue life test are as shown in Table 2.

Figure 2012181168
Figure 2012181168

表2に示した試験結果の場合も試験片6個のすべてに、先の試験方法である5重量%の水混入油を定期交換した場合と同程度の寿命の早期損傷が生じた。損傷形態は、すべて表層を起点とする内部起点型はく離であった。また、SUJ2製鋼球16にも3GPaの最大接触面圧が作用するが、はく離は生じなかった。表2には、寿命を2母数ワイブル分布に当てはめて求めたL10,L50,およびe(ワイブルスロープ)を示した。   Also in the case of the test results shown in Table 2, all six test pieces suffered early damage with the same life as when the 5% by weight water-mixed oil as the previous test method was periodically replaced. The damage form was an internal origin type peeling starting from the surface layer. Moreover, although the maximum contact surface pressure of 3 GPa also acts on the SUJ2 steel balls 16, no peeling occurred. Table 2 shows L10, L50, and e (Weibull slope) obtained by applying the lifetime to the 2-parameter Weibull distribution.

次に、静電容量計105による潤滑油の飽和水分濃度と混入水分濃度の測定の具体例を説明する。
先述したように、潤滑油中の混入水分濃度は静電容量と温度によって測定でき、用いる静電容量計105は次の2つのタイプに大別される。1つは飽和水分濃度以下までしか測定できないものであり、もう1つは飽和水分濃度を超えて白濁状態になっても測定できるものである。
先ず、飽和水分濃度以下までしか測定できない静電容量計105を用い、潤滑油の飽和水分濃度を測定した。潤滑油は、先の転がりすべり疲労寿命試験の具体例で用いたVG100の無添加タービン油である。図18(A)に模式図で示すように、静電容量計5を取付けた容器121(例えば図11の試験装置における試験油槽1に見立てたもの)に潤滑油を入れ、シリカゲル入れを設けた上蓋122をして、温度調整ができる磁気式攪拌機113で攪拌しながら110℃に熱して1h放置し、その間に油中に混入していた微量水分を蒸発させて、シリカゲルに吸着させた。その後、図18(B)に模式図で示すように、40℃に保持してシリンジポンプ4を用いて純水を一定速度0.05mL/hで注入した。図19に静電容量の経時変化を示す。用いた静電容量計105は、水分活性として0〜1の値を出力する。「0」は混入水分濃度がゼロの場合、「1」は混入水分濃度が飽和水分濃度以上の場合である。図19のように、167重量ppm で測定値が1になったことから、その値が飽和水分濃度になる。混入水分濃度と転がりすべり疲労寿命の関係を調べれば、潤滑油固有の飽和水分濃度が耐水素脆性の1つの指標になり得る可能性がある。
Next, a specific example of the measurement of the saturated water concentration and the mixed water concentration of the lubricating oil by the capacitance meter 105 will be described.
As described above, the moisture concentration in the lubricating oil can be measured by the capacitance and temperature, and the capacitance meter 105 to be used is roughly classified into the following two types. One is capable of measuring only up to a saturated water concentration or less, and the other is capable of measuring even when the saturated water concentration is exceeded and a cloudy state occurs.
First, the saturated moisture concentration of the lubricating oil was measured using a capacitance meter 105 that can measure only up to a saturated moisture concentration. Lubricating oil is VG100 additive-free turbine oil used in the specific example of the rolling and sliding fatigue life test. As schematically shown in FIG. 18 (A), lubricating oil was put into a container 121 (for example, the test oil tank 1 in the test apparatus of FIG. 11) to which the capacitance meter 5 was attached, and a silica gel container was provided. The top lid 122 was attached, heated to 110 ° C. while stirring with a magnetic stirrer 113 capable of adjusting the temperature, and left for 1 hour. During this time, a trace amount of water mixed in the oil was evaporated and adsorbed onto silica gel. Thereafter, as schematically shown in FIG. 18B, pure water was injected at a constant rate of 0.05 mL / h using the syringe pump 4 while maintaining the temperature at 40 ° C. FIG. 19 shows the change in capacitance with time. The used capacitance meter 105 outputs a value of 0 to 1 as the water activity. “0” is when the mixed water concentration is zero, and “1” is when the mixed water concentration is equal to or higher than the saturated water concentration. As shown in FIG. 19, since the measured value becomes 1 at 167 ppm by weight, the value becomes the saturated water concentration. If the relationship between the mixed water concentration and the rolling and sliding fatigue life is examined, the saturated water concentration inherent to the lubricating oil may be an index of hydrogen embrittlement resistance.

次に、飽和水分濃度を超えて白濁状態になっても測定できる静電容量計105を用い、潤滑油中の水分濃度を変えて静電容量を測定した。潤滑油は、先の転がりすべり疲労寿命試験の具体例で用いたVG100の無添加タービン油を使用した。図20(A)に模式図で示すように、100mLのビーカー131(例えば図11の試験装置における試験油槽1に見立てたもの)に70〜80mLの潤滑油と純水を混入し、十分に混合するまで温度調整ができる磁気式攪拌機113を用いて33℃に保持した状態で攪拌した。その後、図20(B)の模式図で示すように、静電容量計105を取付けて静電容量を測定した。その結果を、図21に示す。結果より、混入水分濃度と静電容量の線形関係が得られた。さらに、水混入なしの潤滑油について、約25℃(室温)から約115℃まで昇温しながら静電容量を測定した。その結果を、図22に示す。結果より、混入水分濃度と静電容量の線形関係が得られた。図18,図19から分かるように、静電容量は混入水分濃度と油温に依存する。変化し得る混入水分濃度と温度の範囲において、図21,図22のような関係を複数求め、目的変数を混入水分濃度、従属変数を静電容量,油温として関数にすれば、静電容量と油温から混入水分濃度を求めることができる。
なお、図21,図22のような検量線を求めるに当たっては、新油のみだけでなく、使用状況が異なる使用後油についても測定することが望ましい。
Next, using a capacitance meter 105 that can be measured even when the saturated moisture concentration is exceeded and white turbidity is obtained, the capacitance is measured by changing the moisture concentration in the lubricating oil. As the lubricating oil, the VG100 additive-free turbine oil used in the specific example of the rolling and sliding fatigue life test was used. As schematically shown in FIG. 20A, 70 to 80 mL of lubricating oil and pure water are mixed in a 100 mL beaker 131 (for example, the test oil tank 1 in the test apparatus of FIG. 11) and mixed thoroughly. Stirring was performed while maintaining the temperature at 33 ° C. using a magnetic stirrer 113 capable of adjusting the temperature. Thereafter, as shown in the schematic diagram of FIG. 20B, a capacitance meter 105 was attached to measure the capacitance. The result is shown in FIG. From the results, a linear relationship between the mixed water concentration and the capacitance was obtained. Further, the capacitance of the lubricating oil without water mixing was measured while raising the temperature from about 25 ° C. (room temperature) to about 115 ° C. The result is shown in FIG. From the results, a linear relationship between the mixed water concentration and the capacitance was obtained. As can be seen from FIGS. 18 and 19, the capacitance depends on the mixed water concentration and the oil temperature. Capacitance can be obtained by obtaining a plurality of relationships as shown in FIG. 21 and FIG. 22 in the range of mixed moisture concentration and temperature that can change, and making the objective variable a function of the mixed moisture concentration, the dependent variable as the capacitance, and the oil temperature. And the moisture concentration can be determined from the oil temperature.
In obtaining the calibration curves as shown in FIGS. 21 and 22, it is desirable to measure not only the new oil but also the used oil with different usage conditions.

前記実施形態の転がりすべり疲労寿命試験方法によると、試験油槽1に溜めた潤滑油5Aに被試験体を構成部品として含む転動部品模擬体3Aを浸漬して動作させ、潤滑油5A中に水を注入し、潤滑油5A中の混入水分濃度を静電容量と油温を測定することで、外乱が少なく、実機を忠実に模擬している。そして、水素脆性起因の早期損傷を積極的に生じさせることで、使用条件に応じた対策要素が見極められるようになる。   According to the rolling and sliding fatigue life test method of the above embodiment, the rolling component simulated body 3A including the test object as a component is immersed in the lubricating oil 5A stored in the test oil tank 1 to operate, and water is contained in the lubricating oil 5A. Is injected, and the mixed water concentration in the lubricating oil 5A is measured for the capacitance and the oil temperature, so that there is little disturbance and the actual machine is faithfully simulated. Then, by proactively causing early damage due to hydrogen embrittlement, a countermeasure element corresponding to the use condition can be determined.

つぎに、図1の振動異常の異常診断装置51の各具体例を、図23〜図34と共に説明する。
[具体例1]
図23において、振動センサ70は、図1の転動装置1を構成する軸受、例えば図2の主軸用軸受460に設置される。振動センサ70は、軸受の振動を検出し、その検出値をデータ処理装置2における振動異常の異常診断装置51へ出力する。振動センサ70は、前述のように、圧電素子を用いた加速度センサ等によって構成される。
振動異常の異常診断装置51は、ハイパスフィルタ(以下、「HPF(High Pass F11ter)」と称する。)510,550と、実効値演算部520,560と、エンベロープ処理部540と、記憶部580と、診断部590とを含む。実効値演算部520は、請求項で言う「第1の演算部」であり、実効値演算部560は、請求項で言う「第2の演算部」である。
Next, specific examples of the vibration abnormality abnormality diagnosis device 51 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
[Specific Example 1]
23, the vibration sensor 70 is installed in a bearing that constitutes the rolling device 1 in FIG. 1, for example, the main shaft bearing 460 in FIG. The vibration sensor 70 detects the vibration of the bearing and outputs the detected value to the abnormality diagnosis device 51 for vibration abnormality in the data processing device 2. As described above, the vibration sensor 70 includes an acceleration sensor using a piezoelectric element.
The abnormality diagnosis device 51 for vibration abnormality includes high-pass filters (hereinafter referred to as “HPF (High Pass F11ter)”) 510 and 550, effective value calculation units 520 and 560, an envelope processing unit 540, and a storage unit 580. And a diagnosis unit 590. The effective value calculation unit 520 is a “first calculation unit” in the claims, and the effective value calculation unit 560 is a “second calculation unit” in the claims.

HPF510は、軸受の振動の検出値を振動センサ70から受ける。そして、HPF510は、予め定められた周波数よりも高い信号成分を通過させ、低周波成分を遮断する。このHPF510は、軸受の振動波形に含まれる直流成分を除去するために設けられたものである。なお、振動センサ70からの出力が直流成分を含まないものであれば、HPF510を省略してもよい。   The HPF 510 receives the detection value of the vibration of the bearing from the vibration sensor 70. Then, the HPF 510 passes a signal component higher than a predetermined frequency and blocks the low frequency component. The HPF 510 is provided to remove a direct current component included in the vibration waveform of the bearing. Note that the HPF 510 may be omitted if the output from the vibration sensor 70 does not include a DC component.

実効値演算部520は、直流成分が除去された軸受の振動波形をHPF510から受ける。そして、実効値演算部520は、軸受の振動波形の実効値(「RMS(Root Mean
Square)値」とも称される。)を算出し、その算出された振動波形の実効値を記億部580へ出力する。
The effective value calculation unit 520 receives the vibration waveform of the bearing from which the DC component is removed from the HPF 510. Then, the effective value calculation unit 520 calculates the effective value of the vibration waveform of the bearing (“RMS (Root Mean
Square) value. ) And the calculated effective value of the vibration waveform is output to the storage unit 580.

エンベロープ処理部540は、軸受の振動の検出値を振動センサ70から受ける。そして、エンベロープ処理部540は、その受けた検出信号にエンベロープ処理を行なうことによって、軸受の振動波形のエンベロープ波形を生成する。なお、エンベロープ処理部540において演算されるエンベロープ処理には、種々の公知の手法を適用可能であり、一例として、振動センサ70を用いて測定される軸受の振動波形を絶対値に整流し、ローパスフィルタ(LPF(Low Pass Filter))に通すことによって、軸受6の振動波形のエンベロープ波形が生成される。   The envelope processing unit 540 receives the detected vibration value of the bearing from the vibration sensor 70. Envelope processing section 540 generates an envelope waveform of the vibration waveform of the bearing by performing envelope processing on the received detection signal. Various known methods can be applied to the envelope processing calculated in the envelope processing unit 540. As an example, the vibration waveform of the bearing measured using the vibration sensor 70 is rectified to an absolute value, and low-pass By passing through a filter (LPF (Low Pass Filter)), an envelope waveform of the vibration waveform of the bearing 6 is generated.

HPF550は、軸受の振動波形のエンベロープ波形をエンベロープ処理部540から受ける。そして、HPF550は、その受けたエンベロープ波形につき、予め定められた周波数よりも高い信号成分を通過させ、低周波成分を遮断する。このHPF550は、エンベロープ波形に含まれる直流成分を除去し、エンベロープ波形の交流成分を抽出するために設けられたものである。   The HPF 550 receives the envelope waveform of the vibration waveform of the bearing from the envelope processing unit 540. Then, the HPF 550 allows a signal component higher than a predetermined frequency to pass through the received envelope waveform and blocks a low-frequency component. The HPF 550 is provided to remove a direct current component included in the envelope waveform and extract an alternating current component of the envelope waveform.

実効値演算部560は、直流成分が除去されたエンベロープ波形、すなわちエンベロープ波形の交流成分をHPF550から受ける。そして、実効値演算部560は、その受けたエンベロープ波形の交流成分の実効値(RMS値)を算出し、その算出されたエンベロープ波形の交流成分の実効値を記憶部580へ出力する。   The effective value calculator 560 receives from the HPF 550 the envelope waveform from which the DC component has been removed, that is, the AC component of the envelope waveform. Then, the effective value calculation unit 560 calculates the effective value (RMS value) of the AC component of the received envelope waveform, and outputs the calculated effective value of the AC component of the envelope waveform to the storage unit 580.

記億部580は、実効値演算部520により算出された軸受の振動波形の実効値と、実効値演算部560により算出されたエンベロープ波形の交流成分の実効値とを同期させて時々刻々記憶する。この記億部580は、たとえば、読み書き可能な不揮発性のメモリ等によって構成される。   The storage unit 580 synchronizes and stores the effective value of the bearing vibration waveform calculated by the effective value calculation unit 520 and the effective value of the alternating current component of the envelope waveform calculated by the effective value calculation unit 560 every moment. . The storage unit 580 is configured by, for example, a readable / writable nonvolatile memory.

診断部590は、記憶部580に時々刻々記憶された、軸受の振動波形の実効値およびエンベロープ波形の交流成分の実効値を記億部580から読出し、その続出された2つの実価値に基づいて軸受の異常を診断する。この異常診断に、しきい値S2を用いる。詳しくは、診断部590は、軸受の振動波形の実効値とエンベロープ波形の交流成分の実効値との時間的変化の推移に基づいて、軸受の異常を診断する。   The diagnosis unit 590 reads the effective value of the vibration waveform of the bearing and the effective value of the alternating current component of the envelope waveform, which are stored in the storage unit 580 from time to time, from the storage unit 580, and based on the two subsequent real values. Diagnose bearing abnormalities. The threshold value S2 is used for this abnormality diagnosis. Specifically, the diagnosis unit 590 diagnoses an abnormality of the bearing based on a temporal change of the effective value of the vibration waveform of the bearing and the effective value of the AC component of the envelope waveform.

すなわち、実効値演算部520により算出される軸受の振動波形の実効値は、エンベロープ処理を行なっていない生の振動波形の実効値であるので、たとえば、軌道輪の一部にはく離が発生し、そのはく離箇所を転動体が通過するときのみ信号が増加するインパルス的な振動に対しては値の増加が小さく、軌道輪と転動体との接触の面荒れや潤滑不良等に発生する持続的な振動に対しては値の増加が大きくなる。   That is, the effective value of the vibration waveform of the bearing calculated by the effective value calculation unit 520 is the effective value of the raw vibration waveform that has not been subjected to the envelope processing. For impulse vibrations where the signal increases only when the rolling element passes through the separation point, the increase in the value is small, and it occurs continuously due to rough contact or poor lubrication between the race and the rolling element. For vibration, the value increases greatly.

一方、実効値演算部560により算出されるエンベロープ波形の交流成分の実効値は、軌道輪の面荒れや潤滑不良時に発生する持続的な振動に対しては値の増加が小さく、場合によっては増加しないが、インパルス的な振動に対しては値の増加が大きくなる。そこで、この具体的例1では、軸受の振動波形の実効値とエンベロープ波形の交流成分の実効値とを用いることで、一方の実効値だけでは検出できない異常を検出可能とし、より正確な異常診断を実現可能としたものである。   On the other hand, the effective value of the AC component of the envelope waveform calculated by the effective value calculation unit 560 is small and increases in some cases with respect to the continuous vibration generated when the raceway surface is rough or lubrication is poor. However, the increase of the value becomes large for the impulse vibration. Therefore, in this specific example 1, by using the effective value of the vibration waveform of the bearing and the effective value of the AC component of the envelope waveform, it is possible to detect an abnormality that cannot be detected by only one of the effective values, and more accurate abnormality diagnosis. Is feasible.

図24〜図27は、振動センサ70を用いて測定される軸受の振動波形を示した図である。なお、この図24〜図27では、主軸420(図2)の回転速度が一定のときの振動波形が示されている。   24 to 27 are diagrams showing the vibration waveform of the bearing measured using the vibration sensor 70. 24 to 27 show vibration waveforms when the rotation speed of the main shaft 420 (FIG. 2) is constant.

図24は、軸受に異常が発生していないときの軸受の振動波形を示した図である。図24を参照して、横軸は時間を示し、縦軸は、振動の大きさを表わす振動度を示す。   FIG. 24 is a diagram showing a vibration waveform of the bearing when no abnormality occurs in the bearing. Referring to FIG. 24, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the degree of vibration representing the magnitude of vibration.

図25は、軸受の軌道輪の面荒れや潤滑不良が発生したときに見られる軸受の振動波形を示した図である。図25を参照して、軌道輪の面荒れや潤滑不良が発生すると、振動度が増加し、かつ、振動度の増加した状態が持続的に生じる。振動波形に目立ったピークは発生していない。したがって、このような振動波形について、軸受に異常が発生していないときの振動波形の実効値(実効値演算部520(図23)の出力)およびエンベロープ波形の交流成分の実効値(実効値演算部560(図23)の出力)と比較すると、エンベロープ処理を行なっていない生の振動波形の実効値が増加し、エンベロープ波形の交流成分の実効値はそれ程増加しない。   FIG. 25 is a diagram showing a vibration waveform of the bearing that is seen when surface roughness or poor lubrication of the bearing ring of the bearing occurs. Referring to FIG. 25, when surface roughness or poor lubrication of the raceway occurs, the vibration level increases and a state in which the vibration level increases continuously occurs. There are no noticeable peaks in the vibration waveform. Therefore, for such a vibration waveform, the effective value of the vibration waveform (output of the effective value calculation unit 520 (FIG. 23)) and the effective value of the AC component of the envelope waveform (effective value calculation) when no abnormality occurs in the bearing. As compared with the output of the unit 560 (FIG. 23), the effective value of the raw vibration waveform not subjected to the envelope processing increases, and the effective value of the AC component of the envelope waveform does not increase so much.

図26は、軸受の軌道輸にはく離が発生したときの初期段階における軸受の振動波形を示した図である。図26を参照して、はく離異常の初期段階は、軌道輪の一部にはく離が発生している状態であり、そのはく離箇所を転動体が通過するときに大きな振動が発生するので、パルス的な振動が軸の回転に応じて周期的に発生する。はく離箇所以外を転動体が通過しているときは、振動度の増加は小さい。したがって、このような振動波形について、軸受に異常が発生していないときの振動波形の実効値およびエンベロープ波形の交流成分の実効値と比較すると、エンベロープ波形の交流成分の実効値が増加し、生の振動波形の実効値はそれ程増加しない。   FIG. 26 is a diagram showing a vibration waveform of the bearing at an initial stage when separation occurs in the raceway transfer of the bearing. Referring to FIG. 26, the initial stage of the separation abnormality is a state in which separation occurs in a part of the raceway, and a large vibration is generated when the rolling element passes through the separation portion. Vibration occurs periodically according to the rotation of the shaft. When the rolling element passes through a part other than the separation point, the increase in vibration level is small. Therefore, when such a vibration waveform is compared with the effective value of the vibration waveform when no abnormality occurs in the bearing and the effective value of the alternating current component of the envelope waveform, the effective value of the alternating current component of the envelope waveform increases. The effective value of the vibration waveform does not increase so much.

図27は、はく離異常の末期段階に見られる軸受の振動波形を示した図である。図27を参照して、はく離異常の末期段階は、軌道輪の全域にはく離が転移している状態であり、異常の初期段階に比べて、振動度が全体的に増加し、パルス的な振動の傾向は弱まる。したがって、このような振動波形について、はく離異常の初期段階における振動波形の実効値およびエンベロープ波形の交流成分の実効値と比較すると、生の振動波形の実効値が増加し、エンベロープ波形の交流成分の実効値は低下する。   FIG. 27 is a diagram showing a vibration waveform of the bearing seen in the final stage of the separation abnormality. Referring to FIG. 27, the final stage of the separation abnormality is a state in which the separation is transferred to the entire area of the raceway, and the degree of vibration increases as a whole compared to the initial stage of the abnormality, and the pulse vibration The tendency to become weaker. Therefore, when such vibration waveform is compared with the effective value of the vibration waveform and the effective value of the alternating current component of the envelope waveform at the initial stage of the separation abnormality, the effective value of the raw vibration waveform is increased, and the alternating current component of the envelope waveform is increased. The effective value decreases.

図28は、軸受の軌道輪の一部にはく離が生じ、その後、軌道輪全域にはく離が転移していったときの軸受の振動波形の実効値およびエンベロープ波形の交流成分の実効値の時間的変化を示した図である。なお、この図28および以下に説明する図29では、主軸420の回転速度が一定のときの各実効値の時間的変化が示されている。   FIG. 28 shows the temporal values of the effective value of the vibration waveform of the bearing and the effective value of the AC component of the envelope waveform when separation occurs in a part of the bearing ring of the bearing and then the separation shifts to the entire area of the bearing ring. It is the figure which showed the change. FIG. 28 and FIG. 29 described below show temporal changes of the respective effective values when the rotation speed of the main shaft 420 is constant.

図28を参照して、曲線k1は、エンベロープ処理を行なっていない振動波形の実効値の時間的変化を示し、曲線k2は、エンベロープ波形の交流成分の実効値の時間的変化を示す。はく離が発生する前の時刻t1では、振動波形の実効値(kl)およびエンベロープ波形の交流成分の実効値(k2)のいずれも小さい。なお、時刻t1における振動波形は、上述の図24に示した波形のようになる。   Referring to FIG. 28, a curve k1 shows a temporal change in the effective value of the vibration waveform not subjected to the envelope process, and a curve k2 shows a temporal change in the effective value of the AC component of the envelope waveform. At time t1 before the separation occurs, both the effective value (kl) of the vibration waveform and the effective value (k2) of the AC component of the envelope waveform are small. Note that the vibration waveform at time t1 is the waveform shown in FIG.

軸受の軌道輪の一部にはく離が発生すると、図26で説明したように、エンベロープ波形の交流成分の実効値(k2)が大きく増加し、一方、エンベロープ処理を行なっていない振動波形の実効値(k1)はそれ程増加しない(時刻t2近傍)。   When separation occurs in a part of the bearing ring of the bearing, as described with reference to FIG. 26, the effective value (k2) of the alternating current component of the envelope waveform greatly increases, while the effective value of the vibration waveform that is not subjected to the envelope processing. (K1) does not increase that much (near time t2).

さらにその後、軌道輪の全域にはく離が転移すると、図27で説明したように、エンベロープ処理を行なっていない振動波形の実効値(k1)が大きく増加し、一方、エンベロープ波形の交流成分の実効値(k2)は低下する(時刻t3近傍)。   Thereafter, when the separation is transferred to the entire area of the raceway, as described with reference to FIG. 27, the effective value (k1) of the vibration waveform not subjected to the envelope processing is greatly increased, while the effective value of the AC component of the envelope waveform is increased. (K2) decreases (near time t3).

また、図29は、軸受の軌道輪の面荒れや潤滑不良が発生したときの軸受の振動波形の実効値およびエンベロープ波形の交流成分の実効値の時間的変化を示した図である。図29を参照して、図28と同様に、曲線k1は、エンベロープ処理を行なっていない振動波形の実効値の時間的変化を示し、曲線k2は、エンベロープ波形の交流成分の実効値の時間的変化を示す。   FIG. 29 is a diagram showing temporal changes in the effective value of the vibration waveform of the bearing and the effective value of the AC component of the envelope waveform when surface roughness or poor lubrication of the bearing ring of the bearing occurs. Referring to FIG. 29, similarly to FIG. 28, a curve k1 indicates a temporal change in the effective value of the vibration waveform not subjected to the envelope process, and a curve k2 indicates a temporal change in the effective value of the AC component of the envelope waveform. Showing change.

軌道輸の面荒れや潤滑不良が発生する前の時刻t11では、振動波形の実効値(k1)およびエンベロープ波形の交流成分の実効値(k2)のいずれも小さい。なお、時刻t11における振動波形は、上述の図24に示した波形のようになる。   At time t11 before the occurrence of surface roughness or poor lubrication during track transfer, both the effective value (k1) of the vibration waveform and the effective value (k2) of the AC component of the envelope waveform are small. Note that the vibration waveform at time t11 is as shown in FIG.

軸受の軌道輪の面荒れや潤滑不良が発生すると、図25で説明したように、エンベロープ処理を行なっていない振動波形の実効値(k1)が増加し、一方、エンベロープ波形の交流成分の実効値(k2)の増加は見られない(時刻t12近傍)。   When surface roughness or poor lubrication of the bearing ring of the bearing occurs, as described in FIG. 25, the effective value (k1) of the vibration waveform not subjected to the envelope processing increases, while the effective value of the AC component of the envelope waveform. There is no increase in (k2) (near time t12).

このように、エンベロープ処理を行なっていない生の振動波形の実効値(k1)とエンベロープ波形の交流成分の実効値(k2)との時間的変化の推移に基づいて、軸受の異常診断をより正確に行なうことが可能である。   As described above, the bearing abnormality diagnosis is more accurately performed based on the transition of the temporal change between the effective value (k1) of the raw vibration waveform not subjected to the envelope processing and the effective value (k2) of the AC component of the envelope waveform. Can be done.

このように、この具体例1によれば、振動センサ70を用いて測定された軸受の振動波形の実効値、および振動センサ70を用いて測定された振動波形にエンベロープ処理によって生成されるエンベロープ波形の交流成分の実効値に基づいて、軸受の異常を診断するので、従来の周波数分析による手法に比べてより正確な異常診断を実現することができる。また、不必要なメンテナンスを削減でき、メンテナンスに要するコストを低減することができる。   As described above, according to the first specific example, the effective value of the vibration waveform of the bearing measured using the vibration sensor 70 and the envelope waveform generated by the envelope processing on the vibration waveform measured using the vibration sensor 70. Since the bearing abnormality is diagnosed on the basis of the effective value of the AC component, more accurate abnormality diagnosis can be realized as compared with the conventional frequency analysis technique. Further, unnecessary maintenance can be reduced, and the cost required for maintenance can be reduced.

[具体例2]
主軸420(図2)の回転速度が変化すると、主軸用軸受460等の軸受の振動の大きさが変化する。一般的には、主軸の回転速度の増加に伴い軸受の振動度は増加する。そこで、この具体例2では、軸受の振動波形の実効値およびエンベロープ波形の交流成分の実効値を主軸420の回転速度で正規化し、その正規化された各実効値を用いて軸受の異常診断が行われる。
[Specific Example 2]
When the rotational speed of the main shaft 420 (FIG. 2) changes, the magnitude of vibration of the bearing such as the main shaft bearing 460 changes. In general, the vibration level of the bearing increases as the rotational speed of the main shaft increases. Therefore, in this specific example 2, the effective value of the vibration waveform of the bearing and the effective value of the alternating current component of the envelope waveform are normalized by the rotational speed of the main shaft 420, and the abnormality diagnosis of the bearing is performed using each normalized effective value. Done.

図30は、具体例2における振動異常の異常診断手段51の構成を機能的に示す機能ブロック図である。図30を参照して、異常診断手段51は、図23に示した具体例1における異常診断手段51の構成において、修正振動度算出部530と、修正変調度算出部570と、速度関数生成部600とをさらに含む。   FIG. 30 is a functional block diagram functionally showing the configuration of the abnormality diagnosis means 51 for vibration abnormality in the second specific example. Referring to FIG. 30, abnormality diagnosing means 51 includes a modified vibration degree calculating unit 530, a modified modulation degree calculating unit 570, and a speed function generating unit in the configuration of abnormality diagnosing means 51 in specific example 1 shown in FIG. 600.

速度関数生成部600は、回転センサ210による主軸420の回転速度の検出値を受ける。なお、回転センサ210は主軸420の回転位置の検出値を出力し、速度関数生成部600において主軸420の回転速度を算出するものとしてもよい。そして、速度関数生成部600は、実効値演算部120により算出される軸受の振動波形の実効値を主軸420の回転速度Nで正規化するための速度関数A(N)、および実効値演算部560により算出されるエンベロープ波形の交流成分の実効値を主軸420の回転速度Nで正規化するための速度関数B(N)を生成する。一例として、速度関数A(N),B(N)は、次式によって表わされる。   The speed function generation unit 600 receives a detection value of the rotation speed of the main shaft 420 by the rotation sensor 210. The rotation sensor 210 may output a detection value of the rotational position of the main shaft 420 and the speed function generator 600 may calculate the rotational speed of the main shaft 420. Then, the speed function generator 600 normalizes the effective value of the bearing vibration waveform calculated by the effective value calculator 120 with the rotational speed N of the main shaft 420, and an effective value calculator. A speed function B (N) for normalizing the effective value of the AC component of the envelope waveform calculated by 560 with the rotational speed N of the main shaft 420 is generated. As an example, the speed functions A (N) and B (N) are expressed by the following equations.

A(N)=a×N-0.5 …(1)
B(N)=b×N-0.5 …(2)
ここで、a,bは、実験等によって予め定められる定数であり、異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。
A (N) = a × N −0.5 (1)
B (N) = b × N −0.5 (2)
Here, a and b are constants determined in advance by experiments or the like, and may be different values or the same values.

修正振動度算出部530は、軸受の振動波形の実効値を実効値演算部520から受け、速度関数A(N)を速度関数生成部600から受ける。そして、修正振動産算出部530は、速度関数A(N)を用いて、実効値演算部520によって算出された振動波形の実効値を主軸420の回転速度で正規化した値(以下「修正振動度」と称する。)を算出する。具体的には、実効値演算部520によって算出された振動波形の実効値vrと速度関数A(N)とを用いて、修正振動度vr*は、次式によって算出される。   The corrected vibration degree calculation unit 530 receives the effective value of the vibration waveform of the bearing from the effective value calculation unit 520 and receives the speed function A (N) from the speed function generation unit 600. Then, the corrected vibration product calculating unit 530 uses the speed function A (N) to normalize the effective value of the vibration waveform calculated by the effective value calculating unit 520 with the rotation speed of the main shaft 420 (hereinafter referred to as “corrected vibration”). Called "degree"). Specifically, using the effective value vr of the vibration waveform calculated by the effective value calculator 520 and the speed function A (N), the corrected vibration degree vr * is calculated by the following equation.

Figure 2012181168
ここで、Vraは、時間0〜TにおけるVrの平均値を示す。
そして、修正振動座算出部530は、式(3)により算出された修正振動座Vr*を記億部580へ出力する。
Figure 2012181168
Here, Vra indicates an average value of Vr at time 0 to T.
Then, the corrected vibration seat calculation unit 530 outputs the corrected vibration seat Vr * calculated by the equation (3) to the storage unit 580.

修正変調度算出部570は、エンベロープ波形の交流成分の実効値を実効値演算部560から受け、速度関数B(N)を速度関数生成部600から受ける。そして、修正変調度算出部570は、速度関数B(N)を用いて、実効値演算部560によって算出されたエンベロープ波形の交流成分の実効値を主軸420の回転速度で正規化した値(以下「修正変調度」と称する。)を算出する。具体的には、実効値演算部560によって算出されたエンベロープ波形の交流成分の実効値Veおよび速度関数B(N)を用いて、修正変調度Ve*は、次式によって算出される。   The modified modulation degree calculation unit 570 receives the effective value of the AC component of the envelope waveform from the effective value calculation unit 560 and receives the speed function B (N) from the speed function generation unit 600. Then, the modified modulation degree calculation unit 570 uses the speed function B (N) to normalize the effective value of the alternating current component of the envelope waveform calculated by the effective value calculation unit 560 with the rotation speed of the main shaft 420 (hereinafter referred to as “the actual value”). (Referred to as “modified modulation degree”). Specifically, using the RMS value Ve and the velocity function B (N) of the alternating current component of the envelope waveform calculated by the RMS value calculation unit 560, the modified modulation degree Ve * is calculated by the following equation.

Figure 2012181168
Figure 2012181168

ここで、Veaは、時間0〜TにおけるVeの平均値を示す。修正変調度算出部570は、式(4)により算出された修正変調度Ve*を記憶部580へ出力する。
そして、修正振動度算出部530は、式(3)により算出された修正振動度Vr*を記憶部580へ出力する。
Here, Vea shows the average value of Ve in time 0-T. The modified modulation degree calculation unit 570 outputs the modified modulation degree Ve * calculated by Expression (4) to the storage unit 580.
Then, the corrected vibration degree calculation unit 530 outputs the corrected vibration degree Vr * calculated by Expression (3) to the storage unit 580.

そして、時々刻々と記憶部580に記憶された修正振動度Vr*および修正変調度Ve*が診断部590によって読出され、その読出された修正振動度Vr*および修正変調度Ve*の時間的変化の推移に基づいて、診断部590により軸受の異常診断が行なわれる。   Then, the corrected vibration degree Vr * and the corrected modulation degree Ve * stored in the storage unit 580 are read by the diagnosis unit 590, and the read corrected vibration degree Vr * and the corrected modulation degree Ve * are temporally changed. Based on this transition, the diagnosis unit 590 performs bearing abnormality diagnosis.

なお、上記において、回転センサ210は、主軸420に取り付けられてもよいし、軸受に回転センサ210が組み込まれた回転センサ付軸受を診断対象の前記軸受に用いてもよい。   In the above description, the rotation sensor 210 may be attached to the main shaft 420, or a bearing with a rotation sensor in which the rotation sensor 210 is incorporated in the bearing may be used for the bearing to be diagnosed.

以上のように、この具体例2によれば、軸受の振動波形の実効値を回転速度で正規化した修正振動度Vr*と、エンベロープ波形の交流成分の実効値を回転速度で正規化した修正変調度Ve*とに基づいて異常を診断するので、回転速度の変動による外乱を除去してより正確な異常診断を実現することができる。   As described above, according to this specific example 2, the correction value Vr * obtained by normalizing the effective value of the vibration waveform of the bearing by the rotation speed and the correction value obtained by normalizing the effective value of the AC component of the envelope waveform by the rotation speed. Since abnormality is diagnosed based on the degree of modulation Ve *, it is possible to remove disturbance due to fluctuations in rotational speed and realize more accurate abnormality diagnosis.

[具体例3]
この具体例3では、さらに正確な異常診断を行なうために、上記の具体例1または具体例2に加えて、周波数分析による異常診断が併用される。
図31は、具体例3における振動異常の異常診断手段51の構成を機能的に示す機能ブロック図である。図31を参照して、異常診断手段51は、図30に示した異常診断手段51の構成において、周波数分析部620,630をさらに含む。
[Specific Example 3]
In this specific example 3, in order to perform a more accurate abnormality diagnosis, in addition to the above specific example 1 or specific example 2, an abnormality diagnosis by frequency analysis is used in combination.
FIG. 31 is a functional block diagram functionally showing the configuration of the abnormality diagnosis means 51 for vibration abnormality in the third specific example. Referring to FIG. 31, abnormality diagnosis unit 51 further includes frequency analysis units 620 and 630 in the configuration of abnormality diagnosis unit 51 shown in FIG.

周波数分析部620は、直流成分が除去された軸受の振動波形をHPF510から受ける。そして、周波数分析部620は、その受けた軸受の振動波形に対して周波数分析を行ない、その周波数分析結果を記憶部580へ出力する。一例として、周波数分析部620は、HPF510から受ける軸受の振動波形に対して高速フーリエ変換(FFT)処理を行ない、予め設定されたしきい値を超えるピーク周波数を記憶部580へ出力する。   The frequency analysis unit 620 receives the vibration waveform of the bearing from which the DC component has been removed from the HPF 510. Then, the frequency analysis unit 620 performs frequency analysis on the received vibration waveform of the bearing, and outputs the frequency analysis result to the storage unit 580. As an example, the frequency analysis unit 620 performs a fast Fourier transform (FFT) process on the vibration waveform of the bearing received from the HPF 510 and outputs a peak frequency exceeding a preset threshold value to the storage unit 580.

また、周波数分析部630は、直流成分が除去されたエンベロープ波形の交流成分をHPF550から受ける。そして、周波数分析部630は、その受けたエンベロープ波形の交流成分に対して周波数分析を行ない、その周波数分析結果を記億部580へ出力する。一例として、周波数分析部630は、HPF350から受けるエンベロープ波形の交流成分に対してFFT処理を行ない、予め設定されたしきい値を超えるピーク周波数を記憶部580へ出力する。   Further, the frequency analysis unit 630 receives from the HPF 550 the AC component of the envelope waveform from which the DC component has been removed. Then, frequency analysis unit 630 performs frequency analysis on the AC component of the received envelope waveform and outputs the frequency analysis result to storage unit 580. As an example, frequency analysis unit 630 performs an FFT process on the AC component of the envelope waveform received from HPF 350 and outputs a peak frequency exceeding a preset threshold value to storage unit 580.

そして、診断部590は、修正振動度Vr*および修正変調度Ve*とともに周波数分析部620,630による周波数分析結果を記憶部580から読出し、修正振動度Vr*および修正変調度Ve*の時間的変化の推移とともに周波数分析結果を併用することによって、より信頼性の高い異常診断を行なう。   Then, the diagnosis unit 590 reads out the frequency analysis results by the frequency analysis units 620 and 630 together with the corrected vibration degree Vr * and the corrected modulation degree Ve * from the storage unit 580, and temporally calculates the corrected vibration degree Vr * and the corrected modulation degree Ve *. By using the frequency analysis result together with the transition of the change, a more reliable abnormality diagnosis is performed.

たとえば、周波数分析部620,630による周波数分析結果は、修正振動度Vr*および修正変調度Ve*に基づく異常診断によって異常が検知されたときに異常の発生部位を推定するのに用いることができる。すなわち、軸受内部において損傷が発生すると、損傷部位(内輪、外輪、転動体)に応じて、軸受内部の幾何学的構造および回転速度から理論的に決定される特定の周波数に振動のピークが発生する。そこで、上述した修正振動度Vr*および修正変調度Ve*による異常診断に、周波数分析部620,630による周波数分析結果を併用することによって、異常発生部位をより正確に診断することが可能になる。   For example, the frequency analysis results obtained by the frequency analysis units 620 and 630 can be used to estimate a site where an abnormality has occurred when an abnormality is detected by an abnormality diagnosis based on the corrected vibration degree Vr * and the corrected modulation degree Ve *. . That is, when damage occurs inside the bearing, a vibration peak occurs at a specific frequency that is theoretically determined from the geometric structure and rotation speed inside the bearing, depending on the damaged part (inner ring, outer ring, rolling element). To do. Therefore, by using the frequency analysis results by the frequency analysis units 620 and 630 in combination with the abnormality diagnosis based on the above-described corrected vibration degree Vr * and corrected modulation degree Ve *, it becomes possible to diagnose the abnormality occurrence site more accurately. .

なお、上記においては、具体例2において周波数分析部620,630を追加するものとしたが、図23に示した具体例1における異常診断手段51に周波数分析部620,630を追加したものであってもよい。   In the above description, the frequency analysis units 620 and 630 are added in the specific example 2. However, the frequency analysis units 620 and 630 are added to the abnormality diagnosis unit 51 in the specific example 1 shown in FIG. May be.

以上のように、この具体例3によれば、周波数分析による異常診断が併用されるので、異常診断の信頼性をさらに高めることができるとともに異常発生部位をより正確に診断することができる。   As described above, according to the third specific example, the abnormality diagnosis based on the frequency analysis is used together, so that the reliability of the abnormality diagnosis can be further improved and the abnormality occurrence site can be diagnosed more accurately.

[具体例4]
具体例4では、軸受の異常診断の信頼性をさらに高めるために、種々のセンサの検出値が併用される。具体例4は、図1の変位異常の異常診断手段52、内部クラックの異常診断手段53、および不純物の異常診断手段54を設ける代わりに、またはこれらの異常診断手段52〜54に加えて、振動異常の異常診断手段51に、上記変位異常、内部クラック、不純物の異常の機能を付加したものである。
[Specific Example 4]
In the fourth specific example, detection values of various sensors are used in combination in order to further improve the reliability of the bearing abnormality diagnosis. Concrete example 4 includes vibration abnormality diagnosis means 52, internal crack abnormality diagnosis means 53, and impurity abnormality diagnosis means 54 shown in FIG. 1 instead of or in addition to these abnormality diagnosis means 52-54. The abnormality abnormality diagnosis means 51 is added with functions of the displacement abnormality, internal cracks, and impurity abnormality.

図32は、具体例4における振動異常の異常診断部51の構成を機能的に示す機能ブロック図である。図32を参照して、異常診断部51は、図32に示した異常診断部51の構成において、診断部590に代えて診断部590Aを含む。   FIG. 32 is a functional block diagram functionally showing the configuration of the abnormality diagnosis unit 51 for vibration abnormality in the fourth specific example. Referring to FIG. 32, abnormality diagnosis unit 51 includes a diagnosis unit 590 </ b> A instead of diagnosis unit 590 in the configuration of abnormality diagnosis unit 51 shown in FIG. 32.

この具体例4では、振動センサ70および回転センサ210に加えて、変位センサ240、AE(Acoustlc Emlssion)センサ250、温度センサ260、および不純物のセンサ270である磁気式鉄粉センサ(以下「磁気式鉄粉センサ270」と称す)の少なくとも一つがさらに備えられる。そして、診断部590Aは、その備えられた変位センサ240、AEセンサ250、温度センサ260および磁気式鉄粉センサ270の少なくとも一つから検出値を受ける。また、診断部590Aは、修正振動度Vr*、修正変調度Ve*および周波数分析部620,630による周波数分析結果を記憶部580から読出す。   In the fourth specific example, in addition to the vibration sensor 70 and the rotation sensor 210, a displacement sensor 240, an AE (Acoustlc Emlssion) sensor 250, a temperature sensor 260, and a magnetic iron powder sensor (hereinafter referred to as “magnetic type sensor” 270). At least one of which is referred to as “iron powder sensor 270”. Diagnosis unit 590A receives a detection value from at least one of displacement sensor 240, AE sensor 250, temperature sensor 260, and magnetic iron powder sensor 270 provided therein. Diagnosis unit 590A reads corrected vibration degree Vr *, corrected modulation degree Ve *, and frequency analysis results by frequency analysis units 620 and 630 from storage unit 580.

そして、診部590Aは、修正振動度Vr*、修正変調度Ve*および周波数分析部620,630による周波数分析結果とともに、変位センサ240、AEセンサ250、温度センサ260および磁気式鉄粉センサ270の少なくとも一つから受ける検出値を併用することによって、軸受の異常診断を行なう。   Diagnosis unit 590A includes displacement sensor 240, AE sensor 250, temperature sensor 260, and magnetic iron powder sensor 270 together with corrected vibration degree Vr *, corrected modulation degree Ve *, and frequency analysis results by frequency analysis units 620 and 630. An abnormality diagnosis of the bearing is performed by using the detection value received from at least one together.

変位センサ240は、軸受に取り付けられ、軸受60の外輪に対する内輪の相対変位を検出して診断部590Aへ出力する。振動センサ70の検出値を用いた上記の修正振動度Vr*および修正変調度Ve*ならびに周波数分析手法では、転動面の全体的な摩耗に対する異常の検出が難しいところ、外輪に対する内輪の相対変位を変位センサ240により検出することによって、軸受内部の摩耗を検出することができる。そして、診断部590Aは、変位センサ240からの検出値が予め設定された値(しきい値S3)を超えると、軸受に異常が発生したものと判定する。なお、変位センサ240は外輪および内輪間の相対変位を検出することから、非測定面の精度を高品質に保つ必要がある。   The displacement sensor 240 is attached to the bearing, detects the relative displacement of the inner ring with respect to the outer ring of the bearing 60, and outputs it to the diagnosis unit 590A. In the above-described corrected vibration degree Vr * and corrected modulation degree Ve * using the detection value of the vibration sensor 70 and the frequency analysis method, it is difficult to detect an abnormality with respect to the overall wear of the rolling surface. By detecting the displacement by the displacement sensor 240, it is possible to detect wear inside the bearing. When the detection value from displacement sensor 240 exceeds a preset value (threshold value S3), diagnosis unit 590A determines that an abnormality has occurred in the bearing. Since the displacement sensor 240 detects the relative displacement between the outer ring and the inner ring, it is necessary to maintain the accuracy of the non-measurement surface with high quality.

AEセンサ250は、軸受に取り付けられ、軸受から発生するアコースティックエミッション波(AE信号)を検出して診断部590Aへ出力する。このAEセンサ250は、軸受を構成する部材の内部クラックの検出に優れており、AEセンサ250を併用することによって、振動センサ70では検出しにくい内部クラックが要因となって発生するはく離異常を早期に検出することが可能となる。そして、診断部590Aは、AEセンサ250により検出されるAE信号の振幅が設定値を超えた回数がしきい値S4を超えたり、検出されたAE信号またはAE信号をエンベロープ処理した信号がしきい値を超えたりすると、軸受に異常が発生したものと判定する。   The AE sensor 250 is attached to the bearing, detects an acoustic emission wave (AE signal) generated from the bearing, and outputs it to the diagnosis unit 590A. The AE sensor 250 is excellent in detecting internal cracks in the members constituting the bearing. By using the AE sensor 250 in combination, an abnormal separation caused by an internal crack that is difficult to detect by the vibration sensor 70 is detected at an early stage. Can be detected. Diagnosis unit 590A determines that the number of times that the amplitude of the AE signal detected by AE sensor 250 exceeds the set value exceeds threshold S4, or the detected AE signal or a signal obtained by envelope processing of AE signal is a threshold. If the value is exceeded, it is determined that an abnormality has occurred in the bearing.

温度センサ260は、軸受に取り付けられ、軸受の温度を検出して診断部590Aへ出力する。一般的に、軸受は、潤滑不良や軸受内部のすきまの過少などによって発熱し、転動面の変色や軟化溶着を経て焼き付き状態になると回転不能になる。そこで、軸受の温度を温度センサ260により検出することによって、潤滑不良等の異常を早期に検出し得る。なお、軸受に取付けられた温度センサ260の代わりに、前記の油温を検出する油温測定手段8を用いても良い。   The temperature sensor 260 is attached to the bearing, detects the temperature of the bearing, and outputs it to the diagnosis unit 590A. Generally, a bearing generates heat due to poor lubrication or insufficient clearance inside the bearing, and becomes non-rotatable when it becomes seized after discoloration or softening of the rolling surface. Therefore, by detecting the temperature of the bearing with the temperature sensor 260, an abnormality such as poor lubrication can be detected at an early stage. In place of the temperature sensor 260 attached to the bearing, the oil temperature measuring means 8 for detecting the oil temperature may be used.

そして、診断部590Aは、修正振動度Vr*および修正変調度Ve*が図29に示したような挙動を示した場合、温度センサ260の検出値をさらに参照することによって潤滑不良等の異常診断を行なう。なお、診断部590Aは、温度センサ260からの検出値が予め設定された値を超えた場合に、それのみをもって軸受に異常が発生したものと判定してもよい。   Then, when the corrected vibration degree Vr * and the corrected modulation degree Ve * behave as shown in FIG. 29, the diagnosis unit 590A further refers to the detection value of the temperature sensor 260 to diagnose abnormality such as poor lubrication. To do. Diagnosis unit 590A may determine that an abnormality has occurred in the bearing only when the detected value from temperature sensor 260 exceeds a preset value.

なお、温度センサ260は、たとえば、サーミスタや白金抵抗体、熱電対等によって構成される。   The temperature sensor 260 is constituted by, for example, a thermistor, a platinum resistor, a thermocouple, or the like.

磁気式鉄粉センサ270は、軸受の潤滑剤に含まれる鉄粉量を検出し、その検出値を診断部590Aへ出力する。磁気式鉄粉センサ270は、たとえば、磁石を内蔵した電極と棒状電極とによって構成され、軸受の潤滑剤の循環経路に設けられる。そして、磁気式鉄粉センサ270は、潤滑剤中に含まれる鉄粉を磁石によって捕獲し、鉄粉の付着により電極間の電気抵抗が設定値以下になると信号を出力する。すなわち、軸受が摩耗すると、摩耗により生じた鉄粉が潤滑剤に混ざるので、軸受の潤滑剤に含まれる鉄粉量を磁気式鉄粉センサ270により検出することによって軸受60の摩耗を検出することができる。そして、診断部590Aは、磁気式鉄粉センサ270から信号を受けると、軸受60に異常が発生したものと判定する。   The magnetic iron powder sensor 270 detects the amount of iron powder contained in the bearing lubricant and outputs the detected value to the diagnosis unit 590A. The magnetic iron powder sensor 270 is constituted by, for example, an electrode with a built-in magnet and a rod-like electrode, and is provided in a circulation route for the lubricant in the bearing. The magnetic iron powder sensor 270 captures the iron powder contained in the lubricant with a magnet, and outputs a signal when the electrical resistance between the electrodes falls below a set value due to the adhesion of the iron powder. That is, when the bearing is worn, the iron powder generated by the wear is mixed with the lubricant. Therefore, the wear of the bearing 60 is detected by detecting the amount of iron powder contained in the bearing lubricant by the magnetic iron powder sensor 270. Can do. When receiving the signal from the magnetic iron powder sensor 270, the diagnosis unit 590A determines that an abnormality has occurred in the bearing 60.

なお、特に図示しないが、磁気式鉄粉センサ270に代えて、光の透過率により潤滑剤の汚れを検出する光学式センサを用いてもよい。たとえば、光学式センサは、発光素子の光を潤滑油に照射し、受光素子に到達する光の強度の変化によって潤滑油中の軸受磨耗粉の量を検出する。なお、潤滑油中に異物混入がない状態の受光素子の出力値と酸化鉄を混入させたときの受光素子の出力値との比によって光の透過率が定義され、診断部590Aは、その透過率が設定値を超えると、軸受に異常が発生したものと判定する。   Although not particularly illustrated, an optical sensor that detects the contamination of the lubricant by the light transmittance may be used instead of the magnetic iron powder sensor 270. For example, the optical sensor irradiates the lubricating oil with light from the light emitting element, and detects the amount of bearing wear powder in the lubricating oil based on a change in the intensity of the light reaching the light receiving element. The light transmittance is defined by the ratio between the output value of the light receiving element in a state where no foreign matter is mixed in the lubricating oil and the output value of the light receiving element when iron oxide is mixed, and the diagnosis unit 590A transmits the transmitted light. If the rate exceeds the set value, it is determined that an abnormality has occurred in the bearing.

なお、図32では、変位センサ240、AEセンサ250、温度センサ260および磁気式鉄粉センサ270が示されているが、必ずしも全てを備える必要はなく、少なくとも一つのセンサを備えることによって異常診断の信頼性を高めることができる。   In FIG. 32, the displacement sensor 240, the AE sensor 250, the temperature sensor 260, and the magnetic iron powder sensor 270 are shown. However, it is not always necessary to provide all of them. By providing at least one sensor, abnormality diagnosis can be performed. Reliability can be increased.

この具体例4によれば、以上のように、種々のセンサの検出値を異常診断に併用するので、異常診断の信頼性をさらに高めることができる。特に、変位センサ240を併用することによって軸受内部の摩耗についても診断可能となり、AEセンサ250を併用することによって、内部クラックが要因となって発生するはく離異常を早期に診断可能となる。また、温度センサ260を併用することによって潤滑不良等の異常について早期に診断可能となり、磁気式鉄粉センサ270や光の透過率により潤滑剤の汚れを検出する光学式センサ等を併用することによって軸受の摩耗を診断可能となる。   According to this specific example 4, as described above, the detection values of various sensors are used in combination with the abnormality diagnosis, so that the reliability of the abnormality diagnosis can be further improved. In particular, by using the displacement sensor 240 in combination, it is possible to diagnose the wear inside the bearing, and by using the AE sensor 250 in combination, it is possible to diagnose a separation abnormality caused by an internal crack at an early stage. Further, by using the temperature sensor 260 in combination, it is possible to diagnose an abnormality such as poor lubrication at an early stage, and by using the magnetic iron powder sensor 270 and an optical sensor that detects contamination of the lubricant by light transmittance, etc. in combination. The wear of the bearing can be diagnosed.

なお、図1の変位異常の異常診断手段52、内部クラックの異常診断手段53、および不純物の異常診断手段54は、いわば、図32の診断部590Aにおける、変位異常の異常診断、内部クラックの異常診断、および不純物の異常診断の各機能を行う手段を、振動異常の異常診断手段51とは独立して設けたものである。   The displacement abnormality diagnosis means 52, the internal crack abnormality diagnosis means 53, and the impurity abnormality diagnosis means 54 of FIG. 1 are, in other words, the displacement abnormality abnormality diagnosis and the internal crack abnormality in the diagnosis unit 590A of FIG. Means for performing each function of diagnosis and abnormality diagnosis of impurities is provided independently of the abnormality diagnosis means 51 for vibration abnormality.

図33は、この風力発電装置における転動装置の状態監視装置の拡張例を示す。ナセル490(図2)は高所に設置されるので、この風力発電装置の状態監視装置は、メンテナンス性を考慮すると、本来的にはナセル490から離れた場所に設置するのが望ましい。しかしながら、振動センサ70を用いて測定される軸受の振動波形そのものを遠隔地へ転送することは、転送速度の速い送信手段が必要であり、コスト増を招く。また、上述のようにナセル490が高所に設置されていることを考慮すると、ナセル490から外部への通信手段には、無線通信を用いることが望ましい。   FIG. 33 shows an expanded example of the state monitoring device for the rolling device in this wind turbine generator. Since the nacelle 490 (FIG. 2) is installed at a high place, it is desirable that the state monitoring device of the wind power generator is originally installed at a location away from the nacelle 490 in consideration of maintainability. However, transferring the vibration waveform of the bearing itself measured using the vibration sensor 70 to a remote place requires a transmission means having a high transfer speed, resulting in an increase in cost. Considering that the nacelle 490 is installed at a high place as described above, it is desirable to use wireless communication as a communication means from the nacelle 490 to the outside.

そこで、図33の例では、水分濃度の算出、修正振動度Vr*および修正変調度Ve*の算出、並びに周波数分析処理(周波数分析を併用する場合)については、ナセル490内に設けられるデータ処理装置において実行され、算出された水分濃度、修正振動度Vr*および修正変調度Ve*並びに周波数分析結果(ピーク周波数)の各データが無線によってナセル490から外部へ送信される。そして、ナセル490から無線送信されたデータは、インターネットに接続された通信サーバによって受信され、インターネットを介して診断サーバに送信されて軸受の異常診断が実施される。   Therefore, in the example of FIG. 33, the data processing provided in the nacelle 490 is performed for the calculation of the moisture concentration, the calculation of the corrected vibration degree Vr * and the corrected modulation degree Ve *, and the frequency analysis processing (when frequency analysis is used in combination). The data of the moisture concentration, the corrected vibration degree Vr * and the corrected modulation degree Ve *, and the frequency analysis result (peak frequency) which are executed in the apparatus and transmitted are transmitted from the nacelle 490 to the outside by radio. The data wirelessly transmitted from the nacelle 490 is received by a communication server connected to the Internet, and transmitted to the diagnosis server via the Internet to perform bearing abnormality diagnosis.

図33は、この遠隔地への通信手段を用いた風力発電装置における転動装置の状態監視装置の全体構成を概略的に示した図である。図33を参照して、風力発電装置の状態監視装置は、風力発電装置400と、通信サーバ310と、インターネット320と、軸受状態診断サーバ330とを備える。   FIG. 33 is a diagram schematically showing the overall configuration of the rolling device state monitoring device in the wind turbine generator using the communication means to the remote place. Referring to FIG. 33, the wind power generation apparatus state monitoring apparatus includes a wind power generation apparatus 400, a communication server 310, the Internet 320, and a bearing state diagnosis server 330.

風力発電装置400の構成は、図2,3で説明したとおりである。なお、後述のように、この例における風力発電装置400のデータ処理装置においては、診断部に代えて無線通信部が設けられる。そして、風力発電装置400は、振動センサ70(図1)の検出値を用いて上述した修正振動度Vr*および修正変調度Ve*ならびに周波数分析結果(周波数分析を併用する場合)を算出し、その算出結果を無線により通信サーバ310へ出力する。   The configuration of the wind turbine generator 400 is as described with reference to FIGS. As will be described later, in the data processing device of the wind turbine generator 400 in this example, a wireless communication unit is provided instead of the diagnosis unit. Then, the wind turbine generator 400 uses the detection value of the vibration sensor 70 (FIG. 1) to calculate the above-described corrected vibration degree Vr * and corrected modulation degree Ve * and the frequency analysis result (when using frequency analysis together), The calculation result is output to communication server 310 by radio.

通信サーバ310は、インターネット320に接続される。そして、通信サーバ310は、風力発電装置400から無線により送信されたデータを受信し、その受信したデータをインターネット320を介して軸受状態診断サーバ330へ出力する。軸受状態診断サーバ330は、インターネット320に接続される。そして、軸受状態診断サーバ330は、通信サーバ310からインターネット320を介してデータを受信し、風力発電装置400において算出された修正振動度Vr*および修正変調度Ve*ならびに周波数分析結果(周波数分析を併用する場合)に基づいて、風力発電装置400に設けられる軸受の異常診断を行なう。   Communication server 310 is connected to the Internet 320. Then, the communication server 310 receives data transmitted from the wind power generator 400 by radio, and outputs the received data to the bearing state diagnosis server 330 via the Internet 320. The bearing state diagnosis server 330 is connected to the Internet 320. Then, the bearing state diagnosis server 330 receives data from the communication server 310 via the Internet 320, and the corrected vibration degree Vr * and the corrected modulation degree Ve * calculated in the wind power generator 400 and the frequency analysis result (frequency analysis is performed). Based on the above, the abnormality diagnosis of the bearing provided in the wind turbine generator 400 is performed.

〔具体例5〕
図34は、図33に示した風力発電装置400に含まれるデータ処理装置における振動異常の異常診断手段51の構成を機能的に示す機能ブロック図である。図34を参照して、異常診断手段51は、図31に示した異常診断手段51の構成において、診断部590に代えて無線通信部280を含む。無線通信部280は、修正振動度Vr*および修正変調度Ve*ならびに周波数分析部620,630による周波数分析結果を記憶部580から続出し、その続出されたデータを無線により通信サーバ310(図33)へ送信する。
[Specific Example 5]
FIG. 34 is a functional block diagram functionally showing the configuration of the abnormality diagnosis means 51 for vibration abnormality in the data processing apparatus included in the wind turbine generator 400 shown in FIG. Referring to FIG. 34, abnormality diagnosis unit 51 includes a wireless communication unit 280 in place of diagnosis unit 590 in the configuration of abnormality diagnosis unit 51 shown in FIG. The wireless communication unit 280 continues the corrected vibration degree Vr * and the modified modulation degree Ve * and the frequency analysis result by the frequency analysis units 620 and 630 from the storage unit 580, and wirelessly transmits the continued data to the communication server 310 (FIG. 33). ).

なお、同図の異常診断手段51のその他の構成は、図31に示した異常診断手段51と同じである。   The other configuration of the abnormality diagnosis unit 51 shown in the figure is the same as that of the abnormality diagnosis unit 51 shown in FIG.

なお、上記においては、ナセル490と通信サーバ310との間は無線通信が行なわれるものとしたが、ナセル490と通信サーバ310との間を有線で接続することも可能である。この場合は、配線が必要となるものの、無線通信装置を別途設ける必要がなくなり、かつ、一般的には有線の方が多くの情報を伝達可能であるので、ナセル490内においてメイン基板上に処理を集約することができる。   In the above description, it is assumed that wireless communication is performed between the nacelle 490 and the communication server 310, but the nacelle 490 and the communication server 310 may be connected by wire. In this case, although wiring is required, it is not necessary to separately provide a wireless communication device, and generally, wired information can be transmitted more, so that processing is performed on the main board in the nacelle 490. Can be aggregated.

また、上述した風力発電装置の状態監視装置は、既存の発電監視システムとは独立して構成することが望ましい。このように構成することによって、既存のシステムに変更を加えることなく、風力発電装置の状態監視装置の導入コストを抑制することができる。   Moreover, it is desirable that the above-described wind power generation apparatus state monitoring apparatus is configured independently of the existing power generation monitoring system. By comprising in this way, the introduction cost of the state monitoring apparatus of a wind power generator can be suppressed, without adding a change to the existing system.

以上のように、この具体例5によれば、風力発電装置400に設けられる軸受の異常診断を、遠隔地に設けられる軸受状態診断サーバ330において実施するので、メンテナ
ンス負荷およびコストを低減することができる。
As described above, according to the fifth specific example, since the bearing abnormality diagnosis provided in the wind turbine generator 400 is performed in the bearing condition diagnosis server 330 provided in the remote place, the maintenance load and cost can be reduced. it can.

また、ナセル490は高所に設置されるので作業環境が劣悪であるところ、無線通信部280および通信サーバ310を設けることによりナセル490からの信号出力を無線化したので、ナセル490における配線工事を最小限に抑えることができ、ナセル490を支持するタワー500内の配線工事も不要となる。   In addition, since the nacelle 490 is installed at a high place and the working environment is inferior, the signal output from the nacelle 490 is made wireless by providing the wireless communication unit 280 and the communication server 310, so that the wiring work in the nacelle 490 is performed. Wiring work in the tower 500 that supports the nacelle 490 can be minimized.

図1の水分濃度算出手段9は、ナセル490に設置されたデータ処理装置2に設けても良く、また図33の軸受状態診断サーバ330に設けても良い。   1 may be provided in the data processing device 2 installed in the nacelle 490, or may be provided in the bearing state diagnosis server 330 in FIG.

なお、上記実施形態は、風力発電装置を構成する転動装置1に適用した場合につき説明したが、この発明は、その他の各種の機械を構成する転動装置、例えば、産業機械、工作機械、建築機械等を構成する転動装置における状態監視に適用することができる。
また、今回開示された実施の形態は、すべての点て例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範回内でのすべての変更が含まれることが意図される。
In addition, although the said embodiment demonstrated about the case where it applied to the rolling device 1 which comprises a wind power generator, this invention is a rolling device which comprises other various machines, for example, an industrial machine, a machine tool, The present invention can be applied to state monitoring in a rolling device constituting a construction machine or the like.
Moreover, it should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

1…転動装置
2…データ処理装置
3…転動部品
3A…転動部品模擬体
4…ハウジング
4a…潤滑油貯留槽
5…潤滑油
6…混入水分濃度監視装置
7…静電容量検出手段
7A…静電容量・油温手段
8…油温測定手段
9…水分濃度計算手段
10…混入水分濃度の異常診断手段
10a…異常診断部
11…状態監視手段
26…遊星歯車
51…振動異常の異常診断手段
52…変位異常の異常診断手段
53…内部クラックの異常診断手段
54…不純物の異常診断手段
55…総合異常診断手段
70…振動センサ
210…回転センサ
240…変位センサ
250…AEセンサ
270…不純物のセンサ
400…風力発電装置
420…主軸
430…ブレード
440…増速機
450…発電機
460…主軸用軸受
461…主軸用軸受装置
490…ナセル
500…タワー
510,550…HPF
520,560…実効値演算部、
530…修正振動産算出部
540…エンベロープ処理部
570…修正変調度算出部
580…記憶部
590,590A…診断部
600…速度関数生成部
620,630…周波数分析部
680…無線通信部
S1〜S5…しきい値
























DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rolling device 2 ... Data processing device 3 ... Rolling component 3A ... Rolling component simulation body 4 ... Housing 4a ... Lubricating oil storage tank 5 ... Lubricating oil 6 ... Mixed water concentration monitoring device 7 ... Capacitance detection means 7A ... Capacitance / oil temperature means 8 ... oil temperature measuring means 9 ... moisture concentration calculation means 10 ... mixed water concentration abnormality diagnosis means 10a ... abnormality diagnosis unit 11 ... state monitoring means 26 ... planetary gear 51 ... abnormality diagnosis of vibration abnormality Means 52 ... Displacement abnormality diagnosis means 53 ... Internal crack abnormality diagnosis means 54 ... Impurity abnormality diagnosis means 55 ... Comprehensive abnormality diagnosis means 70 ... Vibration sensor 210 ... Rotation sensor 240 ... Displacement sensor 250 ... AE sensor 270 ... Impurity Sensor 400 ... Wind power generator 420 ... Main shaft 430 ... Blade 440 ... Speed increaser 450 ... Generator 460 ... Main shaft bearing 461 ... Main shaft bearing device 490 ... Nacelle 500 ... Tower 51 , 550 ... HPF
520, 560 ... RMS value calculation unit,
530 ... Modified vibration product calculation unit 540 ... Envelope processing unit 570 ... Modified modulation degree calculation unit 580 ... Storage unit 590, 590A ... Diagnosis unit 600 ... Speed function generation unit 620, 630 ... Frequency analysis unit 680 ... Wireless communication units S1-S5 ... threshold
























Claims (22)

転動装置の潤滑油中の混入水分濃度を監視する機能を有する状態監視手段を設け、この状態監視手段は、転動装置の潤滑油中の静電容量および油温をそれぞれ検出する静電容量検出手段および油温測定手段と、これら静電容量検出手段および油温測定手段で検出された静電容量および油温から、定められた規則に従って混入水分濃度を検出する水分濃度計算手段と、前記転動装置を構成する軸受の振動を監視する振動センサと、この振動センサの出力を用いて前記軸受の異常を判定する振動異常の異常診断手段とを有する転動装置の状態監視装置。   A state monitoring unit having a function of monitoring the concentration of water contained in the lubricating oil of the rolling device is provided, and the state monitoring unit is configured to detect the electrostatic capacitance in the lubricating oil of the rolling device and the oil temperature. Detecting means and oil temperature measuring means; moisture concentration calculating means for detecting a mixed water concentration according to a predetermined rule from the capacitance and oil temperature detected by these capacitance detecting means and oil temperature measuring means; and A rolling device state monitoring device comprising: a vibration sensor that monitors vibrations of a bearing that constitutes the rolling device; and a vibration abnormality abnormality diagnosis unit that determines abnormality of the bearing using an output of the vibration sensor. 請求項1において、前記転動装置は、前記軸受の潤滑を行う油浴潤滑機構を持ち、前記状態監視手段は、前記軸受の潤滑油を監視する転動装置の状態監視装置。   2. The state monitoring device for a rolling device according to claim 1, wherein the rolling device has an oil bath lubrication mechanism for lubricating the bearing, and the state monitoring means monitors the lubricating oil of the bearing. 請求項1において、前記転動装置は、前記軸受の潤滑を行う循環給油機構を備え、前記状態監視手段は、前記軸受の潤滑油を監視する転動装置の状態監視装置。   The rolling device state monitoring device according to claim 1, wherein the rolling device includes a circulating oil supply mechanism that lubricates the bearing, and the state monitoring unit monitors the lubricating oil of the bearing. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記転動装置のハウジングの内部または外部に、前記静電容量検出手段および油温測定手段が設置された静電容量および油温の測定室を設けた転動装置の状態監視装置。   4. A capacitance and oil temperature measurement chamber according to claim 1, wherein the capacitance detection means and the oil temperature measurement means are installed inside or outside the housing of the rolling device. The state monitoring device of the rolling device provided with 請求項3において、前記転動装置の循環給油機構に静電容量と油温の測定室を設けた転動装置の状態監視装置。   4. The state monitoring device for a rolling device according to claim 3, wherein the circulating oil supply mechanism of the rolling device is provided with a capacitance and oil temperature measurement chamber. 請求項4または請求項5において、前記静電容量と油温の測定室中の潤滑油を攪拌する攪拌する攪拌手段を設けた転動装置の状態監視装置。   6. The state monitoring device for a rolling device according to claim 4 or 5, wherein a stirring means for stirring the lubricating oil in the capacitance and oil temperature measurement chamber is provided. 請求項3ないし請求項6のいずれか1項において、前記静電容量と油温の測定室中に溜める潤滑油量を100mL以下とし、かつ変動量を±5mLとする転動装置の状態監視装置。   7. The state monitoring device for a rolling device according to claim 3, wherein the amount of lubricating oil accumulated in the capacitance and oil temperature measurement chamber is 100 mL or less and the variation is ± 5 mL. . 請求項3ないし請求項7のいずれか1項において、前記転動装置および静電容量と油温の測定室から潤滑油よりも比重が大きい水や添加物を排出されやすくする手段を設けた転動装置の状態監視装置。   The rolling device according to any one of claims 3 to 7, further comprising means for facilitating discharge of water and additives having a specific gravity greater than that of the lubricating oil from the rolling device and the capacitance and oil temperature measurement chamber. A state monitoring device for moving devices. 請求項1ないし請求項8のいずれか1項において、前記静電容量検出手段および油温測定手段として、静電容量と油温を測定できるセンサが一体型となったものを用いた転動装置の状態監視装置。   9. The rolling device according to claim 1, wherein a sensor capable of measuring a capacitance and an oil temperature is integrated as the capacitance detecting means and the oil temperature measuring means. State monitoring device. 請求項1ないし請求項9のいずれか1項において、前記振動異常の異常診断手段は、
前記振動センサを用いて測定された前記振動波形の実効値を算出する第1の演算部と、 前記振動センサを用いて測定された前記振動波形にエンベロープ処理を行なうことによって前記振動波形のエンベロープ波形を生成するエンベロープ処理部と、
前記エンベロープ処理部によって生成された前記エンベロープ波形の交流成分の実効値を算出する第2の演算部と、
前記第1の演算部によって算出された前記振動波形の実効値および前記第2の演算部によって算出された前記エンベロープ波形の交流成分の実効値に基づいて前記転がり軸受の異常を診断する診断部とを含む、転動装置の状態監視装置。
The abnormality diagnosis means for vibration abnormality according to any one of claims 1 to 9,
A first arithmetic unit that calculates an effective value of the vibration waveform measured using the vibration sensor; and an envelope waveform of the vibration waveform by performing envelope processing on the vibration waveform measured using the vibration sensor. An envelope processing unit for generating
A second calculation unit that calculates an effective value of an alternating current component of the envelope waveform generated by the envelope processing unit;
A diagnosis unit for diagnosing an abnormality of the rolling bearing based on an effective value of the vibration waveform calculated by the first calculation unit and an effective value of an AC component of the envelope waveform calculated by the second calculation unit; A rolling device state monitoring device.
請求項10において、 前記転がり軸受によって支持される軸または前記転がり軸受の回転速度を検出するための回転センサをさらに備え、
前記振動異常の異常診断手段は、
前記第1の演算部によって算出された前記振動波形の実効値を前記回転速度で正規化した修正振動度を算出する修正振動度算出部と、
前記第2の演算部によって算出された前記エンベロープ波形の交流成分の実効値を前記回転速度で正規化した修正変調度を算出する修正変調度算出部とをさらに含み、
前記診断部は、前記修正振動度および前記修正変調度の時間的変化の推移に基づいて前記転がり軸受の異常を診断する転動装置の状態監視装置。
The rotation sensor for detecting the rotational speed of the axis | shaft supported by the said rolling bearing or the said rolling bearing in Claim 10,
The abnormality diagnosis means for vibration abnormality is:
A modified vibration degree calculation unit for calculating a corrected vibration degree obtained by normalizing the effective value of the vibration waveform calculated by the first calculation unit with the rotation speed;
A modified modulation degree calculation unit that calculates a modified modulation degree obtained by normalizing the effective value of the alternating current component of the envelope waveform calculated by the second calculation unit with the rotation speed;
The diagnosis unit is a state monitoring device for a rolling device that diagnoses an abnormality of the rolling bearing based on a change in temporal change of the correction vibration degree and the correction modulation degree.
請求項1ないし請求項11のいずれか1項において、前記転動装置を構成する軸受における、内外輪間の相対変位を検出する変位計と、この変位計の出力を用いて前記軸受の異常を判定する変位異常の異常診断手段とを設けた転動装置の状態監視装置。   12. A displacement meter for detecting a relative displacement between inner and outer rings in a bearing constituting the rolling device according to any one of claims 1 to 11, and an abnormality of the bearing using an output of the displacement meter. A state monitoring device for a rolling device provided with an abnormality diagnosis means for determining a displacement abnormality. 請求項1ないし請求項12のいずれか1項において、前記転動装置を構成する軸受における、アコースティックエミッション波を検出するためのAEセンサと、このAEセンサの出力を用いて前記軸受の異常を判定する内部クラック異常の異常診断手段とを設けた転動装置の状態監視装置。   13. The bearing according to claim 1, wherein an abnormality of the bearing is determined using an AE sensor for detecting an acoustic emission wave in a bearing constituting the rolling device and an output of the AE sensor. A state monitoring device for a rolling device provided with an abnormality diagnosis means for abnormal internal cracks. 請求項1ないし請求項13のいずれか1項において、潤滑油の中の摩耗粉またはその他の不純物の量を検知するセンサを設け、このセンサの出力を用いて潤滑油の異常を判定する不純物異常の異常診断手段を設けた転動装置の状態監視装置。   The impurity abnormality according to any one of claims 1 to 13, wherein a sensor for detecting an amount of wear powder or other impurities in the lubricating oil is provided, and an abnormality of the lubricating oil is determined using an output of the sensor. The state monitoring device of the rolling device provided with the abnormality diagnosis means. 請求項1ないし請求項14のいずれか1項において、前記いずれかの異常診断手段は、前記水分濃度計算手段で検出された混入水分濃度が、定められたしきい値を超えた場合に、異常と判定するしきい値または判定方法を変化させるようにした転動装置の状態監視装置。   15. The abnormality diagnosis unit according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit detects an abnormality when a mixed water concentration detected by the water concentration calculation unit exceeds a predetermined threshold value. A state monitoring device for a rolling device in which a threshold value or a determination method for determining the change is changed. 請求項1ないし請求項15のいずれか1項おいて、前記水分濃度計算手段が定められたしきい値に達した場合に異常と判定する混入水分濃度の異常診断手段を設けた転動装置の状態監視装置。   The rolling device according to any one of claims 1 to 15, further comprising an abnormality diagnosis unit for mixed water concentration that is determined to be abnormal when the water concentration calculation unit reaches a predetermined threshold value. Condition monitoring device. 請求項1ないし請求項16のいずれか1項おいて、前記転動装置は、風力発電装置に設けられた転動装置の状態監視装置。   The rolling device state monitoring device according to claim 1, wherein the rolling device is provided in a wind power generator. 請求項1ないし請求項17のいずれか1項に記載の転動装置の状態監視装置を用いて前記転動装置の潤滑油中の混入水分濃度を監視し、検出された混入水分濃度から異常であるか否かを判定する異常診断を行う方法であって、混入水分濃度による異常診断のしきい値を求める過程として、
注水手段により潤滑油中に水を注入し、静電容量と油温を測定して混入水分濃度を監視し、この測定結果により得られた混入水分濃度から求められる適切な水分量を前記注水手段にフィードバックして混入水分濃度を一定の範囲に保つように水注入量を制御する転がりすべり疲労寿命試験によって、混入水分濃度のしきい値を求め、この求められたしきい値を前記混入水分濃度の異常診断に用いる転動装置の状態監視方法。
The contamination water concentration in the lubricating oil of the rolling device is monitored using the state monitoring device of the rolling device according to any one of claims 1 to 17, and the detected contamination water concentration is abnormal. This is a method for performing an abnormality diagnosis to determine whether or not there is a process for obtaining a threshold value for abnormality diagnosis based on a mixed water concentration.
Water is injected into the lubricating oil by the water injection means, the capacitance and oil temperature are measured to monitor the mixed water concentration, and an appropriate amount of water obtained from the mixed water concentration obtained from the measurement result is determined by the water injection means. The threshold value of the mixed water concentration is obtained by a rolling-slip fatigue life test in which the water injection amount is controlled so as to keep the mixed water concentration within a certain range by feeding back to the mixed water concentration. Method for monitoring the state of a rolling device used for diagnosis of abnormalities in a car.
請求項1ないし請求項17のいずれか1項に記載の転動装置の状態監視装置を用いて前記転動装置の潤滑油中の混入水分濃度を監視し、検出された混入水分濃度から異常であるか否かを判定する異常診断を行う方法であって、混入水分濃度による異常診断のしきい値を求める過程として、
接触する要素間の運動機構によって接触面にすべりを生じさせる転がりすべり疲労寿命試験によって混入水分濃度のしきい値を求め、その値を前記混入水分濃度の異常診断に用いる転動装置の状態監視方法。
The contamination water concentration in the lubricating oil of the rolling device is monitored using the state monitoring device of the rolling device according to any one of claims 1 to 17, and the detected contamination water concentration is abnormal. This is a method for performing an abnormality diagnosis to determine whether or not there is a process for obtaining a threshold value for abnormality diagnosis based on a mixed water concentration.
A method for monitoring the condition of a rolling device for obtaining a threshold value of a mixed water concentration by a rolling sliding fatigue life test that causes a slip on a contact surface by a motion mechanism between contacting elements and using the value for an abnormality diagnosis of the mixed water concentration .
請求項1ないし請求項17のいずれか1項に記載の転動装置の状態監視装置を用いて前記転動装置の潤滑油中の混入水分濃度を監視し、検出された混入水分濃度から異常であるか否かを判定する異常診断を行う方法であって、混入水分濃度による異常診断のしきい値を求める過程として、
接触する要素間の接触面に強制的にすべりを生じさせる転がりすべり疲労寿命試験によって混入水分濃度のしきい値を求め、その値を前記混入水分濃度の異常診断に用いる転動装置の状態監視方法。
The contamination water concentration in the lubricating oil of the rolling device is monitored using the state monitoring device of the rolling device according to any one of claims 1 to 17, and the detected contamination water concentration is abnormal. This is a method for performing an abnormality diagnosis to determine whether or not there is a process for obtaining a threshold value for abnormality diagnosis based on a mixed water concentration.
A method for monitoring the condition of a rolling device for obtaining a threshold value of a mixed water concentration by a rolling sliding fatigue life test for forcibly causing a slip on a contact surface between contacting elements and using the value for an abnormality diagnosis of the mixed water concentration .
請求項1ないし請求項17のいずれか1項に記載の転動装置の状態監視装置を用いて前記転動装置の潤滑油中の混入水分濃度を監視し、検出された混入水分濃度から異常であるか否かを判定する異常診断を行う方法であって、混入水分濃度による異常診断のしきい値を求める過程として、
損傷が起きるまで加減速運転させる転がりすべり疲労寿命試験によって混入水分濃度のしきい値を求め、その値を前記混入水分濃度の異常診断に用いる転動装置の状態監視方法。
The contamination water concentration in the lubricating oil of the rolling device is monitored using the state monitoring device of the rolling device according to any one of claims 1 to 17, and the detected contamination water concentration is abnormal. This is a method for performing an abnormality diagnosis to determine whether or not there is a process for obtaining a threshold value for abnormality diagnosis based on a mixed water concentration.
A rolling device state monitoring method for obtaining a threshold value of a mixed water concentration by a rolling / sliding fatigue life test in which acceleration / deceleration is performed until damage occurs, and using the value for an abnormality diagnosis of the mixed water concentration.
請求項1ないし請求項17のいずれか1項に記載の転動装置の状態監視装置を用いて前記転動装置の潤滑油中の混入水分濃度を監視し、検出された混入水分濃度から異常であるか否かを判定する異常診断を行う方法であって、混入水分濃度による異常診断のしきい値を求める過程として、
損傷対象を正極側として接触要素間に電流を流して損傷対象の摩耗を促進するため、スピンドルの支持軸受にセラミック製の転動体を用い、モータと試験部のスピンドルを絶縁する転がりすべり疲労寿命試験によって混入水分濃度のしきい値を求め、その値を前記混入水分濃度の異常診断に用いる転動装置の状態監視方法。
The contamination water concentration in the lubricating oil of the rolling device is monitored using the state monitoring device of the rolling device according to any one of claims 1 to 17, and the detected contamination water concentration is abnormal. This is a method for performing an abnormality diagnosis to determine whether or not there is a process for obtaining a threshold value for abnormality diagnosis based on a mixed water concentration.
Rolling-slip fatigue life test that uses ceramic rolling elements for the spindle support bearing and insulates the motor from the spindle of the test unit, in order to promote wear of the damaged object by passing current between the contact elements with the damaged object as the positive electrode side. A state monitoring method for a rolling device, wherein a threshold value of the mixed water concentration is obtained by the method and the value is used for the abnormality diagnosis of the mixed water concentration.
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