JP2015514999A - 軸受監視方法およびシステム - Google Patents

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Abstract

転がり要素軸受（１２）の残存耐用期間を予測するための方法が、当該転がり要素軸受（１２）の転がり接触により生ずる振動または高周波数の応力波の規模および／または発生頻度を測定するステップと、当該測定データを記録データとして記録するステップと、当該記録データとＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）２８１転がり要素軸受寿命モデルを用いて当該転がり要素軸受（１２）の残存耐用期間を予測するステップとを含む。当該累積疲労損傷は、当該ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）転がり要素軸受寿命モデルの値を当該累積疲労損傷に対して使用するのではなく、当該軸受の転がり接触により生ずる高周波数の応力波事象（１２）の規模および／または数の測定値から決まる。寿命修正因子は、ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）２８１転がり要素軸受寿命モデルの想定または予測された潤滑油清浄度の値を使用するのではなく、潤滑油清浄度および／または膜厚を示す少なくとも１つのパラメータのサービス測定値から決まる。

Description

本発明は、転がり要素軸受の残存耐用期間を予測する、即ち、転がり要素軸受をいつ提供、取換えまたは改造（再製造）する必要があるかまたはそうするのが望ましいかを予測するための方法、システムおよびコンピュータ・プログラム製品に関する。
転がり要素軸受はしばしば、稼働中に故障するとエンド・ユーザに多大な商業的損失をもたらす重大な場面で使用されている。したがって、稼働中の故障を回避するように介入を計画しつつ、転がり要素軸受を交換するため問題の機械を停止することから生じうる損失を最小限にするために、軸受の残存耐用期間を予測できることが重要である。
転がり要素軸受の残存耐用期間は一般に、使用中の繰返し応力の結果生ずる動作面の疲労によって決まる。転がり要素軸受の疲労破壊は、回転要素の表面および対応する軸受レースの表面の進行的な剥離または孔食から生ずる。この剥離と孔食は回転要素のうち１つまたは複数の突発的な障害の原因となるおそれがあり、それが過度の熱、圧力、および摩擦を生じさせうる。
軸受は、それが使用される場面での期待されるサービス・タイプと互換性ある計算または予測された期待残存耐用期間に基づいて、特定の場面に対して選択される。軸受の残存耐用期間の長さを、速度、支持負荷、潤滑状態等を考慮した名目的な動作条件から予測することができる。例えば、所謂「Ｌ−１０ライフ」は、特定の負荷条件下で１群の特定の軸受の少なくとも９０％が依然として稼働中である平均余命時間である。しかし、幾つかの理由のため、この種の寿命予測は保守計画の目的には不十分である。
１つの理由は、実際の動作条件は名目的な条件と大きく異なる可能性があることである。別の理由は、軸受の残存耐用期間は根本的に、過負荷、潤滑障害、取付け誤差等のような、短期事象または計画外事象から構成されうることである。さらに別の理由は、名目的な動作条件が正確に稼働中に再現されたとしても、本質的にランダムな性質の疲労過程のため、実質的に同一の軸受の実際の残存耐用期間に大きな統計的変動が生じうることである。
保守計画を改善するために、軸受が動作中に受ける振動や温度に関連する物理量の値を監視して、切迫した障害の最初の兆候を検出できるようにするのが一般的なプラクティスである。この監視はしばしば「状態監視」と呼ばれる。
状態監視は様々な利点をもたらす。第１の利点は、ユーザが軸受の状態の悪化を制御された形で警告され、商業的な影響が最小化されることである。第２の利点は、状態監視により、不十分な取付けまたは不十分な動作プラクティス、例えば、不整合、不均衡、高振動等を特定するのが支援されることである。当該不十分な取付けまたは不十分な動作プラクティスは、これらが較正されないままである場合は軸受の残存耐用期間が減る。
特許文献１は、軸受のような機械部品の異常の存在または不存在のような、状況を監視するための状態監視システムの１例を開示している。
欧州特許出願公開第１ １６４ ５５０号明細書
本発明の目的は、転がり要素軸受の残存耐用期間を予測するための改善された方法を提供することである。
本発明の目的は、転がり要素軸受の転がり接触によって生ずる振動（加速度、加速度包絡、速度または変位）または高周波数（即ち、２０ｋＨｚ−３Ｍｚ、好ましくは１００−５００ｋＨｚかそれ以上）の応力波の規模および／または発生頻度を測定するステップと、当該測定データを記録データとして記録するステップと、当該記録データとＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）２８１転がり要素軸受寿命モデルと用いて当該転がり要素軸受の残存耐用期間を予測するステップとを含む方法によって実現される。寿命修正因子は、ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）２８１転がり要素軸受寿命モデルの想定または予測された潤滑油清浄度の値を使用するのではなく、温度および／または音発生のような、潤滑油清浄度および／または膜厚を示す少なくとも１つのパラメータのサービス測定値から決まる。
本発明の１実施形態によれば、決定された寿命修正因子を修正するために「軌道因子」を使用する。当該軌道因子の大きさは、転がり要素軸受の転がり接触により生ずる振動または高周波数の応力波の規模および／または発生頻度の測定値が示す損傷の重大度によって決まる。
ＩＳＯ２８１転がり要素軸受寿命モデルは、以下のように補正名目残存耐用期間（Ｌｎｍ）を計算できるようにする潤滑油清浄度因子ａｉｓｏを含む。
Ｌｎｍ＝ａ１．ａｉｓｏ。Ｌ１０
ここで、ａ１は、様々な寿命定義、例えば、Ｌ１０、Ｌ１またはＬ５０に対して補正するための補正因子であり、寿命修正因子ａｉｓｏは、軸受のサービス寿命に及ぼす潤滑と汚染の影響の推定値を提供し、鋼の疲労限度も考慮している。潤滑油清浄度ａｉｓｏを決定するための評価方法は、ＩＳＯ２８１転がり要素軸受寿命モデルにより定義されており、動作温度での基本潤滑油粘度、潤滑油汚染レベル、軸受へ加わる荷重、静的容量／均等負荷率（ｓｔａｔｉｃ ｃａｐａｃｉｔｙ／ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｌｏａｄ ｒａｔｉｏ）、評価されている軸受のタイプ、および軸受回転速度に基づく。
本発明で提供する方法では、ＩＳＯ２８１転がり要素軸受寿命モデルの想定または予測された潤滑油清浄度の値を使用するのではなく、潤滑油清浄度および／または膜厚を示す少なくとも１つのパラメータのサービス測定値から寿命修正因子を導出する。したがって、本発明に従う方法では、実際の動作に基づいてより正確な残存耐用期間の予測を行うことができる。
本発明の１実施形態によれば、寿命修正因子を決定するときに、新たな因子、即ち、「軌道因子」を考慮する。状態監視、例えば振動監視により軸受が損傷したかまたは故障過程にあることが示された場合に、当該軌道因子は経験的に導出された法則によれば１．０の値から劣化する。当該軌道因子を使用して清浄度因子を修正する。即ち、測定値から導出された清浄度因子に当該軌道因子を乗ずる。当該測定値が示す損傷が大きいほど、当該軌道因子の大きさは小さく、結果として、評価されている軸受の名目残存耐用期間（Ｌｎｍ）は短くなる。これにより、修正された清浄度因子が、最終的に軸受の故障につながりうる摩耗または損傷の影響を考慮する。
振動または高周波数の応力波には、非常に短い期間における少量の材料の突発的な変位が伴う。軸受において、衝撃、疲労クラック、毛羽立ちまたは摩損が発生したときに、振動または高周波数の応力波が生じうる。当該応力波の周波数は、そのソースの性質と材料特性に依存する。加速度計、音発生センサ、または超音波センサのような絶対移動センサを使用してかかる振動または高周波数の応力波を検出し、それにより、故障検出と重大度評価の支援において重要な情報を提供することができる。振動または高周波数の応力波の波束が分散および減衰するため、センサをできるだけ初期位置の近くに配置するのが望ましい。したがって、センサを、軸受の内輪もしくは外輪の近傍に、または、軸受の内輪もしくは外輪上に、好ましくは負荷ゾーン内に配置してもよい。
さらに、潤滑油膜が、過負荷、低粘度の潤滑油、または微粒子材料による潤滑油の汚染、または潤滑油の不足により危険に晒されることがある。潤滑油膜がこのように危険に晒された場合、高周波が当該軸受の転がり接触によって生ずる。したがって、潤滑油膜が故障したとき、潤滑油膜の状態を、軸受の輪と周囲の構造物を伝播する振動または高周波数の応力波を検出することによって評価することができる。これにより、本発明に従うシステムでは、想定または予測した潤滑油品質の値ではなく、潤滑油の品質を示す測定値を用いて残存耐用期間の予測を行うことができる。
本発明の１実施形態によれば、軌道因子の大きさは、例えば、拡張期間にわたる記録値のような複数の軸受から収集したデータを用いて、および／または、類似のまたは実質的に同一の軸受に対する試験に基づいて、実験データから決定される。当該実験データは、例えばデータベースに含まれ、監視されている転がり要素軸受（複数可）と類似のまたは実質的に同一の回転要素の観測または実験においてまたはそれらに基づいて得られる。
本発明の別の実施形態によれば、ＩＳＯ転がり要素軸受寿命モデルは、ＩＳＯ２８１：２００７転がり要素軸受寿命モデルである。
ＩＳＯ２８１：２００７では転がり要素軸受の基本動定格荷重を計算する方法を規定している。当該軸受の大きさは関連するＩＳＯの刊行物で規定された範囲内にあり、当該軸受は、良好な製造基準に準拠し基本的に転がり接触面の形状に関して従来型の設計である、現代の一般的な高品質な強化転がり要素軸受鋼から製造される。
ＩＳＯ２８１：２００７はまた、基本定格寿命を計算する方法を規定する。これは、一般的な高品質な材料、良好な製造品質および従来の動作条件において信頼度が９０％である寿命である。さらに、ＩＳＯ２８１：２００７は、修正定格寿命を計算する方法を規定している。そこでは、転がり要素軸受の様々な信頼度、潤滑状態、汚染した潤滑油および疲労荷重が考慮されている。
ＩＳＯ２８１：２００７は、転がり要素軸受寿命に及ぼす摩耗、腐食および電食の影響には対応していない。
ＩＳＯ２８１：２００７は、シャフト面または筐体面が、それが置き換える転がり要素軸受輪（またはワッシャ）軌道と全ての点で等価でない限り、回転要素が直接シャフトまたは筐体面で動作する場合の設計には適用できない。
本発明の１実施形態によれば当該方法は、転がり要素軸受の転がり接触によって生ずる振動または高周波数の応力波が単一の位置での複数の疲労サイクルに起因して生ずるか、または、当該転がり要素軸受の動作面に対する異なるソースからの連続的事象から生ずるかを判定するステップを含む。これを、当該転がり要素軸受に配置した複数のセンサからのデータを分析することによって行ってもよい。
本発明の別の実施形態によれば、当該方法は、転がり要素軸受を一意に識別する識別データを取得し、当該識別データを当該記録データとともに記録するステップを含む。かかる方法により、転がり要素軸受の履歴と利用の包括的視点を提供する情報に基づいて当該転がり要素軸受の残存耐用期間の定量的予測を行うことができる。
本発明の別の実施形態によれば、電子手段がデータをデータベースに記録するステップで使用される。
本発明の１実施形態によれば、当該回転軸受は、円筒ころ軸受、球面ころ軸受、トロイダルころ軸受、テーパころ軸受、円錐ころ軸受、またはニードルころ軸受のうち何れか１つであってもよい。
本発明の別の実施形態によれば、当該方法は、新規データが取得および／または記録されたときに残存耐用期間の予測を更新するステップを含む。
本発明はまた、コンピュータ可読媒体または搬送波に格納された、本発明の実施形態の何れか１つに記載の方法のステップをコンピュータまたはプロセッサに実行させるように構成したコンピュータ・プログラム・コード手段を含むコンピュータ・プログラムを備える、コンピュータ・プログラム製品に関する。
本発明はまた、転がり要素軸受の転がり接触によって生ずる振動または高周波数の応力波の規模および／または発生頻度を測定するように構成された少なくとも１つのセンサと、当該測定データを記録データとして記録するように構成されたデータ処理ユニットと、当該記録データとＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）２８１転がり要素軸受寿命モデルを用いて当該転がり要素軸受の残存耐用期間を予測するように構成された予測ユニットを備えた、軸受の残存耐用期間を予測するためのシステムにも関する。寿命修正因子は、ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）２８１転がり要素軸受寿命モデルの想定または予測された潤滑油清浄度の値を使用するのではなく、温度および／または音発生のような、潤滑油清浄度および／または膜厚を示す少なくとも１つのパラメータのサービス測定値から決まる。
本発明の１実施形態によれば、決定された寿命修正因子を修正するために軌道因子が使用される。当該軌道因子の大きさは、当該転がり要素軸受の転がり接触によって生ずる振動または高周波数の応力波の規模および／または発生頻度の当該測定値が示す当該損傷の重大度によって決まる。
本発明の１実施形態によれば、当該システムは、実験データから決まる軌道因子のデータベースを備える。
本発明の別の実施形態によれば、ＩＳＯ転がり要素軸受寿命モデルは、ＩＳＯ２８１：２００７転がり要素軸受寿命モデルである。
ＩＳＯ２８１：２００７では転がり要素軸受の基本動定格荷重を計算する方法を規定している。当該軸受の大きさは関連するＩＳＯの刊行物で規定された範囲内にあり、当該軸受は、良好な製造基準に準拠し基本的に転がり接触面の形状に関して従来型の設計である、現代の一般的な高品質な強化転がり要素軸受鋼から製造される。
ＩＳＯ２８１：２００７は基本定格寿命を計算する方法を規定している。これは、一般的な高品質な材料、良好な製造品質および従来の動作条件において信頼度が９０％である寿命である。さらに、ＩＳＯ２８１：２００７は、修正定格寿命を計算する方法を規定している。そこでは、転がり要素軸受の様々な信頼度、潤滑状態、汚染した潤滑油および疲労荷重が考慮されている。
ＩＳＯ２８１：２００７は、転がり要素軸受寿命に及ぼす摩耗、腐食および電食の影響には対応していない。
ＩＳＯ２８１：２００７は、シャフト面または筐体面が、それが置き換える転がり要素軸受輪（またはワッシャ）軌道と全ての点で等価でない限り、回転要素が直接シャフトまたは筐体面で動作する場合の設計には適用できない。
本発明の１実施形態によれば、当該予測ユニットはまた、転がり要素軸受の転がり接触によって生ずる振動または高周波数の応力波が単一の位置での複数の疲労サイクルに起因して生ずるか、または、当該転がり要素軸受の動作面に対する異なるソースからの連続的事象から生ずるかを判定するように構成される。これを、当該転がり要素軸受に配置した複数のセンサから取得したデータを分析することによって行うことができる。
本発明の別の実施形態によれば、当該システムは、転がり要素軸受を一意に識別する識別データを取得し、当該識別データを当該記録データとともに記録するように構成された識別センサを備える。
本発明の別の実施形態によれば当該データ処理ユニットは、当該測定データを記録データとして電気的に記録するように構成される。
本発明の別の実施形態によれば、当該予測ユニットは、新規データが取得および／または記録されたときに残存耐用期間の予測を更新するように構成される。
本発明の１実施形態によれば、当該回転軸受は、円筒ころ軸受、球面ころ軸受、トロイダルころ軸受、テーパころ軸受、円錐ころ軸受、またはニードルころ軸受のうち何れか１つであってもよい。
本発明に従う方法、システムおよびコンピュータ・プログラム製品を、自動車、航空産業、鉄道、鉱業、風力、船舶、金属製造および高い摩耗耐性および／または改善された疲労強度と引張強度を必要とする他の機械的応用で使用される少なくとも１つの軸受の残存耐用期間を予測するために使用してもよい。
以降で、添付図面を参照して本発明を非限定的な例によりさらに説明する。
本発明の１実施形態にシステムを示す図である。 本発明の１実施形態に従う方法のステップを示す流れ図である。 本発明の１実施形態に従うシステムまたは方法を用いてその残存耐用期間を予測できる転がり要素軸受を示す図である。
図面は正しい縮尺で描かれておらず、特定の機能の大きさは明確さのため誇張して描かれていることに留意されたい。
さらに、本発明の１実施形態の任意の機能を、矛盾がない限り本発明の他の任意の実施形態の他の任意の機能と組み合わせることができる。
図１は複数の転がり要素軸受１２の残存耐用期間をその使用中に予測するシステム１０を示す。図示した実施形態は２つの転がり要素軸受１２を示す。しかし、本発明に従うシステム１０を使用して任意の種類の１つまたは複数の転がり要素軸受１２の残存耐用期間を予測してもよく、必ずしも種類またはサイズが全て同じでなくともよい。システム１０は、転がり要素軸受１２の転がり接触によって生ずる振動または高周波数（即ち、２０ｋＨｚ−３Ｍｚ、好ましくは１００−５００ｋＨｚかそれ以上）の応力波を測定するように構成された複数のセンサ１４を備える。加速度計、音発生センサまたは超音波センサのような１つまたは複数のセンサ１４を、振動または高周波数の応力波の初期位置のできるだけ近くに配置することが好ましい。１つまたは複数のセンサ１４を、軸受輪に埋め込むといったように転がり要素軸受１２と統合してもよく、または、軸受筐体上もしくは軸受筐体の近傍、好ましくは負荷ゾーン内といったように転がり要素軸受１２の近傍に配置してもよい。複数のセンサ１４を各軸受１２内および／または各軸受１２周囲に提供することが好ましい。
システム１０はまた、場合によっては各転がり要素軸受１２を一意に識別する識別データ１６を取得するように構成された少なくとも１つの識別センサを備える。識別データ１６を、転がり要素軸受１２に関連付けられた機械読取可能識別子から取得してもよく、転がり要素軸受１２が別の位置に移動した場合または転がり要素軸受１２が改造された場合でも転がり要素軸受１２に留まるように転がり要素軸受１２自体に提供することが好ましい。かかる機械読取可能識別子の例は、転がり要素軸受に彫刻、接着、物理的に統合、もしくは別の方法で固定された模様、または、当該軸受に設けた凹凸もしくは他の変形のパターンである。かかる識別子が、機械により、機械的に、光学的に、電気的に、または別の方法で読取可能であってもよい。識別データ１６は、例えば、転がり要素軸受１２に安全に取り付けた、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグのようなシリアル番号または電子装置であってもよい。当該ＲＦＩＤタグの回路が、その電力を、データ処理ユニット１８またはデータ処理ユニット１８により制御される別の装置（図示せず）のような外部源により生成した入射電磁放射から受電してもよい。
ＩＥＥＥ８０２．１５．４に規定されているような適切な無線通信プロトコルを使用する場合には、オンサイトで取り付けた新たな軸受がその存在を通知し、この目的のために開発されたソフトウェアがその一意なデジタル識別データ１６を送信する。次に、適切なデータベース機能が識別データ１６と位置を当該軸受の過去の履歴と関連付ける。
かかる識別データ１６により、軸受１２のエンド・ユーザまたは供給者は、特定の軸受が真正品か偽装品かを検証することができる。軸受の不法な製造者は例えば、軸受の不正な製造者は例えば、偽の商標を付したパッケージで低品質の軸受を供給することでエンド・ユーザまたはＯＥＭ（Ｏｒｉｇｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ）を欺いて、当該軸受が信頼できる供給源からの真正品であるとの印象を与えようとするかもしれない。摩耗した軸受が、それが改造されたことが示されずに改造され販売されるかもしれず、古い軸受が、購買者が当該軸受の実際の使用期間を知ることなく洗浄され研磨されるかもしれない。しかし、軸受に誤ったアイデンティティが与えられた場合には、本発明に従うシステムのデータベースをチェックすることにより、相違点を示すことができる。例えば、偽装品のアイデンティティはデータベースに存在しないか、または、その識別データのもとに取得された残存耐用期間データが、チェックされている偽の軸受と一貫しない。識別データが取得される本発明の１実施形態に従うシステムのデータベースは、正当な軸受ごとに、その使用期間と、当該軸受が改造されているかどうかとを示す。したがって、本発明に従うシステムにより軸受の認証が容易になる。
データベース２０を、転がり要素軸受１２の製造者により保守してもよい。したがって、類似または実質的に同一の軸受１２から成る１群の各軸受１２を追跡することができる。転がり要素軸受１２の全体に関してデータベース２０に収集された残存耐用期間データにより、製造者はさらなる情報、例えば、利用タイプまたは利用環境と残存耐用期間の変化率との関係に関する情報を抽出して、エンド・ユーザに対するサービスをさらに向上させることができる。
当該システムはまた、当該記録データおよびＩＳＯ２８１：２００７のようなＩＳＯ２８１転がり要素軸受寿命モデルを用いて各転がり要素軸受１２の残存耐用期間を予測するように構成された予測ユニット２２を備える。寿命修正因子は、清浄度因子および／または膜厚に対するＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）２８１転がり要素軸受寿命モデルの値を使用するのではなく、温度もしくは音発生のような、潤滑油清浄度および／または膜厚を示す少なくとも１つのパラメータのサービス測定値から決まる。
本発明の１実施形態によれば、決定された寿命修正因子を修正するために軌道因子が使用される。当該軌道因子の大きさは、転がり要素軸受の転がり接触によって生ずる振動または高周波数の応力波の規模および／または発生頻度の当該測定値が示す当該損傷の重大度によって決まる。
本発明の１実施形態によれば、当該システムは実験データ２５から決まる軌道因子のデータベースを備えたてもよい。実験データ２５を、例えば、ルックアップテーブルの形でユーザに提供してもよい。当該ルックアップテーブルのデータは、監視されている転がり要素軸受（複数可）と類似のまたは実質的に同一の転がり要素軸受の観測または実験から生ずるものであるかまたはそれらに基づくものである。
必ずしもシステム１０の構成要素の全てを転がり要素軸受１２の近傍に配置する必要はないことに留意されたい。システム１０の構成要素が、有線手段もしくは無線手段またはそれらの組合せで通信してもよく、任意の適切な位置に配置されてもよい。例えば、記録データ２０を含むデータベースを遠隔位置に配置してもよく、当該データベースが、例えばサーバ２４を利用して、転がり要素軸受１２と同一または別の位置に配置された少なくとも１つのデータ処理ユニット１８と通信してもよい。
少なくとも１つのデータ処理ユニット１８が、場合によっては、センサ１４から受信した識別データ１６と信号を前処理する。当該信号を変換し、再フォーマットし、または別の方法で処理して、検出した規模を表すサービス寿命データを生成してもよい。少なくとも１つのデータ処理ユニット１８を、例えばデータ削減方法を使用するように構成してもよい。例えば、デジタル時間波形を各センサにより捕捉し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）分析により周波数領域に変換してもよい。スペクトル分析に加えて、時間波形を自己相関関数に変換することにより診断を大幅に支援してもよい。自己相関により、分析者は振動または応力波分析波形の中の支配的な定期現象を決定することができる。それを行う際、波形を除去して、どのソースがかかる波形に対する主要な寄与をもたらすものかを分析者が理解できるようにすることができる。
少なくとも１つのデータ処理ユニット１８を、例えば電気通信ネットワークまたはインターネットのような通信ネットワークを介して識別データ１６と当該振動または高周波数の応力波データを送信するように配置してもよい。サーバ２４は、識別データ１６と関連するデータをデータベース２０に記録し、サービス寿命データを長期にわたって蓄積することで転がり要素軸受１２の履歴を構築してもよい。
少なくとも１つのデータ処理ユニット１８、予測ユニット２２および／またはデータベース２０、２５が必ずしも別個のユニットである必要はなく、任意の適切な方式で組み合せてもよいことに留意されたい。例えば、パーソナル・コンピュータを使用して、本発明に関する方法を実行してもよい。
予測ユニット２２を、軸受１２の転がり接触によって生ずる振動または高周波数の応力波の測定値に関する新規データを用いて残存耐用期間の予測を更新するように構成してもよい。かかる更新を、定期的に、実質的に連続的に、要求時にランダムに、または任意の適切な時点に行ってもよい。
転がり要素軸受１２の残存耐用期間の予測２６を行ったら、それをユーザ・インタフェースに表示し、かつ／または、ユーザ、軸受の製造者、データベースおよび／または別の予測ユニット２２に送信してもよい。システム１０により監視されている１つまたは複数の転がり要素軸受１２をいつ提供、取換え、または改造するのが望ましいかの通知を、例えば通信ネットワーク、電子メールもしくは電話、手紙、ファクシミリ、警告信号、または製造者の代表訪問者を介してのように、任意の適切な方式で行ってもよい。
転がり要素軸受１２の残存耐用期間の予測２６を使用して、ユーザが転がり要素軸受１２をいつ取り換るべきかを当該ユーザに知らせてもよい。転がり要素軸受１２を取り換えるための介入は、（例えばプラント出力の作業、材料、および損失を含む）当該介入のコストが継続動作に暗黙的に含まれるリスク・コストの削減によって正当化されるときに、正当化される。当該リスク・コストを、一方ではサービスにおける障害確率の積として、他方ではサービスにおけるかかる障害から生ずる賠償金として計算してもよい。
図２は、本発明の１実施形態に従う方法の諸ステップを示す。当該方法は、軸受の転がり接触によって生ずる振動または高周波数の応力波の規模および／または発生頻度を測定するステップと、場合によっては当該転がり要素軸受を一意に識別するデータを取得し、当該測定データ（および、場合によっては当該識別データ）を記録データとして記録するステップと、当該記録データとＩＳＯ２８１転がり要素軸受寿命モデルを用いて当該軸受の残存耐用期間を予測するステップとを含む。寿命修正因子は、ＩＳＯ２８１転がり要素軸受寿命モデルの想定または予測された潤滑油清浄度の値を使用するのではなく、転がり要素軸受１２の転がり接触によって生ずる振動または高周波数の応力波の規模および／または発生頻度の測定値から決まる。
図３は、その残存耐用期間を本発明の１実施形態に従うシステムまたは方法を用いて予測できる転がり要素軸受１２の１例を概略的に示す。図３は、内輪２８、外輪３０および１組の回転要素３２を備えた転がり要素軸受１２を示す。その残存耐用期間を本発明の１実施形態に従うシステムまたは方法を用いて予測できる軸受１２の内輪２８および／または外輪３０は任意の大きさであってもよく、任意の負荷容量を有してもよい。内輪２８および／または外輪３０は、例えば、高々数メートルの直径を有してもよく、何千トンもの負荷容量を有してもよい。
諸請求項の範囲における本発明のさらなる修正は当業者には明らかであるはずである。諸請求項は、軸受の残存耐用期間を予測するための方法、システム、およびコンピュータ・プログラム製品に関するけれども、かかる方法、システム、およびコンピュータ・プログラム製品を、歯車のような回転機械の他の何らかの構成要素の残存耐用期間を監視するために使用してもよい。
１２ 軸受
１４ センサ
１５ 筐体
１６ 識別データ
１８ データ処理ユニット
２０ データベース
２２ 予測ユニット
２４ サーバ
２５ データベース

Claims (17)

  1. 転がり要素軸受（１２）の残存耐用期間を予測するための方法であって、
    前記転がり要素軸受（１２）の転がり接触により生ずる振動または高周波数の応力波の規模および／または発生頻度を測定するステップと、
    測定データを記録データとして記録するステップと、
    前記記録データとＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）２８１転がり要素軸受寿命モデルを用いて前記転がり要素軸受（１２）の残存耐用期間を予測するステップであって、寿命修正因子が、ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）２８１転がり要素軸受寿命モデルの想定または予測された潤滑油清浄度の値を使用するのではなく、潤滑油清浄度および／または膜厚を示す少なくとも１つのパラメータのサービス測定値から決まるステップと、
    を含む、方法。
  2. 前記少なくとも１つのパラメータは温度および／または音発生である、請求項１に記載の方法。
  3. 決定された寿命修正因子を修正するために軌道因子が使用され、前記軌道因子の大きさは、前記転がり要素軸受（１２）の転がり接触により生ずる振動または高周波数の応力波の規模および／または発生頻度の前記測定値が示す損傷の重大度により決まる、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記軌道因子の大きさは実験データ（２５）から決まる、請求項３に記載の方法。
  5. 前記転がり要素軸受（１２）の転がり接触により生ずる前記振動または前記高周波数の応力波が、単一の位置での複数の疲労サイクルに起因して生ずるか、または、前記転がり要素軸受の動作面に対する異なるソースからの連続的事象から生ずるかを判定するステップを含む、請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
  6. 前記転がり要素軸受（１２）を一意に識別する識別データ（１６）を取得し、前記識別データ（１６）を前記記録データとともに記録するステップを含む、請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
  7. 電子手段をデータベース（２０）にデータを記録するステップで使用する、請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
  8. 新規データが取得および／または記録されたときに前記残存耐用期間の予測を更新するステップを含む、請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
  9. コンピュータ可読媒体または搬送波に格納された、請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法のステップをコンピュータまたはプロセッサに実行させるように構成したコンピュータ・プログラム・コード手段を含むコンピュータ・プログラムを備える、コンピュータ・プログラム製品。
  10. 転がり要素軸受（１２）の残存耐用期間を予測するためのシステム（１０）であって、
    前記転がり要素軸受（１２）の転がり接触により生ずる振動または高周波数の応力波の規模および／または発生頻度を測定するように構成された少なくとも１つのセンサ（１４）と、
    測定データを記録データとして記録するように構成されたデータ処理ユニット（１８）と、
    前記記録データとＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）２８１転がり要素軸受寿命モデルを用いて前記転がり要素軸受の残存耐用期間を予測するように構成された予測ユニット（２２）であって、寿命修正因子は、ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）２８１転がり要素軸受寿命モデルの想定または予測された潤滑油清浄度の値を使用するのではなく、潤滑油清浄度および／または膜厚を示す少なくとも１つのパラメータのサービス測定値から決まる予測ユニット（２２）と、
    を備える、システム（１０）。
  11. 前記少なくとも１つのパラメータは温度および／または音発生である、請求項１０に記載のシステム（１０）。
  12. 決定された寿命修正因子を修正するために軌道因子が使用され、前記軌道因子の大きさは、前記転がり要素軸受（１２）の転がり接触により生ずる振動または高周波数の応力波の規模および／または発生頻度の前記測定値が示す損傷の重大度によって決まる、請求項１０または１１に記載のシステム（１０）。
  13. 実験データ（２５）から決定された軌道因子のデータベースを備える、請求項１０乃至１２の何れか１項に記載のシステム（１０）。
  14. 前記予測ユニット（２２）はまた、前記転がり要素軸受（１２）の転がり接触により生ずる前記振動または前記高周波数の応力波が、単一の位置での複数の疲労サイクルに起因して生ずるか、または、前記転がり要素軸受の動作面に対する異なるソースからの連続的事象から生ずるかを判定するように構成された、請求項１０乃至１３の何れか１項に記載のシステム（１０）。
  15. 前記転がり要素軸受（１２）を一意に識別する識別データ（１６）を取得し、前記識別データ（１６）を前記記録データとともに記録するように構成された識別センサを備える、請求項１０乃至１４の何れか１項に記載のシステム（１０）。
  16. 前記データ処理ユニット（１８）は前記測定データを記録データとして電気的に記録するように構成された、請求項１０乃至１５の何れか１項に記載のシステム（１０）。
  17. 前記予測ユニット（２２）は、新規データが取得および／または記録されたときに前記残存耐用期間の予測を更新するように構成された、請求項１０乃至１６の何れか１項に記載のシステム（１０）。
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