JP2015521275A - 軸受監視方法およびシステム - Google Patents

Abstract

軸受（１２）の残存耐用期間を予測する方法が、少なくとも１つのセンサ（１４）を用いて、当該軸受（１２）の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータを取得するステップと、当該軸受（１２）を一意に識別する識別データ（１６）を取得するステップと、業界無線プロトコルを用いて、データを当該少なくとも１つのセンサ（１４）からおよび／または当該少なくとも１つのセンサ（１４）へ送信するステップと、当該軸受（１２）の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関する当該データおよび当該識別データ（１６）をデータベース（２０）内の記録データとして記録するステップであって、当該少なくとも１つのセンサ（１４）のうち少なくとも１つのセンサ（１４）は、軸受または使用中の当該軸受（１２）の移動により生成された電力によって電力供給されるように構成されるステップと、を含む。

Description

本発明は、軸受を監視するための方法、システムおよびコンピュータ・プログラム製品に関する。

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、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。

回転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。回転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、軸受を監視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、軸受の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータを取得するステップと、当該軸受を一意に特定する識別データを取得するステップと、業界無線プロトコルを用いてデータを当該少なくとも１つのセンサへおよび／または当該少なくとも１つのセンサから送信するステップと、当該軸受の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータと当該識別データを記録データとしてデータベースに記録するステップとを含む方法により実現される。当該少なくとも１つのセンサのうち少なくとも１つのセンサは軸受の移動または使用中に監視されている軸受の移動により生成された電力で電力供給されるように構成される。かかる電力生成を利用することにより、少なくとも１つのセンサに電力供給するためのケーブルもバッテリも必要ないことが保証される。

かかる方法を使用して、軸受の障害につながりうる劣化した潤滑状態、および／または、（例えば、不均衡、不整合、衝撃、疲労、または摩擦により生ずる）当該軸受の軌道面に対する巨視的障害を示しうる振動、および／または、当該軸受の突発的な障害につながる障害の最終段階を示しうる温度の早期警告を提供することができる。

少なくとも１つのセンサに電力供給するために使用される電力を、監視されている軸受の移動によって生成する必要は必ずしもないことに留意されたい。当該電力を、代替的または追加的に、監視されていない軸受の移動によって生成してもよい。さらに、少なくとも１つのセンサを、軸受の移動または使用中に監視されている軸受の移動により生成された電力により完全にまたは部分的にのみ電力供給されるように配置してもよい。

本発明の１実施形態によれば、上記少なくとも１つのセンサのうち少なくとも１つのセンサは、軸受の固定部または回転部に取り付けられた少なくとも１つの電磁コイルを用い少なくとも１つの電磁コイルを介して可変磁束を提供することにより、使用中に当該軸受の移動により生成された電力で電力供給されるように構成される。磁石を当該電磁コイルに出し入れして内部の磁束を変化させるか、または、当該電磁コイルを磁界内部で行き来させることによって、当該電磁コイル内に電流を誘導させることができる。

本発明の別の実施形態によれば、上記少なくとも１つのセンサのうち少なくとも１つのセンサは、変形したときに電力を生成する当該軸受に取り付けた圧電素子を用いて、軸受の移動または使用中に監視されている軸受の移動により生成された電力で電力供給されるように構成される。当該変形は、当該圧電素子を取り付けた当該軸受の部分の変形により誘導される。圧電とは、加えられた機械力に応答して特定の固体材料に蓄積した電荷である。

本発明の１実施形態によれば、上記業界無線プロトコルはＩＥＥ８０２．１５．４に基づく。ＩＥＥ８０２．１５．４は、低速無線パーソナル・エリア・ネットワーク（ＬＲ−ＷＰＡＮ）に対して物理層制御と媒体アクセス制御を規定する標準である。ＩＥＥ８０２．１５．４は、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１５作業部会でメンテナンスされている。

本発明の１実施形態によれば、上記少なくとも１つのセンサは軸受の内輪または外輪に取り付けられる。

本発明の別の実施形態によれば、当該軸受の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータは、振動、温度、転がり接触力／応力、高周波数の応力波、潤滑油状態、転がり面の損傷、動作速度、支持負荷、潤滑状態、湿度、水滴またはイオン流体への露出、機械的衝撃への露出、腐食、疲労損傷、摩耗のうち少なくとも１つの規模および／または重大度に関するデータを含む。

本発明の別の実施形態によれば、識別データを取得するステップは、当該識別データを軸受に関連付けられた機械読取可能識別子から取得するステップを含む。

本発明の１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。

本発明の別の実施形態によれば、当該方法は、当該記録データと数学的残存耐用期間予測モデルを用いて、（即ち、当該軸受をいつ提供、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に）当該軸受の残存耐用期間を予測するステップを含む。かかる方法により、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軸受の残存耐用期間の定量的予測を行うことができる。軸受の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータを蓄積して、当該軸受の履歴ログを数学的残存耐用期間予測モデルとともに使用して、その残存耐用期間をそのライフサイクルにおける任意の時点で予測する。より多くのデータを蓄積するときに、当該残存耐用期間予測をそのライフサイクルにおける任意の後続の時点で更新してもよい。

本発明の別の実施形態によれば、当該方法は、当該軸受の残存耐用期間を予測するために使用される数学的残存耐用期間予測モデルの１つまたは複数のパラメータを変更するステップまたは当該軸受の残存耐用期間を予測するために使用される数学的残存耐用期間予測モデル選択を変更するステップを含む。同一の軸受を、その残存耐用期間における様々な時点の様々なライフサイクル・モデルに関して評価してもよい。例えば、軸受の改造の前後に使用されるライフサイクル・モデルは、当該軸受が使用される場面が異なれば、異なる可能性がある。モデルの変更は問題ない。なぜならば、当該軸受の一意な識別データにより、当該軸受の完全な履歴が既知でありそれにアクセス可能であるからである。

本発明の１実施形態によれば、当該軸受は回転要素軸受である。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。

本発明はさらに、軸受の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータを取得するように構成された少なくとも１つのセンサを備える軸受を監視するためのシステムに関する。当該システムはまた、当該軸受を一意に特定する識別データを取得するように構成された少なくとも１つの識別センサと、業界無線プロトコルを用いてデータを当該少なくとも１つのセンサへおよび／または当該少なくとも１つのセンサから送信するように構成された送信手段と、当該軸受の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータおよび当該識別データを記録データとしてデータベースに記録するように構成されたデータ処理ユニットとも備える。当該システムはまた、軸受の移動または使用中に監視されている軸受の移動により生成された電力を用いて当該少なくとも１つのセンサのうち少なくとも１つのセンサに電力供給するように構成された電力生成ユニットを備える。

かかるシステムにより、少なくとも１つのセンサは、直接またはメッシュ・ネットワーク内の他のノードを用いてシステム内の別のコンポーネントに無線でデータを送信することができる。

本発明の１実施形態によれば、当該電力生成ユニットは、当該軸受の固定部または回転部および少なくとも１つの電磁コイルを介して可変磁束を提供するための手段に取り付けられるように構成された少なくとも１つの電磁コイルを備える。

本発明の別の実施形態によれば、当該電力生成ユニットは、変形したときに電力を生成するように構成された軸受に取り付けられた圧電素子を備える。当該変形は、当該圧電素子を取り付けた当該軸受の部分の変形により誘導される。

本発明の１実施形態によれば、上記業界無線プロトコルはＩＥＥ８０２．１５．４に基づく。

本発明の別の実施形態によれば、上記少なくとも１つのセンサは軸受の内輪または外輪に取り付けられる。

本発明の別の実施形態によれば、軸受の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータは、振動、温度、転がり接触力／応力、高周波数の応力波、潤滑油状態、転がり面の損傷、動作速度、支持負荷、潤滑状態、湿度、水滴またはイオン流体への露出、機械的衝撃への露出、腐食、疲労損傷、摩耗のうち少なくとも１つの規模および／または重大度に関するデータを含む。

本発明の別の実施形態によれば、上記少なくとも１つの識別センサは、識別データを軸受に関連付けられた機械読取可能識別子から取得するように構成された読取器を備える。機械読取可能識別子を、軸受の製造中に当該軸受に適用してもよい。

本発明の１実施形態によれば、上記データ処理ユニットはデータを電子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、当該システムは、当該記録データおよび数学的残存耐用期間予測モデルを用いて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る。

本発明の別の実施形態によれば、当該予測ユニットは、当該数学的残存耐用期間予測モデルと、軸受の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関する新規データおよび／または１つまたは複数の類似のまたは実質的に同一の軸受に関する新規データとを用いて、当該新規データが上記少なくとも１つのセンサにより取得されかつ／または上記データ処理ユニットにより記録されたときに、当該残存耐用期間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、当該軸受は回転要素軸受である。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監視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回転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、使用中の複数の軸受１２を監視するためのシステム１０を示す。図示した実施形態は、２つの回転要素軸受１２を示すが、本発明に従うシステム１０を使用して任意の種類の１つまたは複数の軸受１２の残存耐用期間を予測してもよい。当該１つまたは複数の軸受１２は必ずしも全てが同じ種類または大きさではない。システム１０は、各軸受１２の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータを取得するように構成された、音発生センサおよび／または加速度計のような複数のセンサ１４を備える。センサ１４を、（例えば軸受１２の製造中に）軸受１２と統合してもよく、軸受の内輪もしくは外輪に取り付けてもよく、または、軸受のシールまたは筐体に取り付けてもよい。センサ１４を、軸受１２の近傍に配置してもよく、または、軸受から遠隔に配置してもよい。或る軸受１２からのデータを、１つまたは複数のセンサ１４を用いて自動的に取得してもよい。

例えば、転がり接触力を、当該軸受の外輪の外面もしくは外側、または、当該軸受の内輪の内面もしくは内側に配置した引張センサ１４により記録してもよい。かかる引張センサ１４が、抵抗型のものであってもよく、軸受１２内部に埋め込んだ光ファイバの引張を利用してもよい。

センサ１４を、当該軸受の輪に埋め込んでもよく、または、潤滑油状態を監視するために当該軸受の筐体の外部に取り付けてもよい。潤滑油は、汚染により様々な形で劣化しうる。例えば、潤滑油膜が、その含水量、または、例えば酸、塩等といった腐食材料の混入のため、軸受１２を腐食から保護できない場合がある。別の例として、潤滑油膜が、当該軸受の軌道に対して摩耗効果を有する固体材料で汚染されることがある。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。潤滑油膜の状態を、潤滑油膜の破壊時に当該軸受の輪および周囲構造物を伝わる高周波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。軸受の内輪もしくは外輪または軸受シールに直接配置した音発生センサ１４は、多くの場合は（当該軸受の筐体の構造のため）検出できない信号を提供する。

システム１０はまた、少なくとも１つの軸受の移動または使用中に監視されている軸受１２の少なくとも１つの移動により生成された電力を用いて少なくとも１つのセンサ１４に電力供給するように構成された１つまたは複数電力生成ユニット１３を備える。本発明の１実施形態によれば、電力生成ユニット１３がキャパシタのようなエネルギ格納手段を備えてもよい。センサ１４に電力供給して、監視されている少なくとも１つの軸受１２が使用中でないときでも、データを送信してもよい。

電力生成ユニット１３が、軸受１２の固定部または回転部、例えばその内輪または外輪に取り付けられるように構成された少なくとも１つの電磁コイルと、少なくとも１つの電磁コイルを介して可変磁束を提供するための手段とを備えてもよい。（内輪または外輪のような軸受の回転部に取り付けた）磁石を電磁コイルに出し入れして電磁コイル内部の磁束を変化させることによって、電流を固定の電磁コイル内に誘導することができる。あるいは、電磁コイルを磁界内部で行き来させることによって電流を電磁コイル内に誘導することができる。軸受１２の内輪または外輪の回転移動を変換し、ギア機構やピストン機構のような線形往復移動へ回転移動を変換するための任意の従来の手段を用いて所望の方式で磁石または固定コイルを移動してもよい。

本発明の別の実施形態によれば、電力生成ユニット１３は、変形したときに電力を生成する圧電素子を備えてもよい。当該圧電素子を、軸受１２が使用中のときに機械力を受ける軸受の部分に取り付けてもよい。変形は、当該圧電素子を取り付けた当該軸受の部分の変形により圧電素子内で誘導される。

システム１０のセンサ１４のうち複数または全部に電源供給するように単一の電力生成ユニット１３を配置してもよい。１つのセンサ１４を１つの電力生成ユニット１３により電力供給してもよく、または、単一のセンサ１４に電力供給するように複数の電力生成ユニット１３を配置してもよい。

システム１０は、各軸受１２を一意に特定する識別データ１６を取得するように構成された少なくとも１つの識別センサも備える。識別データ１６を、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、好ましくは、軸受１２が別の場所に移動した場合または軸受１２が改造された場合でも軸受１２に留まるように識別データ１６が軸受１２自体に提供される。かかる機械読取可能識別子の例は、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、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。

データは、業界無線プロトコルを用いて少なくとも１つのセンサ１４へおよび／または少なくとも１つのセンサ１４から送信される。データをセンサ１４間で伝送してもよく、かつ／または、センサと、データ処理ユニット１８、データベース、もしくはシステム１０の外部の構成要素のような、システム１０の別の構成要素との間で伝送してもよい。無線通信により、軸受センサ１４にスイッチを入れることができ、リモートのデータ処理ユニット１８を自動的に接続することができ、リモートのデータ処理ユニット１８が軸受の状態に関するデータを取得することができる。幾つかの軸受が監視されている場合には、メッシュ・ネットワークを利用することにより、幾つかのノードがデータをデータ処理ユニット１８に送信する前に互いの間で当該データを送信することができる。

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・アイデンティティを送信する。次に、適切なデータベース機能が識別データ・アイデンティティ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。本発明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。

システム１０は、各軸受１２の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータおよび識別データ１６を記録データとしてデータベース２０に電子的に記録するように構成された少なくとも１つのデータ処理ユニット１８を備える。

データベース２０を、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。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、場合によっては、当該記録データおよび数学的残存耐用期間予測モデルを用いて各軸受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。

必ずしもシステム１０の構成要素の全てを軸受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および複数の数学的残存耐用期間予測モデル２５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、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と残存耐用期間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。

センサ１４は、軸受１２の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータを取得するように構成される。例えば、センサ１４を、振動、温度、転がり接触力／応力、高周波数の応力波、潤滑油状態、転がり面の損傷、動作速度、支持負荷、潤滑状態、湿度、水滴またはイオン流体への露出、機械的衝撃への露出、腐食、疲労損傷、摩耗のうち少なくとも１つの規模および／または重大度に関するデータを取得するように構成してもよい。

データ処理ユニット１８が、軸受１２の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータを、当該システムのセンサ１４のうち１つ以外のソースから、例えば当該軸受のユーザまたは製造者から、取得してもよい。これにより、軸受の完全な履歴ログを生成することができる。したがって、軸受のサービス寿命にわたって残存耐用期間データを累積した結果として、より正確な予測を、個々の軸受の残存耐用期間に関してその寿命サイクルの任意の時点に行うことができる。適用される具体的な数学的ライフサイクル・モデルに応じて、軸受を取換えまたは改修するのが望ましい時点を含む関連事実がエンド・ユーザに通知される。

本発明の１実施形態によれば、予測ユニット２２を、１つまたは複数の類似のまたは実質的に同一の軸受１２に関する記録データを用いて、例えば拡張期間にわたって記録した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、類似または実質的に同一の軸受に対する試験に基づいて、軸受１２の残存耐用期間または軸受の種類を予測するように構成してもよい。これにより、軸受１２の平均的な残存耐用期間または軸受の種類を取得することができる。

予測ユニット２２を、数学的残存耐用期間予測モデルおよび軸受１２の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関する新規データおよび／または１つまたは複数の類似のまたは実質的に同一の軸受１２に関する新規データを用いて、当該新規データが少なくとも１つのセンサ１４により取得されかつ／またはデータ処理ユニット１８により記録されたときに、残存耐用期間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。

システム１０を、軸受１２を一意に特定するデータ１６に基づいて、例えばデータベース２５に格納された、特定の数学的残存耐用期間予測モデルを複数の数学的残存耐用期間予測モデルから選択するように配置してもよい。追加的にまたは代替的に、予測ユニット２２を、数学的残存耐用期間予測モデルの１つまたは複数のパラメータ、例えばユーザまたは別の予測ユニットから選択された数学的残存耐用期間予測モデル、のうち少なくとも１つに関する入力受信するように構成してもよい。

軸受１２の軸受状態評価または残存耐用期間の予測を行ったら（２６）、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。軸受状態の通知および／またはシステム１０により監視されている１つまたは複数の軸受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。

軸受状態評価または軸受１２の残存耐用期間の予測（２６）を使用して、ユーザが軸受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。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。

本発明の１実施形態によれば、軸受１２の実際の残存耐用期間に関するデータを例えばユーザから取得し、当該データを数学的残存耐用期間予測モデルの開発者に軸受１２の残存耐用期間の予測２６とともに送信して、数学的残存耐用期間予測モデルに対する改善または変更を行いうるように、当該システムを配置してもよい。

図２は、本発明の１実施形態に従う方法のステップを示す。当該方法は、軸受を一意に特定する識別データを取得するステップと、軸受または使用中に監視されている軸受により生成された電力により電力供給される少なくとも１つのセンサを用いて軸受の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータを取得するステップと、当該データを記録し、場合によっては当該記録データおよび数学的残存耐用期間予測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。データは、軸受の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータおよび／または識別データを取得する少なくとも１つのセンサにかつ／または当該少なくとも１つのセンサから、例えばＩＥＥ８０２．１５．４に基づいて業界無線プロトコルを用いて送信される。当該少なくとも１つのセンサにより取得したデータ、識別データ、記録データおよび／または残存耐用期間予測を、例えばＩＥＥ８０２．１５．４に基づいて業界無線プロトコルを用いて、システムの他の任意の構成要素またはシステム外部の他の任意の構成要素に送信してもよく、ユーザおよび／または軸受製造者に送信してもよい。

上記ステップを必ずしも図２に示した順序で実行する必要はなく、任意の適切な順序で実行してもよいことに留意されたい。例えば、当該軸受の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関する任意のデータを取得および／または格納する前に、識別データを記録してもよい。当該軸受の残存耐用期間の予測を行うのに使用される数学的残存耐用期間予測モデルを選択または変更してもよく、予測を任意の適切な時点に更新してもよい。

図３は、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監視できる軸受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を備えた回転要素軸受１２を示す。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監視できる軸受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。軸受を監視するために使用される少なくとも１つのセンサ１４（図３では図示せず）に電力供給するために使用される電磁コイル、磁石、または圧電デバイスのような電力生成ユニットの一部（図３では図示せず）を、軸受１２の内輪２８もしくは外輪３０、または軸受シールもしくは筐体、または軸受１２の近傍に取り付けてもよい。

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、軸受を監視するための方法、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・プログラムを、歯車のような回転機械の他の何らかの構成要素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 (21)

1. 軸受（１２）を監視するための方法であって、
   少なくとも１つのセンサ（１４）を用いて、前記軸受（１２）の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータを取得するステップと、
   前記軸受（１２）を一意に識別する識別データ（１６）を取得するステップと、
   業界無線プロトコルを用いて、データを前記少なくとも１つのセンサ（１４）からおよび／または前記少なくとも１つのセンサ（１４）へ送信するステップと、
   前記軸受（１２）の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関する前記データおよび前記識別データ（１６）をデータベース（２０）内の記録データとして記録するステップであって、前記少なくとも１つのセンサ（１４）のうち少なくとも１つのセンサ（１４）は、軸受または使用中の前記軸受（１２）の移動により生成された電力を用いて電力供給されるように構成されるステップと、
   を含む、方法。
2. 前記少なくとも１つのセンサ（１４）のうち少なくとも１つのセンサ（１４）は、前記軸受（１２）の固定部または回転部に取り付けられ前記少なくとも１つの電磁コイルを介して可変磁束を提供する少なくとも１つの電磁コイルを用いて、軸受または使用中の前記軸受（１２）の移動により生成された電力で電力供給されるように構成された、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つのセンサ（１４）のうち少なくとも１つのセンサ（１４）は、変形したときに電力を生成する前記軸受（１２）に取り付けられた圧電素子を用いて軸受または使用中の前記軸受（１２）の移動により生成された電力で電力供給されるように構成され、前記変形は、前記圧電素子が取り付けられた前記軸受（１２）の部分の変形により誘導される、請求項１に記載の方法。
4. 前記業界無線プロトコルはＩＥＥ８０２．１５．４に基づく、請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つのセンサ（１４）が前記軸受（１２）の内輪（２８）または外輪（３０）に取り付けられている、請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
6. 前記軸受（１２）の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関する前記データは、振動、温度、転がり接触力／応力、高周波数の応力波、潤滑油状態、転がり面の損傷、動作速度、支持負荷、潤滑状態、湿度、水滴またはイオン流体への露出、機械的衝撃への露出、腐食、疲労損傷、摩耗のうち少なくとも１つの規模および／または重大度に関するデータを含む、請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
7. 前記識別データ（１６）を取得するステップは、前記識別データ（１６）を前記軸受（１２）に関連付けられた機械読取可能識別子から取得するステップを含む、請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
8. 電子手段をデータベース（２０）に前記データを記録するステップで使用する、請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
9. 前記記録データと数学的残存耐用期間予測モデルを用いて前記軸受（１２）の残存耐用期間を予測するステップを含む、請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。
10. 前記軸受（１２）は回転要素軸受（１２）である、請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法。
11. 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１０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。
12. 軸受（１２）を監視するためのシステム（１０）であって、
    前記軸受（１２）の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関するデータを取得するように構成された少なくとも１つのセンサ（１４）と、
    前記軸受（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（１４）と、
    業界無線プロトコルを用いて、データを前記少なくとも１つのセンサ（１４）からおよび／または前記少なくとも１つのセンサ（１４）へ送信するように構成された送信手段と、
    前記軸受（１２）の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関する前記データおよび前記識別データ（１６）をデータベース（２０）内の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、
    軸受または使用中の前記軸受（１２）の移動によって生成された電力を用いて前記少なくとも１つのセンサ（１４）のうち少なくとも１つのセンサ（１４）に電力供給するように構成された電力生成ユニット（１３）と、
    を備える、システム（１０）。
13. 前記電力生成ユニット（１３）は、前記軸受（１２）の固定部または回転部と前記少なくとも１つの電磁コイルを介して可変磁束を提供するための手段に取り付けられるように構成された少なくとも１つの電磁コイルを備える、請求項１２に記載のシステム（１０）。
14. 前記電力生成ユニット（１３）は、変形したときに電力を生成するように構成された、前記軸受（１２）に取り付けられた圧電素子を備え、前記変形は、前記圧電素子が取り付けられた前記軸受（１２）の部分の変形により誘導される、請求項１２に記載のシステム（１０）。
15. 前記業界無線プロトコルはＩＥＥ８０２．１５．４に基づく、請求項１２乃至１４の何れか１項に記載のシステム（１０）。
16. 前記少なくとも１つのセンサ（１４）が前記軸受（１２）の内輪（２８）または外輪（３０）に取り付けられている、請求項１２乃至１５の何れか１項に記載のシステム（１０）。
17. 前記軸受（１２）の残存耐用期間に影響を及ぼす１つまたは複数の因子に関する前記データは、振動、温度、転がり接触力／応力、高周波数の応力波、潤滑油状態、転がり面の損傷、動作速度、支持負荷、潤滑状態、湿度、水滴またはイオン流体への露出、機械的衝撃への露出、腐食、疲労損傷、摩耗のうち少なくとも１つの規模および／または重大度に関するデータを含む、請求項１２乃至１６の何れか１項に記載のシステム（１０）。
18. 前記少なくとも１つの識別センサ（１４）は、前記識別データ（１６）を前記軸受（１２）に関連付けられた機械読取可能識別子から取得するように構成された読取器を備える、請求項１２乃至１７の何れか１項に記載のシステム（１０）。
19. 前記データ処理ユニット（１８）は前記データを電子的に記録するように構成された、請求項１２乃至１８の何れか１項に記載のシステム（１０）。
20. 前記記録データと数学的残存耐用期間予測モデルを用いて前記軸受（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、請求項１２乃至１９の何れか１項に記載のシステム（１０）。
21. 前記軸受（１２）は回転要素軸受（１２）である、請求項１２乃至２０の何れか１項に記載のシステム（１０）。

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