JP2017058293A - Bearing evaluation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄鋼用圧延装置や風力発電装置などの大形回転機械で使用される軸受の損傷の有無、及び損傷している場合の損傷箇所を弁別するための軸受評価装置に関する。 The present invention relates to a bearing evaluation apparatus for discriminating whether or not a bearing used in a large rotating machine such as a steel rolling apparatus or a wind power generator is damaged, and a damaged portion when the bearing is damaged.
従来、例えば鉄鋼用圧延装置等の大形の装置に用いられる軸受では、軸受部品の摩耗や破損による不都合の発生を防止するために、定期的に分解目視検査を実施するようにしている。この分解目視検査は、装置の一定期間の使用後に、軸受を装置から取り外して分解し、各軸受構成部品に対して、熟練した専門の検査担当者が、目視によって、摩耗の度合いや傷の有無を確認するものである。新品の軸受にはない凹凸や摩耗などの異常が検出されれば、新品に交換した後に、再度、組み立てを実施する。 Conventionally, in a bearing used in a large apparatus such as a rolling mill for steel, for example, periodic disassembly visual inspection is performed in order to prevent the occurrence of inconvenience due to wear and breakage of bearing parts. In this visual disassembly inspection, the bearings are removed from the equipment after being used for a certain period of time and disassembled, and each bearing component is visually inspected by a trained professional inspector. Is to confirm. If abnormalities such as irregularities and wear that are not found in a new bearing are detected, assembly is performed again after replacement with a new bearing.
ところが、上述した分解検査は、装置から軸受を取り外す分解作業や、検査済みの軸受を再度装置に組み込み直す組込作業に多大な労力がかかり、装置の維持コストの大幅な増大を招くという問題があった。また、検査時の分解作業や組み込み作業時に、誤って軸受部品等に打痕をつけて、検査自体が部品交換を増やす原因となる虞もあった。更には、検査担当者の熟練度によっては、欠陥の見落としや、不要な部品交換の実施等の不備が発生する虞もあった。 However, the above-described overhaul inspection requires a lot of labor for the disassembly work for removing the bearing from the apparatus and the assembling work for reincorporating the inspected bearing into the apparatus, resulting in a significant increase in the maintenance cost of the apparatus. there were. In addition, there is a risk that the inspection itself may increase parts replacement by making a dent in the bearing parts or the like by mistake during disassembling work or assembling work at the time of inspection. Furthermore, depending on the level of proficiency of the person in charge of inspection, there is a risk that defects may be overlooked or inadequate, such as implementation of unnecessary parts replacement.
そこで、このような大形装置に用いられる軸受の摩耗や破損による異常の有無を、上述した分解目視検査によらずに、小形軸受の異常診断等で普及している軸受評価装置(例えば特許文献1参照)を応用することが検討されている。 Therefore, a bearing evaluation apparatus (for example, a patent document) that is widely used for abnormality diagnosis of small bearings and the like for the presence or absence of abnormality due to wear or damage of a bearing used in such a large apparatus, without performing the above-described disassembling visual inspection. 1) is being studied.
図2は特許文献1で開示された、かかる軸受評価装置101を示したものである。この軸受評価装置101は、転がり軸受103の発生する音又は振動をハウジングに取付けられた検出手段105によって電気信号に変換し、この電気信号を波形処理によって周波数スペクトルデータに変換し、得られたスペクトルデータが、その転がり軸受103の異常に起因した特定の周波数成分値にピークを持つか否かによって、転がり軸受103の特定部位に対する異常の有無の診断を行うものである。
FIG. 2 shows such a
このような軸受評価装置によって大形の軸受の異常診断が可能になるならば、定期的な軸受の分解作業や組み込み作業が不要になり、更に、検査作業の操作で誤って軸受を破損させるような不都合も回避することができる。更に検査担当者の熟練度によって検査の信頼性が左右されるといったことも無くなり、無駄な部品交換を無くして、装置の維持コストの低減を図ることが可能になる。 If such a bearing evaluation device can diagnose abnormalities of large bearings, periodic disassembly and assembly work of the bearings will be unnecessary, and the bearings may be accidentally damaged during inspection operations. Inconvenience can also be avoided. Further, the reliability of the inspection is not influenced by the skill level of the person in charge of the inspection, and it is possible to eliminate unnecessary parts replacement and to reduce the maintenance cost of the apparatus.
また近年、再生可能エネルギーとして着目されている風力発電の風車用軸受では、風車が高所又は洋上に設置されたりすることが多く、軸受の分解作業や組み込み作業が極めて困難であったり、非常に手間がかかることから、かかる作業を定期的に実施するのを回避するためにも、軸受の分解等を要しない軸受評価装置が待望されている。 In recent years, wind turbine bearings for wind power generation, which have been attracting attention as renewable energy, are often installed at high altitudes or offshore, and it is very difficult to disassemble or install the bearings. Since it takes time and effort, a bearing evaluation device that does not require disassembly of the bearing or the like is desired in order to avoid performing such work regularly.
しかし、前述した風車や鉄鋼用の圧延機等の大形の装置に用いられる軸受は、20rpm(3秒間に1回転)以下の低速で使用されることが多い。このような低速回転で使用される場合は、軸受損傷の発生場所に応じて出力される特定の周波数成分が互いに近接してくる。このため、得られたスペクトルデータが、その転がり軸受の異常に起因した特定の周波数成分値にピークを持っているが、損傷の発生場所が例えば内輪であるのか又は外輪であるのかを弁別するのが困難な場合があり得る。 However, a bearing used in a large apparatus such as the windmill or the steel rolling mill described above is often used at a low speed of 20 rpm (one rotation for 3 seconds) or less. When used at such low speed rotation, specific frequency components output in accordance with the location of bearing damage come close to each other. For this reason, the obtained spectrum data has a peak in a specific frequency component value caused by the abnormality of the rolling bearing, but it is discriminated whether the place of occurrence of damage is an inner ring or an outer ring, for example. Can be difficult.
別の従来技術として、特許文献2には、10rpm以下の極低速回転機械のころがり軸受から発生する音響信号を、集音機能をもつマイクロホン等を用いて検出して周波数分析によってスペクトル分布を求め、処理して得られた周波数のスペクトル平均値または実効値を基準値と比較し、このスペクトル平均値または実効値が基準値を超えたとき軸受異常と判定する軸受評価装置が開示されている。しかしながら、かかる軸受評価装置の場合、ハウジングに囲われている軸受に適用しようとすると、軸受が露出している場合に比べ音響信号が弱いため、SN比が悪い(雑音の影響が大きい)という問題があった。 As another conventional technique, in Patent Document 2, an acoustic signal generated from a rolling bearing of an extremely low speed rotating machine of 10 rpm or less is detected using a microphone having a sound collecting function, and a spectrum distribution is obtained by frequency analysis, There is disclosed a bearing evaluation apparatus that compares a spectral average value or effective value of a frequency obtained by processing with a reference value, and determines that a bearing is abnormal when the spectral average value or effective value exceeds the reference value. However, in the case of such a bearing evaluation apparatus, if an attempt is made to apply to a bearing surrounded by a housing, the sound signal is weaker than that when the bearing is exposed, so that the SN ratio is bad (the influence of noise is large). was there.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、低速回転で使用される大形の軸受等の転がり軸受の摩耗や破損等の異常の有無を、装置の分解等が必要なく、しかも高い信頼性で診断することのできる軸受評価装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and there is no need for disassembly of the apparatus, whether there is any abnormality such as wear or breakage of a rolling bearing such as a large bearing used at low speed rotation, and high reliability. It aims at providing the bearing evaluation apparatus which can be diagnosed by.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
回転側の第1の軌道輪と、固定側の第2の軌道輪と、前記第1の軌道輪と前記第2の軌道輪との間に転動自在に設けられた転動体とを備えた転がり軸受の軸受評価装置であって、
前記第1の軌道輪に一体に取付けられた、第1の検出装置および該第1の検出装置の検出信号を受け取るテレメータ送信部と、
該テレメータ送信部からの信号を無線で受信するテレメータ受信部と、
前記第2の軌道輪に一体に取付けられた第2の検出装置と、
前記テレメータ受信部で受信された前記第1の検出装置からの検出信号と、前記第2の検出装置からの検出信号とを、対比判定する信号処理部と、
を備えた軸受評価装置。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
A rotation-side first race ring, a fixed-side second race ring, and a rolling element provided between the first race ring and the second race ring so as to roll freely. A bearing evaluation device for a rolling bearing,
A first detection device and a telemeter transmitter for receiving a detection signal of the first detection device, which are integrally attached to the first track ring;
A telemeter receiver that wirelessly receives a signal from the telemeter transmitter;
A second detection device integrally attached to the second race ring;
A signal processing unit for comparing and comparing the detection signal from the first detection device received by the telemeter reception unit with the detection signal from the second detection device;
A bearing evaluation apparatus comprising:
本発明の軸受評価装置によれば、回転側の第1の軌道輪に一体に取付けられた第1の検出装置からの検出信号と、固定側の第2の軌道輪に一体に取付けられた第2の検出装置からの検出信号とを信号処理部にて対比判定するため、何れかの軌道輪又は転動体に異常があった場合、転がり軸受を分解することなく、精度よく信頼性の高い診断を行うことが可能になる。 According to the bearing evaluation apparatus of the present invention, the detection signal from the first detection device integrally attached to the first raceway on the rotation side and the first attachment integrally attached to the second raceway on the fixed side. Since the detection signal from the detector 2 is compared and judged by the signal processing unit, if there is an abnormality in any of the races or rolling elements, accurate and reliable diagnosis without disassembling the rolling bearing It becomes possible to do.
以下、本発明に係る軸受評価装置について、図1に基づいて説明する。 Hereinafter, a bearing evaluation apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
図1に示すように、軸受評価装置1は、転がり軸受3の回転側の第1の軌道輪5と一体の回転軸21に取付けられた第1の検出装置11およびテレメータ送信部13と、テレメータ送信部13からの信号を無線で受信するテレメータ受信部15と、転がり軸受3の固定側の軌道輪7と一体のハウジング23に取付けられた第2の検出装置17と、第1の検出装置11からの検出信号と第2の検出装置からの検出信号とを対比判定する信号処理部19と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
転がり軸受3は、本実施形態の場合、風車主軸や鉄鋼用の圧延機等の大形の装置に用いられる低速回転用の転がり軸受である。この転がり軸受3は、回転軸21に固定され回転軸21と一体とされている回転側の第1の軌道輪としての内輪5と、装置のハウジング23に設けられハウジング23と一体とされている固定側の第2の軌道輪としての外輪7と、外輪7と内輪5間に転動自在に設けられた転動体9とを有している。また図示は省略されているが、転動体9を周方向に略等間隔で保持するための保持器を必要に応じ設けてもよい。
In the case of this embodiment, the rolling
第1の検出装置としての第1の加速度ピックアップ11が、回転軸21に取付けられている。この取付けは、例えばマグネットや接着剤により行われる。この第1の加速度ピックアップ11は、回転軸21に発生する内輪5の振動値を検出し電気信号に変換するもので、例えば圧電型の検出器を用いることができる。回転軸21に取付けられる第1の加速度ピックアップ11の数は1個でも構わないが、後述するように、より精度の高い評価を行うには、回転軸21の周方向にほぼ等間隔で複数個設置されるのが好ましい。
A
なお、振動の検出形式としては、加加速度型、加速度型、速度型、変位型等の適宜形式のものの採用が可能である。また、第1の加速度ピックアップは、本実施形態では内輪と一体の回転軸に取付けられているが、風車用軸受など軸受サイズが大きい場合は、内輪5に直接取付けられてもよい。さらに、振動を検出する検出器としては、ほかにも、AEセンサ、超音波センサ、ショックパルスセンサ、マイクロホン等、転がり軸受の振動に起因して発生する物理量を電気信号化できるものを用いることが出来る。
As a vibration detection format, an appropriate format such as a jerk type, an acceleration type, a speed type, and a displacement type can be adopted. Further, in the present embodiment, the first acceleration pickup is attached to the rotating shaft integral with the inner ring, but may be directly attached to the
テレメータ送信部13が、例えばマグネットや接着剤により又はベルトで固縛されることにより、回転軸21に取付けられている。このテレメータ送信部13と上述した第1の加速度ピックアップ11とは互いにケーブルによって電気的に接続され、テレメータ送信部13は第1の加速度ピックアップ11から発生した電気信号を直接受け取るようになっている。
The telemeter transmission unit 13 is attached to the
テレメータ受信部15は、ハウジング23に取付けられている。このテレメータ受信部15は、上述したテレメータ送信部13から無線で送信されてくる電気信号を受信する。かかる無線による送受信を信頼性の高いものにするために、テレメータ受信部15は、極力テレメータ送信部13と近接配置されているのが好ましい。
The
第2の検出装置としての第2の加速度ピックアップ17が、ハウジング23に取付けられている。この取付けも、例えばマグネットや接着剤により行われるが、ハウジングに形成された取付穴内に埋設されてもよい。この第2の加速度ピックアップ17は、ハウジング23に発生する外輪7の振動値を検出し電気信号に変換するもので、上述した第1の加速度ピックアップ11と同様なタイプの検出器を用いることができる。
A
ハウジング23に取付けられる第2の加速度ピックアップ17の数は1個でも構わないが、後述するように、より精度の高い評価を行うには、外輪7の外径側で外輪7と同心円上の位置において周方向にほぼ等間隔で複数個設置されるのが好ましい。なお、第2の加速度ピックアップ17も、軸受サイズが大きい場合は、外輪7に直接取付けられてもよい。
Although the number of the
信号処理部19は、テレメータ受信部15が受信した第1の加速度ピックアップ11からの検出信号と、第2の加速度ピックアップ17からの検出信号とを対比判定し、転がり軸受3の状態を評価する。
The
引続いて、信号処理部19での測定データの判定診断について説明する。
Subsequently, the determination diagnosis of the measurement data in the
この判定は、もし損傷部位がある場合はこの損傷部位からの振動値が損傷のない部位からの振動値と異なるという原理に基づき、第1の加速度ピックアップ11および第2の加速度ピックアップ17の振動値を互いに比較することによって行う。また、上述したように、第1の加速度ピックアップ11および第2の加速度ピックアップ17を周方向にほぼ等間隔に配置した場合、これら複数個の加速度ピックアップの振動値を相互に比較することにより、損傷部位の位相を正確に判定することができる。
This determination is based on the principle that if there is a damaged part, the vibration value from the damaged part is different from the vibration value from the non-damaged part, the vibration values of the
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、回転側の第1の軌道輪には加速度ピックアップとエンコーダとを組合わせて取付けることにより、もし損傷がある場合の損傷の位相位置を判別することが可能となる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. For example, it is possible to determine the phase position of damage if there is damage by attaching a combination of an acceleration pickup and an encoder to the first track ring on the rotation side.
1 軸受評価装置
3 転がり軸受
5 内輪
7 外輪
9 転動体
11 第1の加速度ピックアップ
13 テレメータ送信部
15 テレメータ受信部
17 第2の加速度ピックアップ
19 信号処理部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記第1の軌道輪に一体に取付けられた、第1の検出装置および該第1の検出装置の検出信号を受け取るテレメータ送信部と、
該テレメータ送信部からの信号を無線で受信するテレメータ受信部と、
前記第2の軌道輪に一体に取付けられた第2の検出装置と、
前記テレメータ受信部で受信された前記第1の検出装置からの検出信号と、前記第2の検出装置からの検出信号とを、対比判定する信号処理部と、
を備えた軸受評価装置。
A rotation-side first race ring, a fixed-side second race ring, and a rolling element provided between the first race ring and the second race ring so as to roll freely. A bearing evaluation device for a rolling bearing,
A first detection device and a telemeter transmitter for receiving a detection signal of the first detection device, which are integrally attached to the first track ring;
A telemeter receiver that wirelessly receives a signal from the telemeter transmitter;
A second detection device integrally attached to the second race ring;
A signal processing unit for comparing and comparing the detection signal from the first detection device received by the telemeter reception unit with the detection signal from the second detection device;
A bearing evaluation apparatus comprising:
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