JP2019015695A

JP2019015695A - 回転体等の異常診断装置

Info

Publication number: JP2019015695A
Application number: JP2017135157A
Authority: JP
Inventors: 實近藤; Minoru Kondo
Original assignee: JRC KK
Current assignee: JRC KK
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2019-01-31

Abstract

【課題】各種回転体の異常を検知する異常診断を行えるようにする。【解決手段】回転機構の軸承部分に設けた異常音、異常振動をキャッチする音・振動センサＣと、この音・振動センサの信号を電気信号に置換するように設けた置換装置１１と、この置換装置の信号が許容値に対する計測値を判定するよう設けた判定装置１２と、この判定装置による判定が許容値を越えた場合や許容値を越えなくても程度に応じて作用するよう設けた警告手段１３，１４とからなる構成を採用する。【選択図】図２

Description

この発明は、各種回転体と、回転体を支承する軸受本体の異常（異常音や異常振動或いは異常温度）を検知する異常診断装置に関する。

世の中の大半の装置や設備機器には、構成要素に回転体があり、この回転体を支承する支承するための軸受がある。

これらの回転体を支承する軸受のメンテナンスを怠ると、設備機器、装置へのダメージは勿論、製品の品質は言うまでもなく生産効率に与える影響、破損事故による危険など損害は計り知れない。

ベルトコンベヤ設備においても例外ではなく、ベルトコンベヤ以外にも破砕櫛分け或いは移動装置機器など多くの設備にも回転体があり、軸受を採用している。

設備機器が正常運転であっても、回転体からは常に音や振動を発し、設備機器特有のそれぞれが固有の周波数や熱をもつ。

コンベヤ設備の場合、プーリやローラそのものの回転体に異常や回転不良が起き、回転体を支承するベアリング本体にトラブルが発生すると、多くの場合異常音や異常振動が発生し、その大半は異常温度（昇温）に至ると共に、回転不能となる亀裂や破損、破壊し、設備が機能停止となって操業停止となることがある。

そのために、現在では、設備機器の管理者を中心に日々のメンテナンスを行い、或いは軸受の異常検出を目視し、或いは市販の各種計測機器を取り付け、有線・無線などの手段を用いて管理行っている。

あるいは、パトロール中のメンテナンスマンが周辺の異音をキャッチすると、柄の長いドライバや聴音棒などのような長い棒の片端を心当たりの軸受などの被検物に当て、もう片端をメンテナンスマンの耳に当てて、殆ど勘に頼って異常の有無を判定しているのが現状である（例えば、特許文献１及び２参照）。

実開昭６２−４０５３２号公報実用新案登録第３１４６４１９号公報

ところで、特許文献１の聴音棒を用いた判定方式によると、軸受の設備箇所が狭いと、メンテナンスマンによる検聴操作がスムーズにできない問題があると共に、ベルトコンベヤにあっては、走行しているベルトにより危険がともなう問題もあり、しかも設備機器によっては通常のメンテナンスだけでは目の届きにくい場所に軸受を据え付けている場合が多いので、検聴操作ができないことがある。

軸受ベアリングは、大別するとブッシュに代表されるすべり軸受と、ボールやコロに代表される転がり軸受に分類される。

いずれも、軸受内部のすべり面や転がり面が良好な場合は、異音や発熱は微少であるが、一旦異物の混入や過負荷あるいは潤滑油の欠如等による摺動面の傷などが発生すれば、今までの良好な回転が回転不良になって抵抗値が高くなり、やがて異常音を発し異常熱が発生する。

すなわち、異常事由が発生した場合、正常運転時の振動、振幅域の振動や異音から外れた異常振動や異常音が設備機器から発せられることになる。

回転機器に異常が発生すれば、異常振動（＝異常音）が発生し、回転側と固定側間の摩擦によって発熱へと発展するのである。

軸受が異常な場合になっても、必ずしも異常発熱するとは限らないが、大小に拘わらず異音は発するので、軸受本体や軸受を取り付けている機器は振動し、場合によっては設備全体が共振する。

従って、軸受部分の異音や異常振動を検知することで、軸受の異常診断を行うことができるのである。

回転体や軸受部に異常が発生すると、通常以外の振動を発生することが多い。
振動後、異常回転やバランス不良、構造体接合部の弛みが原因で構造体などの固体を伝わって、あるいは音による空気振動等によって異常音として伝搬される。

通常以外の振動が発生することは、回転機能が十分発揮できていないことの証明であり、放置しておくと異常音や発熱の元となって設備機器等単体或いは全体に悪影響を及ぼす。

しかし、現在稼働中の全ての軸受の異常検出のために、有線、無線等の通信手段を新設や増設することは非現実的であり、また、機器、回転体支承に直に触診することは、非常に危険を伴う行為なので絶対に避けなければならない。
そこで、この発明は、上記の問題をなくするようにしたことにある。

上記の課題を解決するために、この発明は、回転機構の軸承部分に設けた異常音、異常振動をキャッチする音・振動センサと、この音・振動センサの信号を電気信号に置換するように設けた置換装置と、この置換装置の信号が許容値に対する計測値を判定するよう設けた判定装置と、この判定装置による判定が許容値を越えた場合や許容値を越えなくても程度に応じて作用するよう設けた警告手段とからなる構成を採用する。

また、回転機構の軸承部分に設けた昇温をキャッチするように設けた温度センサと、この温度センサの信号を電気信号に置換するように設けた置換装置と、この置換装置の信号が許容値に対する計測値を判定するよう設けた判定装置と、この判定装置による判定が許容値を越えた場合や許容値を越えなくても程度に応じて作用するよう設けた警告手段とからなる構成を採用する。

以上のように、この発明の回転体の異常診断装置によれば、回転機構の支承部分に設けてある音・振動センサにより異常音や異常振動を検知すると、この検知信号を置換装置により電気信号に変換し、この電気信号を判定装置により許容値に対する計測値を判定し、この判定が許容値を越えた場合や許容値を越えなくても程度に応じて作用する警告手段で警告するようにしてあるので、軸承部分の異常を検知することができる。勿論、異常がないことを示す点灯表示もある。

このため、聴音棒を用いた判定のような操作に手数がかかる不都合や危険がともなう問題をなくすることができると共に、迅速に危険を知らせることができて、メンテナンスマンや外部の機器管理者に判る情報を発信して大きな事故を未然に防止する効果がある。

また、回転機構の軸承部分に設けてある温度センサにより昇温にともなう異常温度を検知すると、この検知信号を置換装置により電気信号に変換し、この電気信号を判定装置により（温度の）許容値に対する計測値を判定し、この判定が許容値を越えた場合のみ警報手段により警告するようにしてあるので、軸承部分の異常を検知することができる。

このため、昇温による異常を迅速にメンテナンスマンや外部の機器管理者に情報を発して大きな事故を未然に防止する効果がある。

この発明の回転機構の軸受を示す平面図である。回転体の異常診断装置の回路図である。

次に、この発明の第１の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すＡは、回転機構Ｂとしてのシャフトｂを軸承する軸受である。

上記の軸受Ａは、図示のものに限定されず、例えばコンベヤローラの不回転シャフトにローラの筒体を軸承する軸受（図示省略）であってもよい。

また、軸受Ａには、第１実施形態としての異常音、異常振動をキャッチする音・振動センサＣが設けてある。

上記音・振動センサＣは、ボックス１内に組み込んで、図１に示すように軸受Ａにマグネット２を介しボックス１を取り付けたが、限定されず、その他の、例えばビスを介し軸受Ａにボックス１を取り付けてもよい。

上記の音・振動センサＣでキャッチした異常音や異常振動を、図２に示すように置換装置１１で電気信号（情報）に置換する。

上記置換装置１１としては、例えば固体あるいは空気振動を既知の技術であるダイヤフラム等で受け止め、これを電気信号（情報）に置換する機器がある。

上述の音・振動センサＣとしては、マイクロフォンに代表される固体の振動や空気振動を電気信号（情報）に置換する受音器部門を使って、音声（空気振動）や固体振動によって電極を振動させて、電気信号（情報）を得るものなどがあるが拘らない。

それは、例えばまるでマイクロフォンの電源が入っていることを確認する時に、音声以外にマイクロフォン本体を叩くことで音声以外の音が確認できるように、打撃による振動が電気信号に変換（置換）される原理を応用する。

この置換した電気信号（情報）を、次の判定装置１２によって変換された電気信号（情報）が規定（設定）した許容値の範囲内外の振幅又は周波数であるかを判定する部門を有する。

図中１５は、判定装置１２で判定値の判定基準を可変できる設定器であり、市販品又はオーダ品の何れも拘らない。

設定器１５で行う設定値の選択は、可変選択式であればバリアブル方式であっても、ノッチ方式であってもあるいは非接触型でおこなっても、拘らない。

判定基準は、本発明の回転体等の異常診断装置を取り付ける機器設備・設置環境等に応じて可変できる設定器１５によって対象設備機器毎に設定できる機能を有する。

前述の、計測した電気信号（情報）が判定装置１２に付随した可変設定器１５で、設定した判定基準値と比較判定する。

計測した電気信号（情報）が予め設定した判定基準値を越え［図２のＹｅｓ］、かつ、このまま放置すれば大事故になる許容値を越えたと判定した場合［図２のＨ：Ｈｉｇｈ］は、１３−１で例えば赤色点滅と同時に警告ブザー１４で外部に情報を発する。

計測した電気信号（情報）が予め設定した判定基準値を越え［図２のＹｅｓ］、上記［図２のＨ；Ｈｉｇｈ］の許容値は越えないが高い値なので放置できず、無視できない場合［図２のＭ；Ｍｅｄｉｕｍ］は、継続注意信号として、１３−２で例えば赤色灯を点灯する。

計測した電気信号（情報）が予め設定した判定基準値を越えてはいるが［図２のＹｅｓ］、低い値の場合［図２のＬ；Ｌｏｗ］は、注意信号として１３−３で例えば黄色灯として外部情報を発する。

計測した電気信号（情報）が、判定基準以下で判定基準値に満たない場合［図２のＮｏ］は、回転体等に問題が見当たらないものと判定［図２のＯ；Ｏｔｈｅｒ］して、１３−ｎで例えば青色又は白色点灯で外部に異常がないことを知らしめることで、これら一連の
点滅・点灯・警告ブザー等によって現状が一目で認識することができる。

次に、第２の実施形態を説明する。
第１の実施形態の軸受Ａには、何らかの影響により昇温した軸受Ａの温度を測定する温度センサ（熱センサ）Ｄが設けてある。

上記の温度センサＤによってキャッチした異常温度を、図２に示すように置換装置２１で電気信号（情報）に置換する。

上記置換装置２１としては、例えば広範囲域の温度範囲を検出できる既知の技術である高精度ＩＣで受け止め、これを電気信号（情報）に置換する機器と方法がある。

上記の温度センサＤとしては、既知の技術である高精度ＩＣ温度センサ等に代表される温度センサやＡＮＡＬＯＧＤＥＶＩＣＥＳによって電気信号（情報）を得るものなどがあるが、拘らない。

この置換した電気信号（情報）を、次の判定装置２２によって変換された電気信号（情報）が規定（設定）した許容値の範囲内外の温度域であるかを判定する部門を有する。

図中３５は判定装置２２で判定値の判定基準を可変できるの設定器であり、市販品又はオーダ品の何れでも拘らない。

設定器１５で行う設定値の選択は、可変選択式であればバリアブル方式であっても、ノッチ方式であっても、あるいは非接触型で行っても、拘らない。

判定基準は、本発明の回転体等の異常診断装置を取り付ける機器設備・設置環境等に応じて可変できる設定器３５によって対象設備機器毎に設定できる機能を有する。

前述の、計測した電気信号（情報）が、判定装置２２に付随した可変設定器３５で、設定した判定基準値と比較判定する。

計測した電気信号（情報）が予め設定した判定基準値を超え［図２のＹｅｓ］、かつ、このまま放置すれば大事になる許容値を越えたと判定した場合［図２のＨ；Ｈｉｇｈ］は、１３−１で例えば赤色点滅と同時に警告ブザー１４で外部に情報を発する。

計測した電気信号（情報）が予め設定した判定基準値を越え［図２のＹｅｓ］、上記［図２のＨ；Ｈｉｇｈ］の許容値は越えないが高い値で放置できず、無視できない場合［図２のＭ；Ｍｅｄｉｕｍ］は継続注意信号として、１３−２で例えば赤色灯を点灯する。

計測した電気信号（情報）が予め設定した判定基準値を越えてはいるが［図２のＹｅｓ］、低い方の値の場合［図のＬ；Ｌｏｗ］は、注意信号として１３−３で例えば黄色信号として外部情報を発する。

計測した電気信号（情報）が判定基準値以下で判定基準に満たない場合［図２のＮｏ］は、回転体等に問題が見当たらないものと判定［図２のＯ；Ｏｔｈｅｒ］して、１３−ｎで例えば青色又は白色灯で外部に異常がないことを知らしめることで、これら一連の点滅・点灯・警告ブザー等によって現状を一目で識別することができる。

電源３１は、例えば変圧器で降圧した電源を直接用いても、充電式バッテリ３２を用いた携帯型であっても通電する方法には拘らない。

なお、音や振動あるいは熱に関しては異常の度合いに拘わらず、常に全地球測位システム（ＧＰＳ）又は、測位衛星の受信システムを用いてスマートフォンや専用端末３４により受信して、危険な状態にある箇所を早期に察知することで、広い設備の多くの軸受からピンポイントで軸受を探し出すことができる。

通常、軸受Ａや設備機器が異常な状態になると、おのずと異常振動を起こし、やがて発熱することから、熱センサ（温度センサＤ）によって異常熱状態が更に加速したとして外部に発信することができる。

Ａ軸受
Ｂ回転機構
ｂシャフト
Ｃ音・振動センサ
Ｄ温度センサ
１ボックス
２マグネット
１１置換装置
１２判定装置
１３−１〜１３−ｎ点灯又は点滅灯
１４警告ブザー
２１置換装置
２２判定装置
３１電源
３２変圧器又はバッテリ等の蓄電器
３３全地球測位システム又は測位衛星システム
３４専用端末機

Claims

回転機構の軸承部分に設けた異常音、異常振動をキャッチする音・振動センサと、この音・振動センサの信号を電気信号に置換するように設けた置換装置と、この置換装置の信号が許容値に対する計測値を判定するよう設けた判定装置と、この判定装置による判定が許容値を越えた場合や許容値を越えなくても程度に応じて作用するよう設けた警告手段とからなる回転体の異常診断装置。
回転機構の軸承部分に設けた昇温をキャッチするように設けた温度センサと、この温度センサの信号を電気信号に置換するように設けた置換装置と、この置換装置の信号が許容値に対する計測値を判定するよう設けた判定装置と、この判定装置による判定が許容値を越えた場合や許容値を越えなくても程度に応じて作用するよう設けた警告手段とからなる回転体の異常診断装置。