JP2019105457A - Bearing inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸受を検査するための軸受検査装置に関する。 The present invention relates to a bearing inspection apparatus for inspecting a bearing.
回転機器を回転自在に支持する軸受は、回転機器を円滑に回転させるための機器である。軸受が故障した場合、回転機器の動作が停止する恐れがある。そこで、軸受の劣化が生じないようにメンテナンス作業が行われている。軸受の状態を判定する技術として、例えば、特許文献１には、「軸受状態監視装置１は、軸受３に取り付けられたＡＥセンサ１０、検波処理部３０、振幅分布算出部３２、基準波形生成部３３、及び判定部２２を備える。検波処理部３０はＡＥセンサ１０からの信号に検波処理を行って検波波形を算出する。振幅分布算出部３２は検波波形から振幅分布を算出する。基準波形生成部３３は振幅分布から基準波形を生成する。判定部２２は振幅分布と基準分布との比較により軸受３の状態を判定する。」ことが開示されている。
The bearing that rotatably supports the rotating device is a device for smoothly rotating the rotating device. If the bearing breaks down, the operation of the rotating equipment may stop. Therefore, maintenance work is performed to prevent deterioration of the bearings. As a technique for determining the state of the bearing, for example, in
しかし、ＡＥセンサから得られた測定データを用いても、軸受の状態を確実に検査することができない場合がある。 However, even with the measurement data obtained from the AE sensor, there are cases where the state of the bearing can not be inspected reliably.
本発明の課題は、少なくとも軸受から発生する磁気の変化を検知して軸受の状態を確実に検査することにある。 An object of the present invention is to detect at least a change in magnetism generated from a bearing and to reliably inspect the state of the bearing.
前記課題を解決するために、本発明は、軸受の振動を検出する振動センサと、前記軸受から発生する磁気を検出する複数の磁気センサと、前記振動センサの出力信号と前記磁気センサの出力信号を基に前記軸受の状態を判定する判定器と、を有し、前記判定器は、前記振動センサの出力信号から得られた第１の値が第１の基準値の範囲内にあるか否かの第１の判定を実行すると共に、前記磁気センサの出力信号から得られた第２の値が第２の基準値の範囲内にあるか否かの第２の判定を実行し、前記第１の判定の結果と前記第２の判定の結果とから少なくとも前記軸受の正常の有無を判定することを特徴とする。さらに高精度に判定が必要な場合は、前記磁気センサと前記振動センサに加えて、前記軸受の表面温度を測定する温度センサと、前記軸受から発生する音を測定する音センサを配置し、前記温度センサからの出力信号の基準値と、音センサの出力信号の基準値を前記判定器に設定し、前記判定器にて複数のセンサからの情報を統合的に判断して前記軸受の状態を判定することも特徴としている。
In order to solve the above-mentioned subject, the present invention is a vibration sensor which detects vibration of a bearing, a plurality of magnetic sensors which detect magnetism generated from the bearing, an output signal of the vibration sensor, and an output signal of the magnetic sensor A determinator that determines the state of the bearing based on the, and the determinator determines whether a first value obtained from an output signal of the vibration sensor is within a range of a first reference value. Performing a first determination, and performing a second determination whether the second value obtained from the output signal of the magnetic sensor is within a range of a second reference value; At least the presence or absence of the normality of the bearing is determined from the result of the
本発明によれば、少なくとも軸受から発生する磁気の変化を検知して軸受の状態を確実に検査することができる。 According to the present invention, the state of the bearing can be reliably inspected by detecting at least a change in magnetism generated from the bearing.
以下、実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment will be described based on the drawings.
（実施例）
図１は、本発明の一実施例を示す軸受検査装置の回路構成図である。図１において、軸受検査装置は、磁気センサ１０、１２、振動センサ１４、コイル１６、１８、温度センサ１１、音センサ（マイク）１３、抵抗２０、２２、増幅器２４、２６、差動増幅器２８、増幅器３０、３１、３２、３３、アナログ・デジタルコンバータ（Ａ／Ｄコンバータ）３４、デジタル・アナログコンバータ(Ｄ／Ａコンバータ)コンバータ３６、コンピュータ３８を備えて構成される。コンピュータ３８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、入出力インタフェース、表示装置（液晶ディスプレイ）、入力装置（マウス、キーボード）等を備えた計算機で構成される。ＣＰＵは、メモリに格納された各種プログラム、例えば、信号処理プログラム、周波数解析プログラム、ピーク検出処理プログラム等に従って各種の演算処理や判定処理を実行し、処理結果を表示装置に表示する。
(Example)
FIG. 1 is a circuit diagram of a bearing inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the bearing inspection apparatus includes
磁気センサ１０、１２は、磁場の変化や大きさを電気信号として出力するセンサであって、例えば、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive）センサ、ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive）センサ、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）センサ等を用いることができる。振動センサ１４は、検査対象（軸受）の振動の大きさを電気信号として出力するセンサであって、例えば、圧電素子、加速度センサ、速度センサ等を用いることができる。磁気センサ１０、１２の出力信号はそれぞれ差動増幅器２８に入力される。差動増幅器２８からは、磁気センサ１０、１２の出力信号の差分に応じた信号が出力され、この出力信号が増幅器３０を介してアナログ・デジタルコンバータ３４に入力される。この時、磁気センサ１０、１２の差動をとること（この構成はグラジオメータと呼ばれる）により、測定磁場の差分の計測が実現でき、遠方から入る妨害磁場（例えば、ステップ部の磁気雑音など）をキャンセル効果がある。また、振動センサ１４の出力信号は、増幅器３２を介してアナログ・デジタルコンバータ３４に入力される。さらに、温度センサ１１の出力信号は、増幅器３１を介してアナログ・デジタルコンバータ３４に入力される。また、音センサ（マイク）１３の出力信号は、増幅器３３を介してアナログ・デジタルコンバータ３４に入力される。アナログ・デジタルコンバータ３４は、増幅器３０、３１、３２、３３の出力信号であるアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換し、変換した各デジタル信号（デジタル情報）をコンピュータ３８に出力する。コンピュータ３８は、磁気センサ１０、１２の出力信号から得られたデジタル信号と振動センサ１４の出力信号から得られたデジタル信号を基に各種の演算処理や判定処理を実行する判定器として機能する。またデジタル・アナログコンバータ３６からの各磁気センサ１０、１２へのフィードバックを用いたオフセット磁場のキャンセル方法は後述する。
The
図２は、センサユニットを軸受のハウジング部に取り付けた状態を示す斜視図である。図２において、センサユニット５０は、検査対象（測定対象）となる軸受５２のハウジング５４の外周面に着脱自在に固定される。軸受５２は、例えば、円筒コロ、円錐コロを含む転がり軸受で構成され、エスカレーター下部に配置される回転軸（図示せず）の一端側を回転自在に支持するように配置される。ハウジング５４は、例えば、磁性体（鉄製の鋳物）を用いて略円筒状に形成されている。センサユニット５０は、非磁性体（アルミニュウム）を用いて略箱型のケースとして形成されており、内部に、磁気センサ１０、１２、振動センサ１４、温度センサ１１、音センサ１３、コイル１６、１８、抵抗２０、２２、増幅器２４、２６、３１、３３、差動増幅器２８が収納されている。センサユニット５０の側面には、コネクタ５６が固定されており、コネクタ５６にはケーブル５８の一端側が接続されている。ケーブル５８の他端側は、増幅器３０、３２の入力側とデジタル・アナログコンバータ３６の出力側（アナログ信号出力側）に接続されるコネクタ（図示せず）に接続される。
FIG. 2 is a perspective view showing the sensor unit attached to the housing of the bearing. In FIG. 2, the
なお、エスカレーター下部に配置される回転軸（図示せず）の他端側を回転自在に支持する軸受（図示せず）のハウジング（図示せず）の外周面にも、センサユニット５０と同一の機能を有するセンサユニットが着脱自在に配置される。この際、図１の回路構成は、コンピュータ３８以外は、多重系となり、コンピュータ３８は、各センサユニット５０に属する磁気センサ１０、１２、振動センサ１４、温度センサ１１、音センサ１３、からの電気信号を処理することになる。
The outer peripheral surface of a housing (not shown) of a bearing (not shown) rotatably supporting the other end side of the rotating shaft (not shown) arranged at the lower part of the escalator is the same as the
図３は、センサユニットの内部構造を説明するための図であって、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、斜視図、（ｃ）は、要部側面図である。図３において、センサユニット５０は、側板６０、６２、底板６４を含むアルミニウム製の筐体を有し、側板６０の貫通穴６６にコネクタ５６が固定され、センサユニット５０の底部となる底板６４に、基板６８、７０と、振動センサ１４と、４個の磁石７２が固定される。基板６８、７０は、側板６０、６２と略平行であって、底板６４に略垂直に配置されている。基板６８には、コネクタ７４と、差動増幅器２８が実装されている。基板７０には、磁気センサ１０、１２が上下方向（垂直方向）に分かれて実装されていると共に、コイル１６、１８と、抵抗２０、２２と、増幅器２４、２６、３１、３３（いずれも図示せず）が実装されている。４個の磁石７２は、底板６４の四隅に配置されている。各磁石７２は、略円筒状に形成さており、各磁石７２の底部には、ゴム製のカバー７６が装着されている。
FIG. 3 is a view for explaining the internal structure of the sensor unit, wherein (a) is a front view, (b) is a perspective view, and (c) is a main part side view. In FIG. 3, the
磁気センサ１０、１２は、互いに分かれて基板７０に実装され、磁気センサ１０の先端側（下部側）が、底板６４に形成された挿入穴（図示せず）から突出されている。磁気センサ１０、１２は、基板７０上に上下方向（垂直方向）に沿って配置され、軸受５２から発生する垂直方向（Ｚ軸方向）の磁気を検知する。この際、磁気センサ１０、１２の出力信号は、差動増幅器２８で差分処理されるので、外部から各磁気センサ１０、１２に妨害磁場が作用しても、差動増幅器２８からは、外部からの妨害磁場をキャンセルした電気信号が出力される。
The
振動センサ１４は、図３（ｃ）に示すように、スペーサ７８と弾性体８０との間に挿入されて、スペーサ７８と弾性体８０で支持され、スペーサ７８の先端側（下部側）が、底板６４に形成された挿入穴（図示せず）から突出され、弾性体８０が取り付け金具８２を介して側板６０に固定されている。振動センサ１４は、軸受５２の振動をハウジング５４とスペーサ７８を介して検知することができる。この際、ハウジング５４の径方向の大きさを吸収するために、ハウジング５４の外周面の形状（円弧状）に合わせて、スペーサ７８の先端側が円弧状に形成されていると共に、垂直方向（上下方向）に移動可能な弾性体８０が、振動センサ１４を介してスペーサ７８の上部側に配置されている。また温度センサ１１は、半導体センサの場合はスペーサ７８の先端に配置する構成とする。温度センサ１１が赤外線検出センサの場合はスペーサ７８に穴を開けて計測するか、磁気センサ１０と同様にセンサユニット５０の底部に配置する構成とする。また温度センサ１１は２つ用意し、１つは室温を計測し、もう一つは軸受５２の温度を計測することも可能である（温度センサ１１の配置の図示は省略）。これらの室温と軸受５２の温度の差分の温度を計測することにより、より正確に軸受の温度変化を捉えられることができる。音センサ１３においても軸受５２の音を測定するため、スペーサ７８の先端に配置する構成するか、センサユニット５０の底部に配置する構成とする（音センサ１３の図示は省略）。
As shown in FIG. 3C, the
センサユニット５０は、底板６４に４個の磁石７２が固定されているので、鉄製のハウジング５４に着脱が容易に固定される。しかし、センサユニット５０を、各磁石７２を介してハウジング５４に固定すると、磁気センサ１０、１２は、各磁石７２が有する直流磁場と、ハウジング５４に生じる残留磁場（ハウジング５４に各磁石７２を固定することによって生じる残留磁場）を検出し、検出した各磁場によってオフセット磁場が大きくなり、そのままでは、磁気センサ１０、１２の検出出力が飽和し、動作が不安定となることがある。
The four
そこで、本実施例では、図４に示すように、４個の磁石７２を、底板６４の四隅に配置するに際して、磁気センサ１０を底板６４の略中心部であって、各磁石７２からの漏洩磁束が最も少なく、各磁石７２から略等距離の位置（中心点）に配置する。即ち、磁気センサ１０を中心に、磁気センサ１０から略等距離の位置に各磁石７２を配置する。この際、各磁石７２を、Ｘ方向又はＹ方向で相隣接する磁石７２とは、磁極の極性（Ｓ極又はＮ極）が異なる向きとなるように配置する。また、各磁石７２の一部が底板６４から突出するように、磁気センサ１０を中心に、磁気センサ１０から略等距離の位置に、４個の貫通穴（図示せず）を形成し、各貫通穴内に各磁石７２を挿入して、底板６４に各磁石７２を固定する。なお、図中の矢印は、Ｎ極からＳ極への磁力線の向き（磁界の方向）を示す。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, when the four
磁気センサ１０の周囲に、極性が反対の向きの磁石７２を４個配置することで、磁気センサ１０で検出されるオフセット磁場を小さいレベル（許容値以下のレベル）に抑制することができる。この際、磁気センサ１０は、漏洩磁場が１ｍＴ（テスラ）以下で動作するように配置され、各磁石７２の磁力が、全て金属製のハウジング５４に作用するように、底板６４を含む筐体は、非磁性体で構成されている。なお、磁気センサ１２は、磁気センサ１０よりもハウジング５４から離れているので、磁気センサ１２で検出されるオフセット磁場のレベルは、磁気センサ１０の検出レベルよりも小さくなる。そのため、ベアリングから発生する磁場を差分量として検出が可能となる。また同時に一様な妨害磁場（遠方からの磁場など）はキャンセルする構成となる。
The offset magnetic field detected by the
また、磁気センサ１０、１２で許容値を超えるレベルのオフセット磁場を検出した場合、磁気センサ１０、１２で検出したオフセット磁場をキャンセルするように、コイル１６、１８から磁気センサ１０、１２に対して、磁気センサ１０、１２で検出したオフセット磁場と反対の磁場が生じる制御がコンピュータ３８によって実行される。この際、コンピュータ３８は、磁気センサ１０、１２で検出したオフセット磁場に関するデジタル情報（デジタル信号）を、アナログ・デジタルコンバータ３４を介して取り込み、取り込んだデジタル情報を基に磁気センサ１０、１２で検出したオフセット磁場をキャンセルするための演算処理を実行し、演算結果を基に磁気センサ１０、１２で検出したオフセット磁場と反対の磁場を生じさせるための制御信号を、デジタル・アナログコンバータ３６、増幅器２４、２６及び抵抗２０、２２を介してコイル１６、１８に出力する。これにより、コイル１６、１８から磁気センサ１０、１２に対して、磁気センサ１０、１２で検出したオフセット磁場と反対の磁場が発生する。このため、コンピュータ３８は、磁気センサ１０、１２で検出したオフセット磁場の影響を受けることなく、安定した状態で、磁気センサ１０、１２からの電気信号を処理することができる。なお、デジタル・アナログコンバータ３６と、増幅器２４、２６及び抵抗２０、２２は、コンピュータ３８からの制御信号をそれぞれコイル１６、１８に伝達するための信号伝達器として機能する。以上のオフセット磁場のキャンセルの動作は、センサユニット５０の据付を完了し、測定を行なう直前または測定の最初に実施することで安定動作が可能となる。また本実施例ではコンピュータ３８を用いる構成としたが、センサユニット５０内部にマイコンとデジタル・アナログコンバータ３６と増幅器２４、２６及び抵抗２０、２２を配置し、パソコンのようなコンピュータを使用しないコンパクトな自律した計測器構成も可能である。
Also, when an offset magnetic field at a level exceeding the allowable value is detected by the
４個の磁石７２の固定法の別実施例（上記では接着剤で底板６４に固定）として、４個の磁石７２を、底板６４に配置するに際して、底板６４の上側であって、底板６４の四隅に形成された各貫通穴の周囲に、内部にねじ部を有する筒体を垂直方向（上下方向）に沿って固定し、外部に筒体のねじ部と噛み合うねじ部を有する、４個の円柱体（鉄製）の軸方向の一端をそれぞれ各磁石７２に連結し、各円柱体の他端側を各筒体内に挿入し、各円柱体のねじ部と各筒体のねじ部とを噛み合わせることで、各円柱体の回転に応じて、各磁石７２を垂直方向（上下方向）に移動自在に配置することができる。
As another embodiment of the fixing method of the four magnets 72 (fixed to the
図５は、磁気センサを説明するための図であって、（ａ）は、磁気センサと軸受との関係を示す平面図、（ｂ）は、磁気センサを収納する複数のセンサユニットの構成図、（ｃ）は、複数のセンサユニットに収納される各磁気センサの出力信号の特性図（出力波形）、（ｄ）は、複数のセンサユニットに収納される各磁気センサの出力信号の周波数解析結果を示す特性図（周波数スペクトル解析結果）である。 FIG. 5 is a diagram for explaining the magnetic sensor, where (a) is a plan view showing the relationship between the magnetic sensor and the bearing, and (b) is a configuration diagram of a plurality of sensor units accommodating the magnetic sensor. , (C) is a characteristic diagram (output waveform) of the output signal of each magnetic sensor housed in a plurality of sensor units, (d) is a frequency analysis of the output signal of each magnetic sensor housed in a plurality of sensor units It is a characteristic view (a frequency spectrum analysis result) which shows a result.
図５（ａ）において、磁気センサ１０、１２は、ハウジング５４で包囲された軸受５２に回転自在に支持される回転軸（図示せず）の軸方向に対して、直交する方向となる垂直方向（Ｚ軸方向）に配置され、軸受５２内のコロ（転動体）５２ａから発生する磁場を検出する。磁気センサ１０、１２を内蔵する複数のセンサユニット５０は、図５（ｂ）に示すように、エスカレーター下部に配置される回転軸（図示せず）の軸方向両端側に分かれて配置される。回転軸の軸方向右端に位置するセンサユニット（第１のセンサユニット）５０に内蔵された磁気センサ１０、１２から得られた出力信号（第１の出力信号）と、回転軸の軸方向左端に位置するセンサユニット（第２のセンサユニット）５０に内蔵された磁気センサ１０、１２から得られた出力信号（第２の出力信号）をそれぞれコンピュータ３８で処理すると、図５（ｃ）に示すように、コンピュータ３８の表示装置の表示画面には、第１の出力信号による特性曲線(出力波形)として波形１００が表示され、第２の出力信号による特性曲線（出力波形）として波形１０２が表示される。
In FIG. 5A, the
また、第１の出力信号と第２の出力信号をコンピュータ３８で周波数解析すると、図５（ｄ）に示すように、コンピュータ３８の表示装置の表示画面には、第１の出力信号の解析結果（周波数スペクトル解析結果）を示す波形１０４が表示され、第２の出力信号の解析結果（周波数スペクトル解析結果）を示す波形１０６が表示される。この際、各波形１０４、１０６のピーク周波数は１．２Ｈｚである。波形１００、１０２、１０４、１０６に関する情報は、磁気センサ１０、１２の正常時の情報として、コンピュータ３８のメモリに格納される。
Further, when frequency analysis of the first output signal and the second output signal is performed by the
図６は、磁気センサと振動センサの出力信号の特性図（出力波形）である。コンピュータ３８は、センサユニット（第１のセンサユニット）５０に内蔵された磁気センサ１０、１２から得られた出力信号（第１の出力信号）と、センサユニット（第２のセンサユニット）５０に内蔵された磁気センサ１０、１２から得られた出力信号（第２の出力信号）をそれぞれ処理すると共に、センサユニット（第１のセンサユニット）５０に内蔵された振動センサ１４から得られた出力信号（第３の出力信号）と、センサユニット（第２のセンサユニット）５０に内蔵された振動センサ１４から得られた出力信号（第４の出力信号）をそれぞれ処理し、処理結果を表示装置の表示画面上に表示する。例えば、正常時の波形が得られた場合、コンピュータ３８の表示装置の表示画面には、第１の出力信号による特性曲線として波形１０８が表示され、第２の出力信号による特性曲線として波形１１０が表示され、第３の出力信号による特性曲線として波形１１２が表示され、第４の出力信号による特性曲線として波形１１４が表示される。
FIG. 6 is a characteristic diagram (output waveform) of output signals of the magnetic sensor and the vibration sensor. The
この際、コンピュータ３８は、波形１０８と波形１１０を処理することで、軸受５２内のコロ（ベアリング）５２ａが回っているか否かを判定することができ、波形１１２と波形１１４を処理することで、軸受５２が異常振動しているか否かを判定することができる。なお、波形１１６は、エスカレーターのステップが軸受５２近傍で畳まれる際に発生する振動に伴う波形である。ここで、図５、図６に音センサ１３および温度センサ１１の信号波形の表示は省略しているが、音センサ１３の波形は図６に示す振動センサ１４と類似の波形が観測され、温度センサ１１では、その測定時の温度が表示される（測定時間内での変化がないため、1点の測定である）。
At this time, the
図７は、コンピュータによる解析方法を説明するための図であって、（ａ）は、磁気センサの出力信号を解析して得られたピーク検出時刻（最大値をＰ１、最小値をＰ２で表記）の検出結果を示す波形図、（ｂ）は、Ｐ１とＰ２それぞれの時間幅（ピーク検出時刻の時間幅）の検出結果と判定結果を示す説明図、（ｃ）は、ピーク検出時間幅の変動に対する判定内容と閾値との関係を説明するための説明図、（ｄ）は、ピーク検出時間幅の検出結果に対する判定結果の表示例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining an analysis method by a computer, wherein (a) is a peak detection time obtained by analyzing the output signal of the magnetic sensor (the maximum value is represented by P1 and the minimum value is represented by P2 (B) shows the detection result and judgment result of the time width (time width of peak detection time) of P1 and P2 respectively, and (c) shows the peak detection time width. Explanatory drawing for demonstrating the relationship of the determination content and threshold value with respect to a fluctuation | variation, (d) is a figure which shows the example of a display of the determination result with respect to the detection result of a peak detection time width | variety.
コンピュータ３８は、センサユニット（第１のセンサユニット）５０に内蔵された磁気センサ１０、１２から得られた出力信号（第１の出力信号）と、センサユニット（第２のセンサユニット）５０に内蔵された磁気センサ１０、１２から得られた出力信号（第２の出力信号）をそれぞれ処理する際に、各出力信号に対するピーク検出処理あるいは周波数解析処理を実行し、処理結果から軸受５２内のコロ５２ａの回転速度（周波数）を算出し、算出結果から軸受５２に対する異常の有無（コロ５２ａに速度ズレがあるか否か、あるいはコロ５２ａに引っかかりがあるか否か）を判定する。
The
コンピュータ３８は、例えば、第１の出力信号に対するピーク検出処理あるいは周波数解析処理の結果として、図７（ａ）に示すように、上のピークＰ１と、下のピークＰ２を含む信号１１８の波形を表示装置の表示画面に表示し、図７（ｂ）に示すように、上のピークＰ１と、下のピークＰ２を含む時間幅（ピーク検出時間幅）の分布状態を表示装置の表示画面に表示する。この際、コンピュータ３８は、メモリに格納された閾値として、図７（ｃ）に示すように、Ａ判定（正常）の閾値０．８〜１．２Ｈｚ、Ｂ判定（注意）の閾値０．４〜０．８Ｈｚ、１．２Ｈｚ〜１．６Ｈｚ、Ｃ判定（異常）の閾値０．４Ｈｚ以下、１．６Ｈｚ以上を参照し、第１の出力信号に対するピーク検出処理の処理結果に対する判定を行い、判定結果を、図７（ｄ）に示すように、表示装置の表示画面に表示する。
The
この場合、上のピークＰ１と、下のピークＰ２の時間幅（ピーク検出時間幅）の値がＡ判定の閾値の範囲内にあるので、Ａ判定と判定される。また、上のピークＰ１と、下のピークＰ２を含む信号１１８の解析結果から、コロ５２ａの回転速度が１Ｈｚと判定され、コロ５２ａの回転速度が１Ｈｚであって、コロ５２ａに速度ズレが無い旨が表示される。
In this case, since the values of the time width (peak detection time width) of the upper peak P1 and the lower peak P2 are within the threshold range of the A determination, it is determined as the A determination. Further, from the analysis result of the
図８は、コンピュータによる他の解析方法を説明するための図であって、（ａ）は、磁気センサの出力信号を解析して得られた（ｂ）の参照信号の立ち上がりと立ち下がりの時刻で検出した位置をプロットした波形図、（ｂ）は、参照信号の波形を示す波形図、（ｃ）は、（ａ）で検出された位置をプロットした図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining another analysis method by a computer, wherein (a) is the time of rise and fall of the reference signal of (b) obtained by analyzing the output signal of the magnetic sensor (B) is a waveform diagram showing the waveform of a reference signal, and (c) is a diagram where the position detected in (a) is plotted.
コンピュータ３８は、センサユニット（第１のセンサユニット）５０に内蔵された磁気センサ１０、１２から得られた出力信号（第１の出力信号）と、センサユニット（第２のセンサユニット）５０に内蔵された磁気センサ１０、１２から得られた出力信号（第２の出力信号）をそれぞれ処理する際に、例えば、第１の出力信号に対するピーク検出処理あるいは周波数解析処理を実行し、この処理で、図８（ａ）に示す信号１２０が得られた場合、この信号１２０と、図８（ｂ）に示す参照信号（ベアリング周波数が既知であるとして得られた信号）１２０と、を比較し、比較結果を、図８（ｃ）に示すように、ピークＰ１１〜Ｐ１５、ピークＰ２１〜Ｐ２５として出力する。
The
この際、コンピュータ３８は、信号１２０のうち、参照信号１２２の立上がりに同期した値をピークＰ１１〜Ｐ１５として検出し、参照信号１２２の立下りに同期した値をピークＰ２１〜Ｐ２５として検出する。コンピュータ３８は、ピークＰ１１〜Ｐ１５、ピークＰ２１〜Ｐ２５の分布状態が正常の範囲内（閾値の範囲内）にあるか否かで、軸受５２の異常の有無を判定することができる。
At this time, the
図９は、コンピュータによる軸受の検査に関する図であって、（ａ）は、コンピュータの判定方法を説明するためのフローチャート、（ｂ）は、コンピュータによる判定結果の表示例を示す図である。ここで記載はしていないが、温度センサ１１、音センサ１３による判定も基準を作成することでそれぞれのセンサごとの詳細な判定が可能である。例えば温度センサ１１がある一定温度以上になる場合は軸受がロック状態である場合の判断に使用することができる。音センサ１３では、振動センサ１４で記録できていない異常値を判断して、判定１の精度をあげることに使用できる。
FIG. 9 is a diagram related to inspection of a bearing by a computer, where (a) is a flowchart for explaining the determination method of the computer, and (b) is a diagram showing a display example of the determination result by the computer. Although not described here, the determination by the
コンピュータ３８は、センサユニット（第１のセンサユニット）５０に内蔵された磁気センサ１０、１２から得られた出力信号（第１の出力信号）と、センサユニット（第２のセンサユニット）５０に内蔵された磁気センサ１０、１２から得られた出力信号（第２の出力信号）と、センサユニット（第１のセンサユニット）５０に内蔵された振動センサ１４から得られた出力信号（第３の出力信号）と、センサユニット（第２のセンサユニット）５０に内蔵された振動センサ１４から得られた出力信号（第４の出力信号）をそれぞれ処理する際に、例えば、第３の出力信号に対する周波数解析処理を実行し、振動センサ１４の出力信号の基準周波数帯域の振幅範囲が基準内にあるか否かを判定し（Ｓ１）、この判定結果（正常又は異常）を出力すると共に、判定結果（判定１の結果）を表示装置の表示画面上に表示する。
The
次に、コンピュータ３８は、例えば、第１の出力信号に対するピーク検出処理あるいは周波数解析処理を実行し、ベアリング（コロ５２ａ）が基準周波数範囲内にあるか否か（コロ５２ａの回転速度が基準周波数の範囲内にあるか否か）を判定するか、或いは、ピーク検出時間幅の変動が基準範囲内にあるか否か（磁気センサ１０、１２の出力信号に重畳するピーク位置のピーク検出時間幅が基準範囲内にあるか否か）を判定し（Ｓ２）、判定結果（正常又は異常）を出力すると共に、判定結果（判定２の結果）を表示装置の表示画面上に表示し、このルーチンでの処理を終了する。
Next, the
コンピュータ３８は、ステップＳ１の判定結果が正常（○）で、ステップＳ２の判定結果が正常（○）である場合、軸受５２は、「正常」であり、ステップＳ１、Ｓ２の処理を組み合わせた判定結果を「Ａ（Ａ判定）」とし、これらの情報を表示装置の表示画面上に表示する。コンピュータ３８は、ステップＳ１の判定結果が正常（○）で、ステップＳ２の判定結果が異常（×）である場合、「軸受５２が一度摩耗した後の状態（軸受５２内部のコロ５２ａが異常運動している状態）」であり、ステップＳ１、Ｓ２の処理を組み合わせた判定結果を「Ｂ（Ｂ判定）」とし、これらの情報を表示装置の表示画面上に表示する。コンピュータ３８は、ステップＳ１の判定結果が異常（×）で、ステップＳ２の判定結果が正常（○）である場合、「軸受５２が無理に回転している状態（軸受５２が異常振動している状態）」であり、ステップＳ１、Ｓ２の処理を組み合わせた判定結果を「Ｂ（Ｂ判定）」とし、これらの情報を表示装置の表示画面上に表示する。さらに、コンピュータ３８は、ステップＳ１の判定結果が異常（×）で、ステップＳ２の判定結果が異常（×）である場合、「軸受５２がロック状態」であり、ステップＳ１、Ｓ２の処理を組み合わせた判定結果を「Ｃ（Ｃ判定）」とし、これらの情報を表示装置の表示画面上に表示する。ただし、ここで示した「状態」は一例であり、異なる表現で示す「状態」の記載でも良い。
If the determination result in step S1 is normal (○) and the determination result in step S2 is normal (○), the
本実施例によれば、少なくとも軸受５２から発生する磁気の変化を検知して軸受５２の状態を確実に検査することができる。即ち、ステップＳ１の結果が正常で、ステップＳ２の結果が正常である組合せ以外の場合には、軸受５２の状態は正常でないと判定することができる。また。ステップＳ１の結果が正常で、ステップＳ２の結果が異常である場合には、軸受５２が一度摩耗した後の状態であると判定し、ステップＳ１の結果が異常で、ステップＳ２の結果が正常である場合には、軸受５２が無理に回転している状態であると判定し、ステップＳ１の結果が異常で、ステップＳ２の結果が異常である場合には、軸受５２がロック状態であると判定することができる。
According to the present embodiment, it is possible to reliably inspect the state of the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, but includes various modifications. For example, the embodiments described above are described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. In addition, with respect to a part of the configuration of the embodiment, it is possible to add, delete, and replace other configurations.
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に記録して置くことができる。 In addition, each of the configurations, functions, and the like described above may be realized by hardware, for example, by designing part or all of them with an integrated circuit. Further, each configuration, function, etc. described above may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables and files to realize each function should be recorded and placed in memory, hard disk, recording device such as SSD (Solid State Drive), or recording medium such as IC card, SD card, DVD etc. Can.
１０、１２ 磁気センサ、１４ 振動センサ、１６、１８ コイル、２８ 差動増幅器、３８ コンピュータ、５０ センサユニット、５２ 軸受、５２ａ コロ(転動体)、５４ ハウジング、６０、６２、側板、６４ 底板、７２ 磁石 10, 12 magnetic sensor, 14 vibration sensor, 16, 18 coil, 28 differential amplifier, 38 computer, 50 sensor unit, 52 bearing, 52a roller (rolling element), 54 housing, 60, 62, side plate, 64 bottom plate, 72 magnet
Claims (12)
前記軸受から発生する磁気を検出する複数の磁気センサと、
前記振動センサの出力信号と前記磁気センサの出力信号を基に前記軸受の状態を判定する判定器と、を有し、
前記判定器は、
前記振動センサの出力信号から得られた第１の値が第１の基準値の範囲内にあるか否かの第１の判定を実行すると共に、前記磁気センサの出力信号から得られた第２の値が第２の基準値の範囲内にあるか否かの第２の判定を実行し、前記第１の判定の結果と前記第２の判定の結果とから少なくとも前記軸受の正常の有無を判定することを特徴とする軸受検査装置。 A vibration sensor that detects the vibration of the bearing;
A plurality of magnetic sensors that detect magnetism generated from the bearing;
And a determiner that determines the state of the bearing based on the output signal of the vibration sensor and the output signal of the magnetic sensor,
The judgment unit is
A first determination is made as to whether a first value obtained from the output signal of the vibration sensor is within a range of a first reference value, and a second obtained from the output signal of the magnetic sensor A second determination is made as to whether or not the value of V is within the range of a second reference value, and from the result of the first determination and the result of the second determination at least the presence or absence of normality of the bearing Bearing inspection apparatus characterized by judging.
前記判定器は、
前記第１の判定の結果が正常で、前記第２の判定の結果が正常である組合せ以外の場合には、前記軸受の状態は正常でないと判定することを特徴とする軸受検査装置。 In the bearing inspection device according to claim 1,
The judgment unit is
A bearing inspection apparatus characterized in that the state of the bearing is determined not to be normal when the combination of the result of the first determination is normal and the result of the second determination is normal.
前記判定器は、
前記第１の判定の結果が正常で、前記第２の判定の結果が異常である場合には、前記軸受内部のコロが異常運動している状態であると判定することを特徴とする軸受検査装置。 In the bearing inspection device according to claim 1,
The judgment unit is
In the case where the result of the first determination is normal and the result of the second determination is abnormal, it is determined that the roller inside the bearing is in an abnormal motion state. apparatus.
前記判定器は、
前記第１の判定の結果が異常で、前記第２の判定の結果が正常である場合には、前記軸受が異常振動している状態であると判定することを特徴とする軸受検査装置。 In the bearing inspection device according to claim 1,
The judgment unit is
A bearing inspection apparatus characterized in that when the result of the first determination is abnormal and the result of the second determination is normal, it is determined that the bearing is in an abnormal vibration state.
前記判定器は、
前記第１の判定の結果が異常で、前記第２の判定の結果が異常である場合には、前記軸受がロック状態であると判定することを特徴とする軸受検査装置。 In the bearing inspection device according to claim 1,
The judgment unit is
A bearing inspection apparatus characterized in that when the result of the first determination is abnormal and the result of the second determination is abnormal, it is determined that the bearing is in a locked state.
前記判定器は、
前記第１の値のとして、前記振動センサの出力信号から基準周波数帯域の振幅範囲を算出し、前記第２の値として、前記磁気センサの出力信号から前記軸受に属するコロの回転速度又は前記磁気センサの出力信号に重畳するピーク位置のピーク検出時間幅の値を算出することを特徴とする軸受検査装置。 In the bearing inspection device according to any one of claims 1 to 5,
The judgment unit is
The amplitude range of the reference frequency band is calculated from the output signal of the vibration sensor as the first value, and the rotational speed of the roller belonging to the bearing or the magnetism is calculated from the output signal of the magnetic sensor as the second value. A bearing inspection apparatus characterized by calculating a peak detection time width value of a peak position to be superimposed on an output signal of a sensor.
非磁性体で箱型に形成されて前記振動センサと前記磁気センサを収納するセンサユニットを有し、
前記センサユニットは、
その底部に複数の磁石が配置され、前記軸受を囲む環状の磁性体として構成されたハウジングの外周面に前記複数の磁石を介して着脱自在に固定されることを特徴とする軸受検査装置。 In the bearing inspection device according to any one of claims 1 to 6,
It has a sensor unit which is formed in a box shape of nonmagnetic material and accommodates the vibration sensor and the magnetic sensor,
The sensor unit is
A plurality of magnets are arranged at the bottom, and are detachably fixed to an outer peripheral surface of a housing configured as an annular magnetic body surrounding the bearing via the plurality of magnets.
前記磁気センサは、
前記センサユニットの中心部であって、前記軸受に回転自在に支持される回転軸の軸方向と直交する方向に分かれて配置され、
前記複数の磁石は、
少なくとも４個の磁石で構成され、
前記各磁石は、前記磁気センサのうち前記センサユニットの底部側に配置された一方の磁気センサを中心に、前記一方の磁気センサから等距離の位置に分散して配置されると共に、相隣接する磁石と極性が反対となる向きで配置されることを特徴とする軸受検査装置。 In the bearing inspection device according to claim 7,
The magnetic sensor is
The central portion of the sensor unit is divided in a direction perpendicular to the axial direction of a rotation shaft rotatably supported by the bearing.
The plurality of magnets are
Consists of at least 4 magnets,
The magnets are distributed at equal distances from the one magnetic sensor and are adjacent to each other, with one of the magnetic sensors disposed on the bottom side of the sensor unit as a center. A bearing inspection apparatus characterized in that the magnet and the magnet are arranged in the opposite direction.
前記磁気センサと前記判定器との間には、前記磁気センサのうち一方の磁気センサの出力信号と他方の磁気センサの出力信号との差分に応じた電気信号を生成し、前記生成した電気信号を前記判定器に出力する差分増幅器を有することを特徴とする軸受検査装置。 In the bearing inspection device according to any one of claims 1 to 8,
Between the magnetic sensor and the determiner, an electric signal corresponding to the difference between the output signal of one of the magnetic sensors and the output signal of the other magnetic sensor is generated, and the generated electric signal is generated. A bearing inspection apparatus comprising: a differential amplifier that outputs the signal to the determiner.
前記磁気センサのうち一方の磁気センサの周囲に磁場を形成する第１のコイルと、
前記磁気センサのうち他方の磁気センサの周囲に磁場を形成する第２のコイルと、
前記第１のコイルと前記判定器とを結ぶ第１の信号伝達器と、
前記第２のコイルと前記判定器とを結ぶ第２の信号伝達器と、を有し、
前記判定器は、
前記一方の磁気センサの検出による第１のオフセット磁場をキャンセルするための第１の制御信号を生成し、前記生成した第１の制御信号を前記第１の信号伝達器を介して前記第１のコイルに伝達し、前記第１のコイルから前記第１のオフセット磁場をキャンセルするための第１の磁場を発生させ、
前記他方の磁気センサの検出による第２のオフセット磁場をキャンセルするための第２の制御信号を生成し、前記生成した第２の制御信号を前記第２の信号伝達器を介して前記第２のコイルに伝達し、前記第２のコイルから前記第２のオフセット磁場をキャンセルするための第２の磁場を発生させることを特徴とする軸受検査装置。 In the bearing inspection device according to any one of claims 1 to 8,
A first coil that forms a magnetic field around one of the magnetic sensors;
A second coil forming a magnetic field around the other one of the magnetic sensors;
A first signal transmitter connecting the first coil and the determiner;
A second signal transmitter connecting the second coil and the determiner;
The judgment unit is
A first control signal for canceling a first offset magnetic field detected by the one magnetic sensor is generated, and the generated first control signal is transmitted via the first signal transmitter to the first control signal. Generating a first magnetic field for transmitting to the coil and for canceling the first offset magnetic field from the first coil,
A second control signal for canceling a second offset magnetic field detected by the other magnetic sensor is generated, and the generated second control signal is transmitted via the second signal transmitter to the second control signal. A bearing inspection apparatus, which generates a second magnetic field for transmitting to the coil and canceling the second offset magnetic field from the second coil.
前記軸受から発生する磁気を検出する複数の磁気センサと、
前記軸受から発生する音を検出する複数の音センサと、
前記軸受から発生する熱を検出する複数の温度センサと、
前記振動センサの出力信号と前記磁気センサの出力信号と前記音センサの出力信号と前記温度センサの出力信号を基に前記軸受の状態を判定する判定器と、を有し、
前記判定器は、
前記振動センサの出力信号から得られた第１の値が第１の基準値の範囲内にあるか否かの第１の判定を実行すると共に、前記磁気センサの出力信号から得られた第２の値が第２の基準値の範囲内にあるか否かの第２の判定を実行し、前記音センサから得られた第３の値が第３の基準値の範囲内にあるか否かを第３の判定を実行し、前記温度センサから得られた第４の値が第４の基準値の範囲内にあるか否かを第４の判定を実行し、前記第１の判定の結果と前記第２の判定と前記第３の判定と前記第４の判定の結果とから少なくとも前記軸受の正常の有無を判定することを特徴とする軸受検査装置。 A vibration sensor that detects the vibration of the bearing;
A plurality of magnetic sensors that detect magnetism generated from the bearing;
A plurality of sound sensors for detecting a sound generated from the bearing;
A plurality of temperature sensors for detecting heat generated from the bearings;
And a determiner that determines the state of the bearing based on the output signal of the vibration sensor, the output signal of the magnetic sensor, the output signal of the sound sensor, and the output signal of the temperature sensor,
The judgment unit is
A first determination is made as to whether a first value obtained from the output signal of the vibration sensor is within a range of a first reference value, and a second obtained from the output signal of the magnetic sensor A second determination is made as to whether or not the value of V is within the range of the second reference value, and whether or not the third value obtained from the sound sensor is within the range of the third reference value A third determination is performed, and a fourth determination is performed to determine whether a fourth value obtained from the temperature sensor is within a range of a fourth reference value, and the result of the first determination A bearing inspection apparatus characterized in that at least the presence or absence of normality of the bearing is determined from the results of the second determination, the third determination, and the fourth determination.
前記温度センサが２個配置され、前記２つの温度センサの出力を差分して、前記差分の温度値を出力することを特徴とする軸受検査装置。 In the bearing inspection device according to claim 11,
A bearing inspection apparatus, wherein two temperature sensors are disposed, and outputs of the difference are output by subtracting outputs of the two temperature sensors.
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