JP2021189054A - Bearing inspection device and method for inspecting bearing - Google Patents

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Abstract

To provide a method and a device for inspecting a bearing which have high precision and can be used in a wide range.SOLUTION: A bearing inspection device 30 includes: a sound sensor 32 for detecting sound generated from a bearing 20 as an inspection target; a magnetism sensor 31 for detecting magnetism generated from the bearing 20; an analysis unit 33 for analyzing the frequency of a magnetic signal as a result of detection by the magnetism sensor 31; and an extraction unit 34 for extracting a sound signal of the cycle of rotation of the bearing 20 from the sound signal as a result of detection by the sound sensor 32 by using the result of the frequency analysis.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、軸受検査装置及び軸受検査方法に関する。 The present invention relates to a bearing inspection device and a bearing inspection method.

従来、音による軸受の検査について、例えば特開平３−３５１４０号公報（特許文献１）に開示の技術がある。この公報には、「ベアリングの変位量と振動音とを検出し、それに関するデータを出力するデータ出力手段と、前記変位量と振動音とを前件部の変数、ベアリングの状態を後件部の変数とするファジィルールの複数と、各変数それぞれのメンバーシップ関数とを記憶していて、前記データ出力手段からの変位量と振動音とに関するデータを用いて当該ファジィルールとメンバーシップ関数とに従ってベアリングの状態をファジィ推論するファジィ推論部と、を備えたことを特徴とする」という記載がある。 Conventionally, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-35140 (Patent Document 1) for inspection of bearings by sound. In this publication, "a data output means that detects the displacement amount and vibration sound of the bearing and outputs the data related thereto, the displacement amount and the vibration sound are the variables of the front part, and the state of the bearing is the rear part. A plurality of fuzzy rules as variables and a membership function for each variable are stored, and according to the fuzzy rule and the membership function using the data related to the displacement amount and the vibration sound from the data output means. It is characterized by having a fuzzy inference unit that fuzzy infers the state of the bearing. "

特開平３−３５１４０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-35140

上記特許文献１のように、音を取得して軸受の状態を判定する構成は、軸受の振動を取得して判定を行う構成に比べ、センサの設置に必要なスペースが少なく、非接触での判定も可能であるという利点がある。 As in Patent Document 1, the configuration that acquires the sound and determines the state of the bearing requires less space for installing the sensor than the configuration that acquires the vibration of the bearing and makes the determination, and is non-contact. There is an advantage that judgment is also possible.

一方で、音を取得して軸受の状態を判定する構成では、周辺の環境音による影響を受けて精度が低下するという問題がある。特に、低速で回転する軸受では、異常音の発生頻度が低下することから、検査が困難となっていた。 On the other hand, in the configuration in which the sound is acquired to determine the state of the bearing, there is a problem that the accuracy is lowered due to the influence of the surrounding environmental sound. In particular, bearings that rotate at low speeds are difficult to inspect because the frequency of abnormal noise is reduced.

そこで、本発明では、高精度で利用範囲の広い軸受検査装置及び軸受検査方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a bearing inspection device and a bearing inspection method with high accuracy and a wide range of use.

上記目的を達成するために、代表的な本発明の軸受検査装置の一つは、検査対象の軸受から生じる音を検知する音センサと、前記軸受によって生じる磁気を検知する磁気センサと、前記磁気センサの検知結果である磁気信号を周波数解析する解析部と、前記周波数解析の結果を用い、前記音センサの検知結果である音信号から前記軸受の回転周期の音信号を抽出する抽出部とを備える。
また、代表的な本発明の軸受検査方法の一つは、検査対象の軸受から生じる音を検知する音検知ステップと、前記軸受によって生じる磁気を検知する磁気検知ステップと、前記磁気検知ステップの検知結果である磁気信号を周波数解析する解析ステップと、前記周波数解析の結果を用い、前記音検知ステップの検知結果である音信号から前記軸受の回転周期の音信号を抽出する抽出ステップとを含む。 In order to achieve the above object, one of the representative bearing inspection devices of the present invention includes a sound sensor that detects sound generated from the bearing to be inspected, a magnetic sensor that detects magnetism generated by the bearing, and the magnetometer. An analysis unit that frequency-analyzes the magnetic signal that is the detection result of the sensor, and an extraction unit that extracts the sound signal of the rotation cycle of the bearing from the sound signal that is the detection result of the sound sensor using the result of the frequency analysis. Be prepared.
Further, one of the typical bearing inspection methods of the present invention is a sound detection step for detecting sound generated from a bearing to be inspected, a magnetic detection step for detecting magnetism generated by the bearing, and detection of the magnetic detection step. It includes an analysis step of frequency-analyzing the resulting magnetic signal and an extraction step of extracting the sound signal of the rotation cycle of the bearing from the sound signal which is the detection result of the sound detection step using the result of the frequency analysis.

本発明によれば、高精度で利用範囲の広い軸受検査を提供することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to provide a bearing inspection with high accuracy and a wide range of use.
Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments for carrying out the invention.

図１は、実施例に係る軸受検査装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a bearing inspection device according to an embodiment. 図２は、軸受検査装置の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the bearing inspection device. 図３は、音信号と磁気信号の具体例である。FIG. 3 is a specific example of a sound signal and a magnetic signal. 図４は、磁気信号の周波数変換結果の具体例である。FIG. 4 is a specific example of the frequency conversion result of the magnetic signal. 図５は、磁気信号の周期を利用した異常音の判定結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a determination result of an abnormal sound using a period of a magnetic signal. 図６は、センサの設置の説明図である。（その１）FIG. 6 is an explanatory diagram of the installation of the sensor. (Part 1) 図７は、センサの設置の説明図である。（その２）FIG. 7 is an explanatory diagram of the installation of the sensor. (Part 2) 図８は、センサの設置の説明図である。（その３）FIG. 8 is an explanatory diagram of the installation of the sensor. (Part 3) 図９は、複数の軸受を同時に検査する場合の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram when a plurality of bearings are inspected at the same time.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。実施例は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The examples are examples for explaining the present invention, and are appropriately omitted and simplified for the sake of clarification of the description. The present invention can also be implemented in various other forms. Unless otherwise specified, each component may be singular or plural.

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。 The positions, sizes, shapes, ranges, etc. of each component shown in the drawings may not represent the actual positions, sizes, shapes, ranges, etc., in order to facilitate understanding of the invention. Therefore, the present invention is not necessarily limited to the position, size, shape, range and the like disclosed in the drawings.

同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。 When there are a plurality of components having the same or similar functions, they may be described by adding different subscripts to the same reference numerals. Further, when it is not necessary to distinguish between these a plurality of components, the subscripts may be omitted in the description.

図１は、実施例に係る軸受検査装置の説明図である。図１に示した軸受検査装置３０は、エスカレータ１０の軸受の検査に用いられている。エスカレータ１０は、循環する踏板に乗った乗客を搬送する乗客コンベアの一種である。エスカレータ１０は、その両端の床面の下に、踏板を循環させるための軸を備えている。この軸は、転動体を内蔵した転がり軸受（ベアリング）である軸受２０によって保持されている。一例として、２本の軸のそれぞれは、２つの軸受によって保持される。図１では、エスカレータ１０の下側の軸を支える軸受の１つを軸受２０ａ、エスカレータ１０の上側の軸を支える軸受の１つを軸受２０ｂとしている。 FIG. 1 is an explanatory diagram of a bearing inspection device according to an embodiment. The bearing inspection device 30 shown in FIG. 1 is used for inspecting the bearing of the escalator 10. The escalator 10 is a kind of passenger conveyor that conveys passengers on a circulating tread. The escalator 10 is provided with a shaft for circulating the tread under the floor surfaces at both ends thereof. This shaft is held by a bearing 20 which is a rolling bearing (bearing) having a rolling element built-in. As an example, each of the two shafts is held by two bearings. In FIG. 1, one of the bearings supporting the lower shaft of the escalator 10 is the bearing 20a, and one of the bearings supporting the upper shaft of the escalator 10 is the bearing 20b.

軸受検査装置３０は、磁気センサ３１、音センサ３２、解析部３３、抽出部３４及び判定部３５を有する。磁気センサ３１は、検査対象の軸受２０ａによって生じる磁気を検知し、磁気信号として出力する。音センサ３２は、軸受２０ａから生じる音を検知し、音信号として出力する。 The bearing inspection device 30 includes a magnetic sensor 31, a sound sensor 32, an analysis unit 33, an extraction unit 34, and a determination unit 35. The magnetic sensor 31 detects the magnetism generated by the bearing 20a to be inspected and outputs it as a magnetic signal. The sound sensor 32 detects the sound generated from the bearing 20a and outputs it as a sound signal.

解析部３３は、磁気センサ３１の検知結果である磁気信号を周波数解析する。抽出部３４は、周波数解析の結果を用い、音センサ３２の検知結果である音信号から軸受の回転周期の音信号を抽出する。一例として、抽出部３４は、軸受２０ａの構造から推定される周期の近傍で磁気信号の周期のピークを探索し、転動体の回転周期と内輪の回転周期を求め、軸受２０ａの回転周期とする。この場合、抽出部３４は、転動体の回転周期と内輪の回転周期で発生した音信号を選択的に抽出することになる。 The analysis unit 33 frequency-analyzes the magnetic signal which is the detection result of the magnetic sensor 31. The extraction unit 34 uses the result of the frequency analysis to extract the sound signal of the rotation cycle of the bearing from the sound signal which is the detection result of the sound sensor 32. As an example, the extraction unit 34 searches for the peak of the period of the magnetic signal in the vicinity of the period estimated from the structure of the bearing 20a, obtains the rotation period of the rolling element and the rotation period of the inner ring, and sets the rotation period of the bearing 20a. .. In this case, the extraction unit 34 selectively extracts the sound signals generated in the rotation cycle of the rolling element and the rotation cycle of the inner ring.

判定部３５は、抽出部３４による抽出結果から、軸受２０ａの状態を判定する。具体的には、判定部３５は、抽出部３４による抽出結果のうち、音圧が所定の閾値を超える音信号を異常音と判定する。また、判定部３５は、異常音に対応する磁気信号の周期から、転動体の異常音であるか内輪の異常音であるかを識別する。判定部３５は、判定結果を外部に出力する。判定結果による出力は、判定結果のみであってもよいし、他の情報を併せて出力してもよい。他の情報とは、磁気センサ３１により検知された磁気信号、音センサ３２により検知された音信号、解析部３３による解析結果、抽出部３４により抽出された音信号などである。 The determination unit 35 determines the state of the bearing 20a from the extraction result by the extraction unit 34. Specifically, the determination unit 35 determines that the sound signal whose sound pressure exceeds a predetermined threshold value is regarded as an abnormal sound among the extraction results by the extraction unit 34. Further, the determination unit 35 identifies whether it is an abnormal sound of the rolling element or an abnormal sound of the inner ring from the period of the magnetic signal corresponding to the abnormal sound. The determination unit 35 outputs the determination result to the outside. The output based on the determination result may be only the determination result or may be output together with other information. The other information includes a magnetic signal detected by the magnetic sensor 31, a sound signal detected by the sound sensor 32, an analysis result by the analysis unit 33, a sound signal extracted by the extraction unit 34, and the like.

図２は、軸受検査装置３０の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順を開始する準備として、磁気センサ３１及び音センサ３２を検査対象の軸受２０に設置し、エスカレータ１０を駆動させる。 FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the bearing inspection device 30. In preparation for starting this processing procedure, the magnetic sensor 31 and the sound sensor 32 are installed on the bearing 20 to be inspected, and the escalator 10 is driven.

処理手順を開始すると、まず、音センサ３２による音の検知（ステップＳ１０１）と、磁気センサ３１による磁気の検知（ステップＳ１０２）が行われる。その後、解析部３３が磁気センサ３１の出力である磁気信号を周波数解析する（ステップＳ１０３）。抽出部３４は、周波数解析の結果を用い、音センサ３２の検知結果である音信号から軸受の回転周期の音信号を抽出する（ステップＳ１０４）。判定部３５は、抽出部３４による抽出結果から、軸受２０ａの状態を判定し、判定結果を出力して（ステップＳ３０５）、処理を終了する。 When the processing procedure is started, first, sound detection by the sound sensor 32 (step S101) and magnetism detection by the magnetic sensor 31 (step S102) are performed. After that, the analysis unit 33 frequency-analyzes the magnetic signal output from the magnetic sensor 31 (step S103). The extraction unit 34 uses the result of the frequency analysis to extract the sound signal of the rotation cycle of the bearing from the sound signal which is the detection result of the sound sensor 32 (step S104). The determination unit 35 determines the state of the bearing 20a from the extraction result by the extraction unit 34, outputs the determination result (step S305), and ends the process.

図３は、音信号と磁気信号の具体例である。図３に示した音信号には、軸受２０に由来する音の他、環境音も含まれる。このため、音信号のみから異常を示す音を抽出することは難しい。一方、磁気信号は、軸受２０の内輪の回転と転動体の回転などを含む周期性を示している。そして、音信号にも、軸受２０の回転に由来する周期成分が含まれていると考えられる。そこで、軸受検査装置３０は、磁気信号を周波数変換して軸受２０の回転周期を特定している。 FIG. 3 is a specific example of a sound signal and a magnetic signal. The sound signal shown in FIG. 3 includes not only the sound derived from the bearing 20 but also the environmental sound. Therefore, it is difficult to extract a sound indicating an abnormality only from the sound signal. On the other hand, the magnetic signal shows periodicity including rotation of the inner ring of the bearing 20 and rotation of the rolling element. It is considered that the sound signal also contains a periodic component derived from the rotation of the bearing 20. Therefore, the bearing inspection device 30 frequency-converts the magnetic signal to specify the rotation cycle of the bearing 20.

図４は、磁気信号の周波数変換結果の具体例である。抽出部３４は、周波数解析の結果を用い、軸受２０ａの構造から推定される周期の近傍で磁気信号の周期のピークを探索する。図４では、軸受２０ａの構造とエスカレータ１０の稼働速度から求めた内輪、転動体、保持器の周期の理論値は、それぞれ０．２５Ｈｚ、０．９０Ｈｚ、０Ｈｚである。この周囲でピーク値を探索し、実ピーク値とすると、内輪の実ピーク値は０．２４Ｈｚ、転動体の実ピーク値は０．８９Ｈｚ、保持器の実ピーク値は０．１Ｈｚとなる。 FIG. 4 is a specific example of the frequency conversion result of the magnetic signal. The extraction unit 34 uses the result of the frequency analysis to search for the peak of the period of the magnetic signal in the vicinity of the period estimated from the structure of the bearing 20a. In FIG. 4, the theoretical values of the cycles of the inner ring, the rolling element, and the cage obtained from the structure of the bearing 20a and the operating speed of the escalator 10 are 0.25 Hz, 0.90 Hz, and 0 Hz, respectively. When the peak value is searched around this and used as the actual peak value, the actual peak value of the inner ring is 0.24 Hz, the actual peak value of the rolling element is 0.89 Hz, and the actual peak value of the cage is 0.1 Hz.

これらの実ピーク値に対応する周期で発生する音信号を抽出し、それ以外をノイズ成分（環境音）として除去すれば、軸受２０に由来する音を選択的に抽出することができる。そして、軸受に由来する音のうち、音圧が閾値以上である音を異常音として判定すれば、軸受２０の異常を高い精度で判定することができる。 If the sound signals generated in the cycle corresponding to these actual peak values are extracted and the other sounds are removed as noise components (environmental sounds), the sound derived from the bearing 20 can be selectively extracted. Then, among the sounds derived from the bearing, if the sound whose sound pressure is equal to or higher than the threshold value is determined as an abnormal sound, the abnormality of the bearing 20 can be determined with high accuracy.

図５は、磁気信号の周期を利用した異常音の判定結果を示す図である。図５では、磁気信号のピークに対応して音信号の異常が示されている。 FIG. 5 is a diagram showing a determination result of an abnormal sound using a period of a magnetic signal. In FIG. 5, an abnormality of the sound signal is shown corresponding to the peak of the magnetic signal.

次に、センサの設置について説明する。図６〜図８は、センサの設置の説明図である。図６〜図８に共通する構成として、保持器２１に軸受２０が保持されている。また、保持器２１と内輪２２の間には、転動体２３が内蔵されている。内輪２２の内側は、軸である。 Next, the installation of the sensor will be described. 6 to 8 are explanatory views of the installation of the sensor. As a configuration common to FIGS. 6 to 8, the bearing 20 is held in the cage 21. Further, a rolling element 23 is built in between the cage 21 and the inner ring 22. The inside of the inner ring 22 is a shaft.

図６に示した構成では、保持器２１にセンサユニット３７が例えばグリスなどを介して設置されている。センサユニット３７は内部には基板３６を有し、基板３６の軸受２０側に磁気センサ３１と音センサ３２が設けられている。 In the configuration shown in FIG. 6, the sensor unit 37 is installed in the cage 21 via, for example, grease. The sensor unit 37 has a substrate 36 inside, and a magnetic sensor 31 and a sound sensor 32 are provided on the bearing 20 side of the substrate 36.

図７に示した構成では、図６に示した構成に加え、キャンセリング用音センサ４１をさらに設けている。キャンセリング用音センサ４１は、基板３６に設けられるが、その設置面は音センサ３２の反対側である。キャンセリング用音センサ４１は環境音の検知を目的としており、その音信号は、音センサ３２の音信号から差し引かれる。これにより、環境音の影響を低減することができる。 In the configuration shown in FIG. 7, in addition to the configuration shown in FIG. 6, a canceling sound sensor 41 is further provided. The canceling sound sensor 41 is provided on the substrate 36, and its installation surface is on the opposite side of the sound sensor 32. The canceling sound sensor 41 aims to detect an environmental sound, and the sound signal is subtracted from the sound signal of the sound sensor 32. This makes it possible to reduce the influence of environmental sounds.

さらに、キャンセリング用音センサ４１をセンサユニット３７に接着させ、接着した位置のセンサユニット３７に穴を開け、キャンセリング用音センサ４１をセンサユニット３７から外部に出す構成が考えられる。例えば、センサユニット３７の上面にキャンセリング用音センサ４１のみが通る穴を開けて、そこからキャンセリング用音センサ４１のみを外部に覗かせる。これにより、キャンセリング用音センサ４１がセンサユニット３７の外部で発生する環境音を検知し易くすることができる。 Further, it is conceivable that the canceling sound sensor 41 is adhered to the sensor unit 37, a hole is made in the sensor unit 37 at the bonded position, and the canceling sound sensor 41 is exposed from the sensor unit 37 to the outside. For example, a hole through which only the canceling sound sensor 41 passes is made in the upper surface of the sensor unit 37, and only the canceling sound sensor 41 can be seen from there. As a result, the canceling sound sensor 41 can easily detect the environmental sound generated outside the sensor unit 37.

図８に示した構成では、保持器２１にセンサユニット３７ａとセンサユニット３７ｂが設置されている。センサユニット３７ａは内部には基板３６ａを有し、基板３６ａの軸受２０側に音センサ３２が設けられている。センサユニット３７ｂは内部には基板３６ｂを有し、基板３６ｂの軸受２０側に磁気センサ３１が設けられている。なお、磁気センサ３１を有するセンサユニット３７ｂは、グリスなどを介して保持器２１に設置し、音センサ３２を有するセンサユニット３７ａは、磁石などで保持器２１に設置すればよい。 In the configuration shown in FIG. 8, the sensor unit 37a and the sensor unit 37b are installed in the cage 21. The sensor unit 37a has a substrate 36a inside, and a sound sensor 32 is provided on the bearing 20 side of the substrate 36a. The sensor unit 37b has a substrate 36b inside, and a magnetic sensor 31 is provided on the bearing 20 side of the substrate 36b. The sensor unit 37b having the magnetic sensor 31 may be installed in the cage 21 via grease or the like, and the sensor unit 37a having the sound sensor 32 may be installed in the cage 21 with a magnet or the like.

これまでの説明では、１の軸受を検査する場合を例に説明を行ったが、同一周期で回転する複数の軸受を同時に検査することも可能である。図９は、複数の軸受を同時に検査する場合の説明図である。 In the above description, the case of inspecting one bearing has been described as an example, but it is also possible to inspect a plurality of bearings rotating in the same cycle at the same time. FIG. 9 is an explanatory diagram when a plurality of bearings are inspected at the same time.

既に説明したように、エスカレータ１０は、両端の床面の下に軸を備えており、この２本の軸は、踏板を循環させるため同一周期で回転する。そして、それぞれの軸は片側の１つ、あるいは両側の２つの軸受２０により保持されるので、２つから４つの軸受２０が同一周期で回転することになる。さらに多数の軸受けが設置され、同一周期で回転することも考えられる。 As described above, the escalator 10 is provided with shafts under the floor surfaces at both ends, and the two shafts rotate at the same cycle in order to circulate the treads. Since each shaft is held by one bearing 20 on one side or two bearings 20 on both sides, the two to four bearings 20 rotate in the same cycle. It is also conceivable that a large number of bearings will be installed and rotate in the same cycle.

図９では、説明を簡明にするため、２つの軸受２０ａ、２０ｂを検査対象とする場合を示すが、３つ、あるいは４つ、あるいは多数の軸受２０を同時に検査することも可能である。 FIG. 9 shows a case where two bearings 20a and 20b are to be inspected for the sake of brevity, but it is also possible to inspect three, four, or a large number of bearings 20 at the same time.

図９に示した軸受検査装置３０ａは、磁気センサ３１、音センサ３２ａ、音センサ３２ｂ、解析部３３、抽出部３４ａ、判定部３５ａを備える。この構成では、軸受２０ａに磁気センサ３１と音センサ３２ａが設置される。その一方、軸受２０ｂには磁気センサ３１を設置せず、音センサ３２ｂを設置している。 The bearing inspection device 30a shown in FIG. 9 includes a magnetic sensor 31, a sound sensor 32a, a sound sensor 32b, an analysis unit 33, an extraction unit 34a, and a determination unit 35a. In this configuration, the magnetic sensor 31 and the sound sensor 32a are installed on the bearing 20a. On the other hand, the magnetic sensor 31 is not installed on the bearing 20b, but the sound sensor 32b is installed.

解析部３３は、図１と同様に、磁気センサ３１の検知結果である磁気信号を周波数解析する。抽出部３４ａは、周波数解析の結果を用い、複数の音センサ３２ａと音センサ３２ｂの検知結果である複数の音信号から軸受２０ａと軸受２０ｂの回転周期の音信号をそれぞれ抽出する。すなわち、軸受２０ａで取得した磁気信号の周期は、軸受２０ｂの音信号の抽出にも用いられる。 Similar to FIG. 1, the analysis unit 33 frequency-analyzes the magnetic signal which is the detection result of the magnetic sensor 31. The extraction unit 34a extracts sound signals of the rotation cycle of the bearing 20a and the bearing 20b from a plurality of sound signals which are detection results of the plurality of sound sensors 32a and the sound sensor 32b, respectively, using the result of the frequency analysis. That is, the period of the magnetic signal acquired by the bearing 20a is also used for extracting the sound signal of the bearing 20b.

判定部３５は、複数の音信号から、軸受２０ａと軸受２０ｂの状態をそれぞれ判定する。この判定は、図１の構成と同様に、音圧が閾値を超えるか否かを基準として行うことができる。また、複数の音信号からの抽出結果を比較して、異常の有無を判定することも可能である。例えば、複数の軸受２０から抽出した同一時点の音信号の１つが他の音信号よりも大きい場合には、その軸受２０に異常が生じている可能性がある。特に、軸の両側に設置された軸受は同じ軸から影響を受けるため、比較によって異常の有無を判定し易い。 The determination unit 35 determines the states of the bearing 20a and the bearing 20b from the plurality of sound signals, respectively. This determination can be made based on whether or not the sound pressure exceeds the threshold value, as in the configuration of FIG. It is also possible to compare the extraction results from a plurality of sound signals to determine the presence or absence of an abnormality. For example, if one of the sound signals at the same time point extracted from the plurality of bearings 20 is larger than the other sound signals, there is a possibility that the bearing 20 has an abnormality. In particular, since the bearings installed on both sides of the shaft are affected by the same shaft, it is easy to determine the presence or absence of an abnormality by comparison.

上述してきたように、本実施例に係る軸受検査装置３０は、検査対象の軸受２０から生じる音を検知する音センサ３２と、軸受２０によって生じる磁気を検知する磁気センサ３１と、前記磁気センサ３１の検知結果である磁気信号を周波数解析する解析部３３と、前記周波数解析の結果を用い、前記音センサ３２の検知結果である音信号から前記軸受２０の回転周期の音信号を抽出する抽出部３４とを備える。このため、周辺の環境音による影響を低減し、低速回転する軸受にも適用可能な、高精度で利用範囲の広い軸受検査が実現できる。 As described above, the bearing inspection device 30 according to the present embodiment includes a sound sensor 32 for detecting sound generated from the bearing 20 to be inspected, a magnetic sensor 31 for detecting magnetism generated by the bearing 20, and the magnetic sensor 31. An analysis unit 33 that frequency-analyzes the magnetic signal that is the detection result of the above, and an extraction unit that extracts the sound signal of the rotation cycle of the bearing 20 from the sound signal that is the detection result of the sound sensor 32 by using the result of the frequency analysis. With 34. Therefore, it is possible to realize a highly accurate and wide-ranging bearing inspection that can be applied to bearings that rotate at low speed by reducing the influence of ambient noise.

検査対象の軸受２０は、転動体を内蔵した転がり軸受であることが好適であり、抽出部３４は、前記軸受２０の構造から推定される周期の近傍で前記磁気信号の周期のピークを探索し、前記転動体の回転周期と内輪の回転周期を求め、前記軸受の回転周期とすることができる。なお、転動体は、玉、円筒コロなど、形状を問わず適用可能である。 The bearing 20 to be inspected is preferably a rolling bearing having a built-in rolling element, and the extraction unit 34 searches for a peak of the period of the magnetic signal in the vicinity of the period estimated from the structure of the bearing 20. , The rotation cycle of the rolling element and the rotation cycle of the inner ring can be obtained and used as the rotation cycle of the bearing. The rolling element can be applied regardless of its shape, such as a ball or a cylindrical roller.

また、軸受検査装置３０ａは、同一周期で回転する複数の軸受２０に対応して前記音センサ３２を複数備え、前記複数の軸受２０のいずれかで生じる磁気を前記磁気センサ３１で検知し、前記抽出部３４は、前記周波数解析の結果を共用して、複数の音センサ３２の検知結果である複数の音信号から各軸受２０の回転周期の音信号をそれぞれ抽出する。複数の軸受は、例えば同一の軸に設けられた軸受である。そして、判定部３５ａは、複数の音信号からの抽出結果を比較し、前記複数の軸受２０の状態を判定する。かかる構成によれば、複数の軸受２０の状態を簡易に判定することができる。 Further, the bearing inspection device 30a includes a plurality of the sound sensors 32 corresponding to the plurality of bearings 20 rotating in the same cycle, and detects the magnetism generated by any of the plurality of bearings 20 by the magnetic sensor 31. The extraction unit 34 shares the result of the frequency analysis and extracts the sound signal of the rotation cycle of each bearing 20 from the plurality of sound signals which are the detection results of the plurality of sound sensors 32. The plurality of bearings are, for example, bearings provided on the same shaft. Then, the determination unit 35a compares the extraction results from the plurality of sound signals and determines the state of the plurality of bearings 20. According to such a configuration, the state of the plurality of bearings 20 can be easily determined.

また、抽出部３４による抽出結果のうち、音圧が所定の閾値を超える音信号を異常音と判定すれば、軸受２０の異常を簡易且つ確実に判定できる。また、転動体の異常と内輪の異常を識別可能に判定することも可能である。 Further, if the sound signal whose sound pressure exceeds a predetermined threshold value is determined to be an abnormal sound among the extraction results by the extraction unit 34, the abnormality of the bearing 20 can be easily and surely determined. It is also possible to discriminate between the abnormality of the rolling element and the abnormality of the inner ring.

なお、上記実施例では、乗客コンベアの一種であるエスカレータにおいて、軸受の検査を高精度に行うことができる旨の説明を行った。この他、本発明は、乗客を水平方向に搬送する乗客コンベア、建機の無限軌道（キャタピラ）など、任意の装置の軸受に適用可能であり、特に低速で運用される軸受に適する。 In the above embodiment, it was explained that the bearing can be inspected with high accuracy in the escalator which is a kind of passenger conveyor. In addition, the present invention can be applied to bearings of arbitrary devices such as passenger conveyors for horizontally transporting passengers and endless tracks (caterpillars) of construction machinery, and is particularly suitable for bearings operated at low speeds.

また、上記実施例では、音センサと磁気センサを有するセンサユニットを例示して説明を行ったが、センサユニットに振動センサや熱センサなどを設け、これらのセンサの出力をさらに利用して、総合的に異常の有無を判定する構成としてもよい。 Further, in the above embodiment, a sensor unit having a sound sensor and a magnetic sensor has been described as an example, but a vibration sensor, a heat sensor, or the like is provided in the sensor unit, and the output of these sensors is further utilized to comprehensively utilize the sensor unit. It may be configured to determine the presence or absence of an abnormality.

また、上記実施例では、磁気センサや音センサを有するセンサユニットを保持器２１に接触させて設置する場合を例に説明を行ったが、磁気センサや音センサは必ずしも保持器２１に接触させる必要はない。磁気センサや音センサは、非接触で使用することも可能である。また、作業スペースが確保された軸受と作業スペースに余裕のない軸受が混在する場合には、作業スペースが確保された軸受に磁気センサを設置し、他の軸受には音センサのみを設置して本発明を実施することも可能である。 Further, in the above embodiment, the case where the sensor unit having the magnetic sensor or the sound sensor is brought into contact with the cage 21 to be installed has been described as an example, but the magnetic sensor or the sound sensor must be brought into contact with the cage 21. There is no. Magnetic sensors and sound sensors can also be used in a non-contact manner. If bearings with a secure work space and bearings with a short work space coexist, install a magnetic sensor on the bearing with a secure work space and install only a sound sensor on the other bearings. It is also possible to carry out the present invention.

１０…エスカレータ、２０…軸受、３０…軸受検査装置、３１…磁気センサ、３２…音センサ、３３…解析部、３４…抽出部、３５…判定部、３６…基板、３７…センサユニット
10 ... Escalator, 20 ... Bearing, 30 ... Bearing inspection device, 31 ... Magnetic sensor, 32 ... Sound sensor, 33 ... Analysis unit, 34 ... Extraction unit, 35 ... Judgment unit, 36 ... Board, 37 ... Sensor unit

Claims (10)

検査対象の軸受から生じる音を検知する音センサと、
前記軸受によって生じる磁気を検知する磁気センサと、
前記磁気センサの検知結果である磁気信号を周波数解析する解析部と、
前記周波数解析の結果を用い、前記音センサの検知結果である音信号から前記軸受の回転周期の音信号を抽出する抽出部と
を備えることを特徴とする軸受検査装置。 A sound sensor that detects the sound generated from the bearing to be inspected, and
A magnetic sensor that detects the magnetism generated by the bearing, and
An analysis unit that frequency-analyzes the magnetic signal that is the detection result of the magnetic sensor,
A bearing inspection device comprising an extraction unit that extracts a sound signal of the rotation cycle of the bearing from a sound signal that is a detection result of the sound sensor using the result of the frequency analysis. 前記軸受は、転動体を内蔵した転がり軸受であることを特徴とする請求項１に記載の軸受検査装置。 The bearing inspection device according to claim 1, wherein the bearing is a rolling bearing having a built-in rolling element. 前記抽出部は、前記軸受の構造から推定される周期の近傍で前記磁気信号の周期のピークを探索し、前記転動体の回転周期と内輪の回転周期を求め、前記軸受の回転周期とすることを特徴とする請求項２に記載の軸受検査装置。 The extraction unit searches for the peak of the cycle of the magnetic signal in the vicinity of the cycle estimated from the structure of the bearing, obtains the rotation cycle of the rolling element and the rotation cycle of the inner ring, and sets the rotation cycle of the bearing. The bearing inspection apparatus according to claim 2. 同一周期で回転する複数の軸受に対応して前記音センサを複数備え、
前記複数の軸受のいずれかで生じる磁気を前記磁気センサで検知し、
前記抽出部は、前記周波数解析の結果を共用して、複数の音センサの検知結果である複数の音信号から各軸受の回転周期の音信号をそれぞれ抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の軸受検査装置。 It is equipped with multiple sound sensors for multiple bearings that rotate in the same cycle.
The magnetism generated by any of the plurality of bearings is detected by the magnetic sensor, and the magnetism is detected.
The extraction unit shares the result of the frequency analysis, and extracts sound signals of each bearing rotation cycle from a plurality of sound signals which are detection results of a plurality of sound sensors, according to claim 1. The described bearing inspection device. 前記複数の軸受は同一の軸に設けられた軸受であることを特徴とする請求項４に記載の軸受検査装置。 The bearing inspection device according to claim 4, wherein the plurality of bearings are bearings provided on the same shaft. 前記複数の音信号からの抽出結果を比較し、前記複数の軸受の状態を判定する判定部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の軸受検査装置。 The bearing inspection apparatus according to claim 4, further comprising a determination unit for comparing the extraction results from the plurality of sound signals and determining the state of the plurality of bearings. 前記抽出部による抽出結果のうち、音圧が所定の閾値を超える音信号を異常音と判定する判定部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の軸受検査装置。 The bearing inspection device according to claim 1, further comprising a determination unit for determining a sound signal whose sound pressure exceeds a predetermined threshold value as an abnormal sound among the extraction results by the extraction unit. 前記軸受は、転動体を内蔵した転がり軸受であり、
前記抽出部による抽出結果から、前記軸受における異常の有無を判定する判定部をさらに備え、
前記判定部は、前記転動体の異常と内輪の異常を識別可能に判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の軸受検査装置。 The bearing is a rolling bearing with a built-in rolling element.
Further, a determination unit for determining the presence or absence of an abnormality in the bearing from the extraction result by the extraction unit is provided.
The bearing inspection device according to claim 1, wherein the determination unit can distinguish between the abnormality of the rolling element and the abnormality of the inner ring. 前記軸受は、乗客コンベアに用いられることを特徴とする請求項１に記載の軸受検査装置。 The bearing inspection device according to claim 1, wherein the bearing is used for a passenger conveyor. 検査対象の軸受から生じる音を検知する音検知ステップと、
前記軸受によって生じる磁気を検知する磁気検知ステップと、
前記磁気検知ステップの検知結果である磁気信号を周波数解析する解析ステップと、
前記周波数解析の結果を用い、前記音検知ステップの検知結果である音信号から前記軸受の回転周期の音信号を抽出する抽出ステップと
を含むことを特徴とする軸受検査方法。
A sound detection step that detects the sound generated from the bearing to be inspected,
A magnetic detection step that detects the magnetism generated by the bearing,
An analysis step for frequency analysis of the magnetic signal, which is the detection result of the magnetic detection step, and
A bearing inspection method comprising an extraction step of extracting a sound signal of a rotation cycle of the bearing from a sound signal which is a detection result of the sound detection step using the result of the frequency analysis.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018179735A (en) * 2017-04-12 2018-11-15 日本精工株式会社 Abnormality diagnostic method and abnormality diagnostic device for rotary component
JP2019105457A (en) * 2017-12-08 2019-06-27 株式会社日立ビルシステム Bearing inspection device
WO2020095303A1 (en) * 2018-11-09 2020-05-14 Augury Systems Ltd. Automated analysis of non-stationary machine performance

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3997528B2 (en) * 2003-05-21 2007-10-24 日本精工株式会社 Rolling bearing diagnostic method and diagnostic device
JP2008268187A (en) * 2007-03-26 2008-11-06 Nippon Steel Corp Method and device for diagnosing abnormality of extremely low speed rotary machine
JP2014052275A (en) * 2012-09-07 2014-03-20 Aisin Seiki Co Ltd Acoustic inspection device and method
JP6236282B2 (en) * 2013-10-21 2017-11-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ Abnormality detection apparatus, abnormality detection method, and computer-readable storage medium
GB2543521A (en) * 2015-10-20 2017-04-26 Skf Ab Method and data processing device for severity assessment of bearing defects using vibration energy
EP3402219B1 (en) * 2016-10-14 2023-05-03 Yamaha Corporation Audio input/output module, emergency notification module, and failure detection method
JP7040920B2 (en) * 2017-11-06 2022-03-23 Ntn株式会社 Bearing condition monitoring device and abnormality diagnosis method
CN108426713B (en) * 2018-02-26 2020-05-01 成都昊铭科技有限公司 Rolling bearing weak fault diagnosis method based on wavelet transformation and deep learning
CN108332971B (en) * 2018-03-12 2021-01-22 中国电子科技集团公司第三研究所 Train bearing sound wave intercepting and splicing method
JP2019158514A (en) * 2018-03-12 2019-09-19 株式会社日立ビルシステム Inspection device of bearing for passenger conveyor, and inspection method of bearing for passenger conveyor
CN109141885B (en) * 2018-09-04 2020-04-10 厦门理工学院 Bearing vibration signal envelope demodulation method, device and equipment based on MRSVD
CN110940522A (en) * 2019-04-09 2020-03-31 东华大学 Bearing fault periodic pulse sparse separation and diagnosis method under strong background noise

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018179735A (en) * 2017-04-12 2018-11-15 日本精工株式会社 Abnormality diagnostic method and abnormality diagnostic device for rotary component
JP2019105457A (en) * 2017-12-08 2019-06-27 株式会社日立ビルシステム Bearing inspection device
WO2020095303A1 (en) * 2018-11-09 2020-05-14 Augury Systems Ltd. Automated analysis of non-stationary machine performance

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