JP2023009579A - 転がり軸受内の接触の強さの監視装置、風力発電装置、接触の強さの監視方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】回転中の転がり軸受内にて生じている構成部品間の接触の強さを監視する。【解決手段】転がり軸受内の構成部品の接触の強さを監視する接触の強さの監視装置であって、回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第１の取得手段と、回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得手段と、前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定手段と、前記振動情報を用いて、前記設定手段にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出手段と、前記導出手段にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定手段とを有する。【選択図】図６

Description

本願発明は、転がり軸受内の接触の強さの監視装置、風力発電装置、接触の強さの監視方法、およびプログラムに関する。

従来、風力発電装置などの機械装置は転がり軸受を備える。転がり軸受の状態を監視し、その状態に応じた制御を行うことで、機械装置の不具合などを防止し、より適切に動作させることが行われている。転がり軸受の状態監視に用いられる情報としては、振動、音、もしくは回転速度などが用いられている。

特許文献１では、転がり軸受から発生する振動に基づいて転がり軸受内部の異常を判断する方法が開示されている。特許文献２では、振動の時間変化に基づいて、異常診断を行う方法が開示されている。

特許第４１２００９９号公報 特許第３４４９１９４号公報

例えば、風力発電装置では、外部からの風の影響により、断続的に、回転速度や主軸を介した荷重が変動し得る。特に、風力発電装置では、比較的低速の回転により動作するため、風力発電装置が備える転がり軸受が１回転する間にも回転速度や主軸を介した荷重の変化が生じ得る。一方、転がり軸受は複数の部品から構成されており、そのうち複数の転動体が設けられる。転動体の製造誤差や使用に伴う劣化などに起因して、複数の転動体間のサイズに差異が生じる。その結果、サイズ差によって、一部の転動体が他の部品（例えば、外輪）と強い接触を生じる場合がある。例えば、転がり軸受に対する荷重により外輪と内輪の相対的な傾きが生じ、外輪の一部と転動体（ころ）とが強く接触するような場合が生じる。このような部品間の強い接触は、接触部の損傷の他、転がり軸受の寿命に影響を与えたり、動作上の不具合を生じさせたりする可能性がある。

上記課題を鑑み、本願発明は、回転動作中での転がり軸受の構成部品の接触の強さを監視する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本願発明は以下の構成を有する。すなわち、転がり軸受内の構成部品の接触の強さを監視する接触の強さの監視装置であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第１の取得手段と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得手段と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定手段と、
前記振動情報を用いて、前記設定手段にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定手段と
を有する。

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、風力発電装置であって、
接触の強さの監視装置と、
転がり軸受と
を備え、
前記接触の強さの監視装置は、
回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第１の取得手段と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得手段と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定手段と、
前記振動情報を用いて、前記設定手段にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定手段とを有する。

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、転がり軸受内の構成部品の接触の強さを監視する接触の強さの監視方法であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第１の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得工程と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定工程と、
前記振動情報を用いて、前記設定工程にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定工程とを有する。

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、プログラムであって、
コンピュータに、
回転中の転がり軸受の振動情報を取得する第１の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得工程と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定工程と、
前記振動情報を用いて、前記設定工程にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定工程と
を実行させる。

本願発明により、回転動作中での転がり軸受の構成部品の接触の強さを監視することが可能となる。

本願発明の一実施形態に係る装置構成の例を示す概略図。 本願発明の一実施形態に係る機能構成の例を示す概略図。 転がり軸受における部品間の接触を説明するための概略図。 転がり軸受における部品間の接触を説明するための概略図。 本願発明の一実施形態に係る強い接触が生じた場合の波形データを説明するための図。 本願発明の一実施形態に係る監視処理のフローチャート。

以下、本願発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本願発明を説明するための一実施形態であり、本願発明を限定して解釈されることを意図するものではなく、また、各実施形態で説明されている全ての構成が本願発明の課題を解決するために必須の構成であるとは限らない。また、各図面において、同じ構成要素については、同じ参照番号を付すことにより対応関係を示す。

＜第１の実施形態＞
以下、本願発明の第１の実施形態について説明を行う。

［装置構成］
以下、本願発明に係る接触の強さの監視方法を適用可能な装置の一実施形態を説明する。なお、以下の説明では、適用例として、転がり軸受を含む風力発電装置を例にとって説明するが、風力発電装置に限定されず、それ以外の機械装置であっても同様に適用可能である。本願発明を適用可能な装置としては、転がり軸受を備え、その回転速度が比較的遅い装置や、回転数の変動が大きい装置などが該当する。

図１、図２は、本実施形態に係る接触の強さの監視方法を適用された風力発電装置の概略構成図である。図１に示すように、風力発電装置１０は、地上に立設されたタワー１１と、タワー１１の上端に支持されたナセル１２と、ナセル１２の端部に設けられたローター１３とを備えている。また、タワー１１とナセル１２の間には、ナセル１２の向きを調整（ヨー制御）するための回動機構１４が備えられる。

ナセル１２には、ドライブトレイン部２１が格納されている。ドライブトレイン部２１は、主軸２２、増速機２３、発電機２４、および軸受ユニット２５を備える。主軸２２は、増速機２３を介して発電機２４に接続されている。主軸２２は、軸受ユニット２５によってナセル１２内に回転可能に支持されている。この主軸２２を支持する軸受ユニット２５には、振動センサ２７が設けられて軸受ユニット２５にて生じる振動を測定する。また、主軸２２の回転速度を検出する回転速度センサ２９が配設される。発電機２４には、発電量を測定する発電量測定装置２８が配設されている。

ローター１３は、ハブ３１と、複数のブレード３２とを有している。ブレード３２は、ハブ３１から放射状に延在されている。ローター１３は、ドライブトレイン部２１の主軸２２の端部に設けられている。ハブ３１は、複数のブレード３２それぞれの向きを調整（ピッチ制御）する。

なお、風力発電装置１０は、増速機２３や発電機２４の回転軸２２１（図２）も転がり軸受１０１（図２）によって支持されている。また、ドライブトレイン部２１には、主軸２２の回転を必要に応じて停止または減速させるためのブレーキ装置（不図示）が設けられている。

上記構造の風力発電装置１０は、ローター１３のブレード３２が風を受けることで主軸２２が回転される。すると、その主軸２２の回転が増速機２３によって増速されて発電機２４に伝達され、発電機２４によって発電される。また、ローター１３のブレード３２が風を受けることで、主軸２２を介して軸受ユニット２５、増速機２３内の転がり軸受１０１に対して、荷重（ラジアル荷重およびアキシアル荷重）が負荷される。なお、図１、図２では、説明を簡略化するために１の風力発電装置１０に対して、１の軸受が設けられた構成を示しているが、この構成に限定するものではなく、１の風力発電装置１０において複数の軸受が設けられてもよい。

［機能構成］
図２は、本実施形態に係る機能構成の一例を示す概略構成図である。図２には、本実施形態に係る接触の強さの監視方法による接触の強さの監視が行われる転がり軸受１０１と、接触の強さの監視を行う接触の強さの監視装置２００の構成が示される。増速機２３内には、回転軸２２１を支持する転がり軸受１０１が設けられる。なお、本実施形態において、転がり軸受１０１として、例えば、アキシアル荷重を受ける円筒ころ軸受（ＮＪ型、ＮＵＰ型、ＮＦ型）に適用可能であるが、これらに限定するものではない。

接触の強さの監視装置２００は、図１に示した風力発電装置１０内に設けられてもよいし、風力発電装置１０の外部に設けられてもよい。また、図２では、説明を簡略化するために１の軸受に対して、１の接触の強さの監視装置２００が設けられた構成を示している。しかし、この構成に限定するものではなく、１の接触の強さの監視装置２００が、複数の軸受の接触の強さの監視を行うような構成であってもよい。

転がり軸受１０１は、回転軸２２１を回転自在に支持する。回転軸２２１は、回転部品である転がり軸受１０１を介して、転がり軸受１０１の外側を覆うハウジング１００に支持される。転がり軸受１０１は、回転軸２２１に外嵌される回転輪である内輪１０４、ハウジング１００に内嵌される固定輪である外輪１０２、内輪１０４及び外輪１０２との間に配置された複数の転動体１０３である複数の円筒（ころ）、および転動体１０３を転動自在に保持する保持器（不図示）を備える。また、転がり軸受１０１において、所定の潤滑方式により、内輪１０４と転動体１０３の間、および、外輪１０２と転動体１０３の間の摩擦が軽減される。潤滑方式は特に限定するものではないが、例えば、グリース潤滑や油潤滑などが用いられる。また、潤滑剤の種類についても特に限定するものではない。

軸受ユニット２５、あるいは増速機２３内の軸受において、回転軸２２１の回転中に転がり軸受１０１から発生する振動を検出する振動センサ２７が備えられる。振動センサ２７は、ボルト固定、接着、ボルト固定と接着、或いはモールド材による埋め込み等によってハウジングの外輪近傍に固定されている。なお、ボルト固定の場合には、回り止め機能を備えるようにしてもよい。なお、振動センサ２７は、検出位置に固定して設置される構成に限定するものではなく、接触の強さの検出時に転がり軸受１０１による振動を検出するための位置に設置されればよい。そのため、振動センサ２７は、着脱可能もしくは移動可能な構成であってもよい。

また、振動センサ２７は、振動を検出可能なものであればよく、加速度センサ、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサ、超音波センサ、及びショックパルスセンサ等、検出される加速度、速度、歪み、応力、変位型等、振動を電気信号化できるものであればよい。また、ノイズが多いような環境に位置する風力発電装置１０に取り付ける際には、絶縁型を使用する方がノイズの影響を受けることが少ないためより好ましい。さらに、振動センサ２７が、圧電素子等の振動検出素子を使用する場合には、この素子をプラスチック等にモールドして構成してもよい。

また、回転軸２２１には、回転軸２２１に外嵌される内輪１０４の回転速度を検出する回転速度センサ２９が設けられる。本実施形態において、回転輪である内輪１０４と回転軸２２１の回転速度および回転数は一致している。回転軸２２１の回転速度は、風力発電装置１０が受ける風の向きや風量、風圧により変動し得る。更には、ブレーキ装置（不図示）により、回転速度は調整され得る。回転速度センサ２９は、例えば、転がり軸受１０１の内輪１０４に設けられたエンコーダ（不図示）を検出することで、その回転速度を検出してよい。本実施形態に係る風力発電装置１０などは、比較的低速の回転速度にて回転が行われる。そのため、回転速度センサ２９は、転がり軸受１０１が１回転する間の回転速度の変化も検出可能なように構成される。なお、振動センサ２７や回転速度センサ２９は、接触の強さの監視装置２００の利用者（例えば、風力発電装置１０の管理者）の指示等に基づき、指定されたタイミング（例えば、接触の強さの監視時）のみ検出動作を行うような構成であってもよいし、常時検出動作を行うような構成であってもよい。

接触の強さの監視装置２００は、例えば、不図示の制御装置、記憶装置、および入出力装置を含んで構成される情報処理装置にて実現されてよい。制御装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、または専用回路などから構成されてよい。記憶装置は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性および不揮発性の記憶媒体により構成され、制御装置からの指示により各種情報の入出力が可能である。入出力装置は、スピーカやライト、或いは液晶ディスプレイ等の表示デバイス等から構成され、制御装置からの指示により、作業者への報知を行う。入出力装置による報知方法は特に限定するものではないが、例えば、音声による聴覚的な報知であってもよいし、画面出力による視覚的な報知であってもよい。また、入出力装置は、通信機能を備えたネットワークインターフェースであってもよく、ネットワーク（不図示）を介した外部装置（不図示）とのデータの送受信により各種入出力動作を行ってもよい。

接触の強さの監視装置２００は、振動信号取得部２０１、回転速度取得部２０２、振動解析部２０３、接触の強さの監視部２０４、情報記憶部２０５、報知処理部２０６、通信処理部２０７、および機構制御部２０８を含んで構成される。各部位は、上述した制御装置が対応するプログラムを記憶装置から読み出して実行することで実現してもよい。更には、制御装置が入出力装置を制御することで報知動作や通信動作などの各種動作が行われてもよい。

振動信号取得部２０１は、振動センサ２７にて検出された電気信号を振動情報として取得する。振動信号取得部２０１は、電気信号の内容に応じて、ＡＤ変換器（不図示）によるＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換や、増幅器（不図示）による信号の増幅処理を行ってもよい。取得した振動情報は、情報記憶部２０５へ出力される。

回転速度取得部２０２は、回転速度センサ２９にて検出された回転軸２２１（または、内輪１０４）の回転速度を取得する。取得した回転速度の情報は、情報記憶部２０５へ出力される。

振動解析部２０３は、情報記憶部２０５に記憶されている振動情報に対して、振動解析処理を行う。振動解析処理においては、振動情報をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）解析し、各周波数の振動値を導出する。この時、エンベロープ処理、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）やバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）などを用いたフィルタ処理を行ってよい。また、振動解析部２０３は、振動情報から、所定の条件に基づいて診断用に用いるデータをサンプリングして抽出するような構成であってもよい。ここでの所定の条件は、転がり軸受１０１の回転速度などに応じて規定されていてよい。本実施形態では、振動値として加速度を用いるが、速度など他の値が用いられてもよい。

接触の強さの監視部２０４は、振動解析部２０３にて導出された振動値に基づいて、転がり軸受１０１内において生じている接触の強さを検出する。本実施形態に係る接触の強さの監視方法の詳細は、後述する。

情報記憶部２０５は、振動信号取得部２０１や回転速度取得部２０２から出力される振動情報や回転速度の情報を適時受信し、記憶する。このとき、振動センサ２７と回転速度センサ２９の検出タイミングは対応し、その検出情報は、対応付けて記憶される。また、情報記憶部２０５は、振動解析部２０３などの他の部位に対して記憶している各種情報を適時提供する。また、情報記憶部２０５は、振動解析部２０３の解析結果や接触の強さの監視部２０４の監視結果を履歴情報として記憶してもよい。報知処理部２０６は、接触の強さの監視部２０４による検出結果に基づいて報知処理を行う。通信処理部２０７は、ネットワーク（不図示）を介して外部との通信を制御する。例えば、通信処理部２０７は、接触の強さの監視部２０４による検出結果を外部装置（不図示）へ送信する。

機構制御部２０８は、接触の強さの監視部２０４による検出結果に基づいて、風力発電装置１０の動作を制御する。具体的には、回動機構１４を制御してナセル１２の向きを調整（ヨー制御）してもよいし、ハブ３１を制御して複数のブレード３２それぞれの向きを調整（ピッチ制御）してもよい。また、ブレーキ機構（不図示）により、主軸２２の回転速度が所定の速度となるように制御してよい。

［転がり軸受内の接触］
図３、図４は、本実施形態にて扱う転がり軸受１０１の構成部品の接触を説明するための図である。図３（ａ）は、本実施形態に係る転がり軸受１０１の断面概略図を示す。図３（ｂ）は、転動体１０３の公転を示す。転動体１０３の数や公転方向は一例であり、これに限定するものではない。転動体１０３は、回転軸２２１および内輪１０４の回転に伴って、主軸２２周りを公転する。このとき、転動体１０３は外輪１０２の一部であるつば部３０１に接触しない。

図４において、転動体１０３ａは、製造誤差や継続使用による摩耗などに起因して、他の転動体１０３よりも軸方向の長さが長くなってしまっている転動体である。ここでは、他の転動体１０３との差異を明確にするため、転動体１０３ａは、他の転動体１０３よりも回転軸２２１の軸方向に長い例を示している。複数の転動体１０３において、このような転動体１０３ａが１または複数含まれる状態で、内輪１０４と外輪１０２との間に相対的な傾きが生じて転動体１０３が公転する場合、外輪１０２のつば部３０１と転動体１０３ａとの間で強く接触するようになる。内輪１０４と外輪１０２との間に相対的な傾きは、例えば、回転軸２２１の軸方向の一方に対して他方よりも大きなラジアル荷重が負荷された場合に生じ得る。このような相対的な傾きは、例えば、風力発電装置１０の場合、風などの外因により、断続的に生じ得る。また、傾きの程度は、転がり軸受１０１の仕様や荷重に応じて変動し得る。

［振動情報の例］
図５は、本実施形態にて扱う転がり軸受１０１にて接触が生じた場合に検出される振動の波形を説明するための図である。図５において、縦軸は振幅を示し、横軸は周波数［Ｈｚ］を示す。また、図５において、破線５１、５２、５３は、転動体１０３の公転周期の振動周波数、およびその高次（Ｎ次）の振動周波数を示す。図５（ａ）は、転がり軸受１０１において部品（ここでは、転動体１０３と外輪１０２のつば部３０１）の接触が生じていない、あるいは軽い（弱い）接触の状態のデータの例を示す。この場合、図５（ａ）に示すように、転動体１０３の公転周期を示す振動周波数およびその高次の振動周波数の付近において一定値以上の振動ピークは生じていない。

一方、図５（ｂ）は、転がり軸受１０１において部品（ここでは、転動体１０３と外輪１０２のつば部３０１）の強い接触が生じている状態のデータの例を示す。この場合、図５（ｂ）に示すように、転動体１０３の公転周期を示す振動周波数（破線５１）の付近において一定値以上の振動ピーク５４が生じる。つまり、転動体１０３の公転周期を示す振動周波数付近における値に着目することで転がり軸受１０１内で強い接触が生じているか否かを監視することが可能となる。なお、以下の説明では、転動体１０３の公転周期を例に挙げて説明するが、転動体１０３の公転周期に代えて、転動体１０３と同様に回転軸の周りを公転する保持器（不図示）の公転周期を用いてもよい。なお、ここでの接触の強弱は、転がり軸受１０１の構成や目的とする検出内容に応じて異なるため、相対的なものであり、数値にて限定されるものでは無い。

本実施形態において着目する振動周波数は、転がり軸受１０１の回転速度に応じて変動する。上述したように、風力発電装置１０などの機械装置では、風などの外因により回転速度が断続的に変化するため、それに対応して着目する振動周波数を変化させる必要がある。本実施形態において、着目する振動周波数は、転動体１０３の公転周波数およびその高次の振動周波数の少なくともいずれかに基づく。

また、着目する振動周波数およびその高次（Ｎ次）の振動周波数に関し、一定の幅を設定してもよい。例えば、図５の破線５１にて示す振動周波数ｆとその周辺を含む範囲（±α）を含むように着目する振動周波数帯域を設定してよい。αの値は一定であってもよいし、着目する振動周波数とその高次の振動周波数との間で異なっていてもよい。例えば、図５の破線５１にて示す振動周波数に対しては範囲α１を設定し、破線５２にて示す振動周波数に対しては範囲α２（≠α１）を設定した上で、これらの範囲（帯域幅）にて示される周波数帯域から振動ピークを検出してよい。

本実施形態において、振動ピークが生じているか否かを判断するための閾値は予め規定される。なお、図４の転動体１０３ａに示したように、他の転動体とは軸方向の長さが異なる転動体が含まれる場合であっても、外輪１０２と内輪１０４の相対傾きによっては接触が生じなかったり、軽い接触であったり、接触の程度が変動したりする場合もある。したがって、転がり軸受１０１の仕様、転がり軸受１０１に対して負荷される荷重、転がり軸受１０１の回転速度、もしくはその他の条件に応じて、振動ピークを判断するための閾値を変化させてもよい。

［処理フロー］
図６は、本実施形態に係る接触の強さの監視処理のフローチャートである。本処理は、接触の強さの監視装置２００により実行され、例えば、接触の強さの監視装置２００が備える制御装置（不図示）が図１に示した各部位を実現するためのプログラムを記憶装置から読み出して実行することにより実現される。

Ｓ６０１にて、接触の強さの監視装置２００は、情報記憶部２０５にて記憶されている、振動センサ２７にて検出した転がり軸受１０１の振動情報を取得する。なお、接触の強さの状態の監視をリアルタイムで行う場合には、振動センサ２７にて検出される信号を直接取得するような構成であってもよい。

Ｓ６０２にて、接触の強さの監視装置２００は、情報記憶部２０５にて記憶されている、回転速度センサ２９にて検出した転がり軸受１０１の回転速度を取得する。なお、接触の強さの監視をリアルタイムで行う場合には、回転速度センサ２９にて検出される信号を直接取得するような構成であってもよい。上述したように、Ｓ６０１にて取得される振動情報とＳ６０２にて取得される回転速度とは、その検出タイミングが対応している。

Ｓ６０３にて、接触の強さの監視装置２００は、Ｓ６０１にて取得した振動情報に基づいて振動解析処理を行う。ここでは、振動情報を用いて、各振動周波数に対応する振動値を導出する処理が行われる。このとき、ＦＦＴ処理、ＬＰＦやＢＰＦなどを用いたフィルタ処理やエンベロープ処理などが行われてよい。

Ｓ６０４にて、接触の強さの監視装置２００は、Ｓ６０２にて取得した回転速度と、予め入手した転動体ピッチ径と、転動体直径と、転がり軸受の接触角とを用いて算出することにより、転がり軸受１０１の転動体１０３の公転周波数を特定する。ここでの公転周波数が着目する振動周波数に対応する。更に接触の強さの監視装置２００は、特定した公転周波数の高次の周波数を特定する。また、上述したように、着目する振動周波数の付近の値も併せて用いる場合には、その範囲を設定する。

Ｓ６０５にて、接触の強さの監視装置２００は、Ｓ６０３による振動解析結果から、Ｓ６０４にて特定した公転周波数およびその高次の振動周波数に対応する振動値を抽出する。

Ｓ６０６にて、接触の強さの監視装置２００は、振動値に対する閾値を取得する。ここで用いる閾値は、予め規定され、記憶装置などにて保持されている。なお、上述したように、転がり軸受１０１の仕様、転がり軸受１０１に対して負荷される荷重、転がり軸受１０１の回転速度、もしくはその他の条件に応じて、振動ピークを判断するための閾値を変化させる構成の場合は、接触の強さの監視装置２００は、閾値を設定するための情報を取得し、その情報に基づいて閾値を設定する。

Ｓ６０７にて、接触の強さの監視装置２００は、Ｓ６０５にて抽出した振動値とＳ６０６にて取得した閾値とを比較し、振動値が閾値以上か否かを判定する。振動値が閾値以上である場合（Ｓ６０７にてＹＥＳ）、接触の強さの監視装置２００の処理はＳ６０８へ進む。一方、振動値が閾値未満である場合（Ｓ６０７にてＮＯ）、接触の強さの監視装置２００の処理はＳ６０９へ進む。

Ｓ６０８にて、接触の強さの監視装置２００は、転がり軸受１０１内にて構成部品の強い接触が発生していると判定する。その後、接触の強さの監視装置２００の処理はＳ６１０へ進む。上述したように、接触の強弱の診断基準はＳ６０６にて設定した閾値にて規定することができる。よって、強弱は相対的なものであり、限定されるものではない。

Ｓ６０９にて、接触の強さの監視装置２００は、転がり軸受１０１内にて構成部品の強い接触が発生していないと判定する。その後、接触の強さの監視装置２００の処理はＳ６１０へ進む。

Ｓ６１０にて、接触の強さの監視装置２００は、Ｓ６０８またはＳ６０９における診断結果を出力する。ここでの出力方法は特に限定するものではなく、例えば、外部装置へ報知するような構成であってもよいし、診断履歴として記憶装置に記憶してもよい。そして、本処理フローを終了する。

接触の強さの監視装置２００は、接触の強さの検出結果に応じて、風力発電装置１０の動作を制御してよい。具体的には、転がり軸受１０１内の相対傾きを抑制し、部品間の接触を低減するように、回動機構１４を制御してナセル１２の向きを調整（ヨー制御）してもよいし、ハブ３１を制御して複数のブレード３２それぞれの向きを調整（ピッチ制御）してもよい。また、ブレーキ機構（不図示）により、主軸２２の回転速度が所定の速度となるように制御してよい。

以上、本実施形態により、低速回転動作中での転がり軸受の構成部品の接触の強さを監視することが可能となる。

＜その他の実施形態＞
また、本願発明において、上述した１以上の実施形態の機能を実現するためのプログラムやアプリケーションを、ネットワーク又は記憶媒体等を用いてシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。

また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ））によって実現してもよい。

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 転がり軸受内の構成部品の接触の強さを監視する接触の強さの監視装置であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第１の取得手段と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得手段と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定手段と、
前記振動情報を用いて、前記設定手段にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定手段と
を有する。
この構成によれば、回転動作中での転がり軸受の構成部品の接触の強さを監視し、転がり軸受内の異常を診断することが可能となる。

（２） 前記設定手段は、前記回転速度に基づいて特定される前記転がり軸受の公転周波数、およびこれの高次の振動周波数の少なくともいずれかを前記着目する振動周波数として設定することを特徴とする（１）に記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、転がり軸受の公転周波数、およびこれの高次の振動周波数の少なくともいずれかに基づいて、接触の強さを判定する際に用いる振動値を抽出することが可能となる。

（３） 前記設定手段は、前記着目する振動周波数として、前記回転速度に基づいて特定される前記転がり軸受の公転周波数、およびこれの高次の振動周波数を基準とした所定の帯域幅からなる周波数帯域を設定することを特徴とする（２）に記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、転がり軸受の公転周波数、およびこれの高次の振動周波数の少なくともいずれかを基準とした振動周波数帯域を対象として、接触の強さを判定する際に用いる振動値を抽出することが可能となる。

（４） 前記所定の閾値は、一定の値が用いられることを特徴とする（１）～（３）のいずれかに記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、一定の閾値を用いて、接触の強さの判定を行うことができる。

（５） 前記所定の閾値は、前記転がり軸受の構成、前記転がり軸受に対する荷重、または前記回転速度の少なくともいずれかに応じて異なる値が用いられることを特徴とする請求項（１）～（３）のいずれかに記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、転がり軸受の構成や状態に応じて異なる閾値を用いて、接触の強さの判定を行うことができる。

（６） 前記接触は、前記転がり軸受を構成する転動体と、固定輪に設けられたつば部との接触の強さであることを特徴とする（１）～（５）のいずれかに記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、転がり軸受内の固定輪に設けられたつば部と転動体との接触の強さを検出することができる。

（７） 前記導出手段は、前記振動情報に対して、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理、または、エンベロープ処理を行った上で、前記着目する振動周波数の振動値を導出することを特徴とする（１）～（６）のいずれかに記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、ＦＦＴ処理やエンベロープ処理を適用した振動情報に基づいて、接触の強さの判定を行うことができる。

（８） 前記転がり軸受は、円筒ころ軸受であることを特徴とする（１）～（７）のいずれかに記載の接触の強さの監視装置。
この構成によれば、円筒ころ軸受を対象として、接触の強さの判定を行うことができる。

（９） （１）～（８）のいずれかに記載の接触の強さの監視装置と、
転がり軸受と
を備える風力発電装置。
この構成によれば、風力発電装置に備えられた転がり軸受を対象として、接触の強さの判定を行うことができる。

（１０） 転がり軸受内の構成部品の接触の強さを監視する接触の強さの監視方法であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第１の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得工程と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定工程と、
前記振動情報を用いて、前記設定工程にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定工程と
を有することを特徴とする接触の強さの監視方法。
この構成によれば、回転動作中での転がり軸受の構成部品の接触の強さを監視することが可能となる。

（１１） コンピュータに、
回転中の転がり軸受の振動情報を取得する第１の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得工程と、
前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定工程と、
前記振動情報を用いて、前記設定工程にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定工程と
を実行させるためのプログラム。
この構成によれば、回転動作中での転がり軸受の構成部品の接触の強さを監視することが可能となる。

１０…風力発電装置
１１…タワー
１２…ナセル
１３…ローター
１４…回動機構
２１…ドライブトレイン部
２２…主軸
２３…増速機
２４…発電機
２５…軸受ユニット
２７…振動センサ
２８…発電量測定装置
２９…回転速度センサ
３１…ハブ
３２…ブレード
１００…ハウジング
１０１…転がり軸受
１０２…外輪
１０３…転動体
１０４…内輪
２００…接触の強さの監視装置
２０１…振動信号取得部
２０２…回転速度取得部
２０３…振動解析部
２０４…接触の強さの監視部
２０５…情報記憶部
２０６…報知処理部
２０７…通信処理部
２０８…機構制御部
２２１…回転軸
３０１…つば部

Claims (11)

1. 転がり軸受内の構成部品の接触の強さを監視する接触の強さの監視装置であって、
   回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第１の取得手段と、
   回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得手段と、
   前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定手段と、
   前記振動情報を用いて、前記設定手段にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出手段と、
   前記導出手段にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定手段と
   を有することを特徴とする接触の強さの監視装置。
2. 前記設定手段は、前記回転速度に基づいて特定される前記転がり軸受の公転周波数、およびこれの高次の振動周波数の少なくともいずれかを前記着目する振動周波数として設定することを特徴とする請求項１に記載の接触の強さの監視装置。
3. 前記設定手段は、前記着目する振動周波数として、前記回転速度に基づいて特定される前記転がり軸受の公転周波数、およびこれの高次の振動周波数を基準とした所定の帯域幅からなる周波数帯域を設定することを特徴とする請求項２に記載の接触の強さの監視装置。
4. 前記所定の閾値は、一定の値が用いられることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の接触の強さの監視装置。
5. 前記所定の閾値は、前記転がり軸受の構成、前記転がり軸受に対する荷重、または前記回転速度の少なくともいずれかに応じて異なる値が用いられることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の接触の強さの監視装置。
6. 前記接触の強さは、前記転がり軸受を構成する転動体と、固定輪に設けられたつば部との接触の強さであることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の接触の強さの監視装置。
7. 前記導出手段は、前記振動情報に対して、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理、または、エンベロープ処理を行った上で、前記着目する振動周波数の振動値を導出することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の接触の強さの監視装置。
8. 前記転がり軸受は、円筒ころ軸受であることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の接触の強さの監視装置。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の接触の強さの監視装置と、転がり軸受とを備える風力発電装置。
10. 転がり軸受内の構成部品の接触の強さを監視する接触の強さの監視方法であって、
    回転中の前記転がり軸受の振動情報を取得する第１の取得工程と、
    回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得工程と、
    前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定工程と、
    前記振動情報を用いて、前記設定工程にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出工程と、
    前記導出工程にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定工程と
    を有することを特徴とする接触の強さの監視方法。
11. コンピュータに、
    回転中の転がり軸受の振動情報を取得する第１の取得工程と、
    回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得工程と、
    前記回転速度に基づき、着目する振動周波数を設定する設定工程と、
    前記振動情報を用いて、前記設定工程にて設定した振動周波数の振動値を導出する導出工程と、
    前記導出工程にて導出された振動値と所定の閾値とに基づき、前記転がり軸受内の構成部品の接触の強さを判定する判定工程と
    を実行させるためのプログラム。

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