JP6601376B2

JP6601376B2 - 回転体の検査装置、および、回転体の検査方法

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Publication number: JP6601376B2
Application number: JP2016232729A
Authority: JP
Inventors: 隆室崎; 政博西脇; 一郎木村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: JP2018091638A

Description

本発明は、回転体の回転状態を検査可能な回転体の検査装置、および、回転体の検査方法に関する。

従来、回転している状態の回転体において当該回転体の回転に異常が発生しているか否かを検査する回転体の検査装置が知られている。例えば、特許文献１には、回転体の回転に伴う振動を検出可能な振動センサ、当該振動センサが出力する信号の特定周波数領域を抽出するフィルタ処理部、フィルタ処理部で抽出された特定周波数領域の信号の波形の絶対値を検波するエンベロープ処理部、エンベロープ処理部で検波された波形の周波数を分析する周波数分析部、および、分析結果に基づいて回転体の回転状態を判定する異常判定部を備える回転体の検査装置が記載されている。

特開２００５−６２１５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載に回転体の検査装置によって回転体に異常が発生していると診断されても、実際に回転体が故障し当該回転体を有する回転装置が停止するまで時間がかかる。このため、回転体に異常が発生していると診断されたときに回転体を交換すると、まだ使用可能な回転体を廃棄することとなるため、回転体を有する回転装置の運転費が増大する。しかしながら、回転体の検査装置によって異常が発生していると診断された回転体を引き続き使用しているといずれは回転体が故障するため、回転体を有する回転装置の緊急停止や大きな故障につながる。

本発明は、上述の点を鑑みてなされたものであり、回転体の最適なメンテナンス時期を判定可能な回転体の検査装置、および、回転体の検査方法を提供することにある。

本発明は、回転体（３）の回転状態を検査可能な回転体の検査装置（１０）であって、加速度検出部（１１）、加速度フーリエ変換部（１２）、一次積分演算部（１３１）、および、判定部（１４）を備える。
加速度検出部は、回転体の回転により発生する振動の大きさを検出可能に設けられ、回転体を回転可能に支持するベアリング（９２）の加速度によって当該振動の大きさを示した加速度信号を出力可能である。
フーリエ変換部は、加速度信号をフーリエ変換した加速度信号のパワースペクトルを演算可能である。
一次積分演算部は、加速度信号のパワースペクトルの積分、または、加速度信号を積分した一次積分信号である速度信号のフーリエ変換、によって導出される速度信号のパワースペクトルを演算可能である。
判定部は、加速度信号のパワースペクトルおよび速度信号のパワースペクトルに基づいて回転体の回転状態を判定可能である。
判定部は、予備異常判定部（１４１）、真性異常判定部（１４２）、および、処理部（１４３）を有する。
予備異常判定部は、加速度信号のパワースペクトルにおける最大スペクトル値と所定の加速度スペクトル閾値との比較に基づいて、ベアリングが、異常な状態ではあるものの交換が不要な予備異常状態であるか否かを判定する。
真性異常判定部は、速度信号のパワースペクトルにおいて最大スペクトル値を示す周波数である速度周波数と所定の一次周波数閾値との比較に基づいて、ベアリングが、交換が必要な真性異常状態であるか否かを判定する。
処理部は、予備異常判定部における判定結果、および、真性異常判定部における判定結果に基づいて外部に信号を出力する。

本発明の回転体の検査装置では、加速度検出部が出力する加速度信号をフーリエ変換部においてフーリエ変換することによって、加速度信号の周波数バンド幅ごとのスペクトルを可視化した加速度信号のパワースペクトルを演算する。また、一次積分演算部では、一次積分信号である速度信号のパワースペクトルを演算する。
ベアリングの異常が進行すると、加速度信号のパワースペクトルの最大スペクトル値を示す周波数は、比較的高い周波数領域から低い周波数領域に遷移する。この最大スペクトル値を示す周波数領域の遷移は、加速度信号のパワースペクトルに比べ速度信号のパワースペクトルにおいてより顕著に見られる。そこで、判定部は、加速度信号のパワースペクトルおよび速度信号のパワースペクトルに基づいてベアリングの異常の進行の度合いを判定する。
これにより、本発明の回転体の検査装置は、検査対象の回転体を有する回転装置が当該回転体の異常によって停止する直前まで当該回転体を使用することができるため、回転体を比較的長期間使用することができる。すなわち、本発明の回転体の検査装置は、回転体の最適なメンテナンス時期を判定することができる。

また、本発明の回転体の検査方法は、信号取得段階、フーリエ変換段階、一次積分演算段階、および、判定段階を含む。
信号取得段階では、回転体を回転可能に支持するベアリングの加速度によって回転体の回転による振動の大きさを示す加速度信号を取得する。
フーリエ変換段階では、信号取得段階で取得した加速度信号をフーリエ変換した加速度信号のパワースペクトルを演算する。
一次積分演算段階では、加速度信号のパワースペクトルの積分、または、加速度信号を積分した一次積分信号のフーリエ変換、によって導出される一次積分信号である速度信号のパワースペクトルを演算する。
判定段階では、加速度信号のパワースペクトルおよび速度信号のパワースペクトルに基づいて回転体の状態を判定する。
判定段階は、予備異常判定段階、および、真性異常判定段階を含む。
予備異常判定段階では、加速度信号のパワースペクトルにおける最大スペクトル値と所定の加速度スペクトル閾値との比較に基づいて、ベアリングが、異常な状態ではあるものの交換が不要な予備異常状態であるか否かを判定する。
真性異常判定段階では、速度信号のパワースペクトルにおいて最大スペクトル値を示す周波数である速度周波数と所定の一次周波数閾値との比較に基づいて、ベアリングが、交換が必要な真性異常状態であるか否かを判定する。

本発明の回転体の検査方法では、フーリエ変換段階において、加速度検出部が出力する加速度信号をフーリエ変換することによって加速度信号のパワースペクトルを演算する。また、一次積分演算段階において、一次積分信号である速度信号のパワースペクトルを演算する。判定段階において、加速度信号のパワースペクトルおよび速度信号のパワースペクトルに基づいてベアリングの異常の進行の度合いを判定する。これにより、本発明の回転体の検査方法は、回転体の最適なメンテナンス時期を判定することができる。

本発明の第一実施形態による回転体の検査装置が適用される回転装置の模式図である。本発明の第一実施形態による回転体の回転状態の診断プロセスのメインフローチャートである。本発明の第一実施形態による回転体の回転状態の診断プロセスのサブフローチャートである。本発明の第一実施形態による回転体の回転状態の診断プロセスの同時刻における加速度パワースペクトル、速度パワースペクトル、および、変位パワースペクトルを示す特性図である。本発明の第一実施形態による回転体の回転状態の診断プロセスにおける同時刻における加速度パワースペクトル、速度パワースペクトル、および、変位パワースペクトルを示す特性図であって、図４とは異なる時刻における特性図である。本発明の第一実施形態による回転体の回転状態の診断プロセスにおけるベアリングの単位時間当たりの摩耗量の時間変化を示す特性図である。本発明の第二実施形態による回転体の回転状態の診断プロセスのメインフローチャートである。本発明の第三実施形態による回転体の回転状態の診断プロセスのメインフローチャートである。本発明の第四実施形態による回転体の回転状態の診断プロセスのメインフローチャートである。本発明の第五実施形態による回転体の回転状態の診断プロセスのメインフローチャートである。本発明のその他の実施形態による回転体の回転状態の診断プロセスのサブフローチャートである。

以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、第二実施形態は参考形態に相当する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による「回転体の検査装置」としての回転診断装置１０、および、「回転体の検査方法」としての回転体３の回転状態の診断プロセスを図１〜６に基づいて説明する。回転診断装置１０は、回転体３を回転可能に支持するベアリング９２の状態を検出可能な装置である。

最初に、回転診断装置１０が適用される回転装置５の構成を説明する。回転装置５は、モータ６、カップリング７、回転軸８、ベアリング９１，９２、および、回転体３を有する。回転装置５は、図示しない制御部からの指令に基づいて回転体３を回転する装置であって、回転体３の回転によって回転装置５の外部に仕事を行う装置であるが、回転装置５の機能はこれに限定されない。回転体３を回転可能に支持する装置であってもよい。

モータ６は、回転装置５のベース５０上に固定されている。モータ６は、制御部からの指令に基づいて回転体３の回転駆動を制御可能である。
カップリング７は、モータ６の出力軸６１と回転軸８とを連結可能に設けられている。カップリング７は、出力軸６１と回転軸８との芯ずれを許容するよう設けられている。
回転軸８は、二つのベアリング９１，９２によって回転可能に支持されている。ベアリング９１とベアリング９２との間の回転軸８に回転体３が設けられている。

回転体３は、回転軸８と一体に回転可能に設けられている。回転体３は、図示しないベルトなどの連結部材を介して自身の回転トルクを回転装置５の外部の装置に伝達可能である。

次に、回転診断装置１０の構成について説明する。回転診断装置１０は、回転体３の回転状態を検査可能な装置であって、「加速度検出部」としての振動センサ１１および診断部１００を備える。

振動センサ１１は、加速度を検出可能なセンサであって、ベアリング９２の側壁に設けられている。振動センサ１１は、ベアリング９２における回転体３の回転に伴う振動の状態を検出可能である。振動センサ１１は、ベアリング９２の振動の状態を加速度で示した加速度信号を電気的に接続している診断部１００に出力する。

診断部１００は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスラインなどを備える。診断部１００における後述する処理は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。診断部１００は、加速度フーリエ変換部１２、積分演算部１３、および、判定部１４を有する。

加速度フーリエ変換部１２は、振動センサ１１、積分演算部１３および判定部１４と電気的に接続している。加速度フーリエ変換部１２は、フーリエ変換部１２１およびベースフィルタ１２２を有する。
フーリエ変換部１２１は、振動センサ１１およびベースフィルタ１２２と電気的に接続している。フーリエ変換部１２１は、振動センサ１１が出力する加速度信号を高速フーリエ変換した加速度信号のパワースペクトル（以下、「加速度パワースペクトル」という）を演算する。フーリエ変換部１２１は、加速度パワースペクトルをベースフィルタ１２２に出力する。
ベースフィルタ１２２は、積分演算部１３および判定部１４と電気的に接続している。ベースフィルタ１２２は、フーリエ変換部１２１が出力する加速度パワースペクトルをフィルタ処理する。ベースフィルタ１２２は、フィルタ処理された加速度パワースペクトルを積分演算部１３および判定部１４に出力する。

積分演算部１３は、一次積分演算部１３１、一次フィルタ１３２、二次積分演算部１３３、および、二次フィルタ１３４を有する。

一次積分演算部１３１は、ベースフィルタ１２２および一次フィルタ１３２と電気的に接続している。一次積分演算部１３１は、ベースフィルタ１２２においてフィルタ処理された加速度パワースペクトルを周波数上で積分する。一次積分演算部１３１は、フィルタ処理された加速度パワースペクトルの周波数上での積分の結果（以下、「速度パワースペクトル」という）を一次フィルタ１３２に出力する。速度パワースペクトルは、特許請求の範囲に記載の「一次積分信号のパワースペクトル」に相当する。

一次フィルタ１３２は、二次積分演算部１３３および判定部１４と電気的に接続している。一次フィルタ１３２は、一次積分演算部１３１が出力する速度パワースペクトルをフィルタ処理する。一次フィルタ１３２は、フィルタ処理された速度パワースペクトルを二次積分演算部１３３および判定部１４に出力する。

二次積分演算部１３３は、二次フィルタ１３４と電気的に接続している。二次積分演算部１３３は、一次フィルタ１３２においてフィルタ処理された速度パワースペクトルを周波数上で積分する。二次積分演算部１３３は、フィルタ処理された速度パワースペクトルの周波数上での積分の結果（以下、「変位パワースペクトル」という）を二次フィルタ１３４に出力する。

二次フィルタ１３４は、判定部１４と電気的に接続している。二次フィルタ１３４は、二次積分演算部１３３が出力する変位パワースペクトルをフィルタ処理する。二次フィルタ１３４は、フィルタ処理された変位パワースペクトルを判定部１４に出力する。

判定部１４は、予備異常判定部１４１、真性異常判定部１４２、および、処理部１４３を有する。
予備異常判定部１４１は、ベースフィルタ１２２と電気的に接続している。予備異常判定部１４１は、ベースフィルタ１２２が出力する加速度パワースペクトルにおける最大スペクトル値の大きさに基づいて回転体３の回転状態を判定する。予備異常判定部１４１は、当該判定結果を処理部１４３に出力する。

真性異常判定部１４２は、一次真性異常判定部１４２１および二次真性異常判定部１４２２を有する。
一次真性異常判定部１４２１は、一次フィルタ１３２と電気的に接続している。一次真性異常判定部１４２１は、一次フィルタ１３２が出力する速度パワースペクトルに基づいて回転体３の回転状態を判定する。一次真性異常判定部１４２１は、当該判定結果を処理部１４３に出力する。
二次真性異常判定部１４２２は、二次フィルタ１３４と電気的に接続している。二次真性異常判定部１４２２は、二次フィルタ１３４が出力する変位パワースペクトルに基づいて回転体３の回転状態を判定する。二次真性異常判定部１４２２は、当該判定結果を処理部１４３に出力する。

処理部１４３は、予備異常判定部１４１および真性異常判定部１４２の出力に基づいて回転体３の回転状態を判定し、当該判定結果に基づく回転体３の回転状態に関する信号を外部に出力する。例えば、第一実施形態による回転診断装置１では、処理部１４３は、予備異常判定部１４１の判定結果に基づいて黄信号を出力する。また、処理部１４３は、一次真性異常判定部１４２１の判定結果に基づいて赤信号を出力する。第一実施形態では、処理部１４３は、黄信号を出力した後に、赤信号を出力する。また、処理部１４３は、二次真性異常判定部１４２２の判定結果に基づいて回転装置５の運転停止信号を出力する。処理部１４３の作用の詳細は後述する。

次に、回転診断装置１０による回転体３の回転状態の診断プロセスについて図２〜４に基づいて説明する。図２に回転体３の回転状態の診断プロセスのメインフローチャートを示す。図３に回転体３の回転状態の診断プロセスのサブフローチャートを示す。図２に示すフローチャートは、回転体３を回転するとき実行され、回転体３を交換するまで、または、運転停止信号によって回転装置５が運転を停止するまで実行される。

最初に、ステップ（以下、単に「Ｓ」という）１０１において、診断部１００を初期化する。Ｓ１０１では、診断部１００は、自身のＲＯＭ、ＲＡＭなどに残っている前回の情報を消去し初期化する。
次に、「信号取得段階」としてのＳ１０２において、診断部１００に加速度信号を入力する。Ｓ１０２では、診断部１００に振動センサ１１が出力する加速度信号を入力する。

次に、「フーリエ変換段階」、「一次積分演算段階」、および、「二次積分演算段階」としてのＳ１０３において、入力された加速度信号を用いて周波数解析を行う。Ｓ１０３におけるプロセスの詳細を図３に示すサブフローチャートを用いて説明する。
最初に、Ｓ１０３１において、加速度信号を高速フーリエ変換する。Ｓ１０３１では、フーリエ変換部１２１は、Ｓ１０２で診断部１００に入力された加速度信号を高速フーリエ変換し、加速度パワースペクトル（例えば、図４（ａ））を演算する。

次に、Ｓ１０３２において、加速度パワースペクトルをフィルタ処理する。Ｓ１０３２では、ベースフィルタ１２２は、Ｓ１０３１で演算された加速度パワースペクトルに対してハイパスフィルタによるフィルタ処理を行い、加速度パワースペクトル中の周期が比較的長い成分をカットする。

次に、Ｓ１０３３において、ハイパスフィルタによってフィルタ処理された加速度パワースペクトルを周波数上で積分する。Ｓ１０３３では、一次積分演算部１３１は、フィルタ処理された加速度パワースペクトルを周波数上で、例えば、線形加速度法を使って、積分する。これにより、速度パワースペクトル（例えば、図４（ｂ））が演算される。

次に、Ｓ１０３４において、速度パワースペクトルをフィルタ処理する。Ｓ１０３４では、一次フィルタ１３２は、Ｓ１０３３で演算された速度パワースペクトルに対してハイパスフィルタによるフィルタ処理を行い、速度パワースペクトル中の周期が比較的長い成分をカットする。

次に、Ｓ１０３５において、ハイパスフィルタによってフィルタ処理された速度パワースペクトルを周波数上で積分する。Ｓ１０３５では、二次積分演算部１３３は、フィルタ処理された速度パワースペクトルを周波数上で積分する。これにより、変位パワースペクトル（例えば、図４（ｃ））が演算される。

次に、Ｓ１０３６において、変位パワースペクトルをフィルタ処理する。Ｓ１０３６では、二次フィルタ１３４は、Ｓ１０３５で演算された変位パワースペクトルに対してハイパスフィルタによるフィルタ処理を行い、変位パワースペクトル中の周期が比較的長い成分をカットする。

次に、Ｓ１０３７において、Ｓ１０３２でフィルタ処理された加速度パワースペクトル、Ｓ１０３４でフィルタ処理された速度パワースペクトル、および、Ｓ１０３６でフィルタ処理された変位パワースペクトルを判定部１４に出力する。

図２に戻って、Ｓ１０４において、赤信号が出力されているか否かを判定する。Ｓ１０４では、処理部１４３は、一次真性異常判定部１４２１の判定結果に基づく赤信号が出力されている否かを判定する。赤信号が出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ１１１に進む。赤信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ１０５に進む。
Ｓ１０１における診断部１００の初期化の直後では、赤信号は出力されていないため、Ｓ１０５に進む。

Ｓ１０４の次のＳ１０５において、黄信号が出力されているか否かを判定する。Ｓ１０５では、処理部１４３は、予備異常判定部１４１の判定結果に基づく黄信号が出力されているか否かを判定する。黄信号が出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ１０８に進む。黄信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ１０６に進む。
Ｓ１０１における診断部１００の初期化の直後では、黄信号は出力されていないため、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０５の次の「予備異常判定段階」としてのＳ１０６において、加速度パワースペクトルの最大スペクトル値（以下、「加速度スペクトル値」という）が「所定の加速度スペクトル閾値」としての第一閾値より大きいか否かを判定する。Ｓ１０６では、予備異常判定部１４１は、加速度フーリエ変換部１２が出力する加速度パワースペクトルにおいて最大スペクトル値を検出する。予備異常判定部１４１は、検出した当該最大スペクトル値を加速度スペクトル値として事前に設定されている第一閾値より大きいか否かを判定する。予備異常判定部１４１が検出した加速度スペクトル値が第一閾値より大きいと判定すると、Ｓ１０７に進む。予備異常判定部１４１が検出した加速度スペクトル値が第一閾値以下であると判定すると、Ｓ１０８に進む。

Ｓ１０６の次のＳ１０７において、処理部１４３は、黄信号を出力する。処理部１４３が黄信号を出力すると、Ｓ１０８に進む。

Ｓ１０５、Ｓ１０６、および、Ｓ１０７の次のＳ１０８において、Ｓ１０４と同様に、赤信号が出力されているか否かを判定する。赤信号が出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ１１１に進む。赤信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ１０９に進む。
Ｓ１０１における診断部１００の初期化の直後では、赤信号は出力されていないため、Ｓ１０９に進む。

Ｓ１０８の次の「真性異常判定段階」としてのＳ１０９において、速度パワースペクトルの最大スペクトル値を示す周波数（以下、「速度周波数」という）が「所定の一次周波数閾値」としての第二閾値より小さいか否かを判定する。Ｓ１０９では、一次真性異常判定部１４２１は、積分演算部１３が出力する速度周波数を検出する。一次真性異常判定部１４２１は、検出した速度周波数が事前に設定されている第二閾値より小さいか否かを判定する。一次真性異常判定部１４２１が検出した速度周波数が第二閾値より小さいと判定すると、Ｓ１１０に進む。一次真性異常判定部１４２１が検出した速度周波数が第二閾値以上であると判定すると、Ｓ１１１に進む。

Ｓ１０９の次のＳ１１０において、処理部１４３は、赤信号を出力する。処理部１４３が赤信号を出力すると、Ｓ１１１に進む。

Ｓ１０４、Ｓ１０８、Ｓ１０９およびＳ１１０の次の「最終判定段階」としてのＳ１１１において、変位パワースペクトルの最大スペクトル値を示す周波数（以下、「変位周波数」という）が「所定の二次周波数閾値」としての第三閾値より小さいか否かを判定する。Ｓ１１１では、二次真性異常判定部１４２２は、積分演算部１３が出力する変位周波数を検出する。二次真性異常判定部１４２２は、検出した変位周波数が事前に設定されている第三閾値より小さいか否かを判定する。二次真性異常判定部１４２３が検出した変位周波数が第三閾値より小さいと判定すると、Ｓ１１２に進む。二次真性異常判定部１４２２が検出した変位周波数が第三閾値以上であると判定すると、Ｓ１１３に進む。

Ｓ１１１の次のＳ１１２において、運転停止信号を出力する。Ｓ１１２では、処理部１４３は、回転装置５の運転を停止する信号をモータ６の駆動を制御する制御部に出力する。

次に、Ｓ１１３において、回転装置５が停止しているか否かを判定する。Ｓ１１３では、診断部１００は、振動センサ１１からの出力に基づいて回転装置５が運転しているか否かを判定する。Ｓ１０１における診断部１００の初期化の直後では、回転装置５の運転は停止していないため、Ｓ１０２に戻る。

Ｓ１１３からＳ１０２に戻ると、Ｓ１０２からＳ１１３までのプロセスを行い、回転装置５が運転を停止していると診断部１００が判定するまで図２，３に示すプロセスを繰り返す。このとき、振動センサ１１からの新たな加速度信号が回転体３は回転しないことを示す場合、Ｓ１１３において、回転装置５が運転を停止していると診断部１００が判定し、今回の回転体３の回転状態の診断プロセスを終了する。
回転診断装置１０では、このようにして、回転体３の回転状態を診断する。

次に、回転診断装置１０の作用について図４，５に基づいて説明する。図４，５は、発明者らによる実験結果であって、ベアリング９２の外輪に傷がある場合の異なる時刻における加速度パワースペクトル、速度パワースペクトル、および、変位パワースペクトルを示している。

図４には、処理部１４３において黄信号が出力されているときの加速度パワースペクトル、速度パワースペクトル、および、変位パワースペクトルを示す。図４（ａ）に示す加速度パワースペクトルには、縦軸に示すスペクトル値に第一閾値Ｌ１を点線で示す。図４（ｂ）に示す速度パワースペクトルには、横軸に示す周波数に第二閾値Ｌ２を点線で示す。図４（ｃ）に示す変位パワースペクトルには、横軸に示す周波数に第三閾値Ｌ３を点線で示す。

処理部１４３において黄信号が出力されているとき、図４（ａ）に示すように、加速度スペクトル値は、第一閾値Ｌ１より大きい。このとき、図４（ｂ）に示すように、フィルタ処理された加速度パワースペクトルの周波数上での積分の結果である速度パワースペクトルにおいて、最大スペクトル値を示す周波数（図４（ｂ）の周波数ｆｐ１）は、第二閾値Ｌ２より大きい。また、図４（ｃ）に示すように、フィルタ処理された速度パワースペクトルの周波数上での積分の結果である変位パワースペクトルにおいて、最大スペクトル値を示す周波数（図４（ｃ）の周波数ｆｐ２）は、第三閾値Ｌ３より大きい。これらの結果より、ベアリング９２の状態は使用によって変化しているもののベアリング９２の交換が不要な程度の異常な状態である予備異常状態であることがわかる。この予備異常状態であれば、ベアリング９２を交換しなくても回転装置５の運転に不都合はない。

図５には、処理部１４３において赤信号が出力されているときの加速度パワースペクトル、速度パワースペクトル、および、変位パワースペクトルを示す。図５（ａ）に示す加速度パワースペクトルには、縦軸に示すスペクトル値に第一閾値Ｌ１を点線で示す。図５（ｂ）に示す速度パワースペクトルには、横軸に示す周波数に第二閾値Ｌ２を点線で示す。図５（ｃ）に示す変位パワースペクトルには、横軸に示す周波数に第三閾値Ｌ３を点線で示す。

処理部１４３において赤信号が出力されているとき、図５（ｂ）に示すように、速度パワースペクトルにおいて、最大スペクトル値を示す周波数（図５（ｂ）の周波数ｆｐ３）は、第二閾値Ｌ２より小さくなっている。この結果より、ベアリング９２の状態は、黄信号が出力されたときよりも異常の程度が進行しておりベアリング９２の交換が必要な状態である真性異常状態であるが、回転装置５の運転がベアリング９２の異常によって異常停止するほどの異常ではないことがわかる。したがって、赤信号が出力されたときにベアリング９２の交換を行うことが望ましい。

さらに、処理部１４３において赤信号が出力された後、変位パワースペクトルにおいて、最大スペクトル値を示す周波数が第三閾値Ｌ３より小さくなると、ベアリング９２の状態は、赤信号が出力されたときよりも異常の程度が進行しており、回転装置５の運転が異常停止するおそれがあるほどとなっていることがわかる。したがって、変位パワースペクトルにおいて、最大スペクトル値を示す周波数が第三閾値Ｌ３より小さくなるとき、処理部１４３は、運転停止信号を出力し、回転装置５の運転を強制的に停止する。

（ａ）回転体を有する回転装置の状態を診断する方法の一つに、加速度を検出可能な振動センサによって検出される当該回転装置の振動波形を高速フーリエ変換する周波数解析を行う方法がある。この方法では、回転体を回転可能に支持するベアリングの異常は、加速度パワースペクトルにおける比較的高い周波数領域のスペクトル値が高くなることで検出できる。しかしながら、当該スペクトル値が高くなるとき、ベアリングの状態は変化しているものの当該ベアリングの交換が不要な程度の異常な状態である予備異常状態であり、ベアリングの異常が回転装置の機能に影響を与えることはないため、引き続き使用することが可能である。しかしながら、加速度パワースペクトルにおける比較的高い周波数領域のスペクトル値が高くなった後ベアリングをしばらく使い続けるとベアリングの異常が回転装置の機能に影響を及ぼすため、いずれ交換する必要がある。しかしながら、ベアリングを早期に交換するとベアリングの交換頻度が高まるため、回転装置の運転費が増大する。一方、ベアリングの交換時期を遅くすると、ベアリングの異常によって回転装置が停止し、回転装置に大きな破損が生じるおそれがある。

そこで、発明者らは、加速度パワースペクトルにおける最大スペクトル値を示す周波数がベアリングの異常の度合いが進行するにしたがって比較的高い周波数領域から低い周波数領域に遷移することに着目し、加速度パワースペクトルにおける最大スペクトル値を示す周波数領域の遷移が顕著に見られる速度パワースペクトルにおける最大スペクトル値を示す周波数、すなわち、速度周波数の大きさに基づいてベアリング９２の交換時期を判定することとした。
具体的には、第一実施形態では、加速度スペクトル値に基づいてベアリング９２が交換が不要な予備異常状態であることを示す黄信号を出力した後、速度周波数が第二閾値より小さくなったとき、赤信号を出力することによってベアリング９２が交換が必要な真性異常状態であることを外部に示す。

図６に基づいて回転診断装置１０の効果をさらに説明する。図６に示す曲線は、いわゆる、バスタブ曲線であって、ここでは、ベアリングの単位時間当たりの摩耗量の時間変化を示す。バスタブ曲線は、図６に示すように、ベアリングの使用を開始してからの時間において、曲線の形状に基づいて、比較的多い摩耗量が時間の経過とともに徐々に少なくなる初期摩耗時期Ｔ１、摩耗量が安定する定常摩耗時期Ｔ２、および、摩耗量が時間の経過とともに徐々に多くなる異常摩耗時期Ｔ３に分類される。
第一実施形態による回転診断装置１０において、加速度スペクトル値が第一閾値より大きくなり黄信号が出力されるとき（図６の時刻Ｔ２１）、ベアリング９２の状態は、定常摩耗時期Ｔ２にある。このとき、ベアリング９２の状態が回転装置５の機能に影響を与えることはないため、当該ベアリング９２を引き続き使用することが可能である。
一方、速度周波数が第二閾値より小さくなり赤信号が出力されるとき（図６の時刻Ｔ２２）、ベアリング９２の状態は、定常摩耗時期Ｔ２にあるが、時刻Ｔ２１に比べ回転装置５の異常停止の原因となるおそれがある異常摩耗時期Ｔ３に近い。これにより、赤信号が出力されるときにベアリング９２を交換すると、これまで使用開始の時刻Ｔ２０から時刻Ｔ２１まで使用していたベアリング９２を時刻Ｔ２０から時刻Ｔ２２まで使うことができる。したがって、回転装置５の運転に影響を与えることなくベアリング９２の使用時間を長くするようことができる。すなわち、ベアリング９２を最適な時期に交換することができる。

（ｂ）また、第一実施形態による回転診断装置１０では、変位周波数が第三閾値より小さくなると、処理部１４３は、ベアリング９２の異常によって回転装置５に不具合が発生するおそれがあるとして、ベアリング９２の使用制限時間を過ぎていると判定する。これにより、処理部１４３は、運転停止信号を出力し、回転装置５の運転を強制的に停止する。したがって、回転装置５に不具合が発生する前にベアリング９２を交換することができるため、回転装置５の故障を確実に防止することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による回転診断装置を図７に基づいて説明する。第二実施形態は、診断プロセスの一部が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

図７に第二実施形態による回転体３の回転状態の診断プロセスのメインフローチャートを示す。図７に示すフローチャートは、回転体３を回転するとき実行され、回転体３を交換するまで、または、運転停止信号によって回転装置５が運転を停止するまで実行される。

最初に、Ｓ２０１において、第一実施形態のＳ１０１と同様に、診断部１００を初期化する。次に、「信号取得段階」としてのＳ２０２において、第一実施形態のＳ１０２と同様に、診断部１００に加速度信号を入力する。

次に、「フーリエ変換段階」、「一次積分演算段階」、および、「二次積分演算段階」としてのＳ２０３において、第一実施形態のＳ１０３と同様に、入力された加速度信号を用いて周波数解析を行う。このときの周波数解析の内容は、第一実施形態のＳ１０３１〜Ｓ１０３７と同じである。

次に、Ｓ２０４において、第一実施形態のＳ１０４と同様に、赤信号が出力されているか否かを判定する。赤信号が出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ２１１に進む。赤信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ２０５に進む。Ｓ２０１における診断部１００の初期化の直後では、赤信号が出力されていないため、Ｓ２０５に進む。
Ｓ２０４の次のＳ２０５において、第一実施形態のＳ１０５と同様に、黄信号が出力されているか否かを判定する。黄信号が出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ２０８に進む。黄信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ２０６に進む。Ｓ２０１における診断部１００の初期化の直後では、黄信号が出力されていないため、Ｓ２０６に進む。

Ｓ２０５の次の「予備異常判定段階」としてのＳ２０６において、第一実施形態のＳ１０６と同様に、加速度スペクトル値が第一閾値より大きいか否かを判定する。加速度スペクトル値が第一閾値より大きいと予備異常判定部１４１が判定すると、Ｓ２０７に進む。加速度スペクトル値が第一閾値以下であると予備異常判定部１４１が判定すると、Ｓ２０８に進む。
Ｓ２０６の次のＳ２０７において、第一実施形態のＳ１０７と同様に、処理部１４３は、黄信号を出力する。処理部１４３が黄信号を出力するとＳ２０８に進む。
Ｓ２０５、Ｓ２０６およびＳ２０７の次のＳ２０８において、Ｓ２０４と同様に、赤信号が出力されているか否かを判定する。赤信号が出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ２１１に進む。赤信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ２０９に進む。Ｓ２０１における診断部１００の初期化の直後では、赤信号が出力されていないため、Ｓ２０９に進む。

Ｓ２０８の次の「真性異常判定段階」としてのＳ２０９において、速度周波数が所定の周波数より小さい周波数であって、速度周波数のスペクトル値（以下、「速度スペクトル値」という）が「所定の一次スペクトル閾値」としての第二閾値より大きいか否かを判定する。ここで、第二閾値は、Ｓ２０６における第一閾値に比べ小さい値となっている。Ｓ２０９では、一次真性異常判定部１４２１は、一次積分演算部１３１が出力する速度パワースペクトルに基づいて速度スペクトル値を検出する。一次真性異常判定部１４２１は、速度スペクトル値が事前に設定されている第二閾値より大きいか否かを判定する。速度スペクトル値が第二閾値より大きいと一次真性異常判定部１４２１が判定すると、Ｓ２１０に進む。速度スペクトル値が第二閾値以下であると一次真性異常判定部１４２１が判定すると、Ｓ２１１に進む。
Ｓ２０９の次のＳ２１０において、処理部１４３は、赤信号を出力する。処理部１４３が赤信号を出力するとＳ２１１に進む。

Ｓ２０４、Ｓ２０８、Ｓ２０９およびＳ２１０の次の「最終判定段階」としてのＳ２１１において、変位周波数が所定の周波数より小さい周波数であって、変位周波数のスペクトル値（以下、「変位スペクトル値」という）が「所定の二次スペクトル閾値」としての第三閾値より大きいか否かを判定する。Ｓ２１１では、二次真性異常判定部１４２２は、二次積分演算部１３３が出力する変位パワースペクトルに基づいて変位スペクトル値を検出する。二次真性異常判定部１４２２は、変位スペクトル値が事前に設定されている第三閾値より大きいか否かを判定する。変位スペクトル値が第三閾値より大きいと二次真性異常判定部１４２３が判定すると、Ｓ２１２に進む。変位スペクトル値が第三閾値以下であると二次真性異常判定部１４２２が判定すると、Ｓ２１３に進む。
Ｓ２１１の次のＳ２１２において、第一実施形態のＳ１１２と同様に、運転停止信号を出力する。

次に、Ｓ２１３において、第一実施形態のＳ１１３と同様に、回転装置５が停止しているか否かを判定する。Ｓ２０１における診断部１００の初期化の直後では、回転装置５の運転は停止していないため、Ｓ２０２に戻る。

Ｓ２１３からＳ２０２に戻ると、Ｓ２０２からＳ２１３までのプロセスを行い、回転装置５が運転を停止していると診断部１００が判定するまで図３，７に示すプロセスを繰り返す。このとき、振動センサ１１からの新たな加速度信号が回転体３は回転しないことを示す場合、Ｓ２１３において、回転装置５が運転を停止していると診断部１００が判定し、今回の回転体３の回転状態の診断プロセスを終了する。
第二実施形態による回転診断装置１０では、このようにして、回転体３の回転状態を診断する。

（ｃ）第二実施形態による回転診断装置１０では、速度スペクトル値が第二閾値より大きい場合、赤信号を出力する。これにより、所定の周波数と所定のスペクトル値との組み合わせによってベアリング９２を交換する最適な時期を判定することができる。したがって、第二実施形態による回転診断装置１０は、ベアリング９２を交換する最適な時期をより高精度に判定することができる。

（ｄ）また、第二実施形態による回転診断装置１０では、変位スペクトル値が第三閾値より大きい場合、運転停止信号を出力する。これにより、所定の周波数と所定のスペクトル値との組み合わせによってベアリング９２の異常による回転装置５の故障を確実に防止することができる。

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による回転診断装置を図８に基づいて説明する。第三実施形態は、診断プロセスの一部が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

図８に第三実施形態による回転体３の回転状態の診断プロセスのメインフローチャートを示す。図８に示すフローチャートは、回転体３を回転するとき実行され、回転体３を交換するまで、または、運転停止信号によって回転装置５が運転を停止するまで実行される。

最初に、Ｓ３０１において、第一実施形態のＳ１０１と同様に、診断部１００を初期化する。次に、「信号取得段階」としてのＳ３０２において、第一実施形態のＳ１０２と同様に、診断部１００に加速度信号を入力する。

次に、「フーリエ変換段階」、「一次積分演算段階」、および、「二次積分演算段階」としてのＳ３０３において、第一実施形態のＳ１０３と同様に、入力された加速度信号を用いて周波数解析を行う。このときの周波数解析の内容は、第一実施形態のＳ１０３１〜Ｓ１０３７と同じである。

次に、Ｓ３０４において、第一実施形態のＳ１０４と同様に、赤信号が出力されているか否かを判定する。赤信号が出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ３１１に進む。赤信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ３０５に進む。Ｓ３０１における診断部１００の初期化の直後では、赤信号が出力されていないため、Ｓ３０５に進む。

Ｓ３０４の次のＳ３０５において、黄信号がＮ回出力されているか否かを判定する。Ｓ３０５では、黄信号が２以上の整数であるがＮ回出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ３０８に進む。黄信号がＮ回出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ３０６に進む。Ｓ３０１における診断部１００の初期化の直後では、黄信号がＮ回出力されていないため、Ｓ３０６に進む。

Ｓ３０５の次の「予備異常判定段階」としてのＳ３０６において、第一実施形態のＳ１０６と同様に、加速度スペクトル値が第一閾値より大きいか否かを判定する。加速度スペクトル値が第一閾値より大きいと予備異常判定部１４１が判定すると、Ｓ３０７に進む。加速度スペクトル値が第一閾値以下であると予備異常判定部１４１が判定すると、Ｓ３０８に進む。
Ｓ３０６の次のＳ３０７において、第一実施形態のＳ１０７と同様に、処理部１４３は、黄信号を出力する。処理部１４３が黄信号を出力するとＳ３０８に進む。

Ｓ３０５、Ｓ３０６およびＳ３０７の次のＳ３０８において、Ｓ３０４と同様に、赤信号が出力されているか否かを判定する。赤信号が出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ３１１に進む。赤信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ３０９に進む。Ｓ３０１における診断部１００の初期化の直後では、赤信号が出力されていないため、Ｓ３０９に進む。

Ｓ３０８の次の「真性異常判定段階」としてのＳ３０９において、第一実施形態のＳ１０９と同様に、速度周波数が第二閾値より小さいか否かを判定する。速度周波数が第二閾値より小さいと一次真性異常判定部１４２１が判定すると、Ｓ３１０に進む。速度周波数が第二閾値以上であると一次真性異常判定部１４２１が判定すると、Ｓ３１１に進む。
Ｓ３０９の次のＳ３１０において、第一実施形態のＳ１１０と同様に、処理部１４３は、赤信号を出力する。処理部１４３が赤信号を出力するとＳ３１１に進む。

Ｓ３０４、Ｓ３０８、Ｓ３０９およびＳ３１０の次の「最終判定段階」としてのＳ３１１において、第一実施形態のＳ１１１と同様に、変位周波数が第三閾値より小さいか否かを判定する。変位周波数が第三閾値より小さいと二次真性異常判定部１４２３が判定すると、Ｓ３１２に進む。変位周波数が第三閾値以上であると二次真性異常判定部１４２３が判定すると、Ｓ３１３に進む。
Ｓ３１１の次のＳ３１２において、第一実施形態のＳ１１２と同様に、運転停止信号を出力する。

次に、Ｓ３１３において、第一実施形態のＳ１１３と同様に、回転装置５が停止しているか否かを判定する。Ｓ３０１における診断部１００の初期化の直後では、回転装置５の運転は停止していないため、Ｓ３０２に戻る。

Ｓ３１３からＳ３０２に戻ると、Ｓ３０２からＳ３０３までのプロセスを行い、回転装置５が運転を停止していると診断部１００が判定するまで図３，８に示すプロセスを繰り返す。このとき、振動センサ１１からの新たな加速度信号が回転体３は回転しないことを示す場合、Ｓ３１３において、回転装置５が運転を停止していると診断部１００が判定し、今回の回転体３の回転状態の診断プロセスを終了する。
第三実施形態による回転診断装置１０では、このようにして、回転体３の回転状態を診断する。

第三実施形態では、Ｓ３０５において、黄信号がＮ回出力されているか否かを判定する。これにより、Ｓ３０６における判定を複数回行うこととなるため、処理部１４３における予備異常状態の判定ミスが発生する確率を小さくすることができる。したがって、第三実施形態は、第一実施形態の効果（ａ）、（ｂ）を奏するとともに、ベアリング９２を最適な時期に確実に交換することができる。

（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による回転診断装置を図９に基づいて説明する。第四実施形態は、診断プロセスの一部が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

図９に第四実施形態による回転体３の回転状態の診断プロセスのメインフローチャートを示す。図９に示すフローチャートは、回転体３を回転するとき実行され、回転体３を交換するまで、または、運転停止信号によって回転装置５が運転を停止するまで実行される。

最初に、Ｓ４０１において、第一実施形態のＳ１０１と同様に、診断部１００を初期化する。次に、「信号取得段階」としてのＳ４０２において、第一実施形態のＳ１０２と同様に、診断部１００に加速度信号を入力する。

次に、「フーリエ変換段階」、「一次積分演算段階」、および、「二次積分演算段階」としてのＳ４０３において、第一実施形態のＳ１０３と同様に、入力された加速度信号を用いて周波数解析を行う。このときの周波数解析の内容は、第一実施形態のＳ１０３１〜Ｓ１０３７と同じである。

次に、Ｓ４０４において、赤信号がＮ回出力されているか否かを判定する。赤信号がＮ回出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ４１１に進む。赤信号がＮ回出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ４０５に進む。Ｓ４０１における診断部１００の初期化の直後では、赤信号がＮ回出力されていないため、Ｓ４０５に進む。

Ｓ４０４の次のＳ４０５において、第一実施形態のＳ１０５と同様に、黄信号が出力されているか否かを判定する。黄信号が出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ４０８に進む。黄信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ４０６に進む。Ｓ４０１における診断部１００の初期化の直後では、黄信号が出力されていないため、Ｓ４０６に進む。

Ｓ４０５の次の「予備異常判定段階」としてのＳ４０６において、第一実施形態のＳ１０６と同様に、加速度スペクトル値が第一閾値より大きいか否かを判定する。加速度スペクトル値が第一閾値より大きいと予備異常判定部１４１が判定すると、Ｓ４０７に進む。加速度スペクトル値が第一閾値以下であると予備異常判定部１４１が判定すると、Ｓ４０８に進む。
Ｓ４０６の次のＳ４０７において、第一実施形態のＳ１０７と同様に、処理部１４３は、黄信号を出力する。処理部１４３が黄信号を出力するとＳ４０８に進む。

Ｓ４０５、Ｓ４０６およびＳ４０７の次のＳ４０８において、Ｓ４０４と同様に、赤信号が２以上の整数であるＮ回出力されているか否かを判定する。赤信号がＮ回出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ４１１に進む。赤信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ４０９に進む。Ｓ４０１における診断部１００の初期化の直後では、赤信号がＮ回出力されていないため、Ｓ４０９に進む。

Ｓ４０８の次の「真性異常判定段階」としてのＳ４０９において、第一実施形態のＳ１０９と同様に、速度周波数が第二閾値より小さいか否かを判定する。速度周波数が第二閾値より小さいと一次真性異常判定部１４２１が判定すると、Ｓ４１０に進む。速度周波数が第二閾値以上であると一次真性異常判定部１４２１が判定すると、Ｓ４１１に進む。
Ｓ４０９の次のＳ４１０において、第一実施形態のＳ１１０と同様に、処理部１４３は、赤信号を出力する。処理部１４３が赤信号を出力するとＳ４１１に進む。

Ｓ４０４、Ｓ４０８、Ｓ４０９およびＳ４１０の次の「最終判定段階」としてのＳ４１１において、第一実施形態のＳ１１１と同様に、変位周波数が第三閾値より小さいか否かを判定する。変位周波数が第三閾値より小さいと二次真性異常判定部１４２３が判定すると、Ｓ４１２に進む。変位周波数が第三閾値以上であると二次真性異常判定部１４２３が判定すると、Ｓ４１３に進む。
Ｓ４１１の次のＳ４１２において、第一実施形態のＳ１１２と同様に、運転停止信号を出力する。

次に、Ｓ４１３において、第一実施形態のＳ１１３と同様に、回転装置５が停止しているか否かを判定する。Ｓ４０１における診断部１００の初期化の直後では、回転装置５の運転は停止していないため、Ｓ４０２に戻る。

Ｓ４１３からＳ４０２に戻ると、Ｓ４０２からＳ３０３までのプロセスを行い、回転装置５が運転を停止していると診断部１００が判定するまで図３，９に示すプロセスを繰り返す。このとき、振動センサ１１からの新たな加速度信号が回転体３は回転しないことを示す場合、Ｓ４１３において、回転装置５が運転を停止していると診断部１００が判定し、今回の回転体３の回転状態の診断プロセスを終了する。
第四実施形態による回転診断装置１０では、このようにして、回転体３の回転状態を診断する。

第四実施形態では、Ｓ４０４およびＳ４０８において、赤信号がＮ回出力されているか否かを判定する。これにより、Ｓ４０９における判定を複数回行うこととなるため、処理部１４３における真性異常状態の判定ミスが発生する確率を小さくすることができる。したがって、第四実施形態は、第一実施形態の効果（ａ）、（ｂ）を奏するとともに、ベアリング９２を最適な時期に確実に交換することができる。

（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態による回転診断装置を図１０に基づいて説明する。第五実施形態は、診断プロセスの一部が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

図１０に第五実施形態による回転体３の回転状態の診断プロセスのメインフローチャートを示す。図１０に示すフローチャートは、回転体３を回転するとき実行され、回転体３を交換するまで、または、運転停止信号によって回転装置５が運転を停止するまで実行される。

最初に、Ｓ５０１において、第一実施形態のＳ１０１と同様に、診断部１００を初期化する。次に、「信号取得段階」としてのＳ５０２において、第一実施形態のＳ１０２と同様に、診断部１００に加速度信号を入力する。

次に、「フーリエ変換段階」、および、「一次積分演算段階」としてのＳ５０３において、第一実施形態のＳ１０３と同様に、入力された加速度信号を用いて周波数解析を行う。このときの周波数解析の内容は、第一実施形態のＳ１０３１〜Ｓ１０３４、Ｓ１０３７と同じである。

次に、Ｓ５０４において、第一実施形態のＳ１０４と同様に、赤信号が出力されているか否かを判定する。赤信号が出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ５１１に進む。赤信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ５０５に進む。Ｓ５０１における診断部１００の初期化の直後では、赤信号が出力されていないため、Ｓ５０５に進む。

Ｓ５０４の次のＳ５０５において、第一実施形態のＳ１０５と同様に、黄信号が出力されているか否かを判定する。黄信号が出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ５０８に進む。黄信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ５０６に進む。Ｓ５０１における診断部１００の初期化の直後では、黄信号が出力されていないため、Ｓ５０６に進む。

Ｓ５０５の次の「予備異常判定段階」としてのＳ５０６において、第一実施形態のＳ１０６と同様に、加速度スペクトル値が第一閾値より大きいか否かを判定する。加速度スペクトル値が第一閾値より大きいと予備異常判定部１４１が判定すると、Ｓ５０７に進む。加速度スペクトル値が第一閾値以下であると予備異常判定部１４１が判定すると、Ｓ５０８に進む。
Ｓ５０６の次のＳ５０７において、第一実施形態のＳ１０７と同様に、処理部１４３は、黄信号を出力する。処理部１４３が黄信号を出力するとＳ５０８に進む。

Ｓ５０５、Ｓ５０６およびＳ５０７の次のＳ５０８において、Ｓ５０４と同様に、赤信号が出力されているか否かを判定する。赤信号が出力されていると処理部１４３が判定すると、Ｓ５１１に進む。赤信号が出力されていないと処理部１４３が判定すると、Ｓ５０９に進む。Ｓ５０１における診断部１００の初期化の直後では、赤信号が出力されていないため、Ｓ５０９に進む。

Ｓ５０８の次の「真性異常判定段階」としてのＳ５０９において、第一実施形態のＳ１０９と同様に、速度周波数が第二閾値より小さいか否かを判定する。速度周波数が第二閾値より小さいと一次真性異常判定部１４２１が判定すると、Ｓ５１０に進む。速度周波数が第二閾値以上であると一次真性異常判定部１４２１が判定すると、Ｓ５１１に進む。
Ｓ５０９の次のＳ５１０において、第一実施形態のＳ１１０と同様に、処理部１４３は、赤信号を出力する。処理部１４３が赤信号を出力するとＳ５１１に進む。

Ｓ５０４、Ｓ５０８、Ｓ５０９およびＳ５１０の次のＳ５１１において、第一実施形態のＳ１１２と同様に、運転停止信号を出力する。
Ｓ５１１の次にＳ５１２において、回転装置５が停止しているか否かを判定する。Ｓ５１１における運転停止信号によって回転装置５は停止することとなるが、Ｓ５１２における判定のときに停止していない場合、Ｓ５０２に戻り、Ｓ５０４およびＳ５１１を通って再び、Ｓ５１２において、回転装置５が停止しているか否かを判定する。Ｓ５１２において、回転装置５が運転を停止していると診断部１００が判定し、今回の回転体３の回転状態の診断プロセスを終了する。
第五実施形態による回転診断装置１０では、このようにして、回転体３の回転状態を診断する。

第五実施形態による回転診断装置１０では、赤信号が出力されると運転停止信号が出力され、回転装置５の運転が強制的に停止される。これにより、第一実施形態の効果（ａ）を奏するとともに、回転装置５の故障を確実に防止することができる。

また、第五実施形態による回転診断装置１０では、第一〜四実施形態の変位パワースペクトルまたは変位周波数に基づく判定がないため、判定部１４の負荷が低減する。これにより、回転診断装置１０の設備費を低減することができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、診断プロセスは、回転体を回転するとき実行され、回転体を交換するまで、または、運転停止信号によって回転装置が運転を停止するまで実行されるとした。しかしながら、診断プロセスの内容をこれに限定されない。例えば、第一実施形態におけるＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６などのプロセスを省き、スタートからエンドまでを回転体を交換するまで、または、運転停止信号によって回転装置が運転を停止するまで繰り返し実行してもよい。

上述の実施形態では、加速度パワースペクトルの周波数上での積分によって速度パワースペクトルを演算し、速度パワースペクトルの周波数上での積分によって変位パワースペクトルを演算した。しかしながら、速度パワースペクトルおよび変位パワースペクトルの演算方法は、これに限定されない。

図１１に、図３に示す方法とは異なる速度パワースペクトルおよび変位パワースペクトルの演算方法を示す。図１１に示すフローチャートは、図３に示す回転体の回転状態の診断プロセスのサブフローチャートに対応する。この場合、一次積分演算部１３１は、振動センサ１１と電気的に接続し、振動センサ１１が出力する加速度信号を積分した「一次積分信号」としての速度信号を導出し、かつ、当該速度信号をフーリエ変換可能に設けられている。また、二次積分演算部１３３は、一次積分演算部１３１と電気的に接続し、一次積分演算部１３１が演算した速度信号を積分した「二次積分信号」としての変位信号を導出し、かつ、当該変位信号をフーリエ変換可能に設けられている。

最初に、Ｓ６０３１において、第一実施形態のＳ１０３１と同様に、加速度信号を高速フーリエ変換する。
次に、Ｓ６０３２において、第一実施形態のＳ１０３２と同様に、加速度パワースペクトルをフィルタ処理する。
次に、Ｓ６０３３において、一次積分演算部１３１は、加速度信号を時間積分し、ベアリング９２の振動の状態を速度で示した速度信号を演算する。
次に、Ｓ６０３４において、速度信号を高速フーリエ変換し、速度パワースペクトルを演算する。
次に、Ｓ６０３５において、第一実施形態のＳ１０３４と同様に、速度パワースペクトルをフィルタ処理する。
次に、Ｓ６０３６において、二次積分演算部１３３は、速度信号を時間積分し、ベアリング９２の振動の状態を変位で示した変位信号を演算する。
次に、Ｓ６０３７において、変位信号を高速フーリエ変換し、変位パワースペクトルを演算する。
次に、Ｓ６０３８において、第一実施形態のＳ１０３６と同様に、変位パワースペクトルをフィルタ処理する。
次に、Ｓ６０３９において、Ｓ６０３２でフィルタ処理された加速度パワースペクトル、Ｓ６０３５でフィルタ処理された速度パワースペクトル、および、Ｓ６０３８でフィルタ処理された変位パワースペクトルを判定部１４に出力する。
このような方法でも、速度パワースペクトルおよび変位パワースペクトルを演算することが可能である。

上述の実施形態では、加速度パワースペクトル、速度パワースペクトルおよび変位パワースペクトルは、フィルタ処理された後に判定部に出力されるとした。しかしながら、フィルタ処理なしに出力されてもよい。

第三実施形態における黄信号のＮ回出力を判定する段階、および、第四実施形態における赤信号のＮ回出力を判定する段階は、第二、五実施形態に適用してもよい。第三実施形態に赤信号のＮ回出力を判定する段階を適用してもよいし、第四実施形態に黄信号のＮ回出力を判定する段階を適用してもよい。

第一〜四実施形態では、処理部は、変位周波数または変位スペクトル値と第三閾値との比較に基づいて、運転停止信号を出力するとした。このとき、処理部は、回転診断装置の外部に対して回転装置の停止を作業者に促す警報を出力してもよい。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

３・・・回転体
５・・・回転装置
１０・・・回転診断装置（回転体の検査装置）
１１・・・振動センサ（加速度検出部）
１２・・・フーリエ変換部
１３１・・・一次積分演算部
１４・・・判定部
９２・・・ベアリング

Claims

回転体（３）の回転状態を検査可能な回転体の検査装置であって、
前記回転体の回転により発生する振動の大きさを検出可能に設けられ、前記回転体を回転可能に支持するベアリング（９２）の加速度によって当該振動の大きさを示した加速度信号を出力可能な加速度検出部（１１）と、
前記加速度信号をフーリエ変換した加速度信号のパワースペクトルを演算可能な加速度フーリエ変換部（１２）と、
前記加速度信号のパワースペクトルの積分、または、前記加速度信号を積分した一次積分信号である速度信号のフーリエ変換、によって導出される速度信号のパワースペクトルを演算可能な一次積分演算部（１３１）と、
前記加速度信号のパワースペクトルおよび前記速度信号のパワースペクトルに基づいて前記回転体の回転状態を判定可能な判定部（１４）と、
を備え、
前記判定部は、
前記加速度信号のパワースペクトルにおける最大スペクトル値と所定の加速度スペクトル閾値との比較に基づいて、前記ベアリングが、異常な状態ではあるものの交換が不要な予備異常状態であるか否かを判定する予備異常判定部（１４１）と、
前記速度信号のパワースペクトルにおいて最大スペクトル値を示す周波数である速度周波数と所定の一次周波数閾値との比較に基づいて、前記ベアリングが、交換が必要な真性異常状態であるか否かを判定する真性異常判定部（１４２）と、
前記予備異常判定部における判定結果、および、前記真性異常判定部における判定結果に基づいて外部に信号を出力する処理部（１４３）と、
を有する回転体の検査装置。
前記速度信号のパワースペクトルの積分、または、前記速度信号を積分した二次積分信号である変位信号のフーリエ変換、によって導出される変位信号のパワースペクトルを演算する二次積分演算部（１３３）をさらに備え、
前記真性異常判定部は、前記変位信号のパワースペクトルにおいて最大スペクトル値を示す周波数である変位周波数と所定の二次周波数閾値との比較に基づいて、前記ベアリングの使用制限時間を過ぎているか否かを判定し、
前記処理部は、前記真性異常判定部が前記ベアリングは使用制限時間を過ぎていると判定すると、前記回転体を有する回転装置（５）の運転を停止する運転停止信号を出力する請求項１に記載の回転体の検査装置。
前記真性異常判定部は、
前記速度周波数が前記一次周波数閾値より小さいとき、前記ベアリングが前記真性異常状態であると判定し、
前記変位周波数が前記二次周波数閾値より小さいとき、前記ベアリングの使用制限時間を過ぎていると判定する請求項２に記載の回転体の検査装置。
回転体（３）の回転状態を検査する回転体の検査方法であって、
前記回転体を回転可能に支持するベアリング（９２）の加速度によって前記回転体の回転による振動の大きさを示す加速度信号を取得する信号取得段階と、
前記信号取得段階で取得した加速度信号をフーリエ変換した加速度信号のパワースペクトルを演算するフーリエ変換段階と、
前記加速度信号のパワースペクトルの積分、または、前記加速度信号を積分した一次積分信号のフーリエ変換、によって導出される一次積分信号である速度信号のパワースペクトルを演算する一次積分演算段階と、
前記加速度信号のパワースペクトルおよび前記速度信号のパワースペクトルに基づいて前記回転体の状態を判定する判定段階と、
を含み、
前記判定段階は、
前記加速度信号のパワースペクトルにおける最大スペクトル値と所定の加速度スペクトル閾値との比較に基づいて、前記ベアリングが、異常な状態ではあるものの交換が不要な予備異常状態であるか否かを判定する予備異常判定段階と、
前記速度信号のパワースペクトルにおいて最大スペクトル値を示す周波数である速度周波数と所定の一次周波数閾値との比較に基づいて、前記ベアリングが、交換が必要な真性異常状態であるか否かを判定する真性異常判定段階と、
を含む回転体の検査方法。
前記予備異常判定段階を複数回行う請求項４に記載の回転体の検査方法。
前記真性異常判定段階を複数回行う請求項４または５に記載の回転体の検査方法。
前記速度信号のパワースペクトルの積分、または、前記速度信号を積分した二次積分信号である変位信号のフーリエ変換、によって導出される変位信号のパワースペクトルを演算する二次積分演算段階と、
前記変位信号のパワースペクトルにおいて最大スペクトル値を示す周波数である変位周波数と所定の二次周波数閾値との比較に基づいて、前記ベアリングの使用制限時間を過ぎているか否かを判定する最終判定段階と、
をさらに含む請求項４〜６のいずれか一項に記載の回転体の検査方法。
前記真性異常判定段階では、前記速度周波数が前記一次周波数閾値より小さいとき、前記ベアリングが前記真性異常状態であると判定し、
前記最終判定段階では、前記変位周波数が前記二次周波数閾値より小さいとき、前記ベアリングの使用制限時間を過ぎていると判定する請求項７に記載の回転体の検査方法。