JP6997051B2 - Rolling bearing condition monitoring method and condition monitoring device - Google Patents
Rolling bearing condition monitoring method and condition monitoring device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6997051B2 JP6997051B2 JP2018154048A JP2018154048A JP6997051B2 JP 6997051 B2 JP6997051 B2 JP 6997051B2 JP 2018154048 A JP2018154048 A JP 2018154048A JP 2018154048 A JP2018154048 A JP 2018154048A JP 6997051 B2 JP6997051 B2 JP 6997051B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grease
- rolling bearing
- oil separation
- vibration data
- separation rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
この発明は、転がり軸受の状態監視方法および状態監視装置に関する。 The present invention relates to a method for monitoring the condition of rolling bearings and a condition monitoring device.
従来、転がり軸受の状態監視方法が知られている。たとえば特開2004-347401号公報(特許文献1)には、周波数スペクトルにおいて回転速度比例成分等のピークを持たないバックグラウンドノイズ成分を用いることにより、簡素な構成で効率的に精度良く転がり軸受の異常の有無を判断することができる転がり軸受の診断方法が開示されている。 Conventionally, a method for monitoring the condition of rolling bearings has been known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-347401 (Patent Document 1) uses a background noise component that does not have a peak such as a rotation speed proportional component in the frequency spectrum, so that the rolling bearing can be efficiently and accurately configured with a simple configuration. A method for diagnosing a rolling bearing that can determine the presence or absence of an abnormality is disclosed.
特開2004-347401号公報(特許文献1)には、転がり軸受の振動データの周波数スペクトルが閾値を超えたときに、転がり軸受に封入されたグリースが劣化したと判断する構成が開示されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-347401 (Patent Document 1) discloses a configuration in which it is determined that the grease enclosed in the rolling bearing has deteriorated when the frequency spectrum of the vibration data of the rolling bearing exceeds the threshold value. ..
グリースの交換時期を適切に判断するためには、劣化度合いに応じたグリースの余寿命を推定する必要がある。しかし、特開2004-347401号公報(特許文献1)においては、劣化度合いに応じたグリースの余寿命の推定については考慮されていない。 In order to properly determine when to replace the grease, it is necessary to estimate the remaining life of the grease according to the degree of deterioration. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-347401 (Patent Document 1) does not consider the estimation of the remaining life of grease according to the degree of deterioration.
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、転がり軸受に封入されたグリースの余寿命を推定することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to estimate the remaining life of grease enclosed in a rolling bearing.
本発明に係る転がり軸受の状態監視方法は、機械学習によって分類器を作成するステップと、転がり軸受の状態を監視するステップとを含む。分類器を作成するステップは、第1~第3振動データの特徴量を算出するステップと、第1~第3振動データの特徴量を機械学習して分類器を作成するステップとを含む。第1振動データは、第1油分離率のグリースが封入された転がり軸受の振動データである。第2振動データは、第1油分離率より小さい第2油分離率のグリースが封入された転がり軸受の振動データである。第3振動データは、正常なグリースが封入された転がり軸受の振動データである。正常なグリースの油分離率が第1油分離率となるまでの転がり軸受の運転時間は、第1運転時間である。正常なグリースの油分離率が第2油分離率となるまでの転がり軸受の運転時間は、第1運転時間よりも短い第2運転時間である。状態を監視するステップは、第4振動データの特徴量を算出するステップと、第1~第3適合率を算出するステップと、転がり軸受に封入されたグリースの余寿命を算出するステップとを含む。第4振動データは、監視中に測定された転がり軸受の振動データである。第1~第3適合率は、分類器によって算出される。第1~第3適合率は、第4振動データの特徴量と、第1~第3振動データの特徴量それぞれとの適合率である。転がり軸受に封入されたグリースの余寿命は、第1および第2運転時間と、第1~第3適合率とを用いて算出される。当該余寿命は、転がり軸受に封入されたグリースの油分離率が第1油分離率となるまでの転がり軸受の運転時間である。 The method for monitoring the state of a rolling bearing according to the present invention includes a step of creating a classifier by machine learning and a step of monitoring the state of the rolling bearing. The step of creating a classifier includes a step of calculating the feature amount of the first to third vibration data and a step of machine learning the feature amount of the first to third vibration data to create a classifier. The first vibration data is vibration data of a rolling bearing filled with grease having a first oil separation rate. The second vibration data is vibration data of a rolling bearing filled with grease having a second oil separation rate smaller than that of the first oil separation rate. The third vibration data is vibration data of a rolling bearing filled with normal grease. The operating time of the rolling bearing until the oil separation rate of the normal grease becomes the first oil separation rate is the first operating time. The operating time of the rolling bearing until the oil separation rate of the normal grease becomes the second oil separation rate is the second operating time, which is shorter than the first operating time. The step of monitoring the state includes a step of calculating the feature amount of the fourth vibration data, a step of calculating the first to third conformance ratios, and a step of calculating the remaining life of the grease enclosed in the rolling bearing. .. The fourth vibration data is the vibration data of the rolling bearing measured during monitoring. The first to third conformance rates are calculated by a classifier. The first to third conformance ratios are the conformance ratios between the feature amount of the fourth vibration data and the feature amount of the first to third vibration data. The remaining life of the grease sealed in the rolling bearing is calculated using the first and second operation times and the first to third conformance rates. The remaining life is the operating time of the rolling bearing until the oil separation rate of the grease enclosed in the rolling bearing becomes the first oil separation rate.
本発明に係る転がり軸受の状態監視方法によれば、振動データの特徴量の機械学習によって作成された分類器を用いることにより、転がり軸受に封入されたグリースの余寿命を推定することができる。 According to the rolling bearing condition monitoring method according to the present invention, the remaining life of the grease enclosed in the rolling bearing can be estimated by using the classifier created by machine learning of the feature amount of the vibration data.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.
図1は、実施の形態に係る状態監視装置1および状態監視装置1によって監視される転がり軸受10の断面図を併せて示す図である。図1に示されるように、転がり軸受10は、内輪12と、外輪14と、保持器16と、複数の転動体18とを含む。転がり軸受10は、たとえば、自動調芯ころ軸受、円すいころ軸受、円筒ころ軸受、および玉軸受などを含む。転がり軸受10は、単列のものでも複列のものでもよい。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional view of a
内輪12は、主軸11にはめ込まれて固定され、主軸11と一体となって矢印Dの方向に回転する回転輪である。外輪14は、内輪12の外周側に配置されている静止輪である。
The
保持器16には、複数の転動体18を保持するための複数のポケットが等間隔に設けられている。保持器16は、複数の転動体18を保持した状態で内輪12の外周面と外輪14の内周面との間に配置される。内輪12の回転に伴って転動体18が外輪14の内周面(軌道面)に沿って回転すると、保持器16は複数の転動体18とともに内輪12の外周面と外輪14の内周面との間を回転する。
The
転がり軸受10の内部には、金属である構成要素(たとえば内輪12、外輪14、保持器16、および転動体18)の周囲に油膜を形成して、金属同士の接触を抑制するために、グリースGrcが封入されている。
Grease is formed inside the rolling
状態監視装置1は、振動センサによって転がり軸受10の物理量を測定して、転がり軸受の状態を監視する。振動センサによって測定される転がり軸受10の物理量としては、たとえば、加速度、速度、変位、音、AE(Acoustic Emission)、および電力を挙げることができる。
The
転がり軸受10の運転時間の増加に伴い、グリースGrcが劣化してグリースGrcの油分離率が増加する。グリースGrcの油分離率が増加すると、転動体18等の周囲に十分な油膜を形成することが困難になり、転がり軸受10の内部で金属同士の接触が生じ易くなる。金属同士の接触による摩擦熱によって金属同士が溶着すると、転がり軸受10の回転が困難になる。
As the operating time of the rolling
グリースGrcの劣化に伴う転がり軸受10の寿命(潤滑寿命)は、複数の転動体18によって軌道面に形成された損傷(転動疲労)による転がり軸受10の寿命よりも短い。転がり軸受10をできるだけ長期間使用するためには、残されている潤滑寿命(余寿命)がどの程度であるかを推定し、グリースGrcを適切な時期に交換する必要がある。
The life of the rolling
そこで、実施の形態においては、異なる油分離率のグリースが封入された転がり軸受の振動データの特徴量を機械学習することにより、或る特徴量と、機械学習した複数の特徴量との適合率をそれぞれ算出する分類器を作成する。当該分類器を用いることにより、転がり軸受に封入されたグリースの余寿命を推定することができる。 Therefore, in the embodiment, the matching ratio between a certain feature amount and a plurality of machine-learned feature amounts is obtained by machine learning the feature amount of the vibration data of the rolling bearing filled with grease having different oil separation rates. Create a classifier that calculates each. By using the classifier, the remaining life of the grease sealed in the rolling bearing can be estimated.
図2は、図1の状態監視装置1の機能ブロック図である。図2に示されるように、状態監視装置1は、振動センサ20と、制御部40と、記憶部50とを含む。振動センサ20は、転がり軸受10の振動データを測定し、制御部40に出力する。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
制御部40は、学習期間において、異なる油分離率のグリースが封入された転がり軸受10の振動データの特徴量を機械学習し、分類器を作成する。分類器は、或る特徴量と機械学習した各特徴量との適合率を算出する。分類器としては、たとえばサポートベクターマシン、ニューラルネットワーク、ナイーブベイズ、および決定木を挙げることができる。実施の形態においては分類器としてニューラルネットワークを用いる。制御部40は、監視期間において、サンプリング時刻において測定された振動データの特徴量を算出し、学習期間において作成した分類器を用いてグリースGrcの余寿命を算出する。制御部40は、CPU(Central Processing Unit)のようなコンピュータを含む。
During the learning period, the
記憶部50には、たとえば、振動データ、当該振動データから算出される特徴量、および機械学習によって作成される分類器が保存される。
The
図3は、制御部40によって行なわれるグリースの余寿命の推定処理の概要を示すフローチャートである。以下ではステップを単にSと記載する。図3に示されるように、制御部40は、S1において分類器を作成する。S1は、学習期間において行なわれる処理である。制御部40は、S2において分類器を用いてグリースの余寿命を算出する。S2は、監視期間において行なわれる処理である。機械学習によって作成された分類器が監視期間の開始時に作成されていればよく、学習期間と監視期間とは連続していなくてもよい。
FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the grease remaining life estimation process performed by the
図4は、学習期間に行なわれる処理(図3のS1)の流れを具体的に示すフローチャートである。なお、転がり軸受10が運転を開始してからしばらくの間は、転がり軸受10の挙動が安定しない。そのため、学習期間においては、転がり軸受10の運転を開始してから慣らし運転期間(たとえば5日間)を経過し、転がり軸受10の挙動が安定した状態で一定期間(たとえば1ヶ月間)測定された振動データが用いられることが望ましい。
FIG. 4 is a flowchart specifically showing the flow of the process (S1 in FIG. 3) performed during the learning period. The behavior of the rolling
図4に示されるように、制御部40は、S11において油分離率が油分離レベル2のグリースが封入された転がり軸受の振動データの短時間フーリエ変換(STFT:Short Time Fourier Transform)画像を、油分離レベル2に対応する特徴量として算出し、処理をS12へ進める。油分離レベル2の油分離率は、潤滑寿命がほとんど尽きており交換の必要性が高いグリースの油分離率として設定される。油分離レベル2の油分離率は、たとえば50%以上80%以下の値であり、実施の形態では70%とする。
As shown in FIG. 4, the
制御部40は、S12において、油分離率が油分離レベル1であるグリースが封入された転がり軸受の振動データのSTFT画像を、油分離レベル1に対応する徴量として算出し、処理をS13へ進める。油分離レベル1の油分離率は、グリースの劣化は生じているが潤滑寿命がある程度残されているため交換の必要性は低いグリースの油分離率として設定される。油分離レベル2の油分離率に対する油分離レベル1の油分離率の割合はたとえば40%以上60%以下の値である。実施の形態において油分離レベル1の油分離率は、30%である。
In S12, the
制御部40は、S13において、油分離レベル0のグリースが封入された転がり軸受の振動データのSTFT画像を、油分離レベル0に対応する特徴量として算出し、処理をS14に進める。油分離レベル0のグリースとは、正常なグリースである。正常なグリースとは、劣化がほとんど生じていないグリースであり、たとえば未使用のグリース、油分離率が基準値以下のグリース、あるいは未使用のグリースが封入された転がり軸受の運転が開始されてから閾値時間以内のグリースである。実施の形態においては、油分離レベル0のグリースを、未使用のグリースが封入された転がり軸受の運転が開始されてから5時間以内のグリースとする。
In S13, the
制御部40は、S14において、油分離レベル0~2の各グリースのSTFT画像を機械学習して分類器を作成し、処理をS15に進める。分類器は、或るSTFT画像と、各油分離レベルのSTFT画像との適合率を算出する。
In S14, the
制御部40は、S15において、油分離レベル0~2のSTFT画像と運転時間L0~L2とをそれぞれ関連付けて記憶部50に保存し、処理を終了する。油分離レベル0のグリースは正常なグリースであるため、実施の形態においては、運転時間L0を0とする。運転時間L1は、正常なグリースの油分離率が油分離レベル1の油分離率になるまでの転がり軸受の運転時間である。運転時間L2は、正常なグリースの油分離率が油分離レベル2の油分離率になるまでの転がり軸受の運転時間である。運転時間L1は、未使用のグリースの油分離率が油分離レベル1の油分離率になるまで転がり軸受を実際に運転した場合の運転時間でもよいし、運転時間と油分離率との関係式から求められた運転時間でもよい。運転時間L2についても同様である。実施の形態においては、運転時間L1を1000時間とし、運転時間L2を2000時間とする。
In S15, the
S11~S13は、S14より前に実行されていればよく、図4に示される順序で行なわれる必要はない。また、S11~S13は、遂次的ではなく同時並行的に行なわれても良い。 S11 to S13 may be executed before S14, and need not be performed in the order shown in FIG. Further, S11 to S13 may be performed in parallel rather than sequentially.
図5は、油分離レベル2(油分離率70%)の(a)振動データ(加速度データ)、および(b)STFT画像を併せて示す図である。図6は、油分離レベル1(油分離率30%)の(a)振動データ(加速度データ)のタイムチャート、および(b)STFT画像を併せて示す図である。図7は、正常な(a)振動データ(加速度データ)のタイムチャート、および(b)STFT画像を併せて示す図である。図5~図7に示される振動データは、回転速度1500min-1で運転しているNTN社製のアンギュラ玉軸受7216の振動加速度がサンプリング速度50kHzで測定されたデータである。図5~図7に示される振動データの測定において、ラジアル負荷およびアキシアル負荷は共に1.3kNであり、温度は150℃である。
FIG. 5 is a diagram showing (a) vibration data (acceleration data) and (b) RST image of oil separation level 2 (
図4のS11においては、図5(a)から図5(b)が算出される。図4のS12においては、図6(a)から図6(b)が算出される。図4のS13においては、図7(a)から図7(b)が算出される。図4のS14においては、図5(b)、図6(b)、図7(b)が機械学習される。 In S11 of FIG. 4, FIGS. 5 (a) to 5 (b) are calculated. In S12 of FIG. 4, FIGS. 6 (a) to 6 (b) are calculated. In S13 of FIG. 4, FIGS. 7 (a) to 7 (b) are calculated. In S14 of FIG. 4, FIGS. 5 (b), 6 (b), and 7 (b) are machine-learned.
油分離レベル1および2の各グリースは、監視対象の転がり軸受を実際に運転することによって得られたグリースでもよいし、人工的に油分離率OSが調整されたグリースでもよい。グリースの油分離率OSを人工的に調整する方法としては、たとえば以下の式(1)を用いて、遠心分離器で分離した油をグリースから除去する方法、あるいは恒温槽などでグリースを加熱して油を蒸発あるいは油を分離させる方法を挙げることができる。式(1)において、T0は未使用グリースの増ちょう剤量(%)であり、T1は調整対象のグリースの増ちょう剤量(%)である。
The greases of the
OS=(1-T0/T1)×100 …(1)
増ちょう剤量の測定方法としては、重量を測定したグリースを石油ベンジンで希釈し、それを遠心分離器で分離させ、上澄みの油と石油ベンジンとを除去するという作業を数回繰り返して、残存した増ちょう剤の重量を測定し、増ちょう剤重量のグリース重量に占める割合を求めるという方法を挙げることができる。
OS = (1-T0 / T1) x 100 ... (1)
As a method for measuring the amount of thickener, the grease whose weight has been measured is diluted with petroleum benzine, separated by a centrifuge, and the supernatant oil and petroleum benzine are removed by repeating the operation several times. A method of measuring the weight of the thickener and determining the ratio of the thickener weight to the grease weight can be mentioned.
図4のS11およびS12においては、設定された油分離率で油が分離することによる重量変化を想定した封入量G1のグリースが封入さえた転がり軸受の振動データが参照される。封入量G1は、たとえば以下の式(2)から求めることができる。式(2)において、G0は転がり軸受の運転開始時に封入されるグリースの封入量(初期封入量)である。式(2)における封入量G0およびG1は、グリースが封入される転がり軸受内部の全容積に対する封入されるグリースの容積の比である。実施の形態においては、初期封入量G0を27%とする。 In S11 and S12 of FIG. 4, vibration data of a rolling bearing filled with grease having an encapsulation amount G1 assuming a weight change due to oil separation at a set oil separation rate is referred to. The encapsulation amount G1 can be obtained, for example, from the following formula (2). In the formula (2), G0 is the filling amount (initial filling amount) of the grease to be filled at the start of operation of the rolling bearing. The filling amounts G0 and G1 in the formula (2) are the ratio of the volume of the sealed grease to the total volume inside the rolling bearing in which the grease is filled. In the embodiment, the initial encapsulation amount G0 is 27%.
G1=G0×(100-OS)/100 …(2)
図8は、監視期間に行なわれる処理(図3のS2)の流れを具体的に示すフローチャートである。図8に示される処理は、不図示のメインルーチンによって各サンプリング時刻に実行される。
G1 = G0 × (100-OS) / 100 ... (2)
FIG. 8 is a flowchart specifically showing the flow of the process (S2 in FIG. 3) performed during the monitoring period. The process shown in FIG. 8 is performed at each sampling time by a main routine (not shown).
図8に示されるように、制御部40は、S21においてサンプリング時刻に測定された振動データ(測定データ)のSTFT画像を算出し、処理をS22に進める。制御部40は、S22において、学習期間に作成した分類器を用いて、測定データのSTFT画像と、機械学習した3つのSTFT画像それぞれとの適合率P0~P2を算出し、処理をS23へ進める。適合率P0は、測定データのSTFT画像と油分離レベル0のSTFT画像の適合率である。適合率P1は、測定データのSTFT画像と油分離レベル1のSTFT画像の適合率である。適合率P2は、測定データのSTFT画像と油分離レベル2のSTFT画像の適合率である。適合率P0~P2の総和は1である。
As shown in FIG. 8, the
制御部40は、S23において、以下の式(3)を用いて、グリースの油分離率が油分離レベル2の油分離率となるまでの余寿命ΔLを算出し、処理をメインルーチンに戻す。
In S23, the
ΔL=L2-(L0×P0+L1×P1+L2×P2) …(3)
制御部40は、余寿命ΔLが、閾値よりも小さい場合には、たとえばグリースの交換を促すメッセージをユーザに報知する。
ΔL = L2- (L0 × P0 + L1 × P1 + L2 × P2)… (3)
When the remaining life ΔL is smaller than the threshold value, the
以下では、実施の形態に係る状態監視装置を用いて、転がり軸受のグリースの余寿命を推定した実験の結果を示す。当該実験においては、NTN社製のアンギュラ玉軸受7216を回転速度1500min-1で運転させ、2時間毎に20秒間、サンプリング速度50kHzでアンギュラ玉軸受7216の振動加速度を測定した。ラジアル負荷およびアキシアル負荷は共に1.3kNとし、温度はヒータ加熱によって150℃とした。アンギュラ玉軸受7216の内部に封入されたグリースの油分離率は、運転時間が2000時間となった時点で70%であった。 The following shows the results of an experiment in which the remaining life of grease in a rolling bearing was estimated using the condition monitoring device according to the embodiment. In this experiment, an angular contact ball bearing 7216 manufactured by NTN Corporation was operated at a rotation speed of 1500 min-1, and the vibration acceleration of the angular contact ball bearing 7216 was measured every 2 hours for 20 seconds at a sampling speed of 50 kHz. Both the radial load and the axial load were set to 1.3 kN, and the temperature was set to 150 ° C. by heating with a heater. The oil separation rate of the grease sealed inside the angular contact ball bearing 7216 was 70% when the operating time reached 2000 hours.
図9は、監視中に測定された振動データのSTFT画像と各油分離レベルのSTFT画像との適合率のタイムチャートである。図9において、曲線C0は、監視中に測定された振動データのSTFT画像と油分離レベル0のSTFT画像との適合率P0の時間変化を示す。曲線C1は、監視中に測定された振動データのSTFT画像と油分離レベル1のSTFT画像との適合率P1の時間変化を示す。曲線C2は、監視中に測定された振動データのSTFT画像と油分離レベル2のSTFT画像との適合率P2の時間変化を示す。
FIG. 9 is a time chart of the conformance rate between the SFT image of the vibration data measured during monitoring and the SFT image of each oil separation level. In FIG. 9, the curve C0 shows the time change of the conformance rate P0 between the SFT image of the vibration data measured during monitoring and the SFT image of the
図9に示されるように、運転時間L10(0<L10<500)は、油分離レベル0に対応付けられた運転時間L0(0)に最も近く、その次に油分離レベル1に対応付けられた運転時間L1(1000)に近い。運転時間L10におけるグリースの実際の状態は、油分離レベル0のグリースの状態に最も近く、その次に油分離レベル1のグリースの状態に近い。運転時間L10における適合率P0~P2の値は、それぞれ0.9、0.1、および0である。適合率P0~P2の大小関係P0>P1>P2から、運転時間L10におけるグリースの状態は、油分離レベル0のグリースの状態に最も近く、その次に油分離レベル1のグリースの状態に近いと推定することができる。運転時間L10の適合率P0~P2には、運転時間L10における実際のグリースの状態が反映されている。
As shown in FIG. 9, the operating time L10 (0 <L10 <500) is closest to the operating time L0 (0) associated with the
運転時間L20(1000<L20<1500)は、運転時間L1に最も近く、その次に油分離レベル2に対応付けられた運転時間L2(2000)に近い。運転時間L20におけるグリースの実際の状態は、油分離レベル1のグリースの状態に最も近く、その次に油分離レベル2のグリースの状態に近い。運転時間L20における適合率P0~P2の値は、それぞれ0、0.9、および0.1である。適合率P0~P2の大小関係P1>P2>P0から、運転時間L20におけるグリースの状態は、油分離レベル1のグリースの状態に最も近く、その次に油分離レベル2のグリースの状態に近いと推定することができる。運転時間L20の適合率P0~P2には、運転時間L20における実際のグリースの状態が反映されている。
The operating time L20 (1000 <L20 <1500) is closest to the operating time L1 and then to the operating time L2 (2000) associated with the
運転時間L30(1500<L30<2000)は、運転時間L2に最も近く、その次に運転時間L1に近い。運転時間L30におけるグリースの実際の状態は、油分離レベル2のグリースの状態に最も近く、その次に油分離レベル1のグリースの状態に近い。運転時間L30における適合率P0~P2の値は、それぞれ0、0.1、および0.9である。適合率P0~P2の大小関係P2>P1>P0から、運転時間L30におけるグリースの状態は、油分離レベル2のグリースの状態に最も近く、その次に油分離レベル1のグリースの状態に近いと推定することができる。運転時間L30の適合率P0~P2には、運転時間L30における実際のグリースの状態が反映されている。
The operating time L30 (1500 <L30 <2000) is closest to the operating time L2, followed by the operating time L1. The actual state of the grease at the operating time L30 is closest to the state of the grease of the
図10は、転がり軸受の運転時間と実施の形態に係る状態監視装置によって推定された余寿命との関係を示す図である。図10に示されるように、運転時間の増加に伴って劣化するグリースの状態に対応する余寿命が推定されている。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the operating time of the rolling bearing and the remaining life estimated by the condition monitoring device according to the embodiment. As shown in FIG. 10, the remaining life corresponding to the state of grease that deteriorates with an increase in operating time is estimated.
実施の形態においては、内輪が回転輪であり、外輪が静止輪である場合について説明した。実施の形態に係る状態監視装置の監視対象となる転がり軸受は、内輪が静止輪であり、外輪が回転輪であってもよい。 In the embodiment, the case where the inner ring is a rotating wheel and the outer ring is a stationary ring has been described. In the rolling bearing to be monitored by the condition monitoring device according to the embodiment, the inner ring may be a stationary wheel and the outer ring may be a rotating wheel.
実施の形態においては油分離率を3レベルに分けて、学習期間において各レベルのSTFT画像を機械学習する場合について説明した。油分離率は、4レベル以上に分けられてもよい。また、振動データの特徴量は、STFT画像以外でもよく、たとえば、実効値、最大値、波高率、尖度、および歪度であってもよい。 In the embodiment, the oil separation rate is divided into three levels, and the case where the STFT images of each level are machine-learned during the learning period has been described. The oil separation rate may be divided into 4 levels or more. Further, the feature amount of the vibration data may be other than the SFT image, and may be, for example, an effective value, a maximum value, a crest factor, a kurtosis, and a skewness.
以上、実施の形態に係る状態監視装置によれば、振動データの特徴量の機械学習によって作成された分類器を用いることにより、転がり軸受に封入されたグリースの余寿命を推定することができる。 As described above, according to the condition monitoring device according to the embodiment, the remaining life of the grease sealed in the rolling bearing can be estimated by using the classifier created by machine learning of the feature amount of the vibration data.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 状態監視装置、10 転がり軸受、11 主軸、12 内輪、14 外輪、16 保持器、18 転動体、20 振動センサ、40 制御部、50 記憶部、Grc グリース。 1 Condition monitoring device, 10 Rolling bearing, 11 Spindle, 12 Inner ring, 14 Outer ring, 16 Cage, 18 Rolling element, 20 Vibration sensor, 40 Control unit, 50 Storage unit, Grc grease.
Claims (7)
転がり軸受の状態を監視するステップとを含み、
前記分類器を作成するステップは、
第1油分離率のグリースが封入された前記転がり軸受の第1振動データの特徴量を算出するステップと、
前記第1油分離率より小さい第2油分離率のグリースが封入された前記転がり軸受の第2振動データの特徴量を算出するステップと、
正常なグリースが封入された前記転がり軸受の第3振動データの特徴量を算出するステップと、
前記第1~第3振動データの特徴量を機械学習して前記分類器を作成するステップとを含み、
前記正常なグリースの油分離率が前記第1油分離率となるまでの前記転がり軸受の運転時間は、第1運転時間であり、
前記正常なグリースの油分離率が前記第2油分離率となるまでの前記転がり軸受の運転時間は、前記第1運転時間よりも短い第2運転時間であり、
前記状態を監視するステップは、
監視中に測定された前記転がり軸受の第4振動データの特徴量を算出するステップと、
前記分類器を用いて、前記第4振動データの特徴量と、前記第1~第3振動データの特徴量それぞれとの第1~第3適合率を算出するステップと、
前記第1および第2運転時間と、前記第1~第3適合率とを用いて、前記転がり軸受に封入されたグリースの油分離率が前記第1油分離率となるまでの余寿命を算出するステップとを含む、転がり軸受の状態監視方法。 Steps to create a classifier by machine learning,
Including steps to monitor the condition of rolling bearings
The step of creating the classifier is
A step of calculating the feature amount of the first vibration data of the rolling bearing filled with grease of the first oil separation rate, and
A step of calculating the feature amount of the second vibration data of the rolling bearing in which grease having a second oil separation rate smaller than that of the first oil separation rate is filled, and
A step of calculating the feature amount of the third vibration data of the rolling bearing filled with normal grease, and
It includes a step of machine learning the features of the first to third vibration data to create the classifier.
The operating time of the rolling bearing until the oil separation rate of the normal grease becomes the first oil separation rate is the first operating time.
The operating time of the rolling bearing until the oil separation rate of the normal grease becomes the second oil separation rate is the second operating time shorter than the first operating time.
The step of monitoring the above state is
A step of calculating the feature amount of the fourth vibration data of the rolling bearing measured during monitoring, and
Using the classifier, a step of calculating the first to third conformance ratios of the feature amount of the fourth vibration data and the feature amount of the first to third vibration data, respectively.
Using the first and second operation times and the first to third conformance rates, the remaining life until the oil separation rate of the grease sealed in the rolling bearing becomes the first oil separation rate is calculated. How to monitor the condition of rolling bearings, including steps to do.
前記余寿命を算出するステップは、前記第1および第2適合率と前記第1および第2運転時間とをそれぞれ乗じた値の総和を、前記第1運転時間から引いた値を、前記余寿命として算出する、請求項1に記載の転がり軸受の状態監視方法。 The total of the first to third conformance rates is 1.
In the step of calculating the remaining life, the total of the values obtained by multiplying the first and second conformance rates and the first and second operating hours is subtracted from the first operating time, and the remaining life is calculated. The method for monitoring the state of the rolling bearing according to claim 1, which is calculated as.
前記第2油分離率のグリースは、前記正常なグリースが封入された前記転がり軸受を前記第2運転時間だけ運転させることによって得られたグリースである、請求項1または2に記載の転がり軸受の状態監視方法。 The grease having the first oil separation rate is grease obtained by operating the rolling bearing filled with the normal grease for the first operating time.
The grease according to claim 1 or 2, wherein the grease having a second oil separation rate is grease obtained by operating the rolling bearing filled with the normal grease for the second operating time. Condition monitoring method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/031517 WO2019044745A1 (en) | 2017-08-31 | 2018-08-27 | Method and device for monitoring condition of rolling bearing |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017166823 | 2017-08-31 | ||
JP2017166823 | 2017-08-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019045487A JP2019045487A (en) | 2019-03-22 |
JP6997051B2 true JP6997051B2 (en) | 2022-02-03 |
Family
ID=65812768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018154048A Active JP6997051B2 (en) | 2017-08-31 | 2018-08-20 | Rolling bearing condition monitoring method and condition monitoring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6997051B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7430317B2 (en) | 2019-09-30 | 2024-02-13 | 国立大学法人大阪大学 | Remaining life prediction system, remaining life prediction device, and remaining life prediction program |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005291738A (en) | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Method and apparatus for assessing remaining life of antifriction bearing |
JP4605132B2 (en) | 2006-09-29 | 2011-01-05 | パナソニック電工株式会社 | Anomaly detection device and anomaly detection method |
JP2015515002A (en) | 2012-04-24 | 2015-05-21 | アクティエボラゲット・エスコーエッフ | Bearing monitoring method and system |
US20160313228A1 (en) | 2013-12-17 | 2016-10-27 | Aktiebolaget Skf | Viscosity estimation from demodulated acoustic emission |
JP2018025450A (en) | 2016-08-09 | 2018-02-15 | オークマ株式会社 | Bearing diagnostic device |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5477189A (en) * | 1977-12-02 | 1979-06-20 | Hitachi Ltd | Bearing trouble inspector |
-
2018
- 2018-08-20 JP JP2018154048A patent/JP6997051B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005291738A (en) | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Method and apparatus for assessing remaining life of antifriction bearing |
JP4605132B2 (en) | 2006-09-29 | 2011-01-05 | パナソニック電工株式会社 | Anomaly detection device and anomaly detection method |
JP2015515002A (en) | 2012-04-24 | 2015-05-21 | アクティエボラゲット・エスコーエッフ | Bearing monitoring method and system |
US20160313228A1 (en) | 2013-12-17 | 2016-10-27 | Aktiebolaget Skf | Viscosity estimation from demodulated acoustic emission |
JP2018025450A (en) | 2016-08-09 | 2018-02-15 | オークマ株式会社 | Bearing diagnostic device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019045487A (en) | 2019-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5725833B2 (en) | Rolling bearing abnormality diagnosis device, wind power generation device and abnormality diagnosis system | |
JP7200789B2 (en) | Preload Diagnosis Method for Rolling Device | |
JP2019045241A (en) | State monitoring method and state monitoring device of rolling bearing | |
JP5615726B2 (en) | Life estimation apparatus and life estimation method for rolling bearing | |
JP6997051B2 (en) | Rolling bearing condition monitoring method and condition monitoring device | |
JP6997054B2 (en) | Rolling bearing condition monitoring method and condition monitoring device | |
Machado et al. | Electromechanical modeling by DEM for assessing internal ball bearing loading | |
US20220252104A1 (en) | System, apparatus, and method of determining condition of a bearing | |
JP2017026020A (en) | State monitoring apparatus of rolling bearing and state monitoring method of rolling bearing | |
JP5908356B2 (en) | Life estimation apparatus and life estimation method for rolling bearing | |
JP2011069681A (en) | Method and device for estimating life expectancy of rolling bearing | |
JP6844764B2 (en) | Peeling growth analysis method and peeling growth analysis device for raceway rings of rolling bearings | |
WO2017013998A1 (en) | Device for monitoring state of rolling bearing, and method for setting abnormality determination threshold value for rolling bearing | |
WO2019044745A1 (en) | Method and device for monitoring condition of rolling bearing | |
Jamadar et al. | A numerical model for the identification of the structural damages in rolling contact bearings using matrix method of dimensional analysis | |
WO2021117752A1 (en) | Rolling bearing state monitoring method and rolling bearing state monitoring device | |
JP2017181500A (en) | State monitoring system and wind power generator | |
WO2019044744A1 (en) | State monitoring method and state monitoring device for rolling bearing | |
US20220364955A1 (en) | Remaining life prediction system, remaining life prediction device, and remaining life prediction program | |
Jamadar et al. | A new damage diagnostic approach for deep groove ball bearings having localized surface defects in the raceways | |
JP2021096102A (en) | Method and device for monitoring state of rolling bearing | |
JP7347721B1 (en) | Bearing device condition detection method, detection device, and program | |
JP2021143936A (en) | Device and method for monitoring state of rolling bearing | |
Shetty et al. | Vibrations and film thickness in grease-lubricated deep groove ball bearings | |
WO2023176602A1 (en) | Bearing device state detecting method, detecting device, and program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210309 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211124 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211216 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6997051 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |