JP7027782B2

JP7027782B2 - 転がり軸受の異常診断装置

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Publication number: JP7027782B2
Application number: JP2017196485A
Authority: JP
Inventors: 利満前川; 佳宏朗佐藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2037-10-10
Also published as: JP2019070570A

Description

本発明は、例えば風車の増速機のように、軸の回転を伝達する装置に使用される転がり軸受を構成する部品の傷等の異常を、この転がり軸受を分解することなく診断するための異常診断装置に関する。

鉄鋼用の圧延機や鉄道車両の車軸用軸受や、風車用軸受のような比較的大型の装置に組み込まれる転がり軸受（以下単に「軸受」ともいう。）は、もし軸受の損傷等により軸受が組み込まれた装置全体がストップしてしまうと、その間は装置を使用しての製品の製造やサービスの提供が停止してしまう事態が考えられる。このため、このような装置停止から装置が再稼動するまでの時間ロスを無くす（ダウンタイムゼロ）ため、軸受を定期的に点検するなど計画的な保全活動が行われている。このような定期点検で、軸受の異常・損傷を早期に検出することができれば、装置の稼動には影響のない間は稼動を継続しつつ、代替の軸受を準備するためのメンテナンスのリードタイムを確保することができ、ダウンタイムゼロを達成することが可能である。

ところが、風車用の軸受の場合、風力を有効に利用するために比較的大きなブレード（羽）を用いるという構造的な制約から、風車が地上や洋上の高所に設置されることが多いため、例えば鉄鋼の圧延機用軸受のように、定期的に分解目視検査を行うのは困難である。このため、風車用軸受のメンテナンスは、軸受の状態を常時監視し、もし軸受を構成する内輪や外輪等に傷等が生じた場合には、この状態監視装置により早期に異常を検出し、風車の運転を継続しつつ、代替の軸受を準備し交換する方法が採られている。

このような軸受の状態監視方法として、従来から（１）軸受を潤滑している潤滑油をフィルタを通して回収し、フィルタ上の金属磨耗粉の量から軸受の異常を判断する、（２）軸受の温度上昇を検出して異常を判断する、（３）軸受を構成する転動体、内輪及び外輪のいずれかに傷があると、軸受が回転したときにこの傷が原因となって傷がない場合よりも大きな振動を生じるという特性を利用し、軸受の振動に基づいて異常診断する、といった方法が知られている。

このうち、（１）の金属粉末の量を検出する方法の場合は、金属粉末が軸受から生じたものであるのか、増速機を構成している増速歯車等から生じたものであるのかの判別が困難であり、軸受に異常があるのかどうかを直接的に判断するのは難しい。また（２）の軸受の温度上昇を検出する方法は、温度上昇が生じるほどの軸受異常は、軸受の損傷がかなり進行した状態である場合が多く、必ずしも軸受異常を早期に検出するのが容易ではない。

これに対し、（３）の軸受の振動に基づいて異常診断する方法は、例えば特許文献１に記載されているように、鉄鋼用の圧延機用軸受や鉄道車両用軸受などの大型の装置に用いられる軸受の異常診断に好適とされ、実際に鉄道車両の車軸用軸受の異常診断で実用化されている。図９は、軸受の振動に基づいて異常を診断する装置の一例として、特許文献１に記載された診断装置を示したものである。

この診断装置１１０は、軸受１０１から発生する振動を検出手段１１１にて検出して電気信号に変換する。この電気信号を増幅手段１０８、フィルタ処理手段１０９、波形処理手段１１２による処理を経た上で、周波数スペクトルデータを比較判定手段１１５に送付する。図１０は、同じく特許文献１に記載されている、このような波形処理手段１１２による処理を経た周波数スペクトルデータの一例を示したものである。点線に示した周波数にピークが現れている。図９に戻り、比較判定手段１１５は、予め軸受１０１の異常に起因した特定の周波数成分値を算出し基準値として記憶しておき、実際の軸受振動の上述した周波数スペクトルデータの基準値対応箇所にピークが表出するか否かで軸受１０１の異常の有無を判定・診断する。なお基準値の算出にあたっては、回転数検出手段１２１にて実際の回転軸１０６（内輪）の回転数を計測し、この回転数に基づいて算出している。

下記の表１は、特許文献１に記載の内容を記したもので、軸受の各部材の欠陥、具体的には、傷と、各部材で発生する異常振動周波数（エンベロープ処理後の周波数）との関係を示している。

この関係に基づき、実際の軸受振動から得られた周波数スペクトルデータのピークを表出する周波数が、表１中の周波数と一致するか否かにより、傷の発生箇所を特定できる。一致しない場合には、傷は無いと判定する。

この診断方法は、上述したような鉄鋼用や鉄道車両用のように比較的軸受に重荷重が作用する分野への適用に優れている。しかし、冒頭に記した例えば風車の増速機用軸受のように、軸受に作用する荷重は必ずしもそれほど大きくはなく、回転伝達（特に高速回転の伝達）が主たる機能として求められるような用途では、軸受に傷等が生じていても基準値対応箇所にピークが生じない場合があり、異常診断を精度良く行ううえでの障害となっていた。

本発明者らは、この周波数スペクトルデータのピークが表出する周波数と基準値対応箇所にピーク値が表出しない原因の究明を進めたところ、周波数スペクトルデータの処理については従来から採用されている技術であるので特に問題がないはずであり、基準値の算出に原因があるのではないかと考え本発明に至った。即ち、軸受に作用する荷重が小さく転動体と軌道輪（内外輪）軌道面間の押し付け力が小さくなる場合は、「公転すべり」が生じる場合があることが知られている。公転すべりとは、回転軸の周りを公転している転動体と軌道輪の軌道面との間に発生するすべりのことである。このような公転すべりが発生すると、転動体（保持器）の実際の公転数は、公転すべりがない場合に比べると小さくなる。

ところが、上述した従来の比較判定手段中に基準値として記憶している値は、回転軸（内輪）の回転数に基づいて算出された値であり、このような「公転すべり」は考慮されていない言わば理論的な値である。このため、実際に異常診断を進めていくと、回転軸（内輪）の回転数に基づいて算出されたこの理論的な基準値と、実際の軸受振動から得られた周波数スペクトルデータとが対応しない場合が出てくるのではないかと考えられる。

特開２００３－１８５５３５号公報

本発明は、上述した事情を背景にしてなされたものであり、軸受の振動に基づいて診断する場合において、軸受に作用する荷重が比較的小さい場合であっても、信頼性の高い異常診断装置を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内輪と、外輪と、該内外輪間に設けられた転動体と、該転動体を周方向に等間隔に保持する保持器を有する転がり軸受の発生する振動を検出して電気信号として出力する振動検出装置と、
前記電気信号を波形処理することによって周波数スペクトルデータに変換する波形処理装置と、
前記転がり軸受の前記転動体又は前記保持器の公転数を検出して出力する公転数検出装置と、
該公転数検出装置の出力する公転数に基づいて前記転がり軸受の異常に起因した特定の周波数成分値を算出し基準値として記憶する基準値記憶装置と、
前記周波数スペクトルデータ上の前記基準値に対応する箇所に設定した閾値を超えたピークが表出しているか否かを判定する比較判定装置と、
該比較判定装置の判定結果に基づいて、前記転がり軸受の状態の診断を行う診断装置と、
を備えた転がり軸受の異常診断装置。
（２）内輪と、外輪と、該内外輪間に設けられた転動体と、該転動体を周方向に等間隔に保持する保持器を有する転がり軸受の発生する振動を検出して電気信号として出力する振動検出装置と、
前記電気信号を波形処理することによって周波数スペクトルデータに変換する波形処理装置と、
前記転がり軸受の前記転動体又は前記保持器の公転数を検出して出力する公転数検出装置と、
前記転がり軸受の前記内輪又は前記外輪のうち回転側の軌道輪の回転数を検出する回転数検出装置と、
前記公転数検出装置の出力する公転数に基づいて前記転がり軸受の異常に起因した特定の周波数成分値を算出し第１の基準値として記憶する第１の基準値記憶装置と、
前記回転数検出装置の出力する回転数に基づいて前記転がり軸受の異常に起因した特定の周波数成分値を算出し第２の基準値として記憶する第２の基準値記憶装置と、
前記周波数スペクトルデータ上の前記第１の基準値又は前記第２の基準値の何れかに対応する箇所に設定した閾値を超えたピークが表出しているか否かを判定する比較判定装置と、
該比較判定装置の判定結果に基づいて、前記転がり軸受の状態の診断を行う診断装置と、
を備えた転がり軸受の異常診断装置。

本発明によれば、転がり軸受の転動体又は保持器の公転数を検出して出力する公転数検出装置の検出結果に基づいて、転がり軸受の異常に起因した特定の周波数成分値を算出して基準値とし、かかる基準値と転がり軸受の発生する振動を検出して得られた周波数スペクトルデータとを比較判定して異常診断を行うので、たとえ転動体すべりが生じていても信頼性の高い異常診断を行うことが可能となる。

本発明の異常診断装置が適用される風力発電機を説明する図である。本発明に係る異常診断装置の第１実施形態の概略構成を示すブロック図である。図２の異常診断装置に用いられる公転数検出器および振動検出器の取付け状態を説明する図である。転動体の位置とひずみとの関係を説明する図である。ひずみの時間的変化を説明する図である。本発明の転がり軸受異常診断装置の第１実施形態による異常診断方法を説明するためのフローチャートである。本発明に係る異常診断装置の第２実施形態の概略構成を示すブロック図である。本発明の転がり軸受異常診断装置の第２実施形態による異常診断方法を説明するためのフローチャートである。従来の異常診断装置の概略構成を示すブロック図である。周波数スペクトルの一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞

図１は、本発明に係る異常診断装置が適用される風力発電機を示したものである。風力発電機３１は、ブレード（羽）３２、ブレード３２に接続される主軸３３、主軸３３を支持する主軸軸受３４、主軸３３を介してブレード３２の回転力が入力される増速機３５及び増速機３５の出力軸（高速軸）６に接続されて回転する発電機３７を有している。さらに、風力発電機３１は、主軸３３、主軸軸受３４、増速機３５及び発電機３７を収容するナセル３８及びナセル３８を支持するタワー３９を有している。

主軸軸受３４には、球面ころ軸受が採用されている。増速機３５は、主軸３３と連結された低速軸（不図示）と、中速軸（不図示）及び高速軸６を有し、これら各軸上には互いに噛み合う歯車が固定されている。各軸は軸受によって、増速機３５のハウジングに回転自在に支持されている。図３は、増速機３５の出力軸である高速軸６を支持する転がり軸受１を示したものである。

図３に示すように、転がり軸受１は、上述した高速軸である回転軸６、回転軸６に固定され回転軸６とともに回転する内輪２、ハウジング７に取付けられた外輪３、内輪２と外輪３との間に設けられ、回転軸６の周りを公転する転動体４と、転動体４を周方向に等間隔に保持するための保持器５とを有する。また、転がり軸受１が取付けられるハウジング７には、振動検出器１１および公転数検出器１３が取付けられているが、これらは後述する異常診断装置１０の説明のときにあわせて詳述する。転動体４は、本実施形態では金属製の球とされている。

図１に戻り、増速機３５の高速軸６を支持する転がり軸受１には、異常診断装置１０が設けられている。この異常診断装置１０は、図２に示すように振動検出器１１、波形処理装置１２、公転数検出器１３、基準値記憶装置１４、比較判定装置１５、診断装置１６、を備えている

振動検出装置としての振動検出器１１は、図３に示すように転がり軸受１を収容しているハウジング７に取付けられる。振動検出器１１としては、振動を電気信号に変換する圧電型等公知の各種検出器を使用することができる。振動の検出形式も、加速度式、速度式、変位式等の適宜形式のものの採用が可能である。なお、振動を検出する検出装置としては、ほかにも、ＡＥセンサ、超音波センサ、ショックパルスセンサ、マイクロホン等、転がり軸受１の振動に起因して発生する物理量を電気信号化できるものを用いることが出来る。

波形処理装置１２は、振動検出器１１から出力された電気信号に対して、エンベロープＦＦＴ分析などの波形処理を施して、転がり軸受１の振動状態を示す周波数スペクトルデータを得る。

公転数検出装置としての歪センサ１３が、図３に示すように転がり軸受１を収容しているハウジング７に取付けられている。歪センサ１３は歪ゲージ１３ａを有しており、この歪ゲージ１３ａは、ハウジング７に接着剤によって貼り付けられて、ハウジング７と共に変形する。

図４に示すように、矢印方向に回転している回転軸６から軸受１に荷重Ｐが作用しているときに、ハウジング７からはＲ1～Ｒ３に代表される反力が軸受１に作用しており、鉛直方向下方に位置している転動体４を支えるための反力Ｒ１が最も大きい。このため歪ゲージ１３ａのひずみは、図４（ａ）に示すように、転動体４が歪ゲージ設置箇所を通過するときにはハウジング７が押し広げられるように変形することでひずみε１が最も大きくなる。これに対し、図４（ｂ）に示すように、転動体４が歪ゲージ設置箇所を通過しないときは、反力Ｒ２が歪ゲージ設置箇所には作用しないこともあり、ハウジング７を変形させる力が小さくなるため、ひずみε２はε１より小さくなる（ε２＜ε１）。

図５は、縦軸にひずみを、横軸に時間をとって、このようなひずみと時間との関係を示したものである。図５に示すようにひずみの大きさは周期的に変化する。このため、ひずみピーク間の周期ｔを測定し、これに球数Ｚを乗ずることで、転動体４の公転周期Ｔを得ることができる。公転周期Ｔの逆数が公転周波数（公転回転数）ｆｃ´である。なお、転動体４の公転周波数は、保持器５の公転周波数と等しい。

このような歪ゲージ１３ａは、ハウジング７の外側に取付けられるので取付けが容易である。本実施形態では、図３に示すように、ハウジング７の外周面に切欠６ａを設け、切欠６ａに歪ゲージ１３ａを接着剤で貼り付けている。なお、歪センサ１３の取り付け場所については、ハウジングの外周面に取付ける構成に限定されるものではなく、ハウジングの内周面に切欠を設けて切欠内に取付ける、あるいは内輪の外周面に切欠を設けて切欠内に取付ける、あるいはハウジングの端面に取付けることも可能である。

図２に戻り、基準値記憶装置１４は、上述したひずみセンサ１３の検出結果に基づき、転動体４の公転周波数実測値ｆｃ´を用いて、内輪欠陥周波数ｆｉ´、外輪欠陥周波数ｆｏ´及び転動体欠陥周波数ｆｂ´を基準値として算出し、この算出結果を記憶する。基準値算出の手順は以下の通りである。

先ず、歪センサ１３によって検出された転動体４の実際の公転周波数ｆｃ´を下記式（１）のｆｃ´に代入し、内輪２の回転周波数ｆｒ´を求める。

なお、式（１）において、各記号は以下のパラメータを示している。以下のパラメータ
のうち、ピッチ円直径とは、転動体４の中心が公転時に描く円の直径を意味している。
また、接触角は、転動体４となる球と内輪２との接触点と球と外輪３の接触点とを結ぶ
直線と、回転軸６に垂直な直線とがなす角度を指す。
ｆｃ´：転動体の公転周波数（Ｈｚ）
ｆｒ´：内輪の回転周波数（Ｈｚ）
Ｄａ：転動体の直径（ｍｍ）
ｄｍ：ピッチ円直径（ｍｍ）
α：接触角（度）
ｚ：転動体数

そして、内輪２の回転周波数ｆｒ´を下記の式（２）、式（３）及び式（４）のｆｒ´に代入する。このとき、内輪欠陥周波数ｆｉ´は式（２）によって、外輪欠陥周波数ｆｏ´は式（３）により、又転動体欠陥周波数ｆｂ´は式（４）によって算出される。

比較判定装置１５は、基準値として記憶した上記各欠陥周波数と、振動検出器１１の電気信号を波形処理して得られた周波数スペクトルと対比し、周波数スペクトルの基準値対応箇所にピークが表出しているか否かを判定する。

診断装置１６は、比較判定装置１５による判定結果に基いて転がり軸受１の状態、即ち、特定部位に対する異常の有無や損傷があった場合の進行度などの診断を行ない、その結果を出力する。

次に、図６に示すフローチャートに基づいて、上記した転がり軸受１の異常診断装置１０において行われる転がり軸受１の異常診断方法を説明する。図６に示したフローチャートの処理は、必ずしも常時実施されるというよりも、定期的に実施されるのがより現実的である。

異常診断処理がスタートすると、先ず、ステップＳ６１において、歪センサ１３が公転周波数の検出を開始する。また、振動検出器１１は、転がり軸受１に生じる振動の検出を開始する。

次に、ステップＳ６２において、歪センサ１３によって検出された転動体４の実際の公転周波数ｆｃ´から求められた回転周波数ｆｒ´を使って、外輪欠陥周波数ｆｏ´、内輪欠陥周波数ｆｉ´及び転動体欠陥周波数ｆｂ´を算出する。

次に、ステップＳ６３において、振動検出器１１から出力された周波数スペクトルに所定値を超えたピークが有るか否か判定する。ステップＳ６３の判定の結果、信号にピークが無い場合、ステップＳ６４に進み転がり軸受１に傷がないと判定する。これらの判定は、比較判定装置１５にて行う。

一方、ステップＳ６３においてピークがあると判定した場合、ステップＳ６５に進む。ステップ６５では、現れたピーク周波数が、基準値記憶装置１４に算出されて記憶されている外輪欠陥周波数ｆｏ´、内輪欠陥周波数ｆｉ´、転動体欠陥周波数ｆｂ´のいずれかと一致するか否か判定する。

ステップＳ６５において、ピーク周波数は外輪欠陥周波数ｆｏ´、内輪欠陥周波数ｆｉ´、転動体欠陥周波数ｆｂ´のいずれとも一致しないと判定した場合は、ステップＳ６６に進み、診断装置１６はエラーと判定する。ステップ６５の判定は、比較判定装置１５にて行う。

一方、ステップＳ６５において、ピーク周波数が上述した欠陥周波数ｆｏ´、ｆｉ´、ｆｂ´のいずれかと一致する場合、ステップＳ６７に進む。そして、ステップＳ６７において、転がり軸受１に傷があると判定する。さらに、傷の位置が、ピーク周波数と一致した基準値（欠陥周波数）を有する軸受構成部位であると判定し、ステップ６８に進む。ステップ６７の判定も、比較判定装置１５にて行う。

ステップＳ６８において、ステップＳ６４、ステップＳ６７の判定の結果から診断結果を出力する。即ち、診断装置１６は、
（１）転がり軸受１に傷が無い。
（２）転がり軸受１の内輪２に傷がある。
（３）転がり軸受１の外輪３に傷がある。
（４）転がり軸受１の転動体４に傷がある。
のいずれかの診断結果を出力する。

以上のように、本実施形態においては、転動体４の公転周波数の測定値に基づいて異常診断を行っているため、公転すべりの発生の有無に拘わらず、信頼性の高い診断結果を得ることができる
＜第２実施形態＞

図７は、異常診断装置の第２実施形態のブロック図である。第１実施形態と同一の構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。本実施形態が第１実施形態と異なるのは、異常診断装置２０には回転数検出器２１が追加されていることである。又これに伴ない、基準値記憶装置２４に記憶する内容および比較判定装置２５にて判定する内容が異なっている。

回転数検出装置としての回転数検出器２１は、内輪２（回転軸６）の回転数（回転周波数）を計測するものであり、例えば周波数センサを使って内輪２の回転周波数ｆｒを測定する。測定方法としては、例えば、内輪２に目印を付け、近接センサや光学式のセンサで目印を検出することによって、回転周波数ｆｒを示す電気的な信号を出力する。

基準値記憶装置２４は、公転数検出器（歪センサ）１３によって検出された転動体４の公転周波数ｆｃ´に基づいて、外輪３等の欠陥周波数ｆｏ´、ｆｉ´、ｆｂ´を算出し、この値（第１の基準値）を記憶するのは第１実施形態と同じである。本実施形態では更に、回転数検出器２１によって検出された内輪回転周波数ｆｒに基づいて、冒頭の従来例にて説明した表１に記載の理論的な欠陥周波数ｆｏ、ｆｉ、ｆｂを算出し、この値（第２の基準値）も記憶する。

比較判定装置２５は、基準値として記憶した上記転動体４の公転周波数ｆｃ´に基づいて算出した欠陥周波数ｆｏ´、ｆｉ´、ｆｂ´および内輪回転周波数ｆｒに基づいて算出した理論的な欠陥周波数ｆｏ、ｆｉ、ｆｂと、振動検出器１１の電気信号を波形処理して得られた周波数スペクトルのピーク周波数とを対比し、何れかの基準値対応箇所にピークが表出しているか否かを判定する。

診断装置１６は、比較判定装置２５による判定結果に基づいて、転がり軸受１の状態、即ち、特定部位に対する異常の有無および転動すべりの有無などの診断を行う。周波数スペクトルの基準値対応箇所にピークが表出している場合に、当該特定部材に傷等の異常があると診断し、同時に公転周波数ｆｃ´に基づいて算出した基準値ｆｏ´、ｆｉ´、ｆｂ´（公転すべりを考慮している）および回転周波数ｆｒに基づいて算出した理論的な基準値ｆｏ、ｆｉ、ｆｂ（公転すべりを考慮していない）の何れの対応箇所にピークが表出しているかにより、公転すべりの有無も診断する。なお、公転すべりの有無は、歪センサ１３によって検出された転動体４の実際の公転周波数ｆｃ´と、内輪２の回転周波数を使って算出された転動体４の理論公転周波数ｆｃとを比較して判定してもよい。

次に、図８に示すフローチャートに基づいて、上記した転がり軸受１の異常診断装置２０において行われる転がり軸受１の異常診断方法を説明する。

異常診断処理がスタートすると、先ず、ステップＳ８１において、歪センサ１３が公転周波数の検出を開始する。また、回転数検出器２１は、内輪２の回転周波数の検出を開始する。さらに、振動検出器１１は、転がり軸受１に生じる振動の検出を開始する。

次に、ステップＳ８２において、回転検出器２１によって検出された内輪２の回転周波数ｆｒから、理論的な値である外輪欠陥周波数ｆｏ、内輪欠陥周波数ｆｉ、転動体欠陥周波数ｆｂを算出する。さらに、公転検出器１３（歪センサ）によって検出された転動体４の実際の公転周波数ｆｃ´から求められた回転周波数ｆｒ´を使って外輪欠陥周波数ｆｏ´、内輪欠陥周波数ｆｉ´及び転動体欠陥ｆｂ´も算出する。

次に、ステップＳ８３において、振動検出器１１から出力された周波数スペクトルにピークがあるか否か判定する。ステップＳ８３の判定の結果、信号にピークが無い場合、ステップＳ８４に進み転がり軸受１に傷がないと判定する。

ステップＳ８３においてピークがあると判定した場合、ステップＳ８５に進む。

ステップ８５では、現れたピークのピーク周波数が、基準値記憶装置２４に算出されて記憶されている外輪欠陥周波数ｆｏ´、内輪欠陥周波数ｆｉ´、転動体欠陥周波数ｆｂ´のいずれかと一致するか否か判定する。ピーク周波数が、外輪等の欠陥周波数ｆｏ´、ｆｉ´、ｆｂ´のいずれかと一致する場合、ステップＳ８６に進む。そしてステップ８６において、転がり軸受１に傷があり、公転すべりありと判定する。さらに、傷の位置が、ピーク周波数と一致した基準値を有する軸受構成部位であると判定する。

一方、ステップＳ８５において、ピーク周波数が外輪等の欠陥周波数ｆｏ´、ｆｉ´、ｆｂ´のいずれとも一致しないと判定した場合は、ステップＳ８７に進む。

ステップ８７では、ピーク周波数が、理論的な値である外輪欠陥周波数ｆｏ、内輪欠陥周波数ｆｉ、転動体欠陥周波数ｆｂのいずれかに一致するか否かを判定する。ステップＳ８７の判定の結果、ピーク周波数が、外輪等の欠陥周波数ｆｏ、ｆｉ、ｆｂのいずれかに一致すると判定すると、ステップ８８に進む。そして、ステップ８８において、転がり軸受１に傷があり、転動体４の公転すべりなしと判定する。さらに、傷の位置が、ピーク周波数と一致した基準値を有する軸受構成部位であると判定する。

また、ステップＳ８７において、ピーク周波数が何れの欠陥周波数ｆｏ、ｆｉ、ｆｂにも一致しないと判定すると、ステップＳ８９においてピークの検出が「エラー」であると判定する。

ステップＳ９０において、ステップＳ８４、ステップＳ８６及びステップＳ８８の判定の結果から診断結果を出力する。即ち、診断装置２６は、
（１）転がり軸受１に傷が無い。
（２）転がり軸受１の内輪２に傷があって、かつ滑りがない。
（３）転がり軸受１の内輪２に傷があって、かつ滑りがある。
（４）転がり軸受１の外輪３に傷があって、かつ滑りがない。
（５）転がり軸受１の外輪３に傷があって、かつ滑りがある。
（６）転がり軸受１の転動体４に傷があって、かつ滑りがない。
（７）転がり軸受１の転動体４に傷があって、かつ滑りがある。
のいずれかの診断結果を出力する。

以上のように、本実施形態においても、第１実施形態の奏する信頼性の高い診断結果を得ることができるという効果に加え、転動体すべりが発生しているか否かも把握することが可能となる。これにより、傷の有無だけでなく、転動体すべりも加味してのより総合的な情報に基づいての対応の緊急度などを念頭においてのメンテナンスを実施することが可能となる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、異常診断の適用対象としては、風車用の増速機に限らず、必ずしも高荷重が作用しないような、例えばロボットアーム用の減速機用軸受、ジェットエンジン主軸、ガスタービン主軸、工作機械主軸、ターボ冷凍機用圧縮機などに適用することが可能である。

１転がり軸受
２内輪
３外輪
４転動体
５保持器
１０、２０異常診断装置
１１振動検出器
１２波形処理装置
１３公転数検出器
１４、２４基準値記憶装置
１５、２５比較判定装置
１６、２６診断装置
２１回転数検出器

Claims

内輪と、外輪と、該内外輪間に設けられた転動体と、該転動体を周方向に等間隔に保持する保持器を有する転がり軸受の発生する振動を検出して電気信号として出力する振動検出装置と、
前記電気信号を波形処理することによって周波数スペクトルデータに変換する波形処理装置と、
前記転がり軸受の前記転動体又は前記保持器の公転数を検出して出力する公転数検出装置と、
該公転数検出装置の出力する公転数に基づいて前記転がり軸受の異常に起因した特定の周波数成分値を算出し基準値として記憶する基準値記憶装置と、
前記周波数スペクトルデータ上の前記基準値に対応する箇所に設定した閾値を超えたピークが表出しているか否かを判定する比較判定装置と、
該比較判定装置の判定結果に基づいて、前記転がり軸受の状態の診断を行う診断装置と、
を備え、
前記転動体又は前記保持器の公転数は、前記転がり軸受に作用する前記転動体と前記内輪または前記外輪との軌道面間の押し付け力の変化に応じて変動し、
前記特定の周波数成分値は、内輪欠陥周波数、外輪欠陥周波数、及び、転動体欠陥周波数を含む、転がり軸受の異常診断装置。
内輪と、外輪と、該内外輪間に設けられた転動体と、該転動体を周方向に等間隔に保持する保持器を有する転がり軸受の発生する振動を検出して電気信号として出力する振動検出装置と、
前記電気信号を波形処理することによって周波数スペクトルデータに変換する波形処理装置と、
前記転がり軸受の前記転動体又は前記保持器の公転数を検出して出力する公転数検出装置と、
前記転がり軸受の前記内輪又は前記外輪のうち回転側の軌道輪の回転数を検出する回転数検出装置と、
前記公転数検出装置の出力する公転数に基づいて前記転がり軸受の異常に起因した特定の周波数成分値を算出し第１の基準値として記憶する第１の基準値記憶装置と、
前記回転数検出装置の出力する回転数に基づいて前記転がり軸受の異常に起因した特定の周波数成分値を算出し第２の基準値として記憶する第２の基準値記憶装置と、
前記周波数スペクトルデータ上の前記第１の基準値又は前記第２の基準値の何れかに対応する箇所に設定した閾値を超えたピークが表出しているか否かを判定する比較判定装置と、
該比較判定装置の判定結果に基づいて、前記転がり軸受の状態の診断を行う診断装置と、
を備え、
前記転動体又は前記保持器の公転数は、前記転がり軸受に作用する前記転動体と前記内輪または前記外輪との軌道面間の押し付け力の変化に応じて変動し、
前記公転数に基づいて算出される特定の周波数成分値は、内輪欠陥周波数、外輪欠陥周波数、及び、転動体欠陥周波数を含む、転がり軸受の異常診断装置。
前記転がり軸受は、風車の増速機用軸受である、請求項１または２に記載の異常診断装置。
前記転がり軸受は、前記内輪または前記外輪に対する荷重に応じて、前記転がり軸受における公転すべりが生じる構成である、請求項１～３のいずれか一項に記載の異常診断装置。