JP7364135B1 - 状態診断方法、状態診断装置、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
前記複数の転がり軸受に交流電源により周波数を変化させながら電圧を印加させることにより前記複数の転がり軸受全体のインピーダンスを測定する測定工程と、
前記測定工程にて測定したインピーダンスを前記複数の転がり軸受が直列接続された等価回路に基づいてフィッティングを行うことで、前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスを導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出した前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスに基づいて、前記複数の転がり軸受それぞれの状態を診断する診断工程と、
を有する。
前記複数の転がり軸受に交流電源により周波数を変化させながら電圧を印加させることにより前記複数の転がり軸受全体のインピーダンスを測定する測定手段と、
前記測定手段にて測定したインピーダンスを前記複数の転がり軸受が直列接続された等価回路に基づいてフィッティングを行うことで、前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスを導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出した前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスに基づいて、前記複数の転がり軸受それぞれの状態を診断する診断手段と、
を有する。
コンピュータに、
電気的に接続された複数の転がり軸受に交流電源により周波数を変化させながら電圧を印加させることにより前記複数の転がり軸受全体のインピーダンスを測定する測定工程と、
前記測定工程にて測定したインピーダンスを前記複数の転がり軸受が直列接続された等価回路に基づいてフィッティングを行うことで、前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスを導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出した前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスに基づいて、前記複数の転がり軸受それぞれの状態を診断する診断工程と、
を実行させる。
以下、本発明の第1の実施形態について説明を行う。なお、本発明に係る測定方法は、潤滑剤により潤滑されながら転がり挙動を行う転がり軸受を複数備える装置を対象として適用可能である。例えば、本発明に係る診断方法が適用可能な転がり軸受の種類としては、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円錐ころ軸受、円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受などが挙げられる。
図1は、本実施形態に係る状態診断方法を適用可能なシステムの全体構成の一例を示す概略構成図である。図1では、本実施形態に係る状態診断方法を用いる診断装置1、LCRメータ8、および診断対象である軸受装置10を示している。なお、図1に示す構成は一例であり、診断対象などに応じて異なる構成が用いられてよい。
図2は、転がり軸受内の潤滑剤周りの電気的に等価な電気回路を示す図である。電気回路Eは、潤滑剤から構成されるコンデンサCと、その周辺の要素に起因する抵抗Rが並列に接続された構成を有する。ここでの周辺の要素とは、転がり軸受を構成する転動体(ころや玉など)、内輪、外輪などが挙げられる。また、電気回路EのインピーダンスをZにて示す。ここで、電気回路Eに印加される交流電圧V、電気回路Eを流れる電流I、および、電気回路E全体の複素数インピーダンスZは以下の式(1)~(3)にて示される。
V=|V|exp(jωt) …(1)
I=|I|exp(j(ωt-θ)) …(2)
Z=V/I=|V/I|exp(jθ)=|Z|exp(jθ) …(3)
j:虚数
ω:電圧の角周波数
t:時間
θ:位相角(電圧と電流の位相のずれ)
j:虚数
π:円周率
f:周波数
TCPE:CPE定数
p:CPE指数
図4は、本実施形態に係る状態診断処理のフローチャートである。本処理は、診断装置1により実行され、例えば、診断装置1が備える制御装置(不図示)が本実施形態に係る処理を実現するためのプログラムを記憶装置(不図示)から読み出して実行することにより実現されてよい。なお、以下の処理におけるフィッティングやパラメータの導出は、汎用のソフトウェアの機能を用いてその一部が実現されるように構成されてよい。
以下、上記の診断方法を用いて行った試験の結果について説明する。ここでは2つの異なる試験条件の結果について説明する。試験の条件は以下の通りである。試験1では、円すいころ軸受と玉軸受の2つの転がり軸受を直列回路とし、同じ潤滑剤(粘度)を用いて試験を行っている。一方、試験2では、2つの同じ玉軸受を用い、粘度が異なる潤滑剤を用いて試験を行っている。
使用軸受:円すいころ軸受(銘番:HR32206)、玉軸受(銘番:6306)
アキシアル荷重:300[N]
ラジアル荷重:0[N]
基油粘度:47[cSt](40℃下)
グリース:ウレア系
封入量:3.6[g]
回転速度:400[min-1]
交流周波数:20~1000000[Hz]
交流電圧:0.2[V]
図5A~図5Cは、試験条件1における測定結果を示すグラフ図である。図5Aにおいて、横軸は周波数f[Hz]の対数logを示し、縦軸はインピーダンス|Z|[Ω]の対数logを示す。図5Bにおいて、横軸は周波数f[Hz]の対数logを示し、縦軸は位相角θ[°]を示す。図5Aのプロット501および図5Bのプロット511の情報は、上記の図4に示すS401、S402の工程の動作にて特定される。
使用軸受:玉軸受(銘番:6306)×2
アキシアル荷重:436[N]
ラジアル荷重:0[N]
基油粘度:17[cSt](40℃下)、411[cSt](40℃下)
グリース:ウレア系
封入量:3.6[g]
回転速度:500[min-1]
交流周波数:20~1000000[Hz]
交流電圧:0.2[V]
図6A~図6Cは、試験条件2における測定結果を示すグラフ図である。図6Aにおいて、横軸は周波数f[Hz]の対数logを示し、縦軸はインピーダンス|Z|[Ω]の対数logを示す。図6Bにおいて、横軸は周波数f[Hz]の対数logを示し、縦軸は位相角θ[°]を示す。図6Aのプロット601および図6Bのプロット611の情報は、上記の図4に示すS401、S402の工程の動作にて特定される。
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。
(1) 電気的に接続された複数の転がり軸受を備える軸受装置の状態診断方法であって、
前記複数の転がり軸受に交流電源により周波数を変化させながら電圧を印加させることにより前記複数の転がり軸受全体のインピーダンスを測定する測定工程と、
前記測定工程にて測定したインピーダンスを前記複数の転がり軸受が直列接続された等価回路に基づいてフィッティングを行うことで、前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスを導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出した前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスに基づいて、前記複数の転がり軸受それぞれの状態を診断する診断工程と、
を有することを特徴とする状態診断方法。
この構成によれば、複数の転がり軸受を備える装置において、複数の転がり軸受の測定結果から個々の転がり軸受の状態を診断することが可能となる。
この構成によれば、複数の転がり軸受のそれぞれの疑似容量の特性に基づいて、個々の転がり軸受のインピーダンスの周波数依存性を特定することが可能となる。
前記複数の転がり軸受は、同じ種類の潤滑剤を用いる、
ことを特徴とする(1)または(2)に記載の状態診断方法。
この構成によれば、異なる種類の転がり軸受から構成される装置に対して、個々の転がり軸受の状態診断を行うことが可能となる。
前記複数の転がり軸受はそれぞれ異なる種類の潤滑剤を用いる、
ことを特徴とする(1)または(2)に記載の状態診断方法。
この構成によれば、異なる潤滑剤を用いる同じ種類の転がり軸受から構成される装置に対して、個々の転がり軸受の状態診断を行うことが可能となる。
前記複数の転がり軸受に交流電源により周波数を変化させながら電圧を印加させることにより前記複数の転がり軸受全体のインピーダンスを測定する測定手段と、
前記測定手段にて測定したインピーダンスを前記複数の転がり軸受が直列接続された等価回路に基づいてフィッティングを行うことで、前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスを導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出した前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスに基づいて、前記複数の転がり軸受それぞれの状態を診断する診断手段と、
を有することを特徴とする状態診断装置。
この構成によれば、複数の転がり軸受を備える装置において、複数の転がり軸受の測定結果から個々の転がり軸受の状態を診断することが可能となる。
電気的に接続された複数の転がり軸受に交流電源により周波数を変化させながら電圧を印加させることにより前記複数の転がり軸受全体のインピーダンスを測定する測定工程と、
前記測定工程にて測定したインピーダンスを前記複数の転がり軸受が直列接続された等価回路に基づいてフィッティングを行うことで、前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスを導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出した前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスに基づいて、前記複数の転がり軸受それぞれの状態を診断する診断工程と、
を実行させるためのプログラム。
この構成によれば、複数の転がり軸受を備える装置において、複数の転がり軸受の測定結果から個々の転がり軸受の状態を診断することが可能となる。
2 ころ軸受
2a 外輪
2b ころ(転動体)
2c 内輪
3 玉軸受
3a 外輪
3b 玉(転動体)
3c 内輪
4 リニアガイド
5 回転軸
6 モータ
8 LCRメータ
10 軸受装置
Claims (6)
- 電気的に接続された複数の転がり軸受を備える軸受装置の状態診断方法であって、
前記複数の転がり軸受に交流電源により周波数を変化させながら電圧を印加させることにより前記複数の転がり軸受全体のインピーダンスを測定する測定工程と、
前記測定工程にて測定したインピーダンスを前記複数の転がり軸受が直列接続された等価回路に基づいてフィッティングを行うことで、前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスを導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出した前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスに基づいて、前記複数の転がり軸受それぞれの状態を診断する診断工程と、
を有することを特徴とする状態診断方法。 - 前記等価回路は、前記複数の転がり軸受それぞれに対応する疑似容量により構成される、ことを特徴とする請求項1に記載の状態診断方法。
- 前記複数の転がり軸受は、異なる種類の転がり軸受から構成され、
前記複数の転がり軸受は、同じ種類の潤滑剤を用いる、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の状態診断方法。 - 前記複数の転がり軸受は、同じ種類の転がり軸受から構成され、
前記複数の転がり軸受はそれぞれ異なる種類の潤滑剤を用いる、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の状態診断方法。 - 電気的に接続された複数の転がり軸受を備える軸受装置の状態診断装置であって、
前記複数の転がり軸受に交流電源により周波数を変化させながら電圧を印加させることにより前記複数の転がり軸受全体のインピーダンスを測定する測定手段と、
前記測定手段にて測定したインピーダンスを前記複数の転がり軸受が直列接続された等価回路に基づいてフィッティングを行うことで、前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスを導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出した前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスに基づいて、前記複数の転がり軸受それぞれの状態を診断する診断手段と、
を有することを特徴とする状態診断装置。 - コンピュータに、
電気的に接続された複数の転がり軸受に交流電源により周波数を変化させながら電圧を印加させることにより前記複数の転がり軸受全体のインピーダンスを測定する測定工程と、
前記測定工程にて測定したインピーダンスを前記複数の転がり軸受が直列接続された等価回路に基づいてフィッティングを行うことで、前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスを導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出した前記複数の転がり軸受それぞれのインピーダンスに基づいて、前記複数の転がり軸受それぞれの状態を診断する診断工程と、
を実行させるためのプログラム。
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- 2023-03-07 JP JP2023545320A patent/JP7364135B1/ja active Active
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