JP7442390B2 - Bearing inspection equipment and bearing inspection method - Google Patents

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Description

本発明は、軸受検査装置及び軸受検査方法に関する。 The present invention relates to a bearing inspection device and a bearing inspection method.

従来、音による軸受の検査について、例えば特開平3-35140号公報(特許文献1)に開示の技術がある。この公報には、「ベアリングの変位量と振動音とを検出し、それに関するデータを出力するデータ出力手段と、前記変位量と振動音とを前件部の変数、ベアリングの状態を後件部の変数とするファジィルールの複数と、各変数それぞれのメンバーシップ関数とを記憶していて、前記データ出力手段からの変位量と振動音とに関するデータを用いて当該ファジィルールとメンバーシップ関数とに従ってベアリングの状態をファジィ推論するファジィ推論部と、を備えたことを特徴とする」という記載がある。 Conventionally, there is a technique disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-35140 (Patent Document 1) regarding the inspection of bearings using sound. This bulletin describes ``a data output means that detects the amount of displacement and vibration noise of a bearing and outputs data related thereto; A plurality of fuzzy rules as variables and a membership function for each variable are stored, and data regarding the displacement amount and vibration sound from the data output means is used to generate the fuzzy rules according to the fuzzy rules and membership functions. "The present invention is characterized by comprising a fuzzy inference unit that performs fuzzy inference on the state of the bearing."

特開平3-35140号公報Japanese Patent Application Publication No. 3-35140

上記特許文献1のように、音を取得して軸受の状態を判定する構成は、軸受の振動を取得して判定を行う構成に比べ、センサの設置に必要なスペースが少なく、非接触での判定も可能であるという利点がある。 As in Patent Document 1, the configuration that determines the condition of the bearing by acquiring sound requires less space for installing the sensor than the configuration that acquires the vibration of the bearing and makes the determination, and it is possible to use a non-contact method. It has the advantage that judgment is also possible.

一方で、音を取得して軸受の状態を判定する構成では、周辺の環境音による影響を受けて精度が低下するという問題がある。特に、低速で回転する軸受では、異常音の発生頻度が低下することから、検査が困難となっていた。 On the other hand, in a configuration in which the state of the bearing is determined by acquiring sound, there is a problem in that the accuracy decreases due to the influence of surrounding environmental sounds. In particular, it has been difficult to inspect bearings that rotate at low speeds because the frequency of abnormal noises decreases.

そこで、本発明では、高精度で利用範囲の広い軸受検査装置及び軸受検査方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a bearing inspection device and a bearing inspection method that are highly accurate and can be used in a wide range of applications.

上記目的を達成するために、代表的な本発明の軸受検査装置の一つは、検査対象の軸受から生じる音を検知する音センサと、前記軸受によって生じる磁気を検知する磁気センサと、前記磁気センサの検知結果である磁気信号を周波数解析する解析部と、前記周波数解析の結果を用い、前記音センサの検知結果である音信号から前記軸受の回転周期の音信号を抽出する抽出部とを備える。
また、代表的な本発明の軸受検査方法の一つは、検査対象の軸受から生じる音を検知する音検知ステップと、前記軸受によって生じる磁気を検知する磁気検知ステップと、前記磁気検知ステップの検知結果である磁気信号を周波数解析する解析ステップと、前記周波数解析の結果を用い、前記音検知ステップの検知結果である音信号から前記軸受の回転周期の音信号を抽出する抽出ステップとを含む。
In order to achieve the above object, one of the typical bearing inspection devices of the present invention includes a sound sensor that detects sound generated from a bearing to be inspected, a magnetic sensor that detects magnetism generated by the bearing, and a magnetic sensor that detects the magnetic field generated by the bearing. an analysis section that frequency-analyzes a magnetic signal that is the detection result of the sensor; and an extraction section that uses the result of the frequency analysis to extract a sound signal of the rotation period of the bearing from the sound signal that is the detection result of the sound sensor. Be prepared.
Further, one of the representative bearing inspection methods of the present invention includes a sound detection step of detecting sound generated from a bearing to be inspected, a magnetic detection step of detecting magnetism generated by the bearing, and a detection of the magnetic detection step. The method includes an analysis step of frequency-analyzing the resulting magnetic signal, and an extraction step of extracting a sound signal of the rotation period of the bearing from the sound signal that is the detection result of the sound detection step using the result of the frequency analysis.

本発明によれば、高精度で利用範囲の広い軸受検査を提供することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide bearing inspection with high accuracy and a wide range of applications.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be made clear by the following description of the mode for carrying out the invention.

図1は、実施例に係る軸受検査装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a bearing inspection device according to an embodiment. 図2は、軸受検査装置の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing the processing procedure of the bearing inspection device. 図3は、音信号と磁気信号の具体例である。FIG. 3 is a concrete example of the sound signal and the magnetic signal. 図4は、磁気信号の周波数変換結果の具体例である。FIG. 4 is a specific example of the result of frequency conversion of a magnetic signal. 図5は、磁気信号の周期を利用した異常音の判定結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing abnormal sound determination results using the period of the magnetic signal. 図6は、センサの設置の説明図である。(その1)FIG. 6 is an explanatory diagram of sensor installation. (Part 1) 図7は、センサの設置の説明図である。(その2)FIG. 7 is an explanatory diagram of sensor installation. (Part 2) 図8は、センサの設置の説明図である。(その3)FIG. 8 is an explanatory diagram of sensor installation. (Part 3) 図9は、複数の軸受を同時に検査する場合の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram when a plurality of bearings are inspected simultaneously.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。実施例は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The examples are illustrative for explaining the present invention, and are omitted and simplified as appropriate for clarity of explanation. The present invention can also be implemented in various other forms. Unless specifically limited, each component may be singular or plural.

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。 The position, size, shape, range, etc. of each component shown in the drawings may not represent the actual position, size, shape, range, etc. in order to facilitate understanding of the invention. Therefore, the present invention is not necessarily limited to the position, size, shape, range, etc. disclosed in the drawings.

同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。 When there are multiple components having the same or similar functions, the same reference numerals may be given different suffixes for explanation. Furthermore, if there is no need to distinguish between these multiple components, the subscripts may be omitted from the description.

図1は、実施例に係る軸受検査装置の説明図である。図1に示した軸受検査装置30は、エスカレータ10の軸受の検査に用いられている。エスカレータ10は、循環する踏板に乗った乗客を搬送する乗客コンベアの一種である。エスカレータ10は、その両端の床面の下に、踏板を循環させるための軸を備えている。この軸は、転動体を内蔵した転がり軸受(ベアリング)である軸受20によって保持されている。一例として、2本の軸のそれぞれは、2つの軸受によって保持される。図1では、エスカレータ10の下側の軸を支える軸受の1つを軸受20a、エスカレータ10の上側の軸を支える軸受の1つを軸受20bとしている。 FIG. 1 is an explanatory diagram of a bearing inspection device according to an embodiment. The bearing inspection device 30 shown in FIG. 1 is used to inspect the bearings of the escalator 10. The escalator 10 is a type of passenger conveyor that conveys passengers on circulating treads. The escalator 10 is provided with shafts for circulating treads under the floor surface at both ends thereof. This shaft is held by a bearing 20 that is a rolling bearing containing rolling elements. As an example, each of the two shafts is held by two bearings. In FIG. 1, one of the bearings supporting the lower shaft of the escalator 10 is a bearing 20a, and one of the bearings supporting the upper shaft of the escalator 10 is a bearing 20b.

軸受検査装置30は、磁気センサ31、音センサ32、解析部33、抽出部34及び判定部35を有する。磁気センサ31は、検査対象の軸受20aによって生じる磁気を検知し、磁気信号として出力する。音センサ32は、軸受20aから生じる音を検知し、音信号として出力する。 The bearing inspection device 30 includes a magnetic sensor 31, a sound sensor 32, an analysis section 33, an extraction section 34, and a determination section 35. The magnetic sensor 31 detects magnetism generated by the bearing 20a to be inspected and outputs it as a magnetic signal. The sound sensor 32 detects the sound generated from the bearing 20a and outputs it as a sound signal.

解析部33は、磁気センサ31の検知結果である磁気信号を周波数解析する。抽出部34は、周波数解析の結果を用い、音センサ32の検知結果である音信号から軸受の回転周期の音信号を抽出する。一例として、抽出部34は、軸受20aの構造から推定される周期の近傍で磁気信号の周期のピークを探索し、転動体の回転周期と内輪の回転周期を求め、軸受20aの回転周期とする。この場合、抽出部34は、転動体の回転周期と内輪の回転周期で発生した音信号を選択的に抽出することになる。 The analysis unit 33 analyzes the frequency of the magnetic signal that is the detection result of the magnetic sensor 31. The extraction unit 34 extracts the sound signal of the rotation period of the bearing from the sound signal that is the detection result of the sound sensor 32 using the result of the frequency analysis. As an example, the extraction unit 34 searches for the peak of the period of the magnetic signal in the vicinity of the period estimated from the structure of the bearing 20a, determines the rotation period of the rolling elements and the rotation period of the inner ring, and sets these as the rotation period of the bearing 20a. . In this case, the extraction unit 34 selectively extracts the sound signals generated in the rotation period of the rolling elements and the rotation period of the inner ring.

判定部35は、抽出部34による抽出結果から、軸受20aの状態を判定する。具体的には、判定部35は、抽出部34による抽出結果のうち、音圧が所定の閾値を超える音信号を異常音と判定する。また、判定部35は、異常音に対応する磁気信号の周期から、転動体の異常音であるか内輪の異常音であるかを識別する。判定部35は、判定結果を外部に出力する。判定結果による出力は、判定結果のみであってもよいし、他の情報を併せて出力してもよい。他の情報とは、磁気センサ31により検知された磁気信号、音センサ32により検知された音信号、解析部33による解析結果、抽出部34により抽出された音信号などである。 The determination unit 35 determines the state of the bearing 20a from the extraction result by the extraction unit 34. Specifically, the determination unit 35 determines, among the extraction results obtained by the extraction unit 34, a sound signal whose sound pressure exceeds a predetermined threshold value as an abnormal sound. Further, the determination unit 35 identifies whether the abnormal sound is from a rolling element or an inner race from the cycle of the magnetic signal corresponding to the abnormal sound. The determination unit 35 outputs the determination result to the outside. The output based on the determination result may be only the determination result, or may be output together with other information. Other information includes a magnetic signal detected by the magnetic sensor 31, a sound signal detected by the sound sensor 32, an analysis result by the analysis section 33, a sound signal extracted by the extraction section 34, and the like.

図2は、軸受検査装置30の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順を開始する準備として、磁気センサ31及び音センサ32を検査対象の軸受20に設置し、エスカレータ10を駆動させる。 FIG. 2 is a flowchart showing the processing procedure of the bearing inspection device 30. In preparation for starting this processing procedure, a magnetic sensor 31 and a sound sensor 32 are installed on the bearing 20 to be inspected, and the escalator 10 is driven.

処理手順を開始すると、まず、音センサ32による音の検知(ステップS101)と、磁気センサ31による磁気の検知(ステップS102)が行われる。その後、解析部33が磁気センサ31の出力である磁気信号を周波数解析する(ステップS103)。抽出部34は、周波数解析の結果を用い、音センサ32の検知結果である音信号から軸受の回転周期の音信号を抽出する(ステップS104)。判定部35は、抽出部34による抽出結果から、軸受20aの状態を判定し、判定結果を出力して(ステップS305)、処理を終了する。 When the processing procedure is started, first, the sound sensor 32 detects sound (step S101), and the magnetic sensor 31 detects magnetism (step S102). After that, the analysis unit 33 performs frequency analysis on the magnetic signal that is the output of the magnetic sensor 31 (step S103). The extraction unit 34 extracts the sound signal of the rotation period of the bearing from the sound signal that is the detection result of the sound sensor 32 using the result of the frequency analysis (step S104). The determination unit 35 determines the state of the bearing 20a from the extraction result by the extraction unit 34, outputs the determination result (step S305), and ends the process.

図3は、音信号と磁気信号の具体例である。図3に示した音信号には、軸受20に由来する音の他、環境音も含まれる。このため、音信号のみから異常を示す音を抽出することは難しい。一方、磁気信号は、軸受20の内輪の回転と転動体の回転などを含む周期性を示している。そして、音信号にも、軸受20の回転に由来する周期成分が含まれていると考えられる。そこで、軸受検査装置30は、磁気信号を周波数変換して軸受20の回転周期を特定している。 FIG. 3 is a concrete example of the sound signal and the magnetic signal. The sound signal shown in FIG. 3 includes not only sounds originating from the bearing 20 but also environmental sounds. For this reason, it is difficult to extract sounds indicating an abnormality from only sound signals. On the other hand, the magnetic signal shows periodicity including the rotation of the inner ring of the bearing 20 and the rotation of the rolling elements. It is considered that the sound signal also includes a periodic component derived from the rotation of the bearing 20. Therefore, the bearing inspection device 30 specifies the rotation period of the bearing 20 by converting the frequency of the magnetic signal.

図4は、磁気信号の周波数変換結果の具体例である。抽出部34は、周波数解析の結果を用い、軸受20aの構造から推定される周期の近傍で磁気信号の周期のピークを探索する。図4では、軸受20aの構造とエスカレータ10の稼働速度から求めた内輪、転動体、保持器の周期の理論値は、それぞれ0.25Hz、0.90Hz、0Hzである。この周囲でピーク値を探索し、実ピーク値とすると、内輪の実ピーク値は0.24Hz、転動体の実ピーク値は0.89Hz、保持器の実ピーク値は0.1Hzとなる。 FIG. 4 is a specific example of the result of frequency conversion of a magnetic signal. The extraction unit 34 uses the results of the frequency analysis to search for a peak in the period of the magnetic signal near the period estimated from the structure of the bearing 20a. In FIG. 4, the theoretical values of the cycles of the inner ring, rolling elements, and cage determined from the structure of the bearing 20a and the operating speed of the escalator 10 are 0.25 Hz, 0.90 Hz, and 0 Hz, respectively. If a peak value is searched around this and the actual peak value is determined, the actual peak value of the inner ring is 0.24 Hz, the actual peak value of the rolling element is 0.89 Hz, and the actual peak value of the cage is 0.1 Hz.

これらの実ピーク値に対応する周期で発生する音信号を抽出し、それ以外をノイズ成分(環境音)として除去すれば、軸受20に由来する音を選択的に抽出することができる。そして、軸受に由来する音のうち、音圧が閾値以上である音を異常音として判定すれば、軸受20の異常を高い精度で判定することができる。 By extracting the sound signals that occur at a period corresponding to these actual peak values and removing the rest as noise components (environmental sounds), it is possible to selectively extract the sound originating from the bearing 20. If a sound whose sound pressure is equal to or higher than a threshold among sounds originating from the bearing is determined as an abnormal sound, abnormality of the bearing 20 can be determined with high accuracy.

図5は、磁気信号の周期を利用した異常音の判定結果を示す図である。図5では、磁気信号のピークに対応して音信号の異常が示されている。 FIG. 5 is a diagram showing abnormal sound determination results using the period of the magnetic signal. In FIG. 5, an abnormality in the sound signal is shown corresponding to the peak of the magnetic signal.

次に、センサの設置について説明する。図6~図8は、センサの設置の説明図である。図6~図8に共通する構成として、保持器21に軸受20が保持されている。また、保持器21と内輪22の間には、転動体23が内蔵されている。内輪22の内側は、軸である。 Next, the installation of the sensor will be explained. 6 to 8 are explanatory diagrams of sensor installation. As a common configuration in FIGS. 6 to 8, a bearing 20 is held in a cage 21. Moreover, rolling elements 23 are built in between the retainer 21 and the inner ring 22. Inside the inner ring 22 is a shaft.

図6に示した構成では、保持器21にセンサユニット37が例えばグリスなどを介して設置されている。センサユニット37は内部には基板36を有し、基板36の軸受20側に磁気センサ31と音センサ32が設けられている。 In the configuration shown in FIG. 6, the sensor unit 37 is installed in the holder 21 via, for example, grease. The sensor unit 37 has a substrate 36 inside, and a magnetic sensor 31 and a sound sensor 32 are provided on the bearing 20 side of the substrate 36.

図7に示した構成では、図6に示した構成に加え、キャンセリング用音センサ41をさらに設けている。キャンセリング用音センサ41は、基板36に設けられるが、その設置面は音センサ32の反対側である。キャンセリング用音センサ41は環境音の検知を目的としており、その音信号は、音センサ32の音信号から差し引かれる。これにより、環境音の影響を低減することができる。 In the configuration shown in FIG. 7, a canceling sound sensor 41 is further provided in addition to the configuration shown in FIG. The canceling sound sensor 41 is provided on the substrate 36, and its installation surface is on the opposite side of the sound sensor 32. The purpose of the canceling sound sensor 41 is to detect environmental sounds, and its sound signal is subtracted from the sound signal of the sound sensor 32. Thereby, the influence of environmental sounds can be reduced.

さらに、キャンセリング用音センサ41をセンサユニット37に接着させ、接着した位置のセンサユニット37に穴を開け、キャンセリング用音センサ41をセンサユニット37から外部に出す構成が考えられる。例えば、センサユニット37の上面にキャンセリング用音センサ41のみが通る穴を開けて、そこからキャンセリング用音センサ41のみを外部に覗かせる。これにより、キャンセリング用音センサ41がセンサユニット37の外部で発生する環境音を検知し易くすることができる。 Furthermore, a configuration can be considered in which the canceling sound sensor 41 is bonded to the sensor unit 37, a hole is made in the sensor unit 37 at the bonded position, and the canceling sound sensor 41 is brought out from the sensor unit 37. For example, a hole is made in the upper surface of the sensor unit 37 through which only the canceling sound sensor 41 passes, and only the canceling sound sensor 41 is allowed to peek outside through the hole. This allows the canceling sound sensor 41 to easily detect environmental sounds generated outside the sensor unit 37.

図8に示した構成では、保持器21にセンサユニット37aとセンサユニット37bが設置されている。センサユニット37aは内部には基板36aを有し、基板36aの軸受20側に音センサ32が設けられている。センサユニット37bは内部には基板36bを有し、基板36bの軸受20側に磁気センサ31が設けられている。なお、磁気センサ31を有するセンサユニット37bは、グリスなどを介して保持器21に設置し、音センサ32を有するセンサユニット37aは、磁石などで保持器21に設置すればよい。 In the configuration shown in FIG. 8, a sensor unit 37a and a sensor unit 37b are installed in the holder 21. The sensor unit 37a has a substrate 36a inside, and the sound sensor 32 is provided on the bearing 20 side of the substrate 36a. The sensor unit 37b has a substrate 36b inside, and the magnetic sensor 31 is provided on the bearing 20 side of the substrate 36b. Note that the sensor unit 37b having the magnetic sensor 31 may be installed in the holder 21 via grease or the like, and the sensor unit 37a having the sound sensor 32 may be installed in the holder 21 with a magnet or the like.

これまでの説明では、1の軸受を検査する場合を例に説明を行ったが、同一周期で回転する複数の軸受を同時に検査することも可能である。図9は、複数の軸受を同時に検査する場合の説明図である。 In the explanation so far, the case where one bearing is inspected has been explained as an example, but it is also possible to simultaneously inspect a plurality of bearings that rotate at the same period. FIG. 9 is an explanatory diagram when a plurality of bearings are inspected simultaneously.

既に説明したように、エスカレータ10は、両端の床面の下に軸を備えており、この2本の軸は、踏板を循環させるため同一周期で回転する。そして、それぞれの軸は片側の1つ、あるいは両側の2つの軸受20により保持されるので、2つから4つの軸受20が同一周期で回転することになる。さらに多数の軸受けが設置され、同一周期で回転することも考えられる。 As already explained, the escalator 10 has shafts under the floor surface at both ends, and these two shafts rotate at the same period to circulate the treads. Since each shaft is held by one bearing 20 on one side or two bearings 20 on both sides, two to four bearings 20 rotate at the same period. It is also conceivable that a large number of bearings are installed and rotated at the same period.

図9では、説明を簡明にするため、2つの軸受20a、20bを検査対象とする場合を示すが、3つ、あるいは4つ、あるいは多数の軸受20を同時に検査することも可能である。 In order to simplify the explanation, FIG. 9 shows a case where two bearings 20a and 20b are to be inspected, but it is also possible to inspect three, four, or a large number of bearings 20 at the same time.

図9に示した軸受検査装置30aは、磁気センサ31、音センサ32a、音センサ32b、解析部33、抽出部34a、判定部35aを備える。この構成では、軸受20aに磁気センサ31と音センサ32aが設置される。その一方、軸受20bには磁気センサ31を設置せず、音センサ32bを設置している。 The bearing inspection device 30a shown in FIG. 9 includes a magnetic sensor 31, a sound sensor 32a, a sound sensor 32b, an analysis section 33, an extraction section 34a, and a determination section 35a. In this configuration, a magnetic sensor 31 and a sound sensor 32a are installed on the bearing 20a. On the other hand, the magnetic sensor 31 is not installed on the bearing 20b, but a sound sensor 32b is installed.

解析部33は、図1と同様に、磁気センサ31の検知結果である磁気信号を周波数解析する。抽出部34aは、周波数解析の結果を用い、複数の音センサ32aと音センサ32bの検知結果である複数の音信号から軸受20aと軸受20bの回転周期の音信号をそれぞれ抽出する。すなわち、軸受20aで取得した磁気信号の周期は、軸受20bの音信号の抽出にも用いられる。 Similar to FIG. 1, the analysis unit 33 performs frequency analysis on the magnetic signal that is the detection result of the magnetic sensor 31. The extraction unit 34a uses the results of the frequency analysis to extract the sound signals of the rotation periods of the bearings 20a and 20b from the plurality of sound signals that are the detection results of the plurality of sound sensors 32a and the sound sensors 32b, respectively. That is, the period of the magnetic signal acquired by the bearing 20a is also used to extract the sound signal of the bearing 20b.

判定部35は、複数の音信号から、軸受20aと軸受20bの状態をそれぞれ判定する。この判定は、図1の構成と同様に、音圧が閾値を超えるか否かを基準として行うことができる。また、複数の音信号からの抽出結果を比較して、異常の有無を判定することも可能である。例えば、複数の軸受20から抽出した同一時点の音信号の1つが他の音信号よりも大きい場合には、その軸受20に異常が生じている可能性がある。特に、軸の両側に設置された軸受は同じ軸から影響を受けるため、比較によって異常の有無を判定し易い。 The determination unit 35 determines the states of the bearing 20a and the bearing 20b from the plurality of sound signals. Similar to the configuration shown in FIG. 1, this determination can be made based on whether the sound pressure exceeds a threshold value. It is also possible to compare the extraction results from a plurality of sound signals to determine the presence or absence of an abnormality. For example, if one of the sound signals extracted from the plurality of bearings 20 at the same time is larger than the other sound signals, there is a possibility that an abnormality has occurred in that bearing 20. In particular, since bearings installed on both sides of a shaft are affected by the same shaft, it is easy to determine whether there is an abnormality by comparison.

上述してきたように、本実施例に係る軸受検査装置30は、検査対象の軸受20から生じる音を検知する音センサ32と、軸受20によって生じる磁気を検知する磁気センサ31と、前記磁気センサ31の検知結果である磁気信号を周波数解析する解析部33と、前記周波数解析の結果を用い、前記音センサ32の検知結果である音信号から前記軸受20の回転周期の音信号を抽出する抽出部34とを備える。このため、周辺の環境音による影響を低減し、低速回転する軸受にも適用可能な、高精度で利用範囲の広い軸受検査が実現できる。 As described above, the bearing inspection device 30 according to the present embodiment includes a sound sensor 32 that detects the sound generated from the bearing 20 to be inspected, a magnetic sensor 31 that detects the magnetism generated by the bearing 20, and the magnetic sensor 31. an analysis section 33 that frequency-analyzes the magnetic signal that is the detection result of the sound sensor 32; and an extraction section that extracts the sound signal of the rotation period of the bearing 20 from the sound signal that is the detection result of the sound sensor 32 using the result of the frequency analysis. 34. Therefore, the influence of surrounding environmental noise is reduced, and bearing inspection with high accuracy and a wide range of applications can be realized, which can be applied to bearings rotating at low speeds.

検査対象の軸受20は、転動体を内蔵した転がり軸受であることが好適であり、抽出部34は、前記軸受20の構造から推定される周期の近傍で前記磁気信号の周期のピークを探索し、前記転動体の回転周期と内輪の回転周期を求め、前記軸受の回転周期とすることができる。なお、転動体は、玉、円筒コロなど、形状を問わず適用可能である。 The bearing 20 to be inspected is preferably a rolling bearing with built-in rolling elements, and the extraction unit 34 searches for a peak of the period of the magnetic signal in the vicinity of the period estimated from the structure of the bearing 20. , the rotation period of the rolling elements and the rotation period of the inner ring can be determined and used as the rotation period of the bearing. Note that the rolling elements may be of any shape, such as balls or cylindrical rollers.

また、軸受検査装置30aは、同一周期で回転する複数の軸受20に対応して前記音センサ32を複数備え、前記複数の軸受20のいずれかで生じる磁気を前記磁気センサ31で検知し、前記抽出部34は、前記周波数解析の結果を共用して、複数の音センサ32の検知結果である複数の音信号から各軸受20の回転周期の音信号をそれぞれ抽出する。複数の軸受は、例えば同一の軸に設けられた軸受である。そして、判定部35aは、複数の音信号からの抽出結果を比較し、前記複数の軸受20の状態を判定する。かかる構成によれば、複数の軸受20の状態を簡易に判定することができる。 The bearing inspection device 30a also includes a plurality of sound sensors 32 corresponding to a plurality of bearings 20 rotating at the same period, and detects magnetism generated in any one of the plurality of bearings 20 with the magnetic sensor 31, and The extraction unit 34 extracts sound signals of the rotation period of each bearing 20 from the plurality of sound signals that are the detection results of the plurality of sound sensors 32 by sharing the results of the frequency analysis. The plurality of bearings are, for example, bearings provided on the same shaft. The determination unit 35a then compares the extraction results from the plurality of sound signals and determines the states of the plurality of bearings 20. According to this configuration, the states of the plurality of bearings 20 can be easily determined.

また、抽出部34による抽出結果のうち、音圧が所定の閾値を超える音信号を異常音と判定すれば、軸受20の異常を簡易且つ確実に判定できる。また、転動体の異常と内輪の異常を識別可能に判定することも可能である。 Moreover, if a sound signal whose sound pressure exceeds a predetermined threshold value among the extraction results by the extraction unit 34 is determined to be an abnormal sound, it is possible to easily and reliably determine whether the bearing 20 is abnormal. Further, it is also possible to distinguishably determine whether the rolling element is abnormal or the inner ring is abnormal.

なお、上記実施例では、乗客コンベアの一種であるエスカレータにおいて、軸受の検査を高精度に行うことができる旨の説明を行った。この他、本発明は、乗客を水平方向に搬送する乗客コンベア、建機の無限軌道(キャタピラ)など、任意の装置の軸受に適用可能であり、特に低速で運用される軸受に適する。 In the above embodiment, it was explained that bearings can be inspected with high precision in an escalator that is a type of passenger conveyor. In addition, the present invention can be applied to bearings of any device, such as passenger conveyors that transport passengers horizontally, endless tracks (caterpillars) of construction machines, etc., and is particularly suitable for bearings operated at low speeds.

また、上記実施例では、音センサと磁気センサを有するセンサユニットを例示して説明を行ったが、センサユニットに振動センサや熱センサなどを設け、これらのセンサの出力をさらに利用して、総合的に異常の有無を判定する構成としてもよい。 In addition, in the above embodiment, the explanation was given by exemplifying a sensor unit having a sound sensor and a magnetic sensor, but the sensor unit may be provided with a vibration sensor, a heat sensor, etc., and the outputs of these sensors may be further utilized. A configuration may be adopted in which the presence or absence of an abnormality is determined automatically.

また、上記実施例では、磁気センサや音センサを有するセンサユニットを保持器21に接触させて設置する場合を例に説明を行ったが、磁気センサや音センサは必ずしも保持器21に接触させる必要はない。磁気センサや音センサは、非接触で使用することも可能である。また、作業スペースが確保された軸受と作業スペースに余裕のない軸受が混在する場合には、作業スペースが確保された軸受に磁気センサを設置し、他の軸受には音センサのみを設置して本発明を実施することも可能である。 Further, in the above embodiment, the case where a sensor unit having a magnetic sensor or a sound sensor is installed in contact with the retainer 21 was explained as an example, but the magnetic sensor or sound sensor does not necessarily need to be in contact with the retainer 21. There isn't. Magnetic sensors and sound sensors can also be used in a non-contact manner. In addition, if there are bearings with ample working space and bearings with limited working space, install a magnetic sensor on the bearing with sufficient working space, and install only sound sensors on the other bearings. It is also possible to implement the invention.

10…エスカレータ、20…軸受、30…軸受検査装置、31…磁気センサ、32…音センサ、33…解析部、34…抽出部、35…判定部、36…基板、37…センサユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Escalator, 20... Bearing, 30... Bearing inspection device, 31... Magnetic sensor, 32... Sound sensor, 33... Analysis part, 34... Extraction part, 35... Judgment part, 36... Board, 37... Sensor unit

Claims (9)

検査対象の軸受から生じる音を検知する音センサと、
前記軸受によって生じる磁気を検知する磁気センサと、
前記磁気センサの検知結果である磁気信号を周波数解析する解析部と、
前記周波数解析の結果を用い、前記音センサの検知結果である音信号から前記軸受の回転周期の音信号を抽出する抽出部と
を備え
前記音センサは、同一周期で回転する複数の軸受に対応して複数設けられ、
前記磁気センサは、前記複数の軸受のいずれかで生じる磁気を検知し、
前記抽出部は、前記周波数解析の結果を共用して、複数の音センサの検知結果である複数の音信号から各軸受の回転周期の音信号をそれぞれ抽出することを特徴とする軸受検査装置。
A sound sensor that detects the sound generated from the bearing to be inspected;
a magnetic sensor that detects magnetism generated by the bearing;
an analysis unit that performs frequency analysis of a magnetic signal that is a detection result of the magnetic sensor;
an extraction unit that uses the result of the frequency analysis to extract a sound signal of the rotation period of the bearing from the sound signal that is the detection result of the sound sensor ;
A plurality of the sound sensors are provided corresponding to a plurality of bearings rotating at the same period,
The magnetic sensor detects magnetism generated in any of the plurality of bearings,
The bearing inspection device is characterized in that the extraction unit extracts a sound signal of a rotation period of each bearing from a plurality of sound signals that are detection results of a plurality of sound sensors by sharing the results of the frequency analysis. .
前記軸受は、転動体を内蔵した転がり軸受であることを特徴とする請求項1に記載の軸受検査装置。 The bearing inspection device according to claim 1, wherein the bearing is a rolling bearing having built-in rolling elements. 前記抽出部は、前記軸受の構造から推定される周期の近傍で前記磁気信号の周期のピークを探索し、前記転動体の回転周期と内輪の回転周期を求め、前記軸受の回転周期とすることを特徴とする請求項2に記載の軸受検査装置。 The extraction unit searches for a peak of the period of the magnetic signal in the vicinity of the period estimated from the structure of the bearing, determines a rotation period of the rolling element and a rotation period of the inner ring, and sets the rotation period of the bearing as the rotation period. The bearing inspection device according to claim 2, characterized in that: 前記複数の軸受は同一の軸に設けられた軸受であることを特徴とする請求項1に記載の軸受検査装置。 The bearing inspection device according to claim 1, wherein the plurality of bearings are bearings provided on the same shaft. 前記複数の音信号からの抽出結果を比較し、前記複数の軸受の状態を判定する判定部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の軸受検査装置。 The bearing inspection device according to claim 1, further comprising a determination unit that compares extraction results from the plurality of sound signals and determines states of the plurality of bearings. 前記抽出部による抽出結果のうち、音圧が所定の閾値を超える音信号を異常音と判定する判定部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の軸受検査装置。 The bearing inspection device according to claim 1, further comprising a determination unit that determines, among the extraction results by the extraction unit, a sound signal whose sound pressure exceeds a predetermined threshold value as an abnormal sound. 前記軸受は、転動体を内蔵した転がり軸受であり、
前記抽出部による抽出結果から、前記軸受における異常の有無を判定する判定部をさらに備え、
前記判定部は、前記転動体の異常と内輪の異常を識別可能に判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の軸受検査装置。
The bearing is a rolling bearing with built-in rolling elements,
further comprising a determination unit that determines the presence or absence of an abnormality in the bearing from the extraction result by the extraction unit,
The bearing inspection device according to claim 1, wherein the determination unit determines an abnormality in the rolling element and an abnormality in the inner ring in a distinguishable manner.
前記軸受は、乗客コンベアに用いられることを特徴とする請求項1に記載の軸受検査装置。 The bearing inspection device according to claim 1, wherein the bearing is used for a passenger conveyor. 軸受検査装置が、検査対象の軸受から生じる音を検知する音検知ステップと、
前記軸受検査装置が、前記軸受によって生じる磁気を検知する磁気検知ステップと、
前記軸受検査装置が、前記磁気検知ステップの検知結果である磁気信号を周波数解析する解析ステップと、
前記軸受検査装置が、前記周波数解析の結果を用い、前記音検知ステップの検知結果である音信号から前記軸受の回転周期の音信号を抽出する抽出ステップと
を含み、
前記音検知ステップは、同一周期で回転する複数の軸受の各々について音を検知し、
前記磁気検知ステップは、前記複数の軸受のいずれかで生じる磁気を検知し、
前記抽出ステップは、前記周波数解析の結果を共用して、複数の軸受の各々についての検知結果である複数の音信号から各軸受の回転周期の音信号をそれぞれ抽出することを特徴とする軸受検査方法。
a sound detection step in which the bearing inspection device detects sound generated from the bearing to be inspected;
a magnetic detection step in which the bearing inspection device detects magnetism generated by the bearing;
an analysis step in which the bearing inspection device performs frequency analysis on the magnetic signal that is the detection result of the magnetic detection step;
The bearing inspection device includes an extraction step of extracting a sound signal of the rotation period of the bearing from the sound signal that is the detection result of the sound detection step, using the result of the frequency analysis,
The sound detection step detects sound for each of a plurality of bearings rotating at the same period,
The magnetic detection step detects magnetism generated in any of the plurality of bearings,
The bearing inspection is characterized in that the extraction step includes extracting sound signals of the rotational period of each bearing from a plurality of sound signals that are detection results for each of the plurality of bearings by sharing the results of the frequency analysis. Method.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018179735A (en) 2017-04-12 2018-11-15 日本精工株式会社 Abnormality diagnostic method and abnormality diagnostic device for rotary component
JP2019105457A (en) 2017-12-08 2019-06-27 株式会社日立ビルシステム Bearing inspection device
WO2020095303A1 (en) 2018-11-09 2020-05-14 Augury Systems Ltd. Automated analysis of non-stationary machine performance

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3997528B2 (en) * 2003-05-21 2007-10-24 日本精工株式会社 Rolling bearing diagnostic method and diagnostic device
JP2008268187A (en) * 2007-03-26 2008-11-06 Nippon Steel Corp Method and device for diagnosing abnormality of extremely low speed rotary machine
JP2014052275A (en) * 2012-09-07 2014-03-20 Aisin Seiki Co Ltd Acoustic inspection device and method
JP6236282B2 (en) * 2013-10-21 2017-11-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ Abnormality detection apparatus, abnormality detection method, and computer-readable storage medium
GB2543521A (en) * 2015-10-20 2017-04-26 Skf Ab Method and data processing device for severity assessment of bearing defects using vibration energy
EP3402219B1 (en) * 2016-10-14 2023-05-03 Yamaha Corporation Audio input/output module, emergency notification module, and failure detection method
JP7040920B2 (en) * 2017-11-06 2022-03-23 Ntn株式会社 Bearing condition monitoring device and abnormality diagnosis method
CN108426713B (en) * 2018-02-26 2020-05-01 成都昊铭科技有限公司 Rolling bearing weak fault diagnosis method based on wavelet transformation and deep learning
JP2019158514A (en) * 2018-03-12 2019-09-19 株式会社日立ビルシステム Inspection device of bearing for passenger conveyor, and inspection method of bearing for passenger conveyor
CN108332971B (en) * 2018-03-12 2021-01-22 中国电子科技集团公司第三研究所 Train bearing sound wave intercepting and splicing method
CN109141885B (en) * 2018-09-04 2020-04-10 厦门理工学院 Bearing vibration signal envelope demodulation method, device and equipment based on MRSVD
CN110940522A (en) * 2019-04-09 2020-03-31 东华大学 Bearing fault periodic pulse sparse separation and diagnosis method under strong background noise

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018179735A (en) 2017-04-12 2018-11-15 日本精工株式会社 Abnormality diagnostic method and abnormality diagnostic device for rotary component
JP2019105457A (en) 2017-12-08 2019-06-27 株式会社日立ビルシステム Bearing inspection device
WO2020095303A1 (en) 2018-11-09 2020-05-14 Augury Systems Ltd. Automated analysis of non-stationary machine performance

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