JPH03221818A - ころがり軸受の異常診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、回転機のころがり軸受の異常の原因・種別を
診断するころがり軸受の異常診断装置に関する。

（従来の技術） 従来から、回転機のころがり軸受の異常を検出・監視す
るために、この回転機の軸受の振動、特に振動加速度を
監視する方法が採られている。

これは、ころがり軸受は、正常に運転・保守されていて
も、その寿命は使用形態で異なり、軸受が組み込まれた
大きな機械の運転停止や破損に至る予期しない事故を防
ぐためである。

ところで、通常、ころがり軸受の寿命は、転勤面のころ
がり接触による繰り返し荷重による疲れからくる表面の
剥離であり、この剥離が発生すると、剥離面を転動体が
通過するときに衝撃的な振動が発生する。従って、この
振動を検出すればころがり軸受の異常を検出することが
できる。

第３図は、従来のころがり軸受の異常診断装置の代表的
な構成を示す。

同図において、回転機」−の軸受ハウジング２には振動
加速度センサ３が取り付けられ、このセンサ３は図示し
ない軸受などから発生する振動を検出して電気信号に変
換し、増幅器４で増幅の後、軸受から発生する１〜１０
ｋＨｚ程度の振動信号をバンドパスフィルタ５に入力し
てその出力を包絡線処理圏Ｉｉ＆６に入力する。ここで
、もし、軸受に剥離があると、第４図に示すような周期
的で急岐な振動加速度波形８Ａが検出され、包絡線処理
後の波形は第５図の包絡線波形８Ｂのように周期的な波
形となる。そしてこの周期は、外輪に剥離のあるときは
、　保持器の外輪に対する相対速度Ｘ軸受玉数　であり
、内輪にあるときは、　保持器の内輪・に対する相対速
度×軸受玉数　である。従って、第３図において包絡線
処理後にＦＥＴアナライザ７で周波数分析すれば、外輪
に剥離のあるときはｆｃのスペク１−ルが大きくなり、
内輪にあるときは第６図に示すようにはｆｏのスペクト
ルが大きくなる。

［１＋（ｄ／Ｄ）］　　ｆｉ ｄ：転動体直径、Ｄ：転動体のピッチ直径。

ｆｉ：軸の回転速度［ｒｐｓコ （発明が解決しようとする課題） ところが、このように従来のころがり軸受の異常診断装
置では、ころがり軸受に発生した剥離を検出することは
できるが、次のような問題がある。以下、第７〜９図で
これを説明する。

第７図の一点鎖線は、軸受外輪１０が軸１１に対して傾
いて取付られたときで、軸受の内輪１２と外輪１０で構
成される軸受転動面間の距離ｄＱが上下方向で最も近づ
くことになり、この位置を軸受の転動体が通過すること
で振動を発生して、このとき転動体と保持器が衝突して
第８図の振動加速度波形１３に示すような衝撃的波形が
検出されるが、従来はこれを剥離と誤診断をしてしまう
。この振動変位波形１４のピーク位置と振動加速度波形
１３のピーク位置とは、通常一致、又は、計測系の関係
である時間差をもって相関関係がある。

さらに、第９図は、軸受外輪と軸受ハウジンクの間にが
たがあるときの振動加速度波形１５で、波形は第４図の
剥離発生時の波形に似ているもののその周期Ｔは軸の回
転周期より長く約２倍程度の３− ときが多い。従来の方法では、フレストファクタ（ピー
ク値と実効値の比）が大きいことから、剥離と誤認した
り、あるいは剥離周期と異るので正常と誤認する。

そこで、本発明の目的は、ころがり軸受の剥離だけでな
く、保持器の異常振動、軸受外輪とハウジングとのがた
による異常振動を正しく識別して診断することのできる
ころがり軸受の異常診断装置を得ることである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、ころがり軸受の振動を検出する振動加速度セ
ンサの信号を増幅して、中心周波数が、（、）ころがり
軸受の保持器の固有振動数、（ｂ）ころがり軸受の内輪
の固有振動数、（ｃ）ころがり軸受の外輪の固有振動数
、（ｄ）ころがり軸受ハウジングの固有振動数を有する
各々のバンドパスフィルタに通し、これらをそれぞれ包
絡線処理して上述の振動加速度センサ信号を二回積分し
、振動変位波形として包絡線処理波形との位相、周波数
と４− の関係と回転周波数との大小関係でころがり軸受の異常
の診断を行うようにしたことを特徴とするころがり軸受
の異常診断装置である。

（作用） 保持器と転動体との衝突による振動は、−ヒ記（ａ）の
バンドパスフィルタを通過して包絡線処理が行われ、そ
のピークの発生する時刻が振動変位波形のピークの発生
する時刻と比較され、一致又は相関があれば、軸受倒れ
による保持器振動であることが判定され、更に、上述の
（ｂ）又は（Ｃ）又は（ｄ）のバンドパスフィルタを通
過して包絡線処理が行われ、そのピーク発生周期が回転
の周期より長いときには、軸受外輪のがたであると判定
される。

（実施例） 以下、本発明のころがり軸受の診断装置の一実施例を図
面を参照して説明する。

第１図において、５Ａ、　５Ｂ、　５Ｃ，５Ｄはバンド
パスフィルタで、６Ａ、　６Ｂ、　６Ｃ，６Ｄは包絡線
回路、１６は二重積分器、１７はこれらから信号を受け
て処理をし第２図に示す流れ図に従って異常の判断をす
るコンピュータである。

第工〜２図において、軸受ハウジング２に設けられた振
動加速度センサ３からの信号は、増幅器４で適当に増幅
され、バンドパスフィルタ５Ａ〜５Ｄと二階積分器１６
に分配される。まず、コンピュータ１７では、包絡線回
路６Ｂの出力を高速フーリエ変換などの手法で周波数変
換され、その中しこ前述のｆ□ｆｉｚに相当する周波数
を検出し比較部Ｓ１であらかじめ定めたしきい値と比較
されて、大きければ内輪に剥離発生と判定される。次に
、包絡線回路６Ｃの出力を周波数変換してその中にＪＣ
）ＩＺに相当する周波数を検出し、比較部Ｓ２であ、ら
かじめ定めたしきい値と比較され、大きければ外輪に剥
離発生と判定される。さらに、包絡線回路６Ｄの出力が
比較部Ｓ３であらかじめ定めたしきい値と比較され、大
きければ周波数変換し比較部Ｓ４で回転数の周波数以下
の成分があらかしめ定めたしきい値より大きくなってき
たら、軸受外輪と軸受ハウジングにがたがあると判定さ
れる。最後に、包絡線回路６Ａの出力が比較部Ｓ５であ
らかじめ定めたしきい値と比較され、大きく、かつ、各
比較部ＳＬ、　Ｓ２．　Ｓ４での判定結果でいづれもＮ
ｏとなっていれば、これは保持器特有の振動ということ
が分かるので、比較部Ｓ６で、包絡線６ａの出力のピー
クの発生位置と、二階積分器１６からの出力信号である
変位波形のピーク位置とに時間的一致あるいは一定な遅
れ、進みなどの相関関係の有無を検定して、相関がある
ときは軸受倒れによる保持器の振動大と判定し、相関関
係がないときは潤滑不良等による保持器の振動大と判定
する。

このように、従来の診断装置では、内外輪の剥離に主体
をおいていたころがり軸受の異常診断に対して、本実施
例ではそれ以外の原因すなわち保持器の振動や軸受外輪
と軸受ハウジングのがたなどで発生するころがり軸受の
異常振動を識別して判定することができる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、ころがり軸受で発生する異常振
動を診断するために、ころがり軸受を構成する内輪、外
輪、保持器ところがり軸受のハウジングの国有振動数に
中心周波数を持つバンドパスフィルタで波形を分離し、
これらの波形を包絡線処理後に周波数変換を行い、内輪
、外輪で発生する剥離の有無を判断し、剥離の特徴周波
数がないときは、回転数周波数と比較することで軸受外
輪とハウジングのがたと判定し、又、振動変位波形との
時間的相関の有無で保持器の異常振動。

軸受倒れによる保持器振動などを識別診断したので、異
常の原因・種別を正しく診断することができるころがり
軸受の異常診断装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のころがり軸受の異常診断装置の一実施
例を示す図、第２図は本発明のころがり軸受の異常診断
装置の作用を示すフローチャート、第３図は従来のころ
がり軸受の異常診断装置の構成図、第４図、第５図、第
６図、第７図、第８図及び第９図は、従来のころがり軸
受の異常診断装置の作用を示す図である。 １・・回転機　　　　　　２・軸受ハウジング３・・・
振動加速度センサ　４・・増幅器５Ａ、　５Ｂ、　５Ｇ
、　りＤ・バンドパスフィルタ６Ａ、　６Ｂ、　６Ｃ，
６Ｄ・・・包絡線回路１６・・・二階積分器　　　　１
７・・・コンピュータ（８７３３）代理人　弁理士　猪
　股　祥　晃（ばか１名） ―鴫 鴫〔− 卵東−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ころがり軸受で支えられた回転機の軸受部の振動を加
   速度振動センサで検出しこの検出信号を増幅して前記こ
   ろがり軸受の異常を診断するころがり軸受の異常診断装
   置において、前記検出信号を識別する複数のバンドパス
   フィルタと、この各バンドパスフィルタの出力を包絡線
   処理する包絡線回路と、前記増幅器の出力を二回積分し
   振動変位に変換する二回積分回路へ導き前記包絡線回路
   との信号と比較しその相関で異常の有無と原因を推定す
   るコンピュータとよりなるころがり軸受の異常診断装置
   。