JPH03291539A - 電動機のころがり軸受の異常検出方法 - 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、ころがり軸受の異常検出方法に係り、特に、
電動機より発する電磁振動を除去して。

ころがり軸受の機械的異常を検出するのに適した電動機
のころがり軸受の異常検出方法に関するものである。

（従来の技術） 従来１回転機械のころがり軸受の異常を検出、判別する
のに、軸受の振動を検出し、それを適宜処理することが
一般的に行われている。第３図は、その−例であり、セ
ンサ一部１は図示しない軸受の振動を検出し、その検出
信号を適宜増幅するアンプを備えている。このセンサ一
部１がらの出力信号については、それぞれ実効値検出部
２とピーク値検出部３で実効値及びピーク値が検出され
る。

比較部４及び５において、それらの値は、あらかじめ定
められた異常と正常とを判別する設定値と比較され、そ
の比較結果に基づいて判定部６において正常か異常かが
判定される。その結果は表示部７で表示される。

また、第４図に示す異常判別装置が提案（特公平１−４
０３０４）されている。この装置は、センサー部１で軸
受の振動を検出し、ローパスフィルタ８を介しＡ／Ｄ変
換器９で検出信号をディジタル化する。時間領域演算部
１０及び判定部１１では波形の包絡線を演算し、その包
絡線が、あらかじめ設定された基準値を越えた場合は異
常が発生しているとし、さらに、包絡線関数の累積値の
特徴やそのピーク周期より、軸受油不足や傷の判断を行
う。

周波数領域演算部１２及び判定部１３では検出した振動
波形をフーリエ変換アルゴリズムを用いて周波数変換し
、得られた周波数スペクトルに特定の周波数にスペクト
ルラムが存在すれば傷であり、広い周波数帯域にわたっ
てレベルが大きいと油不足と判定するものである。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、現在の異常検出法によっても、ころ
がり軸受のフレーキングや油切れを検出することが可能
であるが、以下に説明する問題点がある。それは、通常
の回転機械においては問題ないが第５図に示すように電
動機に組み込まれたころがり軸受１５は軸受ブラケット
１６に組み込まれ、この軸受ブラケットは、フレーム１
７に強固に結合されている。フレーム１７は固定子鉄心
１８と結合しており、固定子鉄心１８の電磁振動を受け
て振動している。この振動は軸受ブラケット１６へも伝
播している。一般に、ころがり軸受の振動は軸受ブラケ
ット１６上で測定するから、この測定された振動には、
ころがり軸受による振動と電磁力による振動とが含まれ
ている。特に誘導電動機においては、溝高調波磁束によ
る電磁振動が大きくかつ、その周波数帯域も数ＫＨ２に
複数スペクトルを有しているため、ころがり軸受の発す
る振動周波数帯域に存在し、ころがり軸受の振動信号と
弁別するのが大変困難である。従って従来の方法を電動
機に組み込まれたころがり軸受の異常検出法に適用する
と電磁振動をも検出して誤診断をする問題がある。又、
インバータ駆動の場合にはその運転条件で定まる周波数
スペクトルによる電磁振動が含まれ、誤診断の原因とな
る。

本発明の目的は、電動機に組み込まれたころがり軸受の
振動を測定して、これによりころがり軸受の異常を判定
するときに有害な信号として混入してくる、電動機の電
磁振動を弁別し、しかるのちにころがり軸受の異常を検
出する方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

（ｍｌ！題を解決するための手段） 上記の技術的課題を解決するために講じた技術的手段は
以下の通りである。

ころがり軸受から検出される振動信号を適宜サンプリン
グし、Ａ／Ｄ変換の後、高速フーリエ変換し、この得ら
れたフーリエスペクトルのうち電動機の溝高調波磁束に
よる高調波振動スペクトル及び電動機駆動用インバータ
の運転条件で定まる周波数スペクトル成分をゼロと置換
し、しかる後に逆フーリエ変換し、時間波形となし、こ
の時間波形をころがり軸受の真の振動波形として異常検
出を行うように構成した電動機のころがり軸受の異常検
出方法である。

（作用） ころがり軸受より発生する振動のスペクトルは比較的広
い帯域のスペクトルを有するのに対し。

電磁振動によるスペクトルは、複数の線スペクトルより
構成されているので、上記方法によって、ころがり軸受
より発生する真の振動をほとんどそこねることなく、電
磁振動成分をカットした軸受振動波形を得ることができ
、この波形より実効値、ピーク値、あるいは波高率を求
めそれぞれをあらかじめ定めたしきい値と比較して異常
判別することが可能であり、又、この波形を包絡線処理
し、そのピーク値及びその周期などより、軸受の異常を
正しく判断することが可能となる。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例の構成国である。

第１図において、１９は高速フーリエ変換部であり。

２０は電磁振動スペクトルの除去部、２１は高速逆フー
リエ変換部である。

軸受ブラック等に設置したセンサ一部１からの検出信号
は、ローパスフィルタ８を通った後Ａ／Ｄ変換器９によ
りＡ／Ｄ変換され、高速フーリエ変換部１９にて高速に
フーリエ変換される。すなわち、検出信号の時間波形を
ｘ　（ｔ）とし、ω。を基本周波数とすると、 ｘ（ｔ）＝ａ、十Σ（ａｎｃｏｓｎ　（１）。ｔ＋ｂｎ
ｓｉｎｎω。ｔ）＝・Ｑ）のごとくフーリエ級数展開さ
れる。なお、基本周波数ω。はサンプリングの条件を定
めることにより決定される。このフーリエ級数において
例えば電磁振動スペクトルがｎ　＝　５　、　ｎ　”１
０．　ｎ　＝１５の３周波数５ωｏ、１０ω。、１５ω
。に等しいときは、０式においてａｓｌ　ａｌｏｌ　ａ
ｔｓ＋　ｂｓｔ　ｂｔｏｔ　ｂｌｓをすべて０とおいて
、高速逆フーリエ変換部２１にてフーリエ逆変換して補
正された検出信号Ｘ　（ｔ）を求める。ここで得られた
Ｘ　（ｔ）には電磁振動による影響は除去されており、
はぼ軸受から発生した振動が検出されている。このＸ　
（ｔ）は実効値検出部およびピーク値検出部へ導かれ、
それぞれあらかじめ定めたしきい値と比較して、その値
を越えるとき異常と判定される。

以上の作用にて明らかなように、これまでの異常検出用
データには、電動機特有の電磁振動が含まれており、こ
ろがり軸受の異常振動を検出するのに困難な場合があっ
たのに対し、複数個の電磁振動を一括して除去したのち
、ころがり軸受の異常振動を検出するようにしたので、
早期に正しい異常検出が可能となる。

第２図は本発明の他の実施例を示す構成図である。第１
図の構成例に電動機の可変速運転用電源としてのインバ
ータ電源２２より電動機駆動電源周波数の信号を電磁振
動周波数演算装置！２３に入力し、溝高調波周波数やイ
ンバータの運転条件により発生する高調波リップル周波
数を演算し、これら該当周波数を電磁振動スペクトル除
去部２０にて除去するようにしたものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電動機に組み込まれたころがり軸受よ
り発生する異常振動を検出する場合、溝高調振動や、イ
ンバータ駆動時に発生する電磁振動の影響を受けずに、
ころがり軸受の振動の実効値やピークあるいはピーク値
／実効値などの量を正確に測定することができ、あらか
じめ定めたしきい値と比較することで、異常を早期に判
定することのできるころがり軸受の異常検出方法を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は他の
実施例を示す構成図、第３図、第４図は従来技術の構成
図、第５図は電動機の構成を説明する図である。 １・・・センサー　　　　２・・・実効値検出部３・・
ピーク値検出部　８・・・ローパスフィルター９　・Ａ
／Ｄ変換器　　１９・高速フーリエ変換部２０・電磁振
動スペクトル除去部 ２１　　高速逆フーリエ変換部 ２２・・インバータ電源 ２３・・・電磁振動周波数演算部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ころがり軸受における機械的振動を電気信号に変
   換して検出し、この検出された信号をもとに、ころがり
   軸受の異常を検出する装置において、この電気信号をサ
   ンプリングし、高速フーリエ変換し、そのフーリエスペ
   クトルのうち電動機の電磁振動スペクトルに相当する部
   分をゼロと置き換え後逆フーリエ変換して補正された検
   出信号を得、この信号波形より実効値及び、ピーク値を
   求め実効値あるいはピーク値、あるいはピーク値に対す
   る実効値の比等が一定以上の場合にころがり軸受が異常
   と判断することを特徴とする電動機のころがり軸受の異
   常検出方法。
2. （２）前記フーリエスペクトルでゼロと置き換える電動
   機の電磁振動スペクトルとしては、電動機の溝高調波磁
   束による高調波振動スペクトル、あるいは電動機駆動用
   インバータの運転条件で定まる周波数スペクトルである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電動機の
   ころがり軸受の異常検出方法。