JPH04120435A - 軸受の異常監視装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、回転中の転がり軸受、特に低速で回転して
いる軸受や、周辺機械の振動の影響を受けやすい条件下
での軸受の異常を検出する軸受の異常監視装置に関する
。

従来の技術 回転機械に組込まれた転がり軸受が損傷すると、回転数
に比例した周期を持つ衝撃的振動を発生する。

従来、軸受の異常は、作業員が直接その五感により検出
するか、あるいは軸受から発生する振動またはその温度
を適当な検出器を用いて検出することにより行なわれて
いる。

例えば、回転体両端部の軸受の振動をそれぞれ個別に検
出し、雨検出信号のピーク値の偏差を、バンドパスフィ
ルターによって外来振動を除去したのちに演算し、該演
算結果に基いて軸受の異常を検出する方法（特開昭５６
−２６２２６号公報）。回転機械の回転に伴って生じる
機械的振動を電気信号に変換し、該電気信号から軸受の
回転に固有な振動とは異なる外来振動を除去するバンド
パスフィルターと、バンドパスフィルターの出力電気信
号波形から包絡線波形を抽出する包絡線回路と、包絡線
回路の出力から包絡線波形の実効値または平均値を得る
ための第１の演算器と、前記バンドパスフィルターの出
力から電気信号波形の実効値または平均値を得るための
第２の演算器と、前記第１の演算器の出力と第２の演算
器の出力との比を算出して包絡線指数を与える第３の演
算器とを含み、前記包絡線指数を評価することによって
軸受の傷の存否を識別する装置（特開昭５８−１２７１
４２号公報）。あるいは、転がり軸受より発生する亀裂
音響を電気信号に変換するＡＥ変換素子と、ＡＥ変換素
子の出力中の所定レベル以上を弁別する弁別器と、弁別
器の出力を計数し、これが所定値以上で転がり軸受の異
常を報知する異常報知手段とを具備する装置（特開昭６
１−２９４２１５号公報）。さらに、回転機械の回転に
よる生じる機械的振動および音響等を電気信号に変換す
る検出器と、該検出器の出力信号のピーク値の検出−保
持−リセット動作を繰返すリセット付ピーク値検出器と
、リセット付ピーク値検出器を所定の時間間隔でリセッ
トさせるリセット用パルス発生器と、リセット付ピーク
値検出器の出力信号を平滑化するための積分回路とを含
み、積分回路の直流出力電圧の大きさによって損傷の有
無および大きさを検知する装置（特公昭５９−９８４２
号公報）等多くの提案が行なわれている。

発明が解決しようとする課題 上記のうち、出力電圧の平均値で判定を行う場合、特に
低速回転の回転機械では単位時間当りの衝撃発生回数が
少なく、さらに衝撃そのものの値が低いため、包絡線処
理後の平均値の信号レベルが非常に低く、ノイズとの判
別が困難である。また、出力電圧のピーク値で判定を行
う場合、平均値に比べて信号レベルは高くなるものの、
ピーク値は本来、その値のバラツキが大きいため、判定
には不向きである。さらに軸受の設置されている回転機
械本体または周辺機械の振動の影響を受けやすく、信号
が軸受の損傷によるものがどうかの判別が困難な場合が
ある。

この発明の目的は、回転機械本体または周辺機械の振動
を排除し、かつ信号レベルが大きく、バラツキの小さい
パラメータを得ることができる軸受の損傷監視装置を提
案することである。

課題を解決するための手段 本発明者は、前記目的を達成すべく種々検討を行った結
果、回転機械の回転に伴って生じる機械的振動を電気信
号に変換して取込む際、軸受の設置されている回転機械
本体、または周辺機械が動作して衝撃や振動を発生させ
ているときは、電気信号を取込まないこと、また、本来
バラツキが大きいピーク値を、十分データ数が確保でき
た後に平均値を求めることによって、信号レベルが大き
く、かつバラツキの小さいパラメータとして得られるこ
とを究明し、この発明に到達した。

すなわちこの発明は、軸受の回転に伴って生じる機械的
振動を電気信号に変換し、該電気信号をバンドパスフィ
ルターによって外来振動を除去したのち、包絡線処理を
行って包絡線波形のピーク値を求め、これを評価して軸
受の異常の有無を検出する軸受の異常監視装置において
、軸受が設置された回転機械の負荷の有無を検出する負
荷検出器と、回転機械の運転有無を検出する運転検出器
と、負荷検出器と運転検出器の信号から一定時間毎のピ
ーク値取込みの可否を判定して回転機械が無負荷で運転
中のみ一定時間毎のピーク値を入力する取込み判定装置
と、その入力された一定時間毎のピーク値が所定数以上
となった時点でそれらの平均値を求め、予め設定した判
定値と比較して損傷の有無を判定する平均値演算および
判定装置とからなるのである。

作　　　　用 この発明においては、軸受の回転に伴って生じる機械的
振動を電気信号に変換し、該電気信号をバンドパスフィ
ルターに入力して外来振動を除去するから、周辺機械の
振動の影響が排除される。

また、軸受が設置された回転機械の負荷の有無を検出す
る負荷検出器と、回転機械の運転有無を検出する運転検
出器を設置し、負荷検出器と運転検出器からの信号を、
データ取込み判定部に入力して一定時間毎のピーク値取
込みの可否を判定し、回転機械が無負荷で運転中のみピ
ーク値を入力するから、軸受が設置されている回転機械
本体が動作して衝撃や振動を発生させる時の信号は取込
まない。このため、軸受の設置されている回転機械本体
の振動の影響が排除され、軸受の損傷に起因する振動の
みが入力される。さらに、平均値演算および判定装置に
おいて、入力されたピーク値が所定数以上となった時点
で平均値を求め、予め設定した判定値と比較して損傷の
有無を判定するから、軸受の傷以外の外乱等による振動
のピーク値を取込んでいたとしても、平均化することに
より、バラツキが小さくなり、外乱による誤判定を防止
することができる。

なお、回転機械の負荷の有無を検出する負荷検出器とし
ては、ロードセルあるいはトルク検出器等、回転機械の
負荷を有無を検出できるセンサーであればよい。また、
回転機械の運転の有無を検出する運転検出器としては、
電動機の回転数を検出する回転数検出器や、電動機のＯ
Ｎ、ＯＦＦスイッチ、シーケンサ−、マイクロコンピュ
ータ等、電動機が運転中か否かを判定できるものであれ
ばよく、特に限定されるものではない。

実施例 この発明の軸受の損傷監視装置を圧延ロールの転がり軸
受に設置した場合について説明する。

第１図はこの発明の軸受の損傷監視装置の１実施例を示
すブロック系統図である。

第１図において、（１）は振動検出器で、圧延ロール（
２）を支持する軸受（３）に設置され、軸受（３）の機
械的振動を電気信号に変換する。振動検出器（１）から
の電気信号は、増幅器（４）で増幅したのち、圧延ロー
ル（１）の軸受（３）の固有の振動成分の周波数帯、例
えばｌ０ＫＨ２から４０ＫＨ２の通過特性を有するバン
ドパスフィルター（５）に入力し、信号中に含まれる周
辺機械から生じる雑音および電源の雑音等の不要なノイ
ズを除去する。バンドパスフィルター（５）の出力は、
包絡線処理用の復調回路（６）に供給され、第２図（ａ
）に示す電気信号が包絡線処理され、第２図（ｂ）に示
す包絡線波形が出力される。復調回路（６）の出力は、
ピーク値演算器（７）へ供給され、一定時間毎、例えば
軸受（３）の１回転に要する時間の５〜１０倍毎のピー
ク値が求められる。ピーク値演算器（７）で求めた一定
時間毎のピーク値は、データ取込み判定装置（８）に入
力される。

一方、データ取込み判定装置（８）には、圧延ロール（
２）の負荷を検出するロードセル（９）および圧延ロー
ル（２）の駆動用電動機（１０）に設置した回転数検出
器（１１）から圧延荷重と駆動用電動機（１０）の回転
数が入力される。

データ取込み判定装置（８）は、ロードセル（９）から
入力される圧延荷重から、現在圧延中であるが否かを判
定すると同時に、回転数検出器（１１）から入力される
駆動用電動機（１０）の回転数から、駆動用電動機（１
０）が運転中であるか否かを判定し、圧延中以外で、か
つ駆動用電動機（１０）の運転中のピーク値を取込み、
平均値演算および判定装置（１２）に出力する。

平均値演算および判定装置（１２）は、人力されたピー
ク値が数十ないし数百が確保できた段階、例えば１日毎
にピーク値の平均値を演算し、予め設定しておいた判定
値と比較し、軸受（３）の損傷の有無を判定して出力す
るよう構成する。なお（１３）はギヤボックス、（１４
）は圧延材である。

上記のとおり構成したことにより、振動検出器（１）で
検出され、電気信号に変換された軸受（３）の振動信号
は、バンドパスフィルター（５）において信号中に含ま
れる周辺機械の振動等の不要なノイズが除去される。ま
た、ピーク値演算器（７）においては、一定時間毎、例
えば軸受（３）の１回転に要する時間の５〜１０倍の時
間毎にピーク値が求められる。したがって、軸受（３）
の傷から発生する振動の回転毎のバラツキが大きく、例
えばある１回転分だけのサンプリングでは、傷があるに
もがかわらず、小さな振動しか人力されない恐れがある
が、軸受（３）の１回転に要する時間の５〜ｌＯ倍の時
間毎のピーク値を求めるから、確実に傷の振動を取込む
ことができる。

さらに、データ取込み判定装置（８）においては、圧延
ロール（２）で圧延材（１４）を圧延中以外で、かつ、
駆動電動機（１０）が回転している時のみのビク値を取
込むため、圧延ロール（２Ｎ２）の圧延材（１４）噛込
み時の衝撃や、圧延中の大きな振動のピーク値を取込ま
ず、同時に駆動用電動機（１０）の停止時のピーク値は
取込まれない。

したがって、圧延ロール（２）の使用条件に対応してピ
ーク値を取込むため、圧延ロール本体の振動の影響が排
除され、ノイズを著しく低減することができる。

さらにまた、圧延ロールの使用条件に対応して取込まれ
たピーク値は、平均値演算および判定装置（１２）にお
いて、十分なデータ数が確保できた段階で平均値が演算
され、損傷を判定するため、予測不可能な外乱による軸
受以外がらの振動が入力されていたとしても、平均化す
ることにより外乱に起因する誤判定を防止することがで
きる。

発明の効果 以上述べたとおり、この発明の軸受の異常監視装置は、
転がり軸受の設置された回転機械以外の周辺機械の衝撃
や振動をバンドパスフィルターで排除し、かつ、一定時
間毎のピーク値を求めることによって軸受の損傷に起因
する振動を確実に取込み、さらに、軸受以外の回転機械
本体に起因する衝撃や振動が発生するときは、電気信号
を取込まない。さらにまた、一定時間毎のピーク値が十
分なデータ数が確保できた段階で平均値を求め、それを
判定に用いるから、予測不能な外乱等による軸受の損傷
以外の異常なピーク値が入力されていたとしても、平均
化することにより希釈され、外乱による誤判定を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の軸受の損傷監視装置の１実施例を示
すブロック系統図、第２図（ａ）　（ｂ）は包絡線処理
前後の電気信号の波形を示すもので、（ａ）図は包絡線
処理前の波形、（ｂ）図は包絡線処理後の包絡線波形の
説明図である。 １・・振動検出器、　　　２　圧延ロール、３　・軸受
、　　　　　４・・増幅器、５・・バンドパスフィルタ
ー、 ６・・・復調回路、　　　　７・・・ピーク値演算器、
８・・データ取込み判定装置、 ９・ロードセル、　　１０・・駆動用電動機、１・・・
回転数検出器、 ２・・・平均値演算および判定装置、 ３・・・ギヤボックス、１４・・・圧延材、出　願　人
　　住友金属工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　軸受の回転に伴って生じる機械的振動を電気信号に
   変換し、該電気信号をバンドパスフィルターによって外
   来振動を除去したのち、包絡線処理を行って包絡線波形
   のピーク値を求め、これを評価して軸受の異常の有無を
   検出する軸受の異常監視装置において、軸受が設置され
   た回転機械の負荷の有無を検出する負荷検出器と、回転
   機械の運転有無を検出する運転検出器と、負荷検出器と
   運転検出器の信号から一定時間毎のピーク値取込みの可
   否を判定して回転機械が無負荷で運転中のみ一定時間毎
   のピーク値を入力する取込み判定装置と、その入力され
   た一定時間毎のピーク値が所定数以上となった時点でそ
   れらの平均値を求め、予め設定した判定値と比較して損
   傷の有無を判定する平均値演算および判定装置とからな
   ることを特徴とする軸受の異常監視装置。