JPH04161829A - Detecting method for abnormality of bearing of body of rotation - Google Patents

Detecting method for abnormality of bearing of body of rotation

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JPH04161829A
JPH04161829A JP28797690A JP28797690A JPH04161829A JP H04161829 A JPH04161829 A JP H04161829A JP 28797690 A JP28797690 A JP 28797690A JP 28797690 A JP28797690 A JP 28797690A JP H04161829 A JPH04161829 A JP H04161829A
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後藤 洋之
Motoharu Maeda
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Atsushi Oishi
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Abstract

PURPOSE:To detect the abnormality of a bearing readily by comparing the fluctuating amounts of the time differences of the generating timings between pulses corresponding to the specified rotational positions among the phase-pulse trains of a rotary encoder having multiple-phase outputs with respect to the elapse of time. CONSTITUTION:A rotary shaft 52 is supported with a main body 51 in rotary encoder 5, and a rotary slit plate 54 is fixed to the shaft 52 in this constitution. Light which has passed through the rotating slit plate 54 passes through slits 56a-56c in each phase in a fixed slit plate 56. The light beams having the patterns for the respective phases are sent into light receiving sensors 57a-57c. Thus, the pulse trains corresponding to the respective phases are outputted from the light receiving sensors 57a-57c. The pulse trains are used, and the rotation angle and the rotational speed of the rotary shaft 52 are detected. The pulse trains of the encoder 5 are analyzed in an abnormality detecting circuit 6, and the abnormality and the deterioration of the bearing are detected.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ この発明はロータリーエンコーダの回転軸振れの非周期
成分を検出し、これにより回転体の軸受の異常や劣化を
検知する回転体軸受の異常検出方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] This invention detects an aperiodic component of the rotation shaft runout of a rotary encoder, and thereby detects an abnormality or deterioration of the bearing of the rotating body. Regarding the method.

[従来の技術] 一般に、回転体例えばモータやスピンドル等の回転軸は
、玉軸受、空気軸受、磁気軸受及び磁性流体軸受等で支
持されている。このような軸受により支持される回転体
の回転軸には、回転に伴う軸の偏心が存在する。そして
、この回転軸の偏心は、回転体を使用するにつれて増大
する場合があり、その原因は軸受の劣化や異常に起因す
るものが多い。
[Prior Art] Generally, a rotating shaft of a rotating body, such as a motor or a spindle, is supported by a ball bearing, an air bearing, a magnetic bearing, a magnetic fluid bearing, or the like. The rotational shaft of a rotating body supported by such a bearing has eccentricity due to rotation. The eccentricity of the rotating shaft may increase as the rotating body is used, and this eccentricity is often caused by deterioration or abnormality of the bearing.

このような回転軸の偏心には、回転周期に同期した周期
成分と、同期しない非周期成分とがあり、これらを検出
することは回転体の回転状況を知る上で重要である。と
りわけ、非周期成分の検出は、軸受の僅かな機械的異常
や制御系の異常を検出する上で非常に有効である。
Such eccentricity of the rotating shaft includes a periodic component that is synchronized with the rotation period and an aperiodic component that is not synchronized, and it is important to detect these components in order to know the rotation status of the rotating body. In particular, detection of non-periodic components is very effective in detecting slight mechanical abnormalities in bearings and abnormalities in control systems.

従来、回転体の軸受の劣化や異常を検出するためには、
回転体もしくはその支持体に加速度計や振動計を備え、
その振動を検出し、異常な振動の有無を調べるものか、
または軸受からの弾性表面波を検出して亀裂や傷の有無
を調べる方法、例えばアコースチック・エミッションセ
ンサ(以下AEセンサと略す)を用いる方法か、または
人間の耳により異常の発生を検知する方法等が用いられ
ている。
Conventionally, in order to detect deterioration and abnormalities in the bearings of rotating bodies,
Equipped with an accelerometer or vibration meter on the rotating body or its support,
Is it something that detects the vibrations and checks for abnormal vibrations?
Alternatively, there is a method of detecting surface acoustic waves from the bearing to check for cracks or flaws, such as a method of using an acoustic emission sensor (hereinafter abbreviated as AE sensor), or a method of detecting the occurrence of an abnormality using the human ear. etc. are used.

[発明が解決しようとするIII!] しかし、従来の回転体軸受の異常検出方法で、例えば加
速度計や振動計を用いる場合やAEセンサを用いる場合
は、次のような欠点があった。
[Invention tries to solve III! ] However, conventional methods for detecting abnormalities in rotating body bearings, for example, when using an accelerometer or a vibration meter, or when using an AE sensor, have the following drawbacks.

先ず、軸受の微小な劣化や異常を検知するためには、高
価なセンサを使用する必要があり、しかもその感度や応
答性は充分なものとはいえなかった。
First, in order to detect minute deterioration or abnormalities in bearings, it is necessary to use expensive sensors, and their sensitivity and responsiveness cannot be said to be sufficient.

また、人間の耳により異常の発生を検知する方法では、
軸受の微小な劣化や異常を検知することができなかりた
In addition, in the method of detecting the occurrence of an abnormality using the human ear,
It was not possible to detect minute deterioration or abnormalities in the bearing.

この発明は、かかる欠点を解決するもので、その目的は
回転体の回転軸に取付けられた多相出力を有するロータ
リーエンコーダのパルスを用いることで、安価な装置で
、高感度かつ容易に軸受の異常や劣化を検出することが
できる回転体軸受の異常検出方法を提供することにある
The purpose of this invention is to solve these drawbacks, and its purpose is to use pulses from a rotary encoder with multi-phase outputs attached to the rotating shaft of a rotating body. An object of the present invention is to provide a method for detecting an abnormality in a rotating body bearing that can detect abnormalities and deterioration.

[訝題を解決するための手段] 前記騨題を解決するため、この発明の回転体軸受の異常
検出方法は、軸受で支持された回転体の回転軸に同期し
て回転するように取付けられた多相出力を有するロータ
リーエンコーダの回転により各相のパルスを発生させ、
この各相のパルス列の内、前記ロータリーエンコーダの
回転軸の所定の回転位置に対応して発生する各相の特定
パルス間の発生タイミングを各回転毎に検出し、この発
生タイミングの時間差の変動量を経時的に比較すること
により、前記回転体の軸受の異常を検出することを特徴
としている。
[Means for Solving the Problem] In order to solve the problem, the method for detecting abnormality in a rotating body bearing of the present invention provides a method for detecting an abnormality in a rotating body bearing, which is mounted so as to rotate in synchronization with the rotating shaft of a rotating body supported by the bearing. The pulses of each phase are generated by the rotation of a rotary encoder with multi-phase output.
Among the pulse trains of each phase, the generation timing between specific pulses of each phase that occur corresponding to a predetermined rotational position of the rotary shaft of the rotary encoder is detected for each rotation, and the amount of variation in the time difference between the generation timings is detected. The present invention is characterized in that an abnormality in the bearing of the rotating body is detected by comparing the values over time.

[作用] この発明では、回転体の回転軸に同期して回転するよう
に取付けられた多相出力を有するロータリーエンコーダ
を用い、このロータリーエンコーダの発生する各相のパ
ルス列の内、所定の回転位置に対応して発生する特定パ
ルス間の発生タイミングを検出して、この発生タイミン
グの時間差の変動量を経時的に比較することで、回転体
の軸受の異常を検出する。
[Operation] In this invention, a rotary encoder having a multiphase output that is attached to rotate in synchronization with the rotation axis of a rotary body is used, and a predetermined rotational position is used in the pulse train of each phase generated by the rotary encoder. An abnormality in the bearing of the rotating body is detected by detecting the generation timing between specific pulses that occur in response to and comparing the amount of variation in the time difference between the generation timings over time.

[実施例〕 以下、この発明の回転体軸受の異常検出方法の−実m例
を図面に基づいてa軒する。
[Example] Hereinafter, practical examples of the method for detecting an abnormality in a rotating body bearing of the present invention will be described based on the drawings.

′s1図はこの発明の回転体軸受の異常検出方法が適用
される回転体軸受の異常検出装置の概略図である。
Figure 's1 is a schematic diagram of a rotating body bearing abnormality detection device to which the rotating body bearing abnormality detection method of the present invention is applied.

このスピンドルや回転ロール或いはモータ等の回転体1
は回転軸2を有している。この回転軸2はスピンドルや
回転ロールで構成される場合には一対の軸受3で支持さ
れ、図示しない駆動源によって回転する。また、回転体
1がモータで構成される場合には出力軸が軸受31支持
される6回転軸2の一端部にはカップリング4を介して
ロータリーエンコーダ5が設けられている。
Rotating body 1 such as this spindle, rotating roll or motor
has a rotating shaft 2. When the rotating shaft 2 is composed of a spindle or a rotating roll, it is supported by a pair of bearings 3 and rotated by a drive source (not shown). Further, when the rotating body 1 is constituted by a motor, a rotary encoder 5 is provided via a coupling 4 at one end of the six-rotary shaft 2 whose output shaft is supported by a bearing 31.

ロータリーエンコーダ5にはパルスを分析する異常検出
回路6が接続されており、この異常検出回路6ではロー
タリーエンコーダ5から発生されるパルスを利用して回
転軸2の回転位置(角度)の検出や回転速度の検出を行
なう。
An abnormality detection circuit 6 that analyzes pulses is connected to the rotary encoder 5, and this abnormality detection circuit 6 uses the pulses generated from the rotary encoder 5 to detect the rotational position (angle) of the rotary shaft 2 and the rotation. Perform speed detection.

この発明に用いる光学式ロータリーエンコーダを第2図
に示す。
FIG. 2 shows an optical rotary encoder used in this invention.

ロータリーエンコーダ5の構造は、本体51に回転軸5
2がボールベアリング等の軸受53で支持され、この回
転軸52に回転スリット板54が固定して取り付けられ
ている。この回転スリット板54にはパターンが刻まれ
ており、この回転スリット板54に対向して設けられて
いる投光用光源55の光を受けてパターンに対応した光
を透過する。この回転スリット板54の投光用光源55
の反対側には、多相列のスリット56a〜Sacが穿設
されている固定スリット板56が設けられており、更に
このスリット56a〜56cに対応して受光センサ5フ
a〜5フCが配設されている。
The structure of the rotary encoder 5 includes a main body 51 and a rotating shaft 5.
2 is supported by a bearing 53 such as a ball bearing, and a rotating slit plate 54 is fixedly attached to this rotating shaft 52. A pattern is engraved on this rotating slit plate 54, and upon receiving light from a projecting light source 55 provided opposite to this rotating slit plate 54, light corresponding to the pattern is transmitted. Light source 55 for projecting light of this rotating slit plate 54
On the opposite side, a fixed slit plate 56 in which a multiphase array of slits 56a to 56Sac are bored is provided, and light receiving sensors 5a to 5C are arranged corresponding to the slits 56a to 56c. It is arranged.

回転中の回転スリット板54を透過した光は、固定スリ
ット板56の各相のスリット58a〜56cを通過し、
各相毎のパターンの光を受光センサ5フa〜5フCに送
る。これにより、各相に対応したパルス列が受光センサ
5フa〜57cから出力される。このパルス列を用いて
、回転軸52の回転角度や回転速度の検出を行なうと共
に、異常検出回路6で、ロータリーエンコーダ5のパル
ス列を分析することにより、回転軸2の回転ムラや軸振
れに含まれる非周期成分を分離して抽出することができ
る。
The light transmitted through the rotating rotating slit plate 54 passes through the slits 58a to 56c of each phase of the fixed slit plate 56,
A pattern of light for each phase is sent to light receiving sensors 5a to 5c. As a result, a pulse train corresponding to each phase is output from the light receiving sensors 5a to 57c. Using this pulse train, the rotation angle and rotation speed of the rotary shaft 52 are detected, and the abnormality detection circuit 6 analyzes the pulse train of the rotary encoder 5 to detect irregularities in rotation and shaft runout of the rotary shaft 2. Aperiodic components can be separated and extracted.

次に、このロータリーエンコーダ5を用いて回転軸振れ
の非周期成分を抽出する方法について第3図乃至′!J
9図に基づいて説明する。
Next, we will explain how to extract the aperiodic component of rotational shaft runout using this rotary encoder 5 in Figures 3 to '! J
This will be explained based on FIG.

ここで、第3図及び第4図は回転軸の振れがない場合で
あり、第5図及び′iF、6図は回転軸に周期的な振れ
がある場合であり、第7図及び′!J8図は回転軸に非
周期的な振れがある場合であり、また第9図は一測定時
における各相の特定パルス間の発生タイミングの時間差
の変動量を説明する説明図である。
Here, FIGS. 3 and 4 show the case where there is no runout of the rotating shaft, FIGS. Figure J8 shows a case where there is non-periodic vibration in the rotating shaft, and Figure 9 is an explanatory diagram illustrating the amount of variation in the time difference in generation timing between specific pulses of each phase during one measurement.

第3図、第5図及び第7図において、符号Cは回転軸に
振れがない場合のロータリーエンコーダの回転軸52の
回転中心点を示している。これに対し、′M5図におけ
る符号りはロータリーエンコーダの回転軸52に周期的
な振れが生じた時の同回転中心点を示しており、第7図
における符号Eは非周期的な振れが生じた時の同回転中
心点を示している。
In FIG. 3, FIG. 5, and FIG. 7, the symbol C indicates the center of rotation of the rotary shaft 52 of the rotary encoder when there is no runout in the rotary shaft. On the other hand, the symbol in Figure 'M5 indicates the rotation center point when periodic vibration occurs in the rotating shaft 52 of the rotary encoder, and the symbol E in Figure 7 indicates the rotation center point when periodic vibration occurs in the rotating shaft 52 of the rotary encoder. It shows the center of rotation when

この原理図では、三相の出力を有するロータリーエンコ
ーダで、回転中心の内側から2相、B相、A相のスリッ
トパターンをもつ回転スリット板54を有している。こ
れら各相のスリットパターンに投光用光源55が発する
光を通過させ、更に各相に対応して穿設されている固定
スリット板56の各スリット56a〜56cを通過させ
る。この光を各相に対応する受光センサ5フa〜5フC
が検知して各相に応じたパルス列を出力するものであり
、各受光センサ5フa〜5フCはラインCF上にある。
In this principle diagram, the rotary encoder has a three-phase output, and has a rotating slit plate 54 having slit patterns of two phases, B phase, and A phase from the inside of the rotation center. The light emitted from the projecting light source 55 is passed through the slit patterns for each phase, and is further passed through the slits 56a to 56c of the fixed slit plate 56, which are bored corresponding to each phase. This light is transmitted through light receiving sensors 5a to 5c corresponding to each phase.
The light receiving sensors 5a to 5c are located on the line CF.

′M3図のように回転軸に振れがない場合には、回転中
心は点Cにあり、2相、B相、A相とも受光センサ5フ
a〜57cと各相のスリットパターンの相対的位置関係
は当然変動していない、従って、各相の出力パルスも相
対的な時間の変動は生じない、この時のA相及びB相の
所定の回転位置における特定パルス間の発生タイミング
を第4図を用いて説明する。′M4図において、A相の
特定パルスの立ち上がり(a)から、これに対応するB
相の特定パルスの立ち上がり(b)に要する時間T=T
nは、回転軸に軸振れがない場合には常に一定である。
'If there is no wobbling in the rotation axis as shown in Fig. The relationship naturally does not change, so there is no relative time change in the output pulses of each phase. Figure 4 shows the generation timing between specific pulses at a predetermined rotational position of the A phase and B phase at this time. Explain using. 'In the M4 diagram, from the rising edge (a) of a specific pulse of A phase, the corresponding B
Time required for rise (b) of specific pulse of phase T=T
n is always constant when there is no shaft runout on the rotating shaft.

また、第5図のように回転軸に周期的な振れがある場合
には、回転中心は点Cから周期的に点りに移動する。こ
の場合にあっても受光センサ57a〜57cはラインC
F上にあるため、本来受光センサ57a〜57cが検知
すべき所定の回転位置即ちラインDG上からズした位置
で、それぞれ各相のスリットパターンを検出することに
なる。
Further, when there is periodic wobbling in the rotating shaft as shown in FIG. 5, the center of rotation moves periodically from point C to the point. Even in this case, the light receiving sensors 57a to 57c are connected to line C.
Since the light receiving sensors 57a to 57c are located on the line F, the slit patterns of each phase are detected at predetermined rotational positions that should be detected by the light receiving sensors 57a to 57c, that is, positions shifted from the line DG.

例えば第5図において、A相のスリットパターンは角度
θ^分だけ、またB相のスリットパターンは角度θB分
だけ、距離的にも時間的にも所定の回転位置に達する前
に検知されることになる。また、この時A相の受光セン
サ5フC及びB相の受光センサ5フbが、それぞれのス
リットパターンを受光するタイミングは相対的に角度θ
1罫θB−θ八へだけズレることになる。即ち、回転軸
に周期的な振れがある場合には、受光センサ5フa〜5
フCと各相のスリットパターンの相対的位置関係は振れ
がない場合に比べて周期的に変動することになり、各相
の出力パルスも周期的に相対的な時間の変動が生ずるこ
とになる。
For example, in FIG. 5, the A-phase slit pattern is detected by an angle θ^, and the B-phase slit pattern is detected by an angle θB before reaching a predetermined rotational position both in terms of distance and time. become. In addition, at this time, the timing at which the A-phase light receiving sensor 5F C and the B-phase light receiving sensor 5B receive light from each slit pattern is relative to the angle θ.
This results in a shift of only the first line θB - θ8. That is, when there is periodic vibration in the rotation axis, the light receiving sensors 5a to 5
The relative positional relationship between the slit pattern of each phase and the slit pattern of each phase will fluctuate periodically compared to the case where there is no vibration, and the output pulse of each phase will also periodically fluctuate in relative time. .

この時のA相及びB相の特定パルス間の発生タイミング
は、回転軸に軸振れがない場合に比べ、′!J6図に示
すようにA相の特定パルスの立ち上がり(C)からこれ
に対応するB相の特定パルスの立ち上がり(d)に要す
る時間Tが前記角度01分に相当する時間ΔT1だけズ
レることになる。
At this time, the generation timing between the specific pulses of the A phase and B phase is different from that when there is no shaft runout on the rotating shaft. As shown in Figure J6, the time T required from the rising edge (C) of the A-phase specific pulse to the corresponding rising edge (d) of the B-phase specific pulse deviates by a time ΔT1 corresponding to the angle 01 minutes. .

即ちTseTn−ΔTlとなる。しかし、この回転軸の
軸振れは周期的なものであるため、何回転してもCD−
一定でありΔT1も常に一定となる。
That is, TseTn-ΔTl. However, since the shaft runout of this rotating shaft is periodic, no matter how many times it rotates, the CD-
It is constant, and ΔT1 is also always constant.

ところが、第7図のように回転軸に非周期的な振れがあ
る場合には、回転中心は点Cから非周期的に点Eに移動
する。この場合にありても前述の周期的な振れがある場
合と同様に、A相の受光センサ57e及びB相の受光セ
ンサ5フbがそれぞれのスリットパターンを受光するタ
イミングは相対的に角度02分だけズレることになる。
However, if there is non-periodic wobbling in the rotating shaft as shown in FIG. 7, the center of rotation moves from point C to point E non-periodically. Even in this case, the timing at which the A-phase light receiving sensor 57e and the B-phase light receiving sensor 5b receive light from their respective slit patterns is relative to the angle 02 minutes, as in the case where there is periodic vibration described above. It will be off by just that.

この時のA相及びB相の特定パルス間の発生タイミング
は、回転軸に軸振れがない場合に比べ、第8図に示すよ
うにA相の特定パルスの立ち上がり(e)からこれに対
応するB相の特定パルスの立ち上がり(f)に要する時
間Tが前記角度02分に相当する時間ΔT2だけズレる
ことになる。
At this time, the generation timing between the A-phase and B-phase specific pulses corresponds to the rising edge (e) of the A-phase specific pulse, as shown in Figure 8, compared to the case where there is no shaft runout on the rotating shaft. The time T required for the rise (f) of the B-phase specific pulse deviates by a time ΔT2 corresponding to the angle 02 minutes.

即ちTmTn−ΔT2となる。ところが、この回転軸の
軸振れは非周期的なものであるため回転する毎にCE間
の距離や、CからみたEの方向が変わり、八T2もその
都度変わる。従フて、時間Tも変動することになる。こ
のように各回転毎に特定パルスの立ち上がりに要する時
間Tが変動する場合、その時間Tの変動幅が軸振れの非
周期成分に対応する。
That is, TmTn-ΔT2. However, since the shaft runout of this rotating shaft is non-periodic, the distance between CE and the direction of E as seen from C change each time it rotates, and 8T2 also changes each time. Accordingly, the time T will also vary. In this way, when the time T required for the specific pulse to rise for each rotation varies, the width of the variation in the time T corresponds to the aperiodic component of the shaft runout.

以上のことから一測定時における回転軸振れの非周期成
分の大小関係は、各回転毎に計測した特定パルス間の発
生タイミングの時間差の最大値及び最小値から求まる。
From the above, the magnitude relationship of the non-periodic component of the rotary shaft runout at the time of one measurement can be determined from the maximum and minimum values of the time difference in generation timing between specific pulses measured for each rotation.

この関係を、第9図に基づき説明する。′M9図におい
て、A相の特定パルスの立ち上がり(g)に対し、これ
に対応するB相の特定パルスが最短時間T−T■inで
立ち上がる場合(h)と、最長時間T w T wax
で立ち上がる場合(i)とを求め、この差x at T
 wax −T winを求める。この差Xが一測定時
における特定回転位置での回転軸振れの非周期成分を示
すものである。
This relationship will be explained based on FIG. 9. 'M9 In the figure, when a specific pulse of A phase rises (g), a corresponding specific pulse of B phase rises in the shortest time T-T■in (h), and the longest time T w T wax
If it rises at (i), find the difference x at T
Find wax −T win. This difference X indicates the non-periodic component of rotational shaft runout at a specific rotational position during one measurement.

次に、このような特定パルス間の発生タイミングの時間
差の変動量を軽詩的に比較することで、回転体の軸受異
常を検知する方法を$10図により説明する。
Next, a method for detecting an abnormality in a bearing of a rotating body by casually comparing the amount of variation in the time difference between the generation timings of such specific pulses will be explained using a $10 diagram.

第10図において、(1)は軸受3に支持された回転体
1の回転軸2に接続する多相出力を有するロータリエン
コーダの回転軸52の所定の回転位置におけるA相の特
定パルスの立ち上がり(j)を示す、(2)はこのA相
の特定のパルスに対応するB相の特定のパルスの立ち上
がりを示すもので5相期状態における一測定時で、最短
時間T−To■inで立ち上がる場合(k)と、最長時
間T−To■aXで立ち上がる場合(It)とを示して
いる。ここで、xOmTOmax−TOminは初期状
態における特定回転位置での回転軸振れの非周期成分を
示すものである。
In FIG. 10, (1) indicates the rise ( j), (2) shows the rise of a specific pulse of the B phase corresponding to this specific pulse of the A phase, which is one measurement in the 5-phase state, and rises in the shortest time T-To■in. The case (k) and the case (It) where the signal rises in the longest time T-To*aX are shown. Here, xOmTOmax-TOmin indicates a non-periodic component of rotational shaft runout at a specific rotational position in the initial state.

この回転体1を使用に供することで、回転軸振れの非周
期成分が変化する場合、その許容範囲を初期状態のB相
の特定のパルスの最短時間立ち上がり(k)からの減分
をa、最長時間立ち上がり(Jt)からの増分を同じく
aとすると、許容範囲としての最短時間立ち上がりは(
TOgiin −a)、最長時間立ち上がりは(TOm
ax+a)となる。
When the non-periodic component of the rotary shaft runout changes when the rotating body 1 is put into use, the allowable range is determined by the decrement from the shortest rise time (k) of a specific pulse of the B phase in the initial state by a, If the increment from the longest rise time (Jt) is also a, then the shortest rise time as an allowable range is (
TOgiin -a), the longest rise time is (TOm
ax+a).

即ち、回転体1を使用に供した後の非周期成分を示す特
定パルスの立ち上がりが(To、4n−a)≦T≦(T
Osax+a)にあれば、許容範囲にあると判定し、こ
の範囲外となった時には軸受3に異常が発生したものと
判定する。
That is, after the rotating body 1 is used, the rising edge of the specific pulse indicating the non-periodic component is (To, 4n-a)≦T≦(T
Osax+a), it is determined that it is within the allowable range, and when it is outside this range, it is determined that an abnormality has occurred in the bearing 3.

これを、第10図の(3)、(4)、(5)により説明
する。(3)、(4)、(5)とも使用を開始した後の
B相の特定のパルスの一測定時における立ち上がりの範
囲を示すものである。
This will be explained using (3), (4), and (5) in FIG. (3), (4), and (5) all indicate the rise range of a specific B-phase pulse during one measurement after the start of use.

(3)の測定時の場合は、B相の特定パルスの最短立ち
上がり(m)及び最長立ち上がり(n)が、許容範囲(
TOmin−a)≦T≦(T Off1ax+a)に入
フている。しかし、(4)の測定時の場合には最長時間
立ち上がり(p)は許容範囲内にあるが、最短時間立ち
上がり(0)が許容範囲を超えている。また(5)の測
定時の場合には最短時間立ち上がり(q)は許容範囲に
あるが、最長時間立ち上がり(r)が、許容範囲を超え
ている。このようにして、その軸振れの非周期成分は許
容範囲を超えていると、判定する。これにより、回転体
の軸受に異常が発生したものと、判定する。
When measuring (3), the shortest rise (m) and longest rise (n) of the B-phase specific pulse are within the allowable range (
TOmin-a)≦T≦(T Off1ax+a). However, in the case of measurement (4), the longest rise time (p) is within the allowable range, but the shortest time rise (0) is outside the allowable range. In addition, in the case of measurement (5), the shortest time rise (q) is within the allowable range, but the longest time rise (r) exceeds the allowable range. In this way, it is determined that the non-periodic component of the shaft runout exceeds the permissible range. This determines that an abnormality has occurred in the bearing of the rotating body.

なお、この実施例ではロータリエンコーダが有する2相
、B相、A相の各パルスをそれぞれ各相に対応する1組
の受光センサ57a〜57cから出力して回転軸振れの
非周期成分を評価しているが、これを2組の受光センサ
を用いて行なうこともでき、その場合にはより高精度に
非周期成分を求めることができる。
In this embodiment, the 2-phase, B-phase, and A-phase pulses of the rotary encoder are outputted from a set of light receiving sensors 57a to 57c corresponding to each phase to evaluate the non-periodic component of the rotation shaft runout. However, this can also be done using two sets of light receiving sensors, in which case the aperiodic component can be determined with higher accuracy.

2組の受光センサを用いる場合のロータリーエンコーダ
の回転軸振れの評価方法の原理を示す原理図を第11図
に示す、第11図において1組の受光センサ57a〜5
7cは上記のケースと同様にラインCF上にあり、他の
1組の受光センサ58a〜58cはラインCFと交わる
ラインCI上にある。この他の1組の各受光センサ58
a〜58Cもそれぞれ2相、B相、人相に対応する各相
パルス列を出力するものである。
FIG. 11 shows a principle diagram showing the principle of the evaluation method for rotary encoder rotation axis runout when two sets of light receiving sensors are used. In FIG. 11, one set of light receiving sensors 57a to 5
7c is on the line CF as in the above case, and the other set of light receiving sensors 58a to 58c are on the line CI intersecting with the line CF. Another set of light receiving sensors 58
A to 58C also output pulse trains of each phase corresponding to 2-phase, B-phase, and human phase, respectively.

第11図のように回転軸2に非周期的な振れがあフた場
合で、回転軸2の回転中心がEに移動した時、受光セン
サ57a〜57cはラインCF上に、又受光センサ58
a〜58cはラインCI上にあるため、本来それぞれの
受光センサが検知すべき所定の回転位置、即ち受光セン
サ57a〜57cにあってはラインEH上又受光センサ
58a〜58cにあってはラインEJ上からズした位置
でそれぞれ各相のスリットパターンを検出することにな
る。なお、回転中心のCからEへの移動は実際上は微小
であるためE点に移動しても各受光センサ7a〜フc、
8a〜8cは各相スリットパターンを検出することにな
る。
As shown in FIG. 11, when the rotating shaft 2 has a non-periodic runout and the center of rotation of the rotating shaft 2 moves to E, the light receiving sensors 57a to 57c are on the line CF, and the light receiving sensor 58 is on the line CF.
Since a to 58c are on the line CI, the predetermined rotational position that each light receiving sensor should originally detect is on the line EH for the light receiving sensors 57a to 57c, and on the line EJ for the light receiving sensors 58a to 58c. The slit pattern of each phase is detected at a position shifted from the top. Note that the movement of the center of rotation from C to E is actually minute, so even if the center of rotation moves to point E, each of the light receiving sensors 7a to 7c,
8a to 8c detect each phase slit pattern.

このため、受光センサ57b及び57cでは前述したよ
うに、A相スリットパターン及びB相スリットパターン
をそれぞれ角度θ^分及び角度06分だけ、距離的にも
時間的にも所定の回転位置に達する前に検知し、更にこ
れら各相のスリットパターンを受光するタイミングは相
対的に角度θ2露θB−θ^分だけズレることになる。
Therefore, as described above, the light receiving sensors 57b and 57c rotate the A-phase slit pattern and the B-phase slit pattern by an angle θ^ and an angle 06, respectively, before reaching a predetermined rotational position both in terms of distance and time. Furthermore, the timing of detecting the slit pattern of each phase and receiving the light is relatively shifted by an angle θ2 exposure θB−θ^.

従ってA相及びB相の特定パルス間の発生タイミングは
、前記角度02分に相当する時間ΔT2だけズレること
になる。
Therefore, the generation timing between the A-phase and B-phase specific pulses is shifted by a time ΔT2 corresponding to the angle 02 minutes.

これと同様に受光センサ58b及び58cでもA相スリ
ットパターン及びB相スリットパターンをそれぞれ角度
θ^l 分及び角度θBl  分だけ、距離的にも時間
的にも所定の回転位置より遅れて検知することになり、
これら各相のスリットパターンを受光するタイミングも
相対的に角度θ3=θBl−θ^1分だけズレることに
なる。又A相及びB相の特定パルス間の発生タイミング
も、前記角度03分に相当する時間ΔT3だけズレるこ
とになる。
Similarly, the light receiving sensors 58b and 58c detect the A-phase slit pattern and the B-phase slit pattern by an angle θ^l and an angle θBl, respectively, with a delay from the predetermined rotational position in terms of distance and time. become,
The timing of receiving light from the slit patterns of each phase is also relatively shifted by an angle θ3=θBl−θ^1. Furthermore, the generation timing between the A-phase and B-phase specific pulses is also shifted by a time ΔT3 corresponding to the angle 03 minutes.

このようにA相及びB相の特定パルス間の発生タイミン
グを2組の受光センサを用いてそれぞれ別々に計測する
と、発生タイミングの時間的ズレΔT2.ΔT3から逆
に上記の角度θ2.θ3を求めることができる。従って
回転軸2の軸振れ方向を特定することができ、二次元的
な軸振れに対しても高精度に非周期成分を測定し計偏す
ることができる。
In this way, when the generation timing between the specific pulses of the A phase and B phase is measured separately using two sets of light receiving sensors, the time difference in the generation timing ΔT2. From ΔT3, the above angle θ2. θ3 can be found. Therefore, the direction of axial runout of the rotating shaft 2 can be specified, and the non-periodic component can be measured and calculated with high precision even for two-dimensional axial runout.

[発明の効果] 以上のように、この発明は、軸受で支持された回転体の
回転軸に同期して回転するように取付けられた多相出力
を有するロータリーエンコーダを用い、このロータリー
エンコーダの回転軸の所定の回転位置に対応して発生す
る各相の特定パルス間の発生タイミングの時間差の変動
量を経時的に比較することにより、回転体の軸受の異常
を検出する。ここで、検出するパルスは、その相対的な
位置変動が把握できるものであれば良いので、高精度な
ロータリーエンコーダは必要としない。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention uses a rotary encoder having a multiphase output that is attached to rotate in synchronization with the rotating shaft of a rotating body supported by a bearing, and the rotation of this rotary encoder is An abnormality in the bearing of the rotating body is detected by comparing over time the amount of variation in the time difference in the generation timing between specific pulses of each phase generated corresponding to a predetermined rotational position of the shaft. Here, the pulses to be detected need only be pulses whose relative positional fluctuations can be grasped, so a highly accurate rotary encoder is not required.

従って、安価な装置を用いても、高感度に、かつ容易に
軸受の異常や劣化を検出することができる。
Therefore, even if an inexpensive device is used, abnormality or deterioration of the bearing can be detected easily and with high sensitivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

′M1図はこの発明の回転体軸受の異常検出方法が適用
される回転体軸受の異常検出装置の概略図、′!J2図
はこの発明に用いる光学式ロータリーエンコーダの構造
図、第3図、第5図及び第7図はこのロータリーエンコ
ーダの回転軸振れの原理を示す原理図、第4図、1J6
図及び第8図は各相の特定パルス間の発生タイミングを
説明する説明図、第9図は特定パルス間の発生タイミン
グの時間差の変動量を説明する説明図、1J10図は特
定パルス間の発生タイミングを経時的に比較して軸受異
常を検出する方法を説明する説明図、第11図は2組の
受光センサを用いる場合のロータリーエンコーダの回転
軸振れの計価方法の原理を示す原理図である。 図中符号1は回転体、2は回転軸、3番才軸受、4はカ
ップリング、5はロータリーエンコーダ、6は異常検出
回路、54は回転スリット板、55は投光用光源、56
は固定スリット板、57a〜57cは受光センサである
。 第1図 第 2 図 第4図 第5図 第6図 第7図 !8図 第9図 第10図
'M1 is a schematic diagram of a rotating body bearing abnormality detection device to which the rotating body bearing abnormality detection method of the present invention is applied.'! Figure J2 is a structural diagram of the optical rotary encoder used in this invention, Figures 3, 5, and 7 are principle diagrams showing the principle of rotation axis runout of this rotary encoder, Figures 4, 1J6
Figure 8 and Figure 8 are explanatory diagrams explaining the generation timing between specific pulses of each phase, Figure 9 is an explanatory diagram explaining the amount of variation in the time difference in the generation timing between specific pulses, and Figure 1J10 is an explanatory diagram explaining the generation timing between specific pulses. An explanatory diagram illustrating a method for detecting bearing abnormalities by comparing timing over time. Figure 11 is a principle diagram illustrating the principle of a method for measuring rotational shaft runout of a rotary encoder when two sets of light receiving sensors are used. be. In the figure, 1 is a rotating body, 2 is a rotating shaft, 3 is a rotary bearing, 4 is a coupling, 5 is a rotary encoder, 6 is an abnormality detection circuit, 54 is a rotating slit plate, 55 is a light source for projection, 56
is a fixed slit plate, and 57a to 57c are light receiving sensors. Figure 1 Figure 2 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7! Figure 8 Figure 9 Figure 10

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 軸受で支持された回転体の回転軸に同期して回転するよ
うに取付けられた多相出力を有するロータリーエンコー
ダの回転により各相のパルスを発生させ、この各相のパ
ルス列の内、前記ロータリーエンコーダの回転軸の所定
の回転位置に対応して発生する各相の特定パルス間の発
生タイミングを各回転毎に検出し、この発生タイミング
の時間差の変動量を経時的に比較することにより、前記
回転体の軸受の異常を検出することを特徴とする回転体
軸受の異常検出方法。
Pulses of each phase are generated by the rotation of a rotary encoder having a multiphase output, which is attached to rotate in synchronization with the rotating shaft of a rotating body supported by a bearing. By detecting the generation timing between specific pulses of each phase that occur corresponding to a predetermined rotational position of the rotation axis for each rotation, and comparing the amount of variation in the time difference of this generation timing over time, the rotation A method for detecting an abnormality in a bearing of a rotating body, the method comprising detecting an abnormality in a bearing of a rotating body.
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