JPH10160638A - 軸受内蔵型車輪及び低速回転軸受の異常診断方法 - Google Patents
軸受内蔵型車輪及び低速回転軸受の異常診断方法Info
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- JPH10160638A JPH10160638A JP8317983A JP31798396A JPH10160638A JP H10160638 A JPH10160638 A JP H10160638A JP 8317983 A JP8317983 A JP 8317983A JP 31798396 A JP31798396 A JP 31798396A JP H10160638 A JPH10160638 A JP H10160638A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓ／Ｎ比を向上させ、低速回転軸受の異常診
断を精密に行う。 【解決手段】 検出された振動加速度信号のうちローパ
スフィルタにより所定値以下の出力を取り出し、これに
対し３以上の奇数乗する処理を行い、この波形を予め設
定された基準値と比較することにより異常判定する。
断を精密に行う。 【解決手段】 検出された振動加速度信号のうちローパ
スフィルタにより所定値以下の出力を取り出し、これに
対し３以上の奇数乗する処理を行い、この波形を予め設
定された基準値と比較することにより異常判定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸受内蔵型車輪及
び低速回転軸受の異常診断方法に関する。
び低速回転軸受の異常診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転機械に組み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、この振動を測定し、これを評価して軸受
の異常の有無を検出する回転軸受の異常診断方法（振動
法）が知られている。
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、この振動を測定し、これを評価して軸受
の異常の有無を検出する回転軸受の異常診断方法（振動
法）が知られている。
【０００３】振動法は、ファン、ポンプやローラ、減速
機等の、一般的に１００rpm 以上の回転設備の軸受診断
に適用され、振動信号レベルの傾向管理による簡易診
断、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いた特性周波数の
スペクトラム監視により異常診断を行っている。ファン
やポンプ等の場合には、軸受に外力が作用しないため、
Ｓ（軸受損傷）がＮ（設備状態）に比べて非常に大き
く、Ｓ／Ｎ比が大きい。これに対して、ローラや減速機
等の場合には、Ｓ（軸受損傷）がＮ（設備状態）以上で
はあるが、軸受に外力が作用するが作用点が離れている
ため、外力の作用が軸受に到達するまでに減衰してしま
うため、Ｓ／Ｎ比は小さい。このような場合には、材料
がない場合に、無負荷空転時に軸受診断をするようにし
ている。しかし、一般的には１００rpm 以下の低速回転
軸受の場合には、Ｓ／Ｎ比が更に低く、振動法による軸
受診断は難しい。
機等の、一般的に１００rpm 以上の回転設備の軸受診断
に適用され、振動信号レベルの傾向管理による簡易診
断、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いた特性周波数の
スペクトラム監視により異常診断を行っている。ファン
やポンプ等の場合には、軸受に外力が作用しないため、
Ｓ（軸受損傷）がＮ（設備状態）に比べて非常に大き
く、Ｓ／Ｎ比が大きい。これに対して、ローラや減速機
等の場合には、Ｓ（軸受損傷）がＮ（設備状態）以上で
はあるが、軸受に外力が作用するが作用点が離れている
ため、外力の作用が軸受に到達するまでに減衰してしま
うため、Ｓ／Ｎ比は小さい。このような場合には、材料
がない場合に、無負荷空転時に軸受診断をするようにし
ている。しかし、一般的には１００rpm 以下の低速回転
軸受の場合には、Ｓ／Ｎ比が更に低く、振動法による軸
受診断は難しい。
【０００４】例えば、特開平５−２３１９９２号公報に
は、回転機械の無負荷、回転数一定の定常状態での振動
速度を測定し、同じく回転機械の無負荷、回転数一定の
定常状態での振動速度の初期値と比較し、損傷の有無を
判定するものが開示されている。又、特公昭６２−６０
０１１号公報には、振動を一定周期でサンプリングした
時系列データから、任意に選択した２つの周波数に関す
るバイコヒーレンスを求め、これを正常である場合の同
周波数に関するバイコヒーレンスと比較することにより
異常を検知するようにしたものが開示されている。
は、回転機械の無負荷、回転数一定の定常状態での振動
速度を測定し、同じく回転機械の無負荷、回転数一定の
定常状態での振動速度の初期値と比較し、損傷の有無を
判定するものが開示されている。又、特公昭６２−６０
０１１号公報には、振動を一定周期でサンプリングした
時系列データから、任意に選択した２つの周波数に関す
るバイコヒーレンスを求め、これを正常である場合の同
周波数に関するバイコヒーレンスと比較することにより
異常を検知するようにしたものが開示されている。
【０００５】又、軸受の異常検出方法には、振動法の他
に、アコースティックエミッション信号（ＡＥ信号）を
用いたＡＥ法が知られている。これは例えば、滑り軸受
に対し用いられた場合、滑り軸受の油膜が切れて、スリ
ーブとブッシュの相互接触で生じる金属表面の損傷によ
って放出されるＡＥ信号を検出することによって軸受の
異常を検出するものである。
に、アコースティックエミッション信号（ＡＥ信号）を
用いたＡＥ法が知られている。これは例えば、滑り軸受
に対し用いられた場合、滑り軸受の油膜が切れて、スリ
ーブとブッシュの相互接触で生じる金属表面の損傷によ
って放出されるＡＥ信号を検出することによって軸受の
異常を検出するものである。
【０００６】例えば特公平７−２６９４１号公報には、
軸受から発生するＡＥ信号のうち所定範囲の出力を取り
出し、これを基準値と比較して、軸受の異常を検出する
ようにしたものが開示されている。
軸受から発生するＡＥ信号のうち所定範囲の出力を取り
出し、これを基準値と比較して、軸受の異常を検出する
ようにしたものが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
振動法には、軸受異常による振動（信号Ｓ）が低い場合
には、Ｓ／Ｎ比が小さく、診断が困難であるという問題
がある。又、ＡＥ法には、機器が高価であり実用的でな
いという問題がある。
振動法には、軸受異常による振動（信号Ｓ）が低い場合
には、Ｓ／Ｎ比が小さく、診断が困難であるという問題
がある。又、ＡＥ法には、機器が高価であり実用的でな
いという問題がある。
【０００８】又、振動法の適用対象を拡大し、図１に示
すような軸受２を内蔵した軸受内蔵型車輪４や４０〜８
０rpm 以下の低速回転軸受等に適用しようとした場合、
従来技術では診断が困難であるという問題がある。例え
ば軸受内蔵型車輪の場合には、踏面と相手材の影響を受
け、Ｓ／Ｎ比が小さく、又、材料による加振源が軸受に
近いため、外部振動の影響を大きく受け易い。なお、図
１は、車輪取付ハウジング６に連結された車輪取付プレ
ート８に、ピン１０を介して車輪４を取付けた様子を示
したものであり、１２はピン１０のエンドプレート、１
４は止め輪、１６はディスタンスカラーである。
すような軸受２を内蔵した軸受内蔵型車輪４や４０〜８
０rpm 以下の低速回転軸受等に適用しようとした場合、
従来技術では診断が困難であるという問題がある。例え
ば軸受内蔵型車輪の場合には、踏面と相手材の影響を受
け、Ｓ／Ｎ比が小さく、又、材料による加振源が軸受に
近いため、外部振動の影響を大きく受け易い。なお、図
１は、車輪取付ハウジング６に連結された車輪取付プレ
ート８に、ピン１０を介して車輪４を取付けた様子を示
したものであり、１２はピン１０のエンドプレート、１
４は止め輪、１６はディスタンスカラーである。
【０００９】又、４０〜８０rpm 以下の低速回転軸受の
場合には、図２に（日本鉄鋼協会編「設備診断技術ハン
ドブック」ｐｐ．８９〜９２［丸善］（１９８６）よ
り）回転数と振動レベルとの関係を示すように、振動信
号レベルが低いためＳ／Ｎ比を向上させるための特別な
信号処理が必要とされる。
場合には、図２に（日本鉄鋼協会編「設備診断技術ハン
ドブック」ｐｐ．８９〜９２［丸善］（１９８６）よ
り）回転数と振動レベルとの関係を示すように、振動信
号レベルが低いためＳ／Ｎ比を向上させるための特別な
信号処理が必要とされる。
【００１０】本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、Ｓ／Ｎ比を向上させ、軸受内蔵型車輪及
び低速回転軸受に対しても精密な異常診断を行うことを
可能とした軸受内蔵型車輪及び低速回転軸受の異常診断
方法を提供することを課題とする。
たものであり、Ｓ／Ｎ比を向上させ、軸受内蔵型車輪及
び低速回転軸受に対しても精密な異常診断を行うことを
可能とした軸受内蔵型車輪及び低速回転軸受の異常診断
方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、回転機械の回
転に伴って生じる軸受の機械的振動を測定し、これを用
いて軸受の異常の有無を判定する軸受内蔵型車輪及び低
速回転軸受の異常診断方法において、振動加速度センサ
からの出力のうち所定値以下の出力を通過させるローパ
スフィルタで取り出された振動加速度信号に対し、３以
上の奇数乗する処理を行い、予め設定された基準値と比
較することにより異常判定することにより前記課題を解
決したものである。
転に伴って生じる軸受の機械的振動を測定し、これを用
いて軸受の異常の有無を判定する軸受内蔵型車輪及び低
速回転軸受の異常診断方法において、振動加速度センサ
からの出力のうち所定値以下の出力を通過させるローパ
スフィルタで取り出された振動加速度信号に対し、３以
上の奇数乗する処理を行い、予め設定された基準値と比
較することにより異常判定することにより前記課題を解
決したものである。
【００１２】以下、本発明に至る経緯について説明す
る。
る。
【００１３】図３は、本発明の対象となる軸受の例で使
用開始２時間後における振動加速度（ＡＣＣ）原波形を
示すグラフであり、図４は、これを高速フーリエ変換
（ＦＦＴ）した結果を示すグラフである。又、図５は、
該軸受の１１時間後における振動加速度原波形を示すグ
ラフであり、図６は、これを高速フーリエ変換した結果
を示すグラブである。原波形グラフの縦軸は信号レベル
を表わし、横軸は時間である。又、高速フーリエ変換グ
ラフの縦軸は周波数成分のレベルを表わし、横軸は周波
数を表わす。どちらの時点でも、軸受が正常な状態であ
るが、図５に示すように、１１時間使用後の原波形の信
号レベルは大きくなっている。これらのデータは、原波
形に対してフィルタ処理は行っていない。このままで
は、図５、図６により、１１時間使用後の軸受を異常と
判定してしまう虞れがある。
用開始２時間後における振動加速度（ＡＣＣ）原波形を
示すグラフであり、図４は、これを高速フーリエ変換
（ＦＦＴ）した結果を示すグラフである。又、図５は、
該軸受の１１時間後における振動加速度原波形を示すグ
ラフであり、図６は、これを高速フーリエ変換した結果
を示すグラブである。原波形グラフの縦軸は信号レベル
を表わし、横軸は時間である。又、高速フーリエ変換グ
ラフの縦軸は周波数成分のレベルを表わし、横軸は周波
数を表わす。どちらの時点でも、軸受が正常な状態であ
るが、図５に示すように、１１時間使用後の原波形の信
号レベルは大きくなっている。これらのデータは、原波
形に対してフィルタ処理は行っていない。このままで
は、図５、図６により、１１時間使用後の軸受を異常と
判定してしまう虞れがある。
【００１４】これに対して、図７に示すのは、使用開始
２時間後における振動加速度原波形に対して１〜２ＫＨ
ｚにおけるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）処理を行った
後の波形を示すグラフであり、図８は、同じく使用開始
２時間後における振動加速度原波形に対し、１〜３ＫＨ
ｚのバンドパスフィルタ処理を行った後の波形を示すグ
ラフである。又、図９は、使用開始１１時間後の軸受の
振動加速度原波形に対し１〜２ＫＨｚのバンドパスフィ
ルタ処理を行った後の波形を示すグラフであり、図１０
は同じく使用開始１１時間後の軸受の振動加速度原波形
に対して１〜３ＫＨｚのバンドパスフィルタ処理を行っ
た後の波形を示すグラフである。これらはいずれも正常
な軸受であり、バンドパスフィルタ処理を行うことによ
り、ノイズ成分を排除でき、正常であるのに異常と誤診
断することがなくなる。又、これらの図が示すように、
バンドパスフィルタ処理が、１〜３ＫＨｚにおけるよ
り、１〜２ＫＨｚの方がノイズ成分除去の点で有効であ
る。
２時間後における振動加速度原波形に対して１〜２ＫＨ
ｚにおけるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）処理を行った
後の波形を示すグラフであり、図８は、同じく使用開始
２時間後における振動加速度原波形に対し、１〜３ＫＨ
ｚのバンドパスフィルタ処理を行った後の波形を示すグ
ラフである。又、図９は、使用開始１１時間後の軸受の
振動加速度原波形に対し１〜２ＫＨｚのバンドパスフィ
ルタ処理を行った後の波形を示すグラフであり、図１０
は同じく使用開始１１時間後の軸受の振動加速度原波形
に対して１〜３ＫＨｚのバンドパスフィルタ処理を行っ
た後の波形を示すグラフである。これらはいずれも正常
な軸受であり、バンドパスフィルタ処理を行うことによ
り、ノイズ成分を排除でき、正常であるのに異常と誤診
断することがなくなる。又、これらの図が示すように、
バンドパスフィルタ処理が、１〜３ＫＨｚにおけるよ
り、１〜２ＫＨｚの方がノイズ成分除去の点で有効であ
る。
【００１５】又、図１に示す車輪取付ハウジング６が外
部から振動を受けた場合の正常な軸受の振動加速度原波
形を図１１に示し、それを１〜２ＫＨｚのバンドパスフ
ィルタ処理をしたグラフを図１２に示し、１〜３ＫＨｚ
のバンドパスフィルタ処理をしたグラフを図１３に示
す。又、図１１の原波形を高速フーリエ変換したグラフ
を図１４に示し、２時間使用後における正常軸受の振動
加速度原波形を１〜２ＫＨｚのバンドパスフィルタ処理
をしたグラフを図１５に示し、２時間使用後における正
常軸受の振動加速度原波形１〜３ＫＨｚのバンドパスフ
ィルタ処理をしたグラフを図１６に示す。図１１〜図１
３が示すように、正常な軸受であるが、外部振動を受け
た場合に、バンドパスフィルタ処理のみでは異常と判定
してしまうレベルの波形となってしまう。図１２及び図
１３のグラフを、それぞれ外部振動を受けていない２時
間使用後における正常軸受のバンドパスフィルタ処理波
形を示す図１５及び図１６のグラフと比較するとその差
がはっきりと出ていることが判る。
部から振動を受けた場合の正常な軸受の振動加速度原波
形を図１１に示し、それを１〜２ＫＨｚのバンドパスフ
ィルタ処理をしたグラフを図１２に示し、１〜３ＫＨｚ
のバンドパスフィルタ処理をしたグラフを図１３に示
す。又、図１１の原波形を高速フーリエ変換したグラフ
を図１４に示し、２時間使用後における正常軸受の振動
加速度原波形を１〜２ＫＨｚのバンドパスフィルタ処理
をしたグラフを図１５に示し、２時間使用後における正
常軸受の振動加速度原波形１〜３ＫＨｚのバンドパスフ
ィルタ処理をしたグラフを図１６に示す。図１１〜図１
３が示すように、正常な軸受であるが、外部振動を受け
た場合に、バンドパスフィルタ処理のみでは異常と判定
してしまうレベルの波形となってしまう。図１２及び図
１３のグラフを、それぞれ外部振動を受けていない２時
間使用後における正常軸受のバンドパスフィルタ処理波
形を示す図１５及び図１６のグラフと比較するとその差
がはっきりと出ていることが判る。
【００１６】又、図１に示す車輪取付プレート８の固有
振動数に着目し、これを測定した結果を高速フーリエ変
換したグラフを図１７に示す。このグラフから判るよう
に、１ＫＨｚ以下の信号成分に着目して診断すればよい
と考えられる。
振動数に着目し、これを測定した結果を高速フーリエ変
換したグラフを図１７に示す。このグラフから判るよう
に、１ＫＨｚ以下の信号成分に着目して診断すればよい
と考えられる。
【００１７】そこで、外部から振動を受ける軸受に対
し、１ＫＨｚのローパスフィルタ処理をすることが、異
常の誤診断を防止するために有効か否か検証することと
する。図１１の振動加速度原波形のグラフが示すよう
に、軸受が正常状態でも外部振動を受けるとその信号レ
ベルが高くなることが判る。これに対し図１８に示すよ
うに、１ＫＨｚのローパスフィルタ処理を行うと、外部
振動の影響を排除できることが判る。又、異常軸受の場
合に、１ＫＨｚのローパスフィルタ処理をしたグラフを
図１９に示す。これより、正常の場合は、信号レベルが
０．１Ｇ程度と低く、異常の場合は信号レベルが高く５
Ｇを超えるものもあることが判る。従ってこのフィルタ
処理は有効であることが判る。但し、図２０のグラフが
示すように、軸受がやや異常程度では、信号レベルが低
いため正常との区別がつかず、１ＫＨｚのローパスフィ
ルタ処理をすると異常判定が難しいため、更に信号処理
の工夫が必要と考えられる。
し、１ＫＨｚのローパスフィルタ処理をすることが、異
常の誤診断を防止するために有効か否か検証することと
する。図１１の振動加速度原波形のグラフが示すよう
に、軸受が正常状態でも外部振動を受けるとその信号レ
ベルが高くなることが判る。これに対し図１８に示すよ
うに、１ＫＨｚのローパスフィルタ処理を行うと、外部
振動の影響を排除できることが判る。又、異常軸受の場
合に、１ＫＨｚのローパスフィルタ処理をしたグラフを
図１９に示す。これより、正常の場合は、信号レベルが
０．１Ｇ程度と低く、異常の場合は信号レベルが高く５
Ｇを超えるものもあることが判る。従ってこのフィルタ
処理は有効であることが判る。但し、図２０のグラフが
示すように、軸受がやや異常程度では、信号レベルが低
いため正常との区別がつかず、１ＫＨｚのローパスフィ
ルタ処理をすると異常判定が難しいため、更に信号処理
の工夫が必要と考えられる。
【００１８】なお、従来軸受の異常診断には波高率が用
いてられおり、通常の軸受診断は、振動加速度のピーク
値に顕著に表われている。このため、Ｓがピーク値でＮ
が平均値と考えられるため、ピーク値／平均値＝Ｓ／Ｎ
比を向上させることで軸受異常信号を顕著化して判別し
易くできると考えられる。
いてられおり、通常の軸受診断は、振動加速度のピーク
値に顕著に表われている。このため、Ｓがピーク値でＮ
が平均値と考えられるため、ピーク値／平均値＝Ｓ／Ｎ
比を向上させることで軸受異常信号を顕著化して判別し
易くできると考えられる。
【００１９】そのための方法として、本発明において
は、信号レベルについて３以上の奇数乗する処理（３乗
処理あるいは５乗処理等）を行うこととした。２乗処理
では、負の信号が正となるため、周波数変換されること
になるので好ましくない。従って奇数乗処理が望まし
い。
は、信号レベルについて３以上の奇数乗する処理（３乗
処理あるいは５乗処理等）を行うこととした。２乗処理
では、負の信号が正となるため、周波数変換されること
になるので好ましくない。従って奇数乗処理が望まし
い。
【００２０】図２１に、図２０の信号を１０倍したもの
と３乗処理したものとを示す。図２１の上のグラフが示
すように、１０倍の増幅では信号レベルもノイズ成分も
それぞれ１０倍になってしまう。その一方、図２１の下
のグラフのように３乗処理をしたものでは、ノイズ成分
のような低いレベルの信号は低いままに抑えられ、軸受
異常信号のように高めの信号との差は大きくなる。
と３乗処理したものとを示す。図２１の上のグラフが示
すように、１０倍の増幅では信号レベルもノイズ成分も
それぞれ１０倍になってしまう。その一方、図２１の下
のグラフのように３乗処理をしたものでは、ノイズ成分
のような低いレベルの信号は低いままに抑えられ、軸受
異常信号のように高めの信号との差は大きくなる。
【００２１】従って、３乗処理の方が異常信号レベルと
平均信号レベルの差（波高率）が高くなり、軸受異常の
診断には有効である。
平均信号レベルの差（波高率）が高くなり、軸受異常の
診断には有効である。
【００２２】図２２に、正常な軸受について１ＫＨｚロ
ーパスフィルタ処理をした波形を１０倍した場合と３乗
処理した場合とを示す。このグラフが示すように、ロー
パスフィルタにより外部振動の影響を排除しているた
め、３乗処理しても、外部振動の影響を受けることはな
く、正常な軸受にも拘らず、軸受異常と誤診断する虞れ
はない。
ーパスフィルタ処理をした波形を１０倍した場合と３乗
処理した場合とを示す。このグラフが示すように、ロー
パスフィルタにより外部振動の影響を排除しているた
め、３乗処理しても、外部振動の影響を受けることはな
く、正常な軸受にも拘らず、軸受異常と誤診断する虞れ
はない。
【００２３】このように本発明によれば、ローパスフィ
ルタで取り出された振動加速度信号に対して３以上の奇
数乗する処理を行うようにしたため、Ｓ／Ｎ比を向上さ
せ、軸受異常の診断を正常に行うことが可能となった。
ルタで取り出された振動加速度信号に対して３以上の奇
数乗する処理を行うようにしたため、Ｓ／Ｎ比を向上さ
せ、軸受異常の診断を正常に行うことが可能となった。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。
施形態を詳細に説明する。
【００２５】図２３は、本発明の軸受異常診断を行うた
めのシステムの概略構成図である。図２３において、１
０は軸受の振動加速度信号を検出する振動加速度センサ
であり、１２は振動加速度信号を受けこれを増幅し、１
ＫＨｚのローパスフィルタ処理を行う振動計である。振
動計１２による信号はローカルステーション１４により
データ採取され、ローカルステーション１４において、
３乗処理が行われ異常診断が行われる。診断の結果はセ
ントラルステーション１６に送られ表示される。
めのシステムの概略構成図である。図２３において、１
０は軸受の振動加速度信号を検出する振動加速度センサ
であり、１２は振動加速度信号を受けこれを増幅し、１
ＫＨｚのローパスフィルタ処理を行う振動計である。振
動計１２による信号はローカルステーション１４により
データ採取され、ローカルステーション１４において、
３乗処理が行われ異常診断が行われる。診断の結果はセ
ントラルステーション１６に送られ表示される。
【００２６】以下本実施形態の作用について説明する。
まず振動加速度センサ１０により図２４に示すような振
動加速度をピックアップした検出信号が検出され、振動
計１２へ送られる。振動計１２では、この検出信号を、
図２５に示すように増幅し、図２６に示すように１ＫＨ
ｚのローパスフィルタ処理を行い、診断に不要な周波数
域の信号をカットする。これは原信号のままでは軸受異
常時に発生する振動加速度信号を選別できず、低速回転
軸受では異常時の振動信号レベルが低く、Ｓ／Ｎ比が小
さいためである。又、外部からの振動を受けた場合、Ｓ
／Ｎ比が小さくなる。又、軸受異常時振動加速度信号は
１ＫＨｚ以下だからである。このローパスフィルタ処理
によりノイズ成分を排除して、誤診断を防止する。
まず振動加速度センサ１０により図２４に示すような振
動加速度をピックアップした検出信号が検出され、振動
計１２へ送られる。振動計１２では、この検出信号を、
図２５に示すように増幅し、図２６に示すように１ＫＨ
ｚのローパスフィルタ処理を行い、診断に不要な周波数
域の信号をカットする。これは原信号のままでは軸受異
常時に発生する振動加速度信号を選別できず、低速回転
軸受では異常時の振動信号レベルが低く、Ｓ／Ｎ比が小
さいためである。又、外部からの振動を受けた場合、Ｓ
／Ｎ比が小さくなる。又、軸受異常時振動加速度信号は
１ＫＨｚ以下だからである。このローパスフィルタ処理
によりノイズ成分を排除して、誤診断を防止する。
【００２７】ローカルステーション１４では、振動計１
２の出力である１ＫＨｚのローパスフィルタ処理波形を
受け、図２７に示すように１データ当り５sec の間デー
タ採取を行い、図２８に示すように、サンプリングピッ
チ５０μsec にてＡ／Ｄ変換しデータを採集する。この
とき、１６チャンネルの入力を切換えながら採取するこ
とが可能である。
２の出力である１ＫＨｚのローパスフィルタ処理波形を
受け、図２７に示すように１データ当り５sec の間デー
タ採取を行い、図２８に示すように、サンプリングピッ
チ５０μsec にてＡ／Ｄ変換しデータを採集する。この
とき、１６チャンネルの入力を切換えながら採取するこ
とが可能である。
【００２８】その後、ローカルステーション１４では、
最終データの全サンプリング点に対して３乗処理を行
う。この場合サンプリング点は５sec ÷５０μsec ＝１
０００００点である。これにより、フィルタだけでは判
別し難い場合の異常判定も可能となる。なお３乗するの
は、前述したように軸受内蔵型車輪等の低速回転軸受の
場合には、やや異常程度ではノイズ成分との信号レベル
差が小さく判別が難しいためであり、３乗することによ
りＳ／Ｎ比を向上させ、異常信号とノイズ成分とのレベ
ル差を顕著化できるからである。又、２乗だと負の値も
正に変換されてしまうが、３乗のように奇数乗であれ
ば、信号の正負の状態は変化しないからである。従って
３乗に拘らず５乗のように奇数乗であればよい。図２９
に３乗処理波形を示す。
最終データの全サンプリング点に対して３乗処理を行
う。この場合サンプリング点は５sec ÷５０μsec ＝１
０００００点である。これにより、フィルタだけでは判
別し難い場合の異常判定も可能となる。なお３乗するの
は、前述したように軸受内蔵型車輪等の低速回転軸受の
場合には、やや異常程度ではノイズ成分との信号レベル
差が小さく判別が難しいためであり、３乗することによ
りＳ／Ｎ比を向上させ、異常信号とノイズ成分とのレベ
ル差を顕著化できるからである。又、２乗だと負の値も
正に変換されてしまうが、３乗のように奇数乗であれ
ば、信号の正負の状態は変化しないからである。従って
３乗に拘らず５乗のように奇数乗であればよい。図２９
に３乗処理波形を示す。
【００２９】次に３乗処理後のデータと予め設定した異
常判定の基準値を比較することにより異常判定を行う。
基準値を超えてから次に基準値を下まわるまで、即ち基
準値を超えたピークの出現回数が予め設定した判定基準
回数を超えた場合、異常と判定する。例えば、図２９に
示す波形の場合には、判定基準回数が２ならば、基準値
を超えたピークが３回以上で、異常と判定される。
常判定の基準値を比較することにより異常判定を行う。
基準値を超えてから次に基準値を下まわるまで、即ち基
準値を超えたピークの出現回数が予め設定した判定基準
回数を超えた場合、異常と判定する。例えば、図２９に
示す波形の場合には、判定基準回数が２ならば、基準値
を超えたピークが３回以上で、異常と判定される。
【００３０】判定結果が異常の場合、警報情報をセント
ラルステーション１６に対して出力する。セントラルス
テーション１６においては、ローカルステーション１４
の警報情報（警報情報、３乗演算値の最大値、異常判定
の基準値等）をＣＲＴ画面に表示する。又、同時に直近
の最終データの３乗処理波形をＣＲＴ画面に表示する。
ラルステーション１６に対して出力する。セントラルス
テーション１６においては、ローカルステーション１４
の警報情報（警報情報、３乗演算値の最大値、異常判定
の基準値等）をＣＲＴ画面に表示する。又、同時に直近
の最終データの３乗処理波形をＣＲＴ画面に表示する。
【００３１】又、オフライン表示として、過去に採集し
記憶されたデータの３乗処理波形をＣＲＴ画面に表示す
る。
記憶されたデータの３乗処理波形をＣＲＴ画面に表示す
る。
【００３２】なお、本実施形態においては、１ＫＨｚの
ローパスフィルタ処理による信号を３乗処理することが
有効であったが、対象となる軸受の大きさや車輪取付け
材の剛性等により１ＫＨｚより高い領域（例えば３ＫＨ
ｚのローパスフィルタ）の方が有効な場合も有り得る。
従ってローパスフィルタは１ＫＨｚに限定されるもので
はなく、数ＫＨｚでも良い。
ローパスフィルタ処理による信号を３乗処理することが
有効であったが、対象となる軸受の大きさや車輪取付け
材の剛性等により１ＫＨｚより高い領域（例えば３ＫＨ
ｚのローパスフィルタ）の方が有効な場合も有り得る。
従ってローパスフィルタは１ＫＨｚに限定されるもので
はなく、数ＫＨｚでも良い。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、ロ
ーパスフィルタで取り出された信号を、３以上の奇数乗
する処理を行うことにより、Ｓ／Ｎ比を向上させ、軸受
の異常判定の精度を向上させることができる。
ーパスフィルタで取り出された信号を、３以上の奇数乗
する処理を行うことにより、Ｓ／Ｎ比を向上させ、軸受
の異常判定の精度を向上させることができる。
【図１】振動法の適用対象である軸受内蔵型車輪を示す
断面図
断面図
【図２】４０〜８０rpm 以下の軸受における回転数と振
動レベルの関係を示す線図
動レベルの関係を示す線図
【図３】軸受が正常の場合に、２時間使用後の振動加速
度原波形を示すグラフ
度原波形を示すグラフ
【図４】図３の波形を高速フーリエ変換した波形を示す
グラフ
グラフ
【図５】軸受が正常の場合に１１時間使用後の振動加速
度原波形を示すグラフ
度原波形を示すグラフ
【図６】図５の波形を高速フーリエ変換した波形を示す
グラフ
グラフ
【図７】軸受が正常の場合２時間使用後の原波形を１〜
２ＫＨｚのバンドパスフィルタ処理をした波形を示すグ
ラフ
２ＫＨｚのバンドパスフィルタ処理をした波形を示すグ
ラフ
【図８】同じく１〜３ＫＨｚのバンドパスフィルタ処理
をした波形を示すグラフ
をした波形を示すグラフ
【図９】軸受が正常な場合１１時間使用後の原波形を１
〜２ＫＨｚのバンドパスフィルタ処理をした波形を示す
グラフ
〜２ＫＨｚのバンドパスフィルタ処理をした波形を示す
グラフ
【図１０】同じく１〜３ＫＨｚのバンドパスフィルタ処
理をした波形を示すグラフ
理をした波形を示すグラフ
【図１１】正常軸受の振動加速度原波形を示すグラフ
【図１２】図１１の波形を１〜２ＫＨｚのバンドパスフ
ィルタ処理をした波形を示すグラフ
ィルタ処理をした波形を示すグラフ
【図１３】同じく１〜３ＫＨｚのバンドパスフィルタ処
理をした波形を示すグラフ
理をした波形を示すグラフ
【図１４】図１１の波形を高速フーリエ変換した波形を
示すグラフ
示すグラフ
【図１５】２時間使用後の正常軸受の原波形を１〜２Ｋ
Ｈｚのバンドパスフィルタ処理をした波形を示すグラフ
Ｈｚのバンドパスフィルタ処理をした波形を示すグラフ
【図１６】２時間使用後の正常軸受の原波形を１〜３Ｋ
Ｈｚのバンドパスフィルタ処理をした波形を示すグラフ
Ｈｚのバンドパスフィルタ処理をした波形を示すグラフ
【図１７】車輪取付プレート保有振動数を測定した波形
を高速フーリエ変換した波形を示すグラフ
を高速フーリエ変換した波形を示すグラフ
【図１８】正常な軸受が外部から振動を受けた場合の原
波形を１ＫＨｚのローパスフィルタ処理をした波形を示
すグラフ
波形を１ＫＨｚのローパスフィルタ処理をした波形を示
すグラフ
【図１９】軸受が異常な場合に、１ＫＨｚのローパスフ
ィルタ処理をした波形を示すグラフ
ィルタ処理をした波形を示すグラフ
【図２０】軸受がやや異常の場合に、１ＫＨｚのローパ
スフィルタ処理をした波形を示すグラフ
スフィルタ処理をした波形を示すグラフ
【図２１】図２０の波形を１０倍に増幅したものと３乗
処理をしたものを示すグラフ
処理をしたものを示すグラフ
【図２２】正常軸受が外部振動を受ける場合に１０倍増
幅したものと３乗処理をしたものを示すグラフ
幅したものと３乗処理をしたものを示すグラフ
【図２３】本発明の軸受異常診断方法が適用されるシス
テムの概略を構成を示す構成図
テムの概略を構成を示す構成図
【図２４】検出された振動加速度信号を示すグラフ
【図２５】図２４の検出信号を増幅した波形を示すグラ
フ
フ
【図２６】図２５の波形に対して１ＫＨｚのローパスフ
ィルタ処理をした波形を示すグラフ
ィルタ処理をした波形を示すグラフ
【図２７】ローパスフィルタ処理をした波形からデータ
採取をする様子を示すグラフ
採取をする様子を示すグラフ
【図２８】同じくローパスフィルタ処理をした波形から
データ採取する様子を示すグラフ
データ採取する様子を示すグラフ
【図２９】３乗処理をした波形を用いて異常判定する様
子を示すグラフ
子を示すグラフ
１０…振動加速センサ １２…振動計 １４…ローカルステーション １６…セントラルステーション
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 紀明 兵庫県西宮市高畑町３番48号 川鉄アドバ ンテック株式会社内 (72)発明者 岡本 康司 兵庫県西宮市高畑町３番48号 川鉄アドバ ンテック株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】回転機械の回転に伴って生じる軸受の機械
的振動を測定し、これを用いて軸受の異常の有無を判定
する軸受内蔵型車輪及び低速回転軸受の異常診断方法に
おいて、 振動加速度センサからの出力のうち所定値以下の出力を
通過させるローパスフィルタで取り出された振動加速度
信号に対し、３以上の奇数乗する処理を行い、予め設定
された基準値と比較することにより異常判定することを
特徴とする軸受内蔵型車輪及び低速回転軸受の異常診断
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31798396A JP3264480B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 軸受内蔵型車輪及び低速回転軸受の異常診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31798396A JP3264480B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 軸受内蔵型車輪及び低速回転軸受の異常診断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10160638A true JPH10160638A (ja) | 1998-06-19 |
| JP3264480B2 JP3264480B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=18094180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31798396A Expired - Fee Related JP3264480B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 軸受内蔵型車輪及び低速回転軸受の異常診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3264480B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003185535A (ja) * | 2001-12-18 | 2003-07-03 | Nsk Ltd | 評価装置 |
| JP2007285875A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Nsk Ltd | 異常診断装置及び異常診断方法 |
| WO2008117765A1 (ja) | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Nippon Steel Corporation | 極低速回転機械の異常診断方法及び装置 |
| CN103308310A (zh) * | 2013-06-05 | 2013-09-18 | 西安交通大学 | 基于全数字峰值检波的冲击信号解调方法 |
| JP2020153875A (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 日本精工株式会社 | 軸受状態監視方法及び軸受状態監視システム |
-
1996
- 1996-11-28 JP JP31798396A patent/JP3264480B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003185535A (ja) * | 2001-12-18 | 2003-07-03 | Nsk Ltd | 評価装置 |
| JP2007285875A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Nsk Ltd | 異常診断装置及び異常診断方法 |
| WO2008117765A1 (ja) | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Nippon Steel Corporation | 極低速回転機械の異常診断方法及び装置 |
| US8534128B2 (en) | 2007-03-26 | 2013-09-17 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method and system for abnormality diagnosis of very low speed rotating machine |
| CN103308310A (zh) * | 2013-06-05 | 2013-09-18 | 西安交通大学 | 基于全数字峰值检波的冲击信号解调方法 |
| JP2020153875A (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 日本精工株式会社 | 軸受状態監視方法及び軸受状態監視システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3264480B2 (ja) | 2002-03-11 |
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|---|---|---|---|
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