KR20150004852A - 베어링 조립체의 음향 방출 측정 - Google Patents

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조세프 에르스키네
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아크티에볼라게트 에스케이에프
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Abstract

본 발명은 롤링 요소 베어링(110)과 음향 방출 유닛(120)을 포함하는 베어링 조립체에 관한 것이다. 롤링 요소 베어링(110)은 베어링 밀봉부(140, 140')가 제공되고, 음향 방출 유닛(120)은 베어링 밀봉부(140, 140') 상에 배열된다. 본 발명은 베어링 조립체 내에서 음향 방출을 측정하기 위한 개선된 방법을 제공한다.

Description

베어링 조립체의 음향 방출 측정{ACOUSTIC EMISSION MEASUREMENTS OF A BEARING ASEEMBLY}
본 발명은 음향 방출 유닛을 포함하는 베어링 조립체에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 베어링 조립체의 음향 방출을 측정하기 위한 방법에 관한 것이다.
롤링 요소 베어링과 같은 베어링 조립체 내에서, 구성요소의 상태를 측정하고 가능한 미래의 고장을 예견하기 위해 구성요소의 상태를 모니터링할 필요가 있다. 상태를 모니터링하는 것은 베어링 조립체의 경우 특히 중요하며, 이는 재료 및 구성요소가 상당히 하중이 실리는 격한 작동 상태 하에서 사용되기 때문이다. 다양한 측정이 베어링 조립체 내에서 구성요소의 상태를 모니터링하기 위해 사용될 수 있다.
베어링 조립체 내의 일 특정 중요한 구성요소는 윤활제, 예를 들어, 오일 또는 그리스이다. 윤활제의 주요 목적은 롤링 요소, 레이스웨이 및 케이지들 간의 금속 접촉을 방지하는 데 있으며, 이에 따라 베어링 조립체의 마모가 방지된다. 윤활제는 또한 냉각을 위해 사용되고 부식에 대해 베어링 표면을 보호하기 위해 사용된다. 따라서, 윤활제의 상태는 베어링 조립체의 신뢰성 있는 작동을 보장하기 위하여 모니터링된다. 즉, 윤활제의 상태를 측정 및 모니터링함으로써 윤활 기능이 불충분한 경우를 빠르게 감지할 수 있다.
특정 환경에서, 금속 접촉, 즉 베어링 레이스웨이 표면과 베어링 롤링 요소 사이의 거칠음 접촉(asperity contact)은 음향 방출(AE)을 생성할 수 있다. 게다가, 음향 방출은 윤활제 내의 오염물, 다른 금속성 소음원, 롤러 스큐잉(roller skewing) 또는 스키딩(skidding)으로 인해 발생될 수 있다. 음향 방출은 또한 크랙의 개시 및 성장, 디스로케이션 이동, 트위닝(twinning) 또는 금속 내의 상 변화로부터 발생될 수 있다. 게다가, 다양한 공급원으로부터 생성된 음향 방출은 베어링 조립체의 상태를 나타내는 상당하고 측정가능한 표시로 고려된다. 이에 대해, 베어링 조립체 내에서 음향 방출을 모니터링하기 위한 요구가 증가되었다.
예시로서, 음향 방출 측정은 베어링 조립체의 베어링 외부 링 표면 상으로 직접 음향 방출 픽업 센서를 장착함으로써 수득될 수 있다. 통상적으로, 이는 외부 링의 반경방향 평면 내에 소정의 요홈 또는 공간 내에서 음향 방출 픽업 센서의 부착에 의해 수행된다. AE 픽업 센서의 부착은 예를 들어, 베어링 링 표면 상에 센서가 고정되게 유지되도록 압력을 사용하거나 또는 글루잉에 의해 수행될 수 있다.
그러나, 베어링 조립체의 구성으로 인해, 베어링 하우징 내의 추가 구성요소를 위한 부 공간이 존재한다. 따라서, 종종 측정 시에 높은 수준의 품질과 정확도를 유지하면서 베어링 조립체 내에서 다양한 모니터링 설비 및 설비를 장착하는 데 있어서 문제가 발생된다. 따라서, 향상되고 정확한 음향 방출 측정을 가능하게 하는 베어링 조립체의 상태를 모니터링하기 위한 대안의 해결 방법에 대한 필요가 있다. 특히, 바람직하게는 측정이 대량 생산된 베어링 조립체 내에서 수행될 수 있도록 모니터링 구성요소의 기능과 크기 사이에 밸런스가 유지된다.
종래 기술의 전술된 및 다른 단점에 대해, 본 발명의 일반적인 목적은 음향 방출 측정이 신뢰성 있고, 단순하며 정확한 방식으로 수행될 수 있도록 음향 방출(AE) 유닛을 포함하는 향상된 베어링 조립체를 제공하는 데 있다. 이들 및 다른 목적은 독립항에 제공된 주안점에 따라 부합된다. 선호되는 임의의 특징이 종속항에 언급된다.
본 발명의 제1 양태에 따라서, 음향 방출 유닛과 롤링 요소 베어링을 포함하는 베어링 조립체가 제공된다. 롤링 요소 베어링은 적어도 베어링 밀봉부가 제공된다. 추가로, 음향 방출 유닛이 베어링 밀봉부 상에 배열된다.
본 발명은 음향 방출의 향상된 측정이 음향 방출 유닛이 베어링 밀봉부 상에 배열되는 사상으로부터 구현되는 것을 기초로 한다. 이 방식으로, 음향 방출 유닛은 높은 수준의 측정 정확도가 유지되면서 베어링 하우징과 같은 다양한 구성요소로부터 물리적 접촉에 덜 노출되는 롤링 베어링 요소 내의 위치에 배열된다.
따라서, 본 발명에 따라, 대개 또한 음향 방출 신호로 지칭된 음향 방출을 측정할 수 있다. 베어링 장치 내에서 발생된 음향 방출, 예를 들어, 특정 음향 주파수 범위 내의 음압 신호를 분석함으로써, 베어링 조립체의 상태, 특히 윤활 상태를 모니터링, 평가 및 정량화할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이 문헌에서, 용어 "음향 방출"은 응력 및 재료 내에서 음향의 발생을 지칭한다. 특히, 음향 방출은 재료 내에서 응력의 급작스러운 재분배에 의해 생성된 일시적 탄성파를 지칭한다. 구조물 또는 구성요소가 외부 자극, 예를 들어 압력, 하중 또는 온도에 노출 시에, 국부적 공급원은 응력 파의 형태로 에너지의 방출을 트리거링한다. 응력 파는 전형적으로 구조물 또는 구성요소의 표면으로 전파되고, 셋-업 및 상이한 설비를 이용하여 다양한 방식으로 측정될 수 있다.
음향 방출을 분석 및 정량화하는 것은 다양한 안전-임계 및 제조-임계 시스템의 상태를 모니터링하기 위한 폭 넓게 사용되는 기술이다. 그러나, 통상적으로 공지된 윤활 상태 매개변수의 일 예시는 특정 필름 두께이다. 또 다른 실시 형태에서, 윤활 상태를 나타내기 위해 사용된 윤활 상태 매개변수는 점도비(κ)이다. 점도비는 윤활제가 적합한 오일 막을 형성하기 위하여 이의 통상 작동 온도를 가져야 하는 최소 등급의 점도에 대한 윤활제의 실제 점도의 비율이다. 이들 윤활 매개변수는 베어링 내에서 롤링 접촉 표면들 간의 표면 분리도를 나타내고 거칠음 접촉도를 나타낸다. 따라서, 윤활제의 음향 방출을 측정함으로써, 당업자에 의해 측정된 바와 같이 다양한 윤활 상태 매개변수를 측정할 수 있다.
밀봉부 상에 배열된 AE 유닛을 제공함에 따라, 베어링 밀봉부로부터 음향 방출 측정을 수집할 수 있을 뿐만 아니라 후술된 바와 같이 다양한 인접 베어링 구조물, 예를 들어, 윤활제, 레이스웨이 표면, 베어링 롤링 요소, 밀봉부의 금속 지지 구조물, 및 밀봉부의 다른 금속 부분 간의 거칠음 접촉으로부터 음향 방출 측정을 수집할 수 있다.
이는 베어링 외부 링 표면으로부터 직접적으로 AE 측정을 단순히 수집하고 롤링 요소 베어링의 외부 링 상에 장착된 AE 센서를 이용하는 종래의 해결 방법과 상이하다. 종래의 베어링 조립체의 구조물을 분석함으로써 명확해지는 바와 같이, 외부 링 상에 장착된 AE 센서는 문제가 있는데, 이는 외부 링의 표면이 대개 우발적으로 베어링 하우징과 접촉하지 때문이다. 추가로, 외부 링의 베어링 표면이 평평하지 않기 때문에, 전형적으로 AE 센서가 외부 링의 리세스 내에 배치될 필요가 있다. 이와 같이, AE 센서가 외부 링의 리세스 내에 또는 이의 표면 상에 장착될지라도, 존재하는 베어링 하우징 또는 베어링 조립체의 변형이 AE 센서가 베어링 조립체를 이용하는 중에 손상되지 않도록 보장하기 위하여 필요하다. 게다가, 본 발명에 따라 롤링 요소의 더 적은 변형이 필요하다. 특히, 베어링 지지 구조물, 즉 베어링 하우징의 임의의 변형 및/또는 교체가 필요치 않다. 따라서, AE 유닛이 베어링 밀봉부 상에 배열됨에 따라, AE 센서를 롤링 요소 베어링의 외부 링 상에 직접 장착하지 않고 향상되고 정확한 AE 측정이 수행될 수 있다. 이 방식으로, 다양한 산업에서 본 발명의 적절한 적용을 허용하는, 베어링 조립체 내에서 허용가능한 공간과 AE 측정의 정확도 간에 절충이 필요치 않다.
바람직하게는, 음향 방출 유닛은 롤링 요소 베어링의 음향 방출을 측정하도록 구성된다. AE 신호는 베어링 조립체 내에서 생성될 수 있고 베어링 밀봉부와 외부 링 사이의 기계적 계면을 통해 전송되고 및/또는 베어링 밀봉부 상으로 롤링 요소 베어링의 윤활을 통하여 전송될 수 있다. 따라서, 음향 방출 유닛은 바람직하게는 윤활제의 음향 방출을 측정하도록 구성된다. 따라서, 본 발명에서, 음향 방출 유닛은 구체적으로 베어링 조립체 내에서 윤활 문제를 감지할 수 있다. 이와 같이, AE 유닛은 베어링 조립체가 손상되기 전에 잠재적 문제점의 신호를 감지하도록 구성된다. 이를 위해, 다양한 예시적 실시 형태에서, 베어링 밀봉부는 윤활제를 수용할 수 있다. 베어링 밀봉부가 베어링 공동 내에 윤활제를 수용하는 것 이외에, 또한 오염물의 유입을 방지하도록 설계된다. 윤활제는 하나 이상의 롤링 요소를 윤활하기 위해 사용되는 오일일 수 있다. 또 다른 예시에서, 윤활제는 그리스일 수 있다.
게다가, 본 발명에 따라서 베어링 조립체의 손상에 앞서 윤활 문제점을 해결하고 고장에 대한 경고 시간을 연장시킬 수 있다. 윤활 문제의 조기 감지는 문제 해결 및 조기 조정을 가능하게 하는 고장에 앞선 경고 시간을 증가시킨다. 음향 방출 신호 자체는 통상 대역 통과 여과되고, 수정되며, 엔벨로프된다. 전술된 바와 같이, 분석은 그 뒤에 표준 상태 모니터링 공구를 이용하여 수행된다.
음향 방출 신호는 다양한 센서를 사용하여 획득될 수 있다. 따라서, 음향 방출 유닛은 바람직하게는 주파수를 측정하기 위하여 센서의 형태로 제공된다. 일 예시에서, AE 유닛은 페로펨(Ferroperm)으로부터 입수가능한 압전 결정 센서의 형태로 제공될 수 있다. 그러나, AE 센서는 당업계에 공지되었고, 적합한 AE 센서의 선택은 베어링 조립체의 적용 및 크기와 수행될 원하는 측정에 궁극적으로 의존된다. 게다가, AE 유닛의 다양한 타입, 형상 및 크기가 허용되고, AE 유닛의 특성과 설계가 당업자에게 자명하다. 음향 방출 신호는 바람직하게는 인터페이스 카드를 사용하여 엔벨로프되고 처리된다. 인터페이스 카드는 당업자에 의해 사용입수가능하다. 인터페이스 카드는 신호 처리 유닛 내에 포함될 수 있다.
음향 방출은 광대역을 포함하고, 일반적으로 0 헤르츠로부터 최대 몇 메가 헤르츠의 주파수를 포함한다. 이는 0 Hz 내지 약 20 Hz를 포함하는 초저주파음파, 20 Hz 내지 20 kHz를 포함하는 음파 및 20 kHz 초과 내지 최대 몇몇의 메가 Hz인 초음파로 통상 분할된다. 게다가, 바람직하게는, 음향 방출 유닛은 100 kHz 내지 l MHz의 주파수를 측정하도록 구성된다. 여전히 바람직하게는, 음향 방출 유닛은 150 kHz - 450 kHz의 주파수를 측정하도록 구성되며, 이는 이 범위의 주파수가 윤활 문제와 베어링 조립체 결함에 대해 에너지의 상당한 방출에 해당하는 크기로 관찰되기 때문이다. 추가로, 후자의 범위는 원치 않는 음향 방출이 여과되는 것을 의미하는, 롤링 요소 베어링 내에서 거칠음 접촉과 특히 연계된다.
따라서, 전술된 장치에 의해, 이 범위 외의 주파수를 저지하고, 진단에 도달되도록 정확한 신호 처리를 위해 필수적인 주파수를 증대시킬 수 있다.
바람직하게는, 음향 방출 유닛은 베어링 밀봉부의 외부 표면 상에, 즉 베어링 밀봉부의 공기 측면 상에 배열된다. 베어링 밀봉부의 공기 측면은 전형적으로 베어링 밀봉부의 윤활제-대향 표면의 마주보는 측면이다.
다양한 예시적 실시 형태에서, 베어링 밀봉부는 금속으로 제조될 수 있다. 베어링 밀봉부가 금속으로 제조됨에 따라, 음향 방출이 심지어 더욱 신뢰성 있고 정확한 방식으로 재료를 통하여 변환된다. 베어링 조립체는 바람직하게는 샤프트를 지지하도록 구성된다.
예시적인 실시 형태에 따라서, 롤링 요소 베어링은 내부 링, 외부 링 및 이들 사이에 배열된 일련의 롤링 베어링을 갖는다.
바람직하게는, 베어링 밀봉부는 내부 링과 외부 링 사이의 공간(S)을 덮도록 배열된다. 이 방식으로, 롤링 요소로부터의 윤활제 누출이 방지된다. 베어링 밀봉부의 다양한 대안의 장치가 베어링 밀봉부가 롤링 요소 베어링으로부터 유활제의 누출을 방지하는 한 본 발명의 범위 내에 있다. 바람직하게는, 베어링 밀봉부는 적어도 외부 링에 부착된다. 추가로, 또는 대안으로 베어링 밀봉부는 내부 링에 부착될 수 있다. 게다가, 베어링 밀봉부는 링 둘 모두에 부착될 수 있다. 이 방식으로, 베어링 밀봉부는 외부 링으로부터 내부 링으로 연장된다. 대안으로, 또는 추가로 베어링 밀봉부는 내부 링의 인접한 구성요소로 외부 링으로부터 연장될 수 있다. 인접한 구성요소의 일 예시는 자기 임펄스 링이다. 자기 임플스 링은 가변 자기장의 공급원을 제공하며, 이로부터 액슬트로닉스 센서(axletronics sensor) 내에서 사용된 센서가 자기 플럭스 변화를 감지한다. 전형적으로, 자기 임펄스 링은 다수의 상이한 음 및 양극을 갖는 연성 페라이트 링 재료로 제조된다. 액슬트로닉스 센서 조립체 내에 배치된 자기 픽-업 센서는 자기 임펄스 링을 통과하며, 자기 픽-업 센서는 변화하는 자기장을 감지하고 RPM 웨이브웜(waveworm)/신호를 생성한다. 인접한 구성요소의 또 다른 예시는 배킹 링일 수 있다. 배킹 링은 샤프트 상의 베어링 조립체의 축방향 위치를 고정하도록 배열된다. 심지어 외부 링으로부터 베어링 하우징으로 베어링 밀봉부가 연장될 수 있다.
내부 링, 외부 링 및 일련의 롤링 요소가 전형적으로 케이지 내에 수용된다. 외부 링은 전형적으로 고정식이고, 즉 베어링 작동 중에 회전하지 않는다.
일련의 롤링 요소는 예시적인 실시 형태에 따라서 베어링 링 주위에서 주변방향으로 롤링되고 열을 이루는 정렬된 롤링 요소를 형성한다. 이 방식으로, 내부 링과 일련의 롤링 요소가 작동 중에 환형 형상으로 샤프트 주위에서 연장된다.
다양한 예시적인 실시 형태에 따라서, 내부 링은 내부 레이스웨이가 제공된다. 유사하게, 외부 링은 외부 레이스웨이가 제공된다. 내부 링은 바람직하게는 추가 지지 구조물 및/또는 케이지를 통한 외부 링에 연결된다. 케이지는 내부 링에 대해 외부 링을 지지하도록 배열된다. 케이지는 바람직하게는 베어링 조립체가 오정렬을 허용하지만 내부 링에 대한 샤프트의 축방향 변위를 제한하도록 제1 외부 링에 대해 일련의 롤링 요소와 협력하는 외부 링의 위치를 제어할 수 있다. 게다가, 케이지는 베어링 외부 하우징에 대해 및/또는 작동 중에 서로에 대해 내부 및 외부 링을 작동가능하게 결합하기 위한 적합한 지지부를 제공한다. 따라서, 베어링 조립체는 바람직하게는 베어링 외부 하우징을 포함할 수 있다.
다양한 예시적인 실시 형태에 따라서, 롤링 요소 베어링은 반경방향 롤링 요소 베어링, 구형 롤러 스러스트 베어링, 테이퍼진 롤러 베어링, 원통형 롤러 스러스트 베어링, 스러스트 볼 베어링, 각 접촉 볼 베어링, 또는 둘 이상의 이들 베어링 타입의 조합으로 형성된다. 예를 들어, 베어링 조립체는 제1 및 제2 롤링 요소 베어링 장치를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 롤링 요소 베어링은 전술된 예시적인 베어링들 중 임의의 하나의 베어링의 특성에 따라 상이한 롤링 요소 및 레이스웨이 설계를 갖는 상이한 베어링 타입으로부터 형성될 수 있다.
본 발명은 레이스웨이 베어링에 특히 적합하다. 게다가, 이의 제2 양태에 따라서, 본 발명은 레이스웨이 베어링에 관한 것이다. 레이스웨이 베어링 내에서, 베어링 밀봉부는 전형적으로 금속 밀봉 커버의 형태로 제공된다. 바람직하게는, 금속 밀봉 커버는 외부 베어링 링과 내부 베어링 링 둘 모두에 기계적으로 부착된다. 대안으로, 금속 밀봉부 커버는 내부 링 또는 외부 링과 간접적으로 물리적 접촉을 할 수 있다. 금속 밀봉부는 통상 래버린스(labyrinth) 장치 내에서 내부 링과 정합되고 베어링(외부 링) 내로 압축된다. 하나의 단면, 통상 내부 링은 베어링 조립체가 회전할 수 있도록 보장하기 위해 자유롭게 회전해야 한다. 따라서, 베어링 조립체는 레일웨이 베어링 내에 포함될 수 있다. 그러나, 베어링 조립체의 적용은 레일웨이 베어링에 제한되지 않고 대신에 베어링 조립체는 베어링 조립체를 필요로 하는 임의의 적합한 산업상 환경에 포함될 수 있다.
게다가, 본 발명은 현존 상용입수가능한 액슬트로닉스 하우징, 예를 들어, 레일웨이 베어링 오도미터 내에 AE 유닛을 장착시키는데 있어서 추가로 선호된다. 액슬틀닉스 하우징은 베어링의 rpm을 측정하기 위하여 레일웨이의 자기 임펄스 링을 사용한다. 수집된 정보, 즉 측정된 음향 방출은 그 뒤에 트레인 시스템 또는 원격 모니터링 시스템에 무선 전송될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 레일웨이 베어링은 이에 따라 자기 임펄스 링을 포함할 수 있다. 바람직하게는 베어링 밀봉부는 외부 링으로부터 자기 임펄스 링으로 연장된다. 이 문헌에서, 자기 임펄스 링은 전술된 바와 같이 내부 링의 인접한 구성요소로 언급될 수 있다.
바람직하게는, 베어링 조립체는 신호 처리 유닛을 포함할 수 있다. 신호 처리 유닛은 AE 신호를 처리할 수 있다. 전술된 바와 같이, 음향 방출 신호가 바람직하게 처리되고 인터페이스 카드를 사용하여 엔벨로프된다. 이 방식으로, 신호 처리 유닛은 인터페이스 카드를 포함할 수 있다. 바람직하게는 베어링 조립체는 신호 처리 유닛을 추가로 포함하고, 신호 처리 유닛은 주파수의 측정된 변화 속도로부터 윤활제의 누출 속도를 측정하도록 구성된다. 신호 처리 유닛은 주파수가 최대 허용 누출 수준에 대응하는 소정의 임계값에 도달될 때 알람 신호를 발생시키도록 추가로 구성될 수 있다. 대안으로, 또는 추가로 신호 처리 유닛은 소정의 누출 속도가 소정의 임계값을 초과할 때 알람 신호를 발생시키도록 추가로 구성될 수 있다. 음향 방출 유닛은 추가 처리를 위해 적합한 포맷과 범위 내에서 신호 또는 감지된 표시를 변환하기 위하여 신호 처리 유닛에 추가로 작동가능하게 연결될 수 있다.
바람직하게는, 음향 방출 유닛은 상태 모니터링 유닛에 연결될 수 있다. 상태 모니터링 유닛의 기능은 연관 베어링의 상태의 진단을 제공하는 데 있다. 추가로, 또는 대안으로, 상태 모니터링 유닛은 고장을 예견 및 감지하도록 구성될 수 있다. 예시로서, 상태 모니터링 유닛은 예를 들어, 마모로 인해 히싱(hissing), 크래킹(crackling) 및 럼브링 음향(rumbling sound)을 감지하도록 구성될 수 있다
각각의 신호 처리 조건은 대응 알람 신호를 가질 수 있다. 게다가, 음향 방출 유닛, 신호 처리 유닛, 상태 모니터링 유닛은 알람 생성 유닛에 작동가능하게 연결될 수 있다. 바람직하게는, 알람 생성 유닛은 디스플레이를 통해 각각의 분석 값을 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 알람 생성 유닛은 감지된 주파수의 변화 속도가 하나 이상의 소정의 한계값을 초과할 때 경고 또는 알람을 발생하도록 구성될 수 있다.
다양한 예시적인 실시 형태에서, 신호 처리 유닛은 베어링 조립체의 일체 부분일 수 있다. 그러나, 신호 처리 유닛은 대안으로 AE 유닛으로부터 이격되어 배열될 수 있다. 게다가, 상태 모니터링 유닛, 알람 생성 유닛 및 디스플레이는 신호 처리 유닛의 일체 구성된 부분일 수 있다. 그러나, 상태 모니터링 유닛, 알람 생성 유닛 및 디스플레이가 베어링 조립체 내의 개별 부분일 수 있다.
일 예시적인 실시 형태에서, 음향 방출 유닛은 무선 수동 센서의 형태로 제공될 수 있다. 무선 센서는 다수의 이점을 갖는데, 예를 들어, 센서는 캐리어 재료(예를 들어, 고무 밀봉 립) 내에 매립될 수 있다. 이 방식으로, 센서의 요소는 추가 밀봉이 제공되지 않는다. 게다가, 어떠한 배터리 또는 전력 공급원도 필요치 않고, 이는 입력 트랜스듀서를 공진하기 위한 에너지가 호출 신호(interrogation signal)로부터 수득되기 때문이다.
본 발명의 제3 양태에 따라서, 베어링 조립체 내에서 음향 방출을 측정하기 위한 방법이 제공된다. 이 문헌에서, 베어링 조립체는 음향 방출 유닛 및 베어링 밀봉부를 갖는 롤링 요소 베어링을 포함한다. 전술된 바와 같이, 음향 방출 유닛은 베어링 밀봉부 상에 배열된다. 상기 방법은 음향 방출 유닛에 의해 롤링 요소 베어링으로부터 음향 방출을 측정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 방법은 신호 처리 유닛에 의해 측정된 음향 방출을 추출 및 분석하는 단계를 추가로 포함한다. 바람직하게는, 방법은 신호 처리 유닛에 의해 측정된 음향 방출을 기초로 윤활제 및/또는 롤링 요소 베어링의 상태를 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 바람직하게는, 방법은 상태 모니터링 유닛에 의해 윤활제 및/또는 롤링 요소 베어링의 상태의 분석을 생성하는 단계를 추가로 포함한다.
제안된 방법에 따른 일 특징은 제안된 방법이 베어링 조립체의 음향 방출의 향상되고 정확한 측정을 가능하게 하는 것이다.
도 1은 베어링 조립체가 음향 방출 유닛을 포함하는, 본 발명에 따른 베어링 조립체의 일부의 예시의 도식적 정면도.
도 2는 베어링 조립체가 음향 방출 유닛을 포함하는, 본 발명에 따른 베어링 조립체의 일부의 예시의 도식적 단면도.
도 3은 베어링 조립체가 음향 방출 유닛을 포함하는, 본 발명에 따른 베어링 조립체의 일부의 제2 예시의 도식적 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 예시의 도식적 흐름도.
도 5는 종래 기술에 다른 베어링 조립체의 음향 방출을 측정하기 위한 방법의 도식적 도면.
본 발명은 첨부된 도면에 따라 하기에서 더욱 완벽히 설명될 것이며, 상기 도면에는 본 발명의 예시적인 실시 형태가 도시된다. 그러나, 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 기재된 실시 형태에 구속되지 않고, 이들 실시 형태는 완전함 및 완전성을 위해 제공된다. 동일한 도면부호는 명세서에 걸쳐 동일한 요소를 나타낸다.
하기 기술 내용에서 방향은 도면에서 구성요소들 간의 위치적 관계의 이해를 돕기 위해 사용된다. 따라서, 베어링 조립체의 설치 방향, 사용 모드, 및 이와 유사한 것이 특정되지 않는다. 이는 하기의 다른 실시 형태에 적용된다.
도면들, 특히 도 1 및 도 2를 참조하면, 실시 형태에 따른 베어링 조립체의 일부가 도시된다. 베어링 조립체는 롤링 요소 베어링(110) 및 음향 방출 유닛(120)을 포함한다. 게다가, 롤링 요소 베어링(110)은 내부 링(112), 외부 링(114) 및 이들 사이에 배열된 일련의 롤링 요소(116)가 제공된다. 내부 링(112), 외부 링(114) 및 일련의 롤링 요소(116)는 전형적으로 케이지 또는 리테이너(118) 내에 보유된다. 다양한 실시 형태에 따라서, 케이지(118)는 내부 링(112)과 외부 링(114)에 의해 롤링 요소 베어링(110) 내에서 의도된 위치에 보유 및 유도될 수 있다. 케이지(118)는 샤프트(122) 주위에 배열된 개별 가이드 링(도시되지 않음) 상에서 유도될 수 있다. 추가로, 또는 대안으로, 개별 가이드 링이 추가로 후술된 바와 같이 베어링 외부 하우징(150) 내에 배열될 수 있다. 게다가, 케이지(118)는 또한 일련의 롤링 요소(116)에 의해 유도될 수 있다. 예를 들어, 케이지(118)는 금속성 및/또는 중합체성 재료로 형성될 수 있다. 케이지(118)는 케이지(118)에 의해 단일의 유닛으로 서로 고정되는 자가-수용식 유닛으로 내부 또는 외부 링(112, 114)들 중 하나 이상 그리고 일련의 롤링 요소(116)를 형성하도록 추가로 배열될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시 형태에서, 일련의 롤링 요소(116)는 원통형 롤러 요소로 형성된다. 일련의 롤링 요소(116)는 내부 링(112)과 외부 링(114) 사이에 개재되고 샤프트(122)의 축 주위에서 환형 주변방향 열로 배열된다. 전형적으로, 내부 링(112)은 내부 레이스웨이(124)를 포함한다. 내부 레이스웨이(124)는 전형적으로 베어링 조립체(100)의 긴 수명을 보장하고 롤링 요소(116)와의 접촉으로 인한 하중을 견디도록 강성 표면을 갖는다. 유사한 방법으로, 외부 링(114)은 외부 레이스웨이(126)를 포함한다. 또한, 외부 레이스웨이(126)는 전형적으로 베어링 조립체(100)의 긴 수명을 보장하고 롤링 요소(116)와의 접촉으로 인한 하중을 견디도록 강성 표면을 갖는다. 내부 레이스웨이(124)와 외부 레이스웨이(126)는 롤링 요소(116)와 협력하도록 배열되고 롤링 요소(116)와 접촉한다. 이를 위해, 롤링 요소(116)는 레이스웨이에 대해 롤링되어 내부 링(112)과 외부 링(114)들 사이에서 축방향 및 각방향 변위가 허용된다. 따라서, 설비 내에서 작동 중에 하중이 베어링 축에 대해 소정의 각도로 하나의 레이스웨이로부터 다른 레이스웨이로 전달되어 반경방향 하중뿐만 아니라 축방향 하중에 대한 허용 및 지지가 가능하다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 베어링 조립체(100)는 베어링 조립체(100)의 다른 구성요소를 보호하고 둘러싸도록 배열되는 베어링 외부 하우징(150)을 포함한다. 게다가, 베어링 외부 하우징(150)은 통합된 베어링 조립체 내로 내부 링(112)과 일련의 롤링 요소(116)를 통합하고 베어링 조립체(100)의 외부 링(114)의 위치를 허용 및 제어하도록 배열된다.
롤링 요소 베어링(110)은 적어도 베어링 밀봉부(140)가 추가로 제공된다. 도 1 및 도 2의 도시된 예시에서, 롤링 요소 베어링(110)은 제1 베어링 밀봉부(140) 및 제2 베어링 밀봉부(140')가 제공된다. 다양한 실시 형태에서, 베어링 밀봉부(140, 140')는 윤활제(128)를 수용할 수 있다. 즉, 롤링 요소 베어링은 윤활제(128)를 포함한다. 이에 따라 음향 방출 유닛(120)은 윤활제(128)의 음향 방출(acoustic emission)을 측정하도록 구성된다. 베어링 밀봉부(140, 140')와는 별도로 베어링 공동 내에는 윤활제(128)가 수용되고, 베어링 밀봉부(140, 140')는 또한 오염물의 유입을 방지하도록 구성된다. 윤활제(128)는 하나 이상의 롤링 요소(116)를 윤활하기 위해 사용되는 오일일 수 있다. 또 다른 예시에서, 윤활제(128)는 그리스일 수 있다.
베어링 조립체(100)는 베어링 조립체의 공동 내로 연장되는 그리스 공급 라인 및 그리스 리저버를 갖는 전기-삼투 펌프(도시되지 않음)가 제공된다. 이와 같이, 펌프는 롤링 접촉 구역에 직접 소량의 그리스를 전달하도록 작동된다. 베어링 작동 중에, 공급된 그리스는 오버-롤링되고, 롤링 요소 베어링(110)의 레이스웨이(124, 126) 및 롤링 요소(116)들 간의 윤활 막을 형성하는 베이스 오일이 배출된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 베어링 밀봉부(140, 140')는 내부 링(112)과 외부 링(114) 사이의 공간(S)을 덮도록 배열된다. 이 방식으로, 윤활제(128)는 롤링 요소(116)로부터 누출되는 것이 방지된다. 베어링 밀봉부(140)의 다양한 대안의 장치가 베어링 밀봉부(140)가 공간(S)을 덮어서 윤활제 누출이 방지되는 한 본 발명의 범위 내에서 고찰된다. 예를 들어, 베어링 밀봉부(140, 140')는 다양한 예시적 실시 형태에서 적어도 내부 링(112)에 부착될 수 있다. 추가로, 또는 대안으로, 베어링 밀봉부(140, 140')는 적어도 외부 링(114)에 부착될 수 있다. 게다가, 베어링 밀봉부는 링(112, 114) 둘 모두에 부착될 수 있다. 이 방식으로, 베어링 밀봉부(140)는 외부 링(114)으로부터 내부 링(112)으로 연장된다. 또한, 본 발명의 범위 내에서, 베어링 밀봉부(140, 140')는 베어링 외부 하우징(150)과 같이 베어링 조립체(100)의 다른 부분에 부착될 수 있다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 베어링 밀봉부(140)는 바람직하게는 외부 링(114)으로부터 내부 링(112)의 인접한 구성요소(130)까지 연장된다. 이 실시 형태에서, 인접한 구성요소는 도 2에서 도면부호 130으로 도시된 자기 임펄스 링(magnetic impulse ring)의 형태로 제공된다. 자기 임펄스 링은 전형적으로 내부 링(112) 상에 장착된다. 본 발명의 문헌 내에서, 인접한 구성요소(130)는 베어링 외부 하우징(150)의 일부일 수 있다. 인접한 구성요소의 또 다른 예시는 도 2에서 도면부호 136으로 도시된 배킹 링(backing ring)일 수 있다. 배킹 링(136)은 내부 링(112)에 인접한 구성요소이고, 샤프트(122) 상으로 베어링 조립체의 축방향 위치를 고정하도록 배열된다. 전형적으로, 인접한 구성요소(130)는 내부 링(112)과 물리적으로 접촉하는 동시에 내부 링은 회전할 수 있다.
제1 베어링 밀봉부(140)는 작은 직경, 예를 들어, 0.5 mm의 직경을 갖는 그리스 공급 라인이 베어링 공동을 통과할 수 있도록 하는 작은 개구가 선택적으로 제공될 수 있다. 다양한 예시에서, 그리스 공급 라인의 배출 개구는 케이지(118)의 바 바로 위에 배열되어 그리스가 접촉 구역에 전달될 수 있다. 이 방식으로, 베어링 조립체(100)는 필요에 따라 활성 윤활 기능을 롤링 요소 베어링(110)에 제공하도록 구성된다. 롤링 요소 베어링의 작동을 위해 충분한 윤활이 필요하고 너무 많은 오일 또는 그리스가 손실되는 경우에 베어링은 고장날 것이다. 이 고장은 베어링이 통합되는 장치에 대한 주요 손상을 야기할 수 있다. 이와 같이, 이는 누출을 감지하는데 선호되고, 이에 따라 손상이 발생되기 전에 베어링 밀봉부가 교체될 수 있다.
종래 기술에서, 윤활제의 상태는 베어링 조립체의 음향 방출을 측정함으로써 모니터링된다. 도 5는 대응 종래 기술의 실시 형태를 도시한다. 이 도면에서 도면부호(120)는 음향 방출 유닛을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 방법은 베어링 조립체의 베어링 외부 링 표면(114)에 음향 방출 센서를 직접 장착함으로써 수행된다. 음향 방출 센서의 부착은 예를 들어, 베어링 링 표면 상에 센서가 확고히 고정되도록 글루잉 또는 압력을 사용하여 수행될 수 있다. 그러나, 도 5에서 명확해지는 바와 같이, 외부 링(114)과 베어링 하우징(150) 사이에는 공간이 부족하다. 게다가, 외부 링(114) 상에 음향 방출 유닛(120)을 정확히 배치하고 측정 시에 높은 수준의 품질을 유지하는 것은 극히 어렵다. 음향 방출 유닛(120)이 외부 링(114)의 표면 상에 정확히 배열될지라도, 이는 작동 중에 베어링 외부 하우징(150)의 내부 표면과 우발적으로 접촉하여 센서가 손상된다.
본 발명은 AE 측정 시에 높은 수준의 품질과 정확도를 유지하면서 베어링 하우징(150)과 같이 다양한 구성요소로부터 물리적 접촉에 덜 노출되는 롤링 요소 베어링(110) 내의 위치 상에 음향 방출 유닛(120)을 배열하는 가능성을 제공한다.
이에 따라, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 베어링 조립체는 베어링 밀봉부(140) 상에 배열되는 음향 방출 유닛(120)을 포함한다. 본 발명의 문헌 내에서, 음향 방출 유닛(120)은 롤링 요소 베어링(110)의 음향 방출을 측정하도록 배열된다. 음향 방출 유닛(120)은 바람직하게는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 베어링 밀봉부(140)의 외부 측면 또는 외부 표면 상에 배열된다. 용어 "베어링 밀봉부의 외부 측면"은 베어링 밀봉부(140)의 윤활제-대향 측면과 상반되게 공기 측면인 베어링 밀봉부(140)의 측면을 의미한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 음향 방출 유닛(120)은 베어링 밀봉부(140)의 일부에 직접 부착된다. 본 발명의 문헌 내에서, 음향 방출 유닛(120)은 음파 압력을 포획하도록 구성되고 그 뒤에 전기적 신호로 변환시킨다. 따라서, 전기적 커넥터 또는 전기적 케이블(도시되지 않음)이 음향 방출 유닛(120)에 연결될 수 있다. 그러나, 음향 방출 유닛(120)과 다양한 전기적 유닛이 임의의 와이어 또는 케이블 없이 이용될 수 있도록 무선 연결부를 이용하는 것이 더욱 통상적이고 적합하다. 추가로, 다양한 유닛, 예컨대 전력 생성, 전력 저장 및 무선 데이터 전송이 베어링 조립체 내에 완전히 자가-수용될 수 있다. 음향 방출 유닛(120)은 전형적으로 주파수를 측정하기 위해 센서의 형태로 제공된다.
선호되는 실시 형태에서, 음향 방출 유닛(120)은 전형적으로 페로펨(Ferroperm)으로부터 입수가능한 압전 결정 센서의 형태인 센서를 포함한다. 음향 방출 센서는 바람직하게는 100 kHz 내지 1 MHz의 주파수 범위를 가질 수 있다. 바람직하게는 음향 방출 센서의 주파수 범위는 150 kHz 내지 450 kHz일 수 있다.
주파수를 측정함으로써, 음향 방출 유닛(120)은 베어링 조립체(100)의 다양한 상태를 측정할 수 있다. 예를 들어, 주파수의 초기 변화는 베어링 조립체의 특정 결함을 나타낼 수 있다. 주파수는 베어링 조립체(100)의 현재 상태의 표시를 제공하기 위하여 예를 들어, 15분 마다 규칙적인 간격으로 측정될 수 있다.
도 3에 도식적으로 도시된 바와 같이, 음향 방출 유닛(120)은 추가 처리를 위해 적합한 범위 또는 형태로 신호 또는 감지된 표시를 변환시키기 위하여 신호 처리 유닛(160)에 작동가능하게 추가로 연결될 수 있다. 신호 처리 유닛(160)은 증폭 유닛을 추가로 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 신호 처리 유닛(160)은 아날로그-디지털 변환 유닛을 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 신호 처리 유닛(160)은 여과 유닛을 포함할 수 있다. 모든 신호 처리가 유사 도메인(analogue domain)일 수 있다. 그러나, 디지털 도메인과 같은 처리를 수행하고 아날로그 출력에 근접한 아날로그-디지털 변환을 포지셔닝하는 것이 선호된다. 신호 처리는 또한 아날로그 및 디지털 도메인의 혼합으로 수행될 수 있다. 신호 처리 유닛(160)은 전기적 연결을 형성하기 위하여 와이어에 이해 AE 유닛(120)에 통상적으로 연결된다. 그러나, 신호 처리 유닛(160)은 또한 AE 유닛(120)에 무선 연결될 수 있다.
도 3에 도식적으로 도시된 바와 같이, 음향 방출 유닛(120)은 상태 모니터링 유닛(180)에 추가로 연결될 수 있다. 상태 모니터링 유닛(180)의 기능은 해당 베어링의 상태의 분석을 제공하는 데 있다. 추가로 또는 대안으로, 상태 모니터링 유닛(180)은 고장을 예견하고 감지하도록 구성될 수 있다. 예시로서, 상태 모니터링 유닛(180)은 예를 들어, 마모로 인해 히싱(hissing), 크래킹(crackling) 및 럼브링 음향(rumbling sound)을 감지하도록 구성될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 상태 모니터링 유닛(180)은 손상의 정도와 연계된 음향의 강도를 감지하도록 구성될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 상태 모니터링 유닛(180)은 금속-금속 접촉으로 인한 스크리칭 음향(screeching sound)을 감지하도록 구성될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 상태 모니터링 유닛(180)은 오류가 베어링 손상으로 인해 티킹 음향(ticking sound)을 감지하고 및/또는 베어링 조립체와 연계된 것을 감지하도록 구성될 수 있다. 각각의 신호 처리 조건은 대응 알람 신호를 가질 수 있다. 게다가, 음향 방출 유닛(120), 신호 처리 유닛(160), 상태 모니터링 유닛(180)은 알람 생성 유닛(200)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 알람 생성 유닛(200)은 디스플레이(210)를 통해 각각의 분석 값을 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 알람 생성 유닛(200)은 감지된 주파수의 변화 속도가 하나 이상의 소정의 한계값을 초과할 때 경고 또는 알람을 발생하도록 구성될 수 있다. 알람 생성 유닛(200)의 값 또는 한계값은 예를 들어, 키보드 입력에 의해 설정될 수 있다. 추가로, 또는 대안으로, 알람 생성 유닛(200)은 미리 설정된 값을 가질 수 있다. 추가로, 또는 대안으로, 알람 수준은 이진수 타입 또는 다-수준 타입일 수 있다. 이진수 타입 알람은 2가지의 수준, 예를 들어, 온 또는 오프, 좋음 또는 나쁨을 가질 수 있다. 다-수준 타입 알람은 셋 이상의 수준, 예를 들어, 알람이 없음, 경고 알람, 및 임계 알람을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 소정의 한계값이 초과하는 경우, 알람 생성 유닛(200)은 베어링 밀봉부(140)가 일주일 내에 교체되어야 하는 것을 나타낼 수 있다. 제2 소정의 한계값은 누출의 갑작스러운 속도를 나타내도록 설정될 수 있다. 제2 한계값에 도달되거나 또는 이를 초과할 때, 신호 처리 유닛(160)은 장치 셧다운을 트리거링하도록 적절히 구성된다. 다양한 응급 정도가 알람 생성 유닛(200)에 의해 발생된 알람 신호에 의해 통신될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 신호 처리 유닛(160)은 베어링 조립체의 일체 부분이다. 그러나, 신호 처리 유닛(160)은 대안으로 AE 유닛(120)으로부터 이격되어 배열될 수 있다. 게다가, 상태 모니터링 유닛(180), 알람 생성 유닛(200) 및 디스플레이(210)는 신호 처리 유닛(160)의 일체 구성된 부분일 수 있다. 그러나, 상태 모니터링 유닛(180), 알람 생성 유닛(200) 및 디스플레이(210)가 베어링 조립체 내의 개별 부분일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도 3은 베어링 조립체(100)의 단순화된 도면이며, 베어링 조립체를 장착하기 위한 구조물과 베어링 조립체 내의 전기적 연결부와 같은 다양한 구조물이 명시적으로 도시되지 않는다. 이러한 구조물은 그러나 당업자에게 자명한 다양한 방식으로 제공될 수 있다.
본 발명의 모든 실시 형태에서, 베어링 조립체에 따라 롤링 요소 베어링(110)의 향상되고 정확한 AE 측정이 가능하다. 추가로, 베어링 조립체는 바람직하게는 윤활제(128)의 향상되고 정확한 AE 측정이 가능하다. 이는 특히 베어링 밀봉부(140) 상에 AE 유닛(120)을 배열시킴으로써 구현된다. 이를 위해, 베어링 밀봉부(140)로부터 음향 방출 측정을 수집할 수 있을 뿐만 아니라 레이스웨이 표면과 베어링 롤링 요소(116), 베어링 밀봉부의 금속 지지 구조물, 또는 밀봉부의 다른 금속 부분 간의 거칠음 접촉(asperity contact), 예를 들어, 윤활제(128)와 같이 다양한 접촉 베어링 구조물이 구현될 수 있다. 따라서, AE 유닛(120)은 베어링 밀봉부(140) 상에 배열되고, 향상되고 정확한 AE 측정이 롤링 요소 베어링(110)의 외부 링(114) 상에 직접 장착된 AE 유닛(120)을 갖는 요구 없이 수행될 수 있다. 따라서, 다양한 산업에서 본 발명의 적합한 적용을 가능하게 하고, 베어링 조립체 내에서 허용가능한 공간과 AE 측정의 정확도 및 품질 간의 절충이 요구되지 않는다.
본 발명에 따르는 베어링 조립체는 상기 실시 형태의 특정 구조물에 제한되지 않는다. 예를 들어, 음향 방출 유닛(120)은 무선 수동 센서의 형태로 제공될 수 있다. 이 문헌에서, 음향 방출 유닛(120)은 입력 트랜스듀서에 연결된 수용 안테나를 추가로 포함할 수 있고, 이에 따라 호출 신호(interrogation signal)가 전자기(무선) 파를 통해 전송된다. 바람직하게는, 음향 방출 유닛(120)은 출력 트랜스듀서에 연결된 전송 안테나를 추가로 포함할 수 있다. 유사하게, 출력 신호는 또한 전자기(무선) 파를 통해 전송될 수 있다. 안테나가 전송 및 수신 둘 모두를 위해 단일의 폐쇄 루프와 같이 구성될 수 있는 것은 당업자에게 자명하다. 무선 센서는 다수의 이점을 가지며, 예를 들어, 센서는 캐리어 재료(예를 들어, 고무 밀봉 립) 내에 매립될 수 있다. 이 방식으로, 센서의 요소는 추가 밀봉이 제공되지 않는다. 게다가, 어떠한 배터리 또는 전력 공급원도 필요치 않고, 이는 입력 트랜스듀서를 공진하기 위한 에너지가 호출 신호로부터 수득된다.
선택적인 실시 형태에 따라서, 샤프트(122)는 테이퍼지거나 또는 원통형 보어를 가질 수 있다. 추가로, 링(112, 114)들 중 각각의 하나의 링은 테이퍼지거나 또는 원통형 보어를 가질 수 있다.
본 발명은 레일웨이 베어링에 대해 특히 적합할 수 있다. 선호되는 실시 형태에서, 본 발명의 실시 형태에 따른 베어링 조립체(100)를 포함하는 레일웨이 베어링이 제공된다. 레일웨이 베어링은 전형적으로 적어도 250 mm의 직경을 갖는 대형 롤러 베어링이다. 대형 롤러 베어링은 외부 링(114)과 내부 링(112)과 같이 구성된 2개의 레이스웨이 요소를 포함한다. 볼(116)과 같이 구성된 롤링 요소는 레이스웨이 요소(124, 126)들 사이에 배열된다. 2개의 레이스웨이 요소(124, 126)의 이동 중에 레이스웨이 요소 상의 볼(116)의 롤링 요소가 형성된다. 대형 롤러 베어링은 전형적으로 설치 조건에서 이용되며, 여기서 내부 링(112)에 대한 외부 링(114)의 연속적인 원형 회전이 수행되거나 또는 역으로도 가능하다. 이는 예를 들어, 레일웨이 내에서의 경우일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 제1 단계(410)에서, 롤링 요소 베어링으로부터의 음향 방출은 음향 방출 요소에 의해 측정된다. 전술된 바와 같이, 음향 방출은 측정된 신호를 제공하기 위해 음향 방출 유닛을 통하여 측정되고 롤링 요소 베어링 내에서 롤링 접촉 표면들 간의 금속-금속 접촉으로부터 발생된다. 선택적 제2 단계(420)로서, 측정된 음향 방출은 신호 처리 유닛에 의해 추출 및 분석된다. 추가로, 선택적 제3 단계(430)로서, 윤활제 및/또는 롤링 요소 베어링의 상태는 신호 처리 유닛에 의해 측정된 음향 방출을 기초로 측정된다. 추가로, 선택적 제4 단계(440)로서, 윤활제 및/또는 롤링 요소 베어링의 상태의 분석이 상태 모니터링 유닛에 의해 발생된다. 게다가, 이러한 방법은 윤활제 상태를 나타내는 윤활제 매개변수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
110 롤링 요소 베어링
112 내부 링
114 외부 링
116 롤링 요소
118 케이지
120 음향 방출 유닛
122 샤프트
124 내부 레이스웨이
126 외부 레이스웨이
128 윤활제
130 내부 링의 인접한 구성요소
140 베어링 밀봉부
150 베어링 외부 하우징
160 신호 처리 유닛
180 상태 모니터링 유닛
200 알람 생성 유닛
210 디스플레이

Claims (15)

  1. 롤링 요소 베어링(110)과 음향 방출 유닛(120)을 포함하는 베어링 조립체로서, 롤링 요소 베어링(110)은 베어링 밀봉부(140, 140')가 제공되고, 음향 방출 유닛(120)은 베어링 밀봉부(140, 140') 상에 배열되는 베어링 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 음향 방출 유닛(120)은 롤링 요소 베어링(110)의 음향 방출을 측정하도록 구성되는 베어링 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 베어링 밀봉부(140)는 윤활제(128)를 수용하고, 음향 방출 유닛(120)은 윤활제(128)의 음향 방출을 측정하도록 구성되는 베어링 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 롤링 요소 베어링(110)은 내부 링(112), 외부 링(114) 및 이들 사이에 배열된 일련의 롤링 요소(116)를 포함하고, 베어링 밀봉부(140)는 외부 링(114)과 내부 링(112) 사이의 공간(S)을 덮도록 배열되는 베어링 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 베어링 밀봉부(140)는 외부 링(114)으로부터 내부 링(112)까지 연장되는 베어링 조립체.
  6. 제4항에 있어서, 베어링 밀봉부(140)는 외부 링(114)으로부터 내부 링(112)의 인접한 구성요소(130)까지 연장되는 베어링 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 음향 방출 유닛(120)은 주파수를 측정하기 위해 센서의 형태로 제공되는 베어링 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 음향 방출 센서(120)는 바람직하게는 100 kHz 내지 1 MHz, 및 더욱 바람직하게는 150 kHz 내지 450 kHz의 주파수를 측정하도록 구성되는 베어링 조립체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 베어링 조립체는 신호 처리 유닛(160)을 추가로 포함하고, 신호 처리 유닛(160)은 주파수의 측정된 변화 속도로부터 윤활제(128)의 누출 속도를 측정하도록 구성되는 베어링 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 신호 처리 유닛(160)은 주파수가 최대 허용 누출 수준에 대응하는 소정의 임계값에 도달될 때 알람 신호를 발생시키도록 추가로 구성되는 베어링 조립체.
  11. 제9항에 있어서, 신호 처리 유닛(160)은 소정의 누출 속도가 소정의 임계값을 초과할 때 알람 신호를 발생시키도록 추가로 구성되는 베어링 조립체.
  12. 베어링 조립체 내에서 음향 방출을 측정하기 위한 방법으로서,
    베어링 조립체는 음향 방출 유닛(120) 및 베어링 밀봉부(140)를 갖는 롤링 요소 베어링(110)을 포함하고, 음향 방출 유닛(120)은 베어링 밀봉부(140) 상에 배열되고, 상기 방법은
    음향 방출 유닛에 의해 롤링 요소 베어링으로부터 음향 방출을 측정하는 단계(410)를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 신호 처리 유닛에 의해 측정된 음향 방출을 추출 및 분석하는 단계(420)를 추가로 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 신호 처리 유닛에 의해 측정된 음향 방출을 기초로 윤활제 및/또는 롤링 요소 베어링의 상태를 결정하는 단계(430)를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상태 모니터링 유닛에 의해 윤활제 및/또는 롤링 요소 베어링의 상태의 분석을 생성하는 단계(440)를 추가로 포함하는 방법.
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