KR20210042848A - 구름 베어링의 이상 진단 방법 및 이상 진단 장치 - Google Patents

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다카노리 미야사카
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Abstract

회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 방법은, 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각과, 그 전동체가 궤도륜의 박리 영역으로부터 탈출하는 탈출 시각을 취득하는 시각 취득 공정과, 진입 시각과 탈출 시각의 시간차인, 박리 통과 시간에 기초하여, 박리 사이즈를 추정하는 추정 공정을 갖는다. 궤도륜이 전동체로부터의 반복 하중을 받은 경우에 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 정량적으로 평가할 수 있다.

Description

구름 베어링의 이상 진단 방법 및 이상 진단 장치
본 발명은, 구름 베어링의 이상 진단 방법 및 이상 진단 장치에 관한 것으로, 특히, 구름 베어링의 궤도륜에 발생한 박리 사이즈를 추정할 수 있는 구름 베어링의 이상 진단 방법 및 이상 진단 장치에 관한 것이다.
종래, 구름 베어링으로부터 검출되는 진동을 검출하여, 구름 베어링이 삽입된 기계 장치를 분해하지 않고, 기계 장치의 실가동 상태에서 구름 베어링의 이상의 유무나 이상 부위를 진단하는 기술이 여러 가지 제안되어 있다.
또, 풍차의 드라이브 트레인이나 광산 설비 등의 대형의 회전 기계에 사용되는 구름 베어링에서는, 베어링의 교환이 용이하지 않기 때문에, 약간의 손상이 발생해도 계속하여 사용되는 경우가 많은 점에서, 손상의 진전에 따른 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 것이 요구되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 구름 베어링의 상태 감시 장치에서는, 내외륜간의 래디얼 방향의 상대 변위를 변위 센서로 검출하고, 복수의 전동체로부터 정지륜 (靜止輪) 의 내륜이 받는 총부하 횟수의 증가에 따른 내외륜간의 상대 변위의 단계적인 증대 패턴에 따라서, 구름 베어링 상태를 진단하고 있다.
또, 특허문헌 2 에 기재된 상태 감시 장치에서는, 진동 파형을 복수의 손상 필터 주파수 대역으로 분할하여 추출 처리한 후의 파형에 엔빌로프 처리 및 주파수 분석을 실시하여, 스펙트럼 데이터를 입수한다. 그리고, 추출된 주파수 대역에 있어서, 구름 베어링의 회전 속도 신호에 기초하여 산출한 베어링 손상 주파수와, 스펙트럼 데이터에 포함되는 주파수 성분을 비교하여, 구름 베어링의 이상 부위를 특정하고, 손상 필터 주파수 대역마다 산출되는 진동 실효치에 기초하여, 부위의 손상의 정도 또는 손상의 진전 상황을 진단하고 있다.
일본 공개특허공보 2017-26020호 일본 공개특허공보 2017-32520호
그러나, 특허문헌 1 에 기재된 장치에서는, 손상이 진전되면 내외륜의 상대 변위가 단계적으로 증대된다는 지견에 기초하여, 손상 스테이지를 3 단계로 하고 있고, 정성적인 판정에 머무르고 있었다. 또, 특허문헌 2 에 기재된 장치에서도, 손상의 정도를 3 단계로 진단하고 있어, 구체적으로 박리의 진전을 정량적으로 평가한 것은 아니었다.
본 발명은, 상기 서술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 궤도륜이 전동체로부터의 반복 하중을 받은 경우에, 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 정량적으로 평가할 수 있는 구름 베어링의 이상 진단 방법 및 이상 진단 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 상기 서술한 목적은, 하기의 구성에 의해 달성된다.
(1) 회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 방법으로서,
상기 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각과, 그 전동체가 상기 궤도륜의 박리 영역으로부터 탈출하는 탈출 시각을 취득하는 시각 취득 공정과,
상기 진입 시각과 상기 탈출 시각의 시간차인, 박리 통과 시간에 기초하여, 박리 사이즈를 추정하는 추정 공정을 갖는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
(2) 회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 장치로서,
상기 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각과, 그 전동체가 상기 궤도륜의 박리 영역으로부터 탈출하는 탈출 시각을 취득하고, 또한 상기 진입 시각과 상기 탈출 시각의 시간차인, 박리 통과 시간에 기초하여, 박리 사이즈를 추정하는 제어 장치를 갖는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
(3) 회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 방법으로서,
상기 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각을 취득하는 시각 취득 공정과,
그 진입 시각을 원점으로 하는, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 상기 출력 신호를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 그라데이션 화상을 형성하는 형성 공정과,
그 그라데이션 화상을 출력하는 표시 공정을 갖는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
(4) 회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 장치로서,
상기 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각을 취득하고, 그 진입 시각을 원점으로 하는, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 상기 출력 신호를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 그라데이션 화상을 형성하는 제어 장치와,
그 그라데이션 화상을 출력하는 출력 장치를 갖는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
상기 (1) 의 이상 진단 방법, 및 상기 (2) 의 이상 진단 장치에 의하면, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입 및 탈출하는 시각을 취득하여, 진입 시각과 탈출 시각의 시간차로부터, 박리 사이즈를 추정함으로써, 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 정량적으로 평가할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확화할 수 있다.
또, 상기 (3) 의 이상 진단 방법, 및 상기 (4) 의 이상 진단 장치에 의하면, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각을 원점으로 하여, 출력 신호를 그라데이션으로 회전륜의 회전 주기마다 반복 묘화하고, 그라데이션 화상을 형성함으로써, 오퍼레이터가 그라데이션 화상으로부터 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 정량적으로 평가할 수 있음과 함께, 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 시각적으로 인식할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 각 실시형태에 관련된 구름 베어링의 이상 진단 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2(a) 는, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입할 때의 구름 하중에 대해 설명하기 위한 도면이고, 도 2(b) 는, 전동체가 궤도륜의 박리 영역으로부터 탈출할 때의 구름 하중에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 궤도륜의 박리 통과 시간을 설명하기 위한 진동 속도 파형의 그래프이다.
도 4(a) 는, 전동체가 궤도륜의 박리를 통과하는 시간을 설명하기 위한 다른 진동 속도 파형의 그래프이고, 도 4(b) 는, 전동체가 궤도륜의 박리를 통과하는 시간을 설명하기 위한 또 다른 진동 속도 파형의 그래프이다.
도 5 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 진동 속도 파형으로부터, 내륜 1 회전 주기마다 진동 속도 파형을 잘라내는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6(a) 는, 잘라낸 파형 데이터로부터 진입 시각을 취득하여, 소정의 주기의 진동 속도 파형을 취득하는 공정을 설명하기 위한 그래프이고, 도 6(b) 는, 도 6(a) 의 파형 데이터를 바탕으로, 진입 시각을 원점으로 한 좌표 데이터로 치환한 그래프이다.
도 7 은, 도 6(b) 에 나타내는 파형 데이터를 그라데이션으로 묘화하고, 회전륜의 회전 주기마다 적층하여 형성된 그라데이션 화상을 나타낸다.
도 8 은, 흠집의 부위와, 흠집에서 기인하여 발생하는 진동 주파수의 관계를 나타내는 표이다.
도 9(a) 는, 하중 센서로서의 압전식력 센서가 기계 설비에 설치되는 예를 나타내는 도면이고, 도 9(b) 는, 하중 센서로서의 압전식 필름이 기계 설비에 설치되는 예를 나타내는 도면이고, 도 9(c) 는, 하중 센서로서의 광파이버가 기계 설비에 설치되는 예를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 구름 베어링의 이상 진단 장치에 있어서, 파형 데이터를 그라데이션으로 묘화하고, 회전륜의 회전 주기마다 적층하여 형성된 그라데이션 화상을 나타낸다.
이하, 본 발명에 관련된 구름 베어링의 이상 진단 방법 및 이상 진단 장치의 바람직한 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
(제 1 실시형태)
이하, 도 1 ∼ 도 3 을 참조하여, 제 1 실시형태에 관련된 구름 베어링의 이상 진단 방법 및 이상 진단 장치에 대해 설명한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 이상 진단 장치 (1) 는, 기계 설비 (10) 에 삽입된 구름 베어링 (11) 의 이상을 진단하는 것으로서, 구름 베어링 (11) 으로부터 발생하는 진동 (신호) 을 검출하는 진동 센서 (12) 와, 진동 센서 (12) 에서 검출한 신호를, 데이터 전송 수단 (13) 을 통하여 수신하고, 신호 처리를 실시하여 구름 베어링 (11) 의 궤도륜 (즉, 내륜 (111) 또는 외륜 (112)) 의 박리의 유무, 및 박리 사이즈의 추정을 실시간으로 실시하는 연산 처리부 (21), 및 기계 설비 (10) 를 구동 제어하는 제어부 (22) 를 갖는 제어 장치 (20) 와, 모니터나 경보기 등으로 이루어지는 출력 장치 (30) 를 구비하고 있다.
또한, 본 실시형태의 이상 진단 장치 (1) 가 적용되는 기계 설비 (10) 로는, 예를 들어, 풍차나 광산 설비 등을 들 수 있다.
구름 베어링 (11) 은, 기계 설비 (10) 의 회전축에 외측에서 끼워지는 내륜 (111) 과, 하우징 (114) 등에 내측에서 끼워지는 외륜 (112) 과, 내륜 (111) 및 외륜 (112) 사이에서 전동 가능하게 배치된 복수의 전동체 (113) 와, 전동체 (113) 를 자유롭게 전동할 수 있게 유지하는 도시되지 않은 유지기를 갖는다.
진동 센서 (12) 는, 구름 베어링 (11) 의 고정륜인 외륜 (112) 이 장착된 하우징 (114) 의 부하권에 고정되어 있다. 도 2 는 상부가 부하권이 되는 일 양태이다. 진동 센서 (12) 의 고정 방법에는, 볼트 고정, 접착, 볼트 고정과 접착의 병용, 및 수지재에 의한 매립 등이 있다.
또, 진동 센서 (12) 로는, 압전식 가속도 센서, 동전식 속도 센서, 변위 센서를 사용할 수 있다. 구름 베어링의 운전 상태에 의해, 가속도, 속도, 변위 등을 검출함으로써, 등가적으로 진동을 검출하여 전기 신호로 변환할 수 있는 것을 적절히 사용할 수 있다. 예를 들어, 구름 베어링이 고속 회전시에는 가속도, 저속 회전시에는 변위를 검출해도 된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 속도로 나타내는 진동 속도 파형을 사용하여 박리의 해석을 실시한다. 이 때문에, 가속도 신호를 검출하는 경우에는, 출력 신호를 적분 처리에 의해 변위 신호를 검출하는 경우에는, 출력 신호를 미분 처리에 의해 각각 변환하여, 진동 속도 파형을 구한다.
또, 제어 장치 (20) 는, 마이크로 컴퓨터 (IC 칩, CPU, MPU, DSP 등) 에 의해 구성되어 있고, 또, 도시되지 않은 내부 메모리를 구비하고 있다. 이 때문에, 후술하는 각 처리를 이 마이크로 컴퓨터의 프로그램에 의해 실행할 수 있기 때문에, 장치를 간소화, 소형화 또한 저비용으로 구성할 수 있다.
제어 장치 (20) 는, 연산 처리부 (21) 에서 판정된 구름 베어링 (11) 의 진단 결과를, 내부 메모리에 기억함과 함께, 기계 설비 (10) 의 동작을 제어부 (22) 에 출력하고, 진단 결과에 따른 기계 설비 (10) 를 구동하는 제어 신호를 기계 설비 (10) 의 동작에 피드백 (회전수를 떨어뜨리는 등) 한다. 또한, 제어 장치 (20) 는, 유선 또는 네트워크를 고려한 무선을 이용한 데이터 전송 수단 (31) 에 의해 출력 장치 (30) 로 이송한다.
출력 장치 (30) 는, 구름 베어링 (11) 의 진단 결과를 모니터 등에 리얼 타임으로 표시한다. 또, 이상이 검출된 경우에, 라이트나 버저 등의 경보기를 사용하여 오퍼레이터에게 이상인 것의 주의를 촉구하도록 해도 된다.
또, 신호의 데이터 전송 수단 (13) 은, 진동 센서 (12) 로부터의 신호를 적확하게 송수신 가능하면 되기 때문에, 유선이어도 되고, 네트워크를 고려한 무선을 이용해도 된다.
여기서, 구름 베어링 (11) 의 부하권에 있어서, 전동체 (113) 가 건전부 (정상이며 박리가 없는 영역) 를 통과할 때에는, 전동체 (113) 는 내륜 (111) 및 외륜 (112) 과 접촉하고, 소정의 전동체 하중을 부담하고 있다. 한편, 박리가 발생하면, 일반적으로, 박리의 깊이는, 전동체 (113) 와 궤도륜의 헤르츠 접촉의 탄성 접근량보다 크기 때문에, 전동체 (113) 가 궤도륜의 박리 영역을 통과할 때에는, 내륜 (111) 과 외륜 (112) 중 어느 일방에만 접촉하고, 전동체 (113) 가 박리 내부를 통과하는 상태에서는, 전동체 하중은 건전부에서의 전동체 하중보다 감소한다.
상세히 서술하면, 도 2(a) 에 예시하는 바와 같이, 전동체 (113) 가 내륜 (111) 이 박리 영역에 들어가기 전에는, 외륜 (112) 을 통하여 하우징 (114) 이 전동체 하중을 부담하고 있지만, 내륜 (111) 이 박리 영역에 진입했을 때는, 전동체 하중은 감소한다. 이 전동체 하중의 변화는, 직경 방향 외측을 향하는 방향을 정방향으로 하면, 진동 속도의 부 (負) 의 최대치 (바닥부) 로서 파악할 수 있다. 또한, 도 2 중, 부호 λ 는, 박리 길이 (단위 : [m], [㎜] 등) 를 나타내고, 부호 v 는, 전동체의 공전 속도 (단위 : [m/s] 등) 를 나타낸다.
또, 도 2(b) 에 예시하는 바와 같이, 그 전동체 (113) 가 내륜 (111) 이 박리 영역으로부터 탈출할 때에는, 외륜 (112) 을 통하여 하우징 (114) 이 부담하는 전동체 하중이 증가하여 회복되고, 그 전동체 하중의 변화는, 진동 속도의 정의 최대치 (정상부) 로서 파악된다.
즉, 전동체 (113) 가 내륜 (111) 이 박리 영역에 진입하거나 탈출할 때에는, 전동체 하중의 변화의 방향이 상이하기 때문에, 전동체 하중의 감소는 진동 속도의 부의 최대치 (바닥부) 로서 나타내어지고, 전동체 하중의 증가는, 진동 속도의 정의 최대치 (정상부) 로서 나타내어진다.
또, 실제로는, 회전륜인 내륜 (111) 의 1 회전 주기 내에 있어서는, 부하권에서 전동체 (113) 가 내륜이 박리 영역을 통과하는 수회의 충돌이 진동으로서 나타내어지지만, 본 실시형태에서는, 부하권에 있는 전동체 (113) 가 내륜이 박리 영역을 통과할 때에 발생하는, 부 또는 정의 최대치의 진동 속도가 진단을 위하여 취득된다.
또한, 박리는 미시적으로, 내륜의 회전 방향, 축 방향, 깊이 방향 중 어느 곳으로도 전파되기 때문에, 발생했는지 여부의 판단은, 진동 속도의 부 또는 정의 최대치의 절대치를 임계치와 비교함으로써 실시되고, 절대치가 임계치보다 큰 경우에, 박리가 발생한 것으로 판단한다.
그리고, 박리가 발생한 경우에는, 연산 처리부 (21) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이 출력되는 진동 속도 파형으로부터, 부의 진동 속도의 최대치 (바닥부) 가 나타내는 시각을 전동체 (113) 가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각으로 하고, 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 정의 진동 속도의 최대치 (정상부) 가 나타내는 시각을 전동체 (113) 가 궤도륜의 박리 영역으로부터 탈출하는 탈출 시각으로서 취득한다.
여기서, 상기 소정 시간은, 베어링 손상의 진동 주기 (전동체가 내륜이 박리 영역을 통과하는 시간 간격) 보다 약간 긴 주기로 하고 있다. 예를 들어, 소정 시간은, 전동체가 내륜이 박리 영역을 통과하는 간격의 2 배 이하로 설정된다.
또한, 진동 센서 (12) 의 출력은, 어느 방향을 정방향으로 할지 선택이 가능하기 때문에, 내륜이 박리 영역에 진입할 때에, 정의 최대치 (정상부) 로서 나타내어지고, 박리 영역으로부터 탈출할 때에, 부의 최대치 (바닥부) 로서 나타내어지는 경우가 있다. 이 경우에는, 정의 진동 속도의 최대치 (정상부) 가 나타내는 시각을 진입 시각으로 하고, 부의 진동 속도의 최대치 (바닥부) 가 나타내는 시각을 탈출 시각으로 한다.
또, 진동 센서 (12) 의 출력에 따라서는, 도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 바와 같이, 진입 시각 및 탈출 시각을 나타내는 진동 속도의 최대치 (정상부) 와 최소치 (바닥부) 가, 모두 정측의 값이 되는 경우나, 혹은, 모두 부측의 값이 되는 경우가 있다.
이 경우에는, 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 내륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 진입 시각으로서 취득하고, 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 진동 속도의 최대치와 최소치의 어느 타방을 나타내는 시각을 탈출 시각으로서 취득해도 된다.
다음으로, 연산 처리부 (21) 는, 진입 시각과 탈출 시각의 시간차인, 박리 통과 시간에 기초하여, 박리 사이즈를 추정한다.
구체적으로, 내륜 회전, 외륜 고정의 본 실시형태에 있어서, 내륜 박리의 경우에는, 박리 사이즈는, 다음 식 (1) 로 주어진다.
[수학식 1]
Figure pct00001
또, 외륜 박리의 경우에는, 박리 사이즈는, 다음 식 (2) 로 주어진다.
[수학식 2]
Figure pct00002
또한, 본 실시형태와 달리, 내륜 고정, 외륜 회전의 구름 베어링에 있어서, 내륜 박리의 경우의 박리 사이즈는, 다음 식 (3) 으로 주어지고, 외륜 박리의 경우의 박리 사이즈는, 다음 식 (4) 로 주어진다. 또, 이 경우, 진동 센서 (12) 는, 정지측의 축에 장착되어도 된다.
[수학식 3]
Figure pct00003
[수학식 4]
Figure pct00004
이하는, 식 (1) ∼ (4) 에 있어서의 각 기호의 의미를 나타낸다.
τ : 박리 통과 시간
dm : 전동체의 PCD
Da : 전동체의 직경
fri : 내륜 회전 주파수
fre : 외륜 회전 주파수
fc : 전동체의 공전 주파수
fi ＝ fri － fc
fe ＝ fre － fc
여기서, 내륜 박리인지, 외륜 박리인지의 판정은, 내륜 (111) 의 회전 주기 내의 각 전동체 (113) 의 박리 영역 진입 시점간의 간격을 보고 판단하도록 해도 되고, 구름 베어링으로부터 검출한 실측 데이터를 엔빌로프 분석 등의 해석 처리를 실시하여 실측 주파수 성분을 생성하고, 계산에 의해 구한 내륜과 외륜의 각각의 이론 주파수 성분과 일치하는지의 여부로 손상 지점을 판정하는 방법을 사용하여, 판단하도록 해도 된다.
이로써, 제어부 (22) 는, 얻어진 박리 사이즈에 기초하여, 기계 설비 (10) 를 정지시켜도 되고, 회전수를 떨어뜨리도록 제어해도 된다.
또, 그대로 운전해도 구름 베어링 (11) 의 교환까지 중대 손상을 일으키지 않을 정도의 박리 사이즈인 것으로 판단하면, 상기의 제어는 실시하지 않고, 제어부 (22) 는, 기계 설비 (10) 의 운전을 그대로 계속해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 이상 진단 방법 및 이상 진단 장치 (1) 에 의하면, 구름 베어링 (11) 의 회전 중에 진동 센서 (12) 에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체 (113) 가 궤도륜인 내륜 (111) 또는 외륜 (112) 이 박리 영역에 진입하는 진입 시각과, 그 전동체 (113) 가 그 궤도륜의 박리 영역으로부터 탈출하는 탈출 시각을 취득하는 시각 취득 공정과, 진입 시각과 탈출 시각의 시간차인, 박리 통과 시간에 기초하여, 박리 사이즈를 추정하는 추정 공정을 갖기 때문에, 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 정량적으로 평가할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
(제 2 실시형태)
다음으로, 도 5 ∼ 도 7 을 참조하여, 제 2 실시형태에 관련된 구름 베어링의 이상 진단 방법 및 이상 진단 장치에 대해 설명한다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 또는 상당 부호를 부여하여, 설명을 생략 또는 간략화한다.
본 실시형태에서는, 진동 센서 (12) 를 사용하여 얻어진 출력 신호로부터, 내륜 (111) 이 박리 영역으로의 진입 시각을 취득한 후, 진입 시각을 원점으로 하여, 진동 속도 파형에 기초하는 그라데이션 화상 (도 7 참조) 을 표시시켜, 탈출 시각을 취득하도록 한 점에 있어서, 제 1 실시형태와 상이하다.
구체적으로는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 얻어진 진동 속도 파형 데이터로부터, 내륜 (111) 의 1 회전 주기 (예를 들어, 40 ms) 마다 데이터를 (I), (II), (III) … (n) 원하는 수를 잘라낸다. 예를 들어, 도 5 의 (I), (II), (III) 은, 내륜 (111) 의 3 회전분의 진동 속도 파형 데이터가 취득되는 것을 나타내고 있다.
그리고, 잘라낸 각 데이터로부터, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 부의 최대치 (바닥부) 의 진동 속도를 진입 시각으로서 각각 취득한다. 또한, 잘라낸 각 데이터로부터, 진입 시각으로부터 1.1 × [1/베어링 손상 주파수] 의 주기의 진동 속도 파형 데이터, 즉, 베어링 손상 주기 (이웃하는 전동체가 내륜이 박리 영역에 도달하는 시간 간격) 보다 약간 긴 주기의 진동 속도 파형 데이터를 각각 취득한다. 또한, 베어링 손상 주파수는, 이 경우, 도 8 에 나타내는 회전 속도에서 기인되는 각 부위의 손상에 대응하는 발생 간격 주파수 중, 내륜 (111) 의 주파수를 사용한다.
또, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 진입 시각을 원점으로 한 좌표 데이터에, 진동 속도 파형 데이터를 치환하다.
그리고, 진입 시각을 원점으로 하여, 내륜 (111) 의 회전 주기 내에 있어서의 정의 진동 속도를 백, 부의 진동 속도를 흑으로 하여, 그라데이션으로 묘화하고, 이 그라데이션 묘화를, 그래프의 세로축에 적층하도록 하여, 내륜 (111) 의 회전 주기마다 반복하고, 도 7 에 나타내는 바와 같은, 그라데이션 화상을 형성한다. 또, 이 그라데이션 화상을 출력 장치 (30) 에 의해 출력한다.
또한, 그라데이션의 묘화의 배색은, 흑백에 한정되지 않고, 정과 부의 진동 속도의 크기를 시인할 수 있는 것이면 된다. 또한, 그라데이션을 명료하게 하기 위하여, 10 ㎑ 이하를 처리하는 로 패스 필터를 사용하여 노이즈를 제거해도 된다.
또, 얻어진 그라데이션 화상을 바탕으로, 제어 장치 (20) 가 화상 처리를 실시하여, 가장 흰 위치를 탈출 시각으로서 취득한다.
화상 처리는, 자동 처리로 실시하는 것이 바람직하다. 자동 처리 중 하나로서 기계 학습을 사용하는 방법을 들 수 있다. 학습시에 사용하는 교사 데이터로서, 박리 사이즈를 알고 있는 베어링을 사용하여 상기 수법의 그라데이션 화상 A 를 작성한다. 박리 사이즈와 그라데이션 화상 A 를 연결시켜 학습시킴으로써, 학습 모델을 얻는다. 학습 모델에 새로운 그라데이션 화상 데이터를 적용하고, 박리 사이즈를 추정한다.
또한, 기계 학습용 소프트웨어는 일반적인 것을 사용하면 상관없지만, 예를 들어, TensorFlow (등록상표) 나 scikit-learn 등을 들 수 있다. 단, 기계 학습용 소프트웨어는, 이것들에 한정되는 것이 아니다.
이후, 제 1 실시형태와 동일하게, 얻어진 진입 시각과 탈출 시각의 시간차인, 내륜이 박리 통과 시간에 기초하여 박리 사이즈를 추정한다.
따라서, 본 실시형태에 있어서도, 궤도륜이 전동체로부터의 반복 하중을 받은 경우에 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 정량적으로 평가할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다. 그라데이션 화상에 의해 오퍼레이터가, 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 시각적으로 인식하여, 기계 설비의 이상을 올바르게 판단할 수 있다.
(제 3 실시형태)
다음으로, 제 3 실시형태에 관련된 구름 베어링의 이상 진단 방법 및 이상 진단 장치에 대해 설명한다. 또한, 제 1 또는 제 2 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 또는 상당 부호를 부여하여, 설명을 생략 또는 간략화한다.
상기 실시형태에서는, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여 진단하고 있었지만, 본 실시형태에서는, 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서를 사용하여, 직접 전동체 하중을 검출한다.
하중 센서로는, 압전식력 센서 (40) 여도 되고, 이 경우, 도 9(a) 에 나타내는 바와 같이, 압전식력 센서 (40) 는, 하우징 (114) 에 형성된 절결 (114a) 에 설치되어, 하우징 (114) 과 외륜 (112) 사이에서 전동체 하중의 변화를 계측하도록 해도 된다.
혹은, 하중 센서는, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같은 압전식 필름 (40a) 이나, 도 9(c) 에 나타내는 바와 같은 광파이버 (40b) 여도 된다. 어느 경우도, 하우징 (114) 과 외륜 (112) 사이에, 압전식 필름 (40a) 이나 광파이버 (40b) 가 끼워넣어짐으로써, 전동체 하중의 변화가 계측된다.
따라서, 하중 센서로부터 하중을 나타내는 파형이 얻어지기 때문에, 시각 취득 공정은, 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 진입 시각으로 하고, 그 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 하중이 상기 임계치보다 상승했을 때의 시각을 탈출 시각으로 한다.
또, 본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 동일하게, 얻어진 진입 시각과 탈출 시각의 시간차인, 박리 통과 시간에 기초하여, 박리 사이즈를 추정한다.
따라서, 본 실시형태와 같이, 하중 센서를 사용한 경우에도, 궤도륜이 전동체로부터의 반복 하중을 받은 경우에 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 정량적으로 평가할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명은, 하중 센서를 사용하여 전동체 하중을 검출하는 경우에도, 제 2 실시형태와 동일하게, 하중을 나타내는 파형으로부터, 진입 시각을 취득하고, 그 진입 시각을 원점으로 하는, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 하중을 그라데이션으로 묘화하고, 회전륜의 회전 주기마다 그 그라데이션 묘화를 반복 실시함으로써 그라데이션 화상을 형성해도 된다. 또, 그라데이션 화상으로부터 탈출 시각을 취득하도록 해도 된다.
(제 4 실시형태)
다음으로, 제 4 실시형태에 관련된 구름 베어링의 이상 진단 방법 및 이상 진단 장치에 대해 설명한다. 또한, 제 1 ∼ 제 3 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 또는 상당 부호를 부여하여, 설명을 생략 또는 간략화한다.
제 2 실시형태에서는, 진입 시각을 원점으로 하여, 내륜 (111) 의 회전 주기 내에 있어서의 진동 파형을 그라데이션으로 묘화하고, 이 그라데이션 묘화를, 내륜 (111) 의 회전 주기마다 반복 실시하여, 그래프의 세로축에 적층하도록 하여 그라데이션 화상을 형성하고 있었지만, 본 실시형태에서는, 이것을 더욱 장시간에 걸쳐 취득하고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 진입 시각을 원점으로 하여, 내륜 (111) 의 회전 주기 내에 있어서의 진동 파형을 세로축을 따라 묘화한 그라데이션 묘화를, 내륜 (111) 의 회전 주기마다 반복 실시하여, 가로축에 적층하여 그라데이션 화상을 형성하고 있다. 또, 도 10 은, 상기 그라데이션 화상 중으로부터, 조작 시간이 65 시간 ∼ 90 시간이고, 1 피치 (＝ 인접하는 전동체가 접촉하는 내륜의 외주면 사이의 거리) 의 세로축의 범위에서 발췌한 것이다.
이로써, 도 10 에 나타내는 그라데이션 화상으로부터, 조작 시간이 진행됨으로써, 박리 길이가 길어지는 것을 기울기로서 시각적으로 파악할 수 있어, 박리의 진전 정도가 더욱 판별하기 쉬워진다. 또, 도 10 에서는, 영역 A 와 B 의 기울기를 비교함으로써, 박리 길이가 1 피치를 초과하면, 박리의 진전 속도가 급격하게 증가하고 있는 것을 알 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 도 10 의 영역 A 에서 얻어진 기울기로부터, 소정 시간 후 (소정의 조작 시간) 의 박리 길이를 추정할 수 있다. 또, 이 결과를 이용하여, 박리 진전 속도가 급격하게 증가하는, 박리 길이가 1 피치분에 이르기까지의 소정 시간 (소정의 조작 시간) 도 추정할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의한, 그라데이션 화상을 사용한 박리 길이의 추정은, 제 3 실시형태에서 설명한, 하중을 나타내는 파형으로부터 얻어진 그라데이션 화상에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 이상 진단 방법 및 이상 진단 장치는, 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 적절한 변형, 개량 등이 가능하다. 예를 들어, 구름 베어링은, 베어링 형식에 한정되지 않고, 볼 베어링을 포함하는, 모든 형식의 구름 베어링에 적용할 수 있다.
또, 궤도륜에 발생한 박리의 사이즈나, 전동체의 사이즈에 따라, 궤도륜의 박리 영역에 진입한 시각과 진동 속도의 부의 최대치가 나타내는 시각에 시간차가 발생하는 경우에는, 예를 들어, 부의 최대치를 나타내기 직전의 임계치를 초과하는 시각을, 궤도륜의 박리 영역에 진입한 시각으로 해도 된다.
이상과 같이, 본 명세서에는 다음의 사항이 개시되어 있다.
(1) 회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 방법으로서,
상기 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각과, 그 전동체가 상기 궤도륜의 박리 영역으로부터 탈출하는 탈출 시각을 취득하는 시각 취득 공정과,
상기 진입 시각과 상기 탈출 시각의 시간차인, 박리 통과 시간에 기초하여, 박리 사이즈를 추정하는 추정 공정을 갖는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 정량적으로 평가할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
(2) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
상기 시각 취득 공정은, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 그 절대치가 임계치보다 큰, 부와 정의 어느 일방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고, 상기 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 상기 부와 정의 어느 타방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 탈출 시각으로 하는, (1) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여, 진동 속도 파형으로부터 진입 시각 및 탈출 시각을 용이하게 취득할 수 있다.
(3) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
상기 시각 취득 공정은, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고, 상기 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 상기 진동 속도의 최대치와 최소치의 어느 타방을 나타내는 시각을 상기 탈출 시각으로 하는, (1) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여, 진동 속도 파형으로부터 진입 시각 및 탈출 시각을 용이하게 취득할 수 있다.
(4) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
상기 시각 취득 공정은, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 그 절대치가 임계치보다 큰, 부와 정의 어느 일방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고,
그 진입 시각을 원점으로 하는, 상기 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 진동 속도를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 형성된 그라데이션 화상으로부터 상기 탈출 시각을 취득하는, (1) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여, 진동 속도 파형으로부터 진입 시각 및 탈출 시각을 용이하게 취득할 수 있음과 함께, 오퍼레이터가 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 시각적으로 인식하여, 기계 설비의 이상을 올바르게 판단할 수 있다.
(5) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
상기 시각 취득 공정은, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고,
그 진입 시각을 원점으로 하는, 상기 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 진동 속도를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 형성된 그라데이션 화상으로부터 상기 탈출 시각을 취득하는, (1) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여, 진동 속도 파형으로부터 진입 시각 및 탈출 시각을 용이하게 취득할 수 있음과 함께, 오퍼레이터가 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 시각적으로 인식하여, 기계 설비의 이상을 올바르게 판단할 수 있다.
(6) 상기 그라데이션 화상으로부터 박리 길이의 추이를 기울기로서 취득하고, 상기 기울기로부터 소정 시간 후의 박리 길이를 추정하는, (4) 또는 (5) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 소정 시간 후의 박리 길이를 추정할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
(7) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서이고,
상기 시각 취득 공정은, 상기 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 상기 진입 시각으로 하고, 상기 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 상기 하중이 상기 임계치보다 상승했을 때의 시각을 상기 탈출 시각으로 하는, (1) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 하중 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 나타내는 파형으로부터 진입 시각 및 탈출 시각을 용이하게 취득할 수 있다.
(8) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서이고,
상기 시각 취득 공정은, 상기 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 상기 진입 시각으로 하고,
그 진입 시각을 원점으로 하는, 상기 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 하중을 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 형성된 그라데이션 화상으로부터 상기 탈출 시각을 취득하는, (1) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 하중 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 나타내는 파형으로부터 진입 시각 및 탈출 시각을 용이하게 취득할 수 있음과 함께, 오퍼레이터가 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 시각적으로 인식하여, 기계 설비의 이상을 올바르게 판단할 수 있다.
(9) 상기 그라데이션 화상으로부터 박리 길이의 추이를 기울기로서 취득하고, 상기 기울기로부터 소정 시간 후의 박리 길이를 추정하는, (8) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 소정 시간 후의 박리 길이를 추정할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
(10) 회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 장치로서,
상기 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각과, 그 전동체가 상기 궤도륜의 박리 영역으로부터 탈출하는 탈출 시각을 취득하고, 또한 상기 진입 시각과 상기 탈출 시각의 시간차인, 박리 통과 시간에 기초하여, 박리 사이즈를 추정하는 제어 장치를 갖는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
이 구성에 의하면, 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 정량적으로 평가할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
(11) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
상기 제어 장치는, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 그 절대치가 임계치보다 큰, 부와 정의 어느 일방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고, 상기 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 상기 부와 정의 어느 타방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 탈출 시각으로 하는, (10) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 장치.
이 구성에 의하면, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여, 진동 속도 파형으로부터 진입 시각 및 탈출 시각을 용이하게 취득할 수 있다.
(12) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
상기 제어 장치는, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고, 상기 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 상기 진동 속도의 최대치와 최소치의 어느 타방을 나타내는 시각을 상기 탈출 시각으로 하는, (10) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 장치.
이 구성에 의하면, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여, 진동 속도 파형으로부터 진입 시각 및 탈출 시각을 용이하게 취득할 수 있다.
(13) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
상기 제어 장치는, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 그 절대치가 임계치보다 큰, 부와 정의 어느 일방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고,
그 진입 시각을 원점으로 하는, 상기 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 진동 속도를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 형성된 그라데이션 화상으로부터 상기 탈출 시각을 취득하는, (10) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 장치.
이 구성에 의하면, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여, 진동 속도 파형으로부터 진입 시각 및 탈출 시각을 용이하게 취득할 수 있음과 함께, 오퍼레이터가 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 시각적으로 인식하여, 기계 설비의 이상을 올바르게 판단할 수 있다.
(14) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
상기 제어 장치는, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고,
그 진입 시각을 원점으로 하는, 상기 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 진동 속도를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 형성된 그라데이션 화상으로부터 상기 탈출 시각을 취득하는, (10) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여, 진동 속도 파형으로부터 진입 시각 및 탈출 시각을 용이하게 취득할 수 있음과 함께, 오퍼레이터가 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 시각적으로 인식하여, 기계 설비의 이상을 올바르게 판단할 수 있다.
(15) 상기 그라데이션 화상으로부터 박리 길이의 추이를 기울기로서 취득하고, 상기 기울기로부터 소정 시간 후의 박리 길이를 추정하는, (13) 또는 (14) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 소정 시간 후의 박리 길이를 추정할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
(16) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서이고,
상기 제어 장치는, 상기 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 상기 진입 시각으로 하고, 상기 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 상기 하중이 상기 임계치보다 상승했을 때의 시각을 상기 탈출 시각으로 하는, (10) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 장치.
이 구성에 의하면, 하중 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 나타내는 파형으로부터 진입 시각 및 탈출 시각을 용이하게 취득할 수 있다.
(17) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서이고,
상기 제어 장치는, 상기 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 상기 진입 시각으로 하고,
그 진입 시각을 원점으로 하는, 상기 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 하중을 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 형성된 그라데이션 화상으로부터 상기 탈출 시각을 취득하는, (10) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 장치.
이 구성에 의하면, 하중 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 나타내는 파형으로부터 진입 시각 및 탈출 시각을 용이하게 취득할 수 있음과 함께, 오퍼레이터가 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 시각적으로 인식하여, 기계 설비의 이상을 올바르게 판단할 수 있다.
(18) 상기 그라데이션 화상으로부터 박리 길이의 추이를 기울기로서 취득하고, 상기 기울기로부터 소정 시간 후의 박리 길이를 추정하는, (17) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 장치.
이 구성에 의하면, 소정 시간 후의 박리 길이를 추정할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
(19) 회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 방법으로서,
상기 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각을 취득하는 진입 시각 취득 공정과,
그 진입 시각을 원점으로 하는, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 상기 출력 신호를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 그라데이션 화상을 형성하는 화상 형성 공정과,
그 그라데이션 화상을 출력하는 표시 공정을 갖는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 오퍼레이터가 그라데이션 화상으로부터 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 정량적으로 평가할 수 있음과 함께, 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 시각적으로 인식할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
(20) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
상기 진입 시각 취득 공정은, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 그 절대치가 임계치보다 큰, 부와 정의 어느 일방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하는, (19) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여, 진동 속도 파형으로부터 진입 시각을 용이하게 취득할 수 있다.
(21) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
상기 진입 시각 취득 공정은, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하는, (19) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여, 진동 속도 파형으로부터 진입 시각을 용이하게 취득할 수 있다.
(22) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서이고,
상기 진입 시각 취득 공정은, 상기 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 상기 진입 시각으로 하는, (19) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 하중 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 나타내는 파형으로부터 진입 시각을 용이하게 취득할 수 있다.
(23) 상기 그라데이션 화상으로부터 박리 길이의 추이를 기울기로서 취득하고, 상기 기울기로부터 소정 시간 후의 박리 길이를 추정하는, (19) ∼ (22) 중 어느 하나에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 방법.
이 구성에 의하면, 소정 시간 후의 박리 길이를 추정할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
(24) 회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 장치로서,
상기 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각을 취득하고, 그 진입 시각을 원점으로 하는, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 상기 출력 신호를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 그라데이션 화상을 형성하는 제어 장치와,
그 그라데이션 화상을 출력하는 출력 장치를 갖는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
이 구성에 의하면, 오퍼레이터가 그라데이션 화상으로부터 궤도륜에 발생한 박리의 진전을 정량적으로 평가할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
(25) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
상기 제어 장치는, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 그 절대치가 임계치보다 큰, 부와 정의 어느 일방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하는, (24) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 장치.
이 구성에 의하면, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여, 진동 속도 파형으로부터 진입 시각을 용이하게 취득할 수 있다.
(26) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
상기 제어 장치는, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하는, (24) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 장치.
이 구성에 의하면, 진동 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 진동 속도의 변화로서 파악하여, 진동 속도 파형으로부터 진입 시각을 용이하게 취득할 수 있다.
(27) 상기 센서는, 상기 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서이고,
상기 제어 장치는, 상기 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 상기 진입 시각으로 하는, (24) 에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 장치.
이 구성에 의하면, 하중 센서를 사용하여, 전동체 하중의 변화를 나타내는 파형으로부터 진입 시각을 용이하게 취득할 수 있다.
(28) 상기 그라데이션 화상으로부터 박리 길이의 추이를 기울기로서 취득하고, 상기 기울기로부터 소정 시간 후의 박리 길이를 추정하는, (24) ∼ (27) 중 어느 하나에 기재된 구름 베어링의 이상 진단 장치.
이 구성에 의하면, 소정 시간 후의 박리 길이를 추정할 수 있어, 베어링의 교환 시기를 명확하게 파악할 수 있다.
또한, 본 출원은, 2018년 8월 23일 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2018-156535호) 에 기초하는 것으로, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.
1 : 이상 진단 장치
10 : 기계 설비
11 : 구름 베어링
12 : 진동 센서
20 : 제어 장치
21 : 연산 처리부
22 : 제어부
31 : 데이터 전송 수단
40 : 압전식력 센서 (하중 센서)
40a : 압전식 필름 (하중 센서)
40b : 광파이버 (하중 센서)

Claims (28)

  1. 회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 방법으로서,
    상기 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각과, 그 전동체가 상기 궤도륜의 박리 영역으로부터 탈출하는 탈출 시각을 취득하는 시각 취득 공정과,
    상기 진입 시각과 상기 탈출 시각의 시간차인, 박리 통과 시간에 기초하여, 박리 사이즈를 추정하는 추정 공정을 갖는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
    상기 시각 취득 공정은, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 그 절대치가 임계치보다 큰, 부와 정의 어느 일방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고, 상기 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 상기 부와 정의 어느 타방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 탈출 시각으로 하는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
    상기 시각 취득 공정은, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고, 상기 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 상기 진동 속도의 최대치와 최소치의 어느 타방을 나타내는 시각을 상기 탈출 시각으로 하는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
    상기 시각 취득 공정은, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 그 절대치가 임계치보다 큰, 부와 정의 어느 일방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고,
    그 진입 시각을 원점으로 하는, 상기 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 진동 속도를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 형성된 그라데이션 화상으로부터 상기 탈출 시각을 취득하는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
    상기 시각 취득 공정은, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고,
    그 진입 시각을 원점으로 하는, 상기 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 진동 속도를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 형성된 그라데이션 화상으로부터 상기 탈출 시각을 취득하는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 그라데이션 화상으로부터 박리 길이의 추이를 기울기로서 취득하고, 상기 기울기로부터 소정 시간 후의 박리 길이를 추정하는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서이고,
    상기 시각 취득 공정은, 상기 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 상기 진입 시각으로 하고, 상기 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 상기 하중이 상기 임계치보다 상승했을 때의 시각을 상기 탈출 시각으로 하는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서이고,
    상기 시각 취득 공정은, 상기 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 상기 진입 시각으로 하고,
    그 진입 시각을 원점으로 하는, 상기 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 하중을 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 형성된 그라데이션 화상으로부터 상기 탈출 시각을 취득하는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 그라데이션 화상으로부터 박리 길이의 추이를 기울기로서 취득하고, 상기 기울기로부터 소정 시간 후의 박리 길이를 추정하는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  10. 회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 장치로서,
    상기 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각과, 그 전동체가 상기 궤도륜의 박리 영역으로부터 탈출하는 탈출 시각을 취득하고, 또한 상기 진입 시각과 상기 탈출 시각의 시간차인, 박리 통과 시간에 기초하여, 박리 사이즈를 추정하는 제어 장치를 갖는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
    상기 제어 장치는, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 그 절대치가 임계치보다 큰, 부와 정의 어느 일방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고, 상기 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 상기 부와 정의 어느 타방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 탈출 시각으로 하는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
    상기 제어 장치는, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고, 상기 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 상기 진동 속도의 최대치와 최소치의 어느 타방을 나타내는 시각을 상기 탈출 시각으로 하는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
    상기 제어 장치는, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 그 절대치가 임계치보다 큰, 부와 정의 어느 일방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고,
    그 진입 시각을 원점으로 하는, 상기 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 진동 속도를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 형성된 그라데이션 화상으로부터 상기 탈출 시각을 취득하는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
    상기 제어 장치는, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하고,
    그 진입 시각을 원점으로 하는, 상기 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 진동 속도를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 형성된 그라데이션 화상으로부터 상기 탈출 시각을 취득하는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 그라데이션 화상으로부터 박리 길이의 추이를 기울기로서 취득하고, 상기 기울기로부터 소정 시간 후의 박리 길이를 추정하는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서이고,
    상기 제어 장치는, 상기 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 상기 진입 시각으로 하고, 상기 진입 시각으로부터 소정 시간 내에 있어서의, 상기 하중이 상기 임계치보다 상승했을 때의 시각을 상기 탈출 시각으로 하는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서이고,
    상기 제어 장치는, 상기 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 상기 진입 시각으로 하고,
    그 진입 시각을 원점으로 하는, 상기 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 하중을 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 형성된 그라데이션 화상으로부터 상기 탈출 시각을 취득하는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 그라데이션 화상으로부터 박리 길이의 추이를 기울기로서 취득하고, 상기 기울기로부터 소정 시간 후의 박리 길이를 추정하는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  19. 회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 방법으로서,
    상기 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각을 취득하는 진입 시각 취득 공정과,
    그 진입 시각을 원점으로 하는, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 상기 출력 신호를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 그라데이션 화상을 형성하는 화상 형성 공정과,
    그 그라데이션 화상을 출력하는 표시 공정을 갖는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  20. 제 19 항에 잇어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
    상기 진입 시각 취득 공정은, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 그 절대치가 임계치보다 큰, 부와 정의 어느 일방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
    상기 진입 시각 취득 공정은, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서이고,
    상기 진입 시각 취득 공정은, 상기 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 상기 진입 시각으로 하는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  23. 제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그라데이션 화상으로부터 박리 길이의 추이를 기울기로서 취득하고, 상기 기울기로부터 소정 시간 후의 박리 길이를 추정하는, 구름 베어링의 이상 진단 방법.
  24. 회전 기계에 사용되는 구름 베어링의 이상 진단 장치로서,
    상기 구름 베어링의 회전 중에 센서에 의해 검출된 출력 신호로부터, 전동체가 궤도륜의 박리 영역에 진입하는 진입 시각을 취득하고, 그 진입 시각을 원점으로 하는, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의 상기 출력 신호를 그라데이션으로 묘화하는 것을, 상기 회전륜의 회전 주기마다 반복 실시함으로써 그라데이션 화상을 형성하는 제어 장치와,
    그 그라데이션 화상을 출력하는 출력 장치를 갖는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
    상기 제어 장치는, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 그 절대치가 임계치보다 큰, 부와 정의 어느 일방의 진동 속도의 최대치를 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 진동을 검출하는 진동 센서이고,
    상기 제어 장치는, 상기 출력 신호로부터 얻어지는 진동 속도 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 소정의 상한치보다 큰 진동 속도의 최대치와 소정의 하한치보다 작은 진동 속도의 최소치의 어느 일방을 나타내는 시각을 상기 진입 시각으로 하는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 구름 베어링의 하중을 검출하는 하중 센서이고,
    상기 제어 장치는, 상기 하중을 나타내는 파형 중, 회전륜의 회전 주기 내에 있어서의, 하중이 임계치보다 감소했을 때의 시각을 상기 진입 시각으로 하는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
  28. 제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그라데이션 화상으로부터 박리 길이의 추이를 기울기로서 취득하고, 상기 기울기로부터 소정 시간 후의 박리 길이를 추정하는, 구름 베어링의 이상 진단 장치.
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