KR20210081410A - bearing device - Google Patents
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Abstract
베어링 장치(2)는 내륜(5ia, 5ib), 외륜(5ga, 5gb) 및 전동체(Ta, Tb)를 포함하는 베어링(5a, 5b)과, 베어링(5a, 5b)이 지지하는 주축(4)에 베어링(5a, 5b)에 인접하여 배치되고, 내륜 스페이서(6i) 및 외륜 스페이서(6g)를 포함하는 스페이서(6)와, 내륜 스페이서(6i) 또는 외륜 스페이서(6g)에 배치되는 센서 유닛(9)을 구비한다. 센서 유닛(9)은 제1 센서와, 제2 센서를 포함한다. 제1 센서는 열류 센서(10)이고, 제2 센서는 진동 센서(11), 온도 센서(12), 하중 센서(13) 중의 적어도 어느 1개를 포함한다. 베어링 장치(2)는 제1 센서 및 제2 센서의 출력과, 주축(4)의 회전 속도(N)에 의거하여 베어링의 이상을 진단하는 이상 진단 처리 장치(15)를 또한 구비한다.The bearing device 2 includes bearings 5a and 5b including inner rings 5ia and 5ib, outer rings 5ga and 5gb and rolling elements Ta and Tb, and a spindle 4 supported by the bearings 5a and 5b. ) disposed adjacent to the bearings 5a, 5b, and a spacer 6 including an inner ring spacer 6i and an outer ring spacer 6g, and a sensor unit disposed on the inner ring spacer 6i or the outer ring spacer 6g (9) is provided. The sensor unit 9 includes a first sensor and a second sensor. The first sensor is a heat flow sensor 10 , and the second sensor includes at least one of a vibration sensor 11 , a temperature sensor 12 , and a load sensor 13 . The bearing device 2 also includes an abnormality diagnosis processing device 15 for diagnosing an abnormality in the bearing based on the outputs of the first and second sensors, and the rotational speed N of the main shaft 4 .
Description
본 발명은 베어링 장치에 관한 것으로, 특히 공작 기계의 주축 스핀들 등에 사용되는 베어링의 눌어붙음 등의 징조를 진단하는 기능을 갖는 베어링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a bearing device, and more particularly, to a bearing device having a function of diagnosing signs such as seizure of a bearing used for a main spindle spindle of a machine tool.
공작 기계의 스핀들 장치에서는 베어링에 이상(異常)이 일어나기 전에 그 징조를 검출하여, 베어링의 이상을 미연에 막을 것이 요구되어 있다.In the spindle device of a machine tool, it is calculated|required to detect a sign of an abnormality before a bearing occurs, and to prevent abnormality of a bearing in advance.
일본 특개2017-90318호 공보(특허문헌 1)에 기재된 조립 상태의 진단 장치에서는 2개의 열류 센서(열류속 센서라고도 한다) 사이에 열 완충체를 끼운 것을 측정 대상에 고정하고, 2개의 열류 센서의 신호로부터 베어링의 적정한 예압 상태를 진단하여, 조립 상태를 판정한다.In the assembled diagnostic device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-90318 (Patent Document 1), a thermal buffer sandwiched between two heat flow sensors (also referred to as a heat flux sensor) is fixed to the measurement target, and the two heat flow sensors The proper preload condition of the bearing is diagnosed from the signal, and the assembly condition is determined.
일본 특개2004-169756호 공보(특허문헌 2)에 기재된 센서부착 베어링 장치에서는 외륜 스페이서에 센서부가 마련되어 있다. 이 센서부는 진동 센서, 온도 센서 및 회전 속도 센서 중 적어도 1개를 구비한다. 이 적어도 1개의 센서 신호로부터 베어링의 이상 상태가 검출된다.In the bearing device with a sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-169756 (Patent Document 2), a sensor portion is provided in the outer ring spacer. The sensor unit includes at least one of a vibration sensor, a temperature sensor, and a rotation speed sensor. An abnormal state of the bearing is detected from this at least one sensor signal.
일본 특개2004-93185호 공보(특허문헌 3)에 기재된 회전체의 이상 진단 장치에서는 회전체로부터 발생하는 파동, 회전체의 온도 및 회전 속도를 검출하고, 그들의 정보를 기초로 이상 진단을 행한다.In the apparatus for diagnosing an abnormality of a rotating body described in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-93185 (Patent Document 3), the wave generated from the rotating body, the temperature and the rotational speed of the rotating body are detected, and an abnormality diagnosis is performed based on these information.
일본 특개2017-90318호 공보(특허문헌 1)에 기재된 열류 센서는 베어링의 적정한 조립 상태를 판정하는 것이 어려운 경우가 있다. 예를 들면, 공작 기계의 스핀들 장치에는 통상 하우징 외주면에 냉각 매체 유로가 형성되고, 거기에 냉각 매체를 흐르게 함에 의해 스핀들 장치가 냉각된다. 냉각 매체 유로 근방의 하우징 외경 원통면에 센서부를 고정한 경우에는 운전중의 베어링의 회전 속도나 예압의 차이에 의한 발열을 열류 센서가 정확하게 측정할 수 없는 것도 상정된다.In the case of the heat flow sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-90318 (Patent Document 1), it may be difficult to determine the proper assembly state of the bearing. For example, in a spindle device of a machine tool, a cooling medium flow path is usually formed on the outer peripheral surface of a housing, and the spindle device is cooled by flowing a cooling medium thereto. When the sensor part is fixed to the cylindrical surface of the outer diameter of the housing near the cooling medium flow path, it is also assumed that the heat flow sensor cannot accurately measure the heat generated by the difference in the rotational speed or preload of the bearing during operation.
또한, 일본 특개2017-90318호 공보(특허문헌 1)에 기재된 센서부는 제1 열류 센서와 제2 열류 센서 사이에 열 완충체를 끼우고 있고, 하우징으로부터 떨어진 측의 제2 열류 센서 위에는 방열체가 배치된 구조이다. 이 구조에서는 구성 요소가 많고, 센서부를 배치하기 위한 공간을 필요로 함과 함께, 1개의 센서부에 2개의 열류 센서를 사용하기 때문에 장치의 코스트 업이 된다.In addition, the sensor unit described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-90318 (Patent Document 1) sandwiches a heat buffer between the first heat flow sensor and the second heat flow sensor, and a heat sink is disposed on the second heat flow sensor on the side away from the housing. is a structure that has been In this structure, since there are many components, space for arranging a sensor part is required, and since two heat flow sensors are used for one sensor part, the cost of an apparatus increases.
또한, 통상, 공작 기계의 스핀들 장치의 하우징에는 냉각 매체 유로가 형성된다. 하우징에 냉각 매체를 흐르게 함에 의해 베어링이 냉각된다. 공작 기계의 스핀들 장치의 베어링 진단용에 적용하는 경우, 하우징의 외경 원통면에 센서부를 고정하면 측정 감도에 영향을 주어, 정확한 측정을 할 수 없는 것도 상정된다.In addition, a cooling medium flow path is usually formed in the housing of the spindle device of the machine tool. The bearing is cooled by flowing a cooling medium through the housing. When applying for bearing diagnosis of a spindle device of a machine tool, it is assumed that fixing the sensor part to the outer diameter cylindrical surface of the housing will affect the measurement sensitivity, making accurate measurement impossible.
하우징, 스페이서, 주축 등의 금속 부품의 열용량이 크기 때문에, 일본 특개2004-169756호 공보(특허문헌 2)의 외륜 스페이서에 부착한 온도 센서는 베어링에 이상한 발열이 생긴 경우, 측정 대상 부재에 온도 변화가 생기기까지 시간을 필요로 하고, 신속하게 이상 상태를 검출하는 것이 어렵다.Since the heat capacity of metal parts such as housing, spacer, and main shaft is large, the temperature sensor attached to the outer ring spacer of JP-A-2004-169756 (Patent Document 2), when abnormal heat is generated in the bearing, the temperature change in the member to be measured It takes time to occur, and it is difficult to quickly detect an abnormal state.
또한, 일본 특개2004-93185호 공보(특허문헌 3)의 진동 센서는 베어링 손상에 의한 이상 진동을 검출한다. 그러나, 진동은 베어링에 생긴 손상이 원인이 되어 발생하기 때문에, 특허문헌 3의 진동 센서는 이상의 징조를 조기에 검출하는 것은 어렵다.Moreover, the vibration sensor of Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-93185 (patent document 3) detects abnormal vibration by bearing damage. However, since the vibration is caused by damage to the bearing and is generated, it is difficult for the vibration sensor of
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 공작 기계의 주축 스핀들 등에 사용되는 베어링의 눌어붙음 등의 징조를 신속하고 정확하게 검출하는 것이 가능한 이상 진단 기능을 구비한 베어링 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a bearing device having an abnormality diagnosis function capable of quickly and accurately detecting a sign such as seizure of a bearing used for a main spindle spindle of a machine tool, etc. .
본 개시는 베어링 장치에 관한 것이다. 베어링 장치는 내륜, 외륜 및 전동체를 포함하는 제1 베어링과, 제1 베어링이 지지하는 축에 제1 베어링에 인접하여 배치되고, 내륜 스페이서 및 외륜 스페이서를 포함하는 스페이서와, 제1 베어링 또는 스페이서에 배치되는 제1 센서와, 제2 센서를 구비한다. 제1 센서는 열류 센서이고, 제2 센서는 열류 센서, 진동 센서, 온도 센서, 하중 센서 중의 적어도 어느 1개를 포함한다. 베어링 장치는 제1 센서의 출력 및 제2 센서의 출력에 의거하여 이상을 판정하는 이상 진단 장치를 또한 구비한다.The present disclosure relates to a bearing device. The bearing device includes a first bearing including an inner ring, an outer ring and a rolling element, a spacer disposed adjacent to the first bearing on a shaft supported by the first bearing, and including an inner ring spacer and an outer ring spacer, the first bearing or spacer; A first sensor and a second sensor disposed in the. The first sensor is a heat flow sensor, and the second sensor includes at least one of a heat flow sensor, a vibration sensor, a temperature sensor, and a load sensor. The bearing device also includes an abnormality diagnosis device that determines abnormality based on the output of the first sensor and the output of the second sensor.
바람직하게는 제2 센서는 진동 센서, 온도 센서, 하중 센서 중의 적어도 어느 1개를 포함한다. 이상 진단 장치는 제1 센서 및 제2 센서의 출력과, 축의 회전 속도에 의거하여 베어링의 이상을 진단한다.Preferably, the second sensor includes at least one of a vibration sensor, a temperature sensor, and a load sensor. The abnormality diagnosis apparatus diagnoses the abnormality of the bearing based on the outputs of the first and second sensors and the rotational speed of the shaft.
보다 바람직하게는 이상 진단 장치는 임계치 기억부와, 제1 센서 및 제2 센서를 포함하는 센서 유닛으로부터의 신호를 임계치 기억부가 기억하는 임계치에 의거하여 진단 처리를 행하는 진단 처리부를 포함한다.More preferably, the abnormality diagnosis apparatus includes a threshold value storage unit and a diagnostic processing unit that performs diagnostic processing on the basis of the threshold value stored by the threshold value storage unit on signals from a sensor unit including the first sensor and the second sensor.
더욱 바람직하게는 임계치 기억부는 제1 센서, 제2 센서의 각각에 관해, 복수의 회전 속도의 각각에 대응하는 임계치를 기억한다.More preferably, the threshold value storage unit stores, for each of the first sensor and the second sensor, a threshold value corresponding to each of a plurality of rotational speeds.
더욱 바람직하게는 진단 처리부는 제1 센서의 출력이 임계치 기억부가 기억하는 제1 센서에 대응하는 임계치를 초과하지 않는 경우에는 제2 센서의 출력에 의거한 이상 진단을 실행하지 않고, 제1 센서의 출력이 제1 센서에 대응하는 임계치를 초과한 경우에, 제2 센서의 출력에 의거하여 이상 진단을 실행한다.More preferably, when the output of the first sensor does not exceed the threshold value corresponding to the first sensor memorized by the threshold storage unit, the diagnostic processing unit does not execute abnormal diagnosis based on the output of the second sensor, and When the output exceeds the threshold corresponding to the first sensor, an abnormality diagnosis is performed based on the output of the second sensor.
더욱 바람직하게는 임계치 기억부는 회전 속도에 응하여 제1 센서 및 제2 센서의 출력에 무게 부여를 행하기 위한 계수를 기억한다.More preferably, the threshold storage unit stores a coefficient for weighting the outputs of the first sensor and the second sensor in response to the rotational speed.
보다 바람직하게는 이상 진단 장치는 제1 센서의 출력 및 제2 센서의 출력의 각각에 대응하는 계수를 곱한 수의 총계가 미리 설정한 임계치를 초과한 경우에, 총계의 크기에 응한 이상 진단 결과를 출력한다.More preferably, the abnormality diagnosis apparatus outputs an abnormality diagnosis result according to the size of the total when the sum of the numbers multiplied by the coefficients corresponding to each of the output of the first sensor and the output of the second sensor exceeds a preset threshold. print out
바람직하게는 베어링 장치는 축을 제1 베어링과 함께 지지하는 제2 베어링을 또한 구비한다. 제1 센서는 제1 베어링에 대응하여 마련된 제1 열류 센서이다. 제2 센서는 제2 베어링에 대응하여 마련된 제2 열류 센서이다. 이상 진단 장치는 제1 열류 센서와 제2 열류 센서의 출력의 차 또는 출력의 변화 속도의 차에 의거하여, 제1 베어링 및 제2 베어링을 포함하는 베어링부에서의 이상의 발생의 유무를 검출하는 이상 판정부를 포함한다.Preferably the bearing arrangement also has a second bearing which supports the shaft together with the first bearing. The first sensor is a first heat flow sensor provided to correspond to the first bearing. The second sensor is a second heat flow sensor provided to correspond to the second bearing. The abnormality diagnosis apparatus detects the presence or absence of occurrence of abnormality in a bearing portion including the first bearing and the second bearing based on a difference in output of the first heat flow sensor and the second heat flow sensor or a difference in output change rate. includes a judging unit.
보다 바람직하게는 제1 베어링 및 제2 베어링은 축의 서로 이간하는 제1 부분 및 제2 부분을 각각 지지한다.More preferably, the first bearing and the second bearing respectively support the first part and the second part spaced apart from each other of the shaft.
더욱 바람직하게는 스페이서는 제1 베어링과 제2 베어링 사이에 배치된다. 제1 열류 센서 및 제2 열류 센서는 스페이서에 배치된다. 제1 열류 센서가 스페이서에 배치되는 위치는 제2 열류 센서가 스페이서에 배치되는 위치보다도 제1 베어링에 가깝다. 제2 열류 센서가 스페이서에 배치되는 위치는 제1 열류 센서가 스페이서에 배치되는 위치보다도 제2 베어링에 가깝다.More preferably the spacer is arranged between the first bearing and the second bearing. The first heat flow sensor and the second heat flow sensor are disposed in the spacer. A position where the first heat flow sensor is disposed on the spacer is closer to the first bearing than a position where the second heat flow sensor is disposed on the spacer. A position where the second heat flow sensor is disposed on the spacer is closer to the second bearing than a position where the first heat flow sensor is disposed on the spacer.
보다 바람직하게는 이상 판정부는 차(差)의 부호에 의거하여, 제1 베어링, 제2 베어링 중 어느 베어링에 이상이 발생했는지를 판단한다.More preferably, based on the sign of the difference, the abnormality determination part judges which bearing of the 1st bearing and the 2nd bearing has an abnormality generate|occur|produced.
보다 바람직하게는 N을 3 이상의 자연수라고 하면, 베어링 장치는 N개의 열류 센서를 구비한다. 제1 열류 센서 및 제2 열류 센서는 N개의 열류 센서 중의 2개이다. 이상 판정부는 소정 시간의 경과 전후에서, N개의 열류 센서로부터 제1 열류 센서를 제외한 센서군의 출력의 변화량이 제1 임계치보다도 크고, 또한, 제1 열류 센서의 출력의 변화량이 제1 임계치 이하의 제2 임계치보다도 작은 경우에는 제1 열류 센서에 고장이 발생했다고 판정한다.More preferably, if N is a natural number equal to or greater than 3, the bearing device includes N heat flow sensors. The first heat flow sensor and the second heat flow sensor are two of the N heat flow sensors. The abnormality determination unit has an amount of change in the output of the sensor group excluding the first heat flow sensor from the N heat flow sensors before and after the lapse of the predetermined time is greater than the first threshold, and the amount of change in the output of the first heat flow sensor is equal to or less than the first threshold. When it is smaller than the second threshold, it is determined that a failure has occurred in the first heat flow sensor.
본 개시는 다른 국면에서는 상기 어느 하나의 베어링 장치를 구비하는 스핀들 장치에 관한 것이다.In another aspect, the present disclosure relates to a spindle device having any of the above bearing devices.
본 발명에 의하면, 공작 기계의 주축 스핀들 등에 사용되는 베어링의 눌어붙음 등의 징조를 신속하고 정확하게 검출할 수 있다.Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to quickly and accurately detect a sign such as seizure of a bearing used for a main spindle spindle of a machine tool or the like.
도 1은 이상 진단 장치를 탑재한 스핀들 장치의 개략 구성의 단면도.
도 2는 센서 유닛(9) 및 이상 진단 처리 장치(15)의 상세를 도시하는 블록도.
도 3은 진단 처리부(16)가 실행하는 이상 진단 처리를 설명하기 위한 플로우차트.
도 4는 임계치 기억부(17)에 기억되는 회전 속도별의 센서 출력 임계치 일람의 개략도를 도시하는 도면.
도 5는 임계치를 복수개 설정한 경우의 예를 도시하는 도면.
도 6은 각 센서 출력과 이상 진단 레벨(E)의 시간 변화의 한 예를 도시하는 파형도.
도 7은 임계치 기억부(17)에 기억하는 회전 속도별의 무게 부여 계수의 일람을 도시하는 도면.
도 8은 실시의 형태 2에 관한 이상 진단 처리 장치의 블록도.
도 9는 이상 진단 처리 장치(15A)에서 진단 처리부(16A)가 실행하는 처리를 설명하기 위한 플로우차트.
도 10은 실시의 형태 3의 스핀들 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 11은 도 10의 좌측 주요부의 확대도.
도 12는 베어링 정상시의 2개의 열류 센서의 출력례를 도시하는 파형도.
도 13은 베어링 이상시의 2개의 열류 센서의 출력례를 도시하는 파형도.
도 14는 실시의 형태 3에서 이용되는 2개의 열류 센서의 출력으로부터 베어링의 이상을 판정하는 이상 판정부(125)의 블록도.
도 15는 도 14의 개량례인 이상 판정부(125A)의 구성을 도시하는 블록도.
도 16은 4개의 베어링으로 주축을 지지하는 실시의 형태 4의 베어링 장치(130A)의 구조를 도시하는 도면.
도 17은 실시의 형태 4에서 이용되는 2개의 열류 센서의 출력으로부터 베어링의 이상을 판정하는 이상 판정부(125B)의 블록도.
도 18은 이상 판정부의 다른 구성을 도시하는 도면.
도 19는 도 18의 프로세서(202)가 실행하는 처리를 설명하기 위한 플로우차트.
도 20은 센서 고장을 판정하는 처리를 설명하기 위한 플로우차트.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing of the schematic structure of the spindle apparatus on which the abnormality diagnosis apparatus is mounted.
Fig. 2 is a block diagram showing details of the
Fig. 3 is a flowchart for explaining an abnormality diagnosis process executed by the
Fig. 4 is a diagram showing a schematic view of a list of sensor output threshold values for each rotation speed stored in the threshold
Fig. 5 is a diagram showing an example when a plurality of thresholds are set;
Fig. 6 is a waveform diagram showing an example of a temporal change of each sensor output and an abnormality diagnosis level E;
Fig. 7 is a diagram showing a list of weighting coefficients for each rotation speed stored in the threshold
Fig. 8 is a block diagram of an abnormality diagnosis processing apparatus according to a second embodiment;
Fig. 9 is a flowchart for explaining the processing executed by the
Fig. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a spindle device according to a third embodiment;
Fig. 11 is an enlarged view of a main part on the left side of Fig. 10;
Fig. 12 is a waveform diagram showing an example of output of two heat flow sensors when the bearing is normal;
Fig. 13 is a waveform diagram showing an example of output of two heat flow sensors at the time of bearing abnormality;
Fig. 14 is a block diagram of an
Fig. 15 is a block diagram showing the configuration of an
Fig. 16 is a diagram showing the structure of a
It is a block diagram of the
Fig. 18 is a diagram showing another configuration of an abnormality determining unit;
Fig. 19 is a flowchart for explaining the processing executed by the
Fig. 20 is a flowchart for explaining a process for judging a sensor failure;
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 도면에서 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 그 설명은 반복하지 않는다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described, referring drawings. In addition, in the following drawings, the same reference number is attached|subjected to the same or corresponding part, and the description is not repeated.
[실시의 형태 1][Embodiment 1]
도 1은 이상 진단 장치를 탑재한 스핀들 장치의 개략 구성의 단면도이다. 스핀들 장치(1)는, 예를 들면, 공작 기계의 빌트인 모터 방식의 스핀들 장치에 응용된다. 이 경우, 스핀들 장치(1)에서 지지되어 있는 주축(4)의 일방단측에는 모터(도시 생략)가 조립되고, 타방단에는 엔드 밀 등의 절삭 공구(도시 생략)가 접속된다. 주축(4)은 외통(7)의 내경부에 매설된 하우징(3)에 마련한 복수의 베어링(5a, 5b)에 의해 회전 자유롭게 지지된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing of the schematic structure of the spindle apparatus mounting the abnormality diagnosis apparatus. The
실시의 형태 1에 관한 베어링 장치(2)는 베어링(5a, 5b)과, 스페이서(6)와, 센서 유닛(9)과, 이상 진단 처리 장치(15)를 구비한다. 베어링(5a)은 내륜(5ia)과, 외륜(5ga)과, 전동체(Ta)와, 유지기(Rta)를 포함한다. 베어링(5b)은 내륜(5ib)과, 외륜(5gb)과, 전동체(Tb)와, 유지기(Rtb)를 포함한다. 스페이서(6)는 베어링(5a, 5b)이 지지하는 주축(4)에 베어링(5a, 5b)에 인접하여 배치된다. 베어링(5a)은 주축(4)의 위치(Pa)를 지지하고, 베어링(5b)은 주축(4)의 위치(Pb)를 지지한다. 위치(Pa)와 위치(Pb)는 스페이서(6)의 치수만큼 이간한 위치이다. 스페이서(6)는 내륜 스페이서(6i)와, 외륜 스페이서(6g)를 포함한다.A
주축(4)에는 축방향으로 이격(離隔)한 베어링(5a)의 내륜(5ia) 및 베어링(5b)의 내륜(5ib)이 억지 끼워맞춤(interference fit) 상태(압입 상태)로 감합되어 있다. 내륜(5ia-5ib) 사이에는 내륜 스페이서(6i)가 배치되고, 외륜(5ga-5gb) 사이에는 외륜 스페이서(6g)가 배치된다.In the
베어링(5a)은 내륜(5ia)과 외륜(5ga) 사이에 복수의 전동체(Ta)를 배치한 구름 베어링이다. 이들 전동체(Ta)는 유지기(Rta)에 의해 간격이 유지되어 있다. 베어링(5b)은 내륜(5ib)과 외륜(5gb) 사이에 복수의 전동체(Tb)를 배치한 구름 베어링이다. 이들 전동체(Tb)는 유지기(Rtb)에 의해 간격이 유지되어 있다.The
여기서는 2개의 베어링(5a, 5b)으로 주축(4)을 지지하는 구조를 예시하여 설명하지만, 2개 이상의 베어링으로 주축(4)을 지지하는 구조라도 좋다.Although the structure in which the
도 2는 센서 유닛(9) 및 이상 진단 처리 장치(15)의 상세를 도시하는 블록도이다. 도 1, 도 2를 참조하면, 센서 유닛(9)은 내륜 스페이서(6i) 또는 외륜 스페이서(6g)(도 1에서는 외륜 스페이서(6g))에 배치된다. 센서 유닛(9)은 제1 센서와, 제2 센서를 포함한다. 제1 센서는 열류(熱流) 센서(10)이고, 제2 센서는 진동 센서(11), 온도 센서(12), 하중 센서(13) 중의 적어도 어느 1개를 포함한다. 제2 센서는 진동 센서(11), 온도 센서(12), 하중 센서(13) 중의 복수를 포함해도 좋다. 즉, 센서 유닛(9)은 열류 센서(10) 외에, 진동 센서(11), 온도 센서(12), 하중 센서(13) 중 적어도 1개를 포함한다.FIG. 2 is a block diagram showing details of the
회전 센서(14)는 센서 유닛(9)에 마련해도 좋고, 주축의 모터에 부착된 모터 제어용의 회전 센서를 겸용해도 좋다.The
하중 센서(13)가 예압을 측정하는 박막 센서인 경우에는 도 1의 위치(9c)에 도시하는 바와 같이 외륜 스페이서(6g)와 외륜(5ga) 사이에 끼여지도록 배치해도 좋다. 이와 같은 박막 센서로서, 예를 들어 일본 특개2014-071085호 공보에 기재된 박막 센서를 이용할 수 있다. 이상 진단 처리 장치(15)는 제1 센서 및 제2 센서의 출력과, 주축(4)의 회전 속도(N)에 의거하여 베어링의 이상을 진단한다.In the case where the
베어링 장치(2)는 베어링(5a, 5b)으로서 2개의 앵귤러 볼 베어링을 이용하고 있다. 베어링(5a, 5b) 사이에 외륜 스페이서(6g), 내륜 스페이서(6i)가 삽입되고, 예압이 인가되어 있다. 베어링 장치(2)에서, 발열, 진동원이 되는 베어링(5a, 5b)의 근방, 예를 들면, 외륜 스페이서(6g)에 센서 유닛(9)이 고정된다.The
이상 진단 처리 장치(15)는, 예를 들면, 외륜 스페이서(6g)에 고정된다. 이상 진단 처리 장치(15)는 센서 유닛(9)으로부터의 센서 신호(SS)를 신호 처리하여, 판정 결과(JR)를 출력한다.The abnormality
열류 센서(10)를 베어링 발열원(내외륜과 전동체의 접촉부) 근방에 배치함으로써, 베어링(5a, 5b)의 발열 상태를 신속하게 검출할 수 있다. 이 발열이 정상 레벨인지 이상 레벨인지를 정확하게 판단하기 위해, 이상 진단 처리 장치(15)는 진동 센서(11), 온도 센서(12) 및, 하중 센서(13)의 적어도 1개의 신호를 이용하여 이상 진단한다. 다양한 조건으로 사용되는 스핀들 장치(1)에서, 열류 센서(10)의 신호만으로는 이상 판단이나 이상의 원인의 추정은 어렵지만, 스핀들 장치(1)의 상태를 그 외의 센서를 이용하여 파악함으로써, 보다 정확한 이상 진단이나 이상의 원인 추정이 가능하다.By disposing the
또한, 이상 진단 처리 장치(15)는 센서 신호로부터 이상 진단하고, 그 판정 결과(JR)를 출력하는 기능을 구비한다. 이상 진단 처리 장치(15)를 센서 유닛(9)에 가까운 스페이서(6)에 배치함에 의해, 전자 노이즈의 영향을 저감하고, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.Moreover, the abnormality
바람직하게는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 이상 진단 처리 장치(15)는 임계치 기억부(17)와, 센서 유닛(9)으로부터의 센서 신호(SS)를 임계치 기억부(17)가 기억하는 임계치에 의거하여 진단 처리를 행하는 진단 처리부(16)를 포함한다.Preferably, as shown in FIG. 2 , the abnormality
도 3은 진단 처리부(16)가 실행하는 이상 진단 처리를 설명하기 위한 플로우차트이다. 우선, 스텝 S1, S2에서, 진단 처리부(16)는 열류 센서(10)로부터 센서 신호를 취득하고, 회전 센서(14)로부터 센서 신호를 취득한다. 또한 스텝 S3~S5에서, 진단 처리부(16)는 진동 센서(11), 온도 센서(12), 하중 센서(13) 중 적어도 1개의 센서로부터 센서 신호를 취득한다.3 is a flowchart for explaining an abnormality diagnosis process executed by the
임계치 기억부(17)에는 회전 속도에 응한 각 센서 출력의 임계치가 미리 기억되어 있다. 스텝 S6에서, 진단 처리부(16)는 임계치 기억부(17)에 기억되어 있는 회전 속도에 응한 각 센서 출력의 임계치와 각 센서 신호를 비교하고, 이상 진단 처리를 실행한다.In the threshold
스텝 S7에서, 각 센서 신호가 모두 대응하는 임계치를 초과하지 않는 경우(S7에서 NO), 진단 처리부(16)는 이상 없음으로 판정하고, 스텝 S8에서 "OK"라는 판정 결과(JR)를 출력한다. 한편, 스텝 S7에서, 열류 센서(10)의 센서 신호가 대응하는 임계치를 초과하고, 또한 다른 센서에도 임계치를 초과하는 센서 신호를 출력하는 것이 있는 경우(S7에서 YES), 진단 처리부(16)는 이상 있음으로 판정하고, 스텝 S9에서 "NG"라는 판정 결과(JR)를 출력한다. 예를 들면, 열류 센서(10)의 센서 출력과, 그 외에 적어도 1개의 센서 출력이 사전에 설정한 임계치를 초과한 경우에 진단 처리부(16)는 판정 결과(JR)로서 "NG"를 출력한다.In step S7, when all of the sensor signals do not exceed the corresponding threshold (NO in S7), the
이하에, 도 3의 스텝 S6에서 실행되는 이상 진단 처리의 예에 관해 몇 개를 설명한다.Hereinafter, some examples of the abnormality diagnosis processing executed in step S6 of FIG. 3 will be described.
(이상 진단 처리례 1)(Anomaly diagnosis processing example 1)
도 4는 임계치 기억부(17)에 기억되는 회전 속도별의 센서 출력 임계치의 일람을 도시하는 도면이다. 이상 진단 처리례 1에서는 열류 센서(10)의 출력 및 진동 센서(11), 온도 센서(12), 하중 센서(13) 중 적어도 1개의 센서의 출력 항목이 임계치를 초과한 경우에 이상 진단 처리 장치(15)가 이상 판정 결과를 출력한다.4 is a diagram showing a list of sensor output threshold values for each rotation speed stored in the threshold
센서 출력 항목으로서는, 도 4에 위로부터 순차적으로 도시하는 바와 같이, 열류 센서(10)의 센서 출력(H), 열류 센서(10)의 센서 출력의 시간 변화량(ΔH/Δt), 하중 센서(13)의 센서 출력(L), 하중 센서(13)의 센서 출력의 시간 변화량(ΔL/Δt), 온도 센서(12)의 센서 출력(T), 온도 센서(12)의 센서 출력의 시간 변화량(ΔT/Δt), 진동 센서(11)의 센서 출력(V), 진동 센서(11)의 주파수 해석 후의 파워 스펙트럼의 최대치 또는 특정한 주파수 영역에서의 적분치(Vf)가 설정된다. 이들 센서 출력 항목의 임계치는 도 4에 도시하는 바와 같이, 미리 회전 속도(N)에 응하여 설정해 둔다.As the sensor output items, as sequentially shown from the top in FIG. 4 , the sensor output (H) of the
즉, 도 4에 도시하는 바와 같이, 임계치 기억부(17)는 제1 센서(열류 센서(10)), 제2 센서(열류 센서 이외의 센서)의 각각에 관해, 복수의 회전 속도에 각각 대응하는 복수의 임계치를 기억한다.That is, as shown in Fig. 4, the threshold
열류와 온도에 관해 구체적으로 설명한다. 제1 센서인 열류 센서(10)에 관해, 회전 속도 N<2000(1/min)에 대응하는 임계치(H1), 회전 속도 2000≤N<4000(1/min)에 대응하는 임계치(H2), 회전 속도 4000≤N<6000(1/min)에 대응하는 임계치(H3), 회전 속도 6000≤N<8000(1/min)에 대응하는 임계치(H4), 회전 속도 8000≤N<10000(1/min)에 대응하는 임계치(H5), 회전 속도 N≥10000(1/min)에 대응하는 임계치(H6)를 미리 설정하고, 임계치 기억부(17)에 기억시킨다. 또한, 제2 센서의 1개인 온도 센서(12)에 관해, 회전 속도 N<2000(1/min)에 대응하는 임계치(T1), 회전 속도 2000≤N<4000(1/min)에 대응하는 임계치(T2), 회전 속도 4000≤N<6000(1/min)에 대응하는 임계치(T3), 회전 속도 6000≤N<8000(1/min)에 대응하는 임계치(T4), 회전 속도 8000≤N<10000(1/min)에 대응하는 임계치(T5), 회전 속도 N≥10000(1/min)에 대응하는 임계치(T6)를 미리 설정하고, 임계치 기억부(17)에 기억시킨다.Heat flow and temperature will be described in detail. The threshold value corresponding to the first sensor in
예를 들면, 회전 속도가 3000min-1에서의 이상 판정의 논리식의 예를 이하 (1)~(3)에 3개 나타낸다.For example, three examples of the logical expression of abnormality determination in the rotation speed of 3000 min -1 are shown in (1)-(3) below.
(H≥H2 OR ΔH/Δt≥Ht2) AND (L≥L2 OR ΔL/Δt≥Lt2) …(1)(H≥H 2 OR ΔH/Δt≥Ht 2 ) AND (L≥L 2 OR ΔL/Δt≥Lt 2 ) … (One)
(H≥H2 OR ΔH/Δt≥Ht2) AND (T≥T2 OR ΔT/Δt≥Tt2) …(2)(H≥H 2 OR ΔH/Δt≥Ht 2 ) AND (T≥T 2 OR ΔT/Δt≥Tt 2 ) … (2)
(H≥H2 OR ΔH/Δt≥Ht2) AND (V≥V2 OR Vf≥Vf2) …(3)(H≥H 2 OR ΔH/Δt≥Ht 2 ) AND (V≥V 2 OR Vf≥Vf 2 ) … (3)
또한, 임계치 기억부(17)에서 미리 기억해 두는 임계치를 회전 속도 영역 중에서 복수개 설정하고, 이상 진단의 레벨에 응하여 「정상」「요주의」「경고」 등의 이상 판정 결과를 출력해도 좋다. 도 5는 임계치를 복수개 설정한 경우의 예를 도시하는 도면이다. 도 5에는 회전 속도 3000min-1에서의 임계치를 2단계로 나눈 경우의 임계치의 일람이 나타난다. 도시하지 않지만, 다른 회전 속도에 대해서도 마찬가지로 복수개의 임계치가 설정된다. 이때의 이상 판정시의 논리식의 예를 이하 (4)~(10)에 나타낸다.In addition, a plurality of threshold values stored in advance in the threshold
「정상」이라고 판단하는 논리식의 예Examples of logical expressions that are judged as “normal”
H<H2L OR ΔH/Δt<Ht2L …(4)H<H 2L OR ΔH/Δt<Ht 2L … (4)
「요주의」라고 판단하는 논리식의 예An example of a logical expression that judges “attention”
(H2L≤H<H2H OR Ht2L≤ΔH/Δt<Ht2H) AND (L2L≤L<L2H OR Lt2L≤ΔL/Δt<Lt2H) …(5)(H 2L ≤H<H 2H OR Ht 2L ≤ΔH/Δt<Ht 2H ) AND (L 2L ≤L<L 2H OR Lt 2L ≤ΔL/Δt<Lt 2H ) … (5)
(H2L≤H<H2H OR Ht2L≤ΔH/Δt<Ht2H) AND (T2L≤T<T2H OR Tt2L≤ΔT/Δt<Tt2H) …(6) (H 2L ≤H <H 2H OR Ht 2L ≤ΔH / Δt <Ht 2H) AND (T 2L ≤T <T 2H OR Tt 2L ≤ΔT / Δt <Tt 2H) ... (6)
(H2L≤H<H2H OR Ht2L≤ΔH/Δt<Ht2H) AND (V2L≤V<V2H OR Vf2L≤Vf<Vf2H) …(7)(H 2L ≤H<H 2H OR Ht 2L ≤ΔH/Δt<Ht 2H ) AND (V 2L ≤V<V 2H OR Vf 2L ≤Vf<Vf 2H ) … (7)
「경고」라고 판단하는 논리식의 예Example of a logical expression that judges “warning”
(H2H≤H OR Ht2H ≤ΔH/Δt) AND (L2H≤L OR Lt2H ≤ΔL/Δt) …(8) (H 2H ≤H OR Ht 2H ≤ΔH / Δt) AND (L 2H ≤L OR Lt 2H ≤ΔL / Δt) ... (8)
(H2H≤H OR Ht2H ≤ΔH/Δt) AND (T2H≤T OR Tt2H ≤ΔT/Δt) …(9) (H 2H ≤H OR Ht 2H ≤ΔH / Δt) AND (T 2H ≤T OR Tt 2H ≤ΔT / Δt) ... (9)
(H2H≤H OR Ht2H ≤ΔH/Δt) AND (V2H≤V OR Vf2H ≤Vf) …(10) (H 2H ≤H OR Ht 2H ≤ΔH / Δt) AND (V 2H ≤V OR Vf 2H ≤Vf) ... (10)
또한, 열류 센서(10)와 그 외의 센서의 출력의 조합에 의해, 베어링의 손상 상태나 손상의 원인을 추정하고, 그 추정 결과를 출력해도 좋다. 예를 들면, 주축의 선단에 부착된 가공 공구로부터 과대 하중이 입력된 경우, 베어링의 전동체와 내륜 및 외륜의 접촉 면압이 상승하고, 발열이 생긴다. 열류 센서(10)와 하중 센서(13)의 조합으로 이상 판정이 나온 경우에서는 「과대 하중에 의한 이상 발열」이라고 추정 결과를 출력한다.In addition, you may estimate the damage state of a bearing, or the cause of damage by the combination of the output of the
또한, 베어링의 윤활 불량이나 이물 혼입 등에 기인하여 생기는 궤도면의 면 거침이 진행되면 궤도면이 손상되어 발열이 생긴다. 예를 들면, 열류 센서(10)와 진동 센서(11)의 조합으로 이상 판정이 나온 경우에서는 「궤도면 손상에 의한 이상 발열」 등의 추정 결과를 출력한다.In addition, if the surface roughness of the raceway, which is caused by poor lubrication of the bearing or mixing of foreign substances, progresses, the raceway is damaged and heat is generated. For example, when an abnormality determination is made by the combination of the
(이상 진단 처리례 2)(Anomaly diagnosis processing example 2)
이상 진단 처리례 1에서는 센서 출력을 그 센서 출력에 대응하는 임계치와 단순히 비교하는 경우에 관해 설명하였다. 이것으로 한하지 않고, 열류 센서(10)의 센서 출력 및 그 외에 적어도 1개의 센서 출력에 무게 부여를 하여, 그들의 총계가 사전에 설정한 임계치를 초과한 경우에, 이상인 취지의 판정 결과(JR)를 출력해도 좋다. 회전 속도에 응한 임계치 및 무게 부여의 계수를 마련함에 의해, 이상 진단의 목적에 적합한 보다 정확한 이상 진단을 할 수 있다.In the abnormality diagnosis processing example 1, a case in which the sensor output is simply compared with a threshold value corresponding to the sensor output has been described. It is not limited to this, and when the sensor output of the
구체적으로는, 진단 처리부(16)는, 열류 센서(10)의 출력과, 진동 센서(11), 온도 센서(12), 하중 센서(13) 중 적어도 1개의 센서의 출력에 무게 부여를 하여, 무게 부여 계산 후의 센서 출력의 총계(이상 진단 레벨(E))이 사전에 설정한 임계치를 초과한 경우에 이상 판정 결과를 출력하도록 구성된다.Specifically, the
도 6은 각 센서 출력과 이상 진단 레벨(E)의 시간 변화의 한 예를 도시하는 파형도이다. 도 7은 임계치 기억부(17)에 기억하는 회전 속도별의 무게 부여 계수의 일람을 도시하는 도면이다.Fig. 6 is a waveform diagram showing an example of the time change of each sensor output and the abnormal diagnosis level E. As shown in Figs. FIG. 7 is a diagram showing a list of weighting coefficients for each rotation speed stored in the threshold
도 7에 위로부터 순차적으로 도시하는 바와 같이, 무게 부여 계수의 항목으로서, 열류 센서 출력(H), 열류 센서 출력의 시간 변화량(ΔH/Δt), 하중 센서 출력(L), 하중 센서의 시간 변화량(ΔL/Δt), 온도 센서 출력(T), 온도 센서의 시간 변화량(ΔT/Δt), 진동 센서 출력(V), 진동 센서의 주파수 해석 후의 파워 스펙트럼의 최대치 또는 특정한 주파수 영역에서의 적분치(Vf)를 설정한다. 이들 센서 출력 항목의 무게 부여용의 계수는 미리 회전 속도에 응하여 설정해 둔다.As sequentially shown in FIG. 7 from the top, as items of the weight imparting coefficient, the heat flow sensor output (H), the time change amount of the heat flow sensor output (ΔH/Δt), the load sensor output (L), and the time change amount of the load sensor (ΔL/Δt), temperature sensor output (T), time change amount of temperature sensor (ΔT/Δt), vibration sensor output (V), the maximum value of the power spectrum after frequency analysis of the vibration sensor, or the integral value in a specific frequency region ( Vf) is set. The coefficients for weighting of these sensor output items are set in advance according to the rotation speed.
도 7에 도시하는 바와 같이, 임계치 기억부(17)는 회전 속도에 응하여 제1 센서(열류 센서(10)) 및 제2 센서(열류 센서 이외의 센서)의 출력에 무게 부여를 행하기 위한 계수를 기억한다.As shown in Fig. 7, the threshold
구체적으로는, 제1 센서인 열류 센서(10)에 관해, 임계치 기억부(17)는 회전 속도 N<2000(min-1)에 대응하는 계수(kh1), 회전 속도 2000≤N<4000(min-1)에 대응하는 계수(kh2), 회전 속도 4000≤N<6000(min-1)에 대응하는 계수(kh3), 회전 속도 6000≤N<8000(min-1)에 대응하는 계수(kh4), 회전 속도 8000≤N<10000(min-1)에 대응하는 계수(kh5), 회전 속도 N≥10000(min-1)에 대응하는 계수(kh6)를 기억한다.Specifically, with respect to the
또한, 제2 센서의 하나인 온도 센서(12)에 관해 대표적으로 설명하면, 임계치 기억부(17)는 회전 속도 N<2000(min-1)에 대응하는 계수(kt1), 회전 속도 2000≤N<4000(min-1)에 대응하는 계수(kt2), 회전 속도 4000≤N<6000(min-1)에 대응하는 계수(kt3), 회전 속도 6000≤N<8000(min-1)에 대응하는 계수(kt4), 회전 속도 8000≤N<10000(min-1)에 대응하는 계수(kt5), 회전 속도 N≥10000(min-1)에 대응하는 계수(kt6)를 기억한다.In addition, representatively describing the
예로서, 회전 속도(N)가 2000min-1 미만일 때의 무게 부여 계산 후의 센서 출력의 총계(E)의 계산식을 식 (11)에 나타낸다.As an example, the calculation formula of the total E of the sensor outputs after weighting calculation when the rotational speed N is less than 2000 min -1 is shown in Equation (11).
E=H*kh1+ΔH/Δt*kht1+L*kl1+ΔL/Δt*klt1+T*kt1+ΔT/Δt*ktt1+V*kv1+Vf*kvf1 …(11)E=H*kh 1 +ΔH/Δt*kht 1 +L*kl 1 +ΔL/Δt*klt 1 +T*kt 1 +ΔT/Δt*ktt 1 +V*kv 1 +Vf*kvf 1 … (11)
바람직하게는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 이상 진단 처리 장치(15)는 제1 센서의 출력 및 제2 센서의 출력에 각각 대응하는 계수를 곱한 수의 총계(E)가 미리 설정한 임계치(EtL, EtH)를 초과한 경우에, 총계(E)의 크기에 응한 이상 진단 결과를 출력한다. 예를 들면, 총계(E)의 크기가 임계치(EtL)를 초과하지 않는 경우에는, 이상 진단 결과로서 정상(Normal)을 출력하고, EtL≤E<EtH인 경우에는, 이상 진단 결과로서 요주의(Caution)를 출력하고, E≥EtH인 경우에는, 이상 진단 결과로서 경고(Warning)를 출력하도록 해도 좋다.Preferably, as shown in FIG. 6 , the abnormality
이상 설명한 바와 같이, 실시의 형태 1에 나타낸 베어링 장치에서는 베어링 근방에 설치한 열류 센서를 포함하는 센서 유닛을 스페이서에 설치함으로써, 베어링의 이상 발열의 징조를 조기에 검출하는 것을 가능하게 한다. 또한, 열류 센서 신호와 센서 유닛에 탑재한 다른 센서 신호를 진단에 이용함에 의해, 이상 진단 결과의 정밀도를 높임과 함께, 베어링의 이상 상태의 종류를 추정할 수 있다.As described above, in the bearing device shown in the first embodiment, by providing the spacer with a sensor unit including a heat flow sensor provided near the bearing, it is possible to detect a sign of abnormal heat generation in the bearing at an early stage. In addition, by using the heat flow sensor signal and other sensor signals mounted on the sensor unit for diagnosis, the accuracy of the abnormal diagnosis result can be improved and the type of abnormal state of the bearing can be estimated.
[실시의 형태 2][Embodiment 2]
실시의 형태 2에서는 실시의 형태 1에서 설명한 이상 진단 처리 장치의 개량례를 설명한다. 도 1에 도시한 스핀들 장치(1) 및 베어링 장치(2)의 구성에 관해서는 실시의 형태 2에서도 공통된다.In the second embodiment, an example of improvement of the abnormality diagnosis processing apparatus described in the first embodiment will be described. The configuration of the
도 8은 실시의 형태 2에 관한 이상 진단 처리 장치의 블록도이다. 도 8에 도시하는 이상 진단 처리 장치(15A)는 진단 처리부(16A), 임계치 기억부(17A)에 더하여, 전원 전환 스위치(18)를 또한 구비한다.Fig. 8 is a block diagram of the abnormality diagnosis processing apparatus according to the second embodiment. The abnormality
진단 처리부(16A)는 평상시는 열류 센서(10)의 센서 신호(SS1) 및 회전 센서(14)의 센서 신호가 나타내는 회전 속도(N)에 의거하여, 이상 진단을 실행한다. 이때에 「이상」이라고 진단된 경우, 진단 처리부(16A)는 전원 ON 지령(PON)에 의해 전원 전환 스위치(18)를 작동시켜, 진동 센서(11), 온도 센서(12), 및 하중 센서(13)에 전원(PWR)을 공급한다. 그리고 진단 처리부(16A)는 진동 센서(11), 온도 센서(12) 및 하중 센서(13)의 센서 신호(SS2)를 취득하여, 보다 정확한 이상 진단을 실행한다.The
이상 진단 처리 장치(15A)에 전원 전환 스위치(18)를 마련함으로써, 진동 센서(11), 온도 센서(12), 하중 센서(13)의 전력 절약화를 도모할 수 있다.By providing the power
도 9는 이상 진단 처리 장치(15A)에서 진단 처리부(16A)가 실행하는 처리를 설명하기 위한 플로우차트이다.9 is a flowchart for explaining the processing executed by the
우선, 스텝 S11, S12에서, 진단 처리부(16A)는 열류 센서(10)로부터 센서 신호를 취득하고, 회전 센서(14)로부터 센서 신호를 취득한다. 이때, 진단 처리부(16A)는 전원 전환 스위치(18)를 OFF 상태로 하고 있다.First, in steps S11 and S12 , the
스텝 S13에서, 진단 처리부(16A)는 임계치 기억부(17)에 기억되어 있는 열류 센서(10)에 대응하는 임계치와 열류 센서(10)의 센서 신호를 비교함과 함께, 주축(4)이 회전하고 있는 것을 회전 센서(14)의 센서 신호가 나타내는지의 여부를 판정한다.In step S13, the
스텝 S14에서는 열류 센서(10)의 센서 신호가 대응하는 임계치를 초과하지 않는 경우(S14에서 NO), 진단 처리부(16A)는 이상 없음으로 판정하고, 스텝 S15에서 "OK"라는 판정 결과(JR)를 출력하고, 다시 스텝 S11, S12의 처리에 돌아간다.In step S14, when the sensor signal of the
한편, 스텝 S14에서, 열류 센서(10)의 센서 신호가 대응하는 임계치를 초과하고 있는 경우(S14에서 YES), 진단 처리부(16A)는 이상 있음으로 가판정하고 스텝 S16에서 전원 전환 스위치(18)를 ON 상태로 제어한다.On the other hand, in step S14, when the sensor signal of the
그러면, 진동 센서(11), 온도 센서(12), 하중 센서(13)에 전원 전압이 공급되어 이들 센서로부터 센서 신호를 얻는 것이 가능해진다. 스텝 S17~S19에서, 진단 처리부(16A)는 진동 센서(11), 온도 센서(12), 하중 센서(13) 중 적어도 1개의 센서로부터 센서 신호를 취득한다.Then, the power supply voltage is supplied to the
임계치 기억부(17A)에는 회전 속도에 응한 각 센서 출력의 임계치가 미리 기억되어 있다. 스텝 S20에서, 진단 처리부(16A)는 임계치 기억부(17A)에 기억되어 있는 임계치와 각 센서 신호를 비교하여, 이상 진단 처리를 실행한다.The threshold value of each sensor output corresponding to the rotation speed is stored in advance in the threshold
스텝 S21에서, 각 센서 신호가 모두 대응하는 임계치를 초과하지 않는 경우(S21에서 NO), 진단 처리부(16A)는 이상 없음으로 판정하고, 스텝 S23에서 "OK"라는 판정 결과(JR)를 출력하고, 그 후 스텝 S24에서 전원 전환 스위치(18)를 OFF로 제어하고, 스텝 S11, S12에 처리를 되돌린다. 한편, 스텝 S21에서 열류 센서(10) 이외의 다른 센서에도 임계치를 초과하는 센서 신호를 출력하는 센서가 있는 경우(S21에서 YES), 진단 처리부(16A)는 이상 있음으로 판정한다. 이때 진단 처리부(16A)는 스텝 S22에서 "NG"라는 판정 결과(JR)를 출력함과 함께, 센서 신호가 임계치를 초과한 센서에 대응하는 이상 상태의 추정 결과를 출력하고, 스텝 S11, S12에 처리를 되돌린다.In step S21, when all of the sensor signals do not exceed the corresponding threshold (NO in S21), the
즉, 도 8의 블록도 및 도 9의 플로우차트에 도시하는 바와 같이, 진단 처리부(16)는 제1 센서(열류 센서(10))의 출력이 임계치 기억부(17)가 기억하는 제1 센서에 대응하는 임계치를 초과하지 않는 경우(S14에서 NO)에는, 제2 센서(진동 센서(11), 온도 센서(12), 하중 센서(13) 중 적어도 1개)의 출력에 의거하는 이상 진단을 실행하지 않고, 제1 센서의 출력이 제1 센서에 대응하는 임계치를 초과한 경우(S14에서 YES)에, 제2 센서의 출력에 의거하여 이상 진단(S20)을 실행한다.That is, as shown in the block diagram of FIG. 8 and the flowchart of FIG. 9 , the
이상 진단 처리에 관해서는 실시의 형태 1에서 설명한 이상 진단 처리례 1, 이상 진단 처리례 2를 실시의 형태 2에도 적용할 수 있다.Regarding the abnormal diagnosis processing, the abnormal diagnosis processing example 1 and the abnormal diagnosis processing example 2 described in the first embodiment can also be applied to the second embodiment.
실시의 형태 2에 나타낸 베어링 장치에서는 실시의 형태 1에 나타낸 베어링 장치와 같은 효과를 얻을 수 있음과 함께, 또한, 이상 진단 처리 장치(15A)에 전원 전환 스위치(18)를 마련함으로써, 진동 센서(11), 온도 센서(12), 하중 센서(13)의 전력 절약화를 도모할 수 있다.In the bearing device shown in
[실시의 형태 3][Embodiment 3]
실시의 형태 1, 2에서는 열류 센서와 다른 센서를 조합시켰지만, 열류 센서끼리를 조합시킴에 의해 이상 판정의 정밀도를 향상시키는 것도 가능하다.In
도 10은 실시의 형태 3의 스핀들 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 도 11은 도 10의 좌측 주요부의 확대도이다. 도 11에는 주로 베어링 장치(130)가 도시된다.10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a spindle device according to a third embodiment. Fig. 11 is an enlarged view of a main part on the left side of Fig. 10; 11 mainly shows the
도 10에 도시하는 스핀들 장치(101)는, 예를 들면, 공작 기계의 빌트인 모터 방식의 스핀들 장치로서 사용된다. 이 경우, 공작 기계 주축용의 스핀들 장치(101)에서 지지되어 있는 주축(104)의 일단측에는 모터(140)가 조립되고, 타단측에는 도시하지 않는 엔드 밀 등의 절삭 공구가 접속된다.The
스핀들 장치(101)는 베어링(105a, 105b)과, 베어링(105a, 105b)에 인접하여 배치되는 스페이서(106)와, 열류 센서(111a, 111b)와, 모터(140)와, 모터 후방에 배치되는 베어링(116)을 구비한다. 주축(104)은 외통(102)의 내경부에 매설된 하우징(103)에 마련한 복수의 베어링(105a, 105b)에 의해 회전 자유롭게 지지된다. 베어링(105a)은 내륜(105ia)과, 외륜(105ga)과, 전동체(Ta)와, 유지기(Rta)를 포함한다. 베어링(105b)은 내륜(105ib)과, 외륜(105gb)과, 전동체(Tb)와, 유지기(Rtb)를 포함한다. 스페이서(106)는 내륜 스페이서(106i)와, 외륜 스페이서(106g)를 포함한다.The
열류속을 측정하는 열류 센서(111a, 111b)는 외륜 스페이서(106g)의 내경면(106gA)에 고정되고, 내륜 스페이서(106i)의 외경면(106iA)에 대향한다.The
주축(104)에는 축방향으로 이격한 베어링(105a)의 내륜(105ia) 및 베어링(105b)의 내륜(105ib)이 억지 끼워맞춤 상태(압입 상태)로 감합되어 있다. 내륜(105ia-105ib) 사이에는 내륜 스페이서(106i)가 배치되고, 외륜(105ga-105gb) 사이에는 외륜 스페이서(106g)가 배치된다.The
베어링(105a)은 내륜(105ia)과 외륜(105ga) 사이에 복수의 전동체(Ta)를 배치한 구름 베어링이다. 이들 전동체(Ta)는 유지기(Rta)에 의해 간격이 유지되어 있다. 베어링(105b)은 내륜(105ib)과 외륜(105gb) 사이에 복수의 전동체(Tb)를 배치한 구름 베어링이다. 이들 전동체(Tb)는 유지기(Rtb)에 의해 간격이 유지되어 있다.The
베어링(105a, 105b)은 축방향의 힘으로 예압을 부여하는 것이 가능한 베어링이고, 앵귤러 볼 베어링, 깊은 홈 볼 베어링 또는 테이퍼 로울러 베어링 등을 이용할 수 있다. 도 11에 도시하는 베어링 장치(130)에는 앵귤러 볼 베어링이 이용되고, 2개의 베어링(105a, 105b)이 배면 조합(DB 조합)으로 설치되어 있다.The
여기서는 2개의 베어링(105a, 105b)으로 주축(104)을 지지하는 구조를 예시하여 설명하지만, 2개 이상의 베어링으로 주축(104)을 지지하는 구조라도 좋다.Although the structure in which the
단열(單列)의 구름 베어링(116)은 원통 로울러 베어링이다. 앵귤러 볼 베어링인 베어링(105a, 105b)에 의해, 스핀들 장치(101)에 작용하는 레이디얼 방향의 하중 및 액셜 방향의 하중이 지지된다. 원통 로울러 베어링인 단열의 베어링(116)에 의해, 공작 기계 주축용의 스핀들 장치(101)에 작용하는 레이디얼 방향의 하중이 지지된다.The single
하우징(103)에는 냉각 매체 유로(G)가 형성된다. 하우징(103)과 외통(102) 사이에 냉각 매체를 흐르게 함에 의해, 베어링(105a, 105b)을 냉각할 수 있다.A cooling medium flow path G is formed in the
또한, 베어링(105a, 105b)의 냉각과 윤활을 위해 윤활유 공급로가 마련된다. 윤활유는 토출 구멍(노즐)으로부터 윤활유를 반송하는 에어와 함께, 에어 오일 또는 오일 미스트의 상태로 분사된다. 또한, 여기서는 윤활유 공급로는 도시하지 않는다. 또한, 베어링(105a, 105b)으로서 그리스 윤활의 베어링을 이용한 경우에는, 윤활유 공급로는 불필요하다.In addition, a lubricating oil supply path is provided for cooling and lubricating the
조립시에는 처음에 주축(104)에 대해 베어링(105a), 스페이서(106), 베어링(105b), 스페이서(109)가 순차적으로 삽입되고, 너트(110)를 죔에 의해 초기 예압이 주어진다. 그 후, 도 10에서의 베어링(105b)의 외륜(105gb)의 우측이 하우징(103)에 마련한 단차부(103a)에 닿을 때까지 베어링(105a, 105b)이 부착된 주축(104)이 하우징(103)에 삽입된다. 그 후, 앞덮개(前蓋)(112)에 의해, 좌측의 베어링(105a)의 외륜(105ga)을 누름으로써 주축(104)이 하우징(103)에 고정된다.At the time of assembly, the
너트(110)를 단단히 죔에 의해 스페이서(109)를 통하여 베어링(105b)의 내륜(105ib)의 단면에 힘이 작용하고, 내륜(105ib)이 내륜 스페이서(106i)를 향하여 눌러진다. 이 힘은 내륜(105ib), 전동체(Tb), 외륜(105gb)에 전해져 베어링(105b)에 예압을 줌과 함께, 외륜(105gb)으로부터 외륜 스페이서(106g)에도 전해진다. 우측의 외륜(105gb)으로부터 외륜 스페이서(106gb)에 누르는 힘이 작용하고, 이 힘은 베어링(105a)에서, 외륜(105ga), 전동체(Ta), 내륜(105ia)으로 전해지고, 좌측의 베어링(105a)에도 예압을 준다. 베어링(105a, 105b)에 부여되는 예압은 예를 들어 외륜 스페이서(106g)와 내륜 스페이서(106i)의 폭의 치수차에 의해 제한되는 이동량에 의해 정해진다.A force is applied to the end face of the inner ring 105ib of the bearing 105b through the
또한, 단열의 베어링(116)에 관해서는 내륜(116a)을 주축(104)의 외주에 감합한 통형상 부재(115)와 내륜 누름(119)에 의해 축방향으로 위치 결정되어 있다. 내륜 누름(119)은 주축(104)에 나착(螺着)한 너트(120)에 의해 빠짐 방지되어 있다. 베어링(116)의 외륜(116b)은 통형상 부재(115)에 고정된 위치 결정 부재(121)와, 내륜 누름(119)에 고정된 위치 결정 부재(118)에 끼워지고, 주축(104)의 신축에 응하여 내륜(116a)과 일체적으로 단부재(117)에 대해 활주하도록 되어 있다.Moreover, regarding the single-
주축(104)과 외통(102) 사이에 형성되는 공간부(122)에서의 복렬(複列)의 베어링(105a, 105b)과 단열의 베어링(116)으로 끼워진 축방향의 중간 위치에는, 주축(104)을 구동하는 모터(140)가 배치되어 있다. 모터(140)의 로터(114)는 주축(104)의 외주에 감합한 통형상 부재(115)에 고정되고, 모터(140)의 스테이터(113)는 외통(102)의 내주부에 고정되어 있다.At an intermediate position in the axial direction sandwiched between the double-
또한, 모터(140)를 냉각하기 위한 냉각 매체 유로는 여기서는 도시하지 않는다.In addition, the cooling medium flow path for cooling the
열류속을 측정하는 열류 센서(111a, 111b)가 센서부(111)로서 스핀들 장치(101)에 실장된다. 도 10, 도 11에 도시하는 예에서는 열류 센서(111a, 111b)는 모두 그 일방의 면이 외륜 스페이서(106g)의 내경면(106gA)에 고정되고, 타방의 면이 내륜 스페이서(106i)의 외경면(106iA)에 대향한다. 여기서는 베어링(105a)의 근방에 열류 센서(111a)가 배치되고, 베어링(105b)의 근방에 열류 센서(111b)가 배치된다.
베어링(105a, 105b)의 전동체(Ta, Tb)와 내륜(105ia, 105ib) 및 외륜(105ga, 105gb)의 궤도면의 면압의 증가에 따라 내륜(105ia, 105ib) 및 외륜(105ga, 105gb)의 온도가 상승한다. 이때, 처음에 전동체(Ta, Tb)와 내륜(105ia, 105ib) 및 외륜(105ga, 105gb)의 궤도면 사이에서 발생한 열이 내륜 스페이서(106i), 외륜 스페이서(106g), 주축(104), 하우징(103)에 전달한다. 열용량이 큰 하우징(103) 및 외륜 스페이서(106g)의 온도는 상승하기까지 지연이 생긴다. 하우징(103)은 냉각되어 있기 때문에, 더욱 온도의 상승에 지연이 발생한다.As the surface pressure of the rolling elements Ta and Tb of the
베어링(105a, 105b)의 눌어붙음 징조를 검출하기 위해, 내륜(105ia, 105ib), 외륜(105ga, 105gb), 스페이서(106) 등의 온도를 측정하여 검출하려고 하면, 온도 상승에 지연이 있기 때문에, 징조를 조기에 검출할 수 없는 것도 상정된다. 이와 같은 경우에 열류 센서(111a, 111b)를 이용하면, 열류는 빨리 변화하기 때문에, 급격한 발열을 신속하게 검출하는 것이 가능하다.In order to detect a sign of seizure of the
모터(140)를 제어하는 제어 장치(150)는 이상 판정부(125)와 모터 제어부(123)를 포함한다. 열류 센서(111a, 111b)는 각각 출력 신호(HSa, HSb)를 이상 판정부(125)에 출력한다.The
도 12는 베어링 정상시의 열류 센서의 출력례를 도시하는 파형도이다. 도 13은 베어링 이상시의 열류 센서의 출력례를 도시하는 파형도이다. 도 12, 도 13에서, 열류 센서(111a)의 출력 신호(HSa)의 파형을 실선으로 나타내고, 열류 센서(111b)의 출력 신호(HSb)의 파형을 2점 쇄선으로 나타낸다.It is a waveform diagram which shows the example of the output of the heat flow sensor at the time of a bearing normal. It is a waveform diagram which shows the example of the output of the heat flow sensor at the time of a bearing abnormality. In FIGS. 12 and 13 , the waveform of the output signal HSa of the
정상시에는 스핀들 장치(101)의 주축(104)의 회전 속도 상승에 따라, 2개의 베어링(105a, 105b)은 개략 동일하게 온도 상승한다. 따라서, 도 12에 도시하는 바와 같이 열류 센서(111a, 111b)의 출력 신호(HSa, HSb)는 회전 속도 상승 중은 2개 모두 같은 상승 경향을 나타내고, 주축(104)의 회전 속도가 일정해져 시간이 경과하면, 출력 신호(HSa, HSb)는 안정된다.In the normal case, as the rotational speed of the
출력 신호(HSa, HSb) 또는 출력 신호(HSa, HSb)의 변화 속도(시간 미분)가 미리 설정한 임계치를 초과한 경우에 이상이라고 판정하는 방법에서는 임계치의 설정이 어렵고, 경우에 따라서는 오판정도 상정된다.In a method of judging an abnormality when the rate of change (time differential) of the output signals HSa, HSb or the output signals HSa, HSb exceeds a preset threshold, it is difficult to set the threshold, and in some cases, the accuracy of erroneous judgment It is assumed
그러므로, 본 실시의 형태에서는 2개의 열류 센서(111a, 111b)의 출력 신호(HSa, HSb)의 차의 절대치, 또는 출력 신호(HSa, HSb)의 신호 변화 속도의 차의 절대치가 미리 설정한 임계치폭을 초과한 경우에 이상이라고 판정함에 의해, 판정 정밀도를 향상시킨다. 또한, 2개의 신호의 차의 절대치로 판정하는 것은 이상이 발생한 베어링이 어느 쪽의 베어링인지에 따라 차의 값이 정이거나 부이거나 하기 때문이다. 절대치가 아니라 차의 제곱 등에 의해 판정해도 좋다.Therefore, in the present embodiment, the absolute value of the difference between the output signals HSa and HSb of the two
도 13에서는 시각(T1)에서는 일방의 베어링(105a)에 온도 상승의 징후가 보여지고, 열류 센서(111a)의 출력 신호(HSa)가 급격하게 상승하는 것에 대해, 타방의 베어링(105b)을 감시하는 열류 센서(111b)의 출력 신호(HSb)는 정상이고, 출력의 상승은 보여지지 않는다.In Fig. 13, at time T1, a sign of a temperature rise is seen in one
이상시에 2개의 베어링(105a, 105b)이 동시에 소손(燒損)되는 일은 드물고, 한 쪽의 베어링이 소손되는 일이 많기 때문에, 이상시에는 출력 신호(HSa, HSb)는 도 13과 같은 경향을 나타낸다. 이 경우는, 베어링(105a)이 소손됨에 의해 우선 출력 신호(HSa)가 상승하고, 그 발열이 전달됨에 의해 시각(T2)에서 나타내는 바와 같이 조금 지연되어 출력 신호(HSb)가 상승을 시작한다. 또한, 한쪽의 베어링(105a)이 소손됨에 의해, 그 후, 타방의 베어링(105b)도 소손되는 일도 있다.Since it is rare that the two
도 10 및 도 11을 다시 참조하면, 베어링 장치(130)는 주축(104)을 지지하는 제1 베어링(105a) 및 제2 베어링(105b)을 적어도 포함하는 베어링부(105)와, 제1 베어링(105a) 및 제2 베어링(105b)에 각각 대응하여 마련된 제1 열류 센서(111a) 및 제2 열류 센서(111b)와, 베어링부(105)의 이상 진단을 행하는 이상 판정부(125)를 구비한다. 이상 판정부(125)는 제1 열류 센서(111a)와 제2 열류 센서(111b)의 출력의 차(|HSa-HSb|) 또는 출력의 변화 속도의 차(|ΔHSa/Δt-ΔHSb/Δt|)에 의거하여 베어링부(105)에서의 이상의 발생의 유무를 검출한다.Referring back to FIGS. 10 and 11 , the
바람직하게는, 제1 베어링(105a) 및 제2 베어링(105b)은 주축(104)의 서로 이간하는 제1 부분(도 11의 Pa) 및 제2 부분(도 11의 Pb)을 각각 지지한다.Preferably, the
보다 바람직하게는, 베어링 장치(130)는 제1 베어링(105a)과 제2 베어링(105b) 사이에 배치되고, 제1 열류 센서(111a) 및 제2 열류 센서(111b)가 실장되는 스페이서(106)를 또한 구비한다. 제1 열류 센서(111a)가 스페이서(106)에 배치되는 위치는 제2 열류 센서(111b)가 스페이서(106)에 배치되는 위치보다도 제1 베어링(105a)에 가깝고, 제2 열류 센서(111b)가 스페이서(106)에 배치되는 위치는 제1 열류 센서(111a)가 스페이서(106)에 배치되는 위치보다도 제2 베어링(105b)에 가깝다.More preferably, the
도 14는 실시의 형태 3에서 이용되는 2개의 열류 센서의 출력으로부터 베어링의 이상을 판정하는 이상 판정부(125)의 블록도이다. 도 14를 참조하면, 스핀들 장치(101)의 내부에 실장한 2개의 열류 센서(111a, 111b)의 출력 신호(HSa, HSb)는 이상 판정부(125)에 입력된다.14 : is a block diagram of the
이상 판정부(125)는 차동기(D)와, 비교기(C)를 포함한다. 차동기(D)는 2개의 열류 센서(111a, 111b)의 출력 신호(또는 출력 신호의 변화 속도)(HSa, HSb)를 받아 차동 출력을 계산한다. 비교기(C)는 차동기(D)의 출력의 절대치와, 미리 설정한 판정 기준(임계치)(JS)을 비교한다. 비교기(C)는 차동 출력의 절대치가 판정 기준(임계치)(JS)보다도 큰 경우에는 베어링 이상이라고 판정한다.The
또한, 이상 판정부(125)는 베어링(105a, 105b)의 어느 쪽에 이상, 또는 이상의 징조가 보여지는지를 판별하는 베어링 특정부(PJ)를 또한 구비해도 좋다. 베어링 특정부(PJ)는 외부에 베어링 특정 결과를 출력할 수 있다. 차동기(D)의 출력의 부호에 의해, 베어링(105a, 105b)의 어느 쪽이 이상, 또는 이상의 징조를 나타내고 있는지를 특정하는 것이 가능하다. 비교기(C)에 의한 판정 결과가 이상, 또는 이상의 징조 있음이라는 판정을 나타낸 경우에만, 베어링 특정부(PJ)는 베어링 특정 결과를 출력하도록 해도 좋다.Moreover, the
이와 같이, 이상 판정부(125)는 도 14의 베어링 특정부(PJ)에서 차동기(D)가 출력하는 차의 부호에 의거하여 제1 베어링, 제2 베어링 중 어느 베어링에 이상이 발생했는지를 판단한다. 구체적으로는, 베어링 특정부(PJ)는 HSa-HSb>0(부호가 정)이라면 베어링(105a)에 이상이 발생했다고 판단하고, HSa-HSb<0(부호가 부)이라면 베어링(105b)에 이상이 발생했다고 판단한다.In this way, the
도 15는 도 14의 개량례인 이상 판정부(125A)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 15에 도시하는 이상 판정부(125A)의 비교기(C)는 차동기(D)의 출력 및 임계치(JS)에 더하여, 스핀들 장치(101)의 운전 정보(MI)(모터(140)의 회전 속도, 윤활 조건, 냉각 조건, 다른 센서 정보 등)을 또한 받는다. 비교기(C)는 이들 정보를 더욱 고려하여 이상의 유무를 판정해도 좋다.FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of an
이상 판정부(125 또는 125A)에서 베어링(105a, 105b)의 어느 하나의 눌어붙음을 예측한 경우에는, 베어링의 눌어붙음을 일으키지 않도록, 도 10의 모터 제어부(123)가 모터 회전 속도의 감속 또는 정지, 또는 윤활유의 공급량 업 등의 처치를 행하는 것도 가능하다.When the
이상 판정부(125)에서, 2개의 열류 센서(111a, 111b)의 출력 신호(HSa, HSb)(또는 출력 신호(HSa, HSb)의 변화 속도)에 일정 이상의 차이가 보여진 경우에 이상이라고 판정하면, 1개씩 열류 센서(111a, 111b)의 출력 신호를 판정하는 것보다도 판정 정밀도를 높일 수 있다. 이에 의해, 오판정을 방지하여 보다 정확한 이상(예지(豫知)) 검출이 가능해진다. 베어링 장치(130) 및 이것을 이용한 스핀들 장치(101)에 이상 판정부(125)가 실행하는 이상 판정 방법을 적용하면, 베어링 장치(130) 및 스핀들 장치(101)의 베어링 눌어붙음을 방지하는 것이 가능해진다.When the
이상 설명한 바와 같이, 실시의 형태 3에서는, 베어링(105a, 105b)으로서 2개의 앵귤러 볼 베어링을 이용하여, 그들 베어링 사이에 외륜 스페이서(106g), 내륜 스페이서(106i)를 삽입하여 예압을 인가하는 베어링 장치(130)에서, 베어링(105a, 105b) 근방에 열류 센서(111a, 111b)가 각각 배치된다. 열류 센서(111a, 111b)는 일방의 면을 외륜 스페이서(106g)의 내경면(106gA)에 고정하고, 타방의 면을 내륜(105ia, 105ib) 또는 내륜 스페이서(106i)의 외경면(106iA)에 대향하도록 배치된다.As described above, in the third embodiment, two angular ball bearings are used as
스핀들 장치(101)가 정상 운전인 경우, 스핀들 장치(101)의 주축(104)의 회전 속도가 증가함에 따라 베어링(105a, 105b)으로부터의 발열량은 증가하고, 스페이서(106)의 온도도 상승하기 때문에, 열류 센서(111a, 111b)의 출력 신호의 값도 상승한다.When the
일반적인 판정 방법에서는 열류 센서(111a, 111b)의 출력 신호(HSa, HSb) 또는 출력 신호(HSa, HSb)의 변화 속도(시간 미분)가 미리 설정한 임계치를 초과한 경우에 이상이라고 판정한다. 이 방법에서는 스핀들 장치의 운전 상태나 예압의 경년 변화의 영향 등으로 적절한 임계치의 설정이 어렵고, 경우에 따라서는 오판정도 상정된다. 이 때문에, 본 실시의 형태에서는 각 베어링 근방에 배치한 열류 센서의 출력 신호의 차 또는 2개의 열류 센서의 출력 신호의 변화 속도의 차가 미리 설정한 판정 기준 범위를 초과한 경우에는 이상이라고 판정한다.In a general determination method, it is determined as abnormal when the output signals HSa and HSb of the
이상시에 2개의 베어링이 동시에 소손되는 일은 드물고, 처음에 어느 한쪽의 베어링으로부터의 발열량이 증가하고 결국 소손되기 때문에, 실시의 형태 3에서는 열류 센서(111a, 111b)의 출력 신호에 차가 보여진 경우에 이상이라고 판정한다. 이에 의해, 오판정을 방지하여 보다 정확한 예지 판정이 가능해진다. 이와 같은 판정 방법을 적용하면, 베어링 장치 및 스핀들 장치의 베어링 눌어붙음을 방지하는 것이 가능해진다.Since it is rare for two bearings to burn out at the same time in an abnormal situation, the amount of heat generated from either bearing increases and eventually burns out. In the third embodiment, when a difference is observed in the output signals of the
[실시의 형태 4][Embodiment 4]
실시의 형태 3에서는 베어링 장치(130)로서 2개의 베어링(105a, 105b)으로 주축(104)을 지지하는 구조에 관해 설명해 왔다. 그러나, 이와 같은 구성으로는 한정되지 않고, 2개 이상의 베어링으로 주축(104)을 지지하는 구조라도 마찬가지로 본 발명의 이상 판정 방법을 적용할 수 있다.In
도 16은 4개의 베어링으로 주축을 지지하는 실시의 형태 4의 베어링 장치(130A)의 구조를 도시하는 도면이다. 실시의 형태 4의 스핀들 장치는 도 10의 스핀들 장치(101)의 구성에서 베어링 장치(130)에 대신하여 도 16에 도시하는 베어링 장치(130A)를 구비한다.16 : is a figure which shows the structure of the
도 16에 도시하는 베어링 장치(130A)에서는 도 11의 베어링 장치(130)의 베어링(105a, 105b)의 양외측에 각각 스페이서(131c, 131d)와 베어링(105c, 105d)을 추가하였다. 추가한 스페이서(131c)의 외륜 스페이서(131gc)의 내경면(131gAc)에 열류 센서(111c)가 배치되고, 추가한 스페이서(131d)의 외륜 스페이서(131gd)의 내경면(131gAd)에 열류 센서(111d)가 배치된다. 그 외의 구조는 도 11과 동일하기 때문에 설명을 생략한다. 또한, 도 16에서는 모든 베어링에 대해 열류 센서가 배치되어 있는데, 설계적 또는 경험적으로 복수의 베어링 중에서 이상이 발생하기 쉬운 베어링을 선택하여, 열류 센서를 배치해도 좋다.In the
도 17은 실시의 형태 4에서 이용되는 2개의 열류 센서의 출력으로부터 베어링의 이상을 판정하는 이상 판정부(125B)의 블록도이다.17 : is a block diagram of the
도 17에 도시하는 이상 판정부(125B)는 도 14에 도시한 이상 판정부(125)의 구성에 더하여, 차동기(D2)와 비교기(C2)와 논리합 회로(OR)를 또한 포함한다. 차동기(D2)는 추가한 열류 센서(111c, 111d)의 출력 신호(또는 출력 신호의 변화 속도)(HSc, HSd)를 받아 이들 차동 출력을 계산한다. 비교기(C2)는 미리 설정한 판정 기준(임계치)(JS)과 차동기(D2)가 산출한 차동 출력의 절대치를 비교한다.The
논리합 회로(OR)는 비교기(C)의 출력 신호와 비교기(C2)의 출력 신호의 논리합을 연산한다. 논리합 회로(OR)는 비교기(C) 또는 비교기(C2)의 어느 하나에서 이상 또는 이상의 예지가 검출된 경우, 이상 또는 이상 징조 있음으로 판정하여 외부에 판정 결과를 출력한다.The OR circuit OR calculates the OR of the output signal of the comparator C and the output signal of the comparator C2. When an abnormality or abnormality prediction is detected in either the comparator C or the comparator C2, the OR circuit OR determines that there is an abnormality or an abnormality sign, and outputs the judgment result to the outside.
베어링 특정부(PJ)는 베어링(105a, 105b, 105c, 105d)의 어느 것에 이상 또는 이상의 징조가 보여지는지를 판별한다. 베어링 특정부(PJ)는 2개의 열류 센서(111a, 111b)의 차동기(D)의 출력 신호의 부호와, 2개의 열류 센서(111c, 111d)의 차동기(D2)의 출력 신호의 부호와, 2개의 비교기(C, C2)의 출력 신호로부터 이상이 발생한 베어링을 특정할 수 있다.The bearing specifying unit PJ determines which of the
베어링이 4개인 경우에는 중앙의 2개의 베어링(105a, 105b)을 감시하는 열류 센서(111a, 111b)의 출력 비교와, 외측의 2개의 베어링(105c, 105d)을 감시하는 열류 센서(111c, 111d)의 출력 비교로 이상 또는 이상 징조를 판정했지만, 비교하는 열류 센서(111a~111d)의 조합은 이것으로 한정되지 않는다. 바람직하게는, 떨어진 베어링을 감시하는 열류 센서의 출력끼리를 비교하면 서로의 영향이 적기 때문에, 측정 정밀도가 향상한다.When there are four bearings, the output comparison of the
감시하는 베어링이 홀수인 경우에도, 그것들을 감시하는 열류 센서 중에서 2개를 선택하고, 비교 결과로부터 이상 또는 이상의 징조를 판정할 수 있다.Even when the number of bearings to be monitored is an odd number, two can be selected from among the heat flow sensors for monitoring them, and an abnormality or abnormality can be determined from the comparison result.
상기에서는 2개의 열류 센서의 출력끼리를 직접 각각 비교하는 방법을 나타냈다. 그러나, 사용하는 열류 센서가 다수가 되는 경우 등은 각 열류 센서의 출력의 평균치를 산출한 다음, 각 열류 센서의 각각의 출력과 평균치를 비교해도 좋고, 복수의 열류 센서의 출력으로부터 최대 출력과 최소 출력의 신호를 특정하고, 그것들을 비교해도 좋다. 이렇게 함으로써 한번에 복수의 열류 센서의 출력이 이상한 징후를 잡기 시작한 경우의 오판정을 방지할 수 있다.In the above, a method for directly comparing the outputs of two heat flow sensors was shown. However, in the case where there are a plurality of heat flow sensors to be used, the average value of the output of each heat flow sensor may be calculated and then the respective output of each heat flow sensor may be compared with the average value, and the maximum output and minimum output from the outputs of a plurality of heat flow sensors may be used. You may specify the signals of the output and compare them. In this way, it is possible to prevent erroneous judgment when the outputs of a plurality of heat flow sensors start to catch abnormal signs at once.
또한, 이상의 설명에서는 비회전의 외륜 스페이서(106g, 131gc, 131gd)의 내경면(106gA, 131gAc, 131gAd)에 열류 센서를 배치하였다. 그러나, 베어링(105a~105d)의 비회전측의 궤동륜(외륜)에 열류 센서를 배치하고, 열류 센서를 회전륜(내륜)에 대향시키는 구조라도 상관없다.In the above description, heat flow sensors are disposed on the inner diameter surfaces 106gA, 131gAc, and 131gAd of the non-rotating
또한, 상기 설명에서는 베어링의 외륜이 고정측, 내륜이 회전측이 되는 구성을 예로서 설명했지만, 외륜 회전, 내륜 고정의 경우에도 고정측에 열류 센서를 부착함에 의해, 본 발명을 적용할 수 있다.In the above description, the configuration in which the outer ring of the bearing is the fixed side and the inner ring is the rotating side has been described as an example, but also in the case of outer ring rotation and inner ring fixing, the present invention can be applied by attaching a heat flow sensor to the fixed side. .
실시의 형태 4에서는, 발열원이 되는 3개 이상의 베어링의 근방에 각각 열류 센서를 배치하고, 복수의 열류 센서의 출력 신호끼리 또는 출력 신호의 변화 속도끼리를 비교하고, 그 차가 미리 설정한 판정 기준폭(임계치)을 초과한 경우에는 이상이라고 판정한다. 이 때문에, 실시의 형태 3과 마찬가지로, 1개의 열류 센서를 이용하여 이상 판정하는 것보다도 정확한 예지 판정이 가능해진다. 또한, 베어링 특정부(PJ)에 의해, 3개 이상의 베어링 중 어느 베어링이 이상인지, 또는 이상의 징조를 나타내고 있는지를 특정할 수 있다.In the fourth embodiment, heat flow sensors are respectively disposed in the vicinity of three or more bearings serving as heat sources, and output signals of a plurality of heat flow sensors or change rates of output signals are compared with each other, and the difference is a predetermined reference width (threshold value) is exceeded, it is judged as abnormal. For this reason, similarly to
또한, 도 14, 도 15, 도 17의 이상 판정부에 관해서는 하드웨어로 실현하는 경우의 구성을 나타냈지만, 마이크로 컴퓨터와 소프트웨어에 의해 실현하는 것도 가능하다.In addition, although the structure in the case of realization by hardware is shown with respect to the abnormality determination part in FIG. 14, 15, and FIG. 17, it is also possible to implement|achieve by a microcomputer and software.
도 18은 이상 판정부의 다른 구성을 도시하는 도면이다. 도 18을 참조하면 이상 판정부(125, 125A)는 센서부(111)의 출력을 받는 A/D 컨버터(201)와, A/D 컨버터(201)의 변환 결과를 처리하는 프로세서(CPU)(202)와, 프로세서(202)에 판독되는 프로그램을 기억함과 함께, 프로세서(202)의 연산 처리시에 데이터를 기억하는 메모리(203)를 포함한다.18 is a diagram showing another configuration of an abnormality determination unit. Referring to FIG. 18 , the
도 19는 도 18의 프로세서(202)가 실행하는 처리를 설명하기 위한 플로우차트이다.19 is a flowchart for explaining the processing executed by the
실시의 형태 3 및 4에서 실행되는 이상 판정 방법은 축을 지지하는 제1 베어링(105a) 및 제2 베어링(105b)을 적어도 포함하는 베어링부(105)와, 제1 베어링(105a) 및 제2 베어링(105b)에 각각 대응하여 마련된 제1 열류 센서(111a) 및 제2 열류 센서(111b)를 포함하는 베어링 장치(130)의 이상 판정 방법이다. 프로세서(202)가 실행하는 이상 판정 방법은 제1 열류 센서(111a), 제2 열류 센서(111b)의 출력의 차 또는 출력의 변화 속도의 차를 산출하는 스텝 S51과, 산출된 차에 의거하여 베어링부(5)에서의 이상의 발생의 유무를 검출하는 스텝 S52~S54를 구비한다.The abnormality determination method implemented in
보다 구체적으로는, 스텝 S51에서, 프로세서(202)는 제1 열류 센서(111a), 제2 열류 센서(111b)의 출력의 차(|HSa-HSb|) 또는 출력의 변화 속도의 차(ΔHSa/Δt-ΔHSb/Δt|)를 산출한다.More specifically, in step S51, the
이어서, 스텝 S52에서, 프로세서(202)는 산출한 차가 임계치보다도 큰지의 여부를 판단한다. 차가 임계치보다도 큰 경우(S52에서 YES), 프로세서(202)는 스텝 S53에서 베어링 이상이 있다고 판정한다. 차가 임계치를 초과하지 않는 경우(S52에서 NO), 프로세서(202)는 스텝 S54에서 베어링 이상이 없다고 판정한다. 스텝 S53 또는 스텝 S54의 판정이 결정되면, 스텝 S55에서 처리는 메인 루틴에 되돌아온다.Next, in step S52, the
또한, 이와 같이 3개 이상의 센서를 사용하는 경우에는, 2개의 센서가 동시에 고장나는 일은 드문 것에 주목하여, 같은 생각으로 센서 고장을 판정하는 것도 가능하다.In addition, when three or more sensors are used in this way, it is also possible to determine the sensor failure in the same way by noting that it is rare that two sensors fail at the same time.
도 20은 센서 고장을 판정하는 처리를 설명하기 위한 플로우차트이다. 이 플로우차트에서는 도 18에 도시하는 A/D 컨버터가 N개(N은 3 이상의 자연수)의 센서의 출력을 디지털값으로 변환하여 CPU(202)에 보내는 경우에 관해 설명한다. 이 처리에 의해, 예를 들면, 도 12, 도 13의 초기와 같이 정상적인 센서의 출력이 회전 속도의 상승에 따라 점점 증가해 가는 경우에, 고장난 센서가 고정치를 나타내고 있는 경우가 검출 가능하다.20 is a flowchart for explaining a process for judging a sensor failure. In this flowchart, the case where the A/D converter shown in FIG. 18 converts the outputs of N sensors (N is a natural number equal to or greater than 3) into digital values and sends them to the
도 20을 참조하면, 스텝 S61에서 CPU(202)가 센서(1~N)로부터 각각 데이터(D1(1)~D1(N))를 취득한다. 이어서, 소정 시간(Δt)이 경과할 때까지 스텝 S62에서 시간 대기가 행해진다. 소정 시간(Δt)이 경과하면, 스텝 S63에서 CPU(202)가 센서(1~N)로부터 각각 데이터(D2(1)~D2(N))를 취득한다. 그리고, 스텝 S64에서 CPU(202)가 센서(1~N)의 각각에 관해, 소정 시간(Δt)이 경과하는 전후의 차분(ΔD(1)~ΔD(N))을 산출한다. 그리고 이하의 처리로 차분(ΔD(1)~ΔD(N)) 중에서 1개만 변화량이 다른 센서와 비교하여 뛰어나게 적은 센서가 없는지를 조사한다.Referring to Fig. 20, in step S61, the
CPU(202)는 소정 시간(Δt)의 경과 전후에서, N개의 열류 센서에서 M번째의 열류 센서를 제외한 센서군의 출력의 변화량이 제1 임계치보다도 크고, 또한, M번째의 열류 센서의 출력의 변화량이 제1 임계치 이하의 제2 임계치보다도 작은 경우에는, 제M번째의 열류 센서에 고장이 발생했다고 판정한다. 이 판정 처리에 관해 이하에 상세를 기술한다.The
우선 스텝 S65에서 변수(M)가 1로 초기화된다. 이어서, 스텝 S66에서, 차분(ΔD(1)~ΔD(N))에서 ΔD(M)를 제외한 군에 관해 평균치 AVE(M)를 산출한다. ΔD(M)와 AVE(M)를 비교함에 의해, 센서(M)의 변화가 다른 센서와 비교하여 뛰어나게 적은지의 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로는, 스텝 S67에서 CPU(202)는 평균치의 크기(|AVE(M)|)가 제1 임계치를 초과하고 있고, 또한, 센서(M)의 변화량의 크기|ΔD(M)|)가 제1 임계치 이하의 제2 임계치보다도 작은지의 여부를 판단한다. 스텝 S67의 조건이 성립된 경우, 센서(M)가 다른 센서와 비교하여 변화가 적다고 생각된다. 이 경우, 단선이나 단락 등의 고장이 센서(M)에 발생하고 있다고 추정되기 때문에, 스텝 S68에서 CPU(202)는 센서(M)가 고장나 있다고 판정하고, 처리를 스텝 S69로 진행한다. 이때 CPU(202)는 필요에 응하여 고장 발생을 알리는 경고등을 점등하거나, 경고음, 통보 신호 등을 출력하거나 해도 좋다. 스텝 S67의 조건이 성립되지 않는 경우에는, CPU(202)는 스텝 S68의 처리를 실행하지 않고 처리를 스텝 S69로 진행한다. 또한, 상기 처리에서는, 센서(M)가 다른 센서와 비교하여 변화가 적은 것을 검출하기 위해 센서(M) 이외의 센서의 출력의 평균치를 산출했지만, 다른 방법으로 센서(M) 이외의 센서의 출력의 거동을 평가해도 좋다. 예를 들면, 최대치, 최소치, 분산 등을 평가에 사용해도 좋다.First, the variable M is initialized to 1 in step S65. Next, in step S66, the average value AVE(M) is calculated for the group excluding ΔD(M) from the differences ΔD(1) to ΔD(N). By comparing ?D(M) and AVE(M), it can be judged whether or not the change in the sensor M is remarkably small compared to other sensors. Specifically, in step S67, in the
스텝 S69에서, 변수(M)가 N에 도달하고 있지 않는 경우에는, 스텝 S70에서 변수(M)가 인크리멘트되고, 다시 스텝 S66 이후의 처리가 실행된다. 한편, 스텝 S69에서, 변수(M)가 N에 도달하고 있으면 스텝 S71에서 처리가 종료되고, 제어는 메인 루틴에 옮겨진다.When the variable M has not reached N in step S69, the variable M is incremented in step S70, and the processing after step S66 is executed again. On the other hand, in step S69, if the variable M has reached N, the process ends in step S71, and control is transferred to the main routine.
이상 설명한 바와 같이, 복수의 센서를 마련하여 이들을 서로 참조함에 의해, 센서의 고장의 판정도 행할 수 있다. 이 때문에, 베어링 이상과 센서 고장을 구별하는 것이 가능해진다.As described above, by providing a plurality of sensors and referencing them to each other, it is also possible to determine the failure of the sensors. Because of this, it becomes possible to distinguish between a bearing failure and a sensor failure.
금회 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 마땅하다. 본 발명의 범위는 상기 실시의 형태의 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.It should be considered that embodiment disclosed this time is an illustration and not restrictive in all points. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the description of the embodiments, and it is intended that all changes within the meaning and scope equivalent to the claims are included.
1, 101: 스핀들 장치
2: 베어링 장치
3, 103: 하우징
4, 104: 주축
5a, 5b, 105a, 105b, 105c, 105d, 116: 베어링
5ga, 5gb, 105g, 105ga, 105gb, 116b: 외륜
5ia, 5ib, 105i, 105ia, 105ib, 116a: 내륜
6, 106, 109, 131c, 131d: 스페이서
6g, 106g, 106gb, 131gc, 131gd: 외륜 스페이서
6i, 106i: 내륜 스페이서
7: 외통
9: 센서 유닛
10, 111, 111a, 111b, 111c, 111d: 열류 센서
11: 진동 센서
12: 온도 센서
13: 하중 센서
14: 회전 센서
15, 15A: 이상 진단 처리 장치
16, 16A: 진단 처리부
17, 17A: 임계치 기억부
18: 전원 전환 스위치
102: 외통
103a: 단차부
105: 베어링부
106gA, 131gAc, 131gAd: 내경면
106iA: 외경면
110, 120: 너트
112: 앞덮개
113: 스테이터
114: 로터
115: 통형상 부재
117: 단부재
118, 121: 위치 결정 부재
119: 내륜 누름
122: 공간부
123: 모터 제어부
125, 125A, 125B: 이상 판정부
130, 130A: 베어링 장치
140: 모터
150: 제어 장치
201: A/D 컨버터
202: 프로세서
203: 메모리
C, C2: 비교기
D, D2: 차동기
OR: 논리합 회로
PJ: 베어링 특정부
Rta, Rtb: 유지기
Ta, Tb: 전동체1, 101: spindle device
2: Bearing device
3, 103: housing
4, 104: spindle
5a, 5b, 105a, 105b, 105c, 105d, 116: bearing
5ga, 5gb, 105g, 105ga, 105gb, 116b: outer ring
5ia, 5ib, 105i, 105ia, 105ib, 116a: inner ring
6, 106, 109, 131c, 131d: spacer
6g, 106g, 106gb, 131gc, 131gd: outer ring spacer
6i, 106i: inner ring spacer
7: Outer box
9: Sensor unit
10, 111, 111a, 111b, 111c, 111d: heat flow sensor
11: Vibration sensor
12: temperature sensor
13: load sensor
14: rotation sensor
15, 15A: anomaly diagnostic processing unit
16, 16A: diagnostic processing unit
17, 17A: threshold storage unit
18: power changeover switch
102: outer barrel
103a: step part
105: bearing part
106gA, 131gAc, 131gAd: inner surface
106iA: outer diameter
110, 120: nut
112: front cover
113: stator
114: rotor
115: cylindrical member
117: end material
118, 121: positioning member
119: inner ring pressed
122: space part
123: motor control unit
125, 125A, 125B: abnormality determination unit
130, 130A: bearing device
140: motor
150: control device
201: A/D converter
202: processor
203: memory
C, C2: comparator
D, D2: Differential
OR: OR circuit
PJ: Bearing specific part
Rta, Rtb: maintainer
Ta, Tb: rolling element
Claims (13)
상기 제1 베어링이 지지하는 축에 상기 제1 베어링에 인접하여 배치되고, 내륜 스페이서 및 외륜 스페이서를 포함하는 스페이서와,
상기 제1 베어링 또는 상기 스페이서에 배치되는 제1 센서와,
제2 센서를 구비하고,
상기 제1 센서는 열류 센서이고,
상기 제2 센서는 열류 센서, 진동 센서, 온도 센서, 하중 센서 중의 적어도 어느 1개를 포함하고,
상기 제1 센서의 출력 및 상기 제2 센서의 출력에 의거하여 이상을 판정하는 이상 진단 장치를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.A first bearing including an inner ring, an outer ring and a rolling element;
a spacer disposed adjacent to the first bearing on a shaft supported by the first bearing and including an inner ring spacer and an outer ring spacer;
a first sensor disposed on the first bearing or the spacer;
and a second sensor,
The first sensor is a heat flow sensor,
The second sensor includes at least one of a heat flow sensor, a vibration sensor, a temperature sensor, and a load sensor,
An abnormality diagnosis device for determining abnormality based on the output of the first sensor and the output of the second sensor is further provided.
상기 제2 센서는 진동 센서, 온도 센서, 하중 센서 중의 적어도 어느 1개를 포함하고,
상기 이상 진단 장치는 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 출력과, 상기 축의 회전 속도에 의거하여 베어링의 이상을 진단하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.According to claim 1,
The second sensor includes at least one of a vibration sensor, a temperature sensor, and a load sensor,
and the abnormality diagnosis apparatus diagnoses an abnormality of the bearing based on the outputs of the first and second sensors and the rotational speed of the shaft.
상기 이상 진단 장치는,
임계치 기억부와,
상기 제1 센서 및 상기 제2 센서를 포함하는 센서 유닛으로부터의 신호를 상기 임계치 기억부가 기억하는 임계치에 의거하여 진단 처리를 행하는 진단 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.3. The method of claim 2,
The abnormal diagnosis device,
threshold memory,
and a diagnostic processing unit that performs diagnostic processing based on a threshold value that the threshold value storage unit stores signals from a sensor unit including the first sensor and the second sensor.
상기 임계치 기억부는 상기 제1 센서, 상기 제2 센서의 각각에 관해, 복수의 회전 속도의 각각에 대응하는 임계치를 기억하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.4. The method of claim 3,
The said threshold value storage part memorize|stores the threshold value corresponding to each of a plurality of rotational speeds with respect to each of the said 1st sensor and the said 2nd sensor, The bearing apparatus characterized by the above-mentioned.
상기 진단 처리부는, 상기 제1 센서의 출력이 상기 임계치 기억부가 기억하는 상기 제1 센서에 대응하는 임계치를 초과하지 않는 경우에는, 상기 제2 센서의 출력에 의거하는 이상 진단을 실행하지 않고, 상기 제1 센서의 출력이 상기 제1 센서에 대응하는 임계치를 초과한 경우에, 상기 제2 센서의 출력에 의거하여 이상 진단을 실행하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.5. The method of claim 3 or 4,
The diagnosis processing unit does not execute abnormality diagnosis based on the output of the second sensor when the output of the first sensor does not exceed a threshold value corresponding to the first sensor memorized by the threshold value storage unit, When the output of the first sensor exceeds a threshold corresponding to the first sensor, an abnormality diagnosis is executed based on the output of the second sensor.
상기 임계치 기억부는 상기 회전 속도에 응하여 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 출력에 무게 부여를 행하기 위한 계수를 기억하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.6. The method according to any one of claims 3 to 5,
and the threshold value storage unit stores a coefficient for weighting the outputs of the first sensor and the second sensor in response to the rotation speed.
상기 이상 진단 장치는 상기 제1 센서의 출력 및 상기 제2 센서의 출력의 각각에 대응하는 계수를 곱한 수의 총계가 미리 설정한 임계치를 초과한 경우에, 상기 총계의 크기에 응한 이상 진단 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.3. The method of claim 2,
The abnormality diagnosis apparatus is configured to generate an abnormality diagnosis result according to the size of the total when the sum of the numbers obtained by multiplying the coefficients corresponding to the output of the first sensor and the output of the second sensor exceeds a preset threshold. Bearing device, characterized in that the output.
상기 축을 상기 제1 베어링과 함께 지지하는 제2 베어링을 또한 구비하고,
상기 제1 센서는 상기 제1 베어링에 대응하여 마련된 제1 열류 센서이고,
상기 제2 센서는 상기 제2 베어링에 대응하여 마련된 제2 열류 센서이고,
상기 이상 진단 장치는, 상기 제1 열류 센서와 상기 제2 열류 센서의 출력의 차 또는 출력의 변화 속도의 차에 의거하여, 상기 제1 베어링 및 상기 제2 베어링을 포함하는 베어링부에서의 이상의 발생의 유무를 검출하는 이상 판정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.According to claim 1,
a second bearing supporting the shaft together with the first bearing;
The first sensor is a first heat flow sensor provided to correspond to the first bearing,
The second sensor is a second heat flow sensor provided to correspond to the second bearing,
The abnormality diagnosis apparatus is configured to generate an abnormality in a bearing unit including the first bearing and the second bearing based on a difference in output between the first heat flow sensor and the second heat flow sensor or a difference in output change rate. A bearing device comprising an abnormality determination unit for detecting the presence or absence of .
상기 제1 베어링 및 상기 제2 베어링은 상기 축의 서로 이간하는 제1 부분 및 제2 부분을 각각 지지하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.9. The method of claim 8,
The first bearing and the second bearing support a first portion and a second portion spaced apart from each other of the shaft, respectively.
상기 스페이서는 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링 사이에 배치되고, 상기 제1 열류 센서 및 상기 제2 열류 센서는 상기 스페이서에 배치되고,
상기 제1 열류 센서가 상기 스페이서에 배치되는 위치는 상기 제2 열류 센서가 상기 스페이서에 배치되는 위치보다도 상기 제1 베어링에 가깝고,
상기 제2 열류 센서가 상기 스페이서에 배치되는 위치는 상기 제1 열류 센서가 상기 스페이서에 배치되는 위치보다도 상기 제2 베어링에 가까운 것을 특징으로 하는 베어링 장치.10. The method of claim 9,
the spacer is disposed between the first bearing and the second bearing, the first heat flow sensor and the second heat flow sensor are disposed in the spacer;
A position where the first heat flow sensor is disposed on the spacer is closer to the first bearing than a position where the second heat flow sensor is disposed on the spacer,
The bearing device according to claim 1, wherein a position where the second heat flow sensor is disposed on the spacer is closer to the second bearing than a position where the first heat flow sensor is disposed on the spacer.
상기 이상 판정부는, 상기 차의 부호에 의거하여, 상기 제1 베어링, 상기 제2 베어링 중 어느 베어링에 이상이 발생했는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.11. The method according to any one of claims 8 to 10,
The said abnormality determination part judges which bearing of the said 1st bearing and the said 2nd bearing an abnormality generate|occur|produced based on the sign of the said difference, The bearing apparatus characterized by the above-mentioned.
N을 3 이상의 자연수라고 하면,
N개의 열류 센서를 구비하고,
상기 제1 열류 센서 및 상기 제2 열류 센서는, 상기 N개의 열류 센서 중의 2개이고,
상기 이상 판정부는, 소정 시간의 경과 전후에서, 상기 N개의 열류 센서에서 상기 제1 열류 센서를 제외한 센서군의 출력의 변화량이 제1 임계치보다도 크고, 또한, 상기 제1 열류 센서의 출력의 변화량이 상기 제1 임계치 이하의 제2 임계치보다도 작은 경우에는, 상기 제1 열류 센서에 고장이 발생했다고 판정하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.12. The method according to any one of claims 8 to 11,
If N is a natural number greater than or equal to 3,
Equipped with N heat flow sensors,
The first heat flow sensor and the second heat flow sensor are two of the N heat flow sensors,
The abnormality determination unit may include, before and after the lapse of a predetermined time, an amount of change in output of a sensor group excluding the first heat flow sensor from the N heat flow sensors is greater than a first threshold, and a change amount of output of the first heat flow sensor When it is smaller than the 2nd threshold value below the said 1st threshold value, it determines with the failure generate|occur|produced in the said 1st heat flow sensor, The bearing apparatus characterized by the above-mentioned.
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