WO2023127248A1 - 転がり軸受異常検出装置および転がり軸受異常検出方法 - Google Patents

転がり軸受異常検出装置および転がり軸受異常検出方法 Download PDF

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peak frequency
rolling bearing
abnormality
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啓太 金井
徹 岡田
和郎 山口
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/04—Bearings
    • G01M13/045—Acoustic or vibration analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M13/04—Bearings

Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing abnormality detection device and a rolling bearing abnormality detection method for detecting an abnormality occurring in a rolling bearing.
  • a rolling bearing is a device that supports a load by placing rolling elements such as balls and rollers between two members (a shaft and a bearing ring), and is provided in devices with rotating bodies for various purposes. . Smooth rolling of the rolling bearing is hindered due to wear (wear and scratches), fatigue due to deformation, fusion due to pressure, and the like, which may cause failure of the device. For this reason, for example, as proposed in US Pat.
  • the mechanical equipment evaluation method disclosed in Patent Document 1 is a mechanical equipment evaluation method for identifying the presence or absence of an abnormality and an abnormal location in mechanical equipment in which a rotating body rotates relative to a stationary member, A detection step of detecting sound or vibration generated by mechanical equipment and outputting an electrical signal corresponding to the detected sound or vibration, an arithmetic processing step of performing frequency analysis on the electrical signal to obtain spectral data, A maximum value extraction step of extracting a maximum value from the spectrum data; a baseline calculation step of obtaining a baseline based on effective spectrum data obtained by removing the maximum value from the spectrum data; and a comparison between the maximum value and the baseline.
  • a peak frequency extraction step of extracting a peak frequency whose difference is greater than a predetermined magnitude, and for each of a plurality of mechanical elements of the mechanical equipment, from the rotation information of the rotating body, a peak value is obtained on the frequency spectrum at the time of occurrence of an abnormality.
  • a theoretical frequency calculation step of calculating the theoretical frequency up to a predetermined order; obtaining at least one order of a minimum frequency difference that minimizes the difference in the theoretical frequencies between the plurality of mechanical elements; and setting the detection range coefficient to 0.5 or less.
  • a detection frequency range determination step of determining a detection frequency range of the minimum frequency difference of any order x the detection range coefficient, and determining whether the peak frequency is within the range of the theoretical frequency ⁇ the detection frequency range and an abnormality diagnosis step of identifying an abnormal location of the machine element based on the result of the determination step.
  • the mechanical equipment evaluation method disclosed in Patent Document 1 extracts a peak frequency in which the difference between the maximum value and the baseline is larger than a predetermined magnitude, and the peak frequency is outside the range of the theoretical frequency ⁇ detection frequency range. If there is, it is determined to be normal, and if the peak frequency is within the range of the theoretical frequency ⁇ the detected frequency range, it is determined to be abnormal (see paragraph [0048] of Patent Document 1). By the way, since the magnitude of vibration caused by an abnormality in a rolling bearing varies depending on the structure of the device provided with the rolling bearing, there is a possibility that the abnormality may be overlooked depending on the setting of the threshold for extracting the peak frequency. .
  • the present invention has been made in view of the circumstances described above, and its object is to provide a rolling bearing abnormality detection device and a rolling bearing abnormality detection method that can appropriately detect an abnormality in a rolling bearing.
  • a bearing abnormality detection device and a rolling bearing abnormality detection method detect vibration generated in a rolling bearing as vibration data, obtain the frequency spectrum of the detected vibration data, and from the obtained frequency spectrum, calculate the frequency when an abnormality occurs.
  • a frequency showing a peak within a predetermined frequency range including a theoretical frequency that causes a peak on the spectrum is detected as a peak frequency, and a difference between a reference frequency preset as a reference of the peak frequency and the detected peak frequency is calculated over time.
  • the amount of change in frequency is obtained, and the presence or absence of an abnormality in the rolling bearing is determined based on the obtained amount of change in frequency over time.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a rolling bearing abnormality detection device according to an embodiment; FIG. It is a figure for demonstrating mechanical equipment provided with a rolling bearing.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a method of specifying a peak frequency for setting;
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a method of specifying a peak frequency for setting when using a plurality of vibration detection units;
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a first technique for setting a monitoring peak frequency;
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a second technique for setting a monitoring peak frequency; It is a figure for demonstrating the method of abnormality determination.
  • 4 is a flow chart showing the operation of the rolling bearing abnormality detection device regarding a monitoring peak frequency setting mode;
  • 4 is a flow chart showing the operation of the rolling bearing abnormality detection device regarding an abnormality monitoring mode;
  • a rolling bearing abnormality detection device includes a vibration detection unit that detects vibration generated in a rolling bearing as vibration data, a spectrum processing unit that obtains a frequency spectrum of the vibration data detected by the vibration detection unit, and a spectrum processing unit that: A peak frequency detection unit for detecting, as a peak frequency, a frequency showing a peak within a predetermined frequency range including a theoretical frequency that causes a peak on the frequency spectrum when an abnormality occurs, from the obtained frequency spectrum, and a preset reference for the peak frequency.
  • a frequency change amount processing unit that obtains a difference between the reference frequency detected by the peak frequency detection unit and the peak frequency detected by the peak frequency detection unit as an amount of frequency change with time; and an abnormality determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the bearing. More specific description will be given below.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the rolling bearing abnormality detection device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining mechanical equipment including rolling bearings.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method of specifying the setting peak frequency.
  • the upper part of FIG. 3 shows the frequency spectrum in the frequency range of the theoretical frequency ft
  • the upper part of FIG. 3 shows the frequency spectrum in the frequency range ft ⁇ dft to ft+dft with respect to the theoretical frequency ft
  • the middle part of FIG. 3 shows the theoretical frequency ft 3 shows the frequency spectrum in the frequency range 2*ft ⁇ 2*dft to 2*ft+2*dft for twice the theoretical frequency ft
  • FIG. 3 shows the frequency range 3*ft ⁇ 3*dft to 3* The frequency spectrum at ft+3*dft is shown.
  • the horizontal axis of each figure is frequency, and their vertical axis is level (magnitude).
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method of specifying the setting peak frequency when using a plurality of vibration detection units.
  • FIG. 4A shows a first case in which the setting peak frequency can be specified
  • FIG. 4B shows a second case in which the setting peak frequency cannot be specified.
  • FIG. 5A shows the frequency spectrum immediately after new installation or overhaul (frequency spectrum when the rolling bearing is healthy), and the frequency spectrum after one year from the case shown in FIG. later frequency spectrum).
  • the upper, middle, and lower stages are the same as in FIG. 3, and the horizontal and vertical axes in each figure are also the same as in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the second method of setting the monitoring peak frequency.
  • the horizontal axis of FIG. 6 is the elapsed time, and the vertical axis is the rate of change of the peak frequency.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a method of abnormality determination.
  • the horizontal axis of FIG. 7 is the elapsed time, and the vertical axis is the change rate of the monitoring peak frequency.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD in the embodiment for example, as shown in FIG. , an interface unit (IF unit) 5 and a storage unit 6 .
  • the vibration detection unit 1 is a device that is connected to the control processing unit 2 and detects vibrations generated in the rolling bearing as vibration data under the control of the control processing unit 2 .
  • These first to third vibration detectors 1-1 to 1-3 are arranged in a device such as mechanical equipment having a rolling bearing, which is the target of abnormality detection.
  • the mechanical equipment is an example of a device that has a rolling bearing, and may be any equipment that has a rolling bearing.
  • the mechanical equipment M is a speed reducer M shown in FIG. , the first and second gears GA-1 and GA-2, the first to third rolling bearings BE-1 to BE-3, the first and second rotating shafts AX-1 and AX-2, and the first and a housing (not shown) that accommodates the second gears GA-1 and GA-2.
  • the first rotating shaft AX-1 is fixed to the first gear GA-1, is the rotating shaft of the first gear GA-1, and is supported by the first rolling bearing BE-1.
  • the second rotating shaft AX-2 is fixed to the second gear GA-2, is the rotating shaft of this second gear GA-1, and is supported by the second and third rolling bearings BE-2 and BE-3. .
  • the first gear GA-1 and the second gear GA-2 mesh with each other. is transmitted to the second rotating shaft AX-2, and the second rotating shaft AX-2 rotates.
  • the first to third vibration detectors 1-1 to 1-3 are arranged on the outer peripheries of the first to third rolling bearings BE-1 to BE-3, respectively. be done.
  • the vibration detection unit 1 is not limited to the rolling bearing BE, and may be arranged, for example, in the housing.
  • the vibration detector 1 (1-1 to 1-3) is arranged at the location where the vibration caused by the rolling bearing BE propagates.
  • Such a vibration detection unit 1 (1-1 to 1-3) is, for example, an acceleration sensor, an AE (Acoustic Emission) sensor, or the like, and an appropriate sensor is used according to the frequency of the vibration to be detected.
  • the vibration detection unit 1 (1-1 to 1-3) outputs the detection result to the control processing unit 2 as vibration data.
  • the input unit 3 is connected to the control processing unit 2. For example, an operation mode command, a command to start specifying a monitoring peak frequency, a command to start abnormality detection (monitoring start), and various other commands are input. It is a device that inputs commands and various data necessary for operating the rolling bearing abnormality detection device VD, such as the name of mechanical equipment to be detected (monitored), to the rolling bearing abnormality detection device VD. , such as a plurality of input switches, a keyboard, a mouse, etc.
  • the output unit 4 is a device that is connected to the control processing unit 2 and outputs commands and data input from the input unit 3, vibration data, etc., according to the control of the control processing unit 2. For example, a CRT display and a liquid crystal display. and a display device such as an organic EL display and a printing device such as a printer.
  • a so-called touch panel may be configured from the input unit 3 and the output unit 4.
  • the input unit 3 is a position input device for detecting and inputting an operation position, such as a resistive film method or a capacitive method
  • the output unit 4 is a display device.
  • the position input device is provided on the display surface of the display device, one or a plurality of input content candidates that can be input are displayed on the display device, and the input content that the user wants to input is displayed.
  • the position is detected by the position input device, and the display content displayed at the detected position is input to the rolling bearing abnormality detection device VD as the user's operation input content.
  • the IF unit 5 is a circuit that is connected to the control processing unit 2 and performs data input/output with an external device according to the control of the control processing unit 2.
  • an interface circuit of RS-232C which is a serial communication method.
  • an interface circuit using the Bluetooth (registered trademark) standard an interface circuit for infrared communication such as the IrDA (Infrared Data Association) standard
  • an interface circuit using the USB (Universal Serial Bus) standard Universal Serial Bus
  • the IF section 5 is a circuit for communicating with an external device, and may be, for example, a data communication card or a communication interface circuit conforming to the IEEE802.11 standard.
  • the storage unit 6 is a circuit that is connected to the control processing unit 2 and stores various predetermined programs and various predetermined data according to the control of the control processing unit 2 .
  • the various predetermined programs include, for example, a control processing program, and the control processing program controls each part 1, 3 to 6 of the rolling bearing abnormality detection device VD according to the function of each part.
  • a program for obtaining the frequency spectrum of vibration data detected by the vibration detection unit 1 (1-1 to 1-3), and a frequency spectrum obtained by the spectrum processing program, a peak on the frequency spectrum when an abnormality occurs
  • a peak frequency detection program that identifies as a peak frequency a frequency that exhibits a peak within a predetermined frequency range including the theoretical frequency that causes the peak detected by the reference frequency and the peak frequency detection program
  • a frequency change amount processing program for obtaining the difference from the frequency as a time-dependent frequency change amount, an abnormality determination program for determining whether or not there is an abnormality in the rolling bearing based on the time-dependent frequency change amount obtained by the frequency change amount processing program,
  • a warning notification program for notifying the warning to the outside by outputting a warning from the output unit 4 when the abnormality determination program determines that there is an abnormality in the rolling bearing, and in a monitoring peak frequency setting mode for setting the monitoring peak frequency and a monitoring target setting program for setting the setting peak frequency as the monitoring peak frequency when the setting peak frequency detected by the peak frequency detection program
  • the various predetermined data include, for example, vibration data detected by the vibration detection unit 1 (1-1 to 1-3), theoretical frequency, peak frequency detected by the peak frequency detection program, the monitoring object Data necessary for executing each of these programs, such as the monitoring peak frequency set by the setting program, is included.
  • a storage unit 6 includes, for example, a ROM (Read Only Memory) that is a non-volatile storage element and an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) that is a rewritable non-volatile storage element.
  • the storage unit 6 includes a RAM (Random Access Memory) or the like that serves as a so-called working memory of the control processing unit 2 that stores data generated during execution of the predetermined program.
  • the storage unit 6 may include a hard disk device capable of storing a large amount of data in order to store relatively large amount of learning data.
  • the control processing unit 2 controls each unit 1, 3 to 6 of the rolling bearing abnormality detection device VD according to the function of each unit, and detects an abnormality of the rolling bearing (abnormality of the mechanical equipment equipped with the rolling bearing). circuit.
  • the control processing unit 2 is configured with, for example, a CPU (Central Processing Unit) and its peripheral circuits.
  • the control processing unit 2 includes a control unit 21, a spectrum processing unit 22, a peak frequency detection unit 23, a monitoring object setting unit 24, a frequency change amount processing unit 25, an abnormality determination unit 26 and a warning notification unit 27 are functionally configured.
  • the control section 21 controls each section 1, 3 to 6 of the rolling bearing abnormality detection device VD according to the function of each section, and controls the entire rolling bearing abnormality detection device VD.
  • the control unit 21 performs control according to the operation mode of the rolling bearing abnormality detection device VD.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD sets the monitoring peak frequency and then determines whether or not there is an abnormality in the rolling bearing.
  • An abnormality monitoring mode for monitoring the rolling bearing (mechanical equipment including the rolling bearing) and a monitoring peak frequency setting mode for setting a peak frequency to be monitored in the abnormality monitoring mode as a monitoring peak frequency are provided.
  • the control unit 21 stores the vibration data detected by the vibration detection unit 1 (1-1 to 1-3) in the storage unit 6 in association with the detection time.
  • the control unit 21 acquires the detection result of the vibration detection unit 1 (1-1 to 1-3) at a predetermined sampling interval, and stores the acquired detection result in association with the detection time. Store in part 6. Since the detection result depends on the rotation speed of the speed reducer M, in this embodiment, an unillustrated tachometer (for example, a pulse generator (rotary encoder), etc.) for measuring the speed of the speed reducer M is used as the speed reducer. M, the control unit 21 acquires the output of the tachometer in synchronization with the detection result of the vibration detection unit 1 (1-1 to 1-3), and the acquired detection result and the output of the tachometer is stored in the storage unit 6 in association with the detection time.
  • an unillustrated tachometer for example, a pulse generator (rotary encoder), etc.
  • the detection result and the output of the tachometer are obtained at the sampling interval for a predetermined time (predetermined time length), at least after a predetermined period (first period). Do it twice.
  • at least two detection results of the vibration detection unit 1 (1-1 to 1-3) that are associated with each detection time and are continuous in time series at sampling intervals are acquired as vibration data, and each detection is performed.
  • At least two outputs of the tachometer that are associated with time and that are continuous in time series at sampling intervals are obtained as rotational speed data.
  • the control unit 21 acquires the predetermined time length, the detection result of the vibration detection unit 1 (1-1 to 1-3) and the output of the tachometer at the sampling interval, and chronologically acquires the output of the tachometer at the sampling interval.
  • Each continuous detection result and each output are stored in the storage unit 6 as vibration data and rotational speed data in association with the detection time.
  • the first period is appropriately set to, for example, 3 months, 6 months, 12 months, or the like.
  • the amount of temporal frequency change of the peak frequency with respect to the reference frequency (in this embodiment, the amount of temporal frequency change of the monitoring peak frequency with respect to the reference frequency described later in the abnormality monitoring mode) is observed.
  • the detection result of the unit 1 (1-1 to 1-3) and the output of the tachometer are acquired in synchronization with each other at the sampling interval, and the obtained vibration detection unit 1 (1-1 to 1-3)
  • the detection result, the output of the tachometer, and the detection time are associated with each other and stored in the storage unit 6 .
  • each data stored in the storage unit 6 and stored in the storage unit 6 for a predetermined time for example, 1 day, 3 days, 1 week, etc.
  • the detection result and each output are taken out as vibration data and rotation speed data, and used for abnormality determination.
  • the vibration component caused by the change in the rotation speed of the speed reducer M may be extracted from the vibration data, and the rotation speed data may be generated from this extracted vibration component.
  • the spectrum processing section 22 obtains the frequency spectrum of the vibration data detected by the vibration detection section 1 (1-1 to 1-3). More specifically, as preprocessing, the spectrum processing unit 22 removes (corrects) the influence of changes in the number of rotations from the vibration data based on the number of rotations data by a known conventional means, so that the speed reducer M is adjusted to a predetermined value. Vibration data when rotating at a constant number of revolutions is obtained, and the frequency spectrum of the vibration data is obtained by, for example, fast Fourier transforming the obtained vibration data. In the monitoring peak frequency setting mode, a frequency spectrum is obtained for each vibration data obtained by opening the first period. In the abnormality monitoring mode, vibration data is obtained at the timing of abnormality determination.
  • the peak frequency detector 23 detects, from the frequency spectrum obtained by the spectrum processor 22, a frequency showing a peak within a predetermined frequency range including a theoretical frequency that causes a peak on the frequency spectrum when an abnormality occurs, as a peak frequency. be.
  • the peak frequency detection unit 23 detects and specifies the peak frequency as a setting peak frequency in the monitoring peak frequency setting mode. That is, in the monitoring peak frequency setting mode, from the frequency spectrum obtained by the spectrum processing unit 22, a frequency showing a peak within a predetermined frequency range including a theoretical frequency that causes a peak on the frequency spectrum when an abnormality occurs is the setting peak. It is detected by the peak frequency detector 23 as a frequency.
  • the peak frequency detection unit 23 further detects one or a plurality of frequencies showing a peak at a frequency that is an integral multiple of the setting peak frequency in the monitoring peak frequency setting mode. Detect and identify as peak frequency. For example, a double peak frequency showing a peak at double frequency and a triple peak frequency showing a peak at triple frequency are detected and identified.
  • the integral multiple frequencies are not limited to these, and for example, 2, 3 and 4 times each frequency, 3 and 4 times each frequency, 2 and 4 times each frequency, and 3 and 4 times each frequency. It is appropriately set for each frequency of five times, and the like.
  • the peak frequency detection unit 23 finally sets a frequency that can be set as the peak frequency to at least two of the plurality of vibration data detected by the plurality of vibration detection units 1 as the peak frequency. set to
  • the theoretical frequency ft which causes a peak on the frequency spectrum when an abnormality occurs, is known and differs depending on the location of the rolling bearing damage (bearing damage), for example, as shown in Table 1 below.
  • the bearing damage sites are, for example, the inner ring, the outer ring, the rolling elements and the cage.
  • fti is the theoretical frequency when bearing damage occurs on the inner ring
  • fto is the theoretical frequency when bearing damage occurs on the outer ring
  • ftb is the theoretical frequency when bearing damage occurs on the rolling element.
  • ftm is the theoretical frequency when bearing damage occurs in the cage.
  • d is the diameter of the rolling element
  • D is the pitch circle diameter of the rolling element
  • Z is the number of rolling elements
  • ⁇ is the contact angle.
  • the frequency range for detecting the peak frequency (setting peak frequency in the monitoring peak frequency setting mode, monitoring peak frequency in the abnormality monitoring mode) with respect to the theoretical frequency ft (fti, fto, ftb, ftm) is , for example, ⁇ dft centered on the theoretical frequency ft, and are set as shown in Table 2 below for 1 to n times.
  • the operator * is a multiplication operator.
  • the frequency ranges for 1, 2, and 3 theoretical frequencies when bearing damage occurs at the outer ring are fto ⁇ dft to fto+dft, 2*fto ⁇ 2*dft to 2*fto+2*dft, and 3*fto-3*dft to 3*fto+3*dft.
  • a peak that exists in common in the frequency spectrum in the frequency range for the theoretical frequency and the frequency spectrum in the frequency range for the integral multiple of the theoretical frequency is detected and specified by the peak frequency detector 23 as the setting peak frequency. For example, in one vibration detection unit 1, when each frequency spectrum shown in FIG.
  • the peak frequency detector 23 sets the frequency f1.
  • the setting peak A frequency and a peak frequency for integral multiple setting can be specified.
  • the vibration generated in the rolling bearing BE is detected by the rotating shaft AX, the gear GA, and the housing. etc. are propagated and detected by the plurality of vibration detection units 1. Therefore, for at least two of the plurality of vibration data detected by the plurality of vibration detection units 1, the frequency spectrum in the frequency range with respect to the theoretical frequency and the theoretical frequency The frequency of a peak commonly present in the frequency spectrum in the frequency range corresponding to integral multiples of is detected and specified by the peak frequency detection unit 23 as the setting peak frequency. For example, when each frequency spectrum shown in FIGS.
  • each frequency spectrum in the range ft ⁇ dft to ft+dft (each upper row), each frequency spectrum in each frequency range 2*ft ⁇ 2*dft to 2*ft+2*dft for twice the theoretical frequency ft (each middle row), and Since there is no peak in each frequency spectrum (each lower stage) in each frequency range 3*ft-3*dft to 3*ft+3*dft for three times each theoretical frequency ft, the peak frequency detection unit 23 detects the frequency f4 is finally detected as the setting peak frequency and not specified.
  • the peak of the frequency f3 in the frequency spectrum (upper part) in the frequency range ft ⁇ dft to ft+dft with respect to the theoretical frequency ft is a frequency corresponding to twice the theoretical frequency ft.
  • Each frequency spectrum in each frequency range ft-dft to ft+dft for each theoretical frequency ft (each upper row), each frequency spectrum in each frequency range 2*ft-2*dft to 2*ft+2*dft for twice each theoretical frequency ft (each middle row), and each frequency spectrum (each lower row) in each frequency range 3*ft ⁇ 3*dft to 3*ft+3*dft for three times each theoretical frequency ft.
  • the detector 23 finally detects and specifies the frequency f3 as the setting peak frequency.
  • the setting peak frequency is finally detected and specified, and the setting peak frequency and the integral multiple setting peak frequency can be specified.
  • all three first to third vibration detection units 1-1 to 1-3 have common peaks, but as described above, at least two peaks are sufficient.
  • the monitoring target setting unit 24 sets the setting peak frequency as the monitoring peak frequency to be monitored when the setting peak frequency detected and specified by the peak frequency detecting unit 23 changes with time. is to be set.
  • the monitoring target setting unit 24 further determines that the one or more integral multiple setting peak frequencies detected and specified by the peak frequency detection unit 23 change with time in synchronism with the change with time of the setting peak frequency. When doing so, at least one of the one or more integral multiple setting peak frequencies is set as the monitoring peak frequency and added.
  • the first setting peak frequency a [Hz] and the first integral multiple setting peak frequencies 2*a, 3*a [Hz] are detected and specified, one year later, the frequency shown in FIG.
  • the peaks of the second setting peak frequency b [Hz] and the second integral multiple setting peak frequencies 2*b and 3*b [Hz] do not change over time, while the first setting peak frequency a [ Hz] and the peak frequencies 2*a and 3*a [Hz] for setting the first integer multiple are synchronized with each other and change over time by ⁇ c, 2* ⁇ c and 3* ⁇ c respectively.
  • 24 sets the first setting peak frequency a [Hz] and the first integral multiple setting peak frequencies 2*a and 3*a [Hz] as monitoring peak frequencies.
  • the monitoring peak frequency may be set with a single time-dependent change, but in this embodiment, the monitoring peak frequency is set with a plurality of time-dependent changes. That is, when the setting peak frequency detected and specified by the peak frequency detection unit 23 changes over time at a plurality of different points in time, the monitoring target setting unit 24 selects the setting peak frequency as the monitoring target. monitor peak frequency.
  • the setting peak frequency detected and specified by the peak frequency detection unit 23 is detected for a predetermined period (second FIG. 6 shows the results of multiple observations for each period, follow-up observation period).
  • second FIG. 6 shows the results of multiple observations for each period, follow-up observation period.
  • the second The setting peak frequency b [Hz] ( ⁇ ) remains unchanged each time.
  • the change in frequency may not only increase but also decrease or discontinuously increase and decrease.
  • the monitoring target setting unit 24 sets the first setting peak frequency a [Hz], which changes over time a plurality of times and has a tendency to gradually change each time, as the monitoring peak frequency of the monitoring target,
  • the monitoring target setting unit 24 does not set the second setting peak frequency b [Hz], which does not substantially change over time, as the monitoring peak frequency to be monitored.
  • the peak frequency detection unit 23 detects the monitoring peak frequency set by the monitoring target setting unit 24 in the abnormality monitoring mode. That is, from the frequency spectrum obtained by the spectrum processing unit 22, the frequency that shows a peak within a predetermined frequency range including the theoretical frequency that causes a peak on the frequency spectrum when an abnormality occurs, and the frequency that is set by the monitoring target setting unit 24 is detected by the peak frequency detector 23 as the monitoring peak frequency.
  • the frequency variation processing unit 25 obtains the difference between the peak frequency detected by the peak frequency detection unit 23 and a predetermined reference frequency preset as the peak frequency reference, as the frequency variation over time.
  • a predetermined reference frequency preset as the peak frequency reference, as the frequency variation over time.
  • the predetermined reference frequency is, for example, the monitoring peak frequency when the rolling bearing is healthy.
  • the abnormality determination unit 26 determines whether there is an abnormality in the rolling bearing based on the temporal frequency change obtained by the frequency change amount processing unit 25 .
  • the abnormality determination unit 26 determines whether there is an abnormality in the rolling bearing based on a predetermined threshold value based on the reference frequency (in the above example, the monitoring peak frequency when the rolling bearing is healthy). do. More specifically, the abnormality determination unit 26 obtains the rate of change in frequency with time based on the amount of change in frequency with time obtained by the frequency change amount processing unit 25, and compares the obtained rate of change in frequency with time with a predetermined threshold value. determines whether or not there is an abnormality in the rolling bearing.
  • the threshold value may be appropriately set based on the reference frequency, but may be set to ⁇ 0.3 [%] or ⁇ 0.6 [%], for example, with the reference frequency f0 as the reference 0. be.
  • the abnormality determining unit 26 determines that there is an abnormality when the amount of frequency change with time exceeds the threshold, and determines that there is no abnormality when the amount of frequency change with time does not exceed the threshold.
  • the thresholds are a first threshold ⁇ Th1 (for example, ⁇ 0.6 [%], etc.) for determining the presence or absence of abnormality, and a second threshold ⁇ Th2 (for example, ⁇ 0.3 [%], etc.) (reference 0 ⁇
  • ⁇ Th1 for example, ⁇ 0.6 [%], etc.
  • ⁇ Th2 for example, ⁇ 0.3 [%], etc.
  • the solid line represents the temporal frequency change rate Inn of the monitoring peak frequency applied to the inner ring
  • the relatively short dashed line indicates the temporal frequency change rate Out of the monitoring peak frequency applied to the outer ring.
  • the relatively long dashed line (---) is the rate of change in frequency with time Rol of the monitoring peak frequency applied to the rolling elements
  • the dashed line is the rate of change in frequency with time Ret of the monitoring peak frequency applied to the cage.
  • the warning notification unit 27 notifies the warning to the outside by outputting a warning from the output unit 4 when the abnormality determination unit 26 determines that there is an abnormality in the rolling bearing.
  • the warning notification unit 27 since a sign of abnormality is also determined, the warning notification unit 27 not only outputs an abnormality warning from the output unit 4 when determining whether or not there is an abnormality and determines that there is an abnormality, but also outputs a sign of abnormality.
  • the sign of abnormality is output from the output unit 4 .
  • the rolling bearing abnormality detection device VD obtains the amount of change in frequency over time of the monitoring peak frequency with respect to the reference frequency at predetermined time intervals, such as one day or one week.
  • the frequency change rate ⁇ f is compared with the first and second thresholds ⁇ Th1 and ⁇ Th2, respectively, and if abnormality is determined based on the comparison result, an abnormality warning is output from the output unit 4, and the comparison result is If it is determined that there is a sign of abnormality, the output unit 4 outputs a warning of a sign. Note that the process may be terminated without outputting no abnormality and no sign.
  • the warning of the abnormality is performed, for example, by displaying a display color (for example, red display), voice output of a voice message (for example, "There is a problem with the rolling bearing"), and display of a text message (for example, "Danger").
  • the warning of the sign is, for example, a display color different from that indicating an abnormality warning (e.g., yellow display), or a voice message different from an abnormality warning voice message (e.g., "There is a sign of abnormality in a rolling bearing", etc.). and display of a text message different from the text message (for example, "Warning” etc.) representing the warning of the abnormality.
  • a display color different from that indicating an abnormality warning e.g., yellow display
  • a voice message different from an abnormality warning voice message e.g., "There is a sign of abnormality in a rolling bearing", etc.
  • display of a text message different from the text message for example, "Warning” etc.
  • the control processing unit 2, the input unit 3, the output unit 4, the IF unit 5, and the storage unit 6 can be configured by, for example, a computer such as a desktop, notebook, or tablet computer.
  • FIG. 8 is a flow chart showing the operation of the rolling bearing abnormality detection device regarding the monitoring peak frequency setting mode.
  • FIG. 9 is a flow chart showing the operation of the rolling bearing abnormality detection device regarding the abnormality monitoring mode.
  • the control processing unit 2 When the rolling bearing abnormality detection device VD having such a configuration is powered on, it initializes each necessary part and starts its operation.
  • the control processing unit 2 includes a control unit 21, a spectrum processing unit 22, a peak frequency detection unit 23, a monitoring target setting unit 24, a frequency change amount processing unit 25, an abnormality determination unit 26, and a warning notification unit.
  • a unit 27 is functionally configured.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD in the embodiment determines whether or not there is an abnormality in the rolling bearing after setting the monitoring peak frequency. For this reason, first, the operation of the rolling bearing abnormality detection device VD regarding setting of the monitoring peak frequency in the monitoring peak frequency setting mode will be described. The operation of the rolling bearing abnormality detection device VD will be described.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD first causes the control unit 21 of the control processing unit 2 to perform detection of the vibration detection unit 1 (1-1 to 1-3) at predetermined sampling intervals for a predetermined time.
  • the results and the output of the tachometer are acquired, and each detection result and each output that are continuous in time series at the sampling interval are stored in the storage unit 6 as vibration data and rotation speed data in association with the detection time (S1).
  • the spectral processing unit 22 of the control processing unit 2 removes (corrects) the influence of the change in the rotation speed from the vibration data based on the rotation speed data, so that the speed reducer M Vibration data in the case of constant rotation at the number of revolutions is obtained and stored in the storage unit 6 (S2).
  • the rolling bearing abnormality detection device VD uses the spectrum processing section 22 to obtain the frequency spectrum of the obtained vibration data, and stores it in the storage section 6 (S3).
  • the rolling bearing abnormality detection device VD uses the peak frequency detection unit 23 of the control processing unit 2 to obtain the theoretical frequency ft that causes a peak on the frequency spectrum when an abnormality occurs, as shown in Table 1, and stores it in the storage unit 6. (S4).
  • the theoretical frequency ft may be obtained in advance and stored in the storage unit 6, and used.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD uses the peak frequency detection unit 23 to determine the frequency range including the theoretical frequency ft for detecting the setting peak frequency and the integral multiple setting peak frequency, as shown in Table 2.
  • a frequency range including integral multiples of the theoretical frequency ft for detection is obtained and stored in the storage unit 6 (S5). Note that each of these frequency ranges may be obtained in advance and stored in the storage unit 6, and used.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD tentatively specifies the setting peak frequency and the integral multiple setting peak frequency by the peak frequency detection unit 23 and the processing described above with reference to FIG. (S6).
  • the rolling bearing abnormality detection device VD uses the peak frequency detection unit 23 to specify the final peak frequency for setting through the processing described above with reference to FIG. Store in the unit 6 (S7).
  • the rolling bearing abnormality detection device VD sets the monitoring peak frequency by the monitoring target setting unit 24 of the control processing unit 2 through the processing described above with reference to FIG.
  • the monitoring peak frequency set in the processing at the end of the monitoring peak frequency setting period is finally set as the monitoring peak frequency.
  • the monitoring peak frequency is set and customized for the actual mechanical equipment equipped with rolling bearings.
  • first and second thresholds Th1 and Th2 are set and stored by the operator (user).
  • S11 to S14 shown in FIG. 9 are repeatedly executed, for example, at the start-up of 8-hour operation per day, or every half day or 1 day in continuous operation (24-hour operation).
  • the machinery In the setting of the first and second thresholds Th1 and Th2, when the machinery is healthy, the machinery is rotated at a constant speed, the monitoring peak frequency is obtained, and the first and second thresholds ⁇ Th1 and ⁇ Th2 are set and stored. 6.
  • the peak frequency for setting corresponding to the monitoring peak frequency set in this process S8 and the peak frequency for integral multiple setting stored in the storage unit 6 as a reference for temporal change The peak frequency in the healthy state may be set as the monitoring peak frequency f1.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD obtains the monitoring peak frequency by the control section 21, the spectrum processing section 22 and the peak frequency detection section 23 in the control processing section 2, and the frequency variation processing section 25 of the control processing section 2 (S11). More specifically, the control unit 21 obtains each vibration data based on each detection result of the first to third vibration detection units 1-1 to 1-3, and the spectrum processing unit 22 calculates each frequency of each vibration data. The spectrum is obtained, the peak frequency detection unit 23 searches each frequency spectrum for each peak corresponding to the monitoring peak frequency, and the frequency change amount processing unit 25 calculates, for example, 1 based on each frequency of these searched peaks. A time-dependent frequency change amount is obtained from the doubled monitoring peak frequency.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD causes the abnormality determination unit 26 of the control processing unit 2 to set the temporal frequency change rate ⁇ f based on the temporal frequency change obtained in the process S11 to the first or second threshold ⁇ Th1, ⁇ It is determined whether or not Th2 is exceeded.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD next executes the process S13, and terminates the present process.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD next executes the process S14 and terminates the present process.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD detects when the amount of frequency change with time exceeds the second threshold value ⁇ Th2 and does not exceed the first threshold value ⁇ Th1 (when the amount of frequency change with time exceeds the second threshold value +Th2 and does not exceed the first threshold value 1 threshold + Th1 or less, or when the amount of change in frequency over time is less than the second threshold - Th2 and is greater than or equal to the first threshold - Th1), it is determined to be a sign of abnormality, and the warning notification unit 27 of the control processing unit 2 , a warning of a sign is output from the output unit 4 and notified, and when the amount of frequency change over time exceeds the first threshold value ⁇ Th2 (when the amount of frequency change over time exceeds the first threshold value + Th2, or If the frequency change amount is less than the first threshold value -Th1), it is determined that there is an abnormality, and the warning notification unit 27 of the control processing unit 2 outputs an abnormality warning from the output unit 4 to notify.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD causes the warning notification section 27 to output from the output section 4 that there is no abnormality and no sign (within the allowable range).
  • the rolling bearing (mechanical equipment having the rolling bearing) is monitored, the presence or absence of an abnormality sign and the presence or absence of the abnormality are determined, and the determination result is output.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD and the rolling bearing abnormality detection method mounted thereon determine the presence or absence of an abnormality in the rolling bearing based on the amount of change in frequency over time with respect to the peak frequency ( In the above-described embodiment, the presence or absence of an abnormality in the rolling bearing is determined based on the rate of change in frequency with time based on the amount of change in frequency with time with respect to the peak frequency). is not used, the abnormality of the rolling bearing can be properly detected. Then, the theoretical frequency that causes a peak on the frequency spectrum when an abnormality occurs can be logically calculated from a formula. Since the rolling bearing abnormality detection device VD and the rolling bearing abnormality detection method set the predetermined frequency range for detecting the peak frequency based on this logically calculable theoretical frequency, the predetermined frequency range is more appropriately determined. Frequency range can be set.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD and the rolling bearing abnormality detection method further include a warning notification unit 27, a warning regarding the presence of abnormality in the rolling bearing can be notified to the outside. By recognizing this externally notified warning, the user can recognize that there is an abnormality in the rolling bearing.
  • the vibration of the rolling bearing there are actually multiple vibrations in the rolling bearing, such as gear engagement, its side bands, and multiple components (harmonic components) of shaft rotation.
  • the frequency of vibration in rolling bearings changes over time due to wear and the like.
  • the setting peak frequency when the setting peak frequency changes with time, the setting peak frequency is set as the monitoring peak frequency, so that the vibration of the rolling bearing can be detected appropriately.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD and the rolling bearing abnormality detection method at least one of one or a plurality of integral multiple setting peak frequencies showing a peak at a frequency that is an integral multiple of the setting peak frequency is set to the monitoring peak frequency. Since it is set and added, the vibration of rolling bearings can be detected more appropriately. Therefore, the rolling bearing abnormality detection device VD and the rolling bearing abnormality detection method can more appropriately determine the presence or absence of abnormality in the rolling bearing.
  • the peak frequency that can be detected by at least two vibration detection units 1 is set as the monitoring peak frequency. It becomes easy to distinguish between the peak of the peak frequency and the noise, and the vibration of the rolling bearing can be detected appropriately.
  • the rolling bearing abnormality detection device VD and the rolling bearing abnormality detection method set the peak frequency for setting as the monitoring peak frequency when the rolling bearing abnormality detection device VD and the rolling bearing abnormality detection method change over time at a plurality of different points in time. Since the case can be eliminated, the monitoring peak frequency of the monitoring target can be set more appropriately.
  • a rolling bearing abnormality detection device includes a vibration detection unit that detects vibration generated in a rolling bearing as vibration data, a spectrum processing unit that obtains a frequency spectrum of the vibration data detected by the vibration detection unit, and the spectrum processing unit.
  • a peak frequency detection unit that detects, as a peak frequency, a frequency that exhibits a peak within a predetermined frequency range including a theoretical frequency that causes a peak on the frequency spectrum when an abnormality occurs, from the frequency spectrum obtained in A, and a reference for the peak frequency in advance.
  • a frequency change amount processing unit that obtains a difference between the set reference frequency and the peak frequency detected by the peak frequency detection unit as a frequency change amount with time; and an abnormality determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the rolling bearing.
  • the reference frequency is the peak frequency when the rolling bearing is healthy.
  • Such a rolling bearing abnormality detection device determines whether or not there is an abnormality in the rolling bearing based on the amount of change in frequency with respect to the peak frequency over time, it uses various magnitudes of vibration depending on the structure of the device provided with the rolling bearing. Therefore, it is possible to properly detect the abnormality of the rolling bearing. Then, the theoretical frequency that causes a peak on the frequency spectrum when an abnormality occurs can be logically calculated from a formula. Since the rolling bearing abnormality detection device sets the predetermined frequency range for detecting the peak frequency based on this logically computable theoretical frequency, the predetermined frequency range can be set more appropriately.
  • the above-described rolling bearing abnormality detection device further includes a warning notification section that notifies an external warning when the abnormality determination section determines that there is an abnormality in the rolling bearing.
  • Such a bearing abnormality detection device further includes a warning notification unit, it is possible to externally notify a warning regarding the presence of abnormality in the rolling bearing. By recognizing this externally notified warning, the user can recognize that there is an abnormality in the rolling bearing.
  • an abnormality monitoring mode for monitoring the rolling bearing by determining whether or not there is an abnormality in the rolling bearing; as a monitoring peak frequency, wherein the peak frequency detection unit detects the peak frequency as a setting peak frequency in the monitoring peak frequency setting mode, and detects the peak frequency as a setting peak frequency in the monitoring peak frequency setting mode.
  • a monitoring target setting unit configured to set the setting peak frequency as the monitoring peak frequency when the setting peak frequency detected by the peak frequency detection unit changes over time; In the monitoring mode, the monitoring peak frequency set by the monitoring target setting unit is detected.
  • the rolling bearing abnormality detection device sets the setting peak frequency as the monitoring peak frequency when the setting peak frequency changes with time, it is possible to appropriately detect the vibration of the rolling bearing.
  • the peak frequency detection unit further includes one or more peaks showing peaks at frequencies that are integral multiples of the setting peak frequency in the monitoring peak frequency setting mode.
  • the frequency is detected as one or a plurality of integral multiple setting peak frequencies
  • the monitoring target setting unit further detects that the one or a plurality of integral multiple setting peak frequencies detected by the peak frequency detection unit is the setting peak frequency.
  • At least one of the one or more integral multiple setting peak frequencies is set and added as the monitoring peak frequency when the frequency changes with time in synchronism with the change with time.
  • At least one of one or a plurality of integral multiple setting peak frequencies showing a peak at a frequency that is an integral multiple of the setting peak frequency is set as the monitoring peak frequency. Therefore, the vibration of the rolling bearing can be detected more appropriately.
  • the peak frequency detection unit detects at least two of the plurality of vibration data detected by the plurality of vibration detection units.
  • a frequency that can be detected as the setting peak frequency is set as the monitoring peak frequency.
  • the peak frequency that can be detected by at least two vibration detection units is set as the monitoring peak frequency. and can be easily distinguished, and the vibration of the rolling bearing can be detected appropriately.
  • the monitoring target setting unit may change the peak frequency detected by the peak frequency detection unit a plurality of times at a plurality of different points in time.
  • the setting peak frequency is set as the monitoring peak frequency.
  • Such a rolling bearing abnormality detection device sets the peak frequency for setting as the monitoring peak frequency when there is a plurality of time-dependent changes at a plurality of different points in time. Therefore, the monitoring peak frequency of the monitoring target can be set more appropriately.
  • a rolling bearing abnormality detection method includes a vibration detection step of detecting vibration generated in a rolling bearing as vibration data; a spectrum processing step of obtaining a frequency spectrum of the vibration data detected in the vibration detection step; A peak frequency detection step of detecting, as a peak frequency, a frequency showing a peak within a predetermined frequency range including a theoretical frequency that causes a peak on the frequency spectrum when an abnormality occurs, from the frequency spectrum obtained in the processing step, and a reference for the peak frequency.
  • a frequency change amount processing step of obtaining the difference between a preset reference frequency and the peak frequency detected in the peak frequency detection step as the amount of change in frequency over time; and based on the amount of change in frequency over time obtained in the frequency change amount processing step and an abnormality determination step of determining whether or not there is an abnormality in the rolling bearing.
  • the rolling bearing abnormality detection method determines whether or not there is an abnormality in the rolling bearing based on the amount of change in frequency with respect to the peak frequency over time, it uses various magnitudes of vibration depending on the structure of the device provided with the rolling bearing. Therefore, it is possible to properly detect the abnormality of the rolling bearing. Further, in the rolling bearing abnormality detection method, the predetermined frequency range for detecting the peak frequency is set based on the logically calculable theoretical frequency, so that the predetermined frequency range can be set more appropriately. .
  • the present invention it is possible to provide a rolling bearing abnormality detection device and a rolling bearing abnormality detection method for detecting an abnormality occurring in a rolling bearing.

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Abstract

本発明の軸受異常検出装置および該方法は、転がり軸受で生じる振動の振動データの周波数スペクトルを求め、前記求めた周波数スペクトルから、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数を含む所定の周波数範囲内でピーク周波数を検出し、前記ピーク周波数の基準として予め設定された基準周波数と前記検出したピーク周波数との差分の経時周波数変化量に基づいて前記転がり軸受における異常の有無を判定する。

Description

転がり軸受異常検出装置および転がり軸受異常検出方法
　本発明は、転がり軸受に生じた異常を検出する転がり軸受異常検出装置および転がり軸受異常検出方法に関する。
　転がり軸受は、例えば玉やころ等の転動体を２つの部材（軸および軌道輪）の間に置くことで荷重を支持する装置であり、回転体を備える様々な用途の装置に備えられている。この転がり軸受は、例えば、摩滅（すり減りやきず）、変形による疲労および圧力による融合等の異常によって、スムーズな転がりが阻害され、前記装置の故障等を生じる虞がある。このため、例えば、特許文献１に提案されているように、転がり軸受の異常が監視される。
　この特許文献１に開示された機械設備の評価方法は、回転体が静止部材に対して相対的に回転する機械設備における異常の有無及び異常箇所を特定する機械設備の評価方法であって、前記機械設備の発生する音又は振動を検知して該検知した音又は振動に応じた電気信号を出力する検出工程と、前記電気信号に対して周波数分析を行い、スペクトルデータを得る演算処理工程と、前記スペクトルデータから極大値を抽出する極大値抽出工程と、前記スペクトルデータから前記極大値を除いた有効スペクトルデータに基づいて、ベースラインを求めるベースライン算出工程と、前記極大値と前記ベースラインとの差が、所定の大きさよりも大きいピーク周波数を抽出するピーク周波数抽出工程と、前記機械設備の複数の機械要素毎に、前記回転体の回転情報から異常発生時に周波数スペクトル上にピーク値をもたらす理論周波数を所定の次数まで算出する理論周波数算出工程と、前記複数の機械要素間の前記理論周波数の差が最小となる最小周波数差を、少なくとも１つの次数求め、検知範囲係数を０．５以下として、いずれかの次数の前記最小周波数差×前記検知範囲係数を検出周波数範囲とする検出周波数範囲決定工程と、前記ピーク周波数が、前記理論周波数±前記検出周波数範囲の範囲内であるか否かを判別する判別工程と、前記判別工程の結果に基づいて、前記機械要素の異常箇所を特定する異常診断工程と、を備える。
　前記特許文献１に開示された機械設備の評価方法は、極大値とベースラインとの差が所定の大きさよりも大きいピーク周波数を抽出し、前記ピーク周波数が理論周波数±検出周波数範囲の範囲外である場合には正常と判断し、前記ピーク周波数が前記理論周波数±前記検出周波数範囲の範囲内である場合には異常と判断している（前記特許文献１の［００４８］段落参照）。ところで、転がり軸受けにおける異常に起因する振動の大きさは、前記転がり軸受けを備える装置の構造によって様々であるため、ピーク周波数を抽出するための閾値の設定によっては異常を見落としてしまう可能性がある。
特開２０１７－１０１９５４号公報
　本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、転がり軸受の異常を適切に検知できる転がり軸受異常検出装置および転がり軸受異常検出方法を提供することである。
　本発明にかかる軸受異常検出装置および転がり軸受異常検出方法は、転がり軸受で生じる振動を振動データとして検出し、前記検出した振動データの周波数スペクトルを求め、前記求めた周波数スペクトルから、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数を含む所定の周波数範囲内でピークを示す周波数をピーク周波数として検出し、前記ピーク周波数の基準として予め設定された基準周波数と前記検出したピーク周波数との差分を経時周波数変化量として求め、前記周求めた経時周波数変化量に基づいて前記転がり軸受における異常の有無を判定する。
　上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
実施形態における転がり軸受異常検出装置の構成を示すブロック図である。 転がり軸受を備える機械設備を説明するための図である。 設定用ピーク周波数の特定の手法を説明するための模式図である。 複数の振動検出部を用いる場合における、設定用ピーク周波数の特定の手法を説明するための模式図である。 監視ピーク周波数の設定の第１手法を説明するための模式図である。 監視ピーク周波数の設定の第２手法を説明するための模式図である。 異常判定の手法を説明するための図である。 監視ピーク周波数設定モードに関する前記転がり軸受異常検出装置の動作を示すフローチャートである。 異常監視モードに関する前記転がり軸受異常検出装置の動作を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
　実施形態における転がり軸受異常検出装置は、転がり軸受で生じる振動を振動データとして検出する振動検出部と、前記振動検出部で検出した振動データの周波数スペクトルを求めるスペクトル処理部と、前記スペクトル処理部で求めた周波数スペクトルから、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数を含む所定の周波数範囲内でピークを示す周波数をピーク周波数として検出するピーク周波数検出部と、前記ピーク周波数の基準として予め設定された基準周波数と前記ピーク周波数検出部で検出したピーク周波数との差分を経時周波数変化量として求める周波数変化量処理部と、前記周波数変化量処理部で求めた経時周波数変化量に基づいて前記転がり軸受における異常の有無を判定する異常判定部とを備える。以下、より具体的に説明する。
　図１は、実施形態における転がり軸受異常検出装置の構成を示すブロック図である。図２は、転がり軸受を備える機械設備を説明するための図である。図３は、設定用ピーク周波数の特定の手法を説明するための模式図である。図３の上段は、理論周波数ｆｔの周波数範囲における周波数スペクトルを示し、図３の上段は、理論周波数ｆｔに対する周波数範囲ｆｔ－ｄｆｔ～ｆｔ＋ｄｆｔにおける周波数スペクトルを示し、図３の中段は、理論周波数ｆｔの２倍に対する周波数範囲２＊ｆｔ－２＊ｄｆｔ～２＊ｆｔ＋２＊ｄｆｔにおける周波数スペクトルを示し、図３の下段は、理論周波数ｆｔの３倍に対する周波数範囲３＊ｆｔ－３＊ｄｆｔ～３＊ｆｔ＋３＊ｄｆｔにおける周波数スペクトルを示す。各図の横軸は、周波数であり、それらの縦軸は、レベル（大きさ）である。図４は、複数の振動検出部を用いる場合における、設定用ピーク周波数の特定の手法を説明するための模式図である。図４Ａは、設定用ピーク周波数が特定できる第１ケースを示し、図４Ｂは、設定用ピーク周波数が特定できない第２ケースを示す。図４Ａおよび図４Ｂにおいて、紙面左から右へ順に、第１振動検出部１－１の振動データから求められた周波数スペクトル、第２振動検出部１－２の振動データから求められた周波数スペクトル、および、第３振動検出部１－３の振動データから求められた周波数スペクトルであり、上段、中段および下段は、それぞれ、図３と同様であり、これら各図の横軸および縦軸も図３と同様である。図５は、監視ピーク周波数の設定の第１手法を説明するための模式図である。図５Ａは、新設やオーバーホールの直後における周波数スペクトル（転がり軸受の健全時における周波数スペクトル）を示し、図５Ａに示す場合から、１年後における周波数スペクトル（経年変化後の周波数スペクトル、所定の期間経過後の周波数スペクトル）を示す。上段、中段および下段は、それぞれ、図３と同様であり、これら各図の横軸および縦軸も図３と同様である。図６は、監視ピーク周波数の設定の第２手法を説明するための模式図である。図６の横軸は、経過時間であり、その縦軸は、ピーク周波数の変化率である。図７は、異常判定の手法を説明するための図である。図７の横軸は、経過時間であり、その縦軸は、監視ピーク周波数の変化率である。
　実施形態における転がり軸受異常検出装置ＶＤは、例えば、図１に示すように、振動検出部１（１－１～１－３）と、制御処理部２と、入力部３と、出力部４と、インターフェース部（ＩＦ部）５と、記憶部６とを備える。
　振動検出部１は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って転がり軸受で生じる振動を振動データとして検出する装置である。振動検出部１は、１個であってよいが、本実施形態では、複数、一例では、３個の第１ないし第３振動検出部１－１～１－３である。これら第１ないし第３振動検出部１－１～１－３は、異常を検出する対象である、転がり軸受を備える例えば機械設備等の装置に配置される。
　前記機械設備は、転がり軸受を備える装置の一例であり、転がり軸受を備えれば、任意の設備であってよい。例えば、前記機械設備Ｍは、図２に示す減速機Ｍであり、大略、第１ないし第３転がり軸受ＢＥ－１～ＢＥ－３と、第１および第２回転軸ＡＸ－１、ＡＸ－２と、第１および第２ギヤＧＡ－１、ＧＡ－２と、これら第１ないし第３転がり軸受ＢＥ－１～ＢＥ－３、第１および第２回転軸ＡＸ－１、ＡＸ－２ならびに第１および第２ギヤＧＡ－１、ＧＡ－２を収容する図略の筐体（ハウジング）とを備える。第１回転軸ＡＸ－１は、第１ギヤＧＡ－１に固定され、この第１ギヤＧＡ－１の回転軸であり、第１転がり軸受ＢＥ－１によって支持される。第２回転軸ＡＸ－２は、第２ギヤＧＡ－２に固定され、この第２ギヤＧＡ－１の回転軸であり、第２および第３転がり軸受ＢＥ－２、ＢＥ－３によって支持される。第１ギヤＧＡ－１と第２ギヤＧＡ－２とは、歯合し、例えば、第１回転軸ＡＸ－１の回転による回転力が第１および第２ギヤＧＡ－１、ＧＡ－２を介して第２回転軸ＡＸ－２に伝達され、第２回転軸ＡＸ－２が回転する。
　このような構成の減速機Ｍに対し、第１ないし第３振動検出部１－１～１－３は、それぞれ、第１ないし第３転がり軸受ＢＥ－１～ＢＥ－３の各外周上に配置される。なお、振動検出部１は、転がり軸受ＢＥに限らず、例えば、前記筐体に配置されてもよい。要は、転がり軸受ＢＥに起因する振動が伝播する箇所に、振動検出部１（１－１～１－３）が配置される。このような振動検出部１（１－１～１－３）は、例えば、加速度センサやＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサ等であり、検出対象の振動の周波数に応じて適宜なセンサが利用される。振動検出部１（１－１～１－３）は、検出結果を振動データとして制御処理部２へ出力する。
　入力部３は、制御処理部２に接続され、例えば、動作モードを指示するコマンドや、監視ピーク周波数の特定開始を指示するコマンドや、異常の検出開始（監視開始）を指示するコマンド等の各種コマンド、および、検出対象（監視対象）の機械設備名等の転がり軸受異常検出装置ＶＤを動作させる上で必要な各種データを転がり軸受異常検出装置ＶＤに入力する機器であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチやキーボードやマウス等である。出力部４は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、入力部３から入力されたコマンドやデータ、および、振動データ等を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
　なお、入力部３および出力部４からいわゆるタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部３は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部４は、表示装置である。このタッチパネルでは、前記表示装置の表示面上に前記位置入力装置が設けられ、前記表示装置に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、前記位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として転がり軸受異常検出装置ＶＤに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い転がり軸受異常検出装置ＶＤが提供される。
　ＩＦ部５は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、外部機器との間でデータの入出力を行う回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ－２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｄａｔａ　Ａｓｓｃｏｉａｔｉｏｎ）規格等の赤外線通信を行うインターフェース回路、および、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部５は、外部機器との間で通信を行う回路であり、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等であってもよい。
　記憶部６は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、制御処理プログラムが含まれ、前記制御処理プログラムには、転がり軸受異常検出装置ＶＤの各部１、３～６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、振動検出部１（１－１～１－３）で検出した振動データの周波数スペクトルを求めるスペクトル処理プログラムや、前記スペクトル処理プログラムで求めた周波数スペクトルから、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数を含む所定の周波数範囲内でピークを示す周波数をピーク周波数として特定するピーク周波数検出プログラムや、前記ピーク周波数の基準として予め設定された基準周波数と前記ピーク周波数検出プログラムで検出したピーク周波数との差分を経時周波数変化量として求める周波数変化量処理プログラムや、前記周波数変化量処理プログラムで求めた経時周波数変化量に基づいて前記転がり軸受における異常の有無を判定する異常判定プログラムや、前記異常判定プログラムで前記転がり軸受の異常有りと判定した場合に、警告を出力部４から出力することによって前記警告を外部に報知する警告報知プログラムや、監視ピーク周波数を設定する監視ピーク周波数設定モードにおいて、前記ピーク周波数検出プログラムで検出した設定用ピーク周波数が経時変化した場合に、前記設定用ピーク周波数を前記監視ピーク周波数として設定する監視対象設定プログラム等が含まれる。前記各種の所定のデータには、例えば、振動検出部１（１－１～１－３）で検出した振動データや、理論周波数や、前記ピーク周波数検出プログラムで検出したピーク周波数や、前記監視対象設定プログラムで設定した監視ピーク周波数等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。このような記憶部６は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。そして、記憶部６は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部２のワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。なお、記憶部６は、比較的大容量となる学習データを記憶するために、大容量を記憶可能なハードディスク装置を備えてもよい。
　制御処理部２は、転がり軸受異常検出装置ＶＤの各部１、３～６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、転がり軸受の異常（転がり軸受を備える機械設備の異常）を検出するための回路である。制御処理部２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部２には、前記制御処理プログラムが実行されることによって、制御部２１、スペクトル処理部２２、ピーク周波数検出部２３、監視対象設定部２４、周波数変化量処理部２５、異常判定部２６および警告報知部２７が機能的に構成される。
　制御部２１は、転がり軸受異常検出装置ＶＤの各部１、３～６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、転がり軸受異常検出装置ＶＤ全体の制御を司るものである。制御部２１は、転がり軸受異常検出装置ＶＤの動作モードに応じて制御する。本実施形態では、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、監視ピーク周波数を設定してから、転がり軸受けの異常の有無を判定するので、前記動作モードは、前記転がり軸受における異常の有無を判定することによって前記転がり軸受（前記転がり軸受けを備える機械設備）を監視する異常監視モードと、前記異常監視モードで監視する対象のピーク周波数を監視ピーク周波数として設定する監視ピーク周波数設定モードとを備える。制御部２１は、振動検出部１（１－１～１－３）で検出した振動データを検出時刻と対応付けて記憶部６に記憶する。より具体的には、制御部２１は、所定のサンプリング間隔で、振動検出部１（１－１～１－３）の検出結果を取得し、この取得した検出結果を検出時刻と対応付けて記憶部６に記憶する。なお、前記検出結果は、減速機Ｍの回転数に依存するので、本実施形態では、減速機Ｍの回転数を計測する図略の回転計（例えばパルスジェネレータ（ロータリエンコーダ）等）が減速機Ｍに配置され、制御部２１は、振動検出部１（１－１～１－３）の検出結果と同期して前記回転計の出力を取得し、これら取得した検出結果および前記回転計の出力と検出時刻と対応付けて記憶部６に記憶する。監視ピーク周波数設定モードでは、ピーク周波数の経時変化（本実施形態では監視ピーク周波数設定モードにおける後述の設定用ピーク周波数の経時変化）を観測するので、制御部２１は、振動検出部１（１－１～１－３）の検出結および前記回転計の出力を、前記サンプリング間隔で、所定時間の間（所定時間長）、取得する処理を、所定の期間（第１期間）を空けて、少なくとも２回、実施する。これによって、各検出時刻と対応付けられ、サンプリング間隔で時系列に連続する振動検出部１（１－１～１－３）の各検出結果が振動データとして、少なくとも２個、取得され、各検出時刻と対応付けられ、サンプリング間隔で時系列に連続する前記回転計の各出力が回転数データとして、少なくとも２個、取得される。すなわち、制御部２１は、前記サンプリング間隔で、前記所定時間長、振動検出部１（１－１～１－３）の検出結果および前記回転計の出力を取得し、前記サンプリング間隔で時系列に連続する各検出結果および各出力を振動データおよび回転数データとして検出時刻と対応付けて記憶部６に記憶する。前記第１期間は、例えば、３ヶ月や６ヶ月や１２ヶ月等に適宜に設定される。異常監視モードでは、基準周波数に対するピーク周波数の経時周波数変化量（本実施形態では異常監視モードにおける後述の基準周波数に対する監視ピーク周波数の経時周波数変化量）を観測するので、制御部２１は、振動検出部１（１－１～１－３）の検出結および前記回転計の出力を、互いに同期して前記サンプリング間隔で取得し、これら取得した振動検出部１（１－１～１－３）の検出結果および前記回転計の出力と検出時刻と対応付けて記憶部６に記憶する。そして、後述のように、異常を判定するタイミングで、記憶部６に記憶され現時点から所定時間（例えば１日、３日、１週間等）だけ過去の、前記サンプリング間隔で時系列に連続する各検出結果および各出力が振動データおよび回転数データとして取り出され、異常の判定に用いられる。
　なお、センサレスの場合（回転計を用いない場合）、振動データから減速機Ｍの回転数変化に起因する振動成分が抽出され、この抽出した振動成分から回転数データが生成されてもよい。
　スペクトル処理部２２は、振動検出部１（１－１～１－３）で検出した振動データの周波数スペクトルを求めるものである。より具体的には、スペクトル処理部２２は、前処理として、回転数データに基づいて振動データから回転数の変化の影響を公知の常套手段により除去（補正）して、減速機Ｍが所定の回転数で一定に回転している場合の振動データを求め、この求めた振動データを例えば高速フーリエ変換することによって前記振動データの周波数スペクトルを求める。監視ピーク周波数設定モードでは、周波数スペクトルは、前記第１期間だけ開けて取得された各振動データごとに求められる。異常監視モードでは、異常を判定するタイミングでの振動データについて求められる。
　ピーク周波数検出部２３は、スペクトル処理部２２で求めた周波数スペクトルから、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数を含む所定の周波数範囲内でピークを示す周波数をピーク周波数として検出するものである。ピーク周波数検出部２３は、前記監視ピーク周波数設定モードにおいて、前記ピーク周波数を設定用ピーク周波数として検出して特定する。すなわち、前記監視ピーク周波数設定モードにおいて、スペクトル処理部２２で求めた周波数スペクトルから、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数を含む所定の周波数範囲内でピークを示す周波数が前記設定用ピーク周波数としてピーク周波数検出部２３によって検出される。本実施形態では、ピーク周波数検出部２３は、さらに、前記監視ピーク周波数設定モードにおいて、前記設定用ピーク周波数に対する整数倍の周波数でピークを示す１または複数の周波数を１または複数の整数倍設定用ピーク周波数として検出して特定する。例えば、２倍の周波数でピークを示す２倍ピーク周波数および３倍の周波数でピークを示す３倍ピーク周波数が検出され特定される。なお、整数倍の周波数は、これに限らず、例えば２倍、３倍および４倍の各周波数や、３倍および４倍の各周波数や、２倍および４倍の各周波数や、３倍および５倍の各周波数等で、適宜に設定される。そして、本実施形態では、ピーク周波数検出部２３は、前記複数の振動検出部１で検出した複数の振動データうちの少なくとも２個に対し、前記ピーク周波数として設定できる周波数を前記ピーク周波数として最終的に設定する。
　異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす前記理論周波数ｆｔは、公知であり、転がり軸受の損傷（軸受損傷）が生じる部位に応じて異なり、例えば、次表１の通りである。前記軸受損傷の部位は、例えば、内輪、外輪、転動体および保持器である。ここで、ｆｔｉは、内輪で軸受損傷が生じた場合の理論周波数であり、ｆｔｏは、外輪で軸受損傷が生じた場合の理論周波数であり、ｆｔｂは、転動体で軸受損傷が生じた場合の理論周波数であり、ｆｔｍは、保持器で軸受損傷が生じた場合の理論周波数である。ｄは、転動体の径であり、Ｄは、転動体のピッチサークル径であり、Ｚは、転動体の個数であり、αは、接触角である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　このような理論周波数ｆｔ（ｆｔｉ、ｆｔｏ、ｆｔｂ、ｆｔｍ）に対する、ピーク周波数（前記監視ピーク周波数設定モードでは設定用ピーク周波数、前記異常監視モードでは監視ピーク周波数）を検出するための前記周波数範囲は、例えば、理論周波数ｆｔを中心とした±ｄｆｔであり、１～ｎ倍までについて、次表２のように設定される。なお、演算子＊は、乗算の演算子である。例えば、軸受損傷が外輪で生じる場合の１倍、２倍および３倍の各理論周波数に対する各周波数範囲は、ｆｔｏ－ｄｆｔ～ｆｔｏ＋ｄｆｔ、２＊ｆｔｏ－２＊ｄｆｔ～２＊ｆｔｏ＋２＊ｄｆｔ、および、３＊ｆｔｏ－３＊ｄｆｔ～３＊ｆｔｏ＋３＊ｄｆｔである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　前記監視ピーク周波数設定モードにおいて、設定用ピーク周波数および整数倍設定用ピーク周波数を特定する場合、理論周波数に対する周波数範囲における周波数スペクトルおよび理論周波数の整数倍に対する周波数範囲における周波数スペクトルに共通に存在するピークの周波数が設定用ピーク周波数としてピーク周波数検出部２３によって検出され特定される。例えば、１個の振動検出部１において、その振動データから図３に示す各周波数スペクトルが求められた場合、理論周波数ｆｔに対する周波数範囲ｆｔ－ｄｆｔ～ｆｔ＋ｄｆｔにおける周波数スペクトル（上段）に存在するピークの周波数ｆ１に対する、２倍の周波数２＊ｆ１および３倍の周波数３＊ｆ１に、理論周波数ｆｔの２倍に対する周波数範囲２＊ｆｔ－２＊ｄｆｔ～２＊ｆｔ＋２＊ｄｆｔにおける周波数スペクトル（中段）、および、理論周波数ｆｔの３倍に対する周波数範囲３＊ｆｔ－３＊ｄｆｔ～３＊ｆｔ＋３＊ｄｆｔにおける周波数スペクトル（下段）には、ピークが存在しないので、ピーク周波数検出部２３は、周波数ｆ１を設定用ピーク周波数として検出して特定しない。一方、理論周波数ｆｔに対する周波数範囲ｆｔ－ｄｆｔ～ｆｔ＋ｄｆｔにおける周波数スペクトル（上段）に存在するピークの周波数ｆ２に対する、２倍の周波数２＊ｆ２および３倍の周波数３＊ｆ２に、理論周波数ｆｔの２倍に対する周波数範囲２＊ｆｔ－２＊ｄｆｔ～２＊ｆｔ＋２＊ｄｆｔにおける周波数スペクトル（中段）、および、理論周波数ｆｔの３倍に対する周波数範囲３＊ｆｔ－３＊ｄｆｔ～３＊ｆｔ＋３＊ｄｆｔにおける周波数スペクトル（下段）にも、ピークが存在するので、ピーク周波数検出部２３は、周波数ｆ２を設定用ピーク周波数として検出して特定する。このような特定処理を、例えば、理論周波数ｆｔに対する周波数範囲ｆｔ－ｄｆｔ～ｆｔ＋ｄｆｔにおける周波数スペクトルに存在する各ピーク（例えば所定の閾値以上のレベルを持つピーク）ごとに実行することによって、設定用ピーク周波数および整数倍設定用ピーク周波数が特定できる。
　複数の振動検出部１が用いられる場合に、設定用ピーク周波数および整数倍設定用ピーク周波数を検出して特定する場合、転がり軸受ＢＥで生じた振動は、回転軸ＡＸやギヤＧＡや前記筐体等を伝播し、複数の振動検出部１で検出されるから、前記複数の振動検出部１で検出した複数の振動データうちの少なくとも２個に対し、理論周波数に対する周波数範囲における周波数スペクトルおよび理論周波数の整数倍に対する周波数範囲における周波数スペクトルに共通に存在するピークの周波数が設定用ピーク周波数としてピーク周波数検出部２３によって検出され特定される。例えば、３個の第１ないし第３振動検出部１－１～１－３において、その各振動データから図４Ａおよび図４Ｂに示す各周波数スペクトルが求められた場合、まず、図４Ｂの場合では、第１振動検出部１－１において、理論周波数ｆｔに対する周波数範囲ｆｔ－ｄｆｔ～ｆｔ＋ｄｆｔにおける周波数スペクトル（上段）における周波数ｆ４のピークは、理論周波数ｆｔの２倍に対する周波数範囲２＊ｆｔ－２＊ｄｆｔ～２＊ｆｔ＋２＊ｄｆｔにおける周波数スペクトル（中段）における周波数２＊ｆ４、および、理論周波数ｆｔの３倍に対する周波数範囲３＊ｆｔ－３＊ｄｆｔ～３＊ｆｔ＋３＊ｄｆｔにおける周波数スペクトル（下段）における周波数３＊ｆ４にもピークが存在するので、周波数ｆ４は、設定用ピーク周波数の候補となるが、第２および第３振動検出部１－２、１－３において、各理論周波数ｆｔに対する各周波数範囲ｆｔ－ｄｆｔ～ｆｔ＋ｄｆｔにおける各周波数スペクトル（各上段）、各理論周波数ｆｔの２倍に対する各周波数範囲２＊ｆｔ－２＊ｄｆｔ～２＊ｆｔ＋２＊ｄｆｔにおける各周波数スペクトル（各中段）、および、各理論周波数ｆｔの３倍に対する各周波数範囲３＊ｆｔ－３＊ｄｆｔ～３＊ｆｔ＋３＊ｄｆｔにおける各周波数スペクトル（各下段）には、ピークが存在しないので、ピーク周波数検出部２３は、周波数ｆ４を設定用ピーク周波数として最終的に検出して特定しない。一方、図４Ａの場合では、第１振動検出部１－１において、理論周波数ｆｔに対する周波数範囲ｆｔ－ｄｆｔ～ｆｔ＋ｄｆｔにおける周波数スペクトル（上段）における周波数ｆ３のピークは、理論周波数ｆｔの２倍に対する周波数範囲２＊ｆｔ－２＊ｄｆｔ～２＊ｆｔ＋２＊ｄｆｔにおける周波数スペクトル（中段）における周波数２＊ｆ３、および、理論周波数ｆｔの３倍に対する周波数範囲３＊ｆｔ－３＊ｄｆｔ～３＊ｆｔ＋３＊ｄｆｔにおける周波数スペクトル（下段）における周波数３＊ｆ３にもピークが存在するので、周波数ｆ３は、設定用ピーク周波数の候補となり、さらに、第２および第３振動検出部１－２、１－３において、各理論周波数ｆｔに対する各周波数範囲ｆｔ－ｄｆｔ～ｆｔ＋ｄｆｔにおける各周波数スペクトル（各上段）、各理論周波数ｆｔの２倍に対する各周波数範囲２＊ｆｔ－２＊ｄｆｔ～２＊ｆｔ＋２＊ｄｆｔにおける各周波数スペクトル（各中段）、および、各理論周波数ｆｔの３倍に対する各周波数範囲３＊ｆｔ－３＊ｄｆｔ～３＊ｆｔ＋３＊ｄｆｔにおける各周波数スペクトル（各下段）にも、ピークが存在するので、ピーク周波数検出部２３は、周波数ｆ３を設定用ピーク周波数として最終的に検出して特定する。このような特定処理を、例えば、第１振動検出部１－１で検出した振動データの周波数スペクトルにおいて、理論周波数ｆｔに対する周波数範囲ｆｔ－ｄｆｔ～ｆｔ＋ｄｆｔに存在する各ピーク（例えば所定の閾値以上のレベルを持つピーク）ごとに実行することによって、設定用ピーク周波数を最終的に検出して特定し、設定用ピーク周波数および整数倍設定用ピーク周波数が特定できる。図４Ａに示す場合では、３個の第１ないし第３振動検出部１－１～１－３全てで共通にピークが存在したが、上述のように、少なくとも２個でよい。
　監視対象設定部２４は、前記監視ピーク周波数設定モードにおいて、ピーク周波数検出部２３で検出して特定した設定用ピーク周波数が経時変化した場合に、前記設定用ピーク周波数を監視対象の監視ピーク周波数として設定するものである。本実施形態では、監視対象設定部２４は、さらに、ピーク周波数検出部２３で検出して特定した１または複数の整数倍設定用ピーク周波数が前記設定用ピーク周波数の経時変化と同期して経時変化する場合に、前記１または複数の整数倍設定用ピーク周波数のうちの少なくとも１つを前記監視ピーク周波数に設定して追加する。
　例えば、図５Ａに示すように、減速機Ｍの新設やオーバーホールの直後では、第１設定用ピーク周波数ａ[Ｈｚ]および第１整数倍設定用ピーク周波数２＊ａ、３＊ａ［Ｈｚ］、ならびに、第２設定用ピーク周波数ｂ[Ｈｚ]および第２整数倍設定用ピーク周波数２＊ｂ、３＊ｂ［Ｈｚ］が検出され特定された場合に、その１年後では、図５Ｂに示すように、第２設定用ピーク周波数ｂ[Ｈｚ]および第２整数倍設定用ピーク周波数２＊ｂ、３＊ｂ［Ｈｚ］の各ピークは、経時変化しない一方、第１設定用ピーク周波数ａ[Ｈｚ]および第１整数倍設定用ピーク周波数２＊ａ、３＊ａ［Ｈｚ］は、それぞれ、同期して△ｃ、２＊△ｃ、３＊△ｃだけ経時変化した場合、監視対象設定部２４は、第１設定用ピーク周波数ａ[Ｈｚ]および第１整数倍設定用ピーク周波数２＊ａ、３＊ａ［Ｈｚ］それぞれを、監視ピーク周波数として設定する。
　上述のように１回の経時変化で監視ピーク周波数が設定されてもよいが、本実施形態では、複数回の経時変化で監視ピーク周波数が設定される。すなわち、監視対象設定部２４は、前記ピーク周波数検出部２３で検出して特定した設定用ピーク周波数が互いに異なる複数の時点で、複数回、経時変化した場合に、前記設定用ピーク周波数を監視対象の監視ピーク周波数として設定する。
　例えば、ピーク周波数検出部２３で検出して特定した設定用ピーク周波数を、監視ピーク周波数設定モードを実施して監視ピーク周波数を設定するための監視ピーク周波数設定期間の間、所定の期間（第２期間、経過観察期間）ごとに、複数回、観測した結果が図６に示されている。図６に示すように、監視ピーク周波数設定期間（この例では１年間）において複数回（この例では１ヶ月の経過観察期間ごとに１２回）、観測すると、図５を用いて上述した第２設定用ピーク周波数ｂ[Ｈｚ]（△）は、各回でそのままで変化がない。一方、図５を用いて上述した第１設定用ピーク周波数ａ[Ｈｚ]（●）は、各回で徐々に経時変化し、複数回の経時変化がある。前記周波数の変化は、増大だけでなく、減少、または不連続に増減する場合もある。このように複数回、経時変化し、各回で徐々に変化する傾向を観測した第１設定用ピーク周波数ａ[Ｈｚ]を、監視対象設定部２４は、監視対象の監視ピーク周波数として設定する一方、各回で略経時変化しない第２設定用ピーク周波数ｂ[Ｈｚ]を、監視対象設定部２４は、監視対象の監視ピーク周波数として設定しない。
　そして、ピーク周波数検出部２３は、前記異常監視モードにおいて、監視対象設定部２４で設定された監視ピーク周波数を検出する。すなわち、スペクトル処理部２２で求めた周波数スペクトルから、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数を含む所定の周波数範囲内でピークを示す周波数であって監視対象設定部２４で設定された周波数が前記監視ピーク周波数としてピーク周波数検出部２３によって検出される。
　周波数変化量処理部２５は、前記ピーク周波数の基準として予め設定された所定の基準周波数とピーク周波数検出部２３で検出したピーク周波数との差分を経時周波数変化量として求めるものである。本実施形態では、監視ピーク周波数設定モードで異常監視モードで用いる監視対象の監視ピーク周波数が設定されるので、前記基準周波数とピーク周波数検出部２３で検出した監視ピーク周波数との差分が前記経時周波数変化量として周波数変化量処理部２５によって求められる。前記所定の基準周波数は、例えば、前記転がり軸受の健全時における前記監視ピーク周波数である。前記転がり軸受の健全時とは、例えば転がり軸受（前記転がり軸受を備える機械設備）を新設した直後（新設時）や転がり軸受（前記転がり軸受を備える機械設備）をオーバーホールした直後（オーバーホール時）等の、転がり軸受（前記転がり軸受を備える機械設備）に異常が無いと認められる時である。
　異常判定部２６は、周波数変化量処理部２５で求めた経時周波数変化量に基づいて前記転がり軸受における異常の有無を判定するものである。本実施形態では、異常判定部２６は、前記基準周波数（上述の例では前記転がり軸受の健全時における前記監視ピーク周波数）を基準とする所定の閾値に基づいて前記転がり軸受における異常の有無を判定する。より具体的には、異常判定部２６は、周波数変化量処理部２５で求めた経時周波数変化量に基づき経時周波数変化率を求め、この求めた経時周波数変化率と所定の閾値とを比較することによって前記転がり軸受における異常の有無を判定する。前記経時周波数変化率△ｆは、監視ピーク周波数ｆ１から基準周波数ｆ０を減算した減算結果を基準周波数ｆ０で除算することによって求められ、無次元とされる（△ｆ＝（ｆ１－ｆ０）／ｆ０）。前記閾値は、前記基準周波数に基づいて適宜に設定されてよいが、例えば、基準周波数ｆ０の場合を基準０として、例えば±０．３［％］や±０．６［％］等に設定される。異常判定部２６は、前記経時周波数変化量が前記閾値を超えた場合に、異常有りと判定し、前記経時周波数変化量が前記閾値を超えない場合に、異常無しと判定する。
　図７に示す例では、前記閾値は、異常の有無を判定する第１閾値±Ｔｈ１（例えば±０．６［％］等）に加え、異常の予兆を判定する第２閾値±Ｔｈ２（例えば±０．３［％］等）も備え（基準０＜｜±Ｔｈ２｜＜｜±Ｔｈ１｜）、異常判定部２６は、周波数変化量処理部２５で求めた経時周波数変化量に基づく経時周波数変化率△ｆが前記第２閾値＋Ｔｈ２を上まわらない場合に（△ｆ≦＋Ｔｈ２）、異常無しと判定し、前記経時周波数変化率△ｆが前記第２閾値－Ｔｈ２を下まわらない場合に（△ｆ≧－Ｔｈ２）、異常無しと判定し、前記経時周波数変化率△ｆが前記第１閾値＋Ｔｈ１を上まわらない場合において（△ｆ≦＋Ｔｈ１）、前記経時周波数変化率△ｆが前記第２閾値＋Ｔｈ２を上まわる場合に（△ｆ＞＋Ｔｈ２）、異常の予兆有りと判定し、前記経時周波数変化率△ｆが前記第１閾値－Ｔｈ１を下まわらない場合において（△ｆ≧－Ｔｈ１）、前記経時周波数変化率△ｆが前記第２閾値－Ｔｈ２を下まわる場合に（△ｆ＜－Ｔｈ２）、異常の予兆有りと判定し、前記経時周波数変化率△ｆが前記第１閾値＋Ｔｈ１を上まわる場合に（△ｆ＞＋Ｔｈ１）、異常有りと判定し、前記経時周波数変化率△ｆが前記第１閾値－Ｔｈ１を下まわる場合に（△ｆ＜－Ｔｈ１）、異常有りと判定する。
　ここで、図７において、実線は、内輪にかかる監視ピーク周波数の経時周波数変化率Ｉｎｎであり、相対的に短い破線（・・・）は、外輪にかかる監視ピーク周波数の経時周波数変化率Ｏｕｔであり、相対的に長い破線（―　―　－）は、転動体にかかる監視ピーク周波数の経時周波数変化率Ｒｏｌであり、一点鎖線は、保持器にかかる監視ピーク周波数の経時周波数変化率Ｒｅｔである。
　警告報知部２７は、異常判定部２６で前記転がり軸受の異常有りと判定した場合に、警告を出力部４から出力することによって警告を外部に報知するものである。上述の例では、異常の予兆も判定するので、警告報知部２７は、異常の有無を判定して異常有りと判定した場合に、異常の警告を出力部４から出力するだけでなく、予兆の有無を判定して予兆有りと判定した場合に、異常の予兆を出力部４から出力する。例えば、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、例えば１日や１週間等の、所定の時間間隔で、前記基準周波数に対する監視ピーク周波数の経時周波数変化量を求め、この求めた経時周波数変化量に基づく経時周波数変化率△ｆと第１および第２閾値±Ｔｈ１、±Ｔｈ２それぞれとを比較し、この比較の結果に基づき異常と判定すると、異常の警告を出力部４から出力し、前記比較の結果に基づき異常の予兆と判定すると、予兆の警告を出力部４から出力し、前記比較の結果に基づき異常無しあるいは異常の予兆無しと判定すると、異常無しあるいは予兆無しを出力部４から出力する。なお、異常無しおよび予兆無しを出力せずに、処理が終了されてもよい。前記異常の警告は、例えば、表示色（例えば赤色表示）、音声メッセージ（例えば「転がり軸受に異常があります」等）の音声出力およびテキストメッセージ（例えば「Ｄａｎｇｅｒ」等）の表示によって行われる。前記予兆の警告は、例えば、異常の警告を表す表示色と異なる表示色（例えば黄色表示）、異常の警告を表す音声メッセージと異な音声メッセージ（例えば「転がり軸受に異常の予兆があります」等）の音声出力および異常の警告を表すテキストメッセージと異なテキストメッセージ（例えば「Ｗａｒｎｉｎｇ」等）の表示によって行われる。このように前記異常の警告を出力する態様と、前記予兆の警告を出力する態様とは、互いに異なる態様で出力部４から出力される。
　これら制御処理部２、入力部３、出力部４、ＩＦ部５および記憶部６は、例えば、デスクトップ型やノート型やタブレット型等のコンピュータによって構成可能である。
　次に、本実施形態の動作について説明する。図８は、監視ピーク周波数設定モードに関する前記転がり軸受異常検出装置の動作を示すフローチャートである。図９は、異常監視モードに関する前記転がり軸受異常検出装置の動作を示すフローチャートである。
　このような構成の転がり軸受異常検出装置ＶＤは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。制御処理部２には、その制御処理プログラムの実行によって、制御部２１、スペクトル処理部２２、ピーク周波数検出部２３、監視対象設定部２４、周波数変化量処理部２５、異常判定部２６および警告報知部２７が機能的に構成される。
　実施形態における転がり軸受異常検出装置ＶＤは、上述したように、監視ピーク周波数を設定してから、転がり軸受けの異常の有無を判定する。このため、第１に、監視ピーク周波数設定モードにおける、監視ピーク周波数の設定に関する転がり軸受異常検出装置ＶＤの動作について説明し、第２に、異常監視モードにおける、転がり軸受けの異常の有無を判定に関する転がり軸受異常検出装置ＶＤの動作について説明する。
　例えばオーバーホール直後等の健全時に、図８に示す処理Ｓ１ないし処理Ｓ７の各処理が実行され、健全時におけるピーク周波数が設定用ピーク周波数や整数倍設定用ピーク周波数における経時変化の基準として記憶部６に記憶される。
　そして、例えば、前記監視ピーク周波数設定モードが指定され、その開始が入力部３に入力されると、図８に示す処理Ｓ１ないし処理Ｓ８の各処理が、監視ピーク周波数設定期間の間、経過観察期間ごとに、繰り返し実行される。
　図８において、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、まず、制御処理部２の制御部２１によって、所定のサンプリング間隔で、所定時間の間、振動検出部１（１－１～１－３）の検出結果および前記回転計の出力を取得し、前記サンプリング間隔で時系列に連続する各検出結果および各出力を振動データおよび回転数データとして検出時刻と対応付けて記憶部６に記憶する（Ｓ１）。
　次に、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、制御処理部２のスペクトル処理部２２によって、回転数データに基づいて振動データから回転数の変化の影響を除去（補正）して、減速機Ｍが所定の回転数で一定に回転している場合の振動データを求め、記憶部６に記憶する（Ｓ２）。
　次に、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、スペクトル処理部２２によって、この求めた振動データの周波数スペクトルを求め、記憶部６に記憶する（Ｓ３）。
　次に、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、制御処理部２のピーク周波数検出部２３によって、表１に示す、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数ｆｔを求め、記憶部６に記憶する（Ｓ４）。なお、前記理論周波数ｆｔは、予め求められ記憶部６に記憶され、これが用いられてもよい。
　次に、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、ピーク周波数検出部２３によって、表２に示すような、設定用ピーク周波数を検出するための前記理論周波数ｆｔを含む周波数範囲および整数倍設定用ピーク周波数を検出するための前記理論周波数ｆｔの整数倍を含む周波数範囲を求め、記憶部６に記憶する（Ｓ５）。なお、これら各周波数範囲は、予め求められ記憶部６に記憶され、これらが用いられてもよい。
　次に、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、ピーク周波数検出部２３によって、図３を用いて上述した処理によって、設定用ピーク周波数および整数倍設定用ピーク周波数を仮に特定し、記憶部６に記憶する（Ｓ６）。
　次に、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、ピーク周波数検出部２３によって、図４を用いて上述した処理によって、最終的な設定用ピーク周波数を特定し、整数倍設定用ピーク周波数を特定し、記憶部６に記憶する（Ｓ７）。
　次に、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、制御処理部２の監視対象設定部２４によって、図６を用いて上述した処理によって、監視ピーク周波数を設定し、記憶部６に記憶する（Ｓ８）。ここで、例えば、監視ピーク周波数設定期間の終了時の処理で設定された監視ピーク周波数が最終的に監視ピーク周波数として設定される。
　このような処理によって、転がり軸受を備える機械設備の実機に対し、監視ピーク周波数が設定され、カスタマイズされる。
　監視ピーク周波数の設定後、まず、オペレータ（ユーザ）によって第１および第２閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２が設定され記憶され、例えば、前記異常監視モードが指定され、その開始が入力部３に入力されると、図９に示す処理Ｓ１１ないし処理Ｓ１４の各処理が、例えば１日８時間の稼動等ではその始動時や連続稼働（２４時間稼動）では半日や１日ごとに、繰り返し実行される。
　第１および第２閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２の設定では、健全時に、機械設備が一定の速度で回転され、監視ピーク周波数が求められ、第１および第２閾値±Ｔｈ１、±Ｔｈ２が設定されて記憶部６に記憶される。なお、上述の処理Ｓ８において、この処理Ｓ８で設定した監視ピーク周波数に対応する、上述のように、設定用ピーク周波数や整数倍設定用ピーク周波数における経時変化の基準として記憶部６に記憶された健全時におけるピーク周波数が、監視ピーク周波数ｆ１とされてもよい。
　図９において、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、制御処理部２における制御部２１、スペクトル処理部２２およびピーク周波数検出部２３によって、監視ピーク周波数を求め、制御処理部２の周波数変化量処理部２５によって、経時周波数変化量を求める（Ｓ１１）。より具体的には、制御部２１は、第１ないし第３振動検出部１－１～１－３の各検出結果に基づき各振動データを求め、スペクトル処理部２２は、各振動データの各周波数スペクトルを求め、ピーク周波数検出部２３は、各周波数スペクトルから、監視ピーク周波数に対応する各ピークを探索し、周波数変化量処理部２５は、これら探索した各ピークの各周波数に基づいて、例えば１倍の監視ピーク周波数から経時周波数変化量を求める。
　次に、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、制御処理部２の異常判定部２６によって、処理Ｓ１１で求めた経時周波数変化量に基づく経時周波数変化率△ｆが第１または第２閾値±Ｔｈ１、±Ｔｈ２を超えるか否かを判定する。この判定の結果、前記経時周波数変化率△ｆが第１または第２閾値±Ｔｈ１、±Ｔｈ２を超える場合（Ｙｅｓ、前記経時周波数変化率△ｆが第２閾値＋Ｔｈ２を上まわる場合、または、前記経時周波数変化率△ｆが第２閾値－Ｔｈ２を下まわる場合、または、前記経時周波数変化率△ｆが第１閾値＋Ｔｈ１を上まわる場合、または、前記経時周波数変化率△ｆが第１閾値－Ｔｈ１を下まわる場合）には、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、次に、処理Ｓ１３を実行し、今回の本処理を終了する。一方、前記判定の結果、前記経時周波数変化率△ｆが第１±Ｔｈ１を超えず、前記経時周波数変化率△ｆが第２±Ｔｈ２も超えない場合（Ｎｏ、前記経時周波数変化率△ｆが第２閾値＋Ｔｈ２以下であって第２閾値－Ｔｈ２以上である場合）には、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、次に、処理Ｓ１４を実行し、今回の本処理を終了する。
　この処理Ｓ１３では、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、前記経時周波数変化量が第２閾値±Ｔｈ２を超え第１閾値±Ｔｈ１を超えない場合（前記経時周波数変化量が第２閾値＋Ｔｈ２を上まわり第１閾値＋Ｔｈ１以下である場合、または、前記経時周波数変化量が第２閾値－Ｔｈ２を下回り第１閾値－Ｔｈ１以上である場合）、異常の予兆と判定し、制御処理部２の警告報知部２７によって、予兆の警告を出力部４から出力して報知し、前記経時周波数変化量が第１閾値±Ｔｈ２を超える場合（前記経時周波数変化量が第１閾値＋Ｔｈ２を上まわる場合、または、前記経時周波数変化量が第１閾値－Ｔｈ１を下回る場合）、異常と判定し、制御処理部２の警告報知部２７によって、異常の警告を出力部４から出力して報知する。
　前記処理Ｓ１４では、転がり軸受異常検出装置ＶＤは、警告報知部２７によって、異常無しおよび予兆無し（許容範囲内）を出力部４から出力する。
　このような処理によって、転がり軸受（前記転がり軸受を備える機械設備）が監視され、その異常の予兆の有無および前記異常の有無が判定され、その判定結果が出力される。
　以上説明したように、本実施形態における転がり軸受異常検出装置ＶＤおよびこれに実装された転がり軸受異常検出方法は、ピーク周波数に関する経時周波数変化量に基づいて転がり軸受における異常の有無を判定するので（上述の実施形態では、ピーク周波数に関する経時周波数変化量に基づく経時周波数変化率に基づいて転がり軸受における異常の有無を判定するので）、前記転がり軸受けを備える装置の構造によって様々である振動の大きさを用いないから、転がり軸受の異常を適切に検知できる。そして、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数は、計算式から論理的に算出可能である。上記転がり軸受異常検出装置ＶＤおよび転がり軸受異常検出方法は、ピーク周波数を検出するための所定の周波数範囲を、この論理的に算出可能な理論周波数に基づいて設定するので、より適切に前記所定の周波数範囲を設定できる。
　上記転がり軸受異常検出装置ＶＤおよび転がり軸受異常検出方法は、警告報知部２７をさらに備えるので、転がり軸受の異常有りにかかる警告を外部に報知できる。この外部に報知された警告を認識することで、ユーザは、転がり軸受の異常有りを認識できる。
　転がり軸受には、実際には、転がり軸受の振動の他に、例えば歯車の噛合いやそのサイドバンドや軸回転の倍数成分（高調波成分）等の、様々な複数の振動が存在する。一方、転がり軸受における振動の周波数は、摩滅等により経時変化する。上記転がり軸受異常検出装置ＶＤおよび転がり軸受異常検出方法は、設定用ピーク周波数が経時変化した場合に、前記設定用ピーク周波数を監視ピーク周波数として設定するので、適切に転がり軸受の振動を検知できる。
　上記転がり軸受異常検出装置ＶＤおよび転がり軸受異常検出方法は、設定用ピーク周波数に対する整数倍の周波数でピークを示す１または複数の整数倍設定用ピーク周波数のうちの少なくとも１つを前記監視ピーク周波数に設定して追加するので、より適切に転がり軸受の振動を検知できる。このため、上記転がり軸受異常検出装置ＶＤおよび転がり軸受異常検出方法は、転がり軸受における異常の有無をさらにより適切に判定できる。
　上記転がり軸受異常検出装置ＶＤおよび転がり軸受異常検出方法は、少なくとも２個の振動検出部１で検出できるピークの周波数を監視ピーク周波数に設定するので、監視ピーク周波数のピークが低い場合でも、前記監視ピーク周波数のピークとノイズとを区別し易くなり、適切に転がり軸受の振動を検知できる。
　上記転がり軸受異常検出装置ＶＤおよび転がり軸受異常検出方法は、互いに異なる複数の時点で、複数回、経時変化した場合に、設定用ピーク周波数を監視ピーク周波数として設定するので、一時的に経時変化した場合を除くことができるから、より適切に監視対象の監視ピーク周波数を設定できる。
　本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
　一態様にかかる転がり軸受異常検出装置は、転がり軸受で生じる振動を振動データとして検出する振動検出部と、前記振動検出部で検出した振動データの周波数スペクトルを求めるスペクトル処理部と、前記スペクトル処理部で求めた周波数スペクトルから、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数を含む所定の周波数範囲内でピークを示す周波数をピーク周波数として検出するピーク周波数検出部と、前記ピーク周波数の基準として予め設定された基準周波数と前記ピーク周波数検出部で検出したピーク周波数との差分を経時周波数変化量として求める周波数変化量処理部と、前記周波数変化量処理部で求めた経時周波数変化量に基づいて前記転がり軸受における異常の有無を判定する異常判定部とを備える。好ましくは、上述の転がり軸受異常検出装置において、前記基準周波数は、前記転がり軸受の健全時における前記ピーク周波数である。
　このような転がり軸受異常検出装置は、ピーク周波数に関する経時周波数変化量に基づいて前記転がり軸受における異常の有無を判定するので、前記転がり軸受けを備える装置の構造によって様々である振動の大きさを用いないから、転がり軸受の異常を適切に検知できる。そして、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数は、計算式から論理的に算出可能である。上記転がり軸受異常検出装置は、ピーク周波数を検出するための所定の周波数範囲を、この論理的に算出可能な理論周波数に基づいて設定するので、より適切に前記所定の周波数範囲を設定できる。
　他の一態様では、上述の転がり軸受異常検出装置において、前記異常判定部で前記転がり軸受の異常有りと判定した場合に、警告を外部に報知する警告報知部をさらに備える。
　このような軸受異常検出装置は、警告報知部をさらに備えるので、転がり軸受の異常有りにかかる警告を外部に報知できる。この外部に報知された警告を認識することで、ユーザは、転がり軸受の異常有りを認識できる。
　他の一態様では、これら上述の転がり軸受異常検出装置において、前記転がり軸受における異常の有無を判定することによって前記転がり軸受を監視する異常監視モードと、前記異常監視モードで監視する対象のピーク周波数を監視ピーク周波数として設定する監視ピーク周波数設定モードとを備え、前記ピーク周波数検出部は、前記監視ピーク周波数設定モードにおいて、前記ピーク周波数を設定用ピーク周波数として検出し、前記監視ピーク周波数設定モードにおいて、前記ピーク周波数検出部で検出した設定用ピーク周波数が経時変化した場合に、前記設定用ピーク周波数を前記監視ピーク周波数として設定する監視対象設定部をさらに備え、前記ピーク周波数検出部は、前記異常監視モードにおいて、前記監視対象設定部で設定された監視ピーク周波数を検出する。
　転がり軸受には、実際には、転がり軸受の振動の他に、例えば歯車の噛合いやそのサイドバンドや軸回転の倍数成分（高調波成分）等の、様々な複数の振動が存在する。一方、転がり軸受における振動の周波数は、摩滅等により経時変化する。本発明は、この点に着目して為された発明である。上記転がり軸受異常検出装置は、設定用ピーク周波数が経時変化した場合に、前記設定用ピーク周波数を監視ピーク周波数として設定するので、適切に転がり軸受の振動を検知できる。
　他の一態様では、上述の転がり軸受異常検出装置において、前記ピーク周波数検出部は、さらに、前記監視ピーク周波数設定モードにおいて、前記設定用ピーク周波数に対する整数倍の周波数でピークを示す１または複数の周波数を１または複数の整数倍設定用ピーク周波数として検出し、前記監視対象設定部は、さらに、前記ピーク周波数検出部で検出した１または複数の整数倍設定用ピーク周波数が前記設定用ピーク周波数の経時変化と同期して経時変化する場合に、前記１または複数の整数倍設定用ピーク周波数のうちの少なくとも１つを前記監視ピーク周波数に設定して追加する。
　このような転がり軸受異常検出装置は、前記設定用ピーク周波数に対する整数倍の周波数でピークを示す１または複数の整数倍設定用ピーク周波数のうちの少なくとも１つを前記監視ピーク周波数に設定して追加するので、より適切に転がり軸受の振動を検知できる。
　他の一態様では、これら上述の転がり軸受異常検出装置において、前記振動検出部は、複数であり、前記ピーク周波数検出部は、前記複数の振動検出部で検出した複数の振動データうちの少なくとも２個に対し、前記設定用ピーク周波数として検出できる周波数を前記監視ピーク周波数として最終的に設定する。
　このような転がり軸受異常検出装置は、少なくとも２個の振動検出部で検出できるピークの周波数を監視ピーク周波数に設定するので、監視ピーク周波数のピークが低い場合でも、前記監視ピーク周波数のピークとノイズとを区別し易くなり、適切に転がり軸受の振動を検知できる。
　他の一態様では、これら上述の転がり軸受異常検出装置において、前記監視対象設定部は、前記ピーク周波数検出部で検出したピーク周波数が互いに異なる複数の時点で、複数回、経時変化した場合に、前記設定用ピーク周波数を前記監視ピーク周波数として設定する。
　このような転がり軸受異常検出装置は、互いに異なる複数の時点で、複数回、経時変化した場合に、設定用ピーク周波数を監視ピーク周波数として設定するので、一時的に経時変化した場合を除くことができるから、より適切に監視対象の監視ピーク周波数を設定できる。
　他の一態様にかかる転がり軸受異常検出方法は、転がり軸受で生じる振動を振動データとして検出する振動検出工程と、前記振動検出工程で検出した振動データの周波数スペクトルを求めるスペクトル処理工程と、前記スペクトル処理工程で求めた周波数スペクトルから、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数を含む所定の周波数範囲内でピークを示す周波数をピーク周波数として検出するピーク周波数検出工程と、前記ピーク周波数の基準として予め設定された基準周波数と前記ピーク周波数検出工程で検出したピーク周波数との差分を経時周波数変化量として求める周波数変化量処理工程と、前記周波数変化量処理工程で求めた経時周波数変化量に基づいて前記転がり軸受における異常の有無を判定する異常判定工程とを備える。
　このような転がり軸受異常検出方法は、ピーク周波数に関する経時周波数変化量に基づいて前記転がり軸受における異常の有無を判定するので、前記転がり軸受けを備える装置の構造によって様々である振動の大きさを用いないから、転がり軸受の異常を適切に検知できる。そして、上記転がり軸受異常検出方法は、ピーク周波数を検出するための所定の周波数範囲を、前記論理的に算出可能な理論周波数に基づいて設定するので、より適切に前記所定の周波数範囲を設定できる。
　この出願は、２０２１年１２月２７日に出願された日本国特許出願特願２０２１－２１２４２３を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
　本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
　本発明によれば、転がり軸受に生じた異常を検出する転がり軸受異常検出装置および転がり軸受異常検出方法が提供できる。

Claims (7)

  1. 　転がり軸受で生じる振動を振動データとして検出する振動検出部と、
    　前記振動検出部で検出した振動データの周波数スペクトルを求めるスペクトル処理部と、
    　前記スペクトル処理部で求めた周波数スペクトルから、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数を含む所定の周波数範囲内でピークを示す周波数をピーク周波数として検出するピーク周波数検出部と、
    　前記ピーク周波数の基準として予め設定された基準周波数と前記ピーク周波数検出部で検出したピーク周波数との差分を経時周波数変化量として求める周波数変化量処理部と、
    　前記周波数変化量処理部で求めた経時周波数変化量に基づいて前記転がり軸受における異常の有無を判定する異常判定部とを備える、
    　転がり軸受異常検出装置。
  2. 　前記異常判定部で前記転がり軸受の異常有りと判定した場合に、警告を外部に報知する警告報知部をさらに備える、
    　請求項１に記載の転がり軸受異常検出装置。
  3. 　前記転がり軸受における異常の有無を判定することによって前記転がり軸受を監視する異常監視モードと、前記異常監視モードで監視する対象のピーク周波数を監視ピーク周波数として設定する監視ピーク周波数設定モードとを備え、
    　前記ピーク周波数検出部は、前記監視ピーク周波数設定モードにおいて、前記ピーク周波数を設定用ピーク周波数として検出し、
    　前記監視ピーク周波数設定モードにおいて、前記ピーク周波数検出部で検出した設定用ピーク周波数が経時変化した場合に、前記設定用ピーク周波数を前記監視ピーク周波数として設定する監視対象設定部をさらに備え、
    　前記ピーク周波数検出部は、前記異常監視モードにおいて、前記監視対象設定部で設定された監視ピーク周波数を検出する、
    　請求項１に記載の転がり軸受異常検出装置。
  4. 　前記ピーク周波数検出部は、さらに、前記監視ピーク周波数設定モードにおいて、前記設定用ピーク周波数に対する整数倍の周波数でピークを示す１または複数の周波数を１または複数の整数倍設定用ピーク周波数として検出し、
    　前記監視対象設定部は、さらに、前記ピーク周波数検出部で検出した１または複数の整数倍設定用ピーク周波数が前記設定用ピーク周波数の経時変化と同期して経時変化する場合に、前記１または複数の整数倍設定用ピーク周波数のうちの少なくとも１つを前記監視ピーク周波数に設定して追加する、
    　請求項３に記載の転がり軸受異常検出装置。
  5. 　前記振動検出部は、複数であり、
    　前記ピーク周波数検出部は、前記複数の振動検出部で検出した複数の振動データうちの少なくとも２個に対し、前記設定用ピーク周波数として検出できる周波数を前記監視ピーク周波数として最終的に設定する、
    　請求項３に記載の転がり軸受異常検出装置。
  6. 　前記監視対象設定部は、前記ピーク周波数検出部で検出したピーク周波数が互いに異なる複数の時点で、複数回、経時変化した場合に、前記設定用ピーク周波数を前記監視ピーク周波数として設定する、
    　請求項３に記載の転がり軸受異常検出装置。
  7. 　転がり軸受で生じる振動を振動データとして検出する振動検出工程と、
    　前記振動検出工程で検出した振動データの周波数スペクトルを求めるスペクトル処理工程と、
    　前記スペクトル処理工程で求めた周波数スペクトルから、異常発生時に周波数スペクトル上にピークをもたらす理論周波数を含む所定の周波数範囲内でピークを示す周波数をピーク周波数として検出するピーク周波数検出工程と、
    　前記ピーク周波数の基準として予め設定された基準周波数と前記ピーク周波数検出工程で検出したピーク周波数との差分を経時周波数変化量として求める周波数変化量処理工程と、
    　前記周波数変化量処理工程で求めた経時周波数変化量に基づいて前記転がり軸受における異常の有無を判定する異常判定工程とを備える、
    　転がり軸受異常検出方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012026481A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Hitachi Constr Mach Co Ltd 軸受の損傷検出方法
WO2016092845A1 (ja) * 2014-12-10 2016-06-16 日本精工株式会社 異常診断装置、軸受、回転装置、産業機械及び車両
JP2017101954A (ja) * 2015-11-30 2017-06-08 日本精工株式会社 機械設備の評価方法
WO2019171630A1 (ja) * 2018-03-05 2019-09-12 日本電気株式会社 診断装置、システム、診断方法及びプログラム
JP2020159945A (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 オークマ株式会社 転がり軸受の異常診断方法及び異常診断装置、異常診断プログラム

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6536804B2 (ja) * 2015-06-19 2019-07-03 日本電気株式会社 情報処理システム
WO2018158910A1 (ja) * 2017-03-02 2018-09-07 株式会社日立製作所 診断装置および診断方法
JP6918893B2 (ja) * 2019-10-29 2021-08-11 株式会社川本製作所 異常検出装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012026481A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Hitachi Constr Mach Co Ltd 軸受の損傷検出方法
WO2016092845A1 (ja) * 2014-12-10 2016-06-16 日本精工株式会社 異常診断装置、軸受、回転装置、産業機械及び車両
JP2017101954A (ja) * 2015-11-30 2017-06-08 日本精工株式会社 機械設備の評価方法
WO2019171630A1 (ja) * 2018-03-05 2019-09-12 日本電気株式会社 診断装置、システム、診断方法及びプログラム
JP2020159945A (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 オークマ株式会社 転がり軸受の異常診断方法及び異常診断装置、異常診断プログラム

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