JP6714806B2 - Status monitoring device and status monitoring method - Google Patents
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Description
本発明は、静止部材に対して相対的に回転する回転部品の状態を監視する状態監視装置及び状態監視方法に関し、特に、機械設備を分解することなく、異常の有無の診断と、この異常に該当する部位の特定と、損傷の程度又は損傷の進展状況を判断する状態監視装置及び状態監視方法に関する。 The present invention relates to a state monitoring device and a state monitoring method for monitoring the state of a rotating component that rotates relative to a stationary member, and in particular, diagnosis of presence/absence of abnormality and disassembly of this abnormality without disassembling mechanical equipment. The present invention relates to a state monitoring device and a state monitoring method for identifying a corresponding part and determining the degree of damage or the progress of damage.
鉄道車両や工作機械、風力発電装置、エレベータ装置等の機械設備には、転がり軸受等の回転部品やボールねじ、リニアガイド等の摺動部品が多く装備されて使用されている。これら回転部品や摺動部品を長時間使用することにより摩耗や損傷が発生すると、その回転部品や摺動部品のスムーズな回転、摺動が阻害され、異常音を発生するだけでなく、寿命の低下を来たして破損に至り、機械設備の故障、事故を招くおそれがある。このため従来は、機械設備を一定期間使用した後に摩耗や損傷等、異常の有無を検査していた。 BACKGROUND ART Mechanical equipment such as railway vehicles, machine tools, wind turbine generators, and elevator devices are often equipped with rotating parts such as rolling bearings and sliding parts such as ball screws and linear guides. If wear and damage occur due to long-term use of these rotating and sliding parts, smooth rotation and sliding of these rotating and sliding parts are obstructed, abnormal noise is generated, and the life There is a risk that it will fall and become damaged, leading to failure of machinery and equipment and accidents. For this reason, conventionally, after the mechanical equipment has been used for a certain period, the presence or absence of abnormality such as wear or damage is inspected.
この検査は、機械設備の回転部品や摺動部品が組み込まれた部位、或いは機械設備全体を分解することにより行われ、回転部品或いは摺動部品に発生した損傷や摩耗は、作業者の目視による検査によって発見される。そして、検査で発見される主な欠陥(異常)としては、軸受の場合、異物の噛み込み等によって生ずる圧痕、転がり疲れによる剥離、その他の摩耗等、歯車の場合には、歯部の欠損や摩耗等、車輪の場合には、フラット等の摩耗があり、いずれの場合も新品にはない凹凸や摩耗等が発見されれば、新品に交換される。即ち、検査の結果、摩耗や損傷等の異常が発見された場合は、当該部品を新品に交換して、機械設備の故障や事故を未然に防止していた。 This inspection is performed by disassembling the parts where the rotating and sliding parts of the mechanical equipment are installed, or the entire mechanical equipment, and the damage and wear generated on the rotating and sliding parts are visually inspected by the operator. Discovered by inspection. The main defects (abnormalities) found in the inspection are, in the case of bearings, indentations caused by the entrapment of foreign matter, peeling due to rolling fatigue, other wear, etc. In the case of a wheel, such as wear, there is flat wear and the like, and in any case, if unevenness or wear that is not found in a new product is found, the wheel is replaced with a new one. That is, when abnormalities such as wear and damage are found as a result of the inspection, the parts are replaced with new ones to prevent mechanical equipment failures and accidents.
しかしながら、機械設備の一部、又は全体を分解し、作業者の目視によって行う検査方法では、機械設備から回転部品や摺動部品を取り外す作業と、検査が終了した回転部品や摺動部品を再び機械設備に組み込む作業に多大な労力がかかり、機械設備の保守コストが嵩むという問題があった。 However, in the inspection method in which part or all of the mechanical equipment is disassembled and visually inspected by the operator, the work of removing the rotating parts and sliding parts from the mechanical equipment and the inspection of the rotating parts and sliding parts after the inspection are performed again. There is a problem in that a great amount of labor is required for the work to be incorporated in the mechanical equipment, and the maintenance cost of the mechanical equipment increases.
また、組立て直す際に検査前にはなかった打痕を回転部品や摺動部品につけてしまう等、検査自体が回転部品や摺動部品の欠陥を生む原因となる可龍性があった。また、限られた時間内で多数の軸受を目視で検査するため、欠陥を見落とす可能性が残るという問題もあった。さらに、この欠陥の程度の判断も個人差があり実質的には欠陥がなくても部品交換が行なわれるため、無駄なコストがかかることにもなる。 In addition, when reassembling, a dent that was not present before the inspection is attached to the rotating component or the sliding component, and the inspection itself has a possibility of causing defects in the rotating component or the sliding component. Further, since a large number of bearings are visually inspected within a limited time, there is a problem that defects may be overlooked. Further, there is individual difference in the determination of the degree of this defect, and even if there is substantially no defect, the parts are replaced, which results in wasteful cost.
このような問題を解決するために、従来、転がり軸受が組み込まれた機械装置を分解することなく、機械設備の実稼動状態で回転部品や摺動部品の状態を監視する状態監視装置、又は状態監視方法が種々提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
In order to solve such a problem, conventionally, without disassembling a mechanical device in which a rolling bearing is incorporated, a condition monitoring device for monitoring the condition of rotating parts or sliding parts in an actual operating condition of mechanical equipment, or a condition Various monitoring methods have been proposed (see, for example,
しかしながら、特許文献1に記載の装置では、損傷の程度を診断することが記載されているが、軸受外輪異常のみが対象となっていた。
また、特許文献2に記載の装置では、軸受の異常の有無とその部位の検知を対象としており、損傷の程度は判別できない。
また、いずれの状態監視装置においても、計算量の削減による処理効率の向上が求められていた。
However, in the device described in
Further, the device described in
Further, in any of the state monitoring devices, it has been required to improve the processing efficiency by reducing the calculation amount.
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機械設備に組み込まれた回転部品に対し、異常の有無、異常の部位の特定、及び損傷の程度又は損傷の進展状況を精度良く、且つ効率良く判断することができる状態監視装置及び状態監視方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to determine whether or not there is an abnormality in a rotating component incorporated in mechanical equipment, specify the abnormal portion, and the degree of damage or the progress of damage. It is an object of the present invention to provide a state monitoring device and a state monitoring method capable of making accurate and efficient determination.
本発明の前述した目的は、下記の構成によって達成される。
(1) 静止部材に対して相対的に回転する回転部品の状態を監視する状態監視装置であって、
前記回転部品又は前記静止部材に固定される振動センサと、
前記振動センサにより検出された信号の波形から得られる少なくとも一つの簡易診断値を算出して閾値と比較し、前記回転部品の異常の有無を診断する簡易診断部と、
前記振動センサにより検出された信号の波形を複数の損傷フィルタ周波数帯域に分割して抽出するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部から転送されたフィルタ処理後の波形をエンベロープ処理及び周波数分析を行い、スペクトルデータを得る演算処理部と、
前記抽出された損傷フィルタ周波数帯域において、前記回転部品の回転速度信号に基づいて算出した前記回転部品の損傷に起因する軸受損傷周波数と、前記演算処理部で得られたスペクトルデータに含まれる周波数成分とを比較し、前記回転部品の異常の部位を特定する精密診断部と、
前記損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される周波数帯域別診断値に基づいて、前記部位の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断する損傷レベル診断部と、
を備えることを特徴とする状態監視装置。
(2) 前記周波数帯域別診断値は、振動実効値であり、
前記損傷レベル診断部は、損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される前記振動実効値を、正常品又は正常時の値と比較することで、前記回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断することを特徴とする(1)に記載の状態監視装置。
(3) 前記周波数帯域別診断値は、前記演算処理部で得られたスペクトルデータから算出されたエンベロープ振動実効値であり、
前記損傷レベル診断部は、損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される前記エンベロープ振動実効値を、正常品又は正常時の値と比較することで、前記回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断することを特徴とする(1)に記載の状態監視装置。
(4) 前記周波数帯域別診断値は、前記演算処理部で得られた前記損傷フィルタ周波数帯域毎のスペクトルデータにおける損傷成分の有無または損傷成分のピーク本数であり、
前記損傷レベル診断部は、損傷フィルタ周波数帯域毎の前記損傷成分の有無または前記損傷成分のピーク本数に基づいて、前記回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断することを特徴とする(1)に記載の状態監視装置。
(5) 前記周波数帯域別診断値は、前記演算処理部で得られた前記損傷フィルタ周波数帯域毎のスペクトルデータにおける損傷成分の有無を数値化した診断値であり、
前記損傷レベル診断部は、損傷フィルタ周波数帯域毎の前記損傷成分の有無を数値化した診断値に基づいて、前記回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断することを特徴とする(1)に記載の状態監視装置。
(6) 前記簡易診断値とは、実効値、平均値、ピーク値、波高率の少なくとも一つであることを特徴とする(1)に記載の状態監視装置。
(7) 前記回転部品を転がり軸受、前記静止部材を前記転がり軸受を支持するハウジングとし、
(1)〜(6)のいずれかに記載の状態監視装置を有することを特徴とする転がり軸受装置。
(8) 静止部材に対して相対的に回転する回転部品の状態を監視する状態監視方法であって、
前記回転部品又は前記静止部材に固定される振動センサから信号を検出する検出工程と、
前記振動センサにより検出された信号の波形から得られる少なくとも一つの簡易診断値を算出して閾値と比較し、前記回転部品の異常の有無を診断する簡易診断工程と、
前記振動センサにより検出された信号の波形を複数の損傷フィルタ周波数帯域に分割して抽出するフィルタ処理工程と、
前記フィルタ処理工程から転送されたフィルタ処理後の波形をエンベロープ処理及び周波数分析を行い、スペクトルデータを得る演算処理工程と、
前記抽出された損傷フィルタ周波数帯域において、前記回転部品の回転速度信号に基づいて算出した前記回転部品の損傷に起因する軸受損傷周波数と、前記演算処理工程で得られたスペクトルデータに含まれる周波数成分とを比較し、前記回転部品の異常の部位を特定する精密診断工程と、
前記損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される周波数帯域別診断値に基づいて、前記部位の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断する損傷レベル診断工程と、
を備え、
前記精密診断工程及び前記損傷レベル診断工程は、前記簡易診断工程において前記回転部品が異常有りと診断された際に行われることを特徴とする状態監視方法。
(9) 前記周波数帯域別診断値は、振動実効値であり、
前記損傷レベル診断工程は、損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される前記振動実効値を、正常品又は正常時の値と比較することで、前記回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断することを特徴とする(8)に記載の状態監視方法。
(10) 前記周波数帯域別診断値は、前記演算処理工程で得られたスペクトルデータから算出されたエンベロープ振動実効値であり、
前記損傷レベル診断工程は、損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される前記エンベロープ振動実効値を、正常品又は正常時の値と比較することで、前記回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断することを特徴とする(8)に記載の状態監視方法。
(11) 前記周波数帯域別診断値は、前記演算処理工程で得られた前記損傷フィルタ周波数帯域毎のスペクトルデータにおける損傷成分の有無または損傷成分のピーク本数であり、
前記損傷レベル診断工程は、損傷フィルタ周波数帯域毎の前記損傷成分の有無または前記損傷成分のピーク本数に基づいて、前記回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断することを特徴とする(8)に記載の状態監視方法。
(12) 前記周波数帯域別診断値は、前記演算処理工程で得られた前記損傷フィルタ周波数帯域毎のスペクトルデータにおける損傷成分の有無を数値化した診断値であり、
前記損傷レベル診断工程は、損傷フィルタ周波数帯域毎の前記損傷成分の有無を数値化した診断値に基づいて、前記回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断することを特徴とする(8)に記載の状態監視方法。
(13) 前記簡易診断値とは、実効値、平均値、ピーク値、波高率の少なくとも一つであることを特徴とする(8)に記載の状態監視方法。
The above-mentioned object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1) A state monitoring device for monitoring the state of a rotating component that rotates relative to a stationary member,
A vibration sensor fixed to the rotating component or the stationary member,
A simple diagnosis unit that calculates at least one simple diagnosis value obtained from the waveform of the signal detected by the vibration sensor and compares it with a threshold value, and diagnoses whether there is an abnormality in the rotating component,
A filter processing unit that divides and extracts the waveform of the signal detected by the vibration sensor into a plurality of damage filter frequency bands,
An arithmetic processing unit that performs envelope processing and frequency analysis on the filtered waveform transferred from the filter processing unit to obtain spectrum data,
In the extracted damage filter frequency band, a bearing damage frequency caused by damage to the rotating component calculated based on a rotation speed signal of the rotating component, and a frequency component included in the spectrum data obtained by the arithmetic processing unit. And a precise diagnosis unit that identifies the abnormal part of the rotating component,
Based on the diagnostic value for each frequency band calculated for each damage filter frequency band, a damage level diagnostic unit for diagnosing the degree of damage or the progress of damage of the site,
A condition monitoring device comprising:
(2) The diagnostic value for each frequency band is a vibration effective value,
The damage level diagnosis unit diagnoses the degree of damage or the progress of damage of the rotary component by comparing the vibration effective value calculated for each damage filter frequency band with a value of a normal product or a normal time. The state monitoring device according to (1), characterized in that.
(3) The diagnostic value for each frequency band is an envelope vibration effective value calculated from the spectrum data obtained by the arithmetic processing unit,
The damage level diagnosis unit diagnoses the degree of damage or the progress of damage of the rotary component by comparing the envelope vibration effective value calculated for each damage filter frequency band with a value of a normal product or a normal time. The condition monitoring device according to (1), characterized in that
(4) The diagnostic value for each frequency band is the presence/absence of a damage component or the number of peaks of the damage component in the spectrum data for each damage filter frequency band obtained by the arithmetic processing unit,
The damage level diagnosis unit diagnoses the degree of damage or the progress of damage of the rotary component based on the presence or absence of the damage component or the number of peaks of the damage component for each damage filter frequency band ( The condition monitoring device according to 1).
(5) The diagnostic value for each frequency band is a diagnostic value that digitizes the presence or absence of a damage component in the spectrum data for each damage filter frequency band obtained by the arithmetic processing unit,
The damage level diagnosis unit diagnoses the degree of damage or the progress of damage of the rotary component based on a diagnostic value that is a numerical value indicating the presence or absence of the damage component for each damage filter frequency band (1). ) State monitoring device described in.
(6) The condition monitoring device according to (1), wherein the simple diagnosis value is at least one of an effective value, an average value, a peak value, and a crest factor.
(7) The rotating component is a rolling bearing, the stationary member is a housing supporting the rolling bearing,
A rolling bearing device comprising the condition monitoring device according to any one of (1) to (6).
(8) A state monitoring method for monitoring the state of a rotating component that rotates relative to a stationary member,
A detection step of detecting a signal from a vibration sensor fixed to the rotating component or the stationary member,
A simple diagnosis step of diagnosing the presence or absence of abnormality of the rotating component by calculating at least one simple diagnosis value obtained from the waveform of the signal detected by the vibration sensor and comparing it with a threshold value,
A filtering step of dividing the waveform of the signal detected by the vibration sensor into a plurality of damage filter frequency bands and extracting the waveform.
An arithmetic processing step of obtaining spectral data by performing envelope processing and frequency analysis on the filtered waveform transferred from the filtering step,
In the extracted damage filter frequency band, a bearing damage frequency caused by damage to the rotating component calculated based on a rotation speed signal of the rotating component, and a frequency component included in the spectrum data obtained in the arithmetic processing step. And a precise diagnosis step of identifying the abnormal portion of the rotating component,
Based on the diagnostic value for each frequency band calculated for each damage filter frequency band, a damage level diagnosis step of diagnosing the degree of damage of the site or the progress of damage,
Equipped with
The condition monitoring method, wherein the precise diagnosis step and the damage level diagnosis step are performed when the rotary component is diagnosed as having an abnormality in the simple diagnosis step.
(9) The diagnostic value for each frequency band is a vibration effective value,
The damage level diagnosis step diagnoses the degree of damage or the progress of damage of the rotary component by comparing the vibration effective value calculated for each damage filter frequency band with a value of a normal product or a normal time. The state monitoring method according to (8), characterized in that
(10) The diagnostic value for each frequency band is an envelope vibration effective value calculated from the spectrum data obtained in the arithmetic processing step,
In the damage level diagnosis step, the envelope vibration effective value calculated for each damage filter frequency band is compared with a value of a normal product or a normal time to diagnose the degree of damage of the rotary component or the progress of the damage. The condition monitoring method according to (8), characterized by:
(11) The diagnostic value for each frequency band is the presence or absence of a damage component or the number of peaks of the damage component in the spectrum data for each damage filter frequency band obtained in the arithmetic processing step,
The damage level diagnosing step is characterized by diagnosing the degree of damage or the progress of damage of the rotary component based on the presence or absence of the damage component or the number of peaks of the damage component for each damage filter frequency band ( The condition monitoring method described in 8).
(12) The diagnostic value for each frequency band is a diagnostic value that digitizes the presence or absence of a damage component in the spectrum data for each damage filter frequency band obtained in the arithmetic processing step,
The damage level diagnosing step is characterized by diagnosing a degree of damage or a progress of damage of the rotary component based on a diagnostic value that is a numerical value indicating the presence or absence of the damage component for each damage filter frequency band (8). ) State monitoring method described in.
(13) The condition monitoring method according to (8), wherein the simple diagnostic value is at least one of an effective value, an average value, a peak value, and a crest factor.
本発明によれば、機械設備に組み込まれた回転部品に対し、異常の有無、異常の部位の特定、及び損傷の程度又は損傷の進展状況を精度良く且つ効率良く判断することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately and efficiently determine the presence/absence of an abnormality, the location of an abnormality, and the degree of damage or the progress of damage of a rotating component incorporated in mechanical equipment.
以下、本発明に係る状態監視装置及び状態監視方法の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る状態監視装置の概略構成を示すブロック図である。 Preferred embodiments of a status monitoring device and a status monitoring method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a state monitoring device according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態の状態監視装置1は、機械設備10に組み込まれた回転部品である転がり軸受11の異常を診断するものであり、転がり軸受11から発生する振動(信号)を検出する振動センサ12と、転がり軸受11の回転速度を検出する回転センサ(図示せず)と、振動センサ12や回転センサで検出した信号を、データ伝送手段(伝送手段)13を介して受信し、信号処理を行って転がり軸受11の異常の有無の診断、異常の部位の特定、及び損傷の程度又は損傷の進展状況の診断をリアルタイムで行う演算処理器21(演算処理部)、及び機械設備10を駆動制御する制御装置22からなる制御器20と、モニタや警報機等からなる出力装置30を備えている。
制御装置22は、演算処理器21で得られた診断結果を、運転条件にフィードバック(回転数を落とすなど)するように、機械設備10を駆動制御する。
なお、本実施形態の状態監視装置1が適用される機械設備10としては、例えば、鉄道車両や工作機械、風力発電装置、エレベータ装置等が挙げられる。
また、制御器20は、マイクロコンピュータ(ICチップ、CPU、MPU、DSP等)により構成されている。このため、後述する各処理をこのマイクロコンピュータのプログラムにより実行することができるので、装置を簡素化、小型化かつ安価に構成することができる。
As shown in FIG. 1, the
The
Note that examples of the
The
転がり軸受11は、機械設備10の回転軸に外嵌される内輪111と、ハウジング等に内嵌される外輪112と、内輪111及び外輪112との間で転動可能に配置された複数の転動体113と、転動体113を転動自在に保持する不図示の保持器と、を有する。
The rolling
振動センサ12は、転がり軸受11の固定輪である外輪112のハウジング負荷圏に固定される。振動センサ12の固定方法には、ボルト固定、接着、ボルト固定と接着の併用、及び樹脂材による埋め込み等がある。
なお、ボルト固定の場合には、回り止め機能を備えるようにしてもよい。また、振動センサ12を樹脂材によってモールドすることで、水分の浸入を防止することができ、さらに外部からの加振に対する防振性が向上するため、センサ自体の信頼性を飛躍的に向上することができる。
The
In addition, in the case of fixing with bolts, a rotation stop function may be provided. Further, by molding the
また、振動センサ12としては、本実施形態で適用される加速度センサの他、例えば、AE(Acoustic Emission)センサ、超音波センサ、ショックパルスセンサ等が使用可能であり、また、加速度、速度、歪み、応力、変位等を検出することで、等価的に振動を検出して電気信号に変換することができるものも適宜使用することができる。
As the
また、センサを周辺ノイズが多いことが予想される機械設備10に取り付ける際には、絶縁型を使用する方が周辺ノイズの影響を抑制できて好適である。さらに、センサとして圧電素子等の振動検出素子を使用する場合は、この素子を樹脂で一体成型する構成としてもよい。
Further, when the sensor is attached to the
図2は、本実施形態に係る演算処理器21の主要な機能構成を示すブロック図である。
図2に示すように、演算処理器21は、データ収集・分配部211、回転分析部212、フィルタ処理部213、振動分析部214、比較判定部215及び内部メモリ216を有して構成される。
なお、この演算処理器21は、前述した通りマイクロコンピュータで構成されており、即ち、このマイクロコンピュータ内に記録保持されたプログラムが実行されることにより、データ収集・分配部211等の各処理部は以下のような各処理を実行することになる。
FIG. 2 is a block diagram showing the main functional configuration of the
As illustrated in FIG. 2, the
The
データ収集・分配部211は、振動センサ12から送られる信号をA/D変換器によってデジタル信号に変換するとともに、回転速度に関する信号も同時に収集して一時的に蓄積し、信号の種類に応じて回転分析部212、フィルタ処理部213のいずれかに振り分ける。
なお、A/D変換器を振動センサ12に一体化される構成とし、前述のデータ伝送手段13を介してデジタル信号を受信するようにしてもよい。
The data collection/
The A/D converter may be integrated with the
回転分析部212は、回転センサから出力される信号を基にして内輪111の回転速度を算出し、算出した回転速度を比較判定部215に出力する。
なお、回転速度検出手段が、内輪111に取り付けられたエンコーダと、外輪112に取り付けられた磁石または磁気検出素子と、により構成される場合は、出力信号がエンコーダの形状と回転速度に応じたパルス信号となる。このため、回転分析部212は、エンコーダの形状に応じた所定の変換関数、又は変換テーブルを有し、パルス信号から内輪111の回転速度を算出する。
The
When the rotation speed detecting means is composed of an encoder attached to the
フィルタ処理部213は、バンドパスフィルタの機能を有し、振動センサ12の出力信号を、複数の損傷フィルタ周波数帯域に分割して抽出し、それ以外の不要な周波数帯域を除去する。損傷フィルタ周波数帯域は各軸受装置における固有振動数帯域に応じて設定される。この固有振動数は、インパルスハンマ等を用いた打撃法により被測定物を加振し、被測定物に取付けた振動検出器、又は打撃により発生した音響を周波数分析することにより容易に求めることができる。
なお、被測定物が転がり軸受11の場合には、内輪111、外輪112、転動体113、ハウジング等のいずれかに起因する固有振動数が与えられることになる。一般的に、機械部品の固有振動数は複数存在し、固有振動数における振幅レベルは高くなるので測定の感度がよい。
The
When the object to be measured is the rolling
振動分析部214は、振動センサ12からの出力信号(実測データ)を基にして、転がり軸受11から発生した振動信号の周波数分析を行う。この振動分析部214は、振動信号の周波数スペクトルを算出するFFT演算部であり、FFTアルゴリズム及びエンベロープ分析に基づいて振動信号の周波数スペクトルを算出する。算出された周波数スペクトルは、スペクトルデータとして比較判定部215に出力される。
なお、振動分析部214は、FFTを行う前処理として、絶対値化処理やエンベロープ処理を行い、異常の診断に必要な周波数成分のみに変換してもよい。また、必要に応じて、エンベロープ処理後のスペクトルデータ(エンベロープ周波数スペクトル)も併せて比較判定部215に出力する。
The
The
比較判定部215は、測定された転がり軸受11の振動及び回転速度により、定期的に転がり軸受11の状態監視を行う。具体的に、比較判定部215は、以下に示す簡易診断部、精密診断部、損傷レベル診断部を構成している。
The
簡易診断部は、振動センサ12により検出された信号の波形から得られる実効値、ピーク値、波高率の少なくとも一つの簡易診断値を算出して、各閾値と比較する。そして、「実効値、ピーク値、波高率>各閾値」であるときに、転がり軸受11の異常有りと簡易診断する。
The simple diagnosis unit calculates at least one simple diagnosis value of the effective value, the peak value, and the crest factor obtained from the waveform of the signal detected by the
精密診断部は、簡易診断部にて異常ありと診断された場合に、図4に示す所定の関係式を用いて、転がり軸受11の部位ごとの損傷に起因する軸受損傷周波数を予め計算し、振動分析部214で出力されたスペクトルデータを対象に、軸受損傷周波数ごとの照合(「ピーク周波数=軸受損傷周波数」の成否)により、軸受の傷などの異常の発生有無とその部位を特定する。
なお、軸受損傷周波数の算出は、以前に同様の診断を行っている場合は、内部メモリ216に記憶しておいた過去のデータを用いてもよい。
When the simple diagnosis unit diagnoses that there is an abnormality, the precise diagnosis unit uses a predetermined relational expression shown in FIG. 4 to calculate in advance a bearing damage frequency caused by damage to each part of the rolling
The bearing damage frequency may be calculated by using the past data stored in the
損傷レベル診断部は、損傷部位の特定時又は特定後、損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される周波数帯域別診断値に基づいて、部位の損傷の程度(損傷の程度:初期/進展期/末期)又は損傷の進展状況を診断する。なお、損傷の程度の診断手法としては、例えば、以下の4つが挙げられる。 The damage level diagnosis unit determines the degree of damage to the site (degree of damage: early/progress phase/end phase) based on the diagnostic value for each frequency band calculated for each damage filter frequency band when or after the damaged site is identified. Or, diagnose the progress of damage. Note that the following four methods can be given as examples of methods for diagnosing the degree of damage.
(1)第1の手法では、周波数帯域別診断値を振動実効値とし、損傷レベル診断部は、損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される振動実効値を、正常品又は正常時の値とそれぞれ比較する。そして、正常品又は正常時の値に対する振動実効値の比の値を損傷フィルタ周波数帯域毎に判断することで、回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断する。
(2)周波数帯域別診断値を振動分析部214で得られたスペクトルデータから算出されたエンベロープ振動実効値とし、損傷レベル診断部は、損傷フィルタ周波数帯域毎に算出されるエンベロープ振動実効値を、正常品又は正常時の値と比較することで、回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断する。
(3)周波数帯域別診断値を、振動分析部214で得られた損傷フィルタ周波数帯域毎のスペクトルデータにおける損傷成分の有無または損傷成分のピーク本数とし、損傷レベル診断部は、損傷フィルタ周波数帯域毎の損傷成分の有無または損傷成分のピーク本数に基づいて、回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断する。
(4)周波数帯域別診断値を、振動分析部214で得られた損傷フィルタ周波数帯域毎のスペクトルデータにおける損傷成分の有無を数値化した診断値とし、損傷レベル診断部は、損傷フィルタ周波数帯域毎の損傷成分の有無を数値化した診断値に基づいて、回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断する。
(1) In the first method, the diagnosis value for each frequency band is set as the vibration effective value, and the damage level diagnosis unit compares the vibration effective value calculated for each damage filter frequency band with a normal product or a normal value. To do. Then, the value of the ratio of the effective vibration value to the normal value or the value at the normal time is determined for each damage filter frequency band, thereby diagnosing the degree of damage or the progress of damage of the rotating component.
(2) The diagnosis value for each frequency band is set as the envelope vibration effective value calculated from the spectrum data obtained by the
(3) The diagnostic value for each frequency band is used as the presence or absence of a damage component or the number of peaks of the damage component in the spectrum data for each damage filter frequency band obtained by the
(4) The diagnostic value for each frequency band is used as a diagnostic value that digitizes the presence or absence of a damage component in the spectrum data for each damage filter frequency band obtained by the
このようにして判定された転がり軸受11の診断結果は、内部メモリ216に記憶すると共に、機械設備10の動作を制御する制御装置22へ出力され、診断結果に応じた制御信号をフィードバックする。さらに、有線又はネットワークを考慮した無線を利用したデータ伝送手段31により出力装置30に送る。
The diagnosis result of the rolling
内部メモリ216は、例えばメモリ又はHDD等により構成され、異常周波数の算出に用いる各回転部品の設計諸元データと、比較判定部215により判定された転がり軸受11の異常の有無の診断及び異常の部位特定に関する各データを記憶する。
The
出力装置30は、転がり軸受11の診断結果をモニタ等にリアルタイムで表示する。また、異常が検出された場合に、ライトやブザー等の警報機を用いて使用者に異常であることの注意を促すようにしてもよい。
また、信号のデータ伝送手段13は、的確に信号を送受信可能であればよいので、有線でも良いし、ネットワークを考慮した無線を利用してもよい。
The
Further, the signal data transmission means 13 may be wired as long as it can accurately transmit and receive signals, or may be wireless in consideration of a network.
次に、このように構成された状態監視装置1の動作について説明する。図3は、状態監視装置1の動作手順を説明するためのフローチャートである。
Next, the operation of the
まず、ステップS1において、振動センサ12により転がり軸受11から発生する振動及び回転センサにより転がり軸受11の回転速度が検出され、この検出された振動信号及び回転速度信号は、データ伝送手段13を介して演算処理器21のデータ収集・分配部211に入力される。
First, in step S1, the
なお、データ収集・分配部211では、入力されたアナログの振動信号を必要に応じて増幅し、A/D変換器によりデジタル信号に変換する。
The data collection/
次に、ステップS2において、データ収集・分配部211及び内部メモリ216に記憶されたデータをもとに、以降の診断に使用される診断パラメータを算出する。具体的に、診断パラメータとして、簡易診断に用いられる実効値(RMS)、ピーク値(PEAK)、波高率(CF)の少なくとも一つの簡易診断値の閾値、軸受損傷周波数、損傷フィルタ周波数帯域が算出される。
Next, in step S2, diagnostic parameters used for subsequent diagnostics are calculated based on the data stored in the data collection/
次に、ステップS3において、振動センサ12により検出された信号の波形から得られる実効値(RMS)、ピーク値(PEAK)、波高率(CF)を各閾値と比較する簡易診断を行う。「実効値(RMS)、ピーク値(PEAK)、波高率(CF)>各閾値」であるときには、転がり軸受11の異常有りとして、ステップS4に進み、各値が閾値以下である場合には、異常なしとして、ステップS1に戻り、次のタイミングでステップS1を実行する。
Next, in step S3, a simple diagnosis is performed in which the effective value (RMS), peak value (PEAK), and crest factor (CF) obtained from the waveform of the signal detected by the
ステップS4では、演算処理器21にて、ステップS2で算出された損傷フィルタ周波数帯域毎に、振動センサ12により検出された信号の波形を分割して抽出する。
In step S4, the
さらに、ステップS5では、演算処理器21にて、フィルタ処理部から転送されたフィルタ処理後の波形をエンベロープ処理及び周波数分析を行い、スペクトルデータを得る。
Further, in step S5, the
そして、ステップS6では、比較判定部215にて、抽出された損傷フィルタ周波数帯域において、転がり軸受11の回転速度信号に基づいて算出した転がり軸受11の損傷に起因する軸受損傷周波数と、演算処理部で得られたスペクトルデータに含まれる周波数成分とを比較し、ステップS7にて、転がり軸受11の異常の部位を特定する。
つまり、転がり軸受11の軸受損傷周波数成分には、軸受傷成分Sx、即ち、内輪傷成分Si、外輪傷成分So、転動体傷成分Sb及び保持器成分Scがあり、この周波数成分それぞれのレベルを抽出することになる。そして、異常の部位が、内輪、外輪、転動体、保持器のいずれかであるかを特定する。
Then, in step S6, in the
That is, the bearing damage frequency component of the rolling
次に、ステップS8では、損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される、上述した周波数帯域別診断値を用いたいずれかの手法により、部位の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断する。 Next, in step S8, the degree of damage to the site or the progress of damage is diagnosed by any method using the above-described diagnostic value for each frequency band, which is calculated for each damage filter frequency band.
このような手順を経て、回転部品である転がり軸受11における異常の有無の診断、異常の部位の特定、部位の損傷の程度又は損傷の進展状況の診断を行うことができる。
Through such a procedure, it is possible to diagnose whether or not there is an abnormality in the rolling
このように実施された診断の結果は、機械設備10の動作を制御する制御装置22へ出力し、診断結果に応じた制御信号をフィードバックする。さらに、有線またはネットワークを考慮した無線を利用したデータ伝送手段31によって出力装置30に送る。
The result of the diagnosis performed in this manner is output to the
次に、本実施形態の状態監視装置1を用いた場合の診断結果の精度を確認するため、以下の5つの試験を行った。
Next, the following five tests were performed in order to confirm the accuracy of the diagnostic result when the
(実施例1)
まず、内輪軌道面に損傷の程度が異なる3種類の傷欠陥(欠陥寸法比は大:中:小=100:10:1)を付けた円筒ころ軸受を使用し、該円筒ころ軸受にラジアル荷重127kN,アキシアル荷重50kNを負荷しつつ、1500min-1で内輪を回転させてハウジングの振動を測定する。この結果、表1に示すように、閾値(=正常品の振動実効値に対する比を2)とした簡易診断にて、「実測値>閾値」であることから、それぞれ異常ありと診断される。
(Example 1)
First, a cylindrical roller bearing with three kinds of flaw defects (defect size ratio: large: medium: small = 100:10:1) with different degrees of damage on the inner ring raceway surface is used, and the radial load is applied to the cylindrical roller bearing. The vibration of the housing is measured by rotating the inner ring at 1500 min −1 while applying 127 kN and an axial load of 50 kN. As a result, as shown in Table 1, in the simple diagnosis with the threshold value (=the ratio of the effective vibration value of the normal product to 2), since “actual measurement value>threshold value”, it is diagnosed that there is an abnormality.
次に、振動データを周波数帯域(4000〜10000Hz)でフィルタ処理を施し、エンベロープ処理後にFFTを実施した。図5において、実線は実測した振動データに基づくエンベロープ周波数スペクトル、一点鎖線は回転速度1500min−1に基づく内輪損傷に起因した周波数成分を示している。この結果、ピークが内輪損傷に起因した周波数成分と一致していることから、精密診断により、軸受の内輪が損傷していると診断できる。 Next, the vibration data was filtered in the frequency band (4000 to 10000 Hz), and FFT was performed after envelope processing. In FIG. 5, the solid line indicates the envelope frequency spectrum based on the actually measured vibration data, and the alternate long and short dash line indicates the frequency component caused by the inner ring damage based on the rotation speed of 1500 min −1 . As a result, since the peak coincides with the frequency component caused by the inner ring damage, it can be diagnosed by the precise diagnosis that the inner ring of the bearing is damaged.
次に、損傷レベル診断では、周波数帯域f1(0〜1000Hz)、f2(1000〜4000Hz)、f3(4000〜10000Hz)における振動実効値を算出し、正常品との振動実効値比を表2に示す。この結果より、損傷の程度が小さい場合は高い周波数帯域のみの振動実効値比が大きく、損傷の程度が大きくなるほど低い周波数帯域まで振動実効値比が大きいことが分かる。すなわち、各周波数帯域における振動実効値比より、損傷の程度を判別することができる。 Next, in the damage level diagnosis, the vibration effective values in the frequency bands f 1 (0 to 1000 Hz), f 2 (1000 to 4000 Hz), f 3 (4000 to 10000 Hz) are calculated, and the vibration effective value ratio with the normal product is calculated. It shows in Table 2. From this result, it can be seen that the vibration effective value ratio only in the high frequency band is large when the degree of damage is small, and the vibration effective value ratio is large in the lower frequency band as the degree of damage is larger. That is, the degree of damage can be determined from the effective vibration value ratio in each frequency band.
実施例1では、傷欠陥を例示しているが、剥離損傷についても同様である。また、簡易診断の閾値を正常品の実効値比としたが、実効値の代わりに任意の時間における実測スペクトルデータの平均値やピーク値を用いてもよい。
なお、精密診断において、部位ごとの閾値を振動伝達距離差あるいは経路差ごとに応じて設定してもよいし、事前に部位ごとをインパルスハンマ等の打撃試験にて測定した振動応答レベル差に応じて設定してもよい。
また、フィルタ周波数帯域として軸受またはハウジングの固有振動数を含む帯域を選定すると損傷信号が励振されるため好ましい。
Although the scratch defect is illustrated in Example 1, the same applies to peeling damage. Further, although the threshold value of the simple diagnosis is the effective value ratio of the normal product, the average value or the peak value of the measured spectrum data at any time may be used instead of the effective value.
In the detailed diagnosis, the threshold for each part may be set according to the vibration transmission distance difference or the path difference, or each part may be set in advance according to the vibration response level difference measured by the impact test such as impulse hammer. You may set it.
Further, it is preferable to select a band including the natural frequency of the bearing or the housing as the filter frequency band because a damage signal is excited.
(実施例2)
実施例2は、試験対象、状態監視装置1の基本構成、簡易診断及び精密診断は、実施例1と同じとし、異なる損傷レベル診断にて試験を行った。
(Example 2)
In the second embodiment, the test target, the basic configuration of the
本実施例の損傷レベル診断では、周波数帯域f1(0〜1000Hz)、f2(1000〜4000Hz)、f3(4000〜10000Hz)において、それぞれエンベロープ処理後にFFTを実施し、エンベロープ周波数スペクトルの実効値を算出した。表3は、エンベロープ周波数スペクトルの実効値と正常品との比を示す。 In the damage level diagnosis of the present embodiment, FFT is performed after envelope processing in each of frequency bands f 1 (0 to 1000 Hz), f 2 (1000 to 4000 Hz), and f 3 (4000 to 10000 Hz), and an effective envelope frequency spectrum is obtained. The value was calculated. Table 3 shows the ratio between the effective value of the envelope frequency spectrum and the normal product.
この結果より、損傷の程度が小さい場合は高い周波数帯域のみのエンベロープ振動実効値比が大きく、損傷の程度が大きくなるほど低い周波数帯域までエンベロープ振動実効値比が大きいことが分かる。すなわち、各周波数帯域におけるエンベロープ振動実効値比より損傷の程度を判別することができる。
このように、エンベロープ周波数スペクトルを利用することで、欠陥以外のノイズ等の影響を受けにくくなるため、損傷の程度判別の精度が向上する。
From this result, it can be seen that when the degree of damage is small, the envelope vibration effective value ratio is large only in the high frequency band, and as the degree of damage is large, the envelope vibration effective value ratio is large even in the lower frequency band. That is, the degree of damage can be determined from the envelope vibration effective value ratio in each frequency band.
In this way, by using the envelope frequency spectrum, it is less likely to be affected by noise or the like other than defects, so that the accuracy of determining the degree of damage is improved.
(実施例3)
実施例3も、試験対象、状態監視装置1の基本構成、簡易診断及び精密診断は、実施例1と同じとし、異なる損傷レベル診断にて試験を行った。
(Example 3)
Also in Example 3, the test target, the basic configuration of the
本実施例の損傷レベル診断は、精密診断時にフィルタ処理により抽出された周波数帯域f1(0〜1000Hz)、f2(1000〜4000Hz)、f3(4000〜10000Hz)毎の波形に、エンベロープ処理、及びFFTを実施して、表4に示すように、損傷成分の有無を帯域毎に表示する。この結果より、損傷の程度が小さい場合は、高い周波数帯域に損傷成分ピークが存在するが、損傷の程度が大きくなるほど低い周波数帯域まで損傷成分ピークが存在することが分かる。すなわち、各周波数帯域における損傷成分ピークの有無より、損傷の程度を判別することができる。 In the damage level diagnosis of the present embodiment, envelope processing is performed on waveforms of frequency bands f 1 (0 to 1000 Hz), f 2 (1000 to 4000 Hz), and f 3 (4000 to 10000 Hz) extracted by filter processing during precise diagnosis. , And FFT are performed, and as shown in Table 4, the presence or absence of a damage component is displayed for each band. From this result, it can be seen that when the degree of damage is small, the damage component peak exists in the high frequency band, but as the degree of damage increases, the damage component peak also exists in the lower frequency band. That is, the degree of damage can be determined based on the presence or absence of the damage component peak in each frequency band.
また、実施例3では、損傷レベル診断は、精密診断時のフィルタ処理により分割された周波数帯域f1(0〜1000Hz)、f2(1000〜4000Hz)、f3(4000〜10000Hz)を用いて、各周波数帯域の波形に、エンベロープ処理、及びFFTを実施している。このため、実施例3の損傷レベル診断は、精密診断と同時に実施することで、診断の際の計算量を減らすことができる。
なお、損傷レベル診断で用いられる各周波数帯域を、精密診断時に用いる周波数帯域と異ならせることで、損傷レベル診断の精度が向上する場合には、異なる周波数帯域を用いて、精密診断と別途実施される。
Further, in the third embodiment, the damage level diagnosis is performed by using the frequency bands f 1 (0 to 1000 Hz), f 2 (1000 to 4000 Hz), and f 3 (4000 to 10000 Hz) divided by the filter processing during the precise diagnosis. , Envelope processing and FFT are performed on the waveform of each frequency band. Therefore, by performing the damage level diagnosis of the third embodiment at the same time as the precise diagnosis, the calculation amount in the diagnosis can be reduced.
If the accuracy of the damage level diagnosis is improved by making each frequency band used in the damage level diagnosis different from the frequency band used in the precision diagnosis, use a different frequency band and perform the separate diagnosis separately. It
(実施例4)
実施例4も、試験対象、状態監視装置1の基本構成、簡易診断及び精密診断は、実施例1と同じとし、異なる損傷レベル診断にて試験を行った。
(Example 4)
Also in Example 4, the test target, the basic configuration of the
本実施例の損傷レベル診断は、精密診断時に周波数帯域f1(0〜1000Hz)、f2(1000〜4000Hz)、f3(4000〜10000Hz)において、帯域毎の波形をエンベロープ処理、及びFFTを実施し、エンベロープ周波数スペクトルから損傷成分の有無を数値化する。表5は、この数値化した診断値を示す。この結果より、損傷の程度が小さい場合は高い周波数帯域の診断値が大きく、損傷の程度が大きくなるほど低い周波数帯域まで損診断値が大きいことが分かる。すなわち、各周波数帯域における診断値より、損傷の程度を判別することができる。
なお、診断値の数値化の手法は、公知の各種手法を適用することができる。
In the damage level diagnosis of the present embodiment, at the time of precise diagnosis, the frequency band f 1 (0 to 1000 Hz), f 2 (1000 to 4000 Hz), and f 3 (4000 to 10000 Hz) are subjected to envelope processing of the waveform for each band and FFT. It is carried out and the presence or absence of a damage component is digitized from the envelope frequency spectrum. Table 5 shows the digitized diagnostic values. From this result, it is understood that the diagnostic value in the high frequency band is large when the degree of damage is small, and the loss diagnostic value is large in the low frequency band as the degree of damage is large. That is, the degree of damage can be determined from the diagnostic value in each frequency band.
Various known methods can be applied to the method of digitizing the diagnostic value.
(実施例5)
実施例5では、電食による損傷の異常診断の具体例を示す。なお、状態監視装置1の基本構成は、実施例1と同じとしている。
(Example 5)
Example 5 shows a specific example of abnormality diagnosis of damage due to electrolytic corrosion. The basic configuration of the
実施例5では、外輪軌道面に程度の異なる2種類(小:正常品に対する振動実効値比=4.4倍/大:同=21倍)の電食損傷が発生した深溝玉軸受を使用し、該深溝玉軸受にラジアル荷重20kN、アキシアル荷重3.5kNを負荷しつつ1800min−1で回転させて、ハウジングの振動を測定した。表6に示すように、閾値(=正常品の振動実効値に対する比を2)とした簡易診断にて、「実測値>閾値」であることから、それぞれ異常ありと診断できる。 In Example 5, two types of deep groove ball bearings with different degrees of corrosion on the outer ring raceway (small: effective vibration ratio to normal product=4.4 times/large: same=21 times) were used. While rotating the deep groove ball bearing at a radial load of 20 kN and an axial load of 3.5 kN at 1800 min −1 , the vibration of the housing was measured. As shown in Table 6, in the simple diagnosis using the threshold value (=the ratio of the effective vibration value of the normal product is 2), since “measured value>threshold value”, it can be diagnosed that there is an abnormality.
次に、振動データを周波数帯域(0〜20000Hz)でフィルタ処理を施し、エンベロープ処理後にFFTを実施した。図6において、実線は実測した振動データに基づくエンベロープ周波数スペクトル、点線は閾値(=実効値+6dB)、一点鎖線は回転速度1800min−1に基づく外輪損傷に起因した周波数成分(fo1〜fo3)を示している。この結果より、精密診断において、閾値を越えるピークが外輪損傷に起因した周波数成分と一致していることから、軸受の外輪が損傷していると診断される。 Next, the vibration data was filtered in the frequency band (0 to 20000 Hz), and FFT was performed after envelope processing. In FIG. 6, the solid line indicates the envelope frequency spectrum based on the actually measured vibration data, the dotted line indicates the threshold value (=effective value+6 dB), and the alternate long and short dash line indicates the frequency components (fo 1 to fo 3 ) caused by the outer ring damage based on the rotation speed of 1800 min −1. Is shown. From this result, in the precise diagnosis, since the peak exceeding the threshold value coincides with the frequency component caused by the outer ring damage, it is diagnosed that the outer ring of the bearing is damaged.
次に、損傷レベル診断では、周波数帯域f1(500〜2000Hz)、f2(2000〜6000Hz)、f3(6000〜20000Hz)における振動実効値を算出し、表7に示すように、該振動実効値と正常品との比を算出した。 Next, in the damage level diagnosis, the effective vibration values in the frequency bands f 1 (500 to 2000 Hz), f 2 (2000 to 6000 Hz) and f 3 (6000 to 20000 Hz) were calculated, and as shown in Table 7, the vibration effective values were calculated. The ratio between the effective value and the normal product was calculated.
この結果より、損傷の程度が小さい場合は低い周波数帯域(f1〜f2)の振動実効値比が大きく、損傷の程度が大きい場合は高い周波数帯域(f1〜f3)まで振動実効値比が大きいことが分かる。すなわち、各周波数帯域における振動実効値比より損傷の程度を判別することができる。 From this result, when the degree of damage is small, the vibration effective value ratio in the low frequency band (f 1 to f 2 ) is large, and when the degree of damage is large, the vibration effective value up to the high frequency band (f 1 to f 3 ) is obtained. You can see that the ratio is large. That is, the degree of damage can be determined from the effective vibration value ratio in each frequency band.
以上説明したように、このような本発明の実施形態に係る状態監視装置1及び状態監視方法によれば、転がり軸受11又はハウジングに固定される振動センサ12と、振動センサ12により検出された信号の波形から得られる少なくとも一つの簡易診断値を算出して閾値と比較し、転がり軸受11の異常の有無を診断する簡易診断部と、振動センサ12により検出された信号の波形を複数の損傷フィルタ周波数帯域に分割して抽出するフィルタ処理部と、フィルタ処理部から転送されたフィルタ処理後の波形をエンベロープ処理及び周波数分析を行い、スペクトルデータを得る演算処理部と、抽出された損傷フィルタ周波数帯域において、転がり軸受11の回転速度信号に基づいて算出した転がり軸受11の損傷に起因する軸受損傷周波数と、演算処理部で得られたスペクトルデータに含まれる周波数成分とを比較し、転がり軸受11の異常の部位を特定する精密診断部と、損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される周波数帯域別診断値に基づいて、部位の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断する損傷レベル診断部と、を備える。これにより、機械設備に組み込まれた転がり軸受11に対し、異常の有無、異常の部位の特定、及び損傷の程度又は損傷の進展状況を精度良く、且つ効率良く判断することができる。
As described above, according to the
なお、本発明の状態監視装置は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、本発明の状態監視装置及び状態監視方法は、鉄道車両、工作機械、風力発電装置、エレベータ装置などの機械設備に適用可能である。また、本発明の状態監視装置及び状態監視方法は、前述した実施形態のように、回転部品として転がり軸受11を備えた転がり軸受装置に適用可能である。
The condition monitoring device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and improved.
For example, the condition monitoring device and the condition monitoring method of the present invention can be applied to mechanical equipment such as railway vehicles, machine tools, wind power generators, and elevator devices. Further, the state monitoring device and the state monitoring method of the present invention can be applied to the rolling bearing device including the rolling
さらに、本実施形態の状態監視装置及び状態監視方法は、ノイズ等の影響による誤診断を防ぐことを目的に、診断結果が複数回連続した時点で診断結果を確定するとしてもよい。
また、本実施形態では、内輪回転の場合の転がり軸受の状態を監視する場合について説明したが、本発明の状態監視装置及び状態監視方法は、外輪回転の転がり軸受の状態を監視するものにも適用可能である。
Further, the state monitoring apparatus and the state monitoring method of the present embodiment may determine the diagnostic result at the time when the diagnostic result is repeated a plurality of times for the purpose of preventing erroneous diagnosis due to the influence of noise or the like.
Further, in the present embodiment, the case of monitoring the state of the rolling bearing in the case of the inner ring rotation has been described, but the state monitoring device and the state monitoring method of the present invention can also be used for monitoring the state of the rolling bearing in the outer ring rotation. Applicable.
1 状態監視装置
10 機械設備
11 転がり軸受(回転部品)
12 振動センサ
20 制御器
21 演算処理器
212 回転分析部
213 フィルタ処理部
214 振動分析部
215 比較判定部
22 制御装置
31 データ伝送手段
1
12
Claims (2)
前記回転部品又は前記静止部材に固定される振動センサと、
前記振動センサにより検出された信号の波形から得られる少なくとも一つの簡易診断値を算出して閾値と比較し、前記回転部品の異常の有無を診断する簡易診断部と、
前記振動センサにより検出された信号の波形を複数の損傷フィルタ周波数帯域に分割して抽出するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部から転送されたフィルタ処理後の波形をエンベロープ処理及び周波数分析を行い、スペクトルデータを得る演算処理部と、
前記抽出された損傷フィルタ周波数帯域において、前記回転部品の回転速度信号に基づいて算出した前記回転部品の損傷に起因する軸受損傷周波数と、前記演算処理部で得られたスペクトルデータに含まれる周波数成分とを比較し、前記回転部品の異常の部位を特定する精密診断部と、
前記損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される周波数帯域別診断値に基づいて、前記部位の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断する損傷レベル診断部と、
を備え、
前記周波数帯域別診断値は、前記演算処理部で得られた前記損傷フィルタ周波数帯域毎のスペクトルデータにおけるピークの有無であり、
前記損傷レベル診断部は、損傷フィルタ周波数帯域毎の前記ピークの有無に基づいて、前記回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断することを特徴とする状態監視装置。 A state monitoring device for monitoring the state of a rotating component that rotates relative to a stationary member,
A vibration sensor fixed to the rotating component or the stationary member,
A simple diagnosis unit that calculates at least one simple diagnosis value obtained from the waveform of the signal detected by the vibration sensor and compares it with a threshold value, and diagnoses whether there is an abnormality in the rotating component,
A filter processing unit that divides and extracts the waveform of the signal detected by the vibration sensor into a plurality of damage filter frequency bands,
An arithmetic processing unit that performs envelope processing and frequency analysis on the filtered waveform transferred from the filter processing unit to obtain spectrum data,
In the extracted damage filter frequency band, a bearing damage frequency caused by damage to the rotating component calculated based on a rotation speed signal of the rotating component, and a frequency component included in the spectrum data obtained by the arithmetic processing unit. And a precise diagnosis unit that identifies the abnormal part of the rotating component,
Based on the diagnostic value for each frequency band calculated for each damage filter frequency band, a damage level diagnostic unit for diagnosing the degree of damage or the progress of damage of the site,
Equipped with
The frequency band-based diagnostic value is the presence or absence of a peak in the spectrum data for each damage filter frequency band obtained in the arithmetic processing unit,
The state monitoring device, wherein the damage level diagnosis unit diagnoses the degree of damage or the progress of damage of the rotary component based on the presence or absence of the peak for each damage filter frequency band.
前記回転部品又は前記静止部材に固定される振動センサから信号を検出する検出工程と、
前記振動センサにより検出された信号の波形から得られる少なくとも一つの簡易診断値を算出して閾値と比較し、前記回転部品の異常の有無を診断する簡易診断工程と、
前記振動センサにより検出された信号の波形を複数の損傷フィルタ周波数帯域に分割して抽出するフィルタ処理工程と、
前記フィルタ処理工程から転送されたフィルタ処理後の波形をエンベロープ処理及び周波数分析を行い、スペクトルデータを得る演算処理工程と、
前記抽出された損傷フィルタ周波数帯域において、前記回転部品の回転速度信号に基づいて算出した前記回転部品の損傷に起因する軸受損傷周波数と、前記演算処理工程で得られたスペクトルデータに含まれる周波数成分とを比較し、前記回転部品の異常の部位を特定する精密診断工程と、
前記損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される周波数帯域別診断値に基づいて、前記部位の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断する損傷レベル診断工程と、
を備え、
前記精密診断工程及び前記損傷レベル診断工程は、前記簡易診断工程において前記回転部品が異常有りと診断された際に行われ、
前記周波数帯域別診断値は、前記演算処理工程で得られた前記損傷フィルタ周波数帯域毎のスペクトルデータにおけるピークの有無であり、
前記損傷レベル診断工程は、損傷フィルタ周波数帯域毎の前記ピークの有無に基づいて、前記回転部品の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断することを特徴とする状態監視方法。 A state monitoring method for monitoring the state of a rotating component that rotates relative to a stationary member,
A detection step of detecting a signal from a vibration sensor fixed to the rotating component or the stationary member,
A simple diagnosis step of diagnosing the presence or absence of abnormality of the rotating component by calculating at least one simple diagnosis value obtained from the waveform of the signal detected by the vibration sensor and comparing it with a threshold value,
A filtering step of dividing the waveform of the signal detected by the vibration sensor into a plurality of damage filter frequency bands and extracting the waveform.
An arithmetic processing step of obtaining spectral data by performing envelope processing and frequency analysis on the filtered waveform transferred from the filtering step,
In the extracted damage filter frequency band, a bearing damage frequency caused by damage to the rotating component calculated based on a rotation speed signal of the rotating component, and a frequency component included in the spectrum data obtained in the arithmetic processing step. And a precise diagnosis step of identifying the abnormal portion of the rotating component,
Based on the diagnostic value for each frequency band calculated for each damage filter frequency band, a damage level diagnosis step of diagnosing the degree of damage of the site or the progress of damage,
Equipped with
The precision diagnosis step and the damage level diagnosis step are performed when the rotary component is diagnosed as abnormal in the simple diagnosis step,
The frequency band-specific diagnostic value is the presence or absence of a peak in the spectrum data for each damage filter frequency band obtained in the arithmetic processing step ,
The state monitoring method, wherein the damage level diagnosis step diagnoses the degree of damage or the progress of damage of the rotary component based on the presence or absence of the peak for each damage filter frequency band.
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