JPH09257651A

JPH09257651A - 軸受の傷検出方法

Info

Publication number: JPH09257651A
Application number: JP8064661A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamanaka; 山中　　浩; Masaki Inoue; 雅喜井上; Shigeru Makino; 滋牧野
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 1997-10-03
Anticipated expiration: 2016-03-21
Also published as: JP3373718B2

Abstract

(57)【要約】【課題】どのような軸受に対しても傷のある部材の特
定を行う。【解決手段】内輪１１または外輪１０を回転させてい
る軸受１で生じる振動をセンサー３で測定して得た振動
波形を包絡線処理の後に周波数分析する。回転する内輪
１１または外輪１０の１点が転動体１２を通過する周波
数ｆ１と、固定した外輪または内輪の１点が転動体を通
過する周波数ｆ２と、転動体の１点が内輪及び外輪に接
触する周波数ｆｂと、回転する内輪または外輪の回転周
波数ｆｒと、リテーナの回転周波数ｆｃとに対応する周
波数での振幅値を基準値と比較する。周波数ｆ１と周波
数ｆｒとの比の値にかかわらず、傷のある部材の特定を
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軸受、殊に転がり軸
受の傷を検出する軸受の傷検出方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】内輪及び外輪と少なくとも一方が回転す
るこれら両輪に転接する転動体及び転動体を保持するリ
テーナとからなる軸受において、内輪と外輪と転動体の
いずれかに傷がある時、軸受を分解することなくいずれ
に傷があるかを検出することができるものとして、特公
平７−２６９４２号公報に示されたものがある。

【０００３】これは軸受にラジアル荷重を加えた状態で
内輪を回転させて、この時に生じる振動をセンサーで測
定し、得られた振動波形を包絡線処理の後に基準値と比
較して基準値を越えた時に損傷信号を出力させる。そし
て損傷信号の発生周期が内輪の回転周期（１／ｆｒ）も
しくは内輪の１点が転動体を通過する周期（１／ｆ１）
に同期しているならば内輪に損傷があると判断し、ラジ
アル荷重が加えられている外輪の負荷圏を転動体が通過
する周期（１／ｆ２）に上記発生周期が同期しているな
らば外輪に損傷があると判断し、更に上記発生周期がリ
テーナの回転周期（１／ｆｃ）に対して±１／２ｆｃの
許容範囲内に入る場合には転動体に損傷があると判断す
るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この場合、回転してい
る内輪の回転周期（１／ｆｒ）に対して、内輪の１点が
転動体を通過する周期（１／ｆ１）が０．２５倍より大
きい（ｆｒ／ｆ１＞０．２５）時には、負荷圏において
最低一度しか振動が発生しないために、傷による振動発
生周期の特定ができないという問題を有しているほか、
傷とともに内外輪の変形を伴っている軸受においては、
ｆｒ／ｆ１≦０．２５であっても、振動が負荷圏におい
て一度も発生しない場合があるために、傷による振動発
生周期の特定ができないという問題を有している。

【０００５】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところはどのような軸受に対し
ても傷のある部材の特定を行うことができる軸受の傷検
出方法を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、内輪
または外輪を回転させている軸受で生じる振動をセンサ
ーで測定して得た振動波形を包絡線処理の後に周波数分
析して、回転する内輪または外輪の１点が転動体を通過
する周波数ｆ１と、固定した外輪または内輪の１点が転
動体を通過する周波数ｆ２と、転動体の１点が内輪及び
外輪に接触する周波数ｆｂと、回転する内輪または外輪
の回転周波数ｆｒと、リテーナの回転周波数ｆｃとに対
応する周波数での振幅値を基準値と比較することに特徴
を有している。周波数ｆ１と周波数ｆｒとの比の値にか
かわらず、傷のある部材の特定を行うことができる。

【０００７】基準値と比較する振幅値を抽出する周波数
として、回転する内輪または外輪の回転周波数ｆｒの
（ｎ＋１）倍（ｎは１以上の整数）の周波数、あるいは
リテーナの回転周波数ｆｃの（ｎ＋１）倍の周波数と、
回転する内輪または外輪の回転周波数ｆｒとリテーナの
回転周波数ｆｃの差ｆｒ−ｆｃのｎ倍の周波数とを加え
るようにしてもよい。更には基準値と比較する振幅値を
抽出する周波数として、うなり成分であるｆ１±ｎ×ｆ
ｒ、ｆ２±ｎ×ｆｒ、ｆｂ±ｎ×ｆｃ、ｆｂ±ｎ×（ｆ
ｒ−ｆｃ）の周波数を加えるようにしてもよい。

【０００８】基準値と比較する振幅値を抽出する周波数
として、（ｎ＋１）×ｆ１、（ｎ＋１）×ｆ２、（ｎ＋
１）×ｆｂの周波数を加えることも好ましい。比較にあ
たっては、抽出した複数の周波数での振幅値を評価式で
統合化して基準値と比較するようにしたり、抽出した複
数の周波数での振幅値を複数の評価式で統合化して基準
値と比較するようにしてもよい。傷位置別に評価式を作
成して基準値と比較したり、異常の種類別に評価式を作
成して基準値と比較してもよい。更には評価式の各要素
を変換式で変換して基準値と比較してもよい。抽出した
複数の周波数での振幅値を入力とし、傷位置を出力とす
る学習済みのニューラルネットを用いることも好まし
い。

【０００９】そして本発明は、内輪または外輪を回転さ
せている軸受で生じる振動をセンサーで測定して得た振
動波形を基準値と比較し、基準値を越える振動の発生時
刻の時間的間隔を、回転する内輪または外輪の１点が転
動体を通過する周期１／ｆ１の整数倍周期と、固定した
外輪または内輪の１点が転動体を通過する周期１／ｆ２
の整数倍周期と、転動体の１点が内輪及び外輪に接触す
る周期１／ｆｂの整数倍周期との各周期と比較すること
に別の特徴を有している。

【００１０】この場合、基準値として、振幅が基準値を
越えてから所定時間内は基準値を越えた時の最大振動振
幅値を用いることが好ましい。振動の発生時刻の時間的
間隔パターンを、軸受の変形形状に応じて設定したパタ
ーンと比較することも好ましい。更には、振動の発生時
刻の時間的間隔パターンを入力とし、軸受の変形形状を
出力とする学習済みのニューラルネットを用いてもよ
い。

【００１１】振動の測定に際しては軸受にラジアル荷重
を加えた状態としておいてもよい。この時、固定輪とし
ている外輪または内輪を一定の角度毎に回転させて各角
度毎に振動測定を行ったり、固定輪としている外輪また
は内輪を、回転させている内輪または外輪と異なる回転
数で回転させつつ振動測定を行ってもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】図２において、外輪１０と内輪１
１及びリテーナ（図示せず）で保持されて外輪１０と内
輪１１とに転接する複数個の転動体１２とからなる軸受
１は、その外輪１０が固定されているとともに内輪１１
がモータ２に接続されており、さらに外輪１０には振動
センサー３が取り付けられている。モータ２によって内
輪１１を回転させている時の軸受１の振動を振動センサ
ー３にて検出する。

【００１３】そして得られた振動波形について、図１に
示すように、まず包絡線処理を行い、次いでフーリエ変
換によって周波数分析を行うことで次の５つの周波数の
振幅を抽出する。すなわち、回転する内輪１１の１点が
転動体１２を通過する周波数ｆ１と、固定した外輪１０
の１点が転動体１２を通過する周波数ｆ２と、転動体１
２の１点が内輪１１及び外輪１０に接触する周波数ｆｂ
と、回転する内輪の回転周波数ｆｒと、リテーナの回転
周波数（転動体１２の公転周波数）ｆｃでの振幅を抽出
する。なお、これら周波数はモータ２による内輪１１の
回転数によって変化するが、この回転数はエンコーダ等
により実測するのが好ましい。

【００１４】そしてこれら各周波数の振幅値を夫々基準
値と比較し、いずれも基準値以下であれば軸受に異常無
しと判断し、前３者の接触周波数ｆ１，ｆ２，ｆｂのう
ちの回転する内輪１１の１点が転動体１２を通過する周
波数ｆ１での振幅値が基準値を越える場合は内輪１１に
傷があると判断し、固定した外輪１０の１点が転動体１
２を通過する周波数ｆ２での振幅値が基準値を越える場
合は外輪１０に傷があると判断し、転動体１２の１点が
内輪１１及び外輪１０に接触する周波数ｆｂでの振幅値
が基準値を越える場合は転動体１２に傷があると判断す
る。

【００１５】また残る２つの回転周波数ｆｒ，ｆｃのう
ち、回転する内輪１１の回転周波数ｆｒでの振幅値が基
準値を越える場合には外輪１０に傷があると同時に内輪
１１に変形があると判断するものであり、リテーナの回
転周波数ｆｃでの振幅値が基準値を越える場合には転動
体１２に傷があると同時に内輪１１に変形があると判断
するのである。

【００１６】この場合、回転周波数ｆｒと接触周波数ｆ
１との比がどのような値の軸受１であっても傷の検出及
び特定が可能であり、しかも固定された外輪１０や回転
する内輪１１の変形は、接触周波数ｆ１，ｆ２，ｆｂ等
で発生する衝撃波形を回転周波数ｆｒ，ｆｃで振幅変調
したかたちで現れるために、回転周波数ｆｒ，ｆｃの振
幅値を抽出することで変形異常を伴う不良の検出も可能
となっているものである。ここでは外輪１０を固定し、
内輪１１を回転させるものについて説明したが、内輪１
１を固定し、外輪１０を回転させるとともにこの外輪１
０の回転周波数をｆｒとすることで軸受１の傷検出を上
記と同様に行うことができる。

【００１７】図３及び図４に他例を示す。ここでは軸受
１の内輪１１を固定軸４０で固定し、外輪１０の外周に
固着したプーリ４１とモータ２の出力軸に取り付けたプ
ーリ４２との間にベルト４３を架け渡して、外輪１０を
回転させることができるようにしてある。振動センサー
３は上記固定軸４０を備えた取付台４４に取り付けてあ
る。

【００１８】このものにおいても上記の場合と同様にし
て軸受１の傷検出を行うのであるが、軸受１にはベルト
４３によってラジアル方向の荷重Ｆが付与されているこ
とになる。この時、軸受１におけるラジアル隙間は上記
ラジアル方向荷重Ｆのために荷重が大で小さくなってい
るエリアＡ１（図４中の軸受１の右半分）と荷重が小で
大きくなっているエリアＡ２（図４中の軸受１の左半
分）とが生じる。そして軸受１に傷が存在していても、
ラジアル隙間が大きいエリアＡ２では傷と他の部分との
接触が弱いか接触しないために衝撃波形は殆ど見られ
ず、逆にラジアル隙間が小さいエリアＡ１では相対的に
大きい振幅の衝撃波形が見られることになる。

【００１９】従って回転する外輪１０に傷がある軸受１
では図５に示すように外輪１０の回転周波数ｆｒで振幅
変調されたものとなり、固定された内輪１１に傷がある
軸受１では図６に示すようにラジアル方向荷重Ｆの方向
に対する傷位置の角度θ（図６(a)はθ＝０°、(b)はθ
＝９０°または２７０°、(c)はθ＝１８０°）によっ
て異なった振幅のものとなり、転動体１２に傷がある軸
受１では図７に示すようにリテーナの回転周波数ｆｃで
振動波形が振幅変調されたものとなる。

【００２０】このために、前記各周波数ｆ１，ｆ２，ｆ
ｂ，ｆｒ，ｆｃでの振幅値と基準値との比較を行うにあ
たり、周波数ｆ１または周波数ｆｒの振幅値が基準値を
越えた場合には回転する外輪１０に傷があるとし、周波
数ｆ２の振幅値が基準値を越えた場合には固定された内
輪１１に傷があるとし、周波数ｆｂまたは周波数ｆｃの
振幅値が基準値を越えた場合には転動体１２に傷がある
と判断すればよく、更に固定された内輪１１については
その傷位置とラジアル方向荷重Ｆの方向との関係から、
内輪１１を一定の角度毎に３６０°回転させて各角度θ
毎に振動測定を行うものとし、最大振幅値を記録した角
度θでの周波数ｆ２の振幅値を基準値と比較する。この
作業を効率的に行うには、回転させている外輪１０と異
なる回転数で内輪１１を回転させつつ振動測定を行えば
よい。そして周波数分析に際しては、回転させた内輪１
１を固定したものと見做すことができるように、内輪１
１の回転周波数をｆｉｎ（回転させている外輪１０と同
方向の回転を正方向とする）とすると、各周波数ｆ１，
ｆ２，ｆｂ，ｆｒ，ｆｃに代えて、ｆ１×（ｆｒ−ｆｉ
ｎ）／ｆｒ，ｆ２×（ｆｒ−ｆｉｎ）／ｆｒ，ｆｂ×
（ｆｒ−ｆｉｎ）／ｆｒ，ｆｒ−ｆｉｎ，ｆｃ×（ｆｒ
−ｆｉｎ）／ｆｒの周波数の振幅を抽出する。なお、外
輪１０を固定し、内輪１１をモータ２で回転させる場合
においても同様に傷の検出を行うことができる。

【００２１】外輪１０や内輪１１が歪んでいたり変形し
ていたりする場合を考慮するならば、図８に示すよう
に、振幅を抽出する周波数として、前記ｆ１，ｆ２，ｆ
ｂ，ｆｒ，ｆｃのほかに、周波数（ｎ＋１）×ｆｒ（ｎ
は１以上の整数）も用いるとよい。この周波数（ｎ＋
１）×ｆｒの振動は、回転する外輪１０または内輪１１
が真円に近い場合には殆ど現れないが、たとえば図９に
示すように回転する外輪１０の３カ所が歪んでいる場合
には、固定された内輪１１の傷による振動波形は、図１
０に示すように３×ｆｒの周波数で振動波形が振幅変調
される。従って周波数（ｎ＋１）×ｆｒの振幅を抽出し
て基準値と比較することで、固定された内輪１１あるい
は外輪１０に傷があり且つ回転する外輪１０あるいは内
輪１１に変形が存在する軸受１について、これを検出す
ることができるとともに傷と変形の存在を指摘すること
ができる。

【００２２】同様に、周波数（ｎ＋１）×ｆｃ及びｎ×
（ｆｒ−ｆｃ）の振幅も抽出して基準値と比較するよう
にすれば、転動体１２に傷があり且つ固定された内輪１
１あるいは外輪１０に変形が存在する軸受１及び転動体
１２に傷があり且つ回転する外輪１０あるいは内輪１１
に変形が存在する軸受１について、その傷と変形とを検
出することができる。

【００２３】さらに基準値と比較する振幅値を抽出する
周波数として、うなり波形成分であるｆ１±ｎ×ｆｒ、
ｆ２±ｎ×ｆｒ、ｆｂ±ｎ×ｆｃ、ｆｂ±ｎ×（ｆｒ−
ｆｃ）の周波数を加えるならば、更に高精度な傷及び変
形の検出を行うことができる。また、複数の傷がある場
合を考慮するならば、基準値と比較する振幅値を抽出す
る周波数として、（ｎ＋１）×ｆ１、（ｎ＋１）×ｆ
２、（ｎ＋１）×ｆｂの周波数を加えるとよい。複数の
傷が存在する場合でも、回転する外輪１０に傷があれば
接触周波数ｆ１に、固定された内輪１１に傷があれば接
触周波数ｆ２に、転動体１２に傷があれば接触周波数ｆ
ｂにその影響が現れるために傷の検出ができるが、２カ
所の傷がそれぞれの接触周波数に対してπラジアン離れ
て存在している場合、それぞれ２×ｆ１，２×ｆ２，２
×ｆｂの周波数に影響が現れるものの、周波数ｆ１，ｆ
２，ｆｂには現れなくなってしまうからである。

【００２４】次に、前記の各周波数での振幅値ｐ１，ｐ
２…ｐｎの基準値との比較にあたっては、周波数毎に基
準値を設定して比較するのではなく、複数の振幅値ｐ
１，ｐ２…ｐｎを統合化した総合的な評価式Ｅ（ｐ１，
ｐ２…ｐｎ）の値で比較するようにしてもよい。たとえ
ばすべての周波数の振幅値ｐ１，ｐ２…ｐｎを要素とす
るベクトルを考えて、そのベクトルの大きさ、つまりは
各要素の２乗和の平方根の値を評価式として基準値とし
て比較するのである。この時、ベクトルの各要素を変換
式によって変換し、変換後要素からなるベクトルの大き
さを評価式として基準値と比較することにより、各要素
の基準化や重み付けを行うことができるために、更に高
精度な傷や変形の検出が可能となる。この時の係数は、
例えば基準となる複数の軸受の振動から得られた各周波
数振幅値の分布（平均値や標準偏差）によって被検査軸
受の周波数振幅値をｐａ’＝（ｐａ−ＡＶＧｐａ）／ＳＴＤｐａｐａ’：基準化周波数振幅値ｐａ：周波数振幅値ＡＶＧｐａ：基準軸受の周波数振幅値ｐａの平均値ＳＴＤｐａ：基準軸受の周波数振幅値ｐａの標準偏差値で基準化すればよい。

【００２５】抽出した複数の周波数での振幅値（ｐ１，
ｐ２…ｐｉ，ｐｉ＋１，ｐｉ＋２…ｐｍ，ｐｍ＋１，ｐ
ｍ＋２，…ｐｎ）を複数の評価式Ｅ１（ｐ１，ｐ２…ｐｉ）Ｅ２（ｐｉ＋１，ｐｉ＋２…ｐｍ）Ｅ３（ｐｍ＋１，ｐｍ＋２…ｐｎ）で統合化して、これら評価式の値を基準値と比較するな
らば、単一の評価式では得られない評価結果を得ること
ができる。

【００２６】そして複数の評価式の作成にあたり、第１
の評価式では軸受の傷や変形により発生する基本周波
数、たとえばｆ１，ｆ２，ｆｂ，ｎ×ｆｒ，ｎ×ｆｃ，
ｎ×（ｆｒ−ｆｃ）の振幅値を統合化し、第２の評価式
では軸受の傷や変形により発生する振幅変調成分の周波
数、たとえばｆ１±ｎ×ｆｒ、ｆ２±ｎ×ｆｒ、ｆｂ±
ｎ×ｆｃ、ｆｂ±ｎ×（ｆｒ−ｆｃ）の振幅値を統合化
すると、第１の評価式において軸受の良／不良／要チェ
ックに大別し、要チェックの軸受についてのみ第２の評
価式で高精度な検査を行うというような異常検出精度の
調整を行うことができる。

【００２７】このほか、第１の評価式では回転する外輪
（または内輪）の傷により発生する周波数、たとえばｆ
１，ｎ×ｆｒ，ｆ１±ｎ×ｆｒの振幅値を統合化し、第
２の評価式では固定された内輪（または外輪）の傷によ
り発生する周波数、たとえばｆ２，ｎ×ｆｒ，ｆ２±ｎ
×ｆｒの振幅値を統合化し、更に第３の評価式で転動体
の傷により発生する周波数、つまりｆｂ，ｎ×ｆｃ，ｆ
ｂ±ｎ×（ｆｒ−ｆｃ）の振幅値を統合化すれば、傷位
置の特定を高精度に行うことができるものとなり、更に
は異常の種類別に評価式を作成すれば、つまり第１の評
価式で各部の傷により発生する周波数ｆ１，ｆ２，ｆｂ
の振幅値を統合化し、第２の評価式で各部の変形により
発生する周波数ｎ×ｆｒ，ｎ×ｆｃ，ｎ×（ｆｒ−ｆ
ｃ）の振幅値を統合化すれば、異常原因の特定を高精度
に行うことができるものとなる。

【００２８】ここにおいて、基準値の設定は標準偏差値
の３倍とする等の統計的な手法で行えばよいが、この場
合、基準レベルをどこに設定すれば最適となるかを実験
的に繰り返し行うことが必要となり、多大な手間と時間
がかかる。このために図１１に示すような各周波数の振
幅値を入力とし、傷位置を出力として傷の有無や傷位置
の特定及び変形について学習させたニューラルネットを
用いると、容易に最適基準値の設定を行うことができ
る。

【００２９】図１２に示すように、振動センサー３から
の振動波形を包絡線処理した後、周波数分析することな
く基準値と比較して基準値の超過時刻を求め、超過した
時刻の時間的間隔（図１３のｔ１，ｔ２，ｔ３）を次の
３つの周期と比較することによっても傷位置の特定を行
うことができる。すなわち回転する内輪の１点が転動体
を通過する周期１／ｆ１の整数倍周期ｎ／ｆ１に上記時
間的間隔が一致すれば回転する内輪に傷があり、固定し
た外輪の１点が転動体を通過する周期１／ｆ２の整数倍
周期ｎ／ｆ２に上記時間的間隔が一致すれば外輪に傷が
あり、転動体の１点が内輪及び外輪に接触する周期１／
ｆｂの整数倍周期ｎ／ｆｂに上記時間的間隔が一致すれ
ば転動体に傷があると判定し、また該当する周期が無け
れば非定常振動であるので軸受内への異物混入不良等と
判定するのである。

【００３０】このように判定する場合、軸受各部の傷と
共に、内輪あるいは外輪が変形している不良も検出する
ことができる。内輪あるいは外輪が変形している場合、
傷による衝撃振動波形にうなりを生じさせることになる
ために、一定の振幅の衝撃波形が一定の周期で現れるこ
とがなくなって、図１３に示すように非周期波形とな
り、前記周波数分析による分析手法では各部の接触周波
数ｆ１，ｆ２，ｆｂに影響が現れにくく、分析が困難と
なるが、軸受各部の接触周期の整数倍周期ｎ／ｆ１，ｎ
／ｆ２，ｎ／ｆｂとの比較を行うことでこれに対処する
ことができる。

【００３１】ここで時間的間隔を定めるための基準値超
過時刻であるが、図１４に示すような振動波形の場合、
単に予め設定した基準値ｓ０だけを用いたのではある衝
撃振動波形について複数の基準値超過時刻が検出されて
しまうために、基準値を超過した時点Ｔ１でその時の立
ち上がりの最大振幅値を新たな基準値ｓ１とし、一定時
間ｔ内にその基準値を再度超過したならばその時Ｔ２の
立ち上がり波形の最大振幅値を再度新たな基準値ｓ２と
するとともに基準値超過時刻をＴ１からＴ２に更新する
ということを繰り返し、最後の基準値超過時刻Ｔ３から
一定時間ｔ内に基準値ｓ３を超過することがない場合に
は、基準値超過時刻をＴ３に確定するとともに基準値を
初期値ｓ０に戻すことを行う。これによってある衝撃振
動波形について単一の基準値超過時刻を得ることができ
る。

【００３２】また、変形形状によって衝撃振動波形に重
畳されるうなりの周期が異なると、前記時間的間隔ｔ
１，ｔ２，ｔ３のパターンも異なってくる。このために
時間的間隔パターンを軸受の変形形状に応じて予め設定
したパターンと比較すれば、変形形状の検出を行うこと
ができる。そして図１５に示すように変形形状と時間的
間隔パターンとにより学習させたニューラルネットを設
けて、該ニューラルネットに時間的間隔パターンを入力
すれば軸受の変形形状を出力するようにしておけば、各
変形形状に対するパターンの設定が容易となる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明においては、軸受で
生じる振動をセンサーで測定して得た振動波形を包絡線
処理の後に周波数分析して、回転する内輪または外輪の
１点が転動体を通過する周波数ｆ１と、固定した外輪ま
たは内輪の１点が転動体を通過する周波数ｆ２と、転動
体の１点が内輪及び外輪に接触する周波数ｆｂと、回転
する内輪または外輪の回転周波数ｆｒと、リテーナの回
転周波数ｆｃとに対応する周波数での振幅値を基準値と
比較するために、周波数ｆ１と周波数ｆｒとの比の値に
かかわらず、傷のある部材の特定を行うことができるも
のであり、また周波数ｆｒ，ｆｃとから変形異常を伴う
不良の検出も行うことができる。

【００３４】基準値と比較する振幅値を抽出する周波数
として、回転する内輪または外輪の回転周波数ｆｒの
（ｎ＋１）倍（ｎは１以上の整数）の周波数も用いる時
には、内輪または外輪の一方に傷があり且つ他方に変形
がある場合に傷と変形との検出を行うことができる。基
準値と比較する振幅値を抽出する周波数として、リテー
ナの回転周波数ｆｃの（ｎ＋１）倍の周波数と、回転す
る内輪または外輪の回転周波数ｆｒとリテーナの回転周
波数ｆｃの差ｆｒ−ｆｃのｎ倍の周波数も用いる時に
は、転動体の傷と内輪または外輪の変形がある場合に傷
と変形との検出を行うことができる。

【００３５】基準値と比較する振幅値を抽出する周波数
として、うなり成分であるｆ１±ｎ×ｆｒ、ｆ２±ｎ×
ｆｒ、ｆｂ±ｎ×ｆｃ、ｆｂ±ｎ×（ｆｒ−ｆｃ）の周
波数も用いる時には、傷と変形の検出をより正確に行う
ことができ、さらに基準値と比較する振幅値を抽出する
周波数として、（ｎ＋１）×ｆ１、（ｎ＋１）×ｆ２、
（ｎ＋１）×ｆｂの周波数も用いる時には、複数の傷が
存在している時にも傷位置を特定することができる。

【００３６】そして比較にあたっては、抽出した複数の
周波数での振幅値を評価式で統合化して基準値と比較す
るならば、傷検出の精度向上を図ることができ、抽出し
た複数の周波数での振幅値を複数の評価式で統合化して
基準値と比較するようにしたならば、精度をより高める
ことができる。特に複数の評価式の作成にあたって傷位
置別に評価式を作成したり、異常の種類別に評価式を作
成する時には異常の原因をより正確に判定することがで
きる。

【００３７】更には評価式の各要素を変換式で変換して
基準値と比較するならば、各要素の基準化や重み付けを
行うことができるために、更に高精度な傷や変形の検出
が可能となる。抽出した複数の周波数での振幅値を入力
とし、傷位置を出力とする学習済みのニューラルネット
を用いる時には、基準値の設定が容易となる。振動波形
を基準値と比較し、基準値を越える振動の発生時刻の時
間的間隔を、回転する内輪または外輪の１点が転動体を
通過する周期１／ｆ１の整数倍周期と、固定した外輪ま
たは内輪の１点が転動体を通過する周期１／ｆ２の整数
倍周期と、転動体の１点が内輪及び外輪に接触する周期
１／ｆｂの整数倍周期との各周期と比較する場合にも、
周波数ｆ１と周波数ｆｒとの比の値にかかわらず、傷の
ある部材の特定を行うことができるとともに変形異常を
伴う不良の検出も行うことができる。

【００３８】この時、基準値として振幅が基準値を越え
てから所定時間内は基準値を越えた時の最大振動振幅値
を用いることで、時間的間隔を正確に捕らえることがで
きるために、精度の高い傷検出が可能となり、振動の発
生時刻の時間的間隔パターンを軸受の変形形状に応じて
設定したパターンと比較する時には変形形状の特定が可
能となり、振動の発生時刻の時間的間隔パターンを入力
とし、軸受の変形形状を出力とする学習済みのニューラ
ルネットを用いるならば、変形形状に応じたパターンの
設定が容易となる。

【００３９】振動の測定に際しては軸受にラジアル荷重
を加えた状態としておいてもよい。傷が振動に与える影
響がより顕著に現れることになって傷の検出が容易とな
る。この時、固定輪としている外輪または内輪を一定の
角度毎に回転させて各角度毎に振動測定を行うことで、
固定輪としている外輪または内輪の傷検出を高精度に行
うことができ、固定輪としている外輪または内輪を、回
転させている内輪または外輪と異なる回転数で回転させ
つつ振動測定を行うならば効率のよい傷検出を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例のフローチャートで
ある。

【図２】同上の振動測定構造を示すもので、(a)は正面
図、(b)は側面図である。

【図３】同上の他の振動測定構造を示す斜視図である。

【図４】同上の模式図である。

【図５】同上の振動波形の一例のタイムチャートであ
る。

【図６】同上の振動波形の他例を示すもので、(a)はθ
＝０°、(b)はθ＝９０°または２７０°、(c)はθ＝１
８０°の時のタイムチャートである。

【図７】同上の振動波形の別の例のタイムチャートであ
る。

【図８】他例のフローチャートである。

【図９】同上の模式図である。

【図１０】同上の振動波形の一例のタイムチャートであ
る。

【図１１】ニューラルネットの一例の説明図である。

【図１２】別の例のフローチャートである。

【図１３】同上の振動波形の一例のタイムチャートであ
る。

【図１４】同上の振動波形の拡大したタイムチャートで
ある。

【図１５】ニューラルネットの他例の説明図である。

【符号の説明】

１軸受２モータ３振動センサー１０外輪１１内輪１２転動体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内輪及び外輪と少なくとも一方が回転す
るこれら両輪に転接する転動体及び転動体を保持するリ
テーナとからなる軸受の傷検出方法であって、内輪また
は外輪を回転させている軸受で生じる振動をセンサーで
測定して得た振動波形を包絡線処理の後に周波数分析し
て、回転する内輪または外輪の１点が転動体を通過する
周波数ｆ１と、固定した外輪または内輪の１点が転動体
を通過する周波数ｆ２と、転動体の１点が内輪及び外輪
に接触する周波数ｆｂと、回転する内輪または外輪の回
転周波数ｆｒと、リテーナの回転周波数ｆｃとに対応す
る周波数での振幅値を基準値と比較することを特徴とす
る軸受の傷検出方法。
【請求項２】基準値と比較する振幅値を抽出する周波
数として、回転する内輪または外輪の回転周波数ｆｒの
（ｎ＋１）倍（ｎは１以上の整数）の周波数を加えるこ
とを特徴とする請求項１記載の軸受の傷検出方法。
【請求項３】基準値と比較する振幅値を抽出する周波
数として、リテーナの回転周波数ｆｃの（ｎ＋１）倍
（ｎは１以上の整数）の周波数と、回転する内輪または
外輪の回転周波数ｆｒとリテーナの回転周波数ｆｃの差
ｆｒ−ｆｃのｎ倍の周波数とを加えることを特徴とする
請求項１記載の軸受の傷検出方法。
【請求項４】基準値と比較する振幅値を抽出する周波
数として、うなり成分であるｆ１±ｎ×ｆｒ、ｆ２±ｎ
×ｆｒ、ｆｂ±ｎ×ｆｃ、ｆｂ±ｎ×（ｆｒ−ｆｃ）の
周波数（ｎは１以上の整数）を加えることを特徴とする
請求項２または３記載の軸受の傷検出方法。
【請求項５】基準値と比較する振幅値を抽出する周波
数として、（ｎ＋１）×ｆ１、（ｎ＋１）×ｆ２、（ｎ
＋１）×ｆｂの周波数（ｎは１以上の整数）を加えるこ
とを特徴とする請求項１記載の軸受の傷検出方法。
【請求項６】抽出した複数の周波数での振幅値を評価
式で統合化して基準値と比較することを特徴とする請求
項１〜５のいずれかの項に記載の軸受の傷検出方法。
【請求項７】抽出した複数の周波数での振幅値を複数
の評価式で統合化して基準値と比較することを特徴とす
る請求項１〜６のいずれかの項に記載の軸受の傷検出方
法。
【請求項８】傷位置別に評価式を作成して基準値と比
較することを特徴とする請求項６または７記載の軸受の
傷検出方法。
【請求項９】異常の種類別に評価式を作成して基準値
と比較することを特徴とする請求項６または７記載の軸
受の傷検出方法。
【請求項１０】評価式の各要素を変換式で変換して基
準値と比較することを特徴とする請求項６〜９のいずれ
かの項に記載の軸受の傷検出方法。
【請求項１１】抽出した複数の周波数での振幅値を入
力とし、傷位置を出力とする学習済みのニューラルネッ
トを用いることを特徴とする請求項１記載の軸受の傷検
出方法。
【請求項１２】内輪及び外輪とこれら両輪に転接する
転動体及び転動体を保持するリテーナとからなる軸受の
傷検出方法であって、内輪または外輪を回転させている
軸受で生じる振動をセンサーで測定して得た振動波形を
基準値と比較し、基準値を越える振動の発生時刻の時間
的間隔を、回転する内輪または外輪の１点が転動体を通
過する周期１／ｆ１の整数倍周期と、固定した外輪また
は内輪の１点が転動体を通過する周期１／ｆ２の整数倍
周期と、転動体の１点が内輪及び外輪に接触する周期１
／ｆｂの整数倍周期との各周期と比較することを特徴と
する軸受の傷検出方法。
【請求項１３】基準値として、振幅が基準値を越えて
から所定時間内は基準値を越えた時の最大振動振幅値を
用いることを特徴とする請求項１２記載の軸受の傷検出
方法。
【請求項１４】振動の発生時刻の時間的間隔パターン
を、軸受の変形形状に応じて設定したパターンと比較す
ることを特徴とする請求項１２記載の軸受の傷検出方
法。
【請求項１５】振動の発生時刻の時間的間隔パターン
を入力とし、軸受の変形形状を出力とする学習済みのニ
ューラルネットを用いることを特徴とする請求項１２記
載の軸受の傷検出方法。
【請求項１６】軸受にラジアル荷重を加えた状態で振
動を測定することを特徴とする請求項１〜１５のいずれ
かに記載の軸受の傷検出方法。
【請求項１７】固定輪としている外輪または内輪を一
定の角度毎に回転させて各角度毎に振動測定を行うこと
を特徴とする請求項１６記載の軸受の傷検出方法。
【請求項１８】固定輪としている外輪または内輪を、
回転させている内輪または外輪と異なる回転数で回転さ
せつつ振動測定を行うことを特徴とする請求項１６記載
の軸受の傷検出方法。