(57)【要約】【課題】保持器損傷異常を早期に高い確度で診断することが可能な異常診断装置及び異常診断方法を提供する。【解決手段】異常診断装置は、保持器２０の外周面２０ａと外輪１２の内周面１２ａとの間の距離Ｌの変化量ΔＬを検出する非接触式レーザー変位計を備える。非接触式レーザー変位計は、上記変化量ΔＬが予め設定した閾値を越えたとき、保持器２０が異常であると判断する。【選択図】図２
2014066622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の保持器の異常を診断する異常診断装置であって、
前記転がり軸受は、
内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の転動体と、
前記複数の転動体を保持する保持器と、
を備え、
前記異常診断装置は、前記保持器の外周面と前記外輪の内周面との間、又は前記保持器の内周面と前記内輪の外周面との間の距離の変化量を検出する非接触式変位計を備え、
前記非接触式変位計は、前記距離の変化量が予め設定した閾値を越えたとき、前記保持器が異常であると判断する
ことを特徴とする異常診断装置。
【請求項２】
前記非接触式変位計は、前記外輪又は前記内輪の内部に投光部及び受光部が配置された非接触式レーザー変位計であり、
前記投光部は、光を前記保持器の外周面又は内周面に投射し、
前記受光部は、前記保持器の外周面又は内周面から反射した光を受光し、その受光位置の変化を検出することで前記距離の変化量を計測する
ことを特徴とする請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項３】
転がり軸受の保持器の異常を診断する異常診断方法であって、
前記転がり軸受は、
内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の転動体と、
前記複数の転動体を保持する保持器と、
を備え、
前記保持器の外周面と前記外輪の内周面との間、又は前記保持器の内周面と前記内輪の外周面との間の距離の変化量を検出する工程と、
前記距離の変化量が予め設定した閾値を越えたとき、前記保持器が異常であると判断する工程と、
を有することを特徴とする異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常診断装置及び異常診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機械は一定期間使用した後に、軸受やその他の回転部品について、異常の有無が定期的に検査される。しかし、このような回転部品の異常の有無の検査は相当な時間とコストがかかる。そのため、回転部品が組み込まれた回転機械を分解することなく、実可動状態で回転部品の異常診断を行う例として、特許文献１に記載の異常診断装置が挙げられる。この異常診断装置においては、回転部品である転がり軸受の回転状態に伴う振動及び温度の情報を同時に検出し、振動系センサーによる計測結果と温度センサーによる計測結果との組み合わせに基づいて、異常の有無と損傷の程度を同時に判定することによって、複列円すいころ軸受の損傷の程度を判定することを図っている。また、実可動状態中の回転部品から音や振動等の異常診断に有用な情報を得る際に、稼動に影響を与えないように非接触式の装置を用いる例も存在する（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７７９３８号公報
【特許文献２】特開平１０−２７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、回転機械で使用される転がり軸受では、長期連続使用によって保持器と転動体との接触部分に損傷が発生することがある。この損傷が発生した場合、保持器の振れ回りが起こり、さらに損傷が進行すれば軸受の大規模な故障へと繋がる虞がある。しかしながら、損傷が発生している初期段階では軸受振動への影響が僅かなため、実稼動中の振動変化検知によって保持器の損傷を診断することは困難であった。
【０００５】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、保持器損傷異常を早期に高い確度で診断することが可能な異常診断装置及び異常診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  転がり軸受の保持器の異常を診断する異常診断装置であって、
前記転がり軸受は、
内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の転動体と、
前記複数の転動体を保持する保持器と、
を備え、
前記異常診断装置は、前記保持器の外周面と前記外輪の内周面との間、又は前記保持器の内周面と前記内輪の外周面との間の距離の変化量を検出する非接触式変位計を備え、
前記非接触式変位計は、前記距離の変化量が予め設定した閾値を越えたとき、前記保持器が異常であると判断する
ことを特徴とする異常診断装置。
（２）  前記非接触式変位計は、前記外輪又は前記内輪の内部に投光部及び受光部が配置された非接触式レーザー変位計であり、
前記投光部は、光を前記保持器の外周面又は内周面に投射し、
前記受光部は、前記保持器の外周面又は内周面から反射した光を受光し、その受光位置の変化を検出することで前記距離の変化量を計測する
ことを特徴とする（１）に記載の異常診断装置。
（３）  転がり軸受の保持器の異常を診断する異常診断方法であって、
前記転がり軸受は、
内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の転動体と、
前記複数の転動体を保持する保持器と、
を備え、
前記保持器の外周面と前記外輪の内周面との間、又は前記保持器の内周面と前記内輪の外周面との間の距離の変化量を検出する工程と、
前記距離の変化量が予め設定した閾値を越えたとき、前記保持器が異常であると判断する工程と、
を有することを特徴とする異常診断方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の異常診断装置によれば、異常診断装置は、保持器の外周面と外輪の内周面との間、又は保持器の内周面と内輪の外周面との間の距離の変化量を検出する非接触式変位計を備え、当該非接触式変位計は、上記距離の変化量が予め設定した閾値を越えたとき、保持器が異常であると判断する。したがって、実稼動中の装置に影響を与えることなく、保持器損傷異常を早期に高い確度で診断することが可能である。
【０００８】
また、本発明の異常診断方法によれば、保持器の外周面と外輪の内周面との間、又は保持器の内周面と内輪の外周面との間の距離の変化量を検出する工程と、距離の変化量が予め設定した閾値を越えたとき、保持器が異常であると判断する工程と、を有する。したがって、実稼動中の装置に影響を与えることなく、損傷の進行を診断しながら保持器損傷異常を早期に高い確度で診断することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る円筒ころ軸受の正面図である。
【図２】図１の円筒ころ軸受の周方向における部分断面図である。
【図３】保持器の部分上面図である。
【図４】保持器の部分正面図である。
【図５】第２実施形態に係る円筒ころ軸受の周方向における部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る異常診断装置について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１及び図２に示すように、実施形態に係る異常診断装置が適用される回転部品としての円筒ころ軸受１０は、内周面１２ａに外輪軌道面１２ｂが形成される外輪１２（固定輪）と、外周面１４ａに内輪軌道面１４ｂが形成される内輪１４（回転輪）と、外輪軌道面１２ｂと内輪軌道面１４ｂとの間に転動自在に配置される複数の円筒ころ１６（図４参照）と、これら複数の円筒ころ１６を転動自在に保持する保持器２０と、を備え、グリースや潤滑油によって内部潤滑される。
【００１２】
図３及び図４も参照し、保持器２０は、一対の円環部２２と、周方向に所定の間隔で設けられ、一対の円環部２２を軸方向に連結する複数（本実施形態では１８個）の柱部２４と、一対の円環部２２と複数の柱部２４とによって画成され、円筒ころ１６をそれぞれ保持する複数（本実施形態では１８個）のポケット部２６と、を有する。
【００１３】
柱部２４は、その周方向側面から連続した側面を有して径方向外側に延出する一対の止め部２４ａを有しており、当該止め部２４ａによって円筒ころ１６が確実に保持される。
【００１４】
また、固定輪である外輪１２には、保持器２０の円環部２２と径方向に対向する位置において、外周面１２ｃから内周面１２ａに亘って径方向に貫く空孔１３が設けられる。この空孔１３には、非接触式レーザー変位計（不図示）のプローブ３０が内嵌される。なお、非接触式レーザー変位計は、円筒ころ軸受１０の保持器２０の異常を診断する異常診断装置の一部を構成する。
【００１５】
プローブ３０は、径方向幅が空孔１３の径方向幅よりも短く設定されており、外周面３０ａが外輪１２の外周面１２ｃと滑らかに接続し、内周面３０ｂが外輪１２の内周面１２ａよりも径方向外側に位置する。
【００１６】
また、プローブ３０は、不図示の投光部及び受光部を有している。投光部は半導体レーザー及び投光レンズ等から構成され、半導体レーザーが発生した光は投光レンズを通して集光され、保持器２０の外周面２０ａに対して径方向に投射される。
【００１７】
保持器２０の外周面２０ａは反射面としてはたらき、光線をプローブ３０の受光部に向かって反射する。なお、外周面２０ａの内、反射面としてはたらく部分が、後述する保持器損傷が進行した場合であっても外輪１２と接触しないように、保持器２０の形状を設定することが望ましい。また、保持器２０は、上記反射面にグリースや潤滑油が浸入しない形状であることが望ましい。
【００１８】
受光部は受光レンズ及びリニアイメージセンサ等から構成されており、外周面２０ａから反射した光線は、受光レンズを通してリニアイメージセンサ上に光スポットを作る。ここで、保持器２０が径方向に移動した場合、リニアイメージセンサ上の光スポットも移動するので、その位置変化を検出することによって、保持器２０の径方向における変位量、すなわち、保持器２０の外周面２０ａと外輪１２の内周面１２ａとの間の距離Ｌ（以後、保持器外輪間距離Ｌと呼ぶことがある。）の変化量ΔＬを検出することが可能である。
【００１９】
ここで、外径を３６０ｍｍ、内径を２００ｍｍに設定した円筒ころ軸受１０を、横軸姿勢、すなわち、軸線を重力方向に対して垂直方向にした状態において内輪回転させる場合、正常時の保持器外輪間距離Ｌは、内外輪隙間Ｇの約２４分の１である。
【００２０】
このように構成された円筒ころ軸受１０は回転機械に組み込まれて稼動されるが、長期連続使用等によって、保持器２０に損傷が発生して正常回転せずに振れ回りが起こると、保持器外輪間距離Ｌが変化し得る状態となる。なお、プローブ３０の設置位置や円筒ころ軸受１０の運転状態によって、保持器外輪間距離Ｌの変化の傾向は大きく異なり、本実施形態のように、プローブ３０を鉛直方向下方（重力方向）に向けて外輪１２内部の最上部に設置した場合、保持器２０の外周面２０ａと外輪１２の内周面１２ａとの間の距離は、鉛直方向下部では短くなり、鉛直方向上部では長くなるので、プローブ３０が測定する保持器外輪間距離Ｌは保持器２０の損傷の進行に伴い徐々に増加していく。
【００２１】
ここで、保持器外輪間距離Ｌの正常値（初期値）をＬａとしたとき、非接触式レーザー変位計は、保持器外輪間距離Ｌの変化量ΔＬが予め設定した閾値を超えた場合、例えば、変化量ΔＬが正常値Ｌａの約４割を超えた場合、保持器２０の損傷の進行が深刻なレベルに達したと判断し、異常診断装置は、予定されている回転機械の定期点検を待たずに早急にメンテナンスが必要であると管理者に警告する。
【００２２】
保持器損傷の進行検知時に発される警告は、管理者が常時確認可能な管理画面上、又は管理用機器上に視覚・聴覚・触覚的な警告メッセージを表示させることによって行われる。また、警告と併せて交換用部品のメーカー在庫情報や、交換用部品即納システムとの連携が行われる。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態の異常診断装置によれば、保持器２０の外周面２０ａと外輪１２の内周面１２ａとの間の距離Ｌの変化量ΔＬを検出する非接触式レーザー変位計を備え、当該非接触式レーザー変位計は、上記変化量ΔＬが予め設定した閾値を越えたとき、保持器２０が異常であると判断する。したがって、実稼動中の回転装置に影響を与えることなく、損傷の進行を診断しながら保持器損傷異常を早期に高い確度で診断することが可能である。
【００２４】
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【００２５】
例えば、外輪１２を回転輪とし、内輪１４を固定輪としてもよく、この場合、図５に示すように、固定輪である内輪１４には、保持器２０の円環部２２と径方向に対向する位置において、内周面１４ｃから外周面１４ａに亘って径方向に貫く空孔１５が設けられる。この空孔１５には、非接触式レーザー変位計のプローブ３０が内嵌される。そして、非接触レーザー変位計は、上述と同様の方法により、保持器２０の内周面２０ｂと内輪１４の外周面１４ａとの間の距離Ｌ´の変化量ΔＬ´を検出し、当該変化量ΔＬ´が予め設定した閾値を超えたとき、保持器２０が異常であると判断する。このように構成した場合であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏することが可能である。
【００２６】
また、保持器２０の外周面２０ａと外輪１２の内周面１２ａとの間の距離Ｌの変化量ΔＬ、又は保持器２０の内周面２０ｂと内輪１４の外周面１４ａとの間の距離Ｌ´の変化量ΔＬ´を検出する非接触式変位計としては、上述した非接触式レーザー変位計に限られず、渦電流や磁気、抵抗、速度、加速度等の変化を利用した変位計を、円筒ころ軸受１０の回転性能に及ぼさない範囲で適用してもよい。また、他の非接触式変位計としては、円筒ころ軸受１０を軸方向から観察することによって、保持器２０の可動範囲変化を検知するものが適用可能であり、具体的には、例えば、保持器２０及び外輪１２の軸方向側面にマークを設け、軸方向からカメラ観察することによって、保持器外輪間距離Ｌの変化量ΔＬを検出するものが適用可能である。
【００２７】
また、上述の実施形態においては、転がり軸受として円筒ころ軸受１０を挙げたが、本発明は、円錐ころ軸受や深溝玉軸受等、任意の転がり軸受に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１０          円筒ころ軸受（転がり軸受）
１２          外輪
１２ａ        内周面
１２ｂ        外輪軌道面
１２ｃ        外周面
１３          空孔
１４          内輪
１４ａ        外周面
１４ｂ        内輪軌道面
１４ｃ        内周面
１５          空孔
１６          円筒ころ（転動体）
２０          保持器
２０ａ        外周面
２０ｂ        内周面
２２          円環部
２４          柱部
２４ａ        止め部
２６          ポケット部
Ｇ            内外輪隙間
Ｌ、Ｌ´      距離
ΔＬ、ΔＬ´  変化量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014066622.tif 000006
【図５】
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