(57)【要約】  回転機械に使用される転がり軸受の異常診断方法は、転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻と、該転動体が軌道輪のはく離領域から脱出する脱出時刻を取得する時刻取得工程と、進入時刻と脱出時刻との時間差である、はく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する推定工程と、を有する。軌道輪が転動体からの繰返し荷重を受けた場合に軌道輪に生じたはく離の進展を定量的に評価することができる。
2020040280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械に使用される転がり軸受の異常診断方法であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻と、該転動体が前記軌道輪のはく離領域から脱出する脱出時刻を取得する時刻取得工程と、
前記進入時刻と前記脱出時刻との時間差である、はく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する推定工程と、
を有する、転がり軸受の異常診断方法。
【請求項２】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、その絶対値が閾値より大きい、負と正のいずれか一方の振動速度の最大値を示す時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記負と正のいずれか他方の振動速度の最大値を示す時刻を前記脱出時刻とする、請求項１に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項３】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記振動速度の最大値と最小値のいずれか他方を示す時刻を前記脱出時刻とする、請求項１に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項４】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、その絶対値が閾値より大きい、負と正のいずれか一方の振動速度の最大値を示す時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における振動速度をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、請求項１に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項５】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における振動速度をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、請求項１に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項６】
前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、請求項４又は５に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項７】
前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記時刻取得工程は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記荷重が前記閾値より上昇した際の時刻を前記脱出時刻とする、請求項１に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項８】
前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記時刻取得工程は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における荷重をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、請求項１に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項９】
前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、請求項８に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項１０】
回転機械に使用される転がり軸受の異常診断装置であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻と、該転動体が前記軌道輪のはく離領域から脱出する脱出時刻を取得し、且つ、前記進入時刻と前記脱出時刻との時間差である、はく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する制御装置、を有する、転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１１】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、その絶対値が閾値より大きい、負と正のいずれか一方の振動速度の最大値を示す時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記負と正のいずれか他方の振動速度の最大値を示す時刻を前記脱出時刻とする、請求項１０に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１２】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記振動速度の最大値と最小値のいずれか他方を示す時刻を前記脱出時刻とする、請求項１０に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１３】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、その絶対値が閾値より大きい、負と正のいずれか一方の振動速度の最大値を示す時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における振動速度をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、請求項１０に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１４】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における振動速度をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、請求項１０に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１５】
前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、請求項１３又は１４に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１６】
前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記制御装置は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記荷重が前記閾値より上昇した際の時刻を前記脱出時刻とする、請求項１０に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１７】
前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記制御装置は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における荷重をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、請求項１０に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１８】
前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、請求項１７に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１９】
回転機械に使用される転がり軸受の異常診断方法であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻を取得する進入時刻取得工程と、
該進入時刻を原点とする、回転輪の回転周期内における前記出力信号をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことでグラデーション画像を形成する画像形成工程と、
該グラデーション画像を出力する表示工程と、
を有する、転がり軸受の異常診断方法。
【請求項２０】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記進入時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、その絶対値が閾値より大きい、負と正のいずれか一方の振動速度の最大値を示す時刻を前記進入時刻とする、請求項１９に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項２１】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記進入時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とする、請求項１９に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項２２】
前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記進入時刻取得工程は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とする、請求項１９に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項２３】
前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項２４】
回転機械に使用される転がり軸受の異常診断装置であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻を取得し、該進入時刻を原点とする、回転輪の回転周期内における前記出力信号をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことでグラデーション画像を形成する制御装置と、
該グラデーション画像を出力する出力装置と、を有する、転がり軸受の異常診断装置。
【請求項２５】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、その絶対値が閾値より大きい、負と正のいずれか一方の振動速度の最大値を示す時刻を前記進入時刻とする、請求項２４に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項２６】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とする、請求項２４に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項２７】
前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記制御装置は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とする、請求項２４に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項２８】
前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、請求項２４〜２７のいずれか１項に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受の異常診断方法及び異常診断装置に関し、特に、転がり軸受の軌道輪に生じたはく離サイズを推定できる転がり軸受の異常診断方法及び異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転がり軸受から検出される振動を検出して、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、機械装置の実稼働状態で転がり軸受の異常の有無や異常の部位を診断する技術が種々提案されている。【０００３】
また、風車のドライブトレインや鉱山設備などの大型の回転機械に使用される転がり軸受では、軸受の交換が容易ではないため、若干の損傷が発生しても継続して使用されることが多いことから、損傷の進展に応じた軸受の交換時期を明確に把握することが求められている。【０００４】
例えば、特許文献１に記載の転がり軸受の状態監視装置では、内外輪間のラジアル方向の相対変位を変位センサで検出し、複数の転動体から静止輪の内輪が受ける総負荷回数の増加に応じた内外輪間の相対変位の段階的な増大パターンに従って、転がり軸受の状態を診断している。【０００５】
また、特許文献２に記載の状態監視装置では、振動波形を複数の損傷フィルタ周波数帯域に分割して抽出処理した後の波形に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入手する。そして、抽出された周波数帯域において、転がり軸受の回転速度信号に基づいて算出した軸受損傷周波数と、スペクトルデータに含まれる周波数成分とを比較し、転がり軸受の異常の部位を特定し、損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される振動実効値に基づいて、部位の損傷の程度又は損傷の進展状況を診断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特開２０１７−２６０２０号公報
【特許文献２】日本国特開２０１７−３２５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、損傷が進展すると内外輪の相対変位が段階的に増大するという知見に基づいて、損傷ステージを３段階としており、定性的な判定に留まっていた。また、特許文献２に記載の装置でも、損傷の程度を３段階で診断しており、具体的にはく離の進展を定量的に評価したものではなかった。【０００８】
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、軌道輪が転動体からの繰返し荷重を受けた場合に、軌道輪に生じたはく離の進展を定量的に評価することができる転がり軸受の異常診断方法及び異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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）  回転機械に使用される転がり軸受の異常診断方法であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻と、該転動体が前記軌道輪のはく離領域から脱出する脱出時刻を取得する時刻取得工程と、
前記進入時刻と前記脱出時刻との時間差である、はく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する推定工程と、
を有する、転がり軸受の異常診断方法。
（２）  回転機械に使用される転がり軸受の異常診断装置であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻と、該転動体が前記軌道輪のはく離領域から脱出する脱出時刻を取得し、且つ、前記進入時刻と前記脱出時刻との時間差である、はく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する制御装置、
を有する、転がり軸受の異常診断装置。
（３）  回転機械に使用される転がり軸受の異常診断方法であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻を取得する時刻取得工程と、
該進入時刻を原点とする、回転輪の回転周期内における前記出力信号をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことでグラデーション画像を形成する形成工程と、
該グラデーション画像を出力する表示工程と、
を有する、転がり軸受の異常診断方法。
（４）  回転機械に使用される転がり軸受の異常診断装置であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻を取得し、該進入時刻を原点とする、回転輪の回転周期内における前記出力信号をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことでグラデーション画像を形成する制御装置と、
該グラデーション画像を出力する出力装置と、
を有する、転がり軸受の異常診断装置。
【発明の効果】
【００１０】
上記（１）の異常診断方法、及び上記（２）の異常診断装置によれば、転動体が軌道輪のはく離領域に進入及び脱出する時刻を取得して、進入時刻と脱出時刻との時間差から、はく離サイズを推定することで、軌道輪に生じたはく離の進展を定量的に評価することができ、軸受の交換時期を明確化することができる。【００１１】
また、上記（３）の異常診断方法、及び上記（４）の異常診断装置によれば、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻を原点として、出力信号をグラデーションで回転輪の回転周期ごとに繰り返し描画して、グラデーション画像を形成することで、オペレータがグラデーション画像から軌道輪に生じたはく離の進展を定量的に評価することができると共に、軌道輪に生じたはく離の進展を視覚的に認識することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の各実施形態に係る転がり軸受の異常診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する際のころ荷重について説明するための図であり、（ｂ）は、転動体が軌道輪のはく離領域から脱出する際のころ荷重について説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る軌道輪のはく離通過時間を説明するための振動速度波形のグラフである。
【図４】（ａ）は、転動体が軌道輪のはく離を通過する時間を説明するための他の振動速度波形のグラフであり、（ｂ）は、転動体が軌道輪のはく離を通過する時間を説明するためのさらに他の振動速度波形のグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る振動速度波形から、内輪１回転周期ごとに振動速度波形を切り取る例を説明するための図である。
【図６】（ａ）は、切り取った波形データから進入時刻を取得して、所定の周期の振動速度波形を取得する工程を説明するためのグラフであり、（ｂ）は、（ａ）の波形データを元に、進入時刻を原点とした座標データに置き換えたグラフである。
【図７】図６（ｂ）に示す波形データをグラデーションで描画し、回転輪の回転周期ごとに積層して形成されたグラデーション画像を示す。
【図８】傷の部位と、傷に起因して発生する振動周波数の関係を示す表である。
【図９】（ａ）は、荷重センサとしての圧電式力センサが機械設備に設置される例を示す図であり、（ｂ）は、荷重センサとしての圧電式フィルムが機械設備に設置される例を示す図であり、（ｃ）は、荷重センサとしての光ファイバが機械設備に設置される例を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る転がり軸受の異常診断装置において、波形データをグラデーションで描画し、回転輪の回転周期ごとに積層して形成されたグラデーション画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る転がり軸受の異常診断方法及び異常診断装置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。
【００１４】
（第１実施形態）
以下、図１〜図３を参照して、第１実施形態に係る転がり軸受の異常診断方法及び異常診断装置について説明する。
図１に示すように、本実施形態の異常診断装置１は、機械設備１０に組み込まれた転がり軸受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、振動センサ１２で検出した信号を、データ伝送手段１３を介して受信し、信号処理を行って転がり軸受１１の軌道輪（即ち、内輪１１１又は外輪１１２）のはく離の有無、及びはく離サイズの推定をリアルタイムで行う演算処理部２１、及び機械設備１０を駆動制御する制御部２２を有する制御装置２０と、モニタや警報機等からなる出力装置３０と、を備えている。
【００１５】
なお、本実施形態の異常診断装置１が適用される機械設備１０としては、例えば、風車や鉱山設備等が挙げられる。
【００１６】
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１１４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。
【００１７】
振動センサ１２は、転がり軸受１１の固定輪である外輪１１２が取り付けられたハウジング１１４の負荷圏に固定されている。図２は上部が負荷圏となる一態様である。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。
【００１８】
また、振動センサ１２としては、圧電式加速度センサ、動電式速度センサ、変位センサを用いることができる。転がり軸受の運転状態により、加速度、速度、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を適宜使用することができる。例えば、転がり軸受が高速回転時は加速度、低速回転時は変位を検出してもよい。なお、後述するように、本実施形態では、速度で表される振動速度波形を用いてはく離の解析を行う。このため、加速度信号を検出する場合には、出力信号を積分処理により、変位信号を検出する場合には、出力信号を微分処理によりそれぞれ変換して、振動速度波形を求める。
【００１９】
また、制御装置２０は、マイクロコンピュータ（ＩＣチップ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ等）により構成されており、また、図示しない内部メモリを備えている。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。
制御装置２０は、演算処理部２１で判定された転がり軸受１１の診断結果を、内部メモリに記憶すると共に、機械設備１０の動作を制御部２２へ出力し、診断結果に応じた機械設備１０を駆動する制御信号を機械設備１０の動作にフィードバック（回転数を落とすなど）する。さらに、制御装置２０は、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。
【００２０】
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オペレータ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、振動センサ１２からの信号を的確に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。
【００２１】
ここで、転がり軸受１１の負荷圏において、転動体１１３が健全部（正常ではく離がない領域）を通過する際には、転動体１１３は内輪１１１及び外輪１１２と接触し、所定の転動体荷重を負担している。一方、はく離が生じていると、一般に、はく離の深さは、転動体１１３と軌道輪のヘルツ接触の弾性接近量よりも大きいため、転動体１１３が軌道輪のはく離領域を通過する際には、内輪１１１と外輪１１２のどちらか一方のみに接触し、転動体１１３がはく離内部を通過する状態では、転動体荷重は健全部での転動体荷重よりも減少する。
【００２２】
詳述すると、図２（ａ）に例示する様に、転動体１１３が内輪１１１のはく離領域に入る前は、外輪１１２を介してハウジング１１４が転動体荷重を負担しているが、内輪１１１のはく離領域に進入した際は、転動体荷重は減少する。この転動体荷重の変化は、径方向外側に向かう方向を正方向とすると、振動速度の負の最大値（底部）として捉えられる。なお、図２中、符号λは、はく離長さ（単位：［ｍ］、［ｍｍ］等）を示し、符号ｖは、転動体の公転速度（単位：［ｍ／ｓ］等）を示す。
【００２３】
また、図２（ｂ）に例示する様に、該転動体１１３が内輪１１１のはく離領域から脱出する際は、外輪１１２を介してハウジング１１４が負担する転動体荷重が増加して回復し、その転動体荷重の変化は、振動速度の正の最大値（頂部）として捉えられる。
即ち、転動体１１３が内輪１１１のはく離領域に進入するか脱出する際には、転動体荷重の変化の向きが異なるため、転動体荷重の減少は振動速度の負の最大値（底部）として表れ、転動体荷重の増加は、振動速度の正の最大値（頂部）として表れる。
また、実際には、回転輪である内輪１１１の１回転周期内においては、負荷圏で転動体１１３が内輪のはく離領域を通過する数回の衝突が振動として表れるが、本実施形態では、負荷圏にある転動体１１３が内輪のはく離領域を通過するときに発生する、負又は正の最大値の振動速度が診断のために取得される。
【００２４】
なお、はく離は微視的に、内輪の回転方向、軸方向、深さ方向いずれにも伝播するため発生しているかどうかの判断は、振動速度の負又は正の最大値の絶対値を閾値と比較することで行われ、絶対値が閾値より大きい場合に、はく離が発生していると判断する。
【００２５】
そして、はく離が発生している場合には、演算処理部２１は、図３に示すように出力される振動速度波形から、負の振動速度の最大値（底部）が示す時刻を転動体１１３が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻とし、進入時刻から所定時間内における、正の振動速度の最大値（頂部）が示す時刻を転動体１１３が軌道輪のはく離領域から脱出する脱出時刻として取得する。
ここで、上記所定時間は、軸受損傷の振動周期（転動体が内輪のはく離領域を通過する時間間隔）よりも僅かに長い周期としている。例えば、所定時間は、転動体が内輪のはく離領域を通過する間隔の２倍以下で設定される。
なお、振動センサ１２の出力は、どの方向を正方向とするか選択が可能なため、内輪のはく離領域に進入する際に、正の最大値（頂部）として表わされ、はく離領域から脱出する際に、負の最大値（底部）として表わされる場合がある。この場合には、正の振動速度の最大値（頂部）が示す時刻を進入時刻とし、負の振動速度の最大値（底部）が示す時刻を脱出時刻とする。
【００２６】
また、振動センサ１２の出力によっては、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、進入時刻及び脱出時刻を示す振動速度の最大値（頂部）と最小値（底部）が、いずれも正側の値となる場合や、あるいは、いずれも負側の値となる場合がある。
この場合には、出力信号から得られる振動速度波形のうち、内輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を進入時刻として取得し、進入時刻から所定時間内における、振動速度の最大値と最小値のいずれか他方を示す時刻を脱出時刻として取得してもよい。
【００２７】
次に、演算処理部２１は、進入時刻と脱出時刻との時間差である、はく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する。
具体的に、内輪回転、外輪固定の本実施形態において、内輪はく離の場合には、はく離サイズは、次式（１）で与えられる。
【００２８】
【数１】
2020040280.tif 000003
【００２９】
また、外輪はく離の場合には、はく離サイズは、次式（２）で与えられる。
【００３０】
【数２】
2020040280.tif 000004
【００３１】
なお、本実施形態と異なり、内輪固定、外輪回転の転がり軸受において、内輪はく離の場合のはく離サイズは、次式（３）で与えられ、外輪はく離の場合のはく離サイズは、次式（４）で与えられる。また、この場合、振動センサ１２は、静止側の軸に取り付けられてもよい。
【００３２】
【数３】
2020040280.tif 000005
【００３３】
【数４】
2020040280.tif 000006
【００３４】
以下は、式（１）〜（４）における各記号の意味を表す。
τ：はく離通過時間
ｄｍ：転動体のＰＣＤ
Ｄａ：転動体の直径
ｆｒｉ：内輪回転周波数
ｆｒｅ：外輪回転周波数
ｆｃ：転動体の公転周波数
ｆｉ＝ｆｒｉ−ｆｃ
ｆｅ＝ｆｒｅ−ｆｃ
【００３５】
ここで、内輪はく離か、外輪はく離かの判定は、内輪１１１の回転周期内の各転動体１１３のはく離領域進入時点間の間隔を見て判断するようにしてもよいし、転がり軸受より検出した実測データをエンベロープ分析等の解析処理を行って実測周波数成分を生成し、計算により求めた内輪と外輪のそれぞれの理論周波数成分と一致するか否かで損傷箇所を判定する方法を用いて、判断するようにしてもよい。
【００３６】
これにより、制御部２２は、得られたはく離サイズに基づいて、機械設備１０を停止させてもよいし、回転数を落とすように制御してもよい。
また、そのまま運転しても転がり軸受１１の交換までに重大損傷を起こさない程度のはく離サイズと判断すれば、上記の制御は行わず、制御部２２は、機械設備１０の運転をそのまま継続してもよい。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態に係る異常診断方法及び異常診断装置１によれば、転がり軸受１１の回転中に振動センサ１２によって検出された出力信号から、転動体１１３が軌道輪である内輪１１１又は外輪１１２のはく離領域に進入する進入時刻と、該転動体１１３が該軌道輪のはく離領域から脱出する脱出時刻を取得する時刻取得工程と、進入時刻と脱出時刻との時間差である、はく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する推定工程と、を有するので、軌道輪に生じたはく離の進展を定量的に評価することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、図５〜図７を参照して、第２実施形態に係る転がり軸受の異常診断方法及び異常診断装置について説明する。なお、第１実施形態と同様の部分については、同一又は相当符号を付して、説明を省略又は簡略化する。
【００３９】
本実施形態では、振動センサ１２を用いて得られた出力信号から、内輪１１１のはく離領域への進入時刻を取得した後、進入時刻を原点として、振動速度波形に基づくグラデーション画像（図７参照）を表示させて、脱出時刻を取得するようにした点において、第１実施形態と異なる。
【００４０】
具体的には、図５に示すように、得られた振動速度波形データから、内輪１１１の１回転周期（例えば、４０ｍｓ）ごとにデータを（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）・・・（ｎ）所望の数を切り取る。例えば、図５の（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）は、内輪１１１の３回転分の振動速度波形データが取得されることを示している。
【００４１】
そして、切り取った各データから、図６（ａ）に示す様に、負の最大値（底部）の振動速度を進入時刻としてそれぞれ取得する。さらに、切り取った各データから、進入時刻から１．１×［１／軸受損傷周波数］の周期の振動速度波形データ、即ち、軸受損傷周期（隣り合う転動体が内輪のはく離領域に到達する時間間隔）よりも僅かに長い周期の振動速度波形データをそれぞれ取得する。なお、軸受損傷周波数は、この場合、図８に示す回転速度に起因する各部位の損傷に対応する発生間隔周波数のうち、内輪１１１の周波数を用いる。
【００４２】
また、図６（ｂ）に示すように、進入時刻を原点とした座標データに、振動速度波形データを置き換える。
【００４３】
そして、進入時刻を原点として、内輪１１１の回転周期内における正の振動速度を白、負の振動速度を黒として、グラデーションで描画し、このグラデーション描画を、グラフの縦軸に積層するようにして、内輪１１１の回転周期ごとに繰り返し、図７に示すような、グラデーション画像を形成する。また、このグラデーション画像を出力装置３０によって出力する。
なお、グラデーションの描画の配色は、白黒に限定されず、正と負の振動速度の大きさが視認できるものであればよい。更に、グラデーションを明瞭にするために、１０ｋＨｚ以下を処理するローパスフィルタを用いてノイズを除去してもよい。
【００４４】
また、得られたグラデーション画像を元に、制御装置２０が画像処理を行って、最も白い位置を脱出時刻として取得する。
【００４５】
画像処理は、自動処理で行うことが好ましい。自動処理の１つとして機械学習を用いる方法が挙げられる。学習の際に用いる教師データとして、はく離サイズが分かっている軸受を用いて上記手法のグラデーション画像Ａを作成する。はく離サイズとグラデーション画像Ａを紐付けて学習させることで、学習モデルを得る。学習モデルに新たなグラデーション画像データを適用し、はく離サイズを推定する。
なお、機械学習用ソフトは一般的なものを用いれば構わないが、例えば、ＴｅｎｓｏｒＦｌｏｗ（登録商標）やｓｃｉｋｉｔ−ｌｅａｒｎなどが挙げられる。ただし、機械学習用ソフトは、これらに限定されるものでない。
【００４６】
以後、第１実施形態と同様に、得られた進入時刻と脱出時刻との時間差である、内輪のはく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する。
【００４７】
したがって、本実施形態においても、軌道輪が転動体からの繰返し荷重を受けた場合に軌道輪に生じたはく離の進展を定量的に評価することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。さらに、グラデーション画像によってオペレータが、軌道輪に生じたはく離の進展を視覚的に認識し、機械設備の異常を正しく判断することができる。
【００４８】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る転がり軸受の異常診断方法及び異常診断装置について説明する。なお、第１又は第２実施形態と同様の部分については、同一又は相当符号を付して、説明を省略又は簡略化する。
【００４９】
上記実施形態では、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて診断していたが、本実施形態では、転がり軸受の荷重を検出する荷重センサを用いて、直接転動体荷重を検出する。
【００５０】
荷重センサとしては、圧電式力センサ４０であってもよく、この場合、図９（ａ）に示すように、圧電式力センサ４０は、ハウジング１１４に設けられた切り欠き１１４ａに設置され、ハウジング１１４と外輪１１２との間で転動体荷重の変化を計測するようにしてもよい。
或いは、荷重センサは、図９（ｂ）に示すような圧電式フィルム４０ａや、図９（ｃ）に示すような光ファイバ４０ｂであってもよい。いずれの場合も、ハウジング１１４と外輪１１２との間に、圧電式フィルム４０ａや光ファイバ４０ｂが挟み込まれることで、転動体荷重の変化が計測される。
【００５１】
したがって、荷重センサから荷重を表す波形が得られるので、時刻取得工程は、荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を進入時刻とし、該進入時刻から所定時間内における、荷重が前記閾値より上昇した際の時刻を脱出時刻とする。
【００５２】
また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、得られた進入時刻と脱出時刻との時間差である、はく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する。
【００５３】
したがって、本実施形態のように、荷重センサを用いた場合にも、軌道輪が転動体からの繰返し荷重を受けた場合に軌道輪に生じたはく離の進展を定量的に評価することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【００５４】
なお、本発明は、荷重センサを用いて転動体荷重を検出する場合にも、第２実施形態と同様に、荷重を表す波形から、進入時刻を取得し、該進入時刻を原点とする、回転輪の回転周期内における荷重をグラデーションで描画し、回転輪の回転周期ごとに該グラデーション描画を繰り返し行うことでグラデーション画像を形成してもよい。また、グラデーション画像から脱出時刻を取得するようにしてもよい。
【００５５】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る転がり軸受の異常診断方法及び異常診断装置について説明する。なお、第１〜第３実施形態と同様の部分については、同一又は相当符号を付して、説明を省略又は簡略化する。
【００５６】
第２実施形態では、進入時刻を原点として、内輪１１１の回転周期内における振動波形をグラデーションで描画し、このグラデーション描画を、内輪１１１の回転周期ごとに繰り返し行って、グラフの縦軸に積層するようにしてグラデーション画像を形成していたが、本実施形態では、これをさらに長時間に亙って取得している。
なお、本実施形態では、進入時刻を原点として、内輪１１１の回転周期内における振動波形を縦軸に沿って描画したグラデーション描画を、内輪１１１の回転周期ごとに繰り返し行って、横軸に積層してグラデーション画像を形成している。また、図１０は、上記グラデーション画像のうちから、操作時間が６５時間〜９０時間で、１ピッチ（＝隣接する転動体が接触する内輪の外周面間の距離）の縦軸の範囲で抜粋したものである。
【００５７】
これにより、図１０に示すグラデーション画像から、操作時間が進むにつれて、はく離長さが長くなることを傾きとして視覚的に把握することができ、はく離の進展度合いがさらに判別しやすくなる。また、図１０では、領域ＡとＢの傾きを比較することで、はく離長さが１ピッチを超えると、はく離の進展速度が急激に増加していることがわかる。
【００５８】
また、本実施形態では、図１０の領域Ａで得られた傾きから、所定時間後（所定の操作時間）のはく離長さを推定することができる。また、この結果を利用して、はく離進展速度が急激に増加する、はく離長さが１ピッチ分に至るまでの所定時間（所定の操作時間）も推定することができる。
なお、本実施形態による、グラデーション画像を用いたはく離長さの推定は、第３実施形態で説明した、荷重を表す波形から得られたグラデーション画像にも適用できる。
【００５９】
なお、本発明の異常診断方法及び異常診断装置は、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、転がり軸受は、軸受形式に限定されず、玉軸受を含む、全ての形式の転がり軸受に適用することができる。
また、軌道輪に生じたはく離のサイズや、転動体のサイズに応じて、軌道輪のはく離領域に進入した時刻と、振動速度の負の最大値が示す時刻とに時間差が生じる場合には、例えば、負の最大値を示す直前の閾値を越える時刻を、軌道輪のはく離領域に進入した時刻としてもよい。
【００６０】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）  回転機械に使用される転がり軸受の異常診断方法であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻と、該転動体が前記軌道輪のはく離領域から脱出する脱出時刻を取得する時刻取得工程と、
前記進入時刻と前記脱出時刻との時間差である、はく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する推定工程と、
を有する、転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、軌道輪に生じたはく離の進展を定量的に評価することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【００６１】
（２）  前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、その絶対値が閾値より大きい、負と正のいずれか一方の振動速度の最大値を示す時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記負と正のいずれか他方の振動速度の最大値を示す時刻を前記脱出時刻とする、（１）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて、振動速度波形から進入時刻及び脱出時刻を容易に取得することができる。
【００６２】
（３）  前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記振動速度の最大値と最小値のいずれか他方を示す時刻を前記脱出時刻とする、（１）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて、振動速度波形から進入時刻及び脱出時刻を容易に取得することができる。
【００６３】
（４）  前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、その絶対値が閾値より大きい、負と正のいずれか一方の振動速度の最大値を示す時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における振動速度をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、（１）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて、振動速度波形から進入時刻及び脱出時刻を容易に取得することができると共に、オペレータが軌道輪に生じたはく離の進展を視覚的に認識し、機械設備の異常を正しく判断することができる。
【００６４】
（５）  前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における振動速度をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、（１）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて、振動速度波形から進入時刻及び脱出時刻を容易に取得することができると共に、オペレータが軌道輪に生じたはく離の進展を視覚的に認識し、機械設備の異常を正しく判断することができる。
【００６５】
（６）  前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、（４）又は（５）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、所定時間後のはく離長さを推定することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【００６６】
（７）  前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記時刻取得工程は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記荷重が前記閾値より上昇した際の時刻を前記脱出時刻とする、（１）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、荷重センサを用いて、転動体荷重の変化を表す波形から進入時刻及び脱出時刻を容易に取得することができる。
【００６７】
（８）  前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記時刻取得工程は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における荷重をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、（１）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、荷重センサを用いて、転動体荷重の変化を表す波形から進入時刻及び脱出時刻を容易に取得することができると共に、オペレータが軌道輪に生じたはく離の進展を視覚的に認識し、機械設備の異常を正しく判断することができる。
【００６８】
（９）  前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、（８）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、所定時間後のはく離長さを推定することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【００６９】
（１０）  回転機械に使用される転がり軸受の異常診断装置であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻と、該転動体が前記軌道輪のはく離領域から脱出する脱出時刻を取得し、且つ、前記進入時刻と前記脱出時刻との時間差である、はく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する制御装置、
を有する、転がり軸受の異常診断装置。
この構成によれば、軌道輪に生じたはく離の進展を定量的に評価することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【００７０】
（１１）  前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、その絶対値が閾値より大きい、負と正のいずれか一方の振動速度の最大値を示す時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記負と正のいずれか他方の振動速度の最大値を示す時刻を前記脱出時刻とする、（１０）に記載の転がり軸受の異常診断装置。
この構成によれば、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて、振動速度波形から進入時刻及び脱出時刻を容易に取得することができる。
【００７１】
（１２）  前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記振動速度の最大値と最小値のいずれか他方を示す時刻を前記脱出時刻とする、（１０）に記載の転がり軸受の異常診断装置。
この構成によれば、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて、振動速度波形から進入時刻及び脱出時刻を容易に取得することができる。
【００７２】
（１３）  前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、その絶対値が閾値より大きい、負と正のいずれか一方の振動速度の最大値を示す時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における振動速度をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、（１０）に記載の転がり軸受の異常診断装置。
この構成によれば、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて、振動速度波形から進入時刻及び脱出時刻を容易に取得することができると共に、オペレータが軌道輪に生じたはく離の進展を視覚的に認識し、機械設備の異常を正しく判断することができる。
【００７３】
（１４）  前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における振動速度をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、（１０）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて、振動速度波形から進入時刻及び脱出時刻を容易に取得することができると共に、オペレータが軌道輪に生じたはく離の進展を視覚的に認識し、機械設備の異常を正しく判断することができる。
【００７４】
（１５）  前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、（１３）又は（１４）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、所定時間後のはく離長さを推定することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【００７５】
（１６）  前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記制御装置は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記荷重が前記閾値より上昇した際の時刻を前記脱出時刻とする、（１０）に記載の転がり軸受の異常診断装置。
この構成によれば、荷重センサを用いて、転動体荷重の変化を表す波形から進入時刻及び脱出時刻を容易に取得することができる。
【００７６】
（１７）  前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記制御装置は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における荷重をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、（１０）に記載の転がり軸受の異常診断装置。
この構成によれば、荷重センサを用いて、転動体荷重の変化を表す波形から進入時刻及び脱出時刻を容易に取得することができると共に、オペレータが軌道輪に生じたはく離の進展を視覚的に認識し、機械設備の異常を正しく判断することができる。
【００７７】
（１８）  前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、（１７）に記載の転がり軸受の異常診断装置。
この構成によれば、所定時間後のはく離長さを推定することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【００７８】
（１９）  回転機械に使用される転がり軸受の異常診断方法であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻を取得する進入時刻取得工程と、
該進入時刻を原点とする、回転輪の回転周期内における前記出力信号をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことでグラデーション画像を形成する画像形成工程と、
該グラデーション画像を出力する表示工程と、
を有する、転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、オペレータがグラデーション画像から軌道輪に生じたはく離の進展を定量的に評価することができると共に、軌道輪に生じたはく離の進展を視覚的に認識することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【００７９】
（２０）  前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記進入時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、その絶対値が閾値より大きい、負と正のいずれか一方の振動速度の最大値を示す時刻を前記進入時刻とする、（１９）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて、振動速度波形から進入時刻を容易に取得することができる。
【００８０】
（２１）  前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記進入時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とする、（１９）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて、振動速度波形から進入時刻を容易に取得することができる。
【００８１】
（２２）  前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記進入時刻取得工程は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とする、（１９）に記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、荷重センサを用いて、転動体荷重の変化を表す波形から進入時刻を容易に取得することができる。
【００８２】
（２３）  前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、（１９）〜（２２）のいずれかに記載の転がり軸受の異常診断方法。
この構成によれば、所定時間後のはく離長さを推定することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【００８３】
（２４）  回転機械に使用される転がり軸受の異常診断装置であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻を取得し、該進入時刻を原点とする、回転輪の回転周期内における前記出力信号をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことでグラデーション画像を形成する制御装置と、
該グラデーション画像を出力する出力装置と、
を有する、転がり軸受の異常診断装置。
この構成によれば、オペレータがグラデーション画像から軌道輪に生じたはく離の進展を定量的に評価することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【００８４】
（２５）  前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、その絶対値が閾値より大きい、負と正のいずれか一方の振動速度の最大値を示す時刻を前記進入時刻とする、（２４）に記載の転がり軸受の異常診断装置。
この構成によれば、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて、振動速度波形から進入時刻を容易に取得することができる。
【００８５】
（２６）  前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とする、（２４）に記載の転がり軸受の異常診断装置。
この構成によれば、振動センサを用いて、転動体荷重の変化を振動速度の変化として捉えて、振動速度波形から進入時刻を容易に取得することができる。
【００８６】
（２７）  前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記制御装置は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とする、（２４）に記載の転がり軸受の異常診断装置。
この構成によれば、荷重センサを用いて、転動体荷重の変化を表す波形から進入時刻を容易に取得することができる。
【００８７】
（２８）  前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、（２４）〜（２７）のいずれかに記載の転がり軸受の異常診断装置。
この構成によれば、所定時間後のはく離長さを推定することができ、軸受の交換時期を明確に把握することができる。
【００８８】
なお、本出願は、２０１８年８月２３日出願の日本特許出願（特願２０１８−１５６５３５）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
【符号の説明】
【００８９】
１      異常診断装置
１０    機械設備
１１    転がり軸受
１２    振動センサ
２０    制御装置
２１    演算処理部
２２    制御部
３１    データ伝送手段
４０    圧電式力センサ（荷重センサ）
４０ａ  圧電式フィルム（荷重センサ）
４０ｂ  光ファイバ（荷重センサ）
【図１】
2020040280.tif 000007
【図２】
2020040280.tif 000008
【図３】
2020040280.tif 000009
【図４】
2020040280.tif 000010
【図５】
2020040280.tif 000011
【図６】
2020040280.tif 000012
【図７】
2020040280.tif 000013
【図８】
2020040280.tif 000014
【図９】
2020040280.tif 000015
【図１０】
2020040280.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月19日(2020.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械に使用される転がり軸受の異常診断方法であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻と、該転動体が前記軌道輪のはく離領域から脱出する脱出時刻を取得する時刻取得工程と、
前記進入時刻と前記脱出時刻との時間差である、はく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する推定工程と、
を有する、転がり軸受の異常診断方法。
【請求項２】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内において、負と正のいずれか一方の振動速度であって、その絶対値が閾値より大きく、前記振動速度の絶対値が最大値を示す時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記負と正のいずれか他方の振動速度の最大値を示す時刻を前記脱出時刻とする、請求項１に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項３】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記振動速度の最大値と最小値のいずれか他方を示す時刻を前記脱出時刻とする、請求項１に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項４】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内において、負と正のいずれか一方の振動速度であって、その絶対値が閾値より大きく、前記振動速度の絶対値が最大値を示す時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における振動速度をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、請求項１に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項５】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における振動速度をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、請求項１に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項６】
前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、請求項４又は５に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項７】
前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記時刻取得工程は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記荷重が前記閾値より上昇した際の時刻を前記脱出時刻とする、請求項１に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項８】
前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記時刻取得工程は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における荷重をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、請求項１に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項９】
前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、請求項８に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項１０】
回転機械に使用される転がり軸受の異常診断装置であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻と、該転動体が前記軌道輪のはく離領域から脱出する脱出時刻を取得し、且つ、前記進入時刻と前記脱出時刻との時間差である、はく離通過時間に基づいて、はく離サイズを推定する制御装置、を有する、転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１１】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内において、負と正のいずれか一方の振動速度であって、その絶対値が閾値より大きく、前記振動速度の絶対値が最大値を示す時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記負と正のいずれか他方の振動速度の最大値を示す時刻を前記脱出時刻とする、請求項１０に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１２】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記振動速度の最大値と最小値のいずれか他方を示す時刻を前記脱出時刻とする、請求項１０に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１３】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内において、負と正のいずれか一方の振動速度であって、その絶対値が閾値より大きく、前記振動速度の絶対値が最大値を示す時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における振動速度をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、請求項１０に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１４】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における振動速度をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、請求項１０に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１５】
前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、請求項１３又は１４に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１６】
前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記制御装置は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とし、前記進入時刻から所定時間内における、前記荷重が前記閾値より上昇した際の時刻を前記脱出時刻とする、請求項１０に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１７】
前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記制御装置は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とし、
該進入時刻を原点とする、前記回転輪の回転周期内における荷重をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことで形成されたグラデーション画像から前記脱出時刻を取得する、請求項１０に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１８】
前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、請求項１７に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項１９】
回転機械に使用される転がり軸受の異常診断方法であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻を取得する進入時刻取得工程と、
該進入時刻を原点とする、回転輪の回転周期内における前記出力信号をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことでグラデーション画像を形成する画像形成工程と、
該グラデーション画像を出力する表示工程と、
を有する、転がり軸受の異常診断方法。
【請求項２０】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記進入時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内において、負と正のいずれか一方の振動速度であって、その絶対値が閾値より大きく、前記振動速度の絶対値が最大値を示す時刻を前記進入時刻とする、請求項１９に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項２１】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記進入時刻取得工程は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とする、請求項１９に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項２２】
前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記進入時刻取得工程は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とする、請求項１９に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項２３】
前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の転がり軸受の異常診断方法。
【請求項２４】
回転機械に使用される転がり軸受の異常診断装置であって、
前記転がり軸受の回転中にセンサによって検出された出力信号から、転動体が軌道輪のはく離領域に進入する進入時刻を取得し、該進入時刻を原点とする、回転輪の回転周期内における前記出力信号をグラデーションで描画することを、前記回転輪の回転周期ごとに繰り返し行うことでグラデーション画像を形成する制御装置と、
該グラデーション画像を出力する出力装置と、を有する、転がり軸受の異常診断装置。
【請求項２５】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内において、負と正のいずれか一方の振動速度であって、その絶対値が閾値より大きく、前記振動速度の絶対値が最大値を示す時刻を前記進入時刻とする、請求項２４に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項２６】
前記センサは、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであり、
前記制御装置は、前記出力信号から得られる振動速度波形のうち、回転輪の回転周期内における、所定の上限値より大きい振動速度の最大値と所定の下限値より小さい振動速度の最小値のいずれか一方を示す時刻を前記進入時刻とする、請求項２４に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項２７】
前記センサは、前記転がり軸受の荷重を検出する荷重センサであり、
前記制御装置は、前記荷重を表す波形のうち、回転輪の回転周期内における、荷重が閾値より減少した際の時刻を前記進入時刻とする、請求項２４に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【請求項２８】
前記グラデーション画像からはく離長さの推移を傾きとして取得し、前記傾きから所定時間後のはく離長さを推定する、請求項２４〜２７のいずれか１項に記載の転がり軸受の異常診断装置。
【国際調査報告】
2020040280.tif 000017
2020040280.tif 000018