(57)【要約】  包絡線復調（ＨＫＤ）信号により軸受損傷を検査する方法であって、軸受損傷の発生に特有な包絡線復調信号の少なくとも１つの確率論的特性量が求められる。本発明により特有な特性量が複数の所定の時間間隔で反復して求められ、これらの時間間隔が外部障害の時間的隔たりより短い。
2009539119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
包絡線復調（ＨＫＤ）信号により軸受損傷を検査する方法であって、軸受損傷の発生に特有な包絡線復調信号の少なくとも１つの確率論的特性量が求められるものにおいて、特有な特性量が複数の所定の時間間隔で反復して求められ、これらの時間間隔が外部障害の時間的隔たりより短いことを特徴とする方法。
【請求項２】
別の方法段階において、異なる時間間隔で求められる多数の特性量について平均が行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
時間間隔が個々の転動体の乗り越え時間より長いことを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項４】
時間間隔が、個々の転動体の乗り越え時間を３倍より大きくなるべく４倍より大きく上回っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項５】
時間間隔が、１００倍の乗り越え時間より短く、なるべく４０倍の乗り越え時間より短く、特になるべく３０倍の乗り越え時間より短いことを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項６】
平均が、算術平均、幾何平均、積分及びこれらの組合わせを含む平均の群から選ばれていることを特徴とする、請求項２〜５の１つに記載の方法。
【請求項７】
特性量が尖度であることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項８】
少なくとも２つの間隔が異なる重み付けをされることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項９】
時間間隔の長さが可変であることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、軸受損傷特に転がり軸受の軸受損傷を検査する方法に関する。本発明による方法は、玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受及び自動調心ころ軸受に適用可能である。検査すべき転がり軸受は例えば電動機、鉄道車輪、変速機、製紙機試験台等において使用可能である。
【背景技術】
【０００２】  転がり軸受には、消耗のため種々の損傷を生じる可能性がある。このような損傷の例はいわゆる“孔食”であり、即ち内レース又は外レース又は転動体の刻み目である。更に平面の損傷も生じることがある。このような孔食又は損傷は、引続く使用の結果、転がり軸受の急速な悪化を非常に速くひき起こすことがあるので、このような損傷を適当な測定方法で検査する必要がある。【０００３】  従来技術から、転がり軸受の状態を検査する種々の方法が公知である。【０００４】  このような診断方法は、例えばいわゆる包絡線分析である。ここでは軸受状態を判断するため、前記の包絡線復調信号（ＨＫＤ信号）が評価される。このような信号の記録は、例えば軸受ハウジングにねじ止め、接着又は磁石保持体を介して保持される圧電センサ装置により可能である。【０００５】  包絡線分析により、例えば転がり軸受に孔食により発生されるような周期的衝撃反覆が、既に早い段階で検出され、それにより損傷を逆推論することができる。【０００６】  従来技術から、更に機械診断のため、尖度のような第４の観点の統計的特性量の形成又は評価に頼ることも公知である。【０００７】  尖度は、転がり軸受診断のために通常使用される多数の統計的パラメータの１つである。尖度は個々の障害の影響の発生に非常に強く関係している。もっと精確には、ばらばらな障害の発生は、多数の障害のような一層高い尖度を生じる。なぜならば、ただ１つのピークを持つ信号の尖度は非常に高いからである。しかし転がり軸受の作動の際、例えば打撃等のような外部の障害も生じ、それにより特に特性量としての尖度が著しく誤りを持つ。【０００８】  従って尖度は、転がり軸受診断において、今まで使用不可能であるか又は限られた範囲でのみ使用可能な特性量とみなされていた。【０００９】  周波数分析のため、回転数を正確に知ることが必要である。【００１０】  従来技術から公知の他の診断方法では、非常に大きい計算能力が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  従って本発明の基礎になっている課題は、外部障害即ち軸受損傷に関連しないような障害が発生する場合にも軸受状態の判断を可能にする診断方法を利用可能にすることである。従って軸受損傷により生じるのとは異なる振動が重畳されている転がり軸受における損傷診断が簡単化されるようにする。更に精確な回転数を知ることなしに転がり軸受又は車輪軸受の損傷を表示する方法を利用可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  これは、本発明によれば、請求項１に記載の方法によって達せられる。【００１３】  有利な実施形態及び展開が従属請求項の対象である。【００１４】  包絡線復調（ＨＫＤ）信号により軸受損傷を検査するための本発明による方法では、軸受損傷の発生に特有な包絡線復調信号の少なくとも１つの確率論的特性量が求められる。本発明によれば、特有な特性量が複数の所定の時間間隔で反復して求められ、これらの時間間隔が外部障害の時間的隔たりより短い。【００１５】  それにより本発明による方法では、まず包絡線復調が行われる。【００１６】  外部障害量とは、軸受損傷によって生じるのではなく、例えば軸受の作動により外部からひき起こされるような障害を意味する。上述したように、ただ１つの著しいピークを持つ信号の尖度は非常に高い。しかしこれらの外部衝撃は、転動体が孔食を乗り越えることにより生じる衝撃より著しくまれにしか現れない。適当に小さい時間間隔を選ぶことにより、特にこのような時間間隔で求められる多数の特性量について平均することにより、個々の誤った値を実際に抑制することができる。しかし平均する代わりに、別の方法段階で、極めて高い尖度を持つ時間間隔を選ぶこともできる。【００１７】  包絡線復調（ＨＫＤ）信号により軸受損傷を検査する別の本発明による方法では、軸受損傷の発生に特有な包絡線復調信号の少なくとも１つの確率論的特性量が求められる。その際本発明によれば、特有な特性量が複数の所定の時間間隔で反覆して求められ、別の方法段階において、異なる時間間隔で求められる多数の特性量について平均が行われる。この平均により、上述したように、軸受損傷により生じる障害より著しくまれにしか起こらない外部障害を、特に尖度を考慮する場合、一層よく抑制することができる。この方法によっても、軸受の状態を記述する特性量としての尖度の使用可能性が改善される。【００１８】  時間間隔が個々の転動体の乗り越え時間即ち存在する孔食のような損傷を越えて転動体が転がる時間より長く選ばれるのがよい。個々の転動体のこの乗り越え時間は、個々の転動体の公転時間を転動体の数で割り算することによって得られる。この乗り越え時間は、２つの外部障害の平均時間的隔たりより著しく短い。軸受損傷の記録のために、上述したように、時間間隔の大きさは乗り越え時間を越えている。【００１９】  しかし前記の外部障害は、どこでも通常規則正しく生じるのではなく、統計的に生じる。従って個々の外部障害の時間的隔たりの平均値より著しく小さい時間間隔がなるべく選ばれる。これらの平均値のために、例えば使用される軸受、その使用分野等を考慮する経験値も基礎にすることができる。【００２０】  時間間隔は、外部障害の時間的隔たりの半分より小さいのがよく、ここで時間的隔たりとして、これらの時間的隔たりの平均値又は期待値を基礎とすることができる。時間間隔が、個々の転動体の乗り越え時間を３倍より大きくなるべく４倍より大きく上回っているのがよい。時間間隔のこのような選択により、包絡線復調信号の特に好ましい評価が可能である。なぜならば、この時間間隔内で、軸受損傷によりひき起こされる少なくとも３つ又は４つの信号変化が生じるからである。【００２１】  時間間隔が、１００倍の乗り越え時間より短く、なるべく４０倍の乗り越え時間より短く、特になるべく３０倍の乗り越え時間より短いのがよい。こうして包絡線復調信号の評価が改善される。なぜならば、複数の乗り越え時間の記録により、軸受損傷の一層精確な評価を行うことができるからである。それにより障害の存在及び場合によっては損傷の大きさについての表示も可能である。【００２２】  別の方法段階において、異なる時間間隔で求められる多数の特性量について平均が行われるのがよい。この平均により上述したように、損傷に基かない誤った値を抑制することができる。これらの誤った値は、例えば外部の衝撃に基いている。適当に長い時間間隔の従来技術から公知の選択の際、このような外部の衝撃が全信号に強く影響を及ぼすと、短い時間間隔を選択する際このような外部の衝撃は、個々の時間間隔にのみ影響を及ぼし、従って平均する際抑制される。この方法は、機械的変化（例えば孔食による変化）なしの軸受では、３の尖度に対して期待される値即ち一様に分布される雑音のために期待される値を与える。外レース孔食は、尖度に対して６０までの値を生じることがある。【００２３】  平均が、算術平均、幾何平均、積分及びこれらの組合わせを含む平均の群から選ばれているのがよい。算術平均が好んで使用される。【００２４】  別の好ましい方法では、特性量が尖度である。最初に述べたように、尖度は前記の方法において通常使用されるパラメータの１つである。しかし尖度の代わりに、例えばいわゆる波高率も評価される。いわゆるインパルス係数又は形状係数を求めることも可能である。【００２５】  別の好ましい方法では、少なくとも２つの間隔が異なる重み付けをされる。こうして例えば外部衝撃のため特に大きい特性量値が生じる時間間隔を弱く重み付けするか、又は極端な場合係数０で重み付けし、従って評価から除くことが可能である。こうして外部の衝撃が生じている時間間隔を抑制し、こうして測定結果を更に改善することが可能である。【００２６】  別の好ましい方法では、時間間隔の長さが可変である。こうして時間間隔の長さを、転がり軸受の公転周波数に例えば一様に合わせることができる。しかし時間間隔の長さは、本発明では非常に精確に求める必要がなく、即ち時間間隔を求めるため、“低速”、“中速”及び“高速”のように転動体公転の３つの段階で十分である。【００２７】  周波数分析とは異なり、本発明による方法では、回転数を精確に知ることは必要でない。なぜならば、平均値形成による評価は、僅かな回転数変動に対して鈍感だからである。従ってそれぞれ現在の回転数とは無関係に、そのつどの軸受状態即ち特に外レース又は内レースの孔食のような軸受損傷の存在についての表現を行うことができる。【００２８】  すべての時間間隔をほぼ同じ長さに選ぶのがよい。こうして個々の時間間隔についての平均が簡単になる。しかし異なる長さの時間間隔特に最初の障害を表示する信号の代わりに、もっと短い間隔長さを選ぶことも可能である。【００２９】  本発明は、更に上述した種類の方法を実施するためのコンピュータプログラムに向けられている。【００３０】  それ以外の有利な実施形態は添付図面からわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】  ４秒の大きさの時間間隔における尖度の推移を示す。
【図２】  ０．２秒の大きさの時間間隔における尖度の推移を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】  図１は、５０秒の時間間隔にわたって包絡線復調（ＫＨＤ）信号から求められた尖度Ｋを示す。図１及び２は同じ測定データ又は生データに基いている。【００３３】  図１の場合それぞれ４秒の時間間隔が、また図２では０．２秒の時間間隔が基礎とされた。両方の図において、１秒毎に測定値が出力され、それぞれ（浮動）算術平均値が形成された。【００３４】  符号３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれ外部障害が生じるような個所における尖度を示す。図１の場合、この範囲に３７の尖度の最大値が生じることがわかる。図２即ち４秒の一層大きい時間間隔の使用を示す図において、１４０の範囲に尖度の値が生じる。図１及び２における非常に高いピーク値は、非常に少ない転がり軸受回転において生じる可能性のある測定方式事実に帰せられる。この非常に低速の回転では、まともな値を出力することはもはやできない。【００３５】  外部の障害又は衝撃によって生じるピークの間の時間的隔たりは、最初に述べたように、約４秒の範囲にある。時間間隔として図２に示す４秒の選択により、このようなピークは納得のいくように抑制されず、従って尖度に対して１４０までの非常に高い値を与える。これに反し０．２秒の短い時間間隔を選択することによって、多数のこのような値についての平均により（以下の場合それぞれ５０の値について平均される）、尖度の値を減少することができる。しかし同時に軸受の損傷によって生じる尖度の変化が検出される。なぜならば、その時間間隔は０．２秒より著しく下にあるからである。７０Ｈｚの乗り越え周波数の場合、損傷により生じる衝撃の間に０．０１４秒の時間間隔が生じる。従って０．２秒の時間間隔により、時間間隔毎に１４の衝撃が記録される。【００３６】  従って時間間隔の大きさに対して０．２秒の値は、１つの損傷上における個々の転動体の多数の乗り越えを記録できるまだ充分の大きさである。【００３７】  それにより図１及び２から非常に明らかなように、本発明による短い時間間隔の選択と適当な平均値形成とにより、測定される信号を尖度に関して特に有利に評価することができる。【００３８】  この出願書類に開示されたすべての特徴は、個々に又は組合わせで従来技術に対して新規である限り、本発明にとって重要であるとして権利を請求される。
【符号の説明】
【００３９】  Ｋ                尖度
ｔ                時間
３ａ，３ｂ，３ｃ  外部の障害を持つ個所における尖度Ｋ
４                ピーク値
【図１】
2009539119.tif 000003
【図２】
2009539119.tif 000004
【国際調査報告】
2009539119.tif 000005
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