(57)【要約】  可能な軸受の残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置並びに軸受診断システムを提供する。軸受の診断システム２０は、使用前後における軸受２４の所定部位のインピーダンスＸを測定する渦電流測定装置１１と、インピーダンスＸを含む軸受情報ｓ１を送信する軸受情報送信部３０及び受信する軸受情報受信部３１と、受信したインピーダンスＸに基づいて軸受２４の残存寿命情報ｓ２を求める診断部１２と、残存寿命情報ｓ２を送信する寿命情報送信部３６及び受信する寿命情報受信部４０と、を備える。これにより、ユーザーが使用する軸受を非破壊で検査し、軸受の残存寿命を予測することができる。
2011074654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械装置に組み込まれた軸受の残存寿命を予測する残存寿命予測方法であって、
前記軸受が静止した状態で前記軸受のインピーダンスを渦電流測定装置により測定する工程と、
測定された前記軸受のインピーダンスに基づき、前記軸受の残存寿命を求める工程と、
を備えることを特徴とする軸受の残存寿命予測方法。
【請求項２】
前記軸受の残存寿命は、前記渦電流測定装置により測定された前記軸受の使用前後におけるインピーダンスの測定値の差に基づいて求められることを特徴とする請求項１に記載の軸受の残存寿命予測方法。
【請求項３】
前記軸受の残存寿命は、
前記渦電流測定装置により測定された、使用前の前記軸受における軌道面または転動面のインピーダンスと、
前記渦電流測定装置により測定された、使用後の前記軸受における前記軌道面または前記転動面のインピーダンスと、
の差に基づいて求められることを特徴とする請求項２に記載の軸受の残存寿命予測方法。
【請求項４】
前記軸受の残存寿命は、
前記渦電流測定装置により測定された、前記軸受の非負荷圏における前記軌道面のインピーダンスと、
前記渦電流測定装置により測定された、使用後の前記軸受における負荷圏の前記軌道面のインピーダンスと、
の差に基づいて求められることを特徴とする請求項２に記載の軸受の残存寿命予測方法。
【請求項５】
前記軸受の残存寿命は、
前記渦電流測定装置により測定された、前記軸受の端面のインピーダンスと、
前記渦電流測定装置により測定された、使用後の前記軸受における前記負荷圏の前記軌道面のインピーダンスと、
の差に基づいて求められることを特徴とする請求項２に記載の軸受の残存寿命予測方法。
【請求項６】
機械装置に組み込まれた軸受の残存寿命を予測する残存寿命診断装置であって、
前記軸受の使用前後において、前記軸受の所定部位のインピーダンスを測定する渦電流測定装置と、
測定された前記インピーダンスに基づいて、前記軸受の残存寿命を求める診断部と、
を備えることを特徴とする軸受の残存寿命診断装置。
【請求項７】
ユーザーの機械装置に組み込まれた軸受の診断システムであって、
前記軸受の所定部位のインピーダンスを、前記軸受が静止した状態で測定する渦電流測定装置と、
前記渦電流測定装置によって測定された前記軸受のインピーダンスと前記軸受の個体識別情報とを含む軸受情報を軸受メーカー側に送信する軸受情報送信部と、
前記軸受情報送信部から送信された前記軸受情報を受信する軸受情報受信部と、
前記軸受メーカー側に設けられ、受信した前記インピーダンスに基づいて前記軸受の残存寿命情報を求める診断部と、
前記診断部によって求められた前記残存寿命情報を前記ユーザーに送信する寿命情報送信部と、
前記寿命情報送信部から送信された前記残存寿命情報を受信する寿命情報受信部と、
を備えることを特徴とする軸受診断システム。
【請求項８】
前記診断部は、軸受情報と軸受の残存寿命との関連情報が蓄積されたデータベースを備え、前記データベースと、前記軸受情報受信部により受信された前記軸受情報とに基づいて、前記軸受の残存寿命を求めることを特徴とする請求項７に記載の軸受診断システム。
【請求項９】
前記データベースは、前記軸受の使用前後におけるインピーダンスの差であるインピーダンス距離情報と前記軸受の寿命情報との相関関係を含み、該インピーダンス距離情報を参照して前記軸受の残存寿命を求めることを特徴とする請求項７に記載の軸受診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受の残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置並びに軸受診断システムに関し、より詳細には、ユーザーの機械装置に組み込まれた軸受において、疲労の進行により軸受に損傷が発生する以前に残存寿命を予測することができる軸受の残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置並びに軸受診断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所や製紙工場等では、軸受で回動自在に支持される多数のロールが使用されている。このような工場では、軸受の寿命を各工場が振動センサ等で監視して診断し、部品交換計画、軸受メーカーへの見積もり依頼、発注を行っている。しかし、軸受を専門業務としていない工場の診断では、設備や技術的な問題から、軸受寿命の正確な診断が困難な場合があり、突発的な事故に備えて多くの交換用軸受を在庫しておくのが一般的である。また、軸受メーカーにおいては、変動の多い、また突然の受注に備えて、多くの在庫や営業人員を準備しておく必要に迫られる。【０００３】
このような問題に対処するため、ユーザーが使用している軸受にセンサを取り付けて、軸受の振動波形、温度、画像など測定し、センサから発信される信号を遠隔地で捉えることにより軸受の状況をモニタリングし、軸受メーカーが、遠隔地から軸受の寿命診断を行うようにした監視・診断システムおよびその方法が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、軸受の異常初期の状態を検知することにより、軸受の損傷が拡大する前に機械設備を止めて、製造製品への影響、及び付帯設備の重大な損傷を防ぐと共に、交換に必要な軸受を早期に発注して交換をスムーズに実施可能とし、更に、必要とされる交換軸受の個数を最適化して、在庫管理効率の向上を図っている。【０００４】
また、軸受材料に疲労が発生すると、残留オーステナイトのマルテンサイト変態、転位密度の減少、圧縮残留応力の増加等、軸受材料の組織に変化が生じる。軸受の疲労進行度を予測する技術としては、Ｘ線を用いて組織変化を測定することにより疲労進行度を推定するようにしたものが考案されている（例えば、特許文献２参照。）。また、軸受ではないものの、加工変態によりオーステナイト相がマルテンサイト相に変化することによって生じる透磁率の変化を渦電流で測定し、オーステナイト系ステンレス鋼製の被検査物の疲労度を予測するものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。さらに、渦電流を用いて残留オーステナイトの減少量を測定するようにした軸受負荷状態診断方法が知られている（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３５６８０８号公報
【特許文献２】特公昭６３-３４４２３号公報
【特許文献３】特開平８-２４８００４号公報
【特許文献４】特開２００４-１９８２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、軸受の振動波形、温度、画像などに基づいて異常の有無を検出するようにした特許文献１の技術は、軸受になんらかの異常が生じなければ軸受が正常な状態かどうかを判断することができない。従って、軸受の損傷・製造製品への影響拡大、及び付帯設備の重大損傷を防ぐことは可能となるものの、軸受損傷により製造製品へ及ぼす影響、付帯設備への事故発生をゼロにすることはできなかった。また、軸受が損傷してから軸受が発注されることになるので、最悪の場合、ユーザーからの発注後、納品されるまでの期間、設備を停止しなければならず、設備稼働率が低下する問題がある。特に、突発的に軸受損傷が生じた場合、ユーザーにおいて在庫がない場合もあり、設備停止が長期化することも考えられる。【０００７】
また、軸受の疲労進行度を予測する特許文献２の技術は、Ｘ線を用いて軸受材料の組織変化を測定するため、現場での測定が困難であると共に、破壊検査となってしまうという問題があった。特許文献３では、オーステナイト系ステンレス鋼製の被検査物を対象とし、オーステナイト相からマルテンサイト相への変化を測定する技術であるが、転がり軸受の場合は、疲労による変化が残留オーステナイト量の変化だけではないため、渦電流で透磁率の変化を測定するだけでは、転がり軸受の疲労度を正確に予測することはできない。また、特許文献４による技術では、軸受の負荷状態は診断できるものの、残存寿命を推定することはできない。【０００８】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザーが使用する軸受を非破壊で検査し、軸受の残存寿命を予測可能な軸受の残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置並びに軸受診断システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  機械装置に組み込まれた軸受の残存寿命を予測する残存寿命予測方法であって、
前記軸受が静止した状態で前記軸受のインピーダンスを渦電流測定装置により測定する工程と、
測定された前記軸受のインピーダンスに基づき、前記軸受の残存寿命を求める工程と、
を備えることを特徴とする軸受の残存寿命予測方法。
（２）  前記軸受の残存寿命は、前記渦電流測定装置により測定された前記軸受の使用前後におけるインピーダンスの測定値の差に基づいて求められることを特徴とする上記（１）に記載の軸受の残存寿命予測方法。
（３）  前記軸受の残存寿命は、
前記渦電流測定装置により測定された、使用前の前記軸受における軌道面または転動面のインピーダンスと、
前記渦電流測定装置により測定された、使用後の前記軸受における前記軌道面または前記転動面のインピーダンスと、
の差に基づいて求められることを特徴とする上記（２）に記載の軸受の残存寿命予測方法。
（４）  前記軸受の残存寿命は、
前記渦電流測定装置により測定された、前記軸受の非負荷圏における前記軌道面のインピーダンスと、
前記渦電流測定装置により測定された、使用後の前記軸受における負荷圏の前記軌道面のインピーダンスと、
の差に基づいて求められることを特徴とする上記（２）に記載の軸受の残存寿命予測方法。
（５）  前記軸受の残存寿命は、
前記渦電流測定装置により測定された、前記軸受の端面のインピーダンスと、
前記渦電流測定装置により測定された、使用後の前記軸受における前記負荷圏の前記軌道面のインピーダンスと、
の差に基づいて求められることを特徴とする上記（２）に記載の軸受の残存寿命予測方法。
（６）  機械装置に組み込まれた軸受の残存寿命を予測する残存寿命診断装置であって、
前記軸受の使用前後において、前記軸受の所定部位のインピーダンスを測定する渦電流測定装置と、
測定された前記インピーダンスに基づいて、前記軸受の残存寿命を求める診断部と、
を備えることを特徴とする軸受の残存寿命診断装置。
（７）  ユーザーの機械装置に組み込まれた軸受の診断システムであって、
前記軸受の所定部位のインピーダンスを、前記軸受が静止した状態で測定する渦電流測定装置と、
前記渦電流測定装置によって測定された前記軸受のインピーダンスと前記軸受の個体識別情報とを含む軸受情報を軸受メーカー側に送信する軸受情報送信部と、
前記軸受情報送信部から送信された前記軸受情報を受信する軸受情報受信部と、
前記軸受メーカー側に設けられ、受信した前記インピーダンスに基づいて前記軸受の残存寿命情報を求める診断部と、
前記診断部によって求められた前記残存寿命情報を前記ユーザーに送信する寿命情報送信部と、
前記寿命情報送信部から送信された前記残存寿命情報を受信する寿命情報受信部と、
を備えることを特徴とする軸受診断システム。
（８）  前記診断部は、軸受情報と軸受の残存寿命との関連情報が蓄積されたデータベースを備え、前記データベースと、前記軸受情報受信部により受信された前記軸受情報とに基づいて、前記軸受の残存寿命を求めることを特徴とする上記（７）に記載の軸受診断システム。
（９）  前記データベースは、前記軸受の使用前後におけるインピーダンスの差であるインピーダンス距離情報と前記軸受の寿命情報との相関関係を含み、該インピーダンス距離情報を参照して前記軸受の残存寿命を求めることを特徴とする上記（７）に記載の軸受診断システム。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の軸受の残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置によれば、軸受のインピーダンスを渦電流測定装置により非破壊で測定して、軸受表面、表層部の材料組織変化、硬度変化などを検出し、軸受に疲労進行による損傷が発生する前に、軸受損傷時期、即ち軸受の残存寿命を予測することができる。
特に、軸受の使用前後におけるインピーダンスの測定値の差（インピーダンス距離）に基づいて残存寿命を求めることにより、残存寿命を高精度で予測することができる。【００１１】
また、本発明の軸受診断システムによれば、渦電流測定装置で測定されたインピーダンスを、軸受メーカーが遠隔地で受信し、診断部で分析することにより、軸受の残存寿命を予測することができる。また、実際に軸受が故障する前に残存寿命をユーザーに伝達することができる。これにより、ユーザーは、事前に軸受を手配、交換することができ、製造製品、付帯設備、製造スケジュールに及ぼす影響を最小限に抑制することができる。更に、軸受交換のラインスケジュ−ルを事前設定することができ、メンテナンス費用を削減すると共に、設備停止期間を最小限にして生産効率を向上させることができる。加えて、センサは軸受を静止した状態で測定するので、軸受作動中の診断よりも正確な診断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る軸受の残存寿命診断装置の概略構成図である。
【図２】渦電流測定装置により、軸受のインピーダンスを測定する状態を示す図である。
【図３】軸受の使用前後におけるインピーダンスを示すグラフである。
【図４】（ａ）はインピーダンス距離と残存寿命との関係を示すグラフ、図４（ｂ）はインピーダンス距離と疲労進行度との関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は渦電流測定装置により、外輪軌道面の負荷圏及び非負荷圏のインピーダンスを測定する状態を示す図である。
【図６】渦電流測定装置により、軸受の端面及び負荷圏の外輪軌道面のインピーダンスを測定する状態を示す図である。
【図７】本発明に係る軸受診断システムのブロック図である。
【図８】図７に示す軸受診断システムの情報の流れを示す概念図である。
【図９】図７に示す軸受診断システムの構成例の説明図である。
【図１０】疲労進行度と、残留オーステナイト、マルテンサイトの半価幅、軌道面表面粗さの各変化率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は本発明の軸受の残存寿命診断装置の概略構成図であり、残存寿命診断装置１０は、渦電流測定装置１１、軸受の残存寿命を求める診断部１２、入力部１３、及び表示部１４を備えている。渦電流測定装置１１及び診断部１２は、主に、所謂コンピュータで構成され、渦電流測定装置１１には、軸受の所定部位のインピーダンスを測定するためのプローブ１５が接続され、診断部１２には、インピーダンスと残存寿命（疲労進行度）との相関関係が蓄積されたデータベース３３が接続される。
【００１５】
渦電流測定装置１１は、プローブ１５内のコイル（図示せず）に励磁電流を流して測定対象金属(ここでは軸受の外輪、内輪、または転動体)内に渦電流を誘導し、その渦電流によってコイルに生じるインピーダンスを検出することにより、金属組織（例えば、残留オーステナイト量）の測定を、非破壊で測定する。
【００１６】
診断部１２は、プローブ１５によって測定されたインピーダンスに基づき、データベース３３に蓄積されたインピーダンスと残存寿命（疲労進行度）との相関関係を参照して軸受の残存寿命を求め、表示部１４に表示する。
【００１７】
図２は、軸受の外輪軌道面のインピーダンスを渦電流測定装置によって測定する状態を示す図であり、先ず、未使用状態の外輪１６の軌道面１６ａにプローブ１５を近づけて未使用時の軌道面１６ａのインピーダンスＸ１を測定し、測定対象軸受の識別番号と共に、データベース３３に記憶しておく。次いで、該軸受の使用時間が、軸受の定期的なメンテナンス時など、所定の運転時間に達したとき、軸受を分解して、使用後の軌道面１６ａのインピーダンスＸ２を測定する。
【００１８】
図３は軸受の使用前後におけるインピーダンスを示すグラフ、図４（ａ）はインピーダンス距離と残存寿命との関係を示すグラフ、図４（ｂ）はインピーダンス距離と疲労進行度との関係を示すグラフである。インピーダンス距離と残存寿命（疲労進行度）との関係は、例えば、ステンレス鋼や高炭素軸受鋼などの軸受材料ごとに異なる特性を示し、軸受材料ごとのデータがデータベース３３に蓄積されている。図２に示すように、軸受の使用前後において測定された外輪１６の軌道面１６ａのインピーダンスＸ１、Ｘ２を、図３に示すようにグラフ上にプロットして、両インピーダンスＸ１、Ｘ２の差であるインピーダンス距離Ａを求める。この図３に示すインピーダンス平面図は、横軸をインピーダンスの抵抗成分、縦軸をリアクタンス成分としてインピーダンスの座標の軌跡を示している。次いで、診断部１２が、図４（ａ）または（ｂ）に示すデータベース３３に蓄積されているインピーダンス距離Ａと残存寿命Ｌ（疲労進行度Ｆ）との関係を参照して、軸受の残存寿命Ｌまたは、疲労進行度Ｆを求める。
【００１９】
なお、インピーダンス距離Ａに、複数の閾値、例えば２つの閾値を設定しておき、この閾値に基づいて残存寿命Ｌを３段階（例えば、正常、注意、警告など）で表示するようにすれば、残存寿命Ｌに関する分かりやすい指標となる。インピーダンス測定による残存寿命診断は、軸受の使用期間中、例えば、一定運転時間ごとに、即ち、定期的に複数回に亘って実施し、データベースに蓄積することが望ましい。
【００２０】
ここで、出願人は、市場で使用された多くの軸受の組織・表面性状と渦電流測定値との関係を調査した結果、転がり疲労の場合、渦電流測定値は、透磁率、導電率、回路間結合などの変化により複雑な挙動を示すが、転がり疲労の進行とともにインピーダンスプロット上を規則正しく移動することを見出した。また，疲労進行度とインピーダンスプロットとの関係のデータベースを構築することにより、渦電流測定値から残存寿命を予測可能なシステムを構築することに成功した。
【００２１】
転がり軸受の軌道輪及び転動体は、素材から鍛造、旋削、熱処理、研磨等の多くの工程を経て製作されるため、軸受毎に初期（未使用）の状態で多少なりとも材料組織、表面性状にばらつきを持っている。一方、渦電流測定値は、そのわずかな材料組織や表面性状の違いにも敏感に反応するため、疲労進行度が同じであっても、軸受ごとにインピーダンスの数値が異なる場合がある。したがって、渦電流測定により得られたインピーダンスの値の絶対値から疲労進行度を求めるより、初期（未使用）のインピーダンスと軸受使用後のインピーダンスとの差（インピーダンス距離）から疲労進行度を求める方が、精度の良い残存寿命の推定が可能となる。
【００２２】
上記したように、本実施形態の軸受の残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置１０によれば、渦電流測定装置１１が軸受の所定部位のインピーダンスＸを非破壊で測定し、診断部１２が測定されたインピーダンスＸに基づいて軸受の残存寿命Ｌを求めるので、疲労進行度Ｆの指標となる軸受表面、表層部の材料組織変化、硬度変化などを検出して、軸受に疲労進行による損傷が発生する前に、軸受損傷時期、即ち軸受の残存寿命Ｌを予測することができる。特に、軸受の使用前後におけるインピーダンスＸの測定値の差（インピーダンス距離Ａ）に基づいて残存寿命Ｌを求めることにより、残存寿命Ｌを高精度で予測することができる。また、残存寿命診断装置１０を、携帯可能な独立した装置とすれば、軸受の使用現場において、残存寿命Ｌの予測が可能となる。
【００２３】
なお、軸受の使用前における軌道面のインピーダンスＸ１が測定困難な場合には、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、軸受の固定側部材（外輪１６）の非負荷圏（軸受に作用する荷重Ｐと反対側）の軌道面１６ａで測定されたインピーダンスＸ１´を、使用前軸受のインピーダンスＸ１として代用することもできる。また、図６に示すように、軸受（外輪１６）の端面１６ｂで測定されたインピーダンスＸ１´を、使用前軸受のインピーダンスＸ１として用いてもよい。
【００２４】
また、インピーダンスＸの測定は、外輪１６だけでなく、内輪の軌道面、及び転動体の転動面でも測定することが望ましく、これら３つのインピーダンス距離Ａに基づく３つの残存寿命の最も短い値を用いて残存寿命Ｌとすることが望ましい。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る軸受診断システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図７から図９に示すように、軸受診断システム２０は、軸受メーカー２１において、ユーザー２２に設置される機械装置２３の軸受２４について診断を行い、軸受２４の残存寿命情報をユーザー２２に返送するシステムである。
【００２６】
本軸受診断システム２０の診断対象となる軸受２４は、例えば、風車、鉄道車両、製鉄所の鉄鋼設備、製紙工場の製紙機械、鉱山の建設機械などの機械装置２３に組み込まれて使用される軸受である。軸受２４の残存寿命情報は、渦電流測定装置１１によって測定される軸受材料の内部の物理量に関する測定値（インピーダンスＸ）に基づき、軸受メーカー２１側に設けられた診断部１２によって求められる。具体的に、診断部１２は、試料である軸受２４にプローブ１５を近づけたとき測定されるインピーダンスＸから残存寿命情報を求める。
【００２７】
ユーザー２２には、渦電流測定装置１１によって測定されたインピーダンスの測定値を含む軸受情報ｓ１を、インターネット（公衆回線）２９に送信する軸受情報送信部３０が設けられている。軸受情報送信部３０は、情報収集部３０ａや、情報送信部３０ｂを含んで構成されている。また、軸受情報ｓ１は、対象となる軸受２４のユーザー名、使用機械装置２３、使用個所、使用条件、使用環境、累積使用時間などの個体識別情報を含んでいる。
【００２８】
軸受情報送信部３０は、軸受情報ｓ１をインターネット２９に送れるものであれば特に限定されず、コンピュータや各種の情報処理機器などが使用可能であり、渦電流測定装置１１で測定した測定値と個体識別情報とを含む軸受情報ｓ１を記憶する記憶部を有するものが好ましい。
【００２９】
軸受メーカー２１は、インターネット２９を介してユーザー２２から送信された軸受情報ｓ１を受信する軸受情報受信部３１と、この軸受情報ｓ１から軸受２４の残存寿命を診断する診断部１２とを備える。また、軸受メーカー２１には、商品情報付加部３５、寿命情報送信部３６、及び受注処理部３７が配設されている。軸受情報受信部３１及び診断部１２が技術研究部門２１Ａに配置され、商品情報付加部３５、寿命情報送信部３６、及び受注処理部３７が営業生産部門２１Ｂに設けられれば、各種情報を効率的に取り扱うことができ、好ましい。
【００３０】
軸受情報受信部３１は、ユーザー２２の軸受情報送信部３０から送信される軸受情報ｓ１を、インターネット２９を介して受信可能なものであり、軸受情報ｓ１を発信したユーザー２２を識別することができる。軸受情報受信部３１は、コンピュータ等の通信機能を備えた汎用の情報処理機器や専用の電子機器であっても良く、受信した軸受情報ｓ１を記憶する情報記憶部（図示せず）を有するものが好ましい。
【００３１】
診断部１２は、軸受情報ｓ１と軸受２４の残存寿命（疲労進行度）との関連情報が蓄積されたデータベース３３を備えており、渦電流測定装置１１で測定されたインピーダンスＸから、データベース３３に蓄積されているデータに基づいて軸受２４の残存寿命を求める。
【００３２】
商品情報付加部３５は、機種別の在庫情報、価格情報、納期情報、などの商品情報を蓄積するデータベース３４に接続されており、診断部１２によって求められた残存寿命情報ｓ２に、データベース３４に蓄積されているデータから必要な商品情報を抽出・付与して軸受寿命情報ｓ３とする。軸受寿命情報ｓ３は、寿命情報送信部３６から、ユーザー２２に設置された寿命情報受信部４０に送信される。
【００３３】
図９は、軸受診断システム２０のハードウェア構成例であり、ローカルエリアネットワークを構成する複数のコンピュータ４１、４２、及びデータベース３３が、インターネット２９に対して、ターミナルアダプタ４３，ルータ４４およびハブ４５を介して接続され、ウェブサーバ４６で管理される。データベース３３は、コンピュータ４７と大容量記憶部４８とで構成され、軸受情報受信部３１は、ルータ４４，ハブ４５，ウェブサーバ４６等によって構成される。また、診断部１２は、コンピュータ４１等で構成される。
【００３４】
軸受メーカー２１の営業生産部門２１Ｂにおいては、複数のコンピュータ４９、５０と商品情報データベース３４等でローカルエリアネットワークを構成し、インターネット２９に対して、ターミナルアダプタ５１，ルータ５２およびハブ５３を介して接続され、ウェブサーバ５４で管理される。商品情報付加部３５、寿命情報送信部３６、及び受注処理部３７は、コンピュータ４９，５０で構成される。
【００３５】
ユーザー２２は、複数のコンピュータ５６と軸受情報送信部３０となるコントローラ等でローカルエリアネットワークを構成し、インターネット２９に対して、ターミナルアダプタ５７，ルータ５８およびハブ５９を介して接続され、ウェブサーバ６０で管理される。寿命情報受信部４０は、コンピュータ５６で構成される。
【００３６】
ユーザー２２が複数ある場合、図９に示すように、軸受メーカー２１の軸受情報受信部３１（ルータ４４，ハブ４５，ウェブサーバ４６）、及び寿命情報送信部３６（コンピュータ４９，５０）は、インターネット２９を介してそれぞれのユーザー２２の軸受情報送信部３０、及び寿命情報受信部４０を構成するコンピュータ５６、６１に接続されている。
なお、図７の軸受診断システムの情報の流れを示す図８の概念図において、符号３０´は、軸受情報送信部３０を構成するデータ収集部コントローラであり、３１´は、軸受情報受信部を構成する情報管理インターフェースであり、２６は、診断部１２を構成する技術・研究部門データ解析であり、３３´は、疲労データベース３３を作成するデータベース作成を表し、３５´は、商品情報付加部３５、寿命情報送信部３６、及び受注処理部３７を有する販売部門保守サポートを表している。
【００３７】
本実施形態の診断方法について説明する。図７に示すように、ユーザー２２は、機械装置２３を停止させて軸受２４を分解し、渦電流測定装置１１によって軌道面のインピーダンスＸを測定する（図２参照）。軸受２４のインピーダンスＸは、軸受２４が静止した状態であれば正確に測定可能であり、軸受２４を分解して、外輪１６の軌道面１６ａ、内輪の軌道面、転動体の転動面のそれぞれについてインピーダンスＸを測定することで、より正確に測定することができる。
【００３８】
渦電流測定装置１１によって測定されたインピーダンスＸの測定値と軸受２４の個体識別番号とを含む軸受情報ｓ１は、軸受情報送信部３０からインターネット２９を介して送信され、軸受メーカー２１の軸受情報受信部３１で受信される。軸受情報受信部３１で受信された軸受情報ｓ１は、データベース３３に蓄積されているデータに基づいて、診断部１２が軸受２４の残存寿命を求める。
【００３９】
具体的には、データベース３３は、インピーダンス距離Ａと残存寿命（疲労進行度）との関連情報（軸受材料ごとに異なる）と共に、使用前の軸受２４のインピーダンスＸ１（定期的に測定される場合は、各回のインピーダンスＸの測定履歴を含む）を個体識別情報に関連付けて記憶しており、この記憶されている使用前の軸受２４のインピーダンスＸ１と、今回、送信された軸受情報ｓ１に含まれる使用後の軸受２４のインピーダンスＸ２と、からインピーダンス距離Ａを求め、このインピーダンス距離Ａからデータベース３３のデータに基づいて残存寿命を求める（図３、４参照）。
【００４０】
なお、残存寿命の算出手順については、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、インピーダンスＸの測定履歴がある場合は、測定履歴も参考にして残存寿命を求めることが好ましい。
【００４１】
使用前の軸受２４のインピーダンスＸ１がデータベース３３に記憶されていない場合には、軸受２４の端面、或いは非負荷圏の軌道面や転動面のインピーダンスＸで代用することもできる（図５、６参照）。更に、精度は多少粗くなるが、使用後の軸受２４のインピーダンスＸ２だけから残存寿命を求めることも可能である。
【００４２】
診断部１２によって求められた残存寿命は、個体識別番号、診断対象である軸受２４の外輪、内輪、転動体などの軸受部位、アプリケーションなどの情報が付加されて残存寿命情報ｓ２となる。残存寿命情報ｓ２には、必要に応じて商品情報のデータベース３４に蓄積されているデータから、機種別の在庫情報、価格情報、納期情報、などの必要と思われる商品情報、及び発注伺い情報が付加されて軸受寿命情報ｓ３とされ、寿命情報送信部３６から、ユーザー２２の寿命情報受信部４０に送信される。
【００４３】
寿命情報受信部４０内に設けられた発注処理部４２は、軸受寿命情報ｓ３に含まれる見積もり情報に基づいて発注情報ｓ４をインターネット２９を介して受注処理部３７に送信する。受注処理部３７は、発注情報ｓ４の発注内容に応じて、商品保管部７１に納品の手配情報を送信する。商品保管部７１は、受信した手配情報に応じて、商品生産部７２で軸受２４を生産し、ユーザー２２に納品する。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の軸受診断システム２０によれば、渦電流測定装置１１によって測定された軸受２４のインピーダンスＸと軸受２４の個体識別情報を含む軸受情報ｓ１を、遠隔地にある軸受メーカー２１が受信し、データベース３３に蓄積されたデータに基づいて、診断部１２によって軸受２４の残存寿命を求め、軸受２４が故障する前に残存寿命情報ｓ２をユーザー２２に伝達することができる。即ち、軸受２４の外的損傷が発生する前の、軸受２４が正常に使用されている状態で、軸受の残存寿命に関係するステータス情報を測定して、残存寿命情報ｓ２を予測することができるので、メンテナンス対応や在庫調整するための期間を長く得ることができる。これにより、ユーザー２２は、事前に軸受２４を手配、交換することができ、製造製品、付帯設備、製造スケジュールに及ぼす影響を最小限に抑制することができる。また、軸受交換のラインスケジュ−ルを事前に設定することができ、メンテナンス費用を削減すると共に、設備停止期間を最小限にして生産効率を向上させることができる。
【００４５】
ここで、疲労の進行とともに、各因子がどのように変化するかを確認するため、耐久試験を途中で停止し、残留オーステナイトの変化量、マルテンサイトの半価幅の変化量、軌道面表面粗さの変化量の関係を調査した。
【００４６】
試験軸受には、自動調芯ころ軸受（型番２２２１１）を用いた。試験条件は、試験荷重をラジアル荷重Ｆｒ＝４６１４ｋｇ、アキシャル荷重Ｆａ＝０ｋｇとし、回転数をｎ＝１５００ｍｉｎ−１、潤滑油（ＩＳＯ−ＶＧ６８）を強制循環給油した。試験は、１ｈ、５ｈ、１０ｈ、５０ｈ、１００ｈ、５００ｈ、１０００ｈで停止し、残留オーステナイト量、マルテンサイトの半価幅、表面粗さを測定した。残留オーステナイト量、マルテンサイトの半価幅は、Ｘ線回折を用いて測定した。また、表面粗さは、Ｔａｙｌｏｒ  Ｈｏｂｓｏｎ製のフォームタリサーフを用いて測定した。図１０は、疲労進行度と表面粗さ、残留オーステナイト量、マルテンサイトの半価幅の関係を示す。なお、疲労進行度の定義は、（測定時の稼働時間／剥離時間）であり、図１０の縦軸の変化量は初期品の値を１として比の値で示している。
【００４７】
図１０に示すように、疲労過程のごく初期段階には、表面粗さが変化し、その後マルテンサイトの半価幅が変化して、最後に残留オーステナイト量に変化が現れることがわかる。従って、疲労初期には表面粗さの変化、中期にはマルテンサイトの半価幅、末期には残留オーステナイトの変化を、渦電流測定することにより、残存寿命を予測することが可能である。
【００４８】
（実施例）
以下に、本発明に係る軸受診断システム２０および軸受診断方法が適用された実施例について説明する。
１．製鉄所
製鉄所では各設備において多くの圧延ロールが使用されている。例えば、連続鋳造設備では、約数百本のロールが使用されており、通常、各ロールには２個の軸受が配置されているので、軸受の総使用個数は数千に及ぶ。数百本のロールの内、一本でも回転不具合が生じると製品(スラブ)の形状に多大な影響を与える虞がある。従って、軸受が損傷した後に軸受異常が検知される従来の診断システムによると、製品はもとより、設備に多大な損傷を与える虞がある。本発明の軸受診断システムは、軸受が損傷する前に軸受状況（残存寿命）が確認できるので、突発的な設備損傷を起すことが防止され、また軸受交換に対するラインスケジュールを事前設定できるため、メンテナンス費用を削減することができる。
【００４９】
２．製紙工場
製紙工場においても、製鉄所と同様に多数のロールが使用されている。このため、ロールに使用される軸受が損傷した場合、上記鉄鋼設備と同様、大きな影響を受けることが予想されるが、本発明の軸受診断システムによって回避することができる。
【００５０】
３．風力発電
風力発電は年々、発電容量が大きくなり、近年、マルチメガワット級(５ＭＷ以上)の大型風車が設置されている。多くは陸上（onshore）設置であるが、輸送、設置、周辺環境の制約などにより洋上(offshore)にも設置されはじめている。風力発電は、風力でローターを回転させ、増速機により所定の回転数に引き上げて発電機を回転させて、機械エネルギーを電気エネルギーヘ変換する。これら増速機、発電機は、ナセルと呼ばれる格納庫に収められているが、ロ一ターの位置に合わせて高所(１００ｍ以上〉に設置される。増速機、発電機には多数の軸受が使用されており、軸受に異常が生じると発電が出来なくなるだけでなく、周辺部材(歯車、発電機)にも多大な影響を与える。損傷軸受の交換作業は、ナセルが高所に設置されているため、また洋上の場合もあり、早急な対処が困難な場合が多い。本発明の軸受診断システムによれば、事前に軸受状態を把握することができ、その結果、軸受を交換する場合、事前に送電コントロール、交換スケジューリングを行えるため、発電コストの損失を最小に抑制することが可能となる。また、軸受が損傷する前に交換することで、他の周辺部材に与える損傷を防止することができる。
【００５１】
４．鉱山建機
鉱山の採掘所は、標高の高い山奥など辺鄙な場所にある場合が多く、このような場所で使用されるブルドーザ、ダンプカー、或いは採掘機械などに使用されている軸受が損傷すると、軸受交換に多くの労力やコストが必要となる。本発明の軸受診断システムによれば、予め軸受の残存寿命を知ることができるので、軸受損傷による損失や、メンテナンスの労力やコストを最小限に抑制することが可能となる。
【００５２】
尚、本発明は、前述した実施形態及び実施例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。
例えば、ユーザーの工場で測定したインピーダンスを、軸受品番などの個体識別番号と共に、インピーダンスと残存寿命との関係情報をＩＣタグに入力してユーザーに渡すようにして、ユーザーの現場で軸受の残存寿命を判定するようにしてもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、機械装置２３を停止させて軸受２４を分解した状態で、渦電流測定装置１１によって軌道面のインピーダンスＸを測定するようにしたが、機械装置２３を停止した状態で軸受２４を分解せずに測定するようにしてもよい。軸受２４を分解しない場合には、機械装置２３が停止したタイミングで測定してもよく、或いは、機械装置２３を停止させて定期的に測定するようにしてもよい。
【００５４】
更に、本実施形態では、渦電流測定装置１１により、使用前後における軌道面のインピーダンスＸを測定するようにしたが、光センサによって軸受の軌道面に生じた表面損傷を検出し、この測定結果に基づいて残存寿命を求めるようにしてもよい。
なお、本発明は、２００９年１２月１７日出願の日本特許出願（特願２００９−２８６３９８）及び２０１０年１月２９日出願の日本特許出願（特願２０１０−０１７８０２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１０    残存寿命診断装置
１１    渦電流測定装置
１２    診断部
１６    外輪
１６ａ  軌道面
１６ｂ  端面
２０    軸受診断システム
２１    軸受メーカー
２２    ユーザー
２３    機械装置
２４    軸受
３０    軸受情報送信部
３１    軸受情報受信部
３３    データベース
３６    寿命情報送信部
４０    寿命情報受信部
Ａ      インピーダンス距離
Ｌ      残存寿命
ｓ１    軸受情報
ｓ２    残存寿命情報
Ｘ、Ｘ１、Ｘ２  インピーダンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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