(57)【要約】【課題】機械設備を分解することなく、一つの振動加速度信号により軸受異常の有無及び軸受異常の種類を診断し、必要なタイミングで転がり軸受を交換することでメンテナンス効率を向上させることができる軸受異常診断システム及び軸受異常診断方法を提供する。【解決手段】軸受ハウジング１０の振動加速度を検出する振動加速度センサ１２と、振動加速度センサ１２からの振動加速度信号に基づいて、エンベロープ処理及びＦＦＴ解析によりエンベロープスペクトル上の周波数解析を行う振動分析部２１４と、エンベロープスペクトルに基づいて軸受異常の有無を診断する第１の異常診断部２１７と、エンベロープスペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターン、あるいは、振動加速度信号の振動最大値と振動ＲＭＳ値（root mean square）との比である波高率、により軸受異常の種類を特定する第２の異常診断部２１８と、を備える。【選択図】図１
2018155494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受、又は該軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられ、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出する振動加速度センサと、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行う振動分析部と、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する第１の異常診断部と、
前記周波数スペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターンにより前記軸受異常の種類を特定する第２の異常診断部と、
を備えることを特徴とする軸受異常診断システム。
【請求項２】
軸受、又は該軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられた振動加速度センサから、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出し、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行い、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断し、
前記周波数スペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターンにより前記軸受異常の種類を特定する、
ことを特徴とする軸受異常診断方法。
【請求項３】
前記軸受異常と診断された場合、前記軸受の異常の種類を特定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の軸受異常診断方法。
【請求項４】
軸受、又は軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられ、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出する振動加速度センサと、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行う振動分析部と、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する第１の異常診断部と、
前記振動加速度センサの振動加速度信号の振動最大値と振動ＲＭＳ値（root mean square）との比である波高率により前記軸受異常の種類を判別する第２の異常診断部と、
を備えることを特徴とする軸受異常診断システム。
【請求項５】
軸受、又は軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられた振動加速度センサから、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出し、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行い、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断し、
前記軸受異常と診断された場合、前記振動加速度センサの振動加速度信号の振動最大値と振動ＲＭＳ値（root mean square）との比である波高率により前記軸受異常の種類を特定する、
ことを特徴とする軸受異常診断方法。
【請求項６】
前記軸受異常と診断された場合、前記軸受の異常の種類を特定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の軸受異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受異常診断システム及び軸受異常診断方法に関し、より詳細には、機械設備を分解することなく、一つの振動加速度信号により軸受異常の有無及び軸受故障の種類を診断できる軸受異常診断システム及び軸受異常診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転がり軸受の稼働時に発生するＡＥ波形信号をＡＥセンサを用いて検出し、エンベロープ処理して得られる包絡線成分を増幅処理し、該増幅処理後の包絡線成分の値が所定の閾値を超えたとき、転がり軸受に異常が発生していると判断する、転がり軸受の診断方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、スラスト力付与機構により、転がり軸受ユニットまたは軸受箱にスラスト力を負荷しながら回転試験を行い、振動センサから得られた検出信号の実効値、ピーク値、または波高率に基づいて、スラスト力が作用する転がり軸受の異常の有無を診断する転がり軸受ユニットの診断装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７８２８８号公報
【特許文献２】特開２００４−２３３２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２によると、転がり軸受の異常の有無は診断可能であるが、故障の種類（例えば、摩耗による故障や、傷による故障など）までは判別することができない。軸受故障時に故障の種類が判別できないと、詳細な余寿命の推定、及び交換必要箇所の特定が難しい。軸受故障の種類によっては、エンベロープ解析診断などによる診断で異常が検出されてから、回転不能、または交換時期と判断されるまでの期間は異なるが、軸受異常と診断された場合、安全を優先して、最も早期に回転不能となる故障に合わせて、必要以上に早い段階で軸受を交換してしまうことがあり、メンテナンス効率やランニングコスト低減の観点から改善の余地があった。
【０００６】
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、機械設備を分解することなく、一つの振動加速度信号により軸受異常の有無及び軸受故障の種類を診断することができる軸受異常診断システム及び軸受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】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  軸受、又は該軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられ、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出する振動加速度センサと、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行う振動分析部と、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する第１の異常診断部と、
前記周波数スペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターンにより前記軸受異常の種類を特定する第２の異常診断部と、
を備えることを特徴とする軸受異常診断システム。
（２）  軸受、又は該軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられた振動加速度センサから、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出し、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行い、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断し、
前記軸受異常と診断された場合、前記周波数スペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターンにより前記軸受異常の種類を特定する、
ことを特徴とする軸受異常診断方法。
（３）  前記軸受異常と診断された場合、前記軸受の異常の種類を特定する、
ことを特徴とする（２）に記載の軸受異常診断方法。
（４）  軸受、又は該軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられ、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出する振動加速度センサと、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行う振動分析部と、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する第１の異常診断部と、
前記振動加速度センサの振動加速度信号の振動最大値と振動ＲＭＳ値（root mean square）との比である波高率により前記軸受異常の種類を判別する第２の異常診断部と、
を備えることを特徴とする軸受異常診断システム。
（５）  軸受、又は該軸受を支持する軸受ハウジングに取り付けられた振動加速度センサから、前記軸受又は軸受ハウジングの振動加速度を検出し、
該振動加速度センサからの振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行い、
前記周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断し、
前記軸受異常と診断された場合、前記振動加速度センサの振動加速度信号の振動最大値と振動ＲＭＳ値（root mean square）との比である波高率により前記軸受異常の種類を特定する、
ことを特徴とする軸受異常診断方法。
（６）  前記軸受異常と診断された場合、前記軸受の異常の種類を特定する、
ことを特徴とする（５）に記載の軸受異常診断方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の軸受異常診断システム及び軸受異常診断方法によれば、振動加速度センサと、振動分析部と、第１の異常診断部と、第２の異常診断部と、を備え、振動加速度センサが検出した振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行い、第１の異常診断部が、周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する。また、第２の異常診断部が、周波数スペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターンにより軸受異常の種類を特定するので、一つの振動加速度信号により軸受異常の有無及び軸受異常の種類を診断することができる。
【０００９】
また、本発明の軸受異常診断システム及び軸受異常診断方法によれば、振動加速度センサと、振動分析部と、第１の異常診断部と、第２の異常診断部と、を備え、振動加速度センサが検出した振動加速度信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行い、第１の異常診断部が、周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する。また、第２の異常診断部が、振動加速度信号の振動最大値と振動ＲＭＳ値（root mean square）との比である波高率により軸受異常の種類を特定するので、一つの振動加速度信号により軸受異常の有無及び軸受異常の種類を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る軸受異常診断システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す診断装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る軸受異常診断システムの動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明に係る転がり軸受の傷の部位と、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５】（ａ）は第１実施形態の振動加速度センサからの振動加速度信号の一例を示す図、（ｂ），（ｃ）はエンベロープ処理により得られたスペクトルデータの一例を示す図、（ｄ），（ｅ）はピーク周波数の発生次数パターンの一例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る軸受異常診断システムの動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図７】（ａ）は第２実施形態の振動加速度センサからの振動加速度信号の一例を示す図、（ｂ），（ｃ）はエンベロープ処理により得られたスペクトルデータの一例を示す図、（ｄ），（ｅ）は波高率を比較して示す振動波形の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る軸受異常診断システムの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１に示した本実施形態の軸受異常診断システムは、軸受ハウジング１０で支持された回転部品である転がり軸受１１の異常を診断するものであり、転がり軸受１１から発生する振動加速度を検出する振動加速度センサ１２と、転がり軸受１１の回転速度を検出する回転センサ（図示せず）と、データ伝送手段１３を介して受信した振動加速度センサ１２の検出信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行う振動分析部２１４と、周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する第１の異常診断部２１７と、この第１の異常診断部２１７が軸受異常ありと診断した場合に、振動加速度センサ１２の検出信号に基づく周波数スペクトルから検出されたピーク周波数の発生次数パターンを確認することで、異常の種類を判別する第２の異常診断部２１８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。
なお、振動分析部２１４、第１の異常診断部２１７及び第２の異常診断部２１８は、診断装置２０を構成する。
【００１３】
転がり軸受１１は、機械設備の回転軸１０１に外嵌される内輪１１１と、軸受ハウジング１０に内嵌される外輪１１２と、内輪１１１及び外輪１１２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。
【００１４】
振動加速度センサ１２は、軸受１１を支持する軸受ハウジング１０に固定される。振動加速度センサ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。
なお、ボルト固定の場合には、回り止め機能を備えるようにしてもよい。また、振動加速度センサ１２を樹脂材によってモールドすることで、水分の浸入を防止することができ、さらに外部からの加振に対する防振性が向上するため、センサ自体の信頼性を飛躍的に向上することができる。
【００１５】
図２は、本実施形態に係る診断装置２０の主要な機能構成を示すブロック図である。
図２に示すように、診断装置２０は、主にデータ収集・分配部２１１、回転分析部２１２、フィルタ処理部２１３、振動分析部２１４、内部メモリ２１６、第１の異常診断部２１７、及び第２の異常診断部２１８を備える。
なお、この診断装置２０は、マイクロコンピュータで構成されており、即ち、このマイクロコンピュータ内に記録保持されたプログラムが実行されることにより、データ収集・分配部２１１等の各処理部は以下のような各処理を実行することになる。
【００１６】
データ収集・分配部２１１は、振動加速度センサ１２から送られる信号ＳｉｇをＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換するとともに、回転速度に関する信号も同時に収集して一時的に蓄積し、信号の種類に応じて回転分析部２１２、フィルタ処理部２１３のいずれかに振り分ける。
なお、Ａ／Ｄ変換器を振動加速度センサ１２に一体化される構成とし、前述のデータ伝送手段１３を介してデジタル信号を受信するようにしてもよい。
【００１７】
回転分析部２１２は、転がり軸受１１の設計諸元データ、及び回転センサからの回転速度信号に基づいて、図４に示す所定の関係式を用いて、転がり軸受１１の部位ごとの損傷に起因する軸受損傷周波数を計算する。
なお、軸受損傷周波数の算出は、以前に同様の診断を行っている場合は、内部メモリ２１６に記憶しておいた過去のデータを用いてもよい。
【００１８】
また、転がり軸受１１の回転速度を検出する回転センサが、内輪１１１に取り付けられたエンコーダと、外輪１１２に取り付けられた磁石または磁気検出素子と、により構成される場合は、出力信号がエンコーダの形状と回転速度に応じたパルス信号となる。このため、回転分析部２１２は、エンコーダの形状に応じた所定の変換関数、又は変換テーブルを有し、パルス信号から内輪１１１の回転速度を算出する。
【００１９】
フィルタ処理部２１３は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の機能を有し、振動加速度センサ１２の振動加速度信号Ｓｉｇから、損傷フィルタ周波数帯域を抽出し、それ以外の不要な周波数帯域を除去する。損傷フィルタ周波数帯域は、各軸受装置における固有振動数帯域に応じて設定される。この固有振動数は、インパルスハンマ等を用いた打撃法により被測定物を加振し、被測定物に取付けた振動検出器、又は打撃により発生した音響を周波数分析することにより容易に求めることができる。
なお、被測定物が転がり軸受１１の場合には、内輪１１１、外輪１１２、転動体１１３、軸受ハウジング１０等のいずれかに起因する固有振動数が与えられることになる。一般的に、機械部品の固有振動数は複数存在し、固有振動数における振幅レベルは高くなるので測定の感度がよい。
【００２０】
振動分析部２１４は、損傷フィルタ周波数帯域が抽出された振動加速度センサ１２からの出力信号を基にして、転がり軸受１１から発生した振動加速度信号の周波数分析を行う。この振動分析部２１４は、振動加速度信号の周波数スペクトルを算出するＦＦＴ演算部であり、ＦＦＴアルゴリズム及びエンベロープ分析に基づいて振動加速度信号の周波数スペクトルを算出する。
振動分析部２１４は、ＦＦＴを行う前処理として、絶対値化処理やエンベロープ処理を行い、異常の診断に必要な周波数成分のみに変換してもよい。
【００２１】
算出された周波数スペクトルは、例えば図５（ｂ）または図５（ｃ）に示されるようなスペクトルデータとして第１の異常診断部２１７に出力される。また、必要に応じて、エンベロープ処理後のスペクトルデータ（エンベロープ周波数スペクトル）も併せて第１の異常診断部２１７に出力する。
なお、図５において、ｆは周波数（Ｈｚ）、Ｇは加速度（ｍ／ｓ２）である。
【００２２】
第１の異常診断部２１７は、振動分析部２１４にて得られたスペクトルデータにより、軸受１１の異常を例えば次のように診断する。
【００２３】
即ち、振動分析部２１４により得られたスペクトルデータに、例えば図５（ｂ）に見られるような転動体通過振動（ＳＤ１）が検知された場合、第１の異常診断部２１７は、回転分析部２１２で計算された軸受損傷周波数に基づいて、軸受１１のいずれかの部位に、何らかの異常があると診断する（異常部位の診断）。
【００２４】
一方、振動分析部２１４にて得られたスペクトルデータが、例えば図５（ｃ）に見られるように、転動体通過振動ＳＤ１が検知されないものである場合には、軸受１１には異常がないと診断する。
【００２５】
そして、第１の異常診断部２１７により異常ありと診断された場合、第２の異常診断部２１８は、スペクトルデータのピーク周波数の発生次数パターンに基づいて、異常の種類を判別する（異常の種類の診断）。
【００２６】
例えば、図５（ｄ）に見られるような転動体通過振動ＳＤ１のピーク周波数が５次成分まで現れる場合は、故障Ａ（例えば、傷による故障）が発生していると判別する。一方、振動分析部２１４により得られたスペクトルデータが、例えば図５（ｅ）に見られるように、転動体通過振動ＳＤ１のピーク周波数の出現成分が３次成分までの場合は、故障Ｂ（例えば、摩耗による故障）が発生していると判別する。
【００２７】
なお、判別指標となるピーク周波数は、発生次数の連続性や規則性を問わず、例えば、１次成分、３次成分、８次成分などのようにピーク周波数が離散したものであってもよい。
【００２８】
異常診断については、転動体通過振動周波数、転動体公転周波数、転動体回転周波数など、軸受の回転に伴い発生する振動周波数を診断指標とし、異常発生時の挙動を検知、診断することができる。
【００２９】
以上のようにして判定された転がり軸受１１の診断結果は、内部メモリ２１６に記憶すると共に、有線また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。
【００３０】
内部メモリ２１６は、例えばメモリまたはＨＤＤ等により構成され、例えば、軸受損傷周波数の算出に用いる各回転部品の設計諸元データと、第１の異常診断部２１７、及び第２の異常診断部２１８により判定された転がり軸受１１の異常の有無及び異常の種類に関する各データを記憶する。
【００３１】
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使用者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、的確に信号を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。
【００３２】
次に、このように構成された軸受異常診断システムの動作について説明する。図３は、第１実施形態の軸受異常診断システムの動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００３３】
まず、ステップＳ１において、振動加速度センサ１２により転がり軸受１１から発生する振動加速度、及び回転センサにより転がり軸受１１の回転速度が検出され、この検出された振動加速度信号及び回転速度信号は、データ伝送手段１３を介してデータ収集・分配部２１１に入力される。
【００３４】
なお、データ収集・分配部２１１では、入力されたアナログの振動信号を必要に応じて増幅し、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換し、信号の種類に応じて回転分析部２１２、フィルタ処理部２１３のいずれかに振り分ける。
【００３５】
次に、フィルタ処理部２１３が、データ収集・分配部２１１及び内部メモリ２１６に記憶されたデータを基に、診断用信号を抽出して振動分析部２１４に出力する。振動分析部２１４は、ステップＳ２において、フィルタ処理部２１３からの診断用信号を基にして、ＦＦＴアルゴリズム及びエンベロープ分析に基づいて振動加速度信号の周波数スペクトルを算出して周波数分析を行う。
【００３６】
そして、振動分析部２１４により得られたスペクトルデータに転動体通過振動ＳＤ１が検知された場合（図５（ｂ）参照）、ステップＳ３で、第１の異常診断部２１７が、回転分析部２１２で計算された軸受損傷周波数に基づいて、軸受１１の異常の有無を診断する（外輪、内輪などの異常部位の診断）。
【００３７】
ステップＳ３で異常ありと診断された場合には、ステップＳ４において、第２の異常診断部２１８が、振動分析部２１４で算出された周波数スペクトルのピーク周波数の発生次数パターン（図５（ｄ），（ｅ）参照）から、軸受１１の傷や摩耗など、異常の種類を特定する（異常の種類の診断）。
【００３８】
次に、ステップＳ５において、診断結果を有線また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によって出力装置３０に送り、診断結果を表示してステップＳ１に戻る。
また、ステップＳ３で異常なしと診断された場合には、出力装置３０で診断結果を表示した後、ステップＳ１に戻る。これにより、軸受１１の状態を常時監視することができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の軸受異常診断システム及び軸受異常診断方法によれば、次のような作用効果が得られる。
（ａ）  軸受１１を支持する軸受ハウジング１０の振動加速度を検出する振動加速度センサ１２の振動加速度信号に基づいて軸受１１の異常の有無を診断し、ピーク次数成分を確認することで異常の種類を判別するので、同一信号に基づいて異常の有無および種類を診断することが可能となる。すなわち、同一信号に基づいて簡単に複数の異なる診断を行うことが可能になる。これにより、軸受１１を適正なタイミングで交換することができ、メンテナンス効率が向上する。
（ｂ）  一つの振動加速度信号で複数種の診断を行うことができるため、センサ数、入力Ｃｈ、信号入力回路の削減に伴う省消費電流、装置コンパクト化、コスト低減効果が得られる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の軸受異常診断システムについて、図１、図２、図４、図６及び図７を参照して説明する。なお、第２実施形態の軸受異常診断システムは、第１実施形態の軸受異常診断システムと多くの点で共通点を有するので、主に異なる点について説明する。
【００４１】
第２実施形態の軸受異常診断システムは、図１に示すように、軸受１１を支持する軸受ハウジング１０に固定されて、転がり軸受１１から発生する振動加速度を検出する振動加速度センサ１２と、転がり軸受１１の回転速度を検出する回転センサ（図示せず）と、データ伝送手段１３を介して受信した振動加速度センサ１２の検出信号に基づく周波数スペクトルの周波数解析を行う振動分析部２１４と、周波数スペクトルに基づいて、軸受異常の有無を診断する第１の異常診断部２１７と、この第１の異常診断部２１７が異常ありと診断した場合に、振動加速度センサ１２の検出信号の波高率から異常の種類を判別する第２の異常診断部２１８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。
なお、振動分析部２１４、第１の異常診断部２１７及び第２の異常診断部２１８は、診断装置２０を構成する。また、波高率は、振動加速度信号の振動最大値と振動ＲＭＳ値（root mean square）との比である。
【００４２】
図２は、本実施形態に係る診断装置２０の主要な機能構成を示すブロック図である。
図２に示すように、診断装置２０は、主にデータ収集・分配部２１１、回転分析部２１２、フィルタ処理部２１３、振動分析部２１４、内部メモリ２１６、第１の異常診断部２１７、及び第２の異常診断部２１８を備える。
【００４３】
ここで、本実施形態では、第２の異常診断部２１８の機能において、第１実施形態のものと異なり、その他の各種構成は、第１実施形態のものと同一である。
即ち、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、第１の異常診断部２１７は、振動分析部２１４により得られたスペクトルデータに、例えば図７（ｂ）に見られるような転動体通過振動ＳＤ１が検知された場合、回転分析部２１２で計算された軸受損傷周波数に基づいて、軸受１１のいずれかの部位に、何らかの異常があると診断する（異常部位の診断）。
【００４４】
一方、振動分析部２１４にて得られたスペクトルデータが、例えば図７（ｃ）に見られるように、転動体通過振動ＳＤ１が検知されないものである場合には、軸受１１には異常がないと診断する。
【００４５】
そして、第１の異常診断部２１７により異常ありと診断された場合、軸受１１に発生する軸受故障の種類によって波高率が異なるので、第２の異常診断部２１８は、振動加速度信号の振動最大値と振動ＲＭＳ値（root mean square）との比として波高率を求め、この波高率に基づいて、異常の種類（異常の種類の診断）を判別する。
【００４６】
例えば、図７（ｄ）に見られるように、振動最大値が大きく、振動ＲＭＳ値が小さい場合、波高率は予め決められている上限閾値Ｃ以上となるので、故障Ａ（例えば、傷による故障）が発生していると判別する。
【００４７】
一方、例えば、図７（ｅ）に見られるように、振動最大値、及び振動ＲＭＳ値が共に大きい場合、波高率は予め決められている上限閾値Ｃ未満、且つ下限閾値Ｄを超えるので、故障Ｂ（例えば、摩耗による故障）が発生していると判別する。
【００４８】
一方、振動分析部２１４にて得られたスペクトルデータが、例えば図７（ｃ）に見られるように、転動体通過振動ＳＤ１が検知されないものである場合、或いは、波高率が下限閾値Ｄ以下の場合、軸受１１には異常がないと診断する。
なお、波高率の各閾値の設定は、診断したい故障の種類に合わせて任意の値に設定可能であり、最適範囲に設定される。
【００４９】
次に、このように構成された軸受異常診断システムの動作について説明する。図６は、第２実施形態の軸受異常診断システムの動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００５０】
まず、ステップＳ１において、振動加速度センサ１２により転がり軸受１１から発生する振動加速度、及び回転センサにより転がり軸受１１の回転速度が検出され、この検出された振動加速度信号及び回転速度信号は、データ伝送手段１３を介してデータ収集・分配部２１１に入力され、信号の種類に応じて回転分析部２１２、フィルタ処理部２１３のいずれかに振り分ける。
【００５１】
次に、フィルタ処理部２１３が、データ収集・分配部２１１及び内部メモリ２１６に記憶されたデータをもとに診断用信号を抽出して振動分析部２１４に出力する。振動分析部２１４は、ステップＳ２において、フィルタ処理部２１３からの診断用信号を基にして、ＦＦＴアルゴリズム及びエンベロープ分析に基づいて振動加速度信号の周波数スペクトルを算出して周波数分析を行う。
【００５２】
そして、振動分析部２１４により得られたスペクトルデータに転動体通過振動ＳＤ１が検知された場合（図７（ｂ）参照）、ステップＳ３で、第１の異常診断部２１７が、回転分析部２１２で計算された軸受損傷周波数に基づいて、軸受１１の異常の有無を診断する（外輪、内輪などの異常部位の診断）。
【００５３】
ステップＳ３で異常ありと診断された場合には、ステップＳ４において、第２の異常診断部２１８が、波高率に基づいて異常の種類（軸受の傷、摩耗などの異常の種類の診断）を判別する。
【００５４】
次に、ステップＳ５において、診断結果をデータ伝送手段３１によって出力装置３０に送り、診断結果を表示してステップＳ１に戻る。また、ステップＳ３で異常なしと診断された場合には、出力装置３０で診断結果を表示した後、ステップＳ１に戻る。これにより、軸受１１の状態を常時監視することができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態の軸受異常診断システム及び軸受異常診断方法によれば、次のような作用効果が得られる。
（ａ）  軸受１１を支持する軸受ハウジング１０の振動加速度を検出する振動加速度センサ１２の振動加速度信号に基づいて軸受１１の異常の有無を診断し、波高率を確認することで異常の種類を判別するので、同一信号に基づいて異常の有無および種類を診断することが可能となる。すなわち、同一信号に基づいて簡単に複数の異なる診断を行うことが可能になる。これにより、軸受１１を適正なタイミングで交換することができ、メンテナンス効率が向上する。
（ｂ）  一つの振動加速度信号で複数種の診断を行うことができるため、センサ数、入力Ｃｈ、信号入力回路の削減に伴う省消費電流、装置コンパクト化、コスト低減効果が得られる。
【００５６】
なお、本発明は、前述した各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、帯域設定値や診断指標（実施形態では、発生次数パターン、波高率）に対応する故障の種類は、上記実施形態の限りではなく、対象の軸受、検知したい故障や診断条件、要求仕様等によって都度最適設定することができる。
また、上記実施形態では、異常の種類の判別は、異常の有無を診断してから行っているが、本発明は、これに限らず、発生次数パターン、波高率による異常の種類の診断を異常の有無の診断より先に行ってもよい。
また、本発明の軸受異常診断システムは、自動車、鉄道車両、工作機械、風力発電装置、エレベータ装置などの機械設備に適用可能である。
また、本実施形態では、内輪回転の場合の転がり軸受の異常を診断する場合について主として説明したが、本発明の軸受異常診断システムは、外輪回転の転がり軸受の状態を監視するものにも適用可能である。
さらに、本実施形態では、振動加速度センサは軸受ハウジングに取り付けられているが、本発明はこれに限らず、軸受の内輪や外輪に埋め込まれて、無線で振動加速度信号を診断装置に送るようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０    軸受ハウジング
１１    軸受
１２    振動加速度センサ
２０    診断装置
２１４  振動分析部
２１７  第１の異常診断部
２１８  第２の異常診断部
【図１】
2018155494.tif 000003
【図２】
2018155494.tif 000004
【図３】
2018155494.tif 000005
【図４】
2018155494.tif 000006
【図５】
2018155494.tif 000007
【図６】
2018155494.tif 000008
【図７】
2018155494.tif 000009