(57)【要約】【課題】軸受を収容する収容部内にこの軸受を収容した状態でこの軸受の状態を検査することができる軸受検査装置及び軸受検査プログラムを提供する。【解決手段】軸受検査装置１１は、軸受６を軸箱７に収容した状態で、この軸受６の状態を検査する。軸受状態評価部は、車軸５ｂを回転させた状態で軸箱７の変位を非接触で計測する変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の計測結果に基づいて、軸受６の状態を評価する。軸受状態評価部は、軌道１上に車両２を走行させながら検査可能なように、軸受６が輪軸５に取り付けられた状態で、軌道１上をこの輪軸５が転動するときに、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の計測結果に基づいてこの軸受６の状態を評価する。軸受状態評価部は、変位波形生成部が生成する変位波形に存在する周期的なピークに基づいて、軸受６の損傷の有無を評価する。【選択図】図２
2019045202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を回転自在に支持する軸受を収容部内に収容した状態で、この軸受の状態を検査する軸受検査装置であって、
前記回転軸を回転させた状態で前記収容部の変位を非接触で計測する変位計測装置の計測結果に基づいて、前記軸受の状態を評価する軸受状態評価部を備えること、
を特徴とする軸受検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受検査装置において、
前記変位計測装置の計測結果に基づいて、前記収容部の変位の時間変化を表す変位波形を生成する変位波形生成部を備え、
前記軸受状態評価部は、前記変位波形生成部が生成する変位波形に基づいて、前記軸受の損傷の有無及び／又は損傷箇所を評価すること、
を特徴とする軸受検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の軸受検査装置において、
前記軸受状態評価部は、前記変位波形生成部が生成する変位波形に存在する周期的なピークに基づいて、前記軸受の損傷の有無を評価すること、
を特徴とする軸受検査装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の軸受検査装置において、
前記軸受状態評価部は、前記変位波形生成部が生成する変位波形に存在する周期的なピークの間隔に基づいて、前記軸受の損傷箇所を評価すること、
を特徴とする軸受検査装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の軸受検査装置において、
前記軸受状態評価部は、前記変位波形生成部が生成する変位波形に存在する周期的なピークの向きに基づいて、前記軸受の損傷箇所を評価すること、
を特徴とする軸受検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の軸受検査装置において、
前記軸受状態評価部は、前記軸受が複列軸受であるときに、この軸受の各列の損傷の有無を評価すること、
を特徴とする軸受検査装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の軸受検査装置において、
前記変位計測装置の計測結果に基づいて、前記収容部の変位の時間変化を表す変位波形を周波数解析する周波数解析部を備え、
前記軸受状態評価部は、前記周波数解析部が解析する解析結果に基づいて、前記軸受の損傷の有無を評価すること、
を特徴とする軸受検査装置。
【請求項８】
請求項７に記載の軸受検査装置において、
前記軸受状態評価部は、前記周波数解析部が解析した解析結果に存在する高調波に基づいて、前記軸受の損傷の有無を評価すること、
を特徴とする軸受検査装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の軸受検査装置において、
前記軸受状態評価部は、前記軸受が輪軸に取り付けられた状態で、軌道上をこの輪軸が転動するときに、前記変位計側装置の計測結果に基づいてこの軸受の状態を評価すること、
を特徴とする軸受検査装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の軸受検査装置において、
前記軸受状態評価部は、前記軸受が輪軸に取り付けられた状態で、所定位置でこの輪軸が回転するときに、前記変位計側装置の計測結果に基づいてこの軸受の状態を評価すること、
を特徴とする軸受検査装置。
【請求項１１】
回転軸を回転自在に支持する軸受を収容部内に収容した状態で、この軸受の状態を検査する軸受検査プログラムであって、
前記回転軸を回転させた状態で前記収容部の変位を非接触で計測する変位計測装置の計測結果に基づいて、前記軸受の状態を評価する軸受状態評価手順をコンピュータに実行させること、
を特徴とする軸受検査プログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の軸受検査プログラムにおいて、
前記変位計測装置の計測結果に基づいて、前記収容部の変位の時間変化を表す変位波形を生成する変位波形生成手順を含み、
前記軸受状態評価手順は、前記変位波形生成手順において生成する変位波形に基づいて、前記軸受の損傷の有無及び／又は損傷箇所を評価する手順を含むこと、
を特徴とする軸受検査プログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の軸受検査プログラムにおいて、
前記軸受状態評価手順は、前記変位波形生成手順において生成する変位波形に存在する周期的なピークに基づいて、前記軸受の損傷の有無を評価する手順を含むこと、
を特徴とする軸受検査プログラム。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３に記載の軸受検査プログラムにおいて、
前記軸受状態評価手順は、前記変位波形生成手順において生成する変位波形に存在する周期的なピークの間隔に基づいて、前記軸受の損傷箇所を評価する手順を含むこと、
を特徴とする軸受検査プログラム。
【請求項１５】
請求項１２から請求項１４までのいずれか１項に記載の軸受検査プログラムにおいて、
前記軸受状態評価手順は、前記変位波形生成手順において生成する変位波形に存在する周期的なピークの向きに基づいて、前記軸受の損傷箇所を評価する手順を含むこと、
を特徴とする軸受検査プログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の軸受検査プログラムにおいて、
前記軸受状態評価手順は、前記軸受が複列軸受であるときに、この軸受の各列の損傷の有無を評価する手順を含むこと、
を特徴とする軸受検査プログラム。
【請求項１７】
請求項１１から請求項１６までのいずれか１項に記載の軸受検査プログラムにおいて、
前記変位計測装置の計測結果に基づいて、前記収容部の変位の時間変化を表す変位波形を周波数解析する周波数解析手順を含み、
前記軸受状態評価手順は、前記周波数解析手順において解析する解析結果に基づいて、前記軸受の損傷の有無を評価する手順を含むこと、
を特徴とする軸受検査プログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の軸受検査プログラムにおいて、
前記軸受状態評価手順は、前記周波数解析手順において解析した解析結果に存在する高調波に基づいて、前記軸受の損傷の有無を評価する手順を含むこと、
を特徴とする軸受検査プログラム。
【請求項１９】
請求項１１から請求項１８までのいずれか１項に記載の軸受検査プログラムにおいて、
前記軸受状態評価手順は、前記軸受が輪軸に取り付けられた状態で、軌道上をこの輪軸が転動するときに、前記変位計側装置の計測結果に基づいてこの軸受の状態を評価する手順を含むこと、
を特徴とする軸受検査プログラム。
【請求項２０】
請求項１１から請求項１８までのいずれか１項に記載の軸受検査プログラムにおいて、
前記軸受状態評価手順は、前記軸受が輪軸に取り付けられた状態で、所定位置でこの輪軸が回転するときに、前記変位計側装置の計測結果に基づいてこの軸受の状態を評価する手順を含むこと、
を特徴とする軸受検査プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転軸を回転自在に支持する軸受を収容部内に収容した状態で、この軸受の状態を検査する軸受検査装置及び軸受検査プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の車軸軸受は、走り装置を構成する重要な部品であり、車両重量や走行中の車両の動揺によって発生する荷重を支えながら、輪軸の円滑な回転運動を保つ役割を持っている。このため、鉄道車両の車軸軸受の損傷を早期に検知することが重要になる。従来、鉄道車両の車軸軸受の異常検知方法としては、軸受や軸箱に接触式のセンサを取り付けて異常を検知する方法が提案されている。
【０００３】
従来の軸受検査装置（以下、従来技術１という）は、軸受の外輪を固定する固定手段と、内輪をアキシアル方向に加圧する加圧手段と、この内輪を加圧した状態でこの内輪を回転させる回転駆動手段と、固定手段に固定されていない側の外輪の軸方向端部側の転走面の振動を測定する振動測定手段とを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来技術１では、車軸から取り外した軸受を回転させてレーザ変位センサのような振動測定手段によって外輪の転走面の振動を測定し、この外輪の転走面の振動に基づいて軸受の良否を判断して軸受の損傷を検査している。
【０００４】
従来の軸受検査装置（以下、従来技術２という）は、軸受の外輪に対する内輪の回転状況を検知する回転センサを備えている（例えば、特許文献２という）。このような従来技術２では、軸受の外輪に回転センサを直接取り付けて、静止側部材である外輪に対する回転側部材である内輪の回転数を回転センサによって測定し、軸受に発生する振動などと回転数との対応を判定して軸受の品質及び信頼性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2010-175511号公報
【０００６】
【特許文献２】特開2005-331025号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術１は、軸受を車軸から取り外す必要があり、在姿状態で軸受の損傷を検査できない問題点がある。また、従来技術２は、軸受毎に回転センサが必要になり、鉄道車両の台車の軸受に回転センサを取り付ける場合にはコストが増大してしまう問題点がある。
【０００８】
この発明の課題は、軸受を収容する収容部内にこの軸受を収容した状態でこの軸受の状態を検査することができる軸受検査装置及び軸受検査プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図１〜図６に示すように、回転軸（５ｂ）を回転自在に支持する軸受（６）を収容部（７）内に収容した状態で、この軸受の状態を検査する軸受検査装置であって、前記回転軸を回転させた状態で前記収容部の変位を非接触で計測する変位計測装置（Ｍ11〜Ｍ32）の計測結果に基づいて、前記軸受の状態を評価する軸受状態評価部（２４Ａ〜２４Ｄ）を備えることを特徴とする軸受検査装置（１１）である。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の軸受検査装置において、図４、図６〜図１０に示すように、前記変位計測装置の計測結果に基づいて、前記収容部の変位の時間変化を表す変位波形（ＷA，ＷB）を生成する変位波形生成部（１４）を備え、前記軸受状態評価部（２４Ａ〜２４Ｄ）は、前記変位波形生成部が生成する変位波形に基づいて、前記軸受の損傷（Ｄ）の有無及び／又は損傷箇所を評価することを特徴とする軸受検査装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の軸受検査装置において、図７に示すように、前記軸受状態評価部（２４Ａ）は、前記変位波形生成部が生成する変位波形に存在する周期的なピーク（Ｐ）に基づいて、前記軸受の損傷の有無を評価することを特徴とする軸受検査装置である。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載の軸受検査装置において、図７に示すように、前記軸受状態評価部（２４Ｂ）は、前記変位波形生成部が生成する変位波形に存在する周期的なピーク（Ｐ）の間隔に基づいて、前記軸受の損傷箇所を評価することを特徴とする軸受検査装置である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の軸受検査装置において、図９（Ｂ）（Ｃ）及び図１０（Ｂ）（Ｃ）に示すように、前記軸受状態評価部（２４Ｃ）は、前記変位波形生成部が生成する変位波形に存在する周期的なピーク（Ｐ）の向きに基づいて、前記軸受の損傷箇所を評価することを特徴とする軸受検査装置である。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項５に記載の軸受検査装置において、図５、図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すように、前記軸受状態評価部は、前記軸受が複列軸受であるときに、この軸受の各列（Ａ，Ｂ）の損傷の有無を評価することを特徴とする軸受検査装置である。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の軸受検査装置において、図４、図６及び図８に示すように、前記変位計測装置の計測結果に基づいて、前記収容部の変位の時間変化を表す変位波形を周波数解析する周波数解析部（２２）を備え、前記軸受状態評価部（２４Ｄ）は、前記周波数解析部が解析する解析結果（ＳA，ＳB）に基づいて、前記軸受の損傷（Ｄ）の有無を評価することを特徴とする軸受検査装置である。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項７に記載の軸受検査装置において、図８（Ｃ）（Ｄ）に示すように、前記軸受状態評価部は、前記周波数解析部が解析した解析結果に存在する高調波（ｆ2，ｆ3，ｆ4，…）に基づいて、前記軸受の損傷の有無を評価することを特徴とする軸受検査装置である。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の軸受検査装置において、図１〜図４に示すように、前記軸受状態評価部（２４Ａ〜２４Ｄ）は、前記軸受が輪軸（５）に取り付けられた状態で、軌道（１）上をこの輪軸が転動するときに、前記変位計側装置の計測結果に基づいてこの軸受の状態を評価することを特徴とする軸受検査装置である。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の軸受検査装置において、図１６及び図１７に示すように、前記軸受状態評価部（２４Ａ〜２４Ｄ）は、前記軸受が輪軸（５）に取り付けられた状態で、所定位置でこの輪軸が回転するときに、前記変位計側装置の計測結果に基づいてこの軸受の状態を評価することを特徴とする軸受検査装置である。
【００１９】
請求項１１の発明は、図１〜図６及び図１１に示すように、回転軸（５）を回転自在に支持する軸受（６）を収容部（７）内に収容した状態で、この軸受の状態を検査する軸受検査プログラムであって、前記回転軸を回転させた状態で前記収容部の変位を非接触で計測する変位計測装置（Ｍ11〜Ｍ32）の計測結果に基づいて、前記軸受の状態を評価する軸受状態評価手順（Ｓ１５０〜Ｓ１８０）をコンピュータに実行させることを特徴とする軸受検査プログラムである。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の軸受検査プログラムにおいて、図４、図６〜図１５に示すように、前記変位計測装置の計測結果に基づいて、前記収容部の変位の時間変化を表す変位波形（ＷA，ＷB）を生成する変位波形生成手順（Ｓ１１０）を含み、前記軸受状態評価手順（Ｓ１５０〜Ｓ１８０）は、前記変位波形生成手順において生成する変位波形に基づいて、前記軸受の損傷（Ｄ）の有無及び／又は損傷箇所を評価する手順を含むことを特徴とする軸受検査プログラムである。
【００２１】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の軸受検査プログラムにおいて、図７、図１１及び図１２に示すように、前記軸受状態評価手順（Ｓ１５０）は、前記変位波形生成手順において生成する変位波形に存在する周期的なピーク（Ｐ）に基づいて、前記軸受の損傷の有無を評価する手順（Ｓ１５１〜Ｓ１５３）を含むことを特徴とする軸受検査プログラムである。
【００２２】
請求項１４の発明は、請求項１２又は請求項１３に記載の軸受検査プログラムにおいて、図７、図１１及び図１３に示すように、前記軸受状態評価手順（Ｓ１６０）は、前記変位波形生成手順において生成する変位波形に存在する周期的なピーク（Ｐ）の間隔に基づいて、前記軸受の損傷箇所を評価する手順（Ｓ１６１〜Ｓ１６３）を含むことを特徴とする軸受検査プログラムである。
【００２３】
請求項１５の発明は、請求項１２から請求項１４までのいずれか１項に記載の軸受検査プログラムにおいて、図９（Ｂ）（Ｃ）、図１０（Ｂ）（Ｃ）、図１１及び図１４に示すように、前記軸受状態評価手順（Ｓ１７０）は、前記変位波形生成手順において生成する変位波形に存在する周期的なピーク（Ｐ）の向きに基づいて、前記軸受の損傷箇所を評価する手順（Ｓ１７１〜Ｓ１７３）を含むことを特徴とする軸受検査プログラムである。
【００２４】
請求項１６の発明は、請求項１５に記載の軸受検査プログラムにおいて、図５、図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すように、前記軸受状態評価手順は、前記軸受が複列軸受であるときに、この軸受の各列（Ａ，Ｂ）の損傷の有無を評価する手順を含むことを特徴とする軸受検査プログラムである。
【００２５】
請求項１７の発明は、請求項１１から請求項１６までのいずれか１項に記載の軸受検査プログラムにおいて、図４、図６、図８、図１１及び図１５に示すように、前記変位計測装置の計測結果に基づいて、前記収容部の変位の時間変化を表す変位波形を周波数解析する周波数解析手順（Ｓ１８０）を含み、前記軸受状態評価手順は、前記周波数解析手順において解析する解析結果（ＳA、ＳB）に基づいて、前記軸受の損傷の有無を評価する手順を含むことを特徴とする軸受検査プログラムである。
【００２６】
請求項１８の発明は、請求項１７に記載の軸受検査プログラムにおいて、図８（Ｃ）（Ｄ）及び図１５に示すように、前記軸受状態評価手順（Ｓ１８０）は、前記周波数解析手順において解析した解析結果に存在する高調波（ｆ2，ｆ3，ｆ4，…）に基づいて、前記軸受の損傷の有無を評価する手順（Ｓ１８１〜Ｓ１８３）を含むことを特徴とする軸受検査プログラムである。
【００２７】
請求項１９の発明は、請求項１１から請求項１８までのいずれか１項に記載の軸受検査プログラムにおいて、図１〜図４に示すように、前記軸受状態評価手順（Ｓ１５０〜Ｓ１８０）は、前記軸受が輪軸（５）に取り付けられた状態で、軌道（１）上をこの輪軸が転動するときに、前記変位計側装置の計測結果に基づいてこの軸受の状態を評価する手順を含むことを特徴とする軸受検査プログラムである。
【００２８】
請求項２０の発明は、請求項１１から請求項１８までのいずれか１項に記載の軸受検査プログラムにおいて、図１６及び図１７に示すように、前記軸受状態評価手順（Ｓ１５０〜Ｓ１８０）は、前記軸受が輪軸（５）に取り付けられた状態で、所定位置でこの輪軸が回転するときに、前記変位計側装置の計測結果に基づいてこの軸受の状態を評価する手順を含むことを特徴とする軸受検査プログラムである。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によると、軸受を収容する収容部内にこの軸受を収容した状態でこの軸受の状態を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置によって検査される軸受を備える車両を模式的に示す側面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置によって検査される軸受を備える台車を模式的に示す平面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置によって検査される軸受を備える台車を模式的に示す正面図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置によって検査される軸受を模式的に示す正面図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置によって検査される軸受を模式的に示す断面図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置を概略的に示す構成図である。
【図７】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置の変位波形生成部が生成する変位波形を模式的に示す波形図であり、（Ａ）は正常時の軸受のＡ列側の変位波形を模式的に示す波形図であり、（Ｂ）は異常時の軸受のＡ列側の変位波形を模式的に示す波形図であり、（Ｃ）は正常時の軸受のＢ列側の変位波形を模式的に示す波形図であり、（Ｄ）は異常時の軸受のＢ列側の変位波形を模式的に示す波形図である。
【図８】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置の周波数解析部の解析結果を模式的に示す波形図であり、（Ａ）は正常時の軸受のＡ列側の解析結果を模式的に示す波形図であり、（Ｂ）は正常時の軸受のＢ列側の解析結果を模式的に示す波形図であり、（Ｃ）は異常時の軸受のＡ列側の解析結果を模式的に示す波形図であり、（Ｄ）は異常時の軸受のＢ列側の解析結果を模式的に示す波形図である。
【図９】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置の軸受状態評価部による軸受の損傷箇所を特定するための動作を説明するための概念図であり、（Ａ）はＡ列側に損傷がある軸受を模式的に示す断面図であり、（Ｂ）は軸受のＡ列側に損傷があるときのＡ列側の変位波形を模式的に示す波形図であり、（Ｃ）は軸受のＡ列側に損傷があるときのＢ列側の変位波形を模式的に示す波形図である。
【図１０】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置の軸受状態評価部による軸受の損傷箇所を特定するための動作を説明するための概念図であり、（Ａ）はＢ列側に損傷がある軸受を模式的に示す断面図であり、（Ｂ）は軸受のＢ列側に損傷があるときのＡ列側の変位波形を模式的に示す波形図であり、（Ｃ）は軸受のＢ列側に損傷があるときのＢ列側の変位波形を模式的に示す波形図である。
【図１１】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置の軸受状態評価処理Ａを説明するためのフローチャートである。
【図１３】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置の軸受状態評価処理Ｂを説明するためのフローチャートである。
【図１４】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置の軸受状態評価処理Ｃを説明するためのフローチャートである。
【図１５】この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置の軸受状態評価処理Ｄを説明するためのフローチャートである。
【図１６】この発明の第２実施形態に係る軸受検査装置によって検査される軸受を備える台車を模式的に示す正面図である。
【図１７】この発明の第２実施形態に係る軸受検査装置によって検査される軸受を模式的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１〜図４に示す軌道１は、車両２が走行する通路（線路）である。軌道１は、車両２の車輪５ａを支持し案内してこの車両２を走行させるレール１ａなどを備えている。図１及び図３に示す車両２は、軌道１に沿って走行する鉄道車両である。車両２は、例えば、電車、気動車、機関車、客車又は貨車などである。車両２は、車体３と台車４などを備えている。車体３は、旅客又は貨物などの積載物を輸送するための構造物である。
【００３２】
台車４は、車体３を支持して走行する装置である。台車４は、図１〜図４に示す輪軸５と、図３〜図５に示す軸受６と、図１〜図４に示す軸箱７と、図１及び図３に示す台車枠８と、図１及び図３に示す軸ばね９と、防振ゴム１０などを備えている。
【００３３】
図１〜図４に示す輪軸５は、車輪５ａと車軸５ｂとを組み立てた部材である。車輪５ａは、レール１ａと転がり接触する部材である。車軸５ｂは、車輪５ａと一体となって回転する部材である。車軸５ｂは、図２及び図３に示すように、この車軸５ｂの両端部側に左右一対の車輪５ａが圧入され取り付けられている。車軸５ｂは、図５に示すように、軸受６の内輪６ａの内周面と嵌合してこの軸受６に支持されるジャーナル部５ｃと、車輪５ａのボス穴の内周面と嵌合して車軸５ｂの所定の位置に車輪５ａを固定する車輪座５ｄなどを備えている。
【００３４】
図２〜図５に示す軸受６は、車軸５ｂを回転自在に支持する部材である。軸受６は、図３に示すように、車軸５ｂの両端部を回転自在に支持する転がり軸受である。軸受６は、図４及び図５に示すように、車軸５ｂと一体となって回転する内輪６ａと、軸箱７に固定される外輪６ｂと、内輪６ａと外輪６ｂとの間で転がる転動体６ｃと、図５に示すようにこの転動体６ｃを等間隔に保持する保持器６ｄと、内輪６ａの軸端側の両端部でアキシアル荷重を受けるつば６ｅなどを備えている。図２〜図５に示す軸受６は、転動体６ｃとして円筒ころを２列配置した複列円筒ころ軸受であり、図５に示すように車軸５ｂのジャーナル部５ｃの外周面に嵌合している。図２〜図５に示す軸受６は、例えば、軸方向のアキシアル荷重をつば６ｅによって受ける複列つば付き円筒ころ軸受である。ここで、図３及び図５に示すＡ列は、車軸５ｂの軸端側の部分であり、Ｂ列はこの車軸５ｂの軸端側とは反対側の反軸端側（車輪５ａ側）の部分である。
【００３５】
図１〜図４に示す軸箱７は、軸受６を収容する部材である。軸箱７は、図１に示すように、軸箱支持装置によって台車枠８の所定の位置に保持されている。軸箱７は、例えば、図１に示すように、台車４の車軸５ｂの左右に１個ずつ配置されており、台車１台当たり合計４個（１両当たり合計８個）配置されている。軸箱７は、図１〜図４に示すように、外観が略直方体状であり、図１及び図３〜図５に示すように計測面７ａを備えている。計測面７ａは、軸箱７の変位を計測するときに基準となる表面である。計測面７ａは、レーザ光Ｌ1が照射される照射面であり、軸箱７の底部に平坦に形成されている。
【００３６】
図１及び図３に示す台車枠８は、台車４の主要構成部である。台車枠８は、図１及び図３に示すように、左右の側梁とこれらをつなぐ横梁などによって構成されている。台車枠８は、図示しないけん引装置によって車体３に連結されており、車体３との間で前後方向の力が伝達される。図２及び図４に示す軸ばね９は、軸箱７と台車枠８との間の衝撃を緩和する部材である。軸ばね９は、図４に示すように、軸箱７と台車枠８との間で垂直方向の荷重を弾性的に支持する。図１及び図３に示す防振ゴム１０は、車両２の軸箱７の振動を抑える部材である。防振ゴム１０は、軸箱７と軸ばね９との間に挟み込まれた状態でこれらの間に装着されている。防振ゴム１０は、軸箱７の振動を抑え振動の伝達を防止するとともに、これらの間に発生する衝撃を緩和して騒音の発生を防止する。
【００３７】
図１〜図４及び図６に示す変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、輪軸５を回転させた状態で軸箱７の変位を非接触で計測する装置である。変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、図１、図３及び図４に示すように、軸受６が輪軸５に取り付けられた状態で軌道１上をこの輪軸５が転動するときに、台車４の軸箱７の上下方向の変位を計測する。ここで、上下方向とは、水平方向に延びる車軸５ｂに対して垂直方向及びこの垂直方向に対して僅かに傾斜する方向も含む。変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、これらの変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の設置区間を通過する軸箱７の変位を非接触で計測可能なように、軸箱７と間隔をあけて軌道１側に設置されている。変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、図２及び図３に示すように、車軸５ｂの一方の軸端側の軸箱７の変位と他方の軸端側の軸箱７の変位とをそれぞれ独立して計測可能なように、一方の軸端側の軸箱７と他方の軸端側の軸箱７と対向して設置されている。変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、図２に示すように、軌道１の長さ方向に所定の間隔をあけて３個配置されているとともに、軌道１の幅方向に所定の間隔をあけて２個配置されており、複数列及び複数行（３行×２列）にわたり軸箱１個当たり合計６個配置されている。
【００３８】
変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、車両２が軌道１上を走行するときに発生する振動による影響を受けないように軌道１上に固定されており、軌道１上を移動する軸箱７の計測面７ａの振動による変位の経時変化を計測する。変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、車両２を安全に運行するために車両２と接触しないように軌道１上に確保された空間の境界線である建築限界内に配置されている。変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、例えば、車両２の収容、組成、検査又は修繕などの車両２に関する種々の業務を実施する車両基地内に設置されており、この車両基地に進入又はこの車両基地から進出する車両２の軸箱７の変位を計測する。
【００３９】
図２〜図５に示すように、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ31は軸箱７の計測面７ａのＡ列側の変位を計測し、変位計測装置Ｍ12〜Ｍ32は軸箱７の計測面７ａのＢ列側の変位を計測する。変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、これらの変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32と軸箱７の計測面７ａとの間の距離を計測することによって、この軸箱７の変位を計測する。変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、例えば、図４に示すように、レーザ光Ｌ1を計測対象物に照射しこの計測対象物から反射する反射レーザ光Ｌ2を受光してこの計測対象物までの距離を計測するレーザ変位計などの非接触式変位計である。変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、軸箱７の計測面７ａにレーザ光Ｌ1を照射する照射部と、この計測面７ａで反射する反射レーザ光Ｌ2を受光する受光部と、照射部が照射するレーザ光Ｌ1と受光部が受光する反射レーザ光Ｌ2との位相差に基づいて軸箱７の変位を演算する演算部などを備えている。変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、図１、図２及び図４に示すように、軸受６の状態を評価するために必要な回転数だけ軸受６が回転している間に、軸箱７の変位を連続して計測可能なように、この軸箱７の移動方向に間隔をあけて配置されている。変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32は、軸箱７の変位を変位信号（変位情報）として軸受検査装置１１に出力する。
【００４０】
図１〜図４に示す軸受検査装置１１は、軸受６を軸箱７に収容した状態で、この軸受６の状態を検査する装置である。軸受検査装置１１は、図３及び図４に示すように、軸受６を輪軸５に取り付けた状態でこの輪軸５を回転させながら軸受６の損傷Ｄの有無及び／又は損傷箇所などの軸受６の状態を評価する。ここで、損傷Ｄとは、軸受６に発生するはく離又は傷などである。軸受検査装置１１は、例えば、軸受６の転動体６ｃが転がり接触する内輪６ａ及び外輪６ｂ側の接触面である軌道面、又はこの軌道面と接触する転動体６ｃ側の接触面である転動面などに損傷Ｄが発生しているか否かを判定する。軸受検査装置１１は、例えば、パーソナルコンピュータなどによって構成されており、軸受検査プログラムに従って所定の処理を実行する。軸受検査装置１１は、図６に示すように、変位情報入力部１２と、変位情報記憶部１３と、変位波形生成部１４と、変位波形情報記憶部１５と、回転周波数演算部１６と、回転周波数情報記憶部１７と、欠陥周波数演算部１８と、欠陥周波数情報記憶部１９と、演算条件設定部２０と、演算条件情報記憶部２１と、周波数解析部２２と、周波数解析情報記憶部２３と、軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄと、評価情報記憶部２５と、軸受検査プログラム記憶部２６と、表示部２７と、制御部２８などを備えている。
【００４１】
図６に示す変位情報入力部１２は、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32が出力する変位情報を入力する手段である。変位情報入力部１２は、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32が出力する電気信号（アナログ信号）からノイズ成分を除去するフィルタ回路と、このアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換器などを備えている。変位情報入力部１２は、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32が出力する変位情報を制御部２８に出力する。変位情報入力部１２は、例えば、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32から制御部２８に変位情報を入力させるインタフェース(I/F)回路などである。
【００４２】
変位情報記憶部１３は、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32が出力する変位情報を記憶する手段である。変位情報記憶部１３は、例えば、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32が出力する変位情報を軸受６毎に記憶する記憶装置である。
【００４３】
変位波形生成部１４は、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の計測結果に基づいて、軸箱７の変位の時間変化を表す変位波形ＷA，ＷBを生成する手段である。変位波形生成部１４は、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32が出力する変位情報に基づいて、図７に示すような変位波形ＷA，ＷBを生成する。ここで、図７に示す縦軸は、変位(mm)であり、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32に軸箱７が近づく場合が正であり、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32から軸箱７が遠ざかる場合が負である。横軸は、時間(s)である。図７（Ａ）（Ｂ）に示す変位波形ＷA，ＷBは、軸受６が正常であるときの波形であり、図７（Ａ）に示す変位波形ＷAはＡ列側の波形であり、図７（Ｂ）に示す変位波形ＷBはＢ列側の波形である。図７（Ｃ）（Ｄ）に示す変位波形ＷA，ＷBは、軸受６の外輪６ｂの軌道面のＡ列側にはく離があるときの波形であり、図７（Ｃ）に示す変位波形ＷAはＡ列側の波形であり、図７（Ｄ）に示す変位波形ＷBはＢ列側の波形である。
【００４４】
図６に示す変位波形生成部１４は、図２に示す変位計測装置Ｍ11〜Ｍ31が出力する変位情報に基づいて、図３及び図５に示す軸箱７のＡ列側の変位の時間変化を表す連続した一つの変位波形ＷAを生成する。一方、図６に示す変位波形生成部１４は、図２に示す変位計測装置Ｍ12〜Ｍ32が出力する変位情報に基づいて、図３及び図５に示す軸箱７のＢ列側の変位の時間変化を表す連続した一つの変位波形ＷBを生成する。変位波形生成部１４は、例えば、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、軸受６に損傷Ｄがないときには、車軸５ｂの振れの影響によって車軸５ｂの回転周波数と略一致して周期的に変化する変位波形ＷA，ＷBを生成する。一方、変位波形生成部１４は、例えば、図７（Ｃ）（Ｄ）に示すように、軸受６に損傷Ｄがあるときには、車軸５ｂの回転周波数と略一致して周期的に変化するとともに、図中矢印で示すような周期的にスパイク状のピークＰが存在する変位波形ＷA，ＷBを生成する。変位波形生成部１４は、生成後の変位波形ＷA，ＷBを変位波形情報（変位波形信号）として制御部２８に出力する。
【００４５】
図６に示す変位波形情報記憶部１５は、変位波形生成部１４が出力する変位波形情報を記憶する手段である。変位波形情報記憶部１５は、例えば、変位波形生成部１４が出力する軸受６のＡ列及びＢ列の変位波形情報を軸受６毎にそれぞれ記憶する記憶装置である。
【００４６】
回転周波数演算部１６は、軸受６の内輪６ａの回転数を演算する手段である。回転周波数演算部１６は、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の計測結果に基づいて、軸受６の内輪６ａの回転周波数ｆRを演算する。回転周波数演算部１６は、図４に示す車両２の速度Ｖ及び車輪５ａの半径ｒに基づいて、内輪６ａの回転周波数ｆRを演算する。回転周波数演算部１６は、例えば、図２に示す変位計測装置Ｍ11，Ｍ12が軸箱７を検出して変位の計測を開始してから、次の変位計測装置Ｍ21，Ｍ22が軸箱７を検出して変位の計測を開始するまでの間に、軸箱７が移動する移動時間ｔを変位波形情報から演算する。回転周波数演算部１６は、図２及び図４に示す変位計測装置Ｍ11，Ｍ12から変位計測装置Ｍ21，Ｍ22までの装置間距離Ｌを移動時間ｔによって除算して、車両２の速度Ｖ＝Ｌ／ｔを演算し、内輪６ａの回転周波数ｆR＝Ｖ／２πｒを演算する。回転周波数演算部１６は、演算後の内輪６ａの回転周波数ｆRを回転周波数情報（回転周波数信号）として制御部２８に出力する。
【００４７】
図６に示す回転周波数情報記憶部１７は、回転周波数演算部１６が出力する回転周波数情報を記憶する手段である。回転周波数情報記憶部１７は、例えば、回転周波数演算部１６が出力する回転周波数情報を軸受６毎に記憶する記憶装置である。
【００４８】
欠陥周波数演算部１８は、軸受６の欠陥周波数を演算する手段である。欠陥周波数演算部１８は、回転周波数演算部１６の演算結果に基づいて、軸受６の欠陥周波数を演算する。ここで、欠陥周波数とは、はく離又は傷などの損傷Ｄによる欠陥が軸受６に発生したときに、この軸受６の振動が大きくなる特定の周波数である。欠陥周波数は、軸受６の大きさ、回転数及び損傷部位によって変化する。欠陥周波数演算部１８は、以下の数１〜数４によって、内輪６ａの欠陥周波数ｆi、外輪６ｂの欠陥周波数ｆo、転動体６ｃの欠陥周波数ｆr及び保持器６ｄの欠陥周波数ｆcを演算する。
【００４９】
【数１】
2019045202.tif 000003
【００５０】
【数２】
2019045202.tif 000004
【００５１】
【数３】
2019045202.tif 000005
【００５２】
【数４】
2019045202.tif 000006
【００５３】
ここで、数１〜数４に示すＺは、転動体６ｃの数であり、ｆRは内輪６ａの回転周波数であり、Ｄwは転動体６ｃの直径であり、Ｄpwは転動体６ｃのピッチ円直径であり、αは接触角である。欠陥周波数演算部１８は、演算後の欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcを欠陥周波数情報（欠陥周波数信号）として制御部２８に出力する。
【００５４】
欠陥周波数情報記憶部１９は、欠陥周波数演算部１８が出力する欠陥周波数情報を記憶する手段である。欠陥周波数情報記憶部１９は、例えば、欠陥周波数演算部１８が出力する欠陥周波数情報を軸受６毎に記憶する記憶装置である。
【００５５】
演算条件設定部２０は、欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcを演算するために必要な演算条件を設定する手段である。演算条件設定部２０は、図４に示す車輪５ａの半径ｒ、変位計測装置Ｍ11，Ｍ12から変位計測装置Ｍ21，Ｍ22までの装置間距離Ｌなどのような内輪６ａの回転周波数ｆRの演算に必要な諸元を演算条件情報として設定する。演算条件設定部２０は、転動体６ｃの数Ｚ、内輪６ａの回転周波数ｆR、転動体６ｃの直径Ｄw、転動体６ｃのピッチ円直径Ｄpw及び接触角αなどのような欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcの演算に必要な諸元を演算条件情報として設定する。演算条件設定部２０は、例えば、使用者の手動操作によって演算条件情報を入力する入力装置又は補助入力装置などである。演算条件設定部２０は、設定後の演算条件を演算条件情報（演算条件信号）として制御部２８に出力する。
【００５６】
図６に示す演算条件情報記憶部２１は、演算条件設定部２０が設定した演算条件情報を記憶する手段である。演算条件情報記憶部２１は、例えば、演算条件設定部２０が出力する演算条件情報を軸受６の形式毎に記憶する記憶装置である。
【００５７】
周波数解析部２２は、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の計測結果に基づいて、軸箱７の変位の時間変化を表す変位波形ＷA，ＷBを周波数解析する手段である。周波数解析部２２は、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32が出力する変位情報に基づいて、図８に示すような解析結果ＳA，ＳBを生成する。周波数解析部２２は、例えば、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32が出力する変位情報について高速フーリエ変換（Fast Fourier Transformation(以下、FFTという))解析を実施する。ここで、図８に示す縦軸は、強度であり、横軸は周波数(Hz)である。解析結果ＳA，ＳBは、図７に示す変位波形ＷA，ＷBの周波数解析結果である。ｆ1は、軸受６の欠陥周波数であり、ｆ2はこの欠陥周波数ｆ1の第２高調波であり、ｆ3はこの欠陥周波数ｆ1の第３高調波であり、ｆ4はこの欠陥周波数ｆ1の第４高調波である。図８（Ａ）（Ｂ）に示す解析結果ＳA，ＳBは、軸受６が正常であるときの波形であり、図８（Ａ）に示す解析結果ＳAはＡ列側の波形であり、図８（Ｂ）に示す解析結果ＳBはＢ列側の波形である。図８（Ｃ）（Ｄ）に示す解析結果ＳA，ＳBは、軸受６の外輪６ｂの軌道面のＡ列側にはく離があるときの波形であり、図８（Ｃ）に示す解析結果ＳAはＡ列側の波形であり、図８（Ｄ）に示す解析結果ＳBはＢ列側の波形である。
【００５８】
図６に示す周波数解析部２２は、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ31が出力する変位情報に基づいて、軸箱７のＡ列側の解析結果ＳAを生成するとともに、変位計測装置Ｍ12〜Ｍ32が出力する変位情報に基づいて、軸箱７のＢ列側の解析結果ＳBを生成する。周波数解析部２２は、例えば、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、軸受６が正常であるときには、車軸５ｂの回転周波数ｆ'にピークＰが認められる解析結果ＳA，ＳBを生成する。一方、周波数解析部２２は、例えば、図８（Ｃ）（Ｄ）に示すように、外輪６ｂに損傷Ｄがあるときには、車軸５ｂの回転周波数ｆ'にピークＰが認められるとともに、外輪６ｂの欠陥周波数ｆoに相当する欠陥周波数ｆ1とこの欠陥周波数ｆ1の高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…とにピークＰが認められる解析結果ＳA，ＳBを生成する。周波数解析部２２は、解析後の解析結果ＳA，ＳBを周波数解析情報（周波数解析信号）として制御部２８に出力する。
【００５９】
図６に示す周波数解析情報記憶部２３は、周波数解析部２２が出力する周波数解析情報を記憶する手段である。周波数解析情報記憶部２３は、例えば、周波数解析部２２が出力する周波数解析情報を軸受６毎に記憶する記憶装置である。
【００６０】
軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄは、車軸５ｂを回転させた状態で軸箱７の変位を非接触で計測する変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の計測結果に基づいて、軸受６の状態を評価する手段である。軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄは、変位波形生成部１４が生成する変位波形ＷA，ＷBと、周波数解析部２２が解析する解析結果ＳA，ＳBとに基づいて、軸受６の状態を評価する。軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄは、変位波形生成部１４が生成する変位波形ＷA，ＷBに基づいて、軸受６の損傷Ｄの有無及び／又は損傷箇所を評価する。軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄは、図１〜図４に示すように、軸受６が輪軸５に取り付けられた状態で、軌道１上をこの輪軸５が転動するときに、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の計測結果に基づいてこの軸受６の状態を評価する。軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄは、評価後の軸受６の損傷Ｄの有無及び／又は損傷箇所を評価情報（評価信号）として制御部２８に出力する。
【００６１】
図６に示す軸受状態評価部２４Ａは、図７（Ｃ）（Ｄ）に示すように、変位波形生成部１４が生成する変位波形ＷA，ＷBに存在する周期的なピークＰに基づいて、軸受６の損傷Ｄの有無を評価する。軸受状態評価部２４Ａは、軸受６に損傷Ｄがあるときには軸受６の振動が特定周波数で大きくなるため、変位波形ＷA，ＷBに特定周波数でピークＰが存在するか否かを判断する。軸受状態評価部２４Ａは、図７（Ｃ）（Ｄ）に示すように、変位波形ＷA，ＷBにピークＰが一定間隔で存在するときには、軸受６に損傷Ｄがあると判定する。一方、軸受状態評価部２４Ａは、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、変位波形ＷA，ＷBにピークＰが一定間隔で存在しないときには、軸受６に損傷Ｄがないと判定する。
【００６２】
図６に示す軸受状態評価部２４Ｂは、図７（Ｃ）（Ｄ）に示すように、変位波形生成部１４が生成する変位波形ＷA，ＷBに存在する周期的なピークＰの間隔に基づいて、軸受６の損傷箇所を評価する。軸受状態評価部２４Ｂは、軸受６に損傷Ｄがあるときには、軸受６の振動が特定周波数で大きくなり、かつ、変位波形ＷA，ＷBに周期的なピークＰが存在するため、内輪６ａの欠陥周波数ｆi、外輪６ｂの欠陥周波数ｆo、転動体６ｃの欠陥周波数ｆr又は保持器６ｄの欠陥周波数ｆcとこの特定周波数とが一致するか否かを判断する。軸受状態評価部２４Ｂは、図７（Ｃ）（Ｄ）に示すように、変位波形ＷA，ＷBのピークＰの間隔（特定周波数）が欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcと一致するときには、内輪６ａ、外輪６ｂ、転動体６ｃ又は保持器６ｄの特定箇所に損傷Ｄがあると判定する。一方、軸受状態評価部２４Ｂは、図７（Ｃ）（Ｄ）に示すように、変位波形ＷA，ＷBのピークＰの間隔（特定周波数）が欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcと一致しないときには、内輪６ａ、外輪６ｂ、転動体６ｃ又は保持器６ｄの特定箇所に損傷Ｄがないと判定する。
【００６３】
図６に示す軸受状態評価部２４Ｃは、図９（Ｂ）（Ｃ）及び図１０（Ｂ）（Ｃ）に示すように、変位波形生成部１４が生成する変位波形ＷA，ＷBに存在する周期的なピークＰの向きに基づいて、軸受６の損傷箇所を評価する。軸受状態評価部２４Ｃは、図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すように、軸受６が複列軸受であるときに、この軸受６のＡ列及びＢ列の損傷Ｄの有無を評価する。軸受状態評価部２４Ｃは、図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すように、軸受６のＡ列側又はＢ列側のいずれかに損傷Ｄがあるときには、軸箱７のＡ列側及びＢ列側の変位の向きが異なるため、変位波形ＷA，ＷBに存在する周期的なピークＰの向きから軸受６のＡ列側又はＢ列側のいずれが損傷Ｄしているかを判断する。軸受状態評価部２４Ｃは、図９（Ｂ）に示すように、変位波形ＷAのピークＰが上向き（凸状）であり、図９（Ｃ）に示すように変位波形ＷBのピークＰが下向き（凹状）であるときには、図９（Ａ）に示すように軸箱７のＡ列側の変位がプラス（下向き）であり軸箱７のＢ列側の変位がマイナス（上向き）であるため、軸受６のＡ列側が損傷Ｄしていると判定する。一方、軸受状態評価部２４Ｃは、図１０（Ｂ）に示すように、変位波形ＷAのピークＰが下向き（凹状）であり，図１０（Ｃ）に示すように変位波形ＷBのピークＰが上向き（凸状）であるときには、図１０（Ａ）に示すように軸箱７のＡ列側の変位がマイナス（上向き）であり軸箱７のＢ列側の変位がプラス（下向き）であるため、軸受６のＢ列側が損傷Ｄしていると判定する。
【００６４】
図６に示す軸受状態評価部２４Ｄは、周波数解析部２２が解析する解析結果に基づいて、軸受６の損傷Ｄの有無を評価する。軸受状態評価部２４Ｄは、周波数解析部２２が生成する解析結果ＳA，ＳBに基づいて軸受６の損傷Ｄの有無を評価する。軸受状態評価部２４Ｄは、図８（Ｃ）（Ｄ）に示すように、周波数解析部２２が解析した解析結果に存在する高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…に基づいて、軸受６の損傷Ｄの有無を評価する。軸受状態評価部２４Ｄは、図８（Ｃ）（Ｄ）に示すように、欠陥周波数ｆ1とこの欠陥周波数ｆ1の高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…とにピークＰが存在するときには、軸受６に損傷Ｄがあると判定する。一方、軸受状態評価部２４Ｄは、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、欠陥周波数ｆ1とこの欠陥周波数ｆ1の高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…とが存在しないときには、軸受６に損傷Ｄがないと判定する。
【００６５】
図６に示す評価情報記憶部２５は、軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄが出力する評価情報を記憶する手段である。評価情報記憶部２５は、例えば、軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄが出力する評価情報を軸受６毎に記憶する記憶装置である。
【００６６】
軸受検査プログラム記憶部２６は、軸受６を軸箱７内に収容した状態で、この軸受６の状態を検査する軸受検査プログラムを記憶する手段である。軸受検査プログラム記憶部２６は、情報記録媒体から読み取った軸受検査プログラム又は電気通信回線を通じて取り込まれた軸受検査プログラムなどを記憶する記憶装置などである。
【００６７】
表示部２７は、軸受検査装置１１に関する種々の情報を表示する手段である。表示部２７は、例えば、変位波形生成部１４が生成する変位波形ＷA，ＷB、回転周波数演算部１６が演算する内輪６ａの回転周波数ｆR、欠陥周波数演算部１８が演算する欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆc、演算条件設定部２０が設定する演算条件、周波数解析部２２が解析する解析結果ＳA，ＳB、軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄが評価する軸受６の損傷Ｄの有無及び／又は損傷箇所などを画面上に表示する表示装置などである。
【００６８】
制御部２８は、軸受検査装置１１に関する種々の動作を制御する中央処理部（CPU）である。制御部２８は、軸受検査プログラム記憶部２６から軸受検査プログラムを読み出してこの軸受検査プログラムに従って一連の軸受検査処理を実行する。制御部２８は、例えば、変位情報入力部１２が出力する変位情報を変位情報記憶部１３に出力したり、変位情報記憶部１３から変位情報を読み出して変位波形生成部１４に出力したり、変位波形生成部１４に変位波形ＷA，ＷBの生成を指令したり、変位波形生成部１４が出力する変位波形情報を変位波形情報記憶部１５に出力したり、変位波形情報記憶部１５が記憶する変位波形情報を読み出して回転周波数演算部１６、周波数解析部２２及び軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄに出力したり、回転周波数演算部１６に内輪６ａの回転周波数ｆRの演算を指令したり、回転周波数演算部１６が出力する回転周波数情報を回転周波数情報記憶部１７に出力したり、回転周波数情報記憶部１７から回転周波数情報を読み出して欠陥周波数演算部１８に出力したり、欠陥周波数演算部１８に欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcの演算を指令したり、欠陥周波数演算部１８が出力する欠陥周波数情報を欠陥周波数情報記憶部１９に出力したり、欠陥周波数情報記憶部１９から欠陥周波数情報を読み出して軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｂに出力したり、演算条件設定部２０が出力する演算条件情報を演算条件情報記憶部２１に出力したり、演算条件情報記憶部２１から演算条件情報を読み出して回転周波数演算部１６及び欠陥周波数演算部１８に出力したり、周波数解析部２２が出力する周波数解析情報を周波数解析情報記憶部２３に出力したり、軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄに軸受６の状態の評価を指令したり、軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄが出力する評価情報を評価情報記憶部２５に出力したり、表示部２７に種々の情報の表示を指令したりする。軸受検査装置１１には、変位情報入力部１２、変位情報記憶部１３、変位波形生成部１４、変位波形情報記憶部１５、回転周波数演算部１６、回転周波数情報記憶部１７、欠陥周波数演算部１８、欠陥周波数情報記憶部１９、演算条件設定部２０、演算条件情報記憶部２１、周波数解析部２２、周波数解析情報記憶部２３、軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄ、評価情報記憶部２５、軸受検査プログラム記憶部２６及び表示部２７が相互に通信可能に接続されている。
【００６９】
次に、この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置の動作を説明する。
以下では、図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すように、外輪６ｂの軌道面に損傷Ｄが発生している場合を例に挙げて、図６に示す制御部２８の動作を中心として説明する。
図１１に示すステップ（以下、Ｓという）１００において、変位情報入力部１２から変位情報が入力したか否かを制御部２８が判断する。車両２が運行を開始する時刻になると、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32及び軸受検査装置１１に電源装置から電力が供給されて、軸受検査プログラム記憶部２６から軸受検査プログラムを制御部２８が読み込み、一連の軸受検査処理を制御部２８が実行する。例えば、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32への車両２の接近を近接検出装置が検出すると、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32が変位計測動作を開始する。図２に示すように、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32に車両２が接近して、図１、図３及び図４に示すように変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32上を軸箱７が通過すると、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32から軸箱７の計測面７ａにレーザ光Ｌ1が照査されて、計測面７ａで反射する反射レーザ光Ｌ2を変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32が受光する。その結果、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32が軸箱７の変位を計測し、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32から軸受検査装置１１に変位情報入力部１２を通じて変位情報が送信されて、変位情報入力部１２から制御部２８にこの変位情報が入力する。変位情報入力部１２から変位情報が入力したと制御部２８が判断したときにはＳ１１０に進む。一方、変位情報入力部１２から変位情報が入力していないと制御部２８が判断したときには、変位情報が制御部２８に入力するまでＳ１００の処理を制御部２８が繰り返す。変位情報が制御部２８に入力したときには、この変位情報を制御部２８が変位情報記憶部１３に出力し、この変位情報が変位情報記憶部１３に記憶される。
【００７０】
Ｓ１１０において、変位波形ＷA，ＷBの生成を変位波形生成部１４に制御部２８が指令する。変位情報記憶部１３から変位情報を制御部２８が読み出して、この変位情報を変位波形生成部１４に制御部２８が出力し、変位波形ＷA，ＷBの生成を変位波形生成部１４に制御部２８が指令する。その結果、図７に示すような変位波形ＷA，ＷBを変位波形生成部１４が生成し、変位波形情報を制御部２８に出力する。変位波形情報が制御部２８に入力すると、この変位波形情報を制御部２８が変位波形情報記憶部１５に出力し、この変位波形情報が変位波形情報記憶部１５に記憶される。
【００７１】
Ｓ１２０において、内輪６ａの回転周波数ｆRの演算を回転周波数演算部１６に制御部２８が指令する。変位情報記憶部１３から変位情報を制御部２８が読み出すとともに、演算条件情報記憶部２１から演算条件情報を読み出して、この変位情報及び演算条件情報を回転周波数演算部１６に制御部２８が出力し、内輪６ａの回転周波数ｆRの演算を回転周波数演算部１６に制御部２８が指令する。例えば、図２及び図５に示すように、軸箱７の計測面７ａの先端部を変位計測装置Ｍ11，Ｍ12が検出してからこの計測面７ａの先端部を次の変位計測装置Ｍ21，Ｍ22か検出するまでの軸箱７の移動時間ｔを、変位波形ＷA，ＷBから回転周波数演算部１６が演算する。次に、変位計測装置Ｍ11，Ｍ12から変位計測装置Ｍ21，Ｍ22までの装置間距離Ｌに関する演算条件情報を回転周波数演算部１６が参照して、装置間距離Ｌを移動時間ｔによって回転周波数演算部１６が除算して、車両２の速度Ｖ＝Ｌ/ｔを回転周波数演算部１６が演算する。次に、車両２の車輪５ａの半径ｒに関する演算条件情報を回転周波数演算部１６が参照して、内輪６ａの回転周波数ｆR＝Ｖ／２πｒを回転周波数演算部１６が演算する。回転周波数演算部１６が回転周波数情報を制御部２８に出力すると、この回転周波数情報を制御部２８が回転周波数情報記憶部１７に出力し、この回転周波数情報が回転周波数情報記憶部１７に記憶される。
【００７２】
Ｓ１３０において、欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcの演算を欠陥周波数演算部１８に制御部２８が指令する。演算条件情報記憶部２１から演算条件情報を読み出して、この演算条件情報を欠陥周波数演算部１８に制御部２８が出力し、欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcの演算を欠陥周波数演算部１８に制御部２８が指令する。転動体６ｃの数Ｚ、内輪６ａの回転周波数ｆR、転動体６ｃの直径Ｄw、転動体６ｃのピッチ円直径Ｄpw及び接触角αに関する演算条件情報を欠陥周波数演算部１８が参照して、欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcを数１〜数４によって欠陥周波数演算部１８が演算する。欠陥周波数演算部１８が欠陥周波数情報を制御部２８に出力すると、この欠陥周波数情報を制御部２８が欠陥周波数情報記憶部１９に出力し、この欠陥周波数情報が欠陥周波数情報記憶部１９に記憶される。
【００７３】
Ｓ１４０において、解析結果ＳA，ＳBを周波数解析部２２に制御部２８が指令する。変位波形情報記憶部１５から変位波形情報を制御部２８が読み出して、この変位波形情報を周波数解析部２２に制御部２８が出力し、解析結果ＳA，ＳBの生成を周波数解析部２２に制御部２８が指令する。その結果、図８に示すような解析結果ＳA，ＳBを周波数解析部２２が生成し、周波数解析情報を制御部２８に出力する。周波数解析情報が制御部２８に入力すると、この周波数解析情報を制御部２８が周波数解析情報記憶部２３に出力し、この周波数解析情報が周波数解析情報記憶部２３に記憶される。
【００７４】
Ｓ１５０において、軸受６の状態を評価する軸受状態評価処理Ａの実行を軸受状態評価部２４Ａに制御部２８が指令する。変位波形情報記憶部１５から変位波形情報を制御部２８が読み出して、この変位波形情報を軸受状態評価部２４Ａに制御部２８が出力し、軸受状態評価処理Ａの実行を軸受状態評価部２４Ａに制御部２８が指令する。
【００７５】
図１２に示すＳ１５１において、変位波形ＷA，ＷBに周期的なピークＰが存在するか否かを軸受状態評価部２４Ａが判定する。例えば、図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すように、軸受６の外輪６ｂの軌道面にはく離部分のような損傷Ｄがあるときには、車軸５ｂが回転すると転動体６ｃがこのはく離部分に位置する度に軸箱７が変位し、図７（Ｃ）（Ｄ）に示すような変位波形ＷA，ＷBに周期的なピークＰが発生する。変位波形ＷA，ＷBに周期的なピークＰが存在すると軸受状態評価部２４Ａが判定したときにはＳ１５２に進み、変位波形ＷA，ＷBに周期的なピークＰが存在しないと軸受状態評価部２４Ａが判定したときにはＳ１５３に進む。
【００７６】
Ｓ１５２において、軸受損傷ありと軸受状態評価部２４Ａが評価する。変位波形ＷA，ＷBに周期的なピークＰが存在すると軸受状態評価部２４Ａが判定したときには、軸受６に損傷Ｄがある可能性が高いため、軸受損傷ありの評価情報を軸受状態評価部２４Ａが制御部２８に出力する。
【００７７】
Ｓ１５３において、軸受損傷なしと軸受状態評価部２４Ａが評価する。変位波形ＷA，ＷBに周期的なピークＰが存在しないと軸受状態評価部２４Ａが判定したとき、又は変位波形ＷA，ＷBにピークＰが存在してもこのピークＰが周期的ではないと軸受状態評価部２４Ａが判定したときには、軸受６に損傷Ｄがない可能性が高いため、軸受損傷なしの評価情報を軸受状態評価部２４Ａが制御部２８に出力する。
【００７８】
Ｓ１５４において、評価情報を評価情報記憶部２５が記憶するとともに、評価情報を表示部２７が表示する。軸受状態評価部２４Ａが評価情報を制御部２８に出力すると、この評価情報を制御部２８が評価情報記憶部２５及び表示部２７に出力する。その結果、評価情報記憶部２５が評価情報を記憶するとともに、表示部２７がこの評価情報を表示する。
【００７９】
図１１に示すＳ１６０において、軸受６の状態を評価する軸受状態評価処理Ｂの実行を軸受状態評価部２４Ｂに制御部２８が指令する。変位波形情報記憶部１５から変位波形情報を制御部２８が読み出して、この変位波形情報を軸受状態評価部２４Ｂに制御部２８が出力し、軸受状態評価処理Ｂの実行を軸受状態評価部２４Ｂに制御部２８が指令する。
【００８０】
図１３に示すＳ１６１において、変位波形ＷA，ＷBのピークＰの特定周波数が欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcのいずれかと一致するか否かを軸受状態評価部２４Ｂが判定する。例えば、図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すように、軸受６の外輪６ｂの軌道面にはく離部分のような損傷Ｄがあるときには、車軸５ｂが回転すると転動体６ｃがこのはく離部分に周期的に位置する度に軸箱７が変位し、変位波形ＷA，ＷBに周期的なピークＰが発生し、このピークＰの間隔（特定周波数）が外輪６ｂの欠陥周波数ｆoと一致する。変位波形ＷA，ＷBの周期的なピークＰの特定周波数が欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcのいずれかと一致すると軸受状態評価部２４Ｂが判定したときにはＳ１６２に進む。一方、変位波形ＷA，ＷBの周期的なピークＰの特定周波数が欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcのいずれとも一致しないと軸受状態評価部２４Ｂが判定したときにはＳ１６３に進む。
【００８１】
Ｓ１６２において、軸受６の特定箇所に損傷ありと軸受状態評価部２４Ｂが評価する。図７（Ｃ）（Ｄ）に示すような変位波形ＷA，ＷBのピークＰの間隔が欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcのいずれかと一致すると軸受状態評価部２４Ｂが判定したときには、軸受６の内輪６ａ、外輪６ｂ、転動体６ｃ又は保持器６ｄのいずれかに損傷箇所がある可能性が高い。例えば、変位波形ＷA，ＷBのピークＰの間隔が外輪６ｂの欠陥周波数ｆoと一致すると軸受状態評価部２４Ａが判定したときには、図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すように軸受６の外輪６ｂに損傷Ｄがある可能性が高いため、外輪６ｂに損傷ありの評価情報を軸受状態評価部２４Ａが制御部２８に出力する。
【００８２】
Ｓ１６３において、軸受６の特定箇所に損傷なしと軸受状態評価部２４Ｂが評価する。図７（Ｃ）（Ｄ）に示すような変位波形ＷA，ＷBのピークＰの間隔が欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcと一致しないと軸受状態評価部２４Ｂが判定したときには、軸受６の内輪６ａ、外輪６ｂ、転動体６ｃ又は保持器６ｄのいずれについても損傷Ｄがない可能性が高いため、軸受６の特定箇所に損傷なしの評価情報を軸受状態評価部２４Ａが制御部２８に出力する。Ｓ１６４において、Ｓ１５４と同様に、評価情報記憶部２５が評価情報を記憶するとともに、表示部２７がこの評価情報を表示する。
【００８３】
図１１に示すＳ１７０において、軸受６の状態を評価する軸受状態評価処理Ｃの実行を軸受状態評価部２４Ｃに制御部２８が指令する。変位波形情報記憶部１５から変位波形情報を制御部２８が読み出して、この変位波形情報を軸受状態評価部２４Ｃに制御部２８が出力し、軸受状態評価処理Ｃの実行を軸受状態評価部２４Ｃに制御部２８が指令する。
【００８４】
図１４に示すＳ１７１において、変位波形ＷA，ＷBのピークＰの向きが上向き（凸状）又は下向き（凹状）のいずれであるかを軸受状態評価部２４Ｂが判定する。例えば、図９（Ａ）に示すように、軸受６のＡ列側の外輪６ｂの軌道面にはく離部分のような損傷Ｄがあるときには、車軸５ｂが回転すると転動体６ｃがこのはく離部分に周期的に位置する。外輪６ｂにはラジアル荷重が作用しているため、Ａ列側の外輪６ｂが非負荷圏側（鉛直方向下側）に変位し、軸箱７のＡ列側が下向き（変位＋）に傾いて、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32に近づく方向に軸箱７のＡ列側が変位する。軸箱７のＡ列側が下向きに変位すると、外輪６ｂが車軸５ｂに対して傾き、軸箱７のＢ列側が上向き（変位−）に傾いて、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32から遠ざかる方向に軸箱７が変位する。一方、図１０（Ａ）に示すように、軸受６のＢ列側の外輪６ｂの軌道面にはく離部分のような損傷Ｄがあるときには、車軸５ｂが回転すると転動体６ｃがこのはく離部分に周期的に位置する。外輪６ｂにはラジアル荷重が作用しているため、Ｂ列側の外輪６ｂが非負荷圏側（鉛直方向下側）に変位し、軸箱７のＢ列側が下向き（変位＋）に傾いて、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32に近づく方向に軸箱７のＢ列側が変位する。軸箱７のＢ列側が下向きに変位すると、外輪６ｂが車軸５ｂに対して傾き、軸箱７のＡ列側が上向き（変位−）に傾いて、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32から遠ざかる方向に軸箱７が変位する。図９（Ｂ）に示すように、Ａ列側の変位波形ＷAの周期的なピークＰの向きが上向きであり、図９（Ｃ）に示すようにＢ列側の変位波形ＷBの周期的なピークＰの向きが下向きであると、軸受状態評価部２４Ｃが判定したときにはＳ１７２に進む。一方、図１０（Ｂ）に示すように、Ａ列側の変位波形ＷAの周期的なピークＰの向きが下向きであり、図１０（Ｃ）に示すようにＢ列側の変位波形ＷBの周期的なピークＰの向きが上向きであると、軸受状態評価部２４Ｃが判定したときにはＳ１７３に進む。
【００８５】
Ｓ１７２において、軸受６のＡ列側に損傷ありと軸受状態評価部２４Ｃが評価する。図９（Ｂ）に示すように、変位波形ＷAのピークＰが上向きであり、図９（Ｃ）に示すように変位波形ＷBのピークＰが下向きであると、軸受状態評価部２４Ｃが判定したときには、軸受６のＡ列側が損傷している可能性が高いため、Ａ列側損傷の評価情報を軸受状態評価部２４Ｃが制御部２８に出力する。
【００８６】
Ｓ１７３において、軸受６のＢ列側に損傷ありと軸受状態評価部２４Ｃが評価する。図１０（Ｂ）に示すように、変位波形ＷAのピークＰが下向きであり、図１０（Ｃ）に示すように変位波形ＷBのピークＰが上向きであると、軸受状態評価部２４Ｃが判定したときには、軸受６のＢ列側が損傷している可能性が高いため、Ｂ列側損傷の評価情報を軸受状態評価部２４Ｂが制御部２８に出力する。Ｓ１７４において、Ｓ１５４，Ｓ１６４と同様に、評価情報記憶部２５が評価情報を記憶するとともに、表示部２７がこの評価情報を表示する。
【００８７】
図１１に示すＳ１８０において、軸受６の状態を評価する軸受状態評価処理Ｄの実行を軸受状態評価部２４Ｄに制御部２８が指令する。周波数解析情報記憶部２３から周波数解析情報を制御部２８が読み出して、この周波数解析情報を軸受状態評価部２４Ｄに制御部２８が出力し、軸受状態評価処理Ｄの実行を軸受状態評価部２４Ｄに制御部２８が指令する。
【００８８】
図１５に示すＳ１８１において、解析結果ＳA，ＳBの欠陥周波数ｆ1とこの欠陥周波数ｆ1の高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…とにピークＰが存在するか否かを軸受状態評価部２４Ｄが判定する。例えば、図９（Ａ）に示すように、軸受６のＡ列側の外輪６ｂの軌道面にはく離部分のような損傷Ｄがあるときに、車軸５ｂが回転すると転動体６ｃがこのはく離部分に周期的に位置する。このため、図８（Ｃ）（Ｄ）に示すように、欠陥周波数ｆ1とこの欠陥周波数ｆ1の高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…とにピークＰが存在する。図８（Ｃ）（Ｄ）に示すように、解析結果ＳA，ＳBの欠陥周波数ｆ1とこの欠陥周波数ｆ1の高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…とにピークＰが存在すると軸受状態評価部２４Ｄが判定したときにはＳ１８２に進む。一方、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、解析結果ＳA，ＳBの欠陥周波数ｆ1とこの欠陥周波数ｆ1の高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…とにピークＰが存在しないときにはＳ１８３に進む。
【００８９】
Ｓ１８２において、軸受損傷ありと軸受状態評価部２４Ｄが評価する。図８（Ｃ）（Ｄ）に示すように、解析結果ＳA，ＳBの欠陥周波数ｆ1とこの欠陥周波数ｆ1の高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…とにピークＰが存在するときには、軸受６に損傷Ｄがある可能性が高いため、軸受損傷ありの評価情報を軸受状態評価部２４Ｄが制御部２８に出力する。
【００９０】
Ｓ１８３において、軸受損傷なしと軸受状態評価部２４Ｄが評価する。図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、欠陥周波数ｆ1が存在しないとき、又はこの欠陥周波数ｆ1の高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…にピークＰが存在しないときには、軸受６に損傷Ｄがない可能性が高いため、軸受損傷なしの評価情報を軸受状態評価部２４Ｄが制御部２８に出力する。Ｓ１８４において、Ｓ１５４，Ｓ１６４，Ｓ１７４と同様に、評価情報記憶部２５が評価情報を記憶するとともに、表示部２７がこの評価情報を表示する。
【００９１】
Ｓ１９０において、軸受６の状態の評価を継続するか否かを制御部２８が判断する。図１に示すように、軌道１上を車両２が移動すると、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32上を通過する列車の全ての軸箱７の変位が変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32によって順次計測されて、この列車の全ての軸受６の状態が軸受検査装置１１によって順次評価される。変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32から車両２が離間するのを近接検出装置が検出すると、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32が変位計測動作を終了する。車両２が運行を終了する時刻になると、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32及び軸受検査装置１１への電源装置からの電力の供給が停止されて、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32及び軸受検査装置１１が動作を停止する。車両２が運行を終了する時刻に達したと制御部２８が判断したときには、制御部２８が一連の軸受検査処理を終了する。一方、車両２が運行を終了する時刻に達していないと制御部２８が判断したときにはＳ１００に戻り、Ｓ１００以降の処理を制御部２８が繰り返す。
【００９２】
この発明の第１実施形態に係る軸受検査装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、車軸５ｂを回転させた状態で軸箱７の変位を非接触で計測する変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の計測結果に基づいて、軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄが軸受６の状態を評価する。このため、軸受６を車軸５ｂから取り外す必要がなくなって、在姿状態で軸受６の損傷Ｄを簡単に検査することができるとともに、軸受６毎にセンサなどを取り付ける必要がなくなって、安価で軸受６の状態を検査することができる。
【００９３】
(2) この第１実施形態では、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の計測結果に基づいて、軸箱７の変位の時間変化を表す変位波形ＷA，ＷBを変位波形生成部１４が生成し、変位波形生成部１４が生成する変位波形ＷA，ＷBに基づいて、軸受６の損傷Ｄの有無及び／又は損傷箇所を軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｂが評価する。このため、軸箱７の変位の時間変化を計測することによって、軸受６の状態を簡単に検査することができる。
【００９４】
(3) この第１実施形態では、変位波形生成部１４が生成する変位波形ＷA，ＷBに存在する周期的なピークＰに基づいて、軸受状態評価部２４Ａが軸受６の損傷Ｄの有無を評価する。このため、変位波形ＷA，ＷBに存在する周期的なピークＰを検出することによって、軸受６のはく離又は傷などの損傷Ｄを正確に検出することができる。
【００９５】
(4) この第１実施形態では、変位波形生成部１４が生成する変位波形ＷA，ＷBに存在する周期的なピークＰの間隔に基づいて、軸受状態評価部２４Ｂが軸受６の損傷箇所を評価する。このため、変位波形ＷA，ＷBに存在するピークＰの周期と、軸受６の各部位の欠陥周波数ｆi，ｆo，ｆr，ｆcに対応する周期とを照合することによって、軸受６の損傷箇所を簡単に特定することができる。
【００９６】
(5) この第１実施形態では、変位波形生成部１４が生成する変位波形ＷA，ＷBに存在する周期的なピークＰの向きに基づいて、軸受状態評価部２４Ｃが軸受６の損傷箇所を評価する。このため、例えば、外輪６ｂの軌道面の損傷箇所を転動体６ｃが通過するときに、車軸５ｂに対して外輪６ｂが傾く現象を、変位波形ＷA，ＷBに存在する周期的なピークＰの形状から検出して、軸受６の損傷Ｄの有無及び損傷箇所を簡単に特定することができる。
【００９７】
(6) この第１実施形態では、軸受６が複列軸受であるときに、軸受状態評価部２４Ｃがこの軸受６の各列の損傷Ｄの有無を評価する。このため、例えば、軸受６のＡ列側又はＢ列側のいずれに損傷Ｄが発生したのかを簡単に特定することができる。
【００９８】
(7) この第１実施形態では、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の計測結果に基づいて、軸箱７の変位の時間変化を表す変位波形ＷA，ＷBを周波数解析部２２が周波数解析し、周波数解析部２２が解析する解析結果に基づいて、軸受状態評価部２４Ｄが軸受６の損傷Ｄの有無を評価する。このため、解析結果ＳA，ＳBに存在するピークＰの有無によって軸受６の損傷Ｄの有無を簡単に評価することができる。例えば、軸箱７の振動波形に対して周波数解析を実施し、軸受６の欠陥周波数ｆ1の高調波成分から軸受６の損傷Ｄの有無を簡単に判定することができる。
【００９９】
(8) この第１実施形態では、周波数解析部２２が解析した解析結果に存在する高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…に基づいて、軸受状態評価部２４Ｄが軸受６の損傷Ｄの有無を評価する。このため、解析結果ＳA，ＳBに高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…が存在するか否かを評価することによって、軸受６の損傷Ｄの有無を容易に判定することができる。例えば、図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すような損傷Ｄが軸受６にない場合であっても、軸受６内の複数の転動体６ｃの直径が僅かに異なるときには、直径の大きい転動体６ｃが通過すると外輪６ｂが上側に変位し、直径の小さい転動体６ｃが通過すると外輪６ｂが下側に変位する。このため、図８（Ｃ）（Ｄ）に示す欠陥周波数ｆ1のみにピークＰが表れることがある。このような場合であっても、欠陥周波数ｆ1とこの欠陥周波数ｆ1の高調波ｆ2，ｆ3，ｆ4，…とにピークＰが存在するか否かを判定することによって、転動体６ｃに設計上許容される直径の相違であるのか、軸受６の損傷Ｄであるのかを正確に判定することができる。
【０１００】
(9) この第１実施形態では、軸受６が輪軸５に取り付けられた状態で、軌道１上をこの輪軸５が転動するときに、変位計側装置Ｍ11〜Ｍ32の計測結果に基づいて軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄがこの軸受６の状態を評価する。このため、例えば、定置に取り付けられたレーザ変位計によって列車通過時の軸箱７の振動を計測し、この軸箱７の振動波形を解析することによって軸受６の損傷Ｄを早期に発見することができる。また、軸受６を輪軸５から取り外して検査する手間が不要になるとともに、軌道１上に車両２を走行させながら軸受６の状態を非解体で短時間に検査することができる。
【０１０１】
（第２実施形態）
以下では、図１〜図１０に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１６に示す軸箱７は、図４に示す軸箱７とは異なり、外観が略円筒状であり、図１６に示す計測面７ａは、図４に示す計測面７ａとは異なり、軸箱７の底部に湾曲して形成されている。図１６及び図１７に示す変位計測装置Ｍ11，Ｍ12は、図３及び図４に示す変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32とは異なり、図１６及び図１７に示すように、軌道１の幅方向に所定の間隔をあけて２個（軸箱１個当たり合計２個）配置されている。
【０１０２】
変位計測装置Ｍ11，Ｍ12は、輪軸５の車軸５ｂの一方の軸端側の軸箱７の変位と他方の軸端側の軸箱７の変位とをそれぞれ独立して計測可能なように、一方の軸端側の軸箱７の下方と他方の軸端側の軸箱７の下方とに設置されている。変位計測装置Ｍ11は、軸箱７の計測面７ａのＡ列側の変位を計測し、変位計測装置Ｍ12は軸箱７の計測面７ａのＢ列側の変位を計測する。変位計測装置Ｍ11，Ｍ12は、軸受６の状態を評価するために必要な所定の回転数だけ軸受６が回転している間に、軸箱７の変位を連続して計測可能なように、この軸箱７の下方の所定位置に配置されている。図６に示す軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄは、図１６及び図１７に示すように、軸受６が輪軸５に取り付けられた状態で、所定位置でこの輪軸５が回転するときに、変位計測装置Ｍ11，Ｍ12の計測結果に基づいてこの軸受６の状態を評価する。
【０１０３】
回転装置Ｒは、輪軸５を回転させる装置である。回転装置Ｒは、車両２を停止させた状態で輪軸５を所定位置で回転させる。回転装置Ｒは、回転体Ｒ1と、回転駆動部Ｒ2と、昇降駆動部Ｒ3などを備えている。回転装置Ｒは、車両２が進入して所定位置で停止したときに、昇降駆動部Ｒ3によって回転体Ｒ1を上昇させて輪軸５に回転体Ｒ1を接触させる。回転装置Ｒは、回転駆動部Ｒ2によって回転体Ｒ1を回転させて、回転体Ｒ1によって輪軸５を所定位置で回転させる。回転装置Ｒは、軸箱７の変位の計測を変位計測装置Ｍ11，Ｍ12が終了したときに、昇降駆動部Ｒ3によって回転体Ｒ1を下降させて輪軸５から回転体Ｒ1を離間させる。回転装置Ｒは、図１７に示すように、レール１ａの分断部に配置されており、この回転装置Ｒに車両２が進入するときには車輪５ａがレール１ａから回転体Ｒ1に乗り上がり、この回転装置Ｒから車両２が進出するときには車輪５ａが回転体Ｒ1からレール１ａに乗り移る。
【０１０４】
図１６及び図１７に示す回転体Ｒ1は、輪軸５の車輪５ａと回転接触する部材である。回転体Ｒ1は、図１６に示すように、この回転体Ｒ1の外周部の断面形状が、車輪５ａの踏面と回転接触するレール１ａの頭頂面と同一である軌条輪のようなローラである。図１６及び図１７に示す回転駆動部Ｒ2は、回転体Ｒ1を回転駆動させる手段である。回転駆動部Ｒ2は、回転体Ｒ1の外周面を車輪５ａに接触させた状態でこの回転体Ｒ1を回転駆動させる装置である。昇降駆動部Ｒ3は、回転体Ｒ1を昇降駆動させる手段である。昇降駆動部Ｒ3は、軸箱７の変位を計測するときには回転体Ｒ1を上昇させて車輪５ａに回転体Ｒ1を接触させ、軸箱７の変位の計測を終了したときには回転体Ｒ1を下降させて車輪５ａから回転体Ｒ1を離間させる装置である。
【０１０５】
この発明の第２実施形態に係る軸受状態検査装置には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、軸受６が輪軸５に取り付けられた状態で、所定位置でこの輪軸５が回転するときに、変位計側装置Ｍ11，Ｍ12の計測結果に基づいて軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄがこの軸受６の状態を評価する。このため、例えば、台車４の走行性能を試験する台車走行試験装置、又は車両２の走行状態を定置で模擬する車両試験台のような軌条輪によって輪軸５を回転させながら、変位計側装置Ｍ11，Ｍ12によって軸箱７の変位を計測し軸受６の状態を検査することができる。また、軌道１上に車両２を所定位置に停止させた状態で、輪軸５を回転させながら軸箱７の変位を計測することができるため、この第１実施形態に比べて変位計側装置Ｍ11，Ｍ12の設置個数を大幅に削減することができる。さらに、所定位置に軸箱７を停止させた状態で、軸箱７の計測面７ａの一点の変位を変位計側装置Ｍ11，Ｍ12によって計測することができるため、この計測面７ａが湾曲面であっても最小限の変位計側装置Ｍ11，Ｍ12によって軸箱７の変位を継続して計測することができる。
【０１０６】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、鉄道車両の車軸５ｂの軸受６の状態を検査する場合を例に挙げて説明したが、車軸５ｂ以外の回転軸を回転自在に支持する軸受についても、この発明を適用することができる。例えば、圧延ロール、風車、タービン又は電動機などの回転軸を支持する軸受の状態を検査する場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、軸受６がころ軸受である場合について説明したが、軸受６が玉軸受、針軸受、円すいころ軸受、球面ころ軸受又はスラスト軸受である場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、軸受６が複列円筒ころ軸受である場合を例に挙げて説明したが、複列円すいころ軸受又は球面ころ軸受などについてもこの発明を適用することができる。
【０１０７】
(2) この実施形態では、軸箱７の上下方向の変位を変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32によって計測する場合を例に挙げて説明したが、軸箱７の左右方向の変位を変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32によって計測する場合についても、この発明を適用することができる。例えば、垂直方向に延びる車軸５ｂのような回転軸を回転自在に支持する軸受を収容する軸箱７のような収容部の左右方向の変位を変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32によって計測して、この軸受の状態を検査することもできる。ここで、左右方向とは、垂直方向に延びる回転軸に対して水平方向及びこの水平方向に対して僅かに傾斜する方向も含む。また、この実施形態では、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32によって列車通過時に軸箱７の軸端側及び反軸端側の変位を計測する場合を例に挙げて説明したが、軸箱７の軸端側（Ａ列側）、反軸端側（Ｂ列側）及びこれらの中央部の変位を計測する場合、軸箱７の軸端側のみの変位を計測する場合、又は軸箱７の反軸端側のみの変位を計測する場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、軸受６の外輪６ｂの軌道面に損傷Ｄがある場合を例に挙げて説明したが、外輪６ｂ以外の内輪６ａ、転動体６ｃ又は保持器６ｄなどに損傷Ｄがある場合についても、この発明を適用することができる。
【０１０８】
(3) この実施形態では、軸受検査装置１１が軌道１上の所定の位置に常設される固定式の装置である場合を例に挙げて説明したが、軸受検査装置１１が軌道１上の任意の位置に設置される簡易式の装置である場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、車輪５ａの半径ｒが一定である場合を例に挙げて説明したが、車輪５ａの半径ｒを変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32によって計測する場合についても、この発明を適用することができる。例えば、車軸５ｂの中心軸と軸箱７の計測面７ａとの間の距離と、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の照射部とレール１ａの頭頂面との間の距離とが固定値である場合には、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の照射部と軸箱７の計測面７ａとの距離を計測することによって、車輪５ａの半径ｒを計測することができる。この場合には、車輪５ａの摩耗を考慮して車両２の速度Ｖを正確に演算することができる。さらに、この実施形態では、軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄによって軸受６の状態を評価する場合を例に挙げて説明したが、軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄの少なくとも一つによって軸受６の状態を評価する場合についても、この発明を適用することができる。例えば、任意の軸受状態評価部２４Ａ〜２４Ｄを選択する軸受状態評価選択部によって任意の軸受状態評価処理Ａ〜Ｄを実行する場合についても、この発明を適用することができる。
【０１０９】
(4) この第１実施形態では、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32を３行２列にわたり複数個設置する場合を例に挙げて説明したが、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の設置個数を３行２列に限定するものではない。また、この第１実施形態では、変位計測装置Ｍ11，Ｍ12と変位計測装置Ｍ21，Ｍ22との間を軸箱７が移動する移動時間ｔを計測する場合を例に挙げて説明したが、この移動時間ｔの計測方法を限定するものではない。例えば、変位計測装置Ｍ21，Ｍ22と変位計測装置Ｍ31，Ｍ32との間を軸箱７が移動する移動時間を計測する場合、又は変位計測装置Ｍ11，Ｍ12と変位計測装置Ｍ31，Ｍ32との間を軸箱７が移動する移動時間を計測する場合についても、この発明を適用することができる。同様に、この第１実施形態では、変位計測装置Ｍ11〜Ｍ32の装置間距離Ｌが一定である場合を例に挙げて説明したが、変位計測装置Ｍ11，Ｍ12と変位計測装置Ｍ21，Ｍ22との間の装置間距離Ｌと、変位計測装置Ｍ21，Ｍ22と変位計測装置Ｍ31，Ｍ32との間の装置間距離Ｌとが異なる場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この第２実施形態では、軸箱７の計測面７ａが湾曲面である場合を例に挙げて説明したが、計測面７ａが平坦面である場合についても。この発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  軌道
１ａ  レール
２  車両
３  車体
４  台車
５  輪軸
５ａ  車輪
５ｂ  車軸（回転軸）
６  軸受
６ａ  内輪
６ｂ  外輪
６ｃ  転動体
６ｄ  保持器
７  軸箱（収容部）
１１  軸受検査装置
１４  変位波形生成部
１６  回転周波数演算部
１８  欠陥周波数演算部
２０  演算条件設定部
２２  周波数解析部
２４Ａ〜２４Ｄ  軸受状態評価部
２８  制御部
Ｄ  損傷
Ｍ11〜Ｍ32  変位計測装置
Ｌ1  レーザ光
Ｌ2  反射レーザ光
ＷA，ＷB  変位波形
ＳA，ＳB  解析結果
Ｖ  速度
ｒ  半径
ｆR  内輪の回転周波数
ｆ'  車軸の回転周波数
ｆi，ｆo，ｆr，ｆc  欠陥周波数
ｆ1  欠陥周波数
ｆ2  第２高調波
ｆ3  第３高調波
ｆ4  第４高調波
Ｐ  ピーク
Ｒ  回転装置
Ｒ1  回転体
Ｒ2  回転駆動部
Ｒ3  昇降駆動部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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