(57)【要約】【課題】軸受の異常を早期に検出可能であるとともに、軸受の異常部位を特定し得る軸受の異常診断装置及び異常診断方法を提供する。【解決手段】回転シャフトを回転可能に支持する軸受の異常診断装置は、前記軸受からのＡＥ信号を検出するための少なくとも一つのＡＥセンサと、前記ＡＥセンサによって検出された前記ＡＥ信号の検出周波数に基づき、前記軸受の異常箇所を特定するように構成された診断部と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトを回転可能に支持する軸受の異常診断装置であって、
前記軸受からのＡＥ信号を検出するための少なくとも一つのＡＥセンサと、
前記ＡＥセンサによって検出された前記ＡＥ信号の検出周波数に基づき、前記軸受の異常箇所を特定するように構成された診断部と、
を備えることを特徴とする軸受の異常診断装置。
【請求項２】
前記軸受は、前記回転シャフトとともに回転可能に構成された第１旋回輪と、前記第１旋回輪の内周側又は外周側に設けられる第２旋回輪と、前記第１旋回輪と前記第２旋回輪との間に設けられる複数の転動体と、を含み、
前記診断部は、前記検出周波数に基づいて、前記第１旋回輪、前記第２旋回輪および前記転動体の中から前記異常箇所を特定するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の軸受の異常診断装置。
【請求項３】
前記診断部は、前記回転シャフトの回転速度をＮｓとし、前記転動体の公転速度をＮｋとし、前記転動体の数をｎとしたとき、ｎｓ及びｎｋの和又は差とｎとの積で表される周波数に前記検出周波数が相当する場合に、前記第１旋回輪が前記異常箇所であると判断するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の軸受の異常診断装置。
【請求項４】
前記診断部は、前記転動体の自転速度をｎｗとしたとき、ｎｗで表される周波数に前記検出周波数が相当する場合に、前記転動体が前記異常箇所であると判断するように構成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載の軸受の異常診断装置。
【請求項５】
前記診断部は、前記転動体の公転速度をｎｋとし、前記転動体の数をｎとしたとき、ｎｋとｎとの積で表される周波数に前記検出周波数が相当する場合に、前記第２旋回輪が前記異常箇所であると判断するように構成されたことを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の軸受の異常診断装置。
【請求項６】
前記少なくとも一つのＡＥセンサは、前記軸受の周方向における互いに異なる位置に設けられた複数のＡＥセンサを含み、
前記診断部は、前記複数のＡＥセンサによってそれぞれ検出された複数の前記ＡＥ信号の検出タイミングの差に基づいて、前記周方向における前記軸受の損傷発生位置を特定するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の軸受の異常診断装置。
【請求項７】
回転シャフトを回転可能に支持する軸受の異常診断装置であって、
前記軸受の周方向における互いに異なる位置に設けられ、前記軸受の異常を示す信号を検出するための複数のセンサと、
前記複数のセンサによってそれぞれ検出された複数の前記信号の検出タイミングの差に基づいて、前記周方向における前記軸受の異常発生位置を特定するように構成された診断部と、
を備えることを特徴とする軸受の異常診断装置。
【請求項８】
前記複数のセンサは、前記軸受からのＡＥ信号を検出するための複数のＡＥセンサを含むことを特徴とする請求項７に記載の軸受の異常診断装置。
【請求項９】
前記軸受は、前記回転シャフトとともに回転可能に構成された第１旋回輪と、前記第１旋回輪の内周側又は外周側に設けられる第２旋回輪と、前記第１旋回輪と前記第２旋回輪との間に設けられる複数の転動体と、を含む転がり軸受であり、
前記回転シャフト及び前記第１旋回輪を含む回転部、又は、前記第２旋回輪の一方に対して、電気信号を印加するための電気信号印加部をさらに備え、
前記複数のセンサは、前記周方向における互いに異なる位置において、前記回転シャフト及び前記第１旋回輪を含む回転部、又は、前記第２旋回輪の他方に設けられる複数の電気信号検出部を含み、
前記診断部は、前記複数の電気信号検出部間の前記電気信号の検出タイミングの差に基づいて、前記周方向における前記異常発生位置を特定するように構成されたことを特徴とする請求項７又は８に記載の軸受の異常診断装置。
【請求項１０】
前記軸受は、潤滑油膜を介して前記回転シャフトの外周側に位置するすべり軸受であり、
前記回転シャフト又は前記すべり軸受の一方に対して、電気信号を印加するための電気信号印加部をさらに備え、
前記複数のセンサは、前記周方向における互いに異なる位置において、前記回転シャフト又は前記すべり軸受の他方に設けられる複数の電気信号検出部を含み、
前記診断部は、前記複数の電気信号検出部間の前記電気信号の検出タイミングの差に基づいて、前記周方向における前記異常発生位置を特定するように構成されたことを特徴とする請求項７又は８に記載の軸受の異常診断装置。
【請求項１１】
前記複数のセンサは、前記周方向において等間隔に配置されたことを特徴とする請求項７乃至１０の何れか一項に記載の軸受の異常診断装置。
【請求項１２】
前記軸受は、風力発電装置の主軸を回転自在に支持するための主軸受であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の軸受の異常診断装置。
【請求項１３】
回転シャフトを回転可能に支持する軸受の異常診断方法であって、
少なくとも一つのＡＥセンサを用いて、前記軸受からのＡＥ信号を検出するＡＥ信号検出ステップと、
前記ＡＥ信号検出ステップにおいて検出された前記ＡＥ信号の検出周波数に基づき、前記軸受の異常箇所を特定する診断ステップと、
を備えることを特徴とする軸受の異常診断方法。
【請求項１４】
前記軸受は、前記回転シャフトとともに回転可能に構成された第１旋回輪と、前記第１旋回輪の内周側又は外周側に設けられる第２旋回輪と、前記第１旋回輪と前記第２旋回輪との間に設けられる複数の転動体と、を含み、
前記診断ステップでは、前記検出周波数に基づいて、前記第１旋回輪、前記第２旋回輪および前記転動体の中から前記異常箇所を特定することを特徴とする請求項１３に記載の軸受の異常診断方法。
【請求項１５】
回転シャフトを回転可能に支持する軸受の異常診断方法であって、
前記軸受の周方向における互いに異なる位置に設けられた複数のセンサを用いて、前記軸受の異常を示す信号を検出する信号検出ステップと、
前記信号検出ステップにおいて検出された複数の前記信号の検出タイミングの差に基づいて、前記周方向における前記軸受の異常発生位置を特定する診断ステップと、
を備えることを特徴とする軸受の異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転シャフトを回転可能に支持するための軸受の異常診断装置及び異常診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、回転機械に設けられる軸受は、回転シャフトと常に接触していることから、軸受に異常が発生した状態で長期間運転を継続すると回転機械全体の不具合に繋がるおそれがある。そのため、軸受の異常を早期に検出することが求められている。
【０００３】
軸受の異常診断装置として、例えば特許文献１には、回転機械の駆動中に軸受から発生するＡＥ（Acoustic Emission）を検出し、このＡＥ信号に基づいて軸受の良否を診断する装置が記載されている。ＡＥ信号は、軸受から発生する応力波（弾性波）であり、これを解析することによって軸受が損傷しているか否かを診断できる。
また、特許文献２には、転がり軸受の外輪と内輪との間の電気的特性値に基づいて、転がり軸受の潤滑不良を検出するようにした構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９１４１号公報
【特許文献２】特開２００３−１７６８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、軸受に異常が発生した場合、回転機械を停止して異常が発生した部位を見つけ出し、異常部位の補修や部品交換等の作業を行うようになっている。その際に、異常が発生した部位によって適切な対策が異なる場合があり、そのため異常発生部位を迅速に把握することが求められる。また、特に大型の軸受の場合には、異常が発生した部位を作業員が見つけ出すことは難しく、手間と時間を要するものであった。
【０００６】
この点、特許文献１又は２に記載される診断方法においては、軸受に異常が発生したことを検出することはできるが、異常が発生した部位を特定するための具体的な構成については記載されていない。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、軸受の異常を早期に検出可能であるとともに、軸受の異常部位を特定し得る軸受の異常診断装置及び異常診断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る軸受の異常診断装置は、
回転シャフトを回転可能に支持する軸受の異常診断装置であって、
前記軸受からのＡＥ信号を検出するための少なくとも一つのＡＥセンサと、
前記ＡＥセンサによって検出された前記ＡＥ信号の検出周波数に基づき、前記軸受の異常箇所を特定するように構成された診断部と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明者らの鋭意検討の結果、軸受に異常（例えば損傷）が発生した場合に、異常個所における回転シャフトと軸受との接触により発生するＡＥ信号の検出周波数と、異常個所との間に相関関係が存在することを見出した。そこで、上記（１）の軸受の異常診断装置では、ＡＥセンサによって軸受からのＡＥ信号を検出し、そのＡＥ信号の検出周波数に基づいて軸受の異常個所を特定するようになっている。これにより、軸受の異常を早期に検出することが可能であるとともに、異常箇所まで特定可能であることから、異常に対して迅速に且つ適切な対策を施すことができる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記軸受は、前記回転シャフトとともに回転可能に構成された第１旋回輪と、前記第１旋回輪の内周側又は外周側に設けられる第２旋回輪と、前記第１旋回輪と前記第２旋回輪との間に設けられる複数の転動体と、を含み、
前記診断部は、前記検出周波数に基づいて、前記第１旋回輪、前記第２旋回輪および前記転動体の中から前記異常箇所を特定するように構成されている。
第１旋回輪、第２旋回輪および転動体を含む転がり軸受の場合、第１旋回輪に異常が発生したときに検出されるＡＥ信号、第２旋回輪に異常が発生したときに検出されるＡＥ信号、または転動体に異常が発生したときに検出されるＡＥ信号は、それぞれ、特有の周期性を有する。そこで、上記（２）の構成では、ＡＥ信号の検出周波数に基づいて、第１旋回輪、第２旋回輪および転動体の中から異常箇所を特定するようにしている。これにより、ＡＥ信号から異常箇所を適切に把握することができ、異常箇所に応じた対策を早期に施すことが可能となる。
【００１１】
（３）一実施形態では、上記（２）の構成において、
前記診断部は、前記回転シャフトの回転速度をＮｓとし、前記転動体の公転速度をＮｋとし、前記転動体の数をｎｋとしたとき、ｎｓ及びｎｋの和又は差とｎとの積で表される周波数に前記検出周波数が相当する場合に、前記第１旋回輪が前記異常箇所であると判断するように構成されている。
回転シャフトの回転時、回転シャフトとともに回転する第１旋回輪は、回転シャフト及び転動体に接触する。第１旋回輪に異常が発生した場合、第１旋回輪の異常箇所は、転動体の公転によって他の部材と接触し、その時の衝撃がＡＥ信号に現れる。すなわち、第１旋回輪に異常が発生した場合、回転シャフトの回転及び転動体の公転に対応した周期で、異常を示すＡＥ信号が出現する。そこで、上記（３）の構成によれば、ｎｓ（回転シャフトの回転速度）及びｎｋ（転動体の公転速度）の和又は差と、ｎ（転動体の数）との積で表される周波数に検出周波数が相当する場合に、第１旋回輪が異常箇所であると判断することによって、ＡＥ信号から適切に第１旋回輪の異常を検出することができる。
【００１２】
（４）一実施形態では、上記（２）又は（３）の構成において、
前記診断部は、前記転動体の自転速度をｎｗとしたとき、ｎｗで表される周波数に前記検出周波数が相当する場合に、前記転動体が前記異常箇所であると判断するように構成されている。
回転シャフトの回転時、転動体は、自転しながら第１旋回輪及び第２旋回輪と接触する。転動体に異常が発生した場合、転動体の異常箇所は、転動体の自転によって他の部材と接触し、その時の衝撃がＡＥ信号に現れる。すなわち、転動体に異常が発生した場合、転動体の自転に対応した周期で、異常を示すＡＥ信号が出現する。そこで、上記（４）の構成によれば、ｎｗ（転動体の自転速度）で表される周波数に検出周波数が相当する場合に、転動体が異常箇所であると判断することによって、ＡＥ信号から適切に転動体の異常を検出することができる。
【００１３】
（５）一実施形態では、上記（２）乃至（４）の何れかの構成において、
前記診断部は、前記転動体の公転速度をｎｋとし、前記転動体の数をｎとしたとき、ｎｋとｎとの積で表される周波数に前記検出周波数が相当する場合に、前記第２旋回輪が前記異常箇所であると判断するように構成されている。
回転シャフトの回転時、転動体を介して第１旋回輪の内周側又は外周側に設けられる第２旋回輪は、転動体に接触する。第２旋回輪に異常が発生した場合、第２旋回輪の異常箇所は、転動体の公転によって他の部材と接触し、その時の衝撃がＡＥ信号に現れる。すなわち、第２旋回輪に異常が発生した場合、転動体の公転に対応した周期で、異常を示すＡＥ信号が出現する。そこで、上記（５）の構成によれば、ｎｋ（転動体の公転速度）とｎ（転動体の数）との積で表される周波数に検出周波数が相当する場合に、第２旋回輪が異常箇所であると判断することによって、ＡＥ信号から適切に第２旋回輪の異常を検出することができる。
【００１４】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記少なくとも一つのＡＥセンサは、前記軸受の周方向における互いに異なる位置に設けられた複数のＡＥセンサを含み、
前記診断部は、前記複数のＡＥセンサによってそれぞれ検出された複数の前記ＡＥ信号の検出タイミングの差に基づいて、前記周方向における前記軸受の異常発生位置を特定するように構成されている。
上記（６）の構成では、軸受の周方向における互いに異なる位置に複数のＡＥセンサが配置されており、各ＡＥセンサは、異常箇所で発生したＡＥ信号を検出するようになっている。各ＡＥセンサと異常箇所との距離はそれぞれ異なるため、各ＡＥセンサで検出されるＡＥ信号の検出タイミングには差が生じる。そのため、複数のＡＥ信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における軸受の異常発生位置を適切に特定することができる。このように、ＡＥ信号の検出周波数を用いた異常発生箇所の特定に加えて、周方向における軸受の異常発生位置を特定できるため、より具体的な異常部位の把握が可能となる。
また、複数のＡＥセンサで検出された複数のＡＥ信号に基づいて異常を診断することにより、異常を精度よく検出可能となり、診断結果の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
（７）本発明の他の少なくとも一実施形態に係る軸受の異常診断装置は、
回転シャフトを回転可能に支持する軸受の異常診断装置であって、
前記軸受の周方向における互いに異なる位置に設けられ、前記軸受の異常を示す信号を検出するための複数のセンサと、
前記複数のセンサによってそれぞれ検出された複数の前記信号の検出タイミングの差に基づいて、前記周方向における前記軸受の異常発生位置を特定するように構成された診断部と、
を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記（７）の軸受の異常診断装置では、軸受の周方向における互いに異なる位置に複数のセンサが配置されており、各センサは、軸受の異常を示す信号（以下、異常信号と称する）を検出するようになっている。各センサと異常箇所との距離はそれぞれ異なるため、各センサで検出される異常信号の検出タイミングには差が生じる。そのため、複数の異常信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における軸受の異常発生位置を適切に特定することができる。これにより、軸受の異常を早期に検出することが可能であるとともに、異常発生位置まで特定可能であることから、異常に対して迅速に且つ適切な対策を施すことができる。
また、複数のセンサで検出された信号に基づいて異常を診断することにより、異常を精度よく検出可能となり、診断結果の信頼性を向上させることができる。
【００１７】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
前記複数のセンサは、前記軸受からのＡＥ信号を検出するための複数のＡＥセンサを含む。
上記（８）の構成によれば、ＡＥセンサによって軸受からのＡＥ信号を検出し、そのＡＥ信号に基づいて軸受の周方向における異常発生位置を特定するようになっている。また、ＡＥ信号は、その検出周波数に基づいて異常発生箇所（例えば転がり軸受の場合、第１旋回輪、第２旋回輪または転動体等）を特定することもできる。そのため、検出周波数に基づいた異常発生箇所の特定まで行えば、より具体的な異常部位の把握が可能となる。
また、複数のＡＥセンサで検出された複数のＡＥ信号に基づいて異常を診断することにより、異常を精度よく検出可能となり、診断結果の信頼性を向上させることができる。
【００１８】
（９）一実施形態では、上記（７）又は（８）の構成において、
前記軸受は、前記回転シャフトとともに回転可能に構成された第１旋回輪と、前記第１旋回輪の内周側又は外周側に設けられる第２旋回輪と、前記第１旋回輪と前記第２旋回輪との間に設けられる複数の転動体と、を含む転がり軸受であり、
前記回転シャフト及び前記第１旋回輪を含む回転部、又は、前記第２旋回輪の一方に対して、電気信号を印加するための電気信号印加部をさらに備え、
前記複数のセンサは、前記周方向における互いに異なる位置において、前記回転シャフト及び前記第１旋回輪を含む回転部、又は、前記第２旋回輪の他方に設けられる複数の電気信号検出部を含み、
前記診断部は、前記複数の電気信号検出部間の前記電気信号の検出タイミングの差に基づいて、前記周方向における前記異常発生位置を特定するように構成されている。
【００１９】
通常、転がり軸受は、第１旋回輪と第２旋回輪との間に油膜が形成されている。転がり軸受の円滑な動作のためには、この油膜が軸受の周方向に途切れなく形成されていることが望ましい。潤滑油が不足して油膜切れが生じると、軸受の損傷に繋がるおそれがある。
そこで、上記（９）の構成によれば、異常診断装置は、回転シャフト及び第１旋回輪を含む回転部、又は、第２旋回輪の一方に対して電気信号を印加する電気信号印加部と、回転シャフト及び第１旋回輪を含む回転部、又は、第２旋回輪の他方に設けられた複数の電気信号検出部と、を備えている。
油膜切れが発生していない場合、第１旋回輪と第２旋回輪とは、油膜によって電気的に絶縁された状態となっている。ところが、油膜切れが発生した場合、油膜切れ発生箇所において第１旋回輪と第２旋回輪とは導通する。このとき、複数の電気信号検出部は軸受の周方向に複数設けられているため、第１旋回輪と第２旋回輪との導通位置から各電気信号検出部までの距離はそれぞれ異なり、各電気信号検出部で検出される異常信号の検出タイミングには差が生じる。したがって、この電気信号検出部間の電気信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における軸受の異常発生位置を適切に特定することができる。
なお、本明細書において、潤滑油は、液状の潤滑油や半固形状のグリース等を含み、部材間の摩擦を低減する目的で用いられるもの全般をいう。
【００２０】
（１０）他の実施形態では、上記（７）又は（８）の構成において、
前記軸受は、潤滑油膜を介して前記回転シャフトの外周側に位置するすべり軸受であり、
前記回転シャフト又は前記すべり軸受の一方に対して、電気信号を印加するための電気信号印加部をさらに備え、
前記複数のセンサは、前記周方向における互いに異なる位置において、前記回転シャフト又は前記すべり軸受の他方に設けられる複数の電気信号検出部を含み、
前記診断部は、前記複数の電気信号検出部間の前記電気信号の検出タイミングの差に基づいて、前記周方向における前記異常発生位置を特定するように構成されている。
【００２１】
通常、すべり軸受は、該すべり軸受と回転シャフトとの間に油膜が形成されている。すべり軸受の円滑な動作のためには、この油膜が軸受の周方向に途切れなく形成されていることが望ましい。潤滑油が不足して油膜切れが生じると、軸受の損傷に繋がるおそれがある。
そこで、上記（１０）の構成によれば、異常診断装置は、回転シャフト又はすべり軸受の一方に対して電気信号を印加する電気信号印加部と、回転シャフト又はすべり軸受の他方に設けられた複数の電気信号検出部と、を備えている。
油膜切れが発生していない場合、回転シャフトとすべり軸受とは、油膜によって電気的に絶縁された状態となっている。ところが、油膜切れが発生した場合、油膜切れ発生箇所において回転シャフトとすべり軸受とは導通する。このとき、複数の電気信号検出部は軸受の周方向に複数設けられているため、回転シャフトとすべり軸受との導通位置から各電気信号検出部までの距離はそれぞれ異なり、各電気信号検出部で検出される異常信号の検出タイミングには差が生じる。したがって、この電気信号検出部間の電気信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における軸受の異常発生位置を適切に特定することができる。
【００２２】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（７）乃至（１０）の何れかの構成において、
前記複数のセンサは、前記周方向において等間隔に配置されている。
上記（１１）の構成によれば、電気信号検出部間の電気信号の検出タイミングの差から、軸受の異常発生位置を簡単に且つ効果的に特定することが可能となる。
【００２３】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（７）乃至（１１）の何れかの構成において、
前記軸受は、風力発電装置の主軸を回転自在に支持するための主軸受である。
風力発電装置の主軸受は、比較的大型のものが多い。そのため、風力発電装置の主軸受に上記異常診断装置を適用することによって、異常発生箇所または周方向における異常発生位置を容易に把握可能となり、メンテナンスの効率化が図れる。
【００２４】
（１３）本発明の少なくとも一実施形態に係る軸受の異常診断方法は、
回転シャフトを回転可能に支持する軸受の異常診断方法であって、
少なくとも一つのＡＥセンサを用いて、前記軸受からのＡＥ信号を検出するＡＥ信号検出ステップと、
前記ＡＥ信号検出ステップにおいて検出された前記ＡＥ信号の検出周波数に基づき、前記軸受の異常箇所を特定する診断ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００２５】
上記（１３）の方法によれば、ＡＥセンサによって軸受からのＡＥ信号を検出し、そのＡＥ信号の検出周波数に基づいて軸受の異常個所を特定するようになっている。これにより、軸受の異常を早期に検出することが可能であるとともに、異常箇所まで特定可能であることから、異常に対して迅速に且つ適切な対策を施すことができる。
【００２６】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１３）の方法において、
前記軸受は、前記回転シャフトとともに回転可能に構成された第１旋回輪と、前記第１旋回輪の内周側又は外周側に設けられる第２旋回輪と、前記第１旋回輪と前記第２旋回輪との間に設けられる複数の転動体と、を含み、
前記診断ステップでは、前記検出周波数に基づいて、前記第１旋回輪、前記第２旋回輪および前記転動体の中から前記異常箇所を特定する。
上記（１４）の方法によれば、ＡＥ信号の検出周波数に基づいて、第１旋回輪、第２旋回輪および転動体の中から異常箇所を特定するようにしている。これにより、ＡＥ信号から異常箇所を適切に把握することができ、異常箇所に応じた対策を早期に施すことが可能となる。
【００２７】
（１５）本発明の他の少なくとも一実施形態に係る軸受の異常診断方法は、
回転シャフトを回転可能に支持する軸受の異常診断方法であって、
前記軸受の周方向における互いに異なる位置に設けられた複数のセンサを用いて、前記軸受の異常を示す信号を検出する信号検出ステップと、
前記信号検出ステップにおいて検出された複数の前記信号の検出タイミングの差に基づいて、前記周方向における前記軸受の異常発生位置を特定する診断ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００２８】
上記（１５）の方法によれば、複数の異常信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における軸受の異常発生位置を適切に特定することができる。これにより、軸受の異常を早期に検出することが可能であるとともに、異常発生位置まで特定可能であることから、異常に対して迅速に且つ適切な対策を施すことができる。
また、複数のセンサで検出された信号に基づいて異常を診断することにより、異常を精度よく検出可能となり、診断結果の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、軸受の異常を早期に検出することが可能であるとともに、異常発生箇所または周方向における異常発生位置まで特定可能であるため、軸受の異常に対して迅速に且つ適切な対策を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施形態に係る軸受及び異常診断装置の全体構成図である。
【図２】一実施形態に係る転がり軸受の断面図である。
【図３Ａ】ＡＥ信号の一例として、疲れクラックに起因したＡＥ信号を示す図である。
【図３Ｂ】ＡＥ信号の一例として、すべり接触に起因したＡＥ信号を示す図である。
【図４】軸受の各パラメータを説明するためのである。
【図５】他の実施形態に係る軸受及び異常診断装置の全体構成図である。
【図６】他の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。
【図７】他の実施形態に係る異常診断方法を説明するための模式図である。
【図８】図７に示す各電気信号検出部で検出された電気信号の検出タイミングを示す図である。
【図９】さらに他の実施形態に係る軸受及び異常診断装置の全体構成図である。
【図１０】一実施形態に係る風力発電装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３２】
本実施形態における軸受２の異常診断装置１０は、軸受２に発生した異常を検出し、且つ、異常部位に関する情報を取得するための装置である。
ここで、異常部位に関する情報とは、異常発生箇所（例えば軸受２の各部材）又は軸受２の周方向における異常発生位置を含む。また、本実施形態における軸受２の異常とは、例えば、軸受２に発生した傷等の損傷、油膜切れなどである。
さらに、本実施形態により診断可能な軸受２のタイプは特に限定されるものではない。例えば、本実施形態が適用可能な軸受２としては、スリーブ軸受等のすべり軸受、玉軸受やコロ軸受等の転がり軸受が挙げられる。なお、以下の説明では、主に転がり軸受を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。
【００３３】
図１は、一実施形態に係る軸受２及び異常診断装置１０の全体構成図である。図２は、一実施形態に係る転がり軸受２の断面図である。
図１及び図２に示すように、軸受２は、回転シャフト１を回転可能に支持している。
異常診断装置１０は、ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）と、診断部２３を含む処理ユニット２０と、を備えている。なお、図１において、回転方向Ｓは、回転シャフト１の回転方向を示している。
【００３４】
ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）は、軸受２からのＡＥ信号を検出するように構成されている。ＡＥ（Acoustic Emission）信号は、軸受２から発生する応力波（弾性波）を示す信号である。すなわち、軸受２に発生した異常部位が、回転シャフト１の回転によって他の部位と接触することによって、ＡＥ信号が検出される。図３Ａ及び図３Ｂに、ＡＥ信号の一例を示している。なお、図３Ａは、疲れクラックに起因したＡＥ信号を示す図であり、図３Ｂは、すべり接触に起因したＡＥ信号を示す図である。これらの図に示されるように、軸受２に異常がある場合、ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）で検出された波形には、周期的に応力波（ＡＥ信号）が出現する。このＡＥ信号を解析することによって軸受２に損傷等の異常が発生しているか否かを診断できる。
【００３５】
図１に示す例では、回転シャフト１の外周面に４つのＡＥセンサ１１Ａ〜１１Ｄが取り付けられている。４つのＡＥセンサ１１Ａ〜１１Ｄは、軸受２の周方向において互いに異なる位置に配置される。４つのＡＥセンサ１１Ａ〜１１Ｄは、軸受２の周方向において等間隔に配置されていてもよい。図示される配置例では、４つのＡＥセンサ１１Ａ〜１１Ｄは、９０度間隔で周方向に配列されている。
【００３６】
なお、ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）の設置数は４つに限定されるものではなく、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）を複数設けた場合には、軸受２の異常を精度よく検出可能となり、異常診断結果の信頼性を向上させることができる。
また、図１に示す例では、ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）が回転シャフト１の外周面に取り付けられた構成を示しているが、ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）は、軸受２側に取り付けられていてもよいし、回転シャフト１に接触状態で取り付けられた他の部材（ＡＥ信号が伝播する部材）に取り付けられていてもよい。
【００３７】
一実施形態において、処理ユニット２０は、信号取得部２１と、信号解析部２２と、診断部２３と、を含む。
信号取得部２１は、ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）で検出したＡＥ信号を取得するように構成される。
信号解析部２２は、信号取得部２１で取得したＡＥ信号を解析するように構成される。信号解析部２２は、ＡＥ信号の検出周波数を取得するように構成されてもよい。
診断部２３は、信号解析部２２で取得されたＡＥ信号の検出周波数に基づいて、軸受２の異常箇所を特定するように構成される。
なお、診断部２３が、信号取得部２１又は信号解析部２２を含む構成としてもよい。
【００３８】
軸受２に異常（例えば損傷）が発生した場合、異常個所における回転シャフト１と軸受２との接触により発生するＡＥ信号の検出周波数と、異常個所との間に相関関係が存在する。そこで、上記異常診断装置１０では、ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）によって軸受２からのＡＥ信号を検出し、そのＡＥ信号の検出周波数に基づいて軸受２の異常個所を特定するようになっている。これにより、軸受２の異常を早期に検出することが可能であるとともに、異常箇所まで特定可能であることから、異常に対して迅速に且つ適切な対策を施すことができる。
【００３９】
図２に示すように、軸受２が転がり軸受である場合、軸受２は、回転シャフト１とともに回転可能に構成された内輪（第１旋回輪）３と、内輪３の外周側に設けられる外輪（第２旋回輪）４と、内輪３と外輪４との間に設けられる複数の転動体５と、を含む。
回転シャフト１は、内輪３の内側に配置される。
内輪３と外輪４との間には、潤滑油膜７が形成されている。なお、本実施形態において、潤滑油は、液状の潤滑油や半固形状のグリース等を含み、部材間の摩擦を低減する目的で用いられるもの全般をいう。
転動体５は、軸受２の周方向に等間隔で複数配置されている。この転動体５は、球であってもよいし、柱状又は円錐台状のころであってもよい。
また、軸受２は、内輪３と外輪４との間に設けられ、複数の転動体５の間隔を一定に保持するように構成された保持器６を含んでいてもよい。この保持器６によって、各転動体５の自転は許容されながら、回転シャフト１の回転軸Ｏを中心に複数の転動体５が一体的に公転するようになっている。
なお、図２に示す転がり軸受は、内輪３が回転シャフト１とともに回転可能に構成されているが、他の構成例では、外輪（第１旋回輪）が回転シャフトとともに回転可能に構成されていてもよい。その場合、最も内側に内輪（第２旋回輪）が位置し、内輪の外周側に外輪（第１旋回輪）が位置し、外輪の外周側に回転シャフトが位置する。
【００４０】
上記構成を有する転がり軸受２の異常診断を行う場合、診断部２３は、ＡＥ信号の検出周波数に基づいて、内輪３、外輪４および転動体５の中から異常箇所を特定するように構成されていてもよい。
内輪３、外輪４および転動体５を含む転がり軸受２の場合、内輪３に異常が発生したときに検出されるＡＥ信号、外輪４に異常が発生したときに検出されるＡＥ信号、または転動体５に異常が発生したときに検出されるＡＥ信号は、それぞれ、特有の周期性を有する。そこで、ＡＥ信号の検出周波数に基づいて、内輪３、外輪４および転動体５の中から異常箇所を特定する。これにより、ＡＥ信号から異常箇所を適切に把握することができ、異常箇所に応じた対策を早期に施すことが可能となる。
【００４１】
ここで、軸受２の異常発生箇所に応じた診断部２３の具体的な構成について説明する。
図１及び図２を参照して、診断部２３は、回転シャフト１の回転速度をＮｓとし、転動体５の公転速度をＮｋとし、転動体５の数をｎｋとしたとき、ｎｓ及びｎｋの和又は差とｎとの積で表される周波数に検出周波数が相当する場合に、内輪３が異常箇所であると判断するように構成されている。
内輪３に異常箇所がある場合、以下の式（１）で表される周波数に検出周波数が相当する場合に、内輪３が異常箇所であると判断してもよい。
周波数＝（回転シャフトの回転速度Ｎｓ±転動体の公転速度Ｎｋ）×転動体数Ｎ…（１）
【００４２】
回転シャフト１の回転時、回転シャフト１とともに回転する内輪３は、回転シャフト１及び転動体５に接触する。内輪３に異常が発生した場合、内輪３の異常箇所は、転動体５の公転によって他の部材と接触し、その時の衝撃がＡＥ信号に現れる。すなわち、内輪３に異常が発生した場合、回転シャフト１の回転及び転動体５の公転に対応した周期で、異常を示すＡＥ信号が出現する。そこで、上記構成によれば、ｎｓ（回転シャフトの回転速度）及びｎｋ（転動体の公転速度）の和又は差と、ｎ（転動体の数）との積で表される周波数に検出周波数が相当する場合に、内輪３が異常箇所であると判断することによって、ＡＥ信号から適切に内輪３の異常を検出することができる。
【００４３】
また、診断部２３は、転動体５の公転速度をｎｋとし、転動体５の数をｎとしたとき、ｎｋとｎとの積で表される周波数に検出周波数が相当する場合に、外輪４が異常箇所であると判断するように構成されている。
内輪３に異常箇所がある場合、以下の式（２）で表される周波数に検出周波数が相当する場合に、内輪３が異常箇所であると判断してもよい。
周波数＝転動体の公転速度Ｎｋ×転動体数Ｎ…（２）
【００４４】
回転シャフト１の回転時、転動体５を介して内輪３の外周側に設けられる外輪４は、転動体５に接触する。外輪４に異常が発生した場合、外輪４の異常箇所は、転動体５の公転によって他の部材と接触し、その時の衝撃がＡＥ信号に現れる。すなわち、外輪４に異常が発生した場合、転動体５の公転に対応した周期で、異常を示すＡＥ信号が出現する。そこで、上記構成によれば、ｎｋ（転動体の公転速度）とｎ（転動体の数）との積で表される周波数に検出周波数が相当する場合に、外輪４が異常箇所であると判断することによって、ＡＥ信号から適切に外輪４の異常を検出することができる。
【００４５】
さらに、診断部２３は、転動体５の自転速度をｎｗとしたとき、ｎｗで表される周波数に検出周波数が相当する場合に、転動体５が異常箇所であると判断するように構成されている。
回転シャフト１の回転時、転動体５は、自転しながら内輪３及び外輪４と接触する。転動体５に異常が発生した場合、転動体５の異常箇所は、転動体５の自転によって他の部材と接触し、その時の衝撃がＡＥ信号に現れる。すなわち、転動体５に異常が発生した場合、転動体５の自転に対応した周期で、異常を示すＡＥ信号が出現する。そこで、上記構成によれば、ｎｗ（転動体の自転速度）で表される周波数に検出周波数が相当する場合に、転動体５が異常箇所であると判断することによって、ＡＥ信号から適切に転動体５の異常を検出することができる。
【００４６】
なお、上記式（１），（２）において、公転速度ｎｋ及び自転速度ｎｗは以下のように定義される。
公転速度ｎｋ＝０．５×（１±Ｄｗｃｏｓα／Ｄｐｗ）×ｎ  ［ｒｐｍ］
自転速度ｎｗ＝±０．５×（Ｄｐｗ／Ｄｗ−Ｄｗ／Ｄｐｗｃｏｓ２α）×ｎ  ［ｒｐｍ］
ここで、図４を参照して、Ｄｐｗ：転動体中心直径、Ｄｗ：転動体直径、α：転動体と内外輪の接触角、ｎ：軸回転速度［ｒｐｍ］である。上記式（１），（２）は、内輪３又は外輪４の一方だけが回転している場合に適用される。内輪３のみが回転している場合には符号（−）であり、外輪４のみが回転している場合には符号（＋）である。
【００４７】
図１及び図２に戻り、一実施形態において、診断部２３は、複数のＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）によってそれぞれ検出された複数のＡＥ信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における軸受２の異常発生位置を特定するように構成されている。なお、周方向における軸受２の異常発生位置を特定するための具体的な構成については、後述する他の実施形態において詳細に説明する。
【００４８】
上記構成によれば、軸受２の周方向における互いに異なる位置に複数のＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）が配置されており、各ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）は、異常箇所で発生したＡＥ信号を検出するようになっている。各ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）と異常箇所との距離はそれぞれ異なるため、各ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）で検出されるＡＥ信号の検出タイミングには差が生じる。そのため、複数のＡＥ信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における軸受２の異常発生位置を適切に特定することができる。このように、ＡＥ信号の検出周波数を用いた異常発生箇所の特定に加えて、周方向における軸受２の異常発生位置を特定できるため、より具体的な異常部位の把握が可能となる。
【００４９】
一実施形態において、軸受２の異常診断方法は、ＡＥ信号検出ステップと、診断ステップとを備える。
ＡＥ信号検出ステップでは、少なくとも一つのＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）を用いて、軸受２からのＡＥ信号を検出する。
診断ステップでは、ＡＥ信号検出ステップにおいて検出されたＡＥ信号の検出周波数に基づき、軸受２の異常箇所を特定する。
この方法によれば、ＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）によって軸受２からのＡＥ信号を検出し、そのＡＥ信号の検出周波数に基づいて軸受２の異常個所を特定するようになっている。これにより、軸受２の異常を早期に検出することが可能であるとともに、異常箇所まで特定可能であることから、異常に対して迅速に且つ適切な対策を施すことができる。
【００５０】
診断対象となる軸受２が、図２に示した転がり軸受である場合、診断ステップでは、検出周波数に基づいて、内輪３、外輪４および転動体５の中から異常箇所を特定するようにしてもよい。
これにより、ＡＥ信号から異常箇所を適切に把握することができ、異常箇所に応じた対策を早期に施すことが可能となる。
【００５１】
次に、図５及び図６を参照して、他の実施形態に係る軸受２の異常診断装置１０について説明する。なお、図５は、他の実施形態に係る軸受２及び異常診断装置１０の全体構成図である。図６は、他の実施形態に係る転がり軸受２の断面図である。
図５及び図６に示すように、他の実施形態に係る異常診断装置１０’は、複数のセンサ１２（１２Ａ〜１２Ｄ）と、診断部２３’を含む処理ユニット２０’と、を備える。
複数のセンサ１２（１２Ａ〜１２Ｄ）は、軸受２の周方向における互いに異なる位置に設けられ、軸受２の異常を示す信号を検出するように構成される。軸受２の異常を示す信号とは、例えば、上述したＡＥ信号、又は導通状態を示す電気信号である。
【００５２】
一実施形態において、処理ユニット２０’は、信号取得部２１と、信号解析部２２と、診断部２３’と、を含む。
信号取得部２１は、複数のセンサ１２（１２Ａ〜１２Ｄ）で検出した複数の異常信号を取得するように構成される。なお、異常信号とは、軸受２の異常を示す信号である。
信号解析部２２は、信号取得部２１で取得した複数の異常信号を解析するように構成される。信号解析部２２は、信号取得部２１で取得した複数の異常信号の検出タイミングを取得するように構成されてもよい。
診断部２３’は、複数のセンサ（１２Ａ〜１２Ｄ）によってそれぞれ検出された複数の異常信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における軸受２の異常発生位置を特定するように構成されている。
なお、診断部２３’が、信号取得部２１又は信号解析部２２を含む構成としてもよい。
【００５３】
上記構成によれば、軸受２の周方向における互いに異なる位置に複数のセンサ１２（１２Ａ〜１２Ｄ）が配置されており、各センサ１２（１２Ａ〜１２Ｄ）は、軸受２の異常信号を検出するようになっている。各センサ１２（１２Ａ〜１２Ｄ）と軸受２の異常箇所との距離はそれぞれ異なるため、各センサ１２（１２Ａ〜１２Ｄ）で検出される異常信号の検出タイミングには差が生じる。そのため、複数の異常信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における軸受２の異常発生位置を適切に特定することができる。これにより、軸受２の異常を早期に検出することが可能であるとともに、異常発生位置まで特定可能であることから、異常に対して迅速に且つ適切な対策を施すことができる。
また、複数のセンサ１２（１２Ａ〜１２Ｄ）で検出された信号に基づいて異常を診断することにより、異常を精度よく検出可能となり、診断結果の信頼性を向上させることができる。
【００５４】
図６に示すように、軸受２が転がり軸受である場合、軸受２は、回転シャフト１とともに回転可能に構成された内輪（第１旋回輪）３と、内輪３の外周側に設けられる外輪（第２旋回輪）４と、内輪３と外輪４との間に設けられる複数の転動体５と、を含む。
回転シャフト１は、内輪３の内側に配置される。
内輪３と外輪４との間には、潤滑油膜７が形成されている。
転動体５は、軸受２の周方向に等間隔で複数配置されている。この転動体５は、球であってもよいし、柱状又は円錐台状のころであってもよい。
また、軸受２は、内輪３と外輪４との間に設けられ、複数の転動体５の間隔を一定に保持するように構成された保持器６を含んでいてもよい。この保持器６によって、各転動体５の自転は許容されながら、回転シャフト１の回転軸Ｏを中心に複数の転動体５が一体的に公転するようになっている。
なお、図６に示す転がり軸受は、内輪３が回転シャフト１とともに回転可能に構成されているが、他の構成例では、外輪（第１旋回輪）が回転シャフトとともに回転可能に構成されていてもよい。その場合、最も内周側に内輪（第２旋回輪）が位置し、内輪の外周側に外輪（第１旋回輪）が位置し、外輪の外周側に回転シャフトが位置する。
【００５５】
図５及び図６を参照して、上記構成を有する転がり軸受２の異常診断を行う場合、異常診断装置１０’は、回転シャフト１及び内輪３を含む回転部、又は、外輪４の一方に対して、電気信号を印加するための電気信号印加部２５をさらに備えている。
図５に示す例では、回転シャフト１の外周面から内輪３の内周面まで延在する導電部８が設けられており、電気信号印加部２５は、導電部８に対して電気信号（例えばパルス信号）を印加するように構成されている。回転シャフト１の外周面のうち導電部８の周囲は、絶縁部９で形成されていてもよい。これにより、電気信号印加部２５によって印加された電気信号が、目的とする内輪３ではなく、他の部位に向けて流れることを防止できる。なお、処理ユニット２０’は、電気信号印加部２５を制御するための信号制御部２４をさらに含んでいてもよい。
複数のセンサ１２（１２Ａ〜１２Ｄ）は、軸受２の周方向における互いに異なる位置において、回転シャフト１及び内輪を含む回転部、又は、外輪４の他方に設けられる複数の電気信号検出部を含む。電気信号検出部１２（１２Ａ〜１２Ｄ）は、周方向において等間隔に配置されていてもよい。
診断部２３’は、複数の電気信号検出部間の電気信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における異常発生位置を特定するように構成されている。
【００５６】
通常、転がり軸受２は、第１旋回輪と第２旋回輪との間に油膜７が形成されている。転がり軸受の円滑な動作のためには、この油膜が軸受の周方向に途切れなく形成されていることが望ましい。潤滑油が不足して油膜切れが生じると、軸受２の損傷に繋がるおそれがある。
そこで、上記構成によれば、異常診断装置１０’は、回転シャフト１及び内輪３を含む回転部、又は、外輪４の一方に対して電気信号を印加する電気信号印加部２５と、回転シャフト１及び内輪３を含む回転部、又は、外輪４の他方に設けられた複数の電気信号検出部１２（１２Ａ〜１２Ｄ）と、を備えている。
【００５７】
油膜切れが発生していない場合、内輪３と外輪４とは、油膜によって電気的に絶縁された状態となっている。ところが、油膜切れが発生した場合、油膜切れ発生箇所において内輪３と外輪４とは導通する。このとき、複数の電気信号検出部は軸受の周方向に複数設けられているため、内輪３と外輪４との導通位置から各電気信号検出部１２（１２Ａ〜１２Ｄ）までの距離はそれぞれ異なり、各電気信号検出部１２（１２Ａ〜１２Ｄ）で検出される異常信号の検出タイミングには差が生じる。
【００５８】
図７は、他の実施形態に係る異常診断方法を説明するための模式図である。図８は、図７に示す各電気信号検出部１２（１２Ａ〜１２Ｄ）で検出された電気信号の検出タイミングを示す図である。
図７に示す例では、軸受２の周方向に９０度間隔（０度、９０度、１８０度、２７０度）で４つの電気信号検出部１２（１２Ａ〜１２Ｄ）が配置されている。これらの電気信号検出部１２（１２Ａ〜１２Ｄ）は、外輪４の外周面に取り付けられている。一方、内輪３の内周面には、導電部８が設けられている。図示されるように、１８０度の周方向位置に設けられた電気信号検出部１２Ｃと、２７０度の周方向位置に設けられた電気信号検出部１２Ｄとの間で、且つ電気信号検出部１２Ｃよりも電気信号検出部１２Ｄに近い異常部位Ｐで油膜切れが発生したと仮定する。
【００５９】
電気信号印加部２５によって導電部８に印加された電気信号は、内輪３から異常部位Ｐを通って外輪４に流れる。このとき、電気信号は、異常部位Ｐを起点として外輪４に流れる。したがって、導電部８から各電気信号検出部１２Ａ〜１２Ｄまでの電気信号の経路において、導電部８から異常部位Ｐまでの距離Ｌ０は同一であるが、異常部位Ｐから各電気信号検出部１２Ａ〜１２Ｄまでの距離ＬＡ〜ＬＤがそれぞれ異なる。この異常部位Ｐから各電気信号検出部１２Ａ〜１２Ｄまでの距離ＬＡ〜ＬＤに応じて、各電気信号検出部１２Ａ〜１２Ｄで検出される電気信号の検出タイミングの差が発生する。
【００６０】
図８に示すように、異常部位Ｐに最も近い電気信号検出部１２Ｄでは、基準パルスに対する電気信号の検出タイミングの差ΔＴ２７０が最も短くなる。次いで異常部位Ｐに近い電気信号検出部１２Ｃでは、基準パルスに対する電気信号の検出タイミングの差ΔＴ１８０は２番目に短くなる。その次に異常部位Ｐに近い電気信号検出部１２Ａでは、基準パルスに対する電気信号の検出タイミングの差ΔＴ０は３番目に短くなる。異常部位Ｐから最も遠い電気信号検出部１２Ｂでは、基準パルスに対する電気信号の検出タイミングの差ΔＴ９０は最も長くなる。なお、基準パルスは、電気信号印加部２５から導電部８に印加した電気信号の波形であってもよい。
【００６１】
このように、電気信号検出部１２（１２Ａ〜１２Ｄ）間の電気信号の検出タイミングの差に基づき、周方向における軸受２の異常発生位置を適切に特定することができる。
これにより、軸受２の異常を早期に検出することが可能であるとともに、異常発生位置まで特定可能であることから、異常に対して迅速に且つ適切な対策を施すことができる。
なお、図５乃至図７に示す例では、電気信号印加部２５が、回転シャフト１の外周面及び内輪３に電気信号を印加する構成を示したが、外輪４に電気信号を印加する構成としてもよい。その場合、電気信号検出部１２（１２Ａ〜１２Ｄ）は、内輪３に取り付けられる。
【００６２】
また、異常診断対象が、潤滑油膜を介して回転シャフトの外周側に位置するすべり軸受（不図示）である場合、以下の構成としてもよい。
電気信号印加部は、回転シャフト又はすべり軸受の一方に対して、電気信号を印加するように構成される。
複数のセンサは、周方向における互いに異なる位置において、回転シャフト又はすべり軸受の他方に設けられる複数の電気信号検出部を含む。
診断部は、複数の電気信号検出部間の電気信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における異常発生位置を特定するように構成される。
【００６３】
通常、すべり軸受は、該すべり軸受と回転シャフトとの間に油膜が形成されている。すべり軸受の円滑な動作のためには、この油膜が軸受の周方向に途切れなく形成されていることが望ましい。潤滑油が不足して油膜切れが生じると、軸受の損傷に繋がるおそれがある。
そこで、上記構成によれば、異常診断装置は、回転シャフト又はすべり軸受の一方に対して電気信号を印加する電気信号印加部と、回転シャフト又はすべり軸受の他方に設けられた複数の電気信号検出部と、を備えている。
油膜切れが発生していない場合、回転シャフトとすべり軸受とは、油膜によって電気的に絶縁された状態となっている。ところが、油膜切れが発生した場合、油膜切れ発生箇所において回転シャフトとすべり軸受とは導通する。このとき、複数の電気信号検出部は軸受の周方向に複数設けられているため、回転シャフトとすべり軸受との導通位置から各電気信号検出部までの距離はそれぞれ異なり、各電気信号検出部で検出される異常信号の検出タイミングには差が生じる。したがって、この電気信号検出部間の電気信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における軸受の異常発生位置を適切に特定することができる。
【００６４】
他の実施形態において、軸受２の異常診断方法は、信号検出ステップと、診断ステップとを備える。
信号検出ステップは、軸受２の周方向における互いに異なる位置に設けられた複数のセンサ１２（１２Ａ〜１２Ｄ）を用いて、軸受２の異常を示す信号を検出する。
診断ステップは、信号検出ステップにおいて検出された複数の信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における軸受２の異常発生位置を特定する。
【００６５】
上記方法によれば、複数の異常信号の検出タイミングの差に基づいて、周方向における軸受２の異常発生位置を適切に特定することができる。これにより、軸受２の異常を早期に検出することが可能であるとともに、異常発生位置まで特定可能であることから、異常に対して迅速に且つ適切な対策を施すことができる。
また、複数のセンサ１２（１２Ａ〜１２Ｄ）で検出された信号に基づいて異常を診断することにより、異常を精度よく検出可能となり、診断結果の信頼性を向上させることができる。
【００６６】
上述したように、本発明の実施形態によれば、軸受２の異常を早期に検出することが可能であるとともに、異常発生箇所または周方向における異常発生位置まで特定可能であるため、軸受２の異常に対して迅速に且つ適切な対策を施すことができる。
【００６７】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、図９に示すように、図１に示した異常診断装置１０と、図５に示した異常診断装置１０’と、を組み合わせた構成としてもよい。ここで、図９は、さらに他の実施形態に係る軸受２及び異常診断装置１０”の全体構成図である。同図に示すように、異常診断装置１０”は、複数のＡＥセンサ１１（１１Ａ〜１１Ｄ）と、複数の電気信号検出部１２（１２Ａ〜１２Ｄ）と、診断部２３”を含む処理ユニット２０”と、電気信号印加部２５と、を備える。なお、各部位の構成は上述した構成と同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００６８】
また、上述した異常診断装置１０，１０’，１０”は、図１０に示す風力発電装置３０の主軸受３４の異常診断に用いられてもよい。図１０において、風力発電装置３０は、少なくとも一枚のブレード３１と、ブレード３１が取り付けられるハブ３２と、ブレード３１及びハブ３２と共に回転するように構成された主軸３３と、主軸３３を回転自在に支持するための主軸受３４と、を備える。主軸受３４は、洋上又は陸上に設置されたタワー３８の上端に支持されたナセル３７に取り付けられていてもよい。風力発電装置３０は、ブレード３１が風を受けて主軸３３と共に回転し、この回転エネルギーを利用して発電機３５を駆動するようになっている。
【００６９】
風力発電装置３０の主軸受３４は、比較的大型のものが多い。そのため、風力発電装置３０の主軸受３４に上記異常診断装置１０，１０’，１０”を適用することによって、異常発生箇所または周方向における異常発生位置を容易に把握可能となり、風力発電装置３０のメンテナンスの効率化が図れる。
【００７０】
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００７１】
１        回転シャフト
２        軸受（転がり軸受）
３        内輪
４        外輪
５        転動体
６        保持器
７        油膜
８        導電部
９        絶縁部
１０，１０’，１０”    異常診断装置
１１（１１Ａ〜１１Ｄ）  ＡＥセンサ
１２（１２Ａ〜１２Ｄ）  電気信号検出部
２０，２０’，２０”    処理ユニット
２１      信号取得部
２２      信号解析部
２３，２３’，２３”    診断部
２４      信号制御部
２５      電気信号印加部
３０      風力発電装置
３３      主軸
３４      主軸受
３５      発電機
【図１】
2016145712.tif 000003
【図２】
2016145712.tif 000004
【図３Ａ】
2016145712.tif 000005
【図３Ｂ】
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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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