(57)【要約】      （修正有）【課題】低速ベアリングの破損を前もって報知するシステムが、低速ベアリングの発したノイズが閾値を超えた時に報知する。【解決手段】このシステムは、現実に破損が起きるずっと前に破損を予測する。このシステムは、ベアリングが発するノイズを検出するための加速度計を含む。加速度計が発した信号が、帯域通過フィルタ、増幅器／整流器、平均化フィルタ、及び電圧−電流変換器を用いて処理される。信号データと生データが、コンピュータなどの遠隔の監視システムまで送信される。信号はさらに、最良の適合線を決定するために分析される。信号が所定の閾値を超えた時例えば適合線の傾きが所定の値を超えた時に、遠隔のシステムは、メンテナンスを予定に組み込むように監視者へ通知する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低速のＲＰＭで回転しているベアリングについてのベアリング破損を前もって検出するシステムであって、外側部分、内側部分、及び上記外側部分と上記内側部分を隔てている中間部分を有する上記ベアリングがコンベヤ機構に組み込まれている、システムにおいて、
上記ベアリングに近接するように配置され、上記ベアリングの振動を検出するように構成された加速度計部と、
所定の低域通過周波数よりも低い電気信号の周波数成分を通過させる一方で、上記所定の低域通過周波数よりも高い電気信号の周波数成分を通過させないように構成された低域通過フィルタ部と、
上記ベアリングの状態に関する情報を含む交流の電気信号を直流の電気信号へ変換するように構成された交流−直流変換部と、
上記交流−直流変換部に関連している送信器と、
上記送信器から上記ベアリングの状態に関する情報を受けるように構成された遠隔の監視デバイスと、
上記遠隔の監視デバイスに関連している報知デバイスであって、上記遠隔の監視デバイスの受信した情報が所定の閾値を超えた時に指示するように構成された報知デバイスと、
を備えるシステム。
【請求項２】
上記ベアリングの中間部分は、少なくとも１つの転動エレメントを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記コンベヤ機構は、螺旋形の形状のコンベヤ機構であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記コンベヤ機構は、食品加工に用いられるものであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
上記加速度計部は、上記ベアリングの外側部分に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
上記外側部分は、ハウジングであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
上記加速度計部は、約０．１ＲＰＭ〜約１０．０ＲＰＭで回転しているベアリングが発する音を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
上記加速度計部は、約０．５Ｈｚ〜約１５，０００Ｈｚの周波数を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
上記低域通過周波数は、約５００Ｈｚであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
所定の高域通過周波数よりも低い電気信号の周波数成分を通過させない一方で、上記所定の高域通過周波数よりも高い電気信号の周波数成分を通過させるように構成された高域通過フィルタ部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
上記所定の高域通過周波数は、約５Ｈｚであることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
上記低域通過フィルタ部と上記高域通過フィルタ部は共に、1つの帯域通過フィルタに統合されたものとして備えることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
上記直流の電気信号は、（ａ）上記交流の電気信号に由来するＲＭＳ信号と、（ｂ）上記交流の電気信号に由来するピーク検出信号と、からなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
増幅器部が、所定の増幅率だけ電気信号を増幅するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
上記所定の増幅率は、約３０〜約３００倍であることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
該システムは、上記交流−直流変換部及び上記増幅器部の両方の少なくとも一部を実行する１つ又は複数のエレメントを含むことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
該システムは、電気信号を平滑化するように構成された平均化フィルタ部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
上記平均化フィルタ部は、少なくとも１秒間に亘って上記電気信号を平均化することにより上記電気信号を平滑化することを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
該システムは、電圧を搬送する電気信号を、電流を搬送する電気信号へ変換するように構成された電圧−電流変換部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。  
【請求項２０】
上記電圧−電流変換部は、電圧を搬送する電気信号を１ｍＡ〜１０ｍＡの電流を搬送する電気信号へ変換するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
上記電圧−電流変換部は、電圧を搬送する電気信号を、１ｍＡ〜２０ｍＡの電流を搬送する電気信号へ変換するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
上記遠隔の監視デバイスは、所定の時間に亘って電気信号のパラメータを得るために複数の値を取得するように構成された適合多項式決定部であって、上記所定の時間内の上記複数の値を最良に適合させる多項式を決定するように構成された適合多項式決定部を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
上記遠隔の監視デバイスは、所定の時間に亘って電気信号のパラメータを得るために複数の値を取得するように構成された適合線決定部であって、上記所定の時間内の上記複数の値を最良に適合させる適合線を決定するように構成された適合線決定部を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
上記報知デバイスは、上記適合線の傾きが所定の閾値の傾きに達した時に指示するように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
上記遠隔の監視デバイスは、所定の時間に亘って複数の値を表示するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
約０．１ＲＰＭ〜約１０．０ＲＰＭで回転しているベアリングについてのベアリング破損を前もって検出するシステムの構成要素であって、外側部分、内側部分、及び上記外側部分と内側部分を隔てている中間部分を有する上記ベアリングがコンベヤ機構に組み込まれている、システムの構成要素において、該構成要素は、
約０．５Ｈｚ〜約１５，０００Ｈｚの周波数を検出するように構成された加速度計部と、
約５００Ｈｚよりも低い電気信号の周波数成分を通過させる一方で、約５００Ｈｚよりも高い電気信号の周波数成分を通過させないように構成された周波数フィルタリング部と、
交流の電気信号を直流の電気信号へ整流するように構成された交流−直流変換部と、
を含み、
該構成要素は、上記加速度計からの出力を上記周波数フィルタリング部と上記交流−直流変換部の両方に通すことにより処理するように構成されているとともに、該構成要素は、上記直流の電気信号に由来する電気信号を送信するように構成されていることを特徴とする、構成要素。
【請求項２７】
上記加速度計からの出力が上記周波数フィルタリング部への入力となり、上記周波数フィルタリング部からの出力が上記交流−直流変換部への入力となることを特徴とする請求項２６に記載の構成要素。
【請求項２８】
上記周波数フィルタリング部は、約５Ｈｚ〜約５００Ｈｚの電気信号の周波数成分を通過させる一方で、約５Ｈｚよりも低い電気信号の周波数成分と約５００Ｈｚよりも高い電気信号の周波数成分とを通過させないように構成されていることを特徴とする請求項２６に記載の構成要素。
【請求項２９】
上記直流の電気信号は、（ａ）上記交流の電気信号に由来するＲＭＳ信号と、（ｂ）上記交流の電気信号に由来するピーク検出信号と、からなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項２６に記載の構成要素。
【請求項３０】
該構成要素は、約３０〜約３００倍の増幅率だけ電気信号を増幅するように構成された増幅器部をさらに含み、
該構成要素は、上記加速度計からの出力を上記増幅器部に通すことにより追加的に処理するように構成されていることを特徴とする請求項２６に記載の構成要素。
【請求項３１】
上記構成要素は、上記交流−直流変換部と上記増幅器部の両方の少なくとも一部を実行する１つ又は複数のエレメントを含むことを特徴とする請求項３０に記載の構成要素。
【請求項３２】
該構成要素は、少なくとも１秒間に亘って電気信号を平滑化するように構成された平均化フィルタ部をさらに含み、
該構成要素は、上記加速度計からの出力を上記平均化フィルタ部に通すことにより追加的に処理するように構成されていることを特徴とする請求項２６に記載の構成要素。
【請求項３３】
該構成要素は増幅器部をさらに含み、
（１）上記交流−直流変換部からの出力と、（２）上記増幅器部からの出力と、からなる群から選択された出力が、上記平均化フィルタ部への入力となることを特徴とする請求項３２に記載の構成要素。
【請求項３４】
該構成要素は、電圧を搬送する電気信号を、４ｍＡ〜２０ｍＡの電流を搬送する電気信号へ変換するように構成された電圧−電流変換部をさらに含み、
該構成要素は、上記加速度計からの出力を上記電圧−電流変換部に通すことにより追加的に処理するように構成されていることを特徴とする請求項２６に記載の構成要素。
【請求項３５】
該構成要素は、平均化フィルタ部をさらに含み、上記平均化フィルタ部からの出力が電圧−電流変換部への入力となることを特徴とする請求項３３に記載の構成要素。
【請求項３６】
該構成要素は、報知を指示する入力を含み、
該構成要素は、上記報知を指示する入力に基づいてアラームを設定するように構成された報知部をさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の構成要素。
【請求項３７】
約０．１ＲＰＭ〜約１０．０ＲＰＭで回転しているベアリングについてのベアリング破損を前もって検出する方法であって、外側部分、内側部分、及び上記外側部分と内側部分を隔てている中間部分を有する上記ベアリングがコンベヤ機構に組み込まれている、検出する方法において、
上記ベアリングの振動を検出する加速度計を位置決めするステップであって、約０．５Ｈｚ〜約１５，０００Ｈｚの周波数を検出しかつ出力を発するように構成された加速度計を位置決めするステップと、
上記加速度計からの出力を、５００Ｈｚよりも高い周波数を通過させないように構成された低域通過フィルタに通すことによりフィルタリングするステップと、
上記加速度計からの出力を、交流の電気信号を直流の電気信号へ変換するように構成された交流−直流変換器に通すことにより整流するステップと、
上記加速度計からの出力を遠隔の監視デバイスまで送信するステップと、
を含む方法。
【請求項３８】
上記加速度計からの出力を、５Ｈｚよりも低い周波数を通過させないように構成された高域通過フィルタに通すことによりフィルタリングするステップをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
上記加速度計からの出力を、約３０〜約３００倍のゲインファクタだけ増幅させるステップをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
少なくとも１秒間に亘って上記増幅器からの出力を平均化することにより該出力を平滑化するステップをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
上記加速度計からの出力を、４ｍＡ〜２０ｍＡの電流を搬送する電気信号へ変換するステップをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
所定の時間に亘って上記加速度計からの出力のパラメータを得るために複数の値を取得するステップと、
上記所定の時間内の上記複数の値を最良に適合させる適合線を決定するステップと、
をさらに含む請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
所定の条件を満たしたときにアラームを起動させるステップをさらに含み、
上記所定の条件は、（ａ）上記適合線が所定の閾値に達することと、（ｂ）上記適合線が所定の閾値の傾きに達することと、からなる群から選択された条件であることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
上記加速度計は、上記ベアリングの外側部分に固定されていることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４５】
上記ベアリングの中間部分は、少なくとも１つのボールを含むことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ベアリング（軸受け）を遠隔的に監視するシステムに関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
低速で回転しているベアリングを遠隔的に監視し、ベアリングの破損を充分な時間的余裕をもって予測することによりベアリングの保守点検を普段のメンテナンスの予定に組み込むことを可能にするシステムがあるとよい。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
低速のベアリングシステムの破損を予め検出して報知するためのシステム及び方法が、２つの部分からなる検出システムを含む。このベアリング破損検出システムの第１の部分は、ベアリングに接触し又は近接するように配置されている。ベアリング破損検出システムの第２の部分は、ベアリングから離れた位置に配置されている。このシステム及び方法は、低速システムつまり低速ＲＰＭ（回転毎分）システムでの使用におけるベアリングの劣化状態を検出し、ベアリングの劣化に起因して損傷を引き起こしそうなときを予測するように較正されている。このシステムは、緊急の又は予定にない停止をすることなく、普段のメンテナンス作業において、充分な時間的余裕をもってベアリングの交換を行うことを可能にする。いくつかの実施例においては、システムは、ベアリングが壊滅的に破損する半年前ないし１年前に破損の予測をすることができる。
【０００４】
ベアリングの破損を予期するために、生のノイズデータが取得され、加工された後、平均化される。この平均値は所定の閾値と比較され、メンテナンスが必要であることを作業員或いは自動化システムに報知する。本発明の低速ベアリング破損検出システムは、ベアリングにくっ付いた部分と、遠隔のシステムを含む。遠隔のシステムは、ベアリングが発する音を監視し、指示を受けた作業員がシステムのメンテナンスを予定に組み込むことを可能にする。
【０００５】
一実施例においては、本発明は、低速のＲＰＭ（回転毎分）で回転しているベアリングであって、外側部分、内側部分、及び外側部分と内側部分を隔てている中間部分を有する該ベアリングがコンベヤ機構に組み込まれている、ベアリングの破損を前もって検出するシステムを提示する。本発明のシステムは、ベアリングのハウジングに取り付けられた加速度計部分を含み、この加速度計は、ベアリングの振動を検出するように構成されている。低域通過フィルタ部は、所定の低域通過周波数よりも低い電気信号の周波数成分を通過させる一方で、当該所定の低域通過周波数よりも高い電気信号の周波数成分を通過させないように構成されている。交流−直流変換部は、ベアリングの状態に関する情報を含む交流の電気信号を直流の電気信号へ変換するように構成されている。送信器は、交流−直流変換部に関連している。ベアリングの状態に関する情報を送信器から受信するように構成された遠隔の監視デバイスを備えている。遠隔の監視デバイスが受けた情報が所定の閾値を超えた時に指示するように構成されたアラーム（報知）デバイスが、遠隔の監視デバイスに関連している。
【０００６】
一実施例においては、本発明は、コンベヤベルトに組み込まれたベアリングであって、外側部分、内側部分、及び外側部分と内側部分を隔てている中間部分を有し、約０．１ＲＰＭ〜約１０．０ＲＰＭで回転しているベアリングについて、該ベアリングの破損を前もって検出するシステムの構成要素を備える。この構成要素は、約０．５Ｈｚ〜約１５，０００Ｈｚの間の周波数を検出することができる加速度計部を含む。この構成要素は、約５００Ｈｚよりも低い電気信号の周波数成分を通過させる一方で、約５００Ｈｚよりも高い電気信号の周波数成分を通過させないように構成されている。構成要素は、交流の電気信号を整流して直流の電気信号へ変換することができる交流−直流変換部をさらに含む。この構成要素は、加速度計からの出力を周波数フィルタ部と交流−直流変換部の両方に通すことにより処理するように構成されており、この構成要素は、直流の電気信号に由来する電気信号を送信するように構成されている。
【０００７】
他の実施例においては、本発明は、コンベヤベルトに組み込まれたベアリングであって、外側部分、内側部分、及び外側部分と内側部分を隔てている中間部分を有し、約０．１ＲＰＭ〜約１０．０ＲＰＭで回転しているベアリングについて、該ベアリングの破損を前もって検出する方法を提示する。この方法は、約０．５Ｈｚ〜約１５，０００Ｈｚの周波数を検出することができ、出力を発するように構成されている加速度計を位置決めするステップであって、ベアリングの振動を検出する加速度計を位置決めするステップを含む。この方法は、加速度計からの出力を、５００Ｈｚよりも高い周波数を通さないように構成された低位域通過フィルタに通すことによりフィルタリングするステップをさらに含む。この方法は、加速度計からの出力を、交流の電気信号を直流の電気信号へ変換することができる交流−直流変換部に通すことにより整流するステップをさらに含む。この方法は、加速度計からの出力を遠隔の監視デバイスまで送信するステップをさらに含む。
【０００８】
本願の詳細な発明の説明及び添付の図面を参照した当業者には、本発明の他のシステム、方法、特徴及び利点について明らかであろう。そのような追加のシステム、方法、特徴及び利点は、この説明及び発明の概要の範囲内にあり、本発明の範囲を逸脱することなく、添付の特許請求の範囲によって保護されたい。
【０００９】
この発明の概要の記載に基づいて更なる応用例の可能性があることが明らかであろう。この発明の概要における記述及び具体例は、例示するためのものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】螺旋形コンベヤシステムの斜視図。
【図２】ボトムベアリングを有する螺旋形コンベヤシステムの断面図及びベアリングの破損を検知するシステムを示す図。
【図３】ベアリングのハウジングに取り付けられた、ベアリングの破損を検知するシステムの一部を有するベアリングの斜視図。
【図４】ベアリングの破損を検出するシステムの一部を概略的に示す図。
【図５】ベアリングの破損を検出するシステムに使用されるプロセスの要素を概略的に示す図。
【図６】ベアリングの破損を検出する方法のフローチャート。
【図７】ベアリングの破損を検出する方法におけるプロセスのフローチャート。
【図８】ベアリングが良い状態にあるときに、ベアリングの破損を検出するシステムの使用を概略的に示す図。
【図９】低速ベアリングからの生のノイズデータを示す図。
【図１０】低速ベアリングからの平均ノイズデータを示す図。
【図１１】ベアリングが摩耗した状態にあるときにベアリングの破損を検出するシステムの使用を概略的に示す図。
【図１２】低速のベアリング破損検出システムからのデータであって平均線を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
低速のベアリングシステムの破損を前もって検知して報知する予測システム及び方法が、２つの部分の検出システムを含む。本発明のベアリング破損検出システムの第１の部分が、ベアリングに接触し又は近接するように配置されている。ベアリング破損検出システムの第２の部分が、ベアリングから離れた位置に配置されている。本発明のシステム及び方法は、低速つまり低速ＲＰＭ（回転毎分）システムで使用されるベアリングの劣化を検出し、そのベアリングの劣化に起因して破損する時を予測するように調整されている。本発明のシステムは、これから起こりそうな破損を充分な時間的余裕をもって予測することにより、ベアリングの交換時期を普段のメンテナンスに組み込むことを可能にし、突然に不測のシャットダウンをすることを回避する。いくつかの実施例においては、本発明のシステムは、ベアリングが重大な損傷を受ける時の半年前か１年前に、該ベアリングの破損を予測することができる。
【００１２】
ベアリングの破損を予測するために、生データが取得され、処理され、平均化される。その平均値と所定の閾値とが比較されることにより、自動システム又はその技術者にメンテナンスをするべきことを指示することができる。低速ベアリング破損検出システムは、ベアリングに取り付けられた部分と、遠隔のシステムとを含む。遠隔のシステムは、ベアリングの発する音を監視し、指示を受けた技術者がシステムのメンテナンスを予定に組み込むことを可能とする。ベアリングがシステムの停止を引き起こすよりもずっと前、例えばベアリングの破損が予測される時の６月前〜１年前に、指示が与えられる。
【００１３】
図１は、低速の駆動システムにおいて少なくとも１つのベアリングを利用し得る螺旋形コンベヤシステム１００の一実施例を示す。螺旋形コンベヤシステム１００のような螺旋形の形状に形成されたコンベヤシステムは、当技術分野において周知のものである。螺旋形コンベヤシステム１００は、駆動ドラム１０４を中心として螺旋形カラム１０５を移動させるように構成されたコンベヤベルト１０２を備え得る。いくつかの実施例においては、駆動ドラム１０４は、コンベヤベルト１０２の側面と係合する１つ又は複数の駆動バー１０７であって、直接駆動システム用の駆動バー１０７を含み得る。このような駆動システムは、当技術分野において周知のものである。他の実施例においては、駆動ドラム１０４、及びコンベヤベルト１０２の端縁（エッジ）が、互いに係合する機構を備えることによって、回転ドラムからコンベヤベルトまで駆動力が伝達される。
【００１４】
コンベヤベルト１０２は、当技術分野で周知の型式の無端ベルトであり得る。コンベヤベルト１０２は、金属、プラスチック、複合材料、セラミック及びこれらの材料の組合せ、並びに当技術分野で周知の型式のコンベヤベルト材料から形成され得る。図１に示されるようないくつかの実施例においては、ベルト１０２は、螺旋形カラム１０５の底面１１０から螺旋形カラム１０５の頂部１１２まで移動することができる。他の実施例においては、移動する向きが反対の向きである場合もある。
【００１５】
無端ベルトであるベルト１０２は、頂部１１２に位置する螺旋経路の出口から、底部１１０に位置する螺旋形カラム１０５への入口まで戻る。このように戻り経路１１４に沿って戻ることを可能にするために、システム１００は、巻取りリール１１５などの巻取りリールを含み得る。巻取りリール１１５は、ベルト１０２のテンション（緊張）によって間接的に駆動される場合もあれば、モータ（図示せず）等を使って独立的に駆動される場合もある。いくつかの実施例においては、ベルト１０２のテンションが所望の範囲内に維持されるように、モータは、一定のトルクを有するモータであるとよい。いくつかの実施例においては、戻り経路１１４に沿ってベルトのテンションを維持することを支援するために、加重（重み付き）リール１１７が設けられる。
【００１６】
ドラム１０４は、低速のＲＰＭ（回転毎分）で回転するように構成されている。正確な速度は、螺旋形カラム１０５の高さ、ベルト１０２の長さ、並びに特定の調理時間、焼き時間及び冷凍時間等に関するシステムの使用目的等の様々なファクタに依存し得る。いくつかの実施例においては、ドラム１０４は、１５ＲＰＭ以下で回転する。いくつかの実施例においては、ドラム１０４は、１０ＲＰＭ以下で回転する。いくつかの実施例においては、ドラム１０４は、４ＲＰＭ以下で回転する。いくつかの実施例においては、ドラム１０４は、０．１ＲＰＭ〜１０ＲＰＭ（上限と下限の値を含む）の回転速度で回転する。
【００１７】
ドラム１０４は、螺旋形コンベヤシステム１００の基台１０３付近に配置されたモータ（図示せず）を使うこと等の当技術分野で周知の方法を用いて駆動され得る。モータは、当技術分野で周知の機構を介して、その動力をドラム１０４まで伝達することができる。図１に示されるようないくつかの実施例においては、モータからシャフト１０６までの動力の伝達を制御するチェーンやギアボックスからなる周知のシステムを備えている。シャフト１０６は、基台１０３から螺旋形カラム１０５の頂部まで延在する細長い金属ポールなどの、当技術分野で周知の種々の型式のシャフトであり得る。シャフト１０６の回転力をドラム１０４へ伝達することができるように、支柱１０９などの１つ又は複数の支柱が、シャフト１０６とドラム１０４とを繋いでいる。
【００１８】
ボトムベアリング１０１が、モータ、ギアボックス及び／又はコンベヤフレーム内に設けられているか或いはこれらに関連付けられている。当技術分野で知られているように、ボトムベアリング１０１は、半径方向及び軸方向の荷重を支持しつつ、モータ及び／又は基台１０３と、シャフト１０６との間の回転摩擦力を軽減するために設けられている。ベアリング及びその機能性については、当技術分野において一般によく知られている。各図に示されているいくつかの実施例においては、ボトムベアリング１０１は、図１〜図３に示されるような転動エレメントである。ボトムベアリングだけが図示されているが、システム１００は、該システムを滑らかに稼動させるために様々な数のベアリングを備え得る。図３に示されるように、ボトムベアリング１０１は、ベアリングハウジング３００と、１つ又は複数の転動エレメント３０６とを含む。図示されているのは球形の形状のボールベアリングであるが、転動エレメントは、当技術分野で周知の種々の型式の転動エレメントであり得る。例えば、軸方向に高い推進力を有する場合の実施例においては、転動エレメント３０６は、円筒形又は切頭円錐形の形状に形成され得る。ハウジング３００は、内側案内溝３０２、外側案内溝３０４、及びこれらを隔てている中間部分を含む。内側案内溝３０２と外側案内溝３０４は中間部分を画定するとともに、転動エレメント３０６と、モータがシャフト１０６を回転させるときに転動エレメント間の摩擦を低減させるのに使用される種々の潤滑剤と、を収容して案内するように構成されている。内側案内溝３０２と外側案内溝３０４は、転動エレメント３０６の動きを案内する溝ないし行路（図示せず）を有し得る。内側案内溝３０２と外側案内溝３０４は、ベアリングハウジングに適した当技術分野で周知の種々の材料から形成され得るが、金属から形成されるとよい。
【００１９】
同様に、転動エレメント３０６は、転動エレメントとしての使用に適した当技術分野で周知の種々の材料から形成され得るが、例えばステンレススチールなどの金属から形成されるとよい。転動エレメント３０６の寸法や数量は、シャフト１０６の寸法に依存して変わり得る。
【００２０】
概して、球形、円筒形又は切頭円錐形の形状に形成されるが、新品の転動エレメント３０６であっても、製造上の公差に起因する粗い部分や他の不完全な面を有し得る。これらの不完全性は、長い時間に亘って隣り合うベアリングが何度も擦れ合い又は衝突すると、隣接するベアリングとの接触摩擦に起因して増大する。加えて、ベアリング内の潤滑剤が熱、使用及び／又は疲労により劣化することがある。これらの保守点検を行わなければ、ベアリングの寿命が相当に短縮してしまう。場合によっては、ボトムベアリング１０１などのベアリングの破損により、システム１００の不測の停止などの予期できない最悪の事態を招き、ひいては、生産ラインの停止によって時間的及び経済的な損失が生じてしまう。これに対処するために、螺旋形コンベヤシステム１００は、ボトムベアリング１０１などのベアリングの破損を予測するシステムを備えている。
【００２１】
監視システムは、現地の部分（局所の部分）１２０と、遠隔の監視システム１２２とからなる２つの部分を含む。現地の部分１２０は、ノイズデータを収集し、選択的にノイズデータを処理して該ノイズデータを遠隔の監視システム１２２へ送信する機能を有するセンサ・パッケージである。遠隔の監視システム１２２は、現地の部分１２０からノイズデータを受け、選択的にノイズデータを処理して該ノイズデータを分析し、更には閾値のノイズレベルを超えたときに信号を送ることにより、ベアリングが破損しそうであることを技術者や他の監視者に報知することができるコンピュータシステム又は他のシステムであり、この報知を受けた技術者や他の監視者は、メンテナンスの予定を組むことができる。
【００２２】
現地の部分１２０は、ボトムベアリング１０１に接触し又は近接するように配置されている。いくつかの実施例においては、現地の部分１２０が外部の音や振動を拾わないように、該現地の部分１２０は、ベアリングハウジング３００に直接的に取り付けられている。取り付けられる部分１２０は、リベット、ネジ、ラッチ、磁性コネクタ及び／又は接着剤のような機械的な接続具などの当技術分野で周知の方法を用いてボトムベアリング１０１に取り付けられ得る。いくつかの実施例においては、ハウジング自体が無線の通信に干渉することのないように、現地の部分１２０は、ベアリングハウジング３００の外側面に取り付けられている。他の実施例においては、有線の通信による場合、現地の部分１２０のすぐそばに遠隔の監視システム１２２がある場合、或いは無線の通信の信号強度を上げるために中継器が使用されるような場合に、現地の部分１２０がベアリングハウジング３００内に配置されることもある。他の実施例においては、現地の部分１２０は、該現地の部分１２０の構成要素の感度に応じて、ベアリングハウジング３００付近のシステム１００に取り付けられる。
【００２３】
図４は、一実施例における現地の部分１２０を概略的に示す図である。螺旋形コンベヤシステム１００の型式、ベアリング１０１の型式、及びシステムの周囲の環境条件などのファクタに応じて、適切な構成要素が選択され得る。例えば、ある螺旋形コンベヤシステムが焼くこと（ベーキング）に使用される場合には、高い温度と低い湿度の環境条件が必要とされる。他の螺旋形コンベヤシステムが冷凍食品に使用される場合には、低い温度の環境条件が必要とされる。しかし、食品以外の用途で螺旋形コンベヤシステムが使用される場合には、周囲の熱と湿度が制御されないこともある。
【００２４】
図４に示されるように、現地の部分１２０は、ノイズデータを収集する加速度計４０２などのセンサを含む。加速度計４０２は、低レベルの音、振動及び低い周波数を検出することのできる当技術分野で周知の型式の加速度計であり得る。いくつかの実施例においては、加速度計４０２は、圧電（性）物質である。１０ＲＰＭ以下で回転するシステムなどのいくつかの実施例においては、加速度計４０２は、０．５Ｈｚ〜１５ｋＨｚの範囲の周波数を検出するように構成されている。他の実施例においては、加速度計４０２は、監視されるべきシステムの型式に応じて、高い周波数を検出する場合もあれば、低い周波数を検出する場合もある。１０ＲＰＭ以下で回転するシステムなどのいくつかの実施例においては、加速度計４０２の感度は、１００ｍＶ／ｇである。他の実施例においては、監視されるべきベアリングの型式及び構成に応じて、加速度計４０２は、もっと高い感度を有する場合もあれば、もっと低い感度を有する場合もある。いくつかの実施例においては、１０ＲＰＭ以下で回転するシステムなどのいくつかの実施例においては、加速度計４０２は、１２Ｖ〜２４Ｖの範囲のバイアス電圧を有する。他の実施例においては、加速度計４０２は、監視されるべきシステムの型式に応じて、もっと低いバイアス電圧を有する場合もあれば、もっと高いバイアス電圧を有する場合もある。１０ＲＰＭ以下で回転するシステムのようないくつかの実施例においては、加速度計４０２は、２ｍＡの励発値を有する。他の実施例においては、加速度計４０２は、もっと高い励発値を有する場合もあれば、もっと低い励発値を有する場合もある。
【００２５】
いくつかの実施例においては、ベアリングがゆっくり回転しているために、ベアリングの破損が差し迫った状況となるまで通知されないこともある。しかし、ベアリングハウジングが検出可能な程度に振動していないときでさえ、該ベアリングはノイズつまり音を発している。もっとも音は、振動の一種である。良好なベアリングは低レベルのノイズを発するが、摩耗したベアリングはずっと高レベルのノイズを発する。従って、いくつかの実施例においては、加速度計４０２は、新品のベアリングが発するノイズ／音の振動さえ検出することができるほど感度が高い。ベアリングの音を聴取した加速度計４０２は、ベアリングからの情報を検出して、差し迫った状況となる以前に破損の予測を監視者へ通知することができる。
【００２６】
加速度計４０２は、処理チップ４０４にノイズデータを供給する。いくつかの実施例においては、処理チップ４０４は、現地の部分１２０の構成要素である。いくつかの実施例においては、加速度計４０２は、処理チップ４０４に統合されている。他の実施例においては、処理チップ４０４は、遠隔のシステム１２２の構成要素である。処理チップ４０４は、加速度計のデータからのベアリングノイズ以外のノイズをフィルタリングして除き、加速度計４０２が収集した生のベアリングノイズデータから平均信号をつくり出すように構成されている。処理チップ４０４は、電気的に接続された集積回路チップなどの数個の構成要素を含み得る。
【００２７】
処理チップ４０４は、帯域通過フィルタ４１５を含む。帯域通過フィルタ４１５は、高い周波数と低い周波数の両方をフィルタリングするように構成されており、これにより、ベアリングが発する特定の周波数範囲のみが追加的に処理される。いくつかの実施例においては、対象となる周波数は５００Ｈｚよりも低い。従って、高域通過（ハイパス）フィルタ部４１２は、５００Ｈｚよりも高い周波数をフィルタリングするように選択され得る。いくつかの実施例においては、極めて低い周波数は、ベアリングのノイズに寄与しない。よって、いくつかの実施例においては、低域通過（ローパス）フィルタの部分４１４は、約５Ｈｚよりも低い周波数をフィルタリングするように選択される。いくつかの実施例においては、帯域通過フィルタ４１５は、５Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数だけが増幅器へ進むことを許容するように調整されている。他の実施例においては、やや高速のＲＰＭ（回転毎分）で回転するシステム或いは様々な型式の転動エレメントを有するシステムが、様々な周波数をフィルタリングする帯域通過フィルタを有する場合もある。
【００２８】
周波数に応じてフィルタリングされた信号は、増幅器４１６まで送られる。増幅器４１６は、帯域通過フィルタが通過を許容した周波数帯域内の周波数の増幅率を大きくする。信号が増幅されて該信号の出力が大きくなると、後続の処理を行うための選択された周波数が準備される。増幅器４１６は、所定の増幅率（ゲイン）となるまで信号を増幅する。いくつかの実施例においては、信号の増幅率は、３０倍〜３００倍である。いくつかの実施例においては、増幅器４１６は、帯域通過フィルタ４１５を通過する周波数の総和を出力する。いくつかの実施例においては、増幅器４１６の出力は、５００Ｈｚよりも低い周波数の総和である。
【００２９】
いくつかの実施例においては、増幅器４１６はまた、信号を整流する。加速度計４０２は、交流信号をつくり出すが、追加の信号処理を施すためには直流であることが望ましい。増幅器４１６は、音プロファイルを平滑化するために交流信号を直流信号へ変換し得るが、ノイズの不連続な特性のせいで信号内にクリック音が存在し続けることもある。
【００３０】
増幅されかつ整流化された信号は、平均化フィルタ４１８まで送られる。いくつかの実施例においては、平均化フィルタ４１８は、積分回路である。平均化フィルタ４１８は、電気信号を平滑化するように構成されている。いくつかの実施例においては、音波を生じさせる転動エレメントの擦れ合いや衝突の頻度は必ずしも一定ではないので、ベアリングが発するノイズは散発的な周波数を含む。ノイズの散発的な特質に関しては、図９を参照しつつ後述する。平均化フィルタ４１８は、少なくとも１秒間以上に亘って増幅器４１６から受けた電気信号を平均化することにより該電気信号を平滑化する。いくつかの実施例においては、平均化フィルタ４１８は、１秒間〜２秒間の一定の時間を有する。他の実施例においては、この時間は、１秒間よりも短い場合もあれば２秒間よりも長い場合もある。平均化フィルタ４１８は、ベアリングが発するノイズを代表的に示す直流（ＤＣ）の値をつくり出す。
【００３１】
そして、平均化フィルタ４１８からの出力は、電圧−電流変換器（電圧／電流コンバータ）４２０まで送られる。電圧−電流変換器４２０は、電圧を搬送する電気信号を、電流を搬送する電気信号へ変換するように構成されている。いくつかの実施例においては、電圧−電流変換器４２０は、電圧を搬送する電気信号を、１ｍＡ〜２０ｍＡの電流を搬送する電気信号へ変換するように構成されている。いくつかの実施例においては、電圧−電流変換器４２０は、電圧を搬送する電気信号を、１ｍＡ〜１０ｍＡの電流を搬送する電気信号へ変換するように構成されている。いくつかの実施例においては、電圧−電流変換器４２０は、電圧を搬送する電気信号を、４ｍＡ〜２０ｍＡの電流を搬送する電気信号へ変換するように構成されている。
【００３２】
平均化された信号及び／又は生のノイズデータは、遠隔のシステム１２２まで送信される。いくつかの実施例においては、処理チップ４０４は、当技術分野で周知の型式のモデムとしてのモデム４１０を有している。いくつかの実施例においては、モデム４１０は、ＷｉＦｉのような無線通信用の信号を変調するように構成されている。図５に示されるような無線通信の実施例においては、遠隔の監視システム１２２まで信号を送信するためのアンテナ４０８を備えている。いくつかの実施例においては、モデム４１０は、イーサネット（登録商標）などの有線通信用の信号を変調するように構成されている。いくつかの実施例においては、モデム４１０は、無線通信と有線通信の何れにも対応できるように構成されている。
【００３３】
いくつかの実施例においては、現地の部分１２０の構成要素のいくつかが、ボトムベアリング１０１のリング、案内溝又はハウジングなどに取り付けられている場合もあれば、取り付けられていないまでもボトムベアリング１０１更に言えばシステム１００に近接するように配置されている場合もある。いくつかの実施例においては、現地の部分１２０の１つ又は複数の構成要素が、ボトムベアリング１００を収容する別体の構成要素つまり部品に取り付けられている。いくつかの実施例においては、加速度計４０２を除く現地の部分１２０の部品の種々の構成要素ないしグループが、ボトムベアリング１０１からいくらかの距離だけ離間して配置される。いくつかの実施例においては、処理チップ４０４、電源４０６、アンテナ／送信器４０８、モデム４１０は、例えば、近隣の壁ないしステーションに取り付けられることにより、ボトムベアリング１０１から離間して配置される。そのような実施例においては、そのような離間した構成要素は、例えば（複数の送信器／受信器を使用する）有線又は無線の接続を介して、ボトムベアリング１０１に搭載された構成要素に電気的に接続されている。
【００３４】
現地の部分１２０からの信号出力は、ネットワーク１２１を使って遠隔の監視システム１２２まで送信され得る。いくつかの実施例においては、ネットワーク１２１は、イントラネットである。いくつかの実施例においては、ネットワーク１２１は、インターネットである。いくつかの実施例においては、ネットワーク１２１は、無線又は有線の電気通信ネットワークである。いくつかの実施例においては、これらの型式のネットワークの組合せが、現地の部分１２０からの信号を遠隔の監視システム１２２まで通信するために使用される。ネットワークの型式は、現地の部分１２０に対する遠隔の監視システム１２２の位置に基づいて選択され得る。いくつかの実施例においては、遠隔の監視システム１２２は、現地の部分１２０と同じ部屋、建物又は構内に存在する。いくつかの実施例においては、遠隔の監視システム１２２が第１の施設内に配置される一方で、現地の部分１２０は別の施設内に配置される。いくつかの実施例においては、第１の事業者が遠隔の監視システム１２２を収容している第１の施設へのアクセスを制御する一方で、第２の事業者が現地の部分１２０を収容している第２の施設へのアクセスを制御する。現地の部分１２０と遠隔の監視システム１２２とが電気通信ネットワークを使って通信できる場合、現地の部分１２０と遠隔の監視システム１２２は世界中のどこにでも互いに対して配置される。
【００３５】
遠隔の監視システム１２２は、現地の部分１２０から送信された信号を受信し、送信された信号を分析し、信号及び処理されたデータを表示し、最終的には監視者へ報知又は他の通知をすることをトリガするように構成された構成要素を含むシステムであり、この報知又は他の通知を受けた監視者は、ベアリングのメンテナンスないし交換を予定に組み込むことができる。各図に示されるような実施例においては、遠隔の監視システム１２２は、表示器（ディスプレイ）１２４、入力デバイス１２６及び処理ユニット１２８を有するコンピュータである。いくつかの実施例においては、遠隔の監視システム１２２は、コンピュータシステムである。いくつかの実施例においては、遠隔の監視システム１２２は、ラップトップコンピュータであるが、他の実施例においては、遠隔の監視システム１２２は、タブレット、スマートフォン、ＰＤＡ、コンピュータ端末、又はデスクトップコンピュータシステムである。
【００３６】
表示器１２４は、ＬＣＤディスプレイ、プラズマディスプレイ及び／又はＣＲＴなどの当技術分野において周知の種々の型式のものであり得る。いくつかの実施例においては、表示器１２４は、遠隔の監視システム１２２に統合されている。図２に示されるような他の実施例においては、表示器１２４は、データ通信ケーブルを使って遠隔の監視システム１２２の他の部分と接続されたスタンドアローンのディスプレイである。
【００３７】
入力デバイス１２６は、機械的なキーボード、メンブレイン・キーボード、又は柔軟なキーボードのような当技術分野で周知の型式の入力デバイスであり得る。いくつかの実施例においては、入力デバイス１２６は、コンピュータマウスである。いくつかの実施例においては、入力デバイス１２６は、ＵＳＢドライブ、光学ドライブ又はディスクドライブのようなドライブである。いくつかの実施例においては、入力デバイス１２６は、マイクロフォン、又は声で起動される他のシステムである。いくつかの実施例においては、入力デバイス１２６は、ユーザが遠隔の監視システム１２２と相互作用することを可能にする種々の型式の入力デバイスである。較正の情報及び所定の閾値／予め選択された条件の情報などを遠隔の監視システム１２２へ送るために、入力デバイス１２６が使用され得る。
【００３８】
処理ユニット１２８は、当技術分野で周知の型式の処理機械であり得る。いくつかの実施例においては、処理ユニット１２８はプロセッサであり、メモリ及び電源と電気的に接続されている。いくつかの実施例においては、処理ユニット１２８は、コンピュータシステムのＣＰＵである。いくつかの実施例においては、処理ユニット１２８は、ラップトップ、デスクトップ又は端末の一部である。
【００３９】
いくつかの実施例においては、遠隔の監視システム１２２に監視者が常駐しており、この監視者は、遠隔の監視システム１２２がベアリングのメンテナンスをするべきことを指示する時を決定する。
【００４０】
図６及び図７は、上述したシステムの構成要素を使ってベアリングの破損を予測する方法の一例を示すフローチャートである。方法６００は、ベアリングの破損を予測する方法の一例である。方法６００の第１のステップ６０２は、ベアリングの振動を測定することを含む。いくつかの実施例においては、振動を測定することは、ベアリングが発する音を聴取することを含む。上述したように、振動を測定することは、加速度計４０２が実行する。また、振動を測定することは、振動の測定値に応じて、交流（ＡＣ）信号などの振動信号を出力することも含む。
【００４１】
方法６００の第２のステップ６０４は、第１のステップ６０２で生じた振動信号を処理することに関する。振動信号を処理することは、続いての分析用に振動信号を準備することを含む。第２のステップ６０４は、上述した処理チップ４０４を使用して実行され得る。よって、第２のステップ６０４は、図７に示される処理ステップのような多くの追加のステップを含み得る。図７は、処理チップ６０４のようなシステムにおける処理ステップのフローチャートを示す。特定の方法が図示されているが、当業者であれば、各ステップの順序がこの順序の通りとは限らないことを理解されよう。
【００４２】
第１の処理ステップ６２１は、振動の生データを取得することを含む。生の振動データは、（図６に示される）第１のステップ６０２から取得され得る。生の振動データは、加速度計４０２のような加速度計からの出力信号であり得る。
【００４３】
第２の処理ステップ６２３は、特定の周波数帯域を有するフィルタリング済みの信号をつくり出すために、低周波信号と高周波信号をフィルタリングすることを含む。生の振動データ信号は、周囲の騒音や摩耗に関係のないベアリングのノイズなどの不要な周波数を含み得る。いくつかの実施例においては、第２の処理ステップ６２３は、帯域通過フィルタ４１５のような帯域通過フィルタを通して、加速度計４０２からの出力信号を送ることを含む。いくつかの実施例においては、第２の処理ステップ６２３は、所定の周波数よりも高い周波数を通過させないように構成された低域通過フィルタ４１２のような低域通過フィルタを通すことにより、加速度計４０２からの出力信号をフィルタリングすることを含む。いくつかの実施例においては、第２の処理ステップ６２３は、５００Ｈｚよりも高い周波数を通過させないように構成された低域通過フィルタ４１２を通すことにより、加速度計４０２からの出力信号をフィルタリングすることを含む。いくつかの実施例においては、第２の処理ステップ６２３は、所定の周波数よりも低い周波数を通過させないように構成された高域通過フィルタ４１４のような高域通過フィルタを通すことにより、加速度計４０２からの出力信号をフィルタリングすることを含む。いくつかの実施例においては、第２の処理ステップ６２３は、５Ｈｚよりも低い周波数を通過させないように構成された高域通過フィルタ４１４を通すことにより、加速度計４０２からの出力信号をフィルタリングすることを含む。
【００４４】
第３の処理ステップ６２５は、フィルタリング済みの信号を増幅して整流することを含む。いくつかの実施例においては、第３の処理ステップ６２５は、帯域通過フィルタ４１５からの出力を、上述した増幅器４１６のような増幅器まで送ることを含む。増幅器４１６は、帯域通過フィルタが通過させた周波数帯域に含まれる周波数の増幅率を高める。交流（ＡＣ）信号内のノイズを減らすことにより、信号が増幅されて該信号の出力が大きくなり、後続の処理のための選択された周波数となるように準備される。第３の処理ステップ６２５は、所定のゲインが得られるまで信号を増幅することを含み得る。いくつかの実施例においては、信号のゲインは、約３０〜約３００倍のゲインファクタだけ増幅される。いくつかの実施例においては、第３の処理ステップ６２５は、帯域通過フィルタ４１５を通過する周波数の合計を出力する増幅器４１６を使用することを含む。いくつかの実施例においては、第３の処理ステップ６２５の最終結果において、増幅器４１６からの出力として５００Ｈｚよりも低い合計の周波数が得られる。
【００４５】
いくつかの実施例においては、第３の処理ステップ６２５で、帯域通過フィルタ４１５からの出力信号を整流することをさらに含む。加速度計４０２は交流（ＡＣ）信号をつくり出すが、追加の信号処理を施すためには直流（ＤＣ）であることが望ましいからである。増幅器４１６は、音プロファイルを平滑化するために交流（ＡＣ）信号を直流（ＤＣ）信号へ変換するが、不連続なノイズ特性に起因して、クリック音が信号内に存在し続けることもある。整流は、実効値（ＲＭＳ：ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ）信号やピーク検出信号を用いる周知の技法で交流（ＡＣ）信号の出力を平均化し、この平均出力を有する直流（ＤＣ）信号をつくり出すことによりなされる。
【００４６】
第４の処理ステップ６２７は、所定の時間に亘って信号を平均化することを含む。いくつかの実施例においては、第４の処理ステップ６２７を実行するために平均化フィルタ４１８が使用され得る。いくつかの実施例においては、平均化フィルタ４１８は、積分回路である。第３の処理ステップ６２５を実行した後の電気信号出力を平滑化するために、第４の処理ステップ６２７が使用される。いくつかの実施例においては、ベアリングが発するノイズには散発的な周波数が含まれている。音波を生じさせる転動エレメントの擦れ合いや衝突の頻度が一定であるとは限らないからである。ノイズの散発的な特質については、図９を参照しつつ後述する。第４の処理ステップ６２７において、少なくとも１秒間に亘って電気信号を平均化すること等により、第３の処理ステップ６２５でつくり出された電気信号が平滑化される。いくつかの実施例においては、第４の処理ステップ６２７において平均化する時間は、１秒間〜２秒間である。他の実施例においては、平均化する時間は１秒間よりも短い場合もあれば２秒間よりも長い場合もあることが当業者には明らかであろう。第４の処理ステップ６２７で、ベアリングが発する音を代表する直流（ＤＣ）値をつくり出す。
【００４７】
信号の規模は、摩耗したベアリングが発する周波数の音に対応する。つまり、摩耗したベアリングが発する周波数が高くなり即ち騒がしくなることに伴って、信号の規模が増大する。これらの周波数は、ベアリングが摩耗することに伴って高くなる。信号の規模と所定の閾値とが比較されることにより、ベアリングがメンテナンスや交換を必要とするほど摩耗しているか否かが判断される。いくつかの実施例においては、ベアリングがメンテナンスや交換を必要とするほどまでには摩耗していなくても、転動エレメントが近くのベアリングを叩いたときなどにベアリングが瞬間的に発するノイズが所定の閾値を越えることがあるので、生の信号の規模は、誤った情報を提供してしまうこともある。従って、第４の処理ステップ６２７が、信号に含まれる突飛な成分を排除することを含むとよい。いくつかの実施例においては、第４の処置ステップ６２７は、所定の時間に亘る信号の値を代表するのに最適な多項式を見出すことを含む。いくつかの実施例においては、第４の処理ステップ６２７は、最良の適合線（ベストフィットライン）を見出すことを含む。
【００４８】
第５のステップ６２９で、第４の処理ステップ６２７における出力信号を受けて、電圧を搬送する電気信号を、電流を搬送する電気信号へ変換する。いくつかの実施例においては、第５の処理ステップ６２９を実行するために電圧−電流変換器４２０が使用される。いくつかの実施例においては、第５の処理ステップ６２９の結果、電圧を搬送する電気信号が、１ｍＡ〜２０ｍＡの電流を搬送する電気信号へ変換される。いくつかの実施例においては、第５の処理ステップ６２９の結果、電圧を搬送する電気信号が、１ｍＡ〜１０ｍＡの電流を搬送する電気信号へ変換される。いくつかの実施例においては、第５の処理ステップ６２９の結果、電圧を搬送する電気信号が、４ｍＡ〜２０ｍＡの電流を搬送する電気信号へ変換される。
【００４９】
第２のステップ６０４に従って信号が処理された後、方法６００は続いて、処理済みの信号を分析する第３のステップ６０６へ進む。いくつかの実施例においては、第３のステップ６０６は、現地の部分１２０によって実行される。他の実施例においては、第３のステップ６０６は、遠隔のシステム１２２によって実行される。信号を分析することは、種々の周知の比較アルゴリズムを使って、信号の値と、所定の閾値ないし予め選択された条件とを比較することを含む。当該所定の閾値ないし予め選択された条件は、遠隔の監視システム１２２に設けられたメモリに格納されているとよい。いくつかの実施例においては、比較することは、最良の適合線の値と、所定の閾値ないし予め選択された条件とを比較することを含む。いくつかの実施例においては、比較することは、最良の適合線の傾きと、所定の閾値とを比較することを含む。いくつかの実施例においては、所定の閾値は、最良の適合線の傾きが正（プラス）であり続ける時間を含む。最良の適合線の傾きが正つまり右肩上がりであることは、摩耗したベアリングの音が高くなり即ちベアリングの摩耗が進行していることを示していることが、当業者には明らかであろう。
【００５０】
第４のステップ６０７においては、信号が、現地の部分１２０から遠隔のシステム１２２まで送信される。いくつかの実施例においては、伝達された信号は、加速度計４０２からの生データの出力を含む。いくつかの実施例においては、送信された信号は、平均化フィルタ４１８からの信号出力を含む。いくつかの実施例においては、送信された信号は、電圧−電流変換器４２０からの信号出力を含む。いくつかの実施例においては、送信された信号は、加速度計４０２からの生データの出力、平均化フィルタ４１８からの信号出力、及び電圧−電流変換器４２０からの信号出力の組合せを含む。いくつかの実施例においては、信号は、送信される前に平均化され、最良の適合多項式が決められる。他の実施例においては、信号は、送信された後に平均化され、最良の適合多項式が決められる。
【００５１】
信号は、当技術分野で周知の方法と周知の送信プロトコルを使って送信され得る。上述したように、モデム４１０などのモデムを使って送信するための信号が準備される。さらには、信号は、アンテナ回線のアンテナ４０８を介して無線送信され得る。他の実施例においては、信号は、有線回線で送信される場合もある。いくつかの実施例においては、信号は、電気通信又はインターネットなどのネットワークを使って遠隔のシステム１２２へ送信される。
【００５２】
第５のステップ６０８において、方法は、判断基準を提供する。信号の測定値が所定の閾値よりも小さい場合又は予め選択された条件を満たさない場合、当該方法は、第１のステップ６０２へ戻り、ベアリングからの振動の測定を続ける。信号の測定値が所定の閾値以上である場合、当該方法は、第６のステップ６０９へ進む。
【００５３】
第６のステップ６０９において、メンテナンスが指示される。メンテナンスの指示は、遠隔の監視システム１２２でなされる。この指示は、所定の閾値に達したという情報を監視者へ送ることのできる種々の表示やデバイス（装置）ですることができる。いくつかの実施例においては、表示器１２４のような表示器が、スクリーンの全部又は一部の点滅、スクリーンへのアラーム（報知）アイコンの追加、及び／又はスクリーンの色の変化等の可視的な指示を与える。いくつかの実施例においては、遠隔の監視システム１２２に設けられたスピーカと接続された報知部（報知器）などの音がトリガされ得る。いくつかの実施例においては、Ｅメール、テキストメッセージやインスタントメッセージなどが送信され、配信リスト（受信トレイ）に保存される。
【００５４】
図８〜図１２が示しているのは、図１〜図５に示したシステムの構成要素を使用して、図６及び図７に示したシステム及び方法を実施する際の実施形態である。特定の周波数、データ及び他の詳細に関連付けて以下に説明するが、当業者であれば、他の実施例において、様々な型式の低速ＲＰＭシステムや様々な型式にベアリングに応じて具体的な詳細が異なり得ることを理解されよう。
【００５５】
図８〜図１０は、低速ＲＰＭ螺旋形コンベヤシステムで使用される遠隔の監視システムの実施例を示しており、この螺旋形コンベヤシステムのボトムベアリングは良い状態を保っている。第１の転動エレメント８０２は、第２の転動エレメント８０４に隣接している。このシステムは低速ＲＰＭシステムであるため、１０ＲＰＭよりも低速で回転している場合もある。第１の転動エレメント８０２及び第２の転動エレメント８０４の両方とも摩耗していないが、第１の転動エレメント８０２及び第２の転動エレメント８０４についての製造上の公差や表面の不完全性にもよる。従って、モータ（図示せず）がシャフト（図１を参照）を回転させているときに、第１の転動エレメント８０２と第２の転動エレメント８０４とが擦れ合うと、第１の転動エレメント８０２と第２の転動エレメント８０４における僅かな不完全性がノイズ振動８０６を発生させる。ベアリングが良い状態を保っているので、ベアリングの不完全性を示す周波数（５Ｈｚ〜５００Ｈｚ）についての規模（振幅）は、比較的小さい。
【００５６】
上述した現地の部分１２０などの取付け部分の一部としての加速度計４０２のような加速度計が、０．５Ｈｚ〜１５，０００Ｈｚの周波数測定値のノイズ振動８０６を検出するように構成されており、ノイズ振動情報を搬送する電気信号を発生させる。ノイズ振動情報は、上述した処理チップ４０４のような処理チップへ送られる。ノイズ振動情報を搬送する信号が、上述した方法６０４に従って処理されることにより、０．５Ｈｚ〜１５，０００Ｈｚのすべてのノイズ周波数を搬送する交流（ＡＣ）信号が、５Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数のノイズのみを搬送する直流（ＤＣ）信号へ変換される。処理チップ４０４は、摩耗したベアリングから予測される選択周波数の範囲外の周波数を排除するために、帯域通過フィルタ４１５のような帯域通過フィルタを含む。この実施例では、所望の周波数は５Ｈｚ〜５００Ｈｚである。処理チップ４０４はまた、上述した増幅器４１６のような増幅器／整流器を含む。増幅器は、信号／ノイズの比を向上させるために信号強度を３０倍〜３００倍に上げるような増幅率（ゲイン）を有する。増幅器はまた、交流（ＡＣ）の信号を直流（ＤＣ）の信号へ変換する整流器を含む。処理チップ４０４はまた、上述した平均化フィルタ４１８のような平均化フィルタを含む。平均化フィルタは、少なくとも１秒間に亘って増幅器からの出力を平均化することにより該出力を平滑化する。平均化フィルタはまた、分析用にデータを簡素化する最良の適合多項式つまり最良の適合線を見出す。処理チップ４０４はまた、上述した電圧−電流変換器４２０のような電圧−電流変換器を含む。
【００５７】
図１２に、信号の生データ（図８〜図１０に示したデータではない）から多項式を導く一実施例が示されている。これらのデータについて、最小二乗法のような回帰分析がなされ得る。このような分析は、当業者に周知の技法である。図１２に示される平均化されたデータを得るためには、例えば、データに含まれる変動（ゆらぎ）が排除されて、以下の多項式が導かれる（相関係数Ｒ２＝０．５４１９）。
ｙ＝０．００２３ｘ２−０．０４２８ｘ＋２．００６３
最小二乗法は、取得したデータを適合させるライン（適合線）を見出すのに適切な技法の一つに過ぎない。当業者であれば、データを適合させる多項式つまり適合線を見出すために他の技法が用いられ得ることを理解されよう。
【００５８】
処理チップ４０４からの出力は、上述したネットワーク１２１などのネットワークを介して、遠隔の監視システム１２２のような遠隔の監視システムへ送信される。そして、遠隔の監視システム１２２において、ベアリングがメンテナンス及び／又は交換を受ける必要があるほど摩耗しているか否かを判断するために、遠隔の監視システム１２２は、信号と、所定の閾値／予め選択された条件とを比較する。遠隔の監視システム１２２は、受信したデータを格納するメモリを備える。遠隔のシステム１２２は、現地の部分１２０から継続的に情報を受ける場合もあれば、現地の部分１２０から定期的に（例えば１日に１度）情報を受ける場合もある。遠隔の監視システム１２２は、情報を受ける頻度に拘らず、図８に示される表示器１２４のような所定の時間に亘って受けた情報を表示する表示器の画素数を変えることにより、グラフィックイメージ（画像）をつくり出すことができる。
【００５９】
表示器１２４は、生データの画像８１０を表示することができる。図９に詳細に示される生データ８１１は、１秒〜１０秒の所定の時間（数分、数時間、数日、数か月、又はシステムの使用者が選択した他の種々のインターバル）に亘って、現地の部分１２０によってつくり出され、遠隔の監視システムによって受信される。この実施例においては、Ｔ１〜Ｔ１０は数日の期間である。生データ８１１の山（ピーク）と谷は、第１の転動エレメント８０２と第２の転動エレメント８０４からの断続的なノイズの発生を反映している。
【００６０】
ピーク８１３などの幾つかのピークが、所定の閾値／予め選択された条件であるアラーム閾値８１２を超えているが、このような所定の閾値／予め選択された条件に達すると、システムは、低速ＲＰＭベアリングのメンテナンスを指示する。しかし、データの全体的なトレンドを見ると、アラーム閾値８１２よりもかなり低い。誤検出して不要なメンテナンスのために停止することを回避するために、及び／又は寿命前の部品の交換によるコストが生じないようにするために、生データ８１１に適合する線として最良の適合多項式が決められる。その最良の適合線８１７は、図８に示されるような表示器１２４に表示される。
【００６１】
最良の適合線８１７は、図１０にさらに詳しく示されている。ベアリングが発するノイズの断続的な特質によるジッタ（生データ８１１のわずかな変動）が排除されて、データの傾向がより明確となっている。最良の適合線８１７はまだアラーム閾値８１２よりもずっと低いので、メンテナンスを指示する必要はない。
【００６２】
いくつかの実施例においては、システムは、アラーム閾値８１２などの所定の閾値を使う代わりに、データ内の予め選択された条件を満たしたときにメンテナンスを指示するようにプログラムされている。いくつかの実施例においては、当該予め選択された条件は、最良の適合線８１７のような最良の適合線の傾きである。最良の適合線８１７の傾きが閾値の傾きを超えた場合に、ベアリングは、検査及び／又はメンテナンスを必要とする程の割合で摩耗しているかもしれない。最良の適合線８１７の傾きが所定の時間に亘って正（プラス）の傾きである場合に、ベアリングは、検査及び／又はメンテナンスを必要とする程の割合で摩耗しているかもしれない。図１０に示される実施例においては、最良の適合線８１７の傾きは急な傾きではないし、この傾きは所定の長い時間に亘って正（プラス）の傾きでもないので、いずれの条件も満たしていない。
【００６３】
システムのベアリングは経時的に摩耗する。図１１は、第１の摩耗したベアリング９０２と第２の摩耗したベアリング９０４を示している。第１の摩耗したベアリング９０２と第２の摩耗したベアリング９０４の各々は、摩耗部分９０１のような相当に摩耗した部分を有する。第１の摩耗したベアリング９０２と第２の摩耗したベアリング９０４は、ノイズ振動８０６よりも大規模な音のノイズ振動９０６を発する。摩耗部分９０１は滑らかな面よりもノイズを発するからである。図８を参照しつつ説明したように、加速度計４０２のような加速度計は、高度のノイズ振動９０６を検出し、その振動情報を搬送する電気信号を発生させる。振動情報を搬送する電気信号が、上述した方法６０４に従って処理チップ４０４のような処理チップによって処理されると、５Ｈｚ〜５００Ｈｚの振動周波数のみを搬送する平均化された直流信号がつくり出される。この信号は、多項式に適合し得る。
【００６４】
処理チップ４０４からの出力はまた、上述したネットワーク１２１などのネットワークを介して、遠隔の監視システム１２２などの遠隔の監視システムまで送信される。これを遠隔の監視システム１２２が受信した後、当該遠隔の監視システム１２２は、その信号と、所定の閾値／予め選択された条件とを比較して、ベアリングがメンテナンスや交換を必要とするほど摩耗したか否かを判断する。現地の部分１２０及び／又は遠隔の監視システム１２２は、受信したデータを格納するためのメモリを備え得る。遠隔の監視システム１２２は、現地の部分１２０から継続的に情報を受ける場合もあれば、現地の部分１２０から（例えば、１日に１度の）定期的に情報を受ける場合もある。図１１に示されるように、情報が送られる頻度に拘らず、遠隔の監視システム１２２は、表示器１２４のような所定の時間に亘って受信された情報を表示する表示器の画素を変化させることによって、画像をつくり出すことができる。
【００６５】
表示器１２４は、もっと騒がしい音の生データ画像９１０を表示することができる。もっと騒がしい音の生データ９１１は、現地の部分１２０によってつくり出され、Ｔ１〜Ｔ１０の所定の時間（数分、数時間、数日、数か月、又はシステムの使用者が選択した他の種々のインターバル）に亘って遠隔の監視システムによって受信される。この実施例においては、Ｔ１〜Ｔ１０は数日の期間である。もっと騒がしい音の生データ９１１の山（ピーク）と谷は、第１の摩耗したベアリング９０２と第２の摩耗したベアリング９０４が発する断続的なノイズを反映している。
【００６６】
生データ８１１とは異なり、もっと騒がしい音の生データ９１１の数多くのピークが、低速ＲＰＭベアリングのメンテナンスをするべきことをシステムが指示する条件としての所定の閾値／予め選択された条件であるアラーム閾値９１２を超えている。第２の最良の適合線９１７に反映されているように、データの全体的なトレンドは、時刻Ｔ７を経過後ずっとアラーム閾値９１２を超えている。このようなときに、システムは、視覚的な指示、音、配信リストへ送られるＥメール、テキストメッセージ若しくはインスタントメッセージ、又はコンピュータないし他の型式の処理ユニットによって自動的に生じ得る他の型式の通知のような通知をトリガする。
【００６７】
ベアリングを遠隔的に監視することの利点は、２つの部分からなる監視システムなので、既存のシステムに容易に据え付けることができる点にある。現地の部分１２０のような取付け用の部分的なセンサ・パッケージをベアリングハウジングの外部に設置することは、簡単で労働費の低い作業である。さらには、現地の部分１２０が振動を包み込まずにノイズを検出するように構成されているため、現地の部分１２０は、多くの様々な型式や構成のベアリングからのノイズ振動を測定することができる。従って、監視システムは、ベアリングやコンベヤシステムに依存しないので、多くの様々なシステムと共に適切に使用することができる。
【００６８】
遠隔の監視システムの他の利点として、システムの設置、較正（修正）及び使用に関する助言を監視者に提供することができる。ベアリングの種類、速度及び環境条件に様々な相違点があるので、ベアリングが摩耗しているときに特定のベアリングが発する周波数は、予想される一般的な一式の摩耗ベアリングの周波数とは異なり得る。現地の部分１２０のような取付け用の部分が低速ＲＰＭシステムに設置されているときに、監視者は所定の時間、入ってくるデータを見直して、ベアリングの摩耗周波数を決める。そして、監視者はその情報を使って、どの周波数をフィルタリングに用いるべきか、またどのような閾値又は条件を設定するべきか等を決めることにより、システムを較正する。加えて、監視者は、遠隔の監視システムがモニタリングしているベアリングや低速ＲＰＭシステムの型式についての専門家の助言を得ることができる。専門家の助言は、フィルタリング用の周波数を選択すること並びに通知を発するために設定すべき閾値及び条件の種類を選択することを支援し得る。監視者を育成する費用も安くはないので、低速ＲＰＭシステムを使う事業者にとって、監視者の仕事を専門家にアウトソーシングする方が費用効率が良い場合もあろう。
【００６９】
本発明の様々な実施例について説明したが、この説明は例示することを意図しており、限定することを意図するものではない。本発明の範囲内において更なる実施形態や応用がなされ得ることが当業者に明らかであろう。よって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びこれの均等物に照らすこと以外によっては制限されない。また、添付の特許請求の範囲内において、様々な変形や変更がなされ得る。
【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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【外国語明細書】
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2017201299000002.pdf
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