(57)【要約】【課題】潤滑剤の劣化や不足により発生する軸受の損傷を早期に発見することができる軸受損傷予兆診断装置を提供する。【解決手段】軸受８０に設けられる振動センサ１０と、振動センサ１０の検知出力に対してフィルタリング処理を施すフィルタリング処理部５１と、フィルタリング処理部５１の出力に対してＦＦＴ分析処理を施すＦＦＴ分析処理部５２と、ＦＦＴ分析処理部５２の出力に対してエンベロープ処理を施すエンベロープ処理部５３と、エンベロープ処理部５３の出力に基づき軸受８０の損傷予兆の有無を判定する判定処理部５４と、を備える。判定処理部５４は、振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を判定対象とし、それぞれの判定基準を有する。【選択図】図２
2017062196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受に設けられる振動センサと、
前記振動センサの検知出力に対してフィルタリング処理を施すフィルタリング処理部と、
前記フィルタリング処理部の出力に対してＦＦＴ分析処理を施すＦＦＴ分析処理部と、
前記ＦＦＴ分析処理部の出力に対してエンベロープ処理を施すエンベロープ処理部と、
前記エンベロープ処理部の出力に基づき前記軸受の損傷予兆の有無を判定する判定処理部と、を備える、
軸受損傷予兆診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受損傷予兆診断装置であって、
前記判定処理部は、振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域、及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を判定対象とし、それぞれの判定基準を有する、
軸受損傷予兆診断装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の軸受損傷予兆診断装置であって、
前記判定処理部の判定結果に対して統計処理を施す統計処理部を更に備える、
軸受損傷予兆診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両を含む産業機械等に用いられる軸受の異常を検知する軸受損傷予兆診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両を含む産業機械等に用いられる軸受は、潤滑剤の劣化や不足を受けて損傷（例えば、焼付きや保持器の摩耗、軌道面の摩耗）することがある。軸受の損傷の中でも突発的に起こる損傷は、潤滑剤の劣化や不足により生ずる焼付きや保持器ポケット摩耗、軌道面摩耗が多く、剥離等の損傷に比べると損傷の進展が早い。
【０００３】
図１９は、軸受で焼付きであるつば焼が生じた場合と、保持器ポケット摩耗が生じた場合の軸受損傷過程を示す図である。同図に示すように、つば焼が生じた場合、ベアリングの隙間が大きくなり、軸受の振れ回りが大きくなる。軸受の振れ回りが大きくなると、転動体（ころ）の保持器ポケットへの衝突が大きくなり、保持器が破損に至る。保持器が破損してしまうと、保持器から転動体が脱落して軸受破損となる。
【０００４】
一方、保持器ポケット摩耗が生じた場合、保持器の振れ回りが大きくなり、転動体の保持器ポケットへの衝突が大きくなり、保持器が破損に至る。保持器が破損してしまうと、上記同様に保持器から転動体が脱落して軸受破損となる。
【０００５】
潤滑剤の劣化による車軸の損傷を検知する従来方法には、潤滑剤に含まれる摩耗粉や水分量の光学特性及び電気伝導率を測定する方法や、機械装置（例えば、鉄道車両）内の各軸受における温度・振動を他の軸受における温度・振動と相対比較を行う方法（例えば、特許文献１）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４１６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、潤滑剤の劣化や不足による軸受の異常を検知する方法として、潤滑剤に含まれる摩耗粉や水分量の光学特性及び電気伝導率を測定する方法においては、軸受が回転中は軸受内部から潤滑剤の摩耗粉を抽出できないため、軸受の異常を早期に発見することができないという課題がある。特に、潤滑剤がグリースの場合、軸受の回転中に、軸受内部に存在していて潤滑に寄与している状態ではそれを検知するのは困難である。
【０００８】
一方、機械装置内での全軸受における温度・振動を相対比較する方法においては、機械装置内の軸受の全てが損傷に至ったときには異常を検知することができないという課題がある。即ち、正常な軸受が１つでも残っていれば異常を検知することは可能であるが、全ての軸受が異常になると、相対比較するための基準となる軸受がないため、全ての軸受の異常を検知することができなくなる。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、潤滑剤の劣化や不足により発生する軸受の損傷を早期に発見することができる軸受損傷予兆診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  軸受に設けられる振動センサと、
前記振動センサの検知出力に対してフィルタリング処理を施すフィルタリング処理部と、
前記フィルタリング処理部の出力に対してＦＦＴ分析処理を施すＦＦＴ分析処理部と、
前記ＦＦＴ分析処理部の出力に対してエンベロープ処理を施すエンベロープ処理部と、
前記エンベロープ処理部の出力に基づき前記軸受の損傷予兆の有無を判定する判定処理部と、を備える、軸受損傷予兆診断装置。
【００１１】
（２）  前記判定処理部は、振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域、及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を判定対象とし、それぞれの判定基準を有する、上記（１）に記載の軸受損傷予兆診断装置。
【００１２】
（３）  前記判定処理部の判定結果に対して統計処理を施す統計処理部を更に備える、上記（１）又は（２）に記載の軸受損傷予兆診断装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、潤滑剤の劣化や不足により発生する軸受の損傷を早期に発見することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置のＣＰＵメインユニットの機能を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置の温度センサ及び振動センサの軸受への取り付け状態を示す図である。
【図４】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いて円錐ころ型の軸受を試験して得られた振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を示す図である。
【図５】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いた第１試験の条件を示す図である。
【図６】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いた第１試験における試験中の温度と振動状態を示す図である。
【図７】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いた第１試験における振動センサの検知出力の波形を示す図である。
【図８】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いた第１試験における振動センサの検知出力のＰＥＡＫ値／５及び実効値を示す図である。
【図９】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いた第１試験におけるＦＦＴ分析結果を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いた第１試験におけるエンベロープ処理後のＦＦＴ分析結果を示す図である。
【図１１】軸受の各部材の欠陥と各部材で発生する異常振動周波数の関係を示す図である。
【図１２】円筒ころ型の軸受の構造を示す図である。
【図１３】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いて円筒ころ型の軸受を試験して得られた振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を示す図である。
【図１４】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いた第２試験の条件を示す図である。
【図１５】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いた第２試験における試験中の温度と振動状態を示す図である。
【図１６】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いた第２試験における振動センサの検知出力の実効値を示す図である。
【図１７】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いた第２試験におけるＦＦＴ分析結果を示す図である。
【図１８】本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置を用いた第２試験におけるエンベロープ処理後のＦＦＴ分析結果を示す図である。
【図１９】軸受で焼付きであるつば焼が生じた場合と、保持器ポケット摩耗が生じた場合における軸受の損傷過程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１の概略構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１のＣＰＵメインユニット５の機能を示すブロック図である。図３は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１の温度センサ８，９及び振動センサ１０の軸受８０への取り付け状態を示す図である。
【００１７】
まず図３を参照して軸受８０の構造について説明する。同図において、軸受８０は、例えば鉄道車両の車軸１００に設けられた回転部品である。軸受８０は、円錐形の転動体を用いた円錐ころ型の軸受であり、回転軸１０１に外嵌される内輪８１と、ハウジング１０２に内嵌される外輪８２と、内輪８１及び外輪８２との間で転動可能に配置された複数の転動体８３（図３では複数あるようには見えないが、実際は複数ある）と、複数の転動体８３のそれぞれを転動自在に保持する保持器８４と、を備える。軸受８０には、内部に潤滑剤（不図示）が注入されている。なお、車軸１００が１車両分で４本ある場合、軸受８０は全部で８個設けられる。
【００１８】
温度センサ８は、軸受８０の内輪８１に取り付けられており、内輪つば温度を検知する。温度センサ９は、軸受８０の外輪８２に取り付けられており、外輪温度を検知する。振動センサ１０は、温度センサ９と同様に軸受８０の外輪８２に取り付けられており、軸受８０の振動を検知する。温度センサ８，９、振動センサ１０は、車軸毎に取り付けられる。
【００１９】
温度センサ８，９には、例えば熱電対、サーミスタ、赤外線センサ等が用いられる。振動センサ１０には、例えば加速度センサ、ＡＥ（Acoustic Emission）センサ、超音波センサ、ショックパルスセンサ等が用いられる。また、加速度、速度、歪み、応力、変位等を検出することで、等価的に振動を検出して電気信号に変換することができるものも適宜使用することができる。なお、振動センサ１０を、周辺ノイズが多いことが予想される車軸１００に取り付ける際には、絶縁型を使用する方が周辺ノイズの影響を抑制できて好適である。さらに、振動センサ１０に圧電素子等の振動検出素子を使用する場合は、この素子を樹脂で一体成型する構成とすることで、耐水性、耐衝撃性を持たせることができる。
【００２０】
なお、図３において、Ｆａ＝６０ｋＮと記載された矢印は、後述する試験条件の１つであり、軸受８０が受けるアキシアル荷重を指している。また、Ｆｒ＝８０ｋＮと記載された矢印も後述する試験条件の１つであり、軸受８０が受けるラジアル荷重を指している。
【００２１】
次に、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１について説明する。図１において、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１は、車軸１００に設けられた軸受８０の潤滑剤の劣化や不足による損傷を予兆診断する機能を有する装置である。軸受損傷予兆診断装置１は、電源部２、センサ入力部３Ａ〜３Ｃ、電源ユニット４、ＣＰＵメインユニット５、メモリ６及びＩ／Ｆボード７Ａ，７Ｂを備える。電源部２は、センサ入力部３Ａ〜３Ｃに動作用の電源を供給する。センサ入力部３Ａ〜３Ｃには、上述した温度センサ８，９及び振動センサ１０の検知出力を入力する。センサ入力部３Ａには温度センサ８が接続され、温度センサ８の検知出力が入力される。センサ入力部３Ｂには温度センサ９が接続され、温度センサ９の検知出力が入力される。センサ入力部３Ｃには振動センサ１０が接続され、振動センサ１０の検知出力が入力される。センサ入力部３Ａと温度センサ８、センサ入力部３Ｂと温度センサ９及びセンサ入力部３Ｃと振動センサ１０は、それぞれリード線１１により接続される。
【００２２】
センサ入力部３Ａは、入力した温度センサ８の検知出力を増幅してＣＰＵメインユニット５へ出力する。センサ入力部３Ｂは、入力した温度センサ９の検知出力を増幅してＣＰＵメインユニット５へ出力する。センサ入力部３Ｃは、入力した振動センサ１０の検知出力を増幅してＣＰＵメインユニット５へ出力する。電源ユニット４は、ＣＰＵメインユニット５、メモリ６及びＩ／Ｆボード７Ａ，７Ｂに動作用の電源を供給する。
【００２３】
ＣＰＵメインユニット５は、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器、増幅器、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等により構成される。ＲＯＭには、軸受８０の潤滑剤の劣化や不足による損傷を予兆診断するための診断プログラムが保持されている。ＣＰＵメインユニット５の機能ブロック図は、図２に示す通りであり、フィルタリング処理部５１、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）分析処理部５２、エンベロープ処理部５３、判定処理部５４及び統計処理部５５より構成される。
【００２４】
フィルタリング処理部５１は、センサ入力部３Ｃで入力された振動センサ１０の検知出力（以下、“振動測定信号”という）に対してフィルタリング処理を施す。即ち、フィルタリング処理部５１は、ＤＳＰでバンドパスフィルタの機能を実現し、振動測定信号をＡ／Ｄ変換及び増幅したデジタルの振動測定信号から、軸受８０の固有振動数に対応した軸受特徴周波数帯域を抽出する。軸受８０の固有振動数は、インパル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。
【００２５】
ＦＦＴ分析処理部５２は、フィルタリング処理部５１の出力に対してＦＦＴ分析処理を施す。即ち、ＦＦＴ分析処理部５２は、フィルタリング処理された振動測定信号の波形の周波数をＦＦＴ分析し、軸受８０で発生した振動の周波数スペクトルを求める。エンベロープ処理部５３は、ＦＦＴ分析処理部５２の出力（即ち振動の周波数スペクトル）に対してエンベロープ処理を施す。判定処理部５４は、エンベロープ処理部５３の出力に基づき軸受８０の損傷予兆の有無を判定する。判定処理部５４は、振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を判定対象とし、それぞれの判定基準を有する。判定処理部５４は、振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数の各判定対象に対し、それぞれの判定基準と比較することで、軸受８０の損傷を予兆診断する。なお、判定対象としては、必ずしも、振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数の全てである必要はなく、いずれか１つだけでもよい。但し、判定対象数を多くするほど予兆診断の精度の向上が図れることは言うまでもない。
統計処理部５５は、判定処理部５４の判定結果に対して統計処理を施す。
【００２６】
本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１では、振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数の各判定対象に対する判定基準は、軸受８０の正常品との比較により得ている。即ち、予め軸受８０の損傷試験を実施して、正常品との実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域変化、エンベロープ処理後の軸受特徴周波数変化を比較しておくことで、それぞれの判定基準を設定するようにしている。振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域、及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数の各判定対象に対する判定基準は判定処理部５４で設定される。統計処理部５５は、判定処理部５４の判定回数及び判定内容を記録する。
【００２７】
なお、判定処理部５４に、統計処理部５５で記録された判定回数及び判定内容を基に軸受８０の損傷の発生頻度や発生確率を基に判定基準を決定させるようにすれば、より信頼性の高い予兆判定が可能となる。また、鉄道車両等のように、各軸受の回転速度がそれぞれ異なる場合は、同じ回転数での発生頻度を記録し統計をとることで、信頼性の高い判断が可能となる。
【００２８】
図１において、メモリ６は、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体であり、振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数と、これらの判定基準と、統計処理結果などを記憶する。なお、メモリ６として、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体以外に、ハードディスク等の記憶装置の使用も可能である。Ｉ／Ｆボード７Ａ，７Ｂは、判定処理部５４による軸受８０の損傷予兆の有無の判定結果を外部へ出力するためのインタフェースである。出力先としては、例えばコンピュータ（不図示）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の情報機器である。
【００２９】
次に、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１の試験結果について説明する。
試験には、軸受８０として、「円錐ころ型」のものと「円筒ころ型」の２種類の型式のものを用いた。円錐ころ型の軸受８０を用いた試験を「第１試験」と言い、円筒ころ型の軸受８０を用いた試験を「第２試験」と言う。
【００３０】
（第１試験）
図４は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いて円錐ころ型の軸受８０を試験して得られた振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を示す図である。同図に示すように、振動の実効値変化（ＲＭＳ比）は「３〜５以上」、波高値は「約５」、ＦＦＴ分析の最大領域は「０〜６ｋＨｚ、１２〜１４ｋＨｚ」、エンベロープ処理後の軸受特徴周波数は「ｆｃ，Ｚｆｃ，Ｚｆｉ」である。図５は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いた第１試験の条件を示す図である。同図に示すように、本試験に用いた軸受８０は「ＱＴ９Ｂ（単列の円錐ころ軸受）」、ラジアル荷重は「８０ｋＮ」、アキシアル荷重は「６０ｋＮ」、回転数は「０〜６０００ｒｐｍ」である。
【００３１】
図６は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いた第１試験における試験中の温度と振動状態を示す図である。同図において、横軸は時間（分）、縦軸は温度（℃）と振動（ｍ／ｓ２）である。温度は、軸受８０の内輪つばにおける温度である。図７は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いた第１試験における振動センサ１０の検知出力（振動生波形）示す図である。同図において、横軸は時間（秒）、縦軸は振動（ｍ／ｓ２）である。図８は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いた第１試験における振動センサ１０の検知出力のＰＥＡＫ値／５及び実効値を示す図である。同図において、横軸は時間（秒）、縦軸は振動（ｍ／ｓ２）である。図９は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いた第１試験におけるＦＦＴ分析結果を示す図である。同図において、横軸は周波数、縦軸はｄＢである。同図に示すように、ＦＦＴ分析の最大領域は「０〜６ｋＨｚ、１２〜１４ｋＨｚ」となっている。図１０は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いた第１試験におけるエンベロープ処理後のＦＦＴ分析結果を示す図である。同図において、横軸は周波数、縦軸はｄＢである。ｆｃ，Ｚｆｃ，Ｚｆｉは、それぞれ特徴周波数成分である。
【００３２】
第１試験では、焼付き予兆診断するための試験を行った。本試験では正常品の軸受８０を組み込み、給油を遮断することで焼付きを再現させ、焼付き前後の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を把握した。本試験の結果より、軸受８０の保持器８４の摩耗も発生していたことが分かった。保持器８４と転動体８３との間で摩耗が発生しており、保持器８４と転動体８３の衝突による保持器８４の振れ回りの特徴周波数成分（ｆｃ、図１０参照）が発生したと考えられる。なお、特徴周波数成分としてＺｆｃ（図１０参照）が発生しているが、つば面と転動体８３が焼付きにより損傷しており、内輪（つば面）が回転し、転動体８３が負荷圏へ突入する際の転動体通過パルス成分が通常より顕著に検出されたためと考えられる。
【００３３】
また、本試験を実施後、焼付き損傷した軸受８０を継続運転させて、特徴周波数成分を分析した結果、内輪キズ発生時のＺｆｉ（図１０参照）成分も検出された。内輪つば面の一部が大きく摩耗し、内輪キズの場合の発生周波数であるＺｆｉ成分が検出されたものと考えられる。特徴周波数成分は公知（後述する図１１参照）であり、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１にこれらの特徴周波数成分を記録させて、実使用中の軸受８０と比較することで、軸受８０の損傷の箇所や事象を特定することが可能となる。例えば、剥離などのキズの振動は波高値が通常の「５以上で１０以下」にもなることが知られており、本試験の結果の焼付きによる波高値は「５」程度で、通常とそれほど変化は見られなかっとことから、剥離（キズ）と焼付きの区別は可能となる。図１１は、軸受の各部材の欠陥と各部材で発生する異常振動周波数の関係を示す図である。
【００３４】
本試験の結果から、判別基準を診断プログラムに組込むことで、軸受８０の焼付き・保持器摩耗の予兆診断が可能となる。
【００３５】
なお、本試験は、単列の円錐ころ型の軸受８０について実施したが、複列の円錐ころ軸受においても同様の試験を実施することができ、実際に複列の円錐ころ軸受を使用して試験を行ったが、振動の実効値変化、波高値変化、エンベロープ処理後の軸受特徴周波数は同等であることが確認できた。
【００３６】
また、実際の診断は、鉄道業界であれば鉄道走行時であるが、正常の軸受８０での走行でノイズ等を把握しておけば、軸受８０の損傷時の発生周波数との干渉が既知となるため、フィルタリングで干渉を避けることが可能である。
【００３７】
（第２試験）
第２試験を説明する前に、第２試験で用いた円筒ころ型の軸受８０Ａについて説明する。図１２は、円筒ころ型の軸受８０Ａの構造を示す図である。同図において、軸受８０Ａは、回転軸１０１Ａに外嵌される内輪８１Ａと、ハウジング１０２Ａに内嵌される外輪８２Ａと、内輪８１Ａ及び外輪８２Ａとの間で転動可能に配置された複数の転動体８３Ａ（図１２では２個しか見えないが、実際はそれ以上ある）と、複数の転動体８３Ａのそれぞれを転動自在に保持する保持器８４Ａと、を備える。軸受８０Ａには、内部に潤滑剤（不図示）が注入されている。なお、車軸１００Ａが１車両分で４本ある場合、軸受８０Ａは全部で８個設けられる。軸受８０Ａの外輪８２Ａには、温度センサ９と振動センサ１０が取り付けられる。このよう構造の軸受８０Ａを用いて第２試験を行った。
【００３８】
図１３は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いて円筒ころ型の軸受８０Ａを試験して得られた振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を示す図である。同図に示すように、振動の実効値変化（ＲＭＳ比）は「２〜３以上」、波高値は「約５」、ＦＦＴ分析の最大領域は「１．５〜４ｋＨｚ」、エンベロープ処理後の軸受特徴周波数は「ｆｃ，Ｚｆｃ」である。図１４は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いた第２試験の条件を示す図である。同図に示すように、本試験に用いた軸受８０Ａは「ＮＵ３２４（単列の円筒ころ軸受）」、ラジアル荷重は「３０ｋＮ」、アキシアル荷重は「０ｋＮ」、回転数は「０〜３０００ｒｐｍ」である。
【００３９】
図１５は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いた第２試験における試験中の温度と振動状態を示す図である。同図において、横軸は時間（分）、縦軸は温度（℃）並びに振動（ｍ／ｓ２）である。温度は、軸受８０Ａの外輪８２Ａにおける温度である。図１６は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いた第２試験における振動センサ１０の検知出力の実効値を示す図である。同図において、横軸は回転数（ｒｐｍ）、縦軸は振動（ｍ／ｓ２）である。また、図中に実線で示した振動波形は軸受８０Ａが正常時の振動波形、図中に鎖線で示した振動波形は軸受８０Ａの保持器８４Ａが摩耗したときの振動波形である。図１７は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いた第２試験におけるＦＦＴ分析結果を示す図である。同図において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸はｄＢである。また、図中に実線で示した波形は軸受８０Ａが正常時の波形、図中に鎖線で示した波形は軸受８０Ａの保持器８４Ａが摩耗したときの波形である。図１８は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１を用いた第２試験におけるエンベロープ処理後のＦＦＴ分析結果を示す図である。同図において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸はｄＢである。また、図中に実線で示した波形は軸受８０Ａが正常時の波形、図中に鎖線で示した波形は軸受８０Ａの保持器８４Ａが摩耗したときの波形である。図１６〜図１８の各図から分かるように、軸受８０Ａの正常時と異常時を明確に区別できる。
【００４０】
本試験では、軸受８０Ａにおける保持器摩耗の予兆診断のための試験を行い、保持器摩耗前後の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域、エンベロープ処理後の軸受特徴周波数を把握した。本試験の結果からも保持器８４Ａと転動体８３Ａの衝突による保持器振れ回りの特徴周波数成分（ｆｃ）が発生しており、第１試験の結果と一致している。特徴周波数成分としてＺｆｃも発生しているが、負荷圏入り口で保持器８４Ａと転動体８３Ａの大きな衝突が発生し、転動体通過パルス成分が発生したと考えられる。なお、本試験の結果においても内輪軌道面に軽微な焼付きが発生していたことから、第１試験の結果と同じ特徴周波数成分が発生したものと考えられる。
【００４１】
本試験の結果から、判別基準を診断プログラムに組込むことで、軸受８０Ａの保持器摩耗の予兆診断が可能となる。
【００４２】
なお、第１，第２の試験結果もＺｆｃ成分が検出されているが、剥離等の傷による損傷のＺｆｃ等との区別は波高値を比較することで判別可能である。一般に傷の場合は、転動体通過時の振動が大きく波高値が「１０以上」になる場合がある。
【００４３】
このように、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１は、軸受８０（８０Ａ）に設けられた振動センサ１０の検知出力に対してフィルタリング処理、ＦＦＴ分析処理、エンベロープ処理を順次施して、エンベロープ処理後の結果に基づき軸受８０（８０Ａ）の損傷予兆の有無を判定するので、潤滑剤の劣化や不足により発生する軸受８０（８０Ａ）の損傷を早期に発見することが可能となる。
【００４４】
特に、軸受８０（８０Ａ）の損傷予兆の有無の判定においては、振動の実効値変化、波高値変化、ＦＦＴ分析の最大領域、及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を判定対象とし、それぞれの判定基準に基づいて行うことで、軸受８０（８０Ａ）の焼付きや保持器摩耗、軌道面摩耗の損傷予兆を効果的に診断することができる。
【００４５】
また、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１は、判定結果に対して統計処理を施すので、損傷の発生頻度や発生確率を基に判定基準を設定でき、より精度の高い診断が可能となる。
【００４６】
なお、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置１に、液晶モニタ等のディスプレイを追加して、損傷予兆の診断結果を視覚表示できるようにしてもよい。
【００４７】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適用可能である。例えば、産業機械用途等の他の用途に適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  軸受損傷予兆診断装置
２  電源部
３Ａ〜３Ｃ  センサ入力部
４  電源ユニット
５  ＣＰＵメインユニット
６  メモリ
７Ａ，７Ｂ  Ｉ／Ｆボード
８，９  温度センサ
１０  振動センサ
１１  リード線
５１  フィルタリング処理部
５２  ＦＦＴ分析処理部
５３  エンベロープ処理部
５４  判定処理部
５５  統計処理部
８０，８０Ａ  軸受
８１，８１Ａ  内輪
８２，８２Ａ  外輪
８３，８３Ａ  転動体
８４，８４Ａ  保持器
１００，１００Ａ  車軸
１０１，１０１Ａ  回転軸
１０２，１０２Ａ  ハウジング
【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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【図１８】
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【図１９】
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