(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベアのローラー軸と、この軸を枢支する軸受とを備え、前記軸受の近傍から音響センサにより音響信号を受信し、音響信号中の信号成分のうち、軸の回転数に相当する周波数における成分の強度を前記コンベアの運転中に連続してモニタすることにより前記軸と軸受の内輪との間の締め付け緩みにより発生するこれら軸との内輪との間の滑りを検出するコンベアのローラー軸及び軸受間の滑り検出方法。
【請求項２】
前記軸と前記内輪との間にテーパー状の治具を介挿してある請求項１記載のコンベアのローラー軸及び軸受間の滑り検出方法。
【請求項３】
コンベアのローラー軸と、この軸を枢支する軸受と、前記軸受の近傍から音響信号を受信する音響センサと、軸の回転数を検出する軸回転数検出手段と、音響信号中の周波数解析を行う周波数解析手段とを備え、前記音響信号の周波数成分のうち前記軸回転数検出手段により検出した軸の回転数に相当する周波数における成分の強度を前記コンベアの運転中に連続して測定する強度検出手段を設け、前記軸と軸受の内輪との間の締め付け緩みにより発生するこれら軸との内輪との間の滑りを検出するコンベアのローラー軸及び軸受間の滑り検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸と軸受の内輪との間の締め付け緩みにより発生するこれら軸と内輪との間の滑りを検出するコンベアのローラー軸及び軸受間の滑り検出方法及び検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、各種軸受において、軸受の取り付け不良や運転中の過大荷重等が原因で、軸と軸受との間に締付緩みの発生することがある。この緩みが発生すると、軸及び軸受間で滑りが生じ、摩擦熱による軸受内の焼き付きや異物混入の原因となる。そして、転走面や転動体にきずが発生し、軸受の破損に至りかねない。
【０００３】
一方、軸受の転走面や転動体に生じた異常を検出する手法としては、人間の聴覚や手による触覚の他、振動法による検出が用いられてきた。
【０００４】
しかし、これらの従来方法では、軸受近傍から発生する異常衝撃音が低い場合は他の雑音との弁別が困難である場合が多い。また、異常音が認められた場合には既に軸受の転走面等にきず等が発生した後となることが通常である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の実状に鑑みて、本発明の目的は、軸受の破損原因となる軸及び軸受間の滑りを簡易且つ確実に検出する方法及びその検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るコンベアのローラー軸及び軸受間の滑り検出方法の特徴は、コンベアのローラー軸と、この軸を枢支する軸受とを備え、前記軸受の近傍から音響センサにより音響信号を受信し、音響信号中の信号成分のうち、軸の回転数に相当する周波数における成分の強度を前記コンベアの運転中に連続してモニタすることにより前記軸と軸受の内輪との間の締め付け緩みにより発生するこれら軸との内輪との間の滑りを検出することにある。なお、本実施形態では、前記軸と内輪との間にはテーパー状の治具を介挿してある。
【０００７】
発明者らの実験によれば、軸と軸受間に滑りを生じている場合、軸受の近傍から生じる音響信号中の信号成分のうち、軸の回転数に相当する周波数における成分の強度が高くなることが判明した。したがって、この強度をモニタすることにより、前記滑りを早期に検出することができる。
【０００８】
一方、本発明に係るコンベアのローラー軸及び軸受間の滑り検出装置の特徴構成は、コンベアのローラー軸と、この軸を枢支する軸受と、前記軸受の近傍から音響信号を受信する音響センサと、軸の回転数を検出する軸回転数検出手段と、音響信号中の周波数解析を行う周波数解析手段とを備え、前記音響信号の周波数成分のうち前記軸回転数検出手段により検出した軸の回転数に相当する周波数における成分の強度を前記コンベアの運転中に連続して測定する強度検出手段を設け、前記軸と軸受の内輪との間の締め付け緩みにより発生するこれら軸との内輪との間の滑りを検出することにある。
【０００９】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、音響信号のうち「軸の回転数に相当する周波数における成分の強度」をモニタすればよいので、ノイズの影響を受けにくく、確実に軸及び軸受間の滑りを検出することができるようになった。しかも、また、モニタ情報の限定が容易であるから、装置自体も簡易に構成でき、滑り検出を簡易に実施することができるようになった。
【００１０】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下に示す発明の実施の形態の項で明らかになるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施形態についてさらに詳細に説明する。  図１は、本発明の検出対象となる軸受近傍の縦断面図であり、例えばコンベア等のローラー軸を枢支する場合に用いられるものである。ここで、軸端部構造１においては、軸２が軸受３によって回転自在に受け止められ、軸受３は軸受箱４に支持されている。
【００１２】
軸２は端部側の小径部２ａと中間の大径部２ｂとを有しており、小径部２ａが治具５により軸受３に締め付け固定される。ここで、治具５のテーパー面５ａは、軸受３の内輪８における内輪内面８ａと同様、軸２の端部側ほど小径となっている。そして、内輪８の端部に緩み止めの座金７を外嵌させると共にねじ部５ｂにナット６を螺合させて締め付け、テーパー面５ａと内輪内面８ａとを利用して小径部２ａと内輪内面８ａとの間に治具５を強制的に食い込ませ、軸２と内輪８との相対回転滑りを防いでいる。
【００１３】
内輪８とその外周に位置する外輪１１との間には、複数個の転動体９が２列にわたって円周方向に並べられている。保持器１０は各転動体９の位置決めを行うと共に各転動体９間の接触を防いでいる。そして、外輪１１に対して内輪８を相対回転自在に支持している。
【００１４】
軸受箱４は軸受３の外輪１１を基礎に固定支持する。軸受箱４の端部には孔が形成され、蓋４ａにより閉鎖されており、この蓋４ａに音響センサ２１を取り付けてある。軸受箱４は鋳物等として製作され、ナット６の締付緩みにより小径部２ａ，治具５間の相対回転に起因する音響信号（ＡＥ）を音響センサ２１により受信する。
【００１５】
図２（ａ）は、本発明の検出方法を実施するための検出装置２０のブロック図である。この検出装置２０は、軸２と治具５との間で発生する音響信号を音響センサ２１で受信し、アンプ２２により増幅し、波形記録装置２３で記録すると共に、周波数解析装置２４で高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により周波数スペクトルを求める。
【００１６】
発明者らの実験によれば、軸受に緩みを生じていない場合の音響信号波形は図５に示す如きものであって、同図（ａ）に示すエンベロープ波形をＦＦＴ処理することにより、同図（ｂ）に示す周波数スペクトルを得る。これらの例から、緩みが生じていない場合は、エンベロープ波形に揺らぎが少なく、周波数スペクトルも全体的にフラットであることが伺える。
【００１７】
一方、図４に示すように、軸受に緩みを生じた場合の音響信号波形の同（ａ）に示すエンベロープ波形は全体的に揺らぎを生じている。また、同（ｂ）に示すＦＦＴ処理後の周波数スペクトルは、低周波領域のうち、ある特性周波数において矢印に示すように高くなっている。
【００１８】
図３に示す周波数スペクトルが局所的に高くなる特性周波数ｆ０と軸の回転数との関係を調べた結果、特性周波数ｆ０は軸２の回転数に相当する周波数とほぼ等しいことが判明した。軸２と治具５との間の滑りは間欠的に発生していることから、これらの間にも軸２の回転数に等しい相対回転が発生し、これにより軸２の回転数に相当する周波数のＡＥが発生したものと推察される。
【００１９】
次に、本発明の第二実施形態として、特性周波数の連続的なモニタを行う検出装置３０について図２（ｂ）を参照しながら説明する。なお、上記実施形態と同様の部材には同様の符号を付してある。
【００２０】
音響センサ２１からの音響信号はアンプ２２での増幅後にＡ／Ｄコンバーター２５ａでＡ／Ｄ変換され、パーソナルコンピュータ２６で処理される。軸２の回転数は、軸２上の標点を磁気的又は光学的に捕らえる回転数検出素子２７ａ又はコンベアシステム全体の駆動を制御する回転制御装置２７ｂにより検出される。これら回転検出手段である回転数検出素子２７ａ及び回転制御装置２７ｂの信号はＡ／Ｄコンバーター２５ｂによりＡ／Ｄ変換され、パーソナルコンピュータ２６におけるモニタ用の特性周波数の決定に用いられる。
【００２１】
パーソナルコンピュータ２６では入力された音響信号のエンベロープ波形がＦＦＴ手段２６ａによりＦＦＴ変換され、周波数スペクトルが求められる。強度検出手段に相等する強度モニタ手段２６ｂでは、先の回転検出手段からの信号に基づき特性周波数が決定され、その特性周波数における周波数成分の強度がモニタされる。この特性周波数における周波数成分が一定以上の強度を上回った場合には、警報が発せられ、軸の緩みを検出する。
【００２２】
最後に、本発明の他の実施形態の可能性について列挙する。
上記実施形態では本発明をコンベアの軸受について説明した。また、上記実施形態では軸受の内輪が回転側で、軸自体を回転させていた。しかし、軸受の外輪を回転側とし、軸自体を固定側としてもよい。
【００２３】
上記実施形態では、本発明をころ軸受について説明した。しかし、本発明はボール軸受の他、ころやボール等の転動体を利用しない摺動体を利用した軸受についても実施することができる。
【００２４】
なお、特許請求の範囲の項に記入した符号は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものにすぎず、この記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検出対象となる軸受近傍の縦断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の検出方法を実施するための検出装置のブロック図、（ｂ）は他の実施形態を示す検出装置のブロック図である。
【図３】軸及び軸受間の滑りと特性周波数における信号強度との関係を示す図である。
【図４】軸受に緩みを生じた場合の音響信号波形であって、（ａ）はエンベロープ波形、（ｂ）はＦＦＴ処理後の周波数スペクトルを示す波形である。
【図５】軸受に緩みを生じていない場合の音響信号波形であって、（ａ）はエンベロープ波形、（ｂ）はＦＦＴ処理後の周波数スペクトルを示す波形である。
【符号の説明】
１    軸端部構造
２    軸
２ａ  小径部
２ｂ  大径部
３    軸受
４    軸受箱
４ａ  蓋
５    治具
５ａ  テーパー面
５ｂ  ねじ部
６    ナット
７    座金
８    内輪
８ａ  内輪内面
９    転動体
１０    保持器
１１    外輪
２０    検出装置
２１    音響センサ
２２    アンプ
２３    波形記録装置
２４    周波数解析装置
２５ａ、２５ｂ  Ａ／Ｄコンバーター
２６    パーソナルコンピュータ
２６ａ  ＦＦＴ手段
２６ｂ  強度モニタ手段
２７ａ  回転数検出素子
２７ｂ  回転制御装置
３０    検出装置
【図１】
0004299949.tif 000002
【図２】
0004299949.tif 000003
【図３】
0004299949.tif 000004
【図４】
0004299949.tif 000005
【図５】
0004299949.tif 000006