JP5111272B2 - 押出機、スラストベアリングの寿命予測方法および寿命予測方法 - Google Patents
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Description
本発明は、押出機、スラストベアリングの寿命予測方法および寿命予測方法に関し、さらに詳しくは、煩雑な構成になることなく、寿命を予測することが出来る押出機、スラストベアリングの寿命予測方法および寿命予測方法に関する。
従来、スラストベアリングの出力軸が摩耗により後退する変位を検知し、その変位によりスラストベアリングの寿命を予測する押出機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平４−２８６６２０号公報
上記従来の押出機では、スラストベアリングの寿命を予測するために、出力軸に金属片を取り付けると共にその金属片の変位を検知する近接センサーを取り付ける必要があり、構成が煩雑になる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、煩雑な構成になることなく、寿命を予測することが出来る押出機、スラストベアリングの寿命予測方法および寿命予測方法を提供することにある。
そこで、本発明の目的は、煩雑な構成になることなく、寿命を予測することが出来る押出機、スラストベアリングの寿命予測方法および寿命予測方法を提供することにある。
第１の観点では、本発明は、押出機運転中の回転速度Ｖを取得する回転速度取得手段と、押出機運転中のスラスト荷重Ｗを取得するスラスト荷重取得手段と、取得した回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗを基にスラストベアリングの残存寿命が限界になったか否かを判定する残存寿命判定手段と、スラストベアリングの残存寿命が限界になった時に警報を発生する警報手段とを具備したことを特徴とする押出機を提供する。
スラストベアリングの寿命は、回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存する。
そこで、上記第１の観点による押出機では、押出機運転中の回転速度Ｖとスラスト荷重Ｗを取得し、それらに基づいてスラストベアリングの残存寿命が限界になったか否かを判定し、限界になった時に警報を発生する。そして、回転速度Ｖとスラスト荷重Ｗは、押出機の標準的な構成で検知することが出来るため、特に構成が煩雑になることもない。
スラストベアリングの寿命は、回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存する。
そこで、上記第１の観点による押出機では、押出機運転中の回転速度Ｖとスラスト荷重Ｗを取得し、それらに基づいてスラストベアリングの残存寿命が限界になったか否かを判定し、限界になった時に警報を発生する。そして、回転速度Ｖとスラスト荷重Ｗは、押出機の標準的な構成で検知することが出来るため、特に構成が煩雑になることもない。
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による押出機において、回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)で標準化寿命値Ｔを割った商Ｔ／Ｐ(V，W)を前記回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに対応する寿命要素ｅ(V，W)とする寿命要素テーブルを具備し、前記残存寿命判定手段は、押出機運転中の回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗを検知しそれらに対応する寿命要素ｅ(V，W)を前記寿命要素テーブルから読み出し累積加算して累積値Ｅを求め、その累積値Ｅの前記標準化寿命値Ｔに対する比が所定値Ｑに達するか、又は、前記累積値Ｅと前記標準化寿命値Ｔの差が所定値未満になった時にスラストベアリングの残存寿命が限界になったと判定することを特徴とする押出機を提供する。
回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)は、スラストベアリングのメーカーから提供されている（例えば図４参照）。回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗが一定であれば、それに対応した予測寿命値Ｐ(V，W)は一つであり、累積稼働時間との比や差により残存寿命が限界になったか否かを容易に判定できる。しかしながら、実際には回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗが変化するため、予測寿命値Ｐ(V，W)が変化し、残存寿命が限界になったか否かの判定は難しい。
そこで、上記第２の観点による押出機では、予め定めた標準化寿命値Ｔを、稼働中のあるサンプリング時刻における回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)で割った商Ｔ／Ｐ(V，W)＝寿命要素ｅ(V，W)を求め、この寿命要素ｅ(V，W)を累積加算して累積値Ｅを求め、この累積値Ｅと標準化寿命値Ｔとの比や差により残存寿命が限界になったか否かを判定するようにした。これにより、稼働条件によって回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗが変化しても、残存寿命が限界になったか否かを、一つの標準化寿命値Ｔを用いて判定できるようになる。
回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)は、スラストベアリングのメーカーから提供されている（例えば図４参照）。回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗが一定であれば、それに対応した予測寿命値Ｐ(V，W)は一つであり、累積稼働時間との比や差により残存寿命が限界になったか否かを容易に判定できる。しかしながら、実際には回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗが変化するため、予測寿命値Ｐ(V，W)が変化し、残存寿命が限界になったか否かの判定は難しい。
そこで、上記第２の観点による押出機では、予め定めた標準化寿命値Ｔを、稼働中のあるサンプリング時刻における回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)で割った商Ｔ／Ｐ(V，W)＝寿命要素ｅ(V，W)を求め、この寿命要素ｅ(V，W)を累積加算して累積値Ｅを求め、この累積値Ｅと標準化寿命値Ｔとの比や差により残存寿命が限界になったか否かを判定するようにした。これにより、稼働条件によって回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗが変化しても、残存寿命が限界になったか否かを、一つの標準化寿命値Ｔを用いて判定できるようになる。
なお、回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)をテーブル化して記憶しておき、サンプリング時間毎に、検知した回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに対応する予測寿命値Ｐ(V，W)を読み出し、その予測寿命値Ｐ(V，W)で標準化寿命値Ｔを除算して寿命要素ｅ(V，W)を求める方法と、回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)で標準化寿命値Ｔを割った商Ｔ／Ｐ(V，W)をテーブル化して記憶しておき、サンプリング時間毎に、検知した回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに対応する寿命要素ｅ(V，W)を読み出す方法とがあるが、上記第２の観点による押出機では、後者の方法を採用しているため、稼働時間中における演算処理の負担を軽減できる。
第３の観点では、本発明は、スラストベアリング稼働中の回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗを検知しそれらに対応する予測寿命値Ｐ(V，W)で標準化寿命値Ｔを除算した寿命要素ｅ(V，W)を求め累積加算して累積値Ｅを求め、標準化寿命値Ｔに対する前記累積値Ｅの比または差を求めることを特徴とするスラストベアリングの寿命予測方法を提供する。
回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)は、スラストベアリングのメーカーから提供されている（例えば図４参照）。回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗが一定であれば、それに対応した予測寿命値Ｐ(V，W)は一つであり、累積稼働時間との比や差により残存寿命が限界になったか否かを容易に判定できる。しかしながら、実際には回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗが変化するため、予測寿命値Ｐ(V，W)が変化し、残存寿命が限界になったか否かの判定は難しい。
そこで、上記第３の観点によるスラストベアリングの寿命予測方法では、予め定めた標準化寿命値Ｔを、稼働中のあるサンプリング時刻における回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)で割った商Ｔ／Ｐ(V，W)＝寿命要素ｅ(V，W)を求め、この寿命要素ｅ(V，W)を累積加算して累積値Ｅを求め、この累積値Ｅと標準化寿命値Ｔとの比や差を求めるようにした。この比や差を用いることにより、稼働条件によって回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗが変化しても、残存寿命が限界になったか否かを、一つの標準化寿命値Ｔを用いて判定できるようになる。
回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)は、スラストベアリングのメーカーから提供されている（例えば図４参照）。回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗが一定であれば、それに対応した予測寿命値Ｐ(V，W)は一つであり、累積稼働時間との比や差により残存寿命が限界になったか否かを容易に判定できる。しかしながら、実際には回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗが変化するため、予測寿命値Ｐ(V，W)が変化し、残存寿命が限界になったか否かの判定は難しい。
そこで、上記第３の観点によるスラストベアリングの寿命予測方法では、予め定めた標準化寿命値Ｔを、稼働中のあるサンプリング時刻における回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)で割った商Ｔ／Ｐ(V，W)＝寿命要素ｅ(V，W)を求め、この寿命要素ｅ(V，W)を累積加算して累積値Ｅを求め、この累積値Ｅと標準化寿命値Ｔとの比や差を求めるようにした。この比や差を用いることにより、稼働条件によって回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗが変化しても、残存寿命が限界になったか否かを、一つの標準化寿命値Ｔを用いて判定できるようになる。
なお、回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)をテーブル化して記憶しておき、サンプリング時間毎に、検知した回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに対応する予測寿命値Ｐ(V，W)を読み出し、その予測寿命値Ｐ(V，W)で標準化寿命値Ｔを除算して寿命要素ｅ(V，W)を求める方法と、回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)で標準化寿命値Ｔを割った商Ｔ／Ｐ(V，W)をテーブル化して記憶しておき、サンプリング時間毎に、検知した回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに対応する寿命要素ｅ(V，W)を読み出す方法とがある。
第４の観点では、本発明は、稼働中の１以上の稼働パラメータを検知しその１以上の稼働パラメータに対応する予測寿命値で標準化寿命値を除算した寿命要素を求め累積加算して累積値を求め、前記標準化寿命値に対する前記累積値の比または差を求めることを特徴とする寿命予測方法を提供する。
上記構成において、稼働パラメータとは、ある装置の寿命に影響を与える稼働条件である。例えば、装置がスラストベアリングなら、稼働パラメータは回転速度およびスラスト荷重である。一般的な稼働パラメータとしては、速度や荷重の他に、温度，湿度，振動数（周波数）や、装置で処理する対象物の特性パラメータ（例えば硬度，粘度，流量，懸濁度など）が挙げられる。
ある装置の稼働パラメータに依存する該装置の予測寿命値は、該装置のメーカーから提供されることもあるし、経験的に判ることもある。稼働パラメータが一定であれば、それに対応した予測寿命値は一つであり、累積稼働時間との比や差により残存寿命が限界になったか否かを容易に判定できる。しかしながら、実際には稼働パラメータが変化するため、予測寿命値が変化し、残存寿命が限界になったか否かの判定は難しい。
そこで、上記第４の観点による寿命予測方法では、予め定めた標準化寿命値を、稼働中のあるサンプリング時刻における稼働パラメータに依存する予測寿命値で割った寿命要素を求め、この寿命要素を累積加算して累積値を求め、この累積値と標準化寿命値との比や差を求めるようにした。この比や差を用いることにより、稼働条件によって稼働パラメータが変化しても、残存寿命が限界になったか否かを、一つの標準化寿命値を用いて判定できるようになる。
上記構成において、稼働パラメータとは、ある装置の寿命に影響を与える稼働条件である。例えば、装置がスラストベアリングなら、稼働パラメータは回転速度およびスラスト荷重である。一般的な稼働パラメータとしては、速度や荷重の他に、温度，湿度，振動数（周波数）や、装置で処理する対象物の特性パラメータ（例えば硬度，粘度，流量，懸濁度など）が挙げられる。
ある装置の稼働パラメータに依存する該装置の予測寿命値は、該装置のメーカーから提供されることもあるし、経験的に判ることもある。稼働パラメータが一定であれば、それに対応した予測寿命値は一つであり、累積稼働時間との比や差により残存寿命が限界になったか否かを容易に判定できる。しかしながら、実際には稼働パラメータが変化するため、予測寿命値が変化し、残存寿命が限界になったか否かの判定は難しい。
そこで、上記第４の観点による寿命予測方法では、予め定めた標準化寿命値を、稼働中のあるサンプリング時刻における稼働パラメータに依存する予測寿命値で割った寿命要素を求め、この寿命要素を累積加算して累積値を求め、この累積値と標準化寿命値との比や差を求めるようにした。この比や差を用いることにより、稼働条件によって稼働パラメータが変化しても、残存寿命が限界になったか否かを、一つの標準化寿命値を用いて判定できるようになる。
本発明の押出機、スラストベアリングの寿命予測方法および寿命予測方法によれば、煩雑な構成になることなく、寿命を予測することが出来る。
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、実施例１に係る押出機１を示す一部破断構成説明図である。
この押出機１において、２は減速機、３はダイノズル、４は圧力センサ、５はスラスト荷重センサ、６は原料投入口、７はスラストベアリング、８は金網、９は電動機、９ａは回転速度センサ、１０は計算機、１０ａは寿命要素テーブル、１１はスクリュ、１２はシリンダである。
この押出機１において、２は減速機、３はダイノズル、４は圧力センサ、５はスラスト荷重センサ、６は原料投入口、７はスラストベアリング、８は金網、９は電動機、９ａは回転速度センサ、１０は計算機、１０ａは寿命要素テーブル、１１はスクリュ、１２はシリンダである。
図２は、計算機１０によるスラストベアリング寿命予測処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、累積値Ｅを初期化するか否かを判定し、初期化するならステップＳ２へ進み、初期化しないならステップＳ３へ進む。例えば、新品のスラストベアリング７が初めて稼働する時に初期化し、その後はスラストベアリング７が交換されるまで初期化しない。
ステップＳ２では、累積値Ｅを０に初期化する。
ステップＳ１では、累積値Ｅを初期化するか否かを判定し、初期化するならステップＳ２へ進み、初期化しないならステップＳ３へ進む。例えば、新品のスラストベアリング７が初めて稼働する時に初期化し、その後はスラストベアリング７が交換されるまで初期化しない。
ステップＳ２では、累積値Ｅを０に初期化する。
ステップＳ３では、回転速度センサ９ａで検知した電動機９の回転速度Ｒが０ならステップＳ１に戻り、０でないならステップＳ４へ進む。
ステップＳ４では、前回の寿命予測時からサンプリング間隔τ[hr]を経過していないならステップＳ１に戻り、経過したならステップＳ５へ進む。例えばτ＝１／６０である。
ステップＳ５では、回転速度センサ９ａで検知した電動機９の回転速度Ｒからスラストベアリング７の回転速度Ｖ[rpm]を求めると共に、スラスト荷重センサ５でスラスト荷重Ｗ[kN]を検知する。
ステップＳ６では、寿命要素テーブル１０ａを検索し、検知した回転速度Ｖ[rpm]およびスラスト荷重Ｗ[kN]に対応する寿命要素ｅ(V，W)を取り出す。
ステップＳ７では、累積値Ｅにτ×ｅ(V，W)を加算する。
ステップＳ６では、寿命要素テーブル１０ａを検索し、検知した回転速度Ｖ[rpm]およびスラスト荷重Ｗ[kN]に対応する寿命要素ｅ(V，W)を取り出す。
ステップＳ７では、累積値Ｅにτ×ｅ(V，W)を加算する。
ステップＳ８では、累積値Ｅが標準化寿命値ＴのＱ％に達したならステップＳ９へ進み、達していないならステップＳ１に戻る。例えばＴ＝１００００，Ｑ＝８０である。
ステップＳ９では、スラストベアリング７の寿命が少なくなったことを示すアラーム信号Ｌを出力する。そして、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ９では、スラストベアリング７の寿命が少なくなったことを示すアラーム信号Ｌを出力する。そして、ステップＳ１に戻る。
操作者は、アラーム信号Ｌに基づく光，音，画像などによる報知があったら、速やかにスラストベアリング７を新品に交換する。
図３は、寿命要素テーブル１０ａの例示図である。
この寿命要素テーブル１０ａは、スラストベアリング７のメーカーから提供された予測寿命値Ｐ(V，W)から作成したものである。
具体例を示すと、図４に示す予測寿命値Ｐ(V，W)がスラストベアリング７のメーカーから提供された場合、Ｖ＝２４０[rpm]，Ｗ＝２０００[kN]に対応する予測寿命値Ｐ(240，2000)＝１７００００[hr]である。ここで、標準化寿命値Ｔを例えば１００００に決めると、ｅ(240，2000)＝１００００／１７００００＝０．０５８８[1/hr]となる。
この寿命要素テーブル１０ａは、スラストベアリング７のメーカーから提供された予測寿命値Ｐ(V，W)から作成したものである。
具体例を示すと、図４に示す予測寿命値Ｐ(V，W)がスラストベアリング７のメーカーから提供された場合、Ｖ＝２４０[rpm]，Ｗ＝２０００[kN]に対応する予測寿命値Ｐ(240，2000)＝１７００００[hr]である。ここで、標準化寿命値Ｔを例えば１００００に決めると、ｅ(240，2000)＝１００００／１７００００＝０．０５８８[1/hr]となる。
実施例１の押出機１によれば、煩雑な構成になることなく、スラストベアリング７の寿命を予測することが出来る。
図２のステップＳ８において、「累積値Ｅと標準化寿命値Ｔの差が所定値以下になったならステップＳ９へ進み、達していないならステップＳ１に戻る。例えば所定値＝２０００である。」としてもよい。
計算機１０からの電動機９への速度指示から回転速度Ｒを知るようにすれば、回転速度センサ９ａで回転速度Ｒを検知する必要はない。
本発明の押出機、スラストベアリングの寿命予測方法および寿命予測方法は、例えばスラストベアリングの交換時期を早めに知るのに利用できる。
１ 押出機
５ スラスト荷重センサ
７ スラストベアリング
９ａ 回転速度センサ
１０ 計算機
１０ａ 寿命要素テーブル
５ スラスト荷重センサ
７ スラストベアリング
９ａ 回転速度センサ
１０ 計算機
１０ａ 寿命要素テーブル
Claims (3)
- 押出機運転中の電動機の回転速度Ｖを取得する回転速度取得手段と、押出機運転中のスラスト荷重Ｗを取得するスラスト荷重取得手段と、取得した回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗを基にスラストベアリングの残存寿命が限界になったか否かを判定する残存寿命判定手段と、スラストベアリングの残存寿命が限界になった時に警報を発生する警報手段とを具備したことを特徴とする押出機。
- 請求項１に記載の押出機において、回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに依存するスラストベアリングの予測寿命値Ｐ(V，W)で予め定めた一つの数値である標準化寿命Ｔを割った商Ｔ／Ｐ(V，W)を前記回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗに対応する寿命要素ｅ(V，W)とする寿命要素テーブルを具備し、前記残存寿命判定手段は、所定サンプリング間隔τ毎に押出機運転中の回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗを検知しそれらに対応する寿命要素ｅ(V，W)を前記寿命要素テーブルから読み出し前記τ×前記寿命要素ｅ(V，W)を累積値Ｅに加算して累積値Ｅを更新し、その累積値Ｅの前記標準化寿命値Ｔに対する比が所定比値Ｑに達するか、又は、前記累積値Ｅと前記標準化寿命値Ｔの差が所定差値未満になった時にスラストベアリングの残存寿命が限界になったと判定することを特徴とする押出機。
- 所定サンプリング間隔τ毎にスラストベアリング稼働中の回転速度Ｖおよびスラスト荷重Ｗを検知しそれらに対応する予測寿命値Ｐ(V，W)で予め定めた一つの数値である標準化寿命値Ｔを除算した寿命要素ｅ(V，W)を求め前記τ×前記寿命要素ｅ(V，W)を累積値Ｅに加算して累積値Ｅを更新し、前記標準化寿命値Ｔに対する前記累積値Ｅの比または差を求めることを特徴とするスラストベアリングの寿命予測方法。
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