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JPH0730787B2 - Failure detection method for rolling bearings - Google Patents
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JPH0730787B2 - Failure detection method for rolling bearings - Google Patents

Failure detection method for rolling bearings

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JPH0730787B2
JPH0730787B2 JP2326655A JP32665590A JPH0730787B2 JP H0730787 B2 JPH0730787 B2 JP H0730787B2 JP 2326655 A JP2326655 A JP 2326655A JP 32665590 A JP32665590 A JP 32665590A JP H0730787 B2 JPH0730787 B2 JP H0730787B2
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JP
Japan
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grade
frequency
membership function
outer ring
inner ring
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泰三 日並
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山本電機工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はころがり軸受の故障原因をファジィ推論法に
より検知する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of detecting a cause of failure of a rolling bearing by a fuzzy inference method.

[従来の技術] ボールベアリングやニードルベアリングなど、外輪と内
輪間に転動体(ボール又はころ)を有するころがり軸受
において、外輪、内輪及び転動体のそれぞれの接触面の
いずれかに傷があると回転中に振動が発生する。この振
動は傷が外輪、内輪及び転動体のいずれに存在するかに
よってそれぞれ異なる固有の振動数を有している。この
振動は、例えば転動体に傷がある場合には、その傷が回
転中に外輪又は内輪の転走面に接触することによって生
じる。また外輪又は内輪の転走面に傷がある場合には、
回転中に複数の転動体が順次その傷に接触することによ
って振動が生じる。従ってこれらの振動の周波数はころ
がり軸受の回転数に応じて変化する。ころがり軸受の回
転数は外輪に対する内輪の回転数によって表される。一
般にころがり軸受が使用される場合には、内輪又は外輪
のいずれか一方が固定され、他方が回転される。
[Prior Art] Rolling bearings having rolling elements (balls or rollers) between an outer ring and an inner ring, such as ball bearings and needle bearings, will rotate if any of the contact surfaces of the outer ring, the inner ring and the rolling elements is damaged. Vibration occurs inside. This vibration has a different natural frequency depending on whether the scratch exists on the outer ring, the inner ring or the rolling element. This vibration is generated, for example, when the rolling element has a scratch, and the scratch contacts the rolling surface of the outer ring or the inner ring during rotation. If there is a scratch on the rolling surface of the outer or inner ring,
Vibration is caused by a plurality of rolling elements sequentially coming into contact with the scratch during rotation. Therefore, the frequencies of these vibrations change according to the rotational speed of the rolling bearing. The rotation speed of the rolling bearing is represented by the rotation speed of the inner ring with respect to the outer ring. Generally, when a rolling bearing is used, either the inner ring or the outer ring is fixed and the other is rotated.

外輪、内輪、転動体のいずれかに傷がある場合のそれぞ
れの周波数の理論値は一般によく知られている次の式
(1)、(2)及び(3)によって表される。すなわち 外輪に傷がある場合の周波数foutは 内輪に傷がある場合の周波数finは 転動体に傷がある場合の周波数fballは によって表される。
The theoretical value of each frequency when the outer ring, the inner ring, or the rolling element has a flaw is represented by the following well-known formulas (1), (2), and (3). That is, the frequency fout when the outer ring is scratched is The frequency fin when there is a scratch on the inner ring is The frequency fball when there is a scratch on the rolling element is Represented by

ここに fo:ころがり軸受の回転数 D:ころがり軸受のピッチ円径 d:転動体がボールの場合のボールの直径 Z:ボールの数 α:接触角 である。Where fo: Number of revolutions of rolling bearing D: Pitch diameter of rolling bearing d: Diameter of ball when rolling element is ball Z: Number of balls α: Contact angle.

ころがり軸受の回転中の振動はころがり軸受に振動セン
サを取付けてその振動を電気信号に変換して検出するこ
とができる。検出された信号は周波数分析装置により周
波数分析され、複数の周波数とそれぞれの周波数の信号
の強さのデータにより表わされる周波数スペクトル分布
が得られる。
Vibration during rotation of the rolling bearing can be detected by attaching a vibration sensor to the rolling bearing and converting the vibration into an electric signal. The detected signal is frequency-analyzed by a frequency analyzer to obtain a frequency spectrum distribution represented by a plurality of frequencies and signal strength data of each frequency.

前記の周波数分析により得られた複数の周波数を前記式
(1)、(2)及び(3)から算出された周波数の集合
である基準スペクトル分布と比較し、一致又は近似して
いるものがあるかどうかを調査する。その結果一致又は
近似しているものがあるときは、その周波数における信
号の強さを故障判定のためにあらかじめ経験的に定めら
れた判定基準レベルと比較する。そして判定基準レベル
を越えている場合にはその周波数に対応する原因の故障
が生じていると判定する。
A plurality of frequencies obtained by the frequency analysis are compared with a reference spectrum distribution, which is a set of frequencies calculated from the equations (1), (2), and (3), and there is a match or approximation. Investigate whether or not. If there is a match or an approximation as a result, the signal strength at that frequency is compared with a judgment reference level that has been empirically determined in advance for judging a failure. If the frequency exceeds the determination reference level, it is determined that a failure having a cause corresponding to the frequency has occurred.

ころがり軸受の実際の回転においては、外輪と転動体間
及び内輪と転動体間にスリップが生じ、それによって微
少な振動が発生する。振動センサの検出出力にはこの微
少振動によるものも混入しているので、実測による周波
数スペクトル分布と式(1)、(2)及び(3)から得
られる基準スペクトル分布とは一致しない。
During the actual rotation of the rolling bearing, slips occur between the outer ring and the rolling elements and between the inner ring and the rolling elements, which causes minute vibrations. Since the detection output of the vibration sensor also includes the minute vibration, the actually measured frequency spectrum distribution does not match the reference spectrum distribution obtained from the equations (1), (2) and (3).

そこで前記計算によって得られた周波数の理論値の上下
に所定の幅の基準周波数帯域を設けている。その基準周
波数帯域は使用する周波数分析装置の分解能△fと経験
的に定められた定数±nとの積±n・△fによって表さ
れる。
Therefore, a reference frequency band having a predetermined width is provided above and below the theoretical value of the frequency obtained by the above calculation. The reference frequency band is represented by the product of the resolution Δf of the frequency analyzer used and the empirically determined constant ± n ± n · Δf.

このようにして定めた所定の基準周波数帯域と実測され
たスペクトル分布を比較することによって、ころがり軸
受の故障箇所を判定している。
The failure location of the rolling bearing is determined by comparing the measured spectral distribution with the predetermined reference frequency band thus determined.

[発明が解決しようとする課題] 定数±nは経験に基づいて最も適当と思われる値を定め
ているが、ころがり軸受の傷の状況によってはその振動
の周波数が±n・△fによって表される基準周波数帯域
に入らない場合がある。従来の技術による判定において
は、測定された周波数が前記の基準周波数帯域に入らな
い場合は異常とは判定しないので、測定された周波数が
予知できない原因によって基準周波数帯域からずれてい
る場合には傷等の故障が実在するにもかかわらず故障が
ないものと判定されるおそれがある。
[Problems to be Solved by the Invention] The constant ± n is determined based on experience as the most appropriate value. However, the vibration frequency is represented by ± n · Δf depending on the condition of scratches on the rolling bearing. In some cases, it may not fall within the reference frequency band. In the judgment by the conventional technology, if the measured frequency does not fall within the reference frequency band, it is not judged as abnormal, so if the measured frequency deviates from the reference frequency band due to an unpredictable cause, there is a scratch. There is a possibility that it may be determined that there is no failure despite the fact that there is a failure such as.

また測定された振動レベルを判定基準レベルと比較する
場合において、振動レベルの測定値は振動発生点と測定
点(センサの位置)間の距離によって変化し、遠ければ
測定値は小さくなる。また周波数が高い程伝播中の減衰
も大きくなりその結果測定値は小さくなる。従って一定
の判定基準レベルで判定をして故障の有無を判定したの
では故障を正しく検知することができない場合が生じ
る。
Further, when the measured vibration level is compared with the determination reference level, the measured value of the vibration level changes depending on the distance between the vibration generation point and the measurement point (sensor position), and the longer the measured value, the smaller the measured value. Also, the higher the frequency, the greater the attenuation during propagation, resulting in a smaller measured value. Therefore, if the presence or absence of a failure is determined by making a determination at a fixed determination reference level, the failure may not be detected correctly.

[課題を解決するための手段] この発明のころがり軸受の異常検出方法は、 ころがり軸受の回転中の振動を検出し検出信号を出力す
るステップ、前記検出信号をA/D変換するステップ、前
記A/D変換された検出信号に基づいて検出信号の周波数
スペクトル分析を行うステップ、周波数スペクトル分析
された複数の周波数の内、スペクトル強度の大きい方か
ら順に所定数の周波数を選出するステップ、第1のメン
バーシップ関数に関して、横軸が周波数、縦軸がグレー
ドを表す座標において、ころがり軸受の外輪に傷がある
場合、内輪に傷がある場合又は転動体に傷がある場合の
振動の理論的な基本周波数のそれぞれの横座標値におけ
るグレード1の点を頂点とする3個の三角形を有する第
1のメンバーシップ関数をメモリに設定するステップ、
第1のメンバーシップ関数に基づいて、前記の周波数ス
ペクトル分析された前記所定数の周波数のそれぞれのグ
レードを求めるステップ、第2のメンバーシップ関数に
関して、横軸がスペクトル強度を表し、縦軸が、グレー
ドを表す座標において、座標の原点を通り、グレード1
に向かって漸増する曲線によって表される第2のメンバ
ーシップ関数をメモリに設定するステップ、第2のメン
バーシップ関数に基づいて、前記の所定数の周波数のそ
れぞれのスペクトル強度に対するグレードを求めるステ
ップ、前記第1のメンバーシップ関数に基づいて求めら
れた前記所定数の周波数のそれぞれのグレードと、前記
第2のメンバーシップ関数に基づいて求められた前記所
定数の周波数のそれぞれのスペクトル強度に対するグレ
ードとの積を、前記所定数のそれぞれの周波数及び内輪
のグレード、外輪のグレード、転動体のグレード毎に求
めるステップ、及び前記積の値の代数和を、内輪、外輪
及び転動体毎に求めることによって、内輪、外輪及び転
動体において異常が生じている可能性を判定するステッ
プを備えている。
[Means for Solving the Problems] A method for detecting abnormality of a rolling bearing according to the present invention includes a step of detecting vibration during rotation of a rolling bearing and outputting a detection signal, a step of A / D converting the detection signal, and the step of A step of performing a frequency spectrum analysis of the detection signal based on the D / D-converted detection signal; a step of selecting a predetermined number of frequencies in order of increasing spectral intensity from a plurality of frequencies subjected to the frequency spectrum analysis; Regarding the membership function, the horizontal axis is frequency and the vertical axis is grade, where the outer ring of the rolling bearing has scratches, the inner ring has scratches, or the rolling element has scratches Setting in memory a first membership function having three triangles with grade 1 points at each abscissa value of the frequency as vertices;
Determining a grade of each of the predetermined number of frequencies subjected to the frequency spectrum analysis based on a first membership function, with respect to the second membership function, the horizontal axis represents the spectrum intensity, and the vertical axis represents In the coordinates that represent the grade, pass through the origin of the coordinates, and grade 1
Setting in memory a second membership function represented by a curve that gradually increases toward, a grade for each spectral intensity of the predetermined number of frequencies based on the second membership function, A grade for each of the predetermined number of frequencies determined based on the first membership function, and a grade for each spectral intensity of the predetermined number of frequencies determined based on the second membership function. The step of obtaining the product of each of the predetermined number of frequencies and the inner ring grade, the outer ring grade, and the rolling element grade, and the algebraic sum of the product values for each of the inner ring, the outer ring, and the rolling element. , A step of determining a possibility that an abnormality has occurred in the inner ring, the outer ring and the rolling element.

[作用] ころがり軸受の振動の周波数を周波数スペクトル分析さ
れた複数の周波数のそれぞれグレードを第1のメンバー
シップ関数から求め、また前記複数の周波数のスペクト
ル強度のそれぞれのグレードを第2メンバーシップ関数
から求め、両グレードを用いてグレード付フローにもと
づく所定の演算をすることによって異常が生じている確
率がグレードによって表される。
[Operation] The frequency of vibration of the rolling bearing is obtained from the first membership function for each grade of the plurality of frequencies subjected to the frequency spectrum analysis, and each grade of the spectrum intensity of the plurality of frequencies is obtained from the second membership function. The probability that an abnormality has occurred is calculated by using the two grades and performing a predetermined calculation based on the graded flow.

[実施例] 第1図にこの発明のころがり軸受の異常検出方法の実施
例における実験用の振動データ収集装置を示す。図にお
いて、軸1は正常なボールベアリング2と欠陥を有する
供試用ボールベアリング3によって支持されており、そ
の一端はカップリング4を介してモーター5に連結され
ている。軸1の他端には負荷としての円板6が固定され
ている。供試用ボールベアリング3の取付ハウジング3A
には加速度センサ7が設けられており、モーター5によ
り軸1が回転するときの供試用ボールベアリング3の振
動を検出する。検出された信号は異常検出装置17に入力
される。異常検出装置17において、その入力信号はエン
ベロープ検波された後A/D変換され、デジタル信号に変
換されてコンピュータシステムに入力される。コンピュ
ータシステムにおいては、所定のソフトウェアによる公
知のスペクトルアナライザ機能によって入力信号の周波
数スペクトル分析が行なわれる。
[Embodiment] FIG. 1 shows an experimental vibration data collecting apparatus in an embodiment of the method for detecting abnormality of a rolling bearing according to the present invention. In the figure, a shaft 1 is supported by a normal ball bearing 2 and a defective ball bearing 3 under test, one end of which is connected to a motor 5 via a coupling 4. A disk 6 as a load is fixed to the other end of the shaft 1. Mounting housing for trial ball bearing 3A 3A
Is provided with an acceleration sensor 7, and detects vibration of the ball bearing 3 under test when the shaft 1 is rotated by the motor 5. The detected signal is input to the abnormality detection device 17. In the abnormality detecting device 17, the input signal is envelope-detected, A / D-converted, converted into a digital signal, and input to the computer system. In the computer system, the frequency spectrum analysis of the input signal is performed by a well-known spectrum analyzer function of predetermined software.

第2図は供試用ボールベアリング3の平面図である。こ
のボールベアリング3の仕様は、軸径(Φ1)25mm、ピ
ッチ円径(D)は36.0mm、ボール径(d)は6.35mm、ボ
ール数(Z)は10個、接触角(α)は0゜である。また
供試用ボールベアリング3を故意に異常状態にするため
にその外輪8に直径約3mmの穴9を設けている。
FIG. 2 is a plan view of the test ball bearing 3. The specifications of this ball bearing 3 are: shaft diameter (Φ1) 25 mm, pitch circle diameter (D) 36.0 mm, ball diameter (d) 6.35 mm, number of balls (Z) 10, contact angle (α) 0 It is ゜. In addition, a hole 9 having a diameter of about 3 mm is provided in the outer ring 8 of the ball bearing 3 for test to intentionally bring it into an abnormal state.

第3図は、軸1が640RPMで回転している場合の供試用ボ
ールベアリング3の振動を加速度センサ7で検出し、ス
ペクトル分析をしたスペクトルを示す。図において最も
高い加速度(G)(1G=980cm/sec2)を有する振動の周
波数は43.5HZであり、その加速度は0.0795(G)であ
る。分析されたスペクトルの内上位10個の周波数とその
加速度(G)の大きさを第1表に示す。
FIG. 3 shows a spectrum obtained by detecting the vibration of the ball bearing 3 under test with the acceleration sensor 7 when the shaft 1 is rotating at 640 RPM and performing spectrum analysis. In the figure, the frequency of vibration having the highest acceleration (G) (1 G = 980 cm / sec 2 ) is 43.5 HZ, and its acceleration is 0.0795 (G). Table 1 shows the top 10 frequencies in the analyzed spectrum and the magnitude of their acceleration (G).

一方供試用ボールベアリング3の外輪8、内輪10又はボ
ール11に傷がある場合の振動の周波数の理論値は前記
「従来の技術の項」において挙げた式(1)、(2)及
び(33)により求められる。その基本周波数と第5次ま
での高調波を第2表に示す。
On the other hand, the theoretical value of the frequency of vibration when the outer ring 8, the inner ring 10 or the ball 11 of the ball bearing 3 under test has a flaw is given by the formulas (1), (2) and (33) given in the above-mentioned "Prior Art". ) Is required. Table 2 shows the fundamental frequency and the harmonics up to the 5th order.

第2表の3つの基本波(44.0HZ,62.9HZ,58.1HZ)を基に
して、第1表の周波数の分布を表すためのファジィ集合
を第4図に示す3個の三角形によるメンバーシップ関数
を定義し、これを異常検出装置17内のメモリに設定す
る。このメンバーシップ関数は各基本波周波数(44.0H
Z,62.9HZ,58.1HZ)においてグレード1の頂点を有し、
その頂点とその頂点の基本波周波数にとなり合う他の基
本波周波数のグレード零の点を結ぶ3個の三角形であっ
て、両端の三角形は二等辺三角形としたものにより表さ
れる。
Based on the three fundamental waves (44.0HZ, 62.9HZ, 58.1HZ) in Table 2, the fuzzy set for expressing the frequency distribution in Table 1 is shown in Fig. 4 as a membership function with three triangles. Is defined and is set in the memory in the abnormality detection device 17. This membership function is based on each fundamental frequency (44.0H
Z, 62.9HZ, 58.1HZ) with a grade 1 peak,
Three triangles connecting the apex and the point of the grade zero of another fundamental wave frequency that becomes the fundamental wave frequency of the apex, and the triangles at both ends are represented by isosceles triangles.

第4図に示すメンバーシップ関数によって第1表に示す
周波数の集合のグレード値を求めた結果を第3表に示
す。
Table 3 shows the result of obtaining the grade value of the set of frequencies shown in Table 1 by the membership function shown in FIG.

次に第1表のスペクトルにおける各周波数成分スペクト
ル強度(加速度:G)に関するファジィ集合を第5図に示
す。図におけるメンバーシップ関数はファジィ診断にお
いて一般的に用いられているものであり、式(3)によ
って表される。
Next, FIG. 5 shows a fuzzy set for each frequency component spectrum intensity (acceleration: G) in the spectrum of Table 1. The membership function in the figure is generally used in fuzzy diagnosis and is represented by equation (3).

このメンバーシップ関数はスペクトル強度(G)が0.02
のとき、グレードが0.5になるようになされている。こ
のメンバーシップ関数も異常検出装置17内のメモリに設
定される。
This membership function has a spectral intensity (G) of 0.02
At that time, the grade becomes 0.5. This membership function is also set in the memory inside the abnormality detection device 17.

第1表のスペクトルの各周波数におけるスペクトル強度
(加速度:G)の値を第5図のメンバーシップ関数に適用
して求めたグレードを第4表に示す。
Table 4 shows the grades obtained by applying the value of the spectrum intensity (acceleration: G) at each frequency of the spectrum in Table 1 to the membership function in FIG.

次に第3表の各グレード(内輪のグレード、外輪のグレ
ード、ボールのグレード)と第4表のグレードとの積を
各番号毎に求め、その結果のグレードを第5表に示す。
第5表に示すグレードは周波数のグレードと各周波数に
おける加速度のグレードの両者の成分を含むグレードで
ある。
Next, the product of each grade in Table 3 (inner ring grade, outer ring grade, ball grade) and the grade in Table 4 was obtained for each number, and the resulting grade is shown in Table 5.
The grades shown in Table 5 are grades that include both the frequency grade and the acceleration grade at each frequency.

第5表において、番号1〜10の内輪のグレードの代数和
を式(4)に示す代数和演算の公式によって求めること
によって内輪に傷のある可能性を表すグレードが得られ
る。
In Table 5, the algebraic sums of the grades of the inner races numbered 1 to 10 are obtained by the algebraic sum calculation formula shown in the equation (4) to obtain the grade indicating the possibility of the inner race being damaged.

a1+a2+……a =1−(1−a1)(1−a2)……(1−a) ……
(4) 第5表の場合その値は0.000である。
a 1 + a 2 + ... a n = 1- (1-a 1 ) (1-a 2 ) ... (1-a n ) ...
(4) In Table 5, the value is 0.000.

上記(4)式は演算方法の一例を示すものであって、演
算式はこれに限られるものでない。
The above formula (4) shows an example of the calculation method, and the calculation formula is not limited to this.

同様にして外輪のグレード及びボールのグレードの代数
和を求めることによって、それぞれ外輪に傷のある可能
性及びボールに傷のある可能性を表すグレードが得られ
る。第5表の場合のそれらの値はそれぞれ0.919及び0.0
81である。ここで使用される「可能性」の用語は実質的
に「確率」と同じ意味である。
Similarly, by obtaining the algebraic sum of the outer ring grade and the ball grade, the grades indicating the possibility of scratches on the outer ring and the possibility of scratches on the ball are obtained. The values in Table 5 are 0.919 and 0.0, respectively.
81. The term "likelihood" as used herein is substantially synonymous with "probability."

第6図はこれらの可能性を表すグレードを用いて表した
異常診断のフローチャートである。このフローチャート
においては、判断を示す各ステップにおいて、イエス
(Yで表示)又はノー(Nで表示)の可能性をその近傍
に付記したグレードを示す数値により表している。第5
表より、内輪のグレードは零、外輪及びボールのグレー
ドはそれぞれ0.919及び0.081である。フローチャート及
び以下の説明において、0.919及び0.081の値は4捨5入
してそれぞれ0.92及び0.08とする。
FIG. 6 is a flow chart of abnormality diagnosis expressed using the grades showing these possibilities. In this flowchart, the possibility of yes (displayed in Y) or no (displayed in N) is indicated by a numerical value indicating the grade in the vicinity thereof at each step indicating judgment. Fifth
From the table, the grade of the inner ring is zero, and the grades of the outer ring and the ball are 0.919 and 0.081, respectively. In the flowchart and the following description, the values of 0.919 and 0.081 are rounded off to the nearest 0.92 and 0.08, respectively.

フローチャートのステップ(1)において、内輪に傷の
ある可能性を判定する。内輪に傷のある可能性は0.00で
あるのでイエス(以下Yと略記する)のグレードは0.0
0、ノー(以下Nと略記する)のグレードは1.00とな
る。
In step (1) of the flowchart, the possibility that the inner ring is damaged is determined. The possibility of scratches on the inner ring is 0.00, so the grade of yes (hereinafter abbreviated as Y) is 0.0.
The grade of 0 and No (hereinafter abbreviated as N) is 1.00.

ステップ(2)において、外輪に傷のある可能性を判定
する。外輪に傷のある可能性は0.92であるので、Yのグ
レードは0.92、Nのグレードは0.08である。さらにステ
ップ(3)においてボール傷の可能性を判定する、ボー
ル傷の可能性は0.08なので、Yのグレードは0.08、Nの
グレードは0.92となる。その結果、内輪、外輪及びボー
ルに共に傷があるグレードは第6図のボックス(a)に
示すように008となる。
In step (2), the possibility that the outer ring is damaged is determined. The likelihood of scratches on the outer ring is 0.92, so the Y grade is 0.92 and the N grade is 0.08. Further, in step (3), the possibility of ball damage is judged. Since the possibility of ball damage is 0.08, the Y grade is 0.08 and the N grade is 0.92. As a result, the grade in which the inner ring, the outer ring and the ball are all scratched is 008 as shown in box (a) of FIG.

同様にして、内輪と外輪に共に傷のあるグレードは第6
図のボックス(b)に示すように0.92となる。以下同様
に、内輪とボールに共に傷のあるグレードは第6図のボ
ックス(c)に示す0.08、内輪のみに傷のあるグレード
は0.92(ボックス(d))、外輪とボールに共に傷があ
るグレードは0.08(ボックス(e))、外輪にのみ傷の
あるグレードは0.92(ボックス(f))、ボールにのみ
傷があるグレードは0.08(ボックス(G))及び「その
他」の場合のグレードは0.92(ボックス(h))とな
る。「その他」は例えば異常が見当らない場合も含まれ
る。
Similarly, grade 6 with both inner and outer rings is scratched
It becomes 0.92 as shown in the box (b) of the figure. Similarly, grades with both inner ring and ball scratches are 0.08 shown in box (c) in Fig. 6, grades with only inner ring scratches are 0.92 (box (d)), both outer ring and balls have scratches. Grade is 0.08 (box (e)), grade with only outer ring is 0.92 (box (f)), grade with only ball is 0.08 (box (G)) It becomes 0.92 (box (h)). “Others” also includes the case where no abnormality is found, for example.

次に各ボックス(a)〜(h)において、フローチャー
トに基づいて、内輪傷、外輪傷及びボールの傷のそれぞ
れの可能性を示すグレードの組を求め、それらを第6表
に表す。
Next, in each of the boxes (a) to (h), a set of grades showing the possibility of each of the inner ring scratch, the outer ring scratch, and the ball scratch was obtained based on the flowchart, and they are shown in Table 6.

例えばボックス(a)のグレードの組はステップ(1)
のYのグレード、ステップ(2)のYのグレード及びス
テップ(3)のYのグレードによって得られる。同様に
して、ボックス(b)のグレードの組はステップ(1)
のYのグレード、ステップ(2)のYのグレード、ステ
ップ(3)のNのグレードによって得られる。またボッ
クス(c)のグレードの組は、ステップ(1)のYのグ
レード、ステップ(2)のNのグレード、ステップ
(3)のYのグレードによって得られる。このようにし
て他のボックス(a)〜(h)についてもグレードの組
が得られる。次にミニマム法により、各グレードの組の
中で最少のグレードを選択する。その結果を第6表の最
下行に示す。この結果から、次のような4種の診断結果
が得られる。
For example, the grade set of box (a) is step (1)
Y grade, step (2) Y grade and step (3) Y grade. Similarly, the set of grades in box (b) is step (1).
Y grade, step (2) Y grade, step (3) N grade. The set of grades in box (c) is obtained by the Y grade in step (1), the N grade in step (2), and the Y grade in step (3). In this way, grade sets are obtained for the other boxes (a) to (h). Next, the minimum grade is selected from the set of grades by the minimum method. The results are shown in the bottom row of Table 6. From these results, the following four diagnostic results are obtained.

1. 0.92の確率で外輪に傷がある。1. There is a 0.92 chance that the outer ring is scratched.

2. 0.08の確率で外輪及びボールに傷がある。2. There is a probability of 0.08 that the outer ring and balls are damaged.

3. 0.08の確率でボールに傷がある。3. There is a 0.08 chance of scratching the ball.

4. 0.08の確率でその他の原因がある。4. There are other causes with a probability of 0.08.

第7図に前記の処理を行なうための処理のフローチャー
トを示す。振動センサ7によって検出された出力信号は
(ステップ11)エンベロープ検波器によってエンベロー
プが検出され(ステップ12)、LPF(ローパスフィル
タ)によって不要な高い周波数の成分が除去される(ス
テップ13)。次にサンプルホールド回路によってサンプ
リングされる(ステップ14)。サンプリングされた信号
はA/Dコンバータによりデジタル信号に変換され(ステ
ップ15)、コンピュータシステムに入力される(ステッ
プ16)。
FIG. 7 shows a flowchart of processing for performing the above processing. The envelope of the output signal detected by the vibration sensor 7 is detected by the envelope detector (step 11) (step 12), and unnecessary high frequency components are removed by the LPF (low-pass filter) (step 13). Next, it is sampled by the sample and hold circuit (step 14). The sampled signal is converted into a digital signal by the A / D converter (step 15) and input to the computer system (step 16).

コンピュータシステムにおいて、所定のソフトウエアに
よって前記のスペクトル分析、メンバーシップ関数の演
算、診断結果の出力が行なわれる(ステップ16)。
In the computer system, the spectrum analysis, the calculation of the membership function, and the output of the diagnostic result are performed by a predetermined software (step 16).

[発明の効果] この発明によれば、ころがり軸受に異常が生じた場合に
おいて、その異常がころがり軸受の構成要素である外
輪、内輪及び転動体のいずれに生じているかをそれぞれ
の可能性すなわち確率を示す数値によって表す。従っ
て、特に異常が複数の構成要素(例えば外輪と転動体)
に生じている場合において、それらの異常の程度を確率
によって個々に知ることができる。
[Effect of the Invention] According to the present invention, when an abnormality occurs in the rolling bearing, it is possible to determine whether the abnormality occurs in the outer ring, the inner ring or the rolling element which is a component of the rolling bearing. Is represented by a numerical value. Therefore, especially if there are abnormalities in multiple components (eg outer ring and rolling elements)
In the case of occurrence in the above, the degree of these abnormalities can be individually known by the probability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の実施例において用いられる振動デー
タ収集装置の側面図、第2図はボールベアリングの平面
図、第3図は共試用ボールベアリングの振動のスペクト
ル分布を示す図、第4図は共試用ボールベアリングの振
動のスペクトル分布に関するメンバーシップ関数の図、
第5図はボールベアリングの振動のスペクトル強度に関
するメンバーシップ関数、第6図は異常診断のフローチ
ャート、第7図はこの実施例を実施する異常検出装置で
ある。
FIG. 1 is a side view of a vibration data collecting apparatus used in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a ball bearing, FIG. 3 is a view showing a spectrum distribution of vibration of a ball bearing for trial use, and FIG. Is a diagram of the membership function for the spectral distribution of vibration of the co-test ball bearing,
FIG. 5 is a membership function relating to the spectral intensity of vibration of the ball bearing, FIG. 6 is a flow chart for abnormality diagnosis, and FIG. 7 is an abnormality detection device for carrying out this embodiment.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ころがり軸受の回転中の振動を検出し検出
信号を出力するステップ、 前記検出信号をA/D変換するステップ、 前記A/D変換された検出信号に基づいて検出信号の周波
数スペクトル分析を行うステップ、 周波数スペクトル分析された複数の周波数の内、スペク
トル強度の大きい方から順に所定数の周波数を選出する
ステップ、 第1のメンバーシップ関数に関して、横軸が周波数、縦
軸が0〜1のグレードの値を表す座標において、ころが
り軸受けの外輪に傷がある場合、内輪に傷がある場合又
は転動体に傷がある場合の3つの場合についてそれぞ
れ、振動の理論的な基本周波数の横座標値におけるグレ
ードの値が1である各点を頂点とする3個の三角形を有
する第1のメンバーシップ関数をメモリに設定するステ
ップ、 第1のメンバーシップ関数に基づいて、前記の周波数の
スペクトル分析された前記所定数の周波数のそれぞれの
グレードを求めるステップ、 第2のメンバーシップ関数に関して、横軸がスペクトル
強度を表し、縦軸がグレードを表す座標において、座標
の原点を通り、グレード1に向って漸増する曲線によっ
て表される第2のメンバーシップ関数をメモリに設定す
るステップ、 第2のメンバーシップ関数に基づいて、前記の所定数の
周波数のそれぞれのスペクトル強度に対するグレードを
求めるステップ、 前記第1のメンバーシップ関数に基づいて求められた前
記所定数の周波数のそれぞれのグレードと、前記第2の
メンバーシップ関数に基づいて求められた前記所定数の
周波数のそれぞれのスペクトル強度に対するグレードと
の積を、前記所定数のそれぞれの周波数及び内輪のグレ
ード、外輪のグレード、転動体のグレード毎に求めるス
テップ、及び 前記積の値の代数和を、内輪、外輪及び転動体毎に求め
ることによって、内輪、外輪及び転動体において異常が
生じている可能性を判定するステップ を有するころがり軸受の故障検出方法。
1. A step of detecting vibration of a rolling bearing during rotation and outputting a detection signal, a step of A / D converting the detection signal, and a frequency spectrum of the detection signal based on the A / D converted detection signal. A step of performing analysis, a step of selecting a predetermined number of frequencies in order of increasing spectral intensity from a plurality of frequencies subjected to frequency spectrum analysis, with respect to the first membership function, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents 0 At the coordinates representing the grade 1 value, the lateral vibration of the theoretical fundamental frequency for each of the three cases where the outer ring of the rolling bearing has a scratch, the inner ring has a scratch, or the rolling element has a scratch Setting in memory a first membership function having three triangles each of which has a vertex whose grade value is 1 in the coordinate values; Determining a grade of each of the predetermined number of frequencies subjected to spectrum analysis of the frequency based on the membership function, with respect to the second membership function, a horizontal axis represents spectrum intensity and a vertical axis represents grade. In the memory, setting a second membership function represented by a curve that gradually increases toward the grade 1 through the origin of the coordinates, based on the second membership function, Determining a grade for each spectrum intensity, each grade of the predetermined number of frequencies obtained based on the first membership function, and the predetermined number obtained based on the second membership function The product of the frequency and the spectral intensity for each spectral intensity is calculated by By determining the frequency and inner ring grade, outer ring grade, rolling element grade, and algebraic sum of the product values for each inner ring, outer ring, and rolling element, the inner ring, outer ring, and rolling element are calculated. A rolling bearing failure detection method including a step of determining a possibility that an abnormality has occurred in a moving body.
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