异常诊断系统 |
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| 申请号 | CN201680010961.8 | 申请日 | 2016-02-17 | 公开(公告)号 | CN107250754A | 公开(公告)日 | 2017-10-13 |
| 申请人 | 日本精工株式会社; | 发明人 | 柳泽知之; 相泽知之; | ||||
| 摘要 | 异常诊断系统(1)包括： 轴承 (10)，由多个构成部件构成；多个 传感器 (21)、(22)、(23)，设置在所述构成部件的相互不同 位置 ，并且检测周围的 信号 ；以及异常诊断装置(30)，根据来自所述多个传感器(21)、(22)、(23)的 输出信号 ，诊断所述轴承(10)的异常、以及配置在所述轴承(10)周围的装置的异常。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种异常诊断系统，包括： |
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| 说明书全文 | 异常诊断系统技术领域[0001] 本发明涉及异常诊断系统。 背景技术[0002] 在车辆、工作机械、风车等机械设备中配备有滚动轴承等多个各种轴承。当由于长时间使用机械设备而产生磨损、损伤时，有可能不仅会妨碍轴承的流畅地旋转、滑动，且产生异常音，还会导致降低寿命。因此，以往在使用固定期间的机械设备后，检查轴承有无磨损、损伤等异常。 [0003] 该检查是通过分解安装有机械设备的轴承部位、或者机械设备整体而进行的，轴承所产生的损伤、磨损是通过作业人员的目视检查来发现的。并且，检查的结果是，在发现了轴承的磨损、损伤等异常的情况下，将该轴承进行换新，防患机械设备的故障、事故于未然。然而，在分解机械设备的一部分、或者整体并通过作业人员的目视来进行的检查方法中，会存在下述问题：从机械设备拆卸轴承的作业和将检查结束的轴承再次安装于机械设备的作业花费巨大的劳力，机械设备的保养成本上升。 [0004] 为了解决像这样的问题，提出了一种能够在机械设备实际运转状态下进行轴承的异常诊断的异常诊断装置。例如，在专利文献1记载的旋转机械装置的监视诊断系统中，在每个设置各震荡检测传感器的位置并且以每个运转模式，将由各振动检测传感器检测的振动级别与设定的警报发生级别相比较来进行警报判定，在达到发生警报级别时通过警报显示装置显示警报。由此，实现了在确定发生异常振动的部位的同时，能够明确地显示异常振动部位。另外，在专利文献2记载的滚动轴承的异常诊断装置中，基于使用振动传感器所测定的振动波形的有效值、振动波形的包络信号波形的交流成分的有效值进行滚动轴承的异常诊断。由此，实现正确的异常诊断。 [0005] 现有技术文献 [0006] 专利文献1：日本特开2009-109350号公报 [0007] 专利文献2：日本特开2011-154020号公报 发明内容[0008] 本发明欲解决的问题 [0009] 但是，对装入机械设备的马达等的各种装置的检查，一般而言也通过分解装入机械设备的该装置的部位、或者机械设备整体来进行。因此，从机械设备的保养成本等观点考虑，优选的是，在轴承的异常诊断的同时，进行各种装置的异常诊断。然而，上述的专利文献1以及2所记载的发明仅进行设置有传感器的部件的异常诊断，设置有传感器的部件以外的装置的异常诊断不能进行。 [0010] 本发明是鉴于上述情况而完成的发明，其目的在于提供一种能够进行轴承的异常诊断、以及配置在轴承的周围的装置的异常诊断的异常诊断系统。 [0011] 用于解决问题的技术方案 [0012] 本发明的上述目的是由下述的结构来实现的。 [0013] (1)异常诊断系统，包括：轴承，其包括多个构成部件；多个传感器，其设置在所述构成部件的相互不同位置，并且检测周围的信号；以及异常诊断装置，其根据从所述多个传感器输出的信号，诊断所述轴承的异常、以及配置在所述轴承周围的装置的异常。 [0014] (1)所记载的异常诊断系统， [0016] 所述多个传感器具有：第一传感器，其设置在所述轴承的内圈或者外圈的轴向一端部附近；第二传感器，其设置在滚道面附近；以及第三传感器，其设置在轴向另一端部附近。 [0017] (3)(2)所记载的异常诊断系统，所述外圈是固定圈。 [0018] (4)(2)所记载的异常诊断系统，所述内圈是旋转圈。 [0019] (5)(1)～(4)所记载的异常诊断系统，所述异常诊断装置确定所述多个传感器中，输出值最初上升或者超过规定的阈值的传感器，根据被确定的传感器的设置的位置，判定所述轴承以及所述装置中的哪个为异常。 [0020] (6)(1)～(5)的任一项所记载的异常诊断系统，所述多个传感器分别为温度传感器。 [0021] (7)(1)～(5)的任一项所记载的异常诊断系统，所述多个传感器分别为振动传感器。 [0022] (8)(1)～(5)的任一项所记载的异常诊断系统，所述多个传感器分别为负荷传感器。 [0023] (9)(8)所记载的异常诊断系统，所述多个传感器相互未配置在相同的圆周上。 [0024] 发明的效果 [0026] 图1是第一实施方式的异常诊断系统的示意图。 [0027] 图2是示出各传感器的检测温度和时间的关系的图表。 [0028] 图3是示出在马达发生异常的情况下的、各传感器的检测温度和时间的关系的图表。 [0029] 图4是示出在轴承发生异常的情况下的、各传感器的检测温度和时间的关系的图表。 [0030] 图5是示出在泵发生异常的情况下的、各传感器的检测温度和时间的关系的图表。 [0031] 图6是第一实施方式的异常诊断系统的示意图。 [0032] 附图标记的说明 [0033] 1：异常诊断系统 [0034] 10：轴承 [0035] 11：外圈(构成部件、固定圈) [0036] 13：内圈(构成部件、旋转圈) [0037] 15：滚珠(构成部件) [0038] 17：保持架(构成部件) [0039] 19：密封部件(构成部件) [0040] 21：第一温度传感器 [0041] 22：第二温度传感器 [0042] 23：第三温度传感器 [0043] 30：异常诊断装置 [0044] 31：数据收集部 [0046] 35：状态判定部 [0047] 41：马达(装置) [0048] 42：泵(装置) 具体实施方式[0049] 以下，利用附图对本发明的各实施方式的异常诊断系统进行说明。 [0050] (第一实施方式) [0051] 如图1所示，本实施方式的异常诊断系统1包括：滚动轴承10；设置在滚动轴承10的多个传感器21、22、23；以及异常诊断装置30，根据从多个传感器21、22、23输出的信号，诊断滚动轴承10以及各种装置(例如马达41、泵42)的异常。 [0052] 滚动轴承10具有：外圈11(固定圈)，在内周面具有外圈滚道面11a；内圈13(旋转圈)，在外周面具有内圈滚道面13a；多个滚珠15，转动自如地配置在外圈滚道面11a以及内圈滚道面13a之间；保持架17，转动自如地保持有多个滚珠15；以及一对密封部件19，固定于外圈11的内周面的轴向两侧。像这样，滚动轴承10由外圈11、内圈13、滚珠15、保持架17以及密封部件19等多个构成部件形成。 [0053] 内圈13外嵌固定于轴3，是与该轴3一起旋转的旋转圈。在滚动轴承10的轴向一端侧(图中左侧)，在轴3固定有马达41(装置)，并且轴3被马达41的未图示的转子旋转驱动。另外，在滚动轴承10的轴向另一端侧(图中右侧)，在轴3固定有泵42(装置)，并且马达41的驱动力经由轴3传达到泵42。 [0054] 外圈11内嵌固定于未图示的外壳，是不旋转的固定圈。在外圈11的内周面的外圈滚道面11a的轴向两侧形成有用于固定一对密封部件19的一对密封槽11b。一对密封部件19向径向延伸，是介在着间隙与内圈13的外周面对置的非接触型。由此，一对密封部件19将外圈11和内圈13之间的空间密封，防止来自外部的异物侵入轴承内部。另外，通过使用非接触型的密封部件19，可以抑制对后述的温度传感器进行的温度检测的影响。 [0056] 另外，在外圈11的相互不同的位置埋入设置有检测周围的信号的多个第一～第三传感器21、22、23。在本实施方式中，多个传感器21、22、23由第一温度传感器21、第二温度传感器22以及第三温度传感器23构成，其中，第一温度传感器21设置在外圈11的轴向一端部附近，第二温度传感器22设置在轴向中央部的外圈滚道面11a附近，第三温度传感器23设置在轴向另一端部附近。 [0057] 需要说明的是，在本实施方式中，虽然多个传感器21、22、23设置在相同的径向位置，但也可以是分别不同的径向位置。 [0058] 虽然第一～第三温度传感器检测的温度被滚动轴承10、马达41、泵42的发热影响，但由于各个设置的位置的不同而影响程度也不同。即，配置于马达41附近的第一温度传感器21容易被马达41的温度变化影响，配置在滚珠15、内圈13等附近的第二温度传感器22容易被滚动轴承10的温度变化影响，配置在泵42附近的第三温度传感器23容易被该泵42的温度变化影响。 [0059] 第一～第三温度传感器21～23输出检测的温度，并传达至异常诊断装置。异常诊断装置30例如由微型计算机构成，通过执行记录保持在该微型计算机内的程序，数据收集部31等的各部来执行如下的各处理。 [0060] 异常诊断装置30的数据收集部31收集来自第一～第三温度传感器21～23的输出数据。异常诊断装置30的数据处理部33处理收集的输出数据并储存各输出数据。异常诊断装置30的状态判定部35确定第一～第三温度传感器21～23中、输出值最初从额定温度上升、或者最初超过规定的阈值的传感器。然后，状态判定部35根据被确定的传感器(以下，称为特定传感器)的设置的位置，判定滚动轴承10、马达41、泵42中的哪个处于异常状态。 [0061] 例如，在使第一温度传感器21作为特定传感器的情况下，第一温度传感器21与第二、第三温度传感器22、23相比配置在马达41的附近，因此判定马达41为异常状态。另外，在使第二温度传感器22作为特定传感器的情况下，第二温度传感器22与第三、第一温度传感器23、21相比配置在滚珠15、内圈3等的附近，因此判定滚动轴承10为异常状态。另外，在使第三温度传感器23作为特定传感器的情况下，第三温度传感器23与第一、第二温度传感器21、22相比配置在泵42的附近，因此判定泵42为异常状态。 [0062] 在安装有异常诊断系统1的机械设备中，存在轴承10的发热、马达41的发热、泵42的发热，各自的温度上升时间不同。因此，如图2所示，从第一～第三温度传感器21～23的输出值得到的温度增加曲线在机械设备的启动开始后变得相互不同。然而，当经过一定时间并变成稳定状态时，由于外圈11的温度与滚动轴承10周边的气氛温度相同，所以对第一～第三温度传感器21～23的检测温度没有差别，变成额定温度Ta。 [0063] 在此，参照图3，在到达额定温度Ta后的时间t中，考虑马达41由于何种要因而异常发热的情况。这种情况下，与第二、第三温度传感器22、23相比配置在马达41附近的第一温度传感器21的输出值最初上升，然后按照第二温度传感器22、第三温度传感器23的顺序输出值上升。进而，输出值按照第一温度传感器21、第二温度传感器22、第三温度传感器23的顺序超过规定的阈值Tb。 [0064] 因此，异常诊断装置30将第一温度传感器21确定为输出值最初上升的传感器、或者输出值最初超过阈值Tb的传感器。并且，异常诊断装置根据第一温度传感器21的设置的位置、即根据第一温度传感器21靠近马达41的附近，判定马达41为异常状态。 [0065] 接下来，参照图4，在额定温度Ta到达后的时间t，考虑滚动轴承10由于烧结、磨损等的要因而异常发热的情况。该情况下，与第三、第一温度传感器23、21相比配置在滚动轴承10的附近的第二温度传感器22的输出值最初上升，然后第三温度传感器23以及第一温度传感器21的输出值上升。并且，第二温度传感器22的输出值最初超过阈值Tb，第三温度传感器23以及第一温度传感器21的输出值超过阈值Tb。 [0066] 因此，异常诊断装置30将第二温度传感器22确定为输出值最初上升的传感器、或者输出值最初超过阈值Tb的传感器。并且，异常诊断装置根据第二温度传感器22的设置的位置、即根据第二温度传感器22设置在滚动轴承10的附近，判定滚动轴承10为异常状态。 [0067] 接下来，参照图5，在额定温度Ta到达后的时间t，考虑泵42由于何种要因而异常发热的情况。该情况下，与第一、第二温度传感器21、22相比配置在泵的附近的第三温度传感器23的输出值最初上升，然后按照第二温度传感器22以及第一温度传感器21的顺序输出值上升。并且，输出值按照第三温度传感器23、第二温度传感器22、第一温度传感器21的顺序超过规定的阈值Tb。 [0068] 因此，异常诊断装置30将第三温度传感器23确定为输出值最初上升的传感器、或者输出值最初超过阈值Tb的传感器。并且，异常诊断装置根据第三温度传感器23的设置的位置、即根据第三温度传感器23设置在泵42的附近，判定泵42为异常状态。 [0069] 根据像这样的本实施方式的异常诊断系统1，能够使滚动轴承10的异常诊断、以及配置在滚动轴承10的周围的装置(马达41以及泵42)的异常诊断更有效地进行。 [0070] (第二实施方式) [0071] 接下来，参照附图来说明本发明的第二实施方式的异常诊断系统1。需要说明的是，与第一实施方式相同或等同的部分，附上相同的符号，省略或简化说明。 [0072] 在第一实施方式中，虽然在固定圈的外圈11的相互不同位置配置有多个传感器21～23，但在本实施方式中，在旋转圈的内圈13的相互不同位置埋入配置有检测周围信号的多个传感器21、22、23。也就是说，本实施方式中的多个传感器21、22、23由配置在内圈13的轴向一端部附近的第一温度传感器21、设置在轴向中央部的内圈滚道面13a附近的第二温度传感器22、以及设置在轴向另一端部附近的第三温度传感器23构成。 [0073] 因此，在本实施方式中，配置在马达41附近的第一温度传感器21也容易受该马达41的温度变化影响，并且配置在滚珠15、外圈1等附近的第二温度传感器22容易受滚动轴承 10的温度变化影响，配置在泵42附近的第三温度传感器23容易受该泵42的温度变化影响。 [0074] 另外，在本实施方式中，如第一实施方式的图2所示的那样，从第一～第三温度传感器21～23的输出值得到的温度增加曲线在机械设备的启动开始后变得相互不同。另外，当成为经过一定时间的稳定状态时，由于内圈13的温度与滚动轴承10周边的气氛温度相同，所以第一～第三温度传感器21～23检测的温度没有差别，成为额定温度Ta。 [0075] 因此，在本实施方式中，通过与第一实施方式同样的方法，如图3～图5所示，根据第一～第三温度传感器21～23的输出值的图表，也能够判定马达41、滚动轴承10、泵42的哪个为异常状态。 [0076] 根据像这样的本实施方式的异常诊断系统1，能够使滚动轴承10的异常诊断、以及配置在滚动轴承10的周围的装置(马达41以及泵42)的异常诊断更有效地进行。 [0077] 关于其他结构以及作用也与第一实施方式同样。 [0078] 需要说明的是，本发明并不局限于上述的实施方式，还能够适当地变更、改良等。 [0079] 例如，异常诊断装置30不仅确定输出值最初上升的传感器或者输出值最初超过阈值Tb的传感器，还可以确定输出值第二上升的传感器或者输出值第二超过阈值Tb的传感器。并且，异常诊断装置30根据最初被确定的传感器的位置、第二被确定的传感器的位置来判定滚动轴承10以及装置中的哪个为异常。由此，能够更准确地判定哪个部分在发热，并且能够提高异常判定的精度。同样，异常诊断装置30也可以根据最初被确定的传感器的位置、第二被确定的传感器的位置、以及第三被确定的传感器的位置，判定滚动轴承10以及装置中的哪个为异常。 [0080] 另外，设置的传感器的数量，如果是多个的话即可，也可以根据装入有异常诊断系统的机械装置适当增减。例如，在本实施方式中未设置泵42的情况下，也可以不设置第三温度传感器23。 [0081] 另外，设置的传感器如果是能够监视滚动轴承10、配置在滚动轴承的周围的装置(例如马达41、泵42)的状态的话，就不限定种类，可以采用例如振动传感器、负荷传感器。因此，如上述实施方式那样，在旋转圈即内圈13设置有传感器的情况下，由于热量、振动、负荷等容易从轴3等传达，所以与在滚动轴承10的其他构成部件设置有传感器的情况相比，能够快速捕获变动。 [0082] 在采用负荷传感器作为设置的传感器的情况下，假设在固定圈即外圈11设置有负荷传感器时，由于必须在负荷圈设置负荷传感器，所以在圆周上受到设置相位的制约。但是，在如第二实施方式那样在旋转圈即内圈13设置有负荷传感器的情况下，由于不接受设置相位的制约，所以可以使多个负荷传感器分别在圆周上分开设置。因此，如果在圆周上的任意相位分别设置一个负荷传感器，则能够把握各自的相位的变动。即，在旋转圈设置有负荷传感器的情况下，可以不在相同的圆周上的相位设置多个负荷传感器，而在一个圆周上的相位配置有一个负荷传感器。因此，多个负荷传感器从轴向观察被配置在相互不同的位置。 [0083] 另外，如果传感器的设置部位是滚动轴承10的构成部件的话，则不局限于外圈11或者内圈13，还可以是例如保持架17、密封部件19。 [0084] 另外，从传感器向异常诊断装置30的数据收集部31的信号传送方法可以采用有线、无线的任意的方法。 [0085] 在异常诊断装置30判定滚动轴承10、马达41、泵42的异常的情况下，能够通知上位的系统且自动停止机械设备，并且还能够通过警报、画面显示等向作业者以及管理者进行警告。 [0086] 作为配置在滚动轴承10的周围的装置，并不局限于上述的马达41、泵42，还能够采用任意的装置。 [0087] 本申请基于2015年2月19日申请的日本专利申请2015-030986以及2015年2月19日申请的日本专利申请2015-030987，其内容在此作为参照编入本文。 |
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