專利名稱：軸承的剩余壽命預(yù)測方法、剩余壽命診斷裝置和軸承診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軸承的剩余壽命預(yù)測方法、剩余壽命診斷裝置和軸承診斷系統(tǒng)， 更為詳細(xì)地，涉及如下的軸承的剩余壽命預(yù)測方法、剩余壽命診斷裝置和軸承診斷系統(tǒng)在插入用戶機(jī)械裝置的軸承中，可以基于疲勞擴(kuò)展而在軸承發(fā)生損壞之前預(yù)測剩余壽命。
背景技術(shù)：
在煉鐵廠或造紙廠等使用了大量的用軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)自如地支撐的輥。在這樣的工廠中，利用振動(dòng)傳感器等監(jiān)視并診斷軸承的壽命，并進(jìn)行部件更換計(jì)劃、向軸承制造商征求報(bào)價(jià)和訂單。但是，在不以軸承為專門業(yè)務(wù)的工廠的診斷中出于設(shè)備或技術(shù)性的問題，有時(shí)會(huì)難以診斷出準(zhǔn)確的軸承壽命，一般為了應(yīng)對(duì)突發(fā)性的事故庫存有大量的更換用軸承。并且， 軸承制造商為了應(yīng)對(duì)變化多端并且突發(fā)性的訂單，有必要儲(chǔ)備大量的庫存或銷售人員。為了處理這種問題，提供了監(jiān)視·診斷系統(tǒng)以及其方法，其通過在用戶使用的軸承上安裝傳感器，測定軸承的振動(dòng)波形、溫度、圖像等，在遠(yuǎn)程位置捕捉傳感器發(fā)送的信號(hào)，來監(jiān)測軸承的狀況，使得軸承制造商能遠(yuǎn)距離進(jìn)行軸承的壽命診斷(例如參照專利文獻(xiàn)1。)。 專利文獻(xiàn)1以期實(shí)現(xiàn)通過檢測軸承的異常初始狀態(tài)，在軸承損壞擴(kuò)大之前停止機(jī)械設(shè)備， 防止給制造的產(chǎn)品帶來影響以及附屬設(shè)備的重大損壞，同時(shí)還能提前進(jìn)行更換所需的軸承的訂單，以順利地實(shí)施更換，而且還能最優(yōu)化所需的更換軸承的數(shù)量，以提高倉庫管理效率。并且，如果軸承材料發(fā)生疲勞，則會(huì)發(fā)生殘余奧氏體的馬氏體變態(tài)、位錯(cuò)密度的減少、壓縮殘留應(yīng)力的增加等軸承材料組織的變化。作為預(yù)測軸承的疲勞擴(kuò)展度的技術(shù)有通過利用X射線測定組織變化，來推測疲勞擴(kuò)展度的方法(例如參照專利文獻(xiàn)2。)。并且， 已知有雖不是軸承，但是通過渦電流測定由于加工變化導(dǎo)致奧氏體相變化為馬氏體相而產(chǎn)生的導(dǎo)磁率的變化，以預(yù)測奧氏體系不銹鋼制的被檢測物的疲勞度(例如參照專利文獻(xiàn) 3。)。而且，已知有能利用渦電流測定殘余奧氏體的減少量的軸承負(fù)載狀態(tài)診斷方法(例如參照專利文獻(xiàn)4。)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2001-356808號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特公昭63-34423號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開平8-M8004號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開2004-198246號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，專利文獻(xiàn)1的技術(shù)是利用軸承的振動(dòng)波形、溫度、圖像等來檢測有無異常的，如果軸承沒有產(chǎn)生異常，則該技術(shù)不能判斷軸承的狀態(tài)是否正常。因此，雖然可以防止軸承損壞和影響向制造產(chǎn)品放大以及附屬設(shè)備的重大損壞，但是不能將軸承損壞對(duì)制造產(chǎn)品產(chǎn)生的影響、附屬設(shè)備的事故發(fā)生降為零。并且，由于軸承損壞之后再訂購軸承，所以最壞的情況下，在用戶訂購之后交貨之前的期間必須停止設(shè)備，則出現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率降低的問題。尤其是突發(fā)性地產(chǎn)生軸承損壞的情況下，有時(shí)用戶可能沒有存貨，設(shè)備停止會(huì)是長期性的。并且，由于預(yù)測軸承的疲勞擴(kuò)展度的專利文獻(xiàn)2的技術(shù)是用X射線測定了軸承材料的組織變化的，因此存在難以在現(xiàn)場進(jìn)行測定，同時(shí)會(huì)成為破壞檢測的問題。專利文獻(xiàn)3 的技術(shù)為以奧氏體系不銹鋼制的被檢測物為對(duì)象，測定從奧氏體相到馬氏體相的變化，但是滾動(dòng)軸承的情況下，疲勞產(chǎn)生的變化不僅僅是殘余奧氏體量的變化，因此只用渦電流測定導(dǎo)磁率的變化，不能準(zhǔn)確地預(yù)測滾動(dòng)軸承的疲勞度。并且，在基于專利文獻(xiàn)4的技術(shù)中， 雖然可以診斷軸承的負(fù)載狀態(tài)，但是不能推測剩余壽命。本發(fā)明是鑒于上述問題提出來的，其目的在于提供一種在可以在非破壞狀態(tài)下檢測用戶使用的軸承，并能預(yù)測軸承的剩余壽命的軸承的剩余壽命預(yù)測方法、剩余壽命診斷裝置和軸承診斷系統(tǒng)。本發(fā)明的上述目的通過下述的結(jié)構(gòu)達(dá)成。(1)預(yù)測插入在機(jī)械裝置中的軸承的剩余壽命的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于具備在上述軸承靜止的狀態(tài)下利用渦電流測量裝置測量上述軸承的阻抗的工序；和基于測量的上述軸承的阻抗，求出上述軸承的剩余壽命的工序。(2)根據(jù)上述(1)所述的軸承的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于上述軸承的剩余壽命是根據(jù)利用上述渦電流測量裝置測量的上述軸承的使用前后的阻抗的測量值之差求出的。(3)根據(jù)上述( 所述的軸承的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于上述軸承的剩余壽命是根據(jù)下面兩個(gè)阻抗之差求出的利用上述渦電流測量裝置測量的、使用前上述軸承的軌道面或者滾動(dòng)面的阻抗；和利用上述渦電流測量裝置測量的、使用后的上述軸承的上述軌道面或者上述滾動(dòng)面的阻抗。(4)根據(jù)上述( 所述的軸承的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于上述軸承的剩余壽命是根據(jù)下面兩個(gè)阻抗之差求出的利用上述渦電流測量裝置測量的、上述軸承的非負(fù)載圈的上述軌道面的阻抗；和利用上述渦電流測量裝置測量的、使用后上述軸承的負(fù)載圈的上述軌道面的阻抗。(5)根據(jù)上述( 所述的軸承的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于上述軸承的剩余壽命是根據(jù)下面兩個(gè)阻抗之差求出的利用上述渦電流測量裝置測量的、上述軸承的端面的阻抗；和利用上述渦電流測量裝置測量的、使用后上述軸承的上述負(fù)載圈的上述軌道面的阻抗。(6)預(yù)測插入在機(jī)械裝置中的軸承的剩余壽命的剩余壽命診斷裝置，其特征在于具備渦電流測量裝置，其在上述軸承使用前后測量上述軸承的預(yù)定部位的阻抗；和診斷部，其根據(jù)測量的上述阻抗求出上述軸承的剩余壽命。(7)插入在用戶的機(jī)械裝置中的軸承的診斷系統(tǒng)，其特征在于具備渦電流測量裝置，其在上述軸承靜止的狀態(tài)下測量上述軸承的預(yù)定部位的阻抗；軸承信息發(fā)送部，其將包括利用上述渦電流測量裝置測量的上述軸承的阻抗和上述軸承的個(gè)體識(shí)別信息在內(nèi)的軸承信息發(fā)送至軸承制造商一側(cè)；軸承信息接收部，其接收從上述軸承信息發(fā)送部發(fā)送的上述軸承信息；診斷部，其設(shè)在上述軸承制造商一側(cè)，并根據(jù)接收到的上述阻抗求出上述軸承的剩余壽命信息；壽命信息發(fā)送部，其將由上述診斷部求出的上述剩余壽命信息發(fā)送給上述用戶；和壽命信息接收部，其接受從上述壽命信息發(fā)送部發(fā)送的上述剩余壽命信息。(8)根據(jù)上述(7)所述的軸承診斷系統(tǒng)，其特征在于上述診斷部具備存儲(chǔ)有軸承信息和軸承的剩余壽命之間的相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)上述數(shù)據(jù)庫和上述軸承信息接收部接收的上述軸承信息求出上述軸承的剩余壽命。(9)根據(jù)上述(7)所述的軸承診斷系統(tǒng)，其特征在于上述數(shù)據(jù)庫包括上述軸承的使用前后的阻抗之差，即阻抗距離信息和上述軸承的壽命信息之間的相關(guān)關(guān)系，參照該阻抗距離信息求出上述軸承的剩余壽命。根據(jù)本發(fā)明的軸承的剩余壽命預(yù)測方法以及剩余壽命診斷裝置，可以在非破壞狀態(tài)下利用渦電流測量裝置測量軸承的阻抗，檢測軸承表面、表層部的材料組織變化、硬度變化等，可以在軸承發(fā)生由于疲勞擴(kuò)展導(dǎo)致?lián)p壞之前預(yù)測軸承的損壞時(shí)機(jī)，即軸承的剩余壽命。尤其是，可以根據(jù)軸承使用前后的阻抗測量值的差(阻抗距離)求出剩余壽命，以高精度地預(yù)測剩余壽命。并且，根據(jù)本發(fā)明的軸承診斷系統(tǒng)，軸承制造商可以通過在遠(yuǎn)程位置接收用渦電流測量裝置測量的阻抗，并在診斷部分析，來預(yù)測軸承的剩余壽命。并且，可以在軸承實(shí)際發(fā)生故障之前將剩余壽命傳達(dá)給用戶。由此，用戶可以事先布置、更換軸承，能夠?qū)?duì)制造產(chǎn)品、附屬設(shè)備、生產(chǎn)計(jì)劃帶來的影響減小到最小限。進(jìn)而，可以事先設(shè)定軸承更換的生產(chǎn)線進(jìn)度，能削減維護(hù)費(fèi)用的同時(shí)還可以將設(shè)備停止時(shí)間最小化，以提高生產(chǎn)效率。再加上傳感器是在軸承靜止的狀態(tài)下測量的，因此相比軸承工作中的診斷更能準(zhǔn)確地進(jìn)行診斷。


圖1是表示本發(fā)明涉及的軸承的剩余壽命診斷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是表示利用渦電流測量裝置測量軸承阻抗的狀態(tài)的圖。圖3是表示軸承使用前后的阻抗的圖。圖4(a)是表示阻抗距離和剩余壽命之間的關(guān)系的圖，圖4(b)是表示阻抗距離和疲勞擴(kuò)展度之間的關(guān)系的圖。圖5(a)以及(b)是表示利用渦電流測量裝置測量外圈軌道面的負(fù)荷圈以及非負(fù)荷圈阻抗的狀態(tài)的圖。圖6是表示利用渦電流測量裝置測量軸承的端面以及負(fù)荷圈的外圈軌道面阻抗的狀態(tài)的圖。圖7是本發(fā)明涉及的軸承診斷系統(tǒng)的方塊圖。圖8是表示圖7所示的軸承診斷系統(tǒng)的信息的流向的概念圖。圖9是圖7所示的軸承診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的說明圖。圖10是表示疲勞擴(kuò)展度、殘余奧氏體、馬氏體的半幅值、軌道面表面粗糙度的各變化率之間的關(guān)系的圖。符號(hào)說明
10剩余壽命診斷裝置
11渦電流測量裝置
12診斷部
16外圈
16a軌道面
16b端面
20軸承診斷系統(tǒng)
21軸承制造商
22用戶
23機(jī)械裝置
24軸承
30軸承信息發(fā)送部
31軸承信息接收部
33數(shù)據(jù)庫
36壽命信息發(fā)送部
40壽命信息接收部
A阻抗距離
L剩余壽命
si軸承信息
s2剩余壽命信息
X、X1、X2 阻抗
具體實(shí)施例方式下面，利用附圖詳細(xì)說明本發(fā)明涉及的剩余壽命預(yù)測方法以及剩余壽命診斷裝置的實(shí)施方式。(第一實(shí)施方式)圖1是本發(fā)明的軸承的剩余壽命診斷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，剩余壽命診斷裝置10具備渦電流測量裝置11 ；診斷部12，其求出軸承的剩余壽命；輸入部13 ；和顯示部14。渦電流測量裝置11以及診斷部12主要由所謂計(jì)算機(jī)構(gòu)成，渦電流測量裝置11和探針15相連， 該探針15用于測量軸承的預(yù)定部位的阻抗，診斷部12和數(shù)據(jù)庫33相連，該數(shù)據(jù)庫33中存儲(chǔ)有阻抗和剩余壽命(疲勞擴(kuò)展度)之間的相關(guān)關(guān)系。渦電流測量裝置11通過如下方式在非破壞狀態(tài)下進(jìn)行金相(例如殘余奧氏體量) 的測定勵(lì)磁電流經(jīng)過探針15內(nèi)的線圈(未圖示)，以使在測定目標(biāo)金屬(在這里為軸承的外圈、內(nèi)圈或滾動(dòng)體)內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生渦電流，利用該渦電流檢測出線圈中產(chǎn)生的阻抗。診斷部12根據(jù)由探針15測量的阻抗，參照數(shù)據(jù)庫33中存儲(chǔ)的阻抗和剩余壽命 (疲勞擴(kuò)展度)之間的相關(guān)關(guān)系求出軸承的剩余壽命，并在顯示部14顯示。圖2是表示利用渦電流測量裝置測量軸承的外圈軌道面阻抗的狀態(tài)的圖，首先使探針15靠近未使用狀態(tài)的外圈16的軌道面16a，測量未使用時(shí)的軌道面16a的阻抗XI，并和測定目標(biāo)軸承的識(shí)別號(hào)碼一起存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫33。接下來，當(dāng)該軸承的使用時(shí)間達(dá)到預(yù)定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間時(shí)，例如軸承的定期維護(hù)時(shí)等，拆卸軸承后測量使用后軌道面16a的阻抗X2。圖3是表示軸承的使用前后的阻抗的圖，圖4(a)是表示阻抗距離和剩余壽命之間的關(guān)系的圖，圖4(b)是表示阻抗距離和疲勞擴(kuò)展度之間的關(guān)系的圖。阻抗距離和剩余壽命 (疲勞擴(kuò)展度)之間的關(guān)系，例如在不銹鋼或高碳軸承鋼等軸承材料中分別表現(xiàn)出不同的特性，每種軸承材料的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫33中。如圖2所示，將軸承使用前后測量的外圈16的軌道面16a的阻抗X1、X2如圖3所示地在圖上標(biāo)繪后求出兩阻抗X1、X2的差，即阻抗距離A。該圖3所示的阻抗平面圖表示阻抗的坐標(biāo)的軌跡，該坐標(biāo)的橫軸為阻抗的電阻成分，縱軸為電抗成分。接下來，診斷部12參照?qǐng)D4(a)或者(b)所示的數(shù)據(jù)庫33中存儲(chǔ)的阻抗距離A和剩余壽命L(疲勞擴(kuò)展度F)之間的關(guān)系，求出軸承的剩余壽命L或疲勞擴(kuò)展度F。再者，對(duì)阻抗距離A設(shè)定多個(gè)閾值，例如兩個(gè)閾值，如果根據(jù)該閾值將剩余壽命L 用3個(gè)階段(例如正常、注意、警告等)表示的話，則成為和剩余壽命L相關(guān)、易懂的指標(biāo)。 基于阻抗測量的剩余壽命診斷在軸承的使用期間，例如優(yōu)選每運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，即定期地多次實(shí)施，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。在這里，申請(qǐng)人調(diào)查了市場上使用的大量的軸承的組織·表面性質(zhì)和渦電流測量值之間的關(guān)系，其結(jié)果是滾動(dòng)疲勞的情況下，渦電流測量值隨著導(dǎo)磁率、導(dǎo)電率、電路間結(jié)合等的變化顯示出復(fù)雜的變化，滾動(dòng)疲勞擴(kuò)展的同時(shí)阻抗標(biāo)繪顯示出規(guī)則的移動(dòng)。并且，通過構(gòu)筑疲勞擴(kuò)展度和阻抗標(biāo)繪之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，成功構(gòu)筑了由渦電流測量值可以預(yù)測剩余壽命的系統(tǒng)。滾動(dòng)軸承的軌道圈以及滾動(dòng)體由毛坯經(jīng)過鍛造、車削、熱處理、研磨等大量的工序制作而成，因此每個(gè)軸承在初始(未使用)的狀態(tài)下會(huì)在材料組織、表面性質(zhì)上存在一定的偏差。另一方面，渦電流測量值對(duì)其略微的材料組織或表面性質(zhì)的差異反應(yīng)敏感，因此即使疲勞擴(kuò)展度相同，有可能每個(gè)軸承阻抗的數(shù)值不同。從而，和從渦電流測量而得到的阻抗值的絕對(duì)值求出疲勞擴(kuò)展度相比，從初始(未使用)的阻抗和軸承使用后的阻抗之間的差 (阻抗距離)求出疲勞擴(kuò)展度時(shí)，推測剩余壽命的精度更好。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的軸承剩余壽命預(yù)測方法以及剩余壽命診斷裝置10， 渦電流測量裝置11能在非破壞狀態(tài)下測量軸承的預(yù)定部位的阻抗X，并根據(jù)診斷部12測量的阻抗X求出軸承的剩余壽命L，因此檢測出作為疲勞擴(kuò)展度F的指標(biāo)的軸承表面、表層部的材料組織變化、硬度變化等，可以在軸承發(fā)生疲勞擴(kuò)展導(dǎo)致的損壞之前預(yù)測軸承損壞時(shí)機(jī)，即軸承的剩余壽命L。尤其，可以根據(jù)軸承的使用前后的阻抗X的測量值的差(阻抗距離A)求出剩余壽命L，由此可以高精度地預(yù)測剩余壽命L。并且，如果剩余壽命診斷裝置 10為可攜帶的獨(dú)立的裝置，則可以在軸承的使用現(xiàn)場預(yù)測剩余壽命L。另外，難以測量軸承使用前的軌道面的阻抗Xl的情況下，如圖5(a)以及(b)所示，可以用在軸承的固定側(cè)部件(外圈16)的非負(fù)荷圈(作用于軸承的載荷P的反對(duì)側(cè)) 的軌道面16a測量的阻抗Xl'作為使用前軸承的阻抗Xl代替使用。并且，如圖6所示，也可以將在軸承(外圈16)的端面16b測量的阻抗Xl'作為使用前軸承的阻抗Xl使用。并且，阻抗X的測量，不僅外圈16還期望測量內(nèi)圈的軌道面以及滾動(dòng)體的滾動(dòng)面， 并期望將基于這三個(gè)阻抗距離A的三個(gè)剩余壽命中的最短的值設(shè)為剩余壽命L。(第二實(shí)施方式)
下面利用附圖詳細(xì)說明本發(fā)明涉及的軸承診斷系統(tǒng)的實(shí)施方式。如圖7至圖9所示，軸承診斷系統(tǒng)20為如下系統(tǒng)其在軸承制造商21側(cè)，對(duì)設(shè)置在用戶22的機(jī)械裝置23 的軸承M進(jìn)行診斷，并將軸承M的剩余壽命信息反饋給用戶22。作為本軸承診斷系統(tǒng)20的診斷目標(biāo)的軸承M為例如插入風(fēng)車、軌道車輛、煉鐵廠的鋼鐵設(shè)備、造紙廠的造紙機(jī)械、礦山的建筑機(jī)械等機(jī)械裝置23使用的軸承。軸承M的剩余壽命信息，是由設(shè)置在軸承制造商21側(cè)的診斷部12根據(jù)由渦電流測量裝置11測量的軸承材料的內(nèi)部物理量相關(guān)的測量值(阻抗X)求出的。具體地，診斷部12從阻抗X求出剩余壽命信息，該阻抗X是將探針15靠近試樣即軸承M時(shí)測量的。在用戶22設(shè)有軸承信息發(fā)送部30，其將包括由渦電流測量裝置11測量的阻抗的測量值在內(nèi)的軸承信息si向互聯(lián)網(wǎng)(公用線路) 發(fā)送。軸承信息發(fā)送部30的結(jié)構(gòu)包括信息采集部30a、信息發(fā)送部30b。并且，軸承信息si包括作為目標(biāo)的軸承M的用戶名、 使用機(jī)械裝置23、使用部位、使用條件、使用環(huán)境、累積使用時(shí)間等個(gè)體識(shí)別信息。軸承信息發(fā)送部30只要能將軸承信息Sl發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)四，則沒有特殊限制，可以使用計(jì)算機(jī)或各種信息處理機(jī)器等，并優(yōu)選的是具有存儲(chǔ)部，該存儲(chǔ)部能存儲(chǔ)包括由渦電流測量裝置11測量的測量值和個(gè)體識(shí)別信息在內(nèi)的軸承信息Si。軸承制造商21具備軸承信息接收部31，其接收經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)四從用戶22發(fā)送的軸承信息si ；診斷部12，其從該軸承信息si診斷軸承M的剩余壽命。在軸承制造商21側(cè)配置有商品信息附加部35、壽命信息發(fā)送部36以及訂單處理部37。如果軸承信息接收部 31以及診斷部12配置在技術(shù)研究部門21A，商品信息附加部35、壽命信息發(fā)送部36以及訂單處理部37設(shè)在營業(yè)生產(chǎn)部門21B，則可以有效地處理各種信息，并且上述方式是優(yōu)選的。軸承信息接收部31可經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)四接收從用戶22的軸承信息發(fā)送部30發(fā)送的軸承信息sl，并可以識(shí)別發(fā)送軸承信息si的用戶22。軸承信息接收部31也可以是具備計(jì)算機(jī)等通信功能的通用的信息處理機(jī)器或?qū)Ｓ玫碾娮觾x器，優(yōu)選具有存儲(chǔ)所接收的軸承信息sl的信息存儲(chǔ)部(未圖示)。診斷部12具備數(shù)據(jù)庫33，該數(shù)據(jù)庫33存儲(chǔ)軸承信息sl和軸承M的剩余壽命(疲勞擴(kuò)展度)之間的關(guān)聯(lián)信息，根據(jù)由渦電流測量裝置11測量的阻抗X，并基于數(shù)據(jù)庫33中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)求出軸承M的剩余壽命。商品信息附加部35和數(shù)據(jù)庫34相連接，該數(shù)據(jù)庫34存儲(chǔ)了各機(jī)型的庫存信息、 價(jià)格信息、交貨信息等商品信息，對(duì)診斷部12求出的剩余壽命信息s2賦予從數(shù)據(jù)庫34存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中提取的必要的商品信息后作為軸承壽命信息S3。軸承壽命信息s3從壽命信息發(fā)送部36發(fā)送至設(shè)置在用戶22的壽命信息接收部40。圖9為軸承診斷系統(tǒng)20的硬件結(jié)構(gòu)例，構(gòu)成局域網(wǎng)的多個(gè)計(jì)算機(jī)41、42以及數(shù)據(jù)庫33經(jīng)由終端適配器43、路由器44以及集線器45和互聯(lián)網(wǎng)四相連，并利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器46 管理。數(shù)據(jù)庫33由計(jì)算機(jī)47和大容量存儲(chǔ)部48構(gòu)成，軸承信息接收部31由路由器44、集線器45、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器46等構(gòu)成。并且診斷部12由計(jì)算機(jī)41等構(gòu)成。在軸承制造商21的營業(yè)生產(chǎn)部門21B中，由多個(gè)計(jì)算機(jī)49、50和商品信息數(shù)據(jù)庫 34等構(gòu)成了局域網(wǎng)，并經(jīng)由終端適配器51、路由器52以及集線器53和互聯(lián)網(wǎng)四相連，并用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器M管理。商品信息附加部35、壽命信息發(fā)送部36以及訂單處理部37由計(jì)算機(jī)49、50構(gòu)成。
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用戶22由多個(gè)計(jì)算機(jī)56和軸承信息發(fā)送部30構(gòu)成的控制器等構(gòu)成了局域網(wǎng)，經(jīng)由終端適配器57、路由器58以及集線器59和互聯(lián)網(wǎng)四相連，并利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器60管理。 壽命信息接收部40由計(jì)算機(jī)56構(gòu)成。有多個(gè)用戶22的情況下，如圖9所示，軸承制造商21的軸承信息接收部31 (路由器44、集線器45、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器46)以及壽命信息發(fā)送部36(計(jì)算機(jī)49、50)經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)四分別和構(gòu)成用戶22的軸承信息發(fā)送部30以及壽命信息接收部40的計(jì)算機(jī)56、61相連接。其中，在表示圖7的軸承診斷系統(tǒng)的信息流向的圖8的概念圖中，符號(hào)30 ‘為構(gòu)成軸承信息發(fā)送部30的數(shù)據(jù)采集部控制器，31 ‘為構(gòu)成軸承信息接收部的信息管理界面，26 為構(gòu)成診斷部12的技術(shù) 研究部門數(shù)據(jù)分析，33'表示生成疲勞數(shù)據(jù)庫33的數(shù)據(jù)庫生成， 35'表示銷售部門保養(yǎng)支持，其具有商品信息附加部35、壽命信息發(fā)送部36以及訂單處理部37。對(duì)本實(shí)施方式的診斷方法進(jìn)行說明。如圖7所示，用戶22使機(jī)械裝置23停止后拆卸軸承24，并利用渦電流測量裝置11測量軌道面的阻抗X(參照?qǐng)D2)。只要軸承M為靜止的狀態(tài)，則可以正確測量軸承M的阻抗X，通過拆卸軸承M分別測量外圈16的軌道面 16a、內(nèi)圈的軌道面、滾動(dòng)體的滾動(dòng)面的阻抗X，則可以更為準(zhǔn)確地測量。軸承信息si從軸承信息發(fā)送部30經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)四發(fā)送，并被軸承制造商21的軸承信息接收部31接收，該軸承信息si包括由渦電流測量裝置11測量的阻抗X的測量值和軸承M的個(gè)體識(shí)別號(hào)碼。被軸承信息接收部31接收的軸承信息si根據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫33 中的數(shù)據(jù)，診斷部12求出軸承M的剩余壽命。具體地，數(shù)據(jù)庫33將阻抗距離A和剩余壽命(疲勞擴(kuò)展度)的關(guān)聯(lián)信息(每個(gè)軸承材料都不同)同使用前軸承M的阻抗Xi(定期測量的情況下包含每次的阻抗X的測量歷史)一起附加個(gè)體識(shí)別信息后存儲(chǔ)起來，并從該存儲(chǔ)的使用前軸承M的阻抗Xi和本次發(fā)送的包含在軸承信息Sl內(nèi)的使用后軸承M的阻抗X2中求出阻抗距離A，從該阻抗距離 A根據(jù)數(shù)據(jù)庫33的數(shù)據(jù)求出剩余壽命(參照?qǐng)D3、4)。另外，由于剩余壽命的計(jì)算順序和第1實(shí)施方式相同，所以省略說明。并且，有阻抗X的測量歷史的情況下，優(yōu)選的是同時(shí)參考測量歷史求出剩余壽命。使用前軸承M的阻抗Xl沒有存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫33的情況下，可以用軸承M的端面或者非負(fù)荷圈的軌道面或滾動(dòng)面的阻抗X代替(參照?qǐng)D5、6)。而且，也可以只由使用后軸承M的阻抗X2求出剩余壽命，但是某種程度上其精度會(huì)下降。由診斷部12求出的剩余壽命再附加上個(gè)體識(shí)別號(hào)碼、診斷目標(biāo)即軸承M的外圈、 內(nèi)圈、滾動(dòng)體等軸承部位、用途等信息后成為剩余壽命信息s2。對(duì)剩余壽命信息s2還根據(jù)需要附加商品信息數(shù)據(jù)庫34所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)于各機(jī)型的庫存信息、價(jià)格信息、交貨信息等必要的商品信息以及訂單批示信息成為軸承壽命信息s3，并從壽命信息發(fā)送部36發(fā)送至用戶22的壽命信息接收部40。設(shè)在壽命信息接收部40內(nèi)的訂單處理部42根據(jù)包括在軸承壽命信息s3內(nèi)的估計(jì)信息將訂單信息s4經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)四發(fā)送給訂單處理部37。訂單處理部37根據(jù)訂單信息 s4的訂單內(nèi)容將交貨的物流信息發(fā)送給商品保管部71。商品保管部71根據(jù)接收的物流信息，在商品生產(chǎn)部72生產(chǎn)軸承M后交貨給用戶22。如上述說明，根據(jù)本實(shí)施方式的軸承診斷系統(tǒng)20，可以將包括由渦電流測量裝置
1011測量的軸承M的阻抗X和軸承M的個(gè)體識(shí)別信息在內(nèi)的軸承信息sl，由位于遠(yuǎn)程位置的軸承制造商21接收后根據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫33的數(shù)據(jù)，由診斷部12求出軸承M的剩余壽命后在軸承M發(fā)生故障之前將剩余壽命信息s2傳達(dá)至用戶22。即，軸承對(duì)發(fā)生外部損壞之前正常使用軸承M的狀態(tài)下，可以測定和軸承的剩余壽命相關(guān)的狀態(tài)信息，預(yù)測剩余壽命信息s2，因此可以延長用于維護(hù)對(duì)應(yīng)或庫存調(diào)整的期間。由此，用戶22可以事先準(zhǔn)備、 更換軸承M，可以將對(duì)制造產(chǎn)品、附屬設(shè)備、生產(chǎn)計(jì)劃產(chǎn)生的影響減少到最小。并且，可以事先設(shè)定軸承更換的生產(chǎn)線進(jìn)度，能削減維護(hù)費(fèi)用同時(shí)還可以使設(shè)備停止期間減小到最小限，以提高生產(chǎn)效率。此處，為了確認(rèn)隨著疲勞的擴(kuò)展各因子是如何變化的，中途停止耐久試驗(yàn)并調(diào)查了殘余奧氏體的變化量、馬氏體的半幅值的變化量、軌道面表面粗糙度的變化量之間的關(guān)系。試驗(yàn)軸承使用了自動(dòng)調(diào)心滾子軸承(型號(hào)22211)。試驗(yàn)條件為試驗(yàn)載荷為徑向載荷Fr = 4614kg、軸向載荷Fa = 0kg，轉(zhuǎn)數(shù)為η = ΙδΟΟπ ιΓ1、并使?jié)櫥?IS0-VG68)強(qiáng)制循環(huán)給油。試驗(yàn)在lh、5h、10h、50h、100h、500h、1000h停止，并測定了殘余奧氏體量、馬氏體的半幅值、表面粗糙度。利用X射線衍射測定殘余奧氏體量、馬氏體的半幅值。并且，利用Taylor Hobson制的表面粗糙度測定機(jī)測定表面粗糙度。圖10表示了疲勞擴(kuò)展度和表面粗糙度、殘余奧氏體量、馬氏體的半幅值的關(guān)系。其中，疲勞擴(kuò)展度的定義為(測定時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間/剝離時(shí)間)，圖10的縱軸的變化量用初始產(chǎn)品的值為1表示比值。如圖10所示，可以得知在疲勞過程的最初始階段表面粗糙度發(fā)生變化，其后馬氏體的半幅值發(fā)生變化，最后殘余奧氏體量發(fā)生變化。因此，通過在疲勞初期對(duì)表面粗糙度的變化、中期對(duì)馬氏體的半幅值、末期對(duì)殘余奧氏體的變化進(jìn)行渦電流測量，就能預(yù)測剩余壽命。(實(shí)施例)下面對(duì)使用了本發(fā)明涉及的軸承診斷系統(tǒng)20以及軸承診斷方法的實(shí)施例進(jìn)行說明。1.煉鐵廠煉鐵廠中的各設(shè)備中使用了大量的軋輥。例如，在連續(xù)鑄造設(shè)備中使用了大約幾百個(gè)輥，通常各輥配置了兩個(gè)軸承，因此軸承的總使用個(gè)數(shù)達(dá)到了數(shù)千個(gè)。數(shù)百個(gè)的輥當(dāng)中只要有一個(gè)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)問題，都會(huì)擔(dān)心對(duì)產(chǎn)品(板坯)的形狀產(chǎn)生很大的影響。因此，以往的在軸承損壞之后檢測出軸承異常的診斷系統(tǒng)不僅對(duì)產(chǎn)品，而且對(duì)設(shè)備的損傷也是很大的。 本發(fā)明的軸承診斷系統(tǒng)可以在軸承損壞之前確認(rèn)軸承狀況(剩余壽命)，因此可以防止發(fā)生突發(fā)性的設(shè)備損壞，并且由于能事先設(shè)定軸承更換的生產(chǎn)線進(jìn)度，所以能削減維護(hù)費(fèi)用。2.造紙廠在造紙廠也和煉鐵廠同樣地使用有大量的輥。因此，在輥中使用的軸承損壞的情況下和上述鋼鐵設(shè)備同樣，可以預(yù)想到會(huì)受到較大影響，但是可以通過本發(fā)明的軸承診斷系統(tǒng)避免。3.風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電容量逐年增加，近年來設(shè)置了數(shù)兆瓦級(jí)(5麗以上)的大型風(fēng)車。大量是設(shè)置在陸上(onshore)，但受到輸送、設(shè)置、周邊環(huán)境的制約開始設(shè)置在海上(offshore)。風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，并利用增速機(jī)提高到預(yù)定的轉(zhuǎn)速之后使發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，以使機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。這些增速機(jī)、發(fā)電機(jī)被收納在稱作發(fā)動(dòng)機(jī)艙的機(jī)庫里，對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子的位置設(shè)置在高處(100m以上)))。增速機(jī)、發(fā)電機(jī)中使用了大量的軸承，如果軸承發(fā)生異常不僅不能發(fā)電，還對(duì)周邊部件(齒輪、發(fā)電機(jī))產(chǎn)生很大的影響。由于機(jī)庫設(shè)置在高處，或者設(shè)置在海上，損壞軸承的更換作業(yè)很多情況下難以進(jìn)行及時(shí)的處理。根據(jù)本發(fā)明的軸承診斷系統(tǒng)可以事先把握軸承狀態(tài)，其結(jié)果是在更換軸承時(shí)，可以事先進(jìn)行送電控制和更換進(jìn)度安排，因此能將發(fā)電成本的損失減小到最小。并且，由于能在軸承損壞之前更換，因此能防止引起其他周邊部件的損壞。4.礦山建筑機(jī)械礦山的采掘位置很多情況下位于海拔高的山中等附近，如果在這樣的地方使用的推土機(jī)、翻斗車或者采掘機(jī)械等中使用的軸承發(fā)生損壞，則更換軸承時(shí)需要大量的勞力或成本。根據(jù)本發(fā)明的軸承診斷系統(tǒng)，可以事先預(yù)測軸承的剩余壽命，因此可以將由于軸承損壞帶來的損失、維護(hù)時(shí)的勞力或成本減小到最小限。另外，本發(fā)明不限定于上述的實(shí)施方式以及實(shí)施例，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃?、改良寸。例如，也可以將在用戶的車間測量的阻抗和軸承件號(hào)等個(gè)體識(shí)別號(hào)碼同阻抗和剩余壽命之間的關(guān)系信息一起輸入到IC標(biāo)簽之后交給用戶，在用戶的現(xiàn)場判斷軸承的剩余
壽命O并且，本實(shí)施方式在停止機(jī)械裝置23并拆卸軸承M的狀態(tài)下利用渦電流測量裝置11測量了軌道面的阻抗X，但也可以在停止機(jī)械裝置23的狀態(tài)下不拆卸軸承M而測量。 不拆卸軸承M的情況下，可以在機(jī)械裝置23停止時(shí)測量，或者也可以停止機(jī)械裝置23定期地測量。再有，本實(shí)施方式利用了渦電流測量裝置11測量了使用前后軌道面的阻抗X，但也可以利用光傳感器測定軸承的軌道面上發(fā)生的表面損傷，根據(jù)該測定結(jié)果求出剩余壽命。另外，本發(fā)明基于2009年12月17日提出申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)(特愿 2009-286398)以及2010年1月四日提出申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)(特愿2010-01780 ，在此處作為參照導(dǎo)入其內(nèi)容。
1權(quán)利要求
1.一種軸承的剩余壽命預(yù)測方法，是預(yù)測插入在機(jī)械裝置中的軸承的剩余壽命的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，具備在上述軸承靜止的狀態(tài)下利用渦電流測量裝置測量上述軸承的阻抗的工序；和基于測量的上述軸承的阻抗，求出上述軸承的剩余壽命的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，上述軸承的剩余壽命是根據(jù)利用上述渦電流測量裝置測量的上述軸承的使用前后的阻抗的測量值之差求出的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸承的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，上述軸承的剩余壽命是根據(jù)下面兩個(gè)阻抗之差求出的利用上述渦電流測量裝置測量的、使用前的上述軸承的軌道面或者滾動(dòng)面的阻抗；和利用上述渦電流測量裝置測量的、使用后的上述軸承的上述軌道面或者上述滾動(dòng)面的阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸承的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，上述軸承的剩余壽命是根據(jù)下面兩個(gè)阻抗之差求出的利用上述渦電流測量裝置測量的、上述軸承的非負(fù)載圈的上述軌道面的阻抗；和利用上述渦電流測量裝置測量的、使用后的上述軸承的負(fù)載圈的上述軌道面的阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸承的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，上述軸承的剩余壽命是根據(jù)下面兩個(gè)阻抗之差求出的利用上述渦電流測量裝置測量的、上述軸承的端面的阻抗；和利用上述渦電流測量裝置測量的、使用后的上述軸承的上述負(fù)載圈的上述軌道面的阻抗。
6.一種軸承的剩余壽命診斷裝置，是預(yù)測插入在機(jī)械裝置中的軸承的剩余壽命的剩余壽命診斷裝置，其特征在于，具備渦電流測量裝置，其在上述軸承的使用前后測量上述軸承的預(yù)定部位的阻抗；和診斷部，其根據(jù)測量的上述阻抗求出上述軸承的剩余壽命。
7.一種軸承診斷系統(tǒng)，是插入在用戶的機(jī)械裝置中的軸承的診斷系統(tǒng)，其特征在于，具備渦電流測量裝置，其在上述軸承靜止的狀態(tài)下測量上述軸承的預(yù)定部位的阻抗；軸承信息發(fā)送部，其將包括利用上述渦電流測量裝置測量的上述軸承的阻抗和上述軸承的個(gè)體識(shí)別信息在內(nèi)的軸承信息發(fā)送至軸承制造商一側(cè)；軸承信息接收部，其接收從上述軸承信息發(fā)送部發(fā)送的上述軸承信息；診斷部，其設(shè)在上述軸承制造商一側(cè)，并根據(jù)接收到的上述阻抗求出上述軸承的剩余壽命信息；壽命信息發(fā)送部，其將由上述診斷部求出的上述剩余壽命信息發(fā)送給上述用戶；和壽命信息接收部，其接受從上述壽命信息發(fā)送部發(fā)送的上述剩余壽命信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軸承診斷系統(tǒng)，其特征在于，上述診斷部具備存儲(chǔ)有軸承信息和軸承的剩余壽命之間的相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)上述數(shù)據(jù)庫和上述軸承信息接收部接收的上述軸承信息求出上述軸承的剩余壽命。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軸承診斷系統(tǒng)，其特征在于，上述數(shù)據(jù)庫包括上述軸承的使用前后的阻抗之差，即阻抗距離信息和上述軸承的壽命信息之間的相關(guān)關(guān)系，參照該阻抗距離信息求出上述軸承的剩余壽命。
全文摘要
提供可能的軸承的剩余壽命預(yù)測方法、剩余壽命診斷裝置和軸承診斷系統(tǒng)。軸承的診斷系統(tǒng)(20)具備渦電流測量裝置(11)，其測量使用前后軸承(24)的預(yù)定部位的阻抗(X)；軸承信息發(fā)送部(30)以及軸承信息接收部(31)，軸承信息發(fā)送部(30)發(fā)送包括阻抗(X)的軸承信息(s1)，軸承信息接收部(31)接收包括阻抗(X)的軸承信息(s1)；診斷部(12)，其根據(jù)接收的阻抗(X)求出軸承(24)的剩余壽命信息(s2)；和發(fā)送剩余壽命信息(s2)的壽命信息發(fā)送部(36)以及接收該信息的壽命信息接收部(40)。由此，用戶可以在不破壞軸承的狀態(tài)下進(jìn)行檢測，并預(yù)測軸承的剩余壽命。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102216862SQ201080002390
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者三田村宣晶, 上光一郎, 名取理嗣, 大平隆昌, 植田徹, 野村剛, 馬上英信 申請(qǐng)人:日本精工株式會(huì)社