特開 2022-97178 ベアリングの異常検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022097178

(43)【公開日】2022-06-30

(54)【発明の名称】ベアリングの異常検出システム

(51)【国際特許分類】

   F16C 19/52 20060101AFI20220623BHJP

   F16C 19/04 20060101ALI20220623BHJP

   F16C 19/24 20060101ALI20220623BHJP

   F16C 41/00 20060101ALI20220623BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20220623BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20220623BHJP

   G01R 23/16 20060101ALI20220623BHJP

   G01R 23/20 20060101ALI20220623BHJP

【ＦＩ】

F16C19/52

F16C19/04

F16C19/24

F16C41/00

G01M99/00 A

G01H17/00 A

G01R23/16 D

G01R23/20 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020210612

(22)【出願日】2020-12-18

(71)【出願人】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】木村 聡志

【テーマコード（参考）】

2G024

2G064

3J217

3J701

【Ｆターム（参考）】

2G024AD01

2G024BA11

2G024BA27

2G024CA13

2G024FA04

2G024FA06

2G024FA11

2G064AA11

2G064AB01

2G064AB02

2G064AB22

2G064BA02

2G064BD02

2G064CC41

2G064CC43

2G064DD02

3J217JA02

3J217JA14

3J217JA15

3J217JA22

3J217JB16

3J217JB88

3J701AA02

3J701AA12

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA52

3J701BA77

3J701FA24

3J701FA26

3J701FA33

3J701FA48

3J701XB41

(57)【要約】

【課題】ベアリングの異常を検出することを目的としている。
【解決手段】ベアリングと、前記ベアリングの通過振動によって生じるひずみを検出し、アナログデータを出力する、前記ベアリングに取り付けられたひずみセンサと、前記アナログデータを増幅するアンプと、前記アンプから出力されたアナログデータをデジタルデータに変換する変換器と、前記デジタルデータを用いて、前記ベアリングの通過振動を示す周波数の振幅と、前記通過振動を示す周波数のＮ次高調波の信号成分の振幅と、の比率を示す特徴量を算出するデータ処理部と、前記特徴量に基づき、前記ベアリングの状態が異常であるか否かを判定する異常判定部と、を有するベアリングの異常検出システム。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベアリングと、
前記ベアリングの通過振動によって生じるひずみを検出し、アナログデータを出力する、前記ベアリングに取り付けられたひずみセンサと、
前記アナログデータを増幅するアンプと、
前記アンプから出力されたアナログデータをデジタルデータに変換する変換器と、
前記デジタルデータを用いて、前記ベアリングの通過振動を示す周波数の振幅と、前記通過振動を示す周波数のＮ次高調波の信号成分の振幅と、の比率を示す特徴量を算出するデータ処理部と、
前記特徴量に基づき、前記ベアリングの状態が異常であるか否かを判定する異常判定部と、を有するベアリングの異常検出システム。

【請求項2】

前記データ処理部は、
前記デジタルデータを高速フーリエ変換により、周波数領域のデジタルデータに変換し、
前記ベアリングの通過振動を示す周波数を含む所定範囲の周波数成分と、前記通過振動を示す周波数のＮ次高調波を含む所定範囲の周波数成分とを抽出し、
抽出した周波数成分のデジタルデータを逆高速フーリエ変換により時間領域のデジタルデータに変換し、
前記時間領域に変換された前記通過振動を示す周波数の振幅の実効値と、前記時間領域に変換された前記Ｎ次高調波の振幅の実効値との比率を算出する、請求項１記載のベアリングの異常検出システム。

【請求項3】

前記異常判定部により、前記ベアリングの異常が検出された場合に、前記異常を示す通知を生成する通知生成部を有する、請求項１又は２記載のベアリングの異常検出システム。

【請求項4】

前記ベアリングの通過振動による信号は、前記ひずみセンサによるひずみのみを検出する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のベアリングの異常検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベアリングの異常検出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ベアリング等の測定対象物に取り付けてられたひずみゲージにより観測される観測波形に基づき、転動体の内輪（回転輪）の回転数、ラジアル荷重を算出することで、ベアリングの状態を監視する技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１４５９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来の技術では、観測波形の周期や振幅が既知である。また、従来の技術では、例えば、観測波形の周期や振幅に不規則な変動やノイズを含む異常振動波形であった場合に、転動体の剥離や保持器の破損等の転がり軸受の異常な振動と誤検出する。このため、従来の技術では、観測波形の周期や振幅が未知である場合や、回転速度が変動する場合等には、ひずみゲージによる測定対象物の異常を検出することが困難である。

【0005】

開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ベアリングの異常を検出することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

開示の技術は、ベアリング（２５０）と、
前記ベアリングの通過振動によって生じるひずみを検出し、アナログデータを出力する、前記ベアリングに取り付けられたひずみセンサ（２１０）と、
前記アナログデータを増幅するアンプ（２２０）と、
前記アンプから出力されたアナログデータをデジタルデータに変換する変換器（２３０）と、
前記デジタルデータを用いて、前記ベアリングの通過振動を示す周波数の振幅と、前記通過振動を示す周波数のＮ次高調波の信号成分の振幅と、の比率を示す特徴量を算出するデータ処理部（３３０）と、
前記特徴量に基づき、前記ベアリング（２５０）の状態が異常であるか否かを判定する異常判定部（３４０）と、を有するベアリングの異常検出システムである。

【発明の効果】

【0007】

ベアリングの異常を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第一の実施形態の異常検出システムのシステム構成の一例を示す図である。

【図2】第一の実施形態の情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図3】第一の実施形態の情報処理装置の処理を説明する第一のフローチャートである。

【図4】第一の実施形態の情報処理装置の処理を説明する第二のフローチャートである。

【図5】異常判定部による異常判定について説明する第一の図である。

【図6】異常判定部による異常判定について説明する第二の図である。

【図7】第二の実施形態の異常検出システムのシステム構成の一例を示す図である。

【図8】第三の実施形態の異常検出装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（第一の実施形態）
以下に図面を参照して、第一の実施形態について説明する。図１は、第一の実施形態の異常検出システムのシステム構成の一例を示す図である。

【0010】

本実施形態の異常検出システム１００は、センサ基板２００と、情報処理装置（異常検出装置）３００と、を有し、センサ基板２００と情報処理装置３００とは、無線通信等によって通信を行う。尚、センサ基板２００と情報処理装置３００との通信方法は、無線通信に限定されず、有線通信であってもよい。センサ基板２００と情報処理装置３００とは、通信が可能であれば、どのような方法で接続されてもよい。また、無線通信を行う場合には、センサ基板２００に別途電源が供給されてもよい。

【0011】

本実施形態のセンサ基板２００には、例えば、ひずみゲージ２１０、アンプ２２０、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）２３０、通信回路２４０が実装されている。

【0012】

尚、本実施形態では、ひずみゲージ２１０が実装された基板と、アンプ２２０、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）２３０、通信回路２４０とが実装された基板とが、別々の基板であってもよい。

【0013】

ひずみゲージ２１０は、例えば、ベアリング２５０に設けられる。ベアリング２５０は、例えば、外輪（固定輪）２５１と、複数の転動体２５２と、内輪（回転輪）２５３とを有し、複数の転動体２５２は、外輪２５１と内輪２５３との間に転動自在に配設されている。

【0014】

ひずみゲージ２１０は、外輪２５１に取り付けられる。また、ひずみゲージ２１０は、転動体２５２がひずみゲージ２１０が設けられた位置を通過する際に、外輪２５１に生じるひずみを検出し、ひずみに応じた抵抗値の変化を示すアナログデータ（波形データ）を出力する。尚、図１の例では、ひずみゲージ２１０は外輪２５１に取り付けられるものとしたが、ひずみゲージ２１０は、外輪２５１以外に取り付けられていてもよい。

【0015】

つまり、ひずみゲージ２１０は、ひずみを測定する測定対象物にひずみが生じると、ひずみに応じたアナログデータ（波形データ）を出力する。本実施形態では、ベアリング２５０は、ひずみゲージ２１０による測定対象物の一例である。本実施形態の測定対象物は、例えば、転動体が固定された部材上で自在に転動する構造を有するものであればよく、ベアリングに限定されない。

【0016】

また、本実施形態では、測定対象物のひずみを検出する手段の一例として、ひずみゲージ２１０を用いるが、ひずみの検出は、ひずみゲージ２１０以外の手段によって行われてもよい。

【0017】

アンプ２２０は、ひずみゲージ２１０から出力されるアナログデータを増幅させる。ＡＤＣ２３０は、増幅させたアナログデータをデジタルデータに変換する。通信回路２４０は、ＡＤＣ２３０から出力されるデジタルデータを、情報処理装置３００へ送信する。

【0018】

情報処理装置３００は、通信部３１０、データ取得部３２０、データ処理部３３０、異常判定部３４０、通知生成部３５０、記憶部３６０を有する。

【0019】

尚、通信部３１０、データ取得部３２０、データ処理部３３０、異常判定部３４０は、情報処理装置３００の演算処理装置がメモリ装置に格納された異常検出プログラムを読み出して実行することで実現される。また、記憶部３６０は、例えば、情報処理装置３００が有する補助記憶装置等によって実現される。情報処理装置３００のハードウェア構成の詳細は後述する。

【0020】

通信部３１０は、センサ基板２００を含む外部の装置と通信を行う。具体的には、通信部３１０は、センサ基板２００から送信されるデジタルデータを受信する。尚、通信部３１０は、予め設定された周期で、間欠的に、センサ基板２００からデジタルデータを受信してもよい。また、通信部３１０は、異常判定部３４０により、転動体２５２の回転の異常が検出された場合、通知生成部３５０で生成された通知を外部の装置へ送信する。

【0021】

データ取得部３２０は、通信部３１０が受信したデジタルデータを取得する。尚、データ取得部３２０が取得するデジタルデータは、転動体の通過振動を捉えた時系列信号である。

【0022】

データ処理部３３０は、記憶部３６０に格納されたデジタルデータに対し、異常判定部３４０による異常判定を行うための処理を行い、処理が施された後のデータを記憶部３６０に格納する。以下の説明では、デジタルデータに対してデータ処理部３３０の処理を行った後のデータを、処理済みデータと呼ぶ場合がある。

【0023】

異常判定部３４０は、データ処理部３３０による処理が施された処理済みデータに基づき、測定対象物（ベアリング２５０）の状態を検出する。より具体的には、異常判定部３４０は、測定対象物の状態が異常であるか否かの判定や、測定対象物の異常の予兆の検出等を行う。

【0024】

尚、本実施形態におけるベアリング２５０の異常とは、例えば、ベアリング２５０の損傷（転動体、外輪、内輪を含む）、グリスの劣化、異物混入による回転の不具合等である。

【0025】

例えば、ベアリング２５０の外輪２５１に傷が入ると、転動体２５２の通過振動の高調波成分の振幅値が増加する。本実施形態では、例えば、転動体２５２の通過振動の高調波成分の振幅値の変化を、外輪２５１に傷が入る前の予兆として検出してもよい。

【0026】

通知生成部３５０は、異常判定部３４０により、異常や異常の予兆が検出された場合に、その旨を示す通知を生成する。

【0027】

本実施形態では、例えば、転動体２５２の通過振動の高調波成分の振幅値の変化に基づき、外輪２５１に傷が入る前の予兆を検出し、ユーザに通知することで、外輪２５１に傷が入ることを未然に防ぐことができる。

【0028】

記憶部３６０は、データ処理部３３０による処理済みデータが格納される。

【0029】

次に、図２を参照して、本実施形態の情報処理装置３００のハードウェア構成について説明する。図２は、第一の実施形態の情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【0030】

本実施形態の情報処理装置３００は、それぞれバスＢで相互に接続されている入力装置３１、出力装置３２、ドライブ装置３３、補助記憶装置３４、メモリ装置３５、演算処理装置３６及びインターフェース装置３７を含むコンピュータであり、異常検出装置の一例である。

【0031】

入力装置３１は、各種の情報の入力を行うための装置であり、例えばタッチパネル等により実現される。出力装置３２は、各種の情報の出力を行うためものであり、例えばディスプレイ等により実現される。インターフェース装置３７は、ネットワークに接続する為に用いられる。

【0032】

通信部３１０、データ取得部３２０、データ処理部３３０、異常判定部３４０，通知生成部３５０を実現させる異常検出プログラムは、情報処理装置３００を制御する各種プログラムの少なくとも一部である。異常検出プログラムは、例えば、記憶媒体３８の配布やネットワークからのダウンロード等によって提供される。異常検出プログラムを記録した記憶媒体３８は、情報を光学的、電気的或いは磁気的に記録する記憶媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記憶媒体を用いることができる。

【0033】

また、異常検出プログラムは、異常検出プログラムを記録した記憶媒体３８がドライブ装置３３にセットされると、記憶媒体３８からドライブ装置３３を介して補助記憶装置３４にインストールされる。ネットワークからダウンロードされた異常検出プログラムは、インターフェース装置３７を介して補助記憶装置３４にインストールされる。

【0034】

記憶部３６０を実現する補助記憶装置３４は、情報処理装置３００にインストールされた異常検出プログラムを格納すると共に、情報処理装置３００による各種の必要なファイル、データ等を格納する。メモリ装置３５は、情報処理装置３００の起動時に補助記憶装置３４から異常検出プログラムを読み出して格納する。そして、演算処理装置３６はメモリ装置３５に格納された異常検出プログラムに従って、後述するような各種処理を実現している。

【0035】

次に、図３を参照して、本実施形態の情報処理装置３００の処理について説明する。図３は、第一の実施形態の情報処理装置の処理を説明する第一のフローチャートである。図３に示す処理は、主にデータ処理部３３０の処理である。図３の処理は、通信部３１０がデジタルデータを受信する度に実行される。

【0036】

本実施形態のデータ処理部３３０は、データ取得部３２０が取得したデジタルデータに対し、高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ；fast Fourier transform）を実行し、周波数領域の波形データを取得する（ステップＳ３０１）。

【0037】

続いて、データ処理部３３０は、取得した周波数領域の波形データから、パワーが極大値かつ最大値となる周波数を算出し、その周波数を転動体２５２の通過振動の周波数とする（ステップＳ３０２）。以下の説明では、転動体２５２の通過振動の周波数の波形を基本波形と呼び、基本波形を示す波形データを基本波形データと呼ぶ場合がある。また、転動体２５２の通過振動とは、転動体２５２が、外輪２５１においてひずみゲージ２１０が取り付けられた箇所を通過する際に生じる外輪２５１の振動を示す。

【0038】

続いて、データ処理部３３０は、基本波形の周波数の＋１０％から－１０％までの範囲の周波数成分を抽出する。また、データ処理部３３０は、転動体２５２の通過振動のＮ次高調波成分のそれぞれについて、周波数の＋１０％から－１０％までの範囲の周波数成分を抽出する（ステップＳ３０３）。尚、本実施形態では、基本波形の周波数は、Ｎ＝１のときであり、Ｎ次高調波とは、Ｎ＝２～５の周波数の高調波とした。ただし、Ｎの値は、これに限定されるものではない。

【0039】

続いて、データ処理部３３０は、抽出した各周波数成分に対して逆ＦＦＴを行って、周波数領域の波形データを時間領域の波形データとし、各波形データの時間領域における振幅の実効値を算出する（ステップＳ３０４）。

【0040】

具体的には、データ処理部３３０は、基本波形の周波数を中心とした＋１０％から－１０％までの範囲の周波数成分に対し、逆ＦＦＴを行った結果の波形データの振幅の実効値を算出する。また、データ処理部３３０は、Ｎ次高調波成分（Ｎ＝２～５）を中心とした＋１０％から－１０％までの範囲の周波数成分に対し、逆ＦＦＴを行った結果の波形データの振幅の実効値を算出する。

【0041】

続いて、データ処理部３３０は、ステップＳ３０４において、転動体２５２のＮ次高調波成分（Ｎ＝２～５）に基づき算出されたそれぞれの振幅の実効値を、基本波形データに基づき算出された振幅の実効値で除算した値を算出し、この値を特徴量とする（ステップＳ３０５）。

【0042】

言い換えれば、データ処理部３３０は、基本波形データに基づき算出された振幅の実効値と、Ｎ次高調波成分に基づき算出されたそれぞれの振幅の実効値との比率を、特徴量として算出する。本実施形態の特徴量とは、転動体２５２の回転の状態を示す値であり、言い換えれば、ベアリング２５０（測定対象物）の状態を示す値である。

【0043】

続いて、データ処理部３３０は、正常データの収集期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３０６）。

【0044】

収集期間とは、ベアリング２５０が正常な状態で動作していると推定される期間であり、正常データとは、収集期間中に取得されたデジタルデータから算出された特徴量である。

【0045】

本実施形態の収集期間とは、例えば、ベアリング２５０の工場出荷時から所定の期間であってもよいし、ベアリング２５０の稼働時間が所定時間に到達するまでの期間であってもよい。本実施形態の収集期間は、任意に設定が可能であってもよい。

【0046】

ステップＳ３０６において、収集期間が経過していない場合、データ処理部３３０は、ステップＳ３０５で算出した特徴量を記憶部３６０に保存し（ステップＳ３０７）、処理を終了する。以下の説明では、収集期間に記憶部３６０に保存された特徴量群を、正常データと呼ぶ場合がある。

【0047】

本実施形態の正常データには、Ｎ＝２と対応する特徴量群と、Ｎ＝３と対応する特徴量群と、Ｎ＝４と対応する特徴量群と、Ｎ＝５と対応する特徴量群とが含まれる。

【0048】

ステップＳ３０６において、収集期間が経過している場合、情報処理装置３００は、異常判定部３４０により、ステップＳ３０５で算出した特徴量を用いた異常判定処理を行い（ステップＳ３０８）、処理を終了する。

【0049】

以下に、図４を参照して、本実施形態の異常判定部３４０の処理について説明する。図４は、第一の実施形態の情報処理装置の処理を説明する第二のフローチャートである。図４に示す処理は、主に、異常判定部３４０の処理である。

【0050】

本実施形態の異常判定部３４０は、図３のステップＳ３０６において、収集期間が経過している場合、記憶部３６０から正常データを読み出し、正規化パラメータを抽出する（ステップＳ４０１）。

【0051】

具体的には、異常判定部３４０は、正常データに含まれるＮ＝２と対応する特徴量群と、Ｎ＝３と対応する特徴量群と、Ｎ＝４と対応する特徴量群と、Ｎ＝５と対応する特徴量群と、のそれぞれについて、平均値と分散と算出する。

【0052】

続いて、異常判定部３４０は、正常データの正規化に用いた正規化パラメータを用いて、評価データを正規化する（ステップＳ４０２）。評価データとは、収集期間が経過した後に、データ取得部３２０が取得したデジタルデータに基づき、データ処理部３３０が算出したＮ＝２～５のそれぞれと対応する特徴量である。

【0053】

ステップＳ４０２において、また、異常判定部３４０は、ステップＳ４０２において、この評価データを、ステップＳ４０２で用いた正規化パラメータ（平均値と分散）を用いて正規化し、後述する特徴量空間における座標を示す値とする。

【0054】

続いて、異常判定部３４０は、特徴量を座標値とした空間上における、ステップＳ４０２で正規化された評価データの近傍のデータ密度と、ステップＳ４０１で正規化された正常データの近傍のデータ密度の比を算出する（ステップＳ４０３）。本実施形態では、データ密度の比を異常度とする。異常度とは、ベアリング２５０の状態が異常であるか否かを判定する際の指標なる値である。

【0055】

続いて、異常判定部３４０は、「異常度がある閾値を超え、且つ、その頻度が所定の値を超えた」、という条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ４０４）。尚、異常度の閾値や、所定の値は、予め設定されていてもよい。ステップＳ４０３、ステップＳ４０４の詳細は後述する。

【0056】

ステップＳ４０４において、条件を満たす場合、異常判定部３４０は、ベアリング２５０の状態が異常な状態と判定し、通知生成部３５０により、異常を示す通知を生成し、通信部３１０により通知を送信し（ステップＳ４０５）、処理を終了する。

【0057】

本実施形態の通知は、例えば、ベアリング２５０に異常が生じていることを示すメッセージ等であってもよく、その場合には、例えば、情報処理装置３００と接続されたディスプレイ等に通知を表示させてもよい。また、本実施形態の通知は、ベアリング２５０が異常な状態であることを示す警報等であってもよく、この警報は、センサ基板２００に対して出力されてもよい。センサ基板２００は、この警報を受け付けて、例えば、ベアリング２５０の上位装置等にも警報を通知してもよい。

【0058】

ステップＳ４０４において、「異常度がある閾値を超え、且つ、その頻度が所定の値を超えた」、という条件を満たさない場合、異常判定部３４０は、正常と判定し（ステップＳ４０６）、処理を終了する。尚、本実施形態では、異常判定部３４０により、正常と判定された場合も、正常であることを示す通知を通知生成部３５０により生成して出力してもよい。

【0059】

以下に、図５及び図６を参照して、異常判定部３４０による異常判定ついて、さらに説明する。尚、本実施形態では、特徴量空間は、Ｎ次高調波成分（Ｎ＝２～５）に応じた４次元で表現されるものであるが、図５及び図６の説明では、理解を容易にするため、特徴量空間を２次元の空間として説明する。

【0060】

図５は、異常判定部による異常判定について説明する第一の図である。図５の例では、横軸をＮ＝２と対応した特徴量とし、縦軸をＮ＝３と対応した特徴量としており、正規化後評価データが正常なデータである場合を示している。

【0061】

図５において、点群５１は、ステップＳ４０１で正規化された正常データを示す。また、点５２は、Ｎ＝２と対応する正規化後の正常データと、Ｎ＝３と対応する正規化後の正常データとを用いて、正規化した評価データを示す。以下の図５及び図６の説明では、正規化後の正常データと、正規化後の評価データを、正規化後正常データと、正規化後評価データと呼ぶ。

【0062】

異常判定部３４０は、特徴量空間において、正規化後評価データ５２の近傍に配置されたデータの密度を算出する（例；近傍数３）。本実施形態では、近傍数を３つとしているため、正規化後評価データ５２を中心に、周囲のデータが３つ含まれる領域Ｒが特定される。図５の例では、正規化後評価データ５２の近くに配置された３つの正規化後正常データ５１ａ、５１ｂ、５１ｃを含む領域Ｒが特定される。尚、近傍数は、３に限定されない。

【0063】

また、異常判定部３４０は、正規化後正常データ５１ａ、５１ｂ、５１ｃのそれぞれを含む領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を特定する。

【0064】

そして、異常判定部３４０は、領域Ｒにおけるデータ密度と、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のそれぞれにおける正規化後正常データのデータ密度とを算出する。具体的には、異常判定部３４０は、領域Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３内の正規化後正常データの個数をデータ密度としてもよい。

【0065】

次に、異常判定部３４０は、領域Ｒのデータ密度と、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の平均データ密度との比率を、異常度として算出する。

【0066】

図５の例では、正規化後評価データ５２を取得したときのデジタルデータは、ベアリング２５０が正常な状態において取得された正常時のデータと言える。

【0067】

図６は、異常判定部による異常判定について説明する第二の図である。図６では、横軸をＮ＝２と対応した特徴量とし、縦軸をＮ＝３と対応した特徴量としており、正規化後評価データが異常なデータである場合を示している。

【0068】

図６の例では、異常判定部３４０は、領域Ｒと、正規化後正常データ５１ｄ、５１ｅ、５１ｆのそれぞれを含む領域Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６を特定する。そして、異常判定部３４０は、領域Ｒのデータ密度と、領域Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６の平均データ密度との比率を、異常度として算出する。

【0069】

図６の例では、正規化後評価データ５２を取得したときのデジタルデータは、ベアリング２５０が異常な状態において取得された異常時のデータと言える。

【0070】

本実施形態の異常判定部３４０は、例えば、図６に示すように、正規化後評価データ５２が異常のデータとなることが、複数回続いた場合に、ベアリング２５０の異常を検出してもよい。

【0071】

このように、本実施形態によれば、ベアリング２５０の定常状態における内輪２５３の回転数や、観測波形の周期及び振幅等が未知である場合や、回転速度が変動する場合であっても、ベアリング２５０の異常を検出することができる。

【0072】

また、本実施形態では、ひずみゲージ２１０から出力される信号から、転動体２５２の通過振動を示す周波数の振幅と、この周波数のＮ次高調波成分の振幅との比率によって示される特徴量に基づき、ベアリング２５０の異常を検出する。

【0073】

このため、本実施形態では、ひずみゲージ２１０の温度特性の影響を低減し、ひずみのみで、ベアリング２５０の異常を検出することができる。

【0074】

また、本実施形態では、ベアリングの異常の有無を検出する際に、測定対象物となるベアリング毎に、正常データを収集し、収集した正常データを基準とする。そして、本実施形態では、特徴量空間上で、測定対象のベアリングの正常データのデータ密度に着目し異常度を算出している。このため、本実施形態では、異常を検出する条件が一定であれば、ベアリングの機種が異なっても、ベアリングの種類によって事前に基準値を設定する必要がない。

【0075】

さらに、本実施形態の異常判定部３４０は、異常度が閾値を超えた場合に、ベアリング２５０の異常を検出するものとしたが、異常判定部３４０は、異常度に応じて、異常の予兆を検出してもよい。

【0076】

具体的には、例えば、異常判定部３４０は、異常度が閾値に到達する前の段階で、異常の予兆を検出し、通知生成部３５０に対し、異常の予兆があることを示す通知を生成させてもよい。この通知は、通信部３１０によって、外部へ送信されてもよい。

【0077】

（第二の実施形態）
以下に図面を参照して、第二の実施形態について説明する。第二の実施形態は、情報処理装置３００の機能を、半導体集積回路によって実現した点が、第一の実施形態と相違する。よって、第二の実施形態の説明では、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号を付与し、その説明を省略する。

【0078】

図７は、第二の実施形態の異常検出システムのシステム構成の一例を示す図である。本実施形態の異常検出システム１００Ａは、センサ基板２００と、異常検出装置４００とを含む。異常検出システム１００Ａにおいて、異常検出装置４００は、情報処理装置３００の各部の機能を有する回路を１つに認めた、用途特定向け集積回路（ＡＳＩＣ；application specific integrated circuit）である。

【0079】

本実施形態の異常検出装置４００は、通信回路４１０、データ取得回路４２０、データ処理回路４３０、異常判定回路４４０、通知出力回路４５０、記憶装置４６０を有する。

【0080】

通信回路４１０は、センサ基板２００と通信を行う。データ取得回路４２０は、データ取得部３２０の機能を実現する。データ処理回路４３０は、データ処理部３３０の機能を実現する。異常判定回路４４０は、異常判定部３４０の機能を実現する。通信出力回路４５０は、通知生成部３５０の機能を実現する。記憶装置４６０は、記憶部３６０に対応する。

【0081】

尚、異常検出装置４００は、記憶装置４６０を含むものとしたが、これに限定されない。異常検出装置４００は、記憶装置４６０を有していなくてもよく、その場合には、記憶装置４６０は、異常検出装置４００の外部に実装されて、データ処理回路４３０と異常判定回路４４０とに接続されればよい。

【0082】

本実施形態では、このように、情報処理装置３００の機能を集積回路である異常検出装置４００とすることで、例えば、センサ基板２００上に、異常検出装置４００を実装することができる。

【0083】

したがって、本実施形態では、測定対象物の異常を検知するための情報処理装置３００を配置する必要がなく、特に、上位装置の内部に、ベアリング２５０と、センサ基板２００と異常検出装置４００とを内蔵させることができる。

【0084】

（第三の実施形態）
以下に図面を参照して、第三の実施形態について説明する。第三の実施形態では、第二の実施形態に示す異常検出装置にセンサ基板を含めた点が、第二の実施形態と相違する。よって、以下の第三の実施形態の説明では、第二の実施形態との相違点について説明し、第二の実施形態と同様の機能構成については、第二の実施形態の説明で用いた符号を付与し、説明を省略する。

【0085】

図８は、第三の実施形態の異常検出装置を示す図である。本実施形態の異常検出装置４００Ａは、ひずみゲージ２１０、アンプ２２０、ＡＤＣ２３０、データ取得回路４２０、データ処理回路４３０、異常判定回路４４０、通知出力回路４５０を有する。また、本実施形態の異常検出装置４００Ａは、データ処理回路４３０によってデータが書き込まれ、異常判定回路４４０によってデータが読み出される記憶装置４６０が接続される。

【0086】

本実施形態では、このように、異常検出装置４００Ａにひずみゲージ２１０を含む構成とすることで、異常検出装置４００Ａを測定対象物の外輪に取り付けるだけで、この測定対象物における転動体２５２の転動によって生じる振動の異常を検出することができる。

【0087】

また、本実施形態の異常検出装置４００Ａは、ベアリング２５０を含んでいないが、異常検出装置４００Ａには、ベアリング２５０が含まれてもよい。

【0088】

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0089】

１００、１００Ａ 異常検出システム、２００ センサ基板，２１０ ひずみゲージ，２２０ アンプ，２３０ ＡＤＣ，２４０ 通信回路，３００ 情報処理装置，３１０ 通信部，３２０ データ取得部，３３０ データ処理部，３４０ 異常判定部，３５０ 通知生成部，３６０ 記憶部，４００、４００Ａ 異常検出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】