特開 2023-9580 転がり軸受の状態監視装置、風力発電装置、状態監視方法、およびプログラム

(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】P2023009580

(43)【公開日】2023-01-20

(54)【発明の名称】転がり軸受の状態監視装置、風力発電装置、状態監視方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/04 20190101AFI20230113BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20230113BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20230113BHJP

   F03D 80/70 20160101ALI20230113BHJP

【ＦＩ】

G01M13/04

G01M99/00 A

G01H17/00 Z

F03D80/70

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021112988

(22)【出願日】2021-07-07

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】湯川 謹次

【テーマコード（参考）】

2G024

2G064

3H178

【Ｆターム（参考）】

2G024AC01

2G024AD07

2G024CA13

2G024FA04

2G024FA06

2G024FA11

2G064AA11

2G064AA17

2G064AB01

2G064AB02

2G064BA02

2G064BD02

2G064CC02

2G064CC41

2G064DD02

3H178AA03

3H178AA40

3H178AA43

3H178BB35

3H178BB56

3H178CC25

3H178DD08X

3H178DD50X

(57)【要約】

【課題】回転速度が断続的に変化し得る環境下において、転がり軸受の状態監視用のデータを適切に取得する。
【解決手段】転がり軸受の状態監視装置であって、回転中の前記転がり軸受の振動情報または音情報を取得する第１の取得手段と、回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得手段と、前記転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、前記回転速度に応じて前記振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する導出手段と、前記導出手段にて導出されたタイミングに基づいて、前記振動情報または音情報からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する生成手段とを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

転がり軸受の状態監視装置であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報または音情報を取得する第１の取得手段と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得手段と、
前記転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、前記回転速度に応じて前記振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出されたタイミングに基づいて、前記振動情報または音情報からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する生成手段と、
を有することを特徴とする状態監視装置。

【請求項2】

前記生成手段は、前記振動情報または音情報からサンプリングされたデータに対して次数比分析を行うことで、前記監視用のデータを生成することを特徴とする請求項１に記載の状態監視装置。

【請求項3】

前記生成手段は更に、前記監視用のデータに対し、エンベロープ解析処理またはフィルタ処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の状態監視装置。

【請求項4】

前記生成手段にて生成された監視用のデータを用いて、前記転がり軸受の状態を診断する診断手段を更に有することを特徴とする請求項２または３に記載の状態監視装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の状態監視装置と、
転がり軸受と
を備える風力発電装置。

【請求項6】

転がり軸受の状態監視方法であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報または音情報を取得する第１の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得工程と、
前記転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、前記回転速度に応じて前記振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出されたタイミングに基づいて、前記振動情報または音情報からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する生成工程と、
を有することを特徴とする状態監視方法。

【請求項7】

コンピュータに、
回転中の転がり軸受の振動情報または音情報を取得する第１の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得工程と、
前記転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、前記回転速度に応じて前記振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出されたタイミングに基づいて、前記振動情報または音情報からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する生成工程と、
を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、転がり軸受の状態監視装置、風力発電装置、状態監視方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、風力発電装置などの機械装置は転がり軸受を備える。転がり軸受の状態を監視し、その状態に応じた制御を行うことで、機械装置の不具合などを防止し、より適切に動作させることが行われている。転がり軸受の状態監視に用いられる情報としては、振動、音、もしくは回転速度などが用いられている。

【0003】

特許文献１では、軸受劣化診断装置において、回転速度の上昇または下降変化に伴って、着目する次数成分の振動騒音の大きさがどのように変化するかを分析する「回転－トラッキング分析」が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１７／１４５２２２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

例えば、風力発電装置では、外部からの風の影響により、断続的な回転速度の変化が生じ得る。特に、風力発電装置では、比較的低速の回転により動作するため、転がり軸受が１回転する間にも回転速度の変化が生じ得る。回転速度が変動した場合には、転がり軸受の部位ごとの振動の周波数が変動してしまうため、転がり軸受が１回転する間のデータを一律に用いて状態監視を行った場合にはその変動に起因して精度が低下してしまう。また、風力発電装置など回転速度が比較的低速である場合には、低周波成分の解析が必要である。このとき、一定数のデータを取得するためには、データのサンプリング時間を長く設定する必要がある。サンプリング時間が長くなるほど回転速度の変動が生じる可能性が高くなり、その影響を受けやすくなる。その結果、転がり軸受に対する適切な状態監視が困難になる。

【0006】

上記課題を鑑み、本願発明は、回転速度が断続的に変化し得る環境下において、転がり軸受の状態監視用のデータを適切に取得することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために本願発明は以下の構成を有する。すなわち、転がり軸受の状態監視装置であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報または音情報を取得する第１の取得手段と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得手段と、
前記転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、前記回転速度に応じて前記振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出されたタイミングに基づいて、前記振動情報または音情報からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する生成手段と、
を有する。

【0008】

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、風力発電装置であって、
状態監視装置と、転がり軸受とを備え、前記状態監視装置は、回転中の前記転がり軸受の振動情報または音情報を取得する第１の取得手段と、回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得手段と、前記転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、前記回転速度に応じて前記振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する導出手段と、前記導出手段にて導出されたタイミングに基づいて、前記振動情報または音情報からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する生成手段と、
を有する。

【0009】

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、転がり軸受の状態監視方法であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報または音情報を取得する第１の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得工程と、
前記転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、前記回転速度に応じて前記振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出されたタイミングに基づいて、前記振動情報または音情報からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する生成工程と、
を有する。

【0010】

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、プログラムであって、
コンピュータに、
回転中の転がり軸受の振動情報または音情報を取得する第１の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得工程と、
前記転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、前記回転速度に応じて前記振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出されたタイミングに基づいて、前記振動情報または音情報からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する生成工程と、
を実行させる。

【発明の効果】

【0011】

本願発明により、回転速度が断続的に変化し得る環境下において、転がり軸受の状態監視用のデータを適切に取得することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本願発明の一実施形態に係る装置構成の例を示す概略図。

【図2】本願発明の一実施形態に係る機能構成の例を示す概略図。

【図3】本願発明に係るサンプリングを説明するための概略図。

【図4】本願発明の一実施形態に係る状態監視処理のフローチャート。

【図5】本願発明の一実施形態に係る転がり軸受の部位ごとの周波数の計算式の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本願発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本願発明を説明するための一実施形態であり、本願発明を限定して解釈されることを意図するものではなく、また、各実施形態で説明されている全ての構成が本願発明の課題を解決するために必須の構成であるとは限らない。また、各図面において、同じ構成要素については、同じ参照番号を付すことにより対応関係を示す。

【0014】

＜第１の実施形態＞
以下、本願発明の第１の実施形態について説明を行う。

【0015】

［装置構成］
以下、本願発明に係る状態監視方法を適用可能な装置の一実施形態を説明する。なお、以下の説明では、適用例として、転がり軸受を含む風力発電装置を例にとって説明するが、風力発電装置に限定されず、それ以外の機械装置であっても同様に適用可能である。本願発明を適用可能な装置としては、転がり軸受を備え、その回転速度が比較的遅い装置や、回転数の変動が大きい装置などが該当する。

【0016】

図１は、本実施形態に係る荷重推定方法を適用された風力発電装置の概略構成図である。図１に示すように、風力発電装置１０は、地上に立設されたタワー１１と、タワー１１の上端に支持されたナセル１２と、ナセル１２の端部に設けられたローター１３とを備えている。また、タワー１１とナセル１２の間には、ナセル１２の向きを調整（ヨー制御）するための回動機構１４が備えられる。

【0017】

ナセル１２には、ドライブトレイン部２１が格納されている。ドライブトレイン部２１は、主軸２２、増速機２３、発電機２４、および転がり軸受２５を備える。主軸２２は、増速機２３を介して発電機２４に接続されている。主軸２２は、転がり軸受２５によってナセル１２内に回転可能に支持されている。この主軸２２を支持する転がり軸受２５、増速機２３には、振動センサ２７が設けられて転がり軸受２５にて生じる振動を測定する。また、主軸２２の回転速度を検出する回転速度センサ２９が配設される。発電機２４には、発電量を測定する発電量測定装置２８が配設されている。

【0018】

ローター１３は、ハブ３１と、複数のブレード３２とを有している。複数のブレード３２それぞれは、ハブ３１から放射状に延在されている。ローター１３は、ドライブトレイン部２１の主軸２２の端部に設けられている。ハブ３１は、複数のブレード３２それぞれの向きを調整（ピッチ制御）する。

【0019】

なお、風力発電装置１０は、増速機２３や発電機２４の回転軸も、転がり軸受２５とは別個に設けられた転がり軸受（不図示）によって支持されている。また、ドライブトレイン部２１には、主軸２２の回転を必要に応じて停止または減速させるためのブレーキ装置（不図示）が設けられている。

【0020】

上記構造の風力発電装置１０は、ローター１３のブレード３２が風を受けることで主軸２２が回転される。すると、その主軸２２の回転が増速機２３によって増速されて発電機２４に伝達され、発電機２４によって発電される。また、ローター１３のブレード３２が風を受けることで、主軸２２を介して転がり軸受２５に対して、荷重（ラジアル荷重およびアキシアル荷重）が負荷される。なお、図１では、説明を簡略化するために１の風力発電装置１０に対して、１の転がり軸受２５が設けられた構成を示しているが、この構成に限定するものではなく、１の風力発電装置１０において主軸２２を支持するために転がり軸受２５が複数設けられてもよい。

【0021】

［機能構成］
図２は、本実施形態に係る機能構成の一例を示す概略構成図である。図２には、本実施形態に係る監視対象の転がり軸受２５と、監視動作を行う監視装置５０の構成が示される。転がり軸受２５は、主軸２２を回転自在に支持する。なお、本実施形態において、転がり軸受２５として、例えば、円すいころ軸受、円筒ころ軸受などに適用可能であるが、これらに限定するものではない。

【0022】

監視装置５０は、図１に示した風力発電装置１０内に設けられてもよいし、風力発電装置１０の外部に設けられてもよい。また、図２では、説明を簡略化するために１の転がり軸受２５に対して、１の監視装置５０により監視する構成を示している。しかし、この構成に限定するものではなく、１の監視装置５０が、複数の転がり軸受２５の状態監視を行うような構成であってもよい。

【0023】

転がり軸受２５は、主軸２２に外嵌される回転輪である内輪４０、ハウジング（不図示）に内嵌される固定輪である外輪４２、内輪４０及び外輪４２との間に配置された複数の転動体４１である複数の玉（ころ）、および転動体４１を転動自在に保持する保持器４３を備える。また、転がり軸受２５において、所定の潤滑方式により、内輪４０と転動体４１の間、および、外輪４２と転動体４１の間の摩擦が軽減される。潤滑方式は特に限定するものではないが、例えば、グリース潤滑や油潤滑などが用いられる。また、潤滑剤の種類についても特に限定するものではない。

【0024】

主軸２２の回転中に転がり軸受２５から発生する振動を検出する振動センサ２７が備えられる。振動センサ２７は、ボルト固定、接着、ボルト固定と接着、或いはモールド材による埋め込み等によってハウジングの外輪近傍に固定されている。なお、ボルト固定の場合には、回り止め機能を備えるようにしてもよい。なお、振動センサ２７は、検出位置に固定して設置される構成に限定するものではなく、状態監視時に転がり軸受２５による振動を検出するための位置に設置されればよい。そのため、振動センサ２７は、着脱可能もしくは移動可能な構成であってもよい。

【0025】

また、振動センサ２７は、振動を検出可能なものであればよく、加速度センサ、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサ、超音波センサ、及びショックパルスセンサ等、検出される加速度、速度、歪み、応力、変位型等、振動を電気信号化できるものであればよい。また、ノイズが多いような環境に位置する風力発電装置１０に取り付ける際には、絶縁型を使用する方がノイズの影響を受けることが少ないためより好ましい。さらに、振動センサ２７が、圧電素子等の振動検出素子を使用する場合には、この素子をプラスチック等にモールドして構成してもよい。

【0026】

また、転がり軸受２５には、主軸２２に外嵌される内輪４０の回転速度を検出する回転速度センサ２９が設けられる。本実施形態において、回転輪である内輪４０と主軸２２の回転速度および回転数は一致している。主軸２２の回転速度は、風力発電装置１０が受ける風の向きや風量、風圧により変動し得る。更には、ブレーキ装置（不図示）により、回転速度は調整され得る。回転速度センサ２９は、例えば、転がり軸受２５の内輪４０に設けられたエンコーダ（不図示）を検出することで、その回転速度を検出してよい。本実施形態に係る風力発電装置１０などは、比較的低速の回転速度にて回転が行われる。そのため、回転速度センサ２９は、転がり軸受２５が１回転する間の回転速度の変化も検出可能なように構成される。なお、振動センサ２７や回転速度センサ２９は、指定されたタイミング（例えば、監視時間帯）のみ検出動作を行うような構成であってもよいし、常時検出動作を行うような構成であってもよい。

【0027】

増幅器４４は、振動センサ２７にて検出された電気信号を増幅して監視装置５０へ入力する。ここでの増幅の程度は特に限定されるものではないが、予め規定される。なお、振動センサ２７と回転速度センサ２９の検出タイミングは対応し、その検出情報は対応付けて処理される。

【0028】

監視装置５０は、例えば、不図示の制御装置、記憶装置、および入出力装置を含んで構成される情報処理装置にて実現されてよい。制御装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、または専用回路などから構成されてよい。記憶装置は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性および不揮発性の記憶媒体により構成され、制御装置からの指示により各種情報の入出力が可能である。入出力装置は、制御装置からの指示により、外部装置や作業者への通知を行う。入出力装置による出力方法は特に限定するものではないが、例えば、音声による聴覚的な通知であってもよいし、画面出力による視覚的な通知であってもよい。また、入出力装置は、通信機能を備えたネットワークインターフェースであってもよく、ネットワーク（不図示）を介した外部装置（不図示）とのデータの送受信により各種入出力動作を行ってもよい。

【0029】

監視装置５０は、Ａ／Ｄ変換部５１、サンプリング処理部５２、振動信号処理部５３、および監視処理部５４を含んで構成される。各部位は、上述した制御装置が対応するプログラムを記憶装置から読み出して実行することで実現してもよい。更には、制御装置が入出力装置を制御することで各種機能を実現してよい。

【0030】

Ａ／Ｄ変換部５１は、振動センサ２７にて検出された電気信号を振動情報として、増幅器４４を介して取得し、その電気信号の内容に応じて、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換を行う。

【0031】

サンプリング処理部５２は、Ａ／Ｄ変換部５１にて処理された振動信号から後段の振動信号処理部５３、および監視処理部５４の処理に用いられるデータを、回転速度センサ２９にて検出された回転速度に基づいてサンプリングする。ここでのサンプリングの方法については後述する。サンプリングしたデータは、振動信号処理部５３へ出力される。

【0032】

振動信号処理部５３は、サンプリング処理部５２にてサンプリングされたデータを用いて、信号解析処理を行う。信号解析処理においてはＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）解析した上で、次数比分析を行う。エンベロープ処理、あるいはローパスフィルタやバンドパスフィルタなどを用いたフィルタ処理を行い信号解析処理を行ってもよい。監視処理部５４は、振動信号処理部５３にて処理されたデータを用いて、転がり軸受２５の状態を診断し、その診断結果を出力する。例えば、振動信号処理部５３にて処理されたデータの一部を抽出し、そのデータを用いて状態の診断を行ってもよい。監視処理部５４にて行われる状態監視の診断項目は特に限定するものでは無いが、例えば、転がり軸受２５を構成する各部位の異常接触、潤滑不良、部位の損傷や劣化など任意の診断項目が対象となってよい。

【0033】

なお、監視処理部５４の監視結果は、ネットワーク（不図示）を介して外部に報知されてもよいし、風力発電装置１０の動作を制御してもよい。ここでの風力発電装置１０の動作の制御としては、例えば、回動機構１４を制御してナセル１２の向きを調整（ヨー制御）してもよいし、ハブ３１を制御して複数のブレード３２それぞれの向きを調整（ピッチ制御）してもよい。また、ブレーキ機構（不図示）により、主軸２２の回転速度が所定の速度となるように制御してよい。

【0034】

［サンプリング処理］
本実施形態において、転がり軸受２５は風などの外因により、その回転速度が断続的に変動し得る。回転速度が変動した場合には、転がり軸受２５の部位ごとの振動の周波数は変動してしまい、判定基準となる周波数が定まらないので、その後の監視動作や診断動作の精度に影響を与えてしまう。また、風力発電装置などでは、回転速度が比較的遅いため、１回転する間にも回転速度が変動する可能性が高い。

【0035】

図３は、本実施形態に係るデータのサンプリングを説明するための概略図である。図３において、縦軸を振動とし、横軸を時間とする。振動は、Ａ／Ｄ変換部５１にて変換された電気信号の値に対応する。

【0036】

図３では、２つの区間を例として挙げる。第１の区間は転がり軸受２５の回転速度が相対的に第２の区間よりも遅い例を示す。つまり、転がり軸受２５の回転速度が変動している。図３に示すように、第１の区間と第２の区間とでは、サンプリングのタイミングが異なる。これは、１回転当たりのサンプリングの回数（データ数）が同じになるように、回転速度に応じてサンプリング周期を変更している。図３のグラフ中に示した〇は、サンプリングされるデータの位置を示す。

【0037】

なお、図３の例では、第１の区間における１回転の後に、回転速度が変化し、第２の区間における１回転が行われる例を示した。実際には、１回転の途中にて回転速度が変動し得るため、１回転の途中でもサンプリングのタイミングは変動し得る。

【0038】

［処理フロー］
図４は、本実施形態に係るサンプリング処理のフローチャートである。本処理は、監視装置５０により実行され、例えば、監視装置５０が備える制御装置（不図示）が図１に示した各部位を実現するためのプログラムを記憶装置から読み出して実行することにより実現されてよい。

【0039】

Ｓ４０１にて、監視装置５０は、振動センサ２７にて検出された振動情報を取得する。この様に、回転中の前記転がり軸受の振動情報（または、音情報）を取得する手段を、第１の取得手段とする。また、回転中の前記転がり軸受の振動情報（または、音情報）を取得する工程を、第１の取得工程とする。

【0040】

Ｓ４０２にて、監視装置５０は、回転速度センサ２９にて検出された回転速度を取得する。この様に、回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する手段を、第２の取得手段とする。また、回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する工程を、第２の取得工程とする。Ｓ４０１にて取得される振動情報とＳ４０２にて取得される回転速度とは、検出タイミングが対応付けられている。

【0041】

Ｓ４０３にて、監視装置５０は、図４のＳ４０２の処理にて回転速度センサ２９を用いて取得された回転速度に基づいて、サンプリングのタイミングを導出する。上述したように、転がり軸受２５の１回転当たりのサンプリングの回数は規定されており、回転速度に応じてデータをサンプリングするタイミングが変動する。ここでは、そのサンプリングのタイミングを導出する。より具体的には、回転速度に同期したサンプリングクロックを用いて、１回転当たりのサンプリング数が一定となるように導出される。導出方法は、予め規定された計算式を用いて導出してもよいし、回転速度とサンプリングのタイミング（時間間隔など）が対応付けられたテーブルなどを用いて導出してもよい。この様に、転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、回転速度に応じて振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する手段を、導出手段とする。また、転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、前記回転速度に応じて前記振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する工程を、導出工程とする。

【0042】

Ｓ４０４にて、監視装置５０は、Ｓ４０３にて導出したタイミングに応じて、Ｓ４０１にて振動センサ２７により検出された電気信号を増幅器４４にて増幅して監視装置５０へ入力することにより取得した振動情報からデータをサンプリングする。この様に、導出手段にて導出されたタイミングに基づいて、振動情報（または音情報）からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する手段を、生成手段とする。また、導出工程にて導出されたタイミングに基づいて、振動情報（または音情報）からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する工程を、生成工程とする。

【0043】

Ｓ４０５にて、監視装置５０は、Ｓ４０４にてサンプリングされたデータに対して信号解析処理を行う。ここでの解析処理は、例えば、振動情報をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）解析した上で、次数比分析を行ってよい。サンプリングデータにエンベロープ解析処理やフィルタ処理を施してもよく、後段の監視処理に応じてその内容は変更されてよい。

【0044】

Ｓ４０６にて、監視装置５０は、Ｓ４０５による解析処理の結果を用いて、転がり軸受２５の状態の監視を行う。ここでの監視項目は特に限定するものでは無いが、例えば、転がり軸受２５を構成する各部位の異常接触、潤滑不良、部位の損傷や劣化など任意の診断項目が対象となってよい。また、監視項目について、例えば、図５に示す関係式を用いて、転がり軸受２５の部位ごとの周波数を計算し、その周波数におけるデータが、予め定めた閾値を超えた場合に異常が生じたと判定してもよいし、予め定めた閾値以下である場合に異常がないと判定してもよい。

【0045】

Ｓ４０７にて、監視装置５０は、Ｓ４０６による状態監視処理の結果に基づき、報知処理を行う。ここでは、異常が生じたと判定した場合に報知を行ってもよいし、異常がないと判定した場合でも報知を行うような構成であってもよい。また、報知方法は特に限定するものでは無く、異常の有無に応じて報知方法を切り替えてもよい。そして、本処理フローを終了する。

【0046】

以上、本実施形態により、回転速度が断続的に変化し得る環境下において、転がり軸受の状態監視用のデータを適切に取得することが可能となる。また、転がり軸受の回転速度が比較的遅いため、データの取得時間が長くなったとしても、その間の回転速度の変動の影響を抑制して監視用のデータを適切に抽出することができる。

【0047】

＜その他の実施形態＞
なお、上記の実施形態では、振動センサ２７を用いて転がり軸受２５の振動を検出する構成を示したが、これに限定するものではない。振動センサ２７に代えてマイクを含む音センサを用いて音情報を検出してもよい。この場合、音情報を対象として上述したデータのサンプリング処理を行う。

【0048】

また、本願発明において、上述した１以上の実施形態の機能を実現するためのプログラムやアプリケーションを、ネットワーク又は記憶媒体等を用いてシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。

【0049】

また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ））によって実現してもよい。

【0050】

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

【0051】

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 転がり軸受の状態監視装置であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報または音情報を取得する第１の取得手段と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得手段と、
前記転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、前記回転速度に応じて前記振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出されたタイミングに基づいて、前記振動情報または音情報からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する生成手段と、
有することを特徴とする状態監視装置。
この構成によれば、回転速度が断続的に変化し得る環境下において、転がり軸受の状態監視用のデータを適切に取得することが可能となる。また、それによって、例えば、転がり軸受２５を構成する各部位の異常接触、潤滑不良、部位の損傷や劣化など任意の診断項目を対象とした転がり軸受の異常診断を正確に行うことができる。

【0052】

（２） 前記生成手段は、前記振動情報または音情報からサンプリングされたデータに対して次数比分析を行うことで、前記監視用のデータを生成することを特徴とする（１）に記載の状態監視装置。
この構成によれば、回転速度に応じてサンプリングされたデータを用いて実右飛分析を行うことで、より精度の高い監視を行うための監視用のデータを生成することが可能となる。

【0053】

（３） 前記生成手段は更に、前記監視用のデータに対し、エンベロープ解析処理またはフィルタ処理を行うことを特徴とする（２）に記載の状態監視装置。
この構成によれば、監視用のデータとして、エンペローブ解析処理やフィルタ処理を適用したデータを生成することができる。

【0054】

（４） 前記生成手段にて生成された監視用のデータを用いて、前記転がり軸受の状態を診断する診断手段を更に有することを特徴とする（２）または（３）に記載の状態監視装置。
この構成によれば、回転速度に応じてサンプリングされたデータを用いてより精度の高い状態診断を行うことが可能となる。

【0055】

（５） （１）～（４）のいずれかに記載の状態監視装置と、
転がり軸受と
を備える風力発電装置。
この構成によれば、風力発電装置において、回転速度が断続的に変化する場合でも、転がり軸受の状態監視用のデータを適切に取得することが可能となる。

【0056】

（６） 転がり軸受の状態監視方法であって、
回転中の前記転がり軸受の振動情報または音情報を取得する第１の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得工程と、
前記転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、前記回転速度に応じて前記振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出されたタイミングに基づいて、前記振動情報または音情報からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する生成工程と、
を有することを特徴とする状態監視方法。
この構成によれば、回転速度が断続的に変化し得る環境下において、転がり軸受の状態監視用のデータを適切に取得することが可能となる。

【0057】

（７） コンピュータに、
回転中の転がり軸受の振動情報または音情報を取得する第１の取得工程と、
回転中の前記転がり軸受の回転速度を取得する第２の取得工程と、
前記転がり軸受の１回転当たりのサンプリング数が所定の値となるように、前記回転速度に応じて前記振動情報または音情報からデータをサンプリングするタイミングを導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出されたタイミングに基づいて、前記振動情報または音情報からデータをサンプリングして監視用のデータを生成する生成工程と、
を実行させるためのプログラム。
この構成によれば、回転速度が断続的に変化し得る環境下において、転がり軸受の状態監視用のデータを適切に取得することが可能となる。

【符号の説明】

【0058】

１０…風力発電装置
１１…タワー
１２…ナセル
１３…ローター
１４…回動機構
２１…ドライブトレイン部
２２…主軸
２３…増速機
２４…発電機
２５…転がり軸受
２７…振動センサ
２８…発電量測定装置
２９…回転速度センサ
３１…ハブ
３２…ブレード
４０…内輪
４１…転動体
４２…外輪
４３…保持器
４４…増幅器
５０…監視装置
５１…Ａ／Ｄ変換部
５２…サンプリング処理部
５３…振動信号処理部
５４…監視処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】