JP4032703B2 - センサ付軸受装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械装置（例えば、鉄道車両、自動車、搬送車などの移動体、連続鋳造や圧延機などの工作機械）に組み込まれた軸受、ギヤボックス、主軸スピンドル等の状態（振動、温度、回転速度などの状態）を検出し、その予防保全を図ることが可能なセンサ付軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のセンサ付軸受装置には、例えば図１１に示すように、転がり軸受１００がセットされたハウジング１０２に、振動センサ１０４及び温度センサ１０６が配設されており、これら振動センサ１０４及び温度センサ１０６は、ケーブル１０８,１１０を介してモニタ１１２及び温度計１１４に接続（有線で接続）されている。この場合、転がり軸受１００の運転中に発生した振動及び温度の状態変化は、振動センサ１０４及び温度センサ１０６によって検出され、各検出データがケーブル１０８,１１０を介してモニタ１１２及び温度計１１４に送信される。そして、このときモニタ１１２及び温度計１１４に送信された検出データに基づいて、記録計１１６が振動状態や温度状態の記録集計処理を行うと共に、警報装置１１８が振動変化や温度変化の監視警告処理を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のセンサ付軸受装置では、振動センサ１０４及び温度センサ１０６からの検出データがケーブル１０８,１１０を介して外部に設置したモニタ１１２,温度計１１４等に送信（有線で送信）されるようになっている。この場合、振動センサ１０４及び温度センサ１０６の設置個数が増えると、その分だけ外部に伝送するケーブル１０８,１１０の本数を増加させる必要があり、その結果、ケーブル１０８,１１０の配線処理が煩雑になると共に、配線処理用の部品点数が増加して、装置の製造コストが上昇してしまう。更に、装置内にケーブル１０８,１１０の配線用スペースを確保しなければならないため、その分だけ装置が大型化してしまう。また、大きな外部振動が加わった際に、ケーブル１０８,１１０が破断し、信号の送受信ができなくなってしまう場合もある。
本発明は、このような問題を解決するために成されており、その目的は、ワイヤレス方式で検出データを送信することが可能な低コストで小型のセンサ付軸受装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明のセンサ付軸受装置は、互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを少なくとも有し、内輪に軸が取り付けられ且つ外輪にハウジングが取り付けられて、外輪と内輪とが内輪回転、外輪回転、或いは外輪及び内輪が互いに回転するいずれかの回転方式で使用される転がり軸受を備えていると共に、この転がり軸受の振動、温度或いは回転速度の少なくともいずれか１つの状態を検出するように、外輪、外輪に取り付けられた部材、内輪、内輪に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニットと、この検出センサユニットから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニットとが設けられており、検出センサユニットには、前記検出データの管理を行うために用いられるＩＤ番号が割り当てられていると共に、中継ユニットは、ハウジングに装着されており、且つ、検出センサユニットと中継ユニットとは、ケーブルで電気的に接続されており、検出センサユニットからの検出データは、ケーブルを介して中継ユニットに伝送される。
また、本発明のセンサ付軸受装置は、互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを少なくとも有し、内輪に軸が取り付けられ且つ外輪にハウジングが取り付けられて、外輪と内輪とが内輪回転、外輪回転、或いは外輪及び内輪が互いに回転するいずれかの回転方式で使用される転がり軸受を備えていると共に、この転がり軸受の振動、温度或いは回転速度の少なくともいずれか１つの状態を検出するように、外輪、外輪に取り付けられた部材、内輪、内輪に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニットと、この検出センサユニットから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニットとが設けられており、検出センサユニットには、前記検出データの管理を行うために用いられるＩＤ番号が割り当てられていると共に、中継ユニットは、ハウジングに装着されており、且つ、検出センサユニットには、その検出データを所定の周波数成分の信号波に変換して中継ユニットにワイヤレスで送信することが可能な通信手段が設けられている。
更に、本発明のセンサ付軸受装置は、互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを少なくとも有し、内輪に軸が取り付けられ且つ外輪にハウジングが取り付けられて、外輪と内輪とが内輪回転、外輪回転、或いは外輪及び内輪が互いに回転するいずれかの回転方式で使用される転がり軸受を備えていると共に、この転がり軸受の振動、温度或いは回転速度の少なくともいずれか１つの状態を検出するように、外輪、外輪に取り付けられた部材、内輪、内輪に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニットと、この検出センサユニットから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニットとが設けられており、検出センサユニットには、前記検出データの管理を行うために用いられるＩＤ番号が割り当てられていると共に、中継ユニットは、ハウジングに装着されており、且つ、検出センサユニットと中継ユニットとは、電磁誘導を利用して電気的に接続されており、検出センサユニットには、その検出データを所定の変調信号に変調する変調回路が設けられ、中継ユニットには、変調信号を復調する復調回路が設けられている。
このような発明において、中継ユニットには、送受信可能なアンテナと、検出センサユニットからの検出データを所定の周波数成分の信号波に変換して外部にワイヤレスで送信することが可能であると共に、外部からの信号を制御する送受信機能を有する通信手段とが設けられている。この場合、中継ユニットからの信号をＰＨＳ又は携帯電話の電話網を介して遠隔地に伝播する。中継ユニットからの信号をインターネットを介して遠隔地に伝播する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一実施形態に係るセンサ付軸受装置について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、複列円すいころ軸受を例にとって説明するが、これに限定されることはなく、単列の円すいころ軸受であってもよく、また円筒ころ軸受、玉軸受、軸受ユニットなどころがり装置であれば種類を限定しない。
【０００６】
図１及び図２に示すように、本実施形態のセンサ付軸受装置は、ハウジング２に組み込まれており、互いに相対的に回転可能な外輪４及び内輪６と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体８とを少なくとも有する転がり軸受１０を備えていると共に、この転がり軸受１０の状態を検出するように、外輪４、外輪４に取り付けられた部材、内輪６、内輪６に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニット１２ａ,１２ｂと、この検出センサユニット１２ａ,１２ｂから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニット１４とが設けられている。
本実施の形態では、外輪４にハウジング２が取り付けられ、内輪６に軸１６が取り付けられている。この場合、外輪４を回転させる外輪回転（内輪静止）方式や内輪６を回転させる内輪回転（外輪静止）方式、或いは、外輪４及び内輪６を互いに回転させる方式のいずれかを選択することが可能である。また、保持器１９や密封板（接触若しくは非接触シール又はシールド）１８など、その他の軸受構成は必要に応じて選択することが可能である。
【０００７】
検出センサユニット１２ａ,１２ｂには、転がり軸受１０の状態を検出するように、例えば振動や温度或いは回転速度などを検出する機能を持たせることが可能である。本実施の形態では、その一例として、検出センサユニット１２ａに転がり軸受１０の振動検出機能を、検出センサユニット１２ｂに転がり軸受１０の回転速度検出機能を夫々持たせることにする。
各検出センサユニット１２ａ,１２ｂは、共に、センサ２０と、このセンサ２０からの出力に信号処理を施す信号処理回路２２とを備えている（図２参照）。
転がり軸受１０の振動検出機能を持つ検出センサユニット１２ａにおいて、センサ２０には、例えば圧電素子（図示しない）を適用することが可能である。この場合、転がり軸受１０の運転中に振動がセンサ２０に作用すると、圧電素子が屈曲変形し、それに伴って圧電素子に電荷が発生する。このとき発生した電荷に信号処理回路を介して信号処理を施すことによって、転がり軸受１０の振動状態が検出される。そして、その検出データは、後述するように中継ユニット１４に伝送される。
一方、転がり軸受１０の回転速度検出機能を持つ検出センサユニット１２ｂにおいて、センサ２０には、例えば、ホール効果を利用したホール素子やホールＩＣ、磁束の変化に伴って抵抗値が変化する磁気抵抗素子{ＭＲ素子（magneto resistance element）、ＧＭＲ素子（giant magneto resistance element）等}を適用することが可能である。この場合、センサ２０は、軸１６の外周に取り付けられた速度検出リング（トーンリング、パルサリング等）２４（図１参照）に対向配置されており、転がり軸受１０の運転中に生じる例えば磁束密度の変化がセンサ２０を介して信号処理回路に伝達され、それに信号処理を施すことによって、転がり軸受１０の回転速度が検出される。そして、その検出データは、後述するように中継ユニット１４に伝送される。
本実施の形態において、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂと中継ユニット１４とは、ケーブル２６ａ,２６ｂで電気的に接続されており、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂからの検出データは、ケーブル２６ａ,２６ｂを介して中継ユニット１４に伝送される。
【０００８】
中継ユニット１４には、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂからの検出データを、例えば、振幅変調（ＡＭ）、周波数変調（ＦＭ）、位相変調（ＰＭ）等の所定の周波数成分の信号波に変換して外部にワイヤレスで送信することが可能な通信手段２８が設けられている（図２参照）。更に、中継ユニット１４には、通信手段２８や各検出センサユニット１２ａ,１２ｂを駆動させるための電源３０と、信号波をワイヤレス送信するための送信アンテナ３２とが設けられている。この場合、信号波としては、所定の周波数成分の電波、光波、超音波などを適用することが可能である。なお、センサ付軸受装置の使用目的や使用環境などに応じて種々の周波数成分の信号波に設定することも可能である。
なお、検出センサユニット１２ａ,１２ｂのセット方法としては、これら検出センサユニット１２ａ,１２ｂを外輪４、外輪４に取り付けられた部材（ハウジング２）、内輪６、内輪６に取り付けられた部材（軸１６）に確実に固定できる方法であれば、特に限定されることは無く、例えば、接着剤で接着する方法、ネジ止め、嵌合など種々の方法を採用することが可能である。本実施の形態では、その一例として、検出センサユニット１２ａ,１２ｂは、夫々、転がり軸受１０の外輪４に固定されている。
また、本実施の形態において、中継ユニット１４は、ハウジング２に装着されているが、その装着方法についても特に限定されることは無く、例えば、接着剤で接着する方法、ネジ止め、嵌合など種々の方法を採用することが可能である。更に、中継ユニット１４の装着位置についても特に限定されることは無く、ハウジング２内に埋め込んで装着しても、ハウジング２外部に露出させて装着しても良い。いずれの場合においても、送信アンテナ３２は、その先端部をハウジング２から外部に突出させて配置構成することが好ましい。このように送信アンテナ３２の先端部をハウジング２外に突出させることによって、送信アンテナ３２とモニタ３４との間の信号波の送受信感度を向上させることが可能となる。
【０００９】
上述したような構成において、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転中に検出センサユニット１２ａ,１２ｂから出力された検出データは、ケーブル２６ａ,２６ｂを介して中継ユニット１４に伝送され、この中継ユニット１４によって所定の信号波に変換された後、送信アンテナ３２からモニタ３４にワイヤレス送信される。このとき、記録計３６が転がり軸受１０の振動状態や回転速度状態の記録集計処理を行うと共に、警報装置３８が振動変化や回転速度変化の監視警告処理を行う。
このように本実施の形態によれば、検出センサユニット１２ａ,１２ｂからの検出データを中継ユニット１４を介してワイヤレスで外部に送信するように構成したことによって、センサ付軸受装置の部品点数の削減や装置構成の簡略化を図ることができ、その結果、低コストで小型のセンサ付軸受装置を実現することが可能となる。
また、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂと中継ユニット１４とをケーブル２６ａ,２６ｂで電気的に接続したことによって、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂに通信機能を搭載できない場合、使用環境により中継ユニット１４までワイヤレス送信できない場合にも、中継ユニット１４から外部にワイヤレス送信することを可能にしている。
更に、中継ユニット１４に電源３０を配置したことによって、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂの部品点数の削減やユニット構成の簡略化を図ることができるため、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂを小型化することが可能となる。この結果、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂのセット位置（配置）の自由度を向上させることが可能となる。
更にまた、中継ユニット１４の送信アンテナ３２の先端部をハウジング２外に突出させたことによって、送信アンテナ３２とモニタ３４との間の信号波の送受信感度を向上させることが可能となる。
【００１０】
なお、本発明は、上述した第一実施形態に限定されることはなく、以下のように種々変更することが可能である。
第１の変形例として、例えば図３に示すように、中継ユニット１４に信号処理回路２２を組み込み、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂにはセンサ２０のみを配設することも可能である。この構成によれば、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂを更に小型化することができる。
第２の変形例として、例えば図４に示すように、センサ２０の代わりに各検出センサユニット１２ａ,１２ｂに、回転センサとして受動（パッシブ）タイプの発電機内蔵センサ２０ａを組み込み、この発電機内蔵センサ２０ａからの電力により信号処理回路２２及び通信手段２８を直接駆動させるようにしても良い。この場合、中継ユニット１４に２次電池４０とこの２次電池４０に充電を施す充電回路４２とを設けることが好ましい。この構成によれば、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転中は、発電機内蔵センサ２０ａからの電力により信号処理回路２２及び通信手段２８を直接駆動させることができる。更に、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転が停止した場合でも、運転中において発電機内蔵センサ２０ａからの電力が充電回路４２を介して２次電池４０に蓄積されているため、蓄積された電力によって信号処理回路２２及び通信手段２８を連続駆動させることができる。また、単なる回転センサとして受動（パッシブ）タイプを使用してもよい。
第３の変形例として、例えば図５に示すように構成しても良い。この例は、検出センサユニット１２ａ,１２ｂに回転センサを使用しない場合を想定しており、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂには、センサ２０と発電機４４が組み込まれる。この場合、発電機４４からの電力が中継ユニット１４の充電回路４２を介して２次電池４０に供給され、その２次電池４０の電力によって信号処理回路２２及び通信手段２８を駆動させる。
なお、上述した第一実施形態並びに第１〜第３の変形例の構成において、中継ユニット１４の送信アンテナ３２に代えて、送受信可能なアンテナ（図示しない）を適用すると共に通信手段２８に送受信機能を持たせても良い。この構成によれば、外部から中継ユニット１４を介して信号処理回路２２を制御することが可能になり、その結果、転がり軸受１０の状態（例えば、振動、温度、回転速度状態など）を遠隔操作で検出することができる。
【００１１】
次に、本発明の第二実施形態に係るセンサ付軸受装置について、添付図面を参照して説明する。
図６及び図７に示すように、本実施形態のセンサ付軸受装置において、検出センサユニット１２ａ,１２ｂには、その検出データを所定の周波数成分の信号波に変換して中継ユニット１４にワイヤレスで送信することが可能な通信手段４６及び送信アンテナ４８が設けられている共に、センサ２０、信号処理回路２２、通信手段４６を駆動するための電源５０が設けられている。また、中継ユニット１４には、検出センサユニット１２ａ,１２ｂの送信アンテナ４８を介してワイヤレス送信された検出データを受信して通信手段２８に伝送するための受信アンテナ５２が設けられている。この場合、送信アンテナ４８から受信アンテナ５２に送信する信号波としては、所定の周波数成分の電波、光波、超音波などを適用することが可能である。また、センサ付軸受装置の使用目的や使用環境などに応じて種々の周波数成分の信号波に設定することも可能である。
また、ハウジング２には、検出センサユニット１２ａ,１２ｂがセットされた周辺領域に切欠部５４が形成されている。この切欠部５４によって検出センサユニット１２ａ,１２ｂの周辺領域に比較的広い空間を確保しており、その結果、送信アンテナ４８から送信された信号波が中継ユニット１４に向けて伝播し易くなっている。この場合、中継ユニット１４をハウジング２内部にセットし、その受信アンテナ５２の先端部をハウジング２内に突出させて配置構成することが好ましい。中継ユニット１４をハウジング２外部にセットし、その受信アンテナ５２の先端部をハウジング２内に突出させない配置構成では、送信アンテナ４８からの信号波がハウジング２に干渉されて減衰してしまうため、送信アンテナ４８と受信アンテナ５２との間の信号波の送受信感度が低下してしまう。しかし、本実施の形態のように、中継ユニット１４をハウジング２内部にセットし、その受信アンテナ５２の先端部をハウジング２内に突出させることによって、信号波の減衰を無くすることができ、その結果、送信アンテナ４８と受信アンテナ５２との間の信号波の送受信感度を向上させることが可能となる。
なお、その他の構成は、上述した第一実施形態と同一であるため、本実施の形態において、第一実施形態と同一の構成には同一符号を付して、その説明を省略する。
このように本実施の形態によれば、検出センサユニット１２ａ,１２ｂから中継ユニット１４に検出データをワイヤレス送信するように構成したことによって、検出センサユニット１２ａ,１２ｂと中継ユニット１４との間の配線処理が不要となり、センサ付軸受装置の部品点数の削減、装置構成の簡略化並びに装置の低コスト化を図ることができる。更に、配線処理のためのスペースを確保する必要が無いため、装置の小型化を図ることもできる。
また、上述した第一実施形態の効果と同様に、本実施の形態においても、中継ユニット１４の送信アンテナ３２の先端部をハウジング２外に突出させたことによって、送信アンテナ３２とモニタ３４との間の信号波の送受信感度を向上させることが可能となる。
【００１２】
なお、本発明は、上述した第二実施形態に限定されることはなく、以下のように種々変更することが可能である。
第１の変形例として、例えば図８に示すように、電源５０の代わりに検出センサユニット１２ａ,１２ｂに、発電機（例えば、周波数発電機）５６を組み込み、この発電機５６からの電力によりセンサ２０、信号処理回路２２並びに通信手段４６を直接駆動させるようにしても良い。この場合、検出センサユニット１２ａ,１２ｂに２次電池５８とこの２次電池５８に充電を施す充電回路６０とを設けることが好ましい。この構成によれば、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転中は、発電機５６からの電力によりセンサ２０、信号処理回路２２並びに通信手段４６を直接駆動させることができる。更に、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転が停止した場合でも、運転中において発電機５６からの電力が充電回路６０を介して２次電池５８に蓄積されているため、蓄積された電力によってセンサ２０、信号処理回路２２並びに通信手段４６を連続駆動させることができる。
なお、上述した第二実施形態並びに第１の変形例の構成において、検出センサユニット１２ａ,１２ｂの送信アンテナ４８に代えて、送受信可能なアンテナ（図示しない）を適用すると共に通信手段４６に送受信機能を持たせても良い。この構成によれば、外部から検出センサユニット１２ａ,１２ｂの信号処理回路２２を制御することが可能になり、その結果、転がり軸受１０の状態（例えば、振動、温度、回転速度状態など）を遠隔操作で検出することができる。
また、第２の変形例として、例えば図９に示すように、検出センサユニット１２ａ,１２ｂと中継ユニット１４を電磁誘導を利用して電気的に接続させるように構成しても良い。この場合、検出センサユニット１２ａ,１２ｂには、その検出データを所定の変調信号に変調する変調回路６２が設けられていると共に、送信アンテナの代わりに送信コイル６４が設けられている。一方、中継ユニット１４には、変調信号を復調する復調回路６６が設けられていると共に、受信アンテナの変わりに受信コイル６８が設けられている。この構成において、検出センサユニット１２ａ,１２ｂのセンサ２０から信号処理回路２２を介して出力された検出データは、変調回路６２によって所定の変調信号に変調された後、送信コイル６４から中継ユニット１４の受信コイル６８に印可される。このとき変調信号は、電磁結合によって受信コイル６８にワイヤレス送信され、復調回路６６を介して復調される。そして、復調された検出データは、通信手段２８によって所定の信号波に変換された後、送信アンテナ３２を介してモニタ３４にワイヤレス送信される。
なお、この第２の変形例において、復調回路６６をモニタ３４に配設しても良い。この場合、変調信号は、中継ユニット１４を介してそのままモニタ３４にワイヤレス送信され、モニタ３４に配設された復調回路で復調される。また、電源５０の代わりに検出センサユニット１２ａ,１２ｂに発電機を設けて、この発電機からの電力によってセンサ２０、信号処理回路２２並びに変調回路６２を駆動しても良い。更に、中継ユニット１４の電源３０を除去し、検出センサユニット１２ａ,１２ｂの発電機の電力を中継ユニット１４に電磁誘導で供給するように構成しても良い。
また、検出センサユニット１２ａ,１２ｂの電源５０を除去し、中継ユニット１４の電源３０から検出センサユニット１２ａ,１２ｂへ電磁誘導で電源供給してもよい。
【００１３】
次に、本発明の第三実施形態に係るセンサ付軸受装置について、添付図面を参照して説明する。
図１０に示すように、本実施の形態のセンサ付軸受装置は、転がり軸受１０が軸支している軸１６に検出センサユニット１２が埋め込まれており、この検出センサユニット１２で検出された軸１６の状態（振動、温度、回転速度などの状態）をワイヤレスで中継ユニット１４に送信できるようになっている。この場合、検出センサ１２の構成は、図６〜図９に示された構成と同一の構成を採用することができるため、その説明は省略する。また、その他の構成は、上述した第一及び第二実施形態と同一であるため、本実施の形態において、第一及び第二実施形態と同一の構成には同一符号を付して、その説明を省略する。
このように本実施の形態によれば、検出センサユニット１２を軸１６に集約配置したことによって、更に小型で低コストなセンサ付軸受装置を実現することが可能となる。また、軸１６の詳細な状態変化を非接触でありながら精度良く検出することが可能となる。更に、検出センサユニット１２を転がり軸受１０の回転輪（内輪６）に直接取り付ければ、軸受の状態をも同時に且つ精度良く検出することが可能となる。
【００１４】
なお、本発明は、上述した第一乃至第三実施形態並びに各変形例に限定されることはなく、以下のように種々変更することが可能である。
中継ユニット１４から有線或いは無線で送信又は送受信される検出データは、正常・異常信号（信号処理回路内に異常判別回路を設けて判定する）、センサ出力の数値データ、センサ出力を平均化した数値データなど、特に限定されず、また、送信（送受信）間隔も一定間隔、要求時、連続など、特に限定されない。
また、検出センサユニット（センサ）にＩＤ番号を割り当てて個々に管理しても良い。この場合、複数の検出センサユニット（センサ）を同時に使用しても、そのデータ管理を正確に行うことができる。
また、１つの中継ユニットで複数の検出センサユニットからの出力を受信しても良いし、或いは、複数の中継ユニットで複数の検出センサユニットからの出力を受信しても良い
また、中継ユニットからの信号を例えばＰＨＳや携帯電話で受信し、これらＰＨＳや携帯電話の電話網（インターネットを含める）を介して遠隔地に伝播させても良い。この場合、検出センサユニットの使用場所と管理場所が遠距離であっても問題無く信号を送ることができ、転がり軸受を集中管理することが可能となる。特に、自動車や鉄道車両にＰＨＳや携帯電話の電話網を利用した信号送信方式を使用すると、走行中の自動車や鉄道車両の軸受やギヤボックス等の状態をリアルタイムで集中管理することができるため、故障などの発生を未然に防止することが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、ワイヤレス方式で検出データを送信することが可能な低コストで小型のセンサ付軸受装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係るセンサ付軸受装置の全体の構成を概略的に示す断面図。
【図２】図１に示された検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図３】第一実施形態の第１の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図４】第一実施形態の第２の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図５】第一実施形態の第３の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第二実施形態に係るセンサ付軸受装置の全体の構成を概略的に示す断面図。
【図７】図６に示された検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図８】第二実施形態の第１の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図９】第二実施形態の第２の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第三実施形態に係るセンサ付軸受装置の全体の構成を概略的に示す断面図。
【図１１】従来のセンサ付軸受装置の構成を概略的に示す図。
【符号の説明】
４：外輪
６：内輪
８：転動体
１０：転がり軸受
１２ａ,１２ｂ：検出センサユニット
１４：中継ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械装置（例えば、鉄道車両、自動車、搬送車などの移動体、連続鋳造や圧延機などの工作機械）に組み込まれた軸受、ギヤボックス、主軸スピンドル等の状態（振動、温度、回転速度などの状態）を検出し、その予防保全を図ることが可能なセンサ付軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のセンサ付軸受装置には、例えば図１１に示すように、転がり軸受１００がセットされたハウジング１０２に、振動センサ１０４及び温度センサ１０６が配設されており、これら振動センサ１０４及び温度センサ１０６は、ケーブル１０８,１１０を介してモニタ１１２及び温度計１１４に接続（有線で接続）されている。この場合、転がり軸受１００の運転中に発生した振動及び温度の状態変化は、振動センサ１０４及び温度センサ１０６によって検出され、各検出データがケーブル１０８,１１０を介してモニタ１１２及び温度計１１４に送信される。そして、このときモニタ１１２及び温度計１１４に送信された検出データに基づいて、記録計１１６が振動状態や温度状態の記録集計処理を行うと共に、警報装置１１８が振動変化や温度変化の監視警告処理を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のセンサ付軸受装置では、振動センサ１０４及び温度センサ１０６からの検出データがケーブル１０８,１１０を介して外部に設置したモニタ１１２,温度計１１４等に送信（有線で送信）されるようになっている。この場合、振動センサ１０４及び温度センサ１０６の設置個数が増えると、その分だけ外部に伝送するケーブル１０８,１１０の本数を増加させる必要があり、その結果、ケーブル１０８,１１０の配線処理が煩雑になると共に、配線処理用の部品点数が増加して、装置の製造コストが上昇してしまう。更に、装置内にケーブル１０８,１１０の配線用スペースを確保しなければならないため、その分だけ装置が大型化してしまう。また、大きな外部振動が加わった際に、ケーブル１０８,１１０が破断し、信号の送受信ができなくなってしまう場合もある。
本発明は、このような問題を解決するために成されており、その目的は、ワイヤレス方式で検出データを送信することが可能な低コストで小型のセンサ付軸受装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明のセンサ付軸受装置は、互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを少なくとも有し、内輪に軸が取り付けられ且つ外輪にハウジングが取り付けられて、外輪と内輪とが内輪回転、外輪回転、或いは外輪及び内輪が互いに回転するいずれかの回転方式で使用される転がり軸受を備えていると共に、この転がり軸受の振動、温度或いは回転速度の少なくともいずれか１つの状態を検出するように、外輪、外輪に取り付けられた部材、内輪、内輪に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニットと、この検出センサユニットから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニットとが設けられており、検出センサユニットには、前記検出データの管理を行うために用いられるＩＤ番号が割り当てられていると共に、中継ユニットは、ハウジングに装着されており、且つ、検出センサユニットと中継ユニットとは、ケーブルで電気的に接続されており、検出センサユニットからの検出データは、ケーブルを介して中継ユニットに伝送される。
また、本発明のセンサ付軸受装置は、互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを少なくとも有し、内輪に軸が取り付けられ且つ外輪にハウジングが取り付けられて、外輪と内輪とが内輪回転、外輪回転、或いは外輪及び内輪が互いに回転するいずれかの回転方式で使用される転がり軸受を備えていると共に、この転がり軸受の振動、温度或いは回転速度の少なくともいずれか１つの状態を検出するように、外輪、外輪に取り付けられた部材、内輪、内輪に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニットと、この検出センサユニットから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニットとが設けられており、検出センサユニットには、前記検出データの管理を行うために用いられるＩＤ番号が割り当てられていると共に、中継ユニットは、ハウジングに装着されており、且つ、検出センサユニットには、その検出データを所定の周波数成分の信号波に変換して中継ユニットにワイヤレスで送信することが可能な通信手段が設けられている。
更に、本発明のセンサ付軸受装置は、互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを少なくとも有し、内輪に軸が取り付けられ且つ外輪にハウジングが取り付けられて、外輪と内輪とが内輪回転、外輪回転、或いは外輪及び内輪が互いに回転するいずれかの回転方式で使用される転がり軸受を備えていると共に、この転がり軸受の振動、温度或いは回転速度の少なくともいずれか１つの状態を検出するように、外輪、外輪に取り付けられた部材、内輪、内輪に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニットと、この検出センサユニットから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニットとが設けられており、検出センサユニットには、前記検出データの管理を行うために用いられるＩＤ番号が割り当てられていると共に、中継ユニットは、ハウジングに装着されており、且つ、検出センサユニットと中継ユニットとは、電磁誘導を利用して電気的に接続されており、検出センサユニットには、その検出データを所定の変調信号に変調する変調回路が設けられ、中継ユニットには、変調信号を復調する復調回路が設けられている。
このような発明において、中継ユニットには、送受信可能なアンテナと、検出センサユニットからの検出データを所定の周波数成分の信号波に変換して外部にワイヤレスで送信することが可能であると共に、外部からの信号を制御する送受信機能を有する通信手段とが設けられている。この場合、中継ユニットからの信号をＰＨＳ又は携帯電話の電話網を介して遠隔地に伝播する。中継ユニットからの信号をインターネットを介して遠隔地に伝播する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一実施形態に係るセンサ付軸受装置について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、複列円すいころ軸受を例にとって説明するが、これに限定されることはなく、単列の円すいころ軸受であってもよく、また円筒ころ軸受、玉軸受、軸受ユニットなどころがり装置であれば種類を限定しない。
【０００６】
図１及び図２に示すように、本実施形態のセンサ付軸受装置は、ハウジング２に組み込まれており、互いに相対的に回転可能な外輪４及び内輪６と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体８とを少なくとも有する転がり軸受１０を備えていると共に、この転がり軸受１０の状態を検出するように、外輪４、外輪４に取り付けられた部材、内輪６、内輪６に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニット１２ａ,１２ｂと、この検出センサユニット１２ａ,１２ｂから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニット１４とが設けられている。
本実施の形態では、外輪４にハウジング２が取り付けられ、内輪６に軸１６が取り付けられている。この場合、外輪４を回転させる外輪回転（内輪静止）方式や内輪６を回転させる内輪回転（外輪静止）方式、或いは、外輪４及び内輪６を互いに回転させる方式のいずれかを選択することが可能である。また、保持器１９や密封板（接触若しくは非接触シール又はシールド）１８など、その他の軸受構成は必要に応じて選択することが可能である。
【０００７】
検出センサユニット１２ａ,１２ｂには、転がり軸受１０の状態を検出するように、例えば振動や温度或いは回転速度などを検出する機能を持たせることが可能である。本実施の形態では、その一例として、検出センサユニット１２ａに転がり軸受１０の振動検出機能を、検出センサユニット１２ｂに転がり軸受１０の回転速度検出機能を夫々持たせることにする。
各検出センサユニット１２ａ,１２ｂは、共に、センサ２０と、このセンサ２０からの出力に信号処理を施す信号処理回路２２とを備えている（図２参照）。
転がり軸受１０の振動検出機能を持つ検出センサユニット１２ａにおいて、センサ２０には、例えば圧電素子（図示しない）を適用することが可能である。この場合、転がり軸受１０の運転中に振動がセンサ２０に作用すると、圧電素子が屈曲変形し、それに伴って圧電素子に電荷が発生する。このとき発生した電荷に信号処理回路を介して信号処理を施すことによって、転がり軸受１０の振動状態が検出される。そして、その検出データは、後述するように中継ユニット１４に伝送される。
一方、転がり軸受１０の回転速度検出機能を持つ検出センサユニット１２ｂにおいて、センサ２０には、例えば、ホール効果を利用したホール素子やホールＩＣ、磁束の変化に伴って抵抗値が変化する磁気抵抗素子{ＭＲ素子（magneto resistance element）、ＧＭＲ素子（giant magneto resistance element）等}を適用することが可能である。この場合、センサ２０は、軸１６の外周に取り付けられた速度検出リング（トーンリング、パルサリング等）２４（図１参照）に対向配置されており、転がり軸受１０の運転中に生じる例えば磁束密度の変化がセンサ２０を介して信号処理回路に伝達され、それに信号処理を施すことによって、転がり軸受１０の回転速度が検出される。そして、その検出データは、後述するように中継ユニット１４に伝送される。
本実施の形態において、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂと中継ユニット１４とは、ケーブル２６ａ,２６ｂで電気的に接続されており、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂからの検出データは、ケーブル２６ａ,２６ｂを介して中継ユニット１４に伝送される。
【０００８】
中継ユニット１４には、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂからの検出データを、例えば、振幅変調（ＡＭ）、周波数変調（ＦＭ）、位相変調（ＰＭ）等の所定の周波数成分の信号波に変換して外部にワイヤレスで送信することが可能な通信手段２８が設けられている（図２参照）。更に、中継ユニット１４には、通信手段２８や各検出センサユニット１２ａ,１２ｂを駆動させるための電源３０と、信号波をワイヤレス送信するための送信アンテナ３２とが設けられている。この場合、信号波としては、所定の周波数成分の電波、光波、超音波などを適用することが可能である。なお、センサ付軸受装置の使用目的や使用環境などに応じて種々の周波数成分の信号波に設定することも可能である。
なお、検出センサユニット１２ａ,１２ｂのセット方法としては、これら検出センサユニット１２ａ,１２ｂを外輪４、外輪４に取り付けられた部材（ハウジング２）、内輪６、内輪６に取り付けられた部材（軸１６）に確実に固定できる方法であれば、特に限定されることは無く、例えば、接着剤で接着する方法、ネジ止め、嵌合など種々の方法を採用することが可能である。本実施の形態では、その一例として、検出センサユニット１２ａ,１２ｂは、夫々、転がり軸受１０の外輪４に固定されている。
また、本実施の形態において、中継ユニット１４は、ハウジング２に装着されているが、その装着方法についても特に限定されることは無く、例えば、接着剤で接着する方法、ネジ止め、嵌合など種々の方法を採用することが可能である。更に、中継ユニット１４の装着位置についても特に限定されることは無く、ハウジング２内に埋め込んで装着しても、ハウジング２外部に露出させて装着しても良い。いずれの場合においても、送信アンテナ３２は、その先端部をハウジング２から外部に突出させて配置構成することが好ましい。このように送信アンテナ３２の先端部をハウジング２外に突出させることによって、送信アンテナ３２とモニタ３４との間の信号波の送受信感度を向上させることが可能となる。
【０００９】
上述したような構成において、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転中に検出センサユニット１２ａ,１２ｂから出力された検出データは、ケーブル２６ａ,２６ｂを介して中継ユニット１４に伝送され、この中継ユニット１４によって所定の信号波に変換された後、送信アンテナ３２からモニタ３４にワイヤレス送信される。このとき、記録計３６が転がり軸受１０の振動状態や回転速度状態の記録集計処理を行うと共に、警報装置３８が振動変化や回転速度変化の監視警告処理を行う。
このように本実施の形態によれば、検出センサユニット１２ａ,１２ｂからの検出データを中継ユニット１４を介してワイヤレスで外部に送信するように構成したことによって、センサ付軸受装置の部品点数の削減や装置構成の簡略化を図ることができ、その結果、低コストで小型のセンサ付軸受装置を実現することが可能となる。
また、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂと中継ユニット１４とをケーブル２６ａ,２６ｂで電気的に接続したことによって、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂに通信機能を搭載できない場合、使用環境により中継ユニット１４までワイヤレス送信できない場合にも、中継ユニット１４から外部にワイヤレス送信することを可能にしている。
更に、中継ユニット１４に電源３０を配置したことによって、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂの部品点数の削減やユニット構成の簡略化を図ることができるため、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂを小型化することが可能となる。この結果、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂのセット位置（配置）の自由度を向上させることが可能となる。
更にまた、中継ユニット１４の送信アンテナ３２の先端部をハウジング２外に突出させたことによって、送信アンテナ３２とモニタ３４との間の信号波の送受信感度を向上させることが可能となる。
【００１０】
なお、本発明は、上述した第一実施形態に限定されることはなく、以下のように種々変更することが可能である。
第１の変形例として、例えば図３に示すように、中継ユニット１４に信号処理回路２２を組み込み、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂにはセンサ２０のみを配設することも可能である。この構成によれば、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂを更に小型化することができる。
第２の変形例として、例えば図４に示すように、センサ２０の代わりに各検出センサユニット１２ａ,１２ｂに、回転センサとして受動（パッシブ）タイプの発電機内蔵センサ２０ａを組み込み、この発電機内蔵センサ２０ａからの電力により信号処理回路２２及び通信手段２８を直接駆動させるようにしても良い。この場合、中継ユニット１４に２次電池４０とこの２次電池４０に充電を施す充電回路４２とを設けることが好ましい。この構成によれば、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転中は、発電機内蔵センサ２０ａからの電力により信号処理回路２２及び通信手段２８を直接駆動させることができる。更に、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転が停止した場合でも、運転中において発電機内蔵センサ２０ａからの電力が充電回路４２を介して２次電池４０に蓄積されているため、蓄積された電力によって信号処理回路２２及び通信手段２８を連続駆動させることができる。また、単なる回転センサとして受動（パッシブ）タイプを使用してもよい。
第３の変形例として、例えば図５に示すように構成しても良い。この例は、検出センサユニット１２ａ,１２ｂに回転センサを使用しない場合を想定しており、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂには、センサ２０と発電機４４が組み込まれる。この場合、発電機４４からの電力が中継ユニット１４の充電回路４２を介して２次電池４０に供給され、その２次電池４０の電力によって信号処理回路２２及び通信手段２８を駆動させる。
なお、上述した第一実施形態並びに第１〜第３の変形例の構成において、中継ユニット１４の送信アンテナ３２に代えて、送受信可能なアンテナ（図示しない）を適用すると共に通信手段２８に送受信機能を持たせても良い。この構成によれば、外部から中継ユニット１４を介して信号処理回路２２を制御することが可能になり、その結果、転がり軸受１０の状態（例えば、振動、温度、回転速度状態など）を遠隔操作で検出することができる。
【００１１】
次に、本発明の第二実施形態に係るセンサ付軸受装置について、添付図面を参照して説明する。
図６及び図７に示すように、本実施形態のセンサ付軸受装置において、検出センサユニット１２ａ,１２ｂには、その検出データを所定の周波数成分の信号波に変換して中継ユニット１４にワイヤレスで送信することが可能な通信手段４６及び送信アンテナ４８が設けられている共に、センサ２０、信号処理回路２２、通信手段４６を駆動するための電源５０が設けられている。また、中継ユニット１４には、検出センサユニット１２ａ,１２ｂの送信アンテナ４８を介してワイヤレス送信された検出データを受信して通信手段２８に伝送するための受信アンテナ５２が設けられている。この場合、送信アンテナ４８から受信アンテナ５２に送信する信号波としては、所定の周波数成分の電波、光波、超音波などを適用することが可能である。また、センサ付軸受装置の使用目的や使用環境などに応じて種々の周波数成分の信号波に設定することも可能である。
また、ハウジング２には、検出センサユニット１２ａ,１２ｂがセットされた周辺領域に切欠部５４が形成されている。この切欠部５４によって検出センサユニット１２ａ,１２ｂの周辺領域に比較的広い空間を確保しており、その結果、送信アンテナ４８から送信された信号波が中継ユニット１４に向けて伝播し易くなっている。この場合、中継ユニット１４をハウジング２内部にセットし、その受信アンテナ５２の先端部をハウジング２内に突出させて配置構成することが好ましい。中継ユニット１４をハウジング２外部にセットし、その受信アンテナ５２の先端部をハウジング２内に突出させない配置構成では、送信アンテナ４８からの信号波がハウジング２に干渉されて減衰してしまうため、送信アンテナ４８と受信アンテナ５２との間の信号波の送受信感度が低下してしまう。しかし、本実施の形態のように、中継ユニット１４をハウジング２内部にセットし、その受信アンテナ５２の先端部をハウジング２内に突出させることによって、信号波の減衰を無くすることができ、その結果、送信アンテナ４８と受信アンテナ５２との間の信号波の送受信感度を向上させることが可能となる。
なお、その他の構成は、上述した第一実施形態と同一であるため、本実施の形態において、第一実施形態と同一の構成には同一符号を付して、その説明を省略する。
このように本実施の形態によれば、検出センサユニット１２ａ,１２ｂから中継ユニット１４に検出データをワイヤレス送信するように構成したことによって、検出センサユニット１２ａ,１２ｂと中継ユニット１４との間の配線処理が不要となり、センサ付軸受装置の部品点数の削減、装置構成の簡略化並びに装置の低コスト化を図ることができる。更に、配線処理のためのスペースを確保する必要が無いため、装置の小型化を図ることもできる。
また、上述した第一実施形態の効果と同様に、本実施の形態においても、中継ユニット１４の送信アンテナ３２の先端部をハウジング２外に突出させたことによって、送信アンテナ３２とモニタ３４との間の信号波の送受信感度を向上させることが可能となる。
【００１２】
なお、本発明は、上述した第二実施形態に限定されることはなく、以下のように種々変更することが可能である。
第１の変形例として、例えば図８に示すように、電源５０の代わりに検出センサユニット１２ａ,１２ｂに、発電機（例えば、周波数発電機）５６を組み込み、この発電機５６からの電力によりセンサ２０、信号処理回路２２並びに通信手段４６を直接駆動させるようにしても良い。この場合、検出センサユニット１２ａ,１２ｂに２次電池５８とこの２次電池５８に充電を施す充電回路６０とを設けることが好ましい。この構成によれば、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転中は、発電機５６からの電力によりセンサ２０、信号処理回路２２並びに通信手段４６を直接駆動させることができる。更に、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転が停止した場合でも、運転中において発電機５６からの電力が充電回路６０を介して２次電池５８に蓄積されているため、蓄積された電力によってセンサ２０、信号処理回路２２並びに通信手段４６を連続駆動させることができる。
なお、上述した第二実施形態並びに第１の変形例の構成において、検出センサユニット１２ａ,１２ｂの送信アンテナ４８に代えて、送受信可能なアンテナ（図示しない）を適用すると共に通信手段４６に送受信機能を持たせても良い。この構成によれば、外部から検出センサユニット１２ａ,１２ｂの信号処理回路２２を制御することが可能になり、その結果、転がり軸受１０の状態（例えば、振動、温度、回転速度状態など）を遠隔操作で検出することができる。
また、第２の変形例として、例えば図９に示すように、検出センサユニット１２ａ,１２ｂと中継ユニット１４を電磁誘導を利用して電気的に接続させるように構成しても良い。この場合、検出センサユニット１２ａ,１２ｂには、その検出データを所定の変調信号に変調する変調回路６２が設けられていると共に、送信アンテナの代わりに送信コイル６４が設けられている。一方、中継ユニット１４には、変調信号を復調する復調回路６６が設けられていると共に、受信アンテナの変わりに受信コイル６８が設けられている。この構成において、検出センサユニット１２ａ,１２ｂのセンサ２０から信号処理回路２２を介して出力された検出データは、変調回路６２によって所定の変調信号に変調された後、送信コイル６４から中継ユニット１４の受信コイル６８に印可される。このとき変調信号は、電磁結合によって受信コイル６８にワイヤレス送信され、復調回路６６を介して復調される。そして、復調された検出データは、通信手段２８によって所定の信号波に変換された後、送信アンテナ３２を介してモニタ３４にワイヤレス送信される。
なお、この第２の変形例において、復調回路６６をモニタ３４に配設しても良い。この場合、変調信号は、中継ユニット１４を介してそのままモニタ３４にワイヤレス送信され、モニタ３４に配設された復調回路で復調される。また、電源５０の代わりに検出センサユニット１２ａ,１２ｂに発電機を設けて、この発電機からの電力によってセンサ２０、信号処理回路２２並びに変調回路６２を駆動しても良い。更に、中継ユニット１４の電源３０を除去し、検出センサユニット１２ａ,１２ｂの発電機の電力を中継ユニット１４に電磁誘導で供給するように構成しても良い。
また、検出センサユニット１２ａ,１２ｂの電源５０を除去し、中継ユニット１４の電源３０から検出センサユニット１２ａ,１２ｂへ電磁誘導で電源供給してもよい。
【００１３】
次に、本発明の第三実施形態に係るセンサ付軸受装置について、添付図面を参照して説明する。
図１０に示すように、本実施の形態のセンサ付軸受装置は、転がり軸受１０が軸支している軸１６に検出センサユニット１２が埋め込まれており、この検出センサユニット１２で検出された軸１６の状態（振動、温度、回転速度などの状態）をワイヤレスで中継ユニット１４に送信できるようになっている。この場合、検出センサ１２の構成は、図６〜図９に示された構成と同一の構成を採用することができるため、その説明は省略する。また、その他の構成は、上述した第一及び第二実施形態と同一であるため、本実施の形態において、第一及び第二実施形態と同一の構成には同一符号を付して、その説明を省略する。
このように本実施の形態によれば、検出センサユニット１２を軸１６に集約配置したことによって、更に小型で低コストなセンサ付軸受装置を実現することが可能となる。また、軸１６の詳細な状態変化を非接触でありながら精度良く検出することが可能となる。更に、検出センサユニット１２を転がり軸受１０の回転輪（内輪６）に直接取り付ければ、軸受の状態をも同時に且つ精度良く検出することが可能となる。
【００１４】
なお、本発明は、上述した第一乃至第三実施形態並びに各変形例に限定されることはなく、以下のように種々変更することが可能である。
中継ユニット１４から有線或いは無線で送信又は送受信される検出データは、正常・異常信号（信号処理回路内に異常判別回路を設けて判定する）、センサ出力の数値データ、センサ出力を平均化した数値データなど、特に限定されず、また、送信（送受信）間隔も一定間隔、要求時、連続など、特に限定されない。
また、検出センサユニット（センサ）にＩＤ番号を割り当てて個々に管理しても良い。この場合、複数の検出センサユニット（センサ）を同時に使用しても、そのデータ管理を正確に行うことができる。
また、１つの中継ユニットで複数の検出センサユニットからの出力を受信しても良いし、或いは、複数の中継ユニットで複数の検出センサユニットからの出力を受信しても良い
また、中継ユニットからの信号を例えばＰＨＳや携帯電話で受信し、これらＰＨＳや携帯電話の電話網（インターネットを含める）を介して遠隔地に伝播させても良い。この場合、検出センサユニットの使用場所と管理場所が遠距離であっても問題無く信号を送ることができ、転がり軸受を集中管理することが可能となる。特に、自動車や鉄道車両にＰＨＳや携帯電話の電話網を利用した信号送信方式を使用すると、走行中の自動車や鉄道車両の軸受やギヤボックス等の状態をリアルタイムで集中管理することができるため、故障などの発生を未然に防止することが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、ワイヤレス方式で検出データを送信することが可能な低コストで小型のセンサ付軸受装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係るセンサ付軸受装置の全体の構成を概略的に示す断面図。
【図２】図１に示された検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図３】第一実施形態の第１の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図４】第一実施形態の第２の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図５】第一実施形態の第３の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第二実施形態に係るセンサ付軸受装置の全体の構成を概略的に示す断面図。
【図７】図６に示された検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図８】第二実施形態の第１の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図９】第二実施形態の第２の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第三実施形態に係るセンサ付軸受装置の全体の構成を概略的に示す断面図。
【図１１】従来のセンサ付軸受装置の構成を概略的に示す図。
【符号の説明】
４：外輪
６：内輪
８：転動体
１０：転がり軸受
１２ａ,１２ｂ：検出センサユニット
１４：中継ユニット
Claims (6)
- 互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを少なくとも有し、内輪に軸が取り付けられ且つ外輪にハウジングが取り付けられて、外輪と内輪とが内輪回転、外輪回転、或いは外輪及び内輪が互いに回転するいずれかの回転方式で使用される転がり軸受を備えていると共に、この転がり軸受の振動、温度或いは回転速度の少なくともいずれか１つの状態を検出するように、外輪、外輪に取り付けられた部材、内輪、内輪に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニットと、この検出センサユニットから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニットとが設けられており、
検出センサユニットには、前記検出データの管理を行うために用いられるＩＤ番号が割り当てられていると共に、中継ユニットは、ハウジングに装着されており、且つ、検出センサユニットと中継ユニットとは、ケーブルで電気的に接続されており、検出センサユニットからの検出データは、ケーブルを介して中継ユニットに伝送されることを特徴とするセンサ付軸受装置。 - 互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを少なくとも有し、内輪に軸が取り付けられ且つ外輪にハウジングが取り付けられて、外輪と内輪とが内輪回転、外輪回転、或いは外輪及び内輪が互いに回転するいずれかの回転方式で使用される転がり軸受を備えていると共に、この転がり軸受の振動、温度或いは回転速度の少なくともいずれか１つの状態を検出するように、外輪、外輪に取り付けられた部材、内輪、内輪に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニットと、この検出センサユニットから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニットとが設けられており、
検出センサユニットには、前記検出データの管理を行うために用いられるＩＤ番号が割り当てられていると共に、中継ユニットは、ハウジングに装着されており、且つ、検出センサユニットには、その検出データを所定の周波数成分の信号波に変換して中継ユニットにワイヤレスで送信することが可能な通信手段が設けられていることを特徴とするセンサ付軸受装置。 - 互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを少なくとも有し、内輪に軸が取り付けられ且つ外輪にハウジングが取り付けられて、外輪と内輪とが内輪回転、外輪回転、或いは外輪及び内輪が互いに回転するいずれかの回転方式で使用される転がり軸受を備えていると共に、この転がり軸受の振動、温度或いは回転速度の少なくともいずれか１つの状態を検出するように、外輪、外輪に取り付けられた部材、内輪、内輪に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニットと、この検出センサユニットから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニットとが設けられており、
検出センサユニットには、前記検出データの管理を行うために用いられるＩＤ番号が割り当てられていると共に、中継ユニットは、ハウジングに装着されており、且つ、検出センサユニットと中継ユニットとは、電磁誘導を利用して電気的に接続されており、検出センサユニットには、その検出データを所定の変調信号に変調する変調回路が設けられ、中継ユニットには、変調信号を復調する復調回路が設けられていることを特徴とするセンサ付軸受装置。 - 中継ユニットには、送受信可能なアンテナと、検出センサユニットからの検出データを所定の周波数成分の信号波に変換して外部にワイヤレスで送信することが可能であると共に、外部からの信号を制御する送受信機能を有する通信手段とが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
- 中継ユニットからの信号をＰＨＳ又は携帯電話の電話網を介して遠隔地に伝播することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
- 中継ユニットからの信号をインターネットを介して遠隔地に伝播することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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