JPH01206113A - センサー付き転がり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は転がり軸受が受ける荷重、温度上昇、回転速度
、回転加速度、あるいは異常振動を互いに並行して検出
する装置に関するものである。

（従来技術） 従来は、転がり軸受の運転状態を把持するために、温度
センサー、回転速度センサー、異常振動検出センサー等
を転がり軸受の近傍に取り付けていた。また、転がり軸
受に加わる荷重は測定されないことが多かった。

（発明が解決しようとする問題点） このため、転がり軸受の温度と振動としては、単に転が
り軸受近傍の値が検出されるにすぎず、しかも転がり軸
受に加わる荷重が測定されないために、転がり軸受が焼
損するまで温度が上昇したり、転がり疲労によって生じ
るブレーキングがかなり大きくなるまで疲労寿命に達し
たことを発見出来ないことがあった。また、それぞれの
計測項目ごとにセンサー及び測定器を必要とするためコ
スト高であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するものであって、転がり
軸受の固定輪の外側（軌道面の裏側）に２個の歪ゲージ
を埋設または貼付し、その−方は円周方向に、他方は軸
方向に向くようにすると共に、両歪ゲージをブリッジ回
路の隣接辺に接続し、該ブリッジ回路の出力端子に、ピ
ークツーピーク振幅を測定する手段と、周波数測定手段
と、周波数の変化率を測定する手段と、高周波成分の振
幅を測定する手段との少なくとも一つを接続すると共に
、軸方向の歪ゲージの端子電圧測定手段を備えることを
特徴とするものである。

（作　用） 円周方向の歪ゲージはその設置位置を転動体（ボール、
ローラ）が通過するたびに生じる固定輪の曲げ歪に応じ
て、周期的に抵抗値が変化するが、軸方向の歪ゲージの
抵抗値はあまり変化しない。その結果ブリッジ回路の出
力端子には脈流電圧（ブリッジの電源が交流の場合には
振幅変調された電圧）が生じる。

この出力電圧のピークツーピーク振幅は、転がり軸受に
加わる荷重の関数になるのでこれにより荷重を知ること
ができる。また、その周波数は転動体の単位時間当たり
の通過回数（速度）に比例し回転速度を示す。したがっ
て、その変化率は回転加速度を示す。そして、出力電圧
の高周波成分は転動体の正常回転による振動（基本周波
成分）よりも高い振動に基づくものであるので、これに
より異常振動が検知できる。両歪ゲージは温度によって
も抵抗値を変えるが。

ブリッジ回路の出力端子にはそれらが打消し合って現わ
れない。しかし、軸方向の歪ゲージの端子にはそれが現
われるのでこれにより温度を知ることができる。

（実施例） 図は本発明の実施例を示すものである。１はボールベア
リングであって、外輪２、内輪４及びボール５からなり
、外輪２は固定輪として軸受ハウジング３に挟持されて
いる。外輪２の外周面に凹部が形成され、そこに歪ゲー
ジ７が貼付しである。歪ゲージ７はその長手方向を円周
方向に向けて配置した歪ゲージ７□と、それと直交する
方向に向けて配置した歪ゲージ７□とから構成されてい
る。

歪ゲージ７１と歪ゲージ７□は第３図に示すように、抵
抗Ｒ１，Ｒ２と共に構成されるブリッジ回路の隣接辺に
接続される。ブリッジ回路の出力信号Ａは第４図に示す
処理回路の入力端子Ａに供給さ、れ、歪ゲージ７２の両
端から取り出した出力信号Ｂは入力端子Ｂに供給される
。

出力信号Ａはボール５が歪ゲージ７の設置位置を通過す
る際の外輪２の反復した歪に基づくものであるから、そ
の振幅は荷重情報を含み、その周波数は速度情報を含む
。そして、温度による影響は両歪ゲージ７□、７□が同
一の影響を受けるため打ち消されて出力されない。

出力信号Ｂは軸方向に向けて配置した歪ゲージ７８の端
子電圧であるため、外輪２の歪の影響を受けにくく、温
度の影響は受ける。したがって、その出力信号は温度情
報を含んでいる。

入力端子Ａに供給された出力信号Ａはアンプ１０で増幅
されたのち三つに分岐され、そのうちの一つはピークツ
ーピーク振幅測定回路１１に供給され、その出力信号は
平均化回路１２を経て表示（制御）回路１３に供給され
る。第２の信号は周波数測定回路１４に供給され、その
出力信号は直接及び微分回路１５を経て表示（制御）回
路１３に供給される。第３の出力信号はバイパスフィル
タ１６を経てレベル測定回路１７でレベルを測定され、
その結果が表示（制御）回路１３に供給される。

一方、入力端子Ｂに供給された出力信号Ｂはアンプ１８
、平滑回路１９、レベル測定回路２０を経て表示（制御
）回路１３に供給される。

ピークツーピーク振幅測定回路１１の出力信号は、ボー
ル５による外輪２の反復歪の振幅を示し、ボールベアリ
ング１の荷重を示すものであるが、変動成分を含むので
これを平均化回路１２によって取り除き１表示（制御）
回路１３に荷重として表示する。必要に応じて警報機を
作動させてもよい（以下同様）。周波数測定回路１４の
出力信号は歪ゲージ７の設置位置を通過するボール５の
単位時間当たりの数を示し、回転速度を意味する。また
、その微分信号は回転加速度を意味する。バイパスフィ
ルタ１６は出力信号Ａの高周波成分を選択出力するので
、レベル測定回路１７の出力信号はボールベアリング１
の高周波振動を示すこととなり、これにより異常振動が
検出できる。

出力信号Ｂは温度情報を含むが振動成分も含むので、そ
れを平滑化したものを温度として表示する。この場合、
レベル測定回路２０あるいは表示（制御）回路１３が応
答性の遅いものであれば平滑回路を省略できる。

なお、前記実施例としてはブリッジの電源として直流を
用いたが、交流を用いてもよい。その場合には出力信号
の処理に際して同期整流が必要になる。

また、外輪２が固定側のものを示したが、内輪を固定側
としたものにも実施できる。その場合は、歪ゲージ７を
内輪の内側（軌道面の裏側）に設けるほうがよい。

さらに、ボールベアリングに換えてローラーベアリング
にも実施でき、ラジアルベアリングに換えてスラストベ
アリングにも実施できる。

そして、荷重、回転速度、回転加速度、異常振動はその
うちの必要なもののみを出力させればよく、信号の処理
にはマイクロコンピュータが利用できる。

（効　果） 本発明は、以上のように構成したので、転がり軸受の温
度を直接知ることができると共に、それと並行して荷重
、回転速度、回転加速度、異常振動等を知ることができ
るので、運転状態を的確に把握でき疲労寿命に達したこ
とを迅速に知ることができる。しかも、それが単一のセ
ンサーで実現できるのでコスト高にならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す正面図、第２図は歪ゲー
ジ７の配置を示す平面図、第３図はブリッジ回路の回路
図、第４図は信号処理回路のブロック図である。 １・・・ボールベアリング ２・・・外輪 ５・・・ボール ７・・・歪ゲージ １１・・・ピークツーピーク振幅測定回路１３・・・表
示（制御）回路 １４・・・周波数測定回路 １５・・・微分回路 １６・・・バイパスフィルタ １７．２０・・・レベル測定回路 ・１１ｊ二 第１図 第２図 円周方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 転がり軸受の固定輪の外側に２個の歪ゲージを埋設また
   は貼付し、その一方は円周方向に、他方は軸方向に向く
   ようにすると共に、両歪ゲージをブリッジ回路の隣接辺
   に接続し、該ブリッジ回路の出力端子に、ピークツーピ
   ーク振幅を測定する手段と、周波数測定手段と、周波数
   の変化率を測定する手段と、高周波成分の振幅を測定す
   る手段との少なくとも一つを接続すると共に、軸方向の
   歪ゲージの端子電圧測定手段を備えることを特徴とする
   センサー付き転がり軸受。