JPH0612823U - 軸受摩耗モニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸受のラジアルおよびスラスト両方向の推移
的な摩耗を、回転軸の振れ回り、あるいは偏心回転に拘
らず、確実かつ充分にモニタできるようにする軸受摩耗
モニタを得る。 【構成】 軸受で支承される回転軸に対して、その中心
軸を共有するよう配置される磁気強さが中心軸線方向へ
単調変化する磁気検出部と、中心軸線対称に配置される
前記検出部からの磁場の強さを検出する複数対の磁気セ
ンサとを設け、各対のそれぞれのセンサからの出力か
ら、これらの加算出力Ｑと減算出力Ｒとを演算する。こ
れにより、前記出力Ｑ，Ｒから軸受の全ての摩耗を推移
的にモニタすることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、滑り軸受、特にキャンドモータポンプ等における密封された滑り軸 受の摩耗モニタに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、キャンドモータポンプにおいては、運転中における回転部分のラジア ルおよびスラスト荷重は、全て前記回転部分の回転軸を支承する滑り軸受に負荷 される。しかるに、前記軸受は取扱液中に配置、密封されているので、一般に、 この軸受に対してはその摩耗を監視するための特種な軸受摩耗モニタが設備され ている。

【０００３】 ところで、従来の軸受摩耗モニタ（機械式もしくは電気式）は、先ず、機械式 のものは、回転軸の末端部に中空感知部を有する検出部を設け、前記中空感知部 が、軸受がラジアル方向に摩耗すると回転軸の半径方向変位により、またスラス ト方向に摩耗すると軸線方向変位により破壊されることにより、ラジアルおよび スラスト方向の限界摩耗をモニタするよう構成されている。また、電気式のもの は、ステータ内に磁束検出用コイルを設け、このコイル内の起電力が、軸受が摩 耗すると回転軸の半径方向変位により増大することにより、ラジアル方向の摩耗 度をモニタするよう構成されている。

【０００４】 すなわち、従来の軸受摩耗モニタにおいては、先ず機械式のものは、ラジアル およびスラスト両方向の限界摩耗をモニタすることができるが、限界摩耗に至る までの推移（残存寿命）は何等監視することができなかつた。一方、電気式のも のは、ラジアル方向の摩耗度（摩耗推移）をモニタすることができるが、スラス ト方向に関しては何等監視することができなかつた。

【０００５】 そこで、本出願人は、先に、前記難点を解決することができる新規な技術、す なわち、ラジアルおよびスラスト両方向の摩耗を推移的にモニタすることができ る技術を開発し、提案を行った（実願平３ー６２６９号）。

【０００６】 この、新規に提案された軸受摩耗モニタは、滑り軸受に支承される回転軸に対 して、この回転軸に関し中心軸を共有する円錐台状の検出部と、この検出部に対 応し検出部からの距離を検出する非接触変位センサとを設けることにより構成さ れている。したがって、この技術によれば、軸受が摩耗すると（この場合、摩耗 がラジアル方向であってもスラスト方向であっても）、センサによつて検出され る検出部からの距離は、検出部が台形であることから摩耗度に比例して変化する ので、摩耗の推移をラジアルおよびスラスト両方向に関してモニタすることが可 能となる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記の提案された技術（以下、従来技術と称する）においても 、なお改良されるべき難点があることが判明した。

【０００８】 すなわち、前記従来技術において、軸受の摩耗は、この摩耗度に応じて変化す る前記検出距離によってモニタし得るものであるが、前記検出距離の変化は、ス ラスト方向に関しては一定かつ確実に達成されるものの、ラジアル方向に関して は必ずしも達成し得るものではなかった。

【０００９】 したがって、従来技術においては、ラジアル方向の摩耗推移が往々にして確実 かつ充分にはモニタし得ない難点を有していた。なお、この難点は、基本的には 、軸受のラジアル方向摩耗時における回転軸の半径方向変位が、前記摩耗に対応 して一定かつ確実には達成し得ないことに起因するものであった。すなわち、軸 受のラジアル方向摩耗時には、回転軸は振れ回り回転する（以下、詳細に説明す る本考案の図７参照）か、あるいは偏心回転する（図１２参照）。しかるに、こ の場合、前記検出距離の変化は、前者の場合は一定かつ確実に達成されるが、後 者の場合は達成できないことに起因するものであった。

【００１０】 そこで、本考案の目的は、軸受のラジアルおよびスラスト両方向の摩耗を推移 的に、しかも確実かつ充分にモニタすることができる軸受摩耗モニタを提供する ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

先の目的を達成するために、本考案に係る軸受摩耗モニタは、滑り軸受で支承 される回転軸に対して、前記回転軸に関し中心軸を共有する磁気検出部と、前記 回転軸に関し中心軸線対称に配置され前記検出部からの磁場の強さを検出する複 数対の磁気センサとを設けることを特徴とする。

【００１２】 この場合、各対のセンサは、そのそれぞれのセンサの検出出力値を加算および ／もしくは減算するよう構成することができる。

【００１３】 また、検出部は永久磁石および／もしくは永久磁石と強磁性体とから形成する と共に、この検出部の磁場の強さは回転軸の半径方向に一定であると共に中心軸 線方向に片側および／もしくは両側へ向け単調変化するよう構成することができ る。

【００１４】

【作用】

軸受が摩耗すると、摩耗がラジアル方向であってもスラスト方向であっても、 各対のセンサによって検出される検出部からの磁場の強さは、摩耗度に比例して 変化する。したがって、摩耗の推移をラジアルおよびスラスト両方向に関してモ ニタすることができる。しかも、この場合、殊に各組のそれぞれのセンサの検出 出力値が、加算および／もしくは減算された上で摩耗の判定に使用されることか ら、ラジアル方向の摩耗において仮に回転軸が偏心回転する場合においても、そ の摩耗度の推移を確実かつ充分にモニタすることが可能となる。

【００１５】

【実施例】 次に、本考案に係る軸受摩耗モニタの実施例につき、添付図面を参照しながら 以下詳細に説明する。

【００１６】 図１は、本考案の軸受摩耗モニタを適用したキャンドモータポンプの一実施例 を示す。そこで、図１において、キャンドモータポンプは、ポンプ部１０とモー タ部１２とからなり、ポンプの回転軸１４は、モータ部１２の両端部１６，１８ とキャン２０とで画成される液密空間内に配置され、その両端部をスリーブ２２ ，２４を介してそれぞれ後部および前部滑り軸受２６，２８で支承されるよう構 成されている。

【００１７】 しかるに、本考案の軸受摩耗モニタにおいては、前記両軸受２６，２８で支承 される前記回転軸１４に対して、この回転軸１４に関し中心軸を共有するように フレーム３０，３２を介して配置される磁気検出部３４，３６と、回転軸１４に 関し中心軸線対称にキャン２０の外側に配置され前記検出部３４，３６からの磁 場の強さを検出する複数対の磁気センサ３８，４０とからなるモニタ装置４２， ４４が設けられる。

【００１８】 ここで、前記モニタ装置４２，４４は、拡大して示す図２（ａ）および（ｂ） により明らなように、検出部３４，３６が円錐台形に形成される。センサ３８， ４０で検出される検出部３４，３６からの磁気の強さ〔図３（ａ）参照〕は、回 転軸１４の半径方向には一定であるが、中心軸線方向、すなわち、図２（ａ）お よび（ｂ）に示すように、回転軸１４が軸線方向に変位ｔすると、回転軸１４の 片側に向けて単調変化するように構成される。なお、検出部３０（３２）は、一 体的永久磁石３０ａ〔図３（ｂ）〕か、もしくは永久磁石片３０ｂおよび強磁性 体３０〔図３（ｃ）〕の複合体から形成し、センサ３８（４０）はホール素子も しくはコイル等から形成して、キャン２０の外側に配置する。なお、検出部は、 図４に示すように、対称円錐台形３０´であり、一体的永久磁石３０ａ´か、も しくは永久磁石片３０ｂ´および強磁性体３０ｃ´の複合体から形成することも できる。そして、この場合において、検出部３０（３２）で検出される磁気の強 さは、中心軸線の両側に向け、対称的に単調変化する。

【００１９】 本考案においては、図５に示すように、検出される各対のそれぞれのセンサ３ ８，４０からの出力Ｐ（Ｐａ，Ｐｂ）は、ラジアル方向変位ｔに関して基準値Ｐ ｎを中心とし、最大値Ｐｍａｘから最小値Ｐｍｉｎまで単調変化しているが、図 ６に示すように、それぞれ演算されて加算出力Ｑおよび減算出力Ｒに設定される 。

【００２０】 次に、このような構成からなる本考案の軸受摩耗モニタの動作について説明す る。先ず、図７に示すように、滑り軸受２６が摩耗して回転軸１４が振れ回り回 転すると、モニタ装置４２からの出力は、前記摩耗がスラスト方向ではなくラジ アル方向である場合には、減算出力Ｒ（図８）が、非摩耗時の基準値（平滑線） Ｒ０から摩耗量に対応したオフセット波形Ｒ１，Ｒ２へと変換される。一方、加 算出力Ｑ（図９）は、基準値（ゼロ）Ｑ０からゼロを中心とした交流波形Ｑ１， Ｑ２へと変換される。また、摩耗がラジアル方向ではなく、スラスト方向である 場合には、減算出力Ｒ（図１０）が基準値（平滑線）Ｒ０から摩耗量に対応した 一定値Ｒ１，Ｒ２へと変換され、一方加算出力Ｑ（図１１）は基準値（ゼロ）Ｑ ０を維持Ｑ１，Ｑ２する。なお、摩耗がラジアルおよびスラスト両方向である場 合には、モニタ装置４２からの出力（減算出力Ｒおよび加算出力Ｑ）は、前述し たそれぞれの出力の合成波形となる。この場合、加算出力はラジアル方向の摩耗 を示すものであることから、前記加算出力の絶対値に常数を掛けた上でこの数値 を減算出力の数値から差し引くことにより、スラスト方向の摩耗の関数を容易に 求めることができる。

【００２１】 次に、図１２に示すように、滑り軸受２６が摩耗して回転軸１４が偏心回転す ると、この場合には、モニタ装置４２からの出力は、減算出力Ｒ（図１３）並び に加算出力Ｑ（図１４）は、共にそれぞれ基準値（平滑線）Ｒ０並びにＱ０から 摩耗量に対応した一定値（交流波形ではなく）の出力Ｒ１，Ｒ２並びにＱ１，Ｑ ２およびＱ１´，Ｑ２´へと変換される。したがって、前述した振れ回り回転の 場合から明確に区別されると共に、この場合、減算出力Ｒからスラスト方向の摩 耗量が計測され、２対の加算出力Ｒ，Ｒ´からラジアル方向の摩耗量が演算計測 される。なお、スラスト方向摩耗の向きは、図１において滑り軸受２６，２８の 中でいずれが摩耗されているかにより決定され、両モニタ装置４２，４４を比較 することにより簡単に判定することができる。

【００２２】 このように、本考案の軸受摩耗モニタによれば、軸受のラジアルおよびスラス ト両方向の推移的な摩耗を、回転軸の振れ回り、あるいは偏心回転に拘らず、確 実かつ充分にモニタすることができる。しかも、回転軸の前記振れ回り、あるい は偏心回転を明確に判定できると共に、スラストの向きを併せてモニタすること ができる。したがって、軸受の交換時期を明確に判定することができ、これによ り装置の信頼性を大幅に向上することができる。

【００２３】 以上、本考案の好適な実施例について説明したが、本考案は前記実施例に限定 されることなく、その精神を逸脱しない範囲内において多くの改良変更が可能で ある。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係る軸受摩耗モニタは、滑り軸受で支承される 回転軸に対して、前記回転軸に関し中心軸を共有する磁気検出部と前記回転軸に 関し中止軸線対称に配置され前記検出部からの磁場の強さを検出する複数対の磁 気センサとを設けることにより、軸受のラジアルおよびスラスト両方向の推移的 な摩耗を、回転軸の振れ回り、あるいは偏心回転に拘らず、確実かつ充分にモニ タすることができ、軸受の交換時期を明確に判定し得ると共に、装置の信頼性を 大幅に向上することができる。しかも、本考案によれば、回転軸の前記振れ回り 、あるいは偏心回転を明確に判定し得ると共に、スラストの向きを併せてモニタ できる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る軸受摩耗モニタをキャンドモータ
ポンプに適用した一実施例を示す断面図である。

【図２】図１に示すモニタ装置の部分拡大図で、（ａ）
は前後両軸受について非摩耗時の状態を示し、（ｂ）は
両軸受の中の前部軸受について摩耗した時の状態を示
す。

【図３】図２に示す磁気検出器の拡大説明図で、（ａ）
は磁気センサで検出される磁気の強さの特性を示し、
（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ磁気検出器構成例を示
す。

【図４】磁気検出器の別の実施例を示す図３に対応する
拡大説明図で、（ａ）は磁気センサで検出される磁気の
強さの特性を示し、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ磁気
検出器の構成例を示す。

【図５】磁気検出器のラジアル方向変位ｔに伴う磁気セ
ンサの出力Ｐを示すグラフである。

【図６】回転軸の回転周期Ｔに伴う、対をなす２つの磁
気センサの加算出力Ｑと減算出力Ｒの特性を示すグラフ
である。

【図７】回転軸の振れ回り回転状態を示す要部断面図で
ある。

【図８】軸受のラジアル方向摩耗による回転軸の振れ回
り回転時における減算出力Ｒの特性を示すグラフであ
る。

【図９】軸受のラジアル方向摩耗による回転軸の振れ回
り回転時における加算出力Ｑの特性を示すグラフであ
る。

【図１０】軸受のスラスト方向摩耗による回転軸の振れ
回り回転時における減算出力Ｒの特性を示すグラフであ
る。

【図１１】軸受のスラスト方向摩耗による回転軸の振れ
回り回転時における加算出力Ｑの特性を示すグラフであ
る。

【図１２】回転軸の偏心回転状態を示す要部断面図であ
る。

【図１３】軸受摩耗による回転軸の偏心回転時における
減算出力Ｒの特性を示すグラフである。

【図１４】軸受摩耗による回転軸の偏心回転時における
加算出力Ｑの特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ ポンプ部 １２ モータ部 １４ 回転軸 １６，１８ 端部 ２０ キャン ２２，２４ スリ
ーブ ２６，２８ 滑り軸受 ３０，３０´，３
２ フレーム ３０ａ，３０ａ´ 一体的永久磁石 ３０ｂ，３０ｂ´
永久磁石片 ３０ｃ，３０ｃ´ 強磁性体 ３４，３６ 磁気
検出器 ３８，４０ 磁気センサ ４２，４４ モニ
タ装置

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 滑り軸受で支承される回転軸に対して、
   前記回転軸に関し中心軸を共有する磁気検出部と、前記
   回転軸に関し中心軸線対称に配置され前記検出部からの
   磁場の強さを検出する複数対の磁気センサとを設けるこ
   とを特徴とする軸受摩耗モニタ。
2. 【請求項２】 各対のセンサは、そのそれぞれのセンサ
   の検出出力値を加算および／もしくは減算してなる請求
   項１記載の軸受摩耗モニタ。
3. 【請求項３】 検出部は永久磁石および／もしくは永久
   磁石と強磁性体とからなり、検出部の磁場の強さは回転
   軸の半径方向に一定であると共に中心軸線方向に片側お
   よび／もしくは両側へ向け単調変化するよう構成してな
   る請求項１記載の軸受摩耗モニタ。