JPH087142Y2 - 軸受摩耗監視装置 - Google Patents

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を
監視する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、キャンドモータポンプは回転部
分が完全に取扱い液中に配置され、従って軸封部分を有
しないので完全無漏洩が実現され、各種のプロセス用ポ
ンプとして賞用されている。しかるに、このようなキャ
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が、この軸受は前
述したように取扱い液中に配置されているため、この種
の軸受に対しては特殊な監視装置が設けられ、その摩耗
を監視するよう構成されている。

【０００３】次に、このような監視装置を簡単に説明す
ると、この種の監視装置は一般に機械的にか或いは電気
的に構成されている。まず機械的構成のものは、滑り軸
受で支承されるキャンドモータ軸の末端部にエンドナッ
トを設け、このエンドナットの中空部内に検出部の感知
部を設けることにより構成されている。ここで、前記感
知部はその内部を与圧密閉されており、軸受がラジアル
方向に摩耗すると軸が振れ回り運動を発生し一方軸受が
スラスト方向に摩耗すると軸がその軸方向に変位し、何
れにしても感知部が中空部の内壁もしくは端面に接触し
てこれを破壊し、これにより感知部の内圧が変化して軸
受のラジアルもしくはスラスト方向の限界摩耗が検出さ
れる。次に電気的構成のものは、例えばステータ内に磁
束検出用のコイルを複数個直列に接続、埋設することに
より構成されており、軸受が摩耗すると軸およびモータ
が偏心回転し、これにより前記コイル内に発生される起
電力が増大して摩耗度が検出される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の軸受摩耗監視装置は、何れも次に述べるような
難点もしくは問題点を有していた。

【０００５】すなわち、まず機械的構成のものは、軸受
のラジアルおよびスラスト方向の摩耗を共に検出できる
ものの、これらの検出は何れも限界摩耗に関するもので
あり、限界摩耗に達するまでの磨耗度、言換えれば残存
寿命に関しては何等検出することができなかった。一
方、電気的構成のものは、軸受の摩耗度が検出される
が、この検出はラジアル方向にのみ限定されるものであ
り、スラスト方向に関して何等検出することができなか
った。

【０００６】さらに、この種の軸受摩耗監視装置におい
ては、好ましくは、スラストの向きの検出並びに何れの
軸受けが摩耗しているかを検出することが望ましいが、
前記従来の装置においてはこれらの検出は何れも不可能
であった。

【０００７】そこで、本考案の目的は、各軸受のラジア
ルおよびスラスト方向の摩耗度を同時に検出できると共
に、さらにスラストの向きも併せて検出できる軸受摩耗
監視装置を提供することにある。

【０００８】

【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監視装置は、滑り軸受で支承
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
らの距離を計測する非接触変位センサとを設けてなるこ
とを特徴とする。この場合、検出部は円錐台で構成する
か、或いは２つの円錐台を対向させた対称円錐台で構成
することができる。

【０００９】

【作用】回転軸の回転時における検出部と変位センサと
の間の距離は電気信号として変位センサから出力される
が、この出力信号は、軸受が摩耗すると前記距離が変化
することにより前記摩耗の量に伴って変化する。従っ
て、前記出力信号を検出することにより軸受摩耗度を監
視することができる。

【００１０】すなわち、まず、軸受がラジアル方向に摩
耗すると、回転軸は軸受の内周を振れ回り、このため検
出部と変位センサ間の距離が周期的に変化し、出力信号
は正弦波様となり、そしてこの正弦波の振幅は軸受の摩
耗度に比例して増大する。従って、出力信号の前記振幅
の大きさをもって軸受のラジアル方向の摩耗度とするこ
とができる。次に、軸受がスラスト方向に摩耗すると、
回転軸が軸方向に移動し、従って回転軸上の検出部も軸
方向に移動し、そしてこの場合検出部は円錐台状に形成
されているので、検出部と変位センサ間の平均距離が変
化し、すなわち出力信号の平均値が変化する。従って、
出力信号の前記平均値の変化の大きさをもって軸受のス
ラスト方向の摩耗度とすることができる。なお、軸受の
摩耗は一般的にはラジアルおよびスラストの両方向に同
時に進行されるが、従ってこの場合には、出力信号は両
方向の摩耗度に関係して変化する。そしてこの場合、振
幅の大きさ（ラジアル方向の摩耗度）は、ラジアル方向
の摩耗のみの場合に比較して小さくなるので、スラスト
方向の摩耗度（平均値の変化）に対応して修正する必要
がある。

【００１１】次に、検出部および変位センサからなる監
視部は、通常は両軸受に対してそれぞれ設けることがで
き、そしてこの場合検出部の円錐台状傾斜方向は何れの
向きにも設定できるが、通常は軸受がスラスト方向に摩
耗するとこの軸受に関して変位センサとの距離が短縮さ
れる方向に設定する。従ってこの場合には、出力信号の
平均値が大きくなる側の軸受の向きにスラストが作用し
ていること、すなわちスラストの向きを簡単に検出する
ことができる。なお、両軸受の中で一方の軸受のみが主
にラジアル方向に摩耗することが明らかであれば、後述
するように、監視部はその検出部を２つの円錐台を対向
させた形状の対称円錐台に形成することにより、摩耗す
る側の軸受に関して１つだけ設けるのみで、前記軸受の
ラジアル方向摩耗度並びに両軸受のスラスト方向摩耗度
を同様に監視することができる。

【００１２】

【実施例】次に、本考案に係る軸受摩耗監視装置の一実
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。

【００１３】図１において、これは本考案の監視装置を
キャンドモータポンプに適用したものであるが、そこで
初めにキャンドモータポンプの構造を簡単に説明する
と、キャンドモータポンプはポンプ部１０とモータ部１
２とからなり、そしてポンプの回転軸１４は、モータ部
１２の両端部１６，１８とキャン２０とで区画される液
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
支承されるように構成されている。

【００１４】しかるに、本考案の監視装置においては、
第１（後部）、第２（前部）両軸受２６，２８で支承さ
れる回転軸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を介して配設され
る円錐台状の検出部３４，３６と、この検出部３４，３
６に対応してキャン２０の外側に配設される非接触変位
センサ３８，４０とからなる監視部４２，４４が設けら
れる。そしてこの監視部４２，４４は、図２の（ａ），
（ｂ）に拡大して示すように（ここで（ａ）は両軸受２
６，２８が非摩耗時の状態を示し（ｂ）は第２の軸受２
８が摩耗した時の状態を示しているがこれに関する説明
は後で詳述する）、その検出部３４，３６を円錐台に形
成され、そしてこの円錐台３４，３６の傾斜方向は軸受
２６，２８がスラスト方向に摩耗するとその軸受に関し
てセンサ３８，４０との距離が短縮される方向に、すな
わち軸受２６，２８に対して反対方向へ山高に設定され
ている。なお、この傾斜方向は前述と逆方向に設定する
こともできる。そして、回転軸１４が回転すると、円錐
台３４および３６とこれに対応するセンサ３８および４
０との間の距離が電気信号の大きさとしてそれぞれセン
サ３８および４０から出力されるように構成されてい
る。

【００１５】次に、このような構成になる本考案の監視
装置の作動について説明する。まず、第１、第２の軸受
２６，２８が共に摩耗していない状態（図２（ａ））に
おいては、回転軸１４は、図３に示すようにラジアル方
向においてもスラスト方向（軸方向）においても所定の
位置で安定して回転されるので、両変位センサ３８，４
０からの出力信号は、図５のそれぞれ（ａ）、（ｂ）に
示されるように実質的にフラットな基準平均値ｆｎ，ｆ
ｎとして出力される。次に、第２の軸受２８がラジアル
方向に摩耗した場合には、回転軸１４は、図４に示すよ
うに、軸受２８の内周をラジアル方向摩耗度（偏心量）
ｙｒだけ振れ回り、円錐台３６と変位センサ４０との関
の距離が周期的に変化されるので、変位センサ４０から
のラジアル方向出力信号ｆｒは、図６の（ｂ）に示され
るように、基準平均値ｆｎを中心とする振幅ｘｒの正弦
波となる。しかるに、振幅ｘｒは摩耗度に比例して増大
するので、振幅ｘｒの大きさをもって摩耗度ｙｒとする
ことができる。なお、摩耗していない第１の軸受２６に
関する第１の監視部４２の出力信号は、図６の（ａ）に
示されるように基準平均値ｆｎを維持される。また図
中、参照符号Ｔは回転周期を示す。次に、第２の軸受２
８がスラスト方向に摩耗した場合には、回転軸１４は、
図２の（ｂ）に示すようにスラスト方向摩耗度（変位
量）ｙｔだけ図において軸方向右側へ移動し、従って両
円錐台３４，３６も同様に移動し、このためこれら両円
錐台３４，３６とこれにそれぞれ対応する両変位センサ
３８，４０との間の平均距離が、第１の監視部４２に関
しては長大となり一方第２の監視部４４に関しては短縮
される。従って、両監視部４２，４４におけるスラスト
方向出力信号ｆｔ，ｆｔは図７の（ａ）、（ｂ）にそれ
ぞれ示されているように、基準平均値ｆｎに対して変位
ｘｔ分だけ監視部４２においては小さくなり一方監視部
４４においては大きくなる。しかるに、スラストの向き
は出力信号ｆｔが大きくなる監視部４４の方向へ作用さ
れるので、軸受２８が摩耗されていることが検出される
と同時に、変位ｘｔは摩耗度ｙｔに比例して増大するの
で、変位ｘｔの大きさをもって前記軸受２８の摩耗度ｙ
ｔとすることができる。次に、第２の軸受２８がラジア
ルおよびスラストの両方向に摩耗した場合には、図８の
（ｂ）に示されるように、スラスト方向出力信号ｆｔは
図７の（ｂ）におけると同様に基準平均値ｆｎより変位
ｘｔだけ大きい平均出力値として出力されるが、ラジア
ル方向出力信号ｆｒ′はスラスト方向出力信号ｆｔを中
心とする振幅ｘｒ′の正弦波となる。そして、前記振幅
ｘｒ′は、ラジアル方向摩耗度ｙｒには比例するが、ラ
ジアル方向の摩耗のみの場合に比例して、すなわち図６
の（ｂ）における振幅ｘｒに比較して小さくなる。従っ
てこの場合には、ラジアル方向摩耗度ｙｒはスラスト方
向摩耗度ｙｔ（変位ｘｔ）に関して修正されるが、この
修正は次に述べる計測表示装置に関連して説明する。

【００１６】すなわち、計測系統を説明する図９におい
て、第１および第２の監視部４２，４４の出力信号５０
および５２は、それぞれ振幅５４，５６と平均値５８，
６０として検出され、そして振幅５４，５６はそれぞれ
演算器６２，６４において対応する平均値５８，６０に
関して修正された上で表示器６６，６８上に第１および
第２の軸受２６，２８のラジアル方向摩耗度として表示
され、一方、平均値５８，６０は比較器７０において
大、小を比較された上で表示器７２，７４上にスラスト
の向きおよび摩耗している側の軸受のスラスト方向摩耗
度として表示される。すなわち、前述の図８に示される
場合について具体的に説明すると、表示器６６には第１
の軸受２６のラジアル方向摩耗度０が、表示器６８には
第２の軸受２８のラジアル方向摩耗度ｙｒ（振幅ｘｒ）
が、比較器７２にはスラストの向き（軸受２８の方向）
が、表示器７４には軸受２８のスラスト方向摩耗度ｙｔ
（変位ｘｔ）がそれぞれ表示される。

【００１７】なお、上記説明においては、一方の軸受２
８のみが摩耗された場合についてだけ述べたが、他方の
軸受２６，２８が或いはさらに両方の軸受２６，２８が
摩耗された場合も同様の作動が達成されることは明らか
である。従って、これらについては説明を省略する。

【００１８】このように、本考案によれば、各軸受のラ
ジアルおよびスラストの両方向の摩耗度を同時に検出で
きると同時に、スラストの向きも併せて検出することが
できる。さらに、本考案の装置は検出部と変位センサと
の２つの単体だけで構成されるので、構造が簡単となる
利点を有する。

【００１９】次に、図１０に、本考案に係る監視装置の
別の実施例を示す。本実施例は、ラジアル方向に関して
は両軸受の中で一方の軸受のみが主に摩耗することが予
め明らかである場合に、監視部を一方の軸受にのみ設け
るだけで、前記軸受のラジアル方向の摩耗度と両軸受の
スラスト方向の摩耗度とを同時に監視できるよう構成し
たものである。すなわち、前述の実施例において、監視
部８０は一方の軸受２８に関してのみ設けられており、
そしてこの監視部８０の検出部８２は、２つの円錐台を
対向させて形状の対称円錐台に形成されており、そして
非摩耗時においてはこの対称円錐台８２の中央谷部に対
向するよう変位センサ４４が配設されている。そこで、
軸受２８がスラスト方向に摩耗すると対称円錐台８２は
図１１に示されるように前記軸受２８の方向に、また軸
受２６（図示せず）がスラスト方向に摩耗すると図１２
に示されるように前記軸受２６の方向へそれぞれ移動さ
れるが、何れの場合においても、円錐台８２は対称的に
形成されているので、この円錐台８２と変位センサ４４
との間の距離は対称円錐台８２の前記移動量、すなわち
ラジアル方向摩耗度に比例して短縮される。従って、計
測表示装置を、図１３に示すように監視部８０の出力信
号８４を振幅８６と平均値８８として検出するよう構成
すると、平均値８８をもって摩耗している側の軸受（例
えば図１１においては軸受２８）のスラスト方向摩耗度
ｙｔを表示器９４上に表示し、一方、振幅８６を演算器
９２において平均値８８に関して修正した上で軸受２８
のラジアル方向摩耗度（振幅）を表示器９４上に表示す
ることができる。なお、この場合においても、対称円錐
台８２に代えて前記実施例におけると同様の円錐台３６
を用いることもできる。

【００２０】以上、本考案を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設計変更が可能
である。

【００２１】

【考案の効果】以上説明したように、本考案に係る軸受
摩耗監視装置は、滑り軸受で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計測する
非接触変位センサとを設けるよう構成したので、前記検
出部と変位センサとの間の距離が、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、前記摩耗の度合いに比例することから、従来
は困難とされていた、各軸受のラジアルおよびスラスト
両方向の摩耗度を簡単にしかも同時に検出することがで
きる。さらに、検出部の円錐台傾斜面を介してスラスト
の向きを検出することができる。また、本考案の装置
は、それぞれ単体でなる検出部と変位センサとで構成さ
れるので、簡単かつ安価に提供される利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案に係る軸受摩耗監視装置をキャンドモ
ータポンプに適用した一実施例を示す全体断面図であ
る。

【図２】 図１の監視部に関する部分拡大図で、（ａ）
は前後両軸受が非摩耗時の状態を示し、（ｂ）は両軸受
の中の前部（第２）軸受が摩耗した状態を示す。

【図３】 回転軸と軸受との拡大断面図で、軸受のラジ
アル方向非摩耗時の状態を示す。

【図４】 図３と同じ拡大断面図で、軸受のラジアル方
向摩耗時の状態を示す。

【図５】 出力信号線図で、（ａ）は非摩耗時の後部軸
受に関し、（ｂ）は同じく非摩耗時の前部軸受に関す
る。

【図６】 出力信号線図で、（ａ）は非摩耗時の後部軸
受に関し、（ｂ）はラジアル方向に摩耗時の前部軸受に
関する。

【図７】 出力信号線図で、（ａ）は非摩耗時の後部軸
受に関し、（ｂ）はラジアル方向に摩耗時の前部軸受に
関する。

【図８】 出力信号線図で、（ａ）は非摩耗時の後部軸
受に関し、（ｂ）はラジアルおよびスラストの両方向に
摩耗時の前部軸受に関する。

【図９】 図１に示す軸受摩耗監視装置における計測表
示装置を説明する系統図である。

【図１０】 本考案に係る軸受摩耗監視装置の別の実施
例で、この監視装置を図１に示すキャンドモータポンプ
における後部軸受に適用した一実施例を示す部分拡大図
である。

【図１１】 図１０と同じ部分拡大図で、後部軸受がス
ラスト方向に摩耗した時の状態を示す。

【図１２】 図１０，１１と同じ部分拡大図で、前部軸
受がスラスト方向に摩耗した時の状態を示す。

【図１３】 図１０に示す軸受摩耗監視装置における計
測表示装置を説明する系統図である。

【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…後部滑り軸受 ２８…前部滑り軸受軸受 ３０，３２フレーム ３４，３６…円錐台状の検出部（円錐台検出部） ３８，４０…非接触変位センサ ４２，４４…監視部 ５０，５２…出力信号 ５４，５６振幅 ５８，６０…平均値 ６２，６４…演算器 ６６，６８…軸受のラジアル方向摩耗度の表示器 ７０…比較器 ７２…回転軸のスラストの向きの表示器 ７４…軸受のスラスト方向摩耗度の表示器 ８０…監視部 ８２…円錐台状の検出部（対称円錐台検出部） ８４…出力信号 ８６…振幅 ８８…平均値 ９０…軸受のスラスト方向摩耗度の表示器 ９２…演算器 ９４…軸受のラジアル方向摩耗度の表示器

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、
   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計測する非
   接触変位センサとを設けてなる軸受摩耗監視装置。
2. 【請求項２】 検出部は円錐台である請求項１記載の軸
   受摩耗監視装置。
3. 【請求項３】 検出部は２つの円錐台を対向させた対称
   円錐台である請求項１記載の軸受摩耗監視装置。