JP2006329231A - Bearing device with sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサ付軸受装置に関するものであり、特に、軸受装置や機械装置等の運転状態を検知して、これらの異常を検出するセンサ付軸受装置に関する。 The present invention relates to a sensor-equipped bearing device, and more particularly, to a sensor-equipped bearing device that detects operating conditions of a bearing device, a mechanical device, and the like to detect these abnormalities.
従来、鉄道車両や自動車等の車軸を支持する軸受装置や機械設備等では、少なくとも温度センサを備えたセンサ付軸受装置が使用される(例えば、特許文献1参照。)。センサ付軸受装置は、温度センサが検出する温度から軸受装置や機械設備等の温度を推定して、軸受の焼付きや機械装置の異常を検出する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a bearing device with a sensor including at least a temperature sensor is used in a bearing device, a mechanical facility, or the like that supports an axle of a railway vehicle or an automobile (see, for example, Patent Document 1). The sensor-equipped bearing device estimates the temperature of the bearing device, machine equipment, and the like from the temperature detected by the temperature sensor, and detects seizure of the bearing and abnormality of the machine device.
例えば、図3に示されるように、特許文献1に記載のセンサ付軸受装置100では、図示しない車輪を固定した車軸101を軸箱102に対して回転可能に支持するための複列の円錐ころ軸受103が、車軸101と軸箱102との間に配置されている。また、車軸101の軸端には、速度検出用リング104が取り付けられたエンドキャップ105が固定されており、軸箱102のカバー106にボルト止めされたセンサ107は、速度検出用リング104の外周面と対向するようにして配置される。なお、センサ筐体108内には、図示しない、速度センサ、温度センサ、加速度センサが含まれている。
For example, as shown in FIG. 3, in the sensor-equipped
しかしながら、上記特許文献1のセンサ付軸受装置100では、速度を検出できると共に、軸受の温度を検出可能であるが、センサ107が軸箱102に固定されたカバー106に取り付けられるため、軸受103との距離が遠くなり、軸受103の正確な軸受温度を検出することは困難であった。
However, in the sensor-equipped
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受とセンサとの距離が遠くても、軸受温度を正確に検出することができるセンサ付軸受装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a sensor-equipped bearing device that can accurately detect a bearing temperature even when the distance between the bearing and the sensor is long. is there.
(1) 軸受の運転状態を検知するセンサを備えたセンサ付軸受装置であって、センサは、軸受装置の軸箱に取り付けられるセンサ筐体と、センサ筐体に配設される温度検出部と、を有し、センサ筐体は、軸箱の外周面に取り付けられると共に、センサ筐体と軸箱との間に熱伝導性部材を配設することを特徴とするセンサ付軸受装置。
(2) 熱伝導性部材は、シリコン樹脂であることを特徴とする(1)に記載のセンサ付軸受装置。
(3) 熱伝導性部材は、シリコン樹脂に熱伝導物質を添加したものであることを特徴とする(2)に記載のセンサ付軸受装置。
(4) 熱伝導性部材は、発泡金属であることを特徴とする(1)に記載のセンサ付軸受装置。
(5) センサ筐体の軸箱への取付面が突出していることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
(6) センサは、センサ筐体に配設される振動検出部をさらに有することを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
(1) A sensor-equipped bearing device including a sensor for detecting an operation state of the bearing, wherein the sensor includes a sensor housing attached to a shaft box of the bearing device, and a temperature detection unit disposed in the sensor housing. The sensor housing is attached to the outer peripheral surface of the axle box, and a heat conductive member is disposed between the sensor casing and the axle box.
(2) The sensor-equipped bearing device according to (1), wherein the heat conductive member is a silicon resin.
(3) The sensor-equipped bearing device according to (2), wherein the heat conductive member is obtained by adding a heat conductive material to silicon resin.
(4) The sensor-equipped bearing device according to (1), wherein the thermally conductive member is a foam metal.
(5) The sensor-equipped bearing device according to any one of (1) to (4), wherein a mounting surface of the sensor housing to the axle box protrudes.
(6) The sensor-equipped bearing device according to any one of (1) to (5), wherein the sensor further includes a vibration detection unit disposed in the sensor housing.
本発明のセンサ付軸受装置によれば、センサ筐体は、軸箱の外周面に取り付けられると共に、センサ筐体と軸箱との間に熱伝導性部材を配設するため、センサ筐体と軸箱との有効接触面積が広くなり、軸受とセンサとの距離が遠くても、軸受温度を正確に検出することができる。これにより、軸受の異常を精度良く検知して軸受装置の信頼性を向上することができる。 According to the bearing device with a sensor of the present invention, the sensor casing is attached to the outer peripheral surface of the axle box, and the heat conductive member is disposed between the sensor casing and the axle box. The effective contact area with the axle box is increased, and the bearing temperature can be accurately detected even when the distance between the bearing and the sensor is long. Thereby, the abnormality of a bearing can be detected accurately and the reliability of a bearing apparatus can be improved.
以下、本発明に係るセンサ付軸受装置の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a bearing device with a sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明に係るセンサ付軸受装置の一実施形態を説明するための一部切欠正面図、図2は図1に示すセンサ付軸受装置の要部拡大断面図である。 FIG. 1 is a partially cutaway front view for explaining an embodiment of a sensor-equipped bearing device according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the sensor-equipped bearing device shown in FIG.
本実施形態のセンサ付軸受装置10は、図1に示すように、鉄道車両用軸受装置であり、図示しない車輪を固定した車軸11を、不図示の台車に装備された軸箱12に対して回転自在に支持するための軸受13が、車軸11と軸箱12との間に配置されている。
As shown in FIG. 1, the sensor-equipped
軸受13には、種々の部材の重量等によるラジアル荷重と任意のアキシアル荷重とが負荷される。なお、軸受13は、複列円すいころ軸受、複列の深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受や、単列の転がり軸受を組み合わせたもの等、公知の各種転がり軸受を使用することができ、転がり軸受の具体構成は図示省略する。
The
そして、軸受13の負荷圏側に位置する、即ち、車軸11の中心0を通過する水平面Pより上方に位置する軸箱12の外周側部に、センサ14が取り付けられている。
And the
センサ14は、アルミニウム合金製の軸箱12と同一材料からなるセンサ筐体15と、センサ筐体15の底部に配置される基板取り付け部15aと、基板取り付け部15a上に取り付けられるプリント基板17と、プリント基板17の裏面(軸箱12側)に実装される温度検出部としてのサーミスタや温度IC等の温度検出素子18と、プリント基板17の上面に実装されていて軸受13の振動を測定する振動検出部としての振動検出素子19と、温度検出素子18と振動検出素子19とから出力される測定信号を外部に伝送するため、センサ筐体15に取り付けられるケーブルグランド20から外部へ引き出される信号ケーブル21と、を備える。
The
センサ筐体15は、断面長方形の箱状体に形成されるもので、プリント基板17を取り付ける基板取り付け部15aと、基板取り付け部15aから軸箱12に向けて突出形成される取付部15bと、基板取り付け部15aを囲繞するように形成される周壁15cと、周壁15cの上部開口を閉塞するカバー部材15dと、を有する。また、センサ筐体15には、信号ケーブル21を取り出すための不図示の取り出し孔が形成されており、ケーブルグランド20は、信号ケーブル21を基板取り付け部15aから引き出すように、周壁15cに取り付けられる。なお、カバー部材15dは、ねじ27によって周壁15cの開口端部にねじ締結される。
The
基板取り付け部15aは、平面視長方形状に形成されており、その上面にプリント基板17を固定している。また、基板取り付け部15aの中央部には、軸箱12に向けて凹部22が形成されており、この凹部22に、プリント基板17の裏面に実装された温度検出素子18が嵌め込まれるように配置される。さらに、温度検出素子18と凹部22との間に形成される隙間には、熱伝導性部材23が充填されている。なお、プリント基板17上には、温度検出素子18、振動検出素子19の他に、信号増幅用のアンプや抵抗、コンデンサ等の電子部品が実装されている。
The
取付部15bは、断面長方形状に形成され、そのコーナー部にはそれぞれボルト挿通孔15eが形成される。そして、取付部15bの軸箱12側の端面には、基板取り付け部15aから軸箱12に向けて突出する取付面16が形成されている。
The
このように構成されるセンサ14は、取付部15bの取付面16を軸箱12の外周面であるセンサ筐体取付面24と当接させた状態で、ボルト挿通孔15eを介して軸箱12にボルト締結される。また、基板取り付け部15aの裏面がセンサ筐体取付面24近傍に配置されるように、センサ筐体15を軸箱12に取り付ける。
The
また、センサ14は、センサ筐体15が軸箱12に取り付けられた状態において、基板取り付け部15aの裏面をセンサ筐体取付面24に密着させることは加工精度の点からコスト高になり易いため、基板取り付け部15aの裏面をセンサ筐体取付面24と所定の隙間を存して取り付けている。そして、この基板取り付け部15aとセンサ筐体取付面24との隙間、即ち、センサ筐体15の基板取り付け部15a及び取付部15bと、軸箱12のセンサ筐体取付面24と、により形成される空間部25には、熱伝導性部材26が配設されている。
Further, in the
熱伝導性部材23,26は、シリコン樹脂のように熱伝導性を有し、取付時にセンサ筐体15と軸箱12とが密着するように適度な弾性を有することが望ましく、シリコン樹脂単体でも良いが、シリコン樹脂に熱伝導物質を添加したもので、例えば、シリコン樹脂にシリカ等の粉末や金属粉等の熱伝導物質を添加したものを使用することにより、熱伝導率を高くしてさらに熱伝導性能を向上させることができる。また、熱伝導性部材26として発泡金属を使用してもよい。発泡金属としては、例えば、内部に多数の孔を有する銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム合金等が挙げられる。さらに、熱伝導性部材26は、空間部25に直接充填してもよいが、板状の熱伝導性部材を基板取り付け部15aの裏面に接着等の接合手段でもって取り付けておけば取り扱いが容易になるので好ましい。
The heat
このように構成されるセンサ付軸受装置10では、空間部25に収納された熱伝導性部材26が、基板取り付け部15aの裏面と、センサ筐体取付面24とに密着するため、センサ筐体15と軸箱12との有効接触面積が広くなり、軸受13の温度は、軸箱12から熱伝導性部材26を介して温度検出素子18に効率よく伝達され、検出される。これにより、温度検出素子18は正確な軸受温度を検出することができる。
In the sensor-equipped
従って、本実施形態のセンサ付軸受装置10によれば、センサ筐体15は、軸箱12のセンサ筐体取付面24に取り付けられると共に、センサ筐体15と軸箱12との間に熱伝導性部材26を配設するため、センサ筐体15の取付部15bに加え、熱伝導性部材26を介して熱が伝わるので、有効接触面積が広くなり、軸受温度を効率良く温度検出素子18に伝達することができるので、軸受13とセンサ14との距離が遠くても、温度検出素子18が軸受温度を正確に検出することができる。これにより、軸受13の異常を精度良く検知することで軸受装置10の信頼性を向上することができる。
Therefore, according to the sensor-equipped
また、本実施形態のセンサ付軸受装置10によれば、取付部15bに基板取り付け部15aから軸箱12に向けて突出する取付面16を形成するため、基板取り付け部15aとセンサ筐体取付面24との間に空間部25を形成することができ、この空間部25に熱伝導性部材26を配設することができる。これにより、熱伝導性部材26を介して軸受温度を効率良く温度検出素子18に伝達することができる。
Further, according to the sensor-equipped
また、本実施形態のセンサ付軸受装置10によれば、取付部15bに基板取り付け部15aから軸箱12に向けて突出する取付面16を形成するため、軸箱12のように鋳物の肌のままで精度が出ていない表面であっても、センサ14を軸箱12に有効接触面積を広く確保した状態で容易に取り付けることができる。
Further, according to the sensor-equipped
また、本実施形態のセンサ付軸受装置10によれば、温度検出素子18を基板取り付け部15aの凹部22に嵌め込むように配置し、さらに、温度検出素子18と凹部22との間に熱伝導性部材23を充填するため、温度検出素子18が軸受温度をより正確に検出することができる。
Further, according to the sensor-equipped
また、本実施形態のセンサ付軸受装置10によれば、振動検出素子19をプリント基板17の上面側に取り付けているため、裏面側に取り付けた温度検出素子18に軸受温度が伝わり易くなるので、温度検出素子18が軸受温度をより正確に検出することができる。
Further, according to the sensor-equipped
また、本実施形態のセンサ付軸受装置10によれば、センサ14を軸箱12の外周面に取り付けるため、センサ筐体15を軸箱12に収納できない場合においても、簡単にセンサ14を軸箱12に配置することができる。
Further, according to the sensor-equipped
また、本実施形態のセンサ付軸受装置10によれば、熱伝導性部材26にシリコン樹脂単体、あるいはシリコン樹脂にシリカ等の粉末や金属粉等の熱伝導物質を添加したものを使用するため、軸受13の軸受温度を温度検出素子18に効率良く伝達することができる。
In addition, according to the sensor-equipped
また、本実施形態のセンサ付軸受装置10によれば、熱伝導性部材26に内部に多数の孔を有する銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の発泡金属を使用するため、熱伝導係数が大きく、適度な弾性があるので、軸受13の軸受温度を温度検出素子18に効率良く伝達することができる。
Further, according to the sensor-equipped
また、本実施形態のセンサ付軸受装置10によれば、温度検出素子18と振動検出素子19とを有するため、軸受13の軸受温度の検出に加えて、軸受13の振動も検出することができるので、異常振動等による車両不具合を未然に検知することができる。
Further, according to the sensor-equipped
また、本実施形態のセンサ付軸受装置10によれば、センサ14は、センサ筐体15を単一の部品とし、プリント基板17を取り付け後にカバー部材15dを取り付ける構造としているために、部品点数を低減できると共に、組立性を向上することができる。
Further, according to the sensor-equipped
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、基板取り付け部は、カバー部材を取り付けることで断面略長方形状に形成されるが、これに限定されずに、円形状や半円形状であってもよい。
また、センサの取り付け位置は、本実施形態のように、軸受外輪の軸方向長さ内に取り付けることが好ましく、外輪の軌道面の軸方向中央に取り付けることで、軸受温度をより正確に測定でき、好ましい。
また、センサ筐体の取付面に、その周縁に沿った樹脂製リングを取り付けてもよく、この取付面に防水用のシリコン樹脂等を塗布することで、防水性を向上することができる。
また、軸箱の材質は、アルミニウム合金に限定されるものではなく、鉄製であってもよい。また、センサ筐体の材質もアルミニウム合金に限定されず、ステンレス鋼等であってもよい。しかしながら、アルミニウム合金製のセンサ筐体の方が、熱伝導性が良いので好ましい。
また、本実施形態では、センサ付軸受装置として、鉄道車両用軸受装置を例示したが、これに限定されず、自動車用軸受装置にも適用可能である。
さらに、センサの取り付け部は、負荷圏側の方が温度検知性能上好ましいが、ケーブルの取り回し等により非負荷圏側に設けてもよい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
For example, the substrate attachment portion is formed in a substantially rectangular cross section by attaching a cover member, but is not limited thereto, and may be circular or semicircular.
Also, the sensor mounting position is preferably mounted within the axial length of the bearing outer ring, as in this embodiment, and the bearing temperature can be measured more accurately by mounting at the center of the outer ring raceway surface in the axial direction. ,preferable.
Further, a resin ring along the periphery of the sensor housing may be attached to the attachment surface of the sensor casing, and waterproofing can be improved by applying a waterproof silicone resin or the like to the attachment surface.
The material of the axle box is not limited to aluminum alloy, and may be made of iron. The material of the sensor housing is not limited to aluminum alloy, and may be stainless steel or the like. However, an aluminum alloy sensor housing is preferred because of its good thermal conductivity.
In the present embodiment, the railway vehicle bearing device is exemplified as the sensor-equipped bearing device.
Further, the sensor mounting portion is preferably on the load zone side in terms of temperature detection performance, but may be provided on the non-load zone side by cable handling or the like.
10 センサ付軸受装置
11 車軸
12 軸箱
13 軸受
14 センサ
15 センサ筐体
15a 基板取り付け部
15b 取付部
15c 周壁
15d カバー部材
15e ボルト挿通孔
16 取付面
17 プリント基板
18 温度検出素子(温度検出部)
19 振動検出素子(振動検出部)
20 ケーブルグランド
21 信号ケーブル
22 凹部
23,26 熱伝導性部材
24 センサ筐体取付面
25 空間部
27 ねじ
DESCRIPTION OF
19 Vibration detector (vibration detector)
20
Claims (6)
前記センサは、前記軸受装置の軸箱に取り付けられるセンサ筐体と、前記センサ筐体に配設される温度検出部と、を有し、
前記センサ筐体は、前記軸箱の外周面に取り付けられると共に、前記センサ筐体と前記軸箱との間に熱伝導性部材を配設することを特徴とするセンサ付軸受装置。 A bearing device with a sensor provided with a sensor for detecting an operation state of the bearing,
The sensor has a sensor housing attached to the axle box of the bearing device, and a temperature detection unit disposed in the sensor housing,
The sensor housing is attached to an outer peripheral surface of the axle box, and a thermally conductive member is disposed between the sensor casing and the axle box.
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JP2005150009A JP2006329231A (en) | 2005-05-23 | 2005-05-23 | Bearing device with sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
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JP2020101269A (en) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | 株式会社荏原製作所 | Rotating machine device |
RU209221U1 (en) * | 2020-08-26 | 2022-02-08 | Тирсан Кардан Санайи Ве Тиджарет Аноним Ширкети | PTO SHAFT SUPPORT WITH TEMPERATURE MEASUREMENT |
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JP2020101269A (en) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | 株式会社荏原製作所 | Rotating machine device |
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