JP3912505B2

JP3912505B2 - Rolling device with sensor

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Publication number: JP3912505B2
Application number: JP2002133976A
Authority: JP
Inventors: 岳史滝澤; 郁紀坂谷; 茂遠藤; 耕一森田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2002-05-09
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-05-09
Also published as: JP2003315147A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ付転動装置に関し、機械装置などの予防保全、例えば温度変化が大きい環境下で使用される鉄道車両、自動車、搬送車などの移動体の軸受装置やギヤボックス等の予防保全に最適なものである。また、電気情報機器用の軸受等の異常検知にも適用でき、ボールねじやリニアガイドなどの直動部品の異常検知にも適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、転動装置における軸受の剥離等の異常を検出するために、転動装置に温度センサが設けられている。剥離等の異常が生じた際に転動装置の温度が上昇することを、温度センサで検出していた。
【０００３】
しかし、温度センサのみで転動装置の異常を検出する場合、例えば軸受の温度が上昇しても、その温度が温度センサまで伝わるのに時間がかかり、異常を早期に検出することが難しかった。そこで、振動センサを使用して、転動装置の異常を検出することが試みられている。図７に、そのようなセンサ付転動装置の一例を示す。センサ付転動装置（センサ付軸受装置）８０は、軸方向に間隔をあけて配された一対の転がり軸受８１，８１の外輪８２，８２に外嵌されたハウジング８８に、検出器（センサユニット）９０を取り付けた構成になっている。検出器９０は、ハウジング８８の内面と外面とを貫通する取付孔８８ａに挿通されて、ボルト９９によりハウジング８８に固定されている。
【０００４】
検出器９０は、転動装置の状態を検出するために、振動センサ（加速度センサ）をセンサケース９１内に備えている。振動センサの振動検出素子１００としては、片持ち構造や両持ち構造の圧電素子が使用されている。振動検出素子１００は、プリント基板９５に実装されている。
軸受の剥離等の異常が生じると、転動装置が振動する。振動センサはこの振動を検出して、外部に伝送する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のセンサ付転動装置８０ように、振動検出素子１００として片持ち構造や両持ち構造の圧電素子を使用し、圧電素子の静電容量の変化によって発生する微小電圧を外部に伝送する場合、ノイズに弱いなどの問題があった。
そこで、センサケース９１にアンプを内蔵し、振動検出素子１００からの出力電圧を増幅してからセンサ外部に伝送する方法が試みられている。しかし、この方法では、振動検出素子１００やプリント基板９５の固有振動数成分が増幅の阻害要因となり、振動を正確に測定できないことがあった。
【０００８】
すなわち、振動検出素子１００やプリント基板９５には固有振動数が存在し、その固有振動数に近い加振周波数成分が加わると、それらが共振してしまう。この際、図８（Ａ）に示すように、振動検出素子の出力は、検出信号Ｖに、固有振動数による共振周波数成分が重畳された信号Ｎとなる。ここでは説明のため、単一周波数成分の検出信号Ｖに、固有振動数による共振周波数成分が重畳された様子を示している。一般に共振周波数成分の振幅は、共振現象のため、その他の周波数成分の信号振幅に比べ、１０倍以上も高レベルになる。図８（Ａ）のような出力信号をそのまま増幅すると、図８（Ｂ）に示すように共振周波数成分も増幅されて、共振周波数成分がオペアンプの出力上限を超えてしまう場合がある。オペアンプの出力電圧の上限、下限を＋Ｖ_OP，−Ｖ_OPとすると、＋Ｖ_OP以上、−Ｖ_OP以下の出力はでないので、結果として、図８（Ｃ）に示すように、増幅後の信号波形Ｖ_Oが本来の信号波形からずれることがあった。また、この信号を外部で受信するときに、ローパスフィルタを挿入すれば、固有振動数成分が減衰されて本来の波形に近くなるが、前記のように共振周波数成分がオペアンプの出力上限を超えてしまうと、図８（Ｄ）に示すように、ローパスフィルタ直後の波形が、Ｖ_FOのように本来の信号波形からずれることがあった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、振動等の状態を正確に外部に知らせることができるセンサ付転動装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記構成により達成される。
（１）静止部材として機能する外方部材と、可動部材として機能する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との間に配される転動体を有するとともに、振動状態を検出する検出器が取付けられる転動装置であって、前記外方部材はハウジングと、前記内方部材は軸とに各々嵌合されて取付けられており、前記検出器は、プリント基板と、前記プリント基板に実装された振動検出素子とを有し、前記プリント基板の板方向と、前記振動検出素子の振動検出方向とが平行に設定され、且つ前記プリント基板は、前記プリント基板の板方向と前記軸の軸方向とが平行になるように静止部材の外面に配設されることを特徴とするセンサ付転動装置。
（２）前記振動検出素子は、プリント基板の板方向と平行で、且つ直交する２方向の振動を検出することを特徴とする前記（１）に記載のセンサ付転動装置。
（３）前記プリント基板は、センサケース内に両持ち構造で実装されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のセンサ付転動装置。
（４）前記転動装置が、鉄道車両、自動車または搬送車のいずれかの移動体に用いられる軸受装置であることを特徴とする前記（１）から（３）のいずれか１つに記載のセンサ付転動装置。
（５）前記検出器は、前記振動検出素子の出力信号に重畳された固有振動数成分を減衰させるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力信号を増幅する増幅器とを備えていることを特徴とする前記（１）から（４）のいずれか１つに記載のセンサ付転動装置。
（６）前記検出器は、前記振動検出素子の出力信号がバッファアンプを介して前記ローパスフィルタに供給されることを特徴とする前記（５）に記載のセンサ付転動装置。
（７）前記振動検出素子として、圧電素子、ひずみゲージ、シリコン加速度センサの少なくとも一つが用いられていることを特徴とする前記（１）から（６）のいずれか１つに記載のセンサ付転動装置。
（８）前記プリント基板に、更に温度検出素子が実装されていることを特徴とする前記（１）から（７）のいずれか１つに記載のセンサ付転動装置。
【００１２】
上記構成によれば、プリント基板が厚さ方向に振動したとしても、その振動は振動検出素子で検出されない。振動検出素子は、プリント基板の板方向（面方向）に平行な振動を検出するからである。
プリント基板自身の板方向（長さ方向）の伸縮剛性は、厚さ方向の曲げ剛性に比べて大きく、プリント基板自身の板方向の固有振動数は高い。仮にプリント基板の板方向の固有振動数でプリント基板が共振したとしても、その固有振動数は高周波数であり、ローパスフィルタによって容易に減衰・除去することができる。したがって、ローパスフィルタの設定周波数（カットオフ周波数）以下の振動を、振動検出素子によって正確に検出することができる。
【００１３】
そして、振動検出素子の出力信号を増幅器で増幅してから外部に伝送することで、ノイズ等の影響を受けずに、転動装置の状態を正確に外部に知らせることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。図１に、本発明の第１の実施の形態のセンサ付転動装置（センサ付軸受装置）１０を示す。センサ付転動装置１０は、軸方向に間隔をあけて配された一対の転がり軸受（ここでは玉軸受）１１，１１と、それら転がり軸受の外輪１２，１２に外嵌されたハウジング１８と、を備えた転がり軸受装置１７に、センサユニット（検出器）２０を取り付けた構成になっている。転がり軸受の内輪１３，１３に、軸１５が内嵌されている。
ここでは、外輪１２，１２及びハウジング１８が外方部材かつ静止部材として機能し、内輪１３，１３及び軸１５が内方部材かつ可動部材として機能し、両者の間には転動体（ここでは玉）１４が配されている。
【００１６】
ハウジング１８は円筒形状に形成されており、一方の（図中右方の）転がり軸受１１よりも軸方向に突出して延びており、その端部には、エンドカバー１９が固定されている。軸１５は、ハウジング１８内で、エンドカバー１９に至る手前で終端している。ハウジング１８のセンサユニット取付部は、円筒状でも、平面状でもよい。
【００１７】
センサユニット２０は、上方に開放した収容部を持つセンサケース２１、センサケース２１の開放部を覆うケースカバー２２、センサケース２１のケーブル取出口を挿通するケーブル２３を備え、センサケース２１内にセンサ本体２４が収容されている。センサ本体２４は、プリント基板２５に、振動センサ（加速度センサ）、温度センサ、及び信号を処理するための電子部品などが実装されてなる。
【００１８】
図２（Ａ）に示すように、センサケース２１は、ハウジング１８外面上に隙間無く置かれた取付板２１ａと、取付板２１ａに立設された側板２１ｂと、取付板２１ａと同様にハウジング１８外面上に隙間無く置かれて側板２１ｂより外周側に突出したフランジ２１ｃとを有している。
取付板２１ａの取付面（ハウジング１８外面に相対する面）は、ハウジング１８外面にならった形状にされている。取付板２１ａと側板２１ｂとで囲まれた収容空間に、センサ本体２４が設置されている。
センサ本体２４のプリント基板２５は、その縁部を、側板２１ｂの内側で取付板２１ａ上に設けられた支持台２１ｄに固定されている（両持ち構造でもよいし、プリント基板２５の全周が固定されてもよい）。プリント基板２５は、ハウジング１８の外面と平行に固定されている。プリント基板２５の支持台２１ｄ上に置かれた箇所より内側の箇所は、取付板２１ａとの間に隙間をあけて位置している。プリント基板２５を支持台２１ｄ上に固定するために、ここではねじ等の固定具を用いているが、接着剤等を用いてもよい。プリント基板２５の一方の表面（図では上面；ケースカバー２２側の面）には振動検出素子３０が実装され、プリント基板２５の他方の表面（図では下面；取付板２１ａ側の面）には温度検出素子３１が実装されている。
図示しないが、温度センサ、振動センサの取付は、逆でもよいし、一方の表面のみでもよい。
軸受装置の状態を監視するための検出素子として、その他の検出素子を設けてもよい。また、速度検出素子を設けてもよい。
【００１９】
センサケース２１は、ハウジング１８の外面上に、ねじ等の機械的固定具を用いて固定することが好ましい。こうすることで、軸受装置１７にかかる振動や温度をより正確かつ迅速に検出できる。
また、センサケース２１とハウジング１８の間に熱伝導を良くするペーストや接着剤を充填すると、温度の測定精度が向上するので好ましい。
【００２０】
振動検出素子３０は、プリント基板２５に表面実装されている。プリント基板２５上には、振動検出素子３０以外に、検出信号の高周波成分を減衰除去するためのローパスフィルタや、信号を増幅するための増幅回路、検出信号を電圧出力又は電流出力（電流ループ出力）で出力するための出力回路及びそれらの回路を構成する電子部品などが表面実装されている。
このように、プリント基板２５上に全ての素子を表面実装すると、プリント基板２５をセンサケース２１内に組み込むだけで組立が完了するので、組立工数が少なくてすむ。
なお、検出素子や電子部品は、表面実装タイプに限らず、リードが付いているタイプでもよい。リードタイプ及び表面実装タイプの選定は、コスト、組立性などを考慮して適宜選択する。
【００２１】
振動検出素子３０の振動検出方向は、プリント基板２５の板方向と平行にされている。すなわち、図中符号Ｖで示す方向の振動（ここではハウジング１８及び軸の軸線方向の振動）を、振動検出素子３０は検出する。この理由は、振動検出の方向をプリント基板２５の板と平行にしない場合は、プリント基板２５の曲げ方向の振動を検出してしまうためである。
振動検出素子３０は、軸受装置１７に作用する振動を常時検出して振動の信号（値）を出力し、その振動信号（値）を同じくプリント基板２５に実装された電子部品に供給する。電子部品は、振動検出素子３０から与えられた振動信号（値）を処理し、電圧信号又は電流信号として出力する。
【００２２】
また、振動検出方向は、プリント基板２５の板と平行な方向であれば、一方向でも、二方向でも、又はそれ以上でもよい。
例えば、図２（Ｂ）に示すように、直交する二方向の振動Ｖ１，Ｖ２を検出するようにできる。このように二方向の振動を検出する場合、その値を合成することで、プリント基板２５に平行な全方向の振動を検出することができる。
【００２３】
一般にプリント基板２５の曲げ方向の剛性は、プリント基板２５の板方向の伸縮の剛性より小さい。そのため、プリント基板２５の曲げ方向の固有振動数は、板の伸縮方向の固有振動数より低い。
測定しようとしている外部振動にこの固有振動数を含む周波数帯域があると、プリント基板２５が曲げ方向に共振してしまう。この際、振動の検出方向をプリント基板２５と平行にしていない場合は、プリント基板２５の曲げ方向の共振の振動を測定してしまい、本来の振動波形を正確に測定することができない。
それに対し、本実施形態のように、振動検出方向をプリント基板２５の板と平行な方向にしておくと、曲げ方向の振動は検出しないので、本来の振動波形を正確に測定することができる。
【００２４】
なお、この曲げ方向の固有振動数は、一般に１〜４ｋＨｚに存在することが多く、測定したい周波数帯域と重複することが多い。
それに対し、プリント基板２５の伸縮方向の固有振動数はその剛性が大きいので、１０ｋＨｚ以上にあることが多く、測定したい周波数帯域より高くなる。したがって、振動検出素子３０の振動検出方向をプリント基板２５の板方向（長さ方向）と平行にすることで、測定対象の振動を精度良く測定することができる。この際、ローパスフィルタを用いて、測定対象周波数を超える周波数成分の振動を減衰・除去すると、振動の測定精度をさらに向上させることができる。
【００２５】
なお、ローパスフィルタが不要な場合は、ローパスフィルタを省いてもよいが、プリント基板２５や振動検出素子の固有振動数成分の振動を除去するためには、ローパスフィルタを設けた方が良い。
測定対象の振動周波数が２〜４ｋＨｚ以下の場合で、プリント基板２５の板方向の固有振動数が約１０ｋＨｚ、振動検出素子の固有振動数が約３０ｋＨｚの場合は、設定周波数が５〜６ｋＨｚのローパスフィルタを設けるのが好ましい。
この際、ローパスフィルタは、測定対象の周波数以上で、且つ除去したい固有振動数の１／２の周波数以下に設定するのが好ましい。この条件を満足できない場合は、ローパスフィルタの設定周波数は、測定対象周波数以上で、且つ除去したい固有振動数成分の１／２になるべく近い周波数に設定するのが好ましい。
また、ローパスフィルタは、１次のフィルタでもよいが、４次フィルタのような高次のフィルタを設けると固有振動数成分の振動を効率良く減衰させることができる。
【００２６】
なお、振動検出素子３０の固有振動数での振動の値は極端に大きくなることがあり、その値をそのまま増幅すると、増幅器の増幅の上限を超えてしまい、増幅後の波形が変形する場合がある。
そのため、少なくとも振動検出素子３０の固有振動数成分の振動は、ローパスフィルタで減衰させるのが好ましい。
【００２７】
振動検出素子３０としては、シリコン加速度センサを用いることもできる。これは、シリコン・マイクロマシン部品（機械素子）を電子回路と同一のシリコン基板上に集積することにより、小型化、高性能化及び低コスト化を図ったものである。シリコン加速度センサは、フォトリソグラフィなどＩＣの製造技術を利用して製造される。
しかしシリコン加速度センサに限定はされず、振動検出素子３０として、圧電素子を使用したバイモルフ型の振動センサや、圧電素子と重錘を組合せた振動センサ、あるいは片持ちはり構造の振動センサ等のほか、圧電素子の代わりにひずみゲージを利用した振動センサなどを用いてもよい。
また、表面実装タイプの振動検出素子でなく、リードタイプの振動検出素子でもよい。
【００２８】
本実施形態では、振動検出素子だけでなく、温度検出素子３１も設けることで、軸受装置の温度も測定して、振動による異常検出だけでなく、温度によっても異常を検出できる。
なお、振動検出素子３０と温度検出素子３１とを、同一のプリント基板２５に一体に設けることで、それぞれのセンサを個別に取り付ける場合に比べて取付工数を削減できる。また、取付スペースも小さくできる。
【００２９】
プリント基板２５から延びた配線（図示せず）は、センサケース２１又はケースカバー２２に貫通形成されたケーブル取出口（図示せず）を挿通して外部に延びたケーブル２３に電気的に接続されている。ケーブル２３を介して外部に伝送する信号は、電圧出力でもよいし、電流出力でもよい。電流出力の場合は、電流ループ出力にすると、ノイズの影響を受けにくくなるので好ましい。電流ループ出力の場合は、ケーブル２３の信号線と電源線をツイストしておくとノイズの影響をさらに受けにくくなるのでより好ましい。また、電圧出力の場合も、ケーブル２３の信号線をツイストしておく方がノイズの影響を受けにくいので好ましい。
なお、本実施形態では、ケーブル２３で信号を取り出したが、無線などを使用しワイヤレスで信号を伝送してもよい。ワイヤレスの場合は、可動部材側（内輪１３や軸１５）にセンサを設けてもよい。
【００３０】
センサケース２１内にプリント基板２５を固定するために、ねじや接着剤を用いる他に、エポキシ樹脂などのモールド材をセンサケース２１内にモールドして固定してもよい。また、ねじで固定した場合、その後にエポキシ樹脂などでモールドしてもよい。また、防水のため、軟らかいシリコン樹脂やシリコンゲルなどを充填してもよい。
なお、エポキシ樹脂のような硬い樹脂でモールドする場合は、検出素子や電子部品部分をシリコン樹脂等のやわらかい樹脂で被覆した後に、モールド材でモールドするのが良い。この際、発泡性の樹脂（発泡性シリコン樹脂など）をやわらかい樹脂の上に覆った後にモールド材でモールドすると、温度変化による熱膨張率差によって発生する圧力を緩和できるので、圧力による検出素子や電子部品の破損を防止できるので、さらに好ましい。
【００３１】
本実施形態におけるプリント基板２５上の振動信号用の電子回路は、図３に示すような回路構成にすることができる。図３（Ａ）は、振動検出素子３０の出力信号を増幅器（オペアンプ）３４によって増幅した後に、ローパスフィルタ３３を通過させる方式を示す。振動検出素子３０の出力端子には、バッファアンプ３２，３２が接続され、各バッファアンプ３２の出力端子は、差動増幅器としてのオペアンプ３４の入力端子に接続されている。
図３（Ｂ）は、振動検出素子３０の出力信号をローパスフィルタ３３に通し、その後にオペアンプ３４で増幅させる方式を示す。振動検出素子３０の出力端子には、バッファアンプ３２，３２が接続され、各バッファアンプ３２の出力端子は、ローパスフィルタ３３，３３に接続されている。また、各ローパスフィルタ３３，３３の出力端子は、差動増幅器としてのオペアンプ３４の入力端子に接続されている。
【００３２】
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すいずれの方式も採用可能である。図３（Ａ）の方式においても、不要な高周波成分の振動は除去できる。しかし、固有振動数成分の振動値が極端に大きい場合は、増幅時に増幅の上限を超えてしまい、振動波形が歪む場合がある。
それに対し、図３（Ｂ）の方式では、最初に固有振動数成分の振動をローパスフィルタで減衰・除去し、その後に増幅するので、固有振動数成分の振動によって波形が歪むことがないので、さらに好ましい。
バッファアンプ３２，３２は、高入力インピーダンスかつ低出力インピーダンスに構成され、これにより信号伝達中におけるノイズの影響を抑制できる。すなわち、振動検出素子３０の高インピーダンスの出力信号を、バッファアンプ３２を介してローパスフィルタ３３に供給することで、ノイズの影響をさらに抑制できる。
ローパスフィルタ３３，３３は、振動検出素子３０の振動信号（検出信号）は通過させるが、より高周波の固有振動数成分（共振周波数成分）はカットするように、カットオフ周波数を設定されている。
このように、振動検出素子３０の出力信号をローパスフィルタ３３に通し、プリント基板２５や振動検出素子３０の片持ち梁構造又は両持ち梁構造の固有振動数成分を減衰させた後に、オペアンプ３４で増幅すると、固有振動数成分の信号は増幅されない。
【００３３】
軸受装置１７ないしセンサユニット２０に、プリント基板や振動検出素子の固有振動数に近い加振周波数成分が加わると、図４（Ａ）に示すように振動検出素子３０の出力は、検出信号Ｖに共振周波数成分が重畳された信号Ｎとなる。
しかし、ローパスフィルタ３３，３３からは、図４（Ｂ）に示すように検出信号Ｖのみが得られる。この検出信号Ｖが、次段のオペアンプ３４に供給される。
そしてオペアンプ３４は、図４（Ｃ）に示すような増幅された出力信号Ｖｏを出力する。出力信号Ｖｏは、ケーブル２３を介して、図示しないモニター装置や計測器等に伝送される。
こうして、軸受装置１７の状態を、正確に外部に知らせることができる。
【００４９】
更に、以上のセンサユニット２０では、センサケース２１内には、検出素子として、振動検出素子と温度検出素子とを装備した。しかし、装備する検出素子は上記実施の形態に限定するものではない。センサケース２１内に装備する検出素子は、単一又は複数でも良く、温度検出素子、振動検出素子、速度検出素子の少なくとも一つ以上が装備されて、転動装置の状態を検出するものであればよい。
【００５０】
また、本発明は、以上に説明した各実施の形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、上記実施形態では、ケーブル２３で信号を取り出していたが、無線などを使用してワイヤレスで信号を伝送してもよい。ワイヤレスの場合は、可動輪側に（可動部材側に）センサユニットを設けてもよい。
また、ローパスフィルタ３３やオペアンプ３４は複数段設けてもよい。オペアンプ部にフィルタを併設することもできる。
また、軸受装置１７における転がり軸受は玉軸受に限らず、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受や、各種の複列軸受でもよい。
【００５１】
更に、軸受装置１７に限らず、図５に示すようにボールねじ５０に本発明を適用することもできる。ボールねじ５０では、ナット５１にセンサユニット６０を取り付けることにより、ねじ軸５２とナット５１との係合部における剥離等の異常を検知することができる。なお、センサユニット６０の取付け相手はナット５１に限らず、ねじ軸５２をサポートしている固定側のサポートユニット５３や単純支持側のサポートユニット５４に取り付けてもよい。ねじ軸５２はロックナット５５により固定側のサポートユニット５３に軸方向に固定されており、カップリング５６を介して結合された駆動モータ５７によって回転する。また、ボールねじに限らず、リニアガイドやその他の直同部品における可動部やレールにセンサユニット６０を取り付けることによって、剥離等の異常を検知することもできる。
【００５２】
また、図６に示すように、上述したセンサユニット２０を、別のセンサユニット９０とともに、転動装置に設けることもできる。センサユニット９０は、ハウジング８８の内面と外面とを貫通する取付孔８８ａに挿通されている。ハウジング８８内における軸８５の端部には、被検出部材としての速度検出用歯車８６が設けられている。速度検出用歯車８６は、鋼材等の磁性金属材料からなり、その外周縁部における磁気特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させている。軸８５が回転することで、歯車８６が回転する。速度検出用歯車８６の代わりに、Ｓ極、Ｎ極が互い違いに着磁された磁極部がその外周面に形成された速度検出用エンコーダを採用することもできる。センサユニット９０のプリント基板９５の先端部には、速度センサ１０１が配置されている。センサユニット９０をハウジング８８に取り付けた際に、速度センサ１０１はハウジング８８の内面より突出した位置で速度検出用歯車８６に近接配置される。このように、速度検出用歯車８６の最も近くに速度センサ１０１を配置することで、速度を正確に測定できるようにしている。速度センサ１０１は、軸８５が回転する際に、速度検出用歯車８６の磁気特性の変化による変動磁束（磁束量の変化）に基づいてパルス状の速度信号を出力する。こうして、軸８５の回転速度も測定して、異常検出をより確実に行うことができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の検出器のように、プリント基板に搭載された振動検出素子による振動検出方向を、プリント基板の面に沿う方向に設定すれば、プリント基板自体に発生する板厚方向の振動は、振動検出素子の検出対象にならない。従って、転動装置の振動等の状態を正確に外部に知らせることができる検出器及びセンサ付転動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセンサ付転動装置の第１の実施の形態の縦断面図である。
【図２】図１に示したセンサ付転動装置における検出器（センサユニット）の拡大図である。
【図３】図２の検出器の回路構成を示す回路図である。
【図４】図２の検出器の回路動作を示す波形図である。
【図５】本発明が適用されるボールねじを示す図である。
【図６】本発明に係るセンサ付転動装置の別の実施形態の拡大断面図である。
【図７】従来のセンサ付転動装置の断面図である。
【図８】従来例における回路動作を示す波形図である。
【符号の説明】
１０センサ付軸受装置（センサ付転動装置）
１１転がり軸受
１２外輪
１３内輪
１５軸
１７転がり軸受装置（転動装置）
２０センサユニット（検出器）
２３ケーブル
２５プリント基板
３０振動検出素子
３２バッファアンプ
３３ローパスフィルタ
３４オペアンプ（増幅器）
５０ボールねじ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling device with a sensor, such as preventive maintenance of a mechanical device, for example, preventive maintenance of a bearing device or a gear box of a moving body such as a railway vehicle, an automobile, or a transport vehicle used in an environment where a temperature change is large. It is the best one. Further, the present invention can be applied to abnormality detection of a bearing for electrical information equipment, and can also be applied to abnormality detection of linear motion parts such as a ball screw and a linear guide.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a temperature sensor is provided in the rolling device in order to detect an abnormality such as peeling of a bearing in the rolling device. It has been detected by a temperature sensor that the temperature of the rolling device rises when an abnormality such as peeling occurs.
[0003]
  However, when an abnormality of the rolling device is detected only by the temperature sensor, for example, even if the temperature of the bearing rises, it takes time for the temperature to be transmitted to the temperature sensor, and it is difficult to detect the abnormality early. Therefore, it has been attempted to detect abnormality of the rolling device using a vibration sensor. Figure7Shows an example of such a rolling device with a sensor. A sensor-equipped rolling device (sensor-equipped bearing device) 80 is provided with a detector (sensor unit) in a housing 88 that is externally fitted to outer rings 82 and 82 of a pair of rolling bearings 81 and 81 that are spaced apart in the axial direction. ) 90 is attached. The detector 90 is inserted into a mounting hole 88 a that passes through the inner surface and the outer surface of the housing 88, and is fixed to the housing 88 with a bolt 99.
[0004]
The detector 90 includes a vibration sensor (acceleration sensor) in the sensor case 91 in order to detect the state of the rolling device. As the vibration detection element 100 of the vibration sensor, a piezoelectric element having a cantilever structure or a both-end support structure is used. The vibration detection element 100 is mounted on the printed board 95.
When an abnormality such as peeling of the bearing occurs, the rolling device vibrates. The vibration sensor detects this vibration and transmits it to the outside.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, like the conventional rolling device with a sensor 80, a piezoelectric element having a cantilever structure or a both-end support structure is used as the vibration detection element 100, and a minute voltage generated by a change in the capacitance of the piezoelectric element is transmitted to the outside. If so, there was a problem such as being vulnerable to noise.
Therefore, a method has been attempted in which an amplifier is built in the sensor case 91 and the output voltage from the vibration detecting element 100 is amplified and then transmitted to the outside of the sensor. However, in this method, the natural frequency components of the vibration detection element 100 and the printed circuit board 95 become an obstruction factor for amplification, and vibration may not be measured accurately.
[0008]
  That is, the vibration detecting element 100 and the printed circuit board 95 have a natural frequency, and when an excitation frequency component close to the natural frequency is applied, they resonate. At this time,8As shown in (A), the output of the vibration detection element is a signal N in which a resonance frequency component based on the natural frequency is superimposed on the detection signal V. Here, for the sake of explanation, a state in which a resonance frequency component based on the natural frequency is superimposed on the detection signal V of a single frequency component is shown. In general, the amplitude of the resonance frequency component is 10 times higher than the signal amplitude of other frequency components because of the resonance phenomenon. Figure8When the output signal as in (A) is amplified as it is,8As shown in (B), the resonance frequency component is also amplified, and the resonance frequency component may exceed the output upper limit of the operational amplifier. The upper and lower limits of the operational amplifier output voltage are + V_OP, -V_OPThen + V_OP-V_OPSince the following output is not, as a result, the figure8As shown in (C), the amplified signal waveform V_OMay deviate from the original signal waveform. If a low-pass filter is inserted when receiving this signal externally, the natural frequency component is attenuated and becomes close to the original waveform, but the resonance frequency component exceeds the output upper limit of the operational amplifier as described above. After all, figure8As shown in (D), the waveform immediately after the low-pass filter is V_FOAs shown in FIG.
[0010]
  The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is, ShakeCan accurately inform the outside of the state of movementRuProvide rolling device with sensorAndis there.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  The object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1)A detector that detects an oscillation state while having an outer member that functions as a stationary member, an inner member that functions as a movable member, and a rolling element that is disposed between the outer member and the inner member. A rolling device to be attached, wherein the outer member is fitted to a housing and the inner member is fitted to a shaft, and the detector isA printed circuit board, and a vibration detection element mounted on the printed circuit boardHaveThe board direction of the printed circuit board and the vibration detection direction of the vibration detection element are set in parallel.The printed circuit board is disposed on the outer surface of the stationary member so that the plate direction of the printed circuit board is parallel to the axial direction of the shaft.It is characterized byRolling device with sensor.
(2) The rolling device with a sensor according to (1), wherein the vibration detection element detects vibrations in two directions that are parallel to and orthogonal to the plate direction of the printed circuit board.
(3) The rolling device with a sensor according to (1) or (2), wherein the printed circuit board is mounted in a sensor case in a double-sided structure.
(4) The rolling device according to any one of (1) to (3), wherein the rolling device is a bearing device used for a moving body of any one of a railway vehicle, an automobile, and a transport vehicle. Rolling device with sensor.
(5)The detector is(1), characterized by comprising a low-pass filter for attenuating the natural frequency component superimposed on the output signal of the vibration detection element, and an amplifier for amplifying the output signal of the low-pass filter.To any one of (4)Described inRolling device with sensor.
(6)The detector isThe output signal of the vibration detection element is supplied to the low-pass filter via a buffer amplifier.5)Rolling device with sensor.
(7(1) to (1) above, wherein at least one of a piezoelectric element, a strain gauge, and a silicon acceleration sensor is used as the vibration detecting element.6)Rolling device with sensor.
(8(1) to (1), wherein a temperature detection element is further mounted on the printed circuit board.7)Rolling device with sensor.
[0012]
According to the above configuration, even if the printed circuit board vibrates in the thickness direction, the vibration is not detected by the vibration detecting element. This is because the vibration detection element detects vibration parallel to the plate direction (plane direction) of the printed circuit board.
The expansion / contraction rigidity in the plate direction (length direction) of the printed board itself is larger than the bending rigidity in the thickness direction, and the natural frequency in the plate direction of the printed board itself is high. Even if the printed circuit board resonates at the natural frequency in the plate direction of the printed circuit board, the natural frequency is high and can be easily attenuated and removed by the low-pass filter. Therefore, the vibration below the set frequency (cut-off frequency) of the low-pass filter can be accurately detected by the vibration detecting element.
[0013]
  Then, by amplifying the output signal of the vibration detection element with an amplifier and transmitting it to the outside, the state of the rolling device can be accurately notified to the outside without being affected by noise or the like..
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a sensor-equipped rolling device (sensor-equipped bearing device) 10 according to a first embodiment of the present invention. The sensor-equipped rolling device 10 includes a pair of rolling bearings (here, ball bearings) 11 and 11 that are spaced apart in the axial direction, a housing 18 that is externally fitted to the outer rings 12 and 12 of the rolling bearings, It is the structure which attached the sensor unit (detector) 20 to the rolling bearing apparatus 17 provided with. A shaft 15 is fitted into the inner rings 13 of the rolling bearing.
Here, the outer rings 12 and 12 and the housing 18 function as an outer member and a stationary member, and the inner rings 13 and 13 and the shaft 15 function as an inner member and a movable member. ) 14 is arranged.
[0016]
The housing 18 is formed in a cylindrical shape, extends in an axial direction from one of the rolling bearings 11 (on the right side in the drawing), and an end cover 19 is fixed to the end thereof. The shaft 15 terminates in the housing 18 just before reaching the end cover 19. The sensor unit mounting portion of the housing 18 may be cylindrical or planar.
[0017]
The sensor unit 20 includes a sensor case 21 having a housing portion opened upward, a case cover 22 that covers the open portion of the sensor case 21, and a cable 23 that passes through the cable outlet of the sensor case 21. A main body 24 is accommodated. The sensor body 24 includes a printed circuit board 25 mounted with a vibration sensor (acceleration sensor), a temperature sensor, and electronic components for processing signals.
[0018]
As shown in FIG. 2A, the sensor case 21 includes a mounting plate 21a placed on the outer surface of the housing 18 without a gap, a side plate 21b erected on the mounting plate 21a, and the housing 18 like the mounting plate 21a. It has a flange 21c which is placed on the outer surface without any gap and protrudes to the outer peripheral side from the side plate 21b.
The mounting surface of the mounting plate 21a (the surface facing the outer surface of the housing 18) has a shape that follows the outer surface of the housing 18. The sensor main body 24 is installed in a housing space surrounded by the mounting plate 21a and the side plate 21b.
The edge of the printed circuit board 25 of the sensor main body 24 is fixed to a support base 21d provided on the mounting plate 21a inside the side plate 21b (a double-supported structure may be used, or the entire circumference of the printed circuit board 25 may be May be fixed). The printed circuit board 25 is fixed in parallel with the outer surface of the housing 18. The place inside the place placed on the support base 21d of the printed circuit board 25 is located with a gap between it and the mounting plate 21a. In order to fix the printed circuit board 25 on the support 21d, a fixing tool such as a screw is used here, but an adhesive or the like may be used. The vibration detection element 30 is mounted on one surface (the upper surface in the figure; the surface on the case cover 22 side) of the printed board 25, and the other surface (the lower surface in the figure; the surface on the mounting plate 21a side) of the printed board 25. A temperature detection element 31 is mounted.
Although not shown, the attachment of the temperature sensor and the vibration sensor may be reversed, or only one surface may be attached.
Other detection elements may be provided as detection elements for monitoring the state of the bearing device. A speed detection element may be provided.
[0019]
The sensor case 21 is preferably fixed on the outer surface of the housing 18 using a mechanical fixture such as a screw. By doing so, vibration and temperature applied to the bearing device 17 can be detected more accurately and quickly.
In addition, it is preferable to fill a paste or adhesive that improves heat conduction between the sensor case 21 and the housing 18 because temperature measurement accuracy is improved.
[0020]
The vibration detection element 30 is surface-mounted on the printed board 25. On the printed circuit board 25, in addition to the vibration detection element 30, a low-pass filter for attenuating and removing a high-frequency component of the detection signal, an amplifier circuit for amplifying the signal, a voltage output or a current output of the detection signal (current loop output) The output circuits for outputting in (3) and the electronic components constituting these circuits are surface-mounted.
As described above, when all the elements are surface-mounted on the printed circuit board 25, the assembly is completed simply by incorporating the printed circuit board 25 into the sensor case 21, so that the number of assembling steps can be reduced.
The detection element and the electronic component are not limited to the surface mount type, but may be a type with a lead. The lead type and surface mount type are selected as appropriate in consideration of cost, assembling ability, and the like.
[0021]
The vibration detection direction of the vibration detection element 30 is parallel to the plate direction of the printed circuit board 25. In other words, the vibration detection element 30 detects vibration in the direction indicated by the symbol V in the drawing (here, vibration in the axial direction of the housing 18 and the shaft). This is because if the direction of vibration detection is not parallel to the board of the printed circuit board 25, vibration in the bending direction of the printed circuit board 25 is detected.
The vibration detection element 30 constantly detects vibration acting on the bearing device 17 and outputs a vibration signal (value), and supplies the vibration signal (value) to an electronic component mounted on the printed board 25. The electronic component processes the vibration signal (value) given from the vibration detection element 30 and outputs it as a voltage signal or a current signal.
[0022]
Further, the vibration detection direction may be one direction, two directions, or more as long as it is a direction parallel to the plate of the printed circuit board 25.
For example, as shown in FIG. 2B, two orthogonal vibrations V1 and V2 can be detected. In this way, when detecting vibrations in two directions, it is possible to detect vibrations in all directions parallel to the printed circuit board 25 by combining the values.
[0023]
In general, the rigidity of the printed board 25 in the bending direction is smaller than the rigidity of expansion and contraction in the plate direction of the printed board 25. Therefore, the natural frequency in the bending direction of the printed circuit board 25 is lower than the natural frequency in the expansion / contraction direction of the plate.
If the external vibration to be measured has a frequency band including this natural frequency, the printed circuit board 25 will resonate in the bending direction. At this time, if the vibration detection direction is not parallel to the printed circuit board 25, the vibration of resonance in the bending direction of the printed circuit board 25 is measured, and the original vibration waveform cannot be measured accurately.
On the other hand, if the vibration detection direction is parallel to the plate of the printed circuit board 25 as in the present embodiment, the vibration in the bending direction is not detected, so that the original vibration waveform can be measured accurately.
[0024]
The natural frequency in the bending direction generally exists at 1 to 4 kHz, and often overlaps with a frequency band to be measured.
On the other hand, the natural frequency in the expansion / contraction direction of the printed circuit board 25 is often higher than 10 kHz because of its high rigidity, and is higher than the frequency band to be measured. Therefore, by making the vibration detection direction of the vibration detection element 30 parallel to the plate direction (length direction) of the printed circuit board 25, the vibration of the measurement target can be measured with high accuracy. At this time, if a low-pass filter is used to attenuate / remove vibrations having a frequency component exceeding the frequency to be measured, vibration measurement accuracy can be further improved.
[0025]
If the low-pass filter is unnecessary, the low-pass filter may be omitted. However, in order to remove the vibration of the natural frequency component of the printed circuit board 25 and the vibration detection element, it is better to provide the low-pass filter.
When the vibration frequency to be measured is 2 to 4 kHz or less, the natural frequency in the plate direction of the printed circuit board 25 is about 10 kHz, and the natural frequency of the vibration detection element is about 30 kHz, a low pass with a set frequency of 5 to 6 kHz. A filter is preferably provided.
At this time, it is preferable that the low-pass filter is set to be equal to or higher than the frequency to be measured and equal to or lower than half the natural frequency to be removed. If this condition cannot be satisfied, the set frequency of the low-pass filter is preferably set to a frequency that is equal to or higher than the measurement target frequency and as close as possible to ½ of the natural frequency component to be removed.
The low-pass filter may be a primary filter, but if a high-order filter such as a quartic filter is provided, the vibration of the natural frequency component can be efficiently attenuated.
[0026]
Note that the vibration value at the natural frequency of the vibration detection element 30 may become extremely large. If the value is amplified as it is, the upper limit of amplification of the amplifier may be exceeded, and the waveform after amplification may be deformed. is there.
Therefore, it is preferable to attenuate at least the vibration of the natural frequency component of the vibration detection element 30 with a low-pass filter.
[0027]
As the vibration detection element 30, a silicon acceleration sensor can also be used. This is because silicon micromachine parts (mechanical elements) are integrated on the same silicon substrate as the electronic circuit, thereby reducing the size, improving the performance, and reducing the cost. The silicon acceleration sensor is manufactured using IC manufacturing technology such as photolithography.
However, the present invention is not limited to a silicon acceleration sensor, and the vibration detecting element 30 includes a bimorph type vibration sensor using a piezoelectric element, a vibration sensor combining a piezoelectric element and a weight, or a vibration sensor having a cantilever structure. Alternatively, a vibration sensor using a strain gauge may be used instead of the piezoelectric element.
Further, a lead type vibration detection element may be used instead of the surface mount type vibration detection element.
[0028]
In the present embodiment, not only the vibration detection element but also the temperature detection element 31 is provided, whereby the temperature of the bearing device is also measured, so that the abnormality can be detected not only by the vibration detection but also by the temperature.
In addition, by providing the vibration detection element 30 and the temperature detection element 31 integrally on the same printed circuit board 25, the number of mounting steps can be reduced as compared with the case where each sensor is individually mounted. Also, the mounting space can be reduced.
[0029]
A wiring (not shown) extending from the printed circuit board 25 is electrically connected to a cable 23 extending outside through a cable outlet (not shown) penetratingly formed in the sensor case 21 or the case cover 22. ing. The signal transmitted to the outside via the cable 23 may be a voltage output or a current output. In the case of current output, it is preferable to use current loop output because it is less susceptible to noise. In the case of current loop output, twisting the signal line and power line of the cable 23 is more preferable because it is less susceptible to noise. Also, in the case of voltage output, it is preferable to twist the signal line of the cable 23 because it is less susceptible to noise.
In the present embodiment, the signal is extracted by the cable 23, but the signal may be transmitted wirelessly using a radio or the like. In the case of wireless, a sensor may be provided on the movable member side (inner ring 13 or shaft 15).
[0030]
In order to fix the printed circuit board 25 in the sensor case 21, a molding material such as an epoxy resin may be molded and fixed in the sensor case 21 in addition to using screws and an adhesive. Moreover, when it fixes with a screw, you may mold with an epoxy resin etc. after that. For waterproofing, soft silicon resin or silicon gel may be filled.
In the case of molding with a hard resin such as an epoxy resin, it is preferable that the detection element and the electronic component part are coated with a soft resin such as a silicon resin and then molded with a molding material. At this time, if a foamable resin (such as a foamable silicon resin) is covered on a soft resin and then molded with a molding material, the pressure generated by the difference in thermal expansion coefficient due to temperature change can be relieved. It is more preferable because breakage of the electronic component can be prevented.
[0031]
The electronic circuit for vibration signals on the printed circuit board 25 in the present embodiment can have a circuit configuration as shown in FIG. FIG. 3A shows a method in which the output signal of the vibration detection element 30 is amplified by an amplifier (op-amp) 34 and then passed through a low-pass filter 33. Buffer amplifiers 32, 32 are connected to the output terminal of the vibration detection element 30, and the output terminal of each buffer amplifier 32 is connected to the input terminal of an operational amplifier 34 as a differential amplifier.
FIG. 3B shows a method in which the output signal of the vibration detection element 30 is passed through the low-pass filter 33 and then amplified by the operational amplifier 34. Buffer amplifiers 32 and 32 are connected to output terminals of the vibration detection element 30, and output terminals of the buffer amplifiers 32 are connected to low-pass filters 33 and 33. The output terminals of the low-pass filters 33 and 33 are connected to the input terminal of an operational amplifier 34 as a differential amplifier.
[0032]
Any of the methods shown in FIGS. 3A and 3B can be employed. Also in the method of FIG. 3A, unnecessary high-frequency component vibrations can be removed. However, if the vibration value of the natural frequency component is extremely large, the upper limit of amplification may be exceeded during amplification, and the vibration waveform may be distorted.
On the other hand, in the method of FIG. 3B, since the vibration of the natural frequency component is first attenuated / removed by the low-pass filter and then amplified, the waveform is not distorted by the vibration of the natural frequency component. Further preferred.
The buffer amplifiers 32 and 32 are configured to have a high input impedance and a low output impedance, thereby suppressing the influence of noise during signal transmission. That is, by supplying the high-impedance output signal of the vibration detection element 30 to the low-pass filter 33 via the buffer amplifier 32, the influence of noise can be further suppressed.
The low-pass filters 33 and 33 are set to have a cut-off frequency so as to allow the vibration signal (detection signal) of the vibration detection element 30 to pass therethrough but cut the higher frequency natural frequency component (resonance frequency component).
In this way, the output signal of the vibration detection element 30 is passed through the low-pass filter 33, and after the natural frequency component of the cantilever structure or both-end support structure of the printed circuit board 25 and the vibration detection element 30 is attenuated, the operational amplifier 34 When amplified, the signal of the natural frequency component is not amplified.
[0033]
When an excitation frequency component close to the natural frequency of the printed circuit board or the vibration detection element is applied to the bearing device 17 or the sensor unit 20, the output of the vibration detection element 30 is supplied to the detection signal V as shown in FIG. The signal N is superimposed with the resonance frequency component.
However, only the detection signal V is obtained from the low-pass filters 33 and 33 as shown in FIG. This detection signal V is supplied to the operational amplifier 34 at the next stage.
The operational amplifier 34 outputs an amplified output signal Vo as shown in FIG. The output signal Vo is transmitted via a cable 23 to a monitor device or a measuring instrument (not shown).
In this way, the state of the bearing device 17 can be accurately notified to the outside.
[0049]
  Further, the above sensor unit 20The sensor case 21 is equipped with a vibration detection element and a temperature detection element as detection elements. However, the detection element to be equipped is not limited to the above embodiment. The sensor case 21 may be equipped with a single detection element or a plurality of detection elements. At least one of a temperature detection element, a vibration detection element, and a speed detection element is provided to detect the state of the rolling device. That's fine.
[0050]
Further, the present invention is not limited to the embodiments described above, and appropriate modifications and improvements can be made.
For example, in the above embodiment, the signal is extracted by the cable 23. However, the signal may be transmitted wirelessly using radio or the like. In the case of wireless, a sensor unit may be provided on the movable wheel side (on the movable member side).
Further, a plurality of low-pass filters 33 and operational amplifiers 34 may be provided. A filter can be added to the operational amplifier.
Further, the rolling bearing in the bearing device 17 is not limited to a ball bearing, but may be a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, or various double row bearings.
[0051]
  Furthermore, not only the bearing device 17 but also the figure.5The present invention can also be applied to the ball screw 50 as shown in FIG. In the ball screw 50, by attaching the sensor unit 60 to the nut 51, it is possible to detect an abnormality such as separation at the engaging portion between the screw shaft 52 and the nut 51. The mounting partner of the sensor unit 60 is not limited to the nut 51, and may be mounted to the support unit 53 on the fixed side that supports the screw shaft 52 or the support unit 54 on the simple support side. The screw shaft 52 is fixed to the support unit 53 on the fixed side by a lock nut 55 in the axial direction, and is rotated by a drive motor 57 coupled through a coupling 56. Further, not only the ball screw but also an abnormality such as peeling can be detected by attaching the sensor unit 60 to a movable part or a rail in a linear guide or other direct parts.
[0052]
  Also figure6As shown in FIG. 5, the sensor unit 20 described above can be provided in the rolling device together with another sensor unit 90. The sensor unit 90 is inserted through a mounting hole 88 a that penetrates the inner surface and the outer surface of the housing 88. A speed detection gear 86 as a member to be detected is provided at the end of the shaft 85 in the housing 88. The speed detection gear 86 is made of a magnetic metal material such as a steel material, and the magnetic characteristics at the outer peripheral edge thereof are changed alternately and at equal intervals in the circumferential direction. As the shaft 85 rotates, the gear 86 rotates. Instead of the speed detection gear 86, a speed detection encoder in which magnetic pole portions in which S poles and N poles are alternately magnetized are formed on the outer peripheral surface thereof may be employed. A speed sensor 101 is disposed at the tip of the printed circuit board 95 of the sensor unit 90. When the sensor unit 90 is attached to the housing 88, the speed sensor 101 is disposed close to the speed detection gear 86 at a position protruding from the inner surface of the housing 88. As described above, the speed sensor 101 is arranged closest to the speed detection gear 86 so that the speed can be accurately measured. When the shaft 85 rotates, the speed sensor 101 outputs a pulse-shaped speed signal based on a changing magnetic flux (change in the amount of magnetic flux) due to a change in magnetic characteristics of the speed detection gear 86. In this way, the rotational speed of the shaft 85 can also be measured, and abnormality detection can be performed more reliably.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, if the vibration detection direction by the vibration detection element mounted on the printed circuit board is set to a direction along the surface of the printed circuit board as in the detector of the present invention, the thickness generated on the printed circuit board itself. The vibration in the direction is not detected by the vibration detecting element. Therefore, it is possible to provide a detector and a sensor-equipped rolling device that can accurately notify the outside of the rolling device such as vibration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a rolling device with a sensor according to the present invention.
FIG. 2 with sensor shown in FIG.RollIt is an enlarged view of the detector (sensor unit) in a moving device.
3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the detector of FIG. 2;
4 is a waveform diagram showing a circuit operation of the detector of FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a view showing a ball screw to which the present invention is applied.
[Fig. 6]It is an expanded sectional view of another embodiment of a rolling device with a sensor concerning the present invention.
[Fig. 7]It is sectional drawing of the conventional rolling device with a sensor.
[Fig. 8]It is a wave form diagram which shows the circuit operation in a prior art example.
[Explanation of symbols]
10 Bearing device with sensor (Rolling device with sensor)
11 Rolling bearing
12 Outer ring
13 Inner ring
15 axes
17 Rolling bearing device (rolling device)
20 Sensor unit (detector)
23 Cable
25 Printed circuit board
30 Vibration detection element
32 Buffer amplifier
33 Low-pass filter
34 Operational Amplifier (Amplifier)
50 Ball screw

Claims

A detector that detects an oscillation state while having an outer member that functions as a stationary member, an inner member that functions as a movable member, and a rolling element that is disposed between the outer member and the inner member. A rolling device with a sensor attached,
The outer member is fitted and attached to a housing and the inner member is fitted to a shaft,
The detector includes a printed circuit board, have a vibration detecting element mounted on the printed circuit board, a plate direction of the printed circuit board, and the vibration detection direction of the vibration detecting device is set in parallel, and
The rolling device with a sensor , wherein the printed circuit board is disposed on an outer surface of a stationary member so that a plate direction of the printed circuit board is parallel to an axial direction of the shaft .

The rolling device with a sensor according to claim 1, wherein the vibration detection element detects vibrations in two directions that are parallel to and orthogonal to the plate direction of the printed circuit board.

The rolling device with a sensor according to claim 1 or 2, wherein the printed circuit board is mounted in a sensor case in a double-sided structure.

The rolling device with a sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the rolling device is a bearing device used for a moving body of any one of a railway vehicle, an automobile, and a transport vehicle.

The detector includes a low-pass filter that attenuates a natural frequency component superimposed on an output signal of the vibration detecting element, and an amplifier that amplifies the output signal of the low-pass filter. To 4. The sensor-equipped rolling device according to any one of items 1 to 4 .

6. The sensor-equipped rolling device according to claim 5 , wherein an output signal of the vibration detecting element is supplied to the low-pass filter via a buffer amplifier.

The vibration as a detection element, a piezoelectric element, a strain gauge, a sensor with a rolling device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least one is used for the silicon acceleration sensor.

Wherein the printed circuit board, further sensors with rolling device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the temperature sensing element is mounted.