JP2000274431A - 異常検知機能付き軸受ユニット - Google Patents
異常検知機能付き軸受ユニットInfo
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- JP2000274431A JP2000274431A JP11076184A JP7618499A JP2000274431A JP 2000274431 A JP2000274431 A JP 2000274431A JP 11076184 A JP11076184 A JP 11076184A JP 7618499 A JP7618499 A JP 7618499A JP 2000274431 A JP2000274431 A JP 2000274431A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軸受外部の振動の影響を受けることがなく、
また異常発生部位に限定されず、広い範囲にわたる軸受
内部の異常を検出できるようにした異常検知機能付き軸
受ユニットを提供することである。 【解決手段】 軸１と、その軸１に作用する荷重を支持
する転がり軸受２と、その転がり軸受２を保持するハウ
ジング３とからなり、これらの各部材のうち固定側とな
るハウジング３に上記軸受２の玉８の直下にその配列方
向の溝７を設け、上記溝７内に圧電ケーブル９を所要の
締代ろをもって装着した構成とした。
また異常発生部位に限定されず、広い範囲にわたる軸受
内部の異常を検出できるようにした異常検知機能付き軸
受ユニットを提供することである。 【解決手段】 軸１と、その軸１に作用する荷重を支持
する転がり軸受２と、その転がり軸受２を保持するハウ
ジング３とからなり、これらの各部材のうち固定側とな
るハウジング３に上記軸受２の玉８の直下にその配列方
向の溝７を設け、上記溝７内に圧電ケーブル９を所要の
締代ろをもって装着した構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、異常検知機能付
き軸受ユニットに関するものである。
き軸受ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】転がり軸受等の軸受の内部に生じた損傷
を検出するために、従来から軸受が組み込まれたハウジ
ング、軸の外径面、又は軸の端面に振動感知装置を取付
け、その装置を用いて軸受内部から発生する振動を測定
し、その信号の周波数を解析することによって異常の有
無を検知するようにしていた。
を検出するために、従来から軸受が組み込まれたハウジ
ング、軸の外径面、又は軸の端面に振動感知装置を取付
け、その装置を用いて軸受内部から発生する振動を測定
し、その信号の周波数を解析することによって異常の有
無を検知するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような異常検知
方法によると、振動感知装置をハウジング、軸の外径
面、又は軸の端面に取付けているため、軸受内部から生
じる振動に周囲の振動が加わった状態で振動を測定する
ことになり、周囲の振動が大きい場所では軸受の内部損
傷を振動から判断するのは困難である。
方法によると、振動感知装置をハウジング、軸の外径
面、又は軸の端面に取付けているため、軸受内部から生
じる振動に周囲の振動が加わった状態で振動を測定する
ことになり、周囲の振動が大きい場所では軸受の内部損
傷を振動から判断するのは困難である。
【０００４】一方、軸受の内径面又は外径面に振動感知
装置を取付けると軸受の振動を直接測定できるが、軸受
内部の異常を検出するには検出可能範囲が限定される。
また、変動荷重が作用する等により、内部の損傷部位が
特定できないときは振動感知信号を複数箇所に取付けな
ければならない問題がある。
装置を取付けると軸受の振動を直接測定できるが、軸受
内部の異常を検出するには検出可能範囲が限定される。
また、変動荷重が作用する等により、内部の損傷部位が
特定できないときは振動感知信号を複数箇所に取付けな
ければならない問題がある。
【０００５】そこで、この発明は軸受外部の振動の影響
を受けることがなく、また異常発生部位に限定されず、
広い範囲にわたる軸受内部の異常を検出できるようにし
た異常検知機能付き軸受ユニットを提供することを課題
とする。
を受けることがなく、また異常発生部位に限定されず、
広い範囲にわたる軸受内部の異常を検出できるようにし
た異常検知機能付き軸受ユニットを提供することを課題
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、軸と、その軸に作用する荷重を支持
する転がり軸受と、その転がり軸受を保持するハウジン
グとからなり、上記軸又は上記ハウジングのうちの固定
側となる部材と、上記転がり軸受の固定側軌道輪との間
において上記軸受の転動体の直下にその転動体の配列方
向の溝を設け、上記溝内に圧電ケーブルを所要の締代ろ
をもって装着した構成とした。
めに、この発明は、軸と、その軸に作用する荷重を支持
する転がり軸受と、その転がり軸受を保持するハウジン
グとからなり、上記軸又は上記ハウジングのうちの固定
側となる部材と、上記転がり軸受の固定側軌道輪との間
において上記軸受の転動体の直下にその転動体の配列方
向の溝を設け、上記溝内に圧電ケーブルを所要の締代ろ
をもって装着した構成とした。
【０００７】上記の転がり軸受が、内輪回転形又は外輪
回転形のラジアル軸受又はスラスト軸受である構成や、
上記の転がり軸受が複列の転動体を有するラジアル軸受
であり、上記の溝が該転動体の列数と同じ列数だけ設け
られた構成をとることができる。
回転形のラジアル軸受又はスラスト軸受である構成や、
上記の転がり軸受が複列の転動体を有するラジアル軸受
であり、上記の溝が該転動体の列数と同じ列数だけ設け
られた構成をとることができる。
【０００８】なお、上記の圧電ケーブルにより検知され
た信号を処理判別し、異常と判別した場合に異常信号を
出力する信号処理回路を有する構成をとることができ
る。
た信号を処理判別し、異常と判別した場合に異常信号を
出力する信号処理回路を有する構成をとることができ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１（ａ）（ｂ）に示した第１実
施形態の軸受ユニットは、軸１を回転自在に支持するラ
ジアル玉軸受２をハウジング３により保持したものであ
り、上記の軸受２は蓋４によりハウジング３からの逸脱
が防がれている。
施形態の軸受ユニットは、軸１を回転自在に支持するラ
ジアル玉軸受２をハウジング３により保持したものであ
り、上記の軸受２は蓋４によりハウジング３からの逸脱
が防がれている。
【００１０】上記の軸１にはその軸線と直角方向の荷重
Ｗ（矢印参照）が作用し、軸１と軸受２の内輪５が回転
し、外輪６とハウジング３が固定した状態で使用され
る、いわゆる内輪回転形である。即ち、軸１とハウジン
グ３のうちハウジング３が固定側の部材となり、軸受２
の軌道輪のうち外輪６が固定側軌道輪となる。
Ｗ（矢印参照）が作用し、軸１と軸受２の内輪５が回転
し、外輪６とハウジング３が固定した状態で使用され
る、いわゆる内輪回転形である。即ち、軸１とハウジン
グ３のうちハウジング３が固定側の部材となり、軸受２
の軌道輪のうち外輪６が固定側軌道輪となる。
【００１１】上記（ａ）図の場合は、ハウジング３の内
径面にその全周面にわたり溝７が設けられ、また（ｂ）
図の場合は外輪６の外径面にその全周にわたり溝７が設
けられる。これらの溝７の位置は、図示のように、軸受
２の玉８の直下（玉８の中心線上であって玉８より外
側）となる位置に設定される。
径面にその全周面にわたり溝７が設けられ、また（ｂ）
図の場合は外輪６の外径面にその全周にわたり溝７が設
けられる。これらの溝７の位置は、図示のように、軸受
２の玉８の直下（玉８の中心線上であって玉８より外
側）となる位置に設定される。
【００１２】上記の各溝７には、圧電ケーブル９が全長
にわたり装着され、その一対のリード線１０、１０’が
ハウジング３に設けた引き出し溝１１から外部に引き出
される。上記の溝７内において、上記の圧電ケーブル９
は所要の締代ろがあるように外輪６とハウジング３とに
よって挟着される。
にわたり装着され、その一対のリード線１０、１０’が
ハウジング３に設けた引き出し溝１１から外部に引き出
される。上記の溝７内において、上記の圧電ケーブル９
は所要の締代ろがあるように外輪６とハウジング３とに
よって挟着される。
【００１３】上記の圧電ケーブル９は、同軸ケーブルの
芯線と銅編組シールドとの間に誘電体として機能する圧
電ポリマーを介在し、上記の銅編組シールドの周りに絶
縁体の外装を施したものである。この圧電ケーブル９は
半径方向に圧縮した際にその応力に比例した電圧が発生
する長尺な圧電素子である。上記のように締代ろを加え
るのは、確実に外輪６又はハウジング３に押圧させ検出
感度を上げるためである。
芯線と銅編組シールドとの間に誘電体として機能する圧
電ポリマーを介在し、上記の銅編組シールドの周りに絶
縁体の外装を施したものである。この圧電ケーブル９は
半径方向に圧縮した際にその応力に比例した電圧が発生
する長尺な圧電素子である。上記のように締代ろを加え
るのは、確実に外輪６又はハウジング３に押圧させ検出
感度を上げるためである。
【００１４】図２（ａ）（ｂ）に示した第２実施形態
は、前記の引き出し溝１１に変えて、Ｌ字形の引き出し
穴１１’としたものである。その他の構成は同じであ
る。
は、前記の引き出し溝１１に変えて、Ｌ字形の引き出し
穴１１’としたものである。その他の構成は同じであ
る。
【００１５】なお、引き出し溝１１に変えてＬ字形の引
き出し穴１１’とすることができるのは、以下の実施形
態においても同様である。
き出し穴１１’とすることができるのは、以下の実施形
態においても同様である。
【００１６】図３（ａ）（ｂ）に示した第３実施形態
は、軸１と内輪５が固定され、ハウジング３と外輪６が
回転する外輪回転形である。即ち、軸１とハウジング３
のうち軸１が固定側の部材となり、軸受２の軌道輪のう
ち内輪５が固定側軌道輪となる。この場合は溝７を内輪
５に設けるか（図３（ａ）の場合）、又は軸１に設ける
（図３（ｂ）の場合）。これらの溝７に圧電ケーブル９
を装着する構成、その他の構成は前記の第１実施形態と
同じである。
は、軸１と内輪５が固定され、ハウジング３と外輪６が
回転する外輪回転形である。即ち、軸１とハウジング３
のうち軸１が固定側の部材となり、軸受２の軌道輪のう
ち内輪５が固定側軌道輪となる。この場合は溝７を内輪
５に設けるか（図３（ａ）の場合）、又は軸１に設ける
（図３（ｂ）の場合）。これらの溝７に圧電ケーブル９
を装着する構成、その他の構成は前記の第１実施形態と
同じである。
【００１７】上記の第１から第３実施形態はいずれも転
動体が玉８で、かつ単列の場合を示しているが、転動体
はころでもよく、また複列であってもよい。このうち、
複列ころ軸受１３を用いた内輪回転形の例を第４実施形
態として図４に示す。この場合は、複列のころ８’の列
に応じてその直下に複列の溝７を設け、前記と同様に各
溝７に圧電ケーブル９を装着する。
動体が玉８で、かつ単列の場合を示しているが、転動体
はころでもよく、また複列であってもよい。このうち、
複列ころ軸受１３を用いた内輪回転形の例を第４実施形
態として図４に示す。この場合は、複列のころ８’の列
に応じてその直下に複列の溝７を設け、前記と同様に各
溝７に圧電ケーブル９を装着する。
【００１８】図５（ａ）（ｂ）に示した第５実施形態
は、スラスト玉軸受１４を用いる場合である。この場合
は、軸１の肩部１５側に回転輪１６を配置し、ハウジン
グ１７側に固定輪１８を配置したものであり、玉１９の
列の直下に環状の溝２１が、（ａ）図の場合は固定輪１
８に、また（ｂ）図の場合はハウジング１７に設けられ
る。これらの溝２１に圧電ケーブル９が所要の締代ろを
もって装着されること、引き出し溝１１を通って外部に
引き出されることは前記の場合と同様である。
は、スラスト玉軸受１４を用いる場合である。この場合
は、軸１の肩部１５側に回転輪１６を配置し、ハウジン
グ１７側に固定輪１８を配置したものであり、玉１９の
列の直下に環状の溝２１が、（ａ）図の場合は固定輪１
８に、また（ｂ）図の場合はハウジング１７に設けられ
る。これらの溝２１に圧電ケーブル９が所要の締代ろを
もって装着されること、引き出し溝１１を通って外部に
引き出されることは前記の場合と同様である。
【００１９】図６（ａ）（ｂ）に示した第６実施形態
は、軸１が固定であり、その肩部１５側に固定輪１８が
配置され、ハウジング１７側に回転輪１６が配置され
る。溝２１は図６（ａ）の場合は固定輪１８に設けら
れ、図６（ｂ）の場合は軸１に設けられる。その他は、
図５の第５実施形態と同様である。
は、軸１が固定であり、その肩部１５側に固定輪１８が
配置され、ハウジング１７側に回転輪１６が配置され
る。溝２１は図６（ａ）の場合は固定輪１８に設けら
れ、図６（ｂ）の場合は軸１に設けられる。その他は、
図５の第５実施形態と同様である。
【００２０】上記の第５、第６実施形態においては、ス
ラスト玉軸受１４を用いるものを示しているが、スラス
トころ軸受であっても同様である。また、それらのスラ
スト軸受の装着部分は上記のような肩部１５に限らず軸
１の端面であってもよい。
ラスト玉軸受１４を用いるものを示しているが、スラス
トころ軸受であっても同様である。また、それらのスラ
スト軸受の装着部分は上記のような肩部１５に限らず軸
１の端面であってもよい。
【００２１】上記の各実施形態の軸受ユニットは、リー
ド線１０、１０’を外部の振動測定器に接続して使用に
供される。軸受が回転した際、転動体の通過により固定
側の軸受部材が変形し、その変形に伴い圧電ケーブル９
が歪んで、その歪みに応じた電圧が出力される。
ド線１０、１０’を外部の振動測定器に接続して使用に
供される。軸受が回転した際、転動体の通過により固定
側の軸受部材が変形し、その変形に伴い圧電ケーブル９
が歪んで、その歪みに応じた電圧が出力される。
【００２２】前記の第１実施形態の図１（ａ）の場合に
ついての測定結果を、図７と図８（ａ）（ｂ）に示す。
荷重Ｗ＝５０ｋｇｆ、回転速度＝３００ｒｐｍである。
図７は傷の無い場合であり、図８（ａ）は外輪６の転走
面に１．０×１．５ｍｍの傷が有る場合、図８（ｂ）は
同じく１．５×２．５ｍｍの傷がある場合を示す。
ついての測定結果を、図７と図８（ａ）（ｂ）に示す。
荷重Ｗ＝５０ｋｇｆ、回転速度＝３００ｒｐｍである。
図７は傷の無い場合であり、図８（ａ）は外輪６の転走
面に１．０×１．５ｍｍの傷が有る場合、図８（ｂ）は
同じく１．５×２．５ｍｍの傷がある場合を示す。
【００２３】これらの測定結果によると、傷（剥離）が
無い場合は転動体（玉８）の通過振動だけであるが、傷
が有る場合は上記の通過振動に加えてひげ状の異常波形
（符号Ａ参照）が検出でき、軸受の内部に異常のあるこ
とが分かる。
無い場合は転動体（玉８）の通過振動だけであるが、傷
が有る場合は上記の通過振動に加えてひげ状の異常波形
（符号Ａ参照）が検出でき、軸受の内部に異常のあるこ
とが分かる。
【００２４】上記の各実施形態において、異常の発生を
報知するために、図９に示すような信号処理回路を設け
ることができる。この信号処理回路は、圧電ケーブル９
で検出された信号をリード線１０から入力回路２２をへ
て処理回路２３に入力し、該処理回路２３において異常
の有無を判別する。異常有りの判別がなされると、出力
回路２４をへて報知器２５に異常信号を出力する。報知
器２５においては、音や光などにより異常を外部に報知
する。
報知するために、図９に示すような信号処理回路を設け
ることができる。この信号処理回路は、圧電ケーブル９
で検出された信号をリード線１０から入力回路２２をへ
て処理回路２３に入力し、該処理回路２３において異常
の有無を判別する。異常有りの判別がなされると、出力
回路２４をへて報知器２５に異常信号を出力する。報知
器２５においては、音や光などにより異常を外部に報知
する。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、この発明によると、圧電
ケーブルは軸受外部の振動を遮断して軸受のみの振動を
検出することができる。また、圧電ケーブルは軸受の全
周にわたり装着されるので、異常検出の部位が限定され
ず、軸受内部の広い範囲にわたる異常を検出することが
できる。
ケーブルは軸受外部の振動を遮断して軸受のみの振動を
検出することができる。また、圧電ケーブルは軸受の全
周にわたり装着されるので、異常検出の部位が限定され
ず、軸受内部の広い範囲にわたる異常を検出することが
できる。
【図１】（ａ）第１実施形態の断面図 （ｂ）同上の変形例の断面図
【図２】（ａ）第２実施形態の断面図 （ｂ）同上の変形例の断面図
【図３】（ａ）第３実施形態の断面図 （ｂ）同上の変形例の断面図
【図４】第４実施形態の断面図
【図５】（ａ）第５実施形態の断面図 （ｂ）同上の変形例の断面図
【図６】（ａ）第６実施形態の断面図 （ｂ）同上の変形例の断面図
【図７】第１実施形態の測定結果の波形図
【図８】（ａ）（ｂ） 同上の異常時の測定結果の波形
図
図
【図９】信号処理回路のブロック図
１ 軸 ２ 軸受 ３ ハウジング ４ 蓋 ５、５’ 内輪 ６ 外輪 ７ 溝 ８ 玉 ８’ ころ ９ 圧電ケーブル １０、１０’ リード線 １１、１１’ 引き出し溝 １１ａ 引き出し穴 １２ 玉 １３ 複列ころ軸受 １４ スラスト玉軸受 １５ 肩部 １６ 回転輪 １７ ハウジング １８ 固定輪 １９ 玉 ２１ 溝 ２２ 入力回路 ２３ 処理回路 ２４ 出力回路 ２５ 報知器
Claims (4)
- 【請求項１】 軸と、その軸に作用する荷重を支持する
転がり軸受と、その転がり軸受を保持するハウジングと
からなり、上記軸又は上記ハウジングのうちの固定側と
なる部材と、上記転がり軸受の固定側軌道輪との間にお
いて上記軸受の転動体の直下にその転動体の配列方向の
溝を設け、上記溝内に圧電ケーブルを所要の締代ろをも
って装着してなる異常検知機能付き軸受ユニット。 - 【請求項２】 上記の転がり軸受が、内輪回転形又は外
輪回転形のラジアル軸受又はスラスト軸受である請求項
１に記載の異常検知機能付き軸受ユニット。 - 【請求項３】 上記の転がり軸受が複列の転動体を有す
るラジアル軸受であり、上記の溝が該転動体の列数と同
じ列数だけ設けられた請求項１に記載の異常検知機能付
き軸受ユニット。 - 【請求項４】 上記の圧電ケーブルにより検知された信
号を処理判別し、異常と判別した場合に異常信号を出力
する信号処理回路を有することを特徴とする請求項１か
ら３のいずれかに記載の異常検知機能付き軸受ユニッ
ト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076184A JP2000274431A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 異常検知機能付き軸受ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076184A JP2000274431A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 異常検知機能付き軸受ユニット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000274431A true JP2000274431A (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13598047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11076184A Pending JP2000274431A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 異常検知機能付き軸受ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000274431A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101333127B1 (ko) | 2012-05-18 | 2013-11-26 | 한국과학기술원 | 구조물 결함 감지장치 |
| WO2021002372A1 (ja) * | 2019-07-04 | 2021-01-07 | Ntn株式会社 | 軸受装置 |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP11076184A patent/JP2000274431A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101333127B1 (ko) | 2012-05-18 | 2013-11-26 | 한국과학기술원 | 구조물 결함 감지장치 |
| WO2021002372A1 (ja) * | 2019-07-04 | 2021-01-07 | Ntn株式会社 | 軸受装置 |
| JP2021011898A (ja) * | 2019-07-04 | 2021-02-04 | Ntn株式会社 | 軸受装置 |
| JP7304754B2 (ja) | 2019-07-04 | 2023-07-07 | Ntn株式会社 | 軸受装置 |
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