JP2002206528A

JP2002206528A - センサ付き転がり軸受

Info

Publication number: JP2002206528A
Application number: JP2001007792A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takizawa; 岳史滝澤; Shigeru Endo; 茂遠藤; Hiromasa Fukuyama; 寛正福山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-11-06
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、例えば軸受ハウジングなどの軸受取
り付け部に特別な加工を施す必要がなく、かつ、既存の
設備にも容易に取り付けられるセンサ付きの軸受を提供
する【解決手段】軌道輪の一形態である外輪２の幅方向片側
の外周縁部に環状溝１０設ける。この溝１０内に、検出
部１５と回路部１６がフレキシブルプリント基板１３に
実装されたセンサ１１を取り付ける。環状溝１０を埋め
て設けられる合成樹脂１２モールド内にセンサ１１を収
容する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動や温度や水分
（湿度）などを検出するセンサが取り付けられた転がり
軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転軸を支持する軸受は、回転軸心のず
れによって振動を生じたり、回転摩擦によって発熱した
りする。これらの振動や温度は軸受の寿命に影響する。
また、産業用機械の中には、機械加工などで水溶性の切
削用潤滑剤を使用する場合もあり、軸受部に水分を含ん
だしぶきがかかることもある。さらに、自動車、鉄道車
輌及び建設機械などの屋外で使用される装置に取り付け
られる場合は、雨が降ったり水溜りを走行するなどの場
合に、水が軸受部にかかることがある。このような軸受
部には、軌道輪と転動体の転接面を防錆するために、内
外の軌道輪に摺動嵌合する例えばゴム性の耐水シールド
を取り付けて防水措置が取られている。しかしながら、
耐水シールド付きの軸受であっても、気象の変化、特に
急激な気温の変化により、水分が耐水シールドの内側に
水蒸気となって浸入し、軌道輪と転動体の転接面に結露
を生じたりする場合もある。

【０００３】よって、特に装置の内部などの点検の難し
い部分に取り付けられている軸受については、汎用品で
ある振動センサまたは温度センサ或いは湿度センサなど
を別途用意して、それを必要に応じて対象となる軸受の
外周面に取り付け、検出信号を有線で出力している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の汎用センサは、形状的に大きいため、それを取り付け
た軸受は、センサ部の大きな突出が配置上問題となりや
すく、それを考慮して軸受ハウジングにも、センサ部を
収容するための大きな加工やスペースを要する。

【０００５】また、既存設備の自動化などの場合、遠隔
操作による設備の運転状況の把握は必須のものである。
そのため、既存設備の軸受にセンサを取り付け、振動や
温度や水分（湿度）などを検出するような場合に至って
は、軸受周りの大掛かりな改造が必要となることがしば
しば起こる。なお、センサを直付けせずに軸受の近くに
配置する場合には、以下の問題がる。

【０００６】振動センサは主に加速度計で構成されてお
り、その検出には方向性があるため、検出対象の軸受か
ら離れた位置に取り付けるとノイズを拾ってしまう。ま
た、温度センサは、熱源から離れれば離れるほど、熱伝
導に時間がかかるとともに、他の熱源に影響され正確な
値が検出できなくなる。同様に、水分についても軸受の
シールドの内側となる軸受空間で湿度を検出しないと、
水分浸入の程度を正しく評価できない。

【０００７】そこで本発明では、軸受ハウジングなどの
軸受取り付け部に特別な加工を施すことを極力少なくで
き、既存設備にも容易に取り付けられるセンサ付き転が
り軸受を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、内外の軌道輪
と転動体とを備え、検出部と回路部がフレキシブルプリ
ント基板に実装されたセンサを、前記内外いずれかの軌
道輪にその周方向に沿わせて取り付ける。または、シー
ルドを備える転がり軸受であって、検出用の回路部をフ
レキシブルプリント基板に実装して、これをシールドに
取り付ける。また、振動または温度或いは湿度の内の少
なくともいずれか一つを検出可能な検出部と回路部とを
備えたセンサの回路部を、内外いずれかの軌道輪にその
周方向に沿わせて取り付ける。このとき湿度を検出する
検出部については、前記内外の軌道輪と転動体、及びシ
ールドによって囲まれる空間内に設ける。

【０００９】さらに、センサの検出部によって検出され
た信号を電波、または超音波に変換して送信できるよう
に、回路部が電波発生部、または超音波発生部を有する
構成とするとよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態について
図１（Ａ）（Ｂ）を参照して説明する。図１に示す軸受
１は、単列深溝玉軸受である。この軸受１は、軌道輪の
一例である外輪２と内輪３とを備えている。外輪２の内
周面側中央部には外輪軌道４が凹設されており、内輪３
の外周面側中央部には内輪軌道５が凹設されている。こ
の外輪軌道４と内輪軌道５にそれぞれ転接して、転動体
の一例である複数の玉６が保持器７で周方向に等間隔に
保持されている。また、外輪２の幅方向両端部２ａ，２
ｂの内周面側には、シールド取り付け溝８ａ，８ｂが設
けられており、そこにシールド９が嵌合している。

【００１１】外輪２の幅方向片側の外周縁部には、図１
（Ａ）、（Ｂ）に示すように全周にわたる環状溝１０が
設けられている。この環状溝１０には、外輪２の側面２
ｃを延長した面より内側、かつ、外周面２ｄを延長した
面よりも内側になるように、また、環状溝１０の底面１
０ａの周方向に沿って、センサ１１が配置されている。
このセンサ１１は、絶縁性の部材、例えば合成樹脂１２
でモールドされている。また、温度を計測する場合は、
軸受材と熱伝導性がほぼ等しい合成樹脂１２を適用する
ことが好ましい。センサ１１の防塵・防湿・防油性など
を向上させる保護用の合成樹脂１２は環状溝１０を埋め
て環状に設けられ、その側面及び外周面は、前記側面２
ｃ及び外周面２ｄに面一的に連続している。

【００１２】振動または、温度を検出するセンサ１１
は、柔軟性のあるフレキシブルプリント基板（Flexible
Printed Circuit以下ＦＰＣとする）１３に、振動や温
度などを検出する検出部１５と、検出した信号を出力す
る回路部１６とをなす抵抗、コンデンサ、ＩＣなどの回
路部品１４等を実装して構成されている。

【００１３】本発明の第２の実施形態について図２を参
照して説明する。図２に示す軸受２１は、外輪２２に環
状溝を設けず、内輪２３の内周縁部の全周にわたる環状
溝２４を設けている。この環状溝２４には、内輪２３の
側面２３ａを延長した面よりも内側、かつ、内周面２３
ｂを延長した面よりも外側になるように、センサ１１を
環状溝２４の底面２４ａの周方向に沿わせて配置されて
いる。このセンサ１１は、絶縁性の部材、例えば合成樹
脂１２でモールドされている。センサ１１の防塵・防湿
・防油性などを向上させる保護用の合成樹脂１２は環状
溝２４を埋めて環状に設けられ、その側面及び内周面
は、前記側面２３ａ及び内周面２３ｂに面一的に連続し
ている。また、温度を計測する場合の合成樹脂１２は、
軸受材と熱伝導性が同じになるようにすることが好まし
い。

【００１４】その他の構成については第１の実施形態と
同じであるので、同一の構成要素については第１の実施
形態の該当する構成要素と同一の符号を付してその説明
を省略する。

【００１５】以上、第１及び第２の実施形態による軸受
１，２１は、従来のセンサ付き転がり軸受と比較して外
側への突出がなくセンサ１１を設けることができ、その
ため、軸受ハウジングに特別な加工を必要としないので
よい。

【００１６】本発明の第３の実施形態について図３を参
照して説明する。図３に示す軸受３１は、外輪２に設け
た環状溝１０の底面１０ａに、センサ１１のＦＰＣ１３
を接着面としてセンサ１１を直接接着固定している。ま
た、その他の構成については第１の実施形態と同じであ
るので、同一の構成要素については第１の実施形態の該
当する構成要素と同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【００１７】本発明の第４の実施形態について図４を参
照して説明する。図４に示す軸受４１は、内輪２３に設
けられた環状溝２４の底面２４ａに、センサ１１のＦＰ
Ｃ１３を接着面としてセンサ１１を直接接着固定してい
る。また、その他の構成については第２の実施形態と同
じであるので、同一の構成要素については第２の実施形
態の該当する構成要素と同一の符号を付してその説明を
省略する。

【００１８】以上、第３及び第４の実施形態において
も、センサ１１を環状溝１０または２４内に配置したの
で第１及び第２の実施形態と同様に本発明の課題を解決
できる。しかも、第３及び第４の実施形態の軸受３１，
４１のようにセンサ１１を接着固定すると、環状溝１
０，２４を充填する合成樹脂をモールドするよりも簡単
であるとともに、モールド樹脂が不要で低コストであ
り、しかも、必要に応じてセンサ１１を後から追加する
ことができる。

【００１９】なお、第１〜第４の実施形態におけるセン
サ１１の電源は、電源ケーブルによって外部から供給し
てもよいし、環状溝１０，２４にセンサ１１とともに備
えて電力を供給すると、電源ケーブルが不要となるので
なおよい。

【００２０】次に、本発明の第５の実施形態について図
５を参照して説明する。図５に示す軸受５１は、外輪２
と内輪３の間に面対向発電機５２を備えている。この面
対向発電機５２は、コイル５３と磁石５４によって構成
されている。コイル５３は、環状溝１０に対応して外輪
２の幅方向端部２ａの内周面側に設けられた溝８ａに嵌
合固定したシールド９の内側（玉６に対向する面）に取
り付けられている。また、磁石５４は、コイル５３に対
応して配置されるように、保持プレート５５に取り付け
られている。この保持プレート５５は、内輪３の幅方向
端部３ａの外周面側に設けられた保持プレート取り付け
用溝５６に嵌合固定されている。

【００２１】そして、この面対向発電機５２によって発
電される電気は、センサ１１に供給される。また、その
他の構成については第１の実施形態と同じであるので、
同一の構成要素については第１の実施形態の該当する構
成要素と同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２２】このように面対向発電機５２を設けると、
センサ１１に電気を外部から供給したり、環状溝１０に
センサ１１とともに電源を納めたりすることが困難な場
合でも、センサ１１に電気を供給することが可能であ
る。

【００２３】なお、第５の実施形態においてセンサ１１
は、第１の実施形態と同様に外輪２に設けられている
が、第２の実施形態のように、内輪２３に設けてもよ
い。ただし、この場合は、面対向発電機５２のコイル５
３を内輪２３に嵌合固定された保持プレート５５に取り
付け、磁石５４を外輪２２に嵌合固定されたシールド９
に取り付けるものとする。また、第３及び第４の実施形
態のように、センサ１１をモールドせず、接着固定して
もよい。

【００２４】次に、本発明の第６の実施形態について図
６を参照して説明する。図６に示す軸受６１は、固定さ
れたハウジングＨに嵌合固定された外輪６２の側面の一
部を切り欠いた凹部６３が設けられている。この凹部６
３には、軸受６１の振動や温度などの信号を検出するセ
ンサ６４の検出部１５が取り付けられている。この検出
部１５は、外輪６２の側面６２ａを延長した面よりも内
側、かつ、外周面６２ｂを延長した面よりも内側になる
ように配置されている。なお、検出部１５を凹部６３に
取りつける方法は、第１や第２の実施形態のように絶縁
性の部材、例えば合成樹脂１２でモールドして取り付け
てもよいし、第３や第４の実施形態のように、直接凹部
６３の底面６３ａに絶縁して接着固定してもよい。ま
た、外輪６２の幅方向両端部６２ｃ，６２ｄに設けられ
たシールド取り付け溝８ａ，８ｂに嵌合されたシールド
９には、センサ６４の回路部１６が絶縁されて直接接着
されて取り付けられている。

【００２５】センサ６４は、シールド９の形状に合わせ
て円弧状に形成されたＦＰＣ６５に回路部品１４等を実
装して構成されており、検出部１５と回路部１６が一続
きのＦＰＣ６５に備えられている。なお、検出部１５と
回路部１６とをそれぞれ独立したＦＰＣに取り付け、配
線によって接続してもよい。また、電源は、外部から電
線によって供給してもよいし、センサ６４とともにシー
ルド９上に備えると電線ケーブルが不要となるのでなお
よいし、第５の実施形態で説明した面対向発電機５４を
備えてもよい。そのほかの構成については、第１の実施
形態と同じであるので、同一の構成については同一の符
号を付して、その説明を省略する。

【００２６】また、センサ６４の取り付け部位は、この
実施形態に限定されず、外輪が回転輪となり、内輪が固
定輪となる場合においては、内輪３の側面３ａの一部を
切り欠いて凹部を設けることで対応できる。この場合
は、内輪３の幅方向端部３ｂにシールド取り付け用の溝
（凹部）を設け、そこにシールドを嵌合し、センサ６４
を取りつけるものとする。

【００２７】このように、第６の実施形態の軸受６１と
すると、センサ６４の検出部１５を取り付ける部位を切
り欠き加工するだけでよく、軸受６１を取り付けるハウ
ジングＨや軸Ｓの加工が必要ないため、加工を最小限に
することができるセンサ付き軸受６１とすることができ
る。

【００２８】次に、以上の第１〜第６の実施形態におけ
る信号の取り出し方法について、図７を参照して説明す
る。固定輪となる外輪２の振動や温度などを検出する場
合、図７に示すようにハウジングＨに第１の実施形態の
センサ付き転がり軸受１を取り付ける。ハウジングＨは
固定されているとともに、少なくとも一端が開口されて
いる。回転軸Ｓは、軸受１の内輪３を挿通してこれに固
定されており、自由に回転する。固定輪、すなわち外輪
２の環状溝１０にモールドによって取りつけられたセン
サ１１には、電線Ｗ及び電源ケーブルＥが接続されてい
る。

【００２９】なお、軸受１は、第３の実施形態の軸受３
１であってもよい。また、外輪が回転輪となり、内輪が
振動や温度などの検出対象となる固定輪となる場合、第
２及び第４の実施形態で示した軸受２１，４１を適用
し、電線Ｗを接続することで、内輪２３の振動や温度な
どを検出することができる。

【００３０】また、第６の実施形態の軸受６１の場合に
おいては、シールド９に取り付けたセンサ６４の回路部
１６から電線Ｗと電源ケーブルＥを固定側となるハウジ
ングＨあるいは、軸Ｓに沿わせて配線する。

【００３１】これにより、センサ１１，６４の回路部１
６によって変換された信号を出力することができる。電
線Ｗとともに電源ケーブルＥで電源（図示せず）を外部
に設けてもよいし、電源をセンサ１１とともに環状溝１
０に（第６の実施形態においては、センサ６４とともに
シールド９上に）備えるか、第５の実施形態の軸受５１
のように、面対向発電機５２を備えると、電源ケーブル
Ｅは不要となるので、軸受１から延出する配線の数が少
なくなりなおよい。

【００３２】本発明の第７の実施形態について図８〜図
１０を参照して説明する。図８に示すセンサ付き転がり
軸受７１は、ハウジングＨに外輪２２が嵌合固定されて
おり、内輪２３に回転軸Ｓが嵌合固定されている。ま
た、ハウジングＨは、少なくとも一端が開口している。
軸受７１の回転輪、すなわち内輪２３の環状溝２４に取
り付けられたセンサ７２は、振動を検出する検出部１５
と、検出した信号を電波Ｒに変換して送信する発信回路
部（電波発生部）７３を備えている。また、環状溝２４
にはセンサ７２用の電源７４が設けられている。

【００３３】検出部１５は、弾性を有する絶縁部材でで
きた図９（Ａ）に示す検出部本体１５ａの可動部１５ｃ
と固定部１５ｄとにそれぞれ相対向する導電性の電極１
５ｂが取り付けられたもので、所定の振動加速度を受け
ることで電極１５ｂ同士が接触するように、可動部１５
ｃの弾性係数が設定されている。また、発信回路部７３
は、図９（Ｂ）にその一例を示すようにコンデンサ７３
ａ、コイル７３ｂ、可変抵抗器７３ｃ、可変容量ダイオ
ード７３ｄ等の回路部品１４を備えており、所定の振動
加速度を受けて検出部１５の電極１５ｂが互いに接触し
た場合に、電源７４から発信回路部７３に流れる電流を
発振させて、それを電波として出力することができる。

【００３４】また、可変抵抗器７３ｃの抵抗値を変化さ
せて可変容量ダイオード７３ｄに加わる逆電圧を変える
と、コンデンサ７３ａと可変容量ダイオード７３ｄの合
成容量Ｃが変わり、この合成容量Ｃとコイル７３ｂのリ
アクタンスＬから求まる発振周波数を選択することが可
能である。すなわち、複数のセンサ付き転がり軸受７１
を同時に使用する場合であっても、それぞれの信号を区
別して検出することが可能となる。

【００３５】また、第７の実施形態においては、図１０
に示すようにコンデンサ７５ａとコイル７５ｂとを備え
た発信回路部７５とし、コンデンサ７５ａの容量とコン
デンサ７５ｂのリアクタンスを軸受７１ごとに任意に設
定した固定周波数の発信回路部７５とすると、発信回路
部７５が小さくなるのでよい。なお、前記構成の発信回
路部７３，７５は、発信回路の一例であって、前記構成
の回路に限定されない。また、検出部本体１５ａをサー
モスタットにすることで所定の温度を検出して電波Ｒを
発信するセンサとすることも可能である。なお、ＦＰＣ
１３の形状を第６の実施形態のＦＰＣ６５とすると、第
６の実施形態の軸受６１に適用できる発信回路部７３，
７５を備えたセンサ７２とすることができる。その他の
構成については第２の実施形態のセンサ付き転がり軸受
２１と同じであるので、同一の構成要素については、第
２の実施形態の説明で代用する。

【００３６】この第７の実施形態において、センサ７２
を合成樹脂１２でモールドして取り付ける代わりに、第
４の実施形態の軸受４１のように、環状溝２４の底面２
４ａの周方向に沿わせて接着固定しても良い。また、外
輪が振動や温度などの検出対象となる回転輪となり、内
輪が固定輪となるような場合においては、第１及び第３
または第５の実施形態の軸受１，３１，５１のセンサ１
１（第６の実施形態の軸受６１においては、センサ６
４）をセンサ７２に置き換えるとともに、軸受１，３１
については電源を環状溝１０に（第６の実施形態におい
ては、電源をシールド９上に）備えることで、電波Ｒに
よって検出した信号を出力できる。なお、送信された信
号は、隔離した位置にあるアンテナ７６で受信され、復
調器７７を経て、関係する制御系に伝達される。

【００３７】第７の実施形態の軸受７１とすることで、
検出した信号を電波Ｒで送信するので、軸受７１から延
出配線を無くすことができる。これにより、従来の軸受
と同じように取り付けるだけで、軸受の振動や温度など
を検出することができるようになる。また、本実施形態
によるセンサ付き転がり軸受７１は、回転輪の振動や温
度などの検出のみならず、固定輪の振動や温度などの検
出にも適用できる。

【００３８】次に、本発明の第８の実施形態について図
１１を参照して説明する。図１１に示す軸受８１は、密
閉されたハウジングＨ’の内面と外輪２が嵌合固定され
ており、内輪３に回転軸Ｓが挿嵌固定されている。外輪
２には、環状溝１０が設けられており、センサ８２がそ
の底面１０ａの周方向に沿ってモールドされて固定され
ている。このセンサ８２は、振動や温度などを検出する
検出部１５と、検出した信号を超音波Ｕに変換して出力
する超音波出力回路（超音波発生部）８３を備えてい
る。なお、ＦＰＣ１３の形状を第６の実施形態のＦＰＣ
６５とすると、第６の実施形態の軸受６１に適用できる
超音波出力回路部８３を備えたセンサ８２とすることが
できる。その他の構成については、第５の実施形態の軸
受５１と同じであるので、同一の構成要素については、
第５の実施形態の説明で代用する。

【００３９】この第８の実施形態において、面対向発電
機５２の代わりに、環状溝１０にセンサ８２とともに電
源（図示せず）を備えてもよい。また、外輪が回転輪と
なり、内輪が振動や温度などを検出する対象となる固定
輪となる場合においては、軸受８１を第２の実施形態の
センサ付き転がり軸受２１とし、軸受２１のセンサ１１
をセンサ８２とし、電源を環状溝２４に備えるか、第５
の実施形態のように面対向発電機５２を備えることで、
検出した振動や温度などの信号を超音波Ｕによって出力
することができる。なお、出力された超音波Ｕは、ハウ
ジングＨ’の外面に設けた超音波検出面に、例えば着脱
可能な超音波受信機８４を密着させて超音波Ｕを受信
し、復調器８５を経て、関係する制御系に伝達される。

【００４０】このように第８の実施形態のセンサ付き転
がり軸受８１とすると、軸受８１がハウジングＨ’によ
って覆われてしまっている場合においても、センサ８２
は振動や温度などの検出した信号を超音波Ｕで出力でき
る。

【００４１】第１〜第５，第７，第８の実施形態のセン
サ１１，７２，８２は、環状溝１０，２４の底面１０
ａ，２４ａの周方向に沿わせてモールド、または接着固
定とし、第６の実施形態のセンサ６４は、検出部１５を
軌道輪にモールドまたは接着固定し、回路部１６をシー
ルド９に取り付けたが、いずれの場合においても外輪及
び内輪の側面を延長した面と、外輪の外周面を延長した
面及び内輪の内周面を延長した面とによって囲まれる範
囲よりも内側に、検出部１５が取り付けられているた
め、ハウジングに特別な加工をしなくてもよい。

【００４２】本発明の第９の実施形態について、図１２
（Ａ）〜（Ｆ）を参照して説明する。図１２の（Ａ）〜
（Ｆ）に示すセンサ付き転がり軸受９１は、外輪９２と
内輪９３の表面にセンサ１１，６４，７２，８２をその
ＦＰＣ１３，６５を接着面として直接貼りつけている。
センサ１１については第１の実施形態を、センサ６４に
ついては第６の実施形態を、センサ７２については第７
の実施形態を、センサ８２については第８の実施形態を
参照するものとしその説明について省略する。このよう
にすることで従来のセンサ付き転がり軸受に比べてハウ
ジングの加工量が少ないセンサ付き転がり軸受９１とす
ることが可能である。

【００４３】本発明の第１０の実施形態について、図１
３〜図１５を参照して説明する。なお、第１〜第９の実
施形態で既に記載の構成要素と同一の構成要素について
は、同一の符号を付してその説明を省略する。

【００４４】図１３（Ａ）に示すセンサ付き転がり軸受
１０１は、外輪１０２、内輪１０３、及び好ましくは耐
水用のシールド１０４によって囲まれる空間Ｋの湿度を
検出するセンサ１０５を備えている。この軸受１０１
は、外輪１０２がハウジングＨの開口端に内嵌して固定
リング１０６で固定され、内輪１０３が回転軸Ｓの外周
面に嵌合して固定されている。外輪１０２の側面の一部
には、図１３（Ｂ）に示すように外輪１０２の周方向に
沿って凹部１０７が設けられている。

【００４５】センサ１０５は、検出部１０８と回路部１
０９を備えており、電源１１０（例えばボタン形状の電
池）から電源ケーブルＥによって電力が供給されてい
る。検出部１０８は、外輪１０２と嵌合固定され、かつ
内輪１０３と摺接する耐水用のゴム製シールド１０４の
内面１０４ａ、すなわち、外輪１０２、内輪１０３、シ
ールド１０４によって囲まれる空間Ｋの内側に取り付け
られている。また、回路部１０９は、外輪１０２に設け
られた凹部１０７から突出しないように配置されてい
る。なお、回路部１０９を取り付けた凹部１０７を合成
樹脂でモールドしてもよい。また、第１〜第９の実施形
態のセンサ１１，６４，７２，８２のように、回路部１
０９をＦＰＣに実装してもよいし、集積回路化するとさ
らに小型化できるのでよい。

【００４６】電源１１０は、ハウジングＨの一部に設け
られた凹部１１１に、絶縁、かつ、防水されて内装され
ている。また、電源ケーブルＥを配設可能に凹部１０７
から凹部１１１までの間のハウジングＨと固定リング１
０６には、溝１１２ａ，１１２ｂが設けられている。

【００４７】センサ１０５の検出部１０８は、図１４に
示すようにくし型の二つの電極１１３ａ，１１３ｂとこ
の電極間に設けられた吸湿性の導電体１１４とを絶縁体
の基板１１５の上に備えており、各電極１１３ａ，１１
３ｂには、端子１１６ａ，１１６ｂが取り付けられてい
る。なお、この吸湿性の導電体１１４は、例えば多孔質
のセラミック、一例として燐酸カルシウムであって、薄
い膜状に塗布燒結乾燥、または真空蒸着などによって取
り付けられる。吸湿性の導電体１１４が空気中の水分を
吸収すると、二つの電極１１３ａ，１１３ｂの間の電気
抵抗値が変化する。よって、この検出部１０８の電気抵
抗値の変化を湿度の変化の信号として検出する。そこ
で、検出部１０８の一方の電極１１３ａに一定電圧Ｖ
_ccを印加し、接地された抵抗ｒをもう一方の電極１１
３ｂに接続する。このようにすることで、検出部１０８
を通過した後の電圧Ｖ_１が、湿度に比例する信号とし
て検出される。

【００４８】また、図１５に示す回路部１０９は、検出
部１０８によって検出された信号を処理する比較回路部
１０９ａと電波発生部である発信回路部１０９ｂとを備
えている。検出部１０８を通過した後の電圧Ｖ_１をこ
の比較回路部１０９ａへ比較対象電圧として入力する。
また、これとは別に比較回路部１０９ａへ基準電圧Ｖ
_ｓを入力する。検出部１０８が大気中の水分を吸湿
し、検出部１０８の導電体１１４の電気抵抗値が小さく
なると、電圧Ｖ_１が相対的に大きくなる。また、基準
電圧Ｖ_ｓによって予め設定された閾値と検出部１０８
の吸湿の度合いによって変化する電圧Ｖ_１の信号とを
比較し、その信号が閾値を超える場合に、発信回路部１
０９ｂに信号を出力するように比較回路部１０９ａを設
定する。これにより、センサ１０５は、検出した湿度が
予め設定された閾値を超えたときに電波を送信する。な
お、抵抗ｒや基準電圧Ｖ_ｓなどを変えることで、閾値
を変えることが可能である。前記構成の回路部１０９
は、検出部１０８の信号を閾値と比較し、外部に設けら
れる受信機（図示せず）に向けて電波Ｒを送信する回路
部１０９の一例であって、図１５及び前記構成の回路に
限定されない。

【００４９】以上のように、第１０の実施形態によれ
ば、軸受１０１の外輪１０２と内輪１０３及びシールド
１０４によって囲まれる空間の湿度を検出できるととも
に、軸受ハウジングＨなどの軸受取り付け部の特別な加
工を極力少なくでき、かつ、既存設備にも容易に取り付
けられるセンサ付き転がり軸受１０１とすることができ
る。

【００５０】次に、本発明の第１１の実施形態につい
て、図１６を参照して説明する。なお、第１〜第１０の
実施形態で既に記載の構成要素と同一の構成要素につい
ては、同一の符号を付してその説明を省略する。

【００５１】図１６（Ａ）のセンサ付き転がり軸受１２
１は、外輪１２２がハウジングＨの端部に内嵌固定さ
れ、内輪１０３が回転軸Ｓの中間部外周面に嵌合して固
定されており、湿度を検出するセンサ１０５を備えてい
る。このセンサ１０５の回路部１０９は、耐水用のシー
ルド１０４の外面１０４ｂ、すなわち、検出部１０８が
取り付けられた内面１０４ａと反対側の面に取り付けら
れている。また、図１６（Ｂ）に示すように回路部１０
９は、検出部１０８の信号を予め設定された閾値と比較
評価する比較回路部１０９ａと、この比較回路部１０９
ａによって出力された信号に応じて電波を発信する発信
回路部１０９ｂを備えており、このシールド１０４の周
方向に沿って取り付けられている。センサ１０５の検出
部１０８と回路部１０９は、耐水性を有してシールド１
０４を貫通する電線Ｗで接続されている。また、回路部
１０９は、第１〜第９の実施形態のセンサ１１，６４，
７２，８２のように、ＦＰＣに実装してもよいし、集積
回路化するとさらに小型化できるのでよい。

【００５２】また、センサ１０５の電力は、ハウジング
Ｈの凹部１１１に設けられた電源１１０から電源ケーブ
ルＥによって供給されている。この電源ケーブルＥを電
源１１０から回路部１０９まで配設するために、溝１１
２ａ，１１２ｂがハウジングＨと固定リング１０６とに
設けられるほか、外輪１２２の一部に段差１１２ｃが設
けられている。なお、電源ケーブルＥが固定リング１０
６と干渉しないのであれば、外輪１２２の段差１１２ｃ
は無くてもよいため、外輪１２２に加工を施すことは無
い。

【００５３】以上のように、第１１の実施形態によれ
ば、軸受１２１の外輪１２２と内輪１０３及びシールド
１０４によって囲まれる空間Ｋの湿度を検出できるとと
もに、軸受ハウジングＨなどの軸受取り付け部の特別な
加工を極力少なくでき、かつ、既存設備にも容易に取り
付けられるセンサ付き転がり軸受１２１とすることがで
きる。また、シールド１０４にセンサ１０５の検出部１
０８と回路部１０９とが取り付けられているので、軸受
１２１の組立てが容易になる。

【００５４】次に、本発明の第１２の実施形態につい
て、図１７を参照して説明する。なお、第１〜第１１の
実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付
してその説明を省略する。

【００５５】図１７（Ａ）に示すセンサ付き転がり軸受
１３１は、第１０及び第１１の実施形態と同様に湿度を
検出するセンサ１０５を備えた軸受１３１である。ま
た、図１７（Ｂ）に示すようにセンサ１０５の回路部１
０９は、第１１の実施形態と同様に、シールド１０４に
取り付けられている。また、第１〜第９の実施形態のセ
ンサ１１，６４，７２，８２のように、回路部１０９を
ＦＰＣに実装してもよいし、集積回路化するとさらに小
型化できるのでよい。

【００５６】また電源１１０は、太陽電池である。シー
ルド１０４が固定される軌道輪（この場合は外輪１３
２）の一部には、シールド１０４の外面１０４ｂと同じ
面になるように段差１３３が設けられている。そして、
この段差１３３とシールド１０４にわたって太陽電池の
電源１１０が取り付けられている。なお、太陽電池をシ
ールド１０４の周方向に沿った形状に形成すると、外輪
１３２の段差１３３は不要である。

【００５７】以上のように、第１２の実施形態によれ
ば、軸受１３１の外輪１３２と内輪１０３及びシールド
１０４によって囲まれる空間Ｋの湿度を検出できるとと
もに、軸受ハウジングＨなどの軸受取り付け部の特別な
加工を極力少なくでき、かつ、既存設備にも容易に取り
付けられるセンサ付き転がり軸受１３１とすることがで
きる。また、電源１１０に太陽電池を使用しているの
で、電池を使用することによって生じる電池切れなどの
心配がない。

【００５８】第１０〜第１２の実施形態において、セン
サ１０５の検出部１０８は、外輪１０２，１２２，１３
２と内輪１０３、およびシールド１０４によって形成さ
れる空間Ｋの外側に配置しているが、その大きさによっ
ては、第９の実施形態の図１２（Ａ）、図１２（ｃ）で
のセンサの配置と同様に、空間Ｋの内側に配置してもよ
く、具体的には空間Ｋに臨む外輪１０２，１２２，１３
２の内周面、または空間Ｋに望む内輪１０３の外周面な
どに配置することができる。また、振動または温度或い
は湿度などをそれぞれ検出できるように、検出部１０８
を構成してもよい。

【００５９】また、本発明の各実施形態においては、軸
受を単列深溝玉軸受としたが、本発明はその他の軸受、
例えば円筒ころ軸受、スラスト玉軸受など、全ての軸受
に対して適用することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、本発明のセンサ付き転が
り軸受とすることで、例えば軸受ハウジングなどの軸受
取り付け部に特別な加工を施すことが極力少なくて済
み、かつ、既存の設備にも容易に取り付けられるセンサ
付き転がり軸受とすることができる。また、センサが振
動または温度或いは湿度などを検出対象とする軸受に取
り付けられているので、軸受に発生した振動や温度や湿
度などをいち早く、かつ正確に検出することができる。

【００６１】また、センサに電波発生部、または、超音
波発生部を備えることで配線などのわずらわしさが解消
され、ハンドリングのよいセンサ付き転がり軸受とする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施形態のセンサ付き
転がり軸受の断面図。（Ｂ）は図１（Ａ）中のＡ−Ａに
沿って示すセンサ付き転がり軸受の断面図。

【図２】本発明の第２の実施形態のセンサ付き転がり軸
受の断面図。

【図３】本発明の第３の実施形態のセンサ付き転がり軸
受の断面図。

【図４】本発明の第４の実施形態のセンサ付き転がり軸
受の断面図。

【図５】本発明の第５の実施形態のセンサ付き転がり軸
受の断面図。

【図６】（Ａ）は本発明の第６の実施形態のセンサ付き
転がり軸受の断面図。（Ｂ）は図６（Ａ）のセンサ付き
転がり軸受の側面図。

【図７】本発明の第１の実施形態のセンサ付き転がり軸
受をハウジング及び回転軸に嵌合した状態を示す断面
図。

【図８】本発明の第７の実施形態のセンサ付き転がり軸
受の断面図。

【図９】（Ａ）は図８のセンサ付き転がり軸受に取り付
けられるセンサの検出部を示す図。（Ｂ）は発信回路部
とともに図９（Ａ）中のＢ−Ｂに沿って示す検出部の断
面図。

【図１０】図８の転がり軸受のセンサの他の例を示す図
９（Ｂ）相当の断面図。

【図１１】本発明の第８の実施形態のセンサ付き転がり
軸受の断面図。

【図１２】（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の第９の実施形態に
係るそれぞれ異なるセンサ付き転がり軸受の断面図。

【図１３】（Ａ）は本発明の第１０の実施形態のセンサ
付き転がり軸受の断面図。（Ｂ）は図１３（Ａ）のセン
サ付き転がり軸受の側面図。

【図１４】図１３に示す湿度を検出するセンサの検出部
の拡大図。

【図１５】図１３に示す湿度を検出するセンサのブロッ
ク図。

【図１６】（Ａ）は本発明の第１１の実施形態のセンサ
付き転がり軸受の断面図。（Ｂ）は図１６（Ａ）のセン
サ付き転がり軸受の側面図。

【図１７】（Ａ）は本発明の第１２の実施形態のセンサ
付き転がり軸受の断面図。（Ｂ）は図１７（Ａ）のセン
サ付き転がり軸受の側面図。

【符号の説明】

１，２１，３１，４１，５１，６１…軸受２，２２，６２…外輪（軌道輪）３，２３，９３…内輪（軌道輪）６…玉（転動体）１１，６４，７２，８２…センサ１３，６５…フレキシブルプリント基板１５…検出部１６…回路部７１，８１，９１…軸受７３，７５…発信回路部（電波発生部）８３…超音波出力回路部（超音波発生部）９２…外輪（軌道輪）９３…内輪（軌道輪）１０１，１２１，１３１…軸受１０２，１２２，１３２…外輪１０３…内輪１０４…シールド１０５…センサ１０８…検出部１０９…回路部Ｒ…電波Ｕ…超音波Ｋ…空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福山寛正神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3J101 AA02 AA32 AA42 AA62 BA53 BA54 BA56 BA73 FA21 FA22 FA24 FA26 FA55

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内外の軌道輪と転動体とを備え、検出部
と回路部がフレキシブルプリント基板に実装されたセン
サを、前記内外いずれかの軌道輪にその周方向に沿わせ
て取り付けたことを特徴とするセンサ付き転がり軸受。
【請求項２】シールドを備える転がり軸受であって、
検出用の回路部がフレキシブルプリント基板に実装さ
れ、この基板を前記シールドに取り付けたことを特徴と
するセンサ付き転がり軸受。
【請求項３】内外の軌道輪と転動体とを備え、振動、
または温度、或いは湿度の内の少なくともいずれか一つ
を検出可能な検出部と回路部とを備えたセンサを備え、
前記回路部を内外いずれかの軌道輪にその周方向に沿わ
せて取り付けたことを特徴とするセンサ付き転がり軸
受。
【請求項４】湿度を検出する前記検出部は、前記内外
軌道輪といずれかの軌道輪に支持される前記シールドと
で囲まれる空間内に設けられることを特徴とする請求項
１から請求項３のうちのいずれか一項に記載のセンサ付
き転がり軸受。
【請求項５】前記回路部が、前記検出部によって検出
された信号を電波に変換して送信する電波発生部を有し
ていることを特徴とする請求項１から請求項４の内のい
ずれか一項に記載のセンサ付き転がり軸受。
【請求項６】前記回路部が、前記検出部によって検出
された信号を超音波に変換して送信する超音波発生部を
有していることを特徴とする請求項１から請求項４の内
のいずれか一項に記載のセンサ付き転がり軸受。