JP2003049859A - センサ付軸受装置 - Google Patents

センサ付軸受装置

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JP2003049859A
JP2003049859A JP2001239700A JP2001239700A JP2003049859A JP 2003049859 A JP2003049859 A JP 2003049859A JP 2001239700 A JP2001239700 A JP 2001239700A JP 2001239700 A JP2001239700 A JP 2001239700A JP 2003049859 A JP2003049859 A JP 2003049859A
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relay device
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Koichi Morita
耕一 森田
Ikunori Sakatani
郁紀 坂谷
Tomoyuki Yanagisawa
知之 柳沢
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Abstract

(57)【要約】 【課題】回転速度、温度、振動(加速度)などの信号
を、出力波形の歪みやノイズの影響がない状態で車輌車
体側に取り付けた制御装置まで伝送可能とする軸受装置
を提供することである。 【解決手段】軸箱1に取付けた外輪3aと、車軸4に取
付けた内輪3bと、外輪3aと内輪3bの間に組み込ま
れた転動体3cとからなる軸受3と、上記軸箱に取付け
た蓋に取付けられ、車軸4の回転速度や軸受3の温度な
どを検出するセンサ5b,5c,5dをホルダ5a内に
組み込んだ一体型センサ5と、該センサ5からの信号を
増幅し制御装置7に伝送する中継装置6を備えて構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車輌、圧延機、自
動車用などに使用する軸受装置に関する。特に鉄道車輌
用軸受の異常検知に最適である。
【0002】
【従来の技術】従来技術を図3、図4に示す。従来技術
においては、自動車や鉄道車輌の車軸100の回転速度
や軸受200の温度を検出するためのセンサ(回転速度
センサ300、温度センサ301)が軸受装置に個別に
取り付けられている。このセンサ300,301により
検出された回転速度、温度などの信号は、10〜20m
離れた車輌車体側に取り付けられた制御装置に伝送され
ている。ここで回転速度信号はデジタル信号で、温度の
信号はアナログ信号である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、軸受装置に取
り付けられたセンサ300,301から車輌車体側に取
り付けられた制御装置までの距離は10〜20m離れて
いるため、センサ300,301により検出された回転
速度、温度などの信号は、信号伝送により、出力波形が
歪んだり、ノイズの影響を受け易い。特に、アナログ信
号である温度信号は出力波形が歪んだり、ノイズの影響
を受け易く測定精度の低下を引き起こす。また、省線化
のため、デジタル信号である回転速度信号とアナログ信
号である温度信号を一緒のケーブルで伝送すると、電磁
結合(静電結合、電磁誘導、電磁波による結合)によっ
て、アナログ信号である温度信号に回転速度信号からの
ノイズがのることがあった。本発明は、従来技術の有す
るこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目
的とするところは、回転速度、温度、振動(加速度)な
どの信号を、出力波形の歪みやノイズの影響がない状態
で車輌車体側に取り付けた制御装置まで伝送可能とする
軸受装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明が成した技術的手段は、少なくとも外輪と内輪
と転動体を有する転がり軸受を備え、外輪と内輪の少な
くともどちらか一方が回転輪であり、他方が静止輪であ
る軸受装置であって、軸受装置の状態を検出(監視)す
るための少なくとも一つ以上のセンサが単一のセンサホ
ルダに納められ、静止輪もしくは静止輪に取り付けた部
材に取り付けられる一体型センサと、該一体型センサま
たは軸受の近傍に中継装置を設け、一体型センサからの
出力信号をこの中継装置で増幅したり、長距離伝送に適
した信号に変換して軸受装置外部に設けた制御装置まで
長距離伝送することである。上記センサは、回転速度セ
ンサ、温度センサ、振動センサの少なくともいずれか一
つ以上とする。中継装置からの信号は、ケーブルを用い
て、若しくはワイヤレスにて装置外部に取り出すものと
する。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明のセンサ付軸受装置
の一実施形態を図1及び図2に基づいて説明する。な
お、本実施形態は、本発明の一実施形態にすぎず何等限
定解釈されるものではない。
【0006】図1に本発明の第一実施形態を示す。本実
施形態は、本発明適用例の一つとして車輌用軸受に適用
した例で、軸箱1の内部に軸受3が収納されており、軸
箱1に取り付けた蓋2に一体型センサ5を取り付けてい
る。軸受3は、少なくとも外輪3aと、内輪3bと、該
外内輪3a,3b間に組込まれる複数個の転動体3cと
を備えて構成されており、本実施形態では円すいころ軸
受で、静止輪たる外輪3aを軸箱1に取り付けると共
に、回転輪たる内輪3bを車軸4に固定して配されてい
る。なお、保持器3d・密封装置3eなどその他の軸受
構成は必要に応じて選択採用される。また、本実施形態
では内輪回転の場合について説明したが、内輪回転だけ
でなく外輪回転の場合でも本発明の範囲内である。ま
た、本装置に用いられる軸受は、円すいころ軸受に限ら
ず、玉軸受や円筒ころ軸受でも良い。
【0007】一体型センサ5は、軸受装置の状態、例え
ば車軸4の回転速度や軸受3の温度などを検出・監視す
るためのセンサである回転速度センサ5b、振動センサ
5c、温度センサ5dなどが、単一のセンサホルダ5a
に組み込まれて構成されている。また、軸4には、外周
面に凹凸状の歯を加工した円環8が取り付けられてお
り、回転速度検出のためのエンコーダとしての機能を持
たせている。なお、本実施形態では、軸受装置の状態を
検出するためのセンサとして、上述した三種類のセンサ
がすべて組込まれているが、少なくとも一個以上のセン
サが組み込まれていればよい。また、上述したセンサは
一例を示したものにすぎずこれに限定されない。さら
に、本実施形態では、軸箱1に取付けた蓋2に一体的に
取付けているが、この一体型センサ5は、静止輪、すな
わち、本実施形態によれば外輪3aに直接取付けるもの
とすることも可能で本発明の範囲内である。センサから
の信号線は、一本のケーブルで一体型センサ5から出て
おり、一体型センサ5又は軸受3の近傍に設置した中継
装置6に結線されている。
【0008】中継装置6には各信号を増幅するための増
幅回路が内蔵されており、信号を増幅すると共に、出力
信号のインピーダンスを小さくして、伝送途中のノイズ
の影響を小さくしている。中継装置6には、センサの出
力信号を電圧増幅したり、出力信号のインピーダンスを
小さくしたり、電流出力に変換するなどの回路が内蔵さ
れており、ノイズの影響を受けにくくしたり、配線イン
ピーダンスの影響を受けにくくしたりした長距離伝送に
適した出力信号に変換する。なお、電流出力によると、
配線インピーダンスの影響を受けにくくなる。また、中
継装置6にはセンサに供給する電源電圧や中継装置6内
の回路に供給する電源電圧を一定にするための定電圧電
源(定電圧レギュレータ、DC−DCコンバーター、定
電圧ダイオードなど)を設けても良い。中継装置6は、
ノイズの影響を避けるため一体型センサ5または軸受装
置全体の2m以内に設置するのが望ましい。また中継装
置6と一体型センサ5とをつなぐケーブルを2m以内と
したのは、これ以上長くすると一体型センサ5から中継
装置6に信号が行く間にノイズがのってしまうためであ
る。
【0009】従って、中継装置6を一体型センサ5又は
軸受装置の近傍に配置し、中継装置6で一体型センサ5
の信号を受け、一体型センサ5の信号を中継装置6内で
増幅したり、長距離伝送に適した信号に変換してから1
0〜20m離れている車輌車体側に取り付けられた制御
装置7まで伝送するので、長距離伝送の途中で外部から
のノイズや配線インピーダンスを受けにくい。その結
果、一体型センサ5の信号を、出力波形の歪やノイズや
配線インピーダンスの影響がない状態で車輌車体側に取
り付けた制御装置7まで伝送することができる。また、
一体型センサ5の信号は近距離の中継装置6に伝送する
だけでよいため、センサ本体内部に検出信号を増幅した
り、出力信号のインピーダンスを小さくしたり、電流出
力に変換する回路を設ける必要がなくなる。また、長距
離伝送に適した信号に変換したりする回路を設ける必要
がなくなる。そのため、信号を増幅するための回路をセ
ンサ内に設ける必要がなく、一体型センサの小型化が可
能となる。なお、必要により検出信号を中継装置6に伝
送するための処理回路等を一体型センサ5に組み込んで
も良い。また、一体型センサ5は構造上軸箱1の蓋2
や、軸箱1、外輪3aなど強い振動や軸受の発熱にさら
される場所に設置されることが多いが、そのような場合
でも本発明の構成とすることにより、一体型センサ5内
に搭載する電子回路を必要最小限にでき、振動、温度な
どの環境条件のきびしい場所に中継装置6を設置する必
要がないため、中継装置6内の電子回路が強い振動や高
温にさらされることがなくなる。その結果、センサ付軸
受装置の信頼性を向上させることができる。上記実施形
態では、中継装置6から制御装置7までを有線によって
信号を送るタイプについて説明したが、ワイヤレスにて
送信することも可能である。この場合、例えば電波や光
や超音波などを使用し、ワイヤレスでデータを送信又は
送受信する通信機能を備えた中継装置や制御装置を使用
すればよい。このように中継装置6と制御装置7との間
をワイヤレスで送信又は送受信すると、ケーブルを長距
離にわたって配線する必要がなくなるので、配線の工数
をなくすことができる。また、長距離配線がないので、
ケーブルの断線の可能性も小さくなる。
【0010】また、図2は本発明の第二実施形態を示
す。本実施形態は、一体型センサ5から出力される信号
ケーブルの一部に中継装置6を一体化して設けた例であ
る。この場合は、図2のように一体型センサ5、中継装
置6、信号ケーブルをアッセンブリとして構成しても良
い。その他の構成作用効果は第一実施形態と同様である
ため省略する。
【0011】
【発明の効果】本発明は、中継装置を一体型センサまた
は軸受の近傍に配置し、中継装置でセンサの信号を受
け、センサの信号を中継装置内で増幅したり、長距離伝
送に適した信号に変換してから10〜20m離れている
車輌車体側に取り付けられた制御装置まで伝送するの
で、長距離伝送の途中で外部からのノイズを受けたり配
線インピーダンスの影響を受けにくい。その結果、セン
サの信号を、出力波形の歪やノイズや配線インピーダン
スの影響がない状態で車輌車体側に取り付けた制御装置
まで伝送することができる。また本発明においては一体
型センサ5内に搭載する電子回路を必要最小限にでき、
振動、温度などの環境条件のきびしい場所に中継装置6
内の電子回路が強い振動や高温にさらされることがなく
なり、センサ付軸受装置の信頼性を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明軸受装置の第一実施形態を一部省略して
示す概略図。
【図2】本発明軸受装置の第二実施形態を一部省略して
示す概略図。
【図3】従来技術を一部省略して示す概略図。
【図4】従来技術を一部省略して示す概略図。
【符号の説明】
3:軸受 3a:静止輪(外輪) 3b:回転輪(内輪) 4:車軸 5:一体型センサ 6:中継装置 7:制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳沢 知之 神奈川県藤沢市鵠沼神明1丁目5番50号日 本精工株式会社内 Fターム(参考) 2F073 AA35 AB02 AB06 AB12 BB01 BB04 BC01 BC02 BC04 BC05 GG04 3J101 AA16 AA25 AA32 AA43 AA54 AA62 BA54 BA56 BA77 FA22 FA23 FA26 FA41 GA01 GA36

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも外輪と、内輪と、該外内輪間に
    組み込まれる複数個の転動体を有する転がり軸受を備
    え、外輪と内輪の少なくともどちらか一方が回転輪であ
    り、他方が静止輪である軸受装置において、軸受装置の
    状態を検出する少なくとも一つ以上のセンサが単一のセ
    ンサホルダに納められ、静止輪若しくは静止輪に取り付
    けた部材に取り付けられる一体型センサと、該一体型セ
    ンサ若しくは軸受の近傍に備えられ、該一体型センサか
    らの出力信号を増幅、若しくは長距離伝送に適した信号
    に変換して装置外部に設けた制御装置まで伝送する中継
    装置とを備えたことを特徴とするセンサ付軸受装置。
  2. 【請求項2】軸受装置の状態を検出するためのセンサ
    は、回転速度センサ、温度センサ、振動センサの少なく
    ともいずれか一つ以上であることを特徴とする請求項1
    に記載のセンサ付軸受装置。
  3. 【請求項3】中継装置からの信号をケーブルを用いて装
    置外部に取り出すことを特徴とする請求項1又は2のい
    ずれかに記載のセンサ付軸受装置。
  4. 【請求項4】中継装置からの信号をワイヤレスで装置外
    部に取り出すことを特徴とする請求項1又は2のいずれ
    かに記載のセンサ付軸受装置。
JP2001239700A 2001-08-07 2001-08-07 センサ付軸受装置 Pending JP2003049859A (ja)

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CNB021277338A CN1180224C (zh) 2001-08-07 2002-08-07 无线传感器、带传感器的滚动轴承、管理装置及监视装置
US11/362,158 US7394395B2 (en) 2001-08-07 2006-02-27 Wireless sensor, rolling bearing with sensor, management apparatus and monitoring system

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