JP2003065835A - センサ付軸受装置 - Google Patents
センサ付軸受装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】軸受の振動状態を高精度に検出可能なコンパク
トなセンサを備えたセンサ付軸受装置を提供する。 【解決手段】センサ付軸受装置は、ハウジング２に組み
込まれており、互いに相対的に回転可能な外輪４及び内
輪６と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体
８とを少なくとも有する転がり軸受１０を備え、転がり
軸受の運転状態を検出するための少なくとも１つ以上の
センサが設けられており、センサによって少なくとも転
がり軸受の振動状態を常時測定することができる。セン
サとして、両端支持構造のバイモルフ型圧電素子（振動
センサ）１８と、転がり軸受の回転速度を測定する回転
速度センサ２０と、転がり軸受の温度を測定する温度セ
ンサ２２とが適用されている。これらセンサは、各セン
サを駆動する各種電子素子と共に単一のセンサホルダ２
４に組み込まれて一体化されている。
トなセンサを備えたセンサ付軸受装置を提供する。 【解決手段】センサ付軸受装置は、ハウジング２に組み
込まれており、互いに相対的に回転可能な外輪４及び内
輪６と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体
８とを少なくとも有する転がり軸受１０を備え、転がり
軸受の運転状態を検出するための少なくとも１つ以上の
センサが設けられており、センサによって少なくとも転
がり軸受の振動状態を常時測定することができる。セン
サとして、両端支持構造のバイモルフ型圧電素子（振動
センサ）１８と、転がり軸受の回転速度を測定する回転
速度センサ２０と、転がり軸受の温度を測定する温度セ
ンサ２２とが適用されている。これらセンサは、各セン
サを駆動する各種電子素子と共に単一のセンサホルダ２
４に組み込まれて一体化されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械装置（例え
ば、鉄道車両、自動車、搬送車などの移動体、連続鋳造
や圧延機などの工作機械）に組み込まれた軸受の運転状
態を検出し、その予防保全を図ることが可能なセンサ付
軸受装置に関する。
ば、鉄道車両、自動車、搬送車などの移動体、連続鋳造
や圧延機などの工作機械）に組み込まれた軸受の運転状
態を検出し、その予防保全を図ることが可能なセンサ付
軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の軸受装置には、例えば図５に示す
ように、転がり軸受１００がセットされたハウジング１
０２に、温度センサ１０４と回転速度センサ１０６が別
途独立して配設されており、これら温度センサ１０４及
び回転速度センサ１０６によって、転がり軸受１００の
運転状態（温度変化、回転速度変化など）を検出するよ
うになっている。
ように、転がり軸受１００がセットされたハウジング１
０２に、温度センサ１０４と回転速度センサ１０６が別
途独立して配設されており、これら温度センサ１０４及
び回転速度センサ１０６によって、転がり軸受１００の
運転状態（温度変化、回転速度変化など）を検出するよ
うになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、転がり軸受
１００の運転状態としては、温度変化や回転速度変化な
どの他に、例えば、外圧による衝撃荷重が転がり軸受に
加わった際に生じる衝撃振動や、転がり軸受の磨耗や剥
離或いは亀裂等に伴って発生する異常振動がある。従来
の軸受装置のように温度センサ１０４と回転速度センサ
１０６を設けただけでは、軸受に剥離等の異常が生じて
も、温度測定部まで温度が伝わるのに時間がかかった
り、軽微な異常では軸受温度がそれほど上昇しない等異
常発生初期にその異常を検出することが困難であった。
また、温度センサ１０４と回転速度センサ１０６を別途
独立して配設すると、そのためのスペースを軸受装置内
に確保する必要があり、その結果、装置のコンパクト化
を図ることが困難になる。本発明は、このような問題を
解決するために成されており、その目的は、軸受の振動
状態を高精度に検出可能なコンパクトなセンサを備えた
センサ付軸受装置を提供することにある。
１００の運転状態としては、温度変化や回転速度変化な
どの他に、例えば、外圧による衝撃荷重が転がり軸受に
加わった際に生じる衝撃振動や、転がり軸受の磨耗や剥
離或いは亀裂等に伴って発生する異常振動がある。従来
の軸受装置のように温度センサ１０４と回転速度センサ
１０６を設けただけでは、軸受に剥離等の異常が生じて
も、温度測定部まで温度が伝わるのに時間がかかった
り、軽微な異常では軸受温度がそれほど上昇しない等異
常発生初期にその異常を検出することが困難であった。
また、温度センサ１０４と回転速度センサ１０６を別途
独立して配設すると、そのためのスペースを軸受装置内
に確保する必要があり、その結果、装置のコンパクト化
を図ることが困難になる。本発明は、このような問題を
解決するために成されており、その目的は、軸受の振動
状態を高精度に検出可能なコンパクトなセンサを備えた
センサ付軸受装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のセンサ付軸受装置は、互いに相対的
に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込
まれた複数個の転動体とを少なくとも有する転がり軸受
を備えていると共に、この転がり軸受の運転状態を検出
するための少なくとも１つ以上のセンサが設けられてお
り、このセンサによって少なくとも転がり軸受の振動状
態を常時測定することが可能である。また、前記センサ
には、例えば両端支持構造のバイモルフ型圧電素子や、
転がり軸受の回転速度を測定するための回転速度セン
サ、及び、転がり軸受の温度を測定するための温度セン
サが適用されている。また、前記センサは、このセンサ
を駆動するための各種電子素子と共に単一のセンサホル
ダに組み込まれており、センサ並びに各種電子素子は、
所定の基板上に実装されている。また、前記電子素子に
は、センサの出力を増幅させるための増幅回路が適用さ
れている。
るために、本発明のセンサ付軸受装置は、互いに相対的
に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込
まれた複数個の転動体とを少なくとも有する転がり軸受
を備えていると共に、この転がり軸受の運転状態を検出
するための少なくとも１つ以上のセンサが設けられてお
り、このセンサによって少なくとも転がり軸受の振動状
態を常時測定することが可能である。また、前記センサ
には、例えば両端支持構造のバイモルフ型圧電素子や、
転がり軸受の回転速度を測定するための回転速度セン
サ、及び、転がり軸受の温度を測定するための温度セン
サが適用されている。また、前記センサは、このセンサ
を駆動するための各種電子素子と共に単一のセンサホル
ダに組み込まれており、センサ並びに各種電子素子は、
所定の基板上に実装されている。また、前記電子素子に
は、センサの出力を増幅させるための増幅回路が適用さ
れている。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
るセンサ付軸受装置について、添付図面を参照して説明
する。なお、以下の説明では、その一例として円すいこ
ろ軸受を図示して説明するが、これに限定されることは
無く、ころ軸受や円筒ころ軸受、玉軸受やアンギュラ玉
軸受に対して本発明を適用できることは言うまでもな
い。
るセンサ付軸受装置について、添付図面を参照して説明
する。なお、以下の説明では、その一例として円すいこ
ろ軸受を図示して説明するが、これに限定されることは
無く、ころ軸受や円筒ころ軸受、玉軸受やアンギュラ玉
軸受に対して本発明を適用できることは言うまでもな
い。
【０００６】図１に示すように、本実施の形態のセンサ
付軸受装置は、ハウジング２に組み込まれており、互い
に相対的に回転可能な外輪４及び内輪６と、これら外内
輪間に組み込まれた複数個の転動体８とを少なくとも有
する転がり軸受１０を備えていると共に、この転がり軸
受１０の運転状態を検出するための少なくとも１つ以上
のセンサが設けられており、このセンサによって少なく
とも転がり軸受１０の振動状態を常時測定することがで
きるようになっている。本実施の形態では、外輪４が静
止側のハウジング２に取り付けられ、内輪６が回転軸１
２に取り付けられている。なお、外輪４を回転させる外
輪回転（内輪静止）方式や内輪６を回転させる内輪回転
（外輪静止）方式、或いは、外輪４及び内輪６を互いに
回転させる方式のいずれかを選択することが可能であ
る。また、保持器１４や密封板（接触若しくは非接触シ
ール又はシールド）１６など、その他の軸受構成は必要
に応じて選択することが可能である。また、本実施の形
態では、センサとして、両端支持構造のバイモルフ型圧
電素子（振動センサ）１８と、転がり軸受１０の回転速
度を測定するための回転速度センサ２０と、転がり軸受
１０の温度を測定するための温度センサ２２とが適用さ
れている。これらセンサは、各センサを駆動するための
各種電子素子と共に単一のセンサホルダ２４に組み込ま
れて一体化されている。
付軸受装置は、ハウジング２に組み込まれており、互い
に相対的に回転可能な外輪４及び内輪６と、これら外内
輪間に組み込まれた複数個の転動体８とを少なくとも有
する転がり軸受１０を備えていると共に、この転がり軸
受１０の運転状態を検出するための少なくとも１つ以上
のセンサが設けられており、このセンサによって少なく
とも転がり軸受１０の振動状態を常時測定することがで
きるようになっている。本実施の形態では、外輪４が静
止側のハウジング２に取り付けられ、内輪６が回転軸１
２に取り付けられている。なお、外輪４を回転させる外
輪回転（内輪静止）方式や内輪６を回転させる内輪回転
（外輪静止）方式、或いは、外輪４及び内輪６を互いに
回転させる方式のいずれかを選択することが可能であ
る。また、保持器１４や密封板（接触若しくは非接触シ
ール又はシールド）１６など、その他の軸受構成は必要
に応じて選択することが可能である。また、本実施の形
態では、センサとして、両端支持構造のバイモルフ型圧
電素子（振動センサ）１８と、転がり軸受１０の回転速
度を測定するための回転速度センサ２０と、転がり軸受
１０の温度を測定するための温度センサ２２とが適用さ
れている。これらセンサは、各センサを駆動するための
各種電子素子と共に単一のセンサホルダ２４に組み込ま
れて一体化されている。
【０００７】回転速度センサ２０は、軸１２に装着され
たパルサリング２６に対向配置されており、転がり軸受
１０の運転中に生じる磁束密度の変化に基づいて、回転
速度を測定することができるようになっている。回転速
度センサ２０としては、例えば、ホール効果を利用した
ホール素子やホールＩＣ、磁束の変化によりその抵抗値
が変化する磁気抵抗素子であるＭＲ素子（magneto resi
stance element）やＧＭＲ素子（giant magneto resist
ance element）等を適用することができる。また、温度
センサ２２としては、例えば、サーミスタ、温度ＩＣ、
白金測温抵抗、熱電対等を適用することができる。特に
温度ＩＣを利用した場合は、出力特性の直線性が良いの
で好ましい。
たパルサリング２６に対向配置されており、転がり軸受
１０の運転中に生じる磁束密度の変化に基づいて、回転
速度を測定することができるようになっている。回転速
度センサ２０としては、例えば、ホール効果を利用した
ホール素子やホールＩＣ、磁束の変化によりその抵抗値
が変化する磁気抵抗素子であるＭＲ素子（magneto resi
stance element）やＧＭＲ素子（giant magneto resist
ance element）等を適用することができる。また、温度
センサ２２としては、例えば、サーミスタ、温度ＩＣ、
白金測温抵抗、熱電対等を適用することができる。特に
温度ＩＣを利用した場合は、出力特性の直線性が良いの
で好ましい。
【０００８】図２に示すように、振動センサ１８は、張
り合わせた２枚の圧電素子２８ａ,２８ｂの両端をパッ
ケージ３０で支持した構造を成している。この構成にお
いて、転がり軸受１０の運転中に振動加速度が振動セン
サ１８に作用すると、圧電素子２８ａ,２８ｂが屈曲変
形し、それに伴って圧電素子２８ａ,２８ｂに電荷が発
生する。このとき発生した電荷を検出することによっ
て、転がり軸受１０の振動状態を測定することができ
る。なお、図２（ａ）は、振動加速度が作用していない
状態（加速度非作用時）、図２（ｂ）は、振動加速度が
作用し圧電素子２８ａ,２８ｂが屈曲変形している状態
（加速度作用時）を示す。なお、振動センサの配置の方
向は、測定したい振動加速度に合せて配置するのが良
い。なお、二方向以上の振動を測定する場合は、振動加
速度の方向に一定角度傾けて振動センサを配置して測定
しても良いが二個以上の振動センサを使用しても良い。
り合わせた２枚の圧電素子２８ａ,２８ｂの両端をパッ
ケージ３０で支持した構造を成している。この構成にお
いて、転がり軸受１０の運転中に振動加速度が振動セン
サ１８に作用すると、圧電素子２８ａ,２８ｂが屈曲変
形し、それに伴って圧電素子２８ａ,２８ｂに電荷が発
生する。このとき発生した電荷を検出することによっ
て、転がり軸受１０の振動状態を測定することができ
る。なお、図２（ａ）は、振動加速度が作用していない
状態（加速度非作用時）、図２（ｂ）は、振動加速度が
作用し圧電素子２８ａ,２８ｂが屈曲変形している状態
（加速度作用時）を示す。なお、振動センサの配置の方
向は、測定したい振動加速度に合せて配置するのが良
い。なお、二方向以上の振動を測定する場合は、振動加
速度の方向に一定角度傾けて振動センサを配置して測定
しても良いが二個以上の振動センサを使用しても良い。
【０００９】このように振動センサ１８として両端支持
構造のバイモルフ型圧電素子を用いているので、大きな
振動や衝撃が作用した場合でも、圧電素子２８ａ,２８
ｂを破損し難くすることができる。特に、車両のバネ下
構造に使用する場合に適しており、車両移動中の大きな
衝撃が転がり軸受１０又は振動センサ１８に作用して
も、圧電素子２８ａ,２８ｂが容易に破損することは無
い。また、片持ち梁構造の振動センサに比べて、上記の
耐衝撃性が優れると共に、その共振周波数が高いため、
高周波域の振動状態を精度良く検出することが可能とな
り、その結果、微妙な振動変化（異常振動、軸受に異常
が発生した初期状態の振動など）を感度良く測定するこ
とができる。また、各センサ１８,２０,２２を駆動する
ための各種電子素子としては、駆動回路（図示しない）
や、各センサ（特に、振動センサ１８）の出力を増幅さ
せるための増幅回路（アンプ）３２（図３、図４参照）
が適用されている。これら各種電子素子は、各センサ１
８,２０,２２と共に所定のプリント基板（図示しない）
上に実装されている。各センサをプリント基板に直接実
装することによって、各センサと各種電子素子を結線す
るための電線が不要となると共に、従来のように各セン
サをセンサ本体に固定するための固定部品も不要となる
ため、装置のコンパクト化を図ることが可能となる。ま
た、従来のように結線用の電線があると、経年変化や外
部振動による電線の疲労で断線する恐れがあるが、本実
施の形態のように各センサをプリント基板に実装すれ
ば、経年変化や断線といった不具合も無くセンサの信頼
性を向上させることができる。
構造のバイモルフ型圧電素子を用いているので、大きな
振動や衝撃が作用した場合でも、圧電素子２８ａ,２８
ｂを破損し難くすることができる。特に、車両のバネ下
構造に使用する場合に適しており、車両移動中の大きな
衝撃が転がり軸受１０又は振動センサ１８に作用して
も、圧電素子２８ａ,２８ｂが容易に破損することは無
い。また、片持ち梁構造の振動センサに比べて、上記の
耐衝撃性が優れると共に、その共振周波数が高いため、
高周波域の振動状態を精度良く検出することが可能とな
り、その結果、微妙な振動変化（異常振動、軸受に異常
が発生した初期状態の振動など）を感度良く測定するこ
とができる。また、各センサ１８,２０,２２を駆動する
ための各種電子素子としては、駆動回路（図示しない）
や、各センサ（特に、振動センサ１８）の出力を増幅さ
せるための増幅回路（アンプ）３２（図３、図４参照）
が適用されている。これら各種電子素子は、各センサ１
８,２０,２２と共に所定のプリント基板（図示しない）
上に実装されている。各センサをプリント基板に直接実
装することによって、各センサと各種電子素子を結線す
るための電線が不要となると共に、従来のように各セン
サをセンサ本体に固定するための固定部品も不要となる
ため、装置のコンパクト化を図ることが可能となる。ま
た、従来のように結線用の電線があると、経年変化や外
部振動による電線の疲労で断線する恐れがあるが、本実
施の形態のように各センサをプリント基板に実装すれ
ば、経年変化や断線といった不具合も無くセンサの信頼
性を向上させることができる。
【００１０】このように各センサを実装したプリント基
板をセンサホルダ２４内に固定する方法としては、例え
ばネジ止めや樹脂モールドを用いることができる。ネジ
止めの場合、プリント基板を直接センサホルダ２４に固
定しても良いが、プリント基板を固定用部品に固定し、
その固定用部品をセンサホルダ２４に固定する方が組立
性が向上するので好ましい。樹脂モールドの場合、セン
サホルダ２４の素材（一般的には、金属）とモールド用
樹脂との熱膨張率の差によってセンサや各種電子素子が
破損するのを防止するため、各センサ及び各種電子素子
が実装された部分を柔軟なシリコン樹脂や気泡を有する
発泡性樹脂で囲んだ後、硬質のモールド用樹脂でモール
ドすることが好ましい。また、各センサ及び各種電子素
子を中空の金属ケースで囲んで熱膨張率の差によるセン
サや各種電子素子の破損を防止しても良い。
板をセンサホルダ２４内に固定する方法としては、例え
ばネジ止めや樹脂モールドを用いることができる。ネジ
止めの場合、プリント基板を直接センサホルダ２４に固
定しても良いが、プリント基板を固定用部品に固定し、
その固定用部品をセンサホルダ２４に固定する方が組立
性が向上するので好ましい。樹脂モールドの場合、セン
サホルダ２４の素材（一般的には、金属）とモールド用
樹脂との熱膨張率の差によってセンサや各種電子素子が
破損するのを防止するため、各センサ及び各種電子素子
が実装された部分を柔軟なシリコン樹脂や気泡を有する
発泡性樹脂で囲んだ後、硬質のモールド用樹脂でモール
ドすることが好ましい。また、各センサ及び各種電子素
子を中空の金属ケースで囲んで熱膨張率の差によるセン
サや各種電子素子の破損を防止しても良い。
【００１１】また、図３及び図４に示すように、各セン
サ（特に、振動センサ１８）の出力を増幅回路（アン
プ）３２で増幅させることによって、ノイズの影響を受
け難くすることができる。図３には、振動センサ１８の
電圧出力の回路構成が示されている。転がり軸受１０の
運転中に、振動センサ１８に振動加速度が作用すると、
その加速度の向きに比例した電荷が発生する。そのと
き、出力端子にはプラス端子と他端子の間に電圧が発生
する。この端子間電圧の差動をとることによって振動加
速度に比例した出力電圧を得ることができる。この場
合、出力電圧を外部に直接出力しても良いが、この出力
は高インピーダンスであり且つ電圧値が微小である。そ
こで、本実施の形態のようにアンプ３２で増幅させるこ
とによって、Ｓ／Ｎ比の高い出力電圧を得ることができ
る。また、基準電圧発生回路（定電圧レギュレータ、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ、基準電圧ＩＣ、基準電圧ダイオー
ドなど）３４の定電圧を基準とし、この電圧分だけオフ
セットすることによって、マイナス側の電源を準備する
こと無く、Ｓ／Ｎ比の高い出力電圧を得ることができ
る。本実施の形態では、その一例として、５Ｖの定電圧
を基準とし、この基準電圧に対して振動センサ１８の出
力電圧をアンプ３２で増幅することによって、振動セン
サ１８の出力信号（振動出力）を得ている。
サ（特に、振動センサ１８）の出力を増幅回路（アン
プ）３２で増幅させることによって、ノイズの影響を受
け難くすることができる。図３には、振動センサ１８の
電圧出力の回路構成が示されている。転がり軸受１０の
運転中に、振動センサ１８に振動加速度が作用すると、
その加速度の向きに比例した電荷が発生する。そのと
き、出力端子にはプラス端子と他端子の間に電圧が発生
する。この端子間電圧の差動をとることによって振動加
速度に比例した出力電圧を得ることができる。この場
合、出力電圧を外部に直接出力しても良いが、この出力
は高インピーダンスであり且つ電圧値が微小である。そ
こで、本実施の形態のようにアンプ３２で増幅させるこ
とによって、Ｓ／Ｎ比の高い出力電圧を得ることができ
る。また、基準電圧発生回路（定電圧レギュレータ、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ、基準電圧ＩＣ、基準電圧ダイオー
ドなど）３４の定電圧を基準とし、この電圧分だけオフ
セットすることによって、マイナス側の電源を準備する
こと無く、Ｓ／Ｎ比の高い出力電圧を得ることができ
る。本実施の形態では、その一例として、５Ｖの定電圧
を基準とし、この基準電圧に対して振動センサ１８の出
力電圧をアンプ３２で増幅することによって、振動セン
サ１８の出力信号（振動出力）を得ている。
【００１２】図４には、振動センサ１８の電流出力の回
路構成が示されている。この構成では、振動センサ１８
からの出力信号をアンプ３２を介して電流信号として外
部に出力している。電流出力は、上述した電圧出力（図
３参照）の場合に比べて更にノイズの影響を受けに難く
なり、ケーブルのインピーダンスの影響を受け難くなる
ため出力信号を長距離伝送するのに適している。図３及
び図４に示すように、振動センサ１８の出力をアンプ３
２で増幅してから外部に出力する構成にすれば、振動セ
ンサ１８から直接外部に出力する場合に比べて、ノイズ
の影響を受け難くすることができる。即ち、圧電素子２
８ａ,２８ｂ（図２参照）を使用した振動センサ１８
は、その出力電圧が微少であると共に高インピーダンス
であるためノイズが乗り易いが、アンプ３２で増幅する
ことによって、その出力を高電圧にすると共に低インピ
ーダンスにできるため、ノイズの影響を受け難くするこ
とができる。また、電圧出力（図３）及び電流出力（図
４）のいずれも、その回路構成における信号線をツイス
トさせることによって、ノイズの影響を少なくすること
が可能である。この場合、電圧出力の回路構成では、出
力の信号線とグランド線をツイストさせ、電流出力の回
路構成では、出力の信号線と電源線をツイストさせるの
が良い。なお、上記電圧出力及び電流出力の回路構成
は、温度センサの出力に対しても適用することができ、
温度センサ２２の出力が信号のＳ／Ｎ比を向上させるこ
とができる。また、振動センサ１８からアンプ３２まで
の配線を、基準電圧が設定された保護配線で囲むことに
よってノイズ（装置外部や内部からのノイズなど）の影
響を少なくすることができる。この場合、振動センサ１
８とアンプ３２の裏面にも保護配線を敷設することが好
ましい。また、多層基板を使用している場合には、基板
間の層を保護配線パターンとして用いることが可能であ
る。このように構成すると、装置内外に発生したノイズ
を保護配線で吸収したり、シールドしたりできるため、
各種電子素子並びに出力信号に対するノイズの影響を少
なくすることが可能となり、その結果、Ｓ／Ｎ比の高い
信号を得ることができる。また、上述した実施の形態に
おいて、センサホルダ２４に各種センサ並びに各種電子
素子を一体化させたことによって、このセンサホルダ２
４を一体型センサとして機能させることが可能となり、
その結果、センサ付軸受装置内におけるセンサホルダ２
４の取付位置の自由度が向上し、更に取付スペースを従
来に比べてコンパクトにすることができる。
路構成が示されている。この構成では、振動センサ１８
からの出力信号をアンプ３２を介して電流信号として外
部に出力している。電流出力は、上述した電圧出力（図
３参照）の場合に比べて更にノイズの影響を受けに難く
なり、ケーブルのインピーダンスの影響を受け難くなる
ため出力信号を長距離伝送するのに適している。図３及
び図４に示すように、振動センサ１８の出力をアンプ３
２で増幅してから外部に出力する構成にすれば、振動セ
ンサ１８から直接外部に出力する場合に比べて、ノイズ
の影響を受け難くすることができる。即ち、圧電素子２
８ａ,２８ｂ（図２参照）を使用した振動センサ１８
は、その出力電圧が微少であると共に高インピーダンス
であるためノイズが乗り易いが、アンプ３２で増幅する
ことによって、その出力を高電圧にすると共に低インピ
ーダンスにできるため、ノイズの影響を受け難くするこ
とができる。また、電圧出力（図３）及び電流出力（図
４）のいずれも、その回路構成における信号線をツイス
トさせることによって、ノイズの影響を少なくすること
が可能である。この場合、電圧出力の回路構成では、出
力の信号線とグランド線をツイストさせ、電流出力の回
路構成では、出力の信号線と電源線をツイストさせるの
が良い。なお、上記電圧出力及び電流出力の回路構成
は、温度センサの出力に対しても適用することができ、
温度センサ２２の出力が信号のＳ／Ｎ比を向上させるこ
とができる。また、振動センサ１８からアンプ３２まで
の配線を、基準電圧が設定された保護配線で囲むことに
よってノイズ（装置外部や内部からのノイズなど）の影
響を少なくすることができる。この場合、振動センサ１
８とアンプ３２の裏面にも保護配線を敷設することが好
ましい。また、多層基板を使用している場合には、基板
間の層を保護配線パターンとして用いることが可能であ
る。このように構成すると、装置内外に発生したノイズ
を保護配線で吸収したり、シールドしたりできるため、
各種電子素子並びに出力信号に対するノイズの影響を少
なくすることが可能となり、その結果、Ｓ／Ｎ比の高い
信号を得ることができる。また、上述した実施の形態に
おいて、センサホルダ２４に各種センサ並びに各種電子
素子を一体化させたことによって、このセンサホルダ２
４を一体型センサとして機能させることが可能となり、
その結果、センサ付軸受装置内におけるセンサホルダ２
４の取付位置の自由度が向上し、更に取付スペースを従
来に比べてコンパクトにすることができる。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、軸受の状態（異常振
動、異常が発生した初期状態）を高精度に検出可能なコ
ンパクトなセンサを備えたセンサ付軸受装置を提供する
ことができる。
動、異常が発生した初期状態）を高精度に検出可能なコ
ンパクトなセンサを備えたセンサ付軸受装置を提供する
ことができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係るセンサ付軸受装置
の構成を示す図。
の構成を示す図。
【図２】振動センサの構成を示す平面図であり、（ａ）
は、加速度非作用時の圧電素子の状態を示す図、（ｂ）
は、加速度作用時の圧電素子の状態を示す図。
は、加速度非作用時の圧電素子の状態を示す図、（ｂ）
は、加速度作用時の圧電素子の状態を示す図。
【図３】振動センサの電圧出力の回路構成を示す図。
【図４】振動センサの電流出力の回路構成を示す図。
【図５】従来の軸受装置の構成を示す図。
２：ハウジング
４：外輪
６：内輪
８：転動体
１０：転がり軸受
１８：振動センサ（両端支持構造のバイモルフ型圧電素
子） ２０：回転速度センサ ２２：温度センサ ２４：センサホルダ
子） ２０：回転速度センサ ２２：温度センサ ２４：センサホルダ
─────────────────────────────────────────────────────
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(72)発明者 森田 耕一
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） 2G024 AD01 BA11 CA13 CA17 EA11
2G064 AA11 BA15 CC13
Claims (5)
- 【請求項１】 互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪
と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを
少なくとも有する転がり軸受を備えていると共に、この
転がり軸受の運転状態を検出するための少なくとも１つ
以上のセンサが設けられており、このセンサによって少
なくとも転がり軸受の振動状態を測定することを特徴と
するセンサ付軸受装置。 - 【請求項２】 センサには、両端支持構造のバイモルフ
型圧電素子が適用されてい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。 - 【請求項３】 センサには、転がり軸受の回転速度を測
定するための回転速度センサ、及び、転がり軸受の温度
を測定するための温度センサの少なくともどちらか一方
を備えている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。 - 【請求項４】 センサは、このセンサを駆動するための
各種電子素子と共に単一のセンサホルダに組み込まれて
おり、センサ並びに各種電子素子は、所定の基板上に実
装されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載のセンサ付軸受装置。 - 【請求項５】 センサの出力を増幅させるための増幅回
路が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の
いずれかに記載のセンサ付軸受装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001250800A JP2003065835A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | センサ付軸受装置 |
| US10/212,051 US7034711B2 (en) | 2001-08-07 | 2002-08-06 | Wireless sensor, rolling bearing with sensor, management apparatus and monitoring system |
| 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001250800A JP2003065835A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | センサ付軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003065835A true JP2003065835A (ja) | 2003-03-05 |
Family
ID=19079548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001250800A Withdrawn JP2003065835A (ja) | 2001-08-07 | 2001-08-21 | センサ付軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003065835A (ja) |
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-
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- 2001-08-21 JP JP2001250800A patent/JP2003065835A/ja not_active Withdrawn
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