JP2003214452A - 検出器及びセンサ付転動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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す
る。 【解決手段】 検出器２０により転動装置１７の状態を
検出するセンサ付転動装置１０であって、検出器２０
は、センサケース２３と、センサケース２３内に配設さ
れた振動センサ３０とを備え、センサケース２３が該セ
ンサケースを転動装置１７に固定するための固定部２３
ｃを有し、振動センサ３０がセンサケース２３内の固定
部２３ｃ近傍の箇所に配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサ付転動装置
に関し、機械装置などの予防保全、例えば振動を受け易
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】産業機械の軸受装置や、鉄道車両及び自
動車等の車両の軸受装置、あるいはギヤボックスには、
保全のために振動や温度等を検出するセンサを備えた検
出器（センサユニット）を取り付ける場合がある。図１
０に示すように、従来、軸受等の振動を検出する振動セ
ンサ９１が、センサケース９２内の先端部に樹脂９３で
モールド固定されてなるセンサユニット９０が用いられ
ていた。センサユニット９０は、センサケース９２がハ
ウジング９４に設けられた取付孔９４ａに挿入され、ボ
ルト等によりハウジング９４に固定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のように
振動センサ９１がセンサケース９２内の先端部に配置さ
れた構造の場合、例えばセンサケース９２が有する曲げ
方向の固有振動数に近い振動が加振された際にはセンサ
ケース９２が共振するなどして、軸受装置等の転動装置
に作用する振動を振動センサ９１により正確に検出でき
ないことがあった。また、センサユニット９０をハウジ
ング９４の取付孔９４ａに挿入してボルト等により固定
した場合、センサケース９２と取付孔９４ａとの間に隙
間９５ができ、転動装置に振動が加振された際にはこの
隙間９５を介した接触面での接触の仕方が微小に変化す
る。その結果、接触面にフレッチングが発生したり、接
触面及びそれ以外の接触部でわずかな振動が発生したり
する。その振動を、振動センサ９１が検出してしまい、
その値が誤差となり、転動装置に作用する振動を精度良
く検出する妨げとなっていた。本発明は、上記事情に鑑
みてなされたもので、その目的は、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することにある。

【０００４】

【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） 転動装置の状態を検出する検出器であって、セ
ンサケースと、前記センサケース内に配設された振動セ
ンサとを少なくとも備え、前記センサケースが該センサ
ケースを前記転動装置に固定するための固定部を有し、
前記振動センサが前記センサケース内の前記固定部近傍
の箇所に配設されていることを特徴とする検出器。 （２） 前記センサケースが、筒状のセンサ本体収容部
と、前記センサ本体収容部の外周側に突出したフランジ
とを有し、前記振動センサが前記フランジの内周側に配
設されている前記（１）に記載の検出器。 （３） 前記（１）又は（２）に記載の検出器を転動装
置に備え、前記検出器により前記転動装置の状態を検出
するセンサ付転動装置。 （４） センサケース内に少なくとも振動センサが配設
された検出器を転動装置に備え、前記検出器により前記
転動装置の状態を検出するセンサ付転動装置であって、
前記転動装置の前記検出器を装着する装着部と前記検出
器との間に、減衰材が配設されていることを特徴とする
センサ付転動装置。 （５） 前記減衰材として、グリース、シリコンゲル、
シリコン樹脂、Ｏリングの少なくとも一つが用いられた
前記（４）に記載のセンサ付転動装置。 （６） 前記振動センサがプリント基板上に実装され、
該プリント基板が前記センサケース内に収容されている
前記（３）〜（５）のいずれかに記載のセンサ付転動装
置。 （７） 前記転動装置が、外方部材と、内方部材と、前
記外方部材及び内方部材間に配設された転動体とを有
し、前記外方部材及び内方部材のうち、一方が静止部
材、他方が可動部材とされており、前記検出器が前記静
止部材又は該静止部材に固定された部材に取り付けられ
ている前記（３）〜（６）のいずれかに記載のセンサ付
転動装置。 （８） 前記転動装置が、外方部材と、内方部材と、前
記外方部材及び内方部材間に配設された転動体とを有
し、前記外方部材及び内方部材のうち、一方が静止部
材、他方が可動部材とされており、前記検出器が前記可
動部材又は該可動部材に固定された部材に取り付けられ
ている前記（３）〜（６）のいずれかに記載のセンサ付
転動装置。 （９） 前記転動装置が転がり軸受である前記（３）〜
（８）のいずれかに記載のセンサ付転動装置。 （１０） 前記転動装置がボールねじである前記（３）
〜（８）のいずれかに記載のセンサ付転動装置。 （１１） 前記転動装置がリニアガイドである前記
（３）〜（８）のいずれかに記載のセンサ付転動装置。

【０００５】上記構成の検出器及びセンサ付転動装置に
よれば、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。すなわち、振動センサを、センサケー
スの固定部近傍の箇所に配設した場合、センサケースの
固有振動数に近い振動が加振されて例えばセンサケース
が共振しても、センサケースの固定部近傍の箇所は転動
装置に作用する振動と同等の振動をするので、振動セン
サにより転動装置の振動を正確に検出できる。センサケ
ースの固定部は、フランジであることが好ましい。ま
た、転動装置の装着部と検出器との間に減衰材を配設し
た場合、減衰材によりフレッチングや新たな振動の発生
を顕著に防止できる。その結果、振動を精度よく測定す
ることができる。なお、上記（９）においていう「転が
り軸受」には、複数の転がり軸受の外輪にハウジングが
外嵌されてなる、いわゆる軸受装置も、含まれる。

【０００６】

【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実施形
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。

【０００７】ハウジング１８内における軸１５の端部に
は、被検出部材としての速度検出用歯車１６が設けられ
ている。速度検出用歯車１６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１５が回
転することで、歯車１６が回転する。速度検出用歯車１
６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。

【０００８】ハウジング１８は例えば円筒形状に形成さ
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。ハウジング１８の、一方の
転がり軸受１１よりも軸方向に突出した位置であって、
前記速度検出用歯車１６と同等な軸方向位置には、ハウ
ジング１８の内面と外面とを貫通する取付孔１８ａが設
けられている。そして、取付孔１８ａを介してセンサユ
ニット２０がハウジング１８に固定されている。

【０００９】センサユニット２０は、センサケース２
３、ケースカバー２４、ケーブルグランド２５、センサ
本体２６を備えている。センサ本体２６は、プリント基
板２７に、速度センサ２８、温度センサ２９、振動セン
サ（加速度センサ）３０、及び信号を処理するための電
子部品３１が実装されてなる。

【００１０】図２は、センサユニット２０の拡大図であ
る。図２に示すように、センサケース２３は、中空筒状
に形成されたセンサ本体収容部２３ｂと、センサ本体収
容部２３ｂの一端に（図では上端に）設けられてセンサ
本体収容部２３ｂの外周側に突出したフランジ２３ｃと
を有している。フランジ２３ｃの、センサ本体収容部２
３ｂ側とは反対側の面には、円環形にされたケースカバ
ー結合部２３ａが突出形成されている。

【００１１】センサケース２３の、センサ本体収容部２
３ｂ内には、センサ本体２６のプリント基板２７に実装
された速度センサ２８、温度センサ２９、振動センサ３
０、電子部品３１が収容されている。プリント基板２７
は、長方形板状に形成され、その長手方向が鉛直方向に
平行になるようにセンサ本体収容部２３ｂ内に配置され
ている。プリント基板２７の先端部（長手方向の一端
部；図では下端部）は、センサ本体収容部２３ｂの底板
２３ｂ１に当接している。

【００１２】プリント基板２７をセンサケース２３に固
定するには、ねじ等の固定具を用いてもよいし、エポキ
シ樹脂等（接着剤等）を充填してもよい。エポキシ樹脂
等を充填する場合は、センサ本体収容部２３ｂにプリン
ト基板２７の挿入をガイドするように案内部を設けてお
くのが良い。また、樹脂を充填してプリント基板２７を
固定する場合は、少なくともプリント基板２７の外縁部
が樹脂と直接接触する構造とするのが良い。このように
すると、プリント基板２７がセンサ本体収容部２３ｂ内
で安定して固定される。

【００１３】この際、プリント基板２７上の速度センサ
２８、温度センサ２９、振動センサ３０及び電子部品３
１が実装される部分は、それらセンサ２８，２９，３０
及び電子部品３１にエポキシ樹脂等が直接接触しないよ
うに軟らかいウレタン樹脂やシリコン樹脂や独立気泡を
有するシリコンシート等の発泡性のある樹脂（被覆樹
脂）で被覆し、その外側にエポキシ樹脂を充填するのが
良い。こうすれば、熱膨張差によるセンサ２８，２９，
３０及び電子部品３１の破損を防止することができる。
すなわち、速度センサ２８、温度センサ２９、振動セン
サ３０及び電子部品３１にエポキシ樹脂等の比較的硬い
樹脂が直接接触する構造の場合、エポキシ樹脂、プリン
ト基板２７、センサケース２３の熱膨張係数の差による
寸法変化や圧力変化によってそれらセンサ２８，２９，
３０及び電子部品３１が破損することがある（特にセン
サケース２３が金属材料からなる場合）。そこで、速度
センサ２８、温度センサ２９、振動センサ３０及び電子
部品３１を軟らかいシリコン樹脂や発泡性のある樹脂で
保護することによりこのような破損が防止される。

【００１４】一方、プリント基板２７をセンサ本体収容
部２３ｂにねじ止めで固定する場合、上記のような問題
は発生しない。そしてその場合には、プリント基板２７
をねじで固定すると同時にプリント基板２７の位置決め
ができるので、組立が容易となる。なお、プリント基板
２７を防湿する目的で樹脂等を充填しても良い。この場
合には、エポキシ樹脂等の硬い樹脂を上記のような保護
部材（被覆樹脂）とともに用いても良いし、軟らかい樹
脂をそのまま充填しても良い。また、防湿剤を塗布して
も良い。

【００１５】なお、センサケース２３内（センサ本体収
容部２３ｂ内）に樹脂を充填する場合に、空間全体を樹
脂で充填すると、温度変化時の体積変化の緩和場所がな
くなるので、気体を残す空間部をセンサケース２３内の
一部に設けておくのが良い。こうしておくと、熱膨張係
数の差による体積変化が発生しても、空間部の体積が変
化し、センサケース２３内の圧力はそれほど変化しない
ので、速度センサ２８、温度センサ２９、振動センサ３
０及び電子部品３１の破損が防止される。このような空
間部を設けない場合、温度変化によって数十気圧以上の
圧力変化が生ずることがあり、それにより速度センサ２
８、温度センサ２９、振動センサ３０及び電子部品３１
が破損されることがある。なお、空間部に封入する気体
としては、空気でもよいが、ハンダ等の酸化を防ぐため
に窒素やアルゴン等の不活性ガスが更に好ましい。

【００１６】プリント基板２７の先端部（センサ本体収
容部２３ｂの底板２３ｂ１側の端部）における幅方向中
央部には、速度センサ２８が配置されている。センサユ
ニット２０を、図１に示したハウジング１８に取り付け
た際に、速度センサ２８はハウジング１８の内面より突
出した位置で速度検出用歯車１６に近接配置される。こ
のように、速度検出用歯車１６の最も近くに速度センサ
２８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２８は、軸１５が回転する際に、
速度検出用歯車１６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電圧
又は電流信号として出力する。

【００１７】速度センサ２８のやや上側（ハウジング１
８側）かつ側方には、温度センサ２９がプリント基板２
７上に実装されている。温度センサ２９は、ハウジング
１８の内部に配置されて、軸受装置１７内の雰囲気温度
を常時正確に計測して温度信号を出力し、その温度信号
を電子部品３１に伝送する。電子部品３１は、温度セン
サ２９の出力信号を処理して、電圧又は電流信号として
出力する。温度センサ２９がハウジング１８の内部に配
置される理由は、例えば、フランジ２３ｃより上方に配
置されると、ハウジング１８の外側に位置することにな
り、そうすると熱が対流や放射などによって逃げてしま
い、ハウジング１８内の正確な温度測定が難しくなるか
らである。本実施形態のように、温度センサ２９をフラ
ンジ２３ｃより下側のセンサ本体収容部２３ｂ内に配置
することにより、軸受装置１７内の温度を正確に測定す
ることができる。なお、本実施形態のように、ハウジン
グ１８の内部に配置すると、さらに温度を正確に測定す
ることができる。

【００１８】速度センサ２８及び温度センサ２９の上側
（ハウジング１８側）には、振動センサ（振動検出素
子）３０がプリント基板２７上に実装されている。振動
センサ３０は、図１に示すように、センサケース２３内
においてフランジ２３ｃの近傍に配置される。振動セン
サ３０の位置は、軸受装置１７の径方向に見て、フラン
ジ２３ｃの上面からハウジング１８の内面までの範囲Ｌ
２内であることが好ましく、フランジ２３ｃの上面から
下面までの範囲（フランジ２３ｃの厚さ寸法の範囲）Ｌ
１内であることがより好ましい。振動センサ３０は、軸
受装置１７に作用する振動を検出して振動の信号（値）
を出力し、その振動信号（値）を電子部品３１に伝送す
る。電子部品３１は、振動センサ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。振動センサ３０は、フランジ２３ｃの近傍に配
置されているため、図２に示すような、センサケース２
３の円筒形のセンサ本体収容部２３ｂを曲げる方向の振
動（水平方向の振動）Ｖ２が作用しても、センサ本体収
容部２３ｂの共振等の影響を受けない。

【００１９】本実施形態では、プリント基板２７の面方
向が、鉛直方向（上下方向）に平行になっている。その
理由は、図２に矢印Ｖ１で示す振動の作用方向に対して
プリント基板２７が例えば直角な状態で配置されている
と、プリント基板２７に曲げ方向の力が作用し、プリン
ト基板２７が曲げ方向に振動し易くなって、軸受装置１
７の振動を振動センサ３０により正確に測定できなくな
るためである。一般に、曲げ方向の固有振動数は、伸び
方向の固有振動数に比べて周波数が低いため、プリント
基板２７を振動の作用方向に直角な状態で配置すると、
プリント基板２７の曲げ方向の固有振動数が測定対象の
周波数範囲に存在する場合が生じ、振動を正確に測定で
きなくなる。それに対し、図２のように振動の作用方向
に平行にプリント基板２７を配置すると、プリント基板
２７に作用する力は剛性が大きいプリント基板２７の圧
縮、引っ張り方向の力として作用する。そのため、プリ
ント基板２７の曲げ方向の固有振動数の影響が緩和され
る。また、プリント基板２７の伸び方向の固有振動数は
曲げ方向の固有振動数に比べて高いため、プリント基板
２７の固有振動数の影響はローパスフィルタなどで容易
に除去できる。この際、振動センサ３０の振動検出方向
も、プリント基板２７と平行であるのが好ましい。本実
施形態においては、Ｖ１又はＶ２の方向の振動を検出す
るようにするのが良い。このように、振動センサ３０の
検出方向をプリント基板２７と平行にすると、プリント
基板２７の曲げ方向の振動は検出しないのでさらに好ま
しい。

【００２０】なお、速度センサ２８、温度センサ２９、
振動センサ３０を前もって全てプリント基板２７に実装
しておき、そのうちの電源や必要な機能の配線のみをジ
ャンパ線などで電子部品３１に電気的に接続したり、配
線３５を接続することにより、単一または２個のセンサ
のみを使うようにすることもできる。そのため、組合わ
せの種類が異なるセンサユニットを製造する際にも、１
種類のプリント基板２７を製作するだけで対応できるの
で好ましい。

【００２１】センサケース２３のフランジ２３ｃには、
ハウジング取付孔２３ｃ１、ケースカバー取付孔２３ｃ
２がそれぞれ形成されている。ハウジング取付孔２３ｃ
１は、その上方から挿通された取付ボルト３２がハウジ
ング１８にねじ込まれることによってセンサケース２３
をハウジング１８に固定するのに用いられる。ケースカ
バー取付孔２３ｃ２は、その下方から挿通された組立ボ
ルト３３がケースカバー２４にねじ込まれることによっ
てケースカバー２４をセンサケース２３に固定するのに
用いられる。

【００２２】ケースカバー取付孔２３ｃ２に挿通された
組立ボルト３３は、フランジ２３ｃの取付相手面である
ハウジング１８側からねじ込まれており、その頭部がハ
ウジング１８にわずかな隙間を介して対向している。そ
のため、万一、組立ボルト３３に緩みが生じたとして
も、組立ボルト３３は、ハウジング１８に当たるため、
ねじの緩み方向に移動することがなく、その結果、組立
ボルト３３の脱落が防止される。

【００２３】ケースカバー２４内には、Ｌ字状の穴（空
間）が形成されており、ケースカバー２４は、センサケ
ース結合部２４ａとケーブルグランド接続部２４ｂとを
有してＬ字形に形成されている。

【００２４】センサケース結合部２４ａには、センサケ
ース２３のフランジ２３ｃに挿通された組立ボルト３３
がねじ込まれるねじ穴２４ａ１，２４ａ１が形成されて
いる。センサケース結合部２４ａの中央部には、センサ
ケース２３のケースカバー結合部２３ａが嵌合される嵌
合穴２４ａ２が形成されている。

【００２５】ケーブルグランド接続部２４ｂには、嵌合
穴２４ａ２の上端に連通するケーブルグランド装着穴２
４ｂ１が形成されている。ケーブルグランド装着穴２４
ｂ１は、嵌合穴２４ａ２に対してある角度傾いた方向
（本実施形態では直角）に延びている。プリント基板２
７から延びた配線３５は、上方に引き出された後、ケー
ブルグランド装着穴２４ｂ１を通って、ストレートタイ
プのケーブルグランド２５を介して、外部に延びたケー
ブル３７に電気的に接続されている。ケーブルグランド
接続部２４ｂの内周面には、雌ねじ部が形成されてお
り、そこにはケーブルグランド２５に形成された雄ねじ
部２５ａがねじ込まれている。

【００２６】一般に、Ｌ字形のケーブルグランド（図示
せず）は、ストレートタイプのケーブルグランド２５に
比べて体積が大きくなる。本実施形態では、ケースカバ
ー２４をＬ字形にすることによってストレートタイプの
ケーブルグランド２５を使用しているので、全体の大き
さを小さくできるとともに、Ｌ字形のケーブルグランド
を用いる場合より安価になる。鉄道車両などの場合、ハ
ウジング１８の上方部には、荷台や車室フロアなどが配
置され、それらとの間のスペースに限りがあるため、ケ
ースカバー２４の上方にケーブル３７が引き出されるよ
うにすると、センサユニット２０の着脱時等の作業性が
悪くなるし、上方から水が浸入しやすくなる。本実施形
態のように、ケーブル３７を側方に引き出すことで、セ
ンサユニット２０の着脱作業も容易に行える。

【００２７】図３は、本実施形態のセンサ付転動装置１
０における振動センサ３０の特性図（振動測定値を周波
数軸で表した図；周波数応答図）である。図３では、本
実施形態の振動センサ３０の出力特性をＡで示し、比較
として、振動センサをセンサケース２３内のプリント基
板２７の先端部に配置したもの（従来例；図１０に示し
た例）の出力特性をＢで示す。図３より明らかなよう
に、従来例では、９ｋＨｚ付近の周波数において振動測
定値が−３５ｄＢ程度になった。これは、センサケース
２３の先端部における曲げ方向の共振成分が振動センサ
に与えられることによる誤検出である。これに対し、本
実施形態の場合、９ｋＨｚ付近の周波数において振動測
定値が−５５ｄＢ程度になった。本実施形態では、セン
サ本体収容部２３ｂの共振の影響を受けずに、軸受装置
１７の振動の検出が正確に行われた。また、振動センサ
の出力信号にローパスフィルタを入れ、不必要な高周波
成分を除去することはさらに好ましい。本実施形態にお
いては、６ｋＨｚのローパスフィルタを入れることで、
６ｋＨｚ以上の成分を除去できるので、振動の測定精度
を向上することができる。なお、ローパスフィルタは、
センサユニット２０の外側に設けてもよいが、センサユ
ニット２０の内部に設けると振動センサの出力波形の精
度を向上できるので、さらに好ましい。なお、ローパス
フィルタはプリント基板２７と別に設けてもよいが、プ
リント基板２７に組み込むことで全体をコンパクトにで
きるのでさらに好ましい。なお、振動として、図２に示
したような水平方向の振動Ｖ２を与えた。

【００２８】以上のような構成のセンサ付転動装置１０
によれば、振動センサ３０がセンサケース２３内のフラ
ンジ２３ｃの近傍の箇所に配設され、フランジ２３ｃが
転動装置１７に固定されることにより振動センサ３０が
固定されているので、振動センサ３０により転動装置１
７の振動を正確に検出して外部に知らせることができ
る。また、複数のセンサ（速度センサ２８、温度センサ
２９、振動センサ３０）をプリント基板２７に実装した
上で、そのプリント基板２７をセンサ本体収容部２３ｂ
内に配置することで、複数のセンサをセンサケース２３
内の正確な位置に容易に配置できるようにしている。こ
のようなセンサユニット２０は、組立が容易であり、ま
た、センサ出力のばらつきを顕著に抑制できる。

【００２９】図４に、本発明の第２実施形態のセンサ付
転動装置に係るセンサユニット４０を示す。図５は、セ
ンサユニット４０がハウジング１８に取り付けられた状
態を示す。なお、以下に説明する実施形態において、既
に説明した部材等と同様な構成・作用を有する部材等に
ついては、図中に同一符号を付すことにより、説明を簡
略化或いは省略する。第２実施形態では、センサユニッ
ト４０が鉛直方向に対して傾いた状態でハウジング１８
に取り付けられている。すなわち、センサ本体収容部２
３ｂ内に配置された長方形板状のプリント基板２７は、
その長手方向が鉛直方向に対して所定の角度θ（例えば
４５度）で傾いている。しかし、プリント基板２７の面
方向は、鉛直方向に平行になっている。

【００３０】図４に示すように、本実施形態における速
度センサ２８及び温度センサ２９は、プリント基板２７
上で、第１実施形態と同様に実装されている。一方、振
動センサ３０は、矢印Ｖ１で示す鉛直方向の振動を正確
に測定できるように、プリント基板２７の長手方向に対
して傾いた状態で実装されている。なお、本実施形態の
ように振動の作用方向及び振動センサ３０がセンサ本体
収容部２３ｂとある角度θをもって交差している場合、
振動によってセンサ本体収容部２３ｂが加振され易い。
すなわち、センサ本体収容部２３ｂは円筒の片持ち構造
であり、外部から衝撃やランダムな振動が作用すると、
片持ち梁の固有振動数で共振振動を起こしてしまう。そ
こで、本実施形態でも、振動センサ３０がフランジ２３
ｃの近傍に設けられている。プリント基板２７に実装さ
れた振動センサ３０は、フランジ２３ｃの内周側に配さ
れている。

【００３１】振動センサ３０のプリント基板２７への取
り付けは、機械などによって正確な位置に取り付けるこ
とが可能なため、振動センサ３０の測定対象方向との角
度の誤差を少なくでき、振動データを正確に測定するこ
とができる。

【００３２】図６に、本発明の第３実施形態のセンサ付
転動装置７０を示す。第３実施形態では、センサユニッ
ト８０は、センサ本体収容部８３ｂ及びフランジ８３ｃ
を有するセンサケース８３と、ケースカバー８４と、ケ
ーブルグランド２５とを備えている。センサケース８３
内の、センサ本体２６から延びた配線（図示せず）は、
上方に引き出されてケースカバー８４を貫通し、ケーブ
ルグランド２５を介して、外部に延びたケーブルに電気
的に接続されている。プリント基板上に実装された振動
センサ（振動検出素子）３０は、フランジ２３ｃの内周
側に配されている。

【００３３】本実施形態では、軸受装置１７のハウジン
グ１８に設けられた取付孔１８ａと、センサケース２３
のセンサ本体収容部８３ｂとの間の隙間に、減衰材とな
るグリース８１が封入されている。グリース８１は、ス
クイズフィルムダンパとして機能し、外部振動によって
センサケース８３が共振するのを防止する。グリース８
１は、外部振動を減衰する一方、センサ本体収容部８３
ｂと取付孔１８ａとの間の接触部の潤滑性も向上するた
め、接触部のフレッチングを顕著に防止することができ
る。なお、高温状態で長時間使用する場合であって、グ
リース中の基油の蒸発が懸念されるときは、グリースに
代えてシリコンゲルやシリコン樹脂を使用しても良い。
シリコンゲルを用いる場合、グリースに比べて潤滑性は
若干低下するが、高温耐久性は向上する。また、シリコ
ンゲルはゲル状のため保持効果が大きく、グリースが流
れ出すような隙間においても使用できる。減衰材として
シリコン樹脂を用いる場合、上記隙間がさらに大きくて
もよい。このように、センサケース８３とハウジング１
８の取付孔１８ａとの間の隙間を埋めるような減衰材を
用いることで、ハウジング１８からセンサユニット８０
への熱伝導性が良くなり、温度の測定精度も向上するこ
とができる。

【００３４】図７は、第３実施形態のセンサユニット８
０における振動センサ３０の特性図（周波数応答図）で
ある。図７では、本実施形態の振動センサ３０の出力特
性をＣで示し、比較として、減衰材を封入せずにセンサ
ケースをハウジングに取り付けたもの（従来例；図１０
に示した例）の出力特性をＤで示す。図７より明らかな
ように、従来例では、５ｋＨｚ〜８ｋＨｚの周波数範囲
において振動測定値が５ｄＢ程度のピークになった。こ
れに対し、本実施形態の場合、５ｋＨｚ〜８ｋＨｚの周
波数範囲において振動測定値が−２２ｄＢ程度となり、
他の周波数においてもほぼ一様な振動測定値が得られ
た。本実施形態のように減衰材を用いることによって、
軸受装置の振動を正確に測定することができる。なお、
振動として、水平方向の振動を与えた。

【００３５】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
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、図８に示すように、減衰材として、センサ
本体収容部８３ｂに外嵌されたＯリング８２を用いても
よい。Ｏリング８２は、ハウジング１８の取付孔１８ａ
の内周面に設けられた溝に嵌合している。Ｏリング８２
は、１本に限らず、センサ本体収容部８３ｂ及び取付孔
１８ａ間に複数本が装着されてもよい。その際、各オー
リングの間にグリース、シリコンゲルやシリコン樹脂等
を封入してもよく、こうすることによって接触部での潤
滑性も得られ、温度測定精度も向上できる。

【００３６】また、振動センサ等をプリント基板上に実
装せずに、センサケース内に樹脂などでモールドして固
定してもよい。また、センサケースの固定部の形態は、
図１等に示したようなフランジ２３ｃに限定されず、ブ
ラケット等でもよいし、センサ本体収容部に設けられた
ボルト孔等でもよい。センサケースとは別体のものをセ
ンサケースに取り付けて固定部として機能させてもよ
い。また、上記実施形態では、ケーブル３７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、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。

【００３７】また例えば、軸受装置１７に限らず、図９
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。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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】第１実施形態の縦断面図である。

【図２】第１実施形態の要部拡大図である。

【図３】第１実施形態の特性図である。

【図４】第２実施形態の要部拡大図である。

【図５】第２実施形態におけるセンサユニットの取り付
け位置の説明図である。

【図６】第３実施形態の縦断面図である。

【図７】第３実施形態の特性図である。

【図８】第４実施形態の縦断面図である。

【図９】本発明が適用されるボールねじを示す図であ
る。

【図１０】従来のセンサユニットの断面図である。

【符号の説明】

１０，７０ 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） １８ ハウジング １８ａ 取付孔（装着部） ２０，４０，６０，８０ センサユニット ２３，８３ センサケース ２３ｃ，８３ｃ フランジ（固定部） ３０ 振動センサ ８１ グリース（減衰材） ８２ Ｏリング（減衰材） ５０ ボールねじ（転動装置）

フロントページの続き (72)発明者 遠藤 茂 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 (72)発明者 正田 義雄 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） 2G024 AB11 AC01 AC03 BA12 BA15 CA09 CA13 CA17 DA09 FA02 2G064 AA17 AB22 AB23 BA28 3J062 AA02 AA07 AA17 AB01 AB22 AC07 BA22

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転動装置の状態を検出する検出器であっ
   て、センサケースと、前記センサケース内に配設された
   振動センサとを少なくとも備え、前記センサケースが該
   センサケースを前記転動装置に固定するための固定部を
   有し、前記振動センサが前記センサケース内の前記固定
   部近傍の箇所に配設されていることを特徴とする検出
   器。
2. 【請求項２】 前記センサケースが、筒状のセンサ本体
   収容部と、前記センサ本体収容部の外周側に突出したフ
   ランジとを有し、前記振動センサが前記フランジの内周
   側に配設されている請求項１に記載の検出器。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の検出器を転動装
   置に備え、前記検出器により前記転動装置の状態を検出
   するセンサ付転動装置。
4. 【請求項４】 センサケース内に少なくとも振動センサ
   が配設された検出器を転動装置に備え、前記検出器によ
   り前記転動装置の状態を検出するセンサ付転動装置であ
   って、 前記転動装置の前記検出器を装着する装着部と前記検出
   器との間に、減衰材が配設されていることを特徴とする
   センサ付転動装置。
5. 【請求項５】 前記減衰材として、グリース、シリコン
   ゲル、シリコン樹脂、Ｏリングの少なくとも一つが用い
   られた請求項４に記載のセンサ付転動装置。
6. 【請求項６】 前記振動センサがプリント基板上に実装
   され、該プリント基板が前記センサケース内に収容され
   ている請求項３〜５のいずれかに記載のセンサ付転動装
   置。
7. 【請求項７】 前記転動装置が、外方部材と、内方部材
   と、前記外方部材及び内方部材間に配設された転動体と
   を有し、前記外方部材及び内方部材のうち、一方が静止
   部材、他方が可動部材とされており、前記検出器が前記
   静止部材又は該静止部材に固定された部材に取り付けら
   れている請求項３〜６のいずれかに記載のセンサ付転動
   装置。
8. 【請求項８】 前記転動装置が、外方部材と、内方部材
   と、前記外方部材及び内方部材間に配設された転動体と
   を有し、前記外方部材及び内方部材のうち、一方が静止
   部材、他方が可動部材とされており、前記検出器が前記
   可動部材又は該可動部材に固定された部材に取り付けら
   れている請求項３〜６のいずれかに記載のセンサ付転動
   装置。
9. 【請求項９】 前記転動装置が転がり軸受である請求項
   ３〜８のいずれかに記載のセンサ付転動装置。
10. 【請求項１０】 前記転動装置がボールねじである請求
    項３〜８のいずれかに記載のセンサ付転動装置。
11. 【請求項１１】 前記転動装置がリニアガイドである請
    求項３〜８のいずれかに記載のセンサ付転動装置。