JP2003262220A - センサ付軸受装置を備えた構造体、及び構造体内のセンサ付軸受装置の異常検知方法 - Google Patents

センサ付軸受装置を備えた構造体、及び構造体内のセンサ付軸受装置の異常検知方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ検出温度に基づいて、異常発生を確実
に検知できる、センサ付軸受装置を備えた構造体、及び
構造体内のセンサ付軸受装置の異常検知方法を提供す
る。 【解決手段】 転がり軸受3と、温度センサ30とを備
えたセンサ付軸受装置を複数備えた構造体であって、複
数のセンサ付軸受装置から得られる複数の温度情報に基
づき、異常値といえる温度情報を発生したセンサ付軸受
装置を異常と判定する制御手段35を備えていることを
特徴とする構造体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、センサ付軸受装置
を備えた構造体に関し、温度センサが検出する温度から
実際の軸受温度を推定して、軸受の焼き付きや剥離など
の異常を検知するものである。特に、外気温や風雨など
の気象条件や運転条件によって、軸受や温度センサ部の
温度が影響を受ける鉄道車両や自動車などの車軸軸受や
機械設備等の軸受の異常判定に有効である。
【0002】
【従来の技術】例えば鉄道車両の車輪を設けた車軸を、
この鉄道車両に固定した軸受箱(ハウジング)に対し回
転自在に支持するために、転がり軸受が用いられてい
る。転がり軸受部分で異常が発生してこの転がり軸受が
焼き付くのを防止するために、転がり軸受に温度センサ
が組み込まれ、温度センサによる検出温度から異常発生
を検知することが行われている。
【0003】図6に、従来の鉄道車両用の温度センサ付
回転支持装置の一例を示す。図示しない車輪を支持固定
した状態で、使用時に回転する回転部材である車軸1
は、使用時にも回転しない静止部材である軸受箱2の内
径側に、転がり軸受である複列円すいころ軸受3によ
り、回転自在に支持されている。この複列円すいころ軸
受3は、互いに同心に配置された静止側軌道輪である外
輪4及び回転側軌道輪である一対の内輪5,5と、複列
に配置された転動体である円すいころ6,6とを備えて
いる。外輪4は、全体が円筒状に形成され、内周面に、
静止側軌道である複列の外輪軌道7,7を有している。
外輪軌道7,7は、それぞれが円すい内面状で、外輪4
の軸方向端部に向かうほど内径が大きくなる方向に傾斜
している。
【0004】一対の内輪5,5は、それぞれ略短円筒状
に形成され、それぞれの外周面に、回転側軌道である円
すい外面状の内輪軌道8を有している。これら内輪5,
5は、小径側の端面同士を間座9を介して互いに突き合
わせた状態で、外輪4の内径側に外輪4と同心に配置さ
れている。円すいころ6は、上記各外輪軌道7,7と内
輪軌道8,8との間に、それぞれ複数個ずつ配置され、
保持器10,10により転動自在に保持されている。
【0005】外輪4は、軸受箱2に内嵌保持されてい
る。各内輪5,5は、間座9と共に、車軸1の外端(図
6の左端)寄り部分に外嵌されている。車軸1の外端部
で軸方向外側の内輪5よりも突出した部分には、油切り
と称される環状部材11が外嵌されている。また、内側
の内輪5の内端面は、別の環状部材11aを介して、車
軸1の中間部に形成された段差面12に突き当てられて
いる。したがって、一対の内輪5,5が、図6の状態よ
りも車軸1の中央寄り(図6の右寄り)に変位すること
はない。そして、車軸1の外端部に外嵌した有底円筒状
の押さえブラケット13により、環状部材11を外側の
内輪5の外端面に向けて押し付けている。押さえブラケ
ット13は、車軸1の外端面に複数本のボルト14,1
4により固定され、各ボルト14の締め付け力に基づ
き、外側の内輪5を軸方向内方に押圧している。
【0006】外輪4の両端部には、軟鋼板等の金属板を
断面クランク形で全体を略円筒状に形成したシールケー
ス15,15の基端部を内嵌固定している。これらシー
ルケース15,15の内周面と各環状部材11,11a
の外周面との間に、それぞれシールリング16,16を
設けることにより、複数個の円すいころ6,6を設置し
た空間17の両端開口部を塞いでいる。この構成によ
り、空間17の内外を遮断して、空間17内に封入した
潤滑用のグリースが外部に漏洩するのを防止すると共
に、外部から空間17内に雨水や塵埃等の異物が進入す
るのを防いでいる。
【0007】軸受箱2の外端開口は、軸受箱2の一端部
に固定したカバー18により塞いでいる。カバー18
は、合成樹脂若しくは金属材料により全体を有底円筒状
に形成され、円筒部19と、円筒部19の一端(図6の
左端)の開口を塞ぐ底板部20と、円筒部19の他端
(図6の右端)寄り部分の外周面に設けられた外向フラ
ンジ状の取付部21とを備えている。カバー18は、円
筒部19の他端部を軸受箱2の一端部に内嵌されると共
に、取付部21を軸受箱2の一端面に突き当てられた状
態で、取付部21を軸受箱2の一端面にボルトで固定さ
れることにより、軸受箱2の外端開口を塞いでいる。
【0008】カバー18には、温度センサ24が設けら
れている。温度センサ24は、カバー18の内面と外面
とを貫通する取付孔22aに挿着されている。複列円す
いころ軸受3が剥離を起こしたり、空間17内に封入し
たグリースの劣化やもれ等、何らかの原因で複列円すい
ころ軸受3の温度が上昇すると、温度センサ24がこの
温度上昇を検出する。温度センサ24による検出温度が
所定値(アラーム閾値)を超えたことが検知されると、
図示しない制御手段が、運転席に設置した警告灯を点灯
させる等の警報を発する。このような警報が出された場
合、運転手は緊急停止等の措置をとる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】軸受3の温度として、
温度センサ24によって検出される値は、実際の軸受温
度からずれていることがある。特に、鉄道車両や自動車
などの場合、走行中と停止中とで温度センサ付近に当た
る風の強さが変わったり、温度センサ付近が外気にさら
され冷却されたりするため、温度センサ24によって検
出される値が実際の軸受温度と異なることがある。軸受
に焼き付きや剥離などによる異常な温度上昇が発生して
も、低い外気温や風雪などの気象条件の影響により、温
度センサの検出温度がアラーム閾値に達せず、軸受の異
常を検知できないことがある。
【0010】しかしながら、軸受の異常を確実に検知で
きるようにアラーム閾値を下げると、夏期など外気温が
高い場合に、軸受が正常な温度範囲にあっても、軸受の
異常と誤って判定してしまうおそれがある。このよう
に、季節の違いや気候の急変によっては、アラーム閾値
が不適当になるという問題があった。
【0011】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、センサ検出温度に基づいて、異常発生
を確実に検知できる、センサ付軸受装置を備えた構造
体、及び構造体内のセンサ付軸受装置の異常検知方法を
提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ほぼ同一
仕様の複数のセンサ付軸受装置が備えられて、かつそれ
らセンサ付軸受装置がほぼ同一の使用条件下に置かれる
場合、異常が生じたセンサ付軸受装置における温度特性
と、正常に作動している他のセンサ付軸受装置における
温度特性との間に違いが生じてくる点に、着目した。本
発明の目的は、下記構成により達成される。 (1) 転がり軸受と温度センサとを有するセンサ付軸
受装置を複数備えた構造体であって、複数のセンサ付軸
受装置から得られる複数の温度情報に基づき、異常値と
いえる温度情報を発生したセンサ付軸受装置を異常と判
定する制御手段を備えていることを特徴とする構造体。 (2) 前記制御手段は、複数のセンサ付軸受装置から
得られる複数の温度情報から平均値を計算し、その平均
値との差が所定の閾値を超える温度情報を発生したセン
サ付軸受装置を異常と判定する前記(1)に記載の構造
体。 (3) 前記制御手段は、複数のセンサ付軸受装置から
得られる複数の温度情報から最大値を求め、その最大値
を除いた他の温度情報の平均値を計算し、最大値と平均
値との差が所定の閾値を超える場合に、前記最大値の温
度情報を発生したセンサ付軸受装置を異常と判定する前
記(1)に記載の構造体。 (4) 前記制御手段は、複数のセンサ付軸受装置から
得られる複数の温度情報から最大値と最小値との差を計
算し、その差が所定の閾値を超える場合に、前記最大値
の温度情報を発生したセンサ付軸受装置を異常と判定す
る前記(1)に記載の構造体。 (5) 前記制御手段は、複数のセンサ付軸受装置から
得られる複数の温度情報から平均値と標準偏差(σ)を
計算し、その標準偏差に基づく所定範囲(平均値±nσ
の範囲。なお、nは整数を示す。)を超える温度情報を
発生したセンサ付軸受装置を異常と判定する前記(1)
に記載の構造体。 (6) 前記制御手段は、複数のセンサ付軸受装置から
得られる複数の温度情報から最大値を求め、その最大値
を除いた他の温度情報の平均値と標準偏差(σ)を計算
し、その標準偏差に基づく所定範囲(平均値+nσの範
囲。なお、nは3以上が望ましい。)を前記最大値が超
える場合に、前記最大値の温度情報を発生したセンサ付
軸受装置を異常と判定する前記(1)に記載の構造体。 (7) 構造体内に複数備えられた、転がり軸受と温度
センサとを有するセンサ付軸受装置の異常を検知する方
法であって、複数のセンサ付軸受装置から得られる複数
の温度情報に基づき、異常値といえる温度情報を発生し
たセンサ付軸受装置を異常と判定することを特徴とする
構造体内のセンサ付軸受装置の異常検知方法。
【0013】上記の構造体としては、鉄道車両や自動
車、鉄鋼設備、印刷設備等が挙げられる。例えば鉄道車
両においては、1台の車両に2つの台車がある。各台車
には2つの車軸があり、各車軸の左右に車輪が取り付け
られており、1つの台車には4個の軸受装置が使用され
ている。これら4個の軸受装置は、運転条件及び負荷荷
重がほぼ同じである。
【0014】本発明においては、温度センサから求めら
れる複数の温度情報から、異常値の有無を調べ、異常値
が有る時はその異常値を出力したセンサ付軸受装置を異
常と判定する。こうして、予め設定した条件のみから異
常判定を行うのではなく、ほぼ同一環境に置かれている
複数のセンサ付軸受装置からの温度情報を用いること
で、軸受異常を確実に検知することが可能となる。すな
わち、予め設定したアラーム閾値と各軸受の検出温度と
を比較する等の場合は、気象条件の違い(夏と冬との温
度差等)や運転条件の違い(走行時と停止時との風量差
等)によりそのアラーム閾値が適切でなくなる場合があ
る。一方、本発明によれば、ほぼ同一環境に置かれてい
る複数のセンサ付軸受装置からの温度情報を用いるの
で、気象条件や運転条件による影響を受けない。また、
雰囲気温度を測定するための別途の温度センサ等が不要
である。さらに、車両等の走行・停止や走行速度を検出
するセンサや、振動センサを併用することで、異常検知
をより正確に行える。
【0015】
【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。なお、既に説明した部材等に
ついては、図中に同一符号又は相当符号を付すことによ
り、説明を簡略化或いは省略する。図1に、本発明の一
実施形態に係るセンサ付軸受装置(鉄道車両用温度セン
サ付回転支持装置)を示す。本実施形態では、温度セン
サ30が、軸受3の軸方向中心から所定距離L軸方向に
離れた位置で、カバー18の円筒部19に設けられてい
る。温度センサ30は、センサケース31内に収容され
て、センサユニットが構成されている。センサケース3
1は、円筒部19に設けられた取付孔22aに挿着さ
れ、温度センサ30は、センサケース31内部に収めら
れている。
【0016】温度センサ30による検出温度は、コンピ
ュータ等によって構成される制御手段35に、有線又は
無線で伝送される。制御手段35は、温度センサ30の
検出信号を処理し、異常の有無等の判定を行う。制御手
段35は、温度センサ30から離れた位置にあってもよ
いし、センサケース31内に配置されてもよい。制御手
段35の機能の一部を担う部品が、センサケース31内
に配置されてもよい。
【0017】車両が走行し始めると、車軸1の回転と共
に内輪5,5等が回転して、軸受3内に摩擦が発生し、
その摩擦熱に応じて軸受温度が上昇する。この熱は、外
周側にはハウジング2を通じて、内周側には車軸1を通
じて、放熱される。軸受3に生じた熱は、温度センサ3
0に到達するまでの間に徐々に放熱され、センサケース
31においても放熱される。また、車両速度の増加に伴
って、この軸受装置の付近に当たる風量も増加するた
め、さらに放熱される。
【0018】車両が停止すると、軸受3の温度は下降し
始めるが、軸受装置に当たる風速がほぼゼロになること
により、放熱量が減少する。その結果、軸受3及びハウ
ジング2に蓄えられていた熱量が温度センサ30に少し
ずつ伝達され、温度センサ30による検出温度がしばら
くの間徐々に上昇し、その後低下する。
【0019】図2(A)に、車両の走行時及び停止時の
1つの台車における4つの温度センサの検出温度の変化
を示す。各軸受装置の温度センサの検出温度T1〜T4
は、車両の走行・停止などの運転条件により図2(A)
のように変化する。同じ台車の4つの軸受装置は、気象
条件や運転条件及び負荷条件がほぼ同じであるため、正
常に軸受装置が作動している間は、それら軸受装置の軸
受はほぼ同様な温度変化を示す。なお、走行を停止した
直後は、前述のように、軸受及びハウジングに蓄えられ
ていた熱量が温度センサに伝達されるため、センサ検出
温度が若干上昇する。
【0020】軸受装置に異常が発生した場合は、図2
(B)のような温度変化を示す。すなわち、異常が発生
したある軸受装置の検出温度(ここではT4)が、他の
軸受装置の検出温度(T1〜T3)に比べて大幅に高く
なる。
【0021】制御手段では、リアルタイムで得られる複
数のセンサ検出温度T1〜T4に基づいて、異常値とい
える検出温度T4を出力した軸受装置を、異常と判定す
る。例えば、平均値Tav(=(T1+T2+T3+T
4)/4)と各検出温度との温度差、T1−Tav、T
2―Tav、T3−Tav、T4−Tavを計算し、温
度差(絶対値)が一定の閾値(例えば25℃)を超える
ものについて、軸受が異常であると判定する。また、軸
受が異常となった場合はセンサ検出温度が上昇するた
め、T1〜T4のうち最大温度を求め、これを除いた他
の温度の平均値と最大温度との温度差を計算し、その温
度差が一定の閾値を超えるものを異常と判定すれば、異
常温度を除いて平均値が計算できるため、より正確に判
定することができる。もう少し具体的に説明すると、T
1〜T4のうち最大値がT3であるとすると、平均値T
av=(T1+T2+T4)/3を計算し、さらに最大
値との差T3−Tavを計算し、この値が一定の閾値を
超えるものを異常と判定するものである。このような方
法で軸受の異常を判定すれば、冬や夏など外気温が異な
る場合、風雨や雪の場合、運転条件が異なる場合でも、
正常な軸受の温度差は一定のばらつきの中に収まる。し
たがって、軸受の温度上昇の異常を確実に検知できる。
【0022】判定回路の一例を図3に示す。4個の温度
センサ30のアナログ出力信号は、それぞれマルチプレ
クサ(信号切替え器)により切替えられ、順次A/D変
換器に入力されてA/D変換され、検出温度T1〜T4
としてマイクロコンピュータに読み込まれる。マイクロ
コンピュータは、検出温度T1〜T4の平均値や、平均
値と各検出温度との温度差を計算し、予め設定された閾
値に基づいて、異常といえる温度情報を発生したセンサ
付軸受装置があるか否かを判定し、ある場合は、表示器
あるいは警報器で運転者などに知らせる。なお、検出温
度T1〜T4をマイクロコンピュータに読み込む時間間
隔はなるべく短くして同時刻に読み込むことが望まし
い。温度検出箇所が多い場合には、マルチプレクサを用
いた方が有利だが、マルチプレクサを用いず、各センサ
毎にA/D変換器を設けてもよい。
【0023】ここでは、1つの台車に備えられた4つの
センサ付軸受装置の温度の平均値を使用したが、1車両
(2台車、8軸受)、あるいは全車両の軸受の平均値を
用いてもよい。また、列車進行方向の左右で冷却条件の
異なる場合などは、右側の軸受のグループと左側の軸受
のグループのように分けて(進行方向一方側と他方側の
グループに分けて)平均値を計算してもよい。また、同
様な環境で使用している軸受が異なるメーカーのもので
あったり、異なる構造のものであったりする場合は、同
一メーカーのグループや、同一構造のグループで、平均
値を計算することもできる。
【0024】また、上記以外にも、リアルタイムで得ら
れる複数のセンサ検出温度に基づいて異常検知を行う方
法として、次のようなものがある。例えば、複数のセン
サ検出温度T1〜T4から最大値T4と最小値T1との
差ΔTを計算し、その差が所定の閾値(例えば40℃)
を超える時、最大値T4を示す軸受装置の軸受を異常と
判定することができる。また、複数のセンサ検出温度T
1〜T4から平均値Tav及び標準偏差σを計算し、平
均値±nσの範囲(nは3以上が望ましい)を外れるも
のについて、軸受装置の軸受を異常と判定することがで
きる。この場合においても、平均値を計算して異常を判
定する場合と同様に、T1〜T4のうち最大温度を求
め、これを除いた温度の平均値Tav及び標準偏差σを
計算し、最大温度が平均値+nσを超えた場合に軸受を
異常と判定してもよい。これにより異常温度を示すセン
サ検出温度を除いて平均値及び標準偏差σが計算できる
ため、より正確に判定することができる。
【0025】なお、平均値Tavに対する上限(+側)
を設定すれば軸受の異常を判定できるが、温度差(±の
両側)が一定の値になった場合を異常と判定する方法を
用いる場合、軸受の異常だけでなく温度センサが異常に
なった時も異常と判定するので、フェイルセーフ機能が
得られる。温度センサの異常を判定する場合は、大きな
値側だけでなく、小さな値側も異常判定基準にするのが
良い。
【0026】図4に、本発明の第2実施形態に係るセン
サ付軸受装置(鉄道車両用温度センサ付回転支持装置)
を示す。本実施形態では、油切りと称される環状部材1
1の外周面に、外向フランジ状の鍔部40が全周にわた
って設けられている。鍔部40の外周縁部に、凹部と凸
部とを円周方向に関して交互に且つ等間隔で形成して、
この外周縁部の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、鍔部40にエンコーダとしての機
能を持たせている。
【0027】取付孔22a内に挿着されたセンサユニッ
トのセンサケース31内には、温度センサ30と、回転
速度センサ32とが収容されている。回転速度センサ3
2としては、磁気抵抗素子、ホール素子、永久磁石と磁
気コイルとの組み合わせ等、磁束の密度或いは方向の変
化に対応して出力を変化させるものを使用できる。回転
速度センサ32は、センサケース31の先端部に収容保
持され、鍔部40に近接対向されている。軸受の発熱
は、軸箱2及びカバー18の円筒部19を伝わり、セン
サユニットの温度を上昇させ、これにより温度センサに
て軸受の発熱を検出できる。温度センサ30及び回転速
度センサ32は、モールド樹脂によってセンサケース3
1内にモールド固定されてもよいし、ねじ等の機械的固
定具により固定されてもよい。なお、温度センサ30
は、第1実施形態で示したような、カバー18の温度を
測定する温度センサでもよいし、ハウジング2の温度を
測定する温度センサでもよい。
【0028】温度センサ30及び回転速度センサ32の
出力信号は、1本のケーブル41を介して図示しない制
御手段へ伝送されるが、これに限定はされず、無線で制
御手段へ伝送されてもよい。ケーブル41内に収められ
た、温度センサ30の出力信号を取り出すための信号線
と、回転速度センサ32の出力信号を取り出すための信
号線とは、個別にシールドするのが好ましい。回転速度
センサ32から出力されるパルス状の信号を送る信号線
と、温度センサ30から出力されるアナログ信号を送る
信号線とを一緒に束ねると、アナログ信号にノイズがの
り易いが、上記のように個別にシールドすることで、ア
ナログ信号にノイズがのるのを防ぐことができる。ケー
ブル41内で、個々のセンサ30,32の出力信号を取
り出すための信号線とグランド線とをツイストしておく
ことや、そのツイストペアをシールドすることは、さら
に好ましい。
【0029】また、センサケース31内に、振動センサ
(加速度センサ)33を収容しておくことはさらに好ま
しい。振動センサ33により、軸受3に剥離等の異常が
発生した際に、その剥離の状態を速やかに検出すること
ができる。転がり軸受の異常監視と回転速度の監視との
双方を目的とする場合は、本例のように、温度センサ3
0、回転速度センサ32、振動センサ33の、3種類の
センサを組み合わせることが好ましい。しかしこれに限
定はされず、温度センサ30と回転速度センサ32、或
いは温度センサ30と振動センサ33など、2種類のセ
ンサを組み合わせてもよい。さらに、センサケース31
内に、基準電圧発生回路を備えてもよい。基準電圧発生
回路は、温度センサ30や振動センサ33に供給する基
準電圧を発生するためのもので、例えば、定電圧レギュ
レータ、DC−DCコンバータ、基準電圧IC、定電圧
ダイオード等が使用可能である。
【0030】上記のように回転速度センサ32等によっ
て、列車の走行及び停止を検知できる場合、走行時のみ
異常の判定を行うようにすれば、停止時の影響を受け
ず、軸受の異常判定の精度を向上することができる。
【0031】さらに、温度センサ30及び回転速度セン
サ32と、コンパレータ(比較手段)及びアラーム閾値
設定回路(アラーム閾値設定手段)とを組み合わせるこ
とにより、運転速度が低速から高速まで頻繁に変化する
転がり軸受の異常検知を高い信頼性で行える。図5に示
す判定回路は、回転速度センサ32より得られる車軸1
の回転速度と、温度センサ30より得られる軸受3の温
度とから、軸受3の異常の有無を判定するものである。
回転速度センサ32の検出信号は、回転速度検出回路に
て処理されて速度信号とされる。その速度信号に基づ
き、閾値設定回路44はアラーム閾値(センサ検出温度
T1〜T4と平均値Tavとの差、最大値と最小値との
差等)を決定する。この閾値と、温度センサ30から送
られてくる温度信号とをコンパレータ45により比較
し、この比較結果を表す信号を軸受異常判定回路46に
より判定して、軸受3の異常の有無を判定する。そし
て、異常がある場合には、ブザー、警告灯等の警報器4
7に信号を送って警報器47を作動させ、運転者や作業
者に異常発生を知らせる。このような構成の判定回路に
より、車軸の回転速度の変化に従って、異常検出用の温
度のアラーム閾値をリアルタイムで変更できるので、高
速回転時だけでなく、低速回転時に発生する軸受の異常
も検出できる。また、速度信号の代わりに、回転駆動用
モータに供給する電流値を用いても同様の効果を得るこ
とができる。
【0032】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、センサ検出信号を、ローパスフィルタやオ
ペアンプを介して、センサユニットの外部に伝送するよ
うにしてもよい。また、軸受装置における転がり軸受は
複列円すいころ軸受に限らず、玉軸受、円筒ころ軸受、
球面ころ軸受など、単列・複列を問わず適用できること
は言うまでもない。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のセンサ検出温度から、軸受の異常発生を早期かつ
確実に検知できる、センサ付軸受装置を備えた構造体及
び構造体内のセンサ付軸受装置の異常検知方法を提供で
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】運転条件とセンサ検出温度との関係を表すグラ
フである。
【図3】判定回路の構成例を示す回路図である。
【図4】第2実施形態の縦断面図である。
【図5】判定回路の構成例を示す回路図である。
【図6】従来のセンサ付軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
1 車軸 2 軸受箱(ハウジング) 3 複列円すいころ軸受(転がり軸受) 4 外輪 5 内輪 6 円すいころ(転動体) 11,11a 環状部材 22a 取付孔 30 温度センサ 31 センサケース 35 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── 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 Fターム(参考) 3J101 AA16 AA25 AA32 AA43 AA54 AA62 BA77 FA22 FA23 FA24 GA03

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転がり軸受と温度センサとを有するセン
    サ付軸受装置を複数備えた構造体であって、 複数のセンサ付軸受装置から得られる複数の温度情報に
    基づき、異常値といえる温度情報を発生したセンサ付軸
    受装置を異常と判定する制御手段を備えていることを特
    徴とする構造体。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、複数のセンサ付軸受装
    置から得られる複数の温度情報から平均値を計算し、そ
    の平均値との差が所定の閾値を超える温度情報を発生し
    たセンサ付軸受装置を異常と判定する請求項1に記載の
    構造体。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、複数のセンサ付軸受装
    置から得られる複数の温度情報から最大値を求め、その
    最大値を除いた他の温度情報の平均値を計算し、最大値
    と平均値との差が所定の閾値を超える場合に、前記最大
    値の温度情報を発生したセンサ付軸受装置を異常と判定
    する請求項1に記載の構造体。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、複数のセンサ付軸受装
    置から得られる複数の温度情報から最大値と最小値との
    差を計算し、その差が所定の閾値を超える場合に、前記
    最大値の温度情報を発生したセンサ付軸受装置を異常と
    判定する請求項1に記載の構造体。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、複数のセンサ付軸受装
    置から得られる複数の温度情報から平均値と標準偏差
    (σ)を計算し、その標準偏差に基づく所定範囲(平均
    値±nσの範囲。なお、nは整数を示す。)を超える温
    度情報を発生したセンサ付軸受装置を異常と判定する請
    求項1に記載の構造体。
  6. 【請求項6】 前記制御手段は、複数のセンサ付軸受装
    置から得られる複数の温度情報から最大値を求め、その
    最大値を除いた他の温度情報の平均値と標準偏差(σ)
    を計算し、その標準偏差に基づく所定範囲(平均値+n
    σの範囲。なお、nは整数を示す。)を前記最大値が超
    える場合に、前記最大値の温度情報を発生したセンサ付
    軸受装置を異常と判定する請求項1に記載の構造体。
  7. 【請求項7】 構造体内に複数備えられた、転がり軸受
    と温度センサとを有するセンサ付軸受装置の異常を検知
    する方法であって、 複数のセンサ付軸受装置から得られる複数の温度情報に
    基づき、異常値といえる温度情報を発生したセンサ付軸
    受装置を異常と判定することを特徴とする構造体内のセ
    ンサ付軸受装置の異常検知方法。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006341659A (ja) * 2005-06-07 2006-12-21 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄道車両の異常検知方法
JP2012098253A (ja) * 2010-11-05 2012-05-24 Nsk Ltd 軸受異常診断装置および軸受異常診断方法
JP2013504073A (ja) * 2009-09-09 2013-02-04 クノル−ブレムゼ ジステーメ フューア シーネンファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 鉄道車両の輪軸の輪軸ベアリングの温度を推定するための方法および装置
JP2016118498A (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 日本精工株式会社 異常診断装置、軸受装置、産業機械及び車両
JP2016172550A (ja) * 2015-03-17 2016-09-29 東海旅客鉄道株式会社 温度異常検出システム、温度異常検出方法
JP2016175637A (ja) * 2015-03-18 2016-10-06 東海旅客鉄道株式会社 温度異常検出システム、温度異常検出方法
JP2016218053A (ja) * 2015-05-22 2016-12-22 東海旅客鉄道株式会社 温度異常検出システム、温度異常検出方法
JP2017071247A (ja) * 2015-10-06 2017-04-13 公益財団法人鉄道総合技術研究所 脱線状態検知装置及び脱線状態検知方法
US11118850B2 (en) 2018-04-13 2021-09-14 Delta Electronics, Inc. Thermal abnormality detection system and method
CN114876699A (zh) * 2022-06-02 2022-08-09 湖南江河能源科技股份有限公司 一种利用大数据判断水轮机温度异常的方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112019005429T5 (de) * 2018-10-31 2021-07-15 Ntn Corporation Lagervorrichtung
FR3100064B1 (fr) * 2019-08-22 2021-08-06 Safran Electrical & Power Méthode de surveillance d’au moins un roulement d’une machine électrique tournante d’un aéronef

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01301131A (ja) * 1988-05-30 1989-12-05 Nippon Cement Co Ltd 軸受監視装置
JPH0979915A (ja) * 1995-09-14 1997-03-28 East Japan Railway Co 車両軸受け温度異常検知システム
JPH1062271A (ja) * 1996-08-23 1998-03-06 Toshiba Corp 鉄道車両の機器温度監視装置
JPH10217964A (ja) * 1997-01-31 1998-08-18 Ntn Corp 鉄道車両軸受異常検出装置
JP2002295464A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Nsk Ltd 転がり軸受ユニットの異常検出装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01301131A (ja) * 1988-05-30 1989-12-05 Nippon Cement Co Ltd 軸受監視装置
JPH0979915A (ja) * 1995-09-14 1997-03-28 East Japan Railway Co 車両軸受け温度異常検知システム
JPH1062271A (ja) * 1996-08-23 1998-03-06 Toshiba Corp 鉄道車両の機器温度監視装置
JPH10217964A (ja) * 1997-01-31 1998-08-18 Ntn Corp 鉄道車両軸受異常検出装置
JP2002295464A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Nsk Ltd 転がり軸受ユニットの異常検出装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006341659A (ja) * 2005-06-07 2006-12-21 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄道車両の異常検知方法
JP2013504073A (ja) * 2009-09-09 2013-02-04 クノル−ブレムゼ ジステーメ フューア シーネンファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 鉄道車両の輪軸の輪軸ベアリングの温度を推定するための方法および装置
JP2012098253A (ja) * 2010-11-05 2012-05-24 Nsk Ltd 軸受異常診断装置および軸受異常診断方法
JP2016118498A (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 日本精工株式会社 異常診断装置、軸受装置、産業機械及び車両
JP2016172550A (ja) * 2015-03-17 2016-09-29 東海旅客鉄道株式会社 温度異常検出システム、温度異常検出方法
JP2016175637A (ja) * 2015-03-18 2016-10-06 東海旅客鉄道株式会社 温度異常検出システム、温度異常検出方法
JP2016218053A (ja) * 2015-05-22 2016-12-22 東海旅客鉄道株式会社 温度異常検出システム、温度異常検出方法
JP2017071247A (ja) * 2015-10-06 2017-04-13 公益財団法人鉄道総合技術研究所 脱線状態検知装置及び脱線状態検知方法
US11118850B2 (en) 2018-04-13 2021-09-14 Delta Electronics, Inc. Thermal abnormality detection system and method
CN114876699A (zh) * 2022-06-02 2022-08-09 湖南江河能源科技股份有限公司 一种利用大数据判断水轮机温度异常的方法

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