JP2004061117A - Sensor for rolling devices and rolling device with sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転動装置用センサ装置及びセンサ付転動装置に係り、転がり軸受装置や直動装置等の転動装置の運転状態の検知、機械装置等の予防保全、また電気情報機器等の軸受の異常検知等に用いられる。特に、信頼性が要求される鉄道車両、自動車、搬送車等の軸受装置やギヤボックス等の予防保全に用いられる転動装置用センサ装置及びセンサ付転動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、鉄道車両の車軸用軸受装置等の大型の転動装置では、構成部品の摩耗や破損による不都合の発生を未然に防止すると同時に、手間のかかる分解検査等の頻度を削減して維持管理費の軽減を目的として、転動装置の状態を検出する転動装置用センサ装置を装備したセンサ付転動装置の開発が盛んになっている。
【0003】
図4は、そのようなセンサ付転動装置の従来例を示したものである。
このセンサ付転動装置80は、鉄道車両の車軸15を回転自在に支持する転がり軸受装置で、車軸15の軸端において軸方向に間隔をあけて配された一対の転がり軸受81,81と、各転がり軸受81,81の外輪82,82に外嵌したハウジング88と、ハウジング88に取り付けられた転動装置用センサ装置90とを備えた構成になっている。
【0004】
転動装置用センサ装置90は、前記ハウジング88に固定されるセンサケース91と、このセンサケース91に収容保持される検出素子100とを備えた構成である。
センサケース91は、前記検出素子100を収容する中空の本体91aと、この本体91aの外周に突設された取付け用フランジ部91bとを、鉄やステンレス等の重量金属によって一体形成したもので、取付け用フランジ部91bをねじ99によってハウジング88に締結することで、ハウジング88に固定されている。
【0005】
検出素子100は、この例の場合は、転がり軸受81の振動を検出する振動検出素子で、前記本体91a内に固定されたプリント基板95に実装されている。
このプリント基板95上には、振動検出素子100の他に、軸受装置の異常検出の信頼性を向上させるために追加される他の検出素子や、基板上に搭載した素子等を外部ケーブルに電気接続するための回路部品等が搭載される。
プリント基板95上の回路や素子は、センサケース91のケーブル取出口91cを挿通するケーブル98を介して、外部の電源や演算処理装置等に接続される。
【0006】
以上の転動装置用センサ装置90は、振動検出素子100の出力を予め設定した基準値と比較したり、周波数を分析したりすることによって、転がり軸受81がその構成部品の摩耗や破損等で通常と異なる振動を生じた時にそれを検出可能にしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、転動装置用センサ装置90に使用している振動検出素子100の出力信号に基づく異常判定の精度を向上させるためには、判定用に使用する振動周波数域の波形が共振によって乱れることを抑止することが好ましく、そのためには、転動装置用センサ装置90の軽量化により共振周波数を上げて、高次の周波数まで安定した検出を可能にすることが有効である。
ところが、従来の転動装置用センサ装置90は、センサケース91が鉄等の重量金属製であるため、転動装置用センサ装置90全体としての軽量化が難しい。そのため、軽量化によって共振周波数を上げることができず、結局、検出素子100の出力を処理する演算処理装置で、共振の影響を排除する処理を実施しなければならず、演算処理が複雑化したり、演算処理装置への負担が大きくなっていた。
【0008】
また、センサ付転動装置が、自動車や鉄道車両等の車軸を支持する軸受装置の場合は、ばね下荷重の軽減等によって車両性能の向上を図ることから、転動装置及び転動装置用センサ装置のそれぞれの軽量化が重要課題となるが、前述した重量金属製のセンサケース91はこのような軽量化を困難にする原因となっていた。
【0009】
また、転動装置が転がり軸受装置の場合、転動装置用センサ装置90に装備する検出素子として温度検出素子を追加すると、動作温度における異常の有無と、振動の異常の有無とを照合することで、更に異常の有無の判定精度を向上させることができる。
このように、温度検出素子を装備して転動装置の温度を監視する場合には、転動装置の温度変化が、センサケース91上での熱伝導によって鈍化することが無いように、センサケース91に優れた熱伝導性を付与することが望ましいが、従来センサケース91に使用されている鉄系材料は、他の金属材料と比較して特に熱伝導性が優れるとは言い難く、改良の余地があった。
【0010】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、軽量化によって共振周波数を上げて、判定用に使用する振動周波数域の波形が共振によって乱れることを防止し、転動装置の発生する振動から異常判定を行う場合の精度向上を図ることができ、また、センサ付転動装置がばね下となる場合に、転動装置用センサ装置の軽量化によるばね下荷重の軽減を図ることができ、さらに、センサケースに優れた熱伝導性を持たせて、転動装置用センサ装置に温度検出素子が装備されている場合に、正確に且つ応答性良く転動装置の温度変化を検出可能で、転動装置の温度変化を転動装置における異常の有無の判定に活かすことができる転動装置用センサ装置及びセンサ付転動装置を提供することにある。
【0011】
【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) 転動装置に固定されるセンサケースに収容保持された検出素子によって前記転動装置の状態を検出する転動装置用センサ装置であって、
前記センサケースを、軽量金属製としたことを特徴とする転動装置用センサ装置。
(2) 前記軽量金属はアルミニウム合金であることを特徴とする上記(1)に記載の転動装置用センサ装置。
(3) 前記軽量金属はチタン合金であることを特徴とする上記(1)に記載の転動装置用センサ装置。
(4) 前記軽量金属はマグネシウム合金であることを特徴とする上記(1)に記載の転動装置用センサ装置。
(5) 前記検出素子として、少なくとも、前記転動装置の振動を検出する振動検出素子が前記センサケースに収容保持されていることを特徴とする上記(1)から(4)のいずれか1つに記載の転動装置用センサ装置。
(6) 前記検出素子として、少なくとも、前記転動装置の温度を検出する温度検出素子が前記センサケースに収容保持されていることを特徴とする上記(1)から(5)のいずれか1つに記載の転動装置用センサ装置。
(7) 上記(1)から(6)のいずれか1つに記載の転動装置用センサ装置を転動装置に備え、前記転動装置用センサ装置により前記転動装置の状態を検出することを特徴とするセンサ付転動装置。
(8) 前記転動装置は転がり軸受装置であることを特徴とする上記(7)に記載のセンサ付転動装置。
(9) 前記転動装置は転動体の転動によって直線的な移動を実現する直動装置であることを特徴とする上記(7)に記載のセンサ付転動装置。
(10) 前記直動装置はボールねじであることを特徴とする上記(9)に記載のセンサ付転動装置。
(11) 前記直動装置はリニアガイドであることを特徴とする上記(9)に記載のセンサ付転動装置。
【0012】
上記構成の転動装置用センサ装置及びセンサ付転動装置によれば、検出素子を収容保持して転動装置に固定される転動装置用センサ装置のセンサケースが、軽量金属製となって、センサケースが重量金属製であった従来の転動装置用センサ装置と比較すると、センサケースの軽量化によって共振周波数を上げることができる。
従って、判定用に使用する振動周波数域の波形が共振によって乱れることを防止し、転動装置の発生する振動から異常判定を行う場合の精度向上を図ることができる。
また、センサ付転動装置がばね下荷重となる場合に、転動装置用センサ装置の軽量化によるばね下荷重の軽減を図ることもできる。
【0013】
また、センサケースに使用する軽量金属として、例えば、アルミニウム合金やチタン合金等を使用すると、これらの軽量金属は従来の鉄系材料と比較して熱伝導性に優れるため、センサケースに優れた熱伝導性を持たせて、転動装置用センサ装置に温度検出素子が装備されている場合に、正確に、かつ、応答性良く転動装置の温度変化を検出可能になり、転動装置の温度変化を転動装置における異常の有無の判定に活かして、異常の有無の判定の信頼性を更に向上させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の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の実施の形態のセンサ付転動装置10を示す。
このセンサ付転動装置10は、軸15を回転自在に支持する転がり軸受装置で、軸15の軸端において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、これらの転がり軸受11,11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、転動装置用センサ装置20を取り付けた構成になっている。なお、転がり軸受の内輪13,13に、軸15が内嵌されている。
【0015】
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。
【0016】
ハウジング18は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。軸15は、ハウジング18内で、エンドカバー19に至る手前で終端している。ハウジング18の転動装置用センサ装置取付部は、円筒状でも、平面状でもよい。
【0017】
転動装置用センサ装置20は、転がり軸受11の状態を検出するための複数種の検出素子をプリント基板上に搭載したセンサユニット24と、このセンサユニット24を収容保持するセンサケース26と、センサケース26を挿通して前記検出素子を外部の制御装置や演算処理装置に接続するケーブル23とを備えた構成である。
【0018】
センサケース26は、上方に開放した収容部を持つケース本体21と、ケース本体21の開放部を覆うケースカバー22とから構成されている。そして、ケース本体21には、ケーブル23を挿通するケーブル取出口(図示略)が装備されている。
【0019】
本実施の形態の場合、センサケース26を構成するケース本体21とケースカバー22は、軽量金属の一つであるアルミニウム合金製である。
本実施の形態で使用するアルミニウム合金は、比重が2.8程度で、好ましくは、A2017,A2024,A7075等のジュラルミン系のアルミニウム合金を使用すると良い。また耐食性が必要な場合は、A6061,A6063等が良い。
アルミニウム合金は、鉄系の金属材料と比較して、軽量で、且つ、熱伝導性が優れるという特質を持つが、更に、ジュラルミン系のアルミニウム合金の場合は、機械的強度も大きく、頑強なセンサケースを得ることができる。
【0020】
ケース本体21は、図2(A)に示すように、ハウジング18外面上に隙間無く置かれた取付板21aと、取付板21aに立設された側板21bと、取付板21aと同様にハウジング18外面上に隙間無く置かれて側板21bより外周側に突出したフランジ21cとを有している。側板21dの内周面にはセンサケース内部に隆起したし支持台21dが形成され、支持台にプリント基板25が図示しないねじにより取り付けられている。プリント基板25には、複数の検出素子30、31が搭載されている。
取付板21aの取付面(ハウジング18外面に相対する面)は、熱伝達や、振動伝達を良好にするために、ハウジング18外面に倣って隙間なく接触する形状に設定されている。
【0021】
上記のセンサユニット24において、検出素子30は転がり軸受11又はその構成部品に発生する振動を検出する振動検出素子(加速度センサ)である。また、検出素子31は、転がり軸受11の温度を検出する温度検出素子である。
センサユニット24のプリント基板25上には、上記の振動検出素子30と、温度検出素子31の他に、各検出素子からの信号を処理するための電子部品や、各検出素子にケーブル23を接続するための回路部品等が、適宜実装される。
【0022】
振動検出素子30としては、シリコン加速度センサを用いることもできる。これは、シリコン・マイクロマシン部品(機械素子)を電子回路と同一のシリコン基板上に集積することにより、小型化、高性能化及び低コスト化を図ったものである。シリコン加速度センサは、フォトリソグラフィなどICの製造技術を利用して製造される。
しかしシリコン加速度センサに限定はされず、振動検出素子30として、圧電素子を使用したバイモルフ型の振動センサや、圧電素子と重錘を組合せた振動センサ、あるいは片持ちはり構造の振動センサ等のほか、圧電素子の代わりにひずみゲージを利用した振動センサなどを用いてもよい。
また、表面実装タイプの振動検出素子でなく、リードタイプの振動検出素子でもよい。
【0023】
本実施の形態の場合、センサユニット24のプリント基板25は、板厚方向が検出する振動の方向(図の矢印V)と直交するように設定されている。
【0024】
ケース本体21内にプリント基板25を固定するために、ねじや接着剤を用いる他に、エポキシ樹脂などのモールド材をケース本体21内にモールドして固定してもよい。また、ねじで固定した場合、その後にエポキシ樹脂などでモールドしてもよい。また、防水のため、軟らかいシリコン樹脂やシリコンゲルなどを充填してもよい。
なお、エポキシ樹脂のような硬い樹脂でモールドする場合は、検出素子や電子部品部分をシリコン樹脂等のやわらかい樹脂で被覆した後に、モールド材でモールドするのが良い。この際、発泡性の樹脂(発泡性シリコン樹脂など)をやわらかい樹脂の上に覆った後にモールド材でモールドすると、温度変化による熱膨張率差によって発生する圧力を緩和できるので、圧力による検出素子や電子部品の破損を防止できるので、さらに好ましい。なお、発泡性の樹脂そのもので、検出素子や電子部品を覆った後にモールドしても良い。
【0025】
プリント基板25上の振動検出素子30は、ハウジング18や車軸15の前記矢印V方向の振動を検出する。
このように、振動検出の方向をプリント基板25の板厚方向に対して直交する方向に設定しておくと、プリント基板の板厚方向が検出振動の向きVに平行になる従来のものと比較して、検出する振動信号からプリント基板25の曲げ方向の振動を取り除くことができ、プリント基板25自体の曲げ変形によって振動検出素子30の検出精度が低下することを防止することができる。
【0026】
また、振動検出方向は、プリント基板25の板厚方向と直交する方向であれば、一方向でも、二方向でも、又はそれ以上でもよい。
例えば、図2(B)に示すように、直交する二方向の振動V1,V2を検出するようにできる。このように二方向の振動を検出する場合、その値を合成することで、プリント基板25の板厚方向と直交する全方向の振動を検出することができる。
【0027】
なお、センサユニット24に使用されるプリント基板25の板厚方向(曲げ方向)の剛性は、一般に、プリント基板25の板面方向(板厚方向に直交する方向)の伸縮の剛性より小さい。そのため、プリント基板25の曲げ方向の固有振動数は、板の伸縮方向の固有振動数より低い。
測定しようとしている外部振動にこの固有振動数を含む周波数帯域があると、プリント基板25が曲げ方向に共振してしまう。従って、振動の検出方向をプリント基板25の板厚方向に設定している場合は、プリント基板25の曲げ方向の共振の振動を測定してしまい、本来の振動波形を正確に測定することができない。
それに対し、本実施の形態のように、振動検出方向がプリント基板25の板厚方向と直交する方向に設定されていると、曲げ方向の振動は検出しないので、本来の振動波形を正確に測定することができる。
【0028】
なお、プリント基板25の曲げ方向の固有振動数は、一般に1〜4kHzに存在することが多く、測定したい周波数帯域と重複することが多い。
それに対し、プリント基板25の伸縮方向の固有振動数はその剛性が大きいので、10kHz以上にあることが多く、測定したい周波数帯域より高くなる。したがって、振動検出素子30の振動検出方向をプリント基板25の板厚方向と直交する方向に設定することで、測定対象の振動を精度良く測定することができる。
【0029】
また、上記実施の形態では、センサ付転動装置10がばね下荷重となる場合に、転動装置用センサ装置20の軽量化によるばね下荷重の軽減を図ることができる。
【0030】
また、センサケース26に使用したアルミニウム合金は、従来の鉄系材料と比較して熱伝導性に優れるため、センサケース26に優れた熱伝導性を持たせて、転動装置用センサ装置20に温度検出素子31が装備されている場合に、正確に且つ応答性良く転動装置の温度変化を検出可能になり、転動装置10の温度変化を転動装置における異常の有無の判定に活かして、異常の有無の判定の信頼性を更に向上させることができる。
【0031】
なお、上記実施の形態では、ケーブル23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)転動装置用センサ装置を設けてもよい。
また、軸受装置17における転がり軸受11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。
【0032】
また、以上の転動装置用センサ装置20では、ケース本体21内には、検出素子として、振動検出素子30と温度検出素子31とを装備したが、装備する検出素子は上記実施の形態に限定するものではない。ケース本体21内に装備する検出素子は、振動検出素子30及び温度検出素子31の少なくともいずれか1つが装備されていれば、センサケースを軽量合金製としたことによる効果を得ることができる。そして、必要に応じて、上記実施の形態のように、振動検出素子30と温度検出素子31の双方を装備した構成にしたり、または、速度検出素子や歪み検出素子等を検出素子として組み合わせることも可能である。速度検出素子を備えることにより、振動と回転速度、温度と回転速度、さらには振動と温度と回転速度の複数の物理量を測定でき、回転速度に依存した振動及び温度として判断できるので、それらの値が正常であるか異常であるかの判断がより適切にできる。このとき、回転速度は磁束密度の絶対値や変化量に比例する値として出力されるので、センサケースが非磁性材であると、磁束を遮断しないので回転速度が正確に測定できる。アルミニウム合金、チタン合金、マグネシウム合金等の軽量金属は、非磁性材なのでセンサとして速度検出素子を有する場合にはこのような効果も有する。なお、振動検出素子や温度検出素子の電源として、転動装置の相対回転を利用した発電機を有する場合もその発電機は磁束密度の絶対値や変化量に比例した起電力を用いているので、同様に非磁性材である軽量金属を用いることにより効率よく振動検出素子及び温度検出素子への電圧及び電流を供給できる。
【0033】
さらに、軸受装置17に限らず、図3に示すように、転動体の転動によって直線的な移動を実現する直動装置であるボールねじ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に転動装置用センサ装置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、転動装置用センサ装置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。
【0034】
また、ボールねじに限らず、リニアガイドやその他の直動装置における可動部やレールに転動装置用センサ装置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。
【0035】
また、本発明に係る転動装置用センサ装置のセンサケースに使用する軽量金属材料は、上記実施の形態のものに限定するものではない。
例えば、ジュラルミン系のアルミニウム合金を使用する場合でも、A5056,A6061等の耐食ジュラルミンを使用することで、屋外に晒されるセンサケース26に耐食性を持たせることができる。
【0036】
また、センサケース26をアルミニウム合金で形成する場合には、表面処理として、化学被膜処理又は陽極酸化処理(アルマイト処理)を行うことが好ましい。このような表面処理を施すことで、更に耐食性の向上を図ることができる。また、アルマイト処理を実施する場合に、硬質アルマイト処理を行えば、耐食性を向上させると同時に、耐摩耗性を向上させることもできる。
【0037】
また、センサケース26に使用する軽量金属としては、比重が1.8程度のマグネシウム合金や、比重が4.5程度となるチタン合金も選択可能である。
マグネシウム合金の場合は、アルミニウム合金よりもさらに軽量なため、転動装置用センサ装置20の軽量化を促進することができる。そして、マグネシウム合金を使用する場合も、腐食防止の目的で、陽極酸化処理又は化成処理等の表面処理を実施することが好ましく、耐食性及び耐摩耗性の双方の向上を図る場合には、陽極酸化処理を行うと良い。
チタン合金の場合は、比重がアルミニウム合金よりも大きいため、軽量化の度合は多少小さくなるものの、チタン合金自体が耐食性に優れるため、耐食性の向上を目的とした表面処理を省くことができる。
【0038】
【発明の効果】
本発明の転動装置用センサ装置及びセンサ付転動装置によれば、転動装置用センサ装置のセンサケースが軽量金属製となって、転動装置用センサ装置が軽量化されたため、センサ付転動装置がばね下荷重となる場合に、転動装置用センサ装置の軽量化によってばね下荷重の軽減を図ることができる。
【0039】
また、転動装置用センサ装置のセンサケースをアルミニウム合金製、或いはチタン合金製にすることで、鉄系材料を使用した従来のものより、優れた熱伝導性を確保して、転動装置用センサ装置に温度検出素子が装備されている場合に、正確に、かつ、応答性良く転動装置の温度変化を検出することが可能になり、転動装置の温度変化によって転動装置の異常の有無の判定をすることで、転動装置用センサ装置の信頼性を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るセンサ付転動装置の第1の実施の形態の縦断面図である。
【図2】図1に示したセンサ付転動装置における転動装置用センサ装置の拡大図である。
【図3】本発明が適用されるボールねじを示す図である。
【図4】従来のセンサ付転動装置の断面図である。
【符号の説明】
10 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)
20 転動装置用センサ装置
21 ケース本体
22 ケースカバー
23 ケーブル
24 センサユニット
25 プリント基板
26 センサケース
30 振動検出素子
31 温度検出素子
50 ボールねじ
60 転動装置用センサ装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensor device for a rolling device and a rolling device with a sensor, for detecting the operating state of a rolling device such as a rolling bearing device and a linear motion device, for preventive maintenance of a mechanical device, and for an electrical information device. Used for bearing abnormality detection. In particular, the present invention relates to a sensor device for a rolling device and a rolling device with a sensor used for preventive maintenance of a bearing device, a gear box, and the like of a railway vehicle, an automobile, a transport vehicle, and the like that require reliability.
[0002]
[Prior art]
In recent years, large rolling devices, such as axle bearing devices for railway vehicles, prevent the occurrence of inconvenience due to wear and breakage of component parts, and at the same time, reduce the frequency of laborious overhauls and reduce maintenance costs. For the purpose of reducing the number of rolling devices, a rolling device with a sensor equipped with a sensor device for a rolling device for detecting a state of the rolling device has been actively developed.
[0003]
FIG. 4 shows a conventional example of such a rolling device with a sensor.
This sensor-equipped
[0004]
The rolling
The
[0005]
In this example, the
On the printed
The circuits and elements on the printed
[0006]
The above-described
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to improve the accuracy of the abnormality determination based on the output signal of the
However, in the conventional rolling
[0008]
When the rolling device with a sensor is a bearing device that supports an axle such as an automobile or a railway car, the rolling device and the sensor for the rolling device are used to improve vehicle performance by reducing unsprung load and the like. The weight reduction of each device is an important issue, but the above-described heavy
[0009]
When the rolling device is a rolling bearing device, if a temperature detecting element is added as a detecting element provided in the rolling
As described above, when monitoring the temperature of the rolling device by providing the temperature detecting element, the sensor case is designed so that the temperature change of the rolling device does not slow down due to heat conduction on the
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to increase the resonance frequency by reducing the weight, to prevent the waveform of the vibration frequency range used for determination from being disturbed by resonance, It is possible to improve the accuracy in performing an abnormality determination based on the vibration generated by the rolling device, and when the rolling device with the sensor is unsprung, the unsprung load due to the weight reduction of the sensor device for the rolling device is reduced. The temperature can be reduced, and the sensor case has excellent thermal conductivity. When the temperature detecting element is provided in the rolling device sensor device, the rolling device can be accurately and responsively mounted. It is an object of the present invention to provide a rolling device sensor device and a sensor-equipped rolling device capable of detecting a temperature change and utilizing the temperature change of the rolling device for determining the presence or absence of an abnormality in the rolling device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1) A sensor device for a rolling device for detecting a state of the rolling device by a detection element housed and held in a sensor case fixed to the rolling device,
A sensor device for a rolling device, wherein the sensor case is made of a lightweight metal.
(2) The sensor device for a rolling device according to (1), wherein the lightweight metal is an aluminum alloy.
(3) The sensor device for a rolling device according to (1), wherein the lightweight metal is a titanium alloy.
(4) The sensor device for a rolling device according to (1), wherein the lightweight metal is a magnesium alloy.
(5) As the detection element, at least a vibration detection element for detecting vibration of the rolling device is housed and held in the sensor case, any one of (1) to (4) above. 4. A sensor device for a rolling device according to claim 1.
(6) At least one of the above-mentioned (1) to (5), wherein a temperature detecting element for detecting a temperature of the rolling device is housed and held in the sensor case as the detecting element. 4. A sensor device for a rolling device according to claim 1.
(7) The rolling device is provided with the rolling device sensor device according to any one of (1) to (6), and the state of the rolling device is detected by the rolling device sensor device. A rolling device with a sensor.
(8) The rolling device with a sensor according to the above (7), wherein the rolling device is a rolling bearing device.
(9) The rolling device with a sensor according to the above (7), wherein the rolling device is a linear motion device that realizes a linear movement by rolling of a rolling element.
(10) The rolling device with a sensor according to the above (9), wherein the linear motion device is a ball screw.
(11) The rolling device with a sensor according to (9), wherein the linear motion device is a linear guide.
[0012]
According to the rolling device sensor device and the sensor-equipped rolling device having the above-described configurations, the sensor case of the rolling device sensor device that houses and holds the detection element and is fixed to the rolling device is made of a lightweight metal. In comparison with a conventional rolling device sensor device in which the sensor case is made of heavy metal, the resonance frequency can be increased by reducing the weight of the sensor case.
Therefore, it is possible to prevent the waveform in the vibration frequency range used for the determination from being disturbed by resonance, and to improve the accuracy in performing the abnormality determination based on the vibration generated by the rolling device.
In addition, when the rolling device with the sensor has an unsprung load, the unsprung load can be reduced by reducing the weight of the rolling device sensor device.
[0013]
In addition, when a lightweight metal used for the sensor case, for example, an aluminum alloy or a titanium alloy is used, these lightweight metals have excellent thermal conductivity as compared with conventional iron-based materials, and therefore have excellent heat conductivity for the sensor case. When the temperature sensor is provided in the rolling device sensor device with conductivity, the temperature change of the rolling device can be detected accurately and responsively, and the temperature of the rolling device can be detected. By utilizing the change in the determination of the presence or absence of an abnormality in the rolling device, the reliability of the determination of the presence or absence of the abnormality can be further improved.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a rolling
This sensor-equipped
[0015]
Here, the
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
In the case of the present embodiment, the
The aluminum alloy used in the present embodiment has a specific gravity of about 2.8, and it is preferable to use a duralumin-based aluminum alloy such as A2017, A2020, or A7075. When corrosion resistance is required, A6061 and A6063 are preferable.
Aluminum alloys have the characteristics of being lightweight and having superior thermal conductivity compared to iron-based metal materials, while duralumin-based aluminum alloys have high mechanical strength and robust sensors. You can get a case.
[0020]
As shown in FIG. 2A, the
The mounting surface of the mounting
[0021]
In the above-described
On the printed
[0022]
As the
However, the
Further, instead of the surface mount type vibration detecting element, a lead type vibration detecting element may be used.
[0023]
In the case of the present embodiment, the printed
[0024]
In order to fix the printed
In the case of molding with a hard resin such as an epoxy resin, it is preferable to cover the detecting element and the electronic parts with a soft resin such as a silicon resin and then mold with a molding material. At this time, if a foaming resin (such as a foaming silicone resin) is covered on a soft resin and then molded with a molding material, the pressure generated due to a difference in thermal expansion coefficient due to a temperature change can be reduced. This is further preferable because damage to electronic components can be prevented. The molding may be performed after the detection element or the electronic component is covered with the foaming resin itself.
[0025]
The
When the direction of vibration detection is set in a direction orthogonal to the thickness direction of the printed
[0026]
Further, the vibration detection direction may be one direction, two directions, or more directions as long as the direction is orthogonal to the thickness direction of the printed
For example, as shown in FIG. 2B, vibrations V1 and V2 in two orthogonal directions can be detected. When vibrations in two directions are detected in this way, by combining the values, vibrations in all directions orthogonal to the thickness direction of the printed
[0027]
The rigidity of the printed
If the external vibration to be measured has a frequency band including this natural frequency, the printed
On the other hand, if the vibration detection direction is set to a direction orthogonal to the thickness direction of the printed
[0028]
The natural frequency of the printed
On the other hand, since the natural frequency of the printed
[0029]
Further, in the above-described embodiment, when the rolling device with a
[0030]
Further, since the aluminum alloy used for the
[0031]
In the above embodiment, the signal is extracted by the
Further, the rolling
[0032]
Further, in the above-described
[0033]
Further, the present invention can be applied not only to the
In the
The mounting device of the
[0034]
In addition to the ball screw, an abnormality such as peeling can be detected by attaching the rolling
[0035]
The lightweight metal material used for the sensor case of the sensor device for a rolling device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment.
For example, even when a duralumin-based aluminum alloy is used, the use of a corrosion-resistant duralumin such as A5056 and A6061 can make the
[0036]
When the
[0037]
As the lightweight metal used for the
Since the magnesium alloy is lighter than the aluminum alloy, the weight reduction of the rolling
In the case of a titanium alloy, the specific gravity is larger than that of an aluminum alloy, so that the degree of weight reduction is somewhat smaller. However, since the titanium alloy itself has excellent corrosion resistance, surface treatment for improving corrosion resistance can be omitted.
[0038]
【The invention's effect】
According to the rolling device sensor device and the rolling device with the sensor of the present invention, the sensor case of the rolling device sensor device is made of a lightweight metal, and the rolling device sensor device is reduced in weight. When the rolling device has an unsprung load, the unsprung load can be reduced by reducing the weight of the rolling device sensor device.
[0039]
In addition, the sensor case of the rolling device sensor device is made of an aluminum alloy or a titanium alloy, thereby ensuring superior thermal conductivity as compared with a conventional device using an iron-based material. If the sensor device is equipped with a temperature detecting element, it is possible to detect the temperature change of the rolling device accurately and with good responsiveness. By determining the presence / absence, the reliability of the rolling device sensor device can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a rolling device with a sensor according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a sensor device for a rolling device in the rolling device with a sensor shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a ball screw to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a sectional view of a conventional rolling device with a sensor.
[Explanation of symbols]
10 Bearing device with sensor (rolling device with sensor)
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記センサケースを、軽量金属製としたことを特徴とする転動装置用センサ装置。A sensor device for a rolling device for detecting a state of the rolling device by a detection element housed and held in a sensor case fixed to the rolling device,
A sensor device for a rolling device, wherein the sensor case is made of a lightweight metal.
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