JP2006177933A - センサ装置およびセンサ付き転がり軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 互いに接触する可動体5および固定体3からなり外部荷重に応じて両者間の接触面積が変化する被検知部Dと、固定体3に取り付けられ被検知部Dの接触面積を検知する接触面積検知センサ2と、外部荷重と接触面積との相関関係を利用してセンサ出力から外部荷重を求める処理手段とを備えている。
【選択図】 図1
Description
b=eb(Q/Σρ)1/3
ea=0.02363μ
eb=0.02363ν
Σρ=ρ1I+ρ1II+ρ2I+ρ2II
ただし、玉と内輪との接触の場合、玉:ρ1I=ρ1II=2/Dwであり、内輪:ρ2I=−1/r1、ρ2II=2/Fである。
H0:転動体が超音波センサから半ピッチ離れたときのエコー強度
H1:転動体が超音波センサ直下に位置するときのエコー強度
通常の単振動子の超音波センサで、転動体荷重を検出しようとするときに、エコー比(またはエコー強度)が軸受荷重に依存するのみではなく、転動体のセンサに対する位置にも依存するため、軸受荷重が同じであっても、転動体の位置により、エコー比が変化する。軸受荷重の変化が激しくなく、回転速度が速いときには、単振動子の超音波センサでも、転動体荷重の検出精度に問題はないが、軸受荷重の変化が激しく、回転速度が遅いときには、単振動子の超音波センサでは、転動体荷重の検出に問題が出てくる。検出できる限界荷重変動周波数は、振動子の数に比例して増加するので、軸受荷重の変動が激しく、回転速度が遅い場合は、多振動子の使用が有効であり、これにより、変化の激しい動的荷重でも精度よく検出することができる。
H0:転動体が超音波センサから半ピッチ離れたときの反射エコー強度
H1:転動体が超音波センサ直下に位置するときの反射エコー強度
転動体に作用する荷重が大きいと、接触面積も大きくなり、反射波は小さくなる。したがって、接触面積が大きい場合には、大きいエコー比が出力される。
b=eb(Q/Σρ)1/3
ea=0.02363μ
eb=0.02363ν
Σρ=ρ1I+ρ1II+ρ2I+ρ2II
ただし、玉と内輪との接触の場合、玉:ρ1I=ρ1II=2/Dwであり、内輪:ρ2I=−1/r1、ρ2II=2/Fである。
(2) 超音波センサ(接触面積検知センサ)
(3) 固定側軌道部材(固定体)
(4) 回転側軌道部材
(5) 転動体(可動体)
(10) 処理手段
(11) 実験式蓄積部
(12) 理論式蓄積部
(13) 接触面積演算部
(14) 転動体荷重演算部
(21) ハブユニット(転がり軸受)
(22) センサ装置
(23) 固定側軌道部材
(24) 回転側軌道部材
(25) 転動体(玉)
(50) 超音波センサ
(50b) 振動子
(Sti)(Sbi)(Sto)(Sbo) 超音波センサ
(D) 接触面(被検知部)
Claims (9)
- 互いに接触する可動体および固定体からなり外部荷重に応じて両者間の接触面積が変化する被検知部と、固定体に取り付けられ被検知部の接触面積を検知する接触面積検知センサと、外部荷重と接触面積との相関関係を利用してセンサ出力から外部荷重を求める処理手段とを備えていることを特徴とするセンサ装置。
- 可動体は、転がり軸受の転動体であり、固定体は、転がり軸受の固定輪である請求項1のセンサ装置。
- 処理手段は、転動体荷重と接触面積との関係を示す理論式を蓄える理論式蓄積部と、センサ出力と接触面積との関係を示す実験式を蓄える実験式蓄積部と、センサ出力から実験式を使って接触面積を求める接触面積演算部と、この接触面積から理論式を使って転動体荷重を求める転動体荷重演算部とを有している請求項2のセンサ装置。
- 接触面積検知センサは、接触面積の変化を超音波のエコーで測定する超音波センサである請求項3のセンサ装置。
- 超音波センサは、所定ピッチで並ぶ複数の振動子を内部に有していることを特徴とする請求項4のセンサ装置。
- 複数の振動子は等ピッチで配置されており、振動子のピッチ×振動子の数=転動体の1ピッチとされている請求項5のセンサ装置。
- 転がり軸受と、転がり軸受に取り付けられた接触面積検知センサと、実験式蓄積部、理論式蓄積部、接触面積演算部、転動体荷重演算部および3方向分力演算部を有する処理手段とを備えているセンサ付き転がり軸受装置。
- 転がり軸受と、超音波センサと、超音波センサを使用して予め測定されたエコー比と転動体荷重との関係を蓄積する実験式蓄積部、エコー比から転動体荷重を求める転動体荷重演算部、および転動体荷重から3方向分力演算部を有する処理手段とを備えているセンサ付き転がり軸受装置。
- 請求項7のセンサ付き転がり軸受装置において3方向分力を演算する方法であって、
接触面積検知センサから転がり軸受の転動体と軌道溝との接触面に超音波を出射するステップと、
接触面積演算部において、実験式蓄積部に蓄積されている出力と接触面積との関係を使用して、転動体と軌道溝との接触面からの超音波の出力を接触面積に換算するステップと、
転動体荷重演算部において、理論式蓄積部に蓄積されている荷重と接触面積との関係を使用して、接触面積演算部で得られた接触面積を転動体荷重に換算するステップと、
3方向分力演算部において、転動体荷重演算部で得られた転動体荷重を使用して3方向分力を演算するステップとを包含するセンサ付き転がり軸受装置における3方向分力演算方法。
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