JP2011106580A - ピン型保持器付きころ軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 電力供給手段を小型化して、ころ軸受に内蔵させ、電池使用に伴う長期使用上のメンテナンス性の問題も解消したピン型保持器付きころ軸受装置を提供する。
【解決手段】 ピン型保持器付きころ軸受装置1は、ころ軸受2の状態を検出するセンサ16およびセンサ16に電力を供給する電力供給手段17を有するセンサ装置3を備えている。電力供給手段17は、少なくとも１本のころ13内周に設けられた永久磁石31とこれに対応するピン型保持器14のピン23に設けられたコイル32とからなる発電手段19を有している。
【選択図】 図１

Description

この発明は、センサを内蔵したピン型保持器付きころ軸受装置に関する。
特許文献１には、センサを内蔵したピン型保持器付きころ軸受装置として、外輪、内輪、複数の中空状ころおよびピン型保持器からなるころ軸受と、ころ軸受の状態を検出するセンサおよびセンサに電力を供給する電力供給手段を有するセンサ装置とを備えているものが開示されている。
特許文献１のものでは、電力供給手段は、ころ軸受の外部に設けられてセンサ装置に電力を供給するものとされている。
特開平７−７７２１８号公報
上記特許文献１のように、ころ軸受の外部に設けられてセンサ装置に電力を供給する電力供給手段では、大がかりとなるという問題があり、軸受装置を小型化する上では、電池が好ましいものとなっている。しかしながら、電池を使用するものでは、電池の起電力が低下して、軸受の状態を検出することができなくなることがあり、長期に継続して使用する上でのメンテナンスが面倒であるという問題があった。
この発明の目的は、電力供給手段を小型化して、ころ軸受に内蔵させ、電池使用に伴う長期使用上のメンテナンス性の問題も解消したピン型保持器付きころ軸受装置を提供することにある。
この発明によるピン型保持器付きころ軸受装置は、外輪、内輪、複数の中空状ころおよびピン型保持器からなるころ軸受と、ころ軸受の状態を検出するセンサおよびセンサに電力を供給する電力供給手段を有するセンサ装置とを備えているピン型保持器付きころ軸受装置において、電力供給手段は、少なくとも１本のころの内周に設けられた永久磁石とこれに対応するピン型保持器のピンに設けられたコイルとからなる発電手段を有していることを特徴とするものである。
ピン型保持器は、軸方向に所定間隔をおいて配置された１対のリングと、各ころに挿通されかつ両リング間に架け渡された複数のピンとからなる。ピンは、通常、一端部がねじ固定、他端部が溶接固定とされる。このようなピン型保持器を使用したころ軸受としては、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、球面ころ軸受などがある。
ピン型保持器を使用したころ軸受では、複数のピンのそれぞれを固定軸として、その回りを各ころが回転するようになっており、これを利用して、固定側であるピンにコイルを設けるとともに、回転側であるころに永久磁石（磁極）を設けることにより、永久磁石およびコイルからなる発電手段がころ軸受に内蔵される。永久磁石およびコイルは、少なくとも１組あればよく、複数のころおよび複数のピンを使用して、永久磁石およびコイルを複数組設けるようにしてもよい。
永久磁石をころに設けるには、別部材とされた円筒状永久磁石をころの内周に嵌め入れるようにしてもよく、磁性体製とされたころの内周を磁化するようにしてもよい。永久磁石は、Ｎ極およびＳ極を１つずつ有しているものであってもよく、Ｎ極およびＳ極が所定間隔で複数対設けられたものとしてもよい。コイルは、１巻きのものでよいが、これに限定されるものではなく、複数巻きとされてもよい。ピンには、コイルを巻きやすくするための溝および／または孔が適宜設けられる。永久磁石の軸方向長さは、ころの軸方向長さに等しくてもよく、その一部の長さであってもよい。
ころおよびピンの材質としては、従来と同じでよく、例えば、ころは、軸受鋼製とされ、ピンは、適宜な合金鋼製とされる。ピンとコイルとは、絶縁される必要があり、コイルは、例えば、絶縁材で被覆された銅線製とされる。
発電手段は、センサなどに直接電力を供給するように構成されてもよいが、好ましくは、電力供給手段は、発電手段の他に、発電手段で得られた交流電力を直流電力に変換する整流回路と、整流回路を介して発電手段に接続された蓄電池（二次電池）とを有しているものとされ、発電手段によって蓄電池を充電し、蓄電池からセンサなどに電力を供給するようになされる。
ころ軸受は、通常、外輪が固定輪、内輪が回転輪として使用され、センサは、好ましくは、ピン型保持器のリングに取り付けられるが、これに限定されるものではない。センサは、例えば温度センサとされるが、これに限定されるものではなく、振動センサ、歪みセンサ、変位センサ、回転センサなどであってもよい。また、センサ装置は、センサおよび電力供給手段に加えて、ピン型保持器のリングに固定されてセンサを支持するセンサ支持部材、センサの出力を処理する処理手段などを有しているものとされ、この場合、センサ支持部材の形状やセンサ支持部材への各部材の配置位置は、適宜設定可能である。
この発明のピン型保持器付きころ軸受装置によると、電力供給手段は、少なくとも１本のころの内周に設けられた永久磁石とこれに対応するピン型保持器のピンに設けられたコイルとからなる発電手段を有しているので、電力供給手段が小型化されて、ころ軸受に内蔵させることができ、外部からの電力供給を不要とすることができる。そして、ころが回転することで得られる電力をセンサなどに供給することで、電池使用に伴う長期使用上のメンテナンス性の問題が解消し、安定した測定が長期にわたって可能となる。
図１は、この発明によるピン型保持器付きころ軸受装置の１実施形態を示す縦断面図である。 図２は、要部の横断面図である。
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
図１および図２に示すように、この発明によるピン型保持器付きころ軸受装置(1)は、ピン型保持器(14)を有しているころ軸受(2)と、ころ軸受(2)の状態を検出するセンサ装置(3)とを備えている。
ころ軸受(2)は、外輪(11)、内輪(12)、複数の中空状ころ(13)およびピン型保持器(14)からなる。
ピン型保持器(14)は、軸方向に所定間隔をおいて配置された第１および第２リング(21)(22)と、各ころ(13)に挿通されかつ両リング(21)(22)間に架け渡された複数のピン(23)とからなる。ピン(23)は、第１リング(21)側では、先端部に形成されたおねじがリング(21)に形成されためねじにねじ合わされるねじ固定とされ、第２リング(22)側では、頭部がリング(22)に設けられた嵌合孔に挿入されて溶接される溶接固定とされている。
センサ装置(3)は、第１リング(21)に固定されたセンサ支持部材(15)、センサ支持部材(15)に取り付けられた温度測定用センサ(16)、センサ(16)に電力を供給する電力供給手段(17)、センサ(16)の出力を処理する処理手段（図示略）などを有している。
電力供給手段(17)は、センサ(16)、処理手段などに電力を供給する蓄電池(18)と、蓄電池(18)を充電する発電手段(19)とからなる。
発電手段(19)は、ころ(13)の内周に設けられた円筒状永久磁石(31)と、ピン(23)に取り付けられたコイル(32)と、コイル(32)と蓄電池(18)とをピン(23)の先端部の軸方向外方で接続する導線(33)とからなる。
永久磁石(31)は、ころ(13)とは別部材とされて、ころ(13)の内周面に接着剤などの適宜な手段で固定されている。永久磁石(31)は、図２に示すように、断面円弧状の磁石片(31a)が計２つ使用されて、これらが互いに隙間を設けて配置されることで形成されている。これらの磁石片(31a)は、一方がＮ極からＳ極に向かう方向が径方向内向きとされ、他方がＮ極からＳ極に向かう方向が径方向外向きとなるように配置されている。磁石片(31a)の数は２に限られるものではなく、永久磁石(31)は、円筒状の１つの磁石からなるものであってもよい。また、Ｎ極とＳ極とを１８０°対向するもの同士が異なる磁極となるように周方向に所定間隔で配置するようにしてもよい。永久磁石(31)は、ころ(13)の内周部を磁化することで形成するようにしてもよい。また、永久磁石(31)およびコイル(32)が設けられるころ(13)およびピン(23)の組は、１組だけでよく、複数組としてもよい。
ピン(23)には、コイル(32)を巻くための溝(34)および孔(35)が形成されている。コイル(32)は、径方向から見て長方形状をなす１巻きのコイルとされ、その長辺部(32a)は、ピン(23)の軸線と平行でかつピン(23)の軸線を介して対向するように形成されている。
コイル(32)の軸方向長さは、ピン(23)の頭部の溶接時の妨げにならないように、ピン(23)の先端からピン(23)の頭部近傍までの適宜な長さとされており、永久磁石(31)の軸方向の長さは、コイル(32)の軸方向長さにほぼ等しくなされている。
コイル(32)と蓄電池(18)とを接続する導線(33)は、ピン(23)の先端部に沿って外部に取り出されてもよく、第１リング(21)に溝または孔をあけてこの溝または孔から外部に取り出すようにしてもよい。
上記のピン型保持器付きころ軸受装置(1)によると、永久磁石(31)は、ころ(13)の回転に伴ってこれと一体で回転し、この永久磁石(31)の回転により、コイル(32)に起電力が発生する。得られた起電力は、蓄電池(18)の充電に使用され、センサ(16)やその処理回路などの電力は、蓄電池(18)から供給される。
図示省略するが、コイル(32)は、ピン(23)の外周に沿わせずに、ピン(23)の中を通すようにしてもよい。また、コイル(32)は、複数巻きとしてもよく、この場合、ピン(23)に形成する溝は、図２に示したような円弧状の溝(34)を各１巻きのコイルごとに形成するようにしてもよく、複数巻きのコイルに共通の溝としてもよい。
(1) ピン型保持器付きころ軸受装置
(2) ころ軸受
(3) センサ装置
(11) 外輪
(12) 内輪
(13) ころ
(14) ピン型保持器
(16) センサ
(17) 電力供給手段
(19) 発電手段
(23) ピン
(31) 永久磁石
(32) コイル

Claims (1)

  1. 外輪、内輪、複数の中空状ころおよびピン型保持器からなるころ軸受と、ころ軸受の状態を検出するセンサおよびセンサに電力を供給する電力供給手段を有するセンサ装置とを備えているピン型保持器付きころ軸受装置において、
    電力供給手段は、少なくとも１本のころの内周に設けられた永久磁石とこれに対応するピン型保持器のピンに設けられたコイルとからなる発電手段を有していることを特徴とするピン型保持器付きころ軸受装置。
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