JP2017535725A - 摩耗センサを有する軸受 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、軸受の摩耗、及び任意で、軸受の使用状況や性能に関連する選択パラメータを観測する軸受用センサに関する。より詳細には、センサは、軸受摩耗表面内に実装されていて、表面の摩耗や他の選択パラメータに関する情報を無線送信するように構成されている。特に、摩耗センサは、メンテナンスや軸受の寿命を検討するために軸受の摩耗や他の特性を常時観測することが重要であると考えられる、航空機産業において使用される軸受への用途を有する。
[技術]
高性能滑り軸受の適用分野において、状態基準保全(Condition Based Maintenance:CBM)は、ますます推進されている。この方式は、ヘリコプタのロータのピッチリンク制御用軸受等(しかしこれに限定されない)の航空宇宙飛行に不可欠な用途にとって、特に重要である。軸受の摩耗率は、軸受の設計、品質、用途、及び様々な性能・環境的な飛行条件の影響を受け得る。したがって、特定の軸受のいかなる状態も、飛行時間のみに基づく予測を、妥当な確信をもって行うことは、現状ではかなり難しい。
[概要]
センサを有する軸受は、情報を無線送信するように構成されていて、摩耗表面センサを有する軸受摩耗表面を備えており、摩耗表面センサは、軸受摩耗表面の摩耗状態を示す摩耗表面センサからのデータ信号を送信する1つ以上の接続線を有している。1つ以上の接続線は、軸受摩耗表面の外側に延出しており、軸受摩耗表面の摩耗状態を示すセンサからのデータ信号を送信する高周波通信機に接続されている。高周波通信機及びセンサは、軸受の使用中に接続線が曲がって破損しないように、互いに対して固定されている。
図1は、本発明のセンサ構成10の各構成要素の一例を示している。軸受11は、滑り軸受面11a又は11bのうちの一方が、少なくとも1つの摩耗センサ回路13a(図2)を実装した高分子摩耗表面層15を有している、滑り軸受構造であることが好ましい。図示されているように、摩耗センサ13aは、滑り軸受面11a又は11bの摩耗状態を示す摩耗センサからのデータ信号を送信する、1つ以上の接続線13を有している。よって、各接続線13は、軸受摩耗表面15の外側に延出しており、図示されているように(図2)、軸受摩耗表面15の摩耗状態を示す摩耗センサからのデータ信号を送信する高周波通信機12に接続されている。遠隔高周波機器を14で示す。
[例1]
試験は以下の要素を用いて行われた。
(b)モトローラ社MC9090ZハンドヘルドRFIDタグリーダー
(c)サイズがP/N M81934/1−16C016に適合している、AS81934/1規格準拠 平軸受
試験方法及び所見:
(a)タグは、摩耗界面の外側で機能することが確認された。
(c)タグは、いろいろな向きで、部分的に、及び完全に軸受の摩耗界面内に配置された。
(f)完全に摩耗表面層内に入ったタグは読取不可能であった。
[例2]
摩耗センサシステムの性能の信頼性の高さを実証するための試験手順を作成した。この試験は、鍵となる技術的問題が克服されるまで素早く繰り返すことが可能であり、システムは従来の軸受の寿命試験の実施が可能な状態であった。この試験は、確立されている振動試験手順と比較すると、十分に代表的な摩耗が得られることが確認された。
(a)XBee(登録商標)ZigBee規格2.4GHz無線送受信機
(b)円柱形研磨用砥石を有するブリッジポート(Bridgeport)タイプフライス盤
(c)本発明に従ったセンサ内蔵摩耗表面層を有しており、サイズがP/N M81934/1−16C016に適合している、AS81934/1規格準拠 平軸受
試験方法:
(a)XBee(登録商標)送信機は、摩耗センサに接続されたデジタル入力の状態を同報送信するように構成されている
(b)XBee(登録商標)受信機は、送信機のデジタル入力と受信信号の強さを表示するように構成されている。
所見:
(a)アクティブ送信機は、金属製構成要素に近接近した状態で機能することが確認された。
(c)摩耗は、さらなる発展を保証する用途の特性として十分であると考えられる。
[例3]
試験装置上で以下の軸受の試験を実施した。
軸受応力:25,000psi
負荷:一方向
振動:±25°回転、1サイクル当たりの合計100°
周波数:0.5Hz
持続期間:0.014〜0.020”の摩耗
試験は、ピンとジャーナル軸受との間の金属間表面接触に到達する前に停止した。図9に示されているように、本発明に従ったセンサシステムによる摩耗(サンプル1及び2)では、示されたシステムの摩耗率の増加は著しいものではなく、実際にはセンサ信号を受信した後に増加が鈍っていた。回路自体が滑り軸受摩耗層に通常用いられる金属ではないので、これは驚くべきことである。
Claims (10)
- 情報を無線送信するように構成されているセンサを有する軸受であって、
摩耗表面センサを有している軸受摩耗表面であって、前記摩耗表面センサは、前記軸受摩耗表面の摩耗状態を示す前記摩耗表面センサからのデータ信号を送信する1つ以上の接続線を有し、前記1つ以上の接続線は、前記摩耗表面の外側に延出しており、前記軸受摩耗表面の摩耗状態を示す前記センサからのデータ信号を送信する高周波通信機に接続されている、軸受摩耗表面を備えており、
前記高周波通信機と前記センサは、前記接続線が曲がって破損しないように、互いに対して固定されている、軸受。 - 前記軸受摩耗表面は第1軸受摩耗層と第2軸受摩耗層とを有し、前記軸受摩耗表面センサは前記第1摩耗層の下方、かつ前記第2摩耗層の上に配置されている、請求項1記載の軸受センサ。
- 前記第1軸受摩耗層は、膜厚が前記第2軸受摩耗層よりも厚い、請求項2記載の軸受センサ。
- 前記第1軸受摩耗層は膜厚が0.002”から0.020”である、請求項2記載の軸受センサ。
- 前記第2軸受摩耗層は膜厚が0.001”から0.10”である、請求項2記載の軸受センサ。
- 前記軸受は、ジャーナル軸受、球面軸受、滑り軸受、トラックローラ軸受である、請求項1記載のセンサを有する軸受。
- 前記高周波通信機は、自前の電源を有するアクティブRIFDタグである、請求項1記載の軸受。
- 前記高周波通信機は、自前の電源を持たないパッシブRFIDタグである、請求項1記載の軸受。
- 前記軸受摩耗表面は熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を備えている、請求項1記載の軸受。
- 前記軸受は、長さが調整可能なロッドエンド上に配置されている、請求項1記載の軸受。
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