JP3791154B2 - Rotating body device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械、航空機、鉄道車両、産業機械などに用いられる回転体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
工作機械、航空機、鉄道車両、産業機械などに用いられ、回転体と固定体と前記固定体と回転体との間に転動自在に設けられた転動体などを備えた回転体装置としての軸受装置において、転動体などの損傷を防止するために、この軸受装置の回転体、固定体、転動体や、この転動体を固定体と回転体との間に保持する保持器などの温度を検出することがある。
【0003】
従来、軸受装置の固定体の温度を検出する際には、熱電対などの温度検出器を固定体に取付けこの温度検出器からの信号を信号線を介して取出している。一方、回転体の温度を検出する際には、前述した温度検出器を回転体に取付け、回転体に取付けられた導電性のスリップリングや、周波数変調された電波あるいは光を用いたテレメータ装置を介して前記温度検出器からの信号を取出している。
【0004】
また、軸受装置の前記転動体や保持器の温度を検出するのは極めて難しく、温度変化によって変色する感熱紙を貼付けたり塗料を塗布したりして、前記転動体や保持器の最高温度を検出している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、回転体の温度検出器から信号を取出すために、スリップリングを用いる方法は、このスリップリングを軸受装置が取付けられた回転軸の端部に設け、この端部から前述した信号を取出す必要がある。このため、回転軸の端部の構造に制約が生じるとともに、前記回転体から回転軸の端部まで信号線などを設ける必要があって、回転体と接しかつ回転軸の軸方向に沿って設けられたスペーサ部材や回転軸などに加工を施す必要が生じる。
【0006】
テレメータ装置を用いる方法は、回転体にテレメータ装置の発信器を取付ける必要が生じるとともに、この発信器に電力を供給する電源を設ける必要が生じる。電源として電池を用いると、電池を交換する度に軸受装置の使用を一旦中止する必要が生じる。電波を用いても、常時電力を供給する必要があり、電源としての電力供給装置が高価となって好ましくない。さらに、これらの回路部品の許容温度により測定温度範囲が限定される。
【0007】
さらに、光を用いたテレメータ装置は、その発信器と受信器との間に軸受装置の潤滑油などの光を遮蔽する物体がはいると信号をとりだせなくなる。
温度変化によって変色する感熱紙を貼付けたり塗料を塗布したりするのでは、常時、回転体、転動体や保持器などの温度を検出することはできない。
【0008】
また、前述したように、回転体などの温度を常時検出するのは困難であるため、従来、転動体などの損傷を防止するために、固定体のみに熱電対などの温度検出器を取付け、この固定体の温度のみまたは回転体と固定体との温度差のみをチェックして、軸受装置が作動推奨範囲内であるか否かを判定している。
【0009】
固定体の温度のみによって軸受装置が作動推奨範囲内であるか否かを判定するのでは、固定体の熱容量が大きな場合に、図16に示すように、回転体、転動体及び保持器などの温度が急激に上昇しても固定体の温度が比較的緩やかにしか上昇しないので、この回転体などの急激な温度上昇を検出することができない。このため、軸受装置が作動推奨範囲を逸脱しても解らない。
【0010】
また、回転体と固定体との温度差のみによって軸受装置が作動推奨範囲内であるか否かを判定するのでは、図15に示すように、回転体と固定体との温度が互いに同じように上昇する場合に、軸受装置を形成する鋼の焼戻し温度や潤滑油の使用限界温度を前記回転体などの温度が超えても検出することができない。このため、軸受装置が作動推奨範囲を逸脱しても解らない。
【0011】
本発明は前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、回転軸などに加工を施す必要もなく、常時かつ確実に回転体や転動体などの温度を検出することができるとともに、低コストな回転体装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の回転体装置は、固定体と回転体とこれら固定体と回転体との間に転動自在に設けられた転動体とを備えた回転体装置において、前記回転体と転動体のうちどちらか一方の温度を検出し、この温度に応じた信号を発する発信子を備えた第1の温度検出手段と、前記第1の温度検出手段の発信子が発した信号を受信する受信子を備えた受信手段と、前記受信手段が受信した信号に基づいて回転体または転動体の温度が回転体装置の作動推奨範囲内であるか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴としている。
【0013】
請求項1に記載の発明の実施にあたって、前記第1の温度検出手段が水晶からなる振動子を備えてもよい。前記目的をさらに確実に達成するために、前記発信子と受信子とが、前記回転体が1回転するうちに少なくとも一度は、互いに相対するのが望ましい。
【0014】
前記回転体装置は、第1の温度検出手段の発信子が、検出した回転体または転動体の温度に応じた信号を発し、受信手段の受信子がこの信号を受信するので、信号線を介して温度信号を取出す必要もなく、確実に回転体または転動体の温度を検出することができる。
【0015】
また、温度検出手段に水晶からなる振動子を設けると、発信子などの電源として電池を用いなくても高価な電力供給装置を用いる必要がないため、回転体装置自体のコストを抑制することができる。水晶の共振周波数は温度に応じて変化するので、確実に回転体の温度に応じた信号を取出すことができる。
【0016】
さらに、回転体が1回転するうちに少なくとも一度は互いに相対するように発信子と受信子とを設けると、常時かつより確実に回転体または転動体の温度を検出することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1及び図2は第1の実施形態を示し、図1は本発明の第1の実施形態の回転体装置の一例としての軸受装置1の構成を示すブロック図、図2は軸受装置1の一部を拡大して示す断面図である。
【0018】
軸受装置1は、図2に示すように、回転体をなす内輪2と、固定体をなす外輪3と転動体4などを備えたころがり軸受であって、内輪2に取付けられかつ第1の温度検出手段としての温度検出部5と、外輪3に取付けられかつ受信手段としての受信部6と、受信部6に接続されかつ判定手段としての処理装置7などを備えている。
【0019】
内輪2は、円環状に形成されかつ回転軸8などと固定されており、この回転軸8とともに回転軸8の軸線Pまわりに回転するようになっている。外輪3は、内輪2の外径より大きな内径を有する円環状に形成されている。転動体4としては金属などからなるころや玉などが用いられる。転動体4は、保持器9などによって前記内輪2と外輪3との間に転動自在に保持されて、前述した内輪2の回転を外輪3に伝えないようになっている。
【0020】
また、前記内輪2はその一部が切り欠かれて形成された検出部取付け切欠部10を備えている、図示例において、検出部取付け切欠部10は、内輪2の外周面と前記軸線P方向に沿った端部とに亘って設けられている。
【0021】
前記外輪3は、内輪2が軸線P回りに1回転するうちに少なくとも一度は、内輪2の前記検出部取付け切欠部10と相対する位置に、一部が切り欠かれて形成された受信部取付け切欠部11を備えている。図示例において、受信部取付け切欠部11は、外輪3の内周面と前記軸線P方向に沿った端部とに亘って設けられている。
【0022】
温度検出部5は、振動子12と、発信子としての検出側コイル13と、振動子12と検出側コイル13とを互いに接続するケーブル14などを備えている。振動子12としては水晶が用いられている。
【0023】
振動子12は内輪2と接して設けられており、その温度が、内輪2からの熱伝達によって内輪2の温度に追従するようになっている。振動子12は前記ケーブル14を介して励振されることによって、内輪2の温度に依存した周波数で残留振動するようになっている。例えば、振動子12は内輪2の温度が上昇すると前述した振動周波数が増加するようになっている。
【0024】
検出側コイル13は、内輪2の外周面側に露出して設けられている。発信子としての検出側コイル13は、後述する受信側コイル16からの可変周波数の電波を受信し、また振動子12からの共振周波数の電波を送信する機能を有している。
【0025】
また、温度検出部5は、前記振動子12と検出側コイル13とケーブル14とが、非磁性でかつ絶縁性のプラスチック樹脂やセラミックなどからなる検出側コイル保護部15によって包囲された状態で、前記検出部取付け切欠部10内に取付けられている。
【0026】
受信部6は、受信子としての受信側コイル16を備えている。受信側コイル16は、外輪3の内周面側に露出し、かつ内輪2が軸線P回りに1回転するうちに少なくとも一度、内輪2の検出側コイル13と相対する位置に設けられている。
【0027】
受信子としての受信側コイル16は、振動子12を励振する可変周波数の電波を発振し、また振動子12からの共振周波数を受信する機能を有している。受信側コイル16にはケーブル17が接続している。このケーブル17は、処理装置7に接続している。
【0028】
また、受信部6は、前記受信側コイル16とケーブル17とが、非磁性でかつ絶縁性のプラスチック樹脂やセラミックなどからなる受信側コイル保護部18によって包囲された状態で、前記受信部取付け切欠部11内に取付けられている。
【0029】
また、受信側コイル16は、可変周波数の電波を発し、検出側コイル13により受信して、水晶振動子12を励振するようになっている。検出側コイル13は、振動子12が振動することによって生じかつ振動子12の振動周波数に応じた信号を受信側コイル16に伝えるようになっている。
【0030】
温度検出部5および受信部6を前記切欠部10,11内に取付ける際には、前記保護部15,18ごと圧入したり接着剤などによって内輪2および外輪3に固定しても良く、またはボルトなどを用いて固定しても良い。
【0031】
前記処理装置7は、CPUなどを有する演算装置であって、図1に示すように、送受信部20と、増幅部21と、周波数検出部22と、温度変換部23と、判定部24とを備えている。
【0032】
送受信部20は、送信器25と受信器26と切替え部27とを備えている。送信器25と受信器26とはそれぞれ前記受信側コイル16に接続している。切替え部27は、前記送信器25と受信器26とに接続している。受信器26は増幅部21に接続している。
【0033】
切替え部27は、水晶振動子12を励振するための電力を前記送信器25を介して受信側コイル16に供給する場合と、前記受信器26が前記振動子12が振動して前記検出側コイル13から発し受信側コイル16を介して伝えられる信号を受信する場合とを切り換えるようになっている。
【0034】
受信器26は、コイル13,16などを介して伝えられた振動子12の振動周波数に応じた信号を増幅部21に向かって出力するようになっている。
増幅部21は、前記受信器26と接続しており、レベル判定部28と信号増幅部29とを備えている。レベル判定部28は、前記信号増幅部29が出力した信号が所定のしきい値を超えているか否かを判定するとともに、外部から前記しきい値を設定されるようになっている。なお、このしきい値は、水晶などからなる振動子12が振動し信号増幅部29が増幅した信号の振幅を、雑音などとあやまりなく区別できる値とするのが望ましい。
【0035】
信号増幅部29は、前記受信器26と接続しており、前記レベル判定部28が受信器26が出力した信号が前記しきい値を超えていると判定した信号を前記切換え部27に出力する。切換え部27はこの信号により、送信器25の出力をゲート部31に出力する。
【0036】
このことは、送信器25から受信側コイル16を経て振動子12に送られる可変周波数が、振動子12の温度に相当する共振周波数と一致した時にのみ、その共振周波数が振動子12から検出側コイル13を経て受信側コイル16に電波として受信され、通常この電波は短時間に消滅する。
【0037】
従って、この電波がレベル判定部28で所定のしきい値を超えたと判断されるとパルスとなり、後述するゲート部31に入力される。同時に、この共振周波数は送信器25から振動子12に送信された可変周波数に等しいから、この信号もゲート部31に入力する。
【0038】
ゲート部31では、レベル判定部28からの信号で基準時間記憶部30の記憶時間に等しい幅のパルスを発生し、そのパルスと送信器25からの信号をパルス状にした信号とのANDをとってカウンタ部32に出力する。
【0039】
周波数検出部22は、基準時間記憶部30と、ゲート部31と、カウンタ部32とを備えている。基準時間記憶部30はゲート部31と接続しかつカウンタ部32が前記信号の周波数を検出する際の基準時間を記憶している。基準時間記憶部30は、前記レベル判定部28が信号増幅器29が出力した信号が前記しきい値を超えたと判定した際に、前述した基準時間をゲート部31に向かって出力するようになっている。
【0040】
ゲート部31は、前記送信器25、前記レベル判定部28とカウンタ部32とに接続しており、送信器25の出力をパルス列にした信号を、レベル判定部28が信号を出力後で、かつ前記基準時間内のみを出力するようになっている。
【0041】
カウンタ部32は、温度変換部23と接続しており、基準時間内の前記しきい値を超えたパルス状の信号を数える機能を有している。カウンタ部32は、振動子12の共振時の振動周波数を得ることができ、この振動周波数を温度変換部23に向かって出力するようになっている。
【0042】
温度変換部23は、判定部24に接続しており、前述したように周波数検出部22のカウンタ部32から入力された振動周波数に基づいて、この周波数に応じた温度を求めて判定部24に向かって出力するようになっている。
【0043】
例えば、振動子12として内輪2の温度が10度の時の振動周波数が10.010MHzでかつ内輪2の温度が100度の時の振動周波数が10.100MHzとなる水晶を用い、基準時間記憶部30が記憶している基準時間が1msec(1/1000sec)のときには、カウンタ部32には、温度が10度のとき10010パルスの信号が入力されかつ温度が100度のとき10100パルスの信号が入力されることとなる。
【0044】
そして、カウンタ部32は、上記パルス数を、温度変換部23に向かって出力する。温度変換部23は値10010が入力されると内輪2の温度が10度と求め、値10100が入力されると内輪2の温度が100度と求めることとなる。
【0045】
判定部24は、前記外輪3に装着されかつこの外輪3の温度を検出する第2の温度検出手段としての固定体温度検出器33が接続しており、外輪3の温度が入力されるようになっている。判定部24は、第1の判定部34と第2の判定部35とを備えている。
【0046】
第1の判定部34は、内輪2の温度と外輪3の温度とのうち高い方の温度が第1の所定温度ΔT1(図15に示す)を超えたか否かを判定する機能を有している。第2の判定部35は、内輪2の温度と外輪3の温度との差が第2の所定温度ΔT2(図16に示す)を超えたか否かを判定する機能を有している。
【0047】
判定部24は、前記第1の判定部34が第1の所定温度ΔT1を超えたと判定した場合または、第2の判定部35が第2の所定温度ΔT2を超えたと判定した場合のうち、少くともどちらか一方を判定した場合に、軸受装置1の作動推奨範囲を逸脱したと判定する機能を有している。なお、この作動推奨範囲とは、経済的にまたは技術的に、軸受装置1が作動するときの内輪2、外輪3および転動体4などに許容される温度範囲を示している。
【0048】
このように、判定部24が作動推奨範囲を逸脱したと判定した後には、外部に警報を発したり、軸受装置1の運転などを停止するなどの処置を施すのが望ましい。また、前述した第1及び第2の所定温度ΔT1,ΔT2は、前記内輪2、外輪3、転動体4などの材質及び構造などに応じた値とするのが望ましい。
【0049】
本実施形態によれば、回転体である内輪2の温度を、水晶からなる振動子12の振動を用いて検出し、かつ振動子12が発した信号をコイル13,16を介して処理装置7に取り込むので、回転軸8の端部などの構造に対する制約が生じないとともに回転軸8などに温度信号を取出すための加工を施す必要がない。
【0050】
振動子12に対する電力の供給を、コイル13,16を介して行うため、回転体としての内輪2に電池などの電源を取付ける必要がないとともに、高価な電源供給装置を用いる必要がないので、常時、内輪2の温度を検出できかつ軸受装置1のコストを低減することができる。
【0051】
また、前記コイル13,16を互いに相対するように設けたので、常時かつ確実に振動子12からの信号を取出すことができ、内輪2の温度を検出することができる。
【0052】
さらに、第1の判定部34が、内輪2の温度と外輪3の温度のうち高い方の温度が第1の所定温度ΔT1を超えと判定した場合に、判定部24は、軸受装置1が作動推奨範囲を逸脱したと判定するので、回転体である内輪2と固定体である外輪3とが同じように温度が上昇する場合にも、確実に作動推奨範囲を逸脱したか否かを判定することができる。
【0053】
第2の判定部35が、内輪2の温度と外輪3の温度との差が第2の所定温度ΔT2を超えたと判定した場合に、判定部24は、軸受装置1が作動推奨範囲を逸脱したと判定するので、例えば外輪3の熱容量が大きな場合にも確実に内輪2の温度を検出でき、確実に作動推奨範囲を逸脱したか否かを判定することができる。
【0054】
図3から図5は第2の実施形態を示し、第1の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。
回転体装置の一例としての本実施形態の軸受装置41は、前記内輪2と接しかつ内輪2と同心をなす円板状の内輪スペーサ部材42を内輪2に対し軸線P方向に沿って設け、この内輪スペーサ部材42に温度検出部5を設けている。温度検出部5は、振動子12を内輪2と接するように設け、図3および図4に示すように検出側コイル13を内輪スペーサ部材42の外周面側に露出して設けているとともに、振動子12と検出側コイル13との間をケーブル14によって接続している。
【0055】
また、図3及び図4に示すように、軸受装置41は、前記軸線P方向に沿いかつ内輪スペーサ部材42が設けられた側と同方向に、前記外輪3と接しかつ外輪3と同径の円環状に形成された外輪スペーサ部材43を設け、この外輪スペーサ部材43に受信部6を設けている。
【0056】
図3に示すように、温度検出部5を内輪スペーサ部材42に取付ける検出側コイル保護部15は、内輪2及び内輪スペーサ部材42の外周面から外周方向に突出して形成しても良い。また、図4に示すように、受信部6を外輪スペーサ部材43に取付ける受信側コイル保護部18は、外輪3及び外輪スペーサ部材43の内周面から内周方向に突出して形成しても良い。
【0057】
また、図5に示すように、受信部6を外輪3および外輪スペーサ部材43に設けることなく、例えば軸受装置41のハウジング44などの前記内輪2、外輪3および転動体4などと別体の部材に取付けても良い。
【0058】
なお、図5に示すように、受信部6をハウジング44などに取付ける場合には、図示するように前記コイル13,16が互いに軸線P方向に沿って相対するように、前記温度検出部5と受信部6とを設けても良く、コイル13,16が互いに前記軸線Pに対し直交などの交差する方向に沿って相対するように、温度検出部5と受信部6とを設けても良い。
【0059】
本実施形態によれば、前述した第1の実施形態と同様に、回転軸8の端部などの構造に対する制約が生じないとともに回転軸8などに温度信号を取出すために加工を施す必要がない。
【0060】
また、内輪2に電池などを取付ける必要がないとともに、高価な電源供給装置を用いる必要がない。このため、常時、内輪2の温度を検出できかつ軸受装置41のコストを低減することができる。
【0061】
さらに、内輪2と外輪3とが同じようにその温度が上昇する場合にも確実に作動推奨範囲を逸脱したか否かを判定することができるとともに、例えば外輪3の熱容量が大きな場合にも確実に内輪2の温度を検出でき、確実に作動推奨範囲を逸脱したか否かを判定することができる。
【0062】
また、図3および図4に示すように、温度検出部5を内輪2の外周面から突出して形成し、または、受信部6を外輪3の内周面から突出して形成して、前記コイル13,16間の間隔を短くした場合には、前記コイル13,16の小型化が可能となって、軸受装置41を小型化することが可能となる。
【0063】
図6および図7は第3の実施形態を示し、第1の実施形態および第2の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。
回転体装置の一例としての本実施形態の軸受装置51は、前記内輪スペーサ部材42と外輪スペーサ部材43とを備えている。
【0064】
外輪スペーサ部材43は、その外径が外輪3の外径と等しく形成されているとともに、その内周面側が外輪3の内周面から内周側に突出するように形成されている。受信部6は、その受信側コイル16が前記保持器9に相対するように外輪スペーサ部材43に設けられている。
【0065】
また、前記温度検出部5は、図6に示すように、その検出側コイル13が前記受信側コイル16に相対するように、転動体4に埋設されている。このとき、保持器9は、非磁性でかつ絶縁性のプラスチック樹脂やセラミックなどから形成されるのが望ましい。
【0066】
保持器9が磁性または導電性のうち少くともどちらか一方を有する場合には、コイル13,16間に存在する保持器9の一部を切欠くのが望ましく、また図7に示すように、温度検出部5を保持器9に取付けて前記コイル13,16が互いに相対するようにしてもよい。
【0067】
なお、図7に示すように保持器9に温度検出部5を取付けた場合には、振動子12を保持器9に密接させるのが望ましい。温度検出部5を保持器9に取付ける場合には、図示するように前記コイル13,16が互いに軸線P方向に沿って相対するように前記温度検出部5と受信部6とを設けても良く、コイル13,16が互いに前記軸線Pに対し直交などの交差する方向に沿って相対するように温度検出部5と受信部6とを設けても良い。
【0068】
本実施形態によれば、前述した第1の実施形態および第2の実施形態と同様に、回転軸8の端部などの構造に対する制約が生じないとともに回転軸8などに温度信号を取出すために加工を施す必要がない。
【0069】
また、内輪2に電池などを取付ける必要がないとともに、高価な電源供給装置を用いる必要がない。このため、常時、内輪2の温度を検出できかつ軸受装置51のコストを低減することができる。
【0070】
さらに、内輪2と外輪3とが同じように温度が上昇する場合にも確実に作動推奨範囲を逸脱したか否かを判定することができるとともに、例えば外輪3の熱容量が大きな場合にも確実に内輪2の温度を検出でき、確実に作動推奨範囲を逸脱したか否かを判定することができる。
【0071】
また、前述した第1ないし第3の実施形態において、図8に示すように受信部6を外輪3の周方向に沿って複数設けても良く、図9に示すように、受信部6の受信側コイル16を外輪3または外輪スペーサ部材43の全周にわたって設けても良い。
【0072】
このように周方向に複数または全周にわたって設けると、内輪2が1回転するうちに検出側コイル13と受信側コイル16とが互いに相対する時間が長くなるので、振動子12の振動周波数を受信する間隔が短くなってより短い時間で内輪2の温度を計測することができる。
【0073】
なお、図8および図9においては、前記コイル13,16が前記軸線Pに対し直交などの交差する方向に沿って相対する場合を示しているが、図5ないし図7に示すように前記コイル13,16が軸線P方向に沿って互いに相対する場合にも、前記受信子16を外輪3の周方向に沿って複数または、受信側コイル16を外輪3または外輪スペーサ部材43の全周に亘って設けても良い。
【0074】
また、前述した第2ないし第3の実施形態において、内輪スペーサ部材42および外輪スペーサ部材43を非磁性でかつ絶縁性のプラスチック樹脂やセラミックなどから形成して、これらスペーサ部材42,43内に保護部15,18を用いずに前記コイル13,16を埋設しても良い。
【0075】
第1ないし第3の実施形態において、内輪2および内輪スペーサ部材42に設けられる検出部取付け切欠部10は、図10に前記切欠部10の変形例を10aから10dとにまとめて示すが、内輪2の外周方向に向かうにしたがって徐々に開口が狭まるように形成されて、検出側コイル保護部15が内輪2の遠心力によって抜け出さないようにするのが望ましい。
【0076】
また、外輪3および外輪スペーサ部材43に設けられる受信部取付け切欠部11は、外輪3の内周方向に向かうにしたがって徐々に開口が狭まるように形成されて、受信側コイル保護部18が抜け落ちないようにするのが望ましい。
【0077】
また、これらの切欠部10,11は、軸線P方向に沿って前記内輪2、外輪3、スペーサ部材42,43を貫通しても貫通しなくてもよい。
前記保護部15,18を切欠部10,11に固定する際にボルトを用いる場合には、非磁性を有する材質なるボルトを用いるのが望ましく、磁性を有する材質からなるボルトを用いる際には、前記コイル13,16から離れた位置で固定するのが望ましい。
【0078】
図11ないし図14は第4の実施形態を示し、第1ないし第3の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。
回転体装置の一例としての本実施形態の軸受装置61は、回転軸8、内輪2、外輪3および転動体4などが、円管状に形成されかつ外輪3の外周面と密接するケーシング62と、外輪固定蓋63とによって包囲されている。外輪固定蓋63は前記軸線P方向に沿って前記ケーシング62の端部に嵌入する筒部を一体に有する有底筒状に形成されている。
【0079】
なお、前記ケーシング62と外輪固定蓋63とは、前記軸線P方向に沿ってねじ込まれるボルト64によって、互いに固定されている。前記内輪2の内径は前記回転軸8の外径より若干小さく形成されている。内輪2に回転軸8を圧入することによって、内輪2と回転軸8とは互いに固定されている。
【0080】
また、本実施形態の軸受装置61は、振動子12を内輪2に密接させて強固に固定し、かつ検出側コイル13を回転軸8に強固に固定している。前記振動子12と検出側コイル13とをケーブル14によって互いに接続している。
【0081】
前記受信側コイル16は、前記ケーシング62または外輪固定蓋63を貫通して、前記回転軸8が1回転するうちに少くとも1度は前記検出側コイル13と相対するように設けられている。
【0082】
図11においては、前記受信側コイル16は外輪固定蓋63を貫通して設けられているとともに、前記コイル13,16は軸線P方向に沿って互いに相対するように設けられている。
【0083】
図12においては、前記回転軸8の端部の外周にねじ溝65を設けている。前記内輪2に回転軸8を圧入して固定した後、前記ねじ溝65に別体のボルト66を螺合させて、内輪2と回転軸8とを互いにより強固に固定している。
【0084】
また、前記検出側コイル13を回転軸8の外周面に設けている。前記受信側コイル16を前記ケーシング62と外輪スペーサ部材43とを貫通して設けている。コイル13,16を前記軸線Pの交差する方向に沿って互いに相対するように設けている。
【0085】
図13においては、前記検出側コイル13を、内径が回転軸8の外径より若干小さく形成された円環状のリング部材67に、強固に固定している。前記内輪2に回転軸8を圧入して固定した後、回転軸8の端部にリング部材67を圧入して固定する。このように、検出側コイル13を前記リング部材67を介して回転軸8と固定している。そして、前記受信側コイル16は外輪固定蓋63を貫通して設けられ、かつ前記コイル13,16は軸線P方向に沿って互いに相対する。
【0086】
図14においては、前記回転軸8の端部の外周にねじ溝65を設け、前記内輪2と回転軸8と互いに固定した後、内輪2に接するように内輪スペーサ部材42を取付ける。そして、前記ねじ溝65に別体のボルト66を螺合させて、内輪2と回転軸8とを互いにより強固に固定している。また、前記内輪スペーサ部材42は、切欠き68を設けて振動子12と接触しないようになっている。
【0087】
また、検出側コイル13は回転軸8の端面の中央部に設けられている。前記受信側コイル16は外輪固定蓋63を貫通して設けられている。前記コイル13,16は軸線P方向に沿って互いに相対している。
【0088】
本実施形態によれば、前述した第1ないし第3の実施形態と同様に、回転軸8の端部などの構造に対する制約が生じないとともに回転軸8などに温度信号を取出すために加工を施す必要がない。
【0089】
また、内輪2に電池などを取付ける必要がないとともに、高価な電源供給装置を用いる必要がない。このため、常時、内輪2の温度を検出できかつ軸受装置61のコストを低減することができる。
【0090】
内輪2と外輪3とが同じように温度が上昇する場合にも確実に作動推奨範囲を逸脱したか否かを判定することができるとともに、例えば外輪3の熱容量が大きな場合にも確実に内輪2の温度を検出でき、確実に作動推奨範囲を逸脱したか否かを判定することができる。
【0091】
さらに、前記振動子12を内輪2に固定して設け、検出側コイル13を回転軸8に固定して設けている。このため、軸受装置61の作動中に前記内輪2と回転軸8とが互いに滑る、所謂クリープが生じた際に、ケーブル14が断線する。ケーブル14が断線すると、処理装置7に振動子12からの信号が入力しなくなるので、このクリープが生じたか否かを確実に把握することができる。
【0092】
また、図14に示したように、検出側コイル13を回転軸8の端面の中央部に設けた場合には、回転軸8などの回転による遠心力によって、検出側コイル13が回転軸8からはがれることがない。このため、確実に内輪2の温度を検出できかつ軸受装置61が作動推奨範囲内であるか否かを判定できるとともに、内輪2と回転軸8との間にクリープが生じているか否かを確実に把握することができる。
【0093】
また、本発明は、前記第1ないし第4の実施形態に示したころがり軸受に制約されるものでなく、外輪3を回転体とし、内輪2を固定体として用いられるころがり軸受などの回転体装置にも適用することができる。
【0094】
本発明によれば、回転体の熱容量が大きい場合にも回転体と固定体とが同じように温度上昇する際にも、回転体装置が作動推奨範囲を逸脱したか否かを判定することを可能とする、以下に示す回転体装置の温度チェック方法が得られる。
【0095】
固定体と回転体とこれら固定体と回転体との間に転動自在に設けられた転動体とを備えた回転体装置の温度チェック方法において、
前記固定体と回転体とのそれぞれの温度を検出する第1の工程と、
固定体の温度と回転体の温度のうち高いほうの温度が第1の所定温度を超えた場合または、前記回転体の温度と固定体の温度との差が第2の所定温度を超えた場合のうち、少くともどちらか一方の場合に、回転体装置が作動推奨範囲を逸脱したと判定する第2の工程と、
を有することを特徴とする回転体装置の温度チェック方法。
【0096】
この回転体の温度チェック方法によれば、固定体と回転体とのそれぞれの温度を検出し、固定体の温度と回転体の温度のうち高いほうの温度が第1の所定温度を超えた場合か、固定体と回転体との互いの温度差が第2の所定温度を超えた場合のうち、少くともどちらか一方の場合に、回転体装置が作動推奨範囲を逸脱したと判定する。このため、固定体などの熱容量が大きな場合にも、回転体と固定体とが同じように温度上昇する際にも、確実に回転体装置が作動推奨範囲を逸脱したか否かを判定できる。
【0097】
【発明の効果】
請求項1に記載の本発明によると、信号線を介して温度信号を取出す必要もない。したがって、回転軸などに加工を施す必要もなく、確実に回転体または転動体の温度を検出することができる。
【0098】
また、前記第1の温度検出手段が水晶からなる振動子を備えた場合には、発信子などの電源として電池を用いなくとも高価な電力供給装置を用いる必要がない。このため、常時、回転体または転動体の温度を検出できるとともに、回転体装置自体のコストを抑制することができる。
【0099】
さらに、回転体が1回転するうちに検出側コイルと受信側コイルとが互いに相対する時間が長いので、より短時間で回転体または転動体の温度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の軸受装置の構成を示すブロック図。
【図2】同実施形態の軸受装置の一部を拡大して示す断面図。
【図3】この発明の第2の実施形態の軸受装置の一部を拡大して示す断面図。
【図4】この発明の第2の実施形態の軸受装置の一部を拡大して示す断面図。
【図5】この発明の第2の実施形態の軸受装置の一部を拡大して示す断面図。
【図6】この発明の第3の実施形態の軸受装置の一部を拡大して示す断面図。
【図7】この発明の第3の実施形態の軸受装置の一部を拡大して示す断面図。
【図8】この発明の第1〜第3の実施形態の受信側コイルの変形例を一部断面で示す軸受装置の正面図。
【図9】この発明の第1〜第3の実施形態の受信側コイルの変形例を一部断面で示す軸受装置の正面図。
【図10】この発明の第1〜第3の実施形態の検出部取付け切欠部を示す軸受装置の正面図。
【図11】この発明の第4の実施形態の軸受装置の一部を拡大して示す断面図。
【図12】この発明の第4の実施形態の軸受装置の一部を拡大して示す断面図。
【図13】この発明の第4の実施形態の軸受装置の一部を拡大して示す断面図。
【図14】この発明の第4の実施形態の軸受装置の一部を拡大して示す断面図。
【図15】軸受装置の温度上昇の一例を示す図。
【図16】軸受装置の温度上昇の一例を示す図。
【符号の説明】
1…軸受装置(回転体装置)
2…内輪(回転体)
3…外輪(固定体)
4…転動体
5…温度検出部(第1の温度検出手段)
6…受信部(受信手段)
7…処理装置(判定手段)
12…振動子
13…検出側コイル(発信子)
16…受信側コイル(受信子)
33…固定体温度検出器(第2の温度検出手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotating body device used for a machine tool, an aircraft, a railway vehicle, an industrial machine, etc. In place Related.
[0002]
[Prior art]
A bearing as a rotating body device that is used in a machine tool, an aircraft, a railway vehicle, an industrial machine, and the like, and includes a rotating body, a fixed body, and a rolling element that is provided between the fixed body and the rotating body so as to be able to roll freely. In order to prevent damage to rolling elements in the device, the temperature of the rotating body, fixed body, rolling element of this bearing device, and the cage that holds this rolling element between the fixed body and the rotating body are detected. There are things to do.
[0003]
Conventionally, when detecting the temperature of a fixed body of a bearing device, a temperature detector such as a thermocouple is attached to the fixed body, and a signal from the temperature detector is taken out via a signal line. On the other hand, when detecting the temperature of the rotating body, the above-mentioned temperature detector is attached to the rotating body, and a conductive slip ring attached to the rotating body or a telemeter device using frequency-modulated radio waves or light is used. The signal from the temperature detector is taken out.
[0004]
Also, it is extremely difficult to detect the temperature of the rolling element and cage of the bearing device, and the maximum temperature of the rolling element and cage is detected by applying thermal paper that changes color due to temperature changes or applying paint. is doing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in order to take out a signal from the temperature detector of the rotating body, the method using the slip ring is provided with the slip ring at the end of the rotating shaft to which the bearing device is attached, and the signal described above is provided from this end. It is necessary to take out. For this reason, there is a restriction on the structure of the end of the rotating shaft, and it is necessary to provide a signal line or the like from the rotating body to the end of the rotating shaft. It is necessary to process the spacer member and the rotating shaft.
[0006]
In the method using the telemeter device, it is necessary to attach the transmitter of the telemeter device to the rotating body, and it is necessary to provide a power source for supplying power to the transmitter. When a battery is used as the power source, it is necessary to stop using the bearing device once every time the battery is replaced. Even when radio waves are used, it is necessary to always supply power, and a power supply device as a power source is not preferable because it is expensive. Furthermore, the measurement temperature range is limited by the allowable temperature of these circuit components.
[0007]
Furthermore, in a telemeter device using light, a signal cannot be taken out if an object that shields light, such as lubricating oil of a bearing device, is interposed between the transmitter and the receiver.
The temperature of the rotating body, rolling element, cage, etc. cannot always be detected by applying thermal paper that changes color due to temperature changes or applying paint.
[0008]
In addition, as described above, since it is difficult to always detect the temperature of the rotating body or the like, conventionally, in order to prevent damage to the rolling element or the like, a temperature detector such as a thermocouple is attached only to the fixed body, Only the temperature of the fixed body or only the temperature difference between the rotating body and the fixed body is checked to determine whether or not the bearing device is within the recommended operation range.
[0009]
Whether or not the bearing device is within the recommended operation range is determined only by the temperature of the fixed body. When the heat capacity of the fixed body is large, as shown in FIG. 16, the rotating body, the rolling element, the cage, etc. Even if the temperature rises rapidly, the temperature of the stationary body rises only relatively slowly, so that a sudden temperature rise of the rotating body cannot be detected. For this reason, it is not understood even if the bearing device deviates from the recommended operation range.
[0010]
Further, when it is determined whether or not the bearing device is within the recommended operating range based only on the temperature difference between the rotating body and the fixed body, the temperatures of the rotating body and the fixed body are the same as shown in FIG. When the temperature of the rotating body or the like exceeds the tempering temperature of the steel forming the bearing device or the use limit temperature of the lubricating oil, it cannot be detected. For this reason, it is not understood even if the bearing device deviates from the recommended operation range.
[0011]
The present invention has been made by paying attention to the above circumstances, and the object of the present invention is that it is not necessary to process the rotating shaft or the like, and the temperature of the rotating body or rolling element can be detected constantly and reliably. At the same time, it is to provide a low cost rotating body device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the problems and achieve the object, a rotating body device according to a first aspect of the present invention includes a fixed body, a rotating body, and a rolling device provided between the fixed body and the rotating body so as to be freely rollable. In a rotating body device including a moving body, first temperature detecting means including a transmitter that detects a temperature of one of the rotating body and the rolling body and emits a signal corresponding to the temperature, and A receiving means having a receiver for receiving a signal emitted by a transmitter of the temperature detecting means, and the temperature of the rotating body or rolling element is within the recommended operating range of the rotating body device based on the signal received by the receiving means. And determining means for determining whether or not.
[0013]
In carrying out the first aspect of the invention, the first temperature detecting means may include a vibrator made of quartz. In order to achieve the object more reliably, it is desirable that the transmitter and the receiver are opposed to each other at least once during the rotation of the rotating body.
[0014]
In the rotating body device, the transmitter of the first temperature detecting means emits a signal corresponding to the detected temperature of the rotating body or rolling element, and the receiver of the receiving means receives this signal. Therefore, it is possible to reliably detect the temperature of the rotating body or the rolling element without having to take out the temperature signal.
[0015]
Further, if a temperature sensor is provided with an oscillator made of crystal, it is not necessary to use an expensive power supply device without using a battery as a power source for an oscillator or the like, so that the cost of the rotating body device itself can be suppressed. it can. Since the resonance frequency of the quartz crystal changes according to the temperature, it is possible to reliably extract a signal corresponding to the temperature of the rotating body.
[0016]
Furthermore, if the transmitter and the receiver are provided so as to face each other at least once during one rotation of the rotating body, the temperature of the rotating body or rolling element can be detected constantly and more reliably.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a first embodiment, FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a bearing device 1 as an example of a rotating body device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. It is sectional drawing which expands and shows a part.
[0018]
As shown in FIG. 2, the bearing device 1 is a rolling bearing including an
[0019]
The
[0020]
In addition, the
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
In addition, the
[0026]
The receiving
[0027]
The receiving
[0028]
In addition, the receiving
[0029]
The receiving
[0030]
When the
[0031]
The
[0032]
The transmission /
[0033]
The switching
[0034]
The
The amplifying
[0035]
The
[0036]
This is because only when the variable frequency sent from the transmitter 25 to the
[0037]
Therefore, when this radio wave is determined by the
[0038]
In the
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
For example, a crystal having a vibration frequency of 10.010 MHz when the temperature of the
[0044]
Then, the
[0045]
The
[0046]
The first determination unit 34 has a function of determining whether the higher one of the temperature of the
[0047]
The
[0048]
As described above, after the
[0049]
According to this embodiment, the temperature of the
[0050]
Since power is supplied to the
[0051]
Further, since the
[0052]
Further, when the first determination unit 34 determines that the higher one of the temperature of the
[0053]
When the second determination unit 35 determines that the difference between the temperature of the
[0054]
3 to 5 show the second embodiment, and the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The bearing
[0055]
3 and 4, the bearing
[0056]
As shown in FIG. 3, the detection-
[0057]
Further, as shown in FIG. 5, the receiving
[0058]
As shown in FIG. 5, when the receiving
[0059]
According to this embodiment, as in the first embodiment described above, there is no restriction on the structure such as the end of the
[0060]
Further, it is not necessary to attach a battery or the like to the
[0061]
Further, even when the temperature of the
[0062]
As shown in FIGS. 3 and 4, the
[0063]
6 and 7 show a third embodiment. The same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
A bearing
[0064]
The outer
[0065]
Further, as shown in FIG. 6, the
[0066]
When the
[0067]
As shown in FIG. 7, when the
[0068]
According to this embodiment, as in the first embodiment and the second embodiment described above, there is no restriction on the structure such as the end of the
[0069]
Further, it is not necessary to attach a battery or the like to the
[0070]
Further, even when the temperature of the
[0071]
Further, in the first to third embodiments described above, a plurality of receiving
[0072]
When a plurality or all of the circumferences are provided in the circumferential direction as described above, the time during which the
[0073]
8 and 9 show the case where the
[0074]
In the second to third embodiments described above, the inner
[0075]
In the first to third embodiments, the detection portion mounting
[0076]
Further, the receiving portion mounting
[0077]
These
When bolts are used when fixing the
[0078]
11 to 14 show a fourth embodiment, and the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The bearing
[0079]
The
[0080]
Further, in the
[0081]
The
[0082]
In FIG. 11, the receiving
[0083]
In FIG. 12, a
[0084]
Further, the
[0085]
In FIG. 13, the
[0086]
In FIG. 14, a
[0087]
Further, the
[0088]
According to this embodiment, as in the first to third embodiments described above, there is no restriction on the structure such as the end of the
[0089]
Further, it is not necessary to attach a battery or the like to the
[0090]
Even when the temperature of the
[0091]
Further, the
[0092]
As shown in FIG. 14, when the
[0093]
The present invention is not limited to the rolling bearings shown in the first to fourth embodiments, but a rotating body device such as a rolling bearing in which the
[0094]
According to the present invention, even when the heat capacity of the rotating body is large and when the temperature of the rotating body and the stationary body rises in the same way, it is determined whether or not the rotating body device has deviated from the recommended operating range. The following method for checking the temperature of the rotating body device that can be performed is obtained.
[0095]
In a temperature check method for a rotating body device including a fixed body, a rotating body, and a rolling body provided between the fixed body and the rotating body so as to be freely rollable,
A first step of detecting respective temperatures of the fixed body and the rotating body;
When the higher one of the temperature of the stationary body and the temperature of the rotating body exceeds the first predetermined temperature, or the difference between the temperature of the rotating body and the temperature of the stationary body exceeds the second predetermined temperature A second step of determining that the rotating body device has deviated from the recommended operation range in at least one of the cases,
A method for checking the temperature of a rotating body device, comprising:
[0096]
According to this temperature check method for a rotating body, the temperature of each of the fixed body and the rotating body is detected, and the higher one of the temperature of the fixed body and the temperature of the rotating body exceeds the first predetermined temperature. Alternatively, when the temperature difference between the stationary body and the rotating body exceeds the second predetermined temperature, it is determined that the rotating body device has deviated from the recommended operation range in at least one of the cases. For this reason, even when the heat capacity of the fixed body or the like is large, even when the temperature of the rotating body and the fixed body rises in the same way, it can be reliably determined whether or not the rotating body device has deviated from the recommended operation range.
[0097]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, it is not necessary to take out the temperature signal via the signal line. Therefore, it is not necessary to process the rotating shaft or the like, and the temperature of the rotating body or rolling element can be detected reliably.
[0098]
In addition, when the first temperature detecting means includes a vibrator made of crystal, it is not necessary to use an expensive power supply device without using a battery as a power source for an oscillator or the like. For this reason, while being able to always detect the temperature of a rotary body or a rolling element, the cost of rotary body apparatus itself can be suppressed.
[0099]
Furthermore, while the rotating body makes one revolution Detector coil and receiver coil And relative to each other Because the time is long, in a shorter time The temperature of the rotating body or rolling element can be detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a bearing device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a part of the bearing device according to the embodiment.
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a part of a bearing device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a part of a bearing device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a part of a bearing device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged sectional view showing a part of a bearing device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged sectional view showing a part of a bearing device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a front view of a bearing device, showing a partial cross section of a modification of the receiving side coil according to the first to third embodiments of the present invention.
FIG. 9 is a front view of a bearing device, showing a partial cross section of a modification of the receiving side coil according to the first to third embodiments of the present invention.
FIG. 10 is a front view of a bearing device showing a detection unit mounting cutout according to first to third embodiments of the present invention.
FIG. 11 is an enlarged sectional view showing a part of a bearing device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an enlarged sectional view showing a part of a bearing device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an enlarged sectional view showing a part of a bearing device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an enlarged sectional view showing a part of a bearing device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an example of a temperature rise in the bearing device.
FIG. 16 is a diagram showing an example of a temperature rise in the bearing device.
[Explanation of symbols]
1 ... Bearing device (rotating body device)
2 ... Inner ring (rotating body)
3. Outer ring (fixed body)
4 ... rolling element
5 ... Temperature detection section (first temperature detection means)
6. Receiving part (receiving means)
7. Processing device (determination means)
12 ... vibrator
13 ... Detection coil (transmitter)
16 ... Receiver coil (receiver)
33 ... Fixed body temperature detector (second temperature detecting means)
Claims (5)
前記回転体と転動体のうちどちらか一方の温度に依存した周波数で振動する振動子と、この振動子からの振動周波数の電波を発信する検出側コイルとを備えた温度検出部と、
前記温度検出部の検出側コイルから発信された電波を受信する受信側コイルを備えた受信部と、
前記受信部の受信側コイルで受信した電波の周波数に基づいて前記回転体または転動体の温度を測定する手段とを具備し、
前記受信部の受信側コイルを前記固定体の周方向に沿って複数設けたことを特徴とする回転体装置。In a rotating body device including a fixed body, a rotating body, and a rolling body provided between the fixed body and the rotating body so as to freely roll,
A temperature detection unit including a vibrator that vibrates at a frequency depending on a temperature of one of the rotating body and the rolling body, and a detection-side coil that transmits a radio wave having a vibration frequency from the vibrator ;
A receiving unit comprising a receiving side coil for receiving radio waves transmitted from the detecting side coil of the temperature detecting unit ;
And means for measuring the temperature of the rotary member or the rolling element based on the frequency of the radio wave received at the receiving coil of the receiving unit,
A rotating body device comprising a plurality of receiving side coils of the receiving section along a circumferential direction of the fixed body .
前記回転体と転動体のうちどちらか一方の温度に依存した周波数で振動する振動子と、この振動子からの振動周波数の電波を発信する検出側コイルとを備えた温度検出部と、
前記温度検出部の検出側コイルから発信された電波を受信する受信側コイルを備えた受信部と、
前記受信部の受信側コイルで受信した電波の周波数に基づいて前記回転体または転動体の温度を測定する手段とを具備し、
前記受信部の受信側コイルを前記固定体の全周にわたって設けたことを特徴とする回転体装置。 In a rotating body device including a fixed body, a rotating body, and a rolling body provided between the fixed body and the rotating body so as to freely roll,
A temperature detection unit including a vibrator that vibrates at a frequency depending on a temperature of one of the rotating body and the rolling body, and a detection-side coil that transmits a radio wave having a vibration frequency from the vibrator ;
A receiving unit comprising a receiving side coil for receiving radio waves transmitted from the detecting side coil of the temperature detecting unit;
Means for measuring the temperature of the rotating body or rolling element based on the frequency of the radio wave received by the receiving coil of the receiving unit;
A rotating body device , wherein a receiving side coil of the receiving section is provided over the entire circumference of the fixed body .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28530797A JP3791154B2 (en) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | Rotating body device |
Applications Claiming Priority (1)
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