JP3791154B2

JP3791154B2 - Rotating body device

Info

Publication number: JP3791154B2
Application number: JP28530797A
Authority: JP
Inventors: 幸由岡崎; 宏敏荒牧; 裕司中野; 和利坂口
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: JPH11118622A

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 inner ring 2 that forms a rotating body, an outer ring 3 that forms a fixed body, a rolling element 4, and the like, and is attached to the inner ring 2 and has a first temperature. A temperature detection unit 5 as a detection unit, a reception unit 6 attached to the outer ring 3 and as a reception unit, and a processing device 7 connected to the reception unit 6 and as a determination unit are provided.
[0019]
The inner ring 2 is formed in an annular shape and is fixed to a rotating shaft 8 or the like, and rotates around the axis P of the rotating shaft 8 together with the rotating shaft 8. The outer ring 3 is formed in an annular shape having an inner diameter larger than the outer diameter of the inner ring 2. As the rolling element 4, a roller or ball made of metal or the like is used. The rolling element 4 is rotatably held between the inner ring 2 and the outer ring 3 by a retainer 9 or the like so that the rotation of the inner ring 2 described above is not transmitted to the outer ring 3.
[0020]
In addition, the inner ring 2 includes a detection unit mounting cut-out part 10 formed by cutting out a part of the inner ring 2. In the illustrated example, the detection unit mounting cut-out part 10 includes the outer peripheral surface of the inner ring 2 and the axis P direction. Is provided over the end along the line.
[0021]
The outer ring 3 is attached to a receiving part formed by cutting a part thereof at a position facing the detection part mounting notch 10 of the inner ring 2 at least once while the inner ring 2 makes one rotation around the axis P. A notch 11 is provided. In the example of illustration, the receiving part attachment notch part 11 is provided over the inner peripheral surface of the outer ring | wheel 3, and the edge part along the said axis line P direction.
[0022]
The temperature detection unit 5 includes a vibrator 12, a detection side coil 13 as a transmitter, a cable 14 that connects the vibrator 12 and the detection side coil 13 to each other, and the like. Quartz is used as the vibrator 12.
[0023]
The vibrator 12 is provided in contact with the inner ring 2, and its temperature follows the temperature of the inner ring 2 by heat transfer from the inner ring 2. The vibrator 12 is excited through the cable 14 so that it vibrates at a frequency depending on the temperature of the inner ring 2. For example, the vibration frequency of the vibrator 12 increases as the temperature of the inner ring 2 increases.
[0024]
The detection side coil 13 is provided exposed on the outer peripheral surface side of the inner ring 2. The detection-side coil 13 as a transmitter has a function of receiving a variable-frequency radio wave from a later-described reception-side coil 16 and transmitting a resonance-frequency radio wave from the vibrator 12.
[0025]
In addition, the temperature detection unit 5 is in a state where the vibrator 12, the detection side coil 13, and the cable 14 are surrounded by a detection side coil protection unit 15 made of non-magnetic and insulating plastic resin, ceramic, or the like. It is mounted in the detection unit mounting cutout 10.
[0026]
The receiving unit 6 includes a receiving coil 16 as a receiver. The receiving side coil 16 is exposed at the inner peripheral surface side of the outer ring 3 and is provided at a position facing the detection side coil 13 of the inner ring 2 at least once while the inner ring 2 makes one rotation around the axis P.
[0027]
The receiving coil 16 as a receiver has a function of oscillating a variable frequency radio wave that excites the vibrator 12 and receiving a resonance frequency from the vibrator 12. A cable 17 is connected to the receiving coil 16. This cable 17 is connected to the processing device 7.
[0028]
In addition, the receiving unit 6 includes the receiving unit mounting notch in a state where the receiving side coil 16 and the cable 17 are surrounded by a receiving side coil protection unit 18 made of non-magnetic and insulating plastic resin, ceramic, or the like. It is mounted in the part 11.
[0029]
The receiving side coil 16 emits radio waves of variable frequency and is received by the detecting side coil 13 to excite the crystal unit 12. The detection side coil 13 is configured to transmit a signal corresponding to the vibration frequency of the vibrator 12 to the reception side coil 16 that is generated when the vibrator 12 vibrates.
[0030]
When the temperature detector 5 and the receiver 6 are mounted in the notches 10 and 11, the protective portions 15 and 18 may be press-fitted together or fixed to the inner ring 2 and the outer ring 3 with an adhesive or the like. You may fix using etc.
[0031]
The processing device 7 is an arithmetic device having a CPU or the like. As shown in FIG. 1, the processing device 7 includes a transmission / reception unit 20, an amplification unit 21, a frequency detection unit 22, a temperature conversion unit 23, and a determination unit 24. I have.
[0032]
The transmission / reception unit 20 includes a transmitter 25, a receiver 26, and a switching unit 27. The transmitter 25 and the receiver 26 are each connected to the receiving coil 16. The switching unit 27 is connected to the transmitter 25 and the receiver 26. The receiver 26 is connected to the amplification unit 21.
[0033]
The switching unit 27 supplies power for exciting the crystal resonator 12 to the reception side coil 16 via the transmitter 25, and when the receiver 26 vibrates the transducer 12, the detection side coil 13 is switched to the case of receiving a signal originating from 13 and transmitted via the receiving side coil 16.
[0034]
The receiver 26 outputs a signal according to the vibration frequency of the vibrator 12 transmitted through the coils 13, 16 and the like toward the amplification unit 21.
The amplifying unit 21 is connected to the receiver 26 and includes a level determining unit 28 and a signal amplifying unit 29. The level determination unit 28 determines whether or not the signal output from the signal amplification unit 29 exceeds a predetermined threshold value, and the threshold value is set from the outside. It is desirable that the threshold value be a value that can distinguish the amplitude of the signal amplified by the signal amplifier 29 when the vibrator 12 made of crystal or the like is oscillated from noise.
[0035]
The signal amplifying unit 29 is connected to the receiver 26, and outputs the signal determined by the level determining unit 28 that the signal output from the receiver 26 exceeds the threshold value to the switching unit 27. . In response to this signal, the switching unit 27 outputs the output of the transmitter 25 to the gate unit 31.
[0036]
This is because only when the variable frequency sent from the transmitter 25 to the vibrator 12 via the receiving coil 16 coincides with the resonance frequency corresponding to the temperature of the vibrator 12, the resonance frequency is detected from the vibrator 12 on the detection side. It is received as a radio wave by the receiving side coil 16 via the coil 13, and this radio wave usually disappears in a short time.
[0037]
Therefore, when this radio wave is determined by the level determination unit 28 to exceed a predetermined threshold value, it becomes a pulse and is input to the gate unit 31 described later. At the same time, since this resonance frequency is equal to the variable frequency transmitted from the transmitter 25 to the vibrator 12, this signal is also input to the gate unit 31.
[0038]
In the gate unit 31, a pulse having a width equal to the storage time of the reference time storage unit 30 is generated from the signal from the level determination unit 28, and AND of the pulse and the signal obtained by pulsing the signal from the transmitter 25 is obtained. To the counter unit 32.
[0039]
The frequency detection unit 22 includes a reference time storage unit 30, a gate unit 31, and a counter unit 32. The reference time storage unit 30 is connected to the gate unit 31 and stores a reference time when the counter unit 32 detects the frequency of the signal. The reference time storage unit 30 outputs the above-described reference time toward the gate unit 31 when the level determination unit 28 determines that the signal output from the signal amplifier 29 exceeds the threshold value. Yes.
[0040]
The gate unit 31 is connected to the transmitter 25, the level determination unit 28, and the counter unit 32, and after the level determination unit 28 outputs a signal, the signal obtained by converting the output of the transmitter 25 into a pulse train, and Only the reference time is output.
[0041]
The counter unit 32 is connected to the temperature conversion unit 23 and has a function of counting pulsed signals exceeding the threshold value within a reference time. The counter unit 32 can obtain a vibration frequency at the time of resonance of the vibrator 12, and outputs the vibration frequency toward the temperature conversion unit 23.
[0042]
The temperature conversion unit 23 is connected to the determination unit 24, and as described above, based on the vibration frequency input from the counter unit 32 of the frequency detection unit 22, the temperature conversion unit 23 obtains a temperature corresponding to this frequency and sends it to the determination unit 24. It is designed to output toward.
[0043]
For example, a crystal having a vibration frequency of 10.010 MHz when the temperature of the inner ring 2 is 10 degrees and a vibration frequency of 10.100 MHz when the temperature of the inner ring 2 is 100 degrees is used as the vibrator 12. When the reference time stored in 30 is 1 msec (1/1000 sec), the counter unit 32 receives a signal of 10010 pulses when the temperature is 10 degrees and a signal of 10100 pulses when the temperature is 100 degrees Will be.
[0044]
Then, the counter unit 32 outputs the number of pulses toward the temperature conversion unit 23. When the value 10010 is inputted, the temperature conversion unit 23 obtains the temperature of the inner ring 2 as 10 degrees, and when the value 10100 is inputted, obtains the temperature of the inner ring 2 as 100 degrees.
[0045]
The determination unit 24 is connected to a stationary body temperature detector 33 that is attached to the outer ring 3 and detects the temperature of the outer ring 3, so that the temperature of the outer ring 3 is input. It has become. The determination unit 24 includes a first determination unit 34 and a second determination unit 35.
[0046]
The first determination unit 34 has a function of determining whether the higher one of the temperature of the inner ring 2 and the temperature of the outer ring 3 has exceeded a first predetermined temperature ΔT1 (shown in FIG. 15). Yes. The second determination unit 35 has a function of determining whether or not the difference between the temperature of the inner ring 2 and the temperature of the outer ring 3 exceeds a second predetermined temperature ΔT2 (shown in FIG. 16).
[0047]
The determination unit 24 is less when the first determination unit 34 determines that the first predetermined temperature ΔT1 has been exceeded, or when the second determination unit 35 determines that the second predetermined temperature ΔT2 has been exceeded. Both of them have a function of determining that the recommended operation range of the bearing device 1 has been deviated when either one is determined. The recommended operation range indicates a temperature range allowed for the inner ring 2, the outer ring 3, the rolling element 4 and the like when the bearing device 1 is operated economically or technically.
[0048]
As described above, after the determination unit 24 determines that the recommended operation range has been exceeded, it is desirable to take measures such as issuing an alarm to the outside or stopping the operation of the bearing device 1. The first and second predetermined temperatures ΔT1 and ΔT2 described above are desirably values according to the material and structure of the inner ring 2, the outer ring 3, the rolling element 4, and the like.
[0049]
According to this embodiment, the temperature of the inner ring 2 that is a rotating body is detected using the vibration of the vibrator 12 made of crystal, and the signal emitted from the vibrator 12 is processed via the coils 13 and 16 through the processing device 7. Therefore, there is no restriction on the structure such as the end of the rotating shaft 8, and there is no need to process the rotating shaft 8 to extract a temperature signal.
[0050]
Since power is supplied to the vibrator 12 via the coils 13 and 16, it is not necessary to attach a power source such as a battery to the inner ring 2 as a rotating body, and it is not necessary to use an expensive power supply device. The temperature of the inner ring 2 can be detected, and the cost of the bearing device 1 can be reduced.
[0051]
Further, since the coils 13 and 16 are provided so as to face each other, a signal from the vibrator 12 can be taken out constantly and reliably, and the temperature of the inner ring 2 can be detected.
[0052]
Further, when the first determination unit 34 determines that the higher one of the temperature of the inner ring 2 and the temperature of the outer ring 3 exceeds the first predetermined temperature ΔT1, the determination unit 24 operates the bearing device 1 to operate. Since it is determined that the recommended range has been deviated, even if the temperature of the inner ring 2 that is the rotating body and the outer ring 3 that is the fixed body rise in the same manner, it is determined whether or not the recommended range of operation has been reliably deviated. be able to.
[0053]
When the second determination unit 35 determines that the difference between the temperature of the inner ring 2 and the temperature of the outer ring 3 exceeds the second predetermined temperature ΔT2, the determination unit 24 causes the bearing device 1 to deviate from the recommended operation range. Therefore, for example, even when the heat capacity of the outer ring 3 is large, the temperature of the inner ring 2 can be reliably detected, and it can be reliably determined whether or not the recommended operation range has been deviated.
[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 device 41 of the present embodiment as an example of a rotating body device is provided with a disc-shaped inner ring spacer member 42 in contact with the inner ring 2 and concentric with the inner ring 2 along the axis P direction with respect to the inner ring 2. The temperature detector 5 is provided on the inner ring spacer member 42. The temperature detector 5 is provided so that the vibrator 12 is in contact with the inner ring 2, and the detection side coil 13 is exposed on the outer peripheral surface side of the inner ring spacer member 42 as shown in FIG. 3 and FIG. The child 12 and the detection side coil 13 are connected by a cable 14.
[0055]
3 and 4, the bearing device 41 is in contact with the outer ring 3 and has the same diameter as the outer ring 3 along the axis P direction and in the same direction as the side where the inner ring spacer member 42 is provided. An outer ring spacer member 43 formed in an annular shape is provided, and the receiving portion 6 is provided in the outer ring spacer member 43.
[0056]
As shown in FIG. 3, the detection-side coil protector 15 for attaching the temperature detector 5 to the inner ring spacer member 42 may be formed to protrude in the outer peripheral direction from the outer peripheral surfaces of the inner ring 2 and the inner ring spacer member 42. Further, as shown in FIG. 4, the receiving-side coil protection part 18 for attaching the receiving part 6 to the outer ring spacer member 43 may be formed so as to protrude in the inner peripheral direction from the inner peripheral surfaces of the outer ring 3 and the outer ring spacer member 43. .
[0057]
Further, as shown in FIG. 5, the receiving portion 6 is not provided on the outer ring 3 and the outer ring spacer member 43, but is a separate member from the inner ring 2 such as the housing 44 of the bearing device 41, the outer ring 3 and the rolling element 4. It may be attached to.
[0058]
As shown in FIG. 5, when the receiving unit 6 is attached to the housing 44 or the like, the temperature detecting unit 5 and the temperature detecting unit 5 are arranged so that the coils 13 and 16 face each other along the axis P direction as shown in the figure. The receiving unit 6 may be provided, and the temperature detecting unit 5 and the receiving unit 6 may be provided so that the coils 13 and 16 are opposed to each other along an intersecting direction such as orthogonal to the axis P.
[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 rotating shaft 8, and there is no need to process the rotating shaft 8 to extract a temperature signal. .
[0060]
Further, it is not necessary to attach a battery or the like to the inner ring 2, and it is not necessary to use an expensive power supply device. For this reason, the temperature of the inner ring 2 can always be detected, and the cost of the bearing device 41 can be reduced.
[0061]
Further, even when the temperature of the inner ring 2 and the outer ring 3 similarly increases, it can be determined whether or not the recommended operation range has been deviated, and for example, even when the heat capacity of the outer ring 3 is large Thus, the temperature of the inner ring 2 can be detected, and it can be reliably determined whether or not the recommended operation range has been deviated.
[0062]
As shown in FIGS. 3 and 4, the temperature detector 5 is formed so as to protrude from the outer peripheral surface of the inner ring 2, or the receiver 6 is formed so as to protrude from the inner peripheral surface of the outer ring 3. , 16 is shortened, the coils 13 and 16 can be downsized, and the bearing device 41 can be downsized.
[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 device 51 of the present embodiment as an example of a rotating body device includes the inner ring spacer member 42 and the outer ring spacer member 43.
[0064]
The outer ring spacer member 43 is formed so that the outer diameter thereof is equal to the outer diameter of the outer ring 3, and the inner peripheral surface side thereof protrudes from the inner peripheral surface of the outer ring 3 to the inner peripheral side. The receiving portion 6 is provided on the outer ring spacer member 43 so that the receiving side coil 16 faces the retainer 9.
[0065]
Further, as shown in FIG. 6, the temperature detection unit 5 is embedded in the rolling element 4 so that the detection side coil 13 faces the reception side coil 16. At this time, the retainer 9 is preferably formed of a non-magnetic and insulating plastic resin or ceramic.
[0066]
When the cage 9 has at least one of magnetic and conductive, it is desirable to cut out a part of the cage 9 existing between the coils 13 and 16, and as shown in FIG. The temperature detector 5 may be attached to the cage 9 so that the coils 13 and 16 face each other.
[0067]
As shown in FIG. 7, when the temperature detector 5 is attached to the cage 9, it is desirable that the vibrator 12 is in close contact with the cage 9. When the temperature detector 5 is attached to the cage 9, the temperature detector 5 and the receiver 6 may be provided so that the coils 13 and 16 face each other along the axis P direction as shown in the figure. The temperature detection unit 5 and the reception unit 6 may be provided so that the coils 13 and 16 are opposed to each other along an intersecting direction such as orthogonal to the axis P.
[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 rotating shaft 8 and the temperature signal is taken out to the rotating shaft 8 or the like. No processing is required.
[0069]
Further, it is not necessary to attach a battery or the like to the inner ring 2, and it is not necessary to use an expensive power supply device. For this reason, the temperature of the inner ring 2 can always be detected, and the cost of the bearing device 51 can be reduced.
[0070]
Further, even when the temperature of the inner ring 2 and the outer ring 3 rises similarly, it can be determined whether or not the recommended operation range has been deviated, and for example, even when the heat capacity of the outer ring 3 is large The temperature of the inner ring 2 can be detected, and it can be reliably determined whether or not the recommended operation range has been deviated.
[0071]
Further, in the first to third embodiments described above, a plurality of receiving units 6 may be provided along the circumferential direction of the outer ring 3 as shown in FIG. 8, and reception by the receiving unit 6 is performed as shown in FIG. The side coil 16 may be provided over the entire circumference of the outer ring 3 or the outer ring spacer member 43.
[0072]
When a plurality or all of the circumferences are provided in the circumferential direction as described above, the time during which the detection side coil 13 and the reception side coil 16 are opposed to each other becomes longer while the inner ring 2 makes one rotation, so that the vibration frequency of the vibrator 12 is received. Therefore, the temperature of the inner ring 2 can be measured in a shorter time.
[0073]
8 and 9 show the case where the coils 13 and 16 face each other along the intersecting direction such as orthogonal to the axis P. However, as shown in FIGS. 13 and 16 also face each other along the axis P direction, a plurality of the receivers 16 are provided along the circumferential direction of the outer ring 3, or the receiving side coil 16 is provided over the entire circumference of the outer ring 3 or the outer ring spacer member 43. May be provided.
[0074]
In the second to third embodiments described above, the inner ring spacer member 42 and the outer ring spacer member 43 are formed of non-magnetic and insulating plastic resin, ceramic or the like, and are protected in the spacer members 42 and 43. The coils 13 and 16 may be embedded without using the parts 15 and 18.
[0075]
In the first to third embodiments, the detection portion mounting cutout portion 10 provided in the inner ring 2 and the inner ring spacer member 42 is shown in FIG. 10 collectively as modifications 10a to 10d of the cutout portion 10. It is desirable that the opening is gradually narrowed toward the outer circumferential direction of 2 so that the detection-side coil protection portion 15 does not come out due to the centrifugal force of the inner ring 2.
[0076]
Further, the receiving portion mounting notch portion 11 provided in the outer ring 3 and the outer ring spacer member 43 is formed so that the opening gradually narrows toward the inner peripheral direction of the outer ring 3, and the receiving side coil protection portion 18 does not fall off. It is desirable to do so.
[0077]
These notches 10 and 11 may or may not penetrate through the inner ring 2, the outer ring 3, and the spacer members 42 and 43 along the axis P direction.
When bolts are used when fixing the protective portions 15 and 18 to the notches 10 and 11, it is desirable to use bolts made of non-magnetic material, and when using bolts made of magnetic material, It is desirable to fix at a position away from the coils 13 and 16.
[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 device 61 of this embodiment as an example of a rotating body device includes a rotating shaft 8, an inner ring 2, an outer ring 3, and a rolling element. 4 And the like are surrounded by a casing 62 formed in a circular tube shape and in close contact with the outer peripheral surface of the outer ring 3, and an outer ring fixing lid 63. The outer ring fixing lid 63 is formed in a bottomed cylindrical shape integrally having a cylindrical portion that fits into an end portion of the casing 62 along the axis P direction.
[0079]
The casing 62 and the outer ring fixing lid 63 are fixed to each other by a bolt 64 screwed along the axis P direction. The inner diameter of the inner ring 2 is rotation It is formed slightly smaller than the outer diameter of the shaft 8. The inner ring 2 and the rotary shaft 8 are fixed to each other by press-fitting the rotary shaft 8 into the inner ring 2.
[0080]
Further, in the bearing device 61 of the present embodiment, the vibrator 12 is brought into close contact with the inner ring 2 and is firmly fixed, and the detection side coil 13 is firmly fixed to the rotating shaft 8. The vibrator 12 and the detection side coil 13 are connected to each other by a cable 14.
[0081]
The reception side coil 16 is provided so as to pass through the casing 62 or the outer ring fixing lid 63 and to face the detection side coil 13 at least once as the rotation shaft 8 makes one rotation.
[0082]
In FIG. 11, the receiving side coil 16 is provided so as to penetrate the outer ring fixing lid 63, and the coils 13 and 16 are provided so as to face each other along the axis P direction.
[0083]
In FIG. 12, a thread groove 65 is provided on the outer periphery of the end portion of the rotary shaft 8. After the rotary shaft 8 is press-fitted and fixed to the inner ring 2, a separate bolt 66 is screwed into the screw groove 65 to fix the inner ring 2 and the rotary shaft 8 more firmly to each other.
[0084]
Further, the detection side coil 13 is provided on the outer peripheral surface of the rotary shaft 8. The receiving coil 16 is provided through the casing 62 and the outer ring spacer member 43. The coils 13 and 16 are provided so as to face each other along the direction in which the axis P intersects.
[0085]
In FIG. 13, the detection side coil 13 is firmly fixed to an annular ring member 67 having an inner diameter slightly smaller than the outer diameter of the rotary shaft 8. After the rotary shaft 8 is press-fitted and fixed to the inner ring 2, a ring member 67 is press-fitted and fixed to the end of the rotary shaft 8. Thus, the detection side coil 13 is fixed to the rotating shaft 8 via the ring member 67. The receiving side coil 16 is provided so as to penetrate the outer ring fixing lid 63, and the coils 13 and 16 are opposed to each other along the axis P direction.
[0086]
In FIG. 14, a thread groove 65 is provided on the outer periphery of the end of the rotating shaft 8, and the inner ring 2 and the rotating shaft 8 are fixed to each other, and then the inner ring spacer member 42 is attached so as to contact the inner ring 2. Then, a separate bolt 66 is screwed into the thread groove 65 to fix the inner ring 2 and the rotary shaft 8 more firmly to each other. Further, the inner ring spacer member 42 is provided with a notch 68 so as not to contact the vibrator 12.
[0087]
Further, the detection side coil 13 is provided at the center of the end face of the rotating shaft 8. The receiving coil 16 is provided through the outer ring fixing lid 63. The coils 13 and 16 are opposed to each other along the direction of the axis P.
[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 rotating shaft 8, and processing is performed to extract the temperature signal from the rotating shaft 8 or the like. There is no need.
[0089]
Further, it is not necessary to attach a battery or the like to the inner ring 2, and it is not necessary to use an expensive power supply device. For this reason, the temperature of the inner ring 2 can always be detected, and the cost of the bearing device 61 can be reduced.
[0090]
Even when the temperature of the inner ring 2 and the outer ring 3 rises in the same manner, it can be determined whether or not the recommended operation range has been deviated. For example, even when the heat capacity of the outer ring 3 is large, the inner ring 2 can be reliably detected. Therefore, it can be determined whether or not the recommended operation range has been deviated.
[0091]
Further, the vibrator 12 is fixed to the inner ring 2 and the detection side coil 13 is fixed to the rotating shaft 8. For this reason, the cable 14 is disconnected when a so-called creep occurs in which the inner ring 2 and the rotary shaft 8 slide with each other during the operation of the bearing device 61. When the cable 14 is disconnected, the signal from the vibrator 12 is not input to the processing device 7, so that it is possible to reliably grasp whether or not this creep has occurred.
[0092]
As shown in FIG. 14, when the detection side coil 13 is provided at the center of the end surface of the rotary shaft 8, the detection side coil 13 is separated from the rotary shaft 8 by the centrifugal force caused by the rotation of the rotary shaft 8 or the like. There is no peeling. For this reason, the temperature of the inner ring 2 can be reliably detected, it can be determined whether or not the bearing device 61 is within the recommended operation range, and whether or not creep has occurred between the inner ring 2 and the rotary shaft 8 is ensured. Can grasp.
[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 outer ring 3 is a rotating body and the inner ring 2 is used as a fixed body. It can also be applied to.
[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

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 .

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 .

The temperature detection unit is attached to the rotating body or the rolling body in a state where the vibrator and the detection side coil are surrounded by a detection side protection unit which is nonmagnetic and has an insulating property. Item 3. The rotating body device according to Item 1 or 2.

The said receiving part is attached in the position facing the said temperature detection part in the state where the said receiving coil was surrounded by the receiving side protection part which is non-magnetic and has insulation. Rotating body device.

Rotator device according to any one of the four claims 1, wherein the oscillator is a crystal oscillator.