JP4062427B2 - Rolling device operation status detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受装置やリニアガイド及びボールねじ等の直動装置等の転動装置に用いて好適な転動装置運転状況検知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
鉄道車両用軸受の運転状態を検知する方法として、図20に示すように、車軸100の軸受101近傍に回転速度センサ、温度センサ及び振動センサを内蔵したセンサユニット200を設けて、回転速度センサで車軸100の回転速度を検出して車輪偏磨耗防止のための回転制御を行い、温度センサで軸受101の温度を推定して軸受101の焼き付きや剥離などの異常検出を行い、振動センサで軸受101の振動を検出して剥離などの異常検出を行うことが試みられている。
なお、図示例では、軸受101として複列円すいころ軸受が適用されており、センサユニット200は、軸受101を収容した軸受箱102の外端開口を塞ぐカバー103に取り付けられている。
【0003】
また、上記センサユニットの各センサの検出信号を1本の信号線で受信装置へ伝送する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献で開示された方法によれば、センサユニット200は、図21に示すように、回転速度センサ201、温度センサ202及び振動センサ203夫々の検出信号を信号合成部204にて合成し、電源線205a、信号線205bの2本の線により受信装置300へ送る。
【0004】
受信装置300では、送られてきた合成信号から各センサ201〜203の検出信号を分離する。このセンサ検出信号の伝送方法によれば、電源線205a、信号線205bの2本の線によって複数のセンサの検出信号を一度に伝送することができるため、信号線の本数を削減することができ、コスト並びに重量の低減が可能となるとともに信号線配設のための設計が容易になるという利点が得られる。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−43475(第4頁右欄第4行〜第5頁左欄第30行目、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のセンサ検出信号の伝送方法においては、1本の信号線で伝送した各センサの検出信号夫々を受信装置が認識できるようにするために、各センサ夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各センサ夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採っているため、伝送元のセンサユニット及び伝送先の受信装置の回路構成が複雑になるという課題があった。
【0007】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、少ない本数の信号線を用いて複数のセンサの検出信号を一度に伝送する構成を採りながらも、回路構成の簡略化が図れる転動装置運転状況検知装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、転動装置の回転軸の回転方向を検出して回転速度信号を出力する第1回転速度検出手段と、前記回転軸の回転方向を検出して前記第1回転速度検出手段と0度及び180度以外の位相差を持つ回転速度信号を出力する第2回転速度検出手段と、前記第1回転速度検出手段及び第2回転速度検出手段それぞれの回転速度信号の位相差に基づいて前記回転軸の回転方向を検出しその結果をハイレベルとローレベルの2値で示す回転方向信号として出力する回転方向検出手段と、前記第1回転速度検出手段又は前記第2回転速度検出手段のいずれかの一方の回転速度信号と前記回転方向検出手段の回転方向信号とを加算して1つの信号に合成する加算手段と、前記加算手段の出力信号を電流ループによる伝送により送信先に送る信号伝送手段と、前記信号伝送手段により送られてきた合成信号から回転速度信号を抽出するための第1基準値と比較する第1比較手段と、前記信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記回転方向信号を含む低周波の信号を抽出する信号抽出手段と、前記信号抽出手段により抽出された低周波信号をハイレベルとローレベルの2値に変換する第2基準値と比較する第2比較手段と、を具備することを特徴とする。
【0012】
この構成によれば、0度及び180度以外の位相差がある2つの回転速度信号からハイレベルとローレベルの2値で示す回転方向信号を生成し、この低周波の回転方向信号と2つの回転速度信号のいずれか1つの回転速度信号とを加算して1つの合成信号を生成して送信し、送信先では、送られてきた合成信号から回転速度信号を抽出するための第1基準値と比較することで回転速度信号を抽出し、さらに合成信号の低周波信号を抽出した後、当該信号をハイレベルとローレベルの2値に変換する第2基準値と比較して回転方向信号を抽出するので、各検出手段夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各検出手段夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
【0013】
また、合成信号を電流ループで伝送するようにしたので、電圧出力信号で伝送する場合と比べて耐ノイズ性を高めることができる。
【0014】
請求項2に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項1に係る発明の転動装置運転状況検知装置において、前記信号伝送手段は、電流ループ出力に替わって、電圧出力することを特徴とする。
【0015】
この構成によれば、合成信号を電流ループ出力に替わって電圧出力することで、グランド線を1本余分に必要とするものの、電流ループ出力に変換する手段が不要となり、また伝送先においては電流ループを形成するための抵抗が不要となるので、伝送先との間の距離が長くない場合にはコストダウンが可能となる。
【0016】
請求項3に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、低周波の信号を出力する第1検出手段と、高周波の信号を出力する第2検出手段と、前記第1検出手段からの低周波の検出信号と前記第2検出手段からの高周波の検出信号とを加算して1つの信号に合成する第1加算手段と、前記第1加算手段からの合成信号を電流ループによる伝送により送信先に送る第1信号伝送手段と、前記第1信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記第1検出手段の検出信号を抽出する第1信号抽出手段と、前記第1信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記第2検出手段の検出信号を抽出する第2信号抽出手段と、転動装置の回転軸の回転方向を検出して回転速度信号を出力する第1回転速度検出手段と、前記回転軸の回転方向を検出して前記第1回転速度検出手段と0度及び180度以外の位相差を持つ回転速度信号を出力する第2回転速度検出手段と、前記第1回転速度検出手段及び第2回転速度検出手段それぞれの回転速度信号の位相差に基づいて前記回転軸の回転方向を検出しその結果をハイレベルとローレベルの2値で示す回転方向信号として出力する回転方向検出手段と、前記第1回転速度検出手段又は前記第2回転速度検出手段のいずれかの一方の回転速度信号と前記回転方向検出手段の回転方向信号とを加算して1つの信号に合成する第2加算手段と、前記第2加算手段の出力信号を電流ループによる伝送により送信先に送る第2信号伝送手段と、前記第2信号伝送手段により送られてきた合成信号から回転速度信号を抽出するための第1基準値と比較する第1比較手段と、前記第2信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記回転方向信号を含む低周波の信号を抽出する信号抽出手段と、前記信号抽出手段により抽出された低周波信号をハイレベルとローレベルの2値に変換する第2基準値と比較する第2比較手段と、を具備することを特徴とする。
【0017】
この構成によれば、請求項1に係る発明の効果に加え、周波数の違いを利用して複数の検出手段の検出信号を加算して1つの合成信号を生成して送信し、送信先では、各検出手段の出力信号の周波数帯のみを通過させるフィルタを用いて、各検出手段の出力信号を抽出するので、各検出手段夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各検出手段夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。また、第1検出手段と第2検出手段から得られる信号に加え、回転速度信号と回転方向信号を同時に得られるため、転動装置の運転状況をより正確に把握できる。また、第1検出手段と第2検出手段から得られる信号を合成し出力する回路と回転速度信号と回転方向信号を合成し出力する回路の電源線を共通にすることによって、電線の本数を減らすことができ、コストダウンが可能となる。
【0018】
請求項4に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項3に係る発明の転動装置運転状況検知装置において、前記第1信号伝送手段又は前記第2信号伝送手段は、電流ループ出力に替わって、電圧出力することを特徴とする。
【0019】
この構成によれば、合成信号を電流ループ出力に替わって電圧出力することで、グランド線を1本余分に必要とするものの、電流ループ出力に変換する手段が不要となり、また伝送先においては電流ループを形成するための抵抗が不要となるので、伝送先との間の距離が長くない場合にはコストダウンが可能となる。
【0020】
請求項5に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項3又は請求項4に係る発明の転動装置運転状況検知装置において、前記第1検出手段は、温度センサであり、前記第2検出手段は、振動センサであることを特徴とする。
【0021】
この構成によれば、温度センサから出力される温度検出信号は時間的変化の小さいアナログ信号であり、振動センサから出力される振動検出信号は基本的に交流成分のみのアナログ信号であるので、周波数の違いを利用することで、送信先で容易にこれらの信号を分離することができる。
【0022】
請求項6に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項1から請求項5のいずれかに係る発明の転動装置運転状況検知装置において、前記第1回転速度検出手段及び第2回転速度検出手段は、それぞれアナログの回転速度信号を出力することを特徴とする。
【0023】
この構成によれば、回転速度検出手段より出力される回転速度信号をアナログ信号とすることにより、デジタル信号したときの急峻な立上がりや立下り時に発生する電磁誘導ノイズの発生を抑えることができる。これにより温度と振動とを合成した信号を送る信号線と回転速度信号と回転方向信号とを合成した信号を送る信号線を同一の多芯の電線で送っても温度と振動とを合成した信号にのる電磁誘導ノイズは低減する。
【0024】
請求項7に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項1から請求項6のいずれかに係る発明の転動装置運転状況検知装置において、前記転動装置が転がり軸受装置であり、この転がり軸受装置の運転状況を検知することを特徴とする。
【0025】
この構成によれば、転がり軸受装置の運転状況を検知できる安価な転動装置運転状況検知装置を提供できる。
【0026】
請求項8に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項1から請求項6のいずれかに係る発明の転動装置運転状況検知装置において、前記転動装置が直動装置であり、この直動装置の運転状況を検知することを特徴とする。
【0027】
この構成によれば、直動装置の運転状況を検知できる安価な転動装置運転状況検知装置を提供できる。
【0028】
請求項9に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項5に係る発明の転動装置運転状況検出装置において、前記第1信号抽出手段はローパスフィルタであり、前記第2信号抽出手段はハイパスフィルタであることを特徴とする。
【0029】
この構成によれば、温度センサから出力される温度検出信号をローパスフィルタを通すことによって容易に抽出でき、振動センサから出力される振動検出信号をハイパスフィルタを通すことによって容易に抽出できる。
【0030】
請求項10に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項1から9のいずれかに記載の転動装置運転状況検知装置において、前記回転方向信号を含む低周波の信号を抽出する信号抽出手段はローパスフィルタであることを特徴とする。
【0031】
この構成によれば、回転方向信号を含む低周波の信号をローパスフィルタを通すことによって容易に抽出できる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置の構成を示すブロック図である。
この図において、本実施の形態の転動装置運転状況検知装置は、例えば、鉄道車両用軸受の運転状況を検知するものであり、温度センサ11、振動センサ12、回転速度センサ13−1及び13−2を備えたセンサユニット10と、このセンサユニット10の温度検出信号と振動検出信号とを1本の信号線30を介して受信するとともに、回転速度信号と回転方向信号とを1本の信号線31を介して受信する受信装置40とを備えている。
【0035】
温度センサ11、振動センサ12、回転速度センサ13−1及び13−2は、図20で示したように車軸100の軸受101近傍において軸受箱102の外端開口を塞ぐカバー103に取り付けられる。
【0036】
センサユニット10には、第1検出手段である温度センサ11、第2検出手段である振動センサ12、第1及び第2回転速度検出手段である回転速度センサ13−1及び13−2の他に、温度センサ11から出力される温度検出信号と振動センサ12から出力される振動検出信号とを加算する第1加算手段である加算回路14と、この加算回路14からの合成信号を電流ループによる伝送を行う第1信号伝送手段である電流ループ出力変換回路15と、回転速度センサ13−1及び13−2夫々の回転速度信号を元に回転方向信号を生成する回転方向検出手段である回転方向検出回路16と、回転速度センサ13−1から出力される回転速度信号と回転方向検出回路16から出力される回転方向信号とを加算する第2加算手段である加算回路17と、この加算回路17からの合成信号を電流ループによる伝送を行う第2信号伝送手段である電流ループ出力変換回路18とが備えられている。また、センサユニット10には電源線32を介して受信装置40から電源電圧が供給され、電流ループ出力変換回路15及び18に供給される。またここで温度センサ11、振動センサ12、加算回路14には電流ループ出力変換回路15から動作するために必要な電源が供給され、同様に回転速度センサ13−1及び13−2、回転方向検出回路16、加算回路17には電流ループ出力変換回路18から動作するために必要な電源が供給されている。
【0037】
加算回路14からは、図3に示すような温度検出信号と振動検出信号とを合成した信号が出力される。この図の(a)は温度検出信号の波形、(b)は振動検出信号の波形、(c)は温度検出信号と振動検出信号の交流成分を加算した合成信号の波形である。温度センサ11から出力される温度検出信号は時間的変化の小さいアナログ信号であり、振動センサ12から出力される振動検出信号は基本的に交流成分のみのアナログ信号であるので、周波数の違いを利用することで受信装置40は容易にこれらの信号を分離することが可能である。この詳細については後述する。なお、(b)の振動センサ12の振動検出信号において、0Gとあるのは振動が加わっていないときの波形である。
【0038】
電流ループ出力変換回路15からは、電流ループ出力に変換された加算回路14の出力信号が信号線30へ出力される。回転速度センサ13−1及び13−2は、車軸などに取り付けられた磁性体歯車の山部又は谷部などの部分を磁気的に検出し、回転速度を矩形波のデジタル信号として出力する。この場合、図4に示すように、回転速度センサ13−1の出力と回転速度センサ13−2の出力の位相差を90度にしている。この図の(a)は回転速度センサ13−1の回転速度信号の波形、(b)は回転速度センサ13−2の回転速度信号の波形である。 なお、本実施の形態では回転速度センサ13−1の出力と回転速度センサ13−2の出力の位相差を90度にしているが、位相が一致する0度及び180度以外であれば、どのような値を採ってもよい。
【0039】
回転方向検出回路16は、回転速度センサ13−1及び13−2夫々の回転速度信号を比較することで回転方向信号を出力する。すなわち、Dフリップフロップを使用して、回転速度センサ13−1から出力される回転速度信号Vaを、回転速度センサ13−2から出力される回転速度号Vbの立上がり部(図4の(b)の上向き矢印部)でラッチすることにより、図5に示すような回転方向信号Sを得る。
【0040】
この場合、時計周り(CW)では、回転速度センサ13−2の回転速度信号Vbの立上がり部に対する回転速度センサ13−1の回転速度信号VaのレベルがHighレベルであり、反時計周り(CCW)では、回転速度センサ13−2の回転速度信号Vbの立上がり部に対する回転速度センサ13−1の回転速度信号VaのレベルがLowレベルであることから、回転方向信号Sのレベルは時計周りではHigh、反時計周りではLowとなる。回転方向検出回路16からはこのようなHigh、Lowの2値の回転方向信号Sが出力される。この回転方向信号Sは回転方向の変更が短時間に何回も行われることはないため周波数の低い低周波信号とみなせる。加算回路17からは図6に示すような回転速度センサ13−1の回転速度信号Vaと回転方向信号Sとを合成した信号が出力される。
【0041】
一方、受信装置40は、電源出力端子41と、信号入力端子42及び43と、電流ループ形成用の抵抗44及び45と、信号抽出手段であるローパスフィルタ46及び52と、信号抽出手段であるハイパスフィルタ48と、比較手段であるコンパレータ50及び53と、信号出力端子47、49、51及び54とを備えて構成される。電源出力端子41からは電源電圧Vsが出力される。出力された電源電圧Vsは電源線32を介してセンサユニット10に印加される。信号入力端子42には信号線30を介してセンサユニット10の電流ループ出力変換回路15の電流ループ出力が入力される。
【0042】
信号入力端子43には信号線31を介してセンサユニット10の電流ループ出力変換回路18の電流ループ出力が入力される。抵抗44は信号入力端子42とグランドとの間に介挿され、電流ループ出力変換回路15による電流ループを形成する。抵抗45は信号入力端子43とグランドとの間に介挿され、電流ループ出力変換回路18による電流ループを形成する。
なお、厳密には電流ループ出力は、図2に示すように、温度と振動信号を合成し出力する回路の電源線32と信号線30とを対にしてツイストペアとし、回転速度信号と回転方向信号を加算した合成信号を出力する回路の電源線34と信号線31とを対にしてツイストペアとし伝送するが、本実施形態においては、この2本の電源線32,34を一本とし、信号線2本とあわせ3本の電線で伝送している。したがって、図1は、図2よりも1本電源線を少なくすることができ、コストダウンを図ることができる。
【0043】
ローパスフィルタ46は、電流ループ出力変換回路15からの電流ループ出力から温度検出信号を抽出する。そして、抽出された温度検出信号が信号出力端子47から出力される。図7の(a)はローパスフィルタ46で抽出された温度検出信号の波形図である。このように、時間的変化の小さい温度センサ11からのアナログの検出信号は低周波数成分しか持たないので、ローパスフィルタ46を通すことによって容易に抽出できる。ハイパスフィルタ48は、電流ループ出力変換回路15からの電流ループ出力から振動検出信号を抽出する。そして、抽出された振動検出信号が信号出力端子49から出力される。図7の(b)はハイパスフィルタ48で抽出された振動検出信号の波形図である。交流成分の振動センサ12からの検出信号は高周波数成分しか持たないため、ハイパスフィルタ48を通すことによって容易に抽出できる。
【0044】
このように、周波数域が異なる故に温度センサ11の温度検出信号と振動センサ12の振動検出信号とを加算して1つの信号として伝送しても受信装置40側でローパスフィルタ46を通すだけで温度検出信号が得られ、またハイパスフィルタ48を通すだけで振動検出信号が得られる。
【0045】
受信装置40のコンパレータ50は、電流ループ出力変換回路18からの電流ループ出力から回転速度信号を抽出する。このコンパレータ50には図6に示すように回転速度信号を抽出するための第1基準値である閾値Th1が設定されている。この閾値Th1は時計周り及び反時計周りのいずれの場合にも回転速度信号を検出できるレベルの値であり、電流ループ出力変換回路18からの電流ループ出力と比較することで、閾値Th1を超える電流ループ出力が回転速度信号として得られる。コンパレータ50で抽出された回転速度信号は信号出力端子51から出力される。図8はコンパレータ50によって抽出された回転速度信号の波形図である。
【0046】
ローパスフィルタ52は、電流ループ出力変換回路18からの電流ループ出力から低周波成分の信号を抽出する。図9はローパスフィルタ52によって抽出された低周波成分の信号である。この低周波信号には回転方向信号が含まれる。コンパレータ53は、ローパスフィルタ52で抽出された低周波成分の信号から回転方向信号を抽出する。コンパレータ53で抽出された回転方向信号は信号出力端子54から出力される。コンパレータ53には図9に示すように回転方向信号を得るための第2基準値である閾値Th2が設定される。この閾値Th2は、反時計周りの回転方向信号のレベルを超え、且つ時計周りの回転方向信号のレベル以下の値である。この閾値Th2とローパスフィルタ52によって抽出された低周波成分の信号と比較することで、図10に示すような回転方向信号が得られる。
【0047】
電流ループ出力変換回路18からの電流ループ出力を図6に示すような閾値Th4や閾値Th3と比較することで、時計周りのパルスと反時計周りのパルスとを分離して取り出すことも可能である。
【0048】
本実施の形態の転動装置運転状況検知装置は上記のように構成されている。
センサユニット10では、低周波の温度検出信号と高周波の振動検出信号とを加算して1つの信号を生成し、その合成信号を電流ループ出力に変換して1本の信号線30を介して受信装置40へ送り、更に位相差を90度にした2つの回転速度センサ13−1、13−2夫々の回転速度信号から回転方向を検出し、回転方向信号と回転速度センサ13−1の回転速度信号とを加算して1つの信号を生成し、その合成信号を電流ループ出力に変換して1本の信号線31を介して受信装置40へ送る。
【0049】
受信装置40では、信号線30を介してセンサユニット10から送られてきた電流ループ出力からローパスフィルタ46によって温度検出信号を抽出するとともにハイパスフィルタ48によって振動検出信号を抽出し、さらに信号線31を介してセンサユニット10から送られてきた電流ループ出力からコンパレータ50によって回転速度信号を抽出するとともに、ローパスフィルタ52及びコンパレータ53によって回転方向信号を抽出する。
【0050】
このように、本実施の形態の転動装置運転状況検知装置は、周波数の低いアナログ信号を出力する温度センサ11の温度検出信号と温度センサ11よりも周波数の高いアナログ信号を出力する振動センサ12の振動検出信号とを合成して1つの信号(第1の合成信号)を生成するとともに、位相を90度違えたデジタル信号を出力する回転速度センサ13−1、13−2の回転速度信号から回転方向信号を得て、この回転方向信号と回転速度センサ13−1の回転速度信号とを合成して1つの信号(第2の合成信号)を生成し、生成した第1の合成信号を信号線30で、第2の合成信号を信号線31でそれぞれ受信装置40へ送り、受信装置40では、周波数の違いを利用してローパスフィルタ46で温度検出信号を抽出し、ハイパスフィルタ48で振動検出信号を抽出し、コンパレータ50で回転速度信号を抽出し、更にローパスフィルタ52とコンパレータ53で回転方向信号を抽出する。
【0051】
したがって、センサそのものの周波数の違いを利用するので、各センサ夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各センサ夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
【0052】
また、温度検出信号と振動検出信号との合成信号及び回転速度信号と回転方向信号との合成信号夫々を電流ループで伝送するようにしたので、電圧出力信号で伝送する場合と比べて耐ノイズ性を高めることができる。
【0053】
なお、本実施の形態では、回転速度センサ13−1及び13−2夫々の出力信号をデジタル信号としたが、アナログ出力のホールICやMR(Magneto Resistive:磁気抵抗)素子によるアナログ信号としてもよい。この場合、回転速度センサ13−1及び13−2の出力をデジタル信号として、3本の信号線30〜32を同一ケーブル内に収めた場合、回転速度センサセンサ13−1及び13−2の信号の立上がりや立下り時に発生する電磁誘導によってケーブル内の温度検出信号と振動検出信号との合成信号にノイズが誘起され易くなるが、回転速度センサ13−1及び13−2の出力をアナログ信号とすると、加算回路によって合成された出力波形が略正弦波状となって、急峻な信号の立上がりや立下りがないため、電磁誘導によって同一ケーブル内の温度検出信号と振動検出信号との合成信号にノイズが誘起されることが少なくなる。
【0054】
因みに、回転速度センサ13−1及び13−2の出力をアナログ信号とした場合、その場合の回路構成もデジタル信号とした場合と同様である。アナログ信号とした場合の各部の信号は以下のようになる。
回転速度センサ13−1から出力される回転速度信号は図11に示すようになり、また90度位相差をずらした回転速度センサ13−2から出力される回転速度信号は図12に示すようになる。また、回転方向検出回路16で生成される回転方向信号は図13に示すようになる。すなわち、図5と同様になる。ただし、この場合の回転方向検出回路16の回転方向信号は、回転速度センサ13−1及び13−2夫々の出力をデジタル信号とした場合と若干異なるものとなる。
【0055】
また、回転速度センサ13−1から出力される回転速度信号と加算回路17から出力される回転方向信号とを加算した信号は図14に示すようになる。そして、合成された信号を受信装置40のコンパレータ50で抽出した回転速度信号は図15に示すようになる。更に合成された信号をローパスフィルタ52にて低周波数成分を抽出した信号は図16に示すようになる。そして、ローパスフィルタ52にて抽出した低周波数成分からコンパレータ53によって抽出した回転方向信号は図17に示すようになる。
【0056】
また、上述したように、合成信号(即ち電流ループ出力変換回路18からの電流ループ出力)を図14に示すような閾値Th4や閾値Th3と比較することで、時計周りのパルスと反時計周りのパルスとを分離して取り出すことも可能である。
【0057】
また、温度検出信号と振動検出信号を合成する加算回路14をアナログ回路で構成する以外に、温度検出信号及び振動検出信号夫々をデジタル信号に変換するA/D変換回路と、このA/D変換回路の出力を処理するマイクロコンピュータとを備えたデジタル回路構成にしてもよい。同様に、回転方向検出回路16及び加算回路もデジタル回路構成にしてもよい。
【0058】
図18は本発明の第2の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置の構成を示すブロック図である。
この図において、本実施の形態の転動装置運転状況検知装置は、第1の実施の形態の転動装置運転状況検知装置の電流ループ出力を電圧出力にしたものである。この図において、加算回路14及び17の出力は電圧出力としている。電圧出力にすることにより、1本のグランド線33を必要とするが、センサユニット10Aにおいては先の電流ループ出力変換回路15及び18が不要となり、受信装置40Aにおいては抵抗44及び45が不要となる分、コストの削減が可能である。
【0059】
なお、本発明の転動装置運転状況検知装置は、上記各実施の形態で示した軸受装置のみならず、図19に示すボールねじやリニアガイドのような直動装置に勿論適用することができる。
また、転がり軸受は、複列円すいころ軸受に限らず、玉軸受、円筒ころ軸受及び球面ころ軸受の短列軸受や複列軸受でもよい。
【0060】
【発明の効果】
請求項1に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、0度及び180度以外の位相差がある2つの回転速度信号からハイレベルとローレベルの2値で示す回転方向信号を生成し、この低周波の回転方向信号と2つの回転速度信号のいずれか1つの回転速度信号とを加算して1つの合成信号を生成して送信し、送信先では、送られてきた合成信号から回転速度信号を抽出するための第1基準値と比較することで回転速度信号を抽出し、さらに合成信号の低周波信号を抽出した後、当該信号をハイレベルとローレベルの2値に変換する第2基準値と比較して回転方向信号を抽出するので、各検出手段夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各検出手段夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
【0063】
また、合成信号を電流ループで伝送するようにしたので、電圧出力信号で伝送する場合と比べて耐ノイズ性を高めることができる。
【0064】
請求項2に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、合成信号を電流ループ出力に替わって電圧出力することで、グランド線を1本余分に必要とするものの、電流ループ出力に変換する手段が不要となり、また伝送先においては電流ループを形成するための抵抗が不要となるので、伝送先との間の距離が長くない場合にはコストダウンが可能となる。
【0065】
請求項3に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、請求項1に係る発明の効果に加え、周波数の違いを利用して複数の検出手段の検出信号を加算して1つの合成信号を生成して送信し、送信先では、各検出手段の出力信号の周波数帯のみを通過させるフィルタを用いて、各検出手段の出力信号を抽出するので、各検出手段夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各検出手段夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
また、第1検出手段と第2検出手段から得られる信号に加え、回転速度信号と回転方向信号を同時に得られるため、転動装置の運転状況をより正確に把握できる。
また、第1検出手段と第2検出手段から得られる信号を合成し出力する回路と回転速度信号と回転方向信号を合成し出力する回路の電源線を共通にすることによって、電線の本数を減らすことができ、コストダウンが可能となる。
【0066】
請求項4に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、合成信号を電流ループ出力に替わって電圧出力することで、グランド線を1本余分に必要とするものの、電流ループ出力に変換する手段が不要となり、また伝送先においては電流ループを形成するための抵抗が不要となるので、伝送先との間の距離が長くない場合にはコストダウンが可能となる。
【0067】
請求項5に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、温度センサから出力される温度検出信号は時間的変化の小さいアナログ信号であり、振動センサから出力される振動検出信号は基本的に交流成分のみのアナログ信号であるので、周波数の違いを利用することで、送信先で容易にこれらの信号を分離することができる。
【0068】
請求項6に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、回転速度検出手段より出力される回転速度信号をアナログ信号とすることにより、デジタル信号したときの急峻な立上がりや立下り時に発生する電磁誘導ノイズの発生を抑えることができる。これにより温度と振動とを合成した信号を送る信号線と回転速度信号と回転方向信号とを合成した信号を送る信号線を同一の多芯の電線で送っても温度と振動とを合成した信号にのる電磁誘導ノイズは低減する。
【0069】
請求項7に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、転がり軸受装置の運転状況を検知できる安価な転動装置運転状況検知装置を提供できる。
【0070】
請求項8に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、直動装置の運転状況を検知できる安価な転動装置運転状況検知装置を提供できる。
【0071】
請求項9に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、温度センサから出力される温度検出信号をローパスフィルタを通すことによって容易に抽出でき、振動センサから出力される振動検出信号をハイパスフィルタを通すことによって容易に抽出できる。
【0072】
請求項10に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、回転方向信号を含む低周波の信号をローパスフィルタを通すことによって容易に抽出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置の構成を示すもう一つの例を示すブロック図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における合成信号生成過程を示す波形図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度信号を示す波形図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転方向信号を示す波形図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における合成信号を示す波形図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における合成信号から抽出した温度検出信号及び振動検出信号を示す波形図である。
【図8】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における合成信号から抽出した回転速度信号を示す波形図である。
【図9】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における合成信号のローパスフィルタ通過後の波形図である。
【図10】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における合成信号のローパスフィルタ通過後の信号から抽出した回転方向信号を示す波形図である。
【図11】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度センサ出力をアナログ信号とした場合の波形図である。
【図12】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における90°位相のずれた回転速度センサ出力をアナログ信号とした場合の波形図である。
【図13】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度センサ出力をアナログ信号として、その信号から生成した回転方向信号を示す波形図である。
【図14】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度センサ出力をアナログ信号として、その信号と、その信号から生成した回転方向信号とを加算した合成信号を示す波形図である。
【図15】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度センサ出力をアナログ信号として、その信号と、その信号から生成した回転方向信号とを加算した合成信号から抽出した回転速度信号を示す波形図である。
【図16】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度センサ出力をアナログ信号として、その信号と、その信号から生成した回転方向信号とを加算した合成信号のローパスフィルタ通過後の波形図である。
【図17】本発明の第1の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度センサ出力をアナログ信号として、その信号と、その信号から生成した回転方向信号とを加算した合成信号のローパスフィルタ通過後の信号から抽出した回転方向信号を示す波形図である。
【図18】本発明の第2の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置の構成を示すブロック図である。
【図19】転動装置がボールねじである場合を示す図である。
【図20】転動装置運転状況検知装置のセンサユニットの取り付け例を示す図である。
【図21】従来の転動装置運転状況検知装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10、10A センサユニット
11 温度センサ
12 振動センサ
13−1、13−2 回転速度センサ
14、17 加算回路
15、18 電流ループ出力変換回路
16 回転方向検出回路
30、31 信号線
32、34 電源線
40、40A 受信装置
41〜43 入力端
44、45 抵抗
46、52 ローパスフィルタ
48 ハイパスフィルタ
50、53 コンパレータ
47、49、51、54 出力端[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling device operating state detection device suitable for use in rolling devices such as rolling bearing devices, linear guides, and linear motion devices such as ball screws.In placeRelated.
[0002]
[Prior art]
As a method for detecting the operating state of a railway vehicle bearing, as shown in FIG. 20, a
In the illustrated example, a double-row tapered roller bearing is used as the
[0003]
In addition, a method has been proposed in which detection signals from the sensors of the sensor unit are transmitted to a receiving device through a single signal line (see, for example, Patent Document 1). According to the method disclosed in this patent document, the
[0004]
In the
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-43475 (4th page, right column, 4th line to 5th page, left column, 30th line, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional sensor detection signal transmission method described above, the peak value of the detection signal is set to each sensor so that the reception device can recognize each detection signal transmitted by one signal line. Or the time-axis width is changed, or the identification information unique to each sensor is combined with the detection signal, so that the circuit configuration of the transmission source sensor unit and the transmission destination receiver is complicated. There was a problem.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to simplify the circuit configuration while adopting a configuration in which detection signals of a plurality of sensors are transmitted at a time using a small number of signal lines. DressPlaceThe purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The rolling device operating state detection device of the invention according to claim 1 is:A first rotational speed detecting means for detecting a rotational direction of a rotational shaft of the rolling device and outputting a rotational speed signal; and a first rotational speed detecting means for detecting the rotational direction of the rotational shaft and 0 degrees and 180 degrees. Second rotation speed detection means for outputting a rotation speed signal having a phase difference other than the rotation speed of the rotation shaft based on the phase difference between the rotation speed signals of the first rotation speed detection means and the second rotation speed detection means. Rotation direction detection means for detecting a direction and outputting the result as a rotation direction signal indicated by binary values of high level and low level, and either one of the first rotation speed detection means or the second rotation speed detection means An adding means for adding a rotation speed signal and a rotation direction signal of the rotation direction detecting means to combine them into one signal; a signal transmission means for sending the output signal of the addition means to a destination by transmission through a current loop; First comparison means for comparing with a first reference value for extracting the rotational speed signal from the combined signal sent by the signal transmission means, and the rotation direction signal from the synthesized signal sent by the signal transmission means. Signal extracting means for extracting a low-frequency signal including the second comparing means for comparing with a second reference value for converting the low-frequency signal extracted by the signal extracting means into a binary value of a high level and a low level; It is characterized by comprising.
[0012]
According to this configuration, a rotation direction signal indicated by two values of a high level and a low level is generated from two rotation speed signals having a phase difference other than 0 degrees and 180 degrees, and the low frequency rotation direction signal and two A rotation speed signal is added to any one of the rotation speed signals to generate and transmit one combined signal. At the transmission destination, a first reference value for extracting the rotation speed signal from the transmitted combined signal And the rotation speed signal is extracted, and the low frequency signal of the combined signal is extracted. Then, the rotation direction signal is compared with the second reference value for converting the signal into a binary value of high level and low level. Since it is extracted, the circuit configuration is different from that of the prior art in which each detection means uses a method in which the peak value of the detection signal and the width in the time axis direction are changed, or a combination of identification information unique to each detection means and the detection signal is adopted. Simplification of It is possible to provide an inexpensive rolling device operation status detection device.
[0013]
Further, since the synthesized signal is transmitted through the current loop, noise resistance can be improved as compared with the case where the synthesized signal is transmitted through the voltage output signal.
[0014]
Claim2The rolling device operating state detection device of the invention according to claim1In the rolling device operating state detection device according to the invention, the signal transmission means outputs a voltage instead of a current loop output.
[0015]
According to this configuration, although the synthesized signal is output as a voltage instead of the current loop output, one extra ground line is required, but no means for converting to the current loop output is required, and the current is not transmitted at the transmission destination. Since a resistor for forming a loop is not necessary, the cost can be reduced when the distance to the transmission destination is not long.
[0016]
Claim3The rolling device operating state detection device according to the invention includes a first detection unit that outputs a low-frequency signal, a second detection unit that outputs a high-frequency signal, and a low-frequency detection signal from the first detection unit. And a first addition means for adding a high-frequency detection signal from the second detection means to combine them into one signal, and a first signal for sending the combined signal from the first addition means to the transmission destination by transmission through a current loop. Signal transmission means, first signal extraction means for extracting a detection signal of the first detection means from the combined signal sent by the first signal transmission means, and the signal sent by the first signal transmission means Second signal extraction means for extracting the detection signal of the second detection means from the combined signal, first rotation speed detection means for detecting the rotation direction of the rotation shaft of the rolling device and outputting a rotation speed signal, and the rotation Detects the rotation direction of the shaft before The first rotational speed detecting means, the second rotational speed detecting means for outputting a rotational speed signal having a phase difference other than 0 degrees and 180 degrees, and the respective rotational speeds of the first rotational speed detecting means and the second rotational speed detecting means. Rotation direction detection means for detecting the rotation direction of the rotation shaft based on the phase difference of the signals and outputting the result as a rotation direction signal indicated by binary values of high level and low level; and the first rotation speed detection means or the A second addition means for adding one of the rotation speed signals of the second rotation speed detection means and the rotation direction signal of the rotation direction detection means to combine them into one signal; and an output signal of the second addition means Is transmitted to the destination by transmission through a current loop, and a first ratio for comparison with a first reference value for extracting a rotational speed signal from the combined signal sent by the second signal transmission means Means, a signal extraction means for extracting a low frequency signal including the rotation direction signal from the synthesized signal sent by the second signal transmission means, and a low frequency signal extracted by the signal extraction means at a high level. And a second comparison means for comparing with a second reference value to be converted into a low level binary value.
[0017]
According to this configuration, the claims1Effects of the inventionIn addition to this, a filter that adds the detection signals of a plurality of detection means using a difference in frequency to generate and transmits one composite signal, and passes only the frequency band of the output signal of each detection means at the transmission destination. Is used to extract the output signal of each detection means, so that the detection signal peak value and the width in the time axis direction are changed for each detection means, or the identification information and detection signal unique to each detection means are provided. The circuit configuration can be simplified as compared with the prior art employing a combination method, and an inexpensive rolling device operating state detection device can be provided.Further, since the rotation speed signal and the rotation direction signal can be obtained at the same time in addition to the signals obtained from the first detection means and the second detection means, the operating condition of the rolling device can be grasped more accurately. Further, the number of electric wires can be reduced by using a common power line for the circuit that synthesizes and outputs the signals obtained from the first detection means and the second detection means and the circuit that synthesizes and outputs the rotation speed signal and the rotation direction signal. And cost reduction is possible.
[0018]
Claim4The rolling device operating state detection device of the invention according to claim3In the rolling device operating state detection device according to the invention, the first signal transmission means or the second signal transmission means outputs a voltage instead of a current loop output.
[0019]
According to this configuration, although the synthesized signal is output as a voltage instead of the current loop output, one extra ground line is required, but no means for converting to the current loop output is required, and the current is not transmitted at the transmission destination. Since a resistor for forming a loop is not necessary, the cost can be reduced when the distance to the transmission destination is not long.
[0020]
Claim5The rolling device operating state detection device of the invention according to, ContractClaim3Or claims4In the rolling device operating state detection device according to the invention, the first detection means is a temperature sensor, and the second detection means is a vibration sensor.
[0021]
According to this configuration, the temperature detection signal output from the temperature sensor is an analog signal having a small temporal change, and the vibration detection signal output from the vibration sensor is basically an analog signal having only an AC component. By utilizing this difference, these signals can be easily separated at the transmission destination.
[0022]
Claim6The rolling device operating state detection device of the invention according to, ContractClaim1Claims from5In the rolling device operating state detection device according to any one of the above, the first rotation speed detection means and the second rotation speed detection means each output an analog rotation speed signal.
[0023]
According to this configuration, the rotation speed signal output from the rotation speed detection means is an analog signal, so that it is possible to suppress the generation of electromagnetic induction noise that occurs at the time of a sharp rise or fall when a digital signal is output. This is a signal that combines the temperature and vibration even if the signal line that sends the signal that combines the temperature and vibration and the signal line that sends the signal that combines the rotation speed signal and the rotation direction signal are sent by the same multi-core electric wire. Electromagnetic induction noise that falls is reduced.
[0024]
Claim7The rolling device operating state detection device of the invention according to claim 1 to claim 16In the rolling device operating state detecting device according to any one of the above, the rolling device is a rolling bearing device, and the operating state of the rolling bearing device is detected.
[0025]
According to this configuration, it is possible to provide an inexpensive rolling device operating state detecting device capable of detecting the operating state of the rolling bearing device.
[0026]
Claim8The rolling device operating state detection device of the invention according to claim 1 to claim 16In the rolling device operating state detecting device according to any one of the above, the rolling device is a linear motion device, and the operational status of the linear motion device is detected.
[0027]
According to this configuration, it is possible to provide an inexpensive rolling device driving state detection device that can detect the driving state of the linear motion device.
[0028]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the rolling device operating state detecting device according to the fifth aspect, wherein the first signal extracting means is a low-pass filter, and the second signal extracting means. Is a high-pass filter.
[0029]
According to this configuration, the temperature detection signal output from the temperature sensor can be easily extracted by passing through the low-pass filter, and the vibration detection signal output from the vibration sensor can be easily extracted by passing through the high-pass filter.
[0030]
A rolling device operating condition detecting device according to a tenth aspect of the present invention is the rolling device operating condition detecting device according to any one of claims 1 to 9, wherein the signal for extracting a low frequency signal including the rotation direction signal. The extraction means is a low-pass filter.
[0031]
According to this configuration, a low-frequency signal including the rotation direction signal can be easily extracted by passing the low-pass filter.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the rolling device operating state detection device according to the first embodiment of the present invention.
In this figure, the rolling device operating condition detecting device of the present embodiment detects, for example, the operating condition of a railway vehicle bearing, and includes a
[0035]
The
[0036]
The sensor unit 10 includes a
[0037]
The
[0038]
From the current loop
[0039]
The rotation
[0040]
In this case, in the clockwise direction (CW), the level of the rotational speed signal Va of the rotational speed sensor 13-1 with respect to the rising portion of the rotational speed signal Vb of the rotational speed sensor 13-2 is High level, and counterclockwise (CCW) Then, since the level of the rotation speed signal Va of the rotation speed sensor 13-1 with respect to the rising portion of the rotation speed signal Vb of the rotation speed sensor 13-2 is Low level, the level of the rotation direction signal S is High in the clockwise direction. It becomes Low in the counterclockwise direction. The rotation
[0041]
On the other hand, the receiving device 40 includes a
[0042]
A current loop output of the current loop
Strictly speaking, as shown in FIG. 2, the current loop output is a twisted pair in which a
[0043]
The low-
[0044]
As described above, since the frequency ranges are different, even if the temperature detection signal of the
[0045]
The
[0046]
The low-
[0047]
By comparing the current loop output from the current loop
[0048]
The rolling device operating condition detection device of the present embodiment is configured as described above.
The sensor unit 10 adds a low-frequency temperature detection signal and a high-frequency vibration detection signal to generate one signal, converts the combined signal into a current loop output, and receives the signal via a
[0049]
In the receiving device 40, the temperature detection signal is extracted from the current loop output sent from the sensor unit 10 via the
[0050]
As described above, the rolling device operating state detection device according to the present embodiment includes the temperature detection signal of the
[0051]
Therefore, since the difference in the frequency of the sensor itself is used, a method of changing the peak value of the detection signal and the width in the time axis direction for each sensor, or combining the identification information and the detection signal unique to each sensor is adopted. Compared with the prior art, the circuit configuration can be simplified, and an inexpensive rolling device operating state detection device can be provided.
[0052]
In addition, since the combined signal of the temperature detection signal and the vibration detection signal and the combined signal of the rotation speed signal and the rotation direction signal are transmitted by the current loop, noise resistance is improved compared to the case of transmitting by the voltage output signal. Can be increased.
[0053]
In the present embodiment, the output signals of the rotation speed sensors 13-1 and 13-2 are digital signals, but may be analog signals by analog output Hall ICs or MR (Magneto Resistive) elements. . In this case, when the outputs of the rotation speed sensors 13-1 and 13-2 are digital signals and the three
[0054]
Incidentally, when the outputs of the rotation speed sensors 13-1 and 13-2 are analog signals, the circuit configuration in that case is the same as that when digital signals are used. The signal of each part when it is set as an analog signal is as follows.
The rotation speed signal output from the rotation speed sensor 13-1 is as shown in FIG. 11, and the rotation speed signal output from the rotation speed sensor 13-2 with a phase difference of 90 degrees is as shown in FIG. Become. The rotation direction signal generated by the rotation
[0055]
Further, a signal obtained by adding the rotation speed signal output from the rotation speed sensor 13-1 and the rotation direction signal output from the
[0056]
Further, as described above, the synthesized signal (that is, the current loop output from the current loop output conversion circuit 18) is compared with the threshold Th4 and the threshold Th3 as shown in FIG. It is also possible to extract the pulse separately.
[0057]
Besides the
[0058]
FIG. 18 is a block diagram showing the configuration of the rolling device operating condition detection device according to the second embodiment of the present invention.
In this figure, the rolling device operating condition detecting device of the present embodiment is a voltage output of the current loop output of the rolling device operating condition detecting device of the first embodiment. In this figure, the outputs of the
[0059]
The rolling device operating state detection device of the present invention can be applied not only to the bearing devices shown in the above embodiments, but also to linear motion devices such as the ball screw and linear guide shown in FIG. .
Further, the rolling bearing is not limited to a double row tapered roller bearing, but may be a short row bearing or a double row bearing such as a ball bearing, a cylindrical roller bearing and a spherical roller bearing.
[0060]
【The invention's effect】
According to the rolling device operating state detection device of the invention according to claim 1,A rotation direction signal indicated by binary values of a high level and a low level is generated from two rotation speed signals having a phase difference other than 0 degrees and 180 degrees, and one of the low frequency rotation direction signal and the two rotation speed signals is generated. One rotation speed signal is added to generate and transmit one combined signal, and the transmission destination rotates by comparing it with a first reference value for extracting the rotation speed signal from the transmitted combined signal. After extracting the speed signal and further extracting the low frequency signal of the synthesized signal, the rotation direction signal is extracted by comparing the signal with the second reference value that converts the signal into binary of high level and low level. The circuit configuration can be simplified compared to the conventional technique in which the peak value of the detection signal and the width in the time axis direction are changed for each means, or a method in which each detection means is combined with unique identification information and a detection signal, Inexpensive rolling equipment It is possible to provide a status detection device.
[0063]
Further, since the synthesized signal is transmitted through the current loop, noise resistance can be improved as compared with the case where the synthesized signal is transmitted through the voltage output signal.
[0064]
Claim2According to the rolling device operating state detection device of the invention, there is provided means for converting the synthesized signal into a current loop output by outputting a voltage instead of the current loop output, but requiring one extra ground line. It becomes unnecessary, and a resistor for forming a current loop becomes unnecessary at the transmission destination, so that the cost can be reduced when the distance to the transmission destination is not long.
[0065]
Claim3According to the rolling device operating state detection device of the invention according to claim 1, the invention according to claim 1In addition to the effect of the above, the detection signals of a plurality of detection means are added using the difference in frequency to generate and transmit one composite signal, and the transmission destination passes only the frequency band of the output signal of each detection means. Since the output signal of each detection means is extracted using a filter, the peak value of the detection signal and the width in the time axis direction are changed for each detection means, or the identification information and detection signal unique to each detection means The circuit configuration can be simplified as compared with the prior art that employs a method of combining with the above, and it is possible to provide an inexpensive rolling device operating state detection device.
Further, since the rotation speed signal and the rotation direction signal can be obtained at the same time in addition to the signals obtained from the first detection means and the second detection means, the operating condition of the rolling device can be grasped more accurately.
Further, the number of electric wires can be reduced by using a common power line for the circuit that synthesizes and outputs the signals obtained from the first detection means and the second detection means and the circuit that synthesizes and outputs the rotation speed signal and the rotation direction signal. And cost reduction is possible.
[0066]
Claim4According to the rolling device operating state detection device of the invention, there is provided means for converting the synthesized signal into a current loop output by outputting a voltage instead of the current loop output, but requiring one extra ground line. It becomes unnecessary, and a resistor for forming a current loop becomes unnecessary at the transmission destination, so that the cost can be reduced when the distance to the transmission destination is not long.
[0067]
Claim5According to the rolling device operating state detection device of the invention, the temperature detection signal output from the temperature sensor is an analog signal having a small temporal change, and the vibration detection signal output from the vibration sensor is basically an AC component. Therefore, these signals can be easily separated at the transmission destination by using the difference in frequency.
[0068]
Claim6According to the rolling device operating condition detection device of the invention, the rotation speed signal output from the rotation speed detection means is converted to an analog signal, so that electromagnetic induction that occurs at the time of steep rise or fall when a digital signal is output. Generation of noise can be suppressed. This is a signal that combines the temperature and vibration even if the signal line that sends the signal that combines the temperature and vibration and the signal line that sends the signal that combines the rotation speed signal and the rotation direction signal are sent by the same multi-core electric wire. Electromagnetic induction noise that falls is reduced.
[0069]
Claim7According to the rolling device operating condition detecting device of the invention, it is possible to provide an inexpensive rolling device operating condition detecting device capable of detecting the operating condition of the rolling bearing device.
[0070]
Claim8According to the rolling device operating state detecting device of the invention according to the invention, it is possible to provide an inexpensive rolling device operating state detecting device capable of detecting the operating state of the linear motion device.
[0071]
Claim9Of the inventionAccording to the rolling device operating state detection device, the temperature detection signal output from the temperature sensor can be easily extracted by passing through a low-pass filter, and the vibration detection signal output from the vibration sensor can be easily passed through a high-pass filter. Can be extracted.
[0072]
According to the rolling device operating state detection device of the invention of claim 10, it is possible to easily extract a low-frequency signal including a rotation direction signal through a low-pass filter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a rolling device operating state detection device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing another example of the configuration of the rolling device operating state detection device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a waveform diagram showing a composite signal generation process in the rolling device operating condition detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a waveform diagram showing a rotation speed signal in the rolling device operating state detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a waveform diagram showing a rotation direction signal in the rolling device operating state detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a waveform diagram showing a composite signal in the rolling device operating condition detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a waveform diagram showing a temperature detection signal and a vibration detection signal extracted from the combined signal in the rolling device operating state detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a waveform diagram showing a rotation speed signal extracted from a combined signal in the rolling device operating condition detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a waveform diagram after the combined signal passes through the low-pass filter in the rolling device operating condition detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a waveform diagram showing a rotation direction signal extracted from a signal after passing through a low-pass filter of a synthesized signal in the rolling device operating condition detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a waveform diagram when the rotation speed sensor output in the rolling device operating state detection device according to the first exemplary embodiment of the present invention is an analog signal.
FIG. 12 is a waveform diagram when the rotation speed sensor output with a 90 ° phase shift is an analog signal in the rolling device operating state detection device according to the first exemplary embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a waveform diagram showing a rotation direction signal generated from the rotation speed sensor output as an analog signal in the rolling device operating state detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a combined signal obtained by adding the rotation speed sensor output generated from the rotation speed sensor output as an analog signal to the rotation speed sensor output in the rolling device operating state detection apparatus according to the first embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 15 is a combined signal obtained by adding the rotation speed sensor output generated from the rotation speed sensor output as an analog signal to the rotation speed sensor output in the rolling device operating state detection apparatus according to the first embodiment of the present invention; It is a wave form diagram which shows the rotational speed signal extracted from FIG.
FIG. 16 is a combined signal obtained by adding the rotation speed sensor output generated from the rotation speed sensor output as an analog signal to the rotation speed sensor output in the rolling device operating state detection apparatus according to the first embodiment of the present invention; It is a wave form diagram after passing through a low-pass filter.
FIG. 17 is a combined signal obtained by adding the rotation speed sensor output generated from the rotation speed sensor output as an analog signal to the rotation speed sensor output in the rolling device operating state detection apparatus according to the first embodiment of the present invention; It is a wave form diagram which shows the rotation direction signal extracted from the signal after passing through a low-pass filter.
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a rolling device operating condition detection device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing a case where the rolling device is a ball screw.
FIG. 20 is a diagram showing an example of attachment of a sensor unit of the rolling device operating state detection device.
FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a conventional rolling device operating condition detection device.
[Explanation of symbols]
10, 10A sensor unit
11 Temperature sensor
12 Vibration sensor
13-1, 13-2 Rotational speed sensor
14, 17 Adder circuit
15, 18 Current loop output conversion circuit
16 Rotation direction detection circuit
30, 31 signal line
32, 34 Power line
40, 40A receiver
41-43 input terminal
44, 45 resistance
46, 52 Low-pass filter
48 High-pass filter
50, 53 comparator
47, 49, 51, 54 Output terminal
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