JP4178805B2 - Rolling bearing unit with sensor - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、センサー付き転がり軸受ユニット、さらに詳しくは、軸の回転速度を検出するための磁気センサーだけでなく、軸受の異常を診断するＡＥセンサーも有しているセンサー装置が転がり軸受に一体的に取り付けられたセンサー付き転がり軸受ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸の回転速度を検出するには、磁気センサーを含むセンサー装置およびパルサーリングのうちいずれか一方が固定側に、他方が回転側に取り付けられたセンサー付き転がり軸受ユニットが使用されている。
【０００３】
また、軸受の異常診断（内部破壊の検知）のために、ＡＥ（アコースティック・エミッション）センサーを含むセンサー装置が固定側または回転側に取り付けられたセンサー付き転がり軸受ユニットも使用されている。ＡＥ診断においては、各部位の診断用として軸受の回転数を用いるが、この回転数は、軸の回転速度検出用とは別個に求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のセンサー付き転がり軸受ユニットでは、ＡＥセンサーおよび磁気センサーの両方を１つの転がり軸受ユニットに設ける場合、ユニットが大きくなってしまうという問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、上記の問題を解決し、ＡＥセンサーおよび磁気センサーの両方を１つのユニットに設けるとともに、その小型化および低コスト化を実現したセンサー付き転がり軸受ユニットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によるセンサー付き転がり軸受ユニットは、軸受の外輪および内輪のいずれか一方にＡＥセンサーおよび磁気センサーが設けられ、同他方に凹凸を有する磁性体製パルサーリングが設けられているセンサー付き転がり軸受ユニットであって、ＡＥセンサーに、これを軸受の外輪および内輪のいずれか一方に保持させる磁石部が設けられるとともに、磁気センサーがこの磁石部に近接して配置されて、ＡＥセンサーの磁石部が、磁気センサーのバイアス磁石を兼ねるようになされていることを特徴とするものである。
【０００７】
この発明のセンサー付き転がり軸受ユニットによれば、磁気センサーによる磁束密度変化の検出に必要な磁石とＡＥセンサー取付けに必要な磁石とが兼用されることにより、ＡＥセンサーおよび磁気センサーの両方を有するセンサー付き転がり軸受ユニットの小型化および低コスト化が可能となる。また、軸の回転速度検出のために求められる回転数ををＡＥ診断においても用いることができ、この点でも、センサー付き転がり軸受ユニットの小型化および低コスト化が可能となる。
【０００８】
上記センサー付き転がり軸受ユニットにおいて、ＡＥセンサーからの出力と磁気センサーからの出力とが変調されて出力されることが好ましい。
【０００９】
このようにすると、送信部および受信部が両センサーに共通な１つのもので対応でき、センサー付き転がり軸受ユニットのより一層の小型化が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニットの実施形態を示している。
【００１２】
図１に示すように、センサー付き転がり軸受ユニットは、転がり軸受(1)、ならびにそれに設けられたセンサー装置(2)および被検出部であるパルサーリング(3)を備えている。
【００１３】
軸受(1)は、固定輪である外輪(4)、回転輪である内輪(5)およびこれらの間に配置された複数の転動体である玉(6)を備えている。図示は省略したが、外輪(4)はハウジングなどに固定され、内輪(5)には回転軸などが固定される。センサー装置(2)は外輪(4)に、パルサーリング(3)は内輪(5)に設けられている。
【００１４】
センサー装置(2)は、支持部材(11)、ＡＥセンサー(12)、磁気センサー(13)、信号出力ケーブル(14)、処理回路（図示略）などを備えている。
【００１５】
パルサーリング(3)は、円筒状で、その外周に凹凸を有しており、内輪(5)の端部外径に密にはめ止められている。
【００１６】
外輪(4)および内輪(5)は、磁性体製であり、ＡＥセンサー(12)は、これに一体に設けられた磁石部(12a)が外輪(4)の端面に吸着されることによって、外輪(4)に固定されている。ＡＥセンサー(12)は、軸受(1)を経由して回転軸などからのＡＥを受けることができ、これにより、回転軸などの異常を検出することができる。
【００１７】
支持部材(11)は、合成樹脂製であり、外輪(4)の内径よりも内方に突出した部分を有しており、この内方突出部分に、パルサーリング(3)に対向するように磁気センサー(13)が取り付けられている。これにより、磁気センサー(13)は、ＡＥセンサー(12)の磁石部(12a)とパルサーリング(3)との中間に位置させられている。したがって、ＡＥセンサー(12)の磁石部(12a)は、磁気センサー(13)のバイアス磁石の作用を有しており、ＡＥセンサー(12)の磁石部(12a)によって生成された磁束が回転するパルサーリング(3)の外周面の凹凸によって変化させられ、これを磁気センサー(13)で検知することができる。
【００１８】
上記のセンサー付き転がり軸受ユニットによると、ＡＥセンサー(12)は、軸受(1)の異常診断信号を出力し、磁気センサー(13)は、ＡＥセンサー(12)の磁石部(12a)によって生成されかつパルサーリング(3)によって変化させられた磁束密度を検知し、これを回転速度検出用信号として出力する。
【００１９】
図２に示すように、ＡＥセンサー(12)および磁気センサー(13)の信号は、変調部(21)において、重畳させられ、さらに、増幅器(22)で増幅されて出力される。この重畳された出力信号を図３に示す。図３において、正弦波は、磁気センサー(13)からの回転信号で、これに乗っているランダム振動は、軸受(1)の傷等に起因するＡＥセンサー(12)の信号である。なお、ＡＥセンサー(12)および磁気センサー(13)の信号を重畳させることは、必ずしも必要ではなく、各センサー(12)(13)の出力を別個に出力してももちろんよい。
【００２０】
なお、上記においては、外輪(4)が固定輪である場合について説明したが、内輪が固定輪である場合には、センサー装置(2)を内輪に、パルサーリング(3)を外輪に設けることにより、上記のものと同じ機能を有するセンサー付き転がり軸受ユニットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニットの実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニットの信号処理部を示すブロック図である。
【図３】図３は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニットから出力される信号の波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
(1) 転がり軸受
(2) センサー装置
(3) パルサーリング
(4) 外輪
(5) 内輪
(12) ＡＥセンサー
(12a) 磁石部（バイアス磁石）
(13) 磁気センサー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling bearing unit with a sensor, and more specifically, a sensor device having not only a magnetic sensor for detecting the rotational speed of a shaft but also an AE sensor for diagnosing a bearing abnormality is integrated with the rolling bearing. The present invention relates to a rolling bearing unit with a sensor attached to a motor.
[0002]
[Prior art]
In order to detect the rotational speed of the shaft, a sensor-equipped rolling bearing unit in which one of a sensor device including a magnetic sensor and a pulsar ring is attached to the fixed side and the other to the rotational side is used.
[0003]
For bearing abnormality diagnosis (detection of internal fracture), a rolling bearing unit with a sensor in which a sensor device including an AE (acoustic emission) sensor is attached to a fixed side or a rotating side is also used. In the AE diagnosis, the number of rotations of the bearing is used for diagnosis of each part, and this number of rotations is obtained separately from that for detecting the rotational speed of the shaft.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional rolling bearing unit with a sensor, when both the AE sensor and the magnetic sensor are provided in one rolling bearing unit, there is a problem that the unit becomes large.
[0005]
An object of the present invention is to provide a rolling bearing unit with a sensor that solves the above-described problems and provides both an AE sensor and a magnetic sensor in one unit, and realizes miniaturization and cost reduction.
[0006]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
The rolling bearing unit with a sensor according to the present invention is a rolling bearing unit with a sensor in which an AE sensor and a magnetic sensor are provided on one of the outer ring and the inner ring of the bearing, and a magnetic pulsar ring having irregularities is provided on the other. The AE sensor is provided with a magnet part that holds the AE sensor on one of the outer ring and the inner ring of the bearing, and the magnetic sensor is disposed in proximity to the magnet part. The magnetic sensor is also used as a bias magnet of the magnetic sensor.
[0007]
According to the rolling bearing unit with a sensor of the present invention, a magnet having both an AE sensor and a magnetic sensor is obtained by using a magnet necessary for detecting a change in magnetic flux density by the magnetic sensor and a magnet necessary for mounting the AE sensor. It is possible to reduce the size and cost of the additional rolling bearing unit. Further, the rotational speed required for detecting the rotational speed of the shaft can also be used in the AE diagnosis, and also in this respect, it is possible to reduce the size and cost of the sensor-equipped rolling bearing unit.
[0008]
In the rolling bearing unit with a sensor, it is preferable that the output from the AE sensor and the output from the magnetic sensor are modulated and output.
[0009]
If it does in this way, a transmission part and a receiving part can respond with one thing common to both sensors, and the further miniaturization of a rolling bearing unit with a sensor will be attained.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 shows an embodiment of a rolling bearing unit with a sensor according to the present invention.
[0012]
As shown in FIG. 1, the sensor-equipped rolling bearing unit includes a rolling bearing (1), a sensor device (2) provided thereon, and a pulsar ring (3) as a detected portion.
[0013]
The bearing (1) includes an outer ring (4) that is a fixed ring, an inner ring (5) that is a rotating ring, and balls (6) that are a plurality of rolling elements disposed therebetween. Although not shown, the outer ring (4) is fixed to a housing or the like, and a rotating shaft or the like is fixed to the inner ring (5). The sensor device (2) is provided on the outer ring (4), and the pulsar ring (3) is provided on the inner ring (5).
[0014]
The sensor device (2) includes a support member (11), an AE sensor (12), a magnetic sensor (13), a signal output cable (14), a processing circuit (not shown), and the like.
[0015]
The pulsar ring (3) is cylindrical and has irregularities on the outer periphery thereof, and is tightly fitted to the outer diameter of the end of the inner ring (5).
[0016]
The outer ring (4) and the inner ring (5) are made of a magnetic material, and the AE sensor (12) has a magnet portion (12a) provided integrally with the outer ring (4) by being attracted to the end surface of the outer ring (4). It is fixed to the outer ring (4). The AE sensor (12) can receive the AE from the rotating shaft or the like via the bearing (1), thereby detecting an abnormality in the rotating shaft or the like.
[0017]
The support member (11) is made of synthetic resin and has a portion protruding inward from the inner diameter of the outer ring (4), and this inward protruding portion faces the pulsar ring (3). A magnetic sensor (13) is attached. Thereby, the magnetic sensor (13) is positioned between the magnet part (12a) of the AE sensor (12) and the pulsar ring (3). Therefore, the magnet part (12a) of the AE sensor (12) has the action of the bias magnet of the magnetic sensor (13), and the magnetic flux generated by the magnet part (12a) of the AE sensor (12) rotates. It is changed by the unevenness of the outer peripheral surface of the pulsar ring (3), and this can be detected by the magnetic sensor (13).
[0018]
According to the above-mentioned rolling bearing unit with sensor, the AE sensor (12) outputs an abnormality diagnosis signal for the bearing (1), and the magnetic sensor (13) is generated by the magnet part (12a) of the AE sensor (12). Further, the magnetic flux density changed by the pulsar ring (3) is detected, and this is output as a rotation speed detection signal.
[0019]
As shown in FIG. 2, the signals from the AE sensor (12) and the magnetic sensor (13) are superposed in the modulator (21), and further amplified and output by the amplifier (22). The superimposed output signal is shown in FIG. In FIG. 3, a sine wave is a rotation signal from the magnetic sensor (13), and random vibration riding on the sine wave is a signal of the AE sensor (12) due to scratches on the bearing (1). Note that it is not always necessary to superimpose the signals of the AE sensor (12) and the magnetic sensor (13), and the outputs of the sensors (12) and (13) may be output separately.
[0020]
In the above description, the outer ring (4) is a fixed ring.However, when the inner ring is a fixed ring, the sensor device (2) is provided on the inner ring and the pulsar ring (3) is provided on the outer ring. Thus, a sensor-equipped rolling bearing unit having the same function as described above can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a rolling bearing unit with a sensor according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a signal processing unit of a rolling bearing unit with a sensor according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a waveform of a signal output from a rolling bearing unit with a sensor according to the present invention.
[Explanation of symbols]
(1) Rolling bearing
(2) Sensor device
(3) Pulsar ring
(4) Outer ring
(5) Inner ring
(12) AE sensor
(12a) Magnet part (bias magnet)
(13) Magnetic sensor
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