JP7106955B2 - 送受信システム - Google Patents

Description

本発明は、送受信システムに関する。

回転軸を支持する転がり軸受等、回転軸と一体に回転する回転部材の異常検知を行うために、回転部材の状態を監視するためのセンサが当該回転部材に取り付けられることがある。この場合、センサと外部機器とを有線接続するのは困難であるため、コイル等を用いた近接無線通信によって、センサ出力を外部機器へ送信することが考えられる（例えば、特許文献１参照）。

特開平８－３４０２８５号公報

例えば、多数のセンサを回転部材に取り付け、センサ出力を外部機器へ送信するための通信経路（チャンネル）を多数のセンサそれぞれに一対一で対応させて設け、多数のセンサ出力を同時に外部機器へ送信できるように構成した場合、回転部材に関する多くの情報を得ることができ、回転部材の異常検知の精度が高まる。
その一方、多くのセンサ出力を同時に多量に外部機器へ送信すると、受信側における異常検知を行うための処理負荷が大きくなり、センサ出力に関する情報を処理するために必要な処理装置に要するコストを上昇させるおそれがある。
このため、センサ出力に関する情報量が過度に多くならないように、センサ出力を適切に送受信できる送受信システムが望まれる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、回転部材をセンシングするセンサからのセンサ出力を適切に送受信できる送受信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、回転軸と一体に回転する回転部材のセンシングを行う複数のセンサそれぞれのセンサ出力を送受信する送信装置及び受信装置を備えた送受信システムであって、前記送信装置は、前記複数のセンサに対応して設けられるとともに、前記回転軸の軸方向端面において前記回転軸の軸中心を中心とする円上に沿って配置され、前記センサ出力に基づく送信信号を近接無線送信する複数の送信部を備え、前記受信装置は、前記複数の送信部のうちのいずれか一の送信部に近接対向したときに前記送信信号を受信可能であり、前記送信信号の受信に応じて出力信号を出力する、前記複数の送信部よりも少ない個数の受信部と、前記回転軸の回転に伴って回転する前記複数の送信部が前記受信部に順次近接対向するように前記受信部を固定する固定部と、を備えている。

上記構成の送受信システムによれば、複数の送信部よりも少ない個数の受信部が、回転軸の回転によって各送信部に順次近接対向して送信信号を受信し出力信号を出力するので、各送信部からの送信信号を受信しつつ同時に出力される出力信号の量を、各送信部それぞれに一対一で対応した通信経路（チャンネル）を設け出力信号を同時に出力するように構成した場合よりも、少なくすることができる。
この結果、センサ出力に基づく出力信号が一度に多量に出力されるのを抑制でき、センサ出力の適切な送受信を実現できる。

上記送受信システムにおいて、前記受信部は、前記複数の送信部に対して電力を送電する送電素子を備え、前記複数の送信部は、前記受信部のうちの一の受信部に近接対向したときに前記送電素子から送電される電力を受電可能な受電素子を備え、前記受信装置は、前記送電素子及び前記受電素子を介して前記複数のセンサへ当該複数のセンサに必要な電力を供給する電源部を備えていることが好ましい。
この場合、センサ出力の送受信と同時に、センサに対して電力供給を行うことができる。

また、上記送受信システムにおいて、前記送信装置は、前記センサ出力を所定の信号レベルに調整し前記複数の送信部に与える調整部を備えていることが好ましい。
この場合、調整部によって、各送信部から送信される送信信号の電力を調整でき、さらに、送信信号の受信によって出力される出力信号のレベルも調整することができる。これにより、例えば、各センサがセンシングする物理量等の許容値に対応する出力信号の値が各出力信号で同じ値となるように調整すれば、センサの相違に関わらず、各出力信号の値を同じ閾値で判定することができ、判定が容易となる。

上記送受信システムにおいて、前記センサ出力は、前記回転部材の状態を表す物理量を示す出力であることが好ましい。
この場合、転がり軸受に関して、種々の物理量を示すセンサ出力を送受信することができる。

上記送受信システムにおいて、前記センサ出力のうち、複数のセンサ出力が、同じ物理量を示す出力であってもよい。
この場合、受信部は、回転軸が一回転する間に同じ物理量を示すセンサ出力に関する送信信号を複数回受信する。よって、当該物理量を示すセンサ出力に関する送信信号の受信頻度を他のセンサ出力と比較して高くすることができる。このため、例えば、継続的に監視する必要がある物理量を示すセンサ出力に関する送信信号の受信頻度を他のセンサ出力よりも高めることができ、当該物理量を示すセンサ出力を適切な頻度で送受信することができる。

上記送受信システムにおいて、前記受信装置は、前記出力信号の出力タイミングに基づいて、前記回転軸の回転状態を検知する検知部を備えていることが好ましい。
この場合、前記検知部が検知する前記回転軸の回転状態は、前記回転軸の回転数及び前記回転軸の芯振れの少なくともいずれかであってもよい。
受信部は、回転軸の軸方向端面に円上に沿って配置された送信部からの送信信号を、回転軸が回転することにより順次受信するので、送信信号の受信に応じて出力される出力信号のタイミングに基づいて、回転軸の回転数を求めることができる。
また、例えば、回転軸に芯振れが生じると、送信部と受信部との位置関係にずれが生じ、出力信号のタイミングの変化となって現れることがある。このため、出力信号のタイミングが大きく変化したか否かを検出することで、回転軸に芯振れが生じているか否かを検知することができる。

本発明の送受信システムによれば、回転部材をセンシングするセンサからのセンサ出力を適切に送受信できる。

図１は、転がり軸受の異常検知システムを備えた、風力発電装置の主軸の一部を示す図である。 図２（ａ）は、送信装置の送信面側を軸方向から正面視したときの図であり、図２（ｂ）は、本体部の受信面側を軸方向から正面視したときの図である。 図３は、異常検知システムのブロック図である。 図４は、主軸が回転している間における、出力信号の経時変化の一例を示すグラフである。 図５は、変形例に係る、送信装置の送信面側を軸方向から正面視したときの図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、転がり軸受の異常検知システムを備えた、風力発電装置の主軸の一部を示す図である。
風力発電装置の主軸１（回転軸）は、当該主軸１を支持する支持部２に転がり軸受３を介して回転自在に支持されている。
異常検知システム４は、主軸１と一体に回転する回転部材である転がり軸受３（の内輪）のセンシングを行うための複数（４つ）のセンサ５（荷重センサ５ａ，振動センサ５ｂ，温度センサ５ｃ，振動センサ５ｄ）と、各センサ５のセンサ出力を送受信する送信装置及び受信装置を備えた送受信システム１０と、送受信システム１０によって得られるセンサ出力に関する情報に基づいて転がり軸受３の異常検知を行う処理装置２５とを備えている。

荷重センサ５ａは、例えば、歪ゲージ等からなり、転がり軸受３に作用する荷重を示す情報を出力する。振動センサ５ｂ,５ｄは、転がり軸受３に生じる振動を示す情報を出力する。温度センサ５ｃは、熱電対等からなり、転がり軸受３の温度を示す情報を出力する。各センサ５は、転がり軸受３の状態を示す荷重、振動、温度といった物理量を示す情報をセンサ出力として出力する。

送受信システム１０は、送信装置１１と、受信装置１２とを備えている。送信装置１１、及び受信装置１２は、近接無線通信が可能であり、受信装置１２は、送信装置１１に対して非接触でセンサ出力に関する情報を取得することができる。
また、送信装置１１、及び受信装置１２は、無線給電が可能に構成されており、受信装置１２から送信装置１１へ向けて、各センサ５の動作に必要な電力を非接触で無線給電する。

送信装置１１は、主軸１の軸方向端面１ａに一体回転可能に固定されている。
送信装置１１は、４つのセンサ５それぞれに対応する４つの送信部１３と、送信部１３を主軸１の軸方向端面１ａに固定し保持する第１ホルダ１４とを備えている。
送信部１３は、センサ５が出力するセンサ出力に基づく送信信号を受信装置１２へ向けて近接無線送信する。送信部１３は、送信面１５から送信信号を送信する。送信面１５は、受信装置１２側へ向けられている。
また、送信部１３は、受信装置１２から無線給電される電力を受電する機能も有している。

受信装置１２は、本体部１７と、電源部１８とを備えている。
本体部１７は、支持部２が設けられている支持面（図示せず）に設けられたブラケット１９に固定されている。
本体部１７は、送信部１３からの送信信号を受信する受信部２０と、受信部２０をブラケット１９に固定し保持する第２ホルダ２１とを備えている。
受信部２０は、送信信号を受信する受信面２２を有している。受信部２０は、送信部１３の送信面１５と、受信面２２とが近接対向したときに送信部１３からの送信信号を受信することができるように構成されている。
また、受信部２０は、送信部１３へ向けて無線給電する機能を有している。受信部２０から無線給電される電力は、送信面１５と、受信面２２とが近接対向したときに送信部１３によって受電される。

電源部１８は、各センサ５の動作に必要な電力を受信部２０へ与える。受信部２０へ与えられた電力は、互いに無線給電を行う受信部２０及び送信部１３を介して各センサ５へ与えられる。

送信部１３、及び受信部２０は、例えば、電磁誘導方式によって送信信号の近接無線送信及び無線給電を行うように構成されている。よって、送信部１３、及び受信部２０は、後述するように、近接無線送信のための送信コイル及び受信コイルを備えている。また、送信部１３、及び受信部２０は、無線給電のための受電コイル及び給電コイルを備えている。

処理装置２５は、受信部２０が送信信号の受信に応じて出力する出力信号を取得し、この出力信号を記憶したり、出力信号に基づいて転がり軸受３の異常の有無を判定したりする。

図２（ａ）は、送信装置１１を軸方向送信面１５側から正面視したときの図であり、図２（ｂ）は、本体部１７を軸方向受信面２２側から正面視したときの図である。
図１及び図２（ａ）を参照して、送信部１３は、例えば、円筒形状であり、一端面が送信面１５とされている。
第１ホルダ１４は、円筒状に形成されており、４つの送信部１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）を保持している。

４つの送信部１３は、第１ホルダ１４の端面１４ａから僅かに突出している。４つの送信部１３は、主軸１の軸線Ｐに直交する第１仮想面Ｆ１（図１）に対して各送信面１５が面一となるように保持されている。
また、４つの送信部１３は、軸方向から正面視したときに、各送信面１５が主軸１の軸中心Ｓを中心とする円Ｃ１上に沿って等間隔に配置されるように保持されている。
よって、４つの送信部１３は、主軸１が回転すると、第１ホルダ１４とともに軸中心Ｓ周りに回転し、円Ｃ１に沿って移動する。

図１及び図２（ｂ）を参照して、受信部２０は、例えば、円筒形状であり、一端面が受信面２２とされている。
第２ホルダ２１は、円筒状に形成されており、２つの受信部２０（２０ａ，２０ｂ）を保持している。第２ホルダ２１は、後述するように、主軸１の回転に伴って回転する各送信部１３が受信部２０に順次近接対向するように受信部２０を固定する。

２つの受信部２０は、第２ホルダ２１の端面２１ａから僅かに突出している。２つの受信部２０は、第１仮想面Ｆ１（図１）に近接対向する第２仮想面Ｆ２（図１）に対して各受信面２２が面一となるように保持されている。
また、２つの受信部２０は、軸方向から正面視したときに、各受信面２２が主軸１の軸中心Ｓを中心としかつ円Ｃ１と同じ直径である円Ｃ２上に沿って配置されるように保持されている。
本実施形態では、受信部２０ａ及び受信部２０ｂは、軸方向から正面視したときに、軸中心Ｓを基準としたときの両者間の位置関係が９０度となるように円Ｃ２上に配置されている。

ここで、例えば、主軸１が図２（ａ）中、矢印Ｙの方向に回転すると、送信装置１１の４つの送信部１３は、主軸１の回転に伴って軸中心Ｓ周りに回転する。
一方、受信部２０を含む本体部１７は、上述したように支持部２が設けられている支持面に設けられたブラケット１９に固定されている。また、受信部２０は、円Ｃ１と同心円である円Ｃ２上に沿って配置されている。よって、主軸１が回転すると、各送信部１３（の送信面１５）は、受信部２０（の受信面２２）に対し、円Ｃ１に沿って相対移動し、順次、受信部２０の受信面２２に対して近接対向する。

例えば、図２（ａ）、及び図２（ｂ）において、送信部１３ａ及び受信部２０ａが近接対向している場合、両受信部２０ａ，２０ｂは、軸中心Ｓを基準としたときの両者間の位置関係が９０度となるように円Ｃ２上に配置されているので、送信部１３ｂ及び受信部２０ｂも近接対向する。

この状態から主軸１が矢印Ｙの方向にさらに回転すると、次に送信部１３ｂが受信部２０ａに近接対向する。このとき、送信部１３ｃが受信部２０ｂに近接対向する。
また、主軸１が回転し、送信部１３ｃが受信部２０ａに近接対向すると、送信部１３ｄが受信部２０ｂに近接対向する。
さらに主軸１が回転し、送信部１３ｄが受信部２０ａに近接対向すると、送信部１３ａが受信部２０ｂに近接対向する。

このように、各送信部１３は、主軸１の回転に伴って受信部２０に順次近接対向する。
受信部２０は、各送信部１３が近接対向するごとに、各送信部１３からの送信信号を受信するとともに、送信部１３に対して無線給電を行う。
なお、第１仮想面Ｆ１と、第２仮想面Ｆ２との間の間隔は、送信部１３及び受信部２０の間で、近接無線通信及び無線給電が可能な距離に設定される。

図３は、異常検知システム４のブロック図である。
送受信システム１０の送信装置１１に含まれる４つの送信部１３のうち、送信部１３ａは荷重センサ５ａに接続されている。また、送信部１３ｂは振動センサ５ｂに接続されている。送信部１３ｃは温度センサ５ｃに接続されている。送信部１３ｄは振動センサ５ｄに接続されている。

各送信部１３は、それぞれ、送信コイル３０と、受電コイル３１とを備えている。
送信コイル３０は、電磁誘導方式による無線通信を行うための送信素子であり、センサ５からのセンサ出力が与えられると、与えられたセンサ出力に基づく送信信号を近接無線送信する。なお、送信コイル３０は、与えられたセンサ出力を交流波に変換する変換部（図示省略）を有しており、センサ出力を交流波に変換した上で送信信号として出力する。

受電コイル３１は、電磁誘導方式による無線給電によって非接触で送電される電力を受電するための受電素子であり、受信部２０が近接対向することで受信部２０から送電される電力を受電し、出力する。なお、受電コイル３１は、交流波として受電される電力を直流に変換する変換部（図示省略）を有しており、直流に変換した電力を出力する。

送信装置１１は、各送信部１３それぞれに対応して電源部３３と、増幅器３４とを備えている。
電源部３３には、受電コイル３１が出力する電力が与えられる。電源部３３は、受電コイル３１からの電力をセンサ５へ与えたり、与えられた電力に基づいて所定の電圧を生成し、増幅器３４へ基準電圧等を与える。
各センサ５は、電源部３３から電力が与えられると、センシングを行い、センサ出力を出力する。センサ出力は、増幅器３４へ与えられる。
増幅器３４は、与えられたセンサ出力を所定の信号レベルに調整し、送信コイル３０へ与える。増幅器３４によって信号レベルが調整されたセンサ出力は、送信コイル３０へ与えられ、送信信号として出力される。

送受信システム１０の受信装置１２は、２つの受信部２０（２０ａ，２０ｂ）及び電源部１８の他、主軸１の回転状体を検知する検知部３５を備えている。
受信装置１２に含まれる２つの受信部２０（２０ａ，２０ｂ）は、それぞれ、受信コイル３６と、給電コイル３７とを備えている。

給電コイル３７は、電磁誘導方式による無線給電によって非接触で電力を送電するための送電素子であり、各送信部１３のうちの近接対向する送信部１３（の送信コイル３０）に対して電力を送電する。給電コイル３７が送信部１３に対して送電する電力は、電源部１８から与えられる。

受信コイル３６は、電磁誘導方式による無線通信を行うための受信素子であり、各送信部１３のうちのいずれか一の送信部１３（の送信コイル３０）に近接対向したときに送信コイル３０からの送信信号を受信し、送信信号の受信に応じて出力信号を出力する。なお、受信コイル３６は、受信した送信信号を直流に変換する変換部（図示省略）を有しており、受信した送信信号を直流信号に変換した上で出力信号として出力する。

受信コイル３６が出力する出力信号は、検知部３５及び処理装置２５へ与えられる。本実施形態の受信装置１２は、２つの受信部２０を備えており、２つの受信部２０それぞれから出力信号を出力する。

以上のように、送信部１３及び受信部２０は、互いに近接対向している間に、センサ５へ電力を給電し、センサ５にセンシングさせる。さらに、センシングを行ったセンサ５のセンサ出力に基づく送信信号を近接無線送信する。
各送信部１３は、上述のように、主軸１の回転に伴って受信部２０に順次近接対向する。よって、受信部２０は、各送信部１３が順次近接対向するごとに、送信部１３に対して無線給電を行い、送信部１３からの送信信号を受信する。

処理装置２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、メモリ、ハードディスクからなる記憶部を備えたコンピュータ等により構成されており、判定部２５ａを機能的に有している。
前記記憶部には、処理装置２５として必要なプログラムや、判定部２５ａを実現するためのプログラムが記憶されている。判定部２５ａは、ＣＰＵがこれらプログラムを実行することで実現される。
また、前記記憶部には、受信装置１２（受信部２０）から与えられる出力信号（を示す値）を時間と対応付けて登録するためのデータベース２５ｂが記憶されている。

判定部２５ａは、受信装置１２から与えられる出力信号をデータベース２５ｂに登録するとともに、与えられた出力信号に基づいて、転がり軸受３に異常が発生したか否かを判定する。

図４は、主軸１が回転している間における、出力信号の経時変化の一例を示すグラフである。
図４中、受信部２０ａによる出力信号の出力経路をチャンネル１（Ｃｈ１）、受信部２０ｂによる出力信号の出力経路をチャンネル２（Ｃｈ２）と表し、上段のグラフの横軸は時間、縦軸はＣｈ１からの出力信号による値を示している。下段のグラフの横軸は時間、縦軸はＣｈ２からの出力信号による値を示している。また、両グラフの横軸は互いに同じ時間となるように対応付けられている。

図４中、時間Ｔ１は送信部１３ａと受信部２０ａとが（送信部１３ｂと受信部２０ｂとが）近接対向し互いの近接無線通信が開始されるタイミング、時間Ｔ２は送信部１３ａと受信部２０ａとが（送信部１３ｂと受信部２０ｂとが）離れ近接無線通信を終えるタイミングを示している。よって、送信部１３ａと受信部２０ａとは（送信部１３ｂと受信部２０ｂとは）時間Ｔ１から時間Ｔ２までの期間で通信を行う。このため、図４に示すように、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの期間では、チャンネル１からは、荷重センサ５ａによるセンサ出力に基づく出力信号が得られ、チャンネル２からは、振動センサ５ｂによるセンサ出力に基づく出力信号が得られる。

同様に、図４中、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの期間は送信部１３ｂと受信部２０ａとが（送信部１３ｃと受信部２０ｂとが）通信を行う期間である。また、時間Ｔ５から時間Ｔ６までの期間は送信部１３ｃと受信部２０ａとが（送信部１３ｄと受信部２０ｂとが）通信を行う期間である。時間Ｔ７から時間Ｔ８までの期間は送信部１３ｄと受信部２０ａとが（送信部１３ａと受信部２０ｂとが）通信を行う期間である。

よって、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの期間では、チャンネル１からは、振動センサ５ｂによるセンサ出力に基づく出力信号が得られ、チャンネル２からは、温度センサ５ｃによるセンサ出力に基づく出力信号が得られる。
また、時間Ｔ５から時間Ｔ６までの期間では、チャンネル１からは、温度センサ５ｃによるセンサ出力に基づく出力信号が得られ、チャンネル２からは、振動センサ５ｄによるセンサ出力に基づく出力信号が得られる。
また、時間Ｔ７から時間Ｔ８までの期間では、チャンネル１からは、振動センサ５ｄによるセンサ出力に基づく出力信号が得られ、チャンネル２からは、荷重センサ５ａによるセンサ出力に基づく出力信号が得られる。
このように、各チャネルからは、時間の経過に応じて、各センサ５によるセンサ出力に基づく出力信号が、順次切り替わりながら出力される。

なお、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの期間、時間Ｔ４から時間Ｔ５までの期間、及び、時間Ｔ６から時間Ｔ７までの期間は、各送信部１３と、受信部２０とが近接対向していない切り替わり期間である。

図４中、各出力信号の値は、各物理量の相対的な値を示している。
ここで、判定部２５ａは、各センサ５のセンサ出力に基づく各出力信号の値に対して、各物理量が異常か否かを判定するための閾値Ｔｈ１を設定している。判定部２５ａは、出力信号の値が閾値Ｔｈ１以下の場合、対応する物理量が正常と判定し、閾値Ｔｈ１を超える場合、対応する物理量が異常であると判定する。

本実施形態では、図４に示すように、各出力信号の値に対して閾値Ｔｈ１として同じ値を設定している。
つまり、各出力信号の値が示す物理量に対して設定すべき物理量の許容値を予め設定しておき、その物理量の許容値に対応する出力信号の値が各出力信号で同じ値（閾値Ｔｈ１）となるように、出力信号のレベルが各センサ５ごとに調整されている。

各出力信号のレベルは、送信装置１１の増幅器３４（調整部）によって調整される。
送信装置１１が有する各増幅器３４は、センサ出力の信号レベルを調整することで送信信号の電力を調整する。出力信号は、受信部２０が送信信号を受信することで出力される。よって、増幅器３４は、センサ出力の信号レベルを調整することで、出力信号のレベルを調整することができる。

本実施形態では、各センサ出力を所定の信号レベルに調整し各送信部１３に与える増幅器３４（調整部）を備えており、さらに上述のように、物理量の許容値に対応する出力信号の値が各出力信号で同じ値（閾値Ｔｈ１）となるように、出力信号のレベルが各センサ５ごとに調整されているので、センサ５の相違に関わらず、各出力信号の値を同じ閾値Ｔｈ１で判定することができ、判定が容易となる。

また、本実施形態では、４つのセンサ５のうち、２つのセンサ５ｂ，５ｄが転がり軸受３に生じる振動を示す情報を出力する。よって、４つのセンサ５から出力されるセンサ出力のうち、２つのセンサ出力が、同じ物理量（振動）を示す出力である。
この場合、各受信部２０は、主軸１が一回転する間に、同じ物理量を示すセンサ出力に関する送信信号を複数回（２回）受信する。よって、当該物理量を示すセンサ出力に関する送信信号の受信頻度を他のセンサ出力と比較して高くすることができる。このため、例えば、継続的に監視する必要がある物理量を示すセンサ出力に関する送信信号の受信頻度を他のセンサ出力よりも高めることができ、当該物理量を示すセンサ出力を適切な頻度で送受信することができる。

なお、本実施形態では、２つのチャンネル（２つの受信部２０）を備えているので、出力信号が出力される期間においては、２つのチャンネルのうちのいずれかが必ず振動を示す出力信号が出力される。このように、温度や荷重を示す出力信号と比較して、振動を示す出力信号は、より高い頻度で出力される。

本実施形態の送受信システムでは、送信部１３の個数（４個）よりも少ない個数（２個）の受信部２０が、主軸１の回転によって各送信部１３に順次近接対向して送信信号を受信し出力信号を出力するので、各送信部１３からの送信信号が受信されて同時に出力される出力信号の量を、各送信部１３それぞれに一対一で対応した通信経路（チャンネル）を設け出力信号を同時に出力するように構成した場合よりも、少なくすることができる。

すなわち、本実施形態では、出力信号を出力するためのチャンネルを送信部１３の個数より少ない２個としたので、チャンネルを４個の送信部１３それぞれに対応させて４つ設けた場合と比較して、同時に出力される出力信号の量を少なくすることができる。
この結果、センサ出力に基づく出力信号が一度に多量に出力されるのを抑制でき、センサ出力の適切な送受信を実現できる。

ところで、受信コイル３６が出力する出力信号は、検知部３５へも与えられる。よって、検知部３５においても、図４に示すように、時間の経過に応じて、２つのチャンネルから各センサ５によるセンサ出力に基づく出力信号が、順次切り替わりながら与えられる。

検知部３５は、順次切り替わる出力信号の出力タイミングに基づいて、主軸１の回転状体を検知する機能を有している。
検知部３５は、出力信号が得られる期間、又は、切り替わり期間のタイミングを検知することができる。検知部３５は、出力信号が得られる期間、又は、切り替わり期間のタイミングに基づいて、主軸１の回転数を求めることができる。

また、主軸１に芯振れが生じると、送信部１３と受信部２０との位置関係にずれが生じ、出力信号が得られる期間の一部が消失する等、出力信号のタイミングの変化となって現れることがある。このため、検知部３５は、出力信号のタイミングが大きく変化したか否かを検出することで、主軸１に芯振れが生じているか否かを検知することができる。

検知部３５は、主軸の回転数に関する情報、及び主軸のに芯振れが生じているか否かに関する情報を処理装置２５へ与える。
処理装置２５は、検知部３５から与えられる情報についてもデータベース２５ｂに登録する。
また、判定部２５ａは、受信装置１２から与えられる出力信号とともに、検知部３５から与えられる情報も用いて、転がり軸受３に異常が発生したか否かを判定する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることはない。
上記実施形態では、送信装置１１における４つの送信部１３を、各送信面１５が円Ｃ１上に沿って等間隔となるように配置した場合を例示したが、例えば、円Ｃ１上に、円周上の位置を示すための位置信号を出力するための送信部を追加的に設けてもよい。位置信号を出力する送信部を設けることで、受信部２０は、出力信号とともに位置信号も受信し、位置信号に基づく信号を出力する。これにより、両チャンネルからは、センサ出力に基づく出力信号の他、位置信号に基づく信号も出力されるので、各出力信号が、どのセンサ出力に基づく出力信号であるのかを特定することが容易となる。

また、送信装置１１における４つの送信部１３を、各送信面１５が円Ｃ１上に沿って不等間隔で配置されていてもよい。この場合でも両チャネルからセンサ出力に基づく出力信号を出力させることができる。さらに、例えば、図５に示すように、互いに隣接する一対の送信面１５同士の間隔のうちのひとつだけ（送信部１３ａと送信部１３ｄとの間の間隔）を異なる間隔に設定することで、各出力信号が、どのセンサ出力に基づく出力信号であるのかを特定することが容易となる。

また、上記実施形態では、送信装置１１に４つの送信部１３を備えた場合を例示したが、複数であればよく、２つの送信部１３を備えた構成としてもよいし、５つの送信部１３を備えた構成としてもよい。なお、これらの場合、受信装置１２の受信部２０は、送信部１３の個数よりも少ない個数とされる。

また、上記実施形態では、４つのセンサ５から出力されるセンサ出力のうち、２つのセンサ出力が、同じ物理量（振動）を示す出力である場合を例示したが、４つのセンサ５のすべてを同じ物理量をセンシングするためのセンサとし、４つのセンサ５から出力されるセンサ出力のすべてを同じ物理量を示す出力としてもよい。また、逆に、４つのセンサ５を互いに異なる物理量をセンシングするためのセンサとし、４つのセンサ５から出力されるセンサ出力のすべてを互いに異なる物理量を示す出力としてもよい。

また、本実施形態では、送信装置１１及び受信装置１２が、近接無線通信及び無線給電を行う機能を有する場合を例示したが、例えば、送信装置１１及び各センサ５に対して他の方法で給電する手段を有する場合、近接無線送信の機能のみを有するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、風力発電装置の主軸１を支持する転がり軸受３の異常検知システム４に本発明の送受信システムを適用した場合を例示したが、これれに限定されず、例えば、主軸１に一体に回転する他の構成のセンシングを行うセンサが出力するセンサ出力を送受信する場合についても適用することができる。

１ 主軸 １ａ 軸方向端面 ２ 支持部
３ 軸受 ４ 異常検知システム ５ センサ
５ａ 荷重センサ ５ｂ 振動センサ ５ｃ 温度センサ
５ｄ 振動センサ １０ 送受信システム １１ 送信装置
１２ 受信装置 １３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 送信部
１４ 第１ホルダ １４ａ 端面 １５ 送信面
１７ 本体部 １８ 電源部 １９ ブラケット
２０ 受信部 ２０ａ，２０ｂ 受信部 ２１ 第２ホルダ
２１ａ 端面 ２２ 受信面 ２５ 処理装置
２５ａ 判定部 ２５ｂ データベース ３０ 送信コイル
３１ 受電コイル ３３ 電源部 ３４ 増幅器
３５ 検知部 ３６ 受信コイル ３７ 給電コイル
Ｃ１ 円 Ｃ２ 円 Ｆ１ 第１仮想面
Ｆ２ 第２仮想面

Claims (7)

1. 回転軸と一体に回転する回転部材のセンシングを行う複数のセンサによる複数のセンサ出力を送受信する送信装置及び受信装置を備えた送受信システムであって、
   前記送信装置は、
   前記複数のセンサに対応して設けられるとともに、前記回転軸の軸方向端面において前記回転軸の軸中心を中心とする円上に沿って配置され、前記複数のセンサ出力に基づく複数の送信信号を近接無線送信する複数の送信部を備え、
   前記受信装置は、
   前記複数の送信部のうちのいずれか一の送信部に近接対向したときに前記複数の送信信号のうちの一の送信信号を受信可能であり、前記一の送信信号の受信に応じて出力信号を出力する、前記複数の送信部よりも少ない個数の受信部と、
   前記回転軸の回転に伴って回転する前記複数の送信部が前記受信部に順次近接対向するように前記受信部を固定する固定部と、を備え、
   前記受信部は、前記複数の送信信号に基づく複数の前記出力信号を、時間の経過に応じて順次切り替えながら出力する
   送受信システム。
2. 前記受信部は、前記複数の送信部に対して電力を送電する送電素子を備え、
   前記複数の送信部は、前記受信部のうちの一の受信部に近接対向したときに前記送電素子から送電される電力を受電可能な受電素子を備え、
   前記受信装置は、前記送電素子及び前記受電素子を介して前記複数のセンサへ当該複数のセンサに必要な電力を供給する電源部を備えている
   請求項１に記載の送受信システム。
3. 前記送信装置は、前記複数のセンサ出力を所定の信号レベルに調整し前記複数の送信部に与える調整部を備えている
   請求項１又は請求項２に記載の送受信システム。
4. 前記複数のセンサ出力は、前記回転部材の状態を表す物理量を示す出力である
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の送受信システム。
5. 前記複数のセンサ出力は、第１のセンサ出力と、前記第１のセンサ出力が示す物理量とは異なる物理量を示す第２のセンサ出力と、を含む
   請求項４に記載の送受信システム。
6. 前記受信装置は、前記出力信号の出力タイミングに基づいて、前記回転軸の回転状態を検知する検知部を備えている
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の送受信システム。
7. 前記検知部が検知する前記回転軸の回転状態は、前記回転軸の回転数及び前記回転軸の芯振れの少なくともいずれかである
   請求項６に記載の送受信システム。

Images