JPH03244824A - 軸受監視装置 - Google Patents

軸受監視装置

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JPH03244824A
JPH03244824A JP2037191A JP3719190A JPH03244824A JP H03244824 A JPH03244824 A JP H03244824A JP 2037191 A JP2037191 A JP 2037191A JP 3719190 A JP3719190 A JP 3719190A JP H03244824 A JPH03244824 A JP H03244824A
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義昭 小西
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、キャンドモータポツプ等に使用される滑り軸
受の運転中における摩耗を監視する装置に関する。
〔従来の技術〕
一般に、キャンドモータポンプは、回転部分が完全に取
扱液中に配置され、従っこ軸H部分を有しないので完全
無漏洩が実現され、各種のプロセス用ポンプとして賞月
されている。しかるに、このようなキャンドモータポン
プにおいては、運転中における回転部分のラジアルなら
びにスラスト荷重は、全て前記回転部分の回転軸を支承
する滑り軸受に負荷されるが、この軸受は前述したよう
に取扱液中に配置されているため、特殊な監視装置が設
けられ、前記軸受の摩耗を監視するように構成されてい
る。
次に、このような監視装置を簡単に説明する。監視装置
は、一般に、機械的もしくは電気的に構成されるが、先
ず機械的構成のものの一例を第18図について説明する
。この監視装置は、滑り軸受10で支承されるキャンド
モータ軸12の末端部にエンドナツト14を設け、この
エンドナツト14の中空部j6内に、検出器18の感知
部20を配置することにより構成されている。ここで、
前記感知部20はその内部を与圧密閉されている。この
ような構成において、軸受10がラジアル方向に摩耗さ
れると軸12が振れ回り運動を発生し、一方軸受10が
スラスト方向に摩耗すると軸12がその軸方向に変位し
、何れにしても感知部20が中空部16の内周壁もしく
は端面に接触して破壊され、このため感知部20の内圧
が変化し、これにより軸受1−0のラジアルもしくはス
ラスト方向の限界摩耗が検出される。一方、電気的構成
のものは、特に図示しないが、例えばステータ内に磁束
検出用のコイルを複数個直列に接続、埋設することによ
り構成されている。このような構成において、軸受が摩
耗すると、軸およびロータが偏心回転し、このため前記
検出コイル内に発生される起電力が増大し、これにより
軸受の摩耗度が検出される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前述した従来の軸受監視装置は、何れも
次に述べるような難点もしくは問題点を有していた。
先ず、機械的構成のものは、軸受のラジアルおよびスラ
スト方向の摩耗を共に検出することかできるが、この検
出は、何れも限界摩耗に関するものであり、限界摩耗に
達するまでの摩耗度すなわち残存寿命に関しては何等検
出することかできない。一方、電気的構成のものでは、
軸受の摩耗度が検出されるが、この検出は、軸受のラジ
アル方向のみに限定されるものであり、スラスト方向に
関しては何等検出することができない。
また、この種の軸受監視装置においては、好ましくは、
軸の回転方向ならびにスラスト方向か更に検出されるこ
とが望まれるが、前述の従来の装置においては、これら
の検出は何れも不可能であった。
そこで、本発明の目的は、軸受のラジアルならびにスラ
スト方向の摩耗度を同時に検出てきると共に、軸の回転
方向ならびにスラスト方向を併せて検出することができ
る軸受監視装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
先の目的を達成するために、本発明に係る軸受監視装置
は、滑り軸受で支承した回転軸に対し、前記回転軸の軸
方向の位置に対応した異なる信号を発生する信号発生手
段を設けると共に、前記信号発生手段と対応する位置に
、前記信号を受信し前記信号発生手段からの距離を検出
する検出手段を設けることを特徴とする。
この場合、信号発生手段は回転軸の一部の表面に形成し
た凹凸部から構成すると共に検出手段は非接触距離セン
サから構成し、そして更に、前記凹凸部は、軸方向に平
行な1つ以上の凹溝および/もしくは凸条と1つの螺旋
状の凹溝もしくは凸条とから構成するか、或いは軸方向
に幅寸法を変化する扇形凹部もしくは凸部から構成する
ことができる。
更に、信号発生手段は回転軸の一部の表面に設けた永久
磁石から構成すると共に検出手段は磁気センサから構成
しても良く、或いは、信号発生手段は回転軸の一部の内
部に設けた線光源から構成するかまたは回転軸の一部の
表面に設けた反射板とこの反射板を照射する光源とから
構成すると共に検出手段は光センサから構成することも
できる。
〔作用〕
本発明の軸受監視装置の作用を、分り易くするために、
信号発生手段が軸方向に平行な1つの凸条と螺旋状の1
つの凸条とからなり、且つ両凸条が軸の同−半円筒表面
内に配置されると共に両凸条の高さが異なる場合につい
て、具体的に説明する。
先ず、軸が回転すると、その1回転毎に、両凸条は距離
センサとの間の距離が至近距離となる位置を通過す4、
る。従って、距離センサからは軸の回転周期に同期した
2つの単位パルス信号が発生する。しかもこの場合、前
記両単位パルス信号の振幅はその大きさが異なるよう設
定されているので、両パルス信号の通過順位を検べるこ
とにより、軸の回転方向が同時に検出される。
次に、軸受がラジアル方向に摩耗すると、この摩耗度に
比例して、軸は振れ回り運動を発生し、両凸条と距離セ
ンサとの間の至近距離が短縮される。従って、距離セン
サからのパルス信号の振幅の大きさは、軸受の摩耗度に
対応して増大される。すなわち、軸受のラジアル方向摩
耗度が検出される。
また、軸受がスラスト方向に摩耗すると、その摩耗度に
比例して、軸はその軸方向の何れか一方の向きに変位し
、距離センサを通る軸方向に垂直な平面内における両凸
条間の表面間隔が増大もしくは縮小される。従って、両
凸条からの両単位パルス間の時間間隔は、軸受の摩耗度
ならびに摩耗方向に対応して増大もしくは縮小される。
すなわち、軸受のスラスト方向ならびに摩耗度が同時に
検出される。
〔実施例〕
次に、本発明に係る軸受監視装置の実施例につき添付図
面を参照しながら以下詳細に説明する。
第1図において、本発明に係る軸受監視装置は、滑り軸
受(図示せず)で支承されるキャンドモータ等の回転軸
30の末端部に設けたエンドナツト32上に構成される
。すなわち、エンドナツト32の表面には、回転軸30
の軸方向に平行する1つの直線状凸条34と軸方向に湾
曲する1つの螺旋状凸条36とからなる信号発生手段が
設けられていると共に、前記信号発生手段に対向する位
置には、例えば非接触変位計等からなる距離センサ38
が設けられて、その検出信°号が信号処理装置(図示せ
ず)に導出されるように構成されている。なお、前記両
凸条34,36はエンドナツト32の同−半円筒表面内
に配置されている。
次に、このような構成になる軸受監視装置の作用につい
て説明する。先ず、回転軸30、従ってエンドナツト3
2が回転すると、第2図(a)から明らかなように、前
記回転の1回毎に、両凸条34,36は距離センサ3g
との間の距離が至近距離り、となる位置を通過する。従
って、距離センサ38からは、図示される振幅E1の2
つのパルス信号か回転周期に同期して発生する。しかる
に、軸受がラジアル方向に摩耗すると、第2図(b)に
示されるように、回転軸30従ってエンドナツト32は
、前記摩耗度に比例した振幅Mの振れ回り運動を発生し
、両凸条34,36と距離センサ38との間の至近距離
は前記距離り、から距離L2=L、−Mに短縮される。
従って、距離センサ38からは、図示されるように、前
記摩耗度に対応して増大される振幅E 2のパルス信号
が発生し、これにより、軸受のラジアル方向摩耗度が検
出される。
また、回転軸30従ってエンドナツト32の回転時には
、前述したように距離センサ38からは両凸条34.3
6に対応した2つのパルス信号が発生するが、これらの
間の時間間隔t+  〔第3図(a)参照〕は、両凸条
34.36が同一の半円筒表面内に配置されていること
から、正回転時には回転周期Tの1/2以内の範囲の一
定位置に設定されている。しかるに、軸受がスラスト方
向に摩耗すると、この摩耗度に比例して、回転軸30従
ってエンドナツト32は摩耗した方向、例えば第3図(
b)においては矢印で示す左方向へ距離Nだけ変位する
。従って、距離センサ38からは、図示されるように、
前記摩耗度ならびに摩耗方向に対応して縮小された時間
間隔t2のパルス信号が発生し、これにより軸受のスラ
スト方向およびスラスト摩耗度が同時に検出される。な
お、前記検出は、回転周期Tか一定である場合は時間間
隔t1j2+ ・・・を計測するのみて検出されるが、
回転周期Tか変化する場合には両者の時間比t/Tを計
測することにより検出される。
第4図(a)、(b)に本発明に係る軸受監視装置の別
の実施例を示す。本実施例は、第1図に示す実施例にお
いて、信号発生手段を凹凸部に代えて永久磁石に構成す
ると共に、検出手段を非接触距離センサに代えて磁気セ
ンサに構成したものである。すなわち、エンドナツト3
2の表面上には、1つの平行直線状永久磁石40と1つ
の螺旋状永久磁石42とが一体的にもしくは埋設状に設
けられて信号発生手段を構成し、一方、この信号発生手
段に対向する位置には、ホール素子、磁気抵抗素子等か
らなる磁気センサ44が設けられて、その検出信号が信
号処理装置(図示せず)に導出されるように構成されて
いる。本実施例においても、先の実施例におけると同様
の作用、効果が達成されることは、充分理解されるとこ
ろである。
第5図(a)、(b)に示す実施例は、第1図に示す実
施例において、直線状凸条34を、その高さを螺旋状凸
条36の高さより高くした背高直線状凸条46に形成し
たものである。このように構成すると、第1図に示す実
施例で達成される作用、効果の他に、回転軸の回転方向
が簡単に検出される利点が発揮される。すなわち、背高
直線状凸条46に対応して発生されるパルス信号の振幅
E3は螺旋状凸条36に対応して発生されるパルス信号
の振幅E4より大きく設定されるが、そこで大きい信号
E、を基準信号とすると共に小さい信号E4を比較信号
とし、そして基準信号E、に続いて発生する比較信号E
4までの時間間隔tが回転周期Tの1/2以内に設定さ
れるか、1/2以上に設定されるかを計測すると、回転
軸が正回転すなわち時計廻り〔第5図(a)〕であるか
、逆回転すなわち半時計理り〔第5図(b)〕であるか
が簡単に検出される。
第6図に示す実施例は、第1図に示す実施例において、
直線状凸条34を2連凸条48゜50に形成したもので
ある。このように構成しても、第5図(a)、(b)に
示される実施例の場合と同様に、回転軸の回転方向を簡
単に検出することができる。すなわち、第7図(a)、
(b)において、2連凸条48゜50に対応して発生さ
れるパルス信号は2連信号として設定されるが、そこで
この2連信号(基準信号)に続いて発生する信号(比較
信号)までの時間間隔tが回転周期Tの1/2以内に設
定されるか、1/2以上に設定されるかを計測すると、
回転軸が時計廻り〔第7図(a)〕であるか、反時計廻
り〔第7図(b)〕であるかが簡単に検出される。
第8図(a)、(b)に示す実施例は、第1図に示す実
施例において、直線状および螺旋状の凸条34,36を
それぞれ凹溝52゜54に形成したものである。また、
第9図(a)、(b)に示す実施例は、第1図に示す実
施例において、直線状および螺旋状の凸条34.36を
、それぞれ、エンドナツト32の中空部56の内表面に
形成した凹溝58.60で構成すると共に、距離センサ
38を、回転軸30従ってエンドナツト中空部56と同
心的に配置したセンサ取付軸62内に設けたものである
。これら2つの実施例のように構成しても、第1図の実
施例におけると略同様の作用、効果を達成することがで
きる。
第10図に示す実施例は、第1図に示す実施例において
、信号発生手段を直線状および螺旋状の凸条34,36
に代えて、軸方向に幅寸法を変化する扇形凸部64に形
成したものである。このような構成において、軸受のラ
ジアル方向の摩耗度の検出は、第1図の実施例の場合か
ら類推される所であるが、スラスト方向の摩耗度および
スラスト方向は次のようにして検出される。すなわち、
軸受の標準状態における軸受監視装置の出力が第11図
(a)に示される状態である時、軸受がスラスト方向に
摩耗され、回転軸30が、第11−図(b)に示される
ように、図において左方向へ距離Nだけ変位されると、
この間において、扇形凸部64に対応して距離センサ3
8から出力されるパルス信号のパルス時間tは時間t1
からt2に縮小される。しかるに、このパルス時間tl
+  j2+ ・・・の前記変動は、軸受の摩耗度なら
びに摩耗方向に対応して発生されるものであるので、第
1図の実施例の場合と同様に、前記パルス時間t1t2
.・・・を計測するのみで、軸受のスラスト摩耗度およ
びスラスト方向が同時に検出される。なお、回転周期T
が変化する場合には、前記検出のために、時間比t/T
の計測が行われる。また、扇形凸部に代えて扇形凹部に
形成しても、略同様な作用、効果を達成することができ
る。
なお、上述した第5図ないし第11図に示した実施例に
おいて、信号発生手段ならびに検出手段を、凹凸部およ
び距離センサに代えて、永久磁石および磁気センサから
構成することは、基本的に可能である。更に、センサと
しては、超音波、光等のセンサを用いることも可能であ
る。
次に、第12図(a)、(b)に示す実施例は、第4図
に示す実施例において、直線状および螺旋状の永久磁石
40.42を保護するために、エンドナツト32の表面
を非磁性体の薄い保護筒66で被覆、密封したものであ
る。このように構成すると、永久磁石40゜42が周囲
の雰囲気から保護されるので、寿命を延長することがで
きる。
第13図および第14図(a)、(b)に示す実施例は
、信号発生手段を線光源から構成し、検出手段を光セン
サから構成したものである。すなわち、エンドナツト3
2は、その本体部を透明ブロック68で形成されると共
にその表面を遮光膜70で被覆されており、そして、こ
のエンドナツト32の前記透明ブロック68の内部には
線光源72が配置されると共に、前記遮光膜70はその
一部を切欠かれて回転軸30の軸方向に傾斜し且つ互い
に収斂する2つの直線状透光スリット74゜76を形成
されていて、これにより信号発生手段が構成され、そし
てこの信号発生手段に対向する位置に光センサ78が配
置されている。
このような構成において、軸受のラジアル方向の摩耗度
は、前述の各実施例の場合と同様にして検出されること
は明らかであるが、軸受のスラスト方向の摩耗度および
スラスト方向も、次に述べるように、略同様にして検出
される。すなわち、軸受の標準状態における軸受監視装
置の出力が第14図(a)に示される状態である時、軸
受かスラスト方向に摩耗され、回転軸30が、第14図
(b)に示されるように、図において左方向へ距離Nだ
け変位されると、この間において、両送光スリット74
.76に対応して光センサ78から出力される両パルス
信号間の時間間隔tは時間t1からt2に縮小される。
従って、前記時間t+、t2+ ・・・、或いは時間比
t/Tを計測することにより、軸受のスラスト摩耗度お
よびスラスト方向が同時に検出される。
第15図および第16図(a)、(b)に示す実施例は
、先の第13図および第14図(a)、(b)に示す実
施例において、信号発生手段を、線光源に代えて、反射
板と光源とから構成したものである。すなわち、信号発
生手段は、エンドナツト32の表面に設けられたその軸
方向に幅寸法を変化する扇形凸状の反射板80と、この
反射板80に対向する位置に設けられた光源82とから
構成されており、そして前記光源82に隣接して光セン
サ78が配置されている。このような構成においても、
先の第13図および第14図(a)、(b)に示す実施
例と同様の作用、効果が発揮されることは、図示される
所から、或いは第10図および第11図(a)、(b)
に示す実施例を参照することにより、容易に類推、理解
される所であるから、説明を省略する。
最後に、信号処理装置の一実施例を第17図に示す。本
実施例は、第5図に示す軸受監視装置、すなわち信号発
生手段が背高直線状凸条46とこれより低い高さの螺旋
状凸条36とから構成されているものに対する信号処理
装置に関し、その出力信号は時計廻り回転時〔第5図(
a)〕のものが示されている。
第17図において、出力信号84は、信号分岐器86を
介して回転軸の回転周期Tおよび基準信号と比較信号と
の間の時間間隔tを検出する検出器88、時間T/2と
tとの大きさを比較する比較器90、および信号振幅E
の最大値を検出する検出器92とに入力され、次いで、
これらのデータが表示器94に出力される。すなわち、
表示器94には、検出器88を介して回転軸のスラスト
方向の位置すなわち軸受のスラスト方向ならびにスラス
ト摩耗度が表示され、比較器9oを介して回転軸の回転
方向が表示され、検出器92を介して軸受のラジアル方
向の摩耗度が表示される。なお、検出器92に代えて或
いはこれと並置して、信号振幅Eの平均値を検出する検
出器96を配置することができる。
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前述した実施例に限定されることなく、本発明の精
神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得
ることは勿論である。例えば、第1図に示す実施例にお
いて、直線状ならびに螺旋状の両凸条34゜36は、第
14図に示す両送光スリット74゜76の配置形状のよ
うに配置することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る軸受監視装置は、軸
受で支承した回転軸に対しこの回転軸の軸方向の位置に
対応した異なる信号を発生する信号発”生手段を設ける
と共に、この信号発生手段と対応する位置に前記信号を
受信して信号発生手段からの距離を検出する検出手段を
設けるよう構成したので、従来のこの種の軸受監視装置
では達成することができなかった、軸受のスラストおよ
びラジアル両方向の摩耗度を連続して且つ独立的に検出
、監視することができる。しかも、本発明の軸受監視装
置は、従来のこの種のものに比較して、簡単且つ単純に
構成される利点を有する。
更に、本発明の軸受監視装置は、信号発生手段を適宜に
形成することにより、回転軸の回転方向およびスラスト
方向を同時に且つ簡単に検出することができる利点を併
せ有する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)は本発明に係る軸受監視装置の一
実施例でそれぞれその側方および斜方向から見た端面図
および斜視図、第2図(a)、(b)は第1図に示す軸
受監視装置のそれぞれ軸受の標準状態およびラジアル方
向摩耗状態時における第1図(b)の■−■線断面図、
第3図(a)、(b)は第1図(a)、(b)に示す軸
受監視装置のそれぞれ軸受の標準状態およびスラスト方
向摩耗状態下における側面図、第4図(a)、(b)は
本発明に係る軸受監視装置の別の実施例でそれぞれその
側方および斜方向から見た端面図および斜視図、第5図
(a)、(b)は第1図(a)、(b)に示す軸受監視
装置の変形実施例でそれぞれ回転軸の正、逆回転時にお
ける端面図、第6図は第1図(a)、(b)に示す軸受
監視装置の別の変形実施例でその斜方向から見た斜視図
、第7図(a)、(b)は第6図に示す軸受監視装置の
それぞれ回転軸の正、逆回転時における端面図、第8図
(a)、(b)は第1図(a)、(b)に示す軸受監視
装置の更に別の変形実施例でそれぞれその側方および斜
方向から見た端面図および斜視図、第9図(a)、(b
)は第1図(a)、(b)に爪す軸受監視装置の更に別
の変形実施例でそれぞれその側方および斜方向から見た
端面図および斜視図、第10図は本発明に係る軸受監視
装置の更に別の実施例でその斜方向から見た斜視図、第
11図(a)、(b)は第10図に示す軸受監視装置の
それぞれ軸受の標準状態およびスラスト方向摩耗状態時
における側面図、第12図(a)、(b)は第4図(a
)、(b)に示す軸受監視装置の変形実施例でそれぞれ
回転軸の軸線に直交する平面および軸線を通る平面にお
ける断面図、第13図は本発明に係る軸受監視装置の更
に別の実施例で回転軸の軸線を通る断面図、第14図(
a)、(b)は第13図に示す軸受監視装置のそれぞれ
軸受の標準状態およびスラスト方向摩耗状態時における
側面図、第15図は本発明に係る軸受監視装置の更に別
の実施例で回転軸の軸線を通る断面図、第16図(a)
、(b)は第15図に示す軸受監視装置のそれぞれ軸受
の標準状態およびスラスト方向摩耗状態時における側面
図、第17図は本発明に係る軸受監視装置における信号
処理装置の一実施例を示すフロートシート、第18図は
従来の軸受監視装置を示す一部切欠断面図である。 30・・・回転軸     32・・・エンドナツト3
4・・・直線状凸条   36・・・螺旋状凸条38・
・・距離センサ   40・・・直線状永久磁石42・
・・螺旋状永久磁石 44・・・磁気センサ46・・・
背高直線状凸条 4850・・・直線状2連凸条 52・・・直線状凹溝   54・・・螺旋状凹溝56
・・・中空部     58・・・直線状凹溝60・・
・螺旋状凹溝   62・・・センサ取付軸64・・・
扇形凸部    66・・・保護筒68・・・透明ブロ
ック  70・・・遮光膜72・・・線光源     
7’4.76・・・透光スリット78・・・光センサ 
   80・・・反射板82・・・点光源     8
4・・・出力信号86・・・信号分岐器   88.9
2.96・・・検出器90・・・比較器     94
・・・表示器Ll、L2・・・距離  M・・・回転軸
の振幅N・・・回転軸の変位 E、E、〜E4・・・パルス信号の振幅1、  1゜ t2・・・基準信号と比較信号との 間の時間間隔 T・・・回転軸の回転周期 FIG 2 (0) (b) FIG、7 (a) (b) FIG FIG 0 Fl(3゜ 11 (0) IG 5 IG 6 (b) FIC3゜ 3 (G) 7 (b)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)滑り軸受で支承した回転軸に対し、前記回転軸の
    軸方向の位置に対応した異なる信号を発生する信号発生
    手段を設けると共に、前記信号発生手段と対応する位置
    に、前記信号を受信し前記信号発生手段からの距離を検
    出する検出手段を設けることを特徴とする軸受監視装置
  2. (2)信号発生手段は回転軸の一部の表面に形成した凹
    凸部から構成し、検出手段は非接触距離センサから構成
    する請求項1記載の軸受監視装置。
  3. (3)凹凸部は軸方向に平行な1つ以上の凹溝および/
    もしくは凸条と1つの螺旋状の凹溝もしくは凸条とから
    なる請求項2記載の軸受監視装置。
  4. (4)凹凸部は軸方向に幅寸法を変化する扇形凹部もし
    くは凸部からなる請求項2記載の軸受監視装置。
  5. (5)信号発生手段は回転軸の一部の表面に設けた永久
    磁石から構成し、検出手段は磁気センサから構成する請
    求項1記載の軸受監視装置。
  6. (6)信号発生手段は回転軸の一部の内部に設けた線光
    源から構成し、検出手段は光センサから構成する請求項
    1記載の軸受監視装置。
  7. (7)信号発生手段は回転軸の一部の表面に設けた反射
    板とこの反射板を照射する光源とから構成し、検出手段
    は光センサから構成する請求項1記載の軸受監視装置。
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