JPH06100222B2 - 転がり軸受 - Google Patents
転がり軸受Info
- Publication number
- JPH06100222B2 JPH06100222B2 JP63030545A JP3054588A JPH06100222B2 JP H06100222 B2 JPH06100222 B2 JP H06100222B2 JP 63030545 A JP63030545 A JP 63030545A JP 3054588 A JP3054588 A JP 3054588A JP H06100222 B2 JPH06100222 B2 JP H06100222B2
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- JP
- Japan
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- measuring
- circuit
- temperature
- rolling bearing
- frequency
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- Expired - Fee Related
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
- F16C19/522—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to load on the bearing, e.g. bearings with load sensors or means to protect the bearing against overload
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、転がり軸受が受ける荷重、温度上昇、回転速
度、回転加速度、あるいは異常振動を互いに並行して検
出する装置に関するものである。
度、回転加速度、あるいは異常振動を互いに並行して検
出する装置に関するものである。
（従来技術） 従来は、転がり軸受の運転状態を把持するために、温度
センサー、回転速度センサー、異常振動検出センサー等
を転がり軸受の近傍に取り付けていた。また、転がり軸
受に加わる荷重は測定されないことが多かった。
センサー、回転速度センサー、異常振動検出センサー等
を転がり軸受の近傍に取り付けていた。また、転がり軸
受に加わる荷重は測定されないことが多かった。
（発明が解決しようとする問題点） このため、転がり軸受の温度と振動としては、単に転が
り軸受近傍の値が検出されるにすぎず、しかも転がり軸
受に加わる荷重が測定されないために、転がり軸受が焼
損するまで温度が上昇したり、転がり疲労によって生じ
るフレーキングがかなり大きくなるまで疲労寿命に達し
たことを発見出来ないことがあった。また、それぞれの
計測項目ごとにセンサー及び測定器を必要とするためコ
スト高であった。
り軸受近傍の値が検出されるにすぎず、しかも転がり軸
受に加わる荷重が測定されないために、転がり軸受が焼
損するまで温度が上昇したり、転がり疲労によって生じ
るフレーキングがかなり大きくなるまで疲労寿命に達し
たことを発見出来ないことがあった。また、それぞれの
計測項目ごとにセンサー及び測定器を必要とするためコ
スト高であった。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するものであって、転がり
軸受の固定輪の外側に２個の歪ゲージを埋設または貼付
し、その一方は円周方向に、他方は軸方向に向くように
すると共に、両歪ゲージをブリッジ回路の隣接辺に接続
し、該ブリッジ回路の出力端子に、ピークツーピーク振
幅を測定して荷重を検出する手段と、周波数を測定して
回転速度を検出する手段と、周波数の変化率を測定して
回転加速度を検出する手段と、高周波成分の振幅を測定
して振動を検出する手段と、軸方向の歪ゲージの端子電
圧による温度を測定して温度を検出する手段とを有する
ことを特徴とするものである。
軸受の固定輪の外側に２個の歪ゲージを埋設または貼付
し、その一方は円周方向に、他方は軸方向に向くように
すると共に、両歪ゲージをブリッジ回路の隣接辺に接続
し、該ブリッジ回路の出力端子に、ピークツーピーク振
幅を測定して荷重を検出する手段と、周波数を測定して
回転速度を検出する手段と、周波数の変化率を測定して
回転加速度を検出する手段と、高周波成分の振幅を測定
して振動を検出する手段と、軸方向の歪ゲージの端子電
圧による温度を測定して温度を検出する手段とを有する
ことを特徴とするものである。
（作用） 円周方向の歪ゲージはその設定位置を転動体（ボール、
ローラ）が通過するたびに生じる固定輪の曲げ歪に応じ
て、周期的に抵抗値が変化するが、軸方向の歪ゲージの
抵抗値はあまり変化しない。その結果、ブリッジ回路の
出力端子には脈流電子（ブリッジの電源が交流の場合に
は振幅変調された電圧）が生じる。
ローラ）が通過するたびに生じる固定輪の曲げ歪に応じ
て、周期的に抵抗値が変化するが、軸方向の歪ゲージの
抵抗値はあまり変化しない。その結果、ブリッジ回路の
出力端子には脈流電子（ブリッジの電源が交流の場合に
は振幅変調された電圧）が生じる。
この出力電圧のピークツーピーク振幅は、転がり軸受に
加わる荷重の関数になるのでこれにより荷重を知ること
ができる。また、その周波数は転動体の単位時間当たり
の通過回数（速度）に比例し回転速度を示す。したがっ
て、その変化率は回転加速度を示す。そして、出力電圧
の高周波成分は転動体の正常回転による振動（基本周波
成分）よりも高い振動に基づくものであるので、これに
より異常振動が検知できる。両歪ゲージは温度によって
も抵抗値を変えるが、ブリッジ回路の出力端子にはそれ
らが打消し合って現われない。しかし、軸方向の歪ゲー
ジの端子にはそれが現われるのでこれにより温度を知る
ことができる。
加わる荷重の関数になるのでこれにより荷重を知ること
ができる。また、その周波数は転動体の単位時間当たり
の通過回数（速度）に比例し回転速度を示す。したがっ
て、その変化率は回転加速度を示す。そして、出力電圧
の高周波成分は転動体の正常回転による振動（基本周波
成分）よりも高い振動に基づくものであるので、これに
より異常振動が検知できる。両歪ゲージは温度によって
も抵抗値を変えるが、ブリッジ回路の出力端子にはそれ
らが打消し合って現われない。しかし、軸方向の歪ゲー
ジの端子にはそれが現われるのでこれにより温度を知る
ことができる。
（実施例） 図は本発明の実施例を示すものである。１はボールベア
リングであって、外輪２、内輪４及びボール５からな
り、外輪２は固定輪として軸受ハウジング３に挟持され
ている。外輪２の外周面に凹部が形成され、そこに歪ゲ
ージ７が貼付してある。歪ゲージ７はその長手方向を円
周方向に向けて配置した歪ゲージ71と、それと直交する
方向に向けて配置した歪ゲージ72とから構成されてい
る。
リングであって、外輪２、内輪４及びボール５からな
り、外輪２は固定輪として軸受ハウジング３に挟持され
ている。外輪２の外周面に凹部が形成され、そこに歪ゲ
ージ７が貼付してある。歪ゲージ７はその長手方向を円
周方向に向けて配置した歪ゲージ71と、それと直交する
方向に向けて配置した歪ゲージ72とから構成されてい
る。
歪ゲージ71と歪ゲージ72は第３図に示すように、抵抗R
1,R2と共に構成されるブリッジ回路の隣接辺に接続され
る。ブリッジ回路の出力信号Ａは第４図に示す処理回路
の入力端子Ａに供給され、歪ゲージ72の両端から取り出
した出力信号Ｂは入力端子Ｂに供給される。
1,R2と共に構成されるブリッジ回路の隣接辺に接続され
る。ブリッジ回路の出力信号Ａは第４図に示す処理回路
の入力端子Ａに供給され、歪ゲージ72の両端から取り出
した出力信号Ｂは入力端子Ｂに供給される。
出力信号Ａはボール５が歪ゲージ７の設置位置を通過す
る際の外輪２の反復した歪に基づくものであるから、そ
の振幅は荷重情報を含み、その周波数は速度情報を含
む。そして、温度による影響は両歪ゲージ71，72が同一
の影響を受けるため打ち消されて出力されない。
る際の外輪２の反復した歪に基づくものであるから、そ
の振幅は荷重情報を含み、その周波数は速度情報を含
む。そして、温度による影響は両歪ゲージ71，72が同一
の影響を受けるため打ち消されて出力されない。
出力信号Ｂは軸方向に向けて配置した歪ゲージ72の端子
電圧であるため、外輪２の歪の影響を受けにくく、温度
の影響は受ける。したがって、その出力信号は温度情報
を含んでいる。
電圧であるため、外輪２の歪の影響を受けにくく、温度
の影響は受ける。したがって、その出力信号は温度情報
を含んでいる。
入力端子Ａに供給された出力信号Ａはアンプ10で増幅さ
れたのち三つに分岐され、そのうちの一つはピークツー
ピーク振幅測定回路11に供給され、その出力信号は平均
化回路12を経て表示（制御）回路13に供給される。第２
の信号は周波数測定回路14に供給され、その出力信号は
直接及び微分回路15を経て表示（制御）回路13に供給さ
れる。第３の出力信号はハイパスフィルタ16を経てレベ
ル測定回路17でレベルを測定され、その結果が表示（制
御）回路13に供給される。
れたのち三つに分岐され、そのうちの一つはピークツー
ピーク振幅測定回路11に供給され、その出力信号は平均
化回路12を経て表示（制御）回路13に供給される。第２
の信号は周波数測定回路14に供給され、その出力信号は
直接及び微分回路15を経て表示（制御）回路13に供給さ
れる。第３の出力信号はハイパスフィルタ16を経てレベ
ル測定回路17でレベルを測定され、その結果が表示（制
御）回路13に供給される。
一方、入力端子Ｂに供給された出力信号Ｂはアンプ18、
平滑回路19、レベル測定回路20を経て表示（制御）回路
13に供給される。
平滑回路19、レベル測定回路20を経て表示（制御）回路
13に供給される。
ピークツーピーク振幅測定回路11の出力信号は、ボール
５による外輪２の反復歪の振幅を示し、ボールベアリン
グ１の荷重を示すものであるが、変動成分を含むのでこ
れを平均化回路12によって取り除き、表示（制御）回路
13に荷重として表示する。必要に応じて警報機を作動さ
せてもよい（以下同様）。周波数測定回路14の出力信号
は歪ゲージ７の設置位置を通過するボール５の単位時間
当たりの数を示し、回転速度を意味する。また、その微
分信号は回転加速度を意味する。ハイパスフィルタ16は
出力信号Ａの高周波成分を選択出力するので、レベル測
定回路17の出力信号はボールベアリング１の高周波振動
を示すことになり、これにより異常振動が検出できる。
５による外輪２の反復歪の振幅を示し、ボールベアリン
グ１の荷重を示すものであるが、変動成分を含むのでこ
れを平均化回路12によって取り除き、表示（制御）回路
13に荷重として表示する。必要に応じて警報機を作動さ
せてもよい（以下同様）。周波数測定回路14の出力信号
は歪ゲージ７の設置位置を通過するボール５の単位時間
当たりの数を示し、回転速度を意味する。また、その微
分信号は回転加速度を意味する。ハイパスフィルタ16は
出力信号Ａの高周波成分を選択出力するので、レベル測
定回路17の出力信号はボールベアリング１の高周波振動
を示すことになり、これにより異常振動が検出できる。
出力信号Ｂは温度情報を含むが振動成分も含むので、そ
れを平滑化したものを温度として表示する。この場合、
レベル測定回路20あるいは表示（制御）回路13が応答性
の遅いものであれば平滑回路を省略できる。
れを平滑化したものを温度として表示する。この場合、
レベル測定回路20あるいは表示（制御）回路13が応答性
の遅いものであれば平滑回路を省略できる。
なお、前記実施例としてはブリッジの電源として直流を
用いたが、交流を用いてもよい。その場合には出力信号
の処理に際して同期整流が必要になる。
用いたが、交流を用いてもよい。その場合には出力信号
の処理に際して同期整流が必要になる。
また、外輪２が固定側のものを示したが、内輪を固定側
としたものにも実施できる。その場合は、歪ゲージ７を
内輪の内側（軌道面の裏側）に設けるほうがよい。
としたものにも実施できる。その場合は、歪ゲージ７を
内輪の内側（軌道面の裏側）に設けるほうがよい。
さらに、ボールベアリングに換えてローラーベアリング
にも実施でき、ラジアルベアリングに換えてスラストベ
アリングにも実施できる。
にも実施でき、ラジアルベアリングに換えてスラストベ
アリングにも実施できる。
そして、荷重、回転速度、回転加速度、異常振動はその
うちの必要なもののみを出力させればよく、信号の処理
にはマイクロコンピュータが利用できる。
うちの必要なもののみを出力させればよく、信号の処理
にはマイクロコンピュータが利用できる。
（効果） 本発明は、転がり軸受の固定輪の外側に２個の歪ゲージ
を埋設または貼付し、その一方は円周方向に、他方は軸
方向に向くようにすると共に、両歪ゲージをブリッジ回
路の隣接辺に接続し、該ブリッジ回路の出力端子に、ピ
ークツーピーク振幅を測定して荷重を検出する手段と、
周波数を測定して回転速度を検出する手段と、周波数の
変化率を測定して回転加速度を検出する手段と、高周波
成分の振幅を測定して振動を検出する手段と、軸方向の
歪ゲージの端子電圧による温度を測定して温度を検出す
る手段を有しているので、転がり軸受の温度と荷重を測
定するのみでなく、軸受の焼き付けにつながる温度上昇
に大きな影響を与える回転速度、回転加速度、異常振動
等を同時に知ることができるので、運転状態を適確に把
握でき、疲労寿命に達したことを迅速に知ることができ
る。しかも、それが単一のセンサーで実現できるのでコ
スト高にならない。
を埋設または貼付し、その一方は円周方向に、他方は軸
方向に向くようにすると共に、両歪ゲージをブリッジ回
路の隣接辺に接続し、該ブリッジ回路の出力端子に、ピ
ークツーピーク振幅を測定して荷重を検出する手段と、
周波数を測定して回転速度を検出する手段と、周波数の
変化率を測定して回転加速度を検出する手段と、高周波
成分の振幅を測定して振動を検出する手段と、軸方向の
歪ゲージの端子電圧による温度を測定して温度を検出す
る手段を有しているので、転がり軸受の温度と荷重を測
定するのみでなく、軸受の焼き付けにつながる温度上昇
に大きな影響を与える回転速度、回転加速度、異常振動
等を同時に知ることができるので、運転状態を適確に把
握でき、疲労寿命に達したことを迅速に知ることができ
る。しかも、それが単一のセンサーで実現できるのでコ
スト高にならない。
第１図は本発明の実施例を示す正面図、第２図は歪ゲー
ジ７の配置を示す平面図、第３図はブリッジ回路の回路
図、第４図は信号処理回路のブロック図である。 １…ボールベアリング、２…外輪、５…ボール ７…歪ゲージ、11…ピークツーピーク振幅測定回路 13…表示（制御）回路、14…周波数測定回路 15…微分回路、16…ハイパスフイルタ 17,20…レベル測定回路
ジ７の配置を示す平面図、第３図はブリッジ回路の回路
図、第４図は信号処理回路のブロック図である。 １…ボールベアリング、２…外輪、５…ボール ７…歪ゲージ、11…ピークツーピーク振幅測定回路 13…表示（制御）回路、14…周波数測定回路 15…微分回路、16…ハイパスフイルタ 17,20…レベル測定回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審判の合議体 審判長 横田 和男 審判官 西村 敏彦 審判官 小椋 正幸 (56)参考文献 実開 昭59−67617（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−62205（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭57−59925（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (1)
- 【請求項１】転がり軸受の固定輪の外側に２個の歪ゲー
ジを埋設または貼付し、その一方は円周方向に、他方は
軸方向に向くようにすると共に、両歪ゲージをブリッジ
回路の隣接辺に接続し、該ブリッジ回路の出力端子に、
ピークツーピーク振幅を測定して荷重を検出する手段
と、周波数を測定して回転速度を検出する手段と、周波
数の変化率を測定して回転加速度を検出する手段と、高
周波成分の振幅を測定して振動を検出する手段と、軸方
向の歪ゲージの端子電圧による温度を測定して温度を検
出する手段とを有することを特徴とする転がり軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63030545A JPH06100222B2 (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | 転がり軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63030545A JPH06100222B2 (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | 転がり軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01206113A JPH01206113A (ja) | 1989-08-18 |
| JPH06100222B2 true JPH06100222B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=12306762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63030545A Expired - Fee Related JPH06100222B2 (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | 転がり軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06100222B2 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0542749U (ja) * | 1991-11-05 | 1993-06-11 | 光洋精工株式会社 | 転がり軸受運転状態監視装置 |
| JP2533831B2 (ja) * | 1993-06-02 | 1996-09-11 | 工業技術院長 | センサ―付転がり軸受 |
| IT1309554B1 (it) * | 1999-03-04 | 2002-01-23 | Skf Ind Spa | Gruppo cuscinetto per un assile ferroviario. |
| EP1358453B1 (en) * | 2000-04-10 | 2007-11-21 | The Timken Company | Bearing assembly with sensors for monitoring loads |
| JP2003042151A (ja) * | 2001-02-22 | 2003-02-13 | Nsk Ltd | 転がり軸受装置及びこの軸受装置のセンサ付きリング |
| KR20030053842A (ko) * | 2001-12-24 | 2003-07-02 | 주식회사 포스코 | 연주 경압하 설비의 롤 하중 측정장치 |
| US7245123B2 (en) | 2002-05-17 | 2007-07-17 | Jtekt Corporation | Rolling element bearing unit with sensor and hub unit with sensor |
| WO2004076873A1 (ja) * | 2003-02-07 | 2004-09-10 | Koyo Seiko Co., Ltd. | センサ付き転がり軸受ユニット |
| WO2005023614A2 (en) * | 2003-09-03 | 2005-03-17 | Nsk Ltd. | Stability control apparatus and load mesuring instrument for wheel supporting rolling bearing unit |
| JP2007198814A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Jtekt Corp | 車輪用転がり軸受装置 |
| JP5171589B2 (ja) * | 2008-12-10 | 2013-03-27 | Ｎｔｎ株式会社 | センサ付車輪用軸受 |
| KR101574304B1 (ko) | 2008-10-15 | 2015-12-03 | 엔티엔 가부시키가이샤 | 센서가 장착된 차륜용 베어링 |
| JP5143039B2 (ja) * | 2009-02-03 | 2013-02-13 | Ｎｔｎ株式会社 | センサ付車輪用軸受 |
| JP2010096565A (ja) * | 2008-10-15 | 2010-04-30 | Ntn Corp | センサ付車輪用軸受 |
| JP5638310B2 (ja) * | 2010-08-11 | 2014-12-10 | Ntn株式会社 | センサ付車輪用軸受 |
| DE102010047928A1 (de) * | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Wälzlager zum rotativen Lagern eines Maschinenelementes |
| JP2012202791A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Jatco Ltd | 回転状態検出装置 |
| JP2020008527A (ja) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ、センサモジュール、軸受機構 |
| CN114018204A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-02-08 | 北京交通大学 | 一种滚动轴承滚子歪斜角度测试方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS616259Y2 (ja) * | 1980-09-27 | 1986-02-25 | ||
| JPS5967617U (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-08 | 株式会社東芝 | 軸受保護装置 |
| JPH0425610Y2 (ja) * | 1985-10-08 | 1992-06-19 |
-
1988
- 1988-02-12 JP JP63030545A patent/JPH06100222B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01206113A (ja) | 1989-08-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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