JPH0789091B2 - センサ付軸受に於ける主軸の動的荷重検出方法 - Google Patents
センサ付軸受に於ける主軸の動的荷重検出方法Info
- Publication number
- JPH0789091B2 JPH0789091B2 JP5096959A JP9695993A JPH0789091B2 JP H0789091 B2 JPH0789091 B2 JP H0789091B2 JP 5096959 A JP5096959 A JP 5096959A JP 9695993 A JP9695993 A JP 9695993A JP H0789091 B2 JPH0789091 B2 JP H0789091B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- main shaft
- strain gauge
- bearing
- dynamic load
- sensor
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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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)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、転がり軸受の主軸に外
部より加わった荷重の動的変動を忠実に検出する方法に
関する。
部より加わった荷重の動的変動を忠実に検出する方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、軸に加えられる荷重を外輪にマウ
ントした歪ゲージによって検出することを可能としたセ
ンサ付軸受は、特に工作機械の運転状態や作業状態等の
インプロセスモニタリング装置として大変有効なもので
ある。こうした工作機械のモニタリングのためには、静
的な荷重のみならず動的な荷重の検出が重要である。と
ころが、従来のセンサ付軸受の信号処理法では以下のよ
うな理由により、動的な信号の検出ができない。 図２に示すように、静荷重による歪ゲージの出力波
形は転動体回転数で変調される。そのため従来の手法で
は変調信号のＰ−Ｐ値や実効値等を求めることによっ
て、静的な荷重のみを求める信号処理方法が提示されて
いるに過ぎない。 図３に示すような、静的荷重信号に動的荷重信号が
重なった信号からは、転動体回転周波数をカットするバ
ンドパスフィルター等を用いれば動的な信号が取り出せ
るが、これでは転動体回転周波数近傍の動的荷重信号も
カットしてしまうため図４に示すようなオリジナルの動
的荷重信号が得られない。
ントした歪ゲージによって検出することを可能としたセ
ンサ付軸受は、特に工作機械の運転状態や作業状態等の
インプロセスモニタリング装置として大変有効なもので
ある。こうした工作機械のモニタリングのためには、静
的な荷重のみならず動的な荷重の検出が重要である。と
ころが、従来のセンサ付軸受の信号処理法では以下のよ
うな理由により、動的な信号の検出ができない。 図２に示すように、静荷重による歪ゲージの出力波
形は転動体回転数で変調される。そのため従来の手法で
は変調信号のＰ−Ｐ値や実効値等を求めることによっ
て、静的な荷重のみを求める信号処理方法が提示されて
いるに過ぎない。 図３に示すような、静的荷重信号に動的荷重信号が
重なった信号からは、転動体回転周波数をカットするバ
ンドパスフィルター等を用いれば動的な信号が取り出せ
るが、これでは転動体回転周波数近傍の動的荷重信号も
カットしてしまうため図４に示すようなオリジナルの動
的荷重信号が得られない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、転がり軸受
の外輪に歪ゲ−ジを貼付し、該歪ゲ−ジの出力に基いて
主軸に加わった荷重の動的変動を忠実に検出することを
目的としている。
の外輪に歪ゲ−ジを貼付し、該歪ゲ−ジの出力に基いて
主軸に加わった荷重の動的変動を忠実に検出することを
目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、主軸に取り付けられた転がり軸受の外輪に歪
ゲ−ジを貼付し、該歪ゲ−ジの歪の変化を実電圧信号と
して検出し、転動体の位置によって歪ゲ−ジの電圧信号
の応答感度が変化する出力感度変化特性を予め理論的に
求めておき、上記実電圧信号から出力感度変化特性に基
く電圧変動を取り除くように電圧値を補正することによ
って主軸に加わる動的荷重の時間変動を求める如くした
ことを特徴とする。
するため、主軸に取り付けられた転がり軸受の外輪に歪
ゲ−ジを貼付し、該歪ゲ−ジの歪の変化を実電圧信号と
して検出し、転動体の位置によって歪ゲ−ジの電圧信号
の応答感度が変化する出力感度変化特性を予め理論的に
求めておき、上記実電圧信号から出力感度変化特性に基
く電圧変動を取り除くように電圧値を補正することによ
って主軸に加わる動的荷重の時間変動を求める如くした
ことを特徴とする。
【０００５】
【実施例】主軸が一定のアキシアル荷重を受けながら一
定速度で回転すると、それに取り付けられた軸受は各々
の転動体に荷重を分散しながら一定速度で回転する。歪
ゲージからの応答信号は、歪ゲージ位置と転動体位置と
の関係で変調されて出力されるが、これを出力感度変化
特性として薄肉円環理論を用いて図１の如くモデル化し
理論的に求めることができる。これで、図３に示すよう
な歪ゲージから得られた実電圧信号から出力感度変化特
性に基く電圧変動を取り除くように補正すると、図４に
示すような主軸に加わる動的荷重の時間変動が忠実に求
められる。
定速度で回転すると、それに取り付けられた軸受は各々
の転動体に荷重を分散しながら一定速度で回転する。歪
ゲージからの応答信号は、歪ゲージ位置と転動体位置と
の関係で変調されて出力されるが、これを出力感度変化
特性として薄肉円環理論を用いて図１の如くモデル化し
理論的に求めることができる。これで、図３に示すよう
な歪ゲージから得られた実電圧信号から出力感度変化特
性に基く電圧変動を取り除くように補正すると、図４に
示すような主軸に加わる動的荷重の時間変動が忠実に求
められる。
【０００６】歪ゲージからの応答信号Ｈ（ｔ）と主軸に
加わる動的荷重Ｆ（ｔ）の関係は数１の式で導かれる。
加わる動的荷重Ｆ（ｔ）の関係は数１の式で導かれる。
【数１】 ここで、歪ゲージ上を転動体が通過するときをｔ＝０と
する。 ｎ：転動体数 γ：転動体接触角 β：ゲインファクター Ｘ（ｔ）：出力感度変化特性 ｆｃ：転動体公転周波数 薄肉円環理論より、出力感度変化特性Ｘ（ｔ）は数２の
式のように求めることができる。
する。 ｎ：転動体数 γ：転動体接触角 β：ゲインファクター Ｘ（ｔ）：出力感度変化特性 ｆｃ：転動体公転周波数 薄肉円環理論より、出力感度変化特性Ｘ（ｔ）は数２の
式のように求めることができる。
【数２】 ここで、数３
【数３】 ここで、数３中の未知数として残されているβは次のよ
うに求める。既知の静的荷重Ｐｓ１，Ｐｓ２（ＰＳ１≠
ＰＳ２）をある等しい出力感度特性下に於て加えたとき
の応答信号Ｈｓ１，Ｈｓ２を求めると、数４の式におい
てゲインファクターβが決定される。
うに求める。既知の静的荷重Ｐｓ１，Ｐｓ２（ＰＳ１≠
ＰＳ２）をある等しい出力感度特性下に於て加えたとき
の応答信号Ｈｓ１，Ｈｓ２を求めると、数４の式におい
てゲインファクターβが決定される。
【数４】
【０００７】
【発明の効果】本発明は、主軸に取り付けられた転がり
軸受の外輪に歪ゲ−ジを貼付し、該歪ゲ−ジの歪の変化
を実電圧信号として検出し、転動体の位置によって歪ゲ
−ジの電圧信号の応答感度が変化する出力感度変化特性
を予め理論的に求めておき、上記実電圧信号から出力感
度変化特性に基く電圧変動を取り除くように電圧値を補
正することによって主軸に加わる動的荷重の時間変動を
求めることができ、工作機械やモ−タ等回転部を有する
機械類において回転軸に加わる荷重の時間変化を忠実に
検出することができ、機械類の動作状態のインプロセス
診断が可能となる道が開け、生産システムの高度自動化
の進展に大いに寄与することができる。
軸受の外輪に歪ゲ−ジを貼付し、該歪ゲ−ジの歪の変化
を実電圧信号として検出し、転動体の位置によって歪ゲ
−ジの電圧信号の応答感度が変化する出力感度変化特性
を予め理論的に求めておき、上記実電圧信号から出力感
度変化特性に基く電圧変動を取り除くように電圧値を補
正することによって主軸に加わる動的荷重の時間変動を
求めることができ、工作機械やモ−タ等回転部を有する
機械類において回転軸に加わる荷重の時間変化を忠実に
検出することができ、機械類の動作状態のインプロセス
診断が可能となる道が開け、生産システムの高度自動化
の進展に大いに寄与することができる。
【図１】動歪を求めるための軸受のモデル図である。
【図２】静荷重による歪ゲ−ジの出力波形である。
【図３】図２の静荷重に動的な正弦波が加わった場合の
波形である。
波形である。
【図４】図３の波形を出力感度変化特性で補正して取り
出したオリジナルな波形である。
出したオリジナルな波形である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 唯根 勉 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 審査官 濱野 隆 (56)参考文献 特開 昭52−98576（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−104527（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−17086（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】 主軸に取り付けられた転がり軸受の外輪
に歪ゲ−ジを貼付し、該歪ゲ−ジの歪の変化を実電圧信
号として検出し、転動体の位置によって歪ゲ−ジの電圧
信号の応答感度が変化する出力感度変化特性を予め理論
的に求めておき、上記実電圧信号から出力感度変化特性
に基く電圧変動を取り除くように電圧値を補正すること
によって主軸に加わる動的荷重の時間変動を求める如く
したセンサ付軸受に於ける主軸の動的荷重検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5096959A JPH0789091B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | センサ付軸受に於ける主軸の動的荷重検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5096959A JPH0789091B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | センサ付軸受に於ける主軸の動的荷重検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06288409A JPH06288409A (ja) | 1994-10-11 |
| JPH0789091B2 true JPH0789091B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=14178803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5096959A Expired - Lifetime JPH0789091B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | センサ付軸受に於ける主軸の動的荷重検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789091B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2893106B1 (fr) * | 2005-11-09 | 2008-01-04 | Snr Roulements Sa | Roulement capteur de deformations comprenant au moins trois jauges de contrainte |
| KR101220409B1 (ko) * | 2010-12-20 | 2013-01-09 | 숭실대학교산학협력단 | 절삭력 측정이 가능한 밀링머신 |
| JP6953747B2 (ja) * | 2017-03-02 | 2021-10-27 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受の状態監視装置 |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP5096959A patent/JPH0789091B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06288409A (ja) | 1994-10-11 |
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