JPH09273549A - 軸 受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軸受構成部品の磨耗状態を容易且つ高精度に検
出できるようにする。 【解決手段】間座３Ｅの径方向内側部分の周方向に等間
隔に離隔した４箇所に、内輪の端面と対向するようにス
イッチ用端子５Ａ〜５Ｄを埋め込み、バッテリ１１Ａの
一方の端子にスイッチ用端子５Ａ及び５Ｂを接続し、バ
ッテリ１１Ａの他方の端子に、電気抵抗器１１Ｂを介し
てフォトカプラ１１Ｃの二つの入力端子のうちの一方に
接続し、そのフォトカプラ１１Ｃの二つの入力端子のう
ちの他方には、スイッチ用端子５Ｃ及び５Ｄを接続す
る。このフォトカプラ１１Ｃはホールド素子１１Ｄに接
続されている。対外部端子１２Ａ及び１２Ｂの外端部は
外部電源１３の＋端子，ＧＮＤ端子に各々接続し、信号
出力端子１２ＣとＧＮＤ端子１２Ｂは出力端子１４に接
続し、出力端子１４は、管理用コンピュータ等のインタ
フェース回路に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は軸受に関し、特
に、軸受構成部品の磨耗状態を容易に且つ高精度に検出
できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】転がり軸受の内輪，外輪，転動体等の構
成部品にはその使用頻度に応じて磨耗が生じるため、磨
耗が進行して軸受の機能が著しく低下する前に軸受を交
換することが必要になる。そこで、従来は、特に磨耗状
態を検出することなく、軸受の使用を開始してから一定
時間経過後に軸受を交換するという方策が一般的に採用
されていたが、このような方策では、交換の間隔を最悪
の条件に基づいて設定するため、十分に使用可能な軸受
をも交換することとなって経済的に不利になる場合が多
くなってしまう。

【０００３】そこで、軸受の磨耗進行状態を検出できる
技術が望まれるのであり、その一つの可能性として、潤
滑油中の磨耗粉の量に基づいて磨耗の進行状態を検出す
るという方法が従来からある。つまり、軸受構成部品が
磨耗すれば、その磨耗粉が潤滑油中に含まれることにな
るから、潤滑油中の磨耗粉の量を例えば原子吸光分析法
等の化学分析によって定量すれば、その分析結果から軸
受構成部品の磨耗状態が推定できる、というものであ
る。なお、軸受構成部品を形成する材料が鋼材である場
合等には、例えば潤滑油中の循環経路中に鉄粉の検知が
可能な電気的なセンサを配設し、そのセンサを通過する
磨耗粉の量を連続的に測定するような構成とすれば、軸
受の磨耗状態をリニアに推定することも可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような軸受の磨耗状態の従来の推定方法では、高精度
の推定が行えないという問題点を有していた。その理由
は、潤滑油中の磨耗粉には、軸受構成部品が磨耗するこ
とにより発生した磨耗粉の他に、この軸受によって回転
自在に支持される軸に固定された歯車等のように同一潤
滑油で潤滑される他の全ての機械要素の磨耗粉も含まれ
てしまうからである。

【０００５】このため、上述したような従来の磨耗状態
の推定方法では、交換の判断に一定の安全率を含ませる
結果、定期的に軸受を交換する場合と同様に十分に使用
可能な軸受をも交換することとなって経済的に不利にな
る場合が多くなってしまうのである。

【０００６】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、軸受構
成部品の磨耗状態を容易に且つ高精度に検出することが
できる軸受を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る軸受は、軸受構成部品の所定部分の磨
耗進行に従って非接触状態から接触状態に移行する部分
が接触状態となったときに閉路となって電流が流れる磨
耗検出用回路を設けるとともに、この磨耗検出用回路に
電流が流れたことを外部から確認できるようにした。

【０００８】即ち、軸受構成部品の磨耗が進行していな
い場合には、スイッチとして機能する上記部分は非接触
状態のままであるから、磨耗検出用回路は開路であり、
この磨耗検出用回路には電流は流れない。これに対し、
軸受構成部品の所定部分の磨耗が進行すると、スイッチ
として機能する上記部分が接触状態となり、磨耗検出用
回路は閉路となるから、その磨耗検出用回路を電流が流
れる。

【０００９】このように、磨耗検出用回路には、軸受構
成部品の所定部分の磨耗が進行した場合にのみ電流が流
れるから、その磨耗検出用回路に流れたことを外部から
確認すれば、軸受構成部品の磨耗状態を確実に検出でき
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１乃至図５は、本発明の一実施
の形態を示す図であって、図１は全体構成を示す断面
図、図２は要部（図１Ａ部）を拡大した図である。

【００１１】先ず、構成を説明すると、回転軸１をハウ
ジング２に回転自在に支持する軸受３は、回転軸１の外
周面に固定される内輪３Ａと、ハウジング２の内周面に
固定される外輪３Ｂと、これら内輪３Ａ及び外輪３Ｂ間
で転動する転動体としての複数（図１には一つのみ示
す）のころ３Ｃと、ころ３Ｃ同士の間隔を保持する保持
器３Ｄと、外輪３Ｂの端面３ａ及びハウジング２の小径
部２Ａ間に介在するようにハウジング２側に固定された
間座３Ｅと、から構成されている。なお、これら軸受構
成部品としての内輪３Ａ，外輪３Ｂ，ころ３Ｃ及び間座
３Ｅは、一般的な軸受鋼等の金属で形成されている。

【００１２】そして、この軸受３は、回転軸１にスラス
ト方向（図１矢印Ｂ方向）に加わる荷重をも支持するた
めの軸受であり、その内輪３Ａには、ころ３Ｃの一方の
端面に当接するように鍔部３ｂが形成されている。つま
り、回転軸１に加わったスラスト方向荷重は、回転軸１
の大径部１Ａから内輪３Ａに伝わり、そこから鍔部３
ｂ，ころ３Ｃ，外輪３Ｂ，間座３Ｅ及び小径部２Ａを経
て、ハウジング２に支持されるのである。

【００１３】また、内輪３Ａの鍔部３ｂとは逆側の端部
３ｃは、端面３ｄ側が細くなるテーパ状に形成され、そ
の端面３ｄと間座３Ｅとの間には、この軸受３の使用を
開始した初期状態において、図２に拡大図示するように
所定の隙間Ｌ₁ が形成されるようになっている。

【００１４】そして、間座３Ｅの径方向内側部分の周方
向に等間隔に離隔した４箇所には、内輪３Ａの端面３ｄ
と対向するように、スイッチ用端子５Ａ〜５Ｄが埋め込
まれている。なお、図１及び図２は断面図であるため、
スイッチ用端子５Ａのみを図示しているが、他のスイッ
チ用端子５Ｂ〜５Ｄも同様の構造である。

【００１５】スイッチ用端子５Ａは、図２に拡大図示す
るように、間座３Ｅの内輪３Ａ側の面に形成された凹陥
部６内に、絶縁モールド材７でモールドされてその凹陥
部６内面とは非接触状態で埋設された円筒形の金属製端
子であり、このスイッチ用端子５Ａの表面（内輪３Ａ側
の端面）は、薄い絶縁性のシート材８で被覆されてい
る。また、スイッチ用端子５Ａの裏面（内輪３Ａ側とは
逆側の端面）には、被覆ケーブル９Ａが導通可能に接続
されていて、この被覆ケーブル９Ａは、間座３Ｅの裏面
側（内輪３Ａ側とは逆側）の面に形成された溝１０Ａ内
に配線されて、後述のように磨耗検出用回路を形成して
いる。

【００１６】ここで、間座３Ｅの裏面側には、間座３Ｅ
の裏面側平面図である図３と、間座３Ｅの部分斜視図で
ある図４とに示すように、各スイッチ用端子５Ａ〜５Ｄ
の形成位置を結ぶ用に略３／４周に渡って延びる溝１０
Ａが形成されている。この溝１０Ａのスイッチ用端子５
Ｂ及び５Ｃを結ぶ部分と、スイッチ用端子５Ｃ及び５Ｄ
を結ぶ部分とのそれぞれには、外周近傍にまで至る拡大
部１０Ｂ及び１０Ｃが形成されていて、また、それら拡
大部１０Ｂ及び１０Ｃ間を結ぶバイパス溝１０Ｄも形成
されている。

【００１７】一方の拡大部１０Ｂ内には、例えば腕時計
用小型電池等のバッテリ１１Ａと、電気抵抗器１１Ｂ
と、フォトカプラ１１Ｃ及びホールド素子１１Ｄとが配
設されていて、バッテリ１１Ａの一方の端子（例えば、
＋側の端子）に、スイッチ用端子５Ａに接続された被覆
ケーブル９Ａの他端側と、スイッチ用端子５Ｂに接続さ
れた被覆ケーブル９Ｂの他端側とが接続されている。そ
して、バッテリ１１Ａの他方の端子（例えば、−側の端
子）は、電気抵抗器１１Ｂを介して、フォトカプラ１１
Ｃの二つの入力端子のうちの一方に接続され、そのフォ
トカプラ１１Ｃの二つの入力端子のうちの他方には、ス
イッチ用端子５Ｃに接続された被覆ケーブル９Ｃの他端
側と、スイッチ用端子５Ｄに接続された被覆ケーブル９
Ｄの他端側とが接続されている。

【００１８】これに対し、他方の拡大部１０Ｃ内には、
間座３Ｅの外部回路へ接続するための対外部端子１２
Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃが、間座３Ｅの背面側から差し込
まれていて、それら対外部端子１２Ａ，１２Ｂ及び１２
Ｃの内端部が、ホールド素子１１Ｄに接続され、さら
に、バイパス溝１０Ｄ内を通じる被覆ケーブルを介し
て、フォトカプラ１１Ｃの出力端子に接続されている。

【００１９】そして、対外部端子１２Ａ及び１２Ｂの外
端部は、外部に配設された外部電源１３（例えば、直流
１２Ｖ）の＋端子，ＧＮＤ端子（−端子でも可）に各々
接続され、信号出力端子１２ＣとＧＮＤ端子１２Ｂは、
出力端子１４に接続されている。出力端子１４は、この
軸受３の磨耗を監視するための管理用コンピュータや管
理用パネル等のインタフェース回路に接続されている。
なお、溝１０Ａ，拡大部１０Ｂ，１０Ｃ，バイパス溝１
０Ｄ内は、図３に示すような配線が完了した後にモール
ド樹脂等でモールドされるようになっている。

【００２０】また、間座３Ｅには貫通孔１０Ｅを形成し
ていて、これにより潤滑油が軸受と間座との間に滞留す
ることなく流れるようにしている。図５は、本実施の形
態における回路構成のみを示す図であり、軸受３内に
は、間座３Ｅ内のスイッチ用端子５Ａ〜５Ｄ，被覆ケー
ブル９Ａ〜９Ｄ，バッテリ１１Ａ，電気抵抗器１１Ｂ，
フォトカプラ１１Ｃ，ホールド素子１１Ｄと、内輪３Ａ
とによって、磨耗検出用回路１５が構成されている。

【００２１】次に、本実施の形態の動作を説明する。即
ち、この軸受３には図１の矢印Ｂで示すようなスラスト
方向荷重が加わり、そのスラスト方向荷重は上述したよ
うな経路を経てハウジング２側に支持されるため、特
に、ころ３Ｃ端面と内輪３Ａの鍔部３ｂとの接触部分
（図１のＣ部）やころ３Ｃ端面と外輪３Ｂとの接触部分
（図１のＤ部）には、スラスト方向荷重による大きな摩
擦抵抗が生じる。このため、それらＣ部やＤ部において
は、ころ３Ｃや内輪３Ａ，外輪３Ｂ等に磨耗が生じるこ
とになり、かかる磨耗が著しく進行した場合には、軸受
３が十分に機能しなくなるため、その交換が必要とな
る。

【００２２】そして、Ｃ部やＤ部における磨耗が零の状
態では、内輪３Ａの端部３ｃと間座３Ｅとの間の隙間Ｌ
₁ は当初のままであるし、その磨耗が多少進行した程度
では隙間Ｌ₁ は零にはならないから、端部３ｄが間座３
Ｅに当接するようなことはない。なお、この状態では、
各スイッチ用端子５Ａ〜５Ｄの表面はシート材８で覆わ
れたままであるから、それらスイッチ用端子５Ａ〜５Ｄ
間が、潤滑油や潤滑油中の金属粉等を介して導通してし
まうようなことはない。

【００２３】これに対し、Ｃ部やＤ部における磨耗が大
きくなると、ハウジング２に対して相対的に内輪３Ａが
矢印Ｂ方向に変位することになるから、内輪３Ａの端部
３ｄが間座３Ｅ表面に当接するようになる。すると、内
輪３Ａと間座３Ｅとは、回転軸１の回転に伴って互いに
摺接方向に相対変位するものであるから、端部３ｄが間
座３Ｅ表面に接触すれば、それらは互いに摺接するよう
になる。

【００２４】すると、間座３Ｅ表面に張り付けられてい
たシート材８が剥がされて、その内側に隠れていたスイ
ッチ用端子５Ａ〜５Ｄの表面が露出し、それらスイッチ
用端子５Ａ〜５Ｄが内輪３Ａの端面３ｄに接触するよう
になるから、スイッチ用端子５Ａ，５Ｂと、スイッチ用
端子５Ｃ，５Ｄとの間が、内輪３Ａを介して導通するよ
うになる。図５であれば、内輪３Ａが上方に移動して、
スイッチ用端子５Ａ，５Ｂと、スイッチ用端子５Ｃ，５
Ｄとの間が導通するようになる。

【００２５】このため、磨耗検出用回路１５が閉路とな
り、この磨耗検出用回路１５を電流が流れるから、フォ
トカプラ１１Ｃを介しホールド素子１１Ｄにてその導通
状態がホールドされて対外部端子１２Ｂ及び１２Ｃの内
端間に信号の出力が得られる。

【００２６】その結果、この出力信号のが出力端子１４
に表れるから、その出力端子１４の状態を管理用コンピ
ュータ等で監視することにより、磨耗検出用回路１５に
電流が流れたことが確認され、これによって軸受３のＣ
部やＤ部にある程度の磨耗（初期における隙間Ｌ₁ に相
当する磨耗）が生じていると判断することができる。

【００２７】つまり、隙間Ｌ₁ を例えば０．１mm，０．
２mm等のように適宜選定しておけば、出力端子１４の電
位差を監視しているだけで、軸受３のＣ部やＤ部の隙間
Ｌ₁に相当する所定量の磨耗を確実に検出することがで
きるのである。従って、軸受３の交換の必要性を的確に
判断することができるから、従来のように無駄な交換等
を行うことがなくなりコスト的に極めて有利になる。

【００２８】また、磨耗検出用回路１５は、常時は開路
であるから、非磨耗状態でバッテリ１１Ａが消費される
ことはない。閉路の場合には、その磨耗検出用回路１５
に電流が流れたという情報はフォトカプラ１１Ｃを通じ
てホールド素子１１Ｄによって保持され、その後に磨耗
検出用回路１５に電流が流れなくなってもホールド素子
１１Ｄは導通状態があったことを示す出力を保持してい
るので、バッテリ１１Ａとしては、市販の腕時計用等の
小型の電池で十分であり、その他の部品も特に高価なも
のは不要であるから、全体として安価で済むようになっ
ている。

【００２９】ここで、本実施の形態では、図１のＣ部及
びＤ部が、本発明における軸受構成部品の所定部分に対
応し、内輪３Ａの端面３ｄ及びこの端面３ｄが対向する
間座３Ｅの表面が、本発明における所定部分の磨耗進行
に従って非接触状態から接触状態に移行する部分に対応
する。

【００３０】なお、上記実施の形態では、本発明をころ
軸受に適用した場合について説明しているが、本発明を
適用できる軸受はこれに限定されるものではなく、円錐
ころ軸受，玉軸受等の他の形式の軸受であっても可能で
ある。

【００３１】また、上記実施の形態では、特にＣ部やＤ
部として示した部分の磨耗を検出するような構成として
いるが、本発明によって磨耗を検出できる部位はこれに
限定されるものではなく、要は、内輪や外輪等の所定部
分の磨耗進行に従って非接触状態から接触状態に移行す
る部分に、スイッチ用端子５Ａ〜５Ｄを設けて磨耗検出
用回路を形成すればよいのである。

【００３２】さらに、上記実施の形態では、四つのスイ
ッチ用端子５Ａ〜５Ｄを周方向に等間隔に配設している
が、それらスイッチ用端子５Ａ〜５Ｄの個数や配設間隔
は任意である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
軸受構成部品の所定部分の磨耗が進行した場合に閉路と
なって電流が流れる磨耗検出用回路を設けるとともに、
この磨耗検出用回路に電流が流れたことを外部から確認
できるようにしたため、軸受構成部品の磨耗状態を容易
に且つ高精度に検出できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態の構成を示す断面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】間座の裏面側を示す平面図である。

【図４】間座の部分斜視図である。

【図５】実施の形態の回路図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ ハウジング ３ 軸受 ３Ａ 内輪（軸受構成部品） ３Ｂ 外輪（軸受構成部品） ３Ｃ ころ（軸受構成部品） ３Ｄ 保持器（軸受構成部品） ３Ｅ 間座（軸受構成部品） ３ａ 端面 ３ｂ 鍔部 ３ｃ 端部 ３ｄ 端面 ３ｅ 端面 ５Ａ〜５Ｄ スイッチ用端子 ６ 凹陥部 ７ 絶縁モールド材 ８ シート材 ９Ａ〜９Ｄ 被覆ケーブル １０Ａ 溝 １０Ｂ，１０Ｃ 拡大部 １０Ｄ バイパス溝 １０Ｅ 貫通孔 １１Ａ バッテリ １１Ｂ 電気抵抗器 １１Ｃ フォトカプラ １１Ｄ ホールド素子 １２Ａ 対外部用端子（＋端子） １２Ｂ 対外部用端子（ＧＮＤ端子） １２Ｃ 対外部用端子（出力信号端子） １３ 外部電源 １４ 出力端子 １５ 磨耗検出用回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受構成部品の所定部分の磨耗進行に従
   って非接触状態から接触状態に移行する部分が接触状態
   となったときに閉路となって電流が流れる磨耗検出用回
   路を設けるとともに、この磨耗検出用回路に電流が流れ
   たことを外部から確認できるようにしたことを特徴とす
   る軸受。