JPH1123382A - 回転体上における温度等の計測方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源の維持補修を考えることなく安定して計
測を行うことのできるような回転体上における温度等の
計測方法およびその装置を提供する。 【解決手段】 回転体３に設けられているセンサにより
回転体３の温度等を計測し、センサデータ変換部により
センサデータ周波数信号に変換した後、電磁結合により
回転体側送受信コイル９から固定体側送受信コイル１３
に送信される。信号処理部は、固定体側送受信コイル１
３により受信されたセンサデータ周波数信号からセンサ
データを取出す。一方、固定体５側においては交流電源
から得られる電力を電源変換部が電力用周波数信号に変
換し、固定体側送受信コイル１３から電磁結合により回
転体側送受信コイル９に送信される。回転体３側におい
ては、電力取出し部が回転体側送受信コイル９により受
信された電力用周波数信号から電力を得て、回転体３側
における電源とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は回転体上における
温度等の計測方法およびその装置に係り、さらに詳しく
は、工作機械等に用いられている回転機構において、回
転部分の温度等を計測する方法およびその装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、機械には多くの回転機構が用
いられており、この部分の摩擦熱や振動などが機械精度
に影響を与えることは一般に良く知られている。このた
め、回転体上において温度や振動などを計測し、熱補正
機能や制振機能などを付加して機械の高精度化を図るよ
うにしている。

【０００３】このような回転体上における温度等の計測
方法では、回転体部分にセンサを取付け、このセンサ出
力を電気信号に変換してスリップリング等を介して直接
伝送する方法や、センサ出力を無線や音波や光等の非接
触伝送媒体を用いて伝送することが一般に行われてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たいずれの従来の技術においても、センサ部に電源を必
要とし、スリップリング以外の方法では電源として電池
を使用せざるを得ないため、重量的にも大きさ的にも不
利となるという問題がある。また、電池の使用には保守
が付きまとったり、電圧下降過程において誤動作の発生
を抑える防止策が必要となる。

【０００５】また、スリップリングを用いる場合には、
微小なセンサ出力を正確に伝達することが困難であると
ともに、リングとブラシの磨耗により寿命が短くなるこ
とや経済的に不利となるという問題がある。

【０００６】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、電源の維持補修を考
えることなく安定して計測を行うことのできるような回
転体上における温度等の計測方法およびその装置を提供
することにある。

【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、請求項１による発明の回転体上における温度等の計
測方法は、回転体を回転自在に支持する固定体側へ交流
電源から供給される電圧を低周波の電力用周波数信号と
してコイルを用いた電磁結合により前記回転体側へ送信
し、回転体側ではこの受信した電力用周波数信号から低
周波信号を分離した後に整流・平滑化して該回転体側に
おける電源とし、回転体上に設けられた温度センサ等の
センサからの電圧信号をこの電圧信号に対応した高周波
のセンサデータ周波数信号に変換した後、このセンサデ
ータ周波数信号を同じくコイルを用いた電磁結合により
固定体側に送信し、固定体側において受信されたセンサ
データ周波数信号からセンサデータ信号に復調させてセ
ンサデータを取り出すこと、を特徴とするものである。

【０００８】従って、回転体に設けられているセンサに
より回転体の温度等を計測し、このセンサデータをコイ
ルを用いて電磁結合により固定体側に送信するが、この
際の電力は固定体から送信されてくる電力用周波数信号
から低周波信号を分離した後に平滑・整流することによ
り得られている。固定体側では、コイルを用いて電磁結
合により回転体側から送信されてくるセンサデータ周波
数信号から高周波信号を分離してセンサデータを取出し
て、回転体の温度等を検出する。

【０００９】請求項２による発明の回転体上における温
度等の計測装置は、固定体に回転自在に支持されている
回転体には、回転体の温度等を計測すべくこの回転体に
設けられたセンサと、このセンサからの電圧信号をこの
電圧信号に対応した高周波のセンサデータ周波数信号に
変換するセンサデータ変換部と、このセンサデータ変換
部により変換されたセンサデータ周波数信号を送信する
と共に前記固定体側から送信されてくる低周波の電力用
周波数信号を受信すべく前記回転体に設けられた回転体
側送受信コイルと、この回転体側送受信コイルにより受
信された電力用周波数信号から電力を得るための電力取
出し部と、を備えており、前記固定体には、交流電源か
らの電力を電力用周波数信号に変換する電源変換部と、
前記電力用周波数信号を回転体に送信すると共に回転体
からのセンサデータ周波数信号を受信するための固定体
側送受信コイルと、この固定体側送受信コイルにより受
信されたセンサデータ周波数信号からセンサデータを取
出す信号処理部と、を備えてなること、を特徴とするも
のである。

【００１０】従って、回転体に設けられているセンサに
より回転体の温度等を計測し、センサデータ変換部によ
りセンサデータ周波数信号に変換した後、電磁結合によ
り回転体側送受信コイルから固定体側送受信コイルに送
信される。信号処理部は、固定体側送受信コイルにより
受信されたセンサデータ周波数信号からセンサデータを
取出す。また、固定体側においては交流電源から得られ
る電力を電源変換部が電力用周波数信号に変換し、固定
体側送受信コイルから電磁結合により回転体側送受信コ
イルに送信される。回転体側においては、電力取出し部
が回転体側送受信コイルにより受信された電力用周波数
信号から電力を得て、回転体側における電源とする。

【００１１】請求項３による発明の回転体上における温
度等の計測装置は、請求項２の回転体上における温度等
の計測装置において、前記電力取出し部が、前記回転体
側送受信コイルにより受信された周波数信号から低周波
信号を分離するローパスフィルタと、このローパスフィ
ルタを通過した低周波信号を整流・平滑化する電源化部
と、を備えてなることを特徴とするものである。

【００１２】従って、電力取出し部において、ローパス
フィルタにより電力用周波数信号から低周波信号を分離
し、この低周波信号を電源化部が整流・平滑化して電力
を得る。

【００１３】請求項４による発明の回転体上における温
度等の計測装置は、請求項２の回転体上における温度等
の計測装置において、前記電源変換部が、交流電源を低
圧化する降圧トランスと、この降圧トランスにより低圧
化された交流電流から低周波信号を分離するローパスフ
ィルタと、を備えてなることを特徴とするものである。

【００１４】従って、電源変換部において、降圧トラン
スにより交流電源を低圧化し、この低圧化された交流電
流からローパスフィルタにより低周波信号を分離した後
に、固定体側コイルから送信される。

【００１５】請求項５による発明の回転体上における温
度等の計測装置は、請求項２の回転体上における温度等
の計測装置において、前記信号処理部が、前記固定体側
送受信コイルにより受信された周波数信号から高周波信
号を分離するハイパスフィルタと、このハイパスフィル
タを通過した高周波信号を電圧信号に変換するＦ／Ｖ変
換器と、このＦ／Ｖ変換器により変換された電圧信号か
らセンサデータを取り出すセンサデータ検出部と、を備
えてなることを特徴とするものである。

【００１６】従って、信号処理部では、ハイパスフィル
タが固定体側送受信コイルにより受信された周波数信号
から高周波信号を分離し、Ｆ／Ｖ変換器が分離された高
周波信号を電圧信号に変換するする。さらに、センサデ
ータ検出部がＦ／Ｖ変換器により変換された電圧信号か
らセンサデータを検出する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。

【００１８】図１には、この発明に係る回転体の温度を
計測する装置１を取付けた回転体３の断面が示されてい
る。温度測定の対象である回転体３は固定体としてのリ
ング形状をした固定枠５の内側に回転自在に支持されて
いる。この回転体３には送信器７が取付けられており、
回転体３の外周には送信器７に接続されている回転体側
送受信コイル９が回転中心に対し同心状に設けられてい
る。

【００１９】一方、前記固定枠５の内側には受信器１１
が設けられており、この受信器１１には前記回転体側送
受信コイル９と所定間隔を保持して固定体側送受信コイ
ル１３が設けられている。

【００２０】図２を参照するに、前記送信器７では、回
転体３の温度を計測して電気信号に変換するセンサ１５
にこのセンサ１５からの電圧を周波数に変換するセンサ
データ変換部としてのＶ／Ｆ変換器１７が接続されてい
る。このＶ／Ｆ変換器１７にはアンプ１９が接続されて
おり、このアンプ１９にはデータ送信と電力受信を電磁
結合で伝送する回転体側送受信コイル９が接続されてい
る。また、前記回転体側送受信コイル９にはローパスフ
ィルタ２１を介して電源取出し部としての電源化部２３
が接続されている。

【００２１】図３を参照するに、前記ローパスフィルタ
２１は所定周波数以下の周波数を有する信号のみを通過
させる特性を有しているため、電力として使用される低
周波数の電力用周波数信号のみを分離して通過させる。
また、図４にはＶ／Ｆ変換器１７の特性が示されてい
る。

【００２２】従って、回転体３の温度を感知したセンサ
１５からの電圧信号はＶ／Ｆ変換器１７により周波数信
号に変換され、アンプ１９により増幅されて回転体側送
受信コイル９から送信される。このとき必要な電力は、
回転体側送受信コイル９により受信された周波数信号か
ら電力用周波数信号のみをローパスフィルタ２１が分離
し、電源化部２３がこの分離された交流電圧を整流して
安定電源化することにより得られている。

【００２３】一方、前記受信器１１では、交流電源であ
る商用交流電源２５から電力が取り入れられて降圧トラ
ンス２７に供給されている。この降圧トランス２７には
ローパスフィルタ２９が接続されており、このローパス
フィルタ２９には固定体側送受信コイル１３が接続され
ている。この固定体側送受信コイル１３にはハイパスフ
ィルタ３１およびＦ／Ｖ変換器３３を介して信号処理部
であるセンサデータ検出部３５が接続されている。

【００２４】図３を参照するに、前記ハイパスフィルタ
３１は所定周波数以上の周波数を有する信号のみを通過
させる特性を有しているため、センサデータを示す高周
波信号のみを分離して通過させる。また、図５にはＦ／
Ｖ変換器３３の特性が示されている。

【００２５】従って、受信器１１では固定体側送受信コ
イル１３により回転体側送受信コイル９が発した周波数
信号を受信し、ハイパスフィルタ３１によりセンサデー
タを示すセンサデータ周波数信号のみを通過させ、Ｆ／
Ｖ変換器３３により電圧信号に変換してセンサデータ検
出部３５が温度を検出する。

【００２６】また、商用交流電源２５から電力を取り入
れて降圧トランス２７により低圧化し、回転体側送受信
コイル９により発せられるセンサデータであるセンサデ
ータ周波数信号に対して高インピーダンス特性を有する
ローパスフィルタ２１を通過させて、固定体側送受信コ
イル１３から回転体側送受信コイル９へ前述の電力用周
波数信号を発する。

【００２７】以上の結果から、温度計測などを行う回転
体３に電池等の消耗する電源を設ける必要が無いので、
交換する手間がかからないし、重量的、スペース的にも
有利になる。また、耐環境性に優れた送受信コイル９、
１３を用いて伝送を行うため、保守が不要になって寿命
が長くなると共に、維持コストの低減を図ることができ
る。

【００２８】なお、この発明は前述の発明の実施の形態
に限定されることなく、適宜な変更を行なうことによ
り、その他の態様で実施し得るものである。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よる回転体上における温度等の計測方法では、回転体に
設けられているセンサにより回転体の温度等を計測し、
このセンサデータをコイルを用いて電磁結合により固定
体側に送信するが、この際の電力は固定体側から送信さ
れてくる電力用周波数信号から低周波信号を分離した後
に平滑・整流することにより得られるので、回転体側に
は電池等の電源が設けられていない。このため、交換す
る手間がかからないし、重量的、スペース的にも有利に
なる。この電力により、固定体側ではコイルを用いた電
磁結合により回転体側から送信されてくるセンサデータ
周波数信号から高周波信号を分離してセンサデータを取
出すことにより、回転体の温度等を正確に計測すること
ができる。

【００３０】請求項２の発明による回転体上における温
度等の計測装置では、回転体に設けられているセンサに
より回転体の温度等を計測し、センサデータ変換部によ
りセンサデータ周波数信号に変換した後、電磁結合によ
り回転体側送受信コイルから固定体側送受信コイルに送
信されるので、信号処理部は固定体側送受信コイルによ
り受信されたセンサデータ周波数信号からセンサデータ
を取出すことができる。また、固定体側においては交流
電源から得られる電力を電源変換部が電力用周波数信号
に変換し、固定体側送受信コイルから電磁結合により回
転体側送受信コイルに送信するので、回転体側において
は電力取出し部が回転体側送受信コイルにより受信され
た電力用周波数信号から電力を得て、回転体側における
電源とすることができる。これにより、回転体側には電
池等の電源を設ける必要がなく、交換する手間がかから
ないし、重量的、スペース的にも有利になる。

【００３１】請求項３の発明による回転体上における温
度等の計測装置では、電力取出し部において、ローパス
フィルタにより電力用周波数信号から低周波信号を分離
し、この低周波信号を電源化部が整流・平滑化して電力
を得ることができる。

【００３２】請求項４の発明による回転体上における温
度等の計測装置では、電源変換部において、降圧トラン
スにより交流電源を低圧化し、この低圧化された交流電
流からローパスフィルタにより低周波信号を分離した後
に、固定体側コイルから送信することができる。

【００３３】請求項５の発明による回転体上における温
度等の計測装置では、信号処理部で、ハイパスフィルタ
が固定体側送受信コイルにより受信された周波数信号か
ら高周波信号を分離し、Ｆ／Ｖ変換器が分離された高周
波信号を電圧信号に変換した後に、センサデータ検出部
がＦ／Ｖ変換器により変換された電圧信号からセンサデ
ータを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る回転体上における温度等の計測
装置を示す断面図である。

【図２】この発明に係る回転体上における温度等の計測
装置のブロック回路図である。

【図３】ローパスフィルタおよびハイパスフィルタの周
波数特性を示すグラフである。

【図４】Ｖ／Ｆ変換器の特性を示すグラフである。

【図５】Ｆ／Ｖ変換器の特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 回転体上における温度等の計測装置 ３ 回転体 ５ 固定枠（固定体） ７ 送信器 ９ 回転体側送受信コイル １１ 受信器 １３ 固定体側送受信コイル １５ センサ １７ Ｖ／Ｆ変換器（センサデータ変換部） ２１、２９ ローパスフィルタ ２３ 電源化部（電力取出し部） ２５ 商用交流電源（電源） ２７ 降圧トランス（電源変換部） ３１ ハイパスフィルタ ３３ Ｆ／Ｖ変換器 ３５ センサデータ検出部（信号処理部）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体を回転自在に支持する固定体側へ
   交流電源から供給される電圧を低周波の電力用周波数信
   号としてコイルを用いた電磁結合により前記回転体側へ
   送信し、回転体側ではこの受信した電力用周波数信号か
   ら低周波信号を分離した後に整流・平滑化して該回転体
   側における電源とし、回転体上に設けられた温度センサ
   等のセンサからの電圧信号をこの電圧信号に対応した高
   周波のセンサデータ周波数信号に変換した後、このセン
   サデータ周波数信号を同じくコイルを用いた電磁結合に
   より固定体側に送信し、固定体側において受信されたセ
   ンサデータ周波数信号からセンサデータ信号に復調させ
   てセンサデータを取り出すこと、を特徴とする回転体上
   における温度等の計測方法。
2. 【請求項２】 固定体に回転自在に支持されている回転
   体には、回転体の温度等を計測すべくこの回転体に設け
   られたセンサと、このセンサからの電圧信号をこの電圧
   信号に対応した高周波のセンサデータ周波数信号に変換
   するセンサデータ変換部と、このセンサデータ変換部に
   より変換されたセンサデータ周波数信号を送信すると共
   に前記固定体側から送信されてくる低周波の電力用周波
   数信号を受信すべく前記回転体に設けられた回転体側送
   受信コイルと、この回転体側送受信コイルにより受信さ
   れた電力用周波数信号から電力を得るための電力取出し
   部と、を備えており、前記固定体には、交流電源からの
   電力を電力用周波数信号に変換する電源変換部と、前記
   電力用周波数信号を回転体に送信すると共に回転体から
   のセンサデータ周波数信号を受信するための固定体側送
   受信コイルと、この固定体側送受信コイルにより受信さ
   れたセンサデータ周波数信号からセンサデータを取出す
   信号処理部と、を備えてなること、を特徴とする回転体
   上における温度等の計測装置。
3. 【請求項３】 前記電力取出し部が、前記回転体側送受
   信コイルにより受信された周波数信号から低周波信号を
   分離するローパスフィルタと、このローパスフィルタを
   通過した低周波信号を整流・平滑化する電源化部と、を
   備えてなることを特徴とする請求項２記載の回転体上に
   おける温度等の計測装置。
4. 【請求項４】 前記電源変換部が、交流電源を低圧化す
   る降圧トランスと、この降圧トランスにより低圧化され
   た交流電流から低周波信号を分離するローパスフィルタ
   と、を備えてなることを特徴とする請求項２記載の回転
   体上における温度等の計測装置。
5. 【請求項５】 前記信号処理部が、前記固定体側送受信
   コイルにより受信された周波数信号から高周波信号を分
   離するハイパスフィルタと、このハイパスフィルタを通
   過した高周波信号を電圧信号に変換するＦ／Ｖ変換器
   と、このＦ／Ｖ変換器により変換された電圧信号からセ
   ンサデータを取り出すセンサデータ検出部と、を備えて
   なることを特徴とする請求項２記載の回転体上における
   温度等の計測装置。