JP4032703B2

JP4032703B2 - Bearing device with sensor

Info

Publication number: JP4032703B2
Application number: JP2001337018A
Authority: JP
Inventors: 岳史滝澤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2021-11-01
Also published as: JP2003139155A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械装置（例えば、鉄道車両、自動車、搬送車などの移動体、連続鋳造や圧延機などの工作機械）に組み込まれた軸受、ギヤボックス、主軸スピンドル等の状態（振動、温度、回転速度などの状態）を検出し、その予防保全を図ることが可能なセンサ付軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のセンサ付軸受装置には、例えば図１１に示すように、転がり軸受１００がセットされたハウジング１０２に、振動センサ１０４及び温度センサ１０６が配設されており、これら振動センサ１０４及び温度センサ１０６は、ケーブル１０８,１１０を介してモニタ１１２及び温度計１１４に接続（有線で接続）されている。この場合、転がり軸受１００の運転中に発生した振動及び温度の状態変化は、振動センサ１０４及び温度センサ１０６によって検出され、各検出データがケーブル１０８,１１０を介してモニタ１１２及び温度計１１４に送信される。そして、このときモニタ１１２及び温度計１１４に送信された検出データに基づいて、記録計１１６が振動状態や温度状態の記録集計処理を行うと共に、警報装置１１８が振動変化や温度変化の監視警告処理を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のセンサ付軸受装置では、振動センサ１０４及び温度センサ１０６からの検出データがケーブル１０８,１１０を介して外部に設置したモニタ１１２,温度計１１４等に送信（有線で送信）されるようになっている。この場合、振動センサ１０４及び温度センサ１０６の設置個数が増えると、その分だけ外部に伝送するケーブル１０８,１１０の本数を増加させる必要があり、その結果、ケーブル１０８,１１０の配線処理が煩雑になると共に、配線処理用の部品点数が増加して、装置の製造コストが上昇してしまう。更に、装置内にケーブル１０８,１１０の配線用スペースを確保しなければならないため、その分だけ装置が大型化してしまう。また、大きな外部振動が加わった際に、ケーブル１０８,１１０が破断し、信号の送受信ができなくなってしまう場合もある。
本発明は、このような問題を解決するために成されており、その目的は、ワイヤレス方式で検出データを送信することが可能な低コストで小型のセンサ付軸受装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明のセンサ付軸受装置は、互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを少なくとも有し、内輪に軸が取り付けられ且つ外輪にハウジングが取り付けられて、外輪と内輪とが内輪回転、外輪回転、或いは外輪及び内輪が互いに回転するいずれかの回転方式で使用される転がり軸受を備えていると共に、この転がり軸受の振動、温度或いは回転速度の少なくともいずれか１つの状態を検出するように、外輪、外輪に取り付けられた部材、内輪、内輪に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニットと、この検出センサユニットから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニットとが設けられており、検出センサユニットには、前記検出データの管理を行うために用いられるＩＤ番号が割り当てられていると共に、中継ユニットは、ハウジングに装着されており、且つ、検出センサユニットと中継ユニットとは、ケーブルで電気的に接続されており、検出センサユニットからの検出データは、ケーブルを介して中継ユニットに伝送される。
また、本発明のセンサ付軸受装置は、互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを少なくとも有し、内輪に軸が取り付けられ且つ外輪にハウジングが取り付けられて、外輪と内輪とが内輪回転、外輪回転、或いは外輪及び内輪が互いに回転するいずれかの回転方式で使用される転がり軸受を備えていると共に、この転がり軸受の振動、温度或いは回転速度の少なくともいずれか１つの状態を検出するように、外輪、外輪に取り付けられた部材、内輪、内輪に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニットと、この検出センサユニットから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニットとが設けられており、検出センサユニットには、前記検出データの管理を行うために用いられるＩＤ番号が割り当てられていると共に、中継ユニットは、ハウジングに装着されており、且つ、検出センサユニットには、その検出データを所定の周波数成分の信号波に変換して中継ユニットにワイヤレスで送信することが可能な通信手段が設けられている。
更に、本発明のセンサ付軸受装置は、互いに相対的に回転可能な外輪及び内輪と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体とを少なくとも有し、内輪に軸が取り付けられ且つ外輪にハウジングが取り付けられて、外輪と内輪とが内輪回転、外輪回転、或いは外輪及び内輪が互いに回転するいずれかの回転方式で使用される転がり軸受を備えていると共に、この転がり軸受の振動、温度或いは回転速度の少なくともいずれか１つの状態を検出するように、外輪、外輪に取り付けられた部材、内輪、内輪に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニットと、この検出センサユニットから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニットとが設けられており、検出センサユニットには、前記検出データの管理を行うために用いられるＩＤ番号が割り当てられていると共に、中継ユニットは、ハウジングに装着されており、且つ、検出センサユニットと中継ユニットとは、電磁誘導を利用して電気的に接続されており、検出センサユニットには、その検出データを所定の変調信号に変調する変調回路が設けられ、中継ユニットには、変調信号を復調する復調回路が設けられている。
このような発明において、中継ユニットには、送受信可能なアンテナと、検出センサユニットからの検出データを所定の周波数成分の信号波に変換して外部にワイヤレスで送信することが可能であると共に、外部からの信号を制御する送受信機能を有する通信手段とが設けられている。この場合、中継ユニットからの信号をＰＨＳ又は携帯電話の電話網を介して遠隔地に伝播する。中継ユニットからの信号をインターネットを介して遠隔地に伝播する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一実施形態に係るセンサ付軸受装置について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、複列円すいころ軸受を例にとって説明するが、これに限定されることはなく、単列の円すいころ軸受であってもよく、また円筒ころ軸受、玉軸受、軸受ユニットなどころがり装置であれば種類を限定しない。
【０００６】
図１及び図２に示すように、本実施形態のセンサ付軸受装置は、ハウジング２に組み込まれており、互いに相対的に回転可能な外輪４及び内輪６と、これら外内輪間に組み込まれた複数個の転動体８とを少なくとも有する転がり軸受１０を備えていると共に、この転がり軸受１０の状態を検出するように、外輪４、外輪４に取り付けられた部材、内輪６、内輪６に取り付けられた部材の少なくとも１つ以上にセットされた検出センサユニット１２ａ,１２ｂと、この検出センサユニット１２ａ,１２ｂから出力された検出データをワイヤレスで外部に送信することが可能な中継ユニット１４とが設けられている。
本実施の形態では、外輪４にハウジング２が取り付けられ、内輪６に軸１６が取り付けられている。この場合、外輪４を回転させる外輪回転（内輪静止）方式や内輪６を回転させる内輪回転（外輪静止）方式、或いは、外輪４及び内輪６を互いに回転させる方式のいずれかを選択することが可能である。また、保持器１９や密封板（接触若しくは非接触シール又はシールド）１８など、その他の軸受構成は必要に応じて選択することが可能である。
【０００７】
検出センサユニット１２ａ,１２ｂには、転がり軸受１０の状態を検出するように、例えば振動や温度或いは回転速度などを検出する機能を持たせることが可能である。本実施の形態では、その一例として、検出センサユニット１２ａに転がり軸受１０の振動検出機能を、検出センサユニット１２ｂに転がり軸受１０の回転速度検出機能を夫々持たせることにする。
各検出センサユニット１２ａ,１２ｂは、共に、センサ２０と、このセンサ２０からの出力に信号処理を施す信号処理回路２２とを備えている（図２参照）。
転がり軸受１０の振動検出機能を持つ検出センサユニット１２ａにおいて、センサ２０には、例えば圧電素子（図示しない）を適用することが可能である。この場合、転がり軸受１０の運転中に振動がセンサ２０に作用すると、圧電素子が屈曲変形し、それに伴って圧電素子に電荷が発生する。このとき発生した電荷に信号処理回路を介して信号処理を施すことによって、転がり軸受１０の振動状態が検出される。そして、その検出データは、後述するように中継ユニット１４に伝送される。
一方、転がり軸受１０の回転速度検出機能を持つ検出センサユニット１２ｂにおいて、センサ２０には、例えば、ホール効果を利用したホール素子やホールＩＣ、磁束の変化に伴って抵抗値が変化する磁気抵抗素子{ＭＲ素子（magneto resistance element）、ＧＭＲ素子（giant magneto resistance element）等}を適用することが可能である。この場合、センサ２０は、軸１６の外周に取り付けられた速度検出リング（トーンリング、パルサリング等）２４（図１参照）に対向配置されており、転がり軸受１０の運転中に生じる例えば磁束密度の変化がセンサ２０を介して信号処理回路に伝達され、それに信号処理を施すことによって、転がり軸受１０の回転速度が検出される。そして、その検出データは、後述するように中継ユニット１４に伝送される。
本実施の形態において、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂと中継ユニット１４とは、ケーブル２６ａ,２６ｂで電気的に接続されており、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂからの検出データは、ケーブル２６ａ,２６ｂを介して中継ユニット１４に伝送される。
【０００８】
中継ユニット１４には、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂからの検出データを、例えば、振幅変調（ＡＭ）、周波数変調（ＦＭ）、位相変調（ＰＭ）等の所定の周波数成分の信号波に変換して外部にワイヤレスで送信することが可能な通信手段２８が設けられている（図２参照）。更に、中継ユニット１４には、通信手段２８や各検出センサユニット１２ａ,１２ｂを駆動させるための電源３０と、信号波をワイヤレス送信するための送信アンテナ３２とが設けられている。この場合、信号波としては、所定の周波数成分の電波、光波、超音波などを適用することが可能である。なお、センサ付軸受装置の使用目的や使用環境などに応じて種々の周波数成分の信号波に設定することも可能である。
なお、検出センサユニット１２ａ,１２ｂのセット方法としては、これら検出センサユニット１２ａ,１２ｂを外輪４、外輪４に取り付けられた部材（ハウジング２）、内輪６、内輪６に取り付けられた部材（軸１６）に確実に固定できる方法であれば、特に限定されることは無く、例えば、接着剤で接着する方法、ネジ止め、嵌合など種々の方法を採用することが可能である。本実施の形態では、その一例として、検出センサユニット１２ａ,１２ｂは、夫々、転がり軸受１０の外輪４に固定されている。
また、本実施の形態において、中継ユニット１４は、ハウジング２に装着されているが、その装着方法についても特に限定されることは無く、例えば、接着剤で接着する方法、ネジ止め、嵌合など種々の方法を採用することが可能である。更に、中継ユニット１４の装着位置についても特に限定されることは無く、ハウジング２内に埋め込んで装着しても、ハウジング２外部に露出させて装着しても良い。いずれの場合においても、送信アンテナ３２は、その先端部をハウジング２から外部に突出させて配置構成することが好ましい。このように送信アンテナ３２の先端部をハウジング２外に突出させることによって、送信アンテナ３２とモニタ３４との間の信号波の送受信感度を向上させることが可能となる。
【０００９】
上述したような構成において、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転中に検出センサユニット１２ａ,１２ｂから出力された検出データは、ケーブル２６ａ,２６ｂを介して中継ユニット１４に伝送され、この中継ユニット１４によって所定の信号波に変換された後、送信アンテナ３２からモニタ３４にワイヤレス送信される。このとき、記録計３６が転がり軸受１０の振動状態や回転速度状態の記録集計処理を行うと共に、警報装置３８が振動変化や回転速度変化の監視警告処理を行う。
このように本実施の形態によれば、検出センサユニット１２ａ,１２ｂからの検出データを中継ユニット１４を介してワイヤレスで外部に送信するように構成したことによって、センサ付軸受装置の部品点数の削減や装置構成の簡略化を図ることができ、その結果、低コストで小型のセンサ付軸受装置を実現することが可能となる。
また、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂと中継ユニット１４とをケーブル２６ａ,２６ｂで電気的に接続したことによって、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂに通信機能を搭載できない場合、使用環境により中継ユニット１４までワイヤレス送信できない場合にも、中継ユニット１４から外部にワイヤレス送信することを可能にしている。
更に、中継ユニット１４に電源３０を配置したことによって、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂの部品点数の削減やユニット構成の簡略化を図ることができるため、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂを小型化することが可能となる。この結果、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂのセット位置（配置）の自由度を向上させることが可能となる。
更にまた、中継ユニット１４の送信アンテナ３２の先端部をハウジング２外に突出させたことによって、送信アンテナ３２とモニタ３４との間の信号波の送受信感度を向上させることが可能となる。
【００１０】
なお、本発明は、上述した第一実施形態に限定されることはなく、以下のように種々変更することが可能である。
第１の変形例として、例えば図３に示すように、中継ユニット１４に信号処理回路２２を組み込み、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂにはセンサ２０のみを配設することも可能である。この構成によれば、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂを更に小型化することができる。
第２の変形例として、例えば図４に示すように、センサ２０の代わりに各検出センサユニット１２ａ,１２ｂに、回転センサとして受動（パッシブ）タイプの発電機内蔵センサ２０ａを組み込み、この発電機内蔵センサ２０ａからの電力により信号処理回路２２及び通信手段２８を直接駆動させるようにしても良い。この場合、中継ユニット１４に２次電池４０とこの２次電池４０に充電を施す充電回路４２とを設けることが好ましい。この構成によれば、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転中は、発電機内蔵センサ２０ａからの電力により信号処理回路２２及び通信手段２８を直接駆動させることができる。更に、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転が停止した場合でも、運転中において発電機内蔵センサ２０ａからの電力が充電回路４２を介して２次電池４０に蓄積されているため、蓄積された電力によって信号処理回路２２及び通信手段２８を連続駆動させることができる。また、単なる回転センサとして受動（パッシブ）タイプを使用してもよい。
第３の変形例として、例えば図５に示すように構成しても良い。この例は、検出センサユニット１２ａ,１２ｂに回転センサを使用しない場合を想定しており、各検出センサユニット１２ａ,１２ｂには、センサ２０と発電機４４が組み込まれる。この場合、発電機４４からの電力が中継ユニット１４の充電回路４２を介して２次電池４０に供給され、その２次電池４０の電力によって信号処理回路２２及び通信手段２８を駆動させる。
なお、上述した第一実施形態並びに第１〜第３の変形例の構成において、中継ユニット１４の送信アンテナ３２に代えて、送受信可能なアンテナ（図示しない）を適用すると共に通信手段２８に送受信機能を持たせても良い。この構成によれば、外部から中継ユニット１４を介して信号処理回路２２を制御することが可能になり、その結果、転がり軸受１０の状態（例えば、振動、温度、回転速度状態など）を遠隔操作で検出することができる。
【００１１】
次に、本発明の第二実施形態に係るセンサ付軸受装置について、添付図面を参照して説明する。
図６及び図７に示すように、本実施形態のセンサ付軸受装置において、検出センサユニット１２ａ,１２ｂには、その検出データを所定の周波数成分の信号波に変換して中継ユニット１４にワイヤレスで送信することが可能な通信手段４６及び送信アンテナ４８が設けられている共に、センサ２０、信号処理回路２２、通信手段４６を駆動するための電源５０が設けられている。また、中継ユニット１４には、検出センサユニット１２ａ,１２ｂの送信アンテナ４８を介してワイヤレス送信された検出データを受信して通信手段２８に伝送するための受信アンテナ５２が設けられている。この場合、送信アンテナ４８から受信アンテナ５２に送信する信号波としては、所定の周波数成分の電波、光波、超音波などを適用することが可能である。また、センサ付軸受装置の使用目的や使用環境などに応じて種々の周波数成分の信号波に設定することも可能である。
また、ハウジング２には、検出センサユニット１２ａ,１２ｂがセットされた周辺領域に切欠部５４が形成されている。この切欠部５４によって検出センサユニット１２ａ,１２ｂの周辺領域に比較的広い空間を確保しており、その結果、送信アンテナ４８から送信された信号波が中継ユニット１４に向けて伝播し易くなっている。この場合、中継ユニット１４をハウジング２内部にセットし、その受信アンテナ５２の先端部をハウジング２内に突出させて配置構成することが好ましい。中継ユニット１４をハウジング２外部にセットし、その受信アンテナ５２の先端部をハウジング２内に突出させない配置構成では、送信アンテナ４８からの信号波がハウジング２に干渉されて減衰してしまうため、送信アンテナ４８と受信アンテナ５２との間の信号波の送受信感度が低下してしまう。しかし、本実施の形態のように、中継ユニット１４をハウジング２内部にセットし、その受信アンテナ５２の先端部をハウジング２内に突出させることによって、信号波の減衰を無くすることができ、その結果、送信アンテナ４８と受信アンテナ５２との間の信号波の送受信感度を向上させることが可能となる。
なお、その他の構成は、上述した第一実施形態と同一であるため、本実施の形態において、第一実施形態と同一の構成には同一符号を付して、その説明を省略する。
このように本実施の形態によれば、検出センサユニット１２ａ,１２ｂから中継ユニット１４に検出データをワイヤレス送信するように構成したことによって、検出センサユニット１２ａ,１２ｂと中継ユニット１４との間の配線処理が不要となり、センサ付軸受装置の部品点数の削減、装置構成の簡略化並びに装置の低コスト化を図ることができる。更に、配線処理のためのスペースを確保する必要が無いため、装置の小型化を図ることもできる。
また、上述した第一実施形態の効果と同様に、本実施の形態においても、中継ユニット１４の送信アンテナ３２の先端部をハウジング２外に突出させたことによって、送信アンテナ３２とモニタ３４との間の信号波の送受信感度を向上させることが可能となる。
【００１２】
なお、本発明は、上述した第二実施形態に限定されることはなく、以下のように種々変更することが可能である。
第１の変形例として、例えば図８に示すように、電源５０の代わりに検出センサユニット１２ａ,１２ｂに、発電機（例えば、周波数発電機）５６を組み込み、この発電機５６からの電力によりセンサ２０、信号処理回路２２並びに通信手段４６を直接駆動させるようにしても良い。この場合、検出センサユニット１２ａ,１２ｂに２次電池５８とこの２次電池５８に充電を施す充電回路６０とを設けることが好ましい。この構成によれば、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転中は、発電機５６からの電力によりセンサ２０、信号処理回路２２並びに通信手段４６を直接駆動させることができる。更に、センサ付軸受装置（転がり軸受１０）の運転が停止した場合でも、運転中において発電機５６からの電力が充電回路６０を介して２次電池５８に蓄積されているため、蓄積された電力によってセンサ２０、信号処理回路２２並びに通信手段４６を連続駆動させることができる。
なお、上述した第二実施形態並びに第１の変形例の構成において、検出センサユニット１２ａ,１２ｂの送信アンテナ４８に代えて、送受信可能なアンテナ（図示しない）を適用すると共に通信手段４６に送受信機能を持たせても良い。この構成によれば、外部から検出センサユニット１２ａ,１２ｂの信号処理回路２２を制御することが可能になり、その結果、転がり軸受１０の状態（例えば、振動、温度、回転速度状態など）を遠隔操作で検出することができる。
また、第２の変形例として、例えば図９に示すように、検出センサユニット１２ａ,１２ｂと中継ユニット１４を電磁誘導を利用して電気的に接続させるように構成しても良い。この場合、検出センサユニット１２ａ,１２ｂには、その検出データを所定の変調信号に変調する変調回路６２が設けられていると共に、送信アンテナの代わりに送信コイル６４が設けられている。一方、中継ユニット１４には、変調信号を復調する復調回路６６が設けられていると共に、受信アンテナの変わりに受信コイル６８が設けられている。この構成において、検出センサユニット１２ａ,１２ｂのセンサ２０から信号処理回路２２を介して出力された検出データは、変調回路６２によって所定の変調信号に変調された後、送信コイル６４から中継ユニット１４の受信コイル６８に印可される。このとき変調信号は、電磁結合によって受信コイル６８にワイヤレス送信され、復調回路６６を介して復調される。そして、復調された検出データは、通信手段２８によって所定の信号波に変換された後、送信アンテナ３２を介してモニタ３４にワイヤレス送信される。
なお、この第２の変形例において、復調回路６６をモニタ３４に配設しても良い。この場合、変調信号は、中継ユニット１４を介してそのままモニタ３４にワイヤレス送信され、モニタ３４に配設された復調回路で復調される。また、電源５０の代わりに検出センサユニット１２ａ,１２ｂに発電機を設けて、この発電機からの電力によってセンサ２０、信号処理回路２２並びに変調回路６２を駆動しても良い。更に、中継ユニット１４の電源３０を除去し、検出センサユニット１２ａ,１２ｂの発電機の電力を中継ユニット１４に電磁誘導で供給するように構成しても良い。
また、検出センサユニット１２ａ,１２ｂの電源５０を除去し、中継ユニット１４の電源３０から検出センサユニット１２ａ,１２ｂへ電磁誘導で電源供給してもよい。
【００１３】
次に、本発明の第三実施形態に係るセンサ付軸受装置について、添付図面を参照して説明する。
図１０に示すように、本実施の形態のセンサ付軸受装置は、転がり軸受１０が軸支している軸１６に検出センサユニット１２が埋め込まれており、この検出センサユニット１２で検出された軸１６の状態（振動、温度、回転速度などの状態）をワイヤレスで中継ユニット１４に送信できるようになっている。この場合、検出センサ１２の構成は、図６〜図９に示された構成と同一の構成を採用することができるため、その説明は省略する。また、その他の構成は、上述した第一及び第二実施形態と同一であるため、本実施の形態において、第一及び第二実施形態と同一の構成には同一符号を付して、その説明を省略する。
このように本実施の形態によれば、検出センサユニット１２を軸１６に集約配置したことによって、更に小型で低コストなセンサ付軸受装置を実現することが可能となる。また、軸１６の詳細な状態変化を非接触でありながら精度良く検出することが可能となる。更に、検出センサユニット１２を転がり軸受１０の回転輪（内輪６）に直接取り付ければ、軸受の状態をも同時に且つ精度良く検出することが可能となる。
【００１４】
なお、本発明は、上述した第一乃至第三実施形態並びに各変形例に限定されることはなく、以下のように種々変更することが可能である。
中継ユニット１４から有線或いは無線で送信又は送受信される検出データは、正常・異常信号（信号処理回路内に異常判別回路を設けて判定する）、センサ出力の数値データ、センサ出力を平均化した数値データなど、特に限定されず、また、送信（送受信）間隔も一定間隔、要求時、連続など、特に限定されない。
また、検出センサユニット（センサ）にＩＤ番号を割り当てて個々に管理しても良い。この場合、複数の検出センサユニット（センサ）を同時に使用しても、そのデータ管理を正確に行うことができる。
また、１つの中継ユニットで複数の検出センサユニットからの出力を受信しても良いし、或いは、複数の中継ユニットで複数の検出センサユニットからの出力を受信しても良い
また、中継ユニットからの信号を例えばＰＨＳや携帯電話で受信し、これらＰＨＳや携帯電話の電話網（インターネットを含める）を介して遠隔地に伝播させても良い。この場合、検出センサユニットの使用場所と管理場所が遠距離であっても問題無く信号を送ることができ、転がり軸受を集中管理することが可能となる。特に、自動車や鉄道車両にＰＨＳや携帯電話の電話網を利用した信号送信方式を使用すると、走行中の自動車や鉄道車両の軸受やギヤボックス等の状態をリアルタイムで集中管理することができるため、故障などの発生を未然に防止することが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、ワイヤレス方式で検出データを送信することが可能な低コストで小型のセンサ付軸受装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係るセンサ付軸受装置の全体の構成を概略的に示す断面図。
【図２】図１に示された検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図３】第一実施形態の第１の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図４】第一実施形態の第２の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図５】第一実施形態の第３の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第二実施形態に係るセンサ付軸受装置の全体の構成を概略的に示す断面図。
【図７】図６に示された検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図８】第二実施形態の第１の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図９】第二実施形態の第２の変形例に係る検出センサユニット及び中継ユニットの回路構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第三実施形態に係るセンサ付軸受装置の全体の構成を概略的に示す断面図。
【図１１】従来のセンサ付軸受装置の構成を概略的に示す図。
【符号の説明】
４：外輪
６：内輪
８：転動体
１０：転がり軸受
１２ａ,１２ｂ：検出センサユニット
１４：中継ユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the state (vibration, temperature, etc.) of a bearing, a gear box, a spindle spindle and the like incorporated in a mechanical device (for example, a moving body such as a railway vehicle, an automobile, a conveyance vehicle, or a machine tool such as a continuous casting or rolling mill). The present invention relates to a sensor-equipped bearing device capable of detecting a state such as a rotational speed) and performing preventive maintenance thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of sensor-equipped bearing device, as shown in FIG. 11, for example, a vibration sensor 104 and a temperature sensor 106 are disposed in a housing 102 in which a rolling bearing 100 is set. The temperature sensor 106 is connected (connected by wire) to the monitor 112 and the thermometer 114 via cables 108 and 110. In this case, vibration and temperature state changes that occur during operation of the rolling bearing 100 are detected by the vibration sensor 104 and the temperature sensor 106, and each detection data is transmitted to the monitor 112 and the thermometer 114 via the cables 108 and 110. Is done. At this time, based on the detection data transmitted to the monitor 112 and the thermometer 114, the recorder 116 performs recording and summarizing processing of the vibration state and temperature state, and the alarm device 118 performs monitoring and warning processing of vibration change and temperature change. I do.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional bearing device with a sensor, the detection data from the vibration sensor 104 and the temperature sensor 106 are transmitted (transmitted by wire) to the monitor 112, the thermometer 114, etc. installed outside via the cables 108 and 110. It has become. In this case, when the number of installed vibration sensors 104 and temperature sensors 106 increases, it is necessary to increase the number of cables 108 and 110 to be transmitted to the outside, and as a result, the wiring processing of the cables 108 and 110 becomes complicated. At the same time, the number of parts for wiring processing increases and the manufacturing cost of the apparatus increases. Furthermore, since it is necessary to secure a space for wiring the cables 108 and 110 in the apparatus, the apparatus is enlarged accordingly. In addition, when a large external vibration is applied, the cables 108 and 110 may be broken and signal transmission / reception may not be possible.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a low-cost and small-sized bearing device with a sensor capable of transmitting detection data in a wireless manner.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the sensor-equipped bearing device of the present invention has at least an outer ring and an inner ring that are rotatable relative to each other, and a plurality of rolling elements incorporated between the outer and inner rings. In addition, the shaft is attached to the inner ring and the housing is attached to the outer ring, and the outer ring and the inner ring are used in any rotation system in which the inner ring rotates, the outer ring rotates, or the outer ring and the inner ring rotate with each other. It is equipped with a rolling bearing, and At least one of vibration, temperature or rotational speed A detection sensor unit set on at least one of the outer ring, a member attached to the outer ring, an inner ring, and a member attached to the inner ring, and detection data output from the detection sensor unit to detect the state wirelessly Is provided with a relay unit that can transmit to the outside. Used to manage the detection data The ID number is assigned, the relay unit is mounted on the housing, and the detection sensor unit and the relay unit are electrically connected by a cable, and the detection data from the detection sensor unit is It is transmitted to the relay unit via a cable.
The sensor-equipped bearing device of the present invention includes at least an outer ring and an inner ring that are rotatable relative to each other and a plurality of rolling elements incorporated between the outer and inner rings. In addition, the shaft is attached to the inner ring and the housing is attached to the outer ring, and the outer ring and the inner ring are used in any rotation system in which the inner ring rotates, the outer ring rotates, or the outer ring and the inner ring rotate with each other. It is equipped with a rolling bearing, and At least one of vibration, temperature or rotational speed A detection sensor unit set on at least one of the outer ring, a member attached to the outer ring, an inner ring, and a member attached to the inner ring, and detection data output from the detection sensor unit to detect the state wirelessly Is provided with a relay unit that can transmit to the outside. Used to manage the detection data An ID number is assigned and the relay unit is mounted on the housing, and the detection sensor unit converts the detection data into a signal wave of a predetermined frequency component and transmits the signal wave to the relay unit wirelessly. A communication means is provided.
Furthermore, the sensor-equipped bearing device of the present invention has at least an outer ring and an inner ring that are rotatable relative to each other, and a plurality of rolling elements incorporated between the outer and inner rings. In addition, the shaft is attached to the inner ring and the housing is attached to the outer ring, and the outer ring and the inner ring are used in any rotation system in which the inner ring rotates, the outer ring rotates, or the outer ring and the inner ring rotate with each other. It is equipped with a rolling bearing, and At least one of vibration, temperature or rotational speed A detection sensor unit set on at least one of the outer ring, a member attached to the outer ring, an inner ring, and a member attached to the inner ring, and detection data output from the detection sensor unit to detect the state wirelessly Is provided with a relay unit that can transmit to the outside. Used to manage the detection data The ID number is assigned, the relay unit is mounted on the housing, and the detection sensor unit and the relay unit are electrically connected using electromagnetic induction. A modulation circuit that modulates the detection data into a predetermined modulation signal is provided, and a demodulation circuit that demodulates the modulation signal is provided in the relay unit.
In such an invention, the relay unit can transmit and receive an antenna that can transmit and receive, and the detection data from the detection sensor unit can be converted into a signal wave of a predetermined frequency component and transmitted to the outside wirelessly. And a communication means having a transmission / reception function for controlling a signal from the terminal. In this case, a signal from the relay unit is propagated to a remote place via a PHS or a cellular phone telephone network. The signal from the relay unit is propagated to a remote place via the Internet.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a sensor-equipped bearing device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, a double-row tapered roller bearing will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and may be a single-row tapered roller bearing, or a cylindrical roller bearing, ball bearing, or bearing unit. If it is a rolling device etc., a kind will not be limited.
[0006]
As shown in FIGS. 1 and 2, the sensor-equipped bearing device of the present embodiment is incorporated in a housing 2, and is incorporated between an outer ring 4 and an inner ring 6 that are rotatable relative to each other, and between these outer and inner rings. A rolling bearing 10 having at least a plurality of rolling elements 8 is provided, and the outer ring 4, a member attached to the outer ring 4, an inner ring 6, and an inner ring 6 are attached so as to detect the state of the rolling bearing 10. Detection sensor units 12a and 12b set on at least one of the members, and a relay unit 14 capable of wirelessly transmitting detection data output from the detection sensor units 12a and 12b to the outside. ing.
In the present embodiment, the housing 2 is attached to the outer ring 4, and the shaft 16 is attached to the inner ring 6. In this case, it is possible to select either an outer ring rotating (inner ring stationary) method for rotating the outer ring 4, an inner ring rotating (outer ring stationary) method for rotating the inner ring 6, or a method of rotating the outer ring 4 and the inner ring 6 relative to each other. It is. Further, other bearing configurations such as the cage 19 and the sealing plate (contact or non-contact seal or shield) 18 can be selected as necessary.
[0007]
The detection sensor units 12a and 12b can be provided with a function of detecting, for example, vibration, temperature, or rotational speed so as to detect the state of the rolling bearing 10. In the present embodiment, as an example, the detection sensor unit 12a is provided with the vibration detection function of the rolling bearing 10, and the detection sensor unit 12b is provided with the rotational speed detection function of the rolling bearing 10.
Each of the detection sensor units 12a and 12b includes a sensor 20 and a signal processing circuit 22 that performs signal processing on the output from the sensor 20 (see FIG. 2).
In the detection sensor unit 12 a having a vibration detection function of the rolling bearing 10, for example, a piezoelectric element (not shown) can be applied to the sensor 20. In this case, when vibration acts on the sensor 20 during operation of the rolling bearing 10, the piezoelectric element is bent and deformed, and accordingly, electric charges are generated in the piezoelectric element. The vibration state of the rolling bearing 10 is detected by subjecting the generated charge to signal processing via a signal processing circuit. Then, the detection data is transmitted to the relay unit 14 as will be described later.
On the other hand, in the detection sensor unit 12b having the function of detecting the rotational speed of the rolling bearing 10, the sensor 20 includes, for example, a Hall element using a Hall effect, a Hall IC, and a magnetoresistive element whose resistance value changes with changes in magnetic flux. {MR element (magneto resistance element), GMR element (giant magneto resistance element), etc.} can be applied. In this case, the sensor 20 is disposed opposite to a speed detection ring (tone ring, pulsar ring, etc.) 24 (see FIG. 1) attached to the outer periphery of the shaft 16, and for example, a magnetic flux density generated during the operation of the rolling bearing 10. The change is transmitted to the signal processing circuit through the sensor 20, and the rotation speed of the rolling bearing 10 is detected by performing signal processing on the signal processing circuit. Then, the detection data is transmitted to the relay unit 14 as will be described later.
In the present embodiment, the detection sensor units 12a, 12b and the relay unit 14 are electrically connected by cables 26a, 26b, and the detection data from the detection sensor units 12a, 12b is transmitted by the cables 26a, 26b. To the relay unit 14.
[0008]
The relay unit 14 converts detection data from each of the detection sensor units 12a and 12b into a signal wave having a predetermined frequency component such as amplitude modulation (AM), frequency modulation (FM), phase modulation (PM), or the like. Communication means 28 capable of wirelessly transmitting to the outside is provided (see FIG. 2). Further, the relay unit 14 is provided with a power source 30 for driving the communication means 28 and each of the detection sensor units 12a and 12b, and a transmission antenna 32 for wirelessly transmitting a signal wave. In this case, a radio wave, a light wave, an ultrasonic wave, or the like having a predetermined frequency component can be applied as the signal wave. It is also possible to set the signal wave of various frequency components according to the purpose of use or usage environment of the sensor-equipped bearing device.
As a method for setting the detection sensor units 12a and 12b, these detection sensor units 12a and 12b are the outer ring 4, a member attached to the outer ring 4 (housing 2), an inner ring 6 and a member attached to the inner ring 6 (shaft 16). The method is not particularly limited as long as it can be reliably fixed, and various methods such as a method of bonding with an adhesive, screwing, and fitting can be employed. In the present embodiment, as an example, the detection sensor units 12a and 12b are fixed to the outer ring 4 of the rolling bearing 10, respectively.
Further, in the present embodiment, the relay unit 14 is mounted on the housing 2, but the mounting method is not particularly limited, for example, an adhesive bonding method, screwing, fitting, or the like. Various methods can be employed. Further, the mounting position of the relay unit 14 is not particularly limited, and the relay unit 14 may be mounted by being embedded in the housing 2 or exposed outside the housing 2. In any case, it is preferable that the transmitting antenna 32 is arranged and configured with its tip protruding from the housing 2 to the outside. Thus, by projecting the tip of the transmission antenna 32 to the outside of the housing 2, it is possible to improve the transmission / reception sensitivity of the signal wave between the transmission antenna 32 and the monitor 34.
[0009]
In the configuration as described above, detection data output from the detection sensor units 12a and 12b during operation of the sensor-equipped bearing device (rolling bearing 10) is transmitted to the relay unit 14 via the cables 26a and 26b. After being converted into a predetermined signal wave by the unit 14, it is wirelessly transmitted from the transmission antenna 32 to the monitor 34. At this time, the recorder 36 records and summarizes the vibration state and rotation speed state of the rolling bearing 10, and the alarm device 38 performs monitoring and warning processing for vibration change and rotation speed change.
As described above, according to the present embodiment, the detection data from the detection sensor units 12a and 12b is wirelessly transmitted to the outside via the relay unit 14, thereby reducing the number of parts of the sensor-equipped bearing device. As a result, it is possible to realize a small sensor-equipped bearing device at low cost.
Further, when the detection sensor units 12a and 12b and the relay unit 14 are electrically connected by the cables 26a and 26b, and the communication function cannot be mounted on the detection sensor units 12a and 12b, the relay unit 14 may be connected depending on the use environment. Even when wireless transmission is impossible, wireless transmission from the relay unit 14 to the outside is possible.
Furthermore, since the power supply 30 is arranged in the relay unit 14, the number of parts of each detection sensor unit 12a, 12b can be reduced and the unit configuration can be simplified. Therefore, each detection sensor unit 12a, 12b can be downsized. It becomes possible. As a result, it is possible to improve the degree of freedom of the set positions (arrangements) of the detection sensor units 12a and 12b.
Furthermore, the transmission / reception sensitivity of the signal wave between the transmission antenna 32 and the monitor 34 can be improved by projecting the tip of the transmission antenna 32 of the relay unit 14 out of the housing 2.
[0010]
The present invention is not limited to the first embodiment described above, and various modifications can be made as follows.
As a first modification, for example, as shown in FIG. 3, it is also possible to incorporate a signal processing circuit 22 in the relay unit 14 and to dispose only the sensor 20 in each of the detection sensor units 12a and 12b. According to this structure, each detection sensor unit 12a, 12b can be further reduced in size.
As a second modification, for example, as shown in FIG. 4, instead of the sensor 20, a passive type generator built-in sensor 20 a is incorporated as a rotation sensor in each of the detection sensor units 12 a and 12 b, and the built-in generator is built in. You may make it drive the signal processing circuit 22 and the communication means 28 directly with the electric power from the sensor 20a. In this case, the relay unit 14 is preferably provided with a secondary battery 40 and a charging circuit 42 for charging the secondary battery 40. According to this configuration, during operation of the sensor-equipped bearing device (rolling bearing 10), the signal processing circuit 22 and the communication means 28 can be directly driven by the power from the generator built-in sensor 20a. Further, even when the operation of the sensor-equipped bearing device (rolling bearing 10) is stopped, the electric power from the generator built-in sensor 20a is accumulated in the secondary battery 40 through the charging circuit 42 during the operation. The signal processing circuit 22 and the communication means 28 can be continuously driven by the generated electric power. Further, a passive type may be used as a simple rotation sensor.
As a third modification, for example, a configuration as shown in FIG. 5 may be used. In this example, it is assumed that a rotation sensor is not used for the detection sensor units 12a and 12b, and the sensor 20 and the generator 44 are incorporated in each of the detection sensor units 12a and 12b. In this case, power from the generator 44 is supplied to the secondary battery 40 via the charging circuit 42 of the relay unit 14, and the signal processing circuit 22 and the communication means 28 are driven by the power of the secondary battery 40.
In the configuration of the first embodiment and the first to third modifications described above, an antenna (not shown) capable of transmission / reception is applied instead of the transmission antenna 32 of the relay unit 14 and the transmission / reception function is provided to the communication means 28. May be given. According to this configuration, it becomes possible to control the signal processing circuit 22 from the outside via the relay unit 14, and as a result, the state (for example, vibration, temperature, rotational speed state, etc.) of the rolling bearing 10 is remotely controlled. Can be detected.
[0011]
Next, a sensor-equipped bearing device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIGS. 6 and 7, in the sensor-equipped bearing device of this embodiment, the detection sensor units 12a and 12b convert the detection data into signal waves of a predetermined frequency component and wirelessly transmit to the relay unit 14. A communication means 46 and a transmission antenna 48 capable of transmitting are provided, and a power source 50 for driving the sensor 20, the signal processing circuit 22, and the communication means 46 is provided. The relay unit 14 is provided with a reception antenna 52 for receiving detection data wirelessly transmitted via the transmission antennas 48 of the detection sensor units 12 a and 12 b and transmitting the detection data to the communication means 28. In this case, as a signal wave transmitted from the transmission antenna 48 to the reception antenna 52, a radio wave, a light wave, an ultrasonic wave, or the like having a predetermined frequency component can be applied. It is also possible to set the signal wave of various frequency components according to the purpose of use or the usage environment of the sensor-equipped bearing device.
Further, the housing 2 has a notch 54 formed in a peripheral region where the detection sensor units 12a and 12b are set. The notch 54 secures a relatively wide space in the peripheral area of the detection sensor units 12a and 12b, and as a result, the signal wave transmitted from the transmission antenna 48 is easily propagated toward the relay unit 14. . In this case, it is preferable that the relay unit 14 is set inside the housing 2, and the tip end portion of the receiving antenna 52 is projected into the housing 2. In the arrangement configuration in which the relay unit 14 is set outside the housing 2 and the front end portion of the receiving antenna 52 is not protruded into the housing 2, the signal wave from the transmitting antenna 48 is interfered with the housing 2 and attenuates. The transmission / reception sensitivity of the signal wave between the antenna 48 and the receiving antenna 52 is lowered. However, as in this embodiment, by setting the relay unit 14 inside the housing 2 and projecting the front end of the receiving antenna 52 into the housing 2, the attenuation of the signal wave can be eliminated. As a result, the transmission / reception sensitivity of the signal wave between the transmission antenna 48 and the reception antenna 52 can be improved.
In addition, since the other structure is the same as 1st embodiment mentioned above, in this Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as 1st embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
As described above, according to the present embodiment, since the detection data is transmitted from the detection sensor units 12a and 12b to the relay unit 14 wirelessly, wiring between the detection sensor units 12a and 12b and the relay unit 14 is performed. No processing is required, and the number of parts of the sensor-equipped bearing device can be reduced, the device configuration can be simplified, and the cost of the device can be reduced. Furthermore, since it is not necessary to secure a space for wiring processing, the apparatus can be downsized.
Further, similarly to the effect of the first embodiment described above, also in this embodiment, the distal end portion of the transmission antenna 32 of the relay unit 14 is protruded out of the housing 2, so that the transmission antenna 32 and the monitor 34 are connected. It becomes possible to improve the transmission / reception sensitivity of the signal wave between them.
[0012]
In addition, this invention is not limited to 2nd embodiment mentioned above, Various changes are possible as follows.
As a first modification, for example, as shown in FIG. 8, a generator (for example, a frequency generator) 56 is incorporated in the detection sensor units 12 a and 12 b instead of the power supply 50, and a sensor is used by the electric power from the generator 56. 20, the signal processing circuit 22 and the communication means 46 may be directly driven. In this case, the detection sensor units 12a and 12b are preferably provided with a secondary battery 58 and a charging circuit 60 for charging the secondary battery 58. According to this configuration, during operation of the sensor-equipped bearing device (rolling bearing 10), the sensor 20, the signal processing circuit 22, and the communication means 46 can be directly driven by the electric power from the generator 56. Further, even when the operation of the sensor-equipped bearing device (rolling bearing 10) is stopped, since the electric power from the generator 56 is accumulated in the secondary battery 58 through the charging circuit 60 during the operation, the accumulated electric power is stored. Thus, the sensor 20, the signal processing circuit 22, and the communication means 46 can be continuously driven.
In the configuration of the second embodiment and the first modification described above, an antenna (not shown) capable of transmitting and receiving is applied instead of the transmitting antenna 48 of the detection sensor units 12a and 12b, and the transmitting and receiving function is applied to the communication means 46. May be given. According to this configuration, the signal processing circuit 22 of the detection sensor units 12a and 12b can be controlled from the outside, and as a result, the state of the rolling bearing 10 (for example, vibration, temperature, rotational speed state, etc.) can be remotely controlled. Can be detected by operation.
As a second modification, for example, as shown in FIG. 9, the detection sensor units 12a and 12b and the relay unit 14 may be electrically connected using electromagnetic induction. In this case, the detection sensor units 12a and 12b are provided with a modulation circuit 62 that modulates the detection data into a predetermined modulation signal, and a transmission coil 64 instead of the transmission antenna. On the other hand, the relay unit 14 is provided with a demodulating circuit 66 for demodulating the modulated signal, and a receiving coil 68 is provided instead of the receiving antenna. In this configuration, the detection data output from the sensor 20 of the detection sensor units 12a and 12b via the signal processing circuit 22 is modulated into a predetermined modulation signal by the modulation circuit 62 and then transmitted from the transmission coil 64 to the relay unit 14. Applied to the receiving coil 68. At this time, the modulation signal is wirelessly transmitted to the receiving coil 68 by electromagnetic coupling and demodulated via the demodulation circuit 66. The demodulated detection data is converted into a predetermined signal wave by the communication means 28 and then wirelessly transmitted to the monitor 34 via the transmission antenna 32.
In the second modification, the demodulation circuit 66 may be disposed in the monitor 34. In this case, the modulated signal is wirelessly transmitted to the monitor 34 as it is via the relay unit 14 and demodulated by a demodulation circuit provided in the monitor 34. Further, a generator may be provided in the detection sensor units 12a and 12b instead of the power supply 50, and the sensor 20, the signal processing circuit 22, and the modulation circuit 62 may be driven by the electric power from the generator. Further, the power supply 30 of the relay unit 14 may be removed, and the power of the generators of the detection sensor units 12a and 12b may be supplied to the relay unit 14 by electromagnetic induction.
Further, the power supply 50 of the detection sensor units 12a and 12b may be removed, and power may be supplied from the power supply 30 of the relay unit 14 to the detection sensor units 12a and 12b by electromagnetic induction.
[0013]
Next, a sensor-equipped bearing device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 10, in the sensor-equipped bearing device according to the present embodiment, a detection sensor unit 12 is embedded in a shaft 16 on which a rolling bearing 10 is pivotally supported, and a shaft detected by the detection sensor unit 12. 16 states (states such as vibration, temperature, and rotation speed) can be transmitted to the relay unit 14 wirelessly. In this case, the configuration of the detection sensor 12 can be the same as the configuration shown in FIGS. In addition, since the other configurations are the same as those of the first and second embodiments described above, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the first and second embodiments in the present embodiment, and the description thereof will be given. Is omitted.
As described above, according to the present embodiment, the detection sensor units 12 are centrally arranged on the shaft 16, whereby a sensor bearing device with a smaller size and lower cost can be realized. Further, it is possible to detect a detailed state change of the shaft 16 with high accuracy while being non-contact. Furthermore, if the detection sensor unit 12 is directly attached to the rotating wheel (inner ring 6) of the rolling bearing 10, the state of the bearing can be detected simultaneously and accurately.
[0014]
The present invention is not limited to the above-described first to third embodiments and modifications, and various modifications can be made as follows.
Detection data transmitted or transmitted / received from / to the relay unit 14 in a wired or wireless manner includes normal / abnormal signals (determined by providing an abnormality determination circuit in the signal processing circuit), sensor output numerical data, and numerical values obtained by averaging sensor outputs. Data and the like are not particularly limited, and the transmission (transmission / reception) interval is not particularly limited, such as a constant interval, a request time, or a continuous interval.
Further, ID numbers may be assigned to the detection sensor units (sensors) and managed individually. In this case, even if a plurality of detection sensor units (sensors) are used simultaneously, the data management can be performed accurately.
Further, one relay unit may receive outputs from a plurality of detection sensor units, or a plurality of relay units may receive outputs from a plurality of detection sensor units.
Further, a signal from the relay unit may be received by, for example, a PHS or a mobile phone, and propagated to a remote place via the PHS or a mobile phone telephone network (including the Internet). In this case, a signal can be sent without problems even if the use place and the management place of the detection sensor unit are at a long distance, and the rolling bearing can be centrally managed. In particular, if a signal transmission method using a PHS or mobile phone network is used for automobiles and railway vehicles, it is possible to centrally manage the state of the bearings and gear boxes of the running automobiles and railway vehicles in real time. It becomes possible to prevent the occurrence of a failure.
[0015]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the low-cost and small-sized bearing apparatus with a sensor which can transmit detection data by a wireless system is realizable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the overall configuration of a sensor-equipped bearing device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of a detection sensor unit and a relay unit shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing circuit configurations of a detection sensor unit and a relay unit according to a first modification of the first embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing circuit configurations of a detection sensor unit and a relay unit according to a second modification of the first embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing circuit configurations of a detection sensor unit and a relay unit according to a third modification of the first embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an overall configuration of a sensor-equipped bearing device according to a second embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing a circuit configuration of the detection sensor unit and the relay unit shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a block diagram showing circuit configurations of a detection sensor unit and a relay unit according to a first modification of the second embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing circuit configurations of a detection sensor unit and a relay unit according to a second modification of the second embodiment.
FIG. 10 is a sectional view schematically showing the overall configuration of a sensor-equipped bearing device according to a third embodiment of the invention.
FIG. 11 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional bearing device with a sensor.
[Explanation of symbols]
4: Outer ring
6: Inner ring
8: Rolling elements
10: Rolling bearing
12a, 12b: detection sensor unit
14: Relay unit

Claims

A relatively rotatable outer ring and the inner ring together, at least chromatic and a plurality of rolling elements incorporated between these outside inner and housing is attached to and outer shaft is attached to the inner ring, the outer ring and the inner ring Is provided with a rolling bearing used in inner ring rotation, outer ring rotation, or any rotation method in which the outer ring and inner ring rotate with respect to each other , and at least one state of vibration, temperature, or rotation speed of the rolling bearing. A detection sensor unit set on at least one of the outer ring, a member attached to the outer ring, an inner ring, a member attached to the inner ring, and detection data output from the detection sensor unit are wirelessly externally detected. And a relay unit capable of transmitting to
An ID number used for managing the detection data is assigned to the detection sensor unit, and the relay unit is mounted on the housing, and the detection sensor unit and the relay unit are connected by a cable. A sensor-equipped bearing device, wherein the bearing device is electrically connected, and detection data from the detection sensor unit is transmitted to a relay unit via a cable.

A relatively rotatable outer ring and the inner ring together, at least chromatic and a plurality of rolling elements incorporated between these outside inner and housing is attached to and outer shaft is attached to the inner ring, the outer ring and the inner ring Is provided with a rolling bearing used in inner ring rotation, outer ring rotation, or any rotation method in which the outer ring and inner ring rotate with respect to each other , and at least one state of vibration, temperature, or rotation speed of the rolling bearing. A detection sensor unit set on at least one of the outer ring, a member attached to the outer ring, an inner ring, a member attached to the inner ring, and detection data output from the detection sensor unit are wirelessly externally detected. And a relay unit capable of transmitting to
An ID number used for managing the detection data is assigned to the detection sensor unit, the relay unit is mounted on the housing, and the detection data is stored in the detection sensor unit. A sensor-equipped bearing device, characterized in that communication means capable of converting the signal component into a signal wave having a frequency component and wirelessly transmitting it to the relay unit is provided.

A relatively rotatable outer ring and the inner ring together, at least chromatic and a plurality of rolling elements incorporated between these outside inner and housing is attached to and outer shaft is attached to the inner ring, the outer ring and the inner ring Is provided with a rolling bearing used in inner ring rotation, outer ring rotation, or any rotation method in which the outer ring and inner ring rotate with respect to each other , and at least one state of vibration, temperature, or rotation speed of the rolling bearing. A detection sensor unit set on at least one of the outer ring, a member attached to the outer ring, an inner ring, a member attached to the inner ring, and detection data output from the detection sensor unit are wirelessly externally detected. And a relay unit capable of transmitting to
An ID number used for managing the detection data is assigned to the detection sensor unit, the relay unit is mounted on the housing, and the detection sensor unit and the relay unit are electromagnetic induction. The detection sensor unit is provided with a modulation circuit that modulates the detection data into a predetermined modulation signal, and the relay unit is provided with a demodulation circuit that demodulates the modulation signal. A sensor-equipped bearing device.

The relay unit is capable of transmitting and receiving antennas and detection data from the detection sensor unit can be converted into a signal wave having a predetermined frequency component and transmitted to the outside wirelessly, and the signal from the outside is controlled. 4. The sensor-equipped bearing device according to claim 1, further comprising a communication unit having a transmission / reception function.

The sensor-equipped bearing device according to any one of claims 1 to 4, wherein a signal from the relay unit is propagated to a remote place via a PHS or a cellular phone telephone network.

The sensor-equipped bearing device according to any one of claims 1 to 4, wherein a signal from the relay unit is propagated to a remote place via the Internet.