JP2000205972A - 回転体の温度測定装置 - Google Patents
回転体の温度測定装置Info
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- JP2000205972A JP2000205972A JP11004505A JP450599A JP2000205972A JP 2000205972 A JP2000205972 A JP 2000205972A JP 11004505 A JP11004505 A JP 11004505A JP 450599 A JP450599 A JP 450599A JP 2000205972 A JP2000205972 A JP 2000205972A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単で小型で堅牢かつ安価な構成により回転
体の任意部位の温度を正確に測定する。 【解決手段】 工作機械等の固定部１に１次コイル１１
を配置し、主軸等の回転体２に２次コイル１２を配置
し、これらのコイル１１，１２で回転トランス１３を構
成する。１次コイル１１をＡＣ電源９及び電流計１６に
接続し、サーミスタ等の抵抗器１５を回転体２の軸受３
の近傍に配置し、この抵抗器１５に２次コイル１２を導
線１４を介して接続する。抵抗器１５の温度と温度抵抗
値とは略比例関係にあるので、１次コイル１１を流れる
電流を電流計１６で検出し、その出力を温度算出手段１
７により温度に変換して、回転体２の軸受近傍部位の温
度を算出する。
体の任意部位の温度を正確に測定する。 【解決手段】 工作機械等の固定部１に１次コイル１１
を配置し、主軸等の回転体２に２次コイル１２を配置
し、これらのコイル１１，１２で回転トランス１３を構
成する。１次コイル１１をＡＣ電源９及び電流計１６に
接続し、サーミスタ等の抵抗器１５を回転体２の軸受３
の近傍に配置し、この抵抗器１５に２次コイル１２を導
線１４を介して接続する。抵抗器１５の温度と温度抵抗
値とは略比例関係にあるので、１次コイル１１を流れる
電流を電流計１６で検出し、その出力を温度算出手段１
７により温度に変換して、回転体２の軸受近傍部位の温
度を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の主軸や
電動機のロータ等、各種の回転体の温度を測定する装置
に関するものである。
電動機のロータ等、各種の回転体の温度を測定する装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】非接触式の温度測定装置として、従来、
回転体の温度をサーミスタ等の抵抗体で測定し、電流の
変化をトランスミッタでＦＭ信号に変換して送信し、外
部のアンテナで受信する方式（テレメータ方式）が知ら
れている。また、導電性材料からなる回転体をコイル及
び抵抗の組み合わせとみなし、温度変化による回転体の
抵抗変化を、固定部側のコイルの電流変化に基づいて検
出する装置も知られている。
回転体の温度をサーミスタ等の抵抗体で測定し、電流の
変化をトランスミッタでＦＭ信号に変換して送信し、外
部のアンテナで受信する方式（テレメータ方式）が知ら
れている。また、導電性材料からなる回転体をコイル及
び抵抗の組み合わせとみなし、温度変化による回転体の
抵抗変化を、固定部側のコイルの電流変化に基づいて検
出する装置も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の従来
装置によると、回転体にトランスミッタや電源回路を内
蔵するため、構造が複雑で高価となり、大きな設置スペ
ースが必要で、工作機械等の過酷な環境下では耐久性に
不安が残る等の問題があった。また、後者の従来装置の
場合は、回転体全体の抵抗変化を検出しているため、回
転体の任意の部位における温度を測定することが困難で
あった。
装置によると、回転体にトランスミッタや電源回路を内
蔵するため、構造が複雑で高価となり、大きな設置スペ
ースが必要で、工作機械等の過酷な環境下では耐久性に
不安が残る等の問題があった。また、後者の従来装置の
場合は、回転体全体の抵抗変化を検出しているため、回
転体の任意の部位における温度を測定することが困難で
あった。
【０００４】そこで、本発明の課題は、簡単で小型で堅
牢かつ安価な構成により回転体の任意部位の温度を正確
に測定できる装置を提供することにある。
牢かつ安価な構成により回転体の任意部位の温度を正確
に測定できる装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に係る発明は、固定部に回転可能に支持
された回転体の温度を測定する装置であって、固定部に
配置された１次コイルと回転体に配置された２次コイル
とを備えた回転トランスと、１次コイルに接続された電
源と、１次コイルを流れる電流を検出する電流検出手段
と、２次コイルに接続して被測定部近傍の回転体に配置
された特定の温度特性を有する抵抗器と、電流検出手段
の出力に基づき回転体の温度を算出する温度算出手段と
から構成したことを特徴とする。
めに、請求項１に係る発明は、固定部に回転可能に支持
された回転体の温度を測定する装置であって、固定部に
配置された１次コイルと回転体に配置された２次コイル
とを備えた回転トランスと、１次コイルに接続された電
源と、１次コイルを流れる電流を検出する電流検出手段
と、２次コイルに接続して被測定部近傍の回転体に配置
された特定の温度特性を有する抵抗器と、電流検出手段
の出力に基づき回転体の温度を算出する温度算出手段と
から構成したことを特徴とする。
【０００６】図１は上記温度測定装置の原理的な構成を
示すものである。固定部１に回転体２が軸受３を介して
回転可能に支持されている。固定部１には１次コイル１
１が配置され、回転体２には２次コイル１２が配置され
ている。１次コイル１１は２次コイル１２を細隙を介し
て取り巻くように設けられ、これら２つのコイル１１，
１２によって回転トランス１３が構成されている。１次
コイル１１には電源９が接続され、２次コイル１２には
導線１４を介してサーミスタ等の抵抗器１５が接続され
ている。抵抗器１５は回転体２の被測定部、例えば軸受
３の近傍に配置されている。電源９としては、定電圧・
定周波数のＡＣ電源が使用可能である。この場合、抵抗
器１５の温度と温度抵抗値とは略比例関係にあるので、
１次コイル１１を流れる電流を電流計１６等の電流検出
手段で検出し、その出力を温度算出手段１７により温度
に変換して、回転体２の被測定部の温度つまり軸受３の
近傍部位の温度を算出する。
示すものである。固定部１に回転体２が軸受３を介して
回転可能に支持されている。固定部１には１次コイル１
１が配置され、回転体２には２次コイル１２が配置され
ている。１次コイル１１は２次コイル１２を細隙を介し
て取り巻くように設けられ、これら２つのコイル１１，
１２によって回転トランス１３が構成されている。１次
コイル１１には電源９が接続され、２次コイル１２には
導線１４を介してサーミスタ等の抵抗器１５が接続され
ている。抵抗器１５は回転体２の被測定部、例えば軸受
３の近傍に配置されている。電源９としては、定電圧・
定周波数のＡＣ電源が使用可能である。この場合、抵抗
器１５の温度と温度抵抗値とは略比例関係にあるので、
１次コイル１１を流れる電流を電流計１６等の電流検出
手段で検出し、その出力を温度算出手段１７により温度
に変換して、回転体２の被測定部の温度つまり軸受３の
近傍部位の温度を算出する。
【０００７】ここで、温度算出手段１７は、被測定部の
温度と電流計１６の指示値との関係を、測定又は理論解
析あるいは自動調整等の方法により予め把握し、計算式
又はアルゴリズム・マップ等の形式で格納し、その関係
に基づいて電流値より被測定部の温度を算出する。例え
ば、１次コイル１１に流れる電流を一定にし、温度変化
に伴う電圧変化を測定してもよい。電流又は電圧等の複
数の電気量が刻々と変化する場合でも、それが既知ある
いは検出可能であれば、本発明の装置によって温度測定
が可能である。検出する電気量は、電流、電圧、又は電
源周波数のうちの１つに限定されず、複数であってもよ
い。電気量以外に、例えば、回転体の回転数を検出して
もよい。温度算出手段、電流検出手段及び電源の実施手
段は特に限定されず、専用のハードウエアを用いてもよ
く、工作機械等の場合に、数値制御装置に装備された機
能を利用してもよい。
温度と電流計１６の指示値との関係を、測定又は理論解
析あるいは自動調整等の方法により予め把握し、計算式
又はアルゴリズム・マップ等の形式で格納し、その関係
に基づいて電流値より被測定部の温度を算出する。例え
ば、１次コイル１１に流れる電流を一定にし、温度変化
に伴う電圧変化を測定してもよい。電流又は電圧等の複
数の電気量が刻々と変化する場合でも、それが既知ある
いは検出可能であれば、本発明の装置によって温度測定
が可能である。検出する電気量は、電流、電圧、又は電
源周波数のうちの１つに限定されず、複数であってもよ
い。電気量以外に、例えば、回転体の回転数を検出して
もよい。温度算出手段、電流検出手段及び電源の実施手
段は特に限定されず、専用のハードウエアを用いてもよ
く、工作機械等の場合に、数値制御装置に装備された機
能を利用してもよい。
【０００８】１次コイル１１及び２次コイル１２として
は、例えば、図８に示す円環構造のものを使用できる。
１次コイル１１は内周側が開いた凹部に１次巻線１８が
巻き付けられ、２次コイル１２は外周側が開いた凹部に
２次巻線１９が巻き付けられ、各巻線１８，１９に流れ
る電流により回転トランス１３に磁気回路が形成され
る。回転体２の回転に伴い２次巻線１９に遠心力が働く
が、２次コイル１２の開口部に突起１２ａを設けること
で、２次巻線１９の飛び出しを防止することができる。
また、２次巻線１９を樹脂でモールドしてもよい。な
お、１次コイル１１及び２次コイル１２の構造は、図示
例に限定されず、個体差がなく、回転時の遠心力に耐
え、回転速度によって電気特性が変化しにくい等の要件
を考慮して任意に変更することができる。
は、例えば、図８に示す円環構造のものを使用できる。
１次コイル１１は内周側が開いた凹部に１次巻線１８が
巻き付けられ、２次コイル１２は外周側が開いた凹部に
２次巻線１９が巻き付けられ、各巻線１８，１９に流れ
る電流により回転トランス１３に磁気回路が形成され
る。回転体２の回転に伴い２次巻線１９に遠心力が働く
が、２次コイル１２の開口部に突起１２ａを設けること
で、２次巻線１９の飛び出しを防止することができる。
また、２次巻線１９を樹脂でモールドしてもよい。な
お、１次コイル１１及び２次コイル１２の構造は、図示
例に限定されず、個体差がなく、回転時の遠心力に耐
え、回転速度によって電気特性が変化しにくい等の要件
を考慮して任意に変更することができる。
【０００９】図２及び図３は上記のように構成された温
度測定装置の作用を示すものである。１次コイル１１に
電源電圧Ｖ１が印加されると、２次コイル１２には１次
コイル１１が発生する磁束により誘導電流Ｉ２が流れ
る。この状態で、回転体２の温度ｔが変化すると、抵抗
器１５の電気抵抗Ｒｓが変化し、２次コイル１２に流れ
る電流Ｉ２も変化する。ＡＣ電源９の電圧Ｖ１及び周波
数が一定に保持されている場合、１次コイル１１を流れ
る電流Ｉ１は２次コイル１２の電流Ｉ２と一定の関係を
保って変化する。このため、回転体２の温度ｔと１次コ
イル１１の電流Ｉ１との関係を測定等の方法で予め把握
しておけば、１次コイル１１の電流Ｉ１を電流計１６で
検出することによって、回転体２の温度ｔを温度算出手
段１７で算出することができる。
度測定装置の作用を示すものである。１次コイル１１に
電源電圧Ｖ１が印加されると、２次コイル１２には１次
コイル１１が発生する磁束により誘導電流Ｉ２が流れ
る。この状態で、回転体２の温度ｔが変化すると、抵抗
器１５の電気抵抗Ｒｓが変化し、２次コイル１２に流れ
る電流Ｉ２も変化する。ＡＣ電源９の電圧Ｖ１及び周波
数が一定に保持されている場合、１次コイル１１を流れ
る電流Ｉ１は２次コイル１２の電流Ｉ２と一定の関係を
保って変化する。このため、回転体２の温度ｔと１次コ
イル１１の電流Ｉ１との関係を測定等の方法で予め把握
しておけば、１次コイル１１の電流Ｉ１を電流計１６で
検出することによって、回転体２の温度ｔを温度算出手
段１７で算出することができる。
【００１０】以下に、温度ｔの算出方法を回転トランス
３の損失を無視できる理想的かつ簡単なモデル（図２参
照）について説明する。 １次コイル１１の巻線数：Ｎ１ ２次コイル１２の巻線数：Ｎ２ １次コイル１１の起電力：Ｅ１ ２次コイル１２の起電力：Ｅ２ １次コイル１１の電流：Ｉ１ ２次コイル１２の電流：Ｉ２ とすれば、 Ｅ１・Ｎ２＝Ｅ２・Ｎ１ １式 Ｉ１・Ｎ１＝Ｉ２・Ｎ２ ２式 の関係が成立する。
３の損失を無視できる理想的かつ簡単なモデル（図２参
照）について説明する。 １次コイル１１の巻線数：Ｎ１ ２次コイル１２の巻線数：Ｎ２ １次コイル１１の起電力：Ｅ１ ２次コイル１２の起電力：Ｅ２ １次コイル１１の電流：Ｉ１ ２次コイル１２の電流：Ｉ２ とすれば、 Ｅ１・Ｎ２＝Ｅ２・Ｎ１ １式 Ｉ１・Ｎ１＝Ｉ２・Ｎ２ ２式 の関係が成立する。
【００１１】さらに、図示例の回路は、 Ｖ１＝Ｅ１ ３式 Ｒｓ・Ｉ２＝Ｅ２ ４式 であるので、 １式より Ｅ２＝Ｅ１・Ｎ２／Ｎ１ ５式 ２式より Ｉ２＝Ｉ１・Ｎ１／Ｎ２ ６式 そして、５式、６式及び３式より４式は Ｉ１＝Ｖ１・（Ｎ２／Ｎ１）2／Ｒｓ ７式 となる。
【００１２】ここで、抵抗器１５の温度特性が Ｒｓ＝Ｒｓ0（１＋αｔ） ８式 Ｒｓ0：抵抗の初期値 α：抵抗の温度係数 であるとすると、７式及び８式より （１＋αｔ）Ｒｓ0＝Ｖ１／Ｉ１・（Ｎ２／Ｎ１）2 ９式 であるので、ｔについて９式を変形すれば、 ｔ＝｛Ｖ１／Ｉ１／Ｒｓ0／（Ｎ２／Ｎ１) 2−１｝／α １０式 となる。このうち、Ｖ１、Ｒｓ0、Ｎ２、Ｎ１、αの値
は既知であるから、１次コイル１１の電流Ｉ１を検出す
れば回転体２の温度ｔを算出することができる。
は既知であるから、１次コイル１１の電流Ｉ１を検出す
れば回転体２の温度ｔを算出することができる。
【００１３】しかしながら、実際には、１次コイル１１
の巻線１８及び２次コイル１２の巻線１９もそれぞれ内
部抵抗Ｒ１，Ｒ２（図３参照）を持ち、その値は温度に
よって変化する。Ｒ１，Ｒ２がＲｓ0に比較して小さ
く、Ｒ１，Ｒ２による測定誤差が要求される測定精度に
対し、充分小さい場合はＲ１，Ｒ２の存在を無視して考
えてもかまわない。測定誤差を向上させるためにＲ１，
Ｒ２を考慮する場合、例えば、図２のモデルと同様に計
算すれば、 Ｉ１＝｛（Ｎ１／Ｎ２）2Ｒ１−（Ｒ２＋Ｒ）｝-1（Ｎ
２／Ｎ１）2Ｖ１ １１式 である。いま、Ｒ１及びＲ２の温度特性を Ｒ１＝Ｒ１0（１＋α1ｔ） １２式 Ｒ１0：抵抗の基準値 α1：温度係数 Ｒ２＝Ｒ２0（１＋α2ｔ） １３式 Ｒ２0：抵抗の基準値 α2：温度係数 とすると、１１式、１２式及び１３式より、 Ｉ１＝[（Ｎ１／Ｎ２）2Ｒ１0（１＋α1ｔ）−｛Ｒ２0（１＋α2ｔ） ＋Ｒ0（１＋αｔ）｝］-1（Ｎ２／Ｎ１）2Ｖ１ １４式 となる。
の巻線１８及び２次コイル１２の巻線１９もそれぞれ内
部抵抗Ｒ１，Ｒ２（図３参照）を持ち、その値は温度に
よって変化する。Ｒ１，Ｒ２がＲｓ0に比較して小さ
く、Ｒ１，Ｒ２による測定誤差が要求される測定精度に
対し、充分小さい場合はＲ１，Ｒ２の存在を無視して考
えてもかまわない。測定誤差を向上させるためにＲ１，
Ｒ２を考慮する場合、例えば、図２のモデルと同様に計
算すれば、 Ｉ１＝｛（Ｎ１／Ｎ２）2Ｒ１−（Ｒ２＋Ｒ）｝-1（Ｎ
２／Ｎ１）2Ｖ１ １１式 である。いま、Ｒ１及びＲ２の温度特性を Ｒ１＝Ｒ１0（１＋α1ｔ） １２式 Ｒ１0：抵抗の基準値 α1：温度係数 Ｒ２＝Ｒ２0（１＋α2ｔ） １３式 Ｒ２0：抵抗の基準値 α2：温度係数 とすると、１１式、１２式及び１３式より、 Ｉ１＝[（Ｎ１／Ｎ２）2Ｒ１0（１＋α1ｔ）−｛Ｒ２0（１＋α2ｔ） ＋Ｒ0（１＋αｔ）｝］-1（Ｎ２／Ｎ１）2Ｖ１ １４式 となる。
【００１４】ここで、Ｒ１0、α1、Ｒ２0、α2を被測定
部と回転トランスの温度差等も考慮して実験又は解析等
により予め把握しておけば、巻線１８，１９の抵抗変化
に起因する温度ｔの測定誤差を補正することができる。
例えば、１４式は Ｉ１＝[｛（Ｎ１／Ｎ２）2Ｒ１0−Ｒ２0−Ｒｓ0｝＋｛（Ｎ１／Ｎ２）2α1 −Ｒ２0α2−Ｒｓ0α｝ｔ］-1（Ｎ２／Ｎ１）2Ｖ１ １５式 となり、さらには、 ｔ＝[（Ｎ２／Ｎ１）2Ｖ１／Ｉ１−｛（Ｎ１／Ｎ２）2Ｒ１0−Ｒ２0−Ｒｓ0｝］ ｘ｛（Ｎ１／Ｎ２）2α1−Ｒ２0α2−Ｒｓ0α｝-1 １６式 であるから、Ｒ１0、α1、Ｒ２0、α2が既知であれば、
やはり、１次コイル１１の電流Ｉ１を検出すれば回転体
２の温度ｔを算出することができる。
部と回転トランスの温度差等も考慮して実験又は解析等
により予め把握しておけば、巻線１８，１９の抵抗変化
に起因する温度ｔの測定誤差を補正することができる。
例えば、１４式は Ｉ１＝[｛（Ｎ１／Ｎ２）2Ｒ１0−Ｒ２0−Ｒｓ0｝＋｛（Ｎ１／Ｎ２）2α1 −Ｒ２0α2−Ｒｓ0α｝ｔ］-1（Ｎ２／Ｎ１）2Ｖ１ １５式 となり、さらには、 ｔ＝[（Ｎ２／Ｎ１）2Ｖ１／Ｉ１−｛（Ｎ１／Ｎ２）2Ｒ１0−Ｒ２0−Ｒｓ0｝］ ｘ｛（Ｎ１／Ｎ２）2α1−Ｒ２0α2−Ｒｓ0α｝-1 １６式 であるから、Ｒ１0、α1、Ｒ２0、α2が既知であれば、
やはり、１次コイル１１の電流Ｉ１を検出すれば回転体
２の温度ｔを算出することができる。
【００１５】一方、請求項２にかかる発明は、固定部に
回転可能に支持された回転体の温度を測定する装置であ
って、固定部側に配置された１次コイルと回転体側に配
置された２次コイルとを備えた第１回転トランスと、固
定部側に配置された１次コイルと回転体側に配置された
２次コイルとを備えた第２回転トランスと、第１及び第
２回転トランスの１次コイルに接続された電源と、第１
回転トランスの１次コイルを流れる電流を検出する第１
電流検出手段と、第２回転トランスの１次コイルを流れ
る電流を検出する第２電流検出手段と、第１回転トラン
スの２次コイルに接続して被測定部近傍の回転体側に配
置された特定の温度特性を有する第１抵抗器と、第２回
転トランスの２次コイルに接続して被測定部近傍の回転
体側に配置された既知の温度特性を有する第２抵抗器
と、第１及び第２電流検出手段の出力に基づき第１回転
トランスの温度特性を補正して回転体の温度を算出する
温度算出手段とから構成したことを特徴とする。
回転可能に支持された回転体の温度を測定する装置であ
って、固定部側に配置された１次コイルと回転体側に配
置された２次コイルとを備えた第１回転トランスと、固
定部側に配置された１次コイルと回転体側に配置された
２次コイルとを備えた第２回転トランスと、第１及び第
２回転トランスの１次コイルに接続された電源と、第１
回転トランスの１次コイルを流れる電流を検出する第１
電流検出手段と、第２回転トランスの１次コイルを流れ
る電流を検出する第２電流検出手段と、第１回転トラン
スの２次コイルに接続して被測定部近傍の回転体側に配
置された特定の温度特性を有する第１抵抗器と、第２回
転トランスの２次コイルに接続して被測定部近傍の回転
体側に配置された既知の温度特性を有する第２抵抗器
と、第１及び第２電流検出手段の出力に基づき第１回転
トランスの温度特性を補正して回転体の温度を算出する
温度算出手段とから構成したことを特徴とする。
【００１６】すなわち、この温度測定装置は、図４に示
すように、測定用の第１回転トランス１３に加えて基準
用の第２回転トランス２３を設けたものである。第１回
転トランス１３は図１の装置と同様に構成されている
（図面に同一符号を付した）。そして、この第１回転ト
ランス１３と隣接する位置に第２回転トランス２３が設
けられている。第２回転トランス２３は固定部１に配置
された１次コイル２１と回転体２に配置された２次コイ
ル２２とから構成されている。２次コイル２２は導線２
４を介してサーミスタ等の基準用の第２抵抗器２５に接
続されている。第２抵抗器２５は既知の温度特性を有す
るもので、軸受３の近傍において第１抵抗器１５に隣接
するように配置されている。
すように、測定用の第１回転トランス１３に加えて基準
用の第２回転トランス２３を設けたものである。第１回
転トランス１３は図１の装置と同様に構成されている
（図面に同一符号を付した）。そして、この第１回転ト
ランス１３と隣接する位置に第２回転トランス２３が設
けられている。第２回転トランス２３は固定部１に配置
された１次コイル２１と回転体２に配置された２次コイ
ル２２とから構成されている。２次コイル２２は導線２
４を介してサーミスタ等の基準用の第２抵抗器２５に接
続されている。第２抵抗器２５は既知の温度特性を有す
るもので、軸受３の近傍において第１抵抗器１５に隣接
するように配置されている。
【００１７】図５において、例えば、第２抵抗器２５が
いかなる温度に対してもＲｒが一定の抵抗値、例えばＲ
ｓ0を保ち得るならば、第２回転トランス２３の１次コ
イル２１を流れる電流Ｉ２１は、 Ｉ２１＝[｛（Ｎ１／Ｎ２）2Ｒ１0−Ｒ２0−Ｒｓ0｝＋｛（Ｎ１／Ｎ２）2α1 −Ｒ２0α2｝ｔ］-1（Ｎ２／Ｎ１）2Ｖ１ １７式 と表わされる。この電流Ｉ２１を基準にして測定用の第
１回転トランス１３の特性を補正する場合、まず、 １／Ｉ１−１／Ｉ２＝Ｒ0αｔ（Ｎ１／Ｎ２）2／Ｖ１ １８式 を求める。そして、１８式をｔについて変形し、 ｔ＝（１／Ｉ１−１／Ｉ２）（Ｎ２／Ｎ１）2Ｖ１／αＲ0 １９式 とする。この１９式にはトランスの温度係数α1，α2が
現れないので、トランスの温度係数に関係なく、回転体
２の温度を正確に測定することができる。
いかなる温度に対してもＲｒが一定の抵抗値、例えばＲ
ｓ0を保ち得るならば、第２回転トランス２３の１次コ
イル２１を流れる電流Ｉ２１は、 Ｉ２１＝[｛（Ｎ１／Ｎ２）2Ｒ１0−Ｒ２0−Ｒｓ0｝＋｛（Ｎ１／Ｎ２）2α1 −Ｒ２0α2｝ｔ］-1（Ｎ２／Ｎ１）2Ｖ１ １７式 と表わされる。この電流Ｉ２１を基準にして測定用の第
１回転トランス１３の特性を補正する場合、まず、 １／Ｉ１−１／Ｉ２＝Ｒ0αｔ（Ｎ１／Ｎ２）2／Ｖ１ １８式 を求める。そして、１８式をｔについて変形し、 ｔ＝（１／Ｉ１−１／Ｉ２）（Ｎ２／Ｎ１）2Ｖ１／αＲ0 １９式 とする。この１９式にはトランスの温度係数α1，α2が
現れないので、トランスの温度係数に関係なく、回転体
２の温度を正確に測定することができる。
【００１８】また、第２抵抗器２５の抵抗値は必ずしも
Ｒｓ0でなくてもよい。例えば、第２抵抗器２５の温度
特性が Ｒｒ＝Ｒｒ0（１＋αｒｔ） ２０式 で表わされるなら、１９式の代わりに、 ｔ＝｛（１／Ｉ１−１／Ｉ２）（Ｎ２／Ｎ１）2Ｖ１−（Ｒｓ0−Ｒｒ0）｝ ／（Ｒｓ0α−Ｒｒ0αｒ） ２１式 を用いることができる。この場合も、トランスの温度係
数に関係なく、回転体２の温度を正確に測定することが
できる。従って、この方法によれば、トランスの温度特
性が不明確な場合に有用である。
Ｒｓ0でなくてもよい。例えば、第２抵抗器２５の温度
特性が Ｒｒ＝Ｒｒ0（１＋αｒｔ） ２０式 で表わされるなら、１９式の代わりに、 ｔ＝｛（１／Ｉ１−１／Ｉ２）（Ｎ２／Ｎ１）2Ｖ１−（Ｒｓ0−Ｒｒ0）｝ ／（Ｒｓ0α−Ｒｒ0αｒ） ２１式 を用いることができる。この場合も、トランスの温度係
数に関係なく、回転体２の温度を正確に測定することが
できる。従って、この方法によれば、トランスの温度特
性が不明確な場合に有用である。
【００１９】なお、電流の検出値から温度を算出する方
法は上記方法に限定されない。また、１つのコアに２系
統の巻線を巻き付けることで、２つの回転トランスを一
体的に構成することも可能である。
法は上記方法に限定されない。また、１つのコアに２系
統の巻線を巻き付けることで、２つの回転トランスを一
体的に構成することも可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を工作機械に実施し
た２つの形態を図面に基づいて説明する。図６は請求項
１の発明による温度測定装置を備えた工作機械を示すも
のであり、図７は請求項２の発明による温度測定装置を
備えた工作機械を示すものである。各図において、図１
及び図４と同一の符号は同一又は相当する部材を示す。
た２つの形態を図面に基づいて説明する。図６は請求項
１の発明による温度測定装置を備えた工作機械を示すも
のであり、図７は請求項２の発明による温度測定装置を
備えた工作機械を示すものである。各図において、図１
及び図４と同一の符号は同一又は相当する部材を示す。
【００２１】図６及び図７に示す工作機械においては、
回転体としての主軸２が固定部であるハウジング１の内
部に複数のアンギュラ軸受３を介して回転可能に支持さ
れ、固定子３１及び回転子３２からなるビルトインモー
タによって駆動される。主軸２の下端には工具３３が挿
入され、工具３３のプルスタッド３４はコレット３５を
介し引上軸３６に連結され、引上軸３６は皿ばね３７に
より工具引き込み方向に付勢されている。
回転体としての主軸２が固定部であるハウジング１の内
部に複数のアンギュラ軸受３を介して回転可能に支持さ
れ、固定子３１及び回転子３２からなるビルトインモー
タによって駆動される。主軸２の下端には工具３３が挿
入され、工具３３のプルスタッド３４はコレット３５を
介し引上軸３６に連結され、引上軸３６は皿ばね３７に
より工具引き込み方向に付勢されている。
【００２２】図６に示す工作機械の温度測定装置は工具
３３側における軸受３の内輪温度を測定するものであっ
て、その軸受３の近傍に１つの回転トランス１３を備え
ている。回転トランス１３はハウジング１に配置された
１次コイル１１と、主軸２に配置された２次コイル１２
とからなり、１次コイル１１はＡＣ電源９及び電流計１
６に接続され、２次コイル１２は導線１４を介して抵抗
器１５に接続されている。抵抗器１５は特定の温度特性
を有するサーミスタ等からなり、被測定部である軸受３
の近傍において主軸２上に設けられている。
３３側における軸受３の内輪温度を測定するものであっ
て、その軸受３の近傍に１つの回転トランス１３を備え
ている。回転トランス１３はハウジング１に配置された
１次コイル１１と、主軸２に配置された２次コイル１２
とからなり、１次コイル１１はＡＣ電源９及び電流計１
６に接続され、２次コイル１２は導線１４を介して抵抗
器１５に接続されている。抵抗器１５は特定の温度特性
を有するサーミスタ等からなり、被測定部である軸受３
の近傍において主軸２上に設けられている。
【００２３】この温度測定装置によれば、電流計１６が
一次コイル１１を流れる電流を検出し、その検出値に基
づいて温度算出手段１７が軸受３の内輪温度を算出する
ことで、主軸２の軸受部分の温度を測定することができ
る。測定された温度は数値制御装置３８に入力され、例
えば、軸受３の異常検出、主軸２の熱変位補正、又は冷
却装置（図示略）の制御等に用いられる。また、従来と
は異なり、主軸２にトランスミッタや電源回路を内蔵す
る必要がないため、測定装置を簡単かつ安価に構成で
き、設置スペースも小さくて済み、工作機械の過酷な環
境下でも十分な耐久性を発揮できる。なお、抵抗器１５
の取付場所は、軸受３の近傍に限定されず、ビルトイン
モータの回転子３２の近傍であってもよく、その他、任
意の被測定部位に抵抗器１５を取り付けて実施すること
も可能である。同様に、回転トランス３の取付場所は、
被測定部位や抵抗器１５の近傍に限定を受けるものでな
く、設計・実用上取付が容易な位置でかまわない。ま
た、必要に応じて、１つの回転体に複数の抵抗器１５、
回転トランス３を設けて実施することも可能である。
一次コイル１１を流れる電流を検出し、その検出値に基
づいて温度算出手段１７が軸受３の内輪温度を算出する
ことで、主軸２の軸受部分の温度を測定することができ
る。測定された温度は数値制御装置３８に入力され、例
えば、軸受３の異常検出、主軸２の熱変位補正、又は冷
却装置（図示略）の制御等に用いられる。また、従来と
は異なり、主軸２にトランスミッタや電源回路を内蔵す
る必要がないため、測定装置を簡単かつ安価に構成で
き、設置スペースも小さくて済み、工作機械の過酷な環
境下でも十分な耐久性を発揮できる。なお、抵抗器１５
の取付場所は、軸受３の近傍に限定されず、ビルトイン
モータの回転子３２の近傍であってもよく、その他、任
意の被測定部位に抵抗器１５を取り付けて実施すること
も可能である。同様に、回転トランス３の取付場所は、
被測定部位や抵抗器１５の近傍に限定を受けるものでな
く、設計・実用上取付が容易な位置でかまわない。ま
た、必要に応じて、１つの回転体に複数の抵抗器１５、
回転トランス３を設けて実施することも可能である。
【００２４】図７に示す温度測定装置の場合は、軸受３
の近傍に測定用の第１回転トランス１３と基準用の第２
回転トランス２３とが並設されている。各トランス１
３，２３の１次コイル１１，２１及び２次コイル１２，
２２には、抵抗、電気特性、温度特性等が等しいものを
用いるのが好ましい。基準用の第２抵抗２５には、温度
変化に係わらず抵抗値が一定のものが望ましいが、温度
特性が既知のものを使用してもよい。この場合、第２抵
抗器２５を測定用の第１抵抗器１５に隣接して配置した
方が、補正をより簡単にできる点で好ましい。この温度
測定装置によれば、第２回転トランス２３の一次コイル
２１を流れる電流値を用いて第１回転トランス１３の温
度特性を補正し、軸受３の内輪温度を正確に測定するこ
とができる。
の近傍に測定用の第１回転トランス１３と基準用の第２
回転トランス２３とが並設されている。各トランス１
３，２３の１次コイル１１，２１及び２次コイル１２，
２２には、抵抗、電気特性、温度特性等が等しいものを
用いるのが好ましい。基準用の第２抵抗２５には、温度
変化に係わらず抵抗値が一定のものが望ましいが、温度
特性が既知のものを使用してもよい。この場合、第２抵
抗器２５を測定用の第１抵抗器１５に隣接して配置した
方が、補正をより簡単にできる点で好ましい。この温度
測定装置によれば、第２回転トランス２３の一次コイル
２１を流れる電流値を用いて第１回転トランス１３の温
度特性を補正し、軸受３の内輪温度を正確に測定するこ
とができる。
【００２５】なお、本発明は工作機械の主軸に限定され
るものではなく、例えば、タービンや電動機やディスク
ブレーキ等におけるロータ温度の測定に用いるなど、各
種回転体の温度測定装置として実施することもできる。
また、前記実施形態とは逆に、回転体が固定部の外側に
設けられた機械において、内側に１次コイルを、外側に
２次コイルを配置するなど、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲で、各部の形状や構成を任意に変更して実施するこ
とも可能である。
るものではなく、例えば、タービンや電動機やディスク
ブレーキ等におけるロータ温度の測定に用いるなど、各
種回転体の温度測定装置として実施することもできる。
また、前記実施形態とは逆に、回転体が固定部の外側に
設けられた機械において、内側に１次コイルを、外側に
２次コイルを配置するなど、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲で、各部の形状や構成を任意に変更して実施するこ
とも可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の温度測定
装置によれば、簡単で小型で堅牢かつ安価な構成により
回転体の任意部位の温度を正確に測定できるという優れ
た効果を奏する。
装置によれば、簡単で小型で堅牢かつ安価な構成により
回転体の任意部位の温度を正確に測定できるという優れ
た効果を奏する。
【図１】請求項１の発明による温度測定装置の原理的構
成を示す概略図である。
成を示す概略図である。
【図２】図１の測定装置における回転トランスの理想モ
デルを示す回路図である。
デルを示す回路図である。
【図３】図１の測定装置における回転トランスの実際モ
デルを示す回路図である。
デルを示す回路図である。
【図４】請求項２の発明による温度測定装置の原理的構
成を示す概略図である。
成を示す概略図である。
【図５】図４の測定装置における回転トランスの回路図
である。
である。
【図６】請求項１の発明による温度測定装置の一実施形
態を示す工作機械の要部立面図である。
態を示す工作機械の要部立面図である。
【図７】請求項２の発明による温度測定装置の一実施形
態を示す工作機械の要部立面図である。
態を示す工作機械の要部立面図である。
【図８】回転トランスの構造を例示する斜視図である。
１・・ハウジング（固定部）、２・・主軸（回転体）、
３・・軸受、９・・ＡＣ電源、１１，２１・・１次コイ
ル、１２，２２・・２次コイル、１３，２３・・回転ト
ランス、１４，２４・・導線、１５，２５・・抵抗器、
１６，２６・・電流計、１７・・温度算出手段。
３・・軸受、９・・ＡＣ電源、１１，２１・・１次コイ
ル、１２，２２・・２次コイル、１３，２３・・回転ト
ランス、１４，２４・・導線、１５，２５・・抵抗器、
１６，２６・・電流計、１７・・温度算出手段。
Claims (2)
- 【請求項１】 固定部に回転可能に支持された回転体の
温度を測定する装置であって、 固定部に配置された１次コイルと回転体に配置された２
次コイルとを備えた回転トランスと、 １次コイルに接続された電源と、 １次コイルを流れる電流を検出する電流検出手段と、 ２次コイルに接続して被測定部近傍の回転体に配置され
た特定の温度特性を有する抵抗器と、 電流検出手段の出力に基づき回転体の温度を算出する温
度算出手段とからなる回転体の温度測定装置。 - 【請求項２】 固定部に回転可能に支持された回転体の
温度を測定する装置であって、 固定部に配置された１次コイルと回転体に配置された２
次コイルとを備えた第１回転トランスと、 固定部に配置された１次コイルと回転体に配置された２
次コイルとを備えた第２回転トランスと、 第１及び第２回転トランスの１次コイルに接続された電
源と、 第１回転トランスの１次コイルを流れる電流を検出する
第１電流検出手段と、 第２回転トランスの１次コイルを流れる電流を検出する
第２電流検出手段と、 第１回転トランスの２次コイルに接続して被測定部近傍
の回転体に配置された特定の温度特性を有する第１抵抗
器と、 第２回転トランスの２次コイルに接続して被測定部近傍
の回転体に配置された既知の温度特性を有する第２抵抗
器と、 第１及び第２電流検出手段の出力に基づき第１回転トラ
ンスの温度特性を補正して回転体の温度を算出する温度
算出手段とからなる回転体の温度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11004505A JP2000205972A (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 回転体の温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11004505A JP2000205972A (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 回転体の温度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000205972A true JP2000205972A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11585923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11004505A Pending JP2000205972A (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 回転体の温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000205972A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102072779A (zh) * | 2010-11-17 | 2011-05-25 | 哈尔滨工业大学 | 基于转子槽谐波分析的潜油电机无传感器转子温度辨识方法 |
| JP2013029483A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Fanuc Ltd | 電動機の可動子の温度を検出する温度検出装置 |
| CN103994838A (zh) * | 2014-06-03 | 2014-08-20 | 无锡晶磊电子有限公司 | 基于热敏电阻的变压器保护电路 |
| JP2019045435A (ja) * | 2017-09-07 | 2019-03-22 | ファナック株式会社 | 温度推定装置および温度推定方法 |
| CN110567611A (zh) * | 2019-10-16 | 2019-12-13 | 中车大连机车车辆有限公司 | 自动补偿环境温度的温升监测、机车运行控制方法及机车 |
| CN114076641A (zh) * | 2020-08-11 | 2022-02-22 | 沃克工业技术有限公司 | 多路阀的无线流体温度感测 |
| CN116223961A (zh) * | 2023-05-08 | 2023-06-06 | 鲁特电工股份有限公司 | 一种变压器温升的试验检测装置 |
-
1999
- 1999-01-11 JP JP11004505A patent/JP2000205972A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102072779A (zh) * | 2010-11-17 | 2011-05-25 | 哈尔滨工业大学 | 基于转子槽谐波分析的潜油电机无传感器转子温度辨识方法 |
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| US8967857B2 (en) | 2011-07-29 | 2015-03-03 | Fanuc Corporation | Temperature detection device that detects temperature of rotor of motor |
| CN103994838A (zh) * | 2014-06-03 | 2014-08-20 | 无锡晶磊电子有限公司 | 基于热敏电阻的变压器保护电路 |
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| JP2019045435A (ja) * | 2017-09-07 | 2019-03-22 | ファナック株式会社 | 温度推定装置および温度推定方法 |
| US10514320B2 (en) | 2017-09-07 | 2019-12-24 | Fanuc Corporation | Temperature estimation device and temperature estimation method |
| CN110567611A (zh) * | 2019-10-16 | 2019-12-13 | 中车大连机车车辆有限公司 | 自动补偿环境温度的温升监测、机车运行控制方法及机车 |
| WO2021073362A1 (zh) * | 2019-10-16 | 2021-04-22 | 中车大连机车车辆有限公司 | 自动补偿环境温度的温升监测、机车运行控制方法及机车 |
| CN114076641A (zh) * | 2020-08-11 | 2022-02-22 | 沃克工业技术有限公司 | 多路阀的无线流体温度感测 |
| CN116223961A (zh) * | 2023-05-08 | 2023-06-06 | 鲁特电工股份有限公司 | 一种变压器温升的试验检测装置 |
| CN116223961B (zh) * | 2023-05-08 | 2023-11-07 | 鲁特电工股份有限公司 | 一种变压器温升的试验检测装置 |
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