JP5446386B2 - 回転物品の状態量測定装置 - Google Patents
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Description
(A) 上記保持器1と上記測定用回転軸8との位相を一致させるべく、この保持器1に上記位相検出用凹部6を形成するが、この位相検出用凹部6の形成作業が面倒になるだけでなく、この位相検出用凹部6を形成した分、上記保持器1の剛性、熱容量等が変化し、この保持器1の状態量を正確に測定できなくなる可能性がある。
(B) 上記位相検出用凹部6や凹溝と対向するセンサの信号に基づいて上記測定用回転軸8を適切な回転速度で回転させる為の制御に、特別な位相処理回路を必要とし、装置が複雑且つ高価になる。
(C) 上記状態量測定用センサ10の測定信号を、上記導線11b及び上記カップリング13を通じて取り出す為、上記測定用回転軸8の回転速度の上限値が、このカップリング13の許容回転速度(一般的には数千min-1 程度)で制限される。この為、上記保持器1の状態量測定に関しても、上記カップリング13の許容回転速度を越える回転速度で行う事はできない。又、このカップリング13を設置する事に基づく摩擦トルクの存在は、上記保持器1と上記測定用回転軸8との回転速度を同期させる精度確保の面からも問題を生じる。特に、上記保持器1の回転速度が急に変化(急加減速)する場合の追従性悪化に繋がる。
(D) 上記状態量測定用センサ10の測定信号を取り出す為の上記導線11bが、上記保持器1と測定用回転軸8の中心孔12との間で自由に変位できる状態である。この為上記導線11bが、これら保持器1及び測定用回転軸8の回転に伴う遠心力により径方向外方に振り回される。この結果、上記導線11bから上記保持器1に、実際の使用状態では加わらない様な余計な外力が加わったり、著しい場合には上記導線11bが断線する可能性がある。
このうちの状態量測定用センサは、上記被測定物の一部に設置されたもので、例えば、温度センサ、歪みセンサ等が採用可能である。又、複数種類の状態量測定用センサを設置して、同時に複数種類の状態量を測定する事も可能である。
又、上記測定用回転軸は、上記被測定物と同心の回転中心を有する。
又、上記導線は、上記状態量測定用センサの検出信号を取り出す為のもので、この状態量測定用センサと上記測定用回転軸との間に掛け渡されている。
又、上記電動モータは、この測定用回転軸を回転駆動する為のものである。
更に、上記制御装置は、上記電動モータの回転速度を上記被測定物の回転速度に一致させる為のものである。
又、上記制御装置は、エンコーダ部と回転検出用センサとを備えたものである。
このうちのエンコーダ部は、上記被測定物の一部に、この被測定物自体の容積を変化させる事なく、この被測定物の回転中心と同心に設置されたもので、特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させている。この様なエンコーダ部としては、上記被測定物の一部表面でこの被測定物の回転中心と同心の部分(軸方向端面或いは周面)に直接付した濃淡模様(白黒模様)が考えられる。或いは、この部分に直接付する他、表面の特性を等間隔に変化させたテープ(シート)をこの部分に貼付する事もできる。このテープの表面の特性変化の態様としては、濃淡模様、磁気特性、凹凸等が採用可能である。
又、上記回転検出用センサは、上記エンコーダ部の被検出面に検出部を対向させた状態で回転しない部分に設置され、この被検出面の特性変化に対応して出力を変化させる。
そして、この回転検出用センサの出力信号を、上記電動モータの回転速度を調節する為の制御信号として、直接利用している。この為に好ましくは、上記エンコーダ部の被検出面の特性が変化する回数を、上記被測定物が1回転する間に上記回転検出用センサの出力を120パルス以上変化させる数とする。
又、上記エンコーダ部を、上記被測定物の軸方向両端面のうちで上記測定用回転軸と反対側の端面に設置すると共に、この測定用回転軸のうちで上記被測定物側の端部に上記導線の中間部を保持する為の保持ブラケットを設けている。又、上記保持ブラケットは、円筒部を有しており、この円筒部には、上記導線の中間部を挿通する為の、この円筒部を軸方向に貫通した保持孔が形成されている。
そして、上記導線は、一端が上記状態量測定用センサに接続され、他端が上記送信器に接続されると共に、中間部が前記保持孔に保持されている。
このうちのエンコーダ部は、上記被測定物の一部に、この被測定物自体の容積を変化させる事なく、この被測定物の回転中心と同心に設置されたもので、特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させている。
又、上記回転検出用センサは、上記エンコーダ部の被検出面に検出部を対向させた状態で回転しない部分に設置され、この被検出面の特性変化に対応して出力を変化させる。
又、この回転検出用センサの出力信号を、上記電動モータの回転速度を調節する為の制御信号として、直接利用している。
又、上記エンコーダ部を、上記被測定物の軸方向両端面のうちで上記測定用回転軸と反対側の端面に設置すると共に、この測定用回転軸のうちで上記被測定物側の端部に保持ブラケットを、この測定用回転軸の端面よりもこの被測定物の側に突出する状態で設け、この保持ブラケットの一部に上記導線の中間部を保持している。
更に、上記測定用回転軸及び上記電動モータを設置した移動台を、この測定用回転軸と平行に配設した直動軸受により、この測定用回転軸の軸方向の変位を可能に支持すると共に、上記保持ブラケットに設置した巻き取り機により上記導線に、巻き取り方向の弾力を付与している。
即ち、上記請求項1或は請求項3に記載した発明の構造によれば、エンコーダ部は、上記被測定物の一部に、この被測定物自体の容積を変化させる事なく設置しているので、上記エンコーダ部の設置を容易に行える。又、このエンコーダ部を設置する事で、上記被測定物の剛性や熱容量等が変化する事も殆どないので、この被測定物の状態量を正確に測定できる。
又、回転速度センサの出力信号を、測定用回転軸の回転を上記被測定物の回転に同期させる為の電動モータの回転速度を調節する為の制御信号として直接利用するので、制御の為に特別な位相処理回路を必要としない。この為、回転物品の状態量測定装置を、簡単且つ低コストで構成できる。尚、上記エンコーダ部の特性変化の回数を多くして、上記被測定物が1回転する間に上記回転検出センサの出力信号を120パルス以上変化させれば、上記測定用回転軸の回転と上記被測定物の回転とを精度良く同期させられる。
又、保持ブラケットの一部に(請求項1に記載した発明の場合、円筒部に形成した保持孔に)導線の中間部を保持している為、上記測定用回転軸の高速回転に基づいてこの導線に加わる遠心力に拘らず、この導線から被測定物に加わる外力を抑えると共に、この導線に断線等の損傷が発生する事を防止できる。
更に、請求項2に記載した発明の様に、上記測定用回転軸及び上記電動モータを設置した移動台を上記測定用回転軸の軸方向の変位を可能に支持すると共に、導線に、巻き取り方向の弾力を付与すれば、状態量測定装置への被測定物の組み付け作業の容易化と、測定作業時に於ける上記導線の損傷防止とを高次元で両立させられる。
図1〜3は、請求項1に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例は、転がり軸受2aを構成する内輪3aを回転させつつ、この転がり軸受2aに組み込まれた保持器1aに加わる応力を測定すべく構成している。上記内輪3aを回転駆動する為の回転軸4aは、その中間部基半寄り部分(図1の左寄り部分)を、複数の転がり軸受15、15を組み込んだ回転支持装置16により、フレーム等の固定の部分に回転自在に支持している。又、上記回転軸4aの先端部に、上記内輪3aを外嵌固定している。更に、この回転軸4aの基端部で上記回転支持装置16から突出した部分に固定した従動プーリと第一の電動モータ5aの出力軸に固定した駆動プーリとの間に無端ベルトを掛け渡し、上記回転軸4aを回転駆動自在としている。上記第一の電動モータ5aとしては、例えばインダクションモータを使用する。
先ず第一に、上記保持器1aの回転速度を知る為にこの保持器1aに設置する、前記エンコーダ部18は、この保持器1aの軸方向端面に濃淡模様を、直接描いたり、或は、濃淡模様を描いた環状のシールを貼付する事で設置している。上記保持器1aの一部を削り取ったりする必要はない。この為、上記エンコーダ部18の設置を容易に行える。又、このエンコーダ部18を設置する事で、上記保持器1aの剛性や熱容量等が変化する事もないので、この保持器1aの状態量を正確に測定できる。
図4は、請求項1〜3に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、測定用回転軸8a及び第二の電動モータ9aをその上面に設置した移動台30を、この測定用回転軸8aの軸方向の変位を可能に支持している。この為にこの移動台30を、この移動台30の下方に固定した基板31の上面に、直動軸受(リニアガイド)32により支持している。この状態で上記移動台30を、送りねじ装置等の直動式のアクチュエータ(図示省略)により、上記測定用回転軸8aの軸方向に変位駆動可能としている。又、上記測定用回転軸8aの先端部に固定した保持ブラケット22の保持孔24に挿通した導線11bの中間部を巻き取り機33に巻回して、この導線11bに巻き取り方向の弾力を付与している。尚、巻き取り機33に関しても、各保持孔24、24毎に設けて、上記保持ブラケット22の回転バランスの確保を図っている。従って、他の方法で回転バランスを確保できれば、巻き取り機33に関しても、1個のみ設ければ足りる。
先ず、測定作業時には、上記移動台30を図4に示した状態よりも上記転がり軸受2aに近づけて(図4の左方に移動させて)、上記保持ブラケット22の先端面(図4の左端面)を状態量測定センサ10aに近づける(衝突の恐れがない程度に近接対向させる)。この状態では、上記導線11bのうちで、これら保持ブラケット22の先端面と状態量測定センサ10aとの間に掛け渡された状態で宙に浮いた状態となる部分の長さが僅少になる。従って、測定作業に伴う遠心力に基づいて上記導線11bに加わる引っ張り方向の力を、十分に小さく抑えられる。この結果、前述した様な理由で、この導線11bを極く細くしても(0.1mm以下に抑えても)、この導線11bに切断等の損傷が発生しにくくなる。尚、上記巻き取り機33によりこの導線11bに付与する引っ張り力は、極く小さく抑えるか、更に好ましくは、上記測定作業時には巻き取り機能を停止(ロック)して、上記引っ張り力をゼロにする。或いは、回転速度が速くなる程上記引っ張り力を小さくして、この引っ張り力と遠心力との和を常に一定とする。これらの機能を追加する理由は、この引っ張り力が上記保持器1aの挙動に影響を及ぼさない様にしたり、及ぼす影響を最小限に止める為である。
又、測定対象となる回転物品に就いても、転がり軸受の保持器に限らず、各種軸受に組み込まれる案内輪、セパレータ、又は滑り軸受、更には歯車等の各種物品が対象となる。そして、これら各種物品に運転状態で加わる、応力、或は温度上昇の程度等の各種物理量の測定に利用できる。
更に、測定対象となる回転物品の回転速度に関しても、一定である場合に限らず、用途に応じた状態で変動する場合や、本来一定であるべきものが、摩擦状態、潤滑状態、温度条件、荷重条件等の要因で変動する場合等であっても、制御器及び電動モータにより追従可能な範囲であれば、測定可能である。
2、2a 転がり軸受
3、3a 内輪
4、4a 回転軸
5、5a 第一の電動モータ
6 位相検出用凹部
7 位相検出用センサ
8、8a 測定用回転軸
9、9a 第二の電動モータ
10、10a 状態量測定用センサ
11a、11b 導線
12 中心孔
13 カップリング
14 荷重負荷装置
15、15a 転がり軸受
16、16a 回転支持装置
17 回転検出センサ
18 エンコーダ部
19 制御器
20 出力軸
21 継手
22 保持ブラケット
23 円筒部
24 保持孔
25 送信器
26 受信コイル
27 サーボアンプ
28 センサ用電源
29 外輪
30 移動台
31 基板
32 直動軸受
33 巻き取り機
Claims (3)
- 被測定物の状態を、この被測定物を回転させた状態のまま測定する為、この被測定物の一部に設置された状態量測定用センサと、この被測定物と同心の回転中心を有する測定用回転軸と、これら状態量測定用センサと測定用回転軸との間に掛け渡されて、この状態量測定用センサの検出信号を取り出す為の導線と、この測定用回転軸を回転駆動する為の電動モータと、この電動モータの回転速度を上記被測定物の回転速度に一致させる為の制御装置とを備えた回転物品の状態量測定装置に於いて、
上記測定用回転軸の軸方向中間部に、上記導線を通じて上記状態量測定用センサから送られて来る、上記被測定物の状態を表す測定信号を無線送信する為の送信器を、回転しない部分にこの測定信号を受信する為の受信器を、それぞれ設けており、
上記制御装置は、上記被測定物の一部に、この被測定物自体の容積を変化させる事なく、この被測定物の回転中心と同心に設置されて、特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させたエンコーダ部と、このエンコーダ部の被検出面に検出部を対向させた状態で回転しない部分に設置され、この被検出面の特性変化に対応して出力を変化させる回転検出用センサとを備えたものであり、この回転検出用センサの出力信号を、上記電動モータの回転速度を調節する為の制御信号として、直接利用しており、
上記エンコーダ部を、上記被測定物の軸方向両端面のうちで上記測定用回転軸と反対側の端面に設置すると共に、この測定用回転軸のうちで上記被測定物側の端部に上記導線の中間部を保持する為の保持ブラケットを設けており、上記保持ブラケットは、円筒部を有しており、この円筒部には、上記導線の中間部を挿通する為の、この円筒部を軸方向に貫通した保持孔が形成されており、
上記導線は、一端が上記状態量測定用センサに接続され、他端が上記送信器に接続されると共に、中間部が前記保持孔に保持されている事を特徴とする回転物品の状態量測定装置。 - 測定用回転軸及び電動モータを設置した移動台を、この測定用回転軸と平行に配設した直動軸受により、この測定用回転軸の軸方向の変位を可能に支持すると共に、保持ブラケットに設置した巻き取り機により導線に、巻き取り方向の弾力を付与している、請求項1に記載した回転物品の状態量測定装置。
- 被測定物の状態を、この被測定物を回転させた状態のまま測定する為、この被測定物の一部に設置された状態量測定用センサと、この被測定物と同心の回転中心を有する測定用回転軸と、これら状態量測定用センサと測定用回転軸との間に掛け渡されて、この状態量測定用センサの検出信号を取り出す為の導線と、この測定用回転軸を回転駆動する為の電動モータと、この電動モータの回転速度を上記被測定物の回転速度に一致させる為の制御装置とを備えた回転物品の状態量測定装置に於いて、
この制御装置は、上記被測定物の一部に、この被測定物自体の容積を変化させる事なく、この被測定物の回転中心と同心に設置されて、特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させたエンコーダ部と、このエンコーダ部の被検出面に検出部を対向させた状態で回転しない部分に設置され、この被検出面の特性変化に対応して出力を変化させる回転検出用センサとを備えたものであり、この回転検出用センサの出力信号を、上記電動モータの回転速度を調節する為の制御信号として、直接利用しており、
上記エンコーダ部を、上記被測定物の軸方向両端面のうちで上記測定用回転軸と反対側の端面に設置すると共に、この測定用回転軸のうちで上記被測定物側の端部に保持ブラケットを、この測定用回転軸の端面よりもこの被測定物の側に突出する状態で設け、この保持ブラケットの一部に上記導線の中間部を保持しており、
上記測定用回転軸及び上記電動モータを設置した移動台を、この測定用回転軸と平行に配設した直動軸受により、この測定用回転軸の軸方向の変位を可能に支持すると共に、上記保持ブラケットに設置した巻き取り機により上記導線に、巻き取り方向の弾力を付与している事を特徴とする回転物品の状態量測定装置。
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