JP6581423B2 - 転がり軸受の異常検知装置 - Google Patents

Description

この発明は、オイル潤滑される転がり軸受の異常検知装置に関するものである。

輸送機器や産業機械、その他各種機器の可動部には、転がり軸受が組み込まれている。このような機器の中には、油潤滑される転がり軸受以外に潤滑が必要な作動機構部を有し、その作動機構部と転がり軸受とが、共通のオイルで潤滑される構造となっているものがある。作動機構部としては、例えば、ギヤ同士の噛み合い部分や部材同士の摺接部分等が挙げられる。

例えば、オイルポンプ等は、機器の内部に転がり軸受と作動機構部とを有している。また、特に、オイルポンプは、その転がり軸受と作動機構部とを備えた機器の外部にある他の作動機構部に向かって、内部の潤滑油を送り出す機能を備えている。

ところで、転がり軸受の軸受空間からは、摩耗粉（鉄粉等）等の異物が発生することがある。この異物が、潤滑油の循環経路の途中にある作動機構部に侵入すると、異物の噛み込みによって、機器の耐久性を低下させる場合がある。また、場合によっては、機器の動作不良・故障・破損に繋がることもある。

そこで、例えば、特許文献１には、鉄粉等からなる異物が循環経路内に流通する潤滑油に混入した場合に、その異物をセンサが備える磁石に吸着させ、吸着した異物が堆積していくことにより金属製のケーシングと磁石とが電気的に導通した場合に、警報を発信する潤滑油の鉄粉汚濁検知方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２８０１８０号公報

上記のように、転がり軸受から発生する摩耗粉（鉄粉等）等の異物が、潤滑油の循環経路の途中にある作動機構部に侵入することは好ましくない。特に、オイルポンプ用の転がり軸受において、軸受から発生する大きな剥離片は、そのオイルポンプ自身の作動機構部や、そのオイルポンプによって送り出される潤滑油の循環経路内にある他の作動機構部の部品に対して、動作不良・故障・破損の原因となる。このため、転がり軸受内からの異物の流出防止や、その異物が発生した際の異物の検出が必要となる。

上記特許文献１に記載の技術では、センサが備える磁石は、潤滑油の循環経路内に臨んでいる。しかし、この技術では、循環経路内の潤滑油に含まれる異物の多くは、センサの磁石に吸着することなく、その傍らを通過してしまう可能性がある。また、特許文献１に記載の技術では、異物の捕捉は、潤滑油内の異物の混入度合いを検知するのに必要な最小限度の量にとどまり、その結果、残りの異物の作動機構部への侵入を阻止できないという問題もある。

そこで、この発明の課題は、転がり軸受から発生する摩耗粉（鉄粉等）等の異物が、潤滑油の循環経路の途中にある作動機構部に侵入することを、より確実に防止することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、内輪及び外輪と、前記内輪と前記外輪との間の軸受空間に配置される転動体と、前記軸受空間内からの潤滑油の通過を許容し金属片の通過を阻止するフィルタと、前記フィルタに設けられ互いに間隔を置いて配置される対の永久磁石と、前記対の永久磁石をそれぞれ電極として両電極からそれぞれ配線が伸びて電源に至る電気回路と、前記対の永久磁石間への金属片の付着に伴う前記電気回路の電気的出力の変化を検出することによって潤滑油に含まれる金属片の状態を検知する出力検出装置と、を備える転がり軸受の異常検知装置を採用した。

このとき、前記対の永久磁石の間に隙間を介して磁性材料が配置される構成を採用することができる。

また、前記フィルタは潤滑油流通用の貫通穴を備え、前記対の永久磁石は、前記貫通穴を挟んで両側に配置される構成を採用することができる。

これらの各構成において、前記出力検出装置が検知する電気的出力は、前記電気回路における電圧の分圧出力である構成を採用することができる。

また、これらの各構成において、前記対の永久磁石からなる電極を複数組配置し、その複数組の電極は、互いに電極間の隙間を異ならせている構成を採用することができる。

さらに、これらの各構成において、前記対の永久磁石は、その表面に電気導電性の被覆層を備え、前記被覆層と前記電気回路の一部を構成する回路基板の端子とが電気的に接続されている構成を採用することができる。

前記出力検出装置は、電気的出力と所定の閾値に基づいて異常状態を判定する構成を採用することができる。

前記出力検出装置が異常状態と判定した情報を記憶するデータ蓄積手段（データ蓄積用サーバ）と、前記データ蓄積手段が記憶する過去の判定の情報によって、異常状態の経時変化を確認する経時変化確認手段とを備える構成を採用することができる。

この発明は、転がり軸受の軸受空間内から軸受空間外への潤滑油の通過を許容し金属片の通過を阻止するフィルタに、互いに間隔を置いて配置される対の永久磁石を設けて、その対の永久磁石をそれぞれ電極として両電極からそれぞれ配線が伸びて電源に至る電気回路と、前記対の永久磁石間への金属片の付着に伴う前記電気回路の電気的出力の変化を検出することによって潤滑油に含まれる金属片の状態を検知する出力検出装置とを備えたので、転がり軸受から発生する鉄粉や剥離片等の異物が、潤滑油の循環経路の途中にある作動機構部に侵入することをより確実に防止できるとともに、電気的な変化により転がり軸受の異常検知ができるので、各部品の故障を未然に防止することができる。

この発明の一実施形態を示し、（ａ）は転がり軸受を複数備えた軸受ユニットにフィルタを取り付けた側面図、（ｂ）は縦断面図 フィルタの要部を示し、（ａ）はセンサ出力が１系統である場合、（ｂ）はセンサ出力が３系統である場合の側面図 センサ出力が３系統の場合を示し、永久磁石からなる電極間に磁性材料を配置した例を示す要部拡大図 鉄粉の吸着状態のモデルを示す基板及び電極の概略断面図 センサ出力が１系統の場合の電気出力を示すグラフ図 センサ出力が３系統の場合の電気出力を示すグラフ図 （ａ）はセンサ出力が１系統の場合の電気回路図、（ｂ）はセンサ出力が３系統の場合の電気回路図

この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、転がり軸受の異常検知装置を備えたオイルポンプ装置１０である。

オイルポンプ装置１０は、機器の内部に転がり軸受を複数備えた軸受ユニット２０と、オイルポンプの作動機構部３０とを有している。

軸受ユニット２０は、ハウジング１１の内部に、油潤滑される３つの転がり軸受２１，２２，２３を並列して備えている。これらの転がり軸受２１，２２，２３によって、オイルポンプの作動機構部３０に通じる軸部材３２を、固定のハウジング１１に対して軸周り回転自在に支持されている。

各転がり軸受２１，２２，２３は、外側軌道輪１と内側軌道輪２の各軌道面１ａ，２ａの間に、転動体３が組み込まれている。転動体３は、保持器４によって周方向に保持されている。以下、外側軌道輪１を外輪１と、内側軌道輪２を内輪２と称する。

外輪１はハウジング１１の内径面に圧入されて、そのハウジング１１に対して相対回転不能に固定されている。内輪２は、軸部材３２の外周に圧入されて、その軸部材３２に対して相対回転不能に固定されている。

この実施形態では、転がり軸受２１，２２，２３として、転動体３として円すいころを用いた円すいころ軸受を採用しているが、円すいころ軸受以外の転がり軸受を採用してもよく、また、その転がり軸受２１，２２，２３の並列数は、装置の仕様に応じて自由に設定できる。

オイルポンプの作動機構部３０は、ポンプケーシング内に互いに相対回転することにより潤滑油を循環経路へ送り出すポンプ用ロータ（図示せず）を備える。ポンプ用ロータは、軸部材３２の端部に設けた接続部材３１に接続され、これにより、軸部材３２の軸周りに回転可能な状態である。ロータへの駆動力は、図示しない駆動源から別途のルートで入力される。

図１に示すように、並列する転がり軸受２１，２２，２３のうち軸方向一方側、すなわち、作動機構部３０寄りの２つの転がり軸受２１，２２は、円すいころの小径側端面同士が軸方向に沿って同じ側、すなわち、作動機構部３０の反対側になるように配置されている。

また、並列する転がり軸受２１，２２，２３のうち軸方向他方側、すなわち、作動機構部３０から最も遠い転がり軸受２３は、円すいころの小径側端面が作動機構部３０側になるように配置されている。すなわち、転がり軸受２１，２２と転がり軸受２３とは、円すいころの小径側端面同士が背面合わせになるように配置されている。このため、内輪２の軌道面２ａと外輪１の軌道面１ａとは、３列の転がり軸受２１，２２，２３のうち一方側の二つは、軸方向一方側から他方側へ向かって互いの距離が狭まるように設けられ、他方側の一つは、軸方向一方側から他方側へ向かって互いの距離が拡がるように設けられている。

図１に示すように、軸方向に隣り合う転がり軸受２１，２２，２３同士の間には、間座５，６，７が配置されている。

並列する転がり軸受２１，２２，２３のうち軸方向一方側の２つの転がり軸受２１，２２の間には、内径側に、両側の内輪２，２の端面に当接する間座５が、外径側に、両側の外輪１，１の端面に当接する間座６が配置されている。

また、並列する転がり軸受２１，２２，２３のうち軸方向他方側の２つの転がり軸受２２，２３の間には、内径側に、両側の内輪２，２の端面に当接する間座が、外径側に、両側の外輪１，１の端面に当接する間座７が配置されている。図１では、転がり軸受２２，２３の間における内径側の間座は図示していないが、転がり軸受２２，２３の周方向に沿って、潤滑油の循環経路１３ｂの外径側の開口部以外の部分に、間座が配置されている。

並列する転がり軸受２１，２２，２３の両端は、軸方向一方側では、軸部材３２の端部に設けたフランジ状の接続部材３１の端面によって、また、軸方向他方側では、押え部材８の端面によって、軸部材３２に対して軸方向へ動かないように固定されている。これらの接続部材３１と押え部材８との固定によって、各円すいころ軸受には予圧が付与されている。

転がり軸受２１，２２，２３によってハウジング１１に支持された軸部材３２は、オイルポンプの作動機構部３０に接続されている。また、オイルポンプは、外部にある他の作動機構部に向かって、内部の潤滑油を送り出す機能を備えている。送り出した潤滑油は、潤滑油の通路に沿って流れて各部の作動機構部を潤滑した後、やがてオイルポンプに戻ってくる。

また、このオイルポンプにおいては、ポンプ内の作動機構部３０と軸受ユニット２０とが、共通の潤滑用のオイルで潤滑されるようになっている。オイルポンプ側の作動機構部３０と軸受ユニット２０側の軸受空間とは、潤滑油の循環経路１２，１３で連通している。また、その潤滑油は、外部の作動機構部にも送り出される。

この実施形態において、循環経路１３は、オイルポンプ側から軸部材３２の軸心と同心となるように軸心方向に沿って設けられた軸方向潤滑経路１３ａと、その潤滑経路１３ａの端部から半径方向外側へ伸びて、軸部材３２の外周面に開口する径方向潤滑経路１３ｂを備える。径方向潤滑経路１３ｂは、転がり軸受２２，２３の間に挟まれた環状空間Ｃに開口しているので、この環状空間Ｃを介して、循環経路１３は、軸方向一方側（図中左側）へは転がり軸受２１，２２の各軸受空間に連通し、軸方向他方側（図中右側）へは転がり軸受２３の軸受空間に連通している。

環状空間Ｃを経て、転がり軸受２３の軸受空間を通過した潤滑油は、転がり軸受２３の軸方向他端側の軸受空間の開口を通じて、転がり軸受２３の軸方向他端側に設けられたハウジング端部空間Ｂに入り込む。その後、ハウジング１１に形成された潤滑油の循環通路１２によって、オイルポンプの作動機構部３０側へと戻っていく。

循環通路１２は、ハウジング端部空間Ｂから半径方向外側へ伸びる径方向潤滑経路１２ｂと、その径方向潤滑経路１２ｂから軸部材３２の軸心方向に沿って設けられた軸方向潤滑経路１２ａとを備える。

また、環状空間Ｃを経て、転がり軸受２２，２１の軸受空間を通過した潤滑油は、転がり軸受２１の軸方向一端側の軸受空間の開口を通じて、オイルポンプの作動機構部３０側へと戻っていく。

これにより、オイルポンプの作動機構部３０と、軸受ユニット２０の転がり軸受２１，２２，２３が、共通の潤滑油によって潤滑される。

ところで、転がり軸受２１，２２，２３の軸受空間からは、摩耗粉（鉄粉等）等の異物が発生することがある。この異物が、オイルポンプの作動機構部３０や、循環経路途中の他の作動機構部に侵入することは好ましくない。そこで、転がり軸受２１の軸方向一端側の軸受空間の開口、及び、転がり軸受２３の軸方向他端側の軸受空間の開口には、それぞれフィルタＦ付きのシールリング４０が取付られている。どちらのシールリング４０も、以下に示すように、共通の構造となっている。

シールリング４０は、転がり軸受２１，２３の軸受空間の各対応する側の開口を覆うように取付けられる。その開口は、外輪１と内輪２の軌道面１ａ，２ａに沿って環状に形成されているので、それを覆うシールリング４０も環状を成すものとなっている。

また、この実施形態では、シールリング４０は合成樹脂の成形品からなる。その樹脂製のシールリング４０が、内輪２の大つばと外輪１の内径面の大径側端部との間に取付けられている。

なお、外輪１は静止側、内輪２は回転側であり、シールリング４０は固定側である外輪１に嵌合等により固定されるが、このシールリング４０を、回転側である内輪２に嵌合等により固定することも可能である。

シールリング４０は、図１に示すように、外輪１に係止される係止部４２と、その係止部４２から内径側に向かって立ち上がる壁部４１と、その壁部４１から伸びて内輪２の外径面に対向する内側円筒部４３とを備える。係止部４２は円筒状であり、その円筒状の係止部４２が、外輪１の内径面に圧入される。係止部４２の外径面に設けた突起等が、外輪１の内径面の大径側端部に設けたシール溝等に嵌合して、互いに固定されるようにしてもよい。内径寄りの内側円筒部４３は、内輪２の大つば外径面に摺接するか、または、わずかな隙間を介して対向する。

シールリング４０の壁部４１には、多数の貫通穴４４が設けられている。これらの多数の貫通穴４４によって、転がり軸受２１，２２，２３の軸受空間からの異物の通過を阻止し、潤滑油の通過は許容される。貫通穴４４の内径の最大値は、作動機構部３０側へ侵入しても影響がない程度の異物の通過は許容されるよう、適宜の寸法に設定される。

シールリング４０のフィルタＦの内側には、互いに間隔を置いて配置される対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂ（５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ）が設けられている。また、その対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂをそれぞれ電極として、両電極からそれぞれ配線が伸びて電源に至る電気回路６０、及び、その電気回路６０を制御する制御手段７０が設けられている。

永久磁石Ｍａ，Ｍｂや、それに接続される通電用の配線は、基板５０に設置されている。また、電気回路６０の配線の一部は、その基板から転がり軸受２１，２３の外部に引き出され、その引き出された一部の電気回路６０と制御手段７０は、ハウジング１１やその周辺のフレーム等の不動の部材に取付られている。

永久磁石Ｍａ，Ｍｂは、鉄粉や鉄片等の異物の吸着と、それを検知する電気回路６０の電極の機能を兼ねる。すなわち、永久磁石Ｍａ，Ｍｂは、金属を吸着する磁力を備えるとともに、少なくともその表面は電気が導通する素材で構成された被覆層（導通層）を備えている。この被覆層と電気回路６０の配線や端子とが電気的に接続されている。

永久磁石Ｍａ，Ｍｂの素材としては、例えば、Ｎｄ系にニッケルメッキ（表面処理）を施したものを使用することができる。このような永久磁石Ｍａ，Ｍｂによれば、基板５０に設けられたパターンに配線を半田付けすることが可能である。また、ニッケルメッキであれば電気導電性に優れるので、異物の吸着を検知する性能が高まる。永久磁石Ｍａ，Ｍｂの表面に設けられる被覆層の素材として、さらにふさわしくは、金，銀，銅などのメッキ（表面処理）でもよい。また、永久磁石Ｍａ，Ｍｂの素材全体が電気導電性を備えるものを採用してもよい。

図２（ａ）の配線例、図２（ｂ）の配線例に示すように、永久磁石Ｍａ，Ｍｂは、基板５０に設けられた孔５４を挟んで両側において、その基板５０に固定される。孔５４は、フィルタＦ側の貫通穴４４の位置に合致する位置となっているので、永久磁石Ｍａ，Ｍｂは、フィルタＦの潤滑油流通用の貫通穴４４を挟んで両側に配置されることになる。ここでは、永久磁石Ｍａ，Ｍｂは転がり軸受の周方向に沿って孔５４を挟んで両側に配置されているが、場合によっては、永久磁石Ｍａ，Ｍｂを転がり軸受の半径方向に沿って、孔５４を挟んで両側に配置する構成としてもよい。

また、基板５０は、異物をより効率よく吸着させる観点から、シールリング４０の壁部４１の表裏面のうち、軸受空間側に固定されることが望ましい。

なお、図３に示すように、永久磁石Ｍａ，Ｍｂの間に、金属や磁石等の磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃを設けてもよい。磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃは、対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂの間に、それぞれに対して隙間を介して配置される。永久磁石Ｍａ，Ｍｂと磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃの間には、一定の隙間が設けられる。この磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃを設けることにより、図４に示すように、異物の吸着性能を高めることができる。

電気回路６０の配線は、図２（ａ）の配線例では、基板５０の電気回路６０上に、固定抵抗器５９を配置している。固定抵抗器５９の一端は、基板５０上のパターンで形成された配線５６を介して入力端子（電源）６２に接続され、他端は、基板５０上のパターンで形成された配線５７に接続されている。また、その配線５７の反対側の端部は、一方の永久磁石Ｍｂに接続されている。一方の永久磁石Ｍｂは３つ配置されているので、配線５７は途中で１本から３本に分岐して、その分岐したそれぞれが各永久磁石Ｍｂに接続されている。

他方の永久磁石Ｍａには、基板５０上のパターンで形成された配線５８に接続されている。他方の永久磁石Ｍａは３つ配置されているので、配線５８は途中で１本から３本に分岐して、その分岐したそれぞれが他方の永久磁石Ｍａに接続されている。配線５８の反対側の端部は、アースとしてＧＮＤ端子６４に接続されている。

また、配線５７は、一方の永久磁石Ｍｂへの３本の配線の分岐部と固定抵抗器５９の間で分岐し、その分岐した配線が出力端子６１に接続されている。この出力端子６１は、分圧回路の一部を構成している。これにより、図２（ａ）の配線例では、１系統のセンサ出力を得ることができる。

図２（ｂ）の配線例では、基板５０の電気回路６０上に、３つの固定抵抗器５９ａ，５９ｂ，５９ｃを配置している。各固定抵抗器５９ａ，５９ｂ，５９ｃの一端は、それぞれ基板５０上のパターンで形成された配線５６を介して入力端子（電源）６２に接続され、他端は、それぞれ基板５０上のパターンで形成された配線５７に接続されている。並列する３本の配線５７の反対側の端部は、それぞれ各永久磁石Ｍｂに接続されている。

他方の永久磁石Ｍａには、基板５０上のパターンで形成された配線５８に接続されている。他方の永久磁石Ｍａは３つ配置されているので、配線５８は途中で１本から３本に分岐して、その分岐したそれぞれが他方の永久磁石Ｍａに接続されている。配線５８の反対側の端部は、アースとしてＧＮＤ端子６４に接続されている。

また、並列する３本の配線５７は、それぞれ一方の永久磁石Ｍｂと固定抵抗器５９ａ，５９ｂ，５９ｃの間で分岐し、その分岐した配線が出力端子６１ａ，６１ｂ，６１ｃに接続されている。この出力端子６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、それぞれ独立した分圧回路の一部を構成している。これにより、図２（ｂ）の配線例では、３系統のセンサ出力を得ることができる。

図７（ａ）に、センサ出力が１系統の場合の電気回路図を、図７（ｂ）にセンサ出力が３系統の場合の電気回路図を示す。図７（ａ）において、固定抵抗器５９の電気抵抗がＲ１、対の永久磁石５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ間の電気抵抗が、それぞれＲ２〜Ｒ４に相当する。図７（ｂ）において、固定抵抗器５９ａ〜５９ｃの電気抵抗がＲ１〜Ｒ３、対の永久磁石５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ間の電気抵抗が、それぞれＲ４〜Ｒ６に相当する。

また、制御手段７０は、入力端子（電源）６２、ＧＮＤ端子６４、出力端子６１；６１ａ，６１ｂ，６１ｃから引き出されたケーブル６３を通じて、この電気回路６０を制御する。

また、制御手段７０は、電気回路６０の分圧回路を通じた出力を検出する出力検出装置７１を備える。すなわち、対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂ間に、金属片等の異物が付着することに伴って、電気回路６０の電気的出力の変化を検出するので、出力検出装置７１は、その電気的出力の変化を取得することによって、潤滑油に含まれる金属片の状態を検知する。

前記出力検出装置が検知する電気的出力は、前記電気回路における電圧の分圧出力である。分圧出力は、例えば、入力端子（電源）６２の電位をＥ（Ｖ）、ＧＮＤ端子６４の電位を０（Ｖ）とした場合における、その間に位置する出力端子６１；６１ａ，６１ｂ，６１ｃの電位で示される。

潤滑油が、転がり軸受の軸受空間内部を流れて、シールリング４０のフィルタＦの貫通穴４４を通過する。潤滑油内に鉄粉や剥離片（鉄片）等の磁石に吸着する素材からなる異物が含まれた場合、その鉄粉や剥離片（鉄片）等が、永久磁石Ｍａ，Ｍｂに吸着して対向する対の電極間が電気的に短絡することによって、その電極間の抵抗値が小さくなる。

なお、鉄粉や剥離片（鉄片）等の付着状態によって、永久磁石Ｍａ，Ｍｂ間の電気抵抗値は変化する。一般的な傾向としては、付着量が少ないと電流が通過し得る部分の断面積が小さいので抵抗値が大きく、付着量が多いと電流が通過し得る部分の断面積が大きいので抵抗値が小さくなる。

例えば、図４（ａ）から図４（ｂ）に示すように、異物の吸着量が増えるにつれて、永久磁石Ｍａ，Ｍｂ間の電気抵抗値は小さくなる。すなわち、出力端子６１；６１ａ，６１ｂ，６１ｃの電位は徐々に小さくなり、これにより出力検出装置７１が取得する出力電圧は小さくなる。このため、入力端子（電源）６２の電位と、ＧＮＤ端子６４の電位に対して、出力端子６１；６１ａ，６１ｂ，６１ｃの電位（分圧出力）を比較することによって、異物の吸着量を推定できる。ある異物の吸着量に対して、どの程度の出力電圧（出力端子６１；６１ａ，６１ｂ，６１ｃの電位＝分圧出力）になるかは、予め実験等で算出しておくことができる。これらの情報は、後述のデータ蓄積手段７２が記憶することができる。

このため、出力電圧に予め閾値を設けておき、出力端子６１；６１ａ，６１ｂ，６１ｃからの電気的出力が閾値以下になった場合に、出力検出装置７１は、転がり軸受を異常状態と判断するように設定しておけばよい。

また、制御手段７０は、出力検出装置７１が異常状態と判定した情報を記憶するデータ蓄積手段７２と、データ蓄積手段７２が記憶する過去の判定の情報によって、異常状態の経時変化を確認する経時変化確認手段７３とを備えている。このため、どの程度の異物の吸着量に対して、どの程度の出力電圧（出力端子６１；６１ａ，６１ｂ，６１ｃの電位＝分圧出力）になるかを、また、異常状態に移行するまでの残りの稼働可能時間等を、軸受ユニット２０毎に把握しやすい。

なお、図２（ａ）（ｂ）に示す配線例のように、永久磁石Ｍａ，Ｍｂ間に磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃを配置しない場合、実験の結果、異物は永久磁石Ｍａ，Ｍｂの表面に集中して付着する傾向がある。これに対し、図３に示す配線例のように、磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃを配置した場合、異物は永久磁石Ｍａ，Ｍｂと磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃの両方に跨った状態に付着しやすい、という傾向があることがわかった。

この結果より、永久磁石Ｍａ，Ｍｂ間の磁界の中に磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃがある方が、磁気的及び電気的な短絡を発生しやすいと判断できる。実際には、永久磁石Ｍａ，Ｍｂと磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃの間には、異物の付着以外の要因によって電気的短絡を防止するのに必要充分な僅かな隙間を設定している。

また、この実施形態では、特に、対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂからなる電極を複数組配置し、その複数組の電極は、互いに電極間の隙間を異ならせて配置している。具体的には、図２（ａ）（ｂ）のそれぞれの配線例において、内径寄りの対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂ間の隙間よりも、外径寄りの対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂ間の隙間を大きく設定している。また、図３の配線例において、内径寄りの対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂと磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃとの間の隙間よりも、外径寄りの対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂと磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃとの間の隙間を大きく設定している。このため、様々な大きさの異物に対応して、対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂに電気的短絡を適切に発生させることができる。

図５は、センサ出力が１系統の場合の出力電圧の変化を示すグラフ図、図６は、センサ出力が３系統の場合の出力電圧の変化を示すグラフ図である。

図５のように、センサ出力が１系統の場合、時間の経過とともに異物の付着量が増加し、その増加に応じて、出力電圧は減少していく。出力電圧が閾値以下となった場合、転がり軸受を異常状態と判定し、制御手段７０は警報を発信する。

ここで、分圧回路の出力で電圧Ｖｏｕｔは、入力電圧をＶＤＤとした場合に、
Ｖｏｕｔ＝［（Ｒ２〜Ｒ４）／｛Ｒ１＋（Ｒ２〜Ｒ４）｝］×ＶＤＤ
ただし、入力電圧ＶＤＤは、入力端子（電源）６２の電位と、ＧＮＤ端子６４の電位との差である。

図６のように、センサ出力が３系統の場合、時間の経過とともに異物の付着量が増加し、その増加に応じて、各分圧回路において出力電圧は減少していく。いずれかの分圧回路の出力電圧が閾値以下となった場合、又は、複数の分圧回路の出力電圧が閾値以下となった場合に、若しくは、全部の分圧回路の出力電圧が閾値以下となった場合に、転がり軸受を異常状態と判定し、制御手段７０は警報を発信する。

ここで、分圧回路の出力で電圧Ｖｏｕｔは、入力電圧をＶＤＤとした場合に、
Ｖｏｕｔ１＝｛（Ｒ４）／（Ｒ１＋Ｒ４）｝×ＶＤＤ
Ｖｏｕｔ２＝｛（Ｒ５）／（Ｒ２＋Ｒ５）｝×ＶＤＤ
Ｖｏｕｔ３＝｛（Ｒ６）／（Ｒ３＋Ｒ６）｝×ＶＤＤ
ただし、入力電圧ＶＤＤは、入力端子（電源）６２の電位と、ＧＮＤ端子６４の電位との差である。

ここで、内径寄りの対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂ間の隙間よりも、外径寄りの対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂ間の隙間を大きく設定しているので、あるいは、磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃを配置する場合には、内径寄りの対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂと磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃとの間の隙間よりも、外径寄りの対の永久磁石Ｍａ，Ｍｂと磁性材料５１ｃ，５２ｃ，５３ｃとの間の隙間を大きく設定しているので、
１．隙間の大きさ：（内径側）隙間１＜（中間）隙間２＜（外径側）隙間３
２．抵抗の大きさ：（内径側）Ｒ４＜（中間）Ｒ５＜（外径側）Ｒ６
３．短絡のはやさ：（内径側）出力１＞（中間）出力２＞（外径側）出力３
となって、その出力１〜３の変化の時期に差異が生じる。

この時期の差異により、潤滑油に含まれる異物の最大径がどの程度であるか、異物の混入度合いがどの程度進んでいるかを、制御手段７０は推定することができる。例えば、出力１が閾値以下となった場合には、混入している異物の径はランク１、出力２が閾値以下となった場合には、混入している異物の径はランク１よりも大きいランク２、さらに、出力３が閾値以下となった場合には、混入している異物の径はランク２よりも大きいランク３である等の判定が可能である。

データ蓄積手段７２や経時変化確認手段７３は、これらの判定データの情報を記憶することにより、それらの情報を、次なる判定、警報発信の制御に活用することができる。

上記の実施形態では、フィルタＦを、転がり軸受２１，２３の軸受空間の開口を覆うシールリング４０に設けたが、フィルタＦを設ける場所は、シールリング４０以外でもよい。例えば、循環経路１２，１３の途中に異物を捕捉可能なフィルタＦを設けて、そのフィルタＦに、上記の各構成からなる異常検知装置を取り付けてもよい。

また、この発明の転がり軸受の異常検知装置は、オイルポンプ以外の装置にも適用できる。特に、この発明の転がり軸受の異常検知装置は、転がり軸受から発生する摩耗粉（鉄粉等）等の異物が、潤滑油の循環経路の途中にある作動機構部に侵入することを防ぐ必要がある種々の装置に適用できる。

１ 外輪（外側軌道輪）
２ 内輪（内側軌道輪）
３ 転動体
４ 保持器
５，６，７ 間座
８ 押え部材
１０ オイルポンプ装置
１１ ハウジング
１２，１３ 循環経路
２０ 軸受ユニット
２１，２２，２３ 転がり軸受
３０ 作動機構部
３１ 接続部材
３２ 軸部材
５０ 基板
５１ａ，５１ｂ 永久磁石
６０ 電気回路
７０ 制御手段
７１ 出力検出装置
７２ データ蓄積手段
７３ 経時変化確認手段

Claims (7)

1. 内輪及び外輪と、
   前記内輪と前記外輪との間の軸受空間に配置される転動体と、
   前記軸受空間内からの潤滑油の通過を許容し金属片の通過を阻止するフィルタと、
   前記フィルタに設けられ互いに間隔を置いて配置される対の永久磁石と、
   前記対の永久磁石をそれぞれ電極として両電極からそれぞれ配線が伸びて電源に至る電気回路と、
   前記対の永久磁石間への金属片の付着に伴う前記電気回路の電気的出力の変化を検出することによって潤滑油に含まれる金属片の状態を検知する出力検出装置と、
   を備え、
   前記フィルタは潤滑油流通用の貫通穴を備え、前記対の永久磁石は、前記貫通穴を挟んで両側に配置される転がり軸受の異常検知装置。
2. 内輪及び外輪と、
   前記内輪と前記外輪との間の軸受空間に配置される転動体と、
   前記軸受空間内からの潤滑油の通過を許容し金属片の通過を阻止するフィルタと、
   前記フィルタに設けられ互いに間隔を置いて配置される対の永久磁石と、
   前記対の永久磁石をそれぞれ電極として両電極からそれぞれ配線が伸びて電源に至る電気回路と、
   前記対の永久磁石間への金属片の付着に伴う前記電気回路の電気的出力の変化を検出することによって潤滑油に含まれる金属片の状態を検知する出力検出装置と、
   を備え、
   前記対の永久磁石の間に隙間を介して磁性材料が配置される転がり軸受の異常検知装置。
3. 前記出力検出装置が検知する電気的出力は、前記電気回路における電圧の分圧出力である請求項１又は２に記載の転がり軸受の異常検知装置。
4. 前記対の永久磁石からなる電極を複数組配置し、その複数組の電極は、互いに電極間の隙間を異ならせている請求項１から３のいずれか一つに記載の転がり軸受の異常検知装置。
5. 前記対の永久磁石は、その表面に電気導電性の被覆層を備え、前記被覆層と前記電気回路の一部を構成する回路基板の端子とが電気的に接続されている請求項１から４のいずれか一つに記載の転がり軸受の異常検知装置。
6. 前記出力検出装置は、電気的出力と所定の閾値に基づいて異常状態を判定する請求項１から５のいずれか一つに記載の転がり軸受の異常検知装置。
7. 前記出力検出装置が異常状態と判定した情報を記憶するデータ蓄積手段と、前記データ蓄積手段が記憶する過去の判定の情報によって、異常状態の経時変化を確認する経時変化確認手段とを備える請求項１から６のいずれか一つに記載の転がり軸受の異常検知装置。

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