JPH0635666U - センサ−付軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 歪ゲ−ジ等の検出素子も汚染されにくく且つ
歪ゲ−ジの貼付等検出回路構成のための加工も簡単で精
度の良いセンサ−付軸受を提供すること。 【構成】 静止側の外輪１若しくは内輪の軌道面に凹溝
４を形成し、該凹溝４に検出素子（ゲ−ジ５又はセンサ
−コイル８）を配置固定し、更に該凹溝より検出回路へ
通じる配線用孔６を穿設したことを特徴とするセンサ−
付軸受。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、玉軸受やころ軸受等の軸受が回転時に受ける荷重、回転速度、異 常振動等を検出することの出来るセンサ−付軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】

スピンドルや駆動軸等回転軸の回転速度を検出する場合、一般的な方法として は図１１に示すように回転軸２０にエンコ−ダ２１を取付けて測定することが多 い。また回転軸２０を軸支する軸受２２或いは２３に回転中にかかる荷重、回転 数、振動数等を測定する場合には、図１０に示すように、外輪３１のラジアル側 に歪ゲ−ジ５を貼付（内輪３２回転時）するか或いはスラスト側に歪ゲ−ジ５を 貼付して測定する。その他外輪或いは内輪にかかる荷重を測定する手段としては 、内輪内周面か外輪外周面の軌道に対向する位置に凹部を設けこの凹部の側壁に 径方向の歪を検出する応力センサを取り付けることを特徴とするセンサ付きころ がり軸受（実開昭６４−５３６１７号）、或いは軸受固定輪の反軌道側周面の歪 ゲ−ジ取付位置に絶縁層を設け、その上に金属層を設け、該金属層に歪ゲ−ジ抵 抗体パタ−ンを設けてセンサ−部を形成し、該センサ−部に引出線を接続し、更 にその上に絶縁被覆層を設けてなるセンサ−付軸受（実開平２−１２４３２２号 ）、更には同様な考案として実開平２−１２４３２１、実開平２−１２４３２３ に開示されているものが知られている。更にこの種のセンサ−付軸受として、円 周方向と軸方向に歪ゲ−ジを貼付し、温度測定と回転速度と異常振動検出セんサ −等を平行して測定可能な発明としては特開平１−２０６１１３号で開示されて いるものが知られている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記するように図１０に示すタイプのセンサ−付軸受でラジアル側に歪ゲ−ジ ５を貼付した軸受はハウジングに嵌合する際位置合わせをしなければならないた め圧入しにくく、スラスト側に歪ゲ−ジ５を貼付した場合は応力変化の感度が悪 くなる傾向があり正確な検出が困難である。また外輪外周側或いは内輪内周側に 歪ゲ−ジを貼付するセンサ−付軸受はダストや潤滑油飛沫等がかかりやすく異物 に触れる可能性があり精度も低下する恐れがある。更にゲ−ジの貼付作業や配線 作業等センサ−構成に要する加工が大掛かりとなる傾向がある。この考案はかか る課題に鑑みてなされたものであり、その目的とする所は歪ゲ−ジも汚染されに くく且つゲ−ジの貼付等センサ−構成のための加工も簡単で出力も良いセンサ− 付軸受を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

即ち、この考案は上記する課題を解決するために、センサ−付軸受が、静止側 の外輪若しくは内輪の軌道面に凹溝を形成し、該凹溝に検出素子を配置固定し、 更に該凹溝より検出回路へ通じる配線用孔を穿設したことを特徴とする。

【０００５】

【作用】

センサ−付軸受を上記手段とした場合の作用について添付図により説明する。 即ち、図１乃至図４の実施例で示したように、静止側となる外輪１（或いは内 輪）の軌道面に凹溝４を形成しここに検出素子として歪ゲ−ジ５を貼付し該歪ゲ −ジでブリッジ回路等の検出回路を形成すれば回転時の外輪１（或いは内輪）に 生じる応力や回転数或いは異常振動等の測定が可能となる。 また図５乃至図６の実施例で示したように、静止側となる外輪１（或いは内輪 ）軌道面に形成した凹溝４に検出素子としてコイル８を配置固定して高周波発振 形の検出回路を形成すれば、コイルのインダクタンスが変化するのを利用して回 転時の外輪１（或いは内輪）に生じる応力や異常振動或いは回転数を検出するボ −ル等転動体の周期的移動により生じる応力や回転数或いは異常振動等の測定が 可能となる。

【０００６】

【実施例】

以下、この考案の具体的実施例について図面を参照して説明する。 図１はこの考案のセンサ−付軸受の実施例であって軸方向断面図を示す。この 実施例では外輪１を静止側（固定側）としてハウジング（図示せず）に圧入嵌合 し、該外輪１と内輪２との間にボ−ル３を配置し（保持器は省略）回転させるよ うにしたものである。この場合、静止側である外輪１の内周側軌道面に凹溝（凹 部）４を形成して断面コの字形とし、この凹溝側壁に応力検出用の素子として歪 ゲ−ジ５を貼付し、そして該歪ゲ−ジ５を貼付した位置の近傍に外側へ通じる孔 ６を穿設し、該孔６に歪ゲ−ジ５に接続した配線７を通して検出回路（図示せず ）へ接続するようにしてある。尚、図１では凹溝４は軌道面１ａ全周に渡って形 成され、歪ゲ−ジ５はその溝の一部に貼付されるが、これは加工上の都合（加工 のしやすさ）によるものである。従って歪ゲ−ジ５を貼付する凹溝４は全周とす る必要はなく軌道面の一部が窪んだ凹部としても良い。

【０００７】 図２は検出素子としての歪ゲ−ジ５を凹溝４の底面に貼付した場合の実施例を 示す。このように歪ゲ−ジ５は凹溝４の側面だけでなく底面に貼付しても良い。

【０００８】 次に、図３は前記歪ゲ−ジ５の配置例である。この図に示すように、図１の凹 溝４側面に貼付した歪ゲ−ジ５は径方向の応力を測定する歪ゲ−ジ５ａと、円周 方向の応力を測定する歪ゲ−ジ５ｂとを相互に直角方向に張り合わせたものを用 いても良い。勿論いずれか片側方向に生じる応力のみを測定するものであっても 良い。但し、図では配線７は一本しか示していないが歪ゲ−ジ５ａ、５ｂに接続 された配線はそれぞれ外輪１外側側面に複数の孔を穿設して別々に通すようにし てもよい。そして二つの歪ゲ−ジ５ａと５ｂとは検出回路としていわゆるブリッ ジ回路の隣接する位置にそれぞれ接続し応力、振動等を検出する。尚、図２に示 すように、組合せた歪ゲ−ジ５を凹溝４の底部に貼付した場合、円周方向の応力 と軸方向の応力を測定することになる。

【０００９】 図４はこの考案の更に別の変形実施例であって、内輪２を静止側（固定側）と し外輪１を回転側とした場合の実施例である。このように内輪２が静止側の場合 には該内輪２軌道面に凹溝４を形成し、側面或いは底面に歪ゲ−ジ５を貼付して 応力を測定することが出来る。

【００１０】 次に、図５はこの考案の他の実施例であり、図６は図５のＡ−Ａ矢視断面図で ある。この実施例は、静止側である外輪１の内周側軌道面に凹溝（凹部）４を形 成して断面コの字形とし、該凹溝４に検出素子としてセンサ−コイル８を配置固 定し配線用の孔９、１０を穿設して図７に示すような高周波発振形の検出回路を 構成させるものである。即ち、この検出回路ではボ−ル３が通過すると、外輪１ を押し広げる力が加わり、この応力により外輪１の透磁率が変わり磁気抵抗が周 期的に変化したり、或いはボ−ル３の通過により周期的に磁気抵抗が変化する等 によりインダクタンスが変化するのを利用して外輪１に生じる応力を検出したり 、回転数を検出したり、異常振動を検出するものである。

【００１１】 尚、図５及び図６の実施例ではコイル８は外輪１の軌道面に設けた凹溝４に全 周にわたって配置したが、凹溝の半周程度にコイル８を配置固定しても良い。 また、別の実施例として図８に示すように外輪１に凹溝４に通じる二つの孔を 穿設し外輪１の一部を鉄心となるようコイル８を巻き、該コイル８を図７に示す 高周波発振形の検出回路のセンサ−コイルとしても良いが、この場合透磁率が大 きくなりセンサ−コイルとしてはより鋭敏となる。 更に、図９に示すように外輪１の内周側の一部に凹部４' を形成しここにコイ ル８を配置固定し、同様に該コイル８を図７に示す高周波発振形の検出回路のセ ンサ−コイルとしても良い。

【００１２】 この考案にかかるセンサ−付軸受の構成は以上のようであるが、次にその作用 について説明する。 図１乃至図４の実施例で示したように、静止側となる外輪１（或いは内輪）の 軌道面に凹溝４を形成しここに検出素子として歪ゲ−ジ５を貼付し該歪ゲ−ジで ブリッジ回路等の検出回路を形成すれば回転時の外輪１（或いは内輪）に生じる 応力や回転数或いは異常振動等の測定が可能となる。 また図５乃至図９の実施例で示したように、静止側となる外輪１（或いは内輪 ）軌道面に形成した凹溝４に検出素子としてコイル８を配置固定して高周波発振 形の検出回路を形成すれば、コイルのインダクタンスが変化するのを利用して回 転時の外輪１（或いは内輪）に生じる応力や異常振動或いは回転数を検出するボ −ル等転動体の周期的移動により生じる応力や回転数或いは異常振動等の測定が 可能となる。

【００１３】 この考案では軸受にかかる荷重や回転数或いは異常振動等を検出するため軸受 の外輪１や内輪２の軌道面に凹溝４を形成しここに歪ゲ−ジ５やコイル８をセン サ−として配置するようにしたが、この考案は軸受だけでなく例えば遊星ロ−ラ の外輪或いは遊星歯車と噛合する太陽歯車等の遊星ロ−ラ機構や遊星歯車機構の 静止部にも同様に利用することが出来る。

【００１４】

【考案の効果】

この考案のセンサ−付軸受は以上詳述したような構成としたので、センサ−付 軸受であってもハウジングに嵌合圧入する際位置合わせ等の面倒な作業を必要と せず、歪ゲ−ジやコイルを設置するための加工作業や配線作業等も簡単となる。 また、検出回路を構成する歪ゲ−ジやコイルは、静止側の外輪或いは内輪の軌 道面に形成される凹溝に設置されるのでこれら歪ゲ−ジやコイルは内蔵される形 となりコンパクトで感度も良く且つダストや潤滑油飛沫或いは異物に触れにくく なり、耐環境性は極めて良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案のセンサ−付軸受の実施例であって軸
方向断面図を示す。

【図２】この考案のセンサ−付軸受を構成する検出素子
としての歪ゲ−ジを外輪の軌道面に形成した凹溝の底面
に貼付した場合の実施例を示す図である。

【図３】この考案のセンサ−付軸受を構成する検出素子
としての歪ゲ−ジの配置例を示す図である。

【図４】この考案のセンサ−付軸受の変形実施例を示す
図である。

【図５】この考案のセンサ−付軸受の更に別の変形実施
例を示す図である。

【図６】図５のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図７】この考案のセンサ−付軸受を構成する検出回路
である高周波発振形の回路図である。

【図８】この考案のセンサ−付軸受の変形実施例を示す
図であって外輪の一部を鉄心として検出素子のコイルを
巻き高周波発振形の検出回路とした例を示す図である。

【９】この考案のセンサ−付軸受の変形実施例を示す図
であって外輪の軌道面に凹部を形成しここに検出素子の
コイルを配置し高周波発振形の検出回路とした例を示す
図である。

【図１０】従来のセンサ−付軸受を構成する検出素子と
しての歪ゲ−ジを外輪の外周面或いは側面に貼付した場
合の例を示す図である。

【図１１】軸受で軸支された回転軸の回転数を計測する
場合の概略図である。

【符号の説明】

１ 外輪 ２ 内輪 ３ ボ−ル ４ 凹溝 ５ 歪ゲ−ジ ６ 孔 ７ 配線 ８ コイル ９、１０ 孔

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案のセンサ−付軸受の実施例であって軸
方向断面図を示す。

【図２】この考案のセンサ−付軸受を構成する検出素子
としての歪ゲ−ジを外輪の軌道面に形成した凹溝の底面
に貼付した場合の実施例を示す図である。

【図３】この考案のセンサ−付軸受を構成する検出素子
としての歪ゲ−ジの配置例を示す図である。

【図４】この考案のセンサ−付軸受の変形実施例を示す
図である。

【図５】この考案のセンサ−付軸受の更に別の変形実施
例を示す図である。

【図６】図５のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図７】この考案のセンサ−付軸受を構成する検出回路
である高周波発振形の回路図である。

【図８】この考案のセンサ−付軸受の変形実施例を示す
図であって外輪の一部を鉄心として検出素子のコイルを
巻き高周波発振形の検出回路とした例を示す図である。

【図９】この考案のセンサ−付軸受の変形実施例を示す
図であって外輪の軌道面に凹部を形成しここに検出素子
のコイルを配置し高周波発振形の検出回路とした例を示
す図である。

【図１０】従来のセンサ−付軸受を構成する検出素子と
しての歪ゲ−ジを外輪の外周面或いは側面に貼付した場
合の例を示す図である。

【図１１】軸受で軸支された回転軸の回転数を計測する
場合の概略図である。

【符号の説明】 １ 外輪 ２ 内輪 ３ ボ−ル ４ 凹溝 ５ 歪ゲ−ジ ６ 孔 ７ 配線 ８ コイル ９、１０ 孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止側の外輪若しくは内輪の軌道面に凹
   溝を形成し、該凹溝に検出素子を配置固定し、更に該凹
   溝より検出回路へ通じる配線用孔を穿設したことを特徴
   とするセンサ−付軸受。