JPH0777218A - 荷重測定可能なころ軸受 - Google Patents

荷重測定可能なころ軸受

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JPH0777218A JP6198980A JP19898094A JPH0777218A JP H0777218 A JPH0777218 A JP H0777218A JP 6198980 A JP6198980 A JP 6198980A JP 19898094 A JP19898094 A JP 19898094A JP H0777218 A JPH0777218 A JP H0777218A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で実用的な荷重測定可能なころ軸
受を提供することを目的とする。 【構成】 軸受に作用する荷重を測定するためのセンサ
ーと、軸受荷重を表す該センサーからの信号を記録し、
処理し、評価する手段とを有するものにおいて、各列の
ころ列について少なくとも一つのころ（４ａ，４ｂ）に
少なくとも一つの中空孔（７）が形成され、該中空孔
（７）内に少なくとも一つのセンサー（８）及び増幅／
送信手段（９，１０）が設けられ、該増幅／送信手段は
センサーからの信号を非回転軌道輪に取りつけられた受
信器（１１）に送信するようになっており、該受信器
（１１）は信号処理のための外部装置に接続されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軸受荷重を大きさと方向
にて検知し決定することのできるころ軸受に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】大型のころ軸受を主として用いる分野で
は、軸受を使用した装置のプロセス制御の見地から、軸
受の瞬時の荷重を決定できるということに関心がもたれ
ている。これが決定できると、例えば鉱山機械の軸受荷
重について言えば、機械に対する鉱石の充填の度合いを
制御できる。又、適正値からの変動が種々の誤作動ある
いは軸受の損傷を示すので、軸受荷重により軸受の状況
を継続的に監視することも可能である。
【０００３】このような目的のために、力の測定を行え
る種々の形式の軸受が提案されており、それらによる
と、力や荷重は内輪そして／又は外輪に設けられたスト
レーンゲージトランスジューサで測定されている。運転
中に生ずる荷重の変動の影響により、トランスジューサ
の電気抵抗値が測定可能な程度に変化し、これによりＡ
Ｍ（振幅変調）搬送波周波数系の原理により荷重変動
が、振幅により測定値を示す搬送波周波数を生ずる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の装置にあっては、内外輪が多数のストレーンゲー
ジトランジューサを備えていなければならないと同時
に、比較的に複数でしたがって高価となる軸受のキャリ
ブレーションが要求されるということを意味する。又、
他のものにあっては、不完全な面があり、例えば米国特
許第４，２０３，３１９号に開示されている。
【０００５】本発明は、荷重検知軸受、特に、大型軸受
において従来装置の有していた問題を解決することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は軸受に作用する荷重を測定するためのセンサーと、
軸受荷重を表す該センサーからの信号を記録し、処理
し、評価する手段とを有するものにおいて、各列のころ
列について少なくとも一つのころに少なくとも一つの中
空孔が形成され、該中空孔内に少なくとも一つのセンサ
ー及び増幅／送信手段が設けられ、該増幅／送信手段は
センサーからの信号を非回転軌道輪に取りつけられた受
信器に送信するようになっており、該受信器は信号処理
のための外部装置に接続されていることにより達成され
る。
【０００７】
【作用及び効果】かかる構成の本発明では、ころに作用
する実際の荷重がころにて直接測定され、キャリブレー
ションを行える。これらは、排除することができるよう
なケーシング等の影響を排除するのに必要である。この
ことは、本発明による荷重測定可能な軸受は、従来の荷
重測定可能な軸受に比して、実用的な完成された製品と
なり、組込後も最初のそしてそれに続くキャリブレーシ
ョンが可能である。
【０００８】
【実施例】以下、添付図面にもとづき本発明の実施例に
ついて説明する。
【０００９】図１には、複列の球面ころ軸受１が断面に
て示されている。該軸受１は、外輪２、そして該外輪２
内に配された内輪３、外輪２と内輪３の間で保持器６に
より保持されている複数のころ４、そして各列のころを
分離しているスペーサリング５とを有している。本発明
によると、各列にてころ４ａ，４ｂがそれぞれ同心の中
空孔７が形成されていて、その中に少なくとも一箇のセ
ンサー８、例えばストレーンゲージトランスジューサー
が設けられており、該ストレーンゲージトランスジュー
サーは好ましくは周方向に向け取りつけられ、小型の増
幅器／送信器９に接続されている。該増幅器／送信器も
上記中空孔７内に取りつけられている。小さなコイル１
０が、上記中空孔７内の上記増幅器／送信器９に接続さ
れて取りつけられている。その端部はころ４ａ，４ｂの
中空孔７から突出している。このコイル１０は測定用の
ころ内に設けられ、静止せる軸受軌道輪、本例にあって
は外輪２に設けられた大きな静止コイル１１との間で送
受信する。本例では静止せる外側のコイル１１は、例え
ば端面にてねじにより取りつけられたリテイナーリング
１２によって外輪２に固定されているが、勿論、静止コ
イル１１は静止軌道輪の端面に接着されることができる
し、又軸受を包囲するハウジング（図示せず）に他の手
段で取りつけることとしてもよい。
【００１０】静止コイル１１は、ころ４ａ，４ｂ内に配
されたコイル１０にエネルギーを供給し、中空孔７内の
コイル１０は継続的に荷重データをセンサー８からの歪
値という形で送り出し、この値は測定装置が取りつけら
れているころ４ａ，４ｂが連続的に受ける力や荷重を示
す。軸受荷重の測定値を連続して得るように、ハウジン
グ等（図示せず）に設けられた別のコイルによって、軸
受の特定点が通過するときにころの測定装置がパルスを
生ずるようにすることもできる。こうすることにより、
軸受の回転位置を知ることができ、また、その結果、荷
重の方向を決定することができる。こうしてコイルは信
号の伝達と同様に増幅器／送信器にエネルギーを供給す
るために用いられる。
【００１１】図２には、本発明の軸受の要部が拡大して
示されている。この軸受では、ころ４ｂが測定装置を有
していることが明瞭に示されている。図ではストレーン
ゲージトランスジューサーの形態のセンサー８がどのよ
うに中空孔７の壁面に取りつけられているかは省略され
ている。
【００１２】図３には、この発明による軸受の各ころ列
のころにおけるセンサーから発せられる信号がコイルを
経てどのようにコンピュータ１３に伝達されるかの概要
が示されている。このコンピュータでは信号は、本発明
の核心ではない方法によって処理され評価される。
【００１３】この形式の軸受では、軸方向同様軸受面で
の軸受荷重の大きさ及び方向が簡単かつ信頼できる方法
で測定できる。この軸受荷重の大きさ及び方向は、プロ
セスの結果に影響をもたらす調整済の力及び荷重のもと
で軸受を作動させるプロセスを最適とするのに重要であ
る。
【００１４】さらに、この方法によると、軸受の該動
作、たとえば、軸受が軸方向に荷重を受けるべきでない
場合に突然軸方向荷重を受けたときを知ることができ
る。
【００１５】これに加え、得られた測定結果のもとに、
軸受の内部荷重分布を知ることができる。これは、設計
段階で軸受の寿命を算出するのに重要であり、又軸受の
組込時に荷重分布を調整できる。
【００１６】軸受の軌道面ところの面における直接的な
損傷も、ころの荷重を測定することにより検知できる。
【００１７】測定は、リアルタイムで連続的に行うこと
もできるし、ランダムサンプリングでもよい。そして本
実施例では複列の球面ころ軸受であったが、円筒ころ軸
受あるいは円錐ころ軸受さらには、球面スラストころ軸
受等にも適用できることは勿論である。
【００１８】ストレーンゲージトランスジューサーとし
て図示されたセンサー８は中空孔７の軸線方向中央部に
位置するように設けられたが、中空孔７の両端部に設け
てもよいし、軸方向に分離配置してもよい。そしていく
つかのストレーンゲージトランスジューサーをブリッジ
の形に接続できる。
【００１９】明細書及び図面では各ころの列で一つのこ
ろが測定装置を備えていた。しかし、装置の複雑化そし
てコストアップにはなるが各ころの列で一つ以上のころ
が測定装置を備えるようにしてもよい。
【００２０】測定装置を備えるころには中心に貫通して
中空孔が形成されていたが、偏心位置に複数、例えば中
心に対して対称に四つの中空孔を形成することができ、
又そのとき中空孔も貫通形成されている必要はない。
【００２１】図示の例では、静止せるコイルところ４
ａ，４ｂに配された可動なコイルとの間の距離は誇張し
て大きく描かれているが、実際にはこの距離は数ミリメ
ートルで良い。
【００２２】図示の例では、センサーはストレーンゲー
ジトランスジューサーであり、又これで十分な機能を得
られるか他の形式のものであってもよい。
【００２３】ころ側からの信号の伝達そしてころ側への
エネルギーの供給は既述した方法以外も可能である。例
えば、無線送信やパルスを用いたマイクロ波技術等を用
いることができる。
【００２４】本発明は図示あるいは既述された実施例に
限定されず、特許請求の範囲に記載の範囲で種々変更が
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複列球面ころ軸受の断面図であ
る。
【図２】図１の軸受の要部の拡大断面図である。
【図３】コンピュータによる測定システムを示す概要図
である。
【符号の説明】
２，３ 軸受軌道輪 ４ａ，４ｂ ころ ７ 中空孔 ８ センサー ９，１０ 増幅／送信手段 １１ 受信手段

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸受に作用する荷重を測定するためのセ
    ンサーと、軸受荷重を表す該センサーからの信号を記録
    し、処理し、評価する手段とを有するものにおいて、各
    列のころ列について少なくとも一つのころ（４ａ，４
    ｂ）に少なくとも一つの中空孔（７）が形成され、該中
    空孔（７）内に少なくとも一つのセンサー（８）及び増
    幅／送信手段（９，１０）が設けられ、該増幅／送信手
    段はセンサーからの信号を非回転軌道輪に取りつけられ
    た受信器（１１）に送信するようになっており、該受信
    器（１１）は信号処理のための外部装置に接続されてい
    ることを特徴とする荷重測定可能なころ軸受。
  2. 【請求項２】 センサー（８）及び増幅／送信手段
    （９，１０）が収容されているころ（４ａ，４ｂ）の中
    空孔（７）は該ころ（４ａ，４ｂ）の中心線上で同心と
    なるように形成されていることとする請求項１に記載の
    荷重測定可能なころ軸受。
  3. 【請求項３】 センサー（８）が設けられているころ
    （４ａ，４ｂ）からの信号の送信手段は小型化された送
    信／増幅器（９）により形成され、該送信器／増幅器は
    センサーと該センサーに接続されたコイル（１０）とに
    接続され、軸受の静止軌道輪（２；３）に設けられた受
    信手段（１１）と通信するようになっていることとする
    請求項１又は請求項２に記載の荷重測定可能なころ軸
    受。
  4. 【請求項４】 静止軌道輪に設けられた受信手段はコイ
    ル（１１）により形成されていることとする請求項１な
    いし請求項３のうちの一つに記載の荷重測定可能なころ
    軸受。
  5. 【請求項５】 静止軌道輪に設けられたコイル（１１）
    は該静止軌道輪の一方の側端面に取りつけられ、ころ
    （４ａ，４ｂ）の中空孔（７）に設けられたコイル（１
    ０）はころの端面から外方に突出し、軸受中心線まわり
    にころが回転する際に、上記静止軌道輪におけるコイル
    （１１）の内側面と小さな距離を保つ軌跡を描くように
    なっていることとする請求項４に記載の荷重測定可能な
    ころ軸受。
  6. 【請求項６】 送信器（９）は静止軌道輪に設けられた
    コイル（１１）から作動のためのエネルギーを受け、上
    記送信器（９）はセンサー（８）から得た荷重データを
    送信し、該データは静止コイル（１１）により受信さ
    れ、該静止コイルから信号の処理、記録そして評価のた
    めの手段に送られることとする請求項３ないし請求項５
    のうちの一つに記載の荷重測定可能なころ軸受。
  7. 【請求項７】 センサー（８）は中空孔の周方向に向け
    て取りつけられたストレーンゲージトランスジューサで
    あることとする請求項１ないし請求項６のうちの一つに
    記載の荷重測定可能なころ軸受。
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