回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置
【課題】 回転速度センサまたはセンサケーブルの異常を検出することができるとともに、軸受の傷や剥離などの異常検出の信頼性を向上するのに好適な回転速度センサの異常判定装置を提供する。
【解決手段】 軸受装置１４が支持する軸の回転に応じて変化する回転速度信号をコイル３２の誘導電圧として検出する電磁コイル式回転速度センサ、軸受装置１４の振動を検出する振動センサおよび軸受装置１４の温度を検出する温度センサの検出結果に基づいて、軸受装置１４の異常を判定する軸受装置１４の異常判定装置であって、コイル３２に直流電圧を印加する電源Ｖｓと、コイル３２の出力端子に接続されたローパスフィルタ４０と、ローパスフィルタ４０の出力電圧Ｖｂを所定電圧と比較する２つの比較器４２、４４とを備える。
【解決手段】 軸受装置１４が支持する軸の回転に応じて変化する回転速度信号をコイル３２の誘導電圧として検出する電磁コイル式回転速度センサ、軸受装置１４の振動を検出する振動センサおよび軸受装置１４の温度を検出する温度センサの検出結果に基づいて、軸受装置１４の異常を判定する軸受装置１４の異常判定装置であって、コイル３２に直流電圧を印加する電源Ｖｓと、コイル３２の出力端子に接続されたローパスフィルタ４０と、ローパスフィルタ４０の出力電圧Ｖｂを所定電圧と比較する２つの比較器４２、４４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁コイル式回転速度センサに関する異常を判定する装置に係り、特に、回転速度センサまたはセンサケーブルの異常を検出することができるとともに、軸受の傷や剥離などの異常検出の信頼性を向上するのに好適な回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸受の運転状態を監視する技術としては、軸受装置の近傍に振動センサ等の軸受用センサを取り付け、軸受用センサの検出信号を運転状態監視装置に取り込み、運転状態監視装置において軸受の運転状態を監視している。例えば、特許文献１、２記載の技術が広く知られている。
図６は、特許文献１記載の軸受用センサの取付構造を示す図である。
【０００３】
軸受Ｄは、図６に示すように、筐体１４０のなかに嵌合され、筐体１４０の端には、エンドキャップ２８を覆うカバー１４４が嵌合されている。カバー１４４には、モジュール穴１５２が設けられ、モジュール穴１５２は、エンドキャップ２８の上の目標車輪１１８から外向きに向けられて配置され、軸受用センサＢを受容する。
軸受用センサＢ内には、回転速度センサ、振動センサ、温度センサ等が設けられている。回転速度センサは、回転軸の回転速度に比例した周波数の正弦波やパルス信号を出力するため、この出力波形の周期を測定することにより回転速度を認識することができる。そして、これらのセンサの検出信号に基づいて軸受Ｄの状態を監視している。
【０００４】
特許文献２記載の技術は、回転速度センサ、温度センサおよび振動センサをセンサホルダ内に保持し、温度センサおよび振動センサの検出信号に基づいて複列円すいころ軸受の異常の有無を判定し、回転速度センサの検出信号に基づいて異常判定の為の閾値を変更するものである。
【特許文献１】特表２００１−５００５９７号公報
【特許文献２】特開２００２−２９５４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の技術にあっては、回転速度センサに異常が発生したり、センサケーブルに断線やショートが発生したりするなどの原因により回転速度センサから検出信号が出力されない場合は、回転軸が停止している場合と区別がつかないため、回転速度センサやセンサケーブルの異常を検出することができないという問題があった。
また、特許文献１記載の技術では、振動センサの検出信号の大きさから軸受の運転状態を判定しているため、軸受の傷や剥離などの異常検出を早期に行うことが困難であった。これに対し、特許文献２記載の技術では、振動センサおよび回転速度センサの検出信号に基づいて、軸受の傷や剥離などの異常を検出することができる。この場合、軸受の傷や剥離などの振動の特定の周波数成分を分析して異常を判定するために、早期に異常を検出することが可能である。
【０００６】
しかしながら、特許文献２記載の技術にあっては、運転中に、回転速度センサやセンサケーブルの異常により回転速度センサから検出信号が出力されない場合は、軸受の傷や剥離の検出を行うことができない。また、回転速度センサの出力がない場合は、回転軸が停止している場合と同じであるため、回転速度センサやセンサケーブルの異常を認識することもできない。したがって、軸受の傷や剥離はなく正常な運転状況であると誤って判定されることがある。
【０００７】
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、回転速度センサまたはセンサケーブルの異常を検出することができるとともに、軸受の傷や剥離などの異常検出の信頼性を向上するのに好適な回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
〔発明１〕 上記目的を達成するために、発明１の回転速度センサの異常判定装置は、回転体の回転速度に比例した周波数の回転速度信号を出力する電磁コイル式回転速度センサに関する異常を判定する異常判定装置であって、前記電磁コイルに直流電圧を印加し、このコイルに流れる直流成分の電流の変化を検出することで、前記電磁コイル式回転速度センサまたは前記コイルへの配線の異常の有無を判定する異常判定手段を備える。
【０００９】
なお、この回転速度センサからは、回転速度に比例した周波数の信号が出力される。
このような構成であれば、電源によりコイルに直流電圧が印加されているので、電磁コイル式回転速度センサまたはコイルへの配線に異常が発生すると、コイルに流れる電流が変化する。そして、異常判定手段により、コイルに流れる電流の変化に応じて、電磁コイル式回転速度センサまたはコイルへの配線の異常の有無が判定される。
なお、正常時は、回転速度センサの出力信号から交流成分を抽出することにより回転速度信号を得ることができる。
【００１０】
〔発明２〕 一方、上記目的を達成するために、発明２の軸受装置の異常判定装置は、軸受装置が支持する軸の回転速度に比例した周波数の回転速度信号を出力する電磁コイル式回転速度センサおよび前記軸受装置の振動を検出する振動センサの検出結果に基づいて、前記軸受装置の異常を判定する軸受装置の異常判定装置であって、前記電磁コイルに直流電圧を印加し、このコイルに流れる直流成分の電流の変化を検出することで、前記電磁コイル式回転速度センサまたは前記コイルへの配線の異常の有無を判定する異常判定手段を備える。
【００１１】
このような構成であれば、電源によりコイルに直流電圧が印加されているので、電磁コイル式回転速度センサまたはコイルへの配線に異常が発生すると、コイルに流れる電流が変化する。そして、異常判定手段により、コイルに流れる電流の変化に応じて、電磁コイル式回転速度センサまたはコイルへの配線の異常の有無が判定される。
なお、正常時は、コイルに流れる電流から交流成分を抽出することにより回転速度信号を得ることができる。
【００１２】
〔発明３〕 さらに、発明３の軸受装置の異常判定装置は、発明２の軸受装置の異常判定装置において、前記軸受装置は、鉄道車両または自動車の軸受装置である。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、発明１の回転速度センサの異常判定装置、または発明２の軸受装置の異常判定装置によれば、電磁コイル式回転速度センサまたはコイルへの配線の異常を検出することができるという効果が得られる。また、電磁コイル式回転速度センサまたはコイルへの配線の異常の有無を考慮して軸受装置の異常を判定することができるので、軸受の傷や剥離などの異常検出の信頼性を向上することができるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１から図４は、本発明に係る回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置の第１の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、本発明に係る回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置を、図１に示すように、鉄道車両１００における軸受の運転状態を監視する場合について適用したものである。
【００１５】
まず、本発明を適用する運転状態監視システムの構成を説明する。
図１は、運転状態監視システムの構成を示すブロック図である。
図２は、車両の１台車の構成を示している。
鉄道車両１００内には、図１に示すように、運転状態監視装置２０が設置されている。また、鉄道車両１００は、２つの台車で支持されている。
【００１６】
１台車は、図２に示すように、２つの車軸と、各車軸の端部に取り付けられた４つの車輪１０と、各車輪近傍に設けられた４つの軸受装置１４とを有して構成されている。各軸受装置１４には、軸受の運転状態を監視するための軸受用センサ１２が取り付けられている。軸受用センサ１２は、振動センサ、温度センサおよび電磁コイル式回転速度センサからなる。
【００１７】
なお、振動センサ、温度センサおよび電磁コイル式回転速度センサは別体であってもよいし、振動センサ、温度センサおよび電磁コイル式回転速度センサを１つの筐体に内蔵させて一体としてもよい。また、図２においては、１台車分のセンサ信号のみが運転状態監視装置２０に入力されているが、図１に示すように、２台車分（１車両分）のセンサ信号が入力されていてもよい。
【００１８】
次に、運転状態監視システムの回路構成を説明する。
図３は、第１の実施の形態の運転状態監視システムの回路構成を示す図である。
運転状態監視システムは、図３に示すように、軸受用センサ１２である電磁コイル式回転速度センサと、運転状態監視装置２０とを有して構成されている。
電磁コイル式回転速度センサは、円周方向にＳ極とＮ極が交互に着磁され、車軸に固定された円環状の永久磁石３０と、永久磁石３０の近傍に配置され、軸受装置１４に固定されたコイル３２とを有して構成されている。図３の例では、永久磁石３０は、円周を６等分して各区分にＮ極およびＳ極が交互に現れるように着磁されているので、車輪１０が１回転すると磁気特性が６周期変化する。この磁束変化に応じた誘導電圧を回転速度信号としてコイル３２で検出する。また、この回転速度信号は、回転速度に比例した周波数を持った信号である。
【００１９】
運転状態監視装置２０は、電源Ｖｓと、電源Ｖｓに対してその順で直列接続された３つの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、抵抗Ｒ１、Ｒ２の間に入力端子が接続されたローパスフィルタ４０と、ローパスフィルタ４０の出力電圧を所定電圧と比較する２つの比較器４２、４４とを有して構成されている。
抵抗Ｒ２の一端には、センサケーブルＬ１を介してコイル３２の一端が、抵抗Ｒ２の他端には、センサケーブルＬ２を介してコイル３２の他端が接続されている。したがって、抵抗Ｒ２の出力電圧Ｖｏを取得することにより回転速度信号を得ることができる。
【００２０】
Ｖｏは、電磁コイル式回転速度センサの出力信号であり、回転速度に比例した周波数の正弦波が出力される。出力電圧Ｖｏの周期を測定したり、Ｆ／Ｖ変換することにより回転速度を得ることができる。
図４は、出力電圧Ｖｏの変化を示すグラフである。
図４に示すように、出力電圧Ｖｏは、オフセット電圧Ｖｂを有する。オフセット電圧Ｖｂは、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびコイル３２の直流抵抗Ｒｃにより定まり、コイル３２に流れる直流成分の電流によって変化するため、この電流の変化を検出することにより、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線またはショートが発生したことを検出することができる。
【００２１】
オフセット電圧Ｖｂは、出力電圧Ｖｏをローパスフィルタ４０を通すことにより、得ることができ、ローパスフィルタ４０を通した後の信号は交流成分は除かれ直流成分のみとなる。
ここで、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線またはショートが発生していない場合（以下、「正常時」という。）のオフセット電圧Ｖｂは、下式（１）により求めることができる。
Ｖｂ＝（（Ｒｃ２＋Ｒ３）×Ｖｓ）／（Ｒ１＋Ｒｃ２＋Ｒ３） …（１）
ただし、Ｒｃ２＝（Ｒｃ×Ｒ２）／（Ｒｃ＋Ｒ２）
Ｒｃ２は、ＲｃとＲ２の合成抵抗である。
また、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線が発生した場合（以下、「断線時」という。）のオフセット電圧Ｖｂは、下式（２）により求めることができる。
Ｖｂ＝（（Ｒ２＋Ｒ３）×Ｖｓ）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３） …（２）
また、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２にショートが発生した場合（以下、「ショート時」という。）のオフセット電圧Ｖｂは、下式（３）により求めることができる。
Ｖｂ＝（Ｒ３×Ｖｓ）／（Ｒ１＋Ｒ３） …（３）
以上のことから、オフセット電圧Ｖｂは、正常時、断線時、ショート時でそれぞれ異なる値となる。したがって、オフセット電圧Ｖｂを監視することによりコイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線またはショートが発生したことを検出することができる。
【００２２】
一例として具体的な数値をあてはめて計算すると、オフセット電圧Ｖｂは、以下のようになる。
例えば、Ｖｓ＝６[Ｖ]、Ｒ１＝４[kΩ]、Ｒ２＝８[kΩ]、Ｒ３＝４[kΩ]、Ｒｃ＝８[kΩ]とすると、正常時は４[Ｖ]、断線時は４．５[Ｖ]、ショート時は３[Ｖ]となる。
なお、コイル３２がショートし、Ｒｃが０[Ω]とならなかった場合は、オフセット電圧Ｖｂは、そのときのコイル３２の抵抗値により、４[Ｖ]より小さく３[Ｖ]以上の値となる。したがって、例えば、３．５[Ｖ]となった場合にも異常が発生していると考えられる。
【００２３】
以上のことから、オフセット電圧Ｖｂを比較器４２、４４により監視し、例えば、オフセット電圧Ｖｂが３．５[Ｖ]以下であれば、ショートの発生を通知するショート検出信号を出力し、オフセット電圧Ｖｂが４．３[Ｖ]以上であれば、断線の発生を通知する断線検出信号を出力するようにすればよい。具体的には、以下のように構成する。
比較器４２のマイナス入力には、ローパスフィルタ４０の出力端子が接続され、比較器４２のプラス入力には、基準電圧Ｖr1（４．３[Ｖ]）の電源ラインが接続されている。比較器４２は、オフセット電圧Ｖｂが基準電圧Ｖr1よりも低いときは、ハイレベルの信号を出力し、オフセット電圧Ｖｂが基準電圧Ｖr1よりも高いときは、ローレベルの信号を出力する。したがって、正常時はハイレベルの信号を出力するが、断線時は、オフセット電圧Ｖｂが４．５[Ｖ]となるので、ローレベルの信号を断線検出信号として出力する。
【００２４】
比較器４４のプラス入力には、ローパスフィルタ４０の出力端子が接続され、比較器４４のマイナス入力には、基準電圧Ｖr2（３．５[Ｖ]）の電源ラインが接続されている。比較器４４は、オフセット電圧Ｖｂが基準電圧Ｖr2よりも低いときは、ローレベルの信号を出力し、オフセット電圧Ｖｂが基準電圧Ｖr2よりも高いときは、ハイレベルの信号を出力する。したがって、正常時はハイレベルの信号を出力するが、ショート時は、オフセット電圧Ｖｂが３[Ｖ]となるので、ローレベルの信号をショート検出信号として出力する。
【００２５】
なお、抵抗Ｒ２を使用しなくても、同様に断線やショートの検出が可能である。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
運転状態監視装置２０では、センサケーブルＬ１、Ｌ２を介して電磁コイル式回転速度センサから回転速度信号が入力され、また、振動センサおよび温度センサから検出信号が入力されるので、入力されたこれらの信号に基づいて軸受の運転状態が監視される。具体的には、運転中に軸受の傷や剥離などの異常が発生した場合は、これが検出される。
【００２６】
また、運転中に、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線が発生した場合は、オフセット電圧Ｖｂが４．５[Ｖ]となるので、比較器４２からローレベルの信号が断線検出信号として出力される。これにより、運転状態監視装置２０は、断線の発生を認識することができる。
また、運転中に、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２にショートが発生した場合は、オフセット電圧Ｖｂが３[Ｖ]となるので、比較器４４からローレベルの信号がショート検出信号として出力される。これにより、運転状態監視装置２０は、ショートの発生を認識することができる。
【００２７】
このようにして、本実施の形態では、コイル３２に直流電圧を印加する電源Ｖｓと、コイル３２の出力端子に接続されたローパスフィルタ４０と、ローパスフィルタ４０の出力電圧Ｖｂを所定電圧と比較する２つの比較器４２、４４とを備える。
これにより、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２の異常を検出することができる。また、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２の異常の有無を考慮して軸受装置１４の異常を判定することができるので、軸受の傷や剥離などの異常検出の信頼性を向上することができる。すなわち、車輪１０の回転が停止しているのか、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線またはショートが発生しているのかを区別した上で、軸受の傷や剥離などの異常検出を行うことができる。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図５は、本発明に係る回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置の第２の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、電磁コイル式回転速度センサの構成、並びにショート検出信号および断線検出信号を検出する回路の構成が異なる。なお、以下、上記第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、上記第１の実施の形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
次に、運転状態監視システムの回路構成を説明する。
図５は、第２の実施の形態の運転状態監視システムの回路構成を示す図である。
電磁コイル式回転速度センサは、図５に示すように、円周方向に凹部と凸部が交互に形成され、車軸に固定された円環状の鋼鉄製歯車３４と、鋼鉄製歯車３４の近傍に配置され、軸受装置１４に固定されたコイル３２とを有して構成されている。コイル３２内には、鉄心３６が挿入され、鉄心３６の一端には磁石３８が結合されている。
【００３０】
運転状態監視装置２０は、電源Ｖｓと、電源Ｖｓに対してその順で直列接続された３つの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、抵抗Ｒ３の出力電圧Ｖｅを所定電圧と比較する２つの比較器４２、４４とを有して構成されている。
抵抗Ｒ２の一端には、センサケーブルＬ１を介してコイル３２の一端が、抵抗Ｒ２の他端には、センサケーブルＬ２を介してコイル３２の他端が接続されている。したがって、抵抗Ｒ２の出力電圧Ｖｏを取得することにより回転速度信号を得ることができる。
【００３１】
電圧Ｖｅは、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒｃにより定まり、コイル３２に流れる直流成分の電流によって変化するため、この電流の変化を検出することにより、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線またはショートが発生したことを検出することができる。なお、電圧Ｖｅは、第１の実施の形態のＶｏ（図３）および第２の実施の形態のＶｏの信号と異なり、コイルから誘起される回転速度に比例した周波数の速度信号成分は重畳していない。すなわち、電圧Ｖｅは、基本的には交流成分を持たない直流成分のみの信号である。
【００３２】
ここで、正常時の電圧Ｖｅは、下式（４）により求めることができる。
Ｖｅ＝（Ｒ３×Ｖｓ）／（Ｒ１＋Ｒｃ２＋Ｒ３） …（４）
ただし、Ｒｃ２＝（Ｒｃ×Ｒ２）／（Ｒｃ＋Ｒ２）
Ｒｃ２は、ＲｃとＲ２の合成抵抗である。
である。
また、断線時の電圧Ｖｅは、下式（５）により求めることができる。
Ｖｅ＝（Ｒ３×Ｖｓ）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３） …（５）
また、ショート時の電圧Ｖｅは、下式（６）により求めることができる。
Ｖｅ＝（Ｒ３×Ｖｓ）／（Ｒ１＋Ｒ３） …（６）
以上のことから、電圧Ｖｅは、正常時、断線時、ショート時でそれぞれ異なる値となる。したがって、電圧Ｖｅを監視することによりコイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線またはショートが発生したことを検出することができる。
【００３３】
一例として具体的な数値をあてはめて計算すると、電圧Ｖｅは、以下のようになる。
例えば、Ｖｓ＝６[Ｖ]、Ｒ１＝４[kΩ]、Ｒ２＝８[kΩ]、Ｒ３＝４[kΩ]、Ｒｃ＝８[kΩ]とすると、正常時は２[Ｖ]、断線時は１．５[Ｖ]、ショート時は３[Ｖ]となる。
なお、コイル３２がショートし、Ｒｃが０[Ω]とならなかった場合は、電圧Ｖｅは、そのときのコイル３２の抵抗値により、２[Ｖ]を超え３[Ｖ]以下の値となる。したがって、例えば、２．７[Ｖ]となった場合にも異常が発生していると考えられる。
【００３４】
以上のことから、電圧Ｖｅを比較器４２、４４により監視し、例えば、電圧Ｖｅが２．５[Ｖ]以上であれば、ショートの発生を通知するショート検出信号を出力し、電圧Ｖｅが１．７[Ｖ]以下であれば、断線の発生を通知する断線検出信号を出力するようにすればよい。具体的には、以下のように構成する。
比較器４２のマイナス入力には、抵抗Ｒ３の一端が接続され、比較器４２のプラス入力には、基準電圧Ｖr1（２．５[Ｖ]）の電源ラインが接続されている。比較器４２は、電圧Ｖｅが基準電圧Ｖr1よりも低いときは、ハイレベルの信号を出力し、電圧Ｖｅが基準電圧Ｖr1よりも高いときは、ローレベルの信号を出力する。したがって、正常時はハイレベルの信号を出力するが、ショート時は、電圧Ｖｅが３[Ｖ]となるので、ローレベルの信号をショート検出信号として出力する。
【００３５】
比較器４４のプラス入力には、抵抗Ｒ３の一端が接続され、比較器４４のマイナス入力には、基準電圧Ｖr2（１．７[Ｖ]）の電源ラインが接続されている。比較器４４は、電圧Ｖｅが基準電圧Ｖr2よりも低いときは、ローレベルの信号を出力し、電圧Ｖｅが基準電圧Ｖr2よりも高いときは、ハイレベルの信号を出力する。したがって、正常時はハイレベルの信号を出力するが、断線時は、電圧Ｖｅが１．５[Ｖ]となるので、ローレベルの信号を断線検出信号として出力する。
【００３６】
なお、抵抗Ｒ２を使用しなくても、同様に断線やショートの検出が可能である。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
運転状態監視装置２０では、運転中に、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線が発生した場合は、電圧Ｖｅが１．５[Ｖ]となるので、比較器４４からローレベルの信号が断線検出信号として出力される。これにより、運転状態監視装置２０は、断線の発生を認識することができる。
【００３７】
また、運転中に、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２にショートが発生した場合は、電圧Ｖｅが３[Ｖ]となるので、比較器４２からローレベルの信号がショート検出信号として出力される。これにより、運転状態監視装置２０は、ショートの発生を認識することができる。
このようにして、本実施の形態では、コイル３２に直流電圧を印加する電源Ｖｓと、コイル３２と並列接続された抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ２の低電圧側に直列接続された抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ３の出力電圧Ｖｅを所定電圧と比較する２つの比較器４２、４４とを備える。
【００３８】
これにより、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるとともに、上記第１の実施の形態に比して、前述したとおり、電圧Ｖｅは第１の実施の形態のＶｅと異なり、回転速度に比例した周波数の速度信号成分が重畳していないため、ローパスフィルタ４０が不要となり、回路構成が簡素となり、コストを低減することができる。
なお、上記第１の実施の形態においては、永久磁石３０を用いて回転速度センサを構成したが、これに限らず、上記第２の実施の形態のように、鋼鉄製歯車３４を用いて回転速度センサを構成することもできる。
【００３９】
また、上記第２の実施の形態においては、鋼鉄製歯車３４を用いて回転速度センサを構成したが、これに限らず、上記第１の実施の形態のように、永久磁石３０を用いて回転速度センサを構成することもできる。
また、上記第１および第２の実施の形態においては、振動センサおよび温度センサを設けて構成したが、いずれか一方のみを設け、軸受の傷や剥離などの異常を検出するように構成することもできる。
【００４０】
また、上記実施の形態においては、本発明に係る回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置を、鉄道車両１００における軸受の運転状態を監視する場合について適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】運転状態監視システムの構成を示すブロック図である。
【図２】車両の１台車の構成を示している。
【図３】第１の実施の形態の運転状態監視システムの回路構成を示す図である。
【図４】出力電圧Ｖｏの変化を示すグラフである。
【図５】第２の実施の形態の運転状態監視システムの回路構成を示す図である。
【図６】特許文献１記載の軸受用センサの取付構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００ 鉄道車両
１０ 車輪
１２ 軸受用センサ
１４ 軸受装置
２０ 運転状態監視装置
３０ 永久磁石
３２ コイル
３４ 鋼鉄製歯車
３６ 鉄心
３８ 磁石
４０ ローパスフィルタ
４２、４４ 比較器
Ｌ１、Ｌ２ センサケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁コイル式回転速度センサに関する異常を判定する装置に係り、特に、回転速度センサまたはセンサケーブルの異常を検出することができるとともに、軸受の傷や剥離などの異常検出の信頼性を向上するのに好適な回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸受の運転状態を監視する技術としては、軸受装置の近傍に振動センサ等の軸受用センサを取り付け、軸受用センサの検出信号を運転状態監視装置に取り込み、運転状態監視装置において軸受の運転状態を監視している。例えば、特許文献１、２記載の技術が広く知られている。
図６は、特許文献１記載の軸受用センサの取付構造を示す図である。
【０００３】
軸受Ｄは、図６に示すように、筐体１４０のなかに嵌合され、筐体１４０の端には、エンドキャップ２８を覆うカバー１４４が嵌合されている。カバー１４４には、モジュール穴１５２が設けられ、モジュール穴１５２は、エンドキャップ２８の上の目標車輪１１８から外向きに向けられて配置され、軸受用センサＢを受容する。
軸受用センサＢ内には、回転速度センサ、振動センサ、温度センサ等が設けられている。回転速度センサは、回転軸の回転速度に比例した周波数の正弦波やパルス信号を出力するため、この出力波形の周期を測定することにより回転速度を認識することができる。そして、これらのセンサの検出信号に基づいて軸受Ｄの状態を監視している。
【０００４】
特許文献２記載の技術は、回転速度センサ、温度センサおよび振動センサをセンサホルダ内に保持し、温度センサおよび振動センサの検出信号に基づいて複列円すいころ軸受の異常の有無を判定し、回転速度センサの検出信号に基づいて異常判定の為の閾値を変更するものである。
【特許文献１】特表２００１−５００５９７号公報
【特許文献２】特開２００２−２９５４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の技術にあっては、回転速度センサに異常が発生したり、センサケーブルに断線やショートが発生したりするなどの原因により回転速度センサから検出信号が出力されない場合は、回転軸が停止している場合と区別がつかないため、回転速度センサやセンサケーブルの異常を検出することができないという問題があった。
また、特許文献１記載の技術では、振動センサの検出信号の大きさから軸受の運転状態を判定しているため、軸受の傷や剥離などの異常検出を早期に行うことが困難であった。これに対し、特許文献２記載の技術では、振動センサおよび回転速度センサの検出信号に基づいて、軸受の傷や剥離などの異常を検出することができる。この場合、軸受の傷や剥離などの振動の特定の周波数成分を分析して異常を判定するために、早期に異常を検出することが可能である。
【０００６】
しかしながら、特許文献２記載の技術にあっては、運転中に、回転速度センサやセンサケーブルの異常により回転速度センサから検出信号が出力されない場合は、軸受の傷や剥離の検出を行うことができない。また、回転速度センサの出力がない場合は、回転軸が停止している場合と同じであるため、回転速度センサやセンサケーブルの異常を認識することもできない。したがって、軸受の傷や剥離はなく正常な運転状況であると誤って判定されることがある。
【０００７】
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、回転速度センサまたはセンサケーブルの異常を検出することができるとともに、軸受の傷や剥離などの異常検出の信頼性を向上するのに好適な回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
〔発明１〕 上記目的を達成するために、発明１の回転速度センサの異常判定装置は、回転体の回転速度に比例した周波数の回転速度信号を出力する電磁コイル式回転速度センサに関する異常を判定する異常判定装置であって、前記電磁コイルに直流電圧を印加し、このコイルに流れる直流成分の電流の変化を検出することで、前記電磁コイル式回転速度センサまたは前記コイルへの配線の異常の有無を判定する異常判定手段を備える。
【０００９】
なお、この回転速度センサからは、回転速度に比例した周波数の信号が出力される。
このような構成であれば、電源によりコイルに直流電圧が印加されているので、電磁コイル式回転速度センサまたはコイルへの配線に異常が発生すると、コイルに流れる電流が変化する。そして、異常判定手段により、コイルに流れる電流の変化に応じて、電磁コイル式回転速度センサまたはコイルへの配線の異常の有無が判定される。
なお、正常時は、回転速度センサの出力信号から交流成分を抽出することにより回転速度信号を得ることができる。
【００１０】
〔発明２〕 一方、上記目的を達成するために、発明２の軸受装置の異常判定装置は、軸受装置が支持する軸の回転速度に比例した周波数の回転速度信号を出力する電磁コイル式回転速度センサおよび前記軸受装置の振動を検出する振動センサの検出結果に基づいて、前記軸受装置の異常を判定する軸受装置の異常判定装置であって、前記電磁コイルに直流電圧を印加し、このコイルに流れる直流成分の電流の変化を検出することで、前記電磁コイル式回転速度センサまたは前記コイルへの配線の異常の有無を判定する異常判定手段を備える。
【００１１】
このような構成であれば、電源によりコイルに直流電圧が印加されているので、電磁コイル式回転速度センサまたはコイルへの配線に異常が発生すると、コイルに流れる電流が変化する。そして、異常判定手段により、コイルに流れる電流の変化に応じて、電磁コイル式回転速度センサまたはコイルへの配線の異常の有無が判定される。
なお、正常時は、コイルに流れる電流から交流成分を抽出することにより回転速度信号を得ることができる。
【００１２】
〔発明３〕 さらに、発明３の軸受装置の異常判定装置は、発明２の軸受装置の異常判定装置において、前記軸受装置は、鉄道車両または自動車の軸受装置である。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、発明１の回転速度センサの異常判定装置、または発明２の軸受装置の異常判定装置によれば、電磁コイル式回転速度センサまたはコイルへの配線の異常を検出することができるという効果が得られる。また、電磁コイル式回転速度センサまたはコイルへの配線の異常の有無を考慮して軸受装置の異常を判定することができるので、軸受の傷や剥離などの異常検出の信頼性を向上することができるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１から図４は、本発明に係る回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置の第１の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、本発明に係る回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置を、図１に示すように、鉄道車両１００における軸受の運転状態を監視する場合について適用したものである。
【００１５】
まず、本発明を適用する運転状態監視システムの構成を説明する。
図１は、運転状態監視システムの構成を示すブロック図である。
図２は、車両の１台車の構成を示している。
鉄道車両１００内には、図１に示すように、運転状態監視装置２０が設置されている。また、鉄道車両１００は、２つの台車で支持されている。
【００１６】
１台車は、図２に示すように、２つの車軸と、各車軸の端部に取り付けられた４つの車輪１０と、各車輪近傍に設けられた４つの軸受装置１４とを有して構成されている。各軸受装置１４には、軸受の運転状態を監視するための軸受用センサ１２が取り付けられている。軸受用センサ１２は、振動センサ、温度センサおよび電磁コイル式回転速度センサからなる。
【００１７】
なお、振動センサ、温度センサおよび電磁コイル式回転速度センサは別体であってもよいし、振動センサ、温度センサおよび電磁コイル式回転速度センサを１つの筐体に内蔵させて一体としてもよい。また、図２においては、１台車分のセンサ信号のみが運転状態監視装置２０に入力されているが、図１に示すように、２台車分（１車両分）のセンサ信号が入力されていてもよい。
【００１８】
次に、運転状態監視システムの回路構成を説明する。
図３は、第１の実施の形態の運転状態監視システムの回路構成を示す図である。
運転状態監視システムは、図３に示すように、軸受用センサ１２である電磁コイル式回転速度センサと、運転状態監視装置２０とを有して構成されている。
電磁コイル式回転速度センサは、円周方向にＳ極とＮ極が交互に着磁され、車軸に固定された円環状の永久磁石３０と、永久磁石３０の近傍に配置され、軸受装置１４に固定されたコイル３２とを有して構成されている。図３の例では、永久磁石３０は、円周を６等分して各区分にＮ極およびＳ極が交互に現れるように着磁されているので、車輪１０が１回転すると磁気特性が６周期変化する。この磁束変化に応じた誘導電圧を回転速度信号としてコイル３２で検出する。また、この回転速度信号は、回転速度に比例した周波数を持った信号である。
【００１９】
運転状態監視装置２０は、電源Ｖｓと、電源Ｖｓに対してその順で直列接続された３つの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、抵抗Ｒ１、Ｒ２の間に入力端子が接続されたローパスフィルタ４０と、ローパスフィルタ４０の出力電圧を所定電圧と比較する２つの比較器４２、４４とを有して構成されている。
抵抗Ｒ２の一端には、センサケーブルＬ１を介してコイル３２の一端が、抵抗Ｒ２の他端には、センサケーブルＬ２を介してコイル３２の他端が接続されている。したがって、抵抗Ｒ２の出力電圧Ｖｏを取得することにより回転速度信号を得ることができる。
【００２０】
Ｖｏは、電磁コイル式回転速度センサの出力信号であり、回転速度に比例した周波数の正弦波が出力される。出力電圧Ｖｏの周期を測定したり、Ｆ／Ｖ変換することにより回転速度を得ることができる。
図４は、出力電圧Ｖｏの変化を示すグラフである。
図４に示すように、出力電圧Ｖｏは、オフセット電圧Ｖｂを有する。オフセット電圧Ｖｂは、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびコイル３２の直流抵抗Ｒｃにより定まり、コイル３２に流れる直流成分の電流によって変化するため、この電流の変化を検出することにより、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線またはショートが発生したことを検出することができる。
【００２１】
オフセット電圧Ｖｂは、出力電圧Ｖｏをローパスフィルタ４０を通すことにより、得ることができ、ローパスフィルタ４０を通した後の信号は交流成分は除かれ直流成分のみとなる。
ここで、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線またはショートが発生していない場合（以下、「正常時」という。）のオフセット電圧Ｖｂは、下式（１）により求めることができる。
Ｖｂ＝（（Ｒｃ２＋Ｒ３）×Ｖｓ）／（Ｒ１＋Ｒｃ２＋Ｒ３） …（１）
ただし、Ｒｃ２＝（Ｒｃ×Ｒ２）／（Ｒｃ＋Ｒ２）
Ｒｃ２は、ＲｃとＲ２の合成抵抗である。
また、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線が発生した場合（以下、「断線時」という。）のオフセット電圧Ｖｂは、下式（２）により求めることができる。
Ｖｂ＝（（Ｒ２＋Ｒ３）×Ｖｓ）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３） …（２）
また、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２にショートが発生した場合（以下、「ショート時」という。）のオフセット電圧Ｖｂは、下式（３）により求めることができる。
Ｖｂ＝（Ｒ３×Ｖｓ）／（Ｒ１＋Ｒ３） …（３）
以上のことから、オフセット電圧Ｖｂは、正常時、断線時、ショート時でそれぞれ異なる値となる。したがって、オフセット電圧Ｖｂを監視することによりコイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線またはショートが発生したことを検出することができる。
【００２２】
一例として具体的な数値をあてはめて計算すると、オフセット電圧Ｖｂは、以下のようになる。
例えば、Ｖｓ＝６[Ｖ]、Ｒ１＝４[kΩ]、Ｒ２＝８[kΩ]、Ｒ３＝４[kΩ]、Ｒｃ＝８[kΩ]とすると、正常時は４[Ｖ]、断線時は４．５[Ｖ]、ショート時は３[Ｖ]となる。
なお、コイル３２がショートし、Ｒｃが０[Ω]とならなかった場合は、オフセット電圧Ｖｂは、そのときのコイル３２の抵抗値により、４[Ｖ]より小さく３[Ｖ]以上の値となる。したがって、例えば、３．５[Ｖ]となった場合にも異常が発生していると考えられる。
【００２３】
以上のことから、オフセット電圧Ｖｂを比較器４２、４４により監視し、例えば、オフセット電圧Ｖｂが３．５[Ｖ]以下であれば、ショートの発生を通知するショート検出信号を出力し、オフセット電圧Ｖｂが４．３[Ｖ]以上であれば、断線の発生を通知する断線検出信号を出力するようにすればよい。具体的には、以下のように構成する。
比較器４２のマイナス入力には、ローパスフィルタ４０の出力端子が接続され、比較器４２のプラス入力には、基準電圧Ｖr1（４．３[Ｖ]）の電源ラインが接続されている。比較器４２は、オフセット電圧Ｖｂが基準電圧Ｖr1よりも低いときは、ハイレベルの信号を出力し、オフセット電圧Ｖｂが基準電圧Ｖr1よりも高いときは、ローレベルの信号を出力する。したがって、正常時はハイレベルの信号を出力するが、断線時は、オフセット電圧Ｖｂが４．５[Ｖ]となるので、ローレベルの信号を断線検出信号として出力する。
【００２４】
比較器４４のプラス入力には、ローパスフィルタ４０の出力端子が接続され、比較器４４のマイナス入力には、基準電圧Ｖr2（３．５[Ｖ]）の電源ラインが接続されている。比較器４４は、オフセット電圧Ｖｂが基準電圧Ｖr2よりも低いときは、ローレベルの信号を出力し、オフセット電圧Ｖｂが基準電圧Ｖr2よりも高いときは、ハイレベルの信号を出力する。したがって、正常時はハイレベルの信号を出力するが、ショート時は、オフセット電圧Ｖｂが３[Ｖ]となるので、ローレベルの信号をショート検出信号として出力する。
【００２５】
なお、抵抗Ｒ２を使用しなくても、同様に断線やショートの検出が可能である。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
運転状態監視装置２０では、センサケーブルＬ１、Ｌ２を介して電磁コイル式回転速度センサから回転速度信号が入力され、また、振動センサおよび温度センサから検出信号が入力されるので、入力されたこれらの信号に基づいて軸受の運転状態が監視される。具体的には、運転中に軸受の傷や剥離などの異常が発生した場合は、これが検出される。
【００２６】
また、運転中に、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線が発生した場合は、オフセット電圧Ｖｂが４．５[Ｖ]となるので、比較器４２からローレベルの信号が断線検出信号として出力される。これにより、運転状態監視装置２０は、断線の発生を認識することができる。
また、運転中に、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２にショートが発生した場合は、オフセット電圧Ｖｂが３[Ｖ]となるので、比較器４４からローレベルの信号がショート検出信号として出力される。これにより、運転状態監視装置２０は、ショートの発生を認識することができる。
【００２７】
このようにして、本実施の形態では、コイル３２に直流電圧を印加する電源Ｖｓと、コイル３２の出力端子に接続されたローパスフィルタ４０と、ローパスフィルタ４０の出力電圧Ｖｂを所定電圧と比較する２つの比較器４２、４４とを備える。
これにより、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２の異常を検出することができる。また、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２の異常の有無を考慮して軸受装置１４の異常を判定することができるので、軸受の傷や剥離などの異常検出の信頼性を向上することができる。すなわち、車輪１０の回転が停止しているのか、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線またはショートが発生しているのかを区別した上で、軸受の傷や剥離などの異常検出を行うことができる。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図５は、本発明に係る回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置の第２の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、電磁コイル式回転速度センサの構成、並びにショート検出信号および断線検出信号を検出する回路の構成が異なる。なお、以下、上記第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、上記第１の実施の形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
次に、運転状態監視システムの回路構成を説明する。
図５は、第２の実施の形態の運転状態監視システムの回路構成を示す図である。
電磁コイル式回転速度センサは、図５に示すように、円周方向に凹部と凸部が交互に形成され、車軸に固定された円環状の鋼鉄製歯車３４と、鋼鉄製歯車３４の近傍に配置され、軸受装置１４に固定されたコイル３２とを有して構成されている。コイル３２内には、鉄心３６が挿入され、鉄心３６の一端には磁石３８が結合されている。
【００３０】
運転状態監視装置２０は、電源Ｖｓと、電源Ｖｓに対してその順で直列接続された３つの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、抵抗Ｒ３の出力電圧Ｖｅを所定電圧と比較する２つの比較器４２、４４とを有して構成されている。
抵抗Ｒ２の一端には、センサケーブルＬ１を介してコイル３２の一端が、抵抗Ｒ２の他端には、センサケーブルＬ２を介してコイル３２の他端が接続されている。したがって、抵抗Ｒ２の出力電圧Ｖｏを取得することにより回転速度信号を得ることができる。
【００３１】
電圧Ｖｅは、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒｃにより定まり、コイル３２に流れる直流成分の電流によって変化するため、この電流の変化を検出することにより、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線またはショートが発生したことを検出することができる。なお、電圧Ｖｅは、第１の実施の形態のＶｏ（図３）および第２の実施の形態のＶｏの信号と異なり、コイルから誘起される回転速度に比例した周波数の速度信号成分は重畳していない。すなわち、電圧Ｖｅは、基本的には交流成分を持たない直流成分のみの信号である。
【００３２】
ここで、正常時の電圧Ｖｅは、下式（４）により求めることができる。
Ｖｅ＝（Ｒ３×Ｖｓ）／（Ｒ１＋Ｒｃ２＋Ｒ３） …（４）
ただし、Ｒｃ２＝（Ｒｃ×Ｒ２）／（Ｒｃ＋Ｒ２）
Ｒｃ２は、ＲｃとＲ２の合成抵抗である。
である。
また、断線時の電圧Ｖｅは、下式（５）により求めることができる。
Ｖｅ＝（Ｒ３×Ｖｓ）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３） …（５）
また、ショート時の電圧Ｖｅは、下式（６）により求めることができる。
Ｖｅ＝（Ｒ３×Ｖｓ）／（Ｒ１＋Ｒ３） …（６）
以上のことから、電圧Ｖｅは、正常時、断線時、ショート時でそれぞれ異なる値となる。したがって、電圧Ｖｅを監視することによりコイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線またはショートが発生したことを検出することができる。
【００３３】
一例として具体的な数値をあてはめて計算すると、電圧Ｖｅは、以下のようになる。
例えば、Ｖｓ＝６[Ｖ]、Ｒ１＝４[kΩ]、Ｒ２＝８[kΩ]、Ｒ３＝４[kΩ]、Ｒｃ＝８[kΩ]とすると、正常時は２[Ｖ]、断線時は１．５[Ｖ]、ショート時は３[Ｖ]となる。
なお、コイル３２がショートし、Ｒｃが０[Ω]とならなかった場合は、電圧Ｖｅは、そのときのコイル３２の抵抗値により、２[Ｖ]を超え３[Ｖ]以下の値となる。したがって、例えば、２．７[Ｖ]となった場合にも異常が発生していると考えられる。
【００３４】
以上のことから、電圧Ｖｅを比較器４２、４４により監視し、例えば、電圧Ｖｅが２．５[Ｖ]以上であれば、ショートの発生を通知するショート検出信号を出力し、電圧Ｖｅが１．７[Ｖ]以下であれば、断線の発生を通知する断線検出信号を出力するようにすればよい。具体的には、以下のように構成する。
比較器４２のマイナス入力には、抵抗Ｒ３の一端が接続され、比較器４２のプラス入力には、基準電圧Ｖr1（２．５[Ｖ]）の電源ラインが接続されている。比較器４２は、電圧Ｖｅが基準電圧Ｖr1よりも低いときは、ハイレベルの信号を出力し、電圧Ｖｅが基準電圧Ｖr1よりも高いときは、ローレベルの信号を出力する。したがって、正常時はハイレベルの信号を出力するが、ショート時は、電圧Ｖｅが３[Ｖ]となるので、ローレベルの信号をショート検出信号として出力する。
【００３５】
比較器４４のプラス入力には、抵抗Ｒ３の一端が接続され、比較器４４のマイナス入力には、基準電圧Ｖr2（１．７[Ｖ]）の電源ラインが接続されている。比較器４４は、電圧Ｖｅが基準電圧Ｖr2よりも低いときは、ローレベルの信号を出力し、電圧Ｖｅが基準電圧Ｖr2よりも高いときは、ハイレベルの信号を出力する。したがって、正常時はハイレベルの信号を出力するが、断線時は、電圧Ｖｅが１．５[Ｖ]となるので、ローレベルの信号を断線検出信号として出力する。
【００３６】
なお、抵抗Ｒ２を使用しなくても、同様に断線やショートの検出が可能である。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
運転状態監視装置２０では、運転中に、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２に断線が発生した場合は、電圧Ｖｅが１．５[Ｖ]となるので、比較器４４からローレベルの信号が断線検出信号として出力される。これにより、運転状態監視装置２０は、断線の発生を認識することができる。
【００３７】
また、運転中に、コイル３２またはセンサケーブルＬ１、Ｌ２にショートが発生した場合は、電圧Ｖｅが３[Ｖ]となるので、比較器４２からローレベルの信号がショート検出信号として出力される。これにより、運転状態監視装置２０は、ショートの発生を認識することができる。
このようにして、本実施の形態では、コイル３２に直流電圧を印加する電源Ｖｓと、コイル３２と並列接続された抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ２の低電圧側に直列接続された抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ３の出力電圧Ｖｅを所定電圧と比較する２つの比較器４２、４４とを備える。
【００３８】
これにより、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるとともに、上記第１の実施の形態に比して、前述したとおり、電圧Ｖｅは第１の実施の形態のＶｅと異なり、回転速度に比例した周波数の速度信号成分が重畳していないため、ローパスフィルタ４０が不要となり、回路構成が簡素となり、コストを低減することができる。
なお、上記第１の実施の形態においては、永久磁石３０を用いて回転速度センサを構成したが、これに限らず、上記第２の実施の形態のように、鋼鉄製歯車３４を用いて回転速度センサを構成することもできる。
【００３９】
また、上記第２の実施の形態においては、鋼鉄製歯車３４を用いて回転速度センサを構成したが、これに限らず、上記第１の実施の形態のように、永久磁石３０を用いて回転速度センサを構成することもできる。
また、上記第１および第２の実施の形態においては、振動センサおよび温度センサを設けて構成したが、いずれか一方のみを設け、軸受の傷や剥離などの異常を検出するように構成することもできる。
【００４０】
また、上記実施の形態においては、本発明に係る回転速度センサの異常判定装置および軸受装置の異常判定装置を、鉄道車両１００における軸受の運転状態を監視する場合について適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】運転状態監視システムの構成を示すブロック図である。
【図２】車両の１台車の構成を示している。
【図３】第１の実施の形態の運転状態監視システムの回路構成を示す図である。
【図４】出力電圧Ｖｏの変化を示すグラフである。
【図５】第２の実施の形態の運転状態監視システムの回路構成を示す図である。
【図６】特許文献１記載の軸受用センサの取付構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００ 鉄道車両
１０ 車輪
１２ 軸受用センサ
１４ 軸受装置
２０ 運転状態監視装置
３０ 永久磁石
３２ コイル
３４ 鋼鉄製歯車
３６ 鉄心
３８ 磁石
４０ ローパスフィルタ
４２、４４ 比較器
Ｌ１、Ｌ２ センサケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転速度に比例した周波数の回転速度信号を出力する電磁コイル式回転速度センサに関する異常を判定する異常判定装置であって、
前記電磁コイルに直流電圧を印加し、このコイルに流れる直流成分の電流の変化を検出することで、前記電磁コイル式回転速度センサまたは前記コイルへの配線の異常の有無を判定する異常判定手段を備えることを特徴とする回転速度センサの異常判定装置。
【請求項２】
軸受装置が支持する軸の回転速度に比例した周波数の回転速度信号を出力する電磁コイル式回転速度センサおよび前記軸受装置の振動を検出する振動センサの検出結果に基づいて、前記軸受装置の異常を判定する軸受装置の異常判定装置であって、
前記電磁コイルに直流電圧を印加し、このコイルに流れる直流成分の電流の変化を検出することで、前記電磁コイル式回転速度センサまたは前記コイルへの配線の異常の有無を判定する異常判定手段を備えることを特徴とする軸受装置の異常判定装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記軸受装置は、鉄道車両または自動車の軸受装置であることを特徴とする軸受装置の異常判定装置。
【請求項１】
回転体の回転速度に比例した周波数の回転速度信号を出力する電磁コイル式回転速度センサに関する異常を判定する異常判定装置であって、
前記電磁コイルに直流電圧を印加し、このコイルに流れる直流成分の電流の変化を検出することで、前記電磁コイル式回転速度センサまたは前記コイルへの配線の異常の有無を判定する異常判定手段を備えることを特徴とする回転速度センサの異常判定装置。
【請求項２】
軸受装置が支持する軸の回転速度に比例した周波数の回転速度信号を出力する電磁コイル式回転速度センサおよび前記軸受装置の振動を検出する振動センサの検出結果に基づいて、前記軸受装置の異常を判定する軸受装置の異常判定装置であって、
前記電磁コイルに直流電圧を印加し、このコイルに流れる直流成分の電流の変化を検出することで、前記電磁コイル式回転速度センサまたは前記コイルへの配線の異常の有無を判定する異常判定手段を備えることを特徴とする軸受装置の異常判定装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記軸受装置は、鉄道車両または自動車の軸受装置であることを特徴とする軸受装置の異常判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１５７６６３（Ｐ２００８−１５７６６３Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４４１６９（Ｐ２００６−３４４１６９）
【出願日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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