潤滑剤劣化検出装置および検出装置付き軸受
【課題】 光源と受光検出素子の間隔が固定されず、配置の自由度を高くしつつ、被測定物である潤滑剤の厚さや光透過率の影響を受けずに潤滑剤の劣化状態を安定して推定することのできる潤滑剤劣化検出装置、およびその潤滑剤劣化検出装置を備えた検出装置付き軸受を提供する。
【解決手段】 この潤滑剤劣化検出装置１は、光源２と、この光源２から出射して潤滑剤６を透過した透過光を検出する２つの光検出素子３，４と、判定手段５と、光量調整手段７とを備える。前記２つの光検出素子３，４は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対してずれたものとする。前記判定手段５は、前記２つの光検出素子３，４の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤６の劣化状態を検出する。前記光量調整手段７は、前記２つの光検出素子３，４のうち、光源２に近い方の光検出素子３の出力が、定められた一定値となるように光源２の光量を調整する。
【解決手段】 この潤滑剤劣化検出装置１は、光源２と、この光源２から出射して潤滑剤６を透過した透過光を検出する２つの光検出素子３，４と、判定手段５と、光量調整手段７とを備える。前記２つの光検出素子３，４は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対してずれたものとする。前記判定手段５は、前記２つの光検出素子３，４の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤６の劣化状態を検出する。前記光量調整手段７は、前記２つの光検出素子３，４のうち、光源２に近い方の光検出素子３の出力が、定められた一定値となるように光源２の光量を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潤滑剤の混入物などによる劣化状態を検出する潤滑剤劣化検出装置、およびその潤滑剤劣化検出装置を備えた検出装置付き軸受、例えば鉄道車両用、自動車用、産業機械用等の潤滑剤劣化検出装置付き軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
潤滑剤を封入した軸受では、軸受内部の潤滑剤（グリース、油など）が劣化すると転動体の潤滑不良が発生し、軸受寿命が短くなる。転動体の潤滑不良を、軸受の振動状態などから判断するのでは、寿命に達して動作異常が発生してから対処することになるため、潤滑状態の異常をより早く検出できない。そこで、軸受内の潤滑剤の状態を定期的あるいはリアルタイムに観測し、異常やメンテナンス期間の予測を可能にすることが望まれる。
【０００３】
潤滑剤の劣化の主要な要因として、軸受の使用に伴って発生する摩耗粉が潤滑剤に混入することが挙げられる。
軸受の摩耗状態を検出するものとしては、軸受のシールの内側に電極やコイル等のセンサを配置し、摩耗粉の混入する潤滑剤の電気的特性を前記センサで検出するようにしたセンサ付き軸受が提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２９３７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のセンサ付き軸受は、潤滑剤の電気的特性を検出するものであるため、大量の摩耗粉が入って導通が起こるなどの状況にならなければ、特性変化として検出されず、混入物の検出が困難な場合がある。
【０００５】
このような課題を解決するものとして、例えば図９のように、対向配置した発光素子３３と受光素子３４の間に潤滑剤３５を介在させ、発光素子３３から出射され潤滑剤３５を透過する光を受光素子３４で検出するようにし、受光素子３４で検出された光量から潤滑剤３５の劣化状態を推定する光学式の構成を考えた。
【０００６】
しかし、この構成の場合、検出対象となる潤滑剤３５の厚さｄが同図に破線で示すように変化すると、受光素子３４で検出される光量が変化するので、潤滑剤３５の厚さｄを一定に保つような構成が必要となる。
【０００７】
そこで、例えば図１０のように、光源４２から出射して潤滑剤を透過した透過光を検出する２つの光検出素子４３，４４を、それらの光検出面の位置が互いに光の進行方向に対して所定間隔だけずれるように配置し、これら２つの光検出素子４３，４４の出力の信号強度を判定手段４５で比較することによって潤滑剤４６の劣化状態を検出するものを考えた。
この構成の場合、光源からの光が先に到達する第１の光検出素子４３の出力を基準にして、第２の光検出素子４４の出力を評価すると、２つの光検出素子４３，４４間の距離ｄによる光の減衰分を検出することができる。そのため、光検出素子４３，４４間の間隔ｄが固定されていれば、光源４２の強度や光源４２からの距離に依存しない測定ができる。よって、この出力差を用いれば、潤滑剤４６の厚さの影響を受けずに、潤滑剤の劣化状態を推定できる。また、光源４２と光検出素子４３，４４との距離を固定しなくて良いため、配置の自由度が高くなり、搭載スペースの制約に合わせた構成が可能になる。
【０００８】
しかし、この構成では、潤滑剤４６の厚さが透過光量に影響するため、潤滑剤４６を安定して測定部に存在させる必要がある。すなわち、潤滑剤４６の光入射面から光検出素子４３，４４までの厚さが大きいと光検出素子４３，４４での受光量が不足して検出できない場合が生じる。これとは反対に、前記厚さが小さ過ぎると光検出素子４３，４４での受光量が過大となって、光検出素子４３，４４の検出範囲を越えて正確な測定ができないことも考えられる。
【０００９】
この発明の目的は、光源と受光検出素子の間隔が固定されず、配置の自由度を高くしつつ、被測定物である潤滑剤の厚さや光透過率の影響を受けずに潤滑剤の劣化状態を安定して推定することのできる潤滑剤劣化検出装置を提供することを目的とする。
この発明の他の目的は、この発明の潤滑剤劣化検出装置の軸受内部への配置自由度が高く、潤滑剤の厚さや光透過率の影響を受けずに潤滑剤の劣化状態を安定して推定することができ、また定期的あるいはリアルタイムの潤滑剤の劣化検出が容易に行える検出装置付き軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の第１の発明にかかる潤滑剤劣化検出装置は、光源と、この光源から出射して潤滑剤を透過した透過光を検出する２つの光検出素子とを備え、これら２つの光検出素子は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対してずれたものとし、前記２つの光検出素子の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤の劣化状態を検出する判定手段を設け、前記２つの光検出素子のうち、光源に近い方の光検出素子の出力が、定められた一定値となるように光源の光量を調整する光量調整手段を設けたものである。
【００１１】
この構成の潤滑剤劣化検出装置によると、光源からの光は、光検出素子に到達するまでに吸収や散乱を受け減衰しているが、この光の強度を第１の光検出素子で検出する。先に光が到達する第１の光検出素子の出力を基準にして、第２の光検出素子の出力を評価すると、２つの光検出素子間の距離による光の減衰分を検出することができる。このように、２つの光検出素子間の距離による光の減衰分を検出する構成のため、光検出素子間の間隔が固定されていれば、光源の強度や光源からの距離に依存しない測定ができる。また、潤滑剤の厚さや光透過率に大きな変化があって、光検出素子の受光量がオーバーフローやアンダーフローを起こしそうになっても、光源に近い方の光検出素子の出力が予め定められた一定値となるように、光量調整手段が光源の光量を調整するので、安定した測定が可能となる。よって、前記２つの光検出素子の出力差を用いれば、潤滑剤の厚さや光透過率の影響等を受けずに、潤滑剤の劣化の状態の推定、例えば摩耗によって発生した混入物などの量の推定ができる。
光源と光検出素子との距離を固定しなくて良いため、配置の自由度が高くなり、搭載スペースの制約に合わせた構成が可能になる。また、２つの光検出素子の信号強度を比較して検出する構成のため、電源変動などのコモンモードノイズの影響を受けず、この点でも安定した検出が可能となる。２つの光検出素子を潤滑剤の中に配置するとしても、２つの光検出素子の間で、温度変化による特性変化の影響が相殺され、精度の高い検出が可能となる。
【００１２】
この発明の第２の発明にかかる潤滑剤劣化検出装置は、光源と、この光源から出射して潤滑剤を透過した透過光を検出する２つの光検出素子とを備え、これら２つの光検出素子は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対してずれたものとし、前記２つの光検出素子の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤の劣化状態を検出する判定手段を設け、前記２つの光検出素子のうち、光源に遠い方の光検出素子の出力が、定められた一定値となるように光源の光量を調整する光量調整手段を設けたものである。
この構成の潤滑剤劣化検出装置の場合も、第１の発明にかかる潤滑剤劣化検出装置と同様の作用効果が得られる。
【００１３】
この発明の潤滑剤劣化検出装置付き軸受は、この発明の上記いずれかの構成の潤滑剤劣化検出装置を軸受に搭載したものである。
この構成によると、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化を、定期的に、あるいはリアルタイムで正確に検出することが容易に行える。これにより、軸受に動作異常が発生する前に潤滑剤の交換の必要性を判断でき、軸受の潤滑不良による破損を防ぐことができる。また、潤滑剤交換の必要性を潤滑剤劣化径装置の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の潤滑剤劣化検出装置は、光源と、この光源から出射して潤滑剤を透過した透過光を検出する２つの光検出素子とを備え、これら２つの光検出素子は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対してずれたものとし、前記２つの光検出素子の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤の劣化状態を検出する判定手段を設け、前記２つの光検出素子のうち、光源に近い方、または遠い方の光検出素子の出力が、定められた一定値となるように光源の光量を調整する光量調整手段を設けたため、光源と受光検出素子の間隔が固定されず、配置の自由度を高くしつつ、被測定物である潤滑剤の厚さや光透過率の影響を受けずに潤滑剤の劣化状態を安定して推定することができる。
この発明の潤滑剤劣化検出装置付き軸受は、この発明の潤滑剤劣化検出装置を軸受に搭載したものであるため、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化を、定期的にあるいはリアルタイムで正確に検出することが容易に行える。その結果、軸受に動作異常が発生する前に潤滑剤の交換の必要性を判断でき、軸受の潤滑不良による破損を防ぐことができる。また、潤滑剤交換の必要性を潤滑剤劣化検出装置の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。図１は、この実施形態の潤滑剤劣化検出装置の概略構成図を示す。この潤滑剤劣化検出装置１は、光源２と、この光源２から出射して検出対象となる潤滑剤６を透過した透過光を検出する２つの光検出素子３，４と、これら２つの光検出素子３，４の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤６の劣化状態を検出する判定手段５と、光源２の光量を調整する光量調整手段７とを備える。検出対象となる潤滑剤６は、例えば軸受内部に封入された潤滑剤である。前記２つの光検出素子３，４は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対して所定間隔ｄだけずらして配置され、このようにずらした状態で連結された一体の部品として扱われる。また、２つの光検出素子３，４は潤滑剤６の中に配置される。これにより、潤滑剤６の光入射面から、各光検出素子３，４の光検出面までの潤滑剤厚さの差はｄとなる。
【００１６】
前記光源２としては、ＬＥＤ、白熱電球、半導体レーザダイオード、ＥＬ、有機ＥＬ、蛍光管などを用いることができる。また、前記光検出素子３，４としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣＤＳ、太陽電池、光電子増倍管などの検出器を用いることができる。図１では、前記判定手段５を、前記２つの光検出素子３，４の出力の信号強度の差分を求める差動増幅回路で構成した例を示しているが、これに限らず、２つの光検出素子３，４の出力の信号強度の比を求める回路構成としても良い。
【００１７】
前記光量調整手段７は、２つの光検出素子３，４のうち、光源２に近い方の光検出素子３の出力から判断して、この光検出素子３の出力（または光検出素子３に入射する光量）が予め定められた適切な一定値（または一定範囲内の値）となるように、光源２の光量を調整するようにされている。この場合、光検出素子３の出力が適切な一定値（または一定範囲内の値）であるとは、光検出素子３の出力が飽和に達せず受光量に対応した正しい出力となる値であることを意味する。なお、光源２に遠い光検出素子４の受光量は、光源２に近い光検出素子３の受光量に比べて大きくなることはないので、光検出素子３の出力は、飽和しない限り大きめに設定した方がより精度の良い検出系とすることができる。
光量調整手段７は電子回路のみで構成したものでも、計算機や組み込みコンピュータを使用したものでも良い。また、光量調整手段７による光源２の光量調整は、連続して自動的に行うものであっても、潤滑剤６の劣化検出時のみ間欠的に行うものであっても良い。さらに、光源２の発熱を抑えたり、最大光量を上げたい場合には、光源２を連続点灯させるのではなく、潤滑剤６の劣化検出時のみ点灯させる方が望ましい。
【００１８】
上記構成の潤滑剤劣化検出装置１において、前記潤滑剤６を透過する光の強度は、透過した距離によって大きく減衰する。これら透過光強度と透過距離との間には、図２にグラフで示す関係がある。この関係は、透過光強度（透過光量）をＩ、透過距離をｘ、潤滑剤６への入射光量をＩinとすると、αを定数として、
Ｉ＝Ｉin ｅｘｐ（−αｘ） ……（１）
となる。
そこで、各光検出素子３，４の出力の信号強度Ｉ0 ，Ｉ1 は、
Ｉ0 ＝Ｉin ｅｘｐ（−αｘ0 ） ……（２）
Ｉ1 ＝Ｉin ｅｘｐ（−αｘ1 ） ……（３）
となる。前記判定手段５が、２つの光検出素子３，４の出力の信号強度の比を求めるものとすると、判定手段５の検出出力は、
（Ｉ1 ／Ｉ0 ）＝ｅｘｐ（−α（ｘ1 −ｘ0 ））
＝ｅｘｐ（−αｄ） ……（４）
となる。すなわち、判定手段５の検出出力は、潤滑剤６そのものの厚さには関係なく、２つの光検出素子３，４の光検出面の間隔ｄに依存する値となる。
【００１９】
また、式（４）における定数αの値は、潤滑剤６の状態によって変化する。例えば、潤滑剤６が軸受内に封入されたものである場合、軸受の使用に伴って摩耗粉等の異物が潤滑剤６に混入することになるので、その混入物の量が増加するにつれて前記定数αが大きくなる。したがって、前記判定手段５が、上記したように前記２つの光検出素子３，４の信号強度の比を求める場合、潤滑剤６における間隔ｄを透過する光の透過率を検出することになり、その検出出力の値から潤滑剤６の内部に混入した混入物の量を推定することができる。また、混入量の増加は潤滑剤６の劣化状態の進行を意味するので、判定手段５は、推定した混入物の量から潤滑剤６の劣化状態を検出することができる。
【００２０】
なお、前記判定手段５は、前記２つの光検出素子３，４の信号強度の差を求めるものであっても良い。この場合にも、判定手段５は潤滑剤６における間隔ｄを透過する光の透過率を検出することになるので、その検出出力から潤滑剤６の内部に混入した混入物の量を推定することができ、推定した混入物の量から潤滑剤６の劣化状態を検出することができる。
【００２１】
また、潤滑剤６の厚さや光透過率に大きな変化があって、光検出素子３，４の受光量がオーバーフローやアンダーフローを起こしそうになっても、光検出素子３の出力が予め定められた適切な一定値（または一定範囲内の値）となるように、光量調整手段７が光源２の光量を自動的に調整する（これにより、光検出素子４の出力も適切な値に収まる）ので、安定した検出が可能となる。
【００２２】
このように、この潤滑剤劣化検出装置１では、２つの光検出素子３，４を、それらの光検出面の位置が互いに光の進行方向に対して間隔ｄだけずれるように配置し、これら２つの光検出素子３，４の出力の信号強度を判定手段５で比較することによって潤滑剤６の劣化状態を検出するようにしており、かつ光量調整手段７で光源２の光量を自動的に調整するようにしているので、潤滑剤６そのものの厚さや光透過率、光源２の強度、光源２から光検出素子３，４までの距離などに影響されることなく、潤滑剤６の劣化状態を安定して検出することができる。
【００２３】
その結果、軸受内部などへ潤滑剤劣化検出装置１を設置する場合にも、配置の自由度が高くなり、設置スペースの制約に合わせた構成が可能となる。また、２つの光検出素子３，４の出力の信号強度を比較して潤滑剤６の劣化状態を検出することから、電源変動などのコモンモードノイズの影響を受けず、この点からも安定した検出が可能となる。また、２つの光検出素子３，４を潤滑剤６の中に配置するので、２つの光検出素子３，４の間で温度変化による特性変化の影響が相殺され、精度の高い検出が可能となる。
【００２４】
なお、上記構成において、２つの光検出素子３，４の配置部付近に温度センサを配置して、潤滑剤６と光検出素子３，４の温度を観測することで、温度変化に応じた補正を検出結果に施すようにしても良い。具体的には、例えば、温度変化による検出信号の変化を予め測定しておき、実際の使用温度における検出信号を補正する回路を別に設ければ良い。この場合、潤滑剤６の温度が分かると、環境温度の変化による検出信号の変化を、潤滑剤６の劣化に起因するものと見誤るのを回避できる。これにより、より正確な検出が可能となる。
【００２５】
また、上記構成において、判定手段５は、２つの光検出素子３，４の出力の信号強度を比較して得られる検出信号を、所定の基準値と比較する比較回路を有するものとしても良い。この場合、潤滑剤６の劣化状態が所定のレベル以上であることを容易に判断できるので、潤滑剤６の交換時期などの目安とすることができる。
【００２６】
図３は、この発明の他の実施形態の概略構成図を示す。この実施形態の潤滑剤劣化検出装置１は、図１に示す第１の実施形態において、光量調整手段７は、２つの光検出素子３，４のうち、光源２に遠い方の光検出素子４の出力から判断して、この光検出素子４の出力（または光検出素子４に入射する光量）が予め定められた適切な一定値（または一定範囲内の値）となるように、光源２の光量を調整するようにされている。この場合、光源２に遠い光検出素子４の出力が適切な値であっても、光源２に近い光検出素子３の出力が飽和に達する可能性があるので、光検出素子４の出力として予め定められる適切な一定値（または一定範囲内の値）は小さめの値に設定して、光検出素子３の出力が飽和しないようにする必要がある。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。
【００２７】
図４は、この発明の他の実施形態の概略構成図を示す。この実施形態の潤滑剤劣化検出装置１は、図１に示す第１の実施形態において、２つの光検出素子３，４を、検出器１３Ａ，１４Ａと、導光体１３Ｂ，１４Ｂとで構成したものである。すなわち、片方の光検出素子３は、検出器１３Ａと、この検出器１３Ａに基端が接続されて先端が光検出面となる導光体１３Ｂとでなり、もう片方の光検出素子４は、検出器１４Ａと、この検出器１４Ａに基端が接続されて先端が光検出面となる別の導光体１４Ｂとでなる。各検出器１３Ａ，１４Ａとしては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣＤＳ、太陽電池、光電子増倍管などが用いられる。この場合、２つの検出器１３Ａ，１４Ａは、光の進行方向に対して同一位置に並べて配置される。これに対して、２つの導光体１３Ｂ，１４Ｂは、先端の位置が互いに光の進行方向に対して所定間隔ｄだけずれるように、長さを異ならせてある。これにより、２つの光検出素子３，４の光検出面の位置が、互いに光の進行方向に対して所定距離ｄだけずれたものとされる。各導光体１３Ｂ，１４Ｂは、例えば円筒状の透明体からなり、外周面には反射材料が塗布され、光検出面となる先端は透明な円形窓とされる。なお、導光体１３Ｂ，１４Ｂの形状は円筒状のものに限らず、例えば角筒状であっても良い。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様である。
【００２８】
このように構成した潤滑剤劣化検出装置１の場合にも、２つの光検出素子３，４を、それらの光検出面の位置が互いに光の進行方向に対して間隔ｄだけずれるように配置したことになるので、潤滑剤６そのものの厚さや光透過率、光源２の強度、光源２から光検出素子３，４までの距離などに影響されることなく、潤滑剤６の劣化状態を安定して検出することができる。
なお、この実施形態において、図３のように、光量調整手段７が、遠い方の光検出素子４の出力から判断して、光源２の光量を調整するものとしても良い。
【００２９】
図５は、この発明の他の実施形態の概略構成図を示す。この実施形態の潤滑剤劣化検出装置１は、図１に示す第１の実施形態において、２つの光検出素子３，４を、検出器１３Ａ，１４Ａと、光ファイバ１３Ｃ，１４Ｃとで構成したものである。すなわち、片方の光検出素子３は、検出器１３Ａと、この検出器１３Ａに基端が接続されて先端が光検出面となる光ファイバ１３Ｃとでなり、もう片方の光検出素子４は、検出器１４Ａと、この検出器１４Ａに基端が接続されて先端が光検出面となる別の光ファイバ１４Ｃとでなる。各検出器１３Ａ，１４Ａとして、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣＤＳ、太陽電池、光電子増倍管などが用いられることは図４の実施形態の場合と同じである。この場合も、２つの検出器１３Ａ，１４Ａは、光の進行方向に対して同一位置に並べて配置され、２つの光ファイバ１３Ｃ，１４Ｃは、先端の位置が互いに光の進行方向に対して所定間隔ｄだけずれるように、長さを異ならせてある。これにより、２つの光検出素子３，４の光検出面の位置が、互いに光の進行方向に対して所定距離ｄだけずれたものとされる。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様である。
【００３０】
このように構成した潤滑剤劣化検出装置１の場合にも、２つの光検出素子３，４を、それらの光検出面の位置が互いに光の進行方向に対して間隔ｄだけずれるように配置したことになるので、潤滑剤６そのものの厚さや光透過率、光源２の強度、光源２から光検出素子３，４までの距離などに影響されることなく、潤滑剤６の劣化状態を安定して検出することができる。
【００３１】
図６は、上記した潤滑剤劣化検出装置１を搭載した潤滑剤劣化検出装置付き軸受を、鉄道車両用軸受ユニットに用いた断面図である。潤滑剤劣化検出装置１は、上記のいずれの実施形態にかかるものを用いても良い。この場合の鉄道車両用軸受ユニットは、潤滑剤劣化検出装置付き軸受２１とその内輪２４の両側に各々接して設けられた付属部品である油切り２２および後ろ蓋２３とで構成される。軸受２１は、ころ軸受、詳しくは複列の円すいころ軸受からなり、各列のころ２６，２６に対して設けた分割型の内輪２４，２４と、一体型の外輪２５と、前記ころ２６，２６と、保持器２７とを備える。
後ろ蓋２３は、車軸３０に軸受２１よりも中央側で取付けられて外周のオイルシール２８を摺接させたものである。油切り２２は、車軸３０に取付けられて外周にオイルシール２９を摺接させたものである。これら軸受２１の両端部に配置される両オイルシール２８，２９により軸受２１の内部に潤滑剤が封止され、かつ防塵・耐水性が確保される。
【００３２】
潤滑剤劣化検出装置１は軸受２１の外輪２５の内径面における両列の軌道面間に取付けられ、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化を検出する。潤滑剤劣化検出装置１は、ころ２６の端面付近に配置される。外輪２５には、潤滑剤劣化検出装置１の配線ケーブル１５を挿通させるケーブル挿入孔２５ａが設けられ、配線ケーブル１５の挿通部には、防水・防油処理が施される。前記配線ケーブル１５を通じて、軸受外から潤滑剤劣化検出装置１への電源供給と軸受外への検出信号の取り出しが行われる。これにより、潤滑剤劣化検出装置１の取付部から軸受内部へ水分やゴミ等が侵入するのを防止している。
上記潤滑剤劣化検出装置１を搭載したこの潤滑剤劣化検出装置付き軸受２１では、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化を、リアルタイムで正確に検出することができる。その結果、軸受２１に動作異常が発生する前に潤滑剤の交換の必要性を判断でき、軸受２１の潤滑不良による破損を防ぐことができる。また、潤滑剤交換の必要性を潤滑剤劣化検出装置１の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【００３３】
図７は、潤滑剤劣化検出装置付き軸受の他の例を示す。この潤滑剤劣化検出装置付き軸受２１Ａは、図６に示した潤滑剤劣化検出装置付き軸受２１において、上記した潤滑剤劣化検出装置１をオイルシール２９の内側面に取付けたものである。この場合、潤滑剤劣化検出装置１は、保持器２７の端面付近に配置される。
【００３４】
図８は、潤滑剤劣化検出装置付き軸受のさらに他の例を示す。この潤滑剤劣化検出装置付き軸受２１Ｂは、図６に示した潤滑剤劣化検出装置付き軸受２１において、上記した潤滑剤劣化検出装置１を、外輪２５の転走面の脇部に取付けたものである。このように、転走面の脇部に潤滑剤劣化検出装置１を配置することにより、潤滑に寄与している潤滑剤の状態を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置の概略構成図である。
【図２】潤滑剤を透過する光の透過距離と透過光の強度との関係を示すグラフである。
【図３】この発明の他の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置の概略構成図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置の概略構成図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置の概略構成図である。
【図６】上記潤滑剤劣化検出装置を搭載した潤滑剤劣化検出装置付き軸受の一例の断面図である。
【図７】上記潤滑剤劣化検出装置を搭載した潤滑剤劣化検出装置付き軸受の他の例の断面図である。
【図８】上記潤滑剤劣化検出装置を搭載した潤滑剤劣化検出装置付き軸受のさらに他の例の断面図である。
【図９】潤滑剤劣化検出装置の提案例の概略構成図である。
【図１０】潤滑剤劣化検出装置の他の提案例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…潤滑剤劣化検出装置
２…光源
３，４…光検出素子
５…判定手段
６…潤滑剤
７…光量調整手段
１３Ａ，１４Ａ…検出器
１３Ｂ，１４Ｂ…導光体
１３Ｃ，１４Ｃ…光ファイバ
２１，２１Ａ，２１Ｂ…潤滑剤劣化検出装置付き軸受
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潤滑剤の混入物などによる劣化状態を検出する潤滑剤劣化検出装置、およびその潤滑剤劣化検出装置を備えた検出装置付き軸受、例えば鉄道車両用、自動車用、産業機械用等の潤滑剤劣化検出装置付き軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
潤滑剤を封入した軸受では、軸受内部の潤滑剤（グリース、油など）が劣化すると転動体の潤滑不良が発生し、軸受寿命が短くなる。転動体の潤滑不良を、軸受の振動状態などから判断するのでは、寿命に達して動作異常が発生してから対処することになるため、潤滑状態の異常をより早く検出できない。そこで、軸受内の潤滑剤の状態を定期的あるいはリアルタイムに観測し、異常やメンテナンス期間の予測を可能にすることが望まれる。
【０００３】
潤滑剤の劣化の主要な要因として、軸受の使用に伴って発生する摩耗粉が潤滑剤に混入することが挙げられる。
軸受の摩耗状態を検出するものとしては、軸受のシールの内側に電極やコイル等のセンサを配置し、摩耗粉の混入する潤滑剤の電気的特性を前記センサで検出するようにしたセンサ付き軸受が提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２９３７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のセンサ付き軸受は、潤滑剤の電気的特性を検出するものであるため、大量の摩耗粉が入って導通が起こるなどの状況にならなければ、特性変化として検出されず、混入物の検出が困難な場合がある。
【０００５】
このような課題を解決するものとして、例えば図９のように、対向配置した発光素子３３と受光素子３４の間に潤滑剤３５を介在させ、発光素子３３から出射され潤滑剤３５を透過する光を受光素子３４で検出するようにし、受光素子３４で検出された光量から潤滑剤３５の劣化状態を推定する光学式の構成を考えた。
【０００６】
しかし、この構成の場合、検出対象となる潤滑剤３５の厚さｄが同図に破線で示すように変化すると、受光素子３４で検出される光量が変化するので、潤滑剤３５の厚さｄを一定に保つような構成が必要となる。
【０００７】
そこで、例えば図１０のように、光源４２から出射して潤滑剤を透過した透過光を検出する２つの光検出素子４３，４４を、それらの光検出面の位置が互いに光の進行方向に対して所定間隔だけずれるように配置し、これら２つの光検出素子４３，４４の出力の信号強度を判定手段４５で比較することによって潤滑剤４６の劣化状態を検出するものを考えた。
この構成の場合、光源からの光が先に到達する第１の光検出素子４３の出力を基準にして、第２の光検出素子４４の出力を評価すると、２つの光検出素子４３，４４間の距離ｄによる光の減衰分を検出することができる。そのため、光検出素子４３，４４間の間隔ｄが固定されていれば、光源４２の強度や光源４２からの距離に依存しない測定ができる。よって、この出力差を用いれば、潤滑剤４６の厚さの影響を受けずに、潤滑剤の劣化状態を推定できる。また、光源４２と光検出素子４３，４４との距離を固定しなくて良いため、配置の自由度が高くなり、搭載スペースの制約に合わせた構成が可能になる。
【０００８】
しかし、この構成では、潤滑剤４６の厚さが透過光量に影響するため、潤滑剤４６を安定して測定部に存在させる必要がある。すなわち、潤滑剤４６の光入射面から光検出素子４３，４４までの厚さが大きいと光検出素子４３，４４での受光量が不足して検出できない場合が生じる。これとは反対に、前記厚さが小さ過ぎると光検出素子４３，４４での受光量が過大となって、光検出素子４３，４４の検出範囲を越えて正確な測定ができないことも考えられる。
【０００９】
この発明の目的は、光源と受光検出素子の間隔が固定されず、配置の自由度を高くしつつ、被測定物である潤滑剤の厚さや光透過率の影響を受けずに潤滑剤の劣化状態を安定して推定することのできる潤滑剤劣化検出装置を提供することを目的とする。
この発明の他の目的は、この発明の潤滑剤劣化検出装置の軸受内部への配置自由度が高く、潤滑剤の厚さや光透過率の影響を受けずに潤滑剤の劣化状態を安定して推定することができ、また定期的あるいはリアルタイムの潤滑剤の劣化検出が容易に行える検出装置付き軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の第１の発明にかかる潤滑剤劣化検出装置は、光源と、この光源から出射して潤滑剤を透過した透過光を検出する２つの光検出素子とを備え、これら２つの光検出素子は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対してずれたものとし、前記２つの光検出素子の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤の劣化状態を検出する判定手段を設け、前記２つの光検出素子のうち、光源に近い方の光検出素子の出力が、定められた一定値となるように光源の光量を調整する光量調整手段を設けたものである。
【００１１】
この構成の潤滑剤劣化検出装置によると、光源からの光は、光検出素子に到達するまでに吸収や散乱を受け減衰しているが、この光の強度を第１の光検出素子で検出する。先に光が到達する第１の光検出素子の出力を基準にして、第２の光検出素子の出力を評価すると、２つの光検出素子間の距離による光の減衰分を検出することができる。このように、２つの光検出素子間の距離による光の減衰分を検出する構成のため、光検出素子間の間隔が固定されていれば、光源の強度や光源からの距離に依存しない測定ができる。また、潤滑剤の厚さや光透過率に大きな変化があって、光検出素子の受光量がオーバーフローやアンダーフローを起こしそうになっても、光源に近い方の光検出素子の出力が予め定められた一定値となるように、光量調整手段が光源の光量を調整するので、安定した測定が可能となる。よって、前記２つの光検出素子の出力差を用いれば、潤滑剤の厚さや光透過率の影響等を受けずに、潤滑剤の劣化の状態の推定、例えば摩耗によって発生した混入物などの量の推定ができる。
光源と光検出素子との距離を固定しなくて良いため、配置の自由度が高くなり、搭載スペースの制約に合わせた構成が可能になる。また、２つの光検出素子の信号強度を比較して検出する構成のため、電源変動などのコモンモードノイズの影響を受けず、この点でも安定した検出が可能となる。２つの光検出素子を潤滑剤の中に配置するとしても、２つの光検出素子の間で、温度変化による特性変化の影響が相殺され、精度の高い検出が可能となる。
【００１２】
この発明の第２の発明にかかる潤滑剤劣化検出装置は、光源と、この光源から出射して潤滑剤を透過した透過光を検出する２つの光検出素子とを備え、これら２つの光検出素子は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対してずれたものとし、前記２つの光検出素子の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤の劣化状態を検出する判定手段を設け、前記２つの光検出素子のうち、光源に遠い方の光検出素子の出力が、定められた一定値となるように光源の光量を調整する光量調整手段を設けたものである。
この構成の潤滑剤劣化検出装置の場合も、第１の発明にかかる潤滑剤劣化検出装置と同様の作用効果が得られる。
【００１３】
この発明の潤滑剤劣化検出装置付き軸受は、この発明の上記いずれかの構成の潤滑剤劣化検出装置を軸受に搭載したものである。
この構成によると、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化を、定期的に、あるいはリアルタイムで正確に検出することが容易に行える。これにより、軸受に動作異常が発生する前に潤滑剤の交換の必要性を判断でき、軸受の潤滑不良による破損を防ぐことができる。また、潤滑剤交換の必要性を潤滑剤劣化径装置の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の潤滑剤劣化検出装置は、光源と、この光源から出射して潤滑剤を透過した透過光を検出する２つの光検出素子とを備え、これら２つの光検出素子は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対してずれたものとし、前記２つの光検出素子の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤の劣化状態を検出する判定手段を設け、前記２つの光検出素子のうち、光源に近い方、または遠い方の光検出素子の出力が、定められた一定値となるように光源の光量を調整する光量調整手段を設けたため、光源と受光検出素子の間隔が固定されず、配置の自由度を高くしつつ、被測定物である潤滑剤の厚さや光透過率の影響を受けずに潤滑剤の劣化状態を安定して推定することができる。
この発明の潤滑剤劣化検出装置付き軸受は、この発明の潤滑剤劣化検出装置を軸受に搭載したものであるため、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化を、定期的にあるいはリアルタイムで正確に検出することが容易に行える。その結果、軸受に動作異常が発生する前に潤滑剤の交換の必要性を判断でき、軸受の潤滑不良による破損を防ぐことができる。また、潤滑剤交換の必要性を潤滑剤劣化検出装置の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。図１は、この実施形態の潤滑剤劣化検出装置の概略構成図を示す。この潤滑剤劣化検出装置１は、光源２と、この光源２から出射して検出対象となる潤滑剤６を透過した透過光を検出する２つの光検出素子３，４と、これら２つの光検出素子３，４の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤６の劣化状態を検出する判定手段５と、光源２の光量を調整する光量調整手段７とを備える。検出対象となる潤滑剤６は、例えば軸受内部に封入された潤滑剤である。前記２つの光検出素子３，４は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対して所定間隔ｄだけずらして配置され、このようにずらした状態で連結された一体の部品として扱われる。また、２つの光検出素子３，４は潤滑剤６の中に配置される。これにより、潤滑剤６の光入射面から、各光検出素子３，４の光検出面までの潤滑剤厚さの差はｄとなる。
【００１６】
前記光源２としては、ＬＥＤ、白熱電球、半導体レーザダイオード、ＥＬ、有機ＥＬ、蛍光管などを用いることができる。また、前記光検出素子３，４としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣＤＳ、太陽電池、光電子増倍管などの検出器を用いることができる。図１では、前記判定手段５を、前記２つの光検出素子３，４の出力の信号強度の差分を求める差動増幅回路で構成した例を示しているが、これに限らず、２つの光検出素子３，４の出力の信号強度の比を求める回路構成としても良い。
【００１７】
前記光量調整手段７は、２つの光検出素子３，４のうち、光源２に近い方の光検出素子３の出力から判断して、この光検出素子３の出力（または光検出素子３に入射する光量）が予め定められた適切な一定値（または一定範囲内の値）となるように、光源２の光量を調整するようにされている。この場合、光検出素子３の出力が適切な一定値（または一定範囲内の値）であるとは、光検出素子３の出力が飽和に達せず受光量に対応した正しい出力となる値であることを意味する。なお、光源２に遠い光検出素子４の受光量は、光源２に近い光検出素子３の受光量に比べて大きくなることはないので、光検出素子３の出力は、飽和しない限り大きめに設定した方がより精度の良い検出系とすることができる。
光量調整手段７は電子回路のみで構成したものでも、計算機や組み込みコンピュータを使用したものでも良い。また、光量調整手段７による光源２の光量調整は、連続して自動的に行うものであっても、潤滑剤６の劣化検出時のみ間欠的に行うものであっても良い。さらに、光源２の発熱を抑えたり、最大光量を上げたい場合には、光源２を連続点灯させるのではなく、潤滑剤６の劣化検出時のみ点灯させる方が望ましい。
【００１８】
上記構成の潤滑剤劣化検出装置１において、前記潤滑剤６を透過する光の強度は、透過した距離によって大きく減衰する。これら透過光強度と透過距離との間には、図２にグラフで示す関係がある。この関係は、透過光強度（透過光量）をＩ、透過距離をｘ、潤滑剤６への入射光量をＩinとすると、αを定数として、
Ｉ＝Ｉin ｅｘｐ（−αｘ） ……（１）
となる。
そこで、各光検出素子３，４の出力の信号強度Ｉ0 ，Ｉ1 は、
Ｉ0 ＝Ｉin ｅｘｐ（−αｘ0 ） ……（２）
Ｉ1 ＝Ｉin ｅｘｐ（−αｘ1 ） ……（３）
となる。前記判定手段５が、２つの光検出素子３，４の出力の信号強度の比を求めるものとすると、判定手段５の検出出力は、
（Ｉ1 ／Ｉ0 ）＝ｅｘｐ（−α（ｘ1 −ｘ0 ））
＝ｅｘｐ（−αｄ） ……（４）
となる。すなわち、判定手段５の検出出力は、潤滑剤６そのものの厚さには関係なく、２つの光検出素子３，４の光検出面の間隔ｄに依存する値となる。
【００１９】
また、式（４）における定数αの値は、潤滑剤６の状態によって変化する。例えば、潤滑剤６が軸受内に封入されたものである場合、軸受の使用に伴って摩耗粉等の異物が潤滑剤６に混入することになるので、その混入物の量が増加するにつれて前記定数αが大きくなる。したがって、前記判定手段５が、上記したように前記２つの光検出素子３，４の信号強度の比を求める場合、潤滑剤６における間隔ｄを透過する光の透過率を検出することになり、その検出出力の値から潤滑剤６の内部に混入した混入物の量を推定することができる。また、混入量の増加は潤滑剤６の劣化状態の進行を意味するので、判定手段５は、推定した混入物の量から潤滑剤６の劣化状態を検出することができる。
【００２０】
なお、前記判定手段５は、前記２つの光検出素子３，４の信号強度の差を求めるものであっても良い。この場合にも、判定手段５は潤滑剤６における間隔ｄを透過する光の透過率を検出することになるので、その検出出力から潤滑剤６の内部に混入した混入物の量を推定することができ、推定した混入物の量から潤滑剤６の劣化状態を検出することができる。
【００２１】
また、潤滑剤６の厚さや光透過率に大きな変化があって、光検出素子３，４の受光量がオーバーフローやアンダーフローを起こしそうになっても、光検出素子３の出力が予め定められた適切な一定値（または一定範囲内の値）となるように、光量調整手段７が光源２の光量を自動的に調整する（これにより、光検出素子４の出力も適切な値に収まる）ので、安定した検出が可能となる。
【００２２】
このように、この潤滑剤劣化検出装置１では、２つの光検出素子３，４を、それらの光検出面の位置が互いに光の進行方向に対して間隔ｄだけずれるように配置し、これら２つの光検出素子３，４の出力の信号強度を判定手段５で比較することによって潤滑剤６の劣化状態を検出するようにしており、かつ光量調整手段７で光源２の光量を自動的に調整するようにしているので、潤滑剤６そのものの厚さや光透過率、光源２の強度、光源２から光検出素子３，４までの距離などに影響されることなく、潤滑剤６の劣化状態を安定して検出することができる。
【００２３】
その結果、軸受内部などへ潤滑剤劣化検出装置１を設置する場合にも、配置の自由度が高くなり、設置スペースの制約に合わせた構成が可能となる。また、２つの光検出素子３，４の出力の信号強度を比較して潤滑剤６の劣化状態を検出することから、電源変動などのコモンモードノイズの影響を受けず、この点からも安定した検出が可能となる。また、２つの光検出素子３，４を潤滑剤６の中に配置するので、２つの光検出素子３，４の間で温度変化による特性変化の影響が相殺され、精度の高い検出が可能となる。
【００２４】
なお、上記構成において、２つの光検出素子３，４の配置部付近に温度センサを配置して、潤滑剤６と光検出素子３，４の温度を観測することで、温度変化に応じた補正を検出結果に施すようにしても良い。具体的には、例えば、温度変化による検出信号の変化を予め測定しておき、実際の使用温度における検出信号を補正する回路を別に設ければ良い。この場合、潤滑剤６の温度が分かると、環境温度の変化による検出信号の変化を、潤滑剤６の劣化に起因するものと見誤るのを回避できる。これにより、より正確な検出が可能となる。
【００２５】
また、上記構成において、判定手段５は、２つの光検出素子３，４の出力の信号強度を比較して得られる検出信号を、所定の基準値と比較する比較回路を有するものとしても良い。この場合、潤滑剤６の劣化状態が所定のレベル以上であることを容易に判断できるので、潤滑剤６の交換時期などの目安とすることができる。
【００２６】
図３は、この発明の他の実施形態の概略構成図を示す。この実施形態の潤滑剤劣化検出装置１は、図１に示す第１の実施形態において、光量調整手段７は、２つの光検出素子３，４のうち、光源２に遠い方の光検出素子４の出力から判断して、この光検出素子４の出力（または光検出素子４に入射する光量）が予め定められた適切な一定値（または一定範囲内の値）となるように、光源２の光量を調整するようにされている。この場合、光源２に遠い光検出素子４の出力が適切な値であっても、光源２に近い光検出素子３の出力が飽和に達する可能性があるので、光検出素子４の出力として予め定められる適切な一定値（または一定範囲内の値）は小さめの値に設定して、光検出素子３の出力が飽和しないようにする必要がある。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。
【００２７】
図４は、この発明の他の実施形態の概略構成図を示す。この実施形態の潤滑剤劣化検出装置１は、図１に示す第１の実施形態において、２つの光検出素子３，４を、検出器１３Ａ，１４Ａと、導光体１３Ｂ，１４Ｂとで構成したものである。すなわち、片方の光検出素子３は、検出器１３Ａと、この検出器１３Ａに基端が接続されて先端が光検出面となる導光体１３Ｂとでなり、もう片方の光検出素子４は、検出器１４Ａと、この検出器１４Ａに基端が接続されて先端が光検出面となる別の導光体１４Ｂとでなる。各検出器１３Ａ，１４Ａとしては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣＤＳ、太陽電池、光電子増倍管などが用いられる。この場合、２つの検出器１３Ａ，１４Ａは、光の進行方向に対して同一位置に並べて配置される。これに対して、２つの導光体１３Ｂ，１４Ｂは、先端の位置が互いに光の進行方向に対して所定間隔ｄだけずれるように、長さを異ならせてある。これにより、２つの光検出素子３，４の光検出面の位置が、互いに光の進行方向に対して所定距離ｄだけずれたものとされる。各導光体１３Ｂ，１４Ｂは、例えば円筒状の透明体からなり、外周面には反射材料が塗布され、光検出面となる先端は透明な円形窓とされる。なお、導光体１３Ｂ，１４Ｂの形状は円筒状のものに限らず、例えば角筒状であっても良い。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様である。
【００２８】
このように構成した潤滑剤劣化検出装置１の場合にも、２つの光検出素子３，４を、それらの光検出面の位置が互いに光の進行方向に対して間隔ｄだけずれるように配置したことになるので、潤滑剤６そのものの厚さや光透過率、光源２の強度、光源２から光検出素子３，４までの距離などに影響されることなく、潤滑剤６の劣化状態を安定して検出することができる。
なお、この実施形態において、図３のように、光量調整手段７が、遠い方の光検出素子４の出力から判断して、光源２の光量を調整するものとしても良い。
【００２９】
図５は、この発明の他の実施形態の概略構成図を示す。この実施形態の潤滑剤劣化検出装置１は、図１に示す第１の実施形態において、２つの光検出素子３，４を、検出器１３Ａ，１４Ａと、光ファイバ１３Ｃ，１４Ｃとで構成したものである。すなわち、片方の光検出素子３は、検出器１３Ａと、この検出器１３Ａに基端が接続されて先端が光検出面となる光ファイバ１３Ｃとでなり、もう片方の光検出素子４は、検出器１４Ａと、この検出器１４Ａに基端が接続されて先端が光検出面となる別の光ファイバ１４Ｃとでなる。各検出器１３Ａ，１４Ａとして、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣＤＳ、太陽電池、光電子増倍管などが用いられることは図４の実施形態の場合と同じである。この場合も、２つの検出器１３Ａ，１４Ａは、光の進行方向に対して同一位置に並べて配置され、２つの光ファイバ１３Ｃ，１４Ｃは、先端の位置が互いに光の進行方向に対して所定間隔ｄだけずれるように、長さを異ならせてある。これにより、２つの光検出素子３，４の光検出面の位置が、互いに光の進行方向に対して所定距離ｄだけずれたものとされる。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様である。
【００３０】
このように構成した潤滑剤劣化検出装置１の場合にも、２つの光検出素子３，４を、それらの光検出面の位置が互いに光の進行方向に対して間隔ｄだけずれるように配置したことになるので、潤滑剤６そのものの厚さや光透過率、光源２の強度、光源２から光検出素子３，４までの距離などに影響されることなく、潤滑剤６の劣化状態を安定して検出することができる。
【００３１】
図６は、上記した潤滑剤劣化検出装置１を搭載した潤滑剤劣化検出装置付き軸受を、鉄道車両用軸受ユニットに用いた断面図である。潤滑剤劣化検出装置１は、上記のいずれの実施形態にかかるものを用いても良い。この場合の鉄道車両用軸受ユニットは、潤滑剤劣化検出装置付き軸受２１とその内輪２４の両側に各々接して設けられた付属部品である油切り２２および後ろ蓋２３とで構成される。軸受２１は、ころ軸受、詳しくは複列の円すいころ軸受からなり、各列のころ２６，２６に対して設けた分割型の内輪２４，２４と、一体型の外輪２５と、前記ころ２６，２６と、保持器２７とを備える。
後ろ蓋２３は、車軸３０に軸受２１よりも中央側で取付けられて外周のオイルシール２８を摺接させたものである。油切り２２は、車軸３０に取付けられて外周にオイルシール２９を摺接させたものである。これら軸受２１の両端部に配置される両オイルシール２８，２９により軸受２１の内部に潤滑剤が封止され、かつ防塵・耐水性が確保される。
【００３２】
潤滑剤劣化検出装置１は軸受２１の外輪２５の内径面における両列の軌道面間に取付けられ、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化を検出する。潤滑剤劣化検出装置１は、ころ２６の端面付近に配置される。外輪２５には、潤滑剤劣化検出装置１の配線ケーブル１５を挿通させるケーブル挿入孔２５ａが設けられ、配線ケーブル１５の挿通部には、防水・防油処理が施される。前記配線ケーブル１５を通じて、軸受外から潤滑剤劣化検出装置１への電源供給と軸受外への検出信号の取り出しが行われる。これにより、潤滑剤劣化検出装置１の取付部から軸受内部へ水分やゴミ等が侵入するのを防止している。
上記潤滑剤劣化検出装置１を搭載したこの潤滑剤劣化検出装置付き軸受２１では、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化を、リアルタイムで正確に検出することができる。その結果、軸受２１に動作異常が発生する前に潤滑剤の交換の必要性を判断でき、軸受２１の潤滑不良による破損を防ぐことができる。また、潤滑剤交換の必要性を潤滑剤劣化検出装置１の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【００３３】
図７は、潤滑剤劣化検出装置付き軸受の他の例を示す。この潤滑剤劣化検出装置付き軸受２１Ａは、図６に示した潤滑剤劣化検出装置付き軸受２１において、上記した潤滑剤劣化検出装置１をオイルシール２９の内側面に取付けたものである。この場合、潤滑剤劣化検出装置１は、保持器２７の端面付近に配置される。
【００３４】
図８は、潤滑剤劣化検出装置付き軸受のさらに他の例を示す。この潤滑剤劣化検出装置付き軸受２１Ｂは、図６に示した潤滑剤劣化検出装置付き軸受２１において、上記した潤滑剤劣化検出装置１を、外輪２５の転走面の脇部に取付けたものである。このように、転走面の脇部に潤滑剤劣化検出装置１を配置することにより、潤滑に寄与している潤滑剤の状態を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置の概略構成図である。
【図２】潤滑剤を透過する光の透過距離と透過光の強度との関係を示すグラフである。
【図３】この発明の他の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置の概略構成図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置の概略構成図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置の概略構成図である。
【図６】上記潤滑剤劣化検出装置を搭載した潤滑剤劣化検出装置付き軸受の一例の断面図である。
【図７】上記潤滑剤劣化検出装置を搭載した潤滑剤劣化検出装置付き軸受の他の例の断面図である。
【図８】上記潤滑剤劣化検出装置を搭載した潤滑剤劣化検出装置付き軸受のさらに他の例の断面図である。
【図９】潤滑剤劣化検出装置の提案例の概略構成図である。
【図１０】潤滑剤劣化検出装置の他の提案例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…潤滑剤劣化検出装置
２…光源
３，４…光検出素子
５…判定手段
６…潤滑剤
７…光量調整手段
１３Ａ，１４Ａ…検出器
１３Ｂ，１４Ｂ…導光体
１３Ｃ，１４Ｃ…光ファイバ
２１，２１Ａ，２１Ｂ…潤滑剤劣化検出装置付き軸受
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源から出射して潤滑剤を透過した透過光を検出する２つの光検出素子とを備え、これら２つの光検出素子は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対してずれたものとし、前記２つの光検出素子の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤の劣化状態を検出する判定手段を設け、前記２つの光検出素子のうち、光源に近い方の光検出素子の出力が、定められた一定値となるように光源の光量を調整する光量調整手段を設けた潤滑剤劣化検出装置。
【請求項２】
光源と、この光源から出射して潤滑剤を透過した透過光を検出する２つの光検出素子とを備え、これら２つの光検出素子は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対してずれたものとし、前記２つの光検出素子の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤の劣化状態を検出する判定手段を設け、前記２つの光検出素子のうち、光源に遠い方の光検出素子の出力が、定められた一定値となるように光源の光量を調整する光量調整手段を設けた潤滑剤劣化検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の潤滑剤劣化検出装置を軸受に搭載した検出装置付き軸受。
【請求項１】
光源と、この光源から出射して潤滑剤を透過した透過光を検出する２つの光検出素子とを備え、これら２つの光検出素子は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対してずれたものとし、前記２つの光検出素子の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤の劣化状態を検出する判定手段を設け、前記２つの光検出素子のうち、光源に近い方の光検出素子の出力が、定められた一定値となるように光源の光量を調整する光量調整手段を設けた潤滑剤劣化検出装置。
【請求項２】
光源と、この光源から出射して潤滑剤を透過した透過光を検出する２つの光検出素子とを備え、これら２つの光検出素子は、光検出面の位置が互いに光の進行方向に対してずれたものとし、前記２つの光検出素子の出力の信号強度を比較することによって潤滑剤の劣化状態を検出する判定手段を設け、前記２つの光検出素子のうち、光源に遠い方の光検出素子の出力が、定められた一定値となるように光源の光量を調整する光量調整手段を設けた潤滑剤劣化検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の潤滑剤劣化検出装置を軸受に搭載した検出装置付き軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２１８６５０（Ｐ２００７−２１８６５０Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３７５４６（Ｐ２００６−３７５４６）
【出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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