ＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム
【課題】 多数の軸受の潤滑剤劣化検出を、軸受運転状態で簡単に行うことができ、軸受の異常発生を未然に防止することのできる簡素で安価な潤滑剤劣化検出システムを提供する。
【解決手段】 このシステムは、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化を検出するシステムである。軸受１に、ＩＣタグ３と、このＩＣタグ３に内蔵されまたはこのＩＣタグ３とは別体に設けられ非接触で前記軸受１の外部から給電された電力を蓄積する電源回路５と、この電源で駆動される潤滑剤の劣化検出センサ４とを搭載する。前記ＩＣタグ３に対する情報の読書き・および前記電源回路５に対する給電は、別に設けたタグ読書き端末２で非接触に行う。
【解決手段】 このシステムは、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化を検出するシステムである。軸受１に、ＩＣタグ３と、このＩＣタグ３に内蔵されまたはこのＩＣタグ３とは別体に設けられ非接触で前記軸受１の外部から給電された電力を蓄積する電源回路５と、この電源で駆動される潤滑剤の劣化検出センサ４とを搭載する。前記ＩＣタグ３に対する情報の読書き・および前記電源回路５に対する給電は、別に設けたタグ読書き端末２で非接触に行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種機械設備に組込まれた転がり軸受を、ＩＣタグおよび潤滑剤劣化検出付きのものとして上記軸受の潤滑剤劣化を検出する潤滑剤劣化検出システムに関し、例えば、火力発電所のベルトコンベヤや鉄道車両の車輪用軸受など、使用される数が非常に多く、寿命管理が必要な軸受等に適用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の機械設備において、転がり軸受が多数個使用され、その軸受寿命の管理が必要でありながら、管理が難しい場合が多くある。
例えば、火力発電所では、燃料に使用される石炭は、石炭運搬船で運ばれ、揚炭機でベルトコンベヤへ陸揚げされる。さらに、ベルトコンベヤで貯炭場へ送られて山状に積み上げられて貯炭され、消費時に、貯炭の石炭山からベルトコンベヤでボイラーに送られる。上記ボイラは、電力供給や燃料効率の面から、稼働を停止することができず、ベルトコンベヤも常に稼働させることが必要になる。ベルトコンベヤには、筒状のローラ内に軸受を設けた構造の軸受ユニットが用いられ、例えば数百の軸受ユニットが用いられる。
このようなベルトコンベヤにおいて、駆動部などの主要な軸受部は、損傷が起こるなどして異常が発生すると、装置を停止することになるので、常に監視する必要がある。そのために、軸受に温度センサや振動センサを取付け、温度や振動の変化がないかを常に監視している。それに対して、ベルトコンベヤの中間にあってベルトを支えるローラでは、非常に多くの個数があるので、駆動部の軸受ユニットと同様に各軸受を全て管理することはできず、費用面でも全数を常に監視することは現実的でない。そのため、軸受ユニットの前回交換時の記録から、定格の軸受寿命に対して安全を見て早めに交換している。この場合の軸受の交換は、軸受ユニットであるローラ毎の交換とし、適宜の処置を施して、ベルトコンベヤを止めることなく交換を行うようにしている。
また、鉄道車両では、多数ある各車輪の支持に軸受が用いられているが、客や荷物を目的地まで輸送するため、車両が動き出すと途中では容易に止めることができない。そのため、運転途中で異常が発生しないようにするために、車両停止時に軸受を定期的に検査し、管理している。
【特許文献１】特開２００５−０２４４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の火力発電所のベルトコンベヤにおいて、ベルトを支える中間のローラであっても、軸受に異常が発生すると、損傷状況によってはコンベヤを停止することが必要になる可能性がある。定期的な軸受交換では、適宜の処置を施すことで、コンベヤを停止させることなく交換が行えるようにしているが、不測の軸受異常の場合、コンベヤを稼働させた状態では交換できないことがある。また、軸受を定格寿命に対して早めに交換しても、不測の異常が発生することがあり、このような異常を未然に知ることができない。
また、鉄道車両の車輪支持用の軸受では、上記のように定期的な検査を停止時に行っているが、運転時間が長く、高速で長距離を走る車両では、軸受の使用条件が過酷なものとなる。そのため、停止時の定期検査だけでは、軸受の異常発生を十分に予防することができないことがある。また、走行時の軸受状態が停止時では的確に知ることができない。
【０００４】
この発明の目的は、多数の軸受の潤滑剤劣化検出を、軸受運転状態で簡単に行うことができ、軸受の異常発生を未然に防止することのできる簡素で安価な潤滑剤劣化検出システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システムは、軸受に、ＩＣタグと、このＩＣタグに内蔵されまたはこのＩＣタグとは別体に設けられ非接触で前記軸受の外部から給電された電力を蓄積する電源回路と、この電源で駆動される潤滑剤の劣化検出センサとを搭載し、前記ＩＣタグに対する情報の読書き・および前記電源回路に対する給電を非接触で行うタグ読書き端末を設けたものである。
この構成によると、上記タグ読書き端末を定期的にあるいは任意時に移動させて軸受に近づけ、そのときに電力を軸受の電源回路に供給し、その電力で潤滑剤の劣化検出センサを駆動し、任意の時間だけ劣化検出センサを稼働させて潤滑剤の劣化検出を行うことができる。軸受に潤滑不良が発生して温度が上昇したり、異常振動が発生する前に潤滑剤の劣化状態を検出することができるため、温度センサや振動センサだけを使用した検査装置よりも早期の劣化検出が可能になる。潤滑剤の劣化検出結果は、常にタグ読書き端末に送信しても良いし、また、ある一定の条件に達したときのみ送信するようにしても良い。このような操作を、１台のタグ読書き端末で多数のＩＣタグ・センサ付き軸受につき行うこともできる。
このため、従来の常時検査の場合のように、各軸受ユニットに温度センサの他に送信装置および常時駆動用の電源を付けずに、ＩＣタグと供給電力を潤滑剤劣化検出センサに伝える電源回路を設けるだけで済み、各軸受ユニット毎に対応する受信機を設ける必要もなく、そのため設置スペースが少なくて済み、設備費用も少なくて済む。例えば、１日１回とか、ある時間毎に１回とかの監視時を決めて断続的に監視するといった日常の定期点検作業を行えるので、多くの軸受を継続して監視することができ、測定したい軸受が多くても対応ができる。また、潤滑剤劣化検出の結果により、軸受異常が発生する前に交換することができるので、機械設備自体の故障に繋がらず、機械設備自体を傷めずに済む。また、機械設備を停止した定期保守時に不良兆候のある軸受を交換することもできるので、交換用の軸受や軸受ユニット等の必要な在庫が行い易い。
【０００６】
この発明において、前記軸受に、前記電源で駆動され、前記潤滑剤の劣化検出センサとは別の情報を検出するセンサを、一つまたは複数搭載しても良い。前記別の情報を検出するセンサは、温度センサまたは振動センサであっても良い。
軸受の寿命は、温度や振動によっても判断される。潤滑剤劣化の情報の他に温度や振動の情報が得られると、より精度良く軸受異常の判断が行える。
【０００７】
この発明において、前記ＩＣタグに、このＩＣタグを搭載した軸受の識別情報を記憶させても良い。上記識別情報は、製品番号やロット番号等である。軸受の識別情報が潤滑剤の劣化検出情報と共に得られると、管理用のコンピュータ等による寿命判断や管理がより一層容易になる。また、上記ＩＣタグには、機械設備に対する軸受の設置場所の情報を記憶させても良い。
【０００８】
この発明において、前記軸受が、鉄道車両の車軸軸受であっても良い。鉄道車両の場合も、多くの軸受が用いられるが、これらの軸受の潤滑剤の劣化状態が走行経路に設けられたタグ読書き端末により読み取れるため、走行中の潤滑剤劣化検出が可能になる。そのため、車両停止時の定期検査を補い、より確実な軸受異常判断が行える。
【０００９】
鉄道車両の車軸軸受である場合、軸受の外輪の端部にシールケースを取付け、このシールケースに軸受空間を密封するシールを設け、このシールの内側に前記劣化検出センサを配置し、前記シールケースの外側にＩＣタグを配置しても良い。
例えば軸受の外輪等は、その製造の工程が煩雑であり、強度的にも厳しい要求があるため、上記ＩＣタグや潤滑剤劣化検出センサ等の組み込みを行う場合、工程の増加等のうえで好ましくない場合があるが、簡易な部品であるシールケースにＩＣタグや潤滑剤劣化検出センサを配置する場合、その取付工程が容易である。また、シールケースに上記ＩＣタグや潤滑剤劣化検出センサを配置する場合、その他の軸受構成部品については、ＩＣタグ等を取付けない一般の軸受と軸受部品の共通化が図れ、製造工程を同じにできて生産性に優れる。
【００１０】
この発明において、前記劣化検出センサが、検出対象となる潤滑剤を互いの間に介在させる発光部および受光部と、この受光部の出力から前記潤滑剤の光透過率を求めて潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段とを備えたものであっても良い。
潤滑剤を透過した透過光量は、潤滑剤に含まれる異物の含有量が多いほど減少するので、受光部で検出される透過光量から判定手段は潤滑剤における異物の含有量を推定することができる。軸受に使用される潤滑剤の場合、劣化が進むにつれて摩耗粉などの異物の混合割合が増加するので、潤滑剤に混入している異物の量を検出すれば、潤滑剤の劣化状態を正確に検出することができる。
【００１１】
この発明において、前記前記劣化検出センサが、発光部と受光部とが角度をもって配置され、発光部から出た光が潤滑剤の表面で散乱反射して受光部に入る光学系と、受光部の出力の変化から潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段とを備えるものであっても良い。
この構成の場合、反射光を検出するため、発光部と受光部とを隣接して配置することができ、劣化検出センサをコンパクトなものとできる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システムは、軸受に、ＩＣタグと、このＩＣタグに内蔵されまたはこのＩＣタグとは別体に設けられ非接触で前記軸受の外部から給電された電力を蓄積する電源回路と、この電源で駆動される潤滑剤の劣化検出センサとを搭載し、前記ＩＣタグに対する情報の読書き・および前記電源回路に対する給電を非接触で行うタグ読書き端末を設けたため、簡素で安価な構成により、多数の軸受の潤滑剤劣化検出を、軸受運転状態で簡単に行うことができ、軸受の異常発生を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１に示すように、このＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システムは、機械設備１０に組込まれた転がり軸受１をＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａとし、タグ読書き端末２を設けたものである。ＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａは、転がり軸受１に、ＩＣタグ３と、潤滑剤の劣化検出センサ４と、電源回路５とを設けたものである。電源回路５は、ＩＣタグ３に内蔵されまたはこのＩＣタグ３とは別体とされて非接触で軸受外部から給電され、上記劣化検出センサ４を駆動するものである。上記ＩＣタグ３、劣化検出センサ４、および電源回路５は、共通の基板上に設置されて一つの軸受装備電子部品６を構成する。軸受装備電子部品６は、図１中に引き出して拡大したブロック図により概念構成を示してある。タグ読書き端末２は、ＩＣタグ・センサ付き軸受１ＡのＩＣタグ３に対して記憶情報の読取り、および上記電源回路５に対する給電を非接触で行うものである。
【００１４】
機械設備１０は、複数個配列された転がり軸受１を有する設備であり、それらの軸受１を上記ＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａとしてある。機械設備１０は、具体的には、例えばベルトコンベヤまたはローラコンベヤ等のコンベヤラインであり、図１はベルトコンベヤラインに適用した例を示している。この例では、ベルト７の長さ方向の中間部を支持するローラ８に組み込まれた転がり軸受１を、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａとしている。上記ローラ８およびその両端の軸受１により、軸受ユニット８Ａが構成される。転がり軸受１の内輪は、コンベヤフレーム（図１には図示せず）に固定されたローラ支軸に設置される。
タグ読書き端末２は、ＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａの配列に沿って移動可能に設置され、端末移動手段２０によって移動させられる。タグ読書き端末２は、作業者が手で持って移動可能なものであっても良い。
【００１５】
ＩＣタグ３は、ＩＣチップ１１とアンテナ１２とで構成される。これらＩＣチップ１１とアンテナ１２は、共通の基盤（図示せず）に設けられ、樹脂（図示せず）等で一体に包まれる。ＩＣタグ３は、種々の形式，形状，大きさのものがあり、板状の物の他に、例えば１ｍｍ未満の大きさの角状や球状のものなどがあり、また記憶容量も種々異なるが、取付対象となる軸受１に応じて大きさや形式等を選択すれば良い。ＩＣタグ３としては、例えばＲＦＩＤ（無線周波数認識：ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を応用したＲＦＩＤタグが利用できる。ＲＦＩＤ形式のＩＣタグ３は、伝送方式として、静電結合、電磁結合、電磁誘導、マイクロ波、光などを用いる形式のものがあり、このうちいずれの形式のものを用いても良いが、図示の例では電磁誘導形式のものを用いている。また、ＩＣタグ３は、周辺に金属があっても使用可能なものがあり、軸受１に取付けるため、このようなものが好ましい。
【００１６】
図２は、ＩＣタグ３等を設けた軸受装備電子部品６とタグ読書き端末２の構成の一例を示すブロック図である。ＩＣタグ３のＩＣチップ１１は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３、メモリ１４、送受信回路１５、および電源回路５を有しており、電源回路５はアンテナ１２から電源を得るものとされている。電源回路５はＩＣタグ３の各部の駆動に用いられる他に、潤滑剤劣化検出センサ４の駆動にも用いられ。メモリ１４は情報の記憶に電源が不要なものが用いられる。
軸受装備電子部品６は、このようなＩＣタグ３と、潤滑剤劣化検出センサ４とを、共通の基板等に搭載するなどして一体に取扱い可能な部品としたものである。潤滑剤劣化検出センサ４の出力は、例えばＩＣタグ３の所定の入力端子（図示せず）に接続される。潤滑剤劣化検出センサ４としてアナログ出力のものを用いた場合、その出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ１６を介してＩＣタグ３等に出力される。Ａ／Ｄコンバータ１６は、潤滑剤劣化検出センサ４と共通の基盤（図示せず）等に設置され、潤滑剤劣化検出センサ４とＡ／Ｄコンバータ１６とでコンバータ付き劣化検出センサ４Ａが構成される。コンバータ付き劣化検出センサ４Ａの出力は、図示の例ではＩＣタグ３の中央処理装置１３に接続しているが、送受信回路１５に接続しても良い。
【００１７】
タグ読書き端末２は、ＩＣタグ３に対して非接触で信号の伝達および電力の供給が可能なものである。タグ読書き端末２は、中央処理装置（ＣＰＵ）２２、メモリ２３、送受信回路２４、および電源回路２５を有し、アンテナ２６および送受信回路２４を介して中央処理装置（ＣＰＵ）２２とＩＣタグ３との信号の送受信が行われる。タグ読書き端末２は、さらに管理ホスト機２８となるコンピュータに対して通信経路２９を介して接続する通信手段２７を有している。通信経路２９は、単なるケーブルまたは無線通信回線であっても、またローカルエリアネットワークや、インターネット，その他の広域ネットワークであって良い。
管理ホスト機２８は、機械設備１０の全体の軸受１の保守について管理する管理システムを備えたものである。管理ホスト機２８は、複数の機械設備１０の軸受１の保守について管理するものであっても良い。
【００１８】
上記構成による潤滑剤劣化検出方法を説明する。タグ読書き端末２を定期的に、あるいは任意時に移動させてＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａに近づける。このときに電力を軸受１Ａの電源回路５に供給し、その電力で潤滑剤劣化検出センサ４を駆動し、任意の時間だけ潤滑剤劣化検出センサ４を稼働させて潤滑剤３２の劣化検出を行う。潤滑剤劣化検出センサ４の検出値は、ＩＣタグ３の中央処理装置１３および送受信回路１５を通じてタグ読書き端末２に送信される。タグ読書き端末２に送信された検出結果は、常に管理ホスト機２８（図２）に送信しても良いし、ある一定の条件に達したときのみに管理ホスト機２８に送信するようにしても良い。上記一定の条件に達したか否かの判断は、タグ読書き端末２に設けた条件判定手段（図示せず）によって行わせる。このような操作を、１台のタグ読書き端末２で多数の、例えば１００台分のＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａにつき行うようにしても良い。このように１台のタグ読書き端末２で多くのＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａを監視することができ、またＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａがある条件に達した場合の情報のみを管理ホスト機２８に送信すれば良いため、例えば１台の機械設備１０における数百台のＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａについて、数台のタグ読書き端末２を設けるだけで済む。劣化検出の結果、一定の条件以上に達すると、軸受１が異常を起こす可能性があっても、すぐに交換しなくても良い場合は、できるだけ連続して監視して、運転停止時など、時期を見て軸受１の交換を行うようにしても良い。
【００１９】
このため、従来の常時検査の場合のように、各軸受ユニット８Ａにセンサの他に送信装置および常時駆動用の電源を付けずに、ＩＣタグ３と供給電力を潤滑剤劣化検出センサ４に伝える電源回路５を設けるだけで済み、各軸受ユニット８Ａ毎に対応する受信機を設ける必要もない。そのため、設置スペースが少なくて済み、設備費用も少なくて済む。例えば、１日１回とか、２時間毎に１回とかの監視間隔を決めて断続的に監視すれば良く、多くの軸受１を監視することができるので、測定したい軸受１が多くても対応ができる。また、劣化検出の結果により、異常が発生する前に交換することができるので、機械設備１０自体の故障に繋がらず、機械設備１０自体を傷めずに済む。また、機械設備１０を停止した定期保守時に不良兆候のある軸受を交換することもできるので、交換用の軸受や軸受ユニット等の必要な在庫が行い易い。
【００２０】
また、ＩＣタグ３を用いるため、このＩＣタグ３に、このＩＣタグ３を設けた転がり軸受１の識別情報を記憶させておくこともできる。上記識別情報は、製品番号やロット番号等である。軸受１の識別情報が潤滑剤３２の劣化検出情報と共に得られると、データベース等から軸受の諸元等を知ることができるので、管理ホスト機２８等による寿命判断や管理がより一層容易になる。また、ＩＣタグ３には、さらに機械設備１０に対する軸受１の設置場所の情報を記憶させても良い。
【００２１】
なお、上記実施形態では、潤滑剤劣化検出センサ４を駆動する電源回路５として、ＩＣタグ３に内蔵のものを用いているが、例えば図３に示すように、ＩＣタグ３の駆動用の電源回路５１とは別に、潤滑剤劣化検出センサ４の駆動用の電源回路５２を設けても良い。この電源回路５２も、アンテナ１２から電源を得るものとされる。また、電源回路５２に対して、充電可能な電池１９（図示せず）および充電回路を設けても良い（図５）。
また、軸受装備電子部品６は、潤滑剤劣化検出センサ４の他に、図４に示すように温度センサ１７（あるいは振動センサ）を有するものとしても良い。温度センサ１７の出力は、例えばＩＣタグ３の所定の入力端子（図示せず）に接続される。温度センサ１７としてアナログ出力のものを用いた場合、その出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ１８を介してＩＣタグ３等に入力する。Ａ／Ｄコンバータ１８は、温度センサ１７と共通の基板（図示せず）等に設置され、温度センサ１７とＡ／Ｄコンバータ１８とでコンバータ付き劣化検出センサ１７Ａが構成される。コンバータ付き劣化検出センサ１７Ａの出力は、図示の例ではＩＣタグ３のＣＰＵ１３に接続しているが、送受信回路１５に接続しても良い。温度センサ１７（あるいは振動センサ）を設ける場合も、その電源として、ＩＣタグ３に内蔵の電源回路５１を用いるものとしても良く、また図４のように別の電源回路５２を用いるものとしても良い。
【００２２】
図６は、前記潤滑剤劣化検出センサ４の一例の原理構成図を示す。この潤滑剤劣化検出センサ４は、検出対象となる潤滑剤３２にそれぞれ一端３３ａ，３４ａを対向させる発光側および受光側の光ファイバー３３，３４と、これら発光側および受光側の光ファイバー３３，３４の他端３３ｂ，３４ｂにそれぞれ接続された発光部３５および受光部３６と、この受光部３６の検出出力により前記潤滑剤３２の劣化を検出する判定手段３７とを備える。検出対象となる潤滑剤３２は、前記軸受１の内部に封入された潤滑剤である。発光側および受光側の光ファイバー３３，３４の潤滑剤３２に対向させる一端３３ａ，３４ａは、潤滑剤３２を挟んで互いに対向するように配置される。
【００２３】
図７は、上記潤滑剤劣化検出センサ４の一構成例を示す。発光部３５はＬＥＤなどの発光素子からなり、この発光素子の発光面に発光側の光ファイバー３３の他端３３ｂが対向配置される。受光部３６はフォトダイオードなどの受光素子からなり、この受光素子の受光面に受光側の光ファイバー３４の他端３４ｂが対向配置される。さらに、発光側および受光側の光ファイバー３３，３４の各端部３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂには集光用のレンズ４１Ａ〜４１Ｄが配置される。なお、レンズは、例えば両光ファイバー３３，３４のうち一方の光ファイバーの一端だけに設けても良い。発光部３５、受光部３６、および判定手段３７となる回路は、同一の回路基板３８に搭載される。判定手段３７の検出信号は配線ケーブル３９からＩＣタグ３に入力される。また、配線ケーブル３９を経てＩＣタグ３から潤滑剤劣化検出センサ４に電源が供給される。
【００２４】
この潤滑剤劣化検出センサ４では、潤滑剤３２にそれぞれ対向配置される発光側および受光側の光ファイバー３３，３４の各一端３３ａ，３４ａと、集光用レンズ４１Ｂ，４１Ｃとが検出部３０となり、この検出部３０を除く部分、つまり両光ファイバー３３，３４の他端３３ｂ，３４ｂ、集光用レンズ４１Ａ，４１Ｄ、発光部３５、受光部３６、および判定手段３７等は軸受１の外部に設置される。
【００２５】
前記発光部３５となる発光素子としては、ＬＥＤのほか、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、前記受光部３６となる受光素子としては、フォトダイオードのほか、フォトトランジスタ、ＣＤＳ、太陽電池、光電子増倍管などを用いることができる。
【００２６】
このように構成された潤滑剤劣化検出センサ４では、発光部３５から出射された光が発光側の集光用レンズ４１Ａ、光ファイバー３３、集光用レンズ４１Ｂを経由して軸受１内の潤滑剤３２を透過し、さらに受光側の集光用レンズ４１Ｃ、光ファイバー３４、集光用レンズ４１Ｄを経由して受光部３６で検出される。このように潤滑剤３２を透過した透過光量は、潤滑剤３２に含まれる鉄粉（摩耗粉）などの異物の含有量が多いほど減少するので、受光部３６で検出される透過光量から判定手段３７は潤滑剤３２における異物の含有量を推定することができる。
潤滑剤３２が封入される軸受１では、潤滑剤３２の劣化の主要な要因として、軸受１の使用に伴って発生する鉄粉（摩耗粉）が潤滑剤３２に混入することが挙げられるので、潤滑剤３２に混入する異物の含有量を前記判定手段３７で推定することにより、潤滑剤３２の劣化状態を検出することができる。
【００２７】
とくに、この潤滑剤劣化検出センサ４では、発光側および受光側の光ファイバー３３，３４の一端３３ａ，３４ａを検出対象となる潤滑剤３２に対向させ、これら光ファイバー３３，３４の他端３３ｂ，３４ｂに発光部３５および受光部３６を接続させているので、発光部３５、受光部３６、集光用レンズ４１Ａ，４１Ｄおよび判定手段３７を、光ファイバー３３，３４の一端３３ａ，３４ａや集光用レンズ４１Ｂ，４１Ｃからなる検出部３０から離して配置することができ、電気ノイズや温度変化による影響を受けずに潤滑剤３２の劣化状態を安定して検出できる。
また、検出部３０をコンパクトに構成できるので、例えば軸受１の内部に封止される潤滑剤３２の劣化検出に使用する場合、軸受１の内部へ簡単かつコンパクトな構成により設置できる。さらに、検出部３０が潤滑剤３２の動きを妨げる要因にならないし、検出部３０に潤滑剤３２を安定供給でき、軸受１の内部への検出部３０の配置の自由度も高まることになる。
また、発光側および受光側の光ファイバー３３，３４の一端３３ａ，３４ａが潤滑剤３２の検出部３０となることから、潤滑剤３２の測定部位の断面積を小さくでき、粘度の高い潤滑剤３２でも検出部３０へ入り込み易く、それだけ検出が安定する。
また、光ファイバー３３，３４の端部３３ａ〜３４ｂに集光用のレンズ４１Ａ〜４１Ｄを設けているので、光の拡散を防止でき、潤滑剤３２における測定スポットの微細化や検出感度を上げることができる。光ファイバー３３，３４の端部３３ａ〜３４ｂの一部にレンズを設けた場合にも、同様の効果をある程度上げることができる。
【００２８】
図８は、潤滑剤劣化検出センサ４の他の構成例を示す。この潤滑剤劣化検出センサ４は、図６に示す構成例において、発光側および受光側の光ファイバー３３，３４における潤滑剤３２との対向側の端部３３ａ，３４ａを、鏡４２Ａ，４２Ｂを介して潤滑剤３２に対向させたものである。具体的には、発光側の光ファイバー３３の一端３３ａには、その一端から出射される光を、直角に曲げて潤滑剤３２に入射させるように鏡４２Ａが設けられる。また、受光側の光ファイバー３４の一端３４ａには、前記鏡４２Ａを経て潤滑剤３２を透過した光を、直角に曲げて光ファイバー３４の一端３４ａに入射させるように鏡４２Ｂが設けられる。これらの各鏡４２Ａ，４２Ｂは、対応する各光ファイバー３３，３４の一端３３ａ，３４ａと共に透明カバー４３Ａ，４３Ｂで被覆され、鏡４２Ａ，４２Ｂが汚れるのを防止している。この場合、各光ファイバー３３，３４の一端３３ａ，３４ａ、鏡４２Ａ，４２Ｂ、および透明カバー４３Ａ，４３Ｂで検出部３０が構成されることになる。なお、鏡は、例えば両光ファイバー３３，３４のうち一方の光ファイバーの一端にだけ設けても良い。
【００２９】
このように、光ファイバー３３，３４における潤滑剤３２との対向側の端部３３ａ，３４ａを、鏡４２Ａ，４２Ｂを介して潤滑剤３２に対向させた場合、これら光ファイバー３３，３４の端部３３ａ，３４ａを直接に潤滑剤３２に対向配置しなくても良いので、検出部３０を軸受１の内部に取付けるときに、光ファイバー３３，３４の端部３３ａ，３４ａの向きの自由度が上がり、例えば軸受１のシール部に検出部３０を取付けたり、潤滑剤３２に差し込んだ状態で取付けたりすることができる。
【００３０】
図９は、潤滑剤劣化検出センサ４の他の構成例を示す。この潤滑剤劣化検出センサ４は、例えば図８に示す構成例において、発光部３５、受光部３６、判定手段３７を、検出部３０と共に例えばハウジング４４などに設置して一体化したものである。その他の構成は図８の構成例の場合と同様である。
【００３１】
このように、発光部３５、受光部３６、判定手段３７を、検出部３０と共に一体化した場合、軸受１の内部に封止された潤滑剤３２の劣化検出において、光ファイバー３３，３４を軸受１の内部から外部へ配線する作業が不要となり、潤滑剤劣化検出センサ４の設置を容易に行うことができる。
【００３２】
図１０は、潤滑剤劣化検出センサ４のさらに他の構成例を示す。この潤滑剤劣化検出センサ４は、図６に示す構成例において、発光側の光ファイバー３３の潤滑剤３２に対向する一端から出た光が反射部材４５で反射して、受光側の光ファイバー３４の潤滑剤剤３２に対向する一端に入射するように、両光ファイバー３３，３４の各一端および前記反射部材４５を配置したものである。発光部３５、受光部３６、判定手段３７は、検出部３０と共に例えばハウジング４４などに設置して一体化している。
【００３３】
このように、発光側の光ファイバー３３の一端から出た光が反射部材４５を介して受光側の光ファイバー３４の一端に入射するようにした場合、両光ファイバー３３，３４の各一端を対向配置しなくて良いので、これら各一端の向きの自由度が上がり、例えば軸受１のシール部に検出部３０を取付けたり、潤滑剤３２に差し込んだ状態で取付けたりすることができる。
また、発光部３５、受光部３６、判定手段３７を、検出部３０と共に一体化しているので、軸受１の内部に封止された潤滑剤３２の劣化検出において、光ファイバー３３，３４を軸受１の内部から外部へ配線する作業が不要となり、潤滑剤劣化検出センサ４の設置を容易に行うことができる。
【００３４】
図１１は、潤滑剤劣化検出センサ４のさらに他の構成例を示す。この潤滑剤劣化検出センサ４は、光ファイバーを用いないで、対向配置した発光部３５と受光部３６の間に検出対象となる潤滑剤３２を介在させ、発光部３５から出て潤滑剤３２を透過する光を受光部３６で検出するようにしたものである。発光部３５、受光部３６、および受光部３６の検出出力により潤滑剤３２の劣化を検出する判定手段３７となる回路は、同一の回路基板３８に搭載される。発光部３５、受光部３６、判定手段３７は、ハウジング４４に設置して一体化され、そのハウジング４４に潤滑剤３２を収容する凹部４４ａが設けられている。
【００３５】
図１２は、潤滑剤劣化検出センサ４のさらに他の構成例を示す。この潤滑剤劣化検出センサ４は、発光部３５と受光部３６とが角度をもって配置され、発光部３５から出た光が潤滑剤３２の表面で散乱反射して受光部３６に入射する光学系４６と判定手段３７とを備える。発光部３５、受光部３６、および判定手段３７となる回路は同一の回路基板３８に搭載される。判定手段３７は、受光部３６に入る光量の変化による受光部３６の出力の変化から、潤滑剤３２に含まれる異物を推定するものである。判定手段３７の検出信号が配線ケーブル３９からＩＣタグ３に入力され、配線ケーブル３９を経てＩＣタグ３から潤滑剤劣化検出センサ４に電源が供給されることは、上記した各構成例の場合と同様である。
【００３６】
この潤滑剤劣化検出センサ４では、発光部３５から出た光が潤滑剤３２の表面で散乱反射して、その散乱反射した光の一部が受光部３６で検出される。潤滑剤３２に含まれる鉄粉等の異物の含有量が増加すると、潤滑剤３２の表面での散乱反射光量が減少するので、受光部３６で検出される散乱反射光量から判定手段３７は潤滑剤３２に含まれる異物の量を推定することができる。
軸受内部に封入された潤滑剤３２の場合、そ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鉄粉等の摩耗粉が混入することが挙げられるので、潤滑剤３２に混入する異物である摩耗粉の含有量を前記判定手段３７で推定することにより、潤滑剤３２の劣化状態を判定することができる。
【００３７】
図１３および図１４は、図１における機械設備１０の具体例を示す。図１３に示すように、この機械設備１０は、ベルトコンベヤ５１を縦列に複数台連ねて設置したコンベヤラインからなる。この機械設備１０は、例えば、火力発電所において、石炭を貯炭部からボイラー（図示せず）に搬送するコンベヤラインである。
各ベルトコンベヤ５１は、両端の端部ローラ５２間にベルト７を掛装し、中間部で搬送方向に並ぶ複数の搬送面支持用のローラ８および戻り支持用のローラ８′によりベルト７を支えるものである。両端の端部ローラ５２のうち、両方または片方が駆動ローラとされる。支持用の各ローラ８には、図１４に示すように、コンベヤ幅方向に並ぶ水平な中央のローラ８と、両側の傾斜したサイドローラ８とがあり、これら３つのローラ８でベルト７を逆台形の溝形状に支持している。中央および両サイドのローラ８は、いずれもローラ８内の両端に転がり軸受１を組み込んだ軸受ユニット８Ａを構成する。転がり軸受１の内輪はローラ支軸（図示せず）に嵌合し、そのロータ支軸がコンベヤフレーム９に固定設置される。
このようなコンベヤラインからなる機械設備１０における上記各ローラ８の転がり軸受１が、上記のようにＩＣタグ３および潤滑剤劣化検出センサ４等を取付けたＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａとされる。
【００３８】
図１５は、ＩＣタグ・センサ付き軸受の他の例を示す。このＩＣタグ・センサ付き軸受１Ｂは、鉄道車両用軸受ユニットに組込まれた軸受１をＩＣタグ・センサ付き軸受１Ｂとしたものである。この場合の鉄道車両用軸受ユニットは、ＩＣタグ・センサ付き軸受１Ｂとその内輪６４の両側に各々接して設けられた付属部品である油切り６２および後ろ蓋６３とで構成される。軸受１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６６，６６に対して設けた分割型の内輪６４，６４と、一体型の外輪６５と、前記ころ６６，６６と、保持器６７とを備える。
後ろ蓋６３は、車軸６０に軸受１よりも中央側で取付けられて外周のオイルシール６８を摺接させたものである。油切り６２は、車軸６０に取付けられて外周にオイルシール６９を摺接させたものである。これら軸受１の両端部に配置される両オイルシール６８，６９により軸受１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。
【００３９】
軸受１の外輪６５の両端部には、それぞれシールケース７０，７１が取付けられ、これらシールケース７０，７１に前記オイルシール６８，６９が設けられる。図１６は、一方のオイルシール６９の取付け構造を示す拡大断面図である。同図において、シールケース７１は、軸方向に複数の段部が階段状に並ぶ断面形状とした環状の部材であって、その一端部を軸受外輪６５の内径面に圧入嵌合させることで、外輪６５に取付けられる。このシールケース７１の中間段部７１ａの内径面には、断面Ｌ字状のリング部材７２がその円筒部７２ａを圧入嵌合させて取付けられており、そのリング部材７２の内径側に延びる立板部７２ｂが前記油切り６２の外径面に対して所定のラビリンス隙間を形成するように配置されている。前記シールケース７１に設けられるオイルシール６９は、断面Ｌ字状の環状芯金７３と、この環状芯金７３の立板部７３ｂに固定される弾性部材７４とでなり、環状芯金７３の円筒部７３ａを前記リング部材７２の円筒部７２ａの内周面に圧入嵌合させることにより、リング部材７２を介してシールケース７１に固定されている。前記弾性部材７４には、油切り６２の外径面に摺接するラジアルリップ７４ａ，７４ｂが形成されている。シールケース７１の他端部は、油切り６２のフランジ部６２ａの内向き幅面に形成されたリング状の溝７５に遊嵌させることで、この溝７５とシールケース７１の他端部との間にラビリンス隙間を形成している。このような構成により、軸受１の内外輪６４，６５間の環状空間の一端部では、前記リング部材立片部７２ｂと油切り６２の外径面との間に形成されるラビリンス隙間と、油切り６２の外径面に摺接するオイルシール６９と、油切り６２の溝７５とシールケース７１の他端部との間に形成されるラビリンス隙間とで、密封が図られている。軸受１の内外輪６４，６５間の環状空間の他端部については説明を省略するが、上記した一端部と同様のシール構造とされる。
【００４０】
このＩＣタグ・センサ付き軸受１Ｂでは、前記オイルシール６９の軸方向内側に潤滑剤劣化検出センサ４が配置され、前記シールケース７１の外側にＩＣタグ３が配置される。具体的には、劣化検出センサ４は、前記リング部材立板部７２ｂの軸方向内側に向く面に配置され、その配線ケーブル３９がシールケース７１を貫通してＩＣタグ３に接続されている。シールケース７１における配線ケーブル３９の貫通部には防水・防油処理が施され、これにより潤滑剤劣化検出センサ４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。
【００４１】
例えば軸受１の外輪６５等は、その製造の工程が煩雑であり、強度的にも厳しい要求があるため、上記ＩＣタグ３や潤滑剤劣化検出センサ４等の組み込みを行う場合、工程の増加等のうえで好ましくない場合があるが、簡易な部品であるシールケース７１にＩＣタグ３や潤滑剤劣化検出センサ４を配置する場合、その取付工程が容易である。また、シールケース７１に上記ＩＣタグ３や潤滑剤劣化検出センサ４を配置する場合、その他の軸受構成部品については、ＩＣタグ等を取付けない一般の軸受と軸受部品の共通化が図れ、製造工程を同じにできて生産性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の一実施形態にかかるＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システムの概念構成を示すブロック図である。
【図２】同潤滑剤劣化検出システムの軸受装備電子部品およびタグ読書き端末の回路構成例を示すブロック図である。
【図３】軸受装備電子部品の変形例のブロック図である。
【図４】軸受装備電子部品の他の変形例のブロック図である。
【図５】軸受装備電子部品のさらに他の変形例のブロック図である。
【図６】軸受装備電子部品に搭載される潤滑剤劣化検出センサの一例の原理構成図である。
【図７】潤滑剤劣化検出センサの一例の概略構成図である。
【図８】潤滑剤劣化検出センサの他の例の概略構成図である。
【図９】潤滑剤劣化検出センサのさらに他の例の概略構成図である。
【図１０】潤滑剤劣化検出センサのさらに他の例の概略構成図である。
【図１１】潤滑剤劣化検出センサのさらに他の例の概略構成図である。
【図１２】潤滑剤劣化検出センサのさらに他の例の概略構成図である。
【図１３】この発明を適用する機械設備となるコンベヤラインの一例の側面図である。
【図１４】同コンベヤラインの一つのコンベヤの横断面図である。
【図１５】ＩＣタグ・センサ付き軸受の一例の断面図である。
【図１６】図５のXVI 部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…転がり軸受
１Ａ，１Ｂ…ＩＣタグ・センサ付き軸受
２…タグ読書き端末
３…ＩＣタグ
４…潤滑剤劣化検出センサ
５…電源回路
６…軸受装備電子部品
８…ローラ
８Ａ…軸受ユニット
１０…機械設備
１２…アンテナ
１３…中央処理装置
１７…温度センサ（または振動センサ）
２０…端末移動手段
３２…潤滑剤
３５…発光部
３６…受光部
３７…判定手段
６８，６９…オイルシール
７０，７１…シールケース
６５…外輪
６７…保持器
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種機械設備に組込まれた転がり軸受を、ＩＣタグおよび潤滑剤劣化検出付きのものとして上記軸受の潤滑剤劣化を検出する潤滑剤劣化検出システムに関し、例えば、火力発電所のベルトコンベヤや鉄道車両の車輪用軸受など、使用される数が非常に多く、寿命管理が必要な軸受等に適用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の機械設備において、転がり軸受が多数個使用され、その軸受寿命の管理が必要でありながら、管理が難しい場合が多くある。
例えば、火力発電所では、燃料に使用される石炭は、石炭運搬船で運ばれ、揚炭機でベルトコンベヤへ陸揚げされる。さらに、ベルトコンベヤで貯炭場へ送られて山状に積み上げられて貯炭され、消費時に、貯炭の石炭山からベルトコンベヤでボイラーに送られる。上記ボイラは、電力供給や燃料効率の面から、稼働を停止することができず、ベルトコンベヤも常に稼働させることが必要になる。ベルトコンベヤには、筒状のローラ内に軸受を設けた構造の軸受ユニットが用いられ、例えば数百の軸受ユニットが用いられる。
このようなベルトコンベヤにおいて、駆動部などの主要な軸受部は、損傷が起こるなどして異常が発生すると、装置を停止することになるので、常に監視する必要がある。そのために、軸受に温度センサや振動センサを取付け、温度や振動の変化がないかを常に監視している。それに対して、ベルトコンベヤの中間にあってベルトを支えるローラでは、非常に多くの個数があるので、駆動部の軸受ユニットと同様に各軸受を全て管理することはできず、費用面でも全数を常に監視することは現実的でない。そのため、軸受ユニットの前回交換時の記録から、定格の軸受寿命に対して安全を見て早めに交換している。この場合の軸受の交換は、軸受ユニットであるローラ毎の交換とし、適宜の処置を施して、ベルトコンベヤを止めることなく交換を行うようにしている。
また、鉄道車両では、多数ある各車輪の支持に軸受が用いられているが、客や荷物を目的地まで輸送するため、車両が動き出すと途中では容易に止めることができない。そのため、運転途中で異常が発生しないようにするために、車両停止時に軸受を定期的に検査し、管理している。
【特許文献１】特開２００５−０２４４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の火力発電所のベルトコンベヤにおいて、ベルトを支える中間のローラであっても、軸受に異常が発生すると、損傷状況によってはコンベヤを停止することが必要になる可能性がある。定期的な軸受交換では、適宜の処置を施すことで、コンベヤを停止させることなく交換が行えるようにしているが、不測の軸受異常の場合、コンベヤを稼働させた状態では交換できないことがある。また、軸受を定格寿命に対して早めに交換しても、不測の異常が発生することがあり、このような異常を未然に知ることができない。
また、鉄道車両の車輪支持用の軸受では、上記のように定期的な検査を停止時に行っているが、運転時間が長く、高速で長距離を走る車両では、軸受の使用条件が過酷なものとなる。そのため、停止時の定期検査だけでは、軸受の異常発生を十分に予防することができないことがある。また、走行時の軸受状態が停止時では的確に知ることができない。
【０００４】
この発明の目的は、多数の軸受の潤滑剤劣化検出を、軸受運転状態で簡単に行うことができ、軸受の異常発生を未然に防止することのできる簡素で安価な潤滑剤劣化検出システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システムは、軸受に、ＩＣタグと、このＩＣタグに内蔵されまたはこのＩＣタグとは別体に設けられ非接触で前記軸受の外部から給電された電力を蓄積する電源回路と、この電源で駆動される潤滑剤の劣化検出センサとを搭載し、前記ＩＣタグに対する情報の読書き・および前記電源回路に対する給電を非接触で行うタグ読書き端末を設けたものである。
この構成によると、上記タグ読書き端末を定期的にあるいは任意時に移動させて軸受に近づけ、そのときに電力を軸受の電源回路に供給し、その電力で潤滑剤の劣化検出センサを駆動し、任意の時間だけ劣化検出センサを稼働させて潤滑剤の劣化検出を行うことができる。軸受に潤滑不良が発生して温度が上昇したり、異常振動が発生する前に潤滑剤の劣化状態を検出することができるため、温度センサや振動センサだけを使用した検査装置よりも早期の劣化検出が可能になる。潤滑剤の劣化検出結果は、常にタグ読書き端末に送信しても良いし、また、ある一定の条件に達したときのみ送信するようにしても良い。このような操作を、１台のタグ読書き端末で多数のＩＣタグ・センサ付き軸受につき行うこともできる。
このため、従来の常時検査の場合のように、各軸受ユニットに温度センサの他に送信装置および常時駆動用の電源を付けずに、ＩＣタグと供給電力を潤滑剤劣化検出センサに伝える電源回路を設けるだけで済み、各軸受ユニット毎に対応する受信機を設ける必要もなく、そのため設置スペースが少なくて済み、設備費用も少なくて済む。例えば、１日１回とか、ある時間毎に１回とかの監視時を決めて断続的に監視するといった日常の定期点検作業を行えるので、多くの軸受を継続して監視することができ、測定したい軸受が多くても対応ができる。また、潤滑剤劣化検出の結果により、軸受異常が発生する前に交換することができるので、機械設備自体の故障に繋がらず、機械設備自体を傷めずに済む。また、機械設備を停止した定期保守時に不良兆候のある軸受を交換することもできるので、交換用の軸受や軸受ユニット等の必要な在庫が行い易い。
【０００６】
この発明において、前記軸受に、前記電源で駆動され、前記潤滑剤の劣化検出センサとは別の情報を検出するセンサを、一つまたは複数搭載しても良い。前記別の情報を検出するセンサは、温度センサまたは振動センサであっても良い。
軸受の寿命は、温度や振動によっても判断される。潤滑剤劣化の情報の他に温度や振動の情報が得られると、より精度良く軸受異常の判断が行える。
【０００７】
この発明において、前記ＩＣタグに、このＩＣタグを搭載した軸受の識別情報を記憶させても良い。上記識別情報は、製品番号やロット番号等である。軸受の識別情報が潤滑剤の劣化検出情報と共に得られると、管理用のコンピュータ等による寿命判断や管理がより一層容易になる。また、上記ＩＣタグには、機械設備に対する軸受の設置場所の情報を記憶させても良い。
【０００８】
この発明において、前記軸受が、鉄道車両の車軸軸受であっても良い。鉄道車両の場合も、多くの軸受が用いられるが、これらの軸受の潤滑剤の劣化状態が走行経路に設けられたタグ読書き端末により読み取れるため、走行中の潤滑剤劣化検出が可能になる。そのため、車両停止時の定期検査を補い、より確実な軸受異常判断が行える。
【０００９】
鉄道車両の車軸軸受である場合、軸受の外輪の端部にシールケースを取付け、このシールケースに軸受空間を密封するシールを設け、このシールの内側に前記劣化検出センサを配置し、前記シールケースの外側にＩＣタグを配置しても良い。
例えば軸受の外輪等は、その製造の工程が煩雑であり、強度的にも厳しい要求があるため、上記ＩＣタグや潤滑剤劣化検出センサ等の組み込みを行う場合、工程の増加等のうえで好ましくない場合があるが、簡易な部品であるシールケースにＩＣタグや潤滑剤劣化検出センサを配置する場合、その取付工程が容易である。また、シールケースに上記ＩＣタグや潤滑剤劣化検出センサを配置する場合、その他の軸受構成部品については、ＩＣタグ等を取付けない一般の軸受と軸受部品の共通化が図れ、製造工程を同じにできて生産性に優れる。
【００１０】
この発明において、前記劣化検出センサが、検出対象となる潤滑剤を互いの間に介在させる発光部および受光部と、この受光部の出力から前記潤滑剤の光透過率を求めて潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段とを備えたものであっても良い。
潤滑剤を透過した透過光量は、潤滑剤に含まれる異物の含有量が多いほど減少するので、受光部で検出される透過光量から判定手段は潤滑剤における異物の含有量を推定することができる。軸受に使用される潤滑剤の場合、劣化が進むにつれて摩耗粉などの異物の混合割合が増加するので、潤滑剤に混入している異物の量を検出すれば、潤滑剤の劣化状態を正確に検出することができる。
【００１１】
この発明において、前記前記劣化検出センサが、発光部と受光部とが角度をもって配置され、発光部から出た光が潤滑剤の表面で散乱反射して受光部に入る光学系と、受光部の出力の変化から潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段とを備えるものであっても良い。
この構成の場合、反射光を検出するため、発光部と受光部とを隣接して配置することができ、劣化検出センサをコンパクトなものとできる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システムは、軸受に、ＩＣタグと、このＩＣタグに内蔵されまたはこのＩＣタグとは別体に設けられ非接触で前記軸受の外部から給電された電力を蓄積する電源回路と、この電源で駆動される潤滑剤の劣化検出センサとを搭載し、前記ＩＣタグに対する情報の読書き・および前記電源回路に対する給電を非接触で行うタグ読書き端末を設けたため、簡素で安価な構成により、多数の軸受の潤滑剤劣化検出を、軸受運転状態で簡単に行うことができ、軸受の異常発生を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１に示すように、このＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システムは、機械設備１０に組込まれた転がり軸受１をＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａとし、タグ読書き端末２を設けたものである。ＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａは、転がり軸受１に、ＩＣタグ３と、潤滑剤の劣化検出センサ４と、電源回路５とを設けたものである。電源回路５は、ＩＣタグ３に内蔵されまたはこのＩＣタグ３とは別体とされて非接触で軸受外部から給電され、上記劣化検出センサ４を駆動するものである。上記ＩＣタグ３、劣化検出センサ４、および電源回路５は、共通の基板上に設置されて一つの軸受装備電子部品６を構成する。軸受装備電子部品６は、図１中に引き出して拡大したブロック図により概念構成を示してある。タグ読書き端末２は、ＩＣタグ・センサ付き軸受１ＡのＩＣタグ３に対して記憶情報の読取り、および上記電源回路５に対する給電を非接触で行うものである。
【００１４】
機械設備１０は、複数個配列された転がり軸受１を有する設備であり、それらの軸受１を上記ＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａとしてある。機械設備１０は、具体的には、例えばベルトコンベヤまたはローラコンベヤ等のコンベヤラインであり、図１はベルトコンベヤラインに適用した例を示している。この例では、ベルト７の長さ方向の中間部を支持するローラ８に組み込まれた転がり軸受１を、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａとしている。上記ローラ８およびその両端の軸受１により、軸受ユニット８Ａが構成される。転がり軸受１の内輪は、コンベヤフレーム（図１には図示せず）に固定されたローラ支軸に設置される。
タグ読書き端末２は、ＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａの配列に沿って移動可能に設置され、端末移動手段２０によって移動させられる。タグ読書き端末２は、作業者が手で持って移動可能なものであっても良い。
【００１５】
ＩＣタグ３は、ＩＣチップ１１とアンテナ１２とで構成される。これらＩＣチップ１１とアンテナ１２は、共通の基盤（図示せず）に設けられ、樹脂（図示せず）等で一体に包まれる。ＩＣタグ３は、種々の形式，形状，大きさのものがあり、板状の物の他に、例えば１ｍｍ未満の大きさの角状や球状のものなどがあり、また記憶容量も種々異なるが、取付対象となる軸受１に応じて大きさや形式等を選択すれば良い。ＩＣタグ３としては、例えばＲＦＩＤ（無線周波数認識：ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を応用したＲＦＩＤタグが利用できる。ＲＦＩＤ形式のＩＣタグ３は、伝送方式として、静電結合、電磁結合、電磁誘導、マイクロ波、光などを用いる形式のものがあり、このうちいずれの形式のものを用いても良いが、図示の例では電磁誘導形式のものを用いている。また、ＩＣタグ３は、周辺に金属があっても使用可能なものがあり、軸受１に取付けるため、このようなものが好ましい。
【００１６】
図２は、ＩＣタグ３等を設けた軸受装備電子部品６とタグ読書き端末２の構成の一例を示すブロック図である。ＩＣタグ３のＩＣチップ１１は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３、メモリ１４、送受信回路１５、および電源回路５を有しており、電源回路５はアンテナ１２から電源を得るものとされている。電源回路５はＩＣタグ３の各部の駆動に用いられる他に、潤滑剤劣化検出センサ４の駆動にも用いられ。メモリ１４は情報の記憶に電源が不要なものが用いられる。
軸受装備電子部品６は、このようなＩＣタグ３と、潤滑剤劣化検出センサ４とを、共通の基板等に搭載するなどして一体に取扱い可能な部品としたものである。潤滑剤劣化検出センサ４の出力は、例えばＩＣタグ３の所定の入力端子（図示せず）に接続される。潤滑剤劣化検出センサ４としてアナログ出力のものを用いた場合、その出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ１６を介してＩＣタグ３等に出力される。Ａ／Ｄコンバータ１６は、潤滑剤劣化検出センサ４と共通の基盤（図示せず）等に設置され、潤滑剤劣化検出センサ４とＡ／Ｄコンバータ１６とでコンバータ付き劣化検出センサ４Ａが構成される。コンバータ付き劣化検出センサ４Ａの出力は、図示の例ではＩＣタグ３の中央処理装置１３に接続しているが、送受信回路１５に接続しても良い。
【００１７】
タグ読書き端末２は、ＩＣタグ３に対して非接触で信号の伝達および電力の供給が可能なものである。タグ読書き端末２は、中央処理装置（ＣＰＵ）２２、メモリ２３、送受信回路２４、および電源回路２５を有し、アンテナ２６および送受信回路２４を介して中央処理装置（ＣＰＵ）２２とＩＣタグ３との信号の送受信が行われる。タグ読書き端末２は、さらに管理ホスト機２８となるコンピュータに対して通信経路２９を介して接続する通信手段２７を有している。通信経路２９は、単なるケーブルまたは無線通信回線であっても、またローカルエリアネットワークや、インターネット，その他の広域ネットワークであって良い。
管理ホスト機２８は、機械設備１０の全体の軸受１の保守について管理する管理システムを備えたものである。管理ホスト機２８は、複数の機械設備１０の軸受１の保守について管理するものであっても良い。
【００１８】
上記構成による潤滑剤劣化検出方法を説明する。タグ読書き端末２を定期的に、あるいは任意時に移動させてＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａに近づける。このときに電力を軸受１Ａの電源回路５に供給し、その電力で潤滑剤劣化検出センサ４を駆動し、任意の時間だけ潤滑剤劣化検出センサ４を稼働させて潤滑剤３２の劣化検出を行う。潤滑剤劣化検出センサ４の検出値は、ＩＣタグ３の中央処理装置１３および送受信回路１５を通じてタグ読書き端末２に送信される。タグ読書き端末２に送信された検出結果は、常に管理ホスト機２８（図２）に送信しても良いし、ある一定の条件に達したときのみに管理ホスト機２８に送信するようにしても良い。上記一定の条件に達したか否かの判断は、タグ読書き端末２に設けた条件判定手段（図示せず）によって行わせる。このような操作を、１台のタグ読書き端末２で多数の、例えば１００台分のＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａにつき行うようにしても良い。このように１台のタグ読書き端末２で多くのＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａを監視することができ、またＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａがある条件に達した場合の情報のみを管理ホスト機２８に送信すれば良いため、例えば１台の機械設備１０における数百台のＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａについて、数台のタグ読書き端末２を設けるだけで済む。劣化検出の結果、一定の条件以上に達すると、軸受１が異常を起こす可能性があっても、すぐに交換しなくても良い場合は、できるだけ連続して監視して、運転停止時など、時期を見て軸受１の交換を行うようにしても良い。
【００１９】
このため、従来の常時検査の場合のように、各軸受ユニット８Ａにセンサの他に送信装置および常時駆動用の電源を付けずに、ＩＣタグ３と供給電力を潤滑剤劣化検出センサ４に伝える電源回路５を設けるだけで済み、各軸受ユニット８Ａ毎に対応する受信機を設ける必要もない。そのため、設置スペースが少なくて済み、設備費用も少なくて済む。例えば、１日１回とか、２時間毎に１回とかの監視間隔を決めて断続的に監視すれば良く、多くの軸受１を監視することができるので、測定したい軸受１が多くても対応ができる。また、劣化検出の結果により、異常が発生する前に交換することができるので、機械設備１０自体の故障に繋がらず、機械設備１０自体を傷めずに済む。また、機械設備１０を停止した定期保守時に不良兆候のある軸受を交換することもできるので、交換用の軸受や軸受ユニット等の必要な在庫が行い易い。
【００２０】
また、ＩＣタグ３を用いるため、このＩＣタグ３に、このＩＣタグ３を設けた転がり軸受１の識別情報を記憶させておくこともできる。上記識別情報は、製品番号やロット番号等である。軸受１の識別情報が潤滑剤３２の劣化検出情報と共に得られると、データベース等から軸受の諸元等を知ることができるので、管理ホスト機２８等による寿命判断や管理がより一層容易になる。また、ＩＣタグ３には、さらに機械設備１０に対する軸受１の設置場所の情報を記憶させても良い。
【００２１】
なお、上記実施形態では、潤滑剤劣化検出センサ４を駆動する電源回路５として、ＩＣタグ３に内蔵のものを用いているが、例えば図３に示すように、ＩＣタグ３の駆動用の電源回路５１とは別に、潤滑剤劣化検出センサ４の駆動用の電源回路５２を設けても良い。この電源回路５２も、アンテナ１２から電源を得るものとされる。また、電源回路５２に対して、充電可能な電池１９（図示せず）および充電回路を設けても良い（図５）。
また、軸受装備電子部品６は、潤滑剤劣化検出センサ４の他に、図４に示すように温度センサ１７（あるいは振動センサ）を有するものとしても良い。温度センサ１７の出力は、例えばＩＣタグ３の所定の入力端子（図示せず）に接続される。温度センサ１７としてアナログ出力のものを用いた場合、その出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ１８を介してＩＣタグ３等に入力する。Ａ／Ｄコンバータ１８は、温度センサ１７と共通の基板（図示せず）等に設置され、温度センサ１７とＡ／Ｄコンバータ１８とでコンバータ付き劣化検出センサ１７Ａが構成される。コンバータ付き劣化検出センサ１７Ａの出力は、図示の例ではＩＣタグ３のＣＰＵ１３に接続しているが、送受信回路１５に接続しても良い。温度センサ１７（あるいは振動センサ）を設ける場合も、その電源として、ＩＣタグ３に内蔵の電源回路５１を用いるものとしても良く、また図４のように別の電源回路５２を用いるものとしても良い。
【００２２】
図６は、前記潤滑剤劣化検出センサ４の一例の原理構成図を示す。この潤滑剤劣化検出センサ４は、検出対象となる潤滑剤３２にそれぞれ一端３３ａ，３４ａを対向させる発光側および受光側の光ファイバー３３，３４と、これら発光側および受光側の光ファイバー３３，３４の他端３３ｂ，３４ｂにそれぞれ接続された発光部３５および受光部３６と、この受光部３６の検出出力により前記潤滑剤３２の劣化を検出する判定手段３７とを備える。検出対象となる潤滑剤３２は、前記軸受１の内部に封入された潤滑剤である。発光側および受光側の光ファイバー３３，３４の潤滑剤３２に対向させる一端３３ａ，３４ａは、潤滑剤３２を挟んで互いに対向するように配置される。
【００２３】
図７は、上記潤滑剤劣化検出センサ４の一構成例を示す。発光部３５はＬＥＤなどの発光素子からなり、この発光素子の発光面に発光側の光ファイバー３３の他端３３ｂが対向配置される。受光部３６はフォトダイオードなどの受光素子からなり、この受光素子の受光面に受光側の光ファイバー３４の他端３４ｂが対向配置される。さらに、発光側および受光側の光ファイバー３３，３４の各端部３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂには集光用のレンズ４１Ａ〜４１Ｄが配置される。なお、レンズは、例えば両光ファイバー３３，３４のうち一方の光ファイバーの一端だけに設けても良い。発光部３５、受光部３６、および判定手段３７となる回路は、同一の回路基板３８に搭載される。判定手段３７の検出信号は配線ケーブル３９からＩＣタグ３に入力される。また、配線ケーブル３９を経てＩＣタグ３から潤滑剤劣化検出センサ４に電源が供給される。
【００２４】
この潤滑剤劣化検出センサ４では、潤滑剤３２にそれぞれ対向配置される発光側および受光側の光ファイバー３３，３４の各一端３３ａ，３４ａと、集光用レンズ４１Ｂ，４１Ｃとが検出部３０となり、この検出部３０を除く部分、つまり両光ファイバー３３，３４の他端３３ｂ，３４ｂ、集光用レンズ４１Ａ，４１Ｄ、発光部３５、受光部３６、および判定手段３７等は軸受１の外部に設置される。
【００２５】
前記発光部３５となる発光素子としては、ＬＥＤのほか、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、前記受光部３６となる受光素子としては、フォトダイオードのほか、フォトトランジスタ、ＣＤＳ、太陽電池、光電子増倍管などを用いることができる。
【００２６】
このように構成された潤滑剤劣化検出センサ４では、発光部３５から出射された光が発光側の集光用レンズ４１Ａ、光ファイバー３３、集光用レンズ４１Ｂを経由して軸受１内の潤滑剤３２を透過し、さらに受光側の集光用レンズ４１Ｃ、光ファイバー３４、集光用レンズ４１Ｄを経由して受光部３６で検出される。このように潤滑剤３２を透過した透過光量は、潤滑剤３２に含まれる鉄粉（摩耗粉）などの異物の含有量が多いほど減少するので、受光部３６で検出される透過光量から判定手段３７は潤滑剤３２における異物の含有量を推定することができる。
潤滑剤３２が封入される軸受１では、潤滑剤３２の劣化の主要な要因として、軸受１の使用に伴って発生する鉄粉（摩耗粉）が潤滑剤３２に混入することが挙げられるので、潤滑剤３２に混入する異物の含有量を前記判定手段３７で推定することにより、潤滑剤３２の劣化状態を検出することができる。
【００２７】
とくに、この潤滑剤劣化検出センサ４では、発光側および受光側の光ファイバー３３，３４の一端３３ａ，３４ａを検出対象となる潤滑剤３２に対向させ、これら光ファイバー３３，３４の他端３３ｂ，３４ｂに発光部３５および受光部３６を接続させているので、発光部３５、受光部３６、集光用レンズ４１Ａ，４１Ｄおよび判定手段３７を、光ファイバー３３，３４の一端３３ａ，３４ａや集光用レンズ４１Ｂ，４１Ｃからなる検出部３０から離して配置することができ、電気ノイズや温度変化による影響を受けずに潤滑剤３２の劣化状態を安定して検出できる。
また、検出部３０をコンパクトに構成できるので、例えば軸受１の内部に封止される潤滑剤３２の劣化検出に使用する場合、軸受１の内部へ簡単かつコンパクトな構成により設置できる。さらに、検出部３０が潤滑剤３２の動きを妨げる要因にならないし、検出部３０に潤滑剤３２を安定供給でき、軸受１の内部への検出部３０の配置の自由度も高まることになる。
また、発光側および受光側の光ファイバー３３，３４の一端３３ａ，３４ａが潤滑剤３２の検出部３０となることから、潤滑剤３２の測定部位の断面積を小さくでき、粘度の高い潤滑剤３２でも検出部３０へ入り込み易く、それだけ検出が安定する。
また、光ファイバー３３，３４の端部３３ａ〜３４ｂに集光用のレンズ４１Ａ〜４１Ｄを設けているので、光の拡散を防止でき、潤滑剤３２における測定スポットの微細化や検出感度を上げることができる。光ファイバー３３，３４の端部３３ａ〜３４ｂの一部にレンズを設けた場合にも、同様の効果をある程度上げることができる。
【００２８】
図８は、潤滑剤劣化検出センサ４の他の構成例を示す。この潤滑剤劣化検出センサ４は、図６に示す構成例において、発光側および受光側の光ファイバー３３，３４における潤滑剤３２との対向側の端部３３ａ，３４ａを、鏡４２Ａ，４２Ｂを介して潤滑剤３２に対向させたものである。具体的には、発光側の光ファイバー３３の一端３３ａには、その一端から出射される光を、直角に曲げて潤滑剤３２に入射させるように鏡４２Ａが設けられる。また、受光側の光ファイバー３４の一端３４ａには、前記鏡４２Ａを経て潤滑剤３２を透過した光を、直角に曲げて光ファイバー３４の一端３４ａに入射させるように鏡４２Ｂが設けられる。これらの各鏡４２Ａ，４２Ｂは、対応する各光ファイバー３３，３４の一端３３ａ，３４ａと共に透明カバー４３Ａ，４３Ｂで被覆され、鏡４２Ａ，４２Ｂが汚れるのを防止している。この場合、各光ファイバー３３，３４の一端３３ａ，３４ａ、鏡４２Ａ，４２Ｂ、および透明カバー４３Ａ，４３Ｂで検出部３０が構成されることになる。なお、鏡は、例えば両光ファイバー３３，３４のうち一方の光ファイバーの一端にだけ設けても良い。
【００２９】
このように、光ファイバー３３，３４における潤滑剤３２との対向側の端部３３ａ，３４ａを、鏡４２Ａ，４２Ｂを介して潤滑剤３２に対向させた場合、これら光ファイバー３３，３４の端部３３ａ，３４ａを直接に潤滑剤３２に対向配置しなくても良いので、検出部３０を軸受１の内部に取付けるときに、光ファイバー３３，３４の端部３３ａ，３４ａの向きの自由度が上がり、例えば軸受１のシール部に検出部３０を取付けたり、潤滑剤３２に差し込んだ状態で取付けたりすることができる。
【００３０】
図９は、潤滑剤劣化検出センサ４の他の構成例を示す。この潤滑剤劣化検出センサ４は、例えば図８に示す構成例において、発光部３５、受光部３６、判定手段３７を、検出部３０と共に例えばハウジング４４などに設置して一体化したものである。その他の構成は図８の構成例の場合と同様である。
【００３１】
このように、発光部３５、受光部３６、判定手段３７を、検出部３０と共に一体化した場合、軸受１の内部に封止された潤滑剤３２の劣化検出において、光ファイバー３３，３４を軸受１の内部から外部へ配線する作業が不要となり、潤滑剤劣化検出センサ４の設置を容易に行うことができる。
【００３２】
図１０は、潤滑剤劣化検出センサ４のさらに他の構成例を示す。この潤滑剤劣化検出センサ４は、図６に示す構成例において、発光側の光ファイバー３３の潤滑剤３２に対向する一端から出た光が反射部材４５で反射して、受光側の光ファイバー３４の潤滑剤剤３２に対向する一端に入射するように、両光ファイバー３３，３４の各一端および前記反射部材４５を配置したものである。発光部３５、受光部３６、判定手段３７は、検出部３０と共に例えばハウジング４４などに設置して一体化している。
【００３３】
このように、発光側の光ファイバー３３の一端から出た光が反射部材４５を介して受光側の光ファイバー３４の一端に入射するようにした場合、両光ファイバー３３，３４の各一端を対向配置しなくて良いので、これら各一端の向きの自由度が上がり、例えば軸受１のシール部に検出部３０を取付けたり、潤滑剤３２に差し込んだ状態で取付けたりすることができる。
また、発光部３５、受光部３６、判定手段３７を、検出部３０と共に一体化しているので、軸受１の内部に封止された潤滑剤３２の劣化検出において、光ファイバー３３，３４を軸受１の内部から外部へ配線する作業が不要となり、潤滑剤劣化検出センサ４の設置を容易に行うことができる。
【００３４】
図１１は、潤滑剤劣化検出センサ４のさらに他の構成例を示す。この潤滑剤劣化検出センサ４は、光ファイバーを用いないで、対向配置した発光部３５と受光部３６の間に検出対象となる潤滑剤３２を介在させ、発光部３５から出て潤滑剤３２を透過する光を受光部３６で検出するようにしたものである。発光部３５、受光部３６、および受光部３６の検出出力により潤滑剤３２の劣化を検出する判定手段３７となる回路は、同一の回路基板３８に搭載される。発光部３５、受光部３６、判定手段３７は、ハウジング４４に設置して一体化され、そのハウジング４４に潤滑剤３２を収容する凹部４４ａが設けられている。
【００３５】
図１２は、潤滑剤劣化検出センサ４のさらに他の構成例を示す。この潤滑剤劣化検出センサ４は、発光部３５と受光部３６とが角度をもって配置され、発光部３５から出た光が潤滑剤３２の表面で散乱反射して受光部３６に入射する光学系４６と判定手段３７とを備える。発光部３５、受光部３６、および判定手段３７となる回路は同一の回路基板３８に搭載される。判定手段３７は、受光部３６に入る光量の変化による受光部３６の出力の変化から、潤滑剤３２に含まれる異物を推定するものである。判定手段３７の検出信号が配線ケーブル３９からＩＣタグ３に入力され、配線ケーブル３９を経てＩＣタグ３から潤滑剤劣化検出センサ４に電源が供給されることは、上記した各構成例の場合と同様である。
【００３６】
この潤滑剤劣化検出センサ４では、発光部３５から出た光が潤滑剤３２の表面で散乱反射して、その散乱反射した光の一部が受光部３６で検出される。潤滑剤３２に含まれる鉄粉等の異物の含有量が増加すると、潤滑剤３２の表面での散乱反射光量が減少するので、受光部３６で検出される散乱反射光量から判定手段３７は潤滑剤３２に含まれる異物の量を推定することができる。
軸受内部に封入された潤滑剤３２の場合、そ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鉄粉等の摩耗粉が混入することが挙げられるので、潤滑剤３２に混入する異物である摩耗粉の含有量を前記判定手段３７で推定することにより、潤滑剤３２の劣化状態を判定することができる。
【００３７】
図１３および図１４は、図１における機械設備１０の具体例を示す。図１３に示すように、この機械設備１０は、ベルトコンベヤ５１を縦列に複数台連ねて設置したコンベヤラインからなる。この機械設備１０は、例えば、火力発電所において、石炭を貯炭部からボイラー（図示せず）に搬送するコンベヤラインである。
各ベルトコンベヤ５１は、両端の端部ローラ５２間にベルト７を掛装し、中間部で搬送方向に並ぶ複数の搬送面支持用のローラ８および戻り支持用のローラ８′によりベルト７を支えるものである。両端の端部ローラ５２のうち、両方または片方が駆動ローラとされる。支持用の各ローラ８には、図１４に示すように、コンベヤ幅方向に並ぶ水平な中央のローラ８と、両側の傾斜したサイドローラ８とがあり、これら３つのローラ８でベルト７を逆台形の溝形状に支持している。中央および両サイドのローラ８は、いずれもローラ８内の両端に転がり軸受１を組み込んだ軸受ユニット８Ａを構成する。転がり軸受１の内輪はローラ支軸（図示せず）に嵌合し、そのロータ支軸がコンベヤフレーム９に固定設置される。
このようなコンベヤラインからなる機械設備１０における上記各ローラ８の転がり軸受１が、上記のようにＩＣタグ３および潤滑剤劣化検出センサ４等を取付けたＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａとされる。
【００３８】
図１５は、ＩＣタグ・センサ付き軸受の他の例を示す。このＩＣタグ・センサ付き軸受１Ｂは、鉄道車両用軸受ユニットに組込まれた軸受１をＩＣタグ・センサ付き軸受１Ｂとしたものである。この場合の鉄道車両用軸受ユニットは、ＩＣタグ・センサ付き軸受１Ｂとその内輪６４の両側に各々接して設けられた付属部品である油切り６２および後ろ蓋６３とで構成される。軸受１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６６，６６に対して設けた分割型の内輪６４，６４と、一体型の外輪６５と、前記ころ６６，６６と、保持器６７とを備える。
後ろ蓋６３は、車軸６０に軸受１よりも中央側で取付けられて外周のオイルシール６８を摺接させたものである。油切り６２は、車軸６０に取付けられて外周にオイルシール６９を摺接させたものである。これら軸受１の両端部に配置される両オイルシール６８，６９により軸受１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。
【００３９】
軸受１の外輪６５の両端部には、それぞれシールケース７０，７１が取付けられ、これらシールケース７０，７１に前記オイルシール６８，６９が設けられる。図１６は、一方のオイルシール６９の取付け構造を示す拡大断面図である。同図において、シールケース７１は、軸方向に複数の段部が階段状に並ぶ断面形状とした環状の部材であって、その一端部を軸受外輪６５の内径面に圧入嵌合させることで、外輪６５に取付けられる。このシールケース７１の中間段部７１ａの内径面には、断面Ｌ字状のリング部材７２がその円筒部７２ａを圧入嵌合させて取付けられており、そのリング部材７２の内径側に延びる立板部７２ｂが前記油切り６２の外径面に対して所定のラビリンス隙間を形成するように配置されている。前記シールケース７１に設けられるオイルシール６９は、断面Ｌ字状の環状芯金７３と、この環状芯金７３の立板部７３ｂに固定される弾性部材７４とでなり、環状芯金７３の円筒部７３ａを前記リング部材７２の円筒部７２ａの内周面に圧入嵌合させることにより、リング部材７２を介してシールケース７１に固定されている。前記弾性部材７４には、油切り６２の外径面に摺接するラジアルリップ７４ａ，７４ｂが形成されている。シールケース７１の他端部は、油切り６２のフランジ部６２ａの内向き幅面に形成されたリング状の溝７５に遊嵌させることで、この溝７５とシールケース７１の他端部との間にラビリンス隙間を形成している。このような構成により、軸受１の内外輪６４，６５間の環状空間の一端部では、前記リング部材立片部７２ｂと油切り６２の外径面との間に形成されるラビリンス隙間と、油切り６２の外径面に摺接するオイルシール６９と、油切り６２の溝７５とシールケース７１の他端部との間に形成されるラビリンス隙間とで、密封が図られている。軸受１の内外輪６４，６５間の環状空間の他端部については説明を省略するが、上記した一端部と同様のシール構造とされる。
【００４０】
このＩＣタグ・センサ付き軸受１Ｂでは、前記オイルシール６９の軸方向内側に潤滑剤劣化検出センサ４が配置され、前記シールケース７１の外側にＩＣタグ３が配置される。具体的には、劣化検出センサ４は、前記リング部材立板部７２ｂの軸方向内側に向く面に配置され、その配線ケーブル３９がシールケース７１を貫通してＩＣタグ３に接続されている。シールケース７１における配線ケーブル３９の貫通部には防水・防油処理が施され、これにより潤滑剤劣化検出センサ４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。
【００４１】
例えば軸受１の外輪６５等は、その製造の工程が煩雑であり、強度的にも厳しい要求があるため、上記ＩＣタグ３や潤滑剤劣化検出センサ４等の組み込みを行う場合、工程の増加等のうえで好ましくない場合があるが、簡易な部品であるシールケース７１にＩＣタグ３や潤滑剤劣化検出センサ４を配置する場合、その取付工程が容易である。また、シールケース７１に上記ＩＣタグ３や潤滑剤劣化検出センサ４を配置する場合、その他の軸受構成部品については、ＩＣタグ等を取付けない一般の軸受と軸受部品の共通化が図れ、製造工程を同じにできて生産性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の一実施形態にかかるＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システムの概念構成を示すブロック図である。
【図２】同潤滑剤劣化検出システムの軸受装備電子部品およびタグ読書き端末の回路構成例を示すブロック図である。
【図３】軸受装備電子部品の変形例のブロック図である。
【図４】軸受装備電子部品の他の変形例のブロック図である。
【図５】軸受装備電子部品のさらに他の変形例のブロック図である。
【図６】軸受装備電子部品に搭載される潤滑剤劣化検出センサの一例の原理構成図である。
【図７】潤滑剤劣化検出センサの一例の概略構成図である。
【図８】潤滑剤劣化検出センサの他の例の概略構成図である。
【図９】潤滑剤劣化検出センサのさらに他の例の概略構成図である。
【図１０】潤滑剤劣化検出センサのさらに他の例の概略構成図である。
【図１１】潤滑剤劣化検出センサのさらに他の例の概略構成図である。
【図１２】潤滑剤劣化検出センサのさらに他の例の概略構成図である。
【図１３】この発明を適用する機械設備となるコンベヤラインの一例の側面図である。
【図１４】同コンベヤラインの一つのコンベヤの横断面図である。
【図１５】ＩＣタグ・センサ付き軸受の一例の断面図である。
【図１６】図５のXVI 部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…転がり軸受
１Ａ，１Ｂ…ＩＣタグ・センサ付き軸受
２…タグ読書き端末
３…ＩＣタグ
４…潤滑剤劣化検出センサ
５…電源回路
６…軸受装備電子部品
８…ローラ
８Ａ…軸受ユニット
１０…機械設備
１２…アンテナ
１３…中央処理装置
１７…温度センサ（または振動センサ）
２０…端末移動手段
３２…潤滑剤
３５…発光部
３６…受光部
３７…判定手段
６８，６９…オイルシール
７０，７１…シールケース
６５…外輪
６７…保持器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受に、ＩＣタグと、このＩＣタグに内蔵されまたはこのＩＣタグとは別体に設けられ非接触で前記軸受の外部から給電された電力を蓄積する電源回路と、この電源で駆動される潤滑剤の劣化検出センサとを搭載し、前記ＩＣタグに対する情報の読書き・および前記電源回路に対する給電を非接触で行うタグ読書き端末を設けたＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項２】
請求項１において、前記軸受に、前記電源で駆動され、前記潤滑剤の劣化検出センサとは別の情報を検出するセンサを、一つまたは複数搭載したＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項３】
請求項２において、前記別の情報を検出するセンサが、温度センサまたは振動センサであるＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記ＩＣタグに、このＩＣタグを搭載した軸受の識別情報を記憶させたＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記軸受が、鉄道車両の車軸軸受であるＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項６】
請求項４において、軸受の外輪の端部にシールケースを取付け、このシールケースに軸受空間を密封するシールを設け、このシールの内側に前記劣化検出センサを配置し、前記シールケースの外側にＩＣタグを配置したＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記劣化検出センサが、検出対象となる潤滑剤を互いの間に介在させる発光部および受光部と、この受光部の出力から前記潤滑剤の光透過率を求めて潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段とを備えるものであるＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記劣化検出センサが、発光部と受光部とが角度をもって配置され、発光部から出た光が潤滑剤の表面で散乱反射して受光部に入る光学系と、受光部の出力の変化から潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段とを備えるものであるＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項１】
軸受に、ＩＣタグと、このＩＣタグに内蔵されまたはこのＩＣタグとは別体に設けられ非接触で前記軸受の外部から給電された電力を蓄積する電源回路と、この電源で駆動される潤滑剤の劣化検出センサとを搭載し、前記ＩＣタグに対する情報の読書き・および前記電源回路に対する給電を非接触で行うタグ読書き端末を設けたＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項２】
請求項１において、前記軸受に、前記電源で駆動され、前記潤滑剤の劣化検出センサとは別の情報を検出するセンサを、一つまたは複数搭載したＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項３】
請求項２において、前記別の情報を検出するセンサが、温度センサまたは振動センサであるＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記ＩＣタグに、このＩＣタグを搭載した軸受の識別情報を記憶させたＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記軸受が、鉄道車両の車軸軸受であるＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項６】
請求項４において、軸受の外輪の端部にシールケースを取付け、このシールケースに軸受空間を密封するシールを設け、このシールの内側に前記劣化検出センサを配置し、前記シールケースの外側にＩＣタグを配置したＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記劣化検出センサが、検出対象となる潤滑剤を互いの間に介在させる発光部および受光部と、この受光部の出力から前記潤滑剤の光透過率を求めて潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段とを備えるものであるＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記劣化検出センサが、発光部と受光部とが角度をもって配置され、発光部から出た光が潤滑剤の表面で散乱反射して受光部に入る光学系と、受光部の出力の変化から潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段とを備えるものであるＩＣタグ・センサ付き軸受の潤滑剤劣化検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−２５６０３３（Ｐ２００７−２５６０３３Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７９８９１（Ｐ２００６−７９８９１）
【出願日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]