JP4895775B2 - Bearing lubricant deterioration detection device and bearing with detection device - Google Patents
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Description
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軸受の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、風車設備用、工場設備用等の潤滑剤劣化検出装置付き軸受に関する。 The present invention, or lubricants deterioration detector bearings you detect the deterioration state due contaminants lubricants, and detector equipped bearing with its lubricant deterioration detecting device, for example, for railway vehicles, automotive, wind turbine equipment The present invention relates to a bearing with a lubricant deterioration detecting device for industrial use and factory equipment.
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。 In a bearing in which a lubricant is enclosed, if the lubricant (grease, oil, etc.) inside the bearing deteriorates, the rolling element will be poorly lubricated and the bearing life will be shortened. Judging the poor lubrication of the rolling elements from the vibration state of the bearing, etc., will be dealt with after an operational abnormality occurs due to the end of the life, so the abnormality of the lubricating state cannot be detected earlier. Therefore, it is desired to observe the state of the lubricant in the bearing periodically or in real time so that the abnormality or the maintenance period can be predicted.
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抵抗値・静電容量・磁気抵抗・インピーダンスなどの変化として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)。
Sensors such as electrodes and coils are placed inside the bearing seal to detect the wear state of the bearing, and the electrical characteristics of the lubricant mixed with wear powder are measured by resistance value, capacitance, magnetic resistance, and impedance. There has been proposed a sensor-equipped bearing that is detected as such a change (for example, Patent Document 1).
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。
However, the sensor-equipped bearing of
このような課題を解決するものとして、例えば図11のように、発光側および受光側の光ファイバ46,47の各一端を検出対象となる潤滑剤45が存在する検出部48に対向させ、発光側の光ファイバ46の他端に発光素子43を、受光側の光ファイバ47の他端に受光素子44をそれぞれ配置した光学式の構成を考えた。
図11の構成では、発光素子43から出射された光が発光側の光ファイバ46を経由して検出部48に存在する潤滑剤45を透過し、さらに受光側の光ファイバ47を経由して受光素子44で検出され、受光素子44で検出される透過光量から潤滑剤45に混入する異物の量が推定される。
In order to solve such problems, for example, as shown in FIG. 11, one end of each of the
In the configuration of FIG. 11, the light emitted from the
しかし、図11の構成の場合、潤滑剤45が一定厚さに保たれるような構造の検出部48が必要であり、例えば軸受内部に封入された潤滑剤の劣化検出に用いるような場合、軸受内部での配置の自由度が低くなる。
However, in the case of the configuration of FIG. 11, the
そこで、前記2本の光ファイバ46,47を、それらの先端が図12のように潤滑剤45の配置空間となる測定用ギャップ部50を介して並ぶように設けると共に、各光ファイバ46,47の先端を斜めにカットしてその斜めのカット面を反射コーティングした反射面46a,47aとし、発光側の光ファイバ46を通る光がその先端の反射面46aで受光側の光ファイバ47の先端の反射面47aに向けて反射し、さらに前記反射面47aから受光側の光ファイバ47内に向けて光が反射するようにした構成を考えた。
このように2本の光ファイバ46,47を並べて設けると、それらの先端間の潤滑剤45の配置空間となる測定用ギャップ部50の小型化が可能で、軸受内部などへの配置の自由度が高くなる。
Therefore, the two
When the two
しかし、この構成の場合、測定用ギャップ部50が小さいため、例えば軸受内に搭載する場合に、取付姿勢によっては測定用ギャップ部50に潤滑剤45が入り込み難い場合があり、安定した正確な劣化検出ができない。
However, in this configuration, since the
この発明の目的は、検出部の小型化が可能で、また測定用ギャップ部が小さくても潤滑剤が入り込み易く、安定した正確な検出が可能な軸受の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ことである。 The purpose of this invention, is possible to reduce the size of the detection unit liable lubricant enters even a small measurement gap was or, stable and accurate detection possible bearing Jun lubricant deterioration detecting device, and lubricating It is providing a bearing with a detecting device provided with an agent deterioration detecting device.
この発明の軸受の潤滑剤劣化検出装置は、先端がころ軸受の軸受内部に配置され、軸受内に封入された潤滑剤の劣化状態を検出する軸受の潤滑剤劣化検出装置であって、
先端が潤滑剤の配置空間を介して並ぶ2本の光ファイバを設け、これら2本の光ファイバは、それぞれ先端を斜めにカットしてその斜めカット面を反射コーティングした反射面とし、これら斜めの反射面は、一方の光ファイバを通る光が先端の反射面で他方の光ファイバの反射面に向けて反射してこの反射面から他方の光ファイバ内に反射する方向とし、前記一方の光ファイバの基端に発光素子を、他方の光ファイバの基端に受光素子をそれぞれ配置し、前記受光素子の出力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を設け、
前記2本の光ファイバの先端を、軸受の外輪の内径面からころの端部に跨がる面域の近傍、または保持器の内径面からころの端部に跨がる面域の近傍に配置し、かつ前記2本の光ファイバの先端の並び方向を軸受の径方向とし、前記2本の光ファイバは、先端以外の部分を、これら2本の光ファイバを覆う一体化された部材で固定状態としてこれら2本の光ファイバの先端間の測定用ギャップ部のギャップを一定に保つようにしたことを特徴とする。前記軸受が円すいころ軸受である場合、前記ころの端部はころの大端部である。
このように、投光側光ファイバおよび受光側光ファイバを、それらの先端が潤滑剤の配置空間を介して並ぶように設けると共に、それぞれの先端を斜めにカットしてその斜めカット面を反射コーティングした反射面とすると、反射部材を別途付加するといった複雑な構造とせずに、測定用ギャップ部である潤滑剤の配置空間を小型化でき、構成部品も減らすことができる。また、構成部品を減らすことによって、潤滑剤劣化検出装置の光学系をコンパクトで故障し難い構成とすることができる。これにより、検出対象の潤滑剤が封入された軸受の内部への設置において、配置の自由度を高めることができる。また、2本の光ファイバの先端の並び方向を軸受の径方向であって、2本の光ファイバを、それらの先端の並び方向が潤滑剤の流れる方向に対して垂直方向となるように配置することから、測定用ギャップ部が小さいにもかかわらず、測定用ギャップ部へ潤滑剤が入り込み易くなり、安定した正確な劣化検出が可能となる。
転がり軸受では、潤滑剤は転動体に引きずられて周方向に移動すると共に、内外輪の転走面間から排出される潤滑剤により徐々に軸受のシール側へと軸方向に押し出される。2本の光ファイバの先端の並び方向を軸受の径方向とすると、その並び方向は潤滑剤の流れる方向に対して垂直方向となるので、測定用ギャップ部である潤滑剤の配置空間に潤滑剤が出入りし易くなる。
Or lubricants deterioration detector of the bearing of the present invention, the tip is disposed inside the bearing of the roller bearing, a lubricant deterioration detector of the bearing for detecting the deterioration state of the encapsulated lubricant in the bearing,
The two optical fibers-edge lined through configuration space of the lubricant provided, these two optical fibers, the diagonal cut plane and a reflective coating reflecting surface respectively cut the tip obliquely, these oblique The reflecting surface of the optical fiber is configured such that light passing through one optical fiber is reflected by the reflecting surface at the tip toward the reflecting surface of the other optical fiber and reflected from the reflecting surface into the other optical fiber. the light-emitting element at the proximal end of the fiber, the light receiving element is disposed at the proximal end of the other optical fiber, setting a determination means for detecting the amount of foreign matter mixed in the lubricant from the output of said light receiving element,
The front ends of the two optical fibers are in the vicinity of a surface area extending from the inner diameter surface of the outer ring of the bearing to the end of the roller, or in the vicinity of a surface area extending from the inner diameter surface of the cage to the end of the roller. The two optical fibers are arranged in the radial direction of the bearing, and the two optical fibers are formed by an integrated member that covers the two optical fibers except for the tips. you characterized that to keep a gap measuring gap between the tips of two optical fibers to be constant as a fixed state. When the bearing is a tapered roller bearing, the end of the roller is the large end of the roller .
As in this, the light projecting side optical fiber and the light-receiving side optical fiber, with their tips provided so as to be aligned through a configuration space of the lubricant, reflects the oblique cut surface by cutting the respective front end obliquely When the coated reflective surface is used, the arrangement space of the lubricant that is the measurement gap portion can be reduced in size and the number of components can be reduced without using a complicated structure in which a reflective member is added separately. Further, by reducing the number of components, the optical system of the lubricant deterioration detecting device can be made compact and difficult to break down. This ensures that, at the installation of the inner portion of the bearing lubricant object is enclosed detect, it is possible to increase the freedom of arrangement. Also, the arrangement direction of the tips of the two optical fibers is the radial direction of the bearing, and the two optical fibers are arranged so that the arrangement direction of the tips is perpendicular to the direction in which the lubricant flows. Therefore, although the measurement gap portion is small, the lubricant easily enters the measurement gap portion, and stable and accurate deterioration detection is possible.
In the rolling bearing, the lubricant is dragged by the rolling elements and moves in the circumferential direction, and is gradually pushed out in the axial direction toward the seal side of the bearing by the lubricant discharged from between the rolling surfaces of the inner and outer rings. If the alignment direction of the tips of the two optical fibers is the radial direction of the bearing, the alignment direction is perpendicular to the direction in which the lubricant flows. Is easier to enter and exit.
この発明の検出装置付き軸受は、この発明の上記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、リアルタイムで安定良く正確に検出することができる。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検出装置の潤滑剤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。
The bearing with a detecting device of the present invention is a device in which the lubricant deterioration detecting device having the above-described configuration according to the present invention is mounted on a bearing.
According to this configuration, the deterioration of the lubricant enclosed in the bearing can be detected accurately and stably in real time. As a result, it is possible to determine the necessity of replacement of the lubricant before the operation abnormality occurs in the bearing, and it is possible to prevent the bearing from being damaged due to poor lubrication. In addition, since the necessity of replacing the lubricant can be determined by the lubricant of the lubricant deterioration detecting device, the amount of lubricant discarded before the expiration date is reduced.
この発明において、軸受が転がり軸受からなり、前記2本の光ファイバの先端の並び方向を軸受の径方向としても良い。
転がり軸受では、潤滑剤は転動体に引きずられて周方向に移動すると共に、内外輪の転走面間から排出される潤滑剤により徐々に軸受のシール側へと軸方向に押し出される。2本の光ファイバの先端の並び方向を軸受の径方向とすると、その並び方向は潤滑剤の流れる方向に対して垂直方向となるので、測定用ギャップ部である潤滑剤の配置空間に潤滑剤が出入りし易くなる。
In the present invention, the bearing may be a rolling bearing, and the arrangement direction of the tips of the two optical fibers may be the radial direction of the bearing.
In the rolling bearing, the lubricant is dragged by the rolling elements and moves in the circumferential direction, and is gradually pushed out in the axial direction toward the seal side of the bearing by the lubricant discharged from between the rolling surfaces of the inner and outer rings. If the alignment direction of the tips of the two optical fibers is the radial direction of the bearing, the alignment direction is perpendicular to the direction in which the lubricant flows. Is easier to enter and exit.
この発明の潤滑剤劣化検出装置付き軸受において、前記軸受が円すいころ軸受である場合、前記光ファイバの先端を、外輪の内径面からころの大端部に跨がる面域の近傍に配置しても良い。
転がり軸受では、上記したように転動体に引きずられて周方向に移動する。さらに、内外輪の転走面と転動体の間から潤滑剤が排出されることにより、潤滑剤は徐々に軸受のシール側へと軸方向に押し出される。これにより、外輪の内径面から転動体の大端部に跨がる面域の近傍では、潤滑剤の流動性が大きくなる。そこで、光ファイバの先端を、外輪の内径面から転動体の大端部に跨がる面域の近傍に配置すると、測定用ギャップ部である潤滑剤の配置空間に潤滑剤が出入りし易くなる。
At this inventions of the lubricant deterioration detecting device equipped bearing assembly, the bearing be a tapered roller bearing, the tip of the pre-Symbol optical fiber, the straddle surface area in the large end of the roller from the inner diameter surface of the outer ring You may arrange | position in the vicinity.
As described above, the rolling bearing is dragged by the rolling element and moves in the circumferential direction. Further, the lubricant is gradually pushed out in the axial direction toward the seal side of the bearing by discharging the lubricant from between the rolling surfaces of the inner and outer rings and the rolling elements. Thereby, the fluidity | liquidity of a lubricant becomes large in the vicinity of the surface area ranging from the internal diameter surface of an outer ring | wheel to the big end part of a rolling element. Therefore, when the tip of the optical fiber is disposed in the vicinity of the surface area extending from the inner diameter surface of the outer ring to the large end of the rolling element, the lubricant easily enters and exits the lubricant arrangement space that is the measurement gap. .
この発明の潤滑剤劣化検出装置付き軸受において、前記軸受が円すいころ軸受である場合、前記光ファイバの先端を、保持器の内径面から転動体の大端部に跨がる面域の近傍に配置しても良い。
転がり軸受では、上記したように潤滑剤が流動するので、保持器の内径面から転動体の大端部に跨がる面域の近傍でも、潤滑剤の流動性が大きくなる。そこで、光ファイバの先端を、保持器の内径面から転動体の大端部に跨がる面域の近傍に配置すると、測定用ギャップ部である潤滑剤の配置空間に潤滑剤が出入りし易くなる。
At this inventions of the lubricant deterioration detector equipped bearing, straddle surface when the bearing is a tapered roller bearing, the tip of the pre-Symbol optical fiber, the inner diameter surface of the cage to the large end of the rolling elements It may be arranged near the area.
In the rolling bearing, since the lubricant flows as described above, the fluidity of the lubricant is increased even in the vicinity of the surface area extending from the inner diameter surface of the cage to the large end of the rolling element. Therefore, if the tip of the optical fiber is disposed in the vicinity of the surface area extending from the inner diameter surface of the cage to the large end of the rolling element, the lubricant can easily enter and leave the lubricant arrangement space as the measurement gap. Become.
この発明の軸受の潤滑剤劣化検出装置は、先端がころ軸受の軸受内部に配置され、軸受内に封入された潤滑剤の劣化状態を検出する軸受の潤滑剤劣化検出装置であって、
先端が潤滑剤の配置空間を介して並ぶ2本の光ファイバを設け、これら2本の光ファイバは、それぞれ先端を斜めにカットしてその斜めカット面を反射コーティングした反射面とし、これら斜めの反射面は、一方の光ファイバを通る光が先端の反射面で他方の光ファイバの反射面に向けて反射してこの反射面から他方の光ファイバ内に反射する方向とし、前記一方の光ファイバの基端に発光素子を、他方の光ファイバの基端に受光素子をそれぞれ配置し、前記受光素子の出力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を設け、前記2本の光ファイバの先端を、軸受の外輪の内径面からころの端部に跨がる面域の近傍、または保持器の内径面からころの端部に跨がる面域の近傍に配置し、かつ前記2本の光ファイバの先端の並び方向を軸受の径方向とし、前記2本の光ファイバは、先端以外の部分を、これら2本の光ファイバを覆う一体化された部材で固定状態としてこれら2本の光ファイバの先端間の測定用ギャップ部のギャップを一定に保つようにしたため、測定用ギャップ部である潤滑剤の配置空間の小型化が可能で、軸受内部への配置の自由度が高く、また測定用ギャップ部が小さくても潤滑剤が入り込み易く、安定した正確な検出が可能となる。
この発明の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、リアルタイムで安定良く正確に検出することができる。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潤滑剤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。
Or lubricants deterioration detector of the bearing of the present invention, the tip is disposed inside the bearing of the roller bearing, a lubricant deterioration detector of the bearing for detecting the deterioration state of the encapsulated lubricant in the bearing,
The two optical fibers-edge lined through configuration space of the lubricant provided, these two optical fibers, the diagonal cut plane and a reflective coating reflecting surface respectively cut the tip obliquely, these oblique The reflecting surface of the optical fiber is configured such that light passing through one optical fiber is reflected by the reflecting surface at the tip toward the reflecting surface of the other optical fiber and reflected from the reflecting surface into the other optical fiber. the light-emitting element at the proximal end of the fiber, the light receiving element is disposed at the proximal end of the other optical fiber, only setting a determination means for detecting the amount of foreign matter mixed in the lubricant from the output of said light receiving element, wherein The tips of the two optical fibers are arranged in the vicinity of the area extending from the inner diameter surface of the outer ring of the bearing to the end of the roller, or in the vicinity of the area extending from the inner diameter surface of the cage to the end of the roller. and, and the arrangement of the distal end of the two optical fibers The two optical fibers are used for measurement between the ends of these two optical fibers, with the two optical fibers fixed in a state other than the ends by an integrated member that covers the two optical fibers. for that to keep the gap of the gap section constant, is possible to reduce the size of the configuration space of the lubricant is a measurement gap, high degree of freedom in placement in unit bearings, also small measurement gap However, it is easy for the lubricant to enter, and stable and accurate detection is possible.
Since the bearing with the detection device of the present invention is a device in which the lubricant deterioration detection device of the present invention is mounted on the bearing, the deterioration of the lubricant sealed in the bearing can be detected stably and accurately in real time. . As a result, it is possible to determine the necessity of replacement of the lubricant before the operation abnormality occurs in the bearing, and it is possible to prevent the bearing from being damaged due to poor lubrication. In addition, since the necessity of replacing the lubricant can be determined by the lubricant of the lubricant deterioration detecting device, the amount of lubricant discarded before the expiration date is reduced.
この発明の基礎となる提案例を図1および図2と共に説明する。図1(A)は、この提案例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、先端が潤滑剤6の配置空間である測定用ギャップ部10を介して並ぶ2本の光ファイバ4,5と、一方の光ファイバ4の基端に配置した発光素子2と、他方の光ファイバ5の基端に配置した受光素子3と、この受光素子3の出力から潤滑剤6に混入している異物の量を検出する判定手段7とを備える。前記測定用ギャップ部10は、この潤滑剤劣化検出装置1における潤滑剤6の検出部となるものである。
前記2本の光ファイバ4,5は平行に揃えて配置され、それらの先端は、それぞれ斜めにカットした斜めカット面とされている。これらの斜めカット面は、図2(A),(B)に側面図および正面図で示すように、蒸着膜、またはメッキ、または樹脂封止により反射コーティングした反射面4a,5aとされている。これら斜めの反射面4a,5aは、一方の光ファイバ4を通る光が先端の反射面4aで他方の光ファイバ5の反射面5aに向けて反射して、この反射面5aから他方の光ファイバ5内に反射する方向に向けられている。具体的には、一方の光ファイバ4は、発光素子2の発光面と対向する基端の端面に発光素子2から出射された光を入射させ、先端の反射面4aで反射させることで光路を90°曲げて、測定用ギャップ部10に投光する投光側光ファイバとなるものである。また、他方の光ファイバ5は、測定用ギャップ部10に対向する先端の面から測定用ギャップ部10における潤滑剤6を透過した光を入射させ、先端の反射面5aで光ファイバ5内に反射させることで光路をさらに90°曲げて、受光素子3の受光面と対向する基端の端面から受光素子3に入射させる受光側光ファイバとなるものである。
このように投光側光ファイバ4および受光側光ファイバ5を配置することにより、発光素子2から出射された光が投光側光ファイバ4を介して潤滑剤6を透過し、その透過光が受光側光ファイバ5を介して受光素子3に入射される。
A proposal example as a basis of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A shows a schematic configuration diagram of the lubricant deterioration detection device of this proposed example . The lubricant
The two
By arranging the light projecting side
前記2本の光ファイバ4,5の先端近傍部の斜視図を示す図1(B)のように、2本の光ファイバ4,5は、それらの先端の並び方向Pが検出部である測定用ギャップ部10での潤滑剤6の流れる方向Qに対して垂直方向となるように配置される。この場合、2本の光ファイバ4,5の先端の並び方向Pは、投光側光ファイバ4の先端の反射面4aから反射して受光側光ファイバ5の反射面5aに入射する光の光路方向に一致する。
このように2本の光ファイバ4,5を配置することにより、測定用ギャップ部10での潤滑剤6の流れが2本の光ファイバ4,5の先端で妨げられるのを回避でき、測定用ギャップ部10に潤滑剤6が出入りし易くなる。
As shown in FIG. 1B, which shows a perspective view of the vicinity of the distal ends of the two
By arranging the two
前記発光素子2としては、LD、LED、EL、有機ELなどを用いることができ、発光回路8によって駆動される。前記受光素子3としては、フォトダイオード、フォトトランジスタなどを用いることができ、その出力を受ける受光回路9によって受光素子3の受光量が検出される。
As the
潤滑剤6が新品のときには透明に近い状態にあり、投光側光ファイバ4から投光されて潤滑剤6を透過する透過光の強度は高い。ところが、潤滑剤6に混入する異物の量が多くなると、透過光の強度が徐々に低下する。そこで、判定手段7は、透過光の強度に対応する受光素子3の出力から、潤滑剤6に混入している異物の量を検出する。潤滑剤6に混入する異物の量の増加は潤滑剤6の劣化の進行を意味するので、検出された異物の量から潤滑剤6の劣化具合を推定することができる。
When the
このように、この潤滑剤劣化検出装置1では、投光側光ファイバ4および受光側光ファイバ5を、それらの先端が潤滑剤6の配置空間である測定用ギャップ部10を介して並ぶように設けると共に、それぞれの先端を斜めにカットしてその斜めカット面を反射コーティングした反射面4a,5aとしているので、反射部材を別途付加するといった複雑な構造とせずに、検出部となる測定用ギャップ部を小型化でき、構成部品も減らすことができる。また、構成部品を減らすことによって、光学系をコンパクトで故障し難い構成とすることができる。これにより、例えば検出対象の潤滑剤6が封入された軸受の内部などへの設置において、配置の自由度を高めることができる。
とくに、この潤滑剤劣化検出装置1では、2本の光ファイバ4,5を、それらの先端の並び方向Pが測定用ギャップ部10での潤滑剤6の流れる方向Qに対して垂直方向となるように配置するので、測定用ギャップ部10での潤滑剤6の流れが2本の光ファイバ4,5の先端で妨げられるのを回避でき、測定用ギャップ部10に潤滑剤6が出入りし易くなる。その結果、安定した正確な劣化検出が可能となる。
As described above, in the lubricant
In particular, in this lubricant
図3は、この発明の一実施形態の潤滑剤劣化検出装置における光学系の概略構成を示す正面図である。光学系以外の部分の構成は図1の提案例の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。この実施形態では、図1の提案例の潤滑剤劣化検出装置1において、投光側光ファイバ4および受光側光ファイバ5のうち、測定用ギャップ部10に対向配置される先端部以外の部分を樹脂11でモールドして固定状態としている。
測定用ギャップ部10のギャップが変動すると、検出対象となる潤滑剤6の厚さが変動する。潤滑剤6を透過する透過光の強度は潤滑剤6の厚さにも左右されるので、潤滑剤6の厚さ変動は安定した検出の妨げになる。この実施形態のように投光側光ファイバ4および受光側光ファイバ5を樹脂11でモールドして固定状態とすると、測定用ギャップ部10のギャップ変動がないので、より安定した劣化検出が可能となる。
FIG. 3 is a front view showing a schematic configuration of the optical system in the lubricant deterioration detecting apparatus according to the embodiment of the present invention. The configuration of the parts other than the optical system is the same as that of the proposed example of FIG. 1, and the description thereof is omitted here. In this embodiment, in the lubricant
When the gap of the
図4は、他の提案例の潤滑剤劣化検出装置における光学系の概略構成を示す正面図である。光学系以外の部分の構成は図1の提案例の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。この実施形態では、図1の実施形態の潤滑剤劣化検出装置1において、投光側光ファイバ4および受光側光ファイバ5の先端における反射面4a,5aの反対側の面、つまり前記測定用ギャップ部10と対向する面に、図5(A)〜(C)に側面図、正面図および背面図で示すように切欠状の開口窓14,15を設け、これら開口窓14,15を潤滑剤6の観測部としている。
このように、両光ファイバ4,5の先端の測定用ギャップ部10と対向する面に観測部となる開口窓14,15を設けることで、両光ファイバ4,5の先端間つまり測定用ギャップ部10に潤滑剤6が入り込み易くなり、さらに安定した劣化検出が可能となる。
FIG. 4 is a front view showing a schematic configuration of an optical system in a lubricant deterioration detection device of another proposed example . The configuration of the parts other than the optical system is the same as that of the proposed example of FIG. 1, and the description thereof is omitted here. In this embodiment, in the lubricant
In this way, by providing the
図6(A),(B)は、この発明の他の実施形態の潤滑剤劣化装置における光学系の概略構成を示す平面図および正面図である。光学系以外の部分の構成は図1の提案例の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。この実施形態では、図4および図5の提案例において、投光側光ファイバ4および受光側光ファイバ5のそれぞれを、測定用ギャップ部10に対向配置される先端部以外の部分を除いて金属製パイプ16,17に挿入して固定状態としている。両金属製パイプ16,17は、接合されて一体化されていても良い。
このように、投光側光ファイバ4および受光側光ファイバ5を金属製パイプ16,17に挿入すると、光ファイバ4,5の固定をより強固にできるので、測定用ギャップ部10のギャップを一定に保つことができ、より安定した劣化検出が可能となる。
6A and 6B are a plan view and a front view showing a schematic configuration of an optical system in a lubricant deterioration device according to another embodiment of the present invention. The configuration of the parts other than the optical system is the same as that of the proposed example of FIG. In this embodiment, in the proposed examples of FIGS. 4 and 5, each of the light projecting side
As described above, when the light projecting side
図7は、上記した潤滑剤劣化検出装置1を搭載した検出装置付き軸受を、鉄道車両用軸受ユニットに用いた一例の断面図である。この場合の鉄道車両用軸受ユニットは、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20に軸受21よりも中央側で取付けられて外周にオイルシール28を摺接させたものである。油切り22は、車軸20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。
FIG. 7 is a cross-sectional view of an example in which a bearing with a detection device on which the above-described lubricant
The
軸受21の外輪25の両端部には、それぞれシールケース30,31が取付けられ、これらシールケース30,31に前記オイルシール28,29が設けられる。図8は、一方のオイルシール29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31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25の内径面に圧入嵌合させることで、外輪25に取付けられる。このシールケース31の中間段部の内径面には、断面L字状のリング部材32がその円筒部32aを圧入嵌合させて取付けられており、そのリング部材32の内径側に延びる立板部32bが前記油切り22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31に設けられるオイルシール29は、断面L字状の環状芯金33と、この環状芯金33の立板部に固定される弾性部材34とでなり、環状芯金33の円筒部を前記リング部材32の円筒部32aの内周面に圧入嵌合させることにより、リング部材32を介してシールケース31に固定されている。前記弾性部材34には、油切り22の外径面に摺接するラジアルリップが形成されている。シールケース31の他端部は、油切り22のフランジ部22aの内向き幅面に形成されたリング状の溝35に遊嵌させることで、この溝35とシールケース31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21の内外輪24,25間の環状空間の一端部では、前記リング部材立片部32bと油切り22の外径面との間に形成されるラビリンス隙間と、油切り22の外径面に摺接するオイルシール29と、油切り22の溝35とシールケース31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21の内外輪24,25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。
この検出装置付き軸受21では、一方のシールケース31の内側に潤滑剤劣化出装置1の2本の光ファイバ4,5の先端側が配置され、それらの基端側はシールケース31に設けられた孔36から軸受外に引き出されている。潤滑剤劣化検出装置1の他の構成部品(発光素子2、受光素子3、発光回路8、受光回路9、判定回路7など)は軸受21の外部に配置されている。この場合、2本の光ファイバ4,5は、それらの先端の並び方向が軸受21の径方向に向くように配置される。また、測定用ギャップ部10は、外輪25の内径面からころ26の大端部に跨がる面域の近傍に配置される。潤滑剤劣化検出装置1の測定用ギャップ部10は、上記したように小型化され配置の自由度が高いので、このような位置への配置を容易に行うことができる。
In this
一般に転がり軸受では、潤滑剤は転動体に引きずられて周方向に移動すると共に、内外輪の転走面間から排出される潤滑剤により徐々に軸受のシール側へと軸方向に押し出される。この検出装置付き軸受21の場合、2本の光ファイバ4,5の先端の並び方向を軸受21の径方向としているので、その並び方向は潤滑剤6の流れる方向に対して垂直方向となり、測定用ギャップ部10に潤滑剤6が出入りし易くなる。
また、上記した潤滑剤6の流れにより、外輪25の内径面からころ26の大端部に跨がる面域の近傍では、潤滑剤6の流動性が大きくなる。この実施形態では、2本の光ファイバ4,5の先端を、外輪の内径面から転動体の大端部に跨がる面域の近傍に配置していることから、測定用ギャップ部10に潤滑剤6がさらに入り易くなり、安定した正確な劣化検出が可能となる。
Generally, in a rolling bearing, the lubricant is dragged by the rolling elements and moves in the circumferential direction, and is gradually pushed out in the axial direction toward the seal side of the bearing by the lubricant discharged from between the rolling surfaces of the inner and outer rings. In the case of this
Further, due to the flow of the
これにより、上記潤滑剤劣化検出装置1を搭載したこの検出装置付き軸受21では、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化を、リアルタイムで安定良く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。
Thereby, in this
図9および図10は、上記した潤滑剤劣化検出装置1を、鉄道車両用軸受に組み込んでなる検出装置付き軸受の他の例を示す。この検出装置付き軸受21Aでは、図7および図8に示した検出装置付き軸受21において、潤滑剤劣化検出装置1の2本の光ファイバ4,5の先端間の測定用ギャップ部10が、保持器27の内径面からころ26の大端部に跨がる面域の近傍に配置されている。その他の構成は図7および図8に示す構成例の場合と同様であり、ここではその説明を省略する。
FIG. 9 and FIG. 10 show another example of a bearing with a detection device in which the above-described lubricant
転がり軸受では、上記したように潤滑剤が流動するので、保持器の内径面から転動体の大端部に跨がる面域の近傍でも、潤滑剤の流動性が大きくなる。この検出装置付き軸受21Aの場合、2本の光ファイバ4,5の先端間の測定用ギャップ部10を、保持器27の内径面からころ26の大端部に跨がる面域の近傍に配置していることから、測定用ギャップ部10に潤滑剤6がさらに入り易くなり、安定した正確な劣化検出が可能となる。
In the rolling bearing, since the lubricant flows as described above, the fluidity of the lubricant is increased even in the vicinity of the surface area extending from the inner diameter surface of the cage to the large end of the rolling element. In the case of this
1…潤滑剤劣化検出装置
2…発光素子
3…受光素子
4…投光側光ファイバ
4a…反射面
5…受光側光ファイバ
5a…反射面
6…潤滑剤
7…判定手段
10…測定用ギャップ部(潤滑剤の配置空間)
21,21A…検出装置付き軸受
25…外輪
26…ころ
27…保持器
DESCRIPTION OF
21, 21A ...
Claims (5)
先端が潤滑剤の配置空間を介して並ぶ2本の光ファイバを設け、これら2本の光ファイバは、それぞれ先端を斜めにカットしてその斜めカット面を反射コーティングした反射面とし、これら斜めの反射面は、一方の光ファイバを通る光が先端の反射面で他方の光ファイバの反射面に向けて反射してこの反射面から他方の光ファイバ内に反射する方向とし、前記一方の光ファイバの基端に発光素子を、他方の光ファイバの基端に受光素子をそれぞれ配置し、前記受光素子の出力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を設け、
前記2本の光ファイバの先端を、軸受の外輪の内径面からころの端部に跨がる面域の近傍、または保持器の内径面からころの端部に跨がる面域の近傍に配置し、かつ前記2本の光ファイバの先端の並び方向を軸受の径方向とし、前記2本の光ファイバは、先端以外の部分を、これら2本の光ファイバを覆う一体化された部材で固定状態としてこれら2本の光ファイバの先端間の測定用ギャップ部のギャップを一定に保つようにしたことを特徴とする軸受の潤滑剤劣化検出装置。 A lubricant deterioration detection device for a bearing, the tip of which is disposed inside the roller bearing and detects the deterioration state of the lubricant enclosed in the bearing,
The two optical fibers-edge lined through configuration space of the lubricant provided, these two optical fibers, the diagonal cut plane and a reflective coating reflecting surface respectively cut the tip obliquely, these oblique The reflecting surface of the optical fiber is configured such that light passing through one optical fiber is reflected by the reflecting surface at the tip toward the reflecting surface of the other optical fiber and reflected from the reflecting surface into the other optical fiber. the light-emitting element at the proximal end of the fiber, the light receiving element is disposed at the proximal end of the other optical fiber, setting a determination means for detecting the amount of foreign matter mixed in the lubricant from the output of said light receiving element,
The front ends of the two optical fibers are in the vicinity of a surface area extending from the inner diameter surface of the outer ring of the bearing to the end of the roller, or in the vicinity of a surface area extending from the inner diameter surface of the cage to the end of the roller. The two optical fibers are arranged in the radial direction of the bearing, and the two optical fibers are formed by an integrated member that covers the two optical fibers except for the tips. these two measurement gap bearing Jun lubricant deterioration detecting device characterized in that to keep a constant gap between the tip of the optical fiber as a fixed state.
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