(57)【要約】【課題】軸受組み込みの際にセンサ等に動作異常を生じさせてしまうのを抑制し、かつ余分なスペースを確保せずとも軸受に組み込むことができる軸受用ころの状態検出装置を提供する。【解決手段】本発明の状態検出装置は、円すいころ１４の物理的な状態を検出する歪ゲージ４０と、歪ゲージ４０が出力する検出信号を取得し、前記検出信号の処理を行って外部に送信する処理部４１とを備えている。歪ゲージ４０及び処理部４１は、円すいころ１４の軸中心に設けられた貫通孔２２の内部に収容される。【選択図】      図２
2014114934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軌道輪と、前記第１軌道輪と同心に配置される第２軌道輪との間に転動自在に配置される軸受用ころの物理的な状態を検出する状態検出装置であって、
前記軸受用ころの物理的な状態を検出するセンサと、
前記センサが出力する検出信号を取得し、前記検出信号の処理を行って外部に送信する処理部と、を備え、
前記センサ及び前記処理部は、前記軸受用ころの軸中心に設けられた中心孔の内部に収容されることを特徴とする状態検出装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記センサの検出信号を処理して得た検出データを記憶する記憶部を備えている請求項１に記載の状態検出装置。
【請求項３】
前記処理部は、基板上に設けられており、
前記基板は、前記中心孔の内側面に対して非接触状態で前記中心孔の内部に収容される請求項１又は２に記載の状態検出装置。
【請求項４】
前記基板と、前記中心孔の内側面との間に介在し、前記基板を前記中心孔の内側面に対して非接触状態で保持する基板保持材をさらに備えている請求項３に記載の状態検出装置。
【請求項５】
前記基板保持材は、基板の剛性よりも低い剛性の素材によって形成されている請求項４に記載の状態検出装置。
【請求項６】
第１軌道輪と、
前記第１軌道輪と互いに同心に配置される第２軌道輪と、
両軌道輪の間に転動自在に配置される複数の軸受用ころと、
前記軸受用ころの物理的な状態を検出する状態検出装置と、を備えたセンサ付きころ軸受装置において、
前記状態検出装置が、請求項１〜５のいずれか一項に記載の状態検出装置であることを特徴とするセンサ付きころ軸受装置。
【請求項７】
一端に風力を受ける回転翼が一体回転可能に設けられた主軸と、
前記主軸の回転力で発電する発電機と、
前記主軸を回転自在に支持する軸受装置と、を備えた風力発電機において、
前記軸受装置が、請求項６に記載のセンサ付きころ軸受装置であることを特徴とする風力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受用ころの状態を検出するための状態検出装置、ころセンサ付き軸受装置、及び風力発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の実際の使用環境下において、当該転がり軸受に作用している軸受荷重等、転がり軸受の物理的な状態を把握することは、当該転がり軸受の設計の最適化や、耐久性評価、寿命予測等を行う上で重要である。
このため従来から、ころに作用する荷重を検出するセンサと、センサケーブルを介して前記センサに接続され前記センサの出力を取得して記録する記録装置とを備えた軸受用荷重検出装置を軸受のころに設け、転がり軸受に作用する荷重を測定する試みがなされている。
【０００３】
前記軸受用荷重検出装置は、前記ころに作用する荷重を軸受荷重として測定する装置であり、前記センサを前記ころの軸中心に形成された貫通孔の内周面に固定し、転がり軸受を運転させたときに、前記ころに作用する荷重を前記センサにより測定することで転がり軸受に作用する荷重を測定する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１４９５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の軸受用荷重検出装置は、前記センサを前記ころの貫通孔内部に固定するとともに、前記記録装置をころの端面に軸方向に突出させた状態で固定している。このため、本来は突出物等のないころの端面側に、前記記録装置を設置するための余分なスペースを確保する必要があり、余分なスペースを確保できない場合には、その軸受には上記軸受用荷重検出装置を設けることができないこととなり、適用可能な軸受が制限されてしまう。
【０００６】
さらに、記録装置が端面から突出しているので、前記ころを転がり軸受に組み込む際に、前記記録装置を周辺部材に接触させてしまうことがある。このように、前記記録装置を周辺機器に接触させてしまうと、記録装置の破損や、記録装置とセンサとを繋ぐケーブルの断線が生じ、センサ等に動作異常を生じさせてしまう懸念もあった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、軸受組み込みの際にセンサ異常を生じさせてしまうのを抑制し、かつ余分なスペースを確保せずとも軸受に組み込むことができる軸受用ころの状態検出装置、センサ付きころ軸受装置、及び風力発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、第１軌道輪と、前記第１軌道輪と同心に配置される第２軌道輪との間に転動自在に配置される軸受用ころの物理的な状態を検出する状態検出装置であって、前記軸受用ころの物理的な状態を検出するセンサと、前記センサが出力する検出信号を取得し、前記検出信号の処理を行って外部に送信する処理部と、を備え、前記センサ及び前記処理部は、前記軸受用ころの軸中心に設けられた中心孔の内部に収容されることを特徴としている。
【０００９】
上記構成の状態検出装置によれば、センサ及び処理部が、軸受用ころの軸中心に設けられた中心孔の内部に収容されるので、上記従来例の記憶装置のように、ころの端部から突出固定される、センサに関連する付帯物等がない。このため、余分なスペースを確保せずともセンサ及び処理部が設けられたころを軸受に組み込むことができる。
さらに、上記構成の状態検出装置では、センサ及び処理部が、軸受用ころの軸中心に設けられた中心孔の内部に収容されるので、センサ及び処理部が設けられたころを軸受に組み込む際に、センサや処理部が周辺機器に直接接触することがない。このため、周辺機器に対する接触によってセンサや処理部に故障や動作異常を生じさせてしまうことを抑制することができる。
【００１０】
上記状態検出装置において、前記処理部は、前記センサの検出信号を処理して得た検出データを記憶する記憶部を備えていてもよく、この場合、軸受が運転状態のときに検出される検出信号を記憶部に逐次、記憶蓄積しておき、後に、軸受が停止したときに、有線通信等によって、記憶部に蓄積された検出信号を検出結果として外部機器に対して送信することができる。このため、例えば、検出結果を無線通信等によって逐次送信する場合と比較して、検出結果に含まれるノイズ等の影響を低減することができる。
【００１１】
また、上記状態検出装置において、前記処理部は、基板上に設けられており、前記基板は、前記中心孔の内側面に対して非接触状態で前記中心孔の内部に収容されることが好ましく、さらにこの場合、前記基板と、前記中心孔の内側面との間に介在し、前記基板を前記中心孔の内側面に対して非接触状態で保持する基板保持材をさらに備えていることが好ましい。
この場合、基板保持材によって、基板を中心孔の内側面に対して非接触状態で保持することができるので、軸受が運転状態のときに、ころに作用する応力や振動が中心孔の内側面を介して基板に伝搬するのを抑制することができる。これにより、ころに作用する応力や振動によって基板に破損が生じ、センサ及び処理部の動作に異常が生じるのを抑制できる。
【００１２】
また、上記状態検出装置において、前記基板保持材は、基板の剛性よりも低い剛性の素材によって形成されていることが好ましく、この場合、ころに作用する応力や振動が基板に伝搬するのをより確実に抑制することができる。
【００１３】
また、本発明は、第１軌道輪と、前記第１軌道輪と互いに同心に配置される第２軌道輪と、両軌道輪の間に転動自在に配置される複数の軸受用ころと、前記軸受用ころの物理的な状態を検出する状態検出装置と、を備えたセンサ付きころ軸受装置において、前記状態検出装置が、上述の状態検出装置であることを特徴としている。
上記構成のセンサ付きころ軸受装置によれば、上述したように、軸受組み込みの際にセンサに動作異常を生じさせてしまうのを抑制し、かつ余分なスペースを確保せずともセンサ等を軸受に組み込むことができる。
【００１４】
本発明は、風力を受ける回転翼に一体回転可能に設けられた主軸と、前記主軸の回転力で発電する発電機と、前記主軸を回転自在に支持する軸受装置と、を備えた風力発電機において、前記軸受装置が、上述のセンサ付きころ軸受装置であることを特徴している。
上記構成の風力発電機によれば、軸受組み込みの際にセンサに動作異常を生じさせてしまうのを抑制し、かつ余分なスペースを確保せずともセンサ等を軸受に組み込むことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の軸受用ころの状態検出装置、センサ付きころ軸受装置、及び風力発電機によれば、軸受組み込みの際にセンサに動作異常を生じさせてしまうのを抑制し、かつ余分なスペースを確保せずとも軸受に組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る状態検出装置を適用した円すいころ軸受の断面図である。
【図２】（ａ）は、歪ゲージ及び処理部が設けられている円すいころを含む円すいころ軸受１０の断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）中、Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。
【図３】検出対象ころを含んだ円すいころ軸受を小径端面側からみたときの外観図である。
【図４】（ａ）は、歪ゲージ、及び処理部の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、（ａ）中、データ処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る状態検出装置を適用した円すいころ軸受の断面図である。
【図６】検出対象ころを含んだ円すいころ軸受を小径端面側からみたときの外観図である。
【図７】第２の実施形態に係る検出対象ころの断面図である。
【図８】分割型保持器の他の態様を示した図である。
【図９】基板を保持した基板保持材を中心孔に挿入する際の態様を説明するための図である。
【図１０】無線通信可能な通信部を備えたデータ処理部のブロック図である。
【図１１】風力発電機の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る状態検出装置を適用した円すいころ軸受の断面図である。本実施の形態の円すいころ軸受１０は、ピンタイプ保持器１１を備えたものであり、外輪（第１軌道輪）１２、内輪（第２軌道輪）１３、複数の円すいころ１４、及びピンタイプ保持器１１を備えている。
【００１８】
外輪１２は、その外周側がハウジング１６に固定され、内周側には軸方向に対して傾斜する外輪軌道面１７を有している。また、外輪１２は、軸方向の一端部が他端部よりも径方向に厚く形成されることによって断面形状が台形状に形成されている。
また、内輪１３は、内周側に回転軸１８が嵌合され、外周側には軸方向に対して傾斜するとともに外輪軌道面１７に対向する内輪軌道面１９を有している。また、内輪軌道面１９の軸方向両側には、円すいころ１４の軸方向の移動を規制する鍔部２０が形成されている。
【００１９】
複数の円すいころ１４は、外輪軌道面１７と内輪軌道面１９との間に、保持器１１によって保持された状態で周方向に間隔をあけて配置されている。また、各円すいころ１４の軸中心には貫通孔２２が形成されている。この貫通孔２２は、円すいころ１４の中心軸に沿って延び、円すいころ１４を貫通している。
【００２０】
保持器１１は、環状の第１リング２３と、この第１リング２３に対して軸方向に間隔をあけて設けられた環状の第２リング２４と、第１，第２リング２３，２４を連結する丸棒状のピン２５とを備えている。
第１リング２３には、周方向に間隔をあけて複数のネジ孔２６が貫通・形成されている。第２リング２４は、第１リング２３の内径よりも小さい内径、及び第１リング２３の外径よりも小さい外径を有し、周方向に間隔をあけて複数の取付孔２７が形成されている。
【００２１】
ピン２５の一端部には、雄ネジ２９が形成されている。雄ネジ部２９は、第１リング２３のネジ孔２６に螺合されている。ピン２５の他端部３０は、第２リング２４の取付孔２７に圧入されている。ピン２５は、両端が第１，第２リング２３，２４に螺合、圧入されることで、第１，第２リング２３，２４に固定されている。また、ピン２５の長さ方向中途部は、円すいころ１４の貫通孔２２に挿通され、円すいころ１４を回転自在に支持している。
【００２２】
なお、他端部３０は、圧入後、第２リング２４の取付孔２７の周囲に溶接されていてもよい。
また、他端部３０の外径寸法が、第２リング２４の取付孔２７に対して、例えば、０〜０．１ｍｍ程度のすき間が形成される程度の嵌め合いとなるようにピン２５を形成し、他端部３０を取付孔２７に挿入した後、他端部３０の端面側から溶接することで、ピン２５の他端部３０を第２リング２４に固定してもよい。
さらに、ピン２５の一端部についても、雄ネジ部２９を螺合することによる第１リング２３への固定に代えて、第１リング２３に取付孔を設けるとともに、ピン２５の一端部に前記取付孔に対して０〜０．１ｍｍ程度のすき間が形成される程度の嵌め合いとなる挿入部を設け、前記挿入部を前記取付孔に挿入した後、挿入部の端面側から溶接することによって一端部を第１リング２３に固定してもよい。
【００２３】
以上の構成を有する円すいころ軸受１０においては、回転軸１８の回転に伴って内輪１３が回転し、この内輪１３の回転に伴って、各円すいころ１４が、自身の軸心回りに自転しながら円すいころ軸受１０の軸心回りに公転運動する。
【００２４】
本実施形態において、上記複数の円すいころ１４の内、少なくとも１つの円すいころ１４には、ころの物理的状態を検出する状態検出装置を構成している、当該円すいころ１４に作用する荷重を検出するための歪ゲージ、及び前記歪ゲージの出力信号の処理を行う処理部が設けられている。
図２（ａ）は、歪ゲージ及び処理部が設けられている円すいころ１４を含む円すいころ軸受１０の断面図である。図２（ａ）中、円すいころ１４（以下、「検出対象ころ」ともいう）に設けられている歪ゲージ４０、及び処理部４１は、円すいころ１４の貫通孔２２の内部に収容されている。
【００２５】
歪ゲージ４０は、上述したように、円すいころ１４に作用する荷重を検出するものであり、円すいころ１４の状態として、当該円すいころ１４に作用する荷重を検出するためのセンサを構成している。
歪ゲージ４０は、貫通孔２２の軸方向両端部に２箇所設けられており、貫通孔２２の内周面２２ａに強固に接着固定されている。歪ゲージ４０は、リード線等を介して処理部４１に接続されており、このリード線を通じて処理部４１に対して検出信号を出力する。
【００２６】
処理部４１は、歪ゲージ４０が出力する検出信号を取得し、この検出信号の処理を行って外部に送信する機能を有している。
処理部４１は、基板４２上に実装された回路やＩＣチップ等によって構成される機能部である。したがって、図２（ａ）に示すように、処理部４１を構成する回路やＩＣチップ等が実装された基板４２が貫通孔２２に収容されている。
【００２７】
図２（ｂ）は、図２（ａ）中、Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板４２は、貫通孔２２の内周面２２ａに対して非接触状態で貫通孔２２の内部に収容されている。
貫通孔２２の内部には、基板保持材４３が充填されている。基板保持材４３は、シリコンゴム等のゴム状の弾性体によって形成されている。
基板保持材４３は、経時変化によって硬化し弾性体となる液状ゴム等の液状素材を用いて形成されている。基板保持材４３は、前記液状素材を貫通孔２２に流し込んで充填した後、所定時間放置することによって前記液状素材を硬化させることで弾性体として形成されている。
【００２８】
前記液状素材を貫通孔２２に充填するには、まず、貫通孔２２の内周面２２ａに歪ゲージ４０を接着固定する。次いで、歪ゲージ４０から延びるリード線を基板４２（処理部４１）に結線し、治具等によって、基板４２、及び後述する通信コネクタ４４を、貫通孔２２の内部の所定位置に収容し保持する。このとき、基板４２は、貫通孔２２の内周面２２ａに対して非接触状態で保持する。
その後、前記液状素材を、貫通孔２２に流し込んで充填する。このとき、前記液状素材は、基板４２と、貫通孔２２の内周面２２ａとの間に介在するように充填される。その状態で前記液状素材が硬化することで、弾性体としての基板保持材４３が貫通孔２２内部に形成される。
【００２９】
上記のように形成された基板保持材４３は、基板４２と、貫通孔２２の内周面２２ａとの間に介在するように形成され、基板４２を貫通孔２２の内周面２２ａに対して非接触状態で貫通孔２２の内部に保持している。
【００３０】
本実施形態では、基板保持材４３によって、基板４２を貫通孔２２の内周面２２ａに対して非接触状態で保持することができるので、円すいころ軸受１０が運転状態のときに、検出対象ころに作用する応力や振動が内周面２２ａを介して基板４２に伝搬するのを抑制することができる。これにより、検出対象ころに作用する応力や振動によって基板４２に破損が生じ、歪ゲージ４０及び処理部４１の動作に異常が生じるのを抑制できる。
【００３１】
なお、弾性体である基板保持材４３は、基板４２の剛性よりも低い剛性とされており、円すいころ１４に作用する応力や振動が基板４２に伝搬するのをより確実に抑制する。
具体的に基板保持材４３に用いる素材としては、例えば、低温（１００℃前後）で硬化するシリコンゴム  ＫＥ−１８８６（信越シリコーン（株）製）を用いることができる。
【００３２】
図２（ａ）を参照して、貫通孔２２の内部には、通信コネクタ４４も収容されている。この通信コネクタ４４は、処理部４１に信号線等を介して接続されている。通信コネクタ４４は、貫通孔２２の円すいころ１４小径端側の開口部に、接続口４４ａがころ端面から露出するように配置されている。このため、通信コネクタ４４は、保持器１１の第２リング２４に形成された取付孔２７から接続口４４ａを臨むことができる位置に配置されている。このように配置することで、取付孔２７を通じて外部機器から延びる通信ケーブルを通信コネクタ４４に接続することができる。
【００３３】
通信コネクタ４４には、外部に設置されたパーソナルコンピュータ（パソコン）Ｐから延びる通信ケーブルＣが接続される。
処理部４１は、歪ゲージ４０が出力した検出信号に基づく検出データを通信コネクタ４４、及び通信ケーブルＣを介してパソコンＰに送信する。
【００３４】
図３は、検出対象ころ１４Ａを含んだ円すいころ軸受１０を小径端面側からみたときの外観図である。通信コネクタ４４は、上述のように、第２リング２４に形成された取付孔２７から接続口４４ａを臨むことができる位置に配置されている。
【００３５】
検出対象ころ１４Ａの貫通孔２２には、基板４２、及び基板保持材４３が設けられているので、保持器１１のピン２５は挿通できない。このため、本実施形態では、図３に示すようなセパレータ４５によって、検出対象ころ１４Ａの周方向の位置を保持している。このセパレータ４５は、断面形状が略Ｔ字型に形成され、検出対象ころ１４Ａと、その両側の円すいころ１４との間に配置されており、各円すいころ１４，１４Ａの径方向中間部と径方向外側部とに当接して各円すいころ１４，１４Ａの間隔を保っている。また、セパレータ４５は、円すいころ１４の軸方向長さと略同一の長さを有しており、第１リング２３と第２リング２４の間に隙間をもって挟まれている。
【００３６】
図４（ａ）は、歪ゲージ４０、及び処理部４１の構成を示すブロック図である。
図中、処理部４１は、歪ゲージ４０が接続されるブリッジ回路５０と、歪ゲージ４０及びブリッジ回路５０を用いて歪ゲージ４０が出力する検出信号の処理や、その他各部の制御を行うデータ処理部５１とを備えている。
【００３７】
データ処理部５１は、上述のように、通信ケーブルＣを介して、パソコンＰとの間で通信可能に接続される。また、データ処理部５１は、ブリッジ回路５０に所定の入力電圧を与えることで、ブリッジ回路５０に歪ゲージ４０による検出結果に基づいた検出信号を出力させる。
ブリッジ回路５０には、増幅器５２が接続されている。ブリッジ回路５０は、前記検出信号を増幅器５２に与える。増幅器５２は、与えられた前記検出信号を増幅し、データ処理部５１に与える。
データ処理部５１は、増幅された前記検出信号が与えられると、この検出信号に対して必要な処理を行い、通信コネクタ４４及び通信ケーブルＣを通じて、処理によって得られた検出データをパソコンＰに送信する。
【００３８】
処理部４１は、さらに、各部に対して電力を供給する電源部５３を備えている。電源部５３は、２次電池や、キャパシタによって構成されており、充放電可能に構成されている。電源部５３は、充電電力として、例えば、通信ケーブルＣを介してパソコンＰから供給を受けることができる。電源部５３は、データ処理部５１に接続されている。データ処理部５１は、電源部５３による電力の供給や充電に関する制御を行う。
【００３９】
図４（ｂ）は、（ａ）中、データ処理部５１の構成を示すブロック図である。
データ処理部５１は、増幅器５２から与えられるアナログの検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）６０と、検出信号をデジタル変換して得られたデジタルの検出データを記憶する記憶部としてのデータメモリ部６１と、検出データを外部のパソコンＰ等に向けて送信する入出力部６２と、制御部６３とを備えている。
【００４０】
制御部６３は、上記各機能部６０，６１，６２を包括的に制御するとともに、ブリッジ回路５０に与える入力電圧の制御や、電源部５３の制御を行う。
入出力部６２は、通信コネクタ４４に接続される通信ケーブルＣを通じて、パソコンＰ等の外部機器との間で通信を行う機能を有しており、データメモリ部６１に蓄積されている検出データの送信の他、パソコンＰからの制御部６３に対する制御命令等の受信も行う。このように、入出力部６２は、通信コネクタ４４とともに通信部を構成している。
【００４１】
上記構成の処理部４１は、円すいころ１４に荷重が作用したときに出力される歪ゲージ４０による検出信号を、増幅器５２によって増幅した後、デジタルの検出データに変換し、その検出データをデータメモリ部６１に記憶、蓄積する。データメモリ部６１は、所定期間の間に検出された検出データを記憶、蓄積することができる記憶容量を有している。
よって、処理部４１は、データメモリ部６１に記憶、蓄積された所定期間の間に検出された検出データを、入出力部６２及び通信コネクタ４４を通じてパソコンＰ等の外部機器に向けて送信する。
【００４２】
このように、本実施形態では、円すいころ軸受１０が運転状態のときに検出される検出データをデータメモリ部６１に逐次、記憶蓄積し、後に、円すいころ軸受１０が停止したときに、有線通信によって、データメモリ部６１に蓄積された検出データを外部機器に対して送信する。このため、例えば、検出データを無線通信等によって逐次送信する場合と比較して、検出データに含まれるノイズ等の影響を低減することができる。
【００４３】
検出データを受信したパソコンＰは、この検出データに基づいて、円すいころ１４に作用している荷重を求めることができる。さらに、パソコンＰは、円すいころ軸受１０全体に作用している軸受荷重をも求めることができる。
このように、パソコンＰでは、円すいころ１４の物理的状態を示す１つの要素である、円すいころ１４に作用している荷重を検出することができる。
【００４４】
上記構成の状態検出装置によれば、歪ゲージ４０、及び歪ゲージ４０の制御機能や外部機器との通信機能を有する処理部４１が、円すいころ１４の貫通孔２２の内部に収容されているので、円すいころ１４の端部から突出して固定される、歪ゲージ４０に関連する付帯物等がない。このため、余分なスペースを確保せずとも歪ゲージ４０及び処理部４１が設けられた検出対象ころを円すいころ軸受１０に組み込むことができる。
【００４５】
さらに、上記構成の状態検出装置では、歪ゲージ４０及び処理部４１が、貫通孔２２の内部に収容されているので、検出対象ころを円すいころ軸受１０に組み込む際に、歪ゲージ４０や処理部４１が周辺機器に直接接触することがない。このため、周辺機器に対する接触によって歪ゲージ４０や処理部４１に故障や動作異常を生じさせてしまうことを抑制することができる。
【００４６】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る状態検出装置を適用した円すいころ軸受１０の断面図であり、図６は検出対象ころ１４Ａを含んだ円すいころ軸受１０を小径端面側からみたときの外観図である。
本実施形態の円すいころ軸受１０は、円すいころ軸受１の内輪小鍔２０ａ側に配置される環状の小径リム部７１と、円すいころ軸受１の内輪大鍔２０ｂ側に配置される環状の大径リム部７２と、これら両リム部７１，７２の間に周方向に所定間隔をおいて架設された複数の柱部７３とを備えた梯子状の部材（セグメント）を、周方向に複数個繋げることで環状とされた分割型保持器７０が用いられている。
【００４７】
分割型保持器７０は、ＰＡやＰＥＥＫ等の合成樹脂を用いて射出成形によって形成された部材であり、両リム部７１，７２と、互いに隣り合う２本の柱部７３とによって囲まれる空間が、円すいころ１４を収容保持するポケットＴを構成している。
よって本実施形態の円すいころ１４は、上記第１の実施形態の円すいころ１４のように貫通孔２２がない。このため、検出対象ころのみに、センサ及び処理部４１が実装された基板４２を収容する孔が形成されている。
【００４８】
図７は、第２の実施形態に係る検出対象ころ１４Ａの断面図である。
本実施形態の検出対象ころ１４Ａは、当該ころの軸中心に沿って中心孔７４が形成されている。中心孔７４は、検出対象ころ１４Ａの小径端面１４ａ側に開口した有底孔として形成されている。
【００４９】
中心孔７４の底面７４ｂには、円すいころ１４の状態を検出するセンサとして、３軸方向に計測可能な振動センサ７５が固定されている。つまり、本実施形態では、円すいころ１４の振動を検出するように構成されている。
【００５０】
中心孔７４の内部には、第１の実施形態と同様の方法によって、基板保持材４３が充填されている。
本実施形態では、中心孔７４が有底孔として形成されているので、その開口部から、基板保持材４３の形成に用いる液状素材を流し込めばよく、基板保持材４３を中心孔７４の内部に充填することが容易である。
【００５１】
処理部４１が実装された基板４２は、この基板保持材４３によって、中心孔７４の内周面２２ａ、及び底面７４ｂに対して非接触状態で中心孔７４の内部に保持、収容されている。
【００５２】
ここで、中心孔７４の内周径寸法は、円すいころ１４の外周径寸法に対して極端に大きいと、強度の低下を招くおそれがある。このため、中心孔７４の内周径寸法は、円すいころ１４の外周径寸法を基準として、２０％〜３０％の範囲に設定されていることが好ましい。
なお、上記外周径寸法は、円筒ころでは、その外周径寸法を基準とし、本実施形態のように円すいころの場合は、小径端の外周径を基準とする。
【００５３】
また、通信コネクタ４４も、第１の実施形態と同様に、中心孔７４の開口部に、接続口４４ａがころ端面から露出するように保持配置されている。
【００５４】
図６を参照して、小径リム部７１には、通信コネクタ４４の接続口４４ａに対応する位置に孔部７６が形成されている。通信コネクタ４４は、小径リム部７１に形成された孔部７６から接続口４４ａを臨むことができる位置に配置されている。このように配置することで、孔部７６を通じて外部機器から延びる通信ケーブルを通信コネクタ４４に接続することができる。
【００５５】
振動センサ７５及び処理部４１による検出データの処理については、第１の実施形態と同様である。
以上のように、円すいころに貫通孔がない場合であっても、センサ及び処理部を収容保持する中心孔を設けることで、円すいころの状態を検出することができる。
【００５６】
なお、上記実施形態では、分割型保持器７０の小径リム部７１に孔部７６を設けることで、外部機器からの通信ケーブルを通信コネクタ４４に接続できるように構成したが、例えば、図８（ａ）に示すように、孔部７６に代えて、通信コネクタ４４を外部から臨むことができるように形成された切欠部７７を形成してもよい。
さらに、図８（ｂ）に示すように、通信コネクタ４４の位置を可能な限り径方向にオフセットさせ、小径リム部７１全体の形状を、通信コネクタ４４を回避可能な形状としてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、基板保持材４３の形成に用いる液状素材を中心孔７４に流し込むことで、基板保持材４３を中心孔７４の内部に形成したが、例えば、図９に示すように、予め、中心孔７４の内側に挿入可能な形状の弾性体に形成された基板保持材４３を中心孔７４に挿入するしてもよい。この場合、振動センサ７５は、検出対象ころ１４Ａに強固に固定する必要があるため、予め、底面７４ｂに固定しておく。弾性体として形成された基板保持材４３の内部には、処理部４１が実装された基板４２及び通信コネクタ４４が所定の位置に配置されるように保持されている。
【００５８】
上記のように、予め、基板４２及び通信コネクタ４４を保持した基板保持材４３を形成することで、その取り扱いが容易となり、より容易にセンサ及び処理部４１を中心孔７４の内部に収容することができる。
【００５９】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されることはない。
上記実施形態では、処理部４１は、入出力部６２（図４）及び入出力部６２から延びる通信コネクタ４４（図４）に接続される通信ケーブルを介して、パソコン等の外部機器と有線通信を行う場合を示したが、例えば、外部機器との間の通信を無線で行うように構成してもよい。
【００６０】
図１０は、無線通信可能な通信部を備えたデータ処理部５１（処理部４１）のブロック図である。図１０中、データ処理部５１の通信部は、入出力部６２（図４）及び通信コネクタ４４（図４）に代えて、送受信部８０、及びアンテナ８１を備えている。
アンテナ８１は、外部に突出しないように、基板４２とともに基板保持材４３に埋包されている。
【００６１】
送受信部８０及びアンテナ８１は、外部機器との間で無線通信を行う機能を有している。データ処理部５１は、送受信部８０及びアンテナ８１によって、外部機器に向けて、検出データを無線送信することができる。
この場合、データ処理部５１は、通信コネクタに通信ケーブルを接続することなく、検出データを外部機器に対して送信することができるので、検出データの外部への取り出しが容易になる。また、通信コネクタに外部から通信ケーブルを差込可能に露出させる必要がないので、保持器等に対する加工や形状の変更等も行う必要がなくなる。
【００６２】
また、通信ケーブルを接続する必要がないので、ころ軸受が運転している際においてもデータ処理部５１は、外部機器と通信が可能である。よって、データ処理部５１は、ころ軸受を運転させた状態で、センサが検出した検出データをそのまま、外部機器へ無線送信することもできる。
【００６３】
さらに、センサが検出したデータをそのまま無線送信する場合、データ処理部５１は、検出データを記憶蓄積する必要がないので、データメモリ部６１を除いた構成とすることもできる。
【００６４】
また、制御部６３は、アンテナ８１が所定の共振周波数を受信したときに電源部５３（図４）を充電するように構成することもできる。この場合、非接触によって、電源部５３に充電することができる。
【００６５】
ころの物理的状態を検出するためのセンサとして、上記各実施形態では、歪ゲージ、及び振動センサを用いた場合を例示したが、これら以外に、スキュー角等ころの挙動を検出するために３軸のジャイロセンサを用いることもできるし、温度センサや、加速度センサ等、ころの物理的状態を検出することが可能な各種センサを用いることができる。
【００６６】
また、上記各実施形態では、ピンタイプ保持器を備えた円すいころ軸受、及び分割型保持器を備えた円すいころ軸受に状態検出装置を設けた場合を示したが、もみ抜き保持器や、打ち抜き保持器等、その他の保持器を備えた軸受に対しても適用することができる。
また、本発明は、上記各実施形態にて示した円すいころ軸受だけでなく、円筒ころ軸受や、自動調心ころ軸受等、転動体としてころを用いた転がり軸受に適用することができる。
【００６７】
上記各実施形態にて示した、状態検出装置が適用された円すいころ軸受１０は、例えば、風力発電機の主軸を支持するための軸受として好適に用いることができる。
図１１は、風力発電機の模式図である。図１１に示すように、風力発電機１は、一端に風力を受ける回転翼２が一体回転可能に設けられた主軸３と、主軸３の回転力で発電する発電機４と、主軸３と発電機４の入力軸（図示せず）とを結合する増速機５と、これらを支持している支持台６とを備えている。
状態検出装置が適用された円すいころ軸受１０は、支持台６から立設された軸受ハウジング７に組み込まれており、主軸３を回転自在に支持している。
【００６８】
上記風力発電機１の主軸３は比較的大径であり、大型の風力発電機１では主軸３の直径が数メートルのものもある。このため、主軸３を支持する円すいころ軸受１０や、円すいころ軸受１０を構成する円すいころ１４もこれに伴って大型のものが用いられる。すなわち、円すいころ１４が大型であるため、その内部にセンサや基板４２等を収納する空間を確保することが容易であり、上記実施形態にて示した状態検出装置を適用するのに特に適している。
【００６９】
また、風力発電機１は、その大きさや設置環境（例えば洋上）によってはメンテナンスが容易ではない点や、故障の発生等によって長期間に亘って稼働を停止させると採算性が悪化する点から、できる限り長期間に亘っての連続稼働（例えば、２０年以上）が求められる。
【００７０】
この点、上記状態検出装置を適用した円すいころ軸受１０を、風力発電機１の主軸３を支持するころ軸受として用いれば、風力発電機１を分解し円すいころ軸受１０を取り外すことなく、当該円すいころ軸受１０の状態を把握、監視することができる。この結果、円すいころ軸受１０に生じる故障を未然に防止することができ、長期間の連続稼働を実現できる。
また、故障の発生や部品寿命を事前に予測でき、稼働を停止させる場合にも、稼働停止期間を最小限にとどめることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１：風力発電機              ２：回転翼              ３：主軸
４：発電機                １０：円すいころ軸受    １２：外輪（第１軌道輪）
１３：内輪（第２軌道輪）    １４：円すいころ        ２２：貫通孔（中心孔）
４０：歪ゲージ（センサ）    ４１：処理部            ４２：基板
４３：基板保持材            ６１：データメモリ部（記憶部）
７５：振動センサ（センサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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