(57)【要約】【課題】転動装置におけるセンサの検出信号を外部へ伝送するためのケーブルを不要にでき、且つ、検出信号の送信タイミングの重複等に起因する通信エラーが生じることがなく、多数のワイヤレスセンサの検出データを効率良く転動装置の異常検知等に活用することができるワイヤレスセンサ付き転動装置を提供すること。【解決手段】軸受装置（３）の運転状態を検出するための検出器（１３）を有したワイヤレスセンサ（１）と、検出器（１３）が検出したデータを分析するデータ監視装置（２）とに、無線データ送受信機能をそれぞれ装備して、双方向通信によって、軸受装置（３）の運転状態を示すデータを収集可能にする。【選択図】　　　図１
2004126852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動装置と、
前記転動装置の運転状態を検出するための検出器および無線送受信機能を備えたセンサ側通信回路を有し、予め自己に割り当てられた識別情報を含む送信要求信号を前記センサ側通信回路が受信すると前記検出器の検出信号を前記識別情報と共に送信データとして前記センサ側通信回路から送信するワイヤレスセンサと、
無線送受信機能を備え、前記送信要求信号を送信して前記ワイヤレスセンサからの送信データを受信する監視側通信回路および前記監視側通信回路を介して受信したデータを蓄積するメモリを有するデータ監視装置と、
を備えていることを特徴とするワイヤレスセンサ付き転動装置。
【請求項２】
前記データ監視装置が、通信機能を有し、前記メモリに蓄積された受信データを所定の分析判定処理を行なうコンピュータに送信することを特徴とする請求項１に記載したワイヤレスセンサ付き転動装置。
【請求項３】
前記データ監視装置が、前記メモリに蓄積された受信データを所定のタイミングで前記コンピュータへ送信することを特徴とする請求項２に記載したワイヤレスセンサ付き転動装置。
【請求項４】
前記データ監視装置が、内蔵電源を持ち、持ち運び可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載したワイヤレスセンサ付き転動装置。
【請求項５】
前記データ監視装置が、受信データが規定の閾値を超えたときに異常警告音を発することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載したワイヤレスセンサ付き転動装置。
【請求項６】
前記ワイヤレスセンサが、前記検出器として、少なくとも振動検出素子を搭載していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載したワイヤレスセンサ付き転動装置。
【請求項７】
前記ワイヤレスセンサが、前記検出器として、少なくとも温度検出素子を搭載していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載したワイヤレスセンサ付き転動装置。
【請求項８】
前記ワイヤレスセンサが、発電機を内蔵していることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１つに記載したワイヤレスセンサ付き転動装置。
【請求項９】
前記転動装置が、転がり軸受装置であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１つに記載したワイヤレスセンサ付き転動装置。
【請求項１０】
前記転動装置が、直線運動するボールねじ又はリニアガイドであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一つに記載したワイヤレスセンサ付き転動装置。
【請求項１１】
前記データ監視装置が、それぞれ別の複数個のワイヤレスセンサにそれぞれ割り当てた複数個の識別情報を管理し、当該複数個のワイヤレスセンサから測定データを受信収集することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載したワイヤレスセンサ付き転動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受装置、直動装置、等の転動装置の運転状態をワイヤレスで検知および監視できるワイヤレスセンサ付き転動装置に関し、特に、機械装置等の予防保全や、鉄道車両、自動車、搬送車、等の移動体の軸受装置の予防保全、あるいは電気情報機器等の軸受の異常検知等に使用できるワイヤレスセンサ付き転動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、転がり軸受装置、直動装置、等の転動装置の異常を検出できるセンサ付き転動装置が知られている。このようなセンサ付き転動装置を図６を参照して説明する。
【０００３】
図６に示したセンサ付き転動装置５００は、温度センサ等、回転軸５０４の軸受部５０６の状態を検出するためのセンサ５１０を備えている。このセンサ５１０はサーミスタ（または熱電対）等の温度検出素子５０１を収納したセンサ本体５０２を有している。センサ本体５０２は、軸受部５０６が内部に設けられたハウジング５０３の取付け穴に挿入され且つ、ボルト等で固定されている。また、温度検出素子５０１から出力される検出信号はケーブル５０５によって、センサ本体５０２外部のデータ監視装置（不図示）へ伝送され、該データ監視装置に接続されたコンピュータ（不図示）等で、分析評価される。
【０００４】
しかしながら、このようなセンサ付き転動装置５００では、センサ５１０とデータ監視装置との間はケーブル５０５による接続が一般的であり、ケーブル５０５のために、データ監視装置やセンサ５１０の設置位置が制限されてしまうといった問題がある。そこで、このような問題を解決するために、図７に示されるような故障検出装置６００が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２２２６６８号公報（第６頁、図４）
【０００６】
この故障検出装置６００は、転動装置等に装備するセンサ６１１，６１２に検出データを無線送信する送信機回路６２１，６２２を組み込む一方、各センサ６１１，６１２の検出したデータに対して所定の分析・判定処理を行なうデータ監視装置（プロセッサ）６３１に、各センサ６１１，６１２からの送信データを無線受信する受信機回路６４１を組み込んで、ワイヤレスによって検出データの収集を可能にしている。
【０００７】
上記のように無線通信で検出データを収集する構成とすれば、ケーブルの布設が不要になり、また、データ監視装置６３１や各センサ６１１，６１２の設置位置の選択が自由になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特許文献１の技術は、センサからデータ監視装置への単方向通信によって検出データの収集を行なうもので、例えば、一つのデータ監視装置で複数のセンサの検出データを処理する場合、各センサからのデータ送信のタイミングが重複して、互いの電波の干渉で通信エラーが起こる可能性があり、効率良く検出データを収集することが難しいという問題があった。また、例えば振動波形に関わるデータのように連続した大容量のデータを各センサから送信してデータ監視装置で受信する際の通信エラーの補正等が難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、転動装置におけるセンサの検出信号を外部へ伝送するためのケーブルを不要にし、しかも、複数のセンサの検出データを送信タイミングの重複による通信エラーを招くことなく、効率良く収集して、軸受装置、直動装置、等の転動装置の異常検知、保守管理および予防保全業務を効率的に実施できるワイヤレスセンサ付き転動装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のワイヤレスセンサ付き転動装置は、請求項１に記載したように、
転動装置と、
前記転動装置の運転状態を検出するための検出器および無線送受信機能を備えたセンサ側通信回路を有し、予め自己に割り当てられた識別情報を含む送信要求信号を前記センサ側通信回路が受信すると前記検出器の検出信号を前記識別情報と共に送信データとして前記センサ側通信回路から送信するワイヤレスセンサと、
無線送受信機能を備え、前記送信要求信号を送信して前記ワイヤレスセンサからの送信データを受信する監視側通信回路および前記監視側通信回路を介して受信したデータを蓄積するメモリを有するデータ監視装置と、
を備えていることを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、転動装置の運転状態を示す検出信号がワイヤレスセンサから無線送信され、該無線送信された検出信号をデータ監視装置が受信し、そして当該受信された検出信号がデータ監視装置内のメモリに蓄積されるので、ケーブルが不要となる。しかも、ワイヤレスセンサ及びデータ監視装置の双方に送受信機能が装備されているので、これらのワイヤレスセンサとデータ監視装置との間の通信が双方向通信となる。従って、データ監視装置は、検出データを送信するワイヤレスセンサを識別情報によって指定することで、ワイヤレスセンサ毎に、検出データの送信タイミングをずらすことができ、各ワイヤレスセンサからのデータ送信のタイミングが重複して互いの電波の干渉で通信エラーが発生することを防止して、効率良く検出データを収集することができる。また、このように双方向通信であれば、例えば振動波形に関わるデータのように連続した大容量のデータを送受信している最中に通信エラーが発生した場合には、データの再送をデータ監視装置からワイヤレスセンサに要求することで、再度データを受け直すことができる。従って、軸受装置、直動装置、等の転動装置の異常検知、保守管理および予防保全業務を効率的に実施できる。
【００１２】
また、本発明のワイヤレスセンサ付き転動装置は、請求項２に記載したように、前記データ監視装置が、通信機能を有し、前記メモリに蓄積された受信データを所定の分析判定処理を行なうコンピュータに送信することを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、データ監視装置は、一旦メモリに蓄積した受信データを通信機能によってコンピュータに送信することができる。そのシステム構成としては、受信データを分析判定処理するコンピュータをデータ監視装置と一体化した構成の他、データ監視装置からは離れた遠隔地にコンピュータを設置した構成や、ネットワークにより複数のデータ監視装置が単一のコンピュータを共有する構成も採用することができ、システム構成に柔軟性を持たせることができる。
【００１４】
また、本発明のワイヤレスセンサ付き転動装置は、請求項３に記載したように、前記データ監視装置が、前記メモリに蓄積された受信データを所定のタイミングで前記コンピュータへ送信することを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明において、メモリに蓄積された受信データをコンピュータに送信する所定のタイミングとは、例えば、データ監視装置を一定の順路で移動させながら、移動順路に沿って配置された複数個のワイヤレスセンサから順に検出データを収集する巡回監視を行なうといった場合に、移動順路を一巡して、一通り各ワイヤレスセンサからのデータ収集を完了させた巡回完了時のことである。このように受信データのコンピュータへの送信タイミングを設定しておくことで、多数のワイヤレスセンサからコンピュータへのデータ送信を短時間に集中させ、処理の効率化及び、多数の転動装置の状態を示すデータの集中管理を容易にすることができる。
【００１６】
また、本発明のワイヤレスセンサ付き転動装置は、請求項４に記載したように、前記データ監視装置が、内蔵電源を持ち、持ち運び可能であることを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、データ監視装置が内蔵電源を持っており、持ち運び可能であるため、ワイヤレスセンサを設置した各転動装置の巡回監視時にオペレータが携帯でき、且つ監視したい転動装置の近くで受信データの収集が可能となる。
【００１８】
また、本発明のワイヤレスセンサ付き転動装置は、請求項５に記載したように、前記データ監視装置が、受信データ（信号）が規定の閾値を超えたときに異常警告音を発することを特徴としている。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、ワイヤレスセンサから無線送信された信号（受信データ）が規定の閾値を超えた場合には、それに応じて異常警告音を発することができるので、データ収集時に即座に異常を検知できる。
【００２０】
また、本発明のワイヤレスセンサ付き転動装置は、請求項６に記載したように、前記ワイヤレスセンサが、前記検出器として、少なくとも振動検出素子を搭載していることを特徴としている。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、転動装置の発生する振動を検出し、転動装置の振動状態の変化から転動装置における異常の発生を検知できる。
【００２２】
また、本発明のワイヤレスセンサ付き転動装置は、請求項７に記載したように、前記ワイヤレスセンサが、前記検出器として、少なくとも温度検出素子を搭載していることを特徴としている。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、転動装置の発生する温度を検出し、転動装置の異常発熱から転動装置における潤滑不良等の異常の発生を検知できる。
【００２４】
また、本発明のワイヤレスセンサ付き転動装置は、請求項８に記載したように、前記ワイヤレスセンサが、発電機を内蔵していることを特徴としている。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、ワイヤレスセンサが発電機を内蔵しているので、該ワイヤレスセンサは外部から電源供給を受けなくても自身の発電機による電源供給により信号を生成できる。
【００２６】
また、本発明のワイヤレスセンサ付き転動装置は、請求項９に記載したように、前記転動装置が、転がり軸受装置であることを特徴としている。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、転がり軸受装置の稼働状態をワイヤレスセンサで監視することで、転がり軸受装置の異常を早期に自動検出することができ、目視等による転がり軸受装置の点検頻度を減らして、転がり軸受装置における保守管理を容易にすることができる。
【００２８】
また、本発明のワイヤレスセンサ付き転動装置は、請求項１０に記載したように、前記転動装置が、直線運動するボールねじ又はリニアガイドであることを特徴としている。
【００２９】
請求項１０に記載の発明によれば、ボールねじやリニアガイドのような直動装置の稼働状態をワイヤレスセンサで監視することで、これらの直動装置の異常を早期に自動検出することができ、目視等による直動装置の点検頻度を減らして、直動装置における保守管理を容易にすることができる。
【００３０】
また、本発明のワイヤレスセンサ付き転動装置は、請求項１１に記載したように、前記データ監視装置が、それぞれ別の複数個のワイヤレスセンサにそれぞれ割り当てた複数個の識別情報を管理し、当該複数個のワイヤレスセンサから測定データを受信収集することを特徴としている。
【００３１】
このように、ワイヤレスセンサそれぞれに識別情報を割り当てておくことで、多数の転動装置の状態を遠隔地で正確に収集管理することができ、多数の転動装置の状態を効率良く一括管理することが容易になる。
【００３２】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明の実施の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る複数の好適な実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態であるワイヤレスセンサ付き転動装置の構成を示す図である。図２は複数のワイヤレスセンサを一つのデータ監視装置で管理する場合の概略システム構成図である。図３は複数のデータ監視装置とコンピュータとのネットワーク接続を示す概略システム構成図である。
【００３４】
図１に示されるように、ワイヤレスセンサ付き転動装置１００は、転動装置として、回転軸５を回転自在に支持する軸受部４を有する軸受装置３を備えており、この軸受装置３のハウジング９上にワイヤレスセンサ１を取付けた構造を有している。軸受装置３は転がり軸受であり、軸受装置３の軸受部４は外輪４ａ、内輪４ｂおよび玉（または、ころ）４ｃを有している。
【００３５】
ワイヤレスセンサ１は、そのセンサケース１１内に収容した回路基板１２上に、検出器１３と、センサ側通信回路１４と、を搭載している。検出器１３は、回路基板１２上に搭載した振動検出素子（即ち、振動センサ）及び温度検出素子（即ち、温度センサ）を備え、これらの素子によって、軸受装置３の温度および振動を検出し、それら温度および振動の検出値を示す検出信号を出力する。温度検出素子としては、例えば、サーミスタ、熱電対、ＩＣ温度センサ、等が利用され、また、振動検出素子としては、例えば、圧電型や半導体ひずみ型等の振動センサが利用される。
【００３６】
センサ側通信回路１４は、無線送受信機能を備えた通信機であり、自己に割り当てられた識別情報を含む送信要求信号をデータ監視装置２から受信すると、検出器１３の検出信号を予め自己に割り当てられた識別情報と共に送信する。また、センサ側通信回路１４は、検出器１３の複数個の検出素子によって軸受装置３から検出された複数の状態量を、送信順序や識別符号の付与によって、何れの検出素子からの検出信号であるかを識別可能にして送信する。
【００３７】
ワイヤレスセンサ１から無線送信される検出信号には、温度や振動の測定結果のデータと共に、ワイヤレスセンサ毎に付与されている識別情報（固有コード）が含まれている。ワイヤレスセンサ１から無線送信された検出信号は、軸受装置３からは離れた位置に設置されたデータ監視装置２により受信され、当該検出信号が、該データ監視装置２に内蔵されたメモリ２２に受信データとして蓄積される。
【００３８】
ワイヤレスセンサ１（より詳細には、センサ側通信回路１４）とデータ監視装置２（より詳細には、監視側通信回路２１）との無線送受信には、本実施形態の場合、予め設定した周波数の電波を利用するが、電波による無線送受信の代わりに、超音波等の音波、赤外線等の光、等による無線送受信としてもよい。尚、ワイヤレスセンサ１とデータ監視装置２との間で送受信される信号は、アナログ信号でもよいが、センサ側通信回路１４にＡ／Ｄ変換器を設け、該Ａ／Ｄ変換器によりアナログ信号をデジタル信号とした方がノイズに対して強いので望ましい。
【００３９】
図２に示されるように、複数（ｎ個）の転がり軸受の振動や温度を検出する前述のワイヤレスセンサ１と同様な構成のｎ個のワイヤレスセンサ１ａ〜１ｎを配備し、これらのｎ個のワイヤレスセンサ１ａ〜１ｎを一台のデータ監視装置２で集中管理することもできる。この場合、どのワイヤレスセンサから発信された信号かをワイヤレスセンサ毎に割り当てた識別情報によって判別する。このように、複数個のワイヤレスセンサ１ａ〜１ｎからデータを収集する場合、全てのワイヤレスセンサ１ａ〜１ｎに対して、順番に均等の頻度でデータ収集を行なってもよいが、監視の重要度が異なる場合には、重要な箇所のワイヤレスセンサからの収集頻度を他のものよりも頻繁に行なうようにしてもよい。また、各ワイヤレスセンサは、データ監視装置２から自己の識別情報と共にデータの送信要求を含む送信要求信号を受けるまでは、スリープ状態で待機するように構成（即ち、当該送信要求信号をデータ監視装置２から受信してから、所定の時間、検出器１３に検出動作を行なわせるように構成）されており、各ワイヤレスセンサにおける電力消費を節約することができる。
【００４０】
図１において、データ監視装置２は、無線送受信機能を備え、識別情報と共に送信要求信号を送信してその送信要求に呼応したワイヤレスセンサ１からの送信データを受信する監視側通信回路２１と、該監視側通信回路２１を介して受信したデータを蓄積するメモリ２２と、送受信したデータの内容等を表示するＬＣＤ（即ち、液晶ディスプレイ）等の表示装置２３と、監視側通信回路２１、メモリ２２及び表示装置２３への給電を行なう内蔵電源２４と、監視側通信回路２１が受信したデータ（電気信号）のレベルが規定の閾値を超えたときに異常警告音を発するブザー２５と、を備えている。内蔵電源２４には、一次電池または充電可能な二次電池が設けられ、更に太陽電池等が設けられていてもよい。
【００４１】
本実施形態のデータ監視装置２は、持ち運び自在なようにコンパクトなケースに収容されており、例えば、データ監視装置２を持ち歩くオペレータの巡回監視時に、オペレータがワイヤレスセンサ１の無線送信信号の届く範囲を歩くことで、データ監視装置２がワイヤレスセンサ１からの信号（データ）を受信してタイムスタンプと共にデータ監視装置２本体内のメモリ２２に蓄積する。
【００４２】
ワイヤレスセンサ１とデータ監視装置２との通信方式は、ワイヤレスセンサ１が或る時間間隔（例えば、スキャンタイム毎等）で検出信号を無線送信してデータ監視装置２が該検出信号を取込む方式でもよいし、データ監視装置２が自らリクエスト信号を無線送信してそれに応じるワイヤレスセンサ１からの信号を受信するポーリング方式などでもよく、いずれにしても、その時選択されたプロトコルに基づく。その際、ワイヤレスセンサ１とデータ監視装置２が双方向に無線送受信できることを活用して、送信するデータにはパリティチェック等の誤り検出符号を盛り込んでおき、データエラーが発生した際にはデータ監視装置２からワイヤレスセンサ１にデータの再送を要求するなどして、伝送するデータ或いは伝送方法に冗長性を持たせると、劣悪なノイズ環境下においても確実にデータ収集が可能となるため良い。また、データ監視装置２には表示装置２３が設けられているため、巡回監視中であってもワイヤレスセンサ１から無線送信された信号に含まれるデータを該表示装置２３から随時確認できる。
【００４３】
また、図３に示すように、本実施形態のデータ監視装置２は、メモリ２２に蓄積された受信データを、通信機能によって所定のコンピュータ６に送信して、そのコンピュータ６で所定の分析判定処理を行なう。このコンピュータ６は、データ監視装置２と一体または別体に設けられ、一体に設けられる場合は、データ監視装置２と信号線を介して接続しながら例えばデータ監視装置２と同一の筐体に内蔵するようにして携帯可能にする。この場合、コンピュータ６として所謂ノートパソコンやモバイルコンピュータのように、携帯可能な大きさのものを採用することが望ましい。
【００４４】
データ監視装置２は、メモリ２２に蓄積された受信データを所定のタイミングでコンピュータ６へ送信する。この所定のタイミングとは、例えば、データ監視装置２を一定の順路で移動させながら、移動順路に沿って配置された複数個のワイヤレスセンサ１ａ〜１ｎ（図２参照）から順に検出データを収集する巡回監視を行なう場合に、移動順路を一巡して、一通り各ワイヤレスセンサからのデータ収集を完了させた巡回完了時である。このように受信データのコンピュータ６への送信タイミングを設定しておくことで、多数のワイヤレスセンサからのコンピュータ６へのデータ送信を短時間に集中させ、処理の効率化及び、多数の転動装置の状態を示すデータの集中管理を容易にすることができる。
【００４５】
データ監視装置２のメモリ２２からコンピュータ６へのデータ送信には、ＲＳ２３２Ｃ、ＧＰＩＢ、イーサネット、等による通信を採用すればよい。このデータ送信にネットワーク接続可能なもの（例えばイーサネットによるＬＡＮ接続）を採用した場合、図３に示されるように、前述のデータ監視装置２と同様な構成の複数（例えば、５個）のデータ監視装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを施設１および該施設１から離れた施設２に分散配置しておき、これらのデータ監視装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅをゲートウェイ８及びネットワーク７を介して一つのコンピュータ６に接続することで、複数個のデータ監視装置が一つのコンピュータ６を共有したシステムを構築することができる。よって、コンピュータ等の設備の重複を必要最小限に抑えて、転動装置の異常検知を安価に実現することができる。尚、データ監視装置２のメモリ２２からコンピュータ６へのデータ送信にインターネット等の施設間回線を利用してもよい。
【００４６】
また、データ監視装置２とコンピュータ６との通信に無線ＬＡＮを採用してもよく、例えば、無線ＬＡＮカードを用いて、２．４ＧＨｚの無線通信によりアクセスポイントを介しＬＡＮやイーサネットに接続して、ワイヤレスで広帯域のデータ転送も可能である。この場合、コンピュータ６は、イーサネットと無線ＬＡＮを区別なく同一ＬＡＮとして対応できるので、処理が容易である。
【００４７】
重点的に監視、あるいは長期間監視したいワイヤレスセンサが特にある場合等は、データ監視装置２とコンピュータ６を同一筐体に内蔵したものを設けたり、または、データ監視装置２とコンピュータ６を接続したまま、少なくともデータ監視装置２をワイヤレスセンサ１の近傍に設置すれば、データ監視装置２のメモリ量に依存せずに大量のデータ収集ができる。尚、ＦＡ（即ち、ファクトリーオートメーション）環境等においては、データ監視装置２を携帯して巡回監視を行ない、ワイヤレスセンサ１からの送信データを蓄積し、ＲＳ２３２Ｃ、イーサネット、等の信号線、無線ＬＡＮ等のネットワークを使ってコンピュータ６へデータ伝送を行なう。それ故、複数のデータ監視装置２を施設内の決められた複数の要所に取り外し自在に設置し、巡回時はデータ監視装置２を取り外して携帯し、データの蓄積が完了（即ち、巡回監視が終了）したら該データ監視装置２を元の場所に再び設置してネットワークに接続し、そしてコンピュータ６へデータ伝送を行なうシステムが望ましい。尚、上述の無線ＬＡＮを使用すれば、データ監視装置２を持ち運びながらコンピュータ６へのデータ伝送が可能となるので、望ましい。従って、固定ＬＡＮ、無線ＬＡＮの両用可能にデータ監視装置２を構成することが好ましい。
【００４８】
このようなＦＡ環境での機械における転動装置の監視等が目的の場合、データ監視装置２を設置する施設内の場所は、任意に選択すればよいが、例えば、既設の各プログラマブルコントローラなどを利用して、その通信モジュールのラック等にデータ監視装置２を取り外し自在に構成する等の方法も、好ましい。また、鉄道車両、自動車、搬送車、等の転動装置の監視が目的の場合は、転動装置を監視しやすい場所にデータ監視装置２を設置し且つ、保守管理用コンピュータへ監視データを伝送しやすいように配置すればよい。この場合、データ監視装置２は他の転動装置をチェックするために携帯巡回も併せて可能なように構成する。また、電気情報機器の軸受監視などに使用する場合は、データ監視装置２を携帯チェックメータのように使用して、必要に応じて監視データを収集するようにしてもよい。このようにデータ監視装置２とワイヤレスセンサ１により各種データ収集が実施できることによって、単なる、システムの定期的な異常監視業務のみではなく、事故予防業務として無線による効率的な予防保全システムを構築できる。
【００４９】
以上に説明したワイヤレスセンサ付き転動装置１００では、転動装置としての軸受装置３の運転状態を示す振動や温度等の検出信号がワイヤレスセンサ１から無線送信され、該無線送信された検出信号をデータ監視装置２が受信し、そして当該受信された検出信号がデータ監視装置２内のメモリ２２に蓄積されるので、ケーブルが不要となる。しかも、上記のワイヤレスセンサ付き転動装置１００の場合、ワイヤレスセンサ１及びデータ監視装置２の双方に送受信機能が装備されていて、これらのワイヤレスセンサ１とデータ監視装置２との間の通信が双方向通信となる。従って、データ監視装置２は、検出データを送信するワイヤレスセンサ１を識別情報によって指定することで、複数個のワイヤレスセンサ１ａ〜１ｎ（図２参照）毎に、検出データの送信タイミングをずらすことができ、各ワイヤレスセンサからのデータ送信のタイミングが重複して互いの電波の干渉で通信エラーが発生することを防止して、効率良く検出データを収集することができる。従って、軸受装置、直動装置、等の転動装置の異常検知、保守管理および予防保全業務を効率的に実施できる。また、各ワイヤレスセンサ１ａ〜１ｎ（図２参照）にそれぞれ識別情報を割り当てておくことで、多数の転動装置の状態を遠隔地で正確に集中管理することができ、多数の転動装置の状態を効率良く一括管理することが容易になる。
【００５０】
次に、図４を参照してワイヤレスセンサ１の変形例を説明する。図４は軸受組込み型のワイヤレスセンサ１０の構造を示したものであり、ワイヤレスセンサ１０は、温度センサ１０ａと、振動センサ１０ｂと、回転軸５０の回転速度を検出する速度検出部１０ｃと、を備え、温度、振動および回転速度を検出できる軸受装置３０を構成している。図４の軸受装置３０は、ワイヤレスセンサ１０（温度センサ１０ａ、振動センサ１０ｂ、速度検出部１０ｃ）と、その付随回路および部品が、密封型の軸受部４０のシール部材４０ａにより分離されて軸受部４０の密閉空間外（即ち、軸受部４０の内部空間の外）に配置されているので、軸受部４０の内部構造を変更すること無くワイヤレスセンサ１０を軸受部４０に組み付けることができる。また、軸受部４０の密閉空間内に封入された潤滑剤によるワイヤレスセンサ１０の回路及び部品の膨潤等の悪影響を防止することができるので、ワイヤレスセンサ１０の信頼性を向上できる。
【００５１】
尚、図４ではワイヤレスセンサ１０を組み付けるスペースを確保するために、軸受部４０の内輪４０ｂおよび外輪４０ｃに段差を設け、円筒状部材４１および凹凸を有するギヤ４２を固定することで内輪４０ｂおよび外輪４０ｃを延長するような形（図４では外輪４０ｃおよび内輪４０ｂにストッパーが設けられている）になっているが、軸受部４０の内輪４０ｂとギヤ４２および外輪４０ｃと円筒状部材４１とを一体に形成し、それにより形成された空間にワイヤレスセンサ１０を組込む形にしてもよい。
【００５２】
前述のようにワイヤレスセンサ１０の速度検出部１０ｃは、回転軸５０の回転速度を検出する装置ではあるが、発電機としても働く。軸受部４０には、玉（または、ころ）４０ｄと内輪４０ｂ、場合によっては外輪４０ｃといった回転部があるので、その回転部と協働して速度検出部１０ｃは回転速度検出器や発電機として働くことができる。具体的には、図４に示すように、コイル４５側のヨーク４３に磁石４４を設けて、ロータ側に凹凸を有するギヤ４２を設け、回転軸５０の回転によりギヤ４２が回転してコイルに回転数に比例した周波数と振幅を有するパルス状または正弦波状の電圧を発生させる。この電圧を整流することで直流電力が得られる。また、この電圧をコンパレータ等を用いて回転角度に同期したパルス状の信号を発生させ、その信号をカウントしたり、振幅を検出して予め計測された回転数と振幅の関係式から回転速度を得ることで、回転速度を知ることができる。この発電機で発生した電力でワイヤレスセンサ１０を駆動することができるので、電池等が不要になる。尚、充電可能な二次電池をワイヤレスセンサ１０に内蔵して、当該発電機により発電された電力を蓄電してもよい。尚、凹凸を有するギヤ４２の代わりに、多極磁石を設けてもよい。この場合、磁石４４は無くてもよい。
【００５３】
次に、ワイヤレスセンサの動作について説明する。ここでは、ワイヤレスセンサの各センサ出力をＡ／Ｄ変換して、ワイヤレスセンサの識別コードを付けたデジタル信号を生成して合成し、コード化して発信する例について説明するが、この方式に限定されるものではない。
【００５４】
例えば、図４に示すような、温度センサ１０ａと、振動センサ１０ｂと、速度検出部１０ｃと、を備えたワイヤレスセンサ１０は、温度センサ１０ａ、振動センサ１０ｂ、速度検出部１０ｃの検出データを増幅して、Ａ／Ｄ変換し、コード化して、予めワイヤレスセンサ１０に付与されているセンサ識別コード（例えば、“０１０”）と、スキャンタイムＳ（ｍｓ〜分）毎の温度センサデータ（Ｓ１°Ｃ：“１１１０”＝Ｘ１）と、同じく振動センサデータ（“００１０”＝Ｙ１）と、同じく回転速度データ（“０１１０“＝Ｚ１）、とを合成して、「識別コード、Ｘ１・Ｙ１・Ｚ１」＝“０１０１１１０００１００１１０”というシリアル出力を、無線により発信する機能を備えている。
【００５５】
データ監視装置２は、ワイヤレスセンサ１０の発信信号をスキャンタイムＳ毎に（又は、ポーリング方式により）受信してタイムスタンプを付けてメモリに蓄積する。その際に、温度データ、振動データ、等を予め設定した閾値と比較する。温度データが閾値より高い場合は、潤滑不良、荷重過大による摩擦発熱状態と判断して、表示装置２３等で異常警告表示を行なうか、またはブザー２５（図１参照）等で異常警告音を発する。また、振動データが閾値より大きい場合、即ち、例えば、軸受部の外輪異常、内輪異常、玉（または、ころ）異常、保持器異常、歯車劣化、等が発生していると振動値が大きくなるので、表示装置２３等で異常警告表示を行なうか、またはブザー２５等で異常警告音を発する。同様に、速度検出部１０ｃの回転速度値が高い場合は、駆動モータ、ドライバ、等の異常として表示装置２３等で異常警告表示するか、またはブザー２５等で異常警告音を発する。
【００５６】
データ監視装置２のメモリ２２に巡回監視業務などにより蓄積されたセンサデータは、ＲＳ２３２Ｃ、イーサネット（あるいは、無線ＬＡＮ）により伝送される。例えば、ＲＳ２３２Ｃのシリアル通信では、スタートビットとストップビットの間に上の合成信号“識別コード、Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１”の１バイトずつを挿入して伝送するプロトコルによりコンピュータ６との間の通信が行なわれる。こうして、巡回監視終了毎などのタイミングでデータ監視装置２からメモリデータを収集して、コンピュータ６はデコード処理してセンサ識別コードより各ワイヤレスセンサを識別し、時系列の履歴データとして保持および管理し、収集した各センサ・データを、履歴データを基準に比較して保守および監視を行ない、定期的検査データと合わせた予防保全システムを構築する。
【００５７】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図５は本発明の第２実施形態であるワイヤレスセンサ付き転動装置２００の構成を示す図である。第１実施形態では回転タイプの転がり軸受について説明したが、図５に示すように、ボールねじや、リニアガイド等の直動装置にも適用できる。図５は、ＣＮＣ工作機械等のボールねじのナット部２０１にワイヤレスセンサ１を取付けた構造を例示している。
【００５８】
この場合もボールねじのナット２０１にワイヤレスセンサ１を取付け、データをデータ監視装置２で監視することで、ボールねじのナット部２０１の剥離等の異常を検知することができる。また、データ監視装置２からコンピュータ６へ蓄積データを伝送して、コンピュータ６による保守管理や予防保全等が行なわれる。なお、ワイヤレスセンサ１の取付け部はボールねじのナット２０１に限らず、雄ねじを単純支持側でサポートしているサポートユニット部２１０や固定側でサポートしているサポートユニット部２２０の軸受等に取付けても有効である。
【００５９】
また、図示はしていないが、リニアガイドの場合も、リニアガイドの可動部やレールにワイヤレスセンサ１を取付けることで、データ監視装置２を用いた監視により、剥離などの異常を検知でき、コンピュータ６による保守、管理、予防保全、等が可能になる。尚、これら直動装置にも発電機を設けて電源自給型にすることができる。ワイヤレスセンサ１を可動部に設ける場合はワイヤレスセンサ１０のように発電機構も可動部に設けるとよい。この場合、静止部（ステータ）に多極磁石を取付け、ロータにコイルを設けるといった、リニアモータの構成で、発電機として動作させて電力を得ればよい。また、コイル側のヨークに磁石を設け、静止側の多極磁石の代りに凹凸を有するギヤを設けてもよい。尚、図５において、符号２３０はロックナット、符号２４０はカップリング、符号２５０は駆動モータ、そして符号２６０はモータ取付け金具である。
【００６０】
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形，改良，等が可能である。その他、前述した各実施形態における各構成要素の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所，等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。転動装置の状態検出のためにワイヤレスセンサに装備する検出素子は、上記の温度検出素子や、振動検出素子に限らない。例えば、転動装置内の軸等の回転数を検出する回転数検出素子や、湿度を検出する湿度検出素子等を装備することも可能である。また、一つのワイヤレスセンサに装備する検出素子は、１つ以上の任意値に設定することが可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、転動装置の運転状態を示す検出信号がワイヤレスセンサから無線送信され、該無線送信された検出信号をデータ監視装置が受信し、そして当該受信された検出信号がデータ監視装置内のメモリに蓄積されるので、ケーブルが不要となる。しかも、ワイヤレスセンサ及びデータ監視装置の双方に送受信機能が装備されているので、これらのワイヤレスセンサとデータ監視装置との間の通信が双方向通信となる。従って、データ監視装置は、検出データを送信するワイヤレスセンサを識別情報によって指定することで、ワイヤレスセンサ毎に、検出データの送信タイミングをずらすことができ、各ワイヤレスセンサからのデータ送信のタイミングが重複して互いの電波の干渉で通信エラーが発生することを防止して、効率良く検出データを収集することができる。また、このように双方向通信であれば、例えば振動波形に関わるデータのように連続した大容量のデータを送受信している最中に通信エラーが発生した場合には、データの再送をデータ監視装置からワイヤレスセンサに要求することで、再度データを受け直すことができる。従って、軸受装置、直動装置、等の転動装置の異常検知、保守管理および予防保全業務を効率的に実施できる。
【００６２】
また、本発明によれば、データ監視装置が、通信機能を有し、そのメモリに蓄積された受信データを所定の分析判定処理を行なうコンピュータに送信することができる。そのシステム構成としては、受信データを分析判定処理するコンピュータをデータ監視装置と一体化した構成の他、データ監視装置からは離れた遠隔地にコンピュータを設置した構成や、ネットワークにより複数のデータ監視装置が単一のコンピュータを共有する構成も採用することができ、システム構成に柔軟性を持たせることができる。
【００６３】
また、本発明によれば、データ監視装置が、そのメモリに蓄積された受信データを所定のタイミングでコンピュータへ送信することができる。尚、メモリに蓄積された受信データをコンピュータに送信する所定のタイミングとは、例えば、データ監視装置を一定の順路で移動させながら、移動順路に沿って配置された複数個のワイヤレスセンサから順に検出データを収集する巡回監視を行なうといった場合に、移動順路を一巡して、一通り各ワイヤレスセンサからのデータ収集を完了させた巡回完了時のことである。このように受信データのコンピュータへの送信タイミングを設定しておくことで、多数のワイヤレスセンサからコンピュータへのデータ送信を短時間に集中させ、処理の効率化及び、多数の転動装置の状態を示すデータの集中管理を容易にすることができる。
【００６４】
また、本発明によれば、データ監視装置が内蔵電源を持っており、持ち運び可能であるため、ワイヤレスセンサを設置した各転動装置の巡回監視時にオペレータが携帯でき、且つ監視したい転動装置の近くで受信データの収集が可能となる。
【００６５】
また、本発明によれば、ワイヤレスセンサから無線送信された信号（受信データ）が規定の閾値を超えた場合には、それに応じて異常警告音を発することができるので、データ収集時に即座に異常を検知できる。
【００６６】
また、本発明によれば、ワイヤレスセンサが、検出器として、少なくとも振動検出素子を搭載しているので、転動装置の発生する振動を検出し、転動装置の振動状態の変化から転動装置における異常の発生を検知できる。
【００６７】
また、本発明によれば、ワイヤレスセンサが、検出器として、少なくとも温度検出素子を搭載しているので、転動装置の発生する温度を検出し、転動装置の異常発熱から転動装置における潤滑不良等の異常の発生を検知できる。
【００６８】
また、本発明によれば、ワイヤレスセンサが発電機を内蔵しているので、該ワイヤレスセンサは外部から電源供給を受けなくても自身の発電機による電源供給により信号を生成できる。
【００６９】
また、本発明によれば、前記転動装置が転がり軸受装置であるので、転がり軸受装置の稼働状態をワイヤレスセンサで監視することで、転がり軸受装置の異常を早期に自動検出することができ、目視等による転がり軸受装置の点検頻度を減らして、転がり軸受装置における保守管理を容易にすることができる。
【００７０】
また、本発明によれば、前記転動装置が、直線運動するボールねじ又はリニアガイドであるので、ボールねじやリニアガイドのような直動装置の稼働状態をワイヤレスセンサで監視することで、これらの直動装置の異常を早期に自動検出することができ、目視等による直動装置の点検頻度を減らして、直動装置における保守管理を容易にすることができる。
【００７１】
また、本発明によれば、データ監視装置が、それぞれ別の複数個のワイヤレスセンサにそれぞれ割り当てた複数個の識別情報を管理し、当該複数個のワイヤレスセンサから測定データを受信収集するので、このようにワイヤレスセンサそれぞれに識別情報を割り当てておくことで、多数の転動装置の状態を遠隔地で正確に収集管理することができ、多数の転動装置の状態を効率良く一括管理することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるワイヤレスセンサ付き転動装置の構成を示す図である。
【図２】複数のワイヤレスセンサを一つのデータ監視装置で管理する場合の概略システム構成図である。
【図３】複数のデータ監視装置とコンピュータとのネットワーク接続を示す概略システム構成図である。
【図４】ワイヤレスセンサの変形例として軸受組込み型のワイヤレスセンサの構造を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態であるワイヤレスセンサ付き転動装置の構成を示す図である。
【図６】従来のセンサ付き転動装置を示す図である。
【図７】センサの検出データをワイヤレスで収集する従来の故障検出装置を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ〜１ｎ　ワイヤレスセンサ
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ　データ監視装置
３　軸受装置（転動装置）
４　軸受
５　回転軸
６　コンピュータ
７　ネットワーク
８　ゲートウェイ
９　ハウジング
１１　センサケース
１２　回路基板
１３　検出器
１４　センサ側通信回路
２１　監視側通信回路
２２　メモリ
２３　表示装置
２４　内蔵電源
２５　ブザー（警報器）
１００　ワイヤレスセンサ付き転動装置
【図１】
2004126852.tif 000003
【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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