(57)【要約】【課題】少ない本数の信号線を用いて複数のセンサの検出信号を一度に伝送できる転動装置運転状況検知装置を提供する。【解決手段】温度センサ１１の低周波数の温度検出信号と、温度センサ１１よりも高い周波数の振動センサ１２の振動検出信号とを合成して１つの信号を生成し信号線３０で受信装置４０へ送り、また位相を９０度違えたデジタル信号を出力する回転速度センサ１３−１、１３−２の回転速度信号から回転方向信号を得てこの回転方向信号と回転速度センサ１３−１の回転速度信号とを合成し信号線３１で受信装置４０へ送り、受信装置４０では周波数の違いを利用してローパスフィルタ４６で温度検出信号を抽出し、ハイパスフィルタ４８で振動検出信号を抽出し、コンパータ５０で回転速度信号を抽出し、更にローパスフィルタ５２とコンパレータ５３で回転方向信号を抽出する。【選択図】　　　図１
2004094393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低周波の信号を出力する第１検出手段と、高周波の信号を出力する第２検出手段と、前記第１検出手段からの低周波の検出信号と前記第２検出手段からの高周波の検出信号とを加算して１つの信号に合成する加算手段と、前記加算手段からの合成信号を電流ループによる伝送により送信先に送る信号伝送手段と、前記信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記第１検出手段の検出信号を抽出する第１信号抽出手段と、前記信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記第２検出手段の検出信号を抽出する第２信号抽出手段と、を具備することを特徴とする転動装置運転状況検知装置。
【請求項２】
転動装置の回転軸の回転方向を検出して回転速度信号を出力する第１回転速度検出手段と、前記回転軸の回転方向を検出して前記第１回転速度検出手段と０度及び１８０度以外の位相差を持つ回転速度信号を出力する第２回転速度検出手段と、前記第１回転速度検出手段及び第２回転速度検出手段それぞれの回転速度信号の位相差に基づいて前記回転軸の回転方向を検出しその結果をハイレベルとローレベルの２値で示す回転方向信号として出力する回転方向検出手段と、前記第１回転速度検出手段又は前記第２回転速度検出手段のいずれかの一方の回転速度信号と前記回転方向検出手段の回転方向信号とを加算して１つの信号に合成する加算手段と、前記加算手段の出力信号を電流ループによる伝送により送信先に送る信号伝送手段と、前記信号伝送手段により送られてきた合成信号から回転速度信号を抽出するための第１基準値と比較する第１比較手段と、前記信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記回転方向信号を含む低周波の信号を抽出する信号抽出手段と、前記信号抽出手段により抽出された低周波信号をハイレベルとローレベルの２値に変換する第２基準値と比較する第２比較手段と、を具備することを特徴とする転動装置運転状況検知装置。
【請求項３】
前記信号伝送手段は、電流ループ出力に替わって、電圧出力することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の転動装置運転状況検知装置。
【請求項４】
低周波の信号を出力する第１検出手段と、高周波の信号を出力する第２検出手段と、前記第１検出手段からの低周波の検出信号と前記第２検出手段からの高周波の検出信号とを加算して１つの信号に合成する第１加算手段と、前記第１加算手段からの合成信号を電流ループによる伝送により送信先に送る第１信号伝送手段と、前記第１信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記第１検出手段の検出信号を抽出する第１信号抽出手段と、前記第１信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記第２検出手段の検出信号を抽出する第２信号抽出手段と、転動装置の回転軸の回転方向を検出して回転速度信号を出力する第１回転速度検出手段と、前記回転軸の回転方向を検出して前記第１回転速度検出手段と０度及び１８０度以外の位相差を持つ回転速度信号を出力する第２回転速度検出手段と、前記第１回転速度検出手段及び第２回転速度検出手段それぞれの回転速度信号の位相差に基づいて前記回転軸の回転方向を検出しその結果をハイレベルとローレベルの２値で示す回転方向信号として出力する回転方向検出手段と、前記第１回転速度検出手段又は前記第２回転速度検出手段のいずれかの一方の回転速度信号と前記回転方向検出手段の回転方向信号とを加算して１つの信号に合成する第２加算手段と、前記第２加算手段の出力信号を電流ループによる伝送により送信先に送る第２信号伝送手段と、前記第２信号伝送手段により送られてきた合成信号から回転速度信号を抽出するための第１基準値と比較する第１比較手段と、前記第２信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記回転方向信号を含む低周波の信号を抽出する信号抽出手段と、前記信号抽出手段により抽出された低周波信号をハイレベルとローレベルの２値に変換する第２基準値と比較する第２比較手段と、を具備することを特徴とする転動装置運転状況検知装置。
【請求項５】
前記第１信号伝送手段又は前記第２信号伝送手段は、電流ループ出力に替わって、電圧出力することを特徴とする請求項４に記載の転動装置運転状況検知装置。
【請求項６】
前記第１検出手段は、温度センサであり、前記第２検出手段は、振動センサであることを特徴とする請求項１，請求項３，請求項４又は請求項５のいずれかに記載の転動装置運転状況検知装置。
【請求項７】
前記第１回転速度検出手段及び第２回転速度検出手段は、それぞれアナログの回転速度信号を出力することを特徴とする請求項２、請求項３から請求項６のいずれかに記載の転動装置運転状況検知装置。
【請求項８】
前記転動装置が転がり軸受装置であり、この転がり軸受装置の運転状況を検知することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の転動装置運転状況検知装置。
【請求項９】
前記転動装置が直動装置であり、この直動装置の運転状況を検知することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の転動装置運転状況検知装置。
【請求項１０】
周波数の異なる信号を出力する複数のセンサ夫々の出力信号を加算し、加算した合成信号を電流ループ出力又は電圧出力に変換して１本の信号線で送信先へ送り、送信先では、前記複数のセンサ夫々の出力信号のみを抽出可能な複数種類のフィルタを用いて前記信号線を介して送られてきた前記合成信号から前記複数のセンサ夫々の出力信号を抽出することを特徴とするセンサ検出信号の伝送方法。
【請求項１１】
位相の異なる信号を出力する複数の回転速度検出センサを用いて回転速度検出対象物の回転方向をハイレベルとローレベルの２値で示す回転方向信号に変換し、この回転方向信号と前記複数の回転速度検出センサのいずれか１つから出力される回転速度信号とを加算し、加算した合成信号を電流ループ出力又は電圧出力に変換して１本の信号線で送信先へ送り、送信先では、前記信号線を介して送られてきた前記合成信号から回転速度信号を抽出するための第１基準値と比較して前記回転速度信号を抽出し、更にフィルタを用いて前記信号線を介して送られてきた前記合成信号から前記回転方向信号を含む低周波の信号を抽出し、抽出した低周波信号をハイレベルとローレベルの２値に変換することを特徴とするセンサ検出信号の伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受装置やリニアガイド及びボールねじ等の直動装置等の転動装置に用いて好適な転動装置運転状況検知装置及びセンサ検出信号の伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両用軸受の運転状態を検知する方法として、図２０に示すように、車軸１００の軸受１０１近傍に回転速度センサ、温度センサ及び振動センサを内蔵したセンサユニット２００を設けて、回転速度センサで車軸１００の回転速度を検出して車輪偏磨耗防止のための回転制御を行い、温度センサで軸受１０１の温度を推定して軸受１０１の焼き付きや剥離などの異常検出を行い、振動センサで軸受１０１の振動を検出して剥離などの異常検出を行うことが試みられている。
なお、図示例では、軸受１０１として複列円すいころ軸受が適用されており、センサユニット２００は、軸受１０１を収容した軸受箱１０２の外端開口を塞ぐカバー１０３に取り付けられている。
【０００３】
また、上記センサユニットの各センサの検出信号を１本の信号線で受信装置へ伝送する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献で開示された方法によれば、センサユニット２００は、図２１に示すように、回転速度センサ２０１、温度センサ２０２及び振動センサ２０３夫々の検出信号を信号合成部２０４にて合成し、電源線２０５ａ、信号線２０５ｂの２本の線により受信装置３００へ送る。
【０００４】
受信装置３００では、送られてきた合成信号から各センサ２０１〜２０３の検出信号を分離する。このセンサ検出信号の伝送方法によれば、電源線２０５ａ、信号線２０５ｂの２本の線によって複数のセンサの検出信号を一度に伝送することができるため、信号線の本数を削減することができ、コスト並びに重量の低減が可能となるとともに信号線配設のための設計が容易になるという利点が得られる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−４３４７５（第４頁右欄第４行〜第５頁左欄第３０行目、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のセンサ検出信号の伝送方法においては、１本の信号線で伝送した各センサの検出信号夫々を受信装置が認識できるようにするために、各センサ夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各センサ夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採っているため、伝送元のセンサユニット及び伝送先の受信装置の回路構成が複雑になるという課題があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、少ない本数の信号線を用いて複数のセンサの検出信号を一度に伝送する構成を採りながらも、回路構成の簡略化が図れる転動装置運転状況検知装置及びセンサの検出信号伝送方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、低周波の信号を出力する第１検出手段と、高周波の信号を出力する第２検出手段と、前記第１検出手段からの低周波の検出信号と前記第２検出手段からの高周波の検出信号とを加算して１つの信号に合成する加算手段と、前記加算手段からの合成信号を電流ループによる伝送により送信先に送る信号伝送手段と、前記信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記第１検出手段の検出信号を抽出する第１信号抽出手段と、前記信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記第２検出手段の検出信号を抽出する第２信号抽出手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、周波数の違いを利用して複数の検出手段の検出信号を加算して１つの合成信号を生成して送信し、送信先では、各検出手段の出力信号の周波数帯のみを通過させるフィルタを用いて、各検出手段の出力信号を抽出するので、各検出手段夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各検出手段夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
【００１０】
また、合成信号を電流ループで伝送するようにしたので、電圧出力信号で伝送する場合と比べて耐ノイズ性を高めることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、転動装置の回転軸の回転方向を検出して回転速度信号を出力する第１回転速度検出手段と、前記回転軸の回転方向を検出して前記第１回転速度検出手段と０度及び１８０度以外の位相差を持つ回転速度信号を出力する第２回転速度検出手段と、前記第１回転速度検出手段及び第２回転速度検出手段それぞれの回転速度信号の位相差に基づいて前記回転軸の回転方向を検出しその結果をハイレベルとローレベルの２値で示す回転方向信号として出力する回転方向検出手段と、前記第１回転速度検出手段又は前記第２回転速度検出手段のいずれかの一方の回転速度信号と前記回転方向検出手段の回転方向信号とを加算して１つの信号に合成する加算手段と、前記加算手段の出力信号を電流ループによる伝送により送信先に送る信号伝送手段と、前記信号伝送手段により送られてきた合成信号から回転速度信号を抽出するための第１基準値と比較する第１比較手段と、前記信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記回転方向信号を含む低周波の信号を抽出する信号抽出手段と、前記信号抽出手段により抽出された低周波信号をハイレベルとローレベルの２値に変換する第２基準値と比較する第２比較手段と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、０度及び１８０度以外の位相差がある２つの回転速度信号からハイレベルとローレベルの２値で示す回転方向信号を生成し、この低周波の回転方向信号と２つの回転速度信号のいずれか１つの回転速度信号とを加算して１つの合成信号を生成して送信し、送信先では、送られてきた合成信号から回転速度信号を抽出するための第１基準値と比較することで回転速度信号を抽出し、さらに合成信号の低周波信号を抽出した後、当該信号をハイレベルとローレベルの２値に変換する第２基準値と比較して回転方向信号を抽出するので、各検出手段夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各検出手段夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
【００１３】
また、合成信号を電流ループで伝送するようにしたので、電圧出力信号で伝送する場合と比べて耐ノイズ性を高めることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項１又は請求項２のいずれかに係る発明の転動装置運転状況検知装置において、前記信号伝送手段は、電流ループ出力に替わって、電圧出力することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、合成信号を電流ループ出力に替わって電圧出力することで、グランド線を１本余分に必要とするものの、電流ループ出力に変換する手段が不要となり、また伝送先においては電流ループを形成するための抵抗が不要となるので、伝送先との間の距離が長くない場合にはコストダウンが可能となる。
【００１６】
請求項４に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、低周波の信号を出力する第１検出手段と、高周波の信号を出力する第２検出手段と、前記第１検出手段からの低周波の検出信号と前記第２検出手段からの高周波の検出信号とを加算して１つの信号に合成する第１加算手段と、前記第１加算手段からの合成信号を電流ループによる伝送により送信先に送る第１信号伝送手段と、前記第１信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記第１検出手段の検出信号を抽出する第１信号抽出手段と、前記第１信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記第２検出手段の検出信号を抽出する第２信号抽出手段と、転動装置の回転軸の回転方向を検出して回転速度信号を出力する第１回転速度検出手段と、前記回転軸の回転方向を検出して前記第１回転速度検出手段と０度及び１８０度以外の位相差を持つ回転速度信号を出力する第２回転速度検出手段と、前記第１回転速度検出手段及び第２回転速度検出手段それぞれの回転速度信号の位相差に基づいて前記回転軸の回転方向を検出しその結果をハイレベルとローレベルの２値で示す回転方向信号として出力する回転方向検出手段と、前記第１回転速度検出手段又は前記第２回転速度検出手段のいずれかの一方の回転速度信号と前記回転方向検出手段の回転方向信号とを加算して１つの信号に合成する第２加算手段と、前記第２加算手段の出力信号を電流ループによる伝送により送信先に送る第２信号伝送手段と、前記第２信号伝送手段により送られてきた合成信号から回転速度信号を抽出するための第１基準値と比較する第１比較手段と、前記第２信号伝送手段により送られてきた前記合成信号から前記回転方向信号を含む低周波の信号を抽出する信号抽出手段と、前記信号抽出手段により抽出された低周波信号をハイレベルとローレベルの２値に変換する第２基準値と比較する第２比較手段と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、請求項１に係る発明の構成と、請求項２に係る発明の構成とを組み合わせたので、請求項１及び請求項２夫々に係る発明の効果が得られる。また、第１検出手段と第２検出手段から得られる信号に加え、回転速度信号と回転方向信号を同時に得られるため、転動装置の運転状況をより正確に把握できる。また、第１検出手段と第２検出手段から得られる信号を合成し出力する回路と回転速度信号と回転方向信号を合成し出力する回路の電源線を共通にすることによって、電線の本数を減らすことができ、コストダウンが可能となる。
【００１８】
請求項５に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項４に係る発明の転動装置運転状況検知装置において、前記第１信号伝送手段又は前記第２信号伝送手段は、電流ループ出力に替わって、電圧出力することを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、合成信号を電流ループ出力に替わって電圧出力することで、グランド線を１本余分に必要とするものの、電流ループ出力に変換する手段が不要となり、また伝送先においては電流ループを形成するための抵抗が不要となるので、伝送先との間の距離が長くない場合にはコストダウンが可能となる。
【００２０】
請求項６に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項１，請求項３，請求項４又は請求項５のいずれかに係る発明の転動装置運転状況検知装置において、前記第１検出手段は、温度センサであり、前記第２検出手段は、振動センサであることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、温度センサから出力される温度検出信号は時間的変化の小さいアナログ信号であり、振動センサから出力される振動検出信号は基本的に交流成分のみのアナログ信号であるので、周波数の違いを利用することで、送信先で容易にこれらの信号を分離することができる。
【００２２】
請求項７に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項２，請求項３から請求項６のいずれかに係る発明の転動装置運転状況検知装置において、前記第１回転速度検出手段及び第２回転速度検出手段は、それぞれアナログの回転速度信号を出力することを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、回転速度検出手段より出力される回転速度信号をアナログ信号とすることにより、デジタル信号したときの急峻な立上がりや立下り時に発生する電磁誘導ノイズの発生を抑えることができる。これにより温度と振動とを合成した信号を送る信号線と回転速度信号と回転方向信号とを合成した信号を送る信号線を同一の多芯の電線で送っても温度と振動とを合成した信号にのる電磁誘導ノイズは低減する。
【００２４】
請求項８に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項１から請求項７のいずれかに係る発明の転動装置運転状況検知装置において、前記転動装置が転がり軸受装置であり、この転がり軸受装置の運転状況を検知することを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、転がり軸受装置の運転状況を検知できる安価な転動装置運転状況検知装置を提供できる。
【００２６】
請求項９に係る発明の転動装置運転状況検知装置は、請求項１から請求項７のいずれかに係る発明の転動装置運転状況検知装置において、前記転動装置が直動装置であり、この直動装置の運転状況を検知することを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、直動装置の運転状況を検知できる安価な転動装置運転状況検知装置を提供できる。
【００２８】
請求項１０に係る発明のセンサ検出信号の伝送方法は、周波数の異なる信号を出力する複数のセンサ夫々の出力信号を加算し、加算した合成信号を電流ループ出力又は電圧出力に変換して１本の信号線で送信先へ送り、送信先では、前記複数のセンサ夫々の出力信号のみを抽出可能な複数種類のフィルタを用いて前記信号線を介して送られてきた前記合成信号から前記複数のセンサ夫々の出力信号を抽出することを特徴とする。
【００２９】
この方法によれば、周波数の違いを利用して複数の検出手段の検出信号を加算して１つの合成信号を生成して送信し、送信先では、各検出手段の出力信号の周波数帯のみを通過させるフィルタを用いて、各検出手段の出力信号を抽出するので、各検出手段夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各検出手段夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
【００３０】
また、合成信号を電流ループで伝送した場合には、電圧出力信号で伝送する場合と比べて耐ノイズ性を高めることができる。電流ループ出力に替わって電圧出力した場合には、グランド線を１本余分に必要とするものの、電流ループ出力に変換する手段が不要となり、また伝送先においては電流ループを形成するための抵抗が不要となるので、伝送先との間の距離が長くない場合にはコストダウンが可能となる。
【００３１】
請求項１１に係る発明のセンサ検出信号の伝送方法は、位相の異なる信号を出力する複数の回転速度検出センサを用いて回転速度検出対象物の回転方向をハイレベルとローレベルの２値で示す回転方向信号に変換し、この回転方向信号と前記複数の回転速度検出センサのいずれか１つから出力される回転速度信号とを加算し、加算した合成信号を電流ループ出力又は電圧出力に変換して１本の信号線で送信先へ送り、送信先では、前記信号線を介して送られてきた前記合成信号から回転速度信号を抽出するための第１基準値と比較して前記回転速度信号を抽出し、更にフィルタを用いて前記信号線を介して送られてきた前記合成信号から前記回転方向信号を含む低周波の信号を抽出し、抽出した低周波信号をハイレベルとローレベルの２値に変換することを特徴とする。
【００３２】
この方法によれば、０度及び１８０度以外の位相差がある２つの回転速度信号からハイレベルとローレベルの２値で示す回転方向信号を生成し、この低周波の回転方向信号と２つの回転速度信号のいずれか１つの回転速度信号とを加算して１つの合成信号を生成して送信し、送信先では、送られてきた合成信号から回転速度信号を抽出するための第１基準値と比較することで回転速度信号を抽出し、さらに合成信号の低周波信号を抽出した後、当該信号をハイレベルとローレベルの２値に変換する第２基準値と比較して回転方向信号を抽出するので、各検出手段夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各検出手段夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
【００３３】
また、合成信号を電流ループで伝送した場合には、電圧出力信号で伝送する場合と比べて耐ノイズ性を高めることができる。電流ループ出力に替わって電圧出力した場合には、グランド線を１本余分に必要とするものの、電流ループ出力に変換する手段が不要となり、また伝送先においては電流ループを形成するための抵抗が不要となるので、伝送先との間の距離が長くない場合にはコストダウンが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置の構成を示すブロック図である。
この図において、本実施の形態の転動装置運転状況検知装置は、例えば、鉄道車両用軸受の運転状況を検知するものであり、温度センサ１１、振動センサ１２、回転速度センサ１３−１及び１３−２を備えたセンサユニット１０と、このセンサユニット１０の温度検出信号と振動検出信号とを１本の信号線３０を介して受信するとともに、回転速度信号と回転方向信号とを１本の信号線３１を介して受信する受信装置４０とを備えている。
【００３５】
温度センサ１１、振動センサ１２、回転速度センサ１３−１及び１３−２は、図２０で示したように車軸１００の軸受１０１近傍において軸受箱１０２の外端開口を塞ぐカバー１０３に取り付けられる。
【００３６】
センサユニット１０には、第１検出手段である温度センサ１１、第２検出手段である振動センサ１２、第１及び第２回転速度検出手段である回転速度センサ１３−１及び１３−２の他に、温度センサ１１から出力される温度検出信号と振動センサ１２から出力される振動検出信号とを加算する第１加算手段である加算回路１４と、この加算回路１４からの合成信号を電流ループによる伝送を行う第１信号伝送手段である電流ループ出力変換回路１５と、回転速度センサ１３−１及び１３−２夫々の回転速度信号を元に回転方向信号を生成する回転方向検出手段である回転方向検出回路１６と、回転速度センサ１３−１から出力される回転速度信号と回転方向検出回路１６から出力される回転方向信号とを加算する第２加算手段である加算回路１７と、この加算回路１７からの合成信号を電流ループによる伝送を行う第２信号伝送手段である電流ループ出力変換回路１８とが備えられている。また、センサユニット１０には電源線３２を介して受信装置４０から電源電圧が供給され、電流ループ出力変換回路１５及び１８に供給される。またここで温度センサ１１、振動センサ１２、加算回路１４には電流ループ出力変換回路１５から動作するために必要な電源が供給され、同様に回転速度センサ１３−１及び１３−２、回転方向検出回路１６、加算回路１７には電流ループ出力変換回路１８から動作するために必要な電源が供給されている。
【００３７】
加算回路１４からは、図３に示すような温度検出信号と振動検出信号とを合成した信号が出力される。この図の（ａ）は温度検出信号の波形、（ｂ）は振動検出信号の波形、（ｃ）は温度検出信号と振動検出信号の交流成分を加算した合成信号の波形である。温度センサ１１から出力される温度検出信号は時間的変化の小さいアナログ信号であり、振動センサ１２から出力される振動検出信号は基本的に交流成分のみのアナログ信号であるので、周波数の違いを利用することで受信装置４０は容易にこれらの信号を分離することが可能である。この詳細については後述する。なお、（ｂ）の振動センサ１２の振動検出信号において、０Ｇとあるのは振動が加わっていないときの波形である。
【００３８】
電流ループ出力変換回路１５からは、電流ループ出力に変換された加算回路１４の出力信号が信号線３０へ出力される。回転速度センサ１３−１及び１３−２は、車軸などに取り付けられた磁性体歯車の山部又は谷部などの部分を磁気的に検出し、回転速度を矩形波のデジタル信号として出力する。この場合、図４に示すように、回転速度センサ１３−１の出力と回転速度センサ１３−２の出力の位相差を９０度にしている。この図の（ａ）は回転速度センサ１３−１の回転速度信号の波形、（ｂ）は回転速度センサ１３−２の回転速度信号の波形である。　なお、本実施の形態では回転速度センサ１３−１の出力と回転速度センサ１３−２の出力の位相差を９０度にしているが、位相が一致する０度及び１８０度以外であれば、どのような値を採ってもよい。
【００３９】
回転方向検出回路１６は、回転速度センサ１３−１及び１３−２夫々の回転速度信号を比較することで回転方向信号を出力する。すなわち、Ｄフリップフロップを使用して、回転速度センサ１３−１から出力される回転速度信号Ｖａを、回転速度センサ１３−２から出力される回転速度号Ｖｂの立上がり部（図４の（ｂ）の上向き矢印部）でラッチすることにより、図５に示すような回転方向信号Ｓを得る。
【００４０】
この場合、時計周り（ＣＷ）では、回転速度センサ１３−２の回転速度信号Ｖｂの立上がり部に対する回転速度センサ１３−１の回転速度信号ＶａのレベルがＨｉｇｈレベルであり、反時計周り（ＣＣＷ）では、回転速度センサ１３−２の回転速度信号Ｖｂの立上がり部に対する回転速度センサ１３−１の回転速度信号ＶａのレベルがＬｏｗレベルであることから、回転方向信号Ｓのレベルは時計周りではＨｉｇｈ、反時計周りではＬｏｗとなる。回転方向検出回路１６からはこのようなＨｉｇｈ、Ｌｏｗの２値の回転方向信号Ｓが出力される。この回転方向信号Ｓは回転方向の変更が短時間に何回も行われることはないため周波数の低い低周波信号とみなせる。加算回路１７からは図６に示すような回転速度センサ１３−１の回転速度信号Ｖａと回転方向信号Ｓとを合成した信号が出力される。
【００４１】
一方、受信装置４０は、電源出力端子４１と、信号入力端子４２及び４３と、電流ループ形成用の抵抗４４及び４５と、信号抽出手段であるローパスフィルタ４６及び５２と、信号抽出手段であるハイパスフィルタ４８と、比較手段であるコンパレータ５０及び５３と、信号出力端子４７、４９、５１及び５４とを備えて構成される。電源出力端子４１からは電源電圧Ｖｓが出力される。出力された電源電圧Ｖｓは電源線３２を介してセンサユニット１０に印加される。信号入力端子４２には信号線３０を介してセンサユニット１０の電流ループ出力変換回路１５の電流ループ出力が入力される。
【００４２】
信号入力端子４３には信号線３１を介してセンサユニット１０の電流ループ出力変換回路１８の電流ループ出力が入力される。抵抗４４は信号入力端子４２とグランドとの間に介挿され、電流ループ出力変換回路１５による電流ループを形成する。抵抗４５は信号入力端子４３とグランドとの間に介挿され、電流ループ出力変換回路１８による電流ループを形成する。
なお、厳密には電流ループ出力は、図２に示すように、温度と振動信号を合成し出力する回路の電源線３２と信号線３０とを対にしてツイストペアとし、回転速度信号と回転方向信号を加算した合成信号を出力する回路の電源線３４と信号線３１とを対にしてツイストペアとし伝送するが、本実施形態においては、この２本の電源線３２，３４を一本とし、信号線２本とあわせ３本の電線で伝送している。したがって、図１は、図２よりも１本電源線を少なくすることができ、コストダウンを図ることができる。
【００４３】
ローパスフィルタ４６は、電流ループ出力変換回路１５からの電流ループ出力から温度検出信号を抽出する。そして、抽出された温度検出信号が信号出力端子４７から出力される。図７の（ａ）はローパスフィルタ４６で抽出された温度検出信号の波形図である。このように、時間的変化の小さい温度センサ１１からのアナログの検出信号は低周波数成分しか持たないので、ローパスフィルタ４６を通すことによって容易に抽出できる。ハイパスフィルタ４８は、電流ループ出力変換回路１５からの電流ループ出力から振動検出信号を抽出する。そして、抽出された振動検出信号が信号出力端子４９から出力される。図７の（ｂ）はハイパスフィルタ４８で抽出された振動検出信号の波形図である。交流成分の振動センサ１２からの検出信号は高周波数成分しか持たないため、ハイパスフィルタ４８を通すことによって容易に抽出できる。
【００４４】
このように、周波数域が異なる故に温度センサ１１の温度検出信号と振動センサ１２の振動検出信号とを加算して１つの信号として伝送しても受信装置４０側でローパスフィルタ４６を通すだけで温度検出信号が得られ、またハイパスフィルタ４８を通すだけで振動検出信号が得られる。
【００４５】
受信装置４０のコンパレータ５０は、電流ループ出力変換回路１８からの電流ループ出力から回転速度信号を抽出する。このコンパレータ５０には図６に示すように回転速度信号を抽出するための第１基準値である閾値Ｔｈ１が設定されている。この閾値Ｔｈ１は時計周り及び反時計周りのいずれの場合にも回転速度信号を検出できるレベルの値であり、電流ループ出力変換回路１８からの電流ループ出力と比較することで、閾値Ｔｈ１を超える電流ループ出力が回転速度信号として得られる。コンパレータ５０で抽出された回転速度信号は信号出力端子５１から出力される。図８はコンパレータ５０によって抽出された回転速度信号の波形図である。
【００４６】
ローパスフィルタ５２は、電流ループ出力変換回路１８からの電流ループ出力から低周波成分の信号を抽出する。図９はローパスフィルタ５２によって抽出された低周波成分の信号である。この低周波信号には回転方向信号が含まれる。コンパレータ５３は、ローパスフィルタ５２で抽出された低周波成分の信号から回転方向信号を抽出する。コンパレータ５３で抽出された回転方向信号は信号出力端子５４から出力される。コンパレータ５３には図９に示すように回転方向信号を得るための第２基準値である閾値Ｔｈ２が設定される。この閾値Ｔｈ２は、反時計周りの回転方向信号のレベルを超え、且つ時計周りの回転方向信号のレベル以下の値である。この閾値Ｔｈ２とローパスフィルタ５２によって抽出された低周波成分の信号と比較することで、図１０に示すような回転方向信号が得られる。
【００４７】
電流ループ出力変換回路１８からの電流ループ出力を図６に示すような閾値Ｔｈ４や閾値Ｔｈ３と比較することで、時計周りのパルスと反時計周りのパルスとを分離して取り出すことも可能である。
【００４８】
本実施の形態の転動装置運転状況検知装置は上記のように構成されている。
センサユニット１０では、低周波の温度検出信号と高周波の振動検出信号とを加算して１つの信号を生成し、その合成信号を電流ループ出力に変換して１本の信号線３０を介して受信装置４０へ送り、更に位相差を９０度にした２つの回転速度センサ１３−１、１３−２夫々の回転速度信号から回転方向を検出し、回転方向信号と回転速度センサ１３−１の回転速度信号とを加算して１つの信号を生成し、その合成信号を電流ループ出力に変換して１本の信号線３１を介して受信装置４０へ送る。
【００４９】
受信装置４０では、信号線３０を介してセンサユニット１０から送られてきた電流ループ出力からローパスフィルタ４６によって温度検出信号を抽出するとともにハイパスフィルタ４８によって振動検出信号を抽出し、さらに信号線３１を介してセンサユニット１０から送られてきた電流ループ出力からコンパレータ５０によって回転速度信号を抽出するとともに、ローパスフィルタ５２及びコンパレータ５３によって回転方向信号を抽出する。
【００５０】
このように、本実施の形態の転動装置運転状況検知装置は、周波数の低いアナログ信号を出力する温度センサ１１の温度検出信号と温度センサ１１よりも周波数の高いアナログ信号を出力する振動センサ１２の振動検出信号とを合成して１つの信号（第１の合成信号）を生成するとともに、位相を９０度違えたデジタル信号を出力する回転速度センサ１３−１、１３−２の回転速度信号から回転方向信号を得て、この回転方向信号と回転速度センサ１３−１の回転速度信号とを合成して１つの信号（第２の合成信号）を生成し、生成した第１の合成信号を信号線３０で、第２の合成信号を信号線３１でそれぞれ受信装置４０へ送り、受信装置４０では、周波数の違いを利用してローパスフィルタ４６で温度検出信号を抽出し、ハイパスフィルタ４８で振動検出信号を抽出し、コンパレータ５０で回転速度信号を抽出し、更にローパスフィルタ５２とコンパレータ５３で回転方向信号を抽出する。
【００５１】
したがって、センサそのものの周波数の違いを利用するので、各センサ夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各センサ夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
【００５２】
また、温度検出信号と振動検出信号との合成信号及び回転速度信号と回転方向信号との合成信号夫々を電流ループで伝送するようにしたので、電圧出力信号で伝送する場合と比べて耐ノイズ性を高めることができる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、回転速度センサ１３−１及び１３−２夫々の出力信号をデジタル信号としたが、アナログ出力のホールＩＣやＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：磁気抵抗）素子によるアナログ信号としてもよい。この場合、回転速度センサ１３−１及び１３−２の出力をデジタル信号として、３本の信号線３０〜３２を同一ケーブル内に収めた場合、回転速度センサセンサ１３−１及び１３−２の信号の立上がりや立下り時に発生する電磁誘導によってケーブル内の温度検出信号と振動検出信号との合成信号にノイズが誘起され易くなるが、回転速度センサ１３−１及び１３−２の出力をアナログ信号とすると、加算回路によって合成された出力波形が略正弦波状となって、急峻な信号の立上がりや立下りがないため、電磁誘導によって同一ケーブル内の温度検出信号と振動検出信号との合成信号にノイズが誘起されることが少なくなる。
【００５４】
因みに、回転速度センサ１３−１及び１３−２の出力をアナログ信号とした場合、その場合の回路構成もデジタル信号とした場合と同様である。アナログ信号とした場合の各部の信号は以下のようになる。
回転速度センサ１３−１から出力される回転速度信号は図１１に示すようになり、また９０度位相差をずらした回転速度センサ１３−２から出力される回転速度信号は図１２に示すようになる。また、回転方向検出回路１６で生成される回転方向信号は図１３に示すようになる。すなわち、図５と同様になる。ただし、この場合の回転方向検出回路１６の回転方向信号は、回転速度センサ１３−１及び１３−２夫々の出力をデジタル信号とした場合と若干異なるものとなる。
【００５５】
また、回転速度センサ１３−１から出力される回転速度信号と加算回路１７から出力される回転方向信号とを加算した信号は図１４に示すようになる。そして、合成された信号を受信装置４０のコンパレータ５０で抽出した回転速度信号は図１５に示すようになる。更に合成された信号をローパスフィルタ５２にて低周波数成分を抽出した信号は図１６に示すようになる。そして、ローパスフィルタ５２にて抽出した低周波数成分からコンパレータ５３によって抽出した回転方向信号は図１７に示すようになる。
【００５６】
また、上述したように、合成信号（即ち電流ループ出力変換回路１８からの電流ループ出力）を図１４に示すような閾値Ｔｈ４や閾値Ｔｈ３と比較することで、時計周りのパルスと反時計周りのパルスとを分離して取り出すことも可能である。
【００５７】
また、温度検出信号と振動検出信号を合成する加算回路１４をアナログ回路で構成する以外に、温度検出信号及び振動検出信号夫々をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路の出力を処理するマイクロコンピュータとを備えたデジタル回路構成にしてもよい。同様に、回転方向検出回路１６及び加算回路もデジタル回路構成にしてもよい。
【００５８】
図１８は本発明の第２の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置の構成を示すブロック図である。
この図において、本実施の形態の転動装置運転状況検知装置は、第１の実施の形態の転動装置運転状況検知装置の電流ループ出力を電圧出力にしたものである。この図において、加算回路１４及び１７の出力は電圧出力としている。電圧出力にすることにより、１本のグランド線３３を必要とするが、センサユニット１０Ａにおいては先の電流ループ出力変換回路１５及び１８が不要となり、受信装置４０Ａにおいては抵抗４４及び４５が不要となる分、コストの削減が可能である。
【００５９】
なお、本発明の転動装置運転状況検知装置は、上記各実施の形態で示した軸受装置のみならず、図１９に示すボールねじやリニアガイドのような直動装置に勿論適用することができる。
また、転がり軸受は、複列円すいころ軸受に限らず、玉軸受、円筒ころ軸受及び球面ころ軸受の短列軸受や複列軸受でもよい。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、周波数の違いを利用して複数の検出手段の検出信号を加算して１つの合成信号を生成して送信し、送信先では、各検出手段の出力信号の周波数帯のみを通過させるフィルタを用いて、各検出手段の出力信号を抽出するので、各検出手段夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各検出手段夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
【００６１】
また、合成信号を電流ループで伝送するようにしたので、電圧出力信号で伝送する場合と比べて耐ノイズ性を高めることができる。
【００６２】
請求項２に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、０度及び１８０度以外の位相差がある２つの回転速度信号からハイレベルとローレベルの２値で示す回転方向信号を生成し、この低周波の回転方向信号と２つの回転速度信号のいずれか１つの回転速度信号とを加算して１つの合成信号を生成して送信し、送信先では、送られてきた合成信号から回転速度信号を抽出するための第１基準値と比較することで回転速度信号を抽出し、さらに合成信号の低周波信号を抽出した後、当該信号をハイレベルとローレベルの２値に変換する第２基準値と比較して回転方向信号を抽出するので、各検出手段夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各検出手段夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
【００６３】
また、合成信号を電流ループで伝送するようにしたので、電圧出力信号で伝送する場合と比べて耐ノイズ性を高めることができる。
【００６４】
請求項３に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、合成信号を電流ループ出力に替わって電圧出力することで、グランド線を１本余分に必要とするものの、電流ループ出力に変換する手段が不要となり、また伝送先においては電流ループを形成するための抵抗が不要となるので、伝送先との間の距離が長くない場合にはコストダウンが可能となる。
【００６５】
請求項４に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、請求項１に係る発明の構成と、請求項２に係る発明の構成を組み合わせたので、請求項１及び請求項２夫々に係る発明の効果が得られる。
また、第１検出手段と第２検出手段から得られる信号に加え、回転速度信号と回転方向信号を同時に得られるため、転動装置の運転状況をより正確に把握できる。
また、第１検出手段と第２検出手段から得られる信号を合成し出力する回路と回転速度信号と回転方向信号を合成し出力する回路の電源線を共通にすることによって、電線の本数を減らすことができ、コストダウンが可能となる。
【００６６】
請求項５に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、合成信号を電流ループ出力に替わって電圧出力することで、グランド線を１本余分に必要とするものの、電流ループ出力に変換する手段が不要となり、また伝送先においては電流ループを形成するための抵抗が不要となるので、伝送先との間の距離が長くない場合にはコストダウンが可能となる。
【００６７】
請求項６に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、温度センサから出力される温度検出信号は時間的変化の小さいアナログ信号であり、振動センサから出力される振動検出信号は基本的に交流成分のみのアナログ信号であるので、周波数の違いを利用することで、送信先で容易にこれらの信号を分離することができる。
【００６８】
請求項７に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、回転速度検出手段より出力される回転速度信号をアナログ信号とすることにより、デジタル信号したときの急峻な立上がりや立下り時に発生する電磁誘導ノイズの発生を抑えることができる。これにより温度と振動とを合成した信号を送る信号線と回転速度信号と回転方向信号とを合成した信号を送る信号線を同一の多芯の電線で送っても温度と振動とを合成した信号にのる電磁誘導ノイズは低減する。
【００６９】
請求項８に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、転がり軸受装置の運転状況を検知できる安価な転動装置運転状況検知装置を提供できる。
【００７０】
請求項９に係る発明の転動装置運転状況検知装置によれば、直動装置の運転状況を検知できる安価な転動装置運転状況検知装置を提供できる。
【００７１】
請求項１０に係る発明のセンサ検出信号の伝送方法によれば、周波数の違いを利用して複数の検出手段の検出信号を加算して１つの合成信号を生成して送信し、送信先では、各検出手段の出力信号の周波数帯のみを通過させるフィルタを用いて、各検出手段の出力信号を抽出するので、各検出手段夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各検出手段夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
【００７２】
また、合成信号を電流ループで伝送した場合には、電圧出力信号で伝送する場合と比べて耐ノイズ性を高めることができる。電流ループ出力に替わって電圧出力した場合には、グランド線を１本余分に必要とするものの、電流ループ出力に変換する手段が不要となり、また伝送先においては電流ループを形成するための抵抗が不要となるので、伝送先との間の距離が長くない場合にはコストダウンが可能となる。
【００７３】
請求項１１に係る発明のセンサ検出信号の伝送方法によれば、０度及び１８０度以外の位相差がある２つの回転速度信号からハイレベルとローレベルの２値で示す回転方向信号を生成し、この低周波の回転方向信号と２つの回転速度信号のいずれか１つの回転速度信号とを加算して１つの合成信号を生成して送信し、送信先では、送られてきた合成信号から回転速度信号を抽出するための第１基準値と比較することで回転速度信号を抽出し、さらに合成信号の低周波信号を抽出した後、当該信号をハイレベルとローレベルの２値に変換する第２基準値と比較して回転方向信号を抽出するので、各検出手段夫々に検出信号の波高値や時間軸方向の幅を変えたり、あるいは各検出手段夫々に固有の識別情報と検出信号とを組み合わせる方法を採る従来技術と比べて回路構成の簡略化が図れ、安価な転動装置運転状況検知装置を提供することが可能となる。
【００７４】
また、合成信号を電流ループで伝送した場合には、電圧出力信号で伝送する場合と比べて耐ノイズ性を高めることができる。電流ループ出力に替わって電圧出力した場合には、グランド線を１本余分に必要とするものの、電流ループ出力に変換する手段が不要となり、また伝送先においては電流ループを形成するための抵抗が不要となるので、伝送先との間の距離が長くない場合にはコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置の構成を示すもう一つの例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における合成信号生成過程を示す波形図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度信号を示す波形図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転方向信号を示す波形図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における合成信号を示す波形図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における合成信号から抽出した温度検出信号及び振動検出信号を示す波形図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における合成信号から抽出した回転速度信号を示す波形図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における合成信号のローパスフィルタ通過後の波形図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における合成信号のローパスフィルタ通過後の信号から抽出した回転方向信号を示す波形図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度センサ出力をアナログ信号とした場合の波形図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における９０°位相のずれた回転速度センサ出力をアナログ信号とした場合の波形図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度センサ出力をアナログ信号として、その信号から生成した回転方向信号を示す波形図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度センサ出力をアナログ信号として、その信号と、その信号から生成した回転方向信号とを加算した合成信号を示す波形図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度センサ出力をアナログ信号として、その信号と、その信号から生成した回転方向信号とを加算した合成信号から抽出した回転速度信号を示す波形図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度センサ出力をアナログ信号として、その信号と、その信号から生成した回転方向信号とを加算した合成信号のローパスフィルタ通過後の波形図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置における回転速度センサ出力をアナログ信号として、その信号と、その信号から生成した回転方向信号とを加算した合成信号のローパスフィルタ通過後の信号から抽出した回転方向信号を示す波形図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係る転動装置運転状況検知装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】転動装置がボールねじである場合を示す図である。
【図２０】転動装置運転状況検知装置のセンサユニットの取り付け例を示す図である。
【図２１】従来の転動装置運転状況検知装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ　センサユニット
１１　温度センサ
１２　振動センサ
１３−１、１３−２　回転速度センサ
１４、１７　加算回路
１５、１８　電流ループ出力変換回路
１６　回転方向検出回路
３０、３１　信号線
３２、３４　電源線
４０、４０Ａ　受信装置
４１〜４３　入力端
４４、４５　抵抗
４６、５２　ローパスフィルタ
４８　ハイパスフィルタ
５０、５３　コンパレータ
４７、４９、５１、５４　出力端
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2004094393.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2004094393.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2004094393.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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