(57)【要約】【課題】多数の軸受の異常発生の検査を、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異常検査システムを提供する。【解決手段】このシステムは、機械設備１０に組込まれた転がり軸受１の異常検査システムである。軸受１をＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａとし、そのＩＣタグ３に対して記憶情報の読取りおよび電源回路５に対する給電を非接触で行うタグ読書き端末２を設ける。ＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａは、ＩＣタグ３と、温度センサ４と、電源回路５とを軸受１に設けたものである。上記電源回路５は、上記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、上記センサ４を駆動するものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械設備に組込まれた転がり軸受を、ＩＣタグと、温度センサと、上記ＩＣタグに内蔵されまたはこのＩＣタグとは別体とされて非接触で軸受外部から給電され上記センサを駆動する電源回路とを有するＩＣタグ・センサ付き軸受とし、上記ＩＣタグに対する情報の読書きと、上記電源回路に対する給電とを非接触で行うタグ読書き端末を設けたＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査システム。
【請求項２】
請求項１において、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受が、上記温度センサの他に、振動センサを有し、上記電源回路は上記振動センサの駆動が可能なものとしたＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記ＩＣタグにこのＩＣタグを設けた転がり軸受の識別情報を記憶させたＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、上記機械設備は、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受が複数されたものであるＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査システム。
【請求項５】
請求項４において、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受の配列に沿って上記タグ読書き端末を読書きおよび給電が可能なように移動させる端末移動手段を設けたＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査システム。
【請求項６】
請求項４または請求項５において、上記機械設備が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、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受が、ベルト支持用のローラまたはコンベヤローラを支持する軸受であるＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査システム。
【請求項７】
請求項６において、上記機械設備が火力発電所の石炭をボイラへ運搬するベルトコンベヤであり、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受が、ベルトを支持するローラに組込まれてこのローラを支持する軸受であるＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査システム。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、上記機械設備が鉄道車両であって、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受が車輪支持軸受であり、上記鉄道車両を走行させる経路に、上記鉄道車両の走行時に上記ＩＣタグに対する読取りおよび上記電源回路に対する給電が可能なように上記タグ用受信機を設置したＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査システム。
【請求項９】
機械設備に組込まれた転がり軸受を、ＩＣタグと、温度センサと、上記ＩＣタグに内蔵されまたはこのＩＣタグとは別体とされて非接触で軸受外部から給電され上記センサを駆動する電源回路とを有するＩＣタグ・センサ付き軸受とし、上記ＩＣタグに対する記憶情報の読書きおよび上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用いて定期的にまたは任意時に上記温度センサを駆動させ、かつＩＣタグの記憶情報を読み取るＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査方法。
【請求項１０】
転がり軸受に、ＩＣタグと、温度センサと、上記ＩＣタグに内蔵されまたはこのＩＣタグとは別体とされて非接触で軸受外部から給電され上記センサを駆動する電源回路とを有するＩＣタグ・センサ付き軸受。
【請求項１１】
請求項１０において、上記ＩＣタグ、温度センサ、および電源回路を、転がり軸受の軌道輪に固定したＩＣタグ・センサ付き軸受。
【請求項１２】
請求項１０において、ＩＣタグ、上記温度センサ、および電源回路を、転がり軸受のシールに固定したＩＣタグ・センサ付き軸受。
【請求項１３】
請求項１０において、上記ＩＣタグ、温度センサ、および電源回路を、転がり軸受の保持器に固定したＩＣタグ・センサ付き軸受。
【請求項１４】
請求項１０において、上記ＩＣタグ、温度センサ、および電源回路を、転がり軸受内に設けられた固体潤滑剤内に埋め込んだＩＣタグ・センサ付き軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種機械設備に組込まれた転がり軸受を、ＩＣタグおよび温度センサ付きのものとして上記軸受の異常を検出する異常検査システムに関し、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。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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、多数の軸受の異常発生の検査を、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異常検査システムを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明のＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査システムは、機械設備に組込まれた転がり軸受を、ＩＣタグと、温度センサと、上記ＩＣタグに内蔵されまたはこのＩＣタグとは別体とされて非接触で軸受外部から給電され上記センサを駆動する電源回路とを有するＩＣタグ・センサ付き軸受とし、上記ＩＣタグに対する情報の読取りおよび上記電源回路に対する給電を非接触で行うタグ用受信機を設けたものである。
この構成によると、上記タグ用受信機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、その電力で温度センサを駆動し、任意の時間だけ温度センサを稼働させて温度測定を行うことができる。温度測定結果により軸受の異常が検査できる。温度測定結果は、タグ用受信機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台のタグ用受信機で多数の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タグと供給電力を温度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れば良いので、多くの軸受を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、温度測定の結果により、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、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受が、上記温度センサの他に振動センサを有し、上記電源回路は上記振動センサの駆動が可能なものとしても良い。
軸受の寿命は、振動によっても判断される。温度情報の他に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】
上記ＩＣタグには、このＩＣタグを設けた転がり軸受の識別情報を記憶させておいても良い。上記識別情報は、製品番号やロット番号等である。軸受の識別情報が温度測定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】
上記機械設備は、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受が複数個配列されたものであっても良い。多数個の軸受が配列されている場合に、この発明のＩＣタグ・センサ付き軸受を用いた異常検査システムが効果的となる。
この場合に、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受の配列に沿って上記タグ読書き端末を上記読書きよび給電が可能なように移動させる端末移動手段を設けても良い。このような端末移動手段を設けた場合、定期的にタグ読書き端末を移動させて多数個の軸受の監視を断続的に行うことが容易となる。
【０００９】
上記機械設備は、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っても良い。その場合、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受は、ベルト支持用のローラまたはコンベヤローラを支持する軸受に適用される。
このようなコンベヤラインでは、非常に多くの軸受が用いられるため、この発明のＩＣタグ・センサ付き軸受を用いた異常検査システムにおける軸受運転状態で簡単に異常検査できるという効果が、より一層効果的となる。
【００１０】
特に、上記機械設備が火力発電所のボイラへ石炭を運搬するベルトコンベヤであり、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受が、ベルトを支持するローラに組込まれてこのローラを支持する軸受である場合には、軸受個数が非常に多く、しかもコンベヤを止めることができないため、この発明の効果が有効に発揮される。
【００１１】
また、この発明のＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査システムは、上記機械設備が鉄道車両であって、上記ＩＣタグ・センサ付き軸受が車輪支持軸受であり、上記鉄道車両を走行させる経路に、上記鉄道車両の走行時に読取りおよび給電が可能なように上記タグ読書き端末を設置したものであっても良い。
鉄道車両の場合も、多くの軸受が用いられるが、これらの軸受の温度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、走行中の温度測定が可能になる。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。
【００１２】
この発明のＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査方法は、機械設備に組込まれた転がり軸受を、ＩＣタグと、温度センサと、上記ＩＣタグに内蔵されまたはこのＩＣタグとは別体とされて非接触で軸受外部から給電され上記センサを駆動する電源回路とを有するＩＣタグ・センサ付き軸受とし、上記ＩＣタグに対する記憶情報の読書きおよび上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用いて定期的にまたは任意時に上記温度センサを駆動させ、かつＩＣタグの記憶情報を読み取る方法である。
この方法によると、この発明の異常検査システムで説明したと同様に、多数の軸受の異常発生の検査を、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。しかも簡素で安価な検査方法となる。
【００１３】
この発明のＩＣタグ・センサ付き軸受は、転がり軸受に、ＩＣタグと、温度センサと、上記ＩＣタグに内蔵されまたはこのＩＣタグとは別体とされて非接触で軸受外部から給電され上記センサを駆動する電源回路とを設けたものである。
この構成の軸受によると、上記の異常検査システムや異常検査方法に適用することができる。
【００１４】
このＩＣタグ・センサ付き軸受において、上記ＩＣタグ、温度センサ、および電源回路は、転がり軸受の軌道輪に固定しても良い。軌道輪に固定する場合は、堅固な固定が行える。
【００１５】
また、上記ＩＣタグ、上記温度センサ、および電源回路は、転がり軸受のシールに固定しても良く、また保持器に固定して良く、また転がり軸受内に設けられた固体潤滑剤内に埋め込んでも良い。
軌道輪は、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タグや温度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や保持器にＩＣタグや温度センサを固定する場合、その取付工程が容易である。また、固体潤滑剤内に埋め込む場合も、ＩＣタグ等の固定が容易となる。また、シールや、保持器や、固体潤滑剤に上記ＩＣタグや温度センサを固定する場合、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。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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・センサ付き軸受の異常検査システムは、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、温度センサ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、上記温度センサ４を駆動するものである。上記ＩＣタグ３、温度センサ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。
【００１７】
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。
【００１８】
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：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）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。
【００１９】
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、温度センサ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、温度センサ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。温度センサ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。温度センサ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、温度センサ４と共通の基盤（図示せず）等に設置され、温度センサ４とＡ／Ｄコンバータ１６とでコンバータ付き温度センサ４Ａが構成される。コンバータ付き温度センサ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。
【００２０】
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。
【００２１】
なお、上記実施形態では、温度センサ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、温度センサ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、温度センサ４の他に、図４に示すように振動センサ１７を有するものとしても良い。振動センサ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。振動センサ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、振動センサ１７と共通の基盤（図示せず）等に設置され、振動センサ１７とＡ／Ｄコンバータ１８とでコンバータ付き温度センサ１７Ａが構成される。コンバータ付き振動センサ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。振動センサ１７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〜図１０は、上記機械設備１０の具体例を示す。図６に示すように、この機械設備１０は、ベルトコンベヤ４１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４１は、図７に示すように両端の端部ローラ４２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を支えるのである。両端の端部ローラ４２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８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。図９は、その軸受ユニット８Ａの拡大断面図である。軸受ユニット８Ａは、図９の例の他に、図１０に示すように、ローラ８の両端内周に軸受ハウジング４３を設け、この軸受ハウジング４３の内周に転がり軸受１を嵌合させたものであっても良い。転がり軸受１の内輪は、ローラ支軸４４に嵌合し、ローラ支軸４４はコンベヤフレーム９に固定設置される。ローラ支軸４４は、コンベヤフレーム９に対して両端支持とするものであっても、片持ち支持とするものであっても良い。図１０はサイドローラ８であって、ローラ支軸４４を片持ち支持とする例である。
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および温度センサ４等を取付けたＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａとされる。
【００２３】
図１１は、このようなコンベヤラインからなる機械設備１０において、タグ読書き端末２の端末移動手段２０を設けた例を示す。タグ読書き端末２は、上記ローラ８における転がり軸受１の並びに沿って設けられたガイドレール４５に走行可能に設置され、走行駆動手段４６により走行駆動される。ガイドレール４５は、例えばコンベヤフレーム９（図８）に取付けられたレールまたはコンベヤフレーム８の一部とされる。走行駆動手段４６は、モータ４７とその駆動をタグ読書き端末２に伝える巻き掛け伝達手段４９とからなり、あるいはタグ読書き端末２に搭載された自走装置とされる。
【００２４】
上記構成による異常検査方法を説明する。タグ用受信機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軸受に近づける。このときに電力を軸受１Ａの電源回路５に供給し、その電力で温度センサ４を駆動し、任意の時間だけ温度センサ４を稼働させて温度測定を行う。温度センサ４の温度測定値は、ＩＣタグ３の中央処理装置１３および送信回路１５を通じてタグ読書き端末２に送信する。この場合に、温度センサ４の最大値だけをＩＣタグ３に記憶させ、タグ読書き端末２に送信させるようにしても良い。タグ読書き端末２に送信された温度測定結果は、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。温度測定の結果、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の光線を行うようにしても良い。
【００２５】
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３と供給電力を温度センサに伝える電源回路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、温度測定の結果により、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。
【００２６】
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の識別情報が温度測定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。
【００２７】
上記のように温度センサ４の測定結果の最大値をＩＣタグ３に記憶させるについては、例えばＩＣタグ３を次のように構成しても良い。すなわち、図２５に示すようにＩＣタグ３を、最大値記憶部１４ａと最大値更新手段５１とを有するものとする。最大値更新手段５１は、タグ読書き端末２で給電を行ったときの温度センサ４の温度検出値を、最大値記憶部１４ａに記憶された温度検出値と比較して大きい方の値を上記最大値記憶部に記憶するものとする。ＩＣタグ３には、識別情報等記憶部１４ｂを設け、上記識別情報等を記憶させておいても良い。
最大値更新手段５１は、ＩＣタグ３とは別に軸受装備電子部品６に設けた電子回路部品等により構成しても良い。また、最大値更新手段５１をＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａに設ける代わりに、タグ読書き端末２に設けても良い。この場合にもＩＣタグ３には最大値記憶部１４ａを設けておく。
【００２８】
また、上記のように温度センサ４の測定結果がある一定の条件に達したときのみ送信させる場合に、例えば次の構成が採用できる。すなわち、図２６に示すように、ＩＣタグ３に条件記憶部１４ｃを設けて上記一定の条件を記憶させておく。また、タグ読書き端末２に、設定条件記憶部１４ｃの設定条件に従って処理を行う条件判定処理手段５５を設ける。このようにＩＣタグ３に条件記憶部１４ｃを設けて条件を記憶させておくと、タグ読書き端末２に設ける条件判定処理手段５５は、異なるＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａにつき、同じ処理を行うものとしても、各軸受１Ａに対応した内容の処理が行える。
【００２９】
上記の作用説明は、センサとして温度センサ４だけを設けた場合につき行ったが、例えば図４の例などのように振動センサ１７を設けた場合は、次の処理が行える。軸受１の寿命は、振動によっても判断される。温度情報の他に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。例えば、振動センサ１７の検出信号から検出される積算回転数を記憶する積算回転数記憶処理部（図示せず）を、タグ読書き端末２または軸受装備電子部品６におけるＩＣタグ３やその外の部品に設けておくことで、積算回転数に基づく寿命判定が可能になる。積算回転数は、ＩＣタグ３に記憶させる。
【００３０】
図１２は、ＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａを用いた機械設備１０Ａが鉄道車両である場合の実施形態を示す。機械設備１０Ａが鉄道車両である場合、車輪６１を支持する車輪支持軸受１をＩＣタグ・センサ付き軸受１Ａとする。また鉄道車両を走行させる経路にタグ用受信機２を設置し、このタグ用受信機２により鉄道車両の走行時にＩＣタグ３の読取りおよび電源回路５への給電が可能なようにする。
鉄道車両の場合も、多くの軸受１が用いられるが、これらの軸受１の温度が走行経路に設けられたタグ読書き端末２により読み取れるため、走行中の温度測定が可能になる。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。
【００３１】
次に、図１３ないし図２２と共に、ＩＣタグ３等の軸受装備電子部品６を転がり軸受１に設置する各種具体的構造例を説明する。
図１３は、軸受軌道輪に軸受装備電子部品６を取付ける例を示す。転がり軸受１は、内外の軌道輪である内輪７１，外輪７２の対向する転走面間に複数の転動体７３を介在させ、転動体７３を保持器７４で保持したものである。転動体７３はボールからなる。内外輪７１，７２間の両端には、軸受空間を密封するシール７５が設けられている。シール７５は、外輪７２に取付けられて先端が内輪７１に接触する接触シールとされている。外輪７２は、側面にタグ取付孔７６が設けられ、このタグ取付孔７６内に、上記ＩＣタグ３および温度センサ４を含む軸受装備電子部品６が埋め込み状態に取付けられている。軸受装備電子部品６は、基盤にＩＣタグ３および温度センサ４を実装したものであり、外輪７２のタグ取付孔７６内に埋め込みの後、樹脂モールドによって封止状態に固定される。
このように外輪７２にＩＣタグ３等の軸受装備電子部品６を固定する場合、軸受装備電子部品６を堅固に固定することができる。
【００３２】
図１４（Ａ），（Ｂ）は、転がり軸受１のシール７５にＩＣタグ３等の軸受装備電子部品６を取付けた例を示す。同図（Ａ）はシール７５を非接触軸受とした例であり、軸受装備電子部品６は接着剤による接着によってシール７５に固定する。同図（Ｂ）はシール７５を図１３の例と同様に接触軸受とした例であり、軸受装備電子部品６はシール７５のゴム材部７５ａの加硫時に加硫接着によりシール７５の芯金７５ｂに固定する。
内輪７１や外輪７２等の軌道輪は、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、ＩＣタグ３や温度センサ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、上記のように簡易な部品であるシール７５にＩＣタグ３等の軸受装備電子部品６を取付けるようにすると、軸受装備電子部品６の取付作業が容易である。また、シール７５に軸受装備電子部品６を取付ける場合、内外輪７１，７２や保持器７４等の主要な軸受構成部品については、ＩＣタグ３等を取付けない一般の軸受と製造工程を同じとでき、生産性に優れる。
【００３３】
図１５，図１６は、転がり軸受１の保持器７４にＩＣタグ３等の軸受装備電子部品６を取付けた例を示す。図１５は図１６のＢ１−Ｂ１断面図に相当する。保持器７４は樹脂製の櫛形または駕籠形のものである。シール７５は、信号送受の妨げとならないように、軸受装備電子部品６の設置側の側面は省略し、軸受１の片面のみに設けている。軸受装備電子部品６は、基盤にＩＣタグ３および温度センサ４を実装したものであり、保持器７４を構成する樹脂内に一体成形によって埋め込んでいる。
一体成形による他に、図１８，図１９に示すように、保持器７４にＩＣタグ取付孔７８を設け、このＩＣタグ取付孔７８内に上記軸受装備電子部品６を入れた後、この孔７８を樹脂等によって封止しても良い。この場合は、保持器７４は樹脂製に限らず、金属製であっても良い。
このように保持器７４に軸受装備電子部品６を固定する場合も、軌道輪に固定する場合に比べて簡単な工程で軸受装備電子部品６の固定が行える。
【００３４】
図２０，図２１は、転がり軸受１内に設けられた固体潤滑剤８０内にＩＣタグ３等を埋め込んだ例を示す。図２０は図２１のＢ３−Ｂ３断面図に相当する。固体潤滑剤８０は、例えば樹脂材内にグリースを含浸させたものである。固体潤滑剤８０は内輪７１と外輪７２の間の軸受空間内にリング状に設けられる。上記軸受装備電子部品６は、基盤にＩＣタグ３および温度センサ４を実装したものであり、例えば固体潤滑剤８０内に一体成形によって埋め込まれる。軸受装備電子部品６は、一体成形による他に、図２３，図２４に示すように、固体潤滑剤８０の一部にＩＣタグ取付孔８１設け、この孔８１内に入れた後に樹脂等によって封止しても良い。
このように、固体潤滑材８０内に軸受装備電子部品６を埋め込む場合、各軸受部品は通常の軸受と同じもので済み、軸受装備電子部品６の取付工程が簡単で、また部品の共通化が図れる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明のＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査システムは、機械設備に組込まれた転がり軸受を、ＩＣタグと、温度センサと、電源回路とを有するＩＣタグ・センサ付き軸受とし、上記ＩＣタグに対する記憶情報の読書きと、上記電源回路に対する給電とを非接触で行うタグ読書き端末を設けたものであるため、多数の軸受の異常発生の検査を、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簡素で安価な異常検査システムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかるＩＣタグ・センサ付き軸受の異常検査システムの概念構成を示すブロック図である。
【図２】同異常検査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】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７】同コンベヤラインの一つのコンベヤの側面図である。
【図８】同コンベヤの横断面図である。
【図９】同コンベヤのローラとなる軸受ユニットの断面図である。
【図１０】同コンベヤのローラとなる軸受ユニットの変形例の断面図である。
【図１１】タグ読書き端末を移動させる端末移動手段の一例を示す側面図である。
【図１２】この発明を適用する機械設備となる鉄道車両の部分破断正面図である。
【図１３】ＩＣタグ・センサ付き軸受の一例を示す部分断面図である。
【図１４】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれＩＣタグ・センサ付き軸受の他の例を示す部分断面図である。
【図１５】ＩＣタグ・センサ付き軸受のさらに他の例を示す部分断面図である。
【図１６】同ＩＣタグ・センサ付き軸受の部分正面図である。
【図１７】図１６のＡ１−Ａ１線断面図である。
【図１８】ＩＣタグ・センサ付き軸受のさらに他の例の部分正面図である。
【図１９】図１８のＡ２−Ａ２線断面図である。
【図２０】ＩＣタグ・センサ付き軸受のさらに他の例を示す部分断面図である。
【図２１】同ＩＣタグ・センサ付き軸受の部分正面図である。
【図２２】図２１のＡ３−Ａ３線断面図である。
【図２３】ＩＣタグ・センサ付き軸受のさらに他の例の部分正面図である。
【図２４】図２３のＡ４−Ａ４線断面図である。
【図２５】ＩＣタグの概念構成例における変形例のブロック図である。
【図２６】ＩＣタグおよびタグ読書き端末の概念構成例における変形例のブロック図である。
【符号の説明】
１…転がり軸受
１Ａ…ＩＣタグ・センサ付き軸受
２…タグ読書き端末
３…ＩＣタグ
４…温度センサ
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
１０，１０Ａ…機械設備
１２…アンテナ
１３…中央処理装置
１７…振動センサ
２０…端末移動手段
７１…内輪
７２…外輪
７４…保持器
７５…シール
８０…固体潤滑剤
【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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