(57)【要約】【課題】軸受組込みの際に温度センサが外れたり断線することなく作業性良く組込みでき、運転中の断線の恐れもなく、かつ信頼性の高い温度測定が可能な転がり軸受の内輪温度測定装置を提供する。【解決手段】転がり軸受２０の内輪２１を嵌合させて回転する軸３３に温度センサ１を設ける。この温度センサ１は、上記軸３３に設けられた弾性体３により突出付勢されて上記軸３３の外径面から所定量突出するよう配置する。これにより、軸３３に内輪２１を軸方向に嵌合させるときに、温度センサ１が内輪２１に当たって軸外径面から没入し、内輪２１の内径面に弾性的に押し付けられるようにする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の内輪を嵌合させて回転する軸に温度センサを設け、この温度センサは、上記軸に設けられた弾性体により突出付勢されて上記軸の外径面から所定量突出し、かつ上記軸に内輪を軸方向に嵌合させるときに上記内輪に当たって上記軸外径面から没入し上記内輪の内径面に弾性的に押し付けられるように配置した転がり軸受の内輪温度測定装置。
【請求項２】
請求項１において、上記内輪を嵌合させる上記軸は、上記内輪を回転させて上記軸受を試験する軸受回転試験機に備えられたものである転がり軸受の内輪温度測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記弾性体がゴムまたは樹脂等の高分子体であって、上記軸に設けられた取付用凹部に嵌合した転がり軸受の内輪温度測定装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、上記弾性体が板ばねであって、上記軸の表面に設けられた溝部内に配置された転がり軸受の内輪温度測定装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、上記センサは上記弾性体を貫通した孔に挿通されて先端が上記弾性体の内輪対向側の表面から突出し、上記センサに接続された配線が、上記軸の軸心部に設けられた孔に挿通された内輪温度測定装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、上記内輪を嵌合させる上記軸は、上記内輪を回転させて上記軸受を試験する軸受回転試験機に備えられたものであり、上記転がり軸受が、鉄道車両主電動機の絶縁軸受または工作機械の主軸軸受である転がり軸受の内輪温度測定装置。
【請求項７】
転がり軸受の内輪を嵌合させて回転する軸に温度センサを設け、この温度センサは、上記軸に設けられた弾性体により突出付勢されて上記軸の軸方向を向く段差面から所定量突出し、かつ上記軸に内輪を軸方向に嵌合させるときに上記内輪に当たって上記軸段差面から没入し上記内輪の幅面に弾性的に押し付けられるように配置した転がり軸受の内輪温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、試験機や実機において、運転状態の転がり軸受の内輪温度を測定する転がり軸受の内輪温度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転状態の転がり軸受の内輪温度を知ろうとする場合、通常は外輪の温度だけを計り、その外輪温度から内輪温度を推測する。しかし、このような推測値では不十分で、精度良く内輪温度を知りたい場合がある。特に、鉄道車両主電動機等に用いられる絶縁軸受、その中でも樹脂被覆を施した絶縁軸受では熱伝導性も低く、上記した測定方法では内輪温度の推測が難しい。また、工作機械の主軸軸受では、軸受の精度が加工精度に大きく影響するため、運転状態の内輪温度を精度良く知ることが望まれる。
【０００３】
そこで、軸受の内輪温度を直接測定するのに、従来は図６に示すように軸受４１の内輪４２の内径面に温度センサとなる熱電対４３を接着剤により貼り付け、軸４０の外径面に軸方向に沿って設けた溝４５から配線４４を軸端に引出し、スリップリング形式のコネクタ４７を介して外部に信号を取り出していた。溝４４を設ける変わりに、図７に示すように軸４０内に孔４６を設け、軸４０側に熱電対４３を固定して内輪４２の内径面に接触させるものもある。また、図８に示すように、内輪４２の内径面に軸方向の溝４８を形成し、この溝４８から配線４４を引き出す場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
軸受内輪４２を回転させる場合、内輪４２は軸４０に圧入嵌合させるのが一般的であり、内輪４１と軸４０との間には隙間を設けない。そのため、図６や図８の例のように軸受内輪４２の内径面に熱電対４３を接着する構成では、軸受４１を装置に組み込む際に、熱電対４３が軸受内輪４２から外れたり、温度配線４４が断線することがある。また、軸受内輪４２に配線４４が付いているため、軸受４１を装置に組み込む際の作業性が悪い。さらに、図６の例では、軸受４１の運転中に生じるクリープにより、熱電対４３の位置が溝４５からずれ、このずれによって断線することも起きる。一方、図７のように軸４０に孔４６をあけて装着する場合は、軸４０側に熱電対４３を固定し、内輪４２の内径面と接触させることになるが、温度測定状態として接触性の変動が生じて不安定であり、信頼性に関して十分とは言えない。
【０００５】
この発明の目的は、軸受の組込みの際に温度センサが外れたり断線することがなく、作業性良く組込みができ、運転中の断線の恐れもなく、かつ信頼性の高い温度測定が可能な転がり軸受の内輪温度測定装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の転がり軸受の内輪温度測定装置は、転がり軸受の内輪を嵌合させて回転する軸に温度センサを設け、この温度センサは、上記軸に設けられた弾性体により突出付勢されて上記軸の外径面から所定量突出し、かつ上記軸に内輪を軸方向に嵌合させるときに上記内輪に当たって上記軸外径面から没入し上記内輪の内径面に弾性的に押し付けられるように配置したものである。
この構成によると、温度センサが軸に設けられているため、転がり軸受を軸に組み込む際に、温度センサが外れたり断線することがなく、作業性良く転がり軸受を組み込むことができる。また、温度センサを軸受内輪の内径面に弾性的に押し付けることができるので、信頼性の高い温度測定が可能となる。
【０００７】
上記内輪を嵌合させる上記軸は、上記内輪を回転させて上記軸受を試験する軸受回転試験機に備えられたものであっても良い。
この構成の場合、軸受内輪の回転試験を行うときに、軸受内輪の温度も測定することができる。軸受の回転試験は、寿命試験や、運転状態での絶縁性能試験など、いずれの事項の試験であっても良い。
この発明の転がり軸受の内輪温度測定装置は、軸受回転試験機に備えるられるものの他に、モータや工作機械等の軸受装備実機に装備されるものであっても良い。
【０００８】
この発明において、上記弾性体は、ゴムまたは樹脂等の高分子体であって、上記軸に設けられた取付用凹部に嵌合したものであっても良い。
この構成の場合、軸に取付用凹部を設けて弾性体を嵌合させるという簡単な構成で軸への弾性体の設置が可能となり、弾性体および温度センサの取付が簡単である。
【０００９】
上記弾性体は、板ばねであって、上記軸の表面に設けられた溝部内に配置されたものであっても良い。
この構成の場合も、簡単な構成で軸への弾性体および温度センサの設置が可能となる。
【００１０】
また、これらの発明において、上記温度センサは上記弾性体を貫通した孔に挿通されて先端が上記弾性体の内輪対向側の表面から突出し、上記センサに接続された配線が、上記軸の軸心部に設けられた孔に挿通されたものであっても良い。弾性体を貫通した孔に温度センサを挿通する場合、弾性体への温度センサの取付が簡単で堅固に行え、内輪への温度センサの弾性的な押し付けも、より確実なものとできる。また、温度センサに接続された配線が、軸の軸心部に設けられた孔に挿通されて軸の外部に導出される場合、軸の回転による遠心力が配線に作用することが回避され、回転による配線の振れによって温度検出信号に加わるノイズを小さくできる。また、軸の径が小さい場合でも、配線のガイド用として、例えば軸の外径面に溝を形成するものに比べて、軸の強度を確保し易いという利点もある。
【００１１】
また、これらの発明において、上記内輪を嵌合させる上記軸は、上記内輪を回転させて上記軸受を試験する軸受回転試験機に備えられたものであって、上記転がり軸受が、鉄道車両主電動機の絶縁軸受または工作機械の主軸軸受であっても良い。
鉄道車両主電動機の絶縁軸受は、絶縁皮膜のために外輪温度から内輪温度を推測するのでは精度良く温度測定できず、また工作機械の主軸軸受では、加工精度の向上のために運転中の内輪温度を精度良く測定することが要求される。また、これら絶縁軸受および主軸軸受のいずれも、実機に内輪温度測定装置を設けることは、性能低下を招くために好ましくない。このように内輪温度を精度良く測定することが要求される絶縁軸受や主軸軸受において、この発明によると、運転状態の内輪温度の測定が行えて、軸受の組込みの際に温度センサが外れたり断線することがなく、作業性良く組込みができ、したがって試験の準備が簡単であり、また運転中の断線の恐れもなく、かつ信頼性の高い温度測定が行える。
【００１２】
この発明の他の転がり軸受の内輪温度測定装置は、転がり軸受の内輪を嵌合させて回転する軸に温度センサを設け、この温度センサは、上記軸に設けられた弾性体により突出付勢されて上記軸の軸方向を向く段差面から所定量突出し、かつ上記軸に内輪を軸方向に嵌合させるときに上記内輪に当たって上記軸段差面から没入し上記内輪の幅面に弾性的に押し付けられるように配置したものである。
この構成の場合、内輪幅面の温度測定が軸受運転状態で行える。この場合も、転がり軸受を軸に組み込む際に、温度センサが外れたり、断線することがなく、作業性良く転がり軸受を組み込むことができる。また、温度センサを軸受内輪の幅面に弾性的に押し付けることができるので、信頼性の高い温度測定が可能となる。内輪の幅面の温度測定が求められる場合としては、円すいころ軸受や円筒ころ軸受の鍔部の温度を知るために求められる場合がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。この実施形態の転がり軸受の内輪温度測定装置は、図３に概略構成図を示す軸受回転試験機３０に備えられて、転がり軸受の内輪温度を測定するものである。図３の軸受回転試験機３０は、軸受装備実機に使用される転がり軸受を組込んで、その転がり軸受の運転状態での各種の試験を行うものである。ここでは、鉄道車両主電動機に組み込まれるものと同じ絶縁転がり軸受２０を組み込んで、その絶縁性能試験と軸受内輪２１の温度測定を行うものとしてある。
この軸受回転試験機３０は、ベース３１上に一対の基台３２，３２を設置し、両基台３２，３２の間に横架される軸３３の両端部を、試験対象となる絶縁転がり軸受２０を介して各基台３２に回転自在に支持したものである。軸３３は、軸継手（図示せず）を介してモータの出力軸に切り離し可能に連結され、そのモータによって回転駆動される。絶縁転がり軸受２０は、例えばその外輪２２の外周面から両側の幅面にわたって絶縁被覆（図示せず）を形成したものとされる。各転がり軸受２０の外輪２２は、各軸受に対応する個別ハウジング３４を介してそれぞれ基台３２に固定される。個別ハウジング３４と基台３２の間に絶縁シート３５を介在させることで、基台３２と個別ハウジング３２の間が電気的に絶縁分離されている。上記各個別ハウジング３４と、これに対応する軸受外輪２２の母材との間に抵抗計３６の電極を接続することで、個別ハウジング３４と軸受外輪２２の母材との間の抵抗値が測定される。
【００１４】
この内輪温度測定装置は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、上記転がり軸受２０の内輪２１を嵌合させて回転する軸３３に熱電対からなる温度センサ１を設けて構成される。温度センサ１を構成する熱電対は、その２本の金属線を捩じって先端を半田付けし、半田先端面をフラット面としたものである。この温度センサ１は、上記軸３３に設けられた弾性体３により突出付勢されて、軸３３の外径面から所定量突出し、かつ上記軸３３に軸受内輪２１を軸方向に嵌合させるときに内輪２１に当たって軸３３外径面から没入し内輪２１の内径面に弾性的に押し付けられるように配置される。図１（Ｂ）の一部を拡大して同図（Ｃ）に示す。上記弾性体３はゴムまたは樹脂等の高分子体であって、軸３３の表面に設けられた取付用凹部３３ａに嵌合させて設置される。温度センサ１は弾性体３を貫通した孔３ａに挿通されて、温度センサ１の半田先端部１ａが弾性体３の内輪２１への対向側の表面から突出し、半田先端部１ａの周囲が接着剤で弾性体３の表面に接着される。温度センサ１に接続された配線４は、図１（Ａ）のように、軸３３の軸心部に設けられた孔５Ａと、この孔５Ａから上記取付用凹部３３ａに連通した孔５Ｂとに挿通されて軸３３の一端部に導出される。配線４の導出端部は、軸３３の端部に設けられた回転許容タイプのコネクタ４７を介して固定側の配線（図示せず）に接続され、図示しない温度計測器に接続される。上記コネクタ４７はスリップリングを用いたものなどが使用される。上記弾性体３としては、高分子体に代えて、例えば図２に示すようなコイルばねを用いても良い。
【００１５】
上記構成の内輪温度測定装置によると、軸３３に設けた温度センサ１を、軸３３に設けられた弾性体３により突出付勢して軸３３の外径面から所定量突出させたので、軸３３に軸受内輪２１を軸方向に嵌合させるときに、温度センサ１が内輪２１に当たって軸３３の外径面から没入し、弾性体３の弾性復元力により、温度センサ１の先端部１ａが内輪２１の内径面に弾性的に押し付けられる。このたは、転がり軸受２０を軸３３に組み込む際に、温度センサ１が外れたり配線４が断線することがなく、作業性良く転がり軸受２０を組み込むことができる。また温度センサ１が軸受内輪２１の内径面に弾性的に押し付けられるので、安定した接触が得られ、信頼性の高い温度測定が可能となる。
【００１６】
また、この実施形態では、上記弾性体３としてゴムまたは樹脂等の高分子体を用い、この弾性体３を軸３３に設けられた取付用凹部３３ａに嵌合させているので、簡単な構成で軸３３への弾性体３の設置が可能である。
さらに、この実施形態では、弾性体３を貫通した孔３ａに温度センサ１が挿通されて、温度センサ１の先端部１ａが弾性体３の軸受内輪２１対向側の表面から突出するようにされているので、内輪２１の内径面への温度センサ１の弾性的な押し付けをより確実なものとすることができる。また、温度センサ１に接続された配線４が、軸３３の軸心部に設けられた孔５Ｂに挿通されて軸３３の外部に導出されるので、軸４の回転による遠心力を上記配線４が受けるのを回避でき、温度センサ１の検出信号に加わるノイズを小さくできる。また、軸３３の径が小さい場合でも、配線４のガイド用として、例えば軸３３の外径面に溝を形成するものに比べて、軸３３の強度を確保し易いという利点もある。
【００１７】
この実施形態では、上記内輪温度測定装置を軸受回転試験機の一部として構成しているので、軸受装備実機に装備された軸受の内輪温度を直接測定する場合よりも、その測定を容易に行うことができる。鉄道車両主電動機や工作機械の主軸軸受では、運転状態における軸受内輪の温度測定を精度良く行うことが要求され、また実機には温度測定手段を設けることは難しいが、上記構成の内輪温度測定装置を用いることで、各種の軸受回転試験と同時に内輪温度の測定を行うことが可能になる。
【００１８】
なお、この内輪温度測定装置は、軸受回転試験機に用いる場合に限らず、絶縁軸受が組み込まれるモータや工作機械等の軸受装備実機の一部として設けても良い。
【００１９】
図４は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図１に示した第１の実施形態の内輪温度測定装置において、弾性体３を板ばねとし、軸３３の表面に設けられた溝部３３ｂ内に上記板ばねからなる弾性体３を配置したものである。弾性体３を構成する板ばねには、図４（Ｃ）のように温度センサ１を挿通させる孔３ｂと、温度センサ１に接続される配線４を挿通させる孔３ｃが形成され、孔３ｂに挿通される温度センサ１の半田先端部１ａは、その孔３ｂの周囲に接着剤６で接着される。板ばねからなる弾性体３の基端は、軸３３の溝部３３ｂの底面等に溶接，接着，またはその他の固定手段で固定される。なお、図４（Ｃ）は温度センサ１を弾性体３に接着する前の弾性体３から浮き上がった状態で示している。
上記溝部３３ｂは軸３３の端部まで延びて形成されおり、配線４は弾性体３の裏面側から孔３ｃを経て表面側に出て、溝部３３ｂ内に沿って軸４の端部に導出される。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様である。
【００２０】
この実施形態の場合、上記弾性体３として板ばねを用い、この弾性体３を軸３３の表面に設けられた溝部３３ｂ内に配置しているので、簡単な構成で軸３３への弾性体３の設置が可能である。この実施形態の場合も、作業性良く転がり軸受２０を組み込むことができ、信頼性の高い温度測定が可能となる。
【００２１】
図５は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の内輪温度測定装置は、円すいころ軸受からなる転がり軸受２０の内輪幅面の温度測定を行うものである。転がり軸受２０の内輪２１が嵌合する軸３３の外径面部分は、軸方向を向く段差面３３ｃに隣接して設けられている。段差面３３ｃは、例えば軸３３に設けられた鍔状の大径部分３４の鍔面からなる。温度センサ１は、弾性体３により突出付勢されて上記段差面３３ｃから所定量突出する。この温度センサ１は、軸３３に内輪２１を軸方向に嵌合させるときに温度センサ１の先端部１ａが内輪２１に当たって上記段差面３３ｃから没入し内輪２１の幅面に弾性的に押し付けられるように配置される。具体的には、温度センサ１の先端部１ａは、軸受内輪２１の鍔面に押し付けられる。この場合も、弾性体３は高分子体であり、軸３３に設けられて段差面３３ｃに開口する取付用凹部３３ａに嵌合している。
取付用凹部３３ａは、段差面３３ｃ側の開口端が軸３３のできるだけ外径側に近接配置されるが、他方の開口部は鍔面側開口部よりも内径側となるように、斜めに設けられている。これは、円すいころ軸受の鍔部の温度は外径部が最も高くなるため、温度センサ１を内輪２１のできるだけ外径側に接触させて測定精度を上げることが望まれるが、取付用凹部３３ａの全体を鍔状の大径部３４の最外径部付近に配置したのでは、この取付用凹部３３ａよりも外径側部分の肉厚が薄くなって強度的に問題が生じるため、これを防止するためである。
この実施形態で特に説明した事項の他の構成、例えば弾性体３を貫通した孔３ａに温度センサ１が挿通されること、温度センサ１に接続された配線４が、軸３３の軸心部に設けられた孔５Ｂに挿通されて軸３３の端部に導出されることなどは、第１の実施形態の場合と同様である。
【００２２】
この実施形態の内輪温度測定装置の場合も、転がり軸受２０を組み込む際に、温度センサ１が外れたり断線することがなく、作業性良く転がり軸受２０を組み込むことができる。また、温度センサ１を軸受内輪２１の幅面（ここでは鍔面）に弾性的に押し付けることができるので、信頼性の高い温度測定を行うことができる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明の転がり軸受の内輪温度測定装置は、転がり軸受の内輪を嵌合させて回転する軸に温度センサを設け、この温度センサは、上記軸に設けられた弾性体により突出付勢されて上記軸の外径面から所定量突出するようにしたため、内輪内径面の運転中の温度測定を行うにつき、軸受の組込みの際に温度センサが外れたり断線することがなく、作業性良く組込みができ、運転中の断線の恐れもなく、かつ信頼性の高い温度測定が行える。
この発明の他の転がり軸受の内輪温度測定装置は、転がり軸受の内輪を嵌合させて回転する軸に温度センサを設け、この温度センサは、上記軸に設けられた弾性体により突出付勢されて上記軸の軸方向を向く段差面から所定量突出するようにしたため、内輪幅面の運転中の温度測定を行うにつき、軸受の組込みの際に温度センサが外れたり断線することがなく、作業性良く組込みができ、運転中の断線の恐れもなく、かつ信頼性の高い温度測定が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる転がり軸受の内輪温度測定装置を装備した軸の一部を破断した正面図、（Ｂ）は同軸の一部を破断した側面図、（Ｃ）は（Ｂ）の部分拡大図である。
【図２】同内輪温度測定装置の弾性体をコイルばねとした例の部分拡大図である。
【図３】同内輪温度測定装置が装備される軸受回転試験機の概略の断面図である。
【図４】（Ａ）はこの発明の他の実施形態にかかる転がり軸受の内輪温度測定装置を装備した軸の一部を破断した正面図、（Ｂ）は同軸の側面図、（Ｃ）は同内輪温度測定装置における弾性体および温度センサの構成を示す斜視図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態にかかる転がり軸受の内輪温度測定装置を装備した軸の一部を破断した正面図である。
【図６】従来例の説明図である。
【図７】他の従来例の説明図である。
【図８】さらに他の従来例の説明図である。
【符号の説明】
１…温度センサ
３…弾性体
３ａ…弾性体の孔
４…配線
５Ａ，５Ｂ…軸の孔
２０…転がり軸受
２１…軸受内輪
３０…軸受回転試験機
３３…軸
３３ａ…軸の取付用凹部
３３ｂ…軸の溝部
【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】
2005017147.tif 000008
【図７】
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【図８】
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