(57)【要約】【課題】大型のピン型保持器付ころ軸受の保持器回転速度を保持器に何等加工せずに低コストで精度良く簡単に測定する。【解決手段】ピン型保持器付ころ軸受の保持器回転速度を測定する方法において、保持器側板１８の平面部１８ａと溶接凸部２０とのギャップを測定レンジが８ｍｍ以上の変位センサ３０で検出して該検出信号を保持器回転速度に変換し、且つ前記平面部１８ａのセンサ３０に対する基準ギャップ位置Ｓから保持器１７が測定レンジ内で該センサ３０から離れる方向に移動可能な保持器軸方向動き量及び基準ギャップ位置Ｓから保持器１７がセンサ３０に接触しない範囲で該センサ３０に近づく方向に移動可能な保持器軸方向動き量をそれぞれ２．５〜３ｍｍとする。また、このようにして求められる測定値を用いて、機械設備の運転速度を減速あるいは停止させる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体としてのころの両端面に対向して一対の円環状の保持器側板を配設し、前記ころの中心軸線に沿って形成されたピン穴にピンを挿入して該ピンの少なくとも一方の端部を前記保持器側板に溶接接合して該保持器側板の前記ころと離間する側の面に溶接凸部を形成した保持器を組み込んだころ軸受の前記保持器の回転速度を測定する方法において、
前記保持器側板の平面部と前記溶接凸部とのギャップを測定レンジが８ｍｍ以上の変位センサで検出して該検出信号を前記保持器の回転速度に変換し、且つ前記保持器側板の平面部の前記変位センサに対する基準ギャップ位置から前記保持器が前記測定レンジ内で該変位センサから離れる方向に移動可能な保持器軸方向動き量及び前記基準ギャップ位置から前記保持器が前記変位センサに接触しない範囲で該変位センサに近づく方向に移動可能な保持器軸方向動き量をそれぞれ２．５〜３ｍｍとしたことを特徴とする、ころ軸受用保持器の回転速度測定方法。
【請求項２】
請求項１記載のころ軸受用保持器の回転速度測定方法に用いる変位センサの取付構造であって、
軸受箱の軸線に直交する加工面を有する端部平面又は段部平面に前記変位センサを装着したセンサホルダを取り付けて該変位センサと前記保持器側板の平面部との間の基準ギャップを設定し、且つ前記センサホルダを前記軸受箱の内径面に沿って軸方向に移動可能に配置したことを特徴とする変位センサの取付構造。
【請求項３】
ころ軸受用保持器を用いた機械設備の運転方法において、請求項１に記載のころ軸受用保持器の回転速度測定方法を用いて測定した測定値と、予め設定された機械設備の回転速度パターンとを比較して、これらの間の偏差が設定された閾値を越えた時点で、機械設備の運転速度を減速あるいは停止させることを特徴とする、ころ軸受用保持器を用いた機械設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ころ軸受の保持器、特にピン形保持器の回転速度を測定する方法及び該方法に用いる変位センサの取付構造に関し、また、このようにして求められる測定値を用いて、機械設備の運転速度を減速あるいは停止させる、ころ軸受用保持器を用いた機械設備の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピン形保持器が組み込まれるころ軸受は、一般に４０ｍｍ以上の径のころが用いられるが、このような大型のころ軸受を回転支持部に用いる機械設備では、軸受の交換が非常に面倒なことから、軸受損傷を回避するため、運転中に機械設備のころ軸受の保持器回転速度を計測する必要がある。このような軸受損傷の例としては、ころに公転滑りが生じて軸受損傷を引き起こす場合や、或いは急加減速の頻度が多いサイジングプレス等の場合に、保持器回転速度が大きく変化してころと保持器が大きな力で頻繁に衝突して保持器破損を引き起こす場合などがある。
【０００３】
従来、ころ軸受の保持器回転速度を測定する方法としては、例えば図３及び図４に示すように、内輪１と外輪２との間に配設された複数のころ３を周方向に転動可能に保持する保持器４の側板５の平面部５ａに深さ１〜２ｍｍの凹部６を周方向に等間隔で複数箇所設けてその対向面に取り付けた変位センサ８によってセンサ先端からの保持器側板５の平面部５ａと凹部６とのギャップを回転パルス信号として検出して該回転パルス信号を保持器回転速度に変換したり、或いは図５及び図６に示すように、前記保持器４の側板５の平面部５ａに厚さ１〜２ｍｍの金属板７を周方向に等間隔で複数箇所設けてその対向面に取り付けた変位センサ８によってセンサ先端からの保持器側板５の平面部５ａと金属板７とのギャップを回転パルス信号として検出して該回転パルス信号を保持器回転速度に変換するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
これらの測定方法は比較的小型のころ軸受に適用しており、保持器側板５の平面部５ａの変位センサ８に対する基準ギャップ位置Ｓ（図７参照）からの保持器４の軸方向動き量が１ｍｍ以下と小さいことや、測定レンジが大きいとセンサ径も大きくなって内輪１と外輪２との間に変位センサ８を取り付けられなくなること等から、変位センサ８の測定レンジは５ｍｍ程度としている。
【０００５】
保持器４の軸方向動き量が１ｍｍ以下であれば、保持器側板５の平面部５ａに厚さ２ｍｍの金属片７を設けた場合でも、図７に示すように、変位センサ８を保持器側板５の平面部５ａから３．５ｍｍ（基準ギャップ）離してセットすれば、変位センサ８の測定レンジから外れることなく、しかも変位センサ８が金属片７に接触することなく測定が可能である。
【０００６】
即ち、保持器４が変位センサ８に対して基準ギャップ位置Ｓから離れる方向に１ｍｍ移動した場合、保持器側板５の平面部５ａと変位センサ８とのギャップは４．５ｍｍで測定レンジの５ｍｍ以内を確保することができ、一方、保持器４が基準ギャップ位置Ｓから変位センサ８に近づく方向に１ｍｍ移動した場合、変位センサ８と保持器側板５の平面部５ａに取り付けた金属片７とのギャップは０．５ｍｍであり、変位センサ８が金属片７に接触することはない。
【０００７】
なお、保持器側板５の平面部５ａに深さ２ｍｍの凹部６を設けた場合は、変位センサ８を該平面部５ａから１．５ｍｍ（基準ギャップ）離してセットすれば、保持器８の軸方向動き量が１ｍｍ以下であれば、上記同様に、変位センサ８の測定レンジから外れることなく、しかも変位センサ８が保持器側板５の平面部５ａに接触することなく測定が可能である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２３９１８６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のころ軸受用保持器の回転速度測定方法においては、保持器４の軸方向動き量が１ｍｍ以下の比較的小型のころ軸受には適用できるが、保持器軸方向動き量が２ｍｍ以上の大型のピン型保持器付ころ軸受では、保持器４が軸方向に動くことで、変位センサ８が保持器側板５の平面部５ａに設けた金属板７に接触したり、保持器４が変位センサ８から離れすぎて測定レンジを越えてしまい、測定不能になるという不都合がある。
【００１０】
また、保持器側板５の平面部５ａに回転パルス信号を検出するための金属片７を取り付けたり、凹部６を加工する必要があるため、その分コストがかかるという不都合がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、大型のピン型保持器付ころ軸受の保持器回転速度を保持器に何等加工せずに低コストで精度良く簡単に測定することができる、ころ軸受用保持器の回転速度測定方法及び変位センサの取付構造並びにそのころ軸受用保持器を用いた機械設備の運転方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、転動体としてのころの両端面に対向して一対の円環状の保持器側板を配設し、前記ころの中心軸線に沿って形成されたピン穴にピンを挿入して該ピンの少なくとも一方の端部を前記保持器側板に溶接接合して該保持器側板の前記ころと離間する側の面に溶接凸部を形成した保持器を組み込んだころ軸受の前記保持器の回転速度を測定する方法において、
前記保持器側板の平面部と前記溶接凸部とのギャップを測定レンジが８ｍｍ以上の変位センサで検出して該検出信号を前記保持器の回転速度に変換し、且つ前記保持器側板の平面部の前記変位センサに対する基準ギャップ位置から前記保持器が前記測定レンジ内で該変位センサから離れる方向に移動可能な保持器軸方向動き量及び前記基準ギャップ位置から前記保持器が前記変位センサに接触しない範囲で該変位センサに近づく方向に移動可能な保持器軸方向動き量をそれぞれ２．５〜３ｍｍとしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のころ軸受用保持器の回転速度測定方法に用いる変位センサの取付構造であって、
軸受箱の軸線に直交する加工面を有する端部平面又は段部平面に前記変位センサを装着したセンサホルダを取り付けて該変位センサと前記保持器側板の平面部との間の基準ギャップを設定し、且つ前記センサホルダを前記軸受箱の内径面に沿って軸方向に移動可能に配置したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、ころ軸受用保持器を用いた機械設備の運転方法において、請求項１に記載のころ軸受用保持器の回転速度測定方法を用いて測定した測定値と、予め設定された機械設備の回転速度パターンとを比較して、これらの間の偏差が設定された閾値を越えた時点で、機械設備の運転速度を減速あるいは停止させることを特徴とする、ころ軸受用保持器を用いた機械設備の運転方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例である円錐ころ軸受用のピン型保持器の回転速度測定方法を実施するための設備例を示す要部断面図、図２は保持器と変位センサとの位置関係を説明するための説明図である。
図１において符号１０は減速機の歯車軸１１を回転可能に支持する複列の円錐ころ軸受であり、この円錐ころ軸受１０は、歯車軸１１に外嵌された内輪１２と軸受箱１３に外筒１４を介して内嵌された外輪１５との間に二列のころ１６がそれぞれピン型保持器１７を介して周方向に転動可能に複数配設されている。
【００１５】
ピン型保持器１７は、図１及び図２を参照して、ころ１６の両端面に対向して一対の円環状の保持器側板１８を配設し、ころ１６の中心軸線に沿って形成されたピン穴１６ａにピン１９を挿入して該ピン１９の少なくとも一方の端部（この実施の形態では、外端部）を保持器側板１８に溶接接合して該保持器側板１８のころ１６と離間する側の面に溶接凸部２０を形成したものである。この溶接凸部２０は保持器側板１８の平面部１８ａからの最大出っ張り量が２ｍｍとされている。なお、図１において、符号２１、２２はそれぞれ内輪間座、２３は外輪１５の左側の端面を軸方向に押える外輪押えである。
【００１６】
ここで、この実施の形態では．保持器側板１８の平面部１８ａと溶接凸部２０とのギャップを測定レンジが８ｍｍ以上の変位センサ３０で検出して該検出信号を保持器１７の回転速度に変換し、且つ保持器側板１８の平面部１８ａの変位センサ３０に対する基準ギャップ位置Ｓ（図２参照）から保持器１７が前記測定レンジ内で該変位センサ３０から離れる方向に移動可能な保持器軸方向動き量及び前記基準ギャップ位置Ｓから保持器１７が変位センサ３０に接触しない範囲で該変位センサ３０に近づく方向に移動可能な保持器軸方向動き量をそれぞれ２．５〜３ｍｍとしている。
【００１７】
図２を参照して、変位センサ３０の測定レンジを８ｍｍ、溶接凸部２０の保持器側板１８の平面部１８ａからの出っ張り量を２ｍｍ、保持器側板１８の平面部１８ａと変位センサ３０との間の基準ギャップを５ｍｍ、保持器軸方向動き量を２．５ｍｍとした場合の保持器１７の挙動を説明する。
図２から、保持器１７が基準ギャップ位置Ｓから変位センサ３０に対して離れる方向に２．５ｍｍ移動した場合、保持器側板１８の平面部１８ａと変位センサ３０とのギャップは７．５ｍｍとなり、測定レンジの８ｍｍ以内を維持でき、一方、保持器１７が基準ギャップ位置Ｓから変位センサ３０に近づく方向に２．５ｍｍ移動した場合、溶接凸部２０と変位センサ３０とのギャップは０．５ｍｍとなり、変位センサ３０が保持器側板１８の溶接凸部２０に接触することはなく測定が可能となる。
【００１８】
また、図１の右側の変位センサ３０を装着したセンサホルダ４０ａ及び左側の変位センサ３０を装着したセンサホルダ４０ｂは、それぞれ必ず機械加工が施される軸受箱の端部平面４１及び外輪押え２３の段部平面４２を基準にボルト等を介して取り付けられており、かかる取付状態において、変位センサ３０と保持器側板１８の平面部１８ａとの基準ギャップが設定されるようになっている。
【００１９】
また、センサホルダ４０ａ及び４０ｂはそれぞれ軸受外径面が嵌合される内径面と同心で加工された軸受箱フランジ内径面５１及び外輪押え２３の内径面５２に合わせた曲率の取付面を有しており、センサホルダ４０ａ及び４０ｂをそれぞれ内径面５１及び５２に沿ってスライドさせることにより、変位センサ３０と保持器側板１８の平面部１８ａとのギャップを確認できるようになっている。
【００２０】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、ピン型保持器１７の溶接凸部２０を回転パルス信号の検出に用いているので、保持器側板１８の平面部１８ａに金属片を取り付けたり、凹部を加工する必要がなく、低コストで簡単に保持器回転速度を測定することができる。
また、保持器１７の軸方向動き量が２．５ｍｍ以上であっても、変位センサ３０の測定レンジから外れることなく、しかも変位センサ３０が保持器側板１８の溶接凸部２０に接触することなく測定できるので、確実に回転パルスを検出することができる。
【００２１】
更に、変位センサ３０を装着したセンサホルダ４０ａ及び４０ｂを、それぞれ軸受箱の端部平面４１及び外輪押え２３の段部平面４２を基準にボルト等を介して取り付けることで、変位センサ３０と保持器側板１８の平面部１８ａとの基準ギャップが設定できるので、該基準ギャップの設定を簡単に行うことができると共に、センサホルダ４０ａ及び４０ｂの取り付けも簡単に行うことができる。
【００２２】
更に、センサホルダ４０ａ及び４０ｂをそれぞれ内径面５１及び５２に沿ってスライドさせることにより、変位センサ３０と保持器側板１８の平面部１８ａとのギャップを確認できるので、該ギャップの確認を簡単に行うことができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、複列の円錐ころ軸受に組み込まれるピン型保持器の回転速度を測定する場合を例に採ったが、これ限定されず、円筒ころ軸受やその他のころ軸受に組み込まれるピン型保持器の回転速度の測定に本発明を適用してもよいのは勿論である。
【００２３】
さらに、この変位センサを監視し測定したパルス信号から前記保持器の回転速度を求めるための演算装置５０に接続するとともに、事前に求めておいた各運転パターン別の前記保持器回転速度をメモリー５１から導出し、これらの値を比較することで機械装置の設備監視が可能となる。具体的にはこの測定値から算出された前記保持器の回転速度が設定された閾値、たとえば安全率αと補正係数ｋを基準として許容強度に１／α×ｋを乗じるなどした値以上に成った場合には保持器に重大な損傷が発生している恐れがあるため、運転速度指令を減少させて設備監視のための警報装置５２からアラームを報じるなどの処置が必要である。また、ｋの値を数種類設定することで、さらに深刻な設備破損が予測される場合には機械装置を緊急停止させることで未然に機械装置の破損を防止することができる。
【００２４】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、請求項１の発明によれば、大型のピン型保持器付ころ軸受の保持器回転速度を保持器に何等加工せずに低コストで精度良く簡単に測定することができるという効果が得られる。
請求項２の発明では、変位センサと保持器側板の平面部との基準ギャップの設定を簡単に行うことができると共に、該ギャップの確認を簡単に行うことができるという効果が得られる。
請求項３の発明では、請求項１および２の発明に加えて、有効に設備監視を行うことができ、設備破損を未然に防止してトラブルを回避させて多大なコストを発生させることなく安定的に設備稼働を維持監視できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例である複列円錐ころ軸受用のピン型保持器の回転速度測定方法を実施するための設備例を示す要部断面図である。
【図２】保持器と変位センサとの位置関係を説明するための説明図である。
【図３】従来のころ軸受用保持器の回転速度測定方法を説明するための説明図である。
【図４】保持器の縦断面図である。
【図５】従来のころ軸受用保持器の回転速度測定方法を説明するための説明図である。
【図６】保持器の断面図である。
【図７】保持器と変位センサとの位置関係を説明するための説明図である。
【図８】設備監視を行うための演算装置と設備機器との関連を示した図である。
【符号の説明】
１０…複列円錐ころ軸受
１６…ころ
１６ａ…ピン穴
１７…保持器
１８…保持器側板
１８ａ…平面部
１９…ピン
２０…溶接凸部
３０…変位センサ
４０ａ，４０ｂ…センサホルダ
４１…軸受箱の端部平面
４２…軸受箱の段部平面
５０…演算装置
５１…メモリ装置
５２…警報装置
Ｓ…基準ギャップ位置
【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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