(57)【要約】本発明は歯車装置用転がり軸受に関し、転がり軸受は、軸受内輪（１３）、軸受外輪（１４）および少なくとも１つの転動体（１５）を含む。転がり軸受は、歯車装置の部分、または転がり軸受の部分に対して堅固に配置されたセンサ（１９）を備える。転動体は、少なくとも１つの側面（１７）に深度偏位（１６）を含む。この深度偏位は、転動体の側面が、転動体の回転軸を中心とする円形路に沿って、少なくとも２つの異なる深度を備えるよう構成されている。センサは、深度偏位を検出するよう位置している。【選択図】図３
2016531250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受内輪（１３）、軸受外輪（１４）および少なくとも１つの転動体（１５）を含む歯車装置用転がり軸受（１０）であって、
前記転がり軸受（１０）は、歯車装置の部分、または転がり軸受（１０）の部分に対して堅固に配置されたセンサ（１９）を備え、前記転動体（１５）は、少なくとも１つの側面（１７）に深度偏位（１６）を含み、該深度偏位は、前記転動体（１５）の側面が、前記転動体（１５）の回転軸を中心とする円形路に沿って、少なくとも２つの異なる深度を備えるよう構成され、前記センサは、前記深度偏位を検出するよう位置していることを特徴とする転がり軸受（１０）。
【請求項２】
前記転がり軸受（１０）の複数の転動体（１５）が、前記深度偏位（１６）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受（１０）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの転動体（１５）が、複数の前記深度偏位（１６）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の転がり軸受（１０）。
【請求項４】
前記深度偏位（１６）のうちの少なくとも１つの深度偏位（１６）は、リセスにより構成されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の転がり軸受（１０）。
【請求項５】
前記深度偏位（１６）のうちの少なくとも１つの深度偏位（１６）は、余材により構成されていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の転がり軸受（１０）。
【請求項６】
前記センサ（１９）は、前記転がり軸受（１２）の前記内輪（１３）、前記転がり軸受（１２）の前記外輪（１４）、前記転がり軸受（１２）のケージ、前記歯車装置のハウジングまたは前記歯車装置の軸（１１）に固定されていることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の転がり軸受（１０）。
【請求項７】
前記センサ（１９）は距離センサ、特に渦電流センサ、誘導型近接センサ、ホールセンサまたは歯車センサであることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の転がり軸受（１０）。
【請求項８】
円筒ころ、円すいころ、球面ころ、またはトロイダルころを備えることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の転がり軸受（１０）。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の転がり軸受（１０）、特に風力発電設備のための歯車装置用転がり軸受（１０）の転動体（１５）であって、該転動体（１５）は摺動面および少なくとも１つの側面を備え、該側面は深度偏位を備え、前記転動体（１５）が、前記転動体（１５）の回転軸を中心とする円に沿って、少なくとも２つの異なる深度を備えることを特徴とする転動体（１５）。
【請求項１０】
転がり軸受（１０）の少なくとも１つの転動体（１５）の速度、回転速度および／またはスリップを感知する方法であって、前記少なくとも１つの転動体（１５）に、回転軸を中心とする円形路上に異なる深度を備え、およびセンサ（１９）を、深度偏位を検出可能であるよう、前記転がり軸受（１０）の部分に配置し、センサ信号から、特に、前記深度偏位が前記センサを通過することに依存するセンサ信号の時間的間隔から、前記速度、回転速度および／またはスリップを算出することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１〜８の何れか一項に記載の転がり軸受を含む歯車装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の転動体の使用、および／または歯車装置、特に風力発電用歯車装置における転がり軸受の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項１の前提部に記載の歯車装置用転がり軸受、および独立請求項１０の前提部に記載の少なくとも１つの転動体の、速度、回転速度および／またはスリップを感知する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受は、特に軸を回転可能な状態で支承するために使用され、多くの場合、内輪、外輪および転動体を備える。この場合、内輪は外輪の内部に、および転動体は内輪と外輪の間に配置されている。転動体は内輪および外輪の上で転がる。
【０００３】
転がり軸受のような軸受は、例えば風力発電設備のための歯車装置の重要な構成部品であるため、軸受の破損が歯車装置全体の故障に至る可能性がある。そのため、軸受の破損を厳密に分析可能とすることが必要である。軸受の破損を分析する際の重要事項は、軸受においてスリップが発生しているかを明確にすることである。以下においてスリップとは、転動体が軸受の内輪および／または外輪に対して摺動することを指す。一般的には、この場合３種類の重要なスリップがある。つまり、ケージのスリップ、転動体のスリップおよび軸方向のスリップである。
【０００４】
図１は３つのスリップの種類を図示する。この場合図１は、内輪２、外輪３、および内輪２と外輪３の間の転動体４を備えた軸受１を示す。
【０００５】
この場合転動体のスリップ５として、転動体４の、内輪または外輪の周方向への摺動を示す。
【０００６】
転動体４におけるこのような摺動は、異なる方向または回転方向への摺動と結びつく可能性がある。
【０００７】
軸方向のスリップ６とは、転動体４の回転軸に沿う、転動体４の移動と理解される。
【０００８】
ケージのスリップ７とは、転動体上の、内輪および／または外輪の摺動と理解される。
【０００９】
転動体のスリップを明確にする方法は、既に知られている。ドイツ特許出願公開第102008061280号明細書は、１つまたは複数の磁性化転動体の磁場を計測することにより、転動体の回転速度を検出する方法を開示する。例えば高速度カメラを使用するような視覚的方法も、多くの場合転動体の回転速度を検出するデローテーションプリズム画像と組み合わされ、用いられている。
【００１０】
しかしながら上述の方法は、風力発電設備における適用という点では、制限的にのみ適しているか、または全く適してはいない。視覚的方法を適用する場合、回転部品を潤滑するために必要な潤滑油または油分が存在するために、転動体への視界が損なわれる。さらに風力発電用歯車装置内に実際にカメラを取り付けることは、必要となる構造スペースの点のみからも、既に不都合が生じることが多い。
【００１１】
磁性化転動体を使用する場合、こうした磁性化転動体により金属粒が引き寄せられ、軸受の早期破損につながる危険性がある。さらに、磁気的方法により得られた結果は信頼できない場合が多い。なぜなら、風力発電用歯車装置は部分的に磁気材料から構成されており、この磁気材料により磁場の計測が影響を受けるためである。さらに計測が、風力発電用歯車装置内に存在する迷走電流に妨げられる場合も多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第102008061280号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、転がり軸受の少なくとも一部分のスリップを明確にするのに適した装置および／または方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題は、請求項１に記載の転がり軸受、および請求項１０に記載の方法により解決される。好適な実施形態は、従属請求項において明らかとなる。
【００１５】
特にこの課題は、歯車装置用転がり軸受、特に風力発電設備のための歯車装置用転がり軸受により解決可能である。この場合転がり軸受は、軸受内輪、軸受外輪および少なくとも１つの転動体を含む。
【００１６】
転がり軸受は、歯車装置の部分、または転がり軸受の部分に対して堅固に配置されたセンサを備える。転動体は、少なくとも１つの側面に深度偏位を備える。この場合深度偏位は、転動体の側面が、転動体の回転軸を中心とする円形路に沿って、少なくとも２つの異なる深度を備えるよう、構成されている。センサは、深度偏位を検出可能であるよう位置している。
【００１７】
速度、位置またはスリップを、転動体上の深度偏位およびこの深度偏位を探知するセンサにより計測可能であることは知られていた。このような計測により、この場合、過敏な視覚的方法または磁場の使用を避けることが可能となり、従って信頼度の高い計測を提供可能である。
【００１８】
内輪または外輪は、独立した部品として構成される必要はなく、むしろ軸受内輪または軸受外輪として既知である。これらは更なる部品内へ一体化されるか、または部品の構成部分である。従って内輪を、軸受により回転可能な状態で支承された軸の部分として構成可能である。軸受外輪も、ハウジング部分、または遊星歯車等である歯車の部分とすることができる。
【００１９】
センサは、歯車装置の部分、および／または軸受の部分に対して堅固に配置可能である。これにより、特に歯車装置の部分または軸受の部分が、軸受内輪および／または軸受外輪に対して相対移動していることが既知の場合に、センサ信号からのスリップの算出が容易となる。さらに、センサを歯車装置の部分および／または軸受の部分に対して堅固に配置した場合には、歯車装置または軸受を、密閉された構成部品として製造可能であり、および取り付け可能である。
【００２０】
特にセンサは、転動体の回転軸の位置および転動体の角度位置に応じて深度偏位を検出するよう取り付け可能である。
【００２１】
従ってセンサは、深度偏位が特定の位置にある場合にのみ深度偏位を探知するよう配置可能である。従って、回る転動体上の深度偏位を繰り返し探知することを介して、転動体のスリップを検出可能である。センサ、または多数のセンサを、種々の位置にある深度偏位を探知するよう配置可能でもある。これにより、深度偏位の移動経路を少なくともステップ的に追跡可能となり、従って、転動体の速度、位置、加速および／またはスリップが検出可能となる。
【００２２】
以下において深度偏位とは、転動体表面の、転動体の回転軸に垂直な面に対する偏位と理解される。この転動体の回転軸に垂直な面は、転動体表面上に少なくとも１つの点を含む。転動体が深度偏位を備える場合、転動体の全側面が、転動体の回転軸に垂直な面上にあるわけでないことを意味する。
【００２３】
転動体の側面としては、特に、内輪および／または外輪上を走ることのない面と理解される。転動体の側面としては、転動体の摺動面に対して垂直な、１つまたは複数の面とも理解可能である。摺動面とは、その面を介して、転動体が少なくとも主に内輪または外輪上を転がる、転動体における面と理解される。転動体の側面に深度偏位を配置することにより、深度偏位が内輪および／または外輪の摺動面と接触し、そのために転動体の摺動特性が変化することを防止する。また、転動体の側面に深度偏位を配置することにより、対応するセンサを、側方にのみ位置させることが可能となり、内輪および／または外輪を介しての深度の検出を避けることができる。
【００２４】
転動体において、好適には少なくとも１つの転動体、特に過半数の転動体、特に好適には全ての転動体が、深度偏位を備える。従って、例えば複数の転動体のスリップを分析可能であり、それにより調査方法がより正確かつ、より包括的となる。
【００２５】
好適には、少なくとも１つの転動体が複数の深度偏位を備える。好適には、深度偏位は転動体の回転軸を中心とする円上に等間隔で配置されている。しかしながら、転動体において、深度偏位を異なる間隔でも配置可能である。従って転動体の向きは、深度偏位の間隔を介してコーディング可能である。
【００２６】
好適な実施形態では、全ての転動体において、上述のような深度偏位が同一位置にある。つまり深度偏位を備えた転動体は、こうした深度偏位の位置によっては互いに異ならない。従って、センサが検出する信号は転動体に依存しない。これにより、センサ信号に関する評価が容易になり、従ってスリップの分析も容易となる。
【００２７】
しかし、種々の転動体に種々の深度偏位を備えることもまた可能である。従って、深度偏位の位置は変化可能であり、または、側面間の高低差、および転動体における深度偏位間の、深度偏位の高低差、または異なる転動体における深度偏位間の、深度偏位の高低差は、変化可能である。従って、転動体の位置または転動体を、深度偏位を介してコーディング可能である。
【００２８】
深度偏位の形状、例えば深度偏位の断面形状もまた変化可能である。
【００２９】
深度偏位のうちの少なくとも１つの深度偏位を、リセスにより構成可能である。そうしたリセスは、円形の断面を備えることが可能である。しかしリセスが、例えば三角形、四角形、多角形、星型または不規則な断面等である他の形状を備えることも可能である。好適には、深度偏位のうちの複数の深度偏位、特に全ての深度偏位が、転動体上でリセスとして構成されている。転動体において、特に全ての深度偏位をリセスとして構成可能である。
【００３０】
転動体の側面に、例えば穿孔、ミリング加工、エッチング加工等により、簡単にリセスを施すことが可能である。リセスを後加工で加えるのではなく、例えば鋳造等により、あらかじめ意図した形状で転動体を製造することも可能である。転動体は側面にリセスを備えているため、リセスにより内輪および外輪を擦過または破損することなく、内輪および／または外輪内に転動体を導入可能でもある。
【００３１】
少なくとも１つの、特に複数の、または全ての深度偏位を、余材により構成可能である。はんだ付けおよび／または溶接により、そうした余材を転動体に加えることが可能である。すでに転動体の製造時において、転動体の側面に余材を構成することも可能である。余材の形状で深度偏位を構成することで、材料の除去により転動体を弱体化することなく、転動体の側面に深度偏位を施すことが可能となる。
【００３２】
センサは、転がり軸受の内輪、転がり軸受の外輪、転がり軸受のケージ、歯車装置のハウジングまたは歯車装置の軸に固定可能である。
【００３３】
センサを内輪および／または外輪に固定することにより、センサを容易な方法で、内輪および／または外輪に対して堅固に固定可能である。複数の転動体が、１つまたは複数の適切な深度偏位を備えた場合に、複数の転動体に対して、転動体のスリップを検出可能である。なぜなら、一般的に転動体は内輪および／または外輪に対して移動するため、内輪および／または外輪対して堅固に固定されたセンサを介して、時間差をおいて複数の転動体が検出可能なためである。
【００３４】
センサを転がり軸受のケージに固定することにより、特に１つの転動体のスリップを検出可能である。なぜなら、転動体の回転軸はケージに対して固定的に配置されているためである。従って、１つのみの転動体のスリップが検出され、センサに対する回転軸の相対移動を考慮する必要がない。これにより、転動体のスリップの算出が更に容易となる。
【００３５】
センサは、歯車装置ハウジングまたは歯車装置軸に固定可能でもある。歯車装置ハウジングは固定されているため、特に部品の固定に適している。なぜなら、固定に際して、ハウジングの動的特性を考慮する必要がないためである。センサを軸に固定した場合にも有利な点がある。なぜなら、そうした軸は少なくとも軸受に近接し、転動体にも近接するためである。軸は、特に風力発電用歯車装置においては、センサと比較して巨大であるため、センサを軸に固定しても、軸の動的特性に対してほぼ影響がないか、またはごく僅かに影響するのみである。
【００３６】
特にセンサは距離センサ、特に渦電流センサ、誘導型近接センサ、ホールセンサまたは歯車センサとすることが可能である。そうしたセンサは、センサの検出領域中にある転動体の表面に配置された、深度偏位の検出に適している。深度偏位に関する信号により、速度および転動体の向きを計測することで、過敏で、および／または妨げとなるような計測を避けることが可能である。
【００３７】
好適には、１つの転動体または転動体のうちの過半数の転動体、または全ての転動体を、玉状、円すい状とするか、または球面ころ、またはトロイダルころとする。そうした転動体は、特に風力発電設備のための歯車装置における使用に適している。
【００３８】
好適には、転動体は少なくとも１つの摺動面および少なくとも１つの側面を備える。側面は少なくとも１つの深度偏位を備え、転動体が、転動体の回転軸を中心とする円に沿って、少なくとも２つの異なる深度を備える。
【００３９】
本発明の課題は、転がり軸受の少なくとも１つの転動体の速度、回転速度および／またはスリップを感知する方法により解決可能である。この方法において、少なくとも１つの転動体に、回転軸を中心とする円形路上に異なる深度を備え、およびセンサを、深度偏位を検出可能であるよう、転がり軸受の部分に配置し、センサ信号から、特に、深度偏位がセンサを通過することに依存するセンサ信号の時間的間隔から、速度、回転速度および／またはスリップを算出する。
【００４０】
以下に本発明に関して、図面を参照とした実施形態により詳説する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】種々のスリップの種類を示す図である。
【図２】転がり軸受装置の図である。
【図３】転がり軸受の部分図である。
【図４】種々の深度偏位を示す図である。
【図５】軸受の転動体の側面上に施された、種々の深度偏位を示す図である。
【図６】センサの状態を示す図である。
【図７】センサ位置を示す、軸受の部分図である。
【図８】センサ位置を示す、軸受の部分図である。
【図９】センサ位置を示す、軸受の部分図である。
【図１０】センサ位置を示す、軸受の部分図である。
【図１１】（ａ）は、転がり軸受の外輪に固定されたセンサの、異なるスリップ度に対する数学的経路を示す図である。（ｂ）は、時間経過の結果生じるセンサ信号を示す図である。（ｃ）は、種々のインパルス間の時間経過を、推測された放物線と共に示す図である。
【図１２】２０の深度偏位および種々のスリップ度を有する転動体に対するモンテカルロシミュレーションを示すグラフ。
【図１３】２０の深度偏位を有する転動体に対するモンテカルロシミュレーションを示すグラフ。
【図１４】直径５８ｍｍで２０の深度偏位を有する転動体に対する実験結果を示すグラフである。
【図１５】直径５８ｍｍで２０の深度偏位および種々のスリップ度を有する転動体に対する実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
用語「含む」の概念は、本発明に何等かの制限を加えるとは解釈されない。請求項において使用された用語「含む」の概念は、それにより記述した手段の種類に限定するものではなく、他の要素、部分またはステップを排除しない。
【００４３】
同様に、請求項および明細書において使用された用語「結合された／接続された」の概念も、そうでないと明確に述べられていない限り、直接結合に限定する、と理解されてはならない。従って、「部分Ａは部分Ｂに結合されている」との文章は、部分Ａの部分Ｂとの直接結合に限定されず、部分Ａと部分Ｂの間の間接結合をも含むものであり、換言すると、部分Ａと部分Ｂの間に中間部品が存在する場合をも含むものである。
【００４４】
本発明の全ての実施形態が、本発明の全ての特徴を含むわけではない。以下の明細書、および請求項において請求された実施形態の各々は、随意に組み合わせて使用可能である。
【００４５】
図２は、軸−軸受−装置１０を概略的に示す。軸−軸受−装置１０は、少なくとも１つの軸受１２により支承された軸１１を含む。軸１１は、例えば遊星歯車軸、歯車装置軸、小歯車軸または中空軸とすることができる。特に、軸１１は風力発電用歯車装置内の軸とすることが可能である。図３に詳細を示す軸受１２は、内輪１３、外輪１４、ならびに内輪１３と外輪１４の間の転動体１５を含む。特に、軸受１２の外輪１４は、例えば歯車装置の遊星歯車である、歯車装置の部分内に一体化されている。軸受１２は、円筒ころ１５、円すいころ１５、球面ころ１５またはトロイダルころ１５を備えた、ころ軸受とすることが可能である。軸受１２は、ラジアル軸受またはスラスト軸受とすることが可能である。
【００４６】
実施形態において、軸受１２の転動体１５のうちの少なくとも１つの転動体１５は、少なくとも１つの深度偏位１６を備える。図示の例では、転動体１５のうちの１つの転動体１５は、複数の深度偏位１６を含み、これら深度偏位１６は、転動体１５の円周上に互いに間隔を空けて配置されている。転動体１５は２つの側面１７およびロール面１８を備える。深度偏位１６は、転動体１５の側面１７のうちの、少なくとも１つの側面１７上に配置されている。深度偏位１６は、転動体１５の一方の側面１７上、転動体１５の両方の側面１７上、および／または転動体１５のロール面１８上に配置可能である。
【００４７】
特に複数の転動体１５が深度偏位１６を含むことが可能であり、特に２つの深度偏位を含むことが可能である。他の実施形態に従い、複数の転動体１５が深度偏位１６を備え、転動体１５のうちの多数の転動体１５上に存在する深度偏位１６の数を、各転動体１５で同一にすることが可能であり、または少なくとも１つの転動体１５における深度偏位１６の数を、異なるものとすることが可能である。本発明の実施形態に従い、随意の数の深度偏位１６を、転動体１５の少なくとも１つの側面１７上に施すことが可能である。さらに、深度偏位は適切な形状を備えることが可能である。図４は複数の例を示す。これらの例は、図解のみを目的としており、本発明を制限するものではない。深度偏位１６は、例えば、特に楕円形、円形または実質的に台形とすることが可能である。
【００４８】
図４に従い、２、６または１８の深度偏位１６を備えることができる。深度偏位１６を他の種々の個数、または奇数とすることも可能である。図示の例においては、深度偏位１６が転動体１５の円周上に等間隔で配置されているが、隣接する深度偏位１６の間隔を異なる大きさとすることも可能である。
【００４９】
深度偏位１６は、転動体１５において局所的に材料を足すこと（図５（ａ）参照）、または換言すると、局所的な突起部を少なくとも１つの転動体１５上に施すことにより、形成可能である。深度偏位１６は、ころ１５から、局所的に材料を取り去ること（図５（ｂ）参照）、または換言すると、局所的な溝を少なくとも１つのころ１５内に施すことにより、形成可能である。深度偏位１６の形式は、使用されるセンサの種類次第とすることが可能である。軸−軸受−装置１０は、さらに少なくとも１つのセンサ１９を含む。深度偏位１６がセンサ１９を通過すると、センサ１９は信号を生成する。センサ１９は、歯車装置の部分と堅固に結合され、この歯車装置の構成部分が軸−軸受−装置１０を構成する。または、センサ１９は転がり軸受１２の部分と堅固に結合される。センサ１９は、円錐により境界を区切られる参照装置または走査装置を備える。円錐の半角は上部で４０度をなし、および円錐の中心線ＣＬは、深度偏位１６を含む側面１７により許容差＋４０度または−４０度を有して構成される面に対して、垂直をなす（図６参照）。換言するとセンサ１９は、深度偏位１６を含む側面１７により構成される面に対して、許容差＋４０度または−４０度を有して垂直をなす、参照装置または走査装置を備える。円錐の中心線ＣＬは、深度偏位１６を含む側面１７により構成される面に対して、実質的に垂直をなす。
【００５０】
本発明の実施形態に従い、センサ１９は、結合部２０により転がり軸受１２の部分と堅固に結合可能である。センサ１９は、例えば結合部２０の助けにより、転がり軸受１２の外輪１４と堅固に結合可能である。上記に関しては、図７に示す。センサ１９は同様にして、転がり軸受１２の内輪１３または転がり軸受１２のケージ（図示せず）と堅固に結合可能である。
【００５１】
さらなる実施形態に従い、センサ１９は歯車装置の部分と結合可能である。例えばセンサ１９は、結合部２０により歯車装置ハウジング２１（図８参照）と堅固に結合可能であり、または同様に歯車装置の軸１１（図示されず）と堅固に結合可能である。歯車装置部分とセンサ１９の間の結合部２０は、図８に示すように独立した結合部２０により構成可能であり、または歯車装置部分、センサ１９と結合された結合部２０により、一個部品として構成可能でもある（図示せず）。
【００５２】
実施形態に従い、軸１１は遊星歯車軸１１とすることが可能である。また軸受１２は、遊星歯車２２を遊星歯車軸１１上に支承する役割を果たすことが可能であり、または換言すると、遊星歯車軸受１２とすることが可能である。この特別な例に対応して、軸受１２の外輪１４を遊星歯車２２内に取り付け可能であり、センサ１９は、結合部２０を介して軸受１２の内輪１３と堅固に結合可能である。この例は、図９および図１０に示す。この両図の違いは、センサ１９の状態である。原則的にセンサ１９は、ころ１５に対して随意の状態で位置可能ではあるが、センサ１９が、ころ１５の中心線（破線で図示）から離れるほど、センサ信号がより良好となる。
【００５３】
センサ１９は、随意の、当業者にとり既知のセンサとすることが可能であり、深度偏位１６の探知に適したものとする。本発明の実施形態に従いセンサ１９は、例えば渦電流センサのような距離センサか、または、例えば誘導型近接スイッチセンサ、ホールセンサまたは歯車センサのようなパルス発生器とすることが可能である。これらのセンサには、近接する鉄を含む対象物の存在を、非接触の状態で探知可能な利点がある。
【００５４】
本発明の実施形態に従い、センサ１９は転動体１５の速度を検出可能である。検出は、軸受輪１３，１４のいずれが回転しているかに依存しない。
【００５５】
目的に適うよう選択したセンサ１９を、目的に適う位置に配置することで、１つのステップ、または同一のセンサ信号により、３種類のスリップ、つまり、ころのスリップ、ケージのスリップおよび軸方向のスリップを計測可能である。例えば、センサ１９が軸受１２の内輪１３または外輪１４に固定された場合、センサが転動体１５を通過した瞬間の回転速度を感知可能である。センサがこのように位置することの利点は、軸受１２のケージの回転速度をも感知可能なことである。これにより、センサ信号からケージのスリップをも算出可能である。例えば渦電流センサ１９を使用する場合、渦電流センサ１９により、ころ１５の軸方向の移動を計測可能である。これにより、１つのみのセンサ信号から、３種類のスリップ、つまり、ころのスリップ、ケージのスリップおよび軸方向のスリップが明確になる。
【００５６】
本発明は、種々の実施形態に従って上述された軸受を、軸受１２内の少なくとも１つの転動体１５の速度を明確にし、または軸受１２内のスリップを感知するために適用するものである。
【００５７】
以下に、転動体１５のうちの少なくとも１つの転動体１５のスリップまたは速度を、本発明の実施形態に従っていかに感知可能であるか詳説する。
【００５８】
図１１は、内輪１３が回転し、および外輪１４が固定された軸受１２に対するＭＡＴＬＡＢ（登録商標）シミュレーションを例示しており、この場合、センサ１９は外輪１４に固定されている。本発明は、内輪１３が固定され、外輪１４が回転する軸受１２に対しても適用可能である。計測は転動体１５のためにシミュレーションされ、転動体１５は、２０の深度偏位１６を備える。深度偏位１６は、転動体１５の円周上に、互いに等間隔を空けて配置されている。図１１（ａ）は、センサ１９の数学的経路を、種々のスリップ度に対して、ころ１５の座標系において示す。図中の黒い太線は、センサ１９がとった進路を示す。左から右へ、０パーセント、３３パーセント、６７パーセントおよび１００パーセントのスリップに対するシミュレーションを示す。この場合０パーセントのスリップとは、転動体が内輪に対して通る進路が、摺動が通る割合を有さない、と理解される。１０パーセントのスリップの場合、摺動が通る経路の割合は、転動体の内輪に対する総経路の０．１である。更なるパーセントに関しては、対応する数値が該当する。図からは、スリップ度に応じて異なる多数の深度偏位１６が、センサ１９を通過することが分かる。これは、図１１（ｂ）に示すセンサの時間信号からも明確である。つまり、深度偏位１６を備えた、ころ１５がセンサ１９を通過する度に、常にインパルスの数を数えることで、スリップ度が明確になることを意味する。測定分解能は、センサ信号内のインパルスの数のみでなく、インパルス間の時間経過をも考慮することで向上する。ベクトル−時間長さの形状は、放物線を描く（図１１（ｃ）参照）。この放物線のパラメータを推測することが、スリップ度の評価となる。
【００５９】
図１２は、上記で図１１について述べたように、転動体１５の初期角度をランダムな角度とし、ころ１５がセンサ１９を通過する瞬間における転動体１５に対するシミュレーション結果を示す。左のグラフは、センサ１９が転動体１５を通過する度に数えた、インパルスの数を示す。右のグラフは、放物線のパラメータａを示し、時間に対して定めたインパルスの時間間隔の経過から算出した、数式y=a+bx2を有する。続いてこのシミュレーションから、インパルス数とパラメータａの関数を、スリップの関数として決定する。この関数を、図１２において太実線で示す。左のグラフにおいては、この関数が直線となり、右のグラフにおいては、二次近似が用いられている。従って、この関数を用いてシミュレーションに対するスリップ度が推測される。結果を図１３に表す。信号内で検出されたインパルス数から推測されたスリップ度を、左のグラフに示す。このグラフから、推測値の９５パーセントが、実際のスリップ度から１５パーセントの偏位内にあること。つまりこのグラフ内の×印の９５パーセントにおいて、実際のスリップ度（直線）に対する差が１５パーセントを下回ることが導かれる。推測された放物線のパラメータａのための関数を用いると、誤りは僅か２パーセントとなる（右のグラフを参照）。
【実施例】
【００６０】
実験により、シミュレーションを検証した。シミュレーションの有効性を確認するために、テスト装置を構成した。ころ１５の直径を５８ｍｍとし、２０の深度偏位１６を備えた。深度偏位１６は、ころ１５の円周上に間隔を空けて施し、電気モータにより、ころ１５を駆動し、速度を与えた。この実験では歯車センサを使用し、歯車センサを振り子に固定した。振り子の回転速度をインクリメンタル形エンコーダにより計測し、軸受のケージの速度とした。
【００６１】
センサが、回転するころを通過する度に、インパルスの数、および個々のインパルスの時間経過を記録した。上記でシミュレーションについて述べたのと同様に、センサ信号から、ころのスリップを推測した。この推測を、振り子の速度（＝ケージの速度）およびモータ速度（＝ころの速度）の計測値から算出した、厳密に決定したスリップ値と比較した。
【００６２】
結果を図１４および図１５に示す。信号内で検出されたインパルスの数から推測したスリップ度においては、推測値の９５パーセントが、実際のスリップ度から１７パーセントの偏位内にあり、これはシミュレーション結果と同等である。推測された放物線のパラメータａのための関数を用いると、誤りは僅か９パーセントとなる。
【図１】
2016531250.tif 000003
【図２】
2016531250.tif 000004
【図３】
2016531250.tif 000005
【図４】
2016531250.tif 000006
【図５（ａ）】
2016531250.tif 000007
【図５（ｂ）】
2016531250.tif 000008
【図６】
2016531250.tif 000009
【図７】
2016531250.tif 000010
【図８】
2016531250.tif 000011
【図９】
2016531250.tif 000012
【図１０】
2016531250.tif 000013
【図１１】
2016531250.tif 000014
【図１２】
2016531250.tif 000015
【図１３】
2016531250.tif 000016
【図１４】
2016531250.tif 000017
【図１５】
2016531250.tif 000018
【国際調査報告】
2016531250.tif 000019
2016531250.tif 000020
2016531250.tif 000021
2016531250.tif 000022