JP2022030011A - Load estimation method, estimation device, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転がり軸受の荷重推定方法、推定装置、及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a rolling bearing load estimation method, an estimation device, and a computer program.
特許文献1には、ひずみセンサを外輪に取り付け、外輪のひずみを実稼働状態で検出するセンサ付き転がり軸受が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
例えば、上記センサ付き転がり軸受を用いて回転軸を支持する場合、ひずみセンサは、回転軸からの入力によって外輪に生じるひずみを検出することができ、回転時における転がり軸受の状態を監視することができる。
For example, when the rolling bearing with a sensor is used to support the rotating shaft, the strain sensor can detect the strain generated in the outer ring by the input from the rotating shaft, and can monitor the state of the rolling bearing during rotation. can.
例えば、電動機の回転軸を回転自在に支持する転がり軸受に作用するラジアル荷重は、回転軸によって出力される回転力との間で相関がある。このため、上記センサ付き転がり軸受を用いて転がり軸受に作用するラジアル荷重を推定することができれば、推定したラジアル荷重に基づいて回転軸により出力される回転力を推定することができる。 For example, the radial load acting on the rolling bearing that rotatably supports the rotating shaft of the motor has a correlation with the rotational force output by the rotating shaft. Therefore, if the radial load acting on the rolling bearing can be estimated by using the rolling bearing with a sensor, the rotational force output by the rotating shaft can be estimated based on the estimated radial load.
ここで、転がり軸受は、内外輪間に介在する複数の転動体を有する。複数の転動体は、内輪と外輪との相対回転によって内外輪の間で公転する。このため、複数の転動体には、公転による遠心力が作用する。
複数の転動体に作用する遠心力は、複数の転動体を径方向外方へ移動させるように作用する。このため、転がり軸受のラジアル荷重には、複数の転動体に作用する遠心力に基づく荷重が重畳される。
Here, the rolling bearing has a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings. The plurality of rolling elements revolve between the inner and outer rings due to the relative rotation between the inner ring and the outer ring. Therefore, centrifugal force due to revolution acts on the plurality of rolling elements.
The centrifugal force acting on the plurality of rolling elements acts to move the plurality of rolling elements outward in the radial direction. Therefore, the radial load of the rolling bearing is superposed with the load based on the centrifugal force acting on the plurality of rolling elements.
複数の転動体に作用する遠心力は、複数の転動体の公転速度の変動によって変動する。
ラジアル荷重に基づいて回転軸により出力される回転力を推定する場合、変動する複数の転動体の遠心力に基づく荷重は、回転軸に依拠するラジアル荷重に対するノイズとなり、回転軸の回転力の推定精度を低下させる。
ラジアル荷重に基づいて回転軸の回転力を推定する場合、回転軸の回転に依拠するラジアル荷重を精度よく把握することは重要であり、このようなノイズが重畳されることは好ましくない。
The centrifugal force acting on the plurality of rolling elements fluctuates due to the fluctuation of the revolution speed of the plurality of rolling elements.
When estimating the rotational force output by the rotating shaft based on the radial load, the load based on the centrifugal force of a plurality of fluctuating rolling elements becomes noise for the radial load depending on the rotating shaft, and the rotational force of the rotating shaft is estimated. Decrease accuracy.
When estimating the rotational force of the rotating shaft based on the radial load, it is important to accurately grasp the radial load due to the rotation of the rotating shaft, and it is not preferable that such noise is superimposed.
(1)本発明に係る荷重推定方法は、
回転軸を支持する転がり軸受に作用するラジアル荷重の推定値を求める荷重推定方法であって、
前記転がり軸受は、内輪、外輪、及び内外輪間に介在する複数の転動体を有し、
前記外輪に設けられたひずみセンサの出力に基づいて前記ラジアル荷重の推定値を求める推定値取得工程と、
前記複数の転動体の公転速度に基づいて前記複数の転動体に作用する遠心力の値を求める遠心力取得工程と、
前記遠心力の値を用いて前記推定値を補正する補正工程と、を含む。
(1) The load estimation method according to the present invention is
It is a load estimation method that obtains an estimated value of the radial load acting on the rolling bearing that supports the rotating shaft.
The rolling bearing has an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings.
An estimated value acquisition process for obtaining an estimated value of the radial load based on the output of the strain sensor provided on the outer ring, and
A centrifugal force acquisition step of obtaining the value of the centrifugal force acting on the plurality of rolling elements based on the revolution speeds of the plurality of rolling elements, and
A correction step of correcting the estimated value using the value of the centrifugal force is included.
上記構成の荷重推定方法によれば、ひずみセンサの出力に基づいたラジアル荷重の推定値から、ノイズとなる複数の転動体に作用する遠心力の値を除く補正を行うことができる。この結果、回転軸の回転に依拠したラジアル荷重の推定値を精度よく求めることができる。 According to the load estimation method having the above configuration, it is possible to correct the estimated value of the radial load based on the output of the strain sensor by excluding the value of the centrifugal force acting on the plurality of rolling elements that becomes noise. As a result, the estimated value of the radial load depending on the rotation of the rotating shaft can be accurately obtained.
(2)上記荷重推定方法において、
前記複数の転動体の公転速度を検出する公転速度検出センサによる出力に基づいて前記複数の転動体の公転速度を取得する工程をさらに含んでいてもよい。
この場合、公転速度検出センサによって、複数の転動体の公転速度を直接測定することで、複数の転動体の公転速度を精度よく求めることができ、ラジアル荷重の推定値をより高精度で求めることができる。
(2) In the above load estimation method,
A step of acquiring the revolution speed of the plurality of rolling elements based on the output by the revolution speed detection sensor that detects the revolution speed of the plurality of rolling elements may be further included.
In this case, by directly measuring the revolution speeds of the plurality of rolling elements by the revolution speed detection sensor, the revolution speeds of the plurality of rolling elements can be accurately obtained, and the estimated value of the radial load can be obtained with higher accuracy. Can be done.
(3)また、本発明に係る推定装置は、
回転軸を支持する転がり軸受に作用するラジアル荷重の推定値を求める推定装置であって、
前記転がり軸受は、内輪、外輪、及び内外輪間に介在する複数の転動体を有し、
前記外輪に設けられたひずみセンサと、
前記ラジアル荷重の推定値を求める処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記ひずみセンサの出力に基づいて前記ラジアル荷重の推定値を求める推定値取得処理と、
前記複数の転動体の公転速度に基づいて前記複数の転動体に作用する遠心力の値を求める遠心力取得処理と、
前記遠心力の値を用いて前記推定値を補正する補正処理と、を実行する。
上記構成の推定装置によれば、回転軸の回転に依拠したラジアル荷重の推定値を精度よく求めることができる。
(3) Further, the estimation device according to the present invention is
It is an estimation device that obtains an estimated value of the radial load acting on the rolling bearing that supports the rotating shaft.
The rolling bearing has an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings.
The strain sensor provided on the outer ring and
A processing unit for obtaining an estimated value of the radial load is provided.
The processing unit
Estimated value acquisition processing to obtain the estimated value of the radial load based on the output of the strain sensor, and
Centrifugal force acquisition processing for obtaining the value of the centrifugal force acting on the plurality of rolling elements based on the revolution speeds of the plurality of rolling elements, and
A correction process for correcting the estimated value using the value of the centrifugal force is executed.
According to the estimation device having the above configuration, it is possible to accurately obtain the estimated value of the radial load depending on the rotation of the rotating shaft.
(4)上記推定装置において、
前記複数の転動体の公転速度を検出する公転速度検出センサをさらに備えていてもよく、この場合、複数の転動体の公転速度を直接測定することで、複数の転動体の公転速度を精度よく求めることができる。
(4) In the above estimation device
The revolution speed detection sensor for detecting the revolution speed of the plurality of rolling elements may be further provided. In this case, the revolution speeds of the plurality of rolling elements can be accurately measured by directly measuring the revolution speeds of the plurality of rolling elements. You can ask.
(5)また、本発明に係るコンピュータプログラムは、
回転軸を支持する転がり軸受に作用するラジアル荷重の推定値を求める荷重推定処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記転がり軸受は、内輪、外輪、及び内外輪間に介在する複数の転動体を有し、
コンピュータに
前記外輪に設けられたひずみセンサの出力に基づいて前記ラジアル荷重の推定値を求める推定値取得ステップと、
前記複数の転動体の公転速度に基づいて前記複数の転動体に作用する遠心力の値を求める遠心力取得ステップと、
前記遠心力の値を用いて前記推定値を補正する補正ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムである。
(5) Further, the computer program according to the present invention is
It is a computer program for causing a computer to execute a load estimation process for obtaining an estimated value of a radial load acting on a rolling bearing that supports a rotating shaft.
The rolling bearing has an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings.
An estimated value acquisition step for obtaining an estimated value of the radial load based on the output of the strain sensor provided on the outer ring of the computer, and
A centrifugal force acquisition step for obtaining the value of the centrifugal force acting on the plurality of rolling elements based on the revolution speeds of the plurality of rolling elements.
It is a computer program for executing a correction step of correcting the estimated value using the value of the centrifugal force.
本発明によれば、ラジアル荷重の推定値を精度よく求めることができる。 According to the present invention, the estimated value of the radial load can be obtained with high accuracy.
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、実施形態に係る推定装置が設けられた電動機の一部断面図である。
電動機1は、回転力を出力するための出力軸2(回転軸)と、出力軸2を支持する転がり軸受4を備える。転がり軸受4は出力軸2の両端に設けられており、出力軸2を回転自在に支持する。なお、図1では、一方側の転がり軸受4のみを示している。
図1中、出力軸2を回転自在に支持する転がり軸受4は、電動機1のハウジング6に固定されている。
なお、本明細書では、図1中の矢印に示すように、出力軸2の中心軸Sに沿う方向を「軸方向」と定義する。また、「軸方向」には、中心軸Sに平行な方向も含まれる。
Hereinafter, preferred embodiments will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an electric motor provided with an estimation device according to an embodiment.
The
In FIG. 1, the rolling
In this specification, as shown by the arrow in FIG. 1, the direction along the central axis S of the
図2は、図1中、II-II線矢視断面図である。
図1及び図2に示すように、転がり軸受4は、内輪10と、外輪12と、複数の転動体14と、複数の転動体14を保持する保持器16とを備えている。複数の転動体14は玉であり、本実施形態の転がり軸受4は、深溝玉軸受である。
内輪10の外周面には、複数の転動体14が転走する内輪軌道10aが設けられている。外輪12の内周面には、複数の転動体14が転走する外輪軌道12aが設けられている。
複数の転動体14は、内輪軌道10aと外輪軌道12aとの間に転動自在に介在する。
保持器16は、金属又は樹脂等からなる環状の部材であり、複数の転動体14を保持する複数のポケット16aが設けられている。ポケット16aは周方向に等間隔に設けられており、複数の転動体14が周方向に等間隔となるように複数の転動体14を保持する。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the rolling
An
The plurality of rolling
The
内輪10は、出力軸2に外嵌固定されている。また、外輪12は、ハウジング6に設けられた環状内周面6aに嵌合固定されている。これにより、転がり軸受4は、出力軸2を回転自在に支持する。
The
図1に示すように、推定装置20は、ひずみセンサ22と、公転速度検出センサ24と、両センサ22,24の出力が与えられる処理部26とを備える。推定装置20は、転がり軸受4に作用するラジアル荷重の推定値を求めるための装置である。
ひずみセンサ22は、外輪12の外周面12bに設けられている。ひずみセンサ22は、ハウジング6の環状内周面6aから径方向外側に凹む溝部6bと、外輪12の外周面12bとの間の空間に収容されている。
ひずみセンサ22は、図1に示すように、中心軸Sを含む断面において、外輪12の外輪軌道12aの軸方向中央に一致する位置に設けられている。
As shown in FIG. 1, the
The
As shown in FIG. 1, the
公転速度検出センサ24は、複数の転動体14の公転速度を検出するためのセンサである。公転速度検出センサ24は、近接センサであり、外輪12の内周面12cの端部に設けられている。公転速度検出センサ24の先端部に設けられ接近する金属を検出するための検出部24aは、転動体14に対して軸方向に所定の間隔をおいて配置されている。
複数の転動体14は、外輪12と内輪10との相対回転によって公転する。よって、複数の転動体14は、順番に、検出部24aに対して接近と通過を繰り返す。
公転速度検出センサ24は、複数の転動体14が接近したときのタイミングを検出し、処理部26へ与える。処理部26は、複数の転動体14それぞれの接近タイミングの時間間隔に基づいて複数の転動体14の公転速度を求める。
The revolution
The plurality of rolling
The revolution
処理部26は、例えば、CPUや記憶部等を備えたコンピュータであり、ひずみセンサ22及び公転速度検出センサ24から与えられる出力に基づいて、転がり軸受4に作用するラジアル荷重の推定値を求める機能を有する。
The
図3は、図2中、ひずみセンサ22の拡大図である。
ひずみセンサ22は、上述したように、外輪12の外周面12bに設けられており、ハウジング6の環状内周面6aに設けられた溝部6bと、外周面12bとに囲まれた空間に収容されている。
FIG. 3 is an enlarged view of the
As described above, the
ひずみセンサ22は、矩形状の板状部材22aと、板状部材22aを外周面12bに接合する接合部材22bと、板状部材22aに設けられたひずみゲージ22cとを備える。
板状部材22aは、鋼板や銅板等の金属製の薄板である。接合部材22bは、板状部材22aの4隅に設けられ、板状部材22aを外周面12bに接合している。
板状部材22a及び接合部材22bは、外輪12の外周面12bに生じるひずみをひずみゲージ22cへ伝える。
ひずみゲージ22cは、処理部26に接続されており、処理部26に対して外周面12bのひずみを検出した結果を示す出力を与える。ひずみゲージ22cは、例えば、周方向のひずみを検出するように外周面12bに設けられている。
The
The plate-shaped
The plate-shaped
The
図4は、転がり軸受4に作用するラジアル荷重を推定する方法の一例を示すフローチャートである。
まず、電動機1を動作させて出力軸2を回転させ、その間、ひずみセンサ22及び公転速度検出センサ24の出力を経時的に取得する(図4中、ステップS1)。
図5は、処理部26が取得するひずみセンサ22の出力の一例を示すグラフである。図5中、横軸は時間、縦軸はひずみセンサ22の出力から得られるひずみ値である。
図5に示すように、処理部26は、ひずみセンサ22の出力を一定期間の間、経時的に取得する。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a method of estimating the radial load acting on the rolling
First, the
FIG. 5 is a graph showing an example of the output of the
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、ひずみセンサ22の出力には、複数のピークが現れる。
外輪12に生じるひずみは、出力軸2の回転力等に起因して生じる荷重が内輪10、及び転動体14を介して外輪12に作用することで生じる。
複数の転動体14は公転しており、複数の転動体14は外輪12においてひずみセンサ22が設けられた周方向の位置を順次通過する。外輪12においてひずみセンサ22が設けられた周方向の位置のひずみは、転動体14が位置するタイミングで極大となる。つまり、ピークが現れるタイミングは、ひずみセンサ22が設けられた周方向の位置に複数の転動体14が位置するタイミングを示している。
このように、ひずみセンサ22の出力に現れる複数のピークは、外輪12においてひずみセンサ22が設けられた周方向の位置を複数の転動体14それぞれが順次通過することで現れる。
As shown in FIG. 5, a plurality of peaks appear in the output of the
The strain generated in the
The plurality of rolling
As described above, the plurality of peaks appearing in the output of the
また、処理部26は、ひずみセンサ22の出力の取得と平行して、公転速度検出センサ24の出力も一定期間の間、経時的に取得する。
処理部26は、前記一定期間を一単位として、ひずみセンサ22及び公転速度検出センサ24の出力を随時取得する。
Further, in parallel with the acquisition of the output of the
The
図4に示すように、両センサ22,24の出力を取得すると、処理部26は、ひずみセンサ22の出力に基づいて転がり軸受4に作用するラジアル荷重の推定値を求める(図4中、ステップS2:推定値取得工程)。
処理部26は、一定期間の間におけるひずみセンサ22の出力に現れるピークのひずみ値(ピーク値)を取得し、転がり軸受4に作用するラジアル荷重の推定値を求める。
As shown in FIG. 4, when the outputs of both
The
ひずみセンサ22の出力のピーク値は、出力軸2の回転力等に起因して生じる荷重が、内輪10、及び転動体14を介して外輪12へ伝達することで生じる外輪12のひずみを示している。つまり、深溝玉軸受において、ひずみセンサ22の出力のピーク値が示す外輪12のひずみは、転動体14に作用する転動体荷重との間で相関を有する。
さらに、深溝玉軸受において、転動体荷重は、転がり軸受4に作用するラジアル荷重との間で相関を有する。よって、ひずみセンサ22の出力のピーク値と、転がり軸受4に作用するラジアル荷重との間には相関がある。
そこで、処理部26は、ひずみセンサ22の出力のピーク値から、転がり軸受4に作用するラジアル荷重の値を求める。
例えば、処理部26の記憶部には、ひずみセンサ22の出力と、ラジアル荷重との関係を示すラジアル荷重データベースが記憶されている。
処理部26は、このラジアル荷重データベースを参照し、ピーク値に基づいて、ラジアル荷重の推定値を求める。
The peak value of the output of the
Further, in deep groove ball bearings, the rolling element load has a correlation with the radial load acting on the rolling
Therefore, the
For example, the storage unit of the
The
図6は、ラジアル荷重データベースの一例を示す図である。図6では、ラジアル荷重データベースをグラフとして示している。
図6に示すラジアル荷重データベース40において、横軸はラジアル荷重を示している。また、縦軸はひずみセンサ22の出力のピーク値に相当するひずみ値を示している。
よって、図6中の線図L10は、ピーク値に相当するひずみ値と、ラジアル荷重との関係を示している。
ラジアル荷重データベース40は、出力軸2を回転させたときにおける転がり軸受4の外輪12に生じるひずみ、及びそれに対応するラジアル荷重をCAE(Computer Aided Engineering)等を用いた応力解析によって求めることで得られる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a radial load database. In FIG. 6, the radial load database is shown as a graph.
In the
Therefore, the diagram L10 in FIG. 6 shows the relationship between the strain value corresponding to the peak value and the radial load.
The
図6に示すように、ピーク値に相当するひずみ値と、ラジアル荷重との間には一定の相関関係がある。よって、ピーク値を取得すれば、取得したピーク値に対応するラジアル荷重を推定値として取得することができる。 As shown in FIG. 6, there is a certain correlation between the strain value corresponding to the peak value and the radial load. Therefore, if the peak value is acquired, the radial load corresponding to the acquired peak value can be acquired as an estimated value.
図7は、図5にて取得したピーク値に基づいてラジアル荷重の推定値を求めた結果の一例を示すグラフである。図7中、横軸は時間、縦軸は転がり軸受4に作用するラジアル荷重の推定値を示している。
図7には、複数の点44がプロットされている。これら点44は、ひずみセンサ22の出力に含まれる各ピーク値(図5参照)に基づいて求められたラジアル荷重の推定値を示している。つまり、図7中にプロットされた各点44は、各ピーク値に対応している。
FIG. 7 is a graph showing an example of the result of obtaining an estimated value of the radial load based on the peak value acquired in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis shows time, and the vertical axis shows an estimated value of the radial load acting on the rolling
In FIG. 7, a plurality of
このように、処理部26は、取得したセンサの出力(ピーク値)に基づいたラジアル荷重の推定値を得ることができる。
以下の説明では、1つのピーク値から得たラジアル荷重の推定値に対する処理について説明する。
In this way, the
In the following description, processing for the estimated value of the radial load obtained from one peak value will be described.
図4に示すように、ラジアル荷重の推定値を取得すると、処理部26は、次に、複数の転動体14に作用する遠心力の値を求める(図4中、ステップS3:遠心力取得工程)。
複数の転動体14の遠心力の値は、下記式によって求めることができる。
遠心力の値d = a × c× ((b/60 )× 2 × π)2
As shown in FIG. 4, when the estimated value of the radial load is acquired, the
The value of the centrifugal force of the plurality of rolling
Centrifugal force value d = a × c × ((b / 60) × 2 × π) 2
上記式中、aは転動体14の質量(kg)、bは転動体14の回転速度(回転/分)である。また、cは、図8に示すように、転がり軸受4を軸方向から見たときの複数の転動体14の重心位置が位置するピッチ円Pの半径(m)である。
上記各値のうち、質量a、及び半径cは、処理部26の記憶部に予め記憶される。
転動体14の回転速度bは変数であり、公転速度検出センサ24による出力によって得られる。
In the above formula, a is the mass (kg) of the rolling
Of the above values, the mass a and the radius c are stored in advance in the storage unit of the
The rotation speed b of the rolling
よって、処理部26は、ひずみセンサ22の出力とともに取得した公転速度検出センサ24の出力から得られる転動体14の回転速度を用いて、転がり軸受4に作用する遠心力の値dを求めることができる。
このとき、処理部26は、ラジアル荷重の推定値を求めるために用いたピーク値に対応するタイミングにおける転動体14の回転速度を取得し、これを用いて遠心力の値dを求める。
処理部26は、転動体14の回転速度から随時計算を行うことで遠心力の値dを求めてもよいし、回転速度と遠心力の値dとを対応付けたテーブルを記憶しておき、このテーブルを用いて遠心力の値dを求めるように構成してもよい。
Therefore, the
At this time, the
The
処理部26は、複数の転動体14の遠心力の値dを求めると、遠心力の値dを用いてラジアル荷重の推定値を補正する(図4中、ステップS4:補正工程)。
処理部26は、複数の転動体14の遠心力の値を用いて、図4中のステップS2で求めたラジアル荷重の推定値を補正する。
When the
The
図8は、転がり軸受4を軸方向から見たときの図であり、ラジアル荷重の推定値と、遠心力の値dとの関係を示す図である。
遠心力は、ラジアル荷重と同一方向に生じるため、ラジアル荷重には、転動体14に作用する遠心力が重畳される。
FIG. 8 is a diagram when the rolling
Since the centrifugal force is generated in the same direction as the radial load, the centrifugal force acting on the rolling
図8中、ラジアル荷重の推定値は、ひずみセンサ22による出力に基づいて推定される。よって、ラジアル荷重の推定値は、中心軸Sに直交しかつひずみセンサ22を通過する直線L1上に表すことができる。
また、転動体14に作用する遠心力も直線L1に沿った方向に生じる。よって、遠心力の値dも直線L1上に表すことができる。
図8に示すラジアル荷重の推定値には、転動体14に作用する遠心力が重畳されている。
そこで、処理部26は、ラジアル荷重の推定値から遠心力の値dを減算することで、ラジアル荷重の推定値を補正し、補正推定値を求める。
補正推定値を求めると、処理部26は、この補正推定値をラジアル荷重の推定値として出力し(図4中、ステップS5)、再度、図4のステップS1に戻る。
In FIG. 8, the estimated value of the radial load is estimated based on the output from the
Further, the centrifugal force acting on the rolling
Centrifugal force acting on the rolling
Therefore, the
When the correction estimated value is obtained, the
上記構成によれば、ひずみセンサ22の出力に基づいたラジアル荷重の推定値から、ノイズとなる複数の転動体14に作用する遠心力の値dを除く補正を行うことができる。この結果、出力軸2の回転に依拠したラジアル荷重の推定値を精度よく求めることができる。
また、本実施形態では、公転速度検出センサによって、複数の転動体の公転速度を直接測定するので、複数の転動体の公転速度を精度よく求めることができる。
According to the above configuration, it is possible to correct the estimated value of the radial load based on the output of the
Further, in the present embodiment, since the revolution speeds of the plurality of rolling elements are directly measured by the revolution speed detection sensor, the revolution speeds of the plurality of rolling elements can be accurately obtained.
図9は、処理部26の構成例を示すブロック図である。
図9に示す処理部26は、CPU(Central Processing Unit)等からなる演算部や、メモリやハードディスクからなる記憶部、入出力部等を備えたコンピュータである。処理部26には。上述のように、ひずみセンサ22及び公転速度検出センサ24が接続されている。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of the
The
処理部26が有する記憶部には、演算部が実行するためのコンピュータプログラム等が記憶されている。記憶部に記録された前記コンピュータプログラムを演算部が実行することで、処理部26が有する後述の各機能部を実現する。
A computer program or the like for execution by the arithmetic unit is stored in the storage unit of the
処理部26は、推定値取得部26aと、遠心力取得部26bと、補正処理部26cとを実行する機能部を有する。
また、処理部26は、上述のラジアル荷重データベース40を記憶部に記憶する。
推定値取得部26aは、外輪12に設けられたひずみセンサ22の出力に基づいて転がり軸受4に作用するラジアル荷重の推定値を求める処理(図4中、ステップS2)を実行する機能を有する。
The
Further, the
The estimated
また、遠心力取得部26bは、複数の転動体14の公転速度に基づいて、複数の転動体14に作用する遠心力の値を求める処理(図4中、ステップS3)を実行する機能を有する。
補正処理部26cは、遠心力取得部26bが求めた遠心力の値を用いて推定値取得部26aが取得したラジアル荷重の推定値を補正する処理(図4中、ステップS4)を実行する機能を有する。
処理部26は、補正後の推定値(補正推定値)を求めると、この補正後の推定値をラジアル荷重の推定値として入出力部から出力する(図4中、ステップS5)。
Further, the centrifugal
The
When the
図10は、出力軸2を支持する転がり軸受4の断面図であり、転がり軸受4がアンギュラ玉軸受である場合を示している。
図10中、転がり軸受4は、アンギュラ玉軸受であるので、内輪10の内輪軌道10aと転動体14との接触点K1、及び外輪12の外輪軌道12aと転動体14との接触点K2とを通過する直線L12が、径方向に対して所定の接触角で傾斜している。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a rolling
In FIG. 10, since the rolling
本実施形態では、ひずみセンサ22が、転がり軸受4の中心軸Sを含む断面において直線L12上に設けられている。また、転動体14に作用する転動体荷重も直線L12に沿って作用する。
ひずみセンサ22を直線L12上に設けることによって、ひずみセンサ22に、転動体荷重の方向に沿った位置のひずみを検出させることができる。
これにより、ひずみセンサ22が検出するひずみに、転動体荷重との間における相関を持たせることができる。
In the present embodiment, the
By providing the
As a result, the strain detected by the
本実施形態の転がり軸受4の転動体荷重には、図10に示すように、ラジアル方向の荷重成分と、アキシャル方向の荷重成分とが含まれる。
よって、本実施形態のひずみセンサ22による出力は、転動体荷重におけるラジアル方向の荷重成分、及び、転動体荷重におけるアキシャル方向の荷重成分の両方に対して相関を有する。
よって、処理部26は、第1実施形態と同様、ひずみセンサ22の出力(ピーク値)に基づいて、ラジアル荷重の推定値を求めることができる。
なお、本実施形態の処理部26が有するラジアル荷重データベース40としては、アンギュラ玉軸受である転がり軸受4に対応して作成されたものが用いられる。
As shown in FIG. 10, the rolling element load of the rolling
Therefore, the output from the
Therefore, the
As the
さらに、本実施形態の処理部26は、得られたラジアル荷重の推定値に対して、転動体14に作用する遠心力の値dを除く補正を行う。
これにより、アンギュラ玉軸受においても、出力軸2の回転に依拠したラジアル荷重の推定値を精度よく求めることができる。
Further, the
As a result, even in the angular contact ball bearing, the estimated value of the radial load depending on the rotation of the
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。
例えば、上記実施形態では、転動体14の公転速度を求めるための公転速度検出センサ24として、近接センサを用いた場合を例示したが、これに限定されるものではない。
例えば、保持器16にエンコーダとしての機能を付与し、保持器16の回転速度を検出することで、複数の転動体14の回転速度を求めてもよい。
The embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive.
For example, in the above embodiment, a case where a proximity sensor is used as the revolution
For example, the rotation speed of a plurality of rolling
さらに、転動体14が内輪10及び外輪12との間で空転がないと仮定した場合、出力軸2の回転速度(内輪10及び外輪12の相対回転速度)に基づいて、複数の転動体14の公転速度を求めることができる。
この場合、公転速度検出センサ24を設ける必要がない。
さらに、ひずみセンサ22の出力に基づいて、複数の転動体14の回転速度を求めてもよい。すなわち、図5に示すように、ひずみセンサ22の出力には、複数のピークが現れる。複数のピークは、上述したように、外輪12においてひずみセンサ22が設けられた周方向の位置を複数の転動体14それぞれが順次通過することで現れる。
よって、ひずみセンサ22の出力に現れる複数のピークのタイミングから、複数の転動体14の回転速度を求めることができる。
この場合、ひずみセンサ22を公転速度検出センサとして機能させることができるので、ひずみセンサ22に加えて、公転速度検出センサ24(図1)のように独立したセンサを設ける必要がない。
Further, assuming that the rolling
In this case, it is not necessary to provide the revolution
Further, the rotation speeds of the plurality of rolling
Therefore, the rotation speeds of the plurality of rolling
In this case, since the
また、上記実施形態では、ひずみセンサ22を周方向のひずみを検出するように設けたが、軸方向のひずみを検出するように設けてもよいし、周方向及び軸方向に交差する方向のひずみを検出するように設けてもよい。
Further, in the above embodiment, the
本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。 The scope of rights of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes all modifications within the scope equivalent to the configuration described in the claims.
2 出力軸(回転軸) 4 転がり軸受 10 内輪
12 外輪 14 転動体 20 推定装置
22 ひずみセンサ 24 公転速度検出センサ 26 処理部
26a 推定値取得部 26b 遠心力取得部 26c 補正処理部
40 ラジアル荷重データベース
2 Output shaft (rotary shaft) 4 Rolling bearing 10
Claims (5)
前記転がり軸受は、内輪、外輪、及び内外輪間に介在する複数の転動体を有し、
前記外輪に設けられたひずみセンサの出力に基づいて前記ラジアル荷重の推定値を求める推定値取得工程と、
前記複数の転動体の公転速度に基づいて前記複数の転動体に作用する遠心力の値を求める遠心力取得工程と、
前記遠心力の値を用いて前記推定値を補正する補正工程と、を含む
荷重推定方法。 It is a load estimation method that obtains an estimated value of the radial load acting on the rolling bearing that supports the rotating shaft.
The rolling bearing has an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings.
An estimated value acquisition process for obtaining an estimated value of the radial load based on the output of the strain sensor provided on the outer ring, and
A centrifugal force acquisition step of obtaining the value of the centrifugal force acting on the plurality of rolling elements based on the revolution speeds of the plurality of rolling elements, and
A load estimation method including a correction step of correcting the estimated value using the centrifugal force value.
請求項1に記載の荷重推定方法。 Further including a step of acquiring the revolution speed of the plurality of rolling elements based on the output by the revolution speed detection sensor that detects the revolution speed of the plurality of rolling elements.
The load estimation method according to claim 1.
前記転がり軸受は、内輪、外輪、及び内外輪間に介在する複数の転動体を有し、
前記外輪に設けられたひずみセンサと、
前記ラジアル荷重の推定値を求める処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記ひずみセンサの出力に基づいて前記ラジアル荷重の推定値を求める推定値取得処理と、
前記複数の転動体の公転速度に基づいて前記複数の転動体に作用する遠心力の値を求める遠心力取得処理と、
前記遠心力の値を用いて前記推定値を補正する補正処理と、を実行する
推定装置。 It is an estimation device that obtains an estimated value of the radial load acting on the rolling bearing that supports the rotating shaft.
The rolling bearing has an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings.
The strain sensor provided on the outer ring and
A processing unit for obtaining an estimated value of the radial load is provided.
The processing unit
Estimated value acquisition processing to obtain the estimated value of the radial load based on the output of the strain sensor, and
Centrifugal force acquisition processing for obtaining the value of the centrifugal force acting on the plurality of rolling elements based on the revolution speeds of the plurality of rolling elements, and
An estimation device that executes a correction process that corrects the estimated value using the value of the centrifugal force.
請求項3に記載の推定装置。 The estimation device according to claim 3, further comprising a revolution speed detection sensor that detects the revolution speed of the plurality of rolling elements.
前記転がり軸受は、内輪、外輪、及び内外輪間に介在する複数の転動体を有し、
コンピュータに
前記外輪に設けられたひずみセンサの出力に基づいて前記ラジアル荷重の推定値を求める推定値取得ステップと、
前記複数の転動体の公転速度に基づいて前記複数の転動体に作用する遠心力の値を求める遠心力取得ステップと、
前記遠心力の値を用いて前記推定値を補正する補正ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラム。
It is a computer program for causing a computer to execute a load estimation process for obtaining an estimated value of a radial load acting on a rolling bearing that supports a rotating shaft.
The rolling bearing has an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings.
An estimated value acquisition step for obtaining an estimated value of the radial load based on the output of the strain sensor provided on the outer ring of the computer, and
A centrifugal force acquisition step for obtaining the value of the centrifugal force acting on the plurality of rolling elements based on the revolution speeds of the plurality of rolling elements.
A computer program for executing a correction step of correcting the estimated value using the value of the centrifugal force.
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