JP4009875B2

JP4009875B2 - Rolling device with sensor

Info

Publication number: JP4009875B2
Application number: JP2006330989A
Authority: JP
Inventors: 岳史滝澤; 郁紀坂谷; 茂遠藤; 耕一森田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2022-05-09
Also published as: JP2007108187A

Description

本発明は、センサ付転動装置に関し、機械装置などの予防保全、例えば温度変化が大きい環境下で使用される鉄道車両、自動車、搬送車などの移動体の軸受装置やギヤボックス等の予防保全に最適なものである。また、電気情報機器用の軸受等の異常検知にも適用でき、ボールねじやリニアガイドなどの直動部品の異常検知にも適用できる。 The present invention relates to a rolling device with a sensor, such as preventive maintenance of a mechanical device, for example, preventive maintenance of a bearing device or a gear box of a moving body such as a railway vehicle, an automobile, or a transport vehicle used in an environment where a temperature change is large. It is the best one. Further, the present invention can be applied to abnormality detection of a bearing for electrical information equipment, and can also be applied to abnormality detection of linear motion parts such as a ball screw and a linear guide.

従来、転動装置における軸受の剥離等の異常を検出するために、転動装置に温度センサが設けられている。剥離等の異常が生じた際に転動装置の温度が上昇することを、温度センサで検出していた。 Conventionally, a temperature sensor is provided in the rolling device in order to detect an abnormality such as peeling of a bearing in the rolling device. It has been detected by a temperature sensor that the temperature of the rolling device rises when an abnormality such as peeling occurs.

しかし、温度センサのみで転動装置の異常を検出する場合、例えば軸受の温度が上昇しても、その温度が温度センサまで伝わるのに時間がかかり、異常を早期に検出することが難しかった。そこで、振動センサを使用して、転動装置の異常を検出することが試みられている。図９に、そのようなセンサ付転動装置の一例を示す。センサ付転動装置（センサ付軸受装置）８０は、軸方向に間隔をあけて配された一対の転がり軸受８１，８１の外輪８２，８２に外嵌されたハウジング８８に、検出器（センサユニット）９０を取り付けた構成になっている。検出器９０は、ハウジング８８の内面と外面とを貫通する取付孔８８ａに挿通されて、ボルト９９によりハウジング８８に固定されている。 However, when an abnormality of the rolling device is detected only by the temperature sensor, for example, even if the temperature of the bearing rises, it takes time for the temperature to be transmitted to the temperature sensor, and it is difficult to detect the abnormality early. Therefore, it has been attempted to detect abnormality of the rolling device using a vibration sensor. FIG. 9 shows an example of such a rolling device with a sensor. A sensor-equipped rolling device (sensor-equipped bearing device) 80 is provided with a detector (sensor unit) in a housing 88 that is externally fitted to outer rings 82 and 82 of a pair of rolling bearings 81 and 81 that are spaced apart in the axial direction. ) 90 is attached. The detector 90 is inserted into a mounting hole 88 a that passes through the inner surface and the outer surface of the housing 88, and is fixed to the housing 88 with a bolt 99.

検出器９０は、転動装置の状態を検出するために、振動センサ（加速度センサ）をセンサケース９１内に備えている。振動センサの振動検出素子１００としては、片持ち構造や両持ち構造の圧電素子が使用されている。振動検出素子１００は、プリント基板９５に実装されている。軸受の剥離等の異常が生じると、転動装置が振動する。振動センサはこの振動を検出して、外部に伝送する。 The detector 90 includes a vibration sensor (acceleration sensor) in the sensor case 91 in order to detect the state of the rolling device. As the vibration detection element 100 of the vibration sensor, a piezoelectric element having a cantilever structure or a both-end support structure is used. The vibration detection element 100 is mounted on the printed board 95. When an abnormality such as peeling of the bearing occurs, the rolling device vibrates. The vibration sensor detects this vibration and transmits it to the outside.

プリント基板９５に実装された振動検出素子１００や他の電子部品に対する給電や信号の送受等は、一端がプリント基板９５に接続されたケーブル９８によって行われる。本実施の形態の場合、一端がプリント基板９５に接続されたケーブル９８は、センサケース９１のケーブル取出口９１ａにねじ込み装着された筒構造のケーブルグランド９３を介して、センサケース９１の外部に引き出されて、外部の電源あるいは計測装置等に接続される。 Power supply to the vibration detecting element 100 and other electronic components mounted on the printed circuit board 95 and transmission / reception of signals are performed by a cable 98 having one end connected to the printed circuit board 95. In the case of the present embodiment, the cable 98 having one end connected to the printed circuit board 95 is pulled out of the sensor case 91 through a cylindrical cable gland 93 screwed into the cable outlet 91a of the sensor case 91. Connected to an external power source or a measuring device.

ケーブルグランド９３は、詳細は図示していないが、センサケース９１のケーブル取出口９１ａに螺合するねじ部を外周に有した円筒状のケース螺合部と、このケース螺合部を挿通する前記ケーブル９８の外周部を把持するケーブル支持管部とを有した構造で、ケーブル支持管部にはケーブル等の間の隙間を塞ぐパッキン等が装備されて、挿通したケーブル９８の固定と、ケーブル挿通部の防水等を図る。 Although the cable gland 93 is not shown in detail, a cylindrical case screwing portion having a screw portion screwed to the cable outlet 91a of the sensor case 91 on the outer periphery, and the case screwing portion inserted through the case. The cable support tube portion has a cable support tube portion that grips the outer peripheral portion of the cable 98, and the cable support tube portion is equipped with a packing or the like that closes a gap between the cables and the like. The waterproofing of the part is aimed at.

しかし、センサケース９１からのケーブル９８の取り出しにケーブルグランド９３を使用する構造では、ケーブルグランド９３自体がセンサケース９１の外部に大きく突出する構造となるため、検出器が大型化するという問題があった。
However , in the structure in which the cable gland 93 is used for taking out the cable 98 from the sensor case 91, the cable gland 93 itself protrudes greatly outside the sensor case 91. It was.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ケーブル取出口に十分な防水性を確保して浸水に起因する動作不良の発生を長期に渡って防止すると同時に、装置の小型化を実現することのできるセンサ付転動装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is the operation occurrence of failure caused by flooding to ensure sufficient waterproof cable outlet while preventing over time, the device and to provide a rolling device with ruse capacitors can of be downsized.

本発明の目的は、下記構成により達成される。
（１）転動装置の状態を検出する検出器が取付けられるセンサ付転動装置であって、
前記検出器は、
転動装置の状態に関係する物理量を検出する検出素子と、
電子部品が実装されたプリント基板と、
前記プリント基板を収容するセンサケースと、
前記センサケースに貫通形成されたケーブル取出口を挿通して前記センサケース内に位置する一方の端部がセンサケース内の回路に接続されると共に、外部に位置する他方の端部が外部の回路に接続されるケーブルと、
を備え、
前記センサケース内に位置する前記ケーブルの端が前記センサケース内の前記プリント基板に接続され、そして
前記ケーブル取出口は、前記センサケース内に臨む細径のケーブル固定用穴と、前記センサケース外部に臨む太径の防水材充填用穴と、によって、段付き穴として形成され、
当該ケーブル固定用穴は、前記ケーブルとの間の隙間に接着剤が充填されて、前記ケーブルが固定され、
当該防水材充填用穴は、前記ケーブルとの間の隙間に防水材が充填されて、防水性が確保される
ことを特徴とするセンサ付転動装置。
（２）前記ケーブル固定用穴と前記ケーブルとの間の隙間は、１ｍｍ以下であり、
前記防水材充填用穴と前記ケーブルとの間の隙間は、５ｍｍ以下であり、そして
前記ケーブル固定用穴と前記防水材充填用穴との間の段差は０．１ｍｍ以上である
ことを特徴とする前記（１）に記載のセンサ付転動装置。
（３）前記ケーブル取出口を挿通するケーブルは、前記センサケースの内側から前記ケーブル取出口に嵌合するテーパ状のブッシュが装着され、そして
前記ケーブル固定用穴の前記センサケースの内側は、前記センサケース内方に向かって内径が徐々に拡径するテーパ穴で形成される
ことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のセンサ付転動装置。
（４）前記防水材は、シリコン樹脂であり、
その硬度がデュロメータＡで１０〜８０である
ことを特徴とする前記（１）から（３）のいずれか１つに記載のセンサ付転動装置。
（５）前記検出素子が、温度検出素子、振動検出素子、速度検出素子の少なくとも一つである
ことを特徴とする前記（１）から（４）のいずれか１つに記載のセンサ付転動装置。
（６）前記防水材と接触する前記ケーブルの外周面に粗面加工が施される
ことを特徴とする前記（１）から（５）のいずれか１つに記載のセンサ付転動装置。
（７）前記センサ付転動装置が、鉄道車両、自動車または搬送車のいずれかの移動体に用いられる
ことを特徴とする前記（１）から（６）のいずれか１つに記載のセンサ付転動装置。 The object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1) A rolling device with a sensor to which a detector for detecting the state of the rolling device is attached,
The detector is
A detecting element for detecting a physical quantity related to the state of the rolling device;
A printed circuit board on which electronic components are mounted;
A sensor case for housing the printed circuit board;
One end located in the sensor case is connected to a circuit in the sensor case through a cable outlet formed through the sensor case, and the other end located outside is an external circuit. A cable connected to the
With
An end of the cable located in the sensor case is connected to the printed circuit board in the sensor case; and
The cable outlet is formed as a stepped hole by a small-diameter cable fixing hole facing the sensor case and a large-diameter waterproof material filling hole facing the outside of the sensor case,
The cable fixing hole is filled with an adhesive in a gap between the cable and the cable is fixed,
The rolling device with a sensor , wherein the waterproof material filling hole is filled with a waterproof material in a gap between the cable and the cable to ensure waterproofness .
(2) The gap between the cable fixing hole and the cable is 1 mm or less,
The gap between the waterproof material filling hole and the cable is 5 mm or less, and
The step between the cable fixing hole and the waterproof material filling hole is 0.1 mm or more.
The sensor-equipped rolling device according to (1) above.
(3) cable inserted through the cable entry is tapered bushing fitted into the cable outlet from the inside of the sensor case is attached, and
The inner side of the sensor case of the cable fixing hole is formed as a tapered hole whose inner diameter gradually increases toward the inner side of the sensor case (1) or (2) ) Rolling device with sensor as described in).
(4) The waterproof material is a silicon resin,
The rolling device with a sensor according to any one of (1) to (3), wherein the hardness is 10 to 80 in durometer A.
(5) The sensor-equipped rolling according to any one of (1) to (4), wherein the detection element is at least one of a temperature detection element, a vibration detection element, and a speed detection element. apparatus.
(6) The sensor-equipped rolling device according to any one of (1) to (5), wherein an outer peripheral surface of the cable that is in contact with the waterproof material is roughened.
(7) The sensor-equipped rolling device is used for a moving body of any one of a rail car, an automobile, and a transport vehicle. The sensor-attached sensor according to any one of (1) to (6), Rolling device.

上記構成によれば、センサケースに貫通形成されたケーブル取出口は、ケーブル挿通後に、ケーブル取出口とケーブルとの間の隙間に防水材を充填することによって、隙間を封止して防水性能を確保するもので、例えば充填する防水材として所定の硬度（弾性）のシリコン樹脂等を使用することで、長期に渡って安定した十分な防水性能を得ることができ、センサケース内の浸水に起因した動作不良等の発生を長期に渡って防止することができる。また、ケーブル取出口への防水材の充填によって防水性能を確保するため、センサケースから大きく突出するケーブルグランドを使用する必要が無くなり、ケーブルグランド
の廃止によって、装置の小型化を実現することができる。また、ケーブルグランドの廃止によって部品点数や組み立て工程数が削減されて、コストの低減を図ることができる。
また、上記構成によれば、センサケースの外部の振動等でケーブルに張力が作用したとしても、その張力がセンサケース内でケーブルとプリント基板との接続部に作用することが防止される。従って、外部の振動等がケーブルを介してプリント基板上の接続部に作用して、プリント基板が破損したり、あるいはケーブルとプリント基板との接続部がダメージを受けることがない。 According to the above configuration, the cable outlet formed in the sensor case has a waterproof performance by sealing the gap by filling the gap between the cable outlet and the cable with a waterproof material after the cable is inserted. For example, by using a silicone resin with a predetermined hardness (elasticity) as a waterproofing material to be filled, it is possible to obtain sufficient waterproof performance that is stable over a long period of time. It is possible to prevent the occurrence of malfunctions and the like over a long period of time. In addition, since waterproof performance is ensured by filling the cable outlet with waterproof material, it is not necessary to use a cable gland that protrudes greatly from the sensor case, and the size of the device can be reduced by eliminating the cable gland. . In addition, the abolishment of the cable gland reduces the number of parts and the number of assembly processes, thereby reducing costs.
Further, according to the above configuration, even if tension is applied to the cable due to vibrations or the like outside the sensor case, the tension is prevented from acting on the connection portion between the cable and the printed board in the sensor case. Therefore, external vibration or the like does not act on the connection portion on the printed circuit board via the cable, and the printed circuit board is not damaged or the connection portion between the cable and the printed circuit board is not damaged.

本発明のセンサ付転動装置は、センサケースに貫通形成されたケーブル取出口に防水材を充填することによって、ケーブル取出口の防水性能を確保するもので、防水材を適宜に選定することで、長期に渡って安定した十分な防水性能を得ることができ、センサケース内の浸水に起因した動作不良等の発生を長期に渡って防止することができる。また、ケーブル取出口への防水材の充填によって防水性能を確保するため、センサケースから大きく突出するケーブルグランドを使用する必要が無くなり、ケーブルグランドの廃止によって、装置の小型化を実現することができる。また、ケーブルグランドの廃止によって部品点
数や組み立て工程数が削減されて、コストの低減を図ることができる。
また、本発明のセンサ付転動装置によれば、センサケースの外部の振動等でケーブルに張力が作用したとしても、その張力がセンサケース内でケーブルとプリント基板との接続部に作用することが防止される。従って、外部の振動等がケーブルを介してプリント基板上の接続部に作用して、プリント基板が破損したり、あるいはケーブルとプリント基板との接続部がダメージを受けることがない。 The rolling device with sensor according to the present invention secures the waterproof performance of the cable outlet by filling the cable outlet formed in the sensor case with a waterproof material, and by appropriately selecting the waterproof material. Thus, stable and sufficient waterproof performance can be obtained over a long period of time, and the occurrence of malfunctions and the like due to water in the sensor case can be prevented over a long period of time. In addition, since waterproof performance is ensured by filling the cable outlet with waterproof material, it is not necessary to use a cable gland that protrudes greatly from the sensor case, and the size of the device can be reduced by eliminating the cable gland. . In addition, the abolishment of the cable gland reduces the number of parts and the number of assembly processes, thereby reducing costs.
Further, according to the rolling device with a sensor of the present invention, even if tension is applied to the cable due to vibration or the like outside the sensor case, the tension acts on the connection portion between the cable and the printed circuit board in the sensor case. Is prevented. Therefore, external vibration or the like does not act on the connection portion on the printed circuit board via the cable, and the printed circuit board is not damaged or the connection portion between the cable and the printed circuit board is not damaged.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明するが、まずその前に本発明に関連する参考例について説明する。図１に、本発明に関連する参考例であるセンサ付転動装置（センサ付軸受装置）１０を示す。センサ付転動装置１０は、軸方向に間隔をあけて配された一対の転がり軸受（ここでは玉軸受）１１，１１と、それら転がり軸受の外輪１２，１２に外嵌されたハウジング１８と、を備えた転がり軸受装置１７に、センサユニット（検出器）２０を取り付けた構成になっている。転がり軸受の内輪１３，１３に、軸１５が内嵌されている。ここでは、外輪１２，１２及びハウジング１８が外方部材かつ静止部材として機能し、内輪１３，１３及び軸１５が内方部材かつ可動部材として機能し、両者の間には転動体（ここでは玉）１４が配されている。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings . First, reference examples related to the present invention will be described . FIG. 1 shows a rolling device with sensor (bearing device with sensor) 10 which is a reference example related to the present invention. The sensor-equipped rolling device 10 includes a pair of rolling bearings (in this case, ball bearings) 11 and 11 that are spaced apart in the axial direction, a housing 18 that is externally fitted to the outer rings 12 and 12 of the rolling bearings, It is the structure which attached the sensor unit (detector) 20 to the rolling bearing apparatus 17 provided with. A shaft 15 is fitted into the inner rings 13 of the rolling bearing. Here, the outer rings 12 and 12 and the housing 18 function as outer members and stationary members, and the inner rings 13 and 13 and the shaft 15 function as inner members and movable members. ) 14 is arranged.

ハウジング１８は円筒形状に形成されており、一方の（図中右方の）転がり軸受１１よりも軸方向に突出して延びており、その端部には、エンドカバー１９が固定されている。軸１５は、ハウジング１８内で、エンドカバー１９に至る手前で終端している。ハウジング１８のセンサユニット取付部は、円筒状でも、平面状でもよい。 The housing 18 is formed in a cylindrical shape, extends in an axial direction from one of the rolling bearings 11 (right side in the figure), and an end cover 19 is fixed to the end portion. The shaft 15 terminates in the housing 18 just before reaching the end cover 19. The sensor unit mounting portion of the housing 18 may be cylindrical or planar.

センサユニット２０は、上方に開放した収容部を持つセンサケース２１、センサケース２１の開放部を覆うケースカバー２２、センサケース２１のケーブル取出口を挿通するケーブル２３を備え、センサケース２１内にセンサ本体２４が収容されている。センサ本体２４は、プリント基板２５に、振動センサ（加速度センサ）、温度センサ、及び信号を処理するための電子部品などが実装されてなる。 The sensor unit 20 includes a sensor case 21 having a housing portion opened upward, a case cover 22 that covers the open portion of the sensor case 21, and a cable 23 that passes through the cable outlet of the sensor case 21. A main body 24 is accommodated. The sensor body 24 includes a printed circuit board 25 mounted with a vibration sensor (acceleration sensor), a temperature sensor, and electronic components for processing signals.

図２（Ａ）に示すように、センサケース２１は、ハウジング１８外面上に隙間無く置かれた取付板２１ａと、取付板２１ａに立設された側板２１ｂと、取付板２１ａと同様にハウジング１８外面上に隙間無く置かれて側板２１ｂより外周側に突出したフランジ２１ｃとを有している。取付板２１ａの取付面（ハウジング１８外面に相対する面）は、ハウジング１８外面にならった形状にされている。取付板２１ａと側板２１ｂとで囲まれた収容空間に、センサ本体２４が設置されている。センサ本体２４のプリント基板２５は、その縁部を、側板２１ｂの内側で取付板２１ａ上に設けられた支持台２１ｄに固定されている（両持ち構造でもよいし、プリント基板２５の全周が固定されてもよい）。プリント基板２５は、ハウジング１８の外面と平行に固定されている。プリント基板２５の支持台２１ｄ上に置かれた箇所より内側の箇所は、取付板２１ａとの間に隙間をあけて位置している。プリント基板２５を支持台２１ｄ上に固定するために、ここではねじ等の固定具を用いているが、接着剤等を用いてもよい。プリント基板２５の一方の表面（図では上面；ケースカバー２２側の面）には振動検出素子３０が実装され、プリント基板２５の他方の表面（図では下面；取付板２１ａ側の面）には温度検出素子３１が実装されている。図示しないが、温度センサ、振動センサの取付は、逆でもよいし、一方の表面のみでもよい。軸受装置の状態を監視するための検出素子として、その他の検出素子を設けてもよい。また、速度検出素子を設けてもよい。 As shown in FIG. 2A, the sensor case 21 includes a mounting plate 21a placed on the outer surface of the housing 18 without a gap, a side plate 21b erected on the mounting plate 21a, and the housing 18 like the mounting plate 21a. It has a flange 21c which is placed on the outer surface without any gap and protrudes to the outer peripheral side from the side plate 21b. The mounting surface of the mounting plate 21a (the surface facing the outer surface of the housing 18) has a shape that follows the outer surface of the housing 18. The sensor main body 24 is installed in a housing space surrounded by the mounting plate 21a and the side plate 21b. The edge of the printed circuit board 25 of the sensor main body 24 is fixed to a support base 21d provided on the mounting plate 21a inside the side plate 21b (a double-supported structure may be used, or the entire circumference of the printed circuit board 25 may be May be fixed). The printed circuit board 25 is fixed in parallel with the outer surface of the housing 18. The place inside the place placed on the support base 21d of the printed circuit board 25 is located with a gap between it and the mounting plate 21a. In order to fix the printed circuit board 25 on the support 21d, a fixing tool such as a screw is used here, but an adhesive or the like may be used. The vibration detection element 30 is mounted on one surface (the upper surface in the figure; the surface on the case cover 22 side) of the printed board 25, and the other surface (the lower surface in the figure; the surface on the mounting plate 21a side) of the printed board 25. A temperature detection element 31 is mounted. Although not shown, the attachment of the temperature sensor and the vibration sensor may be reversed, or only one surface may be attached. Other detection elements may be provided as detection elements for monitoring the state of the bearing device. A speed detection element may be provided.

センサケース２１は、ハウジング１８の外面上に、ねじ等の機械的固定具を用いて固定することが好ましい。こうすることで、軸受装置１７にかかる振動や温度をより正確かつ迅速に検出できる。また、センサケース２１とハウジング１８の間に熱伝導を良くするペーストや接着剤を充填すると、温度の測定精度が向上するので好ましい。 The sensor case 21 is preferably fixed on the outer surface of the housing 18 using a mechanical fixture such as a screw. By doing so, vibration and temperature applied to the bearing device 17 can be detected more accurately and quickly. In addition, it is preferable to fill a paste or adhesive that improves heat conduction between the sensor case 21 and the housing 18 because temperature measurement accuracy is improved.

振動検出素子３０は、プリント基板２５に表面実装されている。プリント基板２５上には、振動検出素子３０以外に、検出信号の高周波成分を減衰除去するためのローパスフィルタや、信号を増幅するための増幅回路、検出信号を電圧出力又は電流出力（電流ループ出力）で出力するための出力回路及びそれらの回路を構成する電子部品などが表面実装されている。このように、プリント基板２５上に全ての素子を表面実装すると、プリント基板２５をセンサケース２１内に組み込むだけで組立が完了するので、組立工数が少なくてすむ。なお、検出素子や電子部品は、表面実装タイプに限らず、リードが付いているタイプでもよい。リードタイプ及び表面実装タイプの選定は、コスト、組立性などを考慮して適宜選択する。 The vibration detection element 30 is surface-mounted on the printed board 25. On the printed circuit board 25, in addition to the vibration detection element 30, a low-pass filter for attenuating and removing a high-frequency component of the detection signal, an amplifier circuit for amplifying the signal, a voltage output or a current output of the detection signal (current loop output) The output circuits for outputting in (3) and the electronic components constituting these circuits are surface-mounted. As described above, when all the elements are surface-mounted on the printed circuit board 25, the assembly is completed simply by incorporating the printed circuit board 25 into the sensor case 21, so that the number of assembling steps can be reduced. The detection element and the electronic component are not limited to the surface mount type, but may be a type with a lead. The lead type and surface mount type are selected as appropriate in consideration of cost, assembling ability, and the like.

振動検出素子３０の振動検出方向は、プリント基板２５の板方向と平行にされている。すなわち、図中符号Ｖで示す方向の振動（ここではハウジング１８及び軸の軸線方向の振動）を、振動検出素子３０は検出する。この理由は、振動検出の方向をプリント基板２５の板と平行にしない場合は、プリント基板２５の曲げ方向の振動を検出してしまうためである。振動検出素子３０は、軸受装置１７に作用する振動を常時検出して振動の信号（値）を出力し、その振動信号（値）を同じくプリント基板２５に実装された電子部品に供給する。電子部品は、振動検出素子３０から与えられた振動信号（値）を処理し、電圧信号又は電流信号として出力する。 The vibration detection direction of the vibration detection element 30 is parallel to the plate direction of the printed circuit board 25. In other words, the vibration detection element 30 detects vibration in the direction indicated by the symbol V in the drawing (here, vibration in the axial direction of the housing 18 and the shaft). This is because if the direction of vibration detection is not parallel to the board of the printed circuit board 25, vibration in the bending direction of the printed circuit board 25 is detected. The vibration detection element 30 constantly detects vibration acting on the bearing device 17 and outputs a vibration signal (value), and supplies the vibration signal (value) to an electronic component mounted on the printed board 25. The electronic component processes the vibration signal (value) given from the vibration detection element 30 and outputs it as a voltage signal or a current signal.

また、振動検出方向は、プリント基板２５の板と平行な方向であれば、一方向でも、二方向でも、又はそれ以上でもよい。例えば、図２（Ｂ）に示すように、直交する二方向の振動Ｖ１，Ｖ２を検出するようにできる。このように二方向の振動を検出する場合、その値を合成することで、プリント基板２５に平行な全方向の振動を検出することができる。 Further, the vibration detection direction may be one direction, two directions, or more as long as it is a direction parallel to the plate of the printed circuit board 25. For example, as shown in FIG. 2B, two orthogonal vibrations V1 and V2 can be detected. In this way, when detecting vibrations in two directions, it is possible to detect vibrations in all directions parallel to the printed circuit board 25 by combining the values.

一般にプリント基板２５の曲げ方向の剛性は、プリント基板２５の板方向の伸縮の剛性より小さい。そのため、プリント基板２５の曲げ方向の固有振動数は、板の伸縮方向の固有振動数より低い。測定しようとしている外部振動にこの固有振動数を含む周波数帯域があると、プリント基板２５が曲げ方向に共振してしまう。この際、振動の検出方向をプリント基板２５と平行にしていない場合は、プリント基板２５の曲げ方向の共振の振動を測定してしまい、本来の振動波形を正確に測定することができない。それに対し、本参考例のように、振動検出方向をプリント基板２５の板と平行な方向にしておくと、曲げ方向の振動は検出しないので、本来の振動波形を正確に測定することができる。
In general, the rigidity of the printed board 25 in the bending direction is smaller than the rigidity of expansion and contraction in the plate direction of the printed board 25. Therefore, the natural frequency in the bending direction of the printed circuit board 25 is lower than the natural frequency in the expansion / contraction direction of the plate. If the external vibration to be measured has a frequency band including this natural frequency, the printed circuit board 25 will resonate in the bending direction. At this time, if the vibration detection direction is not parallel to the printed circuit board 25, the vibration of resonance in the bending direction of the printed circuit board 25 is measured, and the original vibration waveform cannot be measured accurately. On the other hand, if the vibration detection direction is parallel to the plate of the printed circuit board 25 as in this reference example , the vibration in the bending direction is not detected, so that the original vibration waveform can be accurately measured.

なお、この曲げ方向の固有振動数は、一般に１〜４ｋＨｚに存在することが多く、測定したい周波数帯域と重複することが多い。それに対し、プリント基板２５の伸縮方向の固有振動数はその剛性が大きいので、１０ｋＨｚ以上にあることが多く、測定したい周波数帯域より高くなる。したがって、振動検出素子３０の振動検出方向をプリント基板２５の板方向（長さ方向）と平行にすることで、測定対象の振動を精度良く測定することができる。この際、ローパスフィルタを用いて、測定対象周波数を超える周波数成分の振動を減衰・除去すると、振動の測定精度をさらに向上させることができる。 The natural frequency in the bending direction generally exists at 1 to 4 kHz, and often overlaps with a frequency band to be measured. On the other hand, the natural frequency in the expansion / contraction direction of the printed circuit board 25 is often higher than 10 kHz because of its high rigidity, and is higher than the frequency band to be measured. Therefore, by making the vibration detection direction of the vibration detection element 30 parallel to the plate direction (length direction) of the printed circuit board 25, the vibration of the measurement target can be measured with high accuracy. At this time, if a low-pass filter is used to attenuate / remove vibrations having a frequency component exceeding the frequency to be measured, vibration measurement accuracy can be further improved.

なお、ローパスフィルタが不要な場合は、ローパスフィルタを省いてもよいが、プリント基板２５や振動検出素子の固有振動数成分の振動を除去するためには、ローパスフィルタを設けた方が良い。測定対象の振動周波数が２〜４ｋＨｚ以下の場合で、プリント基板２５の板方向の固有振動数が約１０ｋＨｚ、振動検出素子の固有振動数が約３０ｋＨｚの場合は、設定周波数が５〜６ｋＨｚのローパスフィルタを設けるのが好ましい。この際、ローパスフィルタは、測定対象の周波数以上で、且つ除去したい固有振動数の１／２の周波数以下に設定するのが好ましい。この条件を満足できない場合は、ローパスフィルタの設定周波数は、測定対象周波数以上で、且つ除去したい固有振動数成分の１／２になるべく近い周波数に設定するのが好ましい。また、ローパスフィルタは、１次のフィルタでもよいが、４次フィルタのような高次のフィルタを設けると固有振動数成分の振動を効率良く減衰させることができる。 If the low-pass filter is unnecessary, the low-pass filter may be omitted. However, in order to remove the vibration of the natural frequency component of the printed circuit board 25 and the vibration detection element, it is better to provide the low-pass filter. When the vibration frequency to be measured is 2 to 4 kHz or less, the natural frequency in the plate direction of the printed circuit board 25 is about 10 kHz, and the natural frequency of the vibration detection element is about 30 kHz, a low pass with a set frequency of 5 to 6 kHz. A filter is preferably provided. At this time, it is preferable that the low-pass filter is set to be equal to or higher than the frequency to be measured and equal to or lower than half the natural frequency to be removed. If this condition cannot be satisfied, the set frequency of the low-pass filter is preferably set to a frequency that is equal to or higher than the measurement target frequency and as close as possible to ½ of the natural frequency component to be removed. The low-pass filter may be a primary filter, but if a high-order filter such as a quartic filter is provided, the vibration of the natural frequency component can be efficiently attenuated.

なお、振動検出素子３０の固有振動数での振動の値は極端に大きくなることがあり、その値をそのまま増幅すると、増幅器の増幅の上限を超えてしまい、増幅後の波形が変形する場合がある。そのため、少なくとも振動検出素子３０の固有振動数成分の振動は、ローパスフィルタで減衰させるのが好ましい。 Note that the vibration value at the natural frequency of the vibration detection element 30 may become extremely large. If the value is amplified as it is, the upper limit of amplification of the amplifier may be exceeded, and the waveform after amplification may be deformed. is there. Therefore, it is preferable to attenuate at least the vibration of the natural frequency component of the vibration detection element 30 with a low-pass filter.

振動検出素子３０としては、シリコン加速度センサを用いることもできる。これは、シリコン・マイクロマシン部品（機械素子）を電子回路と同一のシリコン基板上に集積することにより、小型化、高性能化及び低コスト化を図ったものである。シリコン加速度センサは、フォトリソグラフィなどＩＣの製造技術を利用して製造される。しかしシリコン加速度センサに限定はされず、振動検出素子３０として、圧電素子を使用したバイモルフ型の振動センサや、圧電素子と重錘を組合せた振動センサ、あるいは片持ちはり構造の振動センサ等のほか、圧電素子の代わりにひずみゲージを利用した振動センサなどを用いてもよい。また、表面実装タイプの振動検出素子でなく、リードタイプの振動検出素子でもよい。 As the vibration detection element 30, a silicon acceleration sensor can also be used. This is because silicon micromachine parts (mechanical elements) are integrated on the same silicon substrate as the electronic circuit, thereby reducing the size, improving the performance, and reducing the cost. The silicon acceleration sensor is manufactured using IC manufacturing technology such as photolithography. However, the present invention is not limited to a silicon acceleration sensor, and the vibration detecting element 30 includes a bimorph type vibration sensor using a piezoelectric element, a vibration sensor combining a piezoelectric element and a weight, or a vibration sensor having a cantilever structure. Alternatively, a vibration sensor using a strain gauge may be used instead of the piezoelectric element. Further, a lead type vibration detection element may be used instead of the surface mount type vibration detection element.

本参考例では、振動検出素子だけでなく、温度検出素子３１も設けることで、軸受装置の温度も測定して、振動による異常検出だけでなく、温度によっても異常を検出できる。なお、振動検出素子３０と温度検出素子３１とを、同一のプリント基板２５に一体に設けることで、それぞれのセンサを個別に取り付ける場合に比べて取付工数を削減できる。また、取付スペースも小さくできる。
In this reference example , not only the vibration detection element but also the temperature detection element 31 is provided, so that the temperature of the bearing device can also be measured, so that the abnormality can be detected not only by the vibration but also by the temperature. In addition, by providing the vibration detection element 30 and the temperature detection element 31 integrally on the same printed circuit board 25, the number of mounting steps can be reduced as compared with the case where each sensor is individually mounted. Also, the mounting space can be reduced.

プリント基板２５から延びた配線（図示せず）は、センサケース２１又はケースカバー２２に貫通形成されたケーブル取出口（図示せず）を挿通して外部に延びたケーブル２３に電気的に接続されている。ケーブル２３を介して外部に伝送する信号は、電圧出力でもよいし、電流出力でもよい。電流出力の場合は、電流ループ出力にすると、ノイズの影響を受けにくくなるので好ましい。電流ループ出力の場合は、ケーブル２３の信号線と電源線をツイストしておくとノイズの影響をさらに受けにくくなるのでより好ましい。また、電圧出力の場合も、ケーブル２３の信号線をツイストしておく方がノイズの影響を受けにくいので好ましい。なお、本参考例では、ケーブル２３で信号を取り出したが、無線などを使用しワイヤレスで信号を伝送してもよい。ワイヤレスの場合は、可動部材側（内輪１３や軸１５）にセンサを設けてもよい。
A wiring (not shown) extending from the printed circuit board 25 is electrically connected to a cable 23 extending outside through a cable outlet (not shown) penetratingly formed in the sensor case 21 or the case cover 22. ing. The signal transmitted to the outside via the cable 23 may be a voltage output or a current output. In the case of current output, it is preferable to use current loop output because it is less susceptible to noise. In the case of current loop output, twisting the signal line and power line of the cable 23 is more preferable because it is less susceptible to noise. Also, in the case of voltage output, it is preferable to twist the signal line of the cable 23 because it is less susceptible to noise. In this reference example , the signal is taken out by the cable 23, but the signal may be transmitted wirelessly using a radio or the like. In the case of wireless, a sensor may be provided on the movable member side (inner ring 13 or shaft 15).

センサケース２１内にプリント基板２５を固定するために、ねじや接着剤を用いる他に、エポキシ樹脂などのモールド材をセンサケース２１内にモールドして固定してもよい。また、ねじで固定した場合、その後にエポキシ樹脂などでモールドしてもよい。また、防水のため、軟らかいシリコン樹脂やシリコンゲルなどを充填してもよい。なお、エポキシ樹脂のような硬い樹脂でモールドする場合は、検出素子や電子部品部分をシリコン樹脂等のやわらかい樹脂で被覆した後に、モールド材でモールドするのが良い。この際、発泡性の樹脂（発泡性シリコン樹脂など）をやわらかい樹脂の上に覆った後にモールド材でモールドすると、温度変化による熱膨張率差によって発生する圧力を緩和できるので、圧力による検出素子や電子部品の破損を防止できるので、さらに好ましい。 In order to fix the printed circuit board 25 in the sensor case 21, a molding material such as an epoxy resin may be molded and fixed in the sensor case 21 in addition to using screws and an adhesive. Moreover, when it fixes with a screw, you may mold with an epoxy resin etc. after that. For waterproofing, soft silicon resin or silicon gel may be filled. In the case of molding with a hard resin such as an epoxy resin, it is preferable that the detection element and the electronic component part are coated with a soft resin such as a silicon resin and then molded with a molding material. At this time, if a foamable resin (such as a foamable silicon resin) is covered on a soft resin and then molded with a molding material, the pressure generated by the difference in thermal expansion coefficient due to temperature change can be relieved. It is more preferable because breakage of the electronic component can be prevented.

本参考例におけるプリント基板２５上の振動信号用の電子回路は、図３に示すような回路構成にすることができる。図３（Ａ）は、振動検出素子３０の出力信号を増幅器（オペアンプ）３４によって増幅した後に、ローパスフィルタ３３を通過させる方式を示す。振動検出素子３０の出力端子には、バッファアンプ３２，３２が接続され、各バッファアンプ３２の出力端子は、差動増幅器としてのオペアンプ３４の入力端子に接続されている。図３（Ｂ）は、振動検出素子３０の出力信号をローパスフィルタ３３に通し、その後にオペアンプ３４で増幅させる方式を示す。振動検出素子３０の出力端子には、バッファアンプ３２，３２が接続され、各バッファアンプ３２の出力端子は、ローパスフィルタ３３，３３に接続されている。また、各ローパスフィルタ３３，３３の出力端子は、差動増幅器としてのオペアンプ３４の入力端子に接続されている。
The electronic circuit for vibration signals on the printed circuit board 25 in this reference example can have a circuit configuration as shown in FIG. FIG. 3A shows a method in which the output signal of the vibration detection element 30 is amplified by an amplifier (op-amp) 34 and then passed through a low-pass filter 33. Buffer amplifiers 32, 32 are connected to the output terminal of the vibration detection element 30, and the output terminal of each buffer amplifier 32 is connected to the input terminal of an operational amplifier 34 as a differential amplifier. FIG. 3B shows a method in which the output signal of the vibration detection element 30 is passed through the low-pass filter 33 and then amplified by the operational amplifier 34. Buffer amplifiers 32 and 32 are connected to output terminals of the vibration detection element 30, and output terminals of the buffer amplifiers 32 are connected to low-pass filters 33 and 33. The output terminals of the low-pass filters 33 and 33 are connected to the input terminal of an operational amplifier 34 as a differential amplifier.

図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すいずれの方式も採用可能である。図３（Ａ）の方式においても、不要な高周波成分の振動は除去できる。しかし、固有振動数成分の振動値が極端に大きい場合は、増幅時に増幅の上限を超えてしまい、振動波形が歪む場合がある。それに対し、図３（Ｂ）の方式では、最初に固有振動数成分の振動をローパスフィルタで減衰・除去し、その後に増幅するので、固有振動数成分の振動によって波形が歪むことがないので、さらに好ましい。バッファアンプ３２，３２は、高入力インピーダンスかつ低出力インピーダンスに構成され、これにより信号伝達中におけるノイズの影響を抑制できる。すなわち、振動検出素子３０の高インピーダンスの出力信号を、バッファアンプ３２を介してローパスフィルタ３３に供給することで、ノイズの影響をさらに抑制できる。ローパスフィルタ３３，３３は、振動検出素子３０の振動信号（検出信号）は通過させるが、より高周波の固有振動数成分（共振周波数成分）はカットするように、カットオフ周波数を設定されている。このように、振動検出素子３０の出力信号をローパスフィルタ３３に通し、プリント基板２５や振動検出素子３０の片持ち梁構造又は両持ち梁構造の固有振動数成分を減衰させた後に、オペアンプ３４で増幅すると、固有振動数成分の信号は増幅されない。 Any of the methods shown in FIGS. 3A and 3B can be employed. Also in the method of FIG. 3A, unnecessary high-frequency component vibrations can be removed. However, if the vibration value of the natural frequency component is extremely large, the upper limit of amplification may be exceeded during amplification, and the vibration waveform may be distorted. On the other hand, in the method of FIG. 3B, since the vibration of the natural frequency component is first attenuated / removed by the low-pass filter and then amplified, the waveform is not distorted by the vibration of the natural frequency component. Further preferred. The buffer amplifiers 32 and 32 are configured to have a high input impedance and a low output impedance, thereby suppressing the influence of noise during signal transmission. That is, by supplying the high-impedance output signal of the vibration detection element 30 to the low-pass filter 33 via the buffer amplifier 32, the influence of noise can be further suppressed. The low-pass filters 33 and 33 are set to have a cut-off frequency so as to allow the vibration signal (detection signal) of the vibration detection element 30 to pass therethrough but cut the higher frequency natural frequency component (resonance frequency component). In this way, the output signal of the vibration detection element 30 is passed through the low-pass filter 33, and after the natural frequency component of the cantilever structure or both-end support structure of the printed circuit board 25 and the vibration detection element 30 is attenuated, the operational amplifier 34 When amplified, the signal of the natural frequency component is not amplified.

軸受装置１７ないしセンサユニット２０に、プリント基板や振動検出素子の固有振動数に近い加振周波数成分が加わると、図４（Ａ）に示すように振動検出素子３０の出力は、検出信号Ｖに共振周波数成分が重畳された信号Ｎとなる。しかし、ローパスフィルタ３３，３３からは、図４（Ｂ）に示すように検出信号Ｖのみが得られる。この検出信号Ｖが、次段のオペアンプ３４に供給される。そしてオペアンプ３４は、図４（Ｃ）に示すような増幅された出力信号Ｖｏを出力する。出力信号Ｖｏは、ケーブル２３を介して、図示しないモニター装置や計測器等に伝送される。こうして、軸受装置１７の状態を、正確に外部に知らせることができる。 When an excitation frequency component close to the natural frequency of the printed circuit board or the vibration detection element is applied to the bearing device 17 or the sensor unit 20, the output of the vibration detection element 30 is supplied to the detection signal V as shown in FIG. The signal N is superimposed with the resonance frequency component. However, only the detection signal V is obtained from the low-pass filters 33 and 33 as shown in FIG. This detection signal V is supplied to the operational amplifier 34 at the next stage. The operational amplifier 34 outputs an amplified output signal Vo as shown in FIG. The output signal Vo is transmitted via a cable 23 to a monitor device or a measuring instrument (not shown). In this way, the state of the bearing device 17 can be accurately notified to the outside.

ここから、本発明の実施形態について説明する。
図５は、本発明に係るセンサユニット（検出器）の第１の実施の形態を示したものである。ここに示したセンサユニット２０Ａは、上述した参考例と比較してケーブル取出口の防水性を確保するために改良したもので、ケーブル取出口における防水構造以外の構成は、図２（Ａ）に示したセンサユニット（検出器）２０と共通であり、共通する部位には同番号を付して、説明を省略又は簡略化する。
From here, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 5 shows a first embodiment of a sensor unit (detector) according to the present invention. The sensor unit 20A shown here is improved in order to ensure the waterproofness of the cable outlet as compared with the reference example described above . The configuration other than the waterproof structure at the cable outlet is shown in FIG. It is common with the sensor unit (detector) 20 shown, and the same number is attached | subjected to a common site | part, and description is abbreviate | omitted or simplified.

センサユニット２０Ａは、上方に開放した収容部を持つセンサケース２１と、センサケース２１の開放部を覆うケースカバー２２と、センサケース２１のケーブル取出口を挿通するケーブル２３とを備え、センサケース２１内にセンサ本体２４が収容されている。センサ本体２４は、プリント基板２５に、振動検出素子３０及び温度検出素子３１、及び信号を処理するための各種の電子部品などが実装されてなる。 The sensor unit 20 </ b> A includes a sensor case 21 having an accommodating portion opened upward, a case cover 22 that covers the open portion of the sensor case 21, and a cable 23 that passes through the cable outlet of the sensor case 21. A sensor main body 24 is accommodated therein. The sensor main body 24 is configured by mounting a vibration detection element 30 and a temperature detection element 31 and various electronic components for processing signals on a printed board 25.

ケーブル２３は、図示のように、前記センサケース２１の側板２１ｂに貫通形成されたケーブル取出口４１を挿通して装備されている。そして、このケーブル２３の一端（センサケース２１内に位置するケーブル端）は、外部被覆が除去されてケーブルを構成する配線２３ａがむき出しにされ、各配線２３ａがプリント基板２５の接続端子部に、半田付け等によって接続されている。このようなプリント基板２５との接続によって、ケーブル２３は、プリント基板２５に搭載された各検出素子や電子部品等への給電及び信号の送受を果たす。ケーブル取出口４１を通ってセンサケース２１の外部に取り出されたケーブル２３の他端は、図示はしていないが、検出素子の検出信号から転動装置の異常の有無を診断する測定装置や電源回路等に接続される。 As shown in the figure, the cable 23 is installed through a cable outlet 41 formed through the side plate 21 b of the sensor case 21. Then, one end of the cable 23 (the cable end located in the sensor case 21) is stripped of the outer coating and the wiring 23a constituting the cable is exposed, and each wiring 23a is connected to the connection terminal portion of the printed circuit board 25. They are connected by soldering or the like. By such connection with the printed circuit board 25, the cable 23 performs power feeding and signal transmission / reception to each detection element and electronic component mounted on the printed circuit board 25. The other end of the cable 23 taken out from the sensor case 21 through the cable outlet 41 is not shown, but a measuring device or power source for diagnosing the presence or absence of the abnormality of the rolling device from the detection signal of the detection element Connected to a circuit or the like.

本実施の形態において、ケーブル取出口４１は、側板２１ｂを水平に貫通している断面円形状の孔であるが、内径が一定ではなく、ケース内に臨む細径のケーブル固定用穴４２と、ケース外部に臨む太径の防水材充填用穴４３とによって、段付き穴に形成されている。 In the present embodiment, the cable outlet 41 is a hole with a circular cross section that horizontally penetrates the side plate 21b, but the inner diameter is not constant, and the cable fixing hole 42 has a small diameter facing the case, A stepped hole is formed by a large-diameter waterproof material filling hole 43 facing the outside of the case.

細径のケーブル固定用穴４２は、挿通するケーブル２３との間の隙間に接着剤４４を充填して、ケーブル２３を固定するためのもので、ケーブル２３との間の隙間が１ｍｍ以下となるように内径を設定している。このようにケーブル２３との間の隙間を１ｍｍ以下に設定しておくと、挿通したケーブル２３が大きくガタつくことがなく、また、接着剤の塗布時に接着剤が不用意に流動せず、ケーブル２３の固定が速やかに、且つ確実にできるようになる。 The small-diameter cable fixing hole 42 is for filling the gap between the cable 23 to be inserted with the adhesive 44 and fixing the cable 23, and the gap between the cable 23 is 1 mm or less. The inner diameter is set as follows. If the clearance between the cable 23 and the cable 23 is set to 1 mm or less in this way, the inserted cable 23 will not be largely rattled, and the adhesive will not flow carelessly when the adhesive is applied. 23 can be fixed quickly and reliably.

太径の防水材充填用穴４３は、挿通するケーブル２３との間の隙間に防水材４５を充填して、ケーブル挿通部に外部からの雨水や塵埃等の侵入を防止する防水性を得るためのもので、ケーブル２３との間の隙間が５ｍｍ以下で、且つ細径のケーブル固定用穴４２との間の段差が０．１ｍｍ以上となる適宜値に内径を設定している。防水材充填用穴４３の穴径を設定しておくと、ケーブル固定用穴４２に塗布した余分な接着剤が防水材充填用穴４３側に溢れても、溢れた接着剤で防水材充填用穴４３が占有されることがなく、防水材４５の充填量のばらつきを少なくして、安定した防水性能を得ることが可能になる。 The large-diameter waterproof material filling hole 43 is used to fill the gap between the cable 23 to be inserted with the waterproof material 45 and to obtain waterproofness to prevent the rainwater or dust from entering the cable insertion portion from the outside. The inner diameter is set to an appropriate value such that the gap between the cable 23 and the cable 23 is 5 mm or less and the step between the cable fixing hole 42 with a small diameter is 0.1 mm or more. If the hole diameter of the waterproof material filling hole 43 is set, even if excess adhesive applied to the cable fixing hole 42 overflows to the waterproof material filling hole 43 side, the overflowing adhesive will fill the waterproof material. The hole 43 is not occupied, and the variation in the filling amount of the waterproof material 45 can be reduced to obtain a stable waterproof performance.

ケーブル固定用穴４２の長さＬ１と、防水材充填用穴４３の長さＬ２は、本実施の形態の場合はＬ１：Ｌ２＝６：４程度に設定しているが、ケーブル固定用穴４２におけるケーブルの接着強度や、防水材４５における防水性能が確保できれば、それぞれの長さＬ１，Ｌ２は上記実施の形態に限定するものではない。 In this embodiment, the length L1 of the cable fixing hole 42 and the length L2 of the waterproof material filling hole 43 are set to about L1: L2 = 6: 4. As long as the adhesive strength of the cable and the waterproof performance of the waterproof material 45 can be secured, the lengths L1 and L2 are not limited to the above-described embodiments.

防水材４５としては、耐熱性及び耐候性に優れ、且つ接着性があるシリコン樹脂が好ましい。なお、センサユニットの設置環境の温度変化等による熱膨張差等でケーブル取出口４１との間に剥離や隙間が生じることの無いように、使用するシリコン樹脂の硬度はあまり硬過ぎず、適度な弾性を持つものを選択することが好ましい。そこで、本実施の形態では、防水材４５として、硬度がデュロメータＡで１０〜８０であるシリコン樹脂を採用している。 The waterproof material 45 is preferably a silicon resin that is excellent in heat resistance and weather resistance and has adhesiveness. In addition, the hardness of the silicon resin to be used is not so hard so that there is no separation or gap between the cable outlet 41 and the like due to a difference in thermal expansion due to a temperature change or the like of the installation environment of the sensor unit. It is preferable to select one having elasticity. Therefore, in the present embodiment, a silicone resin having a durometer A hardness of 10 to 80 is employed as the waterproof material 45.

このような硬度のシリコン樹脂は、センサユニットの設置環境の温度変化等によるケーブル２３とセンサケース２１との間の熱膨張差で、防水材充填用穴４３とケーブル２３との間の隙間の間隔が変動しても、シリコン樹脂の保有する弾性によって、隙間間隔の変動を許容することができ、シリコン樹脂の接着面に剥離等が生じることがなく、良好な防水性能を維持することができる。 The silicon resin having such hardness is a gap between the waterproof material filling hole 43 and the cable 23 due to a difference in thermal expansion between the cable 23 and the sensor case 21 due to a temperature change in the installation environment of the sensor unit. Even if fluctuates, the gap spacing can be allowed to vary due to the elasticity of the silicon resin, so that no peeling or the like occurs on the adhesive surface of the silicon resin, and good waterproof performance can be maintained.

以上に説明したセンサユニット２０Ａでは、センサケース２１に貫通形成されたケーブル取出口４１に挿通したケーブル２３は、接着剤４４によってケーブル固定用穴４２に接着固定した後、防水材充填用穴４３とケーブル２３との間の隙間に防水材４５が充填される。この防水材４５の充填によって、防水材充填用穴４３とケーブル２３との間の隙間が封止されて、防水性能が確保される。従って、充填する防水材として適正なの硬度（弾性）のシリコン樹脂等を採用することで、周囲の温度変化等の影響を受けずに、長期に渡って安定した十分な防水性能を得ることができ、センサケース２１内の浸水に起因した動作不良等の発生を長期に渡って防止することができる。 In the sensor unit 20A described above, the cable 23 inserted into the cable outlet 41 penetrating the sensor case 21 is bonded and fixed to the cable fixing hole 42 with the adhesive 44, and then the waterproof material filling hole 43 and A waterproof material 45 is filled in a gap between the cable 23 and the cable 23. By filling the waterproof material 45, the gap between the waterproof material filling hole 43 and the cable 23 is sealed, and waterproof performance is ensured. Therefore, it is possible to obtain a stable and sufficient waterproof performance for a long period of time without being affected by ambient temperature change etc. In addition, it is possible to prevent the occurrence of malfunction or the like due to water in the sensor case 21 over a long period of time.

また、ケーブル取出口４１への防水材の充填によって防水性能を確保するため、センサケース２１から大きく突出するケーブルグランドを使用する必要が無くなり、ケーブルグランドの廃止によって、装置の小型化を実現することができる。また、ケーブルグランドの廃止によって部品点数や組み立て工程数が削減されて、コストの低減を図ることができる。 Moreover, in order to ensure waterproof performance by filling the cable outlet 41 with a waterproof material, it is not necessary to use a cable gland that protrudes greatly from the sensor case 21, and the size of the apparatus can be reduced by eliminating the cable gland. Can do. In addition, the abolishment of the cable gland reduces the number of parts and the number of assembly processes, thereby reducing costs.

更に、ケーブル取出口４１を挿通したケーブル２３は、接着剤４４によってケーブル取出口４１の一部であるケーブル固定用穴４２に強固に接着・固定されているため、センサケース２１の外部の振動等でケーブル２３に張力が作用したとしても、その張力がセンサケース２１内でケーブル２３とプリント基板２５との接続部に作用することが防止される。従って、外部の振動等がケーブル２３を介してプリント基板２５上の接続部に作用して、プリント基板２５が破損したり、あるいはケーブル２３とプリント基板２５との接続部がダメージを受けることがない。 Further, since the cable 23 inserted through the cable outlet 41 is firmly bonded and fixed to the cable fixing hole 42 which is a part of the cable outlet 41 by the adhesive 44, vibrations outside the sensor case 21, etc. Even if tension is applied to the cable 23, the tension is prevented from acting on the connection portion between the cable 23 and the printed board 25 in the sensor case 21. Accordingly, external vibration or the like acts on the connection portion on the printed circuit board 25 via the cable 23, and the printed circuit board 25 is not damaged, or the connection portion between the cable 23 and the printed circuit board 25 is not damaged. .

図６は、ケーブル取出口４１におけるケーブル２３の固定構造を更に改善したものである。この実施の形態では、ケーブル取出口４１が、ケース内に臨む細径のケーブル固定用穴４２と、ケース外部に臨む太径の防水材充填用穴４３とから構成されて段付き穴となっている点、ケーブル固定用穴４２の隙間には接着剤４４を充填してケーブル２３の接着固定を行う点、防水材充填用穴４３の隙間には防水材４５を充填して防水性を確保する点は、第１の実施の形態の場合と共通している。しかし、本実施の形態では、ケーブル固定用穴４２のケース内側は、ケース内方に向かって内径が徐々に拡径するテーパ穴４２ａになっている。そして、ケーブル取出口４１を挿通するケーブル２３に、前記センサケース２１の内側からテーパ穴４２ａに嵌合するテーパ状のブッシュ４７を装着している。ブッシュ４７は、図示はしていないが、拡径又は縮径が可能なように、軸線方向に沿って周壁が切り離されている。
FIG. 6 shows a further improvement of the fixing structure of the cable 23 at the cable outlet 41. In this embodiment, the cable outlet 41 is constituted by a small-diameter cable fixing hole 42 facing the inside of the case and a large-diameter waterproof material filling hole 43 facing the outside of the case to form a stepped hole. The cable fixing hole 42 is filled with an adhesive 44 to bond and fix the cable 23, and the waterproof material filling hole 43 is filled with a waterproofing material 45 to ensure waterproofness. The point is common to the case of the first embodiment. However, in the present embodiment, the case inner side of the cable fixing hole 42 is a tapered hole 42a whose inner diameter gradually increases toward the inside of the case. A taper-like bush 47 that fits into the taper hole 42 a is attached to the cable 23 that passes through the cable outlet 41 from the inside of the sensor case 21. Although not shown, the bush 47 has a peripheral wall cut along the axial direction so that the diameter can be increased or decreased.

このように、テーパ状のブッシュ４７を採用した構造では、ケーブル２３に外方への張力が作用した場合に、ブッシュ４７がテーパ穴４２ａ及びケーブル２３の外周に食い込む楔効果を発生して、ケーブル２３の抜けを防止する。そのため、外部からの張力に対する固定強度が強化される。ブッシュ４７がテーパ穴４２ａ及びケーブル２３の外周に食い込む楔効果は、上記のように、ブッシュ４７の周壁を軸線方向に切り離した構成としておくことによって一層顕著に得られるが、切り離しのない単純なテーパ状でも、構わない。また、ブッシュ４７は、予め、適宜接着剤によってケーブル２３の外周面に接着固定しておいても良い。 As described above, in the structure using the tapered bush 47, when the cable 23 is subjected to outward tension, the bush 47 generates a wedge effect that bites into the outer periphery of the tapered hole 42a and the cable 23. 23 is prevented from coming off. Therefore, the fixing strength against the external tension is strengthened. The wedge effect that the bush 47 bites into the outer periphery of the taper hole 42a and the cable 23 can be obtained more conspicuously as described above by separating the peripheral wall of the bush 47 in the axial direction. It does not matter if it is in the shape. Further, the bush 47 may be bonded and fixed to the outer peripheral surface of the cable 23 with an appropriate adhesive in advance.

更に、上記の第１の実施の形態や第２の実施の形態において、接着剤４４や防水材４５が接触するケーブル２３の外周面は、予め、粗面加工や化学的な表面処理を施しておくことで、接着剤４４や防水材４５との接着強度を向上させたり、あるいは、シリコン樹脂の硬化阻害を防止すると良い。また、上記の実施の形態では、防水材として、シリコン樹脂を採用したが、耐熱性，耐候性，接着性，弾性等で同等の性能を有するその他の樹脂を利用することが可能である。
Furthermore, in the first and second embodiments described above, the outer peripheral surface of the cable 23 with which the adhesive 44 and the waterproofing material 45 are in contact is subjected to roughening or chemical surface treatment in advance. It is preferable to improve the adhesive strength with the adhesive 44 and the waterproof material 45 or prevent the silicone resin from being inhibited from curing. In the above embodiment, the silicone resin is used as the waterproof material. However, other resins having the same performance such as heat resistance, weather resistance, adhesiveness, and elasticity can be used.

更に、以上のセンサユニット２０，２０Ａでは、センサケース２１内には、検出素子として、振動検出素子と温度検出素子とを装備した。しかし、装備する検出素子は上記実施の形態に限定するものではない。センサケース２１内に装備する検出素子は、単一又は複数でも良く、温度検出素子、振動検出素子、速度検出素子の少なくとも一つ以上が装備されて、転動装置の状態を検出するものであればよい。 Further, in the sensor units 20 and 20A described above, the sensor case 21 is equipped with a vibration detection element and a temperature detection element as detection elements. However, the detection element to be equipped is not limited to the above embodiment. The sensor case 21 may be equipped with a single detection element or a plurality of detection elements. At least one of a temperature detection element, a vibration detection element, and a speed detection element is provided to detect the state of the rolling device. That's fine.

また、本発明は、以上に説明した各実施の形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。例えば、上記実施形態では、ケーブル２３で信号を取り出していたが、無線などを使用してワイヤレスで信号を伝送してもよい。ワイヤレスの場合は、可動輪側に（可動部材側に）センサユニットを設けてもよい。また、ローパスフィルタ３３やオペアンプ３４は複数段設けてもよい。オペアンプ部にフィルタを併設することもできる。また、軸受装置１７における転がり軸受は玉軸受に限らず、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受や、各種の複列軸受でもよい。 Further, the present invention is not limited to the embodiments described above, and appropriate modifications and improvements can be made. For example, in the above embodiment, the signal is extracted by the cable 23. However, the signal may be transmitted wirelessly using radio or the like. In the case of wireless, a sensor unit may be provided on the movable wheel side (on the movable member side). Further, a plurality of low-pass filters 33 and operational amplifiers 34 may be provided. A filter can be added to the operational amplifier. Further, the rolling bearing in the bearing device 17 is not limited to a ball bearing, but may be a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, or various double row bearings.

更に、軸受装置１７に限らず、図７に示すようにボールねじ５０に本発明を適用することもできる。ボールねじ５０では、ナット５１にセンサユニット６０を取り付けることにより、ねじ軸５２とナット５１との係合部における剥離等の異常を検知することができる。なお、センサユニット６０の取付け相手はナット５１に限らず、ねじ軸５２をサポートしている固定側のサポートユニット５３や単純支持側のサポートユニット５４に取り付けてもよい。ねじ軸５２はロックナット５５により固定側のサポートユニット５３に軸方向に固定されており、カップリング５６を介して結合された駆動モータ５７によって回転する。また、ボールねじに限らず、リニアガイドやその他の直同部品における可動部やレールにセンサユニット６０を取り付けることによって、剥離等の異常を検知することもできる。 Furthermore, not only the bearing device 17 but also the present invention can be applied to the ball screw 50 as shown in FIG. In the ball screw 50, by attaching the sensor unit 60 to the nut 51, it is possible to detect an abnormality such as separation at the engaging portion between the screw shaft 52 and the nut 51. The mounting partner of the sensor unit 60 is not limited to the nut 51, and may be mounted to the support unit 53 on the fixed side that supports the screw shaft 52 or the support unit 54 on the simple support side. The screw shaft 52 is fixed to the support unit 53 on the fixed side by a lock nut 55 in the axial direction, and is rotated by a drive motor 57 coupled through a coupling 56. Further, not only the ball screw but also an abnormality such as peeling can be detected by attaching the sensor unit 60 to a movable part or a rail in a linear guide or other direct parts.

また、図８に示すように、上述したセンサユニット２０を、別のセンサユニット９０とともに、転動装置に設けることもできる。センサユニット９０は、ハウジング８８の内面と外面とを貫通する取付孔８８ａに挿通されている。ハウジング８８内における軸８５の端部には、被検出部材としての速度検出用歯車８６が設けられている。速度検出用歯車８６は、鋼材等の磁性金属材料からなり、その外周縁部における磁気特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させている。軸８５が回転することで、歯車８６が回転する。速度検出用歯車８６の代わりに、Ｓ極、Ｎ極が互い違いに着磁された磁極部がその外周面に形成された速度検出用エンコーダを採用することもできる。センサユニット９０のプリント基板９５の先端部には、速度センサ１０１が配置されている。センサユニット９０をハウジング８８に取り付けた際に、速度センサ１０１はハウジング８８の内面より突出した位置で速度検出用歯車８６に近接配置される。このように、速度検出用歯車８６の最も近くに速度センサ１０１を配置することで、速度を正確に測定できるようにしている。速度センサ１０１は、軸８５が回転する際に、速度検出用歯車８６の磁気特性の変化による変動磁束（磁束量の変化）に基づいてパルス状の速度信号を出力する。こうして、軸８５の回転速度も測定して、異常検出をより確実に行うことができる。 Moreover, as shown in FIG. 8, the sensor unit 20 mentioned above can also be provided in a rolling device with another sensor unit 90. FIG. The sensor unit 90 is inserted through a mounting hole 88 a that penetrates the inner surface and the outer surface of the housing 88. A speed detection gear 86 as a member to be detected is provided at the end of the shaft 85 in the housing 88. The speed detection gear 86 is made of a magnetic metal material such as a steel material, and the magnetic characteristics at the outer peripheral edge thereof are changed alternately and at equal intervals in the circumferential direction. As the shaft 85 rotates, the gear 86 rotates. Instead of the speed detection gear 86, a speed detection encoder in which magnetic pole portions in which S poles and N poles are alternately magnetized are formed on the outer peripheral surface thereof may be employed. A speed sensor 101 is disposed at the tip of the printed circuit board 95 of the sensor unit 90. When the sensor unit 90 is attached to the housing 88, the speed sensor 101 is disposed close to the speed detection gear 86 at a position protruding from the inner surface of the housing 88. As described above, the speed sensor 101 is arranged closest to the speed detection gear 86 so that the speed can be accurately measured. When the shaft 85 rotates, the speed sensor 101 outputs a pulse-shaped speed signal based on a changing magnetic flux (change in the amount of magnetic flux) due to a change in magnetic characteristics of the speed detection gear 86. In this way, the rotational speed of the shaft 85 can also be measured, and abnormality detection can be performed more reliably.

本発明に関連するセンサ付転動装置の参考例の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the reference example of the rolling apparatus with a sensor relevant to this invention. 図１に示したセンサ付転動装置における検出器（センサユニット）の拡大図である。It is an enlarged view of the detector (sensor unit) in the rolling apparatus with a sensor shown in FIG. 図２の検出器の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the detector of FIG. 図２の検出器の回路動作を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the circuit operation | movement of the detector of FIG. 本発明に係るセンサ付転動装置の検出器の第１の実施形態の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a 1st embodiment of a detector of a rolling device with a sensor concerning the present invention. 本発明に係るセンサ付転動装置の検出器の第２の実施形態の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the principal part of 2nd Embodiment of the detector of the rolling apparatus with a sensor which concerns on this invention. 本発明が適用されるボールねじを示す図である。It is a figure which shows the ball screw with which this invention is applied. 本発明に係るセンサ付転動装置の第３の実施形態の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of 3rd Embodiment of the rolling apparatus with a sensor which concerns on this invention. 従来のセンサ付転動装置の断面図である。It is sectional drawing of the conventional rolling device with a sensor. 従来例における回路動作を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the circuit operation in a prior art example.

Explanation of symbols

１０センサ付軸受装置（センサ付転動装置）
１１転がり軸受
１２外輪
１３内輪
１５軸
１７転がり軸受装置（転動装置）
２０，２０Ａセンサユニット（検出器）
２３ケーブル
２５プリント基板
３０振動検出素子
３２バッファアンプ
３３ローパスフィルタ
３４オペアンプ（増幅器）
４１ケーブル取出口
４２ケーブル固定用穴
４２ａテーパ穴
４３防水材充填用穴
４４接着剤
４５防水材
４７ブッシュ
５０ボールねじ 10 Bearing device with sensor (Rolling device with sensor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Rolling bearing 12 Outer ring 13 Inner ring 15 Shaft 17 Rolling bearing device (rolling device)
20, 20A sensor unit (detector)
23 Cable 25 Printed circuit board 30 Vibration detection element 32 Buffer amplifier 33 Low pass filter 34 Operational amplifier (amplifier)
41 Cable outlet 42 Cable fixing hole 42a Taper hole 43 Waterproof material filling hole 44 Adhesive 45 Waterproof material 47 Bush 50 Ball screw

Claims

A rolling device with a sensor to which a detector for detecting the state of the rolling device is attached,
The detector is
A detecting element for detecting a physical quantity related to the state of the rolling device;
A printed circuit board on which electronic components are mounted;
A sensor case for housing the printed circuit board;
One end located in the sensor case is connected to a circuit in the sensor case through a cable outlet formed through the sensor case, and the other end located outside is an external circuit. A cable connected to the
With
An end of the cable located in the sensor case is connected to the printed circuit board in the sensor case; and
The cable outlet is formed as a stepped hole by a small-diameter cable fixing hole facing the sensor case and a large-diameter waterproof material filling hole facing the outside of the sensor case,
The cable fixing hole is filled with an adhesive in a gap between the cable and the cable is fixed,
The rolling device with a sensor , wherein the waterproof material filling hole is filled with a waterproof material in a gap between the cable and the cable to ensure waterproofness .

  The gap between the cable fixing hole and the cable is 1 mm or less,
  The gap between the waterproof material filling hole and the cable is 5 mm or less, and
  The step between the cable fixing hole and the waterproof material filling hole is 0.1 mm or more.
The rolling device with a sensor according to claim 1.

Cable for inserting the cable entry is tapered bushing fitted into the cable outlet from the inside of the sensor case is attached, and
The inner side of the sensor case of the cable fixing hole is formed as a tapered hole whose inner diameter gradually increases toward the inside of the sensor case. Roller with sensor.

The waterproofing material is a silicon resin,
The rolling device with a sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the durometer A has a hardness of 10 to 80.

The sensor-equipped rolling device according to claim 1, wherein the detection element is at least one of a temperature detection element, a vibration detection element, and a speed detection element.

The rolling device with a sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the outer peripheral surface of the cable that comes into contact with the waterproof material is roughened.

The rolling device with a sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the rolling device with a sensor is used for a moving body of a railway vehicle, an automobile, or a transport vehicle.