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JP2020193669A - Bearings with sensors and synchronous measurement system - Google Patents

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JP2020193669A
JP2020193669A JP2019099966A JP2019099966A JP2020193669A JP 2020193669 A JP2020193669 A JP 2020193669A JP 2019099966 A JP2019099966 A JP 2019099966A JP 2019099966 A JP2019099966 A JP 2019099966A JP 2020193669 A JP2020193669 A JP 2020193669A
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angle
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浩志 柳野
俊彦 岡村
Toshihiko Okamura
俊彦 岡村
柳沢 知之
Tomoyuki Yanagisawa
知之 柳沢
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Abstract

【課題】回転機器に関する物理量を回転機器の回転位置と対応付けて取得することができる同期計測システム、およびそれを利用したセンサ付き軸受を提供する。【解決手段】センサ付き軸受1は、軸受と、軸受に関する物理量を計測し、第1の更新周期で計測値を更新し保持する第1のセンサ(加速度センサ)と、軸受の回転角度を計測し、第2の更新周期で計測値を更新し保持する第2のセンサ(角度センサ)と、第1のセンサが保持する計測値と第2のセンサが保持する計測値とを、第1のセンサおよび第2のセンサのいずれかにおける計測値の更新完了タイミングに同期して取得する取得部と、を備える。【選択図】 図5PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a synchronous measurement system capable of acquiring a physical quantity related to a rotating device in association with a rotating position of the rotating device, and a bearing with a sensor using the system. SOLUTION: A sensor-equipped bearing 1 measures a physical quantity related to a bearing, a first sensor (acceleration sensor) that updates and holds a measured value in a first update cycle, and a rotation angle of the bearing. , The second sensor (angle sensor) that updates and holds the measured value in the second update cycle, and the measured value held by the first sensor and the measured value held by the second sensor are held by the first sensor. It also includes an acquisition unit that acquires the measured value in any of the second sensors in synchronization with the update completion timing. [Selection diagram] Fig. 5

Description

本発明は、センサ付き軸受および同期計測システムに関する。 The present invention relates to bearings with sensors and synchronous measurement systems.

従来、装置の異常検知を目的とし、回転機器の状態が正常状態であるか異常状態であるかを示す情報を収集する場面が増えている。回転機器の異常は、主に温度や振動に表れる。
回転体を含む機器の状態を監視する状態監視装置として、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術は、機器に設置された、振動、音、アコースティックエミッションのいずれかを検出するセンサの信号を分析し、機器の異常診断を行う技術である。
Conventionally, for the purpose of detecting an abnormality in a device, there are increasing cases of collecting information indicating whether the state of a rotating device is a normal state or an abnormal state. Abnormalities in rotating equipment mainly appear in temperature and vibration.
As a condition monitoring device for monitoring the state of a device including a rotating body, for example, there is a technique described in Patent Document 1. This technology analyzes the signal of a sensor installed in a device to detect any of vibration, sound, and acoustic emission, and diagnoses the abnormality of the device.

特開2018−36124号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-36124

しかしながら、上記特許文献1に記載の技術にあっては、回転機器に異常が発生しているか否かを診断することはできるが、異常が発生している箇所(異常発生角度)を特定することはできない。
そこで、本発明は、回転機器に関する物理量を回転機器の回転位置と対応付けて取得することができる同期計測システム、およびそれを利用したセンサ付き軸受を提供することを目的とする。
However, in the technique described in Patent Document 1, although it is possible to diagnose whether or not an abnormality has occurred in the rotating device, it is possible to specify the location where the abnormality has occurred (abnormality occurrence angle). Can't.
Therefore, an object of the present invention is to provide a synchronous measurement system capable of acquiring a physical quantity related to a rotating device in association with a rotating position of the rotating device, and a bearing with a sensor using the synchronous measurement system.

上記課題を解決するために、本発明の一つの態様のセンサ付き軸受は、軸受と、前記軸受に関する物理量を計測し、第1の更新周期で計測値を更新し保持する第1のセンサと、前記軸受の回転角度を計測し、第2の更新周期で計測値を更新し保持する第2のセンサと、前記第1のセンサが保持する計測値と前記第2のセンサが保持する計測値とを、前記第1のセンサおよび前記第2のセンサのいずれかにおける前記計測値の更新完了タイミングに同期して取得する取得部と、を備える。
これにより、軸受に関する物理量を軸受の位置(角度)と対応付けて取得することができる。したがって、軸受のどの位置(角度)でどのような物理量が生じているかを適切に把握することができる。
In order to solve the above problems, the sensor-equipped bearing according to one aspect of the present invention includes a bearing, a first sensor that measures a physical quantity related to the bearing, and updates and holds the measured value in the first update cycle. A second sensor that measures the rotation angle of the bearing and updates and holds the measured value in the second update cycle, a measured value held by the first sensor, and a measured value held by the second sensor. Is provided with an acquisition unit that acquires the measured value in synchronization with the update completion timing of the measured value in any of the first sensor and the second sensor.
As a result, the physical quantity related to the bearing can be obtained in association with the position (angle) of the bearing. Therefore, it is possible to appropriately grasp what kind of physical quantity is generated at which position (angle) of the bearing.

また、上記のセンサ付き軸受において、前記第1のセンサは、前記軸受の振動を計測する加速度センサであり、前記第2のセンサは、前記軸受の外輪に対する内輪の相対的な回転角度を計測する角度センサであってもよい。
この場合、軸受の振動を軸受の位置(角度)と対応付けて取得することができる。
Further, in the bearing with a sensor, the first sensor is an acceleration sensor that measures the vibration of the bearing, and the second sensor measures the rotation angle of the inner ring with respect to the outer ring of the bearing. It may be an angle sensor.
In this case, the vibration of the bearing can be acquired in association with the position (angle) of the bearing.

さらに、上記のセンサ付き軸受において、前記第1の更新周期と前記第2の更新周期とは異なり、前記取得部は、前記第1のセンサが保持する計測値と前記第2のセンサが保持する計測値とを、前記第1のセンサおよび前記第2のセンサのうち更新周期の長い方における前記更新完了タイミングに同期して取得してもよい。
この場合、第1のセンサおよび第2のセンサから、計測タイミングの近い計測値を取得することができる。また、各センサから取得される計測値は、いずれも更新後の計測値とすることができるので、取得データの精度を向上させることができる。
Further, in the sensor-equipped bearing, unlike the first update cycle and the second update cycle, the acquisition unit is held by the measured value held by the first sensor and by the second sensor. The measured value may be acquired in synchronization with the update completion timing of the first sensor and the second sensor, whichever has the longer update cycle.
In this case, measured values close to the measurement timing can be acquired from the first sensor and the second sensor. Further, since the measured values acquired from each sensor can be the measured values after the update, the accuracy of the acquired data can be improved.

また、上記のセンサ付き軸受において、前記取得部は、前記第1のセンサが保持する計測値と前記第2のセンサが保持する計測値とを、DMA(Direct Memory Access)転送する制御部と、前記制御部によりDMA転送された前記第1のセンサの計測値と前記第2のセンサの計測値とを対応付けて記録する記録部と、を備えてもよい。
この場合、CPUを介さずに、直接、記録部にセンサの計測値を書き込むことができるので、CPUの負荷を軽減させることができる。
Further, in the bearing with a sensor, the acquisition unit includes a control unit that transfers a measured value held by the first sensor and a measured value held by the second sensor by DMA (Direct Memory Access). A recording unit that records the measured value of the first sensor and the measured value of the second sensor, which are DMA-transferred by the control unit, in association with each other may be provided.
In this case, since the measured value of the sensor can be written directly to the recording unit without going through the CPU, the load on the CPU can be reduced.

さらにまた、上記のセンサ付き軸受において、前記第1のセンサおよび前記第2のセンサのうち少なくとも1つのセンサは、前記計測値の更新が完了するたびに更新完了信号を出力可能であり、前記制御部は、前記更新完了信号を出力可能なセンサのいずれかから出力される前記更新完了信号を、前記DMA転送のトリガとしてもよい。
このように、センサの更新完了信号を、DMA起動用の割り込み信号としてもよい。これにより、確実にいずれかのセンサの計測値が更新完了するタイミングに同期して、第1のセンサおよび第2のセンサの計測値を取得することができる。
Furthermore, in the above-mentioned bearing with a sensor, at least one of the first sensor and the second sensor can output an update completion signal each time the update of the measured value is completed, and the control The unit may use the update completion signal output from any of the sensors capable of outputting the update completion signal as a trigger for the DMA transfer.
In this way, the update completion signal of the sensor may be used as an interrupt signal for starting DMA. As a result, the measured values of the first sensor and the second sensor can be reliably acquired in synchronization with the timing at which the measured values of any of the sensors are completed.

また、上記のセンサ付き軸受において、前記記録部は、前記計測値を無変換で記録してもよい。このように、無変換データ(センサの生データ)を記録部に記録することで、データ変換の処理を省くことができ、その分の消費電力を削減することができる。
さらに、上記のセンサ付き軸受は、前記取得部により取得された計測値を外部装置に送信する送信部をさらに備えてもよい。この場合、外部装置において計測値を解析することで、例えば軸受の異常診断が可能となる。また、このとき、軸受の異常発生箇所(角度)も特定可能である。
Further, in the bearing with a sensor, the recording unit may record the measured value without conversion. By recording the non-conversion data (raw data of the sensor) in the recording unit in this way, the data conversion process can be omitted, and the power consumption can be reduced accordingly.
Further, the bearing with a sensor may further include a transmission unit that transmits the measured value acquired by the acquisition unit to an external device. In this case, by analyzing the measured value with an external device, for example, it is possible to diagnose an abnormality of the bearing. At this time, the location (angle) at which the bearing abnormality occurs can also be specified.

また、上記のセンサ付き軸受は、前記軸受の外輪と内輪との相対的な回転に基づいて発電し、前記第1のセンサ、前記第2のセンサおよび前記取得部に電力を供給する発電部をさらに備えてもよい。この場合、外部からの電源供給が不要な自己発電機能を有するセンサ付き軸受において、軸受に関する物理量と回転位置(角度)との対応データを適切に取得することができる。
さらに、本発明の一つの態様の同期計測システムは、回転機器に関する物理量を計測し、第1の更新周期で計測値を更新し保持する第1のセンサと、前記回転機器の回転角度を計測し、第2の更新周期で計測値を更新し保持する第2のセンサと、前記第1のセンサが保持する計測値と前記第2のセンサが保持する計測値とを、前記第1のセンサおよび前記第2のセンサのいずれかにおける前記計測値の更新完了タイミングに同期して取得する取得部と、を備える。
これにより、回転機器に関する物理量を回転機器の位置(角度)と対応付けて取得することができる。したがって、回転機器のどの位置(角度)でどのような物理量が生じているかを適切に把握することができる。
Further, the sensor-equipped bearing includes a power generation unit that generates electric power based on the relative rotation of the outer ring and the inner ring of the bearing and supplies electric power to the first sensor, the second sensor, and the acquisition unit. You may also prepare. In this case, in a bearing with a sensor having a self-power generation function that does not require power supply from the outside, it is possible to appropriately acquire the correspondence data between the physical quantity and the rotation position (angle) related to the bearing.
Further, the synchronous measurement system according to one aspect of the present invention measures the physical quantity related to the rotating device, and measures the rotation angle of the rotating device with the first sensor that updates and holds the measured value in the first update cycle. , The second sensor that updates and holds the measured value in the second update cycle, the measured value held by the first sensor, and the measured value held by the second sensor are the first sensor and It includes an acquisition unit that acquires the measured value in any of the second sensors in synchronization with the update completion timing of the measured value.
As a result, the physical quantity related to the rotating device can be acquired in association with the position (angle) of the rotating device. Therefore, it is possible to appropriately grasp what kind of physical quantity is generated at which position (angle) of the rotating device.

本発明の一つの態様によれば、回転機器(例えば軸受)に関する物理量を回転機器の回転位置と対応付けて取得することができるので、例えば、軸受の異常発生箇所(角度)の特定が可能となる。 According to one aspect of the present invention, since the physical quantity related to the rotating device (for example, the bearing) can be acquired in association with the rotating position of the rotating device, for example, the abnormal occurrence location (angle) of the bearing can be specified. Become.

図1は、本実施形態における計測システムの概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of a measurement system according to the present embodiment. 図2は、第一の実施形態における各センサの更新周期を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an update cycle of each sensor in the first embodiment. 図3は、計測データの取得処理手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for acquiring measurement data. 図4は、計測データの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of measurement data. 図5は、第一の実施形態における異常検出を行う場合を模式的に説明する図である。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a case where abnormality detection is performed in the first embodiment. 図6は、第二の実施形態における各センサの更新周期を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an update cycle of each sensor in the second embodiment. 図7は、第二の実施形態における異常検出を行う場合を模式的に説明する図である。FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a case where abnormality detection is performed in the second embodiment. 図8は、センサ付き軸受の構成を示す分解斜視図である。FIG. 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the bearing with a sensor. 図9は、センサ付き軸受の構成を示す分解斜視図である。FIG. 9 is an exploded perspective view showing the configuration of the bearing with a sensor. 図10は、カバーとコイル基板の構成例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a configuration example of the cover and the coil substrate. 図11は、回路基板の構成例である。FIG. 11 is a configuration example of a circuit board. 図12は、センサ付き軸受の適用例である。FIG. 12 is an application example of the bearing with a sensor.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention.

(第一の実施形態)
本実施形態では、回転機器に関する物理量を回転機器の回転位置(回転角度)と対応付けた計測データを取得する計測システムについて説明する。
この計測システムは、例えば、センサ付きのセンサ付き軸受に適用することができる。当該センサ付き軸受は、軸受と、軸受に関する物理量を検出する第1のセンサと、軸受の回転位置(回転角度)を検出する第2のセンサと、を備える。この場合、計測システムは、軸受に関する物理量を軸受の回転角度と対応付けた計測データを取得する。ここで、上記物理量は、軸受の振動を示す加速度とすることができる。つまり、第1のセンサは、軸受の振動を検出する加速度センサとすることができる。また、第2のセンサは、軸受の外輪に対する内輪の相対的な回転角度を検出する角度センサである。
(First Embodiment)
In this embodiment, a measurement system that acquires measurement data in which a physical quantity related to a rotating device is associated with a rotating position (rotation angle) of the rotating device will be described.
This measurement system can be applied to, for example, a sensor-equipped bearing with a sensor. The bearing with a sensor includes a bearing, a first sensor that detects a physical quantity related to the bearing, and a second sensor that detects a rotation position (rotation angle) of the bearing. In this case, the measurement system acquires measurement data in which the physical quantity related to the bearing is associated with the rotation angle of the bearing. Here, the physical quantity can be an acceleration indicating vibration of the bearing. That is, the first sensor can be an acceleration sensor that detects the vibration of the bearing. The second sensor is an angle sensor that detects the relative rotation angle of the inner ring with respect to the outer ring of the bearing.

まず、計測システムの概要について、図1を参照しながら説明する。
ここでは、計測システム200は、軸受の振動(加速度)と位置(回転角度)とを対応付けた計測データを取得する場合について説明する。この計測システム200は、制御部210と、計測部220と、記録部230と、を備える。
制御部210は、マイクロコンピュータ(マイコン)により構成することができる。制御部210は、CPU211と、DMAコントローラ(Direct Memory Access Controller:DMAC)212と、を備える。計測部220は、加速度センサ221と、角度センサ222と、を備える。記録部230は、メモリ231を備える。なお、記録部230は、制御部210が備えていてもよい。
First, the outline of the measurement system will be described with reference to FIG.
Here, a case where the measurement system 200 acquires measurement data in which the vibration (acceleration) of the bearing and the position (rotation angle) are associated with each other will be described. The measurement system 200 includes a control unit 210, a measurement unit 220, and a recording unit 230.
The control unit 210 can be configured by a microcomputer (microcomputer). The control unit 210 includes a CPU 211 and a DMA controller (Direct Memory Access Controller: DMAC) 212. The measuring unit 220 includes an acceleration sensor 221 and an angle sensor 222. The recording unit 230 includes a memory 231. The recording unit 230 may be provided by the control unit 210.

CPU211は、メモリ231およびセンサ221、222の初期化や、DMAC212の初期設定を行う。DMAC212は、DMAトリガを入力すると、DMA転送を開始する。具体的には、DMAC212は、DMAトリガを入力すると、CPU211を介さずに、加速度センサ221および角度センサ222がそれぞれ保持する最新の計測値(センサデータ)を、無変換データ(生データ)のままメモリ231に転送する。
加速度センサ221および角度センサ222は、センサ内部において、それぞれ定められた更新周期で計測値を更新し、保持する。加速度センサ221および角度センサ222は、外部から計測値の送信要求があった場合、その瞬間に保持している計測値を外部に送信する仕組みとなっている。
The CPU 211 initializes the memory 231 and the sensors 221 and 222, and initializes the DMAC 212. When the DMAC212 inputs the DMA trigger, the DMAC212 starts the DMA transfer. Specifically, when the DMA trigger is input, the DMAC 212 keeps the latest measured values (sensor data) held by the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 as unconverted data (raw data) without going through the CPU 211. Transfer to memory 231.
The acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 update and hold the measured values in the sensors at predetermined update cycles, respectively. The acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 have a mechanism for transmitting the measured value held at that moment to the outside when there is a request for transmitting the measured value from the outside.

図2は、加速度センサ221および角度センサ222の更新周期を示す図である。本実施形態では、加速度センサ221および角度センサ222は、計測値の更新完了タイミングが同期するように設定されているものとする。つまり、加速度センサ221の更新周期(第1の更新周期)と、角度センサ222の更新周期(第2の更新周期)とは等しい。なお、センサの更新周期は、センサの性能に応じて予め定められている。 FIG. 2 is a diagram showing an update cycle of the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222. In the present embodiment, it is assumed that the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 are set so that the update completion timings of the measured values are synchronized. That is, the update cycle of the acceleration sensor 221 (first update cycle) and the update cycle of the angle sensor 222 (second update cycle) are equal. The update cycle of the sensor is predetermined according to the performance of the sensor.

また、本実施形態では、加速度センサ222は、センサ内部で保持する計測値(加速度)が更新されるたびに、割り込み信号(INT信号)をDMAC212へ出力する設定となっている。DMAC212は、加速度センサ222から出力されるINT信号をDMAトリガとして使用し、上述したDMA転送を行う。
本実施形態では、加速度センサ221と角度センサ222との計測値の更新完了タイミングは等しい。したがって、DMAC212は、加速度センサ221と角度センサ222とでそれぞれ計測値が更新完了されたタイミングで、更新後の各センサの計測値である加速度データと角度データとを取得し、メモリ231に転送する。
Further, in the present embodiment, the acceleration sensor 222 is set to output an interrupt signal (INT signal) to the DMAC 212 every time the measured value (acceleration) held inside the sensor is updated. The DMAC 212 uses the INT signal output from the acceleration sensor 222 as a DMA trigger to perform the DMA transfer described above.
In the present embodiment, the update completion timings of the measured values of the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 are the same. Therefore, the DMAC 212 acquires the acceleration data and the angle data, which are the measured values of the updated sensors, at the timing when the measured values of the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 are updated, and transfers them to the memory 231. ..

メモリ231は、例えばSRAM等により構成することができる。なお、メモリ231は、NAND型またはNOR型のフラッシュメモリ等であってもよい。このメモリ231は、DMAC212から転送される計測値(角度データ、加速度データ)を格納する。このとき、メモリ231は、角度データと加速度データとを一対一で対応付け、計測データとして格納する。
このように、計測システム200は、加速度センサ221の計測値(加速度データ)と角度センサ222の計測値(角度データ)とを、加速度センサ221における計測値の更新完了タイミングに同期して取得し、記録する、同期計測システムとして機能する。図1において、制御部210および記録部230が取得部に対応している。
The memory 231 can be configured by, for example, SRAM or the like. The memory 231 may be a NAND type or NOR type flash memory or the like. The memory 231 stores the measured values (angle data, acceleration data) transferred from the DMAC 212. At this time, the memory 231 associates the angle data with the acceleration data on a one-to-one basis and stores them as measurement data.
In this way, the measurement system 200 acquires the measured value (acceleration data) of the acceleration sensor 221 and the measured value (angle data) of the angle sensor 222 in synchronization with the update completion timing of the measured value in the acceleration sensor 221. It functions as a synchronous measurement system for recording. In FIG. 1, the control unit 210 and the recording unit 230 correspond to the acquisition unit.

図3は、計測データの取得処理の手順を示すフローチャートである。
この図3に示す処理は、例えばユーザが電源をオン状態とするなど、制御部210および計測部220に電力が供給されたタイミングで開始される。
まずステップS1において、CPU211は、加速度センサ221および角度センサ222を初期化するとともに初期設定を行う。また、CPU211は、DMAC212の初期設定を行う。
次にステップS2において、センサ221および222は、測定開始信号が入力されたか否かを判定する。そして、センサ221および222は、測定開始信号が入力されていない場合には測定開始信号が入力するまで待機し、測定開始信号が入力されたと判定するとステップS3に移行して計測値の測定を開始する。
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the measurement data acquisition process.
The process shown in FIG. 3 is started at the timing when power is supplied to the control unit 210 and the measurement unit 220, for example, when the user turns on the power.
First, in step S1, the CPU 211 initializes the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 and makes initial settings. Further, the CPU 211 performs the initial setting of the DMAC 212.
Next, in step S2, the sensors 221 and 222 determine whether or not the measurement start signal has been input. Then, the sensors 221 and 222 wait until the measurement start signal is input when the measurement start signal is not input, and when it is determined that the measurement start signal is input, the process proceeds to step S3 to start the measurement of the measured value. To do.

ステップS4では、CPU211は、測定開始から所定の測定時間が経過したか否かを判定する。ここで、測定時間は、例えば1秒とすることができる。測定時間は、軸受の回転輪が少なくとも1回転するために要する時間以上に設定する。なお、当該測定時間は、記録部230の容量や消費電力との兼ね合いによって適宜設定することができる。
そして、CPU211は、測定開始から上記の測定時間が経過していないと判定した場合には、ステップS5に移行し、測定開始から上記の測定時間が経過したと判定した場合には、ステップS8に移行する。
なお、マイコンの選定によってはCPUの動作を止めた状態(低消費電力モード)でDMAを実施できる場合がある。その場合は、測定時間の経過をマイコン内のタイマによって監視し、監視中はCPUの動作を止めておいてもよい。CPUの動作を止めることで、より低消費電力で角度・加速度の同期計測システムを構築することができる。
In step S4, the CPU 211 determines whether or not a predetermined measurement time has elapsed from the start of measurement. Here, the measurement time can be, for example, 1 second. The measurement time is set to be equal to or longer than the time required for the rotating wheel of the bearing to make at least one rotation. The measurement time can be appropriately set depending on the capacity of the recording unit 230 and the power consumption.
Then, when the CPU 211 determines that the above measurement time has not elapsed from the start of measurement, the process proceeds to step S5, and when it determines that the above measurement time has elapsed from the start of measurement, the CPU 211 proceeds to step S8. Transition.
Depending on the selection of the microcomputer, DMA may be executed in a state where the CPU operation is stopped (low power consumption mode). In that case, the passage of the measurement time may be monitored by a timer in the microcomputer, and the operation of the CPU may be stopped during the monitoring. By stopping the operation of the CPU, it is possible to construct a synchronous measurement system for angles and accelerations with lower power consumption.

ステップS5では、DMAC212は、加速度センサ221からINT信号を受信したか否かを判定し、INT信号を受信していない場合には、DMAトリガを受信していないと判断してステップS4に戻る。一方、DMAC212は、加速度センサ221からINT信号を受信したと判定した場合には、DMAトリガを受信したと判断してステップS6に移行する。
ステップS6では、DMAC212は、加速度センサ221から加速度データ、角度センサ222から角度データをそれぞれ読み取り、ステップS7に移行する。
ステップS7では、DMAC212は、センサ221、222から読み取った計測値(加速度データ、角度データ)をメモリ231へ転送し、ステップS4に戻る。
In step S5, the DMAC 212 determines whether or not the INT signal has been received from the acceleration sensor 221. If the INT signal has not been received, the DMAC 212 determines that the DMA trigger has not been received and returns to step S4. On the other hand, when the DMAC 212 determines that the INT signal has been received from the acceleration sensor 221, the DMAC 212 determines that the DMA trigger has been received and proceeds to step S6.
In step S6, the DMAC 212 reads the acceleration data from the acceleration sensor 221 and the angle data from the angle sensor 222, and proceeds to step S7.
In step S7, the DMAC 212 transfers the measured values (acceleration data, angle data) read from the sensors 221 and 222 to the memory 231 and returns to step S4.

図4は、メモリ231に保存される計測データの一例を示す図である。
この図4に示すように、メモリ231には、測定開始から所定の測定時間が経過するまでの間に測定された複数の角度データと加速度データとの対応データが保存される。
ステップS8では、CPU211は、メモリ231に保存された計測データを外部へ送信し、図3の処理を終了する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of measurement data stored in the memory 231.
As shown in FIG. 4, the memory 231 stores data corresponding to a plurality of angle data and acceleration data measured during the period from the start of measurement to the elapse of a predetermined measurement time.
In step S8, the CPU 211 transmits the measurement data stored in the memory 231 to the outside, and ends the process of FIG.

計測システム200により送信された計測データは、例えば送信先の外部装置において、軸受の異常診断に用いられる。具体的には、図5の左図に模式的に示すように、3周分の計測データが取得されている場合、角度ごとに振動の加算平均を行うことで、図5の右図に示す結果が得られる。これにより、角度Dに加速度のピークが存在し、角度Dの位置で他の角度とは異なる振動が発生していることを特定することができる。なお、本実施形態では、計測データの取得周期を短くすると、ほぼ連続したデータを得ることができる。
このように、複数回計測されたデータを平均化することで、機械的にノイズを除去し、特徴量の抽出を行うことができる。したがって、ノイズ除去のための複雑な処理等が不要であり、また、機種、個体ごとのチューニングも不要であるため、処理が容易である。
The measurement data transmitted by the measurement system 200 is used for, for example, in an external device of the transmission destination, for abnormality diagnosis of bearings. Specifically, as schematically shown in the left figure of FIG. 5, when the measurement data for three laps is acquired, the vibrations are added and averaged for each angle to be shown in the right figure of FIG. The result is obtained. Thereby, it can be specified that the acceleration peak exists at the angle D and the vibration different from the other angles is generated at the position of the angle D. In the present embodiment, if the acquisition cycle of the measurement data is shortened, substantially continuous data can be obtained.
By averaging the data measured a plurality of times in this way, noise can be mechanically removed and the feature amount can be extracted. Therefore, complicated processing for noise removal is not required, and tuning for each model and individual is not required, so that processing is easy.

なお、本実施形態では、加速度センサ221が計測値の更新完了タイミングで出力するINT信号を、DMAトリガとして使用する場合について説明した。しかしながら、角度センサ222が計測値の更新完了タイミングで出力するINT信号を、DMAトリガとして使用してもよい。本実施形態のように、加速度センサ221と角度センサ222との更新完了タイミングが同期されている場合、どちらのINT信号をDMAトリガとして使用しても、取得される計測データは同一となる。 In this embodiment, the case where the INT signal output by the acceleration sensor 221 at the timing of completing the update of the measured value is used as the DMA trigger has been described. However, the INT signal output by the angle sensor 222 at the timing of completing the update of the measured value may be used as the DMA trigger. When the update completion timings of the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 are synchronized as in the present embodiment, the acquired measurement data is the same regardless of which INT signal is used as the DMA trigger.

以上説明したように、本実施形態における計測システム200は、加速度センサ221における計測値の更新完了タイミングに同期して、加速度センサ221が保持する計測値と角度センサ222が保持する計測値とを取得することができる。したがって、加速度データと角度データとが一対一で対応した計測データを取得することができる。その結果、回転中どの角度でどのような振動が起きているのかを適切に把握することができ、異常発生箇所(角度)を適切に特定することができる。
従来、振動を監視して回転機器の異常診断を行う場合、回転数を一定と仮定し、加速度単体のデータからピーク値、実効値、クレストファクタ値などの特徴量を検出したり、周波数解析を行ったりしていた。しかしながら、実際は回転機器の回転数は一定ではなかったり、ノイズの影響を受けたりする。そのため、振動による異常診断の精度を高めるためには、回転速度の変動の影響を低減させたり、回転振動データのノイズを除去したりといった対策が講じられてきた。ところが、これらの対策には、実機などのデータをもとに閾値を決める処理は必要である。また、数値処理だけではノイズが残ってしまう場合もある。さらに、数値処理であるため、処理を重ねることで誤差が積み重なるおそれもある。
As described above, the measurement system 200 in the present embodiment acquires the measurement value held by the acceleration sensor 221 and the measurement value held by the angle sensor 222 in synchronization with the update completion timing of the measurement value in the acceleration sensor 221. can do. Therefore, it is possible to acquire measurement data in which acceleration data and angle data have a one-to-one correspondence. As a result, it is possible to appropriately grasp what kind of vibration is occurring at what angle during rotation, and it is possible to appropriately identify the location (angle) where the abnormality occurs.
Conventionally, when performing abnormality diagnosis of rotating equipment by monitoring vibration, it is assumed that the rotation speed is constant, and feature quantities such as peak value, effective value, and crest factor value are detected from the data of acceleration alone, and frequency analysis is performed. I was going. However, in reality, the rotation speed of the rotating device is not constant or is affected by noise. Therefore, in order to improve the accuracy of abnormality diagnosis due to vibration, measures such as reducing the influence of fluctuations in rotational speed and removing noise in rotational vibration data have been taken. However, for these measures, it is necessary to perform a process of determining the threshold value based on the data of the actual machine or the like. In addition, noise may remain only by numerical processing. Further, since it is a numerical process, there is a possibility that errors may be accumulated by repeating the process.

これに対して、本実施形態では、加速度データと角度データとが一対一で対応した計測データを取得することができるので、回転数のばらつきを気にする必要がない。また、複数回計測された計測データを取得できれば、当該データを機械的に平均化することで、容易にノイズを除去することができる。そのため、上記のように信号処理のための閾値を決める必要もない。
さらに、加速度単体のデータでは特定に至らなかった異常発生箇所(角度)も容易に特定することができる。したがって、その異常診断結果を、設備の保守や設計の改善に活かしやすくなる。また、計測を続けることで、異常の進行度合いをモニタすることも可能である。
On the other hand, in the present embodiment, it is possible to acquire the measurement data in which the acceleration data and the angle data have a one-to-one correspondence, so that it is not necessary to worry about the variation in the rotation speed. Further, if the measurement data measured a plurality of times can be acquired, noise can be easily removed by mechanically averaging the data. Therefore, it is not necessary to determine the threshold value for signal processing as described above.
Furthermore, it is possible to easily identify the abnormal occurrence location (angle) that could not be specified by the data of the acceleration alone. Therefore, it becomes easy to utilize the abnormality diagnosis result for equipment maintenance and design improvement. It is also possible to monitor the progress of the abnormality by continuing the measurement.

また、計測システム200は、マイコンにセンサをつなぐことで構成全体の小型化に貢献している。そのため、小型のデバイス筐体であっても同一筐体内に計測システム200を格納することが可能である。
さらに、各センサから取得した計測値は、無変換データのままメモリ231に記録することができる。そのため、データ記録時に、例えば16進数表記から10進数表記への変換などのデータ処理が不要であり、高速なデータ格納が可能である。また、データ処理による負荷を軽減させることができるとともに、消費電力を低減させることができる。
また、計測システム200は、各センサが保持する計測値をDMA転送するDMAC212と、DMAC212によりDMA転送された計測値を記録するメモリ231と、を備えることができる。このようにDMA転送によりデータ取得およびデータ格納を行うことができるため、CPU211の負荷を軽減することができる。
つまり、本実施形態における計測システム200は、安価なMEMSセンサや低消費電力のマイコンにより構成することが可能である。
Further, the measurement system 200 contributes to the miniaturization of the entire configuration by connecting the sensor to the microcomputer. Therefore, it is possible to store the measurement system 200 in the same housing even if it is a small device housing.
Further, the measured value acquired from each sensor can be recorded in the memory 231 as unconverted data. Therefore, at the time of data recording, data processing such as conversion from hexadecimal number notation to decimal number notation is unnecessary, and high-speed data storage is possible. In addition, the load due to data processing can be reduced, and the power consumption can be reduced.
Further, the measurement system 200 can include a DMAC 212 for DMA-transferring the measured values held by each sensor and a memory 231 for recording the measured values DMA-transferred by the DMAC 212. Since data acquisition and data storage can be performed by DMA transfer in this way, the load on the CPU 211 can be reduced.
That is, the measurement system 200 in this embodiment can be configured by an inexpensive MEMS sensor or a low power consumption microcomputer.

さらに、加速度センサ221および角度センサ222の少なくとも一方が、計測値の更新が完了するたびに更新完了信号を出力可能である場合、更新完了信号を出力可能なセンサのいずれかから出力される更新完了信号をDMA転送のトリガとすることができる。例えば、加速度センサ221の更新完了信号をDMA転送のトリガとした場合、加速度センサ221における計測値の更新完了タイミングに同期して、加速度センサ221および角度センサ222の計測値のDMA転送を実行することができる。このように、確実にいずれかのセンサの計測値が更新完了するタイミングに同期して、各センサの計測値を取得することができる。 Further, if at least one of the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 can output an update completion signal each time the update of the measured value is completed, the update completion signal is output from any of the sensors capable of outputting the update completion signal. The signal can be a trigger for DMA transfer. For example, when the update completion signal of the acceleration sensor 221 is used as a trigger for DMA transfer, the DMA transfer of the measured values of the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 is executed in synchronization with the update completion timing of the measured values of the acceleration sensor 221. Can be done. In this way, it is possible to surely acquire the measured value of each sensor in synchronization with the timing when the measured value of any of the sensors is completed.

(第二の実施形態)
次に、本発明における第二の実施形態について説明する。
上述した第一の実施形態では、加速度センサ221および角度センサ222は、計測値の更新完了タイミングが同期するように設定されている場合について説明した。本実施形態では、加速度センサ221の更新周期と角度センサ222の更新周期とが異なり、計測値の更新完了タイミングが異なるように設定されている場合について説明する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment described above, the case where the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 are set so that the update completion timings of the measured values are synchronized has been described. In the present embodiment, a case where the update cycle of the acceleration sensor 221 and the update cycle of the angle sensor 222 are different and the update completion timing of the measured value is set to be different will be described.

図6は、本実施形態における加速度センサ221および角度センサ222の更新周期を示す図である。本実施形態では、加速度センサ221の更新周期が、角度センサ222の更新周期よりも長くなるように設定されているものとする。また、加速度センサ221および角度センサ222は、いずれも計測値が更新完了されたタイミングでDMAC212に対してINT信号を出力可能であるものとする。
このように、加速度センサ221の更新周期と角度センサ222の更新周期とが異なる場合、更新周期の長い方のセンサにおいて計測値が更新完了されたタイミングで出力されるINT信号を、DMAトリガとして使用する。つまり、本実施形態では、更新周期の長い加速度センサ221から出力されるINT信号をDMAトリガとして使用する。
FIG. 6 is a diagram showing an update cycle of the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 in the present embodiment. In the present embodiment, it is assumed that the update cycle of the acceleration sensor 221 is set to be longer than the update cycle of the angle sensor 222. Further, it is assumed that both the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 can output an INT signal to the DMAC 212 at the timing when the measured value is updated.
In this way, when the update cycle of the acceleration sensor 221 and the update cycle of the angle sensor 222 are different, the INT signal output at the timing when the measured value is completed in the sensor having the longer update cycle is used as the DMA trigger. To do. That is, in the present embodiment, the INT signal output from the acceleration sensor 221 having a long update cycle is used as the DMA trigger.

このように、更新周期の長い方のセンサから出力されるINT信号をDMAトリガとして使用することで、同期計測に近い結果を得ることができる。以下、この点について詳細に説明する。
加速度センサ221のINT信号をDMAトリガとした場合、DMAC212は、図6の時刻t1と時刻t3とにおいて、加速度センサ221および角度センサ222の計測値を取得する。ここで、時刻t3においてDMAC212が取得する加速度センサ221の計測値は、加速度センサ221が時刻t3において更新した計測値である。また、時刻t3においてDMAC212が取得する角度センサ222の計測値は、角度センサ222が時刻t2において更新した計測値である。つまり、時刻t3において取得される加速度データと角度データとには、時間的幅Δt1の計測タイミング誤差が生じていることになる。
In this way, by using the INT signal output from the sensor having the longer update cycle as the DMA trigger, it is possible to obtain a result close to the synchronous measurement. This point will be described in detail below.
When the INT signal of the acceleration sensor 221 is used as a DMA trigger, the DMAC 212 acquires the measured values of the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 at the time t1 and the time t3 of FIG. Here, the measured value of the acceleration sensor 221 acquired by the DMAC 212 at the time t3 is the measured value updated by the acceleration sensor 221 at the time t3. Further, the measured value of the angle sensor 222 acquired by the DMAC 212 at the time t3 is a measured value updated by the angle sensor 222 at the time t2. That is, there is a measurement timing error of the time width Δt1 between the acceleration data and the angle data acquired at the time t3.

これに対して、角度センサ222のINT信号をDMAトリガとした場合、DMAC212は、角度センサ222の計測値が更新されるたびに、加速度センサ221および角度センサ222の計測値を取得する。しかしながら、加速度センサ221の計測値は、時刻t1から時刻t3までの間、更新されない。そのため、角度センサ222のINT信号をDMAトリガとした場合、時刻t1においてDMAC212が取得する加速度データ221の計測値と、時刻t3よりも前の時刻t2においてDMAC212が取得する加速度データ221の計測値とは、同じ値となる。つまり、時刻t2において取得される加速度データと角度データとには、時間的幅Δt2といった大きな計測タイミング誤差が生じることになる。 On the other hand, when the INT signal of the angle sensor 222 is used as a DMA trigger, the DMAC 212 acquires the measured values of the acceleration sensor 221 and the angle sensor 222 every time the measured values of the angle sensor 222 are updated. However, the measured value of the acceleration sensor 221 is not updated from the time t1 to the time t3. Therefore, when the INT signal of the angle sensor 222 is used as a DMA trigger, the measured value of the acceleration data 221 acquired by the DMAC 212 at the time t1 and the measured value of the acceleration data 221 acquired by the DMAC 212 at the time t2 before the time t3. Have the same value. That is, a large measurement timing error such as a time width Δt2 occurs between the acceleration data and the angle data acquired at the time t2.

このように、更新周期の短い方のセンサから出力されるINT信号をDMAトリガとして使用した場合、計測値の取得タイミングによっては、更新周期の長い方のセンサから更新前の計測値を取得してしまうことになり、計測誤差が大きくなる。
本実施形態のように、更新周期の長い方のセンサから出力されるINT信号をDMAトリガとして使用することで、計測タイミング誤差の少ないデータを取得することができる。つまり、同期計測に近い結果を得ることができ、計測データ精度を向上させることができる。また、精度の低い計測データは取得しないようにすることができるので、その分の消費電力を削減し、省電力化を図ることができる。
In this way, when the INT signal output from the sensor with the shorter update cycle is used as the DMA trigger, the measured value before the update is acquired from the sensor with the longer update cycle depending on the acquisition timing of the measured value. This will result in a large measurement error.
By using the INT signal output from the sensor having the longer update cycle as the DMA trigger as in the present embodiment, it is possible to acquire data having a small measurement timing error. That is, it is possible to obtain a result close to the synchronous measurement and improve the accuracy of the measurement data. In addition, since it is possible not to acquire measurement data with low accuracy, it is possible to reduce the power consumption by that amount and to save the power.

このようにして取得された計測データは、上述した第一の実施形態と同様に、例えば外部装置において、軸受の異常診断に用いることができる。具体的には、図7の左図に模式的に示すように、3周分の計測データが取得されている場合、角度ごとに振動の加算平均を行うことで、図7の右図に示す結果が得られる。これにより、角度Dに加速度のピークが存在し、角度Dの位置で他の角度とは異なる振動が発生していることを特定することができる。なお、本実施形態では、計測データの取得周期がやや長くなるため、第一の実施形態と比較して離散的なデータが得られることになる。 The measurement data acquired in this way can be used for abnormality diagnosis of bearings, for example, in an external device, as in the first embodiment described above. Specifically, as schematically shown in the left figure of FIG. 7, when the measurement data for three laps is acquired, it is shown in the right figure of FIG. 7 by performing the addition averaging of the vibrations for each angle. The result is obtained. Thereby, it can be specified that the acceleration peak exists at the angle D and the vibration different from the other angles is generated at the position of the angle D. In this embodiment, the acquisition cycle of the measurement data is slightly longer, so that discrete data can be obtained as compared with the first embodiment.

なお、ここでは、更新周期の長い方の加速度センサ221がINT信号を出力可能である場合について説明したが、更新周期の短い方の角度センサ222のみがINT信号を出力可能である場合には、角度センサ222のINT信号をDMAトリガとして使用してもよい。この場合、加速度センサ221のINT信号をDMAトリガとして使用する場合と比較して計測タイミング誤差は大きくなるが、加速度データと角度データとの対応データを取得することは可能である。 Here, the case where the acceleration sensor 221 having the longer update cycle can output the INT signal has been described, but when only the angle sensor 222 having the shorter update cycle can output the INT signal, the case has been described. The INT signal of the angle sensor 222 may be used as a DMA trigger. In this case, the measurement timing error is larger than when the INT signal of the acceleration sensor 221 is used as the DMA trigger, but it is possible to acquire the correspondence data between the acceleration data and the angle data.

(実施例)
以下、本発明の実施例について説明する。
図8および図9は、上述した計測システム200を備えるセンサ付き軸受1の構成を示す分解斜視図である。図8は、センサ付き軸受1をカバー10側から見た図であり、図9は、センサ付き軸受1を軸受120側から見た図である。
センサ付き軸受1は、センサ付き発電ユニット100と、軸受120と、を備える。センサ付き発電ユニット100は、軸受120の一方の側面に取り付けられる。センサ付き発電ユニット100は、カバー10と、コイル基板20と、回転部30と、回路基板40と、バックカバー60と、を備える。ここで、バックカバー60は、基板上の電子回路の保護を目的として設置されている。なお、バックカバー60は設置せず、ポッティング剤などにより基板を保護してもよい。
(Example)
Hereinafter, examples of the present invention will be described.
8 and 9 are exploded perspective views showing the configuration of the bearing 1 with a sensor including the measurement system 200 described above. FIG. 8 is a view of the bearing 1 with a sensor viewed from the cover 10 side, and FIG. 9 is a view of the bearing 1 with a sensor viewed from the bearing 120 side.
The bearing 1 with a sensor includes a power generation unit 100 with a sensor and a bearing 120. The power generation unit 100 with a sensor is attached to one side surface of the bearing 120. The power generation unit 100 with a sensor includes a cover 10, a coil board 20, a rotating portion 30, a circuit board 40, and a back cover 60. Here, the back cover 60 is installed for the purpose of protecting the electronic circuit on the substrate. The back cover 60 may not be installed, and the substrate may be protected by a potting agent or the like.

カバー10は、リング状の平板部材であり、例えば、ケイ素鋼板、炭素鋼(JIS規格 SS400またはS45C)、マルテンサイト系ステンレス(JIS規格 SUS420)またはフェライト系ステンレス(JIS規格 SUS430)などのような磁性を有する材料により形成される。
このカバー10の軸受120と対向する側の面には、図9に示すように、回路基板40が取り付けられている。回路基板40は、電源基板41と、センサ基板42とを備える。電源基板41およびセンサ基板42は、例えばカバー10に開けられた雌ねじ穴に、黄銅など非磁性材料のボルトが締結することで、当該カバー10に固定される。この場合、ボルトは、カバー10に取り付けられた状態で、カバー10から突出しない長さを有する。なお、電源基板41およびセンサ基板42は、必要に応じて任意に分割または一体化することができる。
The cover 10 is a ring-shaped flat plate member, and is magnetic such as, for example, silicon steel plate, carbon steel (JIS standard SS400 or S45C), martensitic stainless steel (JIS standard SUS420) or ferritic stainless steel (JIS standard SUS430). It is formed of a material having.
As shown in FIG. 9, a circuit board 40 is attached to the surface of the cover 10 facing the bearing 120. The circuit board 40 includes a power supply board 41 and a sensor board 42. The power supply board 41 and the sensor board 42 are fixed to the cover 10 by fastening bolts made of a non-magnetic material such as brass to the female screw holes formed in the cover 10, for example. In this case, the bolt has a length that does not protrude from the cover 10 when attached to the cover 10. The power supply board 41 and the sensor board 42 can be arbitrarily divided or integrated as needed.

また、カバー10には、貫通孔が開けられており、この貫通孔は、樹脂などの非磁性材料で形成された非磁性蓋17で密閉されている。後述するように、センサ基板42には、アンテナ47(後述の図10参照)が実装される。カバー10は磁性を有するので、アンテナ47からの電磁波をシールドする作用を有する。しかしながら、アンテナ47は非磁性蓋17と対向する位置に配置され、これにより、アンテナ47の電磁波は、非磁性蓋17を介して、外部の通信部へ到達することができる。 Further, the cover 10 is provided with a through hole, and the through hole is sealed with a non-magnetic lid 17 formed of a non-magnetic material such as resin. As will be described later, the antenna 47 (see FIG. 10 described later) is mounted on the sensor substrate 42. Since the cover 10 has magnetism, it has a function of shielding electromagnetic waves from the antenna 47. However, the antenna 47 is arranged at a position facing the non-magnetic lid 17, so that the electromagnetic wave of the antenna 47 can reach the external communication unit via the non-magnetic lid 17.

コイル基板20は、カバー10の軸受120と対向する側の面に取り付けられている。コイル基板20は、例えば接着剤を介してカバー10に固定されている。
図10は、カバー10とコイル基板20の構成例を示す平面図である。コイル基板20は、フレキシブル基板21と、フレキシブル基板21に設けられたコイルパターン23と、フレキシブル基板21に設けられた複数のヨーク25と、を有する。なお、ヨーク25の設置は任意である。フレキシブル基板21の平面視による形状は、回転軸Axを中心とする正円のリング状である。コイルパターン23は、フレキシブル基板21の厚さ方向に積層された複数の平面コイルを有する。平面コイルとは、絶縁体の所定の面上にパターニングされて設けられた導電体のパターンである。本実施形態においては、導電体のパターンが絶縁体の複数の面上に形成されている。これに限られず、導電体のパターンが絶縁体の1つの面上に形成されていてもよい。コイルパターン23のターン数は平面コイルの積層数に比例する。本実施形態では、センサ付き発電ユニット100の用途によって、平面コイルの積層数を変化させ発電量を調整してもよい。
また、コイルパターン23は、平面視で、回転軸Axを中心とする円の円周方向に沿って凹凸が交互に並ぶように延設されている。この凹凸の凹部にヨーク25が1つずつ配置されている。コイルパターン23は、後述するエンコーダマグネットの磁気変化を検出できる位置に角度センサを配置するため、一部円形を欠けさせる形状となってもかまわない。
The coil substrate 20 is attached to the surface of the cover 10 facing the bearing 120. The coil substrate 20 is fixed to the cover 10 via, for example, an adhesive.
FIG. 10 is a plan view showing a configuration example of the cover 10 and the coil substrate 20. The coil substrate 20 has a flexible substrate 21, a coil pattern 23 provided on the flexible substrate 21, and a plurality of yokes 25 provided on the flexible substrate 21. The installation of the yoke 25 is optional. The shape of the flexible substrate 21 in a plan view is a perfect circular ring centered on the rotation axis Ax. The coil pattern 23 has a plurality of flat coils laminated in the thickness direction of the flexible substrate 21. The flat coil is a pattern of a conductor provided by patterning on a predetermined surface of an insulator. In this embodiment, a conductor pattern is formed on a plurality of surfaces of the insulator. Not limited to this, the pattern of the conductor may be formed on one surface of the insulator. The number of turns of the coil pattern 23 is proportional to the number of laminated flat coils. In the present embodiment, the number of stacked flat coils may be changed to adjust the amount of power generation depending on the application of the power generation unit 100 with a sensor.
Further, the coil pattern 23 is extended so that irregularities are alternately arranged along the circumferential direction of the circle centered on the rotation axis Ax in a plan view. One yoke 25 is arranged in each of the concave and convex recesses. Since the angle sensor is arranged at a position where the magnetic change of the encoder magnet, which will be described later, can be detected, the coil pattern 23 may have a shape in which a part of the circle is chipped.

また、電源基板41とセンサ基板42とは、平面視で、コイル基板20よりも外周側に取り付けられている。電源基板41には、電源部43が実装されている。電源部43は、発電部50(後述の図11参照)から供給された単相交流電力を直流電圧に変換して、センサ基板42へ供給する。 Further, the power supply board 41 and the sensor board 42 are attached to the outer peripheral side of the coil board 20 in a plan view. A power supply unit 43 is mounted on the power supply board 41. The power supply unit 43 converts the single-phase AC power supplied from the power generation unit 50 (see FIG. 11 described later) into a DC voltage and supplies it to the sensor substrate 42.

センサ基板42には、センサ44と、制御回路部45と、アンテナ47とが実装されている。センサ44は、例えば、加速度センサ441と、温度センサ442および角度センサ443を有する。なお、センサ44、制御回路部45およびアンテナ47は、別々のIC(Integrated Circuit)チップで構成されていてもよいし、それらの一部または全部が1つのICチップで構成されていてもよい。 A sensor 44, a control circuit unit 45, and an antenna 47 are mounted on the sensor board 42. The sensor 44 includes, for example, an acceleration sensor 441, a temperature sensor 442, and an angle sensor 443. The sensor 44, the control circuit unit 45, and the antenna 47 may be composed of separate IC (Integrated Circuit) chips, or a part or all of them may be composed of one IC chip.

また、図10では簡略化しているが、コイルパターン23の両端は、リード線16を介して電源基板41に接続される。なお、本実施形態において、コイルパターン23と電源基板41との接続は、リード線16ではなく、FPC(Flexible Printed Circuit)コネクタを介して行われてもよい。または、コイル基板20を延長して電源基板41と直接接続されてもよい。FPCコネクタを使用した接続では、半田が不要となるので、センサ付き発電ユニット100の生産性をさらに高めることができる。 Further, although simplified in FIG. 10, both ends of the coil pattern 23 are connected to the power supply board 41 via the lead wire 16. In this embodiment, the coil pattern 23 and the power supply board 41 may be connected to each other via an FPC (Flexible Printed Circuit) connector instead of the lead wire 16. Alternatively, the coil board 20 may be extended and directly connected to the power supply board 41. Since soldering is not required for the connection using the FPC connector, the productivity of the power generation unit 100 with a sensor can be further increased.

図8および図9に戻って、回転部30は、リング状の磁気トラック31と、リング状の基材33と、リング状の取付け治具35と、を有する。基材33および取付け治具35は、磁性を持つ金属材料であることが望ましい。磁気トラック31は、基材33の一方の面側に設けられている。取付け治具35は、基材33の他方の面側に固定されている。取付け治具35は、基材33の他方の面側から、基材33の中央に位置する貫通した開口部を通って、基材33の一方の面側に突き出ている。基材33の一方の面側はカバー10と対向する面側である。基材33の他方の面側はバックカバー60と対向する面側である。
なお、磁気トラック31は、基材33に対して着脱可能な構成であってもよい。また、上述したようにバックカバー60を設置しない場合、磁気トラック31は、軸受120に設けられていてもよい。この場合、例えば、磁気トラック31は、軸受120に形成された溝に圧入されていてもよい。
Returning to FIGS. 8 and 9, the rotating portion 30 has a ring-shaped magnetic track 31, a ring-shaped base material 33, and a ring-shaped mounting jig 35. It is desirable that the base material 33 and the mounting jig 35 are magnetic metal materials. The magnetic track 31 is provided on one surface side of the base material 33. The mounting jig 35 is fixed to the other surface side of the base material 33. The mounting jig 35 projects from the other surface side of the base material 33 to one surface side of the base material 33 through a penetrating opening located in the center of the base material 33. One surface side of the base material 33 is the surface side facing the cover 10. The other surface side of the base material 33 is the surface side facing the back cover 60.
The magnetic track 31 may be detachable from the base material 33. Further, when the back cover 60 is not installed as described above, the magnetic track 31 may be provided on the bearing 120. In this case, for example, the magnetic track 31 may be press-fitted into the groove formed in the bearing 120.

本実施形態では、磁気トラック31と基材33とを合わせて、エンコーダマグネットという。例えば、エンコーダマグネットは、金属製の基材の一方の面にプラスチックマグネットが形成され、形成されたプラスチックマグネットの表面にN極とS極とが交互に着磁されることにより形成される。取付け治具35は、エンコーダマグネットを、センサ付き発電ユニット100と軸受120とに通される軸部に取り付けるために使用される。 In the present embodiment, the magnetic track 31 and the base material 33 are collectively referred to as an encoder magnet. For example, an encoder magnet is formed by forming a plastic magnet on one surface of a metal base material and alternately magnetizing north and south poles on the surface of the formed plastic magnet. The mounting jig 35 is used to mount the encoder magnet on the shaft portion that is passed through the power generation unit 100 with a sensor and the bearing 120.

磁気トラック31は、N極31NとS極31Sとからなる磁極対311を複数有する。複数の磁極対311は、磁気トラック31の円周方向に並んでいる。N極31NおよびS極31Sは、交互に配置されている。
また、磁気トラック31における隣り合うN極31NとS極31Sとの中心間の距離は、コイル基板20における隣り合うヨーク25の中心間の距離と同じ長さになっている。
The magnetic track 31 has a plurality of magnetic pole pairs 311 including N pole 31N and S pole 31S. The plurality of magnetic pole pairs 311 are arranged in the circumferential direction of the magnetic track 31. The north pole 31N and the south pole 31S are arranged alternately.
Further, the distance between the centers of the adjacent N poles 31N and the S poles 31S on the magnetic track 31 is the same as the distance between the centers of the adjacent yokes 25 on the coil substrate 20.

本実施形態では、回転軸Ax(図10参照)を中心に、コイル基板20に対して磁気トラック31が相対的に回転すると、隣り合うヨーク25のうち一方のヨーク25がN極と対向するときは、他方のヨーク25はS極と対向する。また、一方のヨーク25がS極と対向するときは、他方のヨーク25はN極と対向する。つまり、コイル基板20の隣り合うヨーク25は、磁気トラック31の同一磁極と対向することはない。これにより、一方のヨーク25を通る磁束密度の変化の位相と、他方のヨーク25を通る磁束密度の変化の位相は、180°ずれた状態となる。 In the present embodiment, when the magnetic track 31 rotates relative to the coil substrate 20 about the rotation axis Ax (see FIG. 10), when one of the adjacent yokes 25 faces the north pole. The other yoke 25 faces the S pole. Further, when one yoke 25 faces the S pole, the other yoke 25 faces the N pole. That is, the adjacent yokes 25 of the coil substrate 20 do not face the same magnetic pole of the magnetic track 31. As a result, the phase of the change in the magnetic flux density passing through one yoke 25 and the phase of the change in the magnetic flux density passing through the other yoke 25 are shifted by 180 °.

このように、コイル基板20に対して磁気トラック31が相対的に回転すると、ヨーク25と対向する磁極が交互に替わる。これにより、ヨーク25を通る磁束密度が周期的に変化する。この磁束密度の周期的な変化に応じて、ヨーク25の周りに位置するコイルパターン23に電圧変化(例えば、正弦波の交流電圧)が発生する。 In this way, when the magnetic track 31 rotates relative to the coil substrate 20, the magnetic poles facing the yoke 25 alternate. As a result, the magnetic flux density passing through the yoke 25 changes periodically. A voltage change (for example, a sinusoidal AC voltage) is generated in the coil pattern 23 located around the yoke 25 in response to the periodic change in the magnetic flux density.

図11は、センサ付き軸受1が備える回路基板40の構成例を示す図である。回路基板40は、上述したように、電源基板41と、センサ基板42と、を備える。ここで、センサ基板42は、角度センサ基板42aと、制御基板42bと、を備える。
電源基板41は、整流回路43aを備える。この整流回路431は、電源部43(図10参照)に含まれる。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of the circuit board 40 included in the bearing 1 with a sensor. As described above, the circuit board 40 includes a power supply board 41 and a sensor board 42. Here, the sensor board 42 includes an angle sensor board 42a and a control board 42b.
The power supply board 41 includes a rectifier circuit 43a. The rectifier circuit 431 is included in the power supply unit 43 (see FIG. 10).

発電部50は、磁気トラック31(図8参照)とコイル基板20(図9参照)と、を備える。発電部50は、軸受120の外輪と内輪との相対的な回転に基づいて発電し、センサ基板42に電力を供給する。
発電部50は、単相交流電力を発電して整流回路431に出力する。整流回路431は、発電部50で発電された単相交流電力を全波整流して直流電力へと変換する。整流回路431としてダイオードブリッジが例示されるが、本実施形態はこれに限定されない。整流回路431から出力された直流電力は、不図示の平滑回路により平滑化され安定した電源となる。その後、不図示の蓄電回路および蓄電器に蓄電される。蓄電器に蓄電された直流電力は、計測を行うタイミングで不図示の定電圧出力回路により一定電圧に調整された後、センサ基板42に出力される。
The power generation unit 50 includes a magnetic track 31 (see FIG. 8) and a coil substrate 20 (see FIG. 9). The power generation unit 50 generates electric power based on the relative rotation of the outer ring and the inner ring of the bearing 120, and supplies electric power to the sensor substrate 42.
The power generation unit 50 generates single-phase AC power and outputs it to the rectifier circuit 431. The rectifier circuit 431 full-wave rectifies the single-phase AC power generated by the power generation unit 50 and converts it into DC power. A diode bridge is exemplified as the rectifier circuit 431, but the present embodiment is not limited to this. The DC power output from the rectifier circuit 431 is smoothed by a smoothing circuit (not shown) to provide a stable power supply. After that, it is stored in a power storage circuit and a power storage device (not shown). The DC power stored in the capacitor is adjusted to a constant voltage by a constant voltage output circuit (not shown) at the timing of measurement, and then output to the sensor board 42.

センサ基板42の角度センサ基板42aには、角度センサ443が実装されている。また、センサ基板42の制御基板42bには、加速度センサ441と、マイコン451と、外部メモリ452と、無線モジュール(送信部)453と、が実装されている。マイコン451、外部メモリ452および無線モジュール453は、制御回路部45(図10参照)に含まれる。
加速度センサ441および角度センサ443は、電源基板41から供給される直流電力を使用して、加速度や回転角度を検出する。
例えば、角度センサ443は、磁気トラック31の側方に位置するように角度センサ基板42aに実装されている。磁気トラック31を有する回転部30は軸受120の内輪に固定されており、角度センサ443は、軸受120の内輪と共に磁気トラック31が回転することによって変化する磁束密度を検出することによって、軸受120の外輪に対する内輪の回転角度を検出する。
なお、角度センサ443の種類は、インクリメンタル型であってもよいし、アブソリュート型であってもよい。
The angle sensor 443 is mounted on the angle sensor board 42a of the sensor board 42. Further, the acceleration sensor 441, the microcomputer 451 and the external memory 452, and the wireless module (transmitter) 453 are mounted on the control board 42b of the sensor board 42. The microcomputer 451 and the external memory 452 and the wireless module 453 are included in the control circuit unit 45 (see FIG. 10).
The acceleration sensor 441 and the angle sensor 443 detect the acceleration and the rotation angle by using the DC power supplied from the power supply board 41.
For example, the angle sensor 443 is mounted on the angle sensor board 42a so as to be located on the side of the magnetic track 31. The rotating portion 30 having the magnetic track 31 is fixed to the inner ring of the bearing 120, and the angle sensor 443 detects the magnetic flux density that changes as the magnetic track 31 rotates together with the inner ring of the bearing 120, thereby detecting the magnetic flux density of the bearing 120. Detects the rotation angle of the inner ring with respect to the outer ring.
The type of the angle sensor 443 may be an incremental type or an absolute type.

マイコン451は、CPU451aと、DMAC451bと、内部メモリ451cと、を備える。マイコン451は、センサ44から取得した計測値を外部メモリ452に書き込む。
ここで、マイコン451は、図1の制御部210に対応している。つまり、CPU451aが図1のCPU211に対応し、DMAC451bが図1のDMAC212に対応している。また、センサ44が図1の計測部220に対応し、外部メモリ452が図1の記録部230に対応している。
The microcomputer 451 includes a CPU 451a, a DMAC 451b, and an internal memory 451c. The microcomputer 451 writes the measured value acquired from the sensor 44 to the external memory 452.
Here, the microcomputer 451 corresponds to the control unit 210 of FIG. That is, the CPU 451a corresponds to the CPU 211 of FIG. 1, and the DMAC451b corresponds to the DMAC 212 of FIG. Further, the sensor 44 corresponds to the measurement unit 220 of FIG. 1, and the external memory 452 corresponds to the recording unit 230 of FIG.

無線モジュール453は、CPU451aの制御下で、内部メモリ451cや外部メモリ452に記憶されたデータを外部に送信する。この無線モジュール453は、図10のアンテナ47を備える。例えば、無線モジュール453は、無線通信によりデータを外部装置に送信する。送信されたデータは、外部装置の通信部で受信され、処理される。
なお、本実施形態では、センサ付き軸受1と外部装置とが無線通信を行う場合について説明したが、センサ付き軸受1と外部装置との間で通信可能な構成であれば、その通信規格は問わない。つまり、センサ付き軸受1から外部装置へのデータ送信は、有線通信により行ってもよい。
Under the control of the CPU 451a, the wireless module 453 transmits the data stored in the internal memory 451c and the external memory 452 to the outside. The wireless module 453 includes the antenna 47 of FIG. For example, the wireless module 453 transmits data to an external device by wireless communication. The transmitted data is received and processed by the communication unit of the external device.
In the present embodiment, the case where the sensor-equipped bearing 1 and the external device perform wireless communication has been described, but the communication standard does not matter as long as the sensor-equipped bearing 1 and the external device can communicate with each other. Absent. That is, data transmission from the bearing 1 with a sensor to the external device may be performed by wired communication.

なお、ここでは、センサ44から取得した計測値を外部メモリ452に書き込む場合について説明したが、センサ44から取得した計測値を内部メモリ451cに書き込むようにしてもよいし、内部メモリ451cと外部メモリ452とを併用してもよい。また、内部メモリ451cと外部メモリ452とは1つのメモリであってもよい。 Although the case where the measured value acquired from the sensor 44 is written to the external memory 452 has been described here, the measured value acquired from the sensor 44 may be written to the internal memory 451c, or the internal memory 451c and the external memory may be written. It may be used in combination with 452. Further, the internal memory 451c and the external memory 452 may be one memory.

上述したように、本実施形態における計測システム200は、小型化かつ省電力化を実現することができ、小型のデバイス筐体内にも格納可能である。そのため、本計測システム200は、上記のような磁気エンコーダを利用したセンサ付き軸受1において、軸受の内輪と外輪との狭い空間にも格納可能で、同一筐体でセンサデバイスを構築することが可能になる。また、外部からの電源供給の無い自己発電機能を有するデータ無線送信型のデバイスにも適用可能である。
このように、自己発電機能を有するデータ無線送信型のセンサ付き軸受1に適用した計測システム200は、自己発電機能により生成された微小な電力を用いて、軸受に関する物理量を軸受の回転位置(角度)と対応付けたデータを取得し、外部装置へ無線送信することが可能である。
なお、ここでは、自己発電機能を有するセンサ付き軸受1に適用する場合について説明したが、電源は外部給電であってもよい。
As described above, the measurement system 200 in the present embodiment can be miniaturized and power-saving, and can be stored in a small device housing. Therefore, in the bearing 1 with a sensor using the magnetic encoder as described above, the measurement system 200 can be stored in a narrow space between the inner ring and the outer ring of the bearing, and the sensor device can be constructed in the same housing. become. It is also applicable to data wireless transmission type devices having a self-power generation function without external power supply.
As described above, the measurement system 200 applied to the data wireless transmission type sensor-equipped bearing 1 having the self-power generation function uses the minute electric power generated by the self-power generation function to measure the physical quantity related to the bearing to the rotation position (angle) of the bearing. ) Can be acquired and wirelessly transmitted to an external device.
Although the case of applying to the bearing 1 with a sensor having a self-power generation function has been described here, the power source may be an external power source.

さらに、上述したセンサ付き軸受1は、例えば水車の軸受部に適用することができる。
図12は、センサ付き軸受1を備えるペルトン水車300の構成を示す図である。
ペルトン水車300は、羽根車(ランナ)311を備える。ランナ311の外周には、多数個の羽根(バケット)312が設けられている。
また、ペルトン水車300は、複数個(図12では、2個)のノズル321を備える。各ノズル321内には、ニードル弁322が進退移動可能に配置されている。ニードル弁322によってノズル321の開度を制御し、ノズル321の先端から水を噴射すると、羽根312がその水を受け、羽根車311が回転する。ペルトン水車300は、この羽根車311の回転によって発電する。
Further, the bearing 1 with a sensor described above can be applied to, for example, a bearing portion of a water turbine.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a Pelton turbine 300 including a bearing 1 with a sensor.
The Pelton turbine 300 includes an impeller (runner) 311. A large number of blades (buckets) 312 are provided on the outer circumference of the runner 311.
Further, the Pelton turbine 300 includes a plurality of nozzles 321 (two in FIG. 12). A needle valve 322 is arranged in each nozzle 321 so as to be movable back and forth. When the opening degree of the nozzle 321 is controlled by the needle valve 322 and water is injected from the tip of the nozzle 321, the blade 312 receives the water and the impeller 311 rotates. The Pelton turbine 300 generates electricity by rotating the impeller 311.

羽根車311の回転中は、各羽根312に水が当たることで軸受に振動が発生する。このとき、ペルトン水車300が備える複数の羽根312のうちのいずれかに何らかの異常が発生している場合、その羽根312に水が当たったときの振動レベルは、他の羽根312に水が当たったときの振動レベルとは異なる。
したがって、ペルトン水車300の軸受部に上述したセンサ付き軸受1を設置して、軸受の振動と回転位置(角度)とを対応付けた計測データを取得し、取得した計測データを解析することで、どの羽根311に異常が発生しているかを特定することができる。例えば、4番目の羽根312に異常が発生していると特定された場合、異常が発生している4番目の羽根312のみを修理、交換することができ、メンテナンスのコストを低減させることができる。
During the rotation of the impeller 311 the bearings vibrate when water hits each of the blades 312. At this time, if any abnormality has occurred in any of the plurality of blades 312 of the Pelton turbine 300, the vibration level when the blades 312 are exposed to water is the vibration level when the other blades 312 are exposed to water. It is different from the vibration level at the time.
Therefore, by installing the above-mentioned bearing 1 with a sensor in the bearing portion of the Pelton wheel 300, acquiring measurement data in which the vibration of the bearing and the rotation position (angle) are associated with each other, and analyzing the acquired measurement data, It is possible to identify which blade 311 has an abnormality. For example, when it is identified that an abnormality has occurred in the fourth blade 312, only the fourth blade 312 in which the abnormality has occurred can be repaired or replaced, and the maintenance cost can be reduced. ..

(変形例)
上記実施形態においては、回転機器が軸受である場合について説明したが、回転機器は、例えば歯車であってもよい。この場合にも、歯車の振動を計測する加速度センサと、歯車の回転角度を計測する角度センサとをマイコンにつなぐことで、歯車の振動と回転位置(角度)とを対応付けた計測データを取得する計測システムを構成することができる。この場合、取得された計測データをもとに、歯車のどの歯に異常が発生しているかといった診断が可能となる。
また、上記実施形態においては、軸受に関する物理量として、軸受の振動を示す加速度を検出する加速度センサを用いる場合について説明したが、物理量は振動(加速度)に限定されない。例えば、軸受において生じる摩擦音を検出する超音波センサを用いることもできる。この場合にも、軸受のどの位置(角度)で異常音が発生しているかを特定することが可能となる。
(Modification example)
In the above embodiment, the case where the rotating device is a bearing has been described, but the rotating device may be, for example, a gear. Also in this case, by connecting an acceleration sensor that measures the vibration of the gear and an angle sensor that measures the rotation angle of the gear to the microcomputer, measurement data that associates the vibration of the gear with the rotation position (angle) is acquired. The measurement system can be configured. In this case, based on the acquired measurement data, it is possible to diagnose which tooth of the gear has an abnormality.
Further, in the above embodiment, a case where an acceleration sensor for detecting an acceleration indicating vibration of the bearing is used as a physical quantity related to the bearing has been described, but the physical quantity is not limited to vibration (acceleration). For example, an ultrasonic sensor that detects the frictional noise generated in the bearing can also be used. Also in this case, it is possible to identify at which position (angle) of the bearing the abnormal noise is generated.

また、上記実施形態においては、加速度データと角度データとを対応付けた計測データを取得する場合について説明したが、加速度データおよび角度データを含む3種類以上の計測値を対応付けた計測データを取得することもできる。この場合、3種類以上のセンサの各計測値を、各センサのいずれかにおける計測値の更新完了タイミングに同期して取得する。例えば、各計測値を、3種類以上のセンサのうちの少なくとも2つのセンサにおいて更新周期が長い方の更新完了タイミングに同期して取得する。 Further, in the above embodiment, the case of acquiring the measurement data in which the acceleration data and the angle data are associated with each other has been described, but the measurement data in which the acceleration data and the angle data are associated with three or more types of measured values are acquired. You can also do it. In this case, the measured values of the three or more types of sensors are acquired in synchronization with the update completion timing of the measured values in any of the sensors. For example, each measured value is acquired in synchronization with the update completion timing of the longer update cycle in at least two sensors of the three or more types of sensors.

さらに、上記実施形態においては、計測データを軸受の異常診断に用いる場合について説明したが、計測データの使用方法は問わない。つまり、計測データは、異常診断以外にも使用可能である。
例えば、上述したセンサ付き軸受1をロボットアームの関節部に適用した場合、ロボットアームがどの角度であるときに振動が発生するかを特定することができる。したがって、この場合には、振動が発生しない軌道を描いてアーム先端が移動するようにティーチングするようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the case where the measurement data is used for the abnormality diagnosis of the bearing has been described, but the method of using the measurement data does not matter. That is, the measurement data can be used for purposes other than abnormality diagnosis.
For example, when the above-mentioned bearing 1 with a sensor is applied to the joint portion of the robot arm, it is possible to specify at what angle the robot arm causes vibration. Therefore, in this case, teaching may be performed so that the tip of the arm moves in a trajectory in which vibration does not occur.

なお、上記の同期計測システムの構成は、回転機器に限って適用されるものではなく、例えば直動機構にも適用可能である。直動機構に適用した場合、水平方向の位置とその機器に関する物理量とを同期して計測することができる。
また、上記の同期計測システムは、角度(位置)と他の物理量とを同期計測するシステムに限らず、複数の異なるセンサによりそれぞれ計測された複数の物理量を同期計測するシステムに適用可能である。例えば、工場内のパイプ内の流体の圧力変化と振動とを同期計測するシステムに適用することができる。この場合、パイプの破損などの故障検知や予知を行うことができる。
The configuration of the synchronous measurement system described above is not limited to rotating equipment, and can be applied to, for example, a linear motion mechanism. When applied to a linear motion mechanism, the horizontal position and the physical quantity related to the device can be measured in synchronization.
Further, the above-mentioned synchronous measurement system is applicable not only to a system for synchronously measuring an angle (position) and another physical quantity, but also to a system for synchronously measuring a plurality of physical quantities measured by a plurality of different sensors. For example, it can be applied to a system that synchronously measures the pressure change and vibration of a fluid in a pipe in a factory. In this case, failure detection and prediction such as pipe breakage can be performed.

1…センサ付き軸受、100…センサ付き発電ユニット、120…軸受、200…計測システム、210…制御部、211…CPU、212…DMAコントローラ(DMAC)、220…計測部、221…加速度センサ、222…角度センサ、230…記録部、231…メモリ 1 ... Bearing with sensor, 100 ... Power generation unit with sensor, 120 ... Bearing, 200 ... Measurement system, 210 ... Control unit, 211 ... CPU, 212 ... DMA controller (DMAC), 220 ... Measurement unit, 221 ... Acceleration sensor, 222 ... angle sensor, 230 ... recording unit, 231 ... memory

Claims (9)

軸受と、
前記軸受に関する物理量を計測し、第1の更新周期で計測値を更新し保持する第1のセンサと、
前記軸受の回転角度を計測し、第2の更新周期で計測値を更新し保持する第2のセンサと、
前記第1のセンサが保持する計測値と前記第2のセンサが保持する計測値とを、前記第1のセンサおよび前記第2のセンサのいずれかにおける前記計測値の更新完了タイミングに同期して取得する取得部と、を備えることを特徴とするセンサ付き軸受。
Bearings and
A first sensor that measures physical quantities related to the bearing and updates and holds the measured values in the first update cycle.
A second sensor that measures the rotation angle of the bearing and updates and holds the measured value in the second update cycle.
The measured value held by the first sensor and the measured value held by the second sensor are synchronized with the update completion timing of the measured value in either the first sensor or the second sensor. A bearing with a sensor, which comprises an acquisition unit to acquire.
前記第1のセンサは、前記軸受の振動を計測する加速度センサを含み、
前記第2のセンサは、前記軸受の外輪に対する内輪の相対的な回転角度を計測する角度センサであることを特徴とする請求項1に記載のセンサ付き軸受。
The first sensor includes an acceleration sensor that measures the vibration of the bearing.
The sensor-equipped bearing according to claim 1, wherein the second sensor is an angle sensor that measures the relative rotation angle of the inner ring with respect to the outer ring of the bearing.
前記第1の更新周期と前記第2の更新周期とは異なり、
前記取得部は、
前記第1のセンサが保持する計測値と前記第2のセンサが保持する計測値とを、前記第1のセンサおよび前記第2のセンサのうち更新周期の長い方における前記更新完了タイミングに同期して取得することを特徴とする請求項1または2に記載のセンサ付き軸受。
Unlike the first update cycle and the second update cycle,
The acquisition unit
The measured value held by the first sensor and the measured value held by the second sensor are synchronized with the update completion timing in the longer update cycle of the first sensor and the second sensor. The sensor-equipped bearing according to claim 1 or 2, wherein the bearing is obtained.
前記取得部は、
前記第1のセンサが保持する計測値と前記第2のセンサが保持する計測値とを、DMA(Direct Memory Access)転送する制御部と、
前記制御部によりDMA転送された前記第1のセンサの計測値と前記第2のセンサの計測値とを対応付けて記録する記録部と、を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のセンサ付き軸受。
The acquisition unit
A control unit that transfers the measured value held by the first sensor and the measured value held by the second sensor by DMA (Direct Memory Access).
Any of claims 1 to 3, further comprising a recording unit that records the measured value of the first sensor and the measured value of the second sensor in association with each other and recorded by DMA transfer by the control unit. The bearing with a sensor according to item 1.
前記第1のセンサおよび前記第2のセンサのうち少なくとも1つのセンサは、前記計測値の更新が完了するたびに更新完了信号を出力可能であり、
前記制御部は、
前記更新完了信号を出力可能なセンサのいずれかから出力される前記更新完了信号を、前記DMA転送のトリガとすることを特徴とする請求項4に記載のセンサ付き軸受。
At least one of the first sensor and the second sensor can output an update completion signal each time the update of the measured value is completed.
The control unit
The bearing with a sensor according to claim 4, wherein the update completion signal output from any of the sensors capable of outputting the update completion signal is used as a trigger for the DMA transfer.
前記記録部は、前記計測値を無変換で記録することを特徴とする請求項4または5に記載のセンサ付き軸受。 The bearing with a sensor according to claim 4 or 5, wherein the recording unit records the measured value without conversion. 前記取得部により取得された計測値を外部装置に送信する送信部をさらに備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のセンサ付き軸受。 The bearing with a sensor according to any one of claims 1 to 6, further comprising a transmission unit that transmits the measured value acquired by the acquisition unit to an external device. 前記軸受の外輪と内輪との相対的な回転に基づいて発電し、前記第1のセンサ、前記第2のセンサおよび前記取得部に電力を供給する発電部をさらに備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のセンサ付き軸受。 The claim is further comprising a power generation unit that generates electric power based on the relative rotation of the outer ring and the inner ring of the bearing, and supplies electric power to the first sensor, the second sensor, and the acquisition unit. The bearing with a sensor according to any one of 1 to 7. 回転機器に関する物理量を計測し、第1の更新周期で計測値を更新し保持する第1のセンサと、
前記回転機器の回転角度を計測し、第2の更新周期で計測値を更新し保持する第2のセンサと、
前記第1のセンサが保持する計測値と前記第2のセンサが保持する計測値とを、前記第1のセンサおよび前記第2のセンサのいずれかにおける前記計測値の更新完了タイミングに同期して取得する取得部と、を備えることを特徴とする同期計測システム。
A first sensor that measures physical quantities related to rotating equipment and updates and holds the measured values in the first update cycle.
A second sensor that measures the rotation angle of the rotating device and updates and holds the measured value in the second update cycle.
The measured value held by the first sensor and the measured value held by the second sensor are synchronized with the update completion timing of the measured value in either the first sensor or the second sensor. A synchronous measurement system characterized by having an acquisition unit for acquisition.
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