专利名称：无线传感器、带传感器的滚动轴承、管理装置及监视装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可检测组装在机械装置(例如铁道车辆、汽车、运输车等移动体、连铸及轧钢机等设备)中的轴承、齿轮箱、主轴等的状态(振动、温度、转速等状态)并对其进行预防保养的带传感器的轴承装置。本发明还涉及检测组装在车床、机械加工中心、注射成形机、半导体制造装置等的圆头螺栓及线性导向件等的状态(振动、温度、速度等状态)，并可进行预防维护的带传感器的直动装置。还涉及安装在产业机械及汽车、铁道车辆等车辆上无线发送显示运转状态的信号的无线传感器及轴承装置或直动装置、接收发送的信号的管理装置以及使用了这些装置的监视装置。
背景技术：
支承如汽车、铁道车辆等车辆的车轴的旋转轴的轴承以及用于加工机械或组装装置等产业机械的圆头螺钉或线性导向件等直动装置及轴承会因运动产生振动(即加速度的变化)或因摩擦而发热。这些振动或温度会影响轴承或直动装置的寿命，同时，与产业机械等的精度或车辆等的安全性相关，因此，最好是适当地进行计测监视其额定状态。另外，旋转运动的轴承的转速对把握安装该轴承的装置等的运转状态是很重要的，往往要进行不断的监视。
于是，就将具有加速度计的通用的振动传感器、具有热电偶等的通用的温度传感器或用于检测转速的旋转传感器等安装作为对象的轴承的罩上或直动装置的可动体上，用电线与计测装置连接，监视振动或温度等。
现有的轴承装置例如如图30所示，在装有滚动轴承1100的罩1102上另外独立配设有温度传感器1104和转速传感器1106，利用这些温度传感器1104和转速传感器1106检测滚动轴承1100的运转状态(温度变化、转速变化等)。
但是，滚动轴承1100的运转状态除温度变化和转速变化等之外，还有例如外力引起的冲击载荷施加在滚动轴承时产生的冲击振动和伴随滚动轴承的磨耗、剥离或龟裂等产生的异常振动。象现有轴承装置那样仅设置温度传感器1104和转速传感器1106，则即使轴承产生剥离等异常，温度传到温度测定部也要花费时间，而在轻微异常时轴承温度并不太上升，难于在这种异常产生初期检测该异常。
当另外独立配设温度传感器1104和转速传感器1106时，必须在轴承装置内确保其设置空间，其结果难于实现装置的小型化。
另外，利用该传感器1104、1106检测的转速、温度等信号要传送到10～20m之外的装于车辆车体侧的控制装置。这里，转速信号为数字信号，温度信号为模拟信号。
但是，由于安装在轴承装置的传感器1104、1106至安装在车辆车体侧的控制装置的距离为10～20m，故传感器1104、1106检测的转速、温度等信号通过信号传送会使输出波形失真，易受噪音影响。尤其是作为模拟信号的温度信号会产生输出波形失真或易受噪音影响降低测定精度。当用同一电缆传输数字信号的转速信号和模拟信号的温度信号时，会因电磁耦合(静电耦合、电磁诱导、电磁波产生的耦合)使来自转速信号的噪音干扰作为模拟信号的温度信号。
另外，目前，这种带传感器的轴承装置中，例如如图31所示，在装有滚动轴承2100的罩2102上配设有振动传感器2104及温度传感器2106，这些振动传感器2104及温度传感器2106通过电缆2108、2110连接(有线连接)在监视器2112及温度计2114上。这种情况下，滚动轴承2100的运转中产生的振动及温度的状态变化由振动传感器2104及温度传感器2106检测，各检测数据通过电缆2108、2110发送到监视器2112及温度计2114。然后，根据此时发送到监视器2112及温度计2114的检测数据，由记录仪2116进行振动状态和温度状态的记录统计处理，同时，由警报装置2118进行振动变化及温度变化的监视警报处理。
但是，在现有的带传感器的轴承装置中，来自振动传感器2104及温度传感器2106的检测数据要通过电缆2108、2110发送(有线发送)到设置于外部的监视器2112、温度计2114等。这种情况下，当增加振动传感器2104及温度传感器2106的设置个数时，必须相应增加向外部传送的电缆2108、2110的根数，其结果，电缆21082110的配线处理烦杂，同时，配线处理用的部件数增加，使装置的制造成本升高。另外，由于装置内必须确保电缆2108、2110的配线用空间，故与此对应装置就会大型化。另外，在施加大的外部振动时，有时电缆2108、2110会破断，不能进行信号的收发。
另外，在象铁道车辆及汽车那样轴承2100及罩2102移动的情况下，需要将上述监视器2112及计测器2116搭载在该铁道车辆等的移动体上。
即使在固定的机械的情况下，在频繁拆卸轴承罩2102时，每次也都必须拆下电缆2108、2110。
但是，配设在现有轴承装置上的振动传感器2104可检测的振动波的频带是有限的，故在装置内产生的振动波极微小的情况下，不能高感度地检测该振动波。例如，在较大的振动波产生的部件的变形或破坏的情况下，现有的振动传感器2104也能进行检测。但是，在部件的变形或破坏之前也会呈现微小变形或微小裂纹、磨耗及剥离等异常振动的初兆，此时的振动为微小的数十KHz以上的高频成分的弹性波(高频振动)，故不能高感度地检测该振动状态。其结果是，即使滚动轴承2100开设产生异常，也不能早期检测该异常的征兆，难于进行装置的预防保养。
尤其是，在低速旋转时的滚动轴承2100中，由于装置内产生的振动波极微小，故用上述振动传感器2104难于高精度地检测该振动波，其结果，不能早期把握轴承的异常，温度计也几乎不显示装置内的温度上升，故不能早期掌握烧结等异常征兆。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种不需要用于输送传感器的信号的配线的无线传感器或滚动轴承装置或直动装置、接收该信号的管理装置、及将该无线传感器或滚动轴承装置及直动装置和管理装置组合使用的监视装置。
本发明的第二目的在于提供一种轴承装置或直动装置，其可将转速、温度、振动(加速度)等信号在无输出波形的失真及噪音的影响的状态下传送到安装于车辆车体侧的控制装置。
本发明第三目的在于提供一种具有可高精度检测轴承的振动状态的小型传感器的带传感器的轴承装置。
本发明的第四目的在于提供一种可检测自低频至高频的振动状态的廉价小型的带传感器的轴承装置及带传感器的直动装置。
为了实现上述目的，本发明如下构成
本发明第一方面提供一种无线传感器，其包括检测部，对检测对象进行检测；信息处理部，处理该检测部检测出的信息；通信装置，无线发送该处理部处理过的检测信息。
本发明第二方面在如本发明第一方面所述的无线传感器中，所述通信装置将所述处理部处理过的检测信息与检测部固有的识别信息一起无线发送。
本发明第三方面在如本发明第一方面所述的无线传感器中，所述检测部至少具有检测振动的振动传感器、检测温度的温度传感器及检测转速的转速传感器中的一种。
本发明第四方面在如本发明第一～第三方面中任一项所述的无线传感器中，进行收发的所述通信装置在接收到与所述检测部的识别信息对应的指令信号时，将该指令信号指定的所述检测部的所述检测信息与所述识别信息一起发送。
本发明第五方面在如本发明第一～第四方面中任一项所述的无线传感器中，所述通信装置将检测部检测的信息或与其相关的信息变换为数字信息发送。
本发明第六方面提供一种轴承装置，其至少具有内外轨道圈和配置在这些轨道圈间的多个滚动体，外侧轨道圈和内侧轨道圈中某一方为静止圈，另一方为旋转圈，如本发明第一～第五方面中任一项所述的无线传感器一体固定在所述静止圈或安装在静止圈上的部件上，或设置为与旋转圈或安装在旋转圈上的部件一体运动。
本发明第七方面提供一种轴承装置，其包括介由滚动体而相对旋转的一组轨道圈；设于该一组轨道圈内的第一轨道圈上的脉冲环；在与该脉冲环相对旋转的第二轨道圈上与所述脉冲环相向安装的如本发明第三～第五方面中任一项所述的无线传感器。
本发明第八方面在如本发明第七方面所述的轴承装置中，以FM调制方式发送与通过使所述脉冲环和所述无线传感器相对旋转由所述无线传感器的转速传感器检测的周期信号相关的信息。
本发明第九方面在如本发明第七或第八方面所述的轴承装置中，通信装置发送根据通过使所述脉冲环和所述无线传感器相对旋转在转速传感器产生的周期信号的波长或频率由信息处理部求出的轴承装置的转数和转速中的至少一者。
本发明第十方面在如本发明第七或第八方面所述的轴承装置中，通信装置发送根据通过使所述脉冲环和所述无线传感器相对旋转在转速传感器产生的周期信号的至少每一周期区段固有的识别信息。
本发明第十一方面提供一种管理装置，其包括通信机，接收自具有检测检测对象的检测部的无线传感器或轴承装置发送的信号；信号处理部，根据所述信号包含的所述检测部和所述无线传感器及所述轴承装置中至少任一项固有的识别信息，管理接收到的所述信号。
本发明第十二方面提供一种管理装置，其具有通信机，所述通信机在接收从具有检测检测对象的检测部的无线传感器或轴承装置发送的信号时，根据所述信号中包含的所述检测部固有的识别信息，选择包含预先注册在所述管理装置中的识别信息的所述信号并接收。
本发明第十三方面提供一种管理装置，其具有通信机，所述通信机接收从无线传感器或轴承装置发送的信号，并向所述无线传感器或轴承装置发送要求所述信号的指令信号。
本发明第十四方面在如本发明第十一～十三方面任一项所述的管理装置中，其与所述无线传感器及轴承装置以数字信号通信。
本发明第十五方面提供一种一种监视装置，其具有如本发明第一～第五方面中任一项所述的无线传感器或如本发明第六～第十方面中任一项所述的轴承装置、和如本发明第十一～第十四方面中任一项所述的管理装置。
本发明第十六方面提供一种一种监视装置，同时使用多个如本发明第一～第五方面中任一项所述的无线传感器和如本发明第七～第十方面中任一项所述的轴承装置，由如本发明第十一～第十四方面中任一项所述的管理装置分别以不同的固有频率的载波与每个所述无线传感器及每个所述轴承装置通信。
本发明第十七方面提供一种带传感器的滚动轴承，其具有可相互相对旋转的外圈和内圈以及组装在外圈和内圈之间的多个滚动体，外圈和内圈中至少一者为静止圈，另一者为旋转圈，由设置在静止圈、安装在静止圈上的部件以及旋转圈、安装在旋转圈上的部件中的至少一个上的检测传感器构件检测滚动轴承的状态，其中，所述检测传感器构件和外部具有无线发送或发送、接收数据的通信功能。
本发明第十八方面在如本发明第十七方面所述的带传感器的轴承装置中，还具有中继构件，可将检测传感器构件检测的检测数据无线发送到外部。
本发明第十九方面在如本发明第十八方面所述的带传感器的轴承装置中，所述中继构件上设有通信部件，该通信部件可将来自检测传感器构件的检测数据变换为规定频率分量的信号波无线向外部发送。
本发明第二十方面在如本发明第十八或十九方面所述的带传感器的轴承装置中，所述检测传感器构件和所述中继构件由电缆电连接，来自所述检测传感器构件的检测数据通过电缆传送到中继构件。
本发明第二十一方面在如本发明第十八或十九方面所述的带传感器的轴承装置中，所述检测传感器构件上设有通信部件，该通信部件可将其检测数据变换为规定频率分量的信号波无线发送到所述中继构件。
本发明第二十二方面在如本发明第十九或二十一方面所述的带传感器的轴承装置中，所述信号波是规定频率分量的电波、光波、超声波。
本发明第二十三方面在如本发明第十八或十九方面所述的带传感器的轴承装置中，所述检测传感器构件和中继构件利用电磁感应电连接，所述检测传感器构件上设有将其检测数据调制为规定的调制信号的调制电路，所述中继构件上设有解调所述调制信号的解调电路。
本发明第二十四方面在如本发明第十七方面所述的带传感器的轴承装置中，所述传感器是振动传感器、温度传感器、转速传感器、压力传感器的至少一种以上。
本发明第二十五方面在如本发明第十八方面所述的带传感器的轴承装置中，由数量少于检测传感器构件数量的中继构件中继来自具有识别序号的多个检测传感器构件的信号。
本发明第二十六方面在如本发明第十七方面所述的带传感器的轴承装置中，所述检测传感器构件具有检测滚动轴承的振动状态的声波检测传感器，由声波检测传感器检测出的检测数据无线向外部发送。
本发明第二十七方面在如本发明第二十六方面所述的带传感器的轴承装置中，所述声波检测传感器将机械性发生的振动波变换为电信号。
本发明第二十八方面在如本发明第二十六或二十七方面所述的带传感器的轴承装置中，所述声波检测传感器以组装在传感器托架上的状态设置，所述传感器托架上设有使声波检测传感器的输出放大的放大电路。
本发明第二十九方面在如本发明第二十八方面所述的带传感器的轴承装置中，所述传感器托架上设有将声波检测传感器的输出和基准值比较的比较仪、及对在规定时间内声波检测传感器的输出超过基准值的次数进行计数的计数器。
本发明第三十方面在如本发明第二十八或二十九方面所述的带传感器的轴承装置中，所述传感器托架上设有可将声波检测传感器的输出变换为规定频率分量的信号波并向外部发送的发送电路。
本发明第三十一方面在如本发明第三十方面所述的带传感器的轴承装置中，所述信号波是规定频率分量的电波、光波、超声波。
本发明第三十二方面提供一种带传感器的轴承装置，其具有滚动轴承，所述滚动轴承至少具有外圈、内圈和组装在该内外圈之间的多个滚动体，外圈和内圈的至少某一者为旋转圈，另一者为静止圈，其特征在于，包括一体型传感器，其安装在静止圈或装于静止圈的部件上，至少一个以上的检测轴承装置的状态的传感器被收纳在单一的传感器托架上；中继装置，设于该一体型传感器或轴承的附近，将来自该一体型传感器的输出信号放大或变换为适于长距离传输的信号，传送到设于装置外部的控制装置。
本发明第三十三方面在如本发明第三十二方面所述的带传感器的轴承装置中，用于检测轴承装置的状态的传感器是转速传感器、温度传感器、振动传感器中的至少任一个以上。
本发明第三十四方面在如本发明第三十二或三十三方面所述的带传感器的轴承装置中，用电缆将来自中继装置的信号取出到装置外部。
本发明第三十五方面在如本发明第三十二或三十三方面所述的带传感器的轴承装置中，将来自中继装置的信号无线取出到装置外部。
本发明第三十六方面提供一种带传感器的滚动轴承，其具有可相互相对旋转的外圈和内圈以及组装在外圈和内圈之间的多个滚动体，外圈和内圈中至少一者为静止圈，另一者为旋转圈，由设置在静止圈、安装在静止圈上的部件以及旋转圈、安装在旋转圈上的部件中的至少一个上的传感器至少检测滚动轴承的振动状态，其特征在于，所述传感器应用了两端支承结构的双压电晶片型压电元件。
本发明第三十七方面在如本发明第三十六方面所述的带传感器的轴承装置中，所述传感器具有用于测定滚动轴承的转速的转速传感器及用于测定滚动轴承温度的温度传感器中的至少一种。
本发明第三十八方面在如本发明第三十六或三十七方面所述的带传感器的轴承装置中，所述传感器与用于驱动该传感器的各种电子元件一起组装在单一的传感器托架上，所述传感器及各种电子元件安装在规定的基板上。
本发明第三十九方面在如本发明第三十六至三十八任一方面所述的带传感器的轴承装置中，设有用于使所述传感器的输出放大的放大电路。
图1是本发明实施例1的监视装置的方框图；图2是表示将图1的监视装置应用于工作机械的状态的立体图；图3是表示将图1的监视装置应用于多个加工机的状态的立体图；图4A是表示本发明实施例2的轴承装置的剖面图，图4B是图4A的F4-F4所示的轴承装置的传感器的侧视图；图5是图4A、图4B的轴承装置的方框图；图6是示意性表示将本发明实施例3的监视装置应用于汽车的状态的图；图7是用于图6的监视装置的轮毂轴承装置的剖面图；图8是图6的监视装置的方框图；图9是示意性显示图8的信号处理部输出的速度信号、发送信号、速度信息的数字信号及识别信息的数字信号的波形图；图10是概略显示本发明实施例4的带传感器的轴承装置整体结构的剖面图；图11是表示图10所示的检测传感器构件及中继构件的电路结构的方框图；图12是表示实施例4的第一变形例的检测传感器构件及中继构件的电路结构的方框图；图13是表示实施例4的第二变形例的检测传感器构件及中继构件的电路结构的方框图；图14是表示实施例4的第三变形例的检测传感器构件及中继构件的电路结构的方框图；图15是概略显示本发明实施例5的带传感器的轴承装置整体结构的剖面图；
图16是表示图15所示的检测传感器构件及中继构件的电路结构的方框图；图17是表示实施例5的第一变形例的检测传感器构件及中继构件的电路结构的方框图；图18是表示实施例5的第二变形例的检测传感器构件及中继构件的电路结构的方框图；图19是概略显示本发明实施例6的带传感器的轴承装置整体结构的剖面图；图20是概略显示本发明实施例6的带传感器的轴承装置的变形例的整体结构的剖面图；图21是表示本发明实施例7的带传感器的轴承装置的结构的图；图22是组装了声波检测传感器(AE传感器)的传感器托架的电路结构的方框图；图23是本发明实施例7的变形例的传感器托架的电路结构的方框图；图24是局部省略显示本发明轴承装置的实施例8的示意图；图25是局部省略显示本发明轴承装置的实施例9的示意图；图26是表示本发明实施例10的带传感器的轴承装置的结构的图；图27A、图27B是表示振动传感器结构的平面图，其中，图27A是不作用加速度时压电元件的状态图，图27B是作用加速度时压电元件的状态图；图28是表示振动传感器的电压输出的电路结构的图；图29是表示振动传感器的电流输出的电路结构的图；图30是表示现有轴承装置的结构的图；图31是现有带传感器的轴承装置的结构的示意图；图32是表示将传感器装置应用于直动装置的结构的图；图33是使用树脂模装的传感器托架的结构图。
具体实施例方式
参照图1至图3说明本发明的实施例1。图1所示的监视装置1由检测作为检测对象的振动和温度并发送该检测信息的无线传感器2和接收多个无线传感器2输出的信号R的管理装置3构成。
无线传感器2具有振动传感器模块4、温度传感器模块5、多路转换器6、A/D变换器7、RAM(随机存取存储器Random Access Memory)8，信号处理部9和通信装置10。振动传感器模块4具有作为检测部的振动传感器，检测作为检查对象的振动，将检测出的加速度等振动的变化变换为电信号输出。温度传感器模块5具有作为检测部的温度传感器，检测作为检查对象的温度，将检测出的温度变换为电信号输出。
多路转换器6将自振动传感器模块4及温度传感器模块5分别输出的信号以其后可分为各自独立的检测信息的方式混合。另外，多路转换器6进行的混合可以是多工通信方式，也可以是时分方式。传感器模块4、5为一个的情况下，不要该多路转换器6。也可以不用多路转换器6而设置多个A/D变换器7。
A/D变换器7将振动传感器模块4及温度传感器模块5的模拟信号变换为数字信号。RAM8是为在处理前临时保管由A/D变换器7变换后的检测信息而设置的。另外，RAM8是存储装置的一例，只要能临时保管检测信息即可。
信号处理部9依序读出临时保管在RAM8的各传感器模块4、5的检测信息，进行与振动及温度的各自预先设定的阈值比较等处理，然后，与每个传感器模块4、5固有的识别信息一起向通信装置10输出。另外，也可以将振动和温度的值本身与识别信息一起输出到通信装置10。另外，也可以是总合了A/D变换器7、RAM8及信号处理部9的处理部。
在传感器模块4、5具有多个检测部的情况下，识别信息只要按检测该检测信息的检测部提供即可。另外，当除各传感器模块4、5的识别信息外还带有各无线传感器2的识别信息进行发送，则由于管理装置3还可进行多用分类管理故可以。由于识别信息是按每个检测部提供的，故也可由传感器模块4、5添加在检测信息上输出。
通信装置10可进行发送和接收，将信号处理部9输出的信号变换为电波信号发送。另外，在难于使用电波的环境下，只要使用将信号变换为超声波或光例如红外线的通信装置10即可。
如上构成的无线传感器2利用多路转换器6对各传感器模块4、5检测出的检测信息进行多工通信，在由A/D变换器7变换为数字信号后，临时保管在RAM8中。保管的检测信息依次由信号处理部9读出并进行运算等处理，形成添加了各传感器模块4、5固有的识别信息的信号R，自通信装置10发送。另外，检测振动及温度等的间隔设定为规定的时间间隔或设定为由规定的阈值触发起动的间隔，则可减少信息量，很好。
这样，该无线传感器2由于是用电波发送检测信息，故不需要通信线。因此，在安装到加工机等的可动轴或车辆的轴承部时，可消除配线作业的烦琐。这样，使用无线传感器2的结果是可消除烦杂的配线，消除配线所需的工时。另外，由于无线传感器2发送的信号R附有各传感器模块4、5各自的识别信息，故即使由多个无线传感器2以相同的频率发送信号R，也可分别识别来自各无线传感器2的信号R。因此，接收该信号R的管理装置3可不按每个无线传感器2或传感器模块4、5来改变频率，同时，即使在追加了接收对象的无线传感器2的情况下，也可按同样的设定进行接收。而且，可根据识别信息很容易地将各无线传感器2或各传感器模块4、5检测出的检测信息进行分类。
该无线传感器2当接收对应于个别的识别信息的指令信号Q时，检测指令信号Q指定的传感器模块的最新状态，由通信装置10与识别信息一起发送。因此，在使用者想要再次确认检测信息时，可随时很容易地得到任意无线传感器的最新检测信息。
另外，也可自管理装置3以任意的时间间隔发送指令信号Q得到任意的无线传感器的最新检测信息。这样多个无线传感器2就不会完全同时期发送检测信息，消除了发送信息的缺失，提高了接收精度。
另外，图1中设于无线传感器2的振动传感器模块4和温度传感器模块5也可以仅设一者，也可以取代它们，或取代其中的一者而设置检测转速的转速传感器模块，也可以分别设置振动传感器模块4、温度传感器模块5和转速传感器模块。
下面说明管理装置3。图1所示的管理装置3具有通信机11、信号处理部12、RAM13及接口14。通信机11自周围散在的多个无线传感器2接收无线例如电波发送的信号R，将该信号R送到信号处理部12。通信机11使用的电波的频率可以是单一频率，但最好按发送接收至少使用两个频带。
信号处理部12根据送来的信号R所包含的各无线传感器2或各传感器模块4、5所固有的识别信息，将信号R所包含的检测信息进行分类。RAM13与无线传感器2的RAM8比较具有足够大的存储容量，对分类的检测信息(或信号R)进行单独管理保管。另外，RAM13是存储装置的一例，只要是可单独管理保管接收到的检测信息(或信号R)的即可。接口14与RAM并联由信号处理部12设置，将信号处理部12分类的检测信息向外部输出。
管理装置3自通信机11发送要求任意无线传感器2或传感器模块4、5的最新检测信息的指令信号Q。该指令信号Q附有与使用者指定的无线传感器2或传感器模块4、5的识别信息对应的信息例如所希望的无线传感器2或传感器模块4、5所固有的识别信息。
如上构成的管理装置3接收多个无线传感器2发送的信号R，根据该信号R所包含的传感器模块4、5的识别信息将检测信息分类并存储保管在RAM13中，同时，根据需要自接口14将保管在RAM13中的检测信息向外部输出。因此，可根据存储的各无线传感器2或传感器模块4、5的检测信息，由管理装置3的信号处理部12分析各机械装置等的运行状态，或由接口14取出到外部进行信息处理，故可进行更高精度正确的分析。
然后，由所述无线传感器2和管理装置3构成的监视装置1以规定的时间间隔或在超过预先设定在无线传感器2的信号处理部9的阈值时，由无线传感器2检测检测对象的振动和温度，并附加各无线传感器2或各传感器模块4、5的识别信息进行发送。然后，由管理装置3接收该信号R，按每个识别信息将检测信息分类并保管管理。
另外，该监视装置1通过由管理装置3发送与任意无线传感器2或传感器模块4、5对应的指令信号Q例如包含任意无线传感器2或传感器模块4、5固有的识别信息的指令信号Q，可使无线传感器2作为信号R(返回)发送该指令信号Q所含的识别信息指定的该无线传感器2的各传感器模块4、5或识别信息指定的传感器模块(4或5)的最新检测信息。因此，可由管理装置3适时地得到使用者所需的任意无线传感器2或传感器模块4、5的最新检测信息。
于是，如图2所示，将该监视装置1的无线传感器2分别安装在工作机械21的各可动轴22、23上，将管理装置3设在工作机械的主体24上。然后，由无线传感器2按规定的时间间隔检测振动和温度或旋转轴及移动轴的速度，由管理装置3接收各无线传感器2的检测信息，将各检测信息按识别信息分类保管。
这样，将监视装置1应用于工作机械21，则由于无线传感器2是无线(电波)通信，故容易向可动轴22、23的安装，并且不需通信配线，因此，即使在进行维护等需要分解周边部件时，也容易进行拆装。追加无线传感器2时，也容易安装，同时，由于信号R将检测信息和识别信息一起发送，故管理装置3可与其他无线传感器2同样按识别信息将检测信息分类管理。并且，通过从管理装置3发送带有使用者需要最新检测信息的无线传感器2的传感器模块4、5的识别信息的指令信号，可得到该传感器模块4、5的最新检测信息。另外，该指令信号通过输入工作机械21的操纵台25自管理装置3进行发送，则使用者便于使用，故很好。
通过接口14(图1)将管理装置3保管的检测信息提供给工作机械21的操纵台25，则工作机械21可有效进行自我诊断、防止运行异常。
在多个监视装置1相邻使用的情况下，将想要接收的无线传感器2的识别信息预先设定在管理装置3中，并选择想要接收的无线传感器2的检测信息进行接收。这样，就不会与其他工作机械的无线传感器2的信号干扰。
另外，如图3所示，在由设于异地的管理装置3接收设在多个加工机26例如NC车床或机械加工中心等的无线传感器2的各个检测信息并进行总括管理的情况下，先将安装在各加工机26的无线传感器2输出的信号R按每个加工机26汇总，并将其发送到管理装置3。这种情况下，可以按每个加工机26处理并存储检测信息，根据来自管理装置3的指令信号输出检测信息，也可每次检测均将检测信息与该无线传感器2或传感器模块的识别信息一起向管理装置3发送。在无线传感器2的输出小的情况下，只要使其经由中继机27即可。
这样，使用者不必为了确认及监视各加工机26的运行状况而到加工机26附近。由于使安装在加工机26的无线传感器和管理装置3之间进行无线通信，故不需敷设新的通信线，可容易地将监视装置1引入现有设备。
若无线传感器或加工机26和管理装置3之间的通信利用移动电话或PHS(Personal Handyphone System)及卫星电话等移动通信的线路，则可实时集中管理、监视大范围移动的汽车、铁道车辆的轴承及齿轮箱等的运行状况，这很理想。这种情况下，无线传感器2至管理装置3可使用移动通信线路进行通信，也可以用电波将无线传感器的信号R发送到附近的中继机27，而中继机27至管理装置3则使用移动通信线路或串并行通信(有线)、一般电话线路(有线)、LAN(Local Area Network)、有线或无线、或者互联网进行通信。管理装置3侧可用一般电话线路(有线)接收。
设置无线传感器2的设备在由于作业状况或日程等而移动到多个建筑物使用时、或为了提高生产线的使用效率准备多台所述设备保养时替换使用时，通过使用移动通信、一般电话线路、LAN或互联网使每个建筑物或房间设置的管理装置3相互间共有无线传感器的管理序号及检测信息，可无遗漏地进行监视。
另外，若将移动通信线路或一般电话线路用于监视装置1的通信，则可将管理装置3设定为在根据管理装置3接收的检测信息判断安装有发送来该检测信息的无线传感器的加工机26、汽车及铁道车辆需要维护检修时，自动自管理装置3向检修责任人携带的移动通信装置进行报告，同时，检修责任人可使用移动通信装置检索无线传感器的检测信息。
下面，参照图4A、图4B及图5说明本发明的实施例2。图4A所示的滚动轴承装置31具有轴承部32和无线传感器即传感器部33。轴承部32具有内外轨道圈34、35、配置在这轨道圈34、35之间的滚动体36、该滚动体36的护圈37和密封或遮护板351。传感器部33如图4B所示，包括检测部38，对检测对象进行检测；处理部39处理检测出的信息；通信装置40，无线发送自该处理部39输出的信号；电池41，向上述检测部38、处理部39、通信装置40供应电力。
传感器部33安装在凸缘43上，该凸缘43向外环隔圈42的中心方向形成，而该外环隔圈42与轴承部32的外圈35固定或密接为一体。检测部38具有检测振动(即加速度变化)的振动传感器44和检测温度的温度传感器45。该振动传感器44和温度传感器45为了检测轴承部32的更正确的振动和温度，分别安装在面向外环隔圈42的轴承部32的一部分上设置的凹部46a、46b上。另外，安装加速度传感器44及温度传感器45的凹部46a、46b可各自独立设置，也可设为一个。在积极地检测轴承部32的内圈34的振动和温度时，最好在与内圈34固定或密接为一体的内环隔圈47上安装传感器部33。也可采用将该传感器部33直接组装在内圈34或外圈35或密封或遮护板351上的轴承装置。或者，也可以采用将该传感器部33组装在安装于内圈34或外圈35上的部件上的轴承装置。
如图5所示，处理部39具有放大器48、比较仪49、信号处理部50和ASK(Amplitude Shift Keying)调制器51。放大器48使由振动传感器44检测的振动信号绝对值化。比较仪49将由放大器48绝对值化的振动传感器44的信号和温度传感器45输出的信号与预先设定的阈值比较，并输出其结果。信号处理部50在比较仪49输出的检测信息上添加输出该检则信息的加速度传感器44或温度传感器45固有的识别信息，并在检测信息中判断为超过抑制的检测信息上添加警报信号而输出。ASK调制器51对信号处理部50输出的信号进行调制并使其数字化(二进制化)。另外，用于进行通信的调制方式也可以是FSK(Frequency Shift Keying)方式等其他方式。通信装置40将由ASK调制器51数字化的信号变换为电波，作为信号发送。向检测部38、ASK调制器51及通信装置40等的电力供应由信号处理部50适当控制，并抑制检测时及信号输出时以外的电力消耗，则可延长电池41的寿命。
另外，在传感器部33组装在不能更换电池41的部位的情况下或平时监视振动、温度时，最好在内环隔圈47设置未图示的多极磁铁或正齿轮状的凹凸，在凸缘43或外环隔圈42设置未图示的线圈或并用磁铁的线圈，由此构成发电机，通过电源电路向检测部38、处理部39、通信装置40供应电力。另外，当在电源电路并用二次电池时，即使在发电机为运转的状态下，无线传感器也可工作，故更理想。
自轴承装置31发送来的信号R由设于安装有该轴承装置31的加工机或车辆等的主体或者异地的管理装置3接收。另外，管理装置3与实施例1说明的管理装置3相同，故省略其说明。
如上构成的轴承装置31由于是无线输出检测信息，故不需要通信线，作为加工装置的可动轴及车辆等的轴承可很容易地安装。自轴承装置31发送来的信号R附有各轴承装置31或各轴承装置31的检测部38、或者各加速度传感器44或温度传感器45固有的识别信息，故即使以同一频率发送信号R，接收该信号R的管理装置3也可容易地识别每个轴承装置31或每个检测部38、或者每个加速度传感器44或温度传感器45各自的信号R。另外，振动传感器44和温度传感器45可以只设某一种，也可以取代它们或者取代它们中的某一种而设置转速传感器。也可以分别设置振动传感器44和温度传感器45以及转速传感器。
并且，即使在追加作为接收对象的轴承装置31时，由于没有通信线，故也可很容易地追加。而且，由于在发送来的信号R上按每个检测信息附有识别信号，故即使用相同频率发送信号R也可容易地分类。
当接收到与加速度传感器44或温度传感器45、或者各检测部38或各轴承装置31固有的识别信息对应的指令信号Q时，该轴承装置31就检测指令信号Q所指定的加速度传感器44或温度传感器45、或者各检测部38或各轴承装置31的所有检测部38的最新信息，并自通信装置40与其识别信息一起发送。因此，在使用者想要得到检测信息时，可容易地随时得到任意轴承装置31的最新信息。而且，当采用与实施例1说明的管理装置3一起使用该轴承装置31的监视装置时，可得到与实施例1的监视装置1同一的效果。
另外，可以将实施例2的轴承装置31的图5所示的框图用实施例1的无线传感器2的图1所示的框图替换，也可以将实施例1的无线传感器2的图1所示的框图用实施例2的轴承装置31的图5所示的框图替换。框图不限于本实施例，只要能实现同样的效果，则也可以是其他的框图。
另外，将实施例2的轴承装置31安装在图2的工作机械21或图3的加工机26的旋转轴上使用，可得到同样的效果。
另外，不仅适用于旋转形的滚动轴承，也适用于线性导向件或圆头螺钉等。在线性导向件或圆头螺钉的情况下，可动部分相当于滚动轴承的旋转圈。
下面参照图6至图10，以为了监视汽车61的车轮62的转速而用于ABS(Anti-lock Braking System)的监视装置63为例，说明本发明的实施例3。另外，与实施例1及实施例2说明的无线传感器、轴承装置、管理装置、监视装置同样的结构，赋予相同的符号，并省略其说明。
图6所示的监视装置63包括安装在汽车61的各车轮62上的轮毂轴承装置64和安装在车体65上的管理装置66。如图7所示，轮毂轴承装置64具有车轮轴承67、脉冲环68及无线传感器69。车轮轴承67具有外圈70、第一内圈71和第二内圈72构成的一组轨道圈及与它们滚动接触的两列滚动体73。外圈70具有用螺栓固定在转向节部K的凸缘74。第一内圈71具有隔着刹车盘与车轮62用螺栓固定的凸缘75。第一内圈71内面形成有花键71a，与车轴76外面形成的花键76a嵌合，第一内圈71与车轴76用螺母77固定。第二内圈72与第一内圈71嵌合。当第一内圈71和第二内圈72在沿旋转的轴线的方向接近时，车轮轴承67的预压力变大。
脉冲环68沿周向等间隔形成有凸部78，并安装在第二内圈72上。另外，脉冲环68只要安装在与无线传感器69相对旋转的位置即可，故除第二内圈72外，也可安装在与车轴76一起旋转的旋转侧。在无线传感器69安装在旋转侧的情况下，脉冲环68安装在固定侧。
如图7所示，无线传感器69安装在外圈70上，如图8所示，具有检测转速的速度传感器模块79和信号处理部80、通信装置81及电源电路82。另外，无线传感器69只要与脉冲环68相对安装在与脉冲环68相对旋转的位置即可，故也可安装在转向节部K。
如图7所示，速度传感器模块79具有线圈83、杆84及磁铁85和旋转检测电路86。线圈83中心可通过杆84。杆84由导磁率大的部件例如用铁心等形成。杆84的一端84a与形成于脉冲环68的凸部78接近。磁铁85安装在杆84的另一端84b。旋转检测电路86检测线圈83的电流变化。当外圈70和第二内圈72相对旋转时，脉冲环68的凸部78使通过杆84的磁通密度改变。线圈83由于杆84的磁通密度的改变而产生感应电流。另外，脉冲环68只要使通过线圈83中的磁通密度改变即可，故可以是按一定间隔开孔的环，也可以是N极和S极按一定间隔交替起磁的多极磁铁等磁性体。在将多极磁铁用于脉冲环时，安装在杆84的另一端84b的磁铁85也可以不设置。杆84的形状只要是使线圈产生感应电流的形状，就不限于棒状，也可以是例如圆环状等的其他形状。
信号处理部80将旋转检测电路86检测的连续的正弦波型号变换为二进制的图9的(A)所示的矩形波速度信号88。另外，图9的(A)示意性显示了图8的信号处理部输出的速度信号，图9的(B)示意性显示了根据(A)的速度信号由通信装置以FM调制方式调制载波后的发送信号，图9的(C)示意性示出按照(A)的速度信号的周期自通信装置发送的识别信息和与该识别信息相关的速度信息的数字信号，图9的(D)示意性示出按照(A)的速度信号的周期发送的识别信息的数字信号。信号处理部80也可具有计数器87，通过计数矩形波脉冲的峰或谷的数，求轮毂轴承装置64的转数和旋转速度，将使其数值化后的信号作为速度信号输出。通过使转数或转速形成数值化的信号，可防止在发送途中因噪音等而改变速度信号88。
通信装置81使用信号处理部80形成的速度信号88，将比速度信号88的频率足够短波长的载波FM调制为图9的(B)所示的发送信号89，作为信号R发送。这种情况下，各轮毂轴承装置64使用不同频率的载波，可以由管理装置66识别发送信号89。
电源电路82利用线圈83产生的电流发电，向速度传感器模块79、信号处理部80和通信装置81供应电力。电源电路82具有二次电池90。二次电池90在轮毂轴承装置64的转速稳定时，将过剩电力蓄积(蓄电)，在轮毂轴承装置64的转速降低而供应的电力不能充分发电时，将蓄积的电放电。因此，无线传感器69不需要由电缆供应电力，并且不搭载需要更换一次电池等的电源，故适于长期使用。另外，电源电路82具有使线圈83产生的交流电流形成直流的整流电路和监视二次电池90的剩余电量等控制充电和放电的充电电路等。
另外，无线传感器69为了更可靠地发送信号，可以具有将检测出的信号放大的放大电路和使信号的波形成形的波形成形电路。另外，在由旋转检测电路86检测出的信号的频率与载波的频率比足够大、即车轴76的转速快，检测的信号为高频的情况下，有可能形成接近载波的频率，不能很好地调制载波。这种情况下，信号处理部80在将由旋转检测电路86检测出的信号二进制化后，由计数器87计数矩形波的波峰或波谷数，将与车轴76的转数或转速成比例的矩形波的信号作为速度信号输出。然后，用其将载波调制为发送信号89，作为信号R发送。
如图8所示，管理装置66具有通信机11、信号处理部12、RAM13和接口14。通信机11接收自各轮毂轴承装置64发送来的信号R，同时对各轮毂轴承装置64发送指令信号Q。通信机11内装分波器91。分波器91根据每个轮毂轴承装置64不同的载波将发送来的发送信号89分波。信号处理部12按每个轮毂轴承装置64设置，分离自轮毂轴承装置64发送来的发送信号89所含的速度信号88。另外，也可以不设分波器而设置多个通信机11，具体地说，是设置与轮毂轴承装置64对应的个数的通信机。
另外，在无线传感器69和管理装置66之间使用的信号的调制方式除FM调制外还可以是FSK调制、AM调制、ASK调制等。
如上构成的监视装置63当汽车61行走时，轮毂轴承装置64的第一及第二内圈71、72、车轴76和脉冲环68与车轮62一起旋转。脉冲环68通过与无线传感器69相对旋转，使设于速度传感器模块79的线圈83中通过的磁通密度变动。磁通密度变动时，线圈83就产生正弦波状变动的电流。利用产生的电流，电源电路82向信号处理部80和通信装置81供电。信号处理部80检测该电流的变动并使其二进制化后，输出速度信号88。通信装置81根据该速度信号88，将把载波FM调制后的发送信号89向管理装置66发送。这种情况下，由于载波按每个轮毂轴承装置64而频率不同，故可不使发送的信号产生干扰而由管理装置66接收。
管理装置66将接收的发送信号89分类为每个轮毂轴承装置64的信号，保管在RAM13中。通过接口14，将与保管在RAM13中的速度信号相关的信息，根据需要输出到控制汽车61行走的控制装置中。
在将监视装置63应用于车轮多的卡车或列车等应管理的车轮分开的车辆时，如图6的A部所示，将管理装置66的通信机11配置在与无线传感器69接近的车体65上，并与无线传感器69通信。这种情况下，自通信机11至管理装置66的配线W沿车体65安装，不会因汽车61行走而弯曲。这样，将对应的通信机11配置在轮毂轴承装置64的无线传感器69附近，且以不与安装在相同汽车61中其他车轮62上的轮毂轴承装置64的无线传感器69的发送信号89干扰的输出发送信号89通信，这种情况下，各轮毂轴承装置64的通信装置81设定的载波频率可以是相同频率。
无线传感器69可以将作为轮毂轴承装置64的检测部的速度传感器模块79检测的信息或与之相关的信息变换为数字信息，如图9的(c)所示，发送数字信号92的信号R。这种情况下，作为速度传感器模块检测的信息或与之相关的信息包括根据速度传感器模块79检测的信号得到的速度信号88、用计数器87计数该速度信号88的脉冲数并转换为轮毂轴承装置64的转数或转速等的数值的速度信息93、对应于各速度传感器模块的识别信息94、检测速度信息93的时刻等。另外，在图9的(c)中，表示了将速度信息93和识别信息94作为数字信号92发送的情况。
这样，管理装置66容易识别自轮毂轴承装置64发送来的速度信息93，故很理想。通过用数字信号92发送速度信息89，即使周围的噪音等使数字信号92劣化也可由接收侧再生，可防止速度信息89的缺失。通过在速度信息89上添加识别信息94，可用相同频率的载波发送各轮毂轴承装置64的速度信息93，故可不设管理装置66的分波器91。这种情况下，管理装置66在信号处理部12包含根据识别信息94处理速度信息93的电路。速度信息93也可以是用无线传感器69的信号处理部80的计数器87计数的速度信号88的脉冲数的信息，也可以是将脉冲数换算为转速或转数的信息。当在发送识别信息94后接着发送速度信息93时，容易使识别信息94和速度信息93相关。包括识别信息94和速度信息93的数字信号92根据速度信号88的脉冲输出。
如图9的(D)所示，无线传感器69也可根据速度信号88仅将识别信号94作为信号R发送。这种情况下，通过在管理装置66的信号处理部12设置计数器，并测定每个轮毂轴承装置64发送来的识别信息94的周期，来再生各轮毂轴承装置64检测的速度信号88。这样，可用更少的信息量无干扰地发送各轮毂轴承装置的速度信号88。识别信息94发送的频度可以是轮毂轴承装置64每旋转一周进行一次，也可以是按由脉冲环68在速度传感器模块79的线圈83产生的电流的一周期或任意周期一次来进行。
监视装置63通过应用对应于各轮毂轴承装置64的识别信息94，可由管理装置66识别与识别信息94的比特数对应的数量的轮毂轴承装置64。因此，也可容易地应用于卡车和列车等车轮多的车辆。通过增加比特数，增加可识别的信息量，可防止与来自其他车辆的轮毂轴承装置64的速度信息93干扰。当考虑防止与来自其他车辆的轮毂轴承装置的信号或信息的干扰时，识别信息94的具体比特数最好为16比特、32比特、64比特或更高。
速度传感器模块79可以是具有线圈83和配置在其中心的棒状的杆84的模块，也可以是沿周向按每个脉冲环68的凸部78蛇行的环状线圈。脉冲环68和速度传感器模块79可配置在滚动体73之间。速度传感器模块可以是应用于实施例3的轮毂轴承装置的无源型，也可以是有源型。在应用有源型的速度传感器模块的情况下，要另外设置发电用线圈。
图7所示的轮毂轴承装置64应用了滚动体为滚珠的球轴承，但也可以是圆柱滚子轴承，还可以将单列轴承组合使用。也可以与速度传感器模块79一起设置实施例1所示的振动传感器模块4、温度传感器模块5及实施例2所示的振动传感器44、温度传感器45。信号传送方式不限于电波，也可以用超声波、红外线和光等。
另外，不限于轴承装置64，如图32所示，本发明也可应用于利用滚动体的滚动实现直线移动的直动装置即圆头螺栓550。
圆头螺栓550通过将滚动装置用传感器560安装在螺母551上，可检测到圆头螺栓552和螺母551的卡合部的剥离等异常。
滚动装置用传感器560的安装部位不限于螺母551，也可以安装在支承螺杆552的固定侧支承构件或单纯支承侧的支承构件554上。螺杆552利用锁固螺母555轴向固定在固定侧的支承构件553上，由通过联轴节556结合的驱动电机557使其旋转。
另外，不限于圆头螺栓，通过将滚动装置用传感器装置560安装在线性导向件或其他直动装置的可动部或导轨上，也可检测剥离等异常。
根据本发明的无线传感器或轴承装置，包括检测部，对检测对象进行检测；信息处理部，处理该检测部检测出的信息；通信装置，无线发送该处理部处理过的检测信息。由于可以使用电波、超声波及光等无线发送检测出的信息，故不必设置输送信号的配线。另外，在检测部设置与可动部分的情况下，由于不需要输送信号的配线，故不会产生配线断开等问题。而在用于车辆等移动体的情况下，不仅可将计测仪器类搭载于该移动体上，还可在与移动体不同的场所管理其检测信息。
由于包括对检测对象进行检测的检测部、处理该检测部检测出的信息的信息处理部、及将该处理部处理过的检测信息和所述检测部固有的识别信息一起无线发送的通信装置，故可容易地识别自多个无线传感器发送的信号。另外，在接收到与识别信号对应的指令信号时，检测该指令信号指定的检测部的检测对象，并将该检测信息与该检测部的识别信息一起发送，故可容易地得到使用者希望的任意无线传感器或轴承装置的最新信息。通过将检测出的信息或与之相关的信息变换为数字信息进行发送，接收侧容易再生因周围噪音而劣化的信号，故可防止信息的缺失。
本发明的轴承装置在介由滚动体而相对旋转的一组轨道圈的第一轨道圈上设置脉冲环，在与该脉冲环相对旋转的第二轨道圈上安装有本发明的无线传感器，根据该轴承装置，可无线发送检测的信号，同时，可利用在与脉冲环相对设置的转速传感器的线圈上产生的电流，向无线传感器内的电路供应电力。因此，不需要配设用于发送检测出的信号的信号线和用于向无线传感器内的电路供应电力的的电线。
在同时利用多个轴承装置的情况下，以FM调制方式发送与检测出的信号相关的信息的本发明的轴承装置可使用各轴承装置不同的固有载波进行发送，故可防止各信号的相互干扰。
本发明的轴承装置发送根据转速传感器产生的周期信号由信号处理部求出的转数或转速中的至少一者，根据该轴承装置，由于发送二进制化的信息，故可防止信号传播期间检测信息的变化。
根据在转速传感器产生的周期信号的每一周期区段至少发送固有的识别信息的本发明的轴承装置，各轴承装置检测出的信号不会相互干扰，可用更少的信息量向监视装置发送。
根据本发明的管理装置，由于将自无线传感器或轴承装置输出的信号根据该信号包含的检测部固有的识别信息进行分类，故可容易地进行管理。然后根据信号包含的检测部固有的识别信息选择接收预先注册在该管理装置的识别信息的所述信号，根据该管理装置的发明可更可靠地防止干扰。
根据使用本发明的无线传感器或轴承装置及本发明的管理装置的监视装置，无线传感器或轴承装置将其检测主顾要识别信息与该检测部检测出的检测信息一起发送，由管理装置根据该识别信息将检测信息分类管理，故可同时监视多个无线传感器或轴承装置。
根据同时使用本发明的无线传感器和轴承装置、并由管理装置以每个无线传感器及每个轴承装置不同的固有载波进行发送的本发明的监视装置，可防止无线传感器和监视装置的信号的干扰。
下面，参照
本发明的实施例4的带传感器的轴承装置。另外，在以下的说明中，以多列圆锥滚子轴承为例进行说明。但不限于此，也可以是单列圆锥滚子轴承，还可以是圆柱滚子轴承、球轴承、轴承装置等，只要是滚动装置，就不限种类。
如图10及图11所示，本实施例的带传感器的轴承装置设有至少具有组装在罩102的可相对旋转的外圈104及内圈106、及组装在这些内外圈之间的多个滚动体108的滚动轴承110，同时，为了检测该滚动轴承110的状态，本实施例的带传感器的轴承装置还设有检测传感器构件112a、112b，设置在外圈104、安装于外圈104上的部件以及内圈106、安装在内圈106上的部件中至少一个上；和中继构件114，可将自该检测传感器构件112a、112b输出的检测数据无线发送到外部。
在本实施例中，罩102安装在外圈104，轴116安装在内圈106。这种情况下，可选择使外圈104旋转的外圈旋转(内圈静止)方式、使内圈106旋转(外圈静止)的内圈旋转方式或使外圈104及内圈106相互旋转的方式中的某一种方式。护圈119及密封板(接触或非接触密封或遮护板)118等其他轴承结构可根据需要选择。
检测传感器构件112a、112b可以具有例如检测振动、温度或转速等的功能，以便检测滚动轴承110的状态。本实施例中，作为其一例，使检测传感器构件112a具有滚动轴承110的振动检测功能，使检测传感器构件112b具有滚动轴承110的转速检测功能。
各检测传感器构件112a、112b均具有传感器120、对来自该传感器120的输出进行信号处理的信号处理电路122(参照图11)。
在具有滚动轴承110的振动检测功能的检测传感器构件112a中，传感器120例如可应用压电元件(未图示)。这种情况下，当在滚动轴承110的运行中振动作用在传感器120上时，就使压电元件弯曲变形，随之在压电元件上产生电荷。此时通过对产生的电荷经信号处理电路进行信号处理检测滚动轴承110的振动状态。然后，将该检测数据如后所述传送到中继构件114。
而在具有滚动轴承110的转速检测功能的检测传感器构件112b中，传感器120可应用例如利用了霍尔效应的霍尔元件或霍尔IC、随着磁通变化电阻值变化的磁阻元件〖MR元件(magneto resistance element)、GMR元件(giantmagneto resistance element)等〗。这种情况下，传感器120与安装在轴116的外周的速度检测环(音频环、脉冲环等)124(参照图15)相对配置，滚动轴承110的运行中产生的例如磁通密度的变化通过传感器120传达到信号处理电路，并进行信号处理，从而检测滚动轴承110的旋转速度。然后该检测数据如后所述被传送到中继构件114。
在本实施例中，各检测传感器构件112a、112b和中继构件114由电缆126a、126b电连接，来自各检测传感器构件112a、112b的检测数据通过电缆126a、126b传送到中继构件114。
中继构件114设有通信部件128(参照图16)，该通信部件128可将来自各检测传感器构件112a、112b的检测数据变换为例如振幅调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)等规定频率分量的信号波并无线向外部发送。另外，中继构件114还设有电源130和发送天线132，其中，电源130用于驱动通信部件128及各检测传感器构件112a、112b，发送天线132用于无线发送信号波。这种情况下，信号波可应用规定频率分量的电波、光波、超声波等。另外，也可根据带传感器的轴承装置的使用目的及使用环境等设定各种频率分量的信号波。
另外，作为检测传感器构件112a、112b的设置方法，只要是可将这些检测传感器构件112a、112b可靠地固定在外圈104、安装在外圈104的部件(罩102)、内圈106、安装在内圈106的部件(轴116)的方法，就无特别限定，例如可采用用粘接剂粘接的方法、螺丝固定、嵌合等种种方法。在本实施例中，作为一例，检测传感器构件112a、112b分别固定在滚动轴承110的外圈104上。
在本实施例中，中继构件114安装在罩102上，但其安装方法也无特别限定，例如可采用用粘接剂粘接的方法、螺丝固定、嵌合等种种方法。并且，中继构件114的安装位置也无特别限定，可埋入罩102内安装，也可使其露出到罩102外部安装。无论何种情况，发送天线132最好都配置成其前端部自罩102突出至外部的结构。这样，可提高发送天线132和监视器134之间的信号波的发送接收灵敏度。
上述结构中，在带传感器的轴承装置(滚动轴承110)的运行中，自检测传感器构件112a、112b输出的检测数据通过电缆126a、126b被发送到中继构件114，由该中继构件114变换为规定的信号波，然后，自发送天线132向监视器134无线发送。此时，记录仪136进行滚动轴承110的振动状态及转速状态的记录统计处理，同时，警报装置138进行振动变化及转速变化的监视警告处理。
这样，根据本实施例，通过采用将来自检测传感器构件112a、112b的检测数据通过中继构件114无线发送到外部的结构，可使带传感器的轴承装置的部件个数消减并简化装置结构，其结果，可低成本实现小型带传感器的轴承装置。
另外，通过用电缆126a、126b将各检测传感器构件112a、112b和中继构件114电连接，即使在不能在各检测传感器构件112a、112b搭载通信功能的情况下、在根据使用环境不能无线发送至中继构件114的情况下，也可以自中继构件114向外部进行无线发送。
另外，通过将电源130配置在中继构件114上，可消减各检测传感器构件112a、112b的部件个数及简化装置的结构，因此，可使各检测传感器构件112a、112b小型化。其结果，可提高各检测传感器构件112a、112b的设置位置(配置)的自由度。
并且，通过使中继构件114的发送天线132的前端部突出到罩102之外，可提高发送天线132和监视器134之间的信号波的发送接收灵敏度。
本发明不限于上述实施例4，可进行如下各种变更。
作为变形例1，也可例如如图12所示，在中继构件114组装信号处理电路122，在各检测传感器构件112a、112b仅配设传感器120。根据该结构，可使各检测传感器构件112a、112b进一步小型化。
作为变形例2，也可例如如图13所示，可取代传感器120在各检测传感器构件112a、112b上组装作为旋转传感器的被动(无源)型发电机内装传感器120a，利用来自该发电机内装传感器120a的电力直接驱动信号处理电路122及通信部件128。这种情况下，中继构件114最好设置有二次电池140及为该二次电池140充电的充电电路142。根据该结构，带传感器的轴承装置(滚动轴承110)的运行中可利用来自发电机内装传感器120a的电力直接驱动信号处理电路122及通信部件128。并且，即使在带传感器的轴承装置(滚动轴承110)的运行停止的情况下，由于运行中来自发电机内装传感器120a的电力通过充电电路142蓄积在二次电池140，故也可利用蓄积的电力连续驱动信号处理电路122及通信部件128。另外，作为单纯的旋转传感器也可使用被动(无源)型。
作为变形例3也可例如如图14所示而构成。该例是假定检测传感器构件112a、112b不使用旋转传感器的情况或不使旋转传感器具有发电功能的情况，将传感器120和发电机144组件在各检测传感器构件112a、112b。这种情况下，来自发电机144的电力通过中继机个14的充电电路142向二次电池140供给，利用该二次电池140的电力驱动信号处理电路122及通信部件128。
另外，在上述实施例4及变形例1～变形例3的结构中，也可取代中继构件114的发送天线132而选用可发送接收的天线(未图示)，同时使通信部件128具有发送接收功能。根据该结构，可从外部通过中继构件114控制信号处理电路122，其结果，可通过遥控操作检测滚动轴承110的状态(例如振动、温度、转速状态等)。
下面参照
本发明的实施例5。
如图15及图16所示，在本实施例的带传感器的轴承装置中，检测传感器构件112a、112b设有通信部件146及发送天线148，还设有传感器120、信号处理电路122及用于驱动通信部件146的电源150，其中，通信部件146可将检测传感器构件112a、112b的检测数据变换为规定频率分量的信号波无线发送到中继构件114。中继构件114设有接收天线152，该接收天线152接收通过检测传感器构件112a、112b的发送天线148无线发送的检测数据并传送到通信部件128。这种情况下，作为自发送天线148发送到接收天线152的信号波可应用规定频率分量的电波、光波及超声波等。也可根据带传感器的轴承装置的使用目的及使用环境等设定各种频率分量的信号波。
另外，在罩102，在设置了检测传感器构件112a、112b的周边区域形成有切口部154。利用该切口部154在检测传感器构件112a、112b的周边区域确保较大的空间，其结果，自发送天线148发送的信号波如一向中继构件114传播。这种情况下，最好将中继构件114设置在罩102内部，将接收天线152的前端部向罩102内突出设置。若将中继构件114设置在罩102外部，且不将接收天线152的前端部向罩102内突出设置，则来自发送天线148的信号波被罩102干扰而衰减，使发送天线148和接收天线152之间的信号波的发送接收灵敏度降低。但是，通过如本实施例那样，将中继构件114设置在罩102内部，将接收天线152的前端部向罩102内突出，可消除信号波的衰减，其结果，可提高发送天线148和接收天线152之间的信号波的发送接收灵敏度。
另外，其他结构与上述实施例4相同，故在本实施例中，与实施例4相同的结构赋予同一符号，并省略其说明。
如上所述，根据本实施例，通过采用自检测传感器构件112a、112b将检测数据无线发送至中继构件114的结构，不再需要检测传感器构件112a、112b和中继构件114之间的配线处理，可消减带传感器的轴承装置的部件个数，简化装置结构及实现装置的低成本化。并且，由于无需确保用于配线处理的空间，故可实现装置的小型化。
与上述实施例4的效果同样，本实施例中也可将中继构件114的发送天线132的前端部向罩102外突出，从而提高发送天线132和监视器134之间的信号波的发送接收灵敏度。
本发明不限于上述实施例5，也可进行下述各种变更。
作为变形例1，也可例如如图17所示，取代电源50而在检测传感器构件112a、112b组装发电机(例如频率发电机)156，利用来自该发电机156的电力直接驱动传感器120、信号处理电路122及通信部件146。这种情况下，最好在检测传感器构件112a、112b设置二次电池158及对该二次电池158充电的充电电路160。根据该结构，在带传感器的轴承装置(滚动轴承110)的运行中可利用发电机156的电力直接驱动传感器120、信号处理电路122及通信部件146。另外，即使在带传感器的轴承装置(滚动轴承110)的运行停止的情况下，由于运行中来自发电机156的电力通过充电电路160蓄积在二次电池158，故也可利用蓄积的电力连续驱动传感器120、信号处理电路122及通信部件146。
另外，在上述实施例5及变形例1中，也可取代检测传感器构件112a、112b的发送天线148而选用可发送接收的天线(未图示)，同时使通信部件146具有发送接收功能。根据该结构，可从外部控制检测传感器构件112a、112b的信号处理电路122，其结果，可通过遥控操作检测滚动轴承110的状态(例如振动、温度、转速状态等)。
作为变形例2，例如如图18所示，可形成利用电磁感应将检测传感器构件112a、112b和中继构件114电连接的结构。这种情况下，检测传感器构件112a、112b设有将其检测数据调制为规定的调制信号的调制电路162，同时取代发送天线设有发送线圈164。而中继构件114设有对调制信号进行解调的解调电路166，同时取代接收天线设有接收线圈168。该结构中，自检测传感器构件112a、112b的传感器120经信号处理电路122输出的检测数据由调制电路162调制为规定的调制信号后，自发送线圈164外加在中继构件114的接收线圈168上。此时，调制信号利用电磁耦合无线发送至接收线圈168，经解调电路解调。然后，被解调的检测数据利用通信部件128变换为规定的信号波，然后，经发送天线132无线发送至监视器134。
另外，在该变形例2中，也可将解调电路166配设在监视器134。这种情况下，调制信号经中继构件114之间无线发送至监视器134，由配设在监视器134的解调电路进行解调。也可取代电源150将发电机设置在检测传感器构件112a、112b，利用来自该发电机的电力取代信号处理电路122及调制电路162。另外，还可除去中继构件114的电源130，利用电磁感应向中继构件114供应检测传感器构件112a、112b的发电机的电力。
也可除去检测传感器构件112a、112b的电源150，自中继构件114的电源130利用电磁感应向检测传感器构件112a、112b供应电源。
下面，参照
本发明实施例6的带传感器的轴承装置。
如图19所示，本实施例的带传感器的轴承装置中，检测传感器构件112嵌入滚动轴承110支承的轴116，可将该检测传感器构件112检测的轴116的状态(振动、温度、转速等状态)无线发送至中继构件114。这种情况下，检测传感器112的结构可采用与图15～图18所示的结构相同的结构，故省略说明。其他结构与上述实施例4及实施例5相同，故在本实施例中，与实施例4及5相同的结构赋予同一符号并省略说明。
如上所述，根据本实施例，通过将检测传感器构件112集约配置在轴116，可实现更加小型且低成本的带传感器的轴承装置。可非接触且高精度检测轴116的详细状态变化。另外，如果将检测传感器构件112直接安装在滚动轴承110的旋转圈(内圈106)，则可同时且高精度地检测轴承的状态。
另外，本发明不限于上述实施例4至实施例6及各变形例，可进行如下各种变更。
自中继构件114有线或无线发送或发送接收的检测数据是正常、异常信号(信号处理电路内设置异常判别电路进行判定)、传感器输出的数值数据、将传感器输出平均后的数值数据等，无特别限定。发送间隔(发送接收间隔)可以是一定间隔、要求时、连续等，无特别限定。
也可对检测传感器构件(传感器)分配ID序号，进行个别管理。这种情况下，即使同时使用多个检测传感器构件(传感器)，也可正确地进行数据管理。
也可以由一个中继构件接收来自多个检测传感器构件的输出，或由多个中继构件接收来自多个检测传感器构件的输出。
也可由例如PHS或移动电话接收来自中继构件的信号，通过PHS或移动电话这信贷电话网(包括因特网)向异地传播。这种情况下，即使检测传感器构件的使用场所和管理场所距离较远，也可正常发送信号，可集中管理滚动轴承。尤其是，当在汽车或铁道车辆使用利用PHS或移动电话的电话网的信号发送方式时，可实时集中管理行走中的汽车或铁道车辆的轴承或齿轮箱等的状态，故可将故障等的发生防患于未然。
另外，如图20所示，实施例6的带传感器的轴承装置中，也可自旋转部(轴)116无线取出信号，自安装在静止部(罩)102的中继构件114由电缆120取出信号。由此，不会发生电缆120的断线等。
根据实施例4～6，可实现能以无线方式发送检测数据的、低成本小型的带传感器的轴承装置。
下面参照图21～图23说明本发明的实施例7的带传感器的轴承装置。在以下的说明中，作为一例说明球轴承，但并不限于此，圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承及止推球轴承当然也可应用本发明。
如图27所示，实施例7的带传感器的轴承装置设有至少具有组装在罩22的可相对旋转的外圈204及内圈206、及组装在这些内外圈之间的多个滚动体208的滚动轴承210，同时，为了检测该滚动轴承210的振动状态，本实施例的带传感器的轴承装置还设有用于检测该滚动轴承210的振动状态的声波检测传感器212，该声波检测传感器212设置在外圈204、安装于外圈204上的部件(例如罩202)以及内圈206、安装在内圈206上的部件(例如轴214)中至少一个上，和中继构件114，可该声波检测传感器212的输出无线发送到外部。
在本实施例中，罩202安装在外圈204，轴214安装在内圈206。这种情况下，可选择使外圈204旋转的外圈旋转(内圈静止)方式、使内圈206旋转(外圈静止)的内圈旋转方式或使外圈204及内圈206相互旋转的方式中的某一种方式。护圈(未图示)及密封板(接触或非接触密封或遮护板)216等其他轴承结构可根据需要选择。
声波检测传感器212可将机械性产生的数十KHz以上的频率的振动波变换为电信号。具体地说，检测振动波，将该这东北变换为电压水变化，输出对应此时的电压值的电信号。振动波假定为带传感器的轴承装置(滚动轴承210)运行中产生的振动波、由外部冲击自带传感器的轴承装置(滚动轴承210)产生的振动波等。这样的振动波根据其振动发生源的状态由各种频率特性例如较易检测的低频分量的振动波和极微小的高频分量的振动波等。
尤其是，高频分量的振动波会使构成带传感器的轴承装置(滚动轴承210)的部件(例如外圈204、安装在外圈204的部件、内圈206、安装在内圈206的部件)从达到其变形或破坏前呈现微小变形或微小裂纹、磨耗及剥离等异常振动的初期征兆。此时的振动波由于是微小的数十KHz以上的频率的高频分量的弹性波(超声波区域的弹性波)，故为了高灵敏度地检测该振动状态，在本实施例中使用了声波检测传感器212。这种情况下，声波检测传感器212通常使用公知的AE(acoustic emission)传感器。另外，图中作为声波检测传感器212的一例表示了AE传感器212。
声波检测传感器(AE传感器)212以组装在传感器托架218的状态设置，传感器托架218上设有使声波检测传感器212的输出放大的放大电路220及将用该放大电路220放大的声波检测传感器212的输出发送至外部的发送电路222等(参照图22)。
发送电路222可将声波检测传感器212的输出变换为规定频率分量的信号波并无线发送至外部。信号波可假定规定频率分量的电波、光波及超声波等，但是可对应带传感器的轴承装置的使用目的及使用环境等设定各种频率分量的信号波。
组装有声波检测传感器212的传感器托架218的设置方法只要是可将该传感器托架218可靠地固定在外圈204、安装于外圈204上的部件(例如罩202)、内圈206、安装在内圈206上的部件(例如轴214)的方法，则无特别限定，例如可采用用粘接剂粘接的方法、螺丝固定、嵌合等种种方法。在本实施例中，作为一例，传感器托架218固定在罩202上。
上述结构中，在带传感器的轴承装置(滚动轴承110)的运行中产生的振动波由声波检测传感器(AE传感器)212检测，其检测信号由放大电路220放大后，由发送电路222变换为规定频率分量无线发送到外部。此时，控制器224根据自传感器托架218无线发送的检测信号，控制记录仪226，并进行带传感器的轴承装置(滚动轴承110)的振动状态的记录统计处理，同时，控制警报装置228，进行带传感器的轴承装置(滚动轴承110)的监视警告处理。
这样，根据实施例7，通过使用声波检测传感器(AE传感器)212可高感度地检测自极微小的振动波至大的振动波的宽范围的振动波。尤其是，即使在低速旋转的滚动轴承中，也可高感度地检测部件的变形或破坏之前的微小变形及微小裂纹、磨耗及剥离等异常振动的初期征兆。其结果，可早期检测带传感器的轴承装置(滚动轴承110)开始发生异常的征兆，可事先预防维护装置。
另外，在本实施例中，由于无线发送声波检测传感器(AE传感器)212的输出，故不再需要现有的各种电缆，因此可降低制造成本。并且，装置内不需要确保电缆配线用空间，故可实现装置的紧凑化。
另外，本发明不限于上述实施例，可进行如下各种变更。
例如如图23所示，在传感器托架218内可增设将声波检测传感器(AE传感器)212的输出与基准值比较的比较仪230和对规定时间内声波检测传感器212的输出超过基准值的次数进行计数的计数器232，并由发送电路232将该计数的数发送到外部。另外，基准值可由基准值设定电路234预先任意(根据装置的使用目的及使用环境等)设定。根据这种变形例，不仅可得到与上述实施例的效果同样的效果，通过设定基准值，可详细检测异常振动的发生次数及振动的大小等。
另外，也可将警报装置228的功能组装在传感器托架218，当计数器232的计数达到一定值以上时，由发送电路222发送蜂鸣输出。当将带通滤波器插入放大电路220和比较仪230之间，仅检测特定频率的异常振动的发生次数时，可进行更详细的检测。另外，带通滤波器的频率可根据其检测对象适当选定。通过设置多个带通滤波器也可更详细地检测多个频带的异常振动的发生次数，可进行更详细的检测。
虽然上述实施例7中未做特别说明，但可在传感器托架218并设电池等电源(未图示)和太阳电池等发电机构(未图示)。如果这样，则不需要外部电源就可驱动控制传感器托架218上组装的各电路结构(例如声波检测传感器(AE传感器)212、放大电路220、发送电路222等)，因此可提高传感器托架218的安装位置的自由度。
也可在带传感器的轴承装置(滚动轴承210)的旋转部分(例如外圈204、内圈206等)配置磁铁(未图示)，并在与其相对的静止部分(若是内圈旋转则为安装在外圈204的罩202，若是外圈旋转则为安装在内圈上的轴214等)配置线圈(未图示)，构成发电机，利用该发电机驱动控制传感器托架218的各电路结构。另外，这种情况下，二次电池最好并设电池(バツテリ)。
根据实施例7，可实现可检测自低频至高频的振动状态的低价格小型带传感器的轴承装置。
下面参照附图24及附图25说明本发明的带传感器的轴承装置的实施例8、实施例9。另外，这些实施例不过是本发明的一个实施例，并不进行任何限定。
图24表示本发明的实施例8。本实施例作为本发明应用例之一，是应用于车辆用轴承的例子，轴承303收纳于轴箱307内部，将一体型传感器305安装在轴箱307上安装的盖302上。
轴承303至少具有外圈303a、内圈303b和组装在该内外圈303a、303b之间的多个滚动体303c，本实施例中是圆锥滚子轴承，作为静止圈的外圈303a安装在轴箱301，而作为旋转圈的内圈303b固定配置在车轴304上。另外，护圈303d、密封装置303e等其他轴承结构根据需要选择采用。
本实施例中说明了内圈旋转的情况，但不仅内圈旋转，外圈旋转的情况也是本发明的范围。用于本装置的轴承不限于圆锥滚子轴承，也可以是球轴承或圆柱滚子轴承。
一体型传感器305是将检测、监视轴承装置状态例如车轴304的转速或轴承303的温度等的传感器即转速传感器305b、振动传感器305c及温度传感器305d等组装在单一的传感器托架305a上构成的。另外轴304的外周面上安装有加工有凹凸状的齿的圆环308，具有检测转速的编码器的功能。
本实施例中，作为检测轴承装置的状态的传感器组装了所有上述三种传感器，但只要组装至少一个以上的传感器即可。上述传感器不过是一例，并不限于此。并且，在本实施例中，被一体安装在轴箱307上安装的盖302上，但该一体型传感器305也可直接安装在静止圈本实施例中为外圈303a上，这也在本发明的范围内。
来自传感器的信号线是一根电缆，自一体型传感器305拉出，连接到设置于一体型传感器305或轴承303附近的中继装置306。
中继装置306内装有用于使各信号放大的放大电路，使信号放大，同时使输出信号的阻抗减小，减小传送途中的噪音影响。
中继装置306内装使传感器的输出信号电压放大或使输出信号的阻抗减小或变换为电流输出等的电路，将输出信号变换为不易接受噪音的影响或不易受配线阻抗影响的适于长距离传送的输出信号。
另外，当为电流输出时，不易受配线阻抗的影响。另外，中继装置306也可以设置使向传感器供应的电源电压或向中继装置306内的电路供应的电源电压保持一定的稳压电源(稳压调节器、DC-DC变换器、稳压二极管等)。
中继装置306为避免噪音的影响最好设置在一体型传感器305或轴承装置整体的2m以内。使连接中继装置306和一体型传感器305的电缆设定为2m以内，这是由于若长度大于2m，则信号自一体型传感器305向中继装置306传送期间就会有噪音混入。
因此，将中继装置306配置在一体型传感器305或轴承装置的附近，用中继装置306接收一体型传感器305的信号，使一体型传感器305的信号在中继装置306内放大或变换为适于长距离传送的信号后，传送到相距10～20m的车辆车体侧安装的控制装置307，故在长距离传送途中不易接受来自外部的噪音或配线阻抗。其结果，可将一体型传感器305的信号在无输出波形的失真或噪音或配线阻抗的影响的状态下，传送到车辆车体侧安装的控制装置307。一体型传感器305的信号只需传送到近距离的中继装置306即可，故传感器主体内部不需要设置放大检测信号、减小输出信号的阻抗或变换为电流输出的电路。不需要设置变换为适于长距离传送的信号的电路。因此，不需要在传感器内设置使信号放大的电路，可使一体型传感器小型化。另外，也可根据需要在一体型传感器305组装用于将检测信号传送到中继装置306的处理电路等。一体型传感器305往往设置于轴箱307的盖302、轴箱301、外圈303a等结构上暴露于强振动和轴承发热的部位，但是，即使是这种情况下，通过采用本发明的结构，也可使搭载予以体型椽干内电子电路为所需最小限度，由于不需在振动、温度等环境条件恶劣的部位设置中继装置306，故中继装置306中的电子电路不会暴露于强振动或高温下。其结果，可提高带传感器的轴承装置的可靠性。另外，也可以在传感器至中继装置、中继装置至监视装置之间设置连接器。在中继装置至监视装置之间设置连接器时，可将一体型传感器、中继装置和信号电缆作为组件构成。在上述实施例8中，说明了利用有线将信号自中继装置306送到控制装置307的类型，但是也可进行无线发送。这种情况下，只要使用电波、光或超声波等，使用具有无线发送或发送、接收数据的通信功能的中继装置及控制装置即可。
如上所述，当在中继装置306和控制装置307之间无线发送或发送、接收信号时，无需长距离进行电缆配线，故可省去配线的工时。由于无长距离配线，故电缆断线的可能性减小。
图25表示本发明的实施例9。本实施例是在一体型传感器305输出的信号电缆的一部分设置中继装置306并无线发送或发送、接收数据的例子。在本实施例的情况下，在一体型传感器和监视装置之间设置两个中继装置。在如本实施例这样，不仅经由一个中继装置，而是经由多个中继装置传送时可增长传送距离，故很理想。也就是说，在一个中继装置可传送的距离为20m时，如果如本实施例这样在到控制装置之间设置两个中继装置，则可传送40m。有线的情况也是同样，在一个中继装置输送信号受线的情况下，通过经由多个中继装置可进一步延伸传送距离。其他结构作用效果与实施例8同样，故省略。
实施例8、实施例9中，由于中继装置设置于一体型传感器或轴承的附近，用中继装置接收传感器的信号，在中继装置内将传感器的信号放大或变换为适于长距离揣送达信号后，传送到安装于距离1～20m的车辆车体测的控制装置，故传距离传送途中，不易接受外部的噪音或接受配线阻抗的影响。其结果，可将传感器的信号在无输出波形失真或噪音或配线阻抗影响的状态下传送到车辆车体测安装的控制装置。
本发明中，可使搭载于一体型传感器305内的电子电路为所需最小限度，中继装置306内的电子电路不会暴露于振动温度等环境条件恶劣的部位的强振动及高温下，可提高带传感器的轴承装置的可靠性。
下面，参照
本发明的实施例10的带传感器的轴承装置。另外，在以下的说明中，作为一例，图示圆锥滚子轴承进行说明。但不限于此，滚子轴承、圆柱滚子轴承、球轴承、止推球轴承等当然也可应用本发明。
如图26所示，实施例10的带传感器的轴承装置设有至少具有组装在罩402的可相对旋转的外圈404及内圈406、及组装在这些内外圈之间的多个滚动体408的滚动轴承410，同时，设有用于检测该滚动轴承410的运行状态的至少一个以上的传感器，用该传感器至少常时测定滚动轴承410的振动状态。
本实施例中，外圈404安装在静止侧的罩402上，内圈406安装在旋转轴412上。另外，可选择使外圈404旋转的外圈旋转(内圈静止)方式、使内圈406旋转的内圈旋转(外圈静止)方式或外圈404和内圈406相互旋转的方式中的某一种方式。护圈414及密封板(接触或非接触密封或遮护板)416等其他轴承结构可根据需要进行选择。
在本实施例中，作为传感器应用了两端支承结构的双压电晶片型压电元件(振动传感器)418、用于测定滚动轴承410的转速的转速传感器420和用于测定滚动轴承410的温度的温度传感器422。这些传感器与驱动个传感器的各种电子元件一起组装在单一的传感器托架424，形成一体。
转速传感器420与装于轴412的脉冲环426相对配置，可根据滚动轴承410运行中产生的磁通密度的变化测定转速。转速传感器420可应用例如利用了霍尔效应的霍尔元件或霍尔IC、随着磁通变化电阻值变化的磁阻元件MR元件(magneto resistance element)、GMR元件(giant magneto resistanceelement)等。温度传感器422可应用热敏电阻、温度IC、白金测温电阻及热电偶等。
尤其是在利用了温度IC的情况下，输出特性的直线性好，故很理想。
如图27A、图27B所示，振动传感器418形成由封装件430支承粘合的两张压电元件428a、428b的两端的结构。该结构中，当在滚动轴承410的运行中振动加速度作用于振动传感器418时，使压电元件428a、428b弯曲变形，随之在压电元件428a、428b产生电荷。通过检测此时产生的电荷，可测定滚动轴承410的振动状态。另外，图27A表示未作用振动加速度的状态(加速度不作用时)，图27B表示作用振动加速度使压电元件428a、428b弯曲变形的状态(加速度作用时)。
振动传感器的配置方向最好根据要测定的振动加速度配置。另外，在测定两个方向以上的振动时，可以一定角度使振动传感器向振动加速度的方向倾斜配置进行测定，也可使用两个以上的振动传感器。
这样，由于作为振动传感器418使用了两端支承结构的双压电晶片型压电元件，故即使在作用大的振动机冲击时，也可使压电元件428a、428b不易破损。尤其是，在用于车辆的弹簧下结构的情况下，即使车辆移动中大的冲击作用在滚动轴承410或振动传感器418，压电元件428a、428b也不会容易地破损。与单悬臂梁结构的振动传感器相比，上述的抗冲击性好，同时，共振频率高，故可高精度地检测高频带的振动状态，其结果可高灵敏度地测定微妙的振动变化(异常振动、轴承发生异常的初期状态的振动等)。
作为用于驱动各传感器418、420、422的各种电子元件应用了驱动电路(未图示)、用于使各传感器(尤其是振动传感器418)的输出放大的放大电路(放大器)432(参照图28、图29)。这些各种电子元件与各传感器418、420、422一起安装在规定的印刷电路板(未图示)上。通过将各传感器直接安装在印刷电路板上，不再需要连接各传感器和各种电子元件的电线，同时也不需要以往将各传感器固定于传感器主体的固定部件，因此，可实现装置的小型化。另外，当如现有技术那样设置有连接用的配线时，有可能因时间推移及外部振动引起的电线疲劳造成断线，而如果如本实施例所述将各传感器安装在印刷电路板上，则可消除随时间变化及断线等缺陷，可提高传感器的可靠性。
将这样安装有各传感器的印刷电路板固定于传感器托架424内的方法可用螺丝固定或树脂模装。
在用螺丝固定的情况下，可直接将印刷电路板固定在传感器托架424上，但最好将印刷电路板固定在固定用部件上，将该固定用部件固定在传感器托架424，这样可提高组装性能。
在树脂模装的情况下，为了防止因传感器托架424的材料(通常为金属)和模装用树脂的热膨胀率之差使传感器和各种电子元件破损，最好在用柔软的硅树脂或具有气泡的发泡性树脂包围安装各传感器和各种电子元件的部分后，用硬质的模装用树脂进行模装。也可用中空的金属壳包围各传感器和各种电子元件，防止热膨胀率之差引起的传感器和各种电子元件的破损。
下面，说明使用硅树脂及发泡性树脂的传感器托架的例子。
如图33所示，该传感器608具有检测振动和温度的检测部609和处理该检测部609检测出的信号的电路部件610，分别安装在电路基板611上。电路基板611安装检测部609和电路部件610的部分用软质树脂(作为一例为硅树脂)612覆盖。和该电路部件610一起将缓冲件613例如具有独立气泡的发泡性硅树脂等放入容器即传感器箱614，在电路基板611和传感器箱614之间无间隙地充填作为充填材料的硬质树脂(作为一例为环氧树脂)615，将电路基板611固定在传感器箱614中。此时，使软质树脂612的一部分自硬质树脂615露出。在传感器箱614的内面设有多列(本实施例中为3列)作为制动部的断面形状为前端细的三角形槽617，充填的硬质树脂无间隙地进入。传感器箱614外面设有凸缘，用螺栓619固定在罩604。在开口部616用小螺钉安装有盖620。
如上安装的传感器608检测轴承装置支承的轴旋转所产生的振动或滚动摩擦产生的热。此时，由于安装检测部609和电路部件610的电路基板611由硬质树脂615固定，故传感器608很小且安装检测部609的电路基板611由硬质树脂615牢固地固定在传感器箱614内，因此可高精度地对轴承装置的振动等检测对象进行检测。
由于检测部609的周围用软质树脂612覆盖，且其与传感器箱614之间充填了硬质树脂615，故检测部609可检测通过这些树脂612、615传递的温度变化。也就是说，由于传热途径被限定，可高精度地检测温度的变化。另外，本实施例中，作为硬质树脂615的具体例举出了环氧树脂，但当使用导热系数更好的硬质树脂或充填材料时，对温度变化的应答会更灵敏，故更好。另外，通过将该检测温度的检测部609安装在更接近轴承的位置，可减小对实际的温度变化的检测延迟。
传感器608的电路基板611在安装的电路部件610被软质树脂612覆盖后，使该软质树脂的一部分露出，用硬质树脂615和缓冲材料613一起被模装固定在传感器箱614内，故即使在因温度变化产生起因于各树脂612、615和传感器箱614的线膨胀系数的不同的内部应力时，该应力也会由软质树脂612和缓冲材料613缓和。因此，不会出现电路部件610破损或电路基板611及电路部件610的焊接部剥离的情况。另外，此时，若缓冲材料613使用发泡性硅树脂时，可在温度更高的环境使用，故很理想。
在收容传感器608的传感器箱614的内面形成有起制动部作用的多个槽617，且该槽617的断面形状形成深度方向前端细的三角形。因此，即使由于温度变化在相互之间产生起因于传感器箱614和硬质树脂615的线膨胀系数之差的间隙，通过由槽617卡合硬质树脂615不会从传感器箱614脱落，同时，由于相对于设渔船肝气系的多个槽617之间的距离硬质树脂615进入槽617形成的凸部相互的距离必定相对变短，故由硬质树脂615固定在传感器箱614的检测部609及电路基板611不会活动。此时，当考虑传感器箱614和硬质树脂615的线膨胀系数之差、传感器箱614的大小、使用的温度范围等决定槽617的断面形状和槽617相互的间隔距离时，可减轻对固定于硬质树脂615内的电路基板611或电路部件610的应力负荷，故很理想。
另外，槽617的形状也可以是深度方向前端窄的梯形。槽617可周向连续，当断续设置时，由于固定在旋转方向，故也可以。也可取代槽617，将可得到同样效果的多个通孔或断面形状为扇形或矩形的槽、燕尾槽或轴向的槽等设置在传感器箱614。或者取代这些槽，设置向容器内面突出的制动部。当在传感器箱614的内周面涂敷具有弹性的粘接剂后，充填硬质树脂615时，由该弹性粘接剂吸收温度变化引起的传感器箱614和硬质树脂615的尺寸差，故更理想。
在收容传感器608的电路基板611的容器614作为制动部至少设置有一个以上的槽617，故即使因温度变化在充填充材料硬质树脂615和容器614之间产生间隙，也可通过由该制动部卡合，可靠地防止自容器614脱落。在将制动部设于容器614的内面的情况下，即使硬质树脂615和容器614之间产生间隙，由于相对该槽617相互间的距离，硬质树脂615进入槽617形成的凸部相互间的距离必定相对变短，故由硬质树脂615固定在容器614的检测部609及电路基板611也不会活动。在制动部自容器614的内面突出的情况下，由填充材料硬质树脂615固定在容器614的检测部609及电路基板611，即使因温度变化在容器614和硬质树脂615之间产生间隙，由于硬质树脂615夹着突出的制动部收缩，故检测部609及电路基板611不会活动。
另外，即使在由于传感器箱614和硬质树脂615的线膨胀系数之差，因温度变化硬脂树脂615自传感器箱614承受外压时，也由于软质树脂612一部分自硬质树脂615露出，故软质树脂612向该露出部变形，可缓和施加在电路基板611和电路部件610的应力负荷，通过放入缓冲材料613可进一步提高该效果。另外，在内包缓冲材料613的情况下，通过使缓冲材料613内的独立气泡变形，使应力缓和，故也可以不使软质树脂612的一部分自硬质树脂615露出。
如图28及图29所示，通过由放大电路(放大器)432放大各传感器(尤其是振动传感器418)的输出，可不易接受噪音的影响。
图28表示振动传感器418的电压输出的电路结构。
在滚动轴承410的运行中，当振动加速度作用于振动传感器418时，产生与该加速度的方向成比例的电荷。此时，在输出端子上，在正端子和其他端子之间产生电压。通过取该端子间电压的差动，可得到与振动加速度成比例的输出电压。这种情况下，可将输出电压直接输出到外部，但该输出为高阻抗且电压值微小。因此，可通过如本实施例那样，由放大器432放大，得到S/N比高的输出电压。通过以基准电压发生电路(稳压调节器、DC-DC变换器、基准电压IC、基准电压二极管等)434的稳压为基准，偏移该电压量，可不准备负的电源而得到S/N比高的输出电压。在本实施例中，作为一例，以5V的稳压为基准，相对于该基准电压，用放大器432放大振动传感器418的输出电压，得到振动传感器418的输出信号(镇压输出)。
图29表示振动传感器418的电流输出的电路结构。
该结构中，将来自振动传感器418的电流输出信号，通过放大器432作为电流信号向外部输出。电流输出与上述电压输出(参照图28)相比更不易受噪音的影响，不易受电缆阻抗的影响，故适于长距离传送输出信号。
如图28及图29所示，只要构成用放大器432将振动传感器418的输出放大后再输出到外部的结构，与自振动传感器418直接输出到外部的情况相比，不易收噪音的影响。也就是说，使用压电元件428a、428b(参照图27)的振动传感器418其输出电压微小，同时是高阻抗，故容易受噪音干扰，但通过用放大器432放大，可使其输出形成高电压、低阻抗，故可使其不易受噪音的影响。
电压输出(图28)及电流输出(图29)均可通过扭转其电路结构的信号线减少噪音的影响。这种情况下，最好在电压输出的电路结构中，使输出的信号线与总线绞合，在电流输出的电路结构中，使输出信号线与电源线绞合。
另外，上述电压输出及电流输出的电路结构也可适用于温度传感器的输出，可使温度传感器422的输出提高信号的S/N比。
通过由设定了基准电压的保护配线包围振动传感器418至放大器432的配线，可减少噪音(来自装置外部或内部的噪音等)的影响。这种情况下，最好在振动传感器418及放大器432的里面也设置保护配线。在使用多层基板的情况下，可将基板间的层作为保护配线图形使用。若如此构成，则可由保护配线吸收或屏蔽装置内外产生的噪音，故可减少对各种电子元件及输出信号的噪音影响，其结果，可得到S/N比高的信号。
在上述实施例中，通过使各种传感器及各种电子元件在传感器托架424一体化，可使该传感器托架424实现一体型传感器的功能，其结果，可提高带传感器的轴承装置中传感器托架424的安装位置的自由度，并可使安装空间比现有的小。
根据实施例10可提供具有可高精度检测轴承状态(异常振动、发生异常的初期状态)的紧凑型传感器的带传感器的轴承装置。
权利要求
1.一种无线传感器，检测滚动轴承、圆头螺栓、线性导向件之任一者的通常状态及异常状态，其包括检测部，对检测对象进行检测；信息处理部，处理该检测部检测出的信息；通信装置，无线发送该处理部处理过的检测信息。
2.如权利要求1所述的无线传感器，其中，所述通信装置将所述处理部处理过的检测信息与检测部固有的识别信息一起无线发送。
3.如权利要求1所述的无线传感器，其中，所述检测部至少具有检测振动的振动传感器、检测温度的温度传感器及检测转速的转速传感器中的一种。
4.如权利要求1～3任一项所述的无线传感器，其中，进行收发的所述通信装置在接收到与所述检测部的识别信息对应的指令信号时，将该指令信号指定的所述检测部的所述检测信息与所述识别信息一起发送。
5.如权利要求1～4任一项所述的无线传感器，其中，所述通信装置将检测部检测的信息或与其相关的信息变换为数字信息发送。
6.一种轴承装置，其至少具有内外轨道圈和配置在这些轨道圈间的多个滚动体，外侧轨道圈和内侧轨道圈中某一方为静止圈，另一方为旋转圈，所述权利要求1至权利要求5中任一项所述的无线传感器一体固定在所述静止圈或安装在静止圈上的部件上，或设置为与旋转圈或安装在旋转圈上的部件一体运动。
7.一种轴承装置，其包括介由滚动体而相对旋转的一组轨道圈；设于该一组轨道圈内的第一轨道圈上的脉冲环；在与该脉冲环相对旋转的第二轨道圈上与所述脉冲环相向安装的权利要求3至权利要求5中的任一项所述的无线传感器。
8.如权利要求7所述的轴承装置，其中，以FM调制方式发送通过使所述脉冲环和所述无线传感器相对旋转由所述无线传感器的转速传感器检测的周期信号的相关信息。
9.如权利要求7或8所述的轴承装置，其中，通信装置发送根据通过使所述脉冲环和所述无线传感器相对旋转在转速传感器产生的周期信号的波长或频率由信息处理部求出的轴承装置的转数和转速中的至少一者。
10.如权利要求7或8所述的轴承装置，其中，通信装置发送根据通过使所述脉冲环和所述无线传感器相对旋转在转速传感器产生的周期信号的至少每一周期区段固有的识别信息。
11.一种管理装置，其包括通信机，接收自具有检测检测对象的检测部的无线传感器或轴承装置发送的信号；信号处理部，根据所述信号包含的所述检测部和所述无线传感器及所述轴承装置中至少任一项固有的识别信息，管理接收到的所述信号。
12.一种管理装置，其具有通信机，所述通信机在接收从具有检测检测对象的检测部的无线传感器或轴承装置发送的信号时，根据所述信号中包含的所述检测部固有的识别信息，选择包含预先注册在所述管理装置中的识别信息的所述信号并接收。
13.一种管理装置，其具有通信机，所述通信机接收从无线传感器或轴承装置发送的信号，并向所述无线传感器或轴承装置发送要求所述信号的指令信号。
14.如权利要求11～13任一项所述的管理装置，其与所述无线传感器及轴承装置以数字信号通信。
15.一种监视装置，其具有权利要求1至5任一项所述的无线传感器或权利要求6至10任一项所述的轴承装置、和权利要求11至权利要求14中任一项所述的管理装置。
16.一种监视装置，同时使用多个权利要求1至5任一项所述的无线传感器和权利要求7至10任一项所述的轴承装置，由权利要求11至权利要求14中任一项所述的管理装置分别以不同的固有频率的载波与每个所述无线传感器及每个所述轴承装置通信。
17.一种带传感器的滚动轴承，其具有可相互相对旋转的外圈和内圈以及组装在外圈和内圈之间的多个滚动体，外圈和内圈中至少一者为静止圈，另一者为旋转圈，由设置在静止圈、安装在静止圈上的部件以及旋转圈、安装在旋转圈上的部件中的至少一个上的检测传感器构件检测滚动轴承的状态，其中，所述检测传感器构件和外部具有无线发送或发送、接收数据的通信功能。
18.如权利要求17所述的带传感器的滚动轴承，其中，还具有至少一个以上中继构件，可将检测传感器构件检测的检测数据无线发送到外部。
19.如权利要求18所述的带传感器的滚动轴承，其特征在于，所述中继构件上设有通信部件，该通信部件可将来自检测传感器构件的检测数据变换为规定频率分量的信号波无线向外部发送。
20.如权利要求18或19所述的带传感器的滚动轴承，其特征在于，所述检测传感器构件和所述中继构件由电缆电连接，来自所述检测传感器构件的检测数据通过电缆传送到中继构件。
21.如权利要求18或19所述的带传感器的滚动轴承，其特征在于，所述检测传感器构件上设有通信部件，该通信部件可将其检测数据变换为规定频率分量的信号波无线发送到所述中继构件。
22.如权利要求19或21所述的带传感器的滚动轴承，其特征在于，所述信号波是规定频率分量的电波、光波、超声波。
23.如权利要求18或19所述的带传感器的滚动轴承，其特征在于，所述检测传感器构件和中继构件利用电磁感应电连接，所述检测传感器构件上设有将其检测数据调制为规定的调制信号的调制电路，所述中继构件上设有解调所述调制信号的解调电路。
24.如权利要求17所述的带传感器的轴承装置，其特征在于，所述传感器是振动传感器、温度传感器、转速传感器、压力传感器的至少一种以上。
25.如权利要求18所述的带传感器的轴承装置，其特征在于，由数量少于检测传感器构件数量的中继构件中继来自具有识别序号的多个检测传感器构件的信号。
26.如权利要求17所述的带传感器的轴承装置，其特征在于，所述检测传感器构件具有检测滚动轴承的振动状态的声波检测传感器，由声波检测传感器检测出的检测数据无线向外部发送。
27.如权利要求26所述的带传感器的轴承装置，其特征在于，所述声波检测传感器将机械性发生的振动波变换为电信号。
28.如权利要求26或27所述的带传感器的轴承装置，其特征在于，所述声波检测传感器以组装在传感器托架上的状态设置，所述传感器托架上设有使声波检测传感器的输出放大的放大电路。
29.如权利要求28所述的带传感器的轴承装置，其特征在于，所述传感器托架上设有将声波检测传感器的输出和基准值比较的比较仪、及对在规定时间内声波检测传感器的输出超过基准值的次数进行计数的计数器。
30.如权利要求28或29所述的带传感器的轴承装置，其特征在于，所述传感器托架上设有可将声波检测传感器的输出变换为规定频率分量的信号波并向外部发送的发送电路。
31.如权利要求30所述的带传感器的轴承装置，其特征在于，所述信号波是规定频率分量的电波、光波、超声波。
32.一种带传感器的轴承装置，其具有滚动轴承，所述滚动轴承至少具有外圈、内圈和组装在该内外圈之间的多个滚动体，外圈和内圈的至少某一者为旋转圈，另一者为静止圈，其特征在于，包括一体型传感器，其安装在静止圈或装于静止圈的部件上，至少一个以上的检测轴承装置的状态的传感器被收纳在单一的传感器托架上；至少一个以上中继装置，设于该一体型传感器或轴承的附近，将来自该一体型传感器的输出信号放大或变换为适于长距离传输的信号，传送到设于装置外部的控制装置。
33.如权利要求32所述的带传感器的轴承装置，其特征在于，用于检测轴承装置的状态的传感器是转速传感器、温度传感器、振动传感器中的至少任一个以上。
34.如权利要求32或33所述的带传感器的轴承装置，其特征在于，用电缆将来自中继装置的信号取出到装置外部。
35.如权利要求32或33所述的带传感器的轴承装置，其特征在于，将来自中继装置的信号无线取出到装置外部。
36.一种带传感器的滚动轴承，其具有可相互相对旋转的外圈和内圈以及组装在外圈和内圈之间的多个滚动体，外圈和内圈中一者为静止圈，另一者为旋转圈，所述带传感器的滚动轴承还具有设置在静止圈、安装在静止圈上的部件以及旋转圈、安装在旋转圈上的部件中的至少一个上的传感器和安装所述传感器的基板，其中，所述基板由螺旋夹固定在传感器托架上。
37.一种带传感器的滚动轴承，其具有可相互相对旋转的外圈和内圈以及组装在外圈和内圈之间的多个滚动体，外圈和内圈中一者为静止圈，另一者为旋转圈，所述带传感器的滚动轴承还具有设置在静止圈、安装在静止圈上的部件以及旋转圈、安装在旋转圈上的部件中的至少一个上的传感器，用于驱动所述传感器的电子元件和安装所述传感器及所述电子元件的基板，其中，安装所述传感器及电子元件的所述基板的部分由柔软的硅树脂和发泡性树脂中的至少一者包围，然后，由硬质的模装树脂模装。
38.一种带传感器的滚动轴承，其具有可相互相对旋转的外圈和内圈以及组装在外圈和内圈之间的多个滚动体，外圈和内圈中一者为静止圈，另一者为旋转圈，还具有设置在静止圈、安装在静止圈上的部件以及旋转圈、安装在旋转圈上的部件中的至少一个上的传感器，所述传感器是振动传感器，至少检测滚动轴承的振动状态，其特征在于，所述振动传感器应用了两端支承结构的双压电晶片型压电元件。
39.如权利要求36至38任一项所述的带传感器的滚动轴承，其特征在于，所述传感器具有测定滚动轴承的振动状态的振动传感器和用于测定滚动轴承的转速的转速传感器及用于测定滚动轴承温度的温度传感器中的至少一种。
40.如权利要求36至39任一项所述的带传感器的滚动轴承，其特征在于，所述传感器与用于驱动该传感器的各种电子元件一起组装在单一的传感器托架上，所述传感器及各种电子元件安装在规定的基板上。
41.如权利要求36至40任一项任一项所述的带传感器的滚动轴承，其特征在于，设有用于使所述传感器的输出放大的放大电路。
全文摘要
一种可对检测出的检测对象的检测信息容易地进行分类管理的无线传感器或轴承装置和管理装置及由它们构成的监视装置。本发明的无线传感器2将各传感器模块4、5固有的识别信息添加在该无线传感器2的各传感器模块4、5检测出的振动或温度等检测信息上，自通信装置10用电波发送信号R。接收该信号R的管理装置3根据该信号R包含的识别信息分类管理检测信息。监视装置1由管理装置3管理安装在加工机的可动轴等上的多个无线传感器2。
文档编号G01P3/44GK1401971SQ0212773
公开日2003年3月12日 申请日期2002年8月7日 优先权日2001年8月7日
发明者坂谷郁纪, 森田耕一, 滝泽岳史, 远藤茂, 柳泽知之, 正田义雄 申请人:日本精工株式会社