特許ウォッチ

公開番号2024039154
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-22
出願番号2022143489
出願日2022-09-09
発明の名称軸受装置およびスピンドル装置
出願人NTN株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F16C 41/00 20060101AFI20240314BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】加工荷重および軸受予圧を正確に測定できる、ひずみセンサの配線のためにハウジングや外筒を加工する必要のない組立性に優れたスピンドル装置を提供すること。
【解決手段】スピンドル装置1は、予圧が与えられた状態で、主軸4を支持する第1軸受5aおよび第2軸受5bを備える。予圧の伝達経路上にあたる第1軸受5aと第2軸受5bの間には、第1間座6が配置されている。予圧の伝達経路外である前蓋12と第1軸受5aとの間には、第2間座7が配置され、この第2間座7には、ひずみセンサ8が固定されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
予圧が与えられた状態で、回転軸を支持する、外輪、内輪および転動体を含む第１軸受と、
前記回転軸の軸方向に前記第１軸受と並列するように配置され、予圧が与えられた状態で、前記回転軸を支持する、外輪、内輪および転動体を含む第２軸受と、
前記第１軸受と前記第２軸受の間に配置され、前記予圧の伝達経路上に位置する第１間座と、
前記回転軸の前端寄りに設けられた前蓋と第１軸受との間に配置され、前記予圧の伝達経路外に位置する第２間座と、を備え、
前記第２間座には、ひずみセンサが搭載されている、軸受装置。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記第２間座は、その外周面または内周面に平坦部を有し、
前記ひずみセンサは、前記平坦部に固定されている、請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記前蓋は、溝または貫通孔を有し、
前記ひずみセンサには、配線が付属し、前記配線は前記前蓋の溝または貫通孔を通じて外部に引き出されている請求項１または２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記第１間座にも、ひずみセンサが搭載されている請求項１または２に記載の軸受装置。
【請求項５】
前記ひずみセンサは、ひずみゲージからなる検出部と、処理部が設けられ、
前記処理部は前記ひずみゲージの信号を電気的に増幅する増幅部と、前記増幅部で得られた信号からひずみ検出値を算出する出力部を搭載する、請求項１または２に記載の軸受装置。
【請求項６】
前記検出部と前記処理部は同一の基板上に固定され、前記基板が前記第２間座に固定される、請求項５に記載の軸受装置。
【請求項７】
前記検出部と前記処理部は１つのＩＣの中に内蔵される、請求項５に記載の軸受装置。
【請求項８】
前記第２間座に固定した前記ひずみセンサの出力から軸受の予圧を算出する軸受予圧演算部と、
前記ひずみセンサの出力と軸受予圧の関係式を保存した記憶部Ａと、を備える、請求項１または２に記載の軸受装置。
【請求項９】
前記第１間座にも、ひずみセンサが固定されており、
前記第１間座に固定した前記ひずみセンサの出力と、前記第２間座に固定した前記ひずみセンサの出力と、
前記各ひずみセンサの出力と軸受予圧の関係式をそれぞれ保存した記憶部Ａとから少なくとも１つの軸受の予圧を算出する軸受予圧演算部と、を備える、請求項８に記載の軸受装置。
【請求項１０】
前記軸受予圧演算部で算出した軸受予圧と、あらかじめ設定した閾値を記憶した記憶部Ｂとを比較して、前記軸受予圧が前記閾値を超える場合に異常信号を出力する診断部を備える、請求項８に記載の軸受装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受装置およびスピンドル装置に関する。
より詳しくは、本発明は、各軸受の運転中の予圧（荷重）を検出可能な軸受装置およびスピンドル装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
工作機械等のスピンドル装置では、加工精度や加工効率を向上させるため、加工荷重や軸受の予圧管理が求められている。
また、軸受に異常が起こる前にその予兆を検出して、軸受の異常を未然に防ぐ要求もある。
【０００３】
このため、特許文献１のように、間座を介して背面合わせにした１対のアンギュラ玉軸受の、その間座にひずみセンサを取り付け、間座のひずみ量をセンサで検出し、これにより軸受の予圧量を計測する試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平２－１６４２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成によれば、ひずみセンサが軸受の予圧の伝達経路上にあることもあって、スピンドルの運転中には、間座に取り付けたひずみセンサにより、回転速度や内外輪の温度差による軸受の予圧変化や、刃工具から入力される加工荷重に伴う軸受の予圧変化のいずれをも検出してしまう。
【０００６】
このため、予圧変化が、スピンドルの回転速度の軸受の内外輪の温度差によるのか、加工荷重によるのか、要因を特定することが困難であり、加工荷重を正確に検出することが困難であった。
【０００７】
また、特許文献１の構成によれば、ひずみセンサの配線をハウジングや外筒に追加工で水や貫通孔を形成して引き出す必要がある。
ところが、外筒とハウジングの間には外筒冷却が搭載されており、冷却流路を避けて外筒やハウジングの側面に貫通孔などを設けることが難しく、外筒側面から配線を取り出すことは難しかった。
あるいは、前蓋側から配線を取り出す場合においても、ハウジングの内径部を軸方向に加工して配線するスペースを確保する必要があり、加工によりコストが嵩むとともに、配線とハウジングの加工部の位相を合わせて軸受ユニットをハウジングに挿入する必要が生じるため、組立性が悪化する問題もあった。
【０００８】
そこで本発明の解決すべき課題は、加工荷重および軸受予圧を正確に測定できる、ひずみセンサの配線のためにハウジングや外筒を加工する必要のない組立性に優れた軸受装置およびスピンドル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するため、発明にかかる軸受装置を、予圧が与えられた状態で、回転軸を支持する、外輪、内輪および転動体を含む第１軸受と、前記回転軸の軸方向に前記第１軸受と並列するように配置され、予圧が与えられた状態で、前記回転軸を支持する、外輪、内輪および転動体を含む第２軸受と、前記第１軸受と前記第２軸受の間に配置され、前記予圧の伝達経路上に位置する第１間座と、前記回転軸の前端寄りに設けられた前蓋と第１軸受との間に配置され、前記予圧の伝達経路外に位置する第２間座と、を備え、前記第２間座には、ひずみセンサが搭載されている構成としたのである。
【００１０】
発明にかかる軸受装置において、前記第２間座は、その外周面または内周面に平坦部を有し、前記ひずみセンサは、前記平坦部に固定されている構成とすることができる。
また、前記前蓋は、溝または貫通孔を有し、前記ひずみセンサには、配線が付属し、前記配線は前記前蓋の溝または貫通孔を通じて外部に引き出されている構成とすることができる。
前記第１間座にも、ひずみセンサが搭載されている構成とすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許