CN111670311A - 轴承装置和主轴装置 - Google Patents
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Abstract
一种轴承(1),包括内圈(4)、外圈(2)、转动体(3)和保持架(5)。轴承装置包括:轴承(1);以及热通量传感器(7),上述热通量传感器配置于外圈(2),并且对热通量进行检测。该轴承装置使用在轴承(1)之间插设有间隔件的结构来对旋转体进行支承。间隔件包括外圈间隔件(13)和内圈间隔件(14)。热通量传感器(7)配置于内圈间隔件(14)和外圈间隔件(13)的非旋转侧间隔件。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴承装置和主轴装置。
背景技术
在日本专利公开第2017-26078号(专利文献1)中描述的轴承装置中,在轴承的端面设置有附接单元,以防止诸如轴承卡住之类的问题。附接单元包括:用于向轴承部供给油的泵;以及用于对润滑部的温度进行测量的非接触式传感器(红外传感器)。当从温度传感器获得的温度的暂时变化超过阈值时,通过使用泵向轴承部供给油来防止温度上升。
引用列表
专利文献
专利文献1:日本专利公开第2017-26078号
专利文献2:日本专利公开第2016-166832号
发明内容
技术问题
在日本专利公开第2017-26078号中描述的轴承装置中,基于温度来对轴承中出现异常的迹象进行判断。对于设置在与轴承相邻配置的附接单元中的非接触式温度传感器,很难对具有低红外发射率的金属表面的温度进行测量。因此,由非接触式温度传感器(红外传感器)测量的测量目标是由树脂制成的保持架。然而,当保持架不是由树脂制成时,很难使用日本专利公开第2017-26078中描述的结构来对其温度进行测量。此外,由于非接触式温度传感器的测量精度低于接触式温度传感器的测量精度,因此,即使在未发生这种异常时,非接触式温度传感器也可能错误地检测出异常。此外,认为在油润滑环境中使用时,非接触式温度传感器会受润滑油的影响。润滑油形成雾气,该雾气然后进入测量目标与非接触式温度传感器之间。这使得很难精确地测量温度。
本发明是为了解决如上所述的问题而作的,其目的在于提供一种轴承装置和包括该轴承装置的主轴装置,通过轴承装置,可以精确且快速地对轴承的温度变化进行检测。
解决技术问题所采用的技术方案
总之,本发明指向一种轴承装置,上述轴承装置使用单个轴承或具有多个轴承和间隔件的结构来对旋转体进行支承,单个轴承或多个轴承中的每一个包括内圈和外圈。轴承装置包括热通量传感器,该热通量传感器配置于内圈、外圈或间隔件,并且对热通量进行检测。
优选地,间隔件包括外圈间隔件和内圈间隔件。热通量传感器配置于内圈间隔件和外圈间隔件的非旋转侧间隔件。
优选地,间隔件包括外圈间隔件和内圈间隔件。热通量传感器配置于内圈间隔件和外圈间隔件的旋转侧间隔件。
更优选地,间隔件包括外圈间隔件和内圈间隔件。外圈间隔件包括:主体部;以及突出部,上述突出部从主体部的侧面向内圈的外径面突出。热通量传感器固定到突出部,以面向内圈的外径面。
优选地,热通量传感器配置于内圈和外圈的非旋转侧轴承圈。
优选地,热通量传感器配置于内圈和外圈的旋转侧轴承圈。
更优选地,热通量传感器在单个轴承或多个轴承中的每一个的宽度方向的内部中,配置于内圈的、除了外径面的轨道表面之外的部分或是外圈的、除了内径面的轨道表面之外的部分。
优选地,轴承装置还包括传输单元,上述传输单元将热通量传感器的输出信息无线地传输到外部。传输单元将热通量传感器的输出信息传输到接收装置,上述接收装置对单个轴承或多个轴承中的每一个执行异常判断。
优选地,轴承装置还包括:除了热通量传感器之外配置的温度传感器;以及异常诊断单元,上述异常诊断单元基于热通量传感器的输出、温度传感器的输出和转速信号来对单个轴承或多个轴承中的每一个的异常进行诊断。
发明效果
根据本发明,可以精确且快速地对轴承的温度变化进行检测,而不限制用于轴承的材料。
附图说明
图1示出根据第一实施方式的轴承装置的构造。
图2示出配置有根据本实施方式的轴承装置的机床中的围绕主轴的结构。
图3是用于对在第一实施方式中使用的热通量传感器的特性进行说明的图,图3的(a)是纵轴表示热通量传感器的输出,横轴表示异常发生前后的时间经过的图,图3的(b)是纵轴表示温度传感器的输出,横轴表示异常发生前后的时间经过的图。
图4示出从轴向方向观察时的热通量传感器的示例性布置。
图5示出温度传感器22设置在轴承的外圈2处的示例。
图6是用于示出由异常诊断装置执行的异常判断处理的第一示例的流程图。
图7是用于示出由异常诊断装置执行的异常判断处理的第二示例的流程图。
图8示出根据第二实施方式的轴承装置的构造。
图9示出了热通量传感器7配置于靠近内圈4的位置的变形例。
图10示出将温度传感器添加到间隔件的变形例。
图11示出将非接触式温度传感器添加到间隔件的变形例。
图12示出根据第三实施方式的轴承装置的构造。
图13示出用于无线地发送和接收传感器的输出的构造。
图14示出根据第四实施方式的轴承装置的构造。
图15示出根据第五实施方式的轴承装置的构造。
图16是从图15中的线段XVI-XVI观察时的剖视图。
图17是从图15中的线段XVII-XVII观察时的剖视图。
图18示出根据第五实施方式的轴承装置的变形例的构造。
图19示出根据第五实施方式的轴承装置的另一种变形例的构造。
图20示出包括根据第五实施方式的轴承装置的主轴装置的构造。
图21示出图20所示的主轴装置的示例性控制器。
图22示出图20所示的主轴装置的另一示例性控制器。
图23示出包括图22所示的控制器的主轴装置的构造。
图24示出图20所示的主轴装置的又一示例性控制器。
图25示出包括第五实施方式的轴承装置的主轴装置的变形例的构造。
具体实施方式
以下参考附图来描述本发明的实施方式。应当注意,在下文描述的附图中,相同或相应的部分给予相同的附图标记并且不重复描述。
[第一实施方式]
图1示出根据第一实施方式的轴承装置400的构造。图1所示的轴承装置是使用单个轴承、或在多个轴承之间插设间隔件的结构,来对旋转体进行支承的轴承装置。轴承1包括内圈4、外圈2、转动体3和保持架5。轴承1是诸如角接触滚珠轴承的滚动轴承。即,转动体3是滚珠。轴承装置包括轴承1和热通量传感器7,该热通量传感器7配置于外圈2并且对热通量进行检测。在图1所示的轴承1中,内圈4用作旋转圈,而外圈2用作非旋转圈。热通量传感器7附接到用作非旋转圈的外圈2,并且经由配线30向异常诊断单元(未示出)输出信号。更优选地,如图1所示,热通量传感器7在轴承1的宽度方向上的内部,配置于外圈2的内径面6的、除了与转动体3抵接的轨道表面6A之外的部分。
图2示出配置有本实施方式的轴承装置的机床中的围绕主轴的结构。主轴17直接地联接到驱动电动机80的旋转轴。轴承1配置于壳体18与主轴17之间的边界部。主轴17由四个轴承1旋转地支承。间隔件40配置在轴承1之间。
壳体18设置有用于对空气(空气油或油雾)进行冷却的入口和出口。随着箭头所示的空气的流动,主轴17与壳体18之间的每个轴承1中产生的热量被冷却。主轴17以高速进行旋转。
在本实施方式中,热通量传感器7用于在操作期间对轴承温度的变化进行测量。对于热通量传感器7,例如,可以使用日本专利公开第2016-166832号(专利文献2)中描述的热通量传感器。热通量传感器的输出电压根据传感器前侧与后侧之间的微小温差而产生。热通量传感器7利用塞贝克效应(Seebeck effect)将热流转换为电信号。
图3的(a)和图3的(b)中的每一个是用于对在第一实施方式中使用的热通量传感器的特性进行说明的图。图3的(a)和图3的(b)中的每一个示意性地示出热通量传感器的输出F1与通常用于测量温度的热电偶的输出T1之间的差。在静止状态下,输出F1的斜率与输出T1的斜率之间没有太大的差异,但是,当在时间t1处发生异常时,热通量传感器的输出F1的图的斜率在时间t1处发生很大的变化。热电偶的输出T1的斜率在时间t1之后的时间t2处改变,但是该变化没有热通量传感器的输出F1的斜率的变化大。
因此,热通量传感器7能够在异常发生之后立即快速地对非静止状态进行检测。
图4示出从轴向方向观察时的热通量传感器的示例性布置。在此,示意性地描述热通量传感器7在外圈2的内径面6上沿外圈的周向方向以相等间隔设置在三个位置处。热通量传感器7可以粘附到内圈4或外圈2的圆周上的一个位置,然而,通过如图4所示以相等的间隔在多个位置处粘附热通量传感器7,可以对温度分布进行监视,由此可以更精确且快速地检测异常。
图1所示的轴承装置包括内圈4、外圈2、转动体3和保持架5,并且构成滚动轴承。热通量传感器7粘附到外圈2。在图1中,热通量传感器7粘附到外圈的内径面6。热通量传感器7基于粘附有热通量传感器7的外圈2的温度与从内圈4、转动体3、保持架5等的旋转而产生的旋转气氛8之间的温差,产生输出电压。
通常,当机床的主轴轴承被卡住时,其内圈与外圈之间会产生微小的温差。通过使用热通量传感器7来快速地感测这一温差,可以在轴承1被卡住之前的早期阶段检测出异常。
如图3所示,当不存在异常时,热通量传感器7的输出F1为恒定,或是随着转速的变化或运转状态的变化而逐渐地变化,但是,当出现异常时,在某一部分处发生温度变化会导致热流发生很大的变化,进而导致热通量传感器7的输出F1出现很大的变化。通过使用热通量传感器7的输出中的较大变化,可以检测出轴承1中的异常发生。
在这种情况下,热通量传感器7附接到旋转侧构件附近。热通量传感器7基于非旋转侧构件的表面温度与旋转侧构件的表面温度之间的温差来产生输出电压。对热通量传感器的这一输出电压中的变化量进行监视。当检测出偏离静止状态的变化(异常变化)时,判断为轴承中出现异常。
例如,关于由转动体与轴承的轨道表面之间的表面压力的增加而引起的温度上升,由于旋转轴或对轴承进行保持的壳体具有很大的热容量,因此,在转动体与轴承的轨道表面之间产生的热量被传递到旋转轴或壳体以增加内圈、外圈或间隔件的温度之前,会存在滞后。由于温度上升存在滞后,认为无法通过对内圈、外圈、间隔件等的温度进行测量来检测出轴承卡住的迹象,但是,由于热流快速地变化,而温度缓慢地变化,因此,使用热通量传感器,可以快速地检测出急剧发热。
应当注意,除了热通量传感器7之外,可以基于转速信息和直接地或间接地对轴承的内圈和外圈的温度进行测量的结果来对卡住的发生进行判断。图5示出温度传感器22设置在轴承的外圈2处的示例。在图5所示的构造中,除了轴承1和热通量传感器7之外,轴承装置还包括:除了热通量传感器7之外配置的温度传感器22;以及异常诊断单元100,上述异常诊断单元100基于热通量传感器7的输出、温度传感器22的输出和转速信号来对轴承的异常进行诊断。
图6是用于示出由异常诊断装置执行的异常判断处理的第一示例的流程图。在步骤S1中,异常诊断单元100对传感器的输出进行监视。传感器的示例包括热通量传感器7、温度传感器22和图中未示出的转速检测传感器。接着,在步骤S2中,异常诊断单元100将设置成与每个传感器的输出对应的阈值与由传感器检测出的值进行比较,以便执行关于是否超过阈值的阈值判断。阈值判断可以针对传感器的每个输出单独地执行,或是可以针对传感器的组合来执行。可以想到的组合示例如下所示。即,在转速超过规定转速、温度超过规定温度、热通量传感器的输出超过规定阈值的情况下,判断为发生异常。
在步骤S2中,当检测值小于阈值时,再次重复地执行步骤S1的传感器监视处理。另一方面,在步骤S2中,当检测值大于阈值时,异常诊断单元100输出用于避免异常操作的指示信号,以便在步骤S3中执行异常避免操作。
根据该指示信号在机床中执行的异常避免操作控制的示例包括:用于将转速降低到低于当前转速的控制;用于将刀具的切入量减少到小于当前切入量的控制;用于供给润滑油或增加润滑油的供给量的控制;以及停止加工(暂停切削,并且停止使主轴转速降低或停止其旋转)等。应当注意,当通过执行一次阈值判断S2来对是否存在异常进行判断时,可能因噪声而作出错误的判断。为了避免这种错误的判断,当连续多次地检测出异常时,可以判断为异常发生,然后转移至异常避免操作S3。
图7是用于示出由异常诊断装置执行的异常判断处理的第二示例的流程图。在步骤S11中,异常诊断单元100对传感器的输出进行监视。传感器的示例包括热通量传感器7、温度传感器22和图中未示出的转速检测传感器。接着,在步骤S12中,异常诊断单元100对每单位时间下的传感器的每个输出的变化率进行计算,然后对在步骤S13中计算出的变化率是否超过标准值进行判断(变化率判断)。
变化率判断可以针对传感器的每个输出单独地执行、或是可以针对传感器的组合来执行。可以想到的组合示例如下所示。即,当在转速为特定转速时温度超过规定温度且热通量传感器的输出增加的比率超过标准值的情况下,判断为发生异常。
当步骤S13中的变化率小于标准值时,再次重复地执行步骤S11的传感器监视处理。另一方面,在步骤S13中,当检测值大于阈值时,异常诊断单元100输出用于避免异常操作的指示信号,以便在步骤S14中执行异常避免操作。此外,在这种情况下,为了抑制因噪声等引起的错误判断,当连续多次地检测出异常时,可以判断为异常发生。
根据该指示信号在机床中执行的示例性异常避免操作控制与图6的情况相同,因此将不重复描述。
在第一实施方式的轴承装置中,非旋转侧轴承的内圈或外圈的温度被视为基准温度,并且热通量传感器被用于对由基准温度与热通量传感器的表面的温度之间的差引起的热流进行检测,由此可以基于电动势的变化,在早期阶段检测出轴承中的异常(卡住等的迹象)的发生。因此,可以降低机床的运转速度等,以防止轴承损坏。
此外,由于热通量传感器设置于非旋转侧,因此,容易对用于将传感器的输出发送到外部的配线进行布绕。
此外,当使用例如非接触式温度传感器来对内圈的温度(或内圈间隔件的温度)进行测量时,期望对内圈的表面(或内圈间隔件的表面)进行表面处理以增加红外发射率,但是,根据本实施方式的异常检测装置,用于轴承的材料没有限制,并且与辐射温度计的情况不同的是,通过使用热通量传感器,不需要考虑测量部的辐射率。
此外,通过使用热通量传感器,可以检测出热通量的微小变化。因此,与温度计的情况相比,可以更快速地检测出热量的产生。
由于如图1所示,热通量传感器7粘附到外圈的内径侧,因此,可以在产生热量的区域附近执行测量,由此可以提高检测灵敏度和检测速度。
[第二实施方式]
在第一实施方式中,示例性地对热通量传感器7粘附到轴承的外圈的内径面6进行了描述。在第二实施方式中,示例性地描述热通量传感器7设置在间隔件处。通过在间隔件处设置热通量传感器7,可以将标准轴承用作轴承。因此,随着时间的劣化,轴承可以容易地更换。
轴承装置401使用在两个轴承之间插设有间隔件的结构来对旋转体进行支承。在该轴承装置中,热通量传感器附接到间隔件的非旋转侧(例如,外圈间隔件)。
图8示出将轴承装置结合到机床的主轴17中的示例,并且示出将热通量传感器7附接到外圈间隔件13的状态。即,根据第二实施方式的轴承装置401包括:轴承1;外圈间隔件13;以及热通量传感器7,上述热通量传感器7配置于外圈间隔件13,并且对从每个轴承1产生的热通量进行检测。
在图8中,内圈间隔件14和外圈间隔件13插入在两个滚动轴承1之间。主轴17被插入到内圈4的内径部9和内圈间隔件内径部16中,并且外圈2的外径部10和外圈间隔件外径部15被插入到壳体18中,从而对主轴17的旋转进行支承。当主轴17转动时,轴承1因内圈转动体轨道表面12与转动体3之间的接触、外圈转动体轨道表面11与转动体3之间的接触而产生热量。在这种情况下,供主轴17插入的内圈4的温度趋于比插入在壳体18中的外圈2的温度高。
例如,关于因转动体3与每个轴承1的轨道表面11之间的表面压力的增加而引起的温度上升,由于主轴17或对轴承1进行保持的壳体18具有较大的热容量,在转动体3与轴承1的轨道表面11之间产生的热量被传递到主轴17或壳体18以增加内圈4、外圈2或间隔件13、14的温度之前,会存在滞后。因此,如果通过使用温度传感器对每个部件的温度进行测量来对轴承异常的发生进行检测,则会较晚地检测出轴承异常的迹象。
为了解决这一问题,通过热通量传感器7,对外圈2的温度与从内圈4、转动体3和保持架5的旋转而产生的旋转气氛8之间的温差进行检测。当检测出的电压输出不同于静止运转状态下的电压输出时,判断为异常。应当注意,作为一个示例,已经示例性地描述了轴承装置被插入机床的主轴中,但是,除了机床的主轴之外,具有相同结构的轴承装置可以应用于工业领域或汽车领域。
图8示例性地示出热通量传感器7配置于外圈间隔件13的中心,但是,热通量传感器7可以配置于靠近内圈4的位置。以这种方式,热通量传感器7可以配置于靠近作为发热部的内圈4、外圈2、转动体3的接触部、内圈转动体轨道表面12和外圈转动体轨道表面11的位置。因此,可以快速地对热流进行检测。
图9示出热通量传感器7配置于靠近内圈4的位置的变形例。如图9所示,可以设置突出部19,使得外圈间隔件13的端部靠近内圈外径面20,并且热通量传感器7可以固定到突出部19的内径面21。
上述间隔件包括:外圈间隔件13(主体部);以及突出部19,上述突出部19从外圈间隔件13(主体部)的侧面朝向内圈4的外径面突出。热通量传感器7固定到突出部19,以面向内圈4的外径面。外圈间隔件13在轴承1的轴向上与每个外圈2相邻,并且在轴承1的径向方向上配置有插设在外圈间隔件13与内圈间隔件14之间的间隔。
在这种情况下,热通量传感器7直接地面向相应的内圈外径面20,进而提高异常检测的精度。在图9所示的示例中,热通量传感器7分别设置在左侧和右侧的突出部19处,然而,热通量传感器7可以设置在左侧和右侧的突出部19中的一个处。
当热通量传感器7设置在朝向内圈突出且设置于间隔件的突出部19处时,热通量传感器可以配置在发热部附近,由此可以提高异常检测速度。
此外,热通量传感器7可以配置于轴承侧表面附近24。以这种方式,即使在轴承或间隔件中没有用于设置热通量传感器的空间时,也可以设置热通量传感器。
图10示出将温度传感器添加到间隔件的变形例。如图10所示,温度传感器22可以设置在外圈间隔件13处。每个温度传感器22可以设置在外圈2与外圈间隔件13之间接触的附近。
图11示出将非接触式温度传感器添加到间隔件的变形例。如图11所示,非接触式温度传感器23可以设置在外圈间隔件13处,并且通过异常诊断单元100,可以基于热通量传感器7的输出以及使用每个非接触式温度传感器23(例如,红外温度传感器)对内圈4的温度进行测量的结果,来对每个轴承的异常(卡住等)的迹象进行判断。
此外,可以基于外圈2的温度、诸如轴承等旋转体的转速以及热通量传感器7的输出来对内圈的温度进行估算。基于内圈的估算温度、外圈的温度以及转速,可以对施加到轴承部的轴承载荷进行估算。
以下描述一种用于对轴承载荷进行估算的方法。考虑到外圈插入壳体中且轴由内圈支承的示例性状态,当内圈在施加预加载荷的情况下旋转时,温度上升而导致膨胀。由此,轴承的预加载荷增加到高于初始设定值。通过借助于算术表达式等来准备这种关系,可以估算出预加载荷。用于算术表达式的参数示例包括轴承的转速、外圈的温度、内圈的温度、热通量传感器的输出等。
热通量传感器的输出并不代表测量目标本身的温度,但是,热通量传感器可以检测出由测量目标的温度变化引起的热流变化。热通量传感器可以用作用于对温度进行检测的热电偶等的替代。例如,可以使用日本专利公开第2009-68533号(第0008段)中描述的预加载荷估算方法。
如上所述,在第二实施方式中,热通量传感器7配置于间隔件。由此,可以快速地对轴承中发生异常的迹象进行检测,而无需对轴承本身提供特殊处理。此外,可以通过在轴承处也设置(一个或多个)温度传感器,并基于(一个或多个)热通量传感器的(一个或多个)输出、轴承的转速(支承部的转速)和附接有(一个或多个)热通量传感器的(一个或多个)位置的(一个或多个)温度,来对轴承的内圈和外圈的温度进行估算,由此不仅可以对异常的发生进行估算,还可以对施加到轴承装置的载荷进行估算。
[第三实施方式]
在第一实施方式和第二实施方式的每一个中,已经示出了在外圈或外圈间隔件处于固定侧而内圈或内圈间隔件处于旋转侧时,热通量传感器配置于外圈或外圈间隔件,并且传感器的输出经由配线被引出到外部。相反,可能存在外圈或外圈间隔件处于旋转侧而内圈或内圈间隔件处于固定侧的情况。在第三实施方式中,以下对内圈处于固定侧的示例性情况进行描述。
图12示出根据第三实施方式的轴承装置402的构造。图12中所示的示例表示在外圈2用作旋转圈而内圈4用作非旋转圈时,热通量传感器7附接到用作非旋转圈的内圈4的状态。
热通量传感器7在轴承1的宽度方向上的内部中,配置于内圈4的外径面106的、除了与转动体3抵接的轨道表面106A以外的部分。
如图12所示,热通量传感器7粘附到内圈4。在这样构成的轴承装置中,外圈2用作旋转圈,而内圈4用作非旋转圈。
由于如图12所示,热通量传感器7粘附到内圈的外径侧,因此,可以在产生热量的区域附近执行测量,由此可以提高检测灵敏度和检测速度。
此外,即使旋转圈与非旋转圈之间的关系与图1中的关系相反,也可以通过应用图12的结构,使用来自热通量传感器7的输出对轴承中的异常的发生进行检测。通过使用无线传输装置200将热通量传感器7中产生的输出的信息发送到外部,可以在外部异常诊断装置中以相同的方式对该信息进行诊断。应当注意,优选地,可以进一步包括用于向其供电的电源装置。在下文中可使用的电源装置的示例包括:电池;使用温差、振动等来产生电力的发电装置;以及电磁感应式发电机等。
图13示出用于无线地发送和接收传感器的输出的构造。如图13所示,无线传输装置200(图12)包括信号处理单元201和数据传输单元202。信号处理单元201接收热通量传感器7的输出,从中去除噪声分量,执行模数转换处理、调制处理等,并且将传输数据输出到数据传输单元202。数据传输单元202将数据无线地发送到接收装置300。
接收装置300安装在机床外部。接收装置300包括:数据接收单元301,上述数据接收单元301无线地接收数据;信号处理单元302,上述信号处理单元302从接收到的信号解调数据;以及异常判断单元303,上述异常判断单元303响应于来自信号处理单元302的数据接收来对轴承中的异常进行判断。当在信号处理单元201之后的阶段中设置异常判断单元303时,可以减少发送数据的量,从而减少电力消耗。应当注意,异常判断单元303的判断处理与图6和图7中的每一个所示的处理相同,因此将不重复描述。
第三实施方式的轴承装置包括:无线传输装置200,上述无线传输装置200将热通量传感器7的输出信息无线地发送到外部;以及接收装置300,上述接收装置300从无线传输装置200接收热通量传感器7的输出信息,并且对轴承执行异常判断。因此,当内圈用作固定圈而外圈用作旋转圈时,也可以将热通量传感器的检测结果输出到外部。因此,与第一实施方式和第二实施方式相同地,可以快速地对轴承的异常迹象进行检测。
[第四实施方式]
在第四实施方式中,以下对与第三实施方式相同地将内圈用作固定圈的情况进行描述。但是,在第四实施方式中,对将热通量传感器配置于内圈间隔件而不是内圈的构造进行描述。
图14示出根据第四实施方式的轴承装置403的构造。该轴承装置使用在两个轴承之间插设有间隔件的结构来对旋转体进行支承。内圈处于非旋转侧。在图14所示的示例中,热通量传感器7附接到间隔件的非旋转侧(例如,内圈间隔件14)。
即,根据第四实施方式的轴承装置还包括:无线传输装置200,上述无线传输装置200配置于内圈间隔件14,并且将热通量传感器7的输出信息无线地传送到外部;以及接收装置300(图13),上述接收装置300从无线传输装置200接收热通量传感器7的输出信息,并且对每个轴承1执行异常判断。
在这样构成的轴承装置中,外圈2用作旋转圈,而内圈4用作非旋转圈。即使旋转圈与非旋转圈之间的关系与图8中的关系相反,也可以通过应用图14的结构,使用来自热通量传感器7的输出来对轴承1中的异常的发生进行检测。通过使用无线传输装置200将热通量传感器7中产生的输出的信息发送到外部,可以在外部异常诊断装置中以相同的方式对该信息进行诊断。应当注意,优选地,可以进一步包括用于向其供电的电源装置。在下文中可使用的电源装置的示例包括:电池;使用温差、振动等来产生电力的发电装置;以及电磁感应式发电机等。应当注意,已经参考图13来对无线传输装置200进行描述,因此将不再重复描述。
应当注意,除了热通量传感器7之外,温度传感器22还可以附接到内圈间隔件14,以对内圈附近的温度进行测量。
根据第四实施方式的轴承装置,当内圈用作固定圈而外圈用作旋转圈时,也可以将热通量传感器的检测结果输出到外部。因此,与第一实施方式到第三实施方式相同地,可以快速地对轴承中的异常迹象进行检测。此外,由于不需要对轴承本身进行特殊加工,因此,与第二实施方式相同地,即使在因随时间的劣化等而更换轴承时,也可以连续地使用间隔件和热通量传感器。
[第五实施方式]
根据第五实施方式的轴承装置404包括与根据第二实施方式的轴承装置401基本相同的构造,并且外圈2构成为固定圈。然而,根据第五实施方式的轴承装置与根据第二实施方式的轴承装置的不同之处在于,上述轴承装置还包括用于向轴承1供给润滑流体的供给路径,并且基于供给路径的布置,对轴承装置的周向方向上的热流传感器7的布置进行限制。润滑液体包括润滑油。例如,润滑液体包括润滑油和空气。
作为根据第五实施方式的轴承装置的示例性构造,图15到图17中的每一个示出一种轴承装置,其中:第一轴承1a和第二轴承1b配置成在轴向方向上插设有外圈间隔件13和内圈间隔件14;并且配置有第一热通量传感器7a和第二热通量传感器7b,上述第一热通量传感器7a用于对从第一轴承1a产生的热通量进行检测,上述第二热通量传感器7b用于对从第二轴承1b产生的热通量进行检测。应当注意,在图15中,未示出内圈间隔件14、主轴17、壳体18和外壳41。此外,在图16和图17中的每一个中,在剖视图中看不到主轴17。第一轴承1a和第二轴承1b中的每一个例如是角接触滚珠轴承。第一轴承1a和第二轴承1b可以以适当选择的方式组合,但是例如以背对背的方式组合。例如,第一轴承1a和第二轴承1b具有彼此等同的构造。
如图15到图17所示,作为供给路径,根据第五实施方式的轴承装置包括:第一供给路径31a,上述第一供给路径31a用于向第一轴承1a的内部空间供给润滑流体;以及第二供给路径31b,上述第二供给路径31b用于向第二轴承1b的内部空间供给润滑流体。第一供给路径31a和第二供给路径31b经由配置于轴承装置外部的外部供给路径34,与配置于轴承装置外部的润滑流体供给装置(未示出)连接。
第一供给路径31a设置有:第一供给口32a,上述第一供给口32a配置成面向第一轴承1a的内部空间;以及第一流入口33a,上述第一流入口33a连接到外部供给路径34。例如,第一供给路径31a和第二供给路径31b配置于外圈间隔件13内部。例如,第一供给口32a配置于外圈间隔件13的在轴向方向上的端面13a。例如,第一流入口33a配置于外圈间隔件13的外径面。第二供给路径31b设置有:第二供给口32b,上述第二供给口32b配置成面向第二轴承1b的内部空间;以及第二流入口33b,上述第二流入口33b连接到外部供给路径34。例如,第二供给口32b配置于外圈间隔件13的在轴向方向上的端面13b。例如,第二流入口33b配置于外圈间隔件13的外径面。例如,外圈间隔件13在轴向方向上的端面13a和端面13b具有彼此等同的构造。
例如,外部供给路径34配置于壳体18内部。外部供给路径34设置有:分岔部;第三流出口34a和第四流出口34b,上述第三流出口34a和上述第四流出口34b在润滑流体的流动方向上分别位于相对于分岔部的下游侧;以及第三流入口34c,上述第三流入口34c在上述流动方向上位于相对于分岔部的上游侧。第三流出口34a连接到第一流入口33a。第四流出口34b连接到第二流入口33b。例如,第三流出口34a和第四流出口34b配置于与外圈间隔件13的外径面连接的壳体18的内径面。第三流入口34c经由配管(未示出)等与润滑流体供给装置连接。例如,第三流入口34c设置在与壳体18的轴向方向上的端面连接的前盖60中。
如图15到图17所示,根据第五实施方式的轴承装置包括用于将轴承1的内部空间中的润滑流体排出的排出路径。具体而言,作为排出路径,根据第五实施方式的轴承装置包括:第一排出路径35a,上述第一排出路径35a用于从第一轴承1a的内部空间排出润滑流体;以及第二排出路径35b,上述第二排出路径35b用于向第二轴承1b的内部空间供给润滑流体。第一排出路径35a和第二排出路径35b经由配置于轴承装置外部的外部排出路径38,与配置于轴承装置外部的润滑流体排出装置(未示出)连接。
第一排出路径35a设置有:第一排出口36a,上述第一排出口36a配置成面向第一轴承1a的内部空间;以及第五流出口37a,上述第五流出口37a连接到外部排出路径38。例如,第一排出路径35a配置在第一轴承1a的外圈2a与外圈间隔件13之间。在与外圈2a的轴向方向上的端面接触的外圈间隔件13的连接面设置有与端面13a连续的凹槽部。例如,第一排出路径35a由外圈2a的端面和在外圈间隔件13中形成的凹槽部的内周面限定。
第二排出路径35b设置有:第二排出口36b,上述第二排出口36b配置成面向第二轴承1b的内部空间;以及第六流出口37b,上述第六流出口37b连接到外部排出路径38。例如,第二排出路径35b配置在第二轴承1b的外圈2b与外圈间隔件13之间。在与外圈2b的轴向方向上的端面接触的外圈间隔件13的连接面设置有与端面13b连续的凹槽部。例如,第二排出路径35b由外圈2b的端面和在外圈间隔件13中形成的凹槽部的内周面限定。
如图15所示,当沿轴向方向观察轴承装置时,第一排出口36a在周向方向上配置有插设在第一排出口36a与第一供给口32a之间的间隔。当沿轴向方向观察轴承装置时,例如,第一供给口32a和第一排出口36a的每个中心相对于轴承装置的中心轴线形成的中心角为180°。当沿轴向方向观察轴承装置时,第二排出口36b在周向方向上配置有插设在第二排出口36b与第二供给口32b之间的间隔。当沿轴向方向观察轴承装置时,例如,第二供给口32b和第二排出口36b的每个中心相对于轴承装置的中心轴线形成的中心角为180°。
在根据第五实施方式的轴承装置中,形成有第一流路和第二流路,在上述第一流路中,第一供给路径31a、第一供给口32a、第一轴承1a的内部空间、第一排出口36a和第一排出路径35a以此顺序彼此连接,在上述第二流路中,第二供给路径31b,第二供给口32b、第二轴承1b的内部空间、第二排出口36b和第二排出路径35b以此顺序彼此连接。例如,第一流路和第二流路具有等同的构造。
由于第一轴承1a的内部空间被设置为环形,因此,第一分岔路径和第二分岔路径形成在该内部空间中,以将第一供给口32a与第一排出口36a之间连接。即,第一流路在第一供给口32a与第一排出口36a之间分岔和合并。
由于第二轴承1b的内部空间被设置为环形,因此,第三分岔路径和第四分岔路径形成在该内部空间中,以将第二供给口32b与第二排出口36b之间连接。即,第二流路在第二供给口32b与第二排出口36b之间分岔和合并。
例如,第一热通量传感器7a和第二热通量传感器7b固定到面向内圈间隔件14的外圈间隔件13的表面。外圈间隔件13用作固定侧间隔件,而内圈间隔件14用作旋转侧间隔件。第一热通量传感器7a和第二热通量传感器7b中的每一个配置成对外圈间隔件13与相应的内圈间隔件14之间的沿径向方向延伸的热通量进行检测。第一热通量传感器7a和第二热通量传感器7b可以通过诸如粘附或螺纹紧固等任何方法而固定到固定侧间隔件。例如,第一热通量传感器7a与第一流路之间的相对位置关系等同于第二热通量传感器7b与第二流路之间的相对位置关系。
如图15所示,当沿轴向方向观察轴承装置时,第一热通量传感器7a在周向方向上配置有插设在第一热通量传感器7a与第一供给口32a和第一排出口36a中的每一个之间的间隔。当沿轴向方向观察轴承装置时,第一热通量传感器7a配置在第一供给口32a与第一排出口36a之间。即,第一热通量传感器7a与第一分岔路径或第二分岔路径相邻配置。优选地,当沿轴向方向观察轴承装置时,第一热通量传感器7a在周向方向上大致配置于第一供给口32a与第一排出口36a之间的中心。从不同的观点出发,可以说优选地将第一热通量传感器7a与第一分岔路径或第二分岔路径中的、距第一供给口32a和第一排出口36a最远的区域相邻配置。优选地,第一热通量传感器7a和第一供给口32a的每个中心相对于中心轴线的中心角大于或等于80°且小于或等于100°,并且第一热通量传感器7a和第一排出口36a的每个中心相对于中心轴线的中心角大于或等于80°且小于或等于100°。
当沿轴向方向观察轴承装置时,第二热通量传感器7b在周向方向上配置有插设在第二热通量传感器7b与第二供给口32b和第二排出口36b中的每一个之间的间隔。当沿轴向方向观察轴承装置时,第二热通量传感器7b配置在第二供给口32b与第二排出口36b之间。即,第二热通量传感器7b与第三分岔路径或第四分岔路径相邻配置。优选地,当沿轴向方向观察轴承装置时,第二热通量传感器7b沿周向方向大致配置于第二供给口32b与第二排出口36b之间的中心。从不同的观点出发,可以说优选地将第二热通量传感器7ba配置于第三分岔路径或第四分岔路径中的距第二供给口32b和第二排出口36b最远的区域附近。优选地,第二热通量传感器7b和第二供给口32b的每个中心相对于中心轴线的中心角大于或等于80°且小于或等于100°,并且第二热通量传感器7b和第二排出口36b的每个中心相对于中心轴线的中心角大于或等于80°且小于或等于100°。
如图17所示,第一热通量传感器7a在外圈间隔件13的内径面上,配置于与第一轴承1a的内圈4a相邻的区域。第二热通量传感器7b在外圈间隔件13的内径面上,配置于与第二轴承1b的内圈4b相邻的区域。
例如,第一供给口32a配置成在轴向方向上与第二供给口32b重叠。例如,第一排出口36a配置成在轴向方向上与第二排出口36b重叠。在这种情况下,当沿轴向方向观察轴承装置时,第一热通量传感器7a在周向方向上配置有插设在第一热通量传感器7a与第二供给口32b和第二排出口36b中的每一个之间的间隔。当沿轴向方向观察轴承装置时,第二热通量传感器7b在周向方向上配置有插设在第二热通量传感器7b与第一供给口32a和第一排出口36a中的每一个之间的间隔。例如,第一热通量传感器7a和第二热通量传感器7b配置成在轴向方向上彼此重叠。当沿轴向方向观察轴承装置时,第一热通量传感器7a和第二热通量传感器7b在周向方向上配置于第一供给口32a与第一排出口36a之间和第二供给口32b与第二排出口36b之间的外圈间隔件13的区域R1或区域R2。
在根据第五实施方式的轴承装置中,当沿轴向方向观察轴承装置时,第一热通量传感器7a在周向方向上配置有插设在第一热通量传感器7a与第一供给口32a和第一排出口36a中的每一个之间的间隔。这样的第一热通量传感器7a可以在轴向方向上配置于与第一轴承1a相邻的区域,并且可以配置成与第一分岔路径和第二分岔路径的合并部分离、即配置成在轴向方向上与第一供给口32a和第一排出口36a相邻的区域分离,在上述合并部处,相对大量的润滑流体在第一流路和第二流路中流动。具体而言,第一热通量传感器7a可以配置成与第一分岔路径相邻,在上述第一分岔路径处,相对少量的润滑流体在第一流路中流动。由此,第一热通量传感器7a能够以高精度高速地对从第一轴承1a产生的热通量的变化进行检测。这是由于以下原因。
在轴承装置中产生的热通量的变化是由轴承装置内的发热效应和冷却效应、对轴承装置外部的热辐射效应之间的平衡变化等引起的。为了使第一热通量传感器7a以高精度高速地对由第一轴承1a内的发热效应的变化引起的热通量的变化进行检测,第一热通量传感器7a优选地配置于第一轴承1a附近。另一方面,靠近第一轴承1a的区域受到由流过第一轴承1a的内部空间的润滑液体提供的冷却效应的影响更大。另外,润滑液体的流量相对较大的、更靠近第一供给口32a或第一排出口36a的区域受到由润滑液体提供的冷却效应的影响更大。因此,例如,当第一热通量传感器7a配置于第一供给口32a或第一排出口36a附近时,第一热通量传感器7a可能无法以高精度高速地对由第一轴承1a内的发热效应的变化引起的热通量的变化进行检测。
另一方面,在周向方向上配置有插设在第一热通量传感器7a与第一供给口32a和第一排出口36a中的每一个之间的间隔的第一热通量传感器7a被配置成与合并部分离,因此,即使在第一热通量传感器7a配置于第一轴承1a附近时,也不太可能受到由润滑液体提供的冷却效应的影响,由此可以以高精度高速地对由发热效应的变化引起的热通量变化进行检测。
因与上述第一热通量传感器7a相同的原因,第二热通量传感器7b可以表现出与第一热通量传感器7a相同的效果。
应当注意,例如,第一供给口32a配置成沿轴向方向不与第二供给口32b重叠。在这种情况下,当沿轴向方向观察轴承装置时,只要第一热通量传感器7a在周向方向上配置有插设在第一热通量传感器7a与第一供给口32a和第一排出口36a中的每一个之间的间隔,第一热通量传感器7a就能配置成在轴向方向上与第二供给口32b重叠。例如,第一排出口36a配置成在轴向方向上不与第二排出口36b重叠。在这种情况下,当沿轴向方向观察轴承装置时,只要第一热通量传感器7a在周向方向上配置有插设在第一热通量传感器7a与第一供给口32a和第一排出口36a中的每一个之间的间隔,第一热通量传感器7a就能配置成在轴向方向上与第二供给口32b或第二排出口36b重叠。当沿轴向方向观察轴承装置时,只要第二热通量传感器7b在周向方向上配置有插设在第二热通量传感器7b与第二供给口32b和第二排出口36b中的每一个之间的间隔,第二热通量传感器7b就能配置成在轴向方向上与第一供给口32a或第一排出口36a重叠。
此外,润滑液体排出装置可以与润滑液体供给装置一体地构成。供给路径和排出路径中的每一个可以构成为用于使润滑流体循环的循环路径的一部分。
在轴向方向上对第一轴承1a和第二轴承1b中的每一个施加预加载荷。壳体18相对于与第一轴承1a的外圈2a的外径面接触的内径面向内突出,并且具有与外圈2a的在轴向方向上的端面接触的端面18a。主轴17相对于与第二轴承1b的内圈4b的内径面接触的外径面向外突出,并且具有与内圈4b的在轴向方向上的端面接触的端面17a。主轴17的端面17a和壳体18的端面18a设置成朝向彼此面对的方向。第一轴承1a的外圈2a、外圈间隔件13和第二轴承1b的外圈2b插设在壳体18的端面18a与前盖60之间。第一轴承1a的内圈4a、内圈间隔件14和第二轴承1b的内圈4b插设在螺母61与主轴17的端面17a之间。施加到第一轴承1a和第二轴承1b中的每一个的预加载荷由端面18a和前盖60间的在轴向方向上的宽度与端面17a和螺母61间的在轴向方向上的宽度之间的差来确定。与端面17a和螺母61间的在轴向方向上的宽度的差根据螺母61的紧固量而改变。
如图18所示,根据第五实施方式的轴承装置的第一供给路径31a可以设置有用于向一个轴承的内部空间供给润滑油的多个(例如,三个)第一供给口32a。多个第一供给口32a在周向方向上配置有插设在多个上述第一供给口32a之间的间隔,并且在周向方向上配置有插设在每个第一供给口32a与第一排出口36a之间的间隔。例如,多个第一供给口32a在周向方向上以相等间隔配置,并且第一排出口36a在周向方向上配置于彼此相邻的两个第一供给口32a之间的中心。在周向方向上,第一热通量传感器7a配置在与其间夹设有第一排出口36a的彼此相邻的成对的第一排出口36a不同的成对的第一排出口36a之间。同样以这种方式,第一热通量传感器7a在周向方向配置有插设在第一热通量传感器7a与多个第一供给口32a和第一排出口36a中的每一个之间的间隔。因此,即使在第一热通量传感器7a配置于第一轴承1a附近时,第一热通量传感器7a也不太可能受到由润滑液体提供的冷却效应的影响,由此可以高精度高速地对由发热效应的变化引起的热通量的变化进行检测。应当注意,第二供给路径31b可以具有与第一供给路径31a相同的构造。
如图19所示,与图1所示的轴承装置的热通量传感器7相同,根据第五实施方式的轴承装置的热通量传感器7可以配置于外圈2的内径面6的、除了与转动体3抵接的轨道表面6A(见图1)以外的部分。同样,当沿轴向方向观察轴承装置时,这样的热通量传感器7在周向方向上配置有插设在热通量传感器7与供给口32和排出口36中的每一个之间的间隔。因此,即使在第一热通量传感器7a配置于轴承1a附近时,热通量传感器7a也不太可能受到由润滑液体提供的冷却效应的影响,由此可以高精度高速地对由发热效应的变化引起的热通量的变化进行检测。
应当注意,在如上所述的第一实施方式到第五实施方式中的每一个中,热通量传感器设置于轴承或间隔件的非旋转侧,然而,热通量传感器也可以设置于旋转侧。
此外,在如上所述的第一实施方式到第五实施方式中的每一个,为了避免因润滑油粘附在热通量传感器7的表面上而使用于热通量的检测精度劣化,可以对面向热通量传感器7的表面提供防油处理,并且经由该表面对旋转气氛温度进行测量。
应用有根据第一实施方式到第五实施方式中的每一个的轴承装置的装置不受特别限制。例如,该轴承装置可以应用于机床的内置电动机式主轴装置。图20示出包括根据第五实施方式的轴承装置404的主轴装置500。如图20所示,主轴装置500主要包括例如根据第五实施方式的轴承装置、主轴17、壳体18、电动机80、轴承84和外壳41。主轴17和壳体18包括与图8所示的基本相同的构造。主轴17由轴承装置的轴承1以及轴承84能旋转地支承。轴承84的轴向方向沿如上所述的轴向方向。第一轴承1a、第二轴承1b和轴承84中的每一个在轴向方向上配置成将电动机80插设在其中。例如,第一轴承1a和第二轴承1b中的每一个均是角接触滚珠轴承。例如,轴承84是圆筒形的滚动轴承。第一轴承1a和第二轴承1b中的每一个对作用在主轴17上的径向载荷和轴向载荷进行支承。轴承84对作用在主轴17上的径向负载进行支承。
壳体18固定到外壳41。壳体18的外径面与外壳41的内径面接触。电动机80的定子81固定到外壳41。定子81的外径面与外壳41的内径面接触。电动机80的转子82固定到主轴17。转子82例如固定到主轴17,并且在其间插设有圆筒构件83。圆筒构件83设置成环形,并且主轴17插入该圆筒构件83中。
轴承84的外圈在轴向方向上插设在固定到圆筒构件83的定位构件85与外圈压具86之间。外圈压具86固定到端部构件87。轴承84的外圈在径向方向上配置于相对于端部构件87的内侧,并且根据主轴17的在径向方向上的伸缩而相对于外圈压具86和端部构件87滑动。端部构件87固定到外壳41。
轴承84的内圈在轴向方向上插入在圆筒构件83与内圈压具88之间。圆筒构件83、轴承84的内圈和内圈压具88通过主轴17和螺母89在轴向方向上定位。定位构件85、外圈压具86、端部构件87、内圈压具88、螺母89设置成环形,并且主轴17插入其中。
主轴装置设置有用于对轴承装置进行冷却的冷却单元。冷却单元配置于轴承装置的外部。例如,冷却单元包括供冷却液流动的流路。例如,流路设置为由外壳41的内径面和在壳体18的外径面形成的螺旋槽18b限定的间隔。冷却单元通过在主轴装置的使用状态下使冷却液在槽18b中流动来对轴承装置进行冷却。第一热通量传感器7a和第二热通量传感器7b相对于冷却单元配置于靠近第一轴承1a和第二轴承1b的位置。主轴装置设置有用于对电动机80进行冷却的电动机冷却单元,但此处未示出电动机冷却单元。
由于这种主轴装置包括如上所述的轴承装置,因此,与热通量传感器配置于壳体外部的主轴装置相比,第一热通量传感器7a和第二热通量传感器7b能够以更高精度更高速地对从第一轴承1a和第二轴承1b产生的热通量的变化进行检测。
如图21所示,在主轴装置中,用于对主轴装置的操作进行控制的控制器600可以基于热通量传感器7的输出来对轴承1的异常进行诊断。控制器600包括判断单元601。判断单元601基于热通量传感器7的输出、主轴装置的电动机80的转速、诸如润滑条件和冷却条件的机器信息D1以及为了对轴承1是否存在异常进行判断而预先确定的标准D2,来对轴承1是否存在异常进行判断。应当注意,例如,轴承1的异常是指轴承1发生或可能发生卡住。在这种情况下,设置轴承装置的如上所述的传输单元以将热通量传感器7的输出发送到控制器600的判断单元601。控制器600设置成基于由判断单元601的判断结果来对电动机80的转速、润滑条件和冷却条件中的至少一个进行改变。应当注意,判断单元601至少基于热通量传感器7的输出和为了对轴承1是否存在异常进行判断而预先确定的标准D2,来对轴承1是否存在异常进行判断。
此外,与如上所述的异常诊断单元相同地,判断单元601还可以基于热通量传感器7和其他传感器的每个输出来对轴承1的异常进行诊断。如图22所示,判断单元601例如基于热通量传感器7、温度传感器602、加速度传感器603和负载传感器604的输出来对轴承1的异常进行诊断。例如,温度传感器602设置成对因第一轴承1a和第二轴承1b的润滑不足而引起的外圈间隔件13的温度上升进行检测。如图23所示,温度传感器602设置于外圈间隔件13的每个端面,以便例如在轴向方向上面向第一轴承1a和第二轴承1b中的每一个。例如,加速度传感器603设置成对主轴17在轴向方向和径向方向中的至少一个上的振动进行检测。主轴17的振动是因第一轴承1a和第二轴承1b的每一个轨道表面的剥落而引起的。如图23所示,例如,加速度传感器603与温度传感器602并排地配置于在轴向方向上面向第一轴承1a和第二轴承1b中的每一个的外圈间隔件13的每个端面。例如,负载传感器604设置成对施加到第一轴承1a和第二轴承1b中的每一个的预加载荷的在轴向方向上的变化进行检测。如图23所示,例如,负载传感器604配置成在轴向方向上将第二轴承1b的外圈2b与外圈间隔件13之间连接。例如,负载传感器604是薄膜传感器,并且具有根据压力而变化的电阻。
此外,判断单元601可以被设置成除了基于热通量传感器7、温度传感器602、加速度传感器603和负载传感器604中的每一个的输出之外,还基于电动机80的转速来对轴承1的异常进行诊断。判断单元601可以被设置成获得作为从电动机80输出的旋转传感器信号的电动机80的转速。替代地,如图24所示,判断单元601可以被设置获得作为由固定到内圈间隔件14的磁环(未示出)和固定到外圈间隔件13的旋转传感器(磁性传感器)605测量得到的转速的电动机80的转速。
同样地,在如上所述的主轴装置中,异常诊断单元可以对轴承1的异常进行诊断。例如,异常诊断单元可以配置于外圈间隔件13。具体地,如图25所示,异常诊断单元可以安装在配置于外圈间隔件13的外径面的基板610上。这种异常诊断单元与热通量传感器7之间的距离比热通量传感器7与配置于轴承装置外部、尤其是配置于主轴装置外部的异常诊断单元之间的距离短。由此,与由配置于轴承装置外部的异常诊断单元获得的热通量传感器7的输出信号相比,配置于外圈间隔件13处的异常诊断单元可以基于受噪声影响更小的输出信号来对是否存在异常进行判断。
本文中公开的实施方式在任何方面都是示例性的和非限制性的。本发明的范围由权利要求书的术语而不是如上所述的实施方式限定,并且旨在包括在与权利要求书的术语等同的范围和含义内的任何变型。
附图标记列表
1:轴承;2:外圈;3:转动体;4:内圈;5:保持架;6、21:内径面;6A、11、12、106A:轨道表面;7:热通量传感器;8:旋转气氛;9:内径部;10:外径部;13:外圈间隔件;14:内圈间隔件;15:外圈间隔件外径部;16:内圈间隔件内径部;17:主轴;18:壳体;19:突出部;20:内圈外径面;22:温度传感器;23:非接触式温度传感器;30:配线;80:驱动电动机;100:异常诊断单元;106:外径面;200:无线传输装置;201、302:信号处理单元;202:数据传输单元;300:接收装置;301:数据接收单元;303:异常判断单元。
Claims (15)
1.一种轴承装置,所述轴承装置使用单个轴承或具有多个轴承和间隔件的结构来对旋转体进行支承,
单个所述轴承或多个所述轴承中的每一个包括内圈和外圈,
所述轴承装置包括热通量传感器,所述热通量传感器配置于所述内圈、所述外圈或所述间隔件,并且对热通量进行检测。
2.如权利要求1所述的轴承装置,其特征在于,
所述间隔件包括外圈间隔件和内圈间隔件,
所述热通量传感器配置于所述内圈间隔件和所述外圈间隔件的非旋转侧间隔件。
3.如权利要求2所述的轴承装置,其特征在于,
所述外圈间隔件是所述非旋转侧间隔件,
所述外圈间隔件包括:
主体部,所述主体部在单个所述轴承或多个所述轴承中的每一个的轴向方向上与所述外圈相邻,所述主体部在单个所述轴承或多个所述轴承中的每一个的径向方向上配置有插设在所述主体部与所述内圈间隔件之间的间隔;以及
突出部,所述突出部从所述主体部的侧面朝向所述内圈的外径面突出,
所述热通量传感器固定到所述突出部,以面向所述内圈的所述外径面。
4.如权利要求2所述的轴承装置,其特征在于,
所述外圈间隔件是所述非旋转侧间隔件,
所述热通量传感器固定在所述外圈间隔件的内径面上。
5.如权利要求1所述的轴承装置,其特征在于,
所述间隔件包括外圈间隔件和内圈间隔件,
所述热通量传感器配置于所述内圈间隔件和所述外圈间隔件的旋转侧间隔件。
6.如权利要求1所述的轴承装置,其特征在于,所述热通量传感器配置于所述内圈和所述外圈的非旋转侧轴承圈。
7.如权利要求1所述的轴承装置,其特征在于,所述热通量传感器配置于所述内圈和所述外圈的旋转侧轴承圈。
8.如权利要求6或7所述的轴承装置,其特征在于,所述热通量传感器在单个所述轴承或多个所述轴承中的每一个的宽度方向的内部中,配置于所述内圈的、除了所述外径面的轨道表面以外的部分或是所述外圈的、除了内径面的轨道表面以外的部分。
9.如权利要求1所述的轴承装置,其特征在于,还包括传输单元,所述传输单元无线地传输所述热通量传感器的输出信息,其中,所述传输单元将所述热通量传感器的所述输出信息传输到接收装置,所述接收装置对单个所述轴承或多个所述轴承中的每一个执行异常判断。
10.如权利要求1至9中任一项所述的轴承装置,其特征在于,还包括异常诊断单元,所述异常诊断单元基于所述热通量传感器的输出来对单个所述轴承或多个所述轴承中的每一个的异常进行诊断。
11.如权利要求10所述的轴承装置,其特征在于,还包括除了所述热通量传感器之外配置的温度传感器,其中,所述热通量传感器的输出和所述温度传感器的输出被传输到所述异常诊断单元,并且所述异常诊断单元基于所述热通量传感器的输出、所述温度传感器的输出和转速信号来对单个所述轴承或多个所述轴承中的每一个的异常进行诊断。
12.如权利要求1至11中任一项所述的轴承装置,其特征在于,还包括供给路径,所述供给路径向在所述内圈与所述外圈之间的单个所述轴承或多个所述轴承中的每一个的内部空间供给润滑流体,其中,
所述供给路径设置有至少一个供给口,至少一个所述供给口配置成面向所述内部空间,
当沿单个所述轴承或多个所述轴承中的每一个的轴向方向观察所述轴承装置时,所述热通量传感器在单个所述轴承或多个所述轴承中的每一个的周向方向上配置有插设在所述热通量传感器与至少一个所述供给口之间的间隔。
13.如权利要求12所述的轴承装置,其特征在于,
所述供给路径设置有多个供给口,多个所述供给口配置成面向所述内部空间,
多个所述供给口在所述周向方向上配置有插设在多个所述供给口之间的间隔,
当沿所述轴向方向观察所述轴承装置时,所述热通量传感器在所述周向方向上配置于多个所述供给口的两个相邻的供给口之间的中心处。
14.如权利要求12或13所述的轴承装置,其特征在于,还包括排出路径,所述排出路径从在所述内圈与所述外圈之间的单个所述轴承或多个所述轴承中的每一个的所述内部空间排出所述润滑流体,其中,
所述排出路径设置有至少一个排出口,至少一个所述排出口配置成面向所述内部空间,
当沿所述轴向方向观察所述轴承装置时,至少一个所述排出口在所述周向方向上配置有插设在至少一个所述排出口与至少一个所述供给口之间的间隔,
当沿所述轴向方向观察所述轴承装置时,所述热通量传感器在所述周向方向上配置有插设在所述热通量传感器与至少一个所述排出口之间的间隔。
15.一种主轴装置,包括:
如权利要求1至14中任一项所述的轴承装置;以及
壳体,所述壳体对所述轴承装置进行支承。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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