CN112823271B - 轴承装置和预压传感器 - Google Patents

Abstract

预压传感器(10)包括：压敏图案部(22c)，在上述压敏图案部中，DC电阻根据作用在第一方向上的压力而改变；覆盖部(21、23)，上述覆盖部对压敏图案部(22c)进行覆盖；以及缓冲部(30)，上述缓冲部在第一方向上与覆盖部(21、23)相邻配置。形成缓冲部(30)的材料的纵向弹性模量小于形成覆盖部(21、23)的材料的纵向弹性模量。

Description

轴承装置和预压传感器

技术领域

本发明涉及轴承装置和预压传感器。

背景技术

用于机床的主轴装置需要对轴承进行预压管理，以便提高机加工精度和效率。因此，存在对施加到轴承的预压(以下称为轴承的预压)进行检测的需求。另外，出于防止在轴承中发生异常的目的，还存在在产生这种异常之前对作为在轴承中产生异常的指标的预压的变化进行检测的需求。

日本专利特开2014-071085号公报公开了一种薄膜传感器，上述薄膜传感器包括金属薄膜，并且构造成基于压力作用于金属薄膜时发生的电阻的变化来检测压力。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-071085号公报

发明内容

技术问题

日本专利公开2014-071085号公报中公开的薄膜传感器的厚度薄到亚微米级，并且特别地，金属薄膜的厚度极薄到约200nm。因此，如上所述的薄膜传感器的检测精度更可能受到诸如其间夹有每个薄膜传感器的两个表面中的每一个的表面粗糙度和平坦度的表面特性的影响。

在薄膜传感器被应用作为轴承的预压传感器时，需要在与轴承及间隔件(以下称为轴承等)中的至少一个的轴向方向正交的两个表面之间，在周向方向上彼此隔开一定距离地配置多个如上所述的薄膜传感器。另一方面，通常使用的轴承等的、与轴向方向垂直的表面的表面特性在其周向方向上相对较大地变化。因此，难以通过配置在通常使用的轴承等的如上所述的两个表面之间的如上所述的薄膜传感器来高精度地对轴承的预压进行测量。

本发明的主要目的是提供：与传统的预压传感器相比，能够稳定地对轴承的预压变化进行检测的预压传感器；以及包括该预压传感器的轴承装置。

解决技术问题所采用的技术方案

根据本发明的预压传感器具有面向第一方向一侧的第一表面和面向第一方向另一侧的第二表面，并且对轴承的预压进行检测。该预压传感器包括：第一端子部和第二端子部；压敏图案部，上述压敏图案部将第一端子部和第二端子部连接，其中，在压敏图案部中，第一端子部与第二端子部之间的直流(DC)电阻根据作用在第一表面与第二表面之间的压力而改变；覆盖部，上述覆盖部对压敏图案部进行覆盖；以及缓冲部，上述缓冲部在第一方向上与覆盖部相邻配置。形成缓冲部的材料的纵向弹性模量小于形成覆盖部的材料的纵向弹性模量。

根据本发明的轴承装置包括：根据本发明的预压传感器；轴承；以及与轴承相邻配置的间隔件。预压传感器、轴承和间隔件配置成使得第一方向在轴承和间隔件的轴向方向上延伸。预压传感器的覆盖部和缓冲部中的至少一个与间隔件接触。形成缓冲部的材料的纵向弹性模量小于形成间隔件的材料的纵向弹性模量。

发明效果

本发明可以提供一种与传统的预压传感器相比，能够稳定地对轴承的预压变化进行检测的预压传感器以及包括该预压传感器的轴承装置。

附图说明

图1是根据第一实施方式的预压传感器和轴承装置的、沿垂直于其周向方向截取的局部剖视图。

图2是以放大的方式示出图1的预压传感器和轴承装置的局部图。

图3是图1所示的预压传感器和轴承装置的、沿其轴向方向观察的局部俯视图。

图4是示出图1所示的预压传感器及轴承装置的构成方法的一例的局部剖视图。

图5是图1所示的预压传感器和轴承装置的、沿轴向方向观察的俯视图。

图6是示出通过预压传感器对预压变化进行检测的检测电路的图。

图7是示出根据第一实施方式的预压传感器和轴承装置的变型的局部剖视图。

图8是示出根据第二实施方式的预压传感器和轴承装置的局部剖视图。

图9是图8所示的预压传感器和轴承装置的、沿垂直于其径向方向截取的局部剖视图。

图10是示出根据第二实施方式的预压传感器和轴承装置的另一变型的局部剖视图。

图11是示出根据第三实施方式的预压传感器和轴承装置的局部剖视图。

图12是以放大的方式示出图11所示的预压传感器和轴承装置的局部图。

图13是示出图11所示的预压传感器和轴承装置的变型的局部剖视图。

图14是示出根据第一实施方式至第三实施方式中每一个的预压传感器和轴承装置的变型的局部剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本发明的实施方式进行描述，其中相同或相应的部件由相同的附图标记表示，并且将不再重复其描述。

(第一实施方式)

如图1至图3所示，第一实施方式的轴承装置100主要包括第一轴承1a、第二轴承1b、外圈间隔件6、内圈间隔件7以及预压传感器10。轴承装置100设置成能相对于壳体8旋转地对主轴11进行支承。例如，对第一轴承1a和第二轴承1b施加恒定位置预压。

如图1所示，第一轴承1a和第二轴承1b例如具有相同的结构。第一轴承1a和第二轴承1b例如是角滚珠轴承。第一轴承1a和第二轴承1b例如构造成背对背的双列(DB)轴承。

如图1所示，第一轴承1a包括外圈2a、内圈3a、滚珠4a和保持架5a。外圈2a具有外圈轨道表面。内圈3a具有在外圈2a的径向方向上与外圈轨道表面间隔开的内圈轨道表面。多个滚珠4a配置在外圈轨道表面与内圈轨道表面之间。保持架5a将多个滚珠4a保持成在外圈2a的周向方向上彼此隔开规定距离。第二轴承1b包括外圈2b、内圈3b、滚珠4b和保持架5b。外圈2b、内圈3b、滚珠4b和保持架5b与外圈2a、内圈3a、滚珠4a和保持架5a具有相同的结构。在轴承装置100中，外圈2a、2b构造成固定圈，内圈3a、3b构造成旋转圈，外圈间隔件6构造成固定侧间隔件，内圈间隔件7构造成旋转侧间隔件。

如图1所示，外圈间隔件6和内圈间隔件7与第一轴承1a和第二轴承1b相邻配置。外圈间隔件6和内圈间隔件7环状地设置，并且配置成使得外圈间隔件6和内圈间隔件7的轴向方向在第一轴承1a和第二轴承1b的轴向方向上延伸。在轴承装置100对主轴11进行支承的使用状态下，外圈间隔件6和内圈间隔件7保持第一轴承1a和第二轴承1b的相对位置。

如图1所示，外圈间隔件6在外圈间隔件6的轴向方向上夹在第一轴承1a的外圈2a与第二轴承1b的外圈2b之间。外圈间隔件6例如具有第一间隔件构件61和第二间隔件构件62。第一间隔件构件61和第二间隔件构件62分别以环形形状设置，并且在轴向方向上并排配置。第一间隔件构件61和第二间隔件构件62分别具有在径向方向上面向内圈间隔件7的孔径面。

如图1和图2所示，第一间隔部件61具有：第一端面61a，上述第一端面61a在轴向方向上面向第一轴承1a且与外圈2a接触；以及第二端面61b，上述第二端面61b与第一端面61a相对地定位。第二端面61b在轴向方向上面向外圈2b的端面。在第一间隔件构件61的面向轴向方向的表面中，第二端面61b定位成最靠近外圈2b。

如图1和图2所示，第二间隔件构件62具有：第三端面62a，上述第三端面62a在轴向方向上面向第二轴承1b且在轴向方向上面向第一间隔件构件61的第二端面61b；以及第四端面62b，上述第四端面62b与第三端面62a相对地定位且与外圈2b接触。第三端面62a在轴向方向上面向外圈2a的端面。在第二间隔件构件62的面向轴向方向的表面中，第三端面62a定位成最靠近外圈2a。

第三端面62a构造成与轴承装置100中的预压传感器10的第一表面20a(稍后描述)接触的第五表面。第二端面61b构造成与轴承装置100中的预压传感器10的第二表面30a(稍后描述)接触的第六表面。

如图1所示，第一间隔件构件61还具有第五端面61c，例如，上述第五端面61c定位成在轴向方向上比第一端面61a更靠近第二轴承1b，并且配置成面向第一轴承1a，且在径向方向上位于第一端面61a的内侧。

如图2所示，第二间隔件构件62还具有第六端面62c，例如，上述第六端面62c定位成在轴向方向上比第四端面62b更靠近第一轴承1a，并且配置成面向第二轴承1b，且在径向方向上位于第四端面62b的内侧。

如图1和图2所示，在径向方向和周向方向上相对于彼此定位的第一间隔件构件61和第二间隔件构件62通过定位构件63进行定位。如图2所示，第一间隔件构件61设置有开口于第二端面61b的孔61h。孔61h例如在轴向方向上延伸并且具有底面。第二间隔件构件62设置有在第三端面62a与第六端面62c之间贯穿的通孔62h。孔61h和通孔62h设置成在轴向方向上彼此相连，并且使得定位构件63插入到这些孔61h和通孔62h中。定位构件63设置成使得当定位构件63的一端与孔61h的底面接触时，定位构件63的另一端配置在通孔62h内。定位构件63形成为例如杆状。

期望的是，形成预压传感器10的第二端面61b和第三端面62a中的每一个的表面粗糙度比其他表面更优异。

如图1所示，内圈间隔件7在轴向方向上夹在第一轴承1a的内圈3a与第二轴承1b的内圈3b之间。内圈间隔件7具有与内圈3a接触的一个端面以及与该一个端面相对地定位且与内圈3b接触的另一个端面。内圈间隔件7配置成在径向方向上面向第一间隔件构件61和第二间隔件构件62。

外圈间隔件6和内圈间隔件7可以分别由与形成传统的外圈间隔件和内圈间隔件的材料相同的材料形成，并且该材料可以包括例如钢。

如图1所示，壳体8具有：孔径面8a，上述孔径面8a面向外圈2a、2b及外圈间隔件6的外径面；以及凸面8b，上述凸面8b在径向方向上从孔径面8a向内突出。凸面8b与外圈2a的、和外圈2a的与外圈间隔件6接触的另一个端面相对地定位的端面接触。凸面8b配置成在轴向方向上面向外圈间隔件6的第一端面61a。孔径面8a和凸面8b设置成使得从在轴向方向上与凸面8b相对的一侧插入孔径面8a的轴承装置100在轴向方向上移动，直到外圈2a与凸面8b接触。外圈2a、2b和外圈间隔件6例如以松弛配合的状态装配在壳体8中。

壳体8例如包括对轴承装置100进行容纳的内筒81以及对内筒81的一部分和主轴11的一部分进行容纳的外筒82。在壳体8中，形成有例如冷却剂流路83。冷却剂流路83例如形成为相对于内筒81的外径面凹陷的凹槽。例如，冷却剂流路83设置成相对于旋转中心轴线O螺旋状地延伸。冷却剂流过冷却剂流路83，从而对轴承装置100进行冷却。

前盖9通过螺栓等(未示出)固定到壳体8。如图1所示，前盖9配置在壳体8的孔径面8a的径向内侧，并且具有在轴向方向上面向壳体8的凸面8b的按压面9a。按压面9a与外圈2b的端面接触，所述外圈2b的端面定位成和外圈2b的、与外圈间隔件6接触的另一个端面相对。按压面9a配置成在轴向方向上面向外圈间隔件6的第四端面62b。壳体8和前盖9用于在轴向方向上对外圈2a、外圈2b和外圈间隔件6进行定位。

如图1所示，主轴11具有：外径面11a，上述外径面11a面向内圈3a、3b和内圈间隔件7的每一个的孔径面；以及凸面11b，上述凸面11b相对于外径面11a在径向方向上向外突出。凸面11b与内圈3b的端面接触，所述内圈3b的端面定位成和内圈3b的、与内圈间隔件7接触的另一个端面相对。内圈3a、3b和内圈间隔件7例如以紧密配合的状态装配在主轴11中。

如图1所示，固定构件12固定到主轴11。固定构件12在径向方向上配置在主轴11的外径面11a的外侧，并且具有在轴向方向上面向主轴11的凸面11b的按压面14a。按压面14a与内圈3a的端面接触，所述内圈3a的端面定位成和内圈3a的、与内圈间隔件7接触的另一个端面相对。主轴11和固定构件12用于在轴向方向上对内圈3a、内圈3b和内圈间隔件7进行定位。

如图1所示，固定构件12例如包括螺母13和间隔件14。螺母13设置成被拧入主轴11的外径面11a。螺母13通过插设于其间的间隔件14连接到内圈3a。间隔件14设置成相对于主轴11的外径面11a滑动。间隔件14在轴向方向上的一个端面与螺母13接触，间隔件14在轴向方向上的另一个端面形成按压面14a。

轴承装置100例如以如下所述的方式构成。具体地，第二轴承1b、外圈间隔件6、内圈间隔件7、第一轴承1a、间隔件14从凸面12a侧依次插入到主轴11中。在外圈2a、外圈间隔件6、外圈2b彼此接触的状态下，在内圈3a与内圈间隔件7之间以及内圈3b与内圈间隔件7之间预先设置设计间隙。然后，拧紧螺母13。由此，第一轴承1a、第二轴承1b、外圈间隔件6、内圈间隔件7、主轴11和固定构件12彼此连接，从而消除如上所述的间隙。

然后，将如上所述地连接的第一轴承1a、第二轴承1b、外圈间隔件6、内圈间隔件7、主轴11和固定构件12插入到壳体8中。第一轴承1a、外圈间隔件6、内圈间隔件7和第二轴承1b从凸面8b侧依次插入到壳体8中。然后，将前盖9固定到壳体8。在如上所述地构成的轴承装置100中，对第一轴承1a和第二轴承1b施加预压。具体地，通过拧紧螺母13而施加到内圈3a的轴向方向上的力通过滚珠4a传递至外圈2a，进而通过外圈间隔件6从外圈2a传递至外圈2b。传递至外圈2b的如上所述的力通过滚珠4b传递至内圈3b。由此，压缩应力被施加到滚珠4a与第一轴承1a的外圈2a和内圈3a中的每一个之间的接触点，并且还被施加到滚珠4b与第二轴承1b的外圈2b和内圈3b中的每一个之间的接触点。第一轴承1a、外圈间隔件6和第二轴承1b构成力传递路径的一部分，通过该力传递路径，预压被施加到第一轴承1a和第二轴承1b。

如图1和图2所示，预压传感器10例如在轴向方向上配置在外圈间隔件6的第一间隔件构件61与第二间隔件构件62之间。预压传感器10具有：第一表面20a，上述第一表面20a面向第一方向的一侧；以及第二表面30a，上述第二表面30a面向第一方向的另一侧。预压传感器10设置成对作用于第一表面20a和第二表面30a中的每一个的载荷变化进行检测。预压传感器10配置在力传递路径上，通过该力传递路径，预压被施加到第一轴承1a和第二轴承1b，使得第一方向在轴向方向上延伸。

如图1和图2所示，例如，预压传感器10的第一表面20a连接到第二间隔件构件62的第三端面62a。第一表面20a例如连接到在径向方向上位于通孔62h外侧的第三端面62a的局部区域。

如图1和图2所示，预压传感器10的第二表面30a例如连接到第一间隔件构件61的第二端面61b。第二表面30a例如连接到整个第二端面61b。

如图1和图2所示，预压传感器10包括压敏部20和缓冲部30。压敏部20具有第一表面20a和与第一表面20a相对地定位的第三表面20b。第一表面20a和第三表面20b形成感压部20在轴向方向上的两个端面。在感压部20的面向轴向方向的表面中，第一表面20a定位成最靠近外圈2b。在感压部20的面向轴向方向的表面中，第三表面20b定位成最靠近外圈2a。

缓冲部30具有第二表面30a和与该第二表面30a相对地定位的第四表面30b。第二表面30a和第四表面30b形成缓冲部30在轴向方向上的两个端面。在缓冲部30的面向轴向的表面中，第二表面30a定位成最靠近外圈2a。在缓冲部30的面向轴向的表面中，第四表面30b定位成最靠近外圈2b。压敏部20的第三表面20b与缓冲部30的第四表面30b完全地接触。

如图2和图3所示，压敏部20包括第一端子部22a、第二端子部22b、压敏图案部22c以及覆盖部21、23。图1未示出第一端子部22a、第二端子部22b、压敏图案部22c以及覆盖部21、23。

第一端子部22a和第二端子部22b例如经由焊料等电连接到外部互连线。换言之，第一端子部22a和第二端子部22b从覆盖部21、23和缓冲部30露出。

压敏图案部22c将第一端子部22a和第二端子部22b连接。压敏图案部22c由覆盖部21、23覆盖，并且配置成在轴向方向上与缓冲部30重叠。压敏图案部22c的第一端子部22a与第二端子部22b之间的DC电阻根据作用在第一表面20a与第二表面30a之间的压力而变化。第一端子部22a、第二端子部22b和压敏图案部22c例如通过对形成在稍后将描述的绝缘膜21上的压敏膜进行图案化而形成。

如图2所示，覆盖部21、23设置成对压敏图案部22c进行覆盖。覆盖部21、23包括例如绝缘膜21和保护膜23。绝缘膜21具有如上所述的第一表面20a和与第一表面20a相对地定位的表面21b。第一端子部22a、第二端子部22b、压敏图案部22c和保护膜23配置在表面21b上。保护膜23设置成对配置在绝缘膜21的表面21b上的第一端子部22a、第二端子部22b和压敏图案部22c中的压敏图案部22c进行覆盖。保护膜23具有：表面23a，上述表面23a直接地连接到表面21b或通过压敏图案部22c连接到表面21b；以及第三表面20b，上述第三表面20b与表面23a相对地定位。

形成覆盖部21、23的材料可以是具有电绝缘特性的任何材料，但是优选地是不太可能被润滑油腐蚀的材料，并且例如包括二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和类金刚石碳(DLC)中的至少一种。形成压敏图案部22c的材料可以与形成通常使用的应变计的合金材料相同，并且例如包括铜-镍合金(Cu-Ni合金)和镍-铬合金(Ni-Cr合金)中的至少一种。

如图1和图2所示，缓冲部30设置成在轴向方向上与压敏图案部22c重叠。缓冲部30的径向方向上的宽度例如大于压敏部20的径向方向上的宽度。缓冲部30例如具有：第二表面30a，上述第二表面30a连接到第二端面61b；以及表面30b，上述表面30b连接到压敏部20的第三表面20b。

如图1和图2所示，缓冲部30的第二表面30a例如连接到整个第二端面61b。为了不按压连接到第一端子部22a和第二端子部22b的互连线，在第二表面30a侧上设置游隙区域(未示出)。缓冲部30设置有与孔61h和通孔62h连通的通孔30h。压敏部20的第三表面20b例如连接到在径向方向上位于通孔30h外侧的表面30b的局部区域。缓冲部30在轴向方向上的厚度超过例如绝缘膜21和保护膜23中每一个的厚度。缓冲部30在轴向方向上的厚度例如为100μm以下。

只要缓冲部30的表面30b与压敏部20的第三表面20b接触，则表面30b可以结合或不结合到第三表面20b。

如图5所示，预压传感器10包括例如多个压敏部20。多个压敏部20例如在周向方向上彼此间隔开。多个压敏部20中每一个例如连接到以环形形状设置的一个缓冲部30。预压传感器10可以包括在周向方向上彼此间隔开的多个缓冲部30。在这种情况下，例如，每个缓冲部30连接到一个压敏部20。

轴承装置100还包括图6所示的传感器信号处理单元40。如图6所示，传感器信号处理单元40包括：连接到DC电源VSDC的电阻器R1至R3和预压传感器10；以及差分放大器AMP。电阻器R1至R3和预压传感器10构成桥式电路。电阻器R1、R2串联连接在DC电源VSDC的正电极与负电极之间。此外，预压传感器10和电阻器R3串联连接在DC电源VSDC的正电极与负电极之间。放大器AMP的一个输入节点连接到电阻器R1、R2之间的连接节点。放大器AMP的另一个输入节点连接到预压传感器10与电阻器R3之间的连接节点。通过包括图6所示的桥式电路，传感器信号处理单元40可以对由施加到第一轴承1a及第二轴承1b的预压变化引起的预压传感器10的DC电阻的变化进行检测。

预压传感器10通过图1所示的电缆16连接到传感器信号处理单元40的检测电路。壳体8设置有供电缆16穿过的插入路径15。插入路径15的一端开口于壳体8的内筒81的孔径面。

形成缓冲部30的材料的刚度(纵向弹性模量)低于形成外圈间隔件6的材料的刚度(纵向弹性模量)。形成缓冲部30的材料的刚度(纵向弹性模量)低于形成覆盖部21、23的材料的刚度(纵向弹性模量)。

缓冲部30的材料例如可以是诸如铝(Al)或铜(Cu)的金属、或者也可以是合金。缓冲部30例如可以以这种方式形成：通过溅射方法在第二表面30a上形成膜，从该膜中部分地去除形成在不需要缓冲部30的区域上的膜。

形成缓冲部30的材料可以包括氟基树脂，并且例如可以是包括作为粘合剂的聚酰胺酰亚胺和作为固体润滑剂的聚四氟乙烯(PTFE)的涂覆材料。在这种情况下，缓冲部30可以例如通过在掩蔽不需要形成缓冲部30的区域之后施加、喷涂或热喷涂如上所述的涂覆材料来形成。替代地，缓冲部30可以通过将由PTFE制成的预成型片材结合到将要形成缓冲部30的区域而形成。

只要预压传感器10具有如上所述的结构，预压传感器10可以由任意方法形成。通过举例，也可以通过将分别彼此独立地形成的压敏部20和缓冲部30中每一个安装在外圈间隔件6中来形成预压传感器10。在这种情况下，可以以如下方式形成预压传感器10。具体地，也可以将与第一间隔件构件61和第二间隔件构件62分开形成的压敏部20和缓冲部30中的每一个安装在第一间隔件构件61或第二间隔件构件62上，然后组装这些第一间隔件构件61和第二间隔件构件62，从而形成预压传感器10。替代地，在预压传感器10中，与第一间隔件构件61或第二间隔件构件62一体地形成的压敏部20和缓冲部30中的每一个通过组装第一间隔件构件61和第二间隔件构件62而形成。

例如，首先，通过溅射方法等在第二间隔件构件62的第三端面62a上形成绝缘膜21。然后，通过溅射方法等在绝缘膜21的表面21b上形成第一端子部22a、第二端子部22b和压敏图案部22c。然后，通过溅射方法等在绝缘膜21的表面21b上形成保护膜23以对压敏图案部22c进行覆盖。可以选择性地去除形成在第一端子部22a和第二端子部22b上的保护膜23、或者可以在形成保护膜23之前对第一端子部22a和第二端子部22b进行掩蔽，以防止保护膜23形成在第一端子部22a和第二端子部22b上。以这种方式，如图4所示，准备与第二间隔件构件62一体地形成的压敏部20。

此外，缓冲部30通过溅射等形成在第一间隔件构件61的第二端面61b上。由此，如图4所示，准备与第一间隔件构件61一体地形成的缓冲部30。

然后，第一间隔件构件61和第二间隔件构件62通过定位构件63相对于彼此定位。具体地，定位构件63分别插入如图4所示地配置的第一间隔件构件61和第二间隔件构件62的孔61h和通孔62h中，从而第一间隔件构件61和第二间隔件构件62在周向方向和径向方向上相对于彼此定位。这使得形成压敏部20和缓冲部30在轴向方向上堆叠的预压传感器10。

作为另一个示例，在预压传感器10安装在外圈间隔件6中之前，预压传感器10可以预先一体地形成为压敏部20和缓冲部30的堆叠。在这种情况下，预压传感器10可以形成为与第一间隔件构件61和第二间隔件构件62分开形成的如上所述的堆叠。替代地，预压传感器10可以形成为与第一间隔件构件61或第二间隔件构件62一体地形成的如上所述的堆叠。

<功能和效果>

预压传感器10包括：压敏图案部22c，在上述压敏图案部22c中，DC电阻根据作用在第一方向上的压力而改变；覆盖部21、23，上述覆盖部21、23对压敏图案部22c进行覆盖；以及缓冲部30，上述缓冲部30在第一方向上与覆盖部21、23相邻配置。形成缓冲部30的材料的纵向弹性模量小于形成覆盖部21、23的材料的纵向弹性模量。

如上所述，不包括缓冲部30的传统的预压传感器的检测精度更可能受到诸如其间夹有预压传感器的两个表面中每一个的表面粗糙度和平坦度的表面特性的影响。具体地，当如上所述的两个表面中的至少一个的表面粗糙度相对较大时、或者当如上所述的两个表面中的至少一个的平坦度相对较低时，预压传感器的压敏图案部不能被这两个表面均匀地按压。这使得难以高精度地对通过按压施加的力的变化进行测量。尤其是，与通常使用的轴承等的轴向方向垂直的表面的表面特性在该表面中变化较大，这使得难以通过配置在这种通常使用的轴承等的两个表面之间的如上所述的预压传感器高精度地对轴承的预压的变化进行检测。

另一方面，第一方向上的力通过缓冲部30施加到预压传感器10的压敏图案部22c。因此，与不具有缓冲部30的传统的预压传感器相比，预压传感器10可以稳定地对第一方向上力的变化进行检测，而与和缓冲部30的第二表面30a接触的表面粗糙度及平坦度无关。换言之，即使当预压传感器10与通常使用的轴承和间隔件相邻配置时，该预压传感器10也可以稳定地和高精度地对施加到轴承的预压的变化进行检测。

另外，通过在外圈间隔件6上对形成为薄膜的压敏部20和缓冲部30进行加工，预压传感器10可以与外圈间隔件6一体地形成。在这种情况下，在还未安装于壳体8中的轴承装置100中，预压传感器10相对于外圈间隔件6定位。由此，在将该轴承装置100安装于壳体8中之前，该轴承装置100还未定位在外圈间隔件6中。因此，与包括附接到壳体8且由此位于外圈间隔件6上的预压传感器10的轴承装置相比，该轴承装置100容易地构成。例如，在日本专利特开第2008-286219号公报中公开的轴承装置具有如下复杂的结构：磁致伸缩材料和用作预压检测装置的线圈夹在沿轴向方向分割的外圈间隔件之间。因此，在构成期间，具有保持成不彼此分开的一对间隔件构件的轴承装置需要安装在壳体中。难以执行这种构成。与包括如上所述的预压检测装置的轴承装置相比，轴承装置100相对容易地构成。

在轴承装置100中，覆盖部21、23还具有与第一表面20a相对地定位的第三表面20b。缓冲部30还包括与第二表面30a相对地定位的第四表面30b。第三表面20b与第四表面30b完全地接触。

在这种预压传感器10中，缓冲部30可靠地配置在传递路径上，沿着该传递路径，向压敏图案部22c施加第一方向上的力。

此外，由于覆盖部21、23对压敏图案部22c进行覆盖，因此，在第一方向上观察的第一表面20a和第三表面20b的面积大于压敏图案部22c的面积。因此，在如上所述的预压传感器10中，例如，相比于缓冲部30在第一方向上观察的平面形状和尺寸与压敏图案部22c的平面形状和尺寸相同的预压传感器10，压敏部20和缓冲部30更容易地定位。

在如上所述的预压传感器10中，形成缓冲部30的材料包括树脂。由此，通过涂覆、喷涂、热喷涂等相对容易地形成缓冲部30。此外，当缓冲部30由纵向弹性模量比金属小的树脂形成时，即使在预压传感器10的表面形状(平坦度)较差地形成时，也可以可靠地按压压敏图案部22c。

在预压传感器10中，缓冲部30在第一方向上的厚度为100μm以下。在包括预压传感器10的轴承装置100中，形成缓冲部30的材料的纵向弹性模量小于形成第一间隔件构件61和第二间隔件构件62的材料的纵向弹性模量。因此，随着缓冲部30变得相对较厚，外圈间隔件6的刚度变得较低。相反，当缓冲部30的厚度为100μm以下时，由设置在预压传感器10中的缓冲部30引起的外圈间隔件6的刚度降低被抑制到机床的机加工精度不受机床中使用的轴承装置100的影响的程度。

轴承装置100包括预压传感器10、第一轴承1a、第二轴承1b以及与第一轴承1a和第二轴承1b相邻配置的外圈间隔件6。预压传感器10、第一轴承1a、第二轴承1b和外圈间隔件6配置成使得第一方向在轴向方向上延伸。预压传感器10的第一表面20a及第二表面30a与外圈间隔件6接触。形成缓冲部30的材料的纵向弹性模量小于形成外圈间隔件6的材料的纵向弹性模量。

以这种方式，当轴向方向上的力作用于预压传感器10、第一轴承1a、第二轴承1b和外圈间隔件6时，包括在这些组件的构件中的刚度相对较小的缓冲部30可以降低供如上所述的力传递的第二端面61b和第三端面62a的表面特性的变化所引起的力的偏差。因此，根据轴承装置100，即使当第二端面61b和第三端面62a的表面特性的变化与通常使用的轴承装置的表面特性的变化相同时，也可以高精度地对如上所述的预压的变化进行检测。轴承装置100适用于对以高速旋转的旋转轴，例如机床的主轴进行支承的轴承装置。

轴承装置100包括在周向方向上彼此间隔开的多个预压传感器10。通过对多个预压传感器10的输出的比较，这种轴承装置100允许对偏心载荷施加到第一轴承1a和第二轴承1b的状态进行检测。

预压传感器10可以配置在如上所述的传递路径中的任意位置处。预压传感器10可以配置在例如内圈3a与间隔件14之间。在这种情况下，外圈间隔件6可以一体地形成。

图1至图3所示的外圈间隔件6具有相对于外圈2a、2b在径向方向上向内突出的部分，但是本发明不限于此。外圈间隔件6的第一间隔件构件61和第二间隔件构件62的孔径面可以设置成例如在轴向方向上分别与外圈2a、2b的孔径面相连。在这种情况下，压敏部20的整个第三表面20b例如设置成与缓冲部30的整个第四表面30b接触。

如图7所示，预压传感器10的第一表面20a可以与第一间隔件构件61的第二端面61b接触，而预压传感器10的第二表面30a可以与第二间隔件构件62的第三端面62a接触。换言之，第一间隔件构件61的第二端面61b可以构造成第五表面，而第二间隔件构件62的第三端面62a可以构造成第六表面。

(第二实施方式)

如图8和图9所示，根据第二实施方式的轴承装置101具有与根据第一实施方式的轴承装置100基本上相同的构造，除了外圈间隔件6的第二间隔件构件62具有在轴向方向上突出的突出部62p，并且突出部62p的顶表面形成第三端面62a。换言之，根据第二实施方式的轴承装置101与轴承装置100的不同之处在于，突出部62p的顶表面构造成与预压传感器10的第一表面20a接触的第五表面。图8和图9未示出第一端子部22a、第二端子部22b、压敏图案部22c以及覆盖部21、23。此外，图8未示出定位构件63。

突出部62p例如设置成与第二间隔件构件62的外径面相连。突出部62p设置成在轴向方向上与外圈2a、2b的至少一部分重叠，并且例如设置成在轴向方向上与整个外圈2a、2b重叠。在第一间隔件构件61的面向轴向方向的表面中，突出部62p的顶表面定位成最靠近外圈2a。突出部62p的顶表面形成第三端面62a。

根据第二实施方式的预压传感器10具有与根据第一实施方式的预压传感器10基本上相同的构造。缓冲部30的径向方向上的宽度例如等于压敏部20的径向方向上的宽度。预压传感器10的第二表面30a仅与第二端面61b的位于径向方向外侧的局部区域接触。预压传感器10的第一表面20a与例如整个第三端面62a接触。预压传感器10的第一表面20a的面积例如小于根据第一实施方式的预压传感器10的第一表面20a的面积。

根据第二实施方式的预压传感器10和轴承装置101具有与根据第一实施方式的预压传感器10和轴承装置100基本上相同的构造，因此，可以实现与根据第一实施方式的预压传感器10和轴承装置100相同的效果。

在根据第二实施方式的轴承装置101中，受到精加工的区域的面积小于图1所示的整个第三端面62a的受到精加工的面积。因此，可以相对容易地执行该精加工处理。

如图10所示，在根据第二实施方式的轴承装置101中，与第二间隔件构件62同样地，第一间隔件构件61也具有在轴向方向上突出的突出部61p。突出部61p的顶表面设置成与突出部62p的顶表面接触。突出部61p的顶表面形成第二端面61b，并且例如与预压传感器10的第二表面30a接触。突出部61p的顶表面可以与预压传感器10的第一表面20a接触，并且突出部62p的顶表面可以与预压传感器10的第二表面30a接触。

图10所示的预压传感器10的第二表面30a的面积小于图8和图9所示的预压传感器10的第二表面30a的面积。由于第二端面61b也具有相对较小的面积，需要高加工精度的区域也小，因此，容易执行加工。

在根据第二实施方式的轴承装置101中，第二间隔件构件62也可以不具有突出部62p，而仅第一间隔件构件61具有突出部61p。

(第三实施方式)

如图11和图12所示，根据第三实施方式的轴承装置102具有与根据第一实施方式的轴承装置100基本上相同的构造，除了预压传感器10的第二表面30a配置成与第二轴承1b的外圈2b接触。换言之，根据第三实施方式的轴承装置102与轴承装置100的不同之处在于，外圈2b的轴向上的端面2c构造成与预压传感器10的第二表面30a接触的第六表面。图11未示出第一端子部22a、第二端子部22b、压敏图案部22c以及覆盖部21、23。

例如，外圈间隔件6是一体地形成的。外圈间隔件6具有：第七端面6a，上述第七端面6a在轴向方向上面向第一轴承1a且与外圈2a接触；以及第八端面6b，上述第八端面6b定位成与第七端面6a相对以面向第二轴承1b，并且在轴向方向上面向外圈2b的端面2c。第八端面6b的面积例如等于外圈2b的端面2c的面积。

预压传感器10的第一表面20a与外圈间隔件6的第八端面6b接触。第二表面30a与外圈2b的端面2c接触。换言之，外圈间隔件6的第八端面6b构造成第五表面，并且外圈2b的端面2c构造成第六表面。

由于根据第三实施方式的预压传感器10和轴承装置102具有与根据第一实施方式的预压传感器10和轴承装置100基本上相同的构造，因此，可以实现与根据第一实施方式的预压传感器10和轴承装置100相同的效果。

如图13所示，预压传感器10的第一表面20a可以与外圈2b的端面2c接触，并且第二表面30a可以与外圈间隔件6的第八端面6b接触。换言之，外圈2b的端面2c可以构造成第五表面，并且外圈间隔件6的第八端面6b可以构造成第六表面。

在轴承装置100、101、102中，预压传感器10的第一表面20a和第二表面30a中的至少一个与外圈间隔件6接触，但是本发明不限于此。如图14所示，预压传感器10的第一表面20a和第二表面30a中的至少一个可以与内圈间隔件7接触。在这种情况下，形成缓冲部30的材料的纵向弹性模量可以小于形成内圈间隔件7的材料的纵向弹性模量。

在图14所示的轴承装置103中，第一轴承1a和第二轴承1b构造成面对面的双列(DF)轴承。在这种情况下，通过螺栓等(未示出)将前盖9紧固到壳体8上，预压从第二轴承1b侧施加到第一轴承1a侧。通过紧固前盖9而施加到外圈2b的轴向方向上的力通过滚珠4b传递至内圈3b，并且进一步从内圈3b通过内圈间隔件7传递至内圈3a。传递至内圈3a的力通过滚珠4a传递至外圈2a。因此，压缩应力被施加到滚珠4a与第一轴承1a的外圈2a和内圈3a中每一个之间的接触点，并且还被施加到滚珠4b与第二轴承1b的外圈2b和内圈3b中每一个之间的接触点。第二轴承1b、内圈间隔件7和第一轴承1a构成力传递路径的一部分，通过该力传递路径，预压被施加到第一轴承1a和第二轴承1b。

预压传感器10配置在例如如上所述的传递路径上的内圈3b与内圈间隔件7之间。预压传感器10可以位于传递路径上的另一个位置处。

如图14所示，当预压传感器10配置在作为旋转圈的内圈3b与作为旋转侧间隔件的内圈间隔件7之间时，预压传感器10也与主轴11、内圈3b、内圈间隔件7一起旋转。因此，在图14所示的轴承装置103中，用于将预压传感器10的输出向外部装置传递的发射器51配置在内圈间隔件7的外径面上。另外，接收器52在外圈间隔件6的孔径面上配置在面向发射器51的位置处。发射器51和接收器52设置成以非接触的方式在两者之间执行通信和供电。

应当理解的是，本文公开的实施方式是在各方面都是说明性和非限制性的。本发明的范围由权利要求书的术语而不是上面的描述来限定，并且旨在包括与权利要求书的术语等同的含义和范围内的任何修改。

附图标记列表

1a第一轴承；1b第二轴承；2a、2b外圈；2c端面；3a、3b内圈；4a、4b滚珠；5a、5b保持架；6外圈间隔件；6a第七端面；6b第八端面；61p、62p突出部；7内圈间隔件；8壳体；8a孔径面；8b、11b凸面；9前盖；9a、12a按压面；10预压传感器；11主轴；11a外径面；12固定构件；13螺母；14间隔件；15插入路径；16电缆；20压敏部；20a第一表面；20b第三表面；21绝缘膜(覆盖部)；23保护膜(覆盖部)；22a第一端子部；22b第二端子部；22c压敏图案部；30缓冲部；30a第二表面；30b第四表面；40传感器信号处理单元；61第一间隔件构件；61a第一端面；61b第二端面；61c第五端面；62第二间隔件构件；62a第三端面；62b第四端面；62c第六端面；63定位构件；81内筒；82外筒；83冷却剂流路；100轴承装置。

Claims (8)

1.一种轴承装置，包括：

预压传感器，所述预压传感器具有面向第一方向一侧的第一表面和面向第一方向另一侧的第二表面；

轴承；以及

与所述轴承相邻配置的间隔件，其中，

所述预压传感器包括：

压敏图案部，在所述压敏图案部中，DC电阻根据在第一方向上作用在所述第一表面与所述第二表面之间的压力而改变；

覆盖部，所述覆盖部对所述压敏图案部进行覆盖；以及

缓冲部，所述缓冲部在所述第一方向上与所述覆盖部相邻配置，其中，

形成所述缓冲部的材料的纵向弹性模量小于形成所述覆盖部的材料的纵向弹性模量，

所述预压传感器、所述轴承和所述间隔件配置成使得所述第一方向在所述轴承和所述间隔件的轴向方向上延伸，

所述覆盖部具有所述第一表面，所述缓冲部具有所述第二表面，

所述预压传感器的所述覆盖部的所述第一表面和所述缓冲部的所述第二表面中的至少一个与所述间隔件接触，

形成所述缓冲部的材料的纵向弹性模量小于形成所述间隔件的材料的纵向弹性模量。

2.如权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，

所述覆盖部具有面向所述第一方向上的一侧的第一表面，

所述缓冲部具有面向所述第一方向上的另一侧的第二表面，

所述覆盖部还具有与所述第一表面相对地定位的第三表面，

所述缓冲部还具有与所述第二表面相对地定位的第四表面，

所述第三表面与所述第四表面接触。

3.如权利要求1或2所述的轴承装置，其特征在于，形成所述缓冲部的材料包括树脂。

4.如权利要求1或2所述的轴承装置，其特征在于，所述缓冲部在所述第一方向上的厚度为100μm以下。

5.如权利要求1或2所述的轴承装置，其特征在于，所述预压传感器在所述轴向方向上配置在所述轴承与所述间隔件之间。

6.如权利要求1或2所述的轴承装置，其特征在于，

所述间隔件包括：

第一间隔件构件；以及

第二间隔件构件，所述第二间隔件构件与所述第一间隔件构件分开形成，并且在所述轴向方向上与所述第一间隔件构件并排配置，

所述预压传感器在所述轴向方向上配置在所述第一间隔件构件与所述第二间隔件构件之间。

7.如权利要求5所述的轴承装置，其特征在于，

所述间隔件包括在所述轴向方向上突出的至少一个突出部，

所述预压传感器在所述轴向方向上与所述突出部相邻配置。

8.如权利要求1或2所述的轴承装置，其特征在于，所述缓冲部形成为与所述轴承和所述间隔件同轴的环形构件。