JP2008298252A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転体に電極を接触させることなく軸受にかかる予圧を求めることができ、製造コストの低減を図ると共に、装置部品の長寿命化を図ることができる軸受装置を提供する。
【解決手段】 軸受３Ａ，３Ｂにかかる荷重により潤滑油膜の厚さが変化し、予圧の値が変わると、油膜厚さの変化から各コンデンサ相当部の静電容量が変わる。そのため、静電容量測定手段９の測定値から軸受予圧を検出する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、工作機械の主軸スピンドルなどに使用される軸受装置に関する。

工作機械のスピンドル装置では、加工精度および効率の向上のため、軸受の予圧管理が求められており、そのため軸受予圧検出の要求がある。従来、例えば、軸受の予圧荷重を検出するセンサとして、内外輪間の抵抗値から予圧を検出するものが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００３−２０６９２５号公報

上記特許文献１では、内外輪間の抵抗を測定するために、電極を測定対象物に接触させる必要がある。その際、測定対象物の一方は回転体であるため、回転中に予圧を測定するには、ブラシやスリップリング等の電気接点が必要である。そのため、この特許文献１の技術を高速回転のものに適用するには、コストがかかる。また、ブラシやスリップリングが短寿命になる等の問題がある。

この発明の目的は、回転体に電極を接触させることなく軸受にかかる予圧を求めることができ、製造コストの低減を図ると共に、装置部品の長寿命化を図ることができる軸受装置を提供することである。

この発明の軸受装置は、軸方向に並ぶ複数の転がり軸受の軌道輪間に間座が介在し前記転がり軸受が予圧を受ける軸受装置において、いずれか一の転がり軸受における固定輪に電気的に接続された電極、および前記固定輪に対して固定状態の部材に設けられ回転輪に対し前記一の転がり軸受とは別の静電容量発生部を介して電気的に接続された電極を設け、これら一対の電極間の静電容量を測定する静電容量測定手段を設け、この静電容量測定手段の測定値から前記転がり軸受の予圧を検出する予圧検出手段を設けたことを特徴とする。

この構成によると、静電容量測定手段は、いずれか一の転がり軸受における外輪と転動体の間、転動体と内輪の間に潤滑油膜により形成されるコンデンサ相当部による静電容量を測定する。前記潤滑油膜の厚さは、軸受にかかる荷重により変化し、予圧の値が変わると、油膜厚さの変化から上記各コンデンサ相当部の静電容量が変わる。そのため、前記静電容量測定手段の測定値から、予圧検出手段は、転がり軸受の予圧を検出することができる。
この場合に、一方の電極は固定輪に接続し、他方の電極は回転輪に対して前記一の転がり軸受とは別の静電容量発生部を介して接続したため、固定側に設けながら、スリップリングやブラシ等を使用せずに、回転輪等の回転体に対して非接触で電極に接続できる。なお、上記静電容量発生部の静電容量については、上記静電容量測定手段による測定値に加味することで、内外輪と転動体間の静電容量を検出することができる。
このように、スリップリングやブラシ等を使用せずに、回転輪や転動体に非接触で、軸受の軌道輪と転動体の間に形成されるコンデンサ相当部の静電容量を測定することができるので、構造を簡単化して製造コストの低減を図ることができる。さらにスリップリングやブラシの寿命の問題がなくなる。また、この軸受装置を、高速回転のもの、つまり主軸スピンドルなどに適用することができる。したがって、軸受回転中に軸受の予圧荷重を確実に検出することができる。

この発明において、前記静電容量発生部は、前記一の転がり軸受とは別の転がり軸受からなり、前記一の転がり軸受における固定輪、前記別の転がり軸受における固定輪間を電気的に絶縁し、前記静電容量測定手段は、各固定輪に電気的に接続された電極間の静電容量を測定するものであっても良い。この場合、各電極は、固定輪に直接接続しても良いし、固定輪に導電性を有する部材を介して間接的に接続しても良い。
この場合、測定専用の静電容量発生部が不要となるため、軸受装置の構造を簡単化することができ、装置の小形化を図ることが可能となる。また、両転がり軸受の平均化された予圧を求めることができ、これにより、回転軸を所望の回転精度に安定して維持することが可能となる。また、回転軸の剛性を安定して管理することが可能となる。

この発明において、前記静電容量発生部は、いずれか一の転がり軸受における回転輪と一体に回転する回転体を有し、前記静電容量測定手段は、この回転体に隙間を隔てて対向する電極、前記転がり軸受における固定輪に電気的に接続された電極間の静電容量を測定するものであっても良い。
この場合、軌道輪とハウジング間、軌道輪と間座間、間座とハウジング間の絶縁は不要であり、導通状態であっても良い。静電容量測定手段は、両電極により、固定輪と転動体、転動体と回転輪、および回転体と電極間に形成されるコンデンサを合成した静電容量を測定する。軸受にかかる荷重により、固定輪と転動体、転動体と回転輪の間の静電容量が変化するので、この軸受にかかる予圧荷重を求めることができる。また、検出したい転がり軸受の予圧が検出できる。前記軌道輪とハウジング間等の絶縁を不要とした場合、その分、製造コストの低減を図ることができる。また、ハウジングに形成される、電極からの配線を通すための孔を短くすることができるため、ハウジング剛性の低下を抑制することができるうえ、配線長を短縮することができる。

この発明において、前記複数の転がり軸受を嵌合するハウジングを設け、各転がり軸受における固定輪およびハウジングのいずれか一つの接触面または両方の接触面に絶縁コーティングを施し、かつ固定輪間に介在する間座の接触面に、絶縁コーティングを施しても良い。この場合、部品点数を増やすことなく、一方の固定輪、他方の固定輪間を電気的に絶縁することができる。したがって、軸受装置の組立てを簡単化することができるうえ、製造コストの低減を図ることができる。

この発明において、前記静電容量発生部が回転輪と一体に回転する回転体を有し、静電容量測定手段が、回転体に隙間を隔てて対向する電極、固定輪に電気的に接続された電極間の静電容量を測定する場合に、前記複数の転がり軸受を取り付ける軸を有し、前記回転輪の端面に前記回転体を介して当接する当接部材を、前記軸に螺着して設け、この当接部材を締め付けることにより、転がり軸受に予圧を付与可能に構成しても良い。このように、予圧荷重を付与するための部品、当接部材を、コンデンサの一部として兼用することができる。したがって、部品の兼用性を高めることができる。

この発明において、前記静電容量測定手段は、交流電流を用いてインピーダンスを測定することにより前記静電容量を推定するものとしても良い。インピーダンス測定によると、簡単にかつ精度良く静電容量を推定することができる。

この発明の軸受装置は、軸方向に並ぶ複数の転がり軸受の軌道輪間に間座が介在し前記転がり軸受が予圧を受ける軸受装置において、いずれか一の転がり軸受における固定輪に電気的に接続された電極、および前記固定輪に対して固定状態の部材に設けられ回転輪に対し前記一の転がり軸受とは別の静電容量発生部を介して電気的に接続された電極を設け、これら一対の電極間の静電容量を測定する静電容量測定手段を設け、この静電容量測定手段の測定値から前記転がり軸受の予圧を検出する予圧検出手段を設けたため、回転体に電極を接触させることなく軸受にかかる予圧を求めることができ、製造コストの低減を図ると共に、装置部品の長寿命化を図ることができる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。この第１の実施形態にかかる軸受装置は、ハウジング１に軸２を複数の軸受３Ａ，３Ｂで回転自在に支持したものである。この軸受装置は、例えば、工作機械のスピンドル装置に応用され、その場合、軸２はスピンドル装置の主軸２となる。

主軸２には、軸方向に離隔した複数の軸受３Ａ，３Ｂを締まり嵌め状態で嵌合し、内輪３ｉ，３ｉ間に内輪間座４を、外輪３ｇ，３ｇ間に外輪間座５を介在させている。軸受３Ａ（３Ｂ）は、内輪３ｉと外輪３ｇの間に複数の転動体Ｔを介在させた転がり軸受であり、これら転動体Ｔは保持器Ｒｔで保持されている。軸受３Ａ，３Ｂは、軸方向の予圧を付与することが可能な軸受であり、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、またはテーパころ軸受等が用いられる。図示の例ではアンギュラ玉軸受が用いられ、２個の軸受３Ａ，３Ｂが背面組合わせで設置されている。

一方の軸受３Ａの内輪３ｉは、主軸２の外周に突出する肩部２ａにこの内輪端面３ｉｔを係合させ、他方の軸受３の端面を、円筒部材であるスペーサ６を介してナット７で締め付けることで、両軸受３Ａ，３Ｂの内輪３ｉ，３ｉが主軸２に固定されている。前記ナット７は、主軸２の雄ねじ部２ｂに螺合したものである。両軸受３Ａ，３Ｂの外輪３ｇ，３ｇは、ハウジング１の内径面１ａに嵌合させ、ハウジング１の内周側に突出した対面する一対の肩部１ｂ，１ｃに、各軸受３Ａ，３Ｂの外輪３ｇの端面を係合させてある。外輪３ｇは、ハウジング１の内径面１ａに対して緩み嵌めとし、両外輪３ｇ，３ｇ間に一つの外輪間座５を介在させてある。

これら外輪間座５、内輪間座４は、いずれもリング状の部材である。外輪間座５の幅寸法Ｈ１は、内輪間座４の幅寸法Ｈ２と異なっており、図１の右側の軸受３Ｂの内輪端面に、スペーサ６を介して当接する当接部材としてのナット７を締め付けることにより、これら外輪間座５、内輪間座４の幅寸法差に応じて軸受に予圧が付与される。

両軸受３Ａ，３Ｂの内輪３ｉ，３ｉは、主軸２および内輪間座４により電気的に導通している。外輪間座５およびハウジング１も金属製であるので導電部材である。これらの導電部材と外輪３ｇとを電気的に絶縁するために、外輪３ｇとハウジング１との径方向の嵌合面に絶縁部材８を挟み、外輪３ｇとハウジング１との軸方向の接触面に絶縁部材８を挟んでいる。さらに、外輪３ｇと外輪間座５との軸方向の接触面に絶縁部材８を挟んでいる。これら絶縁部材８は、軸受予圧および嵌め合いに影響を及ぼさない薄板状でかつ絶縁材料からなる。また、これら絶縁部材８の代替手段として、外輪外径面、外輪端面、およびハウジング１の内周面１ａに絶縁コーティングＺＣを施し、かつ外輪間座５の接触面に絶縁コーティングＺＣを施しても良い。

前記外輪３ｇに施す絶縁コーティングＺＣおよびハウジング１に施す絶縁コーティングＺＣのうちいずれか一方を省略することも可能である。前記絶縁部材８の少なくともいずれか一つと前記絶縁コーティングＺＣとを必要に応じて組み合わせて実施することも可能である。このように導電部材と外輪３ｇとを電気的に絶縁する形態は種々あり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意の形態を適用し得る。

静電容量測定手段９および予圧検出手段１０について説明する。
この軸受装置は、後述する電極１１，１２により、各転がり軸受３における外輪３ｇと転動体Ｔとの間、および転動体Ｔと内輪３ｉとの間の静電容量の合計値を測定する静電容量測定手段９と、この静電容量測定手段９の測定値から転がり軸受の予圧を検出する予圧検出手段１０とを備えている。

図４（Ａ）は前記各転がり軸受３Ａ，３Ａの半部断面図を示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の軸受構造を電気回路として表現したときの模式図を示す。図４（Ａ）において、外輪３ｇと転動体Ｔの接触面には１μｍ以下の厚さの潤滑膜１３つまり油膜が形成され、外輪３と転動体Ｔは直接接触することなく潤滑膜１３を介して荷重を伝えることが知られている。内輪３ｉと転動体Ｔの接触面にも同様の潤滑膜１４が形成される。この潤滑膜厚さは、軸受にかかる荷重により変化するので、後述する電極１１，１２間の静電容量は軸受にかかる荷重により変化する。

外輪３と転動体Ｔの関係において、潤滑膜１３を誘電体と考え、外輪３と転動体Ｔを電極を考えると、ここに１つのコンデンサ相当部、すなわちコンデンサ１５が形成される。同様に内輪３ｉと転動体Ｔの関係においても、もう１つ別のコンデンサ１６が形成される。
これを模式的に表現すると、図４（Ｂ）のように２つのコンデンサ１５，１６が直列に接続された回路構成となる。ここで、両コンデンサ１５，１６の静電容量Ｃａ，Ｃｂが等しいとすると、２つのコンデンサ１５，１６の合計の静電容量はＣａ／２となる。また、軸受１個あたりの転動体Ｔの個数をｎとして、それぞれの転動体Ｔでのコンデンサの静電容量が等しいとすると、それらの等しい静電容量のコンデンサが並列に接続された回路構成とみなすことができるので、軸受１個での全体の静電容量はｎＣａ／２となる。

したがって、１つの転がり軸受３Ａ（３Ｂ）において、外輪３ｇから内輪３ｉまでの経路の静電容量を測定すれば、１箇所の潤滑膜１３（１４）での静電容量Ｃａを推定することができる。ただし、軸受１個に対して、上記した経路の静電容量を測定するのでは、内外輪３ｉ，３ｇのいずれかが回転している（図１の場合は内輪３ｉが回転している）ため、上記特許文献１に開示の方法の場合と同様に、被測定箇所以外の部分でスリップリング等の電気接点が必要となり、測定誤差が生じたり測定結果が不安定になる要因となる。

そこで、この実施形態の軸受装置では、２つの転がり軸受３Ａ，３Ｂの固定輪である各外輪３ｇ，３ｇに、静電容量測定手段９の入力端子である電極１１，１２が接続される。この場合、前述したように両外輪３ｇ，３ｇの間は、絶縁部材等で適切に絶縁されており、互いに電気的に非導通状態とされる。この場合の軸受装置の電気的な等価回路は図５のようになる。すなわち、この場合の電気回路は、静電容量測定手段９の電極１１から一方の軸受３Ａの外輪３ｇ→転動体Ｔ→内輪３ｉ→主軸２→他方の軸受３Ｂの内輪３ｉ→転動体Ｔ→外輪３ｇ→静電容量測定手段９の電極１２の経路で形成される。本実施形態では、２つの転がり軸受３Ａ，３Ｂの任意の一方が特許請求の範囲で言う静電容量発生部に相当する。なお、図５では、各転がり軸受３Ａ，３Ｂの転動体Ｔの個数ｎを６としている。ただし、個数ｎは「６」に限定されるものではない。この場合、各転動体Ｔと内外輪３ｉ，３ｇの間に形成されるコンデンサの静電容量が同じ値Ｃａとすると、２つの転がり軸受３Ａ，３Ｂの全体の静電容量Ｃは、
Ｃ＝ｎＣａ／４
となる。
したがって、全体の静電容量Ｃを測定すれば、
Ｃａ＝４Ｃ／ｎ
として、転動体Ｔと内外輪３ｉ，３ｇ間に介在する潤滑膜１３，１４の１箇所当たりの平均静電容量Ｃａを求めることができる。前記静電容量測定手段９において、全体の静電容量Ｃの測定には、電気容量計などの計測器を用いることができる。

前記予圧検出手段１０は、前記静電容量測定手段９で測定した全体の静電容量Ｃから、平均静電容量Ｃａを求め、この平均静電容量Ｃａに比例する予圧量を算出する電子回路等からなる。この予圧検出手段１０は、平均静電容量と予圧量の関係を演算式またはテーブル等で設定した図示外の関係設定手段を有し、求めた平均静電容量を前記関係設定手段に照らし予圧量を算出する。予圧検出手段１０は、独立して設けられた電子回路であっても、またスピンドル装置を制御する制御装置の一部であっても良い。

上記構成の作用、効果を説明する。スピンドル装置の図示外の駆動源により主軸２が回転し、軸受３の温度が上昇して内輪３ｉが膨張すると、内輪３ｉと転動体Ｔの接触面における潤滑膜厚さが減少する。これと共に、外輪３ｇと転動体Ｔの接触面における潤滑膜厚さも減少する。したがって、軸受全体の静電容量が増加する。この状態において、軸受にかかる予圧は、初期設定値よりも大きくなっている。予圧検出手段１０は、静電容量測定手段９で測定した静電容量に基づく平均静電容量と前記関係設定手段に照らし、この初期設定値よりも大きくなった予圧量を算出する。

以上説明したように、前記潤滑油膜の厚さは、軸受３Ａ，３Ｂにかかる荷重により変化し、予圧の値が変わると、油膜厚さの変化から各コンデンサ相当部の静電容量が変わる。そのため、静電容量測定手段９の測定値から、予圧検出手段１０は軸受３Ａ，３Ｂの予圧を検出することができる。
この場合に、一方の電極１２は軸受３Ｂの固定輪である外輪３ｇに接続し、他方の電極１１は軸受３Ａの固定輪である外輪３ｇに接続したため、固定側に設けながら、スリップリングやブラシ等を使用せずに、内輪３ｉや転動体Ｔに非接触で電極に接続できる。このように、スリップリングやブラシ等を使用せずに、内輪３ｉや転動体Ｔに非接触で、軸受３Ａ，３Ｂの軌道輪３ｇ（３ｉ）と転動体Ｔの間に形成されるコンデンサ相当部の静電容量を測定することができるので、上記特許文献のものよりも、軸受装置の構造を簡単化して製造コストの低減を図ることができる。さらに、スリップリングやブラシの寿命の問題がなくなる。よって、この軸受装置を、高速回転の主軸スピンドルに適用することができる。したがって、軸受回転中に軸受の予圧荷重を確実に検出することができる。この検出される予圧荷重によって、工作機械の主軸を所望の回転精度に維持すると共に、主軸の剛性を適度に管理することが可能となる。

前記導電部材と外輪３ｇとを電気的に絶縁する絶縁部材８を適用する場合、外輪外径面、外輪端面、ハウジング１の内周面、および外輪間座に、絶縁コーティングＺＣを例えば、スプレー塗付、浸漬塗付した後、乾燥させる等の手間を省略することができ、その分、製造工程を簡略化することができる。また、絶縁コーティングＺＣを施すものより、軸受に予圧荷重を安定して付与することができる。
前記導電部材と外輪３ｇとを電気的に絶縁する絶縁コーティングＺＣを適用する場合、部品点数を増やすことなく、導電部材と外輪３ｇとを電気的に絶縁することができる。したがって、軸受装置の組立てを簡単化することができるうえ、製造コストの低減を図ることができる。

次に、この発明の第２の実施形態を図６ないし図８と共に説明する。以下の説明において、第１の実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

この第２の実施形態に係る軸受装置は、図６の右側の軸受３Ｂの外輪３ｇに、静電容量測定手段９の入力端子である一方の電極１２が接続され、他方の電極１１Ａをこの軸受３Ｂの右端面に、絶縁体であるスペーサ部材１７、１８を介して設けている。前記他方の電極１１Ａは、ハウジング１の内周面１ａから半径方向内方に伸び、この電極１１Ａの先端部が、回転体であるスペーサ６と僅かな隙間δを隔てて対向するように設けている。このスペーサ６と電極１１Ａの間にはコンデンサが形成され、この軸受３Ｂの内輪３ｉとスペーサ６は電気的に導通している。このスペーサ６によって静電容量発生部６Ａが形成される。この第２の実施形態の軸受装置では、外輪３ｇ、ハウジング１、および外輪間座５の絶縁は不要であり、導通状態であっても良い。このように、外輪間座５、外輪３ｇ間が電気的に導通していれば、前記軸受３Ｂの外輪３ｇに取付ける電極１２は、外輪間座５に取付けても良い。この場合、ハウジング１の設計の自由度を高めることができる。また、前記他方の電極１１Ａは、スペーサ部材１７，１８により挟持され、他の部材と電気的に絶縁されている。

前記電極１２，１１Ａにより、外輪３ｇと転動体Ｔ、転動体Ｔと内輪３ｉ、およびスペーサ６と電極１１Ａの間に形成されるコンデンサを合成した静電容量を測定することができる。したがって、軸受にかかる荷重により、外輪３ｇと転動体Ｔ、転動体Ｔと内輪３ｉの間の静電容量が変化するので、前述の第１の実施形態と同様に、軸受にかかる予圧荷重を求めることができる。
この場合の軸受装置の電気的な等価回路は図８のようになる。すなわち、軸受３Ａと軸受３Ｂとは並列接続され、さらに、これら軸受３Ａ，３Ｂに対して静電容量発生部６Ａが直列接続されている。この等価回路において、外輪３ｇ、ハウジング１、および外輪間座５の絶縁を設けておらず、導通状態の場合を示している。この場合、軸受３Ａ，３Ｂの測定値に静電容量発生部６Ａの静電容量を加味することで、内外輪３ｉ，３ｇと転動体Ｔ間の静電容量を検出することができる。これによって、両軸受３Ａ，３Ｂの平均化された予圧を求めることができる。これに対して、外輪３ｇ、ハウジング１、および外輪間座５の絶縁を設け、非導通状態にした場合、軸受３Ｂのみに対して静電容量発生部６Ａが直列接続された状態となる。この場合、一方の軸受３Ｂの予圧だけを求めることができる。

第２の実施形態に係る軸受装置では、外輪３ｇ、ハウジング１、および外輪間座５の絶縁が不要であるため、その分、絶縁部材、絶縁コーティング等が不要となり、装置構造を簡単化することができ、製造コストの低減を図ることができる。図６における左側の軸受３Ａの外輪３ｇに電極を設ける必要がないため、ハウジング１にその電極からの配線を通すための孔を形成する必要がなくなり、ハウジング剛性の低下を抑制することができる。
電極１２，１１Ａ、スペーサ部材１７，１８、スペーサ６を、右側の軸受３Ｂ周りに集約することができ、それ故、メンテナンス性を高め、配線長を短縮することができる。
また、予圧荷重を付与するための部品であるスペーサ６を、静電容量発生部６Ａの一部として兼用することができるため、部品の兼用性を高めることができる。したがって、製造コストの低減を図ることができる。その他第１の実施形態と同様の効果を奏する。

図９は、第１，第２の実施形態における静電容量測定手段９が、直列接続した発振器１９と電流測定手段２０とでなり、軸受装置２１に交流電流を流すことによって、軸受装置２１における両転がり軸受３Ａ，３Ｂの全体の静電容量Ｃをインピーダンスに換算して測定するようにした例を示す。この場合、測定したインピーダンスから平均静電容量Ｃａを求めることもできる。
この場合、油膜で形成される静電容量が一般に数十ｐＦと小さいことから、発振器１９による発振周波数を１００ｋＨｚから１０ＭＨｚ程度とすると、高い検出精度が得られる。また、油膜の厚みは極めて小さいことから、軸受装置２１の両外輪３ｇ，３ｇ間に印加する印加電圧は概ね１Ｖ以下にする必要がある。

図１０は、上記静電容量測定手段９がＯＰアンプ２２で構成した発振器２３と、この発振器２３の発振周波数から静電容量を推定する周波数対応容量推定手段２４とでなり、測定した発振器２３の周波数から軸受装置における両転がり軸受３Ａ，３Ｂの全体の静電容量Ｃを推定するようにした例を示す。この場合の発振器２３は、relaxation oscillator と呼ばれ、ＯＰアンプ２２に抵抗２５Ｒａ，２５Ｒｂ，２５Ｒｔ，およびコンデンサ２５Ｃｔを接続して構成される。抵抗２５Ｒａ，２５Ｒｂ，２５Ｒｔの抵抗値をＲａ，Ｒｂ，Ｒｔ、コンデンサ２５Ｃｔの静電容量をＣｔとすると、発振周波数ｆは、およそ、
ｆ＝１／（２ＲｔＣｔ）
となることが知られている。
ここでは、前記発振器２３のコンデンサ２５Ｃｔが軸受装置における両転がり軸受３Ａ，３Ｂの全体の静電容量Ｃに置き換えられることで、その静電容量Ｃが推定される。

図１１は、軸受装置の静電容量測定手段９が、充放電手段２６と、その充電および放電の繰り返しにおける過度現象によって生じる充放電時間より静電容量を推定する充放電時間対応静電容量推定手段２７とでなる例を示す。充放電手段２６は充電抵抗２８と充電スイッチ２９の直列回路部を被測定静電容量Ｃｔに直列接続すると共に、放電スイッチ３０と放電抵抗３１の直列回路部を被測定静電容量Ｃｔに並列接続した回路である。充放電時間対応静電容量推定手段２７は、充放電手段２６での充放電電圧を監視する電圧測定手段３２と、この電圧測定手段３２が監視する電圧が規定電圧になるまでの時間を測定することにより、被測定静電容量Ｃｔを推定する判断手段３３とでなる。

この場合、例えば、充電スイッチ２９をオンにして充電を開始し、被測定静電容量Ｃｔの充電電圧を電圧測定手段３２で監視して、その充電電圧が規定電圧になるまでの充電時間を判断手段３３で測定することにより、被測定静電容量Ｃｔを推定できる。または、予め所定電圧まで充電させた被測定静電容量Ｃｔに対して、放電スイッチ３０をオンにして放電を開始し、被測定静電容量Ｃｔの放電電圧を電圧測定手段３２で監視して、その放電電圧が規定電圧になるまでの放電時間を判断手段３３で測定することにより、被測定静電容量Ｃｔを推定できる。
ここでは、前記被測定静電容量Ｃｔが軸受装置における両転がり軸受３Ａ，３Ｂの全体の静電容量Ｃに置き換えられることで、その静電容量Ｃが推定される。

以上説明した軸受装置を、スピンドル装置以外の装置、ロボット等に適用することも可能である。本実施形態では、２個の軸受を背面組み合わせで設置したが、正面組み合わせで設置する場合もあり得る。また、軸受の個数は２個に必ずしも限定されるものではない。

この発明の第１の実施形態に係る軸受装置等の断面図である。 同軸受装置の要部の拡大断面図である。 同軸受装置の要部の拡大断面図である。 （Ａ）は転がり軸受の半部断面図、（Ｂ）は（Ａ）の軸受構造を電気回路として表現した場合の模式図である。 軸受装置の電気的な等価回路図である。 この発明の第２の実施形態に係る軸受装置等の断面図である。 同軸受装置の要部の拡大断面図である。 同軸受装置の電気的な等価回路図である。 軸受装置における静電容量測定手段の一例を示すブロック図である。 軸受装置における静電容量測定手段の他の例を示す回路図である。 軸受装置における静電容量測定手段のさらに他の例を示す回路図である。

符号の説明

１…ハウジング
２…主軸
３Ａ，３Ｂ…転がり軸受
３ｇ…外輪
３ｉ…内輪
４…内輪間座
５…外輪間座
６…スペーサ
６Ａ…静電容量発生部
７…ナット
９…静電容量測定手段
１０…予圧検出手段
１１，１１Ａ，１２…電極
Ｔ…転動体
ＺＣ…絶縁コーティング

Claims (6)

1. 軸方向に並ぶ複数の転がり軸受の軌道輪間に間座が介在し前記転がり軸受が予圧を受ける軸受装置において、
   いずれか一の転がり軸受における固定輪に電気的に接続された電極、および前記固定輪に対して固定状態の部材に設けられ回転輪に対し前記一の転がり軸受とは別の静電容量発生部を介して電気的に接続された電極を設け、これら一対の電極間の静電容量を測定する静電容量測定手段を設け、この静電容量測定手段の測定値から前記転がり軸受の予圧を検出する予圧検出手段を設けたことを特徴とする軸受装置。
2. 請求項１において、前記静電容量発生部は、前記一の転がり軸受とは別の転がり軸受からなり、前記一の転がり軸受における固定輪、前記別の転がり軸受における固定輪間を電気的に絶縁し、前記静電容量測定手段は、各固定輪に電気的に接続された電極間の静電容量を測定する軸受装置。
3. 請求項１において、前記静電容量発生部は、いずれか一の転がり軸受における回転輪と一体に回転する回転体を有し、前記静電容量測定手段は、この回転体に隙間を隔てて対向する電極、前記転がり軸受における固定輪に電気的に接続された電極間の静電容量を測定する軸受装置。
4. 請求項２において、前記複数の転がり軸受を嵌合するハウジングを設け、各転がり軸受における固定輪およびハウジングのいずれか一つの接触面または両方の接触面に絶縁コーティングを施し、かつ固定輪間に介在する間座の接触面に、絶縁コーティングを施した軸受装置。
5. 請求項３において、前記複数の転がり軸受を取り付ける軸を有し、前記回転輪の端面に前記回転体を介して当接する当接部材を、前記軸に螺着して設け、この当接部材を締め付けることにより、転がり軸受に予圧を付与可能に構成した軸受装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記静電容量測定手段は、交流電流を用いてインピーダンスを測定することにより前記静電容量を推定するものとした軸受装置。

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