JP2009275736A

JP2009275736A - 軸受装置

Info

Publication number: JP2009275736A
Application number: JP2008125368A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Mizutani; 政敏水谷; Shunsuke Koike; 俊介小池
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2028-05-13
Also published as: JP5147528B2

Abstract

【課題】ブラシやスリップリング等の電気接点を用いず、軸受温度や主軸の回転速度の影響を受けずに、軸受にかかる予圧を精度良く求めることができる軸受装置を提供する。
【解決手段】軸方向に並ぶ転がり軸受３Ａ，３Ｂの軌道輪間に間座が介在し、転がり軸受は予圧を受ける。転がり軸受の固定輪３ｇには、第１の電極１１が電気的に接続される。固定輪３ｇに対して固定状態の部材８には、第２の電極１２が電気的に絶縁されて設けられる。第２の電極１２と転がり軸受の回転輪３ｉとの間に静電容量発生部１８が構成される。両電極１１，１２間の静電容量を静電容量測定手段１９で測定し、その測定値に基づき、軸受予圧を予圧検出手段２０で検出する。固定輪３ｇの間座５には、軸受温度を測定する温度センサ２２，２３が設けられ、測定される軸受温度に基づき、予圧検出手段２０の検出した予圧を補正手段で補正する。
【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。軸受の予圧荷重を検出するセンサの従来例として、例えば、軸受の内外輪と転動体の間の潤滑油膜厚さが予圧により変化することを利用して、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（例えば特許文献１）。
特開２００３−２０６９２５号公報

しかし、特許文献１に開示の技術では、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、特許文献１に開示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。

そこで、転がり軸受の内外輪間の静電容量を測定し、その測定値から転がり軸受の予圧を検出する方式が考えられる。
この方式の場合、転がり軸受の内外輪間の抵抗を測定する特許文献１に開示の技術のようなブラシやスリップリング等の電気接点が不要で、コストや寿命などの点で有利である。

しかし、転がり軸受の内外輪間の静電容量は、荷重による転動体と軌道面の接触面積や、転動体と軌道面間に介在する潤滑油膜厚さと潤滑油膜の誘電率により変化する。潤滑油膜厚さは、転動体にかかる荷重だけでなく、転動体の回転速度、および潤滑油膜の粘度の影響を受ける。その粘度は油膜温度により変化し、さらに誘電率も温度により変化する。このため、内外輪間の静電容量から転がり軸受の予圧を検出する場合、検出値が主軸の回転速度や軸受温度に左右されて精度の良い検出を行なえないという問題がある。

この発明の目的は、ブラシやスリップリング等の電気接点を用いることなく、かつ軸受温度や主軸の回転速度の影響を受けることなく、軸受にかかる予圧を精度良く求め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における内輪間および外輪間にそれぞれ間座が介在し前記転がり軸受が予圧を受け、前記内輪および外輪のいずれか一方が固定輪、他方が回転輪となる軸受装置において、前記転がり軸受の前記固定輪に電気的に接続された第１の電極と、前記固定輪に対して固定状態の部材に電気的に絶縁された状態で設けられ前記回転輪との間に転がり軸受とは別の静電容量発生部を構成する第２の電極と、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と、この静電容量測定手段の測定する静電容量に基づき転がり軸受にかかる予圧を検出する予圧検出手段と、前記固定輪の間座に設けられ軸受温度を測定する温度センサと、この温度センサの測定する軸受温度に基づき前記予圧検出手段の検出した予圧を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
回転により転がり軸受の温度が上昇して回転輪が膨張すると、回転輪と転動体の接触面および固定輪と転動体の接触面における潤滑膜厚さが減少し、軸受全体の静電容量が増加する。この状態において、各転がり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。予圧検出手段は、この初期設定値よりも大きくなった予圧量を、静電容量測定手段で測定した静電容量から算出する。このように、静電容量測定手段で測定した静電容量に基づき、予圧検出手段で転がり軸受の予圧を検出するようにしているので、ブラシやスリップリング等の電気接点を用いることなく転がり軸受にかかる予圧を求めることができる。
とくに、予圧検出手段で検出された予圧を、温度センサの測定する軸受温度に基づき、補正手段で補正するようにしているので、軸受温度の影響を受けることなく、転がり軸受にかかる予圧を精度良く求めることができる。

この発明において、前記固定輪の間座に設けられた温度センサが、固定輪間座の温度を測定する熱電対、測温抵抗体またはサーミスタであっても良い。

この発明において、前記固定輪の間座に設けられた温度センサが、回転輪間座の温度を測定する非接触温度センサであっても良い。

この発明において、前記固定輪の間座には前記温度センサのほかに、前記回転輪の回転速度を検出する回転センサが設けられ、前記補正手段は、前記温度センサの測定する軸受温度と前記回転センサの検出する回転速度とに基づき前記予圧検出手段の検出した予圧を補正するものとしても良い。この構成の場合、ブラシやスリップリング等の電気接点を用いることなく、かつ軸受温度や軸受回転輪の回転速度の影響を受けることなく、軸受にかかる予圧を精度良く求めることができる。

この発明において、前記複数の転がり軸受がハウジング内で軸方向に並べられて主軸を回転自在に支持する軸受であり、前記静電容量発生部が、前記ハウジングの一端部に固定された押さえ蓋における転がり軸受配置位置に対する外側に電気的に絶縁されて設けられた前記第２の電極と、前記主軸との間に構成されたものであっても良い。この構成の場合、静電容量発生部の構成のために高い加工精度が不要で、コスト低減が可能である。

この発明の軸受装置は、軸方向に並ぶ複数の転がり軸受における内輪間および外輪間にそれぞれ間座が介在し前記転がり軸受が予圧を受け、前記内輪および外輪のいずれか一方が固定輪、他方が回転輪となる軸受装置において、前記転がり軸受の前記固定輪に電気的に接続された第１の電極と、前記固定輪に対して固定状態の部材に電気的に絶縁された状態で設けられ前記回転輪との間に転がり軸受とは別の静電容量発生部を構成する第２の電極と、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と、この静電容量測定手段の測定する静電容量に基づき転がり軸受にかかる予圧を検出する予圧検出手段と、前記固定輪の間座に設けられ軸受温度を測定する温度センサと、この温度センサの測定する軸受温度に基づき前記予圧検出手段の検出した予圧を補正する補正手段とを備えるものとしたため、ブラシやスリップリング等の電気接点を用いることなく、かつ軸受温度の影響を受けることなく、軸受にかかる予圧を精度良く求めることができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。この実施形態の軸受装置は、ハウジング１内で軸方向に並べられた複数の転がり軸受３Ａ，３Ｂにより、主軸２を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る。

主軸２には、軸方向に離間した複数の転がり軸受３Ａ，３Ｂを締まり嵌め状態で嵌合し、回転輪となる内輪３ｉ，３ｉ間には内輪間座４を、固定輪となる外輪３ｇ，３ｇ間には外輪間座５をそれぞれ介在させている。転がり軸受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、これら転動体Ｔを保持器Ｒｔで保持したものである。これらの転がり軸受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個の転がり軸受３Ａ，３Ｂが背面合わせで設置されている。

一方の転がり軸受３Ａの内輪３ｉの一端面を主軸２の外周に突出する肩部２ａに係合させ、他方の転がり軸受３Ｂの内輪３ｉの一端面を、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、両転がり軸受３Ａ，３Ｂの内輪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。両転がり軸受３Ａ，３Ｂの外輪３ｇは、ハウジング１の内径面に嵌合させ、ハウジング１の一端部（図１における右側）にねじ止めされた押さえ蓋８と、ハウジング１の他端部（図１における左側）において内径側に突出して形成された肩部１ａとに挟まれて軸方向に固定されている。外輪３ｇは、ハウジング１の内径面に対して緩み嵌めとし、両外輪３ｇ間に１つの外輪間座５を介在させてある。

これら内輪間座４および外輪間座５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、軸受隙間により変わるので必ずしもＨ１＞Ｈ２ではない。図１の右側の転がり軸受３Ｂの内輪３ｉ端面に、スペーサ６を介して当接するナット７を締め付けることにより、これら内輪間座４および外輪間座５の幅寸法差に応じて転がり軸受３Ａ，３Ｂに予圧が付与される。

両転がり軸受３Ａ，３Ｂの内輪３ｉ同士は、主軸２および内輪間座４により電気的に導通している。両転がり軸受３Ａ，３Ｂの外輪３ｇ同士も、金属製つまり導電部材であるハウジング１および外輪間座５により電気的に導通している。

図１における右側に配置される転がり軸受３Ｂに近い前記押さえ蓋８の外面側には、第１の電極１１が電気的に接続されている。具体的には、押さえ蓋８の端面に第１の電極１１が固定されている。また、同じ押さえ蓋８における前記転がり軸受３Ｂの配置位置に対する外側に、第２の電極１２が電気的に絶縁されて設けられている。具体的には、押さえ蓋８の端面に、第２の電極１２が絶縁体１７を介して固定されている。この場合、第２の電極１２と押さえ蓋８を交流的に絶縁するために、第２の電極１２と押さえ蓋８の間に形成される静電容量が小さくなるように、前記絶縁体１７の厚み寸法はできるだけ大きくするのが望ましい。また、第２の電極１２をねじで固定する場合は、樹脂ねじや樹脂ワッシャなどを用いて、押さえ蓋８との絶縁を確保する。

第２の電極１２と主軸２との間には、転がり軸受３Ａ，３Ｂとは別に静電容量を発生する静電容量発生部１８が構成されている。具体的には、主軸２の雄ねじ部２ｂに螺合したナット７の外径面と径方向に僅かな隙間δを介して第２の電極１２を対向させることで、前記静電容量発生部１８が構成されている。

前記両電極１１，１２の間は、上記構成により直流的に絶縁されているが、第２の電極１２とナット７の間に構成される静電容量発生部１８での静電容量による交流カップリングで、交流的には接続された状態にある。このため、静電容量発生部１８での交流カップリングによる抵抗はできるだけ小さくする必要があり、そのために静電容量発生部１８での静電容量は大きいほうが望ましい。そこで、ここでは、第２の電極１２を、ナット７と同心のリング状の導体とし、全周にわたってナット７と対向させることで対向面積を大きくして、前記静電容量を大きくしている。

前記一対の電極１１，１２には、これら電極間の静電容量を測定する静電容量測定手段１９が接続され、その次段には静電容量測定手段１９の測定値から転がり軸受３Ａ，３Ｂの予圧を検出する予圧検出手段２０が接続されている。

図２（Ａ）は前記各転がり軸受３Ａ，３Ｂの半部断面図を示し、図２（Ｂ）は図２（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２（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３ｇ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、転がり軸受３Ａ，３Ｂにかかる荷重により変化するので、後述する前記電極１１，１２間の静電容量は転がり軸受３Ａ，３Ｂにかかる荷重により変化する。

外輪３ｇ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３ｇと転動体Ｔを電極と考えると、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２（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に開示の方式の場合と同様に、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、静電容量測定手段１９の１つの入力端子である第１の電極１１が２つの転がり軸受３Ａ，３Ｂの固定輪である各外輪３ｇに導通する押さえ蓋１Ａに接続され、他の１つの入力端子である第２の電極１２が、第１の電極１１と絶縁状態となるように、絶縁体１７を介して押さえ蓋１Ａの外側面である端面に固定されている。第２の電極１２は、主軸２の雄ねじ部２ｂに螺合する導体部材であるナット７の外径面と径方向に僅かな隙間δを介して対向するように設けられて、第２の電極１２とナット７とで静電容量発生部１８が構成されている。ナット７は、主軸２、スペーサ６を介して両転がり軸受３Ａ，３Ｂの内輪３ｉに導通しているので、これら内輪３ｉと第２の電極１２との間に静電容量発生部１８が介在することになる。

前記両電極１１，１２により、両転がり軸受３Ａ，３Ｂの外輪３ｇと転動体Ｔとの間の静電容量、転動体Ｔと内輪３ｉとの間の静電容量、およびナット７と第２の電極１２の間に構成される静電容量発生部１８での静電容量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、転がり軸受３Ａ，３Ｂ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ことから、転がり軸受３Ａ，３Ｂ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３のようになる。すなわち、転がり軸受３Ａと転がり軸受３Ｂとは並列接続され、さらに、これら両転がり軸受３Ａ，３Ｂに対して静電容量発生部１８が直列接続されている。これによって、両転がり軸受３Ａ，３Ｂの平均化された予圧を求めることができる。

前記静電容量測定手段１９において、前記両転がり軸受３Ａ，３Ｂの静電容量および前記静電容量発生部１８での静電容量を合成した全体の静電容量の測定には、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２０は、前記静電容量測定手段１９で測定した全体の静電容量から、この静電容量に対応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２０は、全体の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しない関係設定手段を有し、求めた全体の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２０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。

転がり軸受３Ａ，３Ｂの外輪間座５には、２つの温度センサ２２，２３と１つの回転センサ２４が設けられる。１つの温度センサ２２は前記外輪間座５の一端（図１における左側）に設けられ、外輪間座５の温度を測定する。この温度センサ２２として、例えば熱電気や測温抵抗体、サーミスタが用いられる。他の１つの温度センサ２３は前記外輪間座５の他端（図１における右側）に設けられ、内輪間座４の温度を測定する。この温度センサ２３として、例えば非接触温度センサが用いられる。回転センサ２４は外輪間座５の軸方向中間位置に設けられ、主軸２の回転速度つまり軸受内輪３ｉの回転速度を検出する。

温度センサ２２，２３と回転センサ２４は、ハウジング１の内径面に軸方向に延びて設けられた配線用溝９、および押さえ蓋８に軸方向に貫通して設けられた配線用孔１０を介して外部の補正手段２１に電気接続される。これにより、補正手段２１には、温度センサ２２，２３の測定する軸受温度と、回転センサ２４の検出する主軸２の回転速度のデータが入力される。補正手段２１は、これらの入力データに基づき、予圧検出手段２０で検出された予圧を補正する手段である。補正手段２１は、入力データである軸受温度および主軸回転速度と、予圧の補正値との関係をテーブルまたは演算式等で設定した関係設定手段（図示せず）を有し、この関係設定手段を用いて補正量を生成する。先述したように、転がり軸受３Ａ，３Ｂの内外輪３ｉ，３ｇ間の静電容量から予圧を検出する場合、検出値が主軸２の回転速度や軸受温度に左右されて精度の良い検出を行なえないが、このように測定された軸受温度と検出された主軸２の回転速度とに基づき、予圧検出手段２１で検出された予圧を補正することにより、軸受温度や主軸の回転速度の影響を受けることなく、軸受にかかる予圧を精度良く求めることができる。

上記構成の作用、効果を説明する。スピンドル装置の図示しない駆動源により主軸２が回転し、転がり軸受３Ａ，３Ｂ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、各転がり軸受３Ａ，３Ｂ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２０は、静電容量測定手段１９で測定した静電容量を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。

このように、この軸受装置では、並列に接続された転がり軸受３Ａ，３Ｂの静電容量と、これらの静電容量に対して直列接続となる前記静電容量発生部１８での静電容量とを合成した静電容量を、前記両電極１１，１２を入力端子とする静電容量測定手段１９で測定し、その測定値から予圧検出手段２０で転がり軸受３Ａ，３Ｂの予圧を検出するようにしているので、ブラシやスリップリング等の電気接点を用いることなく転がり軸受３Ａ，３Ｂにかかる予圧を求めることができる。
また、第２の電極１２は、押さえ蓋８における転がり軸受３Ｂの配置位置の外側である端面に電気的に絶縁されれて設けられているので、高い加工精度が不要でコスト低減が可能である。

とくに、予圧検出手段２０で検出された予圧を、温度センサ２２，２３の測定する軸受温度と、回転センサ２４の検出する主軸２の回転速度に基づき、補正手段２１で補正するようにしているので、軸受温度や主軸２の回転速度の影響を受けることなく、軸受にかかる予圧を精度良く求めることができる。
なお、回転センサ２４を省略して、温度センサ２２，２３の測定する軸受温度だけから、予圧検出手段２０で検出された予圧を補正するようにしても良く、この場合にも十分精度の良い予圧を求めることができる。

図４は、例えば図１に示した実施形態において、静電容量測定手段１９が、直列接続した発振器２９と電流測定手段３０とでなり、軸受装置３１に交流電流を流すことによって、軸受装置３１における両転がり軸受３Ａ，３Ｂの静電容量と静電容量発生部１８の静電容量とを合成した全体の静電容量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、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２９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、油膜厚さは極めて小さいことから、軸受装置３１に印加する印加電圧は概ね１Ｖ以下にする必要がある。

図５は、上記静電容量測定手段１９が、ＯＰアンプ３２で構成された発振器３３と、この発振器３３の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３４とでなり、測定した発振器３３の周波数から軸受装置における全体の静電容量Ｃを推定するようにした例を示す。この場合の発振器３３は、リラクゼーションオシレータ（relaxation oscillator)と呼ばれ、ＯＰアンプ３２に抵抗３５Ｒａ，３５Ｒｂ，３５Ｒｔ，およびコンデンサ３５Ｃｔを接続して構成される。抵抗３５Ｒａ，３５Ｒｂ，３５Ｒｔの抵抗値をＲａ，Ｒｂ，Ｒｔ、コンデンサ３５Ｃｔ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３３のコンデンサ３５Ｃｔが軸受装置における全体の静電容量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６は、軸受装置の静電容量測定手段１９が、充放電手段３６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３７とでなる例を示す。充放電手段３６は、充電抵抗３８と充電スイッチ３９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４０と放電抵抗４１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３７は、充放電手段３６での充放電電圧を監視する電圧測定手段４２と、この電圧測定手段４２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４３とでなる。

この場合、例えば、充電スイッチ３９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４２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４３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４０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４２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４３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。上記した各実施形態では、２個の転がり軸受３Ａ，３Ｂを背面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、転がり軸受の個数は２個に必ずしも限定されるものではない。

この発明の一実施形態にかかる軸受装置の断面図と予圧測定系のブロック図とを組み合わせて示す図である。（Ａ）は転がり軸受の半部断面図、（Ｂ）は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
３ｉ…内輪（回転輪）
３ｇ…外輪（固定輪）
４…内輪間座
５…外輪間座
８…押さえ蓋
１１…第１の電極
１２…第２の電極
１７…絶縁体
１８…静電容量発生部
１９…静電容量測定手段
２０…予圧検出手段
２１…補正手段
２２，２３…温度センサ
２４…回転センサ

Claims

軸方向に並ぶ複数の転がり軸受における内輪間および外輪間にそれぞれ間座が介在し前記転がり軸受が予圧を受け、前記内輪および外輪のいずれか一方が固定輪、他方が回転輪となる軸受装置において、
前記転がり軸受の前記固定輪に電気的に接続された第１の電極と、前記固定輪に対して固定状態の部材に電気的に絶縁された状態で設けられ前記回転輪との間に転がり軸受とは別の静電容量発生部を構成する第２の電極と、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と、この静電容量測定手段の測定する静電容量に基づき転がり軸受にかかる予圧を検出する予圧検出手段と、前記固定輪の間座に設けられ軸受温度を測定する温度センサと、この温度センサの測定する軸受温度に基づき前記予圧検出手段の検出した予圧を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする軸受装置。
請求項１において、前記固定輪の間座に設けられた温度センサが、固定輪の間座の温度を測定する熱電対、測温抵抗体またはサーミスタである軸受装置。
請求項１において、前記固定輪の間座に設けられた温度センサが、回転輪の間座の温度を測定する非接触温度センサである軸受装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記固定輪の間座には前記温度センサのほかに、前記回転輪の回転速度を検出する回転センサが設けられ、前記補正手段は、前記温度センサの測定する軸受温度と前記回転センサの検出する回転速度とに基づき前記予圧検出手段の検出した予圧を補正するものとした軸受装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記複数の転がり軸受がハウジング内で軸方向に並べられて主軸を回転自在に支持する軸受であり、前記静電容量発生部が、前記ハウジングの一端部に固定された押さえ蓋における転がり軸受配置位置に対する外側に電気的に絶縁されて設けられた前記第２の電極と、前記主軸との間に構成されたものである軸受装置。