JP2010216655A - Bearing assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は複数の軸受を使用した軸受組立体に関するものである。 The present invention relates to a bearing assembly using a plurality of bearings.
例えば旋盤やフライス盤、マシニングセンタなどの切削加工を行う工作機械にあって、切削時の荷重を検出することができると、工具寿命を向上できるような最適な加工条件を把握することができ、省エネルギー化などに貢献することができる。例えば、切粉排出量が同じで、切削荷重が小さいという加工条件を見出すことが可能になれば、その加工条件は効率的な加工条件であり、省エネルギーや工具寿命の延長につながる。 For example, in a machine tool that performs cutting such as a lathe, milling machine, machining center, etc., if the load during cutting can be detected, the optimum machining conditions that can improve the tool life can be grasped and energy saving can be achieved. Can contribute. For example, if it becomes possible to find a machining condition in which the amount of chips discharged is the same and the cutting load is small, the machining condition is an efficient machining condition, which leads to energy saving and extension of the tool life.
例えば、下記特許文献1では、水晶圧電式のセンサや市販の荷重センサを用いて、切削荷重の検出を行っている。しかしながら、市販のセンサ、例えば水晶圧電椎センサは高価であると共に、例えばアキシャル方向の荷重検出のみであれば1つの荷重センサでよいが、ラジアル方向の荷重検出を行おうとすると、複数の荷重センサが必要となり、より一層コストがかさんでしまう。
For example, in
そこで、本出願人は、下記特許文献2に記載される荷重検出機能付きの軸受組立体を提案した。この軸受組立体は、2列の異なる周方向境界特性を有するエンコーダを回転部材に設置する共に、そのエンコーダの2列の異なる周方向境界特性の夫々を回転センサで検出し、それら回転センサで検出された周方向境界特性の位相差から回転部材に作用する荷重を算出するものである。この軸受組立体によれば、高価な荷重センサを用いることなく、回転部材に作用する荷重を求めることができる。 Therefore, the present applicant has proposed a bearing assembly with a load detection function described in Patent Document 2 below. In this bearing assembly, two rows of encoders having different circumferential boundary characteristics are installed on the rotating member, and each of the two rows of different circumferential boundary characteristics of the encoder is detected by a rotation sensor and detected by these rotation sensors. The load acting on the rotating member is calculated from the phase difference between the circumferential boundary characteristics. According to this bearing assembly, the load acting on the rotating member can be obtained without using an expensive load sensor.
しかしながら、前記特許文献2に記載される軸受組立体は、あくまでも自動車の車輪のハブに用いるためのものであり、工作機械に適用するためには、何らかの工夫が必要である。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、回転部材に作用する荷重を求めることができ且つ工作機械に好適な軸受組立体を提供することを目的とするものである。
However, the bearing assembly described in Patent Document 2 is only for use in a wheel hub of an automobile, and some device is required for application to a machine tool.
The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a bearing assembly suitable for a machine tool that can determine a load acting on a rotating member. is there.
上記課題を解決するため、本発明の軸受組立体は、複数の軸受を使用した軸受組立体において、2列の異なる周方向境界特性を有する円環状エンコーダを複数の軸受の間で回転部材に設置し、前記円環状エンコーダの2列の異なる周方向境界特性を夫々検出する回転センサを少なくとも2カ所以上静止部材に設置し、前記回転センサで検出された円環状エンコーダの2列の異なる周方向境界特性のパルス信号の位相差の変化を検出すると共に、前記回転センサをセンサ筐体の棒状部先端に固定し、当該センサ筐体を静止部材に固定したことを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, a bearing assembly according to the present invention is a bearing assembly using a plurality of bearings, and two rows of annular encoders having different circumferential boundary characteristics are installed on the rotating member between the plurality of bearings. And at least two rotation sensors for detecting different circumferential boundary characteristics of the two annular encoders on the stationary member, and two circumferential boundaries of the annular encoders detected by the rotation sensor. A change in the phase difference of the characteristic pulse signal is detected, the rotation sensor is fixed to the tip of the rod-shaped portion of the sensor casing, and the sensor casing is fixed to a stationary member.
また、複数の軸受を使用した軸受組立体において、2列の異なる周方向境界特性を有する円環状エンコーダを複数の軸受の間とこれとは所定距離離間した位置とで回転部材に複数設置し、前記各円環状エンコーダの2列の異なる周方向境界特性を夫々検出する回転センサを少なくとも4カ所以上静止部材に設置し、前記各回転センサで検出された円環状エンコーダの2列の異なる周方向境界特性のパルス信号の位相差の変化を検出すると共に、前記各回転センサを個別のセンサ筐体の棒状部先端に固定し、当該センサ筐体を静止部材に固定したことを特徴とするものである。 Further, in a bearing assembly using a plurality of bearings, a plurality of annular encoders having different circumferential boundary characteristics in two rows are installed on the rotating member between the plurality of bearings and at positions spaced apart from each other by a predetermined distance. At least four rotation sensors for detecting different circumferential boundary characteristics of the two rows of the respective annular encoders are installed on at least four stationary members, and the two circumferential boundaries of the annular encoders detected by the respective rotation sensors are different. A change in phase difference of a characteristic pulse signal is detected, each rotation sensor is fixed to the tip of a rod-like portion of an individual sensor casing, and the sensor casing is fixed to a stationary member. .
また、前記検出されたパルス信号の位相差の変化から演算によって回転部材に作用する荷重を算出することを特徴とするものである。
また、前記各回転センサで検出されたパルス信号の位相差の変化から演算によって回転部材の温度を算出することを特徴とするものである。
また、前記円環状エンコーダの2列の異なる周方向境界特性のうち、少なくとも1列は、円環状エンコーダの回転に伴って境界特性が軸線方向に次第にずれていくものであることを特徴とするものである。
Further, a load acting on the rotating member is calculated by calculation from a change in the phase difference of the detected pulse signal.
Further, the temperature of the rotating member is calculated by calculation from the change in the phase difference of the pulse signal detected by each of the rotation sensors.
Further, among the two different circumferential boundary characteristics of the annular encoder, at least one of the boundary characteristics gradually shifts in the axial direction with the rotation of the annular encoder. It is.
また、前記回転センサが、回転部材の軸線方向に異なる位置で且つ周方向に同位置又は周方向にずれた位置に2個配設されていることを特徴とするものである。
また、前記回転センサが回転部材の周方向に複数配設されていることを特徴とするものである。
また、前記回転部材の軸直交断面で、前記センサ筐体を円環状エンコーダの中心軸からずらして静止部材に固定することを特徴とするものである。
Further, the two rotation sensors are arranged at different positions in the axial direction of the rotating member and at the same position in the circumferential direction or at positions shifted in the circumferential direction.
In addition, a plurality of the rotation sensors are arranged in the circumferential direction of the rotating member.
Further, the sensor housing is fixed to the stationary member while being shifted from the central axis of the annular encoder in the cross section orthogonal to the axis of the rotating member.
また、前記センサ筐体の棒状部を二股状に形成し、その二股棒状部の夫々に回転センサを固定することを特徴とするものである。
また、前記センサ筐体の棒状部の先端であって且つ回転センサを固定する面が楕円又は長円又は長方形であることを特徴とするものである。
また、前記センサ筐体を、別体の支持具及び固定具で静止部材に固定することを特徴とするものである。
Further, the rod-shaped portion of the sensor casing is formed in a bifurcated shape, and a rotation sensor is fixed to each of the bifurcated rod-shaped portion.
Further, the tip of the rod-like portion of the sensor casing and the surface on which the rotation sensor is fixed is an ellipse, an ellipse, or a rectangle.
Further, the sensor housing is fixed to the stationary member by a separate support tool and fixing tool.
また、前記センサ筐体と静止部材との間に位置決め部材を介装したことを特徴とするものである。
また、複数の軸受を並べて回転部材を支持する場合、それら複数の軸受の中央に回転センサを配設することを特徴とするものである。
また、前記静止部材に予め形成された管路内に回転センサからの信号ケーブルを挿通することを特徴とするものである。
また、単位回転当たりの発生パルス数が異なる2以上の円環状エンコーダを共通の回転部材に設置したことを特徴とするものである。
Further, a positioning member is interposed between the sensor casing and the stationary member.
Further, when a plurality of bearings are arranged side by side to support the rotating member, a rotation sensor is disposed at the center of the plurality of bearings.
Further, a signal cable from the rotation sensor is inserted into a conduit formed in advance in the stationary member.
Further, two or more annular encoders having different numbers of generated pulses per unit rotation are installed on a common rotating member.
而して、本発明の軸受組立体によれば、2列の異なる周方向境界特性を有する円環状エンコーダを複数の軸受の間で回転部材に設置し、回転センサで検出された円環状エンコーダの2列の異なる周方向境界特性のパルス信号の位相差の変化を検出することとしたため、このパルス信号の位相差から回転部材に作用する荷重を算出することができると共に、円環状エンコーダを軸受間の間座に設けることにより工作機械に好適に用いることができ、また回転センサをセンサ筐体の棒状部先端に固定し、当該センサ筐体を静止部材に固定することとしたため、回転センサの設置が容易になる。 Thus, according to the bearing assembly of the present invention, two annular encoders having different circumferential boundary characteristics are installed on the rotating member between the plurality of bearings, and the annular encoder detected by the rotation sensor is used. Since the change in the phase difference of the pulse signals having two different circumferential boundary characteristics is detected, the load acting on the rotating member can be calculated from the phase difference of the pulse signals, and the annular encoder is connected between the bearings. By providing it in the spacer, it can be used suitably for machine tools, and the rotation sensor is fixed to the tip of the rod-shaped part of the sensor housing, and the sensor housing is fixed to the stationary member. Becomes easier.
また、検出されたパルス信号の位相差の変化から演算によって回転部材に作用する荷重を算出することとしたため、工作機械の回転部材に作用する荷重を適正に求めることができる。
回転部材に、円環状エンコーダと回転センサとの組を2組所定距離離れて設置することにより、回転部材の熱膨張や熱収縮による長さの変化を検出することが可能となり、これに基づいて温度を検出することができる。
Moreover, since the load acting on the rotating member is calculated by calculation from the change in the phase difference of the detected pulse signal, the load acting on the rotating member of the machine tool can be obtained appropriately.
By installing two sets of an annular encoder and a rotation sensor at a predetermined distance on the rotating member, it becomes possible to detect a change in length due to thermal expansion and contraction of the rotating member. The temperature can be detected.
また、円環状エンコーダの2列の異なる周方向境界特性のうち、少なくとも1列は、円環状エンコーダの回転に伴って境界特性が軸線方向に次第にずれていくものであることとしたため、異なる周方向境界特性を容易に得ることができる。
また、回転センサが、回転部材の軸線方向に異なる位置で且つ周方向に同位置又は周方向にずれた位置に2個配設されていることとしたため、これらの回転センサからのパルス信号の位相差の変化により回転部材の軸線方向に作用する荷重を求めることができる。
In addition, at least one of the two different circumferential boundary characteristics of the annular encoder is such that the boundary characteristics gradually shift in the axial direction as the annular encoder rotates. The boundary characteristics can be easily obtained.
In addition, since two rotation sensors are arranged at different positions in the axial direction of the rotation member and at the same position in the circumferential direction or at positions shifted in the circumferential direction, the position of the pulse signal from these rotation sensors is determined. A load acting in the axial direction of the rotating member can be obtained by a change in phase difference.
また、回転センサが回転部材の周方向に複数配設されていることとしたため、これらの回転センサからのパルス信号の位相差の変化により回転部材の径方向に作用する荷重を求めることができる。
また、回転部材の軸直交断面で、センサ筐体を円環状エンコーダの中心軸からずらして静止部材に固定することとしたため、円環状エンコーダに対向するセンサ筐体の棒状部先端面積を大きくすることが可能となり、回転センサの配設・固定が容易になる。
Further, since a plurality of rotation sensors are arranged in the circumferential direction of the rotation member, a load acting in the radial direction of the rotation member can be obtained by a change in the phase difference of the pulse signals from these rotation sensors.
Also, since the sensor housing is fixed to the stationary member by shifting from the central axis of the annular encoder in the cross section orthogonal to the axis of the rotating member, the tip end area of the rod-shaped portion of the sensor housing facing the annular encoder is increased. The rotation sensor can be easily installed and fixed.
また、センサ筐体の棒状部を二股状に形成し、その二股棒状部の夫々に回転センサを固定することとしたため、円環状エンコーダに対向するセンサ筐体の棒状部先端の総面積を大きくすることが可能となり、回転センサの配設・固定が容易になる。
また、センサ筐体の棒状部の先端であって且つ回転センサを固定する面を楕円又は長円又は長方形としたことにより、同じ棒状部の幅でも回転センサを固定する棒状部先端の面積を大きくすることが可能となり、回転センサの配設・固定が容易になる。
In addition, since the rod-shaped portion of the sensor housing is formed in a bifurcated shape and the rotation sensor is fixed to each of the bifurcated rod-shaped portions, the total area of the tip of the rod-shaped portion of the sensor housing facing the annular encoder is increased. This makes it easy to dispose and fix the rotation sensor.
In addition, the surface of the rod-shaped portion of the sensor housing and the surface on which the rotation sensor is fixed is an ellipse, an ellipse, or a rectangle. This makes it easy to dispose and fix the rotation sensor.
また、センサ筐体を、別体の支持具及び固定具で静止部材に固定することとしたため、潤滑ノズルの固定方法を転用することができ、センサ筐体を容易に静止部材に固定することが可能となる。
また、センサ筐体と静止部材との間に位置決め部材を介装したことにより、センサ筐体の位置決めが容易になる。
また、複数の軸受を並べて回転部材を支持する場合、それら複数の軸受の中央に回転センサを配設することとしたため、温度膨張によるパルス信号の位相差の変化の誤差を回避することができる。
In addition, since the sensor casing is fixed to the stationary member with separate supports and fixtures, the method of fixing the lubrication nozzle can be diverted, and the sensor casing can be easily fixed to the stationary member. It becomes possible.
Further, since the positioning member is interposed between the sensor casing and the stationary member, the positioning of the sensor casing is facilitated.
Further, when a plurality of bearings are arranged side by side to support the rotating member, the rotation sensor is disposed in the center of the plurality of bearings, so that an error in the change in phase difference of the pulse signal due to temperature expansion can be avoided.
また、静止部材に予め形成された管路内に回転センサからの信号ケーブルを挿通することとしたため、新たなケーブル挿通孔を開設する必要がない。
また、単位回転当たりの発生パルス数が異なる2以上の円環状エンコーダを共通の回転部材に設置したことにより、回転部材の回転速度に応じて円環状エンコーダを使い分けることが可能となり、幅広い回転速度領域でパルス信号の位相差の変化を検出することができる。
In addition, since the signal cable from the rotation sensor is inserted into a conduit formed in advance in the stationary member, there is no need to open a new cable insertion hole.
In addition, by installing two or more annular encoders with different number of generated pulses per unit rotation on a common rotating member, it is possible to use different annular encoders according to the rotating speed of the rotating member. Thus, a change in the phase difference of the pulse signal can be detected.
次に、本発明の軸受組立体の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の軸受組立体の第1実施形態を示す縦断面図である。この軸受組立体は、例えば工作機械の主軸などの回転部材6を支持するための4つの軸受1a〜1dを備えている。4つの軸受1a〜1dの間には、夫々、間座2a〜2cが介装されている。間座は、周知のように、軸受間の寸法を規制するものであると共に、例えば軸受に予圧が与えられている場合には、その予圧を確保するためのものでもある。なお、間座は、軸受1a〜1dの内輪側だけでなく、外輪側にも配設されているが、本実施形態で後述の円環状エンコーダの機能を付加するのは回転輪側、即ち内輪側だけであるので、この内輪側、つまり回転部材6側の間座2a〜2cについてのみ説明する。
Next, an embodiment of the bearing assembly of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a bearing assembly of the present invention. The bearing assembly includes four
本実施形態では、このうち、中央の2つの軸受1b、1c間の間座2bに円環状エンコーダの機能を付加した。この円環状エンコーダ機能付き間座2bは、例えば図2に示すように、軸受1b、1c間の距離を規制するために所定の幅(軸線方向長さ)が与えられた鋼製円筒リングであり、その外周には、所定周長毎或いは所定位相毎に、径方向から見たとき、幅方向中央部を先細りの先端とする対称形のV溝3が同方向に向けて形成されている。このV溝3は、例えば後述する回転センサによって、回転しているV溝の間座幅方向両端部の斜め部分3a、3bの磁束密度の変化をパルス信号として検出するためのものである。つまり、鋼製の間座2bは磁性体なので、回転センサから磁力を付与し、回転センサ側に発生する電流を検出すると、凹部であるV溝3が近接し、次いで離間するときに、正弦波状の電流変化が生じる。この電流値を所定の閾値でオン・オフすればパルス信号が得られる。なお、溝に変えて凸部としても、ほぼ同様の作用が得られる。
In this embodiment, the function of the annular encoder is added to the
図1に戻って、この円環状エンコーダ機能付き間座2bの外周には、複数の回転センサ4が配設されている。この実施形態では、1つのセンサ筐体5に対して、2つの回転センサ4を回転部材6の軸線方向に並べて(後述するように実際には少しずれている)配設している。つまり、1つのセンサ筐体5に設けられている2つの回転センサ4のうち、一方の回転センサ4は、前記円環状エンコーダ機能付き間座2bのV溝3の一方の斜め部分3aに対向し、他方の回転センサ4は、当該V溝3の他方の斜め部分3bに対向している。
Returning to FIG. 1, a plurality of
図3aには、回転センサ4及びセンサ筐体5の一例を示す。回転センサ4は、前述したように、鋼製の円環状エンコーダ機能付き間座2bに磁力を付与し、且つ当該円環状エンコーダ機能付き間座2bが回転したときにV溝3部分で生じる磁束密度の変化を電流値の変化として捉え、それを所定の閾値でオン・オフしてパルス信号を出力する。このため、回転センサ4はV溝3に対向する例えばホール素子のような磁電変換素子と、この磁電変換素子の背面側すなわちV溝3とは反対側に配設した永久磁石とで構成されている。勿論、パルス信号への変換機能を、センサ以外の部分に持たせてもよい。また、回転センサ4には、前述したパッシブ型の回転センサに加え、例えば特開2006−317420号公報に記載されるようなホール素子に対向させてV状に着磁した永久磁石を配置した構成を有するアクティブ型の回転センサを用いることも可能である。本発明では、種々の形態の回転センサを適用することができる。
FIG. 3 a shows an example of the
センサ筐体5は、回転センサ4を先端面に保持する小径の棒状部5bと、棒状部5bの後端部に連設された大径基部5aを備え、大径基部5aには、センサ筐体5を静止部材7に固定するための凹部5cが設けられている。図4に、センサ筐体5の固定方法の詳細を示す。本実施形態では、センサ筐体5の凹部5cに支持具8を収納し、その支持具8をボルトなどの固定具9で静止部材7に固定する。この固定方法は、例えば工作機械に用いられる潤滑ノズルの固定方法と同じであり、汎用性が高い。なお、センサ筐体5の静止部材7への固定方法は、前記に限定されるものではなく、例えばセンサ筐体の大径基部にフランジを設け、このフランジに設けたボルト孔にボルトを挿通し、そのボルトを静止部材に螺合し締付けて固定するようにしてもよい。
The
また、図5に示すように、例えばセンサ筐体5の大径基部5aに貫通孔を開設し、この貫通孔に位置決めピン11を差し込み、この位置決めピン11を静止部材7に差し込んでセンサ筐体5の位置決めを行うようにしてもよい。このようにすれば、センサ筐体5の位置決めが容易になるばかりでなく、回転しやすい円柱状の大径基部5aの回転防止にもなり、これにより回転センサ4の位置を正確に決定することができる。なお、センサ筐体5の位置決め部材には、位置決めピンの他、キーなどの周知の位置決め部材を用いることができる。
Further, as shown in FIG. 5, for example, a through hole is formed in the large-
センサ筐体5の棒状部5bの先端面には、2つの回転センサ4が斜めに配設されている。センサ筐体5は、図3の左右方向が回転部材6の軸線方向と平行になるように静止部材7に固定されるので、2つの回転センサ4は、回転部材6の軸線方向に対して少しずれている。また、2つの回転センサ4は、円環状エンコーダ機能付き間座2bの周方向にも少しずれている。その理由については後段に説明する。なお、工作機械に用いる場合、回転センサ4が潤滑油に濡れる恐れがあり、潤滑油に濡れると回転センサ4が故障する恐れがある。そこで、図3bに示すように、センサ筐体5の棒状部5bの先端部を、樹脂などのモールド10で、回転センサ4ごと覆うようにしてもよく、そのようにすれば、回転センサ4が潤滑油に濡れるのを防止することができる。
Two
図6には、センサ筐体5の種々の形態を示す。このうち、図6aでは、センサ筐体5の棒状部5bの先端面、つまり回転センサ4の固定面が楕円になっており、図6bでは長円、図6cでは長方形になっている。これらのセンサ筐体5は、何れも固定面の短軸方向又は短辺方向が回転部材6の軸線方向になるように静止部材7に固定される。回転部材を複数の軸受で支持する場合、軸受間の距離は短く設定される。この短い軸受間に配設された間座に対向するように回転センサ4を設置する必要があるが、当然ながら回転センサ4を固定するセンサ筐体5の棒状部5bの回転部材軸線方向長さも規定される。そこで、センサ筐体5の棒状部5bの先端面を楕円、長円、長方形とし、その短軸方向又は短辺方向が回転部材6の軸線方向になるようにセンサ筐体5を静止部材7に固定することにより、回転センサ4の取付面積を確保しながら、棒状部5bの幅(回転部材軸線方向長さ)を短くすることができる。
FIG. 6 shows various forms of the
また、本実施形態では、図7に示すように、回転部材6の周囲に、120°毎に、計3つのセンサ筐体5が配設されている。即ち、1つの円環状エンコーダ機能付き間座2bの周囲には、回転部材6の軸線方向に2つの回転センサ4の対が並んで配設され、その対が、当該円環状エンコーダ機能付き間座2bの周囲に3対等間隔に配設されていることになる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, a total of three
これらの回転センサ4の出力から回転部材6に作用する荷重を求める方法について簡潔に説明する。例えば、回転部材6にアキシャル方向(軸線方向)の荷重が作用する場合、当該アキシャル方向の荷重がないときに、前記回転部材6の軸線方向に配設された2つの回転センサ4のパルス信号にズレがない、つまり2つの回転センサ4の夫々が、前記円環状エンコーダ機能付き間座2bのV溝3の2つの斜め部分3a、3bを位相ズレなく検出している状態から回転部材6にアキシャル方向の荷重が作用すると、円環状エンコーダ機能付き間座2bの位置が回転部材6の軸線方向の何れか一方にずれる、即ち変位する。このように円環状エンコーダ機能付き間座2bの位置が回転部材6の軸線方向にずれると、2つの回転センサ4の夫々が検出している円環状エンコーダ機能付き間座2bのV溝3の2つの斜め部分3a、3bに位相ズレが生じる。このように2つの回転センサ4の夫々が検出している円環状エンコーダ機能付き間座2bのV溝3の2つの斜め部分3a、3bに位相ズレが生じると、2つの回転センサ4から出力されるパルス信号に位相差の変化が発生する。この位相差の変化は、回転部材6のアキシャル方向への荷重による円環状エンコーダ機能付き間座2bの変位量と等価なので、後述する制御装置によって、パルス信号の位相差から回転部材6のアキシャル方向への荷重を算出することができる。
A method for obtaining the load acting on the rotating
また、例えば、回転部材6にラジアル方向(径方向)の荷重が作用する場合、当該ラジアル方向の荷重がないときに、前記回転部材6の周方向に配設された3対(対のうちの1つを代表して3つと考えても同じ)の回転センサ4のパルス信号にズレがない、つまり3対(又は3つ)の回転センサ4の夫々が、前記円環状エンコーダ機能付き間座2bのV溝3の2つ(又は何れか一方)の斜め部分3a、3bを位相ズレなく検出している状態から回転部材6にラジアル方向の荷重が作用すると、円環状エンコーダ機能付き間座2bの位置が回転部材6の径方向の何れか一方にずれる、即ち変位する。このように円環状エンコーダ機能付き間座2bの位置が回転部材6の径方向にずれると、3対(又は3つ)の回転センサ4の夫々が検出している円環状エンコーダ機能付き間座2bのV溝3の2つ(又は何れか一方)の斜め部分3a、3bに位相ズレが生じる。このように3対(又は3つ)の回転センサ4の夫々が検出している円環状エンコーダ機能付き間座2bのV溝3の2つ(又は何れか一方)の斜め部分3a、3bに位相ズレが生じると、3対の回転センサ4から出力されるパルス信号に位相差の変化が発生する。この位相差の変化は、回転部材6のラジアル方向への荷重による円環状エンコーダ機能付き間座2bの変位量と等価なので、後述する制御装置によって、パルス信号の位相差から回転部材6のラジアル方向への荷重を算出することができる。
Further, for example, when a radial (radial) load is applied to the rotating
これらのことから、本実施形態では、V溝3の2つの斜め部分3a、3bを、2列の異なる周方向境界特性と定義した。周方向境界特性は、例えば検出されるパルス信号のエッジを示す。V溝3の2つの斜め部分3a、3bでは、円環状エンコーダ機能付き間座2bの回転に伴って、検出されるパルス信号のエッジが、回転部材6の軸線方向に次第にずれていく。このV溝3の2つの斜め部分3a、3bのパルス信号を検出している状態で、回転部材6にアキシャル方向、或いはラジアル方向の荷重が付加されると、検出される2列の時間軸上の検出パルスに時間差、つまり2つの検出パルスの位相差に変化が生じる。この2つの検出パルスの位相差の変化を検出するためのものであることから、V溝3の2つの斜め部分3a、3bを2列の異なる周方向境界特性とした。なお、V溝に変えてV字状の凸部であっても、同様の機能を有することから、この場合も2列の異なる周方向境界特性と言える。また、後述するように、V字状の磁極を回転させ、その斜め部分の近接、離間によって生じる正弦波状電流を所定の閾値でオン・オフしても、同様の機能を有することから、この場合も2列の異なる周方向境界特性とする。また、検出パルスの位相差には、位相差をパルス周期で除した、位相差比を用いるのが好ましい。即ち、前述のように検出パルスの時間差を位相差とした場合、回転速度が変化するだけでも、パルス周期が変化するため、検出パルスの時間差も変化してしまう。これに対し、位相差をパルス周期で除した位相差比は、回転速度が変化しても変化しないので、この位相差比を位相差として用いるのがよい。
Therefore, in the present embodiment, the two
ここで、前記対をなす2つの回転センサ4が間座2bの周方向にずれている理由について説明する。この対をなす2つの回転センサ4では、例えば前述した回転部材へのアキシャル方向への荷重による検出パルスの位相差の変化を検出することができる。この検出パルスの位相差の変化検出に際し、一般的には、何れか一方の検出パルスを基準とし、他方の検出パルス到達までの時間を計測する。このとき、2つの検出パルスが位相ズレしていないことを前提に一方の検出パルスから他方の検出パルスまでの時間を計測すると、例えば一方の検出パルスに対する他方の検出パルスの位相ズレがないときに「0」、一方の検出パルスに対して他方の検出パルスがパルス1波長分位相ズレしているとき時間が「1」であるとすると、計測される時間は「0」から最大で「1」まで及ぶ。実質的にパルス1波長分位相ズレすることがなくても、値は「0」近傍と「1」近傍に現れるため、メモリやカウンタに容量の大きなものが必要となり、演算負荷も増大する。これに対し、初期設定として一方の検出パルスに対して他方の検出パルスが、例えば0.5パルス波長分位相ズレして検出されるようにしておけば、値は「0.5」近傍にのみ現れ、メモリやカウンタの容量や演算負荷を低減することができる。これを実現するために、例えば前記2列の異なる周方向境界特性がV溝の2つの斜め部分である場合、前記対をなす2つの回転センサ4を間座2bの周方向に、「0.5」パルス波長分ずらし、位相ズレの初期値を「0.5」に設定し、その初期値からの位相差の変化を2つの検出パルスの位相差の変化として検出する。なお、前述したように、検出パルスの位相差には、実際の位相差をパルス周期で除した位相差比を用いるのが好ましい。
Here, the reason why the two
図8は、本実施形態の軸受組立体が適用された工作機械の主軸装置のユニット全体構成図であり、例えば旋盤やフライス盤、マシニングセンタなどの高速回転型汎用工作機械を始め、種々の高速回転型専用工作機械にも用いられるものである。回転部材6は主軸であり、静止部材7はハウジングである。回転部材6である主軸は、図の左方から静止部材7であるハウジング内に差し込まれ、ハウジングの左端開口部にキャップを固定して抜けないようにしてある。
FIG. 8 is an overall configuration diagram of a spindle unit of a machine tool to which the bearing assembly of the present embodiment is applied. For example, various high-speed rotation types such as a high-speed rotation type general-purpose machine tool such as a lathe, a milling machine, and a machining center are illustrated. It is also used for dedicated machine tools. The rotating
回転センサ4の出力は、信号ケーブル19を介して、外部の制御装置20で読込まれる。制御装置20では、例えば予めサンプリングした回転センサ4からのパルス信号の位相差と回転部材6に作用するラジアル方向の荷重、アキシャル方向の荷重の関係を記憶しておき、検出される回転センサ4からのパルス信号の位相差から、演算によって回転部材6に作用するラジアル方向の荷重、アキシャル方向の荷重を算出する。なお、本実施形態の回転センサ4によれば、同様の手法を用いて、他の方向からの荷重を算出することも可能であり、その場合も、予めサンプリングした各方向からの荷重と、その際に発生する回転センサ4からのパルス信号の位相差を記憶しておき、検出される回転センサ4からのパルス信号の位相差から、演算によって回転部材6に作用する荷重を算出すればよい。
The output of the
図9には、他の実施形態の軸受組立体が適用された工作機械の主軸装置のユニット全体構成図を示す。この実施形態では、例えばセンサ筐体5を図の下方に取付け、信号ケーブル19を、予め静止部材7に開設された潤滑用又は冷却用の管路12内に挿通したものである。このようにすることで、信号ケーブル19用の孔を静止部材7に新たに開設する必要がなくなる。
FIG. 9 shows an overall unit configuration diagram of a spindle device of a machine tool to which a bearing assembly of another embodiment is applied. In this embodiment, for example, the
このように、本実施形態の軸受組立体では、V溝3が2つの斜め部分(2列の異なる周方向境界特性)3a、3bを有する円環状エンコーダ機能付き間座2bを2つの軸受1b、1cの間で回転部材6に設置し、回転センサ4で検出された円環状エンコーダ機能付き間座2bの2つの斜め部分(2列の異なる周方向境界特性)3a、3bのパルス信号の位相差の変化を検出することにより、このパルス信号の位相差から回転部材6に作用する荷重を算出することができると共に、円環状エンコーダを軸受1b、1c間の間座2bに設けることにより工作機械に好適に用いることができ、また回転センサ4をセンサ筐体5の棒状部5b先端に固定し、当該センサ筐体5を静止部材7に固定することにより、回転センサ4の設置が容易になる。
As described above, in the bearing assembly of the present embodiment, the V-
また、検出されたパルス信号の位相差の変化から演算によって回転部材6に作用する荷重を算出することにより、工作機械の回転部材6に作用する荷重を適正に求めることができる。
また、円環状エンコーダ機能付き間座2bの2列の異なる周方向境界特性のうち、少なくとも1列を、円環状エンコーダ機能付き間座2bの回転に伴って境界特性が軸線方向に次第にずれていく斜め部分3a、3bとしたため、異なる周方向境界特性を容易に得ることができる。
Further, by calculating the load acting on the rotating
Of the two different circumferential boundary characteristics of the
また、回転センサ4が、回転部材6の軸線方向に異なる位置で且つ周方向に同位置又は周方向にずれた位置に2個配設されていることとしたため、これらの回転センサ4からのパルス信号の位相差の変化により回転部材6のアキシャル方向(軸線方向)に作用する荷重を求めることができる。
また、回転センサ4が回転部材6の周方向に複数配設されていることとしたため、これらの回転センサ4からのパルス信号の位相差の変化により回転部材6のラジアル方向(径方向)に作用する荷重を求めることができる。
Since two
In addition, since a plurality of
また、センサ筐体5の棒状部5bの先端であって且つ回転センサ4を固定する面を楕円又は長円又は長方形としたことにより、同じ棒状部5bの幅でも回転センサ4を固定する棒状部先端の面積を大きくすることが可能となり、回転センサ4の配設・固定が容易になる。
また、センサ筐体5を、別体の支持具8及び固定具9で静止部材7に固定することとしたため、潤滑ノズルの固定方法を転用することができ、センサ筐体5を容易に静止部材7に固定することが可能となる。
Further, the end of the rod-shaped
In addition, since the
また、センサ筐体5と静止部材7との間に位置決めピン11などの位置決め部材を介装したことにより、センサ筐体5の位置決めが容易になると共に、センサ筐体5の廻り止めとなる。
また、複数の軸受1aから1dを並べて回転部材6を支持する場合、それら複数の軸受1a〜1dの中央に回転センサ4を配設することとしたため、温度膨張によるパルス信号の位相差の変化の誤差を回避することができる。
また、静止部材7に予め形成された管路12内に回転センサからの信号ケーブルを挿通することとしたため、新たなケーブル挿通孔を開設する必要がない。
In addition, since the positioning member such as the
In addition, when the plurality of
Further, since the signal cable from the rotation sensor is inserted into the duct 12 formed in advance in the
次に、本発明の軸受組立体の第2実施形態について、図10を用いて説明する。本実施形態の軸受組立体が適用される工作機械の主軸装置は、前記第1実施形態の図1のものと同様であり、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、センサ筐体5の基部5dから2本の棒状部5bを突設し、その夫々の先端面に回転センサ4を1つずつ固定する。回転センサ4は、図10cに示すように、円環状エンコーダ機能付き間座2bの周方向に並ぶように配設される。センサ筐体5の基部5dには、棒状部5bの配列方向両外側にフランジ5fが突設され、その夫々にボルト孔5gが開設されている。センサ筐体5を静止部材7に固定する場合には、基部5dを所定位置にセットした後、ボルト孔5gにボルト13を挿通し、静止部材7に開設されているネジ穴に螺合し締付けて固定する。なお、図中の符号5eは、信号ケーブルガイドである。
Next, a second embodiment of the bearing assembly of the present invention will be described with reference to FIG. The spindle device of the machine tool to which the bearing assembly of this embodiment is applied is the same as that of FIG. 1 of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted. In the present embodiment, two rod-
前述したように、例えば回転部材6に作用するアキシャル方向荷重検出のための回転センサ4は、円環状エンコーダ機能付き間座2bの周方向にずれていてもよいので、このように棒状部5bを円環状エンコーダ機能付き間座2bの周方向に並べて突設し、その夫々の先端面に回転センサ4を固定しても差し支えない。また、このように棒状部5bを2本突設する、つまり二股状に設けることにより、それらの先端面の総面積、つまり回転センサ4の固定面積を確保することができ、その分だけ、回転センサ4のレイアウトの自由度が高まる。
このように、本実施形態の軸受組立体では、センサ筐体5の棒状部5bを二股状に形成し、その二股棒状部5bの夫々に回転センサ4を固定することにより、円環状エンコーダ機能付き間座2bに対向するセンサ筐体5の棒状部5bの先端総面積を大きくすることが可能となり、回転センサ4の配設・固定が容易になる。
As described above, for example, the
Thus, in the bearing assembly of this embodiment, the rod-shaped
次に、本発明の軸受組立体の第3実施形態について、図11を用いて説明する。本実施形態の軸受組立体が適用される工作機械の主軸装置は、前記第1実施形態の図1のものと同様であり、その詳細な説明を省略する。本実施形態のセンサ筐体5の基部5dの周辺は、前記図10の第2実施形態に類似しており、同等の構成には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。また、センサ筐体5の具体的な静止部材7への固定方法も、前記図10の第2実施形態と同様である。なお、本実施形態でセンサ筐体5の基部5dから突設される棒状5bは1本だけである。そして、本実施形態では、図11cに明示するように、回転部材6の軸直交断面で、センサ筐体5、より厳密にはセンサ筐体5から突設されている棒状部5bを円環状エンコーダ機能付き間座2bの中心軸からずらした状態で、静止部材7に固定している。このように、センサ筐体5の棒状部5bを円環状エンコーダ機能付き間座2bの中心軸からずらすと、当該棒状部5bが円環状エンコーダ機能付き間座2bの外周面に最も接近する部分は、径方向から少しずれた、斜め方向になる。
Next, a third embodiment of the bearing assembly of the present invention will be described with reference to FIG. The spindle device of the machine tool to which the bearing assembly of this embodiment is applied is the same as that of FIG. 1 of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted. The periphery of the
この径方向から少しずれた斜め方向で、円環状エンコーダ機能付き間座2bの外周面に対向するようにセンサ筐体5の棒状部5bの先端面を形成すると、当該先端面は当該棒状部5bの突設方向に対して斜めに切断したような面になる(切断する必要はない)。図11a、bからも明らかなように、例えば棒状部5bが円柱である場合、棒状部5bの突設方向に対して斜めな先端面は楕円形になる。この突設方向に対して斜めな楕円形の棒状部5bの先端面は、例えば前記図3に明らかなように、突設方向に対して直交する円形の棒状部5bの先端面より面積が広い。センサ筐体5の棒状部5bの先端面積が広くなれば、回転センサ4の固定面積を確保することができ、その分だけ、回転センサ4のレイアウトの自由度が高まる。なお、センサ筐体5の棒状部5bの位置は、前記に限定されるものではなく、例えば図11で棒状部5bの先端部が円環状エンコーダ機能付き間座2bの中心軸の真横になるようにしてもよい。つまり、センサ筐体5の棒状部5bを円環状エンコーダ機能付き間座2bの中心軸からずれていれば、当該棒状部5bの先端部がどこになるようにしてもよい。
このように、本実施形態の軸受組立体では、回転部材6の軸直交断面で、センサ筐体5を円環状エンコーダ機能付き間座2bの中心軸からずらして静止部材7に固定することとしたため、円環状エンコーダ機能付き間座2bに対向するセンサ筐体5の棒状部5bの先端面積を大きくすることが可能となり、回転センサ4の配設・固定が容易になる。
When the distal end surface of the rod-shaped
Thus, in the bearing assembly of the present embodiment, the
次に、本発明の軸受組立体の第4実施形態について、図12を用いて説明する。本実施形態の軸受組立体が適用される工作機械の主軸装置は、前記第1実施形態の図8のものに類似しており、同等の構成には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、前記第1実施形態の円環状エンコーダ機能付き間座2bに加えて、その図示左方の間座2aにも円環状エンコーダ機能を付加した。図12cは図示中央の円環状エンコーダ機能付き間座2bであり、図12bは図示左方の円環状エンコーダ機能付き間座2aである。勿論、円環状エンコーダ機能付き間座2aにも、前記第1実施形態と同様の回転センサ4がセンサ筐体5に固定された状態で対向配設されている。但し、2つの円環状エンコーダ機能付き間座2a、2bでは、V溝3の配設ピッチが異なる。具体的には、図示中央の円環状エンコーダ機能付き間座2bのV溝3の配設ピッチは広く、図示左方の円環状エンコーダ機能付き間座2aのV溝3の配設ピッチは狭い。即ち、2つの円環状エンコーダ機能付き間座2a、2bが等速で回転している場合、図示中央の円環状エンコーダ機能付き間座2bから単位回転当たりに検出されるパルス信号の数は少なく、図示左方の円環状エンコーダ機能付き間座2aから単位回転当たりに検出されるパルス信号の数は多い。
Next, 4th Embodiment of the bearing assembly of this invention is described using FIG. The spindle device of the machine tool to which the bearing assembly of the present embodiment is applied is similar to that of FIG. 8 of the first embodiment. Description is omitted. In this embodiment, in addition to the
そして、本実施形態では、制御装置20が、回転部材6の回転速度に応じて、回転部材6に作用する荷重算出のために用いる円環状エンコーダ機能付き間座2a、2bを切り替える。具体的には、所定値より低い回転速度領域では図示左方の円環状エンコーダ機能付き間座2aから検出されるパルス信号の位相差の変化に基づいて荷重を算出し、所定値より高い回転速度領域では図示中央の円環状エンコーダ機能付き間座2bから検出されるパルス信号の位相差の変化に基づいて荷重を算出する。
In the present embodiment, the
周知のように、旋盤やフライス盤、マシニングセンタなどの高速回転型工作機械では、低速から高速まで、広い範囲の回転速度領域が用いられる。例えば、回転部材6が低速で回転しているときに、単位回転当たりの発生パルス信号数の少ない円環状エンコーダ機能付き間座2bからのパルス信号の位相差の変化に基づいて荷重を算出すると、単位時間当たりの検出パルス数が少なすぎて正確な荷重算出が困難になる。一方、回転部材6が高速で回転しているときに、単位回転当たりの発生パルス信号数の多い円環状エンコーダ機能付き間座2aからのパルス信号の位相差の変化に基づいて荷重を算出すると、演算処理のサンプリング周期に対して検出パルス数が多すぎ、メモリやカウンタなどの容量が不足したり、演算負荷が大きくなりすぎたりする。そこで、前述したように、所定値より低い回転速度領域では図示左方の円環状エンコーダ機能付き間座2aから検出されるパルス信号の位相差の変化に基づいて荷重を算出し、所定値より高い回転速度領域では図示中央の円環状エンコーダ機能付き間座2bから検出されるパルス信号の位相差の変化に基づいて荷重を算出する。これにより、広い回転速度領域で正確に回転部材6に作用する荷重を算出することができる。なお、円環状エンコーダ機能付き間座の配設数は2つに限定されるものではなく、荷重を算出したい回転速度領域の数に応じて適宜設定すればよい。
As is well known, high-speed rotating machine tools such as lathes, milling machines, and machining centers use a wide range of rotational speeds from low speed to high speed. For example, when the rotating
このように、本実施形態の軸受組立体では、単位回転当たりの発生パルス数が異なる2つの円環状エンコーダ機能付き間座2a、2bを共通の回転部材6に設置したことにより、回転部材6の回転速度に応じて円環状エンコーダ機能付き間座2a、2bを使い分けることが可能となり、幅広い回転速度領域でパルス信号の位相差の変化を検出することができる。
As described above, in the bearing assembly according to the present embodiment, the two
次に、本発明の軸受組立体の第5実施形態について、図13を用いて説明する。本実施形態の軸受組立体が適用される工作機械の主軸装置は、前記第1実施形態の図8のものに類似しており、同等の構成には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、前記第1実施形態の円環状エンコーダ機能付き間座2bに加えて、この円環状エンコーダ機能付き間座2bから右方に相当距離離れて回転部材6の軸受1a〜1dとは反対側の他端を支持する軸受1eの内輪と回転部材6に形成された段部6aとの間に円環状エンコーダ機能付き間座2dを配設した。勿論、円環状エンコーダ機能付き間座2dにも、前記第1実施形態と同様の構成を有する回転センサ40が前記第1の実施形態と棒状部5bの長さが長いことを除いては同様の構成を有するセンサ筐体50に固定された状態で対向配設されている。そして、回転センサ40の出力が信号線41を介して前述した制御装置20に供給されている。
Next, a fifth embodiment of the bearing assembly of the present invention will be described with reference to FIG. The spindle device of the machine tool to which the bearing assembly of the present embodiment is applied is similar to that of FIG. 8 of the first embodiment. Description is omitted. In the present embodiment, in addition to the
本実施形態では、回転部材6の切削工具が装着される端部側の軸受1a〜1dの中央位置に円環状エンコーダ機能付き間座2bを配置し、この円環状エンコーダ機能付き間座2bとは所定距離離れた回転部材6の反対側を支持する軸受1e位置に円環状エンコーダ機能付き間座2dを配置するようにしている。
このため、回転部材6に加えられるアキシャル荷重による回転部材6の軸方向変位は、円環状エンコーダ機能付き間座2b及び2dに等しく伝達されることになり、回転センサ4及び40で略等しい位相差の検出信号を得ることができる。
In the present embodiment, the
Therefore, the axial displacement of the rotating
しかしながら、回転部材6自身の温度変化による熱膨張や熱収縮は、円環状エンコーダ機能付き間座2b及び2d間の距離を変化させることになり、この熱膨張や熱収縮の影響を回転センサ4及び40で位相差として検出することができる。
この場合、回転部材6の工具取付部側が4つの軸受1a〜1dで支持され、これとは反対側が1つの軸受1eで支持されており、工具取付部側が支持強度が高いことから、回転部材6の熱膨張や熱収縮の影響は軸受1a〜1d側を起点として軸受1e側が変位する形で現れる。このため、円環状エンコーダ機能付き間座2dは回転部材6に加えられるアキシャル荷重による荷重変位に熱膨張や熱収縮による温度変位が加えられた軸方向変位が生じ、この軸方向変位が回転センサ40で軸方向変位に応じた位相差として検出される。
However, the thermal expansion and contraction due to the temperature change of the rotating
In this case, the tool mounting portion side of the rotating
一方、予め円環状エンコーダ機能付き間座2b及び2d間の長さLと回転部材6の線膨張係数αとに基づいて温度Tと変位量ΔLとの関係を求め、さらに変位量ΔLと回転センサ40で検出する位相差φbの内の温度依存位相差Δφbとの関係を求めることにより、図14に示す温度Tと温度依存位相差Δφbとの関係を表す温度算出マップを作成し、これを制御装置20内のROM、RAM、ハードディスク等の記憶装置に記憶しておく。
On the other hand, the relationship between the temperature T and the displacement amount ΔL is obtained in advance based on the length L between the
そして、制御装置20は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置で構成され、図15に示す温度算出処理を実行する。この温度算出処理は、例えば所定のメインプログラムに対して所定時間(例えば1分)毎に実行されるタイマ割込処理として実行される。この温度算出処理では、先ず、ステップS1で、回転センサ4及び回転センサ40で検出した位相差Δφa及びΔφbを読込み、次いで、ステップS2に移行して、位相差φbから位相差φaを減算して温度変位に基づく温度依存位相差Δφbを算出する。
And the
次いで、ステップS3に移行して、算出した温度依存位相差Δφbに基づいて記憶装置に記憶された温度算出マップを参照して温度Tを算出し、次いでステップS4に移行して、算出した温度Tを表示装置21に出力して温度表示を行ってからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。なお、表示装置21には、回転部材6の温度Tの他、前述した第1〜第4の実施形態で検出されるアキシャル荷重及びラジアル荷重も表示される。
Next, the process proceeds to step S3, the temperature T is calculated with reference to the temperature calculation map stored in the storage device based on the calculated temperature dependent phase difference Δφb, and then the process proceeds to step S4 to calculate the calculated temperature T Is output to the
本実施形態によると、工作機械の主軸装置が停止しており、回転部材6が工作機械を設置した室内の温度と略等しいものとする。この主軸装置の停止状態では、回転部材6が停止しているので、回転センサ4及び40から正弦波信号は出力されず、回転センサ4及び40と円環状エンコーダ機能付き間座2b及び2dとの対向位置に応じたレベルの直流信号が出力されている。この状態では、位相差φa及びφbが出力されないので、制御装置20では温度検出処理を停止している。
According to the present embodiment, the spindle device of the machine tool is stopped, and the rotating
この主軸装置の停止状態で、回転部材6に例えばドリルのような工具を装着して回転駆動を開始すると、工具が被加工部材に当接するまでの間は回転部材6が無負荷状態に近い状態で回転駆動される。このため、回転センサ4及び40からは初期状態の荷重“0”を表す位相差φa0及びφb0が出力される。これら位相差φa0及びφb0が制御装置20に供給されることにより、制御装置20で図15に示す温度制御処理が実行開始される。
When the spindle device is stopped and a
回転センサ4及び40の位相差φa及びφbを読込んだときに(ステップS1)、回転部材6の温度が略室温と一致しており、回転部材6の円環状エンコーダ機能付き間座2b及び2d間の長さが室温に応じた長さとなっている。このため、回転センサ4で検出される位相差φaには温度依存成分が含まれておらず、回転センサ40で検出される位相差φbは温度依存位相差Δφbが含まれているので、位相差φbから位相差φaを減算することにより、温度依存位相差Δφbを算出することができる(ステップS2)。
When the phase differences φa and φb of the
そして、算出した温度依存位相差Δφbに基づいて図14に示す温度算出マップを参照することにより、回転部材6の温度Tを算出し(ステップS3)、算出した温度Tが表示装置21に表示される。
この状態から、工具を被加工部材に接触させて加工を開始すると、工具を介して回転部材6にアキシャル荷重が入力される。このように、回転部材6にアキシャル荷重が入力されると、これに応じて回転部材6が軸方向に変位し、この変位に応じて回転センサ4及び40から初期状態の位相差φa0及びφb0に対して大きな値の位相差φa及びφbが出力される。
Then, the temperature T of the rotating
From this state, when machining is started by bringing the tool into contact with the workpiece, an axial load is input to the rotating
しかしながら、アキシャル荷重による荷重変位は回転部材6に掛かるので、円環状エンコーダ機能付き間座2b及び2dは等しく変位することになり、回転センサ4の位相差φaに基づいてアキシャル荷重を検出することができ、回転センサ40の位相差φbから回転センサ4の位相差φaを減算することにより、アキシャル荷重による荷重変位を除去した真の温度依存位相差Δφbを算出することができ、この温度依存位相差Δφbに基づいて温度算出マップを参照することにより、温度Tを算出することができる。主軸装置の温度は工具での加工が進むにつれて上昇することになるが、このときの温度を正確に検出することができる。また、検出した温度Tとアキシャル荷重及びラジアル荷重とが表示装置21に表示されるので、オペレータが加工状況を正確に把握することができる。
However, since the load displacement due to the axial load is applied to the rotating
なお、上記第5の実施形態においては、前述した第1〜第4の実施形態と同様の回転部材4及び静止部材7で構成されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図16に模式的に示すように、回転部材6を2つの軸受1a及び1bで回転自在に支持し、軸受1a及び1b間に円環状エンコーダ機能付き間座2aを配置し、この円環状エンコーダ機能付き間座2aに対向して、回転センサ4をセンサ筐体5で支持し、さらに回転部材6の円環状エンコーダ機能付き間座2aから所定距離離れた位置に円環状エンコーダ付き間座2dと同様の構成を有する円環状エンコーダ機能付きリング60を圧入、ナット止め等の固定手段で一体に装着し、この円環状エンコーダ機能付きリング60と対向する位置に回転センサ40をセンサ筐体50で支持して配置するようにしても回転センサ4及び40の位相差φa及びφbに基づいて回転部材6の温度を検出することができ、前述した第5の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。この場合でも回転部材6に伝達されるアキシャル荷重Fは軸受1a及び1bを介して静止部材7に伝達されて、静止部材7によって支持される。また、同様に第5の実施形態における円環状エンコーダ機能付き間座2dを円環状エンコーダ機能付きリング60と同様のリングに置換することもできる。
また、上記第1〜第4の実施形態においても、回転部材6を回転自在に支持する軸受の個数は4個に限定されるものではなく、2個以上の任意数とすることができる。
In the fifth embodiment, the case where the rotating
Moreover, also in the said 1st-4th embodiment, the number of the bearings which rotatably supports the
1a〜1eは軸受、2a〜2dは間座、3はV溝、3a、3bは斜め部分、4は回転センサ、5はセンサ筐体、5aは大径基部、5bは棒状部、6は回転部材、7は静止部材、8は支持具、9は固定具、10はモールド、11は位置決めピン、19は信号ケーブル、20は制御装置、21は表示装置、40は回転センサ、50はセンサ筐体、60は円環状エンコーダ機能付きリング 1a to 1e are bearings, 2a to 2d are spacers, 3 is a V groove, 3a and 3b are oblique portions, 4 is a rotation sensor, 5 is a sensor housing, 5a is a large-diameter base, 5b is a rod-shaped portion, and 6 is a rotation. Member, 7 stationary member, 8 support tool, 9 fixing tool, 10 mold, 11 positioning pin, 19 signal cable, 20 control device, 21 display device, 40 rotation sensor, 50 sensor housing Body, 60 is a ring with an annular encoder function
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010032906A JP2010216655A (en) | 2009-02-19 | 2010-02-17 | Bearing assembly |
Applications Claiming Priority (2)
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JP2009037076 | 2009-02-19 | ||
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---|---|
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012078227A (en) * | 2010-10-01 | 2012-04-19 | Nsk Ltd | Physical quantity measuring device for rotary member |
CN103129178A (en) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 北大方正集团有限公司 | Rotary encoder fixing device and printing equipment using the same |
-
2010
- 2010-02-17 JP JP2010032906A patent/JP2010216655A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012078227A (en) * | 2010-10-01 | 2012-04-19 | Nsk Ltd | Physical quantity measuring device for rotary member |
CN103129178A (en) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 北大方正集团有限公司 | Rotary encoder fixing device and printing equipment using the same |
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