JP2012037013A - Bearing device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a bearing device used for a spindle of a machine tool.
工作機械のスピンドル装置では、軸受に異常が起こる前に、その予兆を検出して軸受の異常を未然に防ぐ要求がある。この軸受の異常を検出するために、回転している軸受の軌道輪の温度を、非接触温度センサで検出している例がある(特許文献1)。 In a spindle device of a machine tool, there is a need to detect a sign of the bearing before the abnormality occurs to prevent the bearing from being abnormal. In order to detect this bearing abnormality, there is an example in which the temperature of the bearing ring of the rotating bearing is detected by a non-contact temperature sensor (Patent Document 1).
前述の軌道輪の温度を検出している例では、軸受の回転輪の温度を非接触温度計で測定するのに、軸受軌道輪に接する間座の温度を測定している。一般的に間座は、軸受軌道輪と熱膨張係数が同じである鋼材などで製作され、主軸などに圧入されている。そのため、間座の温度を測定して軸受軌道輪の温度を推定する場合、軸受軌道輪から熱が伝わるのに時間がかかり、温度測定に時間差が生じてしまう問題点がある。また、間座と軸受軌道輪との間に温度差ができ、軸受軌道輪の温度測定精度が悪化する問題点がある。 In the example in which the temperature of the bearing ring is detected, the temperature of the spacer in contact with the bearing ring is measured in order to measure the temperature of the rotating ring of the bearing with a non-contact thermometer. Generally, the spacer is made of a steel material having the same thermal expansion coefficient as that of the bearing race and is press-fitted into a main shaft or the like. Therefore, when the temperature of the spacer is measured to estimate the temperature of the bearing race, it takes time for heat to be transmitted from the bearing race and there is a problem that a time difference occurs in temperature measurement. Further, there is a problem that a temperature difference is generated between the spacer and the bearing raceway, and the temperature measurement accuracy of the bearing raceway is deteriorated.
この発明の目的は、軸受軌道輪の温度を迅速に測定可能とでき、且つ軸受軌道輪の温度測定精度を高め、軸受の異常予測の精度および応答性を高めることができる軸受装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a bearing device that can quickly measure the temperature of a bearing race, can improve the temperature measurement accuracy of the bearing race, and can improve the accuracy and responsiveness of a bearing abnormality prediction. It is.
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を介在させて予圧を受けるように構成し、前記間座は、軸方向に並ぶ外輪間に介在する外輪間座と、内輪間に介在する内輪間座とがある軸受装置において、前記内外輪のうちの回転側軌道輪について、外輪間座および内輪間座のうちの回転側間座に当接する回転側軌道輪の側面と、この回転側軌道輪における軌道面側の周面との角部に面取状の被検出面を設け、前記外輪間座および内輪間座のうちの固定側間座に、前記面取状の被検出面の温度を非接触で測定する非接触温度センサを設けたことを特徴とする。 A bearing device according to the present invention is configured to receive a preload by interposing a spacer between race rings of a plurality of rolling bearings arranged in the axial direction, and the spacer is between outer rings interposed between outer rings arranged in the axial direction. In the bearing device having a seat and an inner ring spacer interposed between the inner rings, the rotation side raceway that contacts the rotation side spacer of the outer ring spacer and the inner ring spacer with respect to the rotation side raceway of the inner and outer rings. A chamfered surface to be detected is provided at a corner between the side surface of the ring and the circumferential surface on the raceway surface side of the rotating side raceway, and the fixed side spacer of the outer ring spacer and the inner ring spacer is A non-contact temperature sensor for measuring the temperature of a chamfered surface to be detected in a non-contact manner is provided.
この構成によると、固定側間座に設けた非接触温度センサにより、回転側軌道輪の被検出面の温度を非接触で測定する。非接触温度センサは、従来技術のように間座の温度を測定するのではなく、回転側軌道輪の一部である被検出面を直接測定する。これにより、軸受回転時、非接触温度センサの測定面と、被検出面の表面との距離を一定に保つことが可能となる。したがって、軸受回転時、被検出面の表面に対し、非接触温度センサで測定可能な面積を一定に保つことができる。
このように、回転側軌道輪の被検出面を非接触温度センサで直接測定するため、回転側軌道輪の温度を迅速に測定することができ、従来の間座と軸受軌道輪との間の温度差、温度測定の時間差が解消される。また、回転側軌道輪に面取り状の被検出面を設け、この面を非接触温度センサで検出するため、非接触温度センサと正対面する面の面積が大きくなり、温度検出精度が高くなる。すなわち、間座が隣接した軸受軌道輪の温度を軸受外の非接触温度センサにより測定しようとした場合、軌道輪の軸受空間側の周面に非接触温度センサを対向させて測定することになるが、その周面に対して非接触温度センサは斜めに対面することになる。そのため精度の良い温度検出が困難であるが、面取り状の被検出面である傾斜した被検出面を設けると、軸受軸心に対して斜め方向の配置姿勢となる非接触温度センサに対して、被検出面を正対面させることができる。そのため、温度検出精度が高くなる。本発明によると、軸受軌道輪の温度を迅速に測定可能とでき、且つ軸受軌道輪の温度測定精度を高め、軸受の異常予測の精度および応答性を高めることができる。
According to this configuration, the temperature of the detection surface of the rotating raceway is measured in a noncontact manner by the noncontact temperature sensor provided in the fixed spacer. The non-contact temperature sensor does not measure the temperature of the spacer as in the prior art, but directly measures the detected surface that is a part of the rotating side race. This makes it possible to keep the distance between the measurement surface of the non-contact temperature sensor and the surface of the detected surface constant during rotation of the bearing. Therefore, the area measurable by the non-contact temperature sensor can be kept constant with respect to the surface of the surface to be detected during rotation of the bearing.
In this way, since the surface to be detected of the rotating raceway is directly measured by the non-contact temperature sensor, the temperature of the rotating raceway can be measured quickly, and the conventional spacer between the bearing raceway and the bearing raceway can be measured. The temperature difference and temperature measurement time difference are eliminated. Further, since a chamfered surface to be detected is provided on the rotation side raceway and this surface is detected by the non-contact temperature sensor, the area of the surface facing the non-contact temperature sensor is increased, and the temperature detection accuracy is increased. That is, when the temperature of the bearing ring adjacent to the spacer is to be measured by a non-contact temperature sensor outside the bearing, the temperature is measured with the non-contact temperature sensor facing the peripheral surface of the bearing ring on the bearing space side. However, the non-contact temperature sensor faces diagonally with respect to the peripheral surface. Therefore, accurate temperature detection is difficult, but providing a tilted surface to be detected, which is a chamfered surface to be detected, with respect to a non-contact temperature sensor that is arranged obliquely with respect to the bearing axis, The detected surface can be made to face directly. Therefore, the temperature detection accuracy is increased. According to the present invention, the temperature of the bearing race can be quickly measured, the temperature measurement accuracy of the bearing race can be increased, and the accuracy and responsiveness of the bearing abnormality prediction can be improved.
前記非接触温度センサは、前記面取り状の被検出面に対向して固定側間座に取り付けられても良い。このように面取り状の被検出面に対向するように非接触温度センサを取り付けることで、非接触温度センサに対して正対面させる被検出面の面積を大きくすることができる。これにより、回転側軌道輪の温度測定精度を容易に高めることができる。
前記非接触温度センサは、被測定物からの赤外線の放射を検出するセンサであっても良い。この場合、非接触温度センサは、前記回転側軌道輪の面取り状の被検出面から放射される赤外線を検出する。これにより回転側軌道輪の温度を測定できる。この非接触温度センサとして、焦電型赤外センサやサーモパイル等が適用可能である。
The non-contact temperature sensor may be attached to a fixed spacer so as to face the chamfered detection surface. By attaching the non-contact temperature sensor so as to face the chamfered detection surface in this way, the area of the detection surface that faces the non-contact temperature sensor can be increased. Thereby, the temperature measurement precision of a rotation side track ring can be raised easily.
The non-contact temperature sensor may be a sensor that detects infrared radiation from the object to be measured. In this case, the non-contact temperature sensor detects infrared rays emitted from the chamfered surface to be detected of the rotating side race. Thereby, the temperature of the rotation side raceway can be measured. As this non-contact temperature sensor, a pyroelectric infrared sensor, a thermopile, or the like is applicable.
前記固定側間座に、この固定側間座の温度または内外輪のうちの固定側軌道輪の温度を測定する他の温度センサを設け、前記他の温度センサにより測定される温度および前記非接触温度センサにより測定される温度と、前記回転側軌道輪の回転速度とから、軸受の予圧を推定する予圧推定手段を設けても良い。軸受の運転により軸受温度が上昇すると回転側軌道輪等の膨張に起因して予圧が初期設定値よりも大きくなる。この関係を演算式またはテーブル等で設定しておき、予圧を推定することができる。この場合、予圧推定手段は、固定側軌道輪および回転側軌道輪両方の温度と、前記回転速度とを、前記演算式またはテーブル等に照らし、軸受にかかる予圧をより正確に推定することができる。推定された軸受の予圧値は、軸受予圧の制御や工作機械の加工状態のモニタ等に使用することもできる。 The fixed side spacer is provided with another temperature sensor for measuring the temperature of the fixed side spacer or the temperature of the fixed side raceway of the inner and outer rings, and the temperature measured by the other temperature sensor and the non-contact Preload estimation means for estimating the preload of the bearing from the temperature measured by the temperature sensor and the rotation speed of the rotating raceway may be provided. When the bearing temperature rises due to the operation of the bearing, the preload becomes larger than the initial set value due to the expansion of the rotating side race ring and the like. The preload can be estimated by setting this relationship by an arithmetic expression or a table. In this case, the preload estimating means can estimate the preload applied to the bearing more accurately by comparing the temperature of both the fixed-side raceway ring and the rotation-side raceway ring and the rotational speed with the arithmetic expression or the table. . The estimated bearing preload value can be used for controlling the bearing preload, monitoring the machining state of the machine tool, and the like.
この発明において、前記固定側間座の軸方向端部における少なくとも円周方向一箇所にスリットを形成し、このスリットに、前記他の温度センサおよび前記非接触温度センサを設けても良い。この場合、他の温度センサおよび非接触温度センサを、軸受に近づけて配置することができる。したがって、軌道輪の温度をより正確に測定することができ、これにより、軸受にかかる予圧を正確に推定することができる。
これらの発明において、前記他の温度センサおよび非接触温度センサにより測定される両温度から、軸受の異常を検出する異常検出手段を設けても良い。内外輪のいずれか一方の軌道輪の温度が、他方の軌道輪の温度よりも上昇する場合であっても、異常検出手段は、前記両温度から軸受の異常を検出するため、軸受の異常を迅速に検出することができる。
固定側軌道輪および回転側軌道輪の温度を測定して軸受の異常検出を行うので、固定側軌道輪のみ温度を測定しているときよりも、軸受の異常予測を精度良く適切なタイミングで行うことができる。また、間座の温度を測定せず、軌道輪の温度を直接測定することにより、温度測定の時間差および温度差を小さくすることができるので、さらに異常予測の精度および応答性を高めることができる。
In the present invention, a slit may be formed at least in one circumferential direction at the axial end of the fixed side spacer, and the other temperature sensor and the non-contact temperature sensor may be provided in the slit. In this case, other temperature sensors and non-contact temperature sensors can be disposed close to the bearings. Therefore, the temperature of the bearing ring can be measured more accurately, and thereby the preload applied to the bearing can be accurately estimated.
In these inventions, an abnormality detecting means for detecting an abnormality of the bearing from both temperatures measured by the other temperature sensor and the non-contact temperature sensor may be provided. Even when the temperature of one of the inner and outer rings is higher than the temperature of the other bearing ring, the abnormality detection means detects the abnormality of the bearing from the two temperatures, so the abnormality of the bearing is detected. It can be detected quickly.
Because the bearing abnormality is detected by measuring the temperature of the stationary raceway and the rotating raceway, it is possible to accurately predict the bearing abnormality at an appropriate timing compared to when measuring the temperature of only the stationary raceway. be able to. Further, by directly measuring the temperature of the bearing ring without measuring the spacer temperature, the time difference and temperature difference of the temperature measurement can be reduced, so that the accuracy and responsiveness of abnormality prediction can be further improved. .
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を介在させて予圧を受けるように構成し、前記間座は、軸方向に並ぶ外輪間に介在する外輪間座と、内輪間に介在する内輪間座とがある軸受装置において、前記内外輪のうちの回転側軌道輪について、外輪間座および内輪間座のうちの回転側間座に当接する回転側軌道輪の側面と、この回転側軌道輪における軌道面側の周面との角部に面取状の被検出面を設け、前記外輪間座および内輪間座のうちの固定側間座に、前記被検出面の温度を非接触で測定する非接触温度センサを設けたため、軸受軌道輪の温度を迅速に測定可能とでき、且つ軸受軌道輪の温度測定精度を高め、軸受の異常予測の精度および応答性を高めることができる。 A bearing device according to the present invention is configured to receive a preload by interposing a spacer between race rings of a plurality of rolling bearings arranged in the axial direction, and the spacer is between outer rings interposed between outer rings arranged in the axial direction. In the bearing device having a seat and an inner ring spacer interposed between the inner rings, the rotation side raceway that contacts the rotation side spacer of the outer ring spacer and the inner ring spacer with respect to the rotation side raceway of the inner and outer rings. A chamfered surface to be detected is provided at a corner between the side surface of the ring and the circumferential surface on the raceway surface side of the rotating side raceway, and the fixed side spacer of the outer ring spacer and the inner ring spacer is Since a non-contact temperature sensor that measures the temperature of the surface to be detected in a non-contact manner is provided, the temperature of the bearing race can be measured quickly, and the temperature measurement accuracy of the bearing race is increased, and the accuracy of bearing abnormality prediction is improved. Responsiveness can be improved.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図3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3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。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the bearing device according to the first embodiment, a
図1に示すように、主軸2には、軸方向に離隔した複数の軸受3を締まり嵌め状態で嵌合し、内輪3i,3i間にリング状の内輪間座4を、外輪3g,3g間にリング状の外輪間座5を介在させている。この例では、内輪間座4が回転側間座となり、外輪間座5が固定側間座となる。内輪3iが回転側軌道輪となり、外輪3gが固定側軌道輪となる。軸受3は、内輪3iの軌道面3iaと、外輪3gの軌道面3gaとの間に複数の転動体Tを介在させた転がり軸受である。前記複数の転動体Tは、保持器Rtで円周方向一定間隔おきに保持されている。軸受3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3,3が背面組合わせで設置されている。
As shown in FIG. 1, a plurality of axially spaced
外輪間座5には、後述する温度センサ6と非接触温度センサ7とが設置されている。温度センサ6は、外輪間座5の温度を検出するセンサである。外輪3gの熱は、外輪間座5に熱伝導により伝えられ、外輪温度が温度センサ6により求められる。非接触温度センサ7は、内輪3iの表面温度を非接触で検出するセンサである。またこの主軸装置には、主軸2の回転速度を検出する回転センサS1が設けられている。
The
ハウジング1は、ハウジング本体13と、蓋部材Fbとでなる。ハウジング本体13には、2個の軸受3,3および外輪間座5を設置する円筒孔1bが形成されている。図1左側の軸受3の外輪正面は、ハウジング1の底面1cに当接され、同軸受3の内輪背面は、主軸2の先端側に形成される大径段部2aに当接された状態で組み込まれる。
外輪間座5の軸方向両端部は、それぞれ、外径側に外輪背面に当接する当接面5aと、この当接面5aに段部を介して内径側に連なる軸受3に当接しない非当接面5bとを有する。
The
Both end portions in the axial direction of the
2個の軸受3,3、内外輪間座4,5、および主軸2がハウジング本体13に設置された状態で、前記円筒孔1bを塞ぐ蓋部材Fbがハウジング本体13にボルト(図示せず)により適切な締付けトルクで固定される。蓋部材Fbは、ハウジング本体13に固定された状態で円筒孔1b内における右側の軸受3側に突出し、前記軸受3の外輪正面に当接する環状の突出部Fbaを有する。
With the two
主軸2の基端側つまり図1右側には、軸受3を嵌合する嵌合面よりも小径の小径軸部が設けられ、この小径軸部の外周面に雄ねじ2bが形成されている。この雄ねじ2bにナット9が螺合するように構成されている。ハウジング1に2個の軸受3,3、内外輪間座4,5、および主軸2が設置された状態で、外輪間座5の軸方向寸法つまり幅寸法は、内輪間座4の幅寸法と異なっており、図1右側の軸受3の内輪背面に筒状部材8を介して当接するナット9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。
On the proximal end side of the
外輪間座5の軸方向両端部における円周方向一箇所にスリットSL,SLをそれぞれ形成し、各スリットSL,SLに、それぞれ温度センサ6、非接触温度センサ7が設置されている。ここで軸方向右端部における、温度センサ6および非接触温度センサ7と、軸方向左端部における、温度センサ6および非接触温度センサ7とは、左右対象構造であるので、軸方向左端部におけるセンサ6,7についてのみ説明する。
図2に示すように、外輪間座5において、スリットSLの一部を成す溝底面SLaに、温度センサ6が固着されている。温度センサ6は、例えば、熱電対、側温抵抗体、サーミスタ等により実現される。
Slits SL and SL are formed at one circumferential position at both axial ends of the
As shown in FIG. 2, in the
図3に示すように、スリットSLの前記溝底面SLaは、外輪間座5の軸方向端部における半径方向外方側の環状の当接面5aに切欠き形成されている。すなわち溝底面SLaは、環状の当接面5aにおける円周方向一箇所に、温度センサ6を設けるために切欠き形成されている。この例では、図2に示すように、溝底面SLaは、この外輪間座5の非当接面5bよりも深く、且つ、当接面5aに平行に切欠き形成され、同溝底面SLaに設けた温度センサ6が外輪背面に干渉しないように配置される。
As shown in FIG. 3, the groove bottom surface SLa of the slit SL is formed in a notch in an
外輪間座5における、スリットSLの一部を成すテーパ状溝底面SLbに、非接触温度センサ7が固着されている。テーパ状溝底面SLbは、溝底面SLaと略同位相で且つ溝底面SLaよりも幅狭に形成されている。また、テーパ状溝底面SLbは、外輪間座5の軸方向端部における半径方向中間付近部に、当接面5aから非当接面5bにわたってテーパ状に切欠き形成されている。このテーパ状溝底面SLbは、外輪間座5の軸方向端部に対して、定められたテーパ角度α1(α1は例えば45度)をもって形成されている。このテーパ角度α1は、テーパ状溝底面SLbが、内輪3iの角部に設けた面取状の被検出面10の表面に対し平行となり、非接触温度センサ7に対して、被検出面10を正対面させるように定められる。なお、テーパ状溝底面SLbの内径側縁部から、内輪3i側に向かう溝底面SLcが形成されている。
A
前記テーパ状溝底面SLbに取り付けられる非接触温度センサ7として、例えば、焦電型赤外センサやサーモパイル等が適用可能である。ただし、非接触温度センサ7は、焦電型赤外センサ、サーモパイルだけに限定されるものではない。非接触温度センサ7はこの例では円筒状に形成され、この非接触温度センサ7の長手方向の基端部がテーパ状溝底面SLbに取り付けられ、同非接触温度センサ7の長手方向の先端部7a(測定面7a)を、内輪3iの被検出面10に対向すなわち正対面させている。これにより非接触温度センサ7は、被検出面10の表面温度を非接触で測定可能である。
As the
図2に示すように、内輪3iの被検出面10は、内輪間座4に当接する内輪3iの側面3hと、この内輪3iにおける軌道面側の周面3dつまり内輪外周面3dとの角部の全周に設けられる。なお、内輪3iは、回転しているため非接触温度センサ7に対抗する面が常に変化するので、被検出面10は角部の全周に設ける必要がある。周方向の一部だけに形成した場合、角部の効果はあまりない。この被検出面10は、内輪3iの前記角部を角面取りすることにより形成される。被検出面10の軸方向寸法L1および径方向寸法L2は、非接触温度センサ7の測定面7aの表面積、同測定面7aと被検出面10との間の距離等に応じて規定される。また、被検出面10を非接触温度センサ7の測定面7aと平行にするため、テーパ角度α1が関係する。なお、内輪3iの他の角部は、他の部材との干渉を考慮して、前記被検出面10の軸方向寸法等よりも小さい半径寸法から成る丸面取りが施されている。
As shown in FIG. 2, the detected
図1に示すように、温度センサ6、非接触温度センサ7の出力部である配線Cdは、ハウジング1に設けられた孔1aを介して、ハウジング1外に引き出され、転がり軸受の異常を検出する異常検出手段Eaに電気的に接続されている。異常検出手段Eaは予圧推定手段Yaを含む。この予圧推定手段Yaは、温度センサ6により測定される温度、および非接触温度センサ7により測定される温度と、前記回転センサS1により測定される主軸2の回転速度とから、軸受3にかかる予圧を推定する。予圧推定手段Yaは、温度センサ6により測定される温度、および非接触温度センサ7により測定される温度と、主軸2の回転速度を検出する回転センサS1により測定される回転速度と、予圧と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、求められる内外輪3i,3gの温度と、主軸2の回転速度とを前記関係設定手段に照らし、軸受予圧を推定する。推定された軸受の予圧値は、軸受予圧の制御や工作機械の加工状態のモニタ等に使用することもできる。予圧推定手段Ya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。
As shown in FIG. 1, the wiring Cd, which is the output part of the
以上説明した主軸装置の作用、効果について説明する。
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、予圧が初期設定値よりも大きくなる。ここで、外輪間座5の軸方向両端部の当接面5aは外輪背面に当接しているため、外輪3gの熱は、外輪間座5に熱伝導により伝えられ、温度センサ6により求められる。外輪3gの温度は、外輪間座5の材質固有の熱伝導率、外輪間座5の前記当接面5aから温度センサ6までの距離等に基づき補正されて求められる。この例では、外輪間座5の軸方向両端部のスリットSLに温度センサ6を設置したため、外輪間座5の前記当接面5aから温度センサ6までの距離をできるだけ短縮することができる。したがって、外輪3gの温度を迅速に測定することができ、且つ、外輪3gの温度測定精度を高めることができる。
The operation and effect of the spindle device described above will be described.
When the
内輪3iの温度は、この内輪3iの被検出面10に対向する非接触温度センサ7により非接触で直接測定される。非接触温度センサ7は、従来技術のように間座の温度を測定するのではなく、内輪3iの一部である被検出面10を直接測定する。これにより、軸受回転時、非接触温度センサ7の測定面7aと、被検出面10の表面との距離を一定に保つことが可能となる。したがって、軸受回転時、被検出面10の表面に対し、非接触温度センサ7で測定可能な面積を一定に保つことができる。
このように、内輪3iの被検出面10を非接触温度センサ7で直接測定するため、内輪3iの温度を迅速に測定することができ、従来の間座と軸受軌道輪との間の温度差、温度測定の時間差が解消される。非接触温度センサ7に対向する部分に、面取状の被検出面10を施して非接触温度センサ7と対向する面の面積を大きくしたので、内輪3iの温度検出精度が高くなる。この例では、回転側軌道輪である内輪3iのうち、軌道面側の内輪外周面3dと、内輪間座4に当接する内輪側面3hとの角部に面取り状の被検出面10を設け、この面を非接触温度センサ7で検出するため、非接触温度センサ7と正対面する面の面積が大きくなり、これにより温度検出精度が高くなる。すなわち、内輪間座が隣接した内輪の温度を軸受外の非接触温度センサにより測定しようとした場合、軌道輪の軸受空間側の周面に非接触温度センサを対向させて測定することになるが、その周面に対して非接触温度センサは斜めに対面することになる。そのため精度の良い温度検出が困難であるが、面取り状の被検出面10である傾斜した被検出面10を設けると、軸受軸心に対して斜め方向の配置姿勢となる非接触温度センサ7に対して、被検出面10を正対面させることができる。そのため、温度検出精度が高くなる。
したがって、内外輪3i,3gの温度を迅速に測定可能とでき、且つ内外輪3i,3gの温度測定精度を高め、軸受の異常予測の精度および応答性を高めることができる。
非接触温度センサ7は、被検出面10に対向して外輪間座5に取り付けられている。このように被検出面10に対向するように非接触温度センサ7を取り付けることで、非接触温度センサ7に対して正対面させる被検出面10の面積を大きくすることができる。これにより、回転側軌道輪である内輪3iの温度測定精度を容易に高めることができる。この被検出面10は、内輪3iにおいて、他の部材との干渉等を考慮して施される他の角部の面取りよりも軸方向寸法L1、および径方向寸法L2が大きく形成される。したがって、被検出面10の表面積を、他の角部の面取りの表面積よりも大きく設定し得る。これにより、軸受軸心に対して斜め方向の配置姿勢となる非接触温度センサ7に対して、被検出面10を確実に正対面させることができる。そのため、内輪3iの温度測定精度を容易に高めることができる。
The temperature of the
In this way, since the detected
Accordingly, the temperature of the inner and
The
予圧推定手段Yaは、このように求められる内外輪3i,3gの温度と、主軸2の回転速度とから軸受にかかる予圧を推定する。
異常検出手段Eaは、前記予圧推定手段Yaにより推定された軸受3の予圧と、温度センサ6により求められる外輪温度と、非接触温度センサ7で測定される内輪温度とに基づき軸受3の異常を検出する。異常検出手段Eaは、これら内外輪温度と予圧との関係を得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、求めた内外輪温度、予圧を前記関係設定手段に照らし、軸受異常であるか否かを判定する。異常検出手段Eaは、求めた内外輪温度等に比例する電気信号のピーク電圧を測定し、このピーク電圧が所定の閾値外となったとき、軸受異常であると判定するようにしても良い。この異常検出手段Ea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。
The preload estimating means Ya estimates the preload applied to the bearing from the temperatures of the inner and
The abnormality detection means Ea detects an abnormality of the
この発明の他の実施形態を図4、図5と共に説明する。特に説明する部分を除き、構成の他の部分は、先行して説明した形態と同様とする。
図4に示すように、温度センサ6を、外輪背面に接するように、外輪間座5の軸方向両端部のスリットSLに設置しても良い。図5に示すように、温度センサ6が固着されたスリットSLに、熱伝導率が高い材料から成るモールド材Mdを充填しても良い。これら図4、図5の構成によると、外輪3gの熱が温度センサ6に伝わり易くなるため、外輪3gの温度を迅速に測定可能とできるうえ、外輪3gの温度測定精度を高めることができる。また、図5の場合、温度センサ6の全体がモールド材Mdに覆われることにより、潤滑剤等に対する密閉性を高めることができる。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Except for the part specifically described, the other parts of the configuration are the same as those described above.
As shown in FIG. 4, the
図示しないが、非接触温度センサ7の測定面7aを除く大部分を、モールド材で覆っても良い。
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。各実施形態では、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。前記スピンドル装置以外の装置において、例えば、内輪固定、外輪回転形の軸受装置に適用しても良い。この場合、センサ等の出力用の配線を、軸内部を通して軸受装置外に引き出すことが望ましい。
Although not shown, most of the
The bearing device described above can also be applied to devices other than spindle devices, robots, and the like. In each embodiment, the two bearings are installed in the rear combination, but may be installed in the front combination. Further, the number of bearings is not necessarily limited to two. In apparatuses other than the spindle apparatus, for example, the present invention may be applied to an inner ring fixed and outer ring rotating type bearing apparatus. In this case, it is desirable to draw out the output wiring of the sensor or the like outside the bearing device through the inside of the shaft.
3…軸受
3i…内輪
3d…内輪外周面
3g…外輪
3h…側面
4…内輪間座
5…外輪間座
6…温度センサ
7…非接触温度センサ
10…面取状の被検出面
Ea…異常検出手段
Ya…予圧推定手段
S1…回転センサ
SL…スリット
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記内外輪のうちの回転側軌道輪について、外輪間座および内輪間座のうちの回転側間座に当接する回転側軌道輪の側面と、この回転側軌道輪における軌道面側の周面との角部に面取り状の被検出面を設け、
前記外輪間座および内輪間座のうちの固定側間座に、前記被検出面の温度を非接触で測定する非接触温度センサを設けたことを特徴とする軸受装置。 It is configured to receive a preload by interposing a spacer between the bearing rings of a plurality of rolling bearings aligned in the axial direction, and the spacer is interposed between the outer ring spacer interposed between the outer rings aligned in the axial direction and the inner ring. In a bearing device having an inner ring spacer
Regarding the rotation side raceway of the inner and outer rings, the side surface of the rotation side raceway that contacts the rotation side spacer of the outer ring spacer and the inner ring spacer, and the raceway side peripheral surface of the rotation side raceway ring, Provide a chamfered surface to be detected at the corner of
A bearing device, wherein a non-contact temperature sensor that measures the temperature of the detected surface in a non-contact manner is provided in a fixed-side spacer of the outer ring spacer and the inner ring spacer.
前記他の温度センサにより測定される温度および前記非接触温度センサにより測定される温度と、前記回転側軌道輪の回転速度とから、軸受の予圧を推定する予圧推定手段を設けた軸受装置。 In any one of Claims 1 thru / or Claim 3, other temperature sensors which measure the temperature of this fixed side spacer or the temperature of the fixed side track ring of the inner and outer rings are provided in the fixed side spacer,
A bearing device provided with preload estimation means for estimating a bearing preload from a temperature measured by the other temperature sensor and a temperature measured by the non-contact temperature sensor, and a rotation speed of the rotating raceway.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010179958A JP2012037013A (en) | 2010-08-11 | 2010-08-11 | Bearing device |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017026078A (en) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | 株式会社ジェイテクト | Bearing device |
JP2019152287A (en) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | Ntn株式会社 | Bearing device |
WO2020166542A1 (en) * | 2019-02-12 | 2020-08-20 | Ntn株式会社 | Bearing device and spindle device |
-
2010
- 2010-08-11 JP JP2010179958A patent/JP2012037013A/en active Pending
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