JP2017219099A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受部における油膜の状態を検出可能とさせる。
【解決手段】転がり軸受装置１０は、金属製である、第一外輪２２、第一内輪２１、及び複数の玉２３を有している第一軸受部２０と、金属製である、第二外輪５２、第二内輪５１、及び複数の玉５３を有している第二軸受部５０とを備えている。第一内輪２１と第二内輪５１とは電気的に接続され、第一外輪２２と第二外輪５２とは電気的に絶縁されている。第一外輪２２に電気信号の入力接点１５が設けられ、第二外輪５２に電気信号の出力接点１６が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転がり軸受装置に関する。

近年、各種の工作機械では、加工効率及び生産効率の向上のために主軸の高速化が要求されている。主軸が高速で回転すると、これを支持する軸受部において特に潤滑性が問題となる。そこで、軸受部の軸方向隣りに給油ユニットが設けられている転がり軸受装置が提案されている（特許文献１参照）。この給油ユニットは、潤滑油を溜めるタンク、及び、軸受部の内輪と外輪との間の環状空間に潤滑油を供給するためのポンプ等を有している。

給油ユニットを有している転がり軸受装置によれば、軸受部が潤滑油不足となる前にポンプから潤滑油を供給し、軸受部の潤滑性を保ち焼き付きを防止している。しかし、現在提案されている前記のような転がり軸受装置では、軸受部の潤滑状態を把握するための手段が設けられておらず、どのようなタイミングで給油を行うべきかが問題となる。

なお、前記給油ユニットは、主軸とハウジングとの間の狭い空間に軸受部と共に格納されることから、タンクの容量は制限される。このため、潤滑油の過剰供給を防ぐ必要があり、また、給油が過度に行われると潤滑油に起因する回転抵抗（例えば撹拌抵抗）が増加してしまう。このため、適切なタイミングで給油が行われるのが好ましい。

そこで、ハウジングに固定されている外輪から電気信号（電流）を入力し、軸又はこの軸と共に回転する内輪から電気信号（電流）を出力させるように軸受部に電気回路を構成し、軸受部の潤滑状態を把握する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、内輪及び外輪それぞれと転動体との間に油膜が安定して形成されている状態では、この油膜が絶縁体として機能して前記電気回路の通電が損なわれるが、油膜が途切れると内輪及び外輪それぞれと転動体とが金属接触して前記電気回路の通電割合が高くなる。したがって、軸受部の前記電気回路における通電状態を監視することで、油膜の状態を把握することが可能となる。

特開２００４−１０８３８８号公報 特開２００８−３０４０３７号公報

軸受部に電気回路を構成して油膜の状態を把握するためには、回転する軸又は内輪に滑り接触させる接点を設ける必要がある。このような接点を得るためにスリップリングを用いればよいが、例えば工作機械のように軸及び内輪が高速で回転する場合、これに対応するスリップリングは非常に高価であり、また、スリップリングを小さな軸受部に設けることは構造的に困難である。他の手段として内輪又は軸にカーボンブラシを押し当てるようにしてもよいが、この場合、これらの接触状態が不安定であって小さな電気信号では安定した通電状態の監視が困難となり、油膜の状態の把握のためには信頼性に欠けるという問題点がある。なお、このような軸受部に電気回路を構成して油膜の状態を把握する点については、給油ユニットを含む転がり軸受装置に限らず、一般的な転がり軸受においても必要とされる場合がある。

そこで、本発明は、スリップリングやカーボンブラシを用いなくても、軸受部における油膜の状態を検出可能とさせる転がり軸受装置を提供することを目的とする。

本発明の転がり軸受装置は、金属製である、第一固定輪、第一回転輪、及び当該第一固定輪と当該第一回転輪との間に介在している複数の第一転動体を有している第一軸受部と、金属製である、前記第一固定輪と共に固定状態の第二固定輪、前記第一回転輪と共に回転する第二回転輪、及び当該第二固定輪と当該第二回転輪との間に介在している複数の第二転動体を有している第二軸受部と、を備え、前記第一回転輪と前記第二回転輪とは電気的に接続され、前記第一固定輪と前記第二固定輪とは電気的に絶縁され、前記第一固定輪に電気信号の入力接点が設けられ、前記第二固定輪に電気信号の出力接点が設けられている。

この転がり軸受装置によれば、入力接点が設けられている第一固定輪から、第一転動体、第一回転輪、第二回転輪及び第二転動体を経て、出力接点が設けられている第二固定輪に通電可能となる電気回路が得られる。入力接点及び出力接点が、固定側となる第一固定輪及び第二固定輪に設けられていることから、スリップリングやカーボンブラシが不要となる。
第一軸受部及び第二軸受部において回転輪及び固定輪それぞれと転動体との間において潤滑油の油膜が途切れていると、前記のとおり通電可能となる。これに対して、油膜が安定して形成されている状態では、この油膜が絶縁体として機能し、第一軸受部の入力接点と第二軸受部の出力接点との間の通電が損なわれる。したがって、入力接点と出力接点との間の通電状態を監視すれば、第一軸受部及び第二軸受部における油膜の状態を検出することが可能となる。

また、この転がり軸受装置は、前記第一固定輪と前記第一回転輪との間に形成される第一環状空間の軸方向隣りに設けられ前記第一軸受部に潤滑油を供給する第一ポンプを有する第一給油ユニットと、前記第二固定輪と前記第二回転輪との間に形成される第二環状空間の軸方向隣りに設けられ前記第二軸受部に潤滑油を供給する第二ポンプを有する第二給油ユニットと、を更に備えているのが好ましい。
この構成によれば、給油が必要となるタイミングで、第一ポンプによって第一軸受部に給油を行い、第二ポンプによって第二軸受部に給油を行うことが可能となる。

更に、この転がり軸受装置は、前記入力接点と前記出力接点とを含んで構成される電気回路を流れる信号に基づいて前記第一ポンプ及び前記第二ポンプの動作を制御する制御器を、更に備えているのが好ましい。
この場合、例えば前記電気回路の通電割合が高くなると、第一ポンプ及び第二ポンプを動作させ給油を行わせることが可能となる。

本発明によれば、スリップリングやカーボンブラシを用いなくても軸受部における油膜の状態を検出することが可能となり、例えば、油膜が途切れていることが検出された場合、給油を行って焼き付き等の不具合の発生を防ぐことが可能となる。

本発明の転がり軸受装置の実施の一形態を示す断面図である。 第一給油ユニットを軸方向から見た断面図である。 給油ユニットの機能を説明する図である。 転がり軸受装置の概略構成を示す説明図である。 制御回路部を流れる電気信号の説明図である。 時間経過に伴う、軸の回転数を示すグラフと、単位時間あたりの軸受回路部において通電経路が成立する時間を示すグラフである。

図１は、本発明の転がり軸受装置の実施の一形態を示す断面図である。この転がり軸受装置１０（以下、軸受装置１０ともいう。）は、工作機械が有する主軸装置の主軸（軸７）を回転可能に支持するものであり、主軸装置のハウジング８内に収容されている。図１では、軸７及びハウジング８を２点鎖線で示している。この軸受装置１０は、軸方向一方側（図１では右側）に設けられている第一軸受１１と、軸方向他方側（図１では左側）に設けられている第二軸受１２とを有している。以下の説明において、軸受装置１０の中心線Ｃに平行な方向を軸方向と呼び、この軸方向に直交する方向を径方向と呼ぶ。

〔第一軸受１１について〕
第一軸受１１は、第一軸受部２０と第一給油ユニット４０とを備えている。第一軸受部２０は、内輪２１、外輪２２、複数の玉（転動体）２３、及びこれら複数の玉２３を保持する保持器２４を有しており、玉軸受（転がり軸受）を構成している。

本実施形態の内輪２１は、軸方向に長く、玉２３が転がり接触する軌道面（以下、内輪軌道２５という。）が形成されている内輪本体部２１ａと、この内輪本体部２１ａから軸方向一方側に延びている内輪筒部２１ｂとを有している。内輪本体部２１ａと内輪筒部２１ｂとは一体となっているが、これらは別体であってもよく、この場合、内輪本体部２１ａが軸受部２０の内輪として機能し、内輪筒部２１ｂが内輪用間座として機能する。また、別体の場合、内輪本体部２１ａと内輪筒部２１ｂとは隣接し金属接触しており、電気的に接続された状態にある。

また、本実施形態の外輪２２は、軸方向に長く、玉２３が転がり接触する軌道面（以下、外輪軌道２６という。）が形成されている外輪本体部２２ａと、この外輪本体部２２ａから軸方向一方側に延び給油ユニット４０が取り付けられている外輪筒部２２ｂとを有している。外輪本体部２２ａと外輪筒部２２ｂとは一体となっているが、これらは別体であってもよく、この場合、外輪本体部２２ａが軸受部２０の外輪として機能し、外輪筒部２２ｂが外輪用間座として機能すると共に給油ユニット４０が取り付けられる部材となる。また、別体の場合、外輪本体部２２ａと外輪筒部２２ｂとは隣接し金属接触しており、電気的に接続された状態にある。

内輪本体部２１ａと外輪本体部２２ａとの間に第一環状空間１３が形成されており、この環状空間１３に複数の玉２３及び保持器２４が設けられている。玉２３は、内輪２１と外輪２２との間に介在しており、軸受が回転することで内輪軌道２５及び外輪軌道２６を転がり接触する。保持器２４は、環状であり、周方向に沿ってポケット２７が複数形成されている。各ポケット２７に一つの玉２３が収容された状態となる。
内輪２１、外輪２２、玉２３は、例えば軸受鋼等の導電性を有する鋼製（金属製）であるが、保持器２４は樹脂製である。

第一給油ユニット４０は、全体として円環状であり、外輪筒部２２ｂの内周側に取り付けられ、第一環状空間１３の軸方向隣りに設けられている。給油ユニット４０は、第一軸受部２０（軌道２５，２６、玉２３及び保持器２４）へ給油を行う機能を有している。給油ユニット４０の詳細な構成及び機能については後に説明する。

以上のように本実施形態では、給油ユニット４０が設けられている外輪２２が、ハウジング８に固定状態（静止状態）となって取り付けられており、内輪２１が軸７と共に回転する。つまり外輪２２が固定状態にある第一固定輪となり、内輪２１が軸７と共に回転する第一回転輪となる。

〔第二軸受１２について〕
第二軸受１２は、第二軸受部５０と第二給油ユニット７０とを備えている。第二軸受部５０は、内輪５１、外輪５２、複数の玉（転動体）５３、及びこれら複数の玉５３を保持する保持器５４を有しており、玉軸受（転がり軸受）を構成している。

本実施形態の内輪５１は、軸方向に長く、玉５３が転がり接触する軌道面（以下、内輪軌道５５という。）が形成されている内輪本体部５１ａと、この内輪本体部５１ａから軸方向一方側に延びている内輪筒部５１ｂとを有している。内輪本体部５１ａと内輪筒部５１ｂとは一体となっているが、これらは別体であってもよく、この場合、内輪本体部５１ａが軸受部５０の内輪として機能し、内輪筒部５１ｂが内輪用間座として機能する。

また、本実施形態の外輪５２は、軸方向に長く、玉５３が転がり接触する軌道面（以下、外輪軌道５６という。）が形成されている外輪本体部５２ａと、この外輪本体部５２ａから軸方向一方側に延び給油ユニット７０が取り付けられている外輪筒部５２ｂとを有している。外輪本体部５２ａと外輪筒部５２ｂとは一体となっているが、これらは別体であってもよく、この場合、外輪本体部５２ａが軸受部５０の外輪として機能し、外輪筒部５２ｂが外輪用間座として機能すると共に給油ユニット７０が取り付けられる部材となる。

内輪本体部５１ａと外輪本体部５２ａとの間に第二環状空間１４が形成されており、この環状空間１４に複数の玉５３及び保持器５４が設けられている。玉５３は、内輪５１と外輪５２との間に介在しており、軸受が回転することで内輪軌道５５及び外輪軌道５６を転がり接触する。保持器５４は、環状であり、周方向に沿ってポケット５７が複数形成されている。各ポケット５７に一つの玉５３が収容された状態となる。
内輪５１、外輪５２、玉５３は、例えば軸受鋼等の導電性を有する鋼製（金属製）であるが、保持器５４は樹脂製である。

第二給油ユニット７０は、全体として円環状であり、外輪筒部５２ｂの内周側に取り付けられ、第二環状空間１４の軸方向隣りに設けられている。給油ユニット７０は、第二軸受部５０（軌道５５，５６、玉５３及び保持器５４）へ給油を行う機能を有している。給油ユニット７０の詳細な構成及び機能については後に説明する。

以上のように本実施形態では、給油ユニット７０が設けられている外輪５２が、ハウジング８に固定状態（静止状態）となって取り付けられており、内輪５１が軸７と共に回転する。つまり外輪５２が、前記第一外輪２２（第一固定輪）と共に固定状態にある第二固定輪となり、内輪５１が、軸７及び前記第一内輪２１（第一回転輪）と共に回転する第二回転輪となる。

〔第一給油ユニット４０について〕
図２は、第一給油ユニット４０を軸方向から見た断面図である。第一給油ユニット４０は、全体として円環形状を有している。給油ユニット４０は、潤滑油（オイル）を溜めるタンク４２及びこの潤滑油を吐出するポンプ４３を備えている。これらタンク４２及びポンプ４３は、給油ユニット４０が有している環状の本体部４１に設けられている。また、給油ユニット４０は、制御部４４及び電源部４５を備えている。

本体部４１は、外輪筒部２２ｂの内周側に取り付けられており、ポンプ４３等を保持するフレームとしての機能を有している。本体部４１は円環状の部材であるが中空空間が形成されており、この中空空間にポンプ４３、制御部４４及び電源部４５が設けられている。また、前記中空空間の一つがタンク４２となっている。これにより、本体部４１、タンク４２、ポンプ４３、制御部４４及び電源部４５等を含む給油ユニット４０は、一体として構成される。なお、タンク４２、制御部４４及び電源部４５のうちの一部又は全部は、軸受装置１０（ハウジング８）の外に設けられていてもよく、この場合、配管や通信線を通じてポンプ４３等と接続される。

〔第二給油ユニット７０について〕
第一給油ユニット４０と第二給油ユニット７０とは同じ構成である。図２を参考にして第二給油ユニット７０について説明する。第二給油ユニット７０は、全体として円環形状を有している。給油ユニット７０は、潤滑油（オイル）を溜めるタンク７２及びこの潤滑油を吐出するポンプ７３を備えている。これらタンク７２及びポンプ７３は、給油ユニット７０が有している環状の本体部７１に設けられている。また、給油ユニット７０は、制御部７４及び電源部７５を備えている。

本体部７１は、外輪筒部５２ｂの内周側に取り付けられており、ポンプ７３等を保持するフレームとしての機能を有している。本体部７１は円環状の部材であるが中空空間が形成されており、この中空空間にポンプ７３、制御部７４及び電源部７５が設けられている。また、前記中空空間の一つがタンク７２となっている。これにより、本体部７１、タンク７２、ポンプ７３、制御部７４及び電源部７５等を含む給油ユニット７０は、一体として構成される。なお、タンク７２、制御部７４及び電源部７５のうちの一部又は全部は、軸受装置１０（ハウジング８）の外に設けられていてもよく、この場合、配管や通信線を通じてポンプ４３等と接続される。

前記のとおり、第一給油ユニット４０と第二給油ユニット７０とは同じ構成であり、更に、同じ機能を有している。そこで、第一給油ユニット４０を例としてその機能について、図３により説明する。
ポンプ４３は、内部に圧電素子４３ａを有しており、この圧電素子４３ａが動作することでポンプ４３の油室（内部空間）４３ｂの容積を変化させ、この油室４３ｂの潤滑油を、ノズル４３ｃを通じて前記環状空間１３に供給することができる。油室４３ｂは、ポンプ４３において潤滑油を溜める空間である。
電源部４５（図２参照）は、ポンプ４３の動作用の電力を供給する。図３において、制御部４４は、所定のタイミングで圧電素子４３ａに所定の波形の駆動電圧を印加し、これにより、ポンプ４３から潤滑油が前記環状空間１３に供給される。圧電素子４３ａの一回の動作により油室４３ｂから吐出される潤滑油量は微量であることから、一回の給油動作のために圧電素子４３ａを複数回動作させる。なお、油室４３ｂから潤滑油が吐出される毎にタンク４２から油室４３ｂへ潤滑油が自動的に補給される。

〔第一軸受１１及び第二軸受１２に構成される電気回路ついて〕
図１に示す実施形態では、右側の第一軸受１１と左側の第二軸受１２とは軸方向に隣接して設けられており、第一軸受１１の第一内輪２１と第二軸受１２の第二内輪５１とは軸方向に接触した状態にある。つまり、第一内輪２１の軸方向他方側の側面３１と、第二内輪５１の軸方向一方側の側面６１とが面で接触（金属面接触）した状態となっている。このため、第一内輪２１と第二内輪５１とは電気的に接続された状態にある。特に第一内輪２１と第二内輪５１とには軸方向荷重が付与されており、相互が押圧しており、対向する側面３１，６１は密に接触している。

これに対して、右側の第一軸受１１の第一外輪２２と左側の第二軸受１２の第二外輪５２とは電気的に絶縁された状態にある。図１に示す形態では、第一外輪２２と第二外輪５２との間に環状の絶縁材１７が設けられている。絶縁材１７は、例えば導電性を有していない樹脂製やゴム製の部材からなる。
ハウジング８が金属製であることから、第一外輪２２と第二外輪５２とを電気的に絶縁するため、これら第一外輪２２と第二外輪５２とのうちの少なくとも一方の外周面側においても絶縁材１８が設けられている。図１に示す形態では、第一外輪２２側にのみ絶縁材１８が設けられている。この絶縁材１８は円筒状であるが、環状の前記絶縁材１７と連続していてもよい。絶縁材１８は、第一外輪２２とハウジング８との間に設けられていればよい。

絶縁材１７，１８は、外輪２２と別部材であってもよいが、外輪２２（又はハウジング８）と一体となっていてもよい。一体とする場合、例えば、外輪２２（又はハウジング８）に設けた非導電性のコーティング材を、絶縁材１７，１８とすればよい。
以上より、右側の第一軸受１１の第一外輪２２と左側の第二軸受１２の第二外輪５２とは電気的に絶縁された構成となる。

図１では、第一軸受１１と第二軸受１２とが軸方向に隣接しているが、これらは（図示しないが）軸方向に離れて設けられていてもよい。この場合であっても、軸７は金属製（例えば、炭素鋼等の鋼製）であるため、第一内輪２１と第二内輪５１とはこの軸７を介して電気的に接続された状態にある。また、この場合、第一外輪２２と第二外輪５２とは軸方向に離れており、両者間に空間が形成されることから、前記環状の絶縁材１７を不要とすることができる。なお、第一内輪２１と第二内輪５１とを電気的に接続するために、図示しないが、これらの間に金属製の間座を介在させてもよい。

第一及び第二軸受１１，１２は、第一及び第二給油ユニット４０，７０から供給された潤滑油によって潤滑性が確保される。
第一軸受１１において、内輪軌道２５と玉２３との間に潤滑油による油膜が形成されており、また、外輪軌道２６と玉２３との間に潤滑油による油膜が形成されている場合、これら油膜が絶縁体として機能することで、外輪２２から玉２３を介して内輪２１までの通電経路は成立しない（つまり、電気が流れない）。しかし、例えば軸受装置１０の回転初期において油膜が形成されていない状態や、潤滑油が経時的に消費されることで一旦形成された油膜が途切れた状態になると、外輪２２及び内輪２１と玉２３とが金属接触することで、外輪２２から玉２３を介して内輪２１までの通電経路が成立する（つまり、電気が流れる）。
また、第二軸受１２においても同様に、内輪軌道５５及び外輪軌道５６と玉２３との間に油膜が形成されていると、内輪５１から玉５３を介して外輪５２までの通電経路は成立しない（つまり、電気が流れない）。しかし、油膜が形成されていない状態や、形成された油膜が途切れた状態になると、外輪５２及び内輪５１と玉５３とが金属接触することで、内輪５１から玉５３を介して外輪５２までの通電経路が成立する（つまり、電気が流れる）。
以上のように、第一軸受１１及び第二軸受１２において、図４に示すように、外輪２２から、玉２３、内輪２１、内輪５１及び玉５３を経て、外輪５２までの電気回路部（以下、これを軸受回路部８６という。）が構成される。

そして、右側の第一外輪２２に入力接点（電極）１５が設けられており、左側の第二外輪５２に出力接点（電極）１６が設けられており、入力接点１５に電気信号（直流電流）が入力され、出力接点１６から電気信号（直流電流）が出力されるように、軸受装置１０は構成されている。具体的に説明すると、入力接点１５と出力接点１６との間に直流電源８０が接続されている。入力接点１５、出力接点１６及び直流電源８０を含む制御回路部８５は、更に、抵抗器８１、及び、この回路を流れる電圧を測定する電圧計８２を有している。そして、軸受装置１０は、更に、制御器８３を備えており、この制御器８３は、電圧計８２の計測結果を刻々と取得可能である。

制御器８３は、第一給油ユニット４０の制御部４４（図３参照）又は第二給油ユニット７０の制御部７４によって構成することができる。制御器８３（制御部４４，７４）はマイコンにより構成されている。また、直流電源８０は、第一給油ユニット４０の電源部４５（図２参照）又は第二給油ユニット７０の電源部７５によって構成することができる。この場合、制御器８３や電源部７５を含む制御回路部８５は（図４では、ハウジング８の外部に設けられているように記載されているが）給油ユニット４０，７０（本体部４１，７１）に設けられる構成となる。

〔油膜の状態の検知及び給油動作について〕
以上の構成により、制御器８３は、軸受装置１０における油膜の状態の検知が可能となる。以下、その検知方法について説明する。図５は、前記制御回路部８５（図４参照）を流れる電気信号の説明図である。この電気信号は、制御器８３が電圧計８２から取得した信号である。図５に示すグラフの横軸は時間であり、縦軸は電気信号の出力（電圧値）である。

図５において、時刻ｔ１までは、第一軸受１１及び第二軸受１２において安定した油膜が形成されており、前記軸受回路部８６において通電経路が成立しない状態にあり、制御器８３によって取得される電気信号は一定値（ゼロ）を示す。
時刻ｔ１を越えると、第一軸受１１及び第二軸受１２において潤滑油が消費され、形成されていた油膜に途切れが発生する。すると、前記軸受回路部８６において通電経路が成立する時間（回数）が増える。このため、図５に示すように、制御回路部８５を流れる電気信号がランダムに検出される。

図６は、時間経過に伴う、軸７（軸受装置１０）の回転数を示すグラフ（上段のグラフ）と、単位時間あたりの軸受回路部８６において通電経路が成立する「時間」を示すグラフ（下段のグラフ）である。なお「時間」に代えて、単位時間あたりの軸受回路部８６において通電経路が成立する「回数」であってもよい。つまり、下段のグラフの縦軸は、通電割合を示している。なお、軸受回路部８６において通電経路が成立する時間（回数）は、制御回路部８５を電気信号が流れる時間（回数）と同じになる。

図６の上段のグラフに示すように、運転開始の時刻ｔ０から軸７（軸受装置１０）の回転数が増加し、やがて、回転数は一定となる。運転開始直後は、第一及び第二軸受１１，１２において油膜は形成されず、図６の下段のグラフに示すように、通電経路が成立する時間（回数）は長い（多い）。

回転が開始されてしばらくすると、油膜が形成され始め、図６の下段のグラフの縦軸に示す「時間（回数）」が減少する。油膜が安定して形成されると、前記のとおり（図５の時刻ｔ１まで参照）制御器８３によって取得される電気信号は一定値（ほぼゼロ）を示す。時刻ｔ１を越えると、前記のとおり、形成されていた油膜に途切れが発生し、図６の下段のグラフの縦軸に示す「時間（回数）」が増加傾向となる。つまり、通電割合が上昇傾向となる。

制御器８３は、制御回路部８５を流れる電気信号に基づいて、前記「時間（回数）」を取得することができる。更に、制御器８３は、取得した前記「時間（回数）」の情報と、予め設定されている閾値Ｑとを比較する処理を行う。この比較する処理は、油膜が途切れているか否かを推定する処理となる。
つまり、取得した前記「時間（回数）」が閾値Ｑを超えている場合、軸受回路部８６において通電経路が成立する時間（回数）が増えており、油膜が途切れていると推定することができる。この場合、制御器８３はポンプ４３，７３を動作させる制御を行う。ポンプ４３，７３により給油が行われることで（図６の下段のグラフの時刻ｔ２）、再び油膜が安定して形成され、時刻ｔ２の後に、軸受回路部８６において通電経路が成立する時間（回数）が減少する。つまり、通電割合が減少し、閾値Ｑを下回る。

以上のように、油膜の形成が充分である場合、この油膜で外輪２２（５２）及び内輪２１（５１）それぞれと玉２３（５３）との間が絶縁され、通電割合は低い。これに対して、油膜形成が不充分である場合、外輪２２（５２）及び内輪２１（５１）それぞれと玉２３（５３）とが金属接触し（金属接触する機会が多くなり）通電割合が高くなる。
このように、制御器８３は、刻々と制御回路部８５を流れる電気信号を取得し、入力接点１５と出力接点１６とを含んで構成される電気回路（制御回路部８５及び軸受回路部８６）を流れる信号に基づいて、通電割合を求め、この通電割合に応じてポンプ４３，７３を動作させる制御を実行する。これにより、軸受装置１０における油膜の状態を監視して、給油を行うことができ、潤滑状態を確保することが可能となる。
なお、本実施形態では、油膜の状態の検知の指標として通電割合を用いる場合を説明したが、その指標は他であってもよく、例えば制御回路部８５の抵抗値であってもよい。

また、本実施形態の軸受装置１０は、第一軸受１１と第二軸受１２とを有していることから、油膜が途切れていると推定された場合に、制御器８３は、第一給油ユニット４０のポンプ４３と、第二給油ユニット７０のポンプ７３との双方を動作させてもよいが、潤滑油を効率よく利用する観点から、次のようにしてポンプ４３，７３を動作させてもよい。
すなわち、油膜が途切れていると推定された場合、制御器８３は、ポンプ４３，７３のうちの一方のポンプ（４３）のみ動作させて給油を行う。その後、このポンプ（４３）を停止させ、所定時間経過後に、制御器８３は、前記のように油膜が途切れているか否かを推定する処理を行い、やはり、途切れていると推定された場合、前記一方のポンプ（４３）を動作させずに、ポンプ４３，７３のうちの他方のポンプ（７３）のみ動作させて給油を行う。これに対して、前記の所定時間経過後に、制御器８３が、油膜が途切れているか否かを推定する処理を行い、途切れていない（油膜が充分に形成されている）と推定された場合、ポンプ４３，７３の双方を動作させない（給油しない）。

以上のように、本実施形態の軸受装置１０によれば、入力接点１５が設けられている第一外輪２２から、玉２３、第一内輪２１、第二内輪５１、及び玉５３を経て、出力接点１６が設けられている第二外輪５２に通電可能となる電気回路（８６）が得られる。入力接点１５及び出力接点１６が、固定側となる第一及び第二外輪２２，５２に設けられていることから、つまり、回転する内輪２１，５１や軸７に接点を設ける必要がないため、スリップリングやカーボンブラシは不要である。これらが不要となるため、軸受装置１０を安価に構成することが可能となる。

そして、前記のとおり、第一軸受部２０及び第二軸受部５０において、玉２３，５３の転がり接触領域に潤滑油による油膜が途切れていると、軸受回路部８６が通電可能となる。これに対して、油膜が安定して形成されている状態では、この油膜が絶縁体として機能し、入力接点１５と出力接点１６との間の通電が損なわれる。したがって、入力接点１５と出力接点１６との間の通電状態を制御器８３によって監視することで、第一軸受部２０及び第二軸受部５０における油膜の状態を検出することが可能となる。

また、本実施形態の軸受装置１０は、第一給油ユニット４０と第二給油ユニット７０とを更に備えており、第一給油ユニット４０が有する第一ポンプ４３は、第一環状空間１３の軸方向隣りに設けられており、第一軸受部２０に潤滑油を供給することが可能であり、第二給油ユニット７０が有する第二ポンプ７３は、第二環状空間１４の軸方向隣りに設けられており、第二軸受部５０に潤滑油を供給することが可能である。このため、制御器８３によって、油膜が途切れていると推定された場合に、つまり、給油が必要となるタイミングで、迅速に第一ポンプ４３によって第一軸受部２０に給油を行い、第二ポンプ７３によって第二軸受部５０に給油を行うことが可能となる。

以上より、油膜が途切れていることが検出された場合、第一軸受部２０及び第二軸受部５０の一方又は双方に給油を行って、焼き付き等の不具合の発生を防ぐことが可能となる。

なお、前記実施形態では、制御器８３によって、油膜が途切れているか否かを推定する処理が行われると共に、ポンプ４３，７３による吐出動作が制御される場合について説明したが、前記処理と前記制御とが別の手段によって行われるように構成してもよい。例えば、油膜が途切れているか否かを推定する処理は、軸受装置１０の外側に設けられている制御器によって行われ、ポンプ４３，７３の吐出動作の制御は、軸受装置１０の内側に設けられている前記制御部４４，７４によって行われてもよい。この場合、前記制御器と前記制御部４４，７４との間で通信が行われ、前記制御器によって油膜が途切れているか否かを推定する処理が行われると、前記制御部４４，７４によってポンプ４３，７３による吐出動作が制御される。

また、前記のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の転がり軸受装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
例えば、軸受装置１０が給油ユニット４０，７０を備えている場合について説明したが、これら給油ユニット４０，７０が省略されていてもよい。この場合、別の給油手段が設けられていてもよく、又は、油膜が途切れたと推定されると軸７の回転を停止させる。これにより、第一軸受１１及び第二軸受１２の焼き付きを防ぐことができる。

前記実施形態では、外輪２２，５２が固定輪であり、内輪２１，５１が回転輪である場合について説明したが、反対であってもよい。つまり、内輪２１，５１が固定輪であり、外輪２２，５２が回転輪であってもよい。この場合、入力接点及び出力接点は、固定側の軌道輪となる内輪２１，５１に設けられる。

また、前記実施形態では、軸受部２０，５０がアンギュラ玉軸受である場合について説明したが、軸受の形式はこれに限らず、深溝玉軸受であってもよく、また、円すい転がり軸受や、円筒ころ軸受であってよい。また、この転がり軸受装置１０を、工作機械の主軸用以外の用途に用いることができる。

１０：転がり軸受装置 １１：第一軸受 １２：第二軸受
１３：第一環状空間 １４：第二環状空間 １５：入力接点
１６：出力接点 ２０：第一軸受部 ２１：第一内輪（第一回転輪）
２２：第一外輪（第一固定輪） ２３：玉（第一転動体）
４０：第一給油ユニット ４３：第一ポンプ ５０：第二軸受部
５１：第二内輪（第二回転輪） ５２：第二外輪（第二固定輪）
５３：玉（第二転動体） ７０：第二給油ユニット ７３：第二ポンプ
８３：制御器

Claims (3)

1. 金属製である、第一固定輪、第一回転輪、及び当該第一固定輪と当該第一回転輪との間に介在している複数の第一転動体を有している第一軸受部と、
   金属製である、前記第一固定輪と共に固定状態の第二固定輪、前記第一回転輪と共に回転する第二回転輪、及び当該第二固定輪と当該第二回転輪との間に介在している複数の第二転動体を有している第二軸受部と、を備え、
   前記第一回転輪と前記第二回転輪とは電気的に接続され、前記第一固定輪と前記第二固定輪とは電気的に絶縁され、
   前記第一固定輪に電気信号の入力接点が設けられ、前記第二固定輪に電気信号の出力接点が設けられている、転がり軸受装置。
2. 前記第一固定輪と前記第一回転輪との間に形成される第一環状空間の軸方向隣りに設けられ前記第一軸受部に潤滑油を供給する第一ポンプを有する第一給油ユニットと、
   前記第二固定輪と前記第二回転輪との間に形成される第二環状空間の軸方向隣りに設けられ前記第二軸受部に潤滑油を供給する第二ポンプを有する第二給油ユニットと、
   を更に備えている請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 前記入力接点と前記出力接点とを含んで構成される電気回路を流れる信号に基づいて前記第一ポンプ及び前記第二ポンプの動作を制御する制御器を、更に備えている請求項２に記載の転がり軸受装置。

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