JP2022119059A - 軸受装置及びスピンドル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立ての際の作業性を改善することが可能な軸受装置を提供する。【解決手段】軸受装置は、第１内周面と、第１外周面とを有する筒形状のハウジングと、ハウジング内に収納された軸と、ハウジング内において軸を回転可能に支持している転がり軸受と、第１内周面に取り付けられた非回転部材と、非回転部材に取り付けられ、転がり軸受の状態を検知するセンサと、センサに電気的に接続されている基板と、蓋部材とを備える。ハウジングは、第１端と、第１端の反対側の端である第２端とを有する。非回転部材は、転がり軸受よりも第２端側に位置している。第１内周面には、第１外周面側に向かって窪む溝が形成されている。溝は、第１端から第２端側に向かって延在している。蓋部材は、第１端に取り付けられている。蓋部材には、溝に連通している貫通穴が形成されている。基板は、溝内及び貫通穴内に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、軸受装置及びスピンドル装置に関する。

特許文献１（特開２０１２－３７０１３号公報）には、軸受装置が記載されている。特許文献１に記載の軸受装置は、ハウジングと、軸と、第１転がり軸受と、第２転がり軸受と、内輪間座と、外輪間座と、温度センサと、配線とを有している。

ハウジングは、軸の延在方向に沿って、第１端と、第１端の反対側の端である第２端とを有している。ハウジングは、内周面と、外周面とを有している。内周面には、外周面側に向かって窪んでいる溝が形成されている。溝は、第１端から第２端側に向かって延在している。

軸は、ハウジング内に収納されている。第１転がり軸受及び第２転がり軸受は、ハウジング内において軸を回転可能に支持している。第１転がり軸受は、軸に取り付けられた第１内輪と、ハウジングの内周面に取り付けられた第１外輪とを有している。第２転がり軸受は、軸に取り付けられた第２内輪と、ハウジングの内周面に取り付けられた第２外輪とを有している。第２転がり軸受は、軸の延在方向において、第１転がり軸受よりも第１端から離れた位置に配置されている。

内輪間座は、軸に取り付けられている。内輪間座は、軸の延在方向において、第１内輪と第２内輪とに挟み込まれている。外輪間座は、ハウジングの内周面に取り付けられている。外輪間座は、軸の延在方向において、第１外輪と第２外輪とに挟み込まれている。温度センサは、第１転がり軸受及び第２転がり軸受の温度を非接触で検知するための赤外線センサである。温度センサは、外輪間座に取り付けられている。

配線は、一方端において温度センサに接続されており、他方端において軸受装置の外部に接続されている。配線は、ハウジングの内周面に形成された溝に通されている。

特開２０１２－３７０１３号公報

特許文献１に記載の軸受装置においては、温度センサと軸受装置の外部とが配線によって接続されているため、配線が組み立ての際に邪魔になり、軸受装置を組み立てる際の作業性が低下する。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、組み立ての際の作業性を改善することが可能な軸受装置及びスピンドル装置を提供する。

本発明の軸受装置は、第１内周面と、第１外周面とを有する筒形状のハウジングと、ハウジング内に収納された軸と、ハウジング内において軸を回転可能に支持している転がり軸受と、第１内周面に取り付けられた非回転部材と、非回転部材に取り付けられ、転がり軸受の状態を検知するセンサと、センサに電気的に接続されている基板と、蓋部材とを備えている。ハウジングは、第１端と、第１端の反対側の端である第２端とを有する。非回転部材は、転がり軸受よりも第２端側に位置している。第１内周面には、第１外周面側に向かって窪む溝が形成されている。溝は、第１端から第２端側に向かって延在している。蓋部材は、第１端に取り付けられている。蓋部材には、溝に連通している貫通穴が形成されている。基板は、溝内及び貫通穴内に配置されている。

上記の軸受装置では、基板が、非回転部材及び転がり軸受の外輪よりも径方向外側に配置されていてもよい。

上記の軸受装置は、スペーサをさらに備えていてもよい。非回転部材は、軸に対向している第２内周面と、第１内周面に対向している第２外周面とを有していてもよい。スペーサは、第２外周面に配置されていてもよい。基板は、スペーサに取り付けられていてもよい。上記の軸受装置では、非回転部材が、軸に対向している第２内周面と、第１内周面に対向している第２外周面とを有していてもよい。第２外周面は、第２内周面とは反対側に突出している突出部を含んでいてもよい。基板は、突出部に取り付けられていてもよい。

上記の軸受装置では、基板が、第１コネクタが搭載されている第１基板と、第２コネクタが搭載されており、かつセンサに電気的に接続されている第２基板とに分割されていてもよい。第２コネクタは、第１コネクタに着脱可能に取り付けられていてもよい。

上記の軸受装置は、少なくとも第１基板を収納しているケースをさらに備えていてもよい。上記の軸受装置では、ケースが、蓋部材に取り付けられていてもよい。

上記の軸受装置は、第１通信部及び第２通信部をさらに備えていてもよい。第１通信部は、基板に搭載され、かつセンサの出力信号を第２通信部に無線送信するように構成されていてもよい。第２通信部は、センサを駆動する電力を第１通信部に無線給電するように構成されていてもよい。

上記の軸受装置は、アンテナを有し、かつ基板に搭載されている第３通信部と、軸の回転により発生した電力をセンサ及び第３通信部に供給する発電機とをさらに備えていてもよい。第３通信部は、アンテナからセンサの出力信号を無線送信するように構成されていてもよい。

上記の軸受装置では、非回転部材が、外輪間座であってもよい。

本発明のスピンドル装置は、軸受装置と、軸を回転させるモータとを備えている。

本発明の軸受装置及びスピンドル装置によると、組み立ての際の作業性を改善することができる。

スピンドル装置１００の断面図である。 図１の領域ＩＩにおける拡大図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。 スピンドル装置１００における基板４２の平面図である。 スピンドル装置２００における軸受装置３０の断面図である。 スピンドル装置２００における基板４２の平面図である。 スピンドル装置３００における軸受装置３０の断面図である。 スピンドル装置３００における基板４２の平面図である。 スピンドル装置４００における軸受装置３０の断面図である。 スピンドル装置５００における軸受装置３０の断面図である。

本発明の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（第１実施形態）
以下に、第１実施形態に係るスピンドル装置（以下においては、「スピンドル装置１００」とする）を説明する。

＜スピンドル装置１００の全体構成＞
図１は、スピンドル装置１００の断面図である。図２は、図１の領域ＩＩにおける拡大図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。なお、図３中においては、説明に不要な部材の図示が、省略されている。図１～図３に示されるように、スピンドル装置１００は、軸１０と、外筒２０と、軸受装置３０と、モータ６０と、端部材７０と、軸受装置８０とを有している。スピンドル装置１００は、例えば、ビルトインモータ方式の工作機械用スピンドル装置である。

＜軸１０の構成＞
軸１０は、回転中心軸Ａを有している。以下においては、回転中心軸Ａに沿う方向を、軸方向といい、回転中心軸Ａを通る円周に沿う方向を周方向といい、回転中心軸Ａを通るとともに、軸方向に直交する方向を径方向という。

軸１０は、第１端１０ａと、第２端１０ｂとを有している。第１端１０ａ及び第２端１０ｂは、軸方向における軸１０の端である。第１端１０ａには、エンドミル等の切削工具が取り付けられる。第２端１０ｂは、第１端１０ａの反対側の端である。

軸１０は、第１軸部１１と、第２軸部１２と、先端部１３とを有している。第１軸部１１は、第２端１０ｂから第１端１０ａ側に向かって延在している。先端部１３は、第１端１０ａに位置している。第２軸部１２は、第１軸部１１と先端部１３とを連結するように延在している。

第１軸部１１における軸１０の外径は、第２軸部１２における軸の外径よりも小さい。第２軸部１２における外径は、先端部１３の第２軸部１２側の端における外径よりも小さい。すなわち、軸１０の外周面には、第１軸部１１と第２軸部１２との境界及び第２軸部１２と先端部１３との境界において、段差が形成されている。

＜外筒２０の構成＞
外筒２０は、軸方向に沿って延在している筒形状を有している。外筒２０は、軸方向において、第１端２０ａと、第２端２０ｂとを有している。第１端２０ａは、第１端１０ａ側にある外筒２０の端である。第２端２０ｂは、第２端１０ｂ側にある外筒２０の端である。すなわち、第２端２０ｂは、第１端２０ａの反対側の端である。外筒２０は、内周面２０ｃを有している。

＜軸受装置３０の構成＞
軸受装置３０は、ハウジング３１と、転がり軸受３２と、転がり軸受３３と、内輪間座３４と、外輪間座３５と、蓋部材３６と、ナット３７と、間座３８と、センサ３９と、配線４０と、配線４１と、基板４２とを有している。なお、軸１０は、軸受装置３０の一部を構成している。

ハウジング３１は、軸方向に沿って延在している筒形状を有している。ハウジング３１は、軸方向において、第１端３１ａと、第２端３１ｂとを有している。第１端３１ａは、第１端１０ａ側にあるハウジング３１の端である。第２端３１ｂは、第２端１０ｂ側にあるハウジング３１の端である。すなわち、第２端３１ｂは、第１端３１ａの反対側の端である。ハウジング３１の内部には、軸１０が収納されている。

ハウジング３１は、外筒２０の内部に収納されている。より具体的には、ハウジング３１は、内周面３１ｃと、外周面３１ｄとを有しており、外周面３１ｄが内周面２０ｃに接するように配置されている。

内周面３１ｃには、溝３１ｃａが形成されている。溝３１ｃａにおいて、内周面３１ｃは、外周面３１ｄ側に窪んでいる。溝３１ｃａは、第１端３１ａから第２端３１ｂ側に向かって延在している。外周面３１ｄには、溝３１ｄａが形成されている。溝３１ｄａは、回転中心軸Ａ周りの螺旋状に形成されている。溝３１ｄａと内周面２０ｃとにより、軸受装置３０を冷却するための冷媒を流す流路が画されている。

転がり軸受３２は、例えば、アンギュラ玉軸受である。転がり軸受３２は、ハウジング３１内において軸１０を回転可能に支持している。転がり軸受３２は、軸１０に作用するラジアル方向（径方向）の荷重及びスラスト方向（軸方向）の荷重を支持している。

転がり軸受３２は、内輪３２ａと、外輪３２ｂと、転動体３２ｃと、保持器３２ｄとを有している。内輪３２ａは、軸１０（第２軸部１２）に取り付けられている。外輪３２ｂは、内周面３１ｃに取り付けられている。内輪３２ａは、第２端１０ｂ側から第２軸部１２と先端部１３との境界にある軸１０の外周面に形成された段差に接している。内輪３２ａの外周面と外輪３２ｂの内周面とは、互いに対向している。転動体３２ｃは、内輪３２ａと外輪３２ｂとの間に配置されている。転動体３２ｃの数は、複数である。保持器３２ｄは、内輪３２ａと外輪３２ｂとの間に配置されており、転動体３２ｃを保持している。保持器３２ｄにより、周方向において隣り合う２つの転動体３２ｃの間隔が、一定範囲内に保たれている。

転がり軸受３３は、例えば、アンギュラ玉軸受である。転がり軸受３３は、ハウジング３１内において軸１０を回転可能に支持している。転がり軸受３３は、軸１０に作用するラジアル方向の荷重及びスラスト方向の荷重を支持している。転がり軸受３３は、内輪３３ａと、外輪３３ｂと、転動体３３ｃと、保持器３３ｄとを有している。内輪３３ａは、軸１０（第２軸部１２）に取り付けられている。外輪３３ｂは、内周面３１ｃに取り付けられている。内輪３３ａの外周面と外輪３３ｂの内周面とは、互いに対向している。転動体３３ｃは、内輪３３ａと外輪３３ｂとの間に配置されている。転動体３３ｃの数は、複数である。保持器３３ｄは、内輪３３ａと外輪３３ｂとの間に配置されており、転動体３３ｃを保持している。保持器３３ｄにより、周方向において隣り合う２つの転動体３３ｃの間隔が、一定範囲内に保たれている。

転がり軸受３２及び転がり軸受３３は、軸方向において、互いに離間して配置されている。転がり軸受３２は、転がり軸受３３よりも第１端１０ａの近くにある。転がり軸受３２及び転がり軸受３３は、背面（ＤＢ）組み合わせになっている。転がり軸受３２及び転がり軸受３３は、正面組み合わせ（ＤＦ）組み合わせになっていてもよい。

内輪間座３４は、軸１０（第２軸部１２）に取り付けられている。内輪間座３４は、第１端１０ａ側の端において内輪３２ａに接しており、第２端１０ｂ側の端において内輪３３ａに接している。このことを別の観点からいえば、内輪間座３４は、軸方向において、内輪３２ａと内輪３３ａとにより挟み込まれている。内輪間座３４は、軸方向に沿って延在している筒形状を有している。

外輪間座３５は、内周面３１ｃに取り付けられている。そのため、外輪間座３５は、非回転部材である。ここで、「非回転部材」とは、ハウジング３１に対して回転しない（すなわち、ハウジング３１に取り付けられている）部材をいう。外輪間座３５は、第１端１０ａ側の端において外輪３２ｂに接しており、第２端１０ｂ側の端において外輪３３ｂに接している。このことを別の観点からいえば、外輪間座３５は、軸方向において、外輪３２ｂと外輪３３ｂとにより挟み込まれている。外輪間座３５は、軸方向に沿って延在している筒形状を有している。外輪間座３５の外周面は、内周面３１ｃに接している。

外輪間座３５の外周面には、スペーサ３５ａが取り付けられている。スペーサ３５ａの少なくとも一部は、溝３１ｃａ内に位置している。外輪間座３５には、貫通穴３５ｂが形成されている。貫通穴３５ｂは、径方向に延在している。貫通穴３５ｂは、一方端において外輪間座３５の内周面に達しているとともに、他方端において外輪間座３５の外周面に達している。スペーサ３５ａには、貫通穴３５ｂに接続されている貫通穴３５ｃが形成されている。なお、スペーサ３５ａは、外輪間座３５と一体に形成されていてもよい。すなわち、外輪間座３５の外周面には、外輪間座３５の内周面とは反対側に向かって突出している突出部が形成されていてもよい。

蓋部材３６は、筒部３６ａと、フランジ部３６ｂとを有している。筒部３６ａは、軸方向に沿って延在している筒形状を有している。筒部３６ａの外周面は、内周面３１ｃに接している。筒部３６ａは、軸方向において、外輪間座３５との間で、外輪３２ｂを挟み込んでいる。フランジ部３６ｂは、筒部３６ａの外輪３２ｂとは反対側の端から、軸方向に直交する面内において張り出している。フランジ部３６ｂは、第１端３１ａに固定されている。これにより、蓋部材３６は、第１端３１ａに取り付けられている。

蓋部材３６には、貫通穴３６ｃが形成されている。貫通穴３６ｃは、蓋部材３６を貫通している。より具体的には、貫通穴３６ｃは、フランジ部３６ｂを、軸方向に沿って貫通している。貫通穴３６ｃは、溝３１ｃａに連通している。

ナット３７は、軸１０に取り付けられている（螺合されている）。ナット３７は、軸方向において、転がり軸受３３（内輪３３ａ）よりも第２端１０ｂ側に位置している。間座３８は、軸１０に取り付けられている。間座３８は、第１端１０ａ側の端において内輪３３ａに接しており、第２端１０ｂ側の端においてナット３７に接している。このことを別の観点からいえば、間座３８は、軸方向において内輪３３ａ及びナット３７に挟み込まれている。ナット３７を第１端１０ａ側に向かって移動させることにより、転がり軸受３２及び転がり軸受３３に予圧が印加される。この予圧は、定位置予圧である。

センサ３９は、外輪間座３５に取り付けられている。より具体的には、センサ３９は、外輪間座３５の内周面に取り付けられている。センサ３９は、例えば、熱流束センサである。センサ３９は、軸１０に取り付けられた回転部材（内輪３２ａ、内輪３３ａ又は内輪間座３４）に対向するように配置されている。これにより、軸１０側からハウジング３１側への熱流束を検知することができる。転がり軸受３２（転がり軸受３３）に異常が生じた場合、内輪３２ａ（内輪３３ａ）の温度と外輪３２ｂ（外輪３３ｂ）の温度との間に差が生じる。この温度差に先行して、軸１０側からハウジング３１側への熱流束が変化するため、上記の熱流束をセンサ３９で検知することにより、転がり軸受３２（転がり軸受３３）の異常を迅速に（早期に）検知することができる。センサ３９は、熱流束センサ以外のセンサ（例えば、温度センサ）であってもよい。

センサ３９の数は、例えば複数である。図１及び図２に示される例では、センサ３９の数は、２つである。２つのセンサ３９のうち、転がり軸受３２側に配置されているセンサ３９をセンサ３９ａとし、転がり軸受３３側に配置されているセンサ３９をセンサ３９ｂとする。

配線４０は、センサ３９ａに電気的に接続されている。配線４１は、センサ３９ｂに電気的に接続されている。配線４０及び配線４１は、貫通穴３５ｂ及び貫通穴３５ｃを通って引き出されている。センサ３９ａ（センサ３９ｂ）からの出力信号は、配線４０（配線４１）を介して出力される。また、電源が必要なセンサ３９ａ（センサ３９ｂ）に対しては、配線４０（配線４１）から給電される。すなわち、配線４０（配線４１）には、信号配線及び電源配線が含まれていることがある。

基板４２は、溝３１ｃａ内及び貫通穴３６ｃ内に配置されている。基板４２は、配線４０及び配線４１により、センサ３９ａ及びセンサ３９ｂに電気的に接続されている。基板４２は、スペーサ３５ａに取り付けられている。

図４は、スピンドル装置１００における基板４２の平面図である。図４に示されるように、基板４２の表面には、配線４２ａが形成されている。配線４２ａの端部には、基板４２を厚さ方向に貫通しているスルーホール４２ｂが形成されている。スルーホール４２ｂには、配線４０及び配線４１が例えばはんだ付けにより接続されている。これにより、基板４２が、センサ３９（センサ３９ａ及びセンサ３９ｂ）に電気的に接続されている。

基板４２には、処理回路４３及びコネクタ４４が搭載されている。処理回路４３及びコネクタ４４は、配線４２ａに接続されている。処理回路４３は、例えば、増幅器（計装アンプ）及びマイクロコントローラが含まれている。

センサ３９からの出力信号は、増幅器により、増幅されたアナログ信号となる。この増幅されたアナログ信号は、マイクロコントローラのＡＤＣ回路（Analog to Digital Converter）回路においてデジタル信号に変換されるとともに、マイクロコントローラの通信回路において例えばＲＳ４２２、ＣＡＮ（Controller Area Network）等に準拠したシリアル通信信号に変換される。これにより、センサ３９の数が増えても、コネクタ４４に接続される配線の数の増加を抑制することができる。

コネクタ４４には、ソケット付きケーブル（図示せず）が接続される。センサ３９からの出力信号は、ソケット付きケーブルを通って、制御装置（図示せず）に出力される。なお、コネクタ４４は、軸受装置３０の外部に位置している。基板４２の表面は、コーティング材等により覆われている又は樹脂材等の絶縁材で覆われていることが好ましい。

＜モータ６０の構成＞
図１に示されるように、モータ６０は、筒状部材６１と、ロータ６２と、ステータ６３とを有している。筒状部材６１は、軸１０に取り付けられている。筒状部材６１の第１端１０ａ側の端は、第１軸部１１と第２軸部１２との境界にある外周面１０ｃに形成された段差に接している。

ロータ６２は、筒状部材６１に取り付けられている。ステータ６３は、ロータ６２と対向するように、内周面２０ｃに取り付けられている。ステータ６３に流れる電流の方向がインバータ回路で順次切り替えられることにより、ロータ６２に対する回転力が発生し、当該回転力により軸１０が回転中心軸Ａ周りに回転する。

＜端部材７０の構成＞
端部材７０は、第２端２０ｂに取り付けられている。端部材７０には、貫通穴７１が形成されている。貫通穴７１は、軸方向に沿って端部材７０を貫通している。貫通穴７１には、軸１０が挿通されている。

＜軸受装置８０の構成＞
軸受装置８０は、転がり軸受８１と、内輪押さえ部材８２と、位置決め部材８３と、位置決め部材８４と、ナット８５とを有している。

転がり軸受８１は、例えば円筒ころ軸受である。転がり軸受８１は、軸１０を回転中心軸Ａ周りに回転可能に支持している。転がり軸受８１は、軸１０に作用するラジアル方向における荷重を支持している。転がり軸受８１の内輪は、軸１０に取り付けられており、転がり軸受８１の外輪は、端部材７０（より具体的には、貫通穴７１の内壁面）に取り付けられている。転がり軸受８１の内輪は、筒状部材６１の第２端１０ｂ側の端に接している。

内輪押さえ部材８２は、軸１０に取り付けられている。内輪押さえ部材８２は、第２端１０ｂ側から転がり軸受８１の内輪に接している。すなわち、転がり軸受８１の内輪は、軸方向において、筒状部材６１と内輪押さえ部材８２とにより挟み込まれている。

位置決め部材８３は、端部材７０に取り付けられており、第２端１０ｂ側から転がり軸受８１の外輪に接している。位置決め部材８４は、端部材７０に取り付けられており、第１端１０ａ側から転がり軸受８１の外輪に接している。すなわち、転がり軸受８１の外輪は、軸方向において、位置決め部材８３及び位置決め部材８４により挟み込まれている。これにより、軸１０が伸縮した場合には、転がり軸受８１の内輪は、軸１０と一体になって端部材７０の貫通穴７１に沿って軸方向に摺動する。

ナット８５は、軸１０に取り付けられている（螺合されている）。ナット８５は、転がり軸受８１の内輪との間で内輪押さえ部材８２を軸方向において挟み込むように配置されている。すなわち、内輪押さえ部材８２は、ナット８５により軸１０から抜けてしまうことが抑制されている。

＜軸受装置３０の効果＞
軸受装置３０の組み立てにおいては、第１に、転がり軸受３２、内輪間座３４、外輪間座３５、転がり軸受３３及び間座３８が、順次、軸１０に取り付けられる。この段階で、外輪間座３５にはスペーサ３５ａが取り付けられており、スペーサ３５ａには基板４２が取り付けられている。また、この段階で、配線４０及び配線４１は、基板４２にはんだ付けされている。軸受装置３０の組み立てにおいては、第２に、ナット３７が軸１０に螺合される。これにより、転がり軸受３２及び転がり軸受３３に予圧が印加される。

軸受装置３０の組み立てにおいては、第３に、転がり軸受３２、内輪間座３４、外輪間座３５、転がり軸受３３、ナット３７及び間座３８が取り付けられた軸１０が、ハウジング３１に挿入される。この際、基板４２は、溝３１ｃａに挿入される。軸受装置３０の組み立てにおいては、第４に、蓋部材３６が、第１端３１ａに取り付けられる。この際に、基板４２は、貫通穴３６ｃに挿入される。

このように、軸受装置３０の組み立ては、配線４０及び配線４１が基板４２に接続されたままで行われるため、組み立てに際して長い配線を取り回す必要がなく、組み立て性を改善することができる。

（第２実施形態）
以下に、第２実施形態に係るスピンドル装置（以下においては、「スピンドル装置２００」とする）を説明する。ここでは、スピンドル装置１００と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

スピンドル装置２００は、軸１０と、外筒２０と、軸受装置３０と、モータ６０と、端部材７０と、軸受装置８０とを有している。この点に関して、スピンドル装置２００は、スピンドル装置１００と共通している。

図５は、スピンドル装置２００における軸受装置３０の断面図である。図６は、スピンドル装置２００における基板４２の平面図である。図５及び図６に示されるように、スピンドル装置２００は、基板４２が第１基板４２ｃと第２基板４２ｄとに分割されている点に関して、スピンドル装置２００は、スピンドル装置１００と異なっている。

第１基板４２ｃには、コネクタ４２ｅが搭載されている。第２基板４２ｄには、コネクタ４２ｆが搭載されている。コネクタ４２ｆは、コネクタ４２ｅに着脱可能に取り付けられている。

スルーホール４２ｂは、第２基板４２ｄに形成されている。すなわち、第２基板４２ｄが、配線４０及び配線４１により、センサ３９（センサ３９ａ及びセンサ３９ｂ）に接続されている。第２基板４２ｄは、スペーサ３５ａに取り付けられている。処理回路４３及びコネクタ４４は、第１基板４２ｃに搭載されている。

スピンドル装置２００では、第１基板４２ｃを取り外した状態で軸受装置３０を組み立てることができるため、組み立て性をさらに改善することができる。なお、第１基板４２ｃの幅は、溝３１ｃａの幅とほぼ等しくなっていることが好ましい。この場合には、コネクタ４２ｆをコネクタ４２ｅに嵌め込む際に、溝３１ｃａにより第１基板４２ｃがガイドされるため、コネクタ４２ｆがコネクタ４２ｅに対してずれることがなくなり、コネクタ４２ｆのコネクタ４２ｅへの嵌め込み作業が容易になる。

（第３実施形態）
以下に、第３実施形態に係るスピンドル装置（以下においては、「スピンドル装置３００」とする）を説明する。ここでは、スピンドル装置２００と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

スピンドル装置３００は、軸１０と、外筒２０と、軸受装置３０と、モータ６０と、端部材７０と、軸受装置８０とを有している。この点に関して、スピンドル装置３００は、スピンドル装置２００と共通している。

図７は、スピンドル装置３００における軸受装置３０の断面図である。図８は、スピンドル装置３００における基板４２の平面図である。図７及び図８に示されるように、スピンドル装置３００は、ケース４５をさらに有している点に関して、スピンドル装置２００と異なっている。

ケース４５には、第１基板４２ｃが収納されている。ケース４５は、例えば固定部材４６により、蓋部材３６に取り付けられていてもよい。固定部材４６は、例えば、ボルトである。図示されていないが、第１基板４２ｃは、ケース４５内において樹脂モールド材により封止されていてもよい。また、図示されていないが、ケース４５は、第１基板４２ｃを覆うカバーを有していてもよい。さらに、図示されていないが、第２基板４２ｄの表面は、樹脂モールド材等により保護されていてもよい。

スピンドル装置３００では、第１基板４２ｃがケース４５内に収納されているため、第１基板４２ｃがケース４５により補強され、第１基板４２ｃの第２基板４２ｄからの着脱がさらに容易になる。また、スピンドル装置３００では、ケース４５が固定部材４６により蓋部材３６に取り付けられているため、スピンドル装置３００の運転時に第１基板４２ｃが振動することが抑制される。その結果、コネクタ４２ｅとコネクタ４２ｆとの接触が不良となることが抑制される。

（第４実施形態）
以下に、第４実施形態に係るスピンドル装置（以下においては、「スピンドル装置４００」とする）を説明する。ここでは、スピンドル装置１００と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

スピンドル装置４００は、軸１０と、外筒２０と、軸受装置３０と、モータ６０と、端部材７０と、軸受装置８０とを有している。この点に関して、スピンドル装置４００は、スピンドル装置１００と共通している。

図９は、スピンドル装置４００における軸受装置３０の断面図である。図９に示されるように、スピンドル装置４００は、軸受装置３０が通信部４７及び通信部４８をさらに有している点に関して、スピンドル装置１００と異なっている。

通信部４７は、基板４２に搭載されている。通信部４８は、通信部４７から離間して配置されている。通信部４８は、ケーブル４９に電気的に接続されており、ケーブル４９を介して制御装置（図示せず）及び電源（図示せず）に電気的に接続されている。通信部４７は受電コイルを内蔵しており、通信部４８は送電コイルを内蔵している。

通信部４７には、配線４０及び配線４１を介して、センサ３９（センサ３９ａ及びセンサ３９ｂ）の出力信号が供給される。通信部４７は、センサ３９からの出力信号を、通信部４８に対して無線送信する。通信部４８は、送信コイルを用いて、通信部４７の受電コイルを介して、通信部４７へと電力を無線給電する。通信部４７に供給された電力は、平滑化処理により直流化された上で、配線４０及び配線４１を介してセンサ３９に供給される。また、この電力は、基板４２に搭載されている処理回路４３に供給されてもよい。通信部４７及び通信部４８は、センサ３９の出力信号の送受信用に用いられる部分と無線給電に用いられる部分に分離されていてもよい。

スピンドル装置４００においては、軸受装置３０を外部と接続するためにケーブルを長く引き出す必要がないため、組み立て性をさらに改善することができる。

（第５実施形態）
以下に、第５実施形態に係るスピンドル装置（以下においては、「スピンドル装置５００」とする）を説明する。ここでは、スピンドル装置１００と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

スピンドル装置５００は、軸１０と、外筒２０と、軸受装置３０と、モータ６０と、端部材７０と、軸受装置８０とを有している。この点に関して、スピンドル装置５００は、スピンドル装置１００と共通している。

図１０は、スピンドル装置５００における軸受装置３０の断面図である。図１０に示されるように、スピンドル装置５００は、軸受装置３０が発電機５０及び通信部５１をさらに有している点に関して、スピンドル装置１００と異なっている。

発電機５０は、例えばクローポール型の発電機である。発電機５０は、磁気リング５０ａと、磁気ヨーク５０ｂとを有している。磁気リング５０ａには、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。磁気リング５０ａは、内輪間座３４の外周面に取り付けられている。磁気ヨーク５０ｂは、コイルを内蔵している。磁気ヨーク５０ｂは、磁気リング５０ａと対向するように、外輪間座３５の内周面に取り付けられている。

外輪間座３５の内周面には、切り欠き部３５ｄが形成されていてもよい。切り欠き部３５ｄにおける内径は、切り欠き部３５ｄ以外における内径よりも小さくなっている。磁気ヨーク５０ｂは、切り欠き部３５ｄに取り付けられていてもよい。磁気ヨーク５０ｂが取り付けられていない切り欠き部３５ｄの箇所には、リング部材３５ｅが取り付けられていてもよい。

発電機５０は、軸１０の回転により発電を行う。より具体的には、軸１０の回転に伴って、磁気リング５０ａが、磁気ヨーク５０ｂに対して回転する。磁気リング５０ａの回転に伴って磁気ヨーク５０ｂに内蔵されたコイルに電流が流れることにより、発電が行われる。

但し、発電機５０は、クローポール型の発電機に限られず、軸１０の回転により発電を行うものであればよい。例えば、発電機５０は、ペルチェ素子であってもよい。このペルチェ素子は、内輪間座３４の外周面に対向するように外輪間座３５の内周面に取り付けられる。軸１０の回転に伴い、内輪間座３４と外輪間座３５との間に温度差が発生する。ペルチェ素子には、この温度差に起因して起電力が発生するため、軸１０の回転に伴って発電を行うことになる。

通信部５１は、アンテナ５２を有している。通信部５１からは、センサ３９からの出力信号が、アンテナ５２を介して無線送信される。通信部５１及びセンサ３９は、発電機５０によって発電された電力により駆動されてもよい。スピンドル装置５００においては、軸受装置３０から引き出されるケーブルが存在しないため、組み立て性をさらに改善することができる。

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。

上記の実施形態は、工作機械に用いられる軸受装置及びスピンドル装置に特に有利に適用される。

１００ スピンドル装置、１０ 軸、１０ａ 第１端、１０ｂ 第２端、１０ｃ 外周面、１１ 第１軸部、１２ 第２軸部、１３ 先端部、２０ 外筒、２０ａ 第１端、２０ｂ 第２端、２０ｃ 内周面、３０ 軸受装置、３１ ハウジング、３１ａ 第１端、３１ｂ 第２端、３１ｃ 内周面、３１ｃａ 溝、３１ｄ 外周面、３１ｄａ 溝、３２ 転がり軸受、３２ａ 内輪、３２ｂ 外輪、３２ｃ 転動体、３２ｄ 保持器、３３ 転がり軸受、３３ａ 内輪、３３ｂ 外輪、３３ｃ 転動体、３３ｄ 保持器、３４ 内輪間座、３５ 外輪間座、３５ａ スペーサ、３５ｂ，３５ｃ 貫通穴、３５ｄ 切り欠き部、３５ｅ リング部材、３６ 蓋部材、３６ａ 筒部、３６ｂ フランジ部、３６ｃ 貫通穴、３７ ナット、３８ 間座、３９，３９ａ，３９ｂ センサ、４０，４１ 配線、４２ 基板、４２ａ 配線、４２ｂ スルーホール、４２ｃ 第１基板、４２ｄ 第２基板、４２ｅ，４２ｆ コネクタ、４３ 処理回路、４４ コネクタ、４５ ケース、４６ 固定部材、４７，４８ 通信部、４９ ケーブル、５０ 発電機、５０ａ 磁気リング、５０ｂ 磁気ヨーク、５１ 通信部、５２ アンテナ、６０ モータ、６１ 筒状部材、６２ ロータ、６３ ステータ、７０ 端部材、７１ 貫通穴、８０ 軸受装置、８１ 転がり軸受、８２ 内輪押さえ部材、８３，８４ 位置決め部材、８５ ナット、２００，３００，４００，５００ スピンドル装置、Ａ 回転中心軸。

Claims (11)

1. 第１内周面と、第１外周面とを有する筒形状のハウジングと、
   前記ハウジング内に収納された軸と、
   前記ハウジング内において前記軸を回転可能に支持している転がり軸受と、
   前記第１内周面に取り付けられた非回転部材と、
   前記非回転部材に取り付けられ、前記転がり軸受の状態を検知するセンサと、
   前記センサに電気的に接続されている基板と、
   蓋部材とを備え、
   前記ハウジングは、第１端と、前記第１端の反対側の端である第２端とを有し、
   前記非回転部材は、前記転がり軸受よりも前記第２端側に位置しており、
   前記第１内周面には、前記第１外周面側に向かって窪む溝が形成されており、
   前記溝は、前記第１端から前記第２端側に向かって延在しており、
   前記蓋部材は、前記第１端に取り付けられており、
   前記蓋部材には、前記溝に連通している貫通穴が形成されており、
   前記基板は、前記溝内及び前記貫通穴内に配置されている、軸受装置。
2. 前記基板は、前記非回転部材及び前記転がり軸受の外輪よりも径方向外側に配置されている、請求項１に記載の軸受装置。
3. スペーサをさらに備え、
   前記非回転部材は、前記軸に対向している第２内周面と、前記第１内周面に対向している第２外周面とを有し、
   前記スペーサは、前記第２外周面に配置されており、
   前記基板は、前記スペーサに取り付けられている、請求項１又は請求項２に記載の軸受装置。
4. 前記非回転部材は、前記軸に対向している第２内周面と、前記第１内周面に対向している第２外周面とを有し、
   前記第２外周面は、前記第２内周面とは反対側に突出している突出部を含み、
   前記基板は、前記突出部に取り付けられている、請求項１又は請求項２に記載の軸受装置。
5. 前記基板は、第１コネクタが搭載されている第１基板と、第２コネクタが搭載されており、かつ前記センサに電気的に接続されている第２基板とに分割されており、
   前記第２コネクタは、前記第１コネクタに着脱可能に取り付けられている、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の軸受装置。
6. 少なくとも前記第１基板を収納しているケースをさらに備える、請求項５に記載の軸受装置。
7. 前記ケースは、前記蓋部材に取り付けられている、請求項６に記載の軸受装置。
8. 第１通信部及び第２通信部をさらに備え、
   前記第１通信部は、前記基板に搭載され、かつ前記センサの出力信号を前記第２通信部に無線送信するように構成されており、
   前記第２通信部は、前記センサを駆動する電力を前記第１通信部に無線給電するように構成されている、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の軸受装置。
9. アンテナを有し、かつ前記基板に搭載されている第３通信部と、
   前記軸の回転により発生した電力を前記センサ及び前記第３通信部に供給する発電機とをさらに備え、
   前記第３通信部は、前記アンテナから前記センサの出力信号を無線送信するように構成されている、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の軸受装置。
10. 前記非回転部材は、外輪間座である、請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の軸受装置。
11. 請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載の前記軸受装置と、
    前記軸を回転させるモータとを備える、スピンドル装置。

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