JP5147528B2 - 軸受装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 (5)
- 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前記回転輪の回転中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。
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