JP5487450B2 - Processing method of encoder in bearing device - Google Patents
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本発明は、軸受装置におけるエンコーダの加工方法に関し、より詳細には、工作機械の主軸等の回転軸に作用するアキシャル荷重を測定可能な荷重センサ付き軸受装置におけるエンコーダの加工方法に関する。 The present invention relates to a method for processing an encoder in a bearing device, and more particularly to a method for processing an encoder in a bearing device with a load sensor capable of measuring an axial load acting on a rotating shaft such as a main shaft of a machine tool.
工作機械において、スピンドル軸に作用するアキシャル荷重を測定することは、大きなメリットを有する。即ち、工作機械のスピンドル軸に働くアキシャル荷重は、加工精度、加工効率、工具寿命等に与える影響が大きい重要なパラメータである。従って、アキシャル荷重を知ることにより適正な加工条件の選定が可能となる。例えば、加工条件は、一般的に工具の回転数や、送り速度によって決められているが、摩擦や、加工によって発生する熱等の制御し難い要因の影響も受けるので、回転数や送り速度を一定に設定しても、常に同じ加工精度が得られることはない。加工面の変化に対応する切削荷重(即ち、スピンドル軸のアキシャル荷重)を新たなパラメータとして考慮することで、より厳密な加工条件の選定が可能となり、加工精度の向上が期待される。 In a machine tool, measuring an axial load acting on a spindle shaft has a great merit. That is, the axial load acting on the spindle axis of the machine tool is an important parameter having a great influence on machining accuracy, machining efficiency, tool life, and the like. Therefore, it is possible to select an appropriate machining condition by knowing the axial load. For example, machining conditions are generally determined by the rotation speed and feed rate of the tool, but are also affected by factors that are difficult to control, such as friction and heat generated by machining. Even if set to a constant value, the same machining accuracy is not always obtained. By considering the cutting load (that is, the axial load of the spindle shaft) corresponding to the change of the machining surface as a new parameter, it becomes possible to select a more strict machining condition and to improve the machining accuracy.
具体的には、切り屑排出量が同じであれば、切削荷重の小さい加工条件の方が効率的な加工条件であり、省エネルギ、工具寿命の延長に有利となる。また、切削荷重の増加から、工具の切削性(切れ味)の低下や、刃先摩耗等の発生を推測することができ、工具寿命や、工具交換時期を知ることが可能となる。更に、切削荷重の変化の履歴を管理することによって、無理な切削加工条件や工具とワークとの衝突(衝撃荷重)等の軸受損傷要因を推定することができ、また把握した工具の寿命特性から工具の改良、改善が可能となる。 Specifically, if the chip discharge amount is the same, the machining condition with a small cutting load is an efficient machining condition, which is advantageous for saving energy and extending the tool life. Further, from the increase in the cutting load, it is possible to estimate the deterioration of the cutting property (sharpness) of the tool and the occurrence of cutting edge wear and the like, and it becomes possible to know the tool life and the tool replacement time. Furthermore, by managing the history of changes in cutting load, it is possible to estimate bearing damage factors such as unreasonable cutting conditions and collisions (impact load) between the tool and workpiece, and from the grasped tool life characteristics The tool can be improved and improved.
アキシャル荷重を測定できる従来の装置としては、車両を支持するための転がり軸受ユニットに組み込まれたアキシャル荷重を測定する為の荷重測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の荷重測定装置では、ハブの軸方向中間部で複数の内輪軌道同士の間部分に、図12に示すエンコーダ284を外嵌固定している。このエンコーダ284は、外周面に第1検出部である凸部293と、第2検出部である凹部294とが、円周方向に交互に且つ等間隔で形成されている。
As a conventional apparatus capable of measuring an axial load, a load measuring apparatus for measuring an axial load incorporated in a rolling bearing unit for supporting a vehicle is known (for example, see Patent Document 1). In the load measuring device described in
ところで、図13に示すように、特許文献1に記載のエンコーダ284では、ミーリング加工機等の工具201を、エンコーダの中心軸O(図中のX軸方向)に垂直(図中のZ軸方向に平行)となるように当接させ、XY軸2軸方向に移動させることによって、エンコーダ284の外周面に凹部294が形成されている。
By the way, as shown in FIG. 13, in the
しかしながら、図14に示すように、工具201のXY軸2軸送りにより凹部294を加工すると、そのY軸方向中間部(仮想線p)からY軸方向に切削加工するに従って、凹部294の深さは、仮想線p地点でΔl1、仮想線q,q´地点でΔl2、仮想線r,r´地点でΔl3、と次第に浅くなる(Δl1>Δl2>Δl3)。このように、凹部294の溝深さが異なることによって、センサによる変位の検出に誤差が発生し、分解能が悪くなる問題点があった。
特に、凹部294のY軸方向距離が長いとき、溝深さの相違は大きくなるため、この問題が顕在化しがちであった。
However, as shown in FIG. 14, when the
In particular, when the distance in the Y-axis direction of the
本発明は、前述した課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、精度よく荷重測定ができるように、エンコーダの被検出面を構成する溝を形成する、軸受装置におけるエンコーダの加工方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for processing an encoder in a bearing device that forms a groove that constitutes a detected surface of the encoder so that load measurement can be performed with high accuracy. It is to provide.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 静止部材に嵌合固定される静止側軌道輪、回転部材に嵌合固定される回転側軌道輪、及び、前記静止側軌道輪の静止側軌道及び前記回転側軌道輪の回転側軌道間に転動自在に配置された複数の転動体を備える軸受と、
前記回転側軌道輪又は前記回転側軌道輪と共に回転する回転側間座の外周面に設けられた被検出面の特性が円周方向に交互に変化することによって構成されたエンコーダ、及び、該エンコーダの前記被検出面に対向配置されて前記被検出面の前記特性の変化を検出するセンサからなるセンサユニットと、を備える軸受装置におけるエンコーダの加工方法であって、
前記回転側軌道輪又は前記回転側間座を回転体に取り付ける工程と、
前記回転側軌道輪又は前記回転側間座を前記回転体とともに回転させながら、前記回転体の回転軸方向に直交して配置された工具を、前記回転軸方向に移動させ、前記回転側軌道輪又は前記回転側間座の外周面に溝を加工する工程と、を有し、
前記エンコーダの被検出面に、該加工された溝によって、円周方向に関して変化する特性のピッチが軸方向に関して連続的に変化する部分が軸方向に単列で構成されることを特徴とする軸受装置におけるエンコーダの加工方法。
(2) 静止部材に嵌合固定される静止側軌道輪、回転部材に嵌合固定される回転側軌道輪、及び、前記静止側軌道輪の静止側軌道及び前記回転側軌道輪の回転側軌道間に転動自在に配置された複数の転動体を備える軸受と、
前記回転側軌道輪又は前記回転側軌道輪と共に回転する回転側間座の外周面に設けられた被検出面の特性が円周方向に交互に変化することによって構成されたエンコーダ、及び、該エンコーダの前記被検出面に対向配置されて前記被検出面の前記特性の変化を検出するセンサからなるセンサユニットと、を備える軸受装置におけるエンコーダであって、
該エンコーダは、(1)に記載のエンコーダの加工方法によって製造され、
前記エンコーダの被検出面には、深さが均一な溝によって、円周方向に関して変化する特性のピッチが軸方向に関して連続的に変化する部分が軸方向に単列で構成されることを特徴とする軸受装置におけるエンコーダ。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) A stationary side race ring fitted and fixed to a stationary member, a rotation side race ring fitted and fixed to a rotating member, a stationary side race of the stationary side race ring, and a rotational side race of the rotary side race ring A bearing provided with a plurality of rolling elements which are arranged so as to be freely rollable between,
An encoder configured by alternately changing characteristics of a detected surface provided on an outer peripheral surface of the rotation-side spacer rotating with the rotation-side raceway or the rotation-side raceway in a circumferential direction, and the encoder A sensor unit comprising a sensor that is disposed opposite to the detected surface and detects a change in the characteristic of the detected surface, and a processing method for an encoder in a bearing device comprising:
Attaching the rotating side raceway or the rotating side spacer to a rotating body;
While rotating the rotary side raceway or the rotary side spacer together with the rotary body, a tool arranged orthogonal to the rotary axis direction of the rotary body is moved in the rotary axis direction, and the rotary side raceway ring Or a step of machining a groove on the outer peripheral surface of the rotary spacer.
A bearing in which the pitch of the characteristic that changes in the circumferential direction continuously changes in the axial direction due to the processed groove is formed in the detected surface of the encoder in a single row in the axial direction. Processing method of encoder in apparatus.
(2) A stationary side race ring fitted and fixed to a stationary member, a rotation side race ring fitted and fixed to a rotary member, a stationary side race of the stationary side race ring, and a rotational side race of the rotary side race ring A bearing provided with a plurality of rolling elements which are arranged so as to be freely rollable between,
An encoder configured by alternately changing characteristics of a detected surface provided on an outer peripheral surface of the rotation-side spacer rotating with the rotation-side raceway or the rotation-side raceway in a circumferential direction, and the encoder An encoder in a bearing device comprising: a sensor unit that is disposed opposite to the detected surface and that includes a sensor that detects a change in the characteristic of the detected surface;
The encoder is manufactured by the encoder processing method according to (1),
The detected surface of the encoder is configured by a single row in the axial direction in which the pitch of the characteristic that changes in the circumferential direction continuously changes in the axial direction by a groove having a uniform depth. An encoder in a bearing device.
本発明の軸受装置におけるエンコーダの加工方法によれば、回転側軌道輪又は回転側間座を回転体とともに回転させながら、回転体の回転軸方向に直交して配置された工具を、回転軸方向に移動させ、回転側軌道輪又は回転側間座の外周面に溝を加工するため、エンコーダの被検出面を構成する溝を、均一な深さで設けることができ、精度のよい変位測定が可能となる。 According to the processing method of the encoder in the bearing device of the present invention, the tool arranged orthogonal to the rotational axis direction of the rotating body is rotated in the rotational axis direction while rotating the rotating side race ring or the rotating side spacer together with the rotating body. Since the groove is formed on the outer peripheral surface of the rotating raceway or the rotating spacer, the groove constituting the detection surface of the encoder can be provided with a uniform depth, and accurate displacement measurement can be performed. It becomes possible.
また、エンコーダの被検出面は、該加工された溝によって、円周方向に関して変化する特性のピッチが軸方向に関して連続的に変化する部分を軸方向に単列で構成されるため、センサを1つの磁気センサのみによって構成することができる。これにより、センサユニットのコスト低減が図られると共に、センサ、及びエンコーダを構成する回転側軌道輪又は回転側間座の軸方向幅を狭くすることができる。 Further, the surface to be detected of the encoder is constituted by a single row in the axial direction because the processed groove has a portion in which the pitch of the characteristic that changes in the circumferential direction continuously changes in the axial direction. It can be constituted by only one magnetic sensor. Thereby, the cost of the sensor unit can be reduced, and the axial width of the rotation side raceway or the rotation side spacer constituting the sensor and encoder can be reduced.
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1及び図2に示すように、第1実施形態に係るエンコーダの加工方法を用いて加工されたエンコーダ84は、例えば、工作機械の主軸装置10に採用される。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, an
主軸装置10は、モータビルトイン方式であり、その中心部には、回転部材である中空状の回転軸(スピンドル軸)11が設けられている。回転軸11の軸方向端部(図1において左側)には、不図示の工具が保持されている。
The
回転軸11は、その工具側を支承する一対の前側軸受20,30と、反工具側を支承する後側軸受40とによって、静止部材であるハウジング50に回転自在に支持されている。前側軸受20,30と後側軸受40間における回転軸11の外周面には、ロータ51が外嵌されている。また、ロータ51の周囲に配置されるステータ52は、ハウジング50に固定されており、ステータ52に電力を供給することで、ロータ51に回転力を発生させて、回転軸11を回転させる。尚、ハウジング50は、前側軸受30とステータ52との間で軸方向に2分割されたハウジング50aとハウジング50bとから構成されている。
The
前側軸受20,30は、背面組み合わせとなるように配置された略同一寸法の一対のアンギュラ玉軸受であり、静止側軌道輪である外輪21,31と、回転側軌道輪である内輪22,32と、静止側軌道である外輪軌道溝及び回転側軌道である内輪軌道溝間に、接触角を持って配置された転動体としての複数の玉23,33と、を備える。
The
前側軸受20,30の外輪21,31は、ハウジング50に内嵌され、ハウジング50にボルト締結された前側軸受外輪押え53によって静止側間座である外輪間座54を介してハウジング50に固定されている。
The outer rings 21 and 31 of the
また、前側軸受20,30の内輪22,32は、回転軸11に外嵌され、回転軸11に締結されたナット55によって回転側間座である内輪間座81を介して回転軸11に固定されている。前側軸受20,30は、ナット55によって定位置予圧が負荷されており、前側軸受20,30によって回転軸11の軸方向位置が位置決めされる。
Further, the
後側軸受40は、円筒ころ軸受であり、外輪41と、内輪42と、転動体としての複数の円筒ころ43と、を有する。後側軸受40の外輪41はハウジング50に内嵌され、ハウジング50にボルト締結された後側軸受外輪押え56によって外輪間座44を介してハウジング50に固定されている。後側軸受40の内輪42は、回転軸11に締結された他のナット57によって内輪間座45を介して回転軸11に固定されている。
The
軸方向において前側軸受20,30、及びステータ52に対応するハウジング50の外周面には、円環状の冷却油溝58、59が形成されている。この冷却油溝58、59は、Oリング62、63が装着されてハウジング50に外嵌するリング状の冷却ジャケット60、61によって覆われている。そして、この冷却油溝58,59に供給された冷却油によって前側軸受20,30、及びステータ52が冷却される。
On the outer peripheral surface of the
また、ハウジング50及び外輪間座54には、それぞれセンサ取付穴68及び貫通孔54aが径方向に連続して形成されている。センサ取付穴68には、センサユニット80を構成するセンサ82が配設される。
A
第1配索穴70は、ハウジング50aの反工具側から加工されており、ハウジング50の外周面から傾斜して径方向に設けられた傾斜穴71、及び第1配索穴70と平行に反工具側に延設する第2配索穴72に連通している。このように第1配索穴70、傾斜穴71、及び第2配索穴72を屈曲形成することにより、センサ82の配線83をステータ52と干渉することなく配索可能としている。第1配索穴70の反工具側端部には、栓74が挿入されて閉鎖されており、モータ側からの異物侵入が阻止される。
The
尚、第1配索穴70、傾斜穴71、及び第2配索穴72に対する配線83の挿通作業は、上記したように一度に挿通することが困難な場合には、第1配索穴70、及び傾斜穴71に挿通した配線83を一旦傾斜穴71から外に出した後、再び傾斜穴71から第2配索穴72に挿通するようにしてもよい。また、配線83挿通後に、傾斜穴71の開口部に栓(図示せず)を挿入して閉鎖し、異物の侵入を阻止することもできる。このように配索された配線83の一端は、演算装置150に接続されてセンサ82で検出された出力信号が入力される。
In addition, the insertion work of the
センサ82は、Oリング91a、91bを装着し、センサ82の配線83を第1配索穴70、傾斜穴71、及び第2配索穴72に挿通させ、ハウジング50のセンサ取付穴68、及び外輪間座54の貫通孔54aに挿入することで組み付けられる。
The
そして、固定治具88をハウジング50に嵌合させて、雄ねじ89をハウジング50に螺合させて固定する。これにより、センサ82の先端に設けられた磁気センサ90は、所定の位置に位置決めされて、内輪間座81の外周面に形成されたエンコーダ84の被検出面に対向して配置される。
Then, the fixing
図3は、本実施形態のエンコーダ84の加工方法を示しており、図4,5は、その加工方法を用いて加工されたエンコーダを示している。以下、これらの図を用いて、エンコーダ84の加工方法を詳細に説明する。
なお、図中におけるX,Y,Z軸はそれぞれ、後述の回転体2の回転軸Cと平行な軸,回転軸Cと垂直且つ回転体2の径方向と垂直な軸,回転体2の該径方向と平行な軸,である。
FIG. 3 shows a processing method of the
In the drawing, the X, Y, and Z axes are respectively an axis parallel to the rotation axis C of the
まず、磁性金属材からなる内輪間座81を、工作機械の回転体2の外周面に取り付ける。このとき、内輪間座81の中心軸は、回転体2の回転軸Cと略一致する。そして、内輪間座81を、回転体2とともに回転軸C周りに回転させる。
First, the
次に、エンドミルなどの工具1を、回転軸Cと直交させ(Z軸と平行となる)、内輪間座81の外周面におけるX軸方向一方部81aに当接させて、Z軸方向に所定の深さまで移動させた後、回転軸C方向(X軸方向)に所定長さに渡って、X軸方向他方部81bまで移動させることにより個性化部分86が凹設される。
その後、工具1を、一旦、内輪間座81の外周面から離間させ、再び、この外周面におけるX軸方向他方部81b´に当接させて、Z軸方向に所定の深さまで移動させた後、−X軸方向に所定長さに渡って、X軸方向一方部81a´まで移動させることにより、先述の個性化部分86とは特性の異なる個性化部分86が凹設される。
このように、特性の異なる1対の個性化部分86、86が形成され、被検出用組み合わせ部85が構成される。
Next, a
Thereafter, the
In this way, a pair of
そして、内輪間座81の外周面に、円周方向に渡り等間隔で、上記の工程を繰り返すことによって、複数の被検出用組み合わせ部85が設けられ、エンコーダ84が形成される。
Then, by repeating the above steps on the outer peripheral surface of the
なお、各被検出用組み合わせ部85、85を構成する1対ずつの個性化部分86、86同士の円周方向に関する間隔は、総ての被検出用組み合わせ部85、85で軸方向に関して同じ方向に連続的に変化している。即ち、各被検出用組み合わせ部85、85を構成する1対ずつの個性化部分86、86同士の円周方向に関する間隔が、エンコーダ84の軸方向一端(図4の右上端)程小さくなり、円周方向に隣り合う各被検出用組み合わせ部85、85を構成する個性化部分86、86同士の円周方向に関する間隔が、エンコーダ84の軸方向他端(図4の左下端)程小さくなる方向に傾斜している。このエンコーダ84は、センサ82と共にセンサユニット80を構成する。
In addition, the space | interval regarding the circumferential direction of each pair of
ここで、図5を参照して、本実施形態のエンコーダの加工方法によって加工されたエンコーダ84について、より具体的に説明する。なお、図5中、仮想線S,T,T´は全てX軸に平行な線であり、仮想線Sは、個性化部分86のY軸方向中間部を通り、仮想線T,T´はそれぞれ、個性化部分86のY軸方向一方側端部,Y軸方向他方側端部と接する。
Here, the
本実施形態のエンコーダの加工方法によれば、内輪間座81を、回転体2とともに回転軸C周りに回転させながら、工具1を回転軸C方向に移動させることによって、内輪間座81の外周面を加工したため、仮想線S,T,T´における、個性化部分86の外周面までのZ軸方向深さΔL1,ΔL2,ΔL2,は等しくなる。即ち、エンコーダ84の被検出面を構成する個性化部分86を、均一な深さで設けることができ、センサによって精度よく変位測定することが可能となる。
According to the processing method of the encoder of the present embodiment, the
特に、個性化部分86のY軸方向距離が長い場合であっても、従来の加工方法のようにZ軸方向深さのバラつきが大きくなることが防止でき、深さを均一に設けることができるため、変位検出の分解能に悪影響を及ぼすことがない。
In particular, even when the distance in the Y-axis direction of the
また、本実施形態では、エンコーダ84の被検出面は、円周方向に関して変化する特性のピッチが、軸方向に関して連続的に変化する部分を軸方向に単列で構成しており、センサ82を一つの磁気センサ90のみによって構成することができる。これにより、センサユニットのコスト低減が図られると共に、センサ82、及びエンコーダ84を構成する内輪間座81の軸方向幅も狭くすることができる。これにより、主軸装置10の軸方向長さも短くすることができる。特に、5軸加工機などでスピンドル軸が旋回する(例えば、±120°前後で旋回)方式の場合、スピンドル軸長が短くなれば、旋回半径を小さくすることができ、工作機械全体の省スペース化や加工スペースを確保でき、3次元加工を行う場合など、主軸装置10の動作が容易となり、加工プログラム作成の容易性や加工性が向上できるメリットがある。
In the present embodiment, the detected surface of the
なお、個性化部分86は、内輪間座81の外周面のX軸方向両端側に個性化部分86よりもZ軸方向深さが大きい環状溝を設けることで、これら環状溝に開口する形状であってもよい。その場合、個性化部分86は、工具1をX軸方向にこれら環状溝の間を切り通すことによって形成することができ、工具1をZ軸方向に移動させる必要がなくなる。
また、工具1が個性化部分86を切り通す際に、その軸方向端面近傍にバリが発生した場合であっても、バリが内輪22,32と当接する内輪間座81の軸方向端面に影響を及ぼすことがないので、内輪間座81端面の平行度が向上する。これによって、内輪22,32と内輪間座81を精度良く組み立てることが可能となる。
The
Further, when the
なお、本実施形態のエンコーダの加工方法は、他の形態のエンコーダにも適用可能である。 It should be noted that the encoder processing method of the present embodiment can be applied to encoders of other forms.
例えば、図6に示すエンコーダ84は、磁性金属材からなる内輪間座81の外周面に、互いに異なる特性を有する第1被検出部である凸部93と第2被検出部である凹部94とが円周方向に関して交互に且つ等間隔に形成されている。凸部93及び凹部94は、台形若しくは倒立台形に形成されており、凸部93の幅は、軸方向一端(図6の下端)側程広く、凹部94の幅は、軸方向他端(図6の上端)側程広い。
For example, the
このエンコーダ84は、内輪間座81の外周面に、工具1を用いて凹部94を凹設することによって形成されている。その際に、本実施形態のエンコーダの加工方法を適用し、内輪間座81を回転体2とともに回転軸C周りに回転させながら、工具1で切削加工を行うことによって、均一な深さの凹部94を設けることが可能となる。
The
また、本実施形態のエンコーダの加工方法は、例えば、図7に示すような、さらに他の形態のエンコーダ84にも同様に適用可能である。
このエンコーダ84は、その外周面に形成した凸部93、93と凹部94、94との形状を工夫する事により、磁気センサ90の出力信号を安定させるものである。即ち、本実施形態の場合には、各凸部93、93及び凹部94、94の軸方向両端部を、それぞれエンコーダ84の円周方向に関する幅寸法がこのエンコーダ84の軸方向に関して変化しない、平行部93a,93b、94a,94bとしている。従って、エンコーダ84の被検出面である外周面の特性が円周方向に関して変化するピッチは、この外周面の軸方向中間部では、軸方向位置により変動するが、軸方向両端部では軸方向位置に拘らず変動しない。
In addition, the processing method of the encoder of the present embodiment can be similarly applied to the
The
なお、このエンコーダ84の場合、各平行部93a、93b、94a、94bを設ける事で、センサ82の出力信号を安定させられる理由は、次の通りである。
エンコーダ84の被検出面の特性変化のピッチを短くすべく、凹部と凸部との間隔を短くすると、センサの検出部がエンコーダの被検出面の幅方向両端部(軸方向両端部)近傍に対向する状態で、これら検出部と被検出面との間を流れる磁束の流れが不安定になり、上記センサの出力が不安定になり易い。例えば、図6に示したエンコーダ84で、凸部93、93と凹部94、94とのピッチを短くした場合、円周方向に隣り合う台形の凸部93、93の底辺同士が近接する。特に、エンコーダ84とセンサ82とが軸方向に大きくずれた場合でも回転軸11の回転速度検出を可能とすべく、これらエンコーダ84とセンサ82との間で許容される軸方向に関する相対変位量を確保する為に、台形形状の高さ寸法を大きくした場合に、上述の様に円周方向に隣り合う台形の凸部93、93の底辺同士が近接する傾向が著しくなる。
In the case of this
If the distance between the concave and convex portions is shortened in order to shorten the pitch of the characteristic change of the detected surface of the
これに対して図7のエンコーダ84の場合には、各平行部93a、93b、94a、94bを設ける事に伴って、円周方向に隣り合う台形の凸部93、93の底辺同士が過度に近接する事を防止できる。そして、センサ82の検出部がエンコーダ84の外周面の軸方向端部で凸部93、93の底辺に対応する部分に対向した場合でも、センサ82の検出部とエンコーダ84の被検出面との間を流れる磁束の流れを安定させて、センサ82の出力を安定させる事ができる。また、エンコーダ84とセンサ82との軸方向の変位量が多少大きくなっても、センサ82による、回転軸11の回転速度検出を行なえる。
On the other hand, in the case of the
なお、各平行部93a、93b、94a、94bの円周方向両側縁の形状は、直線としているが、この部分の形状は必ずしも直線でなくても良い。例えば、センサ82の感度や感受範囲(スポット径)によって、軸方向に対し多少傾斜させたり、曲率半径の大きな円弧状にする事もできる。
In addition, although the shape of the both sides of the circumferential direction of each
なお、凹部94は、内輪間座81の外周面のX軸方向両端側に凹部94よりもZ軸方向深さが大きい環状溝を設けることで、これら環状溝に開口する形状であってもよい。その場合、凹部94は、工具1をX軸方向にこれら環状溝の間を切り通すことによって形成することができ、工具1をZ軸方向に移動させる必要がなくなる。
また、工具1が凹部94を切り通す際に、その軸方向端面近傍にバリが発生した場合であっても、バリが内輪22,32と当接する内輪間座81の軸方向端面に影響を及ぼすことがないので、内輪間座81端面の平行度が向上する。これによって、内輪22,32と内輪間座81を精度良く組み立てることが可能となる。
In addition, the recessed
Further, when the
(第2実施形態)
図8に示すように、第2実施形態に係るエンコーダの加工方法を用いて加工されたエンコーダは、例えば、荷重センサ付き軸受装置110に採用される。
荷重センサ付き軸受装置110は、静止側軌道輪である外輪111と、回転側軌道輪である内輪112と、静止側軌道である外輪軌道溝111a及び回転側軌道である内輪軌道溝112a間に接触角を持って配置され、保持器114によって回動自在に保持された転動体としての複数の玉113と、を備えるアンギュラ玉軸受120を有する。アンギュラ玉軸受120の外輪111は、静止部材であるハウジング(図示せず)に内嵌・固定され、内輪112は回転部材である回転軸(図示せず)に嵌合固定される。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 8, the encoder machined using the encoder machining method according to the second embodiment is employed in a
The
アンギュラ玉軸受120の軸方向一端側(図8において右側)には、エンコーダ131及びセンサ132を備えたセンサユニット130が配置されている。即ち、エンコーダ131が、内輪112の一端側の外周面にリング状に形成され、センサ132が、エンコーダ131に対向して外輪111に形成されたセンサ取付穴115に取り付けられている。
A
センサ132は、検出部である磁気センサ136を内蔵しており、その検出信号を演算装置(不図示)に出力する信号線137が、センサ132の側面から導出されている。
The
これにより、センサ132の先端に設けられた磁気センサ136は、内輪112に設けられたエンコーダ131の被検出面に対向して、所定の位置に位置決めされる。即ち、エンコーダ131とセンサ132とは、磁気センサ136が被検出面の軸方向中間部P(図9参照)に位置する。
Thereby, the
本実施形態のエンコーダ131は、第1実施形態のエンコーダの加工方法と同様の方法により、加工される。
即ち、磁性金属部材である内輪112を、回転体2の外周面に取り付け、回転体2とともに回転軸C周りに回転させる。そして、工具1を、回転軸Cと直交するように内輪112の外周面に当接させ、回転軸C方向に移動させることによって、内輪112の外周面に、円周方向に等間隔に、各被検出用組み合わせ部133、133を構成する1対ずつの個性化部分134、134が凹設され、エンコーダ131が形成される。
The
That is, the
このエンコーダの加工方法によれば、エンコーダ131の被検出面を構成する個性化部分134を、均一な深さで設けることができ、センサによって精度よく変位測定することが可能となる。
特に、個性化部分134の円周方向距離が長い場合であっても、従来の加工方法のように深さのバラつきが大きくなることが防止でき、深さを均一に設けることができるため、変位検出の分解能に悪影響を及ぼすことがない。
According to this encoder processing method, the
In particular, even when the distance in the circumferential direction of the
また、本実施形態では、エンコーダ131の被検出面は、円周方向に関して変化する特性のピッチが、軸方向に関して連続的に変化する部分を軸方向に単列で構成しており、センサ132を一つの磁気センサ136のみによって構成することができる。これにより、センサユニットのコスト低減が図られると共に、センサ132、及びエンコーダ131を構成する内輪112の軸方向幅も狭くすることができる。これにより、軸受装置110の軸方向長さも短くすることができ、軸受装置110を工作機械用主軸装置に適用した場合の主軸装置の軸長を短くすることができる。特に、5軸加工機などでスピンドル軸が旋回する(例えば、±120°前後で旋回)方式の場合、スピンドル軸長が短くなれば、旋回半径を小さくすることができ、工作機械全体の省スペース化や加工スペースを確保でき、3次元加工を行う場合など、軸受装置110の動作が容易となり、加工プログラム作成の容易性や加工性が向上できるメリットがある。
In the present embodiment, the detected surface of the
また、本実施形態のエンコーダの加工方法は、図10に示すように、内輪112に凸部193及び均一な深さを有する凹部194を設けることによって、エンコーダ131を構成する場合や、図11に示すように、内輪112に平行部193a,193bを持った凸部193、及び平行部194a,194bを持ち、均一な深さを有する凹部194を設けることによって、エンコーダ131を構成する場合にも、適用可能である。
In addition, as shown in FIG. 10, the encoder processing method of the present embodiment includes a case where the
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
工具1としてエンドミルを例示したが、切削加工可能な工具であれば良く、例えば放電加工機などを用いても良い。
In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
Although an end mill is illustrated as the
また、本実施形態では、内輪間座81又は内輪112を、回転体2とともに回転軸C周りに回転させながら、工具1を回転軸C方向(X軸1軸方向)に移動させることによって、内輪間座81又は内輪112の外周面を加工するとした。
しかしながら、他のエンコーダの加工方法として、内輪間座81又は内輪112は回転させず、工具1を、内輪間座81又は内輪112の外周面の曲率に合わせて、エンコーダの被検出面を構成する溝のZ軸方向深さが均一となるように制御しながら、XYZ軸3軸方向に移動させる加工方法を採用しても良い。
Further, in the present embodiment, the
However, as another encoder processing method, the
1 工具
2 回転体
C 回転軸
21 外輪(静止側軌道輪)
22 内輪(回転側軌道輪)
23 玉(転動体)
30 アンギュラ玉軸受(前側軸受)
31 外輪(静止側軌道論)
32 内輪(回転側軌道論)
33 玉(転動体)
50 ハウジング(静止部材)
80 センサユニット
81 内輪間座(回転側間座)
82 センサ
84 エンコーダ
86 個性化部分(溝)
94 凹部(溝)
111 外輪(静止側軌道輪)
112 内輪(回転側軌道輪)
113 玉(転動体)
120 アンギュラ玉軸受(軸受)
130 センサユニット
131 エンコーダ
132 センサ
134 個性化部分(溝)
194 凹部(溝)
1
22 Inner ring (Rotating raceway)
23 balls (rolling elements)
30 Angular contact ball bearing (front bearing)
31 Outer ring (stationary track theory)
32 Inner ring (rotation side trajectory)
33 balls (rolling elements)
50 Housing (stationary member)
80
82
94 Recess (groove)
111 Outer ring (stationary raceway)
112 Inner ring (Rotating raceway)
113 balls (rolling elements)
120 Angular contact ball bearing
130
194 Recess (groove)
Claims (1)
前記回転側軌道輪又は前記回転側軌道輪と共に回転する回転側間座の外周面に設けられた被検出面の特性が円周方向に交互に変化することによって構成されたエンコーダ、及び、該エンコーダの前記被検出面に対向配置されて前記被検出面の前記特性の変化を検出するセンサからなるセンサユニットと、を備える軸受装置におけるエンコーダの加工方法であって、
前記回転側軌道輪又は前記回転側間座を回転体に取り付ける工程と、
前記回転側軌道輪又は前記回転側間座を前記回転体とともに回転させながら、前記回転体の回転軸方向に直交して配置された工具を、前記回転軸方向に移動させ、前記回転側軌道輪又は前記回転側間座の外周面に溝を加工する工程と、を有し、
前記エンコーダの被検出面には、該加工された溝によって、円周方向に関して変化する前記特性のピッチが軸方向に関して連続的に変化する部分が軸方向に単列で構成されることを特徴とする軸受装置におけるエンコーダの加工方法。 The stationary side race ring fitted and fixed to the stationary member, the rotational side race ring fitted and fixed to the rotary member, and the stationary side raceway of the stationary side raceway and the rotational side raceway of the rotary side raceway A bearing provided with a plurality of rolling elements movably arranged;
An encoder configured by alternately changing characteristics of a detected surface provided on an outer peripheral surface of the rotation-side spacer rotating with the rotation-side raceway or the rotation-side raceway in a circumferential direction, and the encoder A sensor unit comprising a sensor that is disposed opposite to the detected surface and detects a change in the characteristic of the detected surface, and a processing method for an encoder in a bearing device comprising:
Attaching the rotating side raceway or the rotating side spacer to a rotating body;
While rotating the rotary side raceway or the rotary side spacer together with the rotary body, a tool arranged orthogonal to the rotary axis direction of the rotary body is moved in the rotary axis direction, and the rotary side raceway ring Or a step of machining a groove on the outer peripheral surface of the rotary spacer.
The detected surface of the encoder has a single row in the axial direction in which the pitch of the characteristic that changes in the circumferential direction continuously changes in the axial direction due to the processed grooves. A method for processing an encoder in a bearing device.
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