JP5640635B2 - Bearing device, spindle device of machine tool, and machine tool - Google Patents

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本発明は、軸受装置及び工作機械の主軸装置並びに工作機械に関し、より詳細には、工作機械のスピンドル軸等の回転軸に作用するアキシャル荷重を測定可能な軸受装置及び工作機械の主軸装置並びに工作機械に関する。   The present invention relates to a bearing device, a spindle device of a machine tool, and a machine tool, and more specifically, a bearing device capable of measuring an axial load acting on a rotating shaft such as a spindle shaft of a machine tool, a spindle device of a machine tool, and a machine tool. Related to machinery.

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.

上記したように、工作機械において切削荷重を知ることは重要である。しかし、工具が回転するタイプの工作機械(工具回転型工作機械)において、工具や回転軸に作用する荷重を検出することは、工具が回転しないタイプの工作機械(工具非回転型工作機械)と比較して困難が伴う。   As described above, it is important to know the cutting load in a machine tool. However, in a machine tool of a type in which the tool rotates (tool rotating type machine tool), detecting a load acting on the tool and the rotating shaft is a type of machine tool in which the tool does not rotate (tool non-rotating type machine tool). Compared with difficulties.

工作機械の主軸にかかる荷重を検出することができる従来の装置としては、主軸先端部に軸受型センサを配設した工作機械主軸の荷重検出装置が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載の軸受型センサは、ハウジングと主軸間に転がり軸受を配置し、外輪外周に貼付した歪みゲージによって、軸受の転動体が歪みゲージの位置を通過する度に発生する歪みを検出して主軸に加わる荷重の大きさを検出している。   As a conventional device capable of detecting a load applied to a spindle of a machine tool, a load detection device for a machine tool spindle in which a bearing type sensor is disposed at a tip of the spindle is disclosed (for example, see Patent Document 1). ). The bearing type sensor described in Patent Document 1 has a rolling bearing disposed between a housing and a main shaft, and detects strain generated every time the rolling element of the bearing passes through the position of the strain gauge by a strain gauge attached to the outer periphery of the outer ring. Thus, the magnitude of the load applied to the main shaft is detected.

また、軸受ユニットのハブに配置したエンコーダと、このエンコーダの被検出面に近接対向させたセンサとにより、外輪とハブ間に加わる荷重を求めるようにした荷重測定装置付転がり軸受ユニットが知られている(例えば、特許文献2参照。)。   There is also known a rolling bearing unit with a load measuring device in which a load applied between the outer ring and the hub is obtained by an encoder disposed on the hub of the bearing unit and a sensor close to and opposed to the detection surface of the encoder. (For example, refer to Patent Document 2).

特開平7−159260号公報JP-A-7-159260 特開2006−317420号公報JP 2006-317420 A

しかしながら、特許文献1に開示されている工作機械主軸の荷重検出装置は、軸受の内輪に働く力を、転動体及び軸受外輪を介して間接的に検出する装置であり、回転に伴う発生熱等のように不規則に発生して外輪に作用する外乱(ノイズ)を除去することが困難であり、精度よく荷重を検出することができない問題点があった。また、センサがハウジングの前面側に突出配置されているので、スピンドルの軸長が長くなるばかりでなく、センサ設置のための専用スペースを必要とする問題点があった。   However, the load detecting device for the spindle of the machine tool disclosed in Patent Document 1 is a device that indirectly detects the force acting on the inner ring of the bearing through the rolling elements and the outer ring of the bearing, such as generated heat accompanying rotation. As described above, there is a problem that it is difficult to remove disturbance (noise) that occurs irregularly and acts on the outer ring, and the load cannot be detected with high accuracy. In addition, since the sensor protrudes from the front side of the housing, there is a problem that not only the shaft length of the spindle becomes long but also a dedicated space for installing the sensor is required.

また、特許文献2に記載の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、軸受ユニットのハブにエンコーダを固定すると共に、このエンコーダの被検出面に検出部を近接対向させたセンサを外輪に配置し、検出部の出力信号の変化から外輪とハブとの間に加わる荷重を求めるものであり、工作機械の主軸への適用についても言及されているが、具体的構成については記載されていない。   In addition, the rolling bearing unit with a load measuring device described in Patent Document 2 has an encoder fixed to the hub of the bearing unit, and a sensor having a detection portion close to and opposed to the detection surface of the encoder is arranged on the outer ring to detect the rolling bearing unit. The load applied between the outer ring and the hub is obtained from the change in the output signal of the part, and the application to the spindle of the machine tool is also mentioned, but the specific configuration is not described.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転軸に作用するアキシャル荷重を、回転部材から直接、精度よく、且つコンパクトなセンサによって測定することができる軸受装置及び工作機械の主軸装置並びに工作機械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 bearing device that can measure an axial load acting on a rotating shaft directly from a rotating member with high accuracy and a compact sensor. To provide a spindle device of a machine tool and a machine tool.

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、
前記回転側軌道輪の側方に配置されて前記回転側軌道輪と共に回転する回転側間座と、
被検出面の特性が円周方向に交互に変化するエンコーダ、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、を備える軸受装置であって、
前記エンコーダは、前記回転側間座によって構成され、
前記エンコーダの被検出面は、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を軸方向に単列で構成し、
前記センサは、大径部及び小径部からなる段付円筒形状を有し、前記小径部の先端に検出部が設けられ、
前記静止部材は、前記大径部に対応する大径穴と、前記小径部に対応する小径穴とを備えるセンサ取付穴を有し、前記静止部材の表面には、前記大径穴の縁に至る凹溝が形成され、
前記センサ取付穴に挿入された前記センサは、前記大径部及び小径部の間の段部が、前記大径穴と前記小径穴との段差に係合し、前記大径部の上面が、前記凹溝に嵌合固定された固定治具の一端で抑えられて、半径方向に位置決めされ、前記小径部の先端の前記検出部が前記エンコーダの被検出面に対向するように前記静止部材に固定されることを特徴とする軸受装置。
(2) 前記軸受は、前記回転部材の軸方向位置を位置決めするように配置された一対の軸受を備え、
前記エンコーダを構成する回転側間座は、前記一対の軸受の回転側軌道輪間に配置されることを特徴とする(1)に記載の軸受装置。
(3) 前記一対の軸受の静止側軌道論間には、静止側間座が配置されており、
前記センサは、該静止側間座に形成された貫通孔から延出して、前記エンコーダの前記被検出面に対向配置されることを特徴とする(2)に記載の軸受装置。
(4) 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、
被検出面の特性が円周方向に交互に変化するエンコーダ、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、を備える軸受装置であって、
前記エンコーダの被検出面は、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を軸方向に単列で構成すると共に、
前記センサは、大径部及び小径部からなる段付円筒形状を有し、前記小径部の先端に検出部が設けられ、
前記静止部材は、前記大径部に対応する大径穴と、前記小径部に対応する小径穴とを備えるセンサ取付穴を有し、前記静止部材の表面には、前記大径穴の縁に至る凹溝が形成され、
前記センサ取付穴に挿入された前記センサは、前記大径部及び小径部の間の段部が、前記大径穴と前記小径穴との段差に係合し、前記大径部の上面が、前記凹溝に嵌合固定された固定治具の一端で抑えられて、半径方向に位置決めされ、前記小径部の先端の前記検出部が、前記静止側軌道輪の側方に配置された静止側間座に形成された貫通孔から延出して、前記エンコーダの前記被検出面に対向配置するように前記静止部材に固定されることを特徴とする軸受装置。
(5) (1)〜(4)のいずれか1つに記載の軸受装置を備え、前記回転部材であるスピンドル軸のアキシャル荷重が測定可能であることを特徴とする工作機械の主軸装置。
(6) (5)に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする工作機械。
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,
A rotation side spacer that is disposed on the side of the rotation side raceway and rotates together with the rotation side raceway;
An encoder in which the characteristics of the detected surface change alternately in the circumferential direction, and a sensor unit that is arranged opposite to the detected surface of the encoder and detects a change in the characteristics of the detected surface. A bearing device comprising:
The encoder is constituted by the rotating side spacer,
The detected surface of the encoder comprises a single row in the axial direction where the pitch of the characteristic that changes in the circumferential direction continuously changes in the axial direction ,
The sensor has a stepped cylindrical shape composed of a large diameter portion and a small diameter portion, and a detection portion is provided at the tip of the small diameter portion,
The stationary member has a sensor mounting hole including a large-diameter hole corresponding to the large-diameter portion and a small-diameter hole corresponding to the small-diameter portion, and a surface of the stationary member is provided with an edge of the large-diameter hole. A concave groove is formed,
In the sensor inserted into the sensor mounting hole, a step between the large diameter portion and the small diameter portion engages a step between the large diameter hole and the small diameter hole, and an upper surface of the large diameter portion is The stationary member is held by one end of a fixing jig fitted and fixed in the concave groove and positioned in the radial direction so that the detection portion at the tip of the small diameter portion faces the detection surface of the encoder. A bearing device that is fixed .
(2) The bearing includes a pair of bearings arranged to position an axial position of the rotating member,
The bearing device according to (1), wherein the rotation-side spacer constituting the encoder is disposed between the rotation-side races of the pair of bearings.
(3) A stationary side spacer is disposed between the stationary side track theory of the pair of bearings,
The bearing device according to (2), wherein the sensor extends from a through hole formed in the stationary side spacer and is opposed to the detected surface of the encoder.
(4) A stationary side race ring fitted and fixed to a stationary member, a rotational 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 in which the characteristics of the detected surface change alternately in the circumferential direction, and a sensor unit that is arranged opposite to the detected surface of the encoder and detects a change in the characteristics of the detected surface. A bearing device comprising:
The detected surface of the encoder has a portion in which the pitch of the characteristic that changes in the circumferential direction continuously changes in the axial direction, and is configured in a single row in the axial direction.
The sensor has a stepped cylindrical shape composed of a large diameter portion and a small diameter portion, and a detection portion is provided at the tip of the small diameter portion,
The stationary member has a sensor mounting hole including a large-diameter hole corresponding to the large-diameter portion and a small-diameter hole corresponding to the small-diameter portion, and a surface of the stationary member is provided with an edge of the large-diameter hole. A concave groove is formed,
In the sensor inserted into the sensor mounting hole, a step between the large diameter portion and the small diameter portion engages a step between the large diameter hole and the small diameter hole, and an upper surface of the large diameter portion is The stationary side is held at one end of a fixing jig fitted and fixed in the concave groove and positioned in the radial direction, and the detection portion at the tip of the small diameter portion is disposed on the side of the stationary side race ring. A bearing device, wherein the bearing device extends from a through hole formed in a spacer and is fixed to the stationary member so as to face the detected surface of the encoder.
(5) A spindle device for a machine tool comprising the bearing device according to any one of (1) to (4) and capable of measuring an axial load of a spindle shaft that is the rotating member.
(6) A machine tool comprising the spindle device according to (5) .

本発明の軸受装置によれば、被検出面の特性が円周方向に交互に変化するエンコーダと、被検出面に対向配置されて特性の変化を検出するセンサと、からなるセンサユニットを備え、エンコーダが回転側間座によって構成されるので、新たな専用スペースを設けることなく既存のスペースにセンサユニットを配置することができ、センサ付軸受装置を小型化することができる。   According to the bearing device of the present invention, it comprises a sensor unit comprising an encoder in which the characteristics of the surface to be detected alternately change in the circumferential direction, and a sensor that is arranged opposite to the surface to be detected and detects a change in the characteristics, Since the encoder is constituted by the rotary spacer, the sensor unit can be arranged in an existing space without providing a new dedicated space, and the sensor-equipped bearing device can be reduced in size.

また、前記エンコーダの被検出面は、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を軸方向に単列で構成するので、センサを一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、及びエンコーダの軸方向幅も狭くすることができる。
さらに、センサは、大径部及び小径部からなる段付円筒形状を有し、小径部の先端に検出部が設けられ、静止部材は、大径部に対応する大径穴と、小径部に対応する小径穴とを備えるセンサ取付穴を有し、静止部材の表面には、大径穴の縁に至る凹溝が形成され、センサ取付穴に挿入されたセンサは、大径部及び小径部の間の段部が、大径穴と小径穴との段差に係合し、大径部の上面が、凹溝に嵌合固定された固定治具の一端で抑えられて、半径方向に位置決めされ、小径部の先端の検出部がエンコーダの被検出面に対向するように静止部材に固定されるので、センサとエンコーダとのギャップを精度良く設定することができる。また、センサの中心軸周りの位置決めを精確に設定することができる。
In addition, since the detected surface of the encoder has a single row in the axial direction where the pitch of the characteristic that changes in the circumferential direction continuously changes in the axial direction, the sensor is configured by only one magnetic sensor. Can be configured. As a result, the cost of the sensor unit can be reduced, and the axial widths of the sensor and encoder can be reduced.
Further, the sensor has a stepped cylindrical shape composed of a large diameter portion and a small diameter portion, a detection portion is provided at the tip of the small diameter portion, and the stationary member is provided with a large diameter hole corresponding to the large diameter portion and a small diameter portion. A sensor mounting hole having a corresponding small diameter hole is provided, and a concave groove reaching the edge of the large diameter hole is formed on the surface of the stationary member, and the sensor inserted into the sensor mounting hole has a large diameter portion and a small diameter portion. The step between the two is engaged with the step between the large-diameter hole and the small-diameter hole, and the upper surface of the large-diameter portion is held by one end of the fixing jig fitted and fixed in the concave groove to be positioned in the radial direction. And since the detection part of the front-end | tip of a small diameter part is fixed to a stationary member so as to oppose the to-be-detected surface of an encoder, the gap of a sensor and an encoder can be set with a sufficient precision. Further, the positioning around the central axis of the sensor can be set accurately.

また、エンコーダを構成する回転側間座は、回転部材の軸方向位置を位置決めする一対の軸受の回転側軌道輪間に配置されているので、回転部材の伸縮による影響が抑制され、精度のよい荷重測定が可能となる。   Further, since the rotation side spacer constituting the encoder is arranged between the rotation side races of the pair of bearings for positioning the axial position of the rotation member, the influence of expansion and contraction of the rotation member is suppressed, and the accuracy is high. Load measurement is possible.

更に、センサは、一対の軸受の静止側間座に形成された貫通孔から延出して、エンコーダの被検出面に対向配置されているので、新たな専用スペースを設けることなくセンサユニットを配置することができ、センサ付軸受装置を小型化することができる。   Furthermore, since the sensor extends from the through hole formed in the stationary spacer of the pair of bearings and is opposed to the detection surface of the encoder, the sensor unit is arranged without providing a new dedicated space. Therefore, the sensor-equipped bearing device can be reduced in size.

また、本発明の他の軸受装置によれば、被検出面の特性が円周方向に交互に変化するエンコーダと、被検出面に対向配置されて特性の変化を検出するセンサと、からなるセンサユニットを備え、センサは、大径部及び小径部からなる段付円筒形状を有し、小径部の先端に検出部が設けられ、静止部材は、大径部に対応する大径穴と、小径部に対応する小径穴とを備えるセンサ取付穴を有し、静止部材の表面には、大径穴の縁に至る凹溝が形成され、センサ取付穴に挿入されたセンサは、大径部及び小径部の間の段部が、大径穴と前記小径穴との段差に係合し、大径部の上面が、凹溝に嵌合固定された固定治具の一端で抑えられて、半径方向に位置決めされ、小径部の先端の検出部が、静止側間座に形成された貫通孔から延出して、エンコーダの被検出面に対向配置するように前記静止部材に固定されるので、センサとエンコーダとのギャップを精度良く設定することができるとともに、新たな専用スペースを設けることなく既存のスペースにセンサユニットを配置することができ、センサ付軸受装置を小型化することができる。また、センサの中心軸周りの位置決めを精確に設定することができる。 According to another bearing device of the present invention, a sensor comprising: an encoder in which the characteristics of the detected surface are alternately changed in the circumferential direction; and a sensor that is disposed opposite to the detected surface and detects the change in the characteristics. The sensor has a stepped cylindrical shape consisting of a large diameter portion and a small diameter portion, a detection portion is provided at the tip of the small diameter portion, and the stationary member has a large diameter hole corresponding to the large diameter portion and a small diameter A sensor mounting hole having a small-diameter hole corresponding to the portion, a concave groove reaching the edge of the large-diameter hole is formed on the surface of the stationary member, and the sensor inserted into the sensor mounting hole has a large-diameter portion and The step portion between the small diameter portions engages with the step between the large diameter hole and the small diameter hole, and the upper surface of the large diameter portion is held by one end of the fixing jig fitted and fixed in the concave groove, and the radius It is positioned in a direction, detection of the tip of the small diameter portion, extending from the through hole formed in the stationary spacer, encoder Because it is fixed to the stationary member so as to opposed to the detected surface, disposed with a gap between the sensor and the encoder can be precisely set, the sensor unit to the existing space without providing a new dedicated space Thus, the sensor-equipped bearing device can be reduced in size . Further, the positioning around the central axis of the sensor can be set accurately.

また、工作機械の主軸装置や工作機械が上記の軸受装置を備えるので、切削時にスピンドル軸に作用するアキシャル荷重の測定が可能となり、このアキシャル荷重を加工条件の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、加工精度を向上させることができる。更には、工具寿命、工具交換時期、及び軸受損傷要因の推測や、工具の改良、改善が可能となる。   In addition, since the spindle device of a machine tool and the machine tool are provided with the bearing device described above, it is possible to measure the axial load acting on the spindle shaft at the time of cutting, and considering this axial load as a new parameter of the machining conditions, Stricter machining conditions can be selected, and machining accuracy can be improved. Furthermore, it is possible to estimate the tool life, the tool replacement time, and the bearing damage factor, and to improve and improve the tool.

本発明に係る第1実施形態の主軸装置の断面図である。It is sectional drawing of the main axis | shaft apparatus of 1st Embodiment which concerns on this invention. 図1に示す主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the main axis | shaft apparatus shown in FIG. 図1に示すエンコーダの斜視図である。It is a perspective view of the encoder shown in FIG. 図1に示すIV−IV断面図である。It is IV-IV sectional drawing shown in FIG. (a)は図1に示すセンサの斜視図であり、(b)はその平面図、(c)はその側面図である。(A) is a perspective view of the sensor shown in FIG. 1, (b) is its plan view, and (c) is its side view. 図1に示すハウジングに設けられたセンサ取付穴の斜視図である。It is a perspective view of the sensor attachment hole provided in the housing shown in FIG. (a)は図6に示すセンサ取付穴の平面図であり、(b)はその断面図である。(A) is a top view of the sensor attachment hole shown in FIG. 6, (b) is the sectional drawing. 図1に示すセンサの組み付け手順を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the assembly | attachment procedure of the sensor shown in FIG. (a)は、エンコーダに対する検出部の位置を示し、(b)〜(d)は、図1に示す主軸装置のアキシャル荷重の変動に伴って変化するセンサの出力信号を示す線図である。(A) shows the position of the detection part with respect to an encoder, (b)-(d) is a diagram which shows the output signal of the sensor which changes with the fluctuation | variation of the axial load of the spindle apparatus shown in FIG. 第1実施形態の変形例の主軸装置の断面図である。It is sectional drawing of the main axis | shaft apparatus of the modification of 1st Embodiment. 第2実施形態のエンコーダの斜視図である。It is a perspective view of the encoder of 2nd Embodiment. (a)は、図11に示すエンコーダに対する検出部の位置を示し、(b)〜(d)は、主軸装置のアキシャル荷重の変動に伴って変化するセンサの出力信号を示す線図である。(A) shows the position of the detection part with respect to the encoder shown in FIG. 11, and (b) to (d) are diagrams showing the output signal of the sensor that changes in accordance with fluctuations in the axial load of the spindle device. 第2実施形態の変形例のエンコーダの斜視図である。It is a perspective view of the encoder of the modification of 2nd Embodiment. (a)は、図13に示すエンコーダに対する検出部の位置を示し、(b)〜(d)は、主軸装置のアキシャル荷重の変動に伴って変化するセンサの出力信号を示す線図である。(A) shows the position of the detection part with respect to the encoder shown in FIG. 13, and (b) to (d) are diagrams showing the output signal of the sensor that changes with fluctuations in the axial load of the spindle device. 第3実施形態の主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the main shaft apparatus of 3rd Embodiment. 第3実施形態のエンコーダの斜視図である。It is a perspective view of the encoder of 3rd Embodiment. 第3実施形態のエンコーダを外周側から見た展開図である。It is the expanded view which looked at the encoder of 3rd Embodiment from the outer peripheral side. 第3実施形態の変形例に係るエンコーダの斜視図である。It is a perspective view of the encoder which concerns on the modification of 3rd Embodiment. 第3実施形態の他の変形例に係るエンコーダの斜視図である。It is a perspective view of the encoder which concerns on the other modification of 3rd Embodiment. 第4実施形態のセンサ取付穴の斜視図である。It is a perspective view of the sensor attachment hole of 4th Embodiment. 図20に示すセンサ取付穴の平面図である。It is a top view of the sensor attachment hole shown in FIG. 第5実施形態の主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the main shaft apparatus of 5th Embodiment. 第6実施形態の主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the main shaft apparatus of 6th Embodiment. 第7実施形態の主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the main shaft apparatus of 7th Embodiment. 第8実施形態の主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the spindle apparatus of 8th Embodiment. 第9実施形態の主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the main shaft apparatus of 9th Embodiment. 第9実施形態の変形例の主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the main axis | shaft apparatus of the modification of 9th Embodiment. 第10実施形態の主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the main axis | shaft apparatus of 10th Embodiment. 冷却機構を備えない主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the main axis | shaft apparatus which is not provided with a cooling mechanism. 冷却機構を備えない他の主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the other spindle apparatus which is not provided with a cooling mechanism. 無線式センサを備える主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of a main axis | shaft apparatus provided with a wireless sensor. エンコーダが位置決め用の内輪間座に設けられたセンサユニットを備える主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of a main axis | shaft apparatus provided with the sensor unit with which the encoder was provided in the inner ring spacer for positioning. エンコーダが内輪に設けられたセンサユニットを備える主軸装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of a main axis | shaft apparatus provided with the sensor unit with which the encoder was provided in the inner ring. 本実施形態の主軸装置が適用される門形マシニングセンタの概略図である。1 is a schematic view of a portal machining center to which a spindle device of the present embodiment is applied.

以下、本発明に係る主軸装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, each embodiment of a spindle device according to 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実施形態の工作機械の主軸装置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。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the spindle device 10 of the machine tool according to the first embodiment is a motor built-in system, and a hollow rotating shaft (spindle shaft) 11 as a rotating member is provided at the center thereof. Is provided. A tool (not shown) is held at the axial end of the rotating shaft 11 (left side in FIG. 1).

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 rotary shaft 11 is rotatably supported by a housing 50 that is a stationary member by a pair of front bearings 20 and 30 that support the tool side and a rear bearing 40 that supports the opposite tool side. A rotor 51 is fitted on the outer peripheral surface of the rotary shaft 11 between the front bearings 20 and 30 and the rear bearing 40. In addition, the stator 52 disposed around the rotor 51 is fixed to the housing 50, and by supplying electric power to the stator 52, a rotational force is generated in the rotor 51 to rotate the rotating shaft 11. The housing 50 includes a housing 50 a and a housing 50 b that are divided in the axial direction between the front bearing 30 and the stator 52.

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 front bearings 20 and 30 are a pair of angular ball bearings having substantially the same dimensions arranged so as to form a rear combination, outer rings 21 and 31 that are stationary bearing rings, and inner rings 22 and 32 that are rotating bearing rings. And a plurality of balls 23 and 33 as rolling elements arranged with a contact angle between the outer ring raceway groove which is a stationary side raceway and the inner ring raceway groove which is a rotation side raceway.

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 front bearings 20 and 30 are fitted in the housing 50 and fixed to the housing 50 via an outer ring spacer 54 which is a stationary side spacer by a front bearing outer ring presser 53 which is bolted to the housing 50. ing.

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 inner rings 22 and 32 of the front bearings 20 and 30 are externally fitted to the rotating shaft 11 and are fixed to the rotating shaft 11 via an inner ring spacer 81 which is a rotating side spacer by a nut 55 fastened to the rotating shaft 11. Has been. The front bearings 20 and 30 are loaded with a fixed position preload by a nut 55, and the axial position of the rotary shaft 11 is positioned by the front bearings 20 and 30.

図3に示すように、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、複数の被検出用組み合わせ部85、85を、円周方向に亙り等間隔で配置している。これら各被検出用組み合わせ部85、85は、それぞれが他の部分とは特性が異なる1対の個性化部分86、86により構成している。この様な各個性化部分86、86として本実施形態の場合には、長尺の溝を採用している。   As shown in FIG. 3, the encoder 84 has a plurality of detection combination portions 85, 85 arranged at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of an inner ring spacer 81 made of a magnetic metal material. Each of these combination parts 85 and 85 to be detected is constituted by a pair of individualized parts 86 and 86 each having different characteristics from the other parts. In the case of the present embodiment, such individualized portions 86 and 86 have long grooves.

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させる。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3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3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、後述するセンサ82と共にセンサユニット80を構成する。   The interval in the circumferential direction between each pair of individualized portions 86 and 86 constituting each detected combination portion 85 and 85 is continuous in the same direction with respect to the axial direction in all the detected combination portions 85 and 85. Change. That is, the interval in the circumferential direction between the pair of individualized portions 86, 86 constituting each detected combination portion 85, 85 becomes smaller in the axial direction one end (upper right end in FIG. 3) of the encoder 84, The interval in the circumferential direction between the individualized portions 86 and 86 constituting each of the detected combination portions 85 and 85 adjacent to each other in the circumferential direction becomes smaller toward the other axial end of the encoder 84 (the lower left end in FIG. 3). Inclined in the direction. The encoder 84 constitutes a sensor unit 80 together with a sensor 82 described later.

図1に戻り、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。   Returning to FIG. 1, the rear bearing 40 is a cylindrical roller bearing, and includes an outer ring 41, an inner ring 42, and a plurality of cylindrical rollers 43 as rolling elements. The outer ring 41 of the rear bearing 40 is fitted in the housing 50 and fixed to the housing 50 via the outer ring spacer 44 by a rear bearing outer ring retainer 56 that is bolted to the housing 50. The inner ring 42 of the rear bearing 40 is fixed to the rotating shaft 11 via an inner ring spacer 45 by another nut 57 fastened to the rotating shaft 11.

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 housing 50 corresponding to the front bearings 20 and 30 and the stator 52 in the axial direction, annular cooling oil grooves 58 and 59 are formed. The cooling oil grooves 58, 59 are covered with ring-shaped cooling jackets 60, 61 fitted with O-rings 62, 63 and fitted to the housing 50. The front bearings 20 and 30 and the stator 52 are cooled by the cooling oil supplied to the cooling oil grooves 58 and 59.

図4に示すように、ハウジング50及び外輪間座54を径方向に貫通して設けられた一対のノズル穴66,54bには、それぞれ給油ノズル67が配設されている。そして、潤滑装置から供給された潤滑油が、給油ノズル67のノズル(図示せず)から前側軸受20,30に向けて吐出され、前側軸受20,30を潤滑する。潤滑方式は、グリース潤滑、オイルエア潤滑、オイルミスト潤滑、直噴潤滑等のいずれであってもよい。   As shown in FIG. 4, an oil supply nozzle 67 is disposed in each of a pair of nozzle holes 66 and 54 b provided through the housing 50 and the outer ring spacer 54 in the radial direction. Then, the lubricating oil supplied from the lubricating device is discharged from the nozzle (not shown) of the oil supply nozzle 67 toward the front bearings 20 and 30 to lubricate the front bearings 20 and 30. The lubrication method may be any of grease lubrication, oil-air lubrication, oil mist lubrication, direct injection lubrication, and the like.

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は、軸方向において給油ノズル67(ノズル穴66)と略同一位置、且つ円周方向位相が異なる位置に設けられている。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 sensor mounting hole 68 and a through hole 54a are formed in the housing 50 and the outer ring spacer 54 continuously in the radial direction, respectively. The sensor mounting holes 68 are provided at substantially the same position as the oil supply nozzle 67 (nozzle hole 66) in the axial direction and at different positions in the circumferential direction. A sensor 82 constituting the sensor unit 80 is disposed in the sensor mounting hole 68.

センサ取付穴68を、給油ノズル67(ノズル穴66,54b)と軸方向略同一位置に配置することにより、センサ82を配置するための専用スペースが不要となり、小型化が可能となる。尚、給油ノズル67(ノズル穴66,54b)とセンサ82(センサ取付穴68)との円周方向位相は、特に限定されず任意に設定することができる。   By disposing the sensor mounting hole 68 at substantially the same position in the axial direction as the oil supply nozzle 67 (nozzle holes 66, 54b), a dedicated space for disposing the sensor 82 becomes unnecessary, and the size can be reduced. The circumferential direction phase of the oil supply nozzle 67 (nozzle holes 66, 54b) and the sensor 82 (sensor mounting hole 68) is not particularly limited and can be set arbitrarily.

図5に示すように、センサ82は、検出部である磁気センサ90を内蔵し、大径部82a及び小径部82bからなる段付円筒状に形成されている。大径部82a及び小径部82bには、それぞれOリング溝87a、87bが設けられ、大径部82aの上面には、U字溝82cが形成されている。U字溝82cには、長円形状の固定治具88の一端が嵌合する。   As shown in FIG. 5, the sensor 82 has a built-in magnetic sensor 90 as a detection unit, and is formed in a stepped cylindrical shape including a large diameter portion 82 a and a small diameter portion 82 b. The large-diameter portion 82a and the small-diameter portion 82b are provided with O-ring grooves 87a and 87b, respectively, and a U-shaped groove 82c is formed on the upper surface of the large-diameter portion 82a. One end of an elliptical fixing jig 88 is fitted into the U-shaped groove 82c.

図6及び図7に示すように、ハウジング50に設けられたセンサ取付穴68は、大径部68a及び小径部68bを有する段付き穴であり、センサ82の配線83を配索するための第1配索穴70が、小径部68bに連通して軸方向に設けられている。更に、大径部68aと小径部68bとの段部には、長手方向が第1配索穴70に向けられた長円68cが第1配索穴70に連通して設けられている。   As shown in FIGS. 6 and 7, the sensor mounting hole 68 provided in the housing 50 is a stepped hole having a large diameter portion 68a and a small diameter portion 68b, and is a first hole for routing the wiring 83 of the sensor 82. One routing hole 70 communicates with the small diameter portion 68b and is provided in the axial direction. Furthermore, an ellipse 68c whose longitudinal direction is directed to the first routing hole 70 is provided in communication with the first routing hole 70 at the stepped portion of the large diameter portion 68a and the small diameter portion 68b.

また、冷却油溝58の外周面には、一端が大径部68aに連続するU字溝68dが形成されている。U字溝68dには、センサ82を固定するための雌ねじ69が径方向に設けられている。尚、センサ82と給油ノズル67の外形形状を同一形状に設定しておけば、ノズル穴66とセンサ取付穴68(大径部68a及び小径部68b)の加工を同一の加工工程で行うことができ、コストダウンに寄与する。   Further, a U-shaped groove 68d having one end continuous to the large diameter portion 68a is formed on the outer peripheral surface of the cooling oil groove 58. A female screw 69 for fixing the sensor 82 is provided in the U-shaped groove 68d in the radial direction. If the outer shapes of the sensor 82 and the oil supply nozzle 67 are set to the same shape, the nozzle hole 66 and the sensor mounting hole 68 (the large diameter portion 68a and the small diameter portion 68b) can be processed in the same processing step. Can contribute to cost reduction.

図1を参照して、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。   Referring to FIG. 1, the first wiring hole 70 is machined from the side opposite to the tool of the housing 50 a, and the inclined hole 71 provided in the radial direction and inclined from the outer peripheral surface of the housing 50, and the first wiring It communicates with a second routing hole 72 that extends parallel to the search hole 70 to the side opposite to the tool. In this way, the first wiring hole 70, the inclined hole 71, and the second wiring hole 72 are bent, so that the wiring 83 of the sensor 82 can be routed without interfering with the stator 52. A plug 74 is inserted and closed at the end of the first wiring hole 70 on the side opposite to the tool, and foreign matter intrusion from the motor side is prevented.

センサ82は、図1及び図8に示すように、Oリング溝87a、87bに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。   As shown in FIGS. 1 and 8, the sensor 82 has O-rings 91a and 91b mounted in O-ring grooves 87a and 87b, and the wiring 83 of the sensor 82 is connected to the first routing hole 70, the inclined hole 71 and the second It is assembled by being inserted into the routing hole 72 and inserted into the sensor mounting hole 68 of the housing 50 and the through hole 54a of the outer ring spacer 54.

このとき、センサ取付穴68には、第1配索穴70に連通する長円68cが設けられているので、配線83がセンサ取付穴68とセンサ82の間に挟まれて損傷を受けることはない。また、センサ82に装着されたOリング91a、91bによって、冷却油溝58、及び前側軸受20,30側から第1配索穴70への潤滑油の侵入が防止される。   At this time, since the sensor mounting hole 68 is provided with an oval 68c communicating with the first wiring hole 70, the wiring 83 is not sandwiched between the sensor mounting hole 68 and the sensor 82 and is damaged. Absent. Further, the O-rings 91a and 91b attached to the sensor 82 prevent the lubricant from entering the cooling oil groove 58 and the first bearing hole 70 from the front bearings 20 and 30 side.

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 wiring 83 with respect to the 1st routing hole 70, the inclination hole 71, and the 2nd routing hole 72 is the 1st routing hole 70, when it is difficult to insert at once as mentioned above. In addition, the wiring 83 inserted through the inclined hole 71 may once be taken out of the inclined hole 71 and then inserted through the inclined hole 71 into the second routing hole 72 again. In addition, after the wiring 83 is inserted, a plug (not shown) is inserted into the opening of the inclined hole 71 and closed, thereby preventing foreign matter from entering. One end of the wiring 83 wired in this way is connected to the arithmetic unit 150 and an output signal detected by the sensor 82 is input.

そして、固定治具88をセンサ82のU字溝82c、及びハウジング50のU字溝68dに嵌合させて、雄ねじ89をハウジング50の雌ねじ69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 jig 88 is fitted into the U-shaped groove 82 c of the sensor 82 and the U-shaped groove 68 d of the housing 50, and the male screw 89 is screwed to the female screw 69 of the housing 50 and fixed. As a result, the magnetic sensor 90 provided at the tip of the sensor 82 is positioned at a predetermined position and is disposed so as to face the detected surface of the encoder 84 formed on the outer peripheral surface of the inner ring spacer 81.

センサ82とエンコーダ84の被検出面との相対位置は、磁気センサ90が被検出面の軸方向中間部に位置する。具体的には、磁気センサ90の位置は、定位置予圧が付与された前側軸受20,30間に配置された内輪間座81の軸方向中間位置となるエンコーダ84の軸方向中間部(仮想線α)と一致するように設定されている。   The relative position between the sensor 82 and the detected surface of the encoder 84 is such that the magnetic sensor 90 is located in the middle in the axial direction of the detected surface. Specifically, the position of the magnetic sensor 90 is an axial intermediate portion (imaginary line) of the encoder 84 that is an intermediate intermediate position of the inner ring spacer 81 disposed between the front bearings 20 and 30 to which the fixed position preload is applied. It is set to coincide with α).

第1実施形態の主軸装置10のセンサユニット80の作用を、図9に基づいて説明する。この様なエンコーダ84の被検出面である外周面にその検出部を対向させたセンサ82の出力信号は、各個性化部分86、86に対向する瞬間に変化する。そして、変化する間隔(周期)は、センサ82の検出部が対向する部分の軸方向位置の変化に伴って変化する。例えば、回転軸11(内輪間座81)にアキシャル荷重が作用していない場合、センサ82の検出部は、仮想線αで示した、被検出面の中央部を走査し、出力信号は、図9(c)に示す様に変化する。   The operation of the sensor unit 80 of the spindle device 10 of the first embodiment will be described with reference to FIG. The output signal of the sensor 82 having the detection portion opposed to the outer peripheral surface that is the detection surface of the encoder 84 changes at the moment of facing the individualized portions 86 and 86. The changing interval (cycle) changes with the change in the axial position of the portion of the sensor 82 where the detection unit faces. For example, when an axial load is not applied to the rotating shaft 11 (inner ring spacer 81), the detection unit of the sensor 82 scans the center of the detected surface indicated by the phantom line α, and the output signal is It changes as shown in 9 (c).

ここで、回転軸11、即ち内輪間座81に図9(a)において工具側から反工具側の方向にアキシャル荷重が作用すると、エンコーダ84に対する検出部の位置は、図9(a)に示す仮想線β上に移動し、出力信号は、図9(b)に示す様に変化する。   Here, when an axial load is applied to the rotary shaft 11, that is, the inner ring spacer 81 in the direction from the tool side to the counter tool side in FIG. 9A, the position of the detection unit with respect to the encoder 84 is shown in FIG. 9A. It moves on the virtual line β, and the output signal changes as shown in FIG.

また、回転軸11に反工具側から工具側の方向にアキシャル荷重が作用すると、一対の検出部の位置が図9(a)に示す仮想線γ上に移動し、出力信号は、図9(d)に示す様に変化する。   Further, when an axial load is applied to the rotary shaft 11 in the direction from the non-tool side to the tool side, the positions of the pair of detection units move on the virtual line γ shown in FIG. 9A, and the output signal is as shown in FIG. It changes as shown in d).

なお、磁気センサ90の構造は、永久磁石を組み込んだものであれば、特にその形式を問わない。即ち、この永久磁石から出る磁束の流れを導くポールピースの周囲にコイルを巻回して成る、所謂パッシブ型のものであっても、磁束の密度に応じて特性を変化させる磁気検出素子を組み込んだ、所謂アクティブ型のものであっても使用される。また、本実施形態のセンサ82としては、長尺の溝とした個性化部分86のエッジを検出可能なものであればよく、光学センサ等が使用されてもよい。   The structure of the magnetic sensor 90 is not particularly limited as long as a permanent magnet is incorporated. That is, even a so-called passive type in which a coil is wound around a pole piece that guides the flow of magnetic flux from the permanent magnet is incorporated with a magnetic detection element that changes its characteristics in accordance with the magnetic flux density. The so-called active type is also used. Further, the sensor 82 of the present embodiment may be any sensor that can detect the edge of the individualized portion 86 that is a long groove, and an optical sensor or the like may be used.

上記したように、磁気センサ90の出力信号は、回転軸11に作用するアキシャル荷重の方向に応じて、また、アキシャル荷重の大きさに比例して変化する。従って、定位置予圧が負荷されている前側軸受20,30の剛性(ばね定数)を予め測定あるいは計算して、アキシャル荷重の大きさと回転軸11の変位量との関係を求めておけば、磁気センサ90からの出力信号のパターンに基づいて、回転軸11に作用するアキシャル荷重の方向及び大きさが、演算装置150によって求められる。   As described above, the output signal of the magnetic sensor 90 changes in proportion to the direction of the axial load acting on the rotating shaft 11 and in proportion to the magnitude of the axial load. Therefore, if the rigidity (spring constant) of the front bearings 20 and 30 loaded with the fixed position preload is measured or calculated in advance, the relationship between the magnitude of the axial load and the amount of displacement of the rotary shaft 11 is obtained. Based on the pattern of the output signal from the sensor 90, the direction and magnitude of the axial load that acts on the rotating shaft 11 is obtained by the arithmetic device 150.

また、エンコーダ84を構成する内輪間座81は、背面組合せで配置された一対のアンギュラ玉軸受である前側軸受20,30間に配置されているので、内輪間座81の軸方向中間位置が回転軸11が熱によって伸縮する場合の軸方向中心となるため、回転軸11の伸縮による影響が抑制され、精度のよい荷重測定が可能となる。   Further, since the inner ring spacer 81 constituting the encoder 84 is disposed between the front bearings 20 and 30 which are a pair of angular ball bearings arranged in a rear combination, the intermediate position in the axial direction of the inner ring spacer 81 rotates. Since the shaft 11 becomes the center in the axial direction when it expands and contracts due to heat, the influence of expansion and contraction of the rotating shaft 11 is suppressed, and accurate load measurement becomes possible.

さらに、配線83は、第1配索穴70、傾斜穴71、及び第2配索穴72によってハウジング50の内部を通過するので、別途配線用のカバーを設けることなく、加工時の切り屑や切削油等からコードを防護することができ、省スペース化が図られる。特に旋回型の主軸装置においては、ハウジング50の内部から主軸装置10を支持する旋回アームの内部へ配線を導出するようにすれば、配線を外部へ曝すことなく配索することができる。   Furthermore, since the wiring 83 passes through the inside of the housing 50 through the first wiring hole 70, the inclined hole 71, and the second wiring hole 72, it is possible to remove chips and chips during processing without providing a separate wiring cover. The cord can be protected from cutting oil and the like, and space saving is achieved. In particular, in the swivel type spindle device, if the wiring is led out from the inside of the housing 50 to the inside of the turning arm that supports the spindle device 10, the wiring can be routed without exposing it to the outside.

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)方式の工作機械の場合、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 encoder 84 is configured by a single row in the axial direction where the pitch of the characteristic that changes in the circumferential direction continuously changes in the axial direction. Only one magnetic sensor 90 can be used. As a result, the cost of the sensor unit can be reduced, and the axial width of the inner ring spacer 81 constituting the sensor 82 and the encoder 84 can also be reduced. Thereby, the axial direction length of the spindle device 10 can also be shortened. In particular, in the case of a machine tool in which the spindle axis turns on a 5-axis machine or the like (for example, turning around ± 120 °), the turning radius can be reduced if the spindle axis length is shortened. Thus, there is an advantage that the operation of the spindle device 10 is facilitated and the machining program can be easily created and the workability can be improved.

図10は本発明の第1実施形態の変形例に係る主軸装置の要部断面図である。この主軸装置10では、ハウジング50に形成される第1配索穴70が工具側から加工され、傾斜穴71と連通している。これにより、第1配索穴70は前側軸受外輪押え53によって塞ぐことができ、栓74を設ける必要がない。また、ハウジング50が軸方向に2分割される構成でなくても容易に加工することができる。   FIG. 10 is a cross-sectional view of the main part of a spindle device according to a modification of the first embodiment of the present invention. In the spindle device 10, the first wiring hole 70 formed in the housing 50 is machined from the tool side and communicates with the inclined hole 71. As a result, the first wiring hole 70 can be closed by the front bearing outer ring presser 53, and there is no need to provide the plug 74. Further, the housing 50 can be easily processed even if the housing 50 is not divided into two in the axial direction.

(第2実施形態)
図11は本発明の第2実施形態に係るエンコーダの斜視図である。第2実施形態のエンコーダ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11の下端)側程広く、凹部94の幅は、軸方向他端(図11の上端)側程広い。
(Second Embodiment)
FIG. 11 is a perspective view of an encoder according to the second embodiment of the present invention. In the encoder 84 of the second embodiment, a convex portion 93 as a first detected portion and a concave portion 94 as a second detected portion having different characteristics are provided on the outer peripheral surface of the inner ring spacer 81 made of a magnetic metal material. They are formed alternately and at equal intervals in the circumferential direction. The convex portion 93 and the concave portion 94 are formed in a trapezoidal shape or an inverted trapezoidal shape. The width of the convex portion 93 is wider toward one end in the axial direction (lower end in FIG. 11), and the width of the concave portion 94 is the other end in the axial direction (see FIG. 11 is wider on the side.

本実施形態のエンコーダ84を備える主軸装置は、回転軸11にアキシャル荷重が作用していない状態では、センサ82の磁気センサ90は、図12(a)に示す仮想線α上に位置している。従って、磁気センサ90の出力信号(デューティー比)は、図12(c)に示す様に変化する。   In the spindle device including the encoder 84 of the present embodiment, the magnetic sensor 90 of the sensor 82 is positioned on the virtual line α shown in FIG. 12A in a state where an axial load is not applied to the rotating shaft 11. . Accordingly, the output signal (duty ratio) of the magnetic sensor 90 changes as shown in FIG.

ここで、ワーク加工によって、回転軸11に図12(a)において工具側から反工具側の方向にアキシャル荷重が作用すると、内輪間座81、即ち、エンコーダ84の軸方向位置が回転軸11と共に反工具側へ変化する。これにより、エンコーダ84に対する磁気センサ90の位置が、図12(a)に示す仮想線β上に移動し、磁気センサ90の出力信号(デューティー比)は、図12(b)に示すように変化する。   Here, when an axial load is applied to the rotary shaft 11 in the direction from the tool side to the non-tool side in FIG. 12A due to the workpiece processing, the axial position of the inner ring spacer 81, that is, the encoder 84 is moved together with the rotary shaft 11. It changes to the non-tool side. As a result, the position of the magnetic sensor 90 relative to the encoder 84 moves on the virtual line β shown in FIG. 12A, and the output signal (duty ratio) of the magnetic sensor 90 changes as shown in FIG. To do.

また、回転軸11に図12(a)において反工具側から工具側の方向にアキシャル荷重が作用すると、内輪間座81、即ち、エンコーダ84の軸方向位置が回転軸11と共に工具側に変化して、エンコーダ84に対する磁気センサ90の位置が、図12(a)に示す仮想線γ上に移動し、磁気センサ90の出力信号(デューティー比)は、図12(d)に示すように変化する。従って、検出部からの出力信号(デューティー比)に基づいて、回転軸11に作用するアキシャル荷重の方向及び大きさが演算装置150によって求められる。
なお、その他の構成及び作用については、第1実施形態のものと同様である。
また、本実施形態において、エンコーダ84を永久磁石で構成し、S極に着磁した第1被検出部とN極に着磁した第2被検出部を、円周方向に交互に配置する構成としてもよい。
Further, when an axial load is applied to the rotary shaft 11 in the direction from the opposite tool side to the tool side in FIG. 12A, the axial position of the inner ring spacer 81, that is, the encoder 84 changes along with the rotary shaft 11 to the tool side. Thus, the position of the magnetic sensor 90 relative to the encoder 84 moves on the virtual line γ shown in FIG. 12A, and the output signal (duty ratio) of the magnetic sensor 90 changes as shown in FIG. . Therefore, based on the output signal (duty ratio) from the detection unit, the direction and the magnitude of the axial load acting on the rotating shaft 11 are obtained by the arithmetic device 150.
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
Further, in the present embodiment, the encoder 84 is composed of a permanent magnet, and the first detected part magnetized in the S pole and the second detected part magnetized in the N pole are alternately arranged in the circumferential direction. It is good.

図13は本発明の第2実施形態の変形例に係るエンコーダの斜視図である。このエンコーダ84では、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、センサ90の出力信号を安定させるものである。即ち、本実施例の場合には、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。   FIG. 13 is a perspective view of an encoder according to a modification of the second embodiment of the present invention. The encoder 84 stabilizes the output signal of the sensor 90 by devising the shapes of the convex portions 93 and 93 and the concave portions 94 and 94 formed on the outer peripheral surface thereof. That is, in the case of the present embodiment, the axial end portions of the convex portions 93 and 93 and the concave portions 94 and 94 are parallel to each other so that the width dimension in the circumferential direction of the encoder 84 does not change in the axial direction of the encoder 84. The parts 93a, 93b, 94a, 94b are used. Therefore, the pitch at which the characteristic of the outer peripheral surface that is the detection surface of the encoder 84 changes in the circumferential direction varies depending on the axial position at the axial intermediate portion of the outer peripheral surface, but at the axial position at both axial end portions. Regardless of

本変形例の場合に、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。前述した通り、エンコーダとして磁性材製で被検出面に凹凸部を形成したものを使用する事により、永久磁石製のエンコーダに比べて被検出面の特性変化のピッチを高精度にできる。但し、上述した実施形態の場合には、こ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11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 modification, the reason why the output signal of the sensor 82 can be stabilized by providing the parallel portions 93a, 93b, 94a, 94b is as follows. As described above, by using an encoder made of a magnetic material and having a concavo-convex portion on the surface to be detected, the pitch of the characteristic change of the surface to be detected can be made higher than that of an encoder made of a permanent magnet. However, in the case of the above-described embodiment, if the interval between the concave portion and the convex portion is shortened in order to shorten the pitch of the characteristic change, the sensor detection unit is arranged at both end portions in the width direction (axial direction) of the detected surface of the encoder. In a state of being opposed to the vicinity of both ends, the flow of magnetic flux flowing between the detection unit and the detection surface becomes unstable, and the output of the sensor tends to become unstable. For example, when the pitch between the convex portions 93 and 93 and the concave portions 94 and 94 is shortened with the encoder 84 shown in FIG. 11, the bases of the trapezoidal convex portions 93 and 93 adjacent in the circumferential direction are close to each other. In particular, in order to enable detection of the rotational speed of the rotary shaft 11 even when the encoder 84 and the sensor 82 are greatly displaced in the axial direction, the relative displacement amount in the axial direction allowed between the encoder 84 and the sensor 82 is set. In order to ensure, when the height of the trapezoidal shape is increased, the tendency of the bases of the trapezoidal convex portions 93 and 93 adjacent in the circumferential direction to approach each other becomes remarkable as described above.

これに対して本変形例の場合には、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 this modification, the bases of the trapezoidal convex portions 93 and 93 adjacent to each other in the circumferential direction are excessively close to each other with the provision of the parallel portions 93a, 93b, 94a, and 94b. You can prevent things. Even when the detection portion of the sensor 82 faces the portion corresponding to the bottom sides of the convex portions 93 and 93 at the axial end portion of the outer peripheral surface of the encoder 84, the detection portion of the sensor 82 and the detected surface of the encoder 84 The output of the sensor 82 can be stabilized by stabilizing the flow of magnetic flux flowing between them. Further, even if the axial displacement amount between the encoder 84 and the sensor 82 is slightly increased, the rotational speed of the rotating shaft 11 can be detected by the sensor 82.

尚、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。
又、エンコーダ84と組み合わせるセンサ82の構造は、永久磁石を組み込んだものであれば、特にその型式を問わない。即ち、この永久磁石から出る磁束の流れを導くポールピースの周囲にコイルを巻回して成る、所謂パッシブ型のものであっても、磁束の密度に応じて特性を変化させる磁気検出素子を組み込んだ、所謂アクティブ型のものであっても使用できる。但し、図14に示す様に、センサ82の検出部がエンコーダ84の軸方向中間部に対向した状態で、このエンコーダ84の外周面に存在する各凸部93、93及び凹部94、94の、回転方向に関する長さ寸法の比率をセンシングする必要上、センサ82のスポット径は小さい方が、この比率を高精度で求める面から好ましい。
In addition, although the shape of the circumferential direction both-sides edge of each parallel part 93a, 93b, 94a, 94b is made into the straight line, the shape of this part does not necessarily need to be a straight line. For example, depending on the sensitivity of the sensor 82 and the sensitive range (spot diameter), the sensor 82 may be slightly inclined with respect to the axial direction or may be formed in an arc shape having a large curvature radius.
The structure of the sensor 82 combined with the encoder 84 is not particularly limited as long as it has a permanent magnet incorporated therein. That is, even a so-called passive type in which a coil is wound around a pole piece that guides the flow of magnetic flux from the permanent magnet is incorporated with a magnetic detection element that changes its characteristics in accordance with the magnetic flux density. The so-called active type can also be used. However, as shown in FIG. 14, the convex portions 93 and 93 and the concave portions 94 and 94 existing on the outer peripheral surface of the encoder 84 with the detection portion of the sensor 82 facing the intermediate portion in the axial direction of the encoder 84. In order to sense the ratio of the length dimension with respect to the rotation direction, a smaller spot diameter of the sensor 82 is preferable from the viewpoint of obtaining this ratio with high accuracy.

(第3実施形態)
図15は、本発明に係る第3実施形態の主軸装置の要部断面図である。第3実施形態の内輪間座81は、第1実施形態の内輪間座81(図3)に対して、外周面の軸方向両端部に、軸方向幅La,Lb及び深さHa,Hbの溝部81a,81bを凹設したものである。
(Third embodiment)
FIG. 15 is a cross-sectional view of the main part of the spindle device according to the third embodiment of the present invention. The inner ring spacer 81 of the third embodiment has axial widths La and Lb and depths Ha and Hb at both axial ends of the outer peripheral surface of the inner ring spacer 81 (FIG. 3) of the first embodiment. The groove portions 81a and 81b are recessed.

具体的に、図16及び図17に示すように、本実施形態の内輪間座81では、溝部81a,81bの軸方向幅La,Lbはそれぞれ1mm以上に設定されており、エンコーダ84の個性化部分86は、溝部81a,81bの両方の軸方向端面81aS,81bSに開口するように連続的に形成されている。また、溝部81a,81bの深さHa,Hbは、個性化部分86の深さhよりも大きく設定されており、溝部81a,81bの外周面は個性化部分86の外周面よりも内径側に位置している。   Specifically, as shown in FIGS. 16 and 17, in the inner ring spacer 81 of this embodiment, the axial widths La and Lb of the grooves 81 a and 81 b are set to 1 mm or more, respectively, and the individualization of the encoder 84 is achieved. The portion 86 is continuously formed so as to open to both axial end faces 81aS and 81bS of the groove portions 81a and 81b. Further, the depths Ha and Hb of the groove portions 81a and 81b are set to be larger than the depth h of the individualized portion 86, and the outer peripheral surface of the groove portions 81a and 81b is closer to the inner diameter side than the outer peripheral surface of the individualized portion 86. positioned.

この内輪間座81によれば、エンコーダ84の個性化部分86を設ける際、軸方向両端部に個性化部分86よりも内径側にまで切り欠かれた溝部81a,81bが形成されているため、個性化部分86を軸方向に渡って切り通すことが可能となる。   According to this inner ring spacer 81, when providing the individualized portion 86 of the encoder 84, the groove portions 81a and 81b cut out to the inner diameter side of the individualized portion 86 are formed at both ends in the axial direction. The individualized portion 86 can be cut through in the axial direction.

したがって、溝部81a,81bを有する内輪間座81にエンコーダ84の個性化部分86をミーリング加工機等で切削加工する際、個性化部分86は軸方向に渡って切り通すことで形成することができ、加工性を向上することができる。また、加工機が溝部81a,81bの軸方向端面81aS,81bSを抜ける際に、該軸方向端面81aS,81bS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81c,81d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。   Therefore, when the individualized portion 86 of the encoder 84 is cut into the inner ring spacer 81 having the groove portions 81a and 81b by a milling machine or the like, the individualized portion 86 can be formed by cutting it in the axial direction. , Workability can be improved. Further, when the processing machine passes through the axial end faces 81aS and 81bS of the grooves 81a and 81b, even if burrs are generated in the vicinity of the axial end faces 81aS and 81bS, the inner ring where the burrs contact the inner rings 22 and 32. Since the axial end surfaces 81c and 81d of the spacer 81 are not affected, the parallelism of the end surface of the inner ring spacer 81 is improved. As a result, the inner rings 22, 32 and the inner ring spacer 81 can be assembled with high accuracy.

また、個性化部分86は、溝部81a,81bの軸方向端面81aS,81bS間を軸方向に渡って切り通すことで形成されているので、各個性化部分86の軸方向寸法誤差を低減することができる。これによって、各個性化部分86の寸法のアンバランスに起因する主軸装置の振動を抑制することが可能となる。これは、特に、工具を高速回転させる際に、顕著な効果を発揮する。
なお、その他の構成及び作用については、第1実施形態のものと同様である。
Further, since the individualized portion 86 is formed by cutting between the axial end faces 81aS and 81bS of the groove portions 81a and 81b in the axial direction, the dimensional error in the axial direction of each individualized portion 86 can be reduced. Can do. As a result, it is possible to suppress the vibration of the spindle device due to the unbalanced dimensions of the individualized portions 86. This is particularly effective when the tool is rotated at a high speed.
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.

また、本実施形態の溝部81a,81bを有する内輪間座81の構成は、図18に示すように、第2実施形態の凸部93及び凹部94によってエンコーダ84を構成する内輪間座81にも適用可能であり、また、図19に示すように、第2実施形態の変形例である、平行部93a,93b,94a,94bを持った凸部93及び凹部94によってエンコーダ84を構成する内輪間座81にも適用可能である。   In addition, the configuration of the inner ring spacer 81 having the groove portions 81a and 81b of the present embodiment is similar to that of the inner ring spacer 81 that constitutes the encoder 84 by the convex portion 93 and the concave portion 94 of the second embodiment, as shown in FIG. As shown in FIG. 19, as shown in FIG. 19, between the inner rings constituting the encoder 84 by the convex portion 93 and the concave portion 94 having the parallel portions 93 a, 93 b, 94 a, and 94 b, which are modifications of the second embodiment. The seat 81 can also be applied.

(第4実施形態)
図20は本発明の第4実施形態のセンサ取付穴の斜視図、図21はセンサ取付穴の平面図である。第4実施形態のセンサ取付穴68は、第1実施形態のセンサ取付穴68と同様に、センサ82の大径部82a(図5参照)が挿通される大径部68a、及びセンサ82の小径部82bが挿通される小径部68bを有し、更に大径部68aと小径部68bとの間に中径部68eが形成された3段の段付き穴である。中径部68eには、センサ82の配線83を配索するための第1配索穴70が連通して軸方向に設けられている。また、ハウジング50には、第1実施形態と同様に、センサを固定するためのU字溝68d、及び雌ねじ69が設けられる。
(Fourth embodiment)
20 is a perspective view of a sensor mounting hole according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 21 is a plan view of the sensor mounting hole. Similarly to the sensor mounting hole 68 of the first embodiment, the sensor mounting hole 68 of the fourth embodiment has a large diameter portion 68a through which the large diameter portion 82a (see FIG. 5) of the sensor 82 is inserted and a small diameter of the sensor 82. This is a three-stage stepped hole having a small diameter portion 68b through which the portion 82b is inserted and further having an intermediate diameter portion 68e formed between the large diameter portion 68a and the small diameter portion 68b. A first routing hole 70 for routing the wiring 83 of the sensor 82 communicates with the middle diameter portion 68e and is provided in the axial direction. Also, the housing 50 is provided with a U-shaped groove 68d for fixing the sensor and a female screw 69, as in the first embodiment.

このセンサ取付穴68の中径部68eは、センサ取付穴68にセンサ82を挿入する際、配線83とセンサ取付穴68との干渉を防止して組付けを容易にするためのものであり、配線83の干渉が防止可能な範囲で、できるだけ小さいことが望ましい。
なお、その他の構成及び作用については、第1実施形態のものと同様である。
The middle diameter portion 68e of the sensor mounting hole 68 is for preventing the interference between the wiring 83 and the sensor mounting hole 68 when the sensor 82 is inserted into the sensor mounting hole 68 and facilitating assembly. It is desirable that the wiring 83 is as small as possible as long as interference of the wiring 83 can be prevented.
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.

(第5実施形態)
図22は本発明の第5実施形態の主軸装置の要部断面図である。第5実施形態の主軸装置10には、円環状の冷却油溝58内にセンサ取付穴68と同心円状にリング溝95が形成されている。リング溝95には、Oリング96が装着された円筒状の蓋体97が嵌合している。この主軸装置10によれば、冷却油溝58とセンサ82とが蓋体97で分離され、Oリング96によってシールされているので、冷却油がセンサ82に付着することが防止される。また、センサ82の大径部82aにOリング溝87aを加工する必要がない。 なお、その他の構成及び作用については、第1実施形態のものと同様である。
(Fifth embodiment)
FIG. 22 is a cross-sectional view of the main part of the spindle device according to the fifth embodiment of the present invention. In the spindle device 10 of the fifth embodiment, a ring groove 95 concentrically with the sensor mounting hole 68 is formed in an annular cooling oil groove 58. A cylindrical lid body 97 fitted with an O-ring 96 is fitted in the ring groove 95. According to the spindle device 10, the cooling oil groove 58 and the sensor 82 are separated by the lid body 97 and sealed by the O-ring 96, so that the cooling oil is prevented from adhering to the sensor 82. Further, it is not necessary to process the O-ring groove 87a in the large diameter portion 82a of the sensor 82. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.

(第6実施形態)
図23は本発明の第6実施形態の主軸装置の要部断面図である。第6実施形態の主軸装置10では、センサ82の配線83を配索するため、工具側からセンサ取付穴68(小径部68b)に連通する配索穴98が加工されている。また、前側軸受外輪押え53に配索溝99が設けられると共に、ハウジング50の外周面には、配索溝99が開口する周方向位置を跨いで軸方向に延びる配線カバー100が固定されている。これにより、配索穴98から工具側に向けて導出された配線83は、前側軸受外輪押え53の配索溝99内を通り、配線カバー100で覆われて配索される。
(Sixth embodiment)
FIG. 23 is a cross-sectional view of the main part of the spindle device according to the sixth embodiment of the present invention. In the spindle device 10 of the sixth embodiment, in order to route the wiring 83 of the sensor 82, the routing hole 98 communicating from the tool side to the sensor mounting hole 68 (small diameter portion 68b) is processed. Further, a wiring groove 99 is provided in the front bearing outer ring presser 53, and a wiring cover 100 extending in the axial direction is fixed to the outer peripheral surface of the housing 50 so as to straddle the circumferential position where the wiring groove 99 opens. . Thereby, the wiring 83 led out from the wiring hole 98 toward the tool side passes through the wiring groove 99 of the front bearing outer ring retainer 53 and is covered and wired by the wiring cover 100.

この主軸装置10によれば、センサ取付穴68からハウジング50の端部(図中左端部)までの距離が短い場合、ハウジング50の加工量が少なくなり加工上有利である。また、センサ82の配線83が、前側軸受外輪押え53及び配線カバー100で覆われているので、加工中の切り屑等による配線83に与える損傷や切断を防止することができる。
なお、その他の構成及び作用については、第1実施形態の主軸装置10と同様である。また、ハウジング50の外部環境によっては、配線カバー100を設けずに配線83が配策されてもよい。
According to the spindle device 10, when the distance from the sensor mounting hole 68 to the end portion (left end portion in the figure) of the housing 50 is short, the amount of processing of the housing 50 is reduced, which is advantageous in processing. In addition, since the wiring 83 of the sensor 82 is covered with the front bearing outer ring presser 53 and the wiring cover 100, it is possible to prevent damage or cutting to the wiring 83 due to chips or the like during processing.
In addition, about another structure and effect | action, it is the same as that of the main axis | shaft apparatus 10 of 1st Embodiment. Further, depending on the external environment of the housing 50, the wiring 83 may be routed without providing the wiring cover 100.

(第7実施形態)
図24は本発明の第7実施形態の主軸装置の要部断面図である。第7実施形態の主軸装置10では、前側軸受外輪押え53に形成される配索溝99が、ハウジング50の外周面まで開口せずに径方向に延びると共に、冷却ジャケット60には配索溝99に連通する配索穴101が形成されている。配索穴98から工具側に向けて導出された配線83は、前側軸受外輪押え53の配索溝99、及び冷却ジャケット60の配索穴101を通って配索される。これにより、第1実施形態と同様、別途配線用のカバーを設けることなく、加工時の切り屑や切削油等からコードを防護することができ、省スペース化が図られる。
なお、その他の構成及び作用については、第6実施形態のものと同様である。
(Seventh embodiment)
FIG. 24 is a cross-sectional view of the main part of the spindle device according to the seventh embodiment of the present invention. In the spindle device 10 of the seventh embodiment, the routing groove 99 formed in the front bearing outer ring presser 53 extends in the radial direction without opening to the outer peripheral surface of the housing 50, and the routing groove 99 is provided in the cooling jacket 60. A wiring hole 101 that communicates with is formed. The wiring 83 led out from the routing hole 98 toward the tool side is routed through the routing groove 99 of the front bearing outer ring retainer 53 and the routing hole 101 of the cooling jacket 60. Thus, as in the first embodiment, the cord can be protected from chips and cutting oil during processing without providing a separate wiring cover, and space saving can be achieved.
Other configurations and operations are the same as those in the sixth embodiment.

(第8実施形態)
図25は本発明の第8実施形態の主軸装置の要部断面図である。第8実施形態の主軸装置10は、冷却ジャケット60にセンサ82を取り付けるためのセンサ穴102が、ハウジング50のセンサ取付穴68と同心に形成されている。また、センサ82は、大径部82aの長さが長く形成されると共に、配線83が大径部82aの上面から導出されている。大径部82aには、センサ取付穴68、及びセンサ穴102に対応する位置に、それぞれOリング91a、91cが装着されている。
(Eighth embodiment)
FIG. 25 is a cross-sectional view of the main part of the spindle device according to the eighth embodiment of the present invention. In the spindle device 10 of the eighth embodiment, the sensor hole 102 for attaching the sensor 82 to the cooling jacket 60 is formed concentrically with the sensor attachment hole 68 of the housing 50. In the sensor 82, the large-diameter portion 82a has a long length, and the wiring 83 is led out from the upper surface of the large-diameter portion 82a. O-rings 91a and 91c are attached to the large diameter portion 82a at positions corresponding to the sensor mounting hole 68 and the sensor hole 102, respectively.

センサ82は、冷却ジャケット60のセンサ穴102、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に挿入され、固定治具88と雄ねじ89によって冷却ジャケット60に固定される。センサ82と、センサ取付穴68、及びセンサ穴102との間は、それぞれOリング91a、91cによってシールされる。また、センサ82から径方向に導出された配線83は、配線カバー100で覆われて配索される。   The sensor 82 is inserted into the sensor hole 102 of the cooling jacket 60, the sensor mounting hole 68 of the housing 50, and the through hole 54 a of the outer ring spacer 54, and is fixed to the cooling jacket 60 by a fixing jig 88 and a male screw 89. The sensor 82, the sensor mounting hole 68, and the sensor hole 102 are sealed with O-rings 91a and 91c, respectively. Further, the wiring 83 led out from the sensor 82 in the radial direction is covered and wired by the wiring cover 100.

この主軸装置10によれば、冷却ジャケット60に加工容易なセンサ穴102を形成するだけで、ハウジング50に加工し難い配索穴を設ける必要がなくなり、加工上有利となる。
なお、その他の構成及び作用については、第6実施形態のものと同様である。
According to the spindle device 10, it is not necessary to provide a wiring hole that is difficult to be processed in the housing 50 by simply forming the sensor hole 102 in the cooling jacket 60, which is advantageous in processing.
Other configurations and operations are the same as those in the sixth embodiment.

(第9実施形態)
図26は本発明の第9実施形態の主軸装置の要部断面図である。第9実施形態の主軸装置10に組み込まれるセンサ103は、配線直付けタイプのセンサ82と異なり、小径部82bの側面に雌コネクタ104を備えるコネクタ接続タイプのセンサ103である。また、配線83の先端には、雌コネクタ104に嵌合可能な雄コネクタ105が設けられている。
(Ninth embodiment)
FIG. 26 is a cross-sectional view of the main part of the spindle device according to the ninth embodiment of the present invention. The sensor 103 incorporated in the spindle device 10 of the ninth embodiment is a connector connection type sensor 103 provided with a female connector 104 on the side surface of the small diameter portion 82b, unlike the wire direct attachment type sensor 82. A male connector 105 that can be fitted to the female connector 104 is provided at the tip of the wiring 83.

本実施形態のセンサ103は、冷却ジャケット60が取り外された状態で、配線83を第1配索穴70に挿通し、ハウジング50の外方でセンサ取付穴68から延出された配線83の雄コネクタ105をセンサ103の雌コネクタ104に接続した後、配線83を第1配索穴70に押し込みながらセンサ103をセンサ取付穴68に挿入し、固定治具88と雄ねじ89によって固定することで組み付けられる。
なお、その他の構成及び作用については、第1実施形態のものと同様である。
In the sensor 103 of this embodiment, the wiring 83 is inserted into the first wiring hole 70 with the cooling jacket 60 removed, and the male of the wiring 83 extending from the sensor mounting hole 68 outside the housing 50. After the connector 105 is connected to the female connector 104 of the sensor 103, the sensor 103 is inserted into the sensor mounting hole 68 while pushing the wiring 83 into the first wiring hole 70, and is fixed by fixing with the fixing jig 88 and the male screw 89. It is done.
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.

図27は本発明に係る第9実施形態の変形例の主軸装置の要部断面図である。本変形例の主軸装置10に組み込まれるセンサ103は、図26に示すコネクタ接続タイプのセンサ103であり、ハウジング50には、配索穴98が工具側から加工されている。   FIG. 27 is a cross-sectional view of main parts of a main spindle device according to a modification of the ninth embodiment according to the present invention. The sensor 103 incorporated in the spindle device 10 of the present modification is a connector connection type sensor 103 shown in FIG. 26, and the housing 50 has a wiring hole 98 machined from the tool side.

センサ103は、雌コネクタ104を工具側(配索穴98側)に向けた状態で、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に挿入されて固定される。これにより、雌コネクタ104は配索穴98に対向して位置する。ここで、配線83の雄コネクタ105を接続治具110に載置して配索穴98の工具側から矢印方向に挿入して、雄コネクタ105と雌コネクタ104とを接続する。ここで、接続治具110の先端部110aは、雄コネクタ105が回転せず、且つ、軸方向後方へ移動しないように位置決めされており、雌コネクタ104との接続を確実に行うことができ、且つ、接続後に接続治具110を取り外すことができる。配索穴98から導出する配線83は、配索溝99内に収容して前側軸受外輪押え53を取り付ける。これにより、センサ103をハウジング50に取り付けた後に、配線83をセンサ103に接続することができる。   The sensor 103 is inserted and fixed in the sensor mounting hole 68 of the housing 50 and the through hole 54a of the outer ring spacer 54 with the female connector 104 facing the tool side (routing hole 98 side). As a result, the female connector 104 is positioned facing the wiring hole 98. Here, the male connector 105 of the wiring 83 is placed on the connection jig 110 and inserted in the direction of the arrow from the tool side of the routing hole 98 to connect the male connector 105 and the female connector 104. Here, the distal end portion 110a of the connecting jig 110 is positioned so that the male connector 105 does not rotate and does not move rearward in the axial direction, and can be reliably connected to the female connector 104. In addition, the connection jig 110 can be removed after the connection. The wiring 83 led out from the routing hole 98 is accommodated in the routing groove 99 and the front bearing outer ring presser 53 is attached. Thereby, the wiring 83 can be connected to the sensor 103 after the sensor 103 is attached to the housing 50.

(第10実施形態)
図28は、本発明に係る第10実施形態の主軸装置の要部断面図である。本実施形態の主軸装置10に組み込まれるセンサ82(即ち、樹脂製のセンサケース)は、その大径部82aの外周面から軸方向両側に向かって延出するフランジ部82d,82dを有する。
(10th Embodiment)
FIG. 28 is a cross-sectional view of the main part of the spindle device according to the tenth embodiment of the present invention. A sensor 82 (that is, a resin sensor case) incorporated in the spindle device 10 of the present embodiment has flange portions 82d and 82d extending from the outer peripheral surface of the large diameter portion 82a toward both sides in the axial direction.

フランジ部82dには穴82daが設けられており、その内部には金属製の補強リング120が一体成型されている。補強リング120は、穴82daよりも軸方向に長く、フランジ部82dの表裏面から突出する。そして、雄ねじ89を、補強リング120の内部を通じて、ハウジング50の雌ねじ69に螺合することによって、センサ82は固定される。   A hole 82da is provided in the flange portion 82d, and a metal reinforcing ring 120 is integrally formed therein. The reinforcing ring 120 is longer in the axial direction than the hole 82da and protrudes from the front and back surfaces of the flange portion 82d. The sensor 82 is fixed by screwing the male screw 89 into the female screw 69 of the housing 50 through the inside of the reinforcing ring 120.

このように、固定治具88を使用せずに、センサ82に設けたフランジ部82d,82dによってセンサ82をハウジング50に固定する場合、補強リング120を設けず、フランジ部82dを雄ねじ89で直接締め付けようとすると樹脂製のセンサ82に、強度不足による破損、クリープ変形による緩み、変位による不具合等が発生する可能性がある。   As described above, when the sensor 82 is fixed to the housing 50 by the flange portions 82 d and 82 d provided on the sensor 82 without using the fixing jig 88, the reinforcing ring 120 is not provided and the flange portion 82 d is directly connected with the male screw 89. If tightened, the sensor 82 made of resin may be damaged due to insufficient strength, loosened due to creep deformation, or defective due to displacement.

一方、本実施形態のセンサ82は、金属製の補強リング120を穴82da内部に一体成型したことにより、補強リング120のみで雄ねじ89の締付力を受け、フランジ部82dに締付力が伝わることを防止できる。これによって、フランジ部82dの破損、クリープ変形による緩み、変位による不具合の発生等を防ぐことができる。   On the other hand, in the sensor 82 of this embodiment, the metal reinforcing ring 120 is integrally formed in the hole 82da, so that the tightening force is transmitted to the flange portion 82d by receiving the tightening force of the male screw 89 only by the reinforcing ring 120. Can be prevented. As a result, it is possible to prevent the flange portion 82d from being damaged, loosened due to creep deformation, occurrence of problems due to displacement, and the like.

なお、本実施形態のセンサ82では、大径部82aから軸方向両側に向かってフランジ部82d,82dが延設されるとしたが、必ずしもこの形状には限定されない。例えば、軸方向一箇所のみにフランジ部82dが設けられてもよい。
その他の構成及び作用については、第1実施形態のものと同様である。
In the sensor 82 of the present embodiment, the flange portions 82d and 82d are extended from the large diameter portion 82a toward both sides in the axial direction. However, the shape is not necessarily limited thereto. For example, the flange portion 82d may be provided only at one location in the axial direction.
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.

尚、本発明は、前述した各実施形態及び変形例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。また、各実施形態及び変形例は、実施可能な範囲において組み合わせて適用することができる。
例えば、図29に示すように、本発明の主軸装置10は、冷却油溝を備えないハウジング50にも同様に適用することができ、この場合、センサ82の大径部82aに装着するOリングを省略することができる。
また、図30に示すように、配線83が大径部82aの上面から導出されるようにすることで、配索穴を設ける必要がなくなり、加工上有利となる。
In addition, this invention is not limited to each embodiment and modification which were mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. Moreover, each embodiment and modification can be applied in combination within a feasible range.
For example, as shown in FIG. 29, the spindle device 10 of the present invention can be similarly applied to a housing 50 that does not include a cooling oil groove. In this case, an O-ring that is attached to the large-diameter portion 82a of the sensor 82. Can be omitted.
In addition, as shown in FIG. 30, the wiring 83 is led out from the upper surface of the large-diameter portion 82a, so that it is not necessary to provide a wiring hole, which is advantageous in processing.

さらに、図31に示すように、配線付のセンサ82、103に代えて、検出信号を無線で出力可能な無線式センサ111を用いれば、ハウジング50への配索穴の加工が不要となる。   Furthermore, as shown in FIG. 31, if a wireless sensor 111 capable of outputting a detection signal wirelessly is used instead of the sensors 82 and 103 with wiring, processing of the wiring hole in the housing 50 becomes unnecessary.

また、図32に示すように、エンコーダ84は、反工具側に配置された前側軸受30の内輪32と、回転軸11の段部11aとの間に配設されて前側軸受30の軸方向位置を調整する調整用内輪間座112の外周面に設けるようにしてもよい。この場合、センサ82は、前側軸受30の外輪31と、ハウジング50の段部50cとの間に配設された調整用外輪間座113の貫通孔113aを貫通してエンコーダ84の被検出面に対向配置される。   Further, as shown in FIG. 32, the encoder 84 is disposed between the inner ring 32 of the front bearing 30 disposed on the side opposite to the tool and the step portion 11a of the rotary shaft 11 so as to be positioned in the axial direction of the front bearing 30. You may make it provide in the outer peripheral surface of the inner ring spacer 112 for adjustment which adjusts. In this case, the sensor 82 passes through the through-hole 113a of the outer ring spacer 113 for adjustment disposed between the outer ring 31 of the front bearing 30 and the step portion 50c of the housing 50, and is on the detected surface of the encoder 84. Opposed.

さらに、上記の各実施形態では、エンコーダ84は内輪間座81によって構成されているが、図33に示すように、内輪間座81の代わりに、工具側に配置された前側軸受20の内輪22を内輪間座81のスペースに延出するように幅広に形成し、内輪22の外周面に直接、上記実施形態と同様のハの字形状のエンコーダ84を形成してもよい。なお、エンコーダ84は、反工具側に配置された前側軸受30の内輪32を内輪間座81と置き換わるように幅広に形成し、内輪32の外周面に直接形成してもよい。   Furthermore, in each of the embodiments described above, the encoder 84 is configured by the inner ring spacer 81, but as shown in FIG. 33, the inner ring 22 of the front bearing 20 disposed on the tool side instead of the inner ring spacer 81. May be formed so as to extend into the space of the inner ring spacer 81, and a C-shaped encoder 84 similar to the above embodiment may be formed directly on the outer peripheral surface of the inner ring 22. The encoder 84 may be formed wide so that the inner ring 32 of the front bearing 30 disposed on the side opposite to the tool is replaced with the inner ring spacer 81 and directly formed on the outer peripheral surface of the inner ring 32.

このような構成においても、センサ82が外輪間座54に形成された貫通孔54aから延出して、エンコーダ84の被検出面に対向配置されるので、新たな専用スペースを設けることなく既存のスペースにセンサユニットを配置することができ、センサ付軸受装置を小型化することができる。特に、第1実施形態の図4にも示したように、外輪間座54にノズル穴54bが更に形成され、ノズル穴54bに給油ノズル67が設けられることで、センサ82と給油ノズル67をコンパクトに配置することができる。   Even in such a configuration, the sensor 82 extends from the through-hole 54a formed in the outer ring spacer 54 and is disposed to face the detection surface of the encoder 84. Therefore, the existing space can be provided without providing a new dedicated space. The sensor unit can be disposed on the sensor, and the sensor-equipped bearing device can be reduced in size. In particular, as shown in FIG. 4 of the first embodiment, the nozzle 82b is further formed in the outer ring spacer 54, and the oil supply nozzle 67 is provided in the nozzle hole 54b, so that the sensor 82 and the oil supply nozzle 67 are compact. Can be arranged.

また、上記の各実施形態及び変形例においてアンギュラ軸受は、背面組合せされたものとして説明したが、これに限定されることはなく正面組合せとすることもできる。また、前側軸受のアンギュラ軸受の列数や組合せの方向等についても限定されるものでない。
さらに、本発明のエンコーダは、回転側間座によって構成されればよく、内輪が静止側軌道輪で、外輪が回転側軌道輪である場合には、回転側間座としての外輪間座に構成されてもよい。また、本発明の軸受装置は、工作機械の主軸装置の他、工作機械の円テーブルや、ボールねじ、鉄道車両、航空機、自動車等の回転部材が軸受によって支持され、該回転部材にアキシャル荷重が作用する箇所に適用可能である。
In each of the above-described embodiments and modifications, the angular bearings are described as being combined on the back surface, but the present invention is not limited to this and may be a front surface combination. Further, the number of rows of angular bearings of the front bearing and the direction of combination are not limited.
Furthermore, the encoder of the present invention only needs to be configured by a rotating spacer, and when the inner ring is a stationary bearing ring and the outer ring is a rotating bearing ring, the encoder is configured as an outer ring spacer as a rotating spacer. May be. The bearing device according to the present invention includes a spindle device of a machine tool, a rotary table of a machine tool, a rotary member such as a ball screw, a railway vehicle, an aircraft, and an automobile supported by a bearing, and an axial load is applied to the rotary member. It is applicable to the place where it acts.

加えて、スピンドル軸のアキシャル荷重を測定可能な、本実施形態の主軸装置10は、工作機械に組み込んで適用可能であり、例えば、図34に示すような門形マシニングセンタ201に装着される。具体的に、門形マシニングセンタ201では、ベッド202の上にテーブル203がX軸方向へ移動可能に支持されており、ベッド202の両側には一対のコラム204が立設されている。コラム204の上端にはクロスレール205が架設されており、クロスレール205には、サドル206がY軸方向へ移動可能に設けられる。また、サドル206には、Z軸方向に昇降可能なラム207が支持されており、ラム207の下端には、主軸装置10をY軸回り及びZ軸回りに回転割出し駆動可能に保持する主軸ヘッド208が装着されている。主軸ヘッド208の2本の支持アーム208a内には、図示しないチルト機構が設けられており、主軸装置10は、このチルト機構によってブラケット209を介してY軸回りに回転割出しされる。   In addition, the spindle device 10 of the present embodiment capable of measuring the axial load of the spindle shaft can be incorporated and applied to a machine tool, and is mounted on, for example, a portal machining center 201 as shown in FIG. Specifically, in the portal machining center 201, a table 203 is supported on a bed 202 so as to be movable in the X-axis direction, and a pair of columns 204 are erected on both sides of the bed 202. A cross rail 205 is installed on the upper end of the column 204, and a saddle 206 is provided on the cross rail 205 so as to be movable in the Y-axis direction. The saddle 206 also supports a ram 207 that can be raised and lowered in the Z-axis direction. A spindle that holds the spindle device 10 at the lower end of the ram 207 so as to be able to rotate and drive around the Y axis and the Z axis. A head 208 is attached. A tilt mechanism (not shown) is provided in the two support arms 208a of the spindle head 208, and the spindle device 10 is rotationally indexed around the Y axis via the bracket 209 by this tilt mechanism.

10 主軸装置
11 回転軸(回転部材、スピンドル軸)
20 アンギュラ玉軸受(前側軸受)
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)
54 外輪間座(静止側間座)
54a 貫通孔
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
85 被検出用組み合わせ部
86 個性化部分
93 凸部(第1被検出部)
94 凹部(第2被検出部)
90 磁気センサ(検出部)
103 センサ
111 無線式センサ(センサ)
10 Spindle device 11 Rotating shaft (Rotating member, Spindle shaft)
20 Angular contact ball bearing (front bearing)
21 Outer ring (stationary ring)
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)
54 Outer ring spacer (static side spacer)
54a Through hole 80 Sensor unit 81 Inner ring spacer (rotating side spacer)
82 Sensor 84 Encoder 85 Combined part for detection 86 Personalized part 93 Convex part (first detected part)
94 Concave portion (second detected portion)
90 Magnetic sensor (detector)
103 sensor 111 wireless sensor (sensor)

Claims (6)

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、
前記回転側軌道輪の側方に配置されて前記回転側軌道輪と共に回転する回転側間座と、
被検出面の特性が円周方向に交互に変化するエンコーダ、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、を備える軸受装置であって、
前記エンコーダは、前記回転側間座によって構成され、
前記エンコーダの被検出面は、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を軸方向に単列で構成し、
前記センサは、大径部及び小径部からなる段付円筒形状を有し、前記小径部の先端に検出部が設けられ、
前記静止部材は、前記大径部に対応する大径穴と、前記小径部に対応する小径穴とを備えるセンサ取付穴を有し、前記静止部材の表面には、前記大径穴の縁に至る凹溝が形成され、
前記センサ取付穴に挿入された前記センサは、前記大径部及び小径部の間の段部が、前記大径穴と前記小径穴との段差に係合し、前記大径部の上面が、前記凹溝に嵌合固定された固定治具の一端で抑えられて、半径方向に位置決めされ、前記小径部の先端の前記検出部が前記エンコーダの被検出面に対向するように前記静止部材に固定されることを特徴とする軸受装置。
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;
A rotation side spacer that is disposed on the side of the rotation side raceway and rotates together with the rotation side raceway;
An encoder in which the characteristics of the detected surface change alternately in the circumferential direction, and a sensor unit that is arranged opposite to the detected surface of the encoder and detects a change in the characteristics of the detected surface. A bearing device comprising:
The encoder is constituted by the rotating side spacer,
The detected surface of the encoder comprises a single row in the axial direction where the pitch of the characteristic that changes in the circumferential direction continuously changes in the axial direction ,
The sensor has a stepped cylindrical shape composed of a large diameter portion and a small diameter portion, and a detection portion is provided at the tip of the small diameter portion,
The stationary member has a sensor mounting hole including a large-diameter hole corresponding to the large-diameter portion and a small-diameter hole corresponding to the small-diameter portion, and a surface of the stationary member is provided with an edge of the large-diameter hole. A concave groove is formed,
In the sensor inserted into the sensor mounting hole, a step between the large diameter portion and the small diameter portion engages a step between the large diameter hole and the small diameter hole, and an upper surface of the large diameter portion is The stationary member is held by one end of a fixing jig fitted and fixed in the concave groove and positioned in the radial direction so that the detection portion at the tip of the small diameter portion faces the detection surface of the encoder. A bearing device that is fixed .
前記軸受は、前記回転部材の軸方向位置を位置決めするように配置された一対の軸受を備え、
前記エンコーダを構成する回転側間座は、前記一対の軸受の回転側軌道輪間に配置されることを特徴とする請求項1に記載の軸受装置。
The bearing comprises a pair of bearings arranged to position the axial position of the rotating member;
2. The bearing device according to claim 1, wherein the rotation side spacer constituting the encoder is disposed between the rotation side races of the pair of bearings.
前記一対の軸受の静止側軌道論間には、静止側間座が配置されており、
前記センサは、該静止側間座に形成された貫通孔から延出して、前記エンコーダの前記被検出面に対向配置されることを特徴とする請求項2に記載の軸受装置。
Between the stationary side track theory of the pair of bearings, a stationary side spacer is disposed,
The bearing device according to claim 2, wherein the sensor extends from a through hole formed in the stationary side spacer and is disposed to face the detected surface of the encoder.
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、
被検出面の特性が円周方向に交互に変化するエンコーダ、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、を備える軸受装置であって、
前記エンコーダの被検出面は、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を軸方向に単列で構成すると共に、
前記センサは、大径部及び小径部からなる段付円筒形状を有し、前記小径部の先端に検出部が設けられ、
前記静止部材は、前記大径部に対応する大径穴と、前記小径部に対応する小径穴とを備えるセンサ取付穴を有し、前記静止部材の表面には、前記大径穴の縁に至る凹溝が形成され、
前記センサ取付穴に挿入された前記センサは、前記大径部及び小径部の間の段部が、前記大径穴と前記小径穴との段差に係合し、前記大径部の上面が、前記凹溝に嵌合固定された固定治具の一端で抑えられて、半径方向に位置決めされ、前記小径部の先端の前記検出部が、前記静止側軌道輪の側方に配置された静止側間座に形成された貫通孔から延出して、前記エンコーダの前記被検出面に対向配置するように前記静止部材に固定されることを特徴とする軸受装置。
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 in which the characteristics of the detected surface change alternately in the circumferential direction, and a sensor unit that is arranged opposite to the detected surface of the encoder and detects a change in the characteristics of the detected surface. A bearing device comprising:
The detected surface of the encoder has a portion in which the pitch of the characteristic that changes in the circumferential direction continuously changes in the axial direction, and is configured in a single row in the axial direction.
The sensor has a stepped cylindrical shape composed of a large diameter portion and a small diameter portion, and a detection portion is provided at the tip of the small diameter portion,
The stationary member has a sensor mounting hole including a large-diameter hole corresponding to the large-diameter portion and a small-diameter hole corresponding to the small-diameter portion, and a surface of the stationary member is provided with an edge of the large-diameter hole. A concave groove is formed,
In the sensor inserted into the sensor mounting hole, a step between the large diameter portion and the small diameter portion engages a step between the large diameter hole and the small diameter hole, and an upper surface of the large diameter portion is The stationary side is held at one end of a fixing jig fitted and fixed in the concave groove and positioned in the radial direction, and the detection portion at the tip of the small diameter portion is disposed on the side of the stationary side race ring. A bearing device, wherein the bearing device extends from a through hole formed in a spacer and is fixed to the stationary member so as to face the detected surface of the encoder.
請求項1〜のいずれか1項に記載の軸受装置を備え、前記回転部材であるスピンドル軸のアキシャル荷重が測定可能であることを特徴とする工作機械の主軸装置。 Claim 1 includes a bearing device according to any one of 4, a spindle device of machine tool, wherein the axial load of the spindle shaft which is the rotating member is measurable. 請求項に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする工作機械。 A machine tool comprising the spindle device according to claim 5 .
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