JP5830793B2 - 工作機械の主軸装置用軸受、工作機械の主軸装置、及び、工作機械 - Google Patents
工作機械の主軸装置用軸受、工作機械の主軸装置、及び、工作機械 Download PDFInfo
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Description
(1) 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に配置される複数の転動体と、
を有し、回転軸をハウジングに対して回転自在に支持する工作機械の主軸装置用軸受であって、
前記外輪と前記転動体との接触点近傍において、前記外輪のカウンタボア側内周面であって、前記外輪軌道面ではない箇所に、前記接触点側から前記外輪の端面まで伸延されたセンサ用埋め込み溝が形成され、
前記センサ用埋め込み溝に温度センサが、前記外輪のカウンタボア側内周面から径方向内方に突出しないように配置されることを特徴とする工作機械の主軸装置用軸受。
(2) 前記複数の転動体を等間隔で保持する外輪案内の保持器を更に有することを特徴とする(1)に記載の工作機械の主軸装置用軸受。
(3) 上記(1)又は(2)に記載の前記主軸装置用軸受と、
前記内輪が外嵌される前記回転軸と、
前記外輪が内嵌される前記ハウジングと、
を備えることを特徴とする工作機械の主軸装置。
(4) 上記(3)に記載の前記主軸装置を備えることを特徴とする工作機械。
以下、本発明の第1実施形態に係る工作機械の主軸装置用軸受、工作機械の主軸装置、及び、工作機械について図面に基づいて詳細に説明する。
なお、温度センサ52は、本例のような有線ではなく、センサ近傍から無線によって信号を温度検出部54に伝達する構成としてもよい。
また、温度センサ52としては、上述したもの以外に、熱電対、サーミスタ等の他の部材を用いた膜状のセンサを使用してもよい。
図6は、本発明の第2実施形態に係る工作機械の主軸装置用軸受を示す。なお、第2〜第5実施形態では、温度センサの取り付け構造が第1実施形態のものと異なるのみである。そのため、各実施形態は、温度センサが取り付けられる前側軸受の要部のみを図示すると共に、第1実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
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。
図7は、本発明の第3実施形態に係る工作機械の主軸装置用軸受を示す。この実施形態の前側軸受60bでは、外輪61の反カウンタボア側から接触点p近傍まで軸方向に沿ってセンサ孔61dが形成されており、このセンサ孔61d内に温度センサ52が収容固定されている。これにより、保持器64を案内する反カウンタボア側の内周面61bに溝を形成せずに、発熱点pに近い反カウンタボア側の部分での温度測定が可能となる。
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。
図8は、本発明の第4実施形態に係る工作機械の主軸装置用軸受を示す。この実施形態の前側軸受60cでは、外輪61のカウンタボア側から接触点p近傍まで軸方向に沿ってセンサ孔61eが形成されており、このセンサ孔61e内に温度センサ52が収容固定されている。これにより、発熱点pに近い部分での温度測定が可能となるとともに、第1実施形態と同様、電気配線53の配索が工具側からとなり、組立作業が容易である。
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。
図9は、本発明の第5実施形態に係る工作機械の主軸装置用軸受を示す。この実施形態の前側軸受60dでは、外輪61の反カウンタボア側の軌道溝近傍に半月状の溝61fが形成されており、この半月状の溝61f内に温度センサ52が収容固定される。さらに反カウンタボア側から軸方向に沿った配線孔61gを穿孔して半月状の溝61fと貫通させ、この配線孔61g内に電気配線53を配索する。また、保持器64の外周面には、この半月状の溝61fのエッジと当たらないように、逃がし溝64aが左右対称に形成されている。これにより、発熱点pに近い部分での温度測定が可能となるとともに、温度センサ52を組み付け後もセンサ52が溝61fから見えるので、接着作業が容易である。
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。
本実施形態では、前側軸受60,70を2列のアンギュラ玉軸受,後側軸受80を円筒ころ軸受としたが、各軸受の種類や列数は任意に設定可能である。
また、本発明の回転軸は、工具が取り付けられるもののほか、加工物が取り付けられるものであってもよい。
(1)主軸軸受形式:アンギュラ玉軸受
(2)軸受主要寸法:軸受内径60mm、軸受外径90mm
(3)試験時のスピンドル回転数:最高30,000min−1(軸受dmn値:2.3×106)
(4)主軸駆動形式:モータビルトイン
(5)潤滑方法:オイルエア潤滑
(6)スピンドル姿勢:横姿勢(大地と平行)
(7)回転数:0〜30,000min−1連続回転(10,000min−1刻み)
(8)慣らし運転なし(いわゆるコールドスタート)
・本考案温度センサA:外輪61の内周面61aに固定(図10参照)
・従来熱電対B:外輪61の外周面に配置(図10参照)
前述したように、本試験では運転開始直後の急激な発熱を故意に発生させるため、慣らし運転は行っていない。そのため、運転開始直後は軸受内部の転がり接触部で異常昇温し、軸受外輪は急激に昇温することが考えられる。図11から、本考案温度センサAでは、回転直後に昇温値に極大点が認められ、転がり接触部近傍の局部的で急激な温度変化を瞬時に捕らえていることがわかる。すなわち、本考案温度センサAは、軸受外輪の異常昇温を検知していることがわかる。これに対し、従来熱電対Bでは、昇温値の極大点は認められず、なだらかに温度上昇するのみである。また、回転開始から回転初期の軸受外輪温度が最大値にいたるまでの時間を比較すると、本考案温度センサAはT2(回転開始後約20秒)であり、従来熱電対BがT1(回転開始後約40秒)であるのと比較すると約半分になっている。これらは、本考案温度センサAが熱源近傍に配置されていることと、本考案温度センサAの温度検知の応答性が従来熱電対Bと比較して高いことによるものである。
図12から、本考案温度センサAは、従来熱電対Bと比較して回転立ち上げ後の温度勾配が大きいことが分かる。さらに回転開始からT3(回転開始後120秒)後の従来熱電対Bの温度上昇値Ht3および本考案温度センサAの温度上昇値Hp3のそれぞれに対して、温度勾配が平坦化した後の温度上昇値Hを比較すると、Ht3/H=0.45、Hp3/H=0.70となり、回転直後T3後に従来熱電対Bは45%まで温度が上昇しているのに対し、本考案温度センサAは70%まで温度が上昇している。これにより、本考案温度センサAの温度検知の応答性が、従来熱電対Bと比較して高いことがわかる。
図13も図12と同様に、回転加速後の温度勾配から、本考案温度センサAの温度検知の応答性が従来熱電対Bと比較して高いことがわかる。
図14も図12と同様に、本考案温度センサA及び従来熱電対Bが示す回転加速後の温度勾配において、本考案温度センサAの温度検知の応答性が従来熱電対Bと比較して高いことがわかる。
22 回転軸
30 ロータ
32 ステータ
40 外輪間座
42 内輪間座
52,A 温度センサ
53 電気配線
60,60a,60b,60c,60d,70 前側軸受(アンギュラ玉軸受)
61 外輪
61a カウンタボア側内周面
61b 反カウンタボア側内周面
61c センサ用埋め込み溝
61d,61e センサ孔
61f 半月状の溝
61g 配線孔
80 後側軸受(円筒ころ軸受)
112,B 熱電対
Claims (4)
- 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に配置される複数の転動体と、
を有し、回転軸をハウジングに対して回転自在に支持する工作機械の主軸装置用軸受であって、
前記外輪と前記転動体との接触点近傍において、前記外輪のカウンタボア側内周面であって、前記外輪軌道面ではない箇所に、前記接触点側から前記外輪の端面まで伸延されたセンサ用埋め込み溝が形成され、
前記センサ用埋め込み溝に温度センサが、前記外輪のカウンタボア側内周面から径方向内方に突出しないように配置されることを特徴とする工作機械の主軸装置用軸受。 - 前記複数の転動体を等間隔で保持する外輪案内の保持器を更に有することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の主軸装置用軸受。
- 請求項1又は請求項2に記載の前記主軸装置用軸受と、
前記内輪が外嵌される前記回転軸と、
前記外輪が内嵌される前記ハウジングと、
を備えることを特徴とする工作機械の主軸装置。 - 請求項3に記載の前記主軸装置を備えることを特徴とする工作機械。
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