JP6816456B2 - 軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸受部と、この軸受部の軸方向隣りに設けられている給油ユニットとを備えている軸受装置に関する。

近年、各種の工作機械では、加工効率及び生産性の向上のために主軸の高速化が要求されている。主軸が高速で回転すると、これを支持する軸受部において特に潤滑性が問題となる。そこで、軸受部の軸方向隣りに設けられている間座に、給油ユニットを組み込んだ軸受装置が提案されている（特許文献１参照）。この給油ユニットは、潤滑油を溜めるタンクや、このタンク内の潤滑油を内輪と外輪との間の環状空間に吐出するポンプ等を有している。

特許文献１に記載の軸受装置が備えている給油ユニットは、タンク及びポンプの他に、温度センサ及び制御部（マイコン）を更に有しており、温度センサの検出信号が制御部に入力され、制御部がポンプを制御して軸受部に供給する潤滑油の量が調整される構成となっている。

特開２０１４−２１９０７８号公報

軸受部において例えば潤滑油が消耗し貧潤滑状態になると温度が上昇することから、この温度上昇を温度センサによって検出することで軸受部における潤滑状態を検知することが可能となる。そして、前記特許文献１に記載の軸受装置によれば、制御部がポンプを制御することによって潤滑油の供給が行われ、温度上昇を抑えることが可能となる。

しかし、特許文献１に記載の軸受装置の場合、温度センサは、外輪間座に取り付けられた給油ユニットの制御部に含まれており、間座における温度を測定する構成となっている。このため、軸受部における温度変化を温度センサが的確かつ迅速に捉えきれないことがあり、軸受部において油切れが生じて温度が上昇しているにも関わらず、この検知が遅れることがある。すると、軸受部において焼き付き等の不具合が発生する可能性がある。

そこで、本発明は、軸受部において油切れに起因する焼き付き等の不具合の予防を行うことが可能となる軸受装置を提供することを目的とする。

本発明の軸受装置は、内輪、外輪、前記内輪と前記外輪との間に介在している複数の転動体、及び、前記複数の転動体を保持する保持器を有し、前記内輪と前記外輪とのうちの一方が回転輪であって他方が固定輪となる軸受部と、前記軸受部の軸方向隣りに設けられている給油ユニットと、を備え、前記保持器は、前記固定輪の一部に潤滑油を介して摺接可能となるガイド部を有し、前記給油ユニットは、前記固定輪の振動を検出するための振動センサと、前記軸受部に潤滑油を供給するためのポンプと、を有している。

この軸受装置は、保持器のガイド部が固定輪の一部に潤滑油を介して摺接することで、この保持器が固定輪によって位置決めされる構成となる。したがって、保持器のガイド部と固定輪の前記一部との間の摺接部で発熱が起こりやすい。そして、この摺接部における潤滑油が例えば消耗して油切れ（及びその兆候）が発生すると、保持器のガイド部と固定輪の前記一部との接触状態が変化し、この変化が固定輪の振動となって現れる。そこで、給油ユニットの振動センサがこの振動を検出する。以上より、固定輪の振動に基づいて油切れ（及びその兆候）を検知することができ、油切れに起因する焼き付き等の不具合の予防を行うことが可能となる。

固定輪の前記一部に油切れが発生すると、固定輪にスパイク状の振動波形（ピーク波形）が生じることが、本発明の発明者によって確認された。そこで、軸受装置は、前記振動センサの検出信号のレベルと閾値とを比較すると共に、当該比較の結果、前記レベルが前記閾値を超えている場合に前記ポンプにより潤滑油を供給させるための制御信号を出力する制御部を有しているのが好ましい。これにより、油切れ（及びその兆候）を早い段階で検知することが可能となる。なお、例えば、ポンプが一定の周期で潤滑油を軸受部へ供給するように構成されている場合、この周期を短くするための信号を前記制御信号とすることができる。または、ポンプからの潤滑油の吐出量を増加させるための信号を前記制御信号としてもよい。

また、前記給油ユニットは、前記軸受部のうちの前記固定輪の前記一部と前記ガイド部との間の摺接部以外の部分の温度を検出するための温度センサを、更に有しているのが好ましい。軸受部において潤滑油が例えば消耗する等して減少すると軸受内部の温度が上昇する。そこで、温度センサによりこれを検出することで、潤滑油の減少を検知することが可能となる。そして、温度センサは、前記摺接部以外の部分の温度を検出するためのものであるため、前記振動センサと協働することで、軸受部における潤滑状態の検知の信頼性をより一層向上させることができる。

また、給油ユニットが振動センサ及び温度センサの双方を備えている場合において、前記軸受装置は、前記振動センサの第一検出信号が第一の所定条件を満たすか否かを判定可能であり、かつ、前記温度センサの第二検出信号が第二の所定条件を満たすか否かを判定可能であると共に、前記第一の所定条件及び前記第二の所定条件のうちのいずれか一方を満たす場合に、前記ポンプにより潤滑油を供給させるための制御信号を出力する制御部を有しているのが好ましい。これにより、軸受部における潤滑状態の検知の信頼性をより一層向上させることができる。なお、例えば、ポンプが一定の周期で潤滑油を軸受部へ供給するように構成とされている場合、この周期を短くするための信号を前記制御信号とすることができる。または、ポンプからの潤滑油の吐出量を増加させるための信号を前記制御信号としてもよい。

また、前記保持器の前記ガイド部は、前記固定輪の軸方向一方側の前記一部において潤滑油を介して摺接可能であり、前記給油ユニットは、前記軸受部の軸方向一方側において当該軸受部と隣接して設けられており、前記振動センサは、径方向について前記固定輪側に偏って設けられているのが好ましい。
この構成によれば、振動センサによる固定輪の振動検知の感度が高まる。

また、前記固定輪は、前記転動体が転がり接触する軌道と、前記一部として当該軌道の軸方向一方側に位置する肩部とを有し、前記給油ユニットは、前記固定輪の軸方向一方側の隣りに設けられ前記振動センサを搭載している環状の間座を有し、前記間座は、当該間座及び前記軸受部に軸方向の予圧が付与されると、前記肩部の軸方向一方側の側面に当接しかつ当該側面を押し付けるための接触面を有しているのが好ましい。
この構成によれば、固定輪と間座とが別体であっても、予圧が付与されることで固定輪の振動が間座に正確に伝わり、振動センサによる固定輪の振動検知の感度が高まる。

また、前記給油ユニットは、前記固定輪の隣りに設けられている金属製の間座を有し、前記振動センサは、前記間座に設けられている金属製の取り付け部を介して当該間座に取り付けられているのが好ましい。
前記のとおり振動センサは固定輪の振動を検出するが、金属は樹脂と比較して振動の減衰性が低いことから、前記の取り付け部の構成によれば、固定輪から振動センサに伝達される振動が減衰されにくくなり、振動センサによる検出精度を高めることが可能となる。

本発明によれば、軸受部における潤滑状態の検知が可能となり、油切れに起因する焼き付き等の不具合の予防を行うことができる。

軸受装置の実施の一形態を示す断面図である。 給油ユニットを軸方向から見た図である。 給油ユニットを説明するブロック図である。 振動センサから出力された検出信号の時間変化を示すグラフである。 軸受装置の断面図である。 軸受装置の断面図である。 ポンプの圧電素子（ピエゾ素子）に与える駆動電圧の説明図である。 振動センサから出力された検出信号の時間変化を示すグラフである。

以下、本発明の軸受装置の実施の一形態を説明する。
図１は、本発明の軸受装置の実施の一形態を示す断面図である。図１に示す軸受装置１０は、工作機械が有する主軸装置の主軸（軸７）を回転可能に支持するものであり、主軸装置の軸受ハウジング８内に収容されている。図１では、軸７及び軸受ハウジング８を２点鎖線で示している。なお、軸受装置１０は工作機械以外においても適用可能である。また、以下の説明において、軸受装置１０の中心線に平行な方向を軸方向と呼び、この軸方向に直交する方向を径方向と呼ぶ。

軸受装置１０は、軸受部２０と給油ユニット４０とを備えている。軸受部２０は、内輪２１、外輪２２、複数の玉（転動体）２３、及び、これら複数の玉２３を保持する保持器２４を有しており、玉軸受（転がり軸受）を構成している。更に、この軸受装置１０は、円筒状である内輪間座１７を備えている。

給油ユニット４０は、全体として円環状であり、軸受部２０の軸方向隣りに設けられている。本実施形態の給油ユニット４０は、軸受部２０へ給油を行う機能を有していると共に、外輪間座としての機能も有している。給油ユニット４０の構成及び機能については後に説明する。なお、図示しないが、外輪２２の軸方向一方側の隣りに金属製である環状の外輪間座を設け、この外輪間座の径方向内側に給油ユニットが取り付けられていてもよい。

本実施形態では、外輪２２及び給油ユニット４０が軸受ハウジング８に回転不能として取り付けられており、内輪２１及び内輪間座１７が軸７と共に回転する。したがって、外輪２２が、回転しない固定輪となり、内輪２１が、軸７と共に回転する回転輪となる。

内輪２１は、軸７に外嵌する円筒状の部材であり、その外周に軌道（以下、内輪軌道２５という。）が形成されている。本実施形態では、内輪２１と内輪間座１７とは別体であるが、図示しないが、これらは一体（一体不可分）であってもよい。
外輪２２は、軸受ハウジング８の内周面に固定される円筒状の部材であり、その内周に軌道（以下、外輪軌道２６という。）が形成されている。
前記のとおり（図示しないが）、給油ユニット４０が、環状の外輪間座の径方向内側において、この外輪間座とは別体として取り付けられている構成である場合、この外輪間座と外輪２２とが一体（一体不可分）であってもよい。

玉２３は、内輪２１と外輪２２との間に介在しており、内輪軌道２５及び外輪軌道２６を転動する。保持器２４は、環状であり、周方向に沿ってポケット２７が複数形成されている。玉２３及び保持器２４は、内輪２１と外輪２２との間に形成されている環状空間１１に設けられている。

保持器２４は、全体として環状であり、玉２３の軸方向一方側の環状部２８ａと、玉２３の軸方向他方側の環状部２８ｂと、これら環状部２８ａ，２８ｂを連結している複数の柱部２９とを有している。環状部２８ａ，２８ｂの間であって周方向で隣り合う柱部２９，２９の間がポケット２７となり、各ポケット２７に一つの玉２３が収容されている。この構成により、保持器２４は、複数の玉２３を周方向に間隔をあけて保持することができる。

この保持器２４では、軸方向一方側（給油ユニット４０側）の環状部２８ａが外輪２２の肩部３０と潤滑油を介して摺接可能となっている。これにより、保持器２４は外輪２２によって径方向についての位置決めがされる。つまり、この軸受部２０では、保持器２４が外輪案内（軌道輪案内）される軸受となっている。本実施形態の場合、環状部２８ａの外周面が、肩部３０の内周面３０ａと摺接可能となるガイド面３１となる。以上より、保持器２４は、固定輪である外輪２２の一部（肩部３０）に潤滑油を介して摺接可能となるガイド面３１を有する構成となる。以下において、保持器２４のガイド面３１と外輪２２の肩部３０との間を摺接部１５と呼ぶ。なお、保持器２４は、樹脂製（例えば、フェノール樹脂製）であり、内輪２１及び外輪２２は、軸受鋼等の鋼製である。玉２３は、軸受鋼等の鋼製であってもよく、セラミックスであってもよい。

図２は、給油ユニット４０を軸方向から見た図（図１のＡ矢視の図）である。給油ユニット４０は、全体として円環形状を有している。本実施形態の給油ユニット４０は、環状の本体部４１、タンク４２、ポンプ４３、振動センサ５５、温度センサ５０、制御部４４、及び、電源部４５を備えている。

本体部４１は、例えば金属製の環状部材であり、予圧を受ける外輪間座として機能する。つまり、この外輪間座（本体部４１）及び外輪２２に軸方向の予圧が付与される。図５に示すように、この予圧のために外輪間座（本体部４１）及び外輪２２に軸方向一方側から他方側へ向かう軸方向荷重（矢印Ｆ１）が付与され、外輪間座（本体部４１）が外輪２２を軸方向に押した状態となる。

図２に示すように、本体部４１は、ポンプ４３及びセンサ５５，５０等を収容（保持）するフレームとしての機能も有している。つまり、本体部４１には中空空間が形成されており、この中空空間にタンク４２、ポンプ４３、振動センサ５５、温度センサ５０、制御部４４、及び、電源部４５が設けられる。これにより、本体部４１、タンク４２、ポンプ４３、振動センサ５５、温度センサ５０、制御部４４、及び、電源部４５を含む給油ユニット４０は、一体として構成される。なお、振動センサ５５、温度センサ５０及び制御部４４については、単一の基板４６上に設けることができる。
また、本体部４１は、図示しないが、金属製であり与圧を受ける外輪間座として機能する外筒部材と、この外筒部材の内周側に取り付けられている樹脂製の内筒部材とを有して構成されており、この内筒部材に前記中空空間が形成されていてもよい。ただし、この場合、振動センサ５５は、金属製である取り付け部６１（図６参照）を介して前記外筒部材に固定される構成とするのが好ましい。

図２において、タンク４２は、潤滑油を溜めるものであり、潤滑油をポンプ４３へ供給させるためにポンプ４３と流路を通じて繋がっている。タンク４２内には、潤滑油を保持する保持体（例えば、フエルトやスポンジ）が設けられていてもよい。
ポンプ４３は、ポンプ内部に圧電素子４３ａを有しており、この圧電素子４３ａが動作することでポンプ４３の内部空間の容積を変化させ、この内部空間の潤滑油をノズル４３ｂから環状空間１１（図１参照）に噴出させることができる。これにより、ポンプ４３は、軸受部２０に潤滑油を供給することができる。なお、ポンプ４３の１回の動作で、数ピコリットル〜数ナノリットルの潤滑油が噴出される。
電源部４５は、ポンプ４３、振動センサ５５、及び、温度センサ５０へ動作用の電力を供給する。

振動センサ５５は、加速度センサであり、固定輪である外輪２２の振動を検出する。本実施形態では、振動センサ５５は、基板４６上に設けられており、この基板４６が本体部４１に固定されていることから、外輪２２の振動を、本体部４１及び基板４６を通じて検出する構成となる。外輪２２と本体部４１とは軸方向の予圧によって密に接していることから、外輪２２と本体部４１とが別体であっても、外輪２２の振動を振動センサ５５は検出することが可能となる。

この振動センサ５５は、図６に示すように、外輪間座として機能する本体部４１に取り付け部６１を介して固定されているのが好ましい。本実施形態の取り付け部６１は、本体部４１と別部材である金属製の治具であり、小ねじ（図示せず）によってこの治具（取り付け部６１）は本体部４１に固定されている。そして、振動センサ５５（振動センサ５５の基板）は小ねじ（図示せず）によって治具（取り付け部６１）に固定されている。なお、取り付け部６１は、別部品でなく、本体部４１の一部であってもよい。

この図６に示す形態では、給油ユニット４０は、外輪２２の隣りに設けられている本体部４１を間座（外輪間座）として有しており、この本体部４１に取り付け部６１が設けられている。そして、振動センサ５５は、この取り付け部６１を介して本体部４１に取り付けられている。そして、取り付け部６１及び本体部４１は金属製（鋼製）であり、また、外輪２２も金属製（鋼製）である。この図６に示す形態によれば、前記のとおり振動センサ５５は外輪２２の振動を検出するが、金属は樹脂と比較して振動の減衰性が低いことから、外輪２２から振動センサ５５に伝達される振動が減衰されにくくなり、振動センサ５５による検出精度を高めることが可能となる。

図１及び図２において、温度センサ５０は、赤外線センサ（放射温度計）である。ここで玉２３は、内輪軌道２５及び外輪軌道２６それぞれに対して転がり接触し、また、保持器２４のポケット２７と摺接する。このため、玉２３は温度が上昇しやすい。そこで、本実施形態では（図１参照）、玉２３が通過する領域に、温度センサ５０の検出領域を設定しており、温度センサ５０は、検出領域を通過する玉２３の表面の温度（平均温度）を計測する。このように、温度センサ５０は、前記摺接部１５以外の部分の温度を検出する。つまり、温度センサ５０と振動センサ５５とで検知対象が異なっている。

図３は、給油ユニット４０を説明するブロック図である。制御部４４は、プログラミングされたマイコンや演算回路等を含む基板回路により構成されており、振動センサ５５及び温度センサ５０から出力される検出信号を取得する。制御部４４は、振動センサ５５の出力（検出信号）を増幅する増幅器４４ａと、増幅させた信号に基づいて判定処理を行う第一の判定回路部４４ｂとを有している。更に、制御部４４は、温度センサ５０の出力（検出信号）を増幅する増幅器４４ｃと、温度勾配の演算や判定処理を行う第二の判定回路部４４ｄとを有している。

また、制御部４４は、ポンプ４３に対して制御信号を与える。制御部４４は、前記制御信号として、ポンプ４３の圧電素子４３ａ（図２参照）に対して駆動電力を与える（所定の電圧を印加する）。本実施形態のポンプ４３は制御信号（駆動電圧）を受けると一定量（微量）の潤滑油を吐出する構成であり、制御部４４は、ポンプ４３に対して制御信号を周期的に出力する。この周期は、通常時（潤滑良好状態）では一定に設定されているが、後に説明するが、所定の条件を満たすと変更される。

以上の構成を備えている給油ユニット４０により、軸受部２０において（図１参照）、外輪２２の肩部３０と保持器２４の環状部２８ａとの間の前記摺接部１５の他、玉２３と内輪軌道２５及び外輪軌道２６との間、及び、玉２３と保持器２４のポケット２７との間における焼き付き等の不具合を未然に防ぐことが可能となる。以下、そのために制御部４４が行う制御について説明する。

図４は、振動センサ５５から出力された検出信号（第一検出信号）の時間変化を示すグラフである。振動センサ５５は前記のとおり加速度センサであることから、第一検出信号として加速度（加速度波高値）が取得される。前記摺接部１５において潤滑油による膜が形成されている状態（潤滑良好状態）では、第一検出信号として得られる加速度のレベルは小さい、つまり、外輪２２の振動は小さい（図４の時刻ｔ１まで）。しかし、摺接部１５において潤滑油の膜が途切れた場合、第一検出信号として得られる加速度のレベルが高くなる（時刻ｔ１）。このように摺接部１５において油切れが発生すると外輪２２にスパイク状の振動波形（ピーク波形）が生じる。これは、摺接部１５に適切な油膜が形成されている場合、外輪２２の肩部３０と保持器２４のガイド面３１との間にはすべりが生じており、外輪２２はほとんど振動しない。しかし、摺接部１５において油膜が途切れると（油切れが生じると）肩部３０にガイド面３１が直接的に干渉（衝突）し、外輪２２に比較的大きな振動が生じるためであると推測される。そこで、この振動が振動センサ５５によって検出される。

軸受部２０が回転すると、制御部４４の前記第一の判定回路部４４ｂ（図３参照）は、振動センサ５５の第一検出信号（加速度信号）を刻々と取得し、第一検出信号のレベルと既定の閾値αとを比較する処理を行う。このレベルが閾値αを超えている場合（以下、これを第一条件という）、制御部４４は、ポンプ４３による潤滑油の吐出周期を短くするための制御信号を出力する。例えば、前記比較の結果、前記第一条件を満たしている場合、その後、制御部４４はポンプ４３に制御信号を出力し、ポンプ４３から潤滑油を吐出させる。さらに、制御部４４はポンプ４３に出力する制御信号の周期を短くする。これにより、油切れを解消する。前記比較の処理は、制御部４４が例えばコンパレータの機能を有することで実現可能である。

前記のように、ポンプ４３に対して制御信号が出力される条件を、前記比較の結果、一回でも第一検出信号のレベルが閾値αを越えた場合としてもよいが（図４参照）、それ以外に図８に示すように、第一検出信号のレベルが閾値αを越えた回数が複数回である場合としてもよい。この場合、制御部４４はカウンタの機能を有する。つまり、図８では、第一検出信号のレベルが閾値αを一回超えても（時刻ｔ１）制御部４４は制御信号を出力せず、二回（複数回）検出すると（時刻ｔ２）、その後、制御信号を出力するようにしてもよい。これにより、仮にノイズによって第一検出信号のレベルが閾値αを一回超えても、制御信号は出力されない。これにより、貧潤滑状態の検出の確実性が高まる。

このように、制御部４４は、振動センサ５５の検出信号のレベルと閾値αとを比較すると共に、この比較の結果、前記レベルが閾値αを超えている場合に、ポンプ４３により潤滑油を供給させるための制御信号を出力することができる。

以上のように、振動センサ５５の第一検出信号のみでポンプ４３の制御を行ってもよいが、本実施形態では、温度センサ５０の第二検出信号も更に用いてポンプ４３の制御が行われる。すなわち、制御部４４の第二の判定回路部４４ｄ（図３参照）は、温度センサ５０の検出信号（第二検出信号）、つまり温度信号についても刻々と取得し、この検出信号に基づく温度の時間変化（つまり、温度勾配）のレベルと既定の閾値とを比較する処理を行う。そして、このレベルが既定の閾値を超えている場合（以下、第二条件という）、制御部４４は、ポンプ４３による潤滑油の吐出周期を短くするための制御信号を出力することができる。

本実施形態では、制御部４４は、前記第一条件と前記第二条件との二つの条件を場合分けして用い、ポンプ４３により潤滑油を供給させるための制御信号を出力するように構成されている。つまり、第一条件と第二条件とのうちの一方のみが満たされた場合、前記吐出周期を所定値について小さくする制御が行われ、第一条件と第二条件との双方が満たされた場合、前記吐出周期を前記所定値よりも更に短くする制御が行われる。具体的に説明すると、第一条件及び第二条件を共に満たさない場合、つまり、通常時（潤滑良好状態）では、ポンプ４３を１Ｈｚで動作させるが、第一条件と第二条件とのうちの一方のみが満たされた場合、ポンプ４３を１０Ｈｚで動作させ、そして、第一条件と第二条件との双方が満たされた場合、ポンプ４３を１００Ｈｚで動作させる。

なお、軸受部２０において油切れが生じている場合、温度センサ５０により検出される温度が急激な上昇傾向となるよりも先に、前記のような（図４参照）スパイク状の加速度波高値が現れる場合が多い。したがって、第一条件が満たされた場合、前記吐出周期を所定値について小さくする制御が行われ、更に、その後、第二条件が満たされた場合、前記吐出周期を前記所定値よりも更に短くする制御が行われる。

以上より、本実施形態の軸受装置１０では（図１参照）、保持器２４のガイド面３１が外輪２２の肩部３０に潤滑油を介して摺接することで、この保持器２４が外輪２２によって位置決めされる構成となっている。したがって、保持器２４のガイド面３１と外輪２２の肩部３０との間の摺接部１５で発熱が起こりやすい。そして、この摺接部１５における潤滑油が例えば消耗して油切れ（及びその兆候）が発生すると、ガイド面３１と肩部３０との接触状態が変化し、この変化が外輪２２の振動となって現れる。そこで、振動センサ５５がこの振動を検出する。これにより、外輪２２の振動に基づいて軸受部２０（摺接部１５）における油切れ（及びその兆候）を検知することができる。つまり、振動センサ５５によって軸受部２０における潤滑状態の検知が可能となる。

また、前記摺接部１５において油切れが発生した場合において、仮に、この摺接部１５の温度上昇を検知するにしても、保持器２４のガイド面３１と肩部３０との隙間は極小さいことから、直接的にその検知は困難である。つまり、ガイド面３１と肩部３０との間の温度を直接的に温度センサによって検知することが困難であるため、これらの間で発生した熱が伝わった保持器２４の軸方向側面の温度を温度センサが検知することになる。しかし、この場合、摺接部１５での油切れ（これに起因する温度上昇）を間接的に検出することになるため、その応答性、正確性に欠けるおそれがある。
そこで、本実施形態では、油切れによって生じるガイド面３１と肩部３０との接触状態の変化に起因する振動を振動センサ５５によって検出している。このため、検知の応答性、正確性が高く、油切れ（及びその兆候）の検知、つまり、軸受部２０における潤滑状態の検知の信頼性を向上させることが可能となる。

前記のとおり、軸受部２０において油切れの場合に温度が急激な上昇傾向となるよりも先に、図４に示すようなスパイク状の加速度波高値が現れるという知見に基づいて、本実施形態では、この波高値を振動センサ５５によって検出している。このため、油切れ（及びその兆候）を早い段階で検知することが可能となる。

そして、軸受部２０において潤滑油が例えば消耗する等して減少すると軸受内部の温度が上昇する。そこで、温度センサ５０によりこれを検出することで、潤滑油の減少を検知している。また、温度センサ５０は、前記摺接部１５以外の部分（玉２３）の温度を検出するためのものであるため、振動センサ５５と協働することで、軸受部２０における潤滑状態の検知の信頼性をより一層向上させることができる。

このように、給油ユニット４０は振動センサ５５及び温度センサ５０の双方を備えていることから、制御部４４は、振動センサ５５の第一検出信号が前記第一条件（第一の所定条件）を満たすか否かを判定可能であり、そして、温度センサ５０の第二検出信号が前記第二条件（第二の所定条件）を満たすか否かを判定する。そして、制御部４４は、前記第一条件及び前記第二条件のうちのいずれか一方を満たす場合に、ポンプ４３により潤滑油を供給させるための制御信号を出力する。本実施形態では、前記制御信号として、ポンプ４３からの潤滑油の吐出周期を短くするための信号を出力する。以上のように、軸受部２０における潤滑状態の検知を二重化することができ、検知の信頼性をより一層向上させることができる。

異常の実施形態では、制御部４４は、制御信号として、ポンプ４３の圧電素子４３ａ（図２参照）に対して駆動電力を与えることができ（所定の電圧を印加することができ）、更に、振動センサ５５（及び／又は温度センサ５０）の検出結果に応じて、制御部４４は、この駆動電圧を与える周期を変更する（短くする）場合について説明したが、これ以外の制御を制御部４４は行ってもよい。すなわち、制御部４４は、制御信号として、ポンプ４３の圧電素子４３ａ（図２参照）に対して駆動電力を与える（所定の電圧を印加する）点では、前記実施形態と同じであるが、更に、振動センサ５５（及び／又は温度センサ５０）の検出結果に応じて（つまり、前記第一条件及び／又は前記第二条件を満たすと）、制御部４４は前記駆動電圧の大きさを変更する制御を行うように構成してもよい。つまり、圧電素子４３ａに与える駆動電圧Ｐ（図７参照）を大きくすることで、圧電素子４３ａの変位量（動作量）が増加する。なお、図７では、変更前の駆動電圧波形を破線で示し、変更後の駆動電圧波形を実線で示している。このように圧電素子４３ａの変位量を増加させることにより、ポンプ４３の内部空間の容積変化を大きくさせることができ、一回の潤滑油の吐出量を増やすことができる。この結果、駆動電圧を与える周期を短くする場合と同様に、所定時間における潤滑油の供給量を増加させることができる。

また、この場合においても、制御部４４は、前記第一条件と前記第二条件との二つの条件を場合分けして用い、ポンプ４３により潤滑油を供給させるための制御信号を出力してもよい。つまり、第一条件と第二条件とのうちの一方のみが満たされた場合、圧電素子４３ａに与える駆動電圧を大きくさせる制御信号を出力し、第一条件と第二条件との双方が満たされた場合、前記駆動電圧を更に大きくさせる制御信号を出力する制御が行われるようにしてもよい。

また、このようにポンプ４３からの一回の潤滑油の吐出量を増やすための他の手段として、振動センサ５５（及び／又は温度センサ５０）の検出結果に応じて、制御部４４は、吐出するための潤滑油の温度を上昇させる制御を行ってもよい。これを実現するために、例えば、タンク４２（図２参照）にヒータ（図示せず）を設ければよい。すなわち、振動センサ５５（及び／又は温度センサ５０）の検出結果に応じて（つまり、前記第一条件及び／又は前記第二条件を満たすと）、制御部４４は、前記ヒータを動作させる制御信号を出力する制御（つまり前記ヒータに電流を流す制御）を行う。ヒータによって潤滑油の温度が上昇すると潤滑油の粘性は低下することから、ポンプ４３の駆動力が一定であっても、吐出量が増加する。これにより、所定時間における潤滑油の供給量を増加させることができる。なお、その後は、ヒータの作動を停止させ、自然冷却により、吐出量は元の状態に復帰する。

また、本実施形態の軸受部２０では、前記のとおり（図１及び図６参照）、保持器２４のガイド面３１が、外輪２２の軸方向一方側の肩部３０において潤滑油を介して摺接可能となっている。そして、この肩部３０が存在している軸受部２０の軸方向一方側において給油ユニット４０はこの軸受部２０と隣接して設けられており、また、振動センサ５５は、径方向について外輪２２側に偏って設けられている。つまり、振動センサ５５は、軸方向に関しては保持器２４が接触する肩部３０側の位置に設けられており、径方向に関しては内輪２１よりも外輪２２に近い位置に設けられている。このため、振動センサ５５による外輪２２の振動検知の感度を高めることができる。

図５は、軸受装置１０の断面図（図１と異なる断面における図）である。前記のとおり、軸受装置１０は軸方向の予圧が付与されて用いられており、図５においてこの予圧を付与するための力の方向を矢印Ｆ１、Ｆ２で示している。つまり、給油ユニット４０の本体部４１が軸受部２０の外輪２２を軸方向一方側から他方側に向かって押すと共に、軸受部２０の内輪２１を軸方向他方側から一方側に向かって押すことで、軸受部２０に軸方向の予圧が付与される。

そこで、本実施形態の軸受装置１０では、前記のとおり、外輪２２は、玉２３が転がり接触する外輪軌道２６と、この外輪軌道２６の軸方向一方側に位置する肩部３０とを有しており、給油ユニット４０は、この外輪２２の軸方向一方側の隣りに設けられている本体部４１を間座として有している。そして、この間座（本体部４１）に振動センサ５５が搭載されている。図６に示す形態の場合、間座（本体部４１）に設けられている取り付け部６１に振動センサ５５が搭載されている。間座（本体部４１）は、軸方向他方側に接触面３３（図２、図５、及び図６参照）を有しており、この接触面３３は、間座（本体部４１）及び軸受部２０に軸方向の予圧が付与されると、肩部３０の軸方向一方側の側面３２に面で当接し、かつ、この側面３２を押し付けるための面となっている。この構成により、外輪２２と間座（本体部４１）とが別体であるが、予圧が付与されることで外輪２２の振動が間座（本体部４１）に正確に伝わり、振動センサ５５による外輪２２の振動検知の感度が高まる。

以上、本実施形態の軸受装置１０によれば、軸受部２０における潤滑状態の検知が可能となり、また、この検知の信頼性を向上させて軸受部２０における焼き付き等の不具合の予防を有効に行うことが可能となる。

また、本実施形態の軸受装置１０（図１参照）では、給油ユニット４０が有する小さなスペースにタンク４２（図２参照）が組み込まれていることから、このタンク４２の容量は制限される。それにも関わらず潤滑油の消費が多くなると、タンク４２への潤滑油の補充を頻繁に行う必要が生じ、潤滑油を補充するメンテナンス毎に装置（工作機械）の停止が必要となって、運転効率（生産効率）が低下してしまう。
しかし、本実施形態の軸受装置１０によれば、外輪２２において発生するスパイク状の波形（図４、図８参照）を振動センサ５５により検出すると、これを油切れ（又はその兆候）と捉え、ポンプ４３から多くの給油を行う。したがって、不要に給油が行われないため、潤滑油の消費を低減することが可能となる。このため、タンク４２への潤滑油を補充するメンテナンスを頻繁に行う必要が無くなり、フリーメンテナンスに近い稼働が可能となる場合もある。

また、前記のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の軸受装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。

例えば、保持器２４は、図示する形態以外であってもよく、外輪２２の内周面の一部に対して潤滑油を介して摺接可能であればよく、図１に示す形態では外輪２２に摺接するガイド部は面（ガイド面３１）であるが、凸部であってもよい。また、保持器２４が摺接する対象は、外輪２２の内周面のうち、肩部３０の内周面３０ａ以外の面であってもよく、外輪軌道２６の一部（ただし、玉２３との接触点を除く一部）としてもよい。また、図示しないが、保持器２４は、玉２３の軸方向一方側（給油ユニット４０側）にのみ環状部２８ａが設けられている構成（いわゆる冠型保持器）であってもよい。

また、前記実施形態では、外輪２２を固定輪としており、外輪２２が保持器２４の径方向についての位置決めを行う構成として説明したが、反対であってもよい。つまり、内輪２１を固定輪とし、内輪２１が保持器２４の径方向についての位置決めを行うように構成してもよい。この場合、振動センサ５５は内輪２１の振動を検知する。すなわち、軸受部２０では、内輪２１と外輪２２とのうちの一方が回転輪であって他方が固定輪となっていればよい。そして、保持器２４は、固定輪の一部に潤滑油を介して摺接可能となるガイド部を有しており、振動センサ５５は、この固定輪の振動を検出する構成とすればよい。

また、図１に示す軸受部２０はアンギュラ玉軸受であるが、軸受の形式はこれに限らず、深溝玉軸受であってもよく、また、軸受部２０は、転動体としてころを有している円すいころ軸受や円筒ころ軸受等であってよい。

前記実施形態では、制御部４４及び電源部４５が給油ユニット４０に含まれる場合について説明したが、これらは給油ユニット４０の外部、つまり、軸受装置１０の外部に設置されていてもよい。この場合、給油ユニット４０と外部とが信号線や電力線を通じて接続される。

前記実施形態では、一定の周期でポンプの吐出が行われる形態を前提にして説明したが、これに限らない。つまり、ポンプからの吐出が周期的に行われなくても、振動センサ又は温度センサの検出結果から、軸受内部において潤滑油が必要となる状況であると判断されると、その都度、ポンプから吐出が行われるように構成してもよく、前記検出結果に応じてポンプによる潤滑油の吐出頻度を高めるように構成してもよい。また、前記検出結果に応じて一回のポンプ動作による潤滑油の吐出量が多くなるように構成してもよい。

１０：軸受装置 １５：摺接部 ２０：軸受部
２１：内輪 ２２：外輪 ２３：玉（転動体）
２４：保持器 ２５：内輪軌道 ２６：外輪軌道
３０：肩部 ３１：ガイド面（ガイド部） ３２：側面
３３：接触面 ４０：給油ユニット ４１：本体部（間座）
４３：ポンプ ４４：制御部 ５０：温度センサ
５５：振動センサ ６１：取り付け部 α：閾値

Claims (9)

1. 内輪、外輪、前記内輪と前記外輪との間に介在している複数の転動体、及び、前記複数の転動体を保持する保持器を有し、前記内輪と前記外輪とのうちの一方が回転輪であって他方が固定輪となる軸受部と、
   前記軸受部の軸方向隣りに設けられている給油ユニットと、を備え、
   前記保持器は、前記固定輪の一部に潤滑油を介して摺接可能となるガイド部を有し、
   前記給油ユニットは、前記固定輪の前記一部と前記ガイド部との間の摺接部で生じる振動を検出するための振動センサと、前記軸受部を構成する前記摺接部以外の部分の温度を検出するための温度センサと、前記軸受部に潤滑油を供給するためのポンプと、を有している、軸受装置。
2. 前記振動センサの検出信号のレベルと閾値とを比較すると共に、当該比較の結果、前記レベルが前記閾値を超えている場合に前記ポンプにより潤滑油を供給させるための制御信号を出力する制御部を有している、請求項１に記載の軸受装置。
3. 前記温度センサは、前記転動体の表面の温度を検出する、請求項１又は２に記載の軸受装置。
4. 前記振動センサの第一検出信号が第一の所定条件を満たすか否かを判定可能であり、かつ、前記温度センサの第二検出信号が第二の所定条件を満たすか否かを判定可能であると共に、前記第一の所定条件及び前記第二の所定条件のうちのいずれか一方を満たす場合に、前記ポンプにより潤滑油を供給させるための制御信号を出力する制御部を有している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の軸受装置。
5. 前記制御部は、前記第一の所定条件と前記第二の所定条件とのうちの一方のみが満たされた場合、前記ポンプによる潤滑剤の吐出周期を所定値について小さくする制御を行い、前記第一の所定条件と前記第二の所定条件との双方が満たされた場合、前記吐出周期を前記所定値よりも更に短くする制御を行う、請求項４に記載の軸受装置。
6. 前記保持器の前記ガイド部は、前記固定輪の軸方向一方側の前記一部において潤滑油を介して摺接可能であり、
   前記給油ユニットは、前記軸受部の軸方向一方側において当該軸受部と隣接して設けられており、前記振動センサは、径方向について前記固定輪側に偏って設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の軸受装置。
7. 前記固定輪は、前記転動体が転がり接触する軌道と、前記一部として当該軌道の軸方向一方側に位置する肩部とを有し、
   前記給油ユニットは、前記固定輪の軸方向一方側の隣りに設けられ前記振動センサを搭載している環状の間座を有し、
   前記間座は、当該間座及び前記軸受部に軸方向の予圧が付与されると、前記肩部の軸方向一方側の側面に当接しかつ当該側面を押し付けるための接触面を有している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の軸受装置。
8. 前記給油ユニットは、前記固定輪の隣りに設けられている金属製の間座を有し、
   前記振動センサは、前記間座に設けられている金属製の取り付け部を介して当該間座に取り付けられている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の軸受装置。
9. 前記温度センサは、赤外線センサである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の軸受装置。

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