JP7346107B2 - Bearing device and spindle device - Google Patents
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本発明は、軸受装置及びスピンドル装置に関する。 The present invention relates to a bearing device and a spindle device.
特許文献1(特開2012-37013号公報)には、軸受装置が記載されている。特許文献1に記載の軸受装置は、ハウジングと、軸と、第1転がり軸受と、第2転がり軸受と、内輪間座と、外輪間座と、温度センサと、配線とを有している。 Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-37013) describes a bearing device. The bearing device described in Patent Document 1 includes a housing, a shaft, a first rolling bearing, a second rolling bearing, an inner ring spacer, an outer ring spacer, a temperature sensor, and wiring.
ハウジングは、軸の延在方向に沿って、第1端と、第1端の反対側の端である第2端とを有している。ハウジングは、内周面と、外周面とを有している。内周面には、外周面側に向かって窪んでいる溝が形成されている。溝は、第1端から第2端側に向かって延在している。 The housing has a first end and a second end opposite to the first end along the direction in which the shaft extends. The housing has an inner peripheral surface and an outer peripheral surface. A groove is formed in the inner circumferential surface and is recessed toward the outer circumferential surface. The groove extends from the first end toward the second end.
軸は、ハウジング内に収納されている。第1転がり軸受及び第2転がり軸受は、ハウジング内において軸を回転可能に支持している。第1転がり軸受は、軸に取り付けられた第1内輪と、ハウジングの内周面に取り付けられた第1外輪とを有している。第2転がり軸受は、軸に取り付けられた第1内輪と、ハウジングの内周面に取り付けられた第1外輪とを有している。第2転がり軸受は、軸の延在方向において、第1転がり軸受よりも第1端から離れた位置に配置されている。 The shaft is housed within the housing. The first rolling bearing and the second rolling bearing rotatably support the shaft within the housing. The first rolling bearing has a first inner ring attached to the shaft and a first outer ring attached to the inner peripheral surface of the housing. The second rolling bearing has a first inner ring attached to the shaft and a first outer ring attached to the inner peripheral surface of the housing. The second rolling bearing is located further away from the first end than the first rolling bearing in the extending direction of the shaft.
内輪間座は、軸に取り付けられている。内輪間座は、軸の延在方向において、第1内輪と第2内輪とに挟み込まれている。外輪間座は、ハウジングの内周面に取り付けられている。外輪間座は、軸の延在方向において、第1外輪と第2外輪とに挟み込まれている。温度センサは、第1転がり軸受及び第2転がり軸受の温度を非接触で検知するための赤外線センサである。温度センサは、外輪間座に取り付けられている。 The inner ring spacer is attached to the shaft. The inner ring spacer is sandwiched between the first inner ring and the second inner ring in the extending direction of the shaft. The outer ring spacer is attached to the inner peripheral surface of the housing. The outer ring spacer is sandwiched between the first outer ring and the second outer ring in the extending direction of the shaft. The temperature sensor is an infrared sensor for detecting the temperature of the first rolling bearing and the second rolling bearing in a non-contact manner. The temperature sensor is attached to the outer ring spacer.
配線は、一方端において温度センサに接続されており、他方端において軸受装置の外部に接続されている。配線は、ハウジングの内周面に形成された溝に通されている。 The wiring is connected to the temperature sensor at one end and to the outside of the bearing device at the other end. The wiring is passed through a groove formed in the inner peripheral surface of the housing.
特許文献1に記載の軸受装置においては、温度センサと軸受装置の外部とが配線によって接続されているため、配線が組み立ての際に邪魔になり、軸受装置を組み立てる際の作業性が低下する。 In the bearing device described in Patent Document 1, the temperature sensor and the outside of the bearing device are connected by wiring, so the wiring gets in the way during assembly, reducing work efficiency when assembling the bearing device.
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、組み立ての際の作業性を改善することが可能な軸受装置及びスピンドル装置を提供する。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above. More specifically, the present invention provides a bearing device and a spindle device that can improve workability during assembly.
本発明の一態様に係る軸受装置は、内周面と、外周面とを有するハウジングと、ハウジング内に収納された軸と、ハウジング内において軸を回転可能に支持している転がり軸受と、内周面に取り付けられた非回転部材と、非回転部材に取り付けられ、転がり軸受の状態を検知するセンサと、センサに電気的に接続され、非回転部材から引き出された第1配線と、中空部材とを備える。ハウジングは、第1端と、第1端の反対側の端である第2端とを有する。非回転部材は、転がり軸受よりも第2端側に位置している。内周面には、外周面側に向かって窪む溝が形成されている。溝は、第1端から第2端側に向かって延在している。中空部材は、溝に挿入されている。中空部材は、非回転部材に取り付けられた第3端と、第3端の反対側の端である第4端とを有する。第1配線は、第3端から第4端に向かって、中空部材の内部に通されている。 A bearing device according to one aspect of the present invention includes a housing having an inner circumferential surface and an outer circumferential surface, a shaft housed in the housing, a rolling bearing rotatably supporting the shaft in the housing, and an inner circumferential surface. A non-rotating member attached to the peripheral surface, a sensor attached to the non-rotating member and detecting the state of the rolling bearing, a first wiring electrically connected to the sensor and drawn out from the non-rotating member, and a hollow member. Equipped with. The housing has a first end and a second end opposite the first end. The non-rotating member is located closer to the second end than the rolling bearing. A groove that is depressed toward the outer circumferential surface is formed on the inner circumferential surface. The groove extends from the first end toward the second end. A hollow member is inserted into the groove. The hollow member has a third end attached to the non-rotating member and a fourth end opposite the third end. The first wiring is passed through the inside of the hollow member from the third end toward the fourth end.
上記の軸受装置は、蓋部材をさらに備えていてもよい。転がり軸受は、内周面に取り付けられた外輪を有していてもよい。蓋部材は、第1端側から外輪に接するように第1端に取り付けられていてもよい。蓋部材には、貫通穴が形成されていてもよい。貫通穴には、中空部材が挿入されていてもよい。 The above bearing device may further include a lid member. The rolling bearing may have an outer ring attached to the inner peripheral surface. The lid member may be attached to the first end so as to contact the outer ring from the first end side. A through hole may be formed in the lid member. A hollow member may be inserted into the through hole.
上記の軸受装置は、第1配線に電気的に接続されたコネクタを、さらに備えていてもよい。コネクタは、第4端に取り付けられていてもよい。 The above bearing device may further include a connector electrically connected to the first wiring. A connector may be attached to the fourth end.
上記の軸受装置は、蓋部材をさらに備えていてもよい。転がり軸受は、内周面に取り付けられた外輪を有していてもよい。蓋部材は、第1端側から外輪に接するように第1端に取り付けられていてもよい。蓋部材には、貫通穴が形成されていてもよい。貫通穴には、第1配線が通されていてもよい。 The above bearing device may further include a lid member. The rolling bearing may have an outer ring attached to the inner peripheral surface. The lid member may be attached to the first end so as to contact the outer ring from the first end side. A through hole may be formed in the lid member. The first wiring may be passed through the through hole.
上記の軸受装置は、センサに電気的に接続され、非回転部材から引き出された第2配線と、第1通信部及び第2通信部とをさらに備えていてもよい。第1配線は、センサからの出力信号を伝達する信号配線であってもよい。第2配線は、センサを駆動する電力を供給する電源配線であってもよい。第1配線及び第2配線は、第1通信部に電気的に接続されていてもよい。第1通信部は、出力信号を第2通信部へ無線送信するように構成されていてもよい。第2通信部は、電力を第1通信部へ無線給電するように構成されていてもよい。 The bearing device described above may further include a second wiring electrically connected to the sensor and drawn out from the non-rotating member, a first communication section, and a second communication section. The first wiring may be a signal wiring that transmits an output signal from the sensor. The second wiring may be a power supply wiring that supplies power to drive the sensor. The first wiring and the second wiring may be electrically connected to the first communication section. The first communication unit may be configured to wirelessly transmit the output signal to the second communication unit. The second communication unit may be configured to wirelessly supply power to the first communication unit.
上記の軸受装置は、第1配線に電気的に接続された第3通信部と、アンテナと、軸の回転により発生した電力をセンサ及び第3通信部に供給する発電機とをさらに備えていてもよい。第1配線は、センサからの出力信号を伝達する信号配線であってもよい。第3通信部は、出力信号を無線送信するように構成されていてもよい。 The bearing device further includes a third communication section electrically connected to the first wiring, an antenna, and a generator that supplies power generated by rotation of the shaft to the sensor and the third communication section. Good too. The first wiring may be a signal wiring that transmits an output signal from the sensor. The third communication unit may be configured to wirelessly transmit the output signal.
上記の軸受装置において、非回転部材は、外輪間座であってもよい。上記の軸受装置において、非回転部材は、転がり軸受に定圧予圧を印加するバネを保持する保持部材であってもよい。上記の軸受装置において、センサは、軸側からハウジング側への熱流束を検知する熱流束センサであってもよい。 In the above bearing device, the non-rotating member may be an outer ring spacer. In the above bearing device, the non-rotating member may be a holding member that holds a spring that applies constant pressure preload to the rolling bearing. In the above bearing device, the sensor may be a heat flux sensor that detects heat flux from the shaft side to the housing side.
本発明の一態様に係るスピンドル装置は、上記の軸受装置と、軸を回転させるモータとを備える。 A spindle device according to one aspect of the present invention includes the above-described bearing device and a motor that rotates a shaft.
本発明の一態様に係る軸受装置及びスピンドル装置によると、組み立ての際の作業性を改善することができる。 According to the bearing device and spindle device according to one aspect of the present invention, workability during assembly can be improved.
実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない。 Details of the embodiments will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are given the same reference numerals, and overlapping descriptions will not be repeated.
(第1実施形態)
以下に、第1実施形態に係るスピンドル装置(以下においては、「スピンドル装置100」とする)を説明する。
(First embodiment)
Below, a spindle device (hereinafter referred to as "
<スピンドル装置100の全体構成>
図1は、スピンドル装置100の断面図である。図2は、図1の領域IIにおける拡大図である。図3は、図2のIII-IIIにおける断面図である。なお、図3中においては、説明に不要な部材の図示が、省略されている。図1~図3に示されるように、スピンドル装置100は、軸10と、外筒20と、軸受装置30と、モータ60と、端部材70と、軸受装置80とを有している。スピンドル装置100は、例えば、ビルトインモータ方式の工作機械用スピンドル装置である。
<Overall configuration of
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
<軸10の構成>
軸10は、回転中心軸Aを有している。以下においては、回転中心軸Aに沿う方向を、軸方向といい、回転中心軸Aを通る円周に沿う方向を周方向といい、回転中心軸Aを通るとともに、軸方向に直交する方向を径方向という。
<Configuration of
The
軸10は、第1端10aと、第2端10bとを有している。第1端10a及び第2端10bは、軸方向における軸10の端である。第1端10aには、エンドミル等の切削工具が取り付けられる。第2端10bは、第1端10aの反対側の端である。
The
軸10は、第1軸部11と、第2軸部12と、先端部13とを有している。第1軸部11は、第2端10bから第1端10a側に向かって延在している。先端部13は、第1端10aに位置している。第2軸部12は、第1軸部11と先端部13とを連結するように延在している。
The
第1軸部11における軸10の外径は、第2軸部12における軸の外径よりも小さい。第2軸部12における外径は、先端部13の第2軸部12側の端における外径よりも小さい。すなわち、軸10の外周面には、第1軸部11と第2軸部12との境界及び第2軸部12と先端部13との境界において、段差が形成されている。
The outer diameter of the
<外筒20の構成>
外筒20は、軸方向に沿って延在している筒形状を有している。外筒20は、軸方向において、第1端20aと、第2端20bとを有している。第1端20aは、第1端10a側にある外筒20の端である。第2端20bは、第2端10b側にある外筒20の端である。すなわち、第2端20bは、第1端20aの反対側の端である。外筒20は、内周面20cを有している。
<Configuration of
The
<軸受装置30の構成>
軸受装置30は、ハウジング31と、転がり軸受32と、転がり軸受33と、内輪間座34と、外輪間座35と、蓋部材36と、ナット37と、間座38と、センサ39と、配線40と、配線41と、中空部材42とを有している。なお、軸10は、軸受装置30の一部を構成している。
<Configuration of bearing
The bearing
ハウジング31は、軸方向に沿って延在している筒形状を有している。ハウジング31は、軸方向において、第1端31aと、第2端31bとを有している。第1端31aは、第1端10a側にあるハウジング31の端である。第2端31bは、第2端10b側にあるハウジング31の端である。すなわち、第2端31bは、第1端31aの反対側の端である。ハウジング31の内部には、軸10が収納されている。
The
ハウジング31は、外筒20の内部に収納されている。より具体的には、ハウジング31は、内周面31cと、外周面31dとを有しており、外周面31dが内周面20cに接するように配置されている。
The
内周面31cには、溝31caが形成されている。溝31caにおいて、内周面31cは、外周面31d側に窪んでいる。溝31caは、第1端31aから第2端31b側に向かって延在している。外周面31dには、溝31daが形成されている。溝31daは、回転中心軸A周りの螺旋状に形成されている。溝31daと内周面20cとにより、軸受装置30を冷却するための冷媒を流す流路が画されている。
A groove 31ca is formed in the inner
転がり軸受32は、例えば、アンギュラ玉軸受である。転がり軸受32は、ハウジング31内において軸10を回転可能に支持している。転がり軸受は、軸10に作用するラジアル方向(径方向)の荷重及びスラスト方向(軸方向)の荷重を支持している。
The rolling
転がり軸受32は、内輪32aと、外輪32bと、転動体32cと、保持器32dとを有している。内輪32aは、軸10(第2軸部12)に取り付けられている。外輪32bは、内周面31cに取り付けられている。内輪32aは、第2端10b側から第2軸部12と先端部13との境界にある軸10の外周面に形成された段差に接している。内輪32aの外周面と外輪32bの内周面とは、互いに対向している。転動体32cは、内輪32aと外輪32bとの間に配置されている。転動体32cの数は、複数である。保持器32dは、内輪32aと外輪32bとの間に配置されており、転動体32cを保持している。保持器32dにより、周方向において隣り合う2つの転動体32cの間隔が、一定範囲内に保たれている。
The rolling
転がり軸受33は、例えば、アンギュラ玉軸受である。転がり軸受33は、ハウジング31内において軸10を回転可能に支持している。転がり軸受は、軸10に作用するラジアル方向の荷重及びスラスト方向の荷重を支持している。転がり軸受33は、内輪33aと、外輪33bと、転動体33cと、保持器33dとを有している。内輪33aは、軸10(第2軸部12)に取り付けられている。外輪33bは、内周面31cに取り付けられている。内輪33aの外周面と外輪33bの内周面とは、互いに対向している。転動体33cは、内輪33aと外輪33bとの間に配置されている。転動体33cの数は、複数である。保持器33dは、内輪33aと外輪33bとの間に配置されており、転動体33cを保持している。保持器33dにより、周方向において隣り合う2つの転動体33cの間隔が、一定範囲内に保たれている。
The rolling
転がり軸受32及び転がり軸受33は、軸方向において、互いに離間して配置されている。転がり軸受32は、転がり軸受33よりも第1端10aの近くにある。転がり軸受32及び転がり軸受33は、背面(DB)組み合わせになっている。転がり軸受32及び転がり軸受33は、正面組み合わせ(DF)組み合わせになっていてもよい。
The rolling
内輪間座34は、軸10(第2軸部12)に取り付けられている。内輪間座34は、第1端10a側の端において内輪32aに接しており、第2端10b側の端において内輪33aに接している。このことを別の観点からいえば、内輪間座34は、軸方向において、内輪32aと内輪33aとにより挟み込まれている。内輪間座34は、軸方向に沿って延在している筒形状を有している。
外輪間座35は、内周面31cに取り付けられている。そのため、外輪間座35は、非回転部材である。ここで、「非回転部材」とは、ハウジング31に対して回転しない(すなわち、ハウジング31に取り付けられている)部材をいう。外輪間座35は、第1端10a側の端において外輪32bに接しており、第2端10b側の端において外輪33bに接している。このことを別の観点からいえば、外輪間座35は、軸方向において、外輪32bと外輪33bとにより挟み込まれている。外輪間座35は、軸方向に沿って延在している筒形状を有している。外輪間座35の外周面は、内周面31cに接している。溝31caからは、外輪間座35の外周面の一部が露出している。
The
蓋部材36は、筒部36aと、フランジ部36bとを有している。筒部36aは、軸方向に沿って延在している筒形状を有している。筒部36aの外周面は、内周面31cに接している。筒部36aは、軸方向において、外輪間座35との間で、外輪32bを挟み込んでいる。フランジ部36bは、筒部36aの外輪32bとは反対側の端から、軸方向に直交する面内において張り出している。フランジ部36bは、第1端31aに固定されている。これにより、蓋部材36は、第1端31aに取り付けられている。
The
蓋部材36には、貫通穴36cが形成されている。貫通穴36cは、蓋部材36を貫通している。より具体的には、貫通穴36cは、フランジ部36bを、軸方向に沿って貫通している。
A through
ナット37は、軸10に取り付けられている(螺合されている)。ナット37は、軸方向において、転がり軸受33(内輪33a)よりも第2端10b側に位置している。間座38は、軸10に取り付けられている。間座38は、第1端10a側の端において内輪33aに接しており、第2端10b側の端においてナット37に接している。このことを別の観点からいえば、間座38は、軸方向において内輪33a及びナット37に挟み込まれている。ナット37を第1端10a側に向かって移動させることにより、転がり軸受32及び転がり軸受33に予圧が印加される。この予圧は、定位置予圧である。
The
センサ39は、外輪間座35に取り付けられている。より具体的には、センサ39は、外輪間座35の内周面に取り付けられている。センサ39は、例えば、熱流束センサである。センサ39は、軸10に取り付けられた回転部材(内輪32a、内輪33a又は内輪間座34)に対向するように配置されている。これにより、軸10側からハウジング31側への熱流束を検知することができる。転がり軸受32(転がり軸受33)に異常が生じた場合、内輪32a(内輪33a)の温度と外輪32b(外輪33b)の温度との間に差が生じる。この温度差に先行して、軸10側からハウジング31側への熱流束が変化するため、上記の熱流束をセンサ39で検知することにより、転がり軸受32(転がり軸受33)の異常を迅速に(早期に)検知することができる。センサ39は、熱流束センサ以外のセンサ(例えば、温度センサ)であってもよい。
The
配線40は、センサ39に電気的に接続されている。配線40は、外輪間座35の内部を通り、外輪間座35の外部へと引き出されている。より具体的には、配線40は、溝31caから露出する外輪間座35の外周面から引き出されている。センサ39からの出力信号は、配線40を介して出力される。
Wiring 40 is electrically connected to
軸受装置30は、外輪間座35に取り付けられた回路基板(図示せず)を有していてもよい。この回路基板には、増幅器(計装アンプ)が実装されている。配線40は、この回路基板に電気的に接続されることにより、外輪間座35から引き出されていてもよい。この場合、センサ39の出力信号は、増幅されたアナログ信号として出力される。
The bearing
上記の回路基板には、マイクロコントローラが実装されていてもよい。この場合、センサ39からの出力信号は、マイクロコントローラのADC回路(Analog to Digital Converter)回路においてデジタル信号に変換されるとともに、マイクロコントローラの通信回路において例えばRS422、CAN(Controller Area Network)等に準拠したシリアル通信信号に変換される。これにより、センサ39の数が増えても、配線の数の増加を抑制することができる。
A microcontroller may be mounted on the above circuit board. In this case, the output signal from the
配線41は、センサ39に電気的に接続されている。配線41は、外輪間座35の内部を通り、外輪間座35の外部へと引き出されている。より具体的には、配線41は、溝31caから露出する外輪間座35の外周面から引き出されている。配線41からは、センサ39を駆動するための電力が供給される。
Wiring 41 is electrically connected to
中空部材42は、内部が中空になっている管状の部材である。中空部材42は、第1端42aと、第2端42bとを有している。中空部材42は、第1端42aにおいて、外輪間座35に取り付けられている。より具体的には、第1端42aは、溝31caから露出している外輪間座35の外周面に取り付けられている。中空部材42の内部には、第1端42aから第2端42b側に向かって、配線40及び配線41が通されている。中空部材42は、溝31caに挿入されている(溝31ca内に配置されている)。中空部材42は、さらに、貫通穴36cにも挿入されている。第2端42bからは、配線40及び配線41が、軸受装置30の外部に引き出されている。
The
なお、中空部材42は、貫通穴36cに挿入されていなくてもよい。この場合、第2端42bから引き出された配線40及び配線41が、貫通穴36cに通され、軸受装置30の外部に引き出される。
Note that the
<モータ60の構成>
図1に示されるように、モータ60は、筒状部材61と、ロータ62と、ステータ63とを有している。筒状部材61は、軸10に取り付けられている。筒状部材61の第1端10a側の端は、第1軸部11と第2軸部12との境界にある外周面10cに形成された段差に接している。
<Configuration of
As shown in FIG. 1, the
ロータ62は、筒状部材61に取り付けられている。ステータ63は、ロータ62と対向するように、内周面20cに取り付けられている。ステータ63に流れる電流の方向がインバータ回路で順次切り替えられることにより、ロータ62に対する回転力が発生し、当該回転力により軸10が回転中心軸A周りに回転する。
The
<端部材70の構成>
端部材70は、第2端20bに取り付けられている。端部材70には、貫通穴71が形成されている。貫通穴71は、軸方向に沿って端部材70を貫通している。貫通穴71には、軸10が挿通されている。
<Configuration of
The
<軸受装置80の構成>
軸受装置80は、転がり軸受81と、内輪押さえ部材82と、位置決め部材83と、位置決め部材84と、ナット85とを有している。
<Configuration of bearing
The bearing
転がり軸受81は、例えば円筒ころ軸受である。転がり軸受81は、軸10を回転中心軸A周りに回転可能に支持している。転がり軸受81は、軸10に作用するラジアル方向における荷重を支持している。転がり軸受81の内輪は、軸10に取り付けられており、転がり軸受81の外輪は、端部材70(より具体的には、貫通穴71の内壁面)に取り付けられている。転がり軸受81の内輪は、筒状部材61の第2端10b側の端に接している。
The rolling
内輪押さえ部材82は、軸10に取り付けられている。内輪押さえ部材82は、第2端10b側から転がり軸受81の内輪に接している。すなわち、転がり軸受81の内輪は、軸方向において、筒状部材61と内輪押さえ部材82とにより挟み込まれている。
The inner
位置決め部材83は、端部材70に取り付けられており、第2端10b側から転がり軸受81の外輪に接している。位置決め部材84は、端部材70に取り付けられており、第1端10a側から転がり軸受81の外輪に接している。すなわち、転がり軸受81の外輪は、軸方向において、位置決め部材83及び位置決め部材84により挟み込まれている。これにより、軸10が伸縮した場合には、転がり軸受81の内輪は、軸10と一体になって端部材70の貫通穴71に沿って軸方向に摺動する。
The positioning
ナット85は、軸10に取り付けられている(螺合されている)。ナット85は、転がり軸受81の内輪との間で内輪押さえ部材82を軸方向において挟み込むように配置されている。すなわち、内輪押さえ部材82は、ナット85により軸10から抜けてしまうことが抑制されている。
The
<軸受装置30の効果>
軸受装置30の組み立てにおいては、第1に、転がり軸受32、内輪間座34、外輪間座35、転がり軸受33及び間座38が、順次、軸10に取り付けられる。この段階で、外輪間座35にはセンサ39及び中空部材42が取り付けられており、中空部材42には配線40及び配線41が通されている。軸受装置30の組み立てにおいては、第2に、ナット37が軸10に螺合される。これにより、転がり軸受32及び転がり軸受33に予圧が印加される。
<Effects of bearing
In assembling the bearing
軸受装置30の組み立てにおいては、第3に、転がり軸受32、内輪間座34、外輪間座35、転がり軸受33、ナット37及び間座38が取り付けられた軸10が、ハウジング31に挿入される。この際、中空部材42は、溝31caに挿入される。軸受装置30の組み立てにおいては、第4に、蓋部材36が、第1端31aに取り付けられる。この際に、中空部材42は、貫通穴36cに挿入される。中空部材42が溝31ca及び貫通穴36cに挿入されることにより、配線40及び配線41が軸受装置30の外部に引き出される。
In assembling the bearing
このように、軸受装置30の組み立ては、配線40及び配線41が中空部材42に収納されたままで行われるため、組み立てに際して長い配線を取り回す必要がなく、組み立て性を改善することができる。
In this way, since the bearing
(第2実施形態)
以下に、第2実施形態に係るスピンドル装置(以下においては、「スピンドル装置200」とする)を説明する。ここでは、スピンドル装置100と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
(Second embodiment)
A spindle device (hereinafter referred to as "
スピンドル装置100は、軸10と、外筒20と、軸受装置30と、モータ60と、端部材70と、軸受装置80とを有している。この点に関して、スピンドル装置200は、スピンドル装置100と共通している。
The
図4は、スピンドル装置200における軸受装置30の断面図である。図4に示されるように、スピンドル装置200は、軸受装置30がコネクタ43をさらに有している点に関して、スピンドル装置100と異なっている。
FIG. 4 is a sectional view of the bearing
コネクタ43は、配線40及び配線41に電気的に接続されている。コネクタ43は、好ましくは、第2端42bに取り付けられている。コネクタ43は、ケーブル44に電気的に接続されている。より具体的には、ケーブル44は、ソケット44aを有しており、ソケット44aがコネクタ43に嵌合されることにより、コネクタ43に電気的に接続されている。ケーブル44は、制御装置(図示せず)及び電源(図示せず)に電気的に接続されている。
スピンドル装置200においては、軸受装置30を外部と接続するために配線40及び配線41を第2端42bから長く引き出す必要がないため、組み立て性をさらに改善することができる。
In the
(第3実施形態)
以下に、第3実施形態に係るスピンドル装置(以下においては、「スピンドル装置300」とする)を説明する。ここでは、スピンドル装置100と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
(Third embodiment)
Below, a spindle device (hereinafter referred to as "
スピンドル装置300は、軸10と、外筒20と、軸受装置30と、モータ60と、端部材70と、軸受装置80とを有している。この点に関して、スピンドル装置300は、スピンドル装置100と共通している。
The
図5は、スピンドル装置300における軸受装置30の断面図である。図5に示されるように、スピンドル装置300は、軸受装置30が通信部45及び通信部46をさらに有している点に関して、スピンドル装置100と異なっている。
FIG. 5 is a sectional view of the bearing
通信部45は、配線40及び配線41に電気的に接続されている。通信部46は、通信部45から離間して配置されている。通信部46は、ケーブル44に電気的に接続されており、ケーブル44を介して制御装置(図示せず)及び電源(図示せず)に電気的に接続されている。通信部45は、受電コイルを内蔵しており、通信部46は、送電コイルを内蔵している。
The
通信部45には、配線40を介して、センサ39の出力信号が供給される。通信部45は、センサ39からの出力信号を、通信部46に対して無線送信する。通信部46は、送信コイルを用いて、通信部45の受電コイルを介して、通信部45へと電力を無線給電する。通信部45に供給された電力は、配線41を介してセンサ39に供給される。
The output signal of the
スピンドル装置300においては、軸受装置30を外部と接続するために配線40及び配線41を第2端42bから長く引き出す必要がないため、組み立て性をさらに改善することができる。
In the
(第4実施形態)
以下に、第4実施形態に係るスピンドル装置(以下においては、「スピンドル装置400」とする)を説明する。ここでは、スピンドル装置100と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
(Fourth embodiment)
A spindle device (hereinafter referred to as "
スピンドル装置400は、軸10と、外筒20と、軸受装置30と、モータ60と、端部材70と、軸受装置80とを有している。この点に関して、スピンドル装置400は、スピンドル装置100と共通している。
The
図6は、スピンドル装置400における軸受装置30の断面図である。図6に示されるように、スピンドル装置400は、軸受装置30が発電機47、通信部48及びアンテナ49をさらに有している点に関して、スピンドル装置100と異なっている。
FIG. 6 is a sectional view of the bearing
発電機47は、例えばクローポール型の発電機である。発電機47は、磁気リング47aと、磁気ヨーク47bとを有している。磁気リング47aには、周方向に沿ってN極とS極とが交互に着磁されている。磁気リング47aは、内輪間座34の外周面に取り付けられている。磁気ヨーク47bは、コイルを内蔵している。磁気ヨーク47bは、磁気リング47aと対向するように、外輪間座35の内周面に取り付けられている。
The
外輪間座35の内周面には、切り欠き部35aが形成されていてもよい。切り欠き部35aにおける内径は、切り欠き部35a以外における内径よりも小さくなっている。磁気ヨーク47bは、切り欠き部35aに取り付けられていてもよい。磁気ヨーク47bが取り付けられていない切り欠き部35aの箇所には、リング部材35bが取り付けられていてもよい。
A
発電機47は、軸10の回転により発電を行う。より具体的には、軸10の回転に伴って、磁気リング47aが、磁気ヨーク47bに対して回転する。磁気リング47aの回転に伴って磁気ヨーク47bに内蔵されたコイルに電流が流れることにより、発電が行われる。
The
但し、発電機47は、クローポール型の発電機に限られず、軸10の回転により発電を行うものであればよい。例えば、発電機47は、ペルチェ素子であってもよい。このペルチェ素子は、内輪間座34の外周面に対向するように外輪間座35の内周面に取り付けられる。軸10の回転に伴い、内輪間座34と外輪間座35との間に温度差が発生する。ペルチェ素子には、この温度差に起因して起電力が発生するため、軸10の回転に伴って発電を行うことになる。
However, the
通信部48からは、センサ39からの出力信号が、アンテナ49を介して無線送信される。通信部48及びセンサ39は、発電機47によって発電された電力により駆動されてもよい。スピンドル装置400においては、軸受装置30から引き出されるケーブルが存在しないため、組み立て性をさらに改善することができる。
The output signal from the
以下に、第5実施形態に係るスピンドル装置(以下においては、「スピンドル装置500」とする)を説明する。ここでは、スピンドル装置100と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
A spindle device (hereinafter referred to as "
スピンドル装置500は、軸10と、外筒20と、軸受装置30と、モータ60と、端部材70と、軸受装置80とを有している。この点に関して、スピンドル装置500は、スピンドル装置100と共通している。
The
図7は、スピンドル装置500における軸受装置30の断面図である。図7に示されるように、スピンドル装置500は、軸受装置30が内輪間座34及び外輪間座35を有していない点及び軸受装置30がナット50、間座51及び予圧部52をさらに有している点に関して、スピンドル装置100と異なっている。
FIG. 7 is a sectional view of the bearing
スピンドル装置500における軸10は、外周面において、段差部14を有している。段差部14における軸10の外径は、段差部14以外における軸10の外径よりも大きくなっている。段差部14は、第1端10a側の端において、内輪32aに接しており、第2端10b側の端において、内輪33aに接している。すなわち、段差部14は、軸方向において、内輪32aと内輪33aとにより挟み込まれている。
The
スピンドル装置500における軸受装置30のハウジング31は、内周面31cにおいて、段差部31eを有している。段差部31eにおけるハウジング31の内径は、段差部31e以外におけるハウジング31の内径よりも小さくなっている。段差部31eは、第2端31b側の端において外輪33bに接しており、第1端31a側の端においてバネホルダ52bに接している。
The
ナット50は、軸10に取り付けられている(螺合されている)。ナット50は、転がり軸受32(内輪32a)よりも第1端10a側に位置している。間座51は、軸10に取り付けられている。間座51は、第1端10a側の端において、ナット50に接しており、第2端10b側の端において、内輪32aに接している。すなわち、間座51は、軸方向において、ナット50と内輪32aとにより挟み込まれている。
The
予圧部52は、リング52aと、バネホルダ52bと、バネ52cとを有している。リング52aは、内周面31cに取り付けられている。リング52aは、第2端10b側から外輪32bに接している。バネホルダ52bは、内周面31cに取り付けられている。そのため、バネホルダ52bは、非回転部材である。バネホルダ52bは、リング52aよりも第2端10b側に配置されている。バネホルダ52bの内周面には、センサ39が取り付けられている。バネホルダ52bからは、配線40及び配線41が引き出されている。バネホルダ52bには、中空部材42が取り付けられている。バネ52cは、バネホルダ52bに保持されることにより、第2端10bから第1端10aに向かう方向に沿ってリング52aを付勢している。これにより、転がり軸受32及び転がり軸受33に定圧予圧が印加されている。
The
スピンドル装置500における軸受装置30においても、スピンドル装置100における軸受装置30と同様に、軸受装置30の組み立てが配線40及び配線41が中空部材42に収納されたままで行われるため、組み立てに際して長い配線を取り回す必要がなく、組み立て性を改善することができる。
Similarly to the
以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above can be modified in various ways. Moreover, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is intended to include all changes within the meaning and scope equivalent to the claims.
上記の実施形態は、工作機械に用いられる軸受装置及びスピンドル装置に特に有利に適用される。 The embodiments described above are particularly advantageously applied to bearing devices and spindle devices used in machine tools.
10 軸、10a 第1端、10b 第2端、10c 外周面、11 第1軸部、12 第2軸部、13 先端部、14 段差部、20 外筒、20a 第1端、20b 第2端、20c 内周面、30,80 軸受装置、31 ハウジング、31c 内周面、31ca 溝、31d 外周面、31da 溝、31e 段差部、32 転がり軸受、32a 内輪、32b 外輪、32c 転動体、32d 保持器、33 転がり軸受、33a 内輪、33b 外輪、33c 転動体、33d 保持器、34 内輪間座、35 外輪間座、35a 切り欠き部、35b リング部材、36 蓋部材、36a 筒部、36b フランジ部、36c 貫通穴、37 ナット、38 間座、39 センサ、40 配線、41 配線、42 中空部材、42a 第1端、42b 第2端、43 コネクタ、44 ケーブル、44a ソケット、45 通信部、46 通信部、47 発電機、47a 磁気リング、47b 磁気ヨーク、48 通信部、49 アンテナ、50 ナット、51 間座、52 予圧部、52a リング、52b バネホルダ、52c バネ、60 モータ、61 筒状部材、62 ロータ、63 ステータ、70 蓋部材、71 貫通穴、81 転がり軸受、82 内輪押さえ部材、83 位置決め部材、84 位置決め部材、85 ナット、100,200,300,400,500 スピンドル装置、A 回転中心軸。 Reference Signs List 10 shaft, 10a first end, 10b second end, 10c outer peripheral surface, 11 first shaft portion, 12 second shaft portion, 13 tip portion, 14 step portion, 20 outer cylinder, 20a first end, 20b second end , 20c inner circumference, 30, 80 bearing device, 31 housing, 31c inner circumference, 31ca groove, 31d outer circumference, 31da groove, 31e step, 32 rolling bearing, 32a inner ring, 32b outer ring, 32c rolling element, 32d holding container, 33 rolling bearing, 33a inner ring, 33b outer ring, 33c rolling element, 33d retainer, 34 inner ring spacer, 35 outer ring spacer, 35a notch, 35b ring member, 36 lid member, 36a cylindrical part, 36b flange part , 36c through hole, 37 nut, 38 spacer, 39 sensor, 40 wiring, 41 wiring, 42 hollow member, 42a first end, 42b second end, 43 connector, 44 cable, 44a socket, 45 communication section, 46 communication Part, 47 Generator, 47a Magnetic ring, 47b Magnetic yoke, 48 Communication part, 49 Antenna, 50 Nut, 51 Spacer, 52 Preload part, 52a Ring, 52b Spring holder, 52c Spring, 60 Motor, 61 Cylindrical member, 62 Rotor, 63 Stator, 70 Cover member, 71 Through hole, 81 Rolling bearing, 82 Inner ring holding member, 83 Positioning member, 84 Positioning member, 85 Nut, 100, 200, 300, 400, 500 Spindle device, A rotation center axis.
Claims (10)
前記ハウジング内に収納された軸と、
前記ハウジング内において前記軸を回転可能に支持している転がり軸受と、
前記内周面に取り付けられた非回転部材と、
前記非回転部材に取り付けられ、前記転がり軸受の状態を検知するセンサと、
前記センサに電気的に接続され、前記非回転部材から引き出された第1配線と、
中空部材とを備え、
前記ハウジングは、第1端と、前記第1端の反対側の端である第2端とを有し、
前記非回転部材は、前記転がり軸受よりも前記第2端側に位置しており、
前記内周面には、前記外周面側に向かって窪む溝が形成されており、
前記溝は、前記第1端から前記第2端側に向かって延在しており、
前記中空部材は、前記溝に挿入されており、
前記中空部材は、前記非回転部材に取り付けられた第3端と、前記第3端の反対側の端である第4端とを有し、
前記第1配線は、前記第3端から前記第4端に向かって、前記中空部材の内部に通されている、軸受装置。 a cylindrical housing having an inner circumferential surface and an outer circumferential surface;
a shaft housed in the housing;
a rolling bearing rotatably supporting the shaft within the housing;
a non-rotating member attached to the inner peripheral surface;
a sensor attached to the non-rotating member and detecting the state of the rolling bearing;
a first wiring electrically connected to the sensor and drawn out from the non-rotating member;
and a hollow member;
The housing has a first end and a second end opposite the first end,
The non-rotating member is located closer to the second end than the rolling bearing,
A groove that is depressed toward the outer circumferential surface is formed in the inner circumferential surface,
The groove extends from the first end toward the second end,
the hollow member is inserted into the groove,
The hollow member has a third end attached to the non-rotating member and a fourth end opposite the third end,
In the bearing device, the first wiring is passed through the hollow member from the third end toward the fourth end.
前記転がり軸受は、前記内周面に取り付けられた外輪を有し、
前記蓋部材は、前記第1端側から前記外輪に接するように前記第1端に取り付けられており、
前記蓋部材には、貫通穴が形成されており、
前記貫通穴には、前記中空部材が挿入されている、請求項1に記載の軸受装置。 further comprising a lid member;
The rolling bearing has an outer ring attached to the inner peripheral surface,
The lid member is attached to the first end so as to be in contact with the outer ring from the first end side,
A through hole is formed in the lid member,
The bearing device according to claim 1, wherein the hollow member is inserted into the through hole.
前記コネクタは、前記第4端に取り付けられている、請求項1又は請求項2に記載の軸受装置。 further comprising a connector electrically connected to the first wiring,
The bearing device according to claim 1 or 2, wherein the connector is attached to the fourth end.
前記転がり軸受は、前記内周面に取り付けられた外輪を有し、
前記蓋部材は、前記第1端側から前記外輪に接するように前記第1端に取り付けられており、
前記蓋部材には、貫通穴が形成されており、
前記貫通穴には、前記第1配線が通されている、請求項1に記載の軸受装置。 further comprising a lid member;
The rolling bearing has an outer ring attached to the inner peripheral surface,
The lid member is attached to the first end so as to be in contact with the outer ring from the first end side,
A through hole is formed in the lid member,
The bearing device according to claim 1, wherein the first wiring is passed through the through hole.
第1通信部及び第2通信部とをさらに備え、
前記第1配線は、前記センサからの出力信号を伝達する信号配線であり、
前記第2配線は、前記センサを駆動する電力を供給する電源配線であり、
前記第1配線及び前記第2配線は、前記第1通信部に電気的に接続されており、
前記第1通信部は、前記出力信号を前記第2通信部へ無線送信するように構成されており、
前記第2通信部は、前記電力を前記第1通信部へ無線給電するように構成されている、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の軸受装置。 a second wiring electrically connected to the sensor and drawn out from the non-rotating member;
further comprising a first communication unit and a second communication unit,
The first wiring is a signal wiring that transmits an output signal from the sensor,
The second wiring is a power wiring that supplies power to drive the sensor,
The first wiring and the second wiring are electrically connected to the first communication unit,
The first communication unit is configured to wirelessly transmit the output signal to the second communication unit,
The bearing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second communication unit is configured to wirelessly feed the power to the first communication unit.
アンテナと、
前記軸の回転により発生した電力を前記センサ及び前記第3通信部に供給する発電機とをさらに備え、
前記第1配線は、前記センサからの出力信号を伝達する信号配線であり、
前記第3通信部は、前記出力信号を無線送信するように構成されている、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の軸受装置。 a third communication unit electrically connected to the first wiring;
antenna and
further comprising a generator that supplies electric power generated by the rotation of the shaft to the sensor and the third communication unit,
The first wiring is a signal wiring that transmits an output signal from the sensor,
The bearing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the third communication unit is configured to wirelessly transmit the output signal.
前記軸を回転させるモータとを備える、スピンドル装置。 The bearing device according to any one of claims 1 to 9,
A spindle device, comprising: a motor that rotates the shaft.
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