JPH05187441A - 非接触軸受けの過負荷状態検出装置 - Google Patents
非接触軸受けの過負荷状態検出装置Info
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- JPH05187441A JPH05187441A JP3112681A JP11268191A JPH05187441A JP H05187441 A JPH05187441 A JP H05187441A JP 3112681 A JP3112681 A JP 3112681A JP 11268191 A JP11268191 A JP 11268191A JP H05187441 A JPH05187441 A JP H05187441A
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- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
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-
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- F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
- F16C2322/39—General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非接触軸受けおよびころがり軸受けを有する
軸受け装置において、軸に対する過負荷状態を検出する
ことである。 【構成】 非接触軸受けおよび焼き付き防止用のころが
り軸受けを有する軸受け装置において、ころがり軸受け
の回転側の部分に環状の回転体を取り付け、ころがり軸
受けの回転部分および回転体のうちいずれかの周面と軸
の周面との隙間を非接触軸受けの隙間よりも小さく設定
し、軸と隙間内の空気との摩擦力による回転体の回転を
回転センサーにより検出し、回転センサーの出力をＦ／
Ｖ変換器および信号レベル検出器によって検出する。
軸受け装置において、軸に対する過負荷状態を検出する
ことである。 【構成】 非接触軸受けおよび焼き付き防止用のころが
り軸受けを有する軸受け装置において、ころがり軸受け
の回転側の部分に環状の回転体を取り付け、ころがり軸
受けの回転部分および回転体のうちいずれかの周面と軸
の周面との隙間を非接触軸受けの隙間よりも小さく設定
し、軸と隙間内の空気との摩擦力による回転体の回転を
回転センサーにより検出し、回転センサーの出力をＦ／
Ｖ変換器および信号レベル検出器によって検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非接触型の軸受け装置
において、軸に対する過負荷状態を検出する装置に関す
る。
において、軸に対する過負荷状態を検出する装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、流体軸受けや磁気軸受けなどの
非接触型の軸受けの負荷容量は、ころがり軸受けに比較
して小さくなっている。このため、過負荷や誤動作など
によって、軸に大きな荷重が掛かると、軸が非接触軸受
けに接触し、それらの接触面で焼き付きが生じる。
非接触型の軸受けの負荷容量は、ころがり軸受けに比較
して小さくなっている。このため、過負荷や誤動作など
によって、軸に大きな荷重が掛かると、軸が非接触軸受
けに接触し、それらの接触面で焼き付きが生じる。
【０００３】この対策として、軸の負荷点と非接触軸受
けとの間にころがり軸受けを組み込み、ころがり軸受け
の内輪の内径と軸の外径との隙間を非接触軸受けの隙間
よりも小さく設定し、軸に対する大きな負荷の作用時
に、軸が非接触軸受けに接触する前に、ころがり軸受け
によって、支えられるようにした複合型の軸受け装置が
提案されている（１９８８年４月１０日発行・社団法人
日本機械学会編・株式会社工業調査会刊「工作機械の最
先端技術」の第４章「複合軸受による高速・高剛性
化」）。
けとの間にころがり軸受けを組み込み、ころがり軸受け
の内輪の内径と軸の外径との隙間を非接触軸受けの隙間
よりも小さく設定し、軸に対する大きな負荷の作用時
に、軸が非接触軸受けに接触する前に、ころがり軸受け
によって、支えられるようにした複合型の軸受け装置が
提案されている（１９８８年４月１０日発行・社団法人
日本機械学会編・株式会社工業調査会刊「工作機械の最
先端技術」の第４章「複合軸受による高速・高剛性
化」）。
【０００４】しかし、上記の軸受け装置の場合に、軸の
回転数がころがり軸受けの許容回転数よりも高いとき、
ころがり軸受けが焼き付き、破損の危険がある。また、
焼き付き状態に至らなくても、軸がころがり軸受けによ
って支持された時点から、ころがり運動支持に変化する
ため、非接触軸受けの滑らかな回転特性が得られず、加
工精度に悪影響をおよぼす。
回転数がころがり軸受けの許容回転数よりも高いとき、
ころがり軸受けが焼き付き、破損の危険がある。また、
焼き付き状態に至らなくても、軸がころがり軸受けによ
って支持された時点から、ころがり運動支持に変化する
ため、非接触軸受けの滑らかな回転特性が得られず、加
工精度に悪影響をおよぼす。
【０００５】
【発明の目的】したがって、本発明の目的は、非接触軸
受けおよびころがり軸受けを有する軸受け装置におい
て、軸に対する過負荷状態を検出し、過負荷状態に応じ
て必要な対策をとれるようにすることである。
受けおよびころがり軸受けを有する軸受け装置におい
て、軸に対する過負荷状態を検出し、過負荷状態に応じ
て必要な対策をとれるようにすることである。
【０００６】
【発明の解決手段】上記目的の下に、本発明は、非接触
軸受けおよびころがり軸受けを有する軸受け装置におい
て、ころがり軸受けの回転側の部分に環状の回転体を軸
に対して挿入状態で取り付け、ころがり軸受けの回転部
分および回転体のうちいずれかの内周面と軸の外周面と
の隙間を非接触軸受けの隙間よりも小さく設定し、軸と
ころがり軸受けとの隙間内の空気の摩擦抵抗力による回
転体の回転を回転センサーにより検出し、回転センサー
の出力をＦ／Ｖ変換器および信号レベル検出器によって
検出できるようにしている。
軸受けおよびころがり軸受けを有する軸受け装置におい
て、ころがり軸受けの回転側の部分に環状の回転体を軸
に対して挿入状態で取り付け、ころがり軸受けの回転部
分および回転体のうちいずれかの内周面と軸の外周面と
の隙間を非接触軸受けの隙間よりも小さく設定し、軸と
ころがり軸受けとの隙間内の空気の摩擦抵抗力による回
転体の回転を回転センサーにより検出し、回転センサー
の出力をＦ／Ｖ変換器および信号レベル検出器によって
検出できるようにしている。
【０００７】軸の回転中に、軸に過負荷がかかり偏心す
ると、その偏心量に比例して摩擦抵抗力が大きくなり、
回転体の回転速度は上がる。この回転速度が回転センサ
ーにより検出され、Ｆ／Ｖ変換器の信号レベルが次第に
高まってくる。これによって軸に対する過負荷状態が検
出できる。したがって、この過負荷状態に応じて、適切
な対策例えば非接触軸受けの支持力の制御や軸の回転数
の制御などが行える状態となる。
ると、その偏心量に比例して摩擦抵抗力が大きくなり、
回転体の回転速度は上がる。この回転速度が回転センサ
ーにより検出され、Ｆ／Ｖ変換器の信号レベルが次第に
高まってくる。これによって軸に対する過負荷状態が検
出できる。したがって、この過負荷状態に応じて、適切
な対策例えば非接触軸受けの支持力の制御や軸の回転数
の制御などが行える状態となる。
【０００８】
【実施例】図１および図２は、本発明の非接触軸受けの
過負荷状態検出装置１を示している。この過負荷状態検
出装置１は、複合型の軸受け装置２を前提として構成さ
れている。
過負荷状態検出装置１を示している。この過負荷状態検
出装置１は、複合型の軸受け装置２を前提として構成さ
れている。
【０００９】軸受け装置２は、例えば工作機械の主軸３
を非接触状態で支持するために、ハウジング４の内部で
例えば流体式の非接触軸受け５を備えている。この非接
触軸受け５は、軸３に挿入されており、軸３の外周面と
非接触軸受け５の内周面との間で間隔δ１の隙間６を形
成しており、この隙間６の空間に向けてハウジング４に
形成された流体ポート７から圧力流体８を供給すること
によって、軸３を非接触の状態で保持できるようになっ
ている。
を非接触状態で支持するために、ハウジング４の内部で
例えば流体式の非接触軸受け５を備えている。この非接
触軸受け５は、軸３に挿入されており、軸３の外周面と
非接触軸受け５の内周面との間で間隔δ１の隙間６を形
成しており、この隙間６の空間に向けてハウジング４に
形成された流体ポート７から圧力流体８を供給すること
によって、軸３を非接触の状態で保持できるようになっ
ている。
【００１０】また、上記ハウジング４の開口面側にカバ
ー９が取り付けられており、このカバー９によって、軸
３の非回転側支持部分つまりハウジング４に、焼き付き
防止用のころがり軸受け１０が軸３に対し非接触の挿入
状態で取り付けられている。なお、この非接触軸受け５
の両側開口部分は、ポケット１８を形成しており、排出
ポート１９に連なっている。
ー９が取り付けられており、このカバー９によって、軸
３の非回転側支持部分つまりハウジング４に、焼き付き
防止用のころがり軸受け１０が軸３に対し非接触の挿入
状態で取り付けられている。なお、この非接触軸受け５
の両側開口部分は、ポケット１８を形成しており、排出
ポート１９に連なっている。
【００１１】本発明の過負荷検出装置１は上記軸受け装
置２に組み込まれ、回転体１１、回転センサー１２、Ｆ
／Ｖ変換器１３および比較器１４によって構成されてい
る。
置２に組み込まれ、回転体１１、回転センサー１２、Ｆ
／Ｖ変換器１３および比較器１４によって構成されてい
る。
【００１２】回転体１１は、銅または砲金製で、筒状の
部分でころがり軸受け１０の回転側の内輪１０ａに圧入
などによって固定されており、その内周面で軸３の外周
面に対して前記間隔δ１よりも小さな間隔δ２の隙間１
６を形成した状態で、軸３に挿入されており、円周に沿
って等間隔で、回転センサー１２の検出特性に応じて凹
凸または反射率の異なる反射面あるいは磁性体などの被
検出体１５を有している。なお、軸３の外周面で回転体
１１の内周と対向する部分に必要に応じて等しいピッチ
の溝などが形成される。
部分でころがり軸受け１０の回転側の内輪１０ａに圧入
などによって固定されており、その内周面で軸３の外周
面に対して前記間隔δ１よりも小さな間隔δ２の隙間１
６を形成した状態で、軸３に挿入されており、円周に沿
って等間隔で、回転センサー１２の検出特性に応じて凹
凸または反射率の異なる反射面あるいは磁性体などの被
検出体１５を有している。なお、軸３の外周面で回転体
１１の内周と対向する部分に必要に応じて等しいピッチ
の溝などが形成される。
【００１３】そして前記回転センサー１２は、カバー９
の部分に取り付けられており、被検出体１５の凹凸、反
射面あるいは磁性体と対応して、静電容量式近接センサ
ー、光近接センサーまたは磁気近接センサーとして構成
されており、Ｆ／Ｖ変換器１３を介して比較器１４の一
方の入力端に接続されている。なお、比較器１４は、他
方の入力端で、基準設定器１７に接続されている。
の部分に取り付けられており、被検出体１５の凹凸、反
射面あるいは磁性体と対応して、静電容量式近接センサ
ー、光近接センサーまたは磁気近接センサーとして構成
されており、Ｆ／Ｖ変換器１３を介して比較器１４の一
方の入力端に接続されている。なお、比較器１４は、他
方の入力端で、基準設定器１７に接続されている。
【００１４】軸３の高速回転時に、非接触軸受け５の流
体ポート７に圧力流体８が供給され隙間６に噴射され
る。これによって、非接触軸受け５は、軸３を非接触の
状態で支持している。なお、隙間６から流出した圧力流
体８は、ポケット１８の内部に入り、排出ポート１９か
ら循環系に送り込まれる。
体ポート７に圧力流体８が供給され隙間６に噴射され
る。これによって、非接触軸受け５は、軸３を非接触の
状態で支持している。なお、隙間６から流出した圧力流
体８は、ポケット１８の内部に入り、排出ポート１９か
ら循環系に送り込まれる。
【００１５】軸３が回転すると、軸３と隙間内の空気と
の摩擦抵抗力により、ころがり軸受け１０は、内輪１０
ａ、球１０ｂおよび外輪１０ｃの相互間のころがり摩擦
抵抗と空気摩擦抵抗力との釣り合いのとれたある回転数
で回転する。
の摩擦抵抗力により、ころがり軸受け１０は、内輪１０
ａ、球１０ｂおよび外輪１０ｃの相互間のころがり摩擦
抵抗と空気摩擦抵抗力との釣り合いのとれたある回転数
で回転する。
【００１６】ここで、軸３に過負荷がかかると、軸３が
偏心するため、その部分の摩擦抵抗力が図４に示すよう
に、隙間１６の減少に反比例して大きくなるため、軸３
の全外周部分の摩擦抵抗力は大きくなり、この結果とし
て、ころがり軸受け１０の内輪１０ｃおよび回転体１１
の回転数は次第に高くなる。そして、最終的に、軸３が
回転体１１の内周面に接触すると、この時点で、ころが
り軸受け１０の内輪１０ａは、軸３の回転と同じ回転速
度で回転する。
偏心するため、その部分の摩擦抵抗力が図４に示すよう
に、隙間１６の減少に反比例して大きくなるため、軸３
の全外周部分の摩擦抵抗力は大きくなり、この結果とし
て、ころがり軸受け１０の内輪１０ｃおよび回転体１１
の回転数は次第に高くなる。そして、最終的に、軸３が
回転体１１の内周面に接触すると、この時点で、ころが
り軸受け１０の内輪１０ａは、軸３の回転と同じ回転速
度で回転する。
【００１７】この間に、回転センサー１２は、被検出体
１５を検出し、図３に例示するように、その検出時点で
長方形状の出力信号を発生し、Ｆ／Ｖ変換器１３に送り
込んでいる。もちろん、この回転センサー１２からの出
力信号の周波数は、回転体１１の回転数に比例して高く
なる。
１５を検出し、図３に例示するように、その検出時点で
長方形状の出力信号を発生し、Ｆ／Ｖ変換器１３に送り
込んでいる。もちろん、この回転センサー１２からの出
力信号の周波数は、回転体１１の回転数に比例して高く
なる。
【００１８】そこで、Ｆ／Ｖ変換器１３は、回転センサ
ー１２からの出力信号の周波数を電圧レベルに変換し、
比較器１４の一方の入力端に送り込む。比較器１４は、
他方の入力端で基準設定器１７により設定された基準電
圧と比較し、出力信号レベル≧基準電圧レベルとなった
ときに、例えば“Ｈ”レベルの出力信号を発生する。
ー１２からの出力信号の周波数を電圧レベルに変換し、
比較器１４の一方の入力端に送り込む。比較器１４は、
他方の入力端で基準設定器１７により設定された基準電
圧と比較し、出力信号レベル≧基準電圧レベルとなった
ときに、例えば“Ｈ”レベルの出力信号を発生する。
【００１９】したがって、この出力信号の有無によっ
て、軸３に対する過負荷状態が外部から確認でき、また
この出力信号で圧力流体８の圧力を制御したり、あるい
は軸３の回転数を制御することによって、非接触軸受け
５やころがり軸受け１０の焼き付きが未然に防止できる
ことになる。
て、軸３に対する過負荷状態が外部から確認でき、また
この出力信号で圧力流体８の圧力を制御したり、あるい
は軸３の回転数を制御することによって、非接触軸受け
５やころがり軸受け１０の焼き付きが未然に防止できる
ことになる。
【００２０】
【他の実施例】上記実施例は、回転体１１の筒状の軸け
部分の内周面と軸３の外周面との間で隙間１６を形成し
ているが、回転体１１が内輪１０ａの側面に対して接着
などの手段によって固定できれば、上記隙間１６は、軸
３の内周面と内輪１０ａとの内周面とで形成されること
になる。
部分の内周面と軸３の外周面との間で隙間１６を形成し
ているが、回転体１１が内輪１０ａの側面に対して接着
などの手段によって固定できれば、上記隙間１６は、軸
３の内周面と内輪１０ａとの内周面とで形成されること
になる。
【００２１】また、上記実施例は、軸３の外側部分にこ
ろがり軸受け１０を配置している関係から、回転体１１
は、内輪１０ａに固定されているが、軸３が筒状であっ
て、ころがり軸受け１０が筒状の軸３の内部に挿入され
ており、外輪１０ｃの部分で軸３の内周面と対向する支
持形態の場合に、外輪１０ｃの部分が軸３と共まわりす
る回転側となるため、回転体１１は、外輪１０ｃの部分
に取り付けられる。
ろがり軸受け１０を配置している関係から、回転体１１
は、内輪１０ａに固定されているが、軸３が筒状であっ
て、ころがり軸受け１０が筒状の軸３の内部に挿入され
ており、外輪１０ｃの部分で軸３の内周面と対向する支
持形態の場合に、外輪１０ｃの部分が軸３と共まわりす
る回転側となるため、回転体１１は、外輪１０ｃの部分
に取り付けられる。
【００２２】
【発明の効果】本発明では、軸に過負荷がかかったと
き、軸の周面が非接触型の軸受けの周面に接触する前
に、回転体が軸からの動圧の影響である回転数で回転
し、この状態がＦ／Ｖ変換器および比較器によって検出
できるため、軸に対する過負荷状態の検出が可能とな
る。したがって、ころがり軸受けが軸の高速回転の影響
を受けて焼き付くのを未然に防止できる。
き、軸の周面が非接触型の軸受けの周面に接触する前
に、回転体が軸からの動圧の影響である回転数で回転
し、この状態がＦ／Ｖ変換器および比較器によって検出
できるため、軸に対する過負荷状態の検出が可能とな
る。したがって、ころがり軸受けが軸の高速回転の影響
を受けて焼き付くのを未然に防止できる。
【図１】本発明の非接触軸受けの過負荷検出装置を軸受
け装置とともに示す断面図である。
け装置とともに示す断面図である。
【図２】回転体の正面図である。
【図３】回転センサーからの出力信号を横軸に時間、縦
軸に電圧レベルとして示すグラフである。
軸に電圧レベルとして示すグラフである。
【図４】軸の偏心量に対する摩擦抵抗力の変化を示すグ
ラフである。
ラフである。
１ 非接触軸受けの過負荷状態検出装置 ２ 軸受
け装置 ３ 軸 ４ ハウ
ジング ５ 非接触軸受け ６ 隙間 ７ 流体ポート ８ 圧力
流体 ９ カバー １０ ころ
がり軸受け １１ 回転体 １２ 回
転センサー １３ Ｆ／Ｖ変換器 １４ 比
較器 １５ 被検出体 １６ 隙
間 １７ 基準設定器
け装置 ３ 軸 ４ ハウ
ジング ５ 非接触軸受け ６ 隙間 ７ 流体ポート ８ 圧力
流体 ９ カバー １０ ころ
がり軸受け １１ 回転体 １２ 回
転センサー １３ Ｆ／Ｖ変換器 １４ 比
較器 １５ 被検出体 １６ 隙
間 １７ 基準設定器
Claims (2)
- 【請求項１】 軸を非接触軸受けにより支持するととも
に、軸の非回転側支持部分に焼き付き防止用のころがり
軸受けを軸に対して非接触状態で組み込んでなる軸受け
装置において、ころがり軸受けの回転側部分に環状の回
転体を軸に対して挿入状態で取り付け、ころがり軸受け
の回転側の部分および回転体のうちいずれかの周面と軸
の周面とに形成される隙間を軸の周面と非接触軸受けの
周面とによって形成される隙間よりも小さく設定し、さ
らに上記回転体に定位置の回転センサーを対向させ、こ
の回転センサーをＦ／Ｖ変換器および信号レベル検出器
に順次接続してなることを特徴とする非接触軸受けの過
負荷状態検出装置。 - 【請求項２】 回転センサーを近接センサーにより構成
し、回転体の周囲に近接センサーの検出特性に対応する
被検出体を組み込んでなることを特徴とする請求項１の
非接触軸受けの過負荷状態検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3112681A JP3071489B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 非接触軸受けの過負荷状態検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3112681A JP3071489B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 非接触軸受けの過負荷状態検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05187441A true JPH05187441A (ja) | 1993-07-27 |
| JP3071489B2 JP3071489B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=14592815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3112681A Expired - Lifetime JP3071489B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 非接触軸受けの過負荷状態検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3071489B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002541417A (ja) * | 1999-04-14 | 2002-12-03 | エス．エヌ．エール．ルールマン | エンコーダを有するボールベアリング |
| JP2007155734A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | General Electric Co <Ge> | マルチレンジ間隙測定システム及びそれを動作させる方法 |
| CN102158003A (zh) * | 2011-02-27 | 2011-08-17 | 江西中船航海仪器有限公司 | 一种空气磁力轴承电动机 |
| JP2015178901A (ja) * | 2014-03-11 | 2015-10-08 | エスカエフ・マニュティック・メシャトロニク | 回転式機械、軸受、及び当該回転式機械を製造するための方法 |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP3112681A patent/JP3071489B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002541417A (ja) * | 1999-04-14 | 2002-12-03 | エス．エヌ．エール．ルールマン | エンコーダを有するボールベアリング |
| JP2007155734A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | General Electric Co <Ge> | マルチレンジ間隙測定システム及びそれを動作させる方法 |
| CN102158003A (zh) * | 2011-02-27 | 2011-08-17 | 江西中船航海仪器有限公司 | 一种空气磁力轴承电动机 |
| JP2015178901A (ja) * | 2014-03-11 | 2015-10-08 | エスカエフ・マニュティック・メシャトロニク | 回転式機械、軸受、及び当該回転式機械を製造するための方法 |
| US10260557B2 (en) | 2014-03-11 | 2019-04-16 | Skf Magnetic Mechatronics | Rotary machine, bearing and method for manufacturing a rotary machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3071489B2 (ja) | 2000-07-31 |
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