WO2020090520A1 - 軸受装置 - Google Patents

軸受装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2020090520A1
WO2020090520A1 PCT/JP2019/041065 JP2019041065W WO2020090520A1 WO 2020090520 A1 WO2020090520 A1 WO 2020090520A1 JP 2019041065 W JP2019041065 W JP 2019041065W WO 2020090520 A1 WO2020090520 A1 WO 2020090520A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
bearing
heat flow
abnormality
output
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/041065
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
小池　孝誌
靖之 福島
勇介 澁谷
Original Assignee
Ntn株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018204867A external-priority patent/JP2020070861A/ja
Priority claimed from JP2018204868A external-priority patent/JP2020070862A/ja
Application filed by Ntn株式会社 filed Critical Ntn株式会社
Priority to DE112019005429.5T priority Critical patent/DE112019005429T5/de
Priority to CN201980071979.2A priority patent/CN113056620B/zh
Priority to KR1020217015959A priority patent/KR20210081410A/ko
Publication of WO2020090520A1 publication Critical patent/WO2020090520A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/522—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to load on the bearing, e.g. bearings with load sensors or means to protect the bearing against overload
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/525—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to temperature and heat, e.g. insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/527—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to vibration and noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/08—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles
    • F16C35/12—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles with ball or roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/04—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2233/00—Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration

Definitions

  • the present invention relates to a bearing device, and more particularly to a bearing device having a function of diagnosing a sign such as seizure of a bearing used for a spindle of a machine tool.
  • the spindle device of machine tools is required to detect the sign of a bearing abnormality before it occurs and prevent the bearing abnormality.
  • Patent Document 1 a heat buffer body sandwiched between two heat flow sensors (also referred to as a heat flux sensor) is fixed to a measurement target, The proper preload state of the bearing is diagnosed from the signals of the two heat flow sensors to determine the mounting state.
  • a sensor portion is provided in the outer ring spacer.
  • This sensor unit includes at least one of a vibration sensor, a temperature sensor, and a rotation speed sensor. An abnormal state of the bearing is detected from the at least one sensor signal.
  • Patent Document 3 In the abnormality diagnosing device for a rotating body described in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-93185 (Patent Document 3), a wave generated from the rotating body, a temperature of the rotating body, and a rotation speed are detected, and the abnormality diagnosis is performed based on the information. Do.
  • Patent Document 1 In the heat flow sensor described in Japanese Patent Laid-Open No. 2017-90318 (Patent Document 1), it may be difficult to determine the proper mounting state of the bearing.
  • a cooling medium passage is usually formed on the outer peripheral surface of the housing, and the spindle device is cooled by flowing the cooling medium therethrough.
  • the sensor part is fixed to the outer cylindrical surface of the housing near the cooling medium flow path, it is assumed that the heat flow sensor cannot accurately measure the heat generation due to the difference in the rotation speed and the preload of the bearing during operation.
  • Patent Document 1 a heat buffer is sandwiched between the first heat flow sensor and the second heat flow sensor, and the second heat exchanger is located on the side away from the housing. It has a structure in which a radiator is arranged on the heat flow sensor. This structure has many components, requires a space for arranging the sensor unit, and uses two heat flow sensors for one sensor unit, which increases the cost of the apparatus.
  • a cooling medium flow path is usually formed in the housing of the spindle device of the machine tool.
  • the bearing is cooled by flowing a cooling medium through the housing.
  • Patent Document 2 Since the metal parts such as the housing, the spacer, and the main shaft have large heat capacities, the temperature sensor attached to the outer ring spacer of JP2004-169756A (Patent Document 2) measures when abnormal heat generation occurs in the bearing. It takes time for the temperature of the target member to change, and it is difficult to quickly detect the abnormal state.
  • Patent Document 3 detects abnormal vibration due to bearing damage. However, since the vibration occurs due to the damage that occurs in the bearing, it is difficult for the vibration sensor of Patent Document 3 to early detect the sign of abnormality.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to be able to promptly and accurately detect a sign such as seizure of a bearing used in a main spindle of a machine tool or the like.
  • the object of the present invention is to provide a bearing device having various abnormality diagnosis functions.
  • the present disclosure relates to bearing devices.
  • the bearing device includes a first bearing including an inner ring, an outer ring, and a rolling element, a spacer that is disposed adjacent to the first bearing on a shaft supported by the first bearing, and includes a first spacer including an inner ring spacer and an outer ring spacer.
  • a first sensor arranged on the bearing or the spacer and a second sensor are provided.
  • the first sensor is a heat flow sensor
  • the second sensor includes at least one of a heat flow sensor, a vibration sensor, a temperature sensor, and a load sensor.
  • the bearing device further includes an abnormality diagnosis device that determines an abnormality based on the output of the first sensor and the output of the second sensor.
  • the second sensor includes at least one of a vibration sensor, a temperature sensor, and a load sensor.
  • the abnormality diagnosis device diagnoses an abnormality of the bearing based on the outputs of the first sensor and the second sensor and the rotation speed of the shaft.
  • the abnormality diagnosing device performs a diagnostic process based on a threshold value stored in the threshold value storage unit and a signal from the sensor unit including the first sensor and the second sensor. And a processing unit.
  • the threshold storage unit stores thresholds corresponding to each of the plurality of rotation speeds for each of the first sensor and the second sensor.
  • the diagnosis processing unit executes the abnormality diagnosis based on the output of the second sensor when the output of the first sensor does not exceed the threshold value corresponding to the first sensor stored in the threshold value storage unit. Otherwise, when the output of the first sensor exceeds the threshold value corresponding to the first sensor, the abnormality diagnosis is executed based on the output of the second sensor.
  • the threshold storage unit stores a coefficient for weighting the outputs of the first sensor and the second sensor according to the rotation speed.
  • the abnormality diagnosing apparatus determines the magnitude of the sum when the sum of the numbers obtained by multiplying the outputs of the first sensor and the output of the second sensor by the corresponding coefficients exceeds a preset threshold value. The corresponding abnormality diagnosis result is output.
  • the bearing device further includes a second bearing that supports the shaft together with the first bearing.
  • the first sensor is a first heat flow sensor provided corresponding to the first bearing.
  • the second sensor is a second heat flow sensor provided corresponding to the second bearing.
  • the abnormality diagnosis device detects whether or not an abnormality has occurred in a bearing portion including the first bearing and the second bearing, based on a difference in output between the first heat flow sensor and the second heat flow sensor or a difference in change rate of the output.
  • An abnormality determination unit is included.
  • first bearing and the second bearing respectively support the first portion and the second portion of the shaft that are spaced apart from each other.
  • the spacer is arranged between the first bearing and the second bearing.
  • the first heat flow sensor and the second heat flow sensor are arranged in the spacer.
  • the position where the first heat flow sensor is arranged in the spacer is closer to the first bearing than the position where the second heat flow sensor is arranged in the spacer.
  • the position where the second heat flow sensor is arranged in the spacer is closer to the second bearing than the position where the first heat flow sensor is arranged in the spacer.
  • the abnormality determination unit determines which of the first bearing and the second bearing has an abnormality based on the sign of the difference.
  • the bearing device includes N heat flow sensors.
  • the first heat flow sensor and the second heat flow sensor are two of the N heat flow sensors.
  • the abnormality determination unit is configured such that, before and after a predetermined time has elapsed, the amount of change in the output of the sensor group excluding the first heat flow sensor from the N heat flow sensors is larger than the first threshold value, and the output of the first heat flow sensor is Is smaller than the second threshold value which is less than or equal to the first threshold value, it is determined that a failure has occurred in the first heat flow sensor.
  • the present disclosure relates to a spindle device including any of the bearing devices described above.
  • the present invention it is possible to quickly and accurately detect a sign such as seizure of a bearing used for a spindle of a machine tool or the like.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining an abnormality diagnosis process executed by a diagnosis processing unit 16.
  • 3 is a schematic diagram of a list of sensor output threshold values for each rotation speed stored in the threshold value storage unit 17.
  • FIG. It is a figure which shows the example at the time of setting a some threshold value. It is a wave form diagram which shows an example of the time change of each sensor output and abnormality diagnostic level (E).
  • FIG. 6 is a diagram showing a list of weighting factors for each rotation speed stored in a threshold storage unit 17.
  • FIG. 6 is a block diagram of an abnormality diagnosis processing device according to a second embodiment. It is a flowchart for demonstrating the process which the diagnostic processing part 16A performs in the abnormality diagnostic processing apparatus 15A.
  • FIG. 11 is a sectional view showing a schematic configuration of a spindle device according to a third embodiment. It is an enlarged view of the left main part of FIG. It is a wave form diagram which shows the output example of two heat flow sensors at the time of bearing normal. It is a wave form diagram which shows the output example of two heat flow sensors at the time of bearing abnormality.
  • 11 is a block diagram of an abnormality determination unit 125 that determines an abnormality of a bearing from outputs of two heat flow sensors used in the third embodiment.
  • FIG. 16 is a block diagram of an abnormality determination unit 125B that determines a bearing abnormality from outputs of two heat flow sensors used in the fourth embodiment. It is a figure which shows the other structure of an abnormality determination part.
  • 19 is a flowchart for explaining a process executed by the processor 202 of FIG. 18. It is a flow chart for explaining processing which judges a sensor failure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a schematic configuration of a spindle device equipped with an abnormality diagnosis device.
  • the spindle device 1 is applied to, for example, a built-in motor type spindle device of a machine tool.
  • a motor (not shown) is incorporated in one end side of the main shaft 4 supported by the spindle device 1, and a cutting tool (not shown) such as an end mill is connected to the other end.
  • the main shaft 4 is rotatably supported by a plurality of bearings 5 a and 5 b provided in the housing 3 embedded in the inner diameter portion of the outer cylinder 7.
  • the bearing device 2 includes bearings 5a and 5b, a spacer 6, a sensor unit 9, and an abnormality diagnosis processing device 15.
  • the bearing 5a includes an inner ring 5ia, an outer ring 5ga, a rolling element Ta, and a cage Rta.
  • the bearing 5b includes an inner ring 5ib, an outer ring 5gb, a rolling element Tb, and a cage Rtb.
  • the spacer 6 is arranged adjacent to the bearings 5a and 5b on the main shaft 4 supported by the bearings 5a and 5b.
  • the bearing 5a supports the position Pa of the main shaft 4, and the bearing 5b supports the position Pb of the main shaft 4.
  • the position Pa and the position Pb are separated by the dimension of the spacer 6.
  • the spacer 6 includes an inner ring spacer 6i and an outer ring spacer 6g.
  • the inner ring 5ia of the bearing 5a and the inner ring 5ib of the bearing 5b, which are axially separated from each other, are fitted onto the main shaft 4 in an interference fit state (press fit state).
  • An inner ring spacer 6i is arranged between the inner rings 5ia-5ib, and an outer ring spacer 6g is arranged between the outer rings 5ga-5gb.
  • the bearing 5a is a rolling bearing in which a plurality of rolling elements Ta are arranged between the inner ring 5ia and the outer ring 5ga. A space between the rolling elements Ta is maintained by a retainer Rta.
  • the bearing 5b is a rolling bearing in which a plurality of rolling elements Tb are arranged between the inner ring 5ib and the outer ring 5gb. The rolling elements Tb are held at intervals by a cage Rtb.
  • the structure in which the main shaft 4 is supported by the two bearings 5a and 5b will be described as an example, but a structure in which the main shaft 4 is supported by two or more bearings may be used.
  • FIG. 2 is a block diagram showing details of the sensor unit 9 and the abnormality diagnosis processing device 15. 1 and 2, the sensor unit 9 is arranged in the inner ring spacer 6i or the outer ring spacer 6g (the outer ring spacer 6g in FIG. 1).
  • the sensor unit 9 includes a first sensor and a second sensor.
  • the first sensor is the heat flow sensor 10
  • the second sensor includes at least one of the vibration sensor 11, the temperature sensor 12, and the load sensor 13.
  • the second sensor may include a plurality of the vibration sensor 11, the temperature sensor 12, and the load sensor 13. That is, the sensor unit 9 includes at least one of the vibration sensor 11, the temperature sensor 12, and the load sensor 13 in addition to the heat flow sensor 10.
  • the rotation sensor 14 may be provided in the sensor unit 9 or may also serve as a rotation sensor for motor control attached to the motor of the main shaft.
  • the load sensor 13 When the load sensor 13 is a thin film sensor for measuring preload, it may be arranged so as to be sandwiched between the outer ring spacer 6g and the outer ring 5ga as shown at position 9c in FIG. As such a thin film sensor, for example, the thin film sensor described in JP-A-2014-071085 can be used.
  • the abnormality diagnosis processing device 15 diagnoses an abnormality of the bearing based on the outputs of the first sensor and the second sensor and the rotation speed N of the spindle 4.
  • the bearing device 2 uses two angular ball bearings as the bearings 5a and 5b.
  • An outer ring spacer 6g and an inner ring spacer 6i are inserted between the bearings 5a and 5b, and a preload is applied.
  • the sensor unit 9 is fixed in the vicinity of the bearings 5a and 5b which are sources of heat generation and vibration, for example, the outer ring spacer 6g.
  • the abnormality diagnosis processing device 15 is fixed to the outer ring spacer 6g, for example.
  • the abnormality diagnosis processing device 15 signal-processes the sensor signal SS from the sensor unit 9 and outputs the determination result JR.
  • the abnormality diagnosis processing device 15 makes an abnormality diagnosis using at least one signal from the vibration sensor 11, the temperature sensor 12, and the load sensor 13.
  • the spindle device 1 used under various conditions it is difficult to judge the abnormality and estimate the cause of the abnormality only by the signal of the heat flow sensor 10, but it is more accurate by grasping the state of the spindle device 1 using other sensors. It is possible to diagnose various abnormalities and estimate the causes of abnormalities.
  • the abnormality diagnosis processing device 15 has a function of diagnosing an abnormality from the sensor signal and outputting the judgment result JR. By disposing the abnormality diagnosis processing device 15 in the spacer 6 close to the sensor unit 9, the influence of electromagnetic noise can be reduced and the measurement accuracy can be improved.
  • the abnormality diagnosis processing device 15 diagnoses the threshold value storage unit 17 and the sensor signal SS from the sensor unit 9 based on the threshold value stored in the threshold value storage unit 17.
  • a diagnostic processing unit 16 that performs processing is included.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the abnormality diagnosis processing executed by the diagnosis processing unit 16.
  • the diagnosis processing unit 16 acquires a sensor signal from the heat flow sensor 10 and a sensor signal from the rotation sensor 14. Further, in steps S3 to S5, the diagnostic processing unit 16 acquires a sensor signal from at least one of the vibration sensor 11, the temperature sensor 12, and the load sensor 13.
  • the threshold value of each sensor output according to the rotation speed is stored in the threshold value storage unit 17 in advance.
  • the diagnosis processing unit 16 compares the threshold value of each sensor output corresponding to the rotation speed stored in the threshold value storage unit 17 with each sensor signal, and executes the abnormality diagnosis process.
  • step S7 If none of the sensor signals exceeds the corresponding threshold value in step S7 (NO in S7), the diagnosis processing unit 16 determines that there is no abnormality, and outputs the determination result JR "OK” in step S8.
  • step S7 when the sensor signal of the heat flow sensor 10 exceeds the corresponding threshold value and there is another sensor which also outputs the sensor signal exceeding the threshold value (YES in S7), the diagnosis processing unit 16 Determines that there is an abnormality, and outputs the determination result JR "NG” in step S9. For example, when the sensor output of the heat flow sensor 10 and at least one other sensor output exceed a preset threshold value, the diagnostic processing unit 16 outputs “NG” as the determination result JR.
  • FIG. 4 is a diagram showing a list of sensor output threshold values for each rotation speed stored in the threshold value storage unit 17.
  • the abnormality diagnosis processing device 15 if the output of the heat flow sensor 10 and the output item of at least one of the vibration sensor 11, the temperature sensor 12, and the load sensor 13 exceed the threshold value, the abnormality diagnosis processing device 15 will be described. Outputs the abnormality determination result.
  • the sensor output (H) of the heat flow sensor 10 As the sensor output items, as shown in order from the top in FIG. 4, the sensor output (H) of the heat flow sensor 10, the time change amount ( ⁇ H / ⁇ t) of the sensor output of the heat flow sensor 10, and the sensor output (L of the load sensor 13 (L ), The amount of time change of the sensor output of the load sensor 13 ( ⁇ L / ⁇ t), the sensor output of the temperature sensor 12 (T), the amount of time change of the sensor output of the temperature sensor 12 ( ⁇ T / ⁇ t), the sensor output of the vibration sensor 11 (V), the maximum value of the power spectrum of the vibration sensor 11 after frequency analysis or the integral value (Vf) in a specific frequency region is set.
  • the threshold values of these sensor output items are set in advance according to the rotation speed N, as shown in FIG.
  • the threshold storage unit 17 includes a plurality of rotation speeds corresponding to a plurality of rotation speeds for each of the first sensor (heat flow sensor 10) and the second sensor (sensor other than the heat flow sensor).
  • the threshold is not limited to a plurality of rotation speeds for each of the first sensor (heat flow sensor 10) and the second sensor (sensor other than the heat flow sensor).
  • the temperature sensor 12 which is one of the second sensors, it corresponds to the threshold value T 1 corresponding to the rotation speed N ⁇ 2000 (1 / min) and the rotation speed 2000 ⁇ N ⁇ 4000 (1 / min).
  • Threshold value T 2 threshold value T 3 corresponding to rotation speed 4000 ⁇ N ⁇ 6000 (1 / min), threshold value T 4 corresponding to rotation speed 6000 ⁇ N ⁇ 8000 (1 / min), rotation speed 8000
  • FIG. 5 is a diagram showing an example in which a plurality of threshold values are set.
  • FIG. 5 shows a list of threshold values when the threshold value at the rotation speed of 3000 min ⁇ 1 is divided into two stages. Although not shown, a plurality of threshold values are similarly set for other rotation speeds. Examples of logical formulas at the time of abnormality determination at this time are shown in (4) to (10) below.
  • Example of a logical expression that determines "normal” H ⁇ H 2L OR ⁇ H / ⁇ t ⁇ Ht 2L (4) Example of a logical expression that is judged as “suspect” (H 2L ⁇ H ⁇ H 2H OR Ht 2L ⁇ ⁇ H / ⁇ t ⁇ Ht 2H ) AND (L 2L ⁇ L ⁇ L 2H OR Lt 2L ⁇ ⁇ L / ⁇ t ⁇ Lt 2H ) ...
  • the raceway surface is damaged and heat is generated.
  • the estimation result such as "abnormal heat generation due to raceway surface damage" is output.
  • abnormality diagnosis processing example 2 In the abnormality diagnosis processing example 1, the case where the sensor output is simply compared with the threshold value corresponding to the sensor output has been described. Not limited to this, the sensor output of the heat flow sensor 10 and at least one other sensor output are weighted, and when the sum of these weights exceeds a preset threshold value, the determination result JR is abnormal. May be output. By providing a threshold value and a weighting coefficient according to the rotation speed, more accurate abnormality diagnosis suitable for the purpose of abnormality diagnosis can be performed.
  • the diagnostic processing unit 16 weights the output of the heat flow sensor 10 and the output of at least one of the vibration sensor 11, the temperature sensor 12, and the load sensor 13, and the sensor after the weighting calculation.
  • the total sum of outputs (abnormality diagnosis level (E)) exceeds a preset threshold value, the abnormality determination result is output.
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing an example of temporal changes in the output of each sensor and the abnormality diagnosis level (E).
  • FIG. 7 is a diagram showing a list of weighting factors for each rotation speed stored in the threshold storage unit 17.
  • the heat flow sensor output (H), the time change amount of the heat flow sensor output ( ⁇ H / ⁇ t), the load sensor output (L), and the time change amount of the load sensor are shown.
  • ( ⁇ L / ⁇ t), temperature sensor output (T), temperature sensor time change amount ( ⁇ T / ⁇ t), vibration sensor output (V), maximum value of power spectrum after frequency analysis of vibration sensor, or specific frequency region (Vf) is set as the integral value at.
  • the coefficients for weighting these sensor output items are set in advance according to the rotation speed.
  • the threshold storage unit 17 stores a coefficient for weighting the outputs of the first sensor (heat flow sensor 10) and the second sensor (sensors other than the heat flow sensor) according to the rotation speed.
  • the threshold value storage unit 17 stores the coefficient kh 1 corresponding to the rotation speed N ⁇ 2000 (min ⁇ 1 ) and the rotation speed 2000 ⁇ N ⁇ 4000 (min ⁇ coefficient kh 2 corresponding to 1), rotational speed 4000 ⁇ N ⁇ 6000 (coefficient kh 3 corresponding to min -1), the rotational speed 6000 ⁇ N ⁇ 8000 (coefficient kh 4 corresponding to min -1), the rotational speed 8000
  • the coefficient kh 5 corresponding to ⁇ N ⁇ 10000 (min ⁇ 1 ) and the coefficient kh 6 corresponding to the rotation speed N ⁇ 10000 (min ⁇ 1 ) are stored.
  • the threshold value storage unit 17 stores the coefficient kt 1 corresponding to the rotation speed N ⁇ 2000 (min ⁇ 1 ) and the rotation speed 2000 ⁇ N.
  • Coefficient kt 2 corresponding to ⁇ 4000 (min ⁇ 1 )
  • coefficient kt 3 corresponding to rotation speed 4000 ⁇ N ⁇ 6000 (min ⁇ 1 )
  • the coefficient kt 5 corresponding to the rotation speed 8000 ⁇ N ⁇ 10000 (min ⁇ 1 ) and the coefficient kt 6 corresponding to the rotation speed N ⁇ 10000 (min ⁇ 1 ) are stored.
  • equation (11) shows the calculation formula of the total sum (E) of the sensor outputs after the weighting calculation when the rotation speed N is less than 2000 min ⁇ 1 .
  • E H * kh 1 + ⁇ H / ⁇ t * kht 1 + L * kl 1 + ⁇ L / ⁇ t * klt 1 + T * kt 1 + ⁇ T / ⁇ t * ktt 1 + V * kv 1 + Vf * kvf 1 ... (11 )
  • E H * kh 1 + ⁇ H / ⁇ t * kht 1 + L * kl 1 + ⁇ L / ⁇ t * klt 1 + T * kt 1 + ⁇ T / ⁇ t * ktt 1 + V * kv 1 + Vf * kvf 1 ...
  • the abnormality diagnosis processing device 15 sets a threshold value Et in which the sum total (E) of the numbers obtained by multiplying the outputs of the first sensor and the outputs of the second sensor by the corresponding coefficients is preset.
  • Et H the abnormality diagnosis result corresponding to the magnitude of the total sum (E) is output.
  • Et L normal (Normal) is output as the abnormality diagnosis result
  • Et L ⁇ E ⁇ Et H the abnormality diagnosis result is required.
  • a caution may be output, and if E ⁇ Et H , a warning may be output as the abnormality diagnosis result.
  • the sensor unit including the heat flow sensor installed near the bearing is installed in the spacer to detect early signs of abnormal heat generation of the bearing. to enable. Further, by utilizing the heat flow sensor signal and other sensor signals mounted on the sensor unit for diagnosis, it is possible to improve the accuracy of the abnormality diagnosis result and to estimate the type of abnormal state of the bearing.
  • FIG. 8 is a block diagram of the abnormality diagnosis processing device according to the second embodiment.
  • the abnormality diagnosis processing device 15A shown in FIG. 8 further includes a power supply switch 18 in addition to the diagnosis processing unit 16A and the threshold value storage unit 17A.
  • the diagnosis processing unit 16A normally executes the abnormality diagnosis based on the rotation speed N indicated by the sensor signal SS1 of the heat flow sensor 10 and the sensor signal of the rotation sensor 14. At this time, if the diagnosis is "abnormal", the diagnosis processing unit 16A operates the power source changeover switch 18 by the power source ON command PON to supply the power source PWR to the vibration sensor 11, the temperature sensor 12, and the load sensor 13. Then, the diagnosis processing unit 16A acquires the sensor signals SS2 of the vibration sensor 11, the temperature sensor 12, and the load sensor 13, and executes more accurate abnormality diagnosis.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the processing executed by the diagnosis processing unit 16A in the abnormality diagnosis processing device 15A.
  • the diagnostic processing unit 16A acquires a sensor signal from the heat flow sensor 10 and a sensor signal from the rotation sensor 14. At this time, the diagnosis processing unit 16A keeps the power source changeover switch 18 in the OFF state.
  • step S13 the diagnostic processing unit 16A compares the threshold value corresponding to the heat flow sensor 10 stored in the threshold value storage unit 17 with the sensor signal of the heat flow sensor 10, and the spindle 4 is rotating. It is determined whether or not the sensor signal of the rotation sensor 14 indicates that.
  • step S14 when the sensor signal of the heat flow sensor 10 does not exceed the corresponding threshold value (NO in S14), the diagnosis processing unit 16A determines that there is no abnormality, and outputs the determination result JR "OK" in step S15. , And the process returns to steps S11 and S12.
  • step S14 when the sensor signal of the heat flow sensor 10 exceeds the corresponding threshold value (YES in S14), the diagnostic processing unit 16A tentatively determines that there is an abnormality, and in step S16 turns on the power supply switch 18 To control.
  • the power supply voltage is supplied to the vibration sensor 11, the temperature sensor 12, and the load sensor 13, and sensor signals can be obtained from these sensors.
  • the diagnostic processing unit 16A acquires a sensor signal from at least one of the vibration sensor 11, the temperature sensor 12, and the load sensor 13.
  • the threshold value of each sensor output corresponding to the rotation speed is stored in advance in the threshold value storage unit 17A.
  • the diagnosis processing unit 16A compares the threshold value stored in the threshold value storage unit 17A with each sensor signal, and executes the abnormality diagnosis process.
  • the diagnosis processing unit 16A determines that there is no abnormality, and outputs the determination result JR "OK" in step S23. After that, in step S24, the power source changeover switch 18 is controlled to be OFF, and the process is returned to steps S11 and S12.
  • the diagnosis processing unit 16A determines that there is an abnormality. At this time, the diagnostic processing unit 16A outputs the determination result JR of "NG" in step S22 and the estimation result of the abnormal state corresponding to the sensor whose sensor signal exceeds the threshold value, and then in steps S11 and S12. Return processing.
  • the diagnosis processing unit 16 corresponds to the output of the first sensor (heat flow sensor 10) corresponding to the first sensor stored in the threshold value storage unit 17.
  • the threshold value NO in S14
  • abnormality diagnosis based on the output of the second sensor at least one of the vibration sensor 11, the temperature sensor 12, and the load sensor 13
  • the first sensor When the output exceeds the threshold value corresponding to the first sensor (YES in S14), the abnormality diagnosis (S20) is executed based on the output of the second sensor.
  • the abnormality diagnosis processing example 1 and the abnormality diagnosis processing example 2 described in the first embodiment can be applied to the second embodiment.
  • the bearing device shown in the second embodiment has the same effects as those of the bearing device shown in the first embodiment, and further, by providing the power supply changeover switch 18 in the abnormality diagnosis processing device 15A, the vibration sensor 11, Power saving of the temperature sensor 12 and the load sensor 13 can be achieved.
  • FIG. 10 is a sectional view showing a schematic configuration of the spindle device according to the third embodiment.
  • 11 is an enlarged view of the left main part of FIG. FIG. 11 mainly shows the bearing device 130.
  • the spindle device 101 shown in FIG. 10 is used, for example, as a built-in motor type spindle device of a machine tool.
  • a motor 140 is incorporated at one end of the spindle 104 supported by the spindle device 101 for the machine tool spindle, and a cutting tool such as an end mill (not shown) is connected to the other end.
  • the spindle device 101 includes bearings 105a and 105b, a spacer 106 arranged adjacent to the bearings 105a and 105b, heat flow sensors 111a and 111b, a motor 140, and a bearing 116 arranged behind the motor.
  • the main shaft 104 is rotatably supported by a plurality of bearings 105 a and 105 b provided in a housing 103 embedded in the inner diameter portion of the outer cylinder 102.
  • the bearing 105a includes an inner ring 105ia, an outer ring 105ga, a rolling element Ta, and a cage Rta.
  • the bearing 105b includes an inner ring 105ib, an outer ring 105gb, a rolling element Tb, and a cage Rtb.
  • the spacer 106 includes an inner ring spacer 106i and an outer ring spacer 106g.
  • Heat flow sensors 111a and 111b for measuring heat flux are fixed to the inner diameter surface 106gA of the outer ring spacer 106g and face the outer diameter surface 106iA of the inner ring spacer 106i.
  • the inner ring 105ia of the bearing 105a and the inner ring 105ib of the bearing 105b, which are axially separated, are fitted to the main shaft 104 in an interference fit state (press fit state).
  • An inner ring spacer 106i is arranged between the inner rings 105ia-105ib, and an outer ring spacer 106g is arranged between the outer rings 105ga-105gb.
  • the bearing 105a is a rolling bearing in which a plurality of rolling elements Ta are arranged between the inner ring 105ia and the outer ring 105ga. A space between the rolling elements Ta is maintained by a retainer Rta.
  • the bearing 105b is a rolling bearing in which a plurality of rolling elements Tb are arranged between the inner ring 105ib and the outer ring 105gb. The rolling elements Tb are held at intervals by a cage Rtb.
  • the bearings 105a and 105b are bearings that can be preloaded by an axial force, and an angular ball bearing, a deep groove ball bearing, a tapered roller bearing, or the like can be used.
  • An angular contact ball bearing is used for the bearing device 130 shown in FIG. 11, and two bearings 105a and 105b are installed in a back surface combination (DB combination).
  • the structure in which the main shaft 104 is supported by the two bearings 105a and 105b will be described as an example, but a structure in which the main shaft 104 is supported by two or more bearings may be used.
  • the single-row rolling bearing 116 is a cylindrical roller bearing.
  • the bearings 105a and 105b which are angular ball bearings, support the radial load and axial load acting on the spindle device 101.
  • a single-row bearing 116 which is a cylindrical roller bearing, supports a radial load acting on the spindle device 101 for the machine tool spindle.
  • a cooling medium flow path G is formed in the housing 103. By flowing a cooling medium between the housing 103 and the outer cylinder 102, the bearings 105a and 105b can be cooled.
  • a lubricating oil supply passage is provided for cooling and lubricating the bearings 105a and 105b.
  • the lubricating oil is injected in the form of air oil or oil mist together with the air that conveys the lubricating oil from the discharge holes (nozzles).
  • the lubricating oil supply passage is not shown here. If grease-lubricated bearings are used as the bearings 105a and 105b, the lubricating oil supply passage is unnecessary.
  • the bearing 105a, the spacer 106, the bearing 105b, and the spacer 109 are sequentially inserted into the main shaft 104, and an initial preload is applied by tightening the nut 110.
  • the main shaft 104 to which the bearings 105a and 105b are attached is inserted into the housing 103 until the right side of the outer ring 105gb of the bearing 105b in FIG. 10 contacts the step portion 103a provided in the housing 103.
  • the main cover 104 is fixed to the housing 103 by pushing the outer ring 105ga of the left bearing 105a by the front lid 112.
  • a pushing force acts from the right outer ring 105gb to the outer ring spacer 106gb, and this force is transmitted to the outer ring 105ga, the rolling element Ta, and the inner ring 105ia in the bearing 105a, and also applies a preload to the left bearing 105a.
  • the preload applied to the bearings 105a and 105b is determined by the amount of movement limited by the dimensional difference in width between the outer ring spacer 106g and the inner ring spacer 106i, for example.
  • the inner ring 116a is axially positioned by the tubular member 115 fitted to the outer periphery of the main shaft 104 and the inner ring retainer 119.
  • the inner ring retainer 119 is prevented from coming off by a nut 120 screwed to the main shaft 104.
  • the outer ring 116b of the bearing 116 is sandwiched between the positioning member 121 fixed to the tubular member 115 and the positioning member 118 fixed to the inner ring retainer 119, and is integrated with the inner ring 116a in accordance with expansion and contraction of the main shaft 104. It is adapted to slide with respect to the member 117.
  • a motor 140 that drives the main shaft 104 is located at an intermediate position in the axial direction between the double-row bearings 105a and 105b and the single-row bearing 116 in the space 122 formed between the main shaft 104 and the outer cylinder 102.
  • the rotor 114 of the motor 140 is fixed to a cylindrical member 115 fitted to the outer circumference of the main shaft 104, and the stator 113 of the motor 140 is fixed to the inner peripheral portion of the outer cylinder 102.
  • Heat flow sensors 111a and 111b for measuring the heat flux are mounted on the spindle device 101 as the sensor unit 111.
  • one of the heat flow sensors 111a and 111b is fixed to the inner diameter surface 106gA of the outer ring spacer 106g, and the other surface faces the outer diameter surface 106iA of the inner ring spacer 106i. ..
  • the heat flow sensor 111a is arranged near the bearing 105a
  • the heat flow sensor 111b is arranged near the bearing 105b.
  • the temperature of the inner rings 105ia, 105ib and the outer rings 105ga, 105gb rises as the surface pressure between the rolling elements Ta, Tb of the bearings 105a, 105b and the raceways of the inner rings 105ia, 105ib and the outer rings 105ga, 105gb increases.
  • the heat initially generated between the rolling elements Ta, Tb and the raceways of the inner rings 105ia, 105ib and the outer rings 105ga, 105gb is transferred to the inner ring spacer 106i, the outer ring spacer 106g, the main shaft 104, and the housing 103.
  • the temperatures of the housing 103 and the outer ring spacer 106g having large heat capacities are delayed until they rise. Since the housing 103 is cooled, the temperature rise is further delayed.
  • the temperature of the inner rings 105ia, 105ib, the outer rings 105ga, 105gb, the spacer 106, etc. is measured and detected in order to detect the sign of seizure of the bearings 105a, 105b, there is a delay in the temperature rise. It is also assumed that it cannot be detected. In such a case, if the heat flow sensors 111a and 111b are used, the heat flow changes rapidly, so that rapid heat generation can be detected quickly.
  • the control device 150 that controls the motor 140 includes an abnormality determination unit 125 and a motor control unit 123.
  • the heat flow sensors 111a and 111b output output signals HSa and HSb to the abnormality determination unit 125, respectively.
  • FIG. 12 is a waveform diagram showing an output example of the heat flow sensor when the bearing is normal.
  • FIG. 13 is a waveform diagram showing an output example of the heat flow sensor when the bearing is abnormal. 12 and 13, the waveform of the output signal HSa of the heat flow sensor 111a is shown by a solid line, and the waveform of the output signal HSb of the heat flow sensor 111b is shown by a two-dot chain line.
  • the output signals HSa and HSb of the heat flow sensors 111a and 111b both show the same increasing tendency during the increase of the rotation speed, and when the rotation speed of the main shaft 104 becomes constant, time elapses. , The output signals HSa and HSb become stable.
  • the absolute value of the difference between the output signals HSa and HSb of the two heat flow sensors 111a and 111b or the absolute value of the difference between the signal change rates of the output signals HSa and HSb is set to a preset threshold width. If it exceeds, the determination accuracy is improved by determining the abnormality.
  • the absolute value of the difference between the two signals is used because the value of the difference may be positive or negative depending on which bearing has the abnormality. Instead of the absolute value, the difference may be squared.
  • one bearing 105a shows a sign of a temperature rise, and the output signal HSa of the heat flow sensor 111a rises sharply, whereas the heat flow sensor 111b of the other bearing 105b monitors.
  • the output signal HSb is normal and no increase in output is seen.
  • the two bearings 105a and 105b are rarely burnt at the same time, and one of the bearings is often burned. Therefore, at the time of abnormality, the output signals HSa and HSb show the tendency as shown in FIG. In this case, the output signal HSa first rises due to the burning of the bearing 105a, and the heat generation is transmitted, so that the output signal HSb starts to rise with a slight delay as shown at time T2. Note that one bearing 105a may be burned, and then the other bearing 105b may also be burned.
  • bearing device 130 corresponds to bearing portion 105 including at least first bearing 105a and second bearing 105b supporting main shaft 104, and first bearing 105a and second bearing 105b, respectively.
  • the first heat flow sensor 111a and the second heat flow sensor 111b, which are provided as described above, and the abnormality determination unit 125 that performs abnormality diagnosis of the bearing unit 105 are provided.
  • the abnormality determination unit 125 determines whether or not the bearing unit 105 has a difference in output
  • the first bearing 105a and the second bearing 105b respectively support a first portion (Pa in FIG. 11) and a second portion (Pb in FIG. 11) of the main shaft 104 that are separated from each other.
  • the bearing device 130 is further provided with a spacer 106 arranged between the first bearing 105a and the second bearing 105b and on which the first heat flow sensor 111a and the second heat flow sensor 111b are mounted.
  • the position where the first heat flow sensor 111a is arranged in the spacer 106 is closer to the first bearing 105a than the position where the second heat flow sensor 111b is arranged in the spacer 106, and the second heat flow sensor 111b is arranged in the spacer 106.
  • the position where the first heat flow sensor 111a is arranged is closer to the second bearing 105b than the position where the first heat flow sensor 111a is arranged in the spacer 106.
  • FIG. 14 is a block diagram of the abnormality determination unit 125 that determines the abnormality of the bearing from the outputs of the two heat flow sensors used in the third embodiment.
  • output signals HSa and HSb of two heat flow sensors 111a and 111b mounted inside spindle device 101 are input to abnormality determination unit 125.
  • the abnormality determination unit 125 includes a differential device D and a comparator C.
  • the differential device D receives the output signals (or the changing speeds of the output signals) HSa and HSb of the two heat flow sensors 111a and 111b, and calculates the differential output.
  • the comparator C compares the absolute value of the output of the differential device D with a preset criterion (threshold) JS.
  • the comparator C determines that the bearing is abnormal when the absolute value of the differential output is larger than the determination reference (threshold value) JS.
  • the abnormality determining unit 125 may further include a bearing specifying unit PJ that determines which of the bearings 105a and 105b has an abnormality or a sign of an abnormality.
  • the bearing specifying unit PJ can output the bearing specifying result to the outside. It is possible to specify which of the bearings 105a and 105b is abnormal or a sign of abnormality by the sign of the output of the differential device D.
  • the bearing identifying unit PJ may output the bearing identifying result only when the determination result by the comparator C indicates the abnormality or the presence of a sign of abnormality.
  • the abnormality determining unit 125 determines which of the first bearing and the second bearing has an abnormality based on the sign of the difference output from the differential device D in the bearing identifying unit PJ of FIG. To judge. Specifically, the bearing specifying unit PJ determines that an abnormality has occurred in the bearing 105a if HSa-HSb> 0 (sign is positive), and if HSa-HSb ⁇ 0 (sign is negative), the bearing 105b. It is determined that an abnormality has occurred in the.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of an abnormality determination unit 125A which is an improved example of FIG.
  • the comparator C of the abnormality determination unit 125A illustrated in FIG. 15 includes operation information MI (rotational speed of the motor 140, lubrication condition, cooling condition, etc.) of the spindle device 101. Sensor information, etc.).
  • the comparator C may determine the presence or absence of abnormality by further considering these pieces of information.
  • the motor control unit 123 of FIG. 10 reduces or stops the motor rotation speed so as not to cause seizure of the bearing, or It is also possible to take measures such as increasing the amount of lubricating oil supplied.
  • the abnormality determination unit 125 determines that the output signals HSa and HSb (or the change rates of the output signals HSa and HSb) of the two heat flow sensors 111a and 111b have a difference of a certain value or more, they are determined to be abnormal, one by one.
  • the determination accuracy can be improved rather than the determination of the output signals of the heat flow sensors 111a and 111b.
  • erroneous determination can be prevented and more accurate abnormality (prediction) detection can be performed.
  • two angular ball bearings are used as the bearings 105a and 105b, and the outer ring spacer 106g and the inner ring spacer 106i are inserted between the bearings to apply a preload.
  • heat flow sensors 111a and 111b are arranged near the bearings 105a and 105b, respectively.
  • the heat flow sensors 111a and 111b are arranged such that one surface is fixed to the inner diameter surface 106gA of the outer ring spacer 106g and the other surface is opposed to the inner rings 105ia and 105ib or the outer diameter surface 106iA of the inner ring spacer 106i.
  • the amount of heat generated from the bearings 105a and 105b increases as the rotation speed of the main shaft 104 of the spindle device 101 increases, and the temperature of the spacer 106 also rises. The value of the output signal also rises.
  • the third embodiment there is a difference in the output signals of the heat flow sensors 111a and 111b. If it is found, it is judged as abnormal. This makes it possible to prevent erroneous determination and make more accurate prediction determination. By applying such a determination method, it becomes possible to prevent the seizure of the bearings of the bearing device and the spindle device.
  • FIG. 16 is a diagram showing the structure of a bearing device 130A according to the fourth embodiment in which the main shaft is supported by four bearings.
  • the spindle device according to the fourth embodiment includes a bearing device 130A shown in FIG. 16 instead of the bearing device 130 in the configuration of the spindle device 101 shown in FIG.
  • spacers 131c and 131d and bearings 105c and 105d are added to both outer sides of the bearings 105a and 105b of the bearing device 130 of FIG.
  • the heat flow sensor 111c is arranged on the inner diameter surface 131gAc of the outer ring spacer 131gc of the added spacer 131c
  • the heat flow sensor 111d is arranged on the inner diameter surface 131gAd of the outer ring spacer 131gd of the added spacer 131d. Since the other structure is the same as that of FIG. 11, description thereof will be omitted.
  • the heat flow sensors are arranged for all the bearings in FIG. 16, the heat flow sensor may be arranged by designing or empirically selecting a bearing that easily causes an abnormality from a plurality of bearings. good.
  • FIG. 17 is a block diagram of an abnormality determination unit 125B that determines the abnormality of the bearing from the outputs of the two heat flow sensors used in the fourth embodiment.
  • the abnormality determination unit 125B shown in FIG. 17 further includes a differential unit D2, a comparator C2, and an OR circuit OR in addition to the configuration of the abnormality determination unit 125 shown in FIG.
  • the differential device D2 receives the output signals (or the changing speeds of the output signals) HSc and HSd of the added heat flow sensors 111c and 111d, and calculates their differential outputs.
  • the comparator C2 compares a preset judgment criterion (threshold value) JS with the absolute value of the differential output calculated by the differential device D2.
  • the OR circuit OR calculates the logical sum of the output signal of the comparator C and the output signal of the comparator C2. When either the comparator C or the comparator C2 detects an abnormality or the prediction of the abnormality, the OR circuit OR determines that there is an abnormality or an abnormality sign and outputs the determination result to the outside.
  • the bearing identifying unit PJ determines which of the bearings 105a, 105b, 105c, 105d is abnormal or a sign of abnormality.
  • the bearing identifying unit PJ has the sign of the output signal of the differential device D of the two heat flow sensors 111a and 111b, the sign of the output signal of the differential device D2 of the two heat flow sensors 111c and 111d, and the two comparators C and
  • the bearing in which the abnormality has occurred can be identified from the output signal of C2.
  • the output comparison of the heat flow sensors 111a and 111b monitoring the two center bearings 105a and 105b and the output comparison of the heat flow sensors 111c and 111d monitoring the two outer bearings 105c and 105d are abnormal.
  • the abnormality sign is determined, but the combination of the heat flow sensors 111a to 111d to be compared is not limited to this.
  • comparing the outputs of the heat flow sensors for monitoring the distant bearings with each other has less mutual influence, so that the measurement accuracy is improved.
  • the method of directly comparing the outputs of the two heat flow sensors was shown.
  • the average value of the output of each heat flow sensor may be calculated and then the respective output of each heat flow sensor and the average value may be compared, or a plurality of heat flow sensors may be compared.
  • the maximum output and the minimum output signals may be specified from the output of the sensor and compared with each other. By doing so, it is possible to prevent the erroneous determination when the outputs of the plurality of heat flow sensors start to capture the signs of abnormality.
  • the heat flow sensor is arranged on the inner surface 106gA, 131gAc, 131gAd of the non-rotating outer ring spacers 106g, 131gc, 131gd.
  • a structure may be employed in which the heat flow sensor is arranged on the non-rotating side track wheel (outer ring) of the bearings 105a to 105d, and the heat flow sensor faces the rotating wheel (inner ring).
  • the outer ring of the bearing is fixed and the inner ring is the rotating side as an example.
  • the present invention can be applied.
  • heat flow sensors are arranged in the vicinity of three or more bearings, which are heat sources, and the output signals of the plurality of heat flow sensors or the change rates of the output signals are compared, and the difference is set in advance. If it exceeds the judgment reference width (threshold value), it is judged as abnormal. Therefore, similar to the third embodiment, a more accurate predictive determination can be performed than the abnormality determination using one heat flow sensor.
  • the bearing identifying unit PJ can identify which of the three or more bearings is abnormal or indicates a sign of abnormality.
  • the configuration of the abnormality determination unit in FIGS. 14, 15, and 17 is shown in the case of being realized by hardware, but it may be realized by a microcomputer and software.
  • FIG. 18 is a diagram showing another configuration of the abnormality determination unit.
  • the abnormality determination units 125 and 125A are read by the A / D converter 201 that receives the output of the sensor unit 111, the processor (CPU) 202 that processes the conversion result of the A / D converter 201, and the processor 202. And a memory 203 for storing data during arithmetic processing of the processor 202.
  • FIG. 19 is a flow chart for explaining the processing executed by the processor 202 of FIG.
  • the abnormality determination methods executed in the third and fourth embodiments correspond to the bearing portion 105 including at least the first bearing 105a and the second bearing 105b supporting the shaft, and the first bearing 105a and the second bearing 105b, respectively. It is a method of determining an abnormality of the bearing device 130 including the first heat flow sensor 111a and the second heat flow sensor 111b provided.
  • the abnormality determination method executed by the processor 202 is step S51 of calculating the difference between the outputs of the first heat flow sensor 111a and the second heat flow sensor 111b or the difference between the change rates of the outputs, and in the bearing unit 5 based on the calculated difference. Steps S52 to S54 for detecting whether or not an abnormality has occurred are provided.
  • step S51 the processor 202 causes the difference in output
  • step S52 the processor 202 determines whether the calculated difference is larger than a threshold value. If the difference is larger than the threshold value (YES in S52), the processor 202 determines in step S53 that there is a bearing abnormality. If the difference does not exceed the threshold value (NO in S52), the processor 202 determines in step S54 that there is no bearing abnormality. When the determination in step S53 or step S54 is determined, the process is returned to the main routine in step S55.
  • FIG. 20 is a flow chart for explaining the process of determining a sensor failure.
  • the A / D converter shown in FIG. 18 converts the outputs of N (N is a natural number of 3 or more) sensors into digital values and sends them to the CPU 202 will be described.
  • N is a natural number of 3 or more
  • step S61 the CPU 202 acquires data D1 (1) to D1 (N) from the sensors 1 to N, respectively. Subsequently, a time waiting is performed in step S62 until the predetermined time ⁇ t elapses.
  • step S63 the CPU 202 acquires the data D2 (1) to D2 (N) from the sensors 1 to N, respectively.
  • step S64 the CPU 202 calculates differences ⁇ D (1) to ⁇ D (N) before and after the predetermined time ⁇ t elapses for each of the sensors 1 to N. Then, in the following process, it is checked whether or not there is a sensor in which only one of the differences ⁇ D (1) to ⁇ D (N) has a significantly smaller change amount than the other sensors.
  • the CPU 202 determines that the change amount of the output of the sensor group excluding the Mth heat flow sensor from the N heat flow sensors is greater than the first threshold value before and after the elapse of the predetermined time ⁇ t, and the Mth heat flow sensor When the amount of change in output is smaller than the second threshold value that is equal to or smaller than the first threshold value, it is determined that a failure has occurred in the Mth heat flow sensor. The details of this determination processing will be described below.
  • the variable M is initialized to 1 in step S65.
  • the average value AVE (M) is calculated for the group obtained by removing ⁇ D (M) from the differences ⁇ D (1) to ⁇ D (N).
  • ⁇ D (M) and AVE (M) it is possible to determine whether the change in sensor M is significantly less than other sensors.
  • the CPU 202 determines that the magnitude
  • the CPU 202 determines in step S68 that the sensor M has a failure, and advances the processing to step S69. At this time, the CPU 202 may turn on a warning lamp for notifying the occurrence of a failure, or may output a warning sound, a notification signal, or the like, if necessary. If the condition of step S67 is not satisfied, the CPU 202 advances the process to step S69 without executing the process of step S68.
  • the average value of the outputs of the sensors other than the sensor M is calculated in order to detect that the sensor M has less change than the other sensors. The output behavior may be evaluated. For example, maximum value, minimum value, variance, etc. may be used for evaluation.
  • step S69 If the variable M has not reached N in step S69, the variable M is incremented in step S70, and the processes of step S66 and subsequent steps are executed again. On the other hand, if the variable M has reached N in step S69, the process ends in step S71, and control is transferred to the main routine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

軸受装置（２）は、内輪（５ｉａ，５ｉｂ）、外輪（５ｇａ，５ｇｂ）および転動体（Ｔａ，Ｔｂ）を含む軸受（５ａ，５ｂ）と、軸受（５ａ，５ｂ）が支持する主軸（４）に軸受（５ａ，５ｂ）に隣接して配置され、内輪間座（６ｉ）および外輪間座（６ｇ）を含む間座（６）と、内輪間座（６ｉ）または外輪間座（６ｇ）に配置されるセンサユニット（９）とを備える。センサユニット（９）は、第１センサと、第２センサとを含む。第１センサは、熱流センサ（１０）であり、第２センサは、振動センサ（１１）、温度センサ（１２）、荷重センサ（１３）のうちの少なくともいずれか１つを含む。軸受装置（２）は、第１センサおよび第２センサの出力と、主軸（４）の回転速度（Ｎ）とに基づいて軸受の異常を診断する異常診断処理装置（１５）をさらに備える。

Description

軸受装置
　この発明は、軸受装置に関し、特に工作機械の主軸スピンドルなどに使用される軸受の焼付きなどの予兆を診断する機能を有する軸受装置に関する。
　工作機械のスピンドル装置では、軸受に異常が起こる前にその予兆を検出して、軸受の異常を未然に防ぐことが要求されている。
　特開２０１７－９０３１８号公報（特許文献１）に記載の組み付け状態の診断装置では、２つの熱流センサ（熱流束センサとも言う）の間に熱緩衝体を挟んだものを測定対象に固定し、２つの熱流センサの信号から軸受の適正な予圧状態を診断し、組み付け状態を判定する。
　特開２００４－１６９７５６号公報（特許文献２）に記載のセンサ付軸受装置では、外輪間座にセンサ部が設けられている。このセンサ部は、振動センサ、温度センサおよび回転速度センサのうち少なくとも１つを備える。この少なくとも１つのセンサ信号から軸受の異常状態が検出される。
　特開２００４－９３１８５号公報（特許文献３）に記載の回転体の異常診断装置では、回転体から発生する波動、回転体の温度および、回転速度を検出し、それらの情報を元に異常診断を行なう。
特開２０１７－９０３１８号公報 特開２００４－１６９７５６号公報 特開２００４－９３１８５号公報 特開２０１４－０７１０８５号公報
　特開２０１７－９０３１８号公報（特許文献１）に記載の熱流センサは、軸受の適正な組み付け状態を判定することが難しい場合がある。たとえば、工作機械のスピンドル装置には、通常、ハウジング外周面に冷却媒体流路が形成され、そこに冷却媒体を流すことによりスピンドル装置が冷却される。冷却媒体流路近傍のハウジング外径円筒面にセンサ部を固定した場合には、運転中の軸受の回転速度や予圧の違いによる発熱を熱流センサが正確に測定できないことも想定される。
　また、特開２０１７－９０３１８号公報（特許文献１）に記載されたセンサ部は、第１熱流センサと第２熱流センサの間に熱緩衝体を挟んでおり、ハウジングから離れた側の第２熱流センサの上には放熱体が配置された構造である。この構造では、構成要素が多く、センサ部を配するための空間を要するとともに１つのセンサ部に２つの熱流センサを使うため装置のコストアップになる。
　また、通常、工作機械のスピンドル装置のハウジングには冷却媒体流路が形成される。ハウジングに冷却媒体を流すことにより軸受が冷却される。工作機械のスピンドル装置の軸受診断用に適用する場合、ハウジングの外径円筒面にセンサ部を固定すると測定感度に影響し、正確な測定ができないことも想定される。
　ハウジング、間座、主軸などの金属部品の熱容量が大きいため、特開２００４－１６９７５６号公報（特許文献２）の外輪間座に取り付けた温度センサは、軸受に異常な発熱が生じた場合、測定対象部材に温度変化が生じるまでに時間を要し、速やかに異常状態を検出することが難しい。
　また、特開２００４－９３１８５号公報（特許文献３）の振動センサは、軸受損傷による異常振動を検出する。しかし、振動は軸受に生じた損傷が原因となって発生するので、特許文献３の振動センサは、異常の予兆を早期に検出することは難しい。
　この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、工作機械の主軸スピンドルなどに使用される軸受の焼付きなどの予兆を速やかに正確に検出することが可能な異常診断機能を備えた軸受装置を提供することである。
　本開示は、軸受装置に関する。軸受装置は、内輪、外輪および転動体を含む第１軸受と、第１軸受が支持する軸に第１軸受に隣接して配置され、内輪間座および外輪間座を含む間座と、第１軸受または間座に配置される第１センサと、第２センサとを備える。第１センサは、熱流センサであり、第２センサは、熱流センサ、振動センサ、温度センサ、荷重センサのうちの少なくともいずれか１つを含む。軸受装置は、第１センサの出力および第２センサの出力に基づいて異常を判定する異常診断装置をさらに備える。
　好ましくは、第２センサは、振動センサ、温度センサ、荷重センサのうちの少なくともいずれか１つを含む。異常診断装置は、第１センサおよび第２センサの出力と、軸の回転速度とに基づいて軸受の異常を診断する。
　より好ましくは、異常診断装置は、しきい値記憶部と、第１センサおよび第２センサを含むセンサユニットからの信号をしきい値記憶部が記憶するしきい値に基づいて診断処理を行なう診断処理部とを含む。
　さらに好ましくは、しきい値記憶部は、第１センサ、第２センサの各々について、複数の回転速度の各々に対応するしきい値を記憶する。
　さらに好ましくは、診断処理部は、第１センサの出力がしきい値記憶部が記憶する第１センサに対応するしきい値を超えない場合には、第２センサの出力に基づく異常診断を実行せず、第１センサの出力が第１センサに対応するしきい値を超えた場合に、第２センサの出力に基づいて異常診断を実行する。
　さらに好ましくは、しきい値記憶部は、回転速度に応じて第１センサおよび第２センサの出力に重みづけを行なうための係数を記憶する。
　より好ましくは、異常診断装置は、第１センサの出力および第２センサの出力の各々に対応する係数を乗じた数の総和が予め設定したしきい値を超えた場合に、総和の大きさに応じた異常診断結果を出力する。
　好ましくは、軸受装置は、軸を第１軸受とともに支持する第２軸受をさらに備える。第１センサは、第１軸受に対応して設けられた第１熱流センサである。第２センサは、第２軸受に対応して設けられた第２熱流センサである。異常診断装置は、第１熱流センサと第２熱流センサとの出力の差または出力の変化速度の差に基づいて、第１軸受および第２軸受を含む軸受部における異常の発生の有無を検出する異常判定部を含む。
　より好ましくは、第１軸受および第２軸受は、軸の互いに離間する第１部分および第２部分をそれぞれ支持する。
　さらに好ましくは、間座は、第１軸受と第２軸受との間に配置される。第１熱流センサおよび第２熱流センサは、間座に配置される。第１熱流センサが間座に配置される位置は、第２熱流センサが間座に配置される位置よりも、第１軸受に近い。第２熱流センサが間座に配置される位置は、第１熱流センサが間座に配置される位置よりも、第２軸受に近い。
　より好ましくは、異常判定部は、差の符号に基づいて、第１軸受、第２軸受のうちいずれの軸受に異常が発生したかを判断する。
　より好ましくは、Ｎを３以上の自然数とすると、軸受装置は、Ｎ個の熱流センサを備える。第１熱流センサおよび第２熱流センサは、Ｎ個の熱流センサのうちの２つである。異常判定部は、所定時間の経過前後において、Ｎ個の熱流センサから第１熱流センサを除いたセンサ群の出力の変化量が第１しきい値よりも大きく、かつ、第１熱流センサの出力の変化量が第１しきい値以下の第２しきい値よりも小さい場合には、第１熱流センサに故障が発生したと判定する。
　本開示は、他の局面では、上記いずれかの軸受装置を備える、スピンドル装置に関する。
　本発明によれば、工作機械の主軸スピンドルなどに使用される軸受の焼付きなどの予兆を速やかに正確に検出することができる。
異常診断装置を搭載したスピンドル装置の概略構成の断面図である。 センサユニット９および異常診断処理装置１５の詳細を示すブロック図である。 診断処理部１６が実行する異常診断処理を説明するためのフローチャートである。 しきい値記憶部１７に記憶される回転速度別のセンサ出力しきい値一覧の概略図を示す。 しきい値を複数個設定した場合の例を示す図である。 各センサ出力と異常診断レベル（Ｅ）の時間変化の一例を示す波形図である。 しきい値記憶部１７に記憶する回転速度別の重みづけ係数の一覧を示す図である。 実施の形態２に係る異常診断処理装置のブロック図である。 異常診断処理装置１５Ａにおいて診断処理部１６Ａが実行する処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３のスピンドル装置の概略構成を示す断面図である。 図１０の左側主要部の拡大図である。 軸受正常時の２つの熱流センサの出力例を示す波形図である。 軸受異常時の２つの熱流センサの出力例を示す波形図である。 実施の形態３で用いられる２つの熱流センサの出力から軸受の異常を判定する異常判定部１２５のブロック図である。 図１４の改良例である異常判定部１２５Ａの構成を示すブロック図である。 ４つの軸受で主軸を支持する実施の形態４の軸受装置１３０Ａの構造を示す図である。 実施の形態４で用いられる２つの熱流センサの出力から軸受の異常を判定する異常判定部１２５Ｂのブロック図である。 異常判定部の他の構成を示す図である。 図１８のプロセッサ２０２が実行する処理を説明するためのフローチャートである。 センサ故障を判定する処理を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
　［実施の形態１］
　図１は、異常診断装置を搭載したスピンドル装置の概略構成の断面図である。スピンドル装置１は、たとえば、工作機械のビルトインモータ方式のスピンドル装置に応用される。この場合、スピンドル装置１で支持されている主軸４の一方端側にはモータ（図示せず）が組み込まれ、他方端にはエンドミル等の切削工具（図示せず）が接続される。主軸４は、外筒７の内径部に埋設されたハウジング３に設けた複数の軸受５ａ，５ｂによって回転自在に支持される。
　実施の形態１に係る軸受装置２は、軸受５ａ，５ｂと、間座６と、センサユニット９と、異常診断処理装置１５とを備える。軸受５ａは、内輪５ｉａと、外輪５ｇａと、転動体Ｔａと、保持器Ｒｔａとを含む。軸受５ｂは、内輪５ｉｂと、外輪５ｇｂと、転動体Ｔｂと、保持器Ｒｔｂとを含む。間座６は、軸受５ａ，５ｂが支持する主軸４に軸受５ａ，５ｂに隣接して配置される。軸受５ａは、主軸４の位置Ｐａを支持し、軸受５ｂは、主軸４の位置Ｐｂを支持する。位置Ｐａと位置Ｐｂとは、間座６の寸法だけ離間した位置である。間座６は、内輪間座６ｉと、外輪間座６ｇとを含む。
　主軸４には、軸方向に離隔した軸受５ａの内輪５ｉａおよび軸受５ｂの内輪５ｉｂが締まり嵌め状態（圧入状態）で嵌合されている。内輪５ｉａ－５ｉｂ間には内輪間座６ｉが配置され、外輪５ｇａ－５ｇｂ間には外輪間座６ｇが配置される。
　軸受５ａは、内輪５ｉａと外輪５ｇａの間に複数の転動体Ｔａを配置した転がり軸受である。これら転動体Ｔａは、保持器Ｒｔａによって間隔が保持されている。軸受５ｂは、内輪５ｉｂと外輪５ｇｂの間に複数の転動体Ｔｂを配置した転がり軸受である。これら転動体Ｔｂは、保持器Ｒｔｂによって間隔が保持されている。
　ここでは、２つの軸受５ａ，５ｂで主軸４を支持する構造を例示して説明するが、２つ以上の軸受で主軸４を支持する構造であってもよい。
　図２は、センサユニット９および異常診断処理装置１５の詳細を示すブロック図である。図１、図２を参照して、センサユニット９は、内輪間座６ｉまたは外輪間座６ｇ（図１では外輪間座６ｇ）に配置される。センサユニット９は、第１センサと、第２センサとを含む。第１センサは、熱流センサ１０であり、第２センサは、振動センサ１１、温度センサ１２、荷重センサ１３のうちの少なくともいずれか１つを含む。第２センサは、振動センサ１１、温度センサ１２、荷重センサ１３のうちの複数を含んでもよい。すなわち、センサユニット９は、熱流センサ１０の他に、振動センサ１１、温度センサ１２、荷重センサ１３のうち少なくとも１つを含む。
　回転センサ１４は、センサユニット９に設けてもよいし、主軸のモータに取り付けられたモータ制御用の回転センサを兼用してもよい。
　荷重センサ１３が予圧を測定する薄膜センサである場合には、図１の位置９ｃに示すように外輪間座６ｇと外輪５ｇａとの間に挟まれるように配置してもよい。このような薄膜センサとして、たとえば特開２０１４－０７１０８５号公報に記載された薄膜センサを用いることができる。異常診断処理装置１５は、第１センサおよび第２センサの出力と、主軸４の回転速度Ｎとに基づいて軸受の異常を診断する。
　軸受装置２は、軸受５ａ，５ｂとして２つのアンギュラ玉軸受を用いている。軸受５ａ，５ｂの間に外輪間座６ｇ、内輪間座６ｉが挿入され、予圧が印加されている。軸受装置２において、発熱、振動源となる軸受５ａ，５ｂの近傍、たとえば、外輪間座６ｇにセンサユニット９が固定される。
　異常診断処理装置１５は、たとえば、外輪間座６ｇに固定される。異常診断処理装置１５は、センサユニット９からのセンサ信号ＳＳを信号処理し、判定結果ＪＲを出力する。
　熱流センサ１０を軸受発熱源（内外輪と転動体の接触部）近傍に配置することで、軸受５ａ，５ｂの発熱状態を速やかに検出することができる。この発熱が正常レベルか異常レベルかを正確に判断するために、異常診断処理装置１５は、振動センサ１１、温度センサ１２および、荷重センサ１３の少なくとも１つの信号を用いて異常診断する。様々な条件で使用されるスピンドル装置１において、熱流センサ１０の信号だけでは異常判断や異常の原因の推定は難しいが、スピンドル装置１の状態をその他のセンサを用いて把握することで、より正確な異常診断や異常の原因推定が可能である。
　また、異常診断処理装置１５は、センサ信号から異常診断し、その判定結果ＪＲを出力する機能を備える。異常診断処理装置１５をセンサユニット９に近い間座６に配置することにより、電磁ノイズの影響を低減し、測定精度を向上させることができる。
　好ましくは、図２に示すように、異常診断処理装置１５は、しきい値記憶部１７と、センサユニット９からのセンサ信号ＳＳをしきい値記憶部１７が記憶するしきい値に基づいて診断処理を行なう診断処理部１６とを含む。
　図３は、診断処理部１６が実行する異常診断処理を説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ１，Ｓ２において、診断処理部１６は、熱流センサ１０からセンサ信号を取得し、回転センサ１４からセンサ信号を取得する。またステップＳ３～Ｓ５において、診断処理部１６は、振動センサ１１、温度センサ１２、荷重センサ１３のうち少なくとも１つのセンサからセンサ信号を取得する。
　しきい値記憶部１７には、回転速度に応じた各センサ出力のしきい値が予め記憶されている。ステップＳ６において、診断処理部１６は、しきい値記憶部１７に記憶されている回転速度に応じた各センサ出力のしきい値と各センサ信号とを比較し、異常診断処理を実行する。
　ステップＳ７において、各センサ信号がいずれも対応するしきい値を超えない場合（Ｓ７でＮＯ）、診断処理部１６は異常なしと判定し、ステップＳ８において“ＯＫ”という判定結果ＪＲを出力する。一方、ステップＳ７において、熱流センサ１０のセンサ信号が対応するしきい値を超え、かつ他のセンサにもしきい値を超えるセンサ信号を出力するものがある場合（Ｓ７でＹＥＳ）、診断処理部１６は異常ありと判定し、ステップＳ９において“ＮＧ”という判定結果ＪＲを出力する。たとえば、熱流センサ１０のセンサ出力と、その他少なくとも１つのセンサ出力とが事前に設定したしきい値を超えた場合に診断処理部１６は判定結果ＪＲとして“ＮＧ”を出力する。
　以下に、図３のステップＳ６で実行される異常診断処理の例についていくつか説明する。
　（異常診断処理例１）
　図４は、しきい値記憶部１７に記憶される回転速度別のセンサ出力しきい値の一覧を示す図である。異常診断処理例１では、熱流センサ１０の出力、および振動センサ１１、温度センサ１２、荷重センサ１３のうち少なくとも１つのセンサの出力項目が、しきい値を超えた場合に異常診断処理装置１５が異常判定結果を出力する。
　センサ出力項目としては、図４に上から順に示すように、熱流センサ１０のセンサ出力（Ｈ）、熱流センサ１０のセンサ出力の時間変化量（ΔＨ／Δｔ）、荷重センサ１３のセンサ出力（Ｌ）、荷重センサ１３のセンサ出力の時間変化量（ΔＬ／Δｔ）、温度センサ１２のセンサ出力（Ｔ）、温度センサ１２のセンサ出力の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）、振動センサ１１のセンサ出力（Ｖ）、振動センサ１１の周波数解析後のパワースペクトルの最大値または、特定の周波数領域での積分値（Ｖｆ）が設定される。これらのセンサ出力項目のしきい値は図４に示すように、予め回転速度Ｎに応じて設定しておく。
　すなわち、図４に示すように、しきい値記憶部１７は、第１センサ（熱流センサ１０）、第２センサ（熱流センサ以外のセンサ）の各々について、複数の回転速度にそれぞれ対応する複数のしきい値を記憶する。
　熱流と温度について具体的説明する。第１センサである熱流センサ１０について、回転速度Ｎ＜２０００（１／ｍｉｎ）に対応するしきい値Ｈ１、回転速度２０００≦Ｎ＜４０００（１／ｍｉｎ）に対応するしきい値Ｈ２、回転速度４０００≦Ｎ＜６０００（１／ｍｉｎ）に対応するしきい値Ｈ３、回転速度６０００≦Ｎ＜８０００（１／ｍｉｎ）に対応するしきい値Ｈ４、回転速度８０００≦Ｎ＜１００００（１／ｍｉｎ）に対応するしきい値Ｈ５、回転速度Ｎ≧１００００（１／ｍｉｎ）に対応するしきい値Ｈ６を予め設定し、しきい値記憶部１７に記憶させる。また、第２センサの一つである温度センサ１２について、回転速度Ｎ＜２０００（１／ｍｉｎ）に対応するしきい値Ｔ１、回転速度２０００≦Ｎ＜４０００（１／ｍｉｎ）に対応するしきい値Ｔ２、回転速度４０００≦Ｎ＜６０００（１／ｍｉｎ）に対応するしきい値Ｔ３、回転速度６０００≦Ｎ＜８０００（１／ｍｉｎ）に対応するしきい値Ｔ４、回転速度８０００≦Ｎ＜１００００（１／ｍｉｎ）に対応するしきい値Ｔ５、回転速度Ｎ≧１００００（１／ｍｉｎ）に対応するしきい値Ｔ６を予め設定し、しきい値記憶部１７に記憶させる。
　例えば、回転速度が３０００ｍｉｎ－１における異常判定の論理式の例を以下（１）～（３）に３つ示す。
（H≧H2　OR　ΔH/Δt≧Ht2)　AND　(L≧L2　OR　ΔL/Δt≧Lt2)　…（１）
（H≧H2　OR　ΔH/Δt≧Ht2)　AND　(T≧T2　OR　ΔT/Δt≧Tt2)　…（２）
（H≧H2　OR　ΔH/Δt≧Ht2)　AND　(V≧V2　OR　Vf≧Vf2)　…（３）
　また、しきい値記憶部１７で予め記憶しておくしきい値を、回転速度領域の中で複数個設定し、異常診断のレベルに応じて「正常」「要注意」「警告」等の異常判定結果を出力してもよい。図５は、しきい値を複数個設定した場合の例を示す図である。図５には、回転速度３０００ｍｉｎ－１におけるしきい値を２段階に分けた場合のしきい値の一覧が示される。図示しないが、他の回転速度についても、同様に複数個のしきい値が設定される。このときの異常判定時の論理式の例を以下（４）～（１０）に示す。
　「正常」と判断する論理式の例
H＜H2L　OR　ΔH/Δt＜Ht2L　　…（４）
　「要注意」と判断する論理式の例
(H2L≦H＜H2H　OR　Ht2L≦ΔH/Δt＜Ht2H)　AND　(L2L≦L＜L2H　OR　Lt2L≦ΔL/Δt＜Lt2H)　　…（５）
(H2L≦H＜H2H　OR　Ht2L≦ΔH/Δt＜Ht2H)　AND　(T2L≦T＜T2H　OR　Tt2L≦ΔT/Δt＜Tt2H)　　…（６）
(H2L≦H＜H2H　OR　Ht2L≦ΔH/Δt＜Ht2H)　AND　(V2L≦V＜V2H　OR　Vf2L≦Vf＜Vf2H)　　…（７）
　「警告」と判断する論理式の例
(H2H≦H　OR　Ht2H≦ΔH/Δt)　AND　(L2H≦L　OR　Lt2H≦ΔL/Δt)　　…（８）
(H2H≦H　OR　Ht2H≦ΔH/Δt)　AND　(T2H≦T　OR　Tt2H≦ΔT/Δt)　　…（９）
(H2H≦H　OR　Ht2H≦ΔH/Δt)　AND　(V2H≦V　OR　Vf2H≦Vf)　　…（１０）
　また、熱流センサ１０とその他のセンサの出力の組み合わせによって、軸受の損傷状態や損傷の原因を推定し、その推定結果を出力してもよい。たとえば、主軸の先端に取り付けられた加工工具から過大荷重が入力された場合、軸受の転動体と内輪及び外輪の接触面圧が上昇し、発熱が生じる。熱流センサ１０と荷重センサ１３の組み合わせで異常判定が出た場合では、「過大荷重による異常発熱」と推定結果を出力する。
　また、軸受の潤滑不良や異物混入等に起因して生じる軌道面の面荒れが進行すると軌道面が損傷し発熱が生じる。たとえば、熱流センサ１０と振動センサ１１の組み合わせで異常判定が出た場合では、「軌道面損傷による異常発熱」等の推定結果を出力する。
　（異常診断処理例２）
　異常診断処理例１では、センサ出力をそのセンサ出力に対応するしきい値と単純に比較する場合について説明した。これに限らず、熱流センサ１０のセンサ出力およびその他少なくとも１つのセンサ出力に重みづけをして、それらの総和が事前に設定したしきい値を超えた場合に、異常である旨の判定結果ＪＲを出力してもよい。回転速度に応じたしきい値および重みづけの係数を設けることによって、異常診断の目的に適したより正確な異常診断ができる。
　具体的には、診断処理部１６は、熱流センサ１０の出力と、振動センサ１１、温度センサ１２、荷重センサ１３のうち少なくとも１つのセンサの出力に重みづけをして、重みづけ計算後のセンサ出力の総和（異常診断レベル（Ｅ））が事前に設定したしきい値を超えた場合に異常判定結果を出力するように構成される。
　図６は、各センサ出力と異常診断レベル（Ｅ）の時間変化の一例を示す波形図である。図７は、しきい値記憶部１７に記憶する回転速度別の重みづけ係数の一覧を示す図である。
　図７に上から順に示すように、重みづけ係数の項目として、熱流センサ出力（Ｈ）、熱流センサ出力の時間変化量（ΔＨ／Δｔ）、荷重センサ出力（Ｌ）、荷重センサの時間変化量（ΔＬ／Δｔ）、温度センサ出力（Ｔ）、温度センサの時間変化量（ΔＴ／Δｔ）、振動センサ出力（Ｖ）、振動センサの周波数解析後のパワースペクトルの最大値または、特定の周波数領域での積分値を（Ｖｆ）を設定する。これらのセンサ出力項目の重みづけ用の係数は予め回転速度に応じて設定しておく。
　図７に示すように、しきい値記憶部１７は、回転速度に応じて第１センサ（熱流センサ１０）および第２センサ（熱流センサ以外のセンサ）の出力に重みづけを行なうための係数を記憶する。
　具体的には、第１センサである熱流センサ１０について、しきい値記憶部１７は、回転速度Ｎ＜２０００（ｍｉｎ－１）に対応する係数ｋｈ１、回転速度２０００≦Ｎ＜４０００（ｍｉｎ－１）に対応する係数ｋｈ２、回転速度４０００≦Ｎ＜６０００（ｍｉｎ－１）に対応する係数ｋｈ３、回転速度６０００≦Ｎ＜８０００（ｍｉｎ－１）に対応する係数ｋｈ４、回転速度８０００≦Ｎ＜１００００（ｍｉｎ－１）に対応する係数ｋｈ５、回転速度Ｎ≧１００００（ｍｉｎ－１）に対応する係数ｋｈ６を記憶する。
　また、第２センサの一つである温度センサ１２について代表的に説明すると、しきい値記憶部１７は、回転速度Ｎ＜２０００（ｍｉｎ－１）に対応する係数ｋｔ１、回転速度２０００≦Ｎ＜４０００（ｍｉｎ－１）に対応する係数ｋｔ２、回転速度４０００≦Ｎ＜６０００（ｍｉｎ－１）に対応する係数ｋｔ３、回転速度６０００≦Ｎ＜８０００（ｍｉｎ－１）に対応する係数ｋｔ４、回転速度８０００≦Ｎ＜１００００（ｍｉｎ－１）に対応する係数ｋｔ５、回転速度Ｎ≧１００００（ｍｉｎ－１）に対応する係数ｋｔ６を記憶する。
　例として、回転速度Ｎが２０００ｍｉｎ－１未満のときの重みづけ計算後のセンサ出力の総和（Ｅ）の計算式を式（１１）に示す。
E=H*kh1+ΔH/Δt*kht1+L*kl1+ΔL/Δt*klt1+T*kt1+ΔT/Δt*ktt1+V*kv1+Vf*kvf1　　…（１１）
　好ましくは、図６に示すように、異常診断処理装置１５は、第１センサの出力および第２センサの出力にそれぞれ対応する係数を乗じた数の総和（Ｅ）が予め設定したしきい値ＥｔＬ，ＥｔＨを超えた場合に、総和（Ｅ）の大きさに応じた異常診断結果を出力する。たとえば、総和（Ｅ）の大きさがしきい値ＥｔＬを超えない場合には、異常診断結果として正常（Ｎｏｒｍａｌ）を出力し、ＥｔＬ≦Ｅ＜ＥｔＨである場合には、異常診断結果として要注意（Ｃａｕｔｉｏｎ）を出力し、Ｅ≧ＥｔＨである場合には、異常診断結果として警告（Ｗａｒｎｉｎｇ）を出力するようにしても良い。
　以上説明したように、実施の形態１に示した軸受装置では、軸受近傍に設置した熱流センサを含むセンサユニットを間座に設置することで、軸受の異常発熱の予兆を早期に検出することを可能にする。また、熱流センサ信号とセンサユニットに搭載した他のセンサ信号を診断に利用することによって、異常診断結果の精度を高めるとともに、軸受の異常状態の種類を推定することができる。
　［実施の形態２］
　実施の形態２では、実施の形態１で説明した異常診断処理装置の改良例を説明する。図１に示したスピンドル装置１および軸受装置２の構成については、実施の形態２でも共通する。
　図８は、実施の形態２に係る異常診断処理装置のブロック図である。図８に示す異常診断処理装置１５Ａは、診断処理部１６Ａ、しきい値記憶部１７Ａに加えて、電源切替スイッチ１８をさらに備える。
　診断処理部１６Ａは、平常時は、熱流センサ１０のセンサ信号ＳＳ１、および回転センサ１４のセンサ信号が示す回転速度Ｎに基づいて、異常診断を実行する。このときに「異常」と診断された場合、診断処理部１６Ａは、電源ＯＮ指令ＰＯＮによって電源切替スイッチ１８を作動させ、振動センサ１１、温度センサ１２、および荷重センサ１３に電源ＰＷＲを供給する。そして診断処理部１６Ａは、振動センサ１１、温度センサ１２、および荷重センサ１３のセンサ信号ＳＳ２を取得し、より正確な異常診断を実行する。
　異常診断処理装置１５Ａに電源切替スイッチ１８を設けることで、振動センサ１１、温度センサ１２、荷重センサ１３の省電力化を図ることができる。
　図９は、異常診断処理装置１５Ａにおいて診断処理部１６Ａが実行する処理を説明するためのフローチャートである。
　まず、ステップＳ１１，Ｓ１２において、診断処理部１６Ａは、熱流センサ１０からセンサ信号を取得し、回転センサ１４からセンサ信号を取得する。このときは、診断処理部１６Ａは、電源切替スイッチ１８をＯＦＦ状態としている。
　ステップＳ１３において、診断処理部１６Ａは、しきい値記憶部１７に記憶されている熱流センサ１０に対応するしきい値と熱流センサ１０のセンサ信号とを比較するとともに、主軸４が回転していることを回転センサ１４のセンサ信号が示すか否かを判定する。
　ステップＳ１４では、熱流センサ１０のセンサ信号が対応するしきい値を超えない場合（Ｓ１４でＮＯ）、診断処理部１６Ａは異常なしと判定し、ステップＳ１５において“ＯＫ”という判定結果ＪＲを出力し、再びステップＳ１１，Ｓ１２の処理に戻る。
　一方、ステップＳ１４において、熱流センサ１０のセンサ信号が対応するしきい値を超えている場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、診断処理部１６Ａは異常ありと仮判定しステップＳ１６において電源切替スイッチ１８をＯＮ状態に制御する。
　すると、振動センサ１１、温度センサ１２、荷重センサ１３に電源電圧が供給されこれらのセンサからセンサ信号を得ることが可能となる。ステップＳ１７～Ｓ１９において、診断処理部１６Ａは、振動センサ１１、温度センサ１２、荷重センサ１３のうち少なくとも１つのセンサからセンサ信号を取得する。
　しきい値記憶部１７Ａには、回転速度に応じた各センサ出力のしきい値が予め記憶されている。ステップＳ２０において、診断処理部１６Ａは、しきい値記憶部１７Ａに記憶されているしきい値と各センサ信号とを比較し、異常診断処理を実行する。
　ステップＳ２１において、各センサ信号がいずれも対応するしきい値を超えない場合（Ｓ２１でＮＯ）、診断処理部１６Ａは異常なしと判定し、ステップＳ２３において“ＯＫ”という判定結果ＪＲを出力し、その後ステップＳ２４において電源切替スイッチ１８をＯＦＦに制御し、ステップＳ１１，Ｓ１２に処理を戻す。一方、ステップＳ２１において熱流センサ１０以外の他のセンサにもしきい値を超えるセンサ信号を出力するセンサがある場合（Ｓ２１でＹＥＳ）、診断処理部１６Ａは異常ありと判定する。このとき診断処理部１６Ａは、ステップＳ２２において“ＮＧ”という判定結果ＪＲを出力するとともに、センサ信号がしきい値を超えたセンサに対応する異常状態の推定結果を出力し、ステップＳ１１，Ｓ１２に処理を戻す。
　すなわち、図８のブロック図および図９のフローチャートに示すように、診断処理部１６は、第１センサ（熱流センサ１０）の出力がしきい値記憶部１７が記憶する第１センサに対応するしきい値を超えない場合（Ｓ１４でＮＯ）には、第２センサ（振動センサ１１、温度センサ１２、荷重センサ１３のうち少なくとも１つ）の出力に基づく異常診断を実行せず、第１センサの出力が第１センサに対応するしきい値を超えた場合（Ｓ１４でＹＥＳ）に、第２センサの出力に基づいて異常診断（Ｓ２０）を実行する。
　異常診断処理については、実施の形態１で説明した異常診断処理例１、異常診断処理例２を実施の形態２にも適用することができる。
　実施の形態２に示した軸受装置では、実施の形態１に示した軸受装置と同様な効果が得られるとともに、さらに、異常診断処理装置１５Ａに電源切替スイッチ１８を設けることで、振動センサ１１、温度センサ１２、荷重センサ１３の省電力化を図ることができる。
　［実施の形態３］
　実施の形態１、２では、熱流センサと他のセンサとを組み合わせたが、熱流センサ同士を組み合わせることによって異常判定の精度を向上させることも可能である。
　図１０は、実施の形態３のスピンドル装置の概略構成を示す断面図である。図１１は、図１０の左側主要部の拡大図である。図１１には主として軸受装置１３０が示される。
　図１０に示すスピンドル装置１０１は、たとえば、工作機械のビルトインモータ方式のスピンドル装置として使用される。この場合、工作機械主軸用のスピンドル装置１０１で支持されている主軸１０４の一端側にはモータ１４０が組み込まれ、他端側には図示しないエンドミル等の切削工具が接続される。
　スピンドル装置１０１は、軸受１０５ａ，１０５ｂと、軸受１０５ａ，１０５ｂに隣接して配置される間座１０６と、熱流センサ１１１ａ、１１１ｂと、モータ１４０と、モータ後方に配置される軸受１１６とを備える。主軸１０４は、外筒１０２の内径部に埋設されたハウジング１０３に設けた複数の軸受１０５ａ，１０５ｂによって回転自在に支持される。軸受１０５ａは、内輪１０５ｉａと、外輪１０５ｇａと、転動体Ｔａと、保持器Ｒｔａとを含む。軸受１０５ｂは、内輪１０５ｉｂと、外輪１０５ｇｂと、転動体Ｔｂと、保持器Ｒｔｂとを含む。間座１０６は、内輪間座１０６ｉと、外輪間座１０６ｇとを含む。
　熱流束を測定する熱流センサ１１１ａ、１１１ｂは、外輪間座１０６ｇの内径面１０６ｇＡに固定され、内輪間座１０６ｉの外径面１０６ｉＡに対向する。
　主軸１０４には、軸方向に離隔した軸受１０５ａの内輪１０５ｉａおよび軸受１０５ｂの内輪１０５ｉｂが締まり嵌め状態（圧入状態）で嵌合されている。内輪１０５ｉａ－１０５ｉｂ間には内輪間座１０６ｉが配置され、外輪１０５ｇａ－１０５ｇｂ間には外輪間座１０６ｇが配置される。
　軸受１０５ａは、内輪１０５ｉａと外輪１０５ｇａの間に複数の転動体Ｔａを配置した転がり軸受である。これら転動体Ｔａは、保持器Ｒｔａによって間隔が保持されている。軸受１０５ｂは、内輪１０５ｉｂと外輪１０５ｇｂの間に複数の転動体Ｔｂを配置した転がり軸受である。これら転動体Ｔｂは、保持器Ｒｔｂによって間隔が保持されている。
　軸受１０５ａ，１０５ｂは、軸方向の力で予圧を付与することが可能な軸受であり、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、またはテーパころ軸受等を用いることができる。図１１に示す軸受装置１３０にはアンギュラ玉軸受が用いられ、２個の軸受１０５ａ，１０５ｂが背面組み合わせ（ＤＢ組み合わせ）で設置されている。
　ここでは、２つの軸受１０５ａ，１０５ｂで主軸１０４を支持する構造を例示して説明するが、２つ以上の軸受で主軸１０４を支持する構造であってもよい。
　単列の転がり軸受１１６は、円筒ころ軸受である。アンギュラ玉軸受である軸受１０５ａ，１０５ｂにより、スピンドル装置１０１に作用するラジアル方向の荷重およびアキシアル方向の荷重が支持される。円筒ころ軸受である単列の軸受１１６により、工作機械主軸用のスピンドル装置１０１に作用するラジアル方向の荷重が支持される。
　ハウジング１０３には冷却媒体流路Ｇが形成される。ハウジング１０３と外筒１０２との間に冷却媒体を流すことにより、軸受１０５ａ，１０５ｂを冷却することができる。
　また、軸受１０５ａ，１０５ｂの冷却と潤滑のために潤滑油供給路が設けられる。潤滑油は、吐出孔（ノズル）から潤滑油を搬送するエアとともに、エアオイルまたはオイルミストの状態で噴射される。なお、ここでは潤滑油供給路は図示しない。なお、軸受１０５ａ，１０５ｂとしてグリース潤滑の軸受を用いた場合には、潤滑油供給路は不要である。
　組立時には、初めに主軸１０４に対して軸受１０５ａ、間座１０６、軸受１０５ｂ、間座１０９が順に挿入され、ナット１１０を締めることによって初期予圧が与えられる。その後、図１０における軸受１０５ｂの外輪１０５ｇｂの右側がハウジング１０３に設けた段差部１０３ａに当たるまで軸受１０５ａ，１０５ｂが取り付けられた主軸１０４がハウジング１０３に挿入される。その後、前蓋１１２によって、左側の軸受１０５ａの外輪１０５ｇａを押すことで主軸１０４がハウジング１０３に固定される。
　ナット１１０を締め付けることにより間座１０９を介して軸受１０５ｂの内輪１０５ｉｂの端面に力が作用し、内輪１０５ｉｂが内輪間座１０６ｉに向けて押される。この力は、内輪１０５ｉｂ、転動体Ｔｂ、外輪１０５ｇｂと伝わり軸受１０５ｂに予圧を与えるとともに、外輪１０５ｇｂから外輪間座１０６ｇにも伝わる。右側の外輪１０５ｇｂから外輪間座１０６ｇｂに押す力が作用し、この力は、軸受１０５ａにおいて、外輪１０５ｇａ、転動体Ｔａ、内輪１０５ｉａへと伝わり、左側の軸受１０５ａにも予圧を与える。軸受１０５ａ，１０５ｂに付与される予圧は、たとえば外輪間座１０６ｇと内輪間座１０６ｉの幅の寸法差によって制限される移動量によって定まる。
　また、単列の軸受１１６については、内輪１１６ａを、主軸１０４の外周に嵌合した筒状部材１１５と内輪押さえ１１９とにより軸方向に位置決めされている。内輪押さえ１１９は、主軸１０４に螺着したナット１２０により抜け止めされている。軸受１１６の外輪１１６ｂは、筒状部材１１５に固定された位置決め部材１２１と、内輪押さえ１１９に固定された位置決め部材１１８とに挟まれて、主軸１０４の伸縮に応じて内輪１１６ａと一体的に端部材１１７に対して摺動するようになっている。
　主軸１０４と外筒１０２との間に形成される空間部１２２における複列の軸受１０５ａ，１０５ｂと単列の軸受１１６とで挟まれた軸方向の中間位置には、主軸１０４を駆動するモータ１４０が配置されている。モータ１４０のロータ１１４は主軸１０４の外周に嵌合した筒状部材１１５に固定され、モータ１４０のステータ１１３は外筒１０２の内周部に固定されている。
　なお、モータ１４０を冷却するための冷却媒体流路は、ここでは図示しない。
　熱流束を測定する熱流センサ１１１ａ、１１１ｂが、センサ部１１１としてスピンドル装置１０１に実装される。図１０、図１１に示す例では、熱流センサ１１１ａ、１１１ｂはともにその一方の面が外輪間座１０６ｇの内径面１０６ｇＡに固定され、他方の面が内輪間座１０６ｉの外径面１０６ｉＡに対向する。ここでは、軸受１０５ａの近傍に熱流センサ１１１ａが配置され、軸受１０５ｂの近傍に熱流センサ１１１ｂが配置される。
　軸受１０５ａ，１０５ｂの転動体Ｔａ，Ｔｂと内輪１０５ｉａ，１０５ｉｂおよび外輪１０５ｇａ，１０５ｇｂの軌道面との面圧の増加に伴い内輪１０５ｉａ，１０５ｉｂおよび外輪１０５ｇａ，１０５ｇｂの温度が上昇する。このとき、初めに転動体Ｔａ，Ｔｂと内輪１０５ｉａ，１０５ｉｂおよび外輪１０５ｇａ，１０５ｇｂの軌道面間で発生した熱が内輪間座１０６ｉ、外輪間座１０６ｇ、主軸１０４、ハウジング１０３に伝達する。熱容量の大きなハウジング１０３および外輪間座１０６ｇの温度は、上昇するまでに遅れが生じる。ハウジング１０３は冷却されているため、さらに温度の上昇に遅れが発生する。
　軸受１０５ａ，１０５ｂの焼付き予兆を検出するのに、内輪１０５ｉａ，１０５ｉｂ、外輪１０５ｇａ，１０５ｇｂ、間座１０６等の温度を測定して検出しようとすると、温度上昇に遅れがあるため、予兆を早期に検出できないことも想定される。このような場合に熱流センサ１１１ａ，１１１ｂを利用すれば、熱流は速く変化するため、急激な発熱を迅速に検出することが可能である。
　モータ１４０を制御する制御装置１５０は、異常判定部１２５とモータ制御部１２３とを含む。熱流センサ１１１ａ，１１１ｂは、それぞれ出力信号ＨＳａ，ＨＳｂを異常判定部１２５に出力する。
　図１２は、軸受正常時の熱流センサの出力例を示す波形図である。図１３は、軸受異常時の熱流センサの出力例を示す波形図である。図１２、図１３において、熱流センサ１１１ａの出力信号ＨＳａの波形を実線で示し、熱流センサ１１１ｂの出力信号ＨＳｂの波形を２点鎖線で示す。
　正常時にはスピンドル装置１０１の主軸１０４の回転速度上昇に伴い、２つの軸受１０５ａ，１０５ｂは、ほぼ同じように温度上昇する。従って、図１２に示すように熱流センサ１１１ａ，１１１ｂの出力信号ＨＳａ，ＨＳｂは、回転速度上昇中は２つとも同様な上昇傾向を示し、主軸１０４の回転速度が一定になって時間が経過すると、出力信号ＨＳａ，ＨＳｂは安定してくる。
　出力信号ＨＳａ，ＨＳｂまたは出力信号ＨＳａ，ＨＳｂの変化速度（時間微分）が、予め設定したしきい値を超えた場合に異常と判定する方法ではしきい値の設定が難しく、場合によっては誤判定も想定される。
　そのため、本実施の形態では、２つの熱流センサ１１１ａ、１１１ｂの出力信号ＨＳａ，ＨＳｂの差の絶対値、または出力信号ＨＳａ，ＨＳｂの信号変化速度の差の絶対値が、予め設定したしきい値幅を越えた場合に異常と判定することによって、判定精度を向上させる。なお、２つの信号の差の絶対値で判定するのは、異常が発生した軸受がどちらの軸受であるかによって差の値が正であったり負であったりするからである。絶対値ではなく差の二乗などによって判定してもよい。
　図１３では、時刻Ｔ１においては、一方の軸受１０５ａに温度上昇の兆候が見られ、熱流センサ１１１ａの出力信号ＨＳａが急激に上昇するのに対して、他方の軸受１０５ｂを監視する熱流センサ１１１ｂの出力信号ＨＳｂは正常で、出力の上昇は見られない。
　異常時に２つの軸受１０５ａ，１０５ｂが同時に焼損することは稀であり、片方の軸受が焼損することが多いため、異常時には出力信号ＨＳａ，ＨＳｂは図１３のような傾向を示す。この場合は、軸受１０５ａが焼損したことによって先に出力信号ＨＳａが上昇し、その発熱が伝達されることによって時刻Ｔ２に示すように少し遅れて出力信号ＨＳｂが上昇を開始する。なお、片方の軸受１０５ａが焼損したことにより、その後、他方の軸受１０５ｂも焼損することもある。
　図１０および図１１を再び参照して、軸受装置１３０は、主軸１０４を支持する第１軸受１０５ａおよび第２軸受１０５ｂを少なくとも含む軸受部１０５と、第１軸受１０５ａおよび第２軸受１０５ｂにそれぞれ対応して設けられた第１熱流センサ１１１ａおよび第２熱流センサ１１１ｂと、軸受部１０５の異常診断を行なう異常判定部１２５とを備える。異常判定部１２５は、第１熱流センサ１１１ａと第２熱流センサ１１１ｂとの出力の差｜ＨＳａ－ＨＳｂ｜または出力の変化速度の差｜ΔＨＳａ／Δｔ－ΔＨＳｂ／Δｔ｜に基づいて軸受部１０５における異常の発生の有無を検出する。
　好ましくは、第１軸受１０５ａおよび第２軸受１０５ｂは、主軸１０４の互いに離間する第１部分（図１１のＰａ）および第２部分（図１１のＰｂ）をそれぞれ支持する。
　より好ましくは、軸受装置１３０は、第１軸受１０５ａと第２軸受１０５ｂとの間に配置され、第１熱流センサ１１１ａおよび第２熱流センサ１１１ｂが実装される間座１０６をさらに備える。第１熱流センサ１１１ａが間座１０６に配置される位置は、第２熱流センサ１１１ｂが間座１０６に配置される位置よりも、第１軸受１０５ａに近く、第２熱流センサ１１１ｂが間座１０６に配置される位置は、第１熱流センサ１１１ａが間座１０６に配置される位置よりも、第２軸受１０５ｂに近い。
　図１４は、実施の形態３で用いられる２つの熱流センサの出力から軸受の異常を判定する異常判定部１２５のブロック図である。図１４を参照して、スピンドル装置１０１の内部に実装した２つの熱流センサ１１１ａ，１１１ｂの出力信号ＨＳａ，ＨＳｂは、異常判定部１２５に入力される。
　異常判定部１２５は、差動器Ｄと、比較器Ｃとを含む。差動器Ｄは、２つの熱流センサ１１１ａ，１１１ｂの出力信号（あるいは出力信号の変化速度）ＨＳａ，ＨＳｂを受け、差動出力を計算する。比較器Ｃは、差動器Ｄの出力の絶対値と、予め設定した判定基準（しきい値）ＪＳとを比較する。比較器Ｃは、差動出力の絶対値が判定基準（しきい値）ＪＳよりも大きい場合には軸受異常と判定する。
　また、異常判定部１２５は、軸受１０５ａ，１０５ｂのどちらに異常、または異常の予兆が見られるのかを判別する軸受特定部ＰＪをさらに備えてもよい。軸受特定部ＰＪは、外部に軸受特定結果を出力することができる。差動器Ｄの出力の符号によって、軸受１０５ａ，１０５ｂのどちらが異常、または異常の予兆を示しているかを特定することが可能である。比較器Ｃによる判定結果が異常、または異常の予兆ありという判定を示した場合のみ、軸受特定部ＰＪは、軸受特定結果を出力するようにしてもよい。
　このように、異常判定部１２５は、図１４の軸受特定部ＰＪにおいて差動器Ｄの出力する差の符号に基づいて、第１軸受、第２軸受のうちいずれの軸受に異常が発生したかを判断する。具体的には、軸受特定部ＰＪは、ＨＳａ－ＨＳｂ＞０（符号が正）であれば軸受１０５ａに異常が発生したと判断し、ＨＳａ－ＨＳｂ＜０（符号が負）であれば軸受１０５ｂに異常が発生したと判断する。
　図１５は、図１４の改良例である異常判定部１２５Ａの構成を示すブロック図である。図１５に示す異常判定部１２５Ａの比較器Ｃは、差動器Ｄの出力およびしきい値ＪＳに加えて、スピンドル装置１０１の運転情報ＭＩ（モータ１４０の回転速度、潤滑条件、冷却条件、他のセンサ情報など）をさらに受ける。比較器Ｃは、これらの情報をさらに考慮して異常の有無を判定してもよい。
　異常判定部１２５または１２５Ａで軸受１０５ａ，１０５ｂいずれかの焼付きを予測した場合には、軸受の焼付きを起こさないように、図１０のモータ制御部１２３がモータ回転速度の減速または停止、あるいは潤滑油の供給量アップなどの処置を行なうことも可能である。
　異常判定部１２５において、２つの熱流センサ１１１ａ，１１１ｂの出力信号ＨＳａ，ＨＳｂ（または出力信号ＨＳａ，ＨＳｂの変化速度）に一定以上の差異が見られた場合に異常と判定すれば、１つずつ熱流センサ１１１ａ，１１１ｂの出力信号を判定するよりも判定精度を高めることができる。これにより、誤判定を防止してより正確な異常（予知）検出が可能になる。軸受装置１３０およびこれを用いたスピンドル装置１０１に異常判定部１２５が実行する異常判定方法を適用すれば、軸受装置１３０およびスピンドル装置１０１の軸受焼付きを防止することが可能になる。
　以上説明したように、実施の形態３では、軸受１０５ａ，１０５ｂとして２つのアンギュラ玉軸受を用いて、それら軸受の間に外輪間座１０６ｇ、内輪間座１０６ｉを挿入して予圧を印加する軸受装置１３０において、軸受１０５ａ，１０５ｂ近傍に熱流センサ１１１ａ，１１１ｂがそれぞれ配置される。熱流センサ１１１ａ，１１１ｂは、一方の面を外輪間座１０６ｇの内径面１０６ｇＡに固定し、他方の面を内輪１０５ｉａ，１０５ｉｂまたは内輪間座１０６ｉの外径面１０６ｉＡに対向するように配置される。
　スピンドル装置１０１が正常運転の場合、スピンドル装置１０１の主軸１０４の回転速度が増加するに従って軸受１０５ａ，１０５ｂからの発熱量は増加し、間座１０６の温度も上昇するため、熱流センサ１１１ａ，１１１ｂの出力信号の値も上昇する。
　一般的な判定方法では、熱流センサ１１１ａ，１１１ｂの出力信号ＨＳａ，ＨＳｂ、あるいは出力信号ＨＳａ，ＨＳｂの変化速度（時間微分）が、予め設定したしきい値を超えた場合に異常と判定する。この方法では、スピンドル装置の運転状態や予圧の経年変化の影響などで適切なしきい値の設定が難しく、場合によっては誤判定も想定される。このため、本実施の形態では、各軸受近傍に配した熱流センサの出力信号の差、あるいは２つの熱流センサの出力信号の変化速度の差が、予め設定した判定基準範囲を越えた場合には異常と判定する。
　異常時に２つの軸受が同時に焼損することは稀で、初めにいずれか片方の軸受からの発熱量が増加しいずれ焼損するため、実施の形態３では、熱流センサ１１１ａ，１１１ｂの出力信号に差が見られた場合に異常と判定する。これにより、誤判定を防止してより正確な予知判定が可能になる。このような判定方法を適用すれば、軸受装置およびスピンドル装置の軸受焼付きを防止することが可能になる。
　［実施の形態４］
　実施の形態３では、軸受装置１３０として２つの軸受１０５ａ，１０５ｂで主軸１０４を支持する構造について説明してきた。しかし、このような構成には限定されず、２つ以上の軸受で主軸１０４を支持する構造であっても同様に本発明の異常判定方法を適用できる。
　図１６は、４つの軸受で主軸を支持する実施の形態４の軸受装置１３０Ａの構造を示す図である。実施の形態４のスピンドル装置は、図１０のスピンドル装置１０１の構成において軸受装置１３０に代えて図１６に示す軸受装置１３０Ａを備える。
　図１６に示す軸受装置１３０Ａでは、図１１の軸受装置１３０の軸受１０５ａ，１０５ｂの両外側にそれぞれ間座１３１ｃ，１３１ｄと軸受１０５ｃ，１０５ｄとを追加した。追加した間座１３１ｃの外輪間座１３１ｇｃの内径面１３１ｇＡｃに熱流センサ１１１ｃが配置され、追加した間座１３１ｄの外輪間座１３１ｇｄの内径面１３１ｇＡｄに熱流センサ１１１ｄが配置される。その他の構造は図１１と同じであるため、説明を省略する。なお、図１６では、すべての軸受に対して熱流センサが配置されているが、設計的または経験的に複数の軸受のうちから異常が発生しやすい軸受を選んで、熱流センサを配置しても良い。
　図１７は、実施の形態４で用いられる２つの熱流センサの出力から軸受の異常を判定する異常判定部１２５Ｂのブロック図である。
　図１７に示す異常判定部１２５Ｂは、図１４に示した異常判定部１２５の構成に加えて、差動器Ｄ２と比較器Ｃ２と論理和回路ＯＲとをさらに含む。差動器Ｄ２は、追加した熱流センサ１１１ｃ、１１１ｄの出力信号（または出力信号の変化速度）ＨＳｃ、ＨＳｄを受けてこれらの差動出力を計算する。比較器Ｃ２は、予め設定した判定基準（しきい値）ＪＳと差動器Ｄ２が算出した差動出力の絶対値とを比較する。
　論理和回路ＯＲは、比較器Ｃの出力信号と比較器Ｃ２の出力信号の論理和を演算する。論理和回路ＯＲは、比較器Ｃまたは比較器Ｃ２のどちらかで異常または異常の予知が検出された場合、異常または異常予兆ありと判定して外部に判定結果を出力する。
　軸受特定部ＰＪは、軸受１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄのいずれに異常または異常の予兆が見られるのかを判別する。軸受特定部ＰＪは、２つの熱流センサ１１１ａ、１１１ｂの差動器Ｄの出力信号の符号と、２つの熱流センサ１１１ｃ、１１１ｄの差動器Ｄ２の出力信号の符号と、２つの比較器Ｃ，Ｃ２の出力信号から異常が発生した軸受を特定することができる。
　軸受が４つの場合には、中央の２つの軸受１０５ａ，１０５ｂを監視する熱流センサ１１１ａ、１１１ｂの出力比較と、外側の２つの軸受１０５ｃ，１０５ｄを監視する熱流センサ１１１ｃ、１１１ｄの出力比較で異常あるいは異常予兆を判定したが、比較する熱流センサ１１１ａ～１１１ｄの組み合わせはこれに限定されない。好ましくは、離れた軸受を監視する熱流センサの出力同士を比較すれば相互の影響が少ないので、測定精度が向上する。
　監視する軸受が奇数の場合でも、それらを監視する熱流センサの中から２つを選択し、比較結果から異常あるいは異常の予兆を判定することができる。
　上記では、２つの熱流センサの出力同士を直接それぞれ比較する方法を示した。しかし、使用する熱流センサが多数になる場合などは、各熱流センサの出力の平均値を算出した上で、各熱流センサのそれぞれの出力と平均値とを比較しても良いし、複数の熱流センサの出力から最大出力と最小出力の信号を特定し、それらを比較しても良い。こうすることで一度に複数の熱流センサの出力が異常の兆候をとらえ始めた場合の誤判定を防止できる。
　なお、以上の説明では非回転の外輪間座１０６ｇ，１３１ｇｃ，１３１ｇｄの内径面１０６ｇＡ、１３１ｇＡｃ，１３１ｇＡｄに熱流センサを配置した。しかし、軸受１０５ａ～１０５ｄの非回転側の軌動輪（外輪）に熱流センサを配置し、熱流センサを回転輪（内輪）に対向させる構造であっても構わない。
　また、上記の説明では、軸受の外輪が固定側、内輪が回転側となる構成を例として説明したが、外輪回転、内輪固定の場合にも、固定側に熱流センサを取り付けることにより、本発明を適用することができる。
　実施の形態４では、発熱源となる３個以上の軸受の近傍にそれぞれ熱流センサを配置し、複数の熱流センサの出力信号同士、あるいは出力信号の変化速度同士を比較し、その差が予め設定した判定基準幅（しきい値）を越えた場合には異常と判定する。このため、実施の形態３と同様に、１つの熱流センサを用いて異常判定するよりも正確な予知判定が可能になる。また、軸受特定部ＰＪによって、３個以上の軸受のうちどの軸受が異常であるか、または異常の予兆を示しているかを特定することができる。
　なお、図１４、図１５、図１７の異常判定部については、ハードウエアで実現する場合の構成を示したが、マイクロコンピュータとソフトウエアによって実現することも可能である。
　図１８は、異常判定部の他の構成を示す図である。図１８を参照して異常判定部１２５，１２５Ａは、センサ部１１１の出力を受けるＡ／Ｄコンバータ２０１と、Ａ／Ｄコンバータ２０１の変換結果を処理するプロセッサ（ＣＰＵ）２０２と、プロセッサ２０２に読み込まれるプログラムを記憶するとともに、プロセッサ２０２の演算処理時にデータを記憶するメモリ２０３とを含む。
　図１９は、図１８のプロセッサ２０２が実行する処理を説明するためのフローチャートである。
　実施の形態３および４において実行される異常判定方法は、軸を支持する第１軸受１０５ａおよび第２軸受１０５ｂを少なくとも含む軸受部１０５と、第１軸受１０５ａおよび第２軸受１０５ｂにそれぞれ対応して設けられた第１熱流センサ１１１ａおよび第２熱流センサ１１１ｂとを含む軸受装置１３０の異常判定方法である。プロセッサ２０２が実行する異常判定方法は、第１熱流センサ１１１ａ、第２熱流センサ１１１ｂの出力の差または出力の変化速度の差を算出するステップＳ５１と、算出された差に基づいて軸受部５における異常の発生の有無を検出するステップＳ５２～Ｓ５４とを備える。
　より具体的には、ステップＳ５１において、プロセッサ２０２は、第１熱流センサ１１１ａ、第２熱流センサ１１１ｂの出力の差｜ＨＳａ－ＨＳｂ｜または出力の変化速度の差｜ΔＨＳａ／Δｔ－ΔＨＳｂ／Δｔ｜を算出する。
　続いて、ステップＳ５２において、プロセッサ２０２は、算出した差がしきい値よりも大きいか否かを判断する。差がしきい値よりも大きい場合（Ｓ５２でＹＥＳ）、プロセッサ２０２は、ステップＳ５３において軸受異常があると判定する。差がしきい値を超えない場合（Ｓ５２でＮＯ）、プロセッサ２０２は、ステップＳ５４において軸受異常がないと判定する。ステップＳ５３またはステップＳ５４の判定が決定されると、ステップＳ５５において処理はメインルーチンに戻される。
　また、このように３個以上のセンサを使用する場合には、２個のセンサが同時に故障することは稀であることに着目して、同様な考えでセンサ故障を判定することも可能である。
　図２０は、センサ故障を判定する処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートでは、図１８に示すＡ／ＤコンバータがＮ個（Ｎは３以上の自然数）のセンサの出力をデジタル値に変換してＣＰＵ２０２に送る場合について説明する。この処理によって、たとえば、図１２、図１３の初期のように正常なセンサの出力が回転速度の上昇に従って次第に増加していく場合に、故障したセンサが固定値を示している場合が検出可能である。
　図２０を参照して、ステップＳ６１においてＣＰＵ２０２がセンサ１～ＮからそれぞれデータＤ１（１）～Ｄ１（Ｎ）を取得する。続いて、所定時間Δｔが経過するまでステップＳ６２において時間待ちが行なわれる。所定時間Δｔが経過すると、ステップＳ６３においてＣＰＵ２０２がセンサ１～ＮからそれぞれデータＤ２（１）～Ｄ２（Ｎ）を取得する。そして、ステップＳ６４においてＣＰＵ２０２がセンサ１～Ｎの各々について、所定時間Δｔが経過する前後の差分ΔＤ（１）～ΔＤ（Ｎ）を算出する。そして以下の処理で差分ΔＤ（１）～ΔＤ（Ｎ）のうちから１つだけ変化量が他のセンサと比べて際立って少ないセンサが無いかを調べる。
　ＣＰＵ２０２は、所定時間Δｔの経過前後において、Ｎ個の熱流センサからＭ番目の熱流センサを除いたセンサ群の出力の変化量が第１しきい値よりも大きく、かつ、Ｍ番目の熱流センサの出力の変化量が第１しきい値以下の第２しきい値よりも小さい場合には、第Ｍ番目の熱流センサに故障が発生したと判定する。この判定処理について以下に詳細を述べる。
　まずステップＳ６５において変数Ｍが１に初期化される。続いて、ステップＳ６６において、差分ΔＤ（１）～ΔＤ（Ｎ）からΔＤ（Ｍ）を除いた群について平均値ＡＶＥ（Ｍ）を算出する。ΔＤ（Ｍ）とＡＶＥ（Ｍ）とを比較することによって、センサＭの変化が他のセンサと比べて際立って少ないか否かを判断することができる。具体的には、ステップＳ６７においてＣＰＵ２０２は、平均値の大きさ｜ＡＶＥ（Ｍ）｜が第１しきい値を超えており、かつ、センサＭの変化量の大きさ｜ΔＤ（Ｍ）｜が第１しきい値以下の第２しきい値よりも小さいか否かを判断する。ステップＳ６７の条件が成立した場合、センサＭが他のセンサと比べて変化が少ないと考えられる。この場合、断線や短絡等の故障がセンサＭに発生していると推定されるので、ステップＳ６８においてＣＰＵ２０２はセンサＭが故障していると判定し、処理をステップＳ６９に進める。このときＣＰＵ２０２は必要に応じて故障発生を報知する警告灯を点灯したり、警告音、報知信号等を出力したりしてもよい。ステップＳ６７の条件が成立しない場合には、ＣＰＵ２０２はステップＳ６８の処理を実行せずに処理をステップＳ６９に進める。なお、上記の処理では、センサＭが他のセンサと比べて変化が少ないことを検出するためにセンサＭ以外のセンサの出力の平均値を算出したが、他の方法でセンサＭ以外のセンサの出力の挙動を評価しても良い。たとえば、最大値、最小値、分散などを評価に使用しても良い。
　ステップＳ６９において、変数ＭがＮに到達していない場合には、ステップＳ７０において変数Ｍがインクリメントされ、再びステップＳ６６以降の処理が実行される。一方、ステップＳ６９において、変数ＭがＮに到達していたらステップＳ７１において処理が終了し、制御はメインルーチンに移される。
　以上説明したように、複数のセンサを設けてこれらを互いに参照することによって、センサの故障の判定も行なうことができる。このため、軸受異常とセンサ故障とを区別することが可能となる。
　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１，１０１　スピンドル装置、２　軸受装置、３，１０３　ハウジング、４，１０４　主軸、５ａ，５ｂ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１１６　軸受、５ｇａ，５ｇｂ，１０５ｇ，１０５ｇａ，１０５ｇｂ，１１６ｂ　外輪、５ｉａ，５ｉｂ，１０５ｉ，１０５ｉａ，１０５ｉｂ，１１６ａ　内輪、６，１０６，１０９，１３１ｃ，１３１ｄ　間座、６ｇ，１０６ｇ，１０６ｇｂ，１３１ｇｃ，１３１ｇｄ　外輪間座、６ｉ，１０６ｉ　内輪間座、７　外筒、９　センサユニット、１０，１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ　熱流センサ、１１　振動センサ、１２　温度センサ、１３　荷重センサ、１４　回転センサ、１５，１５Ａ　異常診断処理装置、１６，１６Ａ　診断処理部、１７，１７Ａ　しきい値記憶部、１８　電源切替スイッチ、１０２　外筒、１０３ａ　段差部、１０５　軸受部、１０６ｇＡ，１３１ｇＡｃ，１３１ｇＡｄ　内径面、１０６ｉＡ　外径面、１１０，１２０　ナット、１１２　前蓋、１１３　ステータ、１１４　ロータ、１１５　筒状部材、１１７　端部材、１１８，１２１　位置決め部材、１１９　内輪押さえ、１２２　空間部、１２３　モータ制御部、１２５，１２５Ａ，１２５Ｂ　異常判定部、１３０，１３０Ａ　軸受装置、１４０　モータ、１５０　制御装置、２０１　Ａ／Ｄコンバータ、２０２　プロセッサ、２０３　メモリ、Ｃ，Ｃ２　比較器、Ｄ，Ｄ２　差動器、ＯＲ　論理和回路、ＰＪ　軸受特定部、Ｒｔａ，Ｒｔｂ　保持器、Ｔａ，Ｔｂ　転動体。

Claims (13)

  1. 　内輪、外輪および転動体を含む第１軸受と、
    　前記第１軸受が支持する軸に前記第１軸受に隣接して配置され、内輪間座および外輪間座を含む間座と、
    　前記第１軸受または前記間座に配置される第１センサと、
    　第２センサとを備え、
    　前記第１センサは、熱流センサであり、
    　前記第２センサは、熱流センサ、振動センサ、温度センサ、荷重センサのうちの少なくともいずれか１つを含み、
    　前記第１センサの出力および前記第２センサの出力に基づいて異常を判定する異常診断装置をさらに備える、軸受装置。
  2. 　前記第２センサは、振動センサ、温度センサ、荷重センサのうちの少なくともいずれか１つを含み、
    　前記異常診断装置は、前記第１センサおよび前記第２センサの出力と、前記軸の回転速度とに基づいて軸受の異常を診断する、請求項１に記載の軸受装置。
  3. 　前記異常診断装置は、
    　しきい値記憶部と、
    　前記第１センサおよび前記第２センサを含むセンサユニットからの信号を前記しきい値記憶部が記憶するしきい値に基づいて診断処理を行なう診断処理部とを含む、請求項２に記載の軸受装置。
  4. 　前記しきい値記憶部は、前記第１センサ、前記第２センサの各々について、複数の回転速度の各々に対応するしきい値を記憶する、請求項３に記載の軸受装置。
  5. 　前記診断処理部は、前記第１センサの出力が前記しきい値記憶部が記憶する前記第１センサに対応するしきい値を超えない場合には、前記第２センサの出力に基づく異常診断を実行せず、前記第１センサの出力が前記第１センサに対応するしきい値を超えた場合に、前記第２センサの出力に基づいて異常診断を実行する、請求項３または４に記載の軸受装置。
  6. 　前記しきい値記憶部は、前記回転速度に応じて前記第１センサおよび前記第２センサの出力に重みづけを行なうための係数を記憶する、請求項３～５のいずれか１項に記載の軸受装置。
  7. 　前記異常診断装置は、前記第１センサの出力および前記第２センサの出力の各々に対応する係数を乗じた数の総和が予め設定したしきい値を超えた場合に、前記総和の大きさに応じた異常診断結果を出力する、請求項２に記載の軸受装置。
  8. 　前記軸を前記第１軸受とともに支持する第２軸受をさらに備え、
    　前記第１センサは、前記第１軸受に対応して設けられた第１熱流センサであり、
    　前記第２センサは、前記第２軸受に対応して設けられた第２熱流センサであり、
    　前記異常診断装置は、前記第１熱流センサと前記第２熱流センサとの出力の差または出力の変化速度の差に基づいて、前記第１軸受および前記第２軸受を含む軸受部における異常の発生の有無を検出する異常判定部を含む、請求項１に記載の軸受装置。
  9. 　前記第１軸受および前記第２軸受は、前記軸の互いに離間する第１部分および第２部分をそれぞれ支持する、請求項８に記載の軸受装置。
  10. 　前記間座は、前記第１軸受と前記第２軸受との間に配置され、前記第１熱流センサおよび前記第２熱流センサは、前記間座に配置され、
    　前記第１熱流センサが前記間座に配置される位置は、前記第２熱流センサが前記間座に配置される位置よりも、前記第１軸受に近く、
    　前記第２熱流センサが前記間座に配置される位置は、前記第１熱流センサが前記間座に配置される位置よりも、前記第２軸受に近い、請求項９に記載の軸受装置。
  11. 　前記異常判定部は、前記差の符号に基づいて、前記第１軸受、前記第２軸受のうちいずれの軸受に異常が発生したかを判断する、請求項８～１０のいずれか１項に記載の軸受装置。
  12. 　Ｎを３以上の自然数とすると、
    　Ｎ個の熱流センサを備え、
    　前記第１熱流センサおよび前記第２熱流センサは、前記Ｎ個の熱流センサのうちの２つであり、
    　前記異常判定部は、所定時間の経過前後において、前記Ｎ個の熱流センサから前記第１熱流センサを除いたセンサ群の出力の変化量が第１しきい値よりも大きく、かつ、前記第１熱流センサの出力の変化量が前記第１しきい値以下の第２しきい値よりも小さい場合には、前記第１熱流センサに故障が発生したと判定する、請求項８～１１のいずれか１項に記載の軸受装置。
  13. 　請求項１～１２のいずれか１項に記載の軸受装置を備える、スピンドル装置。
PCT/JP2019/041065 2018-10-31 2019-10-18 軸受装置 WO2020090520A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112019005429.5T DE112019005429T5 (de) 2018-10-31 2019-10-18 Lagervorrichtung
CN201980071979.2A CN113056620B (zh) 2018-10-31 2019-10-18 轴承装置
KR1020217015959A KR20210081410A (ko) 2018-10-31 2019-10-18 베어링 장치

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-204867 2018-10-31
JP2018-204868 2018-10-31
JP2018204867A JP2020070861A (ja) 2018-10-31 2018-10-31 軸受装置、スピンドル装置、および異常判定方法
JP2018204868A JP2020070862A (ja) 2018-10-31 2018-10-31 軸受装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020090520A1 true WO2020090520A1 (ja) 2020-05-07

Family

ID=70464055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/041065 WO2020090520A1 (ja) 2018-10-31 2019-10-18 軸受装置

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR20210081410A (ja)
CN (1) CN113056620B (ja)
DE (1) DE112019005429T5 (ja)
WO (1) WO2020090520A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004169756A (ja) * 2002-11-18 2004-06-17 Nsk Ltd センサ付軸受装置
JP4147378B2 (ja) * 2002-03-08 2008-09-10 日本精工株式会社 鉄道車両用センサ付軸受装置を備えた構造体、及び構造体内の鉄道車両用センサ付軸受装置の異常検知方法
JP2012098253A (ja) * 2010-11-05 2012-05-24 Nsk Ltd 軸受異常診断装置および軸受異常診断方法
JP2015014586A (ja) * 2013-06-04 2015-01-22 株式会社デンソー 車両用の異常判定装置
JP2016008536A (ja) * 2014-06-24 2016-01-18 Ntn株式会社 状態監視システム及びそれを備えた風力発電システム
JP2017191019A (ja) * 2016-04-14 2017-10-19 株式会社デンソー 温度計測装置及び温度計測方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3189624B2 (ja) * 1994-08-11 2001-07-16 日本精工株式会社 回転速度検出装置付転がり軸受ユニット
US6005746A (en) * 1997-04-01 1999-12-21 Papst Licensing Gmbh & Co. Kg Disk storage device with improved spindle torque and acceleration
JP2002295464A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Nsk Ltd 転がり軸受ユニットの異常検出装置
DE60139757D1 (de) * 2000-12-01 2009-10-15 Nsk Ltd Wälzlagervorrichtung mit Sensor
JP2003146196A (ja) * 2001-11-12 2003-05-21 Nsk Ltd 車輪用回転速度検出装置
JP2004093185A (ja) 2002-08-29 2004-03-25 Nsk Ltd 回転体の異常診断装置及び方法
JP3874110B2 (ja) * 2002-08-30 2007-01-31 日本精工株式会社 異常診断システム
JP2005345277A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Nsk Ltd 監視装置及び監視方法
JP4525423B2 (ja) * 2005-03-30 2010-08-18 株式会社ジェイテクト センサ付き転がり軸受装置
US7698962B2 (en) * 2006-04-28 2010-04-20 Amsted Rail Company, Inc. Flexible sensor interface for a railcar truck
ES2334173T3 (es) * 2006-06-30 2010-03-05 The Timken Company Cojinete de rodillos conicos con nervio desplazable.
US8847450B2 (en) * 2007-03-08 2014-09-30 General Electric Company Encapsulated magnet assembly and process for making
US20090113999A1 (en) * 2007-03-08 2009-05-07 General Electric Company Method for Testing a Rotor and Stator Assembly
JP2009036312A (ja) * 2007-08-02 2009-02-19 Ntn Corp 軸受装置
JP4993492B2 (ja) * 2007-09-11 2012-08-08 Ｎｔｎ株式会社 軸受装置
DE102010022643A1 (de) * 2010-06-04 2011-12-08 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur Anpassung des Lagerspiels bei einem Keramik-Hybrid-Lager
JP6008426B2 (ja) 2012-10-02 2016-10-19 本田技研工業株式会社 薄膜センサ
JP2017062014A (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 Ntn株式会社 車輪用軸受装置
JP6358233B2 (ja) 2015-11-12 2018-07-18 株式会社デンソー 組付状態の診断装置
JP6500825B2 (ja) * 2016-04-08 2019-04-17 株式会社デンソー 監視装置
KR102000416B1 (ko) * 2016-05-09 2019-07-15 스트롱 포스 아이오티 포트폴리오 2016, 엘엘씨 산업용 사물 인터넷을 위한 방법들 및 시스템들

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4147378B2 (ja) * 2002-03-08 2008-09-10 日本精工株式会社 鉄道車両用センサ付軸受装置を備えた構造体、及び構造体内の鉄道車両用センサ付軸受装置の異常検知方法
JP2004169756A (ja) * 2002-11-18 2004-06-17 Nsk Ltd センサ付軸受装置
JP2012098253A (ja) * 2010-11-05 2012-05-24 Nsk Ltd 軸受異常診断装置および軸受異常診断方法
JP2015014586A (ja) * 2013-06-04 2015-01-22 株式会社デンソー 車両用の異常判定装置
JP2016008536A (ja) * 2014-06-24 2016-01-18 Ntn株式会社 状態監視システム及びそれを備えた風力発電システム
JP2017191019A (ja) * 2016-04-14 2017-10-19 株式会社デンソー 温度計測装置及び温度計測方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113056620A (zh) 2021-06-29
CN113056620B (zh) 2023-02-21
DE112019005429T5 (de) 2021-07-15
KR20210081410A (ko) 2021-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6308922B2 (ja) 転がり軸受の異常診断装置、風力発電装置、及び転がり軸受の異常診断方法
US10113601B2 (en) Electric brake device
JP4993492B2 (ja) 軸受装置
JP6605865B2 (ja) 転がり軸受の状態監視装置及び転がり軸受の状態監視方法
JP2001021453A (ja) 軸受の異常診断方法および異常診断装置
JP2005345277A (ja) 監視装置及び監視方法
WO2016175322A1 (ja) 異常診断システム
WO2020090479A1 (ja) ボールねじの予圧低下検出方法及び直動駆動装置
JP2019138464A (ja) 軸受装置およびスピンドル装置
US10260991B2 (en) Abnormality diagnosis system
JP2008303953A (ja) 直動装置およびその異常判定方法
JP6088357B2 (ja) モータ軸受の電食の度合いを推定するモータ制御装置、およびその方法
WO2020090520A1 (ja) 軸受装置
EP3848597B1 (en) Bearing device
JP2006017291A (ja) 監視装置及び監視方法
WO2019159838A1 (ja) 軸受装置およびスピンドル装置
WO2021009973A1 (ja) データ収集装置
JP2020070861A (ja) 軸受装置、スピンドル装置、および異常判定方法
JP2020070863A (ja) 軸受装置、スピンドル装置、および異常判定方法
WO2020166542A1 (ja) 軸受装置およびスピンドル装置
JP2020070862A (ja) 軸受装置
JP2002295464A (ja) 転がり軸受ユニットの異常検出装置
Lacey Using vibration analysis to detect early failure of bearings
JP7335743B2 (ja) 軸受異常予知装置および軸受異常予知方法
JP2021185724A (ja) サーボモータ減速機故障予知構造、減速機付きサーボモータ、および減速機付きサーボモータ制御システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19879880

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20217015959

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19879880

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1