WO2020189188A1 - 潤滑油供給ユニットおよび軸受装置 - Google Patents

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WO2020189188A1
WO2020189188A1 PCT/JP2020/007450 JP2020007450W WO2020189188A1 WO 2020189188 A1 WO2020189188 A1 WO 2020189188A1 JP 2020007450 W JP2020007450 W JP 2020007450W WO 2020189188 A1 WO2020189188 A1 WO 2020189188A1
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bearing
lubricating oil
supply unit
heat flow
flow sensor
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PCT/JP2020/007450
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翔平 橋爪
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Ntn株式会社
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    • F16N2210/00—Applications
    • F16N2210/14—Bearings

Definitions

  • the present invention relates to a lubricating oil supply unit that supplies lubricating oil to a bearing that rotatably supports a spindle or the like of a machine tool, and a bearing device including the lubricating oil supply unit.
  • Bearings for machine tool spindles are often used at high speeds and low loads, and angular contact ball bearings are widely used for the bearings.
  • Bearings for machine tool spindles are lubricated by air oil (oil mist) lubrication or grease lubrication. Since air oil lubrication supplies lubricating oil from the outside, it has a feature that a stable lubrication state can be maintained for a long period of time.
  • grease lubrication is economical because it does not require ancillary equipment and piping, and it is environmentally friendly because it generates extremely little mist.
  • bearings used in a higher speed region such as the spindle of a machining center, for example, in a region where the dn value obtained by multiplying the inner diameter of the inner ring by the number of revolutions is 1 million or more, requires more stable operation.
  • the bearing may be excessively heated due to surface roughness or peeling of the bearing raceway surface or an abnormality of the cage.
  • oil is intermittently added to the air supply path from the oil valve to the compressed air that is constantly supplied, and oil mist is generated.
  • the appropriate amount of oil may vary depending on the operating conditions of the machine tool, etc. For example, when operating conditions change, such as fluctuations in rotation speed, fluctuations in continuous operation time, fluctuations in load during machining of workpieces, and changes in the attitude of the shaft during machining, a uniform amount of addition cannot be used.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a lubricating oil supply unit in which lubricating oil is supplied to a bearing at a timely timing and a bearing device including the lubricating oil supply unit. is there.
  • the lubricating oil supply unit includes a holding unit that holds the lubricating oil, a supply unit that supplies the lubricating oil held by the holding unit to the bearing, a heat flow sensor installed in the bearing or a member adjacent to the bearing, and a heat flow sensor. It is provided with a control device that controls the operation of the supply unit according to the output.
  • control device drives the supply unit to supply the lubricating oil to the bearing when the rate of change of the heat flux detected by the heat flow sensor exceeds the determination threshold value.
  • control device drives the supply unit to supply the lubricating oil to the bearing when the heat flux detected by the heat flow sensor exceeds the determination threshold value.
  • the member adjacent to the bearing may be other than the spacer (housing shoulder, lid, spring holder, etc.), but preferably the member adjacent to the bearing is the spacer, holding, supplying, and controlling.
  • the device is placed in a bearing.
  • the spacer is provided with a lubricating oil passage for performing air oil lubrication in addition to the lubrication by the lubricating oil in the holding portion.
  • the control device detects that the lubricating oil supplied to the bearing by air oil lubrication is insufficient according to the output of the heat flow sensor, the control device drives the supply unit to add the lubricating oil.
  • the bearing is lubricated with grease, and when the control device detects that the base oil of the grease is insufficient according to the output of the heat flow sensor, the lubricating oil is added to the supply unit.
  • the lubricating oil supply unit further includes a load sensor that detects the preload of the bearing and the load from the outside.
  • the control device controls the operation of the supply unit according to the output of the load sensor.
  • the present disclosure relates to a bearing device comprising the lubricating oil supply unit according to any one of the above and a bearing in another aspect.
  • a heat flow sensor is used to measure the temperature change inside the bearing during operation of the bearing, so it is possible to quickly detect signs of bearing abnormality and supply lubricating oil to the bearing at the right time. can do.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the schematic structure of the spindle device of Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic cross-sectional view which shows the structure of the bearing device 30 which concerns on Embodiment 1 incorporated in a spindle device. It is a figure which showed the III cross section of the spacer of FIG. 2 schematically. It is a figure which showed the IV cross section of the spacer of FIG. 2 schematically. It is an enlarged sectional view of the lubricating oil supply unit 40.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of a testing machine. It is a figure which described the test condition of the performance evaluation test.
  • FIG. 20 It is a figure which shows the relationship of the heat flux, the temperature, and the rotation speed in the reproduction test of a bearing abnormality due to running out of lubricating oil. It is a waveform diagram for demonstrating the operation of the bearing apparatus of Embodiment 1.
  • FIG. It is a waveform figure for demonstrating the situation of the evaluation test which reproduced the actual bearing burnout. It is a flowchart for demonstrating the supply control of lubricating oil executed by a control device. It is a waveform diagram of the output signal of a heat flow sensor when spike-like noise is not generated. It is a waveform diagram of the output signal of a heat flow sensor when spike-like noise is generated. It is the figure which showed the vicinity of the spike noise of FIG. 20 enlarged.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the spindle device of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the bearing device 30 according to the first embodiment incorporated in the spindle device.
  • the spindle device 1 shown in FIG. 1 is used, for example, as a built-in motor type spindle device for a machine tool.
  • the motor 50 is incorporated in one end side of the spindle 4 supported by the spindle device 1 for the machine tool spindle, and a cutting tool such as an end mill (not shown) is connected to the other end side.
  • the spindle device 1 includes bearings 5a and 5b, a spacer 6 arranged adjacent to the bearings 5a and 5b, heat flow sensors 11a and 11b, a motor 50, and a bearing 16 arranged behind the motor.
  • the spindle 4 is rotatably supported by a plurality of bearings 5a and 5b provided in the housing 3 embedded in the inner diameter portion of the outer cylinder 2.
  • 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 includes an inner ring spacer 6i and an outer ring spacer 6g.
  • the heat flow sensors 11a and 11b for measuring the heat flux are fixed to the inner diameter surface 6gA of the outer ring spacer 6g and face the outer diameter surface 6iA of the inner ring spacer 6i.
  • the heat flux is the amount of heat that passes through a unit area per unit time.
  • the inner ring 5ia of the bearing 5a and the inner ring 5ib of the bearing 5b separated in the axial direction are fitted to the spindle 4 in a tightly fitted state (press-fitting state).
  • An inner ring spacer 6i is arranged between the inner rings 5ia and 5ib, and an outer ring spacer 6g is arranged between the outer rings 5ga and 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. These rolling elements Ta are spaced by a cage 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. These rolling elements Tb are spaced by a cage Rtb.
  • bearings 5a and 5b angular contact ball bearings, deep groove ball bearings, tapered roller bearings and the like can be used.
  • An angular contact ball bearing is used in the bearing device 30 shown in FIG. 2, and two bearings 5a and 5b are installed in a back combination (DB combination).
  • the single row rolling bearing 16 is a cylindrical roller bearing.
  • Bearings 5a and 5b which are angular contact ball bearings, support a load in the radial direction and a load in the axial direction acting on the spindle device 1.
  • the single row bearing 16 which is a cylindrical roller bearing supports a load in the radial direction acting on the spindle device 1 for the machine tool spindle.
  • a cooling medium flow path is formed in the housing 3.
  • the bearings 5a and 5b can be cooled by flowing a cooling medium between the housing 3 and the outer cylinder 2.
  • lubricating oil supply paths 67a and 67b described later are provided for cooling and lubricating the bearings 5a and 5b.
  • the lubricating oil is injected in the state of air oil or oil mist together with the air that conveys the lubricating oil from the discharge hole (nozzle).
  • the lubricating oil supply path is not shown in FIG. 1 due to the complexity. When grease-lubricated bearings are used as the bearings 5a and 5b as shown in FIG. 23 later, the lubricating oil supply path is unnecessary.
  • the motor 50 that drives the spindle 4 is located at an intermediate position in the axial direction sandwiched between the double-row bearings 5a and 5b and the single-row bearing 16 in the space 22 formed between the spindle 4 and the outer cylinder 2. Is placed.
  • the rotor 14 of the motor 50 is fixed to a tubular member 15 fitted to the outer circumference of the main shaft 4, and the stator 13 of the motor 50 is fixed to the inner peripheral portion of the outer cylinder 2.
  • FIG. 1 does not show a cooling medium flow path for cooling the motor 50.
  • Heat flow sensors 11a and 11b for measuring heat flux are mounted on the spindle device 1.
  • one of the heat flow sensors 11a and 11b is fixed to the inner diameter surface 6gA of the outer ring spacer 6g, and the other surface faces the outer diameter surface 6iA of the inner ring spacer 6i. ..
  • the heat flow sensor 11a is arranged in the vicinity of the bearing 5a
  • the heat flow sensor 11b is arranged in the vicinity of the bearing 5b.
  • the heat flow sensor is a sensor that converts the heat flow into an electric signal using the Seebeck effect, and the output voltage is generated from a slight temperature difference between the front and back of the sensor.
  • This heat flow sensor has better sensitivity than a temperature sensor such as a non-contact temperature sensor or a thermocouple, and timely follows changes in heat inside the bearing due to fluctuations in the rotational speed.
  • the rotation speed is synonymous with the number of rotations per unit time.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section III of the spacer of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an IV cross section of the spacer of FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the lubricating oil supply unit 40.
  • the spacer 6 is arranged between the bearing 5a and the bearing 5b.
  • the spacer 6 includes an inner ring spacer 6i and an outer ring spacer 6g.
  • the inner ring spacer 6i has the same configuration as a general spacer.
  • the outer ring spacer 6g is provided with lubricating oil supply passages 67a and 67b for air oil lubrication at the upper portion and an air discharge port 68 at the lower portion. Further, a lubricating oil supply unit 40 is incorporated in the outer ring spacer 6 g.
  • the lubricating oil supply unit 40 covers the case 47 arranged in the accommodation space provided in the outer ring spacer 6g, the electric circuit unit 41, the oil tank 42, the pump 43, the nozzles 44a and 44b, and the accommodation space. Includes lid 46.
  • the oil tank 42 stores the same type of lubricating oil as the lubricating oil used for air oil lubrication.
  • the electric circuit unit 41 is arranged in the case 47. Further, as shown in FIGS. 2, 4, and 5, an oil tank 42 is arranged in the case 47.
  • the electric circuit unit 41 and the oil tank 42 are arranged in the accommodation space provided on the inner peripheral side of the outer ring spacer 6 g in the case 47.
  • the pump 43 is connected to a suction tube connected to the oil tank 42 and a nozzle 44b for supplying lubricating oil from the pump 43 to the inside of the bearing 5b.
  • the tip of the nozzle 44b in air oil lubrication is arranged beside the air oil injection port. Lubricating oil discharged from the tip of the nozzle 44b by the injection of air oil is supplied to the inside of the bearing.
  • the inner diameter of the nozzle hole of the nozzle 44b is appropriately set depending on the relationship between the surface tension caused by the viscosity of the lubricating oil and the discharge amount.
  • a pump similar to the pump 43 is separately provided in the nozzle 44a that supplies the lubricating oil inside the bearing 5a.
  • Lubricating oil may be supplied from the pump 43 to both the nozzles 44a and 44b.
  • the positions of the nozzles 44a and 44b in FIG. 2 schematically show the positional relationship between the distance from the center of the rotation axis and the direction along the rotation axis. As shown in FIGS. 3 and 4, the outlets of the nozzles 44a and 44b are arranged beside the air oil injection port.
  • the heat flow sensor 11a is installed on the inner peripheral surface of the outer ring spacer 6 g. Although not shown, wiring is provided to send the detection signal of the heat flow sensor 11a to the electric circuit unit 41.
  • the heat flow sensor 11b is installed on the inner peripheral surface of the outer ring spacer 6 g. Although not shown, wiring is provided to send the detection signal of the heat flow sensor 11b to the electric circuit unit 41.
  • the positions of the heat flow sensors 11a and 11b in FIG. 2 schematically show the distance from the center of the rotation axis and the positional relationship in the direction along the rotation axis. Heat flow sensors 11a and 11b are arranged around the air discharge port 68. According to the inventor's experiment, it has been confirmed that when the heat flow sensors 11a and 11b are arranged around the air discharge port 68, the heat flow sensors 11a and 11b react more sensitively than other arrangements. The arrangement is preferred.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the lubricating oil supply unit 40 according to the first embodiment.
  • the lubricating oil supply unit 40 includes an electric circuit unit 41, an oil tank 42, a pump 43, and nozzles 44a and 44b.
  • the electric circuit unit 41 includes a power supply device 51, a control device 53, and a drive device 52 for driving a pump.
  • the lubricating oil supply unit 40 supplies lubricating oil to the bearing 5 according to the outputs of the heat flow sensors 11a and 11b.
  • the lubricating oil supply unit 40 further receives the outputs of the temperature sensor 56, the vibration sensor 57, the rotation sensor 58, and the load sensor 59.
  • the load sensor 59 is installed, for example, in a gap between the bearing and the spacer so as to detect the preload of the bearing 5 and the load from the outside.
  • the control device 53 supplies the lubricating oil to the bearing 5 in addition to the outputs of the heat flow sensors 11a and 11b, or in place of the outputs of the heat flow sensors 11a and 11b, at a timing considering at least one of the outputs of these sensors. It may be configured as follows.
  • the preload applied to the bearing 5 also fluctuates due to fluctuations in the force received from the outside depending on the processing target, heat generation due to high-speed operation, and centrifugal force.
  • the preload increases, the amount of heat generated increases due to the frictional force caused by the oil film running out. Therefore, it is also effective to supply the lubricating oil to the bearing when the increase in the preload is detected by the load sensor 59. It is also effective to supply lubricating oil to the bearing when the load from the outside is directly detected.
  • the power supply device 51 is connected to the control device 53 (microcomputer).
  • the drive device 52 receives electric power from the power supply device 51 and drives the pump 43 under the control of the control device 53.
  • the drive device 52 is a circuit for operating a pump 43 such as a micropump.
  • the power supply to the power supply device 51 may be performed from the outside of the housing by wiring (not shown), or may be performed by the power generation device 154 as shown in FIGS. 24 to 26 later.
  • the pump 43 is controlled by the control device 53 via the drive device 52.
  • the pump 43 sucks the lubricating oil in the oil tank 42, and supplies the sucked lubricating oil to the inside of the bearing 5 via the nozzles 44a and 44b.
  • the bearing device according to the embodiment was incorporated into a testing machine imitating a machine tool spindle spindle, and the state detection performance of the bearing device was evaluated.
  • FIG. 7 is a diagram showing the structure of the testing machine.
  • the spindle 501 is rotatably supported by the housing 506 via the bearing device described above.
  • a drive motor 512 is connected to one end of the spindle 501 in the axial direction, and the drive motor 512 rotationally drives the spindle 501 around its axis.
  • the inner ring 507 and the outer ring 508 are fixed to the main shaft 501 and the housing 506 by the inner ring retainer 513 and the outer ring retainer 514, respectively.
  • the housing 506 has a double structure of an inner peripheral housing 506a and an outer peripheral housing 506b, and a cooling medium flow path 515 is formed between the inner and outer housings 506a and 506b.
  • the inner peripheral housing 506a is provided with an air oil supply path 516.
  • the air oil supply path 516 communicates with the air oil supply port 517 of the outer ring spacer 504.
  • the air oil supplied to the air oil supply port 517 is discharged from the discharge hole of the protruding portion 504b that also serves as a nozzle, is injected into the slope portion 507b of the inner ring 507, and is used for lubricating the rolling bearing 502.
  • an air oil exhaust groove 518 is formed in the vicinity of the installation portion of each rolling bearing 502, and an air oil exhaust path 519 opened from the air oil exhaust groove 518 to the atmosphere is formed.
  • FIG. 8 is a diagram showing the test conditions of the performance evaluation test.
  • an ultra-high speed angular contact ball bearing containing ceramic balls (HSE type manufactured by NTN Corporation) was used as the test bearing.
  • the size of the bearing is ⁇ 70 ⁇ ⁇ 110 ⁇ 20 (5S-2LA-HSE014 equivalent).
  • the preload method is a fixed position preload (preload after incorporation 750N).
  • the rotation speed was varied between 0 and 16000 rpm.
  • the lubrication method is air oil lubrication, the amount of lubrication is 0.03 mL / 10 min, the lubricating oil is ISO VG32, and the lubricating air flow rate is 30 NL / min.
  • the outer cylinder is cooled with room temperature, and the axis orientation is the horizontal axis.
  • FIG. 9 is a diagram showing various sensor outputs of the bearing device in the performance evaluation test. It was confirmed that all the sensors operate normally from the low speed range to the ultra high speed range (dn value 1.12 million).
  • the control device 53 in FIG. 6 determines the lubrication timing of the rolling bearing, it is desirable to confirm that each sensor operates normally. Applicants apply that when the bearing device is gradually increased from the low speed range to the ultra high speed range when each sensor is operating normally, the temperature, rotation speed and heat flux are gradually increased in a predetermined relationship. It was confirmed by a test that the transition to. From this performance evaluation test, for example, at the time of initial diagnosis before the start of operation, the control device 53 automatically determines that each sensor is operating normally, so that the determination result of the lubrication time for the rolling bearing can be obtained. It can be used objectively.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between heat flux, temperature, and rotation speed in the acceleration / deceleration test.
  • FIG. 11 is an enlarged view of the horizontal axis of the portion shown in t1 to t2 of FIG.
  • the sensor output of the heat flow sensor has better responsiveness to acceleration / deceleration of the rotational speed than the sensor output of the temperature sensor, and can improve the accuracy of predictive detection of an abnormality in the rolling bearing.
  • the timing of starting the increase / decrease of the sensor output of the heat flow sensor is substantially synchronized with the timing of starting the increase / decrease of the rotation speed.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the amount of oil supplied to the bearing and the temperature and friction loss.
  • the vertical axis of FIG. 12 shows the temperature and friction loss
  • the horizontal axis shows the amount of lubricating oil.
  • the friction loss L between the rolling element and the raceway ring decreases as the amount of lubricating oil increases, so that the temperature T decreases.
  • the stirring resistance of the lubricating oil increases, the friction loss L increases, and the temperature T rises.
  • the temperature T decreases as the amount of lubricating oil increases.
  • the stirring resistance increases and the friction loss L increases.
  • the amount of lubricating oil that indicates this minimum is normally operated by supplying a fixed amount, but such as high-speed rotation, high rigidity (load on bearings: large), and environmental friendliness (oil amount: small) peculiar to machine tools. Under circumstances, a fixed amount of supply may not be sufficient. In that case, the amount of lubricating oil in the bearing changes from moment to moment, and if the temperature of the bearing is monitored and lubricated, the oil will run out when the temperature rises, and the raceways of the inner and outer rings of the bearing will run out. The surface will be damaged.
  • the heat generation due to the increase in frictional resistance due to the decrease in the amount of lubricating oil on the raceway surface is detected at an early stage by the heat flow sensor, and the lubricating oil is applied before it is too late to damage the raceway surface.
  • the amount of lubricating oil is adjusted to the optimum.
  • Lubricating oil is added when the heat flow starts to increase due to lack of lubricating oil. By repeating this, the life of the bearing can be reliably extended without the amount of lubricating oil in the bearing being insufficient.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the oil pump unit for air oil lubrication and the lubricating oil supply unit for the spacer.
  • the high pressure air supplied via the solenoid valve 101 and the lubricating oil supplied from the oil pump unit 103 are mixed by the mixing valve 102 and passed through the passage 107. It is sent to the passage 67 of the seat.
  • the oil pump unit 103 delivers lubricating oil to the mixing valve 102 at regular intervals at the timing set by the timer 104.
  • the lubricating oil While passing through the air passage 105, the lubricating oil becomes fine particles and is supplied to the bearing. However, the required amount of lubricating oil increases or decreases depending on the processing type and processing posture.
  • the range of the appropriate amount of oil is relatively narrow for bearings that support the high-speed rotating shaft, and it is difficult to add the appropriate amount of oil.
  • the mixing valve 102 is often arranged at a location of the air passage 105 that is relatively far from the bearing, and a time lag occurs between the time when the oil is dropped by the oil valve and the time when the oil reaches the bearing. Therefore, if oil is added after the state of the bearing changes, lubrication will not be in time.
  • the lubricating oil supply unit 40 additionally supplies the lubricating oil to the bearing.
  • FIG. 14 is a diagram showing the conditions for a reproduction test of a bearing abnormality due to running out of lubricating oil.
  • an ultra-high speed angular contact ball bearing containing ceramic balls (HSE type manufactured by NTN Corporation) was used as the test bearing.
  • the size of the bearing is ⁇ 70 ⁇ ⁇ 110 ⁇ 20 (5S-2LA-HSE014 equivalent).
  • the preload method is a fixed position preload (preload after incorporation 750N).
  • the rotation speed is a constant rotation speed of 18,000 rotations per minute.
  • Outer cylinder cooling is available, room temperature is synchronized, and the axis orientation is the horizontal axis.
  • FIG. 15 is a diagram showing the relationship between heat flux, temperature, and rotation speed in a reproduction test of a bearing abnormality due to running out of lubricating oil.
  • the horizontal axis is the operating time (seconds).
  • the upper column shows the heat flux Q, the inner ring temperature T (i), the outer ring temperature T (g), and the housing temperature T (h), and the lower column shows the rotation speed N (rotation speed per minute). ..
  • the rotation speed N Due to the overload detection of the drive motor 512 (FIG. 7), the rotation speed N has started to decrease after the time 525 (seconds). Before the time 525 (seconds), each temperature hardly changed, and it was found that it was difficult to detect a sign of abnormality by the temperature. From the test results, the heat flux Q has been found to increase in output value from an earlier stage than the inner ring temperature T (i), etc., and is considered to be effective for early detection of signs of an abnormality in rolling bearings. Be done.
  • FIG. 16 is a waveform diagram for explaining the operation of the bearing device according to the first embodiment.
  • the waveform of the reproduction experiment shown in FIG. 15 is superimposed on the waveform when the lubricating oil is supplied by the lubricating oil supply unit 40 of the present embodiment.
  • the horizontal axis in FIG. 16 is the operating time (seconds).
  • the heat flux Q and the rate of change D of the heat flux are shown, and the heat flux Qx and the rate of change Dx when the lubricating oil is supplied are shown in an overlapping manner.
  • the rotation speed N (rotation speed per minute) is shown in the lower column.
  • the rate of change D change amount per unit time
  • the rate of change D of the output can be put into practical use even if the threshold value is set relatively uniformly even if the individual difference of the machine for setting the bearing and the operating conditions of the user are different. Therefore, more preferably, the lubricating oil should be added when the rate of change D of the output of the heat flow sensor exceeds the threshold value Dth.
  • the rate of change D is a parameter calculated by time derivative of the heat flux Q detected by the heat flow sensor.
  • FIG. 17 is a waveform diagram for explaining the state of the evaluation test in which the actual bearing burnout is reproduced.
  • FIG. 18 is a flowchart for explaining the supply control of the lubricating oil executed by the control device. The processing of this flowchart is called and executed from the main routine at a fixed time (for example, every 2 to 3 ms).
  • the control device 53 obtains a determination value from the heat flow sensors 11a and 11b in step S1.
  • the determination value may be the heat flux Q, but the rate of change D of the heat flux is preferable.
  • the detected values of the heat flow sensors 11a and 11b can be obtained by collating with a predetermined map stored in the memory inside the control device.
  • the rate of change D of the heat flux for example, it can be obtained by dividing the difference between the previous heat flux Q and the current heat flux Q by the time difference.
  • step S2 the control device 53 determines whether or not the determination value is larger than the determination threshold value.
  • the determination threshold value is the threshold value Qth shown in FIG.
  • the determination threshold value is the threshold value Dth shown in FIG.
  • the judgment threshold value can be determined, for example, by the tests described in FIGS. 7 to 11. For example, in FIG. 9, since the heat flux Q increases as the rotation speed N increases, the determination threshold value Qth is obtained by multiplying the heat flux Q corresponding to the maximum rotation speed N under the operating conditions of the spindle device by a safety factor. It may be a value.
  • the relationship between the rotation speed N and the heat flux Q is related to each other from, for example, one or both of the tests and simulations as shown in FIG. From this relationship, the determination threshold value Qth can be predetermined for each rotation speed N. Therefore, the determination threshold value Qth may be set in advance for each rotation speed N, the rotation speed N may be read from the rotation sensor 58, and the determination threshold value Qth corresponding to the read rotation speed N may be applied.
  • the determination threshold value Dth may be determined according to the following equation.
  • Dth M ⁇ (Q 2 -Q 1) / (t 2 -t 1)
  • the value when a bearing abnormality occurs is much larger than the value when the rotation speed N increases, so it is uniform regardless of the change in the rotation speed N.
  • the threshold Dth of can be used.
  • the control device 53 drives the pump 43 for a certain period of time to supply the lubricating oil to the bearing 5 in step S3, and the control is performed in the main routine in step S4. Return to. On the other hand, if the determination value> the determination threshold value is not satisfied (NO in S2), the control is returned to the main routine in step S4 without executing the process of step S3.
  • step S2 is changed so that the process of step S3 is executed not only when the rate of change D of the output of the heat flow sensor exceeds the threshold value but also when the temperature or vibration exceeds the threshold value. You may.
  • spike-like noise may occur in the output of the heat flow sensor due to the effects of, for example, electrical noise of the motor driven inside or around the equipment, vibration noise of the equipment, and so on.
  • spike-like noise is mixed, it may be difficult to accurately determine the bearing abnormality (burnout or large heat generation) based on the rate of change D of the heat flux.
  • it is effective to set an upper limit value for the signal of the heat flow sensor in addition to the above determination.
  • FIG. 19 is a waveform diagram of the output signal of the heat flow sensor when spike-like noise is not generated.
  • FIG. 20 is a waveform diagram of the output signal of the heat flow sensor when spike-shaped noise is generated.
  • FIG. 21 is an enlarged view of the vicinity of the spike noise of FIG. 20.
  • FIG. 22 is a flowchart for explaining the control to which the upper limit value is applied. The processing of this flowchart is called and executed from the main routine at a fixed time (for example, every 2 to 3 ms).
  • the control device 53 obtains a determination value from the heat flow sensors 11a and 11b in step S11.
  • the determination value in this case is the rate of change D of the heat flux.
  • the rate of change D of the heat flux can be obtained, for example, by dividing the difference between the previous heat flux Q and the current heat flux Q by the time difference.
  • step S12 the control device 53 determines whether or not the determination value is larger than the determination threshold value Dth shown in FIG. 16 and smaller than the upper limit value Dth'determined as shown in FIG. ..
  • the determination threshold value Dth may be determined according to the following equation.
  • Dth M ⁇ (Q 2 -Q 1) / (t 2 -t 1)
  • the control device 53 drives the pump 43 for a certain period of time to supply the lubricating oil to the bearing 5 in step S13, and controls in step S14. Return to the main routine.
  • the control device 53 returns the control to the main routine in step S14 without executing the process of step S13.
  • the lubricating oil supply unit 40 and the bearing device 30 of the first embodiment have an oil tank 42 which is a “holding unit” for holding the lubricating oil and a bearing 5 for the lubricating oil held in the oil tank 42.
  • the pump 43 which is a "supply unit”
  • the heat flow sensors 11a, 11b installed on the bearing 5 or the spacer 6 which is a member adjacent to the bearing, and the pump 43 according to the output of the heat flow sensors 11a, 11b.
  • a control device 53 for controlling the operation is provided.
  • the heat flow sensors 11a and 11b can accurately detect the momentary and sudden heat generation of the rolling bearing 5, determine the sign of abnormality of the rolling bearing based on the detection result, and lubricate the bearing at an appropriate timing. ..
  • the control device 53 is a pump that is a supply unit when the rate of change D of the heat flux detected by the heat flow sensors 11a and 11b exceeds the determination threshold value Dth and does not exceed the upper limit value Dth'. It drives 43 to supply lubricating oil to the rolling bearing 5.
  • the control device 53 uses the pump 43 as a supply unit. Does not drive.
  • the heat flux Q may be used instead of the rate of change D.
  • the upper limit value Qth' may be set.
  • the control device 53 drives the pump 43 to lubricate the bearing 5. Supply.
  • the control device 53 does not drive the pump 43 when the heat flux Q detected by the heat flow sensors 11a and 11b does not exceed the determination threshold value Qth or exceeds the upper limit value Qth'.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the bearing device of the second embodiment.
  • FIG. 24 is a diagram schematically showing a cross section of the XXIV seat of FIG. 23.
  • FIG. 25 is a diagram schematically showing an XXV cross section of the seat of FIG. 23.
  • the spacer 106 is arranged between the bearing 5a and the bearing 5b.
  • the structures of the bearing 5a and the bearing 5b are the same as those in the first embodiment.
  • the spacer 106 includes an inner ring spacer 106i and an outer ring spacer 106 g.
  • the inner ring spacer 106i has the same configuration as a general spacer.
  • a lubricating oil supply unit 140 is incorporated in the outer ring spacer 106 g.
  • the lubricating oil supply unit 140 includes a case 47 arranged in an accommodation space provided in the outer ring spacer 106 g, an electric circuit unit 141, a power generation device 154, an oil tank 42, a pump 43, and nozzles 44a and 44b. Includes a lid 46 that covers the containment space.
  • the oil tank 42 stores the same type of lubricating oil as the base oil of the grease sealed in the bearing 5.
  • the electric circuit unit 141 is arranged in the case 47. Further, as shown in FIG. 25, an oil tank 42 is arranged in the case 47. The electric circuit unit 141 and the oil tank 42 are arranged in the accommodation space provided on the inner peripheral side of the outer ring spacer 106 g in the case 47.
  • the pump 43 is connected to a suction tube connected to the oil tank 42 and a nozzle 44b for supplying lubricating oil from the pump 43 to the inside of the bearing 5b.
  • the tip of the nozzle 44b extends to the inside of the bearing 5b (a position adjacent to the rolling element Tb, for example, between the fixed-side raceway ring and the rotating-side raceway ring of the bearing 5b).
  • the inner diameter of the nozzle hole of the nozzle 44b is appropriately set depending on the relationship between the surface tension caused by the viscosity of the base oil and the discharge amount.
  • a pump similar to the pump 43 is separately provided in the nozzle 44a that supplies the lubricating oil inside the bearing 5a.
  • Lubricating oil may be supplied from the pump 43 to both the nozzles 44a and 44b.
  • FIG. 26 is a block diagram showing the configuration of the lubricating oil supply unit 140 according to the second embodiment.
  • the lubricating oil supply unit 140 includes an electric circuit unit 141, an oil tank 42, a pump 43, and nozzles 44a and 44b.
  • the electric circuit unit 141 includes a power supply device 151, a control device 53, a drive device 52 for driving a pump, and a power storage device 155.
  • the lubricating oil supply unit 140 supplies lubricating oil to the bearing 5 according to the outputs of the heat flow sensors 11a and 11b.
  • the lubricating oil supply unit 140 may be further configured to receive the outputs of the temperature sensor 56, the vibration sensor 57, and the rotation sensor 58, and supply the lubricating oil to the bearing 5 at a timing in consideration of these outputs. ..
  • a power generation device 154 and a power storage device 155 are added.
  • the power generation device 154 and the power storage device 155 are included in the electric circuit unit 141 arranged in the accommodating portion of the outer ring spacer.
  • the power generation device 154 is connected to the power supply device 151, and the power supply device 151 is connected to the control device 53 (microcomputer) and the power storage device 155.
  • the drive device 52 receives electric power from the power storage device 155 and drives the pump 43 under the control of the control device 53.
  • the drive device 52 is a circuit for operating a pump 43 such as a micropump.
  • thermoelectric element that generates power by the Seebeck effect
  • the power generation device 154 includes a heat sink 154 g connected to the outer ring spacer 106 g, a heat sink 154i arranged to face the inner ring spacer 6i, and two heat sinks. It has a thermoelectric element 154d arranged between the two.
  • the temperatures of the inner rings 5ia and 5ib and the outer rings 5ga and 5gb rise due to the frictional heat with the rolling elements Ta and Tb.
  • the outer rings 5ga and 5gb are incorporated into the housing of the device, so that heat is dissipated by heat conduction. Therefore, a temperature difference occurs between the inner rings 5ia and 5ib and the outer rings 5ga and 5gb (the temperature of the inner rings 5ia and 5ib is higher than the temperature of the outer rings 5ga and 5gb).
  • the temperature is conducted to the heat sinks 154g and 154i.
  • a temperature difference is generated on both end faces of the thermoelectric element 154d arranged between the heat sinks 154g and 154i. Therefore, the thermoelectric element 154d can generate electricity by the Seebeck effect.
  • the heat transfer (heat dissipation) effect is enhanced by bringing the contact surface of the heat sink 154 g on the outer ring side into close contact with the curvature of the inner diameter of the accommodating portion provided in the outer ring spacer 106 g.
  • the heat sink 154i on the inner ring side is not in contact with the inner ring spacer 6i. If possible, it is desirable to increase the surface area of the inner peripheral surface of the heat sink 154i on the inner ring side.
  • thermal conductivity (and adhesion) between the inner peripheral surface of the outer ring spacer 106 g and the outer peripheral surface of the heat sink 154 g, between the heat sink 154 g and the thermoelectric element 154d, and between the thermoelectric element 154d and the heat sink 154i on the inner ring side. It is advisable to apply thermal paste or the like in order to increase the amount of heat.
  • Thermal grease is generally composed mainly of silicon.
  • the heat sinks 154g and 154i use metals having high thermal conductivity. For example, gold, silver, copper, etc. can be mentioned, but copper is generally used from the viewpoint of cost. A copper alloy containing copper as a main component may be used. Further, as a processing method, sintering, forging, casting and the like are advantageous in terms of cost.
  • the electric charge generated (generated) by the power generation device 154 is stored in the power storage device 155.
  • the power storage device 155 includes a storage battery, a capacitor, and the like.
  • As the capacitor it is preferable to use an electric double layer capacitor (capacitor).
  • the pump 43 is controlled by the control device 53 via the drive device 52.
  • the pump 43 sucks the lubricating oil in the oil tank 42, and supplies the sucked lubricating oil to the inside of the bearing 5 via the nozzles 44a and 44b.
  • control device 53 controls the pump 43 according to the outputs of the heat flow sensors 11a and 11b.
  • the lubricating oil supply unit 140 and the bearing device 130 shown in the second embodiment are instantaneously and suddenly of the rolling bearing 5 by the heat flow sensors 11a and 11b. It is possible to accurately detect the heat generation, determine the sign of abnormality of the rolling bearing based on the detection result, and lubricate the bearing at an appropriate timing.
  • the lubricating oil supply unit 140 and the bearing device 130 further include a power generation device 154, it is not necessary to supply power from the outside, and wiring and the like can be reduced.
  • FIG. 27 is a diagram showing a first arrangement example of the heat flow sensor.
  • FIG. 27 shows the structure of the bearing device 30A in which the spindle is supported by four bearings.
  • spacers 31c and 31d and bearings 5c and 5d are added to both outer sides of the bearings 5a and 5b of the bearing device 30 of FIG. 1, respectively.
  • the heat flow sensor 11c is arranged on the inner diameter surface 31gAc of the outer ring spacer 31gc of the added spacer 31c
  • the heat flow sensor 11d is arranged on the inner diameter surface 31gAd of the outer ring spacer 31gd of the added spacer 31d. Since other structures are the same as those in FIG. 1, the description thereof will be omitted.
  • heat flow sensors are arranged for all bearings, but even if a bearing in which an abnormality is likely to occur is selected from a plurality of bearings in terms of design or experience and the heat flow sensors are arranged. good.
  • FIG. 28 is a diagram showing a second arrangement example of the heat flow sensor.
  • protrusions 7a and 7b protruding from the axial side surface between the inner and outer rings are added to the outer ring spacer 6g on the fixed side, and heat flow sensors 11a and 11b are installed on the protrusions 7a and 7b, respectively. May be done.
  • the heat source is the rolling element contact portion of the fixed side raceway ring of the rolling bearing, but when the heat flow sensor is installed on the fixed side raceway ring, there is a concern that the processing cost of the fixed side raceway ring becomes high.
  • the heat flow sensor When the heat flow sensor is installed on the protruding portions 7a and 7b of the fixed side spacer, this problem can be solved and the heat flow sensor can be easily installed. Further, since the heat flow sensors 11a and 11b are installed on the projecting portions 7a and 7b protruding between the inner and outer rings, it is possible to directly detect the temperature change inside the bearing during operation.
  • the protrusions 7a and 7b may also serve as nozzles for discharging lubricating oil for air oil lubrication to the rolling bearings 5a and 5b.
  • the heat flow sensor since the heat flow sensor can be installed by using the existing nozzle that discharges the lubricating oil, the cost can be reduced as compared with the case where, for example, a dedicated component for installing the heat flow sensor is provided.
  • FIG. 29 is a diagram showing a third arrangement example of the heat flow sensor. 1 to 4 show an example in which the heat flow sensors 11a and 11b are installed in the vicinity of the bearing 5 in the outer ring spacer 6g on the fixed side. As shown in FIG. 29, the heat flow sensor 11 is installed in the outer ring spacer. It may be installed near the axial center of the inner peripheral surface of 6 g.
  • FIG. 30 is a diagram showing a fourth arrangement example of the heat flow sensor.
  • the heat flow sensor 11a may be installed on the inner peripheral surface of the outer ring 5ga.
  • the heat flow sensor 11b may be similarly installed on the inner peripheral surface of the outer ring 5gb.
  • FIG. 31 is a diagram showing a fifth arrangement example of the heat flow sensor.
  • the heat flow sensor 11a may be installed on the inner peripheral surface of the outer ring 5ga, and the processing circuit 162 for processing the output signal of the heat flow sensor 11a may be arranged next to the heat flow sensor 11a.
  • the heat flow sensor 11a and the processing circuit 162 are connected by the wiring 161 and the signal processed by the processing circuit 162 is transmitted to another control circuit or the like by the wiring 163.
  • the processing circuit 162 performs, for example, signal amplification processing, A / D conversion processing, and the like.
  • the rolling element Ta is biased from the axial center position of the outer ring 5ga to the side where the heat flow sensor 10a is not arranged.
  • FIG. 30 or FIG. 31 may be applied to the configuration of FIG. 27.
  • the heat flow sensor is arranged on the inner diameter surfaces 6 gA, 31 gAc, 31 g Ad of the non-rotating outer ring spacers 6 g, 31 gc, 31 gd.
  • the configuration shown in FIG. 30 or 31 is such that the heat flow sensor is also arranged on the non-rotating side railing wheels (outer rings) of the bearings 5b to 5d and the heat flow sensor faces the rotating wheels (inner rings). I do not care.
  • FIG. 32 is a diagram showing a sixth arrangement example of the heat flow sensor.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view taken along the line XXXIII of FIG. The arrangement example shown in FIGS. 32 and 33 can be used when the signal wiring of the heat flow sensor cannot be pulled out axially from the side surface of the bearing.
  • the heat flow sensor 11a is installed on the inner peripheral surface of the outer ring 5ga
  • the heat flow sensor 11b is installed on the inner peripheral surface of the outer ring 5gb.
  • the outer ring 5ga and the inner ring 5ia have the inner peripheral surface on which the heat flow sensor 11a is installed extending in the axial direction
  • the outer ring 5gb and the inner ring 5ib have the inner peripheral surface on which the heat flow sensor 11b is installed extending in the axial direction.
  • the outer ring 5gb is formed with a hole 165 penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface, and the wiring 164 for extracting a signal from the heat flow sensor 11b passes through the hole 165 and is outside the bearing. Has been pulled out to.
  • a through hole for pulling out the same wiring is provided for the outer ring 5ga.
  • the bearing device shown in FIGS. 31 to 33 includes an outer ring 5ga, an inner ring 5ia, a rolling element Ta, a cage Rta, and a heat flow sensor 10a.
  • the inner peripheral surface 170 of the outer ring 5ga includes a raceway surface 172 to which the rolling element Ta contacts, and a first surface 171 and a second surface 173 located so as to sandwich the raceway surface 172 from both sides.
  • the heat flow sensor 10a is arranged on the second surface 173 of the inner peripheral surface 170 of the outer ring 5ga.
  • the axial width W0 of the bearing is the sum of the width W1 of the first surface 171 and the width W2 of the raceway surface 172 and the width W3 of the second surface 173.
  • the outer ring 5ga is formed so that the width W3 of the second surface 173 is wider than the width W1 of the first surface 171.
  • the axial width W0 of the bearing is the sum of the axial width W5 of the rolling element Ta, the width W4 of the other first portion, and the width W6 of the second portion.
  • the outer ring 5ga is formed so that the width W6 of the second portion is wider than the width W4 of the first portion other than the rolling element Ta.
  • the heat flow sensor 10a and the processing circuit 162 that processes the signal of the heat flow sensor 10a are arranged on the second surface 173 of the inner peripheral surface 170 of the outer ring 5ga.
  • the outer ring 5gb is formed with a hole 165 penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface in order to pass the wiring for taking out the signal of the heat flow sensor 10b.
  • the outer ring 5ga is formed with a similar hole (not shown) penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface in order to pass the wiring for taking out the signal of the heat flow sensor 10a.
  • the present invention can be obtained by attaching a heat flow sensor to the fixed side. Can be applied.
  • the bearing device of the present embodiment can also be applied to a machine tool in which the spindle 4 is a vertical type.
  • the heat flow sensor was used to control the lubrication of the lubricating oil, but it may also be used to detect abnormalities in the bearing device. For example, if the heat flow further increases even when lubrication is performed by the lubricating oil supply unit, it is considered that the bearing is damaged.
  • the control device 53 of FIG. 6 can be used as the “abnormality determination unit”.
  • This abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred in the bearing when the heat flux Q or the rate of change D of the heat flux exceeds a threshold value larger than Qth or Dth shown in FIG. 16, respectively. Further, the abnormality determination unit may determine the abnormality of the rolling bearing based on the relationship between the rotation speed N and the heat flux Q following the rotation speed.
  • the abnormality determination unit constantly monitors the relationship between the rotational speed and the heat flux for a predetermined time, and if there is a discrepancy between the two, it may be determined that the rolling bearing is abnormal. For example, when the heat flux changes abruptly despite a constant rotation speed, the abnormality determination unit determines that the rolling bearing is abnormal. For example, when the detected rotational speed fluctuates and the heat flux does not follow the rotational speed, the abnormality determination unit determines that the rolling bearing is abnormal. In this way, it is possible to accurately detect the momentary and sudden heat generation of the rolling bearing, and to determine the abnormality of the rolling bearing based on the detection result. When it is determined that the rolling bearing is abnormal, control such as stopping the rotation of the bearing device can be executed.
  • the control device 53 may notify an abnormality with an alarm lamp or the like or output a stop signal for stopping the rotation of the motor instead of adding lubricating oil.
  • the abnormality determination unit may be arranged at another place instead of being arranged at the bearing spacer.

Abstract

潤滑油供給ユニット（４０）および軸受装置（３０）は、潤滑油を保持するオイルタンク（４２）と、オイルタンク（４２）に保持された潤滑油を軸受（５）に供給するポンプ（４３）と、軸受（５）または軸受に隣接する部材である間座（６）に設置された熱流センサ（１１ａ，１１ｂ）と、熱流センサ（１１ａ，１１ｂ）の出力に応じてポンプ（４３）の動作を制御する制御装置とを備える。熱流センサ（１１ａ，１１ｂ）によって、転がり軸受（５）の瞬間かつ急激な発熱を正確に検出し、その検出結果を基に異常の予兆を判断し、適切なタイミングで軸受（５）に注油することができる。

Description

潤滑油供給ユニットおよび軸受装置
　この発明は、工作機械の主軸等を回転自在に支持する軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給ユニットおよびそれを備える軸受装置に関する。
　工作機械主軸用軸受は、高速かつ低荷重で使用されることが多く、その軸受にはアンギュラ玉軸受が広く使用される。工作機械主軸用軸受は、エアオイル（オイルミスト）潤滑またはグリース潤滑によって潤滑される。エアオイル潤滑は、潤滑油を外部から供給するので、長期に渡り安定した潤滑状態を保つことができるという特徴がある。一方、グリース潤滑は、付帯設備および配管を必要としないことから経済性に優れ、ミストの発生が極めて少ないことで、環境に優しいという特徴がある。
　工作機械の中でもマシニングセンタの主軸など、より高速な領域、例えば、内輪内径に回転数を乗じたｄｎ値で１００万以上の領域で使用される軸受は、より安定した運転が必要である。しかし、以下に記載の様々な原因で、軸受軌道面の面荒れまたはピーリング、保持器の異常を経て、軸受が過度に昇温することがある。
・エアオイル潤滑における潤滑油の給排油の不適（油量過小、過多、排気不良）
・軸受内部に封入された潤滑グリースの劣化
・軸受転がり部へのクーラントまたは水の浸入、あるいは異物の侵入
・過大な予圧、つまり転がり部の接触面圧の増大による油膜切れ
　上記による軸受の過度の昇温を防止すべく、軸受に隣接した間座に潤滑給油ポンプと非接触式の温度センサを内蔵し、温度センサによる軸受潤滑部の温度測定値に応じて、潤滑給油ポンプにて軸受内部に潤滑油を給油する技術が特開２０１７－２６０７８号公報（特許文献１）に開示されている。
特開２０１７－２６０７８号公報
　一般に、エアオイル潤滑では、常時供給される圧縮エアに対して、エア送給路にオイルバルブからオイルを間欠的に添加し、オイルミストを発生させる。
　オイルの添加量が不足すると軸受において摩擦力が大きくなり焼き付きが発生してしまう。一方、オイルの添加量が過多であると、軸受部におけるオイルの撹拌抵抗が増加し、温度が上昇することによって焼き付きが発生してしまう。高速回転軸を支持する軸受についてはオイルの適量の範囲が比較的狭いため、エアオイル潤滑の場合オイルの適量を添加することが難しいという問題がある。
　メーカーは、オイル添加量の推奨条件を示しているものの、工作機械等の運転条件によっては、オイルの適量も変動する。例えば、回転速度の変動、連続運転時間の変動、工作物の加工時の負荷の変動、加工時の軸の姿勢の変化など、運転条件が変化する場合には、一律な添加量では対応できない。
　軸受の状態を監視しながらオイルバルブ（ミキシングバルブ）における添加量を調整することも考えられるが、オイルバルブはオイルを滴下してから細粒状にして軸受に供給するために軸受から比較的離れたエア通路の場所に配置されることが多く、オイルバルブで滴下してからオイルが軸受にいきわたるまでにはタイムラグが発生する。したがって、軸受に状態変化が発生してからオイルを添加するのでは、潤滑が間に合わないという問題もある。
　本発明は、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、適時のタイミングで潤滑油が軸受に供給される潤滑油供給ユニットおよびそれを備える軸受装置を提供することである。
　本開示は、潤滑油供給ユニットに関する。潤滑油供給ユニットは、潤滑油を保持する保持部と、保持部に保持された潤滑油を軸受に供給する供給部と、軸受または軸受に隣接する部材に設置された熱流センサと、熱流センサの出力に応じて供給部の動作を制御する制御装置とを備える。
　好ましくは、制御装置は、熱流センサが検出した熱流束の変化率が判定しきい値を超えた場合に、供給部を駆動して軸受に潤滑油を供給する。
　好ましくは、制御装置は、熱流センサが検出した熱流束が判定しきい値を超えた場合に、供給部を駆動して軸受に潤滑油を供給する。
　軸受に隣接する部材が間座以外（ハウジングの肩、蓋、ばねホルダなど）であっても良いが、好ましくは、軸受に隣接する部材は、間座であり、保持部、供給部、および制御装置は、間座に配置される。
　より好ましくは、間座には、保持部内の潤滑油による潤滑とは別にエアオイル潤滑を行なうための潤滑油通路が設けられる。制御装置は、エアオイル潤滑によって軸受に供給される潤滑油が不足したことを熱流センサの出力に応じて検出した場合に、供給部を駆動して潤滑油を追加させる。
　好ましくは、軸受は、グリースで潤滑され、制御装置は、グリースの基油が不足したことを熱流センサの出力に応じて検出した場合に、供給部に潤滑油を追加させる。
　好ましくは、潤滑油供給ユニットは、軸受の予圧や外部からの荷重を検出する荷重センサをさらに備える。制御装置は、荷重センサの出力に応じて供給部の動作を制御する。
　本開示は、他の局面では、上記のいずれかに記載の潤滑油供給ユニットと、軸受とを備える、軸受装置に関する。
　この構成によると、軸受の運転時における軸受内部の温度変化を測定するため、熱流センサを使用するので、軸受の異常の予兆をいち早くとらえることが可能となり、適時のタイミングで潤滑油を軸受に供給することができる。
実施の形態１のスピンドル装置の概略構成を示す断面図である。 スピンドル装置に組み込まれる実施の形態１に係る軸受装置３０の構成を示す模式断面図である。 図２の間座のＩＩＩ断面を模式的に示した図である。 図２の間座のＩＶ断面を模式的に示した図である。 潤滑油供給ユニット４０の拡大断面図である。 実施の形態１における潤滑油供給ユニット４０の構成を示すブロック図である。 試験機の構造を示す図である。 性能評価試験の試験条件を記載した図である。 性能評価試験における軸受装置の各種センサ出力を示す図である。 加減速試験による熱流束、温度、回転速度の関係を示す図である。 図１０のｔ１～ｔ２に示す部分の横軸を拡大した図である。 軸受に供給する油量と温度および摩擦損失との関係を示す図である。 エアオイル潤滑のオイルポンプユニットと間座の潤滑油供給ユニットとの関係を示す図である。 潤滑油切れによる軸受異常の再現試験の条件を記載した図である。 潤滑油切れによる軸受異常の再現試験における熱流束、温度、回転速度の関係を示す図である。 実施の形態１の軸受装置の動作を説明するための波形図である。 実際の軸受焼損を再現した評価試験の状況を説明するための波形図である。 制御装置が実行する潤滑油の供給制御を説明するためのフローチャートである。 スパイク状のノイズが発生していない場合の熱流センサの出力信号の波形図である。 スパイク状のノイズが発生している場合の熱流センサの出力信号の波形図である。 図２０のスパイクノイズ付近を拡大して示した図である。 上限値を適用した制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２の軸受装置の構成を示す模式断面図である。 図２３の間座のＸＸＩＶ断面を模式的に示した図である。 図２３の間座のＸＸＶ断面を模式的に示した図である。 実施の形態２における潤滑油供給ユニット１４０の構成を示すブロック図である。 熱流センサの第１の配置例を示す図である。 熱流センサの第２の配置例を示す図である。 熱流センサの第３の配置例を示す図である。 熱流センサの第４の配置例を示す図である。 熱流センサの第５の配置例を示す図である。 熱流センサの第６の配置例を示す図である。 図３２のＸＸＸＩＩＩ断面における断面図である。
　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、実施の形態１のスピンドル装置の概略構成を示す断面図である。図２は、スピンドル装置に組み込まれる実施の形態１に係る軸受装置３０の構成を示す模式断面図である。
　図１に示すスピンドル装置１は、例えば、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１で支持されている主軸４の一端側にはモータ５０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１は、軸受５ａ，５ｂと、軸受５ａ，５ｂに隣接して配置される間座６と、熱流センサ１１ａ、１１ｂと、モータ５０と、モータ後方に配置される軸受１６とを備える。主軸４は、外筒２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。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、内輪間座６ｉと、外輪間座６ｇとを含む。
　熱流束を測定する熱流センサ１１ａ、１１ｂは、外輪間座６ｇの内径面６ｇＡに固定され、内輪間座６ｉの外径面６ｉＡに対向する。なお、熱流束は、単位時間あたりに単位面積を通過する熱量である。
　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。
　軸受５ａ，５ｂは、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２に示す軸受装置３０にはアンギュラ玉軸受が用いられ、２個の軸受５ａ，５ｂ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５ａ，５ｂで主軸４を支持する構造を例示して説明するが、後に図２７に４つの例を示すように、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。
　単列の転がり軸受１６は、円筒ころ軸受である。アンギュラ玉軸受である軸受５ａ，５ｂにより、スピンドル装置１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１６により、工作機械主軸用のスピンドル装置１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３には冷却媒体流路が形成される。ハウジング３と外筒２との間に冷却媒体を流すことにより、軸受５ａ，５ｂを冷却することができる。
　また、軸受５ａ，５ｂの冷却と潤滑のために後に説明する潤滑油供給路６７ａ，６７ｂ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、複雑になるため図１では潤滑油供給路は図示しない。なお、後に図２３に示すように軸受５ａ，５ｂ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。
　主軸４と外筒２との間に形成される空間部２２における複列の軸受５ａ，５ｂと単列の軸受１６とで挟まれた軸方向の中間位置には、主軸４を駆動するモータ５０が配置されている。モータ５０のロータ１４は主軸４の外周に嵌合した筒状部材１５に固定され、モータ５０のステータ１３は外筒２の内周部に固定されている。
　なお、図１では、モータ５０を冷却するための冷却媒体流路は図示しない。
　熱流束を測定する熱流センサ１１ａ、１１ｂがスピンドル装置１に実装される。図１、図２に示す例では、熱流センサ１１ａ、１１ｂはともにその一方の面が外輪間座６ｇの内径面６ｇＡに固定され、他方の面が内輪間座６ｉの外径面６ｉＡに対向する。ここでは、軸受５ａの近傍に熱流センサ１１ａが配置され、軸受５ｂの近傍に熱流センサ１１ｂが配置される。
　熱流センサは、ゼーベック効果を利用して熱流を電気信号に変換するセンサであり、センサ表裏のわずかな温度差から出力電圧が発生する。この熱流センサは、非接触式温度センサまたは熱電対などの温度センサに比べ、感度が良く、回転速度の変動に伴う軸受内部の熱の変化にタイムリーに追従する。なお、回転速度は、単位時間当たりの回転数と同義である。
　軸受５ａ，５ｂの焼き付きの予兆を検出するのに、内輪５ｉａ，５ｉｂ、外輪５ｇａ，５ｇｂ、間座６等の温度を測定して検出しようとすると、急激な発熱が生じたとしても温度が上昇するまでには遅れがあるため、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１１ａ，１１ｂを利用すれば、温度と比べて熱流は早期に変化し始めるため、急激な発熱を迅速に検出することが可能である。
　図２の軸受装置３０について、より詳細に説明する。図３は、図２の間座のＩＩＩ断面を模式的に示した図である。図４は、図２の間座のＩＶ断面を模式的に示した図である。図５は、潤滑油供給ユニット４０の拡大断面図である。
　図２～図５を参照して、軸受５ａと軸受５ｂとの間に間座６が配置される。間座６は、内輪間座６ｉと外輪間座６ｇとを含む。内輪間座６ｉは一般的な間座と同様の構成である。外輪間座６ｇには、上部にエアオイル潤滑のための潤滑油供給路６７ａ，６７ｂが設けられ、下部にエア排出口６８が設けられる。さらに外輪間座６ｇには、潤滑油供給ユニット４０が組み込まれている。
　潤滑油供給ユニット４０は、外輪間座６ｇに設けられた収容空間に配置されるケース４７と、電気回路部４１と、オイルタンク４２と、ポンプ４３と、ノズル４４ａ，４４ｂと、収容空間を覆う蓋４６とを含む。
　オイルタンク４２は、エアオイル潤滑に使用されている潤滑油と同じ種類の潤滑油を貯留する。
　図２、図３、図５に示すように、ケース４７内には、電気回路部４１が配置される。また、図２、図４、図５に示すように、ケース４７内には、オイルタンク４２が配置される。電気回路部４１およびオイルタンク４２は、ケース４７において、外輪間座６ｇの内周側に設けられた収容空間に配置される。
　ポンプ４３には、オイルタンク４２に接続された吸込みチューブと、ポンプ４３から軸受５ｂの内部に潤滑油を供給するためのノズル４４ｂが接続されている。エアオイル潤滑におけるノズル４４ｂの先端は、エアオイルの噴射口の脇に配置される。エアオイルの噴射によって、ノズル４４ｂの先端から吐出された潤滑油は、軸受の内部に供給される。なお、ノズル４４ｂのノズル穴の内径寸法は、潤滑油の粘度に起因する表面張力と吐出量との関係により、適宜設定される。
　図示しないが、軸受５ａの内部に潤滑油を供給するノズル４４ａにも別途ポンプ４３と同様なポンプが設けられる。ポンプ４３からノズル４４ａ，４４ｂの両方に潤滑油を供給するようにしても良い。
　なお、図２におけるノズル４４ａ，４４ｂの位置は、回転軸中心からの距離および回転軸に沿う方向の位置関係を模式的に示している。図３、図４に示すように、エアオイルの噴射口の脇にノズル４４ａ，４４ｂの出口が配置されている。
　熱流センサ１１ａは、図３に示すように外輪間座６ｇの内周面に設置されている。図示しないが、熱流センサ１１ａの検出信号を電気回路部４１に送る配線が設けられている。熱流センサ１１ｂは、図４に示すように外輪間座６ｇの内周面に設置されている。図示しないが、熱流センサ１１ｂの検出信号を電気回路部４１に送る配線が設けられている。なお、図２における熱流センサ１１ａ，１１ｂの位置は、回転軸中心からの距離および回転軸に沿う方向の位置関係を模式的に示している。エア排出口６８の周辺に熱流センサ１１ａ，１１ｂが配置されている。発明者の実験によれば、エア排出口６８の周辺に熱流センサ１１ａ，１１ｂを配置すると、他の配置よりも熱流センサ１１ａ，１１ｂが感度良く反応することが確認されているので、このような配置が好ましい。
　図６は、実施の形態１における潤滑油供給ユニット４０の構成を示すブロック図である。図６を参照して、潤滑油供給ユニット４０は、電気回路部４１と、オイルタンク４２と、ポンプ４３と、ノズル４４ａ、４４ｂとを含む。電気回路部４１は、電源装置５１と、制御装置５３と、ポンプを駆動する駆動装置５２とを含む。
　潤滑油供給ユニット４０は、熱流センサ１１ａ，１１ｂの出力に応じて潤滑油を軸受５に供給する。潤滑油供給ユニット４０は、さらに、温度センサ５６と、振動センサ５７と、回転センサ５８と、荷重センサ５９の出力を受ける。荷重センサ５９は、軸受５の予圧や外部からの荷重を検知するように、例えば軸受と間座との間の隙間に設置される。制御装置５３は、熱流センサ１１ａ，１１ｂの出力に加えて、または熱流センサ１１ａ，１１ｂの出力に代えて、これらのセンサの出力の少なくとも１つを考慮したタイミングで潤滑油を軸受５に供給するように構成されても良い。例えば工作機器機械の場合には、加工対象によって外部から受ける力の変動や高速運転による発熱、遠心力によって、軸受５に加わる予圧も変動する。予圧が増加すると油膜切れによる摩擦力によって発熱量が増加する。したがって、予圧の増加を荷重センサ５９によって検出した場合に潤滑油を軸受に供給することも有効である。また、外部からの荷重を直接検知した場合に潤滑油を軸受に供給することも有効である。
　電源装置５１は制御装置５３（マイコン）に接続される。駆動装置５２は、電源装置５１から電力供給を受け、制御装置５３の制御の下ポンプ４３を駆動する。駆動装置５２はマイクロポンプなどのポンプ４３を動作させるための回路である。
　電源装置５１への電力供給は、図示しない配線によってハウジングの外部から行なわれても良いし、後に図２４～図２６に示すような発電装置１５４によって行なわれても良い。
　ポンプ４３は駆動装置５２を介して制御装置５３により制御される。ポンプ４３は、オイルタンク４２内の潤滑油を吸引し、吸引した潤滑油をノズル４４ａ，４４ｂを介して軸受５の内部へ供給する。
　＜性能評価試験について＞
　実施形態に係る軸受装置を、工作機械主軸スピンドルを模した試験機に組込み、軸受装置の状態検出性能を評価した。
　図７は、試験機の構造を示す図である。図７に示すように、試験機は、ハウジング５０６に、前述の軸受装置を介して、主軸５０１が回転自在に支持されている。主軸５０１の軸方向一端部に駆動モータ５１２が連結され、駆動モータ５１２により主軸５０１はその軸心回りに回転駆動される。内輪５０７，外輪５０８は、内輪押さえ５１３および外輪押さえ５１４により主軸５０１およびハウジング５０６にそれぞれ固定されている。
　ハウジング５０６は、内周ハウジング５０６ａと外周ハウジング５０６ｂの二重構造とされ、内外のハウジング５０６ａ，５０６ｂ間に冷却媒体流路５１５が形成されている。内周ハウジング５０６ａには、エアオイル供給路５１６が設けられる。エアオイル供給路５１６は外輪間座５０４のエアオイル供給口５１７に連通する。エアオイル供給口５１７に供給されたエアオイルは、ノズルを兼ねる突出部５０４ｂの吐出孔から吐出されて内輪５０７の斜面部５０７ｂに噴射され、転がり軸受５０２の潤滑に供される。内周ハウジング５０６ａには、各転がり軸受５０２の設置部近傍にエアオイル排気溝５１８が形成されるとともに、このエアオイル排気溝５１８から大気に開放されるエアオイル排気路５１９が形成されている。
　図８は、性能評価試験の試験条件を記載した図である。図８を参照して、試験軸受は、セラミックボール入り超高速アンギュラ玉軸受（ＮＴＮ株式会社製ＨＳＥタイプ）を用いた。軸受のサイズは、φ７０×φ１１０×２０（５Ｓ－２ＬＡ－ＨＳＥ０１４相当品）である。予圧方式は、定位置予圧（組み込み後予圧７５０Ｎ）である。回転速度は、０～毎分１６０００回転の間で変化させた。潤滑方式はエアオイル潤滑であり、給油量は、０．０３ｍＬ／１０ｍｉｎであり、潤滑油はＩＳＯ　ＶＧ３２であり、潤滑エア流量は３０ＮＬ／ｍｉｎである。外筒冷却は、有りで室温同調、軸姿勢は横軸である。
　＜試験結果＞
　図９は、性能評価試験における軸受装置の各種センサ出力を示す図である。低速域から超高速域（ｄｎ値１１２万）まで、いずれのセンサも正常に動作することを確認した。
　図６の制御装置５３が転がり軸受の注油時期を判断する際、各センサが正常に動作することを確認しておくことが望ましい。本件出願人は、各センサが正常に動作しているとき、軸受装置を低速域から超高速域まで段階的に回転速度を上昇させると、温度、回転速度および熱流束が所定の関係で段階的に推移していくことを試験により確認した。この性能評価試験から、例えば運転開始前の初期診断時等において、各センサが正常に動作していることを制御装置５３が自動的に判断することで、転がり軸受に対する注油時期の判断結果をより客観的に用いることができる。
　図１０は、加減速試験による熱流束、温度、回転速度の関係を示す図である。図１１は、図１０のｔ１～ｔ２に示す部分の横軸を拡大した図である。
　図１０に示すように、熱流センサのセンサ出力は、温度センサのセンサ出力よりも回転速度の加減速に対する応答性が良く、転がり軸受の異常の予兆検知の精度を高め得る。熱流センサのセンサ出力の増減開始のタイミングは、回転速度の増減開始のタイミングに略同期している。
　＜軸受に対する注油量と注油時期の検討＞
　図１２は、軸受に供給する油量と温度および摩擦損失との関係を示す図である。図１２の縦軸は温度および摩擦損失を示し、横軸は潤滑油の量を示す。領域Ａでは潤滑油量の増加に従い転動体と軌道輪の摩擦損失Ｌが減るため温度Ｔが低下する。逆に、領域Ｃでは、潤滑油量が増加すると潤滑油の撹拌抵抗が増加し、摩擦損失Ｌが増加するとともに温度Ｔが上昇する。さらに潤滑油量が多い領域Ｅでは、潤滑油量が多く、潤滑油自身が工作機の発熱を奪い冷却した後に外部に排出されるので、潤滑油量が増加するほど温度Ｔが下がる。しかし、潤滑油が多すぎると、撹拌抵抗が増えて摩擦損失Ｌが大きくなる。
　工作機械のように、毎分１００００回転を超える高速回転の場合には、摩擦損失が大きい領域Ｃ～Ｅでは、巨大な動力源が必要となるため現実的には使用できない。したがって、工作機械の回転軸などに使用される高速回転の軸受には、領域Ａと領域Ｃの境界の温度が極小となる領域Ｂの潤滑油量が最適である。
　この極小を示す潤滑油量は、通常、一定量の供給で運用されるが、工作機械特有の高速回転、高剛性化（軸受にかかる負荷：大）、環境対応（油量：小）などの状況下では、一定量の供給では対応できない場合がある。その場合、軸受中の潤滑油の量は時々刻々と変化しており、軸受の温度を監視して注油するのでは、温度が上昇したころには油切れになり、軸受の内輪、外輪の軌道面に損傷が生じてしまう。そこで、本実施の形態の軸受装置では、軌道面の潤滑油量の減少に伴う摩擦抵抗の増加による発熱を早期に熱流センサで検知し、軌道面に損傷が生じる手遅れになる前に潤滑油を添加することによって、潤滑油量が最適になるように調整する。
　潤滑油不足で熱流が増加し始めたタイミングで潤滑油を添加する。これを繰返すことによって、軸受中の潤滑油の量が不足することなく、軸受の寿命を確実に伸ばすことができる。
　図１３は、エアオイル潤滑のオイルポンプユニットと間座の潤滑油供給ユニットとの関係を示す図である。図１３を参照して、エアオイル潤滑システムは、電磁弁１０１を経由して供給される高圧エアと、オイルポンプユニット１０３から供給される潤滑油とがミキシングバルブ１０２で混合され、通路１０７を経て間座の通路６７に送られる。オイルポンプユニット１０３は、タイマー１０４に設定されたタイミングで一定の間隔でミキシングバルブ１０２に潤滑油を送出する。
　エア通路１０５を通過する間に、潤滑油は細粒状となり軸受に供給される。しかし、潤滑油の必要量は、加工種類および加工姿勢などによって増減する。
　エアオイル潤滑の場合、高速回転軸を支持する軸受については、オイルの適量の範囲が比較的狭く、オイルの適量を添加することが難しい。例えば、軸受の状態を監視しながらミキシングバルブ１０２における添加量を調整することも考えられる。しかし、ミキシングバルブ１０２は、軸受から比較的離れたエア通路１０５の場所に配置されることが多く、オイルバルブで滴下してからオイルが軸受にいきわたるまでにはタイムラグが発生する。したがって、軸受に状態変化が発生してからオイルを添加するのでは、潤滑が間に合わない。
　そこで、実施の形態１では、エアオイル潤滑だけでは潤滑油が不足した結果、熱流センサで検出する熱流束が増加開始すると、潤滑油供給ユニット４０から追加的に潤滑油が軸受に供給される。これにより、適量の潤滑油が常時軸受に存在するので、軸受の寿命を維持しつつ摩擦損失が少ない状態で工作機械等を運転することが可能である。
　転がり軸受に異常が生じる際の予兆検知を試みるため、軸受異常時の再現試験を実施した。
　図１４は、潤滑油切れによる軸受異常の再現試験の条件を記載した図である。図１４を参照して、試験軸受は、セラミックボール入り超高速アンギュラ玉軸受（ＮＴＮ株式会社製ＨＳＥタイプ）を用いた。軸受のサイズは、φ７０×φ１１０×２０（５Ｓ－２ＬＡ－ＨＳＥ０１４相当品）である。予圧方式は、定位置予圧（組み込み後予圧７５０Ｎ）である。回転速度は、毎分１８０００回転の一定回転速度である。外筒冷却は、有りで、室温同調、軸姿勢は横軸である。
　この再現試験においても前記性能評価試験、加減速試験と同様、図７の試験機を使用した。本再現試験では、主軸組立時にのみごく少量の潤滑油を転がり軸受に注入することで、試験軸受に潤滑油切れによる異常が発生しやすい状況を作り出した。また、試験軸受の異常に伴って駆動モータ５１２（図７）が過負荷になると、リミッターが作動し、試験機が自動停止するよう設定した。
　＜再現試験結果＞
　図１５は、潤滑油切れによる軸受異常の再現試験における熱流束、温度、回転速度の関係を示す図である。横軸は運転時間（秒）である。上欄には、熱流束Ｑ、内輪温度Ｔ（ｉ）、外輪温度Ｔ（ｇ）、ハウジング温度Ｔ（ｈ）が示され、下欄には回転速度Ｎ（毎分の回転数）が示される。
　熱容量と放熱の関係から、内輪温度Ｔ（ｉ）＞外輪温度Ｔ（ｇ）＞ハウジング温度Ｔ（ｈ）が成立している。
　駆動モータ５１２（図７）の過負荷検出によって、時刻５２５（秒）過ぎから、回転速度Ｎが低下を開始している。時刻５２５（秒）より前では、各温度はほとんど変化しておらず、温度で異常の予兆を検出するのは困難であることがわかる。試験結果より、熱流束Ｑは、内輪温度Ｔ（ｉ）等よりも早い段階から出力値の上昇が認められており、転がり軸受に異常が生じる際の予兆を早期に検出する際に有効と考えられる。
　図１６は、実施の形態１の軸受装置の動作を説明するための波形図である。図１６では、図１５に示した再現実験の波形に、本実施の形態の潤滑油供給ユニット４０によって潤滑油が供給された場合の波形を重ねて示している。
　図１６の横軸は運転時間（秒）である。上欄には、熱流束Ｑ、および熱流束の変化率Ｄが示され、潤滑油が供給された場合の熱流束Ｑｘおよび変化率Ｄｘが重ねて示されている。下欄には回転速度Ｎ（毎分の回転数）が示される。
　潤滑油の供給を再開しない場合、時刻５２５（秒）を過ぎると、軸受の損傷によってモータが過負荷を検知して回転速度Ｎが低下していく。
　軸受の損傷を避けるためには、時刻５２５（秒）より以前に潤滑油を添加する必要がある。温度の上昇は図１５に示したように、時刻５２５（秒）よりも後であるので、温度の上昇に基づいて潤滑油を添加したのでは手遅れである。これに対して熱流センサの検出する熱流束Ｑは、時刻５２３（秒）くらいから上昇する。したがって、熱流センサの出力の上昇を検知して潤滑油を添加することが好ましい。上昇を判定するしきい値Ｑｔｈは、定常状態におけるノイズを考慮してマージンを設けて設定する必要がある。しかし、わずかな上昇に対してしきい値Ｑｔｈを決めるのは、軸受をセットする機械の個体差、ユーザの運転条件などが様々では非常に難しい。
　これに対して、熱流束Ｑの変化率Ｄ（単位時間当たりの変化量）を計算するとより早期に軸受損傷の予兆を見つけられることが発明者らの実験によりわかった。出力の変化率Ｄについては、軸受をセットする機械の個体差、ユーザの運転条件などが違っていても、比較的一律にしきい値を決めても実用に供することができることもわかった。したがって、より好ましくは、潤滑油は、熱流センサの出力の変化率Ｄがしきい値Ｄｔｈを超えた場合に添加するのが良い。
　変化率Ｄは、熱流センサで検出した熱流束Ｑを時間微分によって算出したパラメータである。熱流束Ｑを時間微分したパラメータを用いることで、瞬間かつ急激な発熱を精度良く検出することが可能となる。
　熱流束Ｑがしきい値Ｑｔｈを超えた時点（５２５秒ごろ）、または、熱流束の変化率Ｄがしきい値Ｄｔｈを超えた時点（５２４秒ごろ）において、潤滑油供給ユニット４０によって潤滑油を滴下すれば、軸受は損傷を受けない。その結果、図１６の波形では、モータに制限がかかることなく時刻５２５（秒）を経過した後にも回転速度Ｎｘに示すように定常運転を継続することができる。
　なお、変化率Ｄに対する判定しきい値Ｄｔｈは、工作機械の主軸ごと、または熱流センサの出力ごとで異なるため、Ｄｔｈ＝０．１、Ｄｔｈ＝１０など、様々なケースがある。また、上記の判定しきい値Ｄｔｈは、実際の軸受焼損を再現した評価試験などによって決定してもよい。
　図１７は、実際の軸受焼損を再現した評価試験の状況を説明するための波形図である。図１７に示した評価試験の結果では、運転時間が時刻２０秒から３０秒の間に熱流束が増加し、モータ保護のため回転速度が低下を開始している。このような結果が得られた場合には、判定しきい値Ｄｔｈを以下の式のように決定しても良い。
Ｄｔｈ＝（Ｑ２’－Ｑ１’）／（ｔ２’－ｔ１’）
　図１８は、制御装置が実行する潤滑油の供給制御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の処理は、一定時間（例えば、２～３ｍｓごと）にメインルーチンから呼び出されて実行される。図６、図１８を参照して、制御装置５３は、ステップＳ１において、熱流センサ１１ａ，１１ｂから判定値を得る。判定値は、熱流束Ｑでもよいが、熱流束の変化率Ｄのほうが好ましい。熱流束Ｑの場合は、例えば、熱流センサ１１ａ，１１ｂの検出値を制御装置内部のメモリに記憶された予め定められたマップなどに照合して得ることができる。熱流束の変化率Ｄの場合には、例えば、前回の熱流束Ｑと今回の熱流束Ｑの差を時間差で除算して得ることができる。
　続いて、ステップＳ２において、制御装置５３は、判定値が判定しきい値より大きいか否かを判断する。判定値が熱流束Ｑの場合には、判定しきい値は、図１６に示したしきい値Ｑｔｈである。判定値が熱流束の変化率Ｄの場合には、判定しきい値は、図１６に示したしきい値Ｄｔｈである。
　判定しきい値は、例えば、図７～図１１において説明した試験で決定することができる。例えば、図９において、熱流束Ｑは回転速度Ｎの増加に伴い増加するので、判定しきい値Ｑｔｈは、スピンドル装置の運転条件における最大の回転速度Ｎに対応する熱流束Ｑに安全係数を掛けた値としても良い。
　また、回転速度Ｎと熱流束Ｑとの関係は、例えば、図９に示したような試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等から互いに関係付けられる。この関係から、回転速度Ｎごとに判定しきい値Ｑｔｈを予め定めておくことができる。したがって、回転速度Ｎごとに判定しきい値Ｑｔｈを予め定めておき、回転速度Ｎを回転センサ５８から読み込んで、読み込んだ回転速度Ｎに対応する判定しきい値Ｑｔｈを適用しても良い。
　また例えば、図１１において、時刻ｔ１～ｔ２の間に変化した熱流束Ｑ１～Ｑ２を基準として、判定しきい値Ｄｔｈを以下の式に従って決定しても良い。
Ｄｔｈ＝Ｍ×（Ｑ２－Ｑ１）／（ｔ２－ｔ１）
　ここで、Ｍは、安全係数である。上式の安全係数Ｍは、工作機械の主軸ごとで異なるため、Ｍ＝１、Ｍ＝１００など、様々なケースがある。
　熱流束の変化率Ｄについては、軸受異常発生時の値のほうが、回転速度Ｎの増加時の値よりもはるかに大きい値となることがわかっているので、回転速度Ｎの変化にかかわらず一律のしきい値Ｄｔｈを使用することができる。
　判定値＞判定しきい値の場合には（Ｓ２においてＹＥＳ）、ステップＳ３において制御装置５３は、ポンプ４３を一定時間駆動して、潤滑油を軸受５に供給し、ステップＳ４において制御をメインルーチンに戻す。一方、判定値＞判定しきい値が成立しない場合には（Ｓ２においてＮＯ）、ステップＳ３の処理を実行せずにステップＳ４において制御をメインルーチンに戻す。
　また、変化率はあまり変化しないが軌道面の面荒れの進行などにより、緩やかに温度または振動が増加する場合もある。このような場合には、潤滑油の油量を増加させることにより使用を継続できる場合がある。したがって、熱流センサの出力の変化率Ｄがしきい値を超えた場合だけでなく、温度または振動がしきい値を超えた場合にもステップＳ３の処理を実行するようにステップＳ２の処理を変更しても良い。
　また、測定環境によっては、例えば、設備の内部や周辺で駆動しているモータの電機ノイズ、設備の振動ノイズなどの影響で、熱流センサの出力にスパイク状のノイズが発生する可能性がある。スパイク状のノイズが混じっている場合、軸受の異常（焼損や発熱大）を熱流束の変化率Ｄに基づいて正確に判断することが難しい場合がある。このようなノイズに対しては、上述の判定に加えて、熱流センサの信号に上限値を定めることが有効である。
　図１９は、スパイク状のノイズが発生していない場合の熱流センサの出力信号の波形図である。図２０は、スパイク状のノイズが発生している場合の熱流センサの出力信号の波形図である。図２１は、図２０のスパイクノイズ付近を拡大して示した図である。
　スパイク状のノイズが観測される場合には、実際に発生したスパイク状のノイズを測定し、ノイズの観測値に基づいて上限値Ｄｔｈ’を設定し、次式の範囲内にて、軸受異常（焼損や発熱大）を判断してもよい。
Ｄｔｈ’＝（Ｑ２''－Ｑ１''）／（ｔ２''－ｔ１''）
　図２２は、上限値を適用した制御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の処理は、一定時間（例えば、２～３ｍｓごと）にメインルーチンから呼び出されて実行される。図６、図２２を参照して、制御装置５３は、ステップＳ１１において、熱流センサ１１ａ，１１ｂから判定値を得る。この場合の判定値は、熱流束の変化率Ｄである。熱流束の変化率Ｄは、例えば、前回の熱流束Ｑと今回の熱流束Ｑの差を時間差で除算して得ることができる。
　続いて、ステップＳ１２において、制御装置５３は、判定値が図１６に示した判定しきい値Ｄｔｈより大きく、かつ図２１に示すように決定された上限値Ｄｔｈ’より小さいか否かを判断する。
　なお、例えば、図１１において、時刻ｔ１～ｔ２の間に変化した熱流束Ｑ１～Ｑ２を基準として、判定しきい値Ｄｔｈを以下の式に従って決定しても良い。
Ｄｔｈ＝Ｍ×（Ｑ２－Ｑ１）／（ｔ２－ｔ１）
　ここで、Ｍは、安全係数である。上式の安全係数Ｍは、工作機械の主軸ごとで異なるため、Ｍ＝１、Ｍ＝１００など、様々なケースがある。
　上限値＞判定値＞判定しきい値の場合には（Ｓ１２においてＹＥＳ）、ステップＳ１３において制御装置５３は、ポンプ４３を一定時間駆動して、潤滑油を軸受５に供給し、ステップＳ１４において制御をメインルーチンに戻す。一方、上限値＞判定値＞判定しきい値が成立しない場合には（Ｓ１２においてＮＯ）、制御装置５３はステップＳ１３の処理を実行せずにステップＳ１４において制御をメインルーチンに戻す。
　以上説明したように、実施の形態１の潤滑油供給ユニット４０および軸受装置３０は、潤滑油を保持する「保持部」であるオイルタンク４２と、オイルタンク４２に保持された潤滑油を軸受５に供給する「供給部」であるポンプ４３と、軸受５または軸受に隣接する部材である間座６に設置された熱流センサ１１ａ，１１ｂと、熱流センサ１１ａ，１１ｂの出力に応じてポンプ４３の動作を制御する制御装置５３とを備える。熱流センサ１１ａ，１１ｂによって、転がり軸受５の瞬間かつ急激な発熱を正確に検出し、その検出結果を基に、転がり軸受の異常の予兆を判断し、適切なタイミングで軸受に注油することができる。
　好ましくは、制御装置５３は、熱流センサ１１ａ，１１ｂが検出した熱流束の変化率Ｄが判定しきい値Ｄｔｈを超えており、かつ上限値Ｄｔｈ’を超えていない場合に、供給部であるポンプ４３を駆動して転がり軸受５に潤滑油を供給する。制御装置５３は、熱流センサ１１ａ，１１ｂが検出した熱流束の変化率Ｄが判定しきい値Ｄｔｈを超えていないか、または上限値Ｄｔｈ’を超えた場合には、供給部であるポンプ４３を駆動しない。
　好ましくは、変化率Ｄに代えて熱流束Ｑで判定しても良い。この場合は、上限値Ｑｔｈ’を定めれば良い。制御装置５３は、熱流センサ１１ａ，１１ｂが検出した熱流束Ｑが判定しきい値Ｑｔｈを超えており、かつ上限値Ｑｔｈ’を超えていない場合に、ポンプ４３を駆動して軸受５に潤滑油を供給する。制御装置５３は、熱流センサ１１ａ，１１ｂが検出した熱流束Ｑが判定しきい値Ｑｔｈを超えていないか、または上限値Ｑｔｈ’を超えた場合には、ポンプ４３を駆動しない。
　このように、上限値Ｄｔｈ’または上限値Ｑｔｈ’を設けることによって、ポンプ４３の誤作動を減らすことができる。
　［実施の形態２］
　実施の形態１では、エアオイルに加えて潤滑油供給ユニットからの潤滑油を軸受に追加する例を説明した。実施の形態２では、グリース潤滑されている軸受に対して潤滑油供給ユニットからの潤滑油を軸受に追加する例を説明する。なお、図１の軸受装置が組み込まれたスピンドル装置の構成については、実施の形態２でも共通するので、ここでは説明は繰返さない。
　図２３は、実施の形態２の軸受装置の構成を示す模式断面図である。図２４は、図２３の間座のＸＸＩＶ断面を模式的に示した図である。図２５は、図２３の間座のＸＸＶ断面を模式的に示した図である。
　図２３～図２５を参照して、実施の形態２では、軸受５ａと軸受５ｂとの間に間座１０６が配置される。軸受５ａと軸受５ｂの構造は、実施の形態１と同様である。
　間座１０６は、内輪間座１０６ｉと外輪間座１０６ｇとを含む。内輪間座１０６ｉは一般的な間座と同様の構成である。外輪間座１０６ｇには、潤滑油供給ユニット１４０が組み込まれている。
　潤滑油供給ユニット１４０は、外輪間座１０６ｇに設けられた収容空間に配置されるケース４７と、電気回路部１４１と、発電装置１５４と、オイルタンク４２と、ポンプ４３と、ノズル４４ａ，４４ｂと、収容空間を覆う蓋４６とを含む。
　オイルタンク４２は、軸受５に封入されているグリースの基油と同じ種類の潤滑油を貯留する。
　図２４に示すように、ケース４７内には、電気回路部１４１が配置される。また、図２５に示すように、ケース４７内には、オイルタンク４２が配置される。電気回路部１４１およびオイルタンク４２は、ケース４７において、外輪間座１０６ｇの内周側に設けられた収容空間に配置される。
　ポンプ４３には、オイルタンク４２に接続された吸込みチューブと、ポンプ４３から軸受５ｂの内部に潤滑油を供給するためのノズル４４ｂが接続されている。ノズル４４ｂの先端部は軸受５ｂの内部（転動体Ｔｂに隣接する位置、例えば軸受５ｂの固定側の軌道輪と回転側の軌道輪との間）にまで延びている。なお、ノズル４４ｂのノズル穴の内径寸法は、基油の粘度に起因する表面張力と吐出量との関係により、適宜設定される。
　図示しないが、軸受５ａの内部に潤滑油を供給するノズル４４ａにも別途ポンプ４３と同様なポンプが設けられる。ポンプ４３からノズル４４ａ，４４ｂの両方に潤滑油を供給するようにしても良い。
　図２６は、実施の形態２における潤滑油供給ユニット１４０の構成を示すブロック図である。図２６を参照して、潤滑油供給ユニット１４０は、電気回路部１４１と、オイルタンク４２と、ポンプ４３と、ノズル４４ａ、４４ｂとを含む。電気回路部１４１は、電源装置１５１と、制御装置５３と、ポンプを駆動する駆動装置５２と、蓄電装置１５５とを含む。
　潤滑油供給ユニット１４０は、熱流センサ１１ａ，１１ｂの出力に応じて潤滑油を軸受５に供給する。潤滑油供給ユニット１４０は、さらに、温度センサ５６と、振動センサ５７と、回転センサ５８の出力を受け、これらの出力も考慮したタイミングで潤滑油を軸受５に供給するように構成されても良い。
　図６と比較すると、図２６に示す構成では、発電装置１５４と蓄電装置１５５とが追加されている。発電装置１５４と蓄電装置１５５は、外輪間座の収容部に配置された電気回路部１４１に含まれる。発電装置１５４は、電源装置１５１に接続され、電源装置１５１は制御装置５３（マイコン）および蓄電装置１５５に接続される。駆動装置５２は、蓄電装置１５５から電力供給を受け、制御装置５３の制御の下ポンプ４３を駆動する。駆動装置５２はマイクロポンプなどのポンプ４３を動作させるための回路である。
　潤滑油供給ユニット１４０の発電装置１５４としては、例えば、ゼーベック効果によって発電を行なう熱電素子（ペルチェ素子）を使用することができる。具体的には、図２４、図２５に示すように、発電装置１５４は、外輪間座１０６ｇに接続されたヒートシンク１５４ｇと、内輪間座６ｉに対向して配置されたヒートシンク１５４ｉと、２つのヒートシンクの間に配置された熱電素子１５４ｄとを有する。
　ここで、図２３～図２５に示すように軸受５として転がり軸受を使用する場合、転動体Ｔａ，Ｔｂとの摩擦熱により内輪５ｉａ，５ｉｂと外輪５ｇａ，５ｇｂの温度が上昇する。通常、外輪５ｇａ，５ｇｂは機器のハウジングに組み込まれるため熱伝導により放熱される。そのため、内輪５ｉａ，５ｉｂと外輪５ｇａ，５ｇｂとの間で温度差が生じる（外輪５ｇａ，５ｇｂの温度に対して内輪５ｉａ，５ｉｂの温度のほうが高い）。その温度が各ヒートシンク１５４ｇ，１５４ｉに伝導される。これにより、ヒートシンク１５４ｇ，１５４ｉの間に配置された熱電素子１５４ｄの両端面には温度差が生じる。このため、熱電素子１５４ｄはゼーベック効果により発電を行なうことができる。
　なお、外輪側のヒートシンク１５４ｇの密着面は、外輪間座１０６ｇに設けられた収容部の内径の曲率と同一として密着させることによって伝熱（放熱）効果を高くする。一方、内輪側のヒートシンク１５４ｉは、内輪間座６ｉとは接していない。可能であれば、内輪側のヒートシンク１５４ｉの内周面の表面積を大きくすることが望ましい。また、外輪間座１０６ｇの内周面とヒートシンク１５４ｇの外周面の間、ヒートシンク１５４ｇと熱電素子１５４ｄの間、熱電素子１５４ｄと内輪側のヒートシンク１５４ｉの間には、熱伝導率（及び密着性）を高めるため、放熱グリースなどを塗布すると良い。放熱グリースは、一般的にシリコンが主成分である。また、ヒートシンク１５４ｇ，１５４ｉは、熱伝導率の高い金属を使用する。例えば、金，銀，銅などが挙げられるがコスト面から、銅を使用することが一般的である。なお、銅を主成分とする銅合金でも良い。また、加工方法としては、焼結，鍛造，鋳造などがコスト面で有利である。
　このような発電装置１５４を用いることにより、外部から潤滑油供給ユニット１４０に電力を供給する必要がないため、外部から電力を供給するための電線を工作機用スピンドルへ取り付ける必要がない。
　発電装置１５４によって発生した（発電された）電荷は、蓄電装置１５５に蓄電される。蓄電装置１５５は、蓄電池やコンデンサなどを含む。コンデンサとしては、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）を使用することが好ましい。
　ポンプ４３は駆動装置５２を介して制御装置５３により制御される。ポンプ４３は、オイルタンク４２内の潤滑油を吸引し、吸引した潤滑油をノズル４４ａ，４４ｂを介して軸受５の内部へ供給する。
　なお、実施の形態２においても、図１６および図１８で説明したように、制御装置５３は、熱流センサ１１ａ，１１ｂの出力に応じてポンプ４３を制御する。
　実施の形態２に示した潤滑油供給ユニット１４０および軸受装置１３０は、実施の形態１の潤滑油供給ユニット４０および軸受装置３０と同様に、熱流センサ１１ａ，１１ｂによって、転がり軸受５の瞬間かつ急激な発熱を正確に検出し、その検出結果を基に、転がり軸受の異常の予兆を判断し、適切なタイミングで軸受に注油することができる。
　潤滑油供給ユニット１４０および軸受装置１３０は、さらに、発電装置１５４を備えるので、外部からの給電が不要であり配線などを減らすことができる。
　［熱流センサの配置の変形例］
　実施の形態１、２では、軸受装置３０として２つの軸受５ａ，５ｂで主軸４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４を支持する軸受装置についても、実施の形態１または２に示した潤滑油供給ユニットを適用することができる。
　図２７は、熱流センサの第１の配置例を示す図である。図２７では、４つの軸受で主軸を支持する軸受装置３０Ａの構造を示す。軸受装置３０Ａでは、図１の軸受装置３０の軸受５ａ，５ｂの両外側にそれぞれ間座３１ｃ，３１ｄと軸受５ｃ，５ｄとを追加した。追加した間座３１ｃの外輪間座３１ｇｃの内径面３１ｇＡｃに熱流センサ１１ｃが配置され、追加した間座３１ｄの外輪間座３１ｇｄの内径面３１ｇＡｄに熱流センサ１１ｄが配置される。その他の構造は図１と同じであるため、説明を省略する。なお、図２７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２８は、熱流センサの第２の配置例を示す図である。図２８に示すように、固定側である外輪間座６ｇに、軸方向側面から内外輪間に突出する突出部７ａ，７ｂ付加し、この突出部７ａ，７ｂに熱流センサ１１ａ，１１ｂがそれぞれ設置されてもよい。発熱源は、転がり軸受の固定側軌道輪の転動体接触部分であるが、固定側軌道輪に熱流センサを設置する場合、固定側軌道輪の加工コスト等が高くなる問題が懸念される。固定側間座の突出部７ａ，７ｂに熱流センサを設置する場合、この問題が解消でき容易に熱流センサを設置できる。また内外輪間に突出する突出部７ａ，７ｂに熱流センサ１１ａ，１１ｂを設置するため、運転時における軸受内部の温度変化を直接的に検出することができる。
　なお、突出部７ａ，７ｂは、転がり軸受５ａ，５ｂにエアオイル潤滑の潤滑油を吐出するノズルを兼ねるものであってもよい。この場合、潤滑油を吐出する既存のノズルを利用して熱流センサを設置できるため、例えば、熱流センサを設置する専用部品を設けるよりもコスト低減を図れる。
　図２９は、熱流センサの第３の配置例を示す図である。図１～図４では、熱流センサ１１ａ、１１ｂが固定側の外輪間座６ｇにおける軸受５の近傍に設置された例を示したが、図２９に示すように、熱流センサ１１を、外輪間座６ｇの内周面の軸方向中央付近に設置してもよい。
　図１～図４に示すように固定側の外輪間座６ｇにおける軸受５の近傍に熱流センサが設置される場合、軸受５の内外輪間に流れる熱の熱流束を感度良く別々に検出し得る。一方、図２９に示すように、固定側の外輪間座６ｇの例えば軸方向中央付近に熱流センサが設置される場合、軸受５の内外輪間に流れる熱の熱流束を１つの熱流センサで検出し得る。
　図３０は、熱流センサの第４の配置例を示す図である。図３０に示すように、熱流センサ１１ａを、外輪５ｇａの内周面に設置してもよい。この場合、図示しないが、同様に熱流センサ１１ｂを外輪５ｇｂの内周面に設置するとよい。
　図３１は、熱流センサの第５の配置例を示す図である。図３１に示すように、熱流センサ１１ａを、外輪５ｇａの内周面に設置し、その横に熱流センサ１１ａの出力信号を処理する処理回路１６２を配置してもよい。熱流センサ１１ａと処理回路１６２は、配線１６１によって接続され、処理回路１６２で処理された信号は、配線１６３によって他の制御回路などに送信される。処理回路１６２は、例えば、信号の増幅処理、またはＡ／Ｄ変換処理などを行なう。
　この場合、軸受のサイズが小さいと熱流センサ１１ａおよび処理回路１６２の配置スペースが問題となる。必要に応じて図３１に示すように軸受の外輪５ｇａにおいて、熱流センサ１１ａおよび処理回路１６２が配置される内周面を軸方向に延長し、それに対向する内輪５ｉａも同様に軸方向に延長しても良い。この場合、好ましくは、転動体Ｔａは、外輪５ｇａの軸方向の中央位置から熱流センサ１０ａを配置していない側に偏って配置される。
　また、図３０または図３１の構成を図２７の構成に適用しても良い。図２７の説明では非回転の外輪間座６ｇ，３１ｇｃ，３１ｇｄの内径面６ｇＡ、３１ｇＡｃ，３１ｇＡｄに熱流センサを配置した。しかし、図３０または図３１に示す構成を、軸受５ｂ～５ｄの非回転側の軌動輪（外輪）にも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。
　図３２は、熱流センサの第６の配置例を示す図である。図３３は、図３２のＸＸＸＩＩＩ断面における断面図である。図３２および図３３に示す配置例は、軸受の側面から軸方向に熱流センサの信号配線を引き出すことができない場合に用いることができる。
　図３２に示す例では、２つのアンギュラ玉軸受が背面組み合わせで配置されている。熱流センサ１１ａは、外輪５ｇａの内周面に設置され、熱流センサ１１ｂは、外輪５ｇｂの内周面に設置される。好ましくは、外輪５ｇａおよび内輪５ｉａは、熱流センサ１１ａを設置する内周面が軸方向に延長され、外輪５ｇｂおよび内輪５ｉｂは、熱流センサ１１ｂを設置する内周面が軸方向に延長される。
　熱流センサが配置されている場所は、隣接する軸受と接触配置されている側の内周面であるため、配線を側方から外部に引き出すことはできない。したがって、図３３に示すように、外輪５ｇｂには、内周面から外周面に貫通する孔１６５が形成されており、熱流センサ１１ｂから信号を取り出す配線１６４が孔１６５を通って、軸受の外部に引き出されている。なお、図示しないが外輪５ｇａに対しても同様な配線を引き出すための貫通孔が設けられる。
　以上説明したように、図３１～図３３に示される軸受装置は、外輪５ｇａと、内輪５ｉａと、転動体Ｔａと、保持器Ｒｔａと、熱流センサ１０ａとを備える。外輪５ｇａの内周面１７０は、転動体Ｔａが接触する軌道面１７２と、軌道面１７２を両側から挟むように位置する第１面１７１および第２面１７３とを含む。熱流センサ１０ａは、外輪５ｇａの内周面１７０のうちの第２面１７３に配置される。
　軸受の軸方向の幅Ｗ０は、第１面１７１の幅Ｗ１と、軌道面１７２の幅Ｗ２と、第２面１７３の幅Ｗ３の合計である。熱流センサ１０ａを配置するスペースを確保するために、第１面１７１の幅Ｗ１よりも第２面１７３の幅Ｗ３の方が広くなるように外輪５ｇａが形成されている。
　また、以下のようにも表現することが可能である。すなわち、軸受の軸方向の幅Ｗ０は、転動体Ｔａの軸方向の幅Ｗ５と、それ以外の第１部分の幅Ｗ４と第２部分の幅Ｗ６の合計である。熱流センサ１０ａを配置するスペースを確保するために、転動体Ｔａ以外の第１部分の幅Ｗ４よりも第２部分の幅Ｗ６の方が広くなるように外輪５ｇａが形成されている。
　好ましくは、熱流センサ１０ａとともに、熱流センサ１０ａの信号を処理する処理回路１６２が外輪５ｇａの内周面１７０のうちの第２面１７３に配置される。
　好ましくは、外輪５ｇｂには、熱流センサ１０ｂの信号を取り出す配線を通過させるために、内周面から外周面に貫通する孔１６５が形成されている。好ましくは、外輪５ｇａには、熱流センサ１０ａの信号を取り出す配線を通過させるために、内周面から外周面に貫通する図示しない同様な孔が形成されている。
　また、以上の説明では、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。
　また、以上の説明では主軸４が横型である場合を例示したが、本実施の形態の軸受装置は、主軸４が立形の工作機械にも適用可能である。
　以上の説明では、熱流センサを潤滑油の注油制御に使用したが、軸受装置の異常検出に使用しても良い。例えば、潤滑油供給ユニットによって注油をした場合でもさらに熱流が増加する場合には、軸受が損傷していることが考えられる。この場合、図６の制御装置５３を「異常判断部」として使用することができる。この異常判断部は、熱流束Ｑまたは熱流束の変化率Ｄがそれぞれ図１６に示したＱｔｈまたはＤｔｈよりも大きなしきい値を超えたとき、軸受に異常が生じたと判断する。また、異常判断部は、回転速度Ｎと、この回転速度に追従する熱流束Ｑとの関係に基づいて、転がり軸受の異常を判断しても良い。異常判断部は、回転速度と熱流束との関係を常時にまたは定められた時間監視し、両者の関係に齟齬が生じた場合、転がり軸受の異常と判断しても良い。異常判断部は、例えば、一定の回転速度にもかかわらず、熱流束が急峻に変化する場合、転がり軸受の異常と判断する。異常判断部は、例えば、検出される回転速度が変動しているときに、熱流束が回転速度に追従しない場合、転がり軸受の異常と判断する。このように転がり軸受の瞬間かつ急激な発熱を正確に検出し、その検出結果を基に、転がり軸受の異常を判断することができる。転がり軸受の異常と判断された場合、軸受装置の回転を停止させる等の制御を実行することができる。この場合、制御装置５３は、図１８のフローチャートのステップＳ３において、潤滑油を追加する代わりに警報ランプ等で異常を報知したり、モータの回転を停止させる停止信号を出力したりすればよい。また、この場合、異常判断部は、軸受の間座に配置せずに別の場所に配置していても良い。
　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　スピンドル装置、２　外筒、３，５０６　ハウジング、４，５０１　主軸、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，１６，５０２　軸受、５ｇａ，５ｇｂ，５０８　外輪、５ｉａ，５ｉｂ，５０７　内輪、６，３１ｃ，３１ｄ，１０６　間座、６ｇ，３１ｇｃ，３１ｇｄ，１０６ｇ，５０４　外輪間座、６ｇＡ，３１ｇＡｃ，３１ｇＡｄ　内径面、６ｉ，１０６ｉ　内輪間座、６ｉＡ　外径面、７ａ，７ｂ，５０４ｂ　突出部、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ　熱流センサ、１３　ステータ、１４　ロータ、１５　筒状部材、２２　空間部、３０，３０Ａ，１３０　軸受装置、４０，１４０　潤滑油供給ユニット、４１，１４１　電気回路部、４２　オイルタンク、４３　ポンプ、４４ａ，４４ｂ　ノズル、４６　蓋、４７　ケース、５０　モータ、５１，１５１　電源装置、５２　駆動装置、５３　制御装置、５６　温度センサ、５７　振動センサ、５８　回転センサ、６７，１０７　通路、６７ａ，６７ｂ　オイル通路、６８　エア排出口、１０１　電磁弁、１０２　ミキシングバルブ、１０３　オイルポンプユニット、１０４　タイマー、１０５　エア通路、１５４　発電装置、１５４ｄ　熱電素子、１５４ｇ，１５４ｉ　ヒートシンク、１５５　蓄電装置、１６１，１６３，１６４　配線、１６２　処理回路、１６５　孔、１７０　内周面、１７１　第１面、１７２　軌道面、１７３　第２面、５０６ａ　内周ハウジング、５０６ｂ　外周ハウジング、５０７ｂ　斜面部、５１２　駆動モータ、５１３　内輪押さえ、５１４　外輪押さえ、５１５　流路、５１６　エアオイル供給路、５１７　エアオイル供給口、５１８　エアオイル排気溝、５１９　エアオイル排気路、Ｒｔａ，Ｒｔｂ　保持器、Ｔａ，Ｔｂ　転動体。

Claims (8)

  1. 　潤滑油を保持する保持部と、
    　前記保持部に保持された潤滑油を軸受に供給する供給部と、
    　前記軸受または前記軸受に隣接する部材に設置された熱流センサと、
    　前記熱流センサの出力に応じて前記供給部の動作を制御する制御装置とを備える、潤滑油供給ユニット。
  2. 　前記制御装置は、前記熱流センサが検出した熱流束の変化率が判定しきい値を超えた場合に、前記供給部を駆動して前記軸受に潤滑油を供給する、請求項１に記載の潤滑油供給ユニット。
  3. 　前記制御装置は、前記熱流センサが検出した熱流束が判定しきい値を超えた場合に、前記供給部を駆動して前記軸受に潤滑油を供給する、請求項１に記載の潤滑油供給ユニット。
  4. 　前記軸受に隣接する部材は、間座であり、
    　前記保持部、前記供給部、および前記制御装置は、前記間座に配置される、請求項１～３のいずれか１項に記載の潤滑油供給ユニット。
  5. 　前記間座には、前記保持部内の潤滑油による潤滑とは別にエアオイル潤滑を行なうための潤滑油通路が設けられ、
    　前記制御装置は、前記エアオイル潤滑によって前記軸受に供給される潤滑油が不足したことを前記熱流センサの出力に応じて検出した場合に、前記供給部を駆動して潤滑油を追加させる、請求項４に記載の潤滑油供給ユニット。
  6. 　前記軸受は、グリースで潤滑され、
    　前記制御装置は、前記グリースの基油が不足したことを前記熱流センサの出力に応じて検出した場合に、前記供給部に潤滑油を追加させる、請求項１～４のいずれか１項に記載の潤滑油供給ユニット。
  7. 　前記軸受の予圧や外部からの荷重を検出する荷重センサをさらに備え、
    　前記制御装置は、前記荷重センサの出力に応じて前記供給部の動作を制御する、請求項１に記載の潤滑油供給ユニット。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の潤滑油供給ユニットと、
    　前記軸受とを備える、軸受装置。
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