(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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。【選択図】図１
2020070862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪および転動体を含む軸受と、
前記軸受が支持する軸に前記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、
前記内輪間座または前記外輪間座に配置されるセンサユニットとを備え、前記センサユニットは、第１センサと、第２センサとを含み、
前記第１センサは、熱流センサであり、
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異常診断処理装置をさらに備える、軸受装置。
【請求項２】
前記異常診断処理装置は、
しきい値記憶部と、
前記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１に記載の軸受装置。
【請求項３】
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２に記載の軸受装置。
【請求項４】
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２または３に記載の軸受装置。
【請求項５】
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２〜４のいずれか１項に記載の軸受装置。
【請求項６】
前記異常診断処理装置は、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１に記載の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
特開２０１７−０９０３１８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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−９０３１８号公報
【特許文献２】特開２００４−１６９７５６号公報
【特許文献３】特開２００４−９３１８５号公報
【特許文献４】特開２０１４−０７１０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開２０１７−０９０３１８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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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軸受と、軸受が支持する軸に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、内輪間座または外輪間座に配置されるセンサユニットとを備える。センサユニットは、第１センサと、第２センサとを含む。第１センサは、熱流センサであり、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。軸受装置は、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異常診断処理装置をさらに備える。
【００１２】
好ましくは、異常診断処理装置は、しきい値記憶部と、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。
【００１３】
より好ましくは、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。
【００１４】
より好ましくは、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。
【００１５】
より好ましくは、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。
【００１６】
好ましくは、異常診断処理装置は、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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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。
【図２】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３】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。
【図４】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。
【図５】しきい値を複数個設定した場合の例を示す図である。
【図６】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】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８】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９】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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
［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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
（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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
「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。
【００４３】
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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
［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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味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。
【符号の説明】
【００６９】
１  スピンドル装置、２  軸受装置、３  ハウジング、４  主軸、５ａ，５ｂ  軸受、５ｇａ，５ｇｂ  外輪、５ｉａ，５ｉｂ  内輪、６  間座、６ｇ  外輪間座、６ｉ  内輪間座、７  外筒、９  センサユニット、１０  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、Ｒｔａ，Ｒｔｂ  保持器、Ｔａ，Ｔｂ  転動体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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