(57)【要約】【課題】軸受の温度変化を精度良く迅速に検出することが可能な軸受装置を提供する。【解決手段】軸受１は、内輪４と、外輪２と、転動体３と、保持器５とを含む。軸受装置は、軸受１と、外輪２に配置され、熱流束を検出する熱流束センサ７とを備える。軸受装置は、軸受１の間に間座を挟む構造で回転体を支持する。間座は、外輪間座１３と内輪間座１４とを含む。熱流束センサ７は、内輪間座１４および外輪間座１３のうち非回転側の間座に配置される。【選択図】図９
2019138464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の軸受または複数の軸受と間座の構造で回転体を支持する軸受装置であって、
前記軸受は、内輪と外輪とを含み、
前記内輪、前記外輪、または前記間座に配置され、熱流束を検出する熱流束センサを備える、軸受装置。
【請求項２】
前記間座は、外輪間座と内輪間座とを含み、
前記熱流束センサは、前記内輪間座および前記外輪間座のうち非回転側の間座に配置される、請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記外輪間座が、前記非回転側の間座であり、
前記外輪間座は、
前記軸受の軸方向において前記外輪に隣接し、かつ前記軸受の径方向において前記内輪間座と間隔を隔てて配置されている本体部と、
前記本体部の側面から前記内輪の外径面に向けて突出する突出部とを含み、
前記熱流束センサは、前記内輪の外径面に対向するように前記突出部に固定されている、請求項２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記外輪間座が、前記非回転側の間座であり、
前記熱流束センサは、前記外輪間座の内径面上に固定されている、請求項２に記載の軸受装置。
【請求項５】
前記間座は、外輪間座と内輪間座とを含み、
前記熱流束センサは、前記内輪間座および前記外輪間座のうち回転側の間座に配置される、請求項１に記載の軸受装置。
【請求項６】
前記熱流束センサは、前記内輪および前記外輪のうち非回転側の軌道輪に配置される、請求項１に記載の軸受装置。
【請求項７】
前記熱流束センサは、前記内輪および前記外輪のうち回転側の軌道輪に配置される、請求項１に記載の軸受装置。
【請求項８】
前記熱流束センサは、前記軸受の幅方向の内部で、前記内輪の外径面の軌道面以外の部分または前記外輪の内径面の軌道面以外の部分に配置される、請求項６または７に記載の軸受装置。
【請求項９】
前記熱流束センサの出力情報をワイヤレス送信する送信部をさらに備え、
前記送信部は、前記軸受の異常判断を行なう受信装置に前記熱流束センサの出力情報を送信するように構成される、請求項１に記載の軸受装置。
【請求項１０】
前記熱流束センサの出力に基づいて前記軸受の異常を診断する異常診断部をさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の軸受装置。
【請求項１１】
前記熱流束センサとは別に配置した温度センサをさらに備え、
前記熱流束センサの出力、前記温度センサの出力は、前記異常診断部に送信され、前記異常診断部は、前記熱流束センサの出力、前記温度センサの出力および回転速度信号に基づいて前記軸受の異常を診断する、請求項１０に記載の軸受装置。
【請求項１２】
前記内輪と前記外輪との間に位置する前記軸受の内部空間に潤滑用流体を供給する供給路をさらに備え、
前記供給路は、前記内部空間に面して配置されている少なくとも１つの供給口を有し、
前記熱流束センサは、前記軸受の軸方向から前記軸受装置を視たときに、前記少なくとも１つの供給口と前記軸受の周方向に間隔を隔てて配置されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の軸受装置。
【請求項１３】
前記供給路は、前記内部空間に面して配置されている複数の供給口を有し、
前記複数の供給口は、前記周方向に互いに間隔を隔てて配置されており、
前記熱流束センサは、前記軸方向から前記軸受装置を視たときに、前記複数の供給口のうち前記周方向に隣り合う２つの間の中央に配置されている、請求項１２に記載の軸受装置。
【請求項１４】
前記内輪と前記外輪との間に位置する前記軸受の内部空間から潤滑用流体を排出する排出路をさらに備え、
前記排出路は、前記内部空間に面して配置された少なくとも１つの排出口を有し、
前記少なくとも１つの排出口は、前記軸方向から前記軸受装置を視たときに、前記少なくとも１つの供給口と前記周方向に間隔を隔てて配置されており、
前記熱流束センサは、前記軸方向から前記軸受装置を視たときに、前記少なくとも１つの排出口と前記周方向に間隔を隔てて配置されている、請求項１２または１３に記載の軸受装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の軸受装置と、
前記軸受装置を支持するハウジングとを備える、スピンドル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸受装置およびスピンドル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１７−２６０７８号公報（特許文献１）に記載の軸受装置では、軸受の焼付き等の不具合を防ぐため、軸受部に給油するためのポンプと潤滑部の温度を計測する非接触センサ（赤外線センサ）とを有した付属部を軸受端面に設けている。温度センサから入手する温度の時間変化が閾値を超えたとき、ポンプにより軸受部に給油を行なうことで、温度上昇を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２６０７８号公報
【特許文献２】特開２０１６−１６６８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２０１７−２６０７８号公報に記載された軸受装置では、軸受に発生する異常の予兆を温度から判断している。軸受の隣に配置した付属部内に設けられた非接触の温度センサ（赤外線センサ）は、赤外線の放射率が低い金属表面の温度測定が困難なため、樹脂製の保持器を測定対象物としている。しかし、保持器が樹脂製でない場合、特開２０１７−２６０７８号公報に示す構造で温度を測定することは困難である。また、非接触温度センサは、接触式の温度センサと比較すると、測定精度が低いため、異常が発生していないにもかかわらず、誤検出する可能性がある。さらに、油潤滑環境で使用した場合には、潤滑油の影響を受けることが想定される。潤滑油がミスト化し、測定対象と非接触温度センサの間に入り込み、正確な温度測定が難しい。
【０００５】
この発明は、上記の課題を解決するためのものであって、その目的は、軸受の温度変化を精度良く迅速に検出することが可能な軸受装置、および該軸受装置を備えるスピンドル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、要約すると、単一の軸受または複数の軸受と間座の構造で回転体を支持する軸受装置であって、軸受は、内輪、外輪を含む。軸受装置は、内輪、外輪、または間座に配置され、熱流束を検出する熱流束センサを備える。
【０００７】
好ましくは、間座は、外輪間座と内輪間座とを含む。熱流束センサは、内輪間座および外輪間座のうち非回転側の間座に配置される。
【０００８】
好ましくは、間座は、外輪間座と内輪間座とを含む。熱流束センサは、内輪間座および外輪間座のうち回転側の間座に配置される。
【０００９】
より好ましくは、間座は、外輪間座と内輪間座とを含む。外輪間座は、本体部と、本体部の側面から内輪の外径面に向けて突出する突出部とを含む。熱流束センサは、内輪の外径面に対向するように突出部に固定される。
【００１０】
好ましくは、熱流束センサは、内輪および外輪のうち非回転側の軌道輪に配置される。
好ましくは、熱流束センサは、内輪および外輪のうち回転側の軌道輪に配置される。
【００１１】
より好ましくは、熱流束センサは、軸受の幅方向の内部で、内輪の外径面の軌道面以外の部分または外輪の内径面の軌道面以外の部分に配置される。
【００１２】
好ましくは、軸受装置は、熱流束センサの出力情報を外部にワイヤレス送信する送信部をさらに備える。送信部は、軸受の異常判断を行なう受信装置に熱流束センサの出力情報を送信するように構成される。
【００１３】
好ましくは、軸受装置は、熱流束センサとは別に配置した温度センサと、熱流束センサの出力、温度センサの出力および回転速度信号に基づいて軸受の異常を診断する異常診断部とをさらに備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、軸受に使用する材料を限定することなく、軸受の温度変化を精度良く迅速に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１の軸受装置の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態の軸受装置が配置される工作機械の主軸周辺の構造を示す図である。
【図３】実施の形態１で用いられる熱流束センサの特性を説明するための図である。図３（ａ）は、縦軸が熱流束センサの出力、横軸が異常発生前後の時間経過を示すグラフである。図３（ｂ）は、縦軸が温度センサの出力、横軸が異常発生前後の時間経過を示す。
【図４】軸方向から見た熱流束センサの配置例を示す図である。
【図５】軸受の外輪２に温度センサ２２を設けた例を示す図である。
【図６】異常診断装置が実行する異常判断処理の第１例を説明するためのフローチャートである。
【図７】異常診断装置が実行する異常判断処理の第２例を説明するためのフローチャートである。
【図８】実施の形態２の軸受装置の構成を示す図である。
【図９】内輪４に近接する位置に熱流束センサ７を配置した変形例を示す図である。
【図１０】間座に温度センサを追加した変形例を示す図である。
【図１１】間座に非接触型の温度センサを追加した変形例を示す図である。
【図１２】実施の形態３の軸受装置の構成を示す図である。
【図１３】センサの出力をワイヤレスで送受信する構成を示す図である。
【図１４】実施の形態４の軸受装置の構成を示す図である。
【図１５】実施の形態５の軸受装置の構成を示す図である。
【図１６】図１５中の線分ＸＶＩ−ＸＶＩから視た断面図である。
【図１７】図１５中の線分ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩから視た断面図である。
【図１８】実施の形態５の軸受装置の変形例の構成を示す図である。
【図１９】実施の形態５の軸受装置の他の変形例の構成を示す図である。
【図２０】実施の形態５の軸受装置を備えるスピンドル装置の構成を示す図である。
【図２１】図２０に示されるスピンドル装置の制御装置の一例を示す図である。
【図２２】図２０に示されるスピンドル装置の制御装置の他の一例を示す図である。
【図２３】図２２に示される制御装置を備えるスピンドル装置の構成を示す図である。
【図２４】図２０に示されるスピンドル装置の制御装置のさらに他の一例を示す図である。
【図２５】実施の形態５の軸受装置を備えるスピンドル装置の変形例の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１の軸受装置４００の構成を示す図である。図１に示す軸受装置は、軸受単体または複数の軸受の間に間座を挟む構造で回転体を支持する軸受装置である。軸受１は、内輪４と、外輪２と、転動体３と、保持器５とを含む。軸受１は、転がり軸受であり、例えばアンギュラ玉軸受である。すなわち、転動体３は例えば玉である。軸受装置は、軸受１と、外輪２に配置され、熱流束を検出する熱流束センサ７とを備える。図１に示す軸受１は、回転輪が内輪４、非回転輪が外輪２である。熱流束センサ７は、非回転輪である外輪２に取り付けられており、配線３０によって信号が図示しない異常診断部に出力される。より好ましくは、図１に示すように、熱流束センサ７は、軸受１の幅方向の内部で、外輪２の内径面６のうち、転動体３に当接する軌道面６Ａ以外の部分に配置される。
【００１８】
図２は、本実施の形態の軸受装置が配置される工作機械の主軸周辺の構造を示す図である。主軸１７は、駆動モータ８０の回転軸に直結されている。ハウジング１８と主軸１７との境界部分には、軸受１が配置されている。４つの軸受１によって、主軸１７は回転自在に支持されている。軸受１同士の間には間座４０が配置されている。
【００１９】
ハウジング１８には、空冷エアー（エアオイルまたはオイルミスト）の出入り口が設けられ、矢印で示すエアーの流れによって、高速回転する主軸１７とハウジング１８との間の軸受１で生じる発熱が冷却される。
【００２０】
本実施の形態では、運転中の軸受温度変化を測定するために、熱流束センサ７を使用する。熱流束センサ７は、たとえば、特開２０１６−１６６８３２号公報（特許文献２）に記載された熱流束センサを使用することができる。センサ表裏のわずかな温度差から熱流束センサの出力電圧が発生している。熱流束センサ７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。
【００２１】
図３（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１で用いられる熱流束センサの特性を説明するための図である。図３（ａ）および（ｂ）では、熱流束センサの出力Ｆ１と、温度測定に一般的に使用される熱電対の出力Ｔ１との違いを模式的に示す。定常状態では、出力Ｆ１と出力Ｔ１の傾きに大きな差はないが、時間ｔ１で異常が発生すると、時間ｔ１で熱流束センサの出力Ｆ１のグラフの傾きに大きな変化が発生する。熱電対の出力Ｔ１は、時間ｔ１より遅れた時間ｔ２で出力Ｔ１の傾きは変わるが、熱流束センサの出力Ｆ１ほどの大きな変化は発生しない。
【００２２】
したがって、熱流束センサ７は、異常発生直後の非定常状態を速やかに検出することができる。
【００２３】
図４は、軸方向から見た熱流束センサの配置例を示す図である。ここでは、熱流束センサ７を外輪２の外輪の内径面６に周方向に３箇所等間隔に設けた例が示される。図４に示すように、熱流束センサ７を貼り付ける箇所は、内輪４または外輪２の円周上に1カ所でも良いが、等間隔に複数個所に貼り付けることで、温度分布を監視することが可能となり、より精度良く迅速に異常を検出することができる。
【００２４】
図１に示す軸受装置は、内輪４、外輪２、転動体３、保持器５を備え、転がり軸受を構成している。そして、外輪２に熱流束センサ７が貼り付けられている。図１では、外輪の内径面６に熱流束センサ７が貼り付けられている。熱流束センサ７は、貼り付けられている外輪２の温度と内輪４、転動体３、保持器５等の回転によって発生する回転雰囲気８の温度との温度差から出力電圧を発生させる。
【００２５】
一般に、工作機械の主軸用軸受が焼付くときには、内輪と外輪にわずかな温度差が生じる。この温度差を速やかに熱流束センサ７によって捉えることによって、軸受１に焼き付きが発生する前に早期に検出が可能となる。
【００２６】
図３に示すように、異常が発生しない場合は、熱流束センサ７の出力Ｆ１は回転数の変化や運転状態によって一定の出力、またはゆるやかに変化するが、異常が発生した場合には、いずれかの部位に温度変化が発生し、熱流の変化が大きく、熱流束センサ７の出力Ｆ１に大きな変化があらわれる。この熱流束センサ７の出力の大きな変化を利用して、軸受１に異常が発生したことを検出できる。
【００２７】
このとき、熱流束センサ７は回転側部材に近接するように取り付ける。熱流束センサ７は、非回転側部材の表面温度と回転側部材との温度差によって出力電圧が発生する。この熱流束センサの出力電圧の変化量を監視し、定常状態から逸脱する変化（異常な変化）がみられた場合に、軸受に異常が発生したと判断する。
【００２８】
たとえば、軸受の転動体と軌道面との面圧増加に伴う温度上昇では、軸受を保持するハウジングや回転軸の熱容量が大きいので、軸受の転動体と軌道面間で発生した熱がハウジングや回転軸に伝達し、内輪や外輪、あるいは間座の温度が上昇するまでに遅れが生じる。軸受の焼付き前兆を検出するのに、内輪、外輪、間座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、前兆を検出できないことも想定されるが、熱流束センサを利用すれば、温度でみた場合にはゆっくり変化するが、熱流で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。
【００２９】
なお、熱流束センサ７に加えて、軸受の内輪、外輪の温度を直接または間接的に測定した結果と、回転速度情報から、焼付きの有無を判定してもよい。図５は、軸受の外輪２に温度センサ２２を設けた例を示す。図５に示す構成では、軸受装置は、軸受１と、熱流束センサ７とに加えて、熱流束センサ７とは別に配置した温度センサ２２と、熱流束センサ７の出力、温度センサ２２の出力および回転速度信号に基づいて軸受の異常を診断する異常診断部１００とをさらに備える。
【００３０】
図６は、異常診断装置が実行する異常判断処理の第１例を説明するためのフローチャートである。異常診断部１００は、ステップＳ１において、センサの出力を監視する。センサの例としては、熱流束センサ７、温度センサ２２、図示しない回転速度検出センサが挙げられる。続いて、ステップＳ２において異常診断部１００は、各センサの出力に対応して設けられた閾値とセンサで検出された値とを比較し、閾値を超えたか否かの閾値判定を行なう。閾値判定は、各センサの出力個別に実行されてもよく、各センサの組み合わせに対して行なわれてもよい。組み合わせの例としては、回転速度が所定回転速度を超え、かつ温度が所定温度を超え、かつ熱流束センサの出力が所定閾値を超えた場合に異常発生したと判定することが考えられる。
【００３１】
ステップＳ２において閾値よりも検出値が小さい場合、再びステップＳ１のセンサ監視処理が繰り返し実行される。一方、ステップＳ２において閾値よりも検出値が大きい場合、ステップＳ３の異常回避動作が実行されるように異常診断部１００は、異常動作を回避するための指示信号を出力する。
【００３２】
この指示信号によって工作機器で実行される異常回避動作制御の例は以下のとおりである。例えば、回転速度を現在よりも低くする制御、刃物切り込み量を現在よりも小さくする制御、潤滑油を供給する、または供給量を増やす制御、加工停止（切削を中止しスピンドル回転速度を下げるまたは回転停止させる）などが挙げられる。なお、１回の閾値判定Ｓ２で異常有無を判定する場合、ノイズ等で誤判定することも想定され、誤判定を回避するため、連続して複数回異常を検出した場合に異常と判定し、異常回避動作Ｓ３に移行するようにしてあってもよい。
【００３３】
図７は、異常診断装置が実行する異常判断処理の第２例を説明するためのフローチャートである。異常診断部１００は、ステップＳ１１において、センサの出力を監視する。センサの例としては、熱流束センサ７、温度センサ２２、図示しない回転速度検出センサが挙げられる。続いて、ステップＳ１２において異常診断部１００は、各センサの出力の単位時間当たりの変化率を算出し、その後、ステップＳ１３において算出した変化率が判定値を超えるか否かを判定する（変化率判定）。
【００３４】
変化率判定は、各センサの出力個別に実行されてもよく、各センサの組み合わせに対して行なわれてもよい。組み合わせの例としては、回転速度がある所定回転速度の時、温度が所定温度を超え、かつ熱流束センサの出力の増加率が判定値を超えた場合に異常発生したと判定することが考えられる。
【００３５】
ステップＳ１３において判定値よりも変化率が小さい場合、再びステップＳ１１のセンサ監視処理が繰り返し実行される。一方、ステップＳ１３において閾値よりも検出値が大きい場合、ステップＳ１４の異常回避動作が実行されるように異常診断部１００は、異常動作を回避するための指示信号を出力する。この場合も、ノイズ等で誤判定することを抑制するため、連続して複数回異常を検出した場合に異常と判定してもよい。
【００３６】
この指示信号によって工作機器で実行される異常回避動作制御の例は図６の場合と同じであるので説明は繰り返さない。
【００３７】
実施の形態１の軸受装置では、非回転側の軸受の内輪又は外輪の温度を基準温度とし、熱流束センサ表面の温度との基準温度との差によって生じる熱流を熱流束センサで検出することで、起電力の変化から軸受に発生した異常（焼付き等の前兆）を早期に検出することができる。このため、工作機械の運転速度を低下させるなどして軸受に損傷が生じるのを防ぐことができる。
【００３８】
また、熱流束センサを非回転側に設けるので、センサの出力を外部に送信する配線の取り回しが容易となる。
【００３９】
さらに、例えば非接触温度センサで内輪温度（または内輪間座温度）を測定する場合、内輪表面（または内輪間座表面）に赤外線放射率が高くなるように表面処理を施すのが望ましいが、本実施の形態による異常検出装置であれば、軸受に使用する材料を限定することがなく、熱流束センサを使用することにより、放射温度計のように測定部の放射率を考慮する必要がない。
【００４０】
また、熱流束センサを使用することにより、微小な熱流束の変化を検出することが可能なため、温度計よりも熱の発生を素早く検出できる。
【００４１】
熱流束センサ７の貼り付け箇所を図１に示すような外輪内径側とすることで、発熱部位の近くで測定でき、検出感度、検出速度を改善できる。
【００４２】
［実施の形態２］
実施の形態１では、軸受の外輪の内径面６に熱流束センサ７を貼り付けた例を示したが、実施の形態２では間座に熱流束センサ７を設けた例を説明する。間座に熱流束センサ７を設けることによって、軸受は標準品を使用することができる。このため、経年劣化によって軸受を交換することにも対応しやすい。
【００４３】
軸受装置４０１は、軸受け２個の間に間座を挟む構造で回転体を支持するものである。この軸受装置において、間座の非回転側（たとえば外輪間座）に熱流束センサを取り付ける。
【００４４】
図８では、工作機の主軸１７に軸受装置を組み込んだ例で、外輪間座１３に熱流束センサ７を取り付けた状態を示す。つまり、実施の形態２に係る軸受装置４０１は、軸受１と、外輪間座１３と、外輪間座１３に配置され、軸受１から生じた熱流束を検出する熱流束センサ７とを備える。
【００４５】
図８において、２つの転がり軸受１の間に内輪間座１４と外輪間座１３が挿入されている。内輪４の内径部９および内輪間座内径部１６に主軸１７が挿入され、外輪２の外径部１０および外輪間座外径部１５がハウジング１８に挿入され、主軸１７の回転を支持している。主軸１７が回転運動を行なうと、軸受１は内輪転動体軌道面１２と転動体３の接触および外輪転動体軌道面１１と転動体３の接触によって発熱する。この時、ハウジング１８に挿入された外輪２よりも、主軸１７が挿入された内輪４の方が、温度が高くなる傾向がある。
【００４６】
軸受１の転動体３と軌道面１１との面圧増加に伴う温度上昇では、軸受１を保持するハウジング１８や主軸１７の熱容量が大きいので、軸受１の転動体３と軌道面１１間で発生した熱がハウジング１８や主軸１７に伝達し、内輪４や外輪２、あるいは間座１３，１４の温度が上昇するまでに遅れが生じる。そのため、温度センサで各部品の温度を測定して、軸受の異常を判定しようとすると、前兆を検出するのが遅くなってしまう。
【００４７】
そこで、内輪４、転動体３、保持器５の回転により発生する回転雰囲気８の温度と、外輪２の温度の差を熱流束センサ７によって検出し、定常運転状態と異なる電圧出力が検出された場合、異常と判断する。なお、例として工作機主軸に軸受装置を挿入した例を示したが、工作機主軸以外にも、産業分野や自動車分野において同様の構造の軸受装置を適用することが可能である。
【００４８】
図８では、外輪間座１３の中央に熱流束センサ７を配置した絵で説明したが、内輪４に近接する位置に熱流束センサ７を配置してもよい。そうすることで、発熱部である内輪４、外輪２、転動体３の接触部、内輪転動体軌道面１２と外輪転動体軌道面１１に接近して配置でき、熱流の検出を速く行なうことができる。
【００４９】
図９は、内輪４に近接する位置に熱流束センサ７を配置した変形例を示す図である。図９に示すように、外輪間座１３の端部が内輪外径面２０に近接するように突出部１９を設け、突出部１９の内径面２１に熱流束センサ７を固定してもよい。
【００５０】
間座は、外輪間座１３（本体部）と、外輪間座１３（本体部）の側面から内輪４の外径面に向けて突出する突出部１９とを含む。熱流束センサ７は、内輪４の外径面に対向するように突出部１９に固定される。外輪間座１３は、軸受１の軸方向において外輪２に隣接し、かつ軸受１の径方向において内輪間座１４と間隔を隔てて配置されている。
【００５１】
この場合、熱流束センサ７は、内輪外径面２０と直接対向するため、異常検出の精度を高められる。図９に示す例では、熱流束センサ７を左右の突出部１９にそれぞれ設けたが、左右の突出部１９の一方のみに設けてもよい。
【００５２】
間座に設けた内輪に突出する突出部１９に熱流束センサ７を設けた場合、発熱部近傍に熱流束センサを配置することができ、異常の検出速度を早めることができる。
【００５３】
また、軸受側面近傍２４に熱流束センサ７を配置してもよい。そうすることで、軸受あるいは間座に熱流束センサを設けるスペースが無くとも、熱流束センサを設けることができる。
【００５４】
図１０は、間座に温度センサを追加した変形例を示す図である。図１０に示すように、外輪間座１３に温度センサ２２を設け、外輪間座１３と外輪２が接触する近傍に温度センサ２２を配置してもよい。
【００５５】
図１１は、間座に非接触型の温度センサを追加した変形例を示す図である。図１１に示すように、外輪間座１３に非接触温度センサ２３を設け、内輪４の温度を非接触温度センサ２３（たとえば赤外線温度センサ）を用いて測定した結果と、熱流束センサ７の出力とから軸受の異常（焼付き等）の前兆を異常診断部１００で判定してもよい。
【００５６】
また、外輪２の温度、軸受など回転体の回転数、熱流束センサ７の出力から内輪温度を推定することが可能である。こうして推定された内輪温度と、外輪温度と、回転数から軸受部に付与されている軸受荷重を推定することが可能である。
【００５７】
軸受荷重の推定方法を以下に説明する。ハウジングに外輪を挿入し内輪で軸を支持している状態を例にすると、予圧を受けた状態で内輪が回転すると温度が上昇し膨張する。そのため、軸受の予圧が初期設定値よりも上昇する。この関係を演算式などで用意しておけば、予圧を推定することが可能となる。演算式に用いるパラメータは、例えば軸受の回転速度、外輪温度、内輪温度、熱流束センサ出力などである。
【００５８】
熱流束センサ出力は測定対象物の温度そのものではないが、測定対象物が温度変化し、発生する熱流の変化を検出することが可能である。熱電対などで温度を検出する代替えとして使用できる。たとえば、特開２００９−６８５３３号公報（段落０００８）に記載された予圧荷重推定方法を用いることができる。
【００５９】
以上説明したように、実施の形態２では、間座に熱流束センサ７を配置した。これにより軸受自体に特殊な加工をすることなく、軸受の異常発生の予兆を速やかに検出することができる。加えて、軸受に温度センサを併設することにより、熱流束センサの出力と、軸受回転数（支持部回転数）、熱流束センサ貼り付け箇所の温度から軸受内外輪の温度を推定し、異常の発生だけでなく軸受装置に付与されている荷重を推定することができる。
【００６０】
［実施の形態３］
実施の形態１，２では、外輪または外輪間座が固定側であり、内輪または内輪間座が回転側である場合に、外輪または外輪間座に熱流束センサを配置して配線で外部にセンサの出力を引き出す場合について説明した。しかし、逆に外輪または外輪間座が回転側であり、内輪または内輪間座が固定側である場合もありうる。実施の形態３では、内輪が固定側である場合の例を説明する。
【００６１】
図１２は、実施の形態３の軸受装置４０２の構成を示す図である。図１２に示す例では、回転輪が外輪２、非回転輪が内輪４の場合で、熱流束センサ７を非回転輪である内輪４に取り付けた状態を示す。
【００６２】
熱流束センサ７は、軸受１の幅方向の内部で、内輪４の外径面１０６のうち、転動体３に当接する軌道面１０６Ａ以外の部分に配置される。
【００６３】
図１２に示すように、熱流束センサ７が内輪４に貼り付けられている。この構成の軸受装置は、外輪２が回転輪、内輪４が非回転輪である。
【００６４】
熱流束センサ７の貼り付け箇所を図１２のような内輪外径側とすることで、発熱部位の近くで測定でき、検出感度、検出速度を改善できる。
【００６５】
また、回転輪と非回転輪の関係が図１と逆になっていても、図１２の構造を適用すれば、熱流束センサ７からの出力を利用して、軸受に発生する異常を検出することが可能である。熱流束センサ７で発生した出力の情報は、ワイヤレス送信装置２００で外部に送信すれば、外部の異常診断装置で同様の診断が可能である。なお、好ましくは、これに電力を供給する給電装置をさらに備えてもよい。給電装置としては、電池の他に、温度差や振動などで発電する発電装置、電磁誘導式の発電機などを使うことができる。
【００６６】
図１３は、センサの出力をワイヤレスで送受信する構成を示す図である。図１３に示すように、ワイヤレス送信装置２００（図１２）は、信号処理部２０１と、データ送信部２０２とを含む。信号処理部２０１は、熱流束センサ７の出力を受けて、ノイズ成分の除去を行ない、アナログ−デジタル変換処理および変調処理等を行ない、データ送信部２０２に送信用のデータを出力する。データ送信部２０２は、無線によって受信装置３００にデータを送信する。
【００６７】
受信装置３００は、工作装置の外部に設置されている。受信装置３００は、無線でデータを受信するデータ受信部３０１と、受信信号からデータを復調する信号処理部３０２と、信号処理部３０２からのデータを受けて軸受異常を判断する異常判定部３０３とを含む。異常判定部３０３を信号処理部２０１の後段に挿入すれば、送信データ量を減らし、電力消費を低減することもできる。なお、異常判定部３０３の判断処理は、図６および図７で説明した処理と同様であるので、説明は繰り返さない。
【００６８】
実施の形態３の軸受装置は、熱流束センサ７の出力情報を外部にワイヤレス送信するワイヤレス送信装置２００と、ワイヤレス送信装置２００から熱流束センサ７の出力情報を受信し、軸受の異常判断を行なう受信装置３００とを備える。これにより、内輪が固定輪で外輪が回転輪である場合にも、外部に熱流束センサの検出結果を出力することができる。このため、実施の形態１，２と同様に速やかに軸受の異常の予兆を検出することができる。
【００６９】
［実施の形態４］
実施の形態４では、実施の形態３と同様に内輪が固定輪である場合について説明する。ただし、実施の形態４では、内輪ではなく内輪間座に熱流束センサを配置した構成を説明する。
【００７０】
図１４は、実施の形態４の軸受装置４０３の構成を示す図である。軸受装置は、軸受け２個の間に間座を挟む構造で回転体を支持するものであり、内輪が非回転側である。図１４に示す例では、間座の非回転側（たとえば内輪間座１４）に熱流束センサ７を取り付けている。
【００７１】
すなわち、実施の形態４に係る軸受装置は、内輪間座１４に配置され、熱流束センサ７の出力情報を外部にワイヤレス送信するワイヤレス送信装置２００と、ワイヤレス送信装置２００から熱流束センサ７の出力情報を受信し、軸受１の異常判断を行なう受信装置３００（図１３）とをさらに備える。
【００７２】
この構成の軸受装置は、外輪２が回転輪、内輪４が非回転輪である。回転輪と非回転輪の関係が図８と逆になっていても、図１４の構造を適用すれば、熱流束センサ７からの出力を利用して、軸受１に発生する異常を検出することが可能である。熱流束センサ７で発生した出力の情報は、ワイヤレス送信装置２００で外部に送信すれば、外部の異常診断装置で同様の診断が可能である。なお、好ましくは、これに電力を供給する給電装置をさらに備えてもよい。給電装置としては、電池の他に、温度差や振動などで発電する発電装置、電磁誘導式の発電機などを使うことができる。なお、ワイヤレス送信装置２００については、図１３で説明しているので、説明は繰り返さない。
【００７３】
なお、熱流束センサ７に加えて、内輪近傍の温度を測定するため、温度センサ２２を内輪間座１４に取り付けても良い。
【００７４】
実施の形態４の軸受装置によれば、内輪が固定輪で外輪が回転輪である場合にも、外部に熱流束センサの検出結果を出力することができる。このため、実施の形態１〜３と同様に速やかに軸受の異常の予兆を検出することができる。また、軸受自体には特殊な加工は必要ないので、実施の形態２と同様に、経年劣化などにより軸受の交換等を行なっても間座と熱流束センサをそのまま使用することができる。
【００７５】
［実施の形態５］
実施の形態５に係る軸受装置４０４は、実施の形態２に係る軸受装置４０１と基本的に同様の構成を備え、外輪２が固定輪として構成されている。ただし、実施の形態５に係る軸受装置は、軸受１に潤滑用流体を供給する供給路をさらに備えており、軸受装置の周方向における熱流束センサ７の配置が供給路の配置に基づいて制限されている点で、実施の形態２に係る軸受装置と異なる。潤滑用流体は、潤滑油を含み、例えば潤滑油とエアとを含む。
【００７６】
図１５〜図１７は、実施の形態５に係る軸受装置の構成例として、第１の軸受１ａと第２の軸受１ｂとが上記軸方向において外輪間座１３および内輪間座１４を挟むように配置されており、かつ第１の軸受１ａから生じた熱流束を検出するための第１熱流束センサ７ａと第２の軸受１ｂから生じた熱流束を検出するための第２熱流束センサ７ｂとが配置された軸受装置を示している。なお、図１５において、内輪間座１４、主軸１７、ハウジング１８、および外筒４１は、図示されていない。また、図１６および図１７において、主軸１７は断面視されていない。第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂは、例えばアンギュラ玉軸受である。第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂの組み合わせは、任意に選択され得るが、例えば背面組み合わせである。第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂは、例えば互いに同等の構成を有している。
【００７７】
図１５〜図１７に示されるように、実施の形態５に係る軸受装置は、供給路として、第１の軸受１ａの内部空間に潤滑用流体を供給するための第１供給路３１ａと、第２の軸受１ｂの内部空間に潤滑用流体を供給するための第２供給路３１ｂとを備えている。第１供給路３１ａおよび第２供給路３１ｂは、軸受装置の外部に配置された外部供給路３４を介して、軸受装置の外部に配置された図示しない潤滑用流体供給装置と接続されている。
【００７８】
第１供給路３１ａは、第１の軸受１ａの内部空間に面して配置された第１供給口３２ａと、外部供給路３４に接続された第１流入口３３ａとを有している。第１供給路３１ａおよび第２供給路３１ｂは、例えば外輪間座１３の内部に配置されている。第１供給口３２ａは、例えば外輪間座１３の上記軸方向の端面１３ａに配置されている。第１流入口３３ａは、例えば外輪間座１３の外径面に配置されている。第２供給路３１ｂは、第２の軸受１ｂの内部空間に面して配置された第２供給口３２ｂと、外部供給路３４に接続された第２流入口３３ｂとを有している。第２供給口３２ｂは、例えば外輪間座１３の上記軸方向の端面１３ｂに配置されている。第２流入口３３ｂは、例えば外輪間座１３の外径面に配置されている。外輪間座１３の上記軸方向の端面１３ａおよび端面１３ｂは、例えば互いに同等の構成を有している。
【００７９】
外部供給路３４は、例えばハウジング１８の内部に配置されている。外部供給路３４は、分岐部と、分岐部よりも潤滑用流体の流通方向における下流側に位置する第３流出口３４ａおよび第４流出口３４ｂと、分岐部よりも上記流通方向における上流側に位置する第３流入口３４ｃとを有している。第３流出口３４ａは、第１流入口３３ａに接続されている。第４流出口３４ｂは、第２流入口３３ｂに接続されている。第３流出口３４ａおよび第４流出口３４ｂは、例えば外輪間座１３の外径面に接続されるハウジング１８の内径面に配置されている。第３流入口３４ｃは、図示しない配管等を介して、潤滑用流体供給装置に接続されている。第３流入口３４ｃは、例えばハウジング１８の上記軸方向の端面に接続されている前蓋６０に設けられている。
【００８０】
図１５〜図１７に示されるように、実施の形態５に係る軸受装置は、各軸受１の上記内部空間内の潤滑用流体を排出するための排出路を備えている。具体的には、実施の形態５に係る軸受装置は、排出路として、第１の軸受１ａの内部空間から潤滑用流体を排出するための第１排出路３５ａと、第２の軸受１ｂの内部空間に潤滑用流体を供給するための第２排出路３５ｂとを備えている。第１排出路３５ａおよび第２排出路３５ｂは、軸受装置の外部に配置された外部排出路３８を介して、軸受装置の外部に配置された図示しない潤滑用流体排出装置と接続されている。
【００８１】
第１排出路３５ａは、第１の軸受１ａの内部空間に面して配置された第１排出口３６ａと、外部排出路３８に接続された第５流出口３７ａとを有している。第１排出路３５ａは、例えば第１の軸受１ａの外輪２ａと外輪間座１３との間に配置されている。外輪間座１３において外輪２ａの軸方向の端面に接する接続面には、端面１３ａに連なる溝部が形成されている。第１排出路３５ａは、例えば外輪２ａの上記端面と、外輪間座１３に形成された上記溝部の内周面とによって区画されている。
【００８２】
第２排出路３５ｂは、第２の軸受１ｂの内部空間に面して配置された第２排出口３６ｂと、外部排出路３８に接続された第６流出口３７ｂとを有している。第２排出路３５ｂは、例えば第２の軸受１ｂの外輪２ｂと外輪間座１３との間に配置されている。外輪間座１３において外輪２ｂの軸方向の端面に接する接続面には、端面１３ｂに連なる溝部が形成されている。第２排出路３５ｂは、例えば外輪２ｂの上記端面と、外輪間座１３に形成された上記溝部の内周面とによって区画されている。
【００８３】
図１５に示されるように、第１排出口３６ａは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、第１供給口３２ａと上記周方向に間隔を隔てて配置されている。上記軸方向から軸受装置を視たときに、第１供給口３２ａおよび第１排出口３６ａの各中心が軸受装置の中心軸に対して成す中心角は、例えば１８０度である。第２排出口３６ｂは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、第２供給口３２ｂと上記周方向に間隔を隔てて配置されている。上記軸方向から軸受装置を視たときに、第２供給口３２ｂおよび第２排出口３６ｂの各中心が軸受装置の中心軸に対して成す中心角は、例えば１８０度である。
【００８４】
実施の形態５に係る軸受装置の内部には、第１供給路３１ａ、第１供給口３２ａ、第１の軸受１ａの内部空間、第１排出口３６ａ、および第１排出路３５ａが順に接続されてなる第１流路と、第２供給路３１ｂ、第２供給口３２ｂ、第２の軸受１ｂの内部空間、第２排出口３６ｂ、および第２排出路３５ｂが順に接続されてなる第２流路とが形成されている。第１流路と第２流路とは、例えば同等の構成を有している。
【００８５】
第１の軸受１ａの内部空間が環状に設けられていることにより、当該内部空間には第１供給口３２ａと第１排出口３６ａとの間を接続する第１分岐路と第２分岐路とが形成されている。つまり、第１流路は第１供給口３２ａと第１排出口３６ａとの間で分岐されかつ合流されている。
【００８６】
第２の軸受１ｂの内部空間が環状に設けられていることにより、当該内部空間には第２供給口３２ｂと第２排出口３６ｂとの間を接続する第３分岐路と第４分岐路とが形成されている。つまり、第２流路は第２供給口３２ｂと第２排出口３６ｂとの間で分岐されかつ合流されている。
【００８７】
第１熱流束センサ７ａおよび第２熱流束センサ７ｂは、例えば固定側間座としての外輪間座１３において回転側間座としての内輪間座１４と対向する面に固定されている。第１熱流束センサ７ａおよび第２熱流束センサ７ｂは、外輪間座１３と内輪間座１４との間を上記径方向に沿って延びる熱流束を検出するように配置されている。第１熱流束センサ７ａおよび第２熱流束センサ７ｂは、任意の方法により固定側間座に固定されていればよいが、例えば接着またはネジ締め等により固定されている。第１熱流束センサ７ａと第１流路との相対的な位置関係は、例えば第２熱流束センサ７ｂと第２流路との相対的な位置関係と同等である。
【００８８】
図１５に示されるように、第１熱流束センサ７ａは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、第１供給口３２ａおよび第１排出口３６ａと上記周方向に間隔を隔てて配置されている。第１熱流束センサ７ａは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、第１供給口３２ａと第１排出口３６ａとの間に配置されている。つまり、第１熱流束センサ７ａは、上記第１分岐路または上記第２分岐路に隣接して配置されている。好ましくは、第１熱流束センサ７ａは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、上記周方向において第１供給口３２ａと第１排出口３６ａとの間の略中央に配置されている。異なる観点から言えば、第１熱流束センサ７ａは、上記第１分岐路または上記第２分岐路において第１供給口３２ａおよび第１排出口３６ａから最も離れた領域に隣接して配置されているのが好ましい。好ましくは、第１熱流束センサ７ａおよび第１供給口３２ａの各中心が上記中心軸に対して成す中心角、および第１熱流束センサ７ａおよび第１排出口３６ａの各中心が上記中心軸に対して成す中心角は、８０度以上１００度以下である。
【００８９】
第２熱流束センサ７ｂは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、第２供給口３２ｂおよび第２排出口３６ｂと上記周方向に間隔を隔てて配置されている。第２熱流束センサ７ｂは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、第２供給口３２ｂと第２排出口３６ｂとの間に配置されている。つまり、第２熱流束センサ７ｂは、上記第３分岐路または上記第４分岐路に隣接して配置されている。好ましくは、第２熱流束センサ７ｂは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、上記周方向において第２供給口３２ｂと第２排出口３６ｂとの間の略中央に配置されている。異なる観点から言えば、第２熱流束センサ７ｂは、上記第３分岐路または上記第４分岐路において第２供給口３２ｂおよび第２排出口３６ｂから最も離れた領域に隣接して配置されているのが好ましい。好ましくは、第２熱流束センサ７ｂおよび第２供給口３２ｂの各中心が上記中心軸に対して成す中心角、および第２熱流束センサ７ｂおよび第２排出口３６ｂの各中心が上記中心軸に対して成す中心角は、８０度以上１００度以下である。
【００９０】
図１７に示されるように、第１熱流束センサ７ａは、外輪間座１３の内径面において第１の軸受１ａの内輪４ａに隣接する領域に配置されている。第２熱流束センサ７ｂは、外輪間座１３の内径面において第２の軸受１ｂの内輪４ｂに隣接する領域に配置されている。
【００９１】
第１供給口３２ａは、例えば上記軸方向において第２供給口３２ｂと重なるように配置されている。第１排出口３６ａは、例えば上記軸方向において第２排出口３６ｂと重なるように配置されている。この場合、第１熱流束センサ７ａは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、第２供給口３２ｂおよび第２排出口３６ｂと上記周方向に間隔を隔てて配置されている。第２熱流束センサ７ｂは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、第１供給口３２ａおよび第１排出口３６ａと上記周方向に間隔を隔てて配置されている。第１熱流束センサ７ａおよび第２熱流束センサ７ｂは、例えば上記軸方向において重なるように配置されている。第１熱流束センサ７ａおよび第２熱流束センサ７ｂは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、上記周方向において第１供給口３２ａと第１排出口３６ａとの間および第２供給口３２ｂと第２排出口３６ｂとの間に位置する外輪間座１３の領域Ｒ１または領域Ｒ２上に配置されている。
【００９２】
実施の形態５に係る軸受装置では、第１熱流束センサ７ａが、上記軸方向から軸受装置を視たときに、第１供給口３２ａおよび第１排出口３６ａと上記周方向に間隔を隔てて配置されている。このような第１熱流束センサ７ａは、上記軸方向において第１の軸受１ａに隣接する領域に配置されながらも、第１流路および第２流路において潤滑用流体の流通量が比較的多い第１分岐路と第２分岐路との合流部、すなわち第１供給口３２ａおよび第１排出口３６ａと上記軸方向に隣接する領域、から離れて配置され得る。具体的には、第１熱流束センサ７ａは、第１流路において潤滑用流体の流通量が比較的少ない第１分岐路に隣接して配置され得る。そのため、第１熱流束センサ７ａは、第１の軸受１ａから生じた熱流束の変化を高精度かつ高速に検出することができる。これは、以下の理由による。
【００９３】
軸受装置内に生じる熱流束の変化は、軸受装置内での発熱作用および冷却作用、ならびに軸受装置外への放熱作用等のバランスが変化することにより、引き起こされる。第１熱流束センサ７ａが第１の軸受１ａ内での発熱作用の変化に伴う熱流束の変化を高精度かつ高速に検出するためには、第１熱流束センサ７ａは第１の軸受１ａの近くに配置されるのが好ましい。一方で、第１の軸受１ａに近い領域ほど、第１の軸受１ａの内部空間を流れる潤滑用流体による冷却作用を強く受ける。さらに、潤滑用流体の流量が相対的に多くなる第１供給口３２ａまたは第１排出口３６ａに近い領域ほど、潤滑用流体による上記冷却作用を強く受ける。そのため、例えば第１熱流束センサ７ａが第１供給口３２ａまたは第１排出口３６ａの近くに配置された場合、該第１熱流束センサ７ａでは第１の軸受１ａ内での発熱作用の変化に伴う熱流束の変化を高精度かつ高速に検出し得ないことが懸念される。
【００９４】
これに対し、第１供給口３２ａおよび第１排出口３６ａと上記周方向に間隔を隔てて配置された第１熱流束センサ７ａは、上記合流部から離れて配置されているため、第１の軸受１ａの近くに配置されても潤滑用流体による冷却作用の影響を受けにくく、発熱作用の変化に伴う熱流束の変化を高精度かつ高速に検出することができる。
【００９５】
第２熱流束センサ７ｂも、上述した第１熱流束センサ７ａと同様の理由により第１熱流束センサ７ａと同様の効果を奏することができる。
【００９６】
なお、第１供給口３２ａは、例えば上記軸方向において第２供給口３２ｂと重ならないように配置されていてもよい。この場合、第１熱流束センサ７ａは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、第１供給口３２ａおよび第１排出口３６ａと上記周方向に間隔を隔てて配置されている限りにおいて、第２供給口３２ｂと上記軸方向に重なるように配置されていてもよい。第１排出口３６ａは、例えば上記軸方向において第２排出口３６ｂと重ならないように配置されていてもよい。この場合、第１熱流束センサ７ａは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、第１供給口３２ａおよび第１排出口３６ａと上記周方向に間隔を隔てて配置されている限りにおいて、第２供給口３２ｂまたは第２排出口３６ｂと上記軸方向に重なるように配置されていてもよい。第２熱流束センサ７ｂは、上記軸方向から軸受装置を視たときに、第２供給口３２ｂおよび第２排出口３６ｂと上記周方向に間隔を隔てて配置されている限りにおいて、第１供給口３２ａまたは第１排出口３６ａと上記軸方向に重なるように配置されていてもよい。
【００９７】
また、潤滑用流体排出装置は、潤滑用流体供給装置と一体として構成されていてもよい。供給路および排出路は、潤滑用流体を循環させる循環路の各一部として構成されていてもよい。
【００９８】
第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂには、上記軸方向に予圧が付与されている。ハウジング１８は、第１の軸受１ａの外輪２ａの外径面に接する内径面に対して内側に突出しており、外輪２ａの上記軸方向の端面に接する端面１８ａを有している。主軸１７は、第２の軸受１ｂの内輪４ｂの内径面に接する外径面に対して外側に突出しており、内輪４ｂの上記軸方向の端面に接する端面１７ａを有している。主軸１７の端面１７ａおよびハウジング１８の端面１８ａは、互いに対向する方向を向くように設けられている。第１の軸受１ａの外輪２ａ、外輪間座１３、および第２の軸受１ｂの外輪２ｂは、ハウジング１８の端面１８ａと前蓋６０との間に挟まれている。第１の軸受１ａの内輪４ａ、内輪間座１４、および第２の軸受１ｂの内輪４ｂは、ナット６１と主軸１７の端面１７ａとの間に挟まれている。第１の軸受１ａ，第２の軸受１ｂに付与される上記予圧は、端面１８ａと前蓋６０との間の上記軸方向の幅と、端面１７ａとナット６１との間の上記軸方向の幅との差によって定められる。端面１７ａとナット６１との間の上記軸方向の幅との差は、ナット６１の締め付け量によって変化する。
【００９９】
図１８に示されるように、実施の形態５に係る軸受装置の第１供給路３１ａは、１つの軸受の内部空間に潤滑油を供給するための複数（例えば３つ）の第１供給口３２ａを有していてもよい。複数の第１供給口３２ａは、上記周方向に互いに間隔を隔てて配置されており、かつ上記周方向に第１排出口３６ａと間隔を隔てて配置されている。例えば、複数の第１供給口３２ａは上記周方向に互いに等間隔に並んで配置されており、第１排出口３６ａは上記周方向に隣り合う２つの第１供給口３２ａ間の中央に配置されている。第１熱流束センサ７ａは、上記周方向において、第１排出口３６ａを挟んで隣り合う１組の第１排出口３６ａとは異なる他の組の第１排出口３６ａ間に配置されている。このようにしても、第１熱流束センサ７ａは、複数の第１供給口３２ａおよび第１排出口３６ａと上記周方向に間隔を隔てて配置されているため、第１の軸受１ａの近くに配置されても潤滑用流体による冷却作用の影響を受けにくく、発熱作用の変化に伴う熱流束の変化を高精度かつ高速に検出することができる。なお、第２供給路３１ｂも、上記第１供給路３１ａと同様の構成を有していてもよい。
【０１００】
図１９に示されるように、実施の形態５に係る軸受装置の熱流束センサ７は、図１に示される軸受装置の熱流束センサ７と同様に、外輪２の内径面６のうち、転動体３に当接する軌道面６Ａ（図１参照）以外の部分に配置されていてもよい。このような熱流束センサ７も、軸受装置を上記軸方向から視たときに、供給口３２および排出口３６と上記周方向に間隔を隔てて配置されている。これにより、該熱流束センサ７は、軸受１の近くに配置されても潤滑用流体による冷却作用の影響を受けにくく、発熱作用の変化に伴う熱流束の変化を高精度かつ高速に検出することができる。
【０１０１】
なお、以上の実施の形態１〜５では、熱流束センサを軸受または間座の非回転側に設けたが、熱流束センサを回転側に設けても良い。
【０１０２】
また、以上の実施の形態１〜５において、熱流束センサ７の表面に潤滑油が付着して、熱流の検出精度が悪化しないように、熱流束センサ７と対向する回転雰囲気温度を測定する面には撥油処理を施すとよい。
【０１０３】
実施の形態１〜５に係る軸受装置が適用される装置は、特に制限されるものではないが、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である。図２０は、実施の形態５に係る軸受装置４０４を備えるスピンドル装置５００を示す。図２０に示されるように、スピンドル装置５００は、例えば上記実施の形態５に係る軸受装置、主軸１７、ハウジング１８、モータ８０、軸受８４および外筒４１を主に備える。主軸１７およびハウジング１８は、図８に示されるそれらと基本的に同様の構成を備えている。主軸１７は、軸受装置の軸受１および軸受８４によって回転可能に支持されている。軸受８４の軸方向は、上記軸方向に沿っている。第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂと軸受８４とは、上記軸方向においてモータ８０を挟むように配置されている。第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂは例えばアンギュラ玉軸受である。軸受８４は例えば円筒ころ軸受である。第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂは、主軸１７に作用するラジアル荷重およびアキシアル荷重を支持する。軸受８４は主軸１７に作用するラジアル荷重を支持する。
【０１０４】
ハウジング１８は、外筒４１に固定されている。ハウジング１８の外径面が外筒４１の内径面に接している。モータ８０のステータ８１は、外筒４１に固定されている。ステータ８１の外径面が外筒４１の内径面に接している。モータ８０のロータ８２は、主軸１７に固定されている。ロータ８２は、例えば円筒部材８３を介して主軸１７に固定されている。円筒部材８３は、環状に設けられており、その内側に主軸１７が挿通されている。
【０１０５】
軸受８４の外輪は、上記軸方向において、円筒部材８３に固定された位置決め部材８５と外輪押さえ８６との間に挟まれている。外輪押さえ８６は、端部材８７に固定されている。軸受８４の外輪は、上記径方向において端部材８７の内側に配置されており、主軸１７の上記軸方向における伸縮に応じて外輪押さえ８６および端部材８７に対して摺動するように設けられている。端部材８７は、外筒４１に固定されている。
【０１０６】
軸受８４の内輪は、上記軸方向において、円筒部材８３および内輪押さえ８８の間に挟まれている。円筒部材８３、軸受８４の内輪、および内輪押さえ８８は、主軸１７およびナット８９によって上記軸方向に位置決めされている。位置決め部材８５、外輪押さえ８６、端部材８７、内輪押さえ８８、およびナット８９は、環状に設けられており、その内側に主軸１７が挿通されている。
【０１０７】
スピンドル装置には、軸受装置を冷却するための冷却部が設けられている。冷却部は、軸受装置の外部に配置されている。冷却部は、例えば冷却媒体が流通する流通路を含む。流通路は、例えばハウジング１８の外径面に形成された螺旋状の溝１８ｂと外筒４１の内径面とによって区画される空間として設けられている。冷却部は、スピンドル装置の使用状態において上記溝１８ｂ内に冷却媒体を流通させることにより、軸受装置を冷却する。第１熱流束センサ７ａおよび第２熱流束センサ７ｂは、上記冷却部よりも第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂの近くに配置されている。スピンドル装置には、モータ８０を冷却するためのモータ冷却部が設けられるが、ここでは図示しない。
【０１０８】
このようなスピンドル装置は、上記軸受装置を備えているため、熱流束センサがハウジングの外部に配置されたスピンドル装置と比べて、第１熱流束センサ７ａおよび第２熱流束センサ７ｂによって第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂから生じた熱流束の変化を高精度かつ高速に検出できる。
【０１０９】
図２１に示されるように、上記スピンドル装置では、スピンドル装置の動作を制御する制御装置６００が、熱流束センサ７の出力に基づいて軸受１の異常を診断してもよい。制御装置６００は判定部６０１を含む。判定部６０１は、熱流束センサ７の出力、スピンドル装置のモータ８０の回転数、潤滑条件および冷却条件等の機械情報Ｄ１、および軸受１の異常の有無を判定するために予め定められた判定基準Ｄ２に基づき、軸受１の異常の有無を判定する。なお、軸受１の異常とは、例えば軸受１の焼付きの発生またはそのおそれである。この場合、軸受装置の上記送信部は、熱流束センサ７の出力を上記制御装置６００の判定部６０１に送信するように設けられている。制御装置６００は、判定部６０１による判定結果に基づき、モータ８０の回転数、潤滑条件、および冷却条件の少なくともいずれかを変更するように設けられている。なお、判定部６０１は、少なくとも熱流束センサ７の出力と、軸受１の異常の有無を判定するために予め定められた判定基準Ｄ２とに基づき、軸受１の異常の有無を判定してもよい。
【０１１０】
また、上記判定部６０１は、上記異常診断部と同様に、熱流束センサ７およびそれ以外のセンサの各出力に基づいて軸受１の異常を診断することもできる。図２２に示されるように、上記判定部６０１は、例えば、熱流束センサ７に加えて、温度センサ６０２、加速度センサ６０３、および荷重センサ６０４の各出力に基づいて軸受１の異常を診断する。温度センサ６０２は、例えば第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂの潤滑不良に伴う外輪間座１３の温度上昇を検出するように設けられている。図２３に示されるように、温度センサ６０２は、例えば上記軸方向において第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂの各々に対向する外輪間座１３の各端面に配置されている。加速度センサ６０３は、例えば第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂの各軌道面の剥離に伴う上記軸方向および上記径方向の少なくともいずれかの主軸１７の振動を検出するように設けられている。図２３に示されるように、加速度センサ６０３は、例えば上記軸方向において第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂの各々と対向する外輪間座１３の各端面に、温度センサ６０２と並んで配置されている。荷重センサ６０４は、例えば第１の軸受１ａおよび第２の軸受１ｂに付与される上記軸方向の予圧の変化を検出するように設けられている。図２３に示されるように、荷重センサ６０４は、例えば上記軸方向において第２の軸受１ｂの外輪２ｂと外輪間座１３との間を接続するように配置されている。荷重センサ６０４は、例えば薄膜センサであり、圧力により電気抵抗が変化する。
【０１１１】
また、上記判定部６０１は、熱流束センサ７、温度センサ６０２、加速度センサ６０３、および荷重センサ６０４の各出力に加えて、さらにモータ８０の回転速度に基づいて軸受１の異常を診断するように設けられていてもよい。上記判定部６０１は、モータ８０の回転速度を、モータ８０から出力された回転センサ信号として取得するように設けられていてもよい。また、図２４に示されるように、上記判定部６０１は、内輪間座１４に固定された図示しない磁気リングと外輪間座１３に固定された回転センサ（磁気センサ）６０５とによって測定される回転速度として取得するように設けられていてもよい。
【０１１２】
上記スピンドル装置においても、上記異常診断部が軸受１の異常を診断することができる。上記異常診断部は、例えば外輪間座１３に配置されていてもよい。具体的には、図２５に示されるように、上記異常診断部は、外輪間座１３の外径面に配置された基板６１０に実装されていてもよい。このような上記異常診断部と熱流束センサ７との間の距離は、上記異常診断部が軸受装置の外部、特にスピンドル装置の外部に配置された異常診断部と熱流束センサ７との間の距離と比べて短い。そのため、外輪間座１３に配置された上記異常診断部は、軸受装置の外部に配置された上記異常診断部が取得する熱流束センサ７の出力信号と比べて、ノイズの影響が低減された出力信号に基づいて上記異常の有無を判定することができる。
【０１１３】
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】
【０１１４】
１  軸受、２  外輪、３  転動体、４  内輪、５  保持器、６，２１  内径面、６Ａ，１１，１２，１０６Ａ  軌道面、７  熱流束センサ、８  回転雰囲気、９  内径部、１０  外径部、１３  外輪間座、１４  内輪間座、１５  外輪間座外径部、１６  内輪間座内径部、１７  主軸、１８  ハウジング、１９  突出部、２０  内輪外径面、２２  温度センサ、２３  非接触温度センサ、３０  配線、８０  駆動モータ、１００  異常診断部、１０６  外径面、２００  ワイヤレス送信装置、２０１，３０２  信号処理部、２０２  データ送信部、３００  受信装置、３０１  データ受信部、３０３  異常判定部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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