(57)【要約】【課題】  内部に配置した電子部品への電気配線を軸受剛性を低下させることなく行うことができ、組立も容易な軸受装置を提供する。【解決手段】  この軸受装置は、ハウジング内に支持されて軸方向に並ぶ複数の転がり軸受の外輪間および内輪間に外輪間座および内輪間座を介在させたものである。外輪間座７には、１つ以上の電子部品１１と、その電子部品１１に電気接続された電気接続部品１４とを設ける。この電気接続部品１４に対応するハウジング１の軸方向位置に、径方向に貫通するロッド挿入孔１５を設ける。このロッド挿入孔１５に挿入された装着状態で前記電気接続部品１４に電気接続されるロッド１６を設ける。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に支持されて軸方向に並ぶ複数の転がり軸受の外輪間および内輪間に外輪間座および内輪間座を介在させた軸受装置において、
前記外輪間座に、１つ以上の電子部品と、その電子部品に電気接続された電気接続部品とを設け、この電気接続部品に対応する前記ハウジングの軸方向位置に、径方向に貫通するロッド挿入孔を設け、このロッド挿入孔に挿入された装着状態で前記電気接続部品に電気接続されるロッドを設けたことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ロッドの先端に、前記電気接続部品が設けられ、この電気接続部品は、前記ロッドを前記ロッド挿入孔に挿入することで、前記外輪間座に設けられた電気接続部品と接続状態となるものである軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記外輪間座の電気接続部品は先端の接触子を径方向外側に向けて配置したコネクタプラグであり、前記ロッドは、前記ロッド挿入孔に挿入された装着状態でプラグ差込口が前記コネクタプラグに接続されるコネクタソケットを有する軸受装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記外輪間座の電気接続部品はプラグ差込口を径方向外側に向けて配置したコネクタソケットあり、前記ロッドは、前記ロッド挿入孔に挿入された装着状態で先端の接触子が前記コネクタソケットのプラグ差込口に接続されるコネクタプラグを有する軸受装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記電子部品がセンサまたはセンサ用回路である軸受装置。
【請求項６】
請求項５において、前記センサが、温度センサ、振動センサ、主軸回転検出センサ、軸受予圧センサのうちの少なくとも１つである軸受装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記ロッド挿入孔と前記ロッドとの間に弾性部材を介在させた軸受装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記ロッド挿入孔をシール部材で密封した軸受装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記ロッドは電気配線を介して外部の制御装置に接続されている軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の主軸スピンドルなどに使用され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、加工精度および効率の向上のために、軸受の予圧管理が求められている。また、軸受に異常が起こる前に、その予兆を検出して軸受異常が起きることを防ぐ要求もある。この軸受の異常検出のために、温度センサや振動センサをハウジングや間座に設置しているものがある（特許文献１）。これらセンサにより、潤滑剤不足等に起因する急激な温度上昇等の軸受異常を検出している。
【特許文献１】特開２００４−１６９７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献に開示のものでは、軸受の異常検出に、軌道輪温度および振動を測定しているが、この２つを測定しただけでは、軸受異常を正確、迅速に検出できない場合がある。たとえば、軸受の軌道輪の温度測定による異常検出では、焼付き等の異常直前に軌道輪の温度が急激に上昇したりすることがあるため、軸受異常が起こる前の状態を適切なタイミングで検出できないことがある。
【０００４】
そこで、軸受の異常予測を精度良く適切なタイミングで行うことができ、また軸受の予圧管理にも対応できる軸受装置として、例えば図４に示す構成のものが考えられる。
この軸受装置は、複数の転がり軸受３３で主軸３２をハウジング３１に回転自在に支持したものである。転がり軸受３３は、締まり嵌め状態で主軸３２に嵌合し、転がり軸受３３の内輪３３ｉ，３３ｉ間および外輪３３ｇ，３３ｇ間に、内輪間座３６および外輪間座３７を介在させている。内輪間座３６および外輪間座３７の寸法は、転がり軸受３３に適当な予圧が負荷されるように調整されており、一方の転がり軸受３３の内輪端面に間座５１を介して当接する内輪固定ナット５２を締め付けることにより、転がり軸受３３に予圧が付与される。その外輪間座３７に、予圧荷重を検出する予圧センサと、温度センサおよび振動センサのいずれか一方または両方を備えたセンサ部４０が設けられる。このセンサ部４０への電源供給や各センサの検出信号の外部への送信に用いられる電気配線４８は、ハウジング３１の内周面に設けられた溝３１ａと、一方の転がり軸受３３の外輪３３ｇの端面に押し当てられる押さえ蓋４１に設けられた孔４１ａを通して外部に引き出される。      
【０００５】
この構成によると、外輪間座３７に設けたセンサ部４０の予圧センサで予圧荷重を検出でき、また温度センサや振動センサで温度や振動を検出できるので、軸受の異常予測を精度良く適切なタイミングで行うことができ、軸受の予圧管理にも対応できる。
【０００６】
しかし、この場合、ハウジング３１の内周面に溝３１ａを設けて電気配線４８を通しているので、溝３１ａのために軸受剛性が低下して、回転精度が悪くなるなどの問題点がある。
【０００７】
この発明の目的は、内部に配置した電子部品への電気配線を、軸受剛性を低下させることなく行うことができ、組立も容易な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】
【０００８】
この発明の軸受装置は、ハウジング内に支持されて軸方向に並ぶ複数の転がり軸受の外輪間および内輪間に外輪間座および内輪間座を介在させた軸受装置において、前記外輪間座に、１つ以上の電子部品と、その電子部品に電気接続された電気接続部品とを設け、この電気接続部品に対応する前記ハウジングの軸方向位置に、径方向に貫通するロッド挿入孔を設け、このロッド挿入孔に挿入された装着状態で前記電気接続部品に電気接続されるロッドを設けたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、ハウジングの内周面に電気配線を通す溝を設けなくて済む。このため、溝に起因する軸受剛性の低下を回避できる。また、軸受装置を組み立てた後に電気接続を行うことができるため、組立中に電気配線について配慮する必要がなく、組立も容易に行うことができる。
【００１０】
この発明において、前記ロッドの先端に、前記電気接続部品が設けられ、この電気接続部品は、前記ロッドを前記ロッド挿入孔に挿入することで、前記外輪間座に設けられた電気接続部品と接続状態となるものであっても良い。この構成の場合、外輪間座に設けられた電子部品への電気配線の接続を簡単に行うことができる。
【００１１】
この発明において、前記外輪間座の電気接続部品は先端の接触子を径方向外側に向けて配置したコネクタプラグであり、前記ロッドは、前記ロッド挿入孔に挿入された装着状態でプラグ差込口が前記コネクタプラグに差し込み接続されるコネクタソケットを有するものとしても良い。
このように、外輪間座に設けられる電気接続部品としてコネクタプラグを用い、ロッドに設けられる電気接続部品としてコネクタソケットを用いることにより、ロッドをハウジングのロッド挿入孔に挿入した状態で、コネクタプラグの先端の接触子がコネクタソケットの差込口に差し込まれて、両電気接続部品を相互に確実に接続することができる。
【００１２】
この発明において、前記外輪間座の電気接続部品はプラグ差込口を径方向外側に向けて配置したコネクタソケットあり、前記ロッドは、前記ロッド挿入孔に挿入された装着状態で先端の接触子が前記コネクタソケットのプラグ差込口に差し込み接続されるコネクタプラグを有するものとしても良い。
このように、外輪間座に設けられる電気接続部品としてコネクタソケットを用い、ロッドに設けられる電気接続部品としてコネクタプラグを用いることにより、ロッドをハウジングのロッド挿入孔に挿入した状態で、コネクタプラグの先端の接触子がコネクタソケットの差込口に差し込まれて、両電気接続部品を相互に確実に接続することができる。
【００１３】
この発明において、前記電子部品が各種のセンサまたはセンサ用回路であっても良い。
【００１４】
この発明において、前記各種センサが、温度センサ、振動センサ、主軸回転検出センサ、軸受予圧センサのうちの少なくとも１つであっても良い。
【００１５】
この発明において、前記ロッド挿入孔と前記ロッドとの間に弾性部材を介在させても良い。このように、ロッド挿入孔とロッドとの間に弾性部材を介在させることにより、ロッドがハウジングの振動などで破損するのを防止することができる。
【００１６】
この発明において、前記ロッド挿入孔をシール部材で密封しても良い。このように、ロッド挿入孔をシール部材で密封することにより、ロッド挿入孔を経て外部から軸受装置内へ異物が侵入するのを防止できる。
【００１７】
この発明において、前記ロッドは電気配線を介して外部の制御装置に接続されていても良い。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の軸受装置は、ハウジング内に支持されて軸方向に並ぶ複数の転がり軸受の外輪間および内輪間に外輪間座および内輪間座を介在させた軸受装置において、
前記外輪間座に、１つ以上の電子部品と、その電子部品に電気接続された電気接続部品とを設け、この電気接続部品に対応する前記ハウジングの軸方向位置に、径方向に貫通するロッド挿入孔を設け、このロッド挿入孔に挿入された装着状態で前記電気接続部品に電気接続されるロッドを設けたため、内部に配置した電子部品への電気配線を軸受剛性を低下させることなく行うことができ、組立も容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。この軸受装置は、ハウジング１に軸２を複数の転がり軸受３で回転自在に支持したものである。この軸受装置は、例えば、工作機械のスピンドル装置に応用され、その場合、軸２はスピンドル装置の主軸となる。
【００２０】
軸２には、軸方向に離間した複数の転がり軸受３を締まり嵌めで嵌合させ、内輪３ｉ，３ｉ間に内輪間座６を、外輪３ｇ，３ｇ間に外輪間座７を介在させている。転がり軸受３は、内輪３ｉと外輪３ｇの間に転動体４を介在させたものである。これら転動体４は保持器５で保持されている。転がり軸受３は、軸方向の予圧を付与することが可能な軸受であり、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、またはテーパころ軸受等が用いられる。図示の例ではアンギュラ玉軸受が用いられ、２個の転がり軸受３，３が背面合わせで設置されている。
【００２１】
外輪間座７の幅寸法は、内輪間座６の幅寸法と異ならせてあり、一方の転がり軸受３の内輪３ｉ端面に間座２１を介して当接する内輪固定ナット２２を締め付けることにより、これら外輪間座７、内輪間座６の幅寸法に応じて転がり軸受３に予圧が付与される。
【００２２】
外輪間座７には、１つ以上の電子部品と、その電子部品に電気接続された電気接続部品１４とが設けられる。具体的には、外輪間座５は、リング状の第１，第２間座部材８，９とセンサ部１０とを有する。軸方向一方に設けられる第１間座部材８と、軸方向他方に設けられる第２間座部材９との間に、リング部材からなるセンサ部１０を挟み込んでいる。センサ部１０には、前記電子部品として例えば軸受の予圧荷重を検出する軸受予圧センサ１１やそれに付随するセンサ用回路を有する回路基板（図示せず）などが設けられる。
【００２３】
また、前記センサ部１０には、前記第２間座部材９と対面する軸方向に突出した状態で前記電気接続部品１４が設けられている。この場合、電気接続部品１４は、例えばセンサ部１０に設けられた回路基板（図示せず）などに取付けられる。第２間座部材９の前記電気接続部品１４が突出する側の端部には、電気接続部品１４を収容する収容空間９ａ（図２）が外径側に開口して形成されている。また、前記第１間座部材８の軸受外輪３ｇと対面する一端側には、他の電子部品として例えば温度センサ１２が設けられる。さらに、前記第２間座部材９の軸受外輪３ｇと対面する一端側には、他の電子部品として例えば振動センサ１３が設けられる。これらの各センサ１１，１２，１３は、ともに前記電気接続部品１４に電気的に接続されている。ここでは、電気接続部品１４としてコネクタプラグが用いられ、その先端の接触子を径方向外側に向けて配置されている。なお、前記電子部品として、軸受予圧センサ１１、温度センサ１２、振動センサ１３のほか、主軸回転センサを設けても良いし、これらのセンサのうちの少なくとも１つを設けても良い。
【００２４】
ハウジング１には、外輪間座７の電気接続部品１４の設置位置に対応する軸方向位置に、径方向に貫通するロッド挿入孔１５が設けられている。このロッド挿入孔１５には、外輪間座７の電気接続部品１４に電気接続されるロッド１６が挿入される。このロッド１６は、電気配線１８の一部を樹脂１９（図２）で棒状にモールドして被覆したものであり、前記ロッド挿入孔１５に挿入された装着状態で、外輪間座７の電気接続部品１４に電気接続される。具体的には、ロッド１６の内径側を向く先端には、ロッド挿入孔１５に挿入された装着状態で、外輪間座７の電気接続部品１４と接続状態となる別の電気接続部品１７が設けられている。ここでは、外輪間座７の電気接続部品１４であるコネクタプラグに接続可能なコネクタソケットが、ロッド１４の電気接続部品１７として用いられ、その差込口がコネクタプラグに接続される。前記ロッド１６は、射出成型などにより製作しても良い。前記コネクタプラグからなる電気接続部品１４とコネクタソケットからなる電気接続部品１７とで、差し込み接続型のコネクタ２９が構成される。
【００２５】
ロッド１６の外径側を向く端部には、電気配線１８を外部に引き出した鍔部１６ａが設けられ、この鍔部１６ａをハウジング１の外周面にねじ止めするなどして、ロッド１６がハウジング１に固定される。外部に引き出された電気配線１８は制御装置２０に接続される。
【００２６】
上記構成の作用、効果を説明する。この軸受装置では、温度センサ１２や振動センサ１３のほか、外輪間座７のセンサ部１０に軸受予圧センサ１１を設けているので、転がり軸受３に印加される初期予圧や運転時に増加した予圧を知ることができる。このように、温度、振動だけでなく、軸受内部にかかっている予圧荷重をも検出して転がり軸受３の異常検出を行なえるので、転がり軸受３の異常予測を精度良く適切なタインミングで行うことができる。
【００２７】
特に、この軸受装置では、外輪間座５に設けた電子部品である各種センサ９，１０，１１などを、外部の制御装置２０に電気接続するのに、これらのセンサ９，１９，１１に電気接続された電気接続部品１４を外輪間座７に設けている。この電気接続部品１４に対応する前記ハウジング１の軸方向位置に、径方向に貫通するロッド挿入孔１５を設け、このロッド挿入孔１５に挿入された装着状態で前記電気接続部品１４に電気接続されるロッド１６を設けている。このため、ハウジング１の内周面に電気配線１８を通す溝を設けなくて済む。このため、溝に起因する軸受剛性の低下を回避できる。また、軸受装置を組み立てた後に電気接続を行うことができるため、組立中に電気配線１８について配慮する必要がなく、組立を容易に行うことができる。
【００２８】
また、この実施形態では、ロッド１６の先端に電気接続部品１７が設けられ、ロッド１６をハウジング１のロッド挿入孔１５に挿入した状態で、前記電気接続部品１７が外輪間座７に設けれた電気接続部品１４と接続状態となるようにしているので、外輪間座７に設けられた電子部品である各種センサ１１，１２，１３などへの電気配線１８の接続を、簡単に行うことができる。
【００２９】
また、外輪間座７に設けられる電気接続部品１４としてコネクタプラグを用い、ロッド１６の先端に設けられる電気接続部品１７としてコネクタソケットを用いているので、ロッド１６をハウジング１のロッド挿入孔１５に挿入した状態で、コネクタプラグの先端の接触子がコネクタソケットの差込口に差し込まれて、両電気接続部品１４，１７を相互に確実に接続することができる。
【００３０】
図３は、この発明の他の実施形態の要部拡大断面図を示す。この軸受装置は、図１および図２に示す実施形態において、外輪間座７に設けられる電気接続部品１４としてコネクタソケットを、ロッド１６の先端に設けられる電気接続部品１７としてコネクタプラグを用いたものである。電気接続部品１４とされるコネクタソケットは、プラグ差込口を径方向外側に向けて配置される。電気接続部品１７とされるコネクタプラグは、ハウジング１のロッド挿入孔１５にロッド１６が挿入された装着状態で、その先端の接触子がコネクタソケットのプラグ差込口に差し込まれて接続される。これにより、この実施形態の場合も、両電気接続部品１４，１７を相互に確実に接続することができる。
【００３１】
また、この実施形態では、ロッド１６の外周に弾性部材２３を設けることで、ハウジング１のロッド挿入孔１５とロッド１６との間に弾性部材２３を介在させている。このようにロッド挿入孔１５とロッド１６との間に弾性部材２３を介在させることにより、ロッド１６がハウジング１の振動などで破損するのを防止することができる。
【００３２】
また、この実施形態では、ハウジング１の外周面におけるロッド挿入孔１５の開口周辺のロッド鍔部１６ａが接面する部分にＯリングなどのシール部材２４を設けて、ロッド挿入孔１５の外径側端を密封している。これにより、ロッド挿入孔１５を経て外部から軸受装置内へ異物が侵入するのを防止できる。特に、工作機械のスピンドル装置などでは、ハウジング１が、外筒冷却用の冷却水や切削油にさらされるので、これらがロッド挿入孔１５を経て軸受装置内に浸入するのを防止できる。その他の構成および作用効果は、図１および図２に示した実施形態の場合と同様である。
【００３３】
なお、前記各実施形態では、外輪間座７に設けられる電気接続部品１４をコネクタプラグまたはコネクタソケットとし、ロッド１６に設けられる電気接続部品１７をコネクタソケットまたはコネクタプラグとした場合を示したが、電気接続部品１４，１７としては相互に差し込まれて接続されるコネクタに限らず、他の部品を用いることもできる。例えば、前記両電気接続部品１４，１７として単純に互いに接触する電極を用いても、ハウジング１のロッド挿入孔１５にロッド１６を挿入した状態で、両電気接続部品１４，１７を簡単に接続状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の一実施形態にかかる軸受装置の断面図である。
【図２】同軸受装置の要部拡大断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態にかかる軸受装置の要部拡大断面図である。
【図４】提案例の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…ハウジング
３…転がり軸受
３ｉ…内輪
３ｇ…外輪
６…内輪間座
７…外輪間座
１１…軸受予圧センサ（電子部品）
１２…温度センサ（電子部品）
１３…振動センサ（電子部品）
１４…電気接続部品
１５…ロッド挿入孔
１６…ロッド
１７…電気接続部品
１８…電気配線
２０…制御装置
２３…弾性部材
２４…シール部材
【図１】
2009270618.tif 000003
【図２】
2009270618.tif 000004
【図３】
2009270618.tif 000005
【図４】
2009270618.tif 000006