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Title:
BEARING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/060583
Kind Code:
A1
Abstract:
A bearing device having enhanced strain detection sensitivity for highly sensitive measurement of preload applied to a bearing. The bearing device has spacers placed between raceway rings of bearings (3, 3) arranged in the axial direction. A ring-shaped strain inducing member (7) is provided at a part in the axial direction of an outer ring spacer (5), and strain is produced in the strain inducing member (7) by an axial force applied to opposite ends of the outer ring spacer (5). Strain inducing sections (12a) are arranged at places in the circumferential direction of the strain inducing member (7). The strain inducing sections (12a) are more likely to elastically deform than other portions of the strain inducing member (7). Each strain inducing section (12a) is provided with a strain sensor (20) for detecting strain of the strain inducing section (12a).

Inventors:
KOIKE SHUNSUKE (JP)
MIZUTANI MASATOSHI (JP)
SUZUKI NOBUYUKI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/003157
Publication Date:
May 14, 2009
Filing Date:
November 04, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NTN TOYO BEARING CO LTD (JP)
KOIKE SHUNSUKE (JP)
MIZUTANI MASATOSHI (JP)
SUZUKI NOBUYUKI (JP)
International Classes:
F16C41/00; B23B19/02; B23Q17/00; F16C19/16; F16C35/067; F16C35/07
Foreign References:
JPH0615903U1994-03-01
JP2004144596A2004-05-20
JP2001254742A2001-09-21
JPH02164241A1990-06-25
Attorney, Agent or Firm:
SUGIMOTO, Shuji et al. (10-2 Edobori 1-chome, Nishi-ku, Osaka-sh, Osaka 02, JP)
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Claims:
 軸方向に並ぶ複数の転がり軸受の軌道輪間に間座を介在させた軸受装置であって、
 前記間座の軸方向の一部に、この間座の両端間に作用する軸方向力によって歪を生じるリング状の起歪部材を設け、
 前記起歪部材は、円周方向複数箇所に、この起歪部材の他の箇所よりも弾性変形を生じ易い起歪部を有し、
 前記各起歪部に、起歪部の歪を検出する検出手段を設けた軸受装置。
 請求項1において、前記間座は、前記起歪部材に荷重を印加する荷重負荷用間座を有し、この荷重負荷用間座の軸方向端部の円周方向複数箇所に、軸方向に突出し前記各起歪部に荷重を印加する凸部を設けた軸受装置。
 請求項2において、前記荷重負荷用間座の軸方向端部に、前記凸部と、起歪部に荷重を印加しない凹部とを円周上に沿って設けた軸受装置。
 請求項3において、前記起歪部材は、凸部と凹部とを有する荷重負荷用間座からの荷重により、各起歪部の同一端面上に圧縮ひずみと引張ひずみの両方を生じる軸受装置。
 請求項4において、前記検出手段を各起歪部の同一端面に設置し、この検出手段により、各起歪部に生じた圧縮ひずみおよび引張ひずみを検出可能とした軸受装置。
 請求項1において、前記起歪部材は、前記起歪部を有する起歪体部と、この起歪体部の軸方向一端に一体に設けられ、各起歪部に荷重を印加する荷重負荷体部とを有する軸受装置。
 請求項6において、一つの素材から起歪部材全体を、切削または鋳造により一体に加工した軸受装置。
 請求項6において、別体でそれぞれ製作した起歪体部と荷重負荷体部を、接合して一体の起歪部材を得た軸受装置。
 請求項1において、前記検出手段により検出される起歪部からの歪から、転がり軸受の予圧を検出する予圧検出手段を設けた軸受装置。
 請求項1において、前記検出手段により検出された各起歪部における圧縮ひずみと引張ひずみの絶対値を合計する演算手段を設けた軸受装置。
Description:
軸受装置 関連出願

 本出願は、2007年11月9日出願の特願2007-2919 34、および2007年11月26日出願の特願2007-304368の 優先権を主張するものであり、その全体を参 照により本願の一部をなすものとして引用す る。

 この発明は、工作機械の主軸スピンドル どに使用される軸受装置に関する。

 工作機械のスピンドル装置では、加工精度 よび効率の向上のため、軸受の予圧管理が められており、そのため軸受予圧検出の要 がある。従来の軸受予圧検出方法では、例 ば、外輪間座に歪センサを設ける方法等が 案されている(特許文献1参照)。
 また、本件出願人は、非回転輪間座に、リ グ部材から成る起歪部を設け、その起歪部 歪を検出して軸受にかかる予圧を測定する 法を提案している(特許文献2参照)。

特開平2-164241号公報

特願2007-127763号公報

 前記外輪間座に歪センサを設ける方法は、 座の剛性が大きいため検出感度が小さいと う問題がある。
 非回転輪間座に起歪部を設けた方法では、 方向に突出する環状凸形の部材を、起歪部 一側面全周にわたり押圧することで荷重を えていた。このため、起歪部の荷重を受け 一側面には、引張りひずみしか生じず、歪 検出感度が低くなる場合がある。

 この発明の目的は、歪の検出感度を大き し、軸受にかかる予圧を感度良く測定する とができる軸受装置を提供することである

 この発明の軸受装置は、軸方向に並ぶ複 の転がり軸受の軌道輪間に間座を介在させ 軸受装置において、前記間座の軸方向の一 に、この間座の両端間に作用する軸方向力 よって歪を生じるリング状の起歪部材を設 、前記起歪部材の円周方向複数箇所に、こ 起歪体の他の箇所よりも弾性変形を生じ易 起歪部を設け、前記各起歪部に、起歪部の を検出する検出手段を設けた。

 この構成によると、間座の軸方向の一部 設けたリング状の起歪部材が、この間座の 端間に作用する軸方向力により歪を生じる この起歪部材の円周方向複数箇所に設けた 歪部は、前記他の箇所よりも弾性変形を生 易いため、歪の検出感度を、従来技術のも に比べて大きくすることができる。したが て、軸受にかかる予圧を感度良く測定する とができる。

 前記間座は、前記起歪部材に荷重を印加 る荷重負荷用間座を有し、この荷重負荷用 座の軸方向端部の円周方向複数箇所に、軸 向に突出し各起歪部に荷重を印加する凸部 設けても良い。円周方向複数箇所に設けら た凸部が、各起歪部に荷重を印加して弾性 形させ得る。前記凸部は、従来技術のよう 環状凸形の部材ではなく、円周方向複数箇 に設けられた凸部であり、これら複数の凸 を、起歪部材における各起歪部の所定の円 方向位置に対応させて、各起歪部を弾性変 させることが可能となる。

 前記荷重負荷用間座の軸方向端部に、前 凸部と、起歪部に荷重を印加しない凹部と 円周上に沿って設けても良い。この場合、 歪部材には、荷重負荷用間座によって押さ る箇所と押されない箇所とが生じる。これ より、起歪部の歪の軸方向の検出感度をよ 大きくすることができる。

 前記起歪部材は、凸部と凹部とを有する 重負荷用間座からの荷重により、各起歪部 同一端面上に圧縮ひずみと引張ひずみの両 を生じるものとしても良い。これら圧縮ひ みと引張りひずみとを検出することができ 。この場合、起歪部材の裏表つまり一端面 よび他端面に、検出手段を設ける必要がな ため、検出手段を構成し易くすることがで る。各起歪部の同一端面上に検出手段を設 る場合、両端面に検出手段を設けるよりも 組立工数の低減を図ることができる。した って、設計の自由度を高めると共に、製造 ストの低減を図ることができる。

 この発明において、前記起歪部材は、前 起歪部を有する起歪体部と、この起歪体部 軸方向一端に一体に設けられ、各起歪部に 重を印加する荷重負荷体部とを有する。

 この構成によると、間座の軸方向の一部に けたリング状の起歪部材が、この間座の両 間に作用する軸方向力により歪を生じる。 の起歪部材は、起歪体部と、この起歪体部 軸方向一端に設けた荷重負荷体部とを有し これら起歪体部、荷重負荷体部を一体に設 ている。起歪体部の円周方向複数箇所に設 た起歪部は、この起歪体部の他の箇所より 弾性変形を生じ易いため、歪の検出感度を 従来技術のものに比べて大きくすることが きる。
 前記起歪体部および荷重負荷体部を一体に けたため、これらの接触部でのずれや、接 部で発生し得る摩擦等を未然に防止するこ ができる。したがって、検出手段により、 歪部の歪を、前記接触部でのずれ、摩擦等 影響されることなく、正確に検出すること できる。したがって、軸受にかかる予圧を 度良く且つ正確に測定することができる。

 この発明において、一つの素材から起歪部 全体を、切削または鋳造により一体に加工 ても良い。この場合、加工後の起歪部材の り扱いが容易となり、起歪部材の軸受装置 の組み付けを容易に行うことができる。ま 、起歪部材全体として剛性を高めつつ、起 部を弾性変形させ易くすることができる。
 この発明において、別体でそれぞれ製作し 起歪体部と荷重負荷体部を、接合して一体 起歪部材を得るようにしても良い。この場 、起歪体部と荷重負荷体部を、圧入、接着 溶接、または螺子止め等により接合して一 の起歪部材を得ることができる。この場合 一つの素材から起歪部材全体を切削加工に り一体に形成するよりも、製作工数の低減 図ることが可能となる。また、起歪体部と 重負荷体部を別体で製作するため、間座幅 異なる種々の組合わせに容易に対応するこ ができる。換言すれば、軸受に付与する予 調整を容易化することができる。

 前記検出手段により検出される起歪部から 歪から、転がり軸受の予圧を検出する予圧 出手段を設けても良い。この予圧検出手段 より検出される予圧によって、工作機械等 主軸を所望の回転精度に維持すると共に、 記主軸の剛性を適度に管理することが可能 なる。
 前記検出手段により検出された各起歪部に ける圧縮ひずみと引張ひずみの絶対値を合 する演算手段を設けても良い。このように 演算手段は圧縮ひずみと引張ひずみの絶対 を合計するため、歪の検出感度を確実に大 くすることが可能となる。

 この発明は、添付の図面を参考にした以下 好適な実施形態の説明からより明瞭に理解 れるであろう。しかしながら、実施形態お び図面は単なる例示および説明のためのも であり、この発明の範囲は添付の特許請求 範囲によって定まる。添付図面において、 数の図面における同一の部品番号は、同一 分を示す。
この発明の第1実施形態に係る軸受装置 等の縦断面図である。 同軸受装置の要部の縦断面図である。 同軸受装置の起歪部材を軸方向一方か 見た正面図である。 同起歪部材の縦断面図である。 同起歪部材を軸方向他方から見た背面 である。 同軸受装置の荷重負荷用間座を軸方向 ら見た正面図である。 同荷重負荷用間座の側面図である。 同起歪部材と荷重負荷用間座とを接触 せた状態を表す背面図である。 同起歪部材と荷重負荷用間座とを接触 せた状態を表す一部破断した側面図である 同起歪部材における起歪部の同一面上 に、圧縮部と引張部の両方が生じた状態を表 す起歪体の要部斜視図である。 ブリッジ回路の構成を表す図である。 センサ回路のブロック図である。 この発明の第2実施形態に係る軸受装 の起歪部材を、軸方向一方から見た正面図 ある。 同起歪部材の縦断面図である。 同起歪部材を軸方向他方から見た背面 図である。 同起歪部材と荷重負荷用間座とを接触 させた状態を表す背面図である。 同起歪部材と荷重負荷用間座とを接触 させた状態を表す縦断面図である。 この発明の第3実施形態に係る軸受装 等の縦断面図である。 同軸受装置の要部の縦断面図である。 この発明の第4実施形態に係る軸受装 等の縦断面図である。 同軸受装置の要部の縦断面図である。 同軸受装置の起歪部材を軸方向一方か ら見た正面図である。 同起歪部材の側面図である。 同起歪部材を軸方向他方から見た背面 図である。 図23のXXV-XXV線断面図である。 図22の要部を拡大して表す正面図であ 。 図25の要部を拡大して表す背面図であ 。 この発明の第5実施形態に係る軸受装 の起歪部材を軸方向一方から見た正面図で る。 同起歪部材の側面図である。 同起歪部材を軸方向他方から見た背面 図である。 図29のXXXI-XXXI線断面図である。 この発明の第6実施形態に係る軸受装 の起歪部材を軸方向一方から見た正面図で る。 同起歪部材の側面図である。 同起歪部材を軸方向他方から見た背面 図である。 この発明の第7実施形態に係る軸受装 の起歪部材を軸方向一方から見た正面図で る。 同起歪部材の側面図である。 同起歪部材を軸方向他方から見た背面 図である。 この発明の第8実施形態に係る軸受装 であって、別体で製作した起歪体部と荷重 荷体部を接合する形態を説明する側面図で る。

 この発明の第1実施形態を図1ないし図10と共 に説明する。
 図1に示すように、この第1実施形態に係る 受装置は、ハウジング1に軸2を複数の軸受3 回転自在に支持したものである。この軸受 置は、例えば、工作機械のスピンドル装置 応用され、その場合、軸2はスピンドル装置 主軸2となる。

 主軸2には、軸方向に離隔した複数の軸受 3を締まり嵌め状態で嵌合し、内輪3i,3i間に内 輪間座4を、外輪3g,3g間に外輪間座5を介在さ ている。軸受3は、内輪3iと外輪3gの間に複数 の転動体Tを介在させた転がり軸受であり、 れら転動体Tは保持器Rtで保持されている。 受3は、軸方向の予圧を付与することが可能 軸受であり、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸 、またはテーパころ軸受等が用いられる。 示の例ではアンギュラ玉軸受が用いられ、2 個の軸受3,3が背面組合わせで設置されている 。

 図1、図2に示すように、外輪間座5はリン 状の間座本体6と起歪部材7とを有し、前記 座本体6は、第1の分割間座本体6aと、第2の分 割間座本体6bと、荷重負荷用間座6cとを有す 。軸方向一方に設けられる第1の分割間座本 6aと、軸方向他方に設けられる第2の分割間 本体6bとの間に、リング部材からなる起歪 材7と、この起歪部材7に荷重を印加する荷重 負荷用間座6cとを挟み込んでいる。図1に示す ように、これら第1,第2の分割間座本体6a,6b、 重負荷用間座6cおよび起歪部材7の幅寸法、 まり外輪間座5の幅寸法(軸方向長さ)H1は、 輪間座4の幅寸法H2と異なっており、一方の 受3の内輪端面に筒状部材8を介して当接する ナット9を締め付けることにより、これら外 間座5、内輪間座4の幅寸法差に応じて軸受に 予圧が付与される。

 図2に示すように、前記間座本体6のうち、 側の第1の分割間座本体6aは、この軸方向右 部が前記一方の軸受3の外輪背面3gaに当接し 軸方向左端部が荷重負荷用間座6cに当接す 。この第1の分割間座本体6aの軸方向右端部 、外径側に外輪背面3gaに当接する当接面6aa 、この当接面6aaに段部6abを介して内径側に なる軸受3に当接しない非当接面6acとを有す 。
 第1の分割間座本体6aの軸方向左端部は、い ゆるラジアル平面に沿った平坦状に形成さ ている。この軸方向左端部のうち内径側部 を除く残余の部分6adが、荷重負荷用間座6c 右端面全体に当接する。

 第2の分割間座本体6bは、図1に示すように 、この軸方向左端部が他方の軸受3の外輪背 3gaに当接し、軸方向右端部がラジアル平面 成して起歪部材7に当接する。この第2の分割 間座本体6bの軸方向左端部は、外径側に外輪 面3gaに当接する当接面6baと、この当接面6ba 段部6bcを介して内径側に連なる軸受3に当接 しない非当接面6bbとを有する。

 起歪部材7について説明する。
 起歪部材7は、外輪間座5の両端間に作用す 軸方向力によって歪を生じるリング状の部 である。起歪部材7は、図2、図3に示すよう 、この半径方向外周部分に厚肉部10と、この 厚肉部10から、段差部11を介して内径側に一 に連なる薄肉部12とを有する。薄肉部12は厚 部10よりも薄肉であり、この起歪部材7をア シアル平面で切断して視た断面(図2)が、前 薄肉部12を自由端とする形状を成す。この 肉部12に複数の起歪部12aを設けている。すな わち、起歪部材7は、図2~図5、特に図3に示す うに、円周方向複数箇所、この例では6箇所 に、この起歪部材7の他の箇所よりも弾性変 を生じ易い起歪部12aを設けている。これら 歪部12aを、図3、図5に示すように、円周方向 一定間隔おきに、換言すれば角度α(α=60度)間 隔おきに設けている。

 各起歪部12aは、図3、図5、図10に示すよう に、主に、凹形状部13と貫通孔14とによって 現される。すなわち凹形状部13は、第2の分 間座本体6bに臨む起歪部材7の一表面部7aを、 60度間隔おきに凹形状に座ぐり形成してなる この各凹形状部13は、例えば、半径方向中 付近から半径方向内方に開放されている。 凹形状部13の底面部分を成す板厚t1は、他の 所つまり起歪部12aではない箇所の板厚t2よ も薄肉に形成されている。また、前記貫通 14は、各凹形状部13が形成される周方向位置 半径方向外方に、矩形孔形状に形成されて る。ただし、貫通孔14は、必ずしも矩形孔 状に限定されるものではない。

 各凹形状部13の底面部分は、図10に示すよ うに、架設された橋形状を成す。前記凹形状 部13および貫通孔14によって、起歪部12aは、 歪部材7の他の箇所よりも剛性が相対的に小 くなるように構成されている。これにより 歪部12aは、前記他の箇所よりも弾性変形を じ易く、したがって、後述する歪の検出感 を大きくし得る。

 前記荷重負荷用間座6cは、図6~図9に示す うに、複数(この例では3つ)の凸部15と複数( の例では3つ)の凹部16とを有する。ただし、 部15、凹部16は、3つに限定されるものでは い。図6に示すように、これら凸部15は、荷 負荷用間座6cにおける軸方向端部の円周方向 三箇所に、軸方向にやや突出し、図9に示す 起歪部12aに荷重を印加する。各凸部15は、図 6に示すように、軸方向から見て円弧状に形 され、この荷重負荷用間座6cの半径方向内周 付近において、対応する起歪部12aの所定の貫 通孔14付近からこの貫通孔14の周方向隣りの 通孔14付近に至る円弧状である。図6に示す うに、3つの凸部15は円周等配位置に設けら 、3つの凹部16も円周等配位置に設けられる

 起歪部材7と荷重負荷用間座6cとを、図8、 図9に示すように、3つの接触部17で接触させ いる。この接触により、起歪部材7には、荷 負荷用間座6cによって押される箇所と、押 れない箇所とが生じる。前記3つの接触部17 、3つの凸部15の円周方向位置に対応する円 方向等配位置となる。各接触部17は、起歪部 12aの所定の貫通孔14付近からこの貫通孔14の 方向隣りの貫通孔14付近に至る角度60度未満 円弧状の接触部である。これら3つの接触部 17は、図8に示すように、120度等配の円周等配 位置に形成される。

 図9に示すように、起歪部材7は、荷重負 用間座6cの凸部15によって押された箇所が軸 向に変位し、押されない箇所は軸方向に殆 ど変位しない。このように起歪部材7は、各 起歪部12aの円周方向中間付近を境界として、 凸部15による押圧箇所と非押圧箇所とが存在 る。このため、図10に示すように、起歪部12 aには、同一端面上において、圧縮ひずみを じる圧縮部18と、引張ひずみを生じる引張部 19の両方が生じる。このように、起歪部材7は 、凸部15と凹部16とを有する荷重負荷用間座6c からの荷重Fにより、各起歪部12aの同一端面 に圧縮ひずみと引張ひずみの両方を生じる うになっている。

 歪センサ20について説明する。
 図2、図5に示すように、各起歪部12aの右端 に、各起歪部12aの歪を検出する2つの歪セン 20,20を設けている。検出手段としての各歪 ンサ20は、歪ゲージ等で構成される。図5に すように、各起歪部12aにおける2つの歪セン 20,20は、この各起歪部12aの円周方向中心位 と起歪部材7の軸中心とを通る仮想線L1に対 、対称位置で所定小距離離隔して配置され 。2つの歪センサ20,20のうち、一方の歪セン 20により圧縮ひずみを検出し、他方の歪セン サ20により引張りひずみを検出し得る。換言 れば、2つの歪センサ20,20を各起歪部12aの同 端面(前記右端面)に設置し、これら2つの歪 ンサ20,20により、各起歪部12aに生じた圧縮 ずみおよび引張りひずみを検出可能として る。本実施形態では、図2、図5に示すように 、各起歪部12aの右端面に座ぐり部12aaを形成 、この座ぐり部12aaに2つの歪センサ20,20を設 ている。ただし、座ぐり部12aaを形成するこ となく、2つの歪センサ20,20を設けても良い。 この場合であっても、本実施形態と同様の作 用、効果を奏する。

 図1に示すように、各歪センサ20の出力部 ある配線20aは、ハウジング1に設けられた図 示外の孔を介してハウジング1外に引き出さ 、転がり軸受の予圧を検出する予圧検出手 21に電気的に接続されている。予圧検出手段 21は、前記配線20aを介して入力される電気信 に比例する予圧量を算出する電子回路等か なる。この予圧検出手段21は、上記電気信 と予圧量との関係を演算式またはテーブル で設定した図示外の関係設定手段を有し、 出した歪に基づく電気信号を前記関係設定 段に照らし予圧量を算出する。

 この関係設定手段は演算手段21aを含み、こ 演算手段21aは、検出された各起歪部12aにお る圧縮ひずみと引張りひずみの絶対値を合 する。
 図1に示す演算手段21aとしてブリッジ回路に よる検出方法について、図11、図12と共に説 する。周方向に隣り合う2つの起歪部12a,12aを 一対とし、そこに接着した4つの歪ゲージ20A より図11に示すようなブリッジ回路を構成す る。本実施形態では、図5に示すように、円 方向6箇所に起歪部12aを設けているので、3つ のブリッジ回路が構成される。各ブリッジ回 路は、図12に示すように、増幅回路21aaを介し て加算回路21abに電気的に接続されている。 たがって、各ブリッジ回路からの出力電圧 、増幅回路21aaにより増幅された後、加算回 21abにより加算される。その後センサ出力さ れる。
 また、図1に示す予圧検出手段21は、例えば ピークホールド処理により前記電気信号の ーク電圧を測定し、このピーク電圧が所定 閾値外となったとき、軸受予圧が所望の予 ではないと判定するようにしても良い。予 検出手段21は、独立して設けられた電子回 であっても、スピンドル装置を制御する制 装置の一部であっても良い。また、前記演 手段21aを予圧検出手段21と独立に設け、電気 的に接続しても良い。

 上記構成の作用、効果を説明する。
 図1に示すスピンドル装置の図示外の駆動源 により主軸2が回転し、軸受3の温度が上昇し 内輪3iが膨張し、予圧が初期設定値よりも きくなると、外輪間座5の両端間に加わる軸 向力が増加する。この外輪間座5のうち各起 歪部12aに、荷重負荷用間座6cの凸部15から軸 向力が加わると、図10に示すように、各起歪 部12aにおける前記接触部17に近い部分に、圧 応力が作用する。これと共に、前記各起歪 12aにおける前記接触部17から離隔した部分 、引張り応力が作用する。各起歪部12aの同 端面上に設けた2つの歪センサ20,20のうち、 記接触部17に近い部分に配置した一方の歪セ ンサ20(図10のP1)により、圧縮ひずみを検出す 。前記接触部17から離隔して配置した他方 歪センサ20(同図P2)により、引張りひずみを 出する。

 予圧検出手段21は、検出した歪に基づく電 信号を前記関係設定手段に照らし予圧量を 出する。したがって、起歪部12aに印加され 荷重と電気信号との関係を予め調べておけ 、軸受装置に組み込まれた軸受3の初期予圧 よび運転時に増加した予圧を知ることがで る。
 特に、外輪間座5の軸方向の一部に設けたリ ング状の起歪部材7が、この間座の両端間に 用する軸方向力により歪を生じる。この起 部材7の円周方向複数箇所に設けた起歪部12a 、他の箇所よりも弾性変形を生じ易いため 歪の検出感度を、従来技術のものに比べて きくすることができる。したがって、軸受 かかる予圧を感度良く測定することができ 。

 外輪間座5は、起歪部材7に荷重を印加す 荷重負荷用間座6cを有し、この荷重負荷用間 座6cの軸方向端部の円周方向複数箇所に、軸 向に突出し各起歪部12aに荷重を印加する凸 15を設けている。この円周方向複数箇所に けられた凸部15が、各起歪部12aに荷重を印加 して弾性変形させ得る。前記凸部15は、従来 術のような環状凸形の部材ではなく、円周 向複数箇所に設けられた凸部であり、これ 複数の凸部15を、起歪部材7における各起歪 12aの所定の円周方向位置に対応させて、各 歪部12aを弾性変形させることが可能となる

 荷重負荷用間座6cの軸方向端部に、前記 部15と、起歪部12aに荷重を印加しない凹部16 を円周上に沿って設けたため、起歪部材7に は、荷重負荷用間座6cによって押される箇所 押されない箇所とが生じる。これにより、 歪部12a付近を軸方向により変位させ、起歪 12aの歪の軸方向の検出感度をより大きくす ことができる。

 図10に示すように、起歪部材7は、図6に示 す凸部15と凹部16とを有する荷重負荷用間座6c からの荷重Fにより、各起歪部12aの同一端面 に圧縮ひずみと引張りひずみの両方を生じ ものとしている。これら圧縮ひずみと引張 ひずみとを歪みセンサ20,20で検出することが できる。この場合、起歪体7の裏表つまり一 面および他端面に、歪センサを設ける必要 ないため、軸受装置に歪センサ20を構成し易 くすることができる。各起歪部12aの同一端面 上に歪センサ20を設ける場合、両端面に歪セ サを設けるよりも、組立工数の低減を図る とができる。したがって、設計の自由度を めると共に、製造コストの低減を図ること できる。

 図1に示すように、歪センサ20により検出さ る起歪部12aからの歪から、転がり軸受の予 を検出する予圧検出手段21を設けたため、 の検出される予圧によって、主軸2を所望の 転精度に維持するとともに、この主軸2の剛 性を適度に管理することが可能となる。
 また、検出された各起歪部12aにおける圧縮 ずみと引張ひずみの絶対値を合計する演算 段21aを設けたため、歪の検出感度を確実に きくすることが可能となる。この場合、主 2の回転精度を、より精度良く維持すること ができる。

 次に、この発明の第2実施形態を図13~図17と に説明する。
 以下の説明において、第1実施形態で説明し ている事項に対応している部分には同一の参 照符号を付し、重複する説明を省略する場合 がある。構成の一部のみを説明している場合 、構成の他の部分は、先行して説明している 形態と同様とする。実施の各形態で具体的に 説明している部分の組合せばかりではなく、 特に組合せに支障が生じなければ、実施の形 態同士を部分的に組合せることも可能である 。

 軸方向一方から見た正面図である図13に すように、第2実施形態における起歪部材7A 、厚肉部10と薄肉部12との段差部11に、複数 この例では3箇所の溝22を形成している。こ ら溝22は、起歪部12aの軸方向変位を大きくす るための溝である。これら3箇所の溝22は、図 6に示す前記荷重負荷用間座6cに設けた3つの 部15の円周方向位置に対応する円周方向等配 位置となる。つまり、3箇所の溝22が3つの凸 15の円周方向位置に対応するように、起歪部 材7Aと荷重負荷用間座6cとの相対的な周方向 置が規定される。各溝22は、所定の貫通孔14 らこの貫通孔14の周方向隣りの貫通孔14に至 る角度α(α=約60度)の円弧溝である。また、各 溝22は、第2の分割間座本体6bに臨む貫通しな 溝である。その他の構成は、第1実施形態と 同様の構成となっている。

 この第2実施形態によると、起歪部材7Aに いて、厚肉部10と薄肉部12との段差部11に、3 つの凸部15の円周方向位置に対応するように 数箇所の溝22を形成したため、図17に示すよ うに、荷重負荷用間座6cの凸部15によって押 れる箇所と押されない箇所との軸方向変位 を、第1実施形態のものより大きくすること できる。したがって、起歪部12aの歪の軸方 の検出感度をさらに大きくすることができ 。その他第1実施形態と同様の作用、効果を 奏する。

 次に、この発明の第3実施形態を図18、図19 共に説明する。
 図18に示すように、この第3実施形態では、 重負荷用間座6cが第1の分割間座本体6Aaに一 に設けられ、第2の分割間座本体6bが省略さ ている。外輪間座5Aは、荷重負荷用間座6cを 含む第1の分割間座本体6Aaと、起歪部材7Bとを 有する。起歪部材7Bの厚肉部10の軸方向左端 が、軸受3の外輪背面3gaに直接当接する。図1 9は図18の要部の断面であり、起歪部12aや歪セ ンサ20その他の構成は、第1または第2実施形 と同様の構成となっている。
 この第3実施形態によると、外輪間座5Aの部 点数を低減し、軸受装置の構造を簡単化す ことができる。したがって、組立時間の短 を図ることができ、軸受装置全体の製造コ トの低減を図ることができる。その他第1ま たは第2実施形態と同様の作用、効果を奏す 。

 荷重負荷用間座6cは、図6に示すように、各 部15をこの間座6cの半径方向内周付近に設け ているが、必ずしもこの形態に限定されるも のではない。例えば、各凸部15をこの間座6c 左端面における半径方向中間付近に設けて 良い。この場合、各凸部15を鍛造等により簡 単に形成することが可能となる。
 図13等に示す第2実施形態における溝22を、 歪部材7Aにおいて厚肉部10と薄肉部12との段 部11以外に形成しても良い。また、図15に示 起歪部材7Aの右端面に、凸部の円周方向位 に対応する位置で、且つこの凸部の当接位 に干渉しない位置に円弧溝を形成しても良 。この円弧溝を、図13の溝22の代替手段とし も良い。このような円弧溝により、荷重負 用間座6cの凸部15によって押される箇所と押 されない箇所との軸方向変位量を、第1また 第2実施形態のものより大きくすることがで る。なお、複数の起歪部の箇所数は、6箇所 に限定されるものではない。起歪部材7Aの貫 孔14を非貫通孔にすることも可能である。

 つぎに、この発明の第4実施形態~第8実施 態について図面を参考にしながら説明する これらの第4実施形態~第8実施形態は、起歪 材の起歪体部と、起歪部に荷重を印加する 重負荷体部とを一体形成した点で、前記第1 実施形態~第3実施形態と異なる。その他の構 は前記各実施形態と同様である。したがっ 、以下の第4実施形態~第8実施形態の説明に いて、前記各実施形態で説明している事項 対応している部分には同一の参照符号を付 、重複する説明を省略する場合がある。構 の一部のみを説明している場合、構成の他 部分は、先行して説明している形態と同様 する。実施の各形態で具体的に説明してい 部分の組合せばかりではなく、特に組合せ 支障が生じなければ、実施の形態同士を部 的に組合せることも可能である。

 この発明の第4実施形態を図20ないし図27 図11および図12と共に説明する。

 図20、図21に示すように、外輪間座5はリ グ状の間座本体6と、リング状の起歪部材7C を有する。前記間座本体6は、第1の分割間座 本体6aと、第2の分割間座本体6bとを有する。 方向一方に設けられる第1の分割間座本体6a 、軸方向他方に設けられる第2の分割間座本 体6bとの間に、前記リング状の起歪部材7Cを み込んでいる。

 図21に示すように、前記間座本体6のうち、 側の第1の分割間座本体6aは、この軸方向右 部が前記一方の軸受3の外輪背面3gaに当接し 、軸方向左端部が、前記起歪部材7Cのうちの 述する荷重負荷体部7Caに当接する。この第1 の分割間座本体6aの軸方向右端部は、外径側 外輪背面3gaに当接する当接面6aaと、この当 面6aaに段部6abを介して内径側に連なる軸受3 に当接しない非当接面6acとを有する。
 第1の分割間座本体6aの軸方向左端部は、い ゆるラジアル平面に沿った平坦状に形成さ ている。この軸方向左端部のうち内径側部 を除く残余の部分6adが、荷重負荷体部7Caの 端面全体に当接する。

 第2の分割間座本体6bは、前記各実施形態 同様、図20に示すように、この軸方向左端 が他方の軸受3の外輪背面3gaに当接し、軸方 右端部がラジアル平面を成して、起歪部材7 Cのうちの起歪体部7Cbに当接する。この第2の 割間座本体6bの軸方向左端部は、外径側に 輪背面3gaに当接する当接面6baと、この当接 6baに段部6bcを介して内径側に連なる軸受3に 接しない非当接面6bbとを有する。

 起歪部材7Cについて説明する。
 起歪部材7Cは、この間座の両端間に作用す 軸方向力によって歪を生じるリング状の部 である。この起歪部材7Cは、起歪体部7Cbと、 荷重負荷体部7Caとを有する。この荷重負荷体 部7Caは、起歪体部7Cbの軸方向一端に一体に設 けている。
 起歪体部7Cbは、図21、図22に示すように、こ の半径方向外周部分に厚肉部10と、この厚肉 10から、段差部11を介して内径側に一体に連 なる薄肉部12とを有する。薄肉部12は厚肉部10 よりも薄肉であり、この起歪体部7Cbをアキシ アル平面で切断して視た断面が、前記薄肉部 12を自由端とする形状を成す。

 前記薄肉部12に複数の起歪部12aを設けて る。すなわち、起歪体部7Cbは、図21、図22、 24ないし図27に示すように、円周方向複数箇 所、この例では6箇所に、この起歪体部7Cbの の箇所よりも弾性変形を生じ易い起歪部12a 設けている。これら起歪部12aを、図22に示す ように、円周方向一定間隔おきに、換言すれ ば角度α(α=60度)間隔おきに設けている。

 各起歪部12aは、図22、図24ないし図27に示 ように、主に、凹形状部13と貫通孔14とによ って実現される。すなわち、図22、図26に示 ように、凹形状部13は、第2の分割間座本体6b に臨む起歪体部7Cbの一表面部7aを、60度間隔 きに凹形状に座ぐり形成してなる。この各 形状部13は、例えば、半径方向中間付近から 半径方向内方に開放されている。各凹形状部 13の底面部分を成す板厚は、他の箇所つまり 歪部12aではない箇所の板厚よりも薄肉に形 されている。また、前記貫通孔14は、各凹 状部13が形成される周方向位置の半径方向外 方に、矩形孔形状に形成されている。ただし 、貫通孔14は、必ずしも矩形孔形状に限定さ るものではない。

 各凹形状部13の底面部分は、架設された橋 状を成す。前記凹形状部13および貫通孔14に って、起歪部12aは、起歪体部7Cbの他の箇所 りも剛性が相対的に小さくなるように構成 れている。これにより起歪部12aは、前記他 箇所よりも弾性変形を生じ易く、したがっ 、後述する歪の検出感度を大きくし得る。
 また、図22に示すように、起歪体部7Cbのう 、厚肉部10と薄肉部12との段差部11付近に、 数、この例では3箇所の溝22を形成している これら溝22は、起歪部12aの軸方向変位を大き くするための溝である。これら3箇所の溝22は 、荷重負荷体部7Caの後述する3つの凸部15(図21 )の円周方向位置に対応する円周方向等配位 となる。各溝22は、所定の貫通孔14からこの 通孔14の周方向隣りの貫通孔14に至る角度α( α=約60度)の円弧溝である。また、各溝22は、 2の分割間座本体6bに臨む貫通しない溝であ 。

 前記起歪体部7Cbの右端に一体に設けられ 荷重負荷体部7Caは、図21、図23ないし図25に すように、複数(この例では3つ)の凸部15と 複数(この例では3つ)の凹部16とを有する。た だし、凸部15、凹部16は、3つに限定されるも ではない。これら凸部15は、荷重負荷体部7C aにおける軸方向端部の円周方向三箇所に、 方向にやや突出し、各起歪部12aに荷重を印 する。各凸部15は、前述した図6に示すもの 同様に、軸方向から見て円弧状に形成され この間座の半径方向内周付近において、対 する起歪部12aの所定の貫通孔14付近からこの 貫通孔14の周方向隣りの貫通孔14付近に至る 弧状である。3つの凸部15は円周等配位置に けられ、3つの凹部16も円周方向等配位置に けられる。したがって、図23に示すように、 起歪体部7Cbと荷重負荷体部7Caとは、3つの凸 15の円周方向位置に対応する3つの接触部17で 接合されている。

 各接触部17は、起歪部12aの所定の貫通孔14付 近からこの貫通孔14の周方向隣りの貫通孔14 近に至る角度60度未満の円弧状の接触部であ る。これら3つの接触部17は、120度等配の円周 等配位置に形成される。
 起歪体部7Cbは、荷重負荷体部7Caの凸部15に って押された箇所が軸方向に変位し、押さ ない箇所は軸方向に殆んど変位しない。こ ように起歪体部7Cbは、各起歪部12aの円周方 中間付近を境界として、凸部15による押圧箇 所と非押圧箇所とが存在する。このため、起 歪部12aには、図25に示すように、同一端面上 おいて、圧縮ひずみを生じる圧縮部18と、 張りひずみを生じる引張部19の両方が生じる 。このように、起歪体部7Cbは、凸部15と凹部1 6とを有する荷重負荷体部7Caからの荷重によ 、各起歪部12aの同一端面上に圧縮ひずみと 張りひずみの両方を生じるようになってい 。

 起歪体部7Cbと荷重負荷体部7Caを一体に設 た起歪部材7Cは、例えば、一つの素材から 歪部材全体を切削加工して製作することが きる。また、一つの素材から起歪部材全体 鋳造により製作可能である。これらの場合 加工後の起歪部材7Cの剛性を高めつつ、起歪 部12aを弾性変形させ易くすることができる。

 歪センサ20についての説明も図21、図24、 27に示すように、前記第1実施形態の場合と 様であり、その詳しい説明は省略する。各 センサ20の出力部である配線20aの接続系統 、予圧検出手段21、さらに、予圧検出手段21 おける関係設定手段および演算手段21aとし ブリッジ回路による検出方法についても前 第1実施形態と同様であり、その詳しい説明 は省略する。

 上記構成の作用、効果も、前記第1実施形 態の場合と同様であり、詳しい説明を省略す る。

 この第4実施形態では、特に、前記起歪体 部7Cbおよび荷重負荷体部7Caを一体に設けたた め、これらの接触部17でのずれや、接触部17 発生し得る摩擦等を未然に防止することが きる。したがって、歪センサ20により、起歪 部12aの歪を、前記接触部17でのずれ、摩擦等 影響されることなく、正確に検出すること できる。したがって、軸受にかかる予圧を 度良く且つ正確に測定することができる。

 前記荷重負荷体部7Caのうち、起歪体部7Cb 軸方向一端に臨む軸方向端部に、軸方向に 出して各起歪部12aに荷重を印加する凸部15 設けたため、円周方向複数箇所に設けられ 凸部15が、各起歪部12aに荷重を印加して弾性 変形させ得る。また、荷重負荷体部7Caの軸方 向端部に、凸部15と、起歪部12aに荷重を印加 ない凹部16とを円周上に沿って設けたため 起歪体部7Cbには、凸部15によって押される箇 所と、押されない箇所とが生じる。これによ り、起歪部12aの歪の軸方向の検出感度をより 大きくすることができる。また、起歪体部7Cb のうち、厚肉部10と薄肉部12との段差部11付近 に、複数の溝22を形成したため、前記凸部15 よって押される箇所と、押されない箇所と 軸方向変位量を、さらに大きくすることが きる。したがって、起歪部12aの歪の軸方向 検出感度をさらに大きくすることができる

 起歪体部7Cbは、荷重負荷体部7Caからの荷 により、前記第1実施形態と同様、各起歪部 12aの同一端面上に圧縮ひずみと引張りひずみ の両方を生じるものとしている。これら圧縮 ひずみと引張りひずみとを検出することがで きる。

 次に、この発明の第5実施形態を図28ない 図31と共に説明する。

 前記第4実施形態では、図20に示すように 各起歪部12aの右端面に歪センサ20を設けた 、第5実施形態に係る起歪部材7Dは、図28に示 すように、各起歪部12aの左端面に各起歪部12a の歪を検出する2つの歪センサ20,20を設けてい る。この場合、起歪体部7Dbの薄肉部12の肉厚 調整すると共に、貫通孔14を形成すること 、起歪部12aを容易に形成することができる 第5実施形態によると、例えば、図24に示す うな座ぐり部12aaを形成することなく、2つの 歪センサ20,20を簡単に設けることができる。 の場合、加工工数の低減を図ることができ 。その他第4実施形態と同様の構成となって おり、同様の作用、効果を奏する。

 図32ないし図34に示すこの発明の第6実施形 では、荷重負荷体部7Eaを第4,第5実施形態の のより、薄肉で且つ小径化している。この 合、荷重負荷体部7Eaの軽量化を図り、起歪 材7E全体の軽量化を図ることができる。これ により、組立ての作業性を高めることができ る。それ故、図34に示すように、後述する別 で製作した起歪体部7Ebと荷重負荷体部7Eaを 接合する際の作業負荷を軽減することが可 となる。その他、第4,第5実施形態と同様の 成となっており、同様の作用、効果を奏す 。
 また、図35ないし図37に示すこの発明の第7 施形態にかかる起歪部材7Fは、各起歪部12aの 左端面に各起歪部12aの歪を検出する2つの歪 ンサ20,20を設けている。その他第6実施形態 同様の構成となっており、同様の作用、効 を奏する。

 この発明の第8実施形態として、図38に示 ように、別体でそれぞれ製作した起歪体部7 Gbと荷重負荷体部7Gaを、例えば、圧入、接着 溶接または螺子止め等により接合すること より一体の起歪部材7Gを得ることも可能で る。この場合、一つの素材から起歪部材7G全 体を切削加工により一体に形成するよりも、 製作工数の低減を図ることが可能となる。ま た、起歪体部7Gbと荷重負荷体部7Gaを別体で製 作するため、間座幅の異なる種々の組合わせ に容易に対応することができる。換言すれば 、軸受に付与する予圧調整を容易化すること ができる。その他、前記各実施形態と同様の 作用、効果を奏する。

 上記各実施形態において、図22等に示す うな溝22を、起歪体部7Cb等における厚肉部10 薄肉部12との段差部11以外に形成しても良い 。なお、複数の起歪部12aの箇所数は、6箇所 限定されるものではない。起歪部材7C等にお ける貫通孔14を非貫通孔にすることも可能で る。

 以上説明した軸受装置を、スピンドル装 以外の装置、ロボット等に適用することも 能である。前記各実施形態では、2個の軸受 を背面組み合わせで設置したが、正面組み合 わせで設置する場合もあり得る。また、軸受 の個数は2個に必ずしも限定されるものでは い。前記各実施形態では、外輪間座の間座 体の軸方向端部に起歪部を設けたが、前記 ピンドル装置以外の装置において、例えば 内輪間座の間座本体の軸方向端部に起歪部 設けても良い。この場合、外輪回転となり 起歪部の出力用の配線を、軸内部を通して 受装置外に引き出すことが望ましい。

 以上のとおり、図面を参照しながら好適 実施形態を説明したが、当業者であれば、 件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変 および修正を容易に想定するであろう。し がって、そのような変更および修正は、添 のクレームから定まるこの発明の範囲内の のと解釈される。