特許ウォッチ

公開番号2025149074
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-08
出願番号2024049511
出願日2024-03-26
発明の名称ひずみセンサ付き軸受装置、ひずみセンサ付き外輪間座、および工作機械用スピンドル装置
出願人NTN株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F16C 19/52 20060101AFI20251001BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】予圧荷重の大きさを精度よく検出することが可能なひずみセンサ付き軸受装置を提供する。
【解決手段】予圧ナット30から付与される予圧荷重が、第1内輪34、第1転動体35、第1外輪33、外輪間座26、第2外輪38、第2転動体40、第2内輪39を通って伝達するように構成されているひずみセンサ付き軸受装置1において、ひずみセンサが、外輪間座26の軸方向中央に配置された中央ひずみセンサ28と、外輪間座26の軸方向中央から軸方向にオフセットして配置されたオフセットひずみセンサ29とで構成されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
軸方向に間隔をおいて配置される第１軸受（２４）および第２軸受（２５）と、前記第１軸受（２４）と前記第２軸受（２５）の間に設けられる筒状の外輪間座（２６）と、前記外輪間座（２６）に取り付けられたひずみセンサとを有し、
前記第１軸受（２４）は、第１外輪（３３）と、第１内輪（３４）と、前記第１外輪（３３）と前記第１内輪（３４）の間に組み込まれた複数の第１転動体（３５）とを有し、
前記第２軸受（２５）は、第２外輪（３８）と、第２内輪（３９）と、前記第２外輪（３８）と前記第２内輪（３９）の間に組み込まれた複数の第２転動体（４０）とを有し、
前記第１内輪（３４）の前記第２内輪（３９）の側とは反対側の軸方向端面と、前記第２内輪（３９）の前記第１内輪（３４）の側とは反対側の軸方向端面との間に予圧荷重を付与する予圧付与部（３０）と、
前記第１外輪（３３）の前記第２外輪（３８）の側とは反対側の軸方向端面と、前記第２外輪（３８）の前記第１外輪（３３）の側とは反対側の軸方向端面との間に外輪固定荷重を付与する外輪押圧部（３１）とを更に有するひずみセンサ付き軸受装置において、
前記ひずみセンサが、前記外輪間座（２６）の軸方向中央に配置された中央ひずみセンサ（２８）と、前記外輪間座（２６）の軸方向中央から軸方向にオフセットして配置されたオフセットひずみセンサ（２９）とで構成されていることを特徴とするひずみセンサ付き軸受装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記中央ひずみセンサ（２８）は、周方向に間隔をおいて３つ以上設けられ、
前記オフセットひずみセンサ（２９）も、周方向に間隔をおいて３つ以上設けられている請求項１に記載のひずみセンサ付き軸受装置。
【請求項３】
前記オフセットひずみセンサ（２９）の位置から前記外輪間座（２６）の軸方向の端までの軸方向距離（ｄ）が、前記外輪間座（２６）の全長（Ｌ）の１／４以下に設定されている請求項１または２に記載のひずみセンサ付き軸受装置。
【請求項４】
前記第１軸受（２４）および前記第２軸受（２５）が、背面組み合わせの関係となるように設けられた一対のアンギュラ玉軸受である請求項１または２に記載のひずみセンサ付き軸受装置。
【請求項５】
前記中央ひずみセンサ（２８）の出力と前記オフセットひずみセンサ（２９）の出力とに基づいて前記予圧荷重の大きさを演算する予圧演算処理部（５１）を有する請求項１または２に記載のひずみセンサ付き軸受装置。
【請求項６】
軸方向に間隔をおいて配置される第１軸受（２４）と第２軸受（２５）の間に設けられる筒状の外輪間座（２６）と、前記外輪間座（２６）に取り付けられたひずみセンサとを有し、
前記ひずみセンサが、前記外輪間座（２６）の軸方向中央に配置された中央ひずみセンサ（２８）と、前記外輪間座（２６）の軸方向中央から軸方向にオフセットして配置されたオフセットひずみセンサ（２９）とで構成されているひずみセンサ付き外輪間座。
【請求項７】
前記中央ひずみセンサ（２８）は、周方向に間隔をおいて３つ以上設けられ、
前記オフセットひずみセンサ（２９）も、周方向に間隔をおいて３つ以上設けられている請求項６に記載のひずみセンサ付き外輪間座。
【請求項８】
前記オフセットひずみセンサ（２９）の位置から前記外輪間座（２６）の軸方向の端までの軸方向距離（ｄ）が、前記外輪間座（２６）の全長（Ｌ）の１／４以下に設定されている請求項６または７に記載のひずみセンサ付き外輪間座。
【請求項９】
請求項１または２に記載のひずみセンサ付き軸受装置（１）と、
前記ひずみセンサ付き軸受装置（１）で回転可能に支持される工作機械の主軸（２）と、
前記主軸（２）を回転駆動するモータ（４）と、を有する工作機械用スピンドル装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、ひずみセンサ付き軸受装置、そのひずみセンサ付き軸受装置に用いられるひずみセンサ付き外輪間座、およびそのひずみセンサ付き軸受装置を使用した工作機械用スピンドル装置に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタや旋盤等の工作機械やその他の産業機械では、工具や被加工物等の対象物が取り付けられる回転軸を回転可能に支持するスピンドル装置が用いられる。このようなスピンドル装置の使用分野において、近年、省人化や無人化のための状態監視機能の強化が求められるようになっている。
【０００３】
そこで、本願の発明者らは、状態監視機能の強化のニーズに応えるため、ひずみセンサ付き軸受装置を既に提案している（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１のひずみセンサ付き軸受装置は、軸方向に間隔をおいて配置される第１軸受および第２軸受と、第１軸受と第２軸受の間に設けられる筒状の外輪間座と、外輪間座に取り付けられたひずみセンサとを有し、このひずみセンサで予圧荷重の大きさを監視することを可能としている。
【０００５】
ここで、第１軸受は、第１外輪と、第１内輪と、第１外輪と第１内輪の間に組み込まれた複数の第１転動体とを有する。同様に、第２軸受は、第２外輪と、第２内輪と、第２外輪と第２内輪の間に組み込まれた複数の第２転動体とを有する。外輪間座は、第１外輪と第２外輪の間に軸方向に挟み込まれて配置されている。
【０００６】
第１内輪の第２内輪の側とは反対側の軸方向端面と、第２内輪の第１内輪の側とは反対側の軸方向端面との間には、予圧ナットの締め込みにより予圧が付与されている。第１軸受と第２軸受は、予圧ナットの締め込みによる予圧荷重が、第１内輪、第１転動体、第１外輪、外輪間座、第２外輪、第２転動体、第２内輪を通って伝達するように構成されている。第１軸受と第２軸受は、背面組み合わせの関係となるように設けられた一対のアンギュラ玉軸受である。
【０００７】
ひずみセンサは、外輪間座の外周（または内周）に取り付けられ、このひずみセンサの出力に基づいて、第１軸受および第２軸受に加わる予圧荷重の大きさを検出することが可能となっている。
【０００８】
また、第１外輪と第２外輪は、中空円筒状の軸受支持筒に組み込まれ、その軸受支持筒の軸方向端面にボルトで取り付けられる蓋部材によって、軸方向に押圧して固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０２１－０１４８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１のひずみセンサ付き軸受装置において、外輪間座には、予圧ナットによる予圧荷重と、蓋部材による外輪固定荷重の２種類の荷重が同時に加わる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許