2024-161229 軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024161229

(43)【公開日】2024-11-15

(54)【発明の名称】軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 19/52 20060101AFI20241108BHJP

   F16C 33/32 20060101ALI20241108BHJP

   F16C 33/62 20060101ALI20241108BHJP

   F16C 19/06 20060101ALI20241108BHJP

   F16C 41/00 20060101ALI20241108BHJP

   F16C 35/07 20060101ALI20241108BHJP

   B23B 19/02 20060101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

F16C19/52

F16C33/32

F16C33/62

F16C19/06

F16C41/00

F16C35/07

B23B19/02 B

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024152823

(22)【出願日】2024-09-05

(62)【分割の表示】P 2020126143の分割

【原出願日】2020-07-27

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋爪 翔平

(72)【発明者】

【氏名】植田 敬一

(72)【発明者】

【氏名】浜北 康之

(57)【要約】

【課題】軸受周辺の部品に電波を伝播し易くするための空間を形成しなくても、データを無線で外部に送信可能な軸受装置を提供する。
【解決手段】
軸受装置（３０）は、主軸（４）を回転自在に支持する２つの軸受（５ａ，５ｂ）と、２つの軸受（５ａ，５ｂ）の間に配置される間座（６）と、間座（６）に配置される通信モジュール（１４０）とを備える。軸受（５ａ）は、金属製の内輪（５ｉａ）および外輪（５ｇａ）と、内輪（５ｉａ）と外輪（５ｇａ）との間に配置される複数の転動体（Ｔａ）とを含む。通信モジュール（１４０）は、複数のセンサと、センサの検出結果を無線で送信する通信装置とが内蔵されている。軸受（５ａ）の内輪（５ｉａ）の外径寸法（Ｄ１）は、軸受（５ａ）の外輪（５ｇａ）の内径寸法（Ｄ２）未満に設定される。転動体（Ｔａ）の素材は、電磁波を通すことができる窒化ケイ素である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のハウジングの内部に収容される軸受装置であって、
内輪と外輪と前記内輪および前記外輪の間に配置される複数の転動体とを有する第１軸受と、
前記第１軸受と前記第１軸受とは異なる第２軸受との間に配置され、電磁波を用いた無線通信を行なう通信装置とを備え、
前記ハウジングの内径面と前記内輪との間のいずれかの領域に、前記電磁波を通過させるための非磁性領域が形成される、軸受装置。

【請求項2】

前記第１軸受と前記第２軸受との間に配置され、前記通信装置に電力を供給する自己発電装置をさらに備える、請求項１に記載の軸受装置。

【請求項3】

前記内輪の外径は前記外輪の内径以下となるように形成され、
前記非磁性領域は、前記内輪と前記外輪とで挟まれた領域に形成される、請求項１に記載の軸受装置。

【請求項4】

前記複数の転動体は、前記内輪と前記外輪とで挟まれたピッチ円周上に互いに所定間隔を隔てて配置され、
前記ピッチ円周上における前記複数の転動体の占有率は、４０％以上かつ９０％以下である、請求項１～３のいずれかに記載の軸受装置。

【請求項5】

前記複数の転動体の素材は、非磁性材料である、請求項３または４に記載の軸受装置。

【請求項6】

前記非磁性材料は、窒化ケイ素である、請求項５に記載の軸受装置。

【請求項7】

前記複数の転動体の素材は、磁性材料である、請求項３または４に記載の軸受装置。

【請求項8】

前記磁性材料は、高炭素クロム鋼である、請求項７に記載の軸受装置。

【請求項9】

前記外輪の外径面と前記ハウジングの内径面との間に配置され、非磁性材料を素材とする部品をさらに備え、
前記非磁性領域は、前記外輪の外径面と前記ハウジングの内径面とで挟まれた領域に形成される、請求項１～８のいずれかに記載の軸受装置。

【請求項10】

前記通信装置は、前記第１軸受が許容回転速度で回転している時における前記転動体の公転周期を上回る周波数の電磁波を用いた無線通信を行なう、請求項１～９のいずれかに記載の軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、無線通信機能を備えた軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械の主軸などに用いられる、転がり機構あるいは揺動機構を含む機械には、機械の制御あるいは状態監視を行うために、センサなどの検出装置が取り付けられることがある。特に、転がり軸受を用いた機械においては、機械内部の軸受近傍で特性を検出することが有効であることから、回転センサ、温度センサなどの各種センサを機械内部の軸受近傍に配置することが望ましい。

【0003】

また、従来、センサが検出したデータの送信には電線が多用されるが、機械内部に電線を配置することは、機械内部の他の機構との干渉や、その機構の機能低下（例えば寸法精度の低下や形状精度の低下）を招く可能性がある。また、機械の組立性も悪化し、生産性を低下させる要因ともなり得る。

【0004】

上記のような問題に対して、たとえば特開２００３－２８１５１号公報（特許文献１）には、アンテナ付きのワイヤレスセンサが軸受の外輪に取り付けられ、このワイヤレスセンサによって検出されたデータを電波によって無線で外部に送信する軸受装置が開示されている。この軸受装置においては、軸受およびその周辺部品（ハウジングおよび蓋など）が電波を伝播し難い金属製（磁性材料製）であることに鑑み、ワイヤレスセンサが取り付けられた部分の周辺に位置するハウジングに、ワイヤレスセンサから送信される電波を外部に伝播し易くするための空間（穴あるいは溝）が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３－２８１５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述のように、特開２００３－２８１５１号公報に開示された軸受装置においては、ワイヤレスセンサが取り付けられた部分の周辺に位置するハウジングに、電波を伝播し易くするための空間（穴あるいは溝）が形成されている。

【0007】

しかしながら、通常、軸受周辺のハウジングには、軸受を冷却するための他の機構などが設けられており、他の機構と干渉する場合にはハウジングに十分な空間を形成することができない場合が生じ得る。また、他の機構との干渉を回避するためにハウジングに複雑な形状の空間を形成すると、ハウジングの形状精度の劣化やコストの上昇を招くことが懸念される。

【0008】

本開示は、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、軸受周辺の部品に電波を伝播し易くするための空間を形成しなくても、データを無線で外部に送信可能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】

【0009】

（１） 本開示による軸受装置は、筒状のハウジングの内部に収容される。この軸受装置は、内輪と外輪と内輪および外輪の間に配置される複数の転動体とを有する第１軸受と、第１軸受と第１軸受とは異なる第２軸受との間に配置され、電磁波を用いた無線通信を
行なう通信装置とを備える。ハウジングの内径面と内輪との間のいずれかの領域に、電磁波を通過させるための非磁性領域が形成される。

【0010】

（２） ある態様においては、第１軸受と第２軸受との間に配置され、通信装置に電力を供給する自己発電装置をさらに備える。

【0011】

（３） ある態様においては、内輪の外径は外輪の内径以下となるように形成される。非磁性領域は、内輪と外輪との間の領域に形成される。

【0012】

（４） ある態様においては、複数の転動体は、内輪と外輪とで挟まれたピッチ円周上に互いに所定間隔を隔てて配置される。ピッチ円周上における複数の転動体の占有率は、４０％以上かつ９０％以下である。

【0013】

（５） ある態様においては、複数の転動体の素材は、非磁性材料である。
（６） ある態様においては、非磁性材料は、窒化ケイ素である。

【0014】

（７） ある態様においては、複数の転動体の素材は、磁性材料である。
（８） ある態様においては、磁性材料は、高炭素クロム鋼である。

【0015】

（９） ある態様においては、軸受装置は、外輪の外径面とハウジングの内径面との間に配置され、非磁性材料を素材とする部品をさらに備える。非磁性領域は、外輪の外径面とハウジングの内径面との間の領域に形成される。

【0016】

（１０） ある態様においては、通信装置は、第１軸受の回転時における転動体の公転周期を上回る周波数の電磁波を用いた無線通信を行なう。

【発明の効果】

【0017】

本開示によれば、軸受周辺の部品に電波を伝播し易くするための空間を形成しなくても、データを無線で外部に送信可能な軸受装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】軸受装置を備えるスピンドル装置の概略構成を示す断面図（その１）である。

【図2】通信モジュールの構成の一例を示すブロック図である。

【図3】軸受内の転動体の配置の一例を示す図である。

【図4】軸受装置を備えるスピンドル装置の概略構成を示す断面図（その２）である。

【図5】軸受装置を備えるスピンドル装置の概略構成を示す断面図（その３）である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本開示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】

図１は、本実施の形態による軸受装置３０を備えるスピンドル装置１の概略構成を示す断面図である。

【0021】

図１に示すスピンドル装置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として使用される。この場合、工作機械主軸用のスピンドル装置１で支持されている主軸４の一端側（図１においては右側）には図示しないモータが組み込まれ、他端側
（図１においては左側）には図示しないエンドミル等の切削工具が接続される。本実施の形態において、主軸４の軸径は７０ｍｍに設定され、主軸４の最高回転速度は２００００回転／分に設定されている。

【0022】

スピンドル装置１は、軸受装置３０を備える。軸受装置３０は、２つの軸受５ａ，５ｂを含む軸受５と、軸受５ａと軸受５ｂとの間に配置される間座６とを備える。主軸４は、外筒２の内径部に埋設された筒状のハウジング３の内部に設けられ、軸受５ａ，５ｂによって回転自在に支持される。

【0023】

軸受５ａは、金属製の内輪５ｉａと、金属製の外輪５ｇａと、内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間に配置される複数の転動体Ｔａと、保持器Ｒｔａとを含む、転がり軸受である。複数の転動体Ｔａは、保持器Ｒｔａによって間隔が保持されている。

【0024】

軸受５ｂは、金属製の内輪５ｉｂと、金属製の外輪５ｇｂと、内輪５ｉｂと外輪５ｇｂとの間に配置される複数の転動体Ｔｂと、保持器Ｒｔｂとを含む、転がり軸受である。複数の転動体Ｔｂは、保持器Ｒｔｂによって間隔が保持されている。

【0025】

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。

【0026】

間座６は、内輪間座６ｉと、外輪間座６ｇとを含む。内輪間座６ｉは内輪５ｉａ－５ｉｂ間に配置され、外輪間座６ｇは、外輪５ｇａ－５ｇｂ間に配置される。

【0027】

軸受５ａ，５ｂは、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、またはテーパころ軸受等を用いることができる。図１に示す軸受装置３０にはアンギュラ玉軸受が用いられ、２個の軸受５ａ，５ｂが背面組み合わせ（ＤＢ組み合わせ）で設置されている。なお、軸受の配列は背面組み合わせに限定されるものではなく、たとえば正面組合せであってもよい。

【0028】

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。

【0029】

ハウジング３には冷却媒体流路が形成される。ハウジング３と外筒２との間に冷却媒体を流すことにより、軸受５ａ，５ｂを冷却することができる。

【0030】

軸受５ａと軸受５ｂとの間には、センサを内蔵した通信モジュール１４０が配置される。より具体的には、通信モジュール１４０は、外輪間座６ｇの軸方向の軸受５ａ側（切削工具側）の端面に露出する状態で外輪間座６ｇに取り付けられている。なお、外輪間座６ｇの軸方向の軸受５ｂ側（モータ側）の端面にも、通信モジュール１４０と同様の通信モジュールを設けるようにしてもよい。

【0031】

図２は、本実施の形態による通信モジュール１４０の構成の一例を示すブロック図である。通信モジュール１４０には、主軸４の制御や軸受装置３０の状態監視を行うための複数のセンサ（熱流束を測定する熱流センサ１１と、温度を測定する温度センサ５６と、振動を測定する振動センサ５７と、予圧荷重を測定する荷重センサ５９）と、通信装置１４１と、発電装置１４２とが内蔵されている。

【0032】

通信装置１４１は、各センサに電線で接続され、各センサの検出結果を示すデータを収集する。なお、通信装置１４１が、各センサと無線で接続され、各センサの検出結果を示すデータをワイヤレスで収集するようにしてもよい。

【0033】

通信装置１４１は、各センサから収集したデータを、電磁波を用いた無線通信によって軸受装置３０の外部に設けられた外部装置２００に送信する。本実施の形態においては、通信装置１４１が、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の通信規格に準拠しており、２．４ＧＨｚの周波数帯の電波を用いて各センサの検出結果を示すデータを外部装置２００に無線送信する。なお、外部装置２００は、軸受５ａの軸方向外側（図１では軸受５ａよりも左側）の位置に配置されることが想定される。したがって、通信装置１４１と外部装置２００との間には軸受５ａが存在することになる。

【0034】

発電装置１４２は、通信装置１４１に接続され、通信装置１４１を駆動させるための電力を自己発電する。発電装置１４２としては、たとえば、ゼーベック効果によって発電を行なう熱電素子（ペルチェ素子）を使用することができる。なお、発電装置１４２は、各センサを駆動させるために電力が必要な場合には、そのセンサに発電装置１４２からの電力を供給するようにしてもよい。

【0035】

なお、本実施の形態においては各センサと通信装置１４１と発電装置１４２とが通信モジュール１４０として１つにモジュール化されて外輪間座６ｇに配置される例について説明するが、各センサと通信装置１４１と発電装置１４２とがモジュール化されずに個々に配置されるようにしてもよい。

【0036】

＜データの無線送信について＞
上述のように、本実施の形態による軸受装置３０においては、複数のセンサと通信装置１４１とを内蔵する通信モジュール１４０が軸受５ａと軸受５ｂとの間に配置され、各センサの検出結果を示すデータを無線で外部に送信するように構成される。

【0037】

しかしながら、軸受５ａの内輪５ｉａおよび外輪５ｇａは、どちらも金属製であり、電波を伝播し難い。さらに、内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間に配置される複数の転動体Ｔａは、内輪５ｉａの回転に伴って内輪５ｉａと外輪５ｇａとに接触しながら公転するため、仮に複数の転動体Ｔａをも金属製にしてしまうと、通信モジュール１４０から軸受５ａの外部に電波を通過させることは難しい。

【0038】

また、仮にハウジング３における軸受５ａ周辺の部分に電波を伝播し易くするための空間を径方向に形成すると、ハウジング３の冷却媒体流路との干渉、さらには、ハウジング３の形状精度の劣化およびコストの上昇を招くといった問題が生じ得る。

【0039】

この点に鑑み、本実施の形態による軸受装置３０においては、図１に示されるように、軸受５ａの内輪５ｉａの外径寸法Ｄ１が軸受５ａの外輪５ｇａの内径寸法Ｄ２未満に設定されており、内輪５ｉａと外輪５ｇａとで挟まれた領域に空間が確保される。その上で、内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間に配置される複数の転動体Ｔａの素材として、電磁波を通すことができる窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４など）が用いられる。これにより、電磁波を通過させるために必要な非磁性領域を、軸受５ａの内輪５ｉａと外輪５ｇａとで挟まれた領域に形成することができる。

【0040】

これにより、本実施の形態による軸受装置３０においては、通信モジュール１４０からのデータを、軸受５ａの内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間の非磁性領域を経由させて、軸受装置３０の外部に無線で送信することが可能となる。これにより、軸受５ａ周辺に配置されるハウジング３等の部品に電波を伝播し易くするための空間を形成しなくても、データを無線で外部に送信することができる。その結果、軸受５ａ周辺の他の機構との干渉問題や、ハウジング３の形状精度の劣化、コストの上昇を防ぎつつ、各センサの検出情報をワイヤレスで軸受装置３０の外部に送信することができる。

【0041】

さらに、本実施の形態による軸受装置３０においては、通信装置１４１を駆動させるための電力を自己発電する発電装置１４２が、通信装置１４１と同じ、軸受５ａと軸受５ｂとの間に配置される。そのため、通信装置１４１に駆動電力を供給するための電線を軸受装置３０の外部に設けることなく、通信装置１４１を駆動することができる。

【0042】

なお、データを軸受５ｂの軸方向外側（図１では軸受５ｂよりも右側）にも無線送信する場合には、軸受５ｂを軸受５ａと同様に構成すればよい。すなわち、軸受５ｂの内輪５ｉｂの外径寸法を軸受５ｂの外輪５ｇｂの内径寸法未満にして内輪５ｉｂと外輪５ｇｂとで挟まれた領域に空間を確保した上で、内輪５ｉｂと外輪５ｇｂとの間に配置される複数の転動体Ｔｂの素材を窒化ケイ素とすればよい。

【0043】

また、転動体Ｔａあるいは転動体Ｔｂの素材は、電磁波を通すことができる非磁性材料であればよく、上述の窒化ケイ素に限定されるものではない。たとえば、転動体Ｔａあるいは転動体Ｔｂの素材は、アルミナ、ジルコニアなどのセラミック材料でもよいし、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの樹脂材料でもよいし、炭素繊維やガラス繊維で強化した材料でもよいし、ガラスやゴムでもよい。

【0044】

また、複数の転動体Ｔａの素材を非磁性材料とすることによって軸受５ａの内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間の空間に非磁性領域が確保されるのであれば、軸受５ａの内輪５ｉａの外径寸法Ｄ１が軸受５ａの外輪５ｇａの内径寸法Ｄ２と同じであってもよい。

【0045】

［変形例１］
上述の実施の形態においては、軸受５ａの内輪５ｉａの外径寸法Ｄ１を外輪５ｇａの内径寸法Ｄ２未満にし、かつ転動体Ｔａの素材を非磁性材料とすることによって、内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間に非磁性領域を形成している。

【0046】

これに対し、本変形例２においては、上述の実施の形態と同様に軸受５ａの内輪５ｉａの外径寸法Ｄ１を外輪５ｇａの内径寸法Ｄ２未満にしつつ、内輪５ｉａと外輪５ｇａとで挟まれたピッチ円周上における複数の転動体Ｔａの占有率を４０％以上かつ９０％以下とすることによって、内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間に非磁性領域を形成する。その他の構成は、上述の実施の形態と同じである。

【0047】

図３は、本変形例１による軸受５ａ内の転動体Ｔａの配置の一例を示す図である。複数の転動体Ｔａは、内輪５ｉａと外輪５ｇａとで挟まれたピッチ円周上に所定間隔を隔てて配置されるように、保持器Ｒｔａによって保持されている。

【0048】

そして、図３には、ピッチ円周上における複数の転動体Ｔａの占有率を約５０％とする例が示されている。このように、ピッチ円周上における複数の転動体Ｔａの占有率を５０％とすることによって、軸受５ａの負荷容量を確保しつつ、隣接する転動体Ｔａ同士の間にデータを送信するために必要な空間を確保することによって非磁性領域を形成する。

【0049】

なお、ピッチ円周上における複数の転動体Ｔａの占有率が４０％未満の場合、軸受５ａの負荷容量が不足し得る。また、ピッチ円周上における複数の転動体Ｔａの占有率が９０％を超える場合、隣接する転動体Ｔａ同士の間にデータを無線送信するために必要な空間を確保できず、非磁性領域を形成できない。したがって、ピッチ円周上における複数の転動体Ｔａの占有率は、４０％以上かつ９０％以下にすることが望ましい。特に、４０％以上かつ９０％以下の範囲のうち、５０％以上の範囲が軸受５ａの十分な負荷容量を確保しつつ隣接する転動体Ｔａ同士の間に非磁性領域を形成できる最適範囲である。

【0050】

ピッチ円周上における複数の転動体Ｔａの占有率を４０％以上かつ９０％以下にする場合、隣接する転動体Ｔａ同士の間にデータを無線送信するために必要な空間が確保されるため、転動体Ｔａの素材としては、非磁性材料ではなく、金属（磁性材料）を用いることができる。たとえば、転動体Ｔａの素材を、耐摩耗性に優れた高炭素クロム鋼にすることができる。なお、転動体Ｔａの素材を非磁性材料とすることで、より電波を送信し易くするようにしてもよい。また、複数の転動体Ｔａのうち、半数以上の転動体Ｔａの素材を磁性材料とし、残りの転動体Ｔａの素材を非磁性材料とするようにしてもよい。

【0051】

また、通信モジュール１４０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の通信規格に準拠しており、２．４ＧＨｚの周波数帯の電波を送信するところ、内輪５ｉａが主軸４の最高回転速度２００００回転／分で回転した時の転動体Ｔａの外輪５ｇａに対する公転周波数は１００～１５０Ｈｚ程度であり、送信電波の周波数は転動体Ｔａの公転周波数よりも十分に高い。そのため、内輪５ｉａの回転中においても、通信モジュール１４０からの電波は転動体Ｔａ同士の間を十分に通過し得る。

【0052】

以上のように、軸受５ａの内輪５ｉａの外径寸法Ｄ１を外輪５ｇａの内径寸法Ｄ２未満にしつつ、内輪５ｉａと外輪５ｇａとで挟まれたピッチ円周上における複数の転動体Ｔａの占有率を４０％以上かつ９０％以下とすることによって、内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間に非磁性領域を形成するようにしてもよい。

【0053】

［変形例２］
図４は、本変形例２による軸受装置３０Ａを備えるスピンドル装置１Ａの概略構成を示す断面図である。軸受装置３０Ａは、上述の図１に示す軸受装置３０の通信モジュール１４０を通信モジュール１４０Ａに変更し、かつ非磁性材料を素材とするＯリング１６０を追加したものである。スピンドル装置１Ａおよび軸受装置３０Ａのその他の構成は、上述のスピンドル装置１および軸受装置３０と同じである。

【0054】

通信モジュール１４０Ａは、外輪間座６ｇの外径面に露出する状態で外輪間座６ｇに取り付けられている。なお、通信モジュール１４０Ａの基本構成は、上述の通信モジュール１４０と同じである。

【0055】

軸受５ａの外輪５ｇａの外径面および軸受５ｂの外輪５ｇｂの外径面には、それぞれ、円周方向に延びる２本の円周溝１６１が並行に設けられている。それらの円周溝１６１には、非磁性材料を素材とする円環状のＯリング１６０がそれぞれ取り付けられている。Ｏリング１６０の素材としては、非磁性材料であればよく、たとえば、ニトリルゴムであってもよいし、樹脂であってもよい。

【0056】

このような軸受装置３０Ａをハウジング３に挿入することで、データを無線送信するために必要な非磁性領域を、軸受５ａの内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間の領域に加えて、各軸受５ａ，５ｂの外輪５ｇａ，５ｇｂの外径面とハウジング３の内径面との間の領域にも、形成することができる。

【0057】

これにより、本変形例２による軸受装置３０Ａにおいては、通信モジュール１４０Ａからのデータを、軸受５ａの内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間の領域に形成される非磁性領域、および軸受５ａの外輪５ｇａの外径面とハウジング３の内径面との間の領域に形成される非磁性領域を経由させて、軸受装置３０Ａの外部に無線で送信することが可能となる。

【0058】

なお、本変形例２による軸受装置３０Ａにおいては、軸受５ａの外輪５ｇａの外径面とハウジング３の内径面との間の領域にＯリング１６０を設けることで非磁性領域が形成されるため、軸受５ａの内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間の領域は必ずしも非磁性領域でなく
てもよい。すなわち、軸受装置３０Ａにおいて、軸受５ａの転動体Ｔａの素材は、金属等の磁性材料であってもよい。

【0059】

［変形例３］
図５は、本変形例３による軸受装置３０Ｂを備えるスピンドル装置１Ｂの概略構成を示す断面図である。軸受装置３０Ｂは、上述の図４に示す軸受装置３０ＡのＯリング１６０に代えてバンド１６２を追加したものである。スピンドル装置１Ｂおよび軸受装置３０Ｂのその他の構成は、上述のスピンドル装置１および軸受装置３０と同じである。

【0060】

ハウジング３の内径面における、軸受５ａの外輪５ｇａおよび軸受５ｂの外輪５ｇｂが嵌合する部分は、それぞれ、円周方向に延びる２本の円周溝１６３が並行に設けられている。それらの円周溝１６３には、非磁性材料を素材とする円環状のバンド１６２がそれぞれ取り付けられている。バンド１６２の素材としては、非磁性材料であればよく、たとえば、ニトリルゴムであってもよいし、樹脂であってもよい。

【0061】

本変形例３による軸受装置３０Ｂにおいても、上述の変形例２による軸受装置３０Ａと同様に、データを無線送信するために必要な非磁性領域を、軸受５ａの内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間の領域に加えて、各軸受５ａ，５ｂの外輪５ｇａ，５ｇｂの外径面とハウジング３の内径面との間の領域にも、形成することができる。

【0062】

なお、本変形例３による軸受装置３０Ｂにおいても、上述の変形例２による軸受装置３０Ａと同様に、軸受５ａの外輪５ｇａの外径面とハウジング３の内径面との間の領域に非磁性領域が形成されるため、軸受５ａの内輪５ｉａと外輪５ｇａとの間の領域は必ずしも非磁性領域でなくてもよい。すなわち、軸受装置３０Ｂにおいて、軸受５ａの転動体Ｔａの素材は、金属等の磁性材料であってもよい。

【0063】

［変形例４］
各軸受５ａ，５ｂの外輪５ｇａ，５ｇｂの外径面とハウジング３の内径面との間に配置する部品は、上述の変形例２におけるＯリング１６０や変形例３におけるバンド１６２のような円環状の部品に限定されない。たとえば、短冊形状の部品や、紙片状の部品を外輪外径面とハウジング内径面の間に配置することによって、データを送信するために必要な空間を確保するようにしてもよい。

【0064】

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。本開示の範囲は、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】

【0065】

１ スピンドル装置、２ 外筒、３ ハウジング、４ 主軸、５，５ａ，５ｂ 軸受、５ｇａ，５ｇｂ 外輪、５ｉａ，５ｉｂ 内輪、６ 間座、６ｇ 外輪間座、６ｉ 内輪間座、１１ 熱流センサ、３０，３０Ａ，３０Ｂ 軸受装置、５６ 温度センサ、５７ 振動センサ、５９ 荷重センサ、１４０，１４０Ａ 通信モジュール、１４１ 通信装置、１４２ 発電装置、１６０ Ｏリング、１６１，１６３ 円周溝、１６２ バンド、２００ 外部装置、Ｒｔａ，Ｒｔｂ 保持器、Ｔａ，Ｔｂ 転動体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2024-10-02

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のハウジングの内部に収容される軸受装置であって、
内輪と外輪と前記内輪および前記外輪の間に配置される複数の転動体とを有する第１軸受と、
前記第１軸受と前記第１軸受とは異なる第２軸受との間に配置される間座に露出した状態で取り付けられ、電磁波を用いた無線通信を行なう通信モジュールとを備え、
前記ハウジングの内径面と前記内輪との間のいずれかの領域に、前記電磁波を前記ハウジングおよび前記間座を経由させることなく前記軸受装置の外部に通過させるための非磁性領域が形成される、軸受装置。

【請求項2】

前記内輪の外径は前記外輪の内径以下となるように形成され、
前記非磁性領域は、前記内輪と前記外輪とで挟まれた領域に形成され、
前記間座は、前記外輪と前記第２軸受の外輪との間に配置される外輪間座を含み、
前記通信モジュールは、前記外輪間座の軸方向の端面に露出した状態で取り付けられる、請求項１に記載の軸受装置。

【請求項3】

前記第１軸受および前記第２軸受は、アンギュラ玉軸受であり、
前記複数の転動体は、前記内輪と前記外輪とで挟まれたピッチ円周上に互いに所定間隔を隔てて配置され、
前記ピッチ円周上における前記複数の転動体の占有率は、４０％以上かつ９０％以下である、請求項１または２に記載の軸受装置。

【請求項4】

前記複数の転動体の素材は、非磁性材料である、請求項１～３のいずれかに記載の軸受装置。

【請求項5】

前記複数の転動体の素材は、磁性材料である、請求項１～３のいずれかに記載の軸受装置。

【請求項6】

前記第１軸受と前記第２軸受との間に配置され、前記通信モジュールに電力を供給する自己発電装置をさらに備える、請求項１～５のいずれかに記載の軸受装置。

【請求項7】

前記通信モジュールは、前記第１軸受が許容回転速度で回転している時における前記転動体の公転周期を上回る周波数の電磁波を用いた無線通信を行なう、請求項１～６のいずれかに記載の軸受装置。

【請求項8】

前記第１軸受および前記第２軸受は、工作機械の主軸の支持に用いられるものである、請求項１～７のいずれかに記載の軸受装置。