特開 2024-67926 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】P2024067926

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 41/00 20060101AFI20240510BHJP

   F16C 19/16 20060101ALI20240510BHJP

   F16C 19/52 20060101ALI20240510BHJP

   F16C 33/66 20060101ALI20240510BHJP

   F16N 7/32 20060101ALI20240510BHJP

   B23B 19/02 20060101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

F16C41/00

F16C19/16

F16C19/52

F16C33/66 Z

F16N7/32 B

F16N7/32 E

B23B19/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022178348

(22)【出願日】2022-11-07

(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】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100187827

【弁理士】

【氏名又は名称】赤塚 雅則

(74)【代理人】

【識別番号】100167380

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 隆

(72)【発明者】

【氏名】近藤 大地

(72)【発明者】

【氏名】澁谷 勇介

【テーマコード（参考）】

3C045

3J217

3J701

【Ｆターム（参考）】

3C045FD08

3C045FD20

3J217JA02

3J217JA13

3J217JA15

3J217JA16

3J217JA24

3J217JA36

3J217JA37

3J217JA38

3J217JA39

3J217JA44

3J217JB22

3J217JB23

3J217JB68

3J217JB84

3J701AA02

3J701AA16

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA71

3J701CA07

3J701CA08

3J701CA13

3J701EA63

3J701EA66

3J701FA22

3J701FA23

3J701FA24

3J701FA26

3J701GA31

(57)【要約】

【課題】センサ等の電子部品を搭載した軸受装置において、その電子部品の性能を安定して発揮できるようにする。
【解決手段】主軸４の外周に軸方向に沿って並列する第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂと、第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂの間に配置される間座６とを備え、第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂは、それぞれ内輪５ｉａ，５ｉｂと、外輪５ｇａ，５ｇｂと、複数の転動体Ｔａ，Ｔｂを備え、間座６は、２つの内輪５ｉａ，５ｉｂ間に内輪間座６ｉを、２つの外輪５ｇａ，５ｇｂに外輪間座６ｇを備え、内輪間座６ｉ及び外輪間座６ｇの一方は固定側間座で他方は回転側間座であり、固定側間座は、半径方向に並列する第１部材Ａ及び第２部材Ｂを備え、第１部材Ａ及び第２部材Ｂで挟まれた空間に電子機器を実装した回路基板３０が配置され、第１部材Ａ及び第２部材Ｂで挟まれた空間にポッティング材２３が充填されている軸受装置とした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸（４）と、
前記主軸（４）の外周に軸方向に沿って並列する第１軸受（５ａ）及び第２軸受（５ｂ）と、
前記第１軸受（５ａ）及び前記第２軸受（５ｂ）の間に配置される間座（６）と、
を備え、
前記第１軸受（５ａ）及び第２軸受（５ｂ）は、それぞれ内輪（５ｉａ，５ｉｂ）と、外輪（５ｇａ，５ｇｂ）と、前記内輪（５ｉａ，５ｉｂ）及び前記外輪（５ｇａ，５ｇｉｂ）の間に配置される複数の転動体（Ｔａ，Ｔｂ）を備え、
前記間座（６）は、軸方向に沿って並列する２つの前記内輪（５ｉａ，５ｉｂ）間に内輪間座（６ｉ）を、軸方向に沿って並列する２つの前記外輪（５ｇａ，５ｇｂ）間に外輪間座（６ｇ）を備え、
前記内輪間座（６ｉ）及び前記外輪間座（６ｇ）の一方は固定側間座で他方は一方に対して回転可能な回転側間座であり、前記固定側間座は、半径方向に並列する第１部材（Ａ）及び第２部材（Ｂ）を備え、前記第１部材（Ａ）及び前記第２部材（Ｂ）で挟まれた空間に電子機器を実装した回路基板（３０）が配置され、前記第１部材（Ａ）及び前記第２部材（Ｂ）で挟まれた空間にポッティング材（２３）が充填されている軸受装置。

【請求項2】

前記第１部材（Ａ）及び前記第２部材（Ｂ）は金属製又はセラミック製である請求項１に記載の軸受装置。

【請求項3】

前記第１部材（Ａ）及び前記第２部材（Ｂ）は、接着又は圧入により嵌合固定されている請求項１に記載の軸受装置。

【請求項4】

前記回路基板（３０）が配置される前記第１部材（Ａ）及び前記第２部材（Ｂ）で挟まれた空間は、蓋（６ｈ）によって閉塞されている請求項１に記載の軸受装置。

【請求項5】

前記第１部材（Ａ）及び前記第２部材（Ｂ）は、ビス又はピンで固定されている請求項１に記載の軸受装置。

【請求項6】

前記第２部材（Ｂ）は、外径側へ突出するフランジ状の突出部を一体に備え、第１部材（Ａ）の軸方向端部は前記突出部に当接してその当接箇所が前記ビス又は前記ピンで固定されている請求項５に記載の軸受装置。

【請求項7】

前記第１部材（Ａ）の内径部に凹部（６ｗ）を備え、前記回路基板（３０）は前記凹部（６ｗ）に配置され、前記ポッティング材（２３）は前記凹部（６ｗ）に入り込んでいる請求項１に記載の軸受装置。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一つに記載の軸受装置を用い、
前記主軸（４）を軸回り回転させるモータ（４０）を備えているスピンドル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、工作機械等の各種産業機械等に用いられる軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械等の各種産業機械において、各部に軸受装置が用いられている。例えば、特許文献１には、高速回転且つ低荷重で使用される工作機械主軸用の軸受装置が記載されている。この軸受装置では、エアオイル（オイルミスト）潤滑が採用されている。エアオイル潤滑は、潤滑油を外部から供給するので、潤滑状態を安定させることができる。また、特許文献１では、軸受装置の内部に熱流束（単位時間当たりに単位面積を通過する熱量）を検出する熱流センサを備え、熱流センサによって軸受の状態を検知することで、エアオイル潤滑による潤滑油の供給を制御する技術が開示されている。

【0003】

また、例えば、特許文献２には、軸方向に並列する２つの軸受間に外輪間座を備え、その外輪間座の内径面に設けられた平坦部に、複数のひずみセンサが取り付けられた軸受装置が記載されている。このひずみセンサにより外輪間座に生じるひずみを検出することで、予圧の把握と装置に作用している負荷の把握が容易であるとされている。

【0004】

さらに、特許文献３では、軸方向に並列する２つの軸受に隣接して外輪間座を備え、その外輪間座を、軸受の半径方向に２分割した軸受装置が記載されている。２分割された外輪間座のうち、外径側に位置する部材（外径部材）は金属製であり、内径側に位置する部材（内径部材）は内部に中空部を有する樹脂製となっている。樹脂製の内径部材は接着材等で外径部材に固定され、センサや各種の処理装置等の電子部品は、樹脂製の内径部材に搭載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－１５９５４７号公報

【特許文献2】特開２０２１－１４８８６号公報

【特許文献3】特許第６４８６６４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、センサ等の各種の電子部品にコンタミ等を含む油が付着すると、ショートを起こして装置が破損する恐れがある。このため、電気的に接続された電子部品は、絶縁性のある保護部材で覆うことが望ましい。

【0007】

しかし、特許文献１，２では、センサやコネクタ部等が保護部材で覆われておらず、コンタミを含んだ油がセンサやコネクタ部等に付着してショートする可能性がある。また、センサへ通じる配線がむき出しであるため、配線が回転部材と接触し、断線する恐れがある。さらに、ポッティング材（モールド樹脂）のような硬化型の保護部材で、センサやコネクタ部、配線等を保護する場合、硬化するまで保護部材は液状であるが、特許文献１，２の間座の形状では、液状のものを保護対象部材の周辺に保持することが困難である。

【0008】

また、工作機械は加工の最中や工具取り換えの際に回転部が急加減速するため、発熱源の軸受の温度が急激に変化し、その温度が間座に伝わる。この点、特許文献３の場合、外径部材は金属製であり、一方、内径部材と接着材は樹脂製であるため、それぞれ線膨張係数と熱伝導率が異なる。

【0009】

例えば、主軸が加速した直後は、軸受が急激に発熱し、その熱が伝えられた外径部材は、温度が急激に上昇し、それにともない急激に膨張する。しかし、樹脂は金属より熱伝達速度が遅いので、外径部材より遅れて内径部材と接着材が膨張する。このため、接着剤や内径部材には外径部材側から引っ張られる力が働く。また、主軸が加速し一定時間が経過すると、外径部材、接着材及び内径部材の温度が均一になる。その場合、樹脂の線膨張係数は金属の線膨張係数より大きいため、内径部材と接着材には外径部材側から圧縮される力が働く。工作機械を使用する中でこのような現象が繰り返し生じるため、過酷な使用条件で使用された場合は、外径部材と接着材の界面や接着材と内径部材の界面で剥離が生じ、あるいは、接着材や内径部材の内部で亀裂が入り破断に至る可能性がある。

【0010】

さらに、特許文献３の間座の構造では、樹脂製である内径部材にセンサを設ける必要があり、外径部材側から入力される振動が、樹脂部で減衰してしまう傾向がある。このため正確な信号検出ができないという問題もある。

【0011】

そこで、この発明の課題は、センサ等の電子部品を搭載した軸受装置において、その電子部品の性能を安定して発揮できるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の課題を解決するために、この発明は、主軸と、前記主軸の外周に軸方向に沿って並列する第１軸受及び第２軸受と、前記第１軸受及び前記第２軸受の間に配置される間座と、を備え、前記第１軸受及び第２軸受は、それぞれ内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に配置される複数の転動体を備え、前記間座は、軸方向に沿って並列する２つの前記内輪間に内輪間座を、軸方向に沿って並列する２つの前記外輪間に外輪間座を備え、 前記内輪間座及び前記外輪間座の一方は固定側間座で他方は一方に対して回転可能な回転側間座であり、前記固定側間座は、半径方向に並列する第１部材及び第２部材を備え、前記第１部材及び前記第２部材で挟まれた空間に電子機器を実装した回路基板が配置され、前記第１部材及び前記第２部材で挟まれた空間にポッティング材が充填されている軸受装置を採用した（構成１）。

【0013】

ここで、前記第１部材及び前記第２部材は金属製又はセラミック製である構成を採用できる（構成２）。

【0014】

また、前記第１部材及び前記第２部材は、接着又は圧入により嵌合固定されている構成を採用できる（構成３）。

【0015】

また、前記回路基板が配置される前記第１部材及び前記第２部材で挟まれた空間は、蓋によって閉塞されている構成を採用できる（構成４）。

【0016】

さらに、前記第１部材及び前記第２部材は、ビス又はピンで固定されている構成を採用できる（構成５）。

【0017】

このとき、前記第２部材は、外径側へ突出するフランジ状の突出部を一体に備え、第１部材の軸方向端部は前記突出部に当接してその当接箇所が前記ビス又は前記ピンで固定されている構成を採用できる（構成５’）。

【0018】

また、前記第１部材の内径部に凹部を備え、前記回路基板は前記凹部に配置され、前記ポッティング材は前記凹部に入り込んでいる構成を採用できる（構成６）。

【0019】

上記の構成１に対して、構成２，３，４，５（５’を含む），６から選択される単一の又は複数の構成を付加した態様を採用できる。また、これらの各態様からなる軸受装置を用い、前記主軸を軸回り回転させるモータを備えているスピンドル装置を採用できる。

【発明の効果】

【0020】

この発明は、センサ等の電子部品を搭載した軸受装置において、その電子部品の性能を安定して発揮できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】この発明の第１の実施形態を示す縦断面図（図３のＡ－Ａ断面図）

【図2】同実施形態を示す縦断面図（図３のＢ－Ｂ断面図）

【図3】同実施形態の側面図

【図4】同実施形態の外輪間座の分解斜視図

【図5】この発明の第２の実施形態を示す縦断面図（第１の実施形態を示す図３のＡ－Ａ断面図に相当）

【図6】同実施形態を示す縦断面図（第１の実施形態を示す図３のＢ－Ｂ断面図に相当）

【図7】同実施形態の外輪間座の分解斜視図

【図8A】この発明の第３の実施形態の外輪間座を示す分解斜視図

【図8B】同実施形態の外輪間座の一部切断斜視図

【図9A】この発明の第４の実施形態の外輪間座を示す分解斜視図

【図9B】同実施形態の外輪間座の一部切断斜視図

【発明を実施するための形態】

【0022】

この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２は、この発明の実施形態のスピンドル装置１の概略構成を示している。

【0023】

（第１の実施形態）
図１に示すように、スピンドル装置１が備える主軸４の軸方向に沿って一端側（図中右側）にはビルトインモータ４０が組み込まれ、他端側（図中左側）には図示しないエンドミル等の切削工具が接続される。ビルトインモータ４０を採用すると、主軸４にロータの機能を持たせることにより、装置の小型化が可能である。なお、ビルトインモータ方式の装置では、高速回転時の振動が抑制される反面、モータの発熱が主軸４に伝わりやすいため、主軸４の冷却対策が重要である。以下、ビルトインモータ４０を単にモータ４０と称する。

【0024】

スピンドル装置１は、円筒状を成す外筒２内の他端寄りに、軸方向に沿って並列する対の軸受５ａ，５ｂと、その対の軸受５ａ，５ｂの間に配置される間座６を備えている。また、外筒２内の一端寄りには、モータ４０と、モータ４０よりも一端側に配置される軸受１６とを備えている。主軸４は、外筒２の内径部に設けられたハウジング３に、対の軸受５ａ，５ｂによって回転自在に支持されている。ハウジング３は、外筒２内に圧入固定されている。以下、対の軸受５ａ，５ｂのうち、他端側の軸受５ａを第１軸受５ａ、一端側の軸受５ｂを第２軸受５ｂと称し、また、モータ４０よりも一端側に配置される軸受１６を第３軸受１６と称する。

【0025】

図１及び図２に示すように、第１軸受５ａは、内輪５ｉａ及び外輪５ｇａと、その内輪５ｉａ及び外輪５ｇａの間に配置される複数の転動体Ｔａとを備えている。複数の転動体Ｔａは、環状の保持器Ｒｔａによって周方向に沿って保持されている。また、第２軸受５ｂも同様に、内輪５ｉｂ及び外輪５ｇｂと、その内輪５ｉｂ及び外輪５ｇｂの間に配置される複数の転動体Ｔｂとを備えている。間座６は、軸方向に沿って並列する内輪５ｉａ及び内輪５ｉｂとの間に配置される内輪間座６ｉと、軸方向に沿って並列する外輪５ｇａ及び外輪５ｇｂとの間に配置される外輪間座６ｇとを備えている。内輪間座６ｉは、内輪５ｉａ及び内輪５ｉｂの対向する端面間を突っ張るように配置され、外輪間座６ｇは、外輪５ｇａ及び外輪５ｇｂの対向する端面間を突っ張るように配置されている。第１軸受５ａの内輪５ｉａ及び第２軸受５ｂの内輪５ｉｂは、主軸４の外周に一体に回転するように固定されている。この実施形態では、内輪５ｉａ、内輪５ｉｂ及び内輪間座６ｉは、主軸４の外周に圧入固定（締まり嵌め）されている。

【0026】

第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂは、軸方向の力で予圧を付与することが可能な軸受である。 第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂとして、例えば、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、又はテーパころ軸受等の転がり軸受を用いることができる。この実施形態では、軸受装置５０としてアンギュラ玉軸受を用いている。第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂが背面組み合わせ（ＤＢ組み合わせ）で設置されている。背面組み合わせとは、軸心を含む縦断面において、転動体と内外輪との理論上の接触部間を結ぶ荷重の作用線同士が、転動体ＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ Ｃｉｒｃｌｅ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）よりも外径側で交差する方向に、対のアンギュラ玉軸受を配置した構造である。ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を負荷することができ、また、作用点距離が大きいので、モーメント荷重が作用する場合に有利である。

【0027】

この実施形態において、第３軸受１６は内輪１６ａ及び外輪１６ｂとの間に円筒ころ１６ｃを配置した円筒ころ軸受である。アンギュラ玉軸受である第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂによって、スピンドル装置１に作用するラジアル方向の荷重及びアキシアル方向の荷重が支持され、円筒ころ軸受である第３軸受１６によって、スピンドル装置１に作用するラジアル方向の荷重が支持される。なお、この実施形態では、第１軸受５ａ、第２軸受５ｂ及び第３軸受１６の３つの軸受で主軸４を支持する構造を例示して説明しているが、軸受の数は仕様に応じて適宜増減できる、例えば、２つ又は４つ以上の軸受で主軸４を支持する構造としてもよい。

【0028】

ハウジング３には冷却媒体流路Ｇが形成される。この実施形態では、冷却媒体流路Ｇは、ハウジング３と外筒２との間において、スピンドル装置１の軸回り方向に環状に複数列形成され、複数列のそれぞれの環状通路が潤滑油供給路に通じている。なお、冷却媒体流路Ｇは、軸方向に沿って螺旋状の形成されたものであってもよく、その形状は仕様に応じて種々の変更が可能である。また、冷却媒体流路Ｇは、ハウジング３の外周に形成された溝としてもよいし、外筒２の内周に形成された溝としてもよく、さらには、それらの内外の溝の組み合わせとしてもよい。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、第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂを冷却することができる。

【0029】

第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂとしてグリース潤滑の軸受を用いた場合には潤滑油供給路は不要であるが、例えば、エアオイル潤滑等（オイルエア潤滑、オイルアンドエア潤滑等）による潤滑が必要な場合には、潤滑油供給路として、外輪間座６ｇにノズル６ｘ及び供給路が設けられる。また、潤滑油供給路としてハウジング３にも供給路が設けられ、スピンドル装置１の外部から圧縮空気と潤滑油が供給される（ノズル６ｘ及び供給路は後述の図４等参照）。

【0030】

スピンドル装置１の組立時には、初めに主軸４に対して第１軸受５ａ、間座６、第２軸受５ｂ、補助間座９が順に挿入され、ナット１０を締めることによって初期予圧が与えられる。補助間座９は円筒状を成す部材であり、第２軸受５ｂの内輪５ｉｂの一端側の端面に当接している。主軸４に対して一端側から他端側に向かってナット１０を締め付けることにより、補助間座９を介して第２軸受５ｂの内輪５ｉｂの端面に力が作用し、内輪５ｉｂが内輪間座６ｉに向けて押される。この力は、内輪５ｉｂ、転動体Ｔｂ、外輪５ｇｂと伝わり、内輪５ｉｂ及び外輪５ｇｂの軌道面と転動体Ｔｂの間に予圧を与えるとともに、外輪５ｇｂから外輪間座６ｇにも伝わる。なお、ナット１０の内面及び主軸４の外面に形成されたねじ部については図示省略している。

【0031】

また、この力は、第１軸受５ａにおいて、外輪５ｇａ、転動体Ｔａ、内輪５ｉａへと伝わり、第１軸受５ａの内輪５ｉａ及び外輪５ｇａの軌道面と転動体Ｔａの間にも予圧を与える。第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂに付与される予圧は、例えば、外輪間座６ｇと内輪間座６ｉの幅の寸法差によって制限される移動量によって定まる。その後、第２軸受５ｂの外輪５ｇｂの一端側がハウジング３に設けた段差部３ａに当たるまで、第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂと一体の主軸４がハウジング３内に挿入される。最後に、他端側の前蓋１２によって、第１軸受５ａの外輪５ｇａを他端側から一端側へ押すことで、主軸４がハウジング３に固定される。

【0032】

また、単列の第３軸受１６について、図１に示すように、内輪１６ａは、主軸４の外周に嵌合した筒状部材１５と、その筒状部材１５の一端側に配置した環状の内輪押さえ１９により、軸方向に対して位置決めされている。内輪押さえ１９は、主軸４の外周に一端側から他端側へ向かってねじ込まれたナット２０により抜け止めされている。外筒２の一端側には環状の端部材１７が配置されている。端部材１７の一端には、その端部材１７よりも内径方向へ突出する位置決め部材１８が固定されている。また、端部材１７の他端には、その端部材１７よりも内径方向へ突出する位置決め部材２１が固定されている。外輪１６ｂは、軸方向両側から位置決め部材１８と位置決め部材２１とに挟まれている。内輪１６ａは、温度変化に伴う主軸４の軸方向への伸縮に応じて主軸４と一体的に移動して、端部材１７に対して相対移動する。なお、ナット２０の内面及び主軸４の外面に形成されたねじ部についても図示省略している。

【0033】

図１に示すように、外筒２の一端寄りにおいて、第２軸受５ｂと第３軸受１６との間に、空間部２２が形成されている。空間部２２は、主軸４と外筒２との間に形成され、その内部に、主軸４を駆動するモータ４０が配置されている。モータ４０は、ステータ１３及びロータ１４を備え、電力の供給により駆動力を発生させて、外筒２に対して主軸４を軸回り回転させる。ロータ１４は、主軸４の外周に嵌合した筒状部材１５に固定され、ステータ１３は外筒２の内周部に固定されている。主軸４と筒状部材１５、及び、外筒２とステータ１３との固定構造は、嵌合、圧入等の周知の手法でよい。なお、モータ４０を冷却するための冷却媒体流路は図示省略している。

【0034】

間座６を構成する部材のうち、内輪間座６ｉ及び外輪間座６ｇの一方は固定側間座であり、外筒２及びハウジング３に対して不動に固定されている。また、他方は一方に対して軸回り回転可能な回転側間座である。この実施形態では、内輪間座６ｉが回転側間座、外輪間座６ｇが固定側間座となっている。

【0035】

固定側間座である外輪間座６ｇは、軸受の半径方向に並列する円筒部を互いに有する第１部材Ａ及び第２部材Ｂを備えている。第１部材Ａの円筒部が外側に、第２部材Ｂの円筒部が内径側に位置して、その間に環状の空間が形成されている。この実施形態では、互いに別々に成形された第１部材Ａ（この実施形態では第１部材６ｇ１と称する）、及び、第２部材Ｂ（この実施形態では第２部材６ｇ２と称する）を組み合わせて、外輪間座６ｇが構成されている。第１部材６ｇ１及び第２部材６ｇ２は、第２部材６ｇ２に設けられたフランジ状の突出部６ｇ３によって連結されている。この実施形態では、突出部６ｇ３は第２部材６ｇ２の円筒部と一体に成形されているが、これを別部材で成形して接合してもよい。また、この実施形態では、突出部６ｇ３が第２部材６ｇ２に設けられているが、第２部材６ｇ２をストレート状の円筒部材とし、突出部６ｇ３が第２部材６ｇ２と接触するような形状で第１部材６ｇ１に設けられてもよい。

【0036】

なお、前述の潤滑材供給用のノズル６ｘは、例えば、外輪間座６ｇに設けることができ、第１部材６ｇ１又は第２部材６ｇ２に形成することができる。ノズル６ｘは、第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂの軸受空間に向けられているとよい。これにより、固定側間座である外輪間座６ｇに設けられたノズル６ｘから、潤滑油（実施形態ではエアオイル）が供給されるようになる。

【0037】

外輪間座６ｇを構成する第１部材６ｇ１及び第２部材６ｇ２には剛性が高い材料がよく、例えば、金属製又はセラミック製のとすることが好ましい。第１部材６ｇ１と第２部材６ｇ２を固定する手法として、嵌合固定が挙げられる。嵌合固定による固定構造として、例えば、第１部材６ｇ１と第２部材６ｇ２を圧入固定した構造、接着固定した構造、あるいは、これらの手法を併用した構造としてよい。また、第１部材６ｇ１及び第２部材６ｇ２の固定構造を、ビス又はピンで固定した構造としてもよい。

【0038】

この実施形態では、第２部材６ｇ２は、外径側へ突出するフランジ状の突出部６ｇ３を一体に備え、第１部材６ｇ１の軸方向端部は、突出部６ｇ３の内側端面に当接している。この当接箇所において、図４に示すように、突出部６ｇ３にはビス穴６ｑが設けられ、第１部材６ｇ１側にも対応するビス穴（図４に図示せず）が設けられている。このビス穴６ｑにねじ込まれたビス（ねじ）２５（図１参照）により、第１部材６ｇ１と第２部材６ｇ２は固定されている。なお、ビス２５に代えて、周知のピン等を用いて両者を固定してもよい。また両者の間に雄ねじ部と雌ねじ部を設けて、互いに螺合うることで固定してもよい。

【0039】

また、この実施形態では、第２部材６ｇｂの円筒部と突出部６ｇ３とで断面Ｌ字状を成す環状部材を構成しているが、突出部６ｇ３の軸方向位置を変更してもよい。例えば、突出部６ｇ３が第２部材６ｇ２の円筒部の軸方向反対側の端部に位置していてもよいし、突出部６ｇ３が第２部材６ｇ２の円筒部の軸方向中ほどに位置して断面Ｔ字状を成す構成としてもよい。なお、第１部材６ｇ１と第２部材６ｇ２との間に形成される空間は、後述の回路基板３０が配置される方位を含む一部方位にのみ設けられていてもよい。

【0040】

ここで、前述のスピンドル装置１の組立時に、第１軸受５ａ及び第２軸受５ｂ間に軸方向への予圧が付与される。この予圧は、外輪間座６ｇの第１部材６ｇ１、第２部材６ｇ２のうち、外輪５ｇａ，５ｇｂの端面間に位置する部材のみに作用する。この実施形態では、外輪５ｇａ，５ｇｂの端面間に位置する部材は、第１部材６ｇ１と第２部材６ｇ２の突出部６ｇ３であり、それ以外の部位には予圧が作用しないようになっている。すなわち、第１部材６ｇ１と第２部材６ｇ２の突出部６ｇ３には、主軸４（回転体）に印加された荷重を支持する機能が求められ、第２部材６ｇ２の円筒部にはこのような機能は求められない。第１部材６ｇ１及び第２部材６ｇ２の素材には、その全体に剛性の高い材料(金属、セラミック等)が使用されているので、上記のような予圧に対抗でき、また、回転時の荷重を支持するのに充分である。なお、第１部材６ｇ１及び第２部材６ｇ２の両方の素材を金属としてもよいし、両方の素材をセラミックとしてもよい。また、いずれか一方の素材を金属、他方をセラミックとしてもよい。ここで、第１部材６ｇ１と第２部材６ｇ２の両方の素材を金属とすることで、急激な熱変化による外輪間座６ｇの破損を防止することができる。

【0041】

第１部材６ｇ１の円筒部及び第２部材６ｇ２の円筒部で挟まれた空間に、電子機器を実装した回路基板３０が配置される。回路基板３０に実装される電子機器として、例えば、センサ、そのセンサの処理回路、電源(発電機、電池)、及び、通信デバイス（無線デバイス）等が挙げられる。これらの電子機器を板状のベース上に実装して回路基板（プリント基板）３０が構成されている。これらの回路基板３０により、軸受の状態や軸受が搭載されている周辺機器の状態を検出し、その取得した情報を外部に送信することができる。ここで、回路基板３０が通信デバイス（無線デバイス）を備えていれば、無線で外部へ情報を送信できる。

【0042】

回路基板３０に実装されるセンサとして、例えば、主軸４の回転状態を検知する加速度センサ、あるいは、主軸４周囲や第１軸受５ａ又は第２軸受５ｂ等の温度を検知する温度センサ、あるいは、振動を検知する振動センサ、あるいは、第１軸受５ａおよび第２軸受５ｂ等に加わる力を検知する荷重センサ、あるいは、第１軸受５ａおよび第２軸受５ｂ等に力が加わることで生じるひずみを検知するひずみセンサ、その他、第１軸受５ａ又は第２軸受５ｂの状態を監視する各種のセンサが挙げられる。また、処理回路として、それらのセンサ類の情報を、所定の目的に応じて処理する制御回路（フィルタ回路、ＡＤ変換回路など）が挙げられる。

【0043】

ここで、回路基板３０が備えるセンサとして、ひずみセンサを例示する。ひずみセンサを実装する回路基板３０は、外輪間座６ｇの内径部に設けられた金属製の凸状部６ｊのフラット面（平面部）に設けられ、外輪間座６ｇの変形を検出する。ここで、センサを備えた回路基板３０の周囲には、ひずみセンサに油が触れることを防止するための絶縁性のポッティング材（保護部材）２３が設けられる。図４では、理解がしやすいように、固化（硬化）した状態のポッティング材２３を、外輪間座６ｇから取り出した状態を図示しているが、ポッティング材２３は、未硬化の保護部材２３を外輪間座６ｇの内部に充填した後、その外輪間座６ｇを型枠として硬化させたものである。なお、絶縁性のポッティング材２３がセンサに直接接触すると、ポッティング材２３がセンサ出力に影響を及ぼす可能性がある。このため、センサとポッティング材２３とは非接触であることが望ましい。このため、センサの周囲に、センサとポッティング材２３とを隔てる蓋材２６を設けることが望ましい（図１参照）。

【0044】

このように、回路基板３０は、保護部材であるポッティング材２３に覆われた状態で第１部材６ｇ１及び第２部材６ｇ２で挟まれた空間に配置される。このため、回路基板３０に実装された電子部品の性能を安定して発揮できるようになる。また、電子機器へ通じる配線、コネクタ等もポッティング材２３で固定されるので、軸受の回転等に伴いこれらが回転部に接触して損傷することも防止できる。さらに、ポッティング材２３が、第１部材６ｇ１及び第２部材６ｇ２で挟まれた空間に充填されて回路基板３０を保護する形態としたので、ポッティング材２３を充填する作業性が向上する。

【0045】

なお、ポッティング材２３に防油機能を求める場合には、ポッティング材２３は外輪間座６ｇの第１部材６ｇ１の内径面と接触した状態で固化することが望ましい。また、ポッティング材２３は、センサや配線、あるいは配線の接続部に油が付着することも防止する。

【0046】

ポッティング材２３は、当初は液体又はゾル状の流動性がある状態であり、回路基板３０の周辺に配置したのちに固化（硬化）するものである。固化後のポッティング材２３は、モールド材のような比較的硬い素材でもよいし、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂等の比較的柔らかい素材もよい。

【0047】

この実施形態では、第２部材６ｇ２はフランジ状の突出部６ｇ３を備え、突出部６ｇ３と第１部材６ｇ１との当接箇所は、前述のようにビス２５で固定されているが、この当接部間から未硬化のポッティング材２３が漏れ出ないように、ＯリングＬ０が設けられている。ＯリングＬ０は、突出部６ｇ３に設けられた環状溝６ｖに入り込んで、突出部６ｇ３と第１部材６ｇ１との液密性を確保している。なお、このＯリングＬ０の代わりに、第１部材６ｇ１と第２部材６ｇ２の突出部６ｇ３との接触部における隅部（内部の空間側の奥まった隅部）を溶接してもよいし、その接触隅部にシーリング材を塗布してもよい。

【0048】

図４中の符号２４は、第２部材６ｇ２に設けられる突出ピン２４である。突出ピン２４は、第２部材６ｇ２の円筒部に設けられたピン穴６ｒに挿入されて、その円筒部から外径側へ突出することで、固化したポッティング材２３が位置ずれ、脱落することを防止する。図４中の中央に示す突出ピン２４は円筒部から内径側へ突出しているが、これを外径側へさらに押し込んで、突出ピン２４が円筒部から外径側へ突出した状態で使用する（図１参照）。

【0049】

また、図４中の符号６ｐは、第２部材６ｇ２にノズル６ｘを設けた場合に、外部からノズル６ｘに向かって潤滑油（実施形態ではエアオイル）を供給する供給路６ｐである。この供給路６ｐは、第２部材６ｇ２の円筒部から外径側へ向かって突出する内部材６ｓに開口する供給路６ｔに連通する。ノズル６ｘは、供給路６ｔから軸受側へ向かって引き出された供給路の開口で構成されている。また。図１及び図４に示す符号ＳＯ１，ＳＯ２は、供給路６ｐの開口の周囲に設けられ、潤滑油の漏れを防ぐＯリングＳＯ１，ＳＯ２である。この油漏れ防止の手段として、Oリング等に代えて液状ガスケットのようなシーリング材を用いてもよい。

【0050】

この発明の第２の実施形態を、図５～図７に示す。主たる構成は、第１の実施形態と同様であるので、その差異点である外輪間座６ｇの構成を中心に説明する。

【0051】

この実施形態では、第１部材６ｇ１の円筒部と第２部材６ｇ２の円筒部との間の空間を閉じる蓋６ｈを、突出部６ｇ３を設けた側の反対側の軸方向端部に設けたものである。これにより、回路基板３０が配置される第１部材６ｇ１及び第２部材６ｇ２で挟まれた空間は、蓋６ｈによって閉塞される。蓋６ｈは、図７に示すように、第１部材６ｇ１と第２部材６ｇ２との間の環状空間を閉じるように環状の板材で構成されていが、供給路６ｐを設けるための内部材６ｓの方位には蓋６ｈは不要であるので、内部材６ｓの方位を除く平面視Ｃ字状の部材となっている。

【0052】

蓋６ｈが設けられることで、第１部材６ｇ１の円筒部と第２部材６ｇ２の円筒部の間の空間に、油や異物が入ることをより確実に防止できる。また、未硬化のポッティング材２３が外部に漏れ出ることも防止できる。

【0053】

ここで、蓋６ｈは、第１部材６ｇ１及び第２部材６ｇ２の一方又は両方にビス又はピンで固定、あるいは、溶接固定、嵌合固定、螺合による固定とされる。蓋６ｈは、金属製でもよいし、樹脂製でもよい。また、蓋６ｈによって第１部材６ｇ１及び第２部材６ｇ２に挟まれた空間と外部の空間とが液密に隔てられて、油や異物の侵入の危惧がない場合には、ポッティング材２３の充填を省略することもできる。

【0054】

図８にこの発明の第３の実施形態を、図９にこの発明の第４の実施形態を示す。この第３の実施形態及び第４の実施形態も、回路基板３０が実装するセンサとして、ひずみセンサを例示する。

【0055】

第１の実施形態では、ひずみセンサを備える回路基板３０は、第１部材６ｇ１の円筒部の内径部に設けられた金属製の凸状部６ｊのフラット面（平面部）に設けられていたが、第３の実施形態では、回路基板３０は、第１部材６ｇ１の円筒部の内径部に設けられた凹部６ｗの底部の平面部に設けられ、外輪間座６ｇの変形を検出する。回路基板３０が凹部６ｗに配置されるとともに、ポッティング材２３が凹部６ｗに入り込むことで、回路基板３０を保護している。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

【0056】

また、第４の実施形態も同様に、回路基板３０は、第１部材６ｇ１の円筒部の内径部に設けられた凹部６ｗの底部の平面部に設けられ、外輪間座６ｇの変形を検出する。回路基板３０が凹部６ｗに配置されるとともに、ポッティング材２３が凹部６ｗに入り込むことで、回路基板３０を保護している。それ以外の構成は、蓋６ｈを備えた第２の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

【0057】

上記の各実施形態では、潤滑方法としてエアオイル潤滑を用いた軸受装置を例に、この発明の構成を説明したが、他の潤滑方式を備えた軸受装置にこの発明を適用してもよい。例えば、オイルミスト潤滑、ジェット潤滑等の潤滑方式を備えた軸受装置に対しても、この発明を適用できる。また、潤滑方式に限定されず、外部との無線通信機能を備えた各種の軸受装置にこの発明を適用できる。

【0058】

上記の各実施形態では、内輪間座６ｉが回転側間座、外輪間座６ｇが固定側間座となっていたが、これを逆にして、内輪間座６ｉが固定側間座、外輪間座６ｇが回転側間座となっている構成を採用することもできる。このとき、固定側間座である内輪間座６ｉは、半径方向に並列する第１部材Ａ及び第２部材Ｂを備えることとなる。

【0059】

上記の各実施形態では、モータ４０としてビルトインモータを採用したが、この実施形態には限定されず、ビルトインモータ以外の各種のモータを採用した装置においても、この発明を適用できる。

【0060】

さらに、上記の各実施形態では、軸受装置を用いて主軸４を軸回り回転自在に支持するとともに、その主軸４を軸回り回転させるモータ４０を備えたスピンドル装置１を例に、この発明を説明したが、この発明の軸受装置は、スピンドル装置１以外の他の工作機械、その他機器類においても適用することができる。

【0061】

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】

【0062】

１ スピンドル装置
４ 主軸
５ａ 第１軸受
５ｂ 第２軸受
５ｉａ，５ｉｂ 内輪
５ｇａ，５ｇｂ 外輪
６ 間座
６ｈ 蓋
６ｉ 内輪間座
６ｇ 外輪間座
６ｗ 凹部
２３ ポッティング材
３０ 回路基板
４０ モータ
Ｔａ，Ｔｂ 転動体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】