特許 7489763 軸受装置および工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-16

(45)【発行日】2024-05-24

(54)【発明の名称】軸受装置および工作機械

(51)【国際特許分類】

   F16C 41/00 20060101AFI20240517BHJP

   F16C 35/077 20060101ALI20240517BHJP

   F16C 37/00 20060101ALI20240517BHJP

   B23B 19/02 20060101ALI20240517BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20240517BHJP

   G01K 1/14 20210101ALI20240517BHJP

   G01K 17/08 20060101ALI20240517BHJP

【ＦＩ】

F16C41/00

F16C35/077

F16C37/00 B

B23B19/02 A

B23Q17/00 A

G01K1/14 M

G01K17/08

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019178948

(22)【出願日】2019-09-30

(65)【公開番号】P2021055744

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2022-09-13

(73)【特許権者】

【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

【審査官】松江川 宗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１８７４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３８４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８７４５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ １９／００－１９／５６，３３／３０－３３／６６，

３３／７２－３３／８２，３５／０７７，３７／００，

４１／００－４１／０４

Ｂ２３Ｂ １９／０２

Ｂ２３Ｑ １７／００

Ｇ０１Ｋ １／１４

Ｇ０１Ｋ １７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転体を支持するための軸受と、
熱流束を検出する熱流束センサと、
前記熱流束センサを支持する第１支持部と、
前記軸受を支持し、かつ前記第１支持部が固定された第２支持部と、
前記軸受と隣り合う固定間座と、
前記固定間座に取り付けられたハウジングを備え、
前記固定間座は、前記第１支持部および前記第２支持部を含み、
前記第１支持部は、前記第２支持部よりも高い熱伝導率を有し、
前記第１支持部は、前記ハウジングに接している、軸受装置。

【請求項2】

回転体を支持するための軸受と、
熱流束を検出する熱流束センサと、
前記熱流束センサを支持する第１支持部と、
前記軸受を支持し、かつ前記第１支持部が固定された第２支持部とを備え、
前記第１支持部は、前記第２支持部よりも高い熱伝導率を有し、
前記軸受と隣り合う固定間座と、
前記固定間座に取り付けられたハウジングと、
前記ハウジングに隣り合う前蓋とをさらに備え、
前記前蓋は、前記第１支持部および前記第２支持部を含む、軸受装置。

【請求項3】

前記軸受は、内輪および前記内輪と向かい合う外輪を含み、
前記第１支持部は、前記内輪と前記外輪との間に前記第２支持部から突出している突出部を有し、
前記熱流束センサは、前記突出部に支持されている、請求項１～２のいずれか１項に記載の軸受装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の前記軸受装置と、
前記回転体を回転させるモータとを備える、工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸受装置および工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械に用いられる軸受装置の温度は、軸受において焼損などの異常が発生すると正常の状態よりも上昇する。軸受装置の温度変化を検出することによって軸受装置の異常を検出する技術が知られている。

【0003】

例えば、特開２０１９－１３８４６４号公報（特許文献１）には、熱流束センサによって軸受装置の温度変化を検出することが可能な軸受装置が記載されている。この公報に記載された軸受装置においては、回転体が回転することにより軸受装置内の空気温度が変化する。熱流束センサの表面は、軸受装置内の空気温度を計測する。

【0004】

熱流束センサは、熱流束センサの表面の温度と裏面の温度との温度差によって、熱流束を計測する。熱流束センサの表面の温度と裏面の温度との温度差が大きくなるほど、この熱流束センサの出力が大きくなるため、熱流束センサの感度が向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－１３８４６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記公報に記載された軸受装置においては、熱流束センサの裏面は、非回転側に配置された内輪、外輪、または間座の温度を計測する。これらの温度は、軸受装置内の空気温度よりも低い。このため、これらの温度が低くなるほど、熱流束センサの表面の温度と裏面の温度との温度差が大きくなるため、熱流束センサの感度が向上する。

【0007】

しかしながら、上記公報に記載された軸受装置においては、熱流束センサの表面の温度と裏面の温度との温度差が不十分である。よって、熱流束センサの感度は不十分である。したがって、熱流束センサが軸受装置内の温度変化を検出する感度は不十分である。

【0008】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱流束センサが軸受装置内の温度変化を感度良く検出できる軸受装置および工作機械を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の軸受装置は、軸受と、熱流束センサと、第１支持部と、第２支持部とを備えている。軸受は、回転体を支持するためのものである。熱流束センサは、熱流束を検出する。第１支持部は、熱流束センサを支持する。第２支持部は、軸受を支持している。第２支持部には、第１支持部が固定されている。第１支持部は、第２支持部よりも高い熱伝導率を有している。

【0010】

好ましくは、軸受装置は、軸受と隣り合う固定間座をさらに備えている。固定間座は、第１支持部および第２支持部を含んでいる。

【0011】

好ましくは、軸受装置は、固定間座に取り付けられたハウジングをさらに備えている。ハウジングは、冷媒が流通可能な冷媒流路を含んでいる。ハウジングは、冷媒流路に流通する冷媒により冷却されるように構成されている。

【0012】

好ましくは、第１支持部は、ハウジングに接している。
好ましくは、軸受装置は、軸受と隣り合う固定間座と、固定間座に取り付けられたハウジングとをさらに備えている。固定間座は、第１支持部からなる。ハウジングは、第２支持部を含んでいる。

【0013】

好ましくは、軸受装置は、軸受と隣り合う固定間座と、固定間座に取り付けられたハウジングとをさらに備えている。ハウジングは、第１支持部および第２支持部を含んでいる。

【0014】

好ましくは、軸受装置は、軸受と隣り合う固定間座と、固定間座に取り付けられたハウジングと、ハウジングに隣り合う前蓋とをさらに備えている。前蓋は、第１支持部および第２支持部を含んでいる。

【0015】

好ましくは、軸受は、内輪および内輪と向かい合う外輪を含んでいる。第１支持部は、内輪と外輪との間に第２支持部から突出している突出部を有している。熱流束センサは、突出部に支持されている。

【0016】

好ましくは、工作装置は、上記の軸受装置と、回転体を回転させるモータとを備えている。

【発明の効果】

【0017】

以上説明したように、本発明によれば、熱流束センサが軸受装置内の温度変化を感度良く検出できる軸受装置および工作機械を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態１に係る軸受装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図2】図１のＩＩ領域の拡大図である。

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。

【図4】本発明の実施の形態１の第１の変形例に係る軸受装置における図２に対応する断面図である。

【図5】本発明の実施の形態１の第２の変形例に係る軸受装置における図２に対応する断面図である。

【図6】本発明の実施の形態２に係る軸受装置における図２に対応する断面図である。

【図7】本発明の実施の形態３に係る軸受装置における図２に対応する断面図である。

【図8】本発明の実施の形態４に係る軸受装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図9】本発明の実施の形態５に係る半導体装置における図２に対応する断面図である。

【図10】本発明の実施の形態６に係る工作機械の構成を概略的に示す断面図である。

【図11】比較例に係る軸受装置における図２に対応する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下では、同一または相当する部分に同一の符号を付すものとし、重複する説明は繰り返さない。

【0020】

［実施の形態１］
〈軸受装置１００の構成について〉
主に図１～図３を用いて、実施の形態１に係る軸受装置１００の構成を説明する。軸受装置１００は、軸受３と、熱流束センサ４と、固定間座５と、ハウジング６と、前蓋７と、回転体８と、回転間座９とを含んでいる。本実施の形態において、固定間座５は、第１支持部１および第２支持部２を含んでいる。

【0021】

図１に示されるように、回転体８は、中心軸ＣＬに沿って延在している。回転体８は、軸受３に支持されている。回転体８は、中心軸ＣＬを回転中心として、モータ３００（図１０参照）によって回転され得る。回転体８は、軸受３の内輪３１（図２参照）に挿入された状態で回転可能に支持されている。回転体８に、ネジ３６により接続部材３７が固定されている。

【0022】

軸受３は、回転体８を支持するためのものである。本実施の形態では、軸受装置１００は、２つの軸受３を含んでいる。軸受３は、例えば、アンギュラ玉軸受などの転がり軸受３である。図２に示されるように、軸受３は、内輪３１、外輪３２、保持器３３および転動体３４を含んでいる。内輪３１は、回転体８を支持している。内輪３１および外輪３２の間に、転動体３４が配置されている。内輪３１および外輪３２は転動体３４に摺動可能に構成されている。外輪３２は、ハウジング６に固定されている。

【0023】

本実施の形態において、外輪３２は、回転体８が回転している際にも回転しないように、ハウジング６に固定されている。回転体８の延在方向において内輪３１の外側にカラー３８および内輪押さえ３５が配置されている。内輪３１は、カラー３８と回転間座９によって挟み込まれている。内輪押さえ３５が締め付けられることで、カラー３８を介して内輪３１に応力が加えられることにより、内輪３１が回転体８に固定されている。

【0024】

内輪３１は、回転輪および非回転輪のいずれか一方である。外輪３２は、回転輪および非回転輪のいずれか他方である。本実施の形態において、内輪３１は、回転輪である。本実施の形態において、外輪３２は、非回転輪である。なお、内輪３１が非回転輪であり、かつ外輪３２が回転輪であってもよい。

【0025】

転動体３４は、例えば、複数の玉を含んでいる。保持器３３は、転動体３４を保持している。保持器３３は、転動体３４の複数の玉の各々の間に配置された部分を有している。

【0026】

図１には軸受３は２つ示されているが、軸受３の個数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

【0027】

図２に示されるように、第１支持部１は、熱流束センサ４を支持している。第１支持部１には、熱流束センサ４の裏面部４１が固定されている。第１支持部１は、圧入、接着またはねじ止めなどによって第２支持部２に固定されている。第１支持部１は、回転間座９と間隔をあけて向かい合っている。図３に示されるように、第１支持部１は、回転体８の中心軸ＣＬを取り囲んでいる。図３に示されるように、第１支持部１は、熱流束センサ４の配線部材４３が挿入可能に構成されている。第１支持部１の形状は、例えば、環形状であってもよいし、Ｃ字形状であってもよい。図１には複数の第１支持部１を含んでいる軸受装置１００が示されているが、図４に示されるように、軸受装置１００は単一の第１支持部１を含んでいてもよい。

【0028】

第１支持部１は、第２支持部２よりも高い熱伝導率を有している。第１支持部１の材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）などである。第１支持部１の材料は、第２支持部２よりも高い熱伝導率を有している材料であれば、適宜に決められてもよい。

【0029】

図２に示されるように、第２支持部２は、軸受３を支持している。第２支持部２には、第１支持部１が固定されている。第２支持部２の材料は、例えば、鉄（Ｆｅ）または鋼などである。第２支持部２の材料は、第１支持部１よりも低い熱伝導率を有している材料であれば、適宜に決められてもよい。

【0030】

図２に示されるように、固定間座５は、軸受３と隣り合っている。本実施の形態においては、固定間座５は、外輪３２と隣り合っている外輪間座である。固定間座５は、２つの軸受３の外輪３２の間に挟み込まれている。固定間座５は、回転間座９と間隔をあけて向かい合っている。回転間座９は、内輪３１と隣り合っている。回転間座９は、２つの内輪３１の間に挟み込まれている。

【0031】

図２に示されるように、ハウジング６と回転体８との間には、内部空間３０が形成されている。内部空間３０は、空気によって満たされている。内部空間３０は、第１空間３０１および第２空間３０２を含んでいる。第１空間３０１は、内輪３１と外輪３２との間に形成されている。第２空間３０２は、固定間座５と回転間座９との間に形成されている。第２空間３０２は、第１空間３０１と連続的に形成されている。第１空間３０１に配置されている内輪３１および外輪３２は、後述するように発熱する。このため、第１空間３０１の空気の温度は、第２空間３０２の空気の温度よりも高い。

【0032】

図１に示されるように、ハウジング６は、固定間座５に取り付けられている。ハウジング６は、軸受３を挿入可能に構成されている。ハウジング６の形状は、例えば、中空の筒形状である。ハウジング６は、冷媒６２が流通可能な冷媒流路６１を含んでいる。ハウジング６は、冷媒流路６１に流通する冷媒６２により冷却されるように構成されている。

【0033】

図１に示されるように、冷媒流路６１は、回転体８の中心軸ＣＬを囲んでいる。冷媒６２は、例えば、水である。冷媒６２は、液体であってもよいし、気体であってもよい。具体的には、冷媒６２は、例えば、オイル、または空気などである。

【0034】

図１に示されるように、ハウジング６は、本体部６３と、ジャケット外筒６４と、Ｏリング６５を含んでいる。本体部６３は、軸受３および固定間座５に取り付けられている。ジャケット外筒６４は、本体部６３に取り付けられている。冷媒流路６１は、軸受装置１００を冷却するための冷媒を流す流路である。冷媒流路６１の両端には、Ｏリング６５が嵌入されている。Ｏリング６５がジャケット外筒６４とハウジング６との間の隙間を密封することで、冷媒６２が冷媒流路６１から漏洩することが抑制される。ハウジング６が冷媒流路６１を流れる冷媒６２によって冷却されるため、固定間座５が冷却される。よって、第１支持部１および熱流束センサ４が冷却される。

【0035】

〈熱流束センサ４の構成について〉
図２に示されるように、熱流束センサ４は、熱流束Ｑを検出する。熱流束センサ４は、第１支持部１に配置されている。熱流束センサ４は、裏面部４１と、裏面部４１と対向する表面部４２とを有している。熱流束センサ４の裏面部４１は、第１支持部１の表面に接着剤等によって固定されている。熱流束センサ４の表面部４２は、内部空間３０に配置されている。熱流束センサ４の裏面部４１は、第１支持部１の表面温度を計測する。熱流束センサ４の表面部４２は、内部空間３０の空気の温度を計測する。図３に示されるように、熱流束センサ４は、配線部材４３に接続されている。配線部材４３は、図示されない外部機器または内部機器に接続されている。

【0036】

図５に示されるように、熱流束センサ４は軸受３に向かう方向に配置されていてもよい。具体的には、熱流束センサ４は、内輪３１または外輪３２と転動体３４との摺動部に向けて配置されていてもよい。望ましくは、熱流束センサ４は、軸受装置１００の発熱部と近づくように配置されている。

【0037】

図２に示されるように、熱流束センサ４は、裏面部４１の温度と表面部４２の温度との温度差を用いることで、熱流束センサ４の裏面部４１と表面部４２とを通過する熱流束Ｑを計測している。具体的には、熱流束センサ４は、熱流束センサ４の裏面部４１の温度と表面部４２の温度との温度差をゼーベック効果によって出力電圧に変換することによって、熱流束Ｑを計測する。

【0038】

２点間を通る熱流束は、２点間の温度差によって生じている。熱流束は、温度が高い方から温度が低い方へと向かって流れている。このため、熱流束センサ４を通る熱流束Ｑの大きさは、熱流束センサ４の裏面部４１と表面部４２との温度差が大きくなるにつれて、大きくなる。よって、熱流束センサ４の裏面部４１と表面部４２との温度差が大きくなるにつれて、熱流束センサ４が熱流束Ｑを検出する感度が高くなる。熱流束センサ４が熱流束Ｑを検出する感度が高くなることによって、軸受装置１００の温度変化が検出される感度が高くなる。

【0039】

したがって、熱流束センサ４の表面部４２および裏面部４１の一方が最も冷却されない部位（発熱部位）と近づくように配置され、かつ熱流束センサ４の表面部４２および裏面部４１の他方が最も冷却される部位と近づくように配置されることが望ましい。これにより、熱流束センサ４の裏面部４１と表面部４２との温度差が大きくなるため、熱流束センサ４を通る熱流束Ｑが大きくなり、熱流束センサ４の感度が高くなる。本実施の形態においては、熱流束センサ４の表面部４２が発熱部位に近づくように配置され、かつ裏面部４１が最も冷却される部位に近づくように配置されている。

【0040】

図１に示されるように、軸受装置１００は、複数の熱流束センサ４を含んでいてもよい。複数の熱流束センサ４は、図示しない制御部に接続されている。複数の熱流束センサ４が計測した熱流束Ｑまたは熱流束Ｑの変化率の各々の差は、図示しない制御部によって算出される。これにより、軸受装置１００での異常な変化の有無が判定される。例えば、複数の熱流束センサ４が計測した熱流束Ｑまたは熱流束Ｑの変化率の各々の差が、予め設定された閾値と比較されることで、軸受装置１００での異常な変化の有無が判定されてもよい。

【0041】

図３には中心軸（図１参照）を中心とする円周上に設けられた１つの熱流束センサ４が示されているが、同一円周上に複数の熱流束センサ４が設けられていてもよい。

【0042】

〈軸受装置１００における温度および熱流束Ｑの変化について〉
次に、図２を用いて、実施の形態１に係る軸受装置１００における温度および熱流束Ｑの変化について説明する。

【0043】

軸受装置１００の温度は、正常状態における運転において、上昇する。具体的には、内輪３１および外輪３２の軌道面と転動体３４との摩擦によって、内輪３１および外輪３２の表面温度が上昇する。また、モータ３００（図１０参照）において発生した熱によって、軸受装置１００の全体の温度が上昇する。これらによって、特に、内部空間３０の空気の温度は、上昇する。内輪３１および外輪３２が配置されている第１空間３０１の空気の温度は、第２空間３０２よりも上昇する。

【0044】

軸受装置１００の温度は、正常状態から逸脱した状態（異常の状態）における運転においても、上昇する。異常状態における軸受装置１００の温度上昇は、正常状態における軸受装置１００の温度上昇よりも大きい。具体的には、異常の状態における軸受装置１００の内部空間３０の空気の温度上昇は、正常状態における軸受装置１００の内部空間３０の空気の温度上昇よりも大きい。

【0045】

例えば、異常状態において内輪３１および外輪３２への予圧が上昇することで、転動体３４と内輪３１との接触面圧または転動体３４と外輪３２との接触面圧が増加する。これにより、転動体３４と内輪３１または外輪３２の軌道面との摩擦が正常状態よりも大きくなる。よって、異常状態において、軸受装置１００の温度上昇は、正常状態よりも大きくなる。

【0046】

正常状態および異常状態のいずれにおいても、外輪３２および固定間座５は、ハウジング６によって冷却されている。このため、外輪３２および固定間座５の表面温度の上昇率は、内部空間３０の空気温度の上昇率よりも低い。外輪３２および固定間座５の表面温度は、内部空間３０の空気温度および内輪３１の表面温度よりも低い。なお、内輪３１は回転体８と接しているため、外輪３２よりも冷却されない。

【0047】

正常状態および異常状態のいずれにおいても、内部空間３０の空気の熱容量は、回転体８、軸受３、第１支持部１および第２支持部２の熱容量よりも小さい。このため、内部空間３０の空気温度は、第１支持部１の表面温度よりも変化しやすい。具体的には、内部空間３０の空気温度は、第１支持部１の表面温度よりも上昇している。よって、第１支持部１と内部空間３０の空気との間には、温度差が生じている。したがって、図２に示されるように、内部空間３０から第１支持部１に向かう方向に熱流束Ｑが発生している。

【0048】

異常状態における内部空間３０の空気温度は、正常状態における内部空間３０の空気温度よりも高い。このため、異常状態における内部空間３０の空気温度と第１支持部１の表面温度と温度差は、正常状態における内部空間３０の空気温度と第１支持部１の表面温度との間の温度差よりも大きい。よって、異常状態における熱流束Ｑは、正常状態における熱流束Ｑよりも大きい。

【0049】

熱流束センサ４は、熱流束Ｑを検出することで、熱流束Ｑの変化、または熱流束Ｑの単位時間あたりの変化率を計測している。熱流束Ｑの変化、または熱流束Ｑの単位時間あたりの変化率について、正常状態から逸脱する変化（異常な変化）がみられた場合に、軸受装置１００に異常が発生したと判断される。

【0050】

〈第１支持部１および第２支持部２の温度および熱流束Ｑの変化について〉
次に、図２および図１１を用いて、実施の形態１に係る軸受装置１００の第１支持部１および第２支持部２における温度および熱流束Ｑの変化について説明する。

【0051】

図１１は、比較例に係る軸受装置１００における図２に対応する断面図である。比較例に係る軸受装置１００は、第１支持部１を含んでいない。このため、比較例に係る軸受装置１００の熱流束センサ４の裏面部４１は、本実施の形態に係る熱流束センサ４が接している部材よりも低い熱伝導率を有する部材と接している。

【0052】

一方で、本実施の形態に係る軸受装置１００においては、図２に示されるように、熱流束センサ４の裏面部４１が第２支持部２よりも高い熱伝導率を有する第１支持部１に固定されている。このため、熱流束センサ４は、第２支持部２に固定されている場合よりも、軸受３の温度の変化を早く検出する。また、第１支持部１および第２支持部２がハウジング６によって冷却されるため、熱流束センサ４は、第２支持部２に固定されている場合よりも早く冷却される。このため、熱流束センサ４の裏面部４１は、第２支持部２に固定されている場合よりも早く冷却される。

【0053】

したがって、熱流束センサ４の裏面部４１と表面部４２との温度差は、比較例における温度差よりも、大きくなる。よって、熱流束Ｑは、比較例における熱流束Ｑよりも大きくなる。

【0054】

〈作用効果について〉
本実施の形態に係る軸受装置１００によれば、図２に示されるように、熱流束センサ４は、第２支持部２よりも高い熱伝導率を有している第１支持部１に支持されているため、第２支持部２に支持されている場合よりも冷却される。このため、第１支持部１に固定されている熱流束センサ４の裏面部４１と内部空間３０に配置された熱流束センサ４の表面部４２との温度差は、比較例における温度差よりも、大きくなりやすい。よって、熱流束Ｑは、比較例における熱流束Ｑよりも大きくなりやすい。したがって、熱流束センサ４が熱流束Ｑを検出しやすいため、軸受装置１００内の温度変化を感度良く検出できる。

【0055】

図１に示されるように、固定間座５は、第１支持部１および第２支持部２を含んでいる。このため、固定間座５に第１支持部１および第２支持部２を設けることが可能となる。したがって、固定間座５の第１支持部１に支持された熱流束センサ４の裏面部４１と表面部４２との温度差を大きくすることが可能となる。

【0056】

図１に示されるように、ハウジング６が固定間座５に取り付けられており、かつ冷媒流路６１に流通する冷媒６２により冷却されるように構成されている。このため、ハウジング６によって固定間座５が冷却される。これにより、図２に示されるように、固定間座５の第１支持部１に支持されている熱流束センサ４の裏面部４１が冷却される。このため、熱流束センサ４の裏面部４１と、内部空間３０の空気温度を計測している熱流束センサ４の表面部４２との温度差が大きくなる。よって、熱流束センサ４が検出する熱流束Ｑが大きくなる。したがって、熱流束センサ４の感度を高めることができる。

【0057】

図５に示されるように、熱流束センサ４が軸受３に向かう方向に配置されているため、熱流束センサ４は、軸受３の温度変化を感度良く検出できる。

【0058】

図１に示されるように、ハウジング６が冷却されるため、ハウジング６によって軸受３が冷却される。これにより、軸受３の温度を低くすることができるため、軸受３の内輪３１および外輪３２の焼付きを抑制することができる。

【0059】

固定間座５の熱容量は、相対的に大きい。このため、軸受３の表面温度が上昇してから固定間座５の第１支持部１の表面温度が上昇するまでには、時間がかかる。一方で、内部空間３０の空気の熱容量は、相対的に小さい。このため、軸受３の表面温度が上昇してから内部空間３０の空気温度が上昇するまでの時間は、第１支持部１の表面温度が上昇するまでの時間よりも短い。すなわち、内部空間３０の空気温度は、第１支持部１の表面温度よりも鋭敏に変化している。よって、第１支持部１の表面温度と内部空間３０の空気温度との温度差によって生じる熱流束Ｑは、鋭敏に変化している。

【0060】

仮に、第１支持部１の表面温度のみが温度センサによって計測される場合、軸受３の温度上昇が発生してから第１支持部１の温度上昇が検出されるまでに時間がかかる。このため、温度センサが用いられる場合には、例えば、軸受３の温度上昇が検出された時点で、既に軸受３の内輪３１または外輪３２に焼付きが発生している可能性がある。

【0061】

本実施の形態においては、熱流束センサ４が第１支持部１の表面温度と内部空間３０の空気温度との温度差を用いて熱流束Ｑを検出することによって、軸受３の温度変化が検出されているため、温度センサが用いられる場合よりも鋭敏に軸受３の温度変化が検出され得る。

【0062】

［実施の形態２］
次に、図６を用いて、実施の形態２に係る軸受装置１００の構成を説明する。実施の形態２は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

【0063】

本実施の形態において、第１支持部１は、ハウジング６に接している。第１支持部１は、ハウジング６と熱的に接続されている。熱流束センサ４は、第１支持部１を挟み込んでハウジング６と熱的に接続されている。ハウジング６が冷却されることにより、第１支持部１が冷却されるため、熱流束センサ４の裏面部４１が冷却される。第２支持部２は、固定間座５の中央を貫通するように配置されている。第１支持部１は、第２支持部２の周囲を囲むように配置されている。

【0064】

〈作用効果について〉
本実施の形態に係る軸受装置１００によれば、第１支持部１はハウジング６に支持されているため、ハウジング６によって第１支持部１が直接的に冷却される。よって、第１支持部１に支持された熱流束センサ４の裏面部４１は、第１支持部１がハウジング６に接していない場合よりも早く冷却され得る。また、熱流束センサ４の裏面部４１と表面部４２との温度差は、第１支持部１がハウジング６に接していない場合よりも大きくなり得る。したがって、熱流束センサ４が温度変化を検出する感度を高くできる。

【0065】

［実施の形態３］
次に、図７を用いて、実施の形態３に係る軸受装置１００の構成を説明する。実施の形態３は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

【0066】

図７に示されるように、本実施の形態において、固定間座５は、第１支持部１からなる。つまり、固定間座５の全体が第１支持部１を構成している。ハウジング６は、第２支持部２を含んでいる。

【0067】

固定間座５は、ハウジング６に支持されている。このため、第１支持部１は、ハウジング６の冷媒流路６１（図１参照）によって冷却される。固定間座５は、ハウジング６よりも高い熱伝導率を有している材料によって形成されている。例えば、固定間座５がアルミニウム（Ａｌ）によって形成され、ハウジング６の本体部６３（図１参照）が鉄（Ｆｅ）などによって形成されていてもよい。

【0068】

〈作用効果について〉
図７に示されるように、本実施の形態に係る軸受装置１００によれば、固定間座５が第１支持部１からなり、ハウジング６が第２支持部２を含んでいる。したがって、ハウジング６の冷媒流路６１（図１参照）によって第１支持部１のみが冷却されるため、熱流束センサ４は固定間座５が第１支持部１のみからならない場合よりも効率良く冷却され得る。このため、熱流束センサ４の裏面部４１の温度が効率良く低くされ得るため、熱流束センサ４の裏面部４１と表面部４２との温度差が効率良く大きくされ得る。よって、熱流束センサ４が温度変化を検出する感度を高くできる。

【0069】

固定間座５が第１支持部１からなるため、固定間座５を単一の材料によって形成することができる。このため、固定間座５の製造コストを減少させることができる。

【0070】

［実施の形態４］
次に、図８を用いて、実施の形態４に係る軸受装置１００の構成を説明する。実施の形態４は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

【0071】

図８に示されるように、本実施の形態において、ハウジング６は、第１支持部１および第２支持部２を含んでいる。具体的には、第１支持部１は、ハウジング６の本体部６３に配置されている。第１支持部１がハウジング６の開口部の近傍に配置されているため、熱流束センサ４がハウジング６の開口部の近傍に配置されている。また、第１支持部１が軸受３の近傍に配置されているため、熱流束センサ４が軸受３の近傍に配置されている。

【0072】

図８に示されるように、本実施の形態において、前蓋７は、第１支持部１および第２支持部２を含んでいる。前蓋７はハウジング６に隣り合うように配置されている。前蓋７は、ハウジング６に対して着脱可能に構成されている。前蓋７は、ハウジング６の開口部に配置されている。前蓋７は、ハウジング６の開口部の一部を封止するように構成されている。前蓋７は、外輪３２（図２参照）と接している。前蓋７は、ハウジング６および固定間座５とともに外輪３２（図２参照）を挟み込むことで、外輪３２（図２参照）を固定している。

【0073】

〈作用効果について〉
図８に示されるように、本実施の形態に係る軸受装置１００によれば、ハウジング６は、第１支持部１および第２支持部２を含んでいる。このため、ハウジング６に第１支持部１および第２支持部２を設けることが可能となる。したがって、ハウジング６の第１支持部１に支持された熱流束センサ４の裏面部４１と表面部４２との温度差を大きくすることが可能となる。

【0074】

前蓋７は、第１支持部１および第２支持部２を含んでいる。このため、前蓋７に第１支持部１および第２支持部２を設けることが可能となる。したがって、前蓋７の第１支持部１に支持された熱流束センサ４の裏面部４１と表面部４２との温度差を大きくすることが可能となる。

【0075】

熱流束センサ４がハウジング６の開口部の近傍に配置されているため、熱流束センサ４へのアクセスが容易になる。このため、熱流束センサ４のメンテナンスが容易になる。

【0076】

前蓋７がハウジング６に対して着脱可能に構成されていることにより、熱流束センサ４もハウジング６に対して着脱可能に構成されているため、熱流束センサ４の取り回しが容易になる。このため、特に熱流束センサ４の配線部材４３（図３参照）の取り回しが容易になる。

【0077】

熱流束センサ４を含んでいない既存の軸受装置１００の前蓋７を本実施の形態の前蓋７と交換することによって、既存の軸受装置１００に本実施の形態の前蓋７に配置された熱流束センサ４を設けることができる。また、前蓋７は容易に交換され得るため、既存の軸受装置１００に本実施の形態の前蓋７に配置された熱流束センサ４を設けることが容易である。

【0078】

［実施の形態５］
次に、図９を用いて、実施の形態５に係る軸受装置１００の構成を説明する。実施の形態５は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

【0079】

図９に示されるように、第１支持部１は、突出部１１を有している。突出部１１は、内輪３１と外輪３２との間に第２支持部２から突出している。熱流束センサ４は、突出部１１に支持されている。

【0080】

図９に示されるように、突出部１１および熱流束センサ４は、内輪３１と外輪３２との間に入り込んでいる。突出部１１および熱流束センサ４は、内部空間３０の第１空間３０１に入り込んでいる。熱流束センサ４は、内輪３１または外輪３２のいずれか一方と向かい合っている。本実施の形態では、熱流束センサ４は、内輪３１と向かい合っている。熱流束センサ４の表面部４２は、内輪３１または外輪３２の発熱部に近接している。発熱部は、具体的には、内輪３１または外輪３２の軌道面である。熱流束センサ４の表面部４２は、具体的には、内輪３１または外輪３２の軌道面に近接している。本実施の形態では、熱流束センサ４の表面部４２は、内輪３１の軌道面に近接している。

【0081】

内輪３１または外輪３２の発熱部が配置されている第１空間３０１の空気温度は、内輪３１または外輪３２の発熱部から離れた第２空間３０２の空気温度よりも高い。軸受３の温度が変化した場合に、第１空間３０１の空気温度は、第２空間３０２の空気温度よりも早く変化する。熱流束センサ４は、第１空間３０１の空気温度を計測している。

【0082】

〈作用効果について〉
本実施の形態に係る軸受装置１００によれば、熱流束センサ４は突出部１１に支持されている。このため、熱流束センサ４の表面部４２が内輪３１または外輪３２の発熱部に近接できる。このため、熱流束センサ４は、内輪３１または外輪３２の発熱部が配置されている第１空間３０１の空気温度を計測できる。よって、軸受装置１００内の温度変化をいち早く検出することができる。

【0083】

［実施の形態６］
本実施の形態に係る工作機械２００は、上述した実施の形態１から実施の形態５のいずれかに係る軸受装置１００を用いることができる。図１０を用いて、実施の形態５に係る工作機械２００の構成を説明する。実施の形態６の軸受装置１００は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

【0084】

工作機械２００は、実施の形態１から実施の形態５のいずれかに係る軸受装置１００と、回転体８を回転させるモータ３００とを含んでいる。工作機械２００は、例えば、スピンドル装置である。回転体８は、例えば、主軸である。軸受装置１００は、モータ３００によって回転される回転体８を回転可能に支持している。

【0085】

〈作用効果について〉
本実施の形態に係る工作機械２００は、上記の軸受装置１００を含んでいる。このため、工作機械２００の運転中に熱流束センサ４が軸受装置１００内の温度変化を感度良く検出できる。これにより、軸受装置１００が焼付くことを抑制することができるため、工作機械２００が故障することを抑制することができる。

【0086】

上記の各実施の形態は適宜組み合わせることができる。
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】

【0087】

１ 第１支持部、２ 第２支持部、３ 軸受、４ 熱流束センサ、５ 固定間座、６ ハウジング、７ 前蓋、８ 回転体、１１ 突出部、３１ 内輪、３２ 外輪、６１ 冷媒流路、６２ 冷媒、１００ 軸受装置、２００ 工作機械、３００ モータ、Ｑ 熱流束。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】