CN112384778B - 轴承装置和机床的主轴装置 - Google Patents

Abstract

目的在于提供一种轴承装置和机床的主轴装置，在旋转构件由滚动轴承支撑的情况下，无需将测定部配置在旋转构件的附近，就能够非接触且高精度地测定旋转构件的轴向位移。轴承装置将旋转构件经由滚动轴承支撑于固定构件，具备位移测定部，位移测定部对在滚动轴承的周围形成于旋转构件与固定构件之间的被测定间隙供应压缩气体来测定旋转构件的轴向位移，被测定间隙是旋转构件与固定构件在轴向上相对而形成的。另外，在喷出压缩气体的喷嘴的单侧或两侧设置有回收压缩气体的气体回收槽。

Description

轴承装置和机床的主轴装置

技术领域

本发明涉及轴承装置和机床的主轴装置，更详细地说，涉及能检测由滚动轴承支撑的旋转轴的轴向位移并测定轴载荷的轴承装置和机床的主轴装置。

背景技术

关于机床的心轴(spindle)，想要控制切削载荷，实现加工的高速化、高精度化以及轴承的长寿命化的趋势在增长，而测定机床运转过程中的轴载荷作为对策之一，对其需求在增长。

迄今为止提出了很多这样的测定机床运转过程中的轴载荷的技术，其中，如专利文献1(特开2010-217167号公报)所记载的现有技术那样，不是直接测定轴载荷而是通过计测轴的轴向位移量再乘以轴承等的刚度值来算出轴载荷量的技术受到关注。

除了上述现有技术以外，能应用于旋转体的位移量测定的非接触式的位移传感器有激光位移传感器或电涡流位移传感器、静电电容型位移传感器等多种。

另外，在专利文献2(特许第3662741号公报)所记载的现有技术中记载有如下内容：测定由磁轴承和静压气体轴承以非接触形式支撑的静压磁复合轴承的转子位移来控制供应到磁轴承的线圈的电流。在此，转子位移的测定是用压力传感器来测定与静压气体轴承的直径方向的两侧相对的静压气体轴承面上的静压的压力差，根据该测定值来求出转子的径向位移。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2010-217167号公报

专利文献2：特许第3662741号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1所记载的现有技术中，在使用非接触式传感器来测定旋转轴的位移的情况下，需要将其配置在计测部附近，另外，附属于它的电路、配线也需要配置在计测部的附近，但存在许多问题，例如机床的内部结构的复杂性、加工过程中的切屑或切削水的附着所造成的损伤等。

另外，机床的心轴是相对于切削载荷而要求高刚度的部位。另外，由于切削载荷所引起的轴位移也是几μm的程度，因此，该轴位移的测定也要求高精度、高分辨率，所以成本会增大。

相对于此，在专利文献2所记载的现有技术中，虽然能够测定径向位移，但无法测定轴向位移，并且，在转子、旋转轴等旋转构件由滚动轴承支撑的情况下，无法应用该现有技术。

因此，本发明是着眼于上述的现有技术的问题而完成的，目的在于提供一种轴承装置和机床的主轴装置，在旋转构件由滚动轴承支撑的情况下，无需将测定部配置在旋转构件的附近，就能够非接触且高精度地测定旋转构件的轴向位移。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的一个方式的轴承装置将旋转构件经由滚动轴承支撑于固定构件，具备位移测定部，位移测定部对在滚动轴承的周围在轴向上形成于旋转构件与固定构件之间的被测定间隙供应压缩气体来测定旋转构件的轴向位移。另外，在喷出压缩气体的喷嘴的单侧或两侧设置有回收压缩气体的气体回收槽。

另外，本发明的一个方式的机床的主轴装置具备具有上述构成的轴承装置，通过该轴承装置来支撑主轴而使主轴作为旋转构件旋转自如，测定主轴所负载的轴向载荷。

发明效果

根据本发明的轴承装置的一个方式，在用滚动轴承支撑旋转构件的情况下，能够使用压缩气体来测定旋转构件的轴向位移，能够以简易的构成高精度地测定旋转构件的轴向位移。

另外，在本发明的机床的主轴装置中，由于是使用上述轴承装置来支撑主轴而使其旋转自如，因此，能够在切削时通过测定主轴的轴向位移来求出作用于主轴的轴向的载荷量。

附图说明

图1是示出本发明的机床的主轴装置的第1实施方式的截面图。

图2是示出图1的轴承装置的图，(a)是图1的局部放大截面图，(b)是图1的II-II线上的放大截面图。

图3是示出轴承装置的变形例的图，(a)是使压缩气体喷出喷嘴处于向上状态的情况下的放大截面图，(b)是使压缩气体喷出喷嘴处于向下状态的情况下的放大截面图，(c)是使压缩气体喷出喷嘴处于在半径方向线上右转的状态的情况下的放大俯视图。

图4是示出轴承装置的第2实施方式的截面图，(a)是轴向的放大截面图，(b)是轴垂直方向的放大截面图。

图5是示出轴承装置的第2实施方式的变形列的图，(a)是示出第1变形例的放大截面图，(b)是示出第2变形例的放大截面图。

图6是示出轴承装置的第2实施方式的第3变形例的放大截面图。

图7是示出轴承装置的第3实施方式的放大截面图。

图8是示出轴承装置的第3实施方式的第1变形例的放大截面图。

图9是示出轴承装置的第3实施方式的第2变形例的放大截面图。

图10是示出轴承装置的第3实施方式的第3变形例的系统图。

图11是示出轴承装置的第4实施方式的变形例的系统图。

图12是示出轴承装置的第5实施方式的系统图。

图13是示出轴承装置的第5实施方式的第1变形例的系统图。

图14是示出轴承装置的第6实施方式的系统图。

图15是示出轴承装置的第7实施方式的轴向的放大截面图。

图16是以与图15不同的相位来看的轴承装置的轴向的放大截面图。

图17是示出轴承装置的第7实施方式的第1变形例的轴向的放大截面图。

图18是示出轴承装置的第7实施方式的第2变形例的轴向的放大截面图。

图19是示出轴承装置的第8实施方式的轴向的放大截面图。

图20是以与图19不同的相位来看的轴承装置的轴向的放大截面图。

图21是示出轴承装置的第8实施方式的变形例的轴向的放大截面图。

图22是示出本发明的第1～第8实施方式的压力损失测定部的变形例的系统图。

图23是示出本发明的变形例的轴垂直方向截面图。

图24是示出应用了本发明的轴承装置的机床的旋转工作台装置的截面图。

具体实施方式

接下来，参照附图来说明本发明的一个实施方式。在以下的附图的记载中，对于相同或相似的部分标注相同或相似的附图标记。但是，应当注意，附图仅是示意性的，厚度与平面尺寸的关系、各层的厚度的比率等与实际不同。因此，具体的厚度、尺寸应当参考以下的说明来判断。另外，在附图彼此间当然也包括相互的尺寸关系或比率不同的部分。

另外，以下所示的实施方式例示出用于使本发明的技术构思具体化的装置、方法，本发明的技术构思并非将构成部件的材质、形状、结构、配置等限定为如下。本发明的技术构思能够在权利要求书记载的权利要求所规定的技术范围内加以各种变更。

第1实施方式

首先，根据图1、图2以及图3来说明本发明的机床的主轴装置的第1实施方式。

机床的主轴装置10是马达内置方式，作为旋转构件的中空状的旋转轴(心轴)21由构成轴承装置的前侧滚动轴承31和后侧滚动轴承41支撑于作为固定构件(静止构件)的壳体11并且旋转自如。旋转轴21由配置在前侧滚动轴承31和后侧滚动轴承41之间的驱动马达51驱动而旋转。

壳体11包括在前侧滚动轴承31与驱动马达51之间分成两部分的前侧圆柱部12和后侧圆柱部13。

前侧圆柱部12包括外径小的前侧的小外径部12a和外径比小外径部12a大的后侧的大外径部12b。这些小外径部12a和大外径部12b的内周面形成为相等的内径，但从小外径部12a的前端侧到后端侧形成有收纳前侧滚动轴承31的轴承收纳台阶部12c。

相反地，后侧圆柱部13由内径大的大内径部13a和内径比大内径部13a小的小内径部13b形成。

前侧滚动轴承31包括以成为背面组合的方式配置的大致同一尺寸的一对角接触球轴承31a和31b。这些角接触球轴承31a和31b具备：外圈33，其是静止侧轨道圈；内圈34，其是旋转侧轨道圈；以及多个滚珠35，其作为滚动体，带有接触角地配置在作为静止侧轨道的外圈轨道槽和作为旋转侧轨道的内圈轨道槽之间。也就是说，各轴承31a、31b具有：内圈34、外圈33、以及配置在内圈34与外圈33之间且能旋转的滚珠(滚动体)35。此外，各轴承31a、31b也可以具备保持滚动体的保持器。

各角接触球轴承31a和31b的外圈33隔着外圈侧间隔件36内嵌于形成在壳体11的前侧圆柱部12的轴承收纳台阶部12c，由被螺栓固定在壳体11的前侧圆柱部12的前侧轴承外圈按压件37固定。

另外，各角接触球轴承31a和31b的内圈34隔着内圈侧间隔件38外嵌于旋转轴21，由紧固于旋转轴21的螺母39固定于旋转轴21。角接触球轴承31a和31b由于螺母39而负载有定位置预压。因此，旋转轴21的轴向位置被前侧滚动轴承31定位。

后侧滚动轴承41是圆柱滚子轴承，具有：外圈42、内圈43以及作为滚动体的多个圆柱滚子44。后侧滚动轴承41的外圈42内嵌于壳体11的后侧圆柱部13的小内径部13b，由被螺栓紧固于小内径部13b的后侧轴承按压件45隔着外圈侧间隔件46固定于小内径部13b。后侧滚动轴承41的内圈43由被紧固于旋转轴21的另一螺母47隔着内圈侧间隔件48固定于旋转轴21。

驱动马达51包括：定子52，其内嵌于壳体11的后侧圆柱部13的大内径部13a；以及转子53，其外嵌于与定子52的内周侧隔着间隙相对的旋转轴21。

并且，在具有上述构成的机床的主轴装置10设置有测定施加到旋转轴21的轴向载荷的位移测定部60。位移测定部60将位移检测部61和压力损失测定部71设为1组，位移检测部61使用压缩气体来检测旋转轴21的轴向位移，压力损失测定部71对位移检测部61供应压缩气体，测定与外圈侧间隔件36和内圈侧间隔件38之间的间隙相应的压力损失。这些位移检测部61和压力损失测定部71的组在壳体11的圆周方向上至少具备1组。另外，位移测定部60具备运算处理部PU，运算处理部PU基于压力损失测定部71的测定结果，计算作用于旋转轴21的轴向载荷。

如图2的(a)和(b)所示，位移检测部61至少形成在壳体11的前侧圆柱部12的小外径部12a的圆周方向上的1个部位。

位移检测部61包含前侧滚动轴承31的外圈侧间隔件36和内圈侧间隔件38。即，外圈侧间隔件36具备：外周侧环形部36a，其与角接触球轴承31a和31b的外圈33的彼此相对的轴向端面接触；以及内周侧环形部36b，其比外周侧环形部36a的宽度窄。

在外周侧环形部36a，在轴向的中央部形成有从外侧向内侧凹陷的凹部36c。在内周侧环形部36b形成有与角接触球轴承31a的外圈33和内圈34之间相对的圆周槽36d。

内圈侧间隔件38包括：圆柱部38a，其嵌合于旋转轴21；以及环状突条38b，其截面为方形，在圆柱部38a的前端侧向外周侧突出并延长到外圈侧间隔件36的圆周槽36d内。

并且，如图2的(a)所示，在外圈侧间隔件36的形成圆周槽36d的左侧面与内圈侧间隔件38的环状突条38b的右侧面的轴向上的相对面形成有被测定间隙g。

另外，圆周槽36d的底面与环状突条38b的外周面的间隔也被设定为与被测定间隙g相同的间隙，同样地，外圈侧间隔件36的内周面与内圈侧间隔件38的圆柱部38a的外周面的间隔也被形成为与被测定间隙g相同的间隙。但是，外圈侧间隔件36与内圈侧间隔件38间的除被测定间隙g以外的间隙无需与被测定间隙g匹配，能够设为比被测定间隙g大的间隙。

并且，在外圈侧间隔件36，从凹部36c的底面到内周面侧形成有在径向上延长的气体通路36e，从气体通路36e的前端侧起在轴向上朝向被测定间隙g形成有在圆周槽36d的右侧面开口的压缩气体喷出喷嘴62。压缩气体从压缩气体喷出喷嘴62喷出到外圈侧间隔件36的圆周槽36d与内圈侧间隔件38的环状突条38b之间的被测定间隙g。

在此，假定为了提高加工效率而使机床的心轴高速旋转。因此，特别是由于在心轴旋转过程中，会在壳体11与旋转轴21之间产生温度差，在大多数情况下是旋转轴21的温度更高，因此，壳体11与旋转轴21之间的轴向的间隙量会减小几～几十μm的程度。由于因温度差而引起的轴向的相对伸长的中心会因轴承等的固定方法的不同而不同，因此，大小的方向每次都会变化。另外，由于因离心力的影响而导致的旋转轴21的轴向的收缩、或者因轴承(31a,31b)的预压方式的不同而导致的接触角变化，旋转轴21有时也会相对于壳体11在轴向上发生几～几十μm程度的相对位移。

另外，在机床心轴中，为了防止异物侵入心轴内部、滚动轴承31，外圈侧间隔件36与内圈侧间隔件38之间等的、形成在壳体11与旋转轴21之间的间隙最大也就是被设定为零点几mm的程度。

另外，在机床心轴中，为了防止异物等侵入心轴内部、轴承，有时会在壳体与旋转体之间形成轴向的间隙(节流部)，但在这种情况下，其大小最大也就是被设定为零点几mm的程度。

因此，虽然外圈侧间隔件36与内圈侧间隔件38之间的被测定间隙g在旋转轴21静止时被设定为0.05mm～0.5mm，但由于间隙量越小，压力损失相对于旋转轴21的轴向位移的变化量就越大，因此优选将被测定间隙g设定为0.05mm～0.2mm。

为了精确地测定运转中的外圈侧间隔件36与内圈侧间隔件38之间的被测定间隙g，希望使设置在位移检测部61的内圈侧间隔件38尽可能与旋转轴21同轴。

另一方面，在壳体11的小外径部12a，与气体通路36e同轴地形成有圆形的开口部63，开口部63从外周面到达外圈侧间隔件36的凹部36c，内径按两阶段缩小。如图1所示，形成于前侧圆柱部12的压缩气体供应通路64的一端在开口部63的后侧侧壁开口。压缩气体供应通路64的另一端与在形成于后侧圆柱部13的后端开口并在轴向上向前方延长而形成的压缩气体供应通路65连通。

另外，如图2的(a)和(b)所示，在开口部63内安装有气体连接部66，气体连接部66作为气体方向转换部，将从压缩气体供应通路64供应的压缩气体的方向从轴向转换为径向，并将其经由外圈侧间隔件36的气体通路36e供应到压缩气体喷出喷嘴62。

气体连接部66具有能内嵌于开口部63的形状、例如与开口部63的内周形状为同一形状的外周形状，在内部形成有气体通路66a和气体通路66b，气体通路66a与开口部63连通，气体通路66b的一端与气体通路66a连通，另一端与压缩气体喷出喷嘴62连通。在气体连接部66的侧壁与开口部63的内壁之间配置有O型环67，在气体连接部66的底面与凹部36c的底面之间也同样配置有O型环68，通过这些O型环67和68来防止压缩空气的泄漏。

另外，如图2的(a)和(b)所示，气体连接部66的外周面的阶梯部与开口部63的内周面的阶梯部接触，从而气体连接部66在径向上被定位。另外，气体连接部66的径向外侧的端面与被螺纹固定在小外径部12a的外周面的按压片69接触，防止了气体连接部66从开口部63脱出。此外，气体连接部66不限于用按压片69来防止脱出的情况，也能够在气体连接部66的外周面侧形成凸缘部并将该凸缘部进行螺纹固定，气体连接部66相对于壳体11的固定方法能够采取任意的固定方法。

如图1所示，在压力损失测定部71，例如4个气压的程度的压缩气体从压缩气体供应部80供应到向前侧滚动轴承31和后侧滚动轴承41供应润滑油的未图示的采用油气润滑、油雾润滑的润滑系统。压缩气体供应部80具备：压缩机81，其喷出压缩气体；润滑系统用的调节器82，其对从压缩机81喷出的压缩气体进行调压；以及压力损失测定用的调节器83，其与调节器82并联连接。

压力损失测定部71具备：节流部72，其插设在压缩气体的供应路径；以及差压传感器73，其检测节流部72的上游侧和下游侧的差压。此外，在第1实施方式中，不限于油气润滑、油雾润滑。例如也能应用于润滑脂润滑等。

节流部72插设在配管74中，配管74将调节器83与形成在壳体11中的压缩气体供应通路65的开口连结。节流部72的节流量设定为，使得在旋转轴21的旋转过程中旋转轴21的轴向位移为“0”时，由差压传感器73检测出的差压检测值成为预先设定的设定值。从而，节流部72的下游侧的压力会表示考虑了从节流部72到位移检测部61的配管长度和配管直径的流路阻力的、仅与旋转轴21的轴向位移相应的压力损失。

差压传感器73的低压侧连接到节流部72的下游侧的配管74，高压侧经由配管75连接到调节器83。在差压传感器73中，检测从调节器83供应的压缩空气压力与连接到位移检测部61的节流部72的下游侧压力、即位移检测部61中的与旋转轴21的轴向位移相应的压力损失之间的差压，将检测出的差压检测值作为模拟值或数字值输出。

运算处理部PU例如包括微型计算机等运算处理装置，从各压力损失测定部71的差压传感器73输出的差压检测值被输入其中。该差压检测值与作用于旋转轴21的轴向载荷成比例。因此，通过预先测定或者计算负载有定位置预压并构成前侧滚动轴承31的角接触球轴承31a和31b的轴承刚度(弹簧常数)，求出轴向载荷的大小与基于旋转轴21的位移量的差压检测值的关系并形成载荷算出用映射，将其事先存储在运算处理部PU的存储部，从而，能够通过基于差压检测值参照载荷算出用映射来求出作用于旋转轴21的轴向载荷的方向和大小。算出的轴向载荷的方向和大小输出到显示器DP并被显示。

此外，也能够通过求出载荷算出用映射的特征线的方程式来取代使用载荷算出用映射，并将差压传感器73的差压检测值代入到所求出的方程式中来算出轴向载荷量。

接下来，说明上述第1实施方式的动作。

首先，从压缩气体供应部80向压力损失测定部71供应压缩气体，如前所述，在使机床的主轴装置10的旋转轴21旋转的状态下，并且在旋转轴21所负载的轴向载荷为“0”的状态下，事先对压力损失测定部71的节流部72的节流量进行调整，使得由差压传感器73检测出的差压检测值成为预先设定的设定值。

然后，在主轴装置10的旋转轴21停止的状态下，启动压缩机81，从而，用调节器82对压缩气体进行调压，将设定压力的压缩气体供应给未图示的针对前侧滚动轴承31和后侧滚动轴承41的润滑油供应系统，开始对前侧滚动轴承31和后侧滚动轴承41供应润滑剂。

与此同时或在此前后，用调节器83对从压缩机81喷出的压缩气体进行调压，并将其供应到压力损失测定部71。

供应到压力损失测定部71的压缩气体经由节流部72输入到壳体11的压缩气体供应通路65。输入到压缩气体供应通路65的压缩气体从连结到压缩气体供应通路65的压缩气体供应通路64在气体连接部66中方向转换90度而从轴向变为径向，并经由气体通路36e供应到压缩气体喷出喷嘴62。

供应到压缩气体喷出喷嘴62的压缩气体被供应到外圈侧间隔件36的形成圆周槽36d的右侧面与内圈侧间隔件38的环状突条38b的右侧面之间的被测定间隙g。此时，当被测定间隙g的间隔即旋转轴21的轴向位移从“0”的状态变大时，被测定间隙g的间隔变小，压力损失与之相应地变小，相反地，当轴向位移变小时，被测定间隙g的间隔变大，压力损失与之相应地变大。在此，如上所述，由于心轴旋转过程中的壳体11与旋转轴21的温度差、离心力的影响，旋转轴21相对于壳体11在轴向上发生相对位移，从而导致被测定间隙g的间隙变小。

因此，在旋转轴21的轴向位移为“0”的无负载状态下，由差压传感器73检测出的差压检测值成为预先设定的设定值，表示旋转轴21的轴向位移为“0”的差压检测值被输出到运算处理部PU。

因此，在运算处理部PU中，通过基于从差压传感器73输入的差压检测值参照载荷算出用映射来算出轴向载荷量。算出的载荷量输出到显示器DP并被显示。在这种情况下，由于轴向位移为“0”，因此，显示于显示器DP的轴向载荷量为“0”。

在该状态下，当在旋转轴21例如安装钻头并开始进行开孔加工时，旋转轴21会被施加轴向载荷，旋转轴21产生与该轴向载荷相应的轴向位移。

因此，与旋转轴21的轴向位移相应地，从位移检测部61的压缩气体喷出喷嘴62喷出的压缩气体产生与轴向位移相应的压力损失。该压力损失在压力损失测定部71的差压传感器73中作为差压检测值被检测出。

检测出的差压检测值被供应到运算处理部PU，从而，由该运算处理部PU参照载荷算出用映射来算出旋转轴21所负载的轴向载荷。算出的轴向载荷输出到显示器DP并被显示。

这样，根据上述第1实施方式，通过将压缩气体供应到包含前侧滚动轴承31的外圈侧间隔件36和内圈侧间隔件38的对轴向的位移进行检测的位移检测部61，从而，压缩气体从压缩气体喷出喷嘴62喷出到外圈侧间隔件36的圆周槽36d与内圈侧间隔件38的环状突条38b之间的被测定间隙g。因此，产生与被测定间隙g的间隔即旋转轴21的轴向位移相应的压缩气体的压力损失。通过用设置在壳体11的外侧的压力损失测定部71的差压传感器73来检测该压力损失，并将检测出的差压检测值供应到运算处理部PU，从而，能够算出旋转轴21所负载的轴向载荷。

因此，在位移检测部61，仅通过设置隔着规定的被测定间隙g相对的外圈侧间隔件36的圆周槽36d与内圈侧间隔件38的环状突条38b、气体通路36e、压缩气体供应通路64、气体连接部66以及压缩气体喷出喷嘴62这一简易的构成就能够产生与旋转轴21的轴向位移相应的压力损失。因此，位移检测部61不需要以电进行动作的部件，因此，无需考虑配线的引绕或电绝缘。

另外，在压力损失测定部71中，通过将压缩气体经由节流部72供应到位移检测部61，并检测节流部72的下游侧即位移检测部61侧的压力与供应到压力损失测定部71的压缩气体的初始压力之间的差压，能够测定位移检测部61的压力损失。然后，通过将检测出的差压检测值输入到运算处理部PU，能够参照载荷算出用映射来算出旋转轴21的轴向载荷。

因此，在用滚动轴承支撑旋转轴21而使其旋转自如的情况下，通过简单的构成，能够使用压缩气体来算出旋转轴21的轴向位移或算出旋转轴21所负载的轴向载荷。

此外，在上述第1实施方式中，说明了在壳体11内形成有在轴向上延长的压缩气体供应通路64和65的情况，但不限于此，也可以使气体连接部66的气体通路66b向外周侧延长并开口，在该开口部连接压力损失测定部71。或者，也可以省略压缩气体供应通路65，使压缩气体供应通路64在小外径部12a的外周面开口，在该开口部连接压力损失测定部71。

另外，在上述第1实施方式中，说明了压缩气体喷出喷嘴62在轴向上延长的情况，但不限于此，能够如图3的(a)所示使压缩气体喷出喷嘴62向上倾斜，或者如图3的(b)所示使压缩气体喷出喷嘴62向下倾斜，再或者如图3的(c)所示使压缩气体喷出喷嘴62绕气体通路36e的中心轴转动。

另外，在上述第1实施方式中，说明了在使机床的主轴装置10的旋转轴21旋转的状态下，并且在旋转轴21所负载的轴向载荷为“0”的状态下，事先对压力损失测定部71的节流部72的节流量进行调整，使得由差压传感器73检测出的差压检测值成为预先设定的设定值的情况。但是，本发明不限于该调整。例如，在无外部负载且主轴装置10的旋转轴21停止的状态(0旋转的状态)下，事先通过压力损失测定部71的节流部72将各压力损失测定部71的差压调整为某个值，并将该状态设定为位移0。然后，当改变旋转轴21的转速时，各压力损失测定部71的差压与旋转轴21的转速相应地发生变化，从而，原本设定为位移0的差压也偏移相同的量。然后，在转速稳定后，在与上述同样的无负载的状态下从外部给予触发信号，将这时的值重新设为“0”。从而，只要旋转轴21的旋转是恒定的，则即使在不同的转速下也能以与上述第1实施方式相同的方式进行测定。

第2实施方式

接下来，根据图4来说明本发明的轴承装置的第2实施方式。此外，图4的(a)是示出图4的(b)的沿着A-A线的截面结构的截面图。

在第2实施方式中，是消除了压缩气体对前侧滚动轴承的影响。

即，在第2实施方式中，如图4的(a)和(b)所示，在位移检测部61，在外圈侧间隔件36的圆周槽36d的底面在圆周方向上形成有回收压缩气体的气体回收槽85a。另外，在外圈侧间隔件36的与内圈侧间隔件38的外周面相对的内周面的角接触球轴承31b侧的端部，在圆周方向上形成有回收压缩气体的气体回收槽85b。并且，如图4的(a)的下侧和图4的(b)所示，在外圈侧间隔件36的夹着位移检测部61的两侧位置形成有与气体回收槽85a和85b连通的空腔部86。另一方面，在小外径部12a的与空腔部86相对的位置形成有气体排出通路87a，气体排出通路87a与空腔部86连通并在径向上延长，并且在小外径部12a形成有气体排出通路87b，气体排出通路87b的一端与该气体排出通路87a连通，另一端在小外径部12a的前端开口。这些气体回收槽85a、85b、空腔部86以及气体排出通路87a和87b成为压缩气体排出路(压缩气体排出部)。能够将气体排出通路87a和87b称为将压缩气体排出到轴承装置的外部的排放部。

根据第2实施方式，从位移检测部61的压缩气体喷出喷嘴62喷出到形成在外圈侧间隔件36的圆周槽36d的左侧面与内圈侧间隔件38的环状突条38b的右侧面之间的被测定间隙g的压缩空气会沿前后方向和圆周方向扩展并流过被测定间隙g，但沿前后方向扩展的压缩气体流入气体回收槽85a和85b，在图4的(a)的圆周方向上沿顺时针方向和逆时针方向流过气体回收槽85a和85b并到达空腔部86，从空腔部86通过小外径部12a的气体排出通路87a和87b而从小外径部12a的前端面排出到外部。

因此，能够防止从压缩气体喷出喷嘴62喷射出的压缩气体流入配置在外圈侧间隔件36和内圈侧间隔件38的前后位置的角接触球轴承31a和31b的外圈33和内圈34之间。因此，能够防止由于压缩气体流入角接触球轴承31a和31b而对角接触球轴承的油气润滑、油雾润滑产生影响。

此外，在上述第2实施方式中，说明了在外圈侧间隔件36的夹着从压缩气体喷出喷嘴62被供应压缩气体的被测定间隙g的前后位置设置有气体回收槽85a和85b的情况，但不限于此。即，也可以是，如图5的(a)所示，省略作为气体回收槽85a和85b的其中一方的气体回收槽85b，或者如图5的(b)所示，省略作为另一方的气体回收槽85a。在这种情况下，虽然气体回收效率会有所下降，但在省略了气体回收槽的一侧，压缩气体通过外圈侧间隔件36与内圈侧间隔件38之间的除被测定间隙g以外的间隙的长度变长，流路阻力增加，因此，大部分被回收到流路阻力小的气体回收槽85a(或85b)侧，压缩气体对角接触球轴承31a和31b的影响小。

另外，在上述第2实施方式中，说明了将位移检测部61的设置数量设为1个的情况，但不限于此，也可以设置2个以上。另外，也可以将形成于外圈侧间隔件36的空腔部86和形成于小外径部12a的气体通路87a和87b设置在相邻的位移检测部61之间的中间部。在这种情况下，通过将空腔部86形成在相邻的位移检测部61之间的中间部，能够防止相邻的位移检测部61中的一方所喷出的压缩气体影响到另一方位移检测部61。另外，也可以在相邻的位移检测部61之间设置多个空腔部86。

而且，在上述第2实施方式中，说明了针对1个位移检测部61设置2个气体排出通路87a、87b的情况，但不限于此，也可以是如图6所示，在外圈侧间隔件36的外周面沿圆周方向形成将各空腔部86连通的连通槽88，在其中任意一个空腔部86设置气体排出通路87a、87b。在这种情况下，能够由1个气体排出通路87a、87b在圆周方向的两侧回收从位移检测部61喷出的压缩气体。因此，能够减少设置于壳体11的压缩气体排出路的数量，减少壳体11的加工工时。

第3实施方式

接下来，根据图7来说明本发明的轴承装置的第3实施方式。

在第3实施方式中，将形成在外圈侧间隔件36的内周面与内圈侧间隔件38的外周面之间的被测定间隙g的轴向的长度设定为所需的最小限度。

在第3实施方式中，不是将位移检测部形成于前侧滚动轴承31之间的间隔件，而是在与前侧滚动轴承31在轴向上相邻的位置形成位移检测部61。

即，在第3实施方式中，如图7所示，位移检测部61配置为与构成前侧滚动轴承31的后侧的角接触球轴承31b的后侧相邻。

因此，形成在壳体11的前侧圆柱部12的内周面的轴承收纳台阶部12c与构成前侧滚动轴承31的角接触球轴承31b相比向后方侧延长。

位移检测部61在轴承收纳台阶部12c的延长部配置与前述的第1实施方式和第2实施方式的外圈侧间隔件36同一形状的外圈侧间隔件96，该外圈侧间隔件96的内周面与旋转轴21的外周面相对。

外圈侧间隔件96与外圈侧间隔件36同样地具备：外周侧环形部96a、内周侧环形部96b、凹部96c、圆周槽96d、气体通路96e以及压缩气体喷出喷嘴97。

另外，在壳体11的小外径部12a的与外圈侧间隔件96相对的位置形成有与开口部63同样的开口部98，在开口部98内安装有与气体连接部66同样的、形成有气体通路99a和99b的气体连接部99。

而且，在旋转轴21形成有向外圈侧间隔件96的圆周槽96d内突出的环状突条100。在环状突条100的右侧面与同它相对的外圈侧间隔件96的形成圆周槽96d的左侧面之间形成有被测定间隙g。压缩气体从形成在外圈侧间隔件96的压缩气体喷出喷嘴97喷出到被测定间隙g。

根据第3实施方式，位移检测部61自身进行与第1实施方式同样的动作，因此，能够发挥与第1实施方式同样的作用效果而算出轴向载荷。另外，在第3实施方式中，从外圈侧间隔件96喷出的压缩气体喷出到形成在外圈侧间隔件96与环状突条100之间的被测定间隙g，该环状突条100直接形成在旋转轴21上，而不是如第1和第2实施方式那样形成在内圈侧间隔件上。因此，能够省略第1和第2实施方式中的内圈侧间隔件38，能提高被测定间隙g的形状精度。

此外，在上述第3实施方式中，说明了在旋转轴21形成有环状突条100的情况，但不限于此，也可以是如图8所示，与第1和第2实施方式同样地配置包括圆柱部101a和向外圈侧间隔件96的圆周槽96d内突出的环状突条101b的内圈侧间隔件101。

另外，在上述第3实施方式中，说明了与前述的第1实施方式同样地由外圈侧间隔件96和气体连接部99构成位移检测部61的情况，但不限于此。例如，也可以是如图9所示，省略第3实施方式的外圈侧间隔件96，取而代之地，在壳体11的小外径部12a形成：圆周槽105，其形成在角接触球轴承31b的后端侧的内周面；压缩气体喷出喷嘴106，其在形成圆周槽105的左侧面开口，在轴向上延长；以及气体通路107，其与压缩气体喷出喷嘴106的后端侧连通并在径向上延长，在外周侧与压缩气体供应通路64连通。在此，在圆周槽105内插入与前述的第3实施方式的变形例同样的、安装在旋转轴21的外周面的内圈侧间隔件108的环状突条108b，在环状突条108b的右侧面与形成圆周槽105的左侧面之间形成有被测定间隙g。在这种情况下，能够省略图8的外圈侧间隔件96、气体连接部99，能够防止发生在设置气体连接部99的情况下的圆周方向的相位误差并且削减构成要素。

另外，也可以是如图10所示，在图9的构成中，省略内圈侧间隔件108，取而代之地，在旋转轴21形成直接插入到圆周槽105内的环状突条109，在环状突条109的右侧面与形成圆周槽105的左侧面之间形成被测定间隙g。在这种情况下，则不会存在如第1和第2实施方式那样在使用与旋转轴21一体旋转的内圈侧间隔件时的旋转轴21与内圈侧间隔件的偏心问题的影响，能提高被测定间隙g的形状精度。

此外，虽未图示，但在第3实施方式中也设置有如在第2实施方式中说明的那样的回收压缩气体的气体回收槽和将压缩气体排出到外部的气体排出通路。

第4实施方式

接下来，根据图11来说明本发明的轴承装置的第4实施方式。

在第4实施方式中，将第1～第3实施方式的气体连接部变更为挠性管。

即，在第4实施方式中，如图11所示，省略第1实施方式的气体连接部66，取而代之地，通过作为气体方向转换部的挠性管111来连结外圈侧间隔件36的压缩气体喷出喷嘴62与壳体11的小外径部12a的压缩气体供应通路64。如图11所示，在挠性管111的两端气密地装配有顶端具有阳螺纹部的管用接头112和113。

另一方面，在外圈侧间隔件36形成有与压缩气体喷出喷嘴62连通并供管用接头112的阳螺纹部螺合的阴螺纹部114。

另外，在小外径部12a形成有收纳挠性管111的L字型的空间部115，在空间部115与压缩气体供应通路64的终端的上方之间形成有供管用接头113的阳螺纹部螺合的阴螺纹部116。

并且，挠性管111的一个管用接头112与外圈侧间隔件36的阴螺纹部114螺合，另一个管用接头113与小外径部12a的阴螺纹部116螺合。因此，压缩气体供应通路64与气体通路36e及压缩气体喷出喷嘴62由挠性管111连结。

根据第4实施方式，应用了挠性管111来取代气体连接部66，因此，无需使用结构复杂的气体连接部66，就能够容易地连结压缩气体供应通路64与压缩气体喷出喷嘴62。因此，壳体11与外圈侧间隔件36的圆周方向的相位误差的允许量变大，能够降低制造难度。

此外，虽未图示，但在第4实施方式中也设置有如在第2实施方式中说明的那样的回收压缩气体的气体回收槽和将压缩气体排出到外部的气体排出通路。

第5实施方式

接下来，根据图12来说明本发明的轴承装置的第5实施方式。

在第5实施方式中，是防止压力损失测定部71的差压传感器73被输入过度的差压。

即，在第5实施方式中，如图12所示，在将第1实施方式的压力损失测定部71的差压传感器73的高压侧与调节器83连接起来的配管75中设置节流部77，节流部77根据节流部72的下游侧的压缩气体压力的上升来调整压缩气体压力的上升时间。

对第5实施方式的动作进行说明。

在如前述的第1实施方式那样差压传感器73的高压侧与调节器83由配管75直接连接的情况下，在启动压缩机81并开始将设定压力的压缩气体从调节器83供应到压力损失测定部71时，差压传感器73的高压侧被供应从调节器83输出的上升快的压缩空气。因此，差压传感器73的高压侧上升至规定压力的时间短。

相对于此，在插设了节流部72的配管74中，在节流部72的下游侧通过壳体11内的压缩气体供应通路65和64而连接有位移检测部61，因此，到位移检测部61的压缩气体喷出喷嘴62的距离长，而距离取决于主轴装置10的结构，不是固定的。因此，刚刚开始对节流部72侧供应压缩气体之后的节流部72的下游侧的压缩气体的上升慢，差压传感器73的低压侧的压缩气体的上升需要时间。

因此，在刚刚开始对压力损失测定部71供应压缩气体之后，差压传感器73的高压侧与低压侧的差压有可能会超过规定值而变得过大，给差压传感器73带来不良影响。

因此，在第5实施方式中，在开始对压力损失测定部71供应压缩气体时，在连接调节器83与差压传感器73的高压侧的配管75中插设有节流部77。因此，能够利用节流部77来延迟差压传感器73的高压侧的压缩气体上升至规定压力的时间。因此，能够防止在刚刚开始对压力损失测定部71供应压缩气体之后，差压传感器73的高压侧与低压侧之间的差压超过规定值而变得过大。

在这种情况下，使用了节流部77的差压传感器73的高压侧的压缩气体的上升时间无需与节流部72侧的压缩气体的上升时间严格一致，只要使刚刚从调节器83向压力损失测定部71供应压缩气体之后的差压传感器73的高压侧与低压侧的差压收于规定值内即可。

此外，在第5实施方式中，说明了在差压传感器73的高压侧与调节器83之间的配管75中插设节流部77，来防止差压传感器73的高压侧和低压侧的差压超过规定值而变得过大的情况。本发明不限于上述构成，也可以省略图12的节流部77，如图13所示，与差压传感器73并联地连接减压阀78。在这种情况下，能够在差压传感器73的高压侧与低压侧的差压超过规定值的情况下，用减压阀78使差压传感器73的高压侧的压缩气体排出到大气中，防止差压传感器73的高压侧与低压侧的差压超过规定值。

在上述的记载中说明了将第5实施方式应用于第1实施方式的情况，但第5实施方式也能够应用于本说明书中已记载的第2实施方式～第4实施方式，而且，还能够应用于以下所记载的所有实施方式。

实施方式6

接下来，根据图14来说明本发明的轴承装置的第6实施方式。

在第6实施方式中，是缓和由于第1实施方式的高压侧、低压侧的上升时间差而导致的差压传感器73的过负载。

即，如图14所示，第6实施方式的压力损失测定部71具备阀79，阀79插设在将形成于壳体11的压缩气体供应通路65的开口与调节器83连结起来的配管74中。阀79在比配管74与配管75的连结部靠压缩气体供应通路65侧(位移检测部61侧)插入到配管74中。换言之，阀79在比配管74与配管75的连结部靠下游侧插设于配管74。

在第6实施方式中，通过在将阀79闭合的状态下供应压缩气体，在预先提高了压力损失测定部71的内压的状态下将阀79开放并开始压力损失测定，从而能缓和由于第1实施方式的高压侧、低压侧的上升时间差而导致的差压传感器73的过负载。

在上述的记载中说明了将第6实施方式应用于第1实施方式的情况，但第6实施方式也能够应用于本说明书中已记载的第2实施方式～第5实施方式，而且，还能够应用于以下所记载的所有实施方式。

实施方式7

接下来，参照图1、图4、图15以及图16来说明本发明的轴承装置的第7实施方式。

第7实施方式是第2实施方式(图4)的变形例。在以下的记载中，说明与第2实施方式的不同点，对于与第2实施方式相同的构成，使用相同的附图标记，从而省略说明。

在第7实施方式中，说明经由位移检测用的压缩气体供应系统对位移检测部61供应压缩气体、并且经由与位移检测用的压缩气体供应系统不同的系统对前侧滚动轴承31b供应润滑油的构成。在本实施方式中，在供应润滑油时，使用压缩气体。润滑油使用从图1所示的压缩气体供应部80供应的压缩气体，通过油气润滑或油雾润滑供应到前侧滚动轴承31。图15的单点划线C1示出了旋转轴21的中心轴。与单点划线C1正交的单点划线C2是穿过气体通路66b的中心的线。在本实施方式中，设为通过油气润滑来进行轴承润滑，但只要是诸如由油气润滑或油雾润滑所代表的使用压缩气体和润滑剂的润滑即可。此外，在以下的记载中，将润滑油供应用的压缩气体与润滑油的组合称为油气。另外，在将润滑油供应到轴承31时使用的压缩气体的供应源也可以是与图1所示的压缩气体供应部80分开设置的供应源。为了区别位移测定所使用的压缩气体与润滑油供应所使用的压缩气体，也可以将润滑油供应所使用的压缩气体称为第2压缩气体。

图15的单点划线C1的上侧示出了位移检测部61。本实施方式的位移检测部61具有与第2实施方式中说明的图4的(a)的上侧所示的位移检测部61大致同样的结构。与第2实施方式(图4的(a))的不同点在于，在单点划线C2的右侧，本实施方式的外圈侧间隔件36具有空气积存部120。空气积存部120是对油气进行减压的空间。空气积存部120是在气体通路66b与滚动轴承31b之间供第2压缩气体(油气)流入的凹部，形成于外圈侧间隔件36。此外，由于在周向上来看，气体通路66b的位置位于与压缩气体喷出喷嘴62相同的位置，因此可以说，空气积存部120是在压缩气体喷出喷嘴62与滚动轴承31b之间供第2压缩气体流入的凹部，形成于外圈侧间隔件36。

空气积存部120是在旋转轴21的周向上延伸的圆环状的槽。将图15与图4的(a)比较来看可知，在本实施方式中，在与图4的(a)所示的气体回收槽85b重叠的位置形成有空气积存部120。也就是说，本实施方式的空气积存部120与气体回收槽85b是一体的，可以说空气积存部120就是气体回收槽85b。这样，在空气积存部120与气体回收槽81b是同一个槽的情况下，将该槽称为共用槽125(图16)。在共用槽125中，会流入为了位移检测而供应的压缩气体，并且还会流入油气(第2压缩气体)。

外圈侧间隔件36的内周侧环形部36b的一部分36b1位于空气积存部120与前侧滚动轴承31b之间。在本实施方式中，进入空气积存部120的油气在空气积存部120内被减压并且减速，因此，因油气的供应而引起的噪声被空气积存部120降低。更详细地说，由于进入空气积存部120的油气在空气积存部120内被减压、减速，因此，在油气被供应到轴承31b时，由轴承31b的滚动体或滚动体保持器引起的风噪降低。

图15的单点划线C1的下侧示出了用于将润滑油供应到前侧滚动轴承31b的润滑系统119的主要部分。图15的单点划线C1的下侧是以与图4的(a)的下侧不同的相位(将如图4的(b)那样从旋转轴21的轴向来看的情况下的配置称为相位)来看时的截面图。

如图15所示，润滑系统119具有油气供应通路123和油气喷出喷嘴124。油气喷出喷嘴124在空气积存部120开口。润滑系统123被供应油气。润滑系统119是将润滑油(润滑剂)供应到前侧滚动轴承31b的润滑剂供应部。

油气喷出喷嘴124形成在油气供应通路123的下游端，油气喷出喷嘴124的横截面小于油气供应通路123的横截面。也就是说，通过油气供应通路123后的油气会流入截面积小的油气喷出喷嘴124而被节流。

油气供应通路123从壳体11与外圈侧间隔件36之中穿过而延伸。更详细地说，在图15中，油气供应通路123的上游侧在壳体11内与单点划线C1平行地延伸，在单点划线C2的附近，方向转换90度而向旋转轴21的径向内侧一直延伸到油气喷出喷嘴124。因此，进入油气供应通路123的油气通过油气供应通路123从油气喷出喷嘴124供应到空气积存部120。

进入空气积存部120的油气在空气积存部120内被减压、减速后，穿过内周侧环形部36b的一部分36b1与内圈侧间隔件38之间的间隙，被供应到前侧滚动轴承31b。在本实施方式中，进入空气积存部120的油气被减压并减速，因此，与没有空气积存部120的情况相比，因油气润滑而引起的噪声(由轴承31a、31b的滚动体或滚动体保持器引起的风噪)降低。

润滑系统119以与位移测定部61不同的相位设置。

如图15所示，由于内周侧环形部36b的一部分36b1位于空气积存部120与前侧滚动轴承31b之间，因此，进入空气积存部120的油气(润滑油)不会直接被喷到前侧滚动轴承31b。在油气被设置在外圈侧间隔件36的空气积存部120减压、减速后，油气向前侧滚动轴承31b供应。

图16是以与图15不同的相位来看本实施方式的轴承装置的截面图。更详细地说，图16的单点划线C1的上侧示出了能看到空腔部86和气体排出通路87a、87b的相位处的截面图。图16的单点划线C1的下侧与图15的单点划线C1的下侧相同。

如图16的单点划线C1的上侧所示，气体排出通路87a、87b形成在壳体11内。另外，空腔部86的右侧与空气积存部120连通。在本实施方式中，空气积存部120与气体回收槽85b(图4的(b))是一体的，从而形成共用槽125。此外，与第2实施方式相同，在图16中气体回收槽85a也是与空腔部86连通的。

由于气体回收槽85b与空气积存部120一体地成为共用槽125，因此可以说，空气积存部120具有气体回收功能。若是设为这种结构，则与将气体回收槽85b和空气积存部120分别独立设置的情况相比，能够有效地使用旋转轴21的轴向的空间。

另外，从压缩气体喷出喷嘴62喷出的压缩气体穿过空气积存部120流到轴承31b。其结果是，原本仅是从空腔部86通过气体排出通路87a、87b被排出到外部的压缩气体(位移检测用)也会流入前侧滚动轴承31b，为了位移检测而供应的压缩气体的压力成为将油气(润滑油)推向前侧滚动轴承31b方向的压力。也就是说，位移检测所使用过的压缩气体能够作为辅助向轴承31b供应润滑油的辅助空气进行再利用。

而且，在本实施方式中，空气积存部120除了具备空气积存部120本来的功能以外，还具备气体回收的功能。在本实施方式中，将像这样具备2个功能的空气积存部120称为共用槽125。

此外，在图16中，共用槽125仅设置在单点划线C2的右侧，但也可以还设置在单点划线C2的左侧。或者，共用槽125也可以不设置在单点划线C2的右侧，而仅设置在单点划线C2的左侧。

变形例1

在图16中，空腔部86的右侧与空气积存部120连通，但空腔部86的右侧也可以不与空气积存部120连通。将该构成作为第7实施方式的变形例1，并参照图17来进行说明。图17是以与图16相同的相位来看时的截面图。图17的单点划线C1的下侧的图与图16的单点划线C1的下侧相同。在以下的记载中，说明图17的单点划线C1的上侧与图16的单点划线C1的上侧的不同点。

如图17所示，本变形例的空腔部86与图16的空腔部86相比，单点划线C2的右侧较小。并且，在本变形例中，空腔部86与空气积存部120不连通。从而，位移检测所使用过的压缩气体会更积极地流向气体回收槽85a(流向空气积存部120的量大大减少)。流到气体回收槽85a的压缩气体(位移检测所使用过的压缩气体)的一部分进一步流到轴承31a，能够作为对润滑油供应进行辅助的辅助空气进行再利用，并且还能够防止润滑油流入位移检测部61。

变形例2

图18示出了第7实施方式的第2变形例。与图15的构成的不同点在于，在前侧滚动轴承31a的右方形成有空间126。形成在前侧滚动轴承31a的右方的空间126是由于内圈侧间隔件38与图15相比向左伸出而形成的空间。测定用的压缩气体穿过空间126流到轴承31a。流到空间126的测定用的压缩气体在空间126内被减压、减速。能通过适当变更空间126的大小来控制减压、减速的程度，更有效地发挥作为上述辅助空气的效果和防止润滑油流入位移检测部61的效果。

此外，在图15～图18中，位移测定部61与油气喷出喷嘴124的配置相位(如图4的(b)那样从旋转轴21的轴向来看的情况下的配置)没有特别限定。但是，优选油气喷出喷嘴124的配置相位不与位移测定部61和空腔部86的配置相位重叠。

另外，优选油气喷出喷嘴124的配置相位与位移测定部61的配置相位以围绕旋转轴21的轴线的角度而言空开10度以上的间隔。这是为了使油气喷出喷嘴124的油气的压力和位移测定部61的压缩气体的压力有效地减小。

在外圈侧间隔件36的轴向尺寸大的情况下，也可以将空气积存部120与气体回收槽85b分别独立地形成于外圈侧间隔件36。在外圈侧间隔件36的轴向尺寸大的情况下，也可以在单点划线C2的右侧(或左侧)或两侧将空气积存部120与气体回收槽分别独立地形成于外圈侧间隔件36。

实施方式8

参照图19和图20来说明本发明的轴承装置的第8实施方式。

在第8实施方式中，与第7实施方式同样地，经由位移检测用的压缩气体供应系统对位移检测部61供应压缩气体，并且经由与位移检测用的压缩气体供应系统不同的系统对前侧滚动轴承31b供应润滑油(油气)。在以下的记载中，以与第7实施方式的不同点为中心进行说明，对于与第7实施方式相同的构成，标注相同的附图标记并省略说明。

第8实施方式具有与第7实施方式的第2变形例(图18)大致相同的构成，但与图18的构成相比，前侧滚动轴承31(31a、31b)的内圈34的形状不同。更详细地说，在图19中，前侧滚动轴承31(31a、31b)的内圈34与图18的内圈34相比向单点划线C2的方向延伸了规定量S(旋转轴方向的尺寸大了规定量S)。另外，内圈34的外径(外周面34a的直径)随着从滚珠35去往单点划线C2的方向而变小。例如，在图19的单点划线C2的左侧，内圈34的外周面34a随着从滚珠35去往单点划线C2而向右下方略微倾斜(由于内圈34的外径缩小)。此外，由于单点划线C1方向上的内圈34的尺寸变大了，因此，与此相应地，内圈侧间隔件38的尺寸变小了。另外，内圈34的外径随着从滚珠35去往单点划线C2而缩小这一构成也能够表达为内圈34的外径随着去往滚珠35而扩大。

在图19的单点划线C2的左侧，当油气进入空间126时会被减压，然后，油气被供应到轴承31a。此时，油气中包含的润滑油会由于旋转轴21的旋转所产生的离心力而沿着内圈34的外周面34a移动，并供应到滚珠35。因此，根据本实施方式，与图18所示的构成相比，能够高效地向滚珠35供应润滑油。

在图19的单点划线C2的右侧，内圈34的外周面34a延伸到空气积存部120之中。并且，油气喷出喷嘴124朝向延伸到空气积存部120之中的外周面34a。由于内圈34的外周面34a是倾斜的，因此，从油气喷出喷嘴124向空气积存部120供应的油气中包含的润滑油会由于旋转轴21的旋转所产生的离心力而沿着内圈34的外周面34a移动，并供应到滚珠35。因此，根据本实施方式，与图18所示的构成相比，能够高效地向滚珠35供应润滑油。由于在图19的构成中也设置有空气积存部120，因此，进入空气积存部120的油气被减压并且减速，油气润滑中的噪声(由轴承31a、31b的滚动体或滚动体保持器引起的风噪)被空气积存部120降低。

图20是以与图19不同的相位来看时的截面图。更详细地说，图20的单点划线C1的上侧示出了能看到空腔部86和气体排出通路87a、87b的相位处的截面图。图20的单点划线C1的下侧与图19的单点划线C1的下侧相同。

如图20的单点划线C1的上侧所示，气体排出通路87a、87b形成在壳体11内。另外，空腔部86的右侧与空气积存部120连通。在本实施方式中空气积存部120与气体回收槽85b(图4的(b))也是一体的，从而形成了共用槽125。

通过将气体回收槽85b与空气积存部120设为1个槽(共用槽125)，从而，与将气体回收槽85b和空气积存部120分别独立设置的情况相比，能够有效地使用旋转轴21的轴向的空间。

另外，从压缩气体喷出喷嘴62喷出的压缩气体穿过空气积存部120流到轴承31b。其结果是，原本仅是从空腔部86通过气体排出通路87a、87b被排出到外部的压缩气体(位移检测用)也会流入前侧滚动轴承31b，从而，为了位移检测而供应的压缩气体的压力成为将油气(润滑油)推向前侧滚动轴承31b方向的压力。也就是说，位移检测所使用过的压缩气体能够作为辅助向轴承31b供应润滑油的辅助空气进行再利用。

而且，在本实施方式中，空气积存部120除了具备空气积存部120本来的功能以外，还具备气体回收的功能。在本实施方式中，将像这样具备2个功能的空气积存部120称为共用槽125。

此外，在图20中，共用槽125仅设置在单点划线C2的右侧，但也可以还设置在单点划线C2的左侧。或者，共用槽125也可以不设置在单点划线C2的右侧，而仅设置在单点划线C2的左侧。

位移测定部61与油气喷出喷嘴124的配置相位(如图4的(b)那样从旋转轴21的轴向来看的情况下的配置)没有特别限定。但是，优选油气喷出喷嘴124的配置相位不与位移测定部61和空腔部86的配置相位重叠。

另外，优选油气喷出喷嘴124的配置相位与位移测定部61的配置相位以围绕旋转轴21的轴线的角度而言空开10度以上的间隔。这是为了使油气喷出喷嘴124的油气的压力和位移测定部61的压缩气体的压力有效地减小。

变形例1

在图20中，空腔部86的右侧与空气积存部120连通，但空腔部86的右侧也可以不与空气积存部120连通。将该构成作为第8实施方式的变形例，并参照图21来进行说明。图21是以与图20相同的相位来看时的截面图。图21的单点划线C1的下侧的图与图20的单点划线C1的下侧相同。在以下的记载中，说明图21的单点划线C1的上侧与图20的单点划线C1的上侧的不同点。

如图21所示，本变形例的空腔部86与图20的空腔部86相比，单点划线C2的右侧较小。并且，在本变形例中，空腔部86与空气积存部120不连通。

此外，在上述第1～第8实施方式中说明了在压力损失测定部71设置差压传感器73的情况，但不限于此，也可以是如图22所示，省略差压传感器73，取而代之地，在调节器83的输出侧设置第1压力传感器121，并且设置检测节流部72的下游侧的压力的第2压力传感器122。在这种情况下，能够通过将由第1压力传感器121检测出的从调节器83输出的压缩气体的初始压力减去各压力损失测定部的第2压力传感器122的检测压力来检测差压。在设为这种构成的情况下，不像前述的第5实施方式那样需要差压传感器73的保护系统，并且，能用第1压力传感器121和第2压力传感器122来测定压缩气体的绝对压力或表压，因此，能在由于某些故障而导致供应初始压力发生了变化的情况下将其探测出来。

另外，在上述第1～第8实施方式中，说明了在外圈侧间隔件36和96等的前端侧形成被测定间隙g并使压缩气体从压缩气体喷出喷嘴62、97喷出到被测定间隙g的情况，但不限于此，也可以在外圈侧间隔件36和96等的后端侧形成被测定间隙g，将压缩气体从压缩气体喷出喷嘴62、97喷出到被测定间隙g来检测轴向位移。

另外，在上述第1～第8实施方式中，说明了由位移检测部61检测轴向位移的情况。要想检测轴向位移，只要在旋转轴21的轴垂直方向形成被测定间隙g，将压缩气体从压缩气体喷出喷嘴62喷出到被测定间隙g即可，因此，只要如前述的图2的(b)所示，在壳体11的圆周方向上的一个部位设置位移检测部61即可。因此，在壳体11的圆周方向上还有富余的空间来设置其它位移检测部。

因此，能够如图23所示，在相对于检测轴向位移的位移检测部61在圆周方向上相隔120度的位置分别配置检测径向位移的位移检测部140。

位移检测部140例如只要将第1实施方式的外圈侧间隔件36与内圈侧间隔件38之间的间隙设为被测定间隙g，从外圈侧间隔件36的凹部36c的底面到达内周面地设置沿径向延长的压缩气体喷出喷嘴142，将压缩气体喷出喷嘴142通过气体连接部66以及压缩气体供应通路64和65连接到压力损失测定部71即可。

通过设为这种构成，能从压力损失测定部71的差压传感器73得到与旋转轴21的径向位移相应的差压检测值，通过将差压检测值供应到运算处理部PU，能够以如下方式计算作用于旋转轴21的载荷。

即，运算处理部PU基于从2个压力损失测定部71输出的差压检测值来算出旋转轴21的径向的换算位移量。另外，运算处理部PU通过用预先算出的压缩气体喷出喷嘴62的轴向位置上的轴刚度值乘以所算出的旋转轴21的径向的换算位移量，从而，计算给予旋转轴21的载荷量，并将计算结果输出到显示器DP进行显示。在此，轴刚度值基于载荷点、前侧滚动轴承31的轴承位置、轴承刚度、轴刚度以及位移检测部61的压缩气体喷出喷嘴62的轴向位置等而算出。

给予旋转轴21的载荷量不限于通过上述的计算来算出的情况。例如，通过反复进行将已知的载荷给予旋转轴21并测定这时从压力损失测定部71的差压传感器73输出的差压检测值，从而，创建表示载荷与差压检测值的关系的载荷算出用映射，将其事先存储在运算处理部PU的存储部。在这种情况下，通过以切削时由差压传感器73检测出的差压检测值为基础并参照载荷算出用映射，能够根据差压检测值直接算出载荷量。这样一来，能够容易地算出载荷量，而无需将差压传感器73的差压检测值换算成位移量。此时，也能够通过求出载荷算出用映射的特征线的方程式来取代使用载荷算出用映射，并将差压传感器73的差压检测值代入到所求出的方程式中来算出载荷量。

这样，通过设置检测轴向位移的位移检测部61和检测径向位移的位移检测部140，能够同时检测旋转轴21的轴向位移和径向位移双方。并且，由于两个位移检测部61和140都从压力损失测定部71被供应压缩气体，因此，能够将压力损失测定部71与共同的压缩气体供应部80并联连接。因此，无需单独设置压缩气体供应部80。

此外，以上说明了在一个部位设置位移检测部61、在两个部位以120°的间隔设置位移检测部140的情况，但不限于此，也能通过将位移检测部61配置在一个以上的部位、将位移检测部140以任意相位配置在两个以上的部位(不过，位移检测部140配置于两个部位的情况不包括相对配置)来同时检测轴向位移、径向位移双方。

另外，在上述第1～第8实施方式中，说明了将本发明中的轴承装置应用于机床的主轴装置10的情况，但不限于此，本发明也能够应用于图24所示的在旋转轴21的上端配置有旋转工作台130的机床的旋转工作台装置131或其它机床。在图24中，对于与图1对应的部分标注同一附图标记，省略其详细说明。

此外，以上说明了特定的实施方式，但该实施方式只是单纯的例示，并不意图限定本发明的范围。本说明书所记载的装置和方法能够在上述以外的方式中具体化。另外，能够不脱离本发明的范围地对上述实施方式适当进行省略、置换以及变更。进行了所述省略、置换以及变更的方式包含于权利要求书所记载的内容及它们的等同物的范畴中，属于本发明的技术范围。

附图标记说明

10…机床的主轴装置，11…壳体，21…旋转轴，31…前侧滚动轴承，31a、31b…角接触球轴承，33…外圈，34…内圈，35…滚珠，36…外圈侧间隔件，38…内圈侧间隔件，41…后侧滚动轴承，51…驱动马达，52…定子，53…转子，60…位移测定部，61…位移检测部(轴向)，62…压缩气体喷出喷嘴，g…被测定间隙，64、65…压缩气体供应通路，66…气体连接部，71…压力损失测定部，72…节流部，73…差压传感器，74、75…配管，77…节流部，78…减压阀，79…阀，PU…运算处理部，80…压缩气体供应部，81…压缩机，82、83…调节器，85a、85b…气体回收槽，86…空腔部，87a、87b…气体排出通路，88…连通槽，91a、91b…槽部，92a、92b…圆锥面，93a、93b…槽部，96…外圈侧间隔件，97…压缩气体喷出喷嘴，99…气体连接部，101…内圈侧间隔件，106…压缩气体喷出喷嘴，107…气体通路，108…内圈侧间隔件，111…挠性管，112、113…管用接头，114、116…阴螺纹部，120…空气积存部，121…第1压力传感器，122…第2压力传感器，124…油气喷出喷嘴，125…共用槽，140…位移检测部(径向)，142…压缩气体喷出喷嘴，130…旋转工作台，131…机床的旋转工作台装置。

Claims (23)

1.一种轴承装置，将旋转构件经由滚动轴承支撑于固定构件，具备位移测定部，上述位移测定部对在上述滚动轴承的周围形成于上述旋转构件与上述固定构件之间的被测定间隙供应压缩气体来测定上述旋转构件的轴向位移，上述被测定间隙是上述旋转构件与上述固定构件在轴向上相对而形成的，

上述轴承装置的特征在于，

上述位移测定部具备：位移检测部，其具有向上述被测定间隙喷出压缩气体的压缩气体喷出喷嘴；以及压力损失测定部，其测定供应到该位移检测部的压缩气体的压力损失，上述位移检测部在上述压缩气体喷出喷嘴的轴向的单侧或两侧具备对从上述压缩气体喷出喷嘴喷出到上述被测定间隙的压缩气体进行回收的气体回收槽，

在上述旋转构件与上述固定构件之间，与上述滚动轴承相邻地配置有外圈侧间隔件和内圈侧间隔件，

上述位移检测部的上述压缩气体喷出喷嘴形成于上述外圈侧间隔件，上述被测定间隙形成在上述外圈侧间隔件与上述内圈侧间隔件之间，

上述压力损失测定部具备节流部，上述节流部插设在从压缩气体供应部向上述位移检测部供应压缩气体的压缩气体供应通路中，上述压力损失测定部根据该节流部和上述位移检测部之间的压缩气体的压力与从上述压缩气体供应部输出的压缩气体的压力的差压来测定压力损失。

2.一种轴承装置，将旋转构件经由滚动轴承支撑于固定构件，具备位移测定部，上述位移测定部对在上述滚动轴承的周围形成于上述旋转构件与上述固定构件之间的被测定间隙供应压缩气体来测定上述旋转构件的轴向位移，上述被测定间隙是上述旋转构件与上述固定构件在轴向上相对而形成的，

上述轴承装置的特征在于，

上述位移测定部具备：位移检测部，其具有向上述被测定间隙喷出压缩气体的压缩气体喷出喷嘴；以及压力损失测定部，其测定供应到该位移检测部的压缩气体的压力损失，上述位移检测部在上述压缩气体喷出喷嘴的轴向的单侧或两侧具备对从上述压缩气体喷出喷嘴喷出到上述被测定间隙的压缩气体进行回收的气体回收槽，

在上述旋转构件与上述固定构件之间，与上述滚动轴承相邻地配置有外圈侧间隔件，

上述位移检测部的上述压缩气体喷出喷嘴形成为在上述外圈侧间隔件的轴向端面开口，在上述外圈侧间隔件的轴向端面与上述旋转构件之间形成有上述被测定间隙，

上述压力损失测定部具备节流部，上述节流部插设在从压缩气体供应部向上述位移检测部供应压缩气体的压缩气体供应通路中，上述压力损失测定部根据该节流部和上述位移检测部之间的压缩气体的压力与从上述压缩气体供应部输出的压缩气体的压力的差压来测定压力损失。

3.一种轴承装置，将旋转构件经由滚动轴承支撑于固定构件，具备位移测定部，上述位移测定部对在上述滚动轴承的周围形成于上述旋转构件与上述固定构件之间的被测定间隙供应压缩气体来测定上述旋转构件的轴向位移，上述被测定间隙是上述旋转构件与上述固定构件在轴向上相对而形成的，

上述轴承装置的特征在于，

上述位移测定部具备：位移检测部，其具有向上述被测定间隙喷出压缩气体的压缩气体喷出喷嘴；以及压力损失测定部，其测定供应到该位移检测部的压缩气体的压力损失，上述位移检测部在上述压缩气体喷出喷嘴的轴向的单侧或两侧具备对从上述压缩气体喷出喷嘴喷出到上述被测定间隙的压缩气体进行回收的气体回收槽，

上述位移检测部的上述压缩气体喷出喷嘴在上述滚动轴承的附近在轴向端面开口形成，在上述压缩气体喷出喷嘴的周围的上述固定构件的轴向端面与上述旋转构件的轴向端面之间形成有上述被测定间隙，

上述压力损失测定部具备节流部，上述节流部插设在从压缩气体供应部向上述位移检测部供应压缩气体的压缩气体供应通路中，上述压力损失测定部根据该节流部和上述位移检测部之间的压缩气体的压力与从上述压缩气体供应部输出的压缩气体的压力的差压来测定压力损失。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轴承装置，其特征在于，

上述位移检测部还具备向上述压缩气体喷出喷嘴供应压缩气体的压缩气体供应通路。

5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轴承装置，其特征在于，

上述位移检测部具备将由上述气体回收槽回收的压缩气体排出到外部的气体排出部。

6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轴承装置，其特征在于，

在上述压缩气体喷出喷嘴与上述压缩气体供应通路之间设置有对压缩气体的方向进行转换的气体方向转换部。

7.根据权利要求6所述的轴承装置，其特征在于，

上述气体方向转换部包括气体连接部，上述气体连接部在内部形成有压缩气体的方向发生变化的气体通路。

8.根据权利要求6所述的轴承装置，其特征在于，

上述气体方向转换部包括在两端具有管用接头的挠性管。

9.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轴承装置，其特征在于，

上述压力损失测定部具备差压传感器，上述差压传感器测定上述差压，其低压侧连接到上述节流部与上述位移检测部之间，高压侧连接到上述压缩气体供应部。

10.根据权利要求9所述的轴承装置，其特征在于，

上述压力损失测定部具备阀，上述阀在比上述差压传感器的低压侧所连结的连结部靠上述位移检测部侧插设在上述节流部与上述位移检测部之间，缓和由于高压侧、低压侧的上升时间差而导致的上述差压传感器的过负载。

11.根据权利要求9所述的轴承装置，其特征在于，

在上述差压传感器的高压侧与上述压缩气体供应部之间插设有对压力的上升进行调整的节流部。

12.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轴承装置，其特征在于，

上述压力损失测定部具备第1压力传感器和第2压力传感器，上述第1压力传感器检测从上述压缩气体供应部输出的压缩气体的压力，上述第2压力传感器检测上述节流部与上述位移检测部之间的压缩气体的压力，上述压力损失测定部将上述第1压力传感器的压力检测值减去上述第2压力传感器的压力检测值来检测上述差压。

13.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轴承装置，其特征在于，

具备运算处理部，上述运算处理部基于由上述压力损失测定部检测出的上述差压来计算上述旋转构件所负载的轴向载荷。

14.根据权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，

上述轴承装置还具备润滑剂供应部，上述润滑剂供应部向上述滚动轴承供应润滑剂和不同于上述位移测定用的压缩气体的第2压缩气体，

在上述压缩气体喷出喷嘴与上述滚动轴承之间，供上述第2压缩气体流入的凹部形成于上述外圈侧间隔件。

15.根据权利要求2所述的轴承装置，其特征在于，

上述轴承装置还具备润滑剂供应部，上述润滑剂供应部向上述滚动轴承供应润滑剂和不同于上述位移测定用的压缩气体的第2压缩气体，

在上述压缩气体喷出喷嘴与上述滚动轴承之间，供上述第2压缩气体流入的凹部形成于上述外圈侧间隔件。

16.根据权利要求14所述的轴承装置，其特征在于，

上述凹部是使上述第2压缩气体减压的减压部。

17.根据权利要求15所述的轴承装置，其特征在于，

上述凹部是使上述第2压缩气体减压的减压部。

18.根据权利要求14至17中的任意一项所述的轴承装置，其特征在于，

上述凹部起到上述气体回收槽的功能。

19.根据权利要求14至17中的任意一项所述的轴承装置，其特征在于，

上述润滑剂供应部具有润滑剂喷出喷嘴，上述润滑剂喷出喷嘴在形成于上述外圈侧间隔件的上述凹部开口，将上述润滑剂与上述第2压缩气体一起喷出到上述凹部。

20.根据权利要求14至17中的任意一项所述的轴承装置，其特征在于，

上述轴承装置具有空腔部，上述空腔部形成于上述外圈侧间隔件，并且与将上述位移检测用的压缩气体排出到外部的压缩气体排出部相连，

在上述气体回收槽形成于上述压缩气体喷出喷嘴的两侧的情况下，上述空腔部与上述气体回收槽中的至少1个气体回收槽连通。

21.根据权利要求19所述的轴承装置，其特征在于，

上述滚动轴承具有：内圈；外圈；以及多个滚动体，其配置在上述内圈与上述外圈之间且能旋转，

上述内圈与上述外圈相比上述旋转构件的轴向上的尺寸较大，并且具有随着去往上述滚动体而扩径的部分。

22.根据权利要求21所述的轴承装置，其特征在于，

上述润滑剂喷出喷嘴朝向上述内圈的上述扩径的部分喷出上述润滑剂和第2压缩气体。

23.一种机床的主轴装置，其特征在于，

具备上述权利要求1至22中的任意一项所述的轴承装置，通过该轴承装置来支撑主轴而使上述主轴作为上述旋转构件旋转自如，测定上述主轴所负载的轴向载荷。

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