TWI814861B - 軸承裝置和工具機的主軸裝置 - Google Patents

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剱持健太
勝野美昭
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日商日本精工股份有限公司
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Abstract

目的在於提供一種軸承裝置和工具機的主軸裝置，在旋轉構件由滾動軸承支撐的情況下，無需將測定部配置在旋轉構件的附近，就能夠非接觸且高精度地測定旋轉構件的徑向的位移。軸承裝置將旋轉構件經由滾動軸承支撐於固定構件，具備位移測定部，位移測定部對在滾動軸承的周圍且在上述旋轉構件與上述固定構件之間的被測定間隙供應壓縮氣體來測定旋轉構件的徑向位移。另外，在噴出壓縮氣體的噴嘴的單側或兩側設置有回收壓縮氣體的氣體回收槽。

Description

軸承裝置和工具機的主軸裝置
本發明涉及軸承裝置和工具機的主軸裝置，更詳細地說，涉及能檢測由滾動軸承支撐的旋轉軸的位移並測定軸載荷的軸承裝置和工具機的主軸裝置。
關於工具機的心軸(spindle)，想要控制切削載荷，實現加工的高速化、高精度化以及軸承的長壽命化的趨勢在增長，而測定工具機運轉過程中的軸載荷作為對策之一，對其需求在增長。
迄今為止提出了很多這樣的測定工具機運轉過程中的軸載荷的技術，其中，如專利文獻1(特開2010-217167號公報)所記載的現有技術那樣，不是直接測定軸載荷而是通過計測軸位移量再乘以軸承等的剛度值來算出軸載荷量的技術受到關注。
除了上述現有技術以外，能應用於旋轉體的位移量測定的非接觸式的位移傳感器有激光位移傳感器或電渦流位移傳感器、靜電電容型位移傳感器等多種。
另外，在專利文獻2(特許第3662741號公報)所記載的現有技術中記載有如下內容：測定由磁軸承和靜壓氣體軸承以非接觸形式支撐的靜壓磁複合軸承的轉子位移來控制供應到磁軸承的線圈的電流。在此，轉子 位移的測定是用壓力傳感器來測定與靜壓氣體軸承的直徑方向的兩側相對的靜壓氣體軸承面上的靜壓的壓力差，根據該測定值來求出轉子的位移。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：特開2010-217167號公報
專利文獻2：特許第3662741號公報
但是，在專利文獻1所記載的現有技術中，在使用非接觸式傳感器來測定旋轉軸的位移的情況下，需要將其配置在計測部附近，另外，附屬於它的電路、配線也需要配置在計測部的附近，而存在許多問題，例如工具機的內部結構的複雜性、加工過程中的切屑或切削水的附著所造成的損傷等。
另外，工具機的心軸是相對於切削載荷而要求高剛度的部位。另外，由於切削載荷所引起的軸位移也是幾μm的程度，因此，該軸位移的測定也要求高精度、高分辨率，所以成本會增大。
相對於此，在專利文獻2所記載的現有技術中，能將壓力傳感器配置在定子的外周側，能夠解決專利文獻1所記載的現有技術的問題，但在轉子、旋轉軸等旋轉構件由滾動軸承支撐的情況下，無法應用該現有技術。
因此，本發明是著眼於上述的現有技術的問題而完成的，目的在於提供一種軸承裝置和工具機的主軸裝置，在旋轉構件由滾動軸承支撐的情況下，無需將測定部配置在旋轉構件的附近，就能夠非接觸且高精度地測定旋轉構件的徑向位移。
為了實現上述目的，本發明的一個方式的軸承裝置將旋轉構件經由滾動軸承支撐於固定構件，具備位移測定部，上述位移測定部對在滾動軸承的周圍且在上述旋轉構件與上述固定構件之間的被測定間隙供應壓縮氣體來測定旋轉構件的徑向位移。另外，在噴出壓縮氣體的噴嘴的單側或兩側設置有回收壓縮氣體的氣體回收槽。
另外，本發明的一個方式的工具機的主軸裝置具備具有上述構成的軸承裝置，通過該軸承裝置來支撐主軸而使主軸作為旋轉構件旋轉自如，測定主軸所負載的載荷。
根據本發明的軸承裝置的一個方式，在用滾動軸承支撐旋轉構件的情況下，能夠使用壓縮氣體來測定旋轉構件的徑向位移，能夠以簡易的構成高精度地測定旋轉構件的徑向位移。
另外，在本發明的工具機的主軸裝置中，由於是使用上述軸承裝置來支撐主軸而使其旋轉自如，因此，能夠在切削時通過測定主軸的徑向位移來求出作用於主軸的載荷量。
10:工具機的主軸裝置
11:殼體
21:旋轉軸
31:前側滾動軸承
31a、31b:角接觸球軸承
33:外圈
34:內圈
35:滾珠
36:外圈側間隔件
38:內圈側間隔件
41:後側滾動軸承
51:驅動馬達
52:定子
53:轉子
61:位移檢測部
PU:運算處理部
62:壓縮氣體噴出噴嘴
g:被測定間隙
64、65:壓縮氣體供應通路
66:氣體連接部
66a:氣體通路
66b:氣體通路
71:壓力損失測定部
72:節流部
73:差壓傳感器
74、75:配管
77:節流部
78:減壓閥
79:閥
80:壓縮氣體供應部
81:壓縮機
82、83:調節器
81a、81b:氣體回收槽
86:空腔部
87a、87b:氣體排出通路
88:連通槽
91a、91b:槽部
92a、92b:圓錐面
93a、93b:槽部
96:外圈側間隔件
97:壓縮氣體噴出噴嘴
99:氣體連接部
99a:氣體通路
99b:氣體通路
101:壓縮氣體噴出噴嘴
102:氣體通路
103:內圈側間隔件
111:撓性管
112、113:管用接頭
114、116:陰螺紋部
121:第1壓力傳感器
122:第2壓力傳感器
120a、120b:空氣積存部
124a、124b:油氣噴出噴嘴
130:旋轉工作臺
131:工具機的旋轉工作臺裝置
圖1是示出本發明的工具機的主軸裝置的第1實施方式的截面圖。
圖2是示出圖1的軸承裝置的圖，(a)是軸向的放大截面圖，(b)是軸垂直方向的放大截面圖。
圖3是示出軸承裝置的第2實施方式的圖，(a)是軸向的放大截面圖，(b)是軸垂直方向的放大截面圖。
圖4是示出軸承裝置的第2實施方式的第1變形例的軸向的放大截面圖。
圖5是示出軸承裝置的第2實施方式的第2變形例的圖，(a)是軸垂直方向的截面圖，(b)是示出排放孔的圖。
圖6是示出本發明的第2實施方式的第3變形例的軸向的放大截面圖。
圖7是示出本發明的第3實施方式的圖，(a)是在噴出部的周圍形成有淺凹部的截面圖，(b)是在噴出部的周圍形成有圓錐面的截面圖，(c)是在噴出部的周圍形成有深凹部的截面圖。
圖8是示出本發明的第4實施方式的軸向的放大截面圖。
圖9是示出本發明的第4實施方式的第1變形例的軸向的放大截面圖。
圖10是示出本發明的第4實施方式的第2變形例的軸向的放大截面圖。
圖11是示出本發明的第1~第4實施方式的變形例的軸向的放大截面圖。
圖12是示出本發明的第5實施方式的軸向的放大截面圖。
圖13是示出本發明的第6實施方式的系統圖。
圖14是示出本發明的第6實施方式的變形例的系統圖。
圖15是示出本發明的第7實施方式的系統圖。
圖16是示出本發明的第8實施方式的軸向的放大截面圖。
圖17是示出第8實施方式的變形例的軸向的放大截面圖。
圖18是示出本發明的第9實施方式的軸向的放大截面圖。
圖19是示出第9實施方式的變形例的軸向的放大截面圖。
圖20是示出本發明的第1~第7實施方式的變形例的系統圖。
圖21是示出應用了本發明的軸承裝置的工具機的旋轉工作臺的截面圖。
接下來，參照附圖來說明本發明的一個實施方式。在以下的附圖的記載中，對於相同或相似的部分標注相同或相似的附圖標記。但是，應當注意，附圖僅是示意性的，厚度與平面尺寸的關係、各層的厚度的比率等與實際不同。因此，具體的厚度、尺寸應當參考以下的說明來判斷。另外，在各附圖彼此間當然也包括相互的尺寸關係或比率不同的部分。
另外，以下所示的實施方式例示出用於使本發明的技術構思具體化的裝置、方法，本發明的技術構思並非將構成部件的材質、形狀、結構、配置等限定為如下。本發明的技術構思能夠在申請專利範圍記載的請求項所規定的技術範圍內加以各種變更。
第1實施方式
首先，根據圖1、圖2以及圖3來說明本發明的工具機的主軸裝置的第1實施方式。
工具機的主軸裝置10是馬達內置方式，作為旋轉構件的中空狀的旋轉軸(心軸)21由前側滾動軸承31和後側滾動軸承41支撐於作為固定構件(靜止構件)的殼體11並且旋轉自如。旋轉軸21由配置在前側滾動軸承31和後側滾動軸承41之間的驅動馬達51驅動而旋轉。
殼體11包括在前側滾動軸承31與驅動馬達51之間分成兩部分的前側圓柱部12和後側圓柱部13。
前側圓柱部12包括外徑小的前側的小外徑部12a和外徑比小外徑部12a大的後側的大外徑部12b。這些小外徑部12a和大外徑部12b的內周面形成為相等的內徑，但從小外徑部12a的前端側到後端側形成有收納前側滾動軸承31的軸承收納臺階部12c。
相反地，後側圓柱部13由內徑大的大內徑部13a和內徑比大內徑部13a小的小內徑部13b形成。
前側滾動軸承31包括以成為背面組合的方式配置的大致同一尺寸的一對角接觸球軸承31a和31b。這些角接觸球軸承31a和31b具備：外圈33，其是靜止側軌道圈；內圈34，其是旋轉側軌道圈；以及多個滾珠35，其作為滾動體，帶有接觸角地配置在作為靜止側軌道的外圈軌道槽和作為旋轉側軌道的內圈軌道槽之間。也就是說，各軸承31a、31b具有：內圈34、外圈33、以及配置在內圈34與外圈33之間且能旋轉的滾珠(滾動體)。此外，各軸承31a、31b也可以具備保持滾動體的保持器。
各角接觸球軸承31a和31b的外圈33隔著外圈側間隔件36內嵌於形成在殼體11的前側圓柱部12的軸承收納臺階部12c，由被螺栓固定在殼體11的前側圓柱部12的前側軸承外圈按壓件37固定。
另外，各角接觸球軸承31a和31b的內圈34隔著內圈側間隔件38外嵌於旋轉軸21，由緊固於旋轉軸21的螺母39固定於旋轉軸21。角接觸球軸承31a和31b由於螺母39而負載有定位置預壓。因此，旋轉軸21的軸向位置被前側滾動軸承31定位。
後側滾動軸承41是圓柱滾子軸承，具有：外圈42、內圈43以及作為滾動體的多個圓柱滾子44。後側滾動軸承41的外圈42內嵌於殼體11的後側圓柱部13的小內徑部13b，由被螺栓緊固於小內徑部13b的後側軸承按壓件45隔著外圈側間隔件46固定於小內徑部13b。後側滾動軸承41的內圈43由被緊固於旋轉軸21的另一螺母47隔著內圈側間隔件48固定於旋轉軸21。
驅動馬達51包括：定子52，其內嵌於殼體11的後側圓柱部13的大內徑部13a；以及轉子53，其外嵌於與定子52的內周側隔著間隙相對的旋轉軸21。
並且，在具有上述構成的工具機的主軸裝置10設置有測定施加到旋轉軸21的載荷量的位移測定部(載荷測定部)60。位移測定部60將位移 檢測部61和壓力損失測定部71設為1組，位移檢測部61使用壓縮氣體來檢測旋轉軸21的徑向位移，壓力損失測定部71對位移檢測部61供應壓縮氣體，測定與外圈側間隔件36和內圈側間隔件38之間的間隙相應的壓力損失。這些位移檢測部61和壓力損失測定部71的組在圓周方向上具備多組(在此為2組)。另外，位移測定部60具備運算處理部PU，運算處理部PU基於各壓力損失測定部71的測定結果，計算作用於旋轉軸21的載荷量。位移測定部60也能配置在旋轉軸21的軸向的任意位置。更優選的是，希望配置在相對於載荷的軸位移量大且由於位移測定部的設置而導致的軸長延長的影響小的、最前列軸承的後方附近。
如圖2的(a)和(b)所示，位移檢測部61至少形成在2個部位，這2個部位在圓周方向上例如保持120。的間隔且不是隔著殼體11的前側圓柱部12的小外徑部12a的中心軸彼此相對。
位移檢測部61各自包含前側滾動軸承31的外圈側間隔件36和內圈側間隔件38。即，外圈側間隔件36具備：外周側環形部36a，其與角接觸球軸承31a和31b的外圈33的彼此相對的軸向端面接觸；以及內周側環形部36b，其比外周側環形部36a的寬度窄。
在外周側環形部36a，在軸向的中央部形成有從外側向內側凹陷的凹部36c。內周側環形部36b的內周面與內圈側間隔件38的外周面以形成規定的被測定間隙g的方式相對。
並且，從外周側環形部36a的凹部36c的底部到內周面形成有在徑向上延長的漏斗狀的壓縮氣體噴出噴嘴62，壓縮氣體從壓縮氣體噴出噴嘴62噴出到外圈側間隔件36與內圈側間隔件38之間的被測定間隙g。
在此，在大多數情況下，由於要在軸內徑部設置拉杆作為用於對工具進行把持的機構，因而，工具機的心軸是中空軸，另外，假定為了提 高加工效率，使工具機的主軸高速旋轉。因此，特別是，在高速旋轉使用時，旋轉軸21、內圈側間隔件38等旋轉構件會由於離心力而膨脹幾~幾十μm的程度。而且，由於在心軸旋轉過程中，會在殼體11與旋轉軸21之間產生溫度差，在大多數情況下旋轉軸21的溫度更高，殼體11與旋轉軸21之間的間隙量減小幾~幾十μm的程度。
另外，在工具機心軸中，為了防止異物侵入心軸內部、滾動軸承31，外圈側間隔件36與內圈側間隔件38之間等的、形成在殼體11與旋轉軸21之間的間隙最大也就是被設定為零點幾mm的程度。
因此，外圈側間隔件36與內圈側間隔件38之間的被測定間隙g在旋轉軸21靜止時被設定為0.05mm~0.5mm，但由於間隙量越小，壓力損失相對於旋轉軸21的徑向位移的變化量就越大，因此，優選將被測定間隙g設定為0.05mm~0.2mm。
為了精確地測定運轉中的外圈側間隔件36與內圈側間隔件38之間的被測定間隙g，希望使設置在位移檢測部61的內圈側間隔件38盡可能與旋轉軸21同軸。因此，希望內圈側間隔件38以過渡配合或者過盈配合被嵌合於軸。
另一方面，在殼體11的小外徑部12a，與壓縮氣體噴出噴嘴62同軸地形成有圓形的開口部63，開口部63從外周面到達外圈側間隔件36的凹部36c，其內徑按兩階段縮小。如圖1所示，形成於前側圓柱部12的壓縮氣體供應通路64的一端在開口部63的後側側壁開口。如圖1所示，壓縮氣體供應通路64的另一端在形成於後側圓柱部13的後端開口，與在軸向上向前方延長而形成的壓縮氣體供應通路65連通。
另外，如圖2的(a)和(b)所示，在開口部63內安裝有氣體連接部66，氣體連接部66作為氣體方向轉換部，將從壓縮氣體供應通路64供應 的壓縮氣體的方向從軸向轉換為徑向，並將其供應到噴出噴嘴62。氣體連接部66具有能內嵌於開口部63的形狀、例如與開口部63的內周形狀為同一形狀的外周形狀，在內部形成有氣體通路66a和氣體通路66b，氣體通路66a與開口部63連通，氣體通路66b的一端與氣體通路66a連通，另一端與壓縮氣體噴出噴嘴62連通。在氣體連接部66的側壁與開口部63的內壁之間配置有O型環67，在氣體連接部66的底面與凹部36c的底面之間也同樣地配置有O型環68，通過這些O型環67和68來防止壓縮空氣的洩漏。
另外，如圖2的(a)和(b)所示，氣體連接部66的外周面的階梯部與開口部63的內周面的階梯部接觸，從而氣體連接部66在徑向上被定位。另外，氣體連接部66的徑向外側的端面與被螺紋固定在小外徑部12a的外周面的按壓片69接觸，防止了氣體連接部66從開口部63脫出。此外，氣體連接部66不限於用按壓片69來防止脫出的情況，也能夠在氣體連接部66的外周面側形成凸緣部並將該凸緣部進行螺紋固定，氣體連接部66相對於殼體11的固定方法能夠採取任意的固定方法。
此外，位移檢測部61不限於設置在殼體11的圓周方向上的2個部位的情況，也可以設置3個部位以上，且不是在圓周方向上夾著中心軸彼此相對。另外，由於位移檢測部61使壓縮氣體從壓縮氣體噴出噴嘴62噴出到外圈側間隔件36與內圈側間隔件38的間隙，因此，會抵消由於壓縮氣體而產生的對旋轉軸21的負載，因而，優選在3個部位以上以等角間隔配置。
如圖1所示，在壓力損失測定部71，壓縮氣體從壓縮氣體供應部80供應到向前側滾動軸承31和後側滾動軸承41供應潤滑油的未圖示的採用油氣潤滑、油霧潤滑的潤滑系統。壓縮氣體供應部80具備：壓縮機81，其噴出壓縮氣體；潤滑系統用的調節器82，其對從壓縮機81噴出的壓縮氣體進行調壓；以及壓力損失測定用的調節器83，其與調節器82並聯連接。此外， 在第1實施方式中，不限於油氣潤滑、油霧潤滑。例如也能應用於潤滑脂潤滑等。潤滑油、潤滑脂是潤滑劑的例子。潤滑系統是對軸承31和41供應潤滑劑的潤滑劑供應部。
壓力損失測定部71具備：節流部72，其插設在壓縮氣體的供應路徑；以及差壓傳感器73，其檢測節流部的上游側和下游側的差壓。
節流部72插設在配管74中，配管74將調節器83與形成在殼體11中的壓縮氣體供應通路65的開口連結。節流部72的節流量設定為，使得在旋轉軸21的旋轉過程中旋轉軸21的徑向位移為「0」時，由差壓傳感器73檢測出的差壓檢測值成為預先設定的設定值。從而，節流部72的下游側的壓力會表示考慮了從節流部72到位移檢測部61的配管長度和配管直徑的流路阻力的、僅與旋轉軸21的徑向位移相應的壓力損失。
差壓傳感器73的低壓側連接到節流部72的下游側的配管74，高壓側經由配管75連接到調節器83。在差壓傳感器73中，檢測從調節器83供應的壓縮空氣壓力與連接到位移檢測部61的節流部72的下游側壓力、即位移檢測部61的與旋轉軸21的位移相應的壓力損失之間的差壓，將檢測出的差壓檢測值作為模擬值或數字值輸出。
運算處理部PU例如包括微型計算機等運算處理裝置，從各壓力損失測定部71的差壓傳感器73輸出的差壓檢測值被輸入其中，基於該差壓檢測值來算出旋轉軸21的徑向的換算位移量。另外，運算處理部PU通過用預先算出的壓縮氣體噴出噴嘴62的軸向位置上的軸剛度值乘以所算出的旋轉軸21的徑向的換算位移量，從而，計算給予旋轉軸21的載荷量，並將計算結果輸出到顯示器DP進行顯示。在此，軸剛度值基於載荷點、前側滾動軸承31的軸承位置、軸承剛度、軸剛度以及位移檢測部61的壓縮氣體噴出噴嘴62的軸向位置等而算出。
此外，給予旋轉軸21的載荷量不限於通過上述的計算來算出的情況。例如，通過反復進行將已知的載荷給予旋轉軸21並測定這時從壓力損失測定部71的差壓傳感器73輸出的差壓檢測值，從而，創建表示載荷與差壓檢測值的關係的載荷算出用映射，將其事先存儲在運算處理部PU的存儲部。在這種情況下，通過以切削時由差壓傳感器73檢測出的差壓檢測值為基礎並參照載荷算出用映射，能夠根據差壓檢測值直接算出載荷量。這樣一來，能夠容易地算出載荷量，而無需將差壓傳感器73的差壓檢測值換算成位移量。此時，也能夠通過求出載荷算出用映射的特徵線的方程式來取代使用載荷算出用映射，並將差壓傳感器73的差壓檢測值代入到所求出的方程式中來算出載荷量。
此外，位移檢測部61和壓力損失測定部71的組如前所述設置2組以上，因此，如圖1所示，各壓力損失測定部71與調節器83並聯連接。
接下來，對上述第1實施方式的動作進行說明。
首先，從壓縮氣體供應部80向壓力損失測定部71供應壓縮氣體，如前所述，在使工具機的主軸裝置10的旋轉軸21旋轉的狀態下，並且在旋轉軸21的徑向位移為「0」的狀態下，事先對壓力損失測定部71的節流部72的節流量進行調整，使得由差壓傳感器73檢測出的差壓檢測值成為預先設定的設定值。
然後，在主軸裝置10的旋轉軸21停止的狀態下，啟動壓縮機81，從而，用調節器82對壓縮氣體進行調壓，將設定壓力的壓縮氣體供應給未圖示的針對前側滾動軸承31和後側滾動軸承41的潤滑油供應系統，開始對前側滾動軸承31和後側滾動軸承41供應潤滑劑。
與此同時或在此前後，用調節器83對從壓縮機81噴出的壓縮氣體進行調壓，並將其供應到壓力損失測定部71。
供應到壓力損失測定部71的壓縮氣體經由節流部72輸入到殼體11的壓縮氣體供應通路65。輸入到壓縮氣體供應通路65的壓縮氣體從壓縮氣體供應通路64在氣體連接部66中方向轉換90度而從軸向變為徑向後被供應到壓縮氣體噴出噴嘴62。
供應到壓縮氣體噴出噴嘴62的壓縮氣體被供應到外圈側間隔件36與內圈側間隔件38之間的被測定間隙g，當被測定間隙g的間隔即旋轉軸21的徑向位移從「0」的狀態變大時，被測定間隙g的間隔變小，壓力損失與之相應地變小，相反地，當徑向位移變小時，被測定間隙g的間隔變大，壓力損失與之相應地變大。在此，如上所述，當中空軸的旋轉軸21高速旋轉時，旋轉軸21、內圈側間隔件38等旋轉構件由於離心力而膨脹，另外，旋轉軸21相對於殼體11變得高溫化，因此，被測定間隙g的間隙變小。
因此，在旋轉軸21的徑向位移為「0」的無負載狀態下，由差壓傳感器73檢測出的差壓檢測值成為預先設定的設定值，表示旋轉軸21的徑向位移為「0」的差壓檢測值被輸出到運算處理部PU。
因此，在運算處理部PU中，通過將從差壓傳感器73輸入的差壓檢測值換算成旋轉軸21的徑向位移，用預先設定的軸剛度值乘以換算後的徑向位移，從而算出旋轉軸21所負載的載荷量。算出的載荷量輸出到顯示器DP並被顯示。在這種情況下，由於徑向位移為「0」，因此，顯示於顯示器DP的載荷量為「0」。
在該狀態下，例如當開始切削時，旋轉軸21會被施加切削載荷，旋轉軸21產生與該切削載荷相應的徑向位移。該徑向位移取決於施加到旋轉軸21的切削載荷的方向。
因此，與旋轉軸21的徑向位移相應地，從多個位移檢測部61的壓縮氣體噴出噴嘴62噴出的壓縮氣體產生與徑向位移相應的壓力損失。該壓力損失在壓力損失測定部71的差壓傳感器73中作為差壓檢測值被檢測出。
檢測出的差壓檢測值被供應到運算處理部PU，從而，通過由運算處理部PU如前所述地將差壓檢測值換算成旋轉軸21的徑向位移，用換算後的徑向位移乘以預先設定的軸剛度值，從而算出旋轉軸21所負載的載荷量。算出的載荷量輸出到顯示器DP並被顯示。
這樣，根據上述第1實施方式，通過將壓縮氣體供應到包含前側滾動軸承31的外圈側間隔件36和內圈側間隔件38的位移檢測部61，從而，壓縮氣體從壓縮氣體噴出噴嘴62噴出到外圈側間隔件36與內圈側間隔件38之間的被測定間隙g。因此，產生與被測定間隙g的間隔即旋轉軸21的徑向位移相應的壓縮氣體的壓力損失。通過用設置在殼體11的外側的壓力損失測定部71的差壓傳感器73來檢測壓力損失，並將檢測出的差壓檢測值供應到運算處理部PU，從而，能夠算出旋轉軸21所負載的載荷量。
因此，在位移檢測部61，僅通過設置隔著規定的被測定間隙g相對的外圈側間隔件36與內圈側間隔件38、壓縮氣體供應通路64、氣體連接部66以及壓縮氣體噴出噴嘴62這一簡易的構成就能夠產生與旋轉軸21的徑向位移相應的壓力損失。因此，位移檢測部61不需要以電進行動作的部件，因此，無需考慮配線的引繞或電絕緣。
另外，在壓力損失測定部71中，通過將壓縮氣體經由節流部72供應到位移檢測部61，並檢測節流部72的下游側即位移檢測部61側的壓力與供應到壓力損失測定部71的壓縮氣體的初始壓力的差壓，能夠測定位移檢測部61的壓力損失。然後，能夠在將檢測出的差壓檢測值轉換為旋轉軸21 的徑向位移後算出旋轉軸21所負載的載荷量，或者是根據差壓直接算出旋轉軸21所負載的載荷量。
因此，在用滾動軸承支撐旋轉軸21而使其旋轉自如的情況下，通過簡單的構成，就能夠使用壓縮氣體算出旋轉軸21的徑向位移或算出旋轉軸21所負載的載荷量。
此外，在上述第1實施方式中，說明了在殼體11內形成有在軸向上延長的壓縮氣體供應通路64和65的情況，但不限於此，也可以使氣體連接部66的氣體通路66b向外周側延長並開口，在該開口部連接壓力損失測定部71。或者，也可以省略壓縮氣體供應通路65，使壓縮氣體供應通路64在小外徑部12a的外周面開口，在該開口部連接壓力損失測定部7。
另外，在上述第1實施方式中，說明了在使工具機的主軸裝置10的旋轉軸21旋轉的狀態下，並且在旋轉軸21的徑向位移為「0」的狀態下，事先對壓力損失測定部71的節流部72的節流量進行調整，使得由差壓傳感器73檢測出的差壓檢測值成為預先設定的設定值的情況。但是，本發明不限於該調整。例如，在無外部負載且主軸裝置10的旋轉軸21停止的狀態(0旋轉的狀態)下，事先通過壓力損失測定部71的節流部72將各壓力損失測定部71的差壓調整為某個值，並將該狀態設定為位移0。然後，當改變旋轉軸21的轉速時，各壓力損失測定部71的差壓與旋轉軸21的轉速相應地發生變化，從而，原本設定為位移0的差壓也偏移相同的量。然後，在轉速穩定後，在與上述同樣的無負載的狀態下從外部給予觸發信號，將這時的值重新設為「0」。從而，只要旋轉軸21的旋轉是恆定的，則即使在不同的轉速下也能以與上述第1實施方式相同的方式進行測定。
第2實施方式
接下來，根據圖3來說明本發明的軸承裝置的第2實施方式。
在第2實施方式中，是消除了壓縮氣體對前側滾動軸承的影響。
即，在第2實施方式中，如圖3的(a)和(b)所示，位移檢測部61在圓周方向上等間隔地設置有3個。在各位移檢測部61，在外圈側間隔件36的隔著被測定間隙g與內圈側間隔件38的外周面相對的內周面，在夾著壓縮氣體噴出噴嘴62的前側和後側，分別在圓周方向上形成有回收壓縮氣體的氣體回收槽81a和81b。並且，如圖3的(a)的下側和圖3的(b)所示，在外圈側間隔件36的各位移檢測部61，在夾著中心軸相對的位置形成有與氣體回收槽81a和81b連通的空腔部86。另一方面，在小外徑部12a的與空腔部86相對的位置形成有氣體排出通路87a和氣體排出通路87b，氣體排出通路87a與空腔部86連通並在徑向上延長，氣體排出通路87b的一端與氣體排出通路87a連通，另一端在前端開口。這些氣體回收槽81a、81b、空腔部86以及氣體排出通路87a和87b成為壓縮氣體排出路(壓縮氣體排出部)。能夠將氣體排出通路87a和87b稱為將壓縮氣體排出到軸承裝置的外部的排放部。
根據第2實施方式，從位移檢測部61的壓縮氣體噴出噴嘴62噴出到外圈側間隔件36的內周面與內圈側間隔件38的外周面之間的被測定間隙g的壓縮空氣會沿前後方向和圓周方向擴展並流過被測定間隙g，但沿前後方向擴展的壓縮氣體流入氣體回收槽81a和81b，在圖3的(a)的圓周方向上沿順時針方向和逆時針方向流過氣體回收槽81a和81b並到達空腔部86，從空腔部86通過小外徑部12a的氣體排出通路87a和87b而從小外徑部12a的前端面排出到外部。
因此，能夠防止從壓縮氣體噴出噴嘴62噴射出的壓縮氣體流入配置在外圈側間隔件36和內圈側間隔件38的前後位置的角接觸球軸承31a和31b的外圈33和內圈34之間。因此，能夠防止由於壓縮氣體流入角接觸球軸 承31a和31b而造成的影響、即對角接觸球軸承的油氣潤滑、油霧潤滑的影響。
此外，在上述第2實施方式中，說明了在外圈側間隔件36的夾著壓縮氣體噴出噴嘴62的前後位置設置有氣體回收槽81a和81b的情況，但不限於此，也可以如圖4所示，省略作為氣體回收槽81a和81b的其中一方的81a(或81b)。在這種情況下，雖然氣體回收效率會有所下降，但在省略了氣體回收槽的一側，壓縮氣體通過外圈側間隔件36與內圈側間隔件38之間的被測定間隙g的長度變長，流路阻力增加，因此，大部分被回收到流路阻力小的氣體回收槽81a(或81b)側，壓縮氣體對角接觸球軸承31a和31b的影響小。
另外，在上述第2實施方式中，說明了將位移檢測部61的設置數量設為3個的情況，但不限於此，也能夠如圖5所示，設為2個或是設為4個以上。另外，如圖5的(a)所示，形成在外圈側間隔件36的空腔部86和形成在小外徑部12a的氣體排出通路87a和87b不限於設置在與位移檢測部61夾著中心軸相對的位置的情況，也可以設置在相鄰的位移檢測部61之間的中間部。在這種情況下，通過將空腔部86形成在相鄰的位移檢測部61之間的中間部，能夠防止相鄰的位移檢測部61中的一方所噴出的壓縮氣體影響到另一方位移檢測部61。另外，也可以在相鄰的位移檢測部61之間設置多個空腔部86。
而且，在上述第2實施方式中，說明了針對1個位移檢測部61設置1個壓縮氣體排出通路87a、87b的情況，但不限於此，也可以是如圖6所示，在外圈側間隔件36的外周面沿圓周方向形成將各空腔部86連通的連通槽84，在其中任意一個空腔部86設置壓縮氣體排出通路87a、87b。在這種情況下，能夠由1個壓縮氣體排出通路87a、87b來回收從所有位移檢測部61 噴出的壓縮氣體。因此，能夠減少設置於殼體11的壓縮氣體排出路的數量，減少殼體11的加工工時。
第3實施方式
接下來，根據圖7來說明本發明的軸承裝置的第3實施方式。
在第3實施方式中，將形成在外圈側間隔件36的內周面與內圈側間隔件38的外周面之間的被測定間隙g的軸向的長度設定為所需的最小限度。
即，在第3實施方式中，如圖7的(a)所示，將形成在從位移檢測部61的壓縮氣體噴出噴嘴62供應壓縮氣體的外圈側間隔件36的內周面與內圈側間隔件38的外周面之間的被測定間隙g的、夾著壓縮氣體噴出噴嘴62的軸向長度設定為所需最小限度的軸向長度w，將外圈側間隔件36的除了所需的被測定間隙g的軸向長度w以外的外側部設為進行了較淺的擴徑的、在圓周方向上延長的槽部91a和91b。此外，雖未圖示，但在槽部91a和91b與前述的第2實施方式同樣地形成有氣體回收槽。
根據第3實施方式，將外圈側間隔件36與內圈側間隔件38之間的被測定間隙g的夾著壓縮氣體噴出噴嘴62的軸向長度設為了所需最小限度的軸向長度w，因此，從壓縮氣體噴出噴嘴62供應到被測定間隙g的壓縮氣體的粘性或摩擦的影響得到緩和，壓縮氣體流出到外部的時間縮短。因此，能夠提高對於旋轉軸21的徑向位移的響應性。而且，由於形成被測定間隙g的軸向長度變短，從而能夠縮小為了形成外圈側間隔件36和內圈側間隔件38的被測定間隙g而不得不進行高精度加工的範圍，能夠期待加工成本的下降，並且能夠期待能夠形成更高精度的間隙的可能性。
此外，在第3實施方式中，說明了在被測定間隙g的兩側形成有槽部91a和91b的情況，但不限於此，也能夠如圖7的(b)所示，將除所需的被測定間隙g以外的外側部設為隨著從被測定間隙g的前後端部去往外側而 內徑增加的圓錐面92a和92b。另外，也能夠如圖7的(c)所示，將除所需的被測定間隙g以外的外側部設為進行了較深的擴徑的槽部93a和93b。除了這些以外，還能夠將除所需的被測定間隙g以外的外側形狀設為平面、曲面、或是圖7的(a)~(c)的形狀與其它形狀的複合形狀。
另外，在第3實施方式中，說明了在外圈側間隔件36的除所需的被測定間隙g以外的外側部形成擴徑部的情況，但不限於此，也可以在內圈側間隔件38的除所需的被測定間隙g以外的外側部形成擴徑部，還可以在外圈側間隔件36和內圈側間隔件38雙方形成擴徑部。
第4實施方式
接下來，根據圖8來說明本發明的軸承裝置的第4實施方式。在第4實施方式中，不是將位移檢測部形成為前側滾動軸承31之間的間隔件，而是在與前側滾動軸承31在軸向上相鄰的位置形成位移檢測部61。
即，在第4實施方式中，如圖8所示，位移檢測部61配置為與構成前側滾動軸承31的後側的角接觸球軸承31b的後側相鄰。
因此，形成在殼體11的前側圓柱部12的內周面的軸承收納臺階部12c與構成前側滾動軸承31的角接觸球軸承31b相比向後方側延長。
位移檢測部61在軸承收納臺階部12c的延長部配置與前述的第1實施方式~第3實施方式的外圈側間隔件36同一形狀的外圈側間隔件96，外圈側間隔件96的內周面與旋轉軸21的外周面以形成規定的被測定間隙g的方式相對。
外圈側間隔件96與外圈側間隔件36同樣地具備：外周側環形部96a、內周側環形部96b、凹部96c以及壓縮氣體噴出噴嘴97。
另外，在殼體11的小外徑部12a的與外圈側間隔件96相對的位置形成有與開口部63同樣的開口部98，在開口部98內安裝有與氣體連接部66同樣的、形成有氣體通路99a和99b的氣體連接部99。
此外，雖未圖示，但在第4實施方式中也設置有如在第2實施方式中說明的那樣的回收壓縮氣體的氣體回收槽和將壓縮氣體排出到外部的氣體排出通路。
根據第4實施方式，位移檢測部61自身進行與第1實施方式同樣的動作，因此，能夠發揮與第1實施方式同樣的作用效果。另外，在第4實施方式中，壓縮氣體從外圈側間隔件96噴出到被測定間隙g，該被測定間隙g直接形成在外圈側間隔件96與旋轉軸21之間，而不是如第1~第3實施方式那樣形成在外圈側間隔件96與內側間隔件之間。因此，不會存在如第1~第3實施方式那樣在使用與旋轉軸21一體旋轉的內圈側間隔件時的旋轉軸21與內圈側間隔件的偏心問題的影響，能提高被測定間隙g的形狀精度。
此外，在上述第4實施方式中，說明了與前述的第1實施方式同樣地由外圈側間隔件96和氣體連接部99構成位移檢測部61的情況，但不限於此。例如，也可以如圖9所示，在殼體11的小外徑部12a內形成壓縮氣體噴出噴嘴101以及與氣體連接部99的氣體通路99a和99b對應的氣體通路102，從壓縮氣體噴出噴嘴101向形成在其與以過渡配合或過盈配合安裝在旋轉軸21的外周面的內圈側間隔件103之間的被測定間隙g噴出壓縮氣體。在這種情況下，能夠省略圖8的外圈側間隔件96、氣體連接部99，能夠防止發生在設置氣體連接部99的情況下的圓周方向的相位誤差並且削減構成要素。
另外，在第4實施方式中，說明了設置內圈側間隔件103的情況，但不限於此，也可以省略圖9的內圈側間隔件103，而如圖10所示，從壓縮氣體噴出噴嘴101向形成在其與旋轉軸21的外周面之間的被測定間隙g噴出 壓縮氣體。在這種情況下，能夠省略內圈側間隔件103，因此，能夠進一步削減構成要素。
而且，在上述第1~第4實施方式中，說明了將壓縮氣體噴出噴嘴62、97形成為在徑向上延長的情況，但不限於此，也可以是如圖11所示，將壓縮氣體噴出噴嘴62形成為向後方側傾斜延長。同樣地，雖未圖示，但也可以是將壓縮氣體噴出噴嘴97也形成為向後方側傾斜延長。在這種情況下，由於壓縮氣體噴出噴嘴62(97)形成在後方側，因此，從壓縮氣體噴出噴嘴62(97)噴出的壓縮氣體在前後方向上的分配會變得不均勻，向後方側的流量變多。因此，例如能夠使形成在外圈側間隔件36與內圈側間隔件38之間的被測定間隙g的後方側的面積比前方側的面積大，使流路阻力比前方側大，使被測定間隙g內的壓縮氣體的分散均勻化。
第5實施方式
接下來，根據圖12來說明本發明的軸承裝置的第5實施方式。
在第5實施方式中，將第1~第4實施方式的氣體連接部66變更為撓性管。
即，在第5實施方式中，如圖12所示，省略第1實施方式的氣體連接部66，取而代之地，通過作為氣體方向轉換部的撓性管111來連結外圈側間隔件36的壓縮氣體噴出噴嘴62與殼體11的小外徑部12a的壓縮氣體供應通路64。如圖12所示，在撓性管111的兩端氣密地裝配有頂端具有陽螺紋部的管用接頭112和113。
另一方面，在外圈側間隔件36形成有與壓縮氣體噴出噴嘴62連通並供管用接頭112的陽螺紋部螺合的陰螺紋部114。
另外，在小外徑部12a形成有收納撓性管111的L字型的空間部115，在空間部115與壓縮氣體供應通路64的終端的上方之間形成有供管用接頭113的陽螺紋部螺合的陰螺紋部116。
並且，撓性管111的一個管用接頭112與外圈側間隔件36的陰螺紋部114螺合，另一個管用接頭113與小外徑部12a的陰螺紋部116螺合。因此，壓縮氣體供應通路64與壓縮氣體噴出噴嘴62由撓性管111連結。
此外，雖未圖示，但在第5實施方式中也設置有如在第2實施方式中說明的那樣的回收壓縮氣體的氣體回收槽和將壓縮氣體排出到外部的氣體排出通路。
根據第5實施方式，應用了撓性管111來取代氣體連接部66，因此，無需使用結構複雜的氣體連接部66，就能夠容易地連結壓縮氣體供應通路64與壓縮氣體噴出噴嘴62。因此，殼體11與外圈側間隔件36的圓周方向的相位誤差的允許量變大，能夠降低製造難度。
第6實施方式
接下來，根據圖13來說明本發明的軸承裝置的第6實施方式。
在第6實施方式中，是防止壓力損失測定部71的差壓傳感器73被輸入過度的差壓。
即，在第6實施方式中，如圖13所示，在將第1實施方式的壓力損失測定部71的差壓傳感器73的高壓側與調節器83連接起來的配管75中設置節流部77，節流部77根據節流部72的下游側的壓縮氣體壓力的上升來調整壓縮氣體壓力的上升時間。
對第6實施方式的動作進行說明。
如前述的第1實施方式那樣，在差壓傳感器73的高壓側與調節器83由配管75直接連接的情況下，在啟動壓縮機81並開始將設定壓力的壓縮氣 體從調節器83供應到壓力損失測定部71時，差壓傳感器73的高壓側被供應從調節器83輸出的上升快的壓縮空氣。因此，差壓傳感器73的高壓側上升至規定壓力的時間短。
相對於此，在插設了節流部72的配管74中，在節流部72的下游側通過殼體11內的壓縮氣體供應通路65和64而連接有位移檢測部61，因此，到位移檢測部61的壓縮氣體噴出噴嘴62的距離長，而距離取決於主軸裝置10的結構，不是固定的。因此，剛剛開始對節流部72側供應壓縮氣體之後的節流部72的下游側的壓縮氣體的上升慢，差壓傳感器73的低壓側的壓縮氣體的上升需要時間。
因此，在剛剛開始對壓力損失測定部71供應壓縮氣體之後，差壓傳感器73的高壓側與低壓側的差壓超過規定值而變得過大，給差壓傳感器73帶來不良影響。
因此，在第6實施方式中，在開始對壓力損失測定部71供應壓縮氣體時，在連接調節器83與差壓傳感器73的高壓側的配管75中插設有節流部77。因此，能夠利用節流部77來延遲差壓傳感器73的高壓側的壓縮氣體上升至規定壓力的時間。因此，能夠防止在剛剛開始對壓力損失測定部71供應壓縮氣體之後，差壓傳感器73的高壓側與低壓側之間的差壓超過規定值而變得過大。
在這種情況下，使用了節流部77的差壓傳感器73的高壓側的壓縮氣體的上升時間無需與節流部72側的壓縮氣體的上升時間嚴格一致，只要使剛剛從調節器83向壓力損失測定部71供應壓縮氣體之後的差壓傳感器73的高壓側與低壓側的差壓收於規定值內即可。
此外，在上述第6實施方式中，說明了在差壓傳感器73的高壓側與調節器83之間的配管75中插設節流部77，來防止差壓傳感器73的高壓側和 低壓側的差壓超過規定值而變得過大的情況。本發明不限於上述構成，也可以如圖14所示，省略圖13的節流部77，與差壓傳感器73並聯地連接減壓閥78。在這種情況下，能夠在差壓傳感器73的高壓側與低壓側的差壓超過規定值的情況下，用減壓閥78使差壓傳感器73的高壓側的壓縮氣體排出到大氣中，防止差壓傳感器73的高壓側與低壓側的差壓超過規定值。
在上述的記載中說明了將第6實施方式應用於第1實施方式的情況，但第6實施方式也能夠應用於本說明書中已記載的第2實施方式~第5實施方式，而且，還能夠應用於以下所記載的所有實施方式。
第7實施方式
接下來，根據圖15來說明本發明的軸承裝置的第7實施方式。
在第7實施方式中，是緩和由於第1實施方式的高壓側、低壓側的上升時間差而導致的差壓傳感器73的過負載。
即，如圖15所示，第7實施方式的壓力損失測定部71具備閥79，閥79插設在將形成於殼體11的壓縮氣體供應通路65的開口與調節器83連結起來的配管74中。閥79在比配管74與配管75的連結部靠壓縮氣體供應通路65側(位移檢測部61側)插入到配管74中。換言之，閥79在比配管74與配管75的連結部靠下游側插設於配管74。
在第7實施方式中，通過在將閥79閉合的狀態下供應壓縮氣體，在預先提高了壓力損失測定部71的內壓的狀態下將閥79開放並開始壓力損失測定，能緩和由於第1實施方式的高壓側、低壓側的上升時間差而導致的差壓傳感器73的過負載。
在上述的記載中說明了將第7實施方式應用於第1實施方式的情況，但第7實施方式也能夠應用於本說明書中已記載的第2實施方式~第6實施方式，而且，還能夠應用於以下所記載的所有實施方式。
第8實施方式
參照圖1、圖2以及圖16來說明本發明的軸承裝置的第8實施方式。第8實施方式是第1實施方式(圖2)的變形例。在以下的記載中，以第1實施方式的不同點為中心進行說明，對於與第1實施方式相同的構成，標注相同的附圖標記並省略說明。
在第8實施方式中，說明經由位移檢測用的壓縮氣體供應系統對位移檢測部61供應壓縮氣體、並且經由與位移檢測用的壓縮氣體供應系統不同的系統對前側滾動軸承31(31a、31b)供應潤滑油的構成。在本實施方式中，在供應潤滑油時，使用壓縮氣體。潤滑油使用從圖1所示的壓縮氣體供應部80供應的壓縮氣體，通過油氣潤滑或油霧潤滑供應到前側滾動軸承31。圖16的單點劃線C1示出了旋轉軸21的中心軸。與單點劃線C1正交的單點劃線C2是穿過噴嘴62的中心的線。
在本實施方式中，設為通過油氣潤滑來進行軸承潤滑，但只要是諸如由油氣潤滑或油霧潤滑所代表的使用壓縮氣體和潤滑劑的潤滑即可。此外，在以下的記載中，將潤滑油供應用的壓縮氣體與潤滑油的組合稱為油氣。另外，在將潤滑油供應到軸承31時使用的壓縮氣體的供應源也可以是與圖1所示的壓縮氣體供應部80分開設置的供應源。為了區別位移測定所使用的壓縮氣體與潤滑油供應所使用的壓縮氣體，也可以將潤滑油供應所使用的壓縮氣體稱為第2壓縮氣體。
圖16的單點劃線C1的上側示出了位移檢測部61和位移檢測用的壓縮氣體供應系統。本實施方式的位移檢測部61具有與在第1實施方式中說明的圖2的(a)的上側所示的位移檢測部61大致同樣的結構。與第1實施方式(圖2的(a))的不同點在於，本實施方式的外圈側間隔件36具有2個空氣積存部120a和120b。空氣積存部120a、120b是對油氣進行減壓的空間(槽)。 空氣積存部120a是在壓縮氣體噴出噴嘴62與滾動軸承31a之間供第2壓縮氣體(油氣)流入的凹部，形成於外圈側間隔件36。空氣積存部120b是在壓縮氣體噴出噴嘴62與滾動軸承31b之間供第2壓縮氣體(油氣)流入的凹部，形成於外圈側間隔件36。空氣積存部120a、120b在圖16中被表示為形成在外圈側間隔件36的內周側環形部36b的梯形凹部。空氣積存部120a、120b是在旋轉軸21的周向上延伸的圓環狀的槽。本實施方式的2個空氣積存部120a和120b具有相對於單點劃線C2為線對稱的形狀。內周側環形部36b的一部分36b1位於空氣積存部120a與前側滾動軸承31a之間。內周側環形部36b的一部分36b2位於空氣積存部120b與前側滾動軸承31b之間。在本實施方式中，進入空氣積存部120a、120b的油氣被減壓並減速，因此，因油氣的供應而引起的噪聲被空氣積存部120a、120b降低。更詳細地說，由於進入空氣積存部120a、120b的油氣在空氣積存部120a、120b內被減壓、減速，因此，在油氣被供應到軸承31a、31b時，由軸承31a、31b的滾動體或滾動體保持器引起的風噪降低。
圖16的單點劃線C1的下側示出了用於將潤滑油供應到前側滾動軸承31的潤滑系統119的主要部分。潤滑系統119具有油氣供應通路123a和123b、以及油氣噴出噴嘴124a和124b。油氣噴出噴嘴124a和124b在空氣積存部120a、120b開口。潤滑系統119被供應油氣。潤滑系統119是將潤滑油(潤滑劑)供應到前側滾動軸承31的潤滑劑供應部。
油氣噴出噴嘴124a、124b形成在油氣供應通路123a、123b的下游端，油氣噴出噴嘴124a、124a的橫截面小於油氣供應通路123a、123b的橫截面。也就是說，通過油氣供應通路123a、123b後的油氣會流入截面積的小的油氣噴出噴嘴124a、124b並被節流。
油氣供應通路123a和123b從殼體11與外圈側間隔件36之中穿過而延伸。更詳細地說，在圖16中，油氣供應通路123a、123b的上游側在殼體11內與單點劃線C1平行地延伸，在單點劃線C2的附近，方向轉換90度而向旋轉軸21的徑向內側一直延伸到油氣噴出噴嘴124a、124b。因此，進入油氣供應通路123a、123b的油氣通過油氣供應通路123a、123b從油氣噴出噴嘴124a、124b供應到空氣積存部120a、120b。
進入空氣積存部120a、120b的油氣在空氣積存部120a、120b內被減壓後，穿過內周側環形部36b的一部分36b1、36b2與內圈側間隔件38之間的間隙，被供應到前側滾動軸承31(31a、31b)。在本實施方式中，進入空氣積存部120a、120b的油氣被減壓並減速，因此，與沒有空氣積存部120a、120b的情況相比，因油氣潤滑而引起的噪聲(由軸承31a、31b的滾動體或滾動體保持器引起的風噪)降低。
圖16的單點劃線C1的下側所示的潤滑系統119以與單點劃線C1的上側所示的位移測定部61不同的相位(將如圖3的(b)那樣從旋轉軸21的軸向來看的情況下的配置稱為相位)設置。
如圖16所示，由於內周側環形部36b的一部分36b1位於空氣積存部120a與前側滾動軸承31a之間，因此，進入空氣積存部120a的潤滑油不會直接被噴到前側滾動軸承31a。在油氣被設置在外圈側間隔件36的空氣積存部120a減壓、減速後，油氣穿過外圈側間隔件36與內圈側間隔件38之間的間隙向前側滾動軸承31a供應。同樣地，由於內周側環形部36b的一部分36b2位於空氣積存部120b與前側滾動軸承31b之間，因此，進入空氣積存部120b的油氣(潤滑油)不會直接被噴到前側滾動軸承31b。在油氣被設置在外圈側間隔件36的空氣積存部120b減壓、減速後，油氣穿過外圈側間隔件36與內圈側間隔件38之間的間隙向前側滾動軸承31b供應。
變形例
此外，也可以在圖16所示的構成中設置如圖3中說明的那樣的氣體回收槽81a、81b和氣體排出通路87a、87b。將該構成作為第8實施方式的變形例，並參照圖17來進行說明。氣體回收槽81a、81b是供為了位移檢測而供應的壓縮氣體流入的槽。
在圖17中，在單點劃線C1的上側示出了氣體排出通路87a、87b，在單點劃線C1的下側示出了潤滑系統119的主要部分。圖17的單點劃線C1的下側的圖與圖16的單點劃線C1的下側相同。
如圖17所示，氣體排出通路87a、87b形成在殼體11內。氣體排出通路87b與空腔部86連通。本變形例的空腔部86與圖3的空腔部86相比，單點劃線C2的右側較小。另外，在本變形例中，空腔部86與空氣積存部120a連通，與空氣積存部120b不連通。此外，圖3(第2實施方式)中說明的圓環狀的氣體回收槽81a在圖17的構成中變為空氣積存部120a，氣體回收槽81b變為空氣積存部120b。也就是說，空氣積存部120a、120b作為氣體回收槽81a、81b發揮功能。這樣，在空氣積存部120a與氣體回收槽81a是同一個槽的情況下，將該槽稱為共用槽，在空氣積存部120b與氣體回收槽81b是同一個槽的情況下，將該槽稱為共用槽。在共用槽中，會流入為了位移檢測而供應的壓縮氣體，並且還會流入油氣(第2壓縮氣體)。
若設為將空氣積存部120a用作氣體回收槽81a、將空氣積存部120b用作氣體回收槽81b的結構，則與將空氣積存部120a、120b和氣體回收槽81a、81b分別獨立設置的情況相比，能夠有效地使用旋轉軸21的軸向的空間。
另外，從壓縮氣體噴出噴嘴62噴出的壓縮氣體穿過空氣積存部120a、120b流到軸承31a、31b。其結果是，原本僅是通過氣體排出通路87a、 87b被排出到外部的壓縮氣體(位移檢測用)也會流入前側滾動軸承31a、31b，為了位移檢測而供應的壓縮氣體的壓力成為將油氣(潤滑油)推向前側滾動軸承31a、31b方向的壓力。也就是說，位移檢測所使用的壓縮氣體能夠作為輔助向前側滾動軸承31a、31b供應潤滑油的輔助空氣進行再利用。
此外，在圖17中，共用槽設置在單點劃線C2的兩側，但也可以僅設置在單點劃線C2的右側，還可以僅設置在單點劃線C2的左側。例如也可以將共用槽僅設置在單點劃線C2的右側，將氣體回收槽設置在單點劃線C2的左側。
在外圈側間隔件36的軸向尺寸大的情況下，也可以將空氣積存部120a、120b和氣體回收槽81a、81b分別獨立地形成於外圈側間隔件36。在這種情況下，也可以是在單點劃線C2的右側(或左側)或兩側將空氣積存部120a、120b和氣體回收槽81a、81b分別獨立地形成於外圈側間隔件36。
第9實施方式
參照圖18來說明本發明的軸承裝置的第9實施方式。
在第9實施方式中，與第8實施方式同樣地，對位移檢測部61供應壓縮氣體，並且使用壓縮氣體對前側滾動軸承31(31a、31b)供應潤滑油(油氣)。在以下的記載中，以與第8實施方式的不同點為中心進行說明，對於與第8實施方式相同的構成，標注相同的附圖標記並省略說明。
與第8實施方式的不同點在於，前側滾動軸承31(31a、31b)的內圈34與外圈33的端面相比向軸線方向(單點劃線C1的方向)伸出。更詳細地說，第9實施方式的前側滾動軸承31(31a、31b)的內圈34與圖16的內圈34相比，朝向單點劃線C2延伸了規定量S(旋轉軸方向的尺寸大了規定量S)。另外，內圈34的外徑(外周面34a的直徑)隨著從滾珠35去往單點劃線C2而變小。例如，在圖18的單點劃線C2的左側，內圈34的外周面34a隨 著從滾珠35去往單點劃線C2而向右下方傾斜。此外，由於單點劃線C1方向上的內圈34的尺寸變大了規定量S，因此，與此相應地，內圈側間隔件38的尺寸變小了。圖18的單點劃線C1的下側的結構與圖16的單點劃線C1的下側的結構相同。另外，內圈34的外徑隨著從滾珠35去往單點劃線C2而縮小這一構成也能夠表達為內圈34的外徑隨著去往滾珠35而擴大。
當內圈34的外周面34a像這樣向空氣積存部120a、120b的方向傾斜時，由圖18的單點劃線C1的下側的圖明顯可見，從油氣噴出噴嘴124a、124b朝向空氣積存部120a、120b供應的油氣會流向內圈34的外周面34a。並且，當油氣到達內圈34的外周面34a時，油氣中包含的潤滑油會由於旋轉軸21的旋轉所產生的離心力而沿著內圈34的外周面34a向軸承31a、31b的方向移動，並被供應到滾珠35。因此，根據本實施方式，與圖16所示的構成相比，能夠高效地向滾珠35供應潤滑油。由於在本實施方式中也設置有空氣積存部120a、120b，因此，進入空氣積存部120a、120b的油氣被減壓並且減速，油氣潤滑中的噪聲(由軸承31a、31b的滾動體或滾動體保持器引起的風噪)被空氣積存部120a、120b降低。
變形例
此外，也可以在圖18所示的構成中設置如圖17中說明的那樣的空氣積存部120a、120b、空腔部86、以及氣體排出通路87a、87b。將該構成作為第9實施方式的變形例，並基於圖19來進行說明。
在圖19中，在單點劃線C1的上側示出了氣體排出通路87a、87b，在單點劃線C1的下側示出了潤滑系統119的主要部分。圖19的單點劃線C1的下側的潤滑系統119的圖與圖17的單點劃線C1的下側是同樣的。
如圖19的單點劃線C1的上側所示，氣體排出通路87a、87b形成在殼體11內。氣體排出通路87b與空腔部86連通。本變形例的空腔部86與圖3 的空腔部86相比，單點劃線C2的右側較小。另外，在本變形例中，空腔部86與空氣積存部120a連通，與空氣積存部120b不連通。空氣積存部120a是圖3的氣體回收槽81a，空氣積存部120b是圖3的氣體回收槽81b。這樣，在空氣積存部120a與氣體回收槽81a是同一個槽的情況下，將該槽稱為共用槽，在空氣積存部120b與氣體回收槽81b是同一個槽的情況下，將該槽稱為共用槽。在共用槽中，會流入為了位移檢測而供應的壓縮氣體，並且還會流入油氣(第2壓縮氣體)。
在本變形中，如圖18所示，內圈34向單點劃線C2的方向延伸了規定量S。另外，內圈34的外徑(外周面34a的直徑)隨著從滾珠35去往單點劃線C2的方向而變小。
當內圈34的外周面34a像這樣向空氣積存部120a、120b的方向傾斜時，由圖19的單點劃線C1的下側的圖明顯可見，從油氣噴出噴嘴124a、124b朝向空氣積存部120a、120b供應的油氣會流向內圈34的外周面34a。並且，當油氣到達內圈34的外周面34a時，油氣中包含的潤滑油會由於旋轉軸21的旋轉所產生的離心力而沿著內圈34的外周面34a移動，並被供應到滾珠35。因此，能夠高效地向滾珠35供應潤滑油。由於在本實施方式中也設置有空氣積存部120a、120b，因此，油氣潤滑中的噪聲被空氣積存部120a、120b降低。
另外，與將空氣積存部120a、120b和氣體回收槽81a、81b分別獨立設置的情況相比，能夠有效地使用旋轉軸21的軸向的空間。
另外，從壓縮氣體噴出噴嘴62噴出的壓縮氣體穿過空氣積存部120a、120b流到軸承31a、31b。其結果是，原本僅是通過氣體排出通路87a、87b被排出到外部的壓縮氣體(位移檢測用)也會流入前側滾動軸承31a，為了位移檢測而供應的壓縮氣體的壓力成為將油氣(潤滑油)推向前側滾 動軸承31a、31b方向的壓力。也就是說，位移檢測所使用的壓縮氣體能夠作為輔助向軸承31a、31b供應潤滑油的輔助空氣進行再利用。
此外，與圖17同樣地，在圖19中，共用槽設置在單點劃線C2的兩側，但也可以僅設置在單點劃線C2的右側，還可以僅設置在單點劃線C2的左側。例如也可以將共用槽僅設置在單點劃線C2的右側，將氣體回收槽設置在單點劃線C2的左側。
在外圈側間隔件36的軸向尺寸大的情況下，也可以將空氣積存部120a、120b和氣體回收槽81a、81b分別獨立地形成於外圈側間隔件36。在這種情況下，也可以是在單點劃線C2的右側(或左側)或兩側將空氣積存部120a、120b和氣體回收槽81a、81b分別獨立地形成於外圈側間隔件36。
此外，在圖16~圖19中，位移測定部61與油氣噴出噴嘴124a、124b的配置相位(如圖3的(b)那樣從旋轉軸21的軸向來看的情況下的配置)沒有特別限定。但是，優選油氣噴出噴嘴124a、124b的配置相位與位移測定部61和空腔部86的配置相位不重疊。
另外，優選油氣噴出噴嘴124a、124b的配置相位與位移測定部61的配置相位以圍繞旋轉軸21的軸線的角度而言空開10度以上的間隔。這是為了使油氣噴出噴嘴124a、124b的油氣的壓力和位移測定部61的壓縮氣體的壓力有效地減小。
此外，在上述第1~第9實施方式中，說明了在壓力損失測定部71設置差壓傳感器73的情況，但不限於此，也可以是如圖20所示，省略差壓傳感器73，取而代之地，在調節器83的輸出側設置第1壓力傳感器121，並且設置檢測節流部72的下游側的壓力的第2壓力傳感器122。在這種情況下，能夠通過將由第1壓力傳感器121檢測出的從調節器83輸出的壓縮氣體的初始壓力減去各壓力損失測定部的第2壓力傳感器122的檢測壓力來檢測 差壓。在設為這種構成的情況下，不像前述的第6實施方式那樣需要差壓傳感器73的保護系統，並且，能用第1壓力傳感器121和第2壓力傳感器122來測定壓縮氣體的絕對壓力或表壓，因此，能在由於某些故障而導致供應初始壓力發生了變化的情況下將其探測出來。
另外，在上述第1~第9實施方式中，說明了將本發明的軸承裝置應用於工具機的主軸裝置10的情況，但不限於此，本發明也能夠應用於圖21所示的在旋轉軸21的上端配置有旋轉工作臺130的工具機的旋轉工作臺裝置131。在圖21中，對於與圖1對應的部分標注同一附圖標記，省略其詳細說明。
此外，以上說明了特定的實施方式，但該實施方式只是單純的例示，並不意圖限定本發明的範圍。本說明書所記載的裝置和方法能夠在上述以外的方式中具體化。另外，能夠不脫離本發明的範圍地對上述實施方式適當進行省略、置換以及變更。進行了所述省略、置換以及變更的方式包含於申請專利範圍所記載的內容及它們的等同物的範疇中，屬於本發明的技術範圍。
10:工具機的主軸裝置
11:殼體
12:前側圓柱部
12a:小外徑部
12b:大外徑部
12c:軸承收納臺階部
13:後側圓柱部
13a:大內徑部
13b:小內徑部
21:旋轉軸
31:前側滾動軸承
31a、31b:角接觸球軸承
33:外圈
34:內圈
35:滾珠
36:外圈側間隔件
37:前側軸承外圈按壓件
38:內圈側間隔件
39:螺母
41:後側滾動軸承
42:外圈
43:內圈
44:圓柱滾子
45:後側軸承按壓件
46:外圈側間隔件
47:螺母
48:內圈側間隔件
51:驅動馬達
52:定子
53:轉子
60:位移測定部
61:位移檢測部
62:壓縮氣體噴出噴嘴
63:開口部
64、65:壓縮氣體供應通路
66:氣體連接部
69:按壓片
71:壓力損失測定部
72:節流部
73:差壓傳感器
74、75:配管
80:壓縮氣體供應部
81:壓縮機
82、83:調節器
PU:運算處理部
DP:顯示器
g:被測定間

Claims (21)

  1. 一種軸承裝置，將旋轉構件經由滾動軸承支撐於固定構件，具備位移測定部，上述位移測定部對在上述滾動軸承的周圍且在上述旋轉構件與上述固定構件之間的被測定間隙供應壓縮氣體來測定上述旋轉構件的徑向位移，上述軸承裝置中，上述位移測定部具備：位移檢測部，其具有向上述被測定間隙噴出壓縮氣體的壓縮氣體噴出噴嘴；以及壓力損失測定部，其測定供應到該位移檢測部的壓縮氣體的壓力損失；上述位移檢測部在上述壓縮氣體噴出噴嘴的軸向的單側或兩側具備對從上述壓縮氣體噴出噴嘴噴出到上述被測定間隙的壓縮氣體進行回收的氣體回收槽，並還具備將由上述氣體回收槽回收的壓縮氣體排出到外部的壓縮氣體排出部；在上述旋轉構件與上述固定構件之間，與上述滾動軸承相鄰地配置有外圈側間隔件和內圈側間隔件；上述位移檢測部的上述壓縮氣體噴出噴嘴形成於上述外圈側間隔件，上述被測定間隙形成在上述外圈側間隔件與上述內圈側間隔件之間。
  2. 如請求項1所述的軸承裝置，其中，上述位移測定部具備2組上述位移檢測部與上述壓力損失測定部的組，這2組在圓周方向上不是夾著中心軸彼此相對。
  3. 如請求項1所述的軸承裝置，其中，上述位移測定部在圓周方向上具備3組以上的上述位移檢測部與上述壓力損失測定部的組。
  4. 如請求項1至3中的任意一項所述的軸承裝置，其中， 上述位移檢測部還具備向上述壓縮氣體噴出噴嘴供應壓縮氣體的壓縮氣體供應通路。
  5. 如請求項4所述的軸承裝置，其中，在上述壓縮氣體噴出噴嘴與上述壓縮氣體供應通路之間設置有對壓縮氣體的方向進行轉換的氣體方向轉換部。
  6. 如請求項5所述的軸承裝置，其中，上述氣體方向轉換部包括氣體連接部，上述氣體連接部在內部形成有壓縮氣體的方向發生變化的氣體通路。
  7. 如請求項5所述的軸承裝置，其中，上述氣體方向轉換部包括在兩端具有管用接頭的撓性管。
  8. 如請求項1所述的軸承裝置，其中，上述壓力損失測定部具備節流部，上述節流部插設在從壓縮氣體供應部向上述位移檢測部供應壓縮氣體的壓縮氣體供應路徑中，上述壓力損失測定部根據該節流部和上述位移檢測部之間的壓縮氣體的壓力與從上述壓縮氣體供應部輸出的壓縮氣體的壓力的差壓來測定壓力損失。
  9. 如請求項8所述的軸承裝置，其中，上述壓力損失測定部具備差壓傳感器，上述差壓傳感器測定上述差壓，其低壓側連接到上述節流部與上述位移檢測部之間，高壓側連接到上述壓縮空氣供應部。
  10. 如請求項9所述的軸承裝置，其中，上述壓力損失測定部具備閥，上述閥在比上述差壓傳感器的低壓側所連結的連結部靠上述位移檢測部側插設在上述節流部與上述位移檢測部之間，緩和由於高壓側、低壓側的上升時間差而導致的上述差壓傳感器的過負載。
  11. 如請求項9所述的軸承裝置，其中，在上述差壓傳感器的高壓側與上述壓縮氣體供應部之間插設有對壓力的上升進行調整的節流部。
  12. 如請求項8所述的軸承裝置，其中，上述壓力損失測定部具備第1壓力傳感器和第2壓力傳感器，上述第1壓力傳感器檢測從上述壓縮氣體供應部輸出的壓縮氣體的壓力，上述第2壓力傳感器檢測上述節流部與上述位移檢測部之間的壓縮氣體的壓力，上述壓力損失測定部將上述第1壓力傳感器的壓力檢測值減去上述第2壓力傳感器的壓力檢測值來檢測上述差壓。
  13. 如請求項8所述的軸承裝置，其中，具備運算處理裝置，上述運算處理裝置基於由上述壓力損失測定部檢測出的上述差壓計算上述旋轉構件所負載的載荷量。
  14. 如請求項1所述的軸承裝置，其中，上述軸承裝置還具備潤滑劑供應部，上述潤滑劑供應部向上述滾動軸承供應潤滑劑和不同於上述位移測定用的壓縮氣體的第2壓縮氣體，在上述壓縮氣體噴出噴嘴與上述滾動軸承之間，供上述第2壓縮氣體流入的凹部形成於上述外圈側間隔件。
  15. 如請求項14所述的軸承裝置，其中，上述凹部是使上述第2壓縮氣體減壓的減壓部。
  16. 如請求項14所述的軸承裝置，其中，上述凹部起到上述氣體回收槽的功能。
  17. 如請求項14所述的軸承裝置，其中， 上述潤滑劑供應部具有潤滑劑噴出噴嘴，上述潤滑劑噴出噴嘴在形成於上述外圈側間隔件的上述凹部開口形成，將上述潤滑劑與上述第2壓縮氣體一起噴出到上述凹部。
  18. 如請求項14所述的軸承裝置，其中，上述軸承裝置具有空腔部，上述空腔部形成於上述外圈側間隔件，並且與將上述位移測定用的壓縮氣體排出到上述軸承裝置的外部的壓縮氣體排出部相連，在上述凹部形成於上述壓縮氣體噴出噴嘴的兩側的情況下，上述空腔部與形成於上述兩側的凹部中的至少1個凹部連通。
  19. 如請求項14所述的軸承裝置，其中，上述滾動軸承具有：內圈；外圈；以及多個滾動體，其配置在上述內圈與上述外圈之間且能旋轉，上述內圈與上述外圈相比上述旋轉構件的軸向尺寸較大，並且具有隨著去往上述滾動體而擴徑的部分。
  20. 如請求項19所述的軸承裝置，其中，上述潤滑劑噴出噴嘴朝向上述內圈的上述擴徑的部分噴出上述潤滑劑和第2壓縮氣體。
  21. 一種工具機的主軸裝置，其中，具備上述請求項1至20中的任意一項所述的軸承裝置，通過該軸承裝置來支撐主軸而使上述主軸作為上述旋轉構件旋轉自如，測定上述主軸所負載的載荷。
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