(57)【要約】【課題】 適正な軸受面圧と高い軸受剛性を両立させた軸受の予圧調整構造を提供する。【解決手段】  リング状の部材11,12が回転軸2の外周側に回転軸2と一体で回転するように嵌められている。これにより、リング状の部材11,12と回転軸2外周との間に、軸方向の両側がシールされた被加圧空間17,18が形成されている。径方向にのびて被加圧空間17,18に開口する径方向孔（遠心加圧空間）13,14が回転軸に設けられており、被加圧空間17,18および遠心加圧空間13,14に液体が封入されている。【選択図】    図１
2018021593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の軸受によって回転可能に支持された回転軸を有する回転装置に設けられる軸受の予圧調整構造であって、
前記回転軸外周との間に軸方向の両側がシールされた被加圧空間を形成するためのリング状の被加圧空間形成部材が前記回転軸に一体で回転するように嵌められるとともに、径方向にのびて前記被加圧空間に開口する遠心加圧空間が前記回転軸に設けられており、前記被加圧空間および前記遠心加圧空間に液体が封入されていることを特徴とする軸受の予圧調整構造。
【請求項２】
前記被加圧空間形成部材と対向する回転軸側の部分は、前記回転軸とは別体のリング状部材とされていることを特徴とする請求項１に記載の軸受の予圧調整構造。
【請求項３】
前記回転軸とは別体の前記リング状部材は、前記軸受の回転輪と一体とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の軸受の予圧調整構造。
【請求項４】
前記液体が高比重液体とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軸受の予圧調整構造。
【請求項５】
前記回転軸または前記軸受の回転輪が冷却流体により冷却されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軸受の予圧調整構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の主軸装置などの回転装置で使用される軸受の予圧調整構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に、工作機械の主軸装置の１例を示す。工作機械の主軸装置(1)は、主軸(2)と、主軸(2)を前側（図の左側）の軸受(4)および後側（図の右側）の軸受(5)を介して支持するハウジング(3)とを備えている。各軸受(4)(5)は、内輪(4a)(5a)、外輪(4b)(5b)および複数の玉(4c)(5c)を有するアンギュラ軸受とされており、内輪(4a)(5a)間に内輪間座(6)が配置され、外輪(4b)(5b)間に外輪間座(7)が配置されている。
【０００３】
主軸(2)には、前側の軸受(4)の内輪(4a)の前側への移動を阻止する受け部(2a)が設けられており、主軸(2)に設けられたおねじ部にねじ合わされたナット(8)が後側の軸受(5)の内輪(5a)を前側に押圧することで、前側および後側の軸受(4)(5)の内輪(4a)(5a)が主軸(2)に固定されている。
【０００４】
このような工作機械の主軸装置(1)など一部の回転装置では、直径が大きく剛性の高い軸受(4)(5)を高速に回転させる要求がある。このような装置(1)では、回転時に遠心力や発熱の影響により軸受(4)(5)の内輪(4a)(5a)が膨張するため転走面の面圧が大幅に上昇し、軸受(4)(5)の疲労破壊が問題となる。この対策として回転時の軸受面圧を適正に保つための様々な予圧調整構造がこれまでに開発されている。
【０００５】
従来の予圧調整構造としては、例えば特許文献１のように、弾性体を用いることで、面圧の上昇量を緩和させるものがある。これは、一般的に定圧予圧方式と呼ばれるもので、高速主軸などで広く利用されている。
【０００６】
ほかには、例えば特許文献２のように、油圧などを用いた外力を作用させることで、軸受(4)(5)の外輪(4b)(5b)の位置などを制御して能動的に予圧を変化させ、面圧を適正化させる方法がある。
【０００７】
また、組み込み時の初期予圧をあらかじめ低くすることで、回転した際に面圧が適正になるようにする方法もある。
【０００８】
回転時の発熱の影響による面圧上昇を避けるためには、軸受(4)(5)の内輪(4a)(5a)側の温度上昇がなければよい。特許文献３のように、主軸(2)側を冷却することで、面圧上昇を緩和できるものも開発されている。
【０００９】
回転時の遠心力による面圧上昇を避けるためには、回転体である軸受(4)(5)の内輪(4a)(5a)の質量が軽くなればよい。材質をセラミックスなどの軽量材料としているものも使われている。また、特許文献４のように、テーパ付きの間座を用い、遠心力による力を軸方向の力に変換して、予圧を調整するものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開平３−６２７０２号のマイクロフィルム
【特許文献２】特開平３−７９２０５号公報
【特許文献３】特公平７−１０６５３４号公報
【特許文献４】特開２００２−２３５７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来の軸受の予圧調整構造は、以下の問題点を有している。
【００１２】
特許文献１のように弾性体を用いた定圧予圧方式は、軸受の面圧増加を緩和するものの、主軸装置外部からの荷重によっても変形しやすくなる。これは、工作機械主軸においては切削力に対する剛性が低いことを意味し、加工能力が低くなってしまう。
【００１３】
特許文献２のように外力による予圧可変機構は、面圧を適正に保ちつつ剛性も高くすることができる。しかしながら、構造が複雑化し、コストが高くなったり構造自体の信頼性が低下したりする。また、温度変化による過渡的な面圧変化に正確に追従すること、および遠心力による面圧変化に正確に追従することは、制御の面で難しい。さらに、外力を制御しなければならないことから、回転中に停電などが起き、主軸が惰性で回転している間は、面圧を適正に保つことができなくなる欠点もある。
【００１４】
初期予圧をあらかじめ下げておく方法は、高速回転時には適正な面圧を保てるものの、逆に低速回転時には面圧過小となり、主軸の剛性低下および軸受のすべりによる損傷が問題となってくる。このため、使用できる回転数が限定される。
【００１５】
特許文献３のように軸受の内輪を冷却する方法は、温度上昇を小さくし面圧上昇を緩和することができる。しかし、遠心力による面圧上昇には効果がない。遠心力を相殺できるように内輪側を余計に冷却することも考えられるが、温度変化は過渡的であるのに対し、遠心力変化は瞬間的であるため、追従させることが難しい。遠心力による面圧増加が大きい場合には、別の方法と組み合わせる必要がある。
【００１６】
回転体を軽くして遠心力を緩和する方法としては、転動体をセラミックスなどとしたものが広く用いられており、一定の効果がある。しかしながら、最も高速で回転する内輪や主軸は製造上の問題などからセラミックス製とすることが難しく、できたとしても面圧増加をゼロとすることはできない。
【００１７】
特許文献４のように遠心力を軸方向の力に変化させる方法では、軸方向の力を発生させることはできるが、軸受のはめあいをずらすほどの力は発生できない。また、実際問題として、軸受はナットなどで軸方向に強力に締結してあることから、間座と軸受のテーパ部の摩擦力が大きく、ずらすことが容易でないため、予圧調整効果はあまり大きくできない。また、深溝玉軸受や円筒ころ軸受といった接触角０度の軸受には使うことができない。
【００１８】
この発明の目的は、上記問題を解決し、適正な軸受面圧と高い軸受剛性を両立させた軸受の予圧調整構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明による軸受の予圧調整構造は、複数の軸受によって回転可能に支持された回転軸を有する回転装置に設けられる軸受の予圧調整構造であって、前記回転軸外周との間に軸方向の両側がシールされた被加圧空間を形成するためのリング状の被加圧空間形成部材が前記回転軸に一体で回転するように嵌められるとともに、径方向にのびて前記被加圧空間に開口する遠心加圧空間が前記回転軸に設けられており、前記被加圧空間および前記遠心加圧空間に液体が封入されていることを特徴とするものである。
【００２０】
被加圧空間は、環状の空間とされ、遠心加圧空間は、周方向に等間隔で形成されて径方向にのびる複数本の孔または周方向にのびる環状の溝とされる。遠心加圧空間は、複数本の孔とされることがより好ましい。
【００２１】
この発明の軸受の予圧調整構造によれば、回転軸が回転する際、被加圧空間および遠心加圧空間に封入された液体に遠心力が作用し、内径側の液体に生じる遠心力すべてが外径側の液体を加圧するため、外径側の液体には大きな圧力が生じる。大きな圧力発生箇所となる被加圧空間においては、液体は全方向に圧力を及ぼし、回転軸を外径側から内径側に加圧することで、回転軸や軸受の直径を縮めることができる。これにより、回転時の転走面の遠心膨張効果を相殺させ、面圧上昇を緩和する。
【００２２】
被加圧空間形成部材とその内径側に位置する部材（回転軸または回転軸と別体のリング状部材）は、例えばＯリングのようなシール部材だけで接続される。このようにすることで、遠心力で加圧された際、被加圧空間形成部材は外径側に膨らむが、この影響は回転軸や軸受内輪に影響を及ぼさない。
【００２３】
こうして、外力による制御に頼ることなく遠心力による面圧増加を低減することができ、適正な軸受面圧と高い軸受剛性を両立させることができる。
【００２４】
被加圧空間形成部材と対向する回転軸側の部分は、回転軸とは別体のリング状部材とされていることがある。
【００２５】
回転軸は、肉厚大で変形が小さいものとなっており、回転軸とは別体の薄肉のリング状部材によって被加圧空間の液体の圧力を受けるようにすることで、回転軸側の直径を容易に縮めることができる。
【００２６】
前記回転軸とは別体の前記リング状部材は、軸受の回転輪と一体とされていることがある。
【００２７】
このようにすると、軸受の回転輪（内輪）は、被加圧空間の液体の圧力を直接受けることになり、転走面が回転時の遠心力で膨張することを相殺するための被加圧空間の液体の圧力をより適正に軸受の回転輪に作用させることができる。
【００２８】
液体に作用する遠心力が大きいほど、回転時の遠心膨張効果を相殺させ、面圧上昇を緩和する力を大きくできることから、液体が高比重液体とされていることが好ましい。高比重液体としては、例えば、水銀が例示される。
【００２９】
回転軸または軸受の回転輪が冷却流体により冷却されていることが好ましい。
【００３０】
軸受の予圧は、組込時予圧＋遠心力上昇分＋温度上昇分であり、遠心力上昇分の調整に加えて、温度上昇分について、冷却によって調整されるので、予圧変化をより一層抑えることができる。すなわち、発熱の影響が大きい場合に、回転軸の冷却構造と組み合わせることで、より適正な予圧調整を行うことができる。
【発明の効果】
【００３１】
この発明の軸受の予圧調整構造によれば、回転軸側の遠心膨張に対して、遠心力により加圧された流体を利用して径方向収縮効果を生じさせ、相殺することができる。遠心力を利用しているため、加圧流体に遅れはなく、遠心力の瞬間的な変化に対応できる。また、制御を必要としないため、常に安定して予圧調整が行われ、たとえ停電などが起こって惰性で回転していても面圧を適正化できる。この方法は、軸受を定位置予圧で扱うことができるため、常に軸受剛性を高く保つことができ、工作機械に適用した場合には、その切削性能を高くすることができる。また、構造が単純であるため、コストを低く抑えることができ、構造の信頼性も高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、この発明の第１実施形態を示す軸受の予圧調整構造の主要部の中心線の片側の縦断面図である。
【図２】図２は、この発明の第２実施形態を示す軸受の予圧調整構造の主要部の中心線の片側の縦断面図である。
【図３】図３は、この発明の第３実施形態を示す軸受の予圧調整構造の主要部の中心線の片側の縦断面図である。
【図４】図４は、この発明の軸受の予圧調整構造が適用される従来の回転装置の主要部の中心線の片側の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図を参照して、この発明の軸受の予圧調整構造の実施形態について説明する。以下の説明において、各図の左を前、同右を後というものとする。
【００３４】
図１は、この発明の軸受の予圧調整構造を工作機械の主軸装置に適用した第１実施形態を示している。
【００３５】
図１において、工作機械の主軸装置（回転装置）(1)は、主軸（回転軸）(2)と、主軸(2)を前側の軸受(4)および後側の軸受(5)を介して支持するハウジング(3)とを備えており、後側の軸受(5)に対して、軸受の予圧調整構造(10)が設けられている。
【００３６】
各軸受(4)(5)は、内輪(4a)(5a)、外輪(4b)(5b)および複数の玉(4c)(5c)を有するアンギュラ軸受とされており、内輪(4a)(5a)間に内輪間座(6)が配置され、外輪(4b)(5b)間に外輪間座(7)が配置されている。
【００３７】
主軸(2)には、前側の軸受(4)の内輪(4a)の前側への移動を阻止する受け部(2a)が設けられており、主軸(2)に設けられたおねじ部にねじ合わされたナット(8)が後側の軸受(5)の内輪(5a)を前側に押圧することで、前側および後側の軸受(4)(5)の内輪(4a)(5a)が主軸(2)に固定されている。
【００３８】
内輪間座(6)の内周に、内径側および後側に開口する凹所(6a)が設けられている。ナット(8)の内周に、内径側および後側に開口する凹所(8a)が設けられている。
【００３９】
軸受の予圧調整構造(10)は、内輪間座(6)の凹所(6a)に嵌められた前側のリング状部材（被加圧空間形成部材）(11)と、ナット(8)の凹所(8a)に嵌められた後側のリング状部材（被加圧空間形成部材）(12)と、主軸(2)に周方向に等間隔で複数本設けられた前側および後側の径方向孔（前側および後側の遠心加圧空間）(13)(14)とを備えている。
【００４０】
前側のリング状部材(11)の前後端部には、それぞれ主軸(2)の外周面との間をシールするＯリング（シール手段）(15)が設けられている。後側のリング状部材(12)の前後端部にも、それぞれ主軸(2)の外周面との間をシールするＯリング（シール手段）(16)が設けられている。
【００４１】
前側および後側のリング状部材(11)(12)は、Ｏリング(15)(16)を介して主軸(2)と接続されていることで、主軸(2)と一体で回転する。
【００４２】
後側の軸受(5)の内輪(5a)は、内輪間座(6)とナット(8)とによって挟持されて、主軸(2)と一体で回転する。したがって、内輪間座(6)またはナット(8)に径方向外向きの力が作用した際、後側の軸受(5)の内輪(5a)は、これらから外向きの力を受ける。一方、前側および後側のリング状部材(11)(12)は、後側の軸受(5)の内輪(5a)には当接しておらず、したがって、前側または後側のリング状部材(11)(12)に径方向外向きの力が作用しても、後側の軸受(5)の内輪(5a)は、これらから外向きの力を受けることはない。
【００４３】
前側のリング状部材(11)の内周面は、前後のＯリング(15)の間に位置する部分が削られており、これにより、主軸(2)外周と前側のリング状部材(11)との間に軸方向の両側がシールされた前側の被加圧空間(17)が形成されている。
【００４４】
後側のリング状部材(12)の内周面は、前後のＯリング(16)の間に位置する部分が削られており、これにより、主軸(2)外周と後側のリング状部材(12)との間に軸方向の両側がシールされた後側の被加圧空間(18)が形成されている。
【００４５】
主軸(2)に設けられた前側の径方向孔(13)は、一端が主軸(2)の外周面に開口して前側の被加圧空間(17)前端部に臨まされて、他端が主軸(2)の中心近くまで径方向にのびており、径を増大させながら前側の被加圧空間(17)に通じる前側の遠心加圧空間を形成している。主軸(2)に設けられた後側の径方向孔(14)は、同様に、一端が主軸(2)の外周面に開口して後側の被加圧空間(18)の後端部に臨まされて、他端が主軸(2)の中心近くまで径方向にのびており、径を増大させながら後側の被加圧空間(18)に通じる後側の遠心加圧空間を形成している。
【００４６】
前側および後側の被加圧空間(17)(18)と前側および後側の径方向孔（前側および後側の遠心加圧空間）(13)(14)には、高比重液体としての水銀が封入されている。
【００４７】
上記軸受の予圧調整構造(10)によると、主軸(2)が高速回転すると、軸受(5)の内輪(5a)は遠心力により直径が膨張する。一方、遠心加圧空間(13)(14)内部に封入した液体にも大きな遠心力が作用し、外径側ほど大きな圧力が発生する。リング状部材(11)(12)と主軸(2)との間に設けられた被加圧空間(17)(18)は遠心加圧空間(13)(14)の外径側に接続されているため、被加圧空間(17)(18)の内部には高い圧力が発生する。この高い圧力により、リング状部材(11)(12)は外径側に、主軸(2)は内径側に変形する。これにより、内輪(5a)の転走面を内径側に変形させることができ、遠心力による膨張と液体の圧力による縮小が相殺され、回転による面圧上昇をなくすことができる。
【００４８】
上記実施形態において、シール手段として、Ｏリングなどの弾性体を用いていることで、リング状部材(11)(12)と主軸(2)は径方向に自由に離れることが可能である。また、内部に封入する液体に水銀など比重の大きい液体を用いることで、大きい遠心力が発生するため、より効果的に内輪(5a)の転走面を内径側に変形させることができる。
【００４９】
なお、上記実施形態では、リング状部材(11)(12)は、内輪間座(6)やナット(8)などの内径側に配置されているが、これらを内輪間座(6)やナット(8)の外径側に配置し、内輪間座(6)やナット(8)を通じて主軸(2)の直径を縮める構造としてもよい。
【００５０】
図２は、この発明の軸受の予圧調整構造を工作機械の主軸装置に適用した第２実施形態を示している。
【００５１】
第２実施形態の軸受の予圧調整構造(20)は、内輪間座(6)の凹所(6a)に嵌められた前側のリング状部材（被加圧空間形成部材）(11)と、ナット(8)の凹所(8a)に嵌められた後側のリング状部材（被加圧空間形成部材）(12)と、前側のリング状部材(11)の前端部近傍から後側のリング状部材(12)後端部近傍までの部分に対して径方向内側から対向するように設けられた主軸側リング状部材(21)と、主軸(2)に周方向に等間隔で複数本設けられた前側および後側の径方向孔(22)(23)と、主軸(2)の前側および後側の径方向孔(22)(23)に連なるように設けられて主軸側リング状部材(21)を貫通する前側および後側の貫通孔(24)(25)と備えている。
【００５２】
主軸(2)の外周には、環状の凹所(2b)が形成されており、主軸側リング状部材(21)は、この凹所(2b)に嵌め入れられている。すなわち、第１実施形態における主軸(2)が、凹所(2b)が形成された主軸(2)とこれとは別体の主軸側リング状部材(21)とによって形成されている。
【００５３】
前側のリング状部材(11)の前後端部には、それぞれ主軸側リング状部材(21)の外周面との間をシールするＯリング（シール手段）(15)が設けられている。後側のリング状部材(12)の前後端部には、それぞれ主軸側リング状部材(21)の外周面との間をシールするＯリング（シール手段）(16)が設けられている。
【００５４】
前側および後側のリング状部材(11)(12)は、Ｏリング(15)(16)を介して主軸側リング状部材(21)と接続されていることで、主軸側リング状部材(21)と一体で回転する。
【００５５】
主軸(2)には、前側の径方向孔(22)および貫通孔(24)の突き合わせ部の周縁と主軸(2)の外周面との間をシールする前側のＯリング(26)と、後側の径方向孔(23)および貫通孔(25)の突き合わせ部の周縁と主軸(2)の外周面との間をシールする後側のＯリング(27)とが設けられている。
【００５６】
主軸側リング状部材(21)は、Ｏリング(26)(27)を介して主軸(2)と接続されていることで、主軸(2)と一体で回転する。
【００５７】
前側のリング状部材(11)の内周面は、前後のＯリング(15)の間に位置する部分が削られており、これにより、主軸側リング状部材(21)外周と前側のリング状部材(11)との間に軸方向の両側がシールされた前側の被加圧空間(28)が形成されている。
【００５８】
後側のリング状部材(12)の内周面は、前後のＯリング(16)の間に位置する部分が削られており、これにより、主軸側リング状部材(21)外周と後側のリング状部材(12)との間に軸方向の両側がシールされた後側の被加圧空間(29)が形成されている。
【００５９】
主軸側リング状部材(21)の前側の貫通孔(24)は、その径方向外側の開口が前側の被加圧空間(28)の前端部に臨まされており、主軸(2)の前側の径方向孔(22)は、主軸側リング状部材(21)の前側の貫通孔(24)に連なるように、一端が主軸(2)の凹所(2b)底面に開口して、他端が主軸(2)の中心近くまで径方向にのびている。これらの径方向孔(22)および貫通孔(24)によって、径を増大させながら前側の被加圧空間(28)に通じる前側の遠心加圧空間(30)が形成されている。
【００６０】
主軸側リング状部材(21)の後側の貫通孔(25)は、その径方向外側の開口が後側の被加圧空間(29)の前端部に臨まされており、主軸(2)の後側の径方向孔(23)は、主軸側リング状部材(21)の後側の貫通孔(25)に連なるように、一端が主軸(2)の外周面に開口して、他端が主軸(2)の中心近くまで径方向にのびている。これらの径方向孔(23)および貫通孔(25)によって、径を増大させながら後側の被加圧空間(29)に通じる後側の遠心加圧空間(31)が形成されている。
【００６１】
前側および後側の被加圧空間(28)(29)と前側および後側の遠心加圧空間(30)(31)には、高比重液体としての水銀が封入されている。
【００６２】
上記第２実施形態の軸受の予圧調整構造(20)によると、主軸(2)が高速回転すると、軸受(5)の内輪(5a)は遠心力により直径が膨張する。一方、遠心加圧空間(30)(31)内部に封入した液体にも大きな遠心力が作用し、外径側ほど大きな圧力が発生する。リング状部材(11)(12)と主軸側リング状部材(21)との間に設けられた被加圧空間(28)(29)は遠心加圧空間(30)(31)の外径側に接続されているため、被加圧空間(28)(29)の内部には高い圧力が発生する。この高い圧力により、リング状部材(11)(12)は外径側に、主軸側リング状部材(21)は内径側に変形する。これにより、内輪(5a)の転走面を内径側に変形させることができ、遠心力による膨張と液体の圧力による縮小が相殺され、回転による面圧上昇をなくすことができる。
【００６３】
この第２実施形態のものによると、主軸(2)に比べて変形しやすい薄肉リング状部材である主軸側リング状部材(21)を被加圧空間(28)(29)の内径側に設けることで、径方向縮小量を大きくすることができ、内輪(5a)の転走面を内径側に変形させることが容易となって、回転による面圧上昇をより一層なくすことができる。
【００６４】
図３は、この発明の軸受の予圧調整構造を工作機械の主軸装置に適用した第３実施形態を示している。
【００６５】
第３実施形態の軸受の予圧調整構造(40)は、前側のリング状部材（被加圧空間形成部材）(41)と、後側のリング状部材（被加圧空間形成部材）(42)と、前側延伸部(52)および後側延伸部(53)を有する内輪部材(43)と、主軸(2)に周方向に等間隔で複数本設けられた前側および後側の径方向孔(44)(45)と、主軸(2)の前側および後側の径方向孔(44)(45)に連なるように設けられて内輪部材(43)の前側延伸部(52)および後側延伸部(53)を径方向に貫通する前側および後側の貫通孔(46)(47)と備えている。
【００６６】
内輪間座(48)およびナット(49)は、いずれも、第１および第２実施形態のものに比べて、長さが短くなされている。
【００６７】
内輪部材(43)は、玉(5c)の転送面が形成された本体部(51)と、本体部(51)の前側に一体に設けられた前側延伸部(52)と、本体部(51)の後側に一体に設けられた後側延伸部(53)とからなる。
【００６８】
後側の軸受(5)は、内輪部材(43)の本体部(51)によって形成された内輪、外輪(5b)および複数の玉(5c)を有するアンギュラ軸受とされている。
【００６９】
本体部(51)、前側延伸部(52)および後側延伸部(53)の内周面は面一とされており、その内径は、主軸(2)の内径にほぼ等しくなされている。内輪部材(43)は、内輪間座(48)の後端面とナット(49)の前端面とによって挟持されている。
【００７０】
前側のリング状部材(41)は、その前端部が内輪間座(48)の外周部に設けられた凹所で受けられ、その後端部が内輪部材(43)の前側延伸部(52)の後端部で受けられている。後側のリング状部材(42)は、その後端部がナット(49)の外周部に設けられた凹所で受けられ、その前端部が内輪部材(43)の後側延伸部(53)の前端部で受けられている。
【００７１】
前側のリング状部材(41)の前後端部には、それぞれ内輪部材(43)の前側延伸部(52)の外周面との間をシールするＯリング（シール手段）(54)が設けられている。後側のリング状部材(42)の前後端部にも、それぞれ内輪部材(43)の後側延伸部(53)の外周面との間をシールするＯリング（シール手段）(55)が設けられている。
【００７２】
前側および後側のリング状部材(41)(42)は、Ｏリング(54)(55)を介して内輪部材(43)と接続されていることで、内輪部材(43)と一体で回転する。
【００７３】
前側のリング状部材(41)の内周面は、前後のＯリング(54)の間に位置する部分が削られており、これにより、内輪部材(43)の前側延伸部(52)外周と前側のリング状部材(41)との間に軸方向の両側がシールされた前側の被加圧空間(56)が形成されている。
【００７４】
後側のリング状部材(42)の内周面は、前後のＯリング(55)の間に位置する部分が削られており、これにより、内輪部材(43)の後側延伸部(53)外周と後側のリング状部材(42)との間に軸方向の両側がシールされた後側の被加圧空間(57)が形成されている。
【００７５】
主軸(2)には、前側の径方向孔(44)および貫通孔(46)の突き合わせ部の周縁と主軸(2)の外周面との間をシールする前側のＯリング(58)と、後側の径方向孔(45)および貫通孔(47)の突き合わせ部の周縁と主軸(2)の外周面との間をシールするＯリング(59)とが設けられている。
【００７６】
内輪部材(43)は、Ｏリング(58)(59)を介して主軸(2)と接続されていることで、主軸(2)と一体で回転する。内輪部材(43)に対応する主軸(2)の外周には、環状の浅い凹所(2b)が形成されている。
【００７７】
内輪部材(43)の前側延伸部(52)を貫通する前側の貫通孔(46)は、その径方向外側の開口が前側の被加圧空間(56)の前端部に臨まされており、主軸(2)の前側の径方向孔(44)は、前側延伸部(52)を貫通する前側の貫通孔(46)に連なるように、一端が主軸(2)の外周面に開口して、他端が主軸(2)の中心近くまで径方向にのびている。これらの径方向孔(44)および貫通孔(46)によって、径を増大させながら前側の被加圧空間(56)に通じる前側の遠心加圧空間(60)が形成されている。
【００７８】
内輪部材(43)の後側延伸部(53)を貫通する後側の貫通孔(47)は、その径方向外側の開口が後側の被加圧空間(57)の後端部に臨まされており、主軸(2)の後側の径方向孔(45)は、後側延伸部(53)を貫通する後側の貫通孔(47)に連なるように、一端が主軸(2)の外周面に開口して、他端が主軸(2)の中心近くまで径方向にのびている。これらの径方向孔(45)および貫通孔(47)によって、径を増大させながら後側の被加圧空間(57)に通じる後側の遠心加圧空間(61)が形成されている。
【００７９】
前側および後側の被加圧空間(56)(57)と前側および後側の遠心加圧空間(60)(61)には、高比重液体としての水銀が封入されている。
【００８０】
上記第３実施形態の軸受の予圧調整構造(40)によると、主軸(2)が高速回転すると、内輪部材(43)は遠心力により直径が膨張する。一方、遠心加圧空間(60)(61)内部に封入した液体にも大きな遠心力が作用し、外径側ほど大きな圧力が発生する。リング状部材(41)(42)と内輪部材(43)との間に設けられた被加圧空間(56)(57)は遠心加圧空間(60)(61)の外径側に接続されているため、被加圧空間(56)(57)の内部には高い圧力が発生する。この高い圧力により、リング状部材(41)(42)は外径側に、内輪部材(43)は内径側に変形する。これにより、内輪部材(43)の本体部(51)の転走面を内径側に変形させることができ、遠心力による膨張と液体の圧力による縮小が相殺され、回転による面圧上昇をなくすことができる。
【００８１】
この第３実施形態のものによると、第２実施形態の主軸側リング状部材(21)（主軸(2)に比べて変形しやすい薄肉リング状部材）と軸受(5)の内輪(5a)とを一体化することで、内輪(5a)に対応する内輪部材(43)の本体部(51)の転走面に液体による加圧の影響がより直接的に作用し、効果的に遠心収縮効果を発生させることが可能となる。
【００８２】
なお、上記各実施形態では、後側の軸受(5)のみに軸受の予圧調整構造(10)(20)(40)を適用しているが、これは、アンギュラ玉軸受では、片方の軸受(5)の予圧を下げれば、もう一方の軸受(4)と平均化されて予圧が下がるためである。しかし、すべての軸受(4)(5)にこの構造(10)(20)(40)を適用してもよいし、図示していない主軸(2)の部分に設けられた軸受にもこの構造(10)(20)(40)を適用してもよい。深溝玉軸受や円筒コロ軸受など、接触角が０度の軸受には、それぞれの軸受にこの構造(10)(20)(40)を適用する必要がある。
【００８３】
また、図示省略するが、例えば主軸(2)内に冷却流体を流すなどして、主軸(2)および／または軸受内輪(5a)を冷却するようにしてもよい。軸受の予圧は温度によっても変化し、この温度による予圧変動分を冷却することで抑えるとともに、遠心力による予圧変動分を上記軸受の予圧調整構造(10)(20)(40)で抑えることで、極めて精度のよい軸受の予圧調整を行うことができる。
【符号の説明】
【００８４】
(2)：主軸（回転軸）
(4)(5)：軸受
(10)：軸受の予圧調整構造
(11)(12)：リング状部材（被加圧空間形成部材）
(13)(14)：径方向孔（遠心加圧空間）
(17)(18)：被加圧空間
(20)：軸受の予圧調整構造
(21)：主軸側リング状部材（リング状部材）
(28)(29)：被加圧空間
(30)(31)：遠心加圧空間
(40)：軸受の予圧調整構造
(43)：内輪部材
(56)(57)：被加圧空間
(60)(61)：遠心加圧空間
【図１】
2018021593.tif 000003
【図２】
2018021593.tif 000004
【図３】
2018021593.tif 000005
【図４】
2018021593.tif 000006