JP2882105B2 - 転がり軸受の予圧を測定する方法と装置 - Google Patents
転がり軸受の予圧を測定する方法と装置Info
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- F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
- F16C19/522—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to load on the bearing, e.g. bearings with load sensors or means to protect the bearing against overload
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明に係る転がり軸受の予圧
量を測定する方法と装置は、複列の玉軸受、或は組み合
わせ玉軸受、更には複列のころ軸受や組み合わせころ軸
受に付与された予圧量を容易且つ迅速に、しかも正確に
求める為に利用する。
量を測定する方法と装置は、複列の玉軸受、或は組み合
わせ玉軸受、更には複列のころ軸受や組み合わせころ軸
受に付与された予圧量を容易且つ迅速に、しかも正確に
求める為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】例えば図５に示す様な複列玉軸受１、或
は図６に示す様な組み合わせ玉軸受６が、従来から各種
機械装置等の回転部分に組み込まれている。この内、図
５に示した複列玉軸受１は、内周面に複列の外輪軌道
２、２を有する外輪３と、外周面に複列の内輪軌道４、
４を有する内輪５と、上記各外輪軌道２、２と内輪軌道
４、４との間に転動自在に設けられた複数の玉１２、１
２とから構成される。そして、この玉１２、１２の転動
に基づき、上記外輪３を内嵌支持したハウジング等の部
材と、上記内輪５を外嵌支持した軸等の部材との相対的
回転を自在とする。
は図６に示す様な組み合わせ玉軸受６が、従来から各種
機械装置等の回転部分に組み込まれている。この内、図
５に示した複列玉軸受１は、内周面に複列の外輪軌道
２、２を有する外輪３と、外周面に複列の内輪軌道４、
４を有する内輪５と、上記各外輪軌道２、２と内輪軌道
４、４との間に転動自在に設けられた複数の玉１２、１
２とから構成される。そして、この玉１２、１２の転動
に基づき、上記外輪３を内嵌支持したハウジング等の部
材と、上記内輪５を外嵌支持した軸等の部材との相対的
回転を自在とする。
【０００３】又、図６に示した組み合わせ玉軸受６は、
それぞれ内周面に外輪軌道７を形成した外輪８と、外周
面に内輪軌道９を形成した内輪１０と、上記外輪軌道７
と内輪軌道９との間に転動自在に設けられた複数の玉１
２とから成る１対の玉軸受１１、１１を、互いに逆向き
に組み合わせる事で構成されている。
それぞれ内周面に外輪軌道７を形成した外輪８と、外周
面に内輪軌道９を形成した内輪１０と、上記外輪軌道７
と内輪軌道９との間に転動自在に設けられた複数の玉１
２とから成る１対の玉軸受１１、１１を、互いに逆向き
に組み合わせる事で構成されている。
【０００４】この様な複列玉軸受１及び組み合わせ玉軸
受６は、ラジアル方向の荷重だけでなくアキシャル方向
の荷重も支承出来る様に、各玉１２、１２と外輪軌道
２、７及び内輪軌道４、９との接触点を結ぶ直線ａを、
回転中心軸に対して直角な直線ｂに対して、角度（接触
角）αだけ傾斜させると共に、外輪軌道２、７と内輪軌
道４、９との間で各玉１２、１２を押圧する、所謂予圧
付与を行なっている。
受６は、ラジアル方向の荷重だけでなくアキシャル方向
の荷重も支承出来る様に、各玉１２、１２と外輪軌道
２、７及び内輪軌道４、９との接触点を結ぶ直線ａを、
回転中心軸に対して直角な直線ｂに対して、角度（接触
角）αだけ傾斜させると共に、外輪軌道２、７と内輪軌
道４、９との間で各玉１２、１２を押圧する、所謂予圧
付与を行なっている。
【０００５】上記予圧の大きさ、即ち予圧量は、複列玉
軸受１及び組み合わせ玉軸受６の性能に大きな影響を及
ぼす為、所定の値になる様に規制する必要がある。特
に、高性能玉軸受の場合には、上記予圧量を厳密に規制
する必要がある。
軸受１及び組み合わせ玉軸受６の性能に大きな影響を及
ぼす為、所定の値になる様に規制する必要がある。特
に、高性能玉軸受の場合には、上記予圧量を厳密に規制
する必要がある。
【０００６】この為従来から、特開昭５８−１９６３１
８号公報、特公平２−６１７００号公報に記載されてい
る様に、玉軸受の一部にスラスト方向の荷重を加えた
り、或は振動を加えたりする事で、玉軸受に付与された
予圧量を測定する方法が提案されている。
８号公報、特公平２−６１７００号公報に記載されてい
る様に、玉軸受の一部にスラスト方向の荷重を加えた
り、或は振動を加えたりする事で、玉軸受に付与された
予圧量を測定する方法が提案されている。
【０００７】この内、特開昭５８−１９６３１８号公報
に開示された方法は、玉軸受の一部に軸方向の荷重を加
えると共に荷重の変化に伴なう変位を測定し、急激な変
位を開始する時点での荷重の値から、予圧量を推定する
ものである。又、特公平２−６１７００号公報に開示さ
れた方法の場合、加振装置により玉軸受に振動を加え
て、この玉軸受の共振周波数を検出し、この共振周波数
から、予圧量を求める。この他に、玉軸受を構成する外
輪又は内輪に回転力を与え、回転力を付与された部材が
回転し始める際の起動トルクを測定する事で、玉軸受に
付与された予圧量を推定する事も行なわれている。
に開示された方法は、玉軸受の一部に軸方向の荷重を加
えると共に荷重の変化に伴なう変位を測定し、急激な変
位を開始する時点での荷重の値から、予圧量を推定する
ものである。又、特公平２−６１７００号公報に開示さ
れた方法の場合、加振装置により玉軸受に振動を加え
て、この玉軸受の共振周波数を検出し、この共振周波数
から、予圧量を求める。この他に、玉軸受を構成する外
輪又は内輪に回転力を与え、回転力を付与された部材が
回転し始める際の起動トルクを測定する事で、玉軸受に
付与された予圧量を推定する事も行なわれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様な
従来の方法により、玉軸受等の転がり軸受の予圧量を測
定する場合、次に述べる様な不都合を生じる。
従来の方法により、玉軸受等の転がり軸受の予圧量を測
定する場合、次に述べる様な不都合を生じる。
【０００９】先ず、特開昭５８−１９６３１８号公報に
開示された方法の場合、玉軸受の一部に軸方向の荷重を
加える事に伴ない、軌道面に圧痕や傷が生じ、玉軸受の
回転精度や寿命を損なう場合がある為、使用出来る範囲
が限定される。又、急激な変位を開始する時点での荷重
の値から予圧量を推定する為、正確な予圧量を求める事
が出来ない。
開示された方法の場合、玉軸受の一部に軸方向の荷重を
加える事に伴ない、軌道面に圧痕や傷が生じ、玉軸受の
回転精度や寿命を損なう場合がある為、使用出来る範囲
が限定される。又、急激な変位を開始する時点での荷重
の値から予圧量を推定する為、正確な予圧量を求める事
が出来ない。
【００１０】次に、特公平２−６１７００号公報に開示
された方法の場合、玉軸受に振動を加える必要上、加振
装置が必要になる等、測定装置が複雑化する。又、玉軸
受を回転させない状態（停止状態）で振動を加えつつ測
定作業を行なう為、実用回転数又はそれに近い回転数に
対する評価が出来ない。
された方法の場合、玉軸受に振動を加える必要上、加振
装置が必要になる等、測定装置が複雑化する。又、玉軸
受を回転させない状態（停止状態）で振動を加えつつ測
定作業を行なう為、実用回転数又はそれに近い回転数に
対する評価が出来ない。
【００１１】更に、起動トルクにより予圧量を測定する
方法の場合、やはり正確な予圧量を求める事が出来な
い。即ち、上記起動トルクは、予圧だけでなく、グリー
ス等の潤滑剤の量並びに粘度、シールの接触状態等、他
の要因の影響を受け易いが、この他の要因が起動トルク
に及ぼす影響を正確に知る事は難しい為、起動トルクか
ら正確な予圧量を求める事は出来ない。
方法の場合、やはり正確な予圧量を求める事が出来な
い。即ち、上記起動トルクは、予圧だけでなく、グリー
ス等の潤滑剤の量並びに粘度、シールの接触状態等、他
の要因の影響を受け易いが、この他の要因が起動トルク
に及ぼす影響を正確に知る事は難しい為、起動トルクか
ら正確な予圧量を求める事は出来ない。
【００１２】本発明の転がり軸受の予圧量を測定する方
法と装置は、上述の様な不都合を何れも解消するもので
ある。
法と装置は、上述の様な不都合を何れも解消するもので
ある。
【００１３】
【課題を解決する為の手段】本発明の転がり軸受の予圧
量を測定する方法と装置の内、請求項１〜２に記載され
た転がり軸受の予圧量を測定する方法の発明は何れも、
内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内
輪軌道を有する内輪相当部材と、上記外輪軌道と内輪軌
道との間に、転動自在に設けられた複数の転動体とから
成る転がり軸受に付与された予圧量を求めるものであ
る。
量を測定する方法と装置の内、請求項１〜２に記載され
た転がり軸受の予圧量を測定する方法の発明は何れも、
内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内
輪軌道を有する内輪相当部材と、上記外輪軌道と内輪軌
道との間に、転動自在に設けられた複数の転動体とから
成る転がり軸受に付与された予圧量を求めるものであ
る。
【００１４】そして、請求項１に記載された転がり軸受
の予圧量を測定する方法の場合、上記外輪相当部材と内
輪相当部材との内の一方の部材を回転不能とした状態で
他方の部材を回転駆動しつつ、上記一方の部材又は他方
の部材の振動を測定し、この振動の測定値から、上記転
がり軸受の共振周波数を求め、この共振周波数から上記
転がり軸受の軸受剛性を求めて、この軸受剛性と上記複
数の転動体の接触角とから上記予圧量を求める。
の予圧量を測定する方法の場合、上記外輪相当部材と内
輪相当部材との内の一方の部材を回転不能とした状態で
他方の部材を回転駆動しつつ、上記一方の部材又は他方
の部材の振動を測定し、この振動の測定値から、上記転
がり軸受の共振周波数を求め、この共振周波数から上記
転がり軸受の軸受剛性を求めて、この軸受剛性と上記複
数の転動体の接触角とから上記予圧量を求める。
【００１５】又、請求項２に記載された転がり軸受の予
圧量を測定する方法の場合、他方の部材の回転に伴なう
一方の部材又は他方の部材の振動を測定し、この振動の
測定値から、上記他方の部材の回転周波数及び転動体の
公転周波数を求め、これら回転周波数及び公転周波数か
ら求めた接触角と、上記請求項１に記載された方法によ
り求められた軸受剛性とから転がり軸受の予圧量を求め
る。
圧量を測定する方法の場合、他方の部材の回転に伴なう
一方の部材又は他方の部材の振動を測定し、この振動の
測定値から、上記他方の部材の回転周波数及び転動体の
公転周波数を求め、これら回転周波数及び公転周波数か
ら求めた接触角と、上記請求項１に記載された方法によ
り求められた軸受剛性とから転がり軸受の予圧量を求め
る。
【００１６】又、請求項３〜４に記載された転がり軸受
の予圧量を測定する装置の発明は何れも、内周面に外輪
軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有す
る内輪相当部材と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に転
動自在に設けられた複数の転動体とから成る転がり軸受
に付与された予圧量を求めるものである。
の予圧量を測定する装置の発明は何れも、内周面に外輪
軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有す
る内輪相当部材と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に転
動自在に設けられた複数の転動体とから成る転がり軸受
に付与された予圧量を求めるものである。
【００１７】そして、請求項３に記載された転がり軸受
の予圧量を測定する装置は、上記外輪相当部材と内輪相
当部材との内の一方の部材の一部を押圧する事で、この
一方の部材を回転不能とする押圧装置と、上記外輪相当
部材と内輪相当部材との内の他方の部材を回転駆動する
駆動装置と、上記一方の部材又は他方の部材の振動を測
定する振動測定素子と、この振動測定素子の出力信号に
より、上記転がり軸受の共振周波数を求める周波数変換
器と、この周波数変換器により求められた上記共振周波
数と上記転動体の接触角とから、上記転がり軸受の予圧
量を求める演算器とから成る。
の予圧量を測定する装置は、上記外輪相当部材と内輪相
当部材との内の一方の部材の一部を押圧する事で、この
一方の部材を回転不能とする押圧装置と、上記外輪相当
部材と内輪相当部材との内の他方の部材を回転駆動する
駆動装置と、上記一方の部材又は他方の部材の振動を測
定する振動測定素子と、この振動測定素子の出力信号に
より、上記転がり軸受の共振周波数を求める周波数変換
器と、この周波数変換器により求められた上記共振周波
数と上記転動体の接触角とから、上記転がり軸受の予圧
量を求める演算器とから成る。
【００１８】更に、請求項４に記載された転がり軸受の
予圧量を測定する装置は、他方の部材の回転に伴なう一
方の部材又は他方の部材の振動を測定する第二の振動測
定素子と、この第二の振動測定素子の出力信号により、
他方の部材の回転周波数と上記複数の転動体の公転周波
数とを求める周波数変換器と、この周波数変換器により
求められた上記回転周波数及び公転周波数から、転動体
の接触角を求める第二の演算器とを有し、この第二の演
算器が求めた接触角を表わす信号を、上記請求項３に記
載された演算器に入力する。
予圧量を測定する装置は、他方の部材の回転に伴なう一
方の部材又は他方の部材の振動を測定する第二の振動測
定素子と、この第二の振動測定素子の出力信号により、
他方の部材の回転周波数と上記複数の転動体の公転周波
数とを求める周波数変換器と、この周波数変換器により
求められた上記回転周波数及び公転周波数から、転動体
の接触角を求める第二の演算器とを有し、この第二の演
算器が求めた接触角を表わす信号を、上記請求項３に記
載された演算器に入力する。
【００１９】
【作用】上述の様に構成される本発明の転がり軸受の予
圧量を測定する方法と装置の場合、一方の部材又は他方
の部材の振動の測定値から、上記転がり軸受の共振周波
数を求める為、簡単な装置で、実用回転数又はそれに近
い回転数に対する転がり軸受の予圧量測定を行なえる。
圧量を測定する方法と装置の場合、一方の部材又は他方
の部材の振動の測定値から、上記転がり軸受の共振周波
数を求める為、簡単な装置で、実用回転数又はそれに近
い回転数に対する転がり軸受の予圧量測定を行なえる。
【００２０】特に、請求項２、４に記載された転がり軸
受の予圧量を測定する方法と装置の場合、上記一方の部
材のラジアル方向に亙る振動に基づいて他方の部材の回
転周波数と転動体の公転周波数とを求め、この回転周波
数と公転周波数とから転動体の接触角を求める為、接触
角が予め正確に解っていない転がり軸受の予圧量測定も
正確に行なえる。
受の予圧量を測定する方法と装置の場合、上記一方の部
材のラジアル方向に亙る振動に基づいて他方の部材の回
転周波数と転動体の公転周波数とを求め、この回転周波
数と公転周波数とから転動体の接触角を求める為、接触
角が予め正確に解っていない転がり軸受の予圧量測定も
正確に行なえる。
【００２１】
【実施例】図１は本発明装置の第一実施例を示してい
る。予圧量を測定すべき複列玉軸受１３は、内周面に複
列の外輪軌道２、２を有する外輪３と、外周面に複列の
内輪軌道４、４を有する軸１４と、上記各外輪軌道２、
２と内輪軌道４、４との間に転動自在に設けられた複数
の玉１２、１２とから成る。上記予圧量の測定作業時に
は、この複列玉軸受１３の外輪３が、後述するスピンド
ル１５、電動モータ１６等と共に駆動装置を構成するア
ーバ１７に外嵌支持される。
る。予圧量を測定すべき複列玉軸受１３は、内周面に複
列の外輪軌道２、２を有する外輪３と、外周面に複列の
内輪軌道４、４を有する軸１４と、上記各外輪軌道２、
２と内輪軌道４、４との間に転動自在に設けられた複数
の玉１２、１２とから成る。上記予圧量の測定作業時に
は、この複列玉軸受１３の外輪３が、後述するスピンド
ル１５、電動モータ１６等と共に駆動装置を構成するア
ーバ１７に外嵌支持される。
【００２２】上記アーバ１７は、スピンドル１５の一端
面（図１の右端面）中心部に形成されたテーパ孔１８に
嵌合固定される。そしてこのスピンドル１５は、軸受１
９の内側に回転自在に支持される。この軸受１９として
好ましくは、静圧気体軸受、磁気軸受、超電導軸受等、
上記スピンドル１５の回転に伴なって振動を発生しない
構造のものを使用する。
面（図１の右端面）中心部に形成されたテーパ孔１８に
嵌合固定される。そしてこのスピンドル１５は、軸受１
９の内側に回転自在に支持される。この軸受１９として
好ましくは、静圧気体軸受、磁気軸受、超電導軸受等、
上記スピンドル１５の回転に伴なって振動を発生しない
構造のものを使用する。
【００２３】この様にして軸受１９に支持されたスピン
ドル１５は、電動モータ１６により回転駆動自在として
いる。図示の実施例の場合、上記スピンドル１５の他端
面中心部に固定した従動プーリ２１と上記電動モータ１
６の出力軸に固定した駆動プーリ２２との間に、ベルト
２３を掛け渡している。上記電動モータ１６への通電に
より上記スピンドル１５は、例えば１８００r.p.m.程度
の一定速度で回転駆動される。
ドル１５は、電動モータ１６により回転駆動自在として
いる。図示の実施例の場合、上記スピンドル１５の他端
面中心部に固定した従動プーリ２１と上記電動モータ１
６の出力軸に固定した駆動プーリ２２との間に、ベルト
２３を掛け渡している。上記電動モータ１６への通電に
より上記スピンドル１５は、例えば１８００r.p.m.程度
の一定速度で回転駆動される。
【００２４】尚、上記ベルト２３の張力及び材質を工夫
する事で、電動モータ１６によるスピンドル１５の回転
駆動時に、このスピンドル１５が振動する事を防止す
る。又、図示の実施例とは別に、スピンドル１５と電動
モータ１６の出力軸とを同心に配置し、マグネットカッ
プリング等を介して、上記スピンドル１５を回転駆動す
る事も出来る。
する事で、電動モータ１６によるスピンドル１５の回転
駆動時に、このスピンドル１５が振動する事を防止す
る。又、図示の実施例とは別に、スピンドル１５と電動
モータ１６の出力軸とを同心に配置し、マグネットカッ
プリング等を介して、上記スピンドル１５を回転駆動す
る事も出来る。
【００２５】押圧装置２４が、前記アーバ１７に支持さ
れた複列玉軸受１３の軸１４の端面に対向した状態で設
けられる。この押圧装置２４は、予圧シリンダ２５と揺
動継手２６と押圧板２７とを有する。上記予圧シリンダ
２５に嵌装された予圧ピストン２８に、ロッド２９の基
端部を固定し、このロッド２９の先端部に、上記揺動継
手２６を結合している。この揺動継手２６は、２枚の板
片３０ａ、３０ｂの間に１個の球体３１を挟持する事
で、両板片３０ａ、３０ｂ同士の揺動変位を自在とした
ものである。
れた複列玉軸受１３の軸１４の端面に対向した状態で設
けられる。この押圧装置２４は、予圧シリンダ２５と揺
動継手２６と押圧板２７とを有する。上記予圧シリンダ
２５に嵌装された予圧ピストン２８に、ロッド２９の基
端部を固定し、このロッド２９の先端部に、上記揺動継
手２６を結合している。この揺動継手２６は、２枚の板
片３０ａ、３０ｂの間に１個の球体３１を挟持する事
で、両板片３０ａ、３０ｂ同士の揺動変位を自在とした
ものである。
【００２６】前記押圧板２７は、前記複列玉軸受１３と
対向する一方（図１の左方）の板片３０ａの側面に、緩
衝材３２を介して支持される。この押圧板２７は、前記
予圧シリンダ２５のシリンダ室３３内への圧力流体の送
り込みに伴なって図１で左行し、前記複列玉軸受１３の
軸１４の端面に押し付けられ、この軸１４をアキシャル
方向（図１の左方向）に押圧する。この押圧により、前
記外輪３が電動モータ１６への通電に基づいて回転した
場合に於いても、この軸１４が回転するのが防止され
る。
対向する一方（図１の左方）の板片３０ａの側面に、緩
衝材３２を介して支持される。この押圧板２７は、前記
予圧シリンダ２５のシリンダ室３３内への圧力流体の送
り込みに伴なって図１で左行し、前記複列玉軸受１３の
軸１４の端面に押し付けられ、この軸１４をアキシャル
方向（図１の左方向）に押圧する。この押圧により、前
記外輪３が電動モータ１６への通電に基づいて回転した
場合に於いても、この軸１４が回転するのが防止され
る。
【００２７】尚、前記揺動継手２６は、この押し付け作
業時に、前記押圧板２７を軸１４の端面に、全周に亙っ
て均等な力で押し付ける役目を有する。又、前記緩衝材
３２は、予圧シリンダ２５や揺動継手２６で生じる振動
が前記軸１４に伝達されるのを防止する。又、前記押圧
板２７をアキシャル方向に押圧する為の手段は、予圧シ
リンダに代え、ソレノイド等、他の機構とする事も出来
る。
業時に、前記押圧板２７を軸１４の端面に、全周に亙っ
て均等な力で押し付ける役目を有する。又、前記緩衝材
３２は、予圧シリンダ２５や揺動継手２６で生じる振動
が前記軸１４に伝達されるのを防止する。又、前記押圧
板２７をアキシャル方向に押圧する為の手段は、予圧シ
リンダに代え、ソレノイド等、他の機構とする事も出来
る。
【００２８】振動測定素子である振動ピックアップ３４
が、前記押圧板２７の側面で、前記緩衝材３２によって
囲まれた部分に添着されている。この振動ピックアップ
３４は、軸１４から押圧板２７に伝わる軸方向（図１の
左右方向）に亙る振動を測定し、測定値を表わす信号Ａ
をアンプ３５に送る。尚、振動測定素子としては、上記
振動ピックアップ３４の他、変位計、速度計、加速度計
等、上記振動を検出出来るものであれば、何れも使用可
能である。
が、前記押圧板２７の側面で、前記緩衝材３２によって
囲まれた部分に添着されている。この振動ピックアップ
３４は、軸１４から押圧板２７に伝わる軸方向（図１の
左右方向）に亙る振動を測定し、測定値を表わす信号Ａ
をアンプ３５に送る。尚、振動測定素子としては、上記
振動ピックアップ３４の他、変位計、速度計、加速度計
等、上記振動を検出出来るものであれば、何れも使用可
能である。
【００２９】一方、第二の振動測定素子である第二の振
動ピックアップ３６の測定子３７が、前記軸１４の外周
面に当接している。この第二の振動ピックアップ３６
は、軸１４のラジアル方向に亙る振動を測定し、測定値
を表わす信号Ｂを第二のアンプ３８に送る。尚、第二の
振動測定素子としては、やはり上記第二の振動ピックア
ップ３６の他、変位計、速度計、加速度計等、上記ラジ
アル方向に亙る振動を検出出来るものであれば、何れも
使用可能である。
動ピックアップ３６の測定子３７が、前記軸１４の外周
面に当接している。この第二の振動ピックアップ３６
は、軸１４のラジアル方向に亙る振動を測定し、測定値
を表わす信号Ｂを第二のアンプ３８に送る。尚、第二の
振動測定素子としては、やはり上記第二の振動ピックア
ップ３６の他、変位計、速度計、加速度計等、上記ラジ
アル方向に亙る振動を検出出来るものであれば、何れも
使用可能である。
【００３０】又、上記アンプ３５と第二のアンプ３８と
からはそれぞれ、増幅された信号Ｃ、Ｄが、周波数変換
器３９に送られる。フーリエ変換器を含んで構成され
る、この周波数変換器３９は、高速フーリエ変換（ FFT
＝fast Fourier transform）を利用して、上記アンプ３
５及び第二のアンプ３８から送り込まれた信号Ｃ、Ｄに
基づき、前記複列玉軸受１３の共振周波数ｆa と、外輪
３の回転周波数ｆr と、前記複数の玉１２、１２の公転
周波数ｆc とを求める。
からはそれぞれ、増幅された信号Ｃ、Ｄが、周波数変換
器３９に送られる。フーリエ変換器を含んで構成され
る、この周波数変換器３９は、高速フーリエ変換（ FFT
＝fast Fourier transform）を利用して、上記アンプ３
５及び第二のアンプ３８から送り込まれた信号Ｃ、Ｄに
基づき、前記複列玉軸受１３の共振周波数ｆa と、外輪
３の回転周波数ｆr と、前記複数の玉１２、１２の公転
周波数ｆc とを求める。
【００３１】本発明により求めるべき上記複列玉軸受１
３の予圧量Ｆa に関係する軸受剛性Ｋa は、上記共振周
波数ｆa と接触角αとの関数（Ｋa ＝ｆ（ｆa 、α））
として表わされ、接触角αは上記回転周波数ｆr 及び公
転周波数ｆc の関数（α＝ｆ（ｆr 、ｆc ））として表
わされ、上記予圧量Ｆa は上記軸受剛性Ｋa と接触角α
との関数（Ｆa ＝ｆ（Ｋa 、α））として表わされる
為、上述の様に複列玉軸受１３の共振周波数ｆa と、外
輪３の回転周波数ｆr と、前記複数の玉１２、１２の公
転周波数ｆc とが求められれば、上記複列玉軸受１３の
予圧量Ｆa を求める事が出来る。
３の予圧量Ｆa に関係する軸受剛性Ｋa は、上記共振周
波数ｆa と接触角αとの関数（Ｋa ＝ｆ（ｆa 、α））
として表わされ、接触角αは上記回転周波数ｆr 及び公
転周波数ｆc の関数（α＝ｆ（ｆr 、ｆc ））として表
わされ、上記予圧量Ｆa は上記軸受剛性Ｋa と接触角α
との関数（Ｆa ＝ｆ（Ｋa 、α））として表わされる
為、上述の様に複列玉軸受１３の共振周波数ｆa と、外
輪３の回転周波数ｆr と、前記複数の玉１２、１２の公
転周波数ｆc とが求められれば、上記複列玉軸受１３の
予圧量Ｆa を求める事が出来る。
【００３２】即ち、前記接触角αは、上述の様に周波数
変換器３９で求められた回転周波数ｆr 及び公転周波数
ｆc と、玉１２、１２の外径Ｄa 及び玉１２、１２のピ
ッチ直径ｄm とから、次の（１）（２）式で求められ
る。尚、玉１２、１２の外径Ｄa 、及び玉１２、１２の
ピッチ直径ｄm は、製造時に定まる寸法である。
変換器３９で求められた回転周波数ｆr 及び公転周波数
ｆc と、玉１２、１２の外径Ｄa 及び玉１２、１２のピ
ッチ直径ｄm とから、次の（１）（２）式で求められ
る。尚、玉１２、１２の外径Ｄa 、及び玉１２、１２の
ピッチ直径ｄm は、製造時に定まる寸法である。
【００３３】 ｆc ＝ｆr ・（ｄm ＋Ｄa ・ cosα）／２ｄm −−−（１） この（１）式を変換して、 α＝cos-1 ［ｄm ・｛（２ｆc ／ｆr ）−１｝／Ｄa ］−−−（２）
【００３４】尚、軸１４のラジアル方向に亙る振動から
外輪３の回転周波数ｆr と、前記複数の玉１２、１２の
公転周波数ｆc とを求められる理由は、次の通りであ
る。
外輪３の回転周波数ｆr と、前記複数の玉１２、１２の
公転周波数ｆc とを求められる理由は、次の通りであ
る。
【００３５】先ず、回転周波数ｆr を求められる理由に
就いて説明する。複列玉軸受１３を構成する各部材は、
極めて精密に仕上げられるが、その表面形状並びに寸法
に全く誤差がない事はありえない。例えば、前記外輪軌
道と内輪軌道とも、軸受回転中心に対し、極く僅かなが
ら偏心している。そして、この偏心により回転周波数成
分が生じる。従って、他方の部材である回転輪又は一方
の部材である固定輪のラジアル方向振動、角方向振動、
アキシャル方向振動の何れかを測定する事により回転周
波数ｆr を知る事が出来る。
就いて説明する。複列玉軸受１３を構成する各部材は、
極めて精密に仕上げられるが、その表面形状並びに寸法
に全く誤差がない事はありえない。例えば、前記外輪軌
道と内輪軌道とも、軸受回転中心に対し、極く僅かなが
ら偏心している。そして、この偏心により回転周波数成
分が生じる。従って、他方の部材である回転輪又は一方
の部材である固定輪のラジアル方向振動、角方向振動、
アキシャル方向振動の何れかを測定する事により回転周
波数ｆr を知る事が出来る。
【００３６】次に、上記公転周波数ｆc が求められる理
由に就いて説明する。１個の玉軸受に組み込まれる複数
の玉の外径は同じとするが、不可避的な製造誤差によ
り、各玉毎に外径が僅かに異なる。この様に外径が微妙
に異なる複数の玉の公転に基づき上記一方の部材及び他
方の部材がラジアル方向、角方向、アキシャル方向に振
動する。そしてこの振動の周波数は、上記複数の玉の公
転周波数及び玉の公転周波数の整数倍の周波数に一致す
る。又、前記外輪軌道と内輪軌道とは何れも、微小のう
ねりが存在する。そして、上記他方の部材の回転時に
は、このうねりに基づいて、一方の部材及び他方の部材
が、ラジアル方向、角方向、アキシャル方向に振動す
る。そして、この振動の周波数は玉の公転周波数成分を
含んでいる。従って、上記一方の部材又は他方の部材の
ラジアル方向、角方向、アキシャル方向の何れかの方向
の振動の周波数を求めれば、上記玉の公転周波数が解
る。
由に就いて説明する。１個の玉軸受に組み込まれる複数
の玉の外径は同じとするが、不可避的な製造誤差によ
り、各玉毎に外径が僅かに異なる。この様に外径が微妙
に異なる複数の玉の公転に基づき上記一方の部材及び他
方の部材がラジアル方向、角方向、アキシャル方向に振
動する。そしてこの振動の周波数は、上記複数の玉の公
転周波数及び玉の公転周波数の整数倍の周波数に一致す
る。又、前記外輪軌道と内輪軌道とは何れも、微小のう
ねりが存在する。そして、上記他方の部材の回転時に
は、このうねりに基づいて、一方の部材及び他方の部材
が、ラジアル方向、角方向、アキシャル方向に振動す
る。そして、この振動の周波数は玉の公転周波数成分を
含んでいる。従って、上記一方の部材又は他方の部材の
ラジアル方向、角方向、アキシャル方向の何れかの方向
の振動の周波数を求めれば、上記玉の公転周波数が解
る。
【００３７】上述の様に前記周波数変換器３９は、軸１
４の振動に基づいて、外輪３の回転周波数ｆr と玉１
２、１２の公転周波数ｆc とを求めると共に、複列玉軸
受１３の共振周波数ｆa を求める。そして各周波数ｆ
r 、ｆc 、ｆa を表わす信号Ｅは、第一の演算手段４０
に送られる。そしてこの第一の演算手段４０は、前記
（１）（２）式を利用して、接触角αを求め、次いで前
記した式Ｋa ＝ｆ（ｆa 、α）により、複列玉軸受１３
の軸受剛性Ｋa を求める。
４の振動に基づいて、外輪３の回転周波数ｆr と玉１
２、１２の公転周波数ｆc とを求めると共に、複列玉軸
受１３の共振周波数ｆa を求める。そして各周波数ｆ
r 、ｆc 、ｆa を表わす信号Ｅは、第一の演算手段４０
に送られる。そしてこの第一の演算手段４０は、前記
（１）（２）式を利用して、接触角αを求め、次いで前
記した式Ｋa ＝ｆ（ｆa 、α）により、複列玉軸受１３
の軸受剛性Ｋa を求める。
【００３８】上記第一の演算手段４０が求めた接触角α
及び軸受剛性Ｋa を表わす信号Ｆは、次いで第二の演算
手段４１に送られる。そして、この第二の演算手段４１
は、上記信号Ｆに基づいて、複列玉軸受１３の予圧量Ｆ
a を求める。尚、接触角α及び共振周波数ｆa より軸受
剛性Ｋa を求め、更に予圧量Ｆa を求める方法は、出願
人会社発行の『ＮＳＫレポート』１９８９年１１月号の
第５９〜６６頁、或は養賢堂発行、転がり軸受工学編集
委員会編の『転がり軸受工学』の第２４８〜２５２頁等
に記載された式に周知の理論を適用する事により、当業
者が容易に知る事が出来る為、詳しい説明は省略する。
及び軸受剛性Ｋa を表わす信号Ｆは、次いで第二の演算
手段４１に送られる。そして、この第二の演算手段４１
は、上記信号Ｆに基づいて、複列玉軸受１３の予圧量Ｆ
a を求める。尚、接触角α及び共振周波数ｆa より軸受
剛性Ｋa を求め、更に予圧量Ｆa を求める方法は、出願
人会社発行の『ＮＳＫレポート』１９８９年１１月号の
第５９〜６６頁、或は養賢堂発行、転がり軸受工学編集
委員会編の『転がり軸受工学』の第２４８〜２５２頁等
に記載された式に周知の理論を適用する事により、当業
者が容易に知る事が出来る為、詳しい説明は省略する。
【００３９】更に、図示の実施例に於いては、上記第二
の演算手段４１により求められた予圧量Ｆa を表す信号
Ｇを判定器４２に送り、この判定器４２によって、前記
複列玉軸受１３に付与された予圧量Ｆa が適性範囲にあ
るか否かを判定する様にしている。即ち、上記判定器４
２には、図２に示した予圧量Ｆa の最大許容値Ｆamaxと
最小許容値Ｆamin、並びに接触角αの最大許容値αmax
と最小許容値αmin を記憶させている。そしてこの判定
器４２は、複列玉軸受１３の予圧量Ｆa が最大許容値Ｆ
amaxと最小許容値Ｆaminとの間にあり、且つ接触角αが
最大許容値αmax と最小許容値αmin との間にある場
合、即ち、予圧量Ｆa と接触角αとが図２の斜格子の範
囲にある場合に、上記複列玉軸受１３が良品であると判
定し、反対に、予圧量Ｆa と接触角αとが図２の斜格子
の範囲から外れた場合に、上記複列玉軸受１３が不良品
であると判定する。
の演算手段４１により求められた予圧量Ｆa を表す信号
Ｇを判定器４２に送り、この判定器４２によって、前記
複列玉軸受１３に付与された予圧量Ｆa が適性範囲にあ
るか否かを判定する様にしている。即ち、上記判定器４
２には、図２に示した予圧量Ｆa の最大許容値Ｆamaxと
最小許容値Ｆamin、並びに接触角αの最大許容値αmax
と最小許容値αmin を記憶させている。そしてこの判定
器４２は、複列玉軸受１３の予圧量Ｆa が最大許容値Ｆ
amaxと最小許容値Ｆaminとの間にあり、且つ接触角αが
最大許容値αmax と最小許容値αmin との間にある場
合、即ち、予圧量Ｆa と接触角αとが図２の斜格子の範
囲にある場合に、上記複列玉軸受１３が良品であると判
定し、反対に、予圧量Ｆa と接触角αとが図２の斜格子
の範囲から外れた場合に、上記複列玉軸受１３が不良品
であると判定する。
【００４０】上述の様に構成され作用する、本発明によ
る転がり軸受の予圧量を測定する装置の場合、複列玉軸
受１３の外輪３を回転させつつ、軸１４のスラスト方向
に亙る振動の周波数及びラジアル方向に亙る振動の周波
数を測定し、これらの振動周波数から予圧量Ｆa を求め
る為、正確な予圧量Ｆa を簡単に求められ、しかも測定
作業に伴なって複列玉軸受１３を傷める事もない。
る転がり軸受の予圧量を測定する装置の場合、複列玉軸
受１３の外輪３を回転させつつ、軸１４のスラスト方向
に亙る振動の周波数及びラジアル方向に亙る振動の周波
数を測定し、これらの振動周波数から予圧量Ｆa を求め
る為、正確な予圧量Ｆa を簡単に求められ、しかも測定
作業に伴なって複列玉軸受１３を傷める事もない。
【００４１】尚、図示の実施例の場合、軸受剛性Ｋa
を、軸１４のスラスト方向に亙る振動より求めている
が、この軸受剛性Ｋa は、軸１４のラジアル方向に亙る
振動、或は角方向に亙る振動により求める事も出来る。
を、軸１４のスラスト方向に亙る振動より求めている
が、この軸受剛性Ｋa は、軸１４のラジアル方向に亙る
振動、或は角方向に亙る振動により求める事も出来る。
【００４２】又、図１に示した第一実施例の場合、軸１
４を固定し、外輪３を回転させつつ、軸１４の振動を測
定しているが、これとは逆に、図３に示す様に、外輪３
を固定し、軸１４を回転させつつ、上記外輪３の振動を
測定する事で、複列玉軸受１３の予圧量Ｆa を求める事
も出来る。
４を固定し、外輪３を回転させつつ、軸１４の振動を測
定しているが、これとは逆に、図３に示す様に、外輪３
を固定し、軸１４を回転させつつ、上記外輪３の振動を
測定する事で、複列玉軸受１３の予圧量Ｆa を求める事
も出来る。
【００４３】但し、この場合は、外輪３のラジアル振動
に基づいて、軸１４の回転周波数と玉１２、１２の公転
周波数とを求める場合に、前記（１）（２）式に代え
て、次の（３）（４）式を用いる。 ｆc ＝ｆr ・（ｄm −Ｄa ・ cosα）／２ｄm −−−（３） α＝cos-1 ［ｄm ・｛１−（２ｆc ／ｆr ）｝／Ｄa ］−−−（４）
に基づいて、軸１４の回転周波数と玉１２、１２の公転
周波数とを求める場合に、前記（１）（２）式に代え
て、次の（３）（４）式を用いる。 ｆc ＝ｆr ・（ｄm −Ｄa ・ cosα）／２ｄm −−−（３） α＝cos-1 ［ｄm ・｛１−（２ｆc ／ｆr ）｝／Ｄa ］−−−（４）
【００４４】又、予圧量Ｆa を測定すべき複列玉軸受１
３を構成する玉１２、１２の接触角αが予め解っている
場合には、図４に示す様に、接触角設定器４３より第二
の演算手段４１に、接触角αを表す信号Ｈを送り、振動
ピックアップ３４の測定値に基づいて求めた、軸受剛性
Ｋa を表わす信号Ｉと上記信号Ｈとに基づいて、予圧量
Ｆa を求める事も出来る。
３を構成する玉１２、１２の接触角αが予め解っている
場合には、図４に示す様に、接触角設定器４３より第二
の演算手段４１に、接触角αを表す信号Ｈを送り、振動
ピックアップ３４の測定値に基づいて求めた、軸受剛性
Ｋa を表わす信号Ｉと上記信号Ｈとに基づいて、予圧量
Ｆa を求める事も出来る。
【００４５】更に、上述の説明は、複列玉軸受の予圧量
を測定する場合を中心に述べたが、本発明の転がり軸受
の予圧量を測定する方法と装置は、この他にも組み合わ
せ玉軸受、複列ころ軸受、組み合わせころ軸受の予圧量
を測定するのにも利用出来る。
を測定する場合を中心に述べたが、本発明の転がり軸受
の予圧量を測定する方法と装置は、この他にも組み合わ
せ玉軸受、複列ころ軸受、組み合わせころ軸受の予圧量
を測定するのにも利用出来る。
【００４６】
【発明の効果】本発明の転がり軸受の予圧量を測定する
方法と装置は、以上に述べた通り構成され作用するが、
正確な予圧量を簡単に求められ、しかも測定作業に伴な
って転がり軸受を傷める事もない為、測定作業の自動化
が容易となり、転がり軸受の製造ライン中に測定装置を
組み込み、製造される転がり軸受の予圧量を全数検査す
る事が可能となる。
方法と装置は、以上に述べた通り構成され作用するが、
正確な予圧量を簡単に求められ、しかも測定作業に伴な
って転がり軸受を傷める事もない為、測定作業の自動化
が容易となり、転がり軸受の製造ライン中に測定装置を
組み込み、製造される転がり軸受の予圧量を全数検査す
る事が可能となる。
【図１】本発明の第一実施例を示す略図。
【図２】予圧量と接触角との適性範囲を示す為の線図。
【図３】本発明の第二実施例を示す部分略断面図。
【図４】本発明の第三実施例を示す略図。
【図５】玉軸受の１例を示す部分断面図。
【図６】同じく第２例を示す部分断面図。
１ 複列玉軸受 ２ 外輪軌道 ３ 外輪 ４ 内輪軌道 ５ 内輪 ６ 組み合わせ玉軸受 ７ 外輪軌道 ８ 外輪 ９ 内輪軌道 １０ 内輪 １１ 玉軸受 １２ 玉 １３ 複列玉軸受 １４ 軸 １５ スピンドル １６ 電動モータ １７ アーバ １８ テーパ孔 １９ 軸受 ２１ 従動プーリ ２２ 駆動プーリ ２３ ベルト ２４ 押圧装置 ２５ 予圧シリンダ ２６ 揺動継手 ２７ 押圧板 ２８ 予圧ピストン ２９ ロッド ３０ａ 板片 ３０ｂ 板片 ３１ 球体 ３２ 緩衝材 ３３ シリンダ室 ３４ 振動ピックアップ ３５ アンプ ３６ 第二の振動ピックアップ ３７ 測定子 ３８ 第二のアンプ ３９ 周波数変換器 ４０ 第一の演算手段 ４１ 第二の演算手段 ４２ 判定器 ４３ 接触角設定器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−159536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−151440（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−122443（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−188535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−128424（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−77189（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01L 5/00 G01M 13/04
Claims (4)
- 【請求項１】 内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材
と、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、上記外
輪軌道と内輪軌道との間に、転動自在に設けられた複数
の転動体とから成る転がり軸受に付与された予圧量を求
める転がり軸受の予圧量を測定する方法であって、上記
外輪相当部材と内輪相当部材との内の一方の部材を回転
不能とした状態で他方の部材を回転駆動しつつ、上記一
方の部材又は他方の部材の振動を測定し、この振動の測
定値から、上記転がり軸受の共振周波数を求め、この共
振周波数から上記転がり軸受の軸受剛性を求めて、この
軸受剛性と上記複数の転動体の接触角とから上記予圧量
を求める転がり軸受の予圧量を測定する方法。 - 【請求項２】 他方の部材の回転に伴なう一方の部材又
は他方の部材の振動を測定し、この振動の測定値から、
上記他方の部材の回転周波数及び転動体の公転周波数を
求め、これら回転周波数及び公転周波数から求めた接触
角と軸受剛性とから転がり軸受の予圧量を求める、請求
項１に記載された転がり軸受の予圧量を測定する方法。 - 【請求項３】 内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材
と、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、上記外
輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の
転動体とから成る転がり軸受の予圧量を測定する装置で
あって、上記外輪相当部材と内輪相当部材との内の一方
の部材の一部を押圧する事で、この一方の部材を回転不
能とする押圧装置と、上記外輪相当部材と内輪相当部材
との内の他方の部材を回転駆動する駆動装置と、上記一
方の部材又は他方の部材の振動を測定する振動測定素子
と、この振動測定素子の出力信号により、上記転がり軸
受の共振周波数を求める周波数変換器と、この周波数変
換器により求められた上記共振周波数及び上記転動体の
接触角から、上記転がり軸受の予圧量を求める演算器と
から成る転がり軸受の予圧量を測定する装置。 - 【請求項４】 他方の部材の回転に伴なう一方の部材又
は他方の部材の振動を測定する第二の振動測定素子と、
この第二の振動測定素子の出力信号により、他方の部材
の回転周波数と転動体の公転周波数とを求める周波数変
換器と、この周波数変換器により求められた上記回転周
波数及び公転周波数から、転動体の接触角を求める第二
の演算器とを有し、この第二の演算器が求めた接触角を
表わす信号を演算器に入力する、請求項３に記載された
転がり軸受の予圧量を測定する装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18409291A JP2882105B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 転がり軸受の予圧を測定する方法と装置 |
| US07/904,146 US5263372A (en) | 1991-06-28 | 1992-06-25 | Method and instrument for measuring preload of rolling bearing |
| DE19924221035 DE4221035C2 (de) | 1991-06-28 | 1992-06-26 | Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Vorspannung eines Rollenlageraufbaus |
| US08/115,633 US5517858A (en) | 1991-06-28 | 1993-09-03 | Method and instrument for measuring for measuring preload of rolling bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18409291A JP2882105B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 転がり軸受の予圧を測定する方法と装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510835A JPH0510835A (ja) | 1993-01-19 |
| JP2882105B2 true JP2882105B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=16147260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18409291A Expired - Fee Related JP2882105B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 転がり軸受の予圧を測定する方法と装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5263372A (ja) |
| JP (1) | JP2882105B2 (ja) |
| DE (1) | DE4221035C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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