JP2004361390A

JP2004361390A - 軸受振動測定装置、軸受振動測定方法、および軸受振動測定装置により振動を測定されたラジアル形軸受

Info

Publication number: JP2004361390A
Application number: JP2004117830A
Authority: JP
Inventors: Takashi Maeda; 孝前田; Kazumasa Nakajima; 一将中島; Tatsuo Kawamata; 健生川又
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2004-12-24
Also published as: CN1265184C; US7107850B2; CN1550768A; US20050196090A1

Abstract

【課題】内輪および外輪に対して任意の傾斜を与えながら測定することができるとともに、内輪および外輪の軌道面について振動測定領域を拡げることができる、小型および安価な軸受振動測定装置、安価な軸受振動測定方法、および軸受振動測定装置により振動を測定された欠陥の無いラジアル形軸受を提供すること。
【解決手段】軸受振動測定装置１０は、軸受３０の振動を測定する装置であり、軸受３０の内輪３１および外輪３２の一方を軸方向に加圧した状態で、内輪３１および外輪３２の他方を相対回転させ、軸受３０から発生する振動成分を検出し、そして当該振動成分に基づいて軸受３０の欠陥を検出する。この軸受振動測定装置１０は、内輪３１または外輪３２を傾けるため伸縮する駆動機構１４を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸受から発生する振動に基づいて軸受の欠陥を検出する軸受振動測定装置、軸受振動測定方法、および軸受振動測定装置により振動を測定されたラジアル形軸受に関する。

従来の軸受振動測定装置の一例として図１２に示される軸受振動測定装置７０が知られている（例えば、特許文献１参照）。

軸受振動測定装置７０は、軸受７１の内輪７２にストレートアーバー７３が嵌合され、このストレートアーバー７３がモータ７４の回転主軸に連結されている。モータ７４は、インバータ７５から交流電力が供給されて、その交流電力の周波数に応じた回転数で回転する。軸受７１の外輪７６の外周面７６ａに所定の隙間を隔てて対向してピックアップ７７が配置され、ピックアップ７７が外輪７６から発生する振動を検出する。ピックアップ７７が検出した振動信号は、増幅器７８で増幅・信号処理され、所定の波形記録装置でその振動信号の波形が記録される。

また、軸受振動測定装置７０は、軸受７１の外輪７６を軸方向に加圧しながら回転させる加圧回転ユニット７９を備える。加圧回転ユニット７９は、外輪７６の軸方向の端面７６ｂを押圧する加圧治具８０と、加圧治具８０に連結され、ストレートアーバー７３の中心軸Ｊ０に対して傾斜した傾斜回転軸８１と、傾斜回転軸８１の端に固定された自転用プーリ８２を有する。傾斜回転軸８１は、軸方向の略両端を軸受（不図示）でもって、内筒（不図示）の内周側で支持されている。

このような軸受振動測定装置７０では、インバータ７５からモータ７４に交流電力を供給することで、モータ７４を所定の回転数で回転させ、アーバー７３と一体に軸受７１の内輪７２を回転させる。同時に、加圧回転ユニット７９が、加圧治具８０で軸受７１の外輪７６の端面７６ｂを軸方向に加圧しながら、モータ８３とモータ８４を駆動することで、プーリ８２とプーリ８５を回転させる。これにより、加圧治具８０が自転軸Ｊ１を回転軸として自転しながら、この自転よりも遅い回転数でもって、軸８１を軸支する内筒を回転させる。この内筒が外筒の内側で回転することにより、内筒の貫通穴はアーバー７３の回転軸Ｊ０に対して振れ回りさせられ、軸８１が自転軸Ｊ１で自転しながら、この自転軸Ｊ１が自転速度よりも遅い速度で回転軸Ｊ０の回りを振れ回りすることとなり、軸８１が歳差運動することとなり、加圧治具８０も歳差運動する。これにより、軸受７１の内輪７２および外輪７６の軌道面における肩付近から底付近までに存在する傷や介在物の検出を行なう。
特開２００２−３５０２８９号公報（第２−４頁、第１図）

しかし、上記軸受振動測定装置７０は、その加圧治具８０を歳差運動させるための加圧回転ユニット７９が複雑な構造を有し、よって高価である。また、加圧治具８０の形状によって外輪７６の傾斜が一意に決まってしまうため、所望の外輪傾斜に対応した加圧治具を必要とする。また、外輪７６への正スラスト荷重時の傷検出や、振動による内輪７２および外輪７６の、うねり等の形状成分の検出に際しては、外輪７６への正スラスト荷重を印加しての測定の必要があるが、加圧治具８０が外輪７６を傾斜させるような形状を有するため、正スラスト荷重を印加することができない。その上、加圧治具８０の形状では一種類の外輪７６の傾斜モードしか得られないため、軸受振動測定装置７０による測定では欠陥のある軸受が良品と判定されてしまう可能性が高い。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複雑な機構を必要とせず、内輪または外輪に対して任意の傾斜を与えながら測定することができ、その上、内輪または外輪に対して正スラスト荷重を印加することができるとともに、内輪または外輪の軌道面について振動測定領域を拡げることができる、小型および安価な軸受振動測定装置、安価な軸受振動測定方法、および軸受振動測定装置により振動を測定された欠陥の無いラジアル形軸受を提供することにある。

前述した目的を達成するため、本発明に係る軸受振動測定装置は、
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体と、を備える軸受の振動を測定するために、前記内輪および前記外輪の一方を軸方向に加圧した状態で前記内輪および前記外輪の他方を相対回転させ、前記軸受から発生する振動成分を検出し、そして当該振動成分に基づいて前記軸受の欠陥を検出する軸受振動測定装置であって、
前記内輪および前記外輪の一方を軸方向に加圧する駆動機構を有し、当該駆動機構が前記内輪および前記外輪の一方を傾けるため伸縮することを特徴としている。

前記構成の軸受振動測定装置によれば、駆動機構が伸縮することにより、内輪または外輪が傾けられながら振動測定が行なわれる。従って、内輪を回転させ、外輪を加圧した状態で駆動機構が作動されると、駆動機構の伸縮によって外輪が傾斜する。外輪が傾斜することにより、内外輪間に配設された転動体が、より幅広い領域を転動することになるので、幅広い領域を転動する転動体により、振動測定領域を拡張することができる。また、これとは逆に、外輪を回転させ、内輪を加圧した状態で駆動機構が作動されると、駆動機構の伸縮によって内輪が傾斜する。内輪が傾斜することにより、内外輪間に配設された転動体が、内外輪の両軌道面を、より幅広い領域で転動することになるので、幅広い領域を転動する転動体により、振動測定領域を拡張することができる。また、伸縮する駆動機構の制御方法を変更することにより、任意の傾きを実現できるため、任意のパターンの振動測定領域を設定することができる。それにより、複雑な機構を必要としないため、構造が簡素であって小型・安価になり、内輪および外輪に対して任意の傾斜を与えながら測定することができるとともに、内輪および外輪の軌道面について振動測定領域を拡げることができる。

また、前述した目的を達成するため、本発明に係る軸受振動測定方法は、
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体と、を備える軸受の振動を測定する軸受振動測定方法であって、
伸縮自在な駆動機構により前記内輪および前記外輪の一方を軸方向に加圧した状態で前記内輪および前記外輪の他方を相対回転させながら前記内輪および前記外輪の一方が傾くように前記駆動機構の伸縮を制御し、前記軸受から発生する振動成分を検出し、そして当該振動成分に基づいて前記軸受の欠陥を検出することを特徴としている。

上記軸受振動測定方法によれば、駆動機構が伸縮することにより、内輪または外輪が傾けられながら振動測定が行なわれる。従って、内輪を回転させ、外輪を加圧した状態で駆動機構が作動されると、駆動機構の伸縮によって外輪が傾斜する。外輪が傾斜することにより、内外輪間に配設された転動体が、より幅広い領域を転動することになるので、幅広い領域を転動する転動体により、振動測定領域を拡張することができる。また、これとは逆に、外輪を回転させ、内輪を加圧した状態で駆動機構が作動されると、駆動機構の伸縮によって内輪が傾斜する。内輪が傾斜することにより、内外輪間に配設された転動体が、内外輪の両軌道面を、より幅広い領域で転動することになるので、幅広い領域を転動する転動体により、振動測定領域を拡張することができる。また、伸縮する駆動機構の制御方法を変更することにより、任意の傾きを実現できるため、任意のパターンの振動測定領域を設定することができる。それにより、複雑な機構を必要としないため、安価であり、内輪および外輪に対して任意の傾斜を与えながら測定することができるとともに、内輪および外輪の軌道面について振動測定領域を拡げることができる。

また、前述した目的を達成するため、本発明に係るラジアル形軸受は、
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体と、を備え、軸受振動測定装置により振動を測定されたラジアル形軸受であって、
前記軸受振動測定装置が、前記内輪および前記外輪の一方を軸方向に加圧した状態で前記内輪および前記外輪の他方を相対回転させ、前記軸受から発生する振動成分を検出し、そして当該振動成分に基づいて前記軸受の欠陥を検出する装置であり、
前記軸受振動測定装置が、前記内輪および前記外輪の一方を軸方向に加圧する駆動機構を有し、
前記駆動機構が、前記内輪および前記外輪の他方の回転中に前記内輪および前記外輪の一方の複数箇所を順次押圧して傾けるため伸縮する機構であり、
前記転動体が走行する前記内輪の外周面および前記外輪の内周面の一方の全周に渡って形成される前記転動体の走行跡群の前記軸方向の幅が前記周方向に増減するように、前記周方向に延長される前記走行跡群の両側輪郭が互いに離間そして近接する波形であることを特徴としている。

上記ラジアル形軸受によれば、本発明の軸受振動測定装置により測定されたので、転動体が走行する内輪の外周面および外輪の内周面の一方の全周に渡って形成される転動体の走行跡群の軸方向の幅が周方向に増減するように、周方向に延長される走行跡群の両側輪郭が互いに離間そして近接する波形（なみがた）になる。従って、このような転動体の走行跡群の両側輪郭を有するラジアル形軸受は、本発明の軸受振動測定装置により測定された本発明のラジアル形軸受であって、傷等の欠陥のないラジアル形軸受として選別されたものである。このように傷等の欠陥のないラジアル形軸受を各種機械・装置における回転部分に用いることにより、その回転部分の支持を高精度に行なうことができる。

本発明によれば、複雑な機構を必要とせず、内輪または外輪に対して任意の傾斜を与えながら測定することができ、その上、内輪または外輪に対して正スラスト荷重を印加することができるとともに、内輪または外輪の軌道面について振動測定領域を拡げることができる、小型および安価な軸受振動測定装置、安価な軸受振動測定方法、および軸受振動測定装置により振動を測定された欠陥の無いラジアル形軸受を提供することができる。よって、従来の技術ように、（Ａ）複雑な構造になって高価となる、（Ｂ）所望の外輪傾斜に対応した加圧治具を必要とする、（Ｃ）正スラスト荷重を印加することができない、（Ｄ）欠陥のある軸受が良品と判定されてしまう可能性が高い、等といった問題を解消できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

以下、本発明に係る複数の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明に係る軸受振動測定装置の第１実施形態を示す模式図、図２は図１に示す軸受振動測定装置の駆動機構として用いられるピエゾ素子の配置を説明するための図、図３は図１に示す軸受振動測定装置に用いられる制御回路のブロック構成図、図４は図３に示す制御回路によるピエゾ素子に対する駆動制御を説明するためのタイミングチャート、そして図５は図１に示す軸受振動測定装置により検出される傷検出波形の一例を示し、特に、外輪の肩付近に傷を有する軸受の振動を測定した際の波形を示す図である。

図１に示されるように、本発明の第１実施形態である軸受振動測定装置１０は、軸受３０の振動を測定する装置であって、スピンドルアーバー１１と、軸受予圧付加機構１２と、振動検出センサ１３と、駆動機構１４と、制御回路１５と、を具備している。尚、図１に示される一点鎖線Ａは、軸受振動測定装置１０により軸受３０に正スラスト荷重が印加されている状態において、スピンドルアーバー１１、軸受３０、駆動機構１４、および軸受予圧付加機構１２の軸心を通る中心線を示している。

軸受３０は、内輪３１、外輪３２、および内外輪３１，３２間で周方向に転動自在に配設された複数の玉（即ち、転動体）３３、を備えているラジアル形の転がり軸受、より詳細にはラジアル形の深溝玉軸受である。

スピンドルアーバー１１は、モータ（不図示）の回転軸（不図示）に連結されており、例えばインバータ（不図示）から交流電力が供給されることによって、その交流電力の周波数に応じた回転数で回転する。スピンドルアーバー１１は、軸受３０の内輪３１の一端面３１ａに当接する第１軸部１１ａと、第１軸部１１ａの中央部から同心に突出形成され且つ軸受３０の内輪３１に内嵌される第２軸部１１ｂと、を有する。

軸受予圧付加機構１２は、スピンドルアーバー１１に対向して配置される。軸受予圧付加機構１２は、軸部１２ａの端部に円板部１２ｂが同心に形成されている。軸受予圧付加機構１２は、その円板部１２ｂから駆動機構１４を介して所定の予圧荷重を軸受３０の外輪３２の他端面３２ｂに負荷する。

振動検出センサ１３は、圧電素子等の振動測定素子であり、軸受予圧付加機構１２の円板部１２ｂの中央部に固定されている。振動検出センサ１３は、駆動機構１４を介して、軸受３０における、外輪３２，内輪３１，玉３３に生じる振動成分を検出する。振動検出センサ１３により検出された振動は振動信号として振動検出センサ１３からセンサケーブル３４を通じてセンサ増幅回路３５に入力される。

駆動機構１４は、図２に示されるように、一円周上に（一点鎖線Ｃ１または二点鎖線Ｃ２参照）１２０度の間隔を置いて配置された３本の円柱状の第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９を有している。これらの第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９は、適宜な固定手段（不図示）により軸受予圧付加機構１２の円板部１２ｂ上に固定されている。

第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９の一端面は振動測定の際に軸受３０の外輪３２の他端面３２ｂに当接し、そして当該第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９の他端面は軸受予圧負荷機構１２の円板部１２ｂに当接するように配置されている。このように、第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９は、円板部１２ｂ上に中心線Ａと平行に立設されている。

駆動機構１４は、制御回路１５から駆動信号が与えられることにより伸縮し、外輪３２の他端面３２ｂから円板部１２ｂまでの距離を変更することができる。尚、前述したように図２は第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９の配置を説明するための図であり、軸受予圧付加機構１２の円板部１２ｂ上に固定された振動検出センサ１３については図示を省略している。

駆動機構１４の第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９は、制御回路１５により、位相差をもって順次駆動される。第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９に代えて磁気磁歪素子を用いてもよく、或いは、電気信号によって伸縮するアクチュエータ等を用いてもよい。

図３に示すように、制御回路１５は、ＣＰＵ（中央演算装置）４０を備えている。ＣＰＵ４０は、予め定められた処理プログラム（より詳細には、ＣＰＵ４０と一体または別体に設けられた、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、等といった不図示のメモリーに予め記録されている処理プログラム）に従い、第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９を駆動するための指令信号をピエゾ制御回路４１に送出する。

ピエゾ制御回路４１は、ＣＰＵ４０から入力された指令信号に従って、駆動信号を第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９に与える。このとき、振動検出センサ１３から送出された振動信号がセンサ増幅回路（センサ信号処理回路）３５において処理され、そしてその処理された振動信号がＣＰＵ４０に取込まれることにより、ＣＰＵ４０において合否の判定（つまり、軸受３０の欠陥の有無に係る良否判定）が行なわれる。

ピエゾ制御回路４１には、電源を供給するための一次電源、当該一次電源の電源供給を受けて第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９への供給電圧を生成するためのＤＣ／ＤＣコンバータ、ＣＰＵ４０からのピエゾ制御信号（即ち、指令信号）をディジタル信号からアナログ信号に変換するためのＤＡＣ（ＤＡコンバータ）、および当該ＤＡＣから出力されるアナログ信号に従ってＤＣ／ＤＣコンバータからの供給電圧を駆動信号として第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９に印加するスイッチング回路、等が内蔵されている。ＣＰＵ４０を用いることにより、構造が簡素な制御回路１５を構成することができるが、ＣＰＵ４０に代えて、種々のコンパレータやオペアンプ等を用いてハードウェアにて構成することもできる。

制御回路１５は、図４中の各期間（１），（２），（３）に示されるように、第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９のうちのいずれか１本のみを駆動するだけでなく、図４中の各期間（１）＋（２），（２）＋（３），（３）＋（１）に示されるように、第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９のうちのいずれか２本を同時に駆動する。よって、駆動機構１４は軸受振動測定装置１０の測定の１サイクル動作中（より詳細には、制御回路１５による駆動制御の１サイクル中）に一円周上を６０度間隔で外輪３２を傾斜させる動作を行なうことができる。

また、外輪３２または内輪３１を傾斜させないで行なう測定、つまり、正スラスト荷重下での測定をしたい場合には、第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９に印加する駆動信号（即ち、印加電圧）の印加タイミングおよびそれら印加電圧を同一にすることにより、第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９それぞれの伸縮量が同一となるため、正スラスト荷重下での測定を行なうことができる。

図５に示すように、軸受振動測定装置１０を用いてサンプル軸受３０（外輪の肩付近に傷を有する軸受）の測定を行なったところ、最初の２本の第１，第２ピエゾ素子３７，３８の駆動時に傷パルス波形が観測されたが、残りの１本である第３ピエゾ素子３９の駆動時、および各ピエゾ素子３７，３８，３９の非駆動時には、傷パルスは観測されなかった。

このように軸受振動測定装置１０は、図４中の期間（１），（１）＋（２），（２），（２）＋（３），（３），（３）＋（１）のように６種類の外輪３２の傾斜モード（換言すれば、本例では６種類のピエゾ素子駆動モード）で測定できるので、軸受３０に傷等の欠陥が生じていることの検出にとても有効である。尚、軸受振動測定装置１０は、測定の１サイクル動作中の外輪３２の傾斜モードを選択可能に構成されていてもよい。これに関連して、軸受振動測定装置１０の測定の１サイクル動作中の外輪３２の傾斜モードが一つであってもよいことは言うまでもない。

尚、第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９はそれぞれ同特性を持つ同一外形寸法を有するものである。また、外輪３２の他端面３２ｂを含む軸受３０の端面（つまり、内輪３１の他端面も含む軸受３０の端面）と、それに対向する軸受予圧付加機構１２の円板部１２ｂの面は、軸受振動測定装置１０により軸受３０に正スラスト荷重が印加されている状態で、平行であり且つ中心線Ａに対して垂直である。よって、第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９が同じ長さであって且つ外輪３２の他端面３２ｂが中心線Ａに対して垂直である状態が正スラスト荷重下であるので、この時の玉軌道が正スラスト荷重下での軌道となり、そしてこの状態から軸受３０の他端面３２ｂを傾けることにより溝肩付近の軌道となる。

軸受振動測定装置１０では、スピンドルアーバー１１の第１軸部１１ａが軸受３０の内輪３１の一端面３１ａに当接し、且つスピンドルアーバー１１の第２軸部１１ｂに軸受３０の内輪３１が外嵌される。そしてスピンドルアーバー１１と軸心（中心線Ａ）を一致させながら軸受予圧付加機構１２の円板部１２ｂが軸受３０と対向するように配置され、駆動機構１４の一端面が軸受３０の外輪３２の他端面３２ｂに当接するとともに駆動機構１４の他端面が円板部１２ｂに当接するように駆動機構１４が配置される。

その状態で、駆動機構１４を介して、軸受予圧付加機構１２により所定の予圧荷重を軸受３０の外輪３２の他端面３２ｂに負荷しながら、スピンドルアーバー１１を回転させる。スピンドルアーバー１１が回転することにより、軸受３０の内輪３１が外輪３２と相対的に回転する。

そして、ピエゾ制御回路４１が、ＣＰＵ４０から受信した指令信号により、駆動信号を第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９に与えることによって駆動機構１４が伸縮され、外輪３２が予め定められた方向に傾けられ、振動検出センサ１３から送信された振動信号がセンサ増幅回路３５において処理され、その処理された振動信号がＣＰＵ４０に取込まれることにより、ＣＰＵ４０において軸受３０の合否の判定が行なわれる。

軸受振動測定装置１０によれば、駆動機構１４が伸縮することにより、外輪３２が傾けられながら振動測定が行なわれる。従って、内輪３１を回転させ、外輪３２に軸受予圧付加機構１２により予圧荷重を負荷した状態で駆動機構１４が駆動されると、駆動機構１４の伸縮によって外輪３２が傾斜する。外輪３２が傾斜することにより、内外輪３１，３２間に配設された玉３３が、内外輪３１，３２の両軌道面を、より幅広い領域で転動することになるので、幅広い領域を転動する玉３３により、振動測定領域を拡張することができる。また、伸縮する駆動機構１４の制御方法（即ち、駆動モード）を変更することにより、任意の傾きを実現できるため、任意のパターンの振動測定領域を設定することができる。これにより、複雑な機構を必要としないため、構造が簡素であって小型・安価になり、外輪３２に対して任意の傾斜を与えながら測定することができるとともに、内輪３１および外輪３２の軌道面について振動測定領域を拡げることができる。

（第２実施形態）
図６は本発明に係る軸受振動測定装置の第２実施形態を示す模式図である。尚、以下の説明において、既に説明した軸受振動測定装置１０の部材等と同様な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号または相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。

本発明の第２実施形態である軸受振動測定装置５０は、図６に示されるように軸受３０の振動を測定する装置であって、軸受３０の外輪３２に外嵌し、外輪３２の一端面３２ａに当接する外輪嵌合部５１ａが形成されたスピンドルアーバー５１と、図２に示されるような、一円周上に（一点鎖線Ｃ１または二点鎖線Ｃ２参照）１２０度の間隔を置いて配置された３本の第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９を有し、当該第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９の一端面が軸受３０の内輪３１の他端面３１ｂに当接し、そして第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９の他端面が軸受予圧負荷機構１２の円板部１２ｂに当接するように配置（即ち、円板部１２ｂ上に中心線Ａと平行に立設）された駆動機構１４と、を有する。これらの第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９は、適宜な固定手段（不図示）により軸受予圧付加機構１２の円板部１２ｂ上に固定されている。

尚、この第２実施形態の駆動機構１４の説明においても図２を参照したが、第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９が配置される円周（一点鎖線Ｃ１または二点鎖線Ｃ２参照）の直径が第１実施形態の駆動機構１４とは異なる（即ち、第１実施形態の駆動機構１４の場合と比較して小さい）ことは言うまでもない。

軸受振動測定装置５０では、駆動機構１４を介して、軸受予圧付加機構１２により所定の予圧荷重を軸受３０の内輪３１の他端面３１ｂに負荷しながら、スピンドルアーバー５１を回転させると、軸受３０の外輪３２が内輪３１と相対的に回転する。

そして、ピエゾ制御回路４１が、ＣＰＵ４０から受信した指令信号により、駆動信号を第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９に与えることによって駆動機構１４が伸縮され、内輪３１が予め定められた方向に傾けられ、振動検出センサ１３から送信された振動信号がセンサ増幅回路３５において処理され、その処理された振動信号がＣＰＵ４０に取込まれることにより、ＣＰＵ４０において軸受３０の合否の判定が行なわれる。

軸受振動測定装置５０によれば、駆動機構１４が伸縮することにより、内輪３１が傾けられながら振動測定が行なわれる。従って、外輪３２を回転させ、内輪３１に軸受予圧付加機構１２により予圧荷重を負荷した状態で駆動機構１４が駆動されると、駆動機構１４の伸縮によって内輪３１が傾斜する。内輪３１が傾斜することにより、内外輪３１，３２間に配設された玉３３が、内外輪３１，３２の両軌道面を、より幅広い領域で転動することになるので、幅広い領域を転動する玉３３により、振動測定領域を拡張することができる。また、伸縮する駆動機構１４の制御方法（即ち、駆動モード）を変更することにより、任意の傾きを実現できるため、任意のパターンの振動測定領域を設定することができる。これにより、複雑な機構を必要としないため、構造が簡素であって小型・安価になり、内輪３１に対して任意の傾斜を与えながら測定することができるとともに、内輪３１および外輪３２の軌道面について振動測定領域を拡げることができる。

軸受振動測定装置５０の他の作用や効果については第１実施形態（軸受振動測定装置１０）の上記説明から類推可能であるため説明を省略する。

尚、上述した第１実施形態および第２実施形態に係る軸受振動測定方法を簡潔に述べると、伸縮自在な駆動機構１４により内輪３１および外輪３２の一方を軸方向に加圧した状態で内輪３１および外輪３２の他方を相対回転させながら内輪３１および外輪３２の一方が傾くように駆動機構１４の伸縮を制御し、軸受３０から発生する振動成分を検出し、そして当該振動成分に基づいて軸受３０の欠陥を検出する方法となる。

尚、本発明に係る軸受振動測定装置ならびに軸受振動測定方法を軸受製造後の検査に適用すれば、傷等の欠陥のない軸受を選別することができる（換言すれば、傷等の欠陥のある軸受を選別することができる）。よって、傷等の欠陥のない軸受が得られる。傷等の欠陥のない軸受を各種機械・装置における回転部分に用いることにより、その回転部分の支持を高精度に行なうことができる。

尚、上述した第１実施形態に係る軸受振動測定装置の測定によって軸受３０の外輪３２の転動溝（即ち、外輪３２の内周面）に形成される玉３３の走行跡群が図７（ａ）および図７（ｂ）に示される。

図７（ａ）は外輪３２を傾斜させないで行なう測定、つまり、正スラスト荷重下での測定をした場合に外輪３２の転動溝に形成される玉３３の走行跡群を示す外輪３２の転動溝の展開図、そして図７（ｂ）は６種類の外輪３２の傾斜モード（換言すれば、６種類のピエゾ素子駆動モード）で測定をした場合に外輪３２の転動溝に形成される玉３３の走行跡群を示す外輪３２の転動溝の展開図である。

図７（ｂ）に示される走行跡群は、その軸方向の幅が全体的に図７（ａ）の走行跡群の軸方向の幅よりも広く、そして周方向に波形の両側輪郭を持つことを特徴としている。図７（ｂ）に示される走行跡群の各輪郭の波の数は、６種類の外輪３２の傾斜に応じて６つある（山を一つ、そして谷を一つとして数える。）。尚、図７（ａ）に示される走行跡群の軸方向の幅は、一定であり、軸方向の荷重で決まるが、この軸方向の荷重は軸受の型番によって規格が決められている。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示される走行跡群は、上述した第２実施形態に係る軸受振動測定装置の測定によっても軸受３０の内輪３１の転動溝（即ち、内輪３１の外周面）に同様に形成される。

ここで、上述した第１実施形態および第２実施形態に係る軸受振動測定装置により内輪３１および外輪３２の一方を傾かされながら振動を測定された軸受３０の特徴を簡潔に述べると、
玉３３が走行する内輪３１の外周面および外輪３２の内周面の一方の全周に渡って形成される玉３３の走行跡群の軸方向の幅が周方向に増減するように、当該周方向に延長される走行跡群の両側輪郭が互いに離間そして近接する波形である軸受となる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形，改良，等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の材質，形状，寸法，形態，数，数値，配置個所，等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば駆動機構１４は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば図８〜図１１に示される変形例のようなものであってもよい。まず、図８を参照して駆動機構１４の第１変形例を説明する。

（駆動機構１４の第１変形例）
図８に示される駆動機構１４の配置は、図２に示される駆動機構１４の配置と同様である。しかし、この図８の駆動機構１４は、２本の第１，第２ピエゾ素子３７，３８と、第３ピエゾ素子３９に代わる１本の円柱状の金属部材（ピエゾ素子とは異なるもの）４２と、を備えたものである。第１，第２ピエゾ素子３７，３８については、上述した実施形態と同様に制御回路１５により駆動される。駆動制御されていない状態の第１，第２ピエゾ素子３７，３８、および金属部材４２は、それぞれ同一外形寸法を有する。

図８に示される第１，第２ピエゾ素子３７，３８および金属部材４２は、それらの一端面が軸受３０の外輪３２の他端面３２ｂまたは内輪３１の他端面３１ｂに当接し、そして他端面が軸受予圧負荷機構１２の円板部１２ｂに当接するように配置され、円板部１２ｂ上に中心線Ａと平行に立設されることは言うまでもない。

（駆動機構１４の第２変形例）
次に、図９を参照して駆動機構１４の第２変形例を説明する。図９に示される駆動機構１４の配置も、図２に示される駆動機構１４の配置と同様である。しかし、この図９の駆動機構１４は、１本の第１ピエゾ素子３７と、第２，第３ピエゾ素子３８，３９に代わる２本の円柱状の金属部材（ピエゾ素子とは異なるもの）４２，４３と、を備えたものである。第１ピエゾ素子３７については、上述した実施形態と同様に制御回路１５により駆動される。駆動制御されていない状態の第１ピエゾ素子３７、および金属部材４２，４３は、それぞれ同一外形寸法を有する。

図９に示される第１ピエゾ素子３７および金属部材４２，４３は、それらの一端面が軸受３０の外輪３２の他端面３２ｂまたは内輪３１の他端面３１ｂに当接し、そして他端面が軸受予圧負荷機構１２の円板部１２ｂに当接するように配置され、円板部１２ｂ上に中心線Ａと平行に立設されることは言うまでもない。

（駆動機構１４の第３変形例）
次に、図１０を参照して駆動機構１４の第３変形例を説明する。図１０に示される駆動機構１４の配置は、図２に示される駆動機構１４の配置と異なり、４本の第１，第２，第３，第４ピエゾ素子３７，３８，３９，４４が一円周上に（一点鎖線Ｃ１または二点鎖線Ｃ２参照）９０度の間隔を置いて配置されている。第１，第２，第３，第４ピエゾ素子３７，３８，３９，４４は、上述した実施形態と同様に制御回路１５により駆動される。但し、制御回路１５が更に第４ピエゾ素子４４の駆動制御を行なうように構成されねばならないことは言うまでもない。

図１０に示される第１，第２，第３，第４ピエゾ素子３７，３８，３９，４４は、それらの一端面が軸受３０の外輪３２の他端面３２ｂまたは内輪３１の他端面３１ｂに当接し、そして他端面が軸受予圧負荷機構１２の円板部１２ｂに当接するように配置され、円板部１２ｂ上に中心線Ａと平行に立設されることは言うまでもない。

尚、第１，第２，第３，第４ピエゾ素子３７，３８，３９，４４はそれぞれ同特性を持つ同一外形寸法を有するものである。駆動機構１４の第３変形例の場合、内輪３１または外輪３２の８種類の傾斜モードが得られるので、軸受３０に傷等の欠陥が生じていることの検出に更に有効である。

（駆動機構１４の第４変形例）
次に、図１１を参照して駆動機構１４の第４変形例を説明する。図２および図８〜図１０に示されるピエゾ素子の配置は一円周上で１２０°等配あるいは９０°等配であるが、それらとは異なり、図１１に示される駆動機構１４の配置は、一円周上で非等配である。第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９は、上述した実施形態と同様に制御回路１５により駆動される。

図１１に示される第１，第２，第３ピエゾ素子３７，３８，３９は、それらの一端面が軸受３０の外輪３２の他端面３２ｂまたは内輪３１の他端面３１ｂに当接し、そして他端面が軸受予圧負荷機構１２の円板部１２ｂに当接するように配置され、円板部１２ｂ上に中心線Ａと平行に立設されることは言うまでもない。

このように、駆動機構１４に用いられるピエゾ素子は少なくとも１本あればよい。また、駆動機構１４は、図８および図９のようにピエゾ素子とは異なる金属部材を含む形態であっても、無くても、少なくとも３本あれば軸受３０の３点支持ができるため、好適である。また、図１０のように４本のピエゾ素子、５本のピエゾ素子、６本のピエゾ素子・・・といったように増やしていけば、内輪３１または外輪３２の選択可能な傾斜モードを増やすことが可能である。また、駆動機構１４の配置は、図２および図８〜図１０に示されるように一円周上で等配であっても、図１１に示されるように非等配であってもよい。

これら図８〜図１１に示される駆動機構１４の変形例の他の作用や効果については第１実施形態（軸受振動測定装置１０）および第２実施形態（軸受振動測定装置５０）の上記説明から類推可能であるため説明を省略する。

尚、上記実施形態ならびに上記変形例では、駆動機構として、それぞれ同一外形寸法を有するピエゾ素子および金属部材を採用したが、機械的強度が確保できれば、ピエゾ素子および金属部材の太さはそれぞれ異なっていてもよい。但し、それぞれ異なる太さのピエゾ素子を採用する場合でも、ピエゾ素子の駆動制御のし易さやコストを考慮して、印加される駆動信号に対する伸縮特性については同一のものを採用することが好適であることは言うまでもない。

尚、例えば、駆動機構を、軸受予圧付加機構側に配さず、スピンドルアーバーに内蔵させてもよく、その場合も、上記の実施形態と同様にして、本発明を実施することができる。

また、本発明に用いられる軸受は、前述した深溝玉軸受に限らず、その他、例えば、アンギュラ玉軸受等、転動体として玉を用いる転がり軸受であれば、種々の軸受であってもよい。

また、スピンドルアーバーに形成される、内輪に内嵌する第２軸部、または外輪に外嵌する外輪嵌合部は、測定に用いられる軸受の径に応じて設定されるが、内輪に内嵌する第２軸部については、一対のテーパ面を径方向に合わせて配した一対の環状部材を軸方向に移動可能に備えて、内輪の内径に合わせて固定するようにすれば、各種内輪に適用できる。また、外輪に外嵌する外輪嵌合部については、外側板を径方向に内径を変更自在に配して、外輪の外形に合わせて固定するようにすれば、各種外輪に適用できる。

本発明に係る軸受振動測定装置の第１実施形態を示す模式図である。図１に示した軸受振動測定装置の駆動機構として用いられるピエゾ素子の配置を説明するための図である。図１に示した軸受振動測定装置に用いられる制御回路のブロック構成図である。図３に示す制御回路による各ピエゾ素子に対する駆動制御を説明するためのタイミングチャートである。図１に示した軸受振動測定装置により検出される傷検出波形の一例を示し、特に、外輪の肩付近に傷を有する軸受の振動を測定した際の波形を示す図である。本発明に係る軸受振動測定装置の第２実施形態を示す模式図である。第１実施形態に係る軸受振動測定装置による測定によって軸受の外輪の転動溝（即ち、外輪の内周面）に形成される玉の走行跡群を示し、（ａ）は外輪を傾斜させないで行なう測定、つまり、正スラスト荷重下での測定をした場合に外輪の転動溝に形成される玉の走行跡群を示す外輪の転動溝の展開図、そして（ｂ）は６種類の外輪の傾斜モード（換言すれば、６種類のピエゾ素子駆動モード）で測定をした場合に外輪の転動溝（即ち、外輪の内周面）に形成される玉の走行跡群を示す外輪の転動溝の展開図である。駆動機構の第１変形例を示すピエゾ素子の配置を説明するための図である。駆動機構の第２変形例を示すピエゾ素子の配置を説明するための図である。駆動機構の第３変形例を示すピエゾ素子の配置を説明するための図である。駆動機構の第４変形例を示すピエゾ素子の配置を説明するための図である。特許文献１で開示されている軸受振動測定装置の模式図である。

符号の説明

１０，５０軸受振動測定装置
１４駆動機構
３０軸受
３１内輪
３２外輪
３３玉（転動体）

Claims

内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体と、を備える軸受の振動を測定するために、前記内輪および前記外輪の一方を軸方向に加圧した状態で前記内輪および前記外輪の他方を相対回転させ、前記軸受から発生する振動成分を検出し、そして当該振動成分に基づいて前記軸受の欠陥を検出する軸受振動測定装置であって、
前記内輪および前記外輪の一方を軸方向に加圧する駆動機構を有し、当該駆動機構が前記内輪および前記外輪の一方を傾けるため伸縮することを特徴とする軸受振動測定装置。
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体と、を備える軸受の振動を測定する軸受振動測定方法であって、
伸縮自在な駆動機構により前記内輪および前記外輪の一方を軸方向に加圧した状態で前記内輪および前記外輪の他方を相対回転させながら前記内輪および前記外輪の一方が傾くように前記駆動機構の伸縮を制御し、前記軸受から発生する振動成分を検出し、そして当該振動成分に基づいて前記軸受の欠陥を検出することを特徴とする軸受振動測定方法。
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体と、を備え、軸受振動測定装置により振動を測定されたラジアル形軸受であって、
前記軸受振動測定装置が、前記内輪および前記外輪の一方を軸方向に加圧した状態で前記内輪および前記外輪の他方を相対回転させ、前記軸受から発生する振動成分を検出し、そして当該振動成分に基づいて前記軸受の欠陥を検出する装置であり、
前記軸受振動測定装置が、前記内輪および前記外輪の一方を軸方向に加圧する駆動機構を有し、
前記駆動機構が、前記内輪および前記外輪の他方の回転中に前記内輪および前記外輪の一方の複数箇所を順次押圧して傾けるため伸縮する機構であり、
前記転動体が走行する前記内輪の外周面および前記外輪の内周面の一方の全周に渡って形成される前記転動体の走行跡群の前記軸方向の幅が前記周方向に増減するように、前記周方向に延長される前記走行跡群の両側輪郭が互いに離間そして近接する波形であることを特徴とするラジアル形軸受。