JP2006145335A

JP2006145335A - 軸受の予圧測定方法及び装置

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Publication number: JP2006145335A
Application number: JP2004334478A
Authority: JP
Inventors: Manabu Horikoshi; 学堀越; Mitsugi Hidaka; 貢日高; Takashi Yoshida; 高志吉田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-11-18
Also published as: JP4899307B2

Abstract

【課題】作業者の熟練度や感覚の影響を受けることなく簡素な構造で正確な予圧を測定して組合せ軸受を生産・提供できる軸受の予圧測定方法及び装置を提供すること。
【解決手段】組合せ軸受５０を支持する支持手段１８，１９と、組合せ軸受５０に対して軸方向に所定の荷重を負荷する加圧手段１６と、加圧手段１６により負荷された荷重を測定する荷重測定手段２０，２３と、を用いて組合せ軸受５０の予圧を測定する軸受の予圧測定方法であって、ばね機構１７を内蔵した加圧手段１６を用いて組合せ軸受５０の予圧を測定する軸受の予圧測定方法及び装置１０。
【選択図】図５

Description

本発明は、組合せ軸受を生産する工程において行われる軸受の予圧測定方法及び装置に関する。

従来の軸受の予圧測定方法の一例として、組合せ軸受を生産するに際し、一般的に用途に合わせた予圧を得るために、数個の軸受単体の差幅を測定し、差幅の測定値の組合せから求める予圧を理論計算して軸受の組合せを決定する予圧測定方法が知られている。

上記予圧測定方法では、予圧が満足されず、組合せ軸受ができない場合には、それら軸受の内輪・外輪端面を研削及びラップにて加工し、軸受の差幅を調整して予圧を求めるようにしていた。

従来の軸受の予圧測定方法の他の一例として、荷重設定手段により第１荷重および第２荷重を設定し、加圧手段により設定された第１荷重および第２荷重を内輪あるいは外輪の少なくとも一方に加えて負隙間を増減し、外輪変位検出手段により第１荷重および第２荷重が加えられた状態で外輪の軸方向の変位量を検出し、内輪変位検出手段により第１荷重および第２荷重が加えられた状態で内輪の軸方向の変位量を検出し、変位差算出手段により検出された内輪および外輪の軸方向の変位量の差分を算出し、剛性値演算手段により算出された変位量の差分に基づき前記軸受の剛性値を演算する予圧測定方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１では、内輪および外輪の相対位置の変化から剛性値を演算することにより転動体および外輪間の接触ばね以外のばね要素を含むことなく高剛性が要求される軸受のナット締め付け後の剛性値を正確に測定するようにしていた。

従来の軸受の予圧測定方法のさらに他の一例として、軸受に荷重をかけながら予め設定しておいた差幅値と、測定器から得られる差幅値と、を比較しながら設定値に一致させ、一致したときの荷重の大きさを荷重検出器で電気信号として取り出す予圧測定方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

上記特許文献２では、エアシリンダを用いて軸受が軸方向に動かない程度に圧力をかけ、治具により内輪を回転させるとともにモータを介して親ねじを回転させ、荷重位置変更部材を移動させながら軸受への圧力を変化させることにより予圧を測定していた。
特開平１０−０９６６７２号公報（第２〜４頁、図１）特開昭５５−０４３４０５号公報（第１〜２頁、図１）

ところが、上記差幅の測定値の組合せから求める予圧を理論計算して軸受の組合せを決定する予圧測定方法においては、差幅の測定が、測定器の精度や内輪・外輪の端面精度に影響を受け、軸受を組合せた時に、実際に作用する予圧と計算値とに差が生ずる場合がある。その結果、微少予圧が必要な場合や予圧の規格が狭い場合に、正確な予圧を測定して組合せ軸受を生産・提供することがし難い。また、作業者の熟練度や感覚の影響を受けて測定値に差が生じ易いとともに、正確な予圧を設定できない場合に、高い回転精度及びトルクの安定した軸受を得ることができない。

また、上記特許文献１においては、前記同様の問題を有するのに加えて、複雑な構造になるために、簡単な構造で予圧を設定することができない。

また、上記特許文献２においては、エアシリンダが摩擦力の影響を受け易いために、正確な予圧を測定できない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業者の熟練度や感覚の影響を受けることなく簡素な構造で正確な予圧を測定して組合せ軸受を生産・提供できる軸受の予圧測定方法及び装置を提供することにある。

１）本発明に係る軸受の予圧測定方法は、組合せ軸受を支持する支持手段と、前記組合せ軸受に対して軸方向に所定の荷重を負荷する加圧手段と、前記加圧手段により負荷された荷重を測定する荷重測定手段と、を用いて前記組合せ軸受の予圧を測定する軸受の予圧測定方法であって、ばね機構を内蔵した前記加圧手段を用いて前記組合せ軸受の予圧を測定することを特徴としている。

上記１）に記載の軸受の予圧測定方法によれば、ばね機構を内蔵した加圧手段を用いることにより、エアシリンダ等の加圧手段と比べて追従性が良好であるために、求められる予圧が微少である場合や規格が狭い場合であっても正確な予圧を測定することができる。また、取り扱いが容易であるとともに簡単な構造で構成できるために管理面での工数を削減することができる。従って、作業者の熟練度や感覚の影響を受けることなく簡素な構造で正確な予圧を測定して組合せ軸受を生産・提供することができる。

２）本発明に係る軸受の予圧測定装置は、組合せ軸受を支持する支持手段と、前記組合せ軸受に対して軸方向に所定の荷重を負荷する加圧手段と、前記加圧手段により負荷された荷重を測定する荷重測定手段と、を備えた軸受の予圧測定装置であって、前記加圧手段が、ばね機構を内蔵したことを特徴としている。

上記２）に記載の軸受の予圧測定装置によれば、加圧手段がばね機構を内蔵しているために、エアシリンダ等の加圧手段と比べて追従性が良好であるために、求められる予圧が微少である場合や規格が狭い場合であっても正確な予圧を測定することができる。また、取り扱いが容易であるとともに簡単な構造で構成できるために管理面での工数を削減することができる。その結果、作業者の熟練度や感覚の影響を受けることなく簡素な構造で正確な予圧を測定して組合せ軸受を生産・提供することができる。

本発明の軸受の予圧測定方法及び装置によれば、微少予圧が必要な場合や予圧の規格が狭い場合に正確な予圧を測定して組合せ軸受を生産・提供し難い、作業者の熟練度や感覚の影響を受けて測定値に差が生じ易い、簡単な構造で予圧を設定することができない、という問題を解消でき、これにより、作業者の熟練度や感覚の影響を受けることなく簡素な構造で正確な予圧を測定して組合せ軸受を生産・提供できるという効果が得られる。

以下、本発明に係る好適な実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る軸受の予圧測定方法及び装置の一実施形態である軸受の予圧測定装置の正面図、図２は図１に示す軸受の予圧測定装置の側面図、図３は図１に示す軸受の予圧測定装置における予圧ユニットの断面図、図４は図１に示す軸受の予圧測定装置におけるハウジング回りの断面図、図５，図６，図７は図１に示す軸受の予圧測定装置の動作説明図、図８，図９，図１０は図１に示す軸受の予圧測定装置における差幅を説明する軸受回りの断面図、図１１は図１に示す軸受の予圧測定装置により測定する荷重値及び変位量のグラフである。

図１，図２に示すように、本発明の一実施形態である軸受の予圧測定方法が用いられる軸受の予圧測定装置１０は、基台１１と、縦板部材１２と、横板部材１３と、モータ１４と、リニアヘッド１５と、ばね機構１７を有する予圧ユニット１６と、ベース板１８と、ハウジング１９と、ロードセル２０と、ロードセル台２１と、変位検知板（図４に示す）２２と、接触式変位測定器（図４に示す）２３と、から構成されており、ハウジング１９の内周部に組合せ軸受（図４に示す）５０が配置される。

基台１１は、箱形状に形成されており、この基台１１上に縦板部材１２が立設されているとともに、縦板部材１２の前方における基準面上にベース板１８が配置されている。

縦板部材１２の上端部には、横板部材１３が結合されているとともに、モータ１４が固定されている。モータ１４は、リニアヘッド１５に結合されている。リニアヘッド１５は、モータ１４が発生した回転力を、直線運動、即ち予圧ユニット１６の上下運動に変換する。モータ１４とリニアヘッド１５との組合せにより、数μｍ／ｓｅｃ程度の無段階で、ゆっくりと、しかも滑らかに荷重を負荷することができるので、予圧の測定を正確に行うことができる。

予圧ユニット１７は、ロッド２４と、ばね機構１７と、から構成されている。ロッド２４は、上端部がリニアヘッド１５に結合されており、下端部がばね機構１７に備えた第１板部材２５にねじ固定されている。ばね機構１７は、複数対の枢軸２６を介して第１板部材２５に対して進退自在に第２板部材２７が組み付けられており、枢軸２６の回りに複数対のばね２８が組み付けられている。ばね２８は、上端部が第１板部材２５に係止されているとともに、下端部が第２板部材２７に係止されている。

ハウジング１９は、円筒形状に形成されており、ベース板１８上に配置されている。そして、ハウジング１９の内周部に組み入れられた組合せ軸受５０上にロードセル台２１が配置され、ロードセル台２１上にロードセル２０が配置されている。変位検知板２２は、組合せ軸受５０上に配置され、ロードセル台２１によって押圧されるようになっている。

図３に示すように、ロッド２４は、下端部に突出形成されたねじ軸２９が第１板部材２５の中央部に形成されたねじ孔３０に挿通されてからナット３１がねじ込まれることによって第１板部材２５に固定されている。

枢軸２６は、第１板部材２５に形成された枢軸孔３２に軸方向に移動自在に挿通されており、第１板部材２５の上側に突出した上端部が、枢軸孔３２の内径よりも大きい外径を有する座金３３を介してナット３４のねじ込みによって支持されている。枢軸２６の下端部は、ねじ軸３５が第２板部材２７に形成されたねじ孔３６にねじ込まれることにより第２板部材２７に固定されている。

ばね２８は、ねじりコイルばねであって、予め定められた弾性反発力を有する。ばね２８は、枢軸２６の外周に配置されて、上端部が第１板部材２５に係止されているとともに、下端部が第２板部材２７に係止されているために、第２板部材２７の下面中央部に設けられた頂部３７がロードセル２０の上面中央部に設けられた頂部（図５に示す）３８に対向配置されている。ばね２８は、エアシリンダ等の押圧手段と比べて、追従性が良好であるために、微少な予圧をも測定することができる。ばね２８は、自然長やばね定数を変更することが容易であるために、組合せ軸受５０に与える荷重のレンジを変更し易い。

図４に示すように、組合せ軸受５０は、一対のアンギュラ玉軸受５１，５２から構成されており、アンギュラ玉軸受５１，５２のそれぞれの外輪５３，５４がハウジング１９の内周部に挿通されている。このとき、ベース板１８は、孔部３９が、アンギュラ玉軸受５１，５２のそれぞれの内輪５５，５６の外径よりも大きいために、下方側に配置されている他方のアンギュラ玉軸受５２の外輪５４の端面に当接する。アンギュラ玉軸受５１，５２は、各外輪５３，５４の内周部に形成された各外輪軌道面（不図示）と、各内輪５５，５６の外周面に形成された各内輪軌道面（不図示）と、の間に複数の玉５７，５７を有し、玉５７，５７を円周方向に回転自在に保持する保持器５８，５８を有する。ここで採用したアンギュラ玉軸受５１，５２は、微少の予圧が適用される軸受である。

変位検知板２２は、ハウジング１９の内周部に移動自在に挿通されており、下端部に形成された円筒部４０が上方側に配置されている一方のアンギュラ玉軸受５１の外輪５３の端面に当接する。変位検知板２２の上面の中央部には、変位測定部４１が設けられており、この変位測定部４１に接触式変位測定器２３に有する接触子４１が接触される。変位検知板２２の上面には、ロードセル台２１に有する柱部４３が当接される。

次に、図５，図６，図７を参照して、軸受の予圧測定装置１０を用いた軸受の予圧測定方法について説明する。
図５に示すように、予圧の測定前の状態では、予圧ユニット１６は、ロードセル２０の上方に離れて配置されている。そして、測定を行う一組のアンギュラ玉軸受５１，５２がハウジング１９内に挿入され、下方に配置された他方のアンギュラ玉軸受５２の外輪５４がベース板１８に当接され、上方に配置された一方のアンギュラ玉軸受５１の外輪５３の上方側端面に変位検知板２２が当接され、変位検知板２２の上面にロードセル台２１の柱部４３が当接され、ロードセル台２１の上面にロードセル２０が載置される。

このとき、各アンギュラ玉軸受５１，５２の各内輪５５，５６には、Ｔ字軸形状の主軸部材４４が内挿される。主軸部材４４は、頭部の上面が変位検知板２２に当接されるとともに、頭部の下面が一方のアンギュラ玉軸受５１の内輪５５に当接される。

ロードセル台２１は、ロードセル２０を上面に載置した基部４５を有し、この基部４５から下方に向けて突出した複数の柱部４３を有する。ロードセル台２１は、ロードセル２０に与えられた荷重を、柱部４３を介して変位検知板２２に均一に負荷することができる。

接触式変位測定器２３は、接触式変位センサであって、荷重を負荷されることによりロードセル２０を介して変位検知板２２が移動した変位量を随時測定して電気信号を発生する。そして、接触式変位測定器２３が発生した電気信号は変位測定器アンプ４６に与えられてから記録装置４７に与えられる。このとき、ロードセル２０が発生した電気信号がロードセルアンプ４８に与えられてから記録装置４７に与えられる。変位測定器アンプ４６に与えられた電気信号は増幅された上で変位検知板２２の変位量を表示する。また、ロードセルアンプ４８に与えられた電気信号はロードセル２０に負荷されている荷重値を表示する。そして、記録装置４７は、荷重のデータ及び変位のデータを記録して演算処理することにより予圧を測定する。

図６に示すように、モータ１４が駆動され、リニアヘッド１５によりロッド２４とともに予圧ユニット１５が下降されると、第２板部材２７の頂部３７がロードセル２０の頂部３８に当接する。

図７に示すように、予圧ユニット１６が徐々に下降することによって第２板部材２７の頂部３７がロードセル２０の頂部３８を押圧し始めると、ばね機構１７のばね２８が縮み側に弾性変形されるために、第２板部材２７に対して近づく方向に第１板部材２５が変位し、ばね２８に蓄積された弾性反発力に相当する荷重でもってロードセル２０が押圧される。ばね２８を介した荷重がロードセル２０に負荷されると、接触式変位測定器２３が発生した電気信号が変位測定器アンプ４６に与えられてから記録装置４７に与えられるとともに、ロードセル２０が発生した電気信号がロードセルアンプ４８に与えられてから記録装置４７に与えられる。

次に、図８，図９，図１０及び図１１を参照して、予圧測定装置１０における差幅の変動について説明する。

図８に示すように、予圧ユニット１６がロードセル２０の上方に離れて配置されている無負荷状態においては、各アンギュラ玉軸受５１，５２の各外輪５３，５４間の差幅は距離Ｌ１＞０である。

図９に示すように、荷重が徐々に与えられていくと、無負荷時の差幅が徐々に小さくなり、最終的に、アンギュラ玉軸受５１，５２の各外輪５３，５４における上下の端面が接触するために、各アンギュラ玉軸受５１，５２の各外輪５３，５４間の差幅は距離Ｌ１＝０となる。

図１０に示すように、各外輪５３，５４の上下の端面が接触してから荷重を徐々に取り除いていくと、各外輪５３，５４の上下の端面が離れて差幅が変位を始め、各外輪５３，５４間の差幅が距離Ｌ１＞０になる。

図１１に示すように、図８，図９，図１０における荷重値及び変位量をグラフに表すと、荷重が徐々に与えられていき、アンギュラ玉軸受５１，５２の各外輪５３，５４における上下の端面が接触することによって差幅が距離Ｌ１＝０（図９参照）となった位置Ａに変局点が現れる。ここで、荷重をさらに負荷しても、差幅が０であるために変位に変動はなく、記録装置４７には、位置Ａの変位量及び荷重が記録される。

これに対して、各外輪５３，５４における上下の端面が接触してから荷重を徐々に取り除いていくと、各外輪５３，５４の上下の端面が離れて差幅が変位を始める（図１０参照）。すると、位置Ｂに変局点が現れる。そして、荷重を０にすると、無負荷時の差幅に戻る。つまり、位置Ａに現れた荷重と、位置Ｂで現れた荷重と、に基づいて予圧を測定することができる。

上述した軸受の予圧測定方法及び軸受の予圧測定装置１０によれば、ばね機構１７を内蔵した予圧ユニット１６を用いることにより、エアシリンダ等の加圧手段と比べて追従性が良好であるために、求められる予圧が微少である場合や規格が狭い場合であっても正確な予圧を測定することができる。また、取り扱いが容易であるとともに簡単な構造で構成できるために管理面での工数を削減することができる。それにより、作業者の熟練度や感覚の影響を受けることなく簡素な構造で正確な予圧を測定して組合せ軸受を生産することができる。さらに、微少な予圧や狭い組合せ軸受５０の予圧を測定できるために、高い回転精度及び低いトルクが必要な分野へ組合せ軸受５０を提供することができる。

なお、本発明は、前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。例えば、ばね機構を構成するばねは、図示したねじりコイルばねに限らず、軸方向に伸縮自在な弾性部材であれば良い。

また、ばね機構を除いた他の構成部品である、基台、縦板部材、横板部材、モータ、リニアヘッド、ベース板、ハウジング、ロードセル、ロードセル台、変位検知板、接触式変位測定器、等の構造は図示したものに限定されず、適宜変更される。

また、組合せ軸受としては、図示したアンギュラ玉軸受に代えて、円すいころ軸受を適用しても良い。

本発明に係る軸受の予圧測定方法及び装置の一実施形態である予圧測定装置の正面図である。図１に示した軸受の予圧測定装置の側面図である。図１に示した軸受の予圧測定装置における予圧ユニットの断面図である。図１に示した軸受の予圧測定装置におけるハウジング回りの断面図である。図１に示した軸受の予圧測定装置を用いた軸受の予圧測定方法の動作説明図である。図１に示した軸受の予圧測定装置を用いた軸受の予圧測定方法の動作説明図である。図１に示した軸受の予圧測定装置を用いた軸受の予圧測定方法の動作説明図である。図１に示した軸受の予圧測定装置における差幅を説明する軸受回りの断面図である。図１に示した軸受の予圧測定装置における差幅を説明する軸受回りの断面図である。図１に示した軸受の予圧測定装置における差幅を説明する軸受回りの断面図である。図１に示した軸受の予圧測定装置により測定する荷重値及び変位量のグラフである。

符号の説明

１０軸受の予圧測定装置
１４モータ（加圧手段）
１５リニアヘッド（加圧手段）
１６予圧ユニット（加圧手段）
１７ばね機構
１８ベース板（支持手段）
１９ハウジング（支持手段）
２０ロードセル（荷重測定手段）
２３接触式変位測定器（荷重測定手段）
５０組合せ軸受

Claims

組合せ軸受を支持する支持手段と、
前記組合せ軸受に対して軸方向に所定の荷重を負荷する加圧手段と、
前記加圧手段により負荷された荷重を測定する荷重測定手段と、を用いて前記組合せ軸受の予圧を測定する軸受の予圧測定方法であって、
ばね機構を内蔵した前記加圧手段を用いて前記組合せ軸受の予圧を測定することを特徴とする軸受の予圧測定方法。
組合せ軸受を支持する支持手段と、
前記組合せ軸受に対して軸方向に所定の荷重を負荷する加圧手段と、
前記加圧手段により負荷された荷重を測定する荷重測定手段と、を備えた軸受の予圧測定装置であって、
前記加圧手段が、ばね機構を内蔵したことを特徴とする軸受の予圧測定装置。