JP2014167471A - 軸受試験装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の軸受試験装置は、4個の軸受に回転可能に支持される1本の主軸と、前記4個の軸受のうち外側に位置する2個の軸受にそれぞれロッドを介して繋がれた2個の第1保持部と、前記第1保持部と前記主軸を挟んで反対側に配置された、前記内側に位置する2個の軸受にそれぞれロッドを介して繋がれた2個の第2保持部と、前記第1保持部と前記第2保持部の離間距離を変更することにより、前記軸受に荷重を付与する荷重付与手段と、前記主軸に回転トルクを付与する駆動機構とを備えることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
(1)試験軸受以外の軸受が軸保持のために存在する軸受試験装置で、試験軸受に直接荷重をかけ、軸側で摩擦測定するもの
(2)試験軸受以外の軸受が軸保持のために存在し、試験軸受に荷重をかけるための低摩擦の軸受荷重負荷部が存在する軸受試験装置で、軸受側で摩擦測定するもの
(3)試験軸受だけで軸を保持し、自重や遠心力を利用して試験軸受に荷重を負荷し、軸受側で摩擦測定する軸受試験装置
(1)の装置は、大きな荷重を負荷して試験軸受の摩擦測定を行うために用いられる。試験軸受以外の軸受には比較的摩擦の小さい転がり軸受が用いられるが、たとえ摩擦が小さくても前記転がり軸受で発生する摩擦は無視できず、特にトルク計を用いた軸側での摩擦測定精度に影響する。
(2)の装置では、軸受の回転力(力のつりあいを利用)で摩擦測定するので、軸受荷重負荷部に発生する摩擦が試験軸受の摩擦測定精度に影響を及ぼす。
(3)の装置では、試験軸受に対して大きな荷重をかけることができない。また、遠心力に対する釣り合い機構が必要となる。
a)4個の軸受に回転可能に支持される1本の主軸と、
b)前記4個の軸受のうち外側に位置する2個の軸受にそれぞれロッドを介して繋がれた2個の第1保持部と、
c)前記第1保持部と前記主軸を挟んで反対側に配置された、前記内側に位置する2個の軸受にそれぞれロッドを介して繋がれた2個の第2保持部と、
d)前記第1保持部と前記第2保持部の離間距離を変更することにより、前記軸受に荷重を付与する荷重付与手段と、
e)前記主軸に回転トルクを付与する駆動機構と、
を備えることを特徴とする。
前記連結伝達機構としては、保持部をつかむ機構や、荷重付与手段と保持部を連結するリンク機構等、数多く考えられるが、最も簡単で有効な連結伝達機構は、保持部の穴に挿通される軸である。
また、前記連結伝達機構としては、前記第1保持軸及び前記第2保持軸に加えて、これらの保持軸を保持する軸保持部や保持板を用いても良い。
本発明の軸受試験装置は、図17の(a)及び(b)のいずれの態様も含まれる。
図15(a)は引張荷重を2つの軸受30(軸受ハウジング)に掛けた状態、(b)は引張荷重を2つの軸受30に掛け、且つ、2つの軸受30を、ロッド41と主軸22に垂直方向に拘束した状態、(c)は圧縮荷重を掛けた状態、(d)は圧縮荷重を掛け、且つ、2つの軸受30をロッド41と主軸22に垂直方向に拘束した状態を示している。図15(a)と(c)に示すように、2つの軸受30を拘束せずに荷重を加えると、主軸22の軸中心は軸受中心に対し偏心し2つの軸受30の位置がずれる。
図15(b)と(d)はロッド41と主軸22に垂直方向に軸受30(または、軸受ハウジング)を拘束したときに発生する拘束力を示している。このように、2つの軸受30(または軸受ハウジング)に拘束力が発生すると、測定対象以外の力が発生し、これが軸受荷重の見積もりや摩擦に影響を与えるので好ましくない。4個すべての軸受の主軸の垂直な方向への移動を規制すると、内側の軸受と外側の軸受が反対方向に移動し、主軸に荷重以外の力が発生する。
さらに、本発明では、4個の軸受が有する保持部から、ロッドを介して荷重を負荷するため、荷重負荷機構に合わせた試験用軸受ハウジングが不要となる。従って、軸受が実際に備える軸受ハウジングをそのまま使用することができる。
軸受試験装置1は、基礎台2上に載置された駆動部10及び軸受試験部20と、駆動部10と軸受試験部20を連結状態、非連結状態に切り変えるクラッチ60とを備えている。クラッチ60には例えばオルダム形継ぎ手が用いられる。
駆動部10はスライド機構11の上に載置されており、駆動軸12と、この駆動軸12を変速機構13を介して回転駆動するモータ14とからなる。
第1円板24及び第2円板25は、主軸22のうちフレーム21の左右両側に突出する部分に、それぞれ一対のとめ具27によって固定されている。
主軸22の左側の先端は円錐状或いは球面状等に加工されており(図4参照)、位置決め板26に対して点接触するようになっている。位置決め板26に主軸22の先端が点接触することにより、回転角検出部23内の回転角センサ29に対してスリット円板28が位置決めされる。なお、クラッチ切り離し時に駆動部10はスライド機構11により移動し、クラッチ溝の摩擦により主軸22に軸方向力が発生する。回転角センサ29とスリット円板28の接触を防ぐため、主軸22の先端は位置決め板26と離れないようにすることが必要で、わずかではあるが主軸22は位置決め板26側を低く、クラッチ側を高くして、重力により主軸22の左端を位置決め板26に押し付けるようになっている。
図2に示すように、前側の2本のフレーム21と後ろ側の2本のフレーム21の間には、主軸22と垂直な荷重軸34が2本ずつ固定されている。荷重軸34は本発明の荷重付与手段に相当する。4本の荷重軸34のうち2本は主軸22よりも高い位置にあり、残り2本は主軸22よりも低い位置にある。また、左側の2本の荷重軸34及び右側の2本の荷重軸34にはそれぞれ荷重板51が取り付けられている。これら荷重板51の間、及び前側の2本のフレーム21の間には、それぞれ主軸と平行な軸受保持軸32が1本ずつ固定されている。2本の軸受保持軸32は主軸22の前側と後側にあり、いずれも主軸22と同じ高さに位置している。
なお、2ストロークサイクルエンジンでは、コンロッドに転がり軸受を用いることがある。この場合も、滑り軸受を用いたコンロッドと同様に軸受試験を行うことが出来る。この場合は、内輪、ころ、外輪からなる、転がり軸受が軸受メタル43に対応する。
また、コンロッドなどにはブッシュ44の無いものも存在する。この場合は、上記したようなブッシュ44の内面に行った加工を保持部45の内面に行うことになる。
下記の「数1」に示す2式は力のつり合いと力のモーメントのつり合いを示す式で、F1、F2、F3、F4の関係を表している。「数1」から分かるように、F1、F2、F3、F4のうちの任意の二つが決まると、他の二つが従属して決まる。また、4個の供試軸受30の配置から、F1、F2、F3、F4のうちどれか2つが等しいと、F1=F2=F3=F4となる。
このような構成により、荷重によって4個の供試軸受30の位置がずれて、主軸22と駆動軸12の軸心位置が異なっても、主軸22と駆動軸12の連結状態を保持することができる。
また、本実施例では、ねじによる圧縮荷重と油圧ピストンによる引張荷重を組み合わせて供試軸受30に付与する。油圧ピストンを制御することにより荷重を変動させることができる。本実施例では、荷重軸用ばね71がナット52で荷重軸34に取り付けられている。
4本の荷重軸34はフレーム21の4個の貫通孔にはめ込まれており、軸方向に可動な状態にある。供試軸受30のうち内側の2個の供試軸受は上下位置拘束板53により拘束されている。本実施例では、内側の2個の供試軸受30は、ロッド41と平行な方向及び垂直な方向の両方に拘束されている。上下位置拘束板53は脚28により基礎台2に固定されている。
本実施例では、ナット52を締めることにより圧縮荷重をかけることができる。これが最大圧縮荷重となる。次に4個の油圧シリンダ73に同一油圧をかけて引張荷重をかける。引張荷重は油圧荷重からナット52を締めたことによる圧縮荷重を引いたものである。油圧を動的にかけると、4個の供試軸受30に等しい変動荷重が発生する。
また、クラッチ60が結合したまま行う試験、例えば耐久試験など、慣性モーメントを必要としない試験では第1円板24及び第2円板25は無くてもよい。
実施例5の軸受試験部20は、実施例1の軸受試験部20(図2参照)と基本構造は同じであるが、軸受保持軸(第1及び第2の保持軸)の構成が実施例1と異なる。すなわち、この実施例では、4個の供試軸受30の保持部45には、それぞれ別の軸受保持軸132が挿通されている。
さらに、本実施例では、4個の供試軸受30の保持部45にそれぞれ別の軸受保持軸132を挿通したため、4個の供試軸受30のサイズが異なる場合でも、各供試軸受30に最適な大きさや形状の軸保持部及び軸受保持軸を用いて試験を行うことができる。また、本実施例の軸受試験装置では、軸保持部134,136に荷重測定センサ(ひずみゲージ)を貼る(なお、軸保持部134,136であればどこでも良いが、特に図18に符号221で示す軸部材に貼り付けることが好ましい。)ことにより、各供試軸受30の荷重を測定することができる。軸受のロッド部に荷重測定センサ(ひずみゲージ)を貼ると、軸受を変えるたびに荷重測定センサからのひずみ信号の検定を荷重計で行わなければならないが、軸保持部に荷重測定センサを貼り付けた場合は、ひずみ信号の検定を荷重計で1回行えば、軸受を変更しても荷重を求めることができる。
2…基礎台
10…駆動部
11…スライド機構
12…駆動軸
13…変速機構
14…モータ
20…軸受試験部
21…フレーム
22…主軸
23…回転角検出部
24…第1円板
25…第2円板
26…位置決め板
27…とめ具
28…スリット円板
29…回転角センサ
30…供試軸受
32…軸受保持軸
321、322…スペーサ
34…荷重軸
41…ロッド
42…軸受ハウジング
43…軸受メタル
44…ブッシュ
45…保持部
51…荷重板
53…上下位置拘束板
60…クラッチ
61…第1溝円板
62…第2溝円板
63…フローティングカム
132…軸受保持軸
133…第1保持板
134,136…軸保持部
135…第2保持板
171…両ねじ荷重軸
174…ハンドル
191…右ねじ荷重板
192…左ねじ荷重板
220…拘束手段
前記連結伝達機構としては、保持部をつかむ機構や、荷重付与手段と保持部を連結するリンク機構等、数多く考えられるが、最も簡単で有効な連結伝達機構は、保持部の穴に挿通される軸である。
Claims (8)
- a) 4個の軸受に回転可能に支持される1本の主軸と、
b) 前記4個の軸受のうち外側に位置する2個の軸受にそれぞれロッドを介して繋がれた2個の第1保持部と、
c) 前記第1保持部と前記主軸を挟んで反対側に配置された、前記内側に位置する2個の軸受にそれぞれロッドを介して繋がれた2個の第2保持部と、
d) 前記第1保持部と前記第2保持部の離間距離を変更することにより、前記軸受に荷重を付与する荷重付与手段と、
e) 前記主軸に回転トルクを付与する駆動機構と、
を備えることを特徴とする軸受試験装置。 - 請求項1に記載の軸受試験装置において、
前記4個の軸受のうち内側の2個あるいは外側の2個の軸受の、前記主軸に垂直でかつ前記ロッドに垂直な方向の移動を規制する拘束手段を備えることを特徴とする軸受試験装置。 - 請求項1又は2に記載の軸受試験装置において、
前記荷重付与手段と前記第1保持部及び前記第2保持部を連結する連結伝達機構を備え、
前記荷重付与手段が、前記連結伝達機構を介して前記第1保持部と前記第2保持部の離間距離を変更することを特徴とする軸受試験装置。 - 請求項3に記載の軸受試験装置において、
前記荷重付与手段が荷重軸を備え、
前記連結伝達機構を前記荷重軸に取り付ける締結手段を備え、
前記荷重付与手段は、前記締結手段の距離変化に基づき前記軸受に荷重を付与することを特徴とする軸受試験装置。 - 請求項3に記載の軸受試験装置において、
前記荷重付与手段が、前記連結伝達機構を介して第1保持部と前記第2保持部の離間距離を変更する加圧ピストンを備えることを特徴とする軸受試験装置。 - 請求項3に記載の軸受試験装置において、
前記荷重付与手段が、前記第1保持部と前記第2保持部の離間距離が近接する方向或いは離間する方向に前記連結伝達機構を介して付勢する付勢手段を備えることを特徴とする軸受試験装置。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の軸受試験装置において、
前記荷重付与手段が、前記第1保持部及び前記第2保持部を連結する一対の両ねじ軸と、該両ねじ軸を正逆方向に回転操作する操作手段とを備え、該操作手段によって前記両ねじ軸を正逆方向に回転することにより第1保持部及び前記第2保持部が近接或いは離間することを特徴とする軸受試験装置。 - 請求項3〜7のいずれかに記載の軸受試験装置において、
前記連結伝達機構が、前記第1保持部に挿通される1本または複数の第1保持軸と、前記第2保持部に挿通される1本または複数の第2保持軸とを備えることを特徴とする軸受試験装置。
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