JP4120460B2 - Bearing alignment method and bearing alignment assembly apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸を支持する2つの軸受を調芯する軸受調芯方法および軸受調芯組立装置に関するものであり、例えば、冷凍装置、空気調和機、真空ポンプ等に使用されるスクロール圧縮機等の、円筒シェル内の両端部に配置された2つの軸受により回転軸が支持された回転機構を組み立てるのに用いられるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の軸受調芯方法および軸受調芯組立装置においては、ステータを内挿した胴体ケーシングの両端部内に、該胴体ケーシングの内径より小さい外径を有する軸受がそれぞれ取り付けられ、該軸受により胴体ケーシングの中心部に、ロータを外挿した回転軸が支持された電動機の組立方法であって、ステータが内挿された胴体ケーシングの一端部内に一方の軸受を挿入し、該軸受をその中心を基準として組立位置に固定すると共に、胴体ケーシングをステータの内面を基準として組立位置に固定した状態で、その胴体ケーシングの外周側複数位置から胴体ケーシングを軸受に溶接して、胴体ケーシングの一端部内に一方の軸受を取り付ける第1の軸受組立工程と、胴体ケーシングの他端側から中心部に、ロータが外挿された回転軸を挿入して、その一端部を一方の軸受に差し込む回転軸組立工程と、胴体ケーシングの他端部内に他方の軸受を挿入して、該軸受に回転軸の他端部を差し込み、取り付けを終えた一方の軸受の中心を基準として、胴体ケーシングを組立位置に固定すると共に、他方の軸受をその中心を基準として組立位置に固定した状態で、その胴体ケーシングの外周側複数位置から胴体ケーシングを他方の軸受に溶接して、胴体ケーシングの他端部内に他方の軸受を取り付ける第2の軸受組立工程とを包含している(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
上記従来の軸受調芯方法は、まず、上部軸受はパレットにて水平に支持されながら第1軸受組立機Aに運ばれ、胴体ケーシングに組み付けられる。この際、第1軸受組立機Aに取り付けた位置決めピンがパレット側に設けられたピン孔に挿入されることにより、第1軸受組立機Aの組立位置にパレットが固定され、その結果、パレット上の上部軸受が、その中心を基準として第1軸受組立機Aの組立位置に固定される。
次に、上部軸受を組み付けられた胴体ケーシングは、パレットでそのまま回転軸組立機Bに運ばれ、該組立機Bで回転軸を組み付けられる。
その後、上部軸受および回転軸を組み付けられた胴体ケーシングは、第2軸受組立機Cに運ばれ、下部軸受が組み付けられる。この際、第2軸受組立機Cに取り付けた位置決めピンがパレット側に設けられたピン孔に挿入されることにより、第2軸受組立機Cの組立位置にパレットが固定され、その結果、上部軸受の中心を基準として胴体ケーシングが第2軸受組立機Cの組立位置に固定される。また、下部軸受には基準面が設けられ、この基準面を第2軸受組立機Cに設けられた当ブロックに押し付けることにより、下部軸受を水平にする。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−128396号公報(第4−7頁、第1−7図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の軸受調芯方法および軸受調芯組立装置では、第1軸受および第2軸受に、軸受孔との位置関係および姿勢の関係がそれぞれ高精度に規定された基準孔または基準面を設け、この基準孔および基準面を軸受調芯組立装置(各組立機A、B、C)に対して高精度に芯出しおよび姿勢出しをして固定する必要があった。
したがって、上記基準孔および基準面の加工工数が増えるため製品がコストアップするという問題点があった。また、上記基準孔および基準面と軸受孔との同軸度および平行度、並びに第1軸受および第2軸受を軸受調芯組立装置(各組立機A、B、C)に固定する際の位置決め誤差が軸受組立精度に集積されるため、組立精度に限界があるという問題点もあった。
【0006】
本発明は、上記のような従来のものの問題点を解決するためになされたものであり、第1および第2軸受に、軸受孔との位置関係および姿勢の関係がそれぞれ高精度に規定された基準孔あるいは基準面を設けなくても、高精度な軸受調芯組立が可能となるような軸受調芯方法および軸受調芯組立装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る軸受調芯方法は、回転軸を支持する第1軸受および第2軸受を調芯する方法であって、第1軸受を、動かないように保持し、上記回転軸の所定位置に第1軸受および第2軸受を嵌合させた状態で上記回転軸および第2軸受を第1軸受の中心軸に対して所定の力で傾けるとともに、上記第2の軸受を上記回転軸に対して所定の力で傾けて上記回転軸および第2軸受を揺動運動させ、揺動運動の少なくとも三箇所において、第1軸受に対する第2軸受の相対的な、傾きおよび上記第1軸受の中心軸に交差する方向での上記第1軸受に対する上記第2軸受の相対的な、移動距離の両方を同時に検出する第1工程と、第1工程で得られた上記各個所における移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、第1軸受に対する第2軸受の目標位置として求める第2工程と、第1軸受の中心と、回転軸の中心軸上の第2軸受と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離と、第1工程で得られた上記各個所における移動距離の情報とから、上記各個所における第1軸受に対する上記回転軸の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と第1工程で得られた上記各個所における傾きの情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心軸が平行となる第2軸受の姿勢を、第1軸受に対する第2軸受の目標姿勢として求める第3工程と、第2軸受を第2工程および第3工程で求められた目標位置および目標姿勢に位置決めし、その状態で保持する第4工程と、を備えたものである。
【0008】
また、本発明の別の発明に係る軸受調芯方法は、回転軸を支持する第1軸受および第2軸受を調芯して組み立てる方法であって、第1軸受がフレームにより上記回転軸に沿って直動自在に保持される場合に、上記第1軸受を直動自在に保持したフレームを、動かないように保持し、上記回転軸の所定位置に第1軸受および第2軸受を嵌合させた状態で上記回転軸、第1軸受および第2軸受を上記フレームの中心軸に対して所定の力で傾けて上記回転軸、第1軸受および第2軸受を揺動運動させ、揺動運動の少なくとも三箇所において上記フレームに対する第1軸受の相対的な傾き、並びに上記フレームに対する第2軸受の相対的な、傾きおよび上記フレームの中心軸に交差する方向での移動距離の両方を同時に検出する第1工程と、第1工程で得られた上記各個所における第1軸受の傾きおよび第2軸受の移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸の傾き中心に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、上記フレームに対する第2軸受の目標位置として求める第2工程と、第1の軸受の中心と、回転軸の中心軸上の第2軸受と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離と、第1工程で得られた上記各個所における第2軸受の移動距離の情報とから、上記各個所における第1軸受に対する上記回転軸の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と第1工程で得られた上記各個所における第1および第2軸受の傾きの情報に基づいて、第1軸受の中心軸の傾き中心に対して第2軸受の中心軸が平行となる第2軸受の姿勢を、上記フレームに対する第2軸受の目標姿勢として求める第3工程と、第2軸受を第2工程および第3工程で求められた目標位置および目標姿勢に位置決めし、その状態で保持する第4工程と、を備えたものである。
【0009】
また、本発明に係る軸受調芯組立装置は、円筒シェル内周の両端部にそれぞれ配置されて回転軸を支持する第1軸受および第2軸受を調芯して組み立てる装置であって、第1軸受を、上記円筒シェル内の所定位置に動かないように保持する保持手段と、上記回転軸の所定位置に第1軸受および第2軸受を嵌合させた状態で上記回転軸および第2軸受を第1軸受の中心軸に対して所定の力で傾ける手段と、上記第2軸受を上記回転軸に対して所定の力で傾ける手段と、上記回転軸および第2軸受を揺動運動させる揺動手段と、揺動運動の少なくとも三箇所において第1軸受に対する第2軸受の相対的な、傾きおよび上記第1軸受の中心軸に交差する方向での移動距離の両方を同時に検出する計測手段と、上記計測手段によって計測された上記各個所における移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、第1軸受に対する第2軸受の目標位置として求め、第1軸受の中心と、回転軸の中心軸上の第2軸受と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離と、上記計測手段によって計測された上記各個所における移動距離の情報とから、上記各個所における第1軸受に対する上記回転軸の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と上記計測手段によって計測された上記各個所における傾きの情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心軸が平行となる第2軸受の姿勢を、第1軸受に対する第2軸受の目標姿勢として求める計算手段と、第2軸受を上記目標位置および目標姿勢に位置決めしその状態で保持する位置決め手段と、第1軸受および第2軸受をそれぞれ上記円筒シェルに固定する固定手段と、を備えたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1〜図12は本発明の実施の形態1による軸受調芯方法および軸受調芯組立装置を説明するための図であり、より具体的には、図1は本実施の形態1による軸受調芯方法および軸受調芯組立装置によって組み立てられる回転機構を示す縦断面図、図2〜図4は軸受調芯組立装置の要部の構成を示す縦断面図、図5は回転軸支持機構を拡大して示す縦断面図、図6は軸連結部の構成を説明する斜視図、図7は回転軸および第2軸受を第1軸受の中心軸に対して傾けた様子を示す断面説明図、図8は軸受調芯工程を説明するフローチャート、図9は時間iに芯ずれ計測機構にて計測されるデータの一例を模式的に示す説明図、図10は第1軸受に対する回転軸の傾きについて説明する図、図11は時間iに平行度計測機構にて計測されるデータの一例を模式的に示す説明図、図12は第1軸受に対する回転軸の傾きを補正した第2軸受の傾き方向の動きを模式的に示す説明図である。
【0011】
図1において、円筒シェル1の内周にステータ2が固定され、回転軸4の外周にロータ3が固定されている。第1軸受5は円筒シェル1内周の一端部に固定され、回転軸4の一端側(下側)外周が嵌挿されている。第2軸受6は円筒シェル1内周の他端部に固定され、回転軸4の他端側(上側)外周が嵌挿されている。被組立体である回転機構10は、上記のように、内周にステータ2が固定された円筒シェル1、外周にロータ3が固定された回転軸4、並びに円筒シェル1内周の両端部にそれぞれ配置されて回転軸4を支持する第1軸受5および第2軸受6により構成されている。
本発明による軸受調芯方法および軸受調芯組立装置は、主に、第2軸受6を円筒シェル1に固定する工程に適用するものであり、図1は、第2軸受6が円筒シェル1に固定された状態を示している。
【0012】
以下、本実施の形態による軸受調芯組立装置の構成を、図2〜図4を基に説明する。図2において、円筒シェル1が上部に載置されるワーク載置台31は、ワーク昇降機構32により昇降され、メインベース30の下面に押し付けられることにより、メインベース30に対して固定される。回転軸4を支持する回転軸支持機構33は、回転軸4を、その軸方向位置を拘束し回転および傾き可能に支持する回転軸支持手段に相当する。円筒シェル保持機構34は、メインベース30に対して固定されたワーク載置台31に対して円筒シェル1を押し付けて固定する機構であり、円筒シェル1を保持する円筒シェル保持手段に相当する。さらに、本実施の形態では第1軸受5が円筒シェル1内の所定位置にあらかじめ固定されているので、円筒シェル1を保持することにより第1軸受5をも保持することになり、円筒シェル保持機構34は第1軸受保持手段にも相当する。第2軸受クランプ機構35は、第2軸受6を設定された高さに保持する機構であり、第2軸受保持手段に相当する。上部ベースA36は支柱37でメインベース30に対して強固に固定されている。
【0013】
ワーク載置台31は、メインベース30に対し上下動のみ可動にガイド等で支持されている。
回転軸支持機構33は、例えば図5に示すような構成となっており、回転軸4の下端部を支持する球91、球91を支持する複数の小球92、球91および複数の小球92を収納するケース93、ケース93を支持するスラストベアリング94を備えて、回転軸4を、回転可能且つ回転軸4の下端部が水平移動可能に支持している。なお、4aは回転軸4の下端部には球91の一部が嵌る凹部4aが設けられている。
【0014】
図3において、フロート部40は第2軸受6が第2軸受クランプ機構35により保持されており、フロート機構41はフロート部40を鉛直方向に複数点で支持している。XYテーブル42はフロート部40を上部ベースA36に固定された上部ベースB43に対し水平方向移動可能に支持する。第2軸受クランプ機構35およびフロート部40、フロート機構41およびXYテーブル42が、第2軸受保持手段を、回転軸4まわりの回転方向を拘束し、第2軸受6の中心軸まわりの回転方向を拘束し、第2軸受6の中心軸方向および該中心軸方向に対し直交する方向の並進自由度と第2軸受6の中心軸に交差する軸まわりの回転自由度を可動的に支持する第2軸受支持手段に相当する。
【0015】
第2軸受傾斜モーメント付加機構44は、フロート部40に支持された第2軸受6を回転軸4に対して傾ける機構であり、第2軸受傾斜モーメント付加手段に相当する。回転軸傾斜モーメント付加機構45は、軸連結部48にて連結された回転軸4を第1軸受5に対して傾ける機構であり、回転軸傾斜モーメント付加手段に相当する。モータ47にて回転駆動される駆動軸46(46a、46b、46c)と回転軸4とは軸連結部48で連結されており、モータ47が回転軸4を回転させる回転力を発生する回転力発生手段に相当し、駆動軸46と軸連結部48とが回転軸4に回転力発生手段の回転力を伝達する回転力伝達手段に相当する。芯ずれ計測機構49はフロート部40の水平方向位置を計測する機構、平行度計測機構50はフロート部40の鉛直方向位置を計測する機構であり、これら芯ずれ計測機構49および平行度計測機構50が第2軸受6の軸受調芯組立装置に対する位置および姿勢を計測する第2軸受計測手段(計測手段)に相当する。
【0016】
軸連結部48は、例えば図6に示すように回転軸4の上端部軸端のスリット部11に軸連結部48の内周に設けられた連結爪51が挿入するようになっており、駆動軸46に対し軸方向に摺動可能で回転が拘束された状態で支持され、バネ56で鉛直下向きに押し付けられている。このように構成することで駆動軸46と回転軸4の回転位相を一致させ同期して回転が行える。
【0017】
第2軸受傾斜モーメント付加機構44および回転軸傾斜モーメント付加機構45は駆動軸46に固定されており、駆動軸46が回転すると第2軸受傾斜モーメント付加機構44および回転軸傾斜モーメント付加機構45は駆動軸46回りで回転するため、駆動軸46の回転と同期して第2軸受6および回転軸4の傾き方向が連続的に変化する。図3中、第2軸受傾斜モーメント付加機構44は、フロート部40の上部に右方向に荷重を付加することにより第2軸受6を右方向に移動させ、さらに右回りの回転方向に傾けるモーメント力を付加する。回転軸傾斜モーメント付加機構45は駆動軸B46bに取り付けられたアーム70の左端部に下方向に荷重を付加することにより、駆動軸B46bをジョイントA71を中心とした左回りの回転方向に回転するためジョイントB72は右方向に移動する。軸連結部48によって連結された回転軸4はジョイントB72が右方向に移動することにより、第1軸受5の軸受中心に対して右回りの回転方向に傾くモーメント力を付加する。このように構成することにより、第2軸受6の傾き方向と回転軸4の傾き方向が異なる方向となることを防止している。しかしながら実際には、摩擦等の理由により回転軸の傾き方向と第2の軸受の傾き方向とが必ずしも一致しない。
【0018】
第2軸受傾斜モーメント付加機構44および回転軸傾斜モーメント付加機構45は、バネ部材を介して駆動軸46に取り付けられており、駆動軸46の回転中に第2軸受6および回転軸4に付加するモーメント力が変化しないように構成されている。また、第2軸受傾斜モーメント力は、フロート部40傾斜時に発生するフロート機構41のバネ力による復元モーメント力よりも大きく、回転軸4と第2軸受6の接触状態が図7に示した2点接触状態となるように設定する。また、回転軸傾斜モーメント力においても、回転軸4と第1軸受5の接触状態が図7に示した2点接触状態となるように設定する。第2軸受傾斜モーメント力および回転軸傾斜モーメント力があまりに大きいと、第2軸受6と回転軸4との摩擦力および第1軸受5と回転軸4との摩擦力が大きくなり、第2軸受6および回転軸4の揺動軌跡が不安定になる場合あるいは軸受が損傷する場合があるため、第2軸受傾斜モーメント力および回転軸傾斜モーメント力を適切な大きさに設定する必要がある。
【0019】
駆動軸46は駆動軸A46a、駆動軸B46b、駆動軸C46cの3つに分割されており、ジョイントA71、ジョイントB72によって、各駆動軸A46a、駆動軸B46b、駆動軸C46cを駆動軸46の回転方向と軸方向を拘束した状態で連結している。すなわち、ジョイントA71の関節部分において、駆動軸B46bは駆動軸A46aに対して垂直な平面内で偏心する自由度を持ち、さらに駆動軸B46bは周方向全方向に折れ曲がるように回転する自由度を持つ。ジョイントB72についても同様で駆動軸C46cは駆動軸B46bに対して同様の自由度を有している。
回転軸傾斜モーメント付加機構45は、駆動軸B46bに取り付けられた荷重付加バー70を下向きに押圧する。駆動軸B46bはジョイントA部で回転することにより駆動軸B46bが傾き、駆動軸C46cを偏心させる。駆動軸C46cの下端には軸連結部48が設けられているため、軸連結部48にて連結された回転軸4の上端を偏心させ、回転軸4が傾く。
このように構成することにより回転軸4の傾斜が行え、モータ47を駆動することにより回転軸4の回転角度に同期して回転軸4の傾け方向を円滑に変化させることができる。
【0020】
なお、回転軸傾斜モーメントは第2軸受傾斜モーメント付加機構44によっても発生するが、本実施の形態では回転軸4を傾ける力を発生する機構と第2軸受6を傾ける力を発生する機構とを別々に設けることにより、第2軸受6と回転軸4の接触力を最小限にすることが可能となり、この接触力による摩擦力で計測誤差が発生するのを防止している。しかしながら実際は、例えば軸受に存在する潤滑油(冷凍空調用圧縮機ならば冷凍機油)が少ない場合、回転軸4を傾ける力による接触力により発生する摩擦力は0にはならないため、回転軸の傾き方向と第2軸受の傾き方向とが一致せず計測誤差が発生する。
【0021】
モータ46はサーボモータで構成されており、駆動軸46回転時の回転角度の把握および回転速度の制御が可能である。回転軸4は駆動軸46と回転方向で拘束されているため、モータ46により回転軸4の回転角度の把握および回転速度の制御が可能となる。
【0022】
芯ずれ計測機構49はフロート部40の水平方向位置を3方向から計測することにより軸受調芯組立装置に対するフロート部40の水平方向位置を計測する。平行度計測機構50は、フロート部40の3点の鉛直方向位置を計測することにより軸受調芯組立装置に対するフロート部40の傾きを計測する。第2軸受6は第2軸受クランプ機構35によりフロート部40と一体となっているため、フロート部40を計測することにより第2軸受6の動きを計測することが可能である。
芯ずれ計測機構49および平行度計測機構50の計測結果は、計算手段に相当する例えばパーソナルコンピュータ等の計算機(図示せず。)に送られ、後に詳述するように、計測結果(移動限界の情報)に基づいて計算機に実装されるソフトウェアプログラムにより第1軸受に対する第2軸受の目標位置および目標姿勢が求められる。
【0023】
図4において、芯ずれ調整機構52はフロート部40の装置に対する水平方向位置を調整するための機構であり、平行度調整機構53はフロート部40の装置に対する傾きを調整するための機構である。芯ずれ調整機構52は水平面内で直交する2軸方向に取り付けられており、芯ずれ調整機構52に対してフロート部40を挟んだ対向する側に背圧機構を配置して芯ずれ調整時フロート部40が芯ずれ調整機構52に押し付けられるように構成されている。平行度調整機構53はフロート部40の3箇所の鉛直方向位置を位置決めするように3箇所に配置され、フロート部40を任意の傾きに調整可能に構成されている。
第2軸受保持機構54は、芯ずれ調整機構52および平行度調整機構53により装置に対する位置および姿勢を調整されたフロート部40を位置決め保持することにより、第2軸受6の装置に対する位置および姿勢を保持する。例えば図4に示すように、フロート部40を平行度調整機構53に対し押し付けることにより第2軸受6の位置および姿勢を保持できる。
芯ずれ調整機構52、平行度調整機構53および第2軸受保持機構54が、第2軸受6を目標位置および目標姿勢に位置決めしその状態で保持する位置決め手段に相当する。
【0024】
溶接機構55は、第1軸受および第2軸受をそれぞれ円筒シェルに固定する固定手段に相当し、周方向に120度の間隔で円筒シェル1外側3箇所に配置されており、第2軸受保持機構54で位置および姿勢を保持された第2軸受6を円筒シェル1に対しアークスポット溶接(MAG溶接)で固定する。
このように、溶接で固定することにより、固定部品が不要であり安価な回転機構を提供できるという効果がある。また、周方向に均等な間隔で配置された3箇所以上の溶接点で固定することにより、溶接によって第1軸受5に対する第2軸受6の相対的な位置および姿勢が変化することを防止することができ、第1軸受5の中心軸と第2軸受6の中心軸とをより高精度に一致させることが可能となり、信頼性が高い回転機構を提供することができるという効果がある。
【0025】
次に、上記のように構成された、本発明の実施の形態1による軸受調芯組立装置を用いた、本発明の実施の形態1による軸受調芯方法について、図8に基づいて説明する。
まず、ステップST1において、第2軸受6を軸受調芯組立装置上部の第2軸受クランプ機構35にセットし、第2軸受クランプ機構35を駆動して第2軸受6とフロート部40とを強固に一体化する。
次に、ステップST2において、内周中央にステータ2および内周下部に第1軸受5が固定され、第1軸受5にはロータ3が外周に固定された回転軸4が挿入された状態の円筒シェル1をワーク載置台31にセットする。ワーク昇降機構32を駆動し円筒シェル1を上昇させて回転軸4を第2軸受6に挿入するとともにワーク載置台31をメインベース30の下面に押し付けることにより、メインベース30とワーク載置台31を強固に一体化する。上部ベースA36に固定された円筒シェル保持機構34を駆動し円筒シェル1をワーク載置台31に押し付けることにより、円筒シェル1とワーク載置台31が強固に一体化し、円筒シェル1が軸受調芯組立装置に対して固定される。
なお、ワーク昇降機構32を駆動して円筒シェル1を上昇させる際、第2軸受6と一体となったフロート部40の軸受調芯組立装置に対する位置を芯ずれ調整機構52であらかじめ調整しておくことにより、第2軸受6への回転軸4の挿入がスムーズに行える。
【0026】
次に、ステップST3において、モータ47を駆動して駆動軸46を回転させることにより軸連結部48で回転軸4と駆動軸46が連結する。
さらに、ステップST4において、第2軸受傾斜モーメント付加手段44および回転軸傾斜モーメント付加手段45を駆動することにより、第2軸受6は回転軸4に対して傾き、回転軸4は第1軸受5に対して傾いた状態となる。図7は、この状態を示す回転機構の断面図であり、回転軸4は第1軸受5と点Pおよび点Qの2点で接触し、第2軸受6は回転軸と点Rおよび点Sの2点で接触した状態となる。この状態でモータ47を駆動することにより、回転軸4の回転と同期して第2軸受6および回転軸4の傾き方向が連続的に変化する(回転軸4の回転と同期して第2軸受6および回転軸4が揺動運動する、すなわち回転軸4および第2軸受6が歳差運動する。)。
【0027】
ステップST5において、揺動運動(歳差運動)の少なくとも3箇所(多ければ多いほど良い。)において、平行度計測機構50および芯ずれ計測機構49により、第1軸受5に対する第2軸受6の相対的な、傾きおよび第1軸受5の中心軸に交差する方向での移動距離の両方を同時に検出する。なお、芯ずれ計測機構49および平行度計測機構50は軸受調芯組立装置に対する第2軸受6(フロート部40)の水平方向位置および傾きをそれぞれ計測するのであるが、第1軸受5の中心軸に交差する方向が水平方向となるように第1軸受5を軸受調芯組立装置に固定することにより、第1軸受5に対する第2軸受6の相対的な、傾きおよび第1軸受5の中心軸に交差する方向での移動距離を検出する。
以上のステップST1〜ST5が、本実施の形態1による軸受調芯方法の第1工程である。
【0028】
ステップST6において、本実施の形態1による軸受調芯方法の第2工程および第3工程として、例えばパーソナルコンピュータ等の計算機により、上記ステップST5での計測結果に基づいて第2軸受6の目標位置および目標姿勢を演算する。
すなわち、第1工程で得られた上記各個所における移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、第1軸受に対する第2軸受の目標位置として求める(第2工程)。
さらに、第1軸受の中心と、回転軸の中心軸上の第2軸受と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離と、第1工程で得られた上記各個所における移動距離の情報とから、上記各個所における第1軸受に対する上記回転軸の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と第1工程で得られた上記各個所における傾きの情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心軸が平行となる第2軸受の姿勢を、第1軸受に対する第2軸受の目標姿勢として求める(第3工程)。
【0029】
以下、第2工程および第3工程について具体的に説明する。
図9は、時間iに芯ずれ計測機構49にて計測されるデータの一例を模式的に示している。図9において、EXおよびEYは軸受調芯組立装置に固定された直交座標系であり、Eoは第1軸受5の中心位置(第1軸受5の軸受中心の位置であり、図10のP1に対応する。)である。Eg(i)は、軸受調芯組立装置の座標系中心(以下、装置座標系中心と言うこともある。)に対する第1軸受5の中心の水平移動量を示すベクトルである。Ecg(i)は、第1軸受5の中心軸に対する第2軸受6の中心(図10のP2に対応する。)の水平移動量を示すベクトルである。また、E's(i)は、装置座標系中心に対する第2軸受6の中心の水平移動量を示すベクトルであり、時間iに芯ずれ計測機構49にて計測されるデータである。これらのベクトルEg(i),Ecg(i),E's(i)には、図10のように、幾何学的に以下の関係が成り立つ。
E's(i)=Ecg(i)+Eg(i) (1)
第1軸受5が軸受調芯組立装置に対して固定されているならば、Eg(i)は方向、量とも一定である。さらにベクトルEcg(i)の大きさは一定であるから、E's(i)の終点の軌跡は、中心がEoで半径が|Ecg(i)|の円を示す。よって、E's(i)の終点(少なくとも3箇所)の計測値から、例えば最小二乗法によりE's(i)の終点の軌跡の中心Eoが求められる。
このE's(i)の終点の軌跡の中心Eoが、第1軸受5の中心軸に対して第2軸受6の中心が一致する第2軸受6の位置であり、第1軸受5に対する第2軸受6の目標位置である(第2工程)。
【0030】
図11は、時間iに平行度計測機構50にて計測されるデータの一例を模式的に示している。図11において、TXおよびTYは軸受調芯組立装置に固定された直交座標系であり、傾きの大きさおよび傾き方向は計測面の法線ベクトルをTX−TY平面に投影したベクトルで示す。Toは第1軸受5の傾き姿勢である。Tg(i)は装置座標系中心に対する第1軸受1の傾きを示す方向ベクトルである。Tcg(i)は第1軸受5に対する回転軸4の傾きを示す方向ベクトルである。Tsc(i)は回転軸4に対する第2軸受6の傾きを示す方向ベクトルである。T's(i)は装置座標系中心に対する第2軸受6の傾きを示す方向ベクトルであり、時間iに平行度計測機構50にて計測されるデータである。これらのベクトルには、幾何学的に、以下の関係が成り立つ。
T's(i)=Tsc(i)+Tcg(i)+Tg(i) (2)
の関係が成り立つ。
【0031】
第1軸受5の中心軸に対する第2軸受6の中心の水平移動量を示すベクトルEcg(i)の方向は、第1軸受5に対する回転軸4の傾きを示す方向ベクトルTcg(i)の方向と等しい。また、第2工程で求められたEoはベクトルEg(i)の終点であるから、Ecg(i)は、時間iに芯ずれ計測機構49にて計測される移動距離の情報(装置座標系中心に対する第2軸受6の中心の水平移動量を示すベクトル)E's(i)を用いて(1)式より求めることができる。よって、図10のように、第1軸受5の中心P1と、回転軸4の中心軸上の第2軸受6と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心(本実施の形態では第2軸受6が第1軸受5に対して偏心しておらず、第1軸受5の中心P1と第2軸受6の中心P2とが何れも回転軸4の中心軸上にあるので、回転軸4の中心軸上の第2軸受6と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心とは第2軸受6の中心P2である。)P2との間の距離Hcgが既知であれば、第1軸受5に対する回転軸4の傾きを示す方向ベクトルTcg(i)が求まる。すわなち、以下の式で表される。
Tcg(i)=(|Tcg(i)|/Hcg)×Ecg(i) (3)
Tcg(i)が求まれば、式(2)の関係より、装置座標系中心に対する第1軸受5の傾きを示すベクトルと回転軸4に対する第2軸受6の傾きを示すベクトルとの和Ts(i)が求まる。すなわち、
Ts(i)=Tsc(i)+Tg(i) (4)
であり、これを示した図が図12である。すなわち、図12は第1軸受5に対する回転軸4の傾きを補正した第2軸受6の傾き方向の動きを示している。
【0032】
ここで、第1軸受5が軸受調芯組立装置に対して固定されているならば、Tg(i)は方向、量とも一定である。さらに、ベクトルTsc(i)の大きさは一定であるから、Ts(i)の終点の軌跡は、中心がToで、半径が|Tsc(i)|の円を示す。よって、Ts(i)の終点の軌跡から、例えば最小二乗法によりTs(i)の終点の軌跡の中心Toを求める。
このTs(i)の終点の軌跡の中心Toが、第1軸受5の中心軸に対して第2軸受6の中心軸が平行となる第2軸受6の姿勢であり、第1軸受5に対する第2軸受6の目標姿勢である(第3工程)。
【0033】
以上のようにして、摩擦等の理由により回転軸4の傾き方向と第2軸受6の傾き方向とが一致しない場合でも、軸受調芯組立装置の座標における第1軸受5の中心位置Eo、および第1軸受5の傾き姿勢To、すなわち、第2軸受6の中心が第1軸受5の中心軸に対して一致する第2軸受6の位置、および第2軸受6の中心軸が第1軸受5の中心軸に対して平行となる第2軸受6の姿勢を正確に求めることができる。
【0034】
このように、第1軸受5を円筒シェル1内の所定位置に保持し(第1軸受5を動かないように保持し)、回転軸4の所定位置に第1軸受5および第2軸受6を嵌合させた状態で回転軸4および第2軸受6を第1軸受の中心軸に対して所定の力で傾けて回転軸4および第2軸受6を揺動運動させ、揺動運動の少なくとも三箇所において、第1軸受5に対する第2軸受6の相対的な、傾きおよび第1軸受5の中心軸に交差する方向での移動距離の両方を同時に検出し、検出された傾きおよび移動距離の情報に基づいて第1軸受5に対する第2軸受6の目標位置および目標姿勢を求めることにより、第1軸受5および第2軸受6に軸受孔との位置関係および姿勢の関係が高精度に規定された基準孔あるいは基準面を設けることなく第1軸受5の軸受内周に対する第2軸受6の軸受内周の相対的な位置および姿勢関係を把握することが可能である。
【0035】
また、第1の軸受5の中心P1と、回転軸の中心軸上の第2軸受6と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離P2との間の距離Hcgと第1工程で得られた各個所における移動距離の情報とから、各個所における第1軸受5に対する回転軸4の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と第1工程で得られた各個所における傾きの情報に基づいて、第1軸受5の中心軸に対して第2軸受6の中心軸が平行となる第2軸受6の姿勢を、第1軸受5に対する第2軸受6の目標姿勢として求めることにより、第1工程において、摩擦等の理由により回転軸の傾き方向と第2軸受の傾き方向とが一致しない場合でも、第1軸受5の中心軸に対して第2軸受6の中心軸が平行となる第2軸受6の姿勢を正確に求めることができ、高精度な軸受調芯組立が可能となる。
【0036】
上記の実施の形態では、回転軸4および第2軸受6を傾ける方向と回転軸4の回転角度を同期する方法を示したが,回転軸4の偏心および軸曲がりがほとんどない場合などには、回転軸4を回転させたり、回転軸4および第2軸受6を傾ける方向と回転軸4の回転角度を同期させたりしなくても、回転軸4および第2軸受6を第1軸受5の中心軸に対して傾けて回転軸4および第2軸受6を揺動運動させるだけでも,上記の計算方法で正確に求める姿勢を求めることができる。
【0037】
次に、ステップST7において、芯ずれ調整機構52を駆動し芯ずれ計測機構49にて第2軸受6の現在の位置Ecを得ながらフィードバック制御することにより目標位置Eoに調整する。同じく、平行度調整機構53を駆動し平行度計測機構50により第2軸受6の現在の姿勢Trを得ながらフィードバック制御することにより目標姿勢Toに調整する。
さらに、ステップST8により、第2軸受保持機構54を駆動して第2軸受6を目標位置および目標姿勢に保持する。
ステップST7およびST8が、本実施の形態1による軸受調芯方法の第4工程である。
【0038】
最後に、ステップST9により、溶接機構55にて第2軸受6を円筒シェル1に3点同時にMAG溶接にて固定する。
本実施の形態1では溶接による第2軸受6の位置ずれおよび姿勢ずれを防止するため、各溶接点の溶接条件すなわち溶接トーチ先端から円筒シェル1外周までの距離、溶接電流、溶接電圧、溶接開始時間、溶接終了時間が同一になるように設定している。
【0039】
なお、本実施の形態1では、第1軸受5の円筒シェルへの固定は第1工程の前に既に実施されている。このように、円筒シェル1を軸受調芯組立装置に保持する前に第1軸受5をあらかじめ円筒シェル1に固定しておくことにより、第1軸受5を円筒シェル1に固定する際、第1軸受が軸受調芯組立装置に対して位置ずれすることを防止できる。また、円筒シェル1を軸受調芯組立装置に対して固定することにより第1軸受5を軸受調芯組立装置に対して固定できるため、第1軸受5の軸受調芯組立装置への固定が容易に行える結果、軸受調芯組立装置の構造を単純化できるという効果がある。
なお、第1工程において、円筒シェル1を軸受調芯組立装置に保持してから第1軸受5を円筒シェル1に固定した場合には、第1軸受5が円筒シェル1や軸受調芯組立装置に対して位置ずれすることがあるが、この場合にも、すでに固定されている第1軸受5に対して第2軸受6の揺動運動および移動限界の検出が実施されるので、第1軸受5の中心軸に対して第2軸受6の中心軸を高精度に一致させることができるという効果がある。
【0040】
このように、本実施の形態によれば、第1軸受5と第2軸受6にそれぞれ軸受孔との位置関係および姿勢の関係が高精度に規定された基準孔あるいは基準面を設ける必要がなく、第1軸受5および第2軸受6における高精度加工部は製品機能として不可欠な軸受孔のみでよいため、加工工数を削減でき安価な回転機構を提供できるという効果がある。また、上記基準孔あるいは基準面の加工精度の影響を受けないため、第1軸受5の中心軸と第2軸受6の中心軸とを高精度に一致させることが可能となり、信頼性が高い回転機構を提供することできるという効果がある。しかも、第1工程において、摩擦等の理由により回転軸の傾き方向と第2軸受の傾き方向とが一致しない場合でも、第1軸受に対する第2軸受の目標姿勢を正確に求めることができる。
【0041】
さらに、上記実施の形態1では、第1軸受5および第2軸受6の軸受孔に対し回転軸4を軸受クリアランスの限界まで傾けた状態で回転させるため、軸受孔端部の微小な突起部等を平滑化することができ、一種のなじみ効果が得られる。
【0042】
また、第1軸受5に対する第2軸受6の相対的な傾きおよび移動距離の測定データ数は、多ければ多い程、高い軸受調芯精度が得られるので好ましいが、本実施の形態のように回転軸4および第2軸受6を揺動運動させることにより、多数の測定データを容易に得ることができる。
【0043】
なお、上記実施の形態1の図3では、芯ずれ計測機構49および平行度計測機構50がフロート部40の水平方向位置および傾きを計測するように配置した例を示したが、第2軸受6の水平方向位置および傾きを直接計測するように配置すれば、第2軸受クランプ機構35で第2軸受6をフロート部40に対して強固に固定保持する必要ないので第2軸受クランプ機構35を簡易なものにすることができる。
【0044】
さらに、上記実施の形態1の図3では、芯ずれ計測機構49および平行度計測機構50が接触式の変位センサで構成される例を示したが、これを例えばレーザ変位計または渦電流式変位センサなどの非接触式の変位センサで構成することも可能であり、非接触式変位センサで構成した場合は、接触子先端の摩擦、接触圧力および計測面の微小な凹凸による計測誤差を防止することができる。
【0045】
なお、上記実施の形態1では回転軸4および第2軸受6を第1軸受5の中心軸に対して所定の力で傾けて回転軸4および第2軸受6を揺動運動させたが、その代わりに、回転軸4および第2軸受6を第1軸受5の中心軸に対して所定の力で少なくとも異なる3方向に傾けてもよく、この場合には、上記と同様の効果に加えて、回転軸4および第2軸受6を揺動運動させる場合に比べて短時間で、第1軸受5に対する第2軸受6の相対的な、傾きおよび第1軸受5の中心軸に交差する方向での移動距離を検出することができるという効果が得られる。
【0046】
実施の形態2.
図13および図14は本発明の実施の形態2による軸受調芯方法および軸受調芯組立装置を説明するための図であり、より具体的には、図13は軸受調芯組立装置の要部の構成を示す縦断面図、図14は回転機構の外観図である。
図14に示すように、第1軸受5の円筒シェル1開口側の端面には周方向90度間隔でネジ穴12が設けられている。また、図13に示すように、ワーク載置台31にはボルト孔61が設けられ、ボルト孔61にはボルト62が挿入されており、このボルト62がワーク載置台31の上面に置かれた第1軸受5のネジ穴12に螺合することにより、第1軸受5がワーク載置台61に強固に固定される。
【0047】
上記実施の形態1のステップST1では、円筒シェル保持機構34が円筒シェル1の上部から加圧力を加えることにより第1軸受6をワーク載置台31に固定する。円筒シェル1には、第2軸受6の水平移動軌跡および傾き軌跡計測時に第1軸受5を介して力が加わる。また、溶接時にも上部ベース36に保持された第2軸受6から反力を受ける。これらの力に抗して円筒シェル1のワーク載置台31に対する位置を保持するためには、円筒シェル保持機構34か非常に大きな加圧力を発生する必要がある。円筒シェル1に大きな加圧力を加えると、円筒シェル1に歪が生じ第2軸受6の組立精度に影響を及ぼす恐れがある。さらにワーク載置台31は昇降機構32によりメインベース30に対して押し付けて固定されている。昇降機構32は円筒シェル保持機構34の発生する加圧力を受けるため、円筒シェル保持機構34が発生する加圧力よりもさらに大きな力を発生させる必要があり、軸受調芯組立装置が非常に大掛かりなものとなる。
【0048】
これに対して、本実施の形態の構成では、ワーク載置台61に対して直接第1軸受5をボルト62で固定することができるため強固な固定が行える結果、本軸受調芯組立装置を用いた軸受調芯組立作業中に第1軸受の位置や姿勢が変化することを防止できる。しかも、円筒シェル1を上部から加圧する必要がないため円筒シェル保持機構34が不要であり、昇降機構32が発生する力を抑えることができるため、軸受調芯組立装置の簡素化が行える。このように、軸受調芯組立装置に対する第1軸受5の確実な固定と軸受調芯組立装置の簡素化との両方が可能となる。
【0049】
なお、上記実施の形態1および2では、第1軸受5が円筒シェル1内の所定位置にあらかじめ溶接などにより固定されており、第1軸受保持手段と円筒シェル保持手段とが兼用される場合について説明したが、第1軸受5が円筒シェル1内の所定位置にあらかじめ固定されていない場合には、実施の形態1で示した円筒シェル保持機構43が円筒シェル1を保持し、実施の形態2で示したボルト62により第1軸受5をワーク載置台61に保持するようにしてもよい。
【0050】
実施の形態3.
図15は本発明の実施の形態3による軸受調芯組立方法および軸受調芯組立装置を説明するための図であり、より具体的には、軸受調芯組立装置の要部の構成を示す縦断面図である。
本実施の形態による軸受調芯組立装置は、実施の形態1による軸受調芯組立装置に、第1軸受水平位置計測機構63(第1軸受5の軸受調芯組立装置に対する位置計測する手段に相当する。)と第1軸受傾き計測機構64(第1軸受5の軸受調芯組立装置に対する姿勢を計測する手段に相当する。)とを付加したものである。
【0051】
第1軸受水平位置計測機構63はワーク載置台31に周方向に120度間隔で3箇所に設けられており、第1軸受5の内周位置を計測する。第1軸受傾き計測機構64はワーク載置台31に周方向に120度間隔で3箇所に設けられており、第1軸受5の端面を鉛直方向に計測する。
【0052】
実施の形態1のステップST5にて、第2軸受6の軸受調芯組立装置の基準に対する水平方向位置および姿勢を計測するとともに第1軸受5の水平方向位置および姿勢を計測した。
円筒シェル1の固定保持が不完全である場合、ステップST7からステップST9の間に、軸受調芯組立装置の基準に対する第1軸受5の位置および姿勢が変化することも考えられるが、本実施の形態3では、このような場合にも、第1軸受水平方向位置計測機構63および第1軸受傾き計測機構64で第1軸受5の位置および姿勢の変化量を把握することができるため、第1軸受5の中心軸に対する第2軸受6の中心軸の水平方向位置および傾きを正確に把握することができる。
【0053】
なお、第1軸受水平位置計測機構63は水平面内の直交する2軸方向の2箇所に設けても同様の効果を奏する。
【0054】
また、円筒シェル1と第1軸受5とがあらかじめ固定されている場合は、第1軸受水平位置計測機構63および第1軸受傾き計測機構64は、円筒シェル1の位置および姿勢を計測するように構成しても同様の効果を奏する。
【0055】
実施の形態4.
図16〜図18は本発明の実施の形態4による軸受調芯方法および軸受調芯組立装置を説明するための図であり、より具体的には、図16は回転軸における第1軸受が嵌合する部分の軸心L1に対して第2軸受が嵌合する部分の中心P2がある方向にある大きさだけ偏心している場合の第2軸受6の第1軸受の中心軸に交差する方向(以下、水平方向ということもある。)の動きを模式的に示す説明図、図17は時間iに芯ずれ計測機構にて計測されるデータの一例を模式的に示す説明図、図18は回転軸の偏心を補正した第2軸受の水平方向の動きを模式的に示す説明図である。
本実施の形態では、回転軸4の軸心L1に対して第2軸受6が嵌合する部分の回転軸4の中心P2が偏心しておりその大きさと方向があらかじめ分かっている場合の軸受調芯方法および軸受調芯組立装置を示している。
【0056】
以下では、主に実施の形態1と異なる部分について説明する。
本実施の形態による軸受調心組立装置では、回転軸4および第2軸受6を傾ける方向と回転軸4の回転角度とを同期させて回転軸4および第2軸受6を歳差運動させるように構成されており、実施の形態1で示した軸受調心組立装置に加えて新たに、回転軸4の回転角度を検出する手段を備えている。この回転角度を検出するにあたっては、例えば回転軸4と同期して回転する駆動軸に回転角度検出器(エンコーダ)を設置し、駆動軸の角度を検出することで回転軸4の回転角度を検出すればよい。
【0057】
次に、本実施の形態による軸受調芯方法を、主に実施の形態1と異なる点について説明する。
実施の形態1のステップST4において、回転軸4および第2軸受6を第1軸受5の中心軸に対して傾けて回転軸4および第2軸受6を揺動運動させる際、回転軸4を回転させ、且つ回転軸4および第2軸受6を傾ける方向と回転軸4の回転角度とを同期させて回転軸4および第2軸受6を歳差運動させる。
次に、実施の形態1のステップST5において、歳差運動の少なくとも三箇所において、回転軸4の回転角度、並びに第1軸受5に対する第2軸受6の相対的な、傾きおよび第1軸受5の中心軸に交差する方向での移動距離の3つを同時に検出する。
【0058】
以下、図16〜図18を用いて、第1軸受5に対する第2軸受6の目標位置および目標姿勢をそれぞれ求める第2工程および第3工程について説明する。
第2工程においては、回転軸の偏心の大きさと方向、並びに第1工程(ステップST1〜ST5)で得られた各個所における回転軸4の回転角度および第2軸受6の移動距離の情報に基づいて、第1軸受5の中心軸に対して第2軸受6の中心が一致する第2軸受6の位置を、第1軸受5に対する第2軸受6の目標位置として求める。
また、第3工程においては、第1軸受5の中心P1と、回転軸4の中心軸(本実施の形態のように、回転軸における第1軸受が嵌合する部分の軸心に対して第2軸受が嵌合する部分の中心が偏心している場合は、回転軸4の中心軸とは、回転軸4の第1軸受5が嵌合する部分の中心軸を指す。以下、この回転軸4の第1軸受5が嵌合する部分の中心軸を第1の軸と言う。)L1上の第2軸受6と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心(すなわち第2の軸の上記中心軸方向における中心)P3との間の距離との間の距離Hcgと、第1工程で得られた各個所における第2軸受6の移動距離の情報とから、各個所における第1軸受5に対する回転軸4の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と第1工程で得られた各個所における第2軸受6の傾きの情報に基づいて、第1軸受5の中心軸に対して第2軸受6の中心軸が平行となる第2軸受6の姿勢を、第1軸受5に対する第2軸受6の目標姿勢として求める。
【0059】
図16および図17において、EX及びEYは軸受調芯組立装置に固定された直交座標系であり、Eoは第1軸受5の中心位置(第1軸受5の軸受中心の位置であり、図16のP1に対応する。)である。Eg(i)は、軸受調芯組立装置の座標系中心(以下、装置座標系中心と言うこともある。)に対する第1軸受5の中心P1の水平移動量を示すベクトルである。Ecg(i)は、第1軸受5の中心軸に対する回転軸4の第1軸受5が嵌合する部分の中心軸(第1の軸)L1上の第2軸受6が嵌合する部分の上記中心軸L1方向における中心P3の水平移動量を示すベクトルである。Ec(i)は、回転軸4の第1軸受5が嵌合する部分の中心軸L1に対する第2軸受6が嵌合する部分の第2の軸L2の偏心位置P2の偏心の大きさおよび方向を示すベクトルである。E's(i)は、装置座標系中心に対する第2軸受6の中心P2の水平移動量を示すベクトルであり、時間iに芯ずれ計測機構49にて計測されるデータである。これらのベクトルEg(i),Ecg(i),Ec(i),E's(i)には、幾何学的に以下の関係が成り立つ。
E's(i)=Ecg(i)+Eg(i)+Ec(i) (5)
【0060】
ここで、時間iでの回転軸4の回転角度T(i)が既知であれば、偏心の大きさ(回転軸4の第1軸受5が嵌合する部分の中心軸L1に対する第2軸受6が嵌合する部分の第2の軸L2の偏心位置P2)をRcとするとEc(i)は以下の式で表される。
Ec(i)=Rc(cos(T(i),sin(T(i)) (6)
【0061】
また、
E's(i)−Ec(i)= Es(i) (7)
とおくと、以下の式が成り立つ。
Es(i)=Ecg(i)+Eg(i) (8)
Es(i)は、上記回転軸4の第1の軸に対する第2の軸の偏心の大きさを含まない装置座標系中心に対する第2軸受6の中心の水平移動量Es(i)に他ならない。これを示した図が図18である。
【0062】
第1軸受5が軸受調芯組立装置に対して固定されているならば、Eg(i)は方向、量とも一定である。さらにベクトルEcg(i)の大きさは一定であるから、Es(i)の終点の軌跡は、中心がEoで半径が|Ecg(i)|の円を示す。よって、Es(i)の終点(少なくとも3箇所)の計測値から、例えば最小二乗法によりEs(i)の終点の軌跡の中心Eoが求められる。
このEs(i)の終点の軌跡の中心Eoが、第1軸受5の中心軸に対して第2軸受6の中心が一致する第2軸受6の位置であり、第1軸受5に対する第2軸受6の目標位置である(第2工程)。
【0063】
さらに、EoはベクトルEg(i)の終点であるから、(8)式よりEcg(i)を求めることができる。このEcg(i)を用いて、実施の形態1の場合と同様にして、第1軸受5の中心軸に対して第2軸受6の中心軸が平行となる第2軸受6の姿勢であり、第1軸受5に対する第2軸受6の目標姿勢であるToを求める(第3工程)。
【0064】
以上のようにして、摩擦等の理由により回転軸4の傾きと第2軸受6の傾き方向が一致せず、しかも、回転軸4の第2の軸L2が第1の軸L1に対してある方向にある大きさだけ偏心している場合でも、軸受調芯組立装置の座標における第1軸受5の中心位置Eo、および第1軸受5の傾き姿勢To、すなわち、第2軸受の中心が第1軸受5の中心軸に対して一致する第2軸受6の位置、および第2軸受6の中心軸が第1軸受5の中心軸に対して平行となる第2軸受6の姿勢を正確に求めることができる。
【0065】
したがって、第1および第2軸受5,6に、軸受孔との位置関係および姿勢の関係がそれぞれ高精度に規定された基準孔あるいは基準面を設けなくても、しかも、第1工程において、摩擦等の理由により回転軸4の傾き方向と第2軸受6の傾き方向とが一致しない場合でも、さらに、回転軸4における第1軸受5が嵌合する部分の中心軸に対して第2軸受6が嵌合する部分の中心が偏心している場合でも、高精度な軸受調芯組立が可能となる。
【0066】
また、図18では第2軸受6が嵌合する部分の軸心がずれて(オフセットして)している場合を示したが、第2軸受6が嵌合する部分の軸心が平行でなかったり(軸曲がり)している場合でもP2,P3を上記記述と同様に定義できるため、同様に計算することができる。
【0067】
実施の形態5.
図19〜図25は本発明の実施の形態5による軸受調芯方法および軸受調芯組立装置を説明するための図であり、より具体的には、図19は軸受調芯組立装置の要部の構成を示す縦断面図、図20は回転軸、第1軸受および第2軸受をフレームの中心軸に対して傾けた様子を示す断面説明図、図21は時間iに芯ずれ計測機構にて計測されるデータの一例を模式的に示す説明図、図22は第1軸受がフレームにより回転軸に沿って直動自在に保持される場合の第2軸受6の水平方向の動きを模式的に示す説明図、図23はフレームに対する第1軸受の傾きを補正した第2軸受の水平方向の動きを模式的に示す説明図、図24は時間iに平行度計測機構にて計測されるデータの一例を模式的に示す説明図、図25はフレームに対する第1軸受の傾きおよび第1軸受に対する回転軸の傾きを補正した第2軸受の傾き方向の動きを模式的に示す説明図である。
【0068】
本実施の形態では、第1軸受5が円筒シェル1の一端部に固定されたフレーム13により回転軸4に沿って直動自在に保持されており、本実施の形態による軸受調芯組立装置は、実施の形態1による軸受調芯組立装置に、第1軸受5の軸受調芯組立装置に対する姿勢を計測する第1軸受計測手段として、第1軸受傾き計測機構65を付加したものである。
第1軸受5は、例えば特開2000−161254号公報等に詳細に記載されているように、フレーム13の内周に配置されたOリング14を介して保持されており、フレーム13の内周と所定の隙間を保った状態で鉛直方向に摺動可能に支持(回転軸4に沿って直動自在に保持)されている。フレーム13は円筒シェル1内周の一端部に例えば溶接などにより固定されている。第1軸受傾き計測機構65は周方向に120度間隔で3箇所に配置され第1軸受5の軸受調芯組立装置に対する姿勢を計測する。
【0069】
次に、本実施の形態による軸受調芯方法を、主に実施の形態1と異なる点について説明する。図20は、実施の形態1で説明したステップST4における第1軸受5の状態を示しており、本実施の形態では、第1軸受5が、円筒シェル1の他端部に固定されたフレーム13の内周に配置されたOリング14を介してフレーム13の内周に対して所定の隙間を保った状態で、フレーム13の内周に保持されており、回転軸4および第2軸受6を所定の力で傾けることにより、第1軸受5はフレーム13内で傾いてOリング14が変形し第1軸受4はフレーム13の内周と点Tおよび点Uの2点で接触した状態となる。すなわち、本実施の形態では、ステップST4において、回転軸4、第1軸受5および第2軸受6をフレーム13の中心軸に対して所定の力で傾けて、回転軸4、第1軸受5および第2軸受6を揺動運動させる。
【0070】
このように、円筒シェル1を軸受調芯組立装置に保持しても第1軸受4が移動可能である場合でも、ステップST5において、揺動運動(歳差運動)の少なくとも3箇所(多いほうがよい)において、第2軸受6の位置および姿勢、並びに第1軸受4の姿勢の3つを同時に計測することによって、フレーム13に対する第1軸受5の相対的な傾き、並びにフレーム13に対する第2軸受6の相対的な、傾きおよびフレーム13の中心軸に交差する方向での移動距離の3つを同時に検出することができ、この計測データをステップST6の演算に用いることにより、第1軸受4の理想的姿勢における中心軸に対して第2軸受6の中心軸が一致した回転機構の組立が可能となる。
なお、本発明で言う第1軸受4の理想的姿勢とは、上記のように実際に第1軸受4を揺動運動させた時の第1軸受4の中心軸の軌跡の中心線(本発明ではこの第1軸受4の中心軸の軌跡の中心線を傾き中心と言う。)に第1軸受4の中心軸が一致している状態である。この傾き中心は、フレーム13内周の中心軸と一致する。
【0071】
以下、図21〜図25を用いて、フレーム13に対する第2軸受6の目標位置および目標姿勢をそれぞれ求める第2工程および第3工程について説明する。
第2工程においては、第1工程(ステップST1〜ST5)で得られた各個所における第1軸受5の傾きおよび第2軸受6の移動距離の情報に基づいて、第1軸受5の中心軸の傾き中心に対して第2軸受6の中心が一致する第2軸受6の位置を、フレーム13に対する第2軸受6の目標位置として求める。
また、第3工程においては、第1軸受5の中心と、回転軸4の中心軸上の第2軸受6と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離Hccと第1工程で得られた各個所における第2軸受6の移動距離の情報とから、各個所における第1軸受5に対する回転軸4の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と第1工程で得られた各個所における第1および第2軸受5、6の傾きの情報に基づいて、第1軸受5の中心軸の傾き中心に対して第2軸受6の中心軸が平行となる第2軸受6の姿勢を、フレーム13に対する第2軸受6の目標姿勢として求める。
【0072】
図21は、第2軸受6の水平方向の動きを示す図であり、時間iに芯ずれ計測機構49にて計測されるデータの一例を模式的に示している。図21および図22において、EXおよびEYは軸受調芯組立装置に固定された直交座標系であり、Eoはフレーム13内周の中心位置(図22のP4に対応する。)である。Egf(i)は、装置座標系中心に対するフレーム13内周中心P4の水平移動量(フレーム13の中心軸に交差する方向での移動量)を示すベクトルである。Ecf(i)は、フレーム13に対する第1軸受5の傾き(図22のL3に対応する。)により生じるフレーム13内周中心P4に対する第2軸受6の中心(図22のP5に対応する。)の水平移動量成分を示すベクトルである。Ecc(i)は、第1軸受5の中心軸(図22のL3に対応する。)に対する第2軸受6の中心P2の水平移動量を示すベクトルである。また、E's(i)は、装置座標系中心に対する第2軸受6の中心P2の水平移動量を示すベクトルであり、時間iに芯ずれ計測機構49にて計測されるデータである。これらのベクトルEgf(i),Ecf(i),Ecc(i),E's(i)には、図22のように、幾何学的に下記の関係が成り立つ。
E's(i)=Egf(i)+Ecf(i)+Ecc(i) (9)
【0073】
フレーム13に対する第1軸受5の傾きにより生じるフレーム13内周中心軸L3に対する第2軸受6の中心P2の水平移動量成分を示すベクトルEcf(i)の方向は、図24に示す、フレーム13に対する第1軸受5の傾き示す方向ベクトルTcf(i)と方向が等しい。ここで、フレーム13に対する第1軸受5の傾きを示すベクトルTcf(i)は、第1軸受傾き計測機構65により求められるため、図22のようにフレーム13内周中心P4と第2軸受6の中心P5との距離Hcg'が既知であれば、幾何学的にフレーム13に対する第1軸受5の傾きにより生じるフレーム13内周中心の中心軸L3に対する第2軸受6の中心P2の水平移動量成分を示すベクトルEcf(i)が求まる。すなわち以下の式で表される。
Ecf(i)=(Hcg'/|Tcf(i)|)×Tcf(i) (10)
よって
E's(i)−Ecf(i)=Es2(i) (11)
とおくと、以下の式が成り立つ。
Es2(i)=Egf(i)+Ecc(i) (12)
Es2(i)は、フレーム13に対する第1軸受5の傾きにより生じるフレーム13内周中心P4に対する第2軸受6の中心P5の水平移動量成分(ベクトルEcf(i))を含まない、装置座標系中心に対する第2軸受6の中心P2の水平移動量Es2(i)に他ならない。これを示した図が図23である。
【0074】
フレーム13が軸受調芯組立装置に対して固定されているならば、Egf(i)は方向、量とも一定である。さらにベクトルEcc(i)の大きさは一定であるから、Es2(i)の終点の軌跡は、中心がEoで、半径が|Ecc(i)|の円を示す。よって、Es2(i)の終点の軌跡から、例えば最小二乗法によりEs2(i)の終点の軌跡の中心Eoが求められる。
このEs2(i)の終点の軌跡の中心Eoが、フレーム13の中心軸に対して第2軸受6の中心が一致する第2軸受6の位置であり、フレーム13に対する第2軸受6の目標位置である(第2工程)。
【0075】
次に、装置座標系におけるフレーム13内周の傾き姿勢Toを求める。
図24は、第2軸受6の傾きを示し、時間iに平行度計測機構50にて計測されるデータの一例を模式的に示している。図24において、TXおよびTYは軸受調芯組立装置に固定された直交座標系であり、傾きの大きさおよび傾き方向は計測面の法線ベクトルをTX−TY平面に投影したベクトルで示す。Toはフレーム13内周の傾き姿勢である。Tgf(i)は、装置座標系中心に対するフレーム13内周の傾きを示す方向ベクトルである。Tcc(i)は、第1軸受5に対する回転軸4の傾きを示すベクトルである。Tsc(i)は、回転軸4に対する第2軸受6の傾きを示す方向ベクトルである。T's(i)は、装置座標系中心に対する第2軸受6の傾きを示す方向ベクトルであり、時間iに平行度計測機構50にて計測されるデータである。これらのベクトルには、幾何学的に、以下の関係が成り立つ。
【0076】
前述のように、フレーム13に対する第1軸受5の傾きを示す方向ベクトルTcf(i)は、第1軸受傾き計測機構65により求められる。
また、第1軸受5の中心軸(図22のL3に対応する。)に対する第2軸受6の中心P2の水平移動量を示すベクトルEcc(i)の方向は、第1軸受5に対する回転軸4の傾きを示す方向ベクトルTcc(i)と方向が等しいことより、図22のように、第1軸受5の中心P1と第2軸受6の中心P2の距離Hccが既知であれば、幾何学的に、第1軸受5に対する回転軸4の傾きを示す方向ベクトルTcc(i)が求まる。すなわち以下の式で計算される。
Tcc(i)=(|Tcc(i)|/Hcc)×Ecc(i) (14)
なお、第2工程で求められたEoはベクトルEgf(i)の終点であるから、Ecc(i)は、時間iに芯ずれ計測機構49にて計測される移動距離の情報(装置座標系中心に対する第2軸受6の中心の水平移動量を示すベクトル)E's(i)を用いて(11)および(12)式より求めることができる。
【0077】
Tcf(i),Tcc(i)が求まれば、式(13)の関係より、装置座標系中心に対するフレーム13の傾きを示すベクトルと回転軸4に対する第2軸受6の傾きを示すベクトルの和Ts(i)が求まる。すなわち、
Ts2(i)=Tgf(i)+Tsc(i) (15)
であり、これを示した図が図25である。
ここで、フレーム13が軸受調芯組立装置に対して固定されているならば、Tgf(i)は方向、量とも一定である。さらにベクトルTsc(i)の大きさは一定であるから、Ts2(i)の終点の軌跡は、中心がToで、半径が|Tsc(i)|の円を示す。よって、Ts2(i)の終点の軌跡から、例えば最小二乗法によりTs2(i)の終点の軌跡の中心Toを求める。
このTs2(i)の終点の軌跡の中心Toが、フレーム13の中心軸に対して第2軸受6の中心軸が平行となる第2軸受6の姿勢であり、フレーム13に対する第2軸受6の目標姿勢である(第3工程)。
【0078】
以上のようにして、摩擦等の理由により回転軸4の傾きと第2軸受6の傾き方向とが一致せず、しかも第1軸受5が、フレーム13の内周に鉛直方向に摺動可能に支持されている場合でも、軸受調芯組立装置の座標におけるフレーム13内周の中心位置Eo、およびフレーム13の傾き姿勢To、すなわち、第2軸受6の中心が第1軸受5の中心軸の傾き中心(フレーム13内周の中心軸)に対して一致する位置、および第2軸受6の中心軸が第1軸受5の傾き中心(フレーム13内周の中心軸)に対して平行となる姿勢を正確に求めることができる。
【0079】
したがって、フレーム13、第1軸受5および第2軸受6にそれぞれフレーム13の第1軸受挿入用開口部および軸受孔との位置関係および姿勢の関係が高精度に規定された基準孔あるいは基準面を設ける必要がなく、フレーム13、第1軸受5および第2軸受6における高精度加工部は製品機能として不可欠なフレーム13の上記開口部および軸受孔のみでよいため、加工工数を削減でき安価な回転機構を提供できるという効果がある。また、上記基準孔あるいは基準面の加工精度の影響を受けないため、第1軸受5の理想的姿勢における中心軸と第2軸受6の中心軸とを高精度に一致させることが可能となり、信頼性が高い回転機構を提供することができるという効果がある。さらに、摩擦等の理由により回転軸4の傾き方向と第2軸受6の傾き方向とが一致しない場合でも、第1軸受5の理想的姿勢における中心軸と第2軸受の中心軸とを高精度に一致させることが可能となる。
【0080】
なお、上記実施の形態5では回転軸4、第1軸受5および第2軸受6をフレーム13の中心軸に対して所定の力で傾けて回転軸4、第1軸受5および第2軸受6を揺動運動させたが、その代わりに、回転軸4、第1軸受5および第2軸受6をフレーム13の中心軸に対して所定の力で少なくとも異なる3方向に傾けてもよく、この場合には、上記と同様の効果に加えて、回転軸4、第1軸受5および第2軸受6を揺動運動させる場合に比べて短時間で、フレーム13に対する第1軸受5の相対的な傾き、並びにフレーム13に対する第2軸受6の相対的な、傾きおよびフレーム13の中心軸に交差する方向での移動距離を検出することができるという効果が得られる。
【0081】
なお、上記実施の形態5では、フレーム13が円筒シェル1内の所定位置にあらかじめ溶接などにより固定されており、フレーム保持手段が円筒シェル1を保持し、フレーム保持手段が円筒シェル保持手段を兼ねる場合について説明したが、実施の形態2で第1軸受5について説明したのと同様に、フレーム13の円筒シェル1開口側の端面に、複数のネジ穴が設けられている場合に、フレーム保持手段が、複数のネジ穴にそれぞれ螺合する複数のボルトを有し、ネジ穴にボルトを螺合させてフレーム13の軸受調芯組立装置に対する保持を行うことにより、フレーム13の保持を強固に行うことができるため、本軸受調芯組立装置を用いた軸受調芯組立作業中にフレーム13の位置や姿勢が変化することを防止でき、第1軸受5の中心軸と第2軸受6の中心軸とをより高精度に一致させることが可能となる。
【0082】
また、上記実施の形態5では、フレーム13が円筒シェル1内の所定位置にあらかじめ溶接などにより固定されており、フレーム保持手段と円筒シェル保持手段とが兼用される場合について説明したが、フレーム13が円筒シェル1内の所定位置にあらかじめ固定されていない場合には、実施の形態1で示した円筒シェル保持機構43が円筒シェル1を保持し、上述のボルト62によりフレーム13をワーク載置台61に保持するようにしてもよい。
【0083】
上記の実施の形態では、回転軸4および第2軸受6を傾ける方向と回転軸4の回転角度を同期する方法を示したが、回転軸4の偏心および軸曲がりがほとんどない場合などには、回転軸4を回転させたり、回転軸4および第2軸受6を傾ける方向と回転軸4の回転角度を同期させたりしなくても、回転軸4および第2軸受6を第1軸受5の中心軸に対して傾けて回転軸4および第2軸受6を揺動運動させるだけでも,上記の計算方法で正確に求める姿勢を求めることができるのは、実施の形態1で説明したのと同様である。
【0084】
実施の形態6.
図26〜図28は本発明の実施の形態6による軸受調芯方法および軸受調芯組立装置を説明するための図であり、より具体的には、図26は時間iに芯ずれ計測機構にて計測されるデータの一例を模式的に示す説明図、図27は回転軸の軸心が偏心している場合の第2軸受6の第1軸受の中心軸に交差する方向(以下、水平方向ということもある。)の動きを模式的に示す説明図、図28はフレームに対する第1軸受の傾きおよび回転軸の偏心を補正した第2軸受の水平方向の動きを模式的に示す説明図である。
【0085】
本実施の形態では、実施の形態5と同様に、第1軸受5がフレーム13により回転軸4に沿って直動自在に保持され、しかも、実施の形態4と同様に、回転軸4の第1軸受5が嵌合する部分の中心軸L1に対する第2軸受6が嵌合する部分の中心(第2の軸の偏心位置)P2が偏心しておりその大きさと方向があらかじめ分かっている場合の軸受調芯方法および軸受調芯組立装置を示している。
【0086】
以下では、主に実施の形態4および5と異なる部分について説明する。
本実施の形態による軸受調心組立装置では、実施の形態1で示した軸受調心組立装置に加えて新たに、回転軸4の回転角度を検出する手段を備えている。この回転角度を検出するにあたっては、例えば回転軸4と同期して回転する駆動軸に回転角度検出器(エンコーダ)を設置し,駆動軸の角度を検出することで回転軸4の回転角度を検出すればよい。
本実施の形態による軸受調心組立装置では、実施の形態4と同様に、回転軸4および第2軸受6を傾ける方向と回転軸4の回転角度とを同期させて回転軸4および第2軸受6を歳差運動させるように構成されており、実施の形態1で示した軸受調心組立装置に加えて新たに、回転軸4の回転角度を検出する手段を備えている。
また、実施の形態5と同様に、実施の形態1で示した軸受調心組立装置に加えて新たに、第1軸受5の軸受調芯組立装置に対する姿勢を計測する第1軸受計測手段として、第1軸受傾き計測機構65を備えている。
【0087】
次に、本実施の形態による軸受調芯方法を、主に実施の形態5と異なる点について説明する。
実施の形態5のステップST4において、回転軸4、第1軸受5および第2軸受6をフレーム13の中心軸に対して所定の力で傾けて、回転軸4、第1軸受5および第2軸受6を揺動運動させる際、回転軸4を回転させ、且つ回転軸4、第1軸受5および第2軸受6を傾ける方向と回転軸4の回転角度とを同期させて回転軸4、第1軸受5および第2軸受6を歳差運動させる。
次に、ステップST5において、歳差運動の少なくとも三箇所(多ければ多いほど良い)において、回転軸4の回転角度、フレーム13に対する第1軸受5の相対的な傾き、並びに第1軸受5に対する第2軸受6の相対的な、傾きおよび第1軸受5の中心軸に交差する方向での移動距離の4つを同時に検出する。
【0088】
以下、図26〜図28を用いて、フレーム13に対する第2軸受6の目標位置および目標姿勢をそれぞれ求める第2工程および第3工程について説明する。
第2工程においては、回転軸の偏心の大きさと方向、並びに第1工程(ステップST1〜ST5)で得られた各個所における回転軸4の回転角度、第1軸受5の傾きおよび第2軸受6の移動距離の情報に基づいて、第1軸受5の中心軸の傾き中心に対して第2軸受6の中心が一致する第2軸受6の位置を、フレーム13に対する第2軸受6の目標位置として求める。
また、第3工程においては、第1の軸受5の中心P1と、回転軸の中心軸上の第2軸受6と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心P3との間の距離Hccと第1工程で得られた各個所における第2軸受6の移動距離の情報とから、各個所における第1軸受5に対する回転軸4の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と第1工程で得られた各個所における第1および第2軸受5、6の傾きの情報に基づいて、第1軸受5の中心軸の傾き中心に対して第2軸受6の中心軸が平行となる第2軸受6の姿勢を、フレーム13に対する第2軸受6の目標姿勢として求める。
【0089】
図26は、第2軸受6の水平方向の動きを示す図で、時間iに芯ずれ計測機構49にて計測されるデータの一例を模式的に示している。図26において、EXおよびEYは軸受調芯組立装置に固定された直交座標系、Eoはフレーム13内周の中心位置(図27のP4に対応する。)である。Egf(i)は、装置座標系中心に対するフレーム13内周中心P4の水平移動量を示すベクトルである。Ecf(i)は、フレーム13に対する第1軸受5の傾きにより生じるフレーム13内周中心P4に対する第2軸受6の中心(図27のP5に対応する。)の水平移動量成分を示すベクトルである。Ecc(i)は、。Ecc(i)は、第1軸受5の中心軸(図27のL3に対応する。)に対する第2軸受6の中心P2の水平移動量を示すベクトルである。Ec(i)は、Ec(i)は、回転軸4の第1軸受5が嵌合する部分の中心軸L1に対する第2軸受6が嵌合する部分の第2の軸の偏心位置P2の偏心の大きさおよび方向を示すベクトルである。E's(i)は、装置座標系中心に対する第2軸受6の中心P2の水平移動量を示すベクトルであり、時間iに芯ずれ計測機構49にて計測されるデータである。これらのベクトルには、図27のように、幾何学的に下記の関係が成り立つ。
【0090】
ここで、時間iでの回転軸4の回転角度T(i)が既知であれば、偏心の大きさ(回転軸4の第1軸受5が嵌合する部分の中心軸L1に対する第2軸受6が嵌合する部分の第2の軸の偏心位置P2)をRcとするとEc(i)は実施の形態4で示した(6)式で求められる。
【0091】
また、実施の形態5と同様に、図27のようにフレーム13に対する第1軸受5の傾きにより生じるフレーム内周中心P4に対する第2軸受6の軸受中心P5の水平移動量成分を示すベクトルEcf(i)は、傾き計測機構65により求められるフレーム13に対する第1軸受5の傾きを示す方向ベクトルTcf(i)より、実施の形態5で示した(10)式を用いて求められる。
【0092】
よって、
E's(i)−Ecf(i)−Ec(i)=Es3(i) (17)
とおくと、以下の式が成り立つ。
Es3(i)=Egf(i)+Ecc(i) (18)
Es3(i)は、フレーム13に対する第1軸受5の傾きにより生じるフレーム13内周中心P4に対する第2軸受6の中心P5の水平移動量成分(ベクトルEcf(i))を含まず、さらに回転軸4の第1の軸L1に対する第2の軸L2の偏心の大きさをも含まない、装置座標系中心に対する第2軸受6の中心P2の水平移動量Es3(i)に他ならない。これを示した図が図28である。
【0093】
フレーム13が軸受調芯組立装置に対して固定されているならば、Egf(i)は方向、量とも一定である。さらにベクトルEcc(i)の大きさは一定であるから、Es3(i)の終点の軌跡は、中心がEoで、半径が|Ecc(i)|の円を示す。よって、Es3(i)の終点の軌跡から、例えば最小二乗法によりEs3(i)の終点の軌跡の中心Eoが求められる。
このEs2(i)の終点の軌跡の中心Eoが、フレーム13の中心軸に対して第2軸受6の中心が一致する第2軸受6の位置であり、フレーム13に対する第2軸受6の目標位置である(第2工程)。
【0094】
さらに、EoはベクトルEgf(i)の終点であるから、実施の形態5で示した(14)式よりEcc(i)を求めることができる。このEcc(i)を用いて、実施の形態5の場合と同様にして、フレーム13の中心軸に対して第2軸受6の中心軸が平行となる第2軸受6の姿勢であり、フレーム13に対する第2軸受6の目標姿勢であるToを求める(第3工程)。
【0095】
以上のようにして、摩擦等の理由により回転軸4の傾きと第2軸受6の傾き方向が一致せず、しかも、第1軸受14が、フレーム13の内周に鉛直方向に摺動可能に支持されており、かつ回転軸4の第2の軸が第1の軸に対してある方向にある大きさだけ偏心している場合でも、軸受調芯組立装置の座標におけるフレーム13内周の中心位置Eo、およびフレーム13の傾き姿勢To、すなわち、第2軸受6の中心が第1軸受5の中心軸の傾き中心(フレーム13内周の中心軸に対して一致する位置)、および第2軸受6の中心軸が第1軸受5の傾き中心(フレーム13内周の中心軸)に対して平行となる姿勢を正確に求めることができる。
【0096】
したがって、フレーム13、第1軸受5および第2軸受6にそれぞれフレーム13の第1軸受挿入用開口部および軸受孔との位置関係および姿勢の関係が高精度に規定された基準孔あるいは基準面を設ける必要がなく、フレーム13、第1軸受5および第2軸受6における高精度加工部は製品機能として不可欠なフレーム13の上記開口部および軸受孔のみでよいため、加工工数を削減でき安価な回転機構を提供できるという効果がある。また、上記基準孔あるいは基準面の加工精度の影響を受けないため、第1軸受5の理想的姿勢における中心軸と第2軸受6の中心軸とを高精度に一致させることが可能となり、信頼性が高い回転機構を提供することができるという効果がある。さらに、摩擦等の理由により回転軸4の傾き方向と第2軸受6の傾き方向とが一致しない場合で、しかも、回転軸4における第1軸受5が嵌合する部分の軸心に対して第2軸受6が嵌合する部分の中心が偏心している場合でも、第1軸受5の理想的姿勢における中心軸と第2軸受の中心軸とを高精度に一致させることが可能となる。
【0097】
なお、上記各実施の形態では、第2軸受6の中心軸を第1軸受5の中心軸に一致させるように調芯する場合について説明したが、本発明による軸受調芯組立方法および軸受調芯組立装置は第2軸受6の中心軸を第1軸受5の中心軸に一致させる場合に限らず、例えば、わざと所定距離ずらせるように調芯する場合などにも適用できることは言うまでもない。
【0098】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る軸受調芯方法によれば、回転軸を支持する第1軸受および第2軸受を調芯する方法であって、第1軸受を、動かないように保持し、上記回転軸の所定位置に第1軸受および第2軸受を嵌合させた状態で上記回転軸および第2軸受を第1軸受の中心軸に対して所定の力で傾けるとともに、上記第2の軸受を上記回転軸に対して所定の力で傾けて上記回転軸および第2軸受を揺動運動させ、揺動運動の少なくとも三箇所において、第1軸受に対する第2軸受の相対的な、傾きおよび上記第1軸受の中心軸に交差する方向での上記第1軸受に対する上記第2軸受の相対的な、移動距離の両方を同時に検出する第1工程と、第1工程で得られた上記各個所における移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、第1軸受に対する第2軸受の目標位置として求める第2工程と、第1軸受の中心と、回転軸の中心軸上の第2軸受と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離と、第1工程で得られた上記各個所における移動距離の情報とから、上記各個所における第1軸受に対する上記回転軸の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と第1工程で得られた上記各個所における傾きの情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心軸が平行となる第2軸受の姿勢を、第1軸受に対する第2軸受の目標姿勢として求める第3工程と、第2軸受を第2工程および第3工程で求められた目標位置および目標姿勢に位置決めし、その状態で保持する第4工程と、を備えたので、第1軸受5と第2軸受6にそれぞれ軸受孔との位置関係および姿勢の関係が高精度に規定された基準孔あるいは基準面を設ける必要がなく、第1軸受5および第2軸受6における高精度加工部は製品機能として不可欠な軸受孔のみでよいため、加工工数を削減でき安価な回転機構を提供できるという効果がある。また、上記基準孔あるいは基準面の加工精度の影響を受けないため、第1軸受5の中心軸と第2軸受6の中心軸とを高精度に一致させることが可能となり、信頼性が高い回転機構を提供することできるという効果がある。しかも、第1工程において、摩擦等の理由により回転軸の傾き方向と第2軸受の傾き方向とが一致しない場合でも、第1軸受に対する第2軸受の目標姿勢を正確に求めることができる。
【0099】
また、本発明の別の発明に係る軸受調芯方法によれば、回転軸を支持する第1軸受および第2軸受を調芯して組み立てる方法であって、第1軸受がフレームにより上記回転軸に沿って直動自在に保持される場合に、上記第1軸受を直動自在に保持したフレームを、動かないように保持し、上記回転軸の所定位置に第1軸受および第2軸受を嵌合させた状態で上記回転軸、第1軸受および第2軸受を上記フレームの中心軸に対して所定の力で傾けて上記回転軸、第1軸受および第2軸受を揺動運動させ、揺動運動の少なくとも三箇所において上記フレームに対する第1軸受の相対的な傾き、並びに上記フレームに対する第2軸受の相対的な、傾きおよび上記フレームの中心軸に交差する方向での移動距離の両方を同時に検出する第1工程と、第1工程で得られた上記各個所における第1軸受の傾きおよび第2軸受の移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸の傾き中心に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、上記フレームに対する第2軸受の目標位置として求める第2工程と、第1の軸受の中心と、回転軸の中心軸上の第2軸受と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離と、第1工程で得られた上記各個所における第2軸受の移動距離の情報とから、上記各個所における第1軸受に対する上記回転軸の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と第1工程で得られた上記各個所における第1および第2軸受の傾きの情報に基づいて、第1軸受の中心軸の傾き中心に対して第2軸受の中心軸が平行となる第2軸受の姿勢を、上記フレームに対する第2軸受の目標姿勢として求める第3工程と、第2軸受を第2工程および第3工程で求められた目標位置および目標姿勢に位置決めし、その状態で保持する第4工程と、を備えたので、フレーム、第1軸受および第2軸受にそれぞれフレームの第1軸受挿入用開口部および軸受孔との位置関係および姿勢の関係が高精度に規定された基準孔あるいは基準面を設ける必要がなく、フレーム、第1軸受および第2軸受における高精度加工部は製品機能として不可欠なフレームの上記開口部および軸受孔のみでよいため、加工工数を削減でき安価な回転機構を提供できるという効果がある。また、上記基準孔あるいは基準面の加工精度の影響を受けないため、第1軸受の理想的姿勢における中心軸と第2軸受の中心軸とを高精度に一致させることが可能となり、信頼性が高い回転機構を提供することができるという効果がある。さらに、第1工程において、摩擦等の理由により回転軸の傾き方向と第2軸受の傾き方向とが一致しない場合でも、第1軸受の理想的姿勢における中心軸と第2軸受の中心軸とを高精度に一致させることが可能となる。
【0100】
また、本発明に係る軸受調芯組立装置によれば、円筒シェル内周の両端部にそれぞれ配置されて回転軸を支持する第1軸受および第2軸受を調芯して組み立てる装置であって、第1軸受を、上記円筒シェル内の所定位置に動かないように保持する保持手段と、上記回転軸の所定位置に第1軸受および第2軸受を嵌合させた状態で上記回転軸および第2軸受を第1軸受の中心軸に対して所定の力で傾け手段と、上記第2軸受を上記回転軸に対して所定の力で傾ける手段と、上記回転軸および第2軸受を揺動運動させる揺動手段と、揺動運動の少なくとも三箇所において第1軸受に対する第2軸受の相対的な、傾きおよび上記第1軸受の中心軸に交差する方向での移動距離の両方を同時に検出する計測手段と、上記計測手段によって計測された上記各個所における移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、第1軸受に対する第2軸受の目標位置として求め、第1軸受の中心と、回転軸の中心軸上の第2軸受と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離と、上記計測手段によって計測された上記各個所における移動距離の情報とから、上記各個所における第1軸受に対する上記回転軸の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と上記計測手段によって計測された上記各個所における傾きの情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心軸が平行となる第2軸受の姿勢を、第1軸受に対する第2軸受の目標姿勢として求める計算手段と、第2軸受を上記目標位置および目標姿勢に位置決めしその状態で保持する位置決め手段と、第1軸受および第2軸受をそれぞれ上記円筒シェルに固定する固定手段と、を備えたので、第1軸受と第2軸受にそれぞれ軸受孔との位置関係および姿勢の関係が高精度に規定された基準孔あるいは基準面を設ける必要がなく、第1軸受および第2軸受における高精度加工部は製品機能として不可欠な軸受孔のみでよいため、加工工数を削減でき安価な回転機構を提供できるという効果がある。また、上記基準孔あるいは基準面の加工精度の影響を受けないため、第1軸受の中心軸と第2軸受の中心軸とを高精度に一致させることが可能となり、信頼性が高い回転機構を提供することできるという効果がある。さらに、摩擦等の理由により回転軸の傾き方向と第2軸受の傾き方向とが一致しない場合でも、第1軸受の理想的姿勢における中心軸と第2軸受の中心軸とを高精度に一致させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施の形態1による軸受調芯組立方法および軸受調芯組立装置によって組み立てられる回転機構を示す縦断面図である。
【図2】 実施の形態1による軸受調芯組立装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図3】 実施の形態1による軸受調芯組立装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図4】 実施の形態1による軸受調芯組立装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図5】 実施の形態1による軸受調芯組立装置で用いられる回転軸支持機構を拡大して示す縦断面図である。
【図6】 実施の形態1による軸受調芯組立装置で用いられる軸連結部の構成を説明する斜視図である。
【図7】 実施の形態1に係わり、回転軸および第2軸受を第1軸受の中心軸に対して傾けた様子を示す断面説明図である。
【図8】 実施の形態1による軸受調芯方法を説明するフローチャートである。
【図9】 実施の形態1に係わり、時間iに芯ずれ計測機構にて計測されるデータの一例を模式的に示す説明図である。
【図10】 実施の形態1に係わり第1軸受に対する回転軸の傾きについて説明する図である。
【図11】 実施の形態1に係わり、時間iに平行度計測機構にて計測されるデータの一例を模式的に示す説明図である。
【図12】 実施の形態1に係わり、第1軸受に対する回転軸の傾きを補正した第2軸受の傾き方向の動きを模式的に示す説明図である。
【図13】 実施の形態2による軸受調芯組立装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図14】 実施の形態2に係わる回転機構の外観図である。
【図15】 実施の形態3による軸受調芯組立装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図16】 実施の形態4に係わり、回転軸が偏心している場合の第2軸受の水平方向の動きを模式的に示す説明図である。
【図17】 実施の形態4に係わり、時間iに芯ずれ計測機構にて計測されるデータの一例を模式的に示す説明図である。
【図18】 実施の形態4に係わり、回転軸の偏心を補正した第2軸受の水平方向の動きを模式的に示す説明図である。
【図19】 実施の形態5による軸受調芯組立装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図20】 実施の形態5に係わり、回転軸、第1軸受および第2軸受をフレームの中心軸に対して傾けた様子を示す断面説明図である。
【図21】 実施の形態5に係わり、時間iに芯ずれ計測機構にて計測されるデータの一例を模式的に示す説明図である。
【図22】 実施の形態5に係わり、第1軸受がフレームにより回転軸に沿って直動自在に保持される場合の第2軸受6の水平方向の動きを模式的に示す説明図である。
【図23】 実施の形態5に係わり、フレームに対する第1軸受の傾きを補正した第2軸受の水平方向の動きを模式的に示す説明図である。
【図24】 実施の形態5に係わり、時間iに平行度計測機構にて計測されるデータの一例を模式的に示す説明図である。
【図25】 実施の形態5に係わり、フレームに対する第1軸受の傾きおよび第1軸受に対する回転軸の傾きを補正した第2軸受の傾き方向の動きを模式的に示す説明図である。
【図26】 実施の形態6に係わり、時間iに芯ずれ計測機構にて計測されるデータの一例を模式的に示す説明図である。
【図27】 実施の形態6に係わり、第1軸受がフレームにより回転軸に沿って直動自在に保持され、しかも回転軸が偏心している場合の第2軸受6の水平方向の動きを模式的に示す説明図である。
【図28】 実施の形態6に係わり、フレームに対する第1軸受の傾きおよび回転軸の偏心を補正した第2軸受の水平方向の動きを模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
1 円筒シェル、2 ステータ、3 ロータ、4 回転軸、5 第1軸受、6第2軸受、7 電動機部分、8 圧縮部、10 回転機構、12 ネジ穴、13フレーム、33 回転軸支持機構、34 円筒シェル保持機構、35 第2軸受クランプ機構、40 フロート部、41 フロート機構、42 XYテーブル、44 第2軸受傾斜モーメント付加機構、45 回転軸傾斜モーメント付加機構、46 駆動軸、47 モータ、48 軸連結部、49 芯ずれ計測機構、50 平行度計測機構、51 連結爪、52 芯ずれ調整機構、53 平行度調整機構、54 第2軸受保持機構、55 溶接機構、62 ボルト、63 第1軸受水平位置計測機構、64、65 第1軸受傾き計測機構。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bearing alignment method and a bearing alignment assembly apparatus that align two bearings that support a rotating shaft, and for example, a scroll compressor used in a refrigeration apparatus, an air conditioner, a vacuum pump, and the like. The rotary mechanism is used for assembling a rotating mechanism in which a rotating shaft is supported by two bearings arranged at both ends in a cylindrical shell.
[0002]
[Prior art]
In conventional bearing alignment methods and bearing alignment assembly apparatuses, bearings having outer diameters smaller than the inner diameter of the fuselage casing are respectively attached to both ends of the fuselage casing in which the stator is inserted. A method of assembling an electric motor in which a rotating shaft with a rotor inserted therein is supported at the center, wherein one bearing is inserted into one end of a fuselage casing in which a stator is inserted, and the bearing is used as a reference. With the fuselage casing fixed to the assembly position with the inner surface of the stator as a reference, the fuselage casing is welded to the bearing from a plurality of positions on the outer peripheral side of the fuselage casing, and one of the fuselage casings is inserted into one end of the fuselage casing. A first bearing assembling step for attaching the bearing, and a rotation shaft with an extra rotor inserted from the other end side of the fuselage casing to the center portion; Rotating shaft assembly process in which one end portion is inserted into one bearing, the other bearing is inserted into the other end portion of the fuselage casing, the other end portion of the rotating shaft is inserted into the bearing, and the mounting of the one bearing is finished. The fuselage casing is fixed to the assembly position with the center as a reference, and the fuselage casing is welded to the other bearing from a plurality of positions on the outer peripheral side of the fuselage casing with the other bearing fixed to the assembly position with the center as a reference. And a second bearing assembly step of mounting the other bearing in the other end portion of the body casing (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
In the conventional bearing alignment method, first, the upper bearing is conveyed to the first bearing assembly machine A while being supported horizontally by the pallet, and is assembled to the body casing. At this time, the positioning pin attached to the first bearing assembly machine A is inserted into the pin hole provided on the pallet side, so that the pallet is fixed at the assembly position of the first bearing assembly machine A. The upper bearing is fixed to the assembly position of the first bearing assembly machine A with reference to the center thereof.
Next, the fuselage casing to which the upper bearing is assembled is carried as it is to the rotary shaft assembly machine B by the pallet, and the rotary shaft is assembled by the assembly machine B.
Thereafter, the body casing in which the upper bearing and the rotating shaft are assembled is carried to the second bearing assembly machine C, and the lower bearing is assembled. At this time, the positioning pin attached to the second bearing assembly machine C is inserted into the pin hole provided on the pallet side, so that the pallet is fixed at the assembly position of the second bearing assembly machine C. As a result, the upper bearing The fuselage casing is fixed to the assembly position of the second bearing assembly machine C with reference to the center. Further, the lower bearing is provided with a reference surface, and the lower bearing is made horizontal by pressing the reference surface against the block provided in the second bearing assembly machine C.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-128396 (page 4-7, FIG. 1-7)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional bearing alignment method and bearing alignment assembly apparatus as described above, a reference hole or a reference surface in which the positional relationship and orientation relationship with the bearing hole are defined with high accuracy in the first bearing and the second bearing, respectively. The reference hole and the reference surface must be centered and positioned with high accuracy and fixed to the bearing alignment assembly device (each assembly machine A, B, C).
Therefore, there is a problem that the cost of the product increases because the number of processing steps for the reference hole and the reference surface increases. Further, coaxiality and parallelism between the reference hole and the reference surface and the bearing hole, and positioning errors when the first bearing and the second bearing are fixed to the bearing alignment assembly device (each assembly machine A, B, C). However, there is a problem that the assembly accuracy is limited.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and the first and second bearings are defined with high precision in the positional relationship and the posture relationship with the bearing holes. Provided is a bearing alignment method and a bearing alignment assembly apparatus that enable highly accurate bearing alignment assembly without providing a reference hole or a reference surface.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A bearing alignment method according to the present invention is a method of aligning a first bearing and a second bearing that support a rotating shaft, holding the first bearing so as not to move, and placing the first bearing at a predetermined position on the rotating shaft. The rotating shaft and the second bearing are tilted with a predetermined force with respect to the central axis of the first bearing while the first bearing and the second bearing are fitted. And tilting the second bearing with a predetermined force with respect to the rotating shaft. The rotary shaft and the second bearing are oscillated, and the tilt of the second bearing relative to the first bearing and the direction crossing the central axis of the first bearing are at least three in the oscillating motion. The second bearing relative to the first bearing; Based on the first step of detecting both of the moving distances at the same time and the information of the moving distances at the respective locations obtained in the first step, the center of the second bearing coincides with the center axis of the first bearing. A second step of determining the position of the two bearings as a target position of the second bearing with respect to the first bearing, the center axis direction of the portion that fits the center of the first bearing and the second bearing on the center axis of the rotary shaft The magnitude and direction of the inclination of the rotating shaft with respect to the first bearing at each location are calculated from the distance between the center and the information on the movement distance at each location obtained in the first step. Based on the result and the tilt information obtained in the first step, the attitude of the second bearing in which the central axis of the second bearing is parallel to the central axis of the first bearing is determined with respect to the first bearing. A third step to obtain the target orientation of the second bearing, and a second step Receiving the positioning to the target position and target posture determined in the second step and the third step, those with a fourth step of holding in that state, the.
[0008]
A bearing alignment method according to another invention of the present invention is a method of aligning and assembling a first bearing and a second bearing that support a rotating shaft, and the first bearing is aligned with the rotating shaft by a frame. The frame that holds the first bearing so that it can move freely is held so that it does not move, and the first bearing and the second bearing are fitted at predetermined positions on the rotating shaft. In this state, the rotary shaft, the first bearing, and the second bearing are tilted with a predetermined force with respect to the center axis of the frame to cause the rotary shaft, the first bearing, and the second bearing to swing. First detecting at the same time both the relative inclination of the first bearing relative to the frame and the relative inclination of the second bearing relative to the frame and the movement distance in the direction intersecting the central axis of the frame at at least three locations. 1 step and 1st step The position of the second bearing where the center of the second bearing coincides with the center of inclination of the central axis of the first bearing based on the obtained information on the inclination of the first bearing and the movement distance of the second bearing at each of the above-mentioned locations. As the target position of the second bearing with respect to the frame, the center of the first bearing, and the center in the direction of the central axis of the portion fitted with the second bearing on the central axis of the rotating shaft The magnitude and direction of the inclination of the rotary shaft with respect to the first bearing at each location are calculated from the distance between them and the information on the movement distance of the second bearing at each location obtained in the first step. Based on the result and the information on the inclination of the first and second bearings at each of the above-mentioned points obtained in the first step, the center axis of the second bearing is parallel to the center of inclination of the center axis of the first bearing. 2 The attitude of the bearing, the second axis with respect to the frame And a fourth step of positioning the second bearing at the target position and the target posture determined in the second step and the third step and holding the target in that state. .
[0009]
A bearing alignment assembly apparatus according to the present invention is an apparatus that aligns and assembles a first bearing and a second bearing that are respectively disposed at both ends of an inner periphery of a cylindrical shell and support a rotating shaft. Holding means for holding the bearing so as not to move to a predetermined position in the cylindrical shell, and the rotary shaft and the second bearing in a state where the first bearing and the second bearing are fitted to the predetermined position of the rotary shaft. Tilt with a predetermined force against the center axis of the first bearing Means for tilting the second bearing with a predetermined force with respect to the rotating shaft; Oscillating means for oscillating the rotary shaft and the second bearing, and the inclination of the second bearing relative to the first bearing and the direction intersecting the central axis of the first bearing at at least three locations of the oscillating motion The center of the second bearing coincides with the center axis of the first bearing based on the information on the movement distance at the respective locations measured by the measuring means that simultaneously detects both of the movement distances at The position of the second bearing is obtained as a target position of the second bearing with respect to the first bearing, and the center of the first bearing and the center in the direction of the central axis of the portion fitted with the second bearing on the central axis of the rotating shaft And the information on the movement distance at each location measured by the measuring means, the magnitude and direction of the inclination of the rotary shaft with respect to the first bearing at each location are calculated. measurement Based on the information of the inclination at each of the above points measured by the step, the attitude of the second bearing in which the central axis of the second bearing is parallel to the central axis of the first bearing is determined by the second bearing with respect to the first bearing. Calculating means for obtaining a target attitude; positioning means for positioning the second bearing at the target position and the target attitude and holding in that state; and fixing means for fixing the first bearing and the second bearing to the cylindrical shell, respectively. It is provided.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 12 are views for explaining a bearing alignment method and a bearing alignment assembly apparatus according to
[0011]
In FIG. 1, the
The bearing alignment method and the bearing alignment assembly apparatus according to the present invention are mainly applied to the process of fixing the
[0012]
Hereinafter, the structure of the bearing alignment assembly apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, a workpiece mounting table 31 on which the
[0013]
The work mounting table 31 is supported by a guide or the like so as to be movable only in the vertical direction with respect to the
The rotating
[0014]
In FIG. 3, the
[0015]
The second bearing tilt
[0016]
For example, as shown in FIG. 6, the
[0017]
The second bearing tilt
[0018]
The second bearing tilt
[0019]
The
The rotation shaft tilt
With this configuration, the
[0020]
Although the rotation shaft tilt moment is also generated by the second bearing tilt
[0021]
The
[0022]
The
The measurement results of the
[0023]
In FIG. 4, the
The second
The
[0024]
The
Thus, by fixing by welding, there is an effect that a fixed part is unnecessary and an inexpensive rotation mechanism can be provided. Further, by fixing at three or more welding points arranged at equal intervals in the circumferential direction, the relative position and posture of the
[0025]
Next, a bearing alignment method according to
First, in step ST1, the
Next, in step ST2, the
Note that when the
[0026]
Next, in step ST <b> 3, the
Further, in step ST4, the
[0027]
In step ST5, at least at three locations of swinging motion (precession motion), the higher the better, the relative degree of the
The above steps ST1 to ST5 are the first step of the bearing alignment method according to the first embodiment.
[0028]
In step ST6, as a second step and a third step of the bearing alignment method according to the first embodiment, the target position of the
That is, based on the information on the movement distance at each of the above points obtained in the first step, the position of the second bearing where the center of the second bearing coincides with the center axis of the first bearing is determined based on the first bearing. Obtained as the target position of the two bearings (second step).
Furthermore, the distance between the center of the first bearing and the center in the direction of the central axis of the portion that fits the second bearing on the central axis of the rotary shaft, and the movement at each of the locations obtained in the first step Based on the distance information, the magnitude and direction of the inclination of the rotary shaft with respect to the first bearing at each location are calculated. Based on the calculation result and the information on the tilt at each location obtained in the first step, The attitude of the second bearing in which the center axis of the second bearing is parallel to the center axis of the one bearing is obtained as a target attitude of the second bearing with respect to the first bearing (third step).
[0029]
Hereinafter, the second step and the third step will be specifically described.
FIG. 9 schematically shows an example of data measured by the
E's (i) = Ecg (i) + Eg (i) (1)
If the
The center Eo of the locus of the end point of E ′s (i) is the position of the
[0030]
FIG. 11 schematically shows an example of data measured by the
T's (i) = Tsc (i) + Tcg (i) + Tg (i) (2)
The relationship holds.
[0031]
The direction of the vector Ecg (i) indicating the horizontal movement amount of the center of the
Tcg (i) = (| Tcg (i) | / Hcg) × Ecg (i) (3)
If Tcg (i) is obtained, the sum Ts () of the vector indicating the inclination of the
Ts (i) = Tsc (i) + Tg (i) (4)
FIG. 12 shows this. That is, FIG. 12 shows the movement in the tilt direction of the
[0032]
Here, if the
The center To of the locus of the end point of Ts (i) is the attitude of the
[0033]
As described above, even when the inclination direction of the
[0034]
In this way, the
[0035]
Further, the distance Hcg between the center P1 of the
[0036]
In the above embodiment, the method of synchronizing the direction in which the
[0037]
Next, in step ST7, the
Further, in step ST8, the second
Steps ST7 and ST8 are the fourth step of the bearing alignment method according to the first embodiment.
[0038]
Finally, in step ST9, the
In the first embodiment, in order to prevent the positional deviation and posture deviation of the
[0039]
In the first embodiment, the
In the first step, when the
[0040]
As described above, according to the present embodiment, there is no need to provide the
[0041]
Furthermore, in the first embodiment, since the
[0042]
Further, the larger the number of measurement data of the relative inclination and the movement distance of the
[0043]
In FIG. 3 of the first embodiment, the example in which the
[0044]
Further, in FIG. 3 of the first embodiment, an example in which the
[0045]
In the first embodiment, the
[0046]
FIGS. 13 and 14 are views for explaining a bearing alignment method and a bearing alignment assembly apparatus according to
As shown in FIG. 14, screw holes 12 are provided on the end face of the
[0047]
In step ST <b> 1 of the first embodiment, the cylindrical
[0048]
On the other hand, in the configuration of the present embodiment, the
[0049]
In the first and second embodiments, the
[0050]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 15 is a diagram for explaining a bearing alignment assembly method and a bearing alignment assembly apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. More specifically, FIG. 15 is a longitudinal section showing a configuration of a main part of the bearing alignment assembly apparatus. FIG.
The bearing alignment assembly device according to the present embodiment corresponds to the bearing alignment assembly device according to the first embodiment, and corresponds to a first bearing horizontal position measuring mechanism 63 (a means for measuring the position of the
[0051]
The first bearing horizontal
[0052]
In step ST5 of the first embodiment, the horizontal position and posture of the
When fixing and holding the
[0053]
The first bearing horizontal
[0054]
When the
[0055]
16 to 18 are views for explaining a bearing alignment method and a bearing alignment assembly apparatus according to
In the present embodiment, the centering of the shaft P2 in the portion where the
[0056]
In the following description, differences from the first embodiment will be mainly described.
In the bearing aligning / assembling apparatus according to the present embodiment, the
[0057]
Next, the bearing alignment method according to the present embodiment will be described mainly with respect to differences from the first embodiment.
In step ST4 of the first embodiment, when the
Next, in step ST5 of the first embodiment, the rotation angle of the
[0058]
Hereinafter, the second step and the third step for obtaining the target position and the target posture of the
In the second step, based on the magnitude and direction of the eccentricity of the rotary shaft, and information on the rotation angle of the
Further, in the third step, the center P1 of the
[0059]
16 and 17, EX and EY are orthogonal coordinate systems fixed to the bearing alignment assembly device, and Eo is the center position of the first bearing 5 (the position of the bearing center of the first bearing 5). Corresponding to P1.). Eg (i) is a vector indicating the amount of horizontal movement of the center P1 of the
E's (i) = Ecg (i) + Eg (i) + Ec (i) (5)
[0060]
Here, if the rotation angle T (i) of the
Ec (i) = Rc (cos (T (i), sin (T (i))) (6)
[0061]
Also,
E's (i) -Ec (i) = Es (i) (7)
Then, the following equation holds.
Es (i) = Ecg (i) + Eg (i) (8)
Es (i) is nothing but the horizontal movement amount Es (i) of the center of the
[0062]
If the
The center Eo of the locus of the end point of Es (i) is the position of the
[0063]
Furthermore, since Eo is the end point of the vector Eg (i), Ecg (i) can be obtained from the equation (8). Using this Ecg (i), in the same manner as in the first embodiment, the posture of the
[0064]
As described above, the inclination of the
[0065]
Therefore, the first and
[0066]
FIG. 18 shows a case where the shaft center of the portion where the
[0067]
19 to 25 are views for explaining a bearing alignment method and a bearing alignment assembly apparatus according to
[0068]
In the present embodiment, the
The
[0069]
Next, the bearing alignment method according to the present embodiment will be described mainly with respect to differences from the first embodiment. FIG. 20 shows the state of the
[0070]
In this way, even if the
The ideal attitude of the
[0071]
Hereinafter, the second step and the third step for obtaining the target position and the target posture of the
In the second step, based on the information on the inclination of the
In the third step, the distance Hcc between the center of the
[0072]
FIG. 21 is a diagram illustrating the horizontal movement of the
E's (i) = Egf (i) + Ecf (i) + Ecc (i) (9)
[0073]
The direction of the vector Ecf (i) indicating the horizontal movement amount component of the center P2 of the
Ecf (i) = (Hcg ′ / | Tcf (i) |) × Tcf (i) (10)
Therefore
E's (i) -Ecf (i) = Es2 (i) (11)
Then, the following equation holds.
Es2 (i) = Egf (i) + Ecc (i) (12)
Es2 (i) does not include the horizontal movement amount component (vector Ecf (i)) of the center P5 of the
[0074]
If the
The center Eo of the locus of the end point of Es2 (i) is the position of the
[0075]
Next, the inclination posture To of the inner periphery of the
FIG. 24 shows the inclination of the
[0076]
As described above, the direction vector Tcf (i) indicating the inclination of the
The direction of the vector Ecc (i) indicating the horizontal movement amount of the center P2 of the
Tcc (i) = (| Tcc (i) | / Hcc) × Ecc (i) (14)
Since Eo obtained in the second step is the end point of the vector Egf (i), Ecc (i) is information on the moving distance measured by the
[0077]
If Tcf (i) and Tcc (i) are obtained, the sum of a vector indicating the inclination of the
Ts2 (i) = Tgf (i) + Tsc (i) (15)
FIG. 25 shows this.
Here, if the
The center To of the locus of the end point of Ts2 (i) is the posture of the
[0078]
As described above, the tilt of the
[0079]
Therefore, the
[0080]
In the fifth embodiment, the
[0081]
In the fifth embodiment, the
[0082]
In the fifth embodiment, the case where the
[0083]
In the above embodiment, the method of synchronizing the rotation angle of the
[0084]
26 to 28 are diagrams for explaining a bearing alignment method and a bearing alignment assembly apparatus according to
[0085]
In the present embodiment, as in the fifth embodiment, the
[0086]
In the following, parts different from
In addition to the bearing aligning / assembling apparatus shown in the first embodiment, the bearing aligning / assembling apparatus according to the present embodiment newly includes means for detecting the rotation angle of the
In the bearing aligning / assembling apparatus according to the present embodiment, as in the fourth embodiment, the direction in which the
Further, as in the fifth embodiment, in addition to the bearing alignment assembly device shown in the first embodiment, as a first bearing measurement means for newly measuring the attitude of the
[0087]
Next, the bearing alignment method according to the present embodiment will be described mainly regarding differences from the fifth embodiment.
In step ST4 of the fifth embodiment, the
Next, in step ST5, the rotation angle of the
[0088]
Hereinafter, the second step and the third step for obtaining the target position and the target posture of the
In the second step, the magnitude and direction of the eccentricity of the rotating shaft, the rotation angle of the
Further, in the third step, the distance Hcc between the center P1 of the
[0089]
FIG. 26 is a diagram illustrating the horizontal movement of the
[0090]
Here, if the rotation angle T (i) of the
[0091]
Similarly to the fifth embodiment, as shown in FIG. 27, a vector Ecf () indicating the horizontal movement amount component of the bearing center P5 of the
[0092]
Therefore,
E's (i) -Ecf (i) -Ec (i) = Es3 (i) (17)
Then, the following equation holds.
Es3 (i) = Egf (i) + Ecc (i) (18)
Es3 (i) does not include the horizontal movement amount component (vector Ecf (i)) of the center P5 of the
[0093]
If the
The center Eo of the locus of the end point of Es2 (i) is the position of the
[0094]
Furthermore, since Eo is the end point of the vector Egf (i), Ecc (i) can be obtained from the equation (14) shown in the fifth embodiment. Using this Ecc (i), the posture of the
[0095]
As described above, the inclination of the
[0096]
Therefore, the
[0097]
In each of the above embodiments, the case where the center axis of the
[0098]
【The invention's effect】
As described above, the bearing alignment method according to the present invention is a method of aligning the first bearing and the second bearing that support the rotating shaft, and holds the first bearing so as not to move, The rotary shaft and the second bearing are tilted with a predetermined force with respect to the central axis of the first bearing in a state where the first bearing and the second bearing are fitted at predetermined positions of the rotary shaft. And tilting the second bearing with a predetermined force with respect to the rotating shaft. The rotary shaft and the second bearing are oscillated, and the tilt of the second bearing relative to the first bearing and the direction crossing the central axis of the first bearing are at least three in the oscillating motion. The second bearing relative to the first bearing; Based on the first step of detecting both of the moving distances at the same time and the information of the moving distances at the respective locations obtained in the first step, the center of the second bearing coincides with the center axis of the first bearing. A second step of determining the position of the two bearings as a target position of the second bearing with respect to the first bearing, the center axis direction of the portion that fits the center of the first bearing and the second bearing on the center axis of the rotary shaft The magnitude and direction of the inclination of the rotating shaft with respect to the first bearing at each location are calculated from the distance between the center and the information on the movement distance at each location obtained in the first step. Based on the result and the tilt information obtained in the first step, the attitude of the second bearing in which the central axis of the second bearing is parallel to the central axis of the first bearing is determined with respect to the first bearing. A third step to obtain the target orientation of the second bearing, and a second step And the fourth step of positioning the support at the target position and the target posture determined in the second step and the third step, and maintaining the state in this state, the
[0099]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of aligning the first bearing and the second bearing for supporting the rotating shaft, wherein the first bearing is mounted on the rotating shaft by a frame. The frame that holds the first bearing so as to move linearly is held so as not to move, and the first bearing and the second bearing are fitted at predetermined positions of the rotating shaft. In the combined state, the rotary shaft, the first bearing, and the second bearing are tilted with a predetermined force with respect to the center axis of the frame, and the rotary shaft, the first bearing, and the second bearing are caused to swing and swing. Simultaneous detection of both the relative inclination of the first bearing relative to the frame and the relative inclination of the second bearing relative to the frame and the travel distance in a direction intersecting the central axis of the frame at at least three points of motion. A first step and a first step The second bearing in which the center of the second bearing coincides with the center of inclination of the central axis of the first bearing based on the information on the inclination of the first bearing and the movement distance of the second bearing at each of the above points obtained in the process. The second step of obtaining the position of the second bearing as a target position of the second bearing with respect to the frame, the center of the first bearing, and the center in the central axis direction of the portion that fits the second bearing on the central axis of the rotary shaft And the magnitude and direction of the inclination of the rotating shaft with respect to the first bearing at each location, from the information on the distance traveled by the second bearing at each location obtained in the first step, Based on the calculation result and the information on the inclination of the first and second bearings at each of the above points obtained in the first step, the central axis of the second bearing is parallel to the inclination center of the central axis of the first bearing. The attitude of the second bearing Since the third step for obtaining the target orientation of the two bearings, and the fourth step for positioning the second bearing at the target position and the target posture obtained in the second step and the third step and holding in that state are provided. The frame, the first bearing, and the second bearing need not be provided with a reference hole or a reference surface in which the positional relationship and the posture relationship with the first bearing insertion opening and the bearing hole of the frame are defined with high accuracy, Since the high-precision processed parts in the frame, the first bearing, and the second bearing need only be the opening and the bearing hole of the frame that are indispensable as product functions, there is an effect that the processing man-hours can be reduced and an inexpensive rotating mechanism can be provided. In addition, since it is not affected by the processing accuracy of the reference hole or the reference surface, it is possible to make the central axis in the ideal posture of the first bearing coincide with the central axis of the second bearing with high accuracy and reliability. There is an effect that a high rotation mechanism can be provided. Further, in the first step, even if the inclination direction of the rotary shaft does not coincide with the inclination direction of the second bearing due to friction or the like, the central axis in the ideal posture of the first bearing and the central axis of the second bearing are It is possible to match with high accuracy.
[0100]
Moreover, according to the bearing alignment assembly apparatus according to the present invention, the apparatus is an apparatus that aligns and assembles the first bearing and the second bearing that are respectively disposed at both ends of the inner periphery of the cylindrical shell and support the rotating shaft, Holding means for holding the first bearing so as not to move to a predetermined position in the cylindrical shell, and the rotary shaft and the second shaft in a state where the first bearing and the second bearing are fitted to the predetermined positions of the rotary shaft. Tilt the bearing with a predetermined force relative to the center axis of the first bearing Means, and means for inclining the second bearing with respect to the rotating shaft with a predetermined force; Oscillating means for oscillating the rotary shaft and the second bearing, and the inclination of the second bearing relative to the first bearing and the direction intersecting the central axis of the first bearing at at least three locations of the oscillating motion The center of the second bearing coincides with the center axis of the first bearing based on the information on the movement distance at the respective locations measured by the measuring means that simultaneously detects both of the movement distances at The position of the second bearing is obtained as a target position of the second bearing with respect to the first bearing, and the center of the first bearing and the center in the direction of the central axis of the portion fitted with the second bearing on the central axis of the rotating shaft And the information on the movement distance at each location measured by the measuring means, the magnitude and direction of the inclination of the rotary shaft with respect to the first bearing at each location are calculated. measurement Based on the information of the inclination at each of the above points measured by the step, the attitude of the second bearing in which the central axis of the second bearing is parallel to the central axis of the first bearing is determined by the second bearing with respect to the first bearing. Calculating means for obtaining a target attitude; positioning means for positioning the second bearing at the target position and the target attitude and holding in that state; and fixing means for fixing the first bearing and the second bearing to the cylindrical shell, respectively. Since it is provided, it is not necessary to provide a reference hole or a reference surface in which the positional relationship and the posture relationship with the bearing hole are defined with high accuracy in the first bearing and the second bearing, respectively. Since the precision machined portion only needs a bearing hole that is indispensable as a product function, there is an effect that the number of machining steps can be reduced and an inexpensive rotation mechanism can be provided. Further, since it is not affected by the processing accuracy of the reference hole or the reference surface, the central axis of the first bearing and the central axis of the second bearing can be made to coincide with each other with high accuracy, and a rotation mechanism with high reliability can be obtained. There is an effect that it can be provided. Further, even when the inclination direction of the rotary shaft and the inclination direction of the second bearing do not match due to friction or the like, the central axis in the ideal posture of the first bearing and the central axis of the second bearing are made to coincide with each other with high accuracy. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a rotation mechanism assembled by a bearing alignment assembly method and a bearing alignment assembly device according to
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of the bearing alignment assembly device according to the first embodiment.
3 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of the bearing alignment assembly device according to
4 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of the bearing alignment assembly device according to
5 is an enlarged longitudinal sectional view showing a rotary shaft support mechanism used in the bearing alignment assembly device according to
FIG. 6 is a perspective view for explaining a configuration of a shaft coupling portion used in the bearing alignment assembly device according to
FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view illustrating a state in which the rotation shaft and the second bearing are inclined with respect to the central axis of the first bearing according to the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a bearing alignment method according to the first embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically illustrating an example of data measured by the misalignment measuring mechanism at time i according to the first embodiment.
FIG. 10 is a diagram for explaining the inclination of the rotating shaft with respect to the first bearing according to the first embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing an example of data measured by the parallelism measuring mechanism at time i according to the first embodiment.
FIG. 12 is an explanatory diagram schematically showing the movement of the second bearing in the tilt direction, corrected for the tilt of the rotation shaft with respect to the first bearing, according to the first embodiment.
13 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of a bearing alignment assembly device according to
14 is an external view of a rotation mechanism according to
15 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of a bearing alignment assembly device according to Embodiment 3. FIG.
FIG. 16 is an explanatory diagram schematically showing horizontal movement of the second bearing in the case where the rotation shaft is eccentric in relation to the fourth embodiment.
FIG. 17 is an explanatory diagram schematically illustrating an example of data measured by the misalignment measuring mechanism at time i according to the fourth embodiment.
FIG. 18 is an explanatory diagram schematically showing horizontal movement of a second bearing according to the fourth embodiment, in which the eccentricity of the rotation shaft is corrected.
FIG. 19 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of a bearing alignment assembly device according to a fifth embodiment.
FIG. 20 is an explanatory cross-sectional view illustrating a state in which the rotary shaft, the first bearing, and the second bearing are inclined with respect to the center axis of the frame according to the fifth embodiment.
FIG. 21 is an explanatory diagram schematically showing an example of data measured by the misalignment measuring mechanism at time i according to the fifth embodiment.
FIG. 22 is an explanatory diagram schematically showing horizontal movement of the
FIG. 23 is an explanatory diagram schematically showing horizontal movement of the second bearing, corrected for inclination of the first bearing with respect to the frame, according to the fifth embodiment.
FIG. 24 is an explanatory diagram schematically showing an example of data measured by the parallelism measuring mechanism at time i according to the fifth embodiment.
FIG. 25 is an explanatory diagram schematically showing the movement of the second bearing in the tilt direction in which the tilt of the first bearing with respect to the frame and the tilt of the rotating shaft with respect to the first bearing are corrected according to the fifth embodiment.
FIG. 26 is an explanatory diagram schematically showing an example of data related to the sixth embodiment and measured by the misalignment measuring mechanism at time i.
FIG. 27 schematically relates to the horizontal movement of the
FIG. 28 is an explanatory diagram schematically showing horizontal movement of the second bearing according to the sixth embodiment, in which the inclination of the first bearing with respect to the frame and the eccentricity of the rotating shaft are corrected.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
第1軸受を、動かないように保持し、上記回転軸の所定位置に第1軸受および第2軸受を嵌合させた状態で上記回転軸を第1軸受の中心軸に対して所定の力で傾けるとともに、上記第2の軸受を上記回転軸に対して所定の力で傾けて上記回転軸および第2軸受を揺動運動させ、揺動運動の少なくとも三箇所において、第1軸受に対する第2軸受の相対的な、傾きおよび上記第1軸受の中心軸に交差する方向での上記第1軸受に対する上記第2軸受の相対的な、移動距離の両方を同時に検出する第1工程と、
第1工程で得られた上記各個所における移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、第1軸受に対する第2軸受の目標位置として求める第2工程と、
第1軸受の中心と、回転軸の中心軸上の第2軸受と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離と、第1工程で得られた上記各個所における移動距離の情報とから、上記各個所における第1軸受に対する上記回転軸の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と第1工程で得られた上記各個所における傾きの情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心軸が平行となる第2軸受の姿勢を、第1軸受に対する第2軸受の目標姿勢として求める第3工程と、
第2軸受を第2工程および第3工程で求められた目標位置および目標姿勢に位置決めし、その状態で保持する第4工程と
を備えたことを特徴とする軸受調芯方法。A method of aligning a first bearing and a second bearing that support a rotating shaft,
The first bearing is held so as not to move, and the rotary shaft is applied to the central axis of the first bearing with a predetermined force in a state where the first bearing and the second bearing are fitted at predetermined positions of the rotary shaft. tilt Rutotomoni, the second bearing is inclined at a predetermined force with respect to the rotating shaft to oscillating motion of the rotary shaft and the second bearing, at least three positions of the oscillating motion, first with respect to the first bearing 2 A first step of simultaneously detecting both a relative inclination of the bearing and a relative movement distance of the second bearing relative to the first bearing in a direction intersecting the central axis of the first bearing ;
Based on the movement distance information obtained at the first step, the position of the second bearing where the center of the second bearing coincides with the center axis of the first bearing is defined as the second bearing with respect to the first bearing. A second step to obtain as a target position of
The distance between the center of the first bearing and the center in the direction of the central axis of the portion that fits the second bearing on the central axis of the rotating shaft, and the movement distance at each of the locations obtained in the first step From the information, the magnitude and direction of the inclination of the rotary shaft with respect to the first bearing at each location are calculated, and based on the calculation result and the information on the inclination at each location obtained in the first step, the first bearing A third step of obtaining a posture of the second bearing in which the central axis of the second bearing is parallel to the central axis of the second bearing as a target posture of the second bearing with respect to the first bearing;
A bearing alignment method comprising: a fourth step of positioning the second bearing at the target position and target posture determined in the second step and the third step and holding the second bearing in that state.
第1工程において、回転軸を第1軸受の中心軸に対して傾けるとともに、上記第2の軸受を上記回転軸に対して傾けて上記回転軸および第2軸受を揺動運動させる際、上記回転軸を回転させ、且つ上記回転軸および第2軸受を傾ける方向と上記回転軸の回転角度とを同期させて上記回転軸および第2軸受を歳差運動させ、歳差運動の少なくとも三箇所において、上記回転軸の回転角度、並びに第1軸受に対する第2軸受の相対的な、傾きおよび上記第1軸受の中心軸に交差する方向での上記第1軸受に対する上記第2軸受の相対的な、移動距離の3つを同時に検出し、第2工程において、上記回転軸の偏心の大きさと方向、並びに第1工程で得られた上記各個所における回転軸の回転角度および移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、第1軸受に対する第2軸受の目標位置として求める
ことを特徴とする請求項1記載の軸受調芯方法。When the center of the portion where the second bearing is fitted is eccentric with respect to the central axis of the portion where the first bearing is fitted on the rotating shaft, and its size and direction are known in advance,
In the first step, Rutotomoni inclined rotation axis with respect to the central axis of the first bearing, the second bearing is inclined with respect to the rotation axis when the swinging motion the rotating shaft and the second bearing, the Rotating the rotating shaft and precessing the rotating shaft and the second bearing by synchronizing the rotation angle of the rotating shaft and the rotation angle of the rotating shaft with the rotation angle of the rotating shaft and the second bearing. A rotation angle of the rotary shaft, and a relative inclination of the second bearing with respect to the first bearing, and a relative inclination of the second bearing with respect to the first bearing in a direction intersecting the central axis of the first bearing; Three of the movement distances are detected at the same time, and in the second step, based on the magnitude and direction of the eccentricity of the rotation shaft, and information on the rotation angle and movement distance of the rotation shaft at each location obtained in the first step. The central shaft of the first bearing Second position of the bearing, the bearing alignment method according to claim 1, wherein the determination as the target position of the second bearing to the first bearing center of the second bearing match against.
上記第1軸受を直動自在に保持したフレームを、動かないように保持し、上記回転軸の所定位置に第1軸受および第2軸受を嵌合させた状態で上記回転軸、第1軸受および第2軸受を上記フレームの中心軸に対して所定の力で傾けて上記回転軸、第1軸受および第2軸受を揺動運動させ、揺動運動の少なくとも三箇所において上記フレームに対する第1軸受の相対的な傾き、並びに上記フレームに対する第2軸受の相対的な、傾きおよび上記フレームの中心軸に交差する方向での移動距離の両方を同時に検出する第1工程と、
第1工程で得られた上記各個所における第1軸受の傾きおよび第2軸受の移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸の傾き中心に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、上記フレームに対する第2軸受の目標位置として求める第2工程と、
第1の軸受の中心と、回転軸の中心軸上の第2軸受と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離と、第1工程で得られた上記各個所における第2軸受の移動距離の情報とから、上記各個所における第1軸受に対する上記回転軸の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と第1工程で得られた上記各個所における第1および第2軸受の傾きの情報に基づいて、第1軸受の中心軸の傾き中心に対して第2軸受の中心軸が平行となる第2軸受の姿勢を、上記フレームに対する第2軸受の目標姿勢として求める第3工程と、
第2軸受を第2工程および第3工程で求められた目標位置および目標姿勢に位置決めし、その状態で保持する第4工程と
を備えたことを特徴とする軸受調芯方法。A method of aligning and assembling a first bearing and a second bearing that support a rotating shaft, wherein the first bearing is held by a frame so as to be movable along the rotating shaft.
A frame that holds the first bearing so as to be linearly movable is held so as not to move, and the rotary shaft, the first bearing, and the first bearing and the second bearing are fitted in a predetermined position of the rotary shaft. The second bearing is tilted with a predetermined force with respect to the central axis of the frame to cause the rotary shaft, the first bearing, and the second bearing to swing, and the first bearing with respect to the frame at least at three positions of the swinging motion. A first step of simultaneously detecting both a relative inclination and a relative inclination of the second bearing with respect to the frame and a moving distance in a direction intersecting a central axis of the frame;
Based on the information on the inclination of the first bearing and the movement distance of the second bearing obtained in the first step, the center of the second bearing coincides with the center of inclination of the central axis of the first bearing. A second step of determining a position of the two bearings as a target position of the second bearing with respect to the frame;
The distance between the center of the first bearing and the center in the direction of the central axis of the portion fitted with the second bearing on the central axis of the rotary shaft, and the second at each of the above-mentioned points obtained in the first step From the information on the moving distance of the bearing, the magnitude and direction of the inclination of the rotary shaft with respect to the first bearing at each location are calculated, and the calculation result and the first and second at each location obtained in the first step are calculated. Based on the information on the inclination of the bearing, the second bearing attitude in which the central axis of the second bearing is parallel to the inclination center of the central axis of the first bearing is obtained as a target attitude of the second bearing with respect to the frame. 3 steps,
A bearing alignment method comprising: a fourth step of positioning the second bearing at the target position and target posture determined in the second step and the third step and holding the second bearing in that state.
第1工程において、回転軸、第1軸受および第2軸受をフレームの中心軸に対して所定の力で傾けて上記回転軸、第1軸受および第2軸受を揺動運動させる際、上記回転軸を回転させ、且つ上記回転軸、第1軸受および第2軸受を傾ける方向と上記回転軸の回転角度とを同期させて上記回転軸、第1軸受および第2軸受を歳差運動させ、歳差運動の少なくとも三箇所において、上記回転軸の回転角度、上記フレームに対する第1軸受の相対的な傾き、並びに上記フレームに対する第2軸受の相対的な、傾きおよび上記フレームの中心軸に交差する方向での移動距離の4つを同時に検出し、
第2工程において、上記回転軸の偏心の大きさと方向、並びに第1工程で得られた上記各個所における回転軸の回転角度、第1軸受の傾きおよび第2軸受の移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸の傾き中心に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、上記フレームに対する第2軸受の目標位置として求める
ことを特徴とする請求項4記載の軸受調芯方法。When the center of the portion where the second bearing is fitted is eccentric with respect to the central axis of the portion where the first bearing is fitted on the rotating shaft, and its size and direction are known in advance,
In the first step, the rotary shaft, the first bearing, and the second bearing are tilted with a predetermined force with respect to the center axis of the frame to cause the rotary shaft, the first bearing, and the second bearing to swing. And rotating the rotary shaft, the first bearing, and the second bearing in synchronism with the direction in which the rotary shaft, the first bearing, and the second bearing are tilted and the rotational angle of the rotary shaft, and precessing the rotary shaft, the first bearing, and the second bearing. In at least three places of movement, the rotation angle of the rotary shaft, the relative inclination of the first bearing with respect to the frame, and the relative inclination of the second bearing with respect to the frame and the direction intersecting the central axis of the frame 4 of the movement distance of
In the second step, based on the information on the magnitude and direction of the eccentricity of the rotary shaft, the rotation angle of the rotary shaft, the inclination of the first bearing, and the movement distance of the second bearing obtained in the first step. 5. The bearing according to claim 4, wherein a position of the second bearing whose center of the second bearing coincides with a center of inclination of the center axis of the first bearing is obtained as a target position of the second bearing with respect to the frame. Alignment method.
第1軸受を、上記円筒シェル内の所定位置に動かないように保持する保持手段と、
上記回転軸の所定位置に第1軸受および第2軸受を嵌合させた状態で上記回転軸を第1軸受の中心軸に対して所定の力で傾ける手段と、上記第2軸受を上記回転軸に対して所定の力で傾ける手段と、上記回転軸および第2軸受を揺動運動させる揺動手段と、
揺動運動の少なくとも三箇所において第1軸受に対する第2軸受の相対的な、傾きおよび上記第1軸受の中心軸に交差する方向での移動距離の両方を同時に検出する計測手段と、
上記計測手段によって計測された上記各個所における移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、第1軸受に対する第2軸受の目標位置として求め、第1軸受の中心と、回転軸の中心軸上の第2軸受と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離と、上記計測手段によって計測された上記各個所における移動距離の情報とから、上記各個所における第1軸受に対する上記回転軸の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と上記計測手段によって計測された上記各個所における傾きの情報に基づいて、第1軸受の中心軸に対して第2軸受の中心軸が平行となる第2軸受の姿勢を、第1軸受に対する第2軸受の目標姿勢として求める計算手段と、
第2軸受を上記目標位置および目標姿勢に位置決めしその状態で保持する位置決め手段と、
第1軸受および第2軸受をそれぞれ上記円筒シェルに固定する固定手段と
を備えたことを特徴とする軸受調芯組立装置。An apparatus for aligning and assembling a first bearing and a second bearing that are respectively arranged at both ends of the inner periphery of the cylindrical shell and support the rotating shaft,
Holding means for holding the first bearing so as not to move to a predetermined position in the cylindrical shell;
Means that inclined with a predetermined force to the rotation shaft with respect to the center axis of the first bearing in a state where the fitting the first bearing and the second bearing in a predetermined position of the rotating shaft, the rotating the second bearing Means for tilting the shaft with a predetermined force, rocking means for rocking the rotating shaft and the second bearing,
Measuring means for simultaneously detecting both the relative inclination of the second bearing with respect to the first bearing and the movement distance in the direction intersecting the central axis of the first bearing in at least three places of the swinging motion;
Based on the information of the movement distance at each of the locations measured by the measuring means, the position of the second bearing where the center of the second bearing coincides with the center axis of the first bearing is determined as the second bearing with respect to the first bearing. As a target position, and the distance between the center of the first bearing and the center in the direction of the central axis of the portion fitted with the second bearing on the central axis of the rotating shaft, and the above-described measurement by the measuring means The magnitude and direction of the inclination of the rotating shaft with respect to the first bearing at each location is calculated from the information on the movement distance at each location, and the calculation result and the information on the inclination at each location measured by the measuring means are calculated. A calculation means for determining a posture of the second bearing in which the central axis of the second bearing is parallel to the central axis of the first bearing as a target posture of the second bearing with respect to the first bearing;
Positioning means for positioning the second bearing at the target position and target posture and holding the second bearing;
A bearing alignment assembly apparatus comprising fixing means for fixing the first bearing and the second bearing to the cylindrical shell, respectively.
第1軸受保持手段の代わりに上記フレームを保持するフレーム保持手段を備え、
揺動手段は、上記第1軸受を直動自在に保持したフレームを、動かないように保持し、上記回転軸の所定位置に第1軸受および第2軸受を嵌合させた状態で上記回転軸、第1軸受および第2軸受を上記フレームの中心軸に対して所定の力で傾けて上記回転軸、第1軸受および第2軸受を揺動運動させる手段であり、
計測手段は、揺動運動の少なくとも三箇所において上記フレームに対する第1軸受の相対的な傾き、並びに上記フレームに対する第2軸受の相対的な、傾きおよび上記フレームの中心軸に交差する方向での移動距離の3つを同時に検出するものであり、
計算手段は、上記計測手段によって計測された上記各個所における第1軸受の傾きおよび第2軸受の移動距離の情報に基づいて、第1軸受の中心軸の傾き中心に対して第2軸受の中心が一致する第2軸受の位置を、上記フレームに対する第2軸受の目標位置として求め、第1軸受の中心と、回転軸の中心軸上の第2軸受と嵌合する部分の上記中心軸方向における中心との間の距離と、上記計測手段によって計測された上記各個所における第2軸受の移動距離の情報とから、上記各個所における第1軸受に対する上記回転軸の傾きの大きさと方向を計算し、この計算結果と上記計測手段によって計測された上記各個所における第1および第2軸受の傾きの情報に基づいて、第1軸受の中心軸の傾き中心に対して第2軸受の中心軸が平行となる第2軸受の姿勢を、第1軸受に対する第2軸受の目標姿勢として求めるものである
ことを特徴とする請求項7記載の軸受調芯組立装置。When the first bearing is held by the frame fixed to the other end of the cylindrical shell so as to be able to move linearly along the rotation axis,
A frame holding means for holding the frame instead of the first bearing holding means;
The oscillating means holds the frame that holds the first bearing so that it can move linearly, so that the frame does not move, and the rotary shaft in a state where the first bearing and the second bearing are fitted at predetermined positions of the rotary shaft. And means for tilting the first bearing and the second bearing with a predetermined force with respect to the central axis of the frame to swing the rotary shaft, the first bearing and the second bearing,
The measuring means includes a relative inclination of the first bearing with respect to the frame and a relative inclination of the second bearing with respect to the frame and movement in a direction intersecting the central axis of the frame at least at three positions of the swinging motion. It detects three distances simultaneously,
The calculating means is based on the information on the inclination of the first bearing and the movement distance of the second bearing at the respective locations measured by the measuring means, and the center of the second bearing with respect to the center of inclination of the central axis of the first bearing. Is determined as a target position of the second bearing with respect to the frame, and the center of the first bearing and the portion that fits the second bearing on the central axis of the rotary shaft in the direction of the central axis The magnitude and direction of the inclination of the rotating shaft with respect to the first bearing at each location are calculated from the distance to the center and the information on the movement distance of the second bearing at each location measured by the measuring means. The center axis of the second bearing is parallel to the center of inclination of the center axis of the first bearing on the basis of the calculation result and the information on the inclinations of the first and second bearings at the respective points measured by the measuring means. First The attitude of the bearing, the bearing alignment assembly apparatus according to claim 7, characterized in that for obtaining a target posture of the second bearing to the first bearing.
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