JPH07120334A - 回転支持部分のスラスト荷重測定装置 - Google Patents

回転支持部分のスラスト荷重測定装置

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JPH07120334A
JPH07120334A JP5263670A JP26367093A JPH07120334A JP H07120334 A JPH07120334 A JP H07120334A JP 5263670 A JP5263670 A JP 5263670A JP 26367093 A JP26367093 A JP 26367093A JP H07120334 A JPH07120334 A JP H07120334A
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JP
Japan
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outer ring
thrust load
ring
inner ring
raceway
Prior art date
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Pending
Application number
JP5263670A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Morita
耕一 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
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Publication of JPH07120334A publication Critical patent/JPH07120334A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/522Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to load on the bearing, e.g. bearings with load sensors or means to protect the bearing against overload
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内輪1を外嵌した回転軸に加わる荷重を測定
する測定装置の組立を容易にし、製作費の低廉化を図
る。 【構成】 外輪3はハウジング11の内側に、軸方向に
亙る変位自在に支持する。外輪3の端面とハウジング1
1の段部13との間に荷重センサ14を挟持する。この
荷重センサ14を、回転軸に加わるスラスト荷重により
押圧する。この荷重センサ14の出力によって、上記ス
ラスト荷重を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明に係る回転支持部分のス
ラスト荷重測定装置は、例えば工作機械の使用時に主軸
に加わるスラスト荷重を測定する為、この主軸の回転支
持部分に組み込んだ状態で使用する。
【0002】
【従来の技術】各種工作機械には高速で回転する主軸が
組み込まれている。工作機械の使用時には、この主軸の
先端部に固定した工具によって、被加工物に切削等の加
工を施す。この際、上記主軸にはスラスト荷重が加わる
場合が多い。この荷重が過大になると、上記工具を傷め
るだけでなく、主軸を支持する転がり軸受の寿命を著し
く縮める原因となる。従って、工具並びに工作機械の耐
久性を確保する為には、上記主軸に加わるスラスト荷重
を測定し、このスラスト荷重が所定値を越える様な場合
には、上記工具或は被加工物の送り速度を遅くすると言
った考慮が必要になる。
【0003】この様な目的で回転支持部に加わるスラス
ト荷重を測定する為の転がり軸受として従来から、例え
ば実開平2−124321〜3号公報に記載されたもの
が知られている。図5〜7は、この内の実開平2−12
4321号公報に記載されたセンサ付転がり軸受を示し
ている。
【0004】内輪1の外周面に形成した内輪軌道2と、
外輪3の内周面に形成した外輪軌道4との間には複数の
転動体5、5を転動自在に設けて、上記内輪1と外輪3
との相対回転を自在としている。使用時には上記外輪3
を、軸受固定部材である図示しないハウジングに内嵌固
定すると共に、上記内輪1に、回転部材である回転軸6
の中間部を内嵌固定する。この結果、上記ハウジングの
内側に回転軸6が、回転自在に支持される。
【0005】上記外輪3の端部外周面には、この外輪3
の一部を平削する事により、平坦面7を形成している。
そして、この平坦面7に、歪みゲージ8を添着してい
る。9はこの歪みゲージ8の検出信号を取り出す為の引
出線、10はこの引出線9と図示しない導線とを接続す
る為のコンセントである。
【0006】上記回転軸6にスラスト荷重が加わると、
このスラスト荷重は転動体5、5を介して外輪3に伝達
される。この結果この外輪3が、上記スラスト荷重の大
きさに応じて歪み、この歪みの大きさが、上記歪みゲー
ジ8によって検出される。そこで、この歪みゲージ8の
検出信号により、上記回転軸6に加わるスラスト荷重を
知る事ができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
構成される従来構造によって、回転支持部分に加わるス
ラスト荷重を知る場合、次のの様な、解決すべき問
題がある。
【0008】外輪3の端部外周面に平坦面7を形成す
る作業は面倒で、センサ付転がり軸受の製作費を高くす
る原因となる。
【0009】歪みゲージ8を上記平坦面7に確実に添
着する作業が面倒で、やはりセンサ付転がり軸受の製作
費を高くする原因となる。 即ち、上記歪みゲージ8を平坦面7に添着するのは、接
着剤により行なうのが一般的である。一方、上記平坦面
7の加工時には、加工部分にクーラントと呼ばれる切削
油を注ぐ為、加工直後の平坦面7にはこの切削油が付着
している。しかも、外輪3を含め、転がり軸受の構成部
材の表面には、防錆の為に油を付着したままにしておく
必要がある。この為、上記歪みゲージを平坦面7に接着
するには、この平坦面7部分の油を除去しなければなら
ず、平坦面7の防錆を図る為には、接着後に再び平坦面
7に油を塗布する必要がある。従って、接着が確実に行
なわれたか否かを確認する為の検査行程を含め、歪みゲ
ージ8を平坦面7に添着する為の作業が面倒になる。
【0010】本発明の回転支持部分のスラスト荷重測定
装置は、上述の様な事情に鑑みて発明したものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の回転支持部分の
スラスト荷重測定装置は、外周面に内輪軌道を有する内
輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、上記内輪軌道
と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体
と、上記内輪と外輪との内の一方の軌道輪である静止軌
道輪を、回転不能に支持する軸受固定部材と、上記内輪
と外輪との他方の軌道輪である回転軌道輪に嵌合した状
態で回転する回転部材とから成る回転支持部分に組み込
まれ、この回転部材に加わるスラスト荷重を測定するも
のである。
【0012】この様な本発明の回転支持部分のスラスト
荷重測定装置の場合、上記軸受固定部材の周面には、上
記静止軌道輪の端面と対向する段部が設けられており、
この段部と上記静止軌道輪の端面との間には荷重センサ
が挟持されており、上記静止軌道輪は上記回転支持部分
の周面に、スラスト方向の変位自在に緩く嵌合してい
る。
【0013】
【作用】上述の様に構成される本発明の回転支持部分の
スラスト荷重測定装置は、次の様に作用して、回転部材
に加わるスラスト荷重を測定する。即ち、回転部材に加
わるスラスト荷重は回転軌道輪に伝わり、更に、転動体
を介して静止軌道輪に伝わる。この結果荷重センサが、
静止軌道輪の端面と軸受固定部材の段部との間で、上記
スラスト荷重に基づいて挟持される。従って、上記荷重
センサの検出信号により、上記スラスト荷重を知る事が
できる。
【0014】
【実施例】図1〜2は本発明の第一実施例を示してい
る。外周面に深溝型の内輪軌道2を有する内輪1と、内
周面に深溝型の外輪軌道4を有する外輪3と、上記内輪
軌道2と外輪軌道4との間に転動自在に設けられた複数
の転動体5(玉)とにより、深溝型の玉軸受を構成して
いる。静止軌道輪である外輪3は、軸受固定部材である
ハウジング11の内側に、軸方向(図1の左右方向)に
亙る変位自在に、緩く嵌合支持している。但し、上記外
輪3の外周面とハウジング11の内周面との間には、キ
ー係合部を設ける等により、この外輪3が回転する事を
防止している。又、上記内輪1には、回転部材である、
図示しない主軸を嵌合固定して、この主軸と内輪1とを
一体的に結合している。
【0015】上記ハウジング11の内周面端部には鍔部
12を形成し、この鍔部12の内側面(図1の左側面)
を段部13としている。そして、この段部13と上記外
輪3との間に、荷重センサ14を挟持している。図1〜
2に示した第一実施例の場合には、この荷重センサ14
として、パーマロイや軟鉄などの強磁性体窓付きで円筒
状のコア15に磁化用のコイル16を巻回したものを使
用している。この荷重センサ14にスラスト荷重を加え
ると、上記コア15の円筒部にひずみを生じ、磁束密度
が変化する。この様な荷重センサ14は、コア15を、
上記段部13と外輪3の端面との間で挟持している。
【0016】上記コア15は上記外輪3の端面部分に、
抑え環17によって支持している。金属板により、断面
L字形で全体が円環状に形成された、この抑え環17
は、円筒部18の一端(図1の右端)に抑え板部19
を、他端(図1の左端)に係止部20を、それぞれ形成
している。上記コア部15は、上記円筒部18の内側に
保持されて、上記抑え板部19と上記外輪3の端面との
間に挟持される。この状態で、上記係止部20は、上記
外輪の端部外周面に形成された係止溝21に係合して、
上記抑え環17と外輪3との分離防止を図っている。
【0017】尚、上記円筒部18の外径は、外輪3の外
径よりも少し小さくし、上記係止部20は上記係止溝2
1の内側に、軸方向に亙る変位自在に、緩く係合してい
る。これは、上記抑え環17の存在が、上記荷重センサ
14によるスラスト荷重の測定値に影響を及ぼさない様
にする為である。
【0018】スラスト荷重を測定する場合には、上記コ
イル16に交流電流を流しておく。スラスト荷重に基づ
いて上記コア15が歪むと、上記コイル16に流れる交
流電流に基づく磁束密度が変化する。そこで、交流ブリ
ッジにより、上記スラスト荷重に基づくコイル16のイ
ンピーダンス変化を測定すれば、上記スラスト荷重の大
きさを測定できる。
【0019】即ち、本発明の回転支持部分のスラスト荷
重測定装置を組み込んだ工作機械等の運転時に、回転軸
に加わるスラスト荷重は、内輪1から転動体5を介して
外輪3に伝わる。この結果、荷重センサを構成するコア
15が、外輪3の端面とハウジング11の段部13との
間で、上記スラスト荷重に基づいて挟持される。この結
果、上記コイル16のインピーダンスが変化するので、
このインピーダンスを測定する事により、上記スラスト
荷重を知る事ができる。
【0020】次に、図3は本発明の第二実施例を示して
いる。本実施例の場合には、互いに間隔をあけて配置さ
れた1対の銅箔22、22の間隔dの変動に基づき、ス
ラスト荷重の測定を自在としている。即ち、外輪3の端
面に形成した凹部23に円環状の絶縁材24を埋設し、
この絶縁材24の表面に一方の銅箔22を、全周に亙り
連続して、或は間欠的に添着している。一方、金属等、
十分な剛性と弾性とを有する材料により造られた保持環
25の片面で、上記外輪3の端面と対向する部分に固定
された絶縁材24の表面には他方の銅箔22を添着して
いる。そして、これら両銅箔22、22に、リード線2
6、26の端部を接続している。
【0021】又、上記保持環25の片面外周部分には、
薄肉の突壁27を、全周に亙って形成し、この突壁27
の先端縁を、上記外輪3の端面に突き当てている。この
様に突壁27の先端縁を上記外輪3の端面に突き当てた
状態で、上記両銅箔22、22同士が、間隔dなる隙間
を介して対向する。
【0022】上記外輪3にスラスト荷重が加わると、上
記突壁27が弾性的に圧縮されて、上記1対の銅箔2
2、22間の間隔dが変化する。この変化に伴って、こ
れら銅箔22、22間の静電容量が変化するので、上記
リード線26、26によってこの静電容量を測定すれ
ば、上記スラスト荷重を求める事ができる。その他の構
成及び作用は、前述した第一実施例と同様である為、同
等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略す
る。
【0023】次に、図4は本発明の第三実施例を示して
いる。本実施例の場合には、外輪3の端面と段部13と
の間に設けた保持環25aに保持された複数の圧電素子
28を、円周方向に亙って等間隔に保持している。そし
て、外輪3に加わるスラスト荷重を、この圧電素子28
によって支える様にしている。従って、この圧電素子2
8の出力電圧を測定すれば、上記スラスト荷重を求める
事ができる。
【0024】
【発明の効果】本発明の回転支持部分のスラスト荷重測
定装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、組
立作業が容易で、製作費の低廉化を図れる。又、荷重セ
ンサ部分と転がり軸受部分とを容易に分解組み立てでき
るので、一方のみが破損した場合に、破損した部分のみ
を交換して、破損していない部分の再利用が可能にな
る。この為、修繕費の低廉化も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例を示す部分断面図。
【図2】第一実施例に使用する荷重センサの斜視図。
【図3】本発明の第二実施例を示す部分断面図。
【図4】同第三実施例を示す部分断面図。
【図5】従来構造の1例を示す断面図。
【図6】同じく端面図。
【図7】同じく部分平面図。
【符号の説明】
1 内輪 2 内輪軌道 3 外輪 4 外輪軌道 5 転動体 6 回転軸 7 平坦面 8 歪みゲージ 9 引出線 10 コンセント 11 ハウジング 12 鍔部 13 段部 14 荷重センサ 15 コア 16 コイル 17 抑え環 18 円筒部 19 抑え板部 20 係止部 21 係止溝 22 銅箔 23 凹部 24 絶縁体 25、25a 保持環 26 リード線 27 突壁 28 圧電素子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周
    面に外輪軌道を有する外輪と、上記内輪軌道と外輪軌道
    との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、上記内
    輪と外輪との内の一方の軌道輪である静止軌道輪を、回
    転不能に支持する軸受固定部材と、上記内輪と外輪との
    他方の軌道輪である回転軌道輪に嵌合した状態で回転す
    る回転部材とから成る回転支持部分に組み込まれ、この
    回転部材に加わるスラスト荷重を測定する回転支持部分
    のスラスト荷重測定装置であって、上記軸受固定部材の
    周面には、上記静止軌道輪の端面と対向する段部が設け
    られており、この段部と上記静止軌道輪の端面との間に
    は荷重センサが挟持されており、上記静止軌道輪は上記
    回転支持部分の周面に、スラスト方向の変位自在に緩く
    嵌合している回転支持部分のスラスト荷重測定装置。
JP5263670A 1993-10-21 1993-10-21 回転支持部分のスラスト荷重測定装置 Pending JPH07120334A (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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