JP2000155073A - ラジアル転がり軸受用回転精度及び動トルク測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラジアル転がり軸受１の回転非同期振れと動
トルクとを、互いに関連づけて、しかも正確に測定自在
とする。 【解決手段】 スピンドル軸１０により、ラジアル転が
り軸受１の一方の軌道輪を回転駆動する。他方の軌道輪
を保持したホルダ２３ａに、静圧気体軸受２９ａによ
り、ラジアル方向及び回転方向に亙る変位を自在としつ
つ、アキシアル荷重を付与自在とする。そして、上記ホ
ルダ２３ａのラジアル方向に亙る変位を変位センサ３３
により測定自在とする。又、このホルダ２３ａに加わる
トルクを、ワイヤ４１を介して、トルクセンサ４０によ
り測定自在とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係るラジアル転が
り軸受用回転精度及び動トルク測定装置は、より高性能
の回転支持部を実現すべく、各種回転支持部に組み込む
ラジアル転がり軸受の回転精度及び動トルクを測定する
為に利用する。

【０００２】

【従来の技術】玉軸受、ころ軸受、テーパころ軸受等の
ラジアル転がり軸受には、玉、ころ、テーパころ等の転
動体の形状誤差、寸法差や、内外輪各軌道面の形状誤差
等に起因して、回転非同期振れ（Non Repeatable Run-o
ut＝ＮＲＲＯ）と呼ばれる、１回転毎に繰り返されない
ラジアル方向の微小変位が発生する事が知られている。
ハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）等の高精度機器
の回転支持部に組み込まれるラジアル転がり軸受の場合
には、この様な微小変位が性能に大きな影響を及ぼす。
従って、ラジアル転がり軸受の回転精度を測定し、上記
回転非同期振れが存在した場合に、これをなくすべく対
応する事が、各種機器の性能向上を図る上で重要であ
る。

【０００３】この様な目的でラジアル転がり軸受の回転
精度を測定する装置として従来から、特開平９−１７８
６１３号公報に記載されたものが知られている。図６〜
８は、この公報に記載された従来装置を示している。被
測定物であるラジアル転がり軸受１（深溝型玉軸受）
は、内輪２と外輪３との間に複数の転動体４、４（玉）
を設けて成る。図６〜８に示したラジアル転がり軸受用
回転精度測定装置は、この様なラジアル転がり軸受１を
構成する外輪３のラジアル方向に亙る変位を測定する事
により、このラジアル転がり軸受１の回転非同期振れを
測定する。

【０００４】この様なラジアル転がり軸受用回転精度測
定装置は、互いに平行な上板５と下板６とを支柱７、７
により結合して成るフレーム８を含んで構成している。
このうちの下板６に、上記内輪２をラジアル方向の位置
決めを図った状態で回転駆動する為の、駆動装置９を支
持固定している。この駆動装置９は、鉛直方向に配置さ
れて図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル
軸１０と、このスピンドル軸１０を回転自在に、且つラ
ジアル方向に亙る変位を僅少に抑えて極めて高精度に支
持する、静圧気体軸受等の精密軸受装置１１とから成
る。上記内輪２はこの様な駆動装置９のスピンドル軸１
０の上端部に、がたつきなく外嵌固定している。

【０００５】一方、上記上板５には、支持装置１２を支
持固定し、この支持装置１２により、上記外輪３を回転
しない状態で、且つラジアル方向に亙る円滑な変位を自
在に支持すると共に、上記外輪３にアキシアル荷重を付
与自在としている。このアキシアル荷重を付与する為、
上記上板５の中央部に形成した保持孔１３部分に固定し
たシリンダ部材１４の底板部１５に通孔１６を形成し、
この通孔１６に、押圧ロッド１７を挿通している。そし
て、この押圧ロッド１７の上端部に固設した鍔部１８の
上面と、上記シリンダ部材１４の中間部に昇降自在に嵌
装した受板１９の下面との間に、圧縮ばね２０を設け
て、上記押圧ロッド１７を下方に押圧している。又、上
記シリンダ部材１４の上端開口部に被着した蓋板２１の
中心部にねじ孔（図示せず）を形成し、このねじ孔に調
節ねじ２２を螺合させている。上記圧縮ばね２０により
上記押圧ロッド１７に付与されるアキシアル荷重は、上
記調節ねじ２２を回転させる事により上記受板１９の上
下位置を調節する事で、調節自在である。

【０００６】又、上記支持装置１２の下端部に設けたホ
ルダ２３の下面に、上記外輪３を弾性変形させる事な
く、しかもがたつきなく抱持する為の円形凹孔２４を、
同じく上面に、直径方向に亙る凸部２５を、それぞれ形
成している。又、上記押圧ロッド１７の下端部に固定し
た係止板２６の下面に、やはり直径方向に亙る凸部２７
を形成している。そして、これらホルダ２３の上面と係
止板２６の下面との間に、燒結材料等により造られた多
孔質材２８を挟持して、ラジアル方向に亙る変位を許容
する静圧気体軸受２９を構成している。

【０００７】即ち、上記多孔質材２８の下面に、上記ホ
ルダ２３上面の凸部２５の幅寸法よりも僅かに大きな幅
寸法を有する凹溝３０を、同じく多孔質材２８の上面に
は上記係止板２６下面の凸部２７の幅寸法よりも僅かに
大きな幅寸法を有する凹溝３１を、それぞれ多孔質材２
８の直径方向に亙って、互いに直角方向にずらせて形成
している。又、上記多孔質材２８の一部には給気口３２
を設けて、この多孔質材２８内に圧縮空気を送り込み自
在としている。ラジアル転がり軸受用回転精度測定装置
の運転時、この給気口３２から多孔質材２８内に送り込
まれた圧縮空気は、上記各凹溝３０、３１の内面から上
記各凸部２５、２７の表面に向けて噴出し、これら各凹
溝３０、３１の内面と各凸部２５、２７の表面との間に
圧縮空気の膜を形成する。同様に上記圧縮空気は、上記
多孔質材２８の上下両面から係止板２６の下面及びホル
ダ２３の上面に向けて噴出し、これら上下両面同士の間
に圧縮空気の膜を形成する。この状態で上記ホルダ２３
は、上記係止板２６の下側に非接触状態で支持されて、
この係止板２６に対して回転する事はないが、ラジアル
方向に亙っては極く軽い力で変位自在となる。又、前記
圧縮ばね２０によるアキシアル荷重は、上記圧縮空気の
膜を介して伝達自在である。

【０００８】更に、前記フレーム８の一部で上板５の下
面と下板６の上面との間に存在し、上記外輪３を保持し
たホルダ２３の外周面に対向する部分には、非接触式の
変位センサ３３を設けている。この変位センサ３３とし
ては、レーザドップラ振動計等、被測定物である外輪３
を保持したホルダ２３の外周面に接触する事なく、この
外周面の微小変位を測定自在なものを使用する。図示の
例では、この様な変位センサ３３を１個のみ設けている
が、円周方向に９０度ずれた位置に、２個設ける事もで
きる。

【０００９】上述の様に構成する、従来のラジアル転が
り軸受用回転精度測定装置により、ラジアル転がり軸受
の回転非同期振れを測定する場合には、駆動装置９のス
ピンドル軸１０を回転させる事により、このスピンドル
軸１０の上端部に固定した内輪２を回転させる。又、支
持装置１２に組み込まれた圧縮ばね２０により外輪３に
アキシアル荷重を付加しつつ、上記変位センサ３３によ
り外輪３のラジアル方向に亙る変位を測定する。外輪３
は支持装置１２に組み込まれた静圧気体軸受２９によ
り、ラジアル方向に亙る円滑な変位を自在に支持してい
るので、転動体４、４の歪み等により上記外輪３にラジ
アル方向の力が加わると、この外輪３が上記歪み等の分
だけ、ラジアル方向に変位する。即ち、上記外輪３がラ
ジアル方向に変位する事を阻止する方向に作用する抵抗
は極く小さいので、上記歪み等が上記外輪３のラジアル
方向に亙る変位として、ほぼそのまま表われる。そし
て、この変位を上記変位センサ３３が検出する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図６〜８に示した従来
構造の場合、ラジアル転がり軸受１の回転非同期振れを
精密に測定する事はできるが、このラジアル転がり軸受
１の動トルクを測定する事はできない。例えば、ハード
ディスクドライブ装置（ＨＤＤ）等の磁気ディスク装置
用のスピンドルモータに組み込むラジアル転がり軸受
（小径玉軸受＝ミニアチュアベアリング）の場合には、
読み取り、書き込みエラーをなくす為に回転非同期振れ
を極く小さく抑える事と同時に、電力消費を抑える為、
動トルクを低くする事が重要である。

【００１１】特に、後述する様に、本発明をなす過程
で、回転非同期振れと動トルクとの間に関係がある事が
分った。即ち、従来は回転非同期振れと動トルクとは全
く別のもので、互いに独立して変化するものと考えられ
ていたが、本発明を完成させる過程で行なった実験か
ら、動トルクの状態と回転非同期振れの増減とが互いに
関係している事が分った。この為、ラジアル転がり軸受
の回転非同期振れだけでなく、動トルクの測定を精密
に、且つ同時に行なえる装置の実現が望まれるが、上記
図６〜８に示した構造も含めて、従来装置の場合には、
回転非同期振れと動トルクとを同時にしかも精密に測定
する事はできなかった。本発明のラジアル転がり軸受用
回転精度及び動トルク測定装置は、ラジアル転がり軸受
の回転非同期振れと動トルクとを、同時にしかも精密に
測定可能とする事により、磁気ディスク装置等に組み込
む精密なラジアル転がり軸受の性能向上を可能にすべく
発明したものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のラジアル転がり
軸受用回転精度及び動トルク測定装置は、内周面に外輪
軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪
と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設け
た複数個の転動体とを備えたラジアル転がり軸受の回転
非同期振れ及び動トルクを測定するものである。この様
な本発明のラジアル転がり軸受用回転精度及び動トルク
測定装置は、ホルダと、押圧手段と、駆動軸と、精密軸
受装置と、変位センサと、トルクセンサとを備える。こ
のうちのホルダは、上記外輪と内輪とのうちの一方の軌
道輪を保持する。又、上記押圧手段は、このホルダをラ
ジアル方向及び回転方向の何れの方向にも拘束せずアキ
シアル方向に押圧自在である。又、上記駆動軸は、上記
外輪と内輪とのうちの他方の軌道輪を回転駆動する。
又、上記精密軸受装置は、この駆動軸を回転自在に支持
するもので、静圧気体軸受、磁気軸受等、非接触型で変
位を僅小に抑えられるものを使用する。又、上記変位セ
ンサは、上記一方の軌道輪のラジアル方向に亙る変位を
測定するものである。更に、上記トルクセンサは、上記
一方の軌道輪と共に回転しようとする部分にその一端を
結合したワイヤを介して、この一方の軌道輪に加わる動
トルクを測定するものである。

【００１３】

【作用】上述の様に構成する本発明のラジアル転がり軸
受用回転精度及び動トルク測定装置により、ラジアル転
がり軸受の回転非同期振れ及び動トルクを測定する場合
には、駆動軸により他方の軌道輪を回転させ、押圧手段
により一方の軌道輪にアキシアル荷重を付加しつつ、変
位センサによりこの一方の軌道輪のラジアル方向に亙る
変位を測定すると共に、トルクセンサによりこの一方の
軌道輪を回転させようとするトルクを測定する。一方の
軌道輪を保持したホルダは、ラジアル方向及び回転方向
の何れにも拘束されていない為、転動体の歪み等により
上記一方の軌道輪にラジアル方向の力が加わると、この
一方の軌道輪が上記歪み等の分だけ、ラジアル方向に変
位し、この変位を変位センサが測定する。この様にして
変位センサが測定する、上記一方の軌道輪のラジアル方
向に亙る変位量から、上記ラジアル転がり軸受の回転非
同期振れを求める事ができる。同時に、上記ラジアル転
がり軸受の回転抵抗（動トルク）に基づいて上記一方の
軌道輪が回転しようとするので、この一方の軌道輪に加
わるトルクをトルクセンサが測定する。この様にしてト
ルクセンサが測定するトルクから、上記ラジアル転がり
軸受の動トルクを求める事ができる。

【００１４】本発明のラジアル転がり軸受用回転精度及
び動トルク測定装置の場合には、上記一方の軌道輪がラ
ジアル方向に変位する事に対して作用する抵抗を僅少
（殆ど零）に抑えているので、回転非同期振れの値を正
確に求められる。同様に、上記一方の軌道輪が回転する
事に対する抵抗を、ワイヤを介してこの一方の軌道輪と
結合されたトルクセンサのみに抑えているので、上記動
トルクを正確に測定できる。尚、上記ワイヤが上記一方
の軌道輪がラジアル方向に亙り変位する事に対する抵抗
になるが、上記ラジアル転がり軸受の動トルクは小さ
く、従って上記ワイヤの張力も小さい為、このワイヤと
して、細糸状で低剛性のものを使用すると共にその長さ
を確保すれば、このワイヤの存在に基づく、上記一方の
軌道輪がラジアル方向に変位する事に対する抵抗を、無
視できる程度に抑える事ができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の実施の形態
の第１例を示している。本例のラジアル転がり軸受用回
転精度及び動トルク測定装置は、前述した従来のラジア
ル転がり軸受用回転精度測定装置と同様に、互いに平行
な上板５と下板６とを支柱７、７により結合して成るフ
レーム８を含んで構成する。このうちの下板６には、駆
動装置９を支持固定している。この駆動装置９は、被測
定物であるラジアル転がり軸受１を構成する、他方の軌
道輪である内輪２（図８）を、ラジアル方向の位置決め
を図った状態で回転駆動するもので、鉛直方向に配置さ
れて図示しないモータにより回転駆動される、駆動軸で
あるスピンドル軸１０と、このスピンドル軸１０を回転
自在に支持する精密軸受装置１１とから構成している。
この精密軸受装置１１は、上記スピンドル軸１０を極め
て高精度に、より具体的にはラジアル方向に亙る変位を
僅少（実質的に零）に抑えて支持するもので、静圧気体
軸受等の非接触型のものを使用する。上記内輪２はこの
様なスピンドル軸１０の上端部に、がたつきなく外嵌固
定している。但し、外嵌固定に伴って上記内輪２が弾性
変形しない様に考慮する。

【００１６】一方、上記上板５には、押圧装置４８を設
けている。この押圧装置４８は、上記ラジアル転がり軸
受１を構成する、一方の軌道輪である外輪３（図８）に
アキシアル荷重を付加する（＝ラジアル転がり軸受１に
予圧を付与する）機能と、この外輪３がラジアル方向及
び回転方向に円滑に変位する事を許容する機能とを有す
る。上記アキシアル荷重を付与する機能を発揮させる
為、上記上板５の中央部に形成した保持孔１３部分に、
ガイドブロック３４を固定している。そして、このガイ
ドブロック３４の中心孔に押圧ロッド１７ａを、昇降自
在に挿通している。この押圧ロッド１７ａの上端面と、
上記ガイドブロック３４の上方に昇降自在に設けた受板
１９の下面との間には、圧縮ばね２０を設けている。従
って、上記押圧ロッド１７ａは、この圧縮ばね２０の弾
力に見合う力で下方に押圧されている。又、上記受板１
９の上方に、支持筒３５を介して設けた支持板３６の中
心部に、スピンドル直進型の調節ねじ２２を固定してい
る。上記受板１９の上下位置は、この調節ねじ２２の上
端部に設けた、図示しない摘みを回転させて、スピンド
ル３７を昇降させる事により調節自在である。従って、
上記圧縮ばね２０により上記押圧ロッド１７ａに付与さ
れるアキシアル荷重も、上記調節ねじ２２を回転させる
事により調節自在である。

【００１７】一方、上記外輪３がラジアル方向及び回転
方向に円滑に変位する事を許容する機能を発揮させるべ
く、上記押圧ロッド１７ａの下端部には、上記外輪３を
抱持する為のホルダ２３ａを設けている。このホルダ２
３ａの下面には、上記外輪３を（隙間嵌めで）抱持する
為の円形凹孔２４を形成し、上面は平滑面としている。
尚、上記円形凹孔２４に外輪３を隙間嵌めで抱持するの
は、締まり嵌めにする事により、この外輪３が弾性変形
する事を防止する為である。そして、前記押圧装置４８
によるアキシアル荷重に基づき、上記ホルダ２３ａの一
部下面と上記外輪３の上端面との間に作用する摩擦力に
より、これらホルダ２３ａと外輪３とが一体的に動く様
に、且つ、上記円形凹孔２４の内側で外輪３ががたつか
ない様にしている。但し、外輪３とホルダ２３ａとを一
体的に取り扱える様にすべく、これら両部材３、２３ａ
を（例えば外輪３の外周面と円形凹孔２４の内周面との
間に接着剤を塗布する事により）接着する事は差し支え
ない。

【００１８】又、上記押圧ロッド１７ａの下端部に形成
した保持凹孔３９内には、焼結材料等により円板状に造
られた多孔質材２８ａを内嵌固定すると共に、上記押圧
ロッド３４内に設けた給気通路３８を介して、この多孔
質材２８ａ内に圧縮空気を送り込み自在としている。そ
して、上記多孔質材２８ａの下面と、上記ホルダ２３ａ
の上面とを近接対向させて、上記ホルダ２３ａのアキシ
アル方向に亙る変位を規制するが、ラジアル方向及び回
転方向に亙る変位を許容する、スラスト軸受型の、静圧
気体軸受２９ａを構成している。上記給気通路３８から
多孔質材２８ａ内に送り込まれた圧縮空気は、この多孔
質材２８ａの下面から上記ホルダ２３ａの上面に向けて
噴出し、これら両面同士の間に圧縮空気の膜を形成す
る。この状態で上記ホルダ２３ａは、上記押圧ロッド１
７ａの下側に非接触状態で支持されて、この押圧ロッド
１７ａに対してラジアル方向及び回転方向に亙り、極く
軽い力で変位自在となる。又、前記圧縮ばね２０による
アキシアル荷重は、上記圧縮空気の膜を介して伝達自在
である。

【００１９】更に、前記フレーム８の一部で上板５の下
面と下板６の上面との間に存在し、上記外輪３を保持し
たホルダ２３ａの外周面に対向する部分には、変位セン
サ３３を設けている。この変位センサ３３としては、例
えば静電容量型のもの等、被測定物である外輪３を保持
したホルダ２３ａの外周面に接触する事なく、この外周
面の微小変位を測定自在な非接触式のものを使用するの
が好ましい。但し、測定圧が微小で、回転非同期振れに
影響を及ぼさないものであれば、電気マイクロメータ等
の、接触式の変位センサを使用する事もできる。尚、図
示の例では、この様な変位センサ３３を１個のみ設けて
いるが、前述した従来構造の場合と同様に、円周方向に
９０度ずらせて２個設ける事により、全方位に就いて、
上記外輪３のラジアル方向に亙る変位を求める、回転非
同期振れの最大値等を確実に検出自在とする事もでき
る。更に、３方向に亙る測定が可能なレーザードップラ
ー干渉式の変位センサ（例えば、株式会社小野測器製の
「ＬＶ−３３００」等）を使用すれば、ラジアル方向の
振れに加えて、アキシアル方向の振れも、同時に測定で
きる。

【００２０】更に、上記フレーム８の一部には、ロード
セル等のトルクセンサ４０を支持している。そして、こ
のトルクセンサ４０の検出部と、上記ホルダ２３ａの一
部外周面とを、細糸状のワイヤ４１により連結してい
る。従って、上記外輪３から上記ホルダ２３ａに加わる
動トルクは、上記トルクセンサ４０により測定自在であ
る。

【００２１】上述の様に構成する本発明のラジアル転が
り軸受用回転精度測定装置により、ラジアル転がり軸受
１の回転非同期振れ及び動トルクを測定する場合には、
駆動装置９のスピンドル軸１０を回転させる事により、
このスピンドル軸１０の上端部に固定した内輪２を回転
させる。又、押圧装置４８に組み込まれた圧縮ばね２０
により外輪３にアキシアル荷重を付加しつつ、上記変位
センサ１１により外輪３のラジアル方向に亙る変位を、
上記トルクセンサ４０により上記外輪３から上記ホルダ
２３ａに加わる動トルクを、それぞれ測定する。この外
輪３を保持したホルダ２３ａは、上記押圧装置４８を構
成する押圧ロッド１７ａの下端部に設けた静圧気体軸受
２９ａにより、ラジアル方向に亙る円滑な変位を自在に
支持されているので、転動体７、７（図８）の歪み等に
より上記外輪３にラジアル方向の力が加わると、この外
輪３が上記歪み等の分だけ、ラジアル方向に変位する。
即ち、上記外輪３がラジアル方向に変位する事を阻止す
る方向に作用する抵抗は極く小さいので、上記歪み等が
上記外輪３のラジアル方向に亙る変位として、ほぼその
まま表われる。そして、この変位を上記変位センサ１１
が検出する。

【００２２】又、上述の様に内輪２を回転させると、ラ
ジアル転がり軸受１の回転抵抗（動トルク）に伴って、
上記外輪３を保持したホルダ２３ａが、上記内輪２を中
心に回転する傾向になる。但し、このホルダ２３ａは、
前記ワイヤ４１により回転を阻止されている。代わり
に、上記ラジアル転がり軸受１の動トルクが、上記ワイ
ヤ４１を連結したトルクセンサ４０により測定される。
本例のラジアル転がり軸受用回転精度及び動トルク測定
装置の場合、上記外輪３が回転する事に対する抵抗を、
上記ワイヤ４１及びホルダ２３ａを介してこの外輪３と
結合されたトルクセンサ４０のみに抑えているので、上
記動トルクを正確に測定できる。尚、上記ワイヤ４１が
上記外輪３を保持したホルダ２３ａがラジアル方向に亙
り変位する事に対する抵抗になり得るが、上記ラジアル
転がり軸受１の動トルクは小さく、従って上記ワイヤ４
１の張力も小さい。この為、このワイヤ４１として、細
糸状で低剛性のものを使用すると共に（動トルクの測定
値に影響を及ぼさない程度に）その長さを確保すれば、
このワイヤ４１の存在に基づく、上記外輪３がラジアル
方向に変位する事に対する抵抗を、無視できる程度に低
く抑える事ができる。

【００２３】図２は、上述した様に構成し作用する、本
発明のラジアル転がり軸受用回転精度及び動トルク測定
装置による、ラジアル玉軸受の動トルクと回転非同期振
れとの測定結果の１例を示している。この図２の（Ａ）
は、上記ラジアル玉軸受の動トルクが時間経過と共に変
動する状態を示している。又、（Ｂ）は、（Ａ）の矢印
αで示す、動トルクが安定している場合に於けるＦＦＴ
（高速フーリエ変換）の結果及び回転非同期振れの測定
結果を、（Ｃ）は（Ａ）の矢印βで示す、動トルクが変
動している場合に於けるＦＦＴの結果及び回転非同期振
れの測定結果を、それぞれ表している。この様な図２か
ら明らかな通り、回転非同期振れと動トルクとの間には
関係がある。この事から、ラジアル転がり軸受の性能を
向上する研究の為には、回転非同期振れと動トルクとを
同時に、互いに関連づけて測定するのが有効である事が
分る。本発明のラジアル転がり軸受用回転精度及び動ト
ルク測定装置は、回転非同期振れと動トルクとを互いに
関連づけて測定する事により、この様な要求を満たす事
ができる。

【００２４】次に、図３は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。上述した第１例の場合には、ＪＩＳ
Ｂ１５１５（１９８８）に規定されたラジアル転がり軸
受のラジアル振れの測定方法に準拠すべく、外輪３を回
転させず、内輪２を回転させる構造に就いて示した。こ
れに対して本例の場合には、これとは逆に、内輪２（図
８）を、ホルダ２３ｂの中心部に設けた支持軸４２に隙
間嵌めで外嵌固定すると共に、外輪３（図８）を、スピ
ンドル軸１０ａの上端面に形成した保持凹孔４３に隙間
嵌めで内嵌している。回転非同期振れと動トルクとを測
定する際には、上記外輪３を回転させ、上記内輪２を保
持したホルダ２３ｂのラジアル方向に亙る変位及び動ト
ルクを測定する。本例の場合、内輪２が一方の軌道輪と
なり、外輪３が他方の軌道輪となる。

【００２５】更に、本例の場合には、ラジアル転がり軸
受１にアキシアル荷重を付与する為、押圧ロッド１７ａ
の上端部に重錘４４を支持固定している。回転非同期振
れと動トルクとの測定時に、上記ラジアル転がり軸受１
には、上記重錘４４の重量に応じた予圧付与を行なう。
尚、非測定時に上記重錘４４、押圧ロッド１７ａ及び多
孔質材２８ａは、エアシリンダ等のアクチュエータを内
蔵したリフタ４５の押し上げ腕４６により上方に変位さ
せておく。従って本例の場合には、前述した第１例の場
合に比べて、試料であるラジアル転がり軸受１の着脱作
業を容易に行なえて、測定作業の能率化を図れる。勿
論、この様な測定作業の能率化の為の構造を、前述の第
１例の様な、内輪２を回転させつつ測定作業を行なう構
造に適用する事もできる。尚、上記押圧ロッド１７ａの
中間部には止め輪４７を係止して、上記着脱作業の際、
この押圧ロッド１７ａが下降し過ぎ、上記多孔質材２８
ａが損傷する事がない様にしている。

【００２６】次に、図４〜５は、本発明の実施の形態の
第３例を示している。本実施例は、測定時の準備作業に
要する手間と時間とを軽減し、複数種類のラジアル転が
り軸受の回転非同期振れ及び動トルクを測定する場合の
能率向上を図るものである。前述の図１に示した第１例
及び上述の図３に示した第２例の場合、スピンドル軸１
０、１０ａの上端部で内輪２を外嵌する部分或は外輪３
を内嵌する部分は固定で、特にこれら内輪２或は外輪３
の径が異なる場合に就いての考慮はしていない。これに
対して、同一の測定装置で、型番が異なり、内輪２或は
外輪３の径が異なるラジアル転がり軸受１の回転精度及
び動トルクを測定する場合には、上記スピンドル軸１
０、１０ａの上端部で、上記内輪２或は外輪３を嵌合さ
せる部分の径を変えなければならない。

【００２７】この為、上記スピンドル軸１０、１０ａの
上端部に交換自在なヘッド部を設け、型番が異なるラジ
アル転がり軸受１の測定作業を行なう際には、このヘッ
ド部を交換する事が考えられる。但し、単にヘッド部を
上記スピンドル軸１０、１０ａに対してねじ止め結合す
るだけの構造を採用した場合には、これらヘッド部とス
ピンドル軸１０、１０ａとの心合わせ作業が面倒にな
る。即ち、これらヘッド部の中心軸とスピンドル軸１
０、１０ａの中心軸とがずれると、測定作業時に上記ラ
ジアル転がり軸受１が振れ回る。この振れ回りは回転に
同期するので、回転非同期振れの測定値に対する誤差と
はならないが、変位センサ３３の測定限界との関係で問
題を生じる。即ち、精密な回転非同期振れを測定する為
の変位センサ３３の測定限界は狭いので、上記ヘッド部
の中心軸とスピンドル軸１０、１０ａの中心軸とのずれ
は、±１μｍ程度以内に収める事が好ましい。上述の様
に、単にヘッド部を上記スピンドル軸１０、１０ａに対
してねじ止め結合するだけの構造では、上記ずれを上記
範囲内に収める作業が面倒で熟練を要する為、異なる型
番のラジアル転がり軸受１の測定作業の能率化を図りに
くい。

【００２８】そこで、本例の場合には、スピンドル軸１
０ｂの上端部に、駆動側軌道輪（図示の例では外輪３）
を、隙間嵌めによりがたつきなく嵌合支持する為の第二
のホルダ４９を、テーパ嵌合により、同心に結合自在と
している。この為に、上記スピンドル軸１０ｂの上端面
中央部には、上端開口に向かう程内径が大きくなる方向
に傾斜した、受孔５０を形成している。この受孔５０の
中心軸と、上記スピンドル軸１０ｂの回転中心とは、厳
密に一致させている。又、上記第二のホルダ４９の下半
部に、下端部に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜し
た、円すい柱部５１を形成している。この円すい柱部５
１の外周面の傾斜角度と上記受孔５０の内周面の傾斜角
度とは、厳密に一致させている。又、上記第二のホルダ
４９の上端面には、上記駆動側軌道輪を嵌合支持する為
の保持凹部４３｛駆動側軌道輪が内輪２（図８）である
場合には、この内輪２を隙間嵌めで外嵌する為の円柱状
凸部｝を形成している。この保持凹部４３（又は円柱状
凸部）の中心軸は、上記円すい柱部の中心軸と、厳密に
一致させている。

【００２９】更に、上記第二のホルダ４９の中間部外周
面には、結合用フランジ５２を形成している。そして、
この結合用フランジ５２に、図示しない結合用ねじを挿
通する為の段付の挿通孔５３、５３と、ねじ孔５４、５
４とを、それぞれ複数（図示の例では４）ずつ、円周方
向に亙り交互に形成している。又、上記スピンドル軸１
０ｂの上端面で、上記各挿通孔５３、５３と整合自在な
位置には、それぞれ別のねじ孔５５、５５を形成してい
る。

【００３０】上述の様に構成する本例の場合、上記円す
い柱部５１を上記受孔５０内に挿入する事により、上記
保持凹部４３の中心軸と上記スピンドル軸１０ｂの回転
中心軸とを、厳密にしかも容易に一致させる事ができ
る。この状態で、上記各挿通孔５３、５３に図示しない
結合用ねじを挿通し、これら各結合用ねじを上記スピン
ドル軸１０ｂの上端面に形成したねじ孔５５、５５に螺
合させて、測定作業中に、上記円すい柱部５１と上記受
孔５０との嵌合状態が弛む事を防止する。回転精度及び
動トルクを測定すべきラジアル転がり軸受の型番を変え
る為、それまで上記スピンドル軸１０ｂの上端部に結合
していた上記第二のホルダ４９を取り外す際には、上記
結合用フランジ５２に形成した上記各ねじ孔５４、５４
に図示しない抜き取り用ねじを、上方から下方に向けて
螺合し、これら各抜き取り用ねじの下端部を、上記スピ
ンドル軸１０ｂの上端面に突き当てる。この状態から更
に上記各抜き取り用ねじを、下方に移動する方向に回転
させれば、上記円すい柱部５１を上記受孔５０から、容
易に抜き取る事ができる。この様に、本例の構造によれ
ば、型番が異なる複数種類のラジアル転がり軸受の回転
精度及び動トルクの測定を、能率良く行なう事ができ
る。

【００３１】

【発明の効果】本発明のラジアル転がり軸受用回転精度
及び動トルク測定装置は、以上に述べた通り構成され作
用するので、各種ラジアル転がり軸受の回転非同期振れ
及び動トルクを正確に、しかも互いに関連づけて測定す
る事ができる。従って、ラジアル転がり軸受の回転非同
期振れ及び動トルクの低減を目的とする開発の為のデー
タの信頼性を高めて、ラジアル転がり軸受並びにラジア
ル転がり軸受を組み込んだ各種機器の性能向上に寄与す
る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す部分縦断正
面図。

【図２】測定結果の１例を示す線図。

【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す部分縦断正
面図。

【図４】同第３例を示す、スピンドル軸上端部の縦断面
図。

【図５】図４の上方から見た図。

【図６】従来装置の１例を示す部分縦断側面図。

【図７】支持装置部分の部分分解斜視図。

【図８】図６のＡ部拡大図。

【符号の説明】

１ ラジアル転がり軸受 ２ 内輪 ３ 外輪 ４ 転動体 ５ 上板 ６ 下板 ７ 支柱 ８ フレーム ９ 駆動装置 １０、１０ａ、１０ｂ スピンドル軸 １１ 精密軸受装置 １２ 支持装置 １３ 保持孔 １４ シリンダ部材 １５ 底板部 １６ 通孔 １７、１７ａ 押圧ロッド １８ 鍔部 １９ 受板 ２０ 圧縮ばね ２１ 蓋板 ２２ 調節ねじ ２３、２３ａ、２３ｂ ホルダ ２４ 円形凹孔 ２５ 凸部 ２６ 係止板 ２７ 凸部 ２８、２８ａ 多孔質材 ２９、２９ａ 静圧気体軸受 ３０ 凹溝 ３１ 凹溝 ３２ 給気口 ３３ 変位センサ ３４ ガイドブロック ３５ 支持筒 ３６ 支持板 ３７ スピンドル ３８ 給気通路 ３９ 保持凹孔 ４０ トルクセンサ ４１ ワイヤ ４２ 支持軸 ４３ 保持凹部 ４４ 重錘 ４５ リフタ ４６ 押し上げ腕 ４７ 止め輪 ４８ 押圧装置 ４９ 第二のホルダ ５０ 受孔 ５１ 円すい柱部 ５２ 結合用フランジ ５３ 挿通孔 ５４、５５ ねじ孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周
   面に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌
   道との間に転動自在に設けた複数個の転動体とを備えた
   ラジアル転がり軸受の回転非同期振れ及び動トルクを測
   定するラジアル転がり軸受用回転精度及び動トルク測定
   装置であって、上記外輪と内輪とのうちの一方の軌道輪
   を保持するホルダと、このホルダをラジアル方向及び回
   転方向の何れの方向にも拘束せずアキシアル方向に押圧
   自在な押圧手段と、上記外輪と内輪とのうちの他方の軌
   道輪を回転駆動する為の駆動軸と、この駆動軸を回転自
   在に支持する為の精密軸受装置と、上記一方の軌道輪の
   ラジアル方向に亙る変位を測定する変位センサと、この
   一方の軌道輪と共に回転しようとする部分にその一端を
   結合したワイヤを介して、この一方の軌道輪に加わる動
   トルクを測定する為のトルクセンサとを備えるラジアル
   転がり軸受用回転精度及び動トルク測定装置。