JP2001194270A - 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】 転がり軸受１のラジアル、アキシアル両方向
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、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２３ｃ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２３ｃ
のラジアル、アキシアル両方向に亙る変位を、ラジア
ル、アキシアル各変位センサ４９、５０により測定自在
とする。又、上記ホルダ２３ｃに加わるトルクを、ワイ
ヤを介して、トルクセンサ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
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-out＝ＮＲ
ＲＯ）と呼ばれる、１回転毎に繰り返されないラジアル
方向及びアキシ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、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９−１７８６１３号
公報に記載されたものが知られている。図３〜５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３
〜５に示した転がり軸受用回転精度測定装置は、この様
な転がり軸受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、この転がり軸受１の回転非同
期振れを測定する。

【０００４】この様な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１０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。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３
０、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２
３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、従来の転がり軸受用
回転精度測定装置により、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】図３〜５に示した従来構造の場合、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、次述する先発明をな
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、先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、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３〜
５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。

【００１２】

【先発明の説明】この様な事情に鑑みて本発明者等は先
に、図６或は図８に示す様な転がり軸受用回転精度及び
動トルク測定装置を発明した（特願平１０−３３２５６
２号）。この先発明に係る転がり軸受用回転精度及び動
トルク測定装置のうち、図６に示した第１例の構造は、
前述した従来の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を含んで構成している。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、被測定物である転がり軸受１を構成す
る、他方の軌道輪である内輪２（図５）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。

【００１３】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、上記転がり軸受１を構
成する、一方の軌道輪である外輪３（図５）にアキシア
ル荷重を付加する（＝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１９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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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、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。

【００１７】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。

【００１８】上述の様に構成する先発明の転がり軸受用
回転精度及び動トルク測定装置により、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３３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２３
ａ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２９
ａ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４、４（図５）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。

【００１９】又、上述の様に内輪２を回転させると、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。先発明の転がり軸受
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４
０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、上記転がり軸受１の動トルクは小さく、
従って上記ワイヤ４１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。

【００２０】図７は、上述した様に構成し作用する、先
発明の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７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７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、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。先発
明の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。

【００２１】次に、図８は、先発明の構造の第２例を示
している。上述した第１例の場合には、ＪＩＳ Ｂ１５
１５（１９８８）に規定された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５）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５）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２
３ｂ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。

【００２２】更に、本例の場合には、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、上記転がり軸受１には、上記重錘４
４の重量に応じた予圧付与を行なう。尚、非測定時に
は、上記重錘４４、押圧ロッド１７ａ及び多孔質材２８
ａ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４
７を係止して、上記着脱作業の際、この押圧ロッド１７
ａが下降し過ぎ、上記多孔質材２８ａが損傷する事がな
い様にしている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に構成し作用
する、先発明に係る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、転がり軸受のラジアル方向の回転
非同期振れ、並びに動トルクを正確に測定する事はでき
ても、アキシアル方向の回転非同期振れを測定する事は
できなかった。特願平１０−３３２５６２号の明細書に
は、３方向に亙る測定が可能なレーザードップラー干渉
式の変位センサを使用し、ラジアル方向の振れに加えて
アキシアル方向の振れを同時に測定できる事が記載され
てはいるが、このアキシアル方向の振れをより正確に測
定する為には、このアキシアル方向の振れを直接測定で
きる構造の実現が望まれる。

【００２４】特に、近年に於けるＨＤＤの集積度向上等
により、ミニアチュア玉軸受を中心とする小型の転がり
軸受に要求される性能は、ますます厳しくなっている。
即ち、アキシアル方向の回転非同期振れも、そのうちの
一部がラジアル方向の回転非同期振れの原因となる。従
って、データを書き込む為にハードディスクに設けたト
ラックの幅が、数μｍ程度と、極く狭くなった場合に
は、上記アキシアル方向の回転非同期振れに関しても、
小さく抑える必要が生じている。本発明の転がり軸受用
回転精度及び動トルク測定装置は、この様な事情に鑑み
て、ラジアル方向の振れ及び動トルクだけでなく、アキ
シアル方向の振れも高精度で測定できる構造を実現すべ
く発明したものである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の転がり軸受用回
転精度及び動トルク測定装置は、前述した先発明の転が
り軸受用回転精度及び動トルク測定装置と同様に、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、ラジアル変位センサと、アキシアル変位センサと、
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した状態で、こ
の一方の軌道輪と共に変位する。又、上記押圧手段は、
上記ホルダを、ラジアル方向及び回転方向の何れの方向
にも拘束せずに、所望の押圧力によりアキシアル方向に
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、上記ホルダにより保持されない、他方の軌道輪
を回転駆動するものである。又、上記精密軸受装置は、
上記駆動軸を回転自在に支持するものである。又、上記
ラジアル変位センサは、上記ホルダの外周面に対向した
状態で設けられて、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。又、上記アキシアル変
位センサは、上記ホルダの軸方向端面に対向した状態で
設けられて、上記一方の軌道輪のアキシアル方向に亙る
変位を測定するものである。更に、上記トルクセンサ
は、上記ホルダにその一端を結合したワイヤを介して、
このホルダに加わる動トルクを測定するものである。

【００２６】

【作用】上述の様に構成する本発明の転がり軸受用回転
精度及び動トルク測定装置により、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、ラジアル、アキシア
ル両変位センサにより、この一方の軌道輪を保持したホ
ルダのラジアル、アキシアル両方向の変位を測定すると
共に、トルクセンサによりこの一方の軌道輪を保持した
ホルダ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おらず、アキシアル方向に関して
も、押圧手段による押圧力により、或はこの押圧力に抗
して変位自在である。この為、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
方の軌道輪を保持したホルダが、上記歪み等の分だけ、
ラジアル方向或はアキシアル方向に変位し、この変位を
ラジアル変位センサ或はアキシアル変位センサが測定す
る。この様にしてラジアル変位センサ或はアキシアル変
位センサが測定する、上記一方の軌道輪のラジアル方向
或はアキシアル方向の変位量から、上記転がり軸受のラ
ジアル方向及びアキシアル方向の回転非同期振れを求め
る事ができる。同時に、上記転がり軸受の回転抵抗（動
トルク）に基づいて、上記一方の軌道輪を保持したホル
ダが回転しようとするので、このホルダに加わるトルク
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、上記転がり軸受の動トルクを求
める事ができる。

【００２７】本発明の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、上記一方の軌道輪を保持したホ
ルダ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。又、上記ホルダがアキ
シアル方向に変位する事に対して作用する抵抗は、使用
時に転がり軸受に付与する予圧に見合うアキシアル荷重
のみとなる。言い換えれば、上記ホルダは、上記転がり
軸受に使用時に見合うアキシアル荷重が加わった状態
で、アキシアル方向の変位自在とされている。この為、
ラジアル、アキシアル両方向の回転非同期振れの値を正
確に求められる。同様に、上記一方の軌道輪を保持した
ホルダ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を保持したホルダがラジアル
方向及びアキシアル方向に変位する事に対する抵抗にな
るが、上記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。この為、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、上記一方の軌道輪を
保持したホルダがラジアル方向に変位する事に対する抵
抗を、無視できる程度に小さく抑える事ができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の実施の形態
の１例を示している。尚、本発明の特徴は、先発明に係
る転がり軸受用回転精度及び動トルク測定装置と同様
に、転がり軸受１のラジアル方向の回転非同期振れと動
トルクとを同時に測定自在とするだけでなく、上記転が
り軸受１のアキシアル方向の回転非同期振れも同時に測
定自在とする点にある。その他の部分の構成及び作用
は、前述の図６或は図８に示した先発明に係る転がり軸
受用回転精度及び動トルク測定装置と同様である。特
に、図１〜２に示した本例の構造は、前述の図６に示し
た、先発明の第１例の構造と同様であるから、同等部分
に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以
下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

【００２９】ラジアル、アキシアル両方向の回転非同期
振れ、並びに動トルクを測定すべき転がり軸受１の外輪
３（図５）を保持した状態で、この外輪３と共に変位す
るホルダ２３ｃは、前述した先発明に係る転がり軸受用
回転精度及び動トルク測定装置の場合よりも大径に構成
している。そして、上記ホルダ２３ｃの外周面で円周方
向に関する移相が９０度ずれた２個所位置に、それぞれ
非接触式のラジアル変位センサ４９、４９を対向させて
いる。これら両ラジアル変位センサ４９、４９は、測定
作業時に、上記転がり軸受１の外輪３と共に変位する上
記ホルダ２３ｃのラジアル方向の変位を検出する。尚、
上記ラジアル変位センサ４９、４９を円周方向に９０度
ずらせて２個設ける理由は、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、回転非同期振れの最
大値等を確実に検出自在とする為である。

【００３０】一方、上記ホルダ２３ｃの下面で円周方向
に関する移相が１８０度ずれた２個所位置に、それぞれ
非接触式のアキシアル変位センサ５０、５０を対向させ
ている。これら両アキシアル変位センサ５０、５０は、
測定作業時に、上記ホルダ２３ｃのアキシアル方向の変
位を検出する。尚、上記アキシアル変位センサ５０、５
０を円周方向に１８０度ずらせて２個設ける理由は、上
記ホルダ２３ｃのアキシアル方向の変位が、軸方向（上
下方向）の平行移動によるものであるか、或はこのホル
ダ２３ｃの中心軸が傾斜する事によるものかを判定自在
とする為である。即ち、上記アキシアル変位センサ５０
を１個だけ設けたのでは、当該アキシアル変位センサ５
０が対向した部分の変位が、上記ホルダ２３ｃ全体が軸
方向に平行移動する事によるものか、或はこのホルダ２
３ｃがその中心軸と回転中心とを不一致とした状態で回
転する事によるものかを判定できない。そこで、上記ア
キシアル変位センサ５０、５０を円周方向反対側２個所
位置に設けて、上記変位が平行移動によるものか中心軸
の傾斜によるものかを判定自在としている。従って、上
記１対のアキシアル変位センサ５０、５０を、上記ホル
ダ２３ｃの上下方向に関して逆方向から対向させても良
い。

【００３１】上述の様に構成する本例の転がり軸受用回
転精度及び動トルク測定装置によれば、外輪３を静止
し、内輪２（図５）を回転させる状態で使用される転が
り軸受１の、ラジアル方向及びアキシアル方向の回転非
同期振れと、動トルクとを同時に測定できる。ラジアル
方向の回転非同期振れと動トルクとを同時に測定できる
点に関しては、前述した先発明に係る転がり軸受の回転
精度及び動トルク測定装置と同様であるが、更に本発明
の場合には、アキシアル方向の回転非同期振れも、同時
に測定できる。この為、より高性能の転がり軸受の開発
に寄与できる。尚、本発明の転がり軸受用回転精度及び
動トルク測定装置による測定の対象となる転がり軸受
が、玉軸受に限らず、円すいころ軸受等、他の形式の転
がり軸受でも良い事は、前述した先発明の場合と同様で
ある。

【００３２】更に、本発明は、前述の図８に示した様
な、先発明の実施の形態の第２例に関して実施する事も
できる。即ち、図８に示した構造で、ホルダ２３ｂの直
径を大きくし、このホルダ２３ｂの上面又は下面の直径
方向反対側２個所位置にアキシアル変位センサを対向さ
せる事もできる。この様に構成すれば、内輪が静止し外
輪が回転する状態で使用される転がり軸受に関して、ラ
ジアル方向の回転非同期振れ及び動トルクに加えて、ア
キシアル方向の回転非同期振れの測定も、同時に行なえ
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明の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、各種転がり軸受の、ラジアル方向及びアキシアル方
向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、転がり軸受
のラジアル方向及びアキシアル方向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、転がり軸受並びにＨＤＤ等の転がり軸受を
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１例を示す、図２のＡ−
Ａ断面図

【図２】同じく図１のＢ−Ｂ断面図。

【図３】従来装置の１例を示す部分縦断側面図。

【図４】支持装置部分の部分分解斜視図。

【図５】図３のＣ部拡大図。

【図６】先発明の実施の形態の第１例を示す部分縦断正
面図。

【図７】測定結果の１例を示す線図。

【図８】先発明の実施の形態の第２例を示す部分縦断正
面図。

【符号の説明】

１ 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 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、２３ｃ 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 ラジアル変位センサ ５０ アキシアル変位センサ

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
   転がり軸受の回転非同期振れ及び動トルクを測定する転
   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した状態で
   この一方の軌道輪と共に変位するホルダと、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、所望の押圧力により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、上記ホルダの外周面に対向し
   た状態で設けられて、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ラジアル変位センサと、上記ホル
   ダの軸方向端面に対向した状態で設けられて、上記一方
   の軌道輪のアキシアル方向に亙る変位を測定するアキシ
   アル変位センサと、上記ホルダにその一端を結合したワ
   イヤを介して、このホルダ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転がり軸受用回転精度及び
   動トルク測定装置。