JP2001255293A - 転がり軸受の電気抵抗評価方法 - Google Patents

転がり軸受の電気抵抗評価方法

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JP2001255293A JP2000067434A JP2000067434A JP2001255293A JP 2001255293 A JP2001255293 A JP 2001255293A JP 2000067434 A JP2000067434 A JP 2000067434A JP 2000067434 A JP2000067434 A JP 2000067434A JP 2001255293 A JP2001255293 A JP 2001255293A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】放射ノイズの評価が可能な、抵抗値の評価方法
を提供する。 【解決手段】内外輪1b間に定電圧を印加した状態で、
軸受1の回転中の内外輪1a、1b間の電気抵抗を、1
000Hzのサンプリング周期で測定し、その測定値に
基づいて求めた、最大抵抗値、若しくは所定時間間隔当
たりの波数を求めて、軸受1の電気抵抗を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受の回転
時における電気抵抗を的確に評価する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電気機器から漏れる電磁波の放射ノイズ
(EME)を所定レベル以下に抑える必要がある。ま
た、当該電気機器に使用される転がり軸受から放射ノイ
ズが発生し、例えば、複写機やレーザプリンタにおいて
は、当該機器に使用されている転がり軸受からの放射ノ
イズが大きい場合には、複写画像や印刷画像を歪めたり
するなどの画像悪化の一因となる。このため、軸受から
の放射ノイズが、3m離れたところでキャッチされるノ
イズレベルを1m当たりに換算して、例えば30(dB
/m)以下の低ノイズに抑えることが要求される。
【0003】このようなことから、軸受からの放射ノイ
ズを評価する必要がある。従来、軸受からの放射ノイズ
の評価のための電波試験は、電波ノイズが外部から入ら
ない電波暗室内で軸受から発生する電波強度を測定する
ことで行っている。また、従来にあっては、内外輪間の
電気抵抗値の平均値を求めることで、軸受内外輪と転動
体との間の油膜厚さを推定し、その推定した油膜厚さに
よって、軸受内のグリースの劣化を診断する技術が開示
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような軸受からの放射ノイズの評価では、電波暗室内で
電波強度を測定する必要があるなど、評価のための測定
が大がかりとなりコストが高くなる。また、従来におけ
る、内外輪間の電気抵抗値の測定は、アナログ式つまり
サンプリング周波数が低く追従性の遅い測定系での測定
であるために、変動する抵抗値の平均値を求めているに
すぎず、膜厚の推定精度が良くなかった。またこのた
め、油膜厚さの変動による抵抗値の変化を考慮すること
ができなかった。
【0005】ここで、複写機などにあっては、感光ドラ
ム部に使用する軸受の種類によって、かなり電波強度が
異なることが知られており、これは、軸受内部を通過し
てアースされる電流の大小の違いであろうと思われる。
したがって、電流の流れにくさを表す抵抗値と電波強度
の大きさとは良好な相関があると考えられ、軸受におけ
る抵抗値を正確に求めることで、放射ノイズを評価する
ことが可能になると本発明者らは考えた。
【0006】しかしながら、上述の従来の抵抗値の測定
を採用しても、追従性の遅い機器で測定していることか
ら、抵抗値の平均値を求めるにとどまり、平均値が同程
度の値でも、電波強度に違いのある現象を解明できなか
った。つまり、従来の抵抗値評価では、軸受からの放射
ノイズを評価するために使用できない。本発明は、上記
のようなことに鑑みてなされたもので、軸受からの放射
ノイズ等を評価することが可能な、軸受の抵抗値評価方
法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、転がり軸受の回転時における電気抵抗を
評価する方法であって、内外輪間に定電圧を印加した状
態で、軸受回転中の内外輪間の電気抵抗を、1ms以下
のサンプリング時間間隔で連続的に測定し、その測定値
に基づいて求めた、最大抵抗値、若しくは所定時間間隔
当たりの測定値の変動回数によって、軸受の電気抵抗を
評価することを特徴とするものである。
【0008】上記「測定の変動回数」とは、所定閾値以
上の測定値の時系列的な変化の波山の数をいう。本発明
者らは、鋭意研究の結果、1 ms以下というサンプリン
グ時間間隔でデジタル的に測定した抵抗値に基づく、電
気抵抗の最大値と、ある閾値を越える単位時間あたりの
抵抗値の変動回数(波数)が、上述の放射ノイズ評価の
善し悪しと大いに相関があることを発見した。すなわ
ち、本発明のように、1ms以下のサンプリング時間間
隔で測定した抵抗値の最大抵抗値、若しくは所定間隔当
たりの測定値の変動回数が、軸受の抵抗値を的確に評価
できるとの認識を得たことからなされたものである。
【0009】すなわち、本発明による評価方法によっ
て、軸受の抵抗値が、精度良く相対評価可能となる。こ
こで、測定の際に軸受に印加する電圧は35V以下、か
つ、制限抵抗により軸受に流れる電流の最大値は200
μA以下となるように設定するのが好ましい。上記印加
電圧若しくは最大電流のどちらかが上記値を越えると、
軸受軌道面や軸受材料自体に損傷をきたし、正確な測定
ができなくなるおそれがあるからである。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態で使用
する抵抗値を測定する装置の概略構成図を示すものであ
る。図1中、符号1は、測定対象の転がり軸受を表し、
その内輪1aに取付けられた軸部材2をモータ3によっ
て回転駆動することによって、軸受1を回転するように
構成されている。そして、内輪1aと一体となっている
軸部材2と外輪1bとの間に、定電圧電源4によって、
所定の定電圧が印加されると共に、当該定電圧電源4と
並列に抵抗測定装置5が接続されている。
【0011】抵抗測定装置5は、測定した電圧値(アナ
ログ値)を、A/D変換回路6に出力する。A/D変換
回路6は、予め設定されたサンプリング周期でデジタル
値に変換し、当該変換したデジタル信号を演算処理装置
7に出力する。本実施形態では、サンプリング周期とし
て1000Hz(サンプリング時間間隔=1ms)に設
定してある。
【0012】演算処理装置7は、最大抵抗値演算部7A
と、閾値処理部7Bと、波数カウント部7Cとを備え
る。最大抵抗値演算部7Aは、入力したデジタル信号に
基づき最大抵抗値を演算する。閾値処理部7Bは、図2
に示すように、入力したデジタル信号について所定閾値
で閾値処理を行い雑音を除去する。波数カウント部7C
は、閾値処理部7Bからのパルスカウントについて、図
2(b)に示すように、経時的なパルス値の増減変化に
よって、所定時間単位毎の変動回数つまり波山の波数を
カウントし、その単位時間当たりの波数の平均値を求め
る。例えば、図2(b)では、波数は4個となる。また
演算処理装置7は、求めた最大抵抗値及び単位時間当た
りの波数の平均値を表示装置8に出力する。
【0013】本実施形態では、上記波数をカウントする
単位時間を0.328秒に設定してある。表示装置8
は、ディスプレイなどから構成され、演算処理装置7が
求めた最大抵抗値及び単位時間当たりの波数の平均値を
表示する。次に、上記構成の装置を使用した、転がり軸
受1の抵抗値評価の方法について説明する。
【0014】モータ3を駆動して軸部材2つまり内輪1
aを所定回転速度で回転させた状態で、定電圧電源4か
ら軸受1の内外輪1b間に所定の定電圧を印加する。こ
のとき、内外輪1b間に電流が流れるが、スパーク等に
よって、電圧が変動する。その電圧が抵抗測定装置5で
測定され、続いてA/D変換回路6によってデジタル値
に変換され、そのデジタル信号に基づいて、演算処理装
置7が、最大抵抗値及び、所定単位時間当たりの波数を
求め、その値が表示装置8に表示される。
【0015】このとき、本実施形態では、サンプリング
周期を1000Hzにすることで有意な最大抵抗値及び
波数が求められる。すなわち、対象とする軸受1の抵抗
値について的確な相対評価が可能となり、その最大抵抗
値若しくは波数に基づく抵抗値評価を行うことで、放射
ノイズの正確な評価が行われる。しかも、抵抗値によっ
て放射ノイズの電波強度を正確に評価できるので、電波
暗室で行う必要がなく、簡易つまり低コストで評価がで
きる。
【0016】また、対象軸受1についての抵抗値につい
て的確な相対評価が可能であることから、本発明に基づ
いて抵抗値を評価すれば、油膜厚さの推定精度も向上す
る。その結果、軸受1に封入したグリースの劣化診断の
精度が向上する。また、油膜厚さの評価が正確に行える
ため、長寿命となる潤滑油の評価についても正確且つ簡
便に行える。
【0017】なお、既知の油膜厚さでの抵抗値を予め測
定しておき、当該測定との相対評価で対象軸受1の膜厚
を推定すれば膜厚は求められる。ここで、上記実施形態
では、サンプリング周期として1000Hzを例示した
が、これに限定されず、1000Hよりも短くても構わ
ない。要は、サンプリング時間間隔が1ms以下で有れ
ばよい。
【0018】また、波数をカウントする所定時間間隔
も、0.328秒に限定されない。また、上記最大抵抗
値及び波数のカウントする装置構成例も上記構成に限定
されるわけではない。また、上記説明では、最大抵抗値
及び波数の両方を求めているが、一方だけであっても良
い。例えば波数だけから、軸受1の抵抗値について相対
評価を行っても構わない。
【0019】
【実施例】上記構成の装置を使用して、軸部材2の回転
を100rpmとし、軸受に4.9Nのラジアル荷重の
みを与え、また、封入するグリースの種類を変えた3種
類の軸受A〜Cを用意して評価した。つまり、各軸受A
〜Cについて、内外輪1b間の抵抗値及び波数を求める
と共に、その各軸受A〜Cをそれぞれ複写機の感光ドラ
ムに組み付けて、コピー機を稼働させたときの電波強度
を測定した。
【0020】ここで、軸受A〜Cは共に内径8mmφ、外
径22mmφ、幅7mmの玉軸受である。また、グリースの
封入量は共に0.1グラムであるが、軸受Cには、リチ
ウム石けんを増ちょう剤とし基油を鉱油系とするグリー
スを使用し、軸受A及びBには、導電性グリースを使用
した。すなわち、軸受Aには、軸受Cに封入するグリー
スに対してZn−DTP(ジチオリン酸亜鉛)を添加剤
として3重量%添加したものを使用している。また、軸
受Bには、軸受Cに封入するグリースに対して、Zn−
DTP(ジチオリン酸亜鉛)とグラファイトとを混合し
てなる添加剤を3重量%添加したものを使用している。
【0021】また、波数をカウントする単位時間は0.
328秒としてある。また、表1では、サンプリング周
期を1000Hzとした場合であり、表2は、サンプリ
ング周期を5000Hz(サンプリング間隔=0.2m
s)とした場合であり、ともに本発明に基づくものであ
る。また、表3は、サンプリング周期を500Hz(サ
ンプリング間隔=2ms)とした場合であり、本発明外
の場合である。
【0022】また、放射ノイズ評価の電波試験では、3
0dB/m以下を良とした。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】表1〜表3から分かるように、本発明外で
ある表3においては、最大抵抗値及び波数について、電
波試験の結果の良否に関係なく、余り差がついていな
い。つまり、抵抗値の相対評価、さらには放射ノイズの
評価が出来ないことが分かる。これに対して、本願発明
に基づく表1及び表2では、電波試験の結果と求めた最
大抵抗値及び波数が対応していて、当該最大抵抗値若し
くは波数によって軸受の放射ノイズについて正確に評価
できることが分かる。すなわち、最大抵抗値及び波数が
小さい方が、抵抗値が小さく、放射ノイズの電波強度が
小さいと評価できる。
【0027】また、表1及び表2において、最大抵抗値
では有意な差はないものの、波数では、表2の場合、つ
まりサンプリング周波数が短く方がより確実に、抵抗値
の相対評価、つまり放射ノイズの評価が可能となること
が分かる。このように、本発明に基づいた抵抗値の相対
評価と、電波試験の良否と良い相関を示していることが
分かる。
【0028】したがって、この抵抗値の評価方法を用い
れば、放射ノイズを抑えるために、軸受に封入するグリ
ース、特に導電性をどのように付与すればよいかが正確
に評価できる。
【0029】
【発明の効果】本発明の抵抗値評価方法を使用すれば、
軸受の内外輪間の抵抗値を正確に相対評価できる。この
ため、軸受から発生する電磁波の放射ノイズの評価や軸
受に封入されている油膜厚さの評価が、正確且つ簡易に
行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく実施形態に係る装置構成の概要
図である。
【図2】演算処理装置を説明する図であって、(a)は
抵抗値のデジタル表示及び位置値処理を説明する図であ
り、(b)は波数のカウント例を説明する図である。
【符号の説明】
1 転がり軸受 1a 内輪 1b 外輪 2 軸部材 3 モータ 4 定電圧電源 5 抵抗測定装置 6 A/D変換回路 7 演算処理装置 7A 最大抵抗値演算部 7B 閾値処理部 7C 波数カウント部 8 表示部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横内 敦 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目5番50号 日本精工株式会社内 (72)発明者 傳寳 功哲 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目5番50号 日本精工株式会社内 Fターム(参考) 2G028 AA01 BB20 BC10 BD10 BE07 CG02 DH03 FK01 GL07 GL09 2G060 AA09 AA20 AE28 AE30 AE40 AF07 HC08 HC13 HC14 HE01

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転がり軸受の回転時における電気抵抗を
    評価する方法であって、内外輪間に定電圧を印加した状
    態で、軸受回転中の内外輪間の電気抵抗を、1ms以下
    のサンプリング時間間隔で連続的に測定し、その測定値
    に基づいて求めた、最大抵抗値、若しくは所定時間間隔
    当たりの測定値の変動回数によって、軸受の電気抵抗を
    評価することを特徴とする転がり軸受の電気抵抗評価方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007192769A (ja) * 2006-01-23 2007-08-02 Ntn Corp 潤滑剤劣化検出装置および検出装置付き軸受
JP2009216477A (ja) * 2008-03-10 2009-09-24 Ihi Corp 膜厚・接触状態計測方法及び装置

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JP2007192769A (ja) * 2006-01-23 2007-08-02 Ntn Corp 潤滑剤劣化検出装置および検出装置付き軸受
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