JP2003057151A - 転がり軸受用保持器の疲労試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受に組み込んだ状態での保持器の疲労特性
を正しく評価することのできる転がり軸受用保持器の疲
労試験装置を提供する。 【解決手段】 試験すべき保持器１０４により保持され
る転動体１０３と略同一形状を有し、かつ、保持器１０
４の少なくとも２箇所の転動体保持部（ポケット）１０
４ｂに挿入される治具１０，１１のうち、一方の治具１
０を固定する固定部６と、他方の治具１１を装着して保
持器１０４の円周方向に往復運動を与える移動部（往復
運動機構）７を備えた構成とし、軸受に組み込んだ状態
で保持器１０４に作用する転動体１０３の進み遅れに起
因する繰り返し応力と同等の応力を被試験体である保持
器１０４に付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受用の保
持器、特に樹脂製の保持器の疲労特性を正確に評価する
ことのできる転がり軸受用保持器の疲労試験装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】樹脂の疲労特性を評価する一般的な方法
として、例えば短冊形状の中央部分に最小断面積部を形
成すべく括れ部を形成した形状など、標準的な形状をし
たテストピースに対して引張／圧縮応力や曲げ応力を繰
り返し加えて、破断等に至るまでの繰り返し数や経時的
な状態変化などで評価する方法が規定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な一般的な樹脂材料の評価方法によると、転がり軸受用
の樹脂製保持器の疲労特性の評価に適用した場合、次の
ような問題がある。

【０００４】すなわち、転がり軸受用の樹脂製保持器に
おいては、ウエルド部と最小断面積部が必ずしも一致し
ないために、保持器の形状やウエルド部の位置、あるい
は樹脂の材質によって、破断する部位がウエルド部と最
小断面積部の２つに分類されてしまう。従って、上記し
た標準的な形状をしたテストピースを用いた一般的な疲
労特性の評価方法では、樹脂製保持器としての性能の評
価を正しく行うことはできない。

【０００５】そこで、実際の保持器形状に成形したテス
トピースを用いて試験を行うに当たっては、次のような
問題が生じる。

【０００６】すなわち、転がり軸受に組み込んだ状態に
おける樹脂製保持器に作用する力としては、転動体の進
み遅れによる引張〜圧縮の繰り返し応力が支配的となる
が、繰り返し応力を負荷するためにはテストピースを把
持する必要がある。しかしながら、チャック治具を作成
して樹脂製保持器を把持して繰り返し応力を加えた場
合、破断は把持されている根元部分で生じ、実際の破断
部位（ウエルド部または最小断面積部）とは異なる結果
となってしまい、この場合にも正しく性能評価を行うこ
とはできない。

【０００７】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、軸受に組み込んだ状態での保持器の疲労特性を
正しく評価することのできる転がり軸受用保持器の疲労
試験装置の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の転がり軸受用保持器の疲労試験装置は、転
がり軸受用の保持器に対して繰り返し応力を与えること
によってその疲労特性を評価するための装置であって、
試験すべき保持器により保持される転動体と略同一形状
を有し、かつ、当該保持器の複数箇所の転動体保持部に
それぞれ挿入される複数の治具と、その各治具のうち少
なくとも一つの治具を固定する固定部と、他の少なくと
も一つの治具を装着して被測定保持器の円周方向に往復
運動を与える移動部を備えていることによって特徴づけ
られる（請求項１）。

【０００９】ここで、本発明の転がり軸受用保持器の疲
労試験装置においては、被測定保持器が、上記複数の治
具の挿入が可能なように一部が切り欠かれた転がり軸受
の内・外輪間に組み込まれた状態で、かつ、各治具が挿
入された部位を除く転動体保持部にそれぞれ転動体が保
持された状態で試験に供されるように構成すること（請
求項２）が好ましい。

【００１０】本発明は、保持器に対して、転がり軸受に
組み込まれた実際の使用条件において作用する繰り返し
応力と同等の繰り返し応力を与えることによって、所期
の目的を達成しようとするものである。

【００１１】すなわち、転がり軸受の実際の使用時に保
持器に作用する力は、前記したように転動体の進み遅れ
に起因する引張〜圧縮の繰り返し応力が支配的であり、
この繰り返し応力の原因である外力は、保持器の転動体
保持部（以下、ポケットと称する）に対してそこに保持
されている転動体を介して作用する。そこで本発明にお
いては、試験対象である保持器に保持される転動体と略
同一の形状を有する一対の治具を用いて、それぞれを保
持器のポケットに挿入し、その治具のうちの少なくとも
一つを固定するとともに、他の少なくとも一つを保持器
の円周方向に往復運動させる。これにより、転がり軸受
の実際の使用時に保持器に作用する力と同等の力を、試
験対象保持器に繰り返し付与するとができ、しかも、保
持器を把持しないので、把持の根元部分において破断す
ることがない。

【００１２】また、請求項２に係る発明のように、試験
すべき保持器を、複数の治具の挿入が可能なように一部
が切り欠かれた転がり軸受の内・外輪間に組み込んだ状
態で、各治具が挿入された部位を除くポケットにそれぞ
れ実際の転動体を保持した状態で試験に供するように構
成すれば、転がり軸受の実際の使用時における条件によ
り近い条件のもとに疲労試験を行うことができて好まし
い。

【００１３】なお、本発明において、固定側と移動側に
一つずつ治具を備え、これらの治具を挿入すべき２つの
ポケットの位置が、その間に保持器のウエルド部並びに
最小断面積部の双方を含む位置とすることが、一度の試
験によって保持器の最弱点部を知ることができるが故に
望ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形
態の疲労試験装置の部分断面平面図であり、図２はその
部分断面Ａ矢視図である。また、図３には、その試料載
置台４上に被試験体を装着した状態を斜視図で示す。こ
の例は、玉軸受１００の樹脂製の冠型保持器１０４の疲
労試験を行う例を示しており、被試験体である保持器１
０４は、後述するように実際に玉軸受１００に組み込ま
れた状態で、その内輪１０１および外輪１０２の一部を
切り欠いた状態で試験機に装着される。なお、冠型保持
器１０４の詳細構造は図４に斜視図を示す通りであり、
環状の基部１０４ａの一方の側面に、転動体であるボー
ル１０３（図３参照）を収容するための複数のポケット
１０４ｂを形成したものであり、各ポケット１０４ｂ
は、基部１０４ａに形成された凹部１０４ｃに加えて、
その両側に突出する一対の爪部１０４ｄによって構成さ
れている。

【００１５】さて、試験機の構成について以下に詳述す
る。ベッド１上に、水平面上で互いに直交するｘ方向お
よびｙ方向に伸びる２本ずつの直動ガイド２１ｘ，２１
ｙ（２１ｙは図２において１本のみ現れている）を備え
たｘｙテーブル２と、後述する移動側治具１１を往復動
させるための往復運動機構７が配置されている。

【００１６】ｘｙテーブル２上には回転台３が配置さ
れ、更にその回転台３上に試料載置台４が固定されてい
る。試料載置台４は、前記したように被試験体である保
持器１０４を一部を切り欠いた玉軸受１００に組み込ん
だ状態で固定するためのものであり、その上面中心部に
は玉軸受１００の内輪１０１の内径面を嵌め込むための
鉛直軸４ａが突出形成されている。

【００１７】また、ｘｙテーブル２には、当該ｘｙテー
ブル２をｘ方向およびｙ方向にそれぞれ微動させるため
のマイクロメータ型ねじ機構５１ｘおよび５１ｙと、こ
れらの各方向にｘｙテーブル２を固定するためのクラン
プ装置５２ｘ，５２ｙとからなる位置決め機構５が設け
られており、この位置決め機構５の操作によって、ｘｙ
テーブル２をベッド１上でｘ，ｙ方向任意の位置に位置
決めすることができる。なお、５３ｘおよび５３ｙは、
ｘｙテーブル２をそれぞれｘ方向およびｙ方向に付勢し
てマイクロメータ型ねじ機構５１ｘ，５１ｙのねじ部先
端に押しつけるための引張コイルばねである。

【００１８】回転台３は、ｘｙテーブル２に固定されて
鉛直方向（ｚ方向）に伸びるピン３ａの回りに回動自在
で、かつ、長孔３ｂを介してｘｙテーブル２にねじ止め
固定されるようになっており、これによって回転台３
は、ｘｙテーブル２上でピン３ａを中心とする任意の回
動位置で固定できるようになっている。また、この回転
台３には、試料載置台４のほかに、固定側治具１０が固
定具６によって固定されている。この固定具６は、回転
台３上において図１において二点鎖線で示す範囲内で位
置決め可能となっている。

【００１９】往復運動機構７は、減速機付きＡＣサーボ
モータ７１と、ボールねじユニット７２、移動側治具取
り付け台７３を主体として構成されている。ボールねじ
ユニット７２のねじ軸７２ａはカップリング７４によっ
て減速機付きＡＣサーボモータ７１の出力軸７１ａに連
結されており、このモータ７１の駆動によってねじ軸７
２ａが回転し、その回転によって、当該ねじ軸７２ａに
対しボールを介して螺合しているナット（いずれも図示
せず）を備えた移動部材７２ｂがねじ軸７２ａに沿って
移動する。そして、この移動部材７２ｂ上に移動側治具
取り付け台７３が固定されている。

【００２０】移動側治具１１はビーム型ロードセル８を
介して移動側治具取り付け台７３に固定されている。す
なわち、移動側治具１１はその基端部がビーム型ロード
セル８の一端部に固定されており、そのビーム型ロード
セル８の他端部が移動側治具取り付け台７３に固定され
ている。

【００２１】固定側治具１０および移動側治具１１の先
端部１０ａおよび１１ａは、被試験体である保持器１０
４に保持されるボール１０３と同一の形状・寸法、この
例ではボール１０３と同等の曲率を有する球形、に加工
されており、その各先端部１０ａ，１１ａは、試料載置
台４上に固定された保持器１０４のポケット１０４ｂ内
に挿入される。

【００２２】すなわち、図３に示すように、試験すべき
保持器１０４は、玉軸受１００に組み込まれた状態で、
その内輪１０１の内径面が鉛直軸４ａに嵌め込まれ、抑
え板４ｂを介してボルト４ｃで内輪１０１が固定され
る。玉軸受１００の内輪１０１および外輪１０２は、固
定側治具１０および移動側治具１１の先端部１０ａおよ
び１１ａがそれぞれ保持器１０４の所要のポケット１０
４ｂに収容できるように、部分的に切り欠かれている。
また、保持器１０４のポケット１０４ｂのうち、固定側
治具１０および移動側治具１１の先端部１０ａおよび１
１ａが挿入されるもの以外については、ボール１０３が
収容されている。固定側治具１０と移動側治具１１が挿
入される各ポケット１０４ｂの位置は、これらの間に最
小断面積部とウエルド部がともに存在する位置とされ
る。

【００２３】ここで、固定側治具１０および移動側治具
１１の各先端部１０ａおよび１１ｂを保持器１０４の所
要のポケット１０４ｂにそれぞれ挿入するに際しては、
ｘｙテーブル２を平面上で適宜に移動させるとともに、
回転台３を位置決めし、更に固定側治具１０の固定具６
をポケット１０４ｂのピッチに応じて適宜位置に位置決
めする。

【００２４】以上のセッティング状態で、減速機付きＡ
Ｃサーボモータ７１を繰り返し正逆回転させる。これに
より、ボールユニット７２のねじ軸７２ａが繰り返し正
逆回転し、移動側治具１１が取り付けられている移動部
材７２ｂがｘ方向に往復運動する。この移動部材７２ｂ
の往復運動により、保持器１０４には、移動側治具１１
の先端部１１ａが挿入されているポケット１０４ｂと固
定側治具１０の先端部１０ａが挿入されているポケット
１０４ｂの間で接線方向への繰り返し応力が付与される
ことになる。その間、保持器１０４に作用する荷重はビ
ーム型ロードセル８によって刻々と計測される。なお、
この実施の形態においては保持器１０４に、繰り返し応
力を付与するために、接線方向への往復運動を利用する
が、繰り返し運動のストロークが微小なため、円周方向
の繰り返し運動と実質的に同等となっている。

【００２５】以上の試験動作において特に注目すべき点
は、保持器１０４が実際の玉軸受１００に組み込まれ、
かつ、その各ポケット１０４ｂには、実際のボール１０
３か、あるいはそのボール１０３と同等の形状・寸法を
有する固定側治具１０ないしは移動側治具１１の先端部
１０ａないしは１１ａが挿入された状態で、移動側治具
１１の先端部１１ａが保持器１０４の接線方向に往復運
動する点であり、これにより、保持器１０４には、軸受
に組み込まれた実際の使用状態において作用するボール
の進み遅れに起因する繰り返し応力と略同等の繰り返し
応力が作用し、実用時における疲労特性に極めて近い特
性を知ることができる。

【００２６】ここで、以上の実施の形態では、本発明に
係る疲労試験機により樹脂製の冠型保持器の疲労試験を
行う例を示したが、他の型式の樹脂製保持器、あるいは
他の材質の保持器の疲労試験を行い得ることは勿論であ
り、また、ボール以外の転動体、例えばころなどを保持
する保持器の試験も行うことができ、その場合、固定側
治具１０および移動側治具１１の先端部１０ａおよび１
１ａを、保持器が保持する転動体の形状・寸法に合わせ
た形状とすればよい。

【００２７】また、以上の実施の形態では、ボールの微
小な進み遅れに起因する繰り返し応力と同等の応力を作
用させるのに、接線方向の往復運動を利用したが、円周
方向の往復運動を用いてもよいことは言うまでもない。
また、以上の実施の形態では、固定側および移動側にそ
れぞれ一つずつの治具を備えているが、これらはそれぞ
れ複数ずつ備えていてもよい。転動体の進み遅れに起因
する応力と同等の応力を保持器に安定して与えることが
できるように治具構成を設定すればよい。更には、試験
機の構成においても、固定部と移動部を一つずつ設ける
ほか、それぞれ複数ずつ備えていてもよい。保持器に所
望の応力を付与すべく適切な個数、配置の固定部および
移動部を設ければよい。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、被試験
体である保持器のポケットのうちの少なくとも２つに、
当該保持器により保持される転動体と同一の形状を有す
る固定側および移動側の治具をそれぞれ挿入し、移動側
の治具を保持器の円周方向に往復運動させることによっ
て保持器に対して繰り返し応力を与えるので、実際に軸
受に組み込まれた状態でその軸受の回転時に作用する応
力、つまり転動体の進み遅れに起因する応力と同等の応
力を保持器に対して与えることができる。その結果、軸
受に組み込んだ状態での疲労特性を正しく評価すること
が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の疲労試験装置の部分断面
平面図であある。

【図２】図１の部分断面Ａ矢視図である。

【図３】本発明の実施の形態の試料載置台４上に被試験
体を装着した状態を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態により疲労特性を調査しよ
うとする樹脂製の冠型保持器の構造例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ ベッド ２ ｘｙテーブル ３ 回転台 ４ 試料載置台 ５ 位置決め機構 ６ 固定具 ７ 往復運動機構 ７１ 減速機付きＡＣサーボモータ ７２ ボールねじユニット ７２ａ ねじ軸 ７２ｂ 移動部材 ７３ 移動側治具取り付け台 ８ ビーム型ロードセル １０ 固定側治具 １０ａ 先端部 １１ 移動側治具 １１ａ 先端部 １００ 玉軸受 １０１ 内輪 １０２ 外輪 １０３ ボール １０４ 保持器（被試験体）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転がり軸受用の保持器に対して繰り返し
   応力を与えることによってその疲労特性を評価するため
   の装置であって、 試験すべき保持器により保持される転動体と略同一形状
   を有し、かつ、当該保持器の複数箇所の転動体保持部に
   それぞれ挿入される複数の治具と、その各治具のうち少
   なくとも一つの治具を固定する固定部と、他の少なくと
   も一つの治具を装着して被測定保持器の円周方向に往復
   運動を与える移動部を備えていることを特徴とする転が
   り軸受用保持器の疲労試験装置。
2. 【請求項２】 被測定保持器が、上記複数の治具の挿入
   が可能なように一部が切り欠かれた転がり軸受の内・外
   輪間に組み込まれた状態で、かつ、各治具が挿入された
   部位を除く転動体保持部にそれぞれ転動体が保持された
   状態で試験に供されるように構成されていることを特徴
   とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器の疲労試験
   装置。