JP2009008593A - Torque measuring device of tapered roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、円すいころ軸受のころ端面とこのころ端面に接する軌道輪のつば間で発生するトルクを測定する円すいころ軸受のトルク測定装置に関する。 The present invention relates to a torque measuring device for a tapered roller bearing that measures torque generated between a roller end surface of a tapered roller bearing and a collar of a raceway ring that is in contact with the roller end surface.
非特許文献1のFig.6に、内輪回転・外輪静止型の円すいころ軸受に作用する全体トルク、および内輪つばと円すいころの大端面間のトルクをそれぞれ分離して測定できる装置の概略図が示されている。また、同文献の第3章に、この装置の説明が記載されている。
Fig.6を一部描き変えたものが図11である。被トルク測定物である円すいころ軸受100は、内輪101と、外輪102と、これら内外輪101,102の軌道面間に介在する円すいころ103とを有する。
FIG. 6 is a schematic diagram of an apparatus capable of separately measuring the total torque acting on the inner ring rotating / outer ring stationary type tapered roller bearing and the torque between the inner ring collar and the large end face of the tapered roller. In addition, a description of this apparatus is described in
FIG. FIG. 11 shows a part of FIG. A tapered roller bearing 100 that is a torque measurement object includes an
外輪102の外周にはハウジング104が一体に嵌合し、そのハウジング104が静圧気体ジャーナル軸受105と静圧気体スラスト軸受106とにより、十分小さい摩擦力で非接触支持されている。したがって、円すいころ軸受100は、径方向および軸方向に浮いた状態となっている。外輪102の周方向の回転運動は力測定ゲージ107で拘束されており、この力測定ゲージ107により、外輪軌道面から外輪102側へ伝達される軸受全体に作用する回転方向のトルクが測定できる。
A
一方、内輪101の内周には回転軸108が固定状態で嵌合し、この回転軸108が静圧気体ジャーナル軸受105と静圧気体スラスト軸受106とにより、十分小さい摩擦力で非接触支持されている。本来の円すいころ軸受には、円すいころ103の大端側の端面に接する大つばが内輪101に設けられているが、この装置に組み込まれた試験用の円すいころ軸受100では上記大つばが除去されており、その代わりに、内輪101と別体の大つば相当部材109が設けられている。この大つば相当部材109は3本の支持アーム110により内輪101に連結されており、支持アーム110の歪みを歪みゲージ111で測定することで、内輪101の大つばに作用するトルクを測定することができる。
On the other hand, a rotating
この構成によると、力測定ゲージ107と歪みゲージ111の出力から、軸受全体のトルクと大つばのトルクをそれぞれ知ることができる。また、軸受全体のトルクから大つばのトルクを差し引いたものが内外輪軌道面でのトルクとなる。
円すいころ軸受が他の形式の転がり軸受と異なる特徴は、軌道輪のつばでトルクが発生する点であり、円すいころ軸受を改良や新規で設計する上で、上記つばで発生するトルクを知ることが特に重要である。そこで、このトルクを測定する装置が必要となってきている。この種の装置としては、理想的には、つばのトルクの他に軸受全体のトルクも測定できるのが望ましいが、現実的には、つばのトルクが測定できれば十分な利用価値があることから、つばのトルクだけしか測定できない装置であっても、簡易で安価な装置であることが求められる場合がある。 A feature of tapered roller bearings that differ from other types of rolling bearings is that torque is generated by the collar of the bearing ring. Knowing the torque generated by the above-mentioned flange when designing or newly designing tapered roller bearings Is particularly important. Therefore, an apparatus for measuring this torque has become necessary. Ideally, for this type of device, it is desirable to be able to measure the torque of the entire bearing in addition to the collar torque, but in reality, if the torque of the collar can be measured, there is sufficient utility value. Even a device that can measure only the brim torque may be required to be a simple and inexpensive device.
非特許文献1に記載のトルク測定装置は、外輪102側を静止系に固定して、内輪101の大つばと円すいころ103の大端面間のトルクのみを測定する場合であっても、静圧気体ジャーナル軸受105と静圧気体スラスト軸受106とが必要となる。静圧気体軸受105,106はその摩擦トルクが極めて小さいという利点があるが、高価であり、外部からの給気装置を必要とする問題がある。
The torque measuring device described in Non-Patent
この発明は、上記背景下でなされたものであり、その目的は、軌道輪のつばと円すいころの大端面間のトルクを測定することができ、簡易な構成で安価な円すいころ軸受のトルク測定装置を提供することである。 The present invention has been made under the above background, and its purpose is to measure the torque between the collar of the bearing ring and the large end surface of the tapered roller, and to measure the torque of a tapered roller bearing with a simple configuration and at low cost. Is to provide a device.
この発明における第1の発明にかかる円すいころ軸受のトルク測定装置は、被トルク測定物である円すいころ軸受の内輪に一体に嵌合する軸と、前記円すいころ軸受の外輪に一体に嵌合するハウジングとを備え、前記円すいころ軸受の円すいころの大端側の端面に接するつば相当部分を有する筒状体を前記内輪と別体で設け、この筒状体を、転がり玉軸受を介して前記軸に支持させるとともに、拘束手段により前記軸に対する回転を拘束し、前記筒状体に作用する駆動力を測定する駆動力測定手段を設けたことを特徴とする。ここで、一体に嵌合するとは、嵌合することで互いに一体に固定状態になるという意味である。 A torque measuring device for a tapered roller bearing according to a first aspect of the present invention includes a shaft that is integrally fitted to an inner ring of a tapered roller bearing that is a torque measurement object, and a fitting that is integrally fitted to an outer ring of the tapered roller bearing. A cylindrical body having a flange-corresponding portion in contact with the end face on the large end side of the tapered roller of the tapered roller bearing is provided separately from the inner ring, and the cylindrical body is provided via the rolling ball bearing. A driving force measuring means is provided that measures the driving force acting on the cylindrical body by supporting the shaft and restraining the rotation of the shaft by the restraining means. Here, integrally fitting means that they are fixed to each other by fitting.
この構成の円すいころ軸受のトルク測定装置では、被トルク測定物である円すいころ軸受として、本来内輪に一体に設けられていて円すいころの大端側の端面に接するつばを除去したものが用いられる。そして、この内輪つばに相当するつば相当部分が、内輪と別体の筒状体に設けてある。軸またはハウジングが回転することにより、つば相当部分と円すいころの大端側の端面間にトルクが発生する。筒状体は拘束手段により軸に対する回転が拘束されているため、つば相当部分は常に軸受中心軸の周りに内輪と相対的に同位相に維持される。そのため、つば相当部分と円すいころの大端側の端面間に発生するトルクは、内輪につばが一体に設けられた本来の円すいころ軸受における内輪つばと円すいころの大端側の端面間に発生するトルクと同等である。前記トルクは、つば相当部分から筒状体に伝わり、筒状体に駆動力が作用する。この駆動力を駆動力測定手段で測定する。この駆動力測定手段の測定結果から、前記トルクを演算または推定することができる。 In the tapered roller bearing torque measuring device having this configuration, as the tapered roller bearing which is a to-be-measured object, a tapered roller bearing which is originally provided integrally with the inner ring and which removes the collar contacting the end surface on the large end side of the tapered roller is used. . And the collar equivalent part corresponding to this inner ring collar is provided in the cylindrical body separate from the inner ring. When the shaft or the housing rotates, torque is generated between the corresponding portion of the collar and the end surface on the large end side of the tapered roller. Since the cylindrical body is restrained from rotating with respect to the shaft by the restraining means, the portion corresponding to the collar is always maintained in the same phase relative to the inner ring around the bearing central shaft. Therefore, the torque generated between the corresponding part of the collar and the end face on the large end side of the tapered roller is generated between the inner ring collar and the end face on the large end side of the tapered roller in the original tapered roller bearing in which the flange is integrally provided on the inner ring. Equivalent to the torque The torque is transmitted from the collar portion to the cylindrical body, and a driving force acts on the cylindrical body. This driving force is measured by driving force measuring means. The torque can be calculated or estimated from the measurement result of the driving force measuring means.
この構成によると、高価な静圧気体軸受を使用せずに、比較的安価な転がり軸受を用いた装置とすることができる。転がり軸受で発生するトルクは、静圧気体軸受で発生するトルクと比べれば大きいが、つば相当部分と円すいころの大端側の端面間に発生するトルクと比べれば十分小さい。通常は1/10以下であり、測定精度上で問題となるレベルではない。また、転がり軸受はグリース潤滑されているので、潤滑のための付帯設備を必要としない。これらのことから、このトルク測定装置は、簡易な構成で安価に製作できる。 According to this structure, it can be set as the apparatus using a comparatively cheap rolling bearing, without using an expensive static pressure gas bearing. The torque generated in the rolling bearing is large compared to the torque generated in the static pressure gas bearing, but is sufficiently small compared to the torque generated between the corresponding portion of the collar and the end face on the large end side of the tapered roller. Usually, it is 1/10 or less, and it is not a level causing a problem in measurement accuracy. In addition, since the rolling bearing is grease-lubricated, no auxiliary equipment for lubrication is required. For these reasons, the torque measuring device can be manufactured with a simple configuration at low cost.
上記第1の発明において、前記ハウジングは静止系に固定され、かつ前記軸は駆動回転させられるものとすることができる。
この場合は、内輪が回転することによって生じる内輪つばと円すいころの大端側の端面間に発生するトルクを測定できる。
In the first invention, the housing may be fixed to a stationary system, and the shaft may be driven to rotate.
In this case, it is possible to measure the torque generated between the inner ring collar and the end face on the large end side of the tapered roller, which is generated by the rotation of the inner ring.
また、上記第1の発明において、前記ハウジングは静止系に対して静圧気体スラスト軸受で回転自在に支持され、かつ前記軸は駆動回転させられ、前記ハウジングに作用する回転力を測定する回転力測定手段を設けたものとしてもよい
この場合も、内輪が回転することによって生じる内輪つばと円すいころの大端側の端面間で発生するトルクを測定できる。加えて、回転力測定手段の測定結果より、円すいころ軸受全体に発生するトルクを測定できる。円すいころ軸受全体のトルクは、保持器に起因するトルクが十分小さければ、内外輪の軌道面のトルクと、内輪つばのトルクとの総和である。したがって、円すいころ軸受全体のトルクおよび内輪つばのトルクを測定することで、内外輪の軌道面のトルクも知ることができる。
In the first invention, the housing is rotatably supported by a static pressure gas thrust bearing with respect to a stationary system, and the shaft is driven to rotate to measure the rotational force acting on the housing. A measuring means may be provided. In this case as well, it is possible to measure the torque generated between the inner ring collar and the end surface on the large end side of the tapered roller, which are generated when the inner ring rotates. In addition, the torque generated in the entire tapered roller bearing can be measured from the measurement result of the rotational force measuring means. The torque of the entire tapered roller bearing is the sum of the torque of the raceway surface of the inner and outer rings and the torque of the inner ring collar if the torque caused by the cage is sufficiently small. Therefore, by measuring the torque of the entire tapered roller bearing and the torque of the inner ring collar, the torque of the raceway surfaces of the inner and outer rings can also be known.
さらに、上記第1の発明において、前記軸は静止系に固定され、かつ前記ハウジングは回転駆動させられるものとしてもよい。
この場合は、外輪が回転することによって生じる内輪つばと円すいころの大端側の端面間に発生するトルクを測定できる。
Further, in the first invention, the shaft may be fixed to a stationary system, and the housing may be driven to rotate.
In this case, it is possible to measure the torque generated between the inner ring collar and the end face on the large end side of the tapered roller generated by the rotation of the outer ring.
さらに、上記第1の発明において、前記軸は静止系に対して静圧気体スラスト軸受で回転自在に支持され、かつ前記ハウジングは駆動回転させられ、前記軸に作用する回転力を測定する回転力測定手段を設けたものとしてもよい。
この場合も、外輪が回転することによって生じる内輪つばと円すいころの大端側の端面間に発生するトルクを測定できる。加えて、回転力測定手段の測定結果より、円すいころ軸受全体に発生するトルクを測定できる。前記同様の理由から、内外輪の軌道面のトルクも知ることができる。
Furthermore, in the first invention, the shaft is rotatably supported by a static pressure gas thrust bearing with respect to a stationary system, and the housing is driven to rotate to measure the rotational force acting on the shaft. A measuring means may be provided.
Also in this case, it is possible to measure the torque generated between the inner ring collar and the end face on the large end side of the tapered roller generated by the rotation of the outer ring. In addition, the torque generated in the entire tapered roller bearing can be measured from the measurement result of the rotational force measuring means. For the same reason as described above, the torque on the raceway surface of the inner and outer rings can also be known.
前記拘束手段は、前記軸と筒状体とを連結する弾性を有する連結板であり、前記駆動力測定手段は、前記連結板の歪みを測定する歪みゲージとするとよい。
拘束手段が軸と筒状体とを連結する弾性を有する連結板であると、筒状体に駆動力が作用したときに連結板に歪みが現れる。この連結板に現れた歪みを駆動力測定手段である歪みゲージで測定することにより、前記トルクを精度良く検出することができる。
The restraining means may be an elastic connecting plate that connects the shaft and the cylindrical body, and the driving force measuring means may be a strain gauge that measures strain of the connecting plate.
When the restraining means is an elastic connecting plate that connects the shaft and the cylindrical body, distortion appears in the connecting plate when a driving force is applied to the cylindrical body. The torque can be detected with high accuracy by measuring the distortion appearing on the connecting plate with a strain gauge which is a driving force measuring means.
この発明における第2の発明にかかる円すいころ軸受のトルク測定装置は、被トルク測定物である円すいころ軸受の内輪に一体に嵌合する軸と、前記円すいころ軸受の外輪に一体に嵌合するハウジングとを備え、前記円すいころ軸受の円すいころの大端側の端面に接するつば相当部分を有する筒状体を前記外輪と別体で設け、この筒状体を、転がり玉軸受を介して前記ハウジングに支持させるとともに、拘束手段により前記ハウジングに対する回転を拘束し、前記筒状体に作用する駆動力を測定する駆動力測定手段を設けたことを特徴とする。 A torque measuring device for a tapered roller bearing according to a second aspect of the present invention is integrally fitted with a shaft that is integrally fitted to an inner ring of a tapered roller bearing that is a torque measurement object, and an outer ring of the tapered roller bearing. A cylindrical body having a flange-corresponding portion in contact with the end face on the large end side of the tapered roller of the tapered roller bearing is provided separately from the outer ring, and the cylindrical body is provided via the rolling ball bearing. A driving force measuring means is provided which measures the driving force acting on the cylindrical body by supporting the housing and restraining the rotation of the housing by the restraining means.
この構成の円すいころ軸受のトルク測定装置では、被トルク測定物である円すいころ軸受として、本来外輪に一体に設けられていて円すいころの大端側の端面に接するつばを除去したものが用いられる。そして、この外輪つばに相当するつば相当部分が、外輪と別体の筒状体に設けてある。軸またはハウジングが回転することにより、つば相当部分と円すいころの大端側の端面間にトルクが発生する。筒状体は拘束手段により軸に対する回転が拘束されているため、つば相当部分は常に軸受中心軸の周りに外輪と相対的に同位相に維持される。そのため、つば相当部分と円すいころの大端側の端面間に発生するトルクは、外輪につばが一体に設けられた本来の円すいころ軸受における外輪つばと円すいころの大端側の端面間に発生するトルクと同等である。前記トルクは、つば相当部分から筒状体に伝わり、筒状体に駆動力が作用する。この駆動力を駆動力測定手段で測定する。この駆動力測定手段の測定結果から、前記トルクを演算または推定することができる。 In the tapered roller bearing torque measuring device having this configuration, as the tapered roller bearing that is a torque measurement object, a tapered roller bearing that is originally provided integrally with the outer ring and that removes the flange that contacts the end surface on the large end side of the tapered roller is used. . And the collar equivalent part corresponding to this outer ring collar is provided in the cylindrical body separate from the outer ring. When the shaft or the housing rotates, torque is generated between the corresponding portion of the collar and the end surface on the large end side of the tapered roller. Since the cylindrical body is restrained from rotating with respect to the shaft by the restraining means, the portion corresponding to the collar is always maintained in the same phase relative to the outer ring around the bearing center shaft. Therefore, the torque generated between the corresponding part of the collar and the end face on the large end side of the tapered roller is generated between the outer ring collar and the end face on the large end side of the tapered roller in the original tapered roller bearing in which the flange is integrally provided on the outer ring. Equivalent to the torque The torque is transmitted from the collar portion to the cylindrical body, and a driving force acts on the cylindrical body. This driving force is measured by driving force measuring means. The torque can be calculated or estimated from the measurement result of the driving force measuring means.
この第2の発明の構成も、前記第1の発明の構成と同様に、高価な静圧気体軸受を使用せずに、比較的安価な転がり軸受を用いた装置とすることができ、また潤滑のための付帯設備を必要としないため、簡易な構成で安価に製作できる。 Similarly to the configuration of the first invention, the configuration of the second invention can be a device using a relatively inexpensive rolling bearing without using an expensive static pressure gas bearing, and can be lubricated. Therefore, it can be manufactured at low cost with a simple configuration.
上記第2の発明において、前記ハウジングは静止系に固定され、かつ前記軸は駆動回転させられるものとすることができる。
この場合は、内輪が回転することによって生じる外輪つばと円すいころの大端側の端面間に発生するトルクを測定できる。
In the second invention, the housing may be fixed to a stationary system, and the shaft may be driven to rotate.
In this case, it is possible to measure the torque generated between the outer ring collar and the end face on the large end side of the tapered roller generated by the rotation of the inner ring.
また、上記第2の発明において、前記ハウジングは静止系に対して静圧気体スラスト軸受で回転自在に支持され、かつ前記軸は駆動回転させられ、前記ハウジングに作用する回転力を測定する回転力測定手段を設けたものとしてもよい。
この場合も、内輪が回転することによって生じる外輪つばと円すいころの大端側の端面間で発生するトルクを測定できる。加えて、回転力測定手段の測定値より、円すいころ軸受全体に発生するトルクを測定できる。前記同様の理由から、内外輪の軌道面のトルクも知ることができる。
In the second aspect of the invention, the housing is rotatably supported by a static pressure gas thrust bearing with respect to a stationary system, and the shaft is driven to rotate to measure the rotational force acting on the housing. A measuring means may be provided.
Also in this case, it is possible to measure the torque generated between the outer ring collar and the end face on the large end side of the tapered roller that are generated by the rotation of the inner ring. In addition, the torque generated in the entire tapered roller bearing can be measured from the measured value of the rotational force measuring means. For the same reason as described above, the torque on the raceway surface of the inner and outer rings can also be known.
さらに、上記第2の発明において、前記軸は静止系に固定され、かつ前記ハウジングは回転駆動させられるものとしてもよい。
この場合は、外輪が回転することによって生じる外輪つばと円すいころの大端側の端面間に発生するトルクを測定できる。
Further, in the second invention, the shaft may be fixed to a stationary system, and the housing may be driven to rotate.
In this case, it is possible to measure the torque generated between the outer ring collar and the end face on the large end side of the tapered roller, which is generated by the rotation of the outer ring.
さらに、上記第2の発明において、前記軸は静止系に対して静圧気体スラスト軸受で回転自在に支持され、かつ前記ハウジングは駆動回転させられ、前記軸に作用する回転力を測定する回転力測定手段を設けたものとしてもよい。
この場合も、外輪が回転することによって生じる外輪つばと円すいころの大端側の端面間に発生するトルクを測定できる。加えて、回転力測定手段の測定値より、円すいころ軸受全体に発生するトルクを測定できる。前記同様の理由から、内外輪の軌道面のトルクも知ることができる。
Further, in the second invention, the shaft is rotatably supported by a static pressure gas thrust bearing with respect to a stationary system, and the housing is driven to rotate to measure the rotational force acting on the shaft. A measuring means may be provided.
Also in this case, it is possible to measure the torque generated between the outer ring collar and the end face on the large end side of the tapered roller that is generated by the rotation of the outer ring. In addition, the torque generated in the entire tapered roller bearing can be measured from the measured value of the rotational force measuring means. For the same reason as described above, the torque on the raceway surface of the inner and outer rings can also be known.
前記転がり軸受はアンギュラ玉軸受とすることができる。アンギュラ玉軸受は、転がり軸受の中でも比較的大きなアキシアル荷重を支持でき、トルクも小さいため、トルク測定装置の構造を簡易化するのに適している。 The rolling bearing may be an angular ball bearing. Angular ball bearings are suitable for simplifying the structure of a torque measuring device because they can support a relatively large axial load among rolling bearings and have a small torque.
この発明の円すいころ軸受のトルク測定装置は、被トルク測定物である円すいころ軸受の内輪に一体に嵌合する軸と、前記円すいころ軸受の外輪に一体に嵌合するハウジングとを備えたものであって、前記円すいころ軸受の円すいころの大端側の端面に接するつば相当部分を有する筒状体を前記内輪と別体で設け、この筒状体を、転がり玉軸受を介して前記軸に支持させるとともに、拘束手段により前記軸に対する回転を拘束し、前記筒状体に作用する駆動力を測定する駆動力測定手段を設けるか、または前記円すいころ軸受の円すいころの大端側の端面に接するつば相当部分を有する筒状体を前記外輪と別体で設け、この筒状体を、転がり玉軸受を介して前記ハウジングに支持させるとともに、拘束手段により前記ハウジングに対する回転を拘束し、前記筒状体に作用する駆動力を測定する駆動力測定手段を設けたため、軌道輪のつばと円すいころの大端面間のトルクを測定することができ、簡易な構成で安価に製作できる。 A torque measuring device for a tapered roller bearing according to the present invention comprises a shaft that is integrally fitted to an inner ring of a tapered roller bearing that is a torque measurement object, and a housing that is integrally fitted to an outer ring of the tapered roller bearing. A cylindrical body having a flange-corresponding portion that contacts the end surface of the tapered roller at the large end side of the tapered roller bearing is provided separately from the inner ring, and the cylindrical body is connected to the shaft via a rolling ball bearing. And a driving force measuring means for measuring the driving force acting on the cylindrical body by restricting the rotation with respect to the shaft by the restraining means, or an end face on the large end side of the tapered roller of the tapered roller bearing. A cylindrical body having a collar-corresponding portion that is in contact with the outer ring is provided separately from the outer ring, and the cylindrical body is supported by the housing via a rolling ball bearing and rotated with respect to the housing by a restraining means. A driving force measuring means that restrains and measures the driving force acting on the cylindrical body is provided, so it is possible to measure the torque between the collar of the bearing ring and the large end surface of the tapered roller, and it can be manufactured inexpensively with a simple configuration it can.
この発明の実施形態を図面と共に説明する。図1は第1の発明の実施形態にかかる円すいころ軸受のトルク測定装置の全体構成を示す図である。この円すいころ軸受のトルク測定装置は、被トルク測定物である円すいころ軸受30の内輪31に一体に嵌合する軸1と、外輪32に一体に嵌合するハウジング2とを備える。軸1は鉛直方向を向いている。内輪31と軸1、および外輪32とハウジング2は、嵌合状態において互いに一体に固定されている。このトルク測定装置は、ハウジング2が静止系3に固定され、軸1が回転するようになっている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a torque measuring device for a tapered roller bearing according to an embodiment of the first invention. This torque measuring apparatus for a tapered roller bearing includes a
軸1は、円すいころ軸受30の内輪31の内周に嵌合し下端部に内つば部1aaが形成された外筒部1aと、この外筒部1aの内周に嵌合し下端が前記外筒部1aの内つば部1aaに支えられた内筒部1bと、この内筒部1bの上端よりも上方に延びる駆動伝達部1cと、内筒部1bと駆動伝達部1cとを連結する肩部1dと、内筒部1bに対して駆動伝達部1cを芯出しする芯出し部1eとを有する。駆動伝達部1cは、静止系3と一体の軸支持部3aに、複数の転がり軸受4、例えばアンギュラ玉軸受により回転自在に支持され、ベルト伝動装置5により駆動回転させられるようになっている。ベルト伝動装置5は、駆動モータ6の出力軸に取付けたベルト車5aと、駆動伝達部1cの上端部に取付けたベルト車5bとに伝動ベルト5cを巻き掛けたものである。
The
図2(A)に示すように、被トルク測定物である円すいころ軸受30は、内輪31と、外輪32と、これら内外輪31,32間に介在する複数個の円すいころ33と、円すいころ33を保持する保持器34とを備えている。内輪31は、外周に円すい面からなる軌道面31aが形成されたものであり、軌道面31aの小径側に小つば31bを有する。本来の円すいころ軸受30の内輪31は、図2(B)のように、軌道面31aの大径側に大つば31cを有するが、このトルク測定装置には、試験用として図2(B)における切断線Lに沿って大つば31cを除去したものが使用されている。外輪32は、内周に内輪31の軌道面31aに対向する軌道面32aが形成されたものであり、つば無しとされている。円すいころ33は、外周が転動面33aとして形成され、上記両軌道面31a,32a間で転動自在となっている。各円すいころ33は、保持器34のポケット内に入れられ、円周方向に所定の間隔を隔てて保持されている。
As shown in FIG. 2 (A), a tapered
円すいころ軸受30の内輪31は、上端面が軸外筒部1aの外周に形成された凸部1abに当接し、下端面が軸外筒部1aの外周下端に一体に嵌合する内輪支え7に当接することによって、軸方向の位置決めがされている。また、外輪32は、上下の外輪間座8,9によって軸方向の位置決めがされ、スペーサ10および押さえ部材11により上側から固定されている。
The
前記内輪31の大つば31cに相当するリング状のつば相当部分12が、内輪31とは別体で設けられている。このつば相当部分12は、筒状体13に固定状態で設けられていて、円すいころ33の大端面33bと直接接している(図2)。筒状体13は、一対の転がり軸受14により、前記軸1の内筒部1bに回転自在に支持されている。この実施形態では、一対の転がり軸受14は共にアンギュラ玉軸受である。転がり軸受14の内輪14aは、内筒部1bの上端に形成された拡径部1baと外筒部1aとにより軸方向の位置決めがされている。また、外輪14bは、筒状体13の下端に形成された内つば部13aと、筒状体13の上端に固定された軸受押さえ15とによって軸方向の位置決めがされている。
A ring-shaped
前記軸受押さえ15は、周方向の1箇所で、軸受中心軸Oを中心とするモーメントに対して弾性を有する連結板16Aを介して軸1と連結されている。連結板16Aの形状は、例えば上下方向の幅よりも前後方向の厚みの方が薄い短冊状とされている。連結板16Aは、軸1の肩部1dから芯出し部1eにわたって形成された切欠き1f、および軸受押さえ15に形成された切欠き15a内に配置され、結合ピン等の結合具17により、軸1および軸受押さえ15に結合されている。連結板16Aは、筒状体13の軸1に対する回転を拘束する拘束手段である。
The bearing
連結板16Aの表面には、この筒状体13を軸1と同期回転させる駆動力を測定する駆動力測定手段としての歪みゲージ20Aが貼り付けられている。歪みゲージ20Aは、筒状体13に作用する駆動力を、連結板16Aの歪みとして検知するものである。歪みゲージ20Aには配線21が接続され、この配線21が、軸1の駆動伝達部1bの軸芯部に設けた通孔22内を通って、軸1の上端まで導かれている。軸1の上端に対向してスリップリング23が設けられ、歪みゲージ20Aの検出信号が配線21からスリップリング23へと伝達される。スリップリング23は、配線24を介して信号処理回路25に接続されている。信号処理回路25は、歪みゲージ20Aで検出した歪みの大きさと駆動トルクとの関係が設定された計算式またはテーブル等の関係設定手段(図示せず)を有していて、歪みゲージ20Aの検出信号を前記関係設定手段と照合することで、前記トルクを算出または推定する回路である。
A
この構成のトルク測定装置による円すいころ軸受30のトルク測定に際しては、駆動モータ6に出力して、軸1を駆動回転させる。このとき、静止系3に固定されたハウジング2は静止状態に維持される。軸1および内輪31の回転により、つば相当部分12と円すいころ33の大端側の端面33b間にトルクが発生する。つば相当部分12と一体の筒状体13は、連結板16Aを介して軸1に連結されているため、つば相当部分12が内輪31と同じ回転数で軸受中心軸O周りに公転する。換言すると、つば相当部分12は常に軸受中心軸Oの周りに内輪31と相対的に同位相に維持される。そのため、つば相当部分12と円すいころ33の大端側の端面33b間に発生したトルクは、内輪31に大つば31cが一体に設けられた本来の円すいころ軸受における内輪大つば31cと円すいころ33の大端側の端面33b間に発生するトルクと同等である。
When measuring the torque of the tapered
前記トルクは、つば相当部分12から筒状体13を経由して連結板16Aに伝わり、連結板16Aに歪みが生じる。この連結板16Aの歪みを歪みゲージ20Aで測定する。この歪みゲージ20Aの検出信号を前記信号処理回路25で処理することにより、前記トルクを演算または推定することができる。
The torque is transmitted from the collar-corresponding
このトルク測定装置は、高価な静圧気体軸受を使用せずに、比較的安価な転がり軸受14を用いた装置とされている。転がり軸受14で発生するトルクは、静圧気体軸受で発生するトルクと比べれば大きいが、つば相当部分12と円すいころ33の大端側の端面33b間に発生するトルクと比べれば十分小さい。通常は1/10以下であり、測定精度上で問題となるレベルではない。また、転がり軸受14はグリース潤滑されているので、潤滑のための付帯設備を必要としない。これらのことから、このトルク測定装置は、簡易な構成で安価に製作できる。
This torque measuring device is a device using a relatively inexpensive rolling
図3は第1の発明の異なる実施形態を示す。この実施形態が前記実施形態(図1)と異なる点は、ハウジング2が水平な台座40の上に設置され、この台座40が静圧気体スラスト軸受41に支持されていることである。静圧気体スラスト軸受41は、台座40の下面と静圧気体スラスト軸受41の上面との間にノズル42から圧縮空気43を噴出することで、ハウジング2を台座40ごと非接触で下側から支持するものである。台座40の周方向の回転運動は回転力測定手段である力測定ゲージ44で拘束されており、この力測定ゲージ44により、ハウジング2の回転力、すなわち円すいころ軸受30全体に作用する回転方向のトルクが測定できるようになっている。他は、前記実施形態と同じ構成である。
FIG. 3 shows a different embodiment of the first invention. This embodiment is different from the above-described embodiment (FIG. 1) in that the
この実施形態は、内輪31のつばと円すいころ33の大端側の端面33b間で発生するトルク、および円すいころ軸受30全体に発生するトルクの両方を測定できる。円すいころ軸受全体のトルクは、保持器34に起因するトルクが十分小さければ、内外輪の軌道面のトルクと、内輪つばのトルクとの総和であるから、円すいころ軸受全体のトルクおよび内輪つばのトルクを測定することで、内外輪の軌道面のトルクも知ることができる。
この実施形態のトルク測定装置は、静圧気体スラスト軸受41が設けられているため、前記実施形態のものと比べて、構成が複雑でかつコスト高である。しかし、静圧気体スラスト軸受と静圧気体ジャーナル軸受の両方を設けたものと比べれば、簡易な構成で安価に製作できる。
In this embodiment, both the torque generated between the flange of the
Since the torque measuring device of this embodiment is provided with the static pressure gas thrust bearing 41, the configuration is more complicated and the cost is higher than that of the embodiment. However, it can be manufactured at a low cost with a simple structure as compared with the one provided with both the static pressure gas thrust bearing and the static pressure gas journal bearing.
上記図1の実施形態および図3の実施形態が、外輪側を静止させ内輪側を回転させるのに対し、図4の実施形態および図5の実施形態は、内輪側を静止させ外輪側を回転させる。図4の実施形態は、軸1を静止系3に固定したものである。また、図5の実施形態は、軸1を水平な台座40の上に設置し、この台座40を静圧気体スラスト軸受41で支持したものである。図4、図5いずれの実施形態も、ハウジング2に軸部2aが形成されており、この軸部2aを、複数のアンギュラ玉軸受4により回転自在に支持し、ベルト伝動装置5により駆動回転させるようになっている。他は、図1、図3の実施形態と比べ、天地が逆になっていることを除けば同じ構成である。
While the embodiment of FIG. 1 and the embodiment of FIG. 3 are stationary on the outer ring and rotating the inner ring, the embodiment of FIG. 4 and the embodiment of FIG. 5 are stationary on the inner ring and rotated on the outer ring. Let In the embodiment of FIG. 4, the
図4、図5の実施形態によるトルク測定に際しては、駆動モータ6に出力して、ハウジング2を駆動回転させる。このとき、軸1は静止状態に維持される。ハウジング2および外輪32の回転に伴い、つば相当部分12と円すいころ33の大端側の端面33b間にトルクが発生する。つば相当部分12が設けられた筒状体13は連結板16Aを介して軸1に連結されているため、つば相当部分12は常に軸受中心軸Oの周りに内輪31と相対的に同位相に維持される。そのため、つば相当部分12と円すいころ33の大端側の端面33b間に発生したトルクは、内輪31に大つば31cが一体に設けられた本来の円すいころ軸受における内輪大つば31cと円すいころ33の大端側の端面33b間に発生するトルクと同等である。このトルクを、前記同様に、連結板16Aの歪みとして歪みゲージ20Aで測定する。
When measuring the torque according to the embodiment of FIGS. 4 and 5, the torque is output to the
図5の実施形態の場合は、前輪つばのトルクの他に、力測定ゲージ44により、ハウジング2の回転力、すなわち円すいころ軸受30全体に作用する回転方向のトルクが測定できる。また、円すいころ軸受全体のトルクおよび内輪つばのトルクから、内外輪の軌道面のトルクを知ることができる。
In the case of the embodiment of FIG. 5, in addition to the torque of the front wheel collar, the
これらの実施形態も、前記実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、図4の実施形態は、高価な静圧気体軸受を使用せずに、比較的安価な転がり軸受14だけを用いることで、簡易な構成とできる。また、図5の実施形態は、静圧気体スラスト軸受を使用する分だけ図4の実施形態よりは複雑で高価になるが、静圧気体スラスト軸受と静圧気体ジャーナル軸受の両方を設けた従来のものと比べれば、簡易な構成で安価に製作できる。
なお、これらの実施形態は、歪みゲージ20Aの検出信号が静止側である軸1の内部を通って外部に取り出されるため、スリップリング23は不要である。
In these embodiments, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained. That is, the embodiment of FIG. 4 can be configured simply by using only the relatively inexpensive rolling
In these embodiments, since the detection signal of the
図6は第2の発明の実施形態にかかる円すいころ軸受のトルク測定装置の全体構成を示す図である。この円すいころ軸受のトルク測定装置は、被トルク測定物である円すいころ軸受30の内輪31に一体に嵌合する軸1と、外輪32に一体に嵌合するハウジング2とを備える。軸1は鉛直方向を向いている。内輪31と軸1、および外輪32とハウジング2は、嵌合状態において互いに一体に固定されている。このトルク測定装置は、ハウジング2が静止系3に固定され、軸1が回転するようになっている。
FIG. 6 is a diagram showing the overall configuration of a tapered roller bearing torque measuring apparatus according to an embodiment of the second invention. This torque measuring apparatus for a tapered roller bearing includes a
軸1は、円すいころ軸受30の内輪31の内周に嵌合する筒状部1a´と、この筒状部1a´よりも上方に延びる駆動伝達部1cと、筒状部1a´と駆動伝達部1cとを連結する肩部1dと、筒状部1a´に対して駆動伝達部1cを芯出しする芯出し部1eとを有する。駆動伝達部1cは、静止系3と一体の軸支持部3aに、複数の転がり軸受4、例えばアンギュラ玉軸受により回転自在に支持され、ベルト伝動装置5により駆動回転させられるようになっている。ベルト伝動装置5は、駆動モータ6の出力軸に取付けたベルト車5aと、駆動伝達部1cの上端部に取付けたベルト車5bとに伝動ベルト5cを巻き掛けたものである。
The
図7(A)に示すように、被トルク測定物である円すいころ軸受30は、内輪31と、外輪32と、これら内外輪31,32間に介在する複数個の円すいころ33と、円すいころ33を保持する保持器34とを備えている。内輪31は、外周に円すい面からなる軌道面31aが形成されたものであり、軌道面31aの小径側に小つば31bを有する。外輪32は、内周に内輪31の軌道面31aに対向する軌道面32aが形成されたものであり、つば無しとされている。本来の円すいころ軸受30の外輪32は、図7(B)のように、軌道面32aの大径側につば32bを有するが、このトルク測定装置には、試験用として図7(B)における切断線Lに沿って外輪つば32bを除去したものが使用されている。円すいころ33は、外周が転動面33aとして形成され、上記両軌道面31a,32a間で転動自在となっている。各円すいころ33は、保持器34のポケット内に入れられ、円周方向に所定の間隔を隔てて保持されている。
As shown in FIG. 7 (A), a tapered
円すいころ軸受30の内輪31は、上端面が軸筒状部1a´の外周に形成された凸部1aa´に当接し、下端面が軸筒状部1a´の外周下端に一体に嵌合する内輪支え7に当接することによって、軸方向の位置決めがされている。また、外輪32は、下側の外輪間座8に接して軸方向の位置決めがされている。
The
前記外輪32のつば32bに相当するリング状のつば相当部分12が、外輪32とは別体で設けられている。このつば相当部分12は、筒状体13に固定して設けられていて、円すいころ33の大端面33bと直接接している(図7)。詳しくは、筒状体13は下端に外径側に拡がるフランジ部13bを有し、このフランジ部13bの下面外径端につば相当部分12が設けられている。筒状体13は、転がり軸受14により、ハウジング2の内周に回転自在に支持されている。この実施形態では、転がり軸受14はアンギュラ玉軸受である。転がり軸受14は、内輪14aの下端面が前記筒状体フランジ部13bに当接し、外輪14bの上端面がハウジング2上端の内つば部2bに当接することで、軸方向の位置決めがされている。
A ring-shaped collar
軸受押さえ15には、拘束手段としての拘束材16Bが固定状態に取付けられている。この拘束材16Bは、例えば棒状の部材であり、先端側が水平外向きに突出している。ハウジング2の上面に駆動力測定手段としての力測定ゲージ20Bが設置され、この力測定ゲージ20Bにより拘束材16Bの回転運動が拘束されている。拘束材16Bから受ける駆動力を力測定ゲージ20Bで測定することにより、筒状体13に作用する駆動力が測定できる。力測定ゲージ20Bは信号処理回路25に接続されている。信号処理回路25は、力測定ゲージ20Bで検出した駆動力の大きさと、つば相当部分12と円すいころ33の大端面33b間で発生するトルク(駆動トルク)との関係が設定された計算式またはテーブル等の関係設定手段(図示せず)を有していて、歪みゲージ20Bの検出信号を前記関係設定手段と照合することで、前記トルクを算出または推定する回路である。
A restraining
この構成のトルク測定装置による円すいころ軸受30のトルク測定に際しては、駆動モータ6に出力して、軸1を駆動回転させる。このとき、静止系3に固定されたハウジング2は静止状態に維持される。軸1および内輪31の回転により、つば相当部分12と円すいころ33の大端側の端面33b間にトルクが発生する。つば相当部分12の設けられた筒状体13は、拘束材16B等の拘束手段により、ハウジング2に対する回転が拘束されているため、つば相当部分12は常に軸受中心軸Oの周りに外輪32と相対的に同位相に維持される。そのため、つば相当部分12と円すいころ33の大端側の端面33b間に発生したトルクは、外輪32のつば32bが一体に設けられた本来の円すいころ軸受における外輪つば32bと円すいころ33の大端側の端面33b間に発生するトルクと同等である。
When measuring the torque of the tapered
前記トルクは、つば相当部分12から筒状体13に伝わり、筒状体13に駆動力が作用する。この筒状体13の駆動力を力測定ゲージ20Bで測定する。この力測定ゲージ20Bの検出信号を前記信号処理回路25で処理することにより、前記トルクを演算または推定することができる。
The torque is transmitted from the collar-corresponding
このトルク測定装置は、高価な静圧気体軸受を使用せずに、比較的安価な転がり軸受14を用いた装置とされている。転がり軸受14で発生するトルクは、静圧気体軸受で発生するトルクと比べれば大きいが、つば相当部分12と円すいころ33の大端側の端面33b間に発生するトルクと比べれば十分小さい。通常は1/10以下であり、測定精度上で問題となるレベルではない。また、転がり軸受14はグリース潤滑されているので、潤滑のための付帯設備を必要としない。これらのことから、このトルク測定装置は、簡易な構成で安価に製作できる。
This torque measuring device is a device using a relatively inexpensive rolling
図8は第2の発明の異なる実施形態を示す。この実施形態が前記実施形態(図6)と異なる点は、ハウジング2が水平な台座40の上に設置され、この台座40が静圧気体スラスト軸受41に支持されていることである。静圧気体スラスト軸受41は、台座40の下面と静圧気体スラスト軸受41の上面との間にノズル42から圧縮空気43を噴出することで、ハウジング2を台座40ごと非接触で下側から支持するものである。台座40の周方向の回転運動は回転力測定手段である力測定ゲージ44で拘束されており、この力測定ゲージ44により、ハウジング2の回転力、すなわち円すいころ軸受30全体に作用する回転方向のトルクが測定できるようになっている。他は、前記実施形態と同じ構成である。
FIG. 8 shows a different embodiment of the second invention. This embodiment is different from the above-described embodiment (FIG. 6) in that the
この実施形態は、外輪32のつばと円すいころ33の大端側の端面33b間で発生するトルク、および円すいころ軸受30全体に発生するトルクの両方を測定できる。円すいころ軸受全体のトルクは、保持器34に起因するトルクが十分小さければ、内外輪の軌道面のトルクと、外輪つばのトルクとの総和であるから、円すいころ軸受全体のトルクおよび外輪つばのトルクを測定することで、内外輪の軌道面のトルクも知ることができる。
この実施形態のトルク測定装置は、静圧気体スラスト軸受41が設けられているため、前記実施形態のものと比べて、構成が複雑でかつコスト高である。しかし、静圧気体スラスト軸受と静圧気体ジャーナル軸受の両方を設けたものと比べれば、簡易な構成で安価に製作できる。
In this embodiment, both the torque generated between the flange of the
Since the torque measuring device of this embodiment is provided with the static pressure gas thrust bearing 41, the configuration is more complicated and the cost is higher than that of the embodiment. However, it can be manufactured at a low cost with a simple structure as compared with the one provided with both the static pressure gas thrust bearing and the static pressure gas journal bearing.
上記図6の実施形態および図8の実施形態が、外輪側を静止させ内輪側を回転させるのに対し、図9の実施形態および図10の実施形態は、内輪側を静止させ外輪側を回転させる。図9の実施形態は、軸1を静止系3に固定したものである。また、図10の実施形態は、軸1を水平な台座40の上に設置し、この台座40を静圧気体スラスト軸受41で支持したものである。図9、図10いずれの実施形態も、ハウジング2に軸部2aが形成されており、この軸部2aを、複数のアンギュラ玉軸受4により回転自在に支持し、ベルト伝動装置5により駆動回転させるようになっている。他は、図6、図8の実施形態と比べ、天地が逆になっていることを除けば同じ構成である。
While the embodiment of FIG. 6 and the embodiment of FIG. 8 are stationary on the outer ring and rotating the inner ring, the embodiment of FIG. 9 and the embodiment of FIG. 10 are stationary on the inner ring and rotated on the outer ring. Let In the embodiment of FIG. 9, the
図9、図10の実施形態によるトルク測定に際しては、駆動モータ6に出力して、ハウジング2を駆動回転させる。このとき、軸1は静止状態に維持される。ハウジング2および外輪32の回転に伴い、つば相当部分12と円すいころ33の大端側の端面33b間にトルクが発生する。つば相当部分12の設けられた筒状体13は、拘束材16B等の拘束手段により、ハウジング2に対する回転が拘束されているため、つば相当部分12は常に軸受中心軸Oの周りに外輪32と相対的に同位相に維持される。そのため、つば相当部分12と円すいころ33の大端側の端面33b間に発生したトルクは、外輪32につば32bが一体に設けられた本来の円すいころ軸受における外輪つば32bと円すいころ33の大端側の端面33b間に発生するトルクと同等である。このトルクを、前記同様に、力測定ゲージ20Bで測定する。
When measuring torque according to the embodiment of FIGS. 9 and 10, the torque is output to the
図10の実施形態の場合は、外輪つばのトルクの他に、力測定ゲージ44により、ハウジング2の回転力、すなわち円すいころ軸受30全体に作用する回転方向のトルクが測定できる。また、円すいころ軸受全体のトルクおよび外輪つばのトルクから、内外輪の軌道面のトルクを知ることができる。
In the case of the embodiment of FIG. 10, in addition to the torque of the outer ring collar, the
これらの実施形態も、前記実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、図9の実施形態は、高価な静圧気体軸受を使用せずに、比較的安価な転がり軸受14だけを用いることで、簡易な構成とできる。また、図10の実施形態は、静圧気体スラスト軸受を使用する分だけ図9の実施形態よりは複雑で高価になるが、静圧気体スラスト軸受と静圧気体ジャーナル軸受の両方を設けた従来のものと比べれば、簡易な構成で安価に製作できる。
In these embodiments, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained. That is, the embodiment of FIG. 9 can be configured simply by using only the relatively inexpensive rolling
1…軸
2…ハウジング
3…静止系
12…つば相当部分
13…筒状体
16A…連結板(拘束手段)
16B…拘束材(拘束手段)
20A…歪みゲージ(駆動力測定手段)
20B…力測定ゲージ(駆動力測定手段)
30…円すいころ軸受
31…内輪
31c…内輪大つば
32…外輪
32b…外輪つば
33…円すいころ
33a…大端面
41…静圧気体スラスト軸受
44…力測定ゲージ(回転力測定手段)
DESCRIPTION OF
16B: Restraint material (restraint means)
20A ... strain gauge (driving force measuring means)
20B ... Force measuring gauge (driving force measuring means)
DESCRIPTION OF
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2007-06-29 JP JP2007171929A patent/JP2009008593A/en active Pending
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