JP2009144729A - 転がり軸受装置の予圧測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】予圧をより正確に測定できる転がり軸受装置の予圧測定方法を提供すること。
【解決手段】第１外輪４および第２外輪５が、回転しない状態に固定する。第１内輪２と第２内輪３とを軸方向に押圧することによって、第１円錐ころ６および第２円錐ころ７を軸方向に押圧して予圧を付与する。その後、上記中間輪３２に中間輪３２が第１外輪４に対して相対回転する向きに荷重を付加して、中間輪３２が第１外輪４に対して相対回転している状態において中間輪３２に付加されている荷重に基づいて、転がり軸受装置の予圧を測定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受装置の予圧を測定する転がり軸受装置の予圧測定方法に関し、特に、印刷機の主軸を回転自在に支持する転がり軸受装置の予圧を測定する転がり軸受装置の予圧測定方法に関する。

従来、転がり軸受装置の予圧測定方法としては、特開２００２−５４６３０号公報（特許文献１）に記載されているものがある。

この予圧測定方法は、次のようなものである。

先ず、回転軸の外周面に、第１円錐ころ軸受を外嵌し、さらに、第１円錐ころ軸受の軸方向の一方の側で回転軸の外周面の径方向の外方に、環状の間座を配置する。

次に、上記間座の軸方向の第１円錐ころ側とは反対側において、上記回転軸の外周面に、第２円錐ころ軸受を外嵌した後、上記間座を、第１円錐ころ軸受の外輪と第２円錐ころ軸受の外輪とに当接させる。

次に、上記間座に、プッシュプルゲージの紐を巻き付けて、上記プッシュプルゲージを、サーボモータ等の駆動源によって一定速度で引っ張り、外輪を一定の回転速度で回転させる。

そして、上記外輪が一定の回転速度で回転している状態において、プッシュプルゲージの目盛を読んで、回転トルクを測定し、この回転トルクの値に基づいて、予圧を測定する。

上記従来の転がり軸受装置の予圧測定方法では、外輪が、回転がフリーな状態にされ、かつ、外輪が回転している状態でのプッシュプルゲージの測定値に基づいて、予圧の測定を行うようになっているから、プッシュプルゲージの測定値が測定条件によって変動し易く、かつ、少しの測定誤差が、大きな予圧のばらつきを引き起こす。

詳しくは、温度差等の実験条件の僅かな違いによって、円錐ころが、内輪の円錐ころの案内鍔に接触する際の接触の仕方（接触の状態）が変化し、このことに起因して、大きな予圧の変動が引き起こされる。

したがって、予圧がばらつき易くて、予圧を正確に測定しにくい。このため、転がり軸受装置の予圧をより正確に測定する方法が所望されている。
特開２００２−５４６３０号公報（第１図）

そこで、この発明の課題は、予圧をより正確に測定できる転がり軸受装置の予圧測定方法を提供することにある。

この課題を解決するために、この発明の転がり軸受装置の予圧測定方法は、
第１外輪と、第１内輪と、上記第１外輪と上記第１内輪との間に配置された第１転動体と、上記第１外輪に軸方向に間隔をおいて位置する第２外輪と、第２内輪と、上記第２外輪と上記第２内輪との間に配置された第２転動体と、上記第１外輪の上記軸方向の上記第２外輪側の端面に当接する第１外輪当接軌道輪と、上記第２外輪の上記軸方向の上記第１外輪側の端面に当接する第２外輪当接軌道輪と、上記軸方向において上記第１外輪当接軌道輪と上記第２外輪当接軌道輪との間に位置する中間輪と、上記第１外輪当接軌道輪と上記中間輪との間に配置された複数の第１の玉と、上記中間輪と上記第２外輪当接軌道輪との間に配置された複数の第２の玉とを備える転がり軸受装置を、軸の外周面に組み付け、
上記第１外輪および上記第２外輪が、上記軸に対して相対回転しない状態に固定し、
上記第１内輪と上記第２内輪とを軸方向に押圧することによって、上記第１転動体および上記第２転動体を軸方向に押圧して予圧を付与し、
その後、上記中間輪に上記中間輪が上記第１外輪に対して相対回転する向きに荷重を付加して、上記中間輪が上記第１外輪に対して相対回転している状態において上記中間輪に付加されている荷重に基づいて、上記転がり軸受装置の予圧を測定することを特徴としている。

予圧とは、外輪と内輪とで挟み付けられることによって、転動体に付与されている荷重をさす。予圧が過度に低いと、内輪と外輪との間で転動体ががたつき、内輪と外輪との間での転動体の暴れ等が発生する。一方、予圧が過度に大きいと、転動体が転がる際に発生するころがり摩擦が過度に大きくなって、規格外に大きいトルクが発生することになる。この発明では、転がり軸受装置は、転動体を二種類有している。本発明は、各種類の転動体の夫々において、各種類の転動体の夫々に付与されている予圧の測定方法を提案するものである。

円錐ころ軸受の場合、円錐ころと、内輪の円錐ころ案内鍔との接触の仕方（接触の状態）に、予圧が大きく依存することが知られている。すなわち、上記接触の状態の小さな違いが、大きな予圧のばらつきを引き起こすことが知られている。

本発明によれば、スラスト玉軸受の一部である中間輪に荷重を付加して、上記中間輪が上記第１外輪に対して相対回転している状態において上記中間輪に付加されていた荷重に基づいて、上記転がり軸受装置の予圧を測定するようになっている。すなわち、本発明は、従来の予圧測定方法と異なり、測定条件の小さな違いによって、測定予圧がセンシティブに大きく変動する部位、すなわち、第１転動体と、第１内輪の転動体案内鍔との接触部、および、第２転動体と、第２内輪の転動体案内鍔との接触部を測定に直接用いずに、予圧を測定するようになっているから、測定条件によって、予圧が大きく変動することがなくて、予圧を正確に測定できる。

また、本発明によれば、玉の転がり抵抗（回転トルク）に基づいて、予圧を測定するようになっているから、軌道輪の転動体案内鍔との接触の状態が測定予圧に大きく影響する転動体であるころ（円錐ころ、円筒ころ、球面ころ）の転がり抵抗（回転トルク）に基づいて、予圧を測定する場合と比較して、トルクのばらつきが格段に小さくなる。したがって、予圧を正確に測定することができる。

本発明の転がり軸受装置の予圧測定方法によれば、スラスト玉軸受の一部である中間輪に荷重を付加して、中間輪が第１外輪に対して相対回転している状態において中間輪に付加されていた荷重に基づいて、上記転がり軸受装置の予圧を測定するようになっていて、予圧の測定において、第１転動体と第１内輪の転動体案内鍔との接触部と、第２転動体と第２内輪の転動体案内鍔との接触部とを直接用いずに、予圧を測定するようになっているから、測定条件によって、予圧が大きく変動することがなくて、予圧を正確に測定できる。

また、本発明の転がり軸受装置の予圧測定方法によれば、玉の転がり抵抗（回転トルク）に基づいて、予圧を測定することになるから、ころの転がり抵抗（回転トルク）に基づいて、予圧を測定する場合と比較して、トルクのばらつきを小さくできて、予圧を正確に測定することができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、転がり軸受装置の一例としての円錐ころ軸受装置の予圧を測定している最中の円錐ころ軸受装置の軸方向の断面図である。

以下、予圧が測定される円錐ころ軸受装置について説明した後、本発明の一実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧測定方法について説明する。

この円錐ころ軸受装置は、印刷機の主軸１０に設置され、その主軸１０を回転自在に支持するようになっている。この円錐ころ軸受装置は、第１内輪２、第２内輪３、第１外輪４、第２外輪５、第１転動体としての複数の第１円錐ころ６、第２転動体としての複数の第２円錐ころ７、第１外輪当接軌道輪３０、第２外輪当接軌道輪３１、中間輪３２、複数の第１の玉３５、および、複数の第２の玉３６を備える。

上記第１内輪２および第２内輪３の夫々は、主軸１０に締まり嵌めにより外嵌されて固定されている。上記第１内輪２は、外周に円錐軌道面を有する一方、第２内輪３は、外周に円錐軌道面を有している。上記第１内輪２は、第２内輪３に対して軸方向に間隔をおいて配置されている。詳しくは、第１内輪２の円錐軌道面の小径側の軸方向の端面と、第２内輪３の円錐軌道面の小径側の軸方向の端面とは、軸方向に間隔をおいて対向している。

一方、上記第１外輪４は、上記主軸１０の中心軸に対して移動不可な所定の相対位置に位置している外輪固定治具１４の第１内周面２３に締まり嵌めにより内嵌されて固定されている。また、上記第２外輪５は、主軸１０の中心軸に対して移動不可な所定の相対位置に位置している外輪固定治具１４の第２内周面２４に締まり嵌めにより内嵌されて固定されている。上記第１外輪４は、内周に円錐軌道面を有する一方、第１外輪５は、内周に円錐軌道面を有している。上記第１外輪４は、第２外輪５に対して軸方向に間隔をおいて配置されている。詳しくは、第１外輪４の円錐軌道面の小径側の軸方向の端面と、第２外輪５の円錐軌道面の小径側の軸方向の端面とは、軸方向に間隔をおいて対向している。

上記第１外輪当接軌道輪３０は、第１外輪４の軸方向の第２外輪５側の端面に当接する一方、第２外輪当接軌道輪３１は、第２外輪５の軸方向の第１外輪４側の端面に当接している。上記第１外輪当接軌道輪３０は、軸方向の第２外輪当接軌道輪３１側の端面に、周方向に環状に延在する軌道溝４１を有する一方、第２外輪当接軌道輪３１は、軸方向の第１外輪当接軌道輪３０側の端面に、周方向に環状に延在する軌道溝４２を有している。

上記中間輪３２は、軸方向において第１外輪当接軌道輪３０と第２外輪当接軌道輪３１との間に位置している。上記中間輪３２の軸方向の第１外輪当接軌道輪３０側の端面は、周方向に環状に延在する軌道溝４１を有し、かつ、中間輪３２の軸方向の第２外輪当接軌道溝３１側の端面は、周方向に環状に延在する軌道溝４２を有している。上記中間輪３２は、ねじ穴を有している。このねじ穴には、フック１７が螺合固定されるようになっている。

上記複数の第１円錐ころ６は、第１外輪４の円錐軌道面と、第１内輪２の円錐軌道面との間に、図示しない保持器によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。また、上記複数の第２円錐ころ７は、第２外輪５の円錐軌道面と、第２内輪３の円錐軌道面との間に、図示しない保持器によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。

また、上記複数の第１の玉３５は、第１外輪当接軌道輪３０の軌道溝４１と、中間輪３２の軌道溝４３との間に、図示しない保持器によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。また、上記複数の第２の玉３６は、第２外輪当接軌道輪３１の軌道溝４２と、中間輪３２の軌道溝４４との間に、図示しない保持器によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。

図１にしめすように、第１内輪２の円錐軌道面の大径側の軸方向の端面は、主軸１０の段部２０に当接している。また、上記主軸１０の外周面の一部分には、雄ねじ１２が形成されている。上記主軸１０の雄ねじ１２には、環状のナット１３の内周に形成された雌ねじが螺合している。

上記ナット１３は、軸方向において第２内輪３の第１内輪２側とは反対側に位置している。上記ナット１３は、軸方向の所定位置に位置している。上記第２内輪３は、ナット１３によって第１内輪２の方向に締め付けられている。上記第１内輪２と第２内輪３とを、主軸１０の段部２０とナット１３の軸方向の第２内輪３側の端面とで軸方向に挟み付けることによって、予圧が付与されるようになっている。

以下、図１を用いて、本発明の一実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧の測定方法について説明する。

軸としての上記主軸１０を、主軸１０が水平方向に延在するように固定配置した上で、主軸１０の外周面と、主軸１０に対する相対位置が不変である外輪固定治具１４の第１内周面２３との間に、第１内輪２、第１外輪４および複数の第１円錐ころ６を組み付ける。このとき、第１内輪２の円錐軌道面上から複数の第１円錐ころ６が脱落しないよう、第１内輪２と複数の第１円錐ころ６と図示しない保持器とを組み立て、第１内輪２の円錐軌道面の大径側の軸方向の端面を、主軸１０の段部２０に当接させるように、第１内輪２を主軸１０に外嵌して固定する。そして、上記第１外輪４を、外輪固定治具１４の第１内周面２３に締まり嵌めにより内嵌して固定する。このようにして、上記第１外輪４が、外輪固定治具１４に対して相対移動しないようにし、第１外輪４が回転しないようにする。

次に、第１外輪４の円錐軌道面の小径側の軸方向の外方に、第１外輪４に近い方の側から、第１外輪当接軌道輪３０、複数の第１の玉３５、中間輪３２、複数の第２の玉３６、第２外輪当接軌道輪３１を順に軸方向に組み付ける。

そして、その後、第２外輪５が第２外輪当接軌道輪３１の中間輪３２側とは反対側に位置するように、主軸１０の外周面と、外輪固定治具１４の第２内周面２４との間に、第２内輪３、第２外輪５および第２円錐ころ７を組み付ける。このとき、上記第２外輪５を、外輪固定治具１４の第２内周面２４に締まり嵌めにより内嵌して固定する。そして、第２内輪３の円錐軌道面上から複数の第２円錐ころ７が脱落しないよう、第２内輪３と複数の第２円錐ころ７と図示しない保持器とを組み立て、上記第２内輪３の円錐軌道面の小径側の端面が、第１内輪２の円錐軌道面の小径側の端面に軸方向に対向するように、第２内輪３を主軸１０の外周面に外嵌して固定する。このようにして、上記第２外輪５が、外輪固定治具１４に対して相対移動しないようにし、第２外輪５が回転しないようにする。この時点において、上記第２外輪５の円錐軌道面の小径側の端面は、第１外輪４の円錐軌道面の小径側の端面に軸方向に対向する。

続いて、上記第２内輪３の第１内輪２側とは反対側に位置しているナット１３を、第２内輪３側に締め付けて、ナット１３を軸方向の所定位置に位置させる。このようにして、第１内輪２と第２内輪３とを軸方向に押圧することによって、第１円錐ころ６および第２円錐ころ７を軸方向に押圧して予圧を付与する。

続いて、上記中間輪３２のねじ穴にフック１７のねじ部を螺合して、中間輪３２にフック１７を固定し、続いて、紐１９の一端を、中間輪３２の外周面の径方向の外方に位置するフック１７の頭部に結び付ける一方、紐１９の他端を、プッシュプルゲージ１５の計測軸に結び付ける。

最後に、上記中間輪３２の外周面に、その外周面の周方向にプッシュプルゲージの紐１９を巻き付けて、プッシュプルゲージ１５を、サーボモータ等の駆動源によって紐１９の速度が上記第１外輪当接軌道輪３０の軌道溝４１および上記第２外輪当接軌道輪３１の軌道溝４２の周方向長さに対して一定速度で引っ張り、中間輪３２を第１外輪４に対して一定の回転速度で回転させる。このようにして、中間輪３２に中間輪３２が第１外輪４に対して相対回転する向きに荷重を付加して、中間輪３２を、第１外輪４に対して一定速度で相対回転させる。そして、中間輪３２が、第１外輪４に対して一定の回転速度で回転している状態での、中間輪３２に付加されている荷重を、プッシュプルゲージ１５で測定し、中間輪３２に付加されている荷重に基づいて、転がり軸受装置の予圧を測定する。

予圧は、プッシュプルゲージ１５の測定値から次のように算出される。例として、複数の第１円錐ころ６に作用している予圧の算出方法について述べる。

図１に示す第１外輪４に注目すると、第１外輪４に作用している水平方向の力は、複数の第１円錐ころ６からの予圧の水平分力と、第１外輪当接軌道輪３０からの水平方向の垂直抗力のみであって、この二つの力がつりあっている。

ここで、上記中間輪３２に付加されている荷重と、第１外輪４に対する中間輪３２の回転速度とから、上記第１外輪当接軌道輪３０からの水平方向の垂直抗力が算出できるから、これに基づいて、複数の第１円錐ころ６に作用している予圧を求めることができる。すなわち、水平方向に対する第１外輪４の円錐軌道面の傾きが、予めわかっているから、予圧を正確に測定できるのである。尚、複数の第２円錐ころ７の予圧が同様の方法で求められることは、言うまでもない。

上記実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧測定方法によれば、スラスト玉軸受の一部である中間輪３２に荷重を付加して、中間輪３２が第１外輪４に対して相対回転している状態において中間輪３２に付加されていた荷重に基づいて、円錐ころ軸受装置の予圧を測定するようになっている。

すなわち、上記実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧測定方法は、従来の予圧測定方法と異なり、測定条件の小さな違いによって、測定予圧がセンシティブに大きく変動する部位、すなわち、第１円錐ころ６と、第１内輪２の転動体案内鍔との接触部、および、第２円錐ころ７と、第２内輪３の転動体案内鍔との接触部を測定に直接用いずに、予圧を測定するようになっているから、測定条件によって、予圧が大きく変動することがなくて、予圧を正確に測定できる。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧測定方法によれば、玉３５,３６の転がり抵抗（回転トルク）に基づいて、予圧を測定するようになっているから、軌道輪の転動体案内鍔との接触の状態が測定予圧に大きく影響する転動体であるころ（円錐ころ、円筒ころ、球面ころ）の転がり抵抗（回転トルク）に基づいて、予圧を測定する場合と比較して、トルクのばらつきが格段に小さくなる。したがって、予圧を正確に測定することができる。

尚、上記実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧測定方法では、最大静止摩擦をプッシュプルゲージ１５で測定したが、最大静止摩擦力を、プッシュプルゲージの代わりにバネばかり等のプッシュプルゲージ以外の計測器で測定しても良い。

また、上記実施形態では、転がり軸受装置が、二つの円錐ころ軸受を、三つの軌道輪３０,３１,３２を有するスラスト玉軸受（玉は、軸方向に２列に配置）を介して接続した構成であったが、この発明では、転がり軸受装置は、二つの円筒ころ軸受（転動体である円筒ころの中心軸は、外輪の中心軸と平行でない）を、三つの軌道輪を有するスラスト玉軸受（玉は、軸方向に２列に配置）を介して接続した構成であっても良い。また、転がり軸受装置は、二つの球面ころ軸受（転動体である球面ころの中心軸は、外輪の中心軸と平行でない）を、三つの軌道輪を有するスラスト玉軸受（玉は、軸方向に２列に配置）を介して接続した構成であっても良い。また、転がり軸受装置は、二つのアンギュラ玉軸受または二つの深溝玉軸受を三つの軌道輪を有するスラスト玉軸受（玉は、軸方向に２列に配置）を介して接続した構成であっても良い。

また、上記実施形態では、第１外輪４と第１外輪当接軌道輪３０とを組み合わせて使用したが、第１外輪４と第１外輪当接軌道輪３０とが一体であっても良い。言い換えれば、第１外輪４の円錐軌道面の小径側の軸方向の端面に第１外輪当接軌道輪３０の軌道溝４１を形成しても良い。また、上記実施形態では、第１外輪４と第１外輪当接軌道輪３０とを組み合わせて使用したが、第２外輪５と第２外輪当接軌道輪３１とが一体であってもよい。言い換えれば、第２外輪５の円錐軌道面の小径側の軸方向の端面に第２外輪当接軌道輪３１の軌道溝４２を形成しても良い。

転がり軸受装置の一例としての円錐ころ軸受装置の予圧を測定している最中の円錐ころ軸受装置の軸方向の断面図である。

符号の説明

２ 第１内輪
３ 第２内輪
４ 第１外輪
５ 第２外輪
６ 第１円錐ころ
７ 第２円錐ころ
１０ 主軸
１３ ナット
１４ 外輪固定治具
１５ プッシュプルゲージ
１７ フック
１９ 紐
３０ 第１外輪当接軌道輪
３１ 第２外輪当接軌道輪
３２ 中間輪
３５ 第１の玉
３６ 第２の玉

Claims (1)

1. 第１外輪と、第１内輪と、上記第１外輪と上記第１内輪との間に配置された第１転動体と、上記第１外輪に軸方向に間隔をおいて位置する第２外輪と、第２内輪と、上記第２外輪と上記第２内輪との間に配置された第２転動体と、上記第１外輪の上記軸方向の上記第２外輪側の端面に当接する第１外輪当接軌道輪と、上記第２外輪の上記軸方向の上記第１外輪側の端面に当接する第２外輪当接軌道輪と、上記軸方向において上記第１外輪当接軌道輪と上記第２外輪当接軌道輪との間に位置する中間輪と、上記第１外輪当接軌道輪と上記中間輪との間に配置された複数の第１の玉と、上記中間輪と上記第２外輪当接軌道輪との間に配置された複数の第２の玉とを備える転がり軸受装置を、軸の外周面に組み付け、
   上記第１外輪および上記第２外輪が、上記軸に対して相対回転しない状態に固定し、
   上記第１内輪と上記第２内輪とを軸方向に押圧することによって、上記第１転動体および上記第２転動体を軸方向に押圧して予圧を付与し、
   その後、上記中間輪に上記中間輪が上記第１外輪に対して相対回転する向きに荷重を付加して、上記中間輪が上記第１外輪に対して相対回転している状態において上記中間輪に付加されている荷重に基づいて、上記転がり軸受装置の予圧を測定することを特徴とする転がり軸受装置の予圧測定方法。

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