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

転がり軸受装置の予圧測定方法 Download PDF

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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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