JP2012189565A

JP2012189565A - ラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置

Info

Publication number: JP2012189565A
Application number: JP2011073994A
Authority: JP
Inventors: Tomonari Nishiyama; 知成西山
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-04

Abstract

【課題】ラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置において、補助具やスリップリングによるアンバランス荷重や、スリップリングの回転抵抗や慣性モーメントの影響を受けず、実際の動作状況での保持器の状態量を正確に計測できる実用的な状態量計測装置を提供すること。
【解決手段】ラジアル転がり軸受２の保持器２４に取付けられた状態量センサ５と、ラジアル転がり軸受２とスリップリング４との中間に、ラジアル転がり軸受２と同軸に配置される補助軸受３とを備え、スリップリング４の回転部が信号線６と共に補助軸受３の保持器３４により回転させられるようにした。さらに補助軸受３はラジアル転がり軸受２と同一諸元の転動体および軌道で構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラジアル転がり軸受を所要条件で動作させた状態で、ラジアル転がり軸受に備えられる保持器にかかる状態量を計測する状態量計測装置に関する。

ラジアル転がり軸受の保持器の状態量を計測する状態量計測装置は、被測定保持器の所要位置に取付けられる歪ゲージ等の状態量センサと、前記センサに対して電圧を供給してセンサの電気抵抗の変化を検出する計測回路と、被測定保持器と共に回転するセンサと非回転の計測回路とを電気的に接続するスリップリングと、被測定保持器の一側に一体的に取付けられてスリップリングを支持する補助具とを含む。

このスリップリングは、一般的に、非回転の固定部と、この固定部に対して回転自在に支持される回転部とを備え、固定部には計測回路の電気配線が接続される外部端子が、また回転部には状態量センサの電気配線が接続される外部端子がそれぞれ設けられ、これら両外部端子が、固定部または回転部に設けられて相手に電気導通可能に接触する導電性ブラシ等を介して電気的に接続される構成になっている。

そして、状態量計測に先立ち、被測定保持器の所定位置に状態量センサを取付け、軸方向一側に補助具としての環状板を取付け、この環状板にスリップリングの回転部を一体に連結する。この保持器を内・外輪、転動体と組み合わせてラジアル軸受を完成し、このラジアル軸受を回転軸および軸受箱に組み込む。

このような状態で、回転軸を回転させるとともに、ラジアル軸受にラジアル荷重やアキシャル荷重等を適宜加担させる。このとき、被測定保持器にかかる荷重による弾性ひずみに応じた歪ゲージ等の状態量センサの電気抵抗値等の変化を計測回路で検出し、被測定保持器にかかる荷重等の状態量を計測している。

上述した従来の計測形態では、被測定保持器の軸方向片側のみに補助具やスリップリングを取付けているため、被測定保持器に対して補助具やスリップリングによるアンバランス荷重が加担されてしまう。これにより、被測定保持器がアンバランスな状態で回転することになるので、実際の使用状況での回転運動とは大きく異なる状況になるなど、実際の使用状況で被測定保持器にかかる荷重等の状態量を正しく計測できない。

上述の課題の解決手段として、被測定保持器の回転バランスを調整する要素としての補助具を被測定保持器に取付けた測定装置（特許文献１参照）や、スリップリングの回転部を専用の駆動装置で被測定保持器の回転数に同期させる測定装置（特許文献２参照）が考えられている。

特開平１１―１９４０５８号公報特開平１０―２３９１８６号公報

しかしながら、スリップリングを直接被測定保持器に取付ける構成の装置では、被測定保持器に取付けられたスリップリングの回転抵抗や慣性モーメントが被測定保持器の挙動に影響するため、測定誤差が生じる。そのため、被測定保持器の状態量を精度良く認識するのが困難な場合がある。また、スリップリングの回転部を専用の駆動装置で被測定保持器の回転数に同期させる測定装置は装置自体が大型、複雑、高価で、かつ制御が難しく実用的でない。

この発明の目的は、ラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置において、補助具やスリップリングによるアンバランス荷重や、スリップリングの回転抵抗や慣性モーメントの影響を受けず、実際の動作状況での保持器の状態量を正確に計測できる実用的な状態量計測装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、
外周に内輪軌道を有する内輪、内周に外輪軌道を有する外輪、前記内輪軌道と前記外輪軌道の間を転動する複数の転動体および前記転動体を円周方向に所定の間隔に保持する保持器が組込まれたラジアル転がり軸受の前記保持器の回転中の状態量を計測するラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置であって、
前記ラジアル転がり軸受の前記保持器に取付けられた状態量センサと、
前記状態量センサの出力信号を外部に出力する信号線と、
前記状態量センサの出力信号の変化を検出する計測回路と、
回転する前記状態量センサの出力信号を固定された前記計測回路に出力するスリップリングと、
外周に内輪軌道を有する内輪、内周に外輪軌道を有する外輪、前記内輪軌道と前記外輪軌道の間を転動する複数の転動体および前記転動体を円周方向に所定の間隔に保持する保持器を備え、前記ラジアル転がり軸受と前記スリップリングとの中間に、前記ラジアル転がり軸受と同軸に配置される補助軸受と、
前記補助軸受を収容するハウジングと、
前記ラジアル転がり軸受および前記補助軸受の内輪または外輪を一体的に回転させる駆動装置とを備え、
前記スリップリングの回転部が前記信号線と共に前記補助軸受の前記保持器により回転させられるようにしたことである。

上記構成によると、前記スリップリングの回転部は被測定保持器である前記ラジアルころがり軸受の保持器ではなく、前記補助軸受の保持器によって駆動されるため、前記スリップリングによるアンバランス荷重の加担が被測定保持器である前記ラジアルころがり軸受の保持器の挙動に影響しない。このためラジアル転がり軸受の保持器の実際の使用状況での状態量を正確に計測することができる。

上記の課題を解決するため、請求項２に係る発明の構成上の特徴は、前記補助軸受は被測定軸受である前記ラジアル転がり軸受と同一軸受形式で、かつ前記ラジアル転がり軸受と同一の形状、寸法の転動体、外輪軌道および内輪軌道で形成されていることである。

保持器の回転速度は転動体の公転速度に等しく、内輪の回転数に対する保持器の回転数の割合は転動体、外輪軌道および内輪軌道の形状、寸法（以下内部諸元と称す）によって決定される。上記構成によると、前記補助軸受の内部諸元は被測定軸受である前記ラジアルころがり軸受の内部諸元と同一であるため、前記補助軸受の保持器は被測定保持器である前記ラジアルころがり軸受の保持器と略同一速度で回転する。このため前記スリップリングの回転部の回転速度は被測定保持器である前記ラジアルころがり軸受の保持器の回転速度と略等しくなり、前記信号線を介してスリップリングの回転抵抗や慣性モーメントが被測定保持器である前記ラジアルころがり軸受の保持器に影響しない。このためラジアル転がり軸受の保持器の実際の使用状況での状態量を正確に計測することができる。

上記の課題を解決するため、請求項３に係る発明の構成上の特徴は、前記スリップリングの回転部は前記補助軸受の保持器の内径または側面に形成された溝との噛み合いで係合されるスリップリング駆動部材によって駆動されることである。

上記構成によると、前記スリップリング駆動部材は前記信号線が前記スリップリングに結合された後でも容易に前記スリップリングの回転部に固定することができる。

上記の課題を解決するため、請求項４に係る発明の構成上の特徴は、前記信号線の半径方向外方にあって、前記信号線を保護する鉄より密度の小さい材質からなる保護部材が前記補助軸受の保持器に固定されていることである。前記保護部材によって前記信号線の遠心力による張力は発生せず、前記信号線の張力による前記被測定保持器の挙動への影響が防止できる。また軽量材質による質量の増加抑制が図れる。

上記の課題を解決するため、請求項５に係る発明の構成上の特徴は、前記保護部材は外周面から内周面に通じる窓が形成されていることである。本構成によると、前記窓を通して前記信号線の挙動を観察することにより、前記補助軸受の保持器の回転速度の補正に必要な、被測定保持器である前記ラジアルころがり軸受の保持器と前記補助軸受の保持器との回転方向の位相差を確認することができる。

上記の課題を解決するため、請求項６に係る発明の構成上の特徴は、前記ハウジングには、前記ハウジングに収容された前記補助軸受の軸方向中央に対峙する位置の外径面から内径面に貫通すする半径方向ねじ穴と、前記半径方向ねじ穴に螺合し、先端が前記補助軸受の外輪の外径面に直接または緩衝材を介して接する半径方向ねじ部材を備えていることである。

上記構成によると、前記半径方向ねじ部材を回転させ前記補助軸受の外輪の外径面に押し付け、前記補助軸受の外輪を半径方向に変形させることにより、前記補助軸受の転動体に荷重を与え、前記転動体と前記補助軸受の軌道との間のすべりが防止でき、前記転動体の公転速度すなわち前記補助軸受の保持器の公転速度と被測定保持器である前記ラジアルころがり軸受の保持器の回転速度を近づけることができる。この結果、前記補助軸受の保持器の回転速度と、被測定保持器である前記ラジアルころがり軸受の保持器の回転速度の差による位相差の拡大が防止でき、位相差拡大時の前記信号線の張力による被測定保持器である前記ラジアルころがり軸受の保持器の挙動への影響が防止できる。

上記の課題を解決するため、請求項７に係る発明の構成上の特徴は、前記ラジアルころがり軸受および前記補助軸受は転動体が玉であるラジアル玉軸受であって、前記補助軸受の外輪の両側側面に対峙する前記ハウジングの両側の円盤部には前記円盤部を貫通する複数の軸方向ねじ穴と、前記軸方向ねじ穴に螺合し先端が前記補助軸受の外輪の側面に直接または緩衝材を介して接する複数の軸方向ねじ部材を備えていることである。

荷重条件によって生じる玉軸受固有の接触角変動に起因する保持器の回転速度変動により、被測定保持器である前記ラジアルころがり軸受の保持器と前記補助軸受の保持器との回転方向の位相差が生じる。
上記構成によると、前記ねじを回転させ前記ねじの先端を前記補助軸受の側面に押し付け前記補助軸受を移動させたり、傾けたりすることにより、前記補助軸受の玉の公転速度が調整できる。

上述の調整によって、前記補助軸受の保持器に被測定保持器である前記ラジアルころがり軸受の保持器の回転速度変動と同位相の回転速度変動を生じさせることができ、前記位相差を吸収できるため、位相差拡大時の前記信号線の張力による被測定保持器である前記ラジアルころがり軸受の保持器の挙動への影響が防止できる。

本発明によれば、ラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置において、補助具やスリップリングによるアンバランス荷重や、スリップリングの回転抵抗や慣性モーメントの影響を受けず、実際の動作状況での保持器の状態量を正確に計測できる実用的な状態量計測装置を提供することができる。

本発明の第1の実施形態の保持器の状態量計測装置の概要を示す断面図である。図１の主要部の拡大断面図である。本発明の第１の実施形態の保持器とスリップリング駆動部材の詳細および係合を説明する説明図である。本発明の第１の実施形態の保持器と保護部材の詳細および係合を説明する説明図である。本発明の第２の実施形態の保持器の状態量計測装置の概要を示す断面図である。図５の主要部の拡大断面図である。本発明の第２の実施形態の保持器と保護部材の詳細および係合を説明する説明図である。本発明の第２の実施形態の保持器とスリップリング駆動部材の詳細および係合を説明する説明図である。

本発明の実施形態を、以下図面を参照して説明する。

図１は本発明の第1の実施形態の保持器の状態量計測装置の概要を示す断面図であり、図２は図１の主要部の拡大断面図である。
図１および図２において、保持器の状態量計測装置１は被測定保持器２４が介在する被測定軸受２と被測定軸受２を収容するハウジング１１、被測定軸受２に内嵌され、被測定軸受２を駆動する回転軸８、回転軸８を回転自在に支えるサポート部１４、回転軸８を駆動する駆動部９、被測定軸受２に負荷を与える負荷部１０を備えている。

また、被測定保持器２４の所要位置に固定された状態量測定センサとしての歪ゲージ５、歪ゲージ５に対して電圧を供給して前記歪ゲージ５の電気抵抗の変化を検出する計測回路１３、被測定保持器２４の軸方向一側に回転軸８と同心に配置され、かつ歪ゲージ５と計測回路１３とを電気的に接続するスリップリング４を備え、さらに、被測定軸受２とスリップリング４の間に介在し回転軸８に外嵌された補助軸受３、補助軸受３を収容するハウジング１２、歪ゲージ５とスリップリング４を結ぶ信号線６、信号線６を保護する保護部材３５および２個のスリップリング駆動部材７を備えている。

被測定軸受２は外周に内輪軌道２２ａを有する内輪２２と、内周に外輪軌道２１ａを有する外輪２１と、前記内輪軌道２２ａと前記外輪軌道２１ａの間を転動する転動体としての複数の円筒ころ２３と、円筒ころ２３を円周方向に所定の間隔に保持する被測定保持器２４で構成される円筒ころ軸受である。

補助軸受３は外周に内輪軌道３２ａを有する内輪３２と、内周に外輪軌道３１ａを有する外輪３１と、内輪軌道３２ａと外輪軌道３１ａの間を転動する複数の転動体としての円筒ころ３３と、円筒ころ３３を円周方向に所定の間隔に保持する保持器３４で構成される円筒ころ軸受で、保持器３４の内径面３４ａの被測定軸受２側には信号線６を保護する保護部材３５が固定され、内径面３４ａのスリップリング４側にはスリップリング駆動部材７が固定されている。

ここで、補助軸受３の内輪軌道３２ａの直径は被測定軸受２の内輪軌道２２ａの直径と等しく、外輪軌道３１ａの直径は被測定軸受２の外輪軌道２１ａの直径と等しく、円筒ころ３３の直径および個数は被測定軸受２の円筒ころ２３の直径および個数と等しい。

図３は本発明の第１の実施形態の保持器とスリップリング駆動部材の詳細および係合を説明する説明図である。
図４は本発明の第１の実施形態の保持器と保護部材の詳細および係合を説明する説明図である。
ここで、補助軸受３の保持器３４は材質および内径寸法、外径寸法、幅等の主要寸法は被測定保持器２４と等しく、軸方向中央部には外径面から内径面に貫通する円筒ころ３３を保持する複数の矩形のポケット３４ａが等間隔に形成されている。また、保持器３４の内径部３４ｃの各ポケット間の柱部３４ｂには、保護部材３５の固定、スリップリング駆動部材７の係合の為の軸方向に貫通する断面がコの字型の溝３４ｄが形成されている。

スリップリング駆動部材７は、材質はアルミニウムで、幅が保持器３４の内径部３４ｃの切欠き部３４ｄの幅に略等しい爪部７ａを含む平面部７ｂ、平面部７ｂよりＬ字形に折り曲げられた側面７ｃおよび側面７ｃから爪部７ａと反対の方向に折り曲げられて延在する取付け部７ｄとで構成されている。側面７ｃの長さは補助軸受３の保持器３４の内径とスリップリング４のフランジ４２ａの外径との半径の差に略等しい。また、取付け部７ｄには取付け用穴７ｅが形成されている。

２個のスリップリング駆動部材７が１８０度位相をずらして対象配置されており、爪部７ａが補助軸受３の保持器３４の対称位置の溝３４ｄに挿入されることにより保持器３４と係合し、取付け部７ｄが取付け用穴７ｅを貫通しフランジ４２ａのねじ穴４２ｂに螺合するねじ４２ｃでスリップリング４のフランジ４２ａの外径面の対称位置に固定されている。

図４に示すように、保護部材３５は材質はアルミニウムで外径寸法が保持器３４の外径寸法に略等しい薄肉の円筒部３５ａと、円筒部３５ａの端面より半径方向内方に保持器３４の内径面３４ａの切欠き部３４ｄの内径３４ｅに略等しい直径の位置まで延在する薄肉の円盤部３５ｂと円盤部３５ｂの内方端部より円筒部３５ａと反対側に軸方向に延在する爪部３５ｃとで構成されている。

また爪部３５ｃの幅は保持器３４の内径面３４ａの溝３４ｄの幅に等しく、爪３５ｃの軸方向長さは補助軸受３の保持器３４の側面からポケット４３ａの端面までの距離に略等しい。保護部材３５は爪３５ｃを補助軸受３の保持器３４の溝３４ｄに挿入されることにより保持器３４と係合し、接着剤で固定されている。さらに、図２に示すように、前記円筒部３５ａの軸方向長さは対峙する被測定軸受２の端面から補助軸受３の端面までの距離より僅かに短く形成されており、保護部材３５の半径方向内方に前記信号６が配置されている。

また、図１、図２および図３において、スリップリング４は、一般的に周知のもので、非回転の固定部４１と、この固定部４１に対して回転自在に支持される回転部４２とを備え、回転部４２の軸方向補助軸受３側端部には外径面にスリップリング駆動部材７を固定するねじ穴４２ｂが形成されたフランジ４２ａ、固定部４１には計測回路１３の電気配線が接続される複数の外部端子４３が設けられている。

さらに、回転部４２のフランジ４２ａには歪ゲージ５から延在する信号線６が接続される複数の外部端子４４がそれぞれ設けられ、これら両外部端子は固定部４１または回転部４２に設けられて相手に電気導通可能に接触する導電性ブラシ等を介して電気的に接続される構成になっている。

信号線６は被測定軸受２の被測定保持器２４の所要位置に接着剤で固定された歪ゲージ５から補助軸受３の保持器３４の内側を経由してスリップリング４の回転部４２の外部端子４４と結ばれている。また、信号線６の歪ゲージ５から補助軸受３の保持器３４の歪ゲージ５側側面までの長さは歪ゲージ５と保持器３４の歪ゲージ５側側面との間隔に対し余裕を持った長さで保持器３４の内径に形成された切欠き３４ｄに接着剤で固定されている。

また、補助軸受３を収容するハウジング１２は、補助軸受３の軸方向中央に対峙する位置に外径面から補助軸受３が内嵌される内径面へ半径方向に貫通するねじ穴１２ａとねじ穴１２ａに螺合しハウジング１２の半径方向外方に頭が位置し、先端が補助軸受３の外輪３１の外径面３１ｂに緩衝材１２ｃを介して接する半径方向ねじ１２ｂを備えている。

本実施形態によると、前記スリップリング４の回転部４２は被測定保持器２４ではなく、前記補助軸受３の保持器３４に固定されたスリップリング駆動部材７によって駆動されるため、被測定保持器２４に補助具や前記スリップリングによるアンバランス荷重の加担が被測定保持器の挙動に影響しない。さらに、保持器３４およびセンサ５の回転に伴い回転する信号線６は遠心力による半径方向の拡張が保護部材３５によって抑えられ、遠心力よる張力は発生しない。これにより信号線６の張力による前記被測定保持器２の挙動への影響が防止できる。

一般に、転がり軸受の内輪の回転速度ｎｉに対する転動体の公転速度すなわち保持器の回転速度ｎｃは次式で表される。
ｎｃ＝（１−Ｄａｃｏｓα／ｄｍ）×ｎｉ／２
ここでＤａは転動体の直径、αは接触角。ｄｍは転動体のピッチ円直径を表している。
すなわち転動体の直径、接触角、転動体のピッチ円直径および内輪の回転速度が同じ転がり軸受の保持器の回転速度は等しい。

本実施形態では、被測定軸受２と補助軸受３とを同じ内部諸元にしている。すなわち、被測定軸受２と補助軸受３の接触角（円筒ころ軸受なので０度）、転動体の直径、転動体のピッチ円直径を等しくしている。また、被測定軸受２と補助軸受３を同一回転軸８に外嵌し、被測定軸受２と補助軸受３の内輪の回転速度を等しくしている。

すなわち、被測定軸受２の被測定保持器２４と補助軸受３の保持器３４の回転速度は等しくなり、補助軸受３の保持器３４に駆動されるスリップリング４の回転部４２の回転速度も被測定保持器２４の回転速度と等しくなる。この結果、被測定保持器２４が前記信号線６を介してスリップリング４の回転抵抗や慣性モーメントの影響を受けない。このため被測定保持器２４の実際の状態量を正確に計測することができる。

また、前述のハウジング１２の半径方向ねじ１２ｂを回転させ補助軸受３の外輪３１の外径面３１ｂを押し付け外輪３１を半径方向に変形させることにより、補助軸受３の転動体３３に荷重を与え、転動体３３と補助軸受３の軌道３１ａおよび３２ａとの間のすべりを防止し、転動体３３の公転速度すなわち補助軸受の保持器３４の公転速度と前記被測定保持器２４の回転速度を確実に一致させることができる。

図５は本発明の第２の実施形態の保持器の状態量計測装置の概要を示す断面図であり図６は図５の主要部の拡大断面図である。
第２の実施形態の保持器の状態量計測装置１００は被測定軸受１０２および補助軸受１０３の構成、導線１０６および補助軸受１０３を収容する軸受箱１１２の構成が第１の実施形態と異なる。
第２の実施形態の保持器の状態量計測装置１００では、第１の実施形態の保持器の状態量計測装置と共通の構成、作用効果については説明を省略することにし、第１の実施形態の保持器の状態量計測装置１と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行う。

図５および図６において、保持器の状態量計測装置１００は被測定保持器１３４が介在する被測定軸受１０２と被測定軸受１０２を収容するハウジング１１、被測定軸受１０２に内嵌し被測定軸受１０２を駆動する回転軸８、回転軸８を駆動する駆動部９、被測定軸受１０２に負荷を与える負荷部１０を備えている。

被測定軸受１０２は外周に内輪軌道１２２ａを有する内輪１２２と、内周に外輪軌道１２１ａを有する外輪１２１と、前記内輪軌道２２ａと前記外輪軌道１２１ａの間を転動する転動体としての複数の玉１２３と、玉１２３を円周方向に所定の間隔に保持する被測定保持器１２４で構成される深溝玉軸受である。

補助軸受１０３は外周に内輪軌道１３２ａを有する内輪１３２と、内周に外輪軌道１３１ａを有する外輪１３１と、内輪軌道１３２ａと外輪軌道１３１ａの間を転動する複数の転動体としての玉１３３と、玉１３３を円周方向に所定の間隔に保持する保持器１３４で構成される玉軸受で、保持器１３４の被測定軸受２側の内径面１３４ａには信号線６を保護する保護部材３５が固定され、スリップリング４側の内径面１３４ａにはスリップリング駆動部材７が固定されている。

ここで、補助軸受１０３の内輪軌道１３２ａの直径および軌道曲率半径は被測定軸受１０２の内輪軌道１２２ａの直径および軌道曲率半径と等しく、外輪軌道１３１ａの直径および曲率半径は被測定軸受１０２の外輪軌道１２１ａの直径および軌道曲率半径と等しく、玉１３３の直径および個数は被測定軸受１０２の玉１２３の直径および個数と等しい。

図７は本発明の第２の実施形態の保持器と保護部材の詳細および係合を説明する説明図である。
保護部材１３５の円筒部１３５ａの軸方向中央には円周上の対称２箇所に外周面から内周面に通じる窓１３５ｄが形成されている。

図８は本発明の第２の実施形態の保持器とスリップリング駆動部材の詳細および係合を説明する説明図である。
補助軸受１０３の保持器１３４は材質および内径寸法、外径寸法、幅等の主要寸法は被測定保持器１２４と等しく、軸方向中央部には外径面から内径面に貫通する玉１３３を保持する断面が円形の複数のポケット１３４ａが等間隔に形成されている。また、保持器１３４の内径面１３４ｃの各ポケット間の柱部１３４ｂには、保護部材３５およびスリップリング駆動部材７の回転止めの為の軸方向に貫通する断面がコの字型の溝１３４ｄが形成されている。

図６によると、補助軸受１０３を収容するハウジング１１２は補助軸受１０３の外輪１３１の両側側面に対峙する２個の円盤部１１２ｆを有している。また、両円盤部１１２ｆの反軸受側の側面から軸受側側面に向け軸方向に貫通する複数のねじ穴１１２ｄとねじ穴１１２ｄに螺合する複数の軸方向ねじ１１２ｅを備えている。軸方向ねじ１１２ｅは円盤部１１２ｆの反軸受側側面の外方に頭が位置し、先端が補助軸受１０３の外輪１３１の両側面に達し、補助軸受１０３の外輪１３１をハウジング１１２内の軸方向の所定の位置に固定された状態で保持している。

ここで片側のねじ１１２ｅをすべて緩め、反対側のねじ１１２ｅをすべて締付けると、外輪１３１は軸方向の緩められたねじ１１２ｅの側に移動して固定される。

一般に、玉軸受の内輪の回転速度ｎｉに対する玉の公転速度すなわち保持器の回転速度ｎｃは前述と同様次式で表される。
ｎｃ＝（１−Ｄａｃｏｓα／ｄｍ）×ｎｉ／２
ここでＤａは玉の直径、αは接触角、ｄｍは玉のピッチ円直径を表している。
すなわち玉の直径、接触角、玉のピッチ円直径および内輪の回転速度が同じ玉軸受の保持器の回転速度は等しい。
ここで、本実施形態の被測定軸受１０２の場合、深溝玉軸受であり接触角αは通常０度であるが、荷重条件によっては多少の角度が付く場合がある。

通常は被測定軸受１０２と補助軸受１０３の玉の直径、玉のピッチ円直径および内輪の回転速度が等しい場合、被測定軸受１０２の被測定保持器１２４と補助軸受１０３の保持器１３４の回転速度は略等しく、補助軸受１０３の保持器１３４に駆動されるスリップリング４の回転部４２の回転速度も被測定保持器１２４の回転速度と略等しくなる。しかし、玉軸受の特性として、荷重条件によっては被測定軸受１０２の接触角の変動により、被測定保持器１２４に回転速度変動が生じ、被測定保持器１２４と補助軸受１０３の保持器１３４との間に回転方向の位相差が生じることがある。

本実施形態によれば、前記保護部材１３５の窓１３５ｄを通して信号線１０６の挙動をストロボ投光によって観察し、被測定保持器１２４と補助軸受１０３の保持器１３４との回転方向の位相差を確認できる。
さらに上記確認結果に基づき、前記軸方向ねじ１１２ｅの緩め、締付けにより、補助軸受１０３の外輪１３１を軸方向に移動させたり、傾けることにより、補助軸受１０３の接触角を変動させ、補助軸受１０３の玉１３３の公転速度を調整することができる。

すなわち、前述の軸方向ねじ１１２ｅの緩め、締付けによる調整によって、保持器１３４に被測定保持器１２４の回転速度変動と同位相の回転速度変動を生じさせ、前記回転方向の位相差を吸収できる。この結果、信号線１０６を介してスリップリング４の回転抵抗や慣性モーメントが被測定保持器１２４に影響しない。このため被測定保持器１２４の実際の状態量を正確に計測することができる。

上記第1および第２の実施形態によれば、補助具やスリップリングによるアンバランス荷重や、スリップリングの回転抵抗や慣性モーメントの影響を受けず、実際の動作状況での被測定保持器２４および１２４の状態量を正確に計測できる実用的なラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置を提供することができる。

上記第1および第２の実施形態において状態量センサは歪ゲージであるが、その他の実施形態として、状態量センサは、温度計測用の温度センサや振動測定用の加速度センサ等の状態量センサであっても良い。

１、１０１ ‥ 状態量計測装置
２、１０２ ‥ 被測定軸受（ラジアルころがり軸受）
３、１０３ ‥ 補助軸受
２１、３１、１２１、１３１ ‥ 外輪
２２、３２、１２２、１３２ ‥ 内輪
２３、３３ ‥ 円筒ころ（転動体）
１２３、１３３ ‥ 玉（転動体）
２４、３４、１２４、１３４ ‥ 保持器
３５，１３５ ‥ 保護部材
１３５ａ ‥ 窓
４ ‥ スリップリング
５ ‥ 歪ゲージ（状態量センサ）
６ ‥ 信号線
７ ‥ 駆動部材
８ ‥ 回転軸
９ ‥ 駆動部
１０ ‥ 負荷部
１１、１２、１１２ ‥ ハウジング
１２ｂ、１１２ｅ ‥ ねじ（ねじ部材）
１１２ｆ ‥ 円盤部
１３ ‥ 計測回路
１４ ‥ サポート部

Claims

外周に内輪軌道を有する内輪、内周に外輪軌道を有する外輪、前記内輪軌道と前記外輪軌道の間を転動する複数の転動体および前記転動体を円周方向に所定の間隔に保持する保持器が組込まれたラジアル転がり軸受の前記保持器の回転中の状態量を計測するラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置であって、
前記ラジアル転がり軸受の前記保持器に取付けられた状態量センサと、
前記状態量センサの出力信号を外部に出力する信号線と、
前記状態量センサの出力信号の変化を検出する計測回路と、
回転する前記状態量センサの出力信号を固定された前記計測回路に出力するスリップリングと、
外周に内輪軌道を有する内輪、内周に外輪軌道を有する外輪、前記内輪軌道と前記外輪軌道の間を転動する複数の転動体および前記転動体を円周方向に所定の間隔に保持する保持器を備え、前記ラジアル転がり軸受と前記スリップリングとの中間に、前記ラジアル転がり軸受と同軸に配置される補助軸受と、
前記補助軸受を収容するハウジングと、
前記ラジアル転がり軸受および前記補助軸受の内輪または外輪を一体的に回転させる駆動装置とを備え、
前記スリップリングの回転部が前記信号線と共に前記補助軸受の前記保持器により回転させられるようにしたことを特徴とするラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置。
前記補助軸受は前記ラジアル転がり軸受と同一軸受形式で、かつ前記ラジアル転がり軸受と同一の形状、寸法の転動体、外輪軌道および内輪軌道で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置。
前記スリップリングの回転部は前記補助軸受の前記保持器の内径部または側面部に形成された溝との噛み合いで係合されるスリップリング駆動部材によって駆動されることを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載のラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置。
前記信号線の半径方向外方にあって前記信号線を保護する、鉄より密度の小さい材質からなる保護部材が前記補助軸受の前記保持器に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置。
前記保護部材には外周面から内周面に通じる窓が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置。
前記ハウジングには、前記ハウジングに収容された前記補助軸受の軸方向中央に対峙する位置に外径面から内径面に貫通すする半径方向ねじ穴と、前記半径方向ねじ穴に螺合し、先端が前記補助軸受の外輪の外径面に直接または緩衝材を介して接する半径方向ねじ部材を備えていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置。
前記ラジアル転がり軸受および前記補助軸受は転動体が玉であるラジアル玉軸受であって、前記補助軸受の外輪の両側側面に対峙する前記ハウジングの両側の円盤部には前記円盤部を貫通する複数の軸方向ねじ穴と、前記軸方向ねじ穴に螺合し先端が前記補助軸受の外輪の側面に直接または緩衝材を介して接する複数の軸方向ねじ部材を備えていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のラジアル転がり軸受の保持器の状態量計測装置。