JP2014016012A

JP2014016012A - 転がり軸受の予圧測定方法

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Publication number: JP2014016012A
Application number: JP2012155424A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Tsujii; 哲也辻井
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-11
Also published as: JP6047963B2

Abstract

【課題】位相角毎に予圧を測定できる転がり軸受の予圧測定方法を提供すること。
【解決手段】アンギュラ玉軸受に軸方向の予圧をかけた状態で、保持器２２の導電性の玉２１ａを保持している箇所の位相角をセンサ４１で検知すると共に、外輪１と内輪２２と導電性の玉２１ａとを含む電流経路の抵抗値をテスター４３で検出する。これにより、アンギュラ玉軸受の位相角毎の予圧を測定することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受の予圧測定方法に関する。

従来、転がり軸受の予圧測定方法としては、特開２００３−２０６９２５号公報（特許文献１）に記載のものがある。この転がり軸受の予圧測定方法は、静止輪と回転輪との間に導電性転動体を配置し、この静止輪と回転輪と導電性転動体を経由する電流経路の抵抗値を測定して、軸方向の予圧荷重を大小に応じて油膜の厚さが変化して、抵抗値が変化することを利用して、軸受の予圧を測定するものである。

ところで、アンギュラ玉軸受、円錐ころ軸受、深溝玉軸受等の軸方向の予圧をかける転がり軸受においては、全位相角において、予圧が均一でないと、軸がすりこぎ運動をするという問題がある。特に、工作機械の主軸がこのようなすりこぎ運動をすると、加工精度が著しく悪くなって、重大な問題となる。

しかるに、上記従来の転がり軸受の予圧測定方法は、軸方向の全体の予圧を測定できても、位相角毎に予圧を測定できないという問題がある。

特開２００３−２０６９２５号公報

そこで、この発明の課題は、位相角毎に予圧を測定できる転がり軸受の予圧測定方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の転がり軸受の予圧測定方法は、
静止輪と回転輪との間に、非導電性転動体と導電性転動体とを保持している保持器を配置している予圧を受ける転がり軸受を用意する工程と、
上記転がり軸受に軸方向の予圧をかけた状態で、上記静止輪と、回転輪と、導電性転動体とを含む電流経路の電気特性値を測定する工程と、
上記転がり軸受に軸方向の予圧をかけた状態で、上記保持器の導電性転動体を保持している箇所の位相角を直接または間接に検出する工程と
を備えて、上記位相角に応じた上記電気特性値を測定して、予圧を測定することを特徴としている。

上記構成の転がり軸受の予圧測定方法によれば、上記転がり軸受に軸方向の予圧をかけた状態で、保持器の導電性転動体を保持している箇所の位相角が直接または間接に測定されるから、導電性転動体の位相角が一意的に定まる。

一方、上記転がり軸受に軸方向の予圧をかけた状態で、上記静止輪と、回転輪と、導電性転動体とを含む電流経路の電気特性値（例えば、抵抗値、電流値、電圧値）は、導電性転動体の油膜の厚さに応じて変化し、この油膜の厚さが予圧の大きさに応じて一意的に定まるから、上記電気特性値は予圧の大きさに応じて一意的に定まることになる。

したがって、この発明によれば、上記保持器の導電性転動体を保持している箇所の位相角と上記電気特性値を測定しているので、転がり軸受の位相角毎の予圧を測定することができる。

ここで、保持器の導電性転動体を保持している箇所の位相角を間接に測定するとは、保持器の位相角を直接測定しないで、保持器が等速回転しているとして、保持器の基準位置からの経過時間を測定して、保持器の位相角を測定することを言う。

なお、上記導電性転動体は、静止輪の一列の軌道について、一個または複数個設けてもよい。例えば、一列の軌道について、複数個の導電性転動体を一定の角度範囲内、あるいは、隣接して設けてもよい。

１実施形態では、上記転がり軸受の１列の軌道について上記導電性転動体は一つである。

上記実施形態によれば、上記導電性転動体は１列の軌道について一つであるから、位相角毎の予圧の測定の分解能を高くすることができる。

この発明によれば、位相角毎に予圧を測定できる転がり軸受の予圧測定方法を提供することができる。

この発明の１実施形態の転がり軸受の予圧測定方法を説明する図である。上記実施形態の保持器と玉との関係を示す斜視図である。上記実施形態のアキシャル荷重と抵抗値比との関係を示すグラフである。

以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。

図１は、軸方向に予圧を受ける転がり軸受の一例としてのアンギュラ玉軸受の予圧測定方法を説明する図である。

図１に示すように、このアンギュラ玉軸受は、静止輪の一例としての外輪１，２，３，４と、回転輪の一例としての内輪１１，１２，１３，１４と、転動体の一例としての玉２１ａ，２１ｂと、この玉２１ａ，２１ｂを保持する保持器２２，２２，２２，２２とを備えている。

上記外輪１，２，３，４は、図示しないハウジングに固定し、上記内輪１１，１２，１３，１４は、金属製の軸８に固定している。上記外輪２と外輪３との間には、間座５を配置し、内輪１２と内輪１３との間に間座１５を配置している。

上記軸８のネジ部にナット１８を螺合して、内輪１１，１２を軸８の鍔１９に向けて押圧することによって、内輪１１，１２と外輪１，２の間の玉２１ａ、２１ｂに予圧を与えると共に、外輪１，２および間座５を介して、外輪３，４を押圧して、外輪３，４と内輪１３，１４との間の玉２１ｂに予圧を与えるようにしている。

上記外輪２，３，４と内輪１２，１３，１４との間の玉２１ｂは、全て、非導電性の玉であり、例えば、非導電性セラミックス（絶縁性セラミックス）からなる。

一方、上記外輪１と内輪１１との間の一列の軌道において、図２に示すように、一つの玉２１ａは、導電性の玉であり、他の玉２１ｂは全て非導電性の玉である。上記導電性の玉２１ａは、例えば、窒化珪素等の導電性セラミックスで作製したり、あるいは、非導電性のセラミックス製の玉の表面に、銅やアルミニウム等の導電性の材料を、メッキ、蒸着、スパターリング等で１μｍ以下の厚さで被覆することによって作製される。尤も、導電性の玉として、鋼球を用いてもよい。上記導電性の玉２１ａおよび非導電性の玉２１ｂは、同じ寸法で、いずれも、玉径の精度は、Ｇ５（ＪＩＳ）以上にしている。

上記外輪１，２，３，４と内輪１１，１２，１３，１４とは、全て鋼等の導電性金属材料からなり、保持器２２は、例えば、金属または樹脂からなる。

一方、上記軸８は、駆動装置３０によって回転駆動する。また、図１において左端の保持器２２の位相角は、この保持器２２に軸方向に対向するセンサ４１で検出するようにしている。このセンサ４１は、上記保持器２２の端面に形成されたパターン（図示せず）を検出して、保持器２２の導電性の玉２１ａを保持している箇所の位相角を検出する。このセンサ４１と保持器２２の端面のパターンで、エンコーダを形成していることになる。

また、上記外輪１にテスター４３を接続すると共に、軸８を例えばカーボンブラシやスリップリング等の電気接続手段４４を介してテスター４３を接続している。上記テスター４３，外輪１，導電性の玉２１ａ，内輪１１，軸８，電気接続手段４４およびテスター４３は、電流経路を形成し、上記テスター４３は、この電流経路（閉回路）の電気特性値の一例としての抵抗値を検出する。この抵抗値は、導電性の玉２１ａの油膜の厚さが薄い程、小さくなり、また、その油膜の厚さは、アキシャル荷重が大きい程、小さくなる。したがって、アキシャル荷重（予圧）が大きい程、抵抗値が小さくなる。

なお、この転がり軸受装置には、図示しないオイルエア潤滑装置で、オイルが供給されており、予圧がかかっていない状態で、内外輪の軌道面および玉の表面に薄い油膜が形成される。

一方、上記センサ４１およびテスター４３の出力は、パーソナルコンピュータ４５に入力している。上記パーソナルコンピュータ４５には、図３に示すようなアキシャル荷重（Ｎ）に対する抵抗値比の関係を示すデータを予めメモリに記憶している。ここで、抵抗値比とは、アキシャル荷重が１０Ｎのときの抵抗値で、他の荷重をかけたときの抵抗値を除算したものである。図３の曲線Ｒから分かるように、アキシャル荷重が増大する程、抵抗値比が小さくなる。

上記構成のアンギュラ玉軸受において、ナット１８を締め付けて導電性の玉２１ａ，非導電性の玉２１ｂに軸方向に予圧をかけた状態で、駆動装置３０で軸８をｄｍｎ（直径×ｒｐｍ）５０万以上の高速で回転させる。このとき、外輪１，２，３，４、内輪１１，１２，１３，１４、導電性の玉２１ａおよび非導電性の玉２１ｂの表面には、油膜が形成される。

そして、このアンギュラ玉軸受に予圧をかけた状態で、テスター４３で、外輪１，導電性の玉２１ａ，内輪１１，軸８，電気接続手段４４およびテスター４３からなる電流経路の抵抗値を検出する。この抵抗値は、導電性の玉２１ａの油膜の厚さが薄くなる程、小さくなり、この油膜の厚さは、予圧が大きくなる程、小さくなる。したがって、この電気抵抗値は、予圧の大きさに一対一に対応する。

一方、この抵抗値と同時に、センサ４１によって、保持器２２の導電性の玉２１ａを保持している箇所の位相角を検出する。したがって、テスター４３によって検出された電気抵抗値によって、パーソナルコンピュータ４５は、図３のデータを参照して予圧の大きさを得るとともに、そのときの導電性の玉２１ａの位相角をセンサ４１から得ることができる。

したがって、パーソナルコンピュータ４５は、アンギュラ玉軸受の位相角毎の予圧の大きさを得ることができ、位相角による予圧のバラツキを検出することができる。この位相角毎の予圧の大きさは、パーソナルコンピュータ４５の表示装置（図示せず）に表示し、あるいは、プリントアウトされる。

上記実施形態では、外輪１と内輪１１との間の一列の軌道に一つだけの導電性の玉２１ａを設け、他は非導電性の玉２１ｂを設けたから、高い分解能で、位相角を検出することができる。

また、上記実施形態では、センサ４１は、保持器２２の端面のパターンによって位相角を検出するものであるが、保持器２２の端面の１または数カ所に反射膜を設けて、この反射膜からの光を検出して、保持器２２の位相角を検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、保持器２２の位相角を直接検出することによって、導電性の玉２１ａの位相角を検出していたが、軸８を一定回転速度で回転している状態で、保持器２２の基準位置を検出してからの経過時間によって、導電性の玉２１ａの位相角を間接的に検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、テスター４３で、電気特性値の一例としての抵抗値を検出するようにしているが、電気特性値として、電流値、電圧値を検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、一列の軌道に、一つだけの導電性の玉を設けたが、複数の導電性の玉を隣接して設けてもよく、あるいは、ある角度範囲内に複数の導電性の玉を設けてもよい。

また、上記実施形態では、軸方向の予圧を受ける転がり軸受の例としてアンギュラ玉軸受について説明したが、この発明は、円錐ころ軸受、深溝玉軸受等の軸方向の予圧をかける転がり軸受にも適用できるのは、勿論である。

１，２，３，４外輪
８軸
１１，１２，１３，１４内輪
１８ナット
２１ａ導電性の玉
２１ｂ非導電性の玉
２２保持器
４１センサ
４３テスター

Claims

静止輪と回転輪との間に、非導電性転動体と導電性転動体とを保持している保持器を配置している予圧を受ける転がり軸受を用意する工程と、
上記転がり軸受に軸方向の予圧をかけた状態で、上記静止輪と、回転輪と、導電性転動体とを含む電流経路の電気特性値を測定する工程と、
上記転がり軸受に軸方向の予圧をかけた状態で、上記保持器の導電性転動体を保持している箇所の位相角を直接または間接に検出する工程と
を備えて、上記位相角に応じた上記電気特性値を測定して、予圧を測定することを特徴とする転がり軸受の予圧測定方法。
請求項１に記載の転がり軸受の予圧測定方法において、上記転がり軸受の１列の軌道について上記導電性転動体は一つであることを特徴とする転がり軸受の予圧測定方法。