JP2014235046A - 転がり軸受のすきま測定方法および転がり軸受のすきま測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受すきまの測定を安定して行うことを可能な転がり軸受のすきま測定方法および転がり軸受のすきま測定装置を提供する。【解決手段】相対回転可能に対向配置された内輪２と外輪３との間に円周方向に所定の間隔で転動自在に配置される複数の転動体５を備える転がり軸受１ののすきま測定装置１０。（１）内輪を固定するステップ、（２）外輪の外周面に第１の方向のラジアル荷重を加え、且つ外輪を所定の角度及び回数だけ揺動回転させるステップ、（３）その状態での外輪の位置を測定するステップ、（４）外輪の外周面に、第２の方向のラジアル荷重を加え、且つ外輪を所定の角度及び回数だけ揺動回転させるステップ、（５）その状態での外輪の位置を測定するステップ、（６）（３）の測定結果と（５）の測定結果との差を算出し、転がり軸受のラジアルすきまの値を算出するステップ、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受のすきま測定方法および転がり軸受のすきま測定装置に関する。

外輪および内輪と、これらの間に配置された複数の転動体を備えた転がり軸受においては、転がり軸受内部のすきまを適切に設定する必要がある。そのため、組み立てられた転がり軸受の内部すきまを測定する目的で種々の手法が提案されている。例えば、外輪をクランプした状態から、内輪に軸垂直方向に負荷を加えながら予備回転を加えることにより転動体を軌道底へと移動させた後、外輪に対して軸垂直に＋方向及び−方向の負荷をかけつつ、一方向に１２０°ずつ回転させた際の外輪のラジアル方向の移動量を算出することにより、転がり軸受のラジアルすきまの測定を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−０８００６０号公報

前記したように、特許文献１記載の技術においては、外輪にラジアル荷重をかけつつ一方向に１２０°ずつ回転させて測定を行うが、このような場合には非負荷状態から負荷状態へと移った直後にころが停止してしまうおそれがある。ころが軌道底に安定して移動しないと、測定値が不安定になってしまうおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受すきまの測定を安定して行うことが可能な転がり軸受のすきま測定方法および転がり軸受のすきま測定装置を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
［１］ 相対回転可能に対向配置された内輪と外輪との間に円周方向に所定の間隔で転動自在に配置される複数の転動体を備える転がり軸受のすきま測定方法であって、
（１）前記内輪を固定するステップと、
（２）前記外輪の外周面に前記外輪の中心方向へと向かう第１の方向のラジアル荷重を加え、且つ前記外輪を所定の角度及び回数だけ揺動回転させるステップと、
（３）前記外輪の揺動回転終了後に、その状態での前記外輪の位置を測定するステップと、
（４）前記外輪の外周面に、前記外輪の中心方向へと向かい且つ前記第１の方向とは反対方向である第２の方向のラジアル荷重を加え、且つ前記外輪を所定の角度及び回数だけ揺動回転させるステップと、
（５）前記外輪の揺動回転終了後に、その状態での前記外輪の位置を測定するステップと、
（６）前記（３）のステップにおける前記外輪の位置の測定結果と、前記（５）のステップにおける前記外輪の位置の測定結果と、の差を算出し、前記差に基づき前記転がり軸受のラジアルすきまの値を算出するステップと、を備えることを特徴とする転がり軸受のすきま測定方法。
［２］ 前記（２）〜（５）のステップを、前記外輪を所定角度回転させて複数回実行し、
前記（６）のステップにおいて、前記複数回のそれぞれにおける前記差の平均値を、前記転がり軸受のラジアルすきまの値とすることを特徴とする上記［１］記載の転がり軸受のすきま測定方法。
［３］ 相対回転可能に対向配置された内輪と外輪との間に円周方向に所定の間隔で転動自在に配置される複数の転動体を備える転がり軸受のすきま測定装置であって、
前記内輪を固定する内輪固定部と、
前記外輪の中心方向に向かうラジアル荷重を前記外輪の外周面に加える荷重部と、
前記外輪を所定の角度及び回数だけ揺動回転させる揺動部と、
前記外輪の揺動回転終了後に、その状態での前記外輪の位置を測定する測定部と、
前記測定部による測定結果に基づき、前記転がり軸受のラジアルすきまの値を算出する算出部と、を備えることを特徴とする転がり軸受のすきま測定装置。

本発明の転がり軸受のすきま測定方法および転がり軸受のすきま測定装置によれば、軸受すきまの測定を安定して行うことが可能となる。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受のすきま測定装置の模式図である。 図１のすきま測定装置を平面視した模式図である。

以下、本発明に係る転がり軸受のすきま測定方法および転がり軸受のすきま測定装置の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

図１、図２は、本発明の一実施形態に係るすきま測定装置１０を説明するための模式図である。このすきま測定装置１０は、内輪軌道面２ａを有する内輪２と、外輪軌道面３ａを有する外輪３と、内輪２および外輪３の間で保持器４により円周方向に等間隔で保持された複数の円筒ころ５と、を有する円筒ころ軸受１において、ラジアル方向のすきまを測定するためのものである。

ところで、円筒ころ５は、自重によりランダムな方向に倒れるため、円筒ころ５の回転軸と内輪２および外輪３の回転軸とは平行になっていないのが通常である。このままの状態で円筒ころ軸受１のラジアルすきまを測定しようとしても、精度の高い測定は困難であり、誤差が生じ得る。この問題を解決するために、測定の前に円筒ころ５を正しい方向に整列させるための動作、いわゆるなじませ動作を行なうことが考えられる。

このようななじませ動作として、ラジアル方向の荷重を加えて内輪２や外輪３を押すことが考えられる。しかしながら、内輪２や外輪３を単に押すだけでは、円筒ころ５と内輪２及び外輪３との間での静止摩擦力や円筒ころ５の自重によって円筒ころ５が完全に直立せず、円筒ころ５が内輪軌道面２ａや外輪軌道面３ａへと安定して移動しない可能性がある。また、なじませ動作を手動で行う場合には、作業者のスキルによっても測定値がばらつくという問題もあった。

本実施形態に係るすきま測定装置１０は、円筒ころ５を軌道底に安定的に移動可能ななじませ動作を自動的に行った後に、すきま測定を行う。本実施形態に係るすきま測定装置１０は、内輪クランプ１１と、内輪受け板１２と、外輪受け板１３と、第１加圧部１４と、第２加圧部１５と、を備える。

内輪２は、内輪受け板１２に載置されており、内輪クランプ１１及び内輪受け板１２で挟持されることによって回転不動とされている。外輪受け板１３には外輪３のみが載置されている。外輪受け板１３は不図示のモータに接続されている。

第１加圧部１４は前進後退可能に構成されており、第１加圧ローラ１６及びプローブ１８を有する。第１加圧ローラ１６およびプローブ１８は、第１加圧部１４から独立して、それぞれ前進後退可能に構成されている。第２加圧部１５は前進後退可能に構成されており、第２加圧ローラ１７を有する。第２加圧ローラ１７もまた、第２加圧部１５から独立して、前進後退可能に構成されている。

円筒ころ軸受１のラジアルすきまの測定を行う際には、まず、第１加圧部１４を前進させ、第１加圧ローラ１６によって、外輪３の中心方向へと向かうラジアル荷重を外輪３に加えながら、モータ（不図示）によって外輪受け板１３、ひいては外輪３を回転、揺動させる。外輪３を揺動させることにより、円筒ころ５もまた半強制的に回転して動き、内輪軌道面２ａおよび外輪軌道面３ａに押し付けられる。このように、外輪３を揺動回転させると共に外輪３にラジアル荷重を加えることにより、円筒ころ５が内輪軌道面２ａおよび外輪軌道面３ａへと移動して互いに密着する。尚、このとき第２加圧部１５は後退位置にいる。

外輪３を揺動させる量は、円筒ころ軸受１における円筒ころ５の１ピッチ（隣り合う円筒ころ５同士の間隔）の１〜１．５倍とする。この程度の揺動を行えば、第１加圧ローラ１６による最大荷重点を円筒ころ５が横切ることとなるので、確実になじませ動作を行うことができる。また、外輪３を揺動させる回数は任意の回数でよく、例えば３往復程度の揺動を行えばよい。揺動が繰り返される度に円筒ころ５が内輪軌道面２ａおよび外輪軌道面３ａへと移動することにより、円筒ころ５を確実に直立させることができる。

その後、外輪３の揺動を停止し、プローブ１８を前進させて外輪３の位置を記録する。この値をａとする。

次いで、第１加圧部１４を後退させると共に第２加圧部１５を前進させ、外輪３の１８０°反対側から第２加圧ローラ１７によって外輪３にラジアル荷重を加えることにより同様のなじませ動作を行なう。その後、プローブ１８を前進させて外輪３の位置を記録する。この値をｂとする。これらの値の差（ａ−ｂ）が、円筒ころ軸受１のラジアルすきまの測定値となる。その後、外輪受け板１３と外輪３のみを所定角度、例えば９０°回転させて同様のなじませ動作および測定を繰り返すことにより、位相をずらしたすきま値を得ることができる。

このように、本実施形態に係るすきま測定装置１０では、円筒ころ５の回転軸と内輪２および外輪３の回転軸とを平行にするためになじませ動作を行うため、円筒ころ５が内輪軌道面２ａおよび外輪軌道面３ａと安定的に密着し、精確なすきま測定が可能となる。また、なじませ動作が自動的に行われることにより、作業者によるばらつきがなくなり、安定した測定が可能となる。

（実施例）
ここで、本実施形態のすきま測定装置１０の効果を実証するため、本実施形態のすきま測定装置１０を用いなじませ動作を行った場合と、なじませ動作を行わない場合とのそれぞれで円筒ころ軸受のラジアルすきまの測定を行うと共に、平均値を算出した。測定はそれぞれ１５回ずつ行った。尚、測定に用いた円筒ころ軸受１について、内輪２の外径、外輪３の内径、および円筒ころ５の外径をそれぞれ精密に測定し、これらの部品を円筒ころ軸受として組み合わせたときに計算上得られるはずのすきまの値（以後、幾何すきまとも呼ぶ）は、１２６．0μｍである。また、本実験において、なじませ動作の有無以外の条件は全て同一であり、使用する円筒ころ軸受も同じである。表１は、それぞれの場合の測定結果を示す。

表１からわかるように、なじませ動作を行った後に測定を行う場合には、１５回のラジアルすきまの測定値の平均値が１２４．０μｍとなっている。これに対し、なじませ動作を行わずに測定を行う場合には同平均値が１１２．７μｍとなっている。前記したように、この円筒ころ軸受の幾何すきま値は１２６．0μｍであることから、本実施形態のようになじませ動作を行うことにより、より精確に円筒ころ軸受のラジアルすきまの測定できることがわかる。

このように、本実施形態の転がり軸受のすきま測定装置１０によれば、軸受すきまの測定を安定して行うことが可能となる。

尚、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。例えば、揺動動作は内輪２に対して行ってもよい。また、測定前に円筒ころ５を特定の位置に配置する動作を、上記した実施形態のなじませ動作にかえて、または加えて別途行ってもよい。例えば、測定に先立ち、センサやカメラにより円筒ころ５の位置をセンシングしておき、なじませ動作が完了した時点で円筒ころ５が最大荷重点に配置されるようになじませ動作を行なうことで、測定精度をさらに向上することができる。

１ 円筒ころ軸受
２ 内輪
３ 外輪
５ 円筒ころ
１１ 内輪クランプ
１２ 内輪受け板
１３ 外輪受け板
１４ 第１加圧部
１５ 第２加圧部
１８ プローブ

Claims (3)

1. 相対回転可能に対向配置された内輪と外輪との間に円周方向に所定の間隔で転動自在に配置される複数の転動体を備える転がり軸受のすきま測定方法であって、
   （１）前記内輪を固定するステップと、
   （２）前記外輪の外周面に前記外輪の中心方向へと向かう第１の方向のラジアル荷重を加え、且つ前記外輪を所定の角度及び回数だけ揺動回転させるステップと、
   （３）前記外輪の揺動回転終了後に、その状態での前記外輪の位置を測定するステップと、
   （４）前記外輪の外周面に、前記外輪の中心方向へと向かい且つ前記第１の方向とは反対方向である第２の方向のラジアル荷重を加え、且つ前記外輪を所定の角度及び回数だけ揺動回転させるステップと、
   （５）前記外輪の揺動回転終了後に、その状態での前記外輪の位置を測定するステップと、
   （６）前記（３）のステップにおける前記外輪の位置の測定結果と、前記（５）のステップにおける前記外輪の位置の測定結果と、の差を算出し、前記差に基づき前記転がり軸受のラジアルすきまの値を算出するステップと、を備えることを特徴とする転がり軸受のすきま測定方法。
2. 前記（２）〜（５）のステップを、前記外輪を所定角度回転させて複数回実行し、
   前記（６）のステップにおいて、前記複数回のそれぞれにおける前記差の平均値を、前記転がり軸受のラジアルすきまの値とすることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受のすきま測定方法。
3. 相対回転可能に対向配置された内輪と外輪との間に円周方向に所定の間隔で転動自在に配置される複数の転動体を備える転がり軸受のすきま測定装置であって、
   前記内輪を固定する内輪固定部と、
   前記外輪の中心方向に向かうラジアル荷重を前記外輪の外周面に加える荷重部と、
   前記外輪を所定の角度及び回数だけ揺動回転させる揺動部と、
   前記外輪の揺動回転終了後に、その状態での前記外輪の位置を測定する測定部と、
   前記測定部による測定結果に基づき、前記転がり軸受のラジアルすきまの値を算出する算出部と、を備えることを特徴とする転がり軸受のすきま測定装置。

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