JP2820697B2 - 軸受の非繰返し回転精度の測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、軸受の回転精度の測定方法に関し、特に
玉軸受の非繰返し回転精度の測定方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

磁気ディスク装置等において、ディスクに書き込まれ
た情報を読み取る場合、ディスク装置の回転軸の１回転
目と２回転目の回転のずれの精度、即ち非繰返し精度が
読み取り精度に直接影響を及ぼす。このため、玉軸受の
非繰返し精度に対する要求レベルは、磁気ディスク装置
等の発展に伴い、近年急速に厳しくなっている。

従来の非繰返し精度の測定方法は、第８図に示すよう
に、玉軸受１の外輪２を装置本体３の一部に固定し、内
輪４を主軸５に嵌合し、主軸５を空気軸受６により支持
すると共に、主軸５の外周の一定位置において装置本体
３に取付けた変位センサー７により、主軸５のラジアル
方向の振れを検出する。変位センサー７の検出信号は、
適宜な処理を加えたうえでFFT（高速フーリェ変換）分
析器に入力され、分析記録される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、従来の測定方法は、外輪２及び変位セ
ンサー７を固定し、内輪４のみを主軸５により高速回転
させて非繰返し精度を測定するものであった。

しかしながら、このような測定方法は、非繰返し精度
を精度よく測定するものであるということはできない。

即ち、第９図は外輪に形状不良のある玉軸受につい
て、外輪を固定するとともに内輪を高速回転し、変位セ
ンサーの位置を主軸のまわりにおいて45゜づつ変えて非
繰返し精度を測定し、その精度に占める保持器成分、内
輪成分、外輪成分、及びボール成分の割合をグラフに示
したものである。この図からわかるように、変位センサ
ーの位置によって非繰返し精度の測定精度に差があるこ
とがわかる。

このため、例えば90゜の位置で測定した数値（図の場
合、約0.18μｍ）を基準値に定めた場合、実際の使用に
おいてはそれより大きい振れ（例えば０゜の位置におい
て約0.29μｍ）が現れ、基準値を満足しない事態が生じ
得る。

そこで、この発明は、軸受の全周囲において測定する
ことにより非繰返し精度の最大値が得られる測定方法を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、この発明の第一の手段
は、軸受の内輪と外輪のいずれか一方を高速回転軸と一
体化するとともに、他方を低速回転軸と一体化し、上記
高速回転軸に接近して配置した変位計の変位センサーを
装置の固定部分に支持せしめ、両方の回転軸を所定回数
回転させ、その１回転ごとの上記高速回転軸の半径方向
の振れを上記変位計により検出し、その出力信号の上記
の所定回転数分を重ねて記録することにより振れ幅を測
定するようにしたものである。

また、第二の手段は、軸受の内輪と外輪のいずれか一
方を高速回転軸と一体化するとともに、他方を装置の固
定部分に支持せしめ、上記高速回転軸に接近して設置し
た変位計の変位センサーを高速回転軸と同軸で低速回転
させ、両方の回転軸を所定回数回転させ、その１回転ご
との上記高速回転軸の半径方向の振れを上記変位計によ
り検出し、その出力信号の上記の所定回転数分を重ねて
記録することにより振れ幅を測定するようにしたもので
ある。

〔実施例〕

第１図及び第２図は前記第一の手段を実施する測定装
置の一例を示すものである。

測定対象となる玉軸受10の外輪11は軸受箱12に保持さ
れ、その内輪13は主軸14に嵌着される。主軸14は固定部
材15を貫通し、空気軸受16により回転に支持され、その
下端に従動プーリ17が取付けられる。この従動プーリ17
は、ベルト18を通じて高速回転するモータ（図示省略）
により回転される。

上記の固定部材15のまわりに軸受19を介して円筒状の
従動プーリ20が嵌合される。従動プーリ20はベルト21通
じて低速回転のモータ22により回転される。前記の軸受
箱12は、この従動プーリ20の上端に支持される。

主軸14を通じて高速回転されると内輪13と、軸受箱12
を通じて同一方向に低速回転される外輪11との回転速度
の比は、10対１以上である。なお、内輪13と外輪11と
は、互いに逆方向の回転でもよい。

主軸14の突出端に接近してそのまわりの一定位置にお
いて、変位センサー23が配置される。この変位センサー
23は装置本体24に固定される。

変位センサー23の検出信号は、変位計25を通じてフィ
ルター26に入力される。フィルター26において回転周波
数成分が抑制された信号は、FFT分析器27に入力され
る。FFT分析器27は、入力された信号を所要回転数分
（例えば60回転分）記憶する。記憶される信号の位相
は、主軸14の回転計28から得られる回転信号により調整
される。なお、図中29は、主軸14に付設した回転センサ
ーである。

FFT分析器27において記憶された信号を、位相を合せ
て記録紙に重ね書きすると、第３図に示すごとき記録図
が得られる。この図からも最も乱れ幅の大きい位置での
振れ幅δを非繰返し精度の最大値として読み取る。

第４図及び第５図は、前記第一の手段を実施する他の
測定装置の例を示すものである。この測定装置は、前記
の場合と同様に変位センサー23を固定して測定するもの
であるが、前記の場合と逆に測定対象となる玉軸受10の
外輪11を高速回転し、内輪13を低速回転するようになっ
ている。

即ち、測定対象となる玉軸受10の外輪11を主軸14の上
端においてゴムなどの弾性体31を介在して支持する。主
軸14の支持構造は前述のものと同様である。

主軸14の上方に装置本体24に固定したアーム32を設
け、そのアーム32に主軸14と同芯状態の内輪回転軸33を
支持し、モータ34により低速回転させる。内輪回転軸33
の下端には玉軸受10の内輪13が嵌着される。変位センサ
ー23は、外輪11の外周の一定位置において非接触状態に
配置され、装置本体24に固定される。

なお、この場合も、第１図の場合と同様の変位計25、
フィルター26、FFT分析器27、回転計28及び回転センサ
ー29が設けられるが、図示を省略している。

上記の装置において、主軸14を高速回転し、内輪回転
軸33を10対１以上の比で低速回転して、前記と同様に非
繰返し精度を測定する。この場合も、第３図と同様の記
録図が得られる。

以上はいずれも変位センサー23を固定し、内輪13又は
外輪11のいずれか一方を高速回転し、他方を低速回転す
るようにしたものであったが、この発明の第二の手段
は、第６図に示すように測定対象の玉軸受10の内輪13を
高速回転させ、外輪11を固定し、変位センサー23を低速
回転するものである。この場合の内輪13は第１図に示す
ごとき主軸14により回転される。また、外輪11は、第１
図における軸受箱12を装置本体24に固定することにより
固定される。変位センサー23は、装置本体24上に主軸14
と同芯状態に設けた低速回転のターンテーブルに支持さ
れる。

また、他の例として第７図のように内輪13を固定し、
外輪11を高速回転し、変位センサー23を低速回転させる
場合もある。この場合、外輪11は第４図に示すごとき主
軸14により回転される。また、第４図における内輪回転
軸33を固定することにより内輪13は固定される。変位セ
ンサー23は前述のように低速回転のターンテーブルに支
持される。

なお、内輪13または外輪11と変位センサー23とは、互
いに逆方向に回転してもよい。

上記のいずれの場合も、第３図のごとき記録図を得る
ことができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の第一の手段及び第二の手段
のいずれにおいても、軸受の全周にわたり測定した非繰
返し精度を得ることができるものである。従って、当該
軸受のもつ非繰返し精度の最大値を基準値としてユーザ
ーに提供することにより、ユーザーは常に安全側で使用
することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第一の手段を実施する測定装置の断
面図とブロック図、第２図は同上の一部拡大平面図、第
３図は非繰返し精度の記録図、第４図はこの発明の第一
の手段を実施する測定装置の断面図、第５図は同上のＶ
−Ｖ線における拡大断面図、第６図は第二の手段を実施
する測定装置の一部を示す拡大平面図、第７図は第二の
手段を実施する他の測定装置の一部を示す拡大平面図、
第８図は従来の測定装置の断面図、第９図は非繰返し精
度精度と変位センサーの位置との関係を示すグラフであ
る。 10……玉軸受、11……外輪、 12……軸受箱、13……内輪、 14……主軸、17……従動プーリ、 20……従動プーリ、23……変位センサー、 31……弾性体、33……内輪回転軸。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸受の内輪と外輪のいずれか一方を高速回
   転軸と一体化するとともに、他方を低速回転軸と一体化
   し、上記高速回転軸に接近して配置した変位計の変位セ
   ンサーを装置の固定部分に支持せしめ、両方の回転軸を
   所定回数回転させ、その１回転ごとの上記高速回転軸の
   半径方向の振れを上記変位計により検出し、その出力信
   号の上記の所定回転数分を重ねて記録することにより振
   れ幅を測定するようにした軸受の非繰返し回転精度の測
   定方法。
2. 【請求項２】軸受の内輪と外輪のいずれか一方を高速回
   転軸と一体化するとともに、他方を装置の固定部分に支
   持せしめ、上記高速回転軸に接近して設置した変位計の
   変位センサーを高速回転軸と同軸で低速回転させ、両方
   の回転軸を所定回数回転させ、その１回転ごとの上記高
   速回転軸の半径方向の振れを上記変位計により検出し、
   その出力信号の上記の所定回転数分を重ねて記録するこ
   とにより振れ幅を測定するようにした軸受の非繰返し回
   転精度の測定方法。