JP3039004B2 - Bearing thrust load measuring device - Google Patents

Bearing thrust load measuring device

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JP3039004B2
JP3039004B2 JP3169427A JP16942791A JP3039004B2 JP 3039004 B2 JP3039004 B2 JP 3039004B2 JP 3169427 A JP3169427 A JP 3169427A JP 16942791 A JP16942791 A JP 16942791A JP 3039004 B2 JP3039004 B2 JP 3039004B2
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JP
Japan
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unit cell
tightening force
thrust load
flange
bearing
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JP3169427A
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健一 中洲
利一 国京
秀靖 飯沼
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石川島播磨重工業株式会社
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は軸受に作用するスラスト
荷重を精度良く測定するための、小型且つ軽量のスラス
ト荷重測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small and lightweight thrust load measuring device for accurately measuring a thrust load acting on a bearing.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、航空機エンジン、ガスタービン
或いは軸流圧縮機等の回転機械の軸受部に過大なスラス
ト荷重が作用すると、軸受が損傷するだけでなく、その
影響はその機械全体に及ぶ。このため、このスラスト荷
重を測定し、軸受部本来の正常な負荷状態になるよう、
その値に応じた対策をたてることにより、事故の防止と
安全性を高めることができる。
2. Description of the Related Art When an excessive thrust load acts on a bearing portion of a rotating machine such as an aircraft engine, a gas turbine or an axial compressor, the bearing not only damages the bearing but also affects the entire machine. For this reason, this thrust load is measured,
By taking measures in accordance with the values, accident prevention and safety can be improved.

【0003】そこで、これまでスラスト荷重を測定する
ための装置が種々検討されている。
Therefore, various devices for measuring a thrust load have been studied.

【0004】図3〜図11は従来のスラスト荷重測定装
置で、回転自在な軸1には軸受2のインナーレース3が
軸1と一体的に回転し得るよう嵌合され、インナーレー
ス3の外周にはボール4を介してアウターレース5が嵌
合され、アウターレース5の外周にはフランジ6が固着
されている。又インナーレース3は締付けナット7によ
って締付けられ、軸1に対して固定されている。
FIGS. 3 to 11 show a conventional thrust load measuring device. An inner race 3 of a bearing 2 is fitted on a rotatable shaft 1 so as to be able to rotate integrally with the shaft 1. Is fitted with an outer race 5 via a ball 4, and a flange 6 is fixed to the outer periphery of the outer race 5. The inner race 3 is fastened by a fastening nut 7 and is fixed to the shaft 1.

【0005】軸受2のフランジ6部両側面には環状の軸
受支持部材8と中空円筒状でフランジ6側に側板9aを
備えた軸受支持部材9が配設され、軸受支持部材8と9
との外周側相対向部は互に入れ子状に嵌合し且つ軸受支
持部材8及び軸受支持部材9の側板9aとフランジ6と
の相対向面には僅かな間隙Gが保持されるようになって
おり、軸受支持部材8、フランジ6、軸受支持部材9の
側板9aは円周方向へ略等間隔に配設されたまわり止め
兼用のボルト10によって締結されている。
On both sides of the flange 6 of the bearing 2, an annular bearing support member 8 and a bearing support member 9 having a hollow cylindrical side plate 9a on the flange 6 side are arranged.
Are opposed to each other in a nested manner, and a slight gap G is maintained on the facing surface between the flange 6 and the side plate 9a of the bearing support member 8 and the bearing support member 9. The bearing support member 8, the flange 6, and the side plates 9a of the bearing support member 9 are fastened by bolts 10 which are also provided at substantially equal intervals in the circumferential direction and serve also as rotation stoppers.

【0006】軸受支持部材8の円周方向へ略等間隔に設
けた凹部には、スラスト荷重測定用のユニットセル11
が配設され、該ユニットセル11の頂部はフランジ6の
一側面に当接され、軸受支持部材9の円周方向へ略等間
隔に設けた凹部にはスラスト荷重測定用のユニットセル
12が前記ユニットセル11と相対向するよう配設さ
れ、該ユニットセル12の頂部はフランジ6の他側面に
当接され、ユニットセル12を嵌入した凹部の反フラン
ジ6側には、初期締付け部材13が配設され、該初期締
付け部材13を側板9aに螺合された締付けボルト14
によって押すことにより、ユニットセル11,12にプ
リロードを与え得るようになっている。
In the recesses provided at substantially equal intervals in the circumferential direction of the bearing support member 8, unit cells 11 for measuring the thrust load are provided.
The top of the unit cell 11 is in contact with one side surface of the flange 6, and a unit cell 12 for measuring a thrust load is provided in a recess provided at substantially equal intervals in the circumferential direction of the bearing support member 9. The unit cell 12 is disposed so as to face the unit cell 11, and the top of the unit cell 12 is in contact with the other side surface of the flange 6. And a tightening bolt 14 screwed with the initial tightening member 13 to the side plate 9a.
By pressing, the unit cells 11 and 12 can be preloaded.

【0007】更に、ユニットセル11,12は図8に示
すように、シグナルコンディショナー20,21を介し
て差動増幅器22に接続され、ユニットセル11,12
で検出した信号を差動増幅器22に送信し得るようにな
っている。差動増幅器22は、極性の異なる電気信号を
加算し、極性の同じ電気信号を相殺する機能を備えてい
る。
Further, as shown in FIG. 8, the unit cells 11 and 12 are connected to a differential amplifier 22 through signal conditioners 20 and 21, and the unit cells 11 and 12 are connected to each other.
Can be transmitted to the differential amplifier 22. The differential amplifier 22 has a function of adding electric signals having different polarities and canceling out electric signals having the same polarity.

【0008】上述のユニットセル11,12は同一構造
であるので、次にユニットセル11の詳細を図9及び図
10により説明すると、軸受2のアウターレース5に固
着したフランジ6に当接する側を球面状にしたユニット
セル本体15の反球面側には、フランジ6より作用した
スラスト荷重Fを軸受支持部材8に伝達し得るよう脚部
16が設けられ、ユニットセル本体15の上下面に凹部
17が設けられ、該凹部17の底面及び天井面に剪断歪
を検出するための歪ゲージ18が貼付され、その上から
耐熱、耐油性の樹脂が充填されると共にユニットセル本
体15自体はステンレス箔で被覆され、歪ゲージ18は
熱や油から保護されるようになっている。又軸受支持部
材8のユニットセル11嵌入部の軸1中心側には、ユニ
ットセル11の脚部16間の間隔と略同じ間隔でリード
線等の取出しのための切欠き19が設けられ、脚部1
6,16間には、リード線取出しのスペースを除いて保
護のために耐熱性樹脂が充填されている。
Since the unit cells 11 and 12 have the same structure, the unit cell 11 will now be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10. The side of the bearing 2 that contacts the flange 6 fixed to the outer race 5 will be described. Legs 16 are provided on the anti-spherical surface side of the spherical unit cell main body 15 so that a thrust load F applied from the flange 6 can be transmitted to the bearing support member 8. A strain gauge 18 for detecting shear strain is attached to the bottom surface and the ceiling surface of the concave portion 17, and a heat-resistant and oil-resistant resin is filled from above, and the unit cell body 15 itself is made of stainless steel foil. Coated, the strain gauge 18 is protected from heat and oil. A notch 19 for taking out a lead wire or the like is provided at substantially the same interval as the interval between the legs 16 of the unit cell 11 at the center side of the shaft 1 at the unit cell 11 fitting portion of the bearing support member 8. Part 1
The space between 6 and 16 is filled with a heat-resistant resin for protection except for the space for taking out the lead wire.

【0009】スラスト荷重は、軸1→軸受2→フランジ
6→ユニットセル11又は12→軸受支持部材8,9又
は9,8の経路で伝達され、その過程で荷重−電気変換
能力を有するユニットセル11,12によって電気信号
に変換され、記録、表示される。而して軸受2に作用す
るスラスト荷重を検出する場合には、スラスト荷重を測
定すべき回転機械に、図4に示すようにユニットセル1
1,12をセットし、締付けボルト14を回転させてユ
ニットセル11,12に所要の初期締付力を与える。
The thrust load is transmitted along the path of shaft 1 → bearing 2 → flange 6 → unit cell 11 or 12 → bearing support member 8,9 or 9,8, and in the process, a unit cell having load-electric conversion capability The signals are converted into electric signals by 11 and 12 and recorded and displayed. When the thrust load acting on the bearing 2 is detected, the unit cell 1 as shown in FIG.
1 and 12 are set, and the tightening bolt 14 is rotated to apply a required initial tightening force to the unit cells 11 and 12.

【0010】そして、図4を模式化した図11の力の釣
合モデルにおいて、初期締付力をP0、軸線方向のスラ
スト荷重をF、スラスト荷重Fの作用によりユニットセ
ル11,12に生じる初期締付力P0の変化量をΔfと
すると、力のバランスからF+(P0−Δf)=(P0
Δf)が成立し、これを変化して整理すると F=P0+Δf−P0+Δf=2Δf となり、Δf=F/2が得られる。
Then, in the force balance model of FIG. 11 schematically showing FIG. 4, the initial tightening force is P 0 , the axial thrust load is F, and the thrust load F is applied to the unit cells 11 and 12 by the action of the thrust load F. Assuming that the amount of change in the initial tightening force P 0 is Δf, F + (P 0 −Δf) = (P 0 +
Δf) holds, and when this is changed and rearranged, F = P 0 + Δf−P 0 + Δf = 2Δf, and Δf = F / 2 is obtained.

【0011】よって、ユニットセル11側では、初期締
付力P0を増大させるスラスト荷重F/2が検出され、
一方ユニットセル12側では初期締付力P0を減少させ
るスラスト荷重F/2が検出される。この初期締付力P
0を増大させるスラスト荷重F/2は以下の説明ではF
/2で表わし、初期締付力P0を減少させるスラスト荷
重F/2は以下の説明では−F/2で表わす。
Therefore, on the unit cell 11 side, a thrust load F / 2 for increasing the initial tightening force P 0 is detected,
On the other hand, on the unit cell 12 side, a thrust load F / 2 for reducing the initial tightening force P 0 is detected. This initial tightening force P
The thrust load F / 2 that increases 0 is F in the following description.
/ 2 represents, in the initial tightening force thrust load F / 2 to reduce the P 0 the following description represented by -F / 2.

【0012】又、スラスト荷重F/2によりユニットセ
ル11側の歪ゲージ18は圧縮されるため、この歪ゲー
ジ18の縮みをε1/2とし、スラスト荷重−F/2に
よりユニットセル12側の歪ゲージ18は延びるため、
この歪ゲージ18の延びを−ε1/2とすると、熱出力
の影響すなわち熱歪εHを考慮して、ユニットセル11
での歪ゲージ18の出力はε1’=ε1/2+εHであ
り、ユニットセル12での歪ゲージ18の出力は−
ε1’=−ε1/2+εHである。
[0012] Also, since the strain gauge 18 of the unit cell 11 side by the thrust load F / 2 is compressed, the contraction of the strain gauge 18 and epsilon 1/2, the thrust load -F / 2 of the unit cell 12 side Since the strain gauge 18 extends,
With the extension of the strain gauges 18 and-epsilon 1/2, in consideration of the influence i.e. thermal strain epsilon H heat output, the unit cell 11
The output of strain gauge 18 is ε 1 '= ε 1/2 + ε H, the output of the strain gauge 18 of the unit cell 12 in -
epsilon 1 'is = -ε 1/2 + ε H .

【0013】なお、ここで、ユニットセル11の歪ゲー
ジ18の出力ε1’は、初期締付力P0を与えたときの出
力よりもε1’だけ増加し、ユニットセル12の歪ゲー
ジ18の出力−ε1’は、初期締付力P0を与えたときの
出力よりもε1’だけ減少することを意味する。
Here, the output ε 1 ′ of the strain gauge 18 of the unit cell 11 increases by ε 1 ′ from the output when the initial tightening force P 0 is applied, and the strain gauge 18 of the unit cell 12 Means that the output −ε 1 ′ is reduced by ε 1 ′ from the output when the initial tightening force P 0 is applied.

【0014】而して、ε1’及び−ε1’の信号はシグナ
ルコンディショナー20,21を通って差動増幅器22
へ送られるが、差動増幅器22は極性の異なる電気信号
を加算し、極性の同じ電気信号を相殺する機能を備えて
いるため、差動増幅の出力εは ε=ε1/2+εH+ε1/2−εH=ε1 となって熱歪εHの影響が除去される。
Thus, the signals of ε 1 ′ and −ε 1 ′ pass through the signal conditioners 20 and 21 to the differential amplifier 22.
Although sent to the differential amplifier 22 adds a polarity different electrical signals, because of a function of canceling the same electrical signal polarity, the output epsilon of the differential amplifier ε = ε 1/2 + ε H + ε 1 / 2−ε H = ε 1 and the influence of the thermal strain ε H is removed.

【0015】このようにして得られた出力εは後処理部
の荷重デジタル表示器、アナログ記録計、磁気記録計、
或いはコンピュータ等に送られ、所定の処理が行われ
る。
The output ε thus obtained is used as a load digital display, an analog recorder, a magnetic recorder,
Alternatively, the data is sent to a computer or the like, and predetermined processing is performed.

【0016】なお、軸1の回転にともなうつれ回りトル
クによる接線力はボルト10によって支持される。
The tangential force due to the swirling torque accompanying the rotation of the shaft 1 is supported by the bolt 10.

【0017】上記した軸受のスラスト荷重測定装置によ
れば、スラスト荷重が高温油中の浸漬、振動、急負荷、
急解放のいずれの繰返し力であってもユニットセル1
1,12に迅速且つ確実に伝達されるため、精度の良い
荷重検出が可能である。
According to the bearing thrust load measuring device described above, the thrust load is immersed in high-temperature oil, vibrated,
Unit cell 1 regardless of the repetition force of sudden release
Since it is quickly and reliably transmitted to the first and the second, the load can be accurately detected.

【0018】又、ユニットセル11,12は軸受支持部
材8,9に取付けられているため、装置全体が小型且つ
軽量になる。
Further, since the unit cells 11 and 12 are mounted on the bearing support members 8 and 9, the entire apparatus becomes small and lightweight.

【0019】更に、軸受2部に異常な荷重が加わること
のないよう、組立て段階において正常な状態にすること
ができ、装置の安全性向上が図れる。
Furthermore, the bearing 2 can be brought into a normal state in the assembling stage so that an abnormal load is not applied to the bearing 2, and the safety of the device can be improved.

【0020】軸受2部の損傷を防止し、その他の機構部
分に対する負担が軽減され、軸受2まわりの安定により
他の異常の早期発見が可能となる。
The bearing 2 is prevented from being damaged, the burden on other mechanical parts is reduced, and the stability around the bearing 2 enables early detection of other abnormalities.

【0021】歪ゲージ18を貼付した荷重変換部材は繰
返し使用することが可能であり、しかも互換性があるた
め、製作性が良好である。
The load converting member to which the strain gauge 18 is attached can be used repeatedly, and is interchangeable, so that the manufacturability is good.

【0022】装置全体を一つのユニットとして取扱うこ
とができるため、故障箇所の点検、荷重変換部材の交換
を容易に行うことができる。
Since the entire apparatus can be handled as one unit, it is possible to easily inspect a failed part and replace the load converting member.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の軸受のスラスト荷重測定装置には以下のような問題
があった。
However, the conventional bearing thrust load measuring device has the following problems.

【0024】即ち、ユニットセル11,12に初期締付
力を与える際に、締付けボルト14によって軸受支持部
材8,9を経由して設計上定められた初期締付荷重を与
えなければならないが、このようにすると初期締付荷重
がユニットセル11,12に直接働いてしまうので、設
計上定められた適正な初期締付力をユニットセル11,
12に与えることが困難であるばかりか、初期締付力が
大き過ぎると使用できるユニットセル11,12の定格
荷重も制限されてしまう。
That is, when an initial tightening force is applied to the unit cells 11 and 12, an initial tightening load determined by design must be applied by the tightening bolt 14 via the bearing support members 8 and 9. In this case, the initial tightening load acts directly on the unit cells 11 and 12, so that an appropriate initial tightening force determined by design is applied to the unit cells 11, 12.
Not only is it difficult to apply to the unit cells 12, but if the initial tightening force is too large, the rated loads of the unit cells 11, 12 that can be used are also limited.

【0025】さらに、定格荷重の大きなユニットセル1
1,12を使用すると、ユニットセル11,12の定格
荷重に比べて測定しようとするスラスト荷重が小さい場
合には、測定精度が低下してしまう。
Further, the unit cell 1 having a large rated load
If the thrust loads to be measured are smaller than the rated loads of the unit cells 11 and 12 when using the cells 1 and 12, the measurement accuracy is reduced.

【0026】又、締付けボルト14によってフランジ6
や軸受支持部材8,9に設計上定められた支持荷重を加
えると、軸受支持部材8,9が変形して正確な測定を行
うことが困難になるおそれがある。
Further, the flange 6 is fixed by the tightening bolt 14.
When a supporting load determined by design is applied to the bearings and the bearing support members 8 and 9, the bearing support members 8 and 9 may be deformed to make it difficult to perform accurate measurement.

【0027】本発明は上述の実情に鑑み、軸受支持部材
に加えるべき設計上定められた支持荷重に左右されずに
ユニットセルの定格出力を設定することができると共
に、軸受支持部材の変形による測定精度の低下をも防止
し得るようにした軸受のスラスト荷重測定装置を提供す
ることを目的とするものである。
In view of the above-mentioned circumstances, the present invention can set the rated output of the unit cell without being affected by a design-dependent supporting load to be applied to the bearing support member, and can measure the deformation by deformation of the bearing support member. It is an object of the present invention to provide a bearing thrust load measuring device capable of preventing a decrease in accuracy.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】本発明は、軸受アウター
レース外周に固着したフランジの両側面に、軸受支持部
材を配設し、各軸受支持部材に、円周方向へ略等間隔に
歪ゲージを備え頂部が前記フランジ側面に当接するユニ
ットセルを保持するユニットセルホルダを配設し、各軸
受支持部材の対応するユニットセルホルダ間を前記フラ
ンジを貫通する締付けボルトで締結し、フランジの締付
けボルトが貫通するボルト穴に両端がボルト穴より僅か
に突出すると共にユニットセルホルダが両端に接触した
時にユニットセルに所定の初期締付力が付与されるよう
に長さを調節された初期締付力調整具を嵌合したことを
特徴とする軸受のスラスト荷重測定装置にかかるもので
ある。
According to the present invention, bearing support members are provided on both side surfaces of a flange fixed to the outer periphery of a bearing outer race, and strain gauges are provided on each bearing support member at substantially equal intervals in a circumferential direction. A unit cell holder for holding a unit cell having a top portion abutting on the side surface of the flange is provided, and a corresponding unit cell holder of each bearing support member is fastened with a tightening bolt penetrating the flange, and a tightening bolt of the flange is penetrated. An initial tightening force adjuster whose length is adjusted so that a predetermined initial tightening force is applied to the unit cell when the unit cell holder comes into contact with both ends while both ends slightly protrude from the bolt hole at both ends thereof. The present invention relates to an apparatus for measuring a thrust load of a bearing, wherein the thrust load is fitted.

【0029】[0029]

【作用】締付けボルトでユニットセルホルダ間を締める
ことによりユニットセルホルダに設計上定められたユニ
ットセル支持荷重が与えられる。
When the unit cell holder is tightened with the tightening bolt, the unit cell holder is given a unit cell supporting load determined by design.

【0030】この際、ユニットセルホルダ間には初期締
付力調整具が介在されているため、ユニットセルホルダ
が初期締付力調整具に接触した時点でユニットセルに所
望の初期締付力が作用し、それ以上締付けボルトを締め
てもユニットセルの初期締付力が変らない状態とされ、
依って、ユニットセルの支持荷重とは無関係にユニット
セルに初期締付力を与えることができる。
At this time, since the initial tightening force adjuster is interposed between the unit cell holders, a desired initial tightening force acts on the unit cell when the unit cell holder comes into contact with the initial tightening force adjuster. The initial tightening force of the unit cell does not change even if the tightening bolt is further tightened.
Therefore, the initial tightening force can be applied to the unit cell regardless of the support load of the unit cell.

【0031】[0031]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0032】図1・図2は本発明の一実施例であり、図
中図3〜図11と同一の符号を付した部分は同一物を表
わしている。
FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the present invention. In the drawings, the portions denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 3 to 11 represent the same components.

【0033】軸受支持部材8の凹部23に、ユニットセ
ル11を保持するユニットセルホルダ24を、フランジ
6へ向けて移動自在に嵌入し、軸受支持部材9の側板9
aの凹部25に、ユニットセル12を保持するユニット
セルホルダ26をフランジ6へ向けて移動自在に嵌入す
る。頭部27がユニットセルホルダ24内部に係止され
且つ胴部28がユニットセルホルダ24、フランジ6、
ユニットセルホルダ26、側板9aを貫通して雄ねじ部
29が前記側板9aの反フランジ6側へ突出する締付け
ボルト30を設け、締付けボルト30の雄ねじ部29に
締付力調整ナット31を螺着する。
A unit cell holder 24 for holding the unit cell 11 is movably fitted toward the flange 6 in the recess 23 of the bearing support member 8, and the side plate 9 of the bearing support member 9 is provided.
A unit cell holder 26 holding the unit cell 12 is movably fitted into the recess 25 of FIG. The head 27 is locked inside the unit cell holder 24, and the body 28 is connected to the unit cell holder 24, the flange 6,
A tightening bolt 30 is provided in which the male screw portion 29 penetrates through the unit cell holder 26 and the side plate 9 a and protrudes toward the side opposite to the flange 6 of the side plate 9 a.

【0034】又、フランジ6の締付けボルト30が貫通
しているボルト穴32に、締付力調整ナット31を螺着
していない状態で両端がユニットセルホルダ24,26
と接触しない程度に間隙G内に突出する長さのカラーリ
ングから成る初期締付力調整具33を嵌合する。該初期
締付力調整具33は両端にユニットセルホルダ24,2
6が当接した時にユニットセル11,12に所望の初期
締付力が掛る長さとする。
The unit cell holders 24, 26 are provided at both ends in a state where the tightening force adjusting nut 31 is not screwed into the bolt hole 32 through which the tightening bolt 30 of the flange 6 passes.
An initial tightening force adjuster 33 made of a collar ring having a length protruding into the gap G so as not to contact with the fitting is fitted. The initial tightening force adjuster 33 has unit cell holders 24, 2 at both ends.
The length is set so that a desired initial tightening force is applied to the unit cells 11 and 12 when the unit cell 6 comes into contact with the unit cell.

【0035】次に作動について説明する。Next, the operation will be described.

【0036】ユニットセル11,12に初期締付力を与
えるには、先ず、後述する長さの初期締付力調整具33
をフランジ6のボルト穴32にセットしておく。
In order to apply the initial tightening force to the unit cells 11 and 12, first, an initial tightening force adjuster 33 having a length to be described later is used.
Is set in the bolt hole 32 of the flange 6.

【0037】そして、締付力調整ナット31を締めて行
くと、締付けボルト30及び締付けボルト30が頭部2
7に係止されたユニットセルホルダ24がフランジ6側
へ引寄せられ、締付力調整ナット31側のユニットセル
ホルダ26も締付力調整ナット31によりフランジ6側
へ押される。
When the tightening force adjusting nut 31 is tightened, the tightening bolt 30 and the tightening bolt 30
The unit cell holder 24 locked to the unit 7 is pulled toward the flange 6, and the unit cell holder 26 on the tightening force adjusting nut 31 is also pushed toward the flange 6 by the tightening force adjusting nut 31.

【0038】ユニットセルホルダ24,26がフランジ
6側へ移動して初期締付力調整具33に当接したら、締
付力調整ナット31を締めても、ユニットセルホルダ2
4,26はそれ以上フランジ6側へ移動できない状態と
なる。
When the unit cell holders 24 and 26 move toward the flange 6 and come into contact with the initial tightening force adjuster 33, even if the tightening force adjusting nut 31 is tightened, the unit cell holder 2
4 and 26 cannot move to the flange 6 side any more.

【0039】このように、ユニットセルホルダ24,2
6が初期締付力調整具33に当ってそれ以上フランジ6
側へ移動できない状態となった時に、ユニットセル1
1,12には所定の締付力が作用する。
As described above, the unit cell holders 24, 2
6 comes into contact with the initial tightening force adjuster 33 and the flange 6
When it becomes impossible to move to the side, the unit cell 1
A predetermined tightening force acts on 1 and 12.

【0040】こうして、ユニットセルホルダ24,26
がフランジ6側へ移動できなくなってから引き続き締付
力調整ナット31を締めると、ユニットセルホルダ2
4,26には圧縮力が作用するので、締付力調整ナット
31を締めることによりユニットセルホルダ24,26
に設計上定められたユニットセル11,12の支持荷重
を与えることができる。
Thus, the unit cell holders 24, 26
When the tightening force adjusting nut 31 is continuously tightened after it becomes impossible to move to the flange 6 side, the unit cell holder 2
Since a compressive force acts on each of the unit cell holders 24 and 26, the tightening force adjusting nut 31 is tightened.
Can be given a supporting load of the unit cells 11 and 12 determined by design.

【0041】しかも、ユニットセルホルダ24,26に
設計上定められた支持荷重を与えた後でも、ユニットセ
ルホルダ24,26は初期締付力調整具33に当接して
それ以上動かない状態に保たれているので、ユニットセ
ル11,12に作用する締付力は前記の所定の値から変
化しない。
Moreover, even after a design supporting load is applied to the unit cell holders 24, 26, the unit cell holders 24, 26 abut against the initial tightening force adjuster 33 and are kept in a state where they cannot move any more. Therefore, the tightening force acting on the unit cells 11 and 12 does not change from the predetermined value.

【0042】従って、ユニットセルホルダ24,26が
初期締付力調整具33に当接してそれ以上動かない状態
となった時にユニットセル11,12に与えられた締付
力が初期締付力となり、該初期締付力は初期締付力調整
具33の長さに応じて決定される。
Accordingly, when the unit cell holders 24, 26 abut against the initial tightening force adjuster 33 and cannot move any more, the tightening force applied to the unit cells 11, 12 becomes the initial tightening force. The initial tightening force is determined according to the length of the initial tightening force adjuster 33.

【0043】しかも、ユニットセル11,12に与える
初期締付力は設計上定められたユニットセル11,12
の支持荷重と無関係に正確に定められる。
In addition, the initial tightening force applied to the unit cells 11 and 12 is the same as the unit cells 11 and 12 determined by design.
It is accurately determined irrespective of the supporting load.

【0044】又、初期締付力調整具33を設けて、ユニ
ットセルホルダ24,26の移動を拘束するようにした
ので、ユニットセルホルダ24,26に設計上定められ
た支持荷重を加えた時にユニットセルホルダ24,26
が変形することが防止され、ユニットセルホルダ24,
26の変形により測定精度が低下することが防止され
る。
Further, since the initial tightening force adjuster 33 is provided to restrict the movement of the unit cell holders 24, 26, when the unit cell holders 24, 26 are applied with a designed supporting load, the unit cell holders 24, 26 can be used. 24,26
Is prevented from being deformed, and the unit cell holder 24,
A decrease in measurement accuracy due to the deformation of 26 is prevented.

【0045】更に、初期締付力調整具33がユニットセ
ルホルダ24,26間に設けられているので、万一、ユ
ニットセル11,12が破損した場合でも、フランジ6
の軸1長手方向の動きが制限され、フェールセーフ機能
を果すことができる。
Further, since the initial tightening force adjuster 33 is provided between the unit cell holders 24 and 26, even if the unit cells 11 and 12 are damaged, the flange 6 can be used.
Is restricted in the longitudinal direction of the shaft 1, and a fail-safe function can be achieved.

【0046】しかも、本発明によれば、長さの異なる初
期締付力調整具33を複数用意し、目的に応じ適宜選定
して使用することにより、ユニットセル11,12に任
意の初期締付力を与えることが可能であるので、定格出
力が測定しようとするスラスト荷重に応じた最適な値の
ユニットセル11,12を使用することが可能となり、
測定精度を高めることができる。
Moreover, according to the present invention, a plurality of initial tightening force adjusters 33 having different lengths are prepared, and are appropriately selected and used according to the purpose, so that any initial tightening force can be applied to the unit cells 11 and 12. It is possible to use the unit cells 11 and 12 whose rated output is the optimum value according to the thrust load to be measured,
Measurement accuracy can be improved.

【0047】図2は本発明を模式化した力の釣合いモデ
ルであり、図中Fは軸線方向のスラスト荷重、Δf1
ユニットセル11に生じる初期締付力の変化量、Δf2
はユニットセル12に生じる初期締付力の変化量、Kは
締付けボルト30と初期締付力調整具33を一体とする
系のばね係数、Kuはユニットセル11,12のばね定
数、δ1はスラスト荷重Fによって生じるフランジ6の
変位量、δ2はスラスト荷重Fによって生じるユニット
セルホルダ24の変位量である。
FIG. 2 shows a force balance model schematically illustrating the present invention. In the figure, F is the axial thrust load, Δf 1 is the amount of change in the initial tightening force generated in the unit cell 11, and Δf 2.
Is a change amount of the initial tightening force generated in the unit cell 12, K is a spring coefficient of a system in which the tightening bolt 30 and the initial tightening force adjuster 33 are integrated, Ku is a spring constant of the unit cells 11 and 12, δ 1 Is the displacement of the flange 6 caused by the thrust load F, and δ 2 is the displacement of the unit cell holder 24 caused by the thrust load F.

【0048】力のバランスと各ばね系の変位量から F=Δf1+Δf2 −(1) Δf2=δ2u −(2) Δf1=(δ2−δ1)Ku −(3) Δf1=δ1K −(4) が成立し、(4)式を変形した(5)式を δ1=Δf1/K −(5) (3)式に代入して(6)式とし、 Δf1=(δ2−Δf1/K)Ku −(6) (6)式を整理した(7)式を δ2u=(1+Ku/K)Δf1 −(7) (2)式に代入して(8)式とし、 Δf2=δ2u=(1+Ku/K)Δf1 −(8) (8)式を(1)式に代入して(9)式とし、 F=Δf1+(1+Ku/K)Δf1={(2K+Ku)/K}Δf1 −(9) (9)式をΔf1についてまとめると(10)式が得られる。 Δf1={K/(2K+Ku)}F −(10) 又、(8)式を変形した(11)式を Δf1={K/(K+Ku)}Δf2 −(11) (10)式に代入して整理すると、 {K/(K+Ku)}Δf2={K/(2K+Ku)}F Δf2={(K+Ku)/(2K+Ku)}F −(12) (12)式が得られる。From the balance of force and the displacement of each spring system, F = Δf 1 + Δf 2 − (1) Δf 2 = δ 2 Ku − (2) Δf 1 = (δ 2 −δ 1 ) K u − (3 Δf 1 = δ 1 K− (4) holds, and the equation (5) obtained by modifying the equation (4) is substituted into the equation δ 1 = Δf 1 / K− (5) (3) to obtain the equation (6). and then, Δf 1 = (δ 2 -Δf 1 / K) K u - (6) (6) was organized expression (7) below the δ 2 K u = (1 + K u / K) Δf 1 - (7) ( Substituting equation (2) into equation (8), Δf 2 = δ 2 Ku = (1 + K u / K) Δf 1- (8) Substituting equation (8) into equation (1), equation (9) F = Δf 1 + (1 + K u / K) Δf 1 = {(2K + K u ) / K} Δf 1- (9) When the expression (9) is summarized with respect to Δf 1 , the expression (10) is obtained. Δf 1 = {K / (2K + K u )} F− (10) Further, the expression (11) obtained by modifying the expression (8) is replaced by Δf 1 = {K / (K + K u )} Δf 2- (11) (10) and rearranging into equation, {K / (K + K u)} Δf 2 = {K / (2K + K u)} F Δf 2 = {(K + K u) / (2K + K u)} F - (12) (12) An expression is obtained.

【0049】依って、(11),(12)式からユニ
ットセル11,12のばね定数Kuを締付けボルト30
と初期締付力調整具33を一体とする系のばね定数Kに
比べて充分小さくできる場合には、Δf1とΔf2が1/
2Fに近似し、高い測定精度が得られることがわかる。
[0049] Depending, (11), bolts 30 tightening the spring constant K u of the unit cells 11 and 12 from (12)
When the initial tightening force adjustment member 33 can be sufficiently smaller than the spring constant K of the system to be integrated and, Delta] f 1 and Delta] f 2 1 /
It is understood that high measurement accuracy can be obtained, which is close to 2F.

【0050】尚、本発明の軸受のスラスト荷重測定装置
は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、外径
の大きな軸受のスラスト荷重を測定する場合に特に有効
であること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
において種々変更を加え得ることは勿論である。
The thrust load measuring device for a bearing of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but is particularly effective when measuring the thrust load of a bearing having a large outer diameter. It goes without saying that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の軸受のス
ラスト荷重測定装置によれば、下記の如き種々の優れた
効果を奏し得る。
As described above, according to the bearing thrust load measuring device of the present invention, the following various excellent effects can be obtained.

【0052】初期締付力が調整具を設けたことにより、
設計上定められたユニットセルの支持荷重とは別個にユ
ニットセルに初期締付力を設定することができて、しか
も初期締付力を正確に与えることができる。
The initial tightening force is provided by the provision of the adjusting tool.
The initial tightening force can be set for the unit cell separately from the support load of the unit cell determined by design, and the initial tightening force can be accurately applied.

【0053】又、ユニットセルの初期締付力を設計上定
められたユニットセルの支持荷重とは別個に設定できる
ようになったので、ユニットセルの定格荷重を測定しよ
うとするスラスト荷重に対して最適値とすることにより
測定精度を高めることができる。
Further, since the initial tightening force of the unit cell can be set separately from the supporting load of the unit cell determined by design, the initial tightening force of the unit cell can be reduced with respect to the thrust load for which the rated load of the unit cell is to be measured. The measurement accuracy can be improved by setting the optimum value.

【0054】初期締付力調整具によってユニットセルホ
ルダの変形が防止されるので、測定精度の低下が防止さ
れる。
Since the unit cell holder is prevented from being deformed by the initial tightening force adjuster, the measurement accuracy is prevented from lowering.

【0055】初期締付力調整具を設けたので、万一、ユ
ニットセルが破損した場合でも、軸受が軸方向に移動す
ることが防止できる。
Since the initial tightening force adjuster is provided, even if the unit cell is broken, the bearing can be prevented from moving in the axial direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を表わす断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1を模式化した力の釣合モデルである。FIG. 2 is a force balance model schematically showing FIG. 1;

【図3】従来の軸受のスラスト荷重測定装置の設定位置
を示す部分正面図である。
FIG. 3 is a partial front view showing a set position of a conventional thrust load measuring device for a bearing.

【図4】図3のIV−IV方向矢視図である。4 is a view in the direction of arrows IV-IV in FIG. 3;

【図5】図3のV−V方向矢視図である。FIG. 5 is a view in the direction of arrows VV in FIG. 3;

【図6】図4のVI−VI方向矢視図である。6 is a view taken in the direction of arrows VI-VI in FIG. 4;

【図7】図4のVII−VII方向矢視図である。FIG. 7 is a view in the direction of arrows VII-VII in FIG. 4;

【図8】従来の制御系統図である。FIG. 8 is a conventional control system diagram.

【図9】従来の軸受のスラスト荷重測定装置に使用する
ユニットセルの詳細図である。
FIG. 9 is a detailed view of a unit cell used in a conventional thrust load measuring device for a bearing.

【図10】図9の一部破断の平面図である。FIG. 10 is a partially cutaway plan view of FIG. 9;

【図11】図4を模式化した力の釣合モデルである。FIG. 11 is a force balance model schematically showing FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 軸受 5 アウターレース 6 フランジ 8,9 軸受支持部材 11,12 ユニットセル 18 歪ゲージ 24,26 ユニットセルホルダ 30 締付けボルト 32 ボルト穴 33 初期締付力調整具 2 Bearing 5 Outer race 6 Flange 8,9 Bearing support member 11,12 Unit cell 18 Strain gauge 24,26 Unit cell holder 30 Tightening bolt 32 Bolt hole 33 Initial tightening force adjuster

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−208553(JP,A) 特開 昭59−79828(JP,A) 実開 昭56−35037(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 13/00 - 13/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-208553 (JP, A) JP-A-59-79828 (JP, A) Jpn. Field (Int.Cl. 7 , DB name) G01M 13/00-13/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 軸受アウターレース外周に固着したフラ
ンジの両側面に、軸受支持部材を配設し、各軸受支持部
材に、円周方向へ略等間隔に歪ゲージを備え頂部が前記
フランジ側面に当接するユニットセルを保持するユニッ
トセルホルダを配設し、各軸受支持部材の対応するユニ
ットセルホルダ間を前記フランジを貫通する締付けボル
トで締結し、フランジの締付けボルトが貫通するボルト
穴に両端がボルト穴より僅かに突出すると共にユニット
セルホルダが両端に接触した時にユニットセルに所定の
初期締付力が付与されるように長さを調節された初期締
付力調整具を嵌合したことを特徴とする軸受のスラスト
荷重測定装置。
1. A bearing support member is disposed on both sides of a flange fixed to the outer periphery of a bearing outer race, and each bearing support member is provided with strain gauges at substantially equal intervals in a circumferential direction, and a top portion is provided on a side surface of the flange. A unit cell holder for holding the contacting unit cell is provided, and the corresponding unit cell holder of each bearing support member is fastened with a tightening bolt penetrating the flange. An initial tightening force adjuster whose length is adjusted so as to project slightly and to apply a predetermined initial tightening force to the unit cell when the unit cell holder comes into contact with both ends is fitted. Thrust load measuring device for bearings.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104048874A (en) * 2014-06-24 2014-09-17 西北工业大学 Load follow-up loading system for plane flap reliability test

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