JP3988363B2 - 動圧軸受の評価方法 - Google Patents
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気的な方法で動圧軸受のクリアランスを計測する動圧軸受の評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、動圧軸受の評価方法としては、動圧軸受の固定体と回転体との間にオイル(潤滑流体)を充填した状態で、回転状態において、固定体と回転体との間に電流を流し、その軸受の通電状態を電圧変化で観察する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の動圧軸受の評価方法によれば、回転体と固定体とが接触状態であるか非接触状態であるのかを、判定できるが、回転体と固定体との間のクリアランスを定量的に判断できないから、軸受の特性を明確に判定できない。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、運転状態での回転体と固定体との間のクリアランスを定量的に判断でき、運転状態での動圧軸受の特性をより詳細に判定できる動圧軸受の評価方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の動圧軸受の評価方法は、固定体と、上記固定体に対して相対回転する回転体と、上記固定体と回転体との間に充填された動圧発生流体である潤滑剤とを有する動圧軸受の評価方法であって、
上記固定体と回転体との間に、動圧発生流体として帯電しない潤滑剤を充填し、
上記固定体と回転体との間に電流を流し、上記帯電しない潤滑剤を含む動圧軸受の電気抵抗値を、上記相対回転時の回転速度を変化させながら測定し、
上記相対回転の回転速度の上昇に対して上記電気抵抗値が安定値に達したときの上記回転速度によって、上記回転体のスラスト受面の直角度と、上記回転体のスラスト受面に対して軸方向に対向する上記固定体のスラスト受面の直角度との和を評価することで、上記動圧軸受を評価することを特徴としている。
【０００６】
この請求項１の発明では、固定体と回転体との間に充填されている潤滑剤が帯電しないから、運転状態で計測した電気抵抗値は固定体と回転体との間のクリアランスと相関関係にあり、この電気抵抗値でクリアランスを定量的に判断できる。
【０００７】
また、固定体のスラスト軸受面と回転体のスラスト軸受面との運転状態での直角度も、上記電気抵抗値と相関関係があるので、この電気抵抗値によって上記軸受面の直角度を定量的に評価できる。また、上記潤滑剤が酸化して劣化するとその抵抗値が増えるから、上記電気抵抗値によって、潤滑剤の劣化度を定量的に評価できる。
【０００８】
したがって、この発明の動圧軸受の評価方法によれば、動圧軸受の運転状態をより詳細に評価できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１０】
この実施形態では、図１(Ａ)に示す動圧軸受１を評価する。この動圧軸受１は、ハウジング２にシャフト３が挿入されたもので、シャフト３の外周面に動圧溝５,６が形成されている。また、ハウジング２とシャフト３との間には、潤滑剤(動圧発生流体)として、帯電しない導電性オイル(図示せず)が充填されている。この導電性オイルは、エステル系ベースオイルと陰イオン系帯電防止剤とアミン系酸化防止剤とからなる。より詳しくは、上記エステル系ベースオイルは９７.５ｗｔ％のセバシン酸ジオクチルとし、上記陰イオン系帯電防止剤は１.０ｗｔ％のアルキルアリルスルホン酸塩とした。
【００１１】
この実施形態では、図１(Ｃ)に示す計測回路で、上記動圧軸受１の電気抵抗値ＲＢを計測した。この計測回路は、直流電源１１に、固定抵抗ＲＣと軸受１を直列接続し、この軸受１に並列に抵抗値測定器１２を接続したものである。この抵抗値測定器１２は、軸受１のハウジング２とシャフト３との間に上記導電性オイルを経由して流れる電流値と電圧降下とから、上記導電性オイルを含む軸受１の電気抵抗値を計測する。また、この抵抗値測定器１２は、上記計測した電気抵抗値の時間変化を記録できるようになっている。
【００１２】
次に、図１(Ｂ)に、この実施形態による電気抵抗値の計測結果を示す。図１(Ｂ)に示す特性(1)は、安定な定常回転時に、動圧軸受１における動圧溝５,６とハウジング２の内周面２Ａとの間の隙間(ラジアルすきま)が４μｍになるように設定され、スラスト直角度が１μｍに設定されている場合の特性を示している。
【００１３】
このスラスト直角度は、シャフト３のスラスト受面３Ａとハウジング２のスラスト受面２Ｂのラジアル軸に対する直角度であり、シャフト３のスラスト受面３Ａの直角度とハウジング２のスラスト受面２Ｂの直角度の和で算出する。
【００１４】
特性(1)に示すように、電気抵抗値ＲＢは回転速度(ｒｐｍ)の上昇にともなって上昇している。特性(1)では、回転速度０ｒｐｍから１０００ｒｐｍまで電気抵抗値が急峻に増加し、その後、電気抵抗値は約９００ＫΩで安定している。すなわち、この特性(1)は、回転速度が約１０００ｒｐｍに達した時点で、ラジアルすきまが略４μｍ(設定値)に到達し、安定な定常回転状態に達したことを示している。
【００１５】
また、この特性(1)で破線で示すような抵抗値ＲＢの変動が観測された場合には、ラジアルすきまが変動したことが推測できる。また、導電性オイルが酸化劣化した場合には、その抵抗値ＲＢが増加し、抵抗値ＲＢの増加が観測される。
【００１６】
また、特性(3)は、定常回転時のラジアルすきまが３μｍでスラスト直角度が１μｍに設定されている場合の抵抗値の変化を示す。この特性(3)は、上記特性(1)と略同様に立ち上がり、回転速度が約１０００ｒｐｍに達した時点で、抵抗値が約６００ＫΩに達してその後安定している。この特性(3)と特性(1)とを比較すれば、ラジアルすきまの１μｍの減少が、抵抗値の３００ＫΩの減少に相当していることがわかる。
【００１７】
また、特性(2)は、定常回転時のラジアルすきまが３μｍでスラスト直角度が４μｍに設定されている場合の抵抗値の変化を示す。この特性(2)は、特性(3)に比べて、立ち上がりが遅く、約２０００ｒｐｍで安定に達している。この特性(2)と(3)を比較すれば,スラスト直角度が３μｍだけ増加したことで、安定に達する回転速度が１０００ｒｐｍだけ増加したことが分かる。
【００１８】
このように、この実施形態によれば、ラジアル隙間,スラスト直角度,潤滑剤の劣化を定量的に評価でき、動圧軸受の性能評価をより明確に実施できる。
【００１９】
尚、動圧軸受１の潤滑剤をなすエステル系ベースオイルとしては、セバシン酸ジオクチルの他に、ペンタエリストリエールを採用してもよく、帯電防止剤としてはアルキルスルホン酸塩の他に、アルキルベンゼンスルホン酸塩やアルキル燐酸エステル塩を採用してもよい。また、第４級アンモニウム塩やアミン塩等の陽イオン系帯電防止剤やベタイン型やアラニン型の両性系帯電防止剤を採用してもよい。要は、潤滑剤の体積抵抗率が、５×１０１１Ω・ｃｍ以下であれば、帯電することがなく、外乱を含まない電気抵抗値を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の動圧軸受の評価方法は、固定体と回転体との間に、動圧発生流体として帯電しない潤滑剤を充填し、上記固定体と回転体との間に電流を流し、上記帯電しない潤滑剤を含む動圧軸受の電気抵抗値を、上記相対回転時の回転速度を変化させながら測定し、上記相対回転の回転速度の上昇に対して上記電気抵抗値が安定値に達したときの上記回転速度によって、上記回転体のスラスト受面の直角度と、上記回転体のスラスト受面に対して軸方向に対向する上記固定体のスラスト受面の直角度との和を評価することで、上記動圧軸受を評価する。この請求項１の発明では、固定体と回転体との間に充填されている潤滑剤が帯電しないから、計測した電気抵抗値は固定体と回転体との間のクリアランスと相関関係にあり、この電気抵抗値でクリアランスを定量的に判断できる。また、固定体の軸受面と回転体の軸受面との直角度も、上記電気抵抗値と相関関係があるので、この電気抵抗値によって上記軸受面の直角度を定量的に評価できる。また、上記潤滑剤が酸化して劣化するとその抵抗値が増えるから、上記電気抵抗値によって、潤滑剤の劣化度を定量的に評価できる。したがって、この発明の動圧軸受の評価方法によれば、動圧軸受の運転状態をより詳細に評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１(Ａ)は、この発明の動圧軸受の評価方法の実施形態で供試する動圧軸受１の要部断面図であり、図１(Ｂ)は上記実施形態で動圧軸受１の電気抵抗を測定した結果を示す特性図であり、図１(Ｃ)は上記実施形態で使用する試験回路図である。
【符号の説明】
１…動圧軸受、２…ハウジング、３…シャフト、１１…直流電源、
１２…抵抗値測定器。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気的な方法で動圧軸受のクリアランスを計測する動圧軸受の評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、動圧軸受の評価方法としては、動圧軸受の固定体と回転体との間にオイル(潤滑流体)を充填した状態で、回転状態において、固定体と回転体との間に電流を流し、その軸受の通電状態を電圧変化で観察する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の動圧軸受の評価方法によれば、回転体と固定体とが接触状態であるか非接触状態であるのかを、判定できるが、回転体と固定体との間のクリアランスを定量的に判断できないから、軸受の特性を明確に判定できない。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、運転状態での回転体と固定体との間のクリアランスを定量的に判断でき、運転状態での動圧軸受の特性をより詳細に判定できる動圧軸受の評価方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の動圧軸受の評価方法は、固定体と、上記固定体に対して相対回転する回転体と、上記固定体と回転体との間に充填された動圧発生流体である潤滑剤とを有する動圧軸受の評価方法であって、
上記固定体と回転体との間に、動圧発生流体として帯電しない潤滑剤を充填し、
上記固定体と回転体との間に電流を流し、上記帯電しない潤滑剤を含む動圧軸受の電気抵抗値を、上記相対回転時の回転速度を変化させながら測定し、
上記相対回転の回転速度の上昇に対して上記電気抵抗値が安定値に達したときの上記回転速度によって、上記回転体のスラスト受面の直角度と、上記回転体のスラスト受面に対して軸方向に対向する上記固定体のスラスト受面の直角度との和を評価することで、上記動圧軸受を評価することを特徴としている。
【０００６】
この請求項１の発明では、固定体と回転体との間に充填されている潤滑剤が帯電しないから、運転状態で計測した電気抵抗値は固定体と回転体との間のクリアランスと相関関係にあり、この電気抵抗値でクリアランスを定量的に判断できる。
【０００７】
また、固定体のスラスト軸受面と回転体のスラスト軸受面との運転状態での直角度も、上記電気抵抗値と相関関係があるので、この電気抵抗値によって上記軸受面の直角度を定量的に評価できる。また、上記潤滑剤が酸化して劣化するとその抵抗値が増えるから、上記電気抵抗値によって、潤滑剤の劣化度を定量的に評価できる。
【０００８】
したがって、この発明の動圧軸受の評価方法によれば、動圧軸受の運転状態をより詳細に評価できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１０】
この実施形態では、図１(Ａ)に示す動圧軸受１を評価する。この動圧軸受１は、ハウジング２にシャフト３が挿入されたもので、シャフト３の外周面に動圧溝５,６が形成されている。また、ハウジング２とシャフト３との間には、潤滑剤(動圧発生流体)として、帯電しない導電性オイル(図示せず)が充填されている。この導電性オイルは、エステル系ベースオイルと陰イオン系帯電防止剤とアミン系酸化防止剤とからなる。より詳しくは、上記エステル系ベースオイルは９７.５ｗｔ％のセバシン酸ジオクチルとし、上記陰イオン系帯電防止剤は１.０ｗｔ％のアルキルアリルスルホン酸塩とした。
【００１１】
この実施形態では、図１(Ｃ)に示す計測回路で、上記動圧軸受１の電気抵抗値ＲＢを計測した。この計測回路は、直流電源１１に、固定抵抗ＲＣと軸受１を直列接続し、この軸受１に並列に抵抗値測定器１２を接続したものである。この抵抗値測定器１２は、軸受１のハウジング２とシャフト３との間に上記導電性オイルを経由して流れる電流値と電圧降下とから、上記導電性オイルを含む軸受１の電気抵抗値を計測する。また、この抵抗値測定器１２は、上記計測した電気抵抗値の時間変化を記録できるようになっている。
【００１２】
次に、図１(Ｂ)に、この実施形態による電気抵抗値の計測結果を示す。図１(Ｂ)に示す特性(1)は、安定な定常回転時に、動圧軸受１における動圧溝５,６とハウジング２の内周面２Ａとの間の隙間(ラジアルすきま)が４μｍになるように設定され、スラスト直角度が１μｍに設定されている場合の特性を示している。
【００１３】
このスラスト直角度は、シャフト３のスラスト受面３Ａとハウジング２のスラスト受面２Ｂのラジアル軸に対する直角度であり、シャフト３のスラスト受面３Ａの直角度とハウジング２のスラスト受面２Ｂの直角度の和で算出する。
【００１４】
特性(1)に示すように、電気抵抗値ＲＢは回転速度(ｒｐｍ)の上昇にともなって上昇している。特性(1)では、回転速度０ｒｐｍから１０００ｒｐｍまで電気抵抗値が急峻に増加し、その後、電気抵抗値は約９００ＫΩで安定している。すなわち、この特性(1)は、回転速度が約１０００ｒｐｍに達した時点で、ラジアルすきまが略４μｍ(設定値)に到達し、安定な定常回転状態に達したことを示している。
【００１５】
また、この特性(1)で破線で示すような抵抗値ＲＢの変動が観測された場合には、ラジアルすきまが変動したことが推測できる。また、導電性オイルが酸化劣化した場合には、その抵抗値ＲＢが増加し、抵抗値ＲＢの増加が観測される。
【００１６】
また、特性(3)は、定常回転時のラジアルすきまが３μｍでスラスト直角度が１μｍに設定されている場合の抵抗値の変化を示す。この特性(3)は、上記特性(1)と略同様に立ち上がり、回転速度が約１０００ｒｐｍに達した時点で、抵抗値が約６００ＫΩに達してその後安定している。この特性(3)と特性(1)とを比較すれば、ラジアルすきまの１μｍの減少が、抵抗値の３００ＫΩの減少に相当していることがわかる。
【００１７】
また、特性(2)は、定常回転時のラジアルすきまが３μｍでスラスト直角度が４μｍに設定されている場合の抵抗値の変化を示す。この特性(2)は、特性(3)に比べて、立ち上がりが遅く、約２０００ｒｐｍで安定に達している。この特性(2)と(3)を比較すれば,スラスト直角度が３μｍだけ増加したことで、安定に達する回転速度が１０００ｒｐｍだけ増加したことが分かる。
【００１８】
このように、この実施形態によれば、ラジアル隙間,スラスト直角度,潤滑剤の劣化を定量的に評価でき、動圧軸受の性能評価をより明確に実施できる。
【００１９】
尚、動圧軸受１の潤滑剤をなすエステル系ベースオイルとしては、セバシン酸ジオクチルの他に、ペンタエリストリエールを採用してもよく、帯電防止剤としてはアルキルスルホン酸塩の他に、アルキルベンゼンスルホン酸塩やアルキル燐酸エステル塩を採用してもよい。また、第４級アンモニウム塩やアミン塩等の陽イオン系帯電防止剤やベタイン型やアラニン型の両性系帯電防止剤を採用してもよい。要は、潤滑剤の体積抵抗率が、５×１０１１Ω・ｃｍ以下であれば、帯電することがなく、外乱を含まない電気抵抗値を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の動圧軸受の評価方法は、固定体と回転体との間に、動圧発生流体として帯電しない潤滑剤を充填し、上記固定体と回転体との間に電流を流し、上記帯電しない潤滑剤を含む動圧軸受の電気抵抗値を、上記相対回転時の回転速度を変化させながら測定し、上記相対回転の回転速度の上昇に対して上記電気抵抗値が安定値に達したときの上記回転速度によって、上記回転体のスラスト受面の直角度と、上記回転体のスラスト受面に対して軸方向に対向する上記固定体のスラスト受面の直角度との和を評価することで、上記動圧軸受を評価する。この請求項１の発明では、固定体と回転体との間に充填されている潤滑剤が帯電しないから、計測した電気抵抗値は固定体と回転体との間のクリアランスと相関関係にあり、この電気抵抗値でクリアランスを定量的に判断できる。また、固定体の軸受面と回転体の軸受面との直角度も、上記電気抵抗値と相関関係があるので、この電気抵抗値によって上記軸受面の直角度を定量的に評価できる。また、上記潤滑剤が酸化して劣化するとその抵抗値が増えるから、上記電気抵抗値によって、潤滑剤の劣化度を定量的に評価できる。したがって、この発明の動圧軸受の評価方法によれば、動圧軸受の運転状態をより詳細に評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１(Ａ)は、この発明の動圧軸受の評価方法の実施形態で供試する動圧軸受１の要部断面図であり、図１(Ｂ)は上記実施形態で動圧軸受１の電気抵抗を測定した結果を示す特性図であり、図１(Ｃ)は上記実施形態で使用する試験回路図である。
【符号の説明】
１…動圧軸受、２…ハウジング、３…シャフト、１１…直流電源、
１２…抵抗値測定器。
Claims (3)
- 固定体と、上記固定体に対して相対回転する回転体と、上記固定体と回転体との間に充填された動圧発生流体である潤滑剤とを有する動圧軸受の評価方法であって、
上記固定体と回転体との間に、動圧発生流体として帯電しない潤滑剤を充填し、
上記固定体と回転体との間に電流を流し、上記帯電しない潤滑剤を含む動圧軸受の電気抵抗値を、上記相対回転時の回転速度を変化させながら測定し、
上記相対回転の回転速度の上昇に対して上記電気抵抗値が安定値に達したときの上記回転速度によって、上記回転体のスラスト受面の直角度と、上記回転体のスラスト受面に対して軸方向に対向する上記固定体のスラスト受面の直角度との和を評価することで、上記動圧軸受を評価することを特徴とする動圧軸受の評価方法。 - 固定体と、上記固定体に対して相対回転する回転体と、上記固定体と回転体との間に充填された動圧発生流体である潤滑剤とを有する動圧軸受の評価方法であって、
上記固定体と回転体との間に、動圧発生流体として帯電しない潤滑剤を充填し、
上記固定体と回転体との間に電流を流し、上記帯電しない潤滑剤を含む動圧軸受の電気抵抗値を、上記相対回転時の回転速度を変化させながら測定し、
上記相対回転の回転速度の上昇に対して上記電気抵抗値が安定値に達した状態での上記電気抵抗値の安定値によって、上記固定体と回転体との間のラジアルすきま量を評価するとともに、上記相対回転の回転速度の上昇に対して上記電気抵抗値が安定値に達したときの上記回転速度によって、上記回転体のスラスト受面の直角度と、上記回転体のスラスト受面に対して軸方向に対向する上記固定体のスラスト受面の直角度との和を評価することを特徴とする動圧軸受の評価方法。 - 請求項１または２に記載の動圧軸受の評価方法において、
上記帯電しない潤滑剤は、陰イオン系帯電防止剤、陽イオン系帯電防止剤および両性系帯電防止剤のうちの少なくとも一つを含んでいることを特徴とする動圧軸受の評価方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2000212684A JP3988363B2 (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 動圧軸受の評価方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000212684A JP3988363B2 (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 動圧軸受の評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002031132A JP2002031132A (ja) | 2002-01-31 |
| JP3988363B2 true JP3988363B2 (ja) | 2007-10-10 |
Family
ID=18708569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000212684A Expired - Fee Related JP3988363B2 (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 動圧軸受の評価方法 |
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| JP (1) | JP3988363B2 (ja) |
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| JP4643243B2 (ja) * | 2004-12-13 | 2011-03-02 | Ｎｔｎ株式会社 | オイルチェックセンサ |
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2000
- 2000-07-13 JP JP2000212684A patent/JP3988363B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2001
- 2001-07-12 US US09/902,753 patent/US6556026B2/en not_active Expired - Fee Related
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