JP4910816B2 - 転動体の移動量の測定装置及びその測定方法 - Google Patents

Description

この発明は、外輪と複数の転動体とこれら転動体を保持している保持器とを有する転がり軸受用サブアッセンブリにおける、前記転動体の移動量の測定を行う測定装置及びその測定方法に関する。

外輪、内輪、複数の転動体及び転動体用の保持器を有した転がり軸受が組み込まれる装置において、その組立の際、保持器によって保持された複数の転動体を外輪の径方向内側に配置してサブアッセンブリを構成し、このサブアッセンブリを装置の本体に嵌め込んだ状態で、その内部に内輪を嵌め入れる場合がある。この際、転動体が径方向内方へ脱落することを防止する必要があり、例えば特許文献１に記載しているように、保持器の径方向内側部に爪部等の突起部を形成することにより、前記脱落を防止することができる。この保持器は、転動体を周方向で所定間隔に保持するために複数のポケット部が形成されており、このポケット部内において前記突起部により転動体の径方向内方への移動量が制限され脱落を防止している。

図５に示しているように、外輪４１、複数の転動体（ころ）４２及び保持器４３を有した転がり軸受用サブアッセンブリ４０に対して、前記のように内輪４４を後から嵌め入れて組み立てる場合、頂部にあるころ４２は、保持器４３のポケット部４３ａ内において、自重により径方向内方へ移動して（落ちて）保持された状態となる。この状態で内輪４４を嵌める際、内輪４４の外周面の縁部をテーパ形状とすることにより組立を容易としていても、ころ４２の移動量（落ち量）が大きすぎると、ころ４２と内輪４４とが干渉し、組立が困難になるという問題点がある。

そこで、このようなサブアッセンブリ４０において、ポケット部４３ａ内のころ４２の移動量を管理する必要がある。このころ４２の移動量を測定する手段として、例えば特許文献２に記載の方法が考えられる。この方法は、転動体（又はこれと同形の測定補助具）の近傍位置に変位計（センサ）を設け、転動体を移動させ、変位計によってその変位を計測することにより、移動量を測定することができる。

実開平５−１２７５３号公報 特開２００１−１５９５０２号公報（図４参照）

引用文献２に記載の方法の場合、転動体をポケット部内で移動させるために、転動体をピンセットでつかんだり、マニピュレータを利用したりする必要がある。しかし、実際の前記サブアッセンブリ４０（図５参照）において、この測定方法を適用するためには、ころ４２の近傍位置（直下）に変位計を設ける必要がある。この場合、変位計が邪魔になるため、ピンセット及びマニピュレータをころ４２に径方向内方から接近させ、かつ、これを用いてころ４２を移動させる作業を行うことが困難であるという問題点がある。

この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、前記のようなサブアッセンブリにおいて、転動体の径方向内方への移動量を簡単且つ正確に測定することができる転動体の移動量の測定装置及びその測定方法を提供することを目的とする。

この発明の転動体の移動量の測定装置は、外輪と、この外輪の内周面にある軌道面を転動する複数の転動体と、これら転動体を径方向内方への移動量を制限して保持している保持器とを有する転がり軸受用サブアッセンブリにおける、前記転動体の移動量の測定を行う測定装置であって、軸線を水平として前記サブアッセンブリを支持する支持部材と、上下揺動自在に支持されている揺動部材と、この揺動部材に設けられ前記サブアッセンブリの頂部にある前記転動体の下面に下から当接させる接触子と、前記揺動部材を一方向に付勢して前記接触子を介して前記転動体を上方へ押す付勢手段と、前記転動体が前記軌道面に接触した状態から自重により前記接触子を押し下げることによって他方向に揺動した前記揺動部材の揺動量を計測する計測器とを備え、前記付勢手段の付勢力を含む前記揺動部材を一方向に揺動させようとする力は、前記転動体が自重によって前記揺動部材を他方向に揺動させる力よりも、小さく設定されているものである。

この測定装置によれば、サブアッセンブリの頂部にある転動体の下面に接触子を下から接触させた状態で当該転動体を押し上げると、転動体を外輪の軌道面に接触させることができる。この状態から、転動体を自重によって下（径方向内方）へ移動させると、保持器は移動量を制限して転動体を保持した状態となる。この際、転動体が接触子を介して揺動部材を押し下げ、揺動部材は転動体の移動量（落ち量）に応じて揺動する。この揺動量を計測器で計測することにより、前記移動量を簡単に測定することができる。

そして、付勢手段によって揺動部材を一方向に付勢して接触子を介して転動体を上方へ押すため、転動体が移動して保持器に保持された状態で、この転動体に接触子が当接した状態が維持されるので揺動部材は静止できる。計測器による計測は、揺動部材を最終的に静止した状態で行うため、揺動部材の揺動量を正確に計測することができ、前記移動量を正確に測定することができる。
また、付勢手段の付勢力を含む揺動部材を一方向に揺動させようとする力は、転動体が自重によって揺動部材を他方向に揺動させる力よりも、小さく設定されているため、前記のとおり、頂部にあった転動体は、軌道面に接触していた状態から、自重によって下へ（径方向内方へ）移動することができ、保持器に保持される位置で止まる。

この測定装置によって行われる測定方法は、前記転がり軸受用サブアッセンブリにおける、前記転動体の移動量の測定を、上下揺動自在に支持されている揺動部材を利用して行う測定方法であって、前記サブアッセンブリを、その軸線を水平として支持し、前記揺動部材に設けた接触子を、前記サブアッセンブリの頂部にある前記転動体の下面に下から当接させ、この転動体を前記軌道面に接触させた状態から、下に移動させて前記揺動部材を押し下げるとともに、当該転動体を保持器に保持させ、この保持状態で、当該転動体に前記接触子が当接した状態を維持させることにより前記揺動部材を静止状態とし、前記軌道面に接触させた状態から前記保持状態までの前記転動体の移動量に応じた前記揺動部材の揺動量を、測定器によって測定する。

この測定方法によれば、転動体が落下して保持器に保持された状態で、この転動体に接触子が当接した状態が維持されるので揺動部材は静止できる。計測器による計測は、このように静止した揺動部材に基づくため、揺動部材の揺動量を正確に計測することができ、前記移動量を正確に測定することができる。

また、前記測定装置において、前記付勢手段は、前記揺動部材を前記一方向に付勢する弾性部材であるのが好ましい。
これによれば、弾性部材によって、揺動部材を一方向に付勢しているため、転動体が保持器に保持された状態で、この転動体に接触子が当接した状態が維持され揺動部材は静止できる。そして、測定する転動体の種類（重量）が違っても、弾性部材の弾性力を変更することで容易に対応させることができる。

この発明によれば、転動体が移動して保持器に保持された状態で、この転動体に接触子が当接した状態が維持され揺動部材は静止できる。このため、揺動部材の揺動量を正確に計測することができ、これに基づいて転動体の移動量を正確に測定することができる。また、転動体を扱うためにピンセット等を使用する必要がなく、転動体の移動量の測定が容易である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２は本発明の測定対象である転がり軸受用のサブアッセンブリ１０及びこのサブアッセンブリ１０に挿入される内輪１５を示す断面図である。図２において、転がり軸受は、外輪１１と、内輪１５と、これらの間に介在する複数の転動体（円筒ころ１３）と、これら円筒ころ１３を周方向で所定間隔に保持している保持器１４とを有する円筒ころ軸受である。円筒ころ１３は、外輪１１の内周面１１ａにある外輪軌道面１２を転動すると共に、内輪１５の外周面１５ａにある内輪軌道面１６を転動する。

保持器１４は、それぞれの円筒ころ１３を、外輪軌道面１２に接触している状態から径方向内方の所定位置まで移動可能として保持し、その移動可能な移動量を制限して保持している。具体的に説明すると、保持器１４は環状であり、円筒ころ１３を周方向で等間隔に保持するためにポケット部１４ａが複数形成されている。各ポケット部１４ａは円筒ころ１３に対して隙間を有している。各ポケット部１４ａの径方向内側部に、爪部等の突起部１４ｂが形成されている。そして、各ポケット部１４ａ内において、外輪軌道面１２に接触していた円筒ころ１３が保持器１４の径方向内方に所定の距離だけ移動すると、この突起部１４ｂに当接する（引っ掛かる）。これにより、保持器１４が、円筒ころ１３の径方向内方への移動量を制限している構成となる。

そして、この発明の測定装置は、このような転がり軸受のうち、外輪１１と、複数の円筒ころ１３と、保持器１４とを有するサブアッセンブリ（中間品）１０における、円筒ころ１３の移動量の測定を行うものである。なお、この移動量は、サブアッセンブリ１０の軸線Ｃが水平である状態で、頂部にある円筒ころ１３が、外輪１１の外輪軌道面１２に接触した状態から、落下し、保持器１４に移動量が制限されて保持された位置までの距離（落ち量）である。

図１はこの発明の測定装置の実施の一形態を示す斜視図である。この図１において、測定装置は、軸線Ｃを水平としてサブアッセンブリ１０を支持する支持部材５と、サブアッセンブリ１０に対して揺動する揺動部材１と、この揺動部材１を上下方向に揺動自在として支持している受け部材６と、揺動部材１に設けられた接触子（当接部）２と、揺動部材１を付勢する付勢手段と、揺動部材１の揺動量を計測する計測器８とを備えている。

支持部材５の上面は、一対の傾斜面５ａ，５ａを有したＶ字形となっており、サブアッセンブリ１０を下から２点支持することができる。つまり、サブアッセンブリ１０を支持部材５に載せるだけで、サブアッセンブリ１０を支持することができる。また、支持部材５は、図示しない調整機構によって、上面の高さ位置を調整することができ、かつ、受け部材６（揺動部材１）との距離を調整することができるように構成してもよい。この調整機構は、様々な大きさのサブアッセンブリに対応させるためである。

揺動部材１を支承する受け部材６は、揺動部材１を挿通させる窓部６ａが形成されている。また、受け部材６は窓部６ａが形成された鉛直壁状の本体部６ｂと、本体部６ｂの下にあるベース部６ｃとを有している。

揺動部材１は、前後方向に直線的に伸びた本体部１７と、この本体部１７に直交する左右方向に直線的に伸びた揺動軸部１８とを有している。そして、接触子２が、この本体部１７の一端部１７ａに固定されている。揺動軸部１８は丸棒であり、本体部１７の中央部で交差している。そして、この揺動軸部１８は、前記窓部６ａ内に存在しており、その両端部において前記受け部材６に支持されている。そして、揺動部材１（本体部１７）は、揺動軸部１８の水平軸線Ｃ１回りに上下方向に揺動自在に支持されている。

図３はサブアッセンブリ１０及び測定装置の一部を示している説明図である。図１と図３とにおいて、接触子２は、本体部１７の一端部１７ａにおいて上方へ突出して設けられている。接触子２は、前記支持部材５上に載置したサブアッセンブリ１０の頂部にある円筒ころ１３の下面に、下から当接させることができる。図示している接触子２は上端部が球形である。なお、接触子２の形状は図示しないが円筒ころ１３に先端が接触する針形状であってもよい。

計測器８は、揺動部材１（本体部１７）が揺動することによる他端部１７ｂの上下方向の変位を計測するものであり、図示している計測器８はダイヤルゲージである。ダイヤルゲージ８の測定子８ａを本体部１７の他端部１７ｂに接触させ、揺動部材１の上下方向の揺動量を計測する。つまり、本体部１７の他端部１７ｂは計測対象部となる。受け部材６からは、腕部材１９が、他端部１７ｂ側へ伸びて設けられており、ダイヤルゲージ８はこの腕部材１９に取り付けられている。

これによれば、サブアッセンブリ１０の頂部にある円筒ころ１３に接触子２を下から当接させた状態とし、円筒ころ１３が外輪軌道面１２に接触した状態から自重によって下がり接触子２を押し下げると、揺動部材１は図３において反時計回り方向に揺動する。この揺動部材１の揺動量を、前記ダイヤルゲージ８を用いて計測することにより、円筒ころ１３が接触子２を押し下げた量、つまり、円筒ころ１３の移動量（落ち量）を測定することができる。

前記付勢手段は、揺動部材１を一方向に付勢して接触子２を介して円筒ころ１３を上方へ押すものである。前記一方向は、当接子２が円筒ころ１３を上方へ押す方向である。具体的には、付勢手段は揺動部材１に一端部が取り付けられた弾性部材７である。図１と図３とに示した弾性部材７は、揺動部材１の下側に設けられた圧縮コイルばねであり、図３において揺動部材１を時計回り方向（一方向）に揺動させようとするものである。なお、この弾性部材７の他端部は、受け部材６のベース部６ｃに取り付けることができる。そして、弾性部材７を起立姿勢に保つガイド部材（図示せず）が設けられている。また、この弾性部材７は、弾性力を大小調整することができる調整手段を有しているのが好ましい。

この弾性部材７の付勢力を含む揺動部材１を一方向（図３において時計回り方向）に揺動させようとする力Ｆは、円筒ころ１３が自重によって揺動部材１を他方向（図３において反時計回り方向）に揺動させる力Ｗよりも、小さく設定されている（Ｆ＜Ｗ）。なお、前記力Ｆについてさらに説明すると、力Ｆは、弾性部材７による弾性力によるものの他に、前記ダイヤルゲージ８が内蔵しているばねによる弾性力と、揺動部材１の本体部１７の自重による軸線Ｃ１を中心とした揺動力との一方又は双方を含む場合がある。一方、前記力Ｗは、円筒ころ１３の自重による力である。なお、揺動部材１の揺動の際の抵抗は無視している。

前記力Ｆ＜力Ｗの関係によれば、力Ｗが力Ｆに抗することができるため、頂部にあった円筒ころ１３は、外輪１１の外輪軌道面１２に接触していた状態から、その自重によって径方向内方へ（下へ）移動することができ、保持器１４に保持された位置で止まる。そして、この移動した円筒ころ１３が、保持器１４のポケット部１４ａの下部で保持された状態では、弾性部材７の弾性力により、揺動部材１には一方向（図４の時計回り方向）へ回動しようとする力が生じているため、この円筒ころ１３に接触子２が当接したままの状態が維持されるので、揺動部材１は静止した状態となる。

また、前記弾性部材７を、揺動部材１の下側に設けた圧縮コイルばねとして説明したが、弾性部材７は、複数のばねから構成してもよい。例えば、揺動部材１の下側のばねの他に、図３と図４との破線で示しているように、揺動部材１の上側においてもばねを設けてもよい。この場合、上側のばねを引張コイルばねとすればよく、弾性部材７による弾性力は、複数のばねの弾性力の和となる。
また、前記ダイヤルゲージ８に内蔵されているばね（図示せず）が、揺動の際の抵抗を無視できる程度の大きさの弾性力を有している場合、前記弾性部材７を設けず、前記ダイヤルゲージ８が有している前記ばねを、この弾性部材７の代わりに、前記付勢手段として用いることもできる。

以上のように構成された測定装置による、円筒ころ１３の移動量の測定方法について説明する。
図１において、支持部材５により、サブアッセンブリ１０をその軸線Ｃを水平として支持する。そして、このサブアッセンブリ１０の頂部にある円筒ころ１３の下面に接触子２を下から接触させた状態で、揺動部材１を強制的に時計回り方向（図３）に揺動させ円筒ころ１３を押し上げると、この円筒ころ１３を外輪１１の外輪軌道面１２に接触させることができる。この状態でダイヤルゲージ８のゼロ点を調整する。

そして、この円筒ころ１３の下面に、揺動部材１に設けた接触子２を下から当接させ、当該円筒ころ１３を外輪軌道面１２に接触させた状態（図３）から、円筒ころ１３の自重によって、当該円筒ころ１３を下に（径方向内方に）移動させて揺動部材１を押し下げるとともに、当該円筒ころ１３を保持器１４に保持させた保持状態とする（図４）。この保持状態では、前記弾性部材７の弾性力により揺動部材１には一方向（図４の時計回り方向）へ回動しようとする力が生じているため、円筒ころ１３に接触子２が当接した状態が維持される。これにより揺動部材１は静止状態となる。
そして、前記外輪軌道面１２に接触させた状態から前記保持状態となるまでの前記円筒ころ１３の移動量に応じた前記揺動部材１の揺動量を、ダイヤルゲージ８の指針の値を読むことによって、計測する。

すなわち、頂部の円筒ころ１３を外輪軌道面１２に接触させた状態から、この円筒ころ１３を、その自重を利用して、径方向内方へ自由落下させると、前記保持器１４は移動量を制限して円筒ころ１３を保持する。この際、円筒ころ１３が接触子２を介して揺動部材１を押し下げ、揺動部材１は転動体の移動量（落ち量）に応じて揺動する。そして、この揺動量を計測器８が計測することにより、円筒ころ１３の移動量を測定することができる。前記のとおり、弾性部材７によって、接触子２が円筒ころ１３を上に押す方向に揺動部材１を付勢しているため、円筒ころ１３が保持器１４に保持された状態で、この円筒ころ１３に接触子２が当接した状態が維持されるので揺動部材１は静止できる。ダイヤルゲージ８による揺動部材１の揺動量の測定は、揺動部材１を最終的に静止した状態で行うため、正確に行うことができ、この揺動量に基づいて円筒ころ１３の移動量を正確に測定することができる。

なお、前記実施形態では、円筒ころ１３が自重によって自由落下できる場合を説明したが、円筒ころ１３が例えばセラミックス製であって軽量である場合、前記力Ｗが小さく、揺動部材１の揺動軸部１８における静止摩擦力等の影響により、円筒ころ１３が自重によって揺動部材１を押し下げ難くなる場合が起こりえる。
この場合、円筒ころ１３を外輪軌道面１２に接触させた状態（図３）から、作業者が手動（指）によって揺動部材１を操作することで補助し、揺動部材１を押し下げ当該円筒ころ１３を下（径方向内方）に移動させ、当該円筒ころ１３を保持器１４に保持させてもよい。この場合において、仮に前記弾性部材７を有していないと、円筒ころ１３を下へ移動させて保持器１４に保持させた状態としても揺動部材１はさらに揺動し、接触子２は円筒ころ１３から離れ、揺動部材１は静止せず不安定な状態にあるため、円筒ころ１３の移動量の測定を正確に行えない。しかし、前記弾性部材７により、この場合においても、円筒ころ１３に接触子２が当接した状態が維持される。これにより揺動部材１は静止状態となり、円筒ころ１３の移動量の測定を正確に行うことができる。

また、円筒ころ１３が軽量である場合であっても、弾性部材７を弾性係数が小さいもの（弾性付勢力が弱いもの）に変更することで前記力Ｆ＜力Ｗの関係を保たせ、このような円筒ころ１３であってもその自重によって揺動部材１を押し下げ可能とし、移動量を容易に測定することができる。これは、弾性部材７が、弾性力を大小調整することができる調整手段を有していることで容易に実現できる。または、弾性部材７を弾性係数が異なるものと取り換えることにより容易に実現できる。

また、この発明によれば、サブアッセンブリ１０をその軸線Ｃを水平として支持した状態で、最頂部にある円筒ころ１３の移動量（落ち量）を測定している。したがって、この移動量は、円筒ころ１３が移動し得る最大の移動量を測定していることとなる。また、この状態は、サブアッセンブリ１０が装置の本体に嵌め込まれた状態で、これに対して内輪１５を嵌め入れて組み立てる場合と同じ状態である。したがって、この測定装置によりサブアッセンブリ１０における円筒ころ１３の移動量を測定し、この移動量を管理することで、前記のとおり組み立てる際に、従来（図５）のように円筒ころ４２と内輪４４とが干渉することを、防止することができる。つまり、図２に示しているように、内輪１５の外周面の縁部に形成したテーパ部１５ｂに円筒ころ１３を載せながら、内輪１５を嵌め入れて簡単に組み立てることができる。

また、この発明の測定装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良い。例えば、計測器をダイヤルゲージ８のような接触式のものとする以外に、非接触式のものとして例えばレーザ変位計（図示せず）としてもよい。また、支持部材５を別の大きさのものに取り換え可能とし、サブアッセンブリ１０の大きさに応じて支持部材５を交換するようにしてもよい。

また、この発明の測定装置において、サブアッセンブリ１０をその軸線Ｃを水平として支持した状態で、最頂部にある円筒ころ１３の鉛直方向の移動量（落ち量）が大きいために、揺動部材１の揺動量が大きくなり、ダイヤルゲージ８の指針の値（揺動量）と円筒ころ１３の実際の移動量（落ち量）との差が大きくなってしまう場合には、予め、ダイヤルゲージ８の指針の値と円筒ころ１３の実際の移動量（落ち量）とを換算する換算表を作成し、ダイヤルゲージ８の指針の値から、この換算表を利用して円筒ころ１３の実際の移動量（落ち量）を換算することも可能である。

この発明の測定装置の実施の一形態を示す斜視図である。 測定対象である転がり軸受用のサブアッセンブリ及びこのサブアッセンブリに挿入される内輪を示す断面図である。 サブアッセンブリ及び測定装置の一部を示している説明図であり、円筒ころが軌道面に接触している状態である。 サブアッセンブリ及び測定装置の一部を示している説明図であり、円筒ころが下へ移動して保持器に保持されている状態である。 この発明の課題を説明するための転がり軸受の分解断面図である。

符号の説明

１ 揺動部材
２ 接触子
５ 支持部材
７ 弾性部材（付勢手段）
８ 計測器（ダイヤルゲージ）
１０ サブアッセンブリ
１１ 外輪
１１ａ 内周面
１２ 外輪軌道面
１３ 円筒ころ（転動体）
１４ 保持器

Claims (3)

1. 外輪と、この外輪の内周面にある軌道面を転動する複数の転動体と、これら転動体を径方向内方への移動量を制限して保持している保持器と、を有する転がり軸受用サブアッセンブリにおける、前記転動体の移動量の測定を行う測定装置であって、
   軸線を水平として前記サブアッセンブリを支持する支持部材と、
   上下揺動自在に支持されている揺動部材と、
   この揺動部材に設けられ前記サブアッセンブリの頂部にある前記転動体の下面に下から当接させる接触子と、
   前記揺動部材を一方向に付勢して前記接触子を介して前記転動体を上方へ押す付勢手段と、
   前記転動体が前記軌道面に接触した状態から自重により前記接触子を押し下げることによって他方向に揺動した前記揺動部材の揺動量を計測する計測器と、
   を備え、
   前記付勢手段の付勢力を含む前記揺動部材を一方向に揺動させようとする力は、前記転動体が自重によって前記揺動部材を他方向に揺動させる力よりも、小さく設定されていることを特徴とする転動体の移動量の測定装置。
2. 前記付勢手段は、前記揺動部材を前記一方向に付勢する弾性部材である請求項１に記載の転動体の移動量の測定装置。
3. 外輪と、この外輪の内周面にある軌道面を転動する複数の転動体と、これら転動体を径方向内方への移動量を制限して保持している保持器と、を有する転がり軸受用サブアッセンブリにおける、前記転動体の移動量の測定を、上下揺動自在に支持されている揺動部材を利用して行う測定方法であって、
   前記サブアッセンブリを、その軸線を水平として支持し、
   前記揺動部材に設けた接触子を、前記サブアッセンブリの頂部にある前記転動体の下面に下から当接させ、この転動体を前記軌道面に接触させた状態から、下に移動させて前記揺動部材を押し下げるとともに、当該転動体を保持器に保持させ、
   この保持状態で、当該転動体に前記接触子が当接した状態を維持させることにより前記揺動部材を静止状態とし、
   前記軌道面に接触させた状態から前記保持状態までの前記転動体の移動量に応じた前記揺動部材の揺動量を、測定器によって測定することを特徴とする転動体の移動量の測定方法。

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