JP5228607B2 - 転がり軸受装置の予圧測定方法 - Google Patents

Description

この発明は、転がり軸受装置の予圧測定方法に関し、特に、印刷機の主軸を回転自在に支持する転がり軸受装置の予圧測定方法に関する。

従来、転がり軸受装置の予圧測定方法としては、特開２００２−５４６３０号公報（特許文献１）に記載されているものがある。

この予圧測定方法は、次のようなものである。

先ず、回転軸の外周面に、第１円錐ころ軸受を外嵌し、さらに、第１円錐ころ軸受の軸方向の一方の側で回転軸の外周面の径方向の外方に、環状の間座を配置する。

次に、上記間座の軸方向の第１円錐ころ側とは反対側において、上記回転軸の外周面に、第２円錐ころ軸受を外嵌した後、上記間座を、第１円錐ころ軸受の外輪と第２円錐ころ軸受の外輪とに当接させる。

次に、上記間座に、プッシュプルゲージの紐を巻き付けて、上記プッシュプルゲージを、サーボモータ等の駆動源によって一定速度で引っ張り、外輪を一定の回転速度で回転させる。

そして、上記外輪が一定の回転速度で回転している状態において、プッシュプルゲージの目盛を読んで、回転トルクを測定し、この回転トルクの値に基づいて、予圧を測定する。

上記従来の転がり軸受装置の予圧測定方法では、外輪が、回転がフリーな状態にされ、かつ、外輪が回転している状態でのプッシュプルゲージの測定値に基づいて、予圧の測定を行うようになっているから、プッシュプルゲージの測定値が測定条件によって変動し易く、かつ、少しの測定誤差が、大きな予圧のばらつきを引き起こす。このことから、予圧を正確に測定しにくい。このため、転がり軸受装置の予圧をより正確に測定する方法が所望されている。
特開２００２−５４６３０号公報（第１図）

そこで、この発明の課題は、予圧をより正確に測定できる転がり軸受装置の予圧測定方法を提供することにある。

この課題を解決するために、この発明の転がり軸受装置の予圧測定方法は、
第１内輪と、第１外輪と、上記第１内輪と上記第１外輪との間に配置された第１転動体と、第２内輪と、第２外輪と、上記第２内輪と上記第２外輪との間に配置された第２転動体と、上記第１外輪の軸方向において上記第１外輪と上記第２外輪との間に位置すると共に、上記第１外輪と上記第２外輪とに接触する環状の間座とを備える転がり軸受装置を、上記間座と上記第１外輪との間と、上記間座と上記第２外輪との間とに、固体潤滑剤が存在している状態で、軸の外周面に組み付け、
上記第１外輪および上記第２外輪が、回転しない状態に固定し、
上記第１内輪と上記第２内輪とを軸方向に押圧することによって、上記第１転動体および上記第２転動体を軸方向に押圧して予圧を付与し、
その後、上記間座に第１外輪に対して相対移動する方向に荷重を付加して、上記間座が上記第１外輪に対して相対移動した時点における上記間座に付加されていた荷重に基づいて、上記転がり軸受装置の予圧を測定することを特徴としている。

予圧とは、外輪と内輪とで挟み付けられることによって、転動体に付与されている荷重をさす。予圧が過度に低いと、内輪と外輪との間で転動体ががたつき、内輪と外輪との間での転動体の暴れ等が発生する。一方、予圧が過度に大きいと、転動体が転がる際に発生するころがり摩擦が過度に大きくなって、規格外に大きいトルクが発生することになる。この発明では、転がり軸受装置は、転動体を二種類有している。本発明は、各種類の転動体の夫々において、各種類の転動体の夫々に付与されている予圧の測定方法を提案するものである。

下記に実施例で詳細に説明するように、すべり摩擦の誤差に対する予圧のばらつきは、転がり摩擦に対する予圧のばらつきよりも小さくなる。

本発明によれば、上記間座が上記第１外輪に対して相対移動した時点における上記間座に付加されていた荷重に基づいて予圧を測定していて、転がり摩擦でなくてすべり摩擦を用いて予圧を測定しているから、予圧のばらつきを小さくすることができて、予圧を正確に測定することができる。

すなわち、本発明によれば、すべり摩擦を用いて予圧を測定するようになっているから、転がり摩擦を用いて予圧を測定する従来の方法と比較して、摩擦の測定誤差が、大きな予圧のばらつきを引き起こすことがなく、予圧の測定を正確に行うことができる。

また、本発明によれば、第１外輪と間座との間、および、上記第２外輪と上記間座との間に、固定潤滑剤が存在している状態で、すべり摩擦を測定するようになっているから、間座の軸方向の端面の静止摩擦係数を下げることができて、すべり摩擦が過度に大きくなることがない。したがって、間座を第１外輪に対して相対移動させるのに（間座を第１外輪に対してすべらせるのに）必要な荷重を下げることができる。したがって、間座に荷重を付加するのに、大型の装置を必要とすることがなく、予圧を簡易に測定することができる。

本発明の転がり軸受装置の予圧測定方法によれば、外輪に対する間座の滑り摩擦抵抗を測定することによって予圧を測定するので、予圧を正確に測定できる。また、大型の装置を必要とせず、予圧を簡易に測定できる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、転がり軸受装置の一例としての円錐ころ軸受装置の予圧を測定している最中の円錐ころ軸受装置の軸方向の断面図である。

以下、予圧が測定される円錐ころ軸受装置について説明した後、本発明の一実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧測定方法について説明する。

この円錐ころ軸受装置は、印刷機の主軸１０に設置され、その主軸１０を回転自在に支持するようになっている。この円錐ころ軸受装置は、第１内輪２、第２内輪３、第１外輪４、第２外輪５、第１転動体としての複数の第１円錐ころ６、第２転動体としての複数の第２円錐ころ７、および、環状の間座８を備える。

上記第１内輪２および第２内輪３の夫々は、主軸１０に締まり嵌めにより外嵌されて固定されている。上記第１内輪２および第２内輪３の夫々は、外周に円錐軌道面を有している。上記第１内輪２は、第２内輪３に対して軸方向に間隔をおいて配置されている。上記第１内輪２の円錐軌道面の小径側の軸方向の端面と、第２内輪３の円錐軌道面の小径側の軸方向の端面とは、軸方向に間隔をおいて対向している。

上記第１外輪４は、主軸１０の中心線に対して移動不可である所定の相対位置に位置する外輪固定治具１４の第１内周面２３に締まり嵌めにより内嵌されて固定されている。また、上記第２外輪５は、主軸１０の中心軸に対して移動不可である所定の相対位置に位置する外輪固定治具１４の第２内周面２４に締まり嵌めにより内嵌されて固定されている。上記第１外輪４および第２外輪５の夫々は、内周に円錐軌道面を有している。上記第１外輪４は、第２外輪５に対して軸方向に間隔をおいて配置されている。上記第１外輪４の円錐軌道面の小径側の軸方向の端面と、第２外輪５の円錐軌道面の小径側の軸方向の端面とは、軸方向に間隔をおいて対向している。

上記間座８は、軸方向において第１外輪４と第２外輪５との間に配置されている。上記間座８の軸方向の第１外輪４側の端面は、第１外輪４の軸方向の間座８側の端面４ａに当接している一方、間座８の軸方向の第２外輪５側の端面は、第２外輪５の軸方向の間座８側の端面５ａに当接している。上記間座８は、ねじ穴を有し、このねじ穴には、フック１７が螺合するようになっている。

上記第１外輪４の端面４ａと、間座８の第１外輪４側の端面との間には、固体潤滑剤（例えば、二硫化モリブデン、グラファイト、ＭＣＡ、または、ＰＴＥＦ潤滑剤等）が配設されている。また、第２外輪５の端面５ａと、間座８の第２外輪５側の端面との間には、固体潤滑剤（例えば、二硫化モリブデン、グラファイト、ＭＣＡ、または、ＰＴＥＦ潤滑剤等）が配設されている。上記第１外輪４の端面４ａと間座８の第１外輪４側の端面との間の固体潤滑剤と、上記第２外輪５の端面５ａと間座８の第２外輪５側の端面との間の固体潤滑剤とは、同じ固体潤滑剤が配設されている。

上記複数の第１円錐ころ６は、第１外輪４の円錐軌道面と、第１内輪２の円錐軌道面との間に、図示しない保持器によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。また、上記複数の第２円錐ころ７は、第２外輪５の円錐軌道面と、第２内輪３の円錐軌道面との間に、図示しない保持器によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。

図１に示すように、第１内輪２の円錐軌道面の大径側の軸方向の端面は、主軸１０の段部２０に当接している。上記主軸１０の外周面の一部分には、雄ねじ１２が形成されている。上記主軸１０の雄ねじ１２には、環状のナット１３の内周面の雌ねじが螺合するようになっている。

上記ナット１３は、軸方向において第２内輪３の第１内輪２側とは反対側に位置している。上記ナット１３は、軸方向の所定位置に位置している。上記第２内輪３は、ナット１３によって第１内輪２の方に締め付けられている。上記第１内輪２と第２内輪３とを、主軸１０の段部２０とナット１３の第２内輪３側の端面とで軸方向に挟み付けることによって、予圧が付与されるようになっている。

以下、図１を用いて、本発明の一実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧の測定方法について説明する。

先ず、軸としての主軸１０を、主軸１０が水平方向に延在するように配置した上で、主軸１０の外周面と、主軸１０に対する相対位置が不変である外輪固定治具１４の第１内周面２３との間に、第１内輪２、第１外輪４および複数の第１円錐ころ６を組み付ける。このとき、第１内輪２の軸方向の円錐軌道面の大径側の端面を、主軸１０の段部２０に当接させるように、第１内輪２を主軸１０に外嵌して固定する。また、上記第１外輪４を、外輪固定治具１４の第１内周面２３に締まり嵌めにより内嵌して固定する。このようにして、上記第１外輪４が、外輪固定治具１４に対して相対移動しないようにし、第１外輪４が回転しないようにする。

次に、環状の間座８の軸方向の両側の端面の全面に固体潤滑剤（例えば、二硫化モリブデン、グラファイト、ＭＣＡ、または、ＰＴＥＦ潤滑剤等）を塗布した後、間座８を、主軸１０の外周面の径方向の外方で、かつ、第１外輪５の円錐軌道面の小径側の軸方向の外方に位置させる。

次に、第２外輪５が間座８の第１外輪４側とは反対側に位置するように、主軸１０の外周面と、外輪固定治具１４の第２内周面２４との間に、第２内輪３、第２外輪５および複数の第２円錐ころ７を組み付ける。上記第２内輪３の円錐軌道面の小径側の端面が、第１内輪２の円錐軌道面の小径側の端面に軸方向に対向するように、第２内輪３を主軸１０の外周面に外嵌して固定する。また、上記第２外輪５を、外輪固定治具１４の第２内周面２４に締まり嵌めにより内嵌して固定する。このようにして、上記第２外輪５が、外輪固定治具１４に対して相対移動しないようにし、第２外輪５が回転しないようにする。この時点において、上記第２外輪５の円錐軌道面の小径側の端面は、第１外輪４の円錐軌道面の小径側の端面に軸方向に対向した状態になっている。

続いて、上記第２内輪３の第１内輪２側とは反対側に位置しているナット１３を、第２内輪３側に締め付けて、ナット１３を軸方向の所定位置に位置させる。このようにして、第１内輪２と第２内輪３とを軸方向に押圧することによって、第１円錐ころ６および第２円錐ころ７を軸方向に押圧して予圧を付与する。

続いて、上記間座８のねじ穴にフック１７のねじ部を螺合して、間座８にフック１７を固定し、続いて、紐１９の一端を、間座８の外周面の径方向の外方に位置するフック１７の頭部に結び付ける一方、紐１９の他端を、プッシュプルゲージ１５の計測軸に結び付ける。

最後に、上記プッシュプルゲージ１５を、間座８が第１外輪４に対して相対移動する方向の一例としての主軸１０の径方向の外方に、引っ張って、間座８が第１外輪４に対して相対回転した瞬間に間座８に作用していた荷重を、プッシュプルゲージ１５で計測する。そして、このプッシュプルゲージ１５が計測した荷重に基づいて、複数の第１円錐ころ６に作用している予圧、および、複数の第２円錐ころ７に作用している予圧を測定する。

予圧は、プッシュプルゲージ１５の測定値から次のように算出される。例として、複数の第１円錐ころ６に作用している予圧の算出方法について述べる。

図１に示す第１外輪４に注目すると、間座８が第１外輪４に対してすべる直前の状態において、第１外輪４に作用している水平方向の力は、複数の第１円錐ころ６からの予圧の水平分力と、間座８からの水平方向の垂直抗力のみであって、この二つの力がつりあっている。したがって、間座８のすべり摩擦力に基づいて、間座８の水平方向の垂直抗力が算出できるから、これに基づいて、複数の第１円錐ころ６に作用している予圧を求めることができる。

すなわち、固体潤滑剤の塗布がされた間座８の軸方向の端面の静止摩擦係数、および、軸方向の断面において、水平方向に対する第１外輪４の円錐軌道面の傾きが、予めわかっているから、予圧を正確に測定できるのである。尚、複数の第２円錐ころ７の予圧が同様の方法で求められることは、言うまでもない。

図２は、上記実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧測定方法での、間座８が第１外輪４に対して相対回転した瞬間（間座８が第１外輪４に対して滑った瞬間）のプッシュプルゲージ１５の測定値と、円錐ころ軸受装置の予圧との関係を示す図である。

図２において、参照番号１００は、間座８が第１外輪４に対して相対回転した瞬間のプッシュプルゲージ１５の測定値と、円錐ころ軸受装置の予圧（複数の第１円錐ころに作用する予圧）との関係を示す直線である。

また、図２において、参照番号２００は、直線１００の結果を得た円錐ころ軸受装置において、従来例で説明した方法において予圧測定を行ったときの、プッシュプルゲージの測定値と、円錐ころ軸受装置の予圧（複数の第１円錐ころに作用する予圧）との関係を示す直線である。

図２に示すように、プッシュプルゲージ１５の測定値と、円錐ころ軸受装置の予圧との間には、本発明の方法と従来の方法との両方で、線形関係（比例関係）が存在する。

尚、線形関係を示す直線の傾きは、固体潤滑剤の粘度や、第１円錐ころ軸受（第１外輪４、第１内輪２および複数の第１円錐ころ６を備える）の容量や、第２円錐ころ軸受（第２外輪５、第２内輪３および複数の第２円錐ころ７を備える）の容量等によって変化する。

図２からも明らかなように、本願発明における直線１００は、従来例における直線２００よりも傾きが大きくなっている。このことから、図２において、仮に両方の場合において測定誤差が同一のａであるとすると、図２に示すように、本願発明においては、予圧のばらつきが、ｂ１であるのに対し、従来例においては、予圧のばらつきが、ｂ１よりも大きなｂ２になる。このことから、すべり摩擦を用いて予圧を測定する本願発明の方が、転がり摩擦を用いて予圧を測定する従来例よりも予圧を正確に測定することができるのである。

上記実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧測定方法によれば、上記間座８が第１外輪４に対して相対移動した時点における間座８に付加されていた荷重に基づいて予圧を測定していて、転がり摩擦でなくてすべり摩擦を用いて予圧を測定しているから、予圧のばらつきを小さくすることができて、予圧を正確に測定することができる。

すなわち、上記実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧測定方法によれば、すべり摩擦を用いて予圧を測定するようになっているから、転がり摩擦を用いて予圧を測定する従来の方法と比較して、摩擦の測定誤差が、大きな予圧のばらつきを引き起こすことがなく、予圧の測定を正確に行うことができる。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧測定方法によれば、第１外輪４と間座８との間、および、第２外輪５と間座８との間に、固定潤滑剤が介在している状態で、すべり摩擦を測定するようになっているから、間座８の軸方向の端面の静止摩擦係数を下げることができて、すべり摩擦（最大静止摩擦力）が過度に大きくなることがない。したがって、間座８を第１外輪４に対して相対移動させるのに（間座８を第１外輪４に対してすべらせるのに）必要な荷重を下げることができる。したがって、間座８に荷重を付加するのに、大型の装置を必要とすることがなく、予圧を簡易に測定することができる。

尚、上記実施形態の円錐ころ軸受装置の予圧測定方法では、最大静止摩擦をプッシュプルゲージ１５で測定したが、最大静止摩擦力を、バネばかり等のプッシュプルゲージ以外の計測器で測定しても良い。

また、上記実施形態では、転がり軸受装置が、二つの円錐ころ軸受を、外輪間座を介して接続した構成であったが、この発明では、転がり軸受装置は、二つの円筒ころ軸受（転動体である円筒ころの中心軸は、外輪の中心軸と平行でなくて、外輪の中心軸に対して傾けられている）を、環状の外輪間座を介して接続した構成であっても良く、二つの球面ころ軸受（転動体である球面ころの中心軸は、外輪の中心軸と平行でない）を、環状の外輪間座を介して接続した構成であっても良い。また、転がり軸受装置は、二つのアンギュラ玉軸受または深溝玉軸受を環状の外輪間座を介して接続した構成であっても良い。

転がり軸受装置の一例としての円錐ころ軸受装置の予圧を測定している最中の円錐ころ軸受装置の軸方向の断面図である。 間座が第１外輪に対して相対回転した瞬間のプッシュプルゲージの測定値と、円錐ころ軸受装置の予圧との関係を示す図である。

符号の説明

２ 第１内輪
３ 第２内輪
４ 第１外輪
５ 第２外輪
６ 第１円錐ころ
７ 第２円錐ころ
８ 間座
１０ 主軸
１３ ナット
１４ 外輪固定治具
１５ プッシュプルゲージ
１７ フック
１９ 紐

Claims (1)

1. 第１内輪と、第１外輪と、上記第１内輪と上記第１外輪との間に配置された第１転動体と、第２内輪と、第２外輪と、上記第２内輪と上記第２外輪との間に配置された第２転動体と、上記第１外輪の軸方向において上記第１外輪と上記第２外輪との間に位置すると共に、上記第１外輪と上記第２外輪とに接触する環状の間座とを備える転がり軸受装置を、上記間座と上記第１外輪との間と、上記間座と上記第２外輪との間とに、固体潤滑剤が存在している状態で、軸の外周面に組み付け、
   上記第１外輪および上記第２外輪が、回転しない状態に固定し、
   上記第１内輪と上記第２内輪とを軸方向に押圧することによって、上記第１転動体および上記第２転動体を軸方向に押圧して予圧を付与し、
   その後、上記間座に第１外輪に対して相対移動する方向に荷重を付加して、上記間座が上記第１外輪に対して相対移動した時点における上記間座に付加されていた荷重に基づいて、上記転がり軸受装置の予圧を測定することを特徴とする転がり軸受装置の予圧測定方法。

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