JP5469948B2

JP5469948B2 - 旋回輪軸受用の試験装置

Info

Publication number: JP5469948B2
Application number: JP2009176935A
Authority: JP
Inventors: 満伸日野
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: JP2011033352A

Description

本発明は、軸受の一種である旋回輪軸受を被試験体とする旋回輪軸受用の試験装置に関する。

軸受には様々な種類があり、旋回輪軸受はその１つである。広く知られている軸受にはスラスト軸受やラジアル軸受があるが、スラスト軸受はスラスト荷重に対応するように構成され、ラジアル軸受はラジアル荷重に対応するよう構成されているのに対し、旋回輪軸受は、スラスト荷重、ラジアル荷重、及びモーメント荷重の各荷重に対応できるように構成されている。そのため、旋回輪軸受が組み込まれる装置は、その装置の構造を簡略化できるとともに、小型・軽量化を図ることができることもあり、旋回輪軸受は、様々な分野の機器に採用されている。例えば、陸用機械では産業用ロボット、発電用の風車、トンネルボーリングマシンなどに採用され、舶用機械では、デッキクレーン、旋回式スラスタなどに採用されている。このうち旋回式スラスタに採用される旋回輪軸受の使用例、及び旋回輪軸受の構造について、以下に簡単に説明する。

図１は、船舶の旋回式スラスタ（以下、「アジマススラスタ」という）に旋回輪軸受を組み込んだ構造図であって、旋回輪軸受の一使用例を示した図である。図１に示すように、駆動源（図示せず）からの動力を伝達するギアボックス２が船体内に設置されており、ギアボックス２から伸びる出力軸３が船底のアジマススラスタ４に連結されている。動力源によって生成された動力は、ギアボックス２及び出力軸３を介してアジマススラスタ４に伝えられる。アジマススラスタ４では、伝達された動力を方向を変えて先端のプロペラ５に伝え、プロペラ５を回転させている。このプロペラ５の回転により推力を発生し、これにより船舶は推力を得て航行することができる。そして、船舶の進行方向の変更は、アジマススラスタ４を旋回させることによって行う。このとき、旋回輪軸受１が重要な役割を果たす。

旋回輪軸受１は、内輪６、外輪７、及びそれらの間に挿入された円筒ころ列８〜１０から構成されている。図１では断面のみを示すが、内輪６及び外輪７は環状に形成されている。図１における内輪６は、上下２つのリング６ａ、６ｂを重ねることで構成されており、全体がボルト１１によって船体に固定されている。また、外輪７は内輪６よりも外側に位置しており、その外周面には外歯車１２が形成されている。また、図１に示すように、内輪６には内側に窪んだ収容部１４が形成されており、この収容部には外輪７の中央付近から突出する中央鍔１３が収容されている。中央鍔１３と収容部１４の間には、中央鍔１３の上面側、側面側、及び下面側にそれぞれ円筒ころによって構成された円筒ころ列８〜１０が挿入されている。また、外輪７には負荷軸１５を介してアジマススラスタ４が固定されており、外輪７の外周には外歯車１２に噛み合うようにして、旋回モータ１６が取り付けられている。図１の旋回輪軸受１は上記のように構成されているため、旋回モータ１６を回転させると外輪７が旋回し、ひいてはアジマススラスタ４（プロペラ５）の旋回角が変更される。

一方、旋回輪軸受１にはプロペラ５を含むアジマススラスタ４の自重によって鉛直方向下向きの力（矢印Ａ）がかかり、プロペラ５の回転により生じた推進力の反力によって水平方向及びモーメントによる回転方向の力（それぞれ矢印Ｂ及び矢印Ｃ）がかかることになる。鉛直方向下向きの力は中央鍔１３の下面側の円筒ころ列１０が受け、水平方向の力は中央鍔１３の側面側の円筒ころ列９が受け、モーメントによる回転方向の力は中央鍔１３の上面側の円筒ころ列８及び下面側の円筒ころ列１０によって受けることになる。そのため、外輪７に対していかなる方向の力がかかったとしても、外輪７は内輪６に対して旋回することができる。

なお、図１では、外輪７が旋回する旋回輪軸受１を図示しているが、内輪６が旋回側であるものもある。また、図１では、円筒ころが三列に並んだ旋回輪軸受１を図示しているが、ボールが一列に並んだものや二列に並んだものもある。その他にも旋回輪軸受には様々なタイプがある。ただし、いずれの旋回輪軸受であっても、鉛直方向の力、水平方向の力、及びモーメントによる回転方向の力の全てを受けることができるように構成されているという点では共通している。

上記のような旋回輪軸受は、開発設計段階においては採用した構造が妥当であるか否かを検証する必要があり、また、製品出荷段階においては品質を確認するための試験を行う必要がある。そのため、旋回輪軸受を製造するにあたって、旋回輪軸受用の試験装置は必須の設備である。特に、実際の機械に組込まれたときに加わる鉛直方向の力、水平方向の力、およびモーメントによる回転方向の力の各力と同一の力を、旋回輪軸受に簡単に、そして精度よく、負荷することができる試験装置が好ましい。軸受用の試験装置としては、例えば特許文献１に記載の軸受用試験機が提案されている。特許文献１に記載の試験装置は、すべり軸受を被試験体とする試験装置であって、すべり軸受に試験用の軸を挿入し、その試験用の軸を変位させることによって、軸受に様々な力を加えるように構成されている。

特開平１０−１７６９７７号公報

ところが、特許文献１に記載の試験装置は、旋回輪軸受とは異なるすべり軸受を被試験体としているため、この装置をそのまま旋回輪軸受用として用いることはできない。特に、旋回輪軸受では、外輪と内輪が対をなしており、その組み合わせで性能を検証する必要があるが、特許文献１の試験装置ではそのような検証は不可能である。また、旋回輪軸受は、上述したように内輪と外輪との相対位置が変化するため、内輪と外輪の相対位置ごとに性能を検証することも重要となる。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、旋回輪軸受を被試験体とする試験装置であって、特に、旋回輪軸受の内輪と外輪との相対位置を徐々に変化させつつ負荷試験を行える試験装置を提供することを目的とする。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、本発明に係る旋回輪軸受用の試験装置は、相対的に旋回する内輪及び外輪を備えた旋回輪軸受を被試験体とする試験装置であって、前記内輪及び前記外輪の一方を固定する架台と、前記内輪及び前記外輪の他方を旋回させる旋回モータと、前記他方に連結する負荷軸と、前記他方の中心軸上に配設されたスラスト軸受と、前記スラスト軸受を介して前記負荷軸に鉛直方向の力を加える鉛直負荷装置と、を備えている。

かかる構成によれば、鉛直負荷装置と負荷軸の間にスラスト軸受が配設されているため、鉛直負荷装置からの力はスラスト軸受を介して負荷軸に加えられる。そのため、負荷軸が鉛直負荷装置に対して旋回した状態であっても、鉛直負荷装置は連結部に力を加え続けることができる。つまり、鉛直負荷装置は、旋回している状態の内輪又は外輪に鉛直方向の力を加え続けることができる。

また、上記の旋回輪軸受用の試験装置において、中心軸が前記他方の中心軸と一致するように前記負荷軸に固定されたラジアル軸受と、前記ラジアル軸受を介して前記負荷軸に水平方向の力を加える水平負荷装置と、をさらに備えるようにしてもよい。かかる構成によれば、鉛直方向の力のみならず、水平方向の力を旋回している状態の内輪又は外輪に加えることができる。

また、上記の旋回輪軸受用の試験装置において、前記水平負荷装置は前記旋回輪軸受の鉛直方向位置よりも上方又は下方に配設されており、前記スラスト軸受及び前記ラジアル軸受はいずれも自動調心機能を有するようにしてもよい。かかる構成によれば、鉛直方向及び水平方向のみならず、モーメントによる回転方向の力を旋回している状態の内輪又は外輪に加えることができる。

また、上記の旋回輪軸受用の試験装置において、前記ラジアル軸受の外周面を囲む筒状の側壁部を有する軸受ハウジングをさらに備え、前記側壁部は半径方向外側に突出する突起部を有し、前記水平負荷装置は前記突起部を介して前記負荷軸に力を加えるようにしてもよい。かかる構成によれば、水平負荷装置からの力が突起部を介してラジアル軸受に伝わるため、その力がラジアル軸受の全体に分散されることになる。そのため、水平負荷装置からの力がラジアル軸受の一部に集中することで、ラジアル軸受内で大きな摩擦が生じるのを防止することができる。

また、上記の旋回輪軸受用の試験装置において、前記ラジアル軸受は前記負荷軸の下端部分に固定されており、前記軸受ハウジングは前記側壁部の下端を覆う底面部をさらに有し、前記軸受ハウジングは前記負荷軸の下端部分及び前記ラジアル軸受の全体を収容するようにしてもよい。かかる構成によれば、軸受ハウジングをラジアル軸受用のグリース溜めとして利用することができる。

また、上記の旋回輪軸受用の試験装置において、前記負荷軸には前記鉛直負荷装置からの力が上方から加わるように構成され、前記負荷軸はその上面において下方に窪んだ収容部を有し、前記スラスト軸受は前記収容部に収容されているようにしてもよい。かかる構成によれば、負荷軸の収容部をスラスト軸受用のグリース溜めとして利用することができる。

また、上記の旋回輪軸受用の試験装置において、前記鉛直負荷装置及び前記水平負荷装置は、油圧シリンダによって構成されるようにしてもよい。かかる構成によれば、鉛直負荷装置及び水平負荷装置から、旋回輪軸受へ大きな力を加えることができる。

また、上記の旋回輪軸受用の試験装置において、前記鉛直負荷装置を前記負荷軸の下方に位置させて、前記鉛直負荷装置と前記負荷軸との間に位置する係止治具をさらに備え、前記鉛直負荷装置はピストンを有する油圧シリンダであって、前記ピストンには前記係止治具が固定されており、前記負荷軸は下端部分に環状の係止リングを有し、前記係止リングの上面には前記スラスト軸受が載置されており、前記係止治具は前記スラスト軸受の上面に係止しており、前記鉛直負荷装置は、前記ピストンを下方に移動させることにより、前記スラスト軸受を介して前記負荷軸に鉛直方向の力を加えるように構成しても良い。かかる構成によれば、鉛直負荷装置を架台の内部に配設することができるため、試験装置を小さくすることができる。

本発明に係る旋回輪軸受用の試験装置によれば、旋回している状態の内輪又は外輪に力を加え続けることができるため、内輪と外輪との相対位置を徐々に変化させつつ内輪又は外輪に負荷をかける試験を行うことができる。

被試験体である旋回輪軸受の使用例を示した図である。本発明の第１実施形態に係る試験装置の平面図である。図２のIII−III断面図である。本発明の第１実施形態に係る軸受ハウジング周辺の拡大図であって、（ａ）が縦断面図であって、（ｂ）が底面図である。本発明の第２実施形態に係る試験装置の縦断面図である。本発明の第３実施形態に係る試験装置の縦断面図である。本発明の第４実施形態に係る試験装置の縦断面図である。

以下、本発明に係る旋回輪軸受用の試験装置の実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
まず、図２乃至図４を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る旋回輪軸受用の試験装置１００について説明する。図２は本実施形態に係る旋回輪軸受用の試験装置１００の平面図であり、図３は図２のIII−III線断面図である。なお、図２のIII−III線は試験装置１００の中央で直角に曲げられているが、これは図３において主要な構成が表れるようにしたためである。また、図３中、紙面上下方向が鉛直方向で、紙面左右方向が水平方向である。

図３に示すように、本実施形態に係る試験装置１００は、架台２１と、負荷軸２２と、旋回モータ２３と、鉛直負荷装置２４と、スラスト軸受２５と、シール装置２６と、水平負荷装置２７と、ラジアル軸受２８と、軸受ハウジング２９と、から主に構成されている。以下、これらの構成について順に説明する。なお、図３では、本実施形態の被試験体である旋回輪軸受１として、図１に示した旋回輪軸受１と同じものを図示している。つまり、本実施形態の被試験体である旋回輪軸受１は外輪７と内輪６を備えており、外輪７の外周に外歯車１２が形成され、外輪７が旋回する構造である。

架台２１は、旋回輪軸受１や試験装置１００の各構成品を固定する機能を有している。架台２１は、架台２１の大部分を占めるオイルケース部３１と、オイルケース部３１を支持するフレーム部３２とから主に構成されている。オイルケース部３１は、平面視において正方形（図２参照）の上板部３３と、その上板部３３の下方に位置する筒状の側壁部３４と、側壁部３４の下方に位置する環状の下板部３５とから構成されている。そして、上板部３３、側壁部３４、及び下板部３５によって囲まれたオイルケース部３１の内部空間には試験時において潤滑油が充填される。

オイルケース部３１は、その内部に旋回輪軸受１の内輪６が固定できるように構成されている。具体的には、上板部３３の下面に雌ねじが形成されており、試験の際には図３に示すようにボルト３６を用いて上板部３３の下面に旋回輪軸受１の内輪６が固定される。旋回輪軸受１の内輪６が正しく固定されると、内輪６の中心軸は鉛直方向に一致する。また、上板部３３の中央には鉛直負荷装置２４を取り付けるための鉛直負荷装置用取付孔３７が形成され、また、側壁部３４に近い位置には旋回モータ２３を取り付けるための旋回モータ用取付孔３８が形成されている。本実施形態に係る下板部３５は、図３に示すように、外側の外環状板３９と内側の内環状板４０とをボルト４１で連結することにより形成されているが、これらが単一の環状板によって形成されていても良い。下板部３５（内環状板４０）の内側面にはシール装置２６が取り付けられる。シール装置２６については後述する。また、オイルケース部３１を支持するフレーム部３２は、上板部３３の外周にあわせて形成された平面視正方形の矩形枠４２と、この矩形枠４２を支える複数の脚部４３とから構成されている。

負荷軸２２は、旋回輪軸受１の外輪７に連結して、鉛直負荷装置２４及び水平負荷装置２７からの力を旋回輪軸受１に伝達する機能を有している。図３に示すように、本実施形態に係る負荷軸２２は、旋回輪軸受１付近から架台２１の下端付近まで延在しており、上から順に上軸部４４、中央部４５、及び下軸部４６の３つの部分から構成されている。上軸部４４は、円柱状の形状を有し、その上面には鉛直下方に窪んだ収容部４７が形成されている。この収容部４７にはスラスト軸受２５が収容されている。試験時にはこの収容部４７にグリースが溜められ、収容部４７はスラスト軸受用のグリース溜めとして機能する。中央部４５は、上側がベルマウス状に形成され、また、下側が円盤状（円柱状）に形成されている。ベルマウス状に形成された部分は、その上端が旋回輪軸受１の外輪７に連結されており、円盤状に形成された部分はその外周面にシール装置２６が取り付けられる。下軸部４６は、上側が円錐状に形成され、また、下側が円柱状に形成されている。円柱状に形成された部分にはラジアル軸受２８が固定されている。

旋回モータ２３は、旋回輪軸受１の外輪７を旋回駆動させる機能を有している。本実施形態にかかる旋回モータ２３は、いわゆる電気モータを使用しているが、油圧モータ等他のモータを使用しても良い。旋回モータ２３は、架台２１の上板部３３に形成された旋回モータ用取付孔３８に固定されており、旋回モータ２３の本体４８はオイルケース部３１の外側に位置し、旋回モータ２３の出力軸４９はオイルケース部３１の内側に位置している。また、出力軸４９の先端には旋回用歯車５０が取り付けられており、この旋回用歯車５０は外輪７の外歯車１２と噛み合うように形成されている。そのため、旋回モータ２３を回転させることにより、外輪７を旋回させることができる。別の言い方をすれば、旋回モータ２３を回転させることにより、外輪７と内輪６との相対位置を変化させることができる。旋回モータ２３を正回転方向、または逆回転方向に回転させることにより、あるいは連続的に、または断続的に回転させることによって、内輪６と外輪７の相対位置を、自由自在に変化させることができる。なお、外輪７には負荷軸２２が固定されているため、外輪７が旋回するのに伴って負荷軸２２も旋回することになる。

ここで、図２に示すように、本実施形態では試験装置１００の中央を基準として、旋回モータ２３は水平負荷装置２７に対して９０度の角度をなす位置に配設されているが、これは次の理由による。一般的に、一の歯車によって他の歯車を回転駆動させるとき、他の歯車は一の歯車と接する位置を基点とする接線方向の力を受ける。本実施形態では、被試験体である旋回輪軸受１をある機種の船舶に使用することを想定しており、その船舶では２つの旋回モータによって外輪を旋回させるよう構成されている。この船舶では、２つの旋回モータが旋回輪軸受１の中心軸に対して対称に配置されておらず（２つの旋回モータが対称に配置されている場合は、各接線方向の力は相殺される）、その結果、外輪７は旋回モータによる接線方向の力の影響を受ける。そこで、本実施形態では、これら２つの旋回モータによるそれぞれの接線方向の力の合力を再現すべく、旋回モータ２３を水平負荷装置２７に対して９０度の角度をなす位置に配設したのである。このように、旋回モータ２３の配置は、旋回輪軸受１を実際に駆動させる際の装置の位置や構成が明らかな場合には、その条件に合わせて決定するのが望ましい。

鉛直負荷装置２４は、負荷軸２２を介して外輪７に鉛直方向の力を加える機能を有している。鉛直負荷装置２４は、架台２１の上板部３３に形成された鉛直負荷装置用取付孔３７に固定されており、取り付けられた旋回輪軸受１の中心軸上に位置している。鉛直負荷装置２４は、シリンダーケース２４ａ内に油圧をかけてピストン２４ｂを作動させる、いわゆる油圧シリンダによって構成されている。シリンダーケース２４ａの基端側に油圧をかけることにより、シリンダーケース２４ａ内のピストン２４ｂは下方に移動し、負荷軸２２に鉛直方向下方の力がかかり、ひいては旋回輪軸受１の外輪７に鉛直方向下方の力がかかる。そして、油圧シリンダの油圧を変更することにより、鉛直方向の力の大きさを任意に変化させることができる。また、鉛直負荷装置２４は押さえ部５１及びスラスト軸受２５を介して負荷軸２２に力を加えるように構成されている。この押さえ部５１を介在させているのは、鉛直負荷装置２４からの力をスラスト軸受２５全体に分散させるためである。鉛直負荷装置２４からの力がスラスト軸受２５の一部にのみにかかると、スラスト軸受２５内に発生する摩擦力が大きくなり、スラスト軸受２５の機能に悪影響を与えるからである。押さえ部５１は、スラスト軸受２５の内側に位置する小径部と、この小径部よりも外径が大きくスラスト軸受２５の外側に位置する大径部とから構成されている。

スラスト軸受２５は、鉛直負荷装置２４からの力を受ける機能を有している。スラスト軸受２５は、負荷軸２２の上面に形成された収容部４７に収容されており、鉛直負荷装置２４の上方からの力を負荷軸２２に伝える。このように、鉛直負荷装置２４と負荷軸２２との間にスラスト軸受２５を介在させることによって、負荷軸２２が回転している状態であっても、鉛直負荷装置２４からの力を確実に負荷軸２２に伝えることができる。なお、本実施形態に係るスラスト軸受２５は、上リング２５ａと下リング２５ｂとその間に挿入されたころ列２５ｃとから構成されている。そして、ころ列２５ｃを形成する各ころは樽形状に形成されているとともに回転軸が傾いた状態で配置されており、また、下リング２５ｂの内面が曲面に形成されている。本実施形態に係るスラスト軸受２５は、このように構成されているため、いわゆる自動調心機能を有することになる。自動調心機能によれば、上リング２５ａと下リング２５ｂの中心軸の角度がずれた状態でも、スラスト荷重を確実に受けることができる。そのため、後述するように、負荷軸２２が傾いた場合であっても、鉛直負荷装置２４からの力を確実に負荷軸２２に伝えることができる。

シール装置２６は、架台２１のオイルケース部３１と負荷軸２２との隙間をシールする機能を有している。シール装置２６は、負荷軸２２側に取り付けられた回転リング２６ａと、オイルケース部３１側に取り付けられた固定リング２６ｂと、から主に構成されている。固定リング２６ｂは内周面において環状に形成された３つのリップ部５２を有しており、これらのリップ部５２が回転リング２６ａの全周に渡って当接するように配設されている。リップ部５２は、ゴムなどを材料とするいわゆるシール材である。シール装置２６は、以上のような構成を備えていることから、負荷軸２２が回転した状態であっても、オイルケース部３１と負荷軸２２との隙間からオイルが漏れ出すのを防ぐことができる。

水平負荷装置２７は、負荷軸２２を介して旋回輪軸受１の外輪７に水平方向の力を加える機能を有している。水平負荷装置２７は、連結治具５３に連結されており、連結治具５３は架台２１の脚部４３に固定されている。水平負荷装置２７は、鉛直負荷装置２４と同様、シリンダーケース２７ａ内に油圧をかけてピストン２７ｂを作動させる、いわゆる油圧シリンダによって構成されている。シリンダーケース２７ａの基端側に油圧をかけることにより、シリンダーケース２７ａ内のピストン２７ｂが水平方向に移動し（図３では紙面右側に移動し）、軸受ハウジング２９及びラジアル軸受２８を介して負荷軸２２に水平方向の力を加える。また、油圧シリンダの油圧を変更することにより、水平方向の力とモーメントの大きさを任意に変化させることができる。なお、水平負荷装置２７は負荷軸２２の下端付近に力を加えていることから、旋回輪軸受１の外輪７には水平方向の力のみならず、モーメントによる回転方向の力も加えることになる。なお、外輪７にかかる水平方向の力とモーメントとの関係は、負荷軸２２を押す水平負荷装置２７の鉛直方向位置により決定されるが、旋回輪軸受１の実際に使用する際のこの関係をあらかじめ把握しておき、その使用条件に合わせて鉛直方向位置を決定するのが望ましい。本実施形態では水平負荷装置２７と架台２１の間に連結治具５３を有しているため、連結治具５３を交換することにより、水平負荷装置２７の鉛直方向位置を容易に変更することができる。さらに、水平負荷装置２７を鉛直方向上下に移動させる上下駆動装置（図示せず）を設けるようにすれば、より容易に水平負荷装置２７の鉛直方向位置を変更させることができる。

ラジアル軸受２８は、水平負荷装置２７からの水平方向の力を受ける機能を有している。ラジアル軸受２８は、負荷軸２２の下端付近に取り付けられており、軸受ハウジング２９を介して受けた水平負荷装置２７からの力を、負荷軸２２に伝える。このように、水平負荷装置２７と負荷軸２２との間にラジアル軸受２８を介在させることによって、負荷軸２２が回転している状態であっても、水平負荷装置２７からの力を確実に負荷軸２２に伝えることができる。なお、本実施形態に係るラジアル軸受２８は、外リング２８ａと内リング２８ｂとその間に挿入されたころ列２８ｃが配置されており、ころ列２８ｃを形成する各ころは樽形状に形成されているとともに回転軸が傾いた状態で配置されており、また、内リング２８ｂ及び外リング２８ａの内面が曲面に形成されている。本実施形態に係るラジアル軸受２８はこのように形成されているため、いわゆる自動調心機能を有することになる。自動調心機能によれば、外リング２８ａと内リング２８ｂの中心軸の角度がずれた状態でも、確実にラジアル荷重を受けることができる。そのため、水平負荷装置２７からの力により負荷軸２２が傾いても、水平負荷装置２７からの力を確実に負荷軸２２に伝えることができる。

軸受ハウジング２９は、ラジアル軸受２８を収容する機能を有している。図４は、図３に示す軸受ハウジング２９周辺の拡大図であって、（ａ）が縦断面図であり、（ｂ）が底面図である。図４に示すように、軸受ハウジング２９は、上面部２９ａ、側壁部２９ｂ、及び底面部２９ｃから主に構成されている。上面部２９ａは上方部分が内側に突出した環状の部材であり、下方部分の内径はラジアル軸受２８の外径よりも小さい。側壁部２９ｂは筒状に形成された部材であって、ラジアル軸受２８の外周面を囲むように形成されているとともに、図４（ｂ）に示すように、水平負荷装置２７側には半径方向外側に突出する突起部５４を有している。また、底面部２９ｃは側壁部２９ｂの下端を覆うようにして円板状に形成されている。そして、上面部２９ａ、側壁部２９ｂ、及び底面部２９ｃはボルト５５、５６によって締め付けられることによって連結されている。軸受ハウジング２９は上記のように形成されているため、負荷軸２２の下端部分及びラジアル軸受２８の全体を収容することができる。試験時にはこの軸受ハウジング２９にグリースが溜められ、軸受ハウジング２９はラジアル軸受用のグリース溜めとして機能する。また、水平負荷装置２７はラジアル軸受２８に接しておらず、軸受ハウジング２９を介して、特に突起部５４を介してラジアル軸受２８に力を加える。このように、突起部５４を介してラジアル軸受２８に力をかけるように構成したのは、水平負荷装置２７からの力がラジアル軸受２８の一部のみにかかることによって、ラジアル軸受２８内の外リング２８ａと内リング２８ｂの摩擦力が大きくなり、ラジアル軸受２８の機能に悪影響を与えることを防ぐためである。また、突起部５４は平面形状であるので、水平負荷装置２７と軸受ハウジング２９の中心軸に多少の心ずれがあっても、問題なく水平方向の力をかけることができる。

以上が、本実施形態に係る旋回輪軸受用の試験装置１００の構成である。本実施形態に係る試験装置１００は、上記のように、旋回輪軸受１の外輪７を旋回駆動させた状態で、鉛直負荷装置２４及び水平負荷装置２７がそれぞれ自動調心機能を有するスラスト軸受２５及びラジアル軸受２８を介して様々な方向の力を負荷軸２２に加えることができ、さらに負荷軸２２からその様々な方向の力を旋回輪軸受１の外輪７に加えることができる。よって、本実施形態にかかる試験装置１００によれば、内輪６と外輪７との相対位置を徐々に変化させつつ外輪７に負荷を加える試験を行うことができる。

（第２実施形態）
次に、図５を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る旋回輪軸受用の試験装置２００について説明する。図５は、第２実施形態に係る試験装置２００の縦断面図であって、第１実施形態に係る図３に相当する図である。

図５に示すように、第２実施形態に係る試験装置２００は、内輪６の内周面に内歯車５７が形成されており内輪６が旋回側である旋回輪軸受１を被試験体とする点で、外輪７が旋回側である旋回輪軸受１を被試験体とする第１実施形態に係る試験装置１００と構成が異なる。具体的には、本実施形態に係る試験装置２００は、オイルケース部３１の内部に外輪７を固定できるように構成されており、旋回モータ２３は第１実施形態の場合よりも旋回輪軸受１の中心軸に近い位置に固定されている。旋回モータ２３の先端に取り付けられた旋回用歯車５０は、内輪６の内歯車５７と噛み合うように形成されており、内輪６を外輪７に対して旋回させることができる。さらに、負荷軸２２は内輪６に連結して、鉛直負荷装置２４及び水平負荷装置２７からの力を内輪６に伝えている。以上のように、内輪６が旋回側である旋回輪軸受１を被試験体とする場合であっても、上記のように構成することで第１実施形態に係る試験装置１００と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
次に、図６を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る旋回輪軸受用の試験装置３００について説明する。図６は、第３実施形態に係る試験装置３００の縦断面図であって、第１実施形態に係る図３に相当する図である。

図６に示すように、本実施形態に係る試験装置３００はスラスト軸受２５及びラジアル軸受２８がすべり軸受である点で、スラスト軸受２５及びラジアル軸受２８がころがり軸受である第１実施形態に係る試験装置１００と構成が異なる。本実施形態に係るスラスト軸受２５は上リング２５ｄと下リング２５ｅからなり、両者は互いに接する部分が球面状に形成されている。同様に本実施形態に係るラジアル軸受２８は外リング２８ｄと内リング２８ｅからなり、両者は互いに接する部分が球面状に形成されている。そのため、スラスト軸受２５及びラジアル軸受２８は、すべり軸受ではあるものの、自動調心機能も有しており、機能的には第１実施形態に係るスラスト軸受２５及びラジアル軸受２８と同じである。よって、本実施形態に係る試験装置３００であっても、第１実施形態に係る試験装置１００と同じ効果を奏することができる。

（第４実施形態）
次に、図７を参照しながら、本発明の第４実施形態に係る旋回輪軸受用の試験装置４００について説明する。図７は、第４実施形態に係る試験装置４００の縦断面図であって、第１実施形態の図３に相当する図である。

図７に示すように、本実施形態に係る試験装置４００は、鉛直負荷装置２４が負荷軸２２の下方に位置している点で、鉛直負荷装置２４が負荷軸２２の上方に位置している第１実施形態に係る試験装置１００と構成が異なる。

具体的には、本実施形態に係る負荷軸２２は、中央に位置して上側がベルマウス状で下側が円盤状に形成された中央部４５と、下方に位置して上側が円錐状で下側が円柱状に形成された下軸部４６と、下軸部４６のさらに下方に伸びる下軸部４６よりも外径の小さい円柱状の延長部５８と、延長部５８の下端部分に取り付けられた環状の係止リング５９と、から構成されている。このうち、延長部５８の下端部分には雄ねじが形成されており、係止リング５９の内側には雌ねじが形成されている。そして、延長部５８と係止リング５９とは、延長部５８の雄ねじを係止リング５９の雌ねじにねじ込むことで連結されている。そして、係止リング５９の上面には、スラスト軸受２５が載置されている。なお、下軸部４６とスラスト軸受２５の下リング２５ｂとの間にスリーブ６５を設けている。このスリーブ６５の長さを調整することにより、係止リング５９のねじの締めすぎによるスラスト軸受２５の動作への影響を防止すると共に、スラスト軸受２５の内部隙間（下リング２５ｂところ列２５ｃの隙間、及び上リング２５ａところ列２５ｃの隙間）が、最適になるよう配慮している。

また、本実施形態に係る架台２１は下端部分に接地板６０を有しており、その接地板６０の中央に鉛直負荷装置２４が固定されている。本実施形態に係る鉛直負荷装置２４は、シリンダーケース２４ａの先端側に油圧をかけることにより、シリンダーケース２４ａ内のピストン２４ｂが下方に移動し、負荷軸２２に鉛直方向下方の力を加える。なお、鉛直負荷装置２４のピストン２４ｂの先端には雄ねじが形成されている。

さらに、本実施形態に係る試験装置４００は、負荷軸２２と鉛直負荷装置２４との間に位置する係止治具６１を備えている。係止治具６１は、環状の土台部材６２と、筒状の係止部材６３とから構成されており、両者はボルト６４によって連結されている。土台部材６２の内周面には雌ねじが形成されており、鉛直負荷装置２４のピストン２４ｂの雄ねじをこの土台部材６２の雌ねじにねじ込むことで、土台部材６２とピストン２４ｂとが連結されている。一方、係止部材６３は、負荷軸２２の係止リング５９及びスラスト軸受２５を囲むように配置されており、上端部分が全周に渡って中心方向に突出している。この中心方向に突出した部分がスラスト軸受２５の上面に係止している。そのため、鉛直負荷装置２４のピストン２４ｂが鉛直下方に移動することにより、スラスト軸受２５を介して負荷軸２２に鉛直下方の力が加わる。つまり、鉛直負荷装置２４のピストン２４ｂを鉛直下方に移動させると、旋回輪軸受１の外輪７に鉛直方向下方の力がかかることになる。

このように、本実施形態に係る試験装置４００であっても、内輪６と外輪７との相対位置を徐々に変化させつつ外輪７に負荷を加える試験を行うことができる。さらに、本実施形態によれば、鉛直負荷装置２４を架台２１の内部に配設することができるため、試験装置４００の全体の大きさを小さくすることができる。

以上、本発明に係る第１実施形態乃至第４実施形態について図を参照して説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、以上では負荷軸が下方に伸びる場合について説明したが、負荷軸が上方に伸びて、その負荷軸に負荷をかける構成にしても良い。この場合でも、鉛直方向の力、水平方向の力、及びモーメントによる回転方向の力を旋回輪軸受に加えることができる。

本発明によれば、内輪と外輪との相対位置を徐々に変化させつつ内輪又は外輪に負荷をかける試験を行うことができる。よって、本発明は、旋回輪軸受の技術分野において有益である。

１００、２００、３００、４００試験装置
１旋回輪軸受
６内輪
７外輪
２１架台
２２負荷軸
２３旋回モータ
２４鉛直負荷装置
２５スラスト軸受
２７水平負荷装置
２８ラジアル軸受
２９軸受ハウジング
２９ｂ側壁部
２９ｃ底面部
４７収容部
５４突起部

Claims

相対的に旋回する内輪及び外輪を備えた旋回輪軸受を被試験体とする試験装置であって、
前記内輪及び前記外輪の一方を固定する架台と、
前記内輪及び前記外輪の他方を旋回させる旋回モータと、
前記他方に連結する負荷軸と、
前記他方の中心軸上に配設されたスラスト軸受と、
前記スラスト軸受を介して前記負荷軸に鉛直方向の力を加える鉛直負荷装置と、
中心軸が前記他方の中心軸と一致するように前記負荷軸に固定されたラジアル軸受と、
前記ラジアル軸受を介して前記負荷軸に水平方向の力を加える水平負荷装置と、
を備え、
前記水平負荷装置は前記旋回輪軸受の鉛直方向位置よりも上方又は下方に配設されており、
前記スラスト軸受及び前記ラジアル軸受はいずれも自動調心機能を有し、
前記旋回モータ、前記鉛直負荷装置、及び前記水平負荷装置は、前記架台に固定されている、旋回輪軸受用の試験装置。
相対的に旋回する内輪及び外輪を備えた旋回輪軸受を被試験体とする試験装置であって、
前記内輪及び前記外輪の一方を固定する架台と、
前記内輪及び前記外輪の他方を旋回させる旋回モータと、
前記他方に連結する負荷軸と、
前記他方の中心軸上に配設されたスラスト軸受と、
前記スラスト軸受を介して前記負荷軸に鉛直方向の力を加える鉛直負荷装置と、
中心軸が前記他方の中心軸と一致するように前記負荷軸に固定されたラジアル軸受と、
前記ラジアル軸受を介して前記負荷軸に水平方向の力を加える水平負荷装置と、
前記ラジアル軸受の外周面を囲む筒状の側壁部を有する軸受ハウジングと、を備え、
前記ラジアル軸受は前記負荷軸の下端部分に固定されており、
前記軸受ハウジングは前記側壁部の下端を覆う底面部をさらに有し、
前記軸受ハウジングは前記負荷軸の下端部分及び前記ラジアル軸受の全体を収容する、旋回輪軸受用の試験装置。
相対的に旋回する内輪及び外輪を備えた旋回輪軸受を被試験体とする試験装置であって、
前記内輪及び前記外輪の一方を固定する架台と、
前記内輪及び前記外輪の他方を旋回させる旋回モータと、
前記他方に連結する負荷軸と、
前記他方の中心軸上に配設されたスラスト軸受と、
前記スラスト軸受を介して前記負荷軸に鉛直方向の力を加える鉛直負荷装置と、
前記鉛直負荷装置を前記負荷軸の下方に位置させて、前記鉛直負荷装置と前記負荷軸との間に位置する係止治具と、を備え、
前記鉛直負荷装置はピストンを有する油圧シリンダであって、
前記ピストンには前記係止治具が固定されており、
前記負荷軸は下端部分に環状の係止リングを有し、
前記係止リングの上面には前記スラスト軸受が載置されており、
前記係止治具は前記スラスト軸受の上面に係止しており、
前記鉛直負荷装置は、前記ピストンを下方に移動させることにより、前記スラスト軸受を介して前記負荷軸に鉛直方向の力を加える、旋回輪軸受用の試験装置。