JP6112353B2 - Load measurement method - Google Patents
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Description
この発明は、軸受の転動面に生じる転動体荷重を、複数の超音波探触子から送信された超音波を用いて計測する荷重計測方法に関する。 The present invention relates to a load measuring method for measuring a rolling element load generated on a rolling surface of a bearing using ultrasonic waves transmitted from a plurality of ultrasonic probes.
特許文献1および2には、アレイ型の探触子を用いて、軸受の各所のボール支持荷重を計測する超音波荷重計測法が記載されている。アレイ型の探触子は、軸受ハウジングの外周に沿って配列された多数個の超音波探触子を有している。各超音波探触子のボールが通過するタイミングで、当該超音波探触子からパルス超音波を送信させる。このとき、軸受の軌道面で反射した反射波のエコー高さ(強度)に基づいて、軸受におけるボール支持荷重の分布が求められる。
本願発明者らは、前述のような超音波荷重計測法を用いて、探触子アレイ(アレイ型の探触子)により形成される1つの超音波ビームを、軸受の転動面(軌道面)に照射させ、かつ超音波ビームの照射位置を、転動面で走査させることにより、転動面に生じる転動体の荷重(転動体荷重)の分布を計測することを検討している。
しかしながら、超音波ビームの照射位置が所期位置にあるか否かを確認するための術はない。超音波は肉眼で捉えられないために、超音波ビームの照射位置が所期位置からずれるおそれがあり、この場合には、転動体荷重の計測精度が低下するおそれがある。転動体荷重の計測精度を向上させるべく、超音波ビームの照射位置が所期位置にあるか否かを確認し、当該所期位置からずれているときには、そのずれを校正することが求められている。
The inventors of the present application use an ultrasonic load measuring method as described above to convert one ultrasonic beam formed by a probe array (array-type probe) into a rolling surface (orbital surface) of a bearing. ) And scanning the irradiation position of the ultrasonic beam on the rolling surface, the distribution of the rolling element load (rolling body load) generated on the rolling surface is being studied.
However, there is no technique for confirming whether or not the irradiation position of the ultrasonic beam is at the intended position. Since the ultrasonic waves cannot be captured with the naked eye, the irradiation position of the ultrasonic beam may be deviated from the intended position. In this case, the measurement accuracy of the rolling element load may be reduced. In order to improve the measurement accuracy of the rolling element load, it is required to check whether the irradiation position of the ultrasonic beam is at the intended position and to calibrate the deviation when it is displaced from the intended position. Yes.
そこで、この発明の目的は、超音波ビームの照射位置のずれを校正でき、これにより、転動体荷重の計測精度を向上できる荷重計測方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a load measuring method capable of calibrating the deviation of the irradiation position of the ultrasonic beam and thereby improving the measurement accuracy of the rolling element load.
前記の目的を達成するための請求項1に記載の発明は、複数の超音波探触子(5)を有する探触子アレイ(2)を備える超音波計測装置(100)を用いて、内輪(20)および外輪(10)の凹面状の転動面(22,12)の間を転動するための転動体(30)を有する軸受(1)の前記転動面(12)に、前記複数の超音波探触子からの超音波送信により形成される超音波ビーム(BM)を照射させ、そのときに前記超音波探触子に付与される反射波の強度に基づいて、前記転動面に生じる前記転動体の荷重を計測する荷重計測方法であって、校正用凹所(24)を有し、前記転動面に沿う押当て面(23A)を有する校正用治具(23)を、前記校正用凹所を含む前記押当て面が前記転動面に接触するように当該転動面に押し当てる押当てステップと、前記押当てステップと並行して実行され、前記転動面に対し、前記複数の超音波探触子からの超音波送信により形成される超音波ビームを照射させるとともに、そのときに前記超音波探触子に付与される反射波の強度を計測する校正用計測ステップと、前記押当てステップおよび前記校正用計測ステップと並行して実行され、前記超音波ビームの照射位置を前記転動面内で走査させる計測用走査ステップと、前記反射波の強度の計測結果に基づいて、前記超音波ビームの照射のための基準位置を校正する基準位置校正ステップとを含むことを特徴とする、荷重計測方法を提供する。
In order to achieve the above object, an invention according to
なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符合を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
請求項2に記載のように、前記転動面は円筒面状をなし、前記校正用治具の前記押当て面は、前記転動面よりも小径の曲率半径を有する円筒面(23A)を含み、当該円筒面に前記校正用凹所が形成されていてもよい。
In this section, the alphanumeric characters in parentheses represent reference signs of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited to the embodiments by these reference numerals.
As described in
また、請求項3に記載のように、前記校正用治具は外郭円筒状をなしており、前記校正用治具の端面(23B)には、当該校正用治具の円周方向の位置合わせを行うべく、前記校正用凹所の位置を指し示すための目印(25)が設けられていてもよい。
さらに、請求項4に記載のように、前記校正用凹所は複数個設けられており、前記複数の校正用凹所は、等間隔にかつ格子状に配置されていてもよい。
According to a third aspect of the present invention, the calibration jig has an outer cylindrical shape, and the end surface (23B) of the calibration jig is aligned in the circumferential direction of the calibration jig. A mark (25) for indicating the position of the calibration recess may be provided.
Furthermore, as described in
校正用治具を用いて、超音波ビームの照射位置のずれの有無を検出できる。超音波ビームの照射位置のずれの校正により、転動体荷重の計測精度を向上できる。 By using a calibration jig, it is possible to detect the presence or absence of deviation of the irradiation position of the ultrasonic beam. The measurement accuracy of the rolling element load can be improved by calibrating the deviation of the irradiation position of the ultrasonic beam.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る荷重計測方法が適用される荷重分布計測方法を実施するための超音波計測装置100の概略構成を示す図である。図(a)は、計測対象である等速ジョイント(軸受)1の外輪軌道面(転動面)12に装着した状態を示し、図(b)は、次に述べる探触子アレイ2から超音波ビームBMを照射している状態を示す模式的な図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an
超音波計測装置100は、回転装置の一例である等速ジョイント1の回転中に、当該等速ジョイント1の外輪10の外輪軌道面12に作用する転動体30による荷重(以下、「転動体荷重」という)の荷重分布を計測するための装置である。超音波計測装置100は、多数(複数)の超音波探触子5が配置された平板状の探触子アレイ2と、1つの超音波ビームBMを形成するためのビーム形成回路3と、各超音波探触子5からの超音波エネルギーを外輪10に結合させるためのウェッジ4と、超音波探触子5に付与される反射波の強度に基づいて、外輪10の外輪軌道面12における、転動体荷重の荷重分布を計測するための処理装置9とを含む。
The
なお、図示の関係上、図1(b)で探触子アレイ2が湾曲している場合を例示しているが、この実施形態では、図1(a)に示すように、探触子アレイ2は平板状をなしている。
図2は、探触子アレイ2の平面図である。探触子アレイ2は、2次元アレイであり、矩形の本体シート6に、小型で矩形の超音波探触子5が、多数個、行列状に配置されている。図2では、30個の超音波探触子5が5行6列に配置されているが、必要な分解能に応じて、超音波探触子5の個数や行列構成を適宜変更できるのはいうまでもない(たとえば256個の超音波探触子5を16行16列に配置することもできる)。
In addition, although the case where the
FIG. 2 is a plan view of the
図3は、超音波計測装置100の主要な電気的構成を示すブロック図である。
ビーム形成回路3は、多数(複数)の送受信回路8と、多数(複数)の遅延回路7とを有している。送受信回路8および遅延回路7は、それぞれ各超音波探触子5に1対1対応で設けられている。送受信回路8は、対応する超音波探触子5を励起させることにより、当該超音波探触子5を振動させて超音波を送信させる。また、送受信回路8は、対応する超音波探触子5に付与される超音波(反射波)を受信する。
FIG. 3 is a block diagram showing the main electrical configuration of the
The
遅延回路7は、対応する超音波探触子5の励起タイミングを遅延させるための回路である。遅延回路7の制御により、対応する超音波探触子5から送信される超音波を、その波形を変化させることなく、送信タイミング(遅延時間)のみを遅延できる。遅延回路7が各超音波探触子5に1対1対応で設けられているので、多数の超音波探触子5において、超音波の送信タイミングを個別に制御できる。
The
その結果、多数の超音波探触子5から送信される超音波を組み合わせて、1つの超音波ビームBM(図1等参照)を形成することが可能である。すなわち、単一の超音波探触子5では、超音波は小サイズで広角に伝播するのであるが、ビーム形成回路3による多数の超音波の送信タイミングの制御により、探触子アレイ2から、狙った照射位置に超音波を収束させ、1つの超音波ビームBMを形成することができる(フェイズドアレイ技術)。
As a result, a single ultrasonic beam BM (see FIG. 1 and the like) can be formed by combining ultrasonic waves transmitted from a large number of
図4は、超音波を用いた転動体荷重の計測の基本原理を説明する図である。
超音波探触子5から送信された超音波(入射波)は、等速ジョイント1の外輪10内を直進し、外輪軌道面12に至る。このとき、超音波は外輪軌道面12で反射されて反射波となり、再度外輪10内を直進して、送信したのと同じ超音波探触子5に付与される。この場合、外輪軌道面12の超音波照射位置に転動体30の外表面が接触していると、転動体30を透過する波(透過波)があるために反射波が減衰し、反射波の強度は弱くなり、また、外輪軌道面12の超音波の照射位置に転動体30の外表面が接触していないと、反射波は減衰せず、反射波の強度は元の強さのままである。
FIG. 4 is a diagram for explaining the basic principle of measurement of rolling element load using ultrasonic waves.
The ultrasonic wave (incident wave) transmitted from the
図5は、反射波の強度の変化を示すグラフである。外輪軌道面12における超音波の照射位置に転動体30の外表面が接触している場合(転動体通過)を破線で示し、外輪軌道面12における超音波の照射位置に転動体30の外表面が接触していない場合(転動体なし)を実線で示す。図5から、外輪軌道面12における超音波の照射位置に転動体30の外表面が接触している場合は、転動体30の外表面が接触していない場合に比べて、反射波の減衰により、反射波の強度(エコー高さ)が相対的に低いことがわかる。
FIG. 5 is a graph showing changes in the intensity of the reflected wave. The case where the outer surface of the rolling
図6は、探触子アレイ2を用いたフェイズドアレイ技術を説明するための図である。 図3および図6を参照して、超音波計測装置100(図1参照)では、前述のようにビーム形成回路3による多数の超音波の送信(受信)タイミングを制御するフェイズドアレイ技術が採用される。
探触子アレイ2では、全ての超音波探触子5のうち所定の超音波探触子5の送信タイミングを特定パターンで制御することにより、所定態様の超音波ビームBMが形成される。
FIG. 6 is a diagram for explaining a phased array technique using the
In the
フェイズドアレイ技術の一例として、図6(a)〜図6(c)に示すものがある。
図6(a)に示す角度走査では、各超音波の送信タイミングの制御により、当該超音波の出射方向を制御可能である。そのため、このような角度走査により、外輪軌道面12(図1等参照)に対する超音波の入射角度を制御することができる。
図6(b)に示す焦点走査では、各超音波の送信タイミングの制御により、複数の超音波探触子5から送信された超音波を、1つの焦点位置Fに集める。これにより、1つの超音波ビームBMを形成することができる。そして、このような焦点走査により、超音波ビームBMの焦点位置Fの距離(焦点距離)や大きさ(焦点サイズ)を制御可能である。
As an example of the phased array technology, there are those shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c).
In the angle scanning shown in FIG. 6A, the emission direction of the ultrasonic wave can be controlled by controlling the transmission timing of each ultrasonic wave. Therefore, the incident angle of the ultrasonic wave with respect to the outer ring raceway surface 12 (see FIG. 1 and the like) can be controlled by such angle scanning.
In the focus scanning shown in FIG. 6B, the ultrasonic waves transmitted from the plurality of
図6(c)に示すリニア走査では、各超音波の送信タイミングの制御により所定態様の1つの超音波ビームBMを形成させ、当該超音波を送信(送信)する超音波探触子5のグループを順に遷移させる。具体的には、隣り合う複数(図6(c)では5つ)の超音波探触子5からなるグループG1を、所定の当該複数の超音波探触子5から、所定の方向に、超音波探触子51つ分だけずれた同じ個数の超音波探触子5からなるグループG2、・・・グループG10と、1つずつ遷移させる。これにより、超音波探触子5を直接動かすことなく、焦点位置Fを移動させることができる。
In the linear scanning shown in FIG. 6C, a group of
図6(a)〜図6(c)に示すような走査を組み合わせることに、任意の入射角を有し、所定の焦点位置Fに集められ(、かつ任意の焦点距離および焦点サイズを有す)る超音波ビームBMを作成することができる。
図7は、ウェッジ4の構成を示す斜視図である。立体状をなすウェッジ4は、円筒面からなり、外輪10の外周面に密着状態で接触する底面14と、平坦平面状の傾斜面からなる上面15とを有し、ポリスチレン(polystyrene)等の合成樹脂材料を用いて形成されている。ウェッジ4の上面15には、探触子アレイ2が、超音波探触子5の実装面を下に向けた状態で固定される(図1参照)。この固定状態で、全ての超音波探触子5の実装面は、ウェッジ4の上面15に密着している。
Combining the scans as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c) has an arbitrary incident angle and is collected at a predetermined focal position F (and has an arbitrary focal length and focal size). ) Ultrasonic beam BM can be created.
FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the
外輪10の転動体荷重の計測時には、底面14の全域が、外輪10の外周面と密着するように、ウェッジ4が外輪10の外周面に固定される。この状態では、各超音波探触子5から放たれた超音波は、ウェッジ4から外輪10へ伝播する。
また、図1に示すように、処理装置9は、超音波を送信すべくビーム形成回路3の各送受信回路8を制御するビーム送信制御部16と、各超音波探触子5が受信した反射波の大きさに基づいて、外輪軌道面12における転動体荷重を演算する荷重分布演算部17とを有し、パーソナルコンピュータなどを用いて構成されている。ビーム送信制御部16は、メモリ(図示しない)に記憶されている照射基準位置情報18(超音波ビームBMの照射のための基準位置(ビーム照射基準位置)の情報)に基づいて、外輪軌道面12における超音波ビームBMの照射位置を決定する。
When measuring the rolling element load of the
As shown in FIG. 1, the
図8は、荷重分布計測方法の計測対象である等速ジョイント1の構成を示す断面図である。
等速ジョイント1は、カップ状の外輪10と、外輪10の内側に配置された環状の内輪20と、外輪10と内輪20との間に転動可能に介装される複数個(たとえば6個)の転動体(ボール)30と、外輪10と内輪20との間に転動体30を保持しておくための保持器40と、内輪20と一体回転可能に設けられたシャフト50とを含む固定式ボール型等速ジョイント(一般に「ツェッパ型等速ジョイント」ともいう)である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the constant velocity joint 1 that is a measurement target of the load distribution measurement method.
The constant velocity joint 1 includes a cup-shaped
外輪10の筒状部分の内周面には、外輪10の軸方向(図8の左右方向)に延びる外輪ボール溝11が、外輪10の円周方向に等間隔に複数本(たとえば6本)形成されている。各外輪ボール溝11における外輪10の回転軸線に直交する断面形状は、ほぼ円弧凹状をなしている。
内輪20の外周面には、内輪回転軸方向(図8の左右方向)に延びる内輪ボール溝21が、内輪回転軸の円周方向に等間隔に複数本(たとえば6本)形成されている。各内輪ボール溝21における内輪回転軸に直交する断面形状は、ほぼ円弧凹状をなしている。各内輪ボール溝21は、対応する外輪ボール溝11にそれぞれ対向するように位置している。また、内輪20の内周面には、内歯スプライン22が形成されている。
A plurality of outer
A plurality of (for example, six) inner
各転動体30は、その外側が外輪10の外輪ボール溝11に、その内側が内輪20の内輪ボール溝21に嵌っている。そして、各転動体30は外輪ボール溝11および内輪ボール溝21に沿って転動自在であるとともに、円周方向には、外輪ボール溝11および内輪ボール溝21に対して動きが規制されている。すなわち、転動体30によって外輪10と内輪20とは円周方向に互いにロックしている。換言すると、転動体30は、外輪10と内輪20との間で回転駆動力を伝達する役目を担っている。
Each rolling
環状の保持器40は、外輪10の内周面と内輪20の外周面との間に配置されている。保持器40の内周面は、内輪20の最外周面にほぼ対応する部分球面凹状に形成されている。また、保持器40の外周面は、部分球面凸状に形成されている。そして、保持器40の内周面の球面中心と外周面の球面中心は、ジョイント回転中心に対して、軸方向に等距離だけそれぞれ反対側にオフセットさせてある。また、保持器40には、円周方向に等間隔に6個の開口窓部41が形成されている。この開口窓部41は、外輪ボール溝11および内輪ボール溝21と同数形成されている。外輪ボール溝11によって区画される外輪軌道面12、および内輪ボール溝21によって区画される内輪軌道面22は、それぞれ断面半円状の円筒面から形成される。そして、それぞれの開口窓部41には、転動体30が嵌め込まれている。つまり、保持器40は複数個の転動体30を保持している。
The
シャフト50の端部には外歯スプライン51が形成されている。この外歯スプライン51に内輪20の内歯スプライン22が圧入嵌合される。
外輪10が第1チャック機構(図示しない)等により保持される。このとき、内輪20は、第2チャック機構(図示しない)等により、シャフト50回りに回転可能に支持される。そして、外輪10の転動体荷重の計測時には、シャフト50を介して、内輪20に回転トルク付与機構(図示しない)からの回転トルクが付与されるようになっている。また、シャフト50に入力される回転トルクの大きさが、変動されるようになっていてもよい。
An
The
図9は、荷重分布計測方法の計測対象である等速ジョイント1の構成を示す側面図である。
図8および図9に示すように、等速ジョイント1のジョイント角を一定に維持した状態で、シャフト50が回転させられると、内輪20は、静止状態にある外輪10に対し歳差運動を加えるようになる。このとき、伝達部材である転動体30は、歳差運動の一周期の間に、外輪10の外輪ボール溝11および内輪20の内輪ボール溝21を一往復する。つまり、転動体30は、図9の左右方向に往復運動する。この往復運動の幅は、ジョイント角によって変化するものであり、ジョイント角が大きく付加されるほど大きくなる。
FIG. 9 is a side view showing a configuration of the constant velocity joint 1 which is a measurement target of the load distribution measuring method.
As shown in FIGS. 8 and 9, when the
このとき、円筒面からなる外輪軌道面12に、転動体30が押し付けられる。この状態で、転動体30の外周面が、外輪軌道面12に、楕円状の接触領域19(図1(b)参照。図10も併せて参照)を介して接触する。このように、等速ジョイント1に加えられた歳差運動により、外輪10と転動体30との間、および内輪20と転動体30との間で、相互に所定周期で荷重を加え合うことになる。このときの転動体30による荷重(転動体荷重)の荷重分布を、本発明の荷重分布計測方法を用いて計測する。
At this time, the rolling
次に、図1、図2、図8および図9を参照して、本発明の荷重分布計測方法について説明する。等速ジョイント1のジョイント角を一定に維持した状態で、シャフト50に回転トルクが入力される。
この状態で、処理装置9のビーム送信制御部16は、ビーム形成回路3を駆動して、外輪軌道面12の所定のビーム照射領域BMAの所定位置に、超音波ビームBMを照射する。このとき、当該所定位置への超音波ビームBMの入射方向は、当該所定位置の法線方向である。具体的には、ビーム送信制御部16は、照射基準位置情報18に基づいて、超音波ビームBMの照射位置を決定する。
Next, the load distribution measuring method of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 8, and FIG. A rotational torque is input to the
In this state, the beam
外輪軌道面12には、超音波ビームBMが照射されるビーム照射領域BMAが設定される。
図10は、外輪軌道面12におけるビーム照射領域BMAを示す図である。図10を併せて参照しつつ、ビーム照射領域BMAは矩形状をなしており、ビーム照射領域BMAは行方向および列方向に細分化された多数の照射領域単位M1を有している。換言すると、ビーム照射領域BMAは、多数の照射領域単位M1に区分けされている。超音波ビームBMは、所定の照射領域単位M1に照射される。なお、ビーム照射領域BMAの内部に、楕円状の接触領域19がすっぽり収容されている。
On the outer
FIG. 10 is a diagram showing a beam irradiation area BMA on the outer
そして、そのうちの1つの照射領域単位M1に対する、探触子アレイ2からの超音波ビームBMの照射に対し、処理装置9の荷重分布演算部17(図1(a)参照)は、反射波の強度(各超音波探触子5に付与される強度の総和)を求める。これにより、荷重分布演算部17は、当該照射領域単位M1における転動体荷重を計測することができる。
そして、その1つの照射領域単位M1への超音波ビームBMの照射に対する反射波の強度を求めた後、図6(c)に示すように、超音波ビームBMの照射位置(焦点位置F(図6(b)および図6(c)参照))を移動させることにより、隣の照射領域単位M1を超音波ビームBMで照射し、当該隣の照射領域単位M1においても、超音波ビームBMの照射に対する反射波の強度を求めることができ、これにより、当該隣の照射領域単位M1における転動体荷重を計測することができる。同様の手順で、ビーム照射領域BMAの全域に関し、各照射領域単位M1における転動体荷重を計測する。これにより、ビーム照射領域BMA全域における、転動体荷重の荷重分布を計測することができる。
And with respect to irradiation of the ultrasonic beam BM from the
And after calculating | requiring the intensity | strength of the reflected wave with respect to irradiation of the ultrasonic beam BM to the one irradiation area unit M1, as shown in FIG.6 (c), as shown in FIG.6 (c), the irradiation position (focus position F (FIG. 6)). 6 (b) and FIG. 6 (c)) are moved, the adjacent irradiation region unit M1 is irradiated with the ultrasonic beam BM, and the ultrasonic beam BM is irradiated also in the adjacent irradiation region unit M1. The intensity of the reflected wave with respect to can be obtained, and thereby the rolling element load in the adjacent irradiation region unit M1 can be measured. In the same procedure, the rolling element load in each irradiation area unit M1 is measured with respect to the entire area of the beam irradiation area BMA. Thereby, the load distribution of the rolling element load in the entire beam irradiation region BMA can be measured.
このような超音波計測装置100を用いた荷重分布計測方法では、次に述べるように、超音波ビームBMの照射のための照射基準位置情報18(図1(a)参照)が校正される。照射基準位置情報18の校正が、本発明の特徴部分である。
そして、このような校正では、校正用治具23が用いられる。
図11は、校正用治具23の構成を示す図である。図(a)は、外輪10の軸方向から見た図であり、図(b)は、外輪10の円周方向から見た図である。図(c)には、校正用治具23と外輪10の外輪軌道面12との大きさの関係を示している。
In the load distribution measurement method using such an
In such calibration, a
FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of the
校正用治具23は外郭円柱状をなしている。校正用治具23の外周面を構成する円筒面(押当て面)23Aの断面円の半径r0は、外輪軌道面12における円周方向の曲率半径r1よりもやや小径(たとえば半径r0の0.94倍)に設定されている。校正用治具23の軸方向長さは、外輪軌道面12(内輪軌道面22)の軸方向(図7に示す左右方向)の長さとほぼ一致している。
The
校正用治具23の円筒面23Aには、複数の校正用溝(校正用凹所)24が形成されている。校正用溝24は、たとえば直径1mmの丸溝であり、円周方向に沿って2つ、かつ軸方向(円柱状の軸方向)に沿う方向に3つ、合計6つ、格子状に配置されている。隣り合う校正用溝24は、円周方向にw1(たとえば2mm)隔てられており、また、隣り合う校正用溝24は、軸方向に沿う方向にもw1(たとえば2mm)隔てられている。各校正用溝24の溝深さは、たとえば1mm以上であればよい。校正用治具23の両方の端面23Bには、マーカ(目印)25が設けられている。マーカ25は、校正用溝24の円周方向位置を直接指し示すためのものであり、径方向に沿って延びる短い直線状に設けられている。
A plurality of calibration grooves (calibration recesses) 24 are formed on the
照射基準位置情報18(図1(a)参照)の校正時には、作業者は、計測に用いられる等速ジョイント1における、内輪軌道面22および外輪軌道面12の間の空間から転動体30を取り外し、その代わりに校正用治具23を当該空間に収容配置する。図12に、内輪軌道面22および外輪軌道面12の間の空間に校正用治具23を収容配置した状態を示す。この状態では、内輪軌道面22および外輪軌道面12の間の空間に、校正用治具23がほぼ丁度収容される。
At the time of calibration of the irradiation reference position information 18 (see FIG. 1A), the operator removes the rolling
そして、図12に示すように、作業者は、校正用治具23の端面23Bのマーカ25を視認しながら、円筒面23Aの6つの校正用溝24の形成位置が外輪軌道面12に接触する予め定める円周方向姿勢に、校正用治具23を円周方向に位置合わせする。位置合わせの終了後、校正用治具23の円筒面23Aを、所定の圧力で外輪軌道面12に押し当てる(押当てステップ)。外郭円柱状を有する校正用治具23の円筒面23Aの断面円の半径r0は、外輪軌道面12における円周方向の曲率半径r1よりもやや小径であるので、このとき、外輪軌道面12に、転動体30の外周面が楕円状の接触領域(接触領域19と同等)を介して接触する。
Then, as shown in FIG. 12, the operator contacts the outer
そして、探触子アレイ2から、ビーム照射領域BMAに含まれる所定の照射領域単位M1に向けて超音波ビームBMが照射される。照射領域単位M1への超音波ビームBMの入射方向は、当該所定位置の法線方向である。また、1つの照射領域単位M1に対する、探触子アレイ2からの超音波ビームBMの照射に対し、処理装置9の荷重分布演算部17は、各送受信回路8からの信号に基づいて反射波の強度を求める。そして、その反射波強度に基づいて、当該照射領域単位M1における転動体荷重を演算する(校正用計測ステップ)。そして、ビーム照射領域BMA内の全領域で、超音波ビームBMの照射位置を走査させる(計測用走査ステップ)。これにより、ビーム照射領域BMAにおける転動体荷重の荷重分布を計測することができる。
Then, the ultrasonic beam BM is irradiated from the
このとき、外輪軌道面12における照射領域単位M1(すなわち、超音波ビームBMの照射位置)に転動体30の外表面が接触していると、転動体30を透過する波(透過波)があるために反射波が減衰し、反射波の強度は弱くなる。また、外輪軌道面12における照射領域単位M1に転動体30の外表面が接触していないと、反射波は減衰せず、反射波の強度は元の強さのままである。そのため、超音波ビームBMの照射位置が、ビーム照射領域BMAのうち校正用溝24に対向しない部分を走査しているときは、反射波の強度が弱いが、超音波ビームBMの照射位置が、ビーム照射領域BMAのうち校正用溝24に対向する位置を走査しているときは、反射波の強度は強くなる。そのため、荷重分布演算部17は、外輪軌道面12における校正用溝24に対向する位置を容易に特定できる。前述のように、外輪軌道面12に対する校正用治具23の配置の際に6つの校正用溝24の位置合わせが行われるから、外輪10に対する6つの校正用溝24の相対位置は常に一定である。そのため、荷重分布演算部17は、ビーム照射領域BMAにおける6つの校正用溝24の位置を特定することができ、照射基準位置情報18で規定される基準位置が所期位置からずれていることを把握できる。
At this time, if the outer surface of the rolling
その後、当該基準位置が所期位置になるように、照射基準位置情報18が校正される。具体的には、荷重分布演算部17は、照射基準位置情報18を、校正後の位置情報に更新する(基準位置校正ステップ)。これにより、超音波ビームBMの照射位置のずれを校正できる。
ビーム照射基準位置18の校正後における、超音波計測装置100を用いた荷重分布の計測では、超音波ビームBMの照射位置が正確に位置制御される。これにより、転動体荷重の計測精度を向上させることができる。
Thereafter, the irradiation
In the load distribution measurement using the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
探触子アレイ2には、多数(複数)の超音波探触子5が一または複数列状に配列されていてもよいし、多数(複数)の超音波探触子5が、多重円環状かつ放射状に配置されていてもよい。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
In the
また、校正用凹所が溝であるとして説明したが、孔(校正用孔)であってもよい。
また、マーカ25を直線としたが、他の模様であってもよく、また記号などをマーカ25に用いてもよい。また、マーカ25は、校正用治具23の両方の端面24Bでなく、一方側の端面24Bのみに設けられていてもよい。
また、転動体30が接触する転動面が球面である場合には、外郭球面(たとえば球体)を有する校正用治具を採用することができる。
Further, although the calibration recess has been described as a groove, it may be a hole (calibration hole).
Further, although the marker 25 is a straight line, other patterns may be used, and a symbol or the like may be used for the marker 25. Further, the marker 25 may be provided only on one
Moreover, when the rolling contact surface which the rolling
また、転動体荷重の荷重分布の計測法について説明したが、本発明は、転動体荷重の分布でなく、外輪軌道面12(転動面)の一箇所に生じる転動体荷重のみを検出する荷重計測方法全般に使用できる。
なお、この実施形態では、計測対象の軸受が前述の等速ジョイント1である場合を例に挙げて説明したが、これ以外の種々の軸受を計測対象とすることができる。
Moreover, although the measuring method of the load distribution of a rolling element load was demonstrated, this invention is not the distribution of a rolling element load, but the load which detects only the rolling element load which arises in one place of the outer ring raceway surface 12 (rolling surface). Can be used for all measurement methods.
In this embodiment, the case where the bearing to be measured is the above-described constant velocity joint 1 has been described as an example, but various other bearings can be measured.
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
1…等速ジョイント(軸受)、2…探触子アレイ、5…超音波探触子、10…外輪、12…外輪軌道面(転動面)、20…内輪、22…内輪軌道面(転動面)、23…校正用治具、23A…円筒面(押当て面)、23B…端面、24…校正用溝(校正用凹所)、25…マーカ(目印)、30…転動体、100…超音波計測装置、BM…超音波ビーム
DESCRIPTION OF
Claims (4)
校正用凹所を有し、前記転動面に沿う押当て面を有する校正用治具を、前記校正用凹所を含む前記押当て面が前記転動面に接触するように当該転動面に押し当てる押当てステップと、
前記押当てステップと並行して実行され、前記転動面に対し、前記複数の超音波探触子からの超音波送信により形成される超音波ビームを照射させるとともに、そのときに前記超音波探触子に付与される反射波の強度を計測する校正用計測ステップと、
前記押当てステップおよび前記校正用計測ステップと並行して実行され、前記超音波ビームの照射位置を前記転動面内で走査させる計測用走査ステップと、
前記反射波の強度の計測結果に基づいて、前記超音波ビームの照射のための基準位置を校正する基準位置校正ステップとを含むことを特徴とする、荷重計測方法。 The rolling of the bearing having a rolling element for rolling between the concave rolling surfaces of the inner ring and the outer ring using an ultrasonic measuring device including a probe array having a plurality of ultrasonic probes. The surface is irradiated with an ultrasonic beam formed by ultrasonic transmission from the plurality of ultrasonic probes, and the rotation is performed based on the intensity of the reflected wave applied to the ultrasonic probe at that time. A load measuring method for measuring a load of the rolling element generated on a moving surface,
A calibration jig having a calibration recess and having a pressing surface along the rolling surface, and the rolling surface such that the pressing surface including the calibration recess is in contact with the rolling surface. A pressing step that presses against
It is executed in parallel with the pressing step and irradiates the rolling surface with an ultrasonic beam formed by ultrasonic transmission from the plurality of ultrasonic probes, and at that time, the ultrasonic probe A calibration measurement step for measuring the intensity of the reflected wave applied to the touch element;
A measurement scanning step that is performed in parallel with the pressing step and the calibration measurement step, and scans the irradiation position of the ultrasonic beam within the rolling surface;
And a reference position calibration step of calibrating a reference position for irradiation of the ultrasonic beam based on the measurement result of the intensity of the reflected wave.
前記校正用治具の前記押当て面は、前記転動面よりも小径の曲率半径を有する円筒面を含み、当該円筒面に前記校正用凹所が形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の荷重計測方法。 The rolling surface has a cylindrical surface shape,
The pressing surface of the calibration jig includes a cylindrical surface having a smaller radius of curvature than the rolling surface, and the calibration recess is formed in the cylindrical surface. Item 2. The load measuring method according to Item 1.
前記校正用治具の端面には、当該校正用治具の円周方向の位置合わせを行うべく、前記校正用凹所の位置を指し示すための目印が設けられていることを特徴とする、請求項1または2に記載の荷重計測方法。 The calibration jig has an outer cylindrical shape,
The end face of the calibration jig is provided with a mark for indicating the position of the calibration recess in order to align the calibration jig in the circumferential direction. Item 3. The load measuring method according to Item 1 or 2.
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