JPH03176608A - 転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置 - Google Patents

転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置

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JPH03176608A JP31727189A JP31727189A JPH03176608A JP H03176608 A JPH03176608 A JP H03176608A JP 31727189 A JP31727189 A JP 31727189A JP 31727189 A JP31727189 A JP 31727189A JP H03176608 A JPH03176608 A JP H03176608A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、転がり軸受の回転精度の測定方法及びその
装置の改良に関し、特に、荷重盤又は荷重軸に固定され
たマスターボールの変位の測定値と、転がり軸受の内径
または外径のラジアル振れの測定値から、計算により内
輪半径方向回転振れ及び外輪半径方向回転振れと、内径
又は外径の真円度と偏心とを分離して求め、また、マス
ターボールの軸方向の測定値から、内輪又は外輪の平面
精度を含まない内輪スラスト回転振れ及び外輪スラスト
回転振れを求めるようにした、転がり軸受の回転精度の
測定方法及びその装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の転がり軸受の回転精度の測定方法としては、例え
ば、JISに規定されたものがある。この方法は、第9
図に示すように、基準平面1に転がり軸受2の外輪3を
固定し、内輪4は重錘6により負荷を掛けながら回転さ
せる。5は玉である。
そして、内輪4の内径の振れ(すなわち内輪ラジアル振
れA)を電気マイクロメータあるいはダイヤルゲージ等
の測定器7により測定し、また、内輪4の端面の振れ(
すなわち内輪アキシャル振れB)を同様に測定器8によ
り測定する。
また、第10図に示すように、基準平面9に転がり軸受
2の内輪4を固定し、外輪3に重錘lOにより負荷を掛
けながら回転させる。そして、外輪3の外径の振れ(す
なわち外輪ラジアル振れC)を測定器11により測定し
、また、外輪3の端面の振れ(すなわち外輪アキシャル
振れD)を測定器12により測定する。
また、このJISの方法を利用したものとして、例えば
、特開昭55−3.9010号公報に記載されたものも
知られている。この従来方法は、内輪(又は外輪)を回
転スピンドルで回転させ、外輪(又は内輪)に取り付け
た重錘を回転のみ拘束させ、同一の装置で上述したJI
S規格の内輪ラジアル振れA、内輪アキシャル振れB、
外輪ラジアル振れC及び外輪アキシャル振れDを測定す
るものである。
また、同様にJISの方法を利用するものとして、特公
昭49−48153号公報に記載されたものも知られて
いる。この従来方法は、測定するものはJISの方法と
全く同じであり、重錘の内輪に対する芯出し精度を上げ
るため、及び自動シーケンスによる測定のために、重錘
を持ち上げ、次に軸受が位置決めされ、重錘が内輪上に
下ろされるまで、空気軸受により重錘を支持するもので
あり、JISに規定する内輪ラジアル振れA、内輪アキ
シャル振れB、外輪ラジアル振れC及び外輪アキシャル
振れDを測定するものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の転がり軸受の回転精度
の測定方法にあっては、例えば内輪ラジアル振れAにつ
いて言えば、玉5の真球度や相互差、内、外輪の溝の精
度等によって決まる、内輪4の内径とは関係のない本来
的な回転精度(以下、「内輪半径方向回転振れ」と言う
。)と、内径の真円度と、内径の偏心とを合わせた値を
測定している。
また、第11図は、転がり軸受2である玉軸受をスピン
ドル軸14に組み込んだ状態を示すが、スピンドル軸1
4とハウジング15との間の両端にそれぞれ玉軸受16
,1.6を間座17を介しで装着し、ナツト18により
軸方向に締め付ける。
そして、ハウジング15の両端に外輪押え19及び20
をボルト21及び22により固定する。
このようなスピンドル軸14に組み込まれた玉軸受16
.16は、軸受単体でJISの方法により測定された内
輪ラジアル振れAの値よりもスピンドル軸14のラジア
ル振れの値の方が、通常小さい値を呈する。これは、ス
ピンドル軸14に組み込まれた玉軸受16.16の内径
の真円度及び偏心が、スピンドル軸14の回転精度には
影響がなく、玉軸受16.16の前述した本来的な内輪
半径方向回転振れが、主として回転精度として効いてく
るからである。
実際に、JISの測定方法で回転精度が1μmとして表
示している軸受をスピンドルに組んだ場合に、スピンド
ルの回転精度は0.3μm程度になる。
同様に、JISの方法により測定された外輪ラジアル振
れCの値も、本来的な外輪半径方向回転振れと、外径の
真円度と、外径の偏心とを加えあわせた値となる。
従って、JISの方法によって測定される内輪ラジアル
振れAあるいは外輪ラジアル振れCを所定の精度にした
い場合には、内径あるいは外径の真円度や偏心の値をA
あるいはCの値よりさらに小さくしなければならず、実
際の製造が困難あるいは不可能になるという問題点があ
った。
さらに、内輪アキシャル振れB及び外輪アキシャル振れ
Dについても、JISの方法では各玉の真球度や相互差
あるいは内、外輪の溝の精度により決まる本来的な回転
精度である内輪スラスト回転振れや外輪スラスト回転振
れに加えて、内、外輪の端面の平面度が加え合わされ、
さらに、転がり軸受、特に玉軸受においてはモーメント
剛性が著しく小さいため、端面の倒れによる平面振れも
含まれてしまうという問題点があった。
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、転がり軸受の本来的な回転精度である内、外
輪半径方向回転振れと、内、外径の真円度と、内、外径
の偏心とを分離して測定し、転がり軸受の適正な回転精
度の測定を行い、転がり軸受をスピンドルに組み込んだ
ときの回転精度と対応できるようにした転がり軸受の回
転精度の測定方法及びその装置を提供することを目的と
するものである。
〔課題を解決するための手段及び作用]そこで、この発
明に係わる転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装
置は、転がり軸受の外輪を基準平面に固定し、転がり軸
受の内輪を荷重軸と一体回転可能に接触させるとともに
、その荷重軸の軸心にマスターボールを固定し、内輪の
内径の変位を測定するとともに、マスターボールの半径
方向の変位を測定し、その両測定値から内輪半径方向回
転振れと、内輪の内径の真円度と、その内径の偏心とを
個々に算出するものである。
また、この発明に係わる転がり軸受の回転精度の測定方
法及びその装置は、転がり軸受の内輪を基準平面に固定
し、転がり軸受の外輪を荷重軸と一体回転可能に接触さ
せるとともに、その荷重軸の軸心にマスターボールを固
定し、外輪の外径の変位を測定するとともに、マスター
ボールの半径方向の変位を測定し、その両測定値から外
輪半径方向回転振れと、外輪の外径の真円度と、その外
径の偏心とを個々に算出するものである。
また、この発明に係わる転がり軸受の回転精度の測定方
法及びその装置は、転がり軸受の外輪を基準平面に固定
し、転がり軸受の内輪を荷重軸と一体回転可能に接触さ
せるとともに、その荷重軸の軸心にマスターボールを固
定し、そのマスターボールの軸方向の変位を内輪スラス
ト回転振れとして測定するものである。
また、この発明に係わる転がり軸受の回転精度の測定方
法及びその装置は、転がり軸受の内輪を基準平面に固定
し、転がり軸受の外輪を荷重軸と一体回転可能に接触さ
せるとともに、その荷重軸の軸心にマスターボールを固
定し、そのマスターボールの軸方向の変位を外輪スラス
ト回転振れとして測定するものである。
また、この発明に係わる転がり軸受の回転精度の測定方
法及びその装置は、上述した測定方法及び装置において
、荷重軸のマスターボール取り付け側とは反対側の部分
を延長軸部とし、その延長軸部を支持軸受により支承し
たことを特徴とするものである。
また、この発明に係わる転がり軸受の回転精度の測定方
法及びその装置は、上述した測定方法及び装置において
、荷重軸の支持軸受による支持位置で荷重軸への駆動力
の伝達を行うことを特徴とするものである。
さらに、この発明に係わる転がり軸受の回転精度の測定
方法及びその装置は、上述した測定方法及び装置におい
て、転がり軸受の測定前には、荷重軸を支持軸受と位置
決め軸受により支持し、転がり軸受の測定時には、荷重
軸を転がり軸受と支持軸受により支持することを特徴と
するものである。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
まず第一実施例として、内輪の半径方向の回転精度を測
定する装置の構成を説明する。
第1図において、ベース24の下部に基準インロー25
が形成され、この基準インロー25にアダプタ26が固
定される。このアダプタ26に、外輪3と内輪4と多数
の玉5からなる転がり軸受2である玉軸受の外輪3が固
定される。このとき、アダプタ26のインローにより基
準インロー25の中心と転がり軸受2の中心が一致する
ベース24の縦方向に延びるスライド面24aに沿って
スライダ27が上下方向にスライド自在に配置され、こ
のスライダ27は、スライダ駆動シリンダ28により上
下方向にスライドする。また、スライダ27には荷重軸
ハウジング29が一体に固定され、この荷重軸ハウジン
グ29の内部に荷重軸30が配置される。この荷重軸3
0は、下部のテーパ軸部30aと中部の軸部30bと上
部の大径の延長軸部30cからなり、テーパ軸部30a
は位置決め空気軸受31により支持され、延長軸部30
c7は支持空気軸受32により支持される。
スライダ27の上部に固定された支持アーム33にはモ
ータ34が取り付けられ、このモータ34によりユニバ
ーサルジヨイント35.35及び回転伝達部36を介し
て、荷重軸30が回転される。回転伝達部36は支持空
気軸受32の位置に設けられる。
荷重軸30のテーパ軸部30aの下部の中心線上には、
真球度がほぼ零である理想に近いマスターボール37が
固着され、このマスターボール37の半径方向の振れを
測定する測定器38と、転がり軸受2の内輪4の内径の
振れを測定する測定器39が、ベース24の基準インロ
ー25の平面部に固定される。また、モータ34にはモ
ータ34従って荷重軸30の回転角度を検出するロータ
リエンコーダ40が装着され、このロークリエンコーダ
40と測定器38及び39の検出信号はそれぞれ増幅回
路41,42.43を経て計算装置44に供給され、そ
の計算結果は表示記録装置45に供給される。
次ぎに上記実施例の動作を説明する。
まず、スライダ27をスライダ駆動シリンダ28により
上昇させておく。このとき、荷重軸30は位置決め空気
軸受31と支持空気軸受32とにより支持され、転がり
軸受2の内輪4とは離れている。
次ぎにスライダ駆動シリンダ28によりスライダ27を
下降させていくと、下降端の寸前で荷重軸30は転がり
軸受2の内輪4の上面に接触する。
さらに、荷重軸30を少しだけ下げて、下降端で停止す
る。このとき、位置決め空気軸受31の隙間が大きくな
り、軸受としての支持作用がなくなる。従って、荷重軸
30は、支持空気軸受32と転がり軸受2により支持さ
れることになる。このとき、位置決め空気軸受31への
空気の供給は切るようにしてもよい。
〔以下余白〕
そして、モータ34を回転することにより荷重軸30が
回転され、荷重軸30と転がり軸受2の内輪4とが一体
に回転する。この状態で、ロークリエンコーダ40から
の荷重軸30の回転角θを表わす検出信号と、測定器3
8からのマスターボール37の半径方向の変位r+  
(θ)を表わす検出信号と、測定器39からの転がり軸
受2の内輪4の半径方向の変位rz  (θ)を表わす
検出信号とが、それぞれ増幅回路41,42.43によ
り増幅されて計算装置44へ供給される。
第2図に示すように、マスターボール37の測定器38
の測定値「1 (θ)は、玉の真球度や相互差、内、外
輪の溝の精度等によって決まる。内輪4の内径とは関係
のない本来的な内輪半径方向回転振れbと、偏心elに
基づく値とを加え合わせたものである。そして、その内
輪半径方向回転振れbは、回転精度のうちの繰返し性の
ある成分であり、θの1回転中の周期をnとする°と、
として表わされるから、 従って、 ・・・・・・(]) である。
また、第3図に示すように、測定器3つの測定値rt 
 (θ)は、上述した内輪半径方向回転振れbと、内径
の真円度aと、偏心e2に基づく値とを加え合わせた値
であり、 として表わされるから、従って、 である。
ここで、(1)式X5inθの積分(0〜2πmまで、
mは整数)より、 5 rI(のsinθdθ = π ◆ m ◆ CO8α また、 (1)式X cosθの積分より、 π ・ m 8 eI Sinα ・・・・・・(3) ・・・・・・(4) 従って、(3)。
(4)式より、 となる、従って、 b −rr(71)−eI5in(θ−α)となる、実
際には、この内輪半径方向回転振れbは、第4図に示す
ように、bl、8とb sinの差をとってBoとして
表示する。
また、(2)式X5inθの積分より、+ S、”” 
(共、Lsin(nθ+φha)+ Σa、5in(nθ+φ■) )sinθdθ =π ・m ’  ex C0ff1βまた、(2)式
x cosθの積分より、χπ− S  rt@coSθdθ=−π・m−ex sinβ
・・・・・・(6) ・・・(7) 従って、 (6)。
(7)式より、 これより、内径の偏心e2は(8)式より求まる。
また、内径の真円度aは、 a=rzの)−C2sin(θ−β)−b=r2(θ)
−r+@−ezsin(θ−β)+e、5tn(θ−α
)となる。実際には、内径の真円度aは、第5図に示す
ように、avaswとa fiinの差をとってAoと
して表示する。
以上説明したように、この発明によれば、従来のJIS
の方法と同様の測定器39による内輪ラジアル振れAの
測定値に加えて、内輪4に荷重を加えながら回転させる
荷重軸30に固着したマスターボールの半径方向の測定
値を用いることにより、転がり軸受の本来的な内輪半径
方向回転振れb(実際にはBo)と、内径の真円度a(
実際にはAo)と、内径の偏心e2とを分離して測定す
ることができる。
これらの値Bo 、 Ao及びC2は表示記録装置45
に表示され、あるいは記録される。
〔以下余白〕
次ぎに、第二実施例として、転がり軸受2の外輪3の半
径方向の回転結度を求める場合を説明する。
第6図に示すように、転がり軸受2の内輪4をアダプタ
47に固定し、外輪3の上面に荷重軸30を接触させて
、一体に回転可能とする。この荷重軸30の下部にマス
ターボール37を固着し、そして、マスターボール37
の半径方向の変位を測定器38により測定するとともに
、外輪3の外径の変位をatll定器48により測定す
る。
この第二実施例の動作も、第一実施例の場合と同様であ
って、マスターボール37の半径方向の変位の測定値か
ら、マスターボール37の偏心と、転がり軸受2の本来
的な外輪半径方向回転振れとが求まり、その外輪半径方
向回転振れの値と外輪3の外径の半径方向の変位の測定
結果から、外径の真円度と偏心を分離して求めることが
できる。
次ぎに第三実施例として、転がり軸受2の内輪4のスラ
スト方向の回転振れを測定する場合を説明する。
第7図に示すように、ベース24の基準インロー25に
アダプタ26を固定し、このアダプタ26に転がり軸受
2の外輪3を固定する。一方、荷重軸30の下部にマス
ターボール37を固着し、この荷重軸30を転がり軸受
2の内輪4に接触させて一体に回転させるようにする。
そして、マスターボール37の下部に軸方向に測定器5
0を当てがい、マスターボール37の軸方向の変位を測
定する。
この第三実施例によれば、転がり軸受2の内輪4の平面
度や、荷重軸30の倒れによる平面振れを含まない、転
がり軸受2の玉5の真球度や相互差あるいは内、外輪の
溝の精度等による、本来的な内輪スラスト回転振れを測
定することができる。
次ぎに第四実施例として、転がり軸受2の外輪3のスラ
スト方向の回転振れを測定する場合を説明する。
第8図に示すように、ベースの基準インローに固定した
アダプタ47に転がり軸受2の内輪4を固定する。一方
、荷重軸30の下部にマスターボール37を固着し、こ
の荷重軸3oを転がり軸受2の外輪3に接触させて一体
に回転させるようにする。そして、マスターボール37
の下部に軸方向に測定器52を当てがい、マスターボー
ル37の軸方向の変位を測定する。
この第四実施例によれば、転がり軸受2の外輪3の平面
度や、荷重軸30の倒れによる平面振れを含まない、転
がり軸受2の玉5の真球度や相互差あるいは内、外輪の
溝の精度等による、本来的な外輪スラスト回転振れを測
定することができる。
上述した実施例において、転がり軸受として玉軸受に適
用した場合を説明したが、この発明は円筒ころ軸受や円
錐ころ軸受等にも適用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明に係わる転がり軸受の回
転精度の測定方法及びその装置によれば、転がり軸受の
外輪(又は内輪)を基準平面に固定し、転がり軸受の内
輪(又は外輪)を荷重軸と一体回転可能に接触させ、荷
重軸の軸心にマスターボールを固定し、内輪(又は外輪
)の半径方向の変位を測定するとともに、マスターボー
ルの半径方向の変位を測定し、両測定結果から、転がり
軸受の本来的な回転精度である内輪(又は外輪)半径方
向回転振れと、内径(又は外径)の真円度と、内径(又
は外径)の偏心とを分離して測定するようにしたので、 転がり軸受の回転精度そのものが測定でき、転がり軸受
をスピンドルに組んだときのスピンドルとしての回転精
度との対応が取れるようになり、内輪(又は外輪)の内
径7(又は外径)の真円度や偏心に必要以上の精度を要
求しなくてもよいという効果が得られる。
また、転がり軸受の外輪(又は内輪)を基準平面に固定
し、転がり軸受の内輪(又は外輪)を荷重軸と一体に回
転可能に取り付け、荷重軸の軸心にマスターボールを固
定し、このマスターボールの軸方向の変位を測定するこ
とにより、内輪(又は外輪)スラスト回転振れとして測
定するものとしたので、内輪(又は外輪)の平面度や荷
重軸の倒れによる平面振れの影響のない、スラスト方向
の回転精度が得られるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係わる転がり軸受の回転精度の測定
方法及びその装置の第一実施例を示す要部切断正面図、
第2図は第1図におけるマスターボール37の半径方向
の変位の測定例を示す図、第3図は第1図における転が
り軸受2の内輪4の内径の変位の測定例を示す図、第4
図は内輪半径方向回転振れの計算結果を示す図、第5図
は内輪の内径の真円度の計算結果を示す図、第6図はこ
の発明の第二実施例を示す要部切断正面図、第7図はこ
の発明の第三実施例を示す要部切断正面図、第8図はこ
の発明の第四実施例を示す要部切断正面図、第9図は従
来のJISの方法による内輪ラジアル振れ及び内輪アキ
シャル振れの測定方法を説明するための要部切断正面図
、第10図は従来のJISの方法による外輪ラジアル振
れ及び外輪アキシャル振れの測定方法を説明するための
要部切断正面図、第11図は転がり軸受をスピンドルに
組み込んだ状態を示す断面図である。 2・・・転がり軸受、3・・・外輪、4・・・内輪、2
4・・・ベース、25・・・基準インロー、26.47
・・・アダプタ、27・・・スライダ、29・・・荷重
軸ハウジング、30・・・荷重軸、30a・・・テーパ
軸部、30b・・・軸部、30c・・・延長軸部、31
・・・位置決め空気軸受、32・・・支持空気軸受、3
7・・・マスターボール、3B、39.4B、50.5
2・・・測定器、40・・・ロータリエンコーダ、44
・・・計算装置、45・・・表示記録装置。 特許出廓人 日本精工株式会社

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)転がり軸受の外輪を基準平面に固定し、前記転が
    り軸受の内輪を荷重盤と一体回転可能に接触させるとと
    もに、該荷重盤の軸心にマスターボールを固定し、前記
    内輪の内径の変位を測定するとともに、前記マスターボ
    ールの半径方向の変位を測定し、該両測定値から内輪半
    径方向回転振れ、前記内輪の内径の真円度及び該内径の
    偏心を個々に算出する転がり軸受の回転精度の測定方法
  2. (2)転がり軸受の内輪を基準平面に固定し、前記転が
    り軸受の外輪を荷重盤と一体回転可能に接触させるとと
    もに、該荷重盤の軸心にマスターボールを固定し、前記
    外輪の外径の変位を測定するとともに、前記マスターボ
    ールの半径方向の変位を測定し、該両測定値から外輪半
    径方向回転振れ、前記外輪の外径の真円度及び該外径の
    偏心を個々に算出する転がり軸受の回転精度の測定方法
  3. (3)転がり軸受の外輪を基準平面に固定し、前記転が
    り軸受の内輪を荷重盤と一体回転可能に接触させるとと
    もに、該荷重盤の軸心にマスターボールを固定し、該マ
    スターボールの軸方向の変位を内輪スラスト回転振れと
    して測定する転がり軸受の回転精度の測定方法。
  4. (4)転がり軸受の内輪を基準平面に固定し、前記転が
    り軸受の外輪を荷重盤と一体回転可能に接触させるとと
    もに、該荷重盤の軸心にマスターボールを固定し、該マ
    スターボールの軸方向の変位を外輪スラスト回転振れと
    して測定する転がり軸受の回転精度の測定方法。
  5. (5)荷重軸のマスターボール取り付け側とは反対側の
    部分を延長軸部とし、該延長軸部を支持軸受により支承
    するとともに、転がり軸受の測定前には、前記荷重軸を
    前記支持軸受と位置決め軸受により支持し、転がり軸受
    の測定時には、前記荷重軸を転がり軸受と前記支持軸受
    により支持することを特徴とする請求項1乃至4のいず
    れかの項に記載の転がり軸受の回転精度の測定方法。
  6. (6)荷重軸の支持軸受による支持位置で荷重軸への駆
    動力の伝達を行うことを特徴とする請求項5記載の転が
    り軸受の回転精度の測定方法。
  7. (7)転がり軸受の外輪を固定する基準平面と、前記転
    がり軸受の内輪と一体回転可能に接触する荷重盤と、該
    荷重盤の軸心に固定されたマスターボールと、前記内輪
    の内径の変位を測定する測定器と、前記マスターボール
    の半径方向の変位を測定する測定器と、該両測定器の測
    定値から内輪半径方向回転振れ、前記内輪の内径の真円
    度及び該内径の偏心を個々に算出する計算手段とを備え
    た転がり軸受の回転精度の測定装置。
  8. (8)転がり軸受の内輪を固定する基準平面と、前記転
    がり軸受の外輪と一体回転可能に接触する荷重盤と、該
    荷重盤の軸心に固定されたマスターボールと、前記外輪
    の外径の変位を測定する測定器と、前記マスターボール
    の半径方向の変位を測定する測定器と、該両測定器の測
    定値から外輪半径方向回転振れ、前記外輪の外径の真円
    度及び該外径の偏心を個々に算出する計算手段とを備え
    た転がり軸受の回転精度の測定装置。
  9. (9)転がり軸受の外輪を固定する基準平面と、前記転
    がり軸受の内輪と一体回転可能に接触する荷重盤と、該
    荷重盤の軸心に固定されたマスターボールと、該マスタ
    ーボールの軸方向の変位を内輪スラスト回転振れとして
    測定する測定器とを備えた転がり軸受の回転精度の測定
    装置。
  10. (10)転がり軸受の内輪を固定する基準平面と、前記
    転がり軸受の外輪と一体回転可能に嵌合する荷重盤と、
    該荷重盤の軸心に固定されたマスターボールと、該マス
    ターボールの軸方向の変位を外輪スラスト回転振れとし
    て測定する測定器とを備えた転がり軸受の回転精度の測
    定装置。
  11. (11)荷重軸のマスターボール取り付け側とは反対側
    に延長軸部を設け、該延長軸部を支承する支持軸受を備
    えた請求項7乃至10のいずれかの項に記載の転がり軸
    受の回転精度の測定装置。
  12. (12)荷重軸の支持軸受で支持された部分に、荷重軸
    への回転駆動力の伝達を行う回転伝達部を設けたことを
    特徴とする請求項11に記載の転がり軸受の回転精度の
    測定装置。
  13. (13)荷重軸の下部のテーパ軸部に、転がり軸受の測
    定前には荷重軸を位置決め支持し、測定時には荷重軸を
    支持しない位置決め軸受を設けたことを特徴とする請求
    項11記載の転がり軸受の回転精度の測定装置。
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