JPH0624570Y2 - センサ付きころがり軸受 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、軸受作用荷重の計測に用いるセンサ付きころ
がり軸受に関する。

＜従来の技術＞ 従来から、ころがり軸受に作用する荷重を計測する場
合、例えばストレーンゲージなどの応力センサを用い
て、転動体荷重による応力（転動体の転走により軌道輪
に作用する応力）をとらえて、それに基づき軸受作用荷
重を推定することが一般的に行われる。

従来は内外軌道輪の例えば外輪の外周面に応力センサを
取り付けていた。第８図および第９図に従来の応力セン
サの取付形態を示す。ここではころがり軸受を単列の深
溝玉軸受とする。

即ち、外輪１の外周面の一部に前記応力センサ２を貼り
付けて、外輪１が楕円状などに変形する場合の曲げ応力
を検出するようにいていた。そして、外輪１が固定され
るハウジング４の内周面の一部には前記応力センサ２の
逃げ用凹部５が設けられており、応力センサ２の端子３
は外輪１の端面に取り付けられている。

なお、図において、符号６は転動体としてのボール、７
は内輪、８はシャフトをそれぞれ示している。

第10図に計測器の概略を示す構成ブロック図を示してい
る。図において、符号９はブリッジ回路、10はアンプ、
11は検出結果を記録するレコーダである。ブリッジ回路
９は、抵抗Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３および応力センサ２の電気
抵抗ｒｂと、抵抗Ｒ_１，ｒｂの中点およびＲ_２，Ｒ_３の
中点に接続された電源ｅｉとを備えており、出力端子が
アンプ10に接続されている。

このような従来方式では、外輪１の外周面に貼り付けた
応力センサ２を用いた前記計測器で、軸受動作中におい
て外輪１が楕円に変形する場合の曲げ応力を計測し、こ
の曲げ応力を転動体荷重による応力としてとらえてい
た。

＜考案が解決しようとする問題点＞ ところで、このような構成を有する従来例には、次のよ
うな問題点がある。

ハウジング４が振動したような場合にも、その振動が外
輪１に伝わって外輪１が楕円に変形することがある。つ
まり、このような外力が生じた場合に、転動体荷重によ
り外輪１に作用する曲げ応力に対して、前記外力により
外輪１に作用する曲げ応力が干渉してしまうことにな
る。

したがって、従来方式において、前記のような外力が外
輪１に加わるときに計測器で計測された外輪１の曲げ応
力は、転動体荷重による外輪１の曲げ応力に外力による
外輪１の曲げ応力を加えたものであったので、実質的に
正確な転動体荷重による応力をとらえてはいなかった。
そのために信頼性の高い軸受作用荷重を推定できるに至
らなかった。

また、図示しないが、特公昭52-10027号公報のように、
外輪１の外周面に凹部を設けて、その底面に前記応力セ
ンサ２を貼り付けたり、あるいは外輪１ではなく内輪７
に応力センサ２を貼り付けることもあるが、いずれの場
合も応力センサ２を軌道輪の周面に円周方向または軸方
向に沿って貼り付けるため、前述と同様の結果となる。

本考案はこのような事情に鑑みて創案されたもので、外
力が軌道輪に加わるような状態であっても、転動体荷重
による軌道輪の変形に基づく応力だけを計測できるよう
にし、信頼性の高い軸受作用荷重の推定を行えるように
することを目的としている。

＜問題点を解決するための手段＞ 本考案は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

即ち、本考案にかかるセンサ付きころがり軸受は、内輪
の内周面または外輪の外周面の少なくとも軌道に対向す
る位置に凹部を設け、 この凹部の側壁に径方向の歪みを検出する応力センサを
取り付けていることに特徴を有するものである。

＜作用＞ この構成による作用は、次のとおりである。

応力センサは軌道輪の径方向の変形に基づく圧縮応力を
検出することになる。

この場合、軌道輪に外力が加わったとしてもそれによっ
て軌道輪に生じる応力はほとんど円周方向の曲げ応力だ
けとなり、前記外力による圧縮応力が僅かしか生じな
い。

ゆえに、本考案構成によれば、外力の加担に関係なく、
ほぼ転動体荷重による軌道輪の圧縮応力のみが応力セン
サで検出されることになる。

＜実施例＞ 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図および第２図に本考案の第１実施例を示してい
る。これらの図において、従来例にかかる第８図および
第９図に付した符号と同一の符号は、本実施例において
も、その符号が示す部品，部分等と同様のものを指す。

本実施例において従来例と異なる構成は、次のとおりで
ある。

即ち、外輪１の外周面において、軌道１ａの軸方向中央
位置近傍に凹部12を設け、この凹部12に軸受の軸線に直
交する面13（実用新案登録請求の範囲に記載の側壁に相
当）を形成し、そこに径方向の歪みを検出するように応
力センサ２を貼り付けていることである。

その他の構成は従来例と同様であるので、説明を省略す
る。

仮にハウジング４の振動などによる外力が外輪１に加担
されても、それによる外輪１の歪みは円周方向に生ずる
だけで、径方向へは僅かしか生じないことに着目し、本
実施例では、応力センサ２で、外輪１の径方向の歪みに
基づく圧縮応力を検出するようにしている。

そのために、応力センサ２を用いた計測器（従来例で説
明したものと同じ構成とする）には転動体荷重による外
輪１の圧縮応力だけが計測されることになる。つまり、
正確な転動体荷重による応力をとらえることができるの
で、信頼性の高い軸受作用荷重を推定できる結果とな
る。

ところで、一般的に、外力が外輪１に加わらない理想的
な状態において、外輪１の圧縮応力は例えば数十kgｆ／
mm²の単位で計測されるが、外輪１の曲げ応力は数kgｆ
／mm²の単位で計測されることが判っている。そのた
め、仮に外力が加担したときに外輪１の圧縮応力が僅か
ながら生じたとしても、前述のように検出レンジが大き
いので誤差は少なくて済むが、検出レンジの小さい曲げ
応力の場合（従来方式）には前記同様に僅かでも外力の
影響があると誤差が大きくなる点も指摘される。

なお、以上の説明では、応力センサ２を取り付ける面13
を軸線に対して直交する面であると説明しているが、そ
の面13を所定角度傾斜させてもかまわない。この傾斜角
度としては60度以内にするのが好ましい。また、上記実
施例では応力センサ２を軌道輪の端面に平行な面に取り
付けるようにしているが、本考案はこれに限定されず、
軸受の軸線を含む面あるいは軸受の軸線を含む面に対し
て傾斜する面に応力センサ２を取り付けるようにしても
かまわない。

さらに、第３図は別の実施例で、外輪１の外周面に切欠
き状の凹部12を設け、その側壁13に応力センサ２を貼り
付けたものである。第４図および第５図はさらに別の実
施例で、外輪１の外周面に条溝状の凹部12を設け、その
側壁14に応力センサ２を貼り付けたものである。

ところで、上記各実施例では外輪１に応力センサ２を貼
り付けた例を示しているが、内輪７に適用することも可
能である。また、単列の深溝玉軸受について適用してい
るが、本考案はこれに限定されず、例えば第６図および
第７図に示すように複列の深溝玉軸受にも適用できる
し、またその他のころがり軸受全般に適用できる。な
お、第６図には複列の深溝玉軸受の外輪の上半部の縦断
面を、第７図には複列の深溝玉軸受の内輪の上半部の縦
断面をそれぞれ示している。

＜考案の効果＞ 本考案においては、軌道輪の径方向の歪みに基づく圧縮
応力が軌道輪の円周方向の歪みに基づく曲げ応力に比べ
て、外力が軌道輪に加担したときの影響が非常に少ない
ことに着目して、軌道輪の径方向の歪みに基づく圧縮応
力を転動体荷重による応力としてとらえるように構成し
た。

つまり、ハウジングの振動などによる外力が軌道輪に対
して加わる，加わらないに関係なく、応力センサを用い
る計測器の計測結果はほぼ転動体荷重による圧縮応力だ
けとなる。

そのため、正確な転動体荷重による応力をとらえること
ができて、信頼性の高い軸受作用荷重を推定できる結果
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の第１実施例にかかり、第
１図は上半部の縦断面図、第２図は第１図のII−II線矢
視断面図である。 第３図ないし第５図は本考案の他の実施例にかかり、第
３図および第４図は上半部の縦断面図、第５図は第４図
のＶ−Ｖ線矢視断面図である。また、第６図および第７
図は本考案の別の実施例にかかり、いずれも軌道輪の上
半部を示している。 さらに、第８図および第９図は従来例にかかり、第８図
は側面図、第９図は第８図のIX−IX線矢視断面図、第10
は計測器の概略を示す構成ブロック図である。 １……外輪 1a……軌道 ２……応力センサ ７……内輪 12……凹部 13，14……応力センサの取付面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内輪の内周面または外輪の外周面の少なく
   とも軌道に対向する位置に凹部を設け、 この凹部の側壁に径方向の歪みを検出する応力センサを
   取り付けていることを特徴とするセンサ付きころがり軸
   受。