JPH09178613A

JPH09178613A - 転がり軸受用回転精度測定装置

Info

Publication number: JPH09178613A
Application number: JP7335019A
Authority: JP
Inventors: Shoji Noguchi; 昭治野口
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-07-11
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: JP3428264B2

Abstract

(57)【要約】【目的】転がり軸受５を構成する外輪をラジアル方向
に亙り極く軽い力で変位自在に支持する事により、非回
転同期振れを正確に測定自在とする。【構成】押圧ロッド２７の端部にホルダ３０を、静圧
気体軸受３６を介して支持し、このホルダ３０に外輪を
抱持する。そして、スピンドル軸１ａの端部に上記転が
り軸受５の内輪を外嵌し、この内輪を回転駆動する。変
位センサ１１により、上記外輪のラジアル方向に亙る変
位を測定する。外輪がラジアル方向に変位する事に対す
る抵抗が極く小さいので、非回転同期振れを正確に求め
る事ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係る転がり軸受用回転
精度測定装置は、より高性能の回転支持部を実現すべ
く、各種回転支持部に組み込む転がり軸受の回転精度を
測定する為に利用する。

【０００２】

【従来の技術】玉軸受、ころ軸受、テーパころ軸受等の
転がり軸受には、玉、ころ、テーパころ等の転動体の形
状に起因して、非回転同期振れと呼ばれる、１回転毎に
繰り返されないラジアル方向の微小変位が発生する事が
知られている。ハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）
等の高精度機器の回転支持部に組み込まれる転がり軸受
の場合には、この様な微小変位が性能に影響を及ぼす場
合もある。従って、転がり軸受の回転精度を測定し、上
記非回転同期振れが存在した場合に、これをなくすべく
対応する事が、各種機器の性能向上を図る上で重要であ
る。

【０００３】この様な目的で転がり軸受の回転精度を測
定する装置として従来から、特開平７−１０３８１５号
公報に記載されたものが知られている。図４〜５は、こ
の公報に記載された従来装置を示している。スピンドル
軸１は、精密軸受装置２により回転自在に支持され、モ
ータ３によりベルト４を介して回転駆動される。このス
ピンドル軸１の先端部（図４の右端部）には、被測定物
である転がり軸受５の内輪６を外嵌固定している。この
内輪６の周囲には、複数の転動体７、７を介して外輪８
を、この内輪６に対する相対回転を自在に支持してい
る。

【０００４】上記外輪８の一端面（図４の右端面）には
予圧治具９の一端面（図４の左端面）を突き当て、この
予圧治具９を、防振ゴム１０を介して、上記外輪８に向
け押圧している。従って、測定時に上記転がり軸受５に
は予圧が付与された状態となり、又、上記内輪６の回転
に拘らず、上記外輪８が回転を阻止される。そして、こ
の様な外輪８の周囲には非接触式の変位センサ１１ａ、
１１ｂを１対、円周方向に９０度位相をずらせた状態で
設けている。これら両変位センサ１１ａ、１１ｂの検出
信号は、増幅器１２を介して制御部１３に入力してい
る。

【０００５】上記転がり軸受５の非回転同期振れを測定
する際には、上記モータ３によりスピンドル軸１を介し
て内輪６を回転駆動しつつ、上記１対の変位センサ１１
ａ、１１ｂにより、上記外輪８のラジアル方向に亙る変
位を測定する。この変位測定は、上記スピンドル軸１の
回転位相との関係で行なう。上記制御部１３は、上記両
変位センサ１１ａ、１１ｂの測定値と上記スピンドル軸
１の回転位相とから、上記転がり軸受５の非回転同期振
れを求める。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図４〜５に示した従来
装置の場合、予圧治具９により外輪８のラジアル方向変
位が或る程度拘束されるので、得られた測定値が実際の
値よりも低めになり易い。即ち、上記予圧治具９は、防
振ゴム１０を介して外輪８の一端面に押圧されているの
で、或る程度ラジアル方向に変位する事はできる。但
し、このラジアル方向の変位に対する抵抗となる事は避
けられない。そして、この抵抗の分だけ、上記測定値が
低めになる。

【０００７】非回転同期振れを測定する為の転がり軸受
用回転精度測定装置としてはこの他にも、間隔をあけて
配置された１対の転がり軸受により１本のスピンドル軸
を支承し、このスピンドル軸の回転時の挙動を測定する
装置が、従来から広く使用されている。しかしながら、
この様な従来装置の場合には、転がり軸受の非回転同期
振れを転がり軸受単体で測定する訳ではないので、信頼
できる測定値を得にくい。本発明の転がり軸受用回転精
度測定装置は、この様な事情に鑑みて発明したものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の転がり軸受用回
転精度測定装置は、第一の軌道輪と第二の軌道輪との間
に複数の転動体を設けて成る転がり軸受の非回転同期振
れを測定するものである。この様な本発明の転がり軸受
用回転精度測定装置は、上記第一の軌道輪をラジアル方
向の位置決めを図った状態で回転駆動する駆動装置と、
上記第二の軌道輪を回転しない状態で支持する支持装置
と、この第二の軌道輪のラジアル方向に亙る変位を測定
する変位センサとを備える。そして、上記支持装置は、
上記第二の軌道輪にアキシャル荷重を付加する機能と、
この第二の軌道輪がラジアル方向に円滑に変位する事を
許容する機能とを有する。

【０００９】

【作用】上述の様に構成される本発明の転がり軸受用回
転精度測定装置により、転がり軸受の非回転同期振れを
測定する場合には、駆動装置により第一の軌道輪を回転
させ、支持装置により第二の軌道輪にアキシャル荷重を
付加しつつ、変位センサにより第二の軌道輪のラジアル
方向に亙る変位を測定する。第二の軌道輪は支持装置に
より、ラジアル方向に亙る円滑な変位を自在に支持され
ているので、転動体の歪み等により上記第二の軌道輪に
ラジアル方向の力が加わると、この第二の軌道輪が上記
歪み等の分だけ、ラジアル方向に変位する。そして、こ
の変位を変位センサが検出する。

【００１０】本発明の転がり軸受用回転精度測定装置の
場合には、第二の軌道輪がラジアル方向に変位する事に
対して作用する抵抗を僅少に抑えているので、非回転同
期振れの測定値が低めにならず、正確に求められる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態
の１例を示している。被測定物である転がり軸受５（深
溝型玉軸受）は、第一の軌道輪である内輪６と第二の軌
道輪である外輪８との間に複数の転動体７、７（玉）を
設けて成る。本例の転がり軸受用回転精度測定装置は、
この様な転がり軸受５を構成する外輪８のラジアル方向
に亙る変位を測定する事により、この転がり軸受５の非
回転同期振れを測定する。

【００１２】この様な本例の転がり軸受用回転精度測定
装置は、互いに平行な上板１４と下板１５とを支柱１
６、１６により結合して成るフレーム１７を含んで構成
される。このうちの下板１５には、駆動装置１８を支持
固定している。この駆動装置１８は上記内輪６を、ラジ
アル方向の位置決めを図った状態で回転駆動するもの
で、鉛直方向に配置されて図示しないモータにより回転
駆動されるスピンドル軸１ａと、このスピンドル軸１ａ
を回転自在に支持する精密軸受装置２ａとから構成され
る。この精密軸受装置２ａは、上記スピンドル軸１ａを
極めて高精度に、より具体的にはラジアル方向に亙る変
位を僅少に抑えて支持するもので、静圧気体軸受を使用
する。上記内輪６はこの様なスピンドル軸１ａの上端部
に、がたつきなく外嵌固定されている。

【００１３】一方、上記上板１４には、支持装置１９を
支持固定している。この支持装置１９は、上記外輪８を
回転しない状態で支持するもので、上記外輪８にアキシ
ャル荷重を付加する機能と、この外輪８がラジアル方向
に円滑に変位する事を許容する機能とを有する。上記ア
キシャル荷重を付与する機能を発揮させる為、上記上板
１４の中央部に形成した保持孔２０部分に、シリンダ部
材２１を固定している。そして、このシリンダ部材２１
の底板部２２に形成した通孔２３に押圧ロッド２７を、
昇降のみ自在に（回転不能に）挿通している。この押圧
ロッド２７の上端部に固設した鍔部２４の上面と、上記
シリンダ部材２１の中間部に昇降自在に嵌装した受板２
５の下面との間には、圧縮ばね２６を設けている。従っ
て、上記押圧ロッド２７は、この圧縮ばね２６の弾力に
見合う力で下方に押圧されている。又、上記シリンダ部
材２１の上端開口部に被着した蓋板２８の中心部にはね
じ孔（図示せず）を形成し、このねじ孔に調節ねじ２９
を螺合させている。上記受板２５の上下位置は、この調
節ねじ２９を回転させる事により調節自在である。従っ
て、上記圧縮ばね２６により上記押圧ロッド２７に付与
されるアキシャル荷重も、上記調節ねじ２９を回転させ
る事により調節自在である。

【００１４】一方、上記外輪８がラジアル方向に円滑に
変位する事を許容する機能を発揮させるべく、上記支持
装置１９は次の様に構成している。この支持装置１９の
下端部には、上記外輪８を抱持する為のホルダ３０を設
けている。このホルダ３０の下面には、上記外輪８を
（隙間嵌めで）抱持する為の円形凹孔３１を、上面には
直径方向に亙る凸部３２を、それぞれ形成している。
尚、上記円形凹孔３１に外輪８を隙間嵌めで抱持するの
は、締まり嵌めにする事により、この外輪８が弾性変形
する事を防止する為である。但し、これらホルダ３０と
外輪８とが一体的に動く様に、上記円形凹孔３１の内側
で外輪８ががたつかない様にしている。従って、外輪８
とホルダ３０とを一体的に取り扱える様にすべく、これ
ら両部材８、３０を（例えば外輪８の外周面と円形凹孔
３１の内周面との間に接着剤を塗布する事により）接着
する事は差し支えない。又、上記押圧ロッド２７の下端
部には、係止板３３を固定し、この係止板３３の下面
に、やはり直径方向に亙る凸部３４を形成している。そ
して、これらホルダ３０の上面と係止板３３の下面との
間に、燒結材料等により造られた多孔質材３５を挟持し
て、ラジアル方向に亙る変位を許容する静圧気体軸受３
６を構成している。

【００１５】即ち、上記多孔質材３５の下面には上記ホ
ルダ３０上面の凸部３２の幅寸法Ｗ₃₂よりも僅かに大き
な幅寸法Ｗ₃₇（Ｗ₃₇＞Ｗ₃₂）を有する凹溝３７を、同じ
く多孔質材３５の上面には上記係止板３３下面の凸部３
４の幅寸法Ｗ₃₄よりも僅かに大きな幅寸法Ｗ₃₈を有する
凹溝３８を、それぞれ多孔質材３５の直径方向に亙っ
て、互いに直角方向にずらせて形成している。これら各
凸部３２、３４及び凹溝３７、３８の幅寸法Ｗ₃₂、
Ｗ₃₄、Ｗ₃₇、Ｗ₃₈は、それぞれの長さ方向に亙り変化す
る事なく一定である。又、多孔質材３５の一部には給気
口３９を設けて、この多孔質材３５内に圧縮空気を送り
込み自在としている。更に好ましくは、上記多孔質材３
５の外周面には塗装を施す、粘着テープを貼付する等の
所謂目つぶし加工を施して、この外周面部分から圧縮空
気が噴出するのを防止している。従って、上記給気口３
９から多孔質材３５内に送り込まれた圧縮空気は、上記
各凹溝３７、３８の内面から上記各凸部３２、３４の表
面に向けて噴出し、これら各凹溝３７、３８の内面と各
凸部３２、３４の表面との間に圧縮空気の膜を形成す
る。同様に上記圧縮空気は、上記多孔質材３５の上下両
面から係止板３３の下面及びホルダ３０の上面に向けて
噴出し、これら上下両面同士の間に圧縮空気の膜を形成
する。この状態で上記ホルダ３０は上記係止板３３の下
側に非接触状態で支持されて、この係止板３３に対して
回転する事はないが、ラジアル方向に亙っては極く軽い
力で変位自在となる。又、前記圧縮ばね２６によるアキ
シャル荷重は、上記圧縮空気の膜を介して伝達自在であ
る。

【００１６】更に、前記フレーム１７の一部で上板１４
の下面と下板１５の上面との間に存在し、上記外輪８を
保持したホルダ３０の外周面に対向する部分には、非接
触式の変位センサ１１を設けている。この変位センサ１
１としては、レーザドップラ振動計等、被測定物である
外輪８を保持したホルダ３０の外周面に接触する事な
く、この外周面の微小変位を測定自在なものを使用す
る。図示の例では、この様な変位センサ１１を１個のみ
設けているが、前述した従来構造の場合と同様に２個設
ける事もできる。

【００１７】上述の様に構成される本発明の転がり軸受
用回転精度測定装置により、転がり軸受の非回転同期振
れを測定する場合には、駆動装置１８のスピンドル軸１
ａを回転させる事により、このスピンドル軸１ａの上端
部に固定した内輪６を回転させる。又、支持装置１９に
組み込まれた圧縮ばね２６により外輪８にアキシャル荷
重を付加しつつ、上記変位センサ１１により外輪８のラ
ジアル方向に亙る変位を測定する。外輪８は支持装置１
９に組み込まれた静圧気体軸受３６により、ラジアル方
向に亙る円滑な変位を自在に支持されているので、転動
体７、７の歪み等により上記外輪８にラジアル方向の力
が加わると、この外輪８が上記歪み等の分だけ、ラジア
ル方向に変位する。即ち、前述した従来構造の場合とは
異なり、上記外輪８がラジアル方向に変位する事を阻止
する方向に作用する抵抗は極く小さいので、上記歪み等
が上記外輪８のラジアル方向に亙る変位として、ほぼそ
のまま表われる。そして、この変位を上記変位センサ１
１が検出する。

【００１８】尚、図示の例では、ＪＩＳＢ１５１５
（１９８８）に規定された転がり軸受のラジアル振れの
測定方法に準拠すべく、外輪８を回転させず、内輪６を
回転させる構造に就いて示したが、本発明の転がり軸受
用回転精度測定装置は、これとは逆の状態で実施する事
もできる。即ち、内輪に回転しない軸を内嵌支持すると
共に、外輪を回転させ、上記軸のラジアル方向に亙る変
位を測定する事によっても、転がり軸受の非回転同期振
れを測定できる。この場合、外輪が第一の軌道輪とな
り、内輪が第二の軌道輪となる。そして、上記軸を、静
圧気体軸受により支持する。

【００１９】

【発明の効果】本発明の転がり軸受用回転精度測定装置
は、以上に述べた通り構成され作用するので、各種転が
り軸受の非回転同期振れを正確に測定する事ができる。
従って、転がり軸受の非回転同期振れの低減を目的とす
る開発の為のデータの信頼性を高めて、転がり軸受並び
に転がり軸受を組み込んだ各種機器の性能向上に寄与す
る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す部分縦断正面
図。

【図２】支持装置部分の部分分解斜視図。

【図３】図１のＡ部拡大図。

【図４】従来装置の１例を示す部分縦断側面図。

【図５】図４の部分Ｂ−Ｂ視図。

【符号の説明】

１、１ａスピンドル軸２、２ａ精密軸受装置３モータ４ベルト５転がり軸受６内輪７転動体８外輪９予圧治具１０防振ゴム１１、１１ａ、１１ｂ変位センサ１２増幅器１３制御部１４上板１５下板１６支柱１７フレーム１８駆動装置１９支持装置２０保持孔２１シリンダ部材２２底板部２３通孔２４鍔部２５受板２６圧縮ばね２７押圧ロッド２８蓋板２９調節ねじ３０ホルダ３１円形凹孔３２凸部３３係止板３４凸部３５多孔質材３６静圧気体軸受３７、３８凹溝３９給気口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の軌道輪と第二の軌道輪との間に複
数の転動体を設けて成る転がり軸受の非回転同期振れを
測定する転がり軸受用回転精度測定装置であって、上記
第一の軌道輪をラジアル方向の位置決めを図った状態で
回転駆動する駆動装置と、上記第二の軌道輪を回転しな
い状態で支持する支持装置と、この第二の軌道輪のラジ
アル方向に亙る変位を測定する変位センサとを備え、上
記支持装置は、上記第二の軌道輪にアキシャル荷重を付
加する機能と、この第二の軌道輪がラジアル方向に円滑
に変位する事を許容する機能とを有するものである転が
り軸受用回転精度測定装置。