WO2016052039A1 - 振れ測定装置 - Google Patents

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WO2016052039A1
WO2016052039A1 PCT/JP2015/074564 JP2015074564W WO2016052039A1 WO 2016052039 A1 WO2016052039 A1 WO 2016052039A1 JP 2015074564 W JP2015074564 W JP 2015074564W WO 2016052039 A1 WO2016052039 A1 WO 2016052039A1
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shake
phase
inner ring
outer ring
runout
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PCT/JP2015/074564
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French (fr)
Inventor
育彦 榊原
Original Assignee
Ntn株式会社
育彦 榊原
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/04—Bearings

Definitions

  • the present invention relates to a runout measuring apparatus, and more particularly to a runout measuring apparatus for a rolling bearing.
  • a method of measuring radial runout and axial runout of a rolling bearing is defined in JIS (JIS B 1515).
  • the radial runout of the outer ring is measured by the method shown in FIG. 6, and the radial runout of the inner ring is measured by the method shown in FIG.
  • the rolling bearing 1 includes an outer ring 3 in which an outer ring raceway surface 2 having an inner diameter surface is formed, an inner ring 5 in which an inner ring raceway surface 4 is formed on an outer diameter surface, and an outer ring raceway. And a ball 6 interposed between the surface 2 and the inner ring raceway surface 4.
  • the outer ring radial run-out measuring apparatus shown in FIG. 6 fixes the inner ring 5 of the rolling bearing to the reference plane 10 and rotates the outer ring 3 while applying a load by the weight member 11. Then, the outer diameter runout (outer ring radial runout) of the outer ring 3 is measured by the radial runout measuring instrument 12. In this case, the deflection of the end face of the outer ring 3 (outer ring axial deflection) can be measured by an axial deflection measuring instrument (not shown).
  • the inner ring radial run-out measuring device fixes the outer ring 3 of the rolling bearing to the reference plane 15 and rotates the inner ring 5 while applying a load by the weight member 16. Then, the deflection of the inner ring 5 (inner ring radial deflection) is measured by the radial deflection measuring instrument 17. In this case, the deflection of the end face of the inner ring 5 (inner ring axial deflection) can be measured by an axial deflection measuring instrument (not shown).
  • Patent Document 1 As described above, various apparatuses have been proposed for using the method defined in JIS (JIS B 1515) (Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • JP 55-39010 A Japanese Patent Publication No.49-48153
  • the influence of the shake can be offset to some extent by attaching a balance weight on the opposite side of the maximum shake phase when assembling the bearing to various devices.
  • the maximum phase of the shake can be measured by visually confirming the indication value of the displacement sensor such as an electric micrometer or dial gauge as a measuring instrument and recording the position where the shake is maximized.
  • the displacement sensor such as an electric micrometer or dial gauge as a measuring instrument
  • the indicated value of the displacement sensor appears in a mixture of a vibration component (RRO) synchronized with rotation and a vibration component (NRRO) asynchronous with rotation.
  • RRO vibration component
  • NRRO vibration component
  • NRRO vibration component
  • What can be suppressed by the attachment of the balance weight is a single corner component (uneven thickness component) in the RRO, and it is difficult to extract only one corner component from the RRO by visual inspection and specify the maximum position. That is, the measurement value of the maximum shake position varies.
  • the present invention provides a shake measuring device capable of accurately obtaining a shake maximum phase synchronized with rotation necessary for attaching a balance weight.
  • a first runout measuring apparatus of the present invention is a runout measuring apparatus for a rolling bearing, a fixing base for fixing an inner ring of the rolling bearing to be measured, a weight member for applying a measurement load to the outer ring of the bearing, Out of the shake amount detection means for detecting the shake amount of the outer ring, the phase detection means for detecting phase information of the outer ring, and the shake detection amount detected by the shake amount detection means, the phase information of the phase detection means. And an analyzing means for taking in a displacement signal synchronized with the rotational phase and calculating the magnitude of the outer ring shake and the maximum phase of the shake.
  • the first run-out measuring device of the present invention With the inner ring of the rolling bearing fixed to the fixed base, a load for measurement is applied to the outer ring of the bearing by the weight member, and the run-out is rotated in that state.
  • the amount of vibration of the outer ring can be detected by the amount detection means.
  • the phase information of the outer ring can be detected by the phase detection means.
  • the analysis means can remove the vibration component asynchronous to the rotation, and calculate the vibration magnitude and the maximum vibration phase of the outer ring based on the signal data after the removal.
  • a second shake measuring device of the present invention is a shake measuring device for a rolling bearing, a fixing base for fixing an outer ring of the rolling bearing to be measured, a weight member for applying a measurement load to the inner ring of the bearing, Of the shake amount detection means for detecting the shake amount of the inner ring, the phase detection means for detecting the phase information of the inner ring, and the shake information that is displacement data detected by the shake amount detection means, the phase information of the phase detection means And an analyzing means for taking in a displacement signal synchronized with the rotational phase and calculating the inner ring runout magnitude and the maximum runout phase.
  • the second run-out measuring device of the present invention detects the run-out amount by applying a measurement load to the inner ring of the bearing with the weight member while the outer ring of the rolling bearing is fixed to the fixed base, and rotating in that state.
  • the amount of deflection of the inner ring can be detected by the means.
  • the phase information of the inner ring can be detected by the phase detection means attached to the weight member.
  • the analysis means can remove the vibration component asynchronous to the rotation, and calculate the shake magnitude and the maximum shake phase of the inner ring based on the signal data after the removal.
  • the analyzing means includes a removing unit that removes a vibration component that is asynchronous with rotation, and has a drift correction processing unit as the removing unit. As a result, vibration components that are asynchronous with the rotation can be removed.
  • the drift correction processing unit can remove a drift component by calculating a temporary approximate line of data by a least square method and subtracting it from the original data.
  • the drift correction processing unit can remove the drift component by calculating a straight line connecting the head and the tail of the data and subtracting it from the original data.
  • the phase removing type low pass filter may be provided as the removing unit of the analyzing means.
  • the low-pass filter is a kind of filter, and is a filter that attenuates a component of a frequency lower than the cut-off frequency and attenuates a component higher than the cut-off frequency in some signal. . For this reason, an asynchronous vibration component can be removed.
  • a Gaussian filter can be used as a low-pass filter.
  • the Gaussian filter is a filter that calculates a rate using a function of a Gaussian distribution such that the closer to the data of interest, the larger the weight when calculating the average value, and the smaller the distance, the smaller the weight.
  • the analysis means includes a harmonic analysis unit, and the harmonic analysis unit performs harmonic analysis on the signal data after the removal of the vibration component asynchronous to rotation, and the phase of the obtained primary component is determined as the maximum of the bearing runout. It is preferred to quantify as a phase.
  • the phase detection means can be configured with a slit as position information formed on the weight member and a photoelectric sensor that detects the slit, and the photoelectric sensor includes a Z-phase detection photoelectric sensor;
  • a phase detection rotary encoder can be configured by combining these with a photoelectric sensor for phase A detection.
  • the shake amount detection means can detect the shake amount, that is, the magnitude of the shake, and the analysis means can calculate the maximum phase of the shake.
  • the balance weight can be stably mounted on the side opposite to the maximum deflection phase, and a bearing capable of stable rotation can be provided.
  • FIG. 1 shows a runout measuring apparatus that detects the magnitude of runout of the outer ring of a rolling bearing and the maximum phase of runout.
  • the rolling bearing 21 includes an outer ring 23 in which an outer ring raceway surface 22 having an inner diameter surface is formed, an inner ring 25 in which an inner ring raceway surface 24 is formed on an outer diameter surface, and an outer ring raceway surface 22 and an inner ring raceway surface 24. And an intervening ball 26.
  • the shake measuring device includes a fixed base 30 that fixes the inner ring 25 of the rolling bearing 21 to be measured, a weight member W that applies a measurement load to the outer ring 23 of the bearing 21, and a shake amount detection that detects the shake amount of the outer ring 23.
  • the fixing base 30 has a base (base) 35 and an inner ring fixing jig 36 disposed on the base 35.
  • the inner ring fixing jig 36 is formed of a disc body, and an inner ring fitting portion 37 formed of a circumferential notch is provided on the outer peripheral portion of the upper surface. That is, the inner ring 25 is fixed to the fixed base 30 by fitting the inner ring 25 to the inner ring fitting portion 37.
  • the weight member W includes a first member 31 and a second member 41 connected to the first member 31.
  • the first member 31 includes a disc-shaped main body 31a and a ring portion 31b that hangs down from the outer peripheral portion of the lower surface of the main body 31a, and an outer ring fitting that includes a circumferential notch on the lower inner diameter portion of the ring portion 31b.
  • a portion 38 is provided. That is, the outer ring 23 and the weight member W rotate together in a state where the outer ring fitting portion 38 of the weight member W is fitted to the outer ring 23.
  • the axis of the inner ring fixing jig 36 of the fixing base 30, the bearing axis, and the axis of the weight member W are disposed on the same vertical axis.
  • JIS JIS B 1515
  • the shake amount detecting means 32 is composed of, for example, a contact type displacement sensor, and is fixed to the base 35 of the fixed base 30. That is, the support piece 40 is erected on the base 35 and attached to the support piece 40. Then, the contact rod 32 a contacts the outer surface of the outer ring 23. That is, the radial shake of the outer ring 23 can be detected (measured) by the difference between the maximum value and the minimum value of the reading of the measuring instrument (sensor) when the outer ring 23 is rotated once. This measurement data is input to the analysis means 34.
  • the phase detection means 33 includes a pair of photoelectric sensors 42 and 43.
  • the second member 41 of the weight member W is formed with a Z-phase slit 44 as phase information and an A-phase slit 45 as phase information.
  • only one Z-phase slit 44 is formed, and 180 A-phase slits 45 are formed at an equal pitch along the circumferential direction.
  • the first photoelectric sensor 42 is for Z-phase detection
  • the second photoelectric sensor 43 is for A-phase detection
  • this phase detection means 33 constitutes a rotary encoder.
  • the detection data of the phase detector 33 is input to the analyzer 34.
  • the pair of photoelectric sensors 42 and 43 are not fixed to the weight member W, and the first photoelectric sensor 42 faces the slit 44 at a predetermined interval, and the second photoelectric sensor 43 has the slit 45. It is fixed to a fixing member (not shown) so as to face each other at a predetermined interval.
  • the analysis unit 34 includes an AD conversion unit 50, an asynchronous component removal unit 51, a harmonic analysis unit 52, a shake amount calculation unit 53, and a result display unit 54.
  • the AD conversion unit 50 converts the data from the sensor 32 into a digital value.
  • the asynchronous component removing unit 51 removes the influence of temperature drift and the like, and a low-pass filter (phase compensation) for removing the influence of the drift correction processing unit 55 and the asynchronous vibration component (NRRO) generated by the rotation of the bearing 21.
  • Type asynchronous vibration component
  • the result display unit 54 can be configured by a liquid crystal panel or the like.
  • the low-pass filter is a type of filter, and is a filter that reduces the frequency components higher than the cut-off frequency while hardly attenuating the frequency components lower than the cut-off frequency. . For this reason, an asynchronous vibration component can be removed.
  • the bearing 21 is set on the fixed base 30. That is, the inner ring 25 of the bearing 21 is fitted to the inner ring fitting portion 37 of the inner ring fixing jig 36, and the inner ring 25 is fixed to the fixed base 30.
  • the weight member W of the phase detection means 33 is attached to the outer ring 23. That is, the outer ring fitting portion 38 of the weight member W is fitted to the outer ring 23. Further, the contact rod 32 a of the contact type displacement sensor constituting the shake amount detecting means 32 is brought into contact with the outer peripheral surface of the outer ring 23.
  • the outer ring 23 is rotated together with the weight member W. In this case, it is performed manually, that is, manually by the operator. Then, every time the A-phase detection photoelectric sensor 43 is turned on from the time when the Z-phase detection photoelectric sensor 42 is turned on in the inertial rotation state after the turning, the shake amount detecting means 32 is, for example, a contact-type displacement. The displacement value from the sensor is captured for one round.
  • the drift correction processing unit 55 is first measuring the displacement data converted into a digital value by the AD conversion unit 50 of the analysis unit 34.
  • the drift component of the displacement sensor is removed.
  • This drift correction method can be performed by calculating a first-order approximation line by the least-square method for the signal data of the displacement sensor and subtracting the first-order approximation line from the original data. It is also possible to perform correction by obtaining a straight line connecting the beginning and end of the original data and subtracting it from the original data.
  • the vibration component (NRRO) asynchronous with the rotation is removed by the low-pass filter 56.
  • a filter such as a CR filter whose phase is not compensated may cause the phase of the maximum shake position to be finally obtained to be shifted. Therefore, it is preferable to use a phase compensation type filter.
  • a Gaussian filter can be used as the phase compensation filter.
  • the Gaussian filter is a filter that calculates a rate using a function of a Gaussian distribution such that the closer to the data of interest, the larger the weight when calculating the average value, and the smaller the distance, the smaller the weight.
  • the harmonic analysis (DFT) operation is performed by the harmonic analysis unit 52, and the calculated phase of the primary component is displayed on the result display unit 54 as the maximum shake phase. Further, from the data obtained by the shake amount detection means, the radial shake of the outer ring 23 is detected (measured) by the difference between the maximum value and the minimum value by the method defined in JIS (JIS B 1515). it can. Then, the radial shake amount can be displayed on the result display unit 54 together with the shake maximum phase.
  • JIS JIS B 1515
  • FIG. 3 shows a shake detection device that detects radial shake of the inner ring.
  • a fixed base 60 for fixing the outer ring 23 of the rolling bearing 21 to be measured
  • a weight member W for applying a measurement load to the inner ring 24 of the bearing 21, and a shake amount detecting means 62 for detecting the shake amount of the inner ring 25.
  • a phase detecting means 63 attached to the weight member W for detecting phase information
  • an analyzing means 64 for calculating the maximum phase of the bearing shake based on the phase information detected by the phase detecting means 63.
  • the fixed base 60 is formed of a cylindrical body, and an outer ring fitting portion 65 including a circumferential cutout formed in an upper opening portion of the cylindrical body is formed.
  • the weight member W includes a first member 61a made of a disc body and a second member 61b attached to the first member 61a, and an inner ring fitting portion made of a circumferential notch on the outer peripheral portion of the lower surface of the first member 61. 66 is provided.
  • a weight of this weight member W it shall be 5 kg, for example.
  • the shake amount detecting means 62 a contact type displacement sensor having a contact rod is used similarly to the shake amount detecting means 32 shown in FIG. 1, and this contact rod contacts the inner diameter surface of the inner ring 25.
  • the phase detection means 63 includes a pair of photoelectric sensors 42 and 43 as in the phase detection means 33 shown in FIG. For this reason, the second member 41 of the weight member W is formed with a slit 44 for the Z phase as phase information and a slit 45 for the A phase as phase information.
  • the analysis means 64 has the same configuration as the analysis means 34 shown in FIG.
  • the outer ring 23 is fixed to the fixing base 60 and the weight member W is mounted on the inner ring 25. Is manually rotated integrally with the weight member W.
  • the contact rod of the contact type displacement sensor of the shake amount detecting means 62 is brought into contact with the inner diameter surface of the inner ring 25.
  • the shake amount detection means 62 is, for example, a contact type displacement The displacement value from the sensor is captured for one round.
  • the analysis means 64 performs processing (calculation) in the same manner as the analysis means 34 of the shake detection device for detecting the radial shake of the outer ring shown in FIG. 1, thereby detecting the radial shake of the outer ring shown in FIG.
  • the radial shake amount of the inner ring 25 can be displayed on the result display unit 54 together with the shake maximum phase.
  • FIG. 4 shows a shake detection device that detects the axial shake of the outer ring.
  • the contact rod 32 a of the shake amount detection means 32 is brought into contact with the axial end surface of the outer ring 23.
  • Other configurations are the same as those of the shake detection apparatus shown in FIG. 1, and the same members are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 and description thereof is omitted.
  • the inner ring 25 is fixed to the fixing base 30 and the weight member W is attached to the outer ring 23. Is manually rotated integrally with the weight member W.
  • the contact rod of the contact displacement sensor of the shake amount detection means 32 is brought into contact with the axial end surface of the outer ring 23.
  • the shake amount detecting means 32 is, for example, a contact-type displacement. The displacement value from the sensor is captured for one round.
  • processing is performed by the analyzing means 34 shown in FIG. 4 in the same manner as the analyzing means 34 of the shake detecting device for detecting the radial shake of the outer ring shown in FIG.
  • the axial shake amount of the outer ring can be displayed on the result display unit 54 together with the maximum shake phase.
  • FIG. 5 shows a shake detection device that detects the axial shake of the inner ring 25.
  • the contact rod 32 a of the shake amount detection means 32 is brought into contact with the axial end surface of the inner ring 25.
  • Other configurations are the same as those of the shake detection apparatus shown in FIG. 3, and the same members are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 3 and description thereof is omitted.
  • the outer ring 23 is fixed to the fixing base 60 and the weight member W is attached to the inner ring 25. Is manually rotated integrally with the weight member W.
  • the contact rod of the contact displacement sensor of the shake amount detecting means 62 is brought into contact with the axial end surface of the inner ring 25.
  • the shake amount detection means 62 is, for example, a contact type displacement The displacement value from the sensor is captured for one round.
  • processing is performed by the analysis means 64 shown in FIG. 5 in the same manner as the analysis means 34 of the shake detection device for detecting the radial shake of the outer ring shown in FIG.
  • the axial shake amount of the inner ring can be displayed on the result display unit 54 together with the maximum shake phase.
  • the shake amount detection means 32 (62) can detect the shake amount, that is, the magnitude of the shake, and the analysis means 34 (64) can calculate the maximum shake phase. .
  • the balance weight can be stably mounted on the side opposite to the maximum deflection phase, and a bearing capable of stable rotation can be provided.
  • the shake measuring device shown in FIG. 1 can accurately detect the maximum radial runout phase of the outer ring 23, and the shake measuring device of FIG. 3 can accurately detect the maximum radial runout phase of the inner ring 25. 4 can accurately detect the maximum shake phase of the axial friction of the outer ring 23, and the shake measurement device of FIG. 5 can accurately detect the maximum shake phase of the inner ring 25. Can be detected.
  • phase detection means 33 As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.
  • the phase detection means 33 (63) the slits 44 and 45 and the photoelectric sensor 42 are used. , 43 is used, but a magnetic encoder formed by combining a magnetized portion formed on the second member 41 of the weight member W and a magnetic sensor may be used.
  • the contact-type displacement sensor is used for the shake amount detection means 62, a non-contact type sensor such as a laser beam or a capacitance type may be used.
  • the rolling bearing to be measured may be a ball bearing or a tapered roller bearing.
  • the rotational force applied to the inner ring and outer ring of the bearing at the time of measurement may be performed manually or a motor driving force may be used.

Abstract

　転がり軸受の振れ測定装置である。測定すべき転がり軸受の内輪を固定する固定台と、軸受の外輪に測定用荷重を負荷するおもり部材と、外輪の振れ量を検出する振れ量検出手段とを備える。分析手段において、振れ量検出手段にて検出した変位データである振れ量のうち、回転位相に同期した変位信号を取り込んで、その信号データを基に外輪の振れの大きさ及び振れの最大位相を算出する。

Description

振れ測定装置
　本発明は、振れ測定装置に関し、特に転がり軸受の振れ測定装置に関する。
　転がり軸受のラジアル振れやアキシャル振れを測定する方法は、ＪＩＳ（ＪＩＳ　Ｂ　１５１５）に規定されている。外輪のラジアル振れは図６に示す方法で測定され、内輪のラジアル振れは図７に示す方法で測定される。なお、図６と図７に示すように、転がり軸受１は、内径面の外輪軌道面２が形成された外輪３と、外径面に内輪軌道面４が形成された内輪５と、外輪軌道面２と内輪軌道面４の間に介装されるボール６とを備える。
　図６に示す外輪のラジアル振れ測定装置は、基準平面１０に転がり軸受の内輪５を固定し、外輪３におもり部材１１により負荷をかけながら回転させる。そして、外輪３の外径の振れ（外輪ラジアル振れ）をラジアル振れ用測定器１２で測定する。この場合、図示省略のアキシャル振れ用測定器によって外輪３の端面の振れ（外輪アキシャル振れ）を測定できる。
　図７に示す内輪のラジアル振れ測定装置は、基準平面１５に転がり軸受の外輪３を固定し、内輪５におもり部材１６により負荷をかけながら回転させる。そして、内輪５の内径の振れ（内輪ラジアル振れ）をラジアル振れ用測定器１７で測定する。この場合、図示省略のアキシャル振れ用測定器によって内輪５の端面の振れ（内輪アキシャル振れ）を測定できる。
　このように、ＪＩＳ（ＪＩＳ　Ｂ　１５１５）に規定されている方法を利用するものとしては、従来から種々の装置が提案されている（特許文献１及び特許文献２）。
特開昭５５－３９０１０号公報 特公昭４９－４８１５３号公報
　ところで、軸受における振れを完全に無くすことは難しい。しかしながら、振れの最大位相が既知であれば、各種の装置に軸受を組み付ける際に、振れ最大位相と反対側にバランスウェイトを取り付けることによって、振れの影響をある程度相殺することができる。
　その為、軸受の振れ測定として、振れの大きさだけでなく振れ最大位相を測定できればよい。しかしながら、ＪＩＳ（ＪＩＳ　Ｂ　１５１５）に規定されている方法、及びこの方法を用いた従来の方法においては、振れの最大位相を測定できるものは提案されていない。
　ところが、測定器である電気マイクロメータやダイヤルゲージ等の変位センサの指示値を目視にて確認し、振れが最大となる位置を記録することによって、振れの最大位相を測定できることになる。
　しかしながら、この場合、変位センサの指示値は、回転に同期した振れ成分（ＲＲＯ）と回転に非同期な振動成分（ＮＲＲＯ）が混在して現れる。ＲＲＯに対してＮＲＲＯが大きい場合、目視による測定でＲＲＯのみを分離することが難しい。また。バランスウェイトの取り付けによって抑制できるのは、ＲＲＯの中の１角成分（偏肉成分）であり、目視によりＲＲＯから１角成分のみを抽出し、最大位置を特定することは困難であるといる。
すなわち、振れ最大位置の測定値にばらつきが生じることになる。
　本発明は、上記課題に鑑みて、バランスウェイトを取り付けるために必要な回転に同期した振れ最大位相を精度よく求めることが可能な振れ測定装置を提供する。
　本発明の第１の振れ測定装置は、転がり軸受の振れ測定装置であって、測定すべき転がり軸受の内輪を固定する固定台と、前記軸受の外輪に測定用荷重を負荷するおもり部材と、前記外輪の振れ量を検出する振れ量検出手段と、外輪の位相情報を検出する位相検出手段と、前記振れ量検出手段にて検出した変位データである振れ量のうち、位相検出手段の位相情報を基に回転位相に同期した変位信号を取り込んで、外輪の振れ大きさ及び振れの最大位相を算出する分析手段とを備えたものである。
　本発明の第１の振れ測定装置によれば、固定台に転がり軸受の内輪を固定した状態で、おもり部材にて、軸受の外輪に測定用荷重を負荷し、その状態で回転させて、振れ量検出手段にて外輪の振れ量を検出することができる。また、位相検出手段にて、外輪の位相情報を検出することができる。そして、分析手段にて、回転に非同期な振動成分の除去を行って、その除去後の信号データを基に外輪の振れ大きさ及び振れの最大位相を算出することができる。
　本発明の第２の振れ測定装置は、転がり軸受の振れ測定装置であって、測定すべき転がり軸受の外輪を固定する固定台と、前記軸受の内輪に測定用荷重を負荷するおもり部材と、前記内輪の振れ量を検出する振れ量検出手段と、内輪の位相情報を検出する位相検出手段と、前記振れ量検出手段にて検出した変位データである振れ量のうち、位相検出手段の位相情報を基に回転位相に同期した変位信号を取り込んで、内輪の振れ大きさ及び振れの最大位相を算出する分析手段とを備えたものである。
　本発明の第２の振れ測定装置は、固定台に転がり軸受の外輪を固定した状態で、おもり部材にて、軸受の内輪に測定用荷重を負荷し、その状態で回転させて、振れ量検出手段にて内輪の振れ量を検出することができる。また、おもり部材に付設された位相検出手段にて、内輪の位相情報を検出することができる。そして、分析手段にて、回転に非同期な振動成分の除去を行って、その除去後の信号データを基に内輪の振れ大きさ及び振れの最大位相を算出することができる。
　前記分析手段は、回転に非同期な振動成分の除去を行う除去部を備え、前記除去部として、ドリフト補正処理部を有するものである。これによって、回転に非同期な振動成分の除去することができる。
　前記ドリフト補正処理部は、最小二乗法によりデータの一時近似線を算出し、元のデータから差し引くことによって、ドリフト成分の除去を行うことができる。また、ドリフト補正処理部は、データの先頭と末尾をつなぐ直線を算出し、元のデータから差し引くことによって、ドリフト成分の除去を行うことができる。
　前記分析手段の前記除去部として、位相補償型のローパスフィルタを備えものであってもよい。ここで、ローパスフィルタ（Low-pass filter:LPF）はフィルタの一種で、なんらかの信号のうち、遮断周波数より低い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させるフィルタである。このため、非同期な振動成分を除去することができる。
　ローパスフィルタとしてガウシアンフィルタを用いることができる。ここで、ガウシアンフィルタとは、注目データに近いほど、平均値を計算するときの重みを大きくし、遠くなるほど重みを小さくなるようにガウス分布の関数を用いてレートを計算するフィルタである。
　前記分析手段は調和解析部を備え、回転に非同期な振動成分の除去後の信号データに対して、前記調和解析部は調和解析を行い、得られた１次成分の位相を、軸受振れの最大位相として定量化するのが好ましい。
　位相検出手段は、前記おもり部材に形成される位置情報としてスリットと、スリットを検知する光電センサとを備えたもので構成することができ、前記光電センサは、Ｚ相検出用の光電センサと、Ａ相検出用の光電センサとを有し、これらの組み合わせにて位相検出用のロータリエンコーダを構成することができる。
　本発明では、振れ量検出手段にて、振れ量、つまり振れに大きさを検出でき、かつ、分析手段にて、振れの最大位相を算出することができる。これによって、振れ最大位相と反対側にバランスウェイトを安定して取り付けることができて、安定した回転が可能な軸受を提供することができる。
本発明の第１の振れ測定装置の簡略図である。 前記振れ測定装置の分析手段の簡略ブロック図である。 本発明の第２の振れ測定装置の簡略図である。 本発明の第３の振れ測定装置の簡略図である。 本発明の第４の振れ測定装置の簡略図である。 ＪＩＳ規定されている方法で外輪のラジアル振れを測定して状態を示す簡略図である。 ＪＩＳ規定されている方法で内輪のラジアル振れを測定して状態を示す簡略図である。
　以下本発明の実施の形態を図１～図５に基づいて説明する。図１は、転がり軸受の外輪の振れの大きさおよび振れの最大位相を検出する振れ測定装置を示す。ところで、転がり軸受２１は、内径面の外輪軌道面２２が形成された外輪２３と、外径面に内輪軌道面２４が形成された内輪２５と、外輪軌道面２２と内輪軌道面２４の間に介装されるボール２６とを備える。
　振れ測定装置は、測定すべき転がり軸受２１の内輪２５を固定する固定台３０と、軸受２１の外輪２３に測定用荷重を負荷するおもり部材Ｗと、外輪２３の振れ量を検出する振れ量検出手段３２と、外輪２３の位相情報を検出する位相検出手段３３と、位相検出手段３３によって検出された位相情報を基に軸受振れの最大位相を算出する分析手段３４とを備える。
　固定台３０は、ベース（基盤）３５と、このベース３５上に配設される内輪固定治具３６とを有するものである。内輪固定治具３６は円盤体からなり、上面外周部には周方向切欠からなる内輪嵌合部３７が設けられている。すなわち、内輪２５がこの内輪嵌合部３７に嵌合することによって、この内輪２５は固定台３０に固定されることになる。
　おもり部材Ｗは、第１部材３１と、この第１部材３１に連設される第２部材４１とからなる。第１部材３１は、円盤状の本体部３１ａと、この本体部３１ａの下面外周部から垂下されるリング部３１ｂとならなり、このリング部３１ｂの下部内径部に周方向切欠からなる外輪嵌合部３８が設けられている。すなわち、外輪２３におもり部材Ｗの外輪嵌合部３８を嵌合させた状態で、外輪２３とおもり部材Ｗとが一体に回転する。この場合、固定台３０の内輪固定治具３６の軸心と、軸受軸心と、おもり部材Ｗの軸心とが、同一鉛直軸心上に配置される。なお、ＪＩＳ（ＪＩＳ　Ｂ　１５１５）には、おもりの重さの最小値が規定されており、おもり部材Ｗの重さとして、この規定値以上の例えば、５ｋｇの重さとする。
　また、振れ量検出手段３２は例えば接触式変位センサからなり、固定台３０のベース３５に固定されている。すなわち、ベース３５に支持片４０が立設され、この支持片４０に取付られる。そして、その接触ロッド３２ａが外輪２３の外面に接触する。すなわち、外輪２３を１回転させたときの測定器（センサ）の読みの最大値と最小値との差で、この外輪２３のラジアル振れを検出（測定）できる。この測定データは分析手段３４に入力される。
　位相検出手段３３は、一対の光電センサ４２、４３を備えたものである。おもり部材Ｗの第２部材４１には、位相情報としてＺ相用のスリット４４と、位相情報としてＡ相用のスリット４５とが形成されている。この場合、Ｚ相用のスリット４４は、１本のみ形成され、Ａ相用のスリット４５は、周方向に沿って等ピッチで１８０本形成されている。このため、第１の光電センサ４２がＺ相検出用であり、第２の光電センサ４３がＡ相検出用であり、この位相検出手段３３は、ロータリエンコーダを構成することになる。この位相検出手段３３の検出データは分析手段３４に入力される。なお、一対の光電センサ４２、４３は、おもり部材Ｗに固定されるものではなく、第１の光電センサ４２をスリット４４に所定間隔で相対面するとともに、第２の光電センサ４３をスリット４５に所定間隔で相対面するように、図示省略の固定部材に固定している。
　分析手段３４は、図２に示すように、ＡＤ変換部５０と、非同期成分除去部５１と、調和解析部５２と、振れ量演算部５３と、結果表示部５４とを備える。ＡＤ変換部５０は、センサ３２からのデータをデジタル値に変換するものである。また、非同期成分除去部５１は、温度ドリフトなどの影響を取り除くためにドリフト補正処理部５５と、軸受２１の回転により発生する非同期な振動成分（ＮＲＲＯ）の影響を取り除くためのローパスフィルタ（位相補償型）５６とを有するものである。また、結果表示部５４は、液晶パネル等で構成できる。
　ここで、ローパスフィルタ（Low-pass filter:LPF）はフィルタの一種で、なんらかの信号のうち、遮断周波数より低い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より高い周波数の成分を低減させるフィルタである。このため、非同期な振動成分を除去することができる。
　次に、図１に示す振れ測定装置にて軸受２１の外輪２３の振れの大きさおよび振れの最大位相を検出する方法を説明する。まず、図１に示すように、固定台３０上に軸受２１をセットする。すなわち、内輪固定治具３６の内輪嵌合部３７に軸受２１の内輪２５を嵌合させて、内輪２５を固定台３０に固定する。
　その後、位相検出手段３３のおもり部材Ｗを外輪２３に装着する。すなわち、おもり部材Ｗの外輪嵌合部３８を外輪２３に嵌合させる。また、振れ量検出手段３２を構成する接触式変位センサの接触ロッド３２ａを外輪２３の外周面に接触させる。
　この状態で、外輪２３をおもり部材Ｗとともに回転させる。この場合、手動、つまり作業者の手回しにて行うことになる。そして、この手回し後に惰性回転状態なった状態で、Ｚ相検出用の光電センサ４２がＯＮした時点からＡ相検出用の光電センサ４３がＯＮする毎に、振れ量検出手段３２は例えば接触式変位センサからの変位値を１周分取り込む。
　また、Ａ相検出用の光電センサ４３のＯＮのタイミングで、分析手段３４のＡＤ変換部５０にて、デジタル値に変換された変位データに対して、まず、ドリフト補正処理部５５にて測定中の変位センサのドリフト成分を除去する。このドリフト補正の方法としては、変位センサの信号データに対して最小二乗法による１次近似直線を算出し、元のデータから１次近似線を差し引くことによって行うことができる。また、元のデータの先頭と末尾を繋ぐ直線を求め、元データから差し引くことで補正を行いことも可能である。
　その後は、ローパスフィルタ５６で、回転に非同期な振動成分（ＮＲＲＯ）の除去を行う。なお、この際、ＣＲフィルタなどの位相が補償されないフィルタを用いるのは、最終的に求めたい振れの最大位置の位相がずれるおそれがある。このため、位相補償型のフィルタを用いるのが好ましい。位相補償型のフィルタとして、例えば、ガウシアンフィルタを用いることができる。ここで、ガウシアンフィルタとは、注目データに近いほど、平均値を計算するときの重みを大きくし、遠くなるほど重みを小さくなるようにガウス分布の関数を用いてレートを計算するフィルタである。
　次に、調和解析部５２によって、調和解析(ＤＦＴ)演算を行い、算出された１次成分の位相を振れ最大位相として、結果表示部５４に表示することになる。また、前記振れ量検出手段にて得たデータから、ＪＩＳ（ＪＩＳ　Ｂ　１５１５）に規定されている方法にて、最大値と最小値との差で、この外輪２３のラジアル振れを検出（測定）できる。そして、ラジアル振れ量を前記振れ最大位相とともに、前記結果表示部５４に表示するができる。
　次に、図３は、内輪のラジアル振れを検出する振れ検出装置を示す。この場合、測定すべき転がり軸受２１の外輪２３を固定する固定台６０と、軸受２１の内輪２４に測定用荷重を負荷するおもり部材Ｗと、内輪２５の振れ量を検出する振れ量検出手段６２と、おもり部材Ｗに付設されて位相情報を検出する位相検出手段６３と、位相検出手段６３によって検出された位相情報を基に軸受振れの最大位相を算出する分析手段６４とを備える。
　固定台６０は筒体にて構成され、この筒体の上方開口部に形成される周方向切欠部からなる外輪嵌合部６５が形成されている。このため、この外輪嵌合部６５に外輪２３を嵌合させることによって、外輪２３を固定台６０に固定できる。おもり部材Ｗは、円盤体からなる第１部材６１ａと、この第１部材６１ａに付設される第２部材６１ｂとからなり、第１部材６１の下面外周部に周方向切欠からなる内輪嵌合部６６が設けられている。このため、おもり部材Ｗを内輪２５に嵌合させることによって、このおもり部材Ｗにて、内輪２５に測定用荷重を負荷することができる。なお、このおもり部材Ｗの重さとして、例えば、５ｋｇの重さとする。
　振れ量検出手段６２は、前記図１に示す振れ量検出手段３２と同様、接触ロッドを有する接触式変位センサが用いられ、この接触ロッドが内輪２５の内径面に接触する。また、位相検出手段６３は、前記図１に示す位相検出手段３３と同様、一対の光電センサ４２、４３を備えたものである。このため、おもり部材Ｗの第２部材４１には、位相情報としてＺ相用のスリット４４と、位相情報としてＡ相用のスリット４５とが形成されている。分析手段６４も、前記図２に示す分析手段３４と同様の構成とされる。
　従って、この図３に示す振れ測定装置で、内輪２５のラジアル振れを測定するには、まず、固定台６０に外輪２３を固定するとともに、おもり部材Ｗを内輪２５に装着した状態として、内輪２５をおもり部材Ｗと一体的に、手動にて回転させる。この際、振れ量検出手段６２の接触式変位センサの接触ロッドを内輪２５の内径面に接触させる。そして、この手回し後に惰性回転状態なった状態で、Ｚ相検出用の光電センサ４２がＯＮした時点からＡ相検出用の光電センサ４３がＯＮする毎に、振れ量検出手段６２は例えば接触式変位センサからの変位値を１周分取り込む。
　その後は、前記図１に示す外輪のラジアル振れを検出する振れ検出装置の分析手段３４と同様に処理（演算）を分析手段６４にて行うことによって、前記図１に示す外輪のラジアル振れを検出する振れ検出装置と同様、内輪２５のラジアル振れ量を前記振れ最大位相とともに、前記結果表示部５４に表示することができる。
　図４は、外輪のアキシャル振れを検出する振れ検出装置を示している。この場合、図１に示すものに比べて、振れ量検出手段３２の接触ロッド３２ａを、外輪２３の軸方向端面に接触させている。他の構成は、図１に示す振れ検出装置と同様であり、同一部材については、図１に示す部材と同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
　従って、この図４に示す振れ測定装置で、外輪２３のアキシャル振れを測定するには、まず、固定台３０に内輪２５を固定するとともに、おもり部材Ｗを外輪２３に装着した状態として、外輪２３をおもり部材Ｗと一体的に、手動にて回転させる。この際、振れ量検出手段３２の接触式変位センサの接触ロッドを外輪２３の軸方向端面に接触させに接触させる。そして、この手回し後に惰性回転状態なった状態で、Ｚ相検出用の光電センサ４２がＯＮした時点からＡ相検出用の光電センサ４３がＯＮする毎に、振れ量検出手段３２は例えば接触式変位センサからの変位値を１周分取り込む。
　その後は、前記図１に示す外輪のラジアル振れを検出する振れ検出装置の分析手段３４と同様に処理（演算）をこの図４に示す分析手段３４にて行うことによって、前記図１に示す外輪のラジアル振れを検出する振れ検出装置と同様、外輪のアキシャル振れ量を前記振れ最大位相とともに、前記結果表示部５４に表示することができる。
　図５は内輪２５のアキシャル振れを検出する振れ検出装置を示している。この場合、図３に示すものに比べて、振れ量検出手段３２の接触ロッド３２ａを、内輪２５の軸方向端面に接触させている。他の構成は、図３に示す振れ検出装置と同様であり、同一部材については、図３に示す部材と同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
　従って、この図５に示す振れ測定装置で、内輪２５のアキシャル振動を測定するには、まず、固定台６０に外輪２３を固定するとともに、おもり部材Ｗを内輪２５に装着した状態として、内輪２５をおもり部材Ｗと一体的に、手動にて回転させる。この際、振れ量検出手段６２の接触式変位センサの接触ロッドを内輪２５の軸方向端面に接触させに接触させる。そして、この手回し後に惰性回転状態なった状態で、Ｚ相検出用の光電センサ４２がＯＮした時点からＡ相検出用の光電センサ４３がＯＮする毎に、振れ量検出手段６２は例えば接触式変位センサからの変位値を１周分取り込む。
　その後は、前記図１に示す外輪のラジアル振れを検出する振れ検出装置の分析手段３４と同様に処理（演算）をこの図５に示す分析手段６４にて行うことによって、前記図１に示す外輪のラジアル振れを検出する振れ検出装置と同様、内輪のアキシャル振れ量を前記振れ最大位相とともに、前記結果表示部５４に表示することができる。
　本発明によれば、振れ量検出手段３２（６２）にて、振れ量、つまり振れの大きさを検出でき、かつ、分析手段３４（６４）にて、振れの最大位相を算出することができる。これによって、振れ最大位相と反対側にバランスウェイトを安定して取り付けることができて、安定した回転が可能な軸受を提供することができる。
　図１に示す振れ測定装置では、外輪２３のラジアル擦れの振れ最大位相を精度よく検出することができ、図３の振れ測定装置では、内輪２５のラジアル擦れの振れ最大位相を精度よく検出することができ、図４に示す振れ測定装置では、外輪２３のアキシャル擦れの振れ最大位相を精度よく検出することができ、図５の振れ測定装置では、内輪２５のアキシャル擦れの振れ最大位相を精度よく検出することができる。
　以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、位相検出手段３３（６３）として、スリット４４，４５と光電センサ４２，４３との組み合わせを用いたが、おもり部材Ｗの第２部材４１に形成される着磁部と、磁気センサとの組み合わせからなる磁気エンコーダを用いてもよい。振れ量検出手段６２に接触式変位センサを用いたが、レーザ光や静電容量式などの非接触式センサを用いてもよい。
　測定する転がり軸受としては、玉軸受や円すいころ軸受等であってもよい。測定時における軸受の内輪や外輪の回転力付与としては、手動によって行っても、モータ駆動力を用いてもよい。
２１   軸受
２３   外輪
２５   内輪
３０   固定台
３２   振れ量検出手段
３３   位相検出手段
３４   分析手段
４２、４３    光電センサ
５１   非同期成分除去部
５２   調和解析部
５５   ドリフト補正処理部
５６   ローパスフィルタ
６０   固定台
６２   振れ量検出手段
６３   位相検出手段
６４   分析手段
Ｗ     おもり部材
 

Claims (10)

  1. 　転がり軸受の振れ測定装置であって、
    　測定すべき転がり軸受の内輪を固定する固定台と、前記軸受の外輪に測定用荷重を負荷するおもり部材と、前記外輪の振れ量を検出する振れ量検出手段と、前記振れ量検出手段にて検出した変位データである振れ量のうち、回転位相に同期した変位信号を取り込んで、その信号データを基に外輪の振れの大きさ及び振れの最大位相を算出する分析手段とを備えたことを特徴とする振れ測定装置。
  2. 　転がり軸受の振れ測定装置であって、
    　測定すべき転がり軸受の外輪を固定する固定台と、前記軸受の内輪に測定用荷重を負荷するおもり部材と、前記内輪の振れ量を検出する振れ量検出手段と、内輪の位相情報を検出する位相検出手段と、前記振れ量検出手段にて検出した変位データである振れ量のうち、位相検出手段の位相情報を基に回転位相に同期した変位信号を取り込んで、内輪の振れの大きさ及び振れの最大位相を算出する分析手段とを備えたことを特徴とする振れ測定装置。
  3. 　前記分析手段は、回転に非同期な振動成分の除去を行う除去部を備え、前記除去部として、ドリフト補正処理部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置。
  4. 　前記ドリフト補正処理部は、最小二乗法によりデータの一時近似線を算出し、元のデータから差し引くことによって、ドリフト成分の除去を行うことを特徴とする請求項３に記載の振れ測定装置。
  5. 　前記ドリフト補正処理部は、データの先頭と末尾をつなぐ直線を算出し、元のデータから差し引くことによって、ドリフト成分の除去を行うことを特徴とする請求項３に記載の振れ測定装置。
  6. 　前記分析手段の除去部として、位相補償型のローパスフィルタを備えたことを特徴とする請求項３に記載の振れ測定装置。
  7. 　ローパスフィルタとしてガウシアンフィルタを用いることを特徴とする請求項６に記載の振れ測定装置。
  8. 　前記分析手段は調和解析部を備え、回転に非同期な振動成分の除去後の信号データに対して、前記調和解析部は調和解析を行い、得られた１次成分の位相を、軸受振れの最大位相として定量化することを特徴とする請求項３～請求項７のいずれか１項に記載の振れ測定装置。
  9. 　位相検出手段は、前記おもり部材に形成される位置情報としてスリットと、スリットを検知する光電センサとを備えたことを特徴とする請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の振れ測定装置。
  10. 　前記光電センサは、Ｚ相検出用の光電センサと、Ａ相検出用の光電センサとを有し、これらの組み合わせにて位相検出用のロータリエンコーダを構成することを特徴とする請求項９に記載の振れ測定装置
     
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