(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の環体を円周数箇所に転動体収容用のポケットを形成する状態で掌合し、両環体の各ポケット間の掌合領域がリベットにより結合される構成のラジアル転がり軸受用保持器に対して、実際の使用状況でかかる荷重を計測する荷重計測装置であって、
保持器の所要位置に貼着される歪ゲージと、
歪ゲージに対して電圧を供給して歪ゲージの電気抵抗の変化を検出する計測回路と、
保持器の軸方向一側に配置されかつ歪ゲージと計測回路とを電気的に接続するスリップリングと、
保持器に取り付けられかつスリップリングを支持する補助具とを含み、
前記補助具が、スリップリングによるアンバランス荷重を受ける波形保持器の回転バランスを調整する要素を有している、ことを特徴とするラジアル転がり軸受用保持器の荷重計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載のラジアル転がり軸受用保持器の荷重計測装置において、前記補助具が、保持器の軸方向一側に一体的に取り付けられかつスリップリングの回転部が連結される第１環状板と、保持器の軸方向他側に一体的に取り付けられかつ第１環状板およびスリップリングによるアンバランス荷重を受ける保持器の回転バランスを調整する第２環状板とから構成されている、ことを特徴とするラジアル転がり軸受用保持器の荷重計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載のラジアル転がり軸受用保持器の荷重計測装置において、前記第１環状板が、前記保持器の２枚の環体をリベットで結合していない状態で、両環体に設けられるリベット孔のうち、円周数カ所のリベット孔に螺着される各ねじの軸部に、また、前記第２環状板が、残り円周数カ所のリベット孔に螺着される各ねじの軸部にそれぞれ固定される、ことを特徴とするラジアル転がり軸受用保持器の荷重計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジアル転がり軸受を所要条件で動作させた状態で、ラジアル転がり軸受に備える保持器にかかる荷重を計測する荷重計測装置に関する。この荷重計測装置は、歪ゲージを用いるものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ラジアル転がり軸受は、使用上の安全性を確保するために使用形態に応じて適正な仕様のものを選定するようになっている。このラジアル転がり軸受の安全な使用条件の項目のひとつとして、最大定格荷重があり、それに応じて軸受を構成する各要素の耐荷重性を選定するようになっている。この耐荷重性については、計算上の数値を求めるとともに、実際の使用状況での荷重を計測することにより認識し、決定される。
【０００３】
次に、ラジアル転がり軸受の保持器が受ける荷重を計測する荷重計測装置の従来例について説明する。
【０００４】
ここでは、ラジアル転がり軸受の保持器として、ラジアル玉軸受の波形保持器を例に挙げる。なお、波形保持器は、２枚の金属製の波形の板状環体を掌合した状態で円周数箇所に玉収容用のポケットを形成し、両板状環体の各ポケット間の掌合領域を金属製のリベットで結合した構成になっている。
【０００５】
荷重計測装置は、波形保持器の所要位置に貼着される歪ゲージと、歪ゲージに対して電圧を供給して歪ゲージの電気抵抗の変化を検出する計測回路と、波形保持器と共に回転する歪ゲージと非回転の計測回路とを電気的に接続するスリップリングと、波形保持器の一側に一体的に取り付けられてスリップリングを支持する補助具とを含む。
【０００６】
スリップリングは、一般的に周知のもので、非回転の固定部と、この固定部に対して回転自在に支持される回転部とを備え、固定部には計測回路の電気配線が接続される外部端子が、また回転部には歪ゲージの電気配線が接続される外部端子がそれぞれ設けられ、これら両外部端子が、固定部または回転部に設けられて相手に電気導通可能に接触する導電性ブラシを介して電気的に接続される構成になっている。
【０００７】
そして、荷重計測に先立ち、波形保持器の２枚の板状環体をリベットで結合する前に、当該板状環体のポケット間の掌合領域に歪ゲージを貼着し、この２枚の板状環体を掌合した状態で片方の板状環体の軸方向一側に補助具としての環状板を取り付け、この環状板にスリップリングの回転部を一体に連結する。
【０００８】
この波形保持器を内・外輪、玉と組み合わせてラジアル玉軸受を完成し、このラジアル玉軸受を回転軸およびケースに対して組み込む。
【０００９】
このような形態で、回転軸を回転させるとともに、ラジアル荷重やアキシャル荷重などを適宜加担させる。そこで、波形保持器にかかる荷重によって弾性ひずみに応じた歪ゲージの電気抵抗値の変化を計測回路で検出し、波形保持器にかかる荷重を認識するようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の荷重計測形態では、波形保持器の軸方向片側のみに補助具やスリップリングを取り付けているため、当該波形保持器に対して補助具やスリップリングによるアンバランス荷重が加担してしまう。これにより、波形保持器がアンバランスな状態で回転することになるので、実際の使用状況での回転運動とは大きく異なる状況になるなど、実際の使用状況で波形保持器にかかる荷重を計測できなくなっている。そのため、波形保持器の耐荷重性を精度良く認識するのが困難になっている。
【００１１】
なお、ラジアル玉軸受は、主としてラジアル荷重を受ける状態で使用されるものであるが、軸受取付状態によってはアキシャル荷重を受けることがある。このような状況を荷重計測時に再現することが望ましいが、前述したような理由から実際には前記状況を再現することができないと言える。
【００１２】
したがって、本発明は、ラジアル転がり軸受用保持器の荷重計測装置において、実際の動作状況でかかる荷重を正確に計測できるようにすることを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のラジアル転がり軸受用保持器の荷重計測装置は、２枚の環体を円周数箇所に転動体収容用のポケットを形成する状態で掌合し、両環体の各ポケット間の掌合領域がリベットにより結合される構成のラジアル転がり軸受用保持器に対して、実際の使用状況でかかる荷重を計測するもので、保持器の所要位置に貼着される歪ゲージと、歪ゲージに対して電圧を供給して歪ゲージの電気抵抗の変化を検出する計測回路と、保持器の軸方向一側に配置されかつ歪ゲージと計測回路とを電気的に接続するスリップリングと、保持器に取り付けられかつスリップリングを支持する補助具とを含み、前記補助具が、スリップリングによるアンバランス荷重を受ける波形保持器の回転バランスを調整する要素を有している。
【００１４】
本発明の請求項２のラジアル転がり軸受用保持器の荷重計測装置は、上記請求項１の補助具が、保持器の軸方向一側に一体的に取り付けられかつスリップリングの回転部が連結される第１環状板と、保持器の軸方向他側に一体的に取り付けられかつ第１環状板およびスリップリングによるアンバランス荷重を受ける保持器の回転バランスを調整する第２環状板とから構成されている。
【００１５】
本発明の請求項３のラジアル転がり軸受用保持器の荷重計測装置は、上記請求項２の第１環状板が、前記保持器の２枚の環体をリベットで結合していない状態で、両環体に設けられるリベット孔のうち、円周数カ所のリベット孔に螺着される各ねじの軸部に、また、前記第２環状板が、残り円周数カ所のリベット孔に螺着される各ねじの軸部にそれぞれ固定される。
【００１６】
このような本発明では、要するに、保持器に対して補助具およびスリップリングの重量がアンバランスに加担しないように補助具の構成を工夫している。これにより、荷重計測にあたって保持器の実際の使用状況を再現しやすくなり、実際の動作時に保持器にかかる荷重を精度良く計測できるようになる。
【００１７】
請求項２では、保持器の軸方向一側に第１環状板とスリップリングを、また、保持器の軸方向他側に第２環状板を配置し、前記第１環状板およびスリップリングの重量と、前記第２環状板の重量とを適宜配分することにより、保持器の回転バランスを調整しており、バランス調整が比較的簡単に行えるようになる。
【００１８】
請求項３では、第１、第２環状板を保持器に対して取り付ける形態として、保持器にもともと存在するリベット孔を利用してねじ止めするようにしているから、取り付け作業が比較的簡単になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図１ないし図６に示す各実施形態に基づいて説明する。
【００２０】
図１ないし図６は本発明の一実施形態にかかり、図１は、荷重計測装置の概略構成を示す縦断面図、図２は、図１の側面図、図３は、ラジアル玉軸受用波形保持器単体を示す斜視図、図４は、図３の波形保持器に取り付ける補助具の分解斜視図、図５は、波形保持器に取り付けた補助具とスリップリングとを分離して配置した状態を示す斜視図、図６は、補助具とスリップリングとの連結部位を示す側面図である。
【００２１】
まず、波形保持器の構成について、図３を用いて説明する。図３において、１０は波形保持器の全体を示しており、この波形保持器１０は、波形に屈曲された２枚の板状環体１１，１２と、これら２枚の板状環体１１，１２を結合する複数のリベット１３とから構成されている。
【００２２】
板状環体１１，１２は、ＪＩＳ規格ＳＰＣＣを素材としてプレス成形により製作されるもので、円周数箇所に半円形に膨出する湾曲部１１ａ，１２ａが設けられて波形に形成されている。これら２枚の板状環体１１，１２を軸方向で掌合させることにより、各板状環体１１，１２の対応する湾曲部１１ａ，１２ａどうしが転動体としての玉（図示省略）を包んで保持するポケット１４を形成する。この板状環体１１，１２の湾曲部１１ａ，１２ａそれぞれの間の掌合領域には、リベット孔１１ｂ，１２ｂ（１２ｂは図面に現れていない）がそれぞれ設けられている。リベット１３は、ＪＩＳ規格ＳＷＣＨ１２Ａを素材としてプレス成形により製作されるもので、ほぼ半球形の頭部が形成された円柱形のピンからなる。このリベット１３が、２枚の板状環体１１，１２を掌合した状態で各ポケット１４の間の領域のリベット孔１１ｂ，１２ｂに挿通され、リベット１３の小径部分の端縁がかしめ変形されることにより、２枚の板状環体１１，１２を非分離に結合するようになっている。この結合状態では、ポケット１４から玉が抜け出ないように所要の隙間を介して保持されるようになる。
【００２３】
次に、荷重計測装置の構成について、図１および図２を用いて説明する。図１および図２において、２０は波形保持器１０に貼着される歪ゲージ（図１および図２には現れていないが、図４および図５に示されている）、２１は歪ゲージ２０に対して電圧を供給して歪ゲージ２０の電気抵抗の変化を検出する計測回路、２２は波形保持器１０と共に回転する歪ゲージ２０と非回転の計測回路２１とを電気的に接続するスリップリング、２３は波形保持器１０に一体的に取り付けられてスリップリング２２の回転部４２を支持する補助具、３０は試料軸受、３１は回転軸、３２は回転軸３１を回転駆動するプーリ、３３は試料軸受３０の軸受箱、３４は回転軸３１のサポート軸受、３５はサポート軸受３４の軸受箱、３６はアキシャル荷重負荷用のばね、３７はスリップリング２２の固定部４１を軸受箱３３に対して固定支持させるためのボルトである。なお、ラジアル荷重は、プーリ３２にかけられた図示していないベルトの張力を変えることで調整する。
【００２４】
スリップリング２２は、一般的に周知のもので、軸受箱３３に対して４つのボルト３７により固定された非回転の固定部４１と、この固定部４１に対して回転自在に支持される回転部４２とを備え、固定部４１には計測回路２１の電気配線（図示省略）が接続される外部端子（図示省略）が、また回転部４２には歪ゲージ２０の電気配線（図示省略）が接続される外部端子（図示省略）がそれぞれ設けられ、この固定側外部端子と回転側外部端子とが、固定部４１または回転部４２に設けられて相手に電気導通可能に接触する導電性ブラシ（図示省略）を介して電気的に接続される構成になっている。
【００２５】
補助具２３は、図４および図５に示すように、波形保持器１０の軸方向一側に一体的に取り付けられかつスリップリング２２の回転部４２が回転方向に連結される第１環状板５１と、波形保持器１０の軸方向他側に一体的に取り付けられかつ第１環状板５１およびスリップリング２２によるアンバランス荷重を受ける波形保持器１０の回転バランスを調整するための第２環状板５２と、第１、第２環状板５１，５２を波形保持器１０に対して取り付けるためのねじ５３およびナット５４とから構成されている。なお、この補助具２３では、波形保持器１０の軸方向一側に配置される第１環状板５１およびスリップリング２２の重量に応じて、波形保持器１０の軸方向他側に配置される第２環状板５２の重量を適宜配分することにより、波形保持器１０の回転バランスを調整するようになっている。ここでは、第１、第２環状板５１，５２は、例えばアルミニウム合金などの軽い材料で形成され、その外形形状や厚み寸法などにより重量調整される。
【００２６】
前述の補助具２３を波形保持器１０に取り付ける手順を説明する。まず、波形保持器１０の両板状環体１１，１２をリベット１３で結合しない状態で、両板状環体１１，１２の掌合領域に設けられるリベット孔１１ｂ，１２ｂ（１２ｂは図面に現れていない）のうち、円周数カ所のリベット孔１１ｂ，１２ｂにねじ５３を軸方向一側から差し込んでその軸部を軸方向他側へ突出させ、残り円周数カ所のリベット孔１１ｂ，１２ｂにねじ５３を軸方向他側から差し込んでその軸部を軸方向一側へ突出させる状態とし、これらねじ５３にナット５４を螺合して両板状環体１１，１２を結合する。そして、軸方向一側に突出するねじ５３それぞれの軸部に第１環状板５１の円周数カ所に設けられる貫通孔５１ａを、また、軸方向他側に突出するねじ５３それぞれの軸部に第２環状板５２の円周数カ所に設けられる貫通孔５２ａをそれぞれはめ合わせて、ナット５４で固定する。
【００２７】
このように波形保持器１０に対して補助具２３を取り付けてから、この補助具２３に対してスリップリング２２の回転部４２を径方向ならびに回転方向に所要のがたをもつ状態で取り付ける。つまり、図６に示すように、第１環状板５１の１８０度対向する部位の片面に植設される２つのピン５１ｂを、スリップリング２２の回転部４２の１８０度対向する部位に設けられる貫通孔４２ａに嵌入させることにより、連結される。また、両者間のがたは、ピン５１ｂの外径寸法と、貫通孔４２ａの内径寸法とを調整することにより、設定される。この第１環状板５１からスリップリング２２の回転部への動力伝達は、図６の仮想線および仮想矢印で示すように、ピン５１ｂが貫通孔４２ａ内で偏って当接することにより行われるが、前述のがたを設けていることにより、第１環状板５１が偏心回転したときでも、この偏心回転の影響をスリップリング２２が受けずに済むようになっている。なお、ピン５１ｂおよび貫通孔４２ａは２つに限らず、１つまたは３つ以上でもよい。
【００２８】
次に、上述した波形保持器１０が実際の動作状況において受ける荷重を計測する手順および動作を説明する。
【００２９】
まず、波形保持器１０を、内・外輪、玉と組み合わせて図１に示すようなラジアル玉軸受からなる試料軸受３０を完成し、この試料軸受３０を回転軸３１および軸受箱３３に対して組み込む。このとき、波形保持器１０は、リベット１３で結合しておらず、上述したような形態で補助具２３を取り付けることによって結合されるようになっている。また、図４および図５に示すように、波形保持器１０において２枚の板状環体１１，１２のポケット１４間の掌合領域などに歪ゲージ２０が貼着される。歪ゲージ２０は、必要に応じてポケット１４の部分などに貼着してもよい。
【００３０】
このような形態で、プーリ３２を図示しないベルトにより駆動することにより、回転軸３１を回転させる。ここで、ばね３６により回転軸３１を介して試料軸受３０に対して所要のアキシャル荷重を適宜加担させる。
【００３１】
この状態において、波形保持器１０にかかる荷重に伴う弾性ひずみに応じた歪ゲージ２０の電気抵抗値の変化を計測回路２１で検出することにより、波形保持器１０にかかる荷重を認識する。
【００３２】
この荷重計測では、波形保持器１０に対してスリップリング２２や補助具２３がアンバランス荷重として加担しないように、補助具２３で波形保持器１０の回転バランスを調整するようになっているから、波形保持器１０の回転動作が実際の動作状況と同様になるので、波形保持器１０にかかる荷重を精度良く計測できるようになる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００３４】
（１）  上記実施形態では、荷重計測の対象としてラジアル玉軸受の波形保持器１０を例示しているが、この波形保持器１０と同様、２枚の環体を組み合わせた構成の保持器であれば、本発明を適用することができる。このような構成の保持器は、図示しないが、例えばラジアルころ軸受などでも用いられている。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１ないし３の発明では、歪ゲージおよびスリップリングを用いてラジアル転がり軸受用保持器にかかる荷重を計測するにあたってスリップリングにより保持器に加担するアンバランス荷重を補助具により相殺させて保持器の回転バランスを調整できるようにすることにより、保持器を実際の動作に近似させた状態で動作させることができるようにしているから、保持器にかかる荷重を精度良く計測できるようになる。したがって、保持器の耐荷重性を正確に把握できるようになるので、ラジアル転がり軸受の最大定格荷重を正確に決定することができるようになる。
【００３６】
特に、請求項２の発明では、保持器の軸方向一側に第１環状板とスリップリングを、また、保持器の軸方向他側に第２環状板を配置し、前記第１環状板およびスリップリングの重量と、前記第２環状板の重量とを適宜配分することにより、保持器の回転バランスを調整しており、バランス調整が比較的簡単に行えるようになる。
【００３７】
また、請求項３の発明では、第１、第２環状板を保持器に対して取り付ける形態として、保持器にもともと存在するリベット孔を利用してねじ止めするようにしているから、取り付け作業が比較的簡単になる。
【００３８】
このように、本発明では、補助具をわずかに改良するだけで、荷重計測装置の計測精度ならびに信頼性を向上できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の荷重計測装置の概略構成を示す縦断面図
【図２】図１の側面図
【図３】荷重計測対象となるラジアル玉軸受用波形保持器単体を示す斜視図
【図４】図３の波形保持器に取り付ける補助具の分解斜視図
【図５】波形保持器に取り付けた補助具とスリップリングとを分離して配置した状態を示す斜視図
【図６】補助具とスリップリングとの連結部位を示す側面図
【符号の説明】
１０      波形保持器
１１，１２      板状環体
１３      リベット
１１ａ，１２ａ    板状環体の湾曲部
１４      ポケット
１１ｂ，１２ｂ    板状環体のリベット孔
２０      歪ゲージ
２１      計測回路
２２      スリップリング
２３      補助具
３０      試料軸受
４１      スリップリングの固定部
４２      スリップリングの回転部
５１      補助具の第１環状板
５２      補助具の第２環状板
５３      補助具のねじ
５４      補助具のナット
【図１】
0003646961.tif 000002
【図２】
0003646961.tif 000003
【図３】
0003646961.tif 000004
【図４】
0003646961.tif 000005
【図５】
0003646961.tif 000006
【図６】
0003646961.tif 000007