(57)【要約】【課題】試験軸受にモーメント荷重を負荷せずにラジアル荷重のみを負荷して試験を行うことができ、荷重負荷の再現性が良い風車用軸受の試験装置を提供する。【解決手段】この風車用軸受の試験装置は、床面１０に固定された固定側ハウジング１を有する。この固定側ハウジング１に、支持軸受２の外輪が結合される。支持軸受２の内輪に、水平状の回転軸３が結合される。回転軸３の支持軸受２とは軸方向に離れた箇所に、試験軸受９の内輪が結合される。試験軸受９の外輪に、可動側ハウジングが結合される。回転駆動機構５によって、回転軸３を回転させる。アキシアル荷重負荷手段６によって、可動側ハウジング４にアキシアル荷重を負荷する。ラジアル荷重負荷手段７によって、可動側ハウジング４にラジアル荷重を負荷する。ラジアル荷重負荷手段７は、試験軸受９の直下に配置されている。【選択図】図１
2018155574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床面に固定された固定側ハウジングと、この固定側ハウジングに直接または間接的に外輪が結合される支持軸受と、この支持軸受の内輪に直接または間接的に結合され、かつこの支持軸受とは軸方向に離れた箇所で試験軸受の内輪を直接または間接的に結合可能な水平状の回転軸と、この回転軸に内輪が結合された前記試験軸受の外輪が直接または間接的に結合される可動側ハウジングと、回転駆動源を有し前記回転軸を回転させる回転駆動機構と、前記可動側ハウジングに前記回転軸の軸方向のアキシアル荷重を負荷するアキシアル荷重負荷手段と、前記可動側ハウジングに前記回転軸の径方向のラジアル荷重を負荷するラジアル荷重負荷手段とを備え、
前記ラジアル荷重負荷手段は、前記試験軸受の直下に配置されていることを特徴とする風車用軸受の試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の風車用軸受の試験装置において、前記ラジアル荷重負荷手段は、前記回転軸の軸心と平行に移動可能である風車用軸受の試験装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の風車用軸受の試験装置において、前記固定側ハウジングと前記支持軸受の外輪とが、これら固定側ハウジングおよび外輪に対してそれぞれ締結具によって着脱可能な固定側外輪結合機構を介して結合され、前記支持軸受の内輪と前記回転軸とが、これら内輪および回転軸に対してそれぞれ締結具によって着脱可能な固定側内輪結合機構を介して結合され、前記可動側ハウジングと前記試験軸受の外輪とが、これら可動側ハウジングおよび外輪に対してそれぞれ締結具によって着脱可能な可動側外輪結合機構を介して結合され、前記試験軸受の内輪と前記回転軸とが、これら内輪および回転軸に対してそれぞれ締結具によって着脱可能な可動側内輪結合機構を介して結合されている風車用軸受の試験装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の風車用軸受の試験装置において、前記アキシアル荷重負荷手段は、前記固定側ハウシングに前記回転軸と同心の円周上に等配で設けられた複数のアキシアル荷重用流体シリンダを有し、これらアキシアル荷重用流体シリンダのシリンダロッドが前記可動側ハウジングに回転自在に支持されている風車用軸受の試験装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の風車用軸受の試験装置において、前記固定側ハウジングと前記支持軸受の外輪とが、前記固定側ハウジングに対して着脱可能な固定側外輪結合機構を介して結合され、前記可動側ハウジングと前記試験軸受の外輪とが互いに着脱可能に結合され、前記固定側外輪結合機構に結合された軸受組付け台を有し、この軸受組付け台は、前記回転軸の軸心が水平方向を向く試験時姿勢と鉛直方向を向く交換時姿勢とに姿勢切換可能である風車用軸受の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、風力発電装置の風車主軸を支持する軸受の各種試験を行う試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受の評価試験は、軸受が実際に使用される状況を再現した条件下で行う必要があり、そのための試験装置が提案されている。例えば特許文献１は、ラジアル転がり軸受の寿命を評価するための試験装置であり、特許文献２は、車輪支持用転がりユニットの耐衝撃性を評価するための試験装置である。
【０００３】
風車の主軸を支持する軸受（以下、「風車用軸受」とする）は、ブレードから負荷される荷重を再現するために、試験対象の軸受に対して多方面からの荷重を再現する必要がある。風車用軸受は大型であるため、荷重を再現する荷重負荷ユニットも容量が大きなものが必要である。
【０００４】
従来、風車用軸受の試験装置としては、図８に示す構成のもの使用されていた。この試験装置は、床面１０に固定されたハウジング１５０に試験対象となる風車用軸受である試験軸受９の外輪を結合し、この試験軸受９の内輪に回転軸１５１を結合する。回転軸１５１は、軸心が水平となる姿勢に保持される。さらに、回転軸１５１における試験軸受９から軸方向に離れた箇所に、荷重負荷枠１５２を取り付ける。そして、回転軸１５１を回転させつつ、荷重負荷枠１５２に対してアキシアル荷重ＦＡおよびラジアル荷重ＦＲをそれぞれ単独で、あるいは両荷重を同時に負荷した状態で、試験軸受９の温度、振動等を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２０２６３７号公報
【特許文献２】特開２０１６−１５１４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
風車用軸受は、外輪外径寸法や内輪内径寸法と比較して幅寸法が小さく、軸と軸受内径の接触面積が比較的小さい。このため、図８に示す従来の試験装置のように、試験軸受９の幅中心Ａから軸方向にずれた位置にラジアル荷重ＦＲが加わった場合、ラジアル荷重ＦＲと共にモーメント荷重Ｍも加わることで、試験軸受９の内輪と回転軸１５１との間でクリープが起き易い。例えば、寿命試験のように試験軸受９を長時間回転させて試験を行う場合、クリープによって発生する摩擦粉が軸受内部に侵入することで、試験軸受９が早期に損傷することが想到される。このため、軸受の実寿命の評価が困難である。
【０００７】
また、荷重負荷枠１５２は回転軸１５１に嵌合した試験軸受９に懸架状態となっており、試験軸受９の幅中心Ａから軸方向にずれた位置にラジアル荷重ＦＲが加わった場合、試験軸受９を中心とした回転力が作用する。この回転力によって、荷重負荷枠１５２が傾いた姿勢となる。このため、ラジアル荷重ＦＲと同時にアキシアル荷重ＦＡを負荷すると、アキシアル荷重ＦＡが傾きを持って作用することとなり、荷重負荷の再現性に影響を与え、試験結果に影響が出る可能性がある。
【０００８】
この発明の目的は、試験軸受にモーメント荷重を負荷せずにラジアル荷重のみを負荷して試験を行うことができ、荷重負荷の再現性が良い風車用軸受の試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の風車用軸受の試験装置は、床面に固定された固定側ハウジングと、この固定側ハウジングに直接または間接的に外輪が結合される支持軸受と、この支持軸受の内輪に直接または間接的に結合され、かつこの支持軸受とは軸方向に離れた箇所で試験軸受の内輪を直接または間接的に結合可能な水平状の回転軸と、この回転軸に内輪が結合された前記試験軸受の外輪が直接または間接的に結合される可動側ハウジングと、回転駆動源を有し前記回転軸を回転させる回転駆動機構と、前記可動側ハウジングに前記回転軸の軸方向のアキシアル荷重を負荷するアキシアル荷重負荷手段と、前記可動側ハウジングに前記回転軸の径方向のラジアル荷重を負荷するラジアル荷重負荷手段とを備え、前記ラジアル荷重負荷手段は、前記試験軸受の直下に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、固定側ハウジングに支持軸受等を介して水平状の回転軸が回転自在に支持されると共に、回転軸に試験軸受等を介して可動側ハウジングが回転自在に支持される。つまり、可動側ハウジングは回転軸に片持ち状に懸架された状態となっている。この片持ち状の可動側ハウジングに対し、アキシアル荷重負荷手段によってアキシアル荷重を負荷することで、可動側ハウジングに外輪が結合された試験軸受がアキシアル荷重を受けた状態となる。また、可動側ハウジングに対しラジアル荷重負荷手段によってラジアル荷重を負荷することで、可動側ハウジングに外輪が結合された試験軸受がラジアル荷重を受けた状態となる。このように試験軸受に対してアキシアル荷重およびラジアル荷重をそれぞれ単独で、あるいは両荷重を同時に負荷した状態で、回転駆動機構によって回転軸を回転させながら、試験軸受の各種状態をセンサで測定する。
【００１１】
試験軸受および可動側ハウジングが回転軸に片持ち状に支持され、ラジアル荷重負荷手段が試験軸受の直下に配置されているため、ラジアル荷重負荷手段により、試験軸受にモーメント荷重を負荷すること無く、ラジアル荷重のみを負荷することができる。また、ラジアル荷重負荷手段が試験軸受の直下に配置され、可動側ハウジングを下から支えているため、ラジアル荷重負荷手段によってラジアル荷重を負荷したときに可動側ハウジングに傾きが生じない。このため、アキシアル荷重負荷手段によって、試験軸受にアキシアル荷重を正確に負荷することができる。このように、荷重負荷の再現性が良いため、精度の良い試験を行うことができる。
【００１２】
この発明において、前記ラジアル荷重負荷手段は、前記回転軸の軸心と平行に移動可能であると良い。
この場合、幅寸法が異なる試験軸受についても、その試験軸受の幅寸法に合わせてラジアル荷重負荷手段を回転軸の軸心と平行に移動させることで、試験軸受の幅中心の直下にラジアル荷重負荷手段を位置させて、ラジアル荷重のみを負荷することができる。なお、場合によっては、試験軸受の幅方向の中心からずらしてラジアル荷重負荷手段を位置させることにより、試験軸受に対してモーメント荷重を負荷することも可能である。
【００１３】
この発明において、前記固定側ハウジングと前記支持軸受の外輪とが、これら固定側ハウジングおよび外輪に対してそれぞれ締結具によって着脱可能な固定側外輪結合機構を介して結合され、前記支持軸受の内輪と前記回転軸とが、これら内輪および回転軸に対してそれぞれ締結具によって着脱可能な固定側内輪結合機構を介して結合され、前記可動側ハウジングと前記試験軸受の外輪とが、これら可動側ハウジングおよび外輪に対してそれぞれ締結具によって着脱可能な可動側外輪結合機構を介して結合され、前記試験軸受の内輪と前記回転軸とが、これら内輪および回転軸に対してそれぞれ締結具によって着脱可能な可動側内輪結合機構を介して結合されていてもよい。
【００１４】
可動側ハウジングと試験軸受の外輪とが着脱可能な可動側外輪結合機構を介して結合され、試験軸受の内輪と回転軸とが着脱可能な可動側内輪結合機構を介して結合されているため、試験装置への試験軸受の組付け、取外しが容易である。サイズが異なる複数種の可動側外輪結合機構および可動側内輪結合機構を用意しておくことで、試験軸受の外径寸法や内径寸法に応じて適正サイズの可動側外輪結合機構および可動側内輪結合機構を使い分けて、種々のサイズの試験軸受を試験装置に組み込むことができる。
【００１５】
同様に、固定側ハウジングと支持軸受の外輪とが着脱可能な固定側外輪結合機構を介して結合され、支持軸受の内輪と回転軸とが着脱可能な固定側内輪結合機構を介して結合されているため、試験装置への支持軸受の組付け、取外しが容易である。このため、支持軸受として、試験対象の風車用軸受を用いることができる。この場合、試験軸受である試験対象の風車用軸受と、支持軸受である試験対象の風車用軸受とを同時に試験を行うことができる。サイズが異なる複数種の固定側外輪結合機構および固定側内輪結合機構を用意しておくことで、支持軸受の外径寸法や内径寸法に応じて適正サイズの固定側外輪結合機構および固定側内輪結合機構を使い分けて、種々のサイズの支持軸受を試験装置に組み込むことができる。
【００１６】
この発明において、前記アキシアル荷重負荷手段は、前記固定側ハウシングに前記回転軸と同心の円周上に等配で設けられた複数のアキシアル荷重用流体シリンダを有し、これらアキシアル荷重用流体シリンダのシリンダロッドが前記可動側ハウジングに回転自在に支持されているとよい。
アキシアル荷重用流体シリンダが複数設けられていると、アキシアル荷重用流体シリンダごとに荷重の大きさを調節することにより、試験軸受が多方面から荷重を受ける状況を再現することができる。また、アキシアル荷重用流体シリンダのシリンダロッドが可動側ハウジングに回転自在に支持されていると、アキシアル荷重を負荷することによって可動側ハウジングが回転軸の軸心に対して傾いた場合に、シリンダロッドと可動側ハウジングの連結部が傾きに追従する。これにより、試験軸受に対してアキシアル荷重を正確に負荷することができる。
【００１７】
この発明において、前記固定側ハウジングと前記支持軸受の外輪とが、前記固定側ハウジングに対して着脱可能な固定側外輪結合機構を介して結合され、前記可動側ハウジングと前記試験軸受の外輪とが互いに着脱可能に結合され、前記固定側外輪結合機構に結合された軸受組付け台を有し、この軸受組付け台は、前記回転軸の軸心が水平方向を向く試験時姿勢と鉛直方向を向く交換時姿勢とに姿勢切換可能であってもよい。
試験軸受の試験時には軸受組付け台を試験時姿勢とし、試験軸受の交換時には軸受組付け台を交換時姿勢とする。試験時姿勢から交換時姿勢への姿勢切換は、可動側ハウジングと試験軸受の外輪との結合を外し、かつ固定側ハウジングと固定側外輪結合機構とを分離した状態で行う。これにより、支持軸受、回転軸、および試験軸受が、固定側ハウジングおよび可動側ハウジングから外れて、軸受組付け台と共に動作可能となる。軸受組付け台を交換時姿勢とすると、試験軸受も軸心が鉛直方向を向く姿勢になる。この姿勢で、試験軸受を交換する。具体的には、回転軸と試験済みの試験軸受の内輪との結合を外して、試験装置から試験済みの試験軸受を取り外した後、新しい試験軸受の内輪を回転軸に結合することで、試験装置に新しい試験軸受を取り付ける。この交換作業は、大きくて大重量である試験軸受を軸心が鉛直方向を向く姿勢で行えるため、試験軸受を取り扱い易く、試験軸受を精度良く設置することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の風車用軸受の試験装置は、床面に固定された固定側ハウジングと、この固定側ハウジングに直接または間接的に外輪が結合される支持軸受と、この支持軸受の内輪に直接または間接的に結合され、かつこの支持軸受とは軸方向に離れた箇所で試験軸受の内輪を直接または間接的に結合可能な水平状の回転軸と、この回転軸に内輪が結合された前記試験軸受の外輪が直接または間接的に結合される可動側ハウジングと、回転駆動源を有し前記回転軸を回転させる回転駆動機構と、前記可動側ハウジングに前記回転軸の軸方向のアキシアル荷重を負荷するアキシアル荷重負荷手段と、前記可動側ハウジングに前記回転軸の径方向のラジアル荷重を負荷するラジアル荷重負荷手段とを備え、前記ラジアル荷重負荷手段は、前記試験軸受の直下に配置されているため、試験軸受にモーメント荷重を負荷せずにラジアル荷重のみを負荷して試験を行うことができ、荷重負荷の再現性がよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の一実施形態にかかる風車用軸受の試験装置の試験時の状態を示す図であり、一部を断面で表している。
【図２】同試験装置の軸受交換時の状態を示す図であり、一部を断面で表している。
【図３】図１のIII−III矢視図である。
【図４】図１のIV−IV矢視図である。
【図５】図１の部分拡大図である。
【図６】図５のVI部拡大図である。
【図７】図５のVII部拡大図である。
【図８】従来の風車用軸受の試験装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の一実施形態を図１〜図７と共に説明する。
図１はこの風車用軸受の試験装置の試験時の状態を示す図、図２は同試験装置の軸受交換時の状態を示す図である。この試験装置は、固定側ハウジング１と、支持軸受２と、回転軸３と、可動側ハウジング４と、回転駆動機構５と、アキシアル荷重負荷手段６と、ラジアル荷重負荷手段７と、軸受組付け台８とを備える。試験対象となる試験軸受９は風車用軸受であり、この例では複列円すいころ軸受とされている。試験軸受としては、複列円すいころ軸受以外に、単列円すいころ軸受、自動調心ころ軸、その他の転がり軸受が適用可能である。以下の説明では、図１における回転軸３の軸心Ｏの方向を「軸方向」、図１、図２における紙面と直交する方向を「横方向」とする。
【００２１】
図１のIII−III矢視図である図３に示すように、固定側ハウジング１は、床面１０に下端が固定された一対の柱状体１１，１１に、それぞれ支持軸受取付用面材１２，１２を固定してなる。一対の柱状体１１，１１は、互いに横方向に並んで配置されており、それぞれの下端近くが連結板１３により互いに連結されている。各支持軸受取付用面材１２は、柱状体１１から内向きに突出していて、その内側端に、軸方向から見て円弧状の凹部１２ａが形成されている。この凹部１２ａの端縁部は、後述する固定側外輪結合機構１００との結合部１４になっている。結合部１４には、円弧に沿って複数のねじ孔１５が設けられている。このねじ孔１５は、固定側外輪結合機構１００との結合に用いられる。なお、図３では、軸受組付け台８等の一部の部材の図示が省略されている。
【００２２】
図１の部分拡大図である図５に示すように、支持軸受２は転がり軸受であって、外輪２１が前記固定側外輪結合機構１００を介して固定側ハウジング１の支持軸受取付用面材１２の前記結合部１４に結合され、内輪２２が後述する固定側内輪結合機構１１０を介して回転軸３に結合されている。この実施形態では、支持軸受２は複列円すいころ軸受とされている。支持軸受２は、専用の軸受であってもよいが、試験対象の風車用軸受を支持軸受として使用してもよい。
【００２３】
回転軸３は、両端が他の部分よりも小径となった段付きの中空軸で、一端の小径部３ａが、前記固定側内輪結合機構１１０を介して支持軸受２の内輪２２に結合される。回転軸３の他端の小径部３ｂには、可動側内輪結合機構１３０を介して試験軸受９の内輪９２が結合される。また、回転軸３の他端には、軸端の開口を塞ぐように円板３１が取り付けられている。
【００２４】
図１のIV−IV矢視図である図４に示すように、可動側ハウジング４は、互いに平行に配置された一対の柱状体４１，４１に、それぞれ試験軸受取付用面材４２，４２を固定してなる。一対の柱状体４１，４１は、互いに横方向に並んで配置されており、連結面材４３により互いに連結されている。連結面材４３は、軸方向から見た形状が長方形の大きな板材である。各試験軸受取付用面材４２は、柱状体４１から内向きに突出していて、その内側端に、軸方向から見て円弧状の凹部４２ａが形成されている。この凹部４２ａの端縁部は、後述する可動側外輪結合機構１２０との結合部４４になっている。結合部４４には、円弧に沿って複数のねじ孔４５が設けられている。このねじ孔４５は、可動側外輪結合機構１２０との結合に用いられる。なお、図４では、一部の部材の図示が省略されている。
【００２５】
図１、図２において、回転駆動機構５は、モータからなる回転駆動源５１と、この回転駆動源５１の回転を減速する減速機５２とでなる。そして、減速機５２の出力軸５２ａが、回転軸３の前記円板３１に連結されている。回転駆動源５１および減速機５２は、床面１０に設置した回転駆動機構支持台５３の上に載置されている。
【００２６】
アキシアル荷重負荷手段６は、固定側ハウシング１に設置された複数のアキシアル荷重用流体シリンダ６１により可動側ハウジング４にアキシアル荷重を負荷する構成である。具体的には、アキシアル荷重用流体シリンダ６１の数は４個で、これら４個のアキシアル荷重用流体シリンダ６１は、固定側ハウシング１の一対の柱状体１１，１１の上下両端にそれぞれ固定されている。各アキシアル荷重用流体シリンダ６１は、回転軸３と同心の円周上に等配で位置している。
【００２７】
各アキシアル荷重用流体シリンダ６１と可動側ハウジング４の連結構造を説明する。各アキシアル荷重用流体シリンダ６１のピストンロッド６１ａに、第１の取付けプレート６２が取り付けられている。また、可動側ハウジング４に第２の取付けプレート６３が取り付けられている。そして、第１の取付けプレート６２と第２の取付けプレート６３とが、連結部材６４を介して連結されている。第１の取付けプレート６２と連結部材６２とは横方向の回転中心軸６２ａ回りに互いに回動自在であり、第２の取付けプレート６３と連結部材６４とは横方向の回転中心軸６３ａ回りに互いに回動自在である。つまり、アキシアル荷重用流体シリンダ６１のシリンダロッド６１ａが可動側ハウジング４に回転自在に支持されている．
【００２８】
ラジアル荷重負荷手段７は、試験軸受９の直下に複数のラジアル荷重用流体シリンダ７１を有する。図４に示すように、この実施形態では、ラジアル荷重用流体シリンダ７１の数は２個であり、これら２個のラジアル荷重用流体シリンダ７１は、回転軸３の軸心Ｏを挟んで対称となる平面位置に配置されている。各ラジアル荷重用流体シリンダ７１は、立ち姿勢でスライド板７２に設置されている。スライド板７２は、床面１０に軸方向に設けられた２本のレール７３に沿って進退可能である。各ラジアル荷重用流体シリンダ７１のピストンロッド７１ａの先端に軸方向の回転中心軸７４ａ回りに回動自在に押圧部材７４が取り付けられ、この押圧部材７４が可動側ハウジング４の前記連結面材４３の底面に当接している。ラジアル荷重用流体シリンダ７１を伸び動作させることにより、押圧部材７４が連結面材４３の水平な下面を上方に押して、可動側ハウジング４にラジアル荷重を負荷する。
【００２９】
図１、図２において、軸受組付け台８は、試験軸受９を交換するときに、支持軸受２および回転軸３と共に試験軸受９を載せる台である。軸受組付け台８は、ベッド８１に設けられた横方向の回動支持軸８２に回動自在に取り付けられている。ベッド８１には姿勢変更用流体シリンダ８３が設けられ、この姿勢変更用流体シリンダ８３のピストンロッド８３ａの先端が、軸受組付け台８における前記回動支持軸８２から離れた箇所に連結されている。姿勢変更用流体シリンダ８３のピストンロッド８３ａを伸ばすと軸受組付け台８が図１に示す試験時姿勢となり、ピストンロッド８３ａを縮めると軸受組付け台８が図２に示す交換時姿勢となる。試験時姿勢は回転軸３の軸心Ｏが水平方向を向く姿勢であり、交換時姿勢は回転軸３の軸心Ｏが鉛直方向を向く姿勢である。軸受組付け台８が交換時姿勢にあるとき、軸受組付け台８はベッド８１に設置された台座８４の上に載置された状態となる。
【００３０】
次に、前記固定側外輪結合機構１００、固定側内輪結合機構１１０、可動側外輪結合機構１２０、および可動側内輪結合機構１３０について説明する。
【００３１】
図６に示すように、固定側外輪結合機構１００は、支持軸受２の外輪２１に締結具１０１で締結された第１固定側外輪結合部材１０２と、この第１固定側外輪結合部材１０２に締結具１０３で締結された第２固定側外輪結合部材１０４とを有し、これら第１固定側外輪結合部材１０２および第２固定側外輪結合部材１０４で外輪２１を幅締めしている。締結具１０１，１０３並びに後段に記す各締結具はいずれもボルトである。
【００３２】
第２固定側外輪結合部材１０４は、締結具１０５によって軸受組付け台８に締結されている。これにより、軸受組付け台８が支持軸受２の外輪２１に結合されている。また、第２固定側外輪結合部材１０４は、試験時に、締結具１０６によって固定側ハウジング１の前記結合部１４に締結される。これにより、固定側ハウジング１に支持軸受２の外輪２１に結合される。
【００３３】
固定側内輪結合機構１１０は、回転軸３の小径部３ａに嵌合した第１固定側内輪結合部材１１１と、この第１固定側内輪結合部材１１１に締結具１１２で締結された第２固定側内輪結合部材１１３とを有し、これら第１固定側内輪結合部材１１１および第２固定側内輪結合部材１１３で内輪２２を幅締めしている。
【００３４】
図７に示すように、可動側外輪結合機構１２０は、試験軸受９の外輪９１に締結具１２１で締結された可動側外輪結合部材１２２と、前記締結具１２１で外輪９１の幅面に締結された幅締め部材１２３とを有し、これら可動側外輪結合部材１２２および幅締め部材１１２３で外輪９１を幅締めしている。可動側外輪結合部材１２２は、締結具１２４によって可動側ハウジング４の前記結合部４４に締結される。これにより、可動側ハウジング４に試験軸受９の外輪９１が結合される。
【００３５】
可動側内輪結合機構１３０は、回転軸３の小径部３ｂに嵌合した第１可動側内輪結合部材１３１と、この第１可動側内輪結合部材１３１に締結具１３２で締結された第２可動側内輪結合部材１３３とを有し、これら第１可動側内輪結合部材１３１および第２可動側内輪結合部材１３３で内輪９２を幅締めしている。
【００３６】
この試験装置の使用方法を説明する。
試験を行うときは、試験装置を図１の状態にする。このとき、固定側ハウジング１に支持軸受２等を介して水平状の回転軸３が回転自在に支持されると共に、回転軸３に試験軸受９等を介して可動側ハウジング４が回転自在に支持される。つまり、可動側ハウジング４は回転軸３に片持ち支持された状態となっている。
【００３７】
この片持ち状の可動側ハウジング４に対して、アキシアル荷重負荷手段６によってアキシアル荷重を負荷することによって、試験軸受９がアキシアル荷重を受けた状態となる。アキシアル荷重負荷手段６は、回転軸３と同心の円周上に等配で設けられた複数のアキシアル荷重用流体シリンダ６１を有するため、アキシアル荷重用流体シリンダごとに荷重の大きさを調節することにより、試験軸受９が多方面から荷重を受ける状況を再現することができる。
【００３８】
また、可動側ハウジング４に対して、ラジアル荷重負荷手段７によってラジアル荷重を負荷することによって、試験軸受９がラジアル荷重を受けた状態となる。試験軸受９および可動側ハウジング４が回転軸３に片持ち状に支持され、ラジアル荷重負荷手段７は試験軸受９の直下に配置されているため、ラジアル荷重負荷手段７により、試験軸受９にモーメント荷重を負荷すること無く、ラジアル荷重のみを負荷することができる。ラジアル荷重用流体シリンダ９１は、回転軸３の軸心Ｏを挟んで対称となる平面位置に配置されているため、ラジアル荷重が試験軸受９の中心軸の位置に作用する。
【００３９】
また、ラジアル荷重負荷手段７が試験軸受２の直下に配置され、可動側ハウジング４を下から支えているため、ラジアル荷重負荷手段７によってラジアル荷重を負荷したときに可動側ハウジング４に傾きが生じない。このため、アキシアル荷重負荷手段６によって、試験軸受２にアキシアル荷重を正確に負荷することができる。
【００４０】
ラジアル荷重負荷手段７は、レール７３に沿って回転軸３の軸心と平行に移動可能である。このため、幅寸法が異なる試験軸受９についても、その試験軸受９の幅寸法に合わせてラジアル荷重負荷手段７を回転軸３の軸心Ｏと平行に移動させることで、試験軸受９の幅中心の直下にラジアル荷重負荷手段７を位置させて、ラジアル荷重のみを負荷することができる。なお、場合によっては、試験軸受９の幅方向の中心からずらしてラジアル荷重負荷手段７を位置させることにより、試験軸受９に対してモーメント荷重を負荷することも可能である。
【００４１】
このように、アキシアル荷重およびラジアル荷重をそれぞれ単独で、あるいは両荷重を同時に負荷した状態で、回転駆動機構５によって回転軸３を回転させながら、試験軸受９の各種状態をセンサで測定する。測定項目は、例えば温度、振動等である。前述のように、アキシアル荷重負荷手段６によって試験軸受９が多方面から荷重を受ける状況を再現することができ、かつラジアル荷重負荷手段７によって試験軸受９にラジアル荷重のみを負荷することができるため、荷重負荷の再現性が良く、精度の良い試験が行える。
【００４２】
試験軸受９を交換するときは、試験装置を図１の状態から図２の状態にする。その際、試験軸受９の外輪９１と可動側ハウジング４との結合を外すと共に、固定側ハウジング１と固定側外輪結合機構１１０とを分離する。これにより、支持軸受２、回転軸３、および試験軸受９が、固定側ハウジング１および可動側ハウジング４から外れて、軸受組付け台８と共に動作可能となる。その後、軸受組付け台８を交換時姿勢に姿勢変更すると、支持軸受２、回転軸３、および試験軸受９が台座８４の上方位置まで回動する。軸受組付け台８が交換時姿勢にあるとき、回転軸３の軸心Ｏは鉛直方向を向く。
【００４３】
この状態で、試験軸受９を交換する。具体的には、回転軸３と試験済みの試験軸受９の内輪９２との結合を外して、試験済みの試験軸受９を取り外す。そして、新しい試験軸受９の内輪９２を回転軸３に結合することで、新しい試験軸受９を取り付ける。この交換作業は、大きくて大重量である試験軸受９を軸心が鉛直方向を向く姿勢で行えるため、試験軸受９を取り扱い易く、試験軸受９を精度良く設置することができる。
【００４４】
可動側ハウジング４と試験軸受９の外輪９１とが着脱可能な可動側外輪結合機構１２０を介して結合され、試験軸受９の内輪９２と回転軸３とが着脱可能な可動側内輪結合機構１３０を介して結合されている。このため、試験装置への試験軸受９の組付け、取外しが容易である。サイズが異なる複数種の可動側外輪結合機構１２０および可動側内輪結合機構１３０を用意しておくことで、試験軸受９の外径寸法や内径寸法に応じて適正サイズの可動側外輪結合機構１２０および可動側内輪結合機構１３０を使い分けて、種々のサイズの試験軸受９を試験装置に組み込むことができる。
【００４５】
同様に、固定側ハウジング１と支持軸受２の外輪２１とが着脱可能な固定側外輪結合機構１００を介して結合され、支持軸受２の内輪２２と回転軸３とが着脱可能な固定側内輪結合機構１１０を介して結合されている。このため、試験装置への支持軸受２の組付け、取外しが容易である。支持軸受として、試験対象の風車用軸受を用いてもよい。その場合、試験軸受９である試験対象の風車用軸受と、支持軸受２である試験対象の風車用軸受とを同時に試験を行うことができる。サイズが異なる複数種の固定側外輪結合機構１００および固定側内輪結合機構１１０を用意しておくことで、支持軸受２の外径寸法や内径寸法に応じて適正サイズの固定側外輪結合機構１００および固定側内輪結合機構１１０を使い分けて、種々のサイズの支持軸受２を試験装置に組み込むことができる。
【００４６】
以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４７】
１…固定側ハウジング
２…支持軸受
３…回転軸
４…可動側ハウジング
５…回転駆動機構
６…アキシアル荷重負荷手段
７…ラジアル荷重負荷手段
８…軸受組付け台
９…試験軸受
１０…床面
２１…外輪
２２…内輪
６１…アキシアル荷重用流体シリンダ
９１…外輪
９２…内輪
１００…固定側外輪結合手段
１０１，１０３，１０５，１０６…締結具
１１０…固定側内輪結合手段
１１２…締結具
１２０…可動側外輪結合手段
１２１，１２４…締結具
１３０…可動側内輪結合手段
１３２…締結具
Ｏ…軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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