(57)【要約】【課題】軸受ユニットの量産時に、大量の軸受ユニットの零点とゲイン特性の測定をを効率よく行う。【解決手段】転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、あらかじめ求めた零点とゲイン特性とをそれぞれの基準値を比較して合否判定や個々の転がり軸受ユニットの零点とゲイン特性を記憶する転がり軸受ユニットの荷重測定装置において、荷重測定装置への転がり軸受ユニットの締結工程の少なくとも一部が自動化されていることを特徴とする転がり軸受ユニットの荷重測定装置を提供する。【選択図】図１
2011163989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、使用状態で回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に接触角を付与された状態で設けられた複数個の転動体とを備えたものであり、
上記荷重測定装置は、上記回転側軌道輪の一部にこの回転側軌道輪と同心に支持された、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、その検出部をこの被検出面に対向させた状態で回転しない部分に支持され、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号を変化させるセンサと、このセンサの出力信号に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わる荷重を算出する演算器とを備えたものであり、上記被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターンは、検出すべき荷重の作用方向に対応して、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している転がり軸受ユニットの荷重測定装置であって、
上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に荷重を加えない状態、及び、既知の荷重を付与した状態で、それぞれこれら静止側軌道輪と回転側軌道輪とを相対回転させ、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に荷重が加わらない状態、及び、既知の荷重が加わった状態での上記パターンをそれぞれ測定する事により、これら荷重とパターンとの関係である零点とゲイン特性とを求め、
これら求めた零点とゲイン特性とを記録してなる転がり軸受ユニットの荷重測定装置において、
荷重測定装置への転がり軸受ユニットの締結工程の少なくとも一部が自動化されていることを特徴とする転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、複数個の転動体を介して相対回転自在に組み合わされた静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に加わる荷重（ラジアル方向の変位量とアキシアル方向の変位量との一方又は双方）を検出するものである。そして、検出した荷重を表す信号を、自動車等の車両の走行安定性確保を図る為に利用するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型の玉軸受ユニット等の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、例えば非特許文献１に記載されている様な、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、更には、ビークルスタビリティコントロールシステム（ＶＳＣ）等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等の信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）の大きさを知る事が好ましい場合がある。
【０００３】
この様な事情に鑑みて、特許文献１には、ラジアル荷重を測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来構造の第１例の場合には、非接触式の変位センサで、回転しない外輪と、この外輪の内径側で回転するハブとの径方向に関する変位を測定する事により、これら外輪とハブとの間に加わるラジアル荷重を求める様にしている。求めたラジアル荷重は、ＡＢＳを適正に制御する他、積載状態の不良を運転者に知らせる為に利用する。
【０００４】
又、特許文献２には、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定する構造が記載されている。この特許文献２に記載された従来構造の第２例の場合、外輪の外周面に設けた固定側フランジの内側面複数個所で、この固定側フランジをナックルに結合する為のボルトを螺合する為のねじ孔を囲む部分に、それぞれ荷重センサを添設している。上記外輪を上記ナックルに支持固定した状態でこれら各荷重センサは、このナックルの外側面と上記固定側フランジの内側面との間で挟持される。この様な従来構造の第２例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、車輪と上記ナックルとの間に加わるアキシアル荷重は、上記各荷重センサにより測定される。更に、特許文献３には、一部の剛性を低くした外輪相当部材に動的歪みを検出する為のストレンゲージを設け、このストレンゲージが検出する転動体の通過周波数から転動体の公転速度を求め、更に、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を測定する方法が記載されている。
【０００５】
前述の特許文献１に記載された従来構造の第１例の場合、変位センサにより、外輪とハブとの径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサとして、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。
【０００６】
又、特許文献２に記載された従来構造の第２例の場合、ナックルに対し外輪を支持固定する為のボルトと同数だけ、荷重センサを設ける必要がある。この為、荷重センサ自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献３に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある他、十分な測定精度を得る事が難しいと考えられる。
【０００７】
この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、複列アンギュラ型の玉軸受ユニットを構成する回転側軌道輪にエンコーダを、この回転側軌道輪と同心に支持固定し、このエンコーダの被検出面の変位を検出する事で、この回転側軌道輪と静止側軌道輪との相対変位量を測定し、更にこの相対変位量に基づいてこれら両軌道輪同士の間に加わる荷重を求める発明（先発明）を行なった（特願２００４−２７９１５５号）。この先発明に係る構造の場合、上記エンコーダの被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターン（位相と、ピッチと、検出信号のデューティ比に結び付く、各特性の割合とのうちから選択される１乃至複数）は、検出すべき荷重の作用方向に一致する、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している。そして、上記静止側軌道輪等の固定部分に支持したセンサの検出部を、上記エンコーダの被検出面に近接対向させて、このセンサの出力信号が、上記相対変位量に応じて変化する様にしている。
【０００８】
図８，９は、この様な先発明に係る構造の第１例を示している。この先発明の第１例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、車輪支持用転がり軸受ユニット１と、回転速度検出装置としての機能を兼ね備えた、荷重測定装置２とを備える。このうちの車輪支持用転がり軸受ユニット１は、図８に示す様に、外輪３と、ハブ４と、転動体５，５とを備える。このうちの外輪３は、使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪であって、内周面に複列の外輪軌道６，６を、外周面にこの懸架装置に結合する為の外向フランジ状の取付部７を、それぞれ有する。又、上記ハブ４は、使用状態で車輪を支持固定してこの車輪と共に回転する回転側軌道輪であって、ハブ本体８と内輪９とを組み合わせ固定して成る。この様なハブ４は、外周面の軸方向外端部（懸架装置への組み付け状態で車体の幅方向外側となる端部）に車輪を支持固定する為のフランジ１０を、軸方向中間部及び内輪９の外周面に複列の内輪軌道１１，１１を、それぞれ設けている。上記各転動体５、５は、これら各内輪軌道１１，１１と上記各外輪軌道６，６との間にそれぞれ複数個ずつ、互いに逆方向の（背面組み合わせ型の）接触角を付与した状態で、転動自在に設けて、上記外輪３の内径側に上記ハブ４を、この外輪３と同心に回転自在に支持している。
【０００９】
一方、上記荷重測定装置２は、図８に示す様に、エンコーダ１２と、センサ１３と、図示しない演算器とを備える。このうちのエンコーダ１２は、軟鋼板等の磁性材製で、それぞれがスリット状である複数の透孔１４ａ，１４ｂを、交互に形成している。これら各透孔１４ａ、１４ｂは、上記エンコーダ１２の中心軸の方向に関して傾斜している。又、円周方向に隣り合う透孔１４ａ，１４ｂ同士の間で、傾斜方向は互いに逆になっている。又、円周方向に隣り合う透孔１４ａ，１４ｂ同士のピッチは、交互に大小を繰り返している。この様なエンコーダ１２は、上記ハブ４の中間部に外嵌固定している。一方、上記センサ１３は、永久磁石と、ホール素子或いは磁気抵抗素子等の磁気検出素子とを組み込んだ、アクティブ型の磁気センサで、上記外輪３の中間部に形成した取付孔１５に、径方向外方から内方に挿通する状態で設けている。そして、上記センサ１３の先端部を上記外輪３の内周面から径方向内方に突出させて、この先端部に設けた検出部を、被検出面である、上記エンコーダ１２の外周面に近接対向させている。
【００１０】
上述の様に構成する先発明の荷重測定装置の第１例の場合、アキシアル荷重に基づいて上記ハブ４と上記外輪３とが軸方向に相対変位すると、上記センサ１３の検出信号が変化するパターン（ピッチ及び位相）が変化する。そこで、このパターンの変化に基づいて、上記相対変位の大きさ、更には上記アキシアル荷重の大きさを求められる。尚、同方向に傾斜した透孔１４ａ，１４ａ（１４ｂ，１４ｂ）に基づいて上記検出信号が変化する周期は、上記相対変位に拘らず変化しない。従って、この周期に基づいて、上記ハブ４の回転速度を求める事もできる。
【００１１】
次に、図１０，１１は、先発明に係る構造の第２例を示している。本例の場合には、重量の嵩む自動車の駆動輪を支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットを対象としている為に、転動体５ａ，５ａとして円すいころを使用している。又、回転側軌道輪であるハブ４ａの中心部に、等速ジョイントに付属のスプライン軸を挿通する為のスプライン孔１８を形成している。そして、上記ハブ４ａの中間部に、磁性金属材製で円環状のエンコーダ１２ａを外嵌固定している。このエンコーダ１２ａの外周面には、凹部１９，１９と凸部２０，２０とを、円周方向に関して交互に配置している。これら各凹部１９，１９と凸部２０，２０との円周方向に関する幅寸法は、軸方向に関して漸次変化している。
【００１２】
一方、静止側軌道輪である外輪３の中間部に形成した取付孔１５に、上述した第１例の場合と同様の、磁気検知式のセンサ１３を挿通し、このセンサ１３の先端部に設けた検出部を、上記エンコーダ１２ａの外周面に近接対向させている。このセンサ１３の検出信号は、上記検出部の近傍を上記各凹部１９，１９と上記各凸部２０，２０とが交互に通過する事に伴って変化するが、この変化のパターン（検出信号のデューティ比＝高電位継続時間／１周期）は、上記検出部が対向する、上記エンコーダ１２ａの外周面の軸方向位置によって変化する。そこで、上記変化のパターンに基づいて、上記外輪３と上記ハブ４ａとの間に作用するアキシアル荷重を求められる。
【００１３】
次に、図１２，１３は、先発明に係る構造の第３例を示している。本例の場合には、静止側軌道輪である外輪３の一部に１対のセンサ１３ａ，１３ｂを、回転側軌道輪であるハブ４の回転方向に関する位相を一致させ、且つ、このハブ４
の軸方向にずらせた状態で配置している。そして、上記両センサ１３ａ，１３ｂの検出部を、上記ハブ４の中間部に外嵌固定したエンコーダ１２ｂの外周面に近接対向させている。このエンコーダ１２ｂは、磁性金属板により円筒状に形成されたもので、幅方向片半部と他半部とに、それぞれスリット状の透孔１４ｃ，１４ｄを、それぞれ上記エンコーダ１２ｂの中心軸の方向に対し傾斜させた状態で、円周方向に関して等間隔に形成している。幅方向片半部の透孔１４ｃ，１４ｃの傾斜方向と、他半部の透孔１４ｄ，１４ｄの傾斜方向とは互いに逆で、傾斜角度は互いに等しい。又、上記外輪３と上記ハブ４との間にアキシアル荷重が作用していない状態（中立状態）で、上記両列の透孔１４ｃ，１４ｄの間に存在するリム部２１が、上記両センサ１３ａ，１３ｂの検出部の丁度中央位置に存在する。
【００１４】
上述の様なエンコーダ１２ｂを含んで構成する、先発明の荷重測定装置の第３例の場合、上記中立状態では、上記両センサ１３ａ，１３ｂの検出信号の位相が互いに一致する。これに対して、上記外輪３と上記ハブ４との間にアキシアル荷重が作用すると、これら外輪３とハブ４とが軸方向に相対変位する結果、上記１対のセンサ１３ａ，１３ｂの検出信号の位相がずれる。そこで、このずれの方向及び大きさ（実際の場合には、上記両センサ１３ａ，１３ｂの検出信号の１周期に対するずれの大きさの比）に基づいて、上記アキシアル荷重の方向及び大きさを求められる。尚、上記ハブ４の回転速度は、何れかのセンサ１３ａ（１３ｂ）の検出信号の周期或いは周波数に基づいて求められる。
【００１５】
次に、図１４，１５は、先発明に係る構造の第４例を示している。この先発明の第４例の場合には、ハブ４の内端部に外嵌固定した内輪９の内端部に、図１５に示す様なエンコーダ１２ｃの基端部を外嵌して、このエンコーダ１２ｃを上記ハブ４に対し、このハブ４と同心に支持固定している。このエンコーダ１２ｃは、磁性金属板製で、先半部に設けた円筒状部に、それぞれが「く」字形でスリット状の透孔１４ｅ，１４ｅを、円周方向に関して等間隔に形成している。又、外輪３の内端部に嵌合固定したカバー１６に支持したセンサホルダ１７内に１対のセンサを、軸方向に離隔した状態で保持している。そして、これら両センサの検出部を、上記エンコーダ１２ｃの内周面に近接対向させている。
【００１６】
上述の様な先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第４例の場合も、アキシアル荷重に基づいてハブ４と外輪３とが軸方向に相対変位すると、上記１対のセンサの検出信号の位相がずれる。そこで、このずれの大きさに基づいて、上記相対変位の大きさ、更には上記アキシアル荷重の大きさを求められる。尚、上記ハブ４の回転速度は、何れかのセンサの検出信号に基づいて求められる。
【００１７】
次に、図１６は、先発明に係る構造の第５例に組み込むエンコーダ１２ｄを示している。このエンコーダ１２ｄは、磁性金属板により円輪状に形成されたもので、それぞれが径方向外側程円周方向に関する幅が大きくなる、台形の透孔１４ｆ，１４ｆを、円周方向に関して等間隔に形成している。この様なエンコーダ１２ｄの軸方向片側面にはセンサの検出部を、近接対向させる。
【００１８】
上述の様なエンコーダ１２ｄを含んで構成する、先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第５例の場合、ラジアル荷重に基づいてハブと外輪とが径方向に相対変位すると、上記センサの検出信号のデューティ比（高電位継続時間／１周期）が変化する。そこで、このデューティ比に基づいて、上記相対変位の大きさ、更には上記ラジアル荷重の大きさを求められる。尚、上記ハブの回転速度は、上記センサの検出信号の周期に基づいて求められる。
【００１９】
尚、上述の先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第１〜５例は何れも、エンコーダ１２〜１２ｄとして単なる磁性材製のものを使用し、センサの側に永久磁石を組み込む事を意図している。これに対して、前記特願２００４−２７９１５５号には、永久磁石製のエンコーダを使用し、センサの側の永久磁石を省略する構造に就いても記載されている。何れの場合でも、エンコーダの被検出面が円周方向に関して変化するパターンは、検出すべき荷重の作用方向に一致する、この被検出面の幅方向に関して連続的に変化している。
【００２０】
何れにしても、上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置により求めた荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）は、路面と車輪（タイヤ）との接触面で生じている荷重と等価である。従って、上記求めた荷重に基づいて車両の走行状態を安定化させる為の制御を行なえば、車両の姿勢が不安定になる事を予防する為のフィードフォワード制御が可能になる等、車両の走行安定性確保の為の高度な制御が可能になる。
【００２１】
上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置により、前記外輪３等の静止側軌道輪と、前記ハブ４等の回転側軌道輪との間の相対変位量を求め、更にこれら両軌道輪同士の間に加わる荷重を求める為には、前記エンコーダ１２〜１２ｄの被検出面の特性が変化するパターンの変化程度と、上記ラジアル荷重又は上記アキシアル荷重との関係（零点及びゲイン特性）を、正確に把握しておく必要がある。しかしながら、上記パターンが上記ラジアル荷重又は上記アキシアル荷重に基づいて変化する程度は、上記転がり軸受ユニットの転動体５、５に付与した予圧の値等によって微妙に変化する。この為、総ての転がり軸受ユニットの零点及びゲイン特性を一致させる事は困難であった。
【００２２】
そこで本出願人は上述の様な事情に鑑みて、個々の転がり軸受ユニットに関して、エンコーダの被検出面の特性が変化するパターンの変化の程度と、ラジアル荷重又はアキシアル荷重との関係（零点及びゲイン特性）が異なる場合でも、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重を正確に求められる荷重測定装置を実現すべく先行発明を行っている。
【００２３】
すなわち、かかる転がり軸受ユニットの荷重測定装置として、転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備えるものを提供した（特開２００６−１９４６７３）。このうちの転がり軸受ユニットは、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、使用状態で回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に接触角を付与された状態で設けられた複数個の転動体とを備える。又、上記荷重測定装置は、上記回転側軌道輪の一部にこの回転側軌道輪と同心に支持された、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、その検出部をこの被検出面に対向させた状態で回転しない部分に支持され、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号を変化させるセンサと、このセンサの出力信号に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わる荷重を算出する演算器とを備える。
【００２４】
更に、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に荷重を加えない状態、及び、既知の荷重を付与した状態で、それぞれこれら静止側軌道輪と回転側軌道輪とを相対回転させ、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に荷重が加わらない状態、及び、既知の荷重が加わった状態での上記パターンをそれぞれ測定する事により、これら荷重とパターンとの関係である零点とゲイン特性とを求め手段を開示している。そして、かかる測定を個々の軸受ユニットについて行い、個々の軸受毎に異なる零点とゲイン特性を個々の軸受ユニットに備えた記憶手段に記憶させることにより、実際の使用において精度良く荷重を測定できるようにする手段を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開２００１−２１５７７号公報
【特許文献２】特開平３−２０９０１６号公報
【特許文献３】特公昭６２−３３６５号公報
【特許文献４】特開２００６−１９４６７３号公報
【非特許文献】
【００２６】
【非特許文献１】青山元男著、「レッドバッジスーパー図解シリーズ／クルマの最新メカがわかる本」、ｐ．１３８−１３９、ｐ．１４６−１４９、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、軸受ユニットの大量生産時には、大量の軸受ユニットの零点とゲイン特性の測定を行わなければならず、この場合、軸受ユニットを測定装置の所定の位置に配置し、必要なクランプ力でクランプし、軸受ユニットに所定の荷重を負荷して零点及びゲインを測定・記録し、測定が終了したものはすみやかに次の工程に送るということを効率よく行う必要がある。特に、測定装置の所定の位置に、零点及びゲイン特性の測定に影響を与えないようにクランプすることを効率良く行わないと、工程の効率化にもならず、測定の正確さも影響を受ける可能性があるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明者は、前記課題に鑑み、鋭意研究の結果以下の発明を完成させた。
【００２９】
すなわち、転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、このうちの転がり軸受ユニットは、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、使用状態で回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に接触角を付与された状態で設けられた複数個の転動体とを備えたものであり、上記荷重測定装置は、上記回転側軌道輪の一部にこの回転側軌道輪と同心に支持された、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、その検出部をこの被検出面に対向させた状態で回転しない部分に支持され、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号を変化させるセンサと、このセンサの出力信号に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わる荷重を算出する演算器とを備えたものであり、上記被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターンは、検出すべき荷重の作用方向に対応して、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している転がり軸受ユニットの荷重測定装置であって、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に荷重を加えない状態、及び、既知の荷重を付与した状態で、それぞれこれら静止側軌道輪と回転側軌道輪とを相対回転させ、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に荷重が加わらない状態、及び、既知の荷重が加わった状態での上記パターンをそれぞれ測定する事により、これら荷重とパターンとの関係である零点とゲイン特性とを求め、これら求めた零点とゲイン特性とを記録してなる転がり軸受ユニットの荷重測定装置において、荷重測定装置への転がり軸受ユニットの締結工程の少なくとも一部が自動化されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、荷重測定装置への転がり軸受ユニットの締結及び締結解除すなわちクランプとアンクランプのうちの一部が自動で行われるため、大量の軸受ユニットの繰り返しのクランプもしくはアンクランプあるいはその両方が安定して行われ、軸受ユニットの製造工程の効率化が図れ、大量生産に適するものとすることができ、測定自体もよりいっそう正確なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の荷重測定装置の全体を説明する図を示す。
【図２】本発明の荷重測定装置の要部の上面概要図を示す。
【図３】本発明の荷重測定装置の要部の断面を説明する図である。
【図４】本発明の荷重測定装置の要部の上面概要図を示す。
【図５】本発明の荷重測定装置の別の例を説明する図を示す。
【図６】本発明の荷重測定装置の動作の一例を説明する図である。
【図７】本発明の荷重測定装置の動作の別例を説明する図である。
【図８】センサを備える軸受ユニットの一例を説明する図である。
【図９】センサを備える軸受ユニットの一例を説明する図である。
【図１０】センサを備える軸受ユニットの一例を説明する図である。
【図１１】センサを備える軸受ユニットの一例を説明する図である。
【図１２】センサを備える軸受ユニットの一例を説明する図である。
【図１３】センサを備える軸受ユニットの一例を説明する図である。
【図１４】センサを備える軸受ユニットの一例を説明する図である。
【図１５】センサを備える軸受ユニットの一例を説明する図である。
【図１６】センサを備える軸受ユニットの一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（第一実施形態）
図１は、本発明の荷重測定装置２００に被測定物である転がり軸受ユニット１０００が締結（クランプ）されている状態の断面概要を示すものである。
【００３３】
図１に示した荷重測定装置は、締結力を油圧により得るタイプのものである。基本的な構成は、油圧の供給源である油圧供給装置２１０、回転軸を介して油圧を伝達するための油圧回転継手２２０、被測定物をクランプする動力を伝達するための少なくとも一つ以上のクランプ用油圧シリンダ２３０、油圧回転継手２２０と油圧シリンダ２３０を連通させるための油圧ポート２４０、被測定物の回転輪であるハブ１２０を所定の回転数で回転させるためのスピンドル回転モータ２５０、スピンドル回転モータ２５０の回転力を伝達するためのベルト２６９及び被測定物を積載する部分を有するスピンドル２６０、被測定物をクランプ（締結）するための少なくとも一つ以上のクランプ冶具２７０からなる。
【００３４】
荷重測定装置２００において、被測定物である軸受ユニット１０００に荷重を負荷する装置は、スピンドル２６０に連れまわらない部位に設けられ、基本的に、荷重負荷冶具３００、荷重負荷冶具３００を介して非測定物に荷重を加えるためのＦａ負荷シリンダ３１０、Ｆｒ負荷シリンダ３２０からなる。
【００３５】
図１に示した被測定物である転がり軸受ユニット１０００は、Ｖ型着磁エンコーダ１１０とセンサキャップ１１１を備えるタイプのものであり、回転輪であるハブ１２０のフランジ部１３０に嵌合されたハブボルト１４０の頭部をクランプ冶具２７０によりクランプ（締結）されている。また外輪１５０は、その外周のフランジ部１６０に設けられた懸架装置への締結用のねじ孔１７０を用いて、荷重負荷冶具３００に締結されている。
【００３６】
センサ、演算装置等は図示していないが、センサキャップに１１１に取り付けられ、Ｖ型着磁エンコーダ１１０に対向して配置されているホール素子やＭＲ素子等のセンサにより、軸受ユニット１０００にかかる荷重に応じた信号が演算装置に送られる。
【００３７】
図２は、図１に示した荷重測定装置２００の上面概略図である。クランプ冶具２７０の取り付け部分等の図示は省略してある。
【００３８】
次に、荷重測定装置２００による荷重測定工程について説明する。
被測定物である軸受ユニット１０００がスピンドル２６０の軸受ユニット取り付け部分２８０に自動もしくは手動で設置された後、軸受ユニット１０００の中心軸線方向にかかる径方向外側に位置していたクランプ冶具２７０が軸受ユニット１０００の中心軸方向に移動する。移動させるための駆動手段としては、図示していないが、油圧もしくは空気圧シリンダ、ソレノイド、リニアモータあるいはバネ等が使用できる。また、図１，２の実施例においては、軸受ユニット１０００の外側から軸受ユニット１０００の中心へ向かって移動させているが、所定のクランプ位置にクランプ冶具２７０が到達するのであれば、移動の方向や回数に制限はない。例えば、軸受ユニット１０００の軸方向に向かうと障害となるものがある場合等には、一度クランプ冶具２７０を上昇させた後、所定のクランプ位置に移動させてもよい。
【００３９】
図１，２に示す第一の実施形態においては、クランプ冶具２７０はハブボルト１４０と同数である５個を配置している。図２に太線矢印で示したように径方向外側から軸受ユニット１０００の中心軸側に向けて所定距離を移動し、ハブボルト１４０の頭上に位置したクランプ冶具２７０は、クランプ用油圧シリンダ２３０により、図１における太線矢印で示したように下側に引き込まれる。そうすると、ハブボルト１４０が図１の下側に押さえつけられ、スピンドル２６０の取り付け面２９０に軸受ユニット１０００のフランジ部１３０が押さえつけられ、軸受ユニット１０００の荷重測定装置１０００へのクランプ（締結）が完了する。
【００４０】
次に、前記クランプ工程の障害にならない場所に待機していた荷重負荷冶具３００が軸受ユニット１０００に対しての所定の位置に移動してきて配置される。移動の手段等は前記クランプ冶具の場合と同様である。
【００４１】
その後、荷重負荷冶具３００と軸受ユニット１０００は、軸受ユニット１０００の外輪１５０のフランジ部１６０のねじ孔１７０を介してボルト（図示していない）で締結される。ボルトの締結は手動でも自動でもかまわない。ただし、ボルトの締結は所定のねじ締めトルクで行う必要がある。
【００４２】
その後、軸受ユニット１０００の回転輪であるハブ１２０は、スピンドル回転モータ２５０により、ベルト２６９、スピンドル２６０を介して所定の方向に回転される。所定の回転数になったところで、無負荷状態から所定の負荷状態まで、荷重負荷軸３００に備えられているＦａ負荷シリンダ３１０、Ｆｒ負荷シリンダ３２０により荷重が負荷される。かかる状態で、零点及びゲイン特性を測定する。また必要であれば、測定結果を記憶装置に記憶させる。
【００４３】
前記零点及びゲイン特性の測定と同時、あるいは、その前後における軸受ユニット１０００が荷重測定装置にクランプされた状態で、各種測定器やセンサーを用い、軸受ユニット１０００の各部の寸法測定、音響特性の測定、振動特性の測定、回転精度の測定、回転トルクの測定等を行うこともできる。
【００４４】
また、荷重測定やその他の測定において、温度や湿度が一定の条件の下で実施する必要があれば、荷重測定装置２００を恒温恒湿槽等に設置すればよい。
【００４５】
図１，２に示した第一の実施形態の場合、荷重の負荷はＦａ負荷シリンダ３１０とＦｒ負荷シリンダ３２０により行われる。また、Ｆａ負荷シリンダ３１０は、円周上略等配に２個、Ｆｒ負荷シリンダは１個設置されている。Ｆａ負荷シリンダ３１０、Ｆｒ負荷シリンダ３２０とも図示しない荷重測定装置（ロードセルからなる）を備えており、油圧もしくは空気圧によりシリンダを駆動して所定の荷重を発生させている。これら負荷シリンダの個数は前記に限られず任意に設定することが可能である。また、荷重測定装置としてロードセルを用いているが、バネばかり等のその他の荷重測定装置を用いてもかまわない。さらに、負荷シリンダとして油圧もしくは空気圧のものを示しているが、電動アクチュエータ、バネ等も使用可能であり、油圧、空気圧、電動アクチュエータ、バネ等の任意の組合せによるものとしてもよい。
【００４６】
スピンドル２６０の軸受ユニット１０００の取り付け部２８０の内径は、軸受ユニット１０００とスピンドルの回転軸を一致させるために、精度良く作成することが好ましい。通常は、軸受ユニット１０００のパイロット部１８０の真円度や寸法公差は十数μｍ以下である。そのため、取り付け部２８０の真円度や寸法公差もそれに見合ったものとすることが好ましい。また、取り付け部２８０への着脱を容易にするために数μｍ〜十数μｍのすきまばめになるようにすることが好ましい。
【００４７】
スピンドル２６０は、特に、取り付け部２８０や取り付け面２９０において、また、クランプ冶具２７０はハブボルト１４０との当接面において軸受ユニット１０００と接触もしくは摺接する箇所があるため、軸受ユニット１０００の対応する部材よりも硬い材質のものとすることが好ましい。軸受ユニット１０００のハブ１２０、ハブボルト１４０は、通常Ｓ５３Ｃ、Ｓ５４Ｃ，Ｓ５５Ｃ等の炭素鋼が使用されるため、スピンドル２６０はＳＵＪ１，ＳＵＪ２，ＳＵＪ３等の軸受鋼、ＳＵＳ４４０Ｃ等のステンレス鋼、Ｍ５０やＳＫ材、ＳＫＳ材等の高速度鋼や工具鋼で作成することが好ましい。また、軸受ユニット１０００との硬度の差が少ない場合や、防錆等の必要がある場合は、表面にニッケルや亜鉛、クロムめっき等を施してもよいし、ショットピーニング面にする等の硬化処理や表面処理を行ってもよい。なお、荷重負荷装置３００とフランジ部１６０を締結する図示していないボルトについても同様である。
【００４８】
必要な測定が終了した後は、スピンドル２６０の回転停止後、荷重負荷冶具３００とフランジ部１６０を締結していたボルトを手動もしくは自動で取り外し、クランプ冶具２７０の締結を解く（アンクランプ）。このアンクランプも自動で行うことが好ましい。アンクランプ後、クランプ冶具２７０は所定の位置に戻される。
【００４９】
その後、軸受ユニット１０００は手動もしくは自動でスピンドル２７０の取り付け部２８０から外され、次の工程に送られる。
【００５０】
本実施形態によれば、少なくともハブボルト１４０の頭部を押さえるクランプ工程は自動で行われており、また、ハブボルト１４０の頭部を押さえるだけで確実にクランプ（締結）が可能であるため、ハブボルト１４０をナットにより締結してクランプする方法等に比べて、クランプ・アンクランプが効率良く行える。また、油圧等の適切な制御により複数のハブボルト１４０に均等に荷重をかけてクランプすることが可能であり安定したクランプが効率良くできる。そのため、荷重の測定精度も向上する。
【００５１】
（第二実施形態）
図３に示す実施形態は、前記図１，２に係る第一の実施形態と、軸受ユニット１０００のハブボルト１４０の有無が相違する形態である。その他の部分は前記図１，２に係る第一の実施形態と同様のため説明を省き、図３では要部のみ図示する。
【００５２】
図３に示すように、ハブボルト１４０が無い状態、あるいはハブボルト１４０を圧入する前の状態であっても、フランジ部１３０を直接クランプすることにより自動でクランプすることが可能である。特に、フランジ部１３０のボルト座面１３１の精度は、一般的にハブボルト１４０の頭部より良いため、より一層安定したクランプが可能である。
【００５３】
（第三実施形態）
図４の実施形態は、クランプ冶具２７０の先端部２７１を、ハブボルト１４０の頭部との干渉を避けるように略Ｕ字形状に切り欠いたものである。これにより、ハブボルト１４０が圧入されていても、ハブボルト頭部でなく、ボルト座面１３１でクランプすることが可能となる。作用効果は前記第二の実施形態と同様である。また、同様に要部のみ図示しし同様の部分の説明は省略する。図４における太線矢印は、クランプ軸２７０の進入方向を示すものである。
【００５４】
（第四実施形態）
図５は、クランプ冶具２７０のクランプ力を皿バネ５００により得る形態の実施例である。図５において、左側半分はクランプ状態を、右側半分はアンクランプ状態を示す。第一の実施形態との違いは、クランプ力を皿バネ５００により得る点であり、同様の部分は説明を省略する。
【００５５】
アンクランプ状態では、円周方向の複数位置に配置された皿バネ圧縮／開放シリンダ５１０が太線矢印で示すように、上方に移動して停止している。このとき、皿バネ５００は皿バネ圧縮／開放冶具５２０，５３０を介して圧縮された状態になっている。
【００５６】
クランプ状態では、皿バネ圧縮／開放シリンダ５１０が太線矢印で示すように、下方へ移動している。この時、皿バネ５００は開放状態となり、皿バネ圧縮／開放冶具５３０を介してクランプ冶具２７０が太線矢印に示す下方に移動し、所定の力でハブボルト１４０の頭部を押さえつける形で軸受ユニット１０００をクランプする。
【００５７】
スピンドル冶具５４０，５５０は軸受ユニット１０００の回転輪であるハブ１２０を回転させるためのものであり、第一の実施形態と同様、ベルト等（図示せず）により回転駆動される。
【００５８】
本実施形態では、回転部分に油圧回路が無いため、荷重測定装置２００の構造を簡略化することが可能である。そのため、荷重測定装置２００の大きさも小さくすることが可能であり、コスト低減にもつながるものである。
【００５９】
（第五実施形態）
図６，７に示す実施形態は、クランプ冶具４７０，を２つ割の板状とした形態である。クランプ力を得る方法や回転駆動する方法等は前記第一から第四の実施形態と同様のものが使用可能であるため、その部分の図示は省き要部のみ図示してある。また、前記第一から第四の実施形態と同様の部分はその説明を省略する。
【００６０】
図６，７において、左側半分はクランプ状態を示し、右側半分はアンクランプ状態かつクランプ冶具４７０を取り外すことのできる状態を示す。本実施形態では、板状の２つ割のクランプ冶具４７０により軸受ユニット１０００のハブボルト１４０の頭部をクランプするものである。
【００６１】
クランプ冶具４７０は矩形状の板で片側の側面に軸受ユニット１０００の外輪１５０に対応する円弧状切り欠き部４７２を有する。また、複数箇所にクランプ用シリンダ４８０が配置されている位置に対応して大径部４８１と小径部４８２からなる複数の開口部４８０及び小径の切り欠き部４９０を有する。
【００６２】
クランプ用シリンダ４５０は、油圧あるいは空圧により図の上下に可動である。また、クランプ用シリンダ４５０の先端は、軸方向（図６の上下方向）の中央部に溝部４６１を有する円筒４６０となっており、上部円筒４６５の外径は、クランプ冶具４７０の開口部４８０の大径部４８１の内径よりも小さく、小径部４８２の内径よりも大きく形成されている。また、下部円筒４６６の外径は、クランプ冶具４７０の開口部４８０の大径部４８１の内径よりも大きく形成されている。また、円筒４６０の溝部４６１の外径は、クランプ冶具４７０の開口部４８０の小径部４８２の内径よりも小さく形成されている。小径の切り欠き部４９０の内径は、円筒４６０の溝部４６１の外径より大きく、円筒４６０の下部円筒４６６の外径より小さく形成されている。
【００６３】
軸受ユニット１０００をクランプする場合は、先ずクランプ用シリンダ４５０の先端部を所定の位置まで上昇させる。次に、クランプ冶具４７０の開口部４８０の大径部４８１とクランプ用シリンダ４５０の先端部の円筒４６０の位置を合わせて上方（図６の上側）からかぶせるように配置する。その後、軸受の中心に向かってクランプ冶具４７０を水平方向（図６の左右方向）に移動させる。係る状態では、クランプ冶具４７０の開口部４８０の小径部４８２とクランプ用シリンダ４５０の先端部の円筒の溝部４６１が係合することになる。
【００６４】
この状態から、クランプ用シリンダ４５０を下降させることにより軸受ユニット１０００のハブボルト１４０頭部をクランプすることができる。この実施形態においては、クランプ用シリンダ４５０の位置を変えなくとも、クランプ冶具４７０を交換するだけで多様な軸受ユニットの測定を容易に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の荷重測定装置は、荷重測定センサを備える軸受ユニットに好適に適用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１０００    軸受ユニット
【図１】
2011163989.tif 000003
【図２】
2011163989.tif 000004
【図３】
2011163989.tif 000005
【図４】
2011163989.tif 000006
【図５】
2011163989.tif 000007
【図６】
2011163989.tif 000008
【図７】
2011163989.tif 000009
【図８】
2011163989.tif 000010
【図９】
2011163989.tif 000011
【図１０】
2011163989.tif 000012
【図１１】
2011163989.tif 000013
【図１２】
2011163989.tif 000014
【図１３】
2011163989.tif 000015
【図１４】
2011163989.tif 000016
【図１５】
2011163989.tif 000017
【図１６】
2011163989.tif 000018