(57)【要約】【課題】ラジアル接触角を正確に測定できる接触角測定装置及び接触角測定方法を提供する。【解決手段】玉軸受の軌道輪１１に形成された軌道面１１１に２点で接触する玉のラジアル接触角を測定する接触角測定装置は、玉の中心を通る断面と同一の円形断面を有しかつ外周面に軌道面１１１と１点で接触可能となる導電部２５，２６及び当該導電部２５，２６以外の非導電部２２ａ，２３ａを有する測定用治具２０と、導電部２５，２６と軌道輪１１との間に電圧を印加する電源部２８と、導電部２５，２６が軌道面１１１に接触することで生じる導電部２５，２６と軌道輪１１との間の導通を検出する検出器２９と、軌道面１１１に接触させた測定用治具２０を測定用治具２０の中心線回りに回転させて検出器２９が前記導通を検出した際の測定用治具２０の回転角度を測定する測定器３０と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
玉軸受の軌道輪に形成された軌道面に２点で接触する玉のラジアル接触角を測定する接触角測定装置であって、
前記玉の中心を通る断面と同一の円形断面を有しかつ外周面に前記軌道面と１点で接触可能となる導電部及び当該導電部以外の非導電部を有する測定用治具と、
前記導電部と前記軌道輪との間に電圧を印加する電源部と、
前記導電部が前記軌道面に接触することで生じる当該導電部と前記軌道輪との間の導通を検出するための検出器と、
前記軌道面に接触させた前記測定用治具を当該測定用治具の中心線回りに回転させて前記検出器が前記導通を検出した際の当該測定用治具の回転角度を測定する測定器と、
を備えたことを特徴とする接触角測定装置。
【請求項２】
前記測定用治具は、
半円の断面をそれぞれ有し組み合わせることで断面円形となる一対の構成体と、
前記一対の構成体の間に挟み込まれかつ当該一対の構成体の外周面において一部を露出させて当該一部を前記導電部とする導電フィルムと、
を有している請求項１記載の接触角測定装置。
【請求項３】
玉軸受の軌道輪に形成された軌道面に２点で接触する玉のラジアル接触角を、当該玉の中心を通る断面と同一の円形断面を有しかつ外周面に前記軌道面と１点で接触可能となる導電部及び当該導電部以外の非導電部を有する測定用治具を用いて、測定する接触角測定方法であって、
前記測定用治具の外周面を前記軌道面に接触させると共に、前記導電部と前記軌道輪との間に電圧を印加し、
前記測定用治具の中心線回りに当該測定用治具を回転させ、前記導電部が前記軌道面の１点及び別の１点にそれぞれ接触することで生じる当該導電部と前記軌道輪との間の導通を検出すると共に、当該導通を検出した際の前記測定用治具の前記中心線回りの角度に基づいて、前記ラジアル接触角を求めることを特徴とする接触角測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、玉軸受における、軌道面と玉とのラジアル接触角を測定する接触角測定装置及び接触角測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機のジェットエンジン等に多く採用されている玉軸受として３点接触玉軸受がある。
３点接触玉軸受の接触角には、玉をアキシアル方向に寄せたときの「アキシアル接触角」と、玉をラジアル方向に寄せたときの「ラジアル接触角」とがあり、どちらも軸受性能に大きな影響を及ぼす重要な因子となる。
【０００３】
前記ラジアル接触角は、玉と軌道面との接触点と、玉の中心とを結ぶ直線の、ラジアル方向（玉軸受の径方向）に対する傾斜角として定義される。このラジアル接触角は、軌道面の曲率が変化すると変化する。従って、軌道輪の軌道面を加工する工程においては、このラジアル接触角が所定の角度範囲内となるように管理することが重要となっている。
ところで、アキシアル接触角は、アキシアル荷重を負荷した状態で、内輪（又は外輪）を回転させた際の軸受の保持器の回転角を測定することで求めることができるが、これと同様な方法で、ラジアル接触角を求めることはできない。
【０００４】
このラジアル接触角を測定する測定装置として、従来、玉軸受の内輪と外輪の一方を回転させかつ他方を固定した際の前記他方の振動を測定し、この測定結果により得られるウェビネスによる振動周波数の基本波又は高調波成分に基づいて、ラジアル接触角を求めるようにしたものがある（特許文献１参照）。
又、ラジアル接触角を簡易に測定する方法として、ブルーペーストを内輪（又は，外輪）の軌道面に塗布し、この軌道面に玉を押し付けた際の痕跡から、ラジアル接触角を求める方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６１１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に示される測定装置では、ラジアル接触角を測定する際に、ラジアル接触角に関係する角度を測定するのではなく、固定された内輪又は外輪の振動の測定結果から、振動周波数の基本波又は高調波成分を求め、これからラジアル接触角を求めるというように、測定方法が複雑であるとの問題があった。
又、前記ブルーペーストを用いる方法では、簡易に測定できる利点があるが、軌道面にできるブルーペーストの痕跡とその外側との境界が不明瞭なため、目視による前記境界の判断が難しく、ラジアル接触角を正確に測定することが困難であるとの問題があった。
【０００７】
本発明は、前記技術的課題に鑑みなされたもので、ラジアル接触角を正確に測定できる接触角測定装置及び接触角測定方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明にかかる接触角測定装置は、玉軸受の軌道輪に形成された軌道面に２点で接触する玉のラジアル接触角を測定する接触角測定装置であって、前記玉の中心を通る断面と同一の円形断面を有しかつ外周面に前記軌道面と１点で接触可能となる導電部及び当該導電部以外の非導電部を有する測定用治具と、前記導電部と前記軌道輪との間に電圧を印加する電源部と、前記導電部が前記軌道面に接触することで生じる当該導電部と前記軌道輪との間の導通を検出するための検出器と、前記軌道面に接触させた前記測定用治具を当該測定用治具の中心線回りに回転させて前記検出器が前記導通を検出した際の当該測定用治具の回転角度を測定する測定器と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、測定用治具の回転角の測定を、検出器と測定器を使用して行うことで、従来のように、ブルーペーストを塗布した軌道面に玉を押し付けた際の痕跡を目視により判断するという手段を取り入れていないので、測定用治具の回転角及びこれらから求める接触角の測定を正確に行うことができる。
【０００９】
なお、前記測定用治具は、半円の断面をそれぞれ有し組み合わせることで断面円形となる一対の構成体と、前記一対の構成体の間に挟み込まれかつ当該一対の構成体の外周面において一部を露出させて当該一部を前記導電部とする導電フィルムと、を有していることもある。
この構成によれば、測定用治具の構成として、半円の断面を有する一対の構成体間に導電フィルムを挟み込むという簡易な構成を採用しており、測定用治具を容易に製造できる。
【００１０】
又、本発明にかかる接触角測定方法は、玉軸受の軌道輪に形成された軌道面に２点で接触する玉のラジアル接触角を、当該玉の中心を通る断面と同一の円形断面を有しかつ外周面に前記軌道面と１点で接触可能となる導電部及び当該導電部以外の非導電部を有する測定用治具を用いて、測定する接触角測定方法であって、前記測定用治具の外周面を前記軌道面に接触させると共に、前記導電部と前記軌道輪との間に電圧を印加し、前記測定用治具の中心線回りに当該測定用治具を回転させ、前記導電部が前記軌道面の１点及び別の１点にそれぞれ接触することで生じる当該導電部と前記軌道輪との間の導通を検出すると共に、当該導通を検出した際の前記測定用治具の前記中心線回りの角度に基づいて、前記ラジアル接触角を求めることを特徴とする。
本発明にかかる接触角測定方法によれば、本発明にかかる接触角測定装置と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ラジアル接触角を正確に測定できる接触角測定装置及び接触角測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】３点接触玉軸受を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる接触角測定装置の概略構成図である。
【図３】図２の一部の説明図である。
【図４】図３の測定用治具を回転させた状態を示す説明図である。
【図５】図４の測定用治具を回転させた状態を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかる斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づき詳細に説明する。まず、本実施形態に係る接触角測定装置の測定対象となる３点接触玉軸受１の構造について説明する。
図１は３点接触玉軸受１を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
図１（ａ）に示すように、３点接触玉軸受１は、環状の内輪１１と、内輪１１の外側に配置された環状の外輪１３と、内輪１１と外輪１３との間に配置され、円環状の保持器１５に保持された転動体としての複数の玉１７とを備えている。内輪１１の外周面には内輪側軌道面１１１が形成されており、外輪１３の内周面には外輪側軌道面１３１が形成されている。そして、内輪側軌道面１１１と外輪側軌道面１３１とが互いに対向するように、内輪１１と外輪１３とが配置されている。又、内輪１１は、第１内輪１１ａと第２内輪１１ｂとから構成され、軸方向中央部において分割された構造を有している。
【００１４】
第１内輪１１ａ及び第２内輪１１ｂの外周面には、それぞれ、第１内輪側軌道面１１１ａ及び第２内輪側軌道面１１１ｂが形成されている。これら第１内輪側軌道面１１１ａ及び第２内輪側軌道面１１１ｂは、内輪側軌道面１１１を構成する。又、複数の玉１７は、外周面が、第１内輪側軌道面１１１ａ、第２内輪側軌道面１１１ｂ及び外輪側軌道面１３１それぞれに１点で接触可能となっている。つまり、玉１７は、内輪１１に２点で接触し、外輪１３に１点で接触している。そして、複数の玉１７は、内輪１１及び外輪１３の周方向に略等間隔に配置された状態で、保持器１５により転動自在に保持されている。以上の構成により、３点接触玉軸受１の内輪１１及び外輪１３は、相対的に回転可能となっている。
【００１５】
次に、本実施形態に係る接触角測定装置２の構成について説明する。
図２は、接触角測定装置２の概略構成図、図３は、図２の一部の説明図である。
前記両図において、接触角測定装置２は、測定用治具２０と、計測ユニット２１とを備える。
【００１６】
測定用治具２０は、玉軸受１の内輪１１に形成された内輪側軌道面１１１に２点接触している玉１７のラジアル接触角（以下、単に「接触角」と称する。）θの測定に用いられる治具である。測定用治具２０は、玉１７の中心を通る断面と同一の曲率半径Ｒｂの円形断面を有し、内輪側軌道面１１１に自身の中心線Ｃ１回りに回転可能に当接（載置）される。測定用治具２０は、本例では、円柱形状のころとされているが、測定用治具２０を円盤状とすることもある。曲率半径Ｒｂは、内輪側軌道面１１１の曲率半径Ｒａよりも小さく、測定用治具２０を、内輪側軌道面１１１に接触（当接）させると、玉１７の場合と同様に、内輪側軌道面１１１における２箇所の第１・第２接触点Ｐ１，Ｐ２に接触する。尚、図３において、Ｃ２は、内輪側軌道面１１１の曲率中心を示す。測定用治具２０の外径は全長にわたって一定とされており、測定用治具２０は、一対の第１・第２構成体２２，２３と、導電フィルム２４とを備えている。
【００１７】
各構成体２２，２３は、測定用治具２０を径方向に２分割したものと略同一形状とされている。各構成体２２，２３は、中心線Ｃ１を中心とする半円の断面を有しており、各構成体２２，２３の外周面は、円弧状とされた円弧部２２ａ，２３ａと、円弧部２２ａ，２３ａの周方向両端部を接続する弦部２２ｂ，２３ｂとを備えている。円弧部２２ａ，２３ａは非導電部（絶縁部）とされている。この非導電部を構成する方法としては、円弧部２２ａ，２３ａに絶縁（性）フィルムを接着する方法、円弧部２２ａ，２３ａに絶縁（性）塗料を塗布する方法、構成体２２，２３自体を絶縁材料から構成する方法等がある。
【００１８】
導電フィルム２４は、両構成体２２，２３の弦部２２ｂ，２３ｂにより、挟み込まれている。図２及び図３では、分かりやすいように、導電フィルム２４を厚く描いているが、実際には、極めて薄くされている。導電フィルム２４の端部は、測定用治具２０の外周面に露出して、一対の第１・第２導電部２５，２６とされている。
前記のように、測定用治具２０の構成として、半円の断面を有する一対の構成体２２，２３間に導電フィルム２４を挟み込むという簡易な構成を採用しており、測定用治具２０を容易に製造できる。
【００１９】
計測ユニット２１は接触角θを測定するためのもので、電源部２８と、検出器２９と、測定器３０と、演算処理部３１とを備える。
電源部２８は、導電部２５，２６（導電フィルム２４）と内輪１１との間に一定の電圧を印加するもので、商用交流電源、又は、直流電源とされている。直流電源としては、例えば、商用電源から供給される交流を整流平滑する整流平滑回路と、定電圧制御を行う電圧制御回路とを組み合わせて使用される。
検出器２９は、導電部２５，２６が内輪１１の内輪側軌道面１１１の第１・第２接触点Ｐ１，Ｐ２と接触した際に、導電部２５，２６と内輪１１との間の導通を検出するもので、電流計等が使用される。
測定器３０は、検出器２９による検出時に、測定用治具２０の回転角を測定するもので、ロータリエンコーダ等が使用される。
演算処理部３１は、測定器３０からの測定値に基づいて、接触角θを算出する。
【００２０】
前記構成例によれば、接触角θを測定する方法の一例としては、次の方法がある。
すなわち、図４に示すように、測定用治具２０を第１・第２内輪側軌道面１１１ａ，１１１ｂに接触させる。この際、測定用治具２０が円柱とされているので、測定用治具２０を第１・第２内輪側軌道面１１１ａ，１１１ｂに対し位置決めしやすい。又、導電部２５，２６と内輪１１との間には電源部２８により電圧を印加しておく。
次に、図４において、測定用治具２０を中心線Ｃ１を中心として反時計回りに回転させ、例えば、図５に示すように、第１導電部２５が図５の左側の第１内輪側軌道面１１１ａに接触すると、導電フィルム２４と内輪１１とが導通し、これが検出器２９により検出される。第１内輪側軌道面１１１ａにおける第１導電部２５との接触点が第１接触点Ｐ１である。
【００２１】
その後、更に、測定用治具２０を反時計回りに回転させ、図５の仮想線で示すように、第１導電部２５が図５の右側の第２内輪側軌道面１１１ｂに接触すると、導電フィルム２４と内輪１１とが導通し、これが検出器２９により検出される。第２内輪側軌道面１１１ｂにおける第１導電部２５との接触点が第２接触点Ｐ２である。そして、検出器２９による最初の第１接触点Ｐ１の検出から次の第２接触点Ｐ２の検出までの測定用治具２０の回転角Ｒを測定器３０により測定する。
この回転角Ｒから接触角θは下記式により算出される。
θ＝Ｒ／２
【００２２】
本例によれば、接触角θを測定する際に、従来のように、軸受の固定された内輪又は外輪の振動の測定結果から、振動周波数の基本波又は高調波成分を求め、これから接触角θを求めるというような複雑な方法を採用せず、導電部２５が第１・第２各接触点Ｐ１，Ｐ２に接触して、導電部２５（導電フィルム２４）と内輪１１とが導通した際の測定用治具２０の回転角Ｒを測定し、これから接触角θを求めるという簡易な方法を採用しているので、接触角測定装置２自体も簡易な構成とできる。
又、測定用治具２０の回転角Ｒの測定も、検出器２９と測定器３０を使用して行っており、従来のブルーペーストを用いる方法のように、目視による判断を取り入れていないので、測定用治具２０の回転角Ｒ及びこれから求める接触角θの測定も正確に行うことができる。
【００２３】
図６は、本発明の他の実施の形態を示す斜視図で、測定用治具２０が線状の導体（導線）３２を備えている。導体３２は測定用治具２０の外周面に軸方向に沿って直線状に配設されている。導体３２は測定用治具２０の外周部に埋め込まれている。導体３２は測定用治具２０の径方向外側に向かって露出している。この露出している部分が、測定用治具２０の外周面の一部を構成しており、導電部３３となる。測定用治具２０の導電部３３を含む外周面は滑らかな湾曲面とされている。図６では、分かりやすいように、導体３２を太く描いて、導電部３３を大きく露出させているが、実際には、導体３２は細く、その露出面である導電部３３の周方向長さも小である。測定用治具２０の外周面の導電部３３を除く残部は非導電部３４とされている。
【００２４】
尚、前記実施の形態では、導電部を測定用治具の周方向に関して１又は２箇所に配設したが、３箇所以上に配設してもよい。又、前記実施の形態では、玉軸受を３点接触玉軸受として、玉を内輪に２点で接触させ、外輪に１点で接触させたが、玉軸受を４点接触玉軸受として、玉を外輪に１点ではなく、２点で接触させてもよい。
尚、本明細書で開示した実施の形態は単に例示であって、本発明が前述した実施の形態のみに限定されるわけではない。本発明の範囲は、本明細書の記載内容を参酌した上で、別紙の特許請求の範囲によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。
【符号の説明】
【００２５】
１：３点接触玉軸受、２：接触角測定装置、１１：内輪、１３：外輪、１７：玉、２０：測定用治具、２１：計測ユニット、２２：第１構成体、２２ａ：円弧部（非導電部）、２２ｂ：弦部、２３：第２構成体、２３ａ：円弧部（非導電部）、２３ｂ：弦部、２４：導電フィルム、２５：第１導電部、２６：第２導電部、２８：電源部、２９：検出器、３０：測定器、３１：演算処理部、３２：導体（導線）、３３：導電部、３４：非導電部、１１１：内輪側軌道面、１３１：外輪側軌道面、Ｐ１：第１接触点、Ｐ２：第２接触点、Ｒ：回転角、θ：接触角
【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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