(57)【要約】【課題】別々のセンサで測定しなくとも、ＮＲＲＯの軸方向成分と半径方向成分をそれぞれ得ることができる測定装置を提供する。【解決手段】被測定体５の回転によって発生する振動からＮＲＲＯを測定する装置１であって、被測定体５の回転に伴って生じる振動を当該被測定体５の回転軸方向及び半径方向に対して所定角度傾斜した面６２ａにおいて測定するセンサ７を備え、前記振動を周波数解析して求めたいＮＲＲＯの振動周波数に対応する周波数成分ｄ１，ｄ２，ｄ３を求める処理と、求めたいＮＲＲＯの出現方向の振動を演算する処理と、を行う手段を備えている。【選択図】      図１
2004170243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体の回転によって発生する振動からＮＲＲＯを測定する装置であって、
被測定体の回転に伴って生じる振動を当該被測定体の回転軸方向及び半径方向に対して所定角度傾斜した面において測定するセンサを備え、
前記振動を周波数解析して求めたいＮＲＲＯの振動周波数に対応する周波数成分を求める処理と、求めたいＮＲＲＯの出現方向の振動を演算する処理と、を行う手段を備えていることを特徴とするＮＲＲＯ測定装置。
【請求項２】
前記被測定体の回転による振動につれて振動する測定治具を備え、
当該測定治具は、被測定体の回転軸方向及び半径方向に対して所定角度傾斜した測定面を備え、
前記センサは、前記測定面の振動による変位を測定するものであることを特徴とするＮＲＲＯ測定装置。
【請求項３】
ＮＲＲＯを求めるために被測定体の回転によって発生する振動をセンサによって検出するＮＲＲＯ用センサ装置であって、
前記センサは、被測定体の回転に伴って生じる振動を当該被測定体の回転軸方向及び半径方向に対して所定角度傾斜した面において測定するよう配置されていることを特徴とするＮＲＲＯ用センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＲＲＯ（Ｎｏｎ−Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ  Ｒｕｎ−Ｏｕｔ）を測定するための装置等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軸受の性能を示す指標としてＮＲＲＯがある。ＮＲＲＯは、回転速度に非同期な振動である。例えばＨＤＤスピンドルモータ用玉軸受の場合、ＮＲＲＯが大きいと、データ読み書きの障害の原因となって、ＨＤＤのトラック密度向上を妨げる。
ここで、ＮＲＲＯは、軸方向成分と、半径方向成分とに分けて測定されるものであるため、従来のＮＲＲＯ測定装置では、軸方向のＮＲＲＯを測定するために軸方向に配置したセンサと、半径方向のＮＲＲＯを測定するために半径方向に配置したセンサとをそれぞれ別個に備えていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１４５６５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の測定装置では、センサを軸方向と半径方向にそれぞれ設置する必要があり、コスト高となっていた。
そこで、本発明は、別々のセンサで測定しなくとも、ＮＲＲＯの軸方向成分と半径方向成分をそれぞれ得ることができる測定装置及びセンサ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被測定体の回転によって発生する振動からＮＲＲＯを測定する装置であって、被測定体の回転に伴って生じる振動を当該被測定体の回転軸方向及び半径方向に対して所定角度傾斜した面において測定するセンサを備え、前記振動を周波数解析して求めたいＮＲＲＯの振動周波数に対応する周波数成分を求める処理と、求めたいＮＲＲＯの出現方向の振動を演算する処理とを行う手段を備えていることを特徴とする。
【０００６】
被測定体の回転軸方向及び半径方向に対して所定角度傾斜した面には、回転軸方向の振動及び半径方向の振動のいずれの振動によっても振動があらわれる。
したがって、本発明のように、被測定体の回転に伴って生じる振動を、当該被測定体の回転軸方向及び半径方向に対して所定角度傾斜した面において測定することで、回転軸方向の振動に基づく振動と、半径方向の振動に基づく振動の双方が得られる。
ここで、ＮＲＲＯには、いくつかの成分があるが、ある被測定体におけるＮＲＲＯの振動周波数は理論上決定することができる。これを利用し、測定した振動を周波数解析することにより、センサで測定した振動から求めたいＮＲＲＯの周波数成分を得ることができる。
【０００７】
また、ＮＲＲＯの出現方向（回転軸方向／半径方向）は成分毎にわかっているため、測定した面の傾斜角度に基づいて、求めたいＮＲＲＯの出現方向の振動を演算することで、必要なＮＲＲＯを求めることができる。
このように、本発明では、センサで測定した振動から軸方向のＮＲＲＯも半径方向のＮＲＲＯのいずれも演算によって求めることができるため、回転軸方向用のセンサと半径方向用のセンサを別々に用意する必要がない。
【０００８】
また、前記被測定体の回転による振動につれて振動する測定治具を備え、当該測定治具は、被測定体の回転軸方向及び半径方向に対して所定角度傾斜した測定面を備え、前記センサは、前記測定面の振動による変位を測定するものであるのが好ましい。この場合、被測定体自体に所定角度傾斜した測定面がなくともよいため、様々な被測定体を測定することができる。
【０００９】
また、ＮＲＲＯ用センサ装置に係る本発明は、ＮＲＲＯを求めるために被測定体の回転によって発生する振動をセンサによって検出するものであって、前記センサは、被測定体の回転に伴って生じる振動を当該被測定体の回転軸方向及び半径方向に対して所定角度傾斜した面において測定するよう配置されていることを特徴とする。このＮＲＲＯ用センサ装置によれば、センサは、回転軸方向の振動に基づく振動と、半径方向の振動に基づく振動のいずれも測定して出力することができるため、この出力からの軸方向ＮＲＲＯと半径方向ＮＲＲＯのいずれをも演算することが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。本発明のＮＲＲＯ測定装置１は、センサ装置２と、センサ装置２の出力を演算処理してＮＲＲＯを自動算出するための処理装置（コンピュータ）３と、を備えている。
センサ装置２は、被測定体である軸受（玉軸受）５を支持し回転させる装置本体６と、軸受５の振動を測定するためのセンサ７とを備えている。装置本体６は、軸受５を外輪回転させる場合のものであり、内輪５ａを固定し、外輪５ｂを回転支持するよう構成されている。より具体的には、装置本体６は、内輪５ａの内周側に内嵌される軸体６１を備え、当該軸体６１によって内輪５ａが固定される。また、装置本体６は、測定治具６２を介して外輪５ｂを支持するように構成されている。
【００１１】
測定治具６２は、回転軸６３を介して回転装置６４に接続され、当該回転装置６４によって回転駆動される。また、測定治具６２は、空気軸受６５によって回転自在に支持され、また、図示Ａ方向へ加圧するようにエア予圧が与えられている。測定治具６２は、空気軸受６５に支持されていることによって、回転軸方向及び半径方向に振れ可能となっており、軸受５の回転によって生じた振動が当該測定治具６２においても同様に生じるようになっている。
る。
【００１２】
測定治具６２には、センサ７の測定対象である測定面６２ａが形成されている。この測定面６２ａは、測定治具６２の上部において周方向全体にわたって形成されたテーパ状の面取り形状となっている。測定面６２ａは、回転軸方向に対して所定角度θ１（＝４５゜）傾斜しており、また半径方向に対しても所定角度傾斜している。
【００１３】
センサ７は、非接触の変位センサであり、例えば、静電容量型のものが用いられる。ＮＲＲＯの振れは微小であるため、変位センサとしては、最小分解能が０．１ｎｍ以下のものが用いられる。
センサ７は、測定面６２ａに対して直交する方向に配置されている。半径方向に対するセンサ７の傾斜角度θ２は、４５゜である。すなわち、（測定面の傾斜角度θ１）＝（センサの傾斜角度θ２）＝θである。
【００１４】
センサ７は、測定面６２ａにおける振動を測定する。測定面６２ａは、回転軸方向及び半径方向に対して傾斜しているため、測定面６２ａには、軸受５において、軸方向の振動が発生しても、半径方向の振動が発生しても、振動が発生する。センサ７は、かかる振動を回転軸方向及び半径方向に対して角度θ傾いた方向の振動として測定する。
なお、測定治具６２を介して振動を測定することで、所定角度傾斜した面が被測定体に存在しなくとも、測定可能となっている。
【００１５】
センサ７の出力信号は、処理装置３に与えられる。処理装置３は、例えば、パーソナルコンピュータに、Ａ／Ｄ変換装置を付加し、ＮＲＲＯを求めるために必要な演算プログラムを搭載することによって構成される。
図２は、処理装置３における機能ブロックを示している。処理装置３では、Ａ／Ｄ変換装置３１によって、変位センサ７のアナログ出力信号がデジタル信号に変換される。さらに、ＦＦＴ部３２によって信号の周波数解析が行われる。
【００１６】
また、処理装置３には、被測定体である軸受５においてＮＲＲＯとして発生する各成分に相当する振動周波数を計算する振動周波数計算部３３が備わっている。ＮＲＲＯとして発生する振動周波数は、軸受諸元（玉個数、玉径、ピッチ円直径、接触角）と測定条件（外輪の回転速度）に基づいて計算によって求めることができる。軸受諸元や測定条件は、ユーザが処理装置３に入力してもよいし、予め処理装置３に記憶された軸受諸元又は測定条件の中からユーザが選択するようにしてもよい。
【００１７】
外輪軌道のうねりによるＮＲＲＯは、うねりの山数によって発生振動周波数（Ｈｚ）が異なり、これらの発生振動周波数は計算によって求めることができる。また、ＮＲＲＯの振動方向（半径方向、軸方向）は、成分によっても異なる。振動方向は、うねりの山数がＮか（Ｎ±１）かによって異なり、Ｎの場合、振動は軸方向に発生し、Ｎ＋１あるいはＮ−１の場合、振動は半径方向に発生する。
【００１８】
処理装置３では、以上の点に基づいて、ＮＲＲＯを求める演算を行う。まず、求めようとするＮＲＲＯの成分毎の振動周波数を計算し、振動の周波数解析結果からこの振動周波数におけるピーク値を読み込む。この読み込みは、ＮＲＲＯの成分毎に行う（３３ａ，３３ｂ，３３ｃ）。例えば、求めようとするＮＲＲＯのある成分の振動周波数が２００Ｈｚであれば、周波数解析の結果から振動周波数（２００Ｈｚ）におけるピーク値（周波数成分）を読み込む。また、読み込んだピーク値は、元々センサ出力の電圧値（Ｖ）であるため、変位（ｎｍ）に変換したデータｄ１，ｄ２，ｄ３を得る（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）。
【００１９】
軸方向と半径方向を別々のセンサで測定する場合、以上の処理によって、各成分におけるＮＲＲＯ値が求まるが、本実施形態では、３４ａ，３４ｂ，３４ｃの処理で得られた値ｄ１，ｄ２，ｄ３は、軸方向の振動と半径方向の振動をθの方向から測定しているため、本来の振動量とは異なる。そこで、本来の振動量に戻すための演算を行う。
すなわち、図３に示すように、測定方向の振動ｄ（ｄは、例えば、ｄ１，ｄ２，ｄ３のいずれか）は、軸方向又は半径方向に振動しているＮＲＲＯ成分をセンサの測定方向θに分解したものと等しいから、これを元の軸方向振動又は半径方向振動に戻せばよい。例えば、軸方向の振動を求めるにはｄ／ｓｉｎθの演算を行えばよく、半径方向の振動を求めるにはｄ／ｃｏｓθの演算を行えばよい（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）。具体的には、Ｎ−１山成分の場合、半径方向の振動であるため、ｄ１／ｃｏｓθの演算によって、当該成分のＮＲＲＯ値が求まる。なお、求まった、ＮＲＲＯ値は、画面表示される（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ）。
【００２０】
処理装置３ではさらに、求まったＮＲＲＯ値から軸受５の良否判定を行っても良い。当該判定は、ＮＲＲＯ値を規格値と比較し、ＮＲＲＯ値が規格値におさまっていれば良品と判定し、規格値を外れていれば不良品と判定する。なお、規格値は処理装置３に予め記憶させておくのがよい。
【００２１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、外輪回転の場合を例示したが、内輪回転の場合であっても同様に測定でき、内輪回転の場合、装置１は、上記の説明における「外輪」を「内輪」に読み替えたものとなる。また、被測定体（軸受）に所定角度傾斜した傾斜面が存在する場合には、当該傾斜面をセンサ７測定する測定面としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明では、センサで測定した振動から軸方向のＮＲＲＯも半径方向のＮＲＲＯのいずれも求めることができるため、回転軸方向用のセンサと半径方向用のセンサを別々に用意する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＮＲＲＯ測定装置の概略構成図である。
【図２】処理装置の機能ブロック図である。
【図３】処理装置における処理説明図である。
【符号の説明】
１  ＮＲＲＯ測定装置
２  センサ装置
５  軸受（被測定体）
６２  測定治具
６２ａ  測定面
７  センサ
【図１】
2004170243.tif 000003
【図２】
2004170243.tif 000004
【図３】
2004170243.tif 000005