(57)【要約】【課題】実用時の回転精度を正確に予測可能な転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置を提供する。【解決手段】測定装置１１は、外輪３の端面を位置決め固定する基準平面２６ａと、中心軸線を転がり軸受２の中心軸に揃えて回転可能に装備されて先端を内輪４の端面に押圧接触する荷重軸３０と、該荷重軸３０の先端に装備されたマスターボール３７と、内輪４の内周面の半径方向の変位を測定する第１の変位測定器３９と、マスターボール３７の半径方向変位を測定する第２の変位測定器３８と、荷重軸３０と伴に回転しながらマスターボール３７に対する外輪３の外周面の半径方向変位を測定する第３の変位測定器５１と、これら各測定器３８，３９，４０，５１によって測定した各測定値から内輪４の半径方向回転振れ、内周面の真円度及び偏心を個々に算出すると共に、外輪３の外周面の真円度及び偏心を個々に算出処理する計算装置１４とを備える。【選択図】　　　　図１
2004108406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪及び外輪の２つの軌道輪を有する転がり軸受の一方の軌道輪を基準平面に固定し、前記転がり軸受の他方の軌道輪を荷重軸と一体回転可能に押圧接触させると共に、該荷重軸の軸心に基準回転体を固定し、
前記荷重軸によって他方の軌道輪を回転させながら該他方の軌道輪の周面の半径方向変位と前記基準回転体に対する前記一方の軌道輪の周面の半径方向変位とをそれぞれ測定すると共に、前記基準回転体の半径方向変位を測定し、
これら各測定値から前記他方の軌道輪の半径方向回転振れ、周面の真円度及び偏心を個々に算出すると共に、前記一方の軌道輪の周面の真円度及び偏心を個々に算出することを特徴とする転がり軸受の回転精度の測定方法。
【請求項２】
内輪及び外輪の２つの軌道輪を有する転がり軸受の一方の軌道輪を固定する基準平面と、
前記転がり軸受の他方の軌道輪と一体回転可能に押圧接触する荷重軸と、
該荷重軸の軸心に固定された基準回転体と、
前記他方の軌道輪の周面の半径方向変位を測定する測定器と、
前記荷重軸と伴に回転しながら前記基準回転体に対する前記一方の軌道輪の周面の半径方向変位を測定する測定器と、
前記基準回転体の半径方向変位を測定する測定器と、
これら各測定器の測定値から前記他方の軌道輪の半径方向回転振れ、周面の真円度及び偏心を個々に算出すると共に、前記一方の軌道輪の周面の真円度及び偏心を個々に算出処理する計算装置と、
を備えることを特徴とする転がり軸受の回転精度の測定装置。
【請求項３】
前記請求項１の測定方法により算出した前記他方の軌道輪の半径方向回転振れ、周面の真円度及び偏心と、前記一方の軌道輪の周面の真円度及び偏心とにより、
少なくとも何れか一方の軌道輪の周面が真円又は測定時と異なる真円度とした場合の軸受の回転振れ精度を算出し、これを転がり軸受の回転精度として予測することを特徴とする転がり軸受の回転精度の予測方法。
【請求項４】
内輪及び外輪の２つの軌道輪を有する転がり軸受の一方の軌道輪を基準平面に固定し、前記転がり軸受の他方の軌道輪を荷重軸と一体回転可能に押圧接触させると共に、該荷重軸の軸心に基準円筒体を固定し、
前記荷重軸によって他方の軌道輪を回転させながら該他方の軌道輪の端面の軸方向変位と前記基準円筒体に対する前記一方の軌道輪の端面の軸方向変位とをそれぞれ測定すると共に、前記基準円筒体の端面の軸方向変位を測定し、
これら各測定値から前記他方の軌道輪の軸方向回転振れを算出すると共に、前記一方の軌道輪の軸方向回転振れを算出することを特徴とする転がり軸受の回転精度の測定方法。
【請求項５】
内輪及び外輪の２つの軌道輪を有する転がり軸受の一方の軌道輪を固定する基準平面と、
前記転がり軸受の他方の軌道輪と一体回転可能に押圧接触する荷重軸と、
該荷重軸の軸心に固定された基準円筒体と、
前記他方の軌道輪の端面の軸方向変位を測定する測定器と、
前記荷重軸と伴に回転しながら前記基準円筒体に対する前記一方の軌道輪の端面の軸方向変位を測定する測定器と、
前記基準円筒体の軸方向変位を測定する測定器と、
これら各測定器の測定値から前記他方の軌道輪の軸方向回転振れを個々に算出すると共に、前記一方の軌道輪の軸方向回転振れを個々に算出処理する計算装置と、
を備えることを特徴とする転がり軸受の回転精度の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置に関し、特に、荷重軸に固定された基準回転体の変位の測定値と、各軌道輪の変位の測定値から、転がり軸受の半径方向回転振れ、又は軸方向回転振れを個々に求めるようにした、転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置として、ＪＩＳ　Ｂ１５１５に規定された方法及び装置、或いは、ＪＩＳ　Ｂ１５１５に規定の方法及び装置の一部を改良したものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
しかし、これらの測定方法及び装置は、例えば、転がり軸受の内輪のラジアル振れを測定する場合、実際には、内輪の内径（内周面）とは関係の無い本来的な回転精度（以下、「内輪の半径方向回転振れ」と呼ぶ）と、内径の真円度と、内径の偏心とを含んだ値を測定していて、測定する回転精度の信頼性が低いという問題があった。
【０００３】
そこで、このような問題を解決するべく、図１３及び図１４に示す転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置が本願出願人により提案された。
ここに示した転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置は、特許第２７６２６３６号に記載のものである（特許文献３参照。）。
【０００４】
この転がり軸受の回転精度の測定装置１は、図１３に示したように、転がり軸受２の一端側（図では、下方側）から転がり軸受２の外輪３の端面を位置決め固定する基準平面２６ａと、中心軸線を転がり軸受２の中心軸に揃えて転がり軸受２の他端側（図では、上方側）に回転可能に装備され、先端を内輪４の端面に押圧接触する荷重軸３０と、荷重軸３０の先端の中心軸上に装備されて荷重軸３０から受ける回転力で回転するマスターボール３７と、荷重軸３０によって内輪４を回転駆動させた際に荷重軸３０の回転量を検出する回転量測定器４０と、荷重軸３０によって回転駆動される前記内輪４の半径方向（ラジアル方向）の変位を測定する第１の変位測定器３９と、前記マスターボール３７の半径方向変位を測定する第２の変位測定器３８と、各測定器３８，３９，４０によって測定した各測定値に基づいて、前記内輪４の半径方向回転振れ、内輪４における内径の真円度及び偏心を個々に算出処理する計算装置１４とを備えている。
【０００５】
前記基準平面２６ａは、固定枠であるベース２４に組み付けられた略円筒状のアダプタ２６の上端に形成されている。このアダプタ２６は、ベース２４に形成された基準インロー２５に下端を嵌合させることで、荷重軸３０に対する心出し位置決めが成されている。
【０００６】
前記荷重軸３０は、荷重軸ハウジング２９によって、中心軸回りに回転自在に保持されており、回転量測定器４０が装備されたモータ３４によって回転駆動される。該回転量測定器４０は、この例の場合、モータ３４の出力軸の回転量を検出するロータリーエンコーダである。
【０００７】
前記荷重軸ハウジング２９は、ベース２４に上下動可能に取り付けられたスライダ２７に固定されている。スライダ２７は、ベース２４に取り付けられた駆動シリンダ２８によって上下動される。
前記荷重軸３０は、スライダ２７の昇降によって、先端部が内輪４を押圧接触した状態、或いは先端部が内輪４から離脱して上方に退避した状態になる。
【０００８】
前記各測定器３８，３９，４０の測定値は、増幅回路４１，４２，４３によって所定の増幅処理がなされた後、計算装置１４に渡される。
前記計算装置１４は、予め記憶した情報やプログラムに基づいて、各測定器３８，３９，４０からの測定値を演算処理して、測定対象の転がり軸受２における内輪４の半径方向回転振れ、真円度及び偏心を個々に算出処理し、各測定器３８，３９，４０の測定値や処理結果を表示記録装置４５に出力する。
【０００９】
前記マスターボール３７は、真円度（真球度）の高い球体であり、第２の変位測定器３８によってこのマスターボール３７の半径方向変位を測定し、転がり軸受２の回転中心とマスターボール３７の中心のズレ（偏心）を演算にて除去することで、転がり軸受２の回転精度を測定することができる。
そして、第２の変位測定器３８の測定値に基づいて、第１の変位測定器３９の測定値を補正することで、転がり軸受２における内輪４の内径の半径方向回転振れ、真円及び偏心を個別に求めることができ、従来の方法及び装置によって回転精度を測定した場合と比較すると、回転精度の信頼性を向上させることができる。
【００１０】
また、上記の測定装置１では、図１４に示すように、第２の変位測定器３８の変位検出アームを荷重軸３０の中心軸上で、マスターボール３７に当接するようにすると、内輪４の軸方向（アキシアル方向）回転振れを検出することも可能である。
【００１１】
【特許文献１】
特公昭４９−４８１５３号公報（第１−２頁、第１図）
【特許文献２】
特公昭５７−６０５６１号公報（第１−３頁、第１−３図）
【特許文献３】
特許第２７６２６３６号公報（第３−７頁、第１，８図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の測定方法では、例えば回転駆動される内輪４に接触させた第１の変位測定器３９の測定値から軸受の半径方向回転振れを算出している。しかし、軸受の半径方向回転振れには、内外輪間の転動体５と内輪軌道面との接触、及び転動体５と外輪軌道面との接触が関与しており、例えば、外輪３を支承するアダプタ２６の交換等で基準インロー２５に対するインローが変わり、外輪３の支持力バランスが変わると、回転精度測定時における外輪３の真円度や端面の平坦度などが変わり、半径方向回転振れも変動する可能性が高い。
【００１３】
即ち、軸受の半径方向回転振れは、各軌道輪の変形が密接に関与しており、これら各軌道輪の変形量との相関で測定しておかないと、実際の軸受箱等への組付けで各軌道輪の変形量が変わる場合に、軸受の半径方向回転振れの変動を予測することができず、実用的な回転精度の評価ができない。
【００１４】
さらに、具体例で説明すると、径方向の寸法に比較して軸方向寸法の小さい薄肉の転がり軸受の場合、それぞれの軌道輪は、自重や取り扱い時に作用する外力、或いは回転精度の測定時に作用する荷重軸による負荷で、変形し易い。しかも、このような転がり軸受は、実際の機械に組み込むと、組み込む軸やハウジングの形状に倣って変形してしまうので、各軌道輪が測定時とは異なった変形状態となり、測定時とは異なる回転精度を示すことになる。
【００１５】
そこで、測定時に各軌道輪の変形量との相関で半径方向回転振れを測定しておけば、実際に機械等で使用される時の回転精度を予測することができ、実用的な回転精度の評価が可能になる。
ところが、前述した測定装置１は、回転側の軌道輪の振れだけを検出し、非回転側の軌道輪の振れは検出していないため、測定時に各軌道輪の変形量との相関で半径方向回転振れを測定することができないという問題があった。
【００１６】
また、前述した測定装置１では、軸方向振れの検出の際には、第２の変位測定器３８を球状のマスターボール３７の下面に接触させているが、この方法では、軸受にコニカル運動的な振れが有る場合に感度が大幅に低下した。
【００１７】
そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、測定時に各軌道輪の変形量との相関で、各軌道輪の半径方向回転振れ、周面の真円度及び偏心を個々に算出することができる転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置、又、実用時の回転精度を正確に予測可能な転がり軸受の回転精度の予測方法、更に、軸受の軸方向振れにコニカル運動的な振れが含まれる場合にも、正確にその軸方向振れを検出することができる転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、内輪及び外輪の２つの軌道輪を有する転がり軸受の一方の軌道輪を基準平面に固定し、前記転がり軸受の他方の軌道輪を荷重軸と一体回転可能に押圧接触させると共に、該荷重軸の軸心に基準回転体を固定し、
前記荷重軸によって他方の軌道輪を回転させながら該他方の軌道輪の周面の半径方向変位と前記基準回転体に対する前記一方の軌道輪の周面の半径方向変位とをそれぞれ測定すると共に、前記基準回転体の半径方向変位を測定し、
これら各測定値から前記他方の軌道輪の半径方向回転振れ、周面の真円度及び偏心を個々に算出すると共に、前記一方の軌道輪の周面の真円度及び偏心を個々に算出することを特徴とする転がり軸受の回転精度の測定方法により達成される。
【００１９】
また、本発明の上記目的は、内輪及び外輪の２つの軌道輪を有する転がり軸受の一方の軌道輪を固定する基準平面と、
前記転がり軸受の他方の軌道輪と一体回転可能に押圧接触する荷重軸と、
該荷重軸の軸心に固定された基準回転体と、
前記他方の軌道輪の周面の半径方向変位を測定する測定器と、
前記荷重軸と伴に回転しながら前記基準回転体に対する前記一方の軌道輪の周面の半径方向変位を測定する測定器と、
前記基準回転体の半径方向変位を測定する測定器と、
これら各測定器の測定値から前記他方の軌道輪の半径方向回転振れ、周面の真円度及び偏心を個々に算出すると共に、前記一方の軌道輪の周面の真円度及び偏心を個々に算出処理する計算装置と、
を備えることを特徴とする転がり軸受の回転精度の測定装置により達成される。
【００２０】
上記構成の測定方法及び測定装置によれば、測定時には、回転側及び非回転側のそれぞれの軌道輪の周面における半径方向変位と、回転側軌道輪を回転させる荷重軸の軸心に固定された基準回転体の半径方向変位とを測定し、測定した各測定値に基づいて軸受の半径方向回転振れ、各軌道輪の真円度及び偏心を個々に算出するため、各軌道輪の変形量との相関で半径方向回転振れを算出することができ、測定時の軸受姿勢を把握できる。
【００２１】
また、本発明の上記目的は、上記測定方法により算出した前記他方の軌道輪の半径方向回転振れ、周面の真円度及び偏心と、前記一方の軌道輪の周面の真円度及び偏心とにより、
少なくとも何れか一方の軌道輪の周面が真円又は測定時と異なる真円度とした場合の軸受の回転振れ精度を算出し、これを転がり軸受の回転精度として予測することを特徴とする転がり軸受の回転精度の予測方法により達成される。
上記構成の予測方法によれば、各軌道輪の真円度に応じた実用時の転がり軸受の回転精度を予測することが可能になる。
【００２２】
更に、本発明の上記目的は、内輪及び外輪の２つの軌道輪を有する転がり軸受の一方の軌道輪を基準平面に固定し、前記転がり軸受の他方の軌道輪を荷重軸と一体回転可能に押圧接触させると共に、該荷重軸の軸心に基準円筒体を固定し、
前記荷重軸によって他方の軌道輪を回転させながら該他方の軌道輪の端面の軸方向変位と前記基準円筒体に対する前記一方の軌道輪の端面の軸方向変位とをそれぞれ測定すると共に、前記基準円筒体の端面の軸方向変位を測定し、
これら各測定値から前記他方の軌道輪の軸方向回転振れを算出すると共に、前記一方の軌道輪の軸方向回転振れを算出することを特徴とする転がり軸受の回転精度の測定方法により達成される。
【００２３】
また、本発明の上記目的は、内輪及び外輪の２つの軌道輪を有する転がり軸受の一方の軌道輪を固定する基準平面と、
前記転がり軸受の他方の軌道輪と一体回転可能に押圧接触する荷重軸と、
該荷重軸の軸心に固定された基準円筒体と、
前記他方の軌道輪の端面の軸方向変位を測定する測定器と、
前記荷重軸と伴に回転しながら前記基準円筒体に対する前記一方の軌道輪の端面の軸方向変位を測定する測定器と、
前記基準円筒体の軸方向変位を測定する測定器と、
これら各測定器の測定値から前記他方の軌道輪の軸方向回転振れを個々に算出すると共に、前記一方の軌道輪の軸方向回転振れを個々に算出処理する計算装置と、
を備えることを特徴とする転がり軸受の回転精度の測定装置により達成される。
【００２４】
上記構成の測定方法及び測定装置によれば、軸受の軸方向回転振れの測定時には、各軌道輪の端面の軸方向変位と、基準円筒体の軸方向変位とを測定し、測定した各測定値に基づいて各軌道輪の軸方向回転振れを個々に算出するため、正確にその軸方向回転振れを算出することができる。
又、回転中心線から離れた位置で基準円筒体の軸方向変位を測定すると共に、この基準円筒体の測定位置における軸方向変位の測定値に、転動体ピッチ円半径／（基準円筒体の測定位置−回転中心）の比を乗ずることで、前記基準円筒体の測定位置における軸方向変位を軸受の振れ位置に換算することができ、軸受にコニカル運動的な振れが含まれる場合にも、正確にその軸方向回転振れを検出することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る転がり軸受の回転精度の測定装置の概略構成を示す要部破断正面図である。
【００２６】
本第１実施形態に係る転がり軸受の回転精度の測定装置１１は、図１に示したように、転がり軸受２の一端側（図では、下方側）から該転がり軸受２の一方の軌道輪である外輪３の端面を位置決め固定する基準平面２６ａと、中心軸線を転がり軸受２の中心軸に揃えて転がり軸受２の他端側（図では、上方側）に回転可能に装備され、先端を転がり軸受２の他方の軌道輪である内輪４の端面に押圧接触する荷重軸３０と、該荷重軸３０の先端の中心軸上に装備されて荷重軸３０から受ける回転力で回転する基準回転体としてのマスターボール３７と、荷重軸３０によって内輪４を回転駆動させた際に荷重軸３０の回転量を検出する回転量測定器４０と、荷重軸３０によって回転駆動される内輪４の内周面（周面）の半径方向（ラジアル方向）の変位を測定する第１の変位測定器３９と、マスターボール３７の半径方向変位を測定する第２の変位測定器３８と、前記荷重軸３０と伴に回転しながら前記マスターボール３７に対する前記外輪３の外周面（周面）の半径方向変位を測定する第３の変位測定器５１と、これら各測定器３８，３９，４０，５１によって測定した各測定値から前記内輪４の半径方向回転振れ、内周面の真円度及び偏心を個々に算出すると共に、前記外輪３の外周面の真円度及び偏心を個々に算出処理する計算装置１４とを備えている。
【００２７】
前記基準平面２６ａは、固定枠であるベース２４に組み付けられた略円筒状のアダプタ２６の上端に形成されている。このアダプタ２６は、ベース２４に形成された基準インロー２５に下端を嵌合させることで、荷重軸３０に対する心出し位置決めが成されている。
【００２８】
前記荷重軸３０は、荷重軸ハウジング２９によって、中心軸回りに回転自在に保持されており、回転量測定器４０が装備されたモータ３４によって回転駆動される。
前記荷重軸ハウジング２９は、ベース２４に上下動可能に取り付けられたスライダ２７に固定されている。スライダ２７は、ベース２４に取り付けられた駆動シリンダ２８によって上下動される。
【００２９】
更に、前記荷重軸３０は、下部のテーパ軸部３０ａと中部の軸部３０ｂと上部の大径の延長軸部３０ｃとからなり、テーパ軸部３０ａは位置決め空気軸受３１を介して荷重軸ハウジング２９に回転自在に支持され、延長軸部３０ｃは支持空気軸受３２を介して荷重軸ハウジング２９に回転自在に支持されている。該荷重軸３０は、スライダ２７の昇降によって、荷重軸ハウジング２９と一体に軸方向に移動し、先端部が内輪４を押圧接触した状態、或いは先端部が内輪４から離脱して上方に退避した状態になる。
【００３０】
前記スライダ２７の上部に固定された支持アーム３３には、前述のモータ３４が取り付けられ、このモータ３４によりユニバーサルジョイント３５，３５及び回転伝達部３６を介して、荷重軸３０が回転駆動される。回転伝達部３６は、支持空気軸受３２の位置に設けられている。
【００３１】
上述した各測定器３８，３９，４０，５１の測定値（検出信号）は、増幅回路４１，４２，４３，５３によって所定の増幅処理がなされた後、計算装置４４に渡される。
前記第１の変位測定器３９及び前記第２の変位測定器３８は、ベース２４等の非回転側に取り付けられている。一方、前記第３の変位測定器５１は、前記荷重軸３０と一体に回転する支持部５５に取り付けられている。
【００３２】
前記計算装置４４は、予め記憶した情報やプログラムに基づいて、各測定器３８，３９，４０，５１からの測定値を演算処理して、測定対象の転がり軸受２における内輪４の半径方向回転振れ、内周面の真円度及び偏心を個々に算出すると共に、前記外輪３の外周面の真円度及び偏心を個々に算出し、各測定器３８，３９，４０，５１の測定値や処理結果を表示記録装置４５に出力する。
【００３３】
上記測定装置１１の場合、基準回転体としてのマスターボール３７は、真円度（真球度）の高い球体であり、第２の変位測定器３８によってこのマスターボール３７の半径方向変位を測定することで、該マスターボール３７自体の真円度や偏心を検知することができる。
そして、前記第２の変位測定器３８の測定値に基づいて、第１の変位測定器３９や第３の変位測定器５１の測定値を補正することで、転がり軸受２の半径方向回転振れや真円度等を個別に求めることができる。
【００３４】
そこで、前記計算装置４４は、前記回転量測定器４０も含めて、各測定器３８，３９，４０，５１が測定した各測定値を所定の演算処理によって分析して、軸受の半径方向回転振れと、真円度と、偏心とを個々に算出する。
【００３５】
次ぎに上記実施形態における測定装置１１の動作を説明する。
まず、スライダ２７を駆動シリンダ２８により上昇させておく。このとき、荷重軸３０は位置決め空気軸受３１と支持空気軸受３２とにより支持され、転がり軸受２の内輪４とは離れている。
【００３６】
次いで、駆動シリンダ２８によりスライダ２７を下降させていくと、下降端の寸前で荷重軸３０は転がり軸受２の内輪４の上側の端面に接触する。さらに、荷重軸３０を少しだけ下げて、下降端で停止する。このとき、位置決め空気軸受３１の隙間が大きくなり、軸受としての支持作用がなくなる。
従って、荷重軸３０は、支持空気軸受３２と転がり軸受２により支持されることになる。このとき、位置決め空気軸受３１への空気の供給は切るようにしてもよい。
【００３７】
そして、モータ３４を回転することにより荷重軸３０が回転され、荷重軸３０と転がり軸受２の内輪４とが一体に回転する。
この状態で、回転量測定器４０からの荷重軸３０の回転角θを表わす検出信号と、第２の変位測定器３８からのマスターボール３７の半径方向変位ｒ１（θ）を表わす検出信号と、第１の変位測定器３９からの転がり軸受２における内輪４の内周面の半径方向変位ｒ２（θ）を表わす検出信号と、第３の変位測定器５１からの前記マスターボール３７に対する前記外輪３の外周面の半径方向変位ｒ３（θ）を表わす検出信号とが、それぞれ増幅回路４１，４２，４３，５３により増幅されて計算装置４４へ供給される。
【００３８】
図２に示すように、前記マスターボール３７に係る第２の変位測定器３８の測定値ｒ１（θ）は、玉の真球度や相互差、内外輪の溝の精度等によって決まる。内輪４の内径とは関係のない本来的な内輪の半径方向回転振れｂ（θ）と、偏心ｅ１に基づく値とを加え合わせたものである。
そして、その内輪の半径方向回転振れｂ（θ）は、回転精度のうちの繰返し性のある成分であり、θの１回転中の周期をｎとすると、下記式（１）として表される。
【００３９】
【数１】
2004108406.tif 000003
【００４０】
従って、マスターボール３７の半径方向変位の測定値ｒ１（θ）は、下記式（２）で表される。この変位測定値ｒ１（θ）には、マスターボール３７の偏心に内輪の半径方向回転振れが加算されている。
【００４１】
【数２】
2004108406.tif 000004
【００４２】
また、図３に示すように、第１の変位測定器３９の測定値ｒ２（θ）は、上述した内輪４の半径方向回転振れｂ（θ）と、内輪４の内径の真円度ａ（θ）と、偏心ｅ２に基づく値とを加え合わせた値である。内輪４の内径の真円度ａ（θ）が下記式（３）として表されるから、ｒ２（θ）は下記式（４）で表される。
なお、内輪４の変位測定値ｒ２（θ）は、内輪４の偏心ｅ２に回転振れｂ（θ）と、内輪４の真円度ａ（θ）を加算した値で表される。
【００４３】
【数３】
2004108406.tif 000005
【００４４】
一方、前記外輪３の真円度ｃ（θ）、及び外輪３の半径方向変位の測定値ｒ３（θ）は、下記式（５），（６）のようになる。
外輪３の半径方向変位の測定値ｒ３（θ）は、図６に示すように、マスターボール３７の偏心に、内輪の半径方向回転振れと、外輪偏心量と、外輪真円度とを加算した値である。
【００４５】
【数４】
2004108406.tif 000006
【００４６】
上記の式（１）に示したマスターボール３７の変位測定値ｒ１（θ）にｓｉｎθとｃｏｓθとをそれぞれ乗じて積分すると、下記式（７），（８）のようになる。
従って、偏心ｅ１と、上記αは、下記式（９），（１０）のように表される。
【００４７】
【数５】
2004108406.tif 000007
【００４８】
従って、ｂ（θ）＝ｒ１（θ）−ｅ１・ｓｉｎ（θ−α）　……（１１）
となる。
【００４９】
回転振れ精度は、図４に示すように、ｂｍａｘとｂｍｉｎとの差をとって、Ｂ０と表示する。
また、内輪４の変位測定値ｒ２（θ）にｓｉｎθとｃｏｓθとをそれぞれ乗じて積分すると、下記式（１２），（１３）のようになる。従って、偏心ｅ２と、上記βは、下記式（１４），（１５）に示される。
【００５０】
【数６】
2004108406.tif 000008
【００５１】
従って、内輪４の内径の真円度ａ（θ）は、
2004108406.tif 000009
となる。
実際には、内輪４の内径の真円度ａ（θ）は、図５に示すように、ａｍａｘとａｍｉｎの差をとってＡ０として表示する。
【００５２】
前記外輪３の半径方向変位の測定値は、マスターボール３７の半径方向変位の測定値と測定方向、角度の方向及び位相を合わせて差し引き、これをｒ３´（θ）とすると、
ｒ３´（θ）＝ｒ１（θ）−ｒ３（θ´）　……（１７）
と表すことができる。
このｒ３´（θ）にｓｉｎθとｃｏｓθとをそれぞれ乗じて積分すると、下記式（１８），（１９）のようになる。
従って、偏心ｅ３´と、γは、下記式（２０），（２１）のように表される。
【００５３】
【数７】
2004108406.tif 000010
【００５４】
従って、外輪３の外径の真円度ｃ（θ）は、
ｃ（θ）＝ｒ３´（θ）−ｅ３・ｓｉｎ（θ−γ）　……（２２）
となる。
実際には、図示しないが外輪３の外径の真円度ｃ（θ）は、ｃｍａｘとｃｍｉｎの差をとってＣ０として表示する。
【００５５】
上述した測定装置１１による回転精度測定では、従来のＪＩＳの方法と同様の第１の変位測定器３９による内輪ラジアル振れＡの測定値に加えて、内輪４に荷重を加えながら回転させる荷重軸３０に固着したマスターボール３７の半径方向の測定値を用いることにより、転がり軸受の本来的な内輪４の半径方向回転振れｂ（θ）（実際にはＢ０）と、内径の真円度ａ（θ）（実際にはＡ０）と、内輪４の偏心ｅ２と、外輪３の半径方向回転振れｃ（θ）（実際にはＣ０）とを分離して測定することができる。なお、これらの値Ｂ０，Ａ０，Ｃ０及びｅ２は表示記録装置４５に表示され、あるいは記録される。
【００５６】
即ち、上記測定装置１１による回転精度測定では、測定時には、回転側軌道輪である内輪４の回転量と、内輪４の内周面の半径方向変位（変形量）と、マスターボール３７に対する外輪（非回転側軌道輪）３の外周面の半径方向変位（変形量）と、マスターボール３７の変位（変形量）とを測定し、測定した各測定値に基づいて各内外輪４，３の半径方向（ラジアル方向）回転振れ、真円度、偏心等を個々に算出するため、各内外輪４，３の変形量との相関で半径方向回転振れを算出することができ、測定時の軸受姿勢を把握できると共に、各内外輪４，３の真円度に応じた実用時の転がり軸受２の回転精度を予測することが可能になる。
【００５７】
上記回転精度の予測は、具体的には次のようにして行うことができる。
例えば、転がり軸受が、軸方向寸法が小さい偏平な形態で、組み込まれる軸やハウジングに倣って変形し易い場合、軸受の回転精度は、軸やハウジングの真円度に依存する割合が大きい。そこで、仮に軸やハウジングが真円の場合、軸受の回転精度がどのようになるかを予測する。
回転振れ精度Ｂ０は、内輪内径の真円度Ａ０や外輪外径の真円度Ｃ０に比べて値が小さくなり、直接そのデータの差を採る事ができないので、Ｂ０／Ａ０又はＢ０／Ｃ０の比を乗じて計算する。
又、回転振れ精度には、外輪内輪各々が半分づつ影響するとして２で除する。内輪内径の真円度振れの平均をａ￣、外輪外径の真円度振れの平均をｃ￣として計算し、回転振れ測定値を内輪内径が真円とした形状に倣わせる場合、
【００５８】
ｂａ（θ）＝ｂ（θ）−（ａ−ａ￣）／２×Ｂ０／Ａ０　……　（２３）
となる。
また、振れデータを外輪外径が真円とした形状に倣わせる場合、
ｂｃ（θ）＝ｂ（θ）−（ｃ−ｃ￣）／２×Ｂ０／Ｃ０　……　（２４）
となる。
同様に、回転振れ測定値を、内輪内径及び外輪外径が真円とした形状に倣わせる場合、
2004108406.tif 000011
となる。
【００５９】
なお、上記第１実施形態の測定装置１１では、転がり軸受２の内輪４を回転駆動して回転精度の測定を行ったが、図７に示した第２実施形態の測定装置７１のように、転がり軸受２の内輪４の端面をアダプタ２６の基準平面２６ａに位置決め固定し、外輪３の端面に荷重軸３０の先端を押圧接触することで、該外輪３を回転駆動して、回転精度の測定を行うこともできる。
【００６０】
その場合、前記第１の変位測定器３９は、荷重軸３０によって回転駆動される外輪３の外周面（周面）における半径方向（ラジアル方向）の変位を測定する為にベース２４側に装備され、前記第３の変位測定器５１は、前記マスターボール３７に対する内輪４の内周面（周面）の半径方向変位を測定する為に荷重軸３０側に直接装備される。
この様に、本発明の転がり軸受の回転精度の測定装置では、軌道輪の一方を回転させて測定するだけで、もう一方の軌道輪を回転させた場合の測定値を得られるので、測定装置として使い易いレイアウトを採用することができる。
【００６１】
又、図８に示した測定装置８１のように、内輪４と共にマスターボール３７をベース２４側のアダプタ２６に固定し、該マスターボール３７の半径方向変位を測定する第２の変位測定器３８と前記マスターボール３７に対する内輪４の内周面の半径方向変位を測定する第３の変位測定器５１とを荷重軸３０側に装備して回転しながら測定する方法も考えられる。
【００６２】
更に、図９及び図１０に示した本発明の第３実施形態に係る転がり軸受の回転精度の測定装置９１では、図１に示した第１実施形態に係る測定装置１１におけるマスターボール３７に代えて、基準回転体としての基準円筒体５９が用いられている。尚、前記基準円筒体５９は、中空であっても良いし、また、中実であっても良い。
【００６３】
先ず、転がり軸受２のラジアル方向の振れを検出する場合には、図９に示したように、荷重軸３０によって回転駆動される内輪４の内周面（周面）の半径方向変位を第１の変位測定器３９で測定すると共に、前記基準円筒体５９の外周面の半径方向変位を第２の変位測定器３８で測定し、前記荷重軸３０と伴に回転しながら前記基準円筒体５９に対する前記外輪３の外周面（周面）の半径方向変位を第３の変位測定器５１で測定する。
【００６４】
そして、これら各測定値に基づいて、図示しない計算装置４４が前記内輪４の半径方向回転振れ、内輪４における内径の真円度及び偏心を個々に算出すると共に、前記外輪３の外周面の真円度及び偏心を個々に算出処理する。この算出処理は、上述した第１実施形態に係る測定装置１１における算出処理と同様である。
ここで、前記基準円筒体５９の外周面は、玉であるマスターボール３７ほど高い真円度に加工することができないかもしれないが、予め真円度測定機にて真円度を測定しておき、測定後に補正することで玉並みの精度を確保することが可能である。
【００６５】
また、転がり軸受２のアキシャル方向の振れを検出する場合には、図１０に示したように、荷重軸３０によって回転駆動される内輪４の端面の軸方向変位を第１の変位測定器３９で測定し、前記基準円筒体５９の端面５９ａの軸方向変位を第２の変位測定器３８で測定し、前記荷重軸３０と伴に回転しながら前記基準円筒体５９に対する前記外輪３の端面の軸方向変位を第３の変位測定器５１で測定する。
【００６６】
そして、これら各測定値に基づいて、図示しない計算装置４４が各内外輪４，３の軸方向回転振れを個々に算出するため、軸受にコニカル運動的な振れが含まれる場合にも、正確にその軸方向回転振れを検出することができる。
即ち、本第３実施形態に係る測定装置９１によれば、軸受のアキシャル方向振れの検出の際には、中心軸線１００から距離Ｌ１だけ離れた位置における前記基準円筒体５９の平坦な端面の軸方向変位を測定する。該基準円筒体５９の端面の平面度は、外周面の真円度と同様に事前に真円度測定機にて測定しておき、測定後に補正する。
【００６７】
更に、前記基準円筒体５９の軸方向変位の測定値に、転動体ピッチ円半径Ｌ２／（基準円筒体の測定位置Ｌ１−回転中心）の比を乗ずることで、前記基準円筒体５９の測定位置（中心軸線１００から距離Ｌ１だけ離れた位置）における軸方向変位を軸受の振れ位置に換算することができ、転がり軸受２にコニカル運動的な振れが含まれる場合にも、正確にその軸方向回転振れを検出することができる。　尚、前記転動体ピッチ円半径Ｌ２の代わりに外輪３又は内輪４の半径を用いることもできる。
【００６８】
ところで、上述の各実施形態における測定装置は、転がり軸受の軸方向寸法に対して径方向寸法がそれほど大きくない場合であった。大型の転がり軸受になると、荷重軸や基準回転体を支持する構造体の支持アームを延ばす等して懐を深くする必要があり、構造体の構成が複雑になる。
図１１は、軸受の軸方向寸法に対して径方向寸法が極めて大きい場合の転がり軸受の回転精度の測定装置２１を示している。
この測定装置２１は、外輪３の端面を構造体６５上の基準平面６５ａが固定支持すると共に、内輪４の端面に荷重軸６０が一体回転可能に押圧接触している。
【００６９】
前記荷重軸６０は、軸継手６７を介してモータ３４に連結された駆動軸６６と、該駆動軸６６の上端に固定されて内輪４の端面に押圧接触する荷重盤６１とからなり、軸心に基準回転としての基準円筒体６３が固定されている。
即ち、荷重軸６０及び円筒体６３を軸受中心の下側から回転駆動すれば、特に大型の転がり軸受用の測定装置としての構成が容易になり、装置のコンパクト化を図れる。その際、前記基準円筒体６３に貫通穴をあけて、下側から荷重軸６０の駆動軸６６を挿通した方が、駆動力による基準円筒体６３の歪みが生じ難い。
又、支持部材８０は、基準円筒体６３や駆動軸６６や荷重盤６１と僅かに離れて設置されており、セット替え時に荷重盤６１を取り除いた際、基準円筒体６３が倒れないように支持する事ができる。
【００７０】
そして、前記測定装置２１には、図１１に示したように、荷重軸６０によって回転駆動される内輪４の内周面（周面）の半径方向（ラジアル方向）の変位を測定する第１の変位測定器７１と、基準円筒体６３の半径方向変位を測定する第２の変位測定器７２と、前記荷重軸６０と伴に回転しながら前記基準円筒体６３に対する前記外輪３の外周面（周面）の半径方向変位を測定する第３の変位測定器７３と、前記内輪４の端面の軸方向変位を測定する第４の変位測定器７４と、前記基準円筒体６３の端面６３ａの軸方向変位を測定する第５の変位測定器７５と、前記荷重軸６０と伴に回転しながら前記基準円筒体６３に対する前記外輪３の端面の軸方向変位を測定する第６の変位測定器７６とが、それぞれ配設されている。
【００７１】
そこで、上記第１乃至第３の変位測定器７１，７２，７３の各測定値に基づいて、図示しない計算装置４４が前記内輪４の半径方向回転振れ、内輪４における内径の真円度及び偏心を個々に算出すると共に、前記外輪３の外周面の真円度及び偏心を個々に算出処理する。
又、上記第４乃至第６の変位測定器７４，７５，７６の各測定値に基づいて、図示しない計算装置４４が各内外輪４，３の軸方向回転振れを個々に算出処理する。
【００７２】
なお、上述の各実施形態において、各測定器からの測定値に基づいて軸受の半径方向回転振れ、真円度、偏心から回転精度を算出するには、最小二乗法を利用することもできる。
図１２に示すように、中心Ｏに対する円弧をＣ、中心ＯからＸ方向には距離ａ、Ｙ方向には距離ｂだけ離れた点Ｏ´を中心とする円弧をＣ´、これらの中心の偏心に起因する振れ軌道をＣｘとして、図示のように、振れ軌道をＣｘまでのパラメータを設定すると、最小二乗法演算は、下記式（２６），（２７），（２８）によって行うことができる。
【００７３】
【数８】
2004108406.tif 000012
【００７４】
基準回転体の変位測定値Ｓ１（θ）を最小二乗演算することにより、ａ１，ｂ１，Ｒ１を求める。更に、軸受回転部分の変位測定値であるｒ１（θ）を求める。このとき基準回転体の形状誤差を補正するために補正データｍ（θ）を差し引くと、下記式（２９）、（３０）、（３１）、（３２）のようになる。
【００７５】
【数９】
2004108406.tif 000013
【００７６】
また、基準回転体の測定値によって偏心補正した軸受回転部分の変位測定値ｒ１（θ）を測定時の回転中心における基準回転体の変位測定値Ｓ１ｍ（θ）としてフィードバックしておく。
Ｓ１ｍ（θ）＝ｒ１（θ）＋Ｒ１＋ａ１・ｃｏｓθ＋ｂ１・ｓｉｎθ　……（３３）
【００７７】
次に、内輪４の変位測定値Ｓ２（θ）を最小二乗法演算することにより、下記式（３４）、（３５）、（３６）のように、ａ２，ｂ２，Ｒ２を求める。
更に、回転振れ成分を除いた内輪形状ｒ２（θ）を、下記式（３７）によって求める。
【００７８】
【数１０】
2004108406.tif 000014
【００７９】
最後に外輪形状ｒ３（θ）を演算するために、下記式（３８）のように外輪３の変位測定値Ｓ３（θ）からθを合わせて基準回転体の変位測定値を差し引く。この時、基準回転体の変位測定値には補正した変位測定値Ｓ１ｍ（θ）を使用する。
そして、外輪４の変位測定値Ｓ３´（θ）を最小二乗法演算することにより、下記式（３９），（４０），（４１）のように、Ｒ３，ａ２，ｂ２を求める。
更に、回転振れ成分を除いた外輪形状ｒ３（θ）を、下記式（４２）によって求める。
【００８０】
【数１１】
2004108406.tif 000015
【００８１】
【発明の効果】
上述したように、本発明の請求項１及び２に記載の転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置によれば、測定時には、回転側及び非回転側のそれぞれの軌道輪の周面における半径方向変位と、回転側軌道輪を回転させる荷重軸の軸心に固定された基準回転体の半径方向変位とを測定し、測定した各測定値に基づいて各軌道輪の半径方向回転振れ、真円度及び偏心を個々に算出するため、各軌道輪の変形量との相関で半径方向回転振れを算出することができ、測定時の軸受姿勢を把握できると共に、各軌道輪の真円度に応じた実用時の転がり軸受の回転精度を予測することが可能になる。
【００８２】
又、本発明の請求項３に記載の転がり軸受の回転精度の予測方法によれば、各軌道輪の真円度に応じた実用時の転がり軸受の回転精度を予測することが可能になる。
又、本発明の請求項４及び５に記載の転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置によれば、軸受の軸方向回転振れの測定時には、各軌道輪の端面の軸方向変位と、基準円筒体の軸方向変位とを測定し、測定した各測定値に基づいて各軌道輪の軸方向回転振れを個々に算出するため、正確にその軸方向回転振れを算出することができる。
又、回転中心線から離れた位置で基準円筒体の軸方向変位を測定すると共に、この基準円筒体の測定位置における軸方向変位の測定値に、転動体ピッチ円半径／（基準円筒体の測定位置−回転中心）の比を乗ずることで、前記基準円筒体の測定位置における軸方向変位を軸受の振れ位置に換算することができ、軸受にコニカル運動的な振れが含まれる場合にも、正確にその軸方向回転振れを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る転がり軸受の回転精度の測定装置の概略構成を示す要部破断正面図である。
【図２】図１における基準回転体の半径方向変位の測定例を示す図である。
【図３】図１における転がり軸受の内輪の内径の半径方向変位の測定例を示す図である。
【図４】図１の測定装置における内輪の半径方向回転振れの計算結果を示す図である。
【図５】図１の測定装置における内輪の内径の真円度の計算結果を示す図である。
【図６】図１の測定装置における外輪の外径の半径方向変位の測定例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る転がり軸受の回転精度の測定装置の概略構成を示す要部拡大図である。
【図８】本発明の変形例に係る測定装置の概略構成を示す要部拡大図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る転がり軸受の回転精度の測定装置によりラジアル方向の振れを検出する場合を示す要部拡大図である。
【図１０】図９に示した測定装置によりアキシアル方向の振れを検出する場合を示す要部拡大図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る転がり軸受の回転精度の測定装置の概略構成を示す要部断面図である。
【図１２】本発明に係る転がり軸受の回転精度の測定方法及びその装置において、回転精度を最小二乗法で算出する際の各パラメータの説明図である。
【図１３】従来の転がり軸受の回転精度の測定装置の概略構成を示す要部破断正面図である。
【図１４】従来の転がり軸受の回転精度の測定装置によるアキシャル方向の振れの測定方法を示す要部断面図である。
【符号の説明】
２　転がり軸受
３　外輪
４　内輪
１１　転がり軸受の回転精度の測定装置
２６ａ　基準平面
３０　荷重軸
３７　マスターボール（基準回転体）
３８　第２の変位測定器（測定器）
３９　第１の変位測定器（測定器）
４４　計算装置
５１　第３の変位測定器（測定器）
【図１】
2004108406.tif 000016
【図２】
2004108406.tif 000017
【図３】
2004108406.tif 000018
【図４】
2004108406.tif 000019
【図５】
2004108406.tif 000020
【図６】
2004108406.tif 000021
【図７】
2004108406.tif 000022
【図８】
2004108406.tif 000023
【図９】
2004108406.tif 000024
【図１０】
2004108406.tif 000025
【図１１】
2004108406.tif 000026
【図１２】
2004108406.tif 000027
【図１３】
2004108406.tif 000028
【図１４】
2004108406.tif 000029