(57)【要約】【課題】転がり軸受の組み付けに先だって、転がり軸受の振動値を予測することができる、或いは振動値を制御することができる転がり軸受の振動値予測方法及び転がり軸受の製造方法を提供する。【解決手段】外輪軌道面１１ａ及び内輪軌道面１２ａにおけるうねりの中でｎＺ（ｎ：正の整数）山、（ｎＺ＋１）山、及び（ｎＺ−１）山成分の外輪振幅総和値及び内輪振幅総和値と、転動体１３の転動面１３ａにおけるうねりの中で２ｍ（ｍ：正の整数）山成分の転動体振幅総和値と、から統合振幅総和値を求めると共に、統合振幅総和値が既知の転がり軸受１０を回転させたときの振動値を測定して、統合振幅総和値と振動値との相間関係を求め、この相間関係に基づいて使用する転がり軸受１０に対して計算された統合振幅総和値から振動値を、或いは、振動値から使用する転がり軸受１０に許容される統合振幅総和値を予測する。【選択図】図３
2012036992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面の間に転動自在に設けられた複数の転動体とを備え、前記外輪軌道面、前記内輪軌道面、及び前記転動体の転動面に微小なうねりが存在する転がり軸受の振動値予測方法であって、
前記外輪軌道面におけるｎＺ（ｎ：正の整数、Ｚ：転動体数）山、（ｎＺ＋１）山、及び（ｎＺ−１）山のうねりの外輪振幅総和値と、前記内輪軌道面におけるｎＺ山、（ｎＺ＋１）山、及び（ｎＺ−１）山のうねりの内輪振幅総和値と、前記転動面におけるうねりの中で２ｍ（ｍ：正の整数）山成分の転動体振幅総和値と、から求められた統合振幅総和値と、前記転がり軸受を回転させたときの振動値との相間関係を準備する工程と、
該相間関係に基づいて、使用する前記転がり軸受に対して計算された統合振幅総和値から前記振動値を、或いは、前記振動値から使用する前記転がり軸受に許容される前記統合振幅総和値を予測する工程と、
を備えることを特徴とする転がり軸受の振動値予測方法。
【請求項２】
請求項１に記載の転がり軸受の振動値予測方法を用いて、前記統合振幅総和値が所定の値より小さくなるように、前記外輪、前記内輪、及び前記転動体を選択して組付けることを特徴とする転がり軸受の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の転がり軸受の振動値予測方法を用いて、前記統合振幅総和値が所定の値より小さくなるように、前記外輪の外輪軌道面、前記内輪の内輪軌道面、及び前記転動体の転動面を加工することを特徴とする転がり軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受の振動値予測方法及び転がり軸受の製造方法に関し、より詳細には、一般産業機械の低振動特性が要求される回転部分を支持する転がり軸受の振動値予測方法及び転がり軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
低振動特性が要求される転がり軸受では、内外輪の軌道面、及び転動体の転動面の加工誤差を最小限に抑えると共に、転動体の真球度を高めることが行われている。
【０００３】
しかしながら、加工精度の向上には限界があり、内外輪の軌道面、及び転動体の転動面には、加工上避けられない微小な凹凸（うねり）が存在し、転がり軸受が回転すると、このうねりに起因して外輪の外周面と内輪の内周面との距離が微妙に変化して、所謂振れが発生する。この振れの量（変位量）及び位置は、外輪と内輪との位置関係に再現性がなく１回転毎に微妙に異なる、所謂、非回転同期振れの問題となる。
【０００４】
このような問題に対処するため、内外輪の軌道面の真円度を特に向上させることなく、非回転同期振れを小さくする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、転動体の真円度を特に向上させることなく、非回転同期振れを小さくする技術も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献１に記載の転がり軸受は、Ｚを転動体の数、ｎを正の整数としたとき、軌道輪の軌道面のうねりの振幅において、ｎＺ山、（ｎＺ＋１）山、及び（ｎＺ−１）山のうねりの片振幅の最大値が、いずれも（ｎＺ＋２）山以上のうねりの片振幅の最大値より小さくなるようにして、非回転同期振れを抑制している。また、特許文献２に記載の転がり軸受は、転動体の転動面のうねりの山数成分のうち、偶数山成分の総和値が、奇数山成分の総和値よりも小さく、また、偶数山成分の片振幅の最大値を、奇数山成分の片振幅の最大値よりも小さくして、非回転同期振れの抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０４７７６４号公報
【特許文献２】特許第３０４７７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の転がり軸受は、いずれも非回転同期振れを抑制する手段に関するものであり、これにより転がり軸受の振動を低減することはできるものの、転がり軸受の組み付けに先だって、転がり軸受の振動がどの程度の振動値になるのかを予測することができず、組み付け後の転がり軸受の振動値が所定の振動値より高くなった場合には、転がり軸受を交換するといった煩雑な作業が必要であった。
【０００７】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、転がり軸受の組み付け以前に、転がり軸受の振動値を予測することができる、或いは振動値を制御することができる転がり軸受の振動値予測方法及び転がり軸受の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面の間に転動自在に設けられた複数の転動体とを備え、前記外輪軌道面、前記内輪軌道面、及び前記転動体の転動面に微小なうねりが存在する転がり軸受の振動値予測方法であって、
前記外輪軌道面におけるｎＺ（ｎ：正の整数、Ｚ：転動体数）山、（ｎＺ＋１）山、及び（ｎＺ−１）山のうねりの外輪振幅総和値と、前記内輪軌道面におけるｎＺ山、（ｎＺ＋１）山、及び（ｎＺ−１）山のうねりの内輪振幅総和値と、前記転動面におけるうねりの中で２ｍ（ｍ：正の整数）山成分の転動体振幅総和値と、から求められた統合振幅総和値と、前記転がり軸受を回転させたときの振動値との相間関係を準備する工程と、
該相間関係に基づいて、使用する前記転がり軸受に対して計算された統合振幅総和値から前記振動値を、或いは、前記振動値から使用する前記転がり軸受に許容される前記統合振幅総和値を予測する工程と、
を備えることを特徴とする転がり軸受の振動値予測方法。
（２）  （１）に記載の転がり軸受の振動値予測方法を用いて、前記統合振幅総和値が所定の値より小さくなるように、前記外輪、前記内輪、及び前記転動体を選択して組付けることを特徴とする転がり軸受の製造方法。
（３）  （１）に記載の転がり軸受の振動値予測方法を用いて、前記統合振幅総和値が所定の値より小さくなるように、前記外輪の外輪軌道面、前記内輪の内輪軌道面、及び前記転動体の転動面を加工することを特徴とする転がり軸受の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の転がり軸受の振動値予測方法によれば、外輪軌道面、内輪軌道面、及び転動体の転動面のうねりの中の特定の振幅の統合振幅総和値と、この転がり軸受の振動値との相間関係を求め、この相間関係に基づいて振動値または使用する転がり軸受に許容される統合振幅総和値を予測可能としたので、所定の統合振幅総和値を満たす外輪、内輪、及び転動体を選別し、或いは所定の統合振幅総和値を満足するように外輪軌道面、内輪軌道面、及び転動面を加工することにより、低振動特性を有する転がり軸受を効率的に生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一例である玉軸受の縦断面図である。
【図２】実施例の転がり軸受である自動調心ころ軸受の要部縦断面図である。
【図３】転がり軸受の軌道面及び転動面のうねりの振幅の総和値（統合振幅総和値）と振動値との相間関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る転がり軸受の振動値予測方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本発明に係る転がり軸受１０は、内周面に外輪軌道面１１ａが形成された外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａが形成された内輪１２と、保持器１４によって回動自在に保持され、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動自在に配置されたＺ個の転動体である玉１３とから構成される。
【００１２】
外輪１１の外輪軌道面１１ａ、内輪１２の内輪軌道面１２ａ、及び玉１３の転動面１３ａには、加工上避けることのできない微小なうねりが存在するが、外輪軌道面１１ａ、内輪軌道面１２ａ、転動面１３ａそれぞれの微小なうねりのうち、うねりの特定の振幅が振動特性に影響を及ぼす。例えば、前述の特許文献１の記載から、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａにおいては、ｎを正の整数としたときに、軌道の１円周あたりのｎＺ山のうねり、（ｎＺ＋１）山のうねり、（ｎＺ−１）山のうねりが振動特性に大きな影響を及ぼすことが知られている。また、前述の特許文献２の記載から、ｍを正の整数としたとき、転動面１３ａの２ｍ山のうねりが振動特性に大きな影響を及ぼすことが知られている。
【００１３】
本発明に係る転がり軸受の振動値予測方法は、外輪１１、内輪１２、及び転動体１３の振動特性に影響を及ぼすうねりの特定の振幅に基づく統合振幅総和値と、転がり軸受１０の振動値との相間関係を予め把握する。そして、得られた相関関係に基づいて、使用する転がり軸受の統合振幅総和値から転がり軸受１０が回転した時の振動値を予測可能とするものである。また、これとは逆に、組付け後の転がり軸受１０の振動値を所定の振動値にするように使用する転がり軸受に許容される統合振幅総和値を求めようとするものでもある。
【００１４】
以下、統合振幅総和値と振動値との相関関係を準備する過程について説明する。
まず、外輪１１の外輪軌道面１１ａ、内輪１２の内輪軌道面１２ａ、及び転動体１３の転動面１３ａのそれぞれにおけるうねりの特定の振幅の総和値である外輪振幅総和値、内輪振幅総和値、及び転動体振幅総和値と、それらの統合振幅総和値を求める方法について説明する。
【００１５】
（１）  真円度測定機で外輪１１の外輪軌道面１１ａ、内輪１２の内輪軌道面１２ａ、及び転動体１３の転動面１３ａを測定してハーモニック解析を行い、うねりの山数と、その片振幅（正弦波的に変化する形状の変位振幅の半値）とを求める。
（２）  ハーモニック解析で求められた山数とその片振幅から、外輪軌道面１１ａ、内輪軌道面１２ａの場合には、山数がｎＺ山、（ｎＺ＋１）山、及び（ｎＺ−１）山のうねりの振幅値を抽出し、（式１）にそれぞれの値を代入して外輪振幅総和値、内輪振幅総和値を求める。また、転動体の場合には、山数が２ｍのうねりの振幅値を抽出し、（式１）にそれぞれの値を代入して転動体振幅総和値を求める。なお、複数の転動体について測定および解析を行っている場合には、これら片振幅の平均値を各山の片振幅とした。
【数１】
2012036992.tif 000003
【００１６】
但し、（式１）で入力される振幅値は、両振幅値であるため、ハーモニック解析で求められた片振幅値の２倍の値が入力される。
【００１７】
（３）  上記手順で求められた外輪振幅総和値、内輪振幅総和値、及び転動体振幅総和値を、（式２）に代入して、転がり軸受１０の統合振幅総和値を求める。
【数２】
2012036992.tif 000004
【００１８】
即ち、統合振幅総和値とは、外輪軌道面１１ａの外輪振幅総和値と、内輪軌道面１２ａの内輪振幅総和値と、転動体１３の転動面１３ａの転動体振幅総和値と、の３つの振幅総和値を統合した値（実効値、即ち、各振幅総和値の二乗和平方根）である。
【００１９】
次に、転がり軸受１０の振動値について説明する。振動値とは、振動加速度αが軸受の回転数によって異なることから、振動加速度αを（式３）により無次元化して、軸受の振動として使用できる値としたものである。なお、振動加速度αは、対象となる転がり軸受１０を振動試験装置に組み込んで回転させ、振動試験装置に取り付けた加速度センサで測定される。
【数３】
2012036992.tif 000005
【００２０】
但し、Ｄｐｗは転動体のピッチ円径（ｍｍ）（（軸受外径＋軸受内径）／２）、Ｎは転がり軸受の回転数（ｒｐｍ）、αは振動加速度（ｍ／Ｓ２）である。
【００２１】
振動加速度αは、転がり軸受が同じ振動を発生させていても、転がり軸受が組み込まれている支持構造物（振動試験装置）の剛性により異なる。このため、“統合振幅総和値”と“振動値”の相関関係を把握するためには、同じ支持構造物で少なくとも２個の同じ形式の転がり軸受を用いて測定する必要がある。そして、上記により求められた“統合振幅総和値”と“振動値”との関係をグラフ化する。
【００２２】
“統合振幅総和値”と“振動値”と相関関係を表すグラフを作成することにより、統合振幅総和値から転がり軸受の振動値を予測することが可能となる。即ち、組み付けられる外輪、内輪、及び転動体の統合振幅総和値を求めることにより、この外輪、内輪、及び転動体を用いた転がり軸受の振動値を、組付けに先だって予測することができる。
【００２３】
また、逆に、振動値から統合振幅総和値を求めることが可能なことから、この振動値予測方法を転がり軸受の製造方法に適用することができる。例えば、振動値が所定の振動値である転がり軸受が欲しい場合、外輪、内輪、及び転動体の統合振幅総和値が、振動値から求められた統合振幅総和値を満足する外輪、内輪、及び転動体を選択して組み付けることにより、所望の振動値を有する転がり軸受が得られる。
【００２４】
或いは、振動値から求められた統合振幅総和値を満足するように、外輪振幅総和値、内輪振幅総和値、及び転動体振幅総和値を、外輪、内輪、及び転動体にそれぞれ設定し、この振幅総和値を加工目標として外輪及び内輪の軌道面、転動体の転動面を加工することにより、低振動特性を有する転がり軸受を効率よく生産することができる。
【実施例】
【００２５】
以下の実施例では、上記の振動予測方法を図２の自動調心ころ軸受２０について適用した場合について説明する。
自動調心ころ軸受２０は、内周面に円弧状の外輪軌道面２１ａが形成された外輪２１と、外周面に円弧状の内輪軌道面２２ａ，２２ａが２列に形成された内輪２２と、保持器２４によって回動自在に保持され、外輪軌道面２１ａと内輪軌道面２２ａ，２２ａとの間に転動自在とされて２列に配置された転動体である複数のころ２３とから構成される。尚、この自動調心ころ軸受２０の仕様として、表１の軸受Ａのころ数は片列２０個（両列で４０個）、軸受Ｂのころ数は片列２０個（両列で４０個）、軸受Ｃのころ数は片列２０個（両列で４０個）、軸受Ｄのころ数は片列３２個（両列で６４個）、軸受Ｅのころ数は片列３２個（両列で６４個）、軸受Ｆのころ数は片列２０個（両列で４０個）である。
【００２６】
外輪２１の外輪振幅総和値は、ころ２３が転動する外輪軌道面２１ａの２ヶ所について、真円度測定機で測定してハーモニック解析を行い、それぞれの測定個所についてうねりの山数と、その各山における片振幅とを求めて片振幅の平均値を算出し、その値を前記うねりの山数における各山の片振幅とした。内輪２２についても、各内輪軌道面２２ａ，２２ａの２ヶ所についてうねりの山数と、その各山における片振幅とを求めて片振幅の平均値を算出し、その値を前記うねりの山数における各山の片振幅とした。また、ころ２３については、転動面２３ａのうねりの山数と、その片振幅を求めるが、複数のころ２３について、測定及び解析を行った場合には、これら片振幅の平均値を算出し、その値を前記うねりの山数における各山の片振幅とした。
【００２７】
次いで、外輪２１及び内輪２２について、山数がｎＺ山、（ｎＺ＋１）山、及び（ｎＺ−１）山のうねりの振幅値を抽出して、（式１）から外輪振幅総和値、内輪振幅総和値をそれぞれ求め、ころ２３について、２ｍ山のうねりの振幅値を抽出して、（式１）から転動面振幅総和値を求め、更に（式２）から自動調心ころ軸受２０の統合振幅総和値を求めた。
【００２８】
一方、統合振幅総和値が既知の６個の自動調心ころ軸受２０を振動試験装置に組み込み、各自動調心ころ軸受２０の許容回転数の２倍、及び２．５倍で回転させたときの振動加速度αを加速度センサで測定し、（式３）から振動値を無次元化して求めた。
【００２９】
表１は、各自動調心ころ軸受２０（Ａ〜Ｆ）の振幅総和値を振動値と共に示す表であり、図３は表１に基づいて統合振幅総和値と振動値との関係をグラフにしたものである。図３に示すように、グラフのＲ２値は、０．９２であり、０．９を越えると統合振幅総和値と振動値との間に、高い相間関係があることが分かる。即ち、図３から統合振幅総和値から転がり軸受の振動値を予測することができ、また、逆に所定の振動値にするための統合振幅総和値を読み取ることが可能となる。
【００３０】
【表１】
2012036992.tif 000006
【００３１】
例えば、転がり軸受の振動値を１．０Ｅ‐８以下に抑えたい場合には、図３から、統合振幅総和値を２５以下にすればよいことが分かる。従って、外輪振幅総和値、内輪振幅総和値、及び転動体振幅総和値の各値を統合した統合振幅総和値が２５以下となるように、外輪、内輪、及び転動体を選別して組み付けることによって、所望の振動値を有する転がり軸受とすることができる。また、設定された各振幅総和値となるように外輪軌道面、内輪軌道面、及び転動面を加工するようにしてもよい。
【００３２】
本実施形態の転がり軸受の振動値予測方法によれば、転がり軸受の組み付けに先だって、転がり軸受の振動値を予測することが可能となる。また、所定の振動値の転がり軸受を得るための統合振幅総和値（外輪軌道輪振幅総和値、内輪軌道輪振幅総和値、及び転動体振幅総和値）を知ることができ、これに合わせて外輪、内輪、及び転動体を選別して組み付け、または加工して所望の低振動特性を有する転がり軸受とすることができる。
【００３３】
尚、本発明は、前述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記説明においては、転がり軸受は玉軸受、自動調心ころ軸受として説明したが、これに限定されず、他の形式の玉軸受やころ軸受にも適用することができ、更にはラジアル軸受、スラスト軸受の何れの軸受にも適用することができる。また、内輪回転、外輪回転の何れの使用でも、適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０            玉軸受（転がり軸受）
１１，２１      外輪
１１ａ，２１ａ  外輪軌道面
１２，２２      内輪
１２ａ，２２ａ  内輪軌道面
１３            玉（転動体）
１３ａ，２３ａ  転動面
１４，２４      保持器
２０            自動調心ころ軸受（転がり軸受）
２３            ころ （転動体）
【図１】
2012036992.tif 000007
【図２】
2012036992.tif 000008
【図３】
2012036992.tif 000009