(57)【要約】【課題】安価で簡素な構造により予圧を付加した転がり軸受の回転トルクを精度よく測定可能なトルク測定装置を提供する。【解決手段】転がり軸受１の外輪１ａを保持するハウジング２と、内輪１ｂに係合し回転力を伝える嵌合体３、嵌合体３に連結したトルクセンサ８、回転力を発生する回転駆動部１１０、トルクセンサ８および回転駆動部１１０を内包される枠部１５からなる懸垂体１６と、懸垂体１６に懸架する錘１７とを備え、懸垂体１６と錘１７の自重で転がり軸受１に対してアキシャル方向への荷重を付与する加圧手段をなし、嵌合体３の回転軸延長上に懸垂体１６の重心位置と錘１７の重心位置とが配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道輪である外輪１ａと内輪１ｂ、ならびに前記外輪１ａおよび前記内輪１ｂの転走面を転動する複数の玉１ｃ又はころを備えた転がり軸受１に対しアキシャル方向に予圧を与え、前記転がり軸受１の回転トルクを測定するトルク測定装置１００において、
前記外輪１ａを水平に保持するハウジング２と、
前記内輪１ｂに係合し前記内輪１ｂに回転力を伝える嵌合体３、前記嵌合体３と同軸上に検出軸８ａの一端を連結したトルクセンサ８、前記トルクセンサ８の前記検出軸８ａの他端と同軸上に連結した回転駆動部１１０、ならびに前記トルクセンサ８および前記回転駆動部１１０が内包される枠部１５からなる懸垂体１６と、
前記懸垂体１６に懸架する錘１７とを備え、
かつ前記嵌合体３が前記懸垂体１６および前記錘１７の自重を懸架することで、前記転がり軸受１に対してアキシャル方向への荷重を付与する加圧手段１２０をなし、前記嵌合体３の回転軸延長上に前記懸垂体１６の重心位置と前記錘１７の重心位置とが配置されたことを特徴とする転がり軸受のトルク測定装置１００。
【請求項２】
前記回転駆動部１１０は、駆動源がモータであることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受のトルク測定装置１００。
【請求項３】
前記回転駆動部１１０は、フライホイール１０を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転がり軸受のトルク測定装置１００。
【請求項４】
前記加圧手段１２０は、前記懸垂体１６に対して前記錘１７を着脱することによって、転がり軸受２に対しアキシャル方向に与える予圧を調整可能とすることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の転がり軸受のトルク測定装置１００。
【請求項５】
前記加圧手段１２０に対して、アキシャル方向に与える予圧を減ずるウエイトバランス２０を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４に記載の転がり軸受のトルク測定装置１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受の内輪に予圧付与された状態で、回転トルクを測定するトルク測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受のアキシャル方向に予圧を与えながら回転トルクを測定する装置としては、転がり軸受の外輪外周部をハウジングによってチャッキングして固定し、かつ転がり軸受の内輪孔に対して着脱自在な凸部（嵌合体）を電動シリンダのロッドによって動作させ、予圧が加わる状態まで凸部（嵌合体）を押し入れ、その状態で凸部（嵌合体）をモータによって回転させ、凸部（嵌合体）と同軸上に接続されたトルクセンサにおいて回転トルクを測定するものが知られている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７５５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような回転トルク測定装置では、転がり軸受の外輪外周部をチャッキングするハウジングと、内輪孔に挿入する嵌合体とが別体構造をなしているため、外輪外周部をチャッキングするハウジングと、内輪孔に挿入された嵌合体とに偏芯があった場合、予圧の大小によるトルク変動を正確に測定することが不可能となる。よって、転がり軸受の外輪軸芯と内輪孔に挿入された嵌合体との軸芯とを一致させるためには、精度が高いリニアスライド等を用いた移動機構が必要であった。その結果、装置としては比較的高価で複雑な構造とならざるを得えなかった。
【０００５】
本発明は、高精度なリニアスライド等を用いることなく、安価で簡素な構造により予圧を付加した転がり軸受の回転トルクを精度よく測定可能なトルク測定装置の提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の転がり軸受のトルク測定装置は、軌道輪である外輪と内輪、ならびに前記外輪および前記内輪の転走面を転動する複数の玉又はころを備えた転がり軸受に対しアキシャル方向に予圧を与え、前記転がり軸受１の回転トルクを測定するトルク測定装置において、
前記外輪を水平に保持するハウジングと、
前記内輪に係合し前記内輪に回転力を伝える嵌合体、前記嵌合体の回転軸部と同軸上に検出軸の一端を連結したトルクセンサ、前記トルクセンサの前記検出軸の他端と同軸上に連結した回転駆動部、ならびに前記トルクセンサ８および前記回転駆動部１１０が内包される枠部１５からなる懸垂体１６と、
前記懸垂体に懸架する錘とを備え、
かつ前記嵌合体が前記懸垂体および前記錘の自重を懸架することで、前記転がり軸受に対してアキシャル方向への荷重を付与する加圧手段をなし、前記嵌合体の回転軸延長上に前記枠部の重心位置と前記錘重心位置とが配置されたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の転がり軸受のトルク測定装置は、請求項１に記載の特徴に加え、前記回転駆動部は、駆動源がモータであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の転がり軸受のトルク測定装置は、請求項１または請求項２に記載の特徴に加え、前記回転駆動部は、フライホイールを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の転がり軸受のトルク測定装置は、請求項１ないし請求項３に記載の特徴に加え、前記加圧手段は、前記懸垂体に対して前記錘を着脱することによって転がり軸受に対しアキシャル方向に与える予圧を調整可能とすることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の転がり軸受のトルク測定装置は、請求項１ないし請求項４に記載の特徴に加え、前記加圧手段に対して、アキシャル方向に与える予圧を減ずるウエイトバランスを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、転がり軸受に予圧を与える加圧手段として、内輪孔に係合する嵌合体、嵌合体に回転力を与える回転駆動部、嵌合体と回転駆動部との間で発生する回転トルクを検出するトルクセンサ、回転駆動部およびトルクセンサを載設する枠部とによって構成された懸垂体の自重と、懸垂体に懸架する錘の自重を用いることで、別途スライド機構による加圧を不要とし簡素化が可能となる。加えて内輪が回転するとき、内輪に圧接するに嵌合体を包括した懸垂体および錘により調心作用が働き、転がり軸受の軸芯へと芯出し位置決めがなされる。よって加圧手段の力点のずれによる転がり軸受の玉またはころが、片辺りすることで発生するトルク変動が解消され、精度よく回転トルクを測定することを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態を示した概略図
【図２】本発明の一実施形態に係る嵌合体と転がり軸受との係合状態を示す拡大図
【図３】本発明の一実施形態に係る懸垂体の拡大図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を図１ないし図３をもとに説明を行う。図１は、転がり軸受１の回転トルクを測定するトルク測定装置１００の概略構成図であって、本発明の一実施形態を示す。また、本実施形態は図２（ａ）に示すように、互いに対向する一対の外輪１ａ，内輪１ｂと、これら外輪１ａ，内輪１ｂの間に転動自在に保持された複数の玉１ｃによって構成された転がり軸受１を被測定対象に、内輪１ｂに予圧を掛けた状態で回転動作を行い、そのとき発生するトルクの変動を測定することで、転がり軸受１に与える適切な予圧を導くことに適用する装置に関するものである。
【００１４】
トルク測定装置１００は、転がり軸受１の外輪１ａを拘持するハウジング２を備える。ハウジング２は、図２（ｂ）に示すように上側に外径φＤ、下側に外径φｄの同芯の段付き孔形状をなす。図２（ａ）が示すように、外径φＤの上部孔には転がり軸受１の外輪１ａが嵌まり込む大きさであり、また外径φｄの下部孔は、転がり軸受１の内輪１ｂが上部孔の底面には接触しない大きさの径で、ハウジング２を貫通している。さらにハウジング２は、転がり軸受１が水平面に位置するよう調整されている。
【００１５】
嵌合体３は、その一部である嵌挿軸部３ａが転がり軸受１の内輪１ｂに嵌り込み、フランジ部３ｂが転がり軸受１の内輪１ｂの上面部に係合する。嵌挿軸部３ａと回転軸部３ｃとは共に中心軸Ｌに対した同軸であり、中心軸Ｌは後述する嵌合体３の回転動作における回転軸と同軸をなしている。また、図３で示すように回転軸部３ｃの下端部は、枠部１５の天板部１５ａに嵌め込まれた転がり軸受Ｂｒ１の内輪に挿嵌され貫通した先で、カップリング７を介してトルクセンサ８の検出軸８ａの一端と連結されている。
【００１６】
さらに、トルクセンサ８の検出軸８ａの他端部は、カップリング９を介して後述するモータ１４の回転時に発生する回転むらを解消するフライホイール１０の上回転軸５と結合されている。上回転軸５はフライホイール１０と同軸上に形成され、枠部１５の天板部１５ａと底板部１５ｂの中間位置で架設する第一の中板部１５ｃに嵌め込まれた転がり軸受Ｂｒ２の内輪に挿嵌され、その貫通した先がカップリング９と連結されている。
【００１７】
フライホイール１０の下端部には、上回転軸５と同様に同軸上に形成された下回転軸６を備える。下回転軸６は、第一の中板部１５ｃの下方に位置する第二の中板部１５ｄに嵌め込まれた転がり軸受Ｂｒ３の内輪に挿嵌され貫通した先の下端部に大プーリ１１が取付られている。尚、転がり軸受Ｂｒ３は、フライホイール１０の重量を支える必要があるため、ラジアル方向に加えて、アキシャル方向の荷重も受けることが可能な、例えばアンギュラ玉軸受などが好ましい。
【００１８】
大プーリ１１は、第三の中板部１５ｅに固定されたモータ１４の出力軸に取付られた小プーリ１３とタイミングベルト１２を介し巻装されている。モータ１４の回転は、小プーリ１３からタイミングベルト１２を介して減速され大プーリ１１へと伝達される。
【００１９】
大プーリ１１の回転は、上述したように最終的に嵌合体３の嵌挿軸部３ａおよびフランジ部３ｂへと伝達され、被測定対象である転がり軸受１の内輪１ｂの回転動作へ伝達される。よって、モータ１４の回転を制御することで、転がり軸受１の回転数Ｎを自由に選択することが可能となる。尚、上回転軸５、下回転軸６、フライホイール１０、大プーリ１１、タイミングベルト１２、小プーリ１３およびモータ１４によって、本実施形態における回転駆動部１１０が構成される。
【００２０】
ここで、嵌合体３，カップリング７、トルクセンサ８，カップリング９、回転駆動部１１０および枠部１５からなる懸垂体１６の重心位置Ｇ１は、嵌合体３の回転軸と同軸にある中心軸Ｌを図の下方に延長した線上に位置する。さらに錘１７の重心位置Ｇ２も同様に、中心軸Ｌの延長線上に位置する。その結果、回転動作時においては中心軸Ｌを回転中心として振れのない安定した回転が可能となる。
【００２１】
またモータ１４の回転起動時において、懸垂体１６および錘１７の慣性によって振れが発生する場合がある。このとき、懸垂体１６はフレーム２２および枠部係止部材２３とによって拘束され、回転起動に伴う振れの影響を軽減することができる。尚、懸垂体１６とフレーム２２および枠部係止部材２３の接触面には、それぞれラバーによる弾性材（図は省略）が止着されており、衝突時の衝撃を軽減するようになされている。
【００２２】
加えて懸垂体１６においては、ワイヤ１９と定滑車１８を介しウエイトバランス２０が懸装されている。さらに懸垂体１６の下端においては、着脱可能な錘１７を備えている。ウエイトバランス２０は、懸垂体１６とその内包された部位に対して生じる重力を減少させる方向に作用する。よってウエイトバランス２０の重量（重力）を調整することで、被測定対象である転がり軸受１の内輪１ｂに掛ける予圧を調整することが可能である。本実施形態においては、転がり軸受１の内輪１ｂに掛ける最少予圧に調整する。また予圧を増加させるためには、懸垂体１６に錘１７を吊設することで調整が可能となる。すなわち嵌合体３、懸垂体１６およびその内部が包含する部位と錘１７によって、転がり軸受１への加圧手段１２０が構成される。さらに、ウエイトバランス２０の重量を懸垂体１６とその内部に包含された部位の重量の和と釣り合わせ、錘１７が吊設されない状態で、予圧をゼロとなるように調整することも可能である。
【００２３】
トルクセンサ８おいては、検出されたトルク値Ｔの分析を行う分析器４が接続されている。分析器４では、時間の経過に対する転がり軸受１の内輪１ｂの回転数Ｎとそのときのトルク値Ｔの推移、実効値の算出、などを記録や演算することで分析を可能とする。よって精度の高い測定が実現できる。
【００２４】
本実施形態では、懸垂体１６および錘１７の重力が転がり軸受１における回転動作時の回転中心に集中していることで、自動的に回転バランスが取られ安定した回転動作を得ることが可能となる。よって、転がり軸受１の回転中心と回転動作を与える回転駆動側の回転中心とのずれによって生じるトルク変動は解消される。また、フライホイール１０を備えることで、回転動作における回転むらを抑えることができ、安定した回転数Ｎでのトルク測定を可能とする。
【００２５】
以上、本発明に関する実施形態について説明したが、本発明は上記に実施形態に限定されることではなく種々の変形が可能である。例えば、錘１７を枠部１５の底板部１５ｂの上面に配設し高さ方向の大きさを抑えた構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１…転がり軸受 ２…ハウジング ３…嵌合体  ４…分析器  
５…上回転軸  ６…下回転軸  ７…カップリング  
８…トルクセンサ  ９…カップリング  １０…フライホイール  １１…大プーリ  
１２…タイミングベルト  １３…小プーリ １４…モータ  １５…枠部  １６…懸垂体  １７…錘  
１８…定滑車    １９…ワイヤ  
２０…ウエイトバランス  ２１…台座  ２２…フレーム  ２３…懸垂体係止部材  
２４…トルクセンサ係止部材  
１００…トルク測定装置
【図１】
2016121956.tif 000003
【図２】
2016121956.tif 000004
【図３】
2016121956.tif 000005