(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えた転がり軸受の内部に存在するラジアル隙間を測定する装置であって、水平方向に配置され、上記内輪を支持した状態で回転駆動される回転軸と、上記外輪を、その中心軸とこの内輪の中心軸とを実質的に平行に保ったままこの外輪の中心軸が水平方向になる様に、且つ、ラジアル方向に関する変位を自在に支持するホルダと、上記外輪に、鉛直方向で、且つ、当該外輪の直径方向に関して互いに反対方向である第一、第二のラジアル荷重を付与自在なラジアル荷重付与手段と、上記回転軸の先端部に固定され、上記内輪をラジアル方向の変位を抑えた状態で支持する支持手段と、これら第一、第二のラジアル荷重に基づく上記外輪のラジアル方向の変位を測定する為の変位測定手段とを備え、この変位測定手段は、鉛直方向に関し上記外輪の下部と上部とにそれぞれ存在し、この外輪の外周面の上下両端部の鉛直方向の変位を同時に測定する下部変位計及び上部変位計と、鉛直方向に関しこれら両変位計同士の間に存在し、上記回転軸に固定された上記支持手段の鉛直方向の変位を測定する中間部変位計とにより構成されており、上記回転軸に支持された上記内輪を回転させた状態で、上記変位測定手段による上記外輪及び支持手段の鉛直方向の変位の測定を行なう、転がり軸受のラジアル隙間を測定する装置。
【請求項２】
転がり軸受が自動調心ころ軸受である、請求項１に記載した転がり軸受のラジアル隙間を測定する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る転がり軸受のラジアル隙間を測定する装置は、玉軸受、ころ軸受等の転がり軸受の内部隙間を測定する為に利用する。特に本発明に係る転がり軸受のラジアル隙間を測定する装置は、自動調心ころ軸受の様な、比較的複雑な構造を有し、従来方法では測定作業が面倒であった、転がり軸受のラジアル隙間の測定を容易且つ迅速に行なえる様にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業機械の圧延ロール等、各種機械装置の回転支持部に、図１０に示す様な自動調心ころ軸受１が使用されている。この自動調心ころ軸受１は、互いに同心に組み合わされた外輪２と内輪３との間に、それぞれが転動体である複数の球面ころ４、４を、転動自在に配列して成る。尚、これら各球面ころ４、４は、それぞれ保持器５、５により、分離防止を図っている。
【０００３】
上記外輪２の内周面には、単一の中心を有する球状凹面である外輪軌道６を形成している。又、上記内輪３の外周面の幅方向（図１０の左右方向）両側には、それぞれが上記外輪軌道６と対向する、１対の内輪軌道７、７を形成している。又、上記各球面ころ４、４は、その最大径部がこれら各球面ころ４、４の軸方向長さの中央部にある対称形で、上記外輪軌道６と上記１対の内輪軌道７、７との間に、２列に亙って転動自在に配列されている。尚、上記各球面ころ４、４として、非対称ころが用いられる事もある。
【０００４】
上述の様に構成される自動調心ころ軸受１により、例えばハウジングの内側に回転軸を支持する場合、上記外輪２をこのハウジングに内嵌固定し、上記内輪３をこの回転軸に外嵌固定する。この回転軸と共にこの内輪３が回転する場合には、上記各球面ころ４、４が転動して、この回転を許容する。上記ハウジングの軸心と上記回転軸の軸心とが不一致の場合、上記外輪２の内側で上記内輪３が調心する（外輪２の中心軸に対し内輪３の中心軸を傾斜させる）事で、この不一致を補償する。この場合に於いて、上記外輪軌道６は単一球面状に、上記各内輪軌道７、７の断面形状は、上記各球面ころ４、４の中心軸に関して上記外輪軌道６と対称に、それぞれ形成されている為、上記各球面ころ４、４の転動は、不一致補償後に於いても、円滑に行なわれる。
【０００５】
上述の様な自動調心ころ軸受１の内部には、焼き付き等の損傷を防止して円滑な運転を可能にする為、所定のラジアル隙間が設けられている。従って、上記外輪２と上記内輪３とは、このラジアル隙間分だけ、ラジアル方向に関して相対変位自在である。従って、上記自動調心ころ軸受１が、精密圧延装置等の回転支持部に組み込むものである場合には、上記ラジアル隙間の大きさを厳密に規制する必要がある。このラジアル隙間は、上記外輪軌道６、上記各内輪軌道７、７、上記各球面ころ４、４の直径及び母線形状を精密に測定する事で算出可能である。但し、総ての自動調心ころ軸受１に関してこれら測定作業と算出作業とを行なう事は非常に面倒であり、現実的ではない。この為従来から、組み立てられた自動調心ころ軸受１内に隙間ゲージ（シックネスゲージ）を挿入し、この自動調心ころ軸受１のラジアル隙間の測定作業を行なっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な従来の測定方法では、測定作業が面倒なだけでなく、ラジアル隙間の具体的な値を正確に知る事は難しかった。この理由は、次の通りである。
先ず、自動調心ころ軸受１の場合、上記ラジアル隙間を測定する為には、外輪２の中心軸と内輪３の中心軸とを平行（一致する場合を含む。本明細書全体で同じ。）にし、しかも外輪軌道６と内輪軌道７、７との間で複数の球面ころ４、４の姿勢を安定させる（中立位置にする）必要がある。この作業は、上記外輪２の中心軸と上記内輪３の中心軸とを平行にしたまま、これら外輪２と内輪３とを相当量相対回転又は揺動させる必要がある為、面倒でしかも熟練を要する作業であった。
【０００７】
又、隙間ゲージを何れか１個の球面ころ４の転動面と上記外輪軌道６又は何れかの内輪軌道７との間に挿入する為、各球面ころ４、４の外径の相互差や上記各内輪軌道７、７の真円からのずれ（楕円成分）は、そのまま誤差になる。しかも、隙間ゲージを挿入できるか否かで上記ラジアル隙間の大きさを判定する為、隙間ゲージを挿通できない程の小さなラジアル隙間の値を測定する事はできない。この為、このラジアル隙間の絶対値を測定すると言うよりも、このラジアル隙間が所定の等級に合格しているか否かを確認すると言った面が大きかった。
本発明は、この様な事情に鑑みて、自動調心ころ軸受を含む各種転がり軸受のラジアル隙間の測定を、熟練を要する事なく、迅速且つ正確に行なえる転がり軸受のラジアル隙間を測定する装置を実現すべく発明したものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の転がり軸受のラジアル隙間を測定する装置は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えた転がり軸受の内部に存在するラジアル隙間を測定するのに利用する。
【０００９】
特に本発明の転がり軸受のラジアル隙間を測定する装置は、回転軸と、ホルダと、ラジアル荷重付与手段と、支持手段と、変位測定手段とを備える。このうちの回転軸は、水平方向に配置され、上記内輪を支持した状態で回転駆動される。又、上記ホルダは、上記外輪を、その中心軸と上記内輪の中心軸とを実質的に平行に保ったままこの外輪の中心軸が水平方向になる様に、且つ、ラジアル方向に関する変位を自在に支持する。又、上記ラジアル荷重付与手段は、上記外輪に、鉛直方向で、且つ、当該外輪の直径方向に関して互いに反対方向である第一、第二のラジアル荷重を付与自在である。又、上記支持手段は、上記回転軸の先端部に固定され、上記内輪をラジアル方向の変位を抑えた状態で支持する。更に、上記変位測定手段は、これら第一、第二のラジアル荷重に基づく上記外輪のラジアル方向の変位を測定する為のもので、接触型の変位計を含み、各種のものを使用できるが、好ましくは、レーザ式等の、非接触型の精密測定器（変位計）を使用する。又、上記変位測定手段は、鉛直方向に関し上記外輪の下部と上部とにそれぞれ存在し、この外輪の外周面の上下両端部の鉛直方向の変位を同時に測定する下部変位計及び上部変位計と、鉛直方向に関しこれら両変位計同士の間に存在し、上記回転軸に固定された上記支持手段の鉛直方向の変位を測定する中間部変位計とにより構成されている。そして、上記回転軸に支持された上記内輪を回転させた状態で、上記変位測定手段による上記外輪及び支持手段の鉛直方向の変位の測定を行なう。
【００１０】
【作用】
上述の様な本発明の転がり軸受のラジアル隙間を測定する装置によれば、自動調心ころ軸受を含む各種転がり軸受のラジアル隙間の測定を、熟練を要する事なく、迅速且つ正確に行なえる。
即ち、回転軸により内輪を回転させる事で、外輪軌道と内輪軌道との間で複数の転動体の姿勢を安定させる作業を、容易に且つ迅速に行なえる。
具体的には、上記内輪を回転させつつ測定作業を行なうので、上記各転動体がこの内輪の軌道面の底部に当接しつつ馴染み、これに伴い、これら各転動体の姿勢が均一になる作業が、自動的に且つ短時間で行なわれる。又、測定作業の間中、上記各転動体の姿勢を安定化させる（均一にする）力が作用し、人手による測定の場合の様にこれら各転動体の転動面を上記軌道面の底部に当接させて馴染ませる作業をうまく行なえず、ラジアル隙間を過小評価すると言った不都合が生じないので、信頼性の高い測定を行なえる。更に、上記各転動体の径差や各軌道面の回転方向（円周方向）に関する形状誤差を平均化した状態で、使用状態に即したラジアル隙間を求める事ができ、繰り返し精度も向上する。
又、測定作業に熟練を要する事がなく、しかも連続的な測定精度を得られる（隙間ゲージの様に、測定精度が段階的になる事はない）。又、隙間ゲージの厚さにより測定限界が規制される事がなく、小さなラジアル隙間の測定も可能である。
更に、ラジアル荷重付与手段で外輪に、この外輪の直径方向に関して逆方向のラジアル荷重を付与しつつこの外輪の変位を測定する事で、上記転がり軸受全体としてのラジアル隙間の測定を行なえる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜６は、本発明の実施の形態の１例を示している。先ず、図１〜４により、測定装置の構成に就いて説明する。基板８の片半部（図１の左半部）上方に回転軸９を、高精度軸受である静圧気体軸受１０により、ラジアル方向に関する変位を抑えられた状態で、回転自在に支持している。この状態で、上記回転軸９は、鉛直方向（図１〜６の上下方向）に対し直角な方向（水平方向）に配置される。上記回転軸９の両端部は、上記静圧気体軸受１０から突出している。このうちの基端部（図１の左端部）には従動プーリ１１を固定し、この従動プーリ１１と図示しない駆動モータの出力軸に固定した駆動プーリとの間に無端ベルト１２を掛け渡す事により、上記回転軸９を回転駆動自在としている。尚、上記静圧気体軸受１０の代わりに転がり軸受スピンドルを用いる場合もあり、上記回転軸９の支持剛性及び回転精度の要求から、どちらを使用するかを決定する。
【００１２】
又、この回転軸９の先端部（図１の右端部）には、自動調心ころ軸受１を構成する外輪２と内輪３とのうちの内輪３を外嵌固定する為の、保持筒１３を固定している。請求項１に記載した支持手段としての機能を兼ね備える、この保持筒１３の外周面は、上記回転軸９の中心軸をその中心とするもので、その基端部（図１の左端部）には外向フランジ状の係止鍔部１４を、その先端部（図１の右端部）には雄ねじ部１５を、それぞれ有する。そして、この雄ねじ部１５に、抑えナット１６を螺着自在としている。又、上記保持筒１３の中間部でこの抑えナット１６と上記係止鍔部１４との間部分の外径は、上記内輪３の内径に対する隙間嵌めの公差を持たせた大きさとしている。従ってこの内輪３を上記保持筒１３に、ラジアル方向の偏心を小さく抑えた状態で外嵌自在である。更に、上記雄ねじ部１５に上記抑えナット１６を螺着した状態で上記内輪３は、ラジアル方向及びアキシアル方向の変位を共に抑えられた状態となる。
【００１３】
又、前記基板８の他半部（図１の右半部）上方にホルダ１７を、前記静圧気体軸受１０に対する遠近動自在（図１、３の左右方向、図２の表裏方向の移動自在）に設けている。上記ホルダ１７は、前記自動調心ころ軸受１を構成する外輪２と内輪３とのうちの外輪２を、その中心軸と上記内輪３の中心軸とを平行に保ったまま、この外輪２の中心軸が水平方向になる様に、且つ、ラジアル方向に関する変位を自在に支持するものである。
【００１４】
この様なホルダ１７は、移動台１８により、上記自動調心ころ軸受１の軸方向（図１、３の左右方向、図２の表裏方向）の変位を自在として、上記基板８の上方に支持している。即ち、この基板８の他半部上面に配設したガイドレール１９、１９を含んで構成したリニアガイド２０により上記移動台１８を、上記軸方向の変位自在に支持すると共に、この移動台１８の上端部にその基端部を固定した支持腕２１ａ、２１ｂの先端部に、上記ホルダ１７を構成する保持腕２２を結合固定している。この保持腕２２は、略三つ星形に形成したもので、前記回転軸９の中心軸に対し直交する方向に存在する仮想平面上に配置している。
【００１５】
この様な保持腕２２の先端部３個所位置には、それぞれ受ブロック２３、２３を、前記静圧気体軸受１０側に突出する状態で結合固定している。これら各受ブロック２３、２３には、上記自動調心ころ軸受１の軸方向に亙って貫通孔２４を形成している。そして、この貫通孔２４のうち、上記静圧気体軸受１０側の先半部をねじ孔部２５とし、逆側の基半部を、このねじ孔部２５よりも大径の大径部２６としている。そして、このうちのねじ孔部２５に、受スタッド２７を螺着している。
【００１６】
又、上記保持腕２２の径方向に関して、上記各受ブロック２３、２３の外方には、抑えロッド２８、２８を、上記自動調心ころ軸受１の軸方向の変位自在に支持している。即ち、上記各受ブロック２３、２３の外周側面と基端面（図１、３の右端面）とに固定したガイドブロック２９、２９とガイドプレート３０、３０とにそれぞれ形成した円孔に上記各抑えロッド２８、２８を、回転及び軸方向移動自在に挿通している。そして、これら各抑えロッド２８、２８の基端部（図１、３の右端部）に装着したストップリング３１と上記ガイドプレート３０、３０との間に圧縮コイルばね３２、３２を設けて、上記各抑えロッド２８、２８に、上記静圧気体軸受１０から離れる方向の弾力を付与している。又、これら各抑えロッド２８、２８の先端部（図１、３の左端部）に抑え腕３３、３３の基端部（図３の上端部）を固定している。そして、これら各抑え腕３３、３３の先端部で上記保持腕２２に対向する側面、並びに上記各受スタッド２７の先端部に形成した凹孔に、鋼球３４、３４を支持している。これら各鋼球３４、３４は回転自在に支持されており、後述する様に外輪２を支持した状態で、この外輪２のラジアル方向の変位を妨げない様にしている。上記各抑え腕３３、３３を上記保持腕２２と平行に（上記自動調心ころ軸受１の直径方向に）配置した状態で、上記各抑え腕３３、３３の先端部に支持した鋼球３４と上記各受スタッド２７の先端部に支持した鋼球３４とは、上記自動調心ころ軸受１の中心軸と平行な仮想直線上に配置される。この様に各鋼球３４、３４を配置する作業は、実際の測定作業を行なう前に、その形状及び寸法並びに重量を上記自動調心ころ軸受１に合わせつつ平行度を出して作成した、一体型のマスターリングを使用して、上記各鋼球３４、３４の平行合わせを行なう事により行なえる。即ち、上記マスターリングを前記保持筒１３に取り付け、上記各受スタッド２７、２７が３本とも、このマスターリングの端面に均等に接触する様にする。
【００１７】
又、前記基板８の中間部上面で上述の様なホルダ１７に保持された自動調心ころ軸受１を囲む部分には、ラジアル荷重付与手段３５を設けている。このラジアル荷重付与手段３５は、上記自動調心ころ軸受１を構成する外輪２に、上向きのラジアル荷重と下向きのラジアル荷重とを選択的に付与する為のもので、次の様に構成している。
【００１８】
上記基板８の中間部上面で上記自動調心ころ軸受１を囲む部分に、門型の支持枠３６を設けている。そして、この支持枠３６を利用して上記外輪２に、重錘３７の重量に応じた、上向き又は下向きのラジアル荷重を付与自在としている。先ず、上向きのラジアル荷重を付与する機構に就いて説明する。
【００１９】
上記支持枠３６の上辺の一端部（図２の左端部）上面に上部ガイドプーリ３８、３８を、横軸を中心とする回転自在に支持している。又、上記支持枠３６の上辺の中間部他端寄り（図２の右寄り）部分に、第一のワイヤ３９の一端部を係止している。更に、上記外輪２の外周面中央部には凹溝４０を、全周に亙って形成している。上記第一のワイヤ３９は、その中間部をこの凹溝４０に係合させた状態で上記外輪２の下半部に巻き掛け、上記各上部ガイドプーリ３８、３８で案内して、その他端部を上記支持枠３６の側方に導出している。上記外輪２に上向きのラジアル荷重を付与する際には、上記第一のワイヤ３９の他端部に上記重錘３７を係止する。この状態で上記外輪２には、上記各上部ガイドプーリ３８、３８部分の抵抗や上記第一のワイヤ３９自身の重量を無視すれば、上記重錘３７の重量の約２倍の、上向きのラジアル荷重が付与される。
【００２０】
次に、下向きのラジアル荷重を付与する機構に就いて説明する。前記基板８の上面片側（図２の左側）部分に下部ガイドプーリ４１を、横軸を中心とする回転自在に支持している。又、上記基板８の上面他側（図２の右側）部分に、第二のワイヤ４２の一端部を係止している。この第二のワイヤ４２は、その中間部を上記凹溝４０に係合させた状態で上記外輪２の上半部に巻き掛け、上記下部ガイドプーリ４１及び上記各上部ガイドプーリ３８、３８で案内して、その他端部を上記支持枠３６の側方に導出している。上記外輪２に下向きのラジアル荷重を付与する際には、上記第二のワイヤ４２の他端部に上記重錘３７を係止する。この状態で上記外輪２には、上記上部、下部各ガイドプーリ３８、４１部分の抵抗や上記第二のワイヤ４２自身の重量を無視すれば、上記重錘３７の重量の約２倍の、下向きのラジアル荷重が付与される。尚、上記第一、第二のワイヤ３９、４２の他端部を、荷重負荷用のシリンダの両端部に結合し、一方のワイヤを引っ張る場合に他方のワイヤが緩む様にして、上記重錘３７の付け替え作業を省略できる様にしても良い。
【００２１】
尚、上記各ワイヤ３９、４２を鉛直方向に掛け渡した場合には、上記外輪２に上記重錘３７の重量の２倍のラジアル荷重が付与される事になり、同じく鉛直方向に掛け渡されていない（鉛直方向に対し角度を持って掛け渡されている）場合には、上記外輪２にその分力に応じたラジアル荷重が付与される事になる。上記外輪２に付与されるラジアル荷重は荷重校正により求める事ができ、上記各ワイヤ３９、４２の角度から計算により推定する事も可能である。上向きのラジアル荷重を付与する第一のワイヤ３９と下向きのラジアル荷重を付与する第二のワイヤ４２の角度が異なる場合には、その角度を考慮した重錘を、それぞれのワイヤ３９、４２に取り付ける。そして、上述の様に１個の重錘３７を上記各ワイヤ３９、４２の他端部に付け替える代わりに、何れか一方のワイヤからのラジアル荷重のみを上記外輪２に対して選択的に付与できる機構を採用する。これにより、この外輪２に付与する上向きのラジアル荷重と下向きのラジアル荷重とを等しくでき、上記外輪２及び前記内輪３の弾性変形量や、これら外輪２及び内輪３と前記各球面ころ４、４との接触部の弾性接近量の補正を正確に行える。
【００２２】
更に、上記基板８の上方及び前記支持枠３６の上辺の下方には、それぞれが変位測定手段を構成する、下部変位計４３及び上部変位計４４を設けている。そして、このうちの下部変位計４３により、上記外輪２の下端部外周面の変位を測定自在とし、上部変位計４４により、この外輪２の上端部外周面の変位を測定自在としている。この様に変位計を２個設ける理由は、測定精度の向上を図る為である。尚、上述の様に外輪２にラジアル荷重を付与すると、この外輪２及び上記内輪３が弾性変形すると共に、これら外輪２及び内輪３と上記各球面ころ４、４との接触部が弾性接近する。この際に、図１に示す様に下部変位計４３と上部変位計４４との２個の変位計により、上記外輪２の外周面の変位を同時に測定し、上記ラジアル荷重を負荷する前の上記外輪２の外径と、同じく負荷した後の外輪２の外径とを比較する事により、自動調心ころ軸受１のラジアル隙間を測定する。この様にして測定した隙間は、上記外輪２及び内輪３の弾性変形量や、これら外輪２及び内輪３と上記各球面ころ４、４との弾性接近量を含んだ値として、上記外輪２の変位量から計算される。
【００２３】
又、前記移動台１８上には中間部変位計４５を支持し、この中間部変位計４５により、前記保持筒１３の下端部内周面の変位を測定自在としている。この中間部変位計４５は、前記静圧気体軸受１０により支持された前記回転軸９のラジアル方向の変位を測定し、この回転軸９のラジアル方向の変位を補正する為に設けている。尚、図示の例では、上記各変位計４３〜４５として、接触式のものを使用しているが、好ましくはこれら各変位計４３〜４５として、レーザ式等の、非接触型の精密測定器を使用する。
【００２４】
次に、上述の様な測定装置により、自動調心ころ軸受１のラジアル隙間の測定を行なう際の手順に就いて、図１〜４に図５〜６を加えて説明する。
先ず、その形状及び寸法並びに重量を、測定対象となる自動調心ころ軸受１に合わせて製作した一体型のマスターリングを使用して、前記各抑え腕３３、３３の先端部に支持した鋼球３４と前記各受スタッド２７の先端部に支持した鋼球３４とが、上記マスターリングの端面に均等に接触する様に、各部の調整作業を行なう。この調整作業に基づき、次述する様に自動調心ころ軸受１を支持した場合に、この自動調心ころ軸受１を構成する外輪２と内輪３とを、互いの中心軸同士が平行となる様に保持できる様にする。尚、上記各受スタッド２７の先端部の各鋼球３４の先端を上記マスターリングの端面に均等に接触させる作業は、これら各受スタッド２７、２７を前記ねじ孔部２５内で回転させる事により行なう。
【００２５】
次に、図５（Ａ）（Ｂ）に示す様にして、そのラジアル隙間を測定すべき上記自動調心ころ軸受１を構成する内輪３を、前記保持筒１３にがたつきなく外嵌固定する。即ち、図５（Ａ）に示す様に、前記抑えナット１６を外した状態で、前記保持筒１３に上記内輪３を外嵌する。次いで、図５（Ｂ）に示す様に、この保持筒１３の雄ねじ部１５に上記抑えナット１６を螺合し更に緊締して、この保持筒１３に上記内輪３を外嵌固定する。又、この状態で、上記自動調心ころ軸受１を構成する外輪２の外周面に設けた前記凹溝４０に、前記第一、第二のワイヤ３９、４２を掛け渡す。これらの作業は、前記移動台１８を前記静圧気体軸受１０から離れる方向に退避させた状態で行なう。
【００２６】
次いで、図５（Ｃ）に示す様に、上記移動台１８を上記静圧気体軸受１０に向け前進させて、前記ホルダ１７により上記外輪２を保持する。上記移動台１８を前進させる際には、前記各抑えロッド２８、２８を回動させる事により、これら各抑えロッド２８、２８の先端部に固定した前記各抑え腕３３、３３を上記外輪２の径方向外方に退避させて、これら各抑え腕３３、３３と外輪２とが干渉しない様にしておく。そして、上記移動台１８を十分に前進させた後、上記各抑えロッド２８、２８を回動させて、図１、３、４に示す様に、上記各抑え腕３３、３３の先端部を上記外輪２の外周面よりも径方向内方に位置させる。又、この際、測定作業時に上記各抑えロッド２８、２８が回転しない様に、これら各抑えロッド２８、２８と前記各ガイドブロック２９、２９との間に回転防止ピンを掛け渡す。この状態でこの外輪２は、上記各抑え腕３３、３３の先端部内側面に固定された前記各鋼球３４と、前記各受スタッド２７の先端部に固定された前記各鋼球３４、３４との間で、前記圧縮コイルばね３２、３２の弾力により、弾性的に挟持される。又、上記各受スタッド２７の先端部に固定された上記各鋼球３４、３４の先端は、前記回転軸９の中心軸に対し直交する、単一の仮想平面上に位置する。従って、この状態で上記外輪２は、その中心軸と上記保持筒１３に外嵌固定された上記内輪３の中心軸とを平行に保ったまま上記外輪２の中心軸が鉛直方向に対し直角になる様に、且つ、ラジアル方向に関する変位を自在に支持される。
【００２７】
この様に上記外輪２を支持したならば、前記第二のワイヤ４２の他端部に前記重錘３７を係止し、図５（Ｄ）に示す様に、この外輪２に下向きのラジアル荷重を付与した状態で、上記内輪３を回転させる。即ち、前記図示しない電動モータにより、前記無端ベルト１２、上記回転軸９及び上記保持筒１３を介して、上記内輪３を回転させる。
【００２８】
この様に内輪３を回転駆動すると、その初期段階で、図５（Ｅ）に示す様に、外輪軌道６と内輪軌道７、７との間に配置した複数の球面ころ４、４の姿勢が安定する。即ち、組み立てたばかりの自動調心ころ軸受１は、図５（Ｅ）の左半部及び図６（Ａ）に示す様に、外輪２と内輪３とが軸方向にずれて、上記各球面ころ４、４の姿勢が不均一である事が殆どである。この様な状態のまま上記自動調心ころ軸受１のラジアル隙間を測定しても正確な値を得る事はできない。これに対して、上記外輪２にラジアル荷重を付与しつつ上記内輪３を回転させると、図５（Ｅ）の右半部及び図６（Ｂ）に示す様に、上記各球面ころ４、４の姿勢が均一になる。言い換えれば、これら各球面ころ４、４の姿勢が安定しない時に、これら各球面ころ４、４に上記ラジアル荷重に対するアキシアル分力が働き、これら各球面ころ４、４と外輪、内輪両軌道６、７とが相対的にアキシアル方向に移動する。そして、上記アキシアル分力が接触角とバランスした状態で、これら各球面ころ４、４の転動面が各内輪軌道７、７の底部に当接する状態となる。尚、この時の各球面ころ４、４の姿勢には、これら各球面ころ４、４のスキュ−の影響も含まれている。そして、上記外輪２と内輪３との間の軸方向のずれも解消される。
【００２９】
この様にして、上記自動調心ころ軸受１の構成各部材２、３、４の姿勢を安定させた（使用状態の姿勢とした）ならば、図５（Ｆ）に示す様に、上記ラジアル荷重を付与しつつ上記内輪３の回転を継続した状態のまま、前記下部、上部両変位計４３、４４により上記外輪２の外周面の上下両端部の変位を、前記中間部変位計４５により前記保持筒１３の内周面の変位を、それぞれ測定する。この状態で上記自動調心ころ軸受１の構成各部材２、３、４は、図７（Ａ）に誇張して示す様になる。即ち、上記内輪３の中心軸に対し上記外輪２の中心軸が下方に片寄った状態となり、ラジアル隙間４６は上記自動調心ころ軸受１の下端部に存在する状態となる。そして、上記下部変位計４３が上記外輪２の外周面の下端部位置を、上記上部変位計４４がこの外輪２の外周面の上端部位置を、それぞれ測定する。又、上記中間部変位計４５は、上記保持筒１３の内周面下端部位置の変位に基づいて、前記静圧気体軸受１０のラジアル方向の振れのうち、上下方向成分を測定する。これら各変位計４３〜４５の測定値は、互いに同期させた状態で、図示しないマイクロコンピュータ等の演算処理器のメモリに、「変位記録１」として記憶させる。
【００３０】
次いで、一度前記電動モータを停止させてから、前記重錘３７を前記第二のワイヤ４２の他端部から前記第一のワイヤ３９の他端部に付け替え、図５（Ｇ）に示す様に、上記外輪２に上向きのラジアル荷重を付与する。そして、この状態で上記内輪３を回転させつつ、上記下部、上部両変位計４３、４４により上記外輪２の外周面の上下両端部の変位を、上記中間部変位計４５により前記保持筒１３の内周面の変位を、それぞれ測定する。この状態で上記自動調心ころ軸受１の構成各部材２、３、４は、図７（Ｂ）に誇張して示す様になる。即ち、上記内輪３の中心軸に対し上記外輪２の中心軸が上方に片寄った状態となり、ラジアル隙間４６は上記自動調心ころ軸受１の上端部に存在する状態となる。この状態での上記各変位計４３〜４５の測定値も、互いに同期させた状態で、図示しないマイクロコンピュータ等の演算処理器のメモリに、「変位記録２」として記憶させる。尚、本発明を実施する場合、上記第一のワイヤ３９と上記第二のワイヤ４２との他端部に、それぞれ１個ずつ重錘を付け、上記電動モータを回転させたまま、下向きのラジアル荷重を付与する為の重錘と、上向きのラジアル荷重を付与する為の重錘とを、選択的に切り替える構造を採用しても良い。ラジアル荷重付与に用いない重錘は、支持枠３６上に載置する等により、当該重錘を結合したワイヤを弛ませておく。
【００３１】
この様にして、上記外輪２に下向きのラジアル荷重を付与した状態で行なう測定作業により「変位記録１」を、同じく上向きのラジアル荷重を付与した状態で行なう測定作業により「変位記録２」を、それぞれ求めたならば、図５（Ｈ）に示す様に、これら「変位記録１」と「変位記録２」とに基づいて、上記自動調心ころ軸受１のラジアル隙間を求める。このラジアル隙間は、基本的には上記「変位記録１」と「変位記録２」との差で求められる。この際、下部変位計４３、上部変位計４４、中間部変位計４５の合計３個の変位計の位相を合わせて、同一平面上に設置すれば、上向きのラジアル荷重の負荷時に於ける上記各変位計４３〜４５の（３個の）測定値と、下向きのラジアル荷重の負荷時に於ける上記各変位計４３〜４５の（３個の）測定値との、合計６個の測定値を用いて、上記各ラジアル荷重の負荷に基づく上記外輪２の変位、並びにこの外輪２と前記内輪３との弾性変形を考慮した、上記ラジアル隙間の測定が可能となる。そして、この様にして得られたラジアル隙間の測定値と実際のラジアル隙間とがより近い値となり、補正の分離が容易となる。更に、より高精度のラジアル隙間を求める必要があれば、上記自動調心ころ軸受１の構成各部材２、３、４の弾性接近量を求め、この弾性接近量に基づく補正を行なう。尚、この弾性接近量を求めてラジアル隙間を補正する方法は、ラジアル荷重の負荷時と無負荷時との変位差や、ヘルツの弾性接触理論を適用した計算から求まり、転がり軸受の分野では周知である為、詳しい説明は省略する。
【００３２】
この様にしてそのラジアル隙間を測定した、上記自動調心ころ軸受１は、図５（Ｉ）に示す様に前記保持筒１３から取り外す。この取り外し作業は、前述した装着作業と逆の手順で行なう。
【００３３】
前述した様な測定装置を使用して、上述の様にして行なう転がり軸受のラジアル隙間を測定する方法の場合には、前述した様な隙間ゲージを使用する従来方法に比べて、次の(1) 〜(5) の様な利点がある。
(1)   内輪３を回転させつつ測定作業を行なうので、各球面ころ４、４の転動面が各内輪軌道の底部に当接しつつ馴染み、これに伴い、これら各球面ころ４、４の姿勢が均一になる作業が、自動的に且つ短時間で行なわれる。
(2)   内輪３を回転させつつ測定作業を行なうので、測定作業の間中、上記各球面ころ４、４の姿勢を安定化させる（均一にする）力が作用し、人手による測定の場合の様にこれら各球面ころ４、４の転動面を上記各内輪軌道７、７の底部に当接させて馴染ませる作業をうまく行なえず、ラジアル隙間を過小評価すると言った不都合が生じないので、信頼性の高い測定を行なえる。
(3)   内輪３を回転させつつ測定作業を行なうので、各球面ころ４、４の径差や外輪、内輪各軌道６、７の回転方向（円周方向）に関する形状誤差等を平均化した状態で、使用状態に即したラジアル隙間を求める事ができ、繰り返し精度も向上する。
(4)   測定作業に熟練を要する事なく、しかも連続的な測定精度を得られる（隙間ゲージの様に、測定精度が段階的になる事はない）。
(5)   隙間ゲージの厚さにより測定限界が規制される事がなく、小さなラジアル隙間の測定も可能である。
【００３４】
【実施例】
次に、実際に本発明を利用して転がり軸受のラジアル隙間の測定を行なった実験に就いて説明する。実験には、呼び番号が「２１３０９」である自動調心ころ軸受（内径＝４５mm、外径＝１００mm、幅＝２５mm、基本動定格荷重Ｃr ＝１０３０００Ｎ、許容回転速度＝３２００min-1 ）を使用した。この自動調心ころ軸受を、外輪と内輪と複数個の球面ころとに分解し、これら各球面ころの最大径、外輪軌道の直径及び断面の曲率半径、各内輪軌道の直径、断面の曲率半径、互いの溝底間の距離（溝底ピッチ）を測定した結果、各球面ころの最大径の平均値と他の測定値とから上記自動調心ころ軸受のラジアル隙間（幾何隙間）を求めたところ、６４．５μｍであった。
【００３５】
一方、上記自動調心ころ軸受を組み立てて、前述した本発明の測定装置により、そのラジアル隙間を測定したところ、測定条件を適切に規制すれば、測定値に基づく補正値が６２．５〜６５．１μｍとなり、上記幾何隙間とほぼ一致する事が確認できた。
次に、本発明の方法により測定作業を行なう場合に於ける、好ましい測定条件に就いて説明する。
【００３６】
先ず、測定時に静止側の軌道輪（図示の例では外輪２）に加えるラジアル荷重は、転がり軸受の基本動定格荷重Ｃr の０．０００５〜０．０４倍（呼び番号が「２１３０９」である自動調心ころ軸受で５０〜４００Ｎ）、より好ましくは０．０００７〜０．０４倍（この自動調心ころ軸受で７０〜４００Ｎ）程度にする事が好ましい。この様な条件を求める為に行なった実験の結果に就いて、以下に説明する。
【００３７】
実験では、上記ラジアル荷重を２２〜１２８Ｎの間で６通りに変化させ、このラジアル荷重の大きさがラジアル隙間の測定結果に及ぼす影響を調べた。測定作業は、各ラジアル荷重の値毎に１０回ずつ、合計６０回行なった。この様な条件で行なった実験の結果を、次の表１及び図８に示す。
【００３８】
【表１】
0004174955.tif 000002
【００３９】
これら表１及び図８にその条件と結果とを示した実験から明らかな通り、ラジアル荷重が小さ過ぎた場合（２２Ｎの場合）には、測定値のばらつき（最大値と最小値との差）が大きくなるだけでなく、測定値が過小となり、信頼性の高いラジアル隙間を求められない。これに対して、上記ラジアル荷重が５０Ｎ以上の場合（５１Ｎの場合）には、測定値のばらつきが小さくなり、信頼性の高いラジアル隙間を求められる。特に、ラジアル荷重を７０Ｎ以上にすれば、上記ばらつきをより小さくできる。尚、このラジアル荷重の上限値は、このラジアル荷重を支承する球面ころの数が複数個にならない範囲で規制する。即ち、このラジアル荷重が大きくなり過ぎて、構成各部材の弾性変形量が大きくなると、上記ラジアル荷重の作用点に最も近い球面ころだけでなく、円周方向に関して隣接する球面ころも、このラジアル荷重を支承する様になる。この様な状態では、構成各部材の弾性変形を考慮したとしても、正確なラジアル隙間を算出する事が難しくなる。そこで、上記ラジアル荷重の最大値を、基本動定格荷重Ｃr の０．０４倍（呼び番号が「２１３０９」である自動調心ころ軸受で４００Ｎ）とした。
【００４０】
次に、測定時に回転側の軌道輪（図示の例では内輪３）を回転させる速度に就いて説明する。この回転速度に就いては、勿論、転がり軸受の許容回転速度（呼び番号が「２１３０９」である自動調心ころ軸受で３２００min-1 ）以下にする。但し、上部、下部、中間部、各変位計４３〜４５として電気マイクロメータ等の接触式のものを使用した場合には、これら各変位計４３〜４５のプローブの追従性を考慮して、１２００min-1 以下とした。この条件で行なう限り、回転速度の差は、ラジアル隙間の測定値にあまり影響を及ぼさない。この事を確認する為に行なった実験に就いて、次の表２と図９とにより説明する。
【００４１】
【表２】
0004174955.tif 000003
【００４２】
これら表２と図９とにその条件と結果とを示した実験の結果から明らかな通り、回転速度の差がラジアル隙間の測定値に及ぼす影響は小さい。但し、回転速度が速い程、自動調心ころ軸受を構成する各球面ころを中立位置に移動させる為に要する時間の短縮により、測定作業の能率化を図れる。従って、上記回転速度は、好ましくは１２０min-1 以上、より好ましくは２４０min-1 以上とする。
【００４３】
次に、測定作業時に於ける、自動調心ころ軸受を構成する外輪或は内輪等の軌道輪の傾きが、ラジアル隙間の測定値に及ぼす影響に就いて説明する。これら各軌道輪の傾きがこの測定値に及ぼす影響のうち、外輪の傾斜の影響を知る為に、前述の測定装置のホルダ１７に設けた受スタッド２７（図３）を調節する事で、上記外輪の円周方向一部を軸方向に５０μｍ移動させ、この外輪の中心軸を約０．０２度傾斜させたところ、上記ラジアル隙間の測定値に及ぼす影響は僅少であった。又、内輪の端面と前述の保持筒１３の係止鍔部１４との間に、厚さが１００μｍのシムを挟持する事で、この内輪の中心軸を約０．１度傾斜させたところ、上記ラジアル隙間の測定値に及ぼす影響は僅少であった。これらの実験から、自動調心ころ軸受に関する限り、上記外輪及び内輪の中心軸の傾斜を（自動調心ころ軸受本来の機能を発揮できる程度に）小さく抑えれば、十分に信頼性の高いラジアル隙間の測定を行なえる事が分かる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の転がり軸受のラジアル隙間を測定する方法及び装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、自動調心ころ軸受を含む各種転がり軸受のラジアル隙間を、熟練を要する事なく、容易且つ迅速に、しかも正確に測定できる。この為、転がり軸受を組み込んだ回転支持部を有する、各種機械装置の性能向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の１例を示す、測定装置の部分縦断側面図。
【図２】  図１の右方から見た図。
【図３】  図１のＸ部拡大図。
【図４】ホルダ部分を取り出して示す斜視図。
【図５】  測定作業を工程順に示す略側面図。
【図６】  内外輪の相対回転に伴って球面ころの姿勢が修正される状態を示す、自動調心ころ軸受の部分断面図。
【図７】  ラジアル隙間測定時に於ける、自動調心ころ軸受を構成する外輪と内輪と球面ころとの位置関係を説明する為、（Ａ）は下向きのラジアル荷重を付与した状態で、（Ｂ）は上向きのラジアル荷重を付与した状態で、それぞれ誇張して示す模式図。
【図８】  測定時に付与するラジアル荷重の大きさがラジアル隙間の測定値に及ぼす影響を知る為に行なった実験の結果を示す線図。
【図９】  測定時に於ける回転軸の回転速度がラジアル隙間の測定値に及ぼす影響を知る為に行なった実験の結果を示す線図。
【図１０】  転がり軸受の一種である自動調心ころ軸受の１例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１    自動調心ころ軸受
２    外輪
３    内輪
４    球面ころ
５    保持器
６    外輪軌道
７    内輪軌道
８    基板
９    回転軸
１０    静圧気体軸受
１１    従動プーリ
１２    無端ベルト
１３    保持筒
１４    係止鍔部
１５    雄ねじ部
１６    抑えナット
１７    ホルダ
１８    移動台
１９    ガイドレール
２０    リニアガイド
２１ａ、２１ｂ  支持腕
２２    保持腕
２３    受ブロック
２４    貫通孔
２５    ねじ孔部
２６    大径部
２７    受スタッド
２８    抑えロッド
２９    ガイドブロック
３０    ガイドプレート
３１    ストップリング
３２    圧縮コイルばね
３３    抑え腕
３４    鋼球
３５    ラジアル荷重付与手段
３６    支持枠
３７    重錘
３８    上部ガイドプーリ
３９    第一のワイヤ
４０    凹溝
４１    下部ガイドプーリ
４２    第二のワイヤ
４３    下部変位計
４４    上部変位計
４５    中間部変位計
４６    ラジアル隙間
【図１】
0004174955.tif 000004
【図２】
0004174955.tif 000005
【図３】
0004174955.tif 000006
【図４】
0004174955.tif 000007
【図５】
0004174955.tif 000008
【図６】
0004174955.tif 000009
【図７】
0004174955.tif 000010
【図８】
0004174955.tif 000011
【図９】
0004174955.tif 000012
【図１０】
0004174955.tif 000013