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JP3413475B2 - トルクテスタ - Google Patents

トルクテスタ

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JP3413475B2
JP3413475B2 JP11780497A JP11780497A JP3413475B2 JP 3413475 B2 JP3413475 B2 JP 3413475B2 JP 11780497 A JP11780497 A JP 11780497A JP 11780497 A JP11780497 A JP 11780497A JP 3413475 B2 JP3413475 B2 JP 3413475B2
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0009Force sensors associated with a bearing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/04Bearings
    • G01M13/045Acoustic or vibration analysis

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は軸受の品質評価の判
定に用いる周波数弁別型トルクテスタに関し、詳しくは
測定したトルク変動の要因を弁別する機能をもつ前記周
波数弁別型トルクテスタに関する。 【0002】 【従来の技術】従来、軸受の品質を評価する一つの手段
としてトルク測定を行っている。この評価手段は、軸受
の外輪と内輪とを相対的に回転し、一方から他方に伝わ
る回転トルクをロードセルで荷重として検出し、その測
定値を時系列に並べたチャートとして表現し、そのチャ
ート上での測定値の最大値、最小値、平均値などから品
質評価を行ってきた。 【0003】次に、上記軸受の品質を評価する評価手段
の詳細について説明する。図6は、従来から使用されて
いる該評価手段の内、被測定物である軸受を評価手段に
セットする部分の分解図であり、図7は、該軸受をセッ
トして、ロードセルにより回転トルクを計測する状態を
示す断面図である。図6に示すように、被測定物である
軸受100,100の外輪は円筒状の保持ケース101
の内側にはめ込まれて保持され、支点軸受を構成する。
また、軸受100,100の内輪には、この支点軸受の
内径に合うねじ嵌合筒102が挿入されている。該ねじ
嵌合筒102の中央ボア103には取付ねじ104が挿
通されそのねじ部105は支点アーム106の中央に開
けられたねじ穴107にねじこまれて、支点軸受に支点
アームが取り付けられる。 【0004】このようにして組み立てられた支点軸受の
外径に合うコレット108を支点アーム106が付いた
支点軸受に差込み(図7参照)、このコレット108を
モータ109の回転部に接続する。この状態でモータ1
09を回転させ、図7に示すように支点アーム106か
らロードセル110への荷重を測定して、これを支点軸
受の内輪のトルクとしている。上述のようなトルクから
軸受の品質評価を行うトルクテスタの構成は、図8のブ
ロック図に示すように、モータ109の回転を制御する
モータコントローラ111、ロードセル110から出力
されるトルク信号を増幅するアンプ112、トルク信号
を記録して支点軸受の評価を行うレコーダ113の主要
要素から構成されている。 【0005】このように構成された装置において、支点
軸受の外輪とボールの摩擦、更にボールと内輪との摩擦
が全くない理想の支点軸受なら外輪を回転させても、内
輪のトルクは零であるが、しかし、実際にはこれらの間
に摩擦があるので、ロ−ドセル110は荷重を検知し、
トルクテスタは外輪の回転速度に従って、検出したトル
ク値をレコーダ113に出力する。従来技術によるトル
クテスタのレコーダ出力の例を図9に示す。又、図10
は図9に示された現象を説明するための概略図である。
図10に示したようにトルク値の時系列的変化はうねり
状の変化とスパイク状の変化に分けられる。これは軸受
を構成する部品の真円度、回転振れ、軸受のレース面の
仕上げ精度等に起因するもので、真円度、回転振れによ
るものは時間的に緩やかなうねり状の変化をするが、軸
受のレース面の仕上げ精度、あるいは圧痕、混入したご
み等によるものは時間的に短いスパイク状の変化をす
る。当然であるが、これらの変化量が小さいことが品質
的に好ましい。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】上記した従来のトルク
テスタは、このレコーダ113に記録されたトルクチャ
ートで最大値、最小値、最大値−最小値、平均値を求
め、品質評価を行っていた。具体的な評価法として、従
来は図10に示すように、データに上限値1と下限値1
を設定し、測定されたトルクがこれら限界値を超えたも
のは不良品であるという評価を行っていた。しかし、こ
の方法で図10のスパイク1のような成分を含んでいる
被測定物は不良と判定できるが、スパイク2のように、
限界値を超えていないスパイク成分を含んでいる被測定
物は不良ではあるが、このトルクチャートからは不良と
明確に判定できない不都合があった。 【0007】本発明は、上述のような従来の不都合を解
消しようとするものであり、その目的は、軸受の外輪と
内輪間のトルクをスパイク状変化成分とうねり状変化分
とに分解して、軸受の評価をより正確にしようとする周
波数弁別型トルクテスタを提供しようとするものであ
る。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、ロードセルからの出力を周波数帯域別に
弁別し、真円度、回転振れによる時間的に緩やかなうね
り状の変化のみを記録したトルクチャートと軸受のレー
ス面の仕上げ精度、あるいは圧痕、混入したごみ等によ
る時間的に短いスパイク状の変化のみを記録したトルク
チャートに分けて評価できるトルクテスタを提供する。 【0009】さらに詳細に述べれば、本発明は、玉軸受
の外輪と内輪を相対的に回転させ、一方に加えたトルク
の他方への伝達度合いにより玉軸受の品質を評価するト
ルクテスタにおいて、被測定物である玉軸受の外輪と内
輪のいずれか一方にトルクを加えてこれを回転せしめる
駆動源と、外輪と内輪の内のいずれか一方に加えられた
トルクが伝達される他方側に生じるトルクを検知するロ
ードセルからなるトルクセンサと、該トルクセンサから
出力される周波数信号成分から低い周波数を通過させる
ローパスフィルタと、該トルクセンサから出力される周
波数信号成分から高い周波数を通過させるハイパスフィ
ルタと、を具備してなる周波数弁別型のトルクテスタで
ある。 【0010】さらに、上記ローパスフィルタから出力さ
れる周波数成分のうち、所定値を超える信号から、玉軸
受のレース面の真円度及び回転振れに起因する緩やかな
うねり状の変化成分を検出する手段と、上記ハイパスフ
ィルタから出力される周波数成分のうち、所定値を超え
る信号から、玉軸受のレース面の仕上げ精度、圧痕の発
生度、ごみの混入の有無を検出する手段と、を具備して
なる周波数弁別型のトルクテスタを提供し、玉軸受の品
質を評価するものである。 【0011】 【発明の実施の形態】次に本発明の一実施の形態を、図
を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形
態を示すブロック図である。図1に示すように、本発明
に係る周波数弁別型トルクテスタは、ロードセル110
の出力に低域濾波器1(Low Pass Filte
r 以下LPFと略称する)と高域濾波器2(High
Pass Filter 以下、HPFと略称す
る。)を並列に接続し、トルク出力を低い周波数成分と
高い周波数成分に弁別後、それぞれをアンプ3,4によ
り増幅した後、それぞれの信号をレコーダ5、6に記録
し、あるいはレコーダ5、6の出力を用いて、図には示
されていない表示器に表示する。操作者は、レコーダの
記録を読み出し、或いは表示器に表示された波形をみな
がら、軸受の評価を行う。なお、図1において、従来例
と同一部分には同一符号を付し、それらの説明は省略す
る。 【0012】又、これらトルク出力の数値の最大値、最
小値、最大値−最小値、平均値を求める時には、数値処
理機能を具備したデータ処理装置7、8を設け、アンプ
3、4からの出力をそれぞれ入力して、上記データの処
理をこれらデータ処理装置7、8に処理させ、設定した
最大値−最小値との比較で被測定物の良、不良の判定を
自動的に記録・表示させる。このように、LPF1とH
PF2の遮断周波数を適当に選択してロードセル110
の出力を周波数弁別して記録させると、先に図9に示し
た従来のトルクテスタの出力は、図2に示すように、L
PF1を通した出力は真円度、回転振れによる時間的に
緩やかなうねり状の変化のみを記録することとなり、図
3に示すように、HPF2を通した出力は軸受のレース
面の仕上げ精度、あるいは圧痕、混入したごみ等による
時間的に短いスパイク状の変化を記録することとなる。 【0013】従って、トルク変化を生ずる要因を分け
て、別々に評価することが出来ると共に、先に従来のト
ルクテスタでは間違った判定を下し易い図9のスパイク
2も図3では明確に不良と判定できる。図1に示す例で
は、ロードセル110の出力に濾波器1、2を接続した
後、これらを増幅しているが、これを、ロードセル11
0の出力を増幅した後、濾波器1、2により必要な周波
数成分に分離してもよい。 【0014】上記の説明では、ロードセルの出力を低域
濾波器と高域濾波器により二つの周波数帯域に分離した
例を説明したが、高域濾波器の代わりに、複数の帯域濾
波器を用いて、時間的に短いスパイク状の変化がレース
面の仕上げ精度や圧痕、あるいは混入したごみのいずれ
によるものか、更に分離してさらに詳細にデータを記録
することもできる。同様に、低周波領域も必要に応じ
て、複数の帯域濾波器で、周波数帯域を分離し、記録す
ることもできる。 【0015】次に図4、図5に支点軸受を被測定物とし
た測定例を示す。図4は比較的トルク変化が少ない支点
軸受の測定例であるが、図5は軸受のレース面の仕上げ
精度が粗い支点軸受の測定例である。トルクテスタのモ
ータの回転速度は30rpmとし、トルクチャートの横
軸は500ms/DIV、縦軸は100mv/DIVで
トルクに換算すると、0.1gcm/DIVである。 【0016】図4、図5ともに、(a)は従来のトルク
テスタによる測定値で、(b)はロードセルの出力を遮
断周波数が5HZのLPFを通して、増幅したデータで
ある。又、(c)は遮断周波数が7.23HZのHPF
を通して、増幅したデータである。これらの図から明ら
かなように、本発明のトルクテスタによる測定データは
真円度や回転振れなどの要因によるトルク変動と軸受の
レース面の仕上げ精度などの要因によるトルク変化を区
別して評価できる。従って、本発明のトルクテスタは、
従来のトルクテスタより軸受の品質面について、より正
しい評価ができる。 【0017】本発明は、上述の実施形態により説明した
が、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能で
あり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除する
ものではない。 【0018】 【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
玉軸受の外輪と内輪を相対的に回転させ、一方に加えた
トルクの他方への伝達度合いにより玉軸受の品質を評価
するトルクテスタにおいて、被測定物である玉軸受の外
輪と内輪のいずれか一方にトルクを加えてこれを回転せ
しめる駆動源と、外輪と内輪の内のいずれか一方に加え
られたトルクが伝達される他方側に生じるトルクを検知
するロードセルからなるトルクセンサと、該トルクセン
サから出力される周波数信号成分から低い周波数を通過
させるローパスフィルタと、該トルクセンサから出力さ
れる周波数信号成分から高い周波数を通過させるハイパ
スフィルタと、上記ローパスフィルタから出力される周
波数成分のうち、所定値を超える信号から、軸受玉の真
円度及び回転ぶれによる緩やかな揺れを検出する手段
と、上記ハイパスフィルタから出力される周波数成分の
うち、所定値を超える信号から、レースの仕上げ精度、
圧痕の発生度、ゴミの混入の有無を検出する手段と、を
具備してなる周波数弁別型のトルクテスタを構成してい
るので、ロードセルからの出力を周波数帯域別に弁別
し、真円度、回転振れによる時間的に緩やかなうねり状
の変化のみを記録したトルクチャートと軸受のレース面
の仕上げ精度、あるいは圧痕、混入したごみ等による時
間的に短いスパイク状の変化のみを記録したトルクチャ
ートに分けて測定し、そのトルクチャートから要因別に
把握できるので不良要因の分析が容易で、かつ従来技術
によるこの種のトルクテスタに比較して極めて簡単な構
成で軸受の正確な品質評価ができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】図1は、本発明の一実施形態のブロック図であ
る。 【図2】図2は、本発明の低周波域の周波数特性図であ
る。 【図3】図3は、本発明の高周波域の周波数特性図であ
る。 【図4】図4は、本発明の一測定例を示す測定例を示す
特性図である。 【図5】図5は、本発明の他の測定例を示す測定例を示
す特性図である。 【図6】図6は、従来の支点軸受及び取付具の分解図で
ある。 【図7】図7は、ロードセルにより被測定物の回転トル
クを計測する状態を示す支点軸受の断面図である。 【図8】図8は、従来装置のブロック図である。 【図9】図9は、従来の一測定例を示す測定例を示す特
性図である。 【図10】図10は、従来の他の測定例を示す測定例を
示す特性図である。 【符号の説明】 1・・・・・低域濾波器 2・・・・・広域濾波器 3・・・・・アンプ 4・・・・・アンプ 5・・・・・レコーダ 6・・・・・レコーダ 7・・・・・データ処理装置 8・・・・・データ処理装置 100・・・・・軸受 101・・・・・ハウジング 102・・・・・シャフト 103・・・・・中央ボア 104・・・・・取付ねじ 105・・・・・ねじ部 106・・・・・支点アーム 107・・・・・ねじ穴 108・・・・・コレット 109・・・・・モータ 110・・・・・ロードセル 111・・・・・モータコントローラ 112・・・・・アンプ 113・・・・・レコーダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 13/02 G01L 25/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】玉軸受の外輪と内輪を相対的に回転させ、
    一方に加えたトルクの他方への伝達度合いにより玉軸受
    の品質を評価するトルクテスタにおいて、被測定物であ
    る玉軸受の外輪と内輪のいずれか一方にトルクを加えて
    これを回転せしめる駆動源と、外輪と内輪の内のいずれ
    か一方に加えられたトルクが伝達される他方側に生じる
    トルクを検知するロードセルからなるトルクセンサと、
    該トルクセンサから出力される周波数信号成分から低い
    周波数を通過させるローパスフィルタと、該トルクセン
    サから出力される周波数信号成分から高い周波数を通過
    させるハイパスフィルタと、上記ローパスフィルタから
    出力される周波数成分のうち、所定値を超える信号か
    ら、玉軸受のレース面の真円度及び回転振れに起因する
    緩やかなうねり状の変化成分を検出する手段と、上記ハ
    イパスフィルタから出力される周波数成分のうち、所定
    値を超える信号から、玉軸受のレース面の仕上げ精度、
    圧痕の発生度、ごみの混入の有無を検出する手段と、
    具備してなる周波数弁別型のトルクテスタ。
JP11780497A 1997-05-08 1997-05-08 トルクテスタ Expired - Fee Related JP3413475B2 (ja)

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US09/069,952 US6009764A (en) 1997-05-08 1998-04-30 Frequency discrimination type torque tester for use in determining bearing quality

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