転がり軸受の転動体挙動測定方法および装置
【課題】 測定のための処置で転がり軸受の挙動に影響を及ぼすことなく、転動体挙動を測定することができ、また組立て後の完成された転がり軸受でもそのまま転動体挙動を測定することができる転がり軸受の転動体挙動測定方法を提供する。
【解決手段】 ころ７の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器８に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受１の挙動を測定する方法である。転がり軸受１の内輪５を嵌合させた回転軸９の端面、および転がり軸受１のころ７の端面にマークＭ１〜Ｍ４を施し、回転軸９を回転させた状態で、ビデオカメラにより各マークＭ１〜Ｍ４を撮影する。この撮影した画像から得られるマークＭ１〜Ｍ４の軌跡より、回転軸９およびころ７の回転速度を算出する。また、求められた回転軸９の実際の回転速度を基準としてころ７の滑り率を算出する。
【解決手段】 ころ７の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器８に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受１の挙動を測定する方法である。転がり軸受１の内輪５を嵌合させた回転軸９の端面、および転がり軸受１のころ７の端面にマークＭ１〜Ｍ４を施し、回転軸９を回転させた状態で、ビデオカメラにより各マークＭ１〜Ｍ４を撮影する。この撮影した画像から得られるマークＭ１〜Ｍ４の軌跡より、回転軸９およびころ７の回転速度を算出する。また、求められた回転軸９の実際の回転速度を基準としてころ７の滑り率を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転動体にころを用いた転がり軸受やその他の転がり軸受の、回転速度、転動体滑り率など転動体挙動を測定する転がり軸受の転動体挙動測定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受転動体の滑りは軸受転走面の表面損傷の原因となるため、転動体の挙動を観察することは、滑りを発生させない設計や制御のために有効である。その方法として、従来の技術は、ころ軸受転動体に磁石を埋設する方法（例えば、特許文献１）、あるいは転動体自体を磁化する方法（例えば、特許文献２）といった方法が採られる場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１２２３４６号公報
【特許文献２】特開２０００−３５６５３１号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の、ころ軸受転動体に磁石を埋設する方法や転動体自体を磁化する方法は、磁化が転動体の挙動に及ぼす影響が不明であり、実際の転動体の挙動と異なっている可能性がある。また、磁化処理は軸受を組立てる前に施す必要があり、組立て済みの軸受では分解および再組立てが必要となる。
【０００５】
この発明の目的は、上記課題を克服し、測定のための処置で転がり軸受の挙動に影響を及ぼすことなく、転動体挙動を測定することができ、また組立て後の完成された転がり軸受でもそのまま転動体挙動を測定することができる転がり軸受の転動体挙動測定方法および装置を提供することである。
この発明の他の目的は、転動体の挙動として、ころの滑り率を精度良く求める方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の転がり軸受の転動体挙動測定方法は、転動体の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受の挙動を測定する方法であって、
前記転がり軸受の内輪を嵌合させた回転軸の端面、および前記転がり軸受の前記転動体の、軸受外部から軸方向に見て観察できる面にマークを施し、前記回転軸を回転させた状態で、ビデオカメラにより前記回転軸の端面のマークおよび前記転動体のマークを撮影し、この撮影した画像から得られるマークの軌跡より、前記回転軸および転動体の回転速度を算出する。
この方法によると、測定対象の転がり軸受にはマークを施すだけで良いため、磁化するものと異なり、測定のための処置で転がり軸受の挙動に影響を及ぼすことがない。そのため、実際の転動体挙動を測定することができる。前記転動体のマークは、軸受外部から軸方向に見て観察できる面に施されているため、組立て後の完成された転がり軸受でもそのまま転動体挙動を測定することができる。なお、前記のマークの軌跡は、連続した軌跡である必要はなく、例えば、ビデオカメラのフレーム毎の軌跡で良い。
【０００７】
この発明において、前記転動体が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころであり、前記転動体のマークは前記ころの端面に施しても良い。
転動体に、円筒ころ、円すいころ、または球面ころを用いたころ軸受であると、転動体に付されたマークが、定まった平面上の軌跡を描くため、ビデオカメラにより転動体のマークの規制を正確に撮影することができ、撮影した画像から転動体の挙動を精度良く求めることができる。
【０００８】
前記転動体の挙動の測定として、前記マークの軌跡から、前記回転軸の微小回転角度での回転速度変動を測定して前記回転軸の実際の回転速度を求め、この求められた回転軸の実際の回転速度を基準として転動体の滑り率を算出するようにしても良い。
軸受の運転装置には往々にして回転変動があるため、転動体の挙動だけでなく、回転軸の角度変化量も同時に測定し、そこから実際の軸受回転速度を求め、ころ公転および自転速度理論値を計算し実測値と比較することにより、回転軸の回転変動も考慮した正確な滑り率を求めることができる。
なお、上記「転動体の滑り率」は、例えば次式によって計算される値である。
すべり率Ｓ＝〔(N1−N2)/N1〕×100（％） N1：理論値，N2：実測値
【０００９】
この転動体の滑り率の算出は、具体的には次のように行う。前記回転軸の微小回転角度は、前記ビデオカメラにより撮影した画像のフレーム毎の角度変化量とする。この角度変化量から求められる前記回転軸の実際の回転速度と、この求められた回転軸の実際の回転速度から、ころ外径およびころ配列のピッチ円直径から計算されるころ公転速度およびころ自転速度の理論値を求める。このころ自転速度の理論値と、前記画像のフレーム毎のころ自転角度の測定値とを比較することにより、ころの滑り率を求める。
このように、ビデオカメラにより撮影した画像のフレーム毎の角度変化量を求めることで、回転軸の回転変動を考慮した滑り率を、より精度良く求めることができる。
【００１０】
この発明において、前記転動体がころである場合、前記回転軸に施すマークの位置が、前記回転軸の端面の中央と、この回転軸の端面における前記中央から離れた任意点であり、前記転動体であるころに施すマーク位置がころ端面の中央と、ころ端面における前記中央から離れた任意点であり、前記回転軸の前記フレーム毎の角度変化量は、前記軸端面の中央のマークと任意点のマークとを結ぶ直線の角度変化量であり、前記フレーム毎のころ自転角度の測定値は、前記ころ端面の中央のマークと前記任意点のマークとを結ぶ直線の角度変化量であっても良い。
このように、回転軸およびころ端面に、それぞれ中央とその中央から離れた任意点とにマークを施し、中央のマークと任意点のマークを結ぶ直線の角度変化量を求めるようにすることで、画像からの角度変化量の計算が、精度良くかつ簡単に行える。
【００１１】
前記マークを施す位置である、前記ころ端面における前記中央から離れた任意点は、ころ端面の外周縁の面取り部内であるのが良い。前記任意点のマークが外周縁の面取り部内であると、測定時にマークが保持器と摺接して不測に消える恐れがない。そのため、測定済みの転がり軸受を製品と出荷する場合に、簡単に拭き取れるマークで済む。また、ころの外周縁にマークが位置するため、中心のマークと結ぶ直線が長く得られ、角度の計算が簡単に精度良く行える。
【００１２】
前記マークを施す位置である、前記ころ端面における前記中央から離れた任意点は、ころ端面の中央に設けられたぬすみ部における外周縁である外周縁の面取り部内であっても良い。この場合も、前記任意点のマークがぬすみ部の外周縁の面取り部内であると、測定時にマークが保持器と摺接して不測に消える恐れがない。そのため、測定済みの転がり軸受を製品と出荷する場合に、簡単に拭き取れるマークで済む。また、ころ端面のぬすみ部内の外周縁にマークが位置するため、中心のマークと結ぶ直線が長く得られ、角度の計算が簡単に精度良く行える。
【００１３】
前記ころ端面における前記中央から離れた任意点に施すマークは、円周方向の複数箇所とするのが良い。中央から離れた任意点のマークは、保持器に隠れることがあるが、円周方向の複数箇所に施しておくことで、いずれかのマークが保持器に隠れずに撮影できる。そのため、ころの自転角度に係わらずに速度計算が行える。
【００１４】
この発明の転がり軸受の転動体挙動測定装置は、転動体７の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器８に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受１の挙動を測定する装置であって、
前記転がり軸受１の外輪６の回転を拘束する手段１２、前記転がり軸受１の内輪５を嵌合させる回転軸９、およびこの回転軸９を回転駆動する回転駆動源１０を有し、前記回転軸９の端面にマークＭ１，Ｍ２が施された軸受運転装置２と、
前記転がり軸受１の前記転動体７の、軸受軸方向から見て前記保持器８の外側から観察できる面に施されたマークＭ３，Ｍ４、および前記回転軸９の端面のマークＭ１，Ｍ２を撮影するビデオカメラ３と、
前記軸受運転装置２で前記回転軸９を回転させた状態で、前記ビデオカメラ３により前記回転軸９の端面のマークＭ１，Ｍ２および前記転動体７のマークＭ３，Ｍ４を撮影させた画像から、前記マークＭ１〜Ｍ４の軌跡を求めてその軌跡から前記回転軸９および転動体７の回転速度を算出する画像解析手段４とを有する。
【００１５】
この構成の転がり軸受の転動体挙動測定装置によると、この発明の転動体挙動測定方法につき前述したと同様に、測定のための処置で転がり軸受１の挙動に影響を及ぼすことなく、転動体挙動を測定することができ、また組立て後の完成された転がり軸受でもそのまま転動体挙動を測定することができる。
【００１６】
上記構成の転がり軸受の転動体挙動測定装置において、前記転動体７が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころであり、前記転動体のマークは前記ころの端面に施され、
前記画像解析手段４は、前記マークＭ１，Ｍ２の軌跡から、前記回転軸９の微小回転角度での回転速度変動を測定して前記回転軸９の実際の回転速度を求める回転速度計算部２２と、
この求められた回転軸９の実際の回転速度を基準として転動体７の滑り率を算出する滑り率計算部２３とを有し、
前記回転軸９の微小回転角度は、前記ビデオカメラ３により撮影した画像のフレーム毎の角度変化量であり、
前記滑り率計算部２３は、前記角度変化量から求められる前記回転軸９の実際の回転速度と、この求められた回転軸９の実際の回転速度から、ころ外径およびころ配列のピッチ円直径から計算されるころ公転速度およびころ自転速度の理論値を求め、このころ自転速度の理論値と、前記画像のフレーム毎のころ自転角度の測定値とを比較することにより、ころ７の滑り率を求めるものであっても良い。
【００１７】
この構成の場合、ころ転動体の挙動として、ころの滑り率を精度良く求めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の転がり軸受の転動体挙動測定方法は、転動体の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受の挙動を測定する方法であって、前記転がり軸受の内輪を嵌合させた回転軸の端面、および前記転がり軸受の前記転動体の、軸受外部から軸方向に見て観察できる面にマークを施し、前記回転軸を回転させた状態で、ビデオカメラにより前記回転軸の端面のマークおよび前記転動体のマークを撮影し、この撮影した画像から得られるマークの軌跡より、前記回転軸および転動体の回転速度を算出するため、測定のための処置で転がり軸受の挙動に影響を及ぼすことなく、転動体挙動を測定することができ、また組立て後の完成された転がり軸受でもそのまま転動体挙動を測定することができる。
【００１９】
前記転動体が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころであり、前記マークの軌跡から、前記回転軸の微小回転角度での回転速度変動を測定して前記回転軸の実際の回転速度を求め、この求められた回転軸の実際の回転速度を基準として転動体の滑り率を算出するように、また前記回転軸の微小回転角度は、前記ビデオカメラにより撮影した画像の１フレーム毎の角度変化量であり、この角度変化量から求められる前記回転軸の実際の回転速度と、この求められた回転軸の実際の回転速度から、ころ外径およびころ配列のピッチ円直径から計算されるころ公転速度およびころ自転速度の理論値を求め、このころ自転速度の理論値と、前記画像の１フレーム毎のころ自転角度の測定値とを比較することにより、ころの滑り率を求める場合は、転動体の挙動として、ころの滑り率を精度良く求めることができる。
【００２０】
この発明の転がり軸受の転動体挙動測定装置は、転動体の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受の挙動を測定する装置であって、前記転がり軸受の外輪を固定するハウジング、前記転がり軸受の内輪を嵌合させる回転軸、およびこの回転軸を回転駆動する回転駆動源を有し、前記回転軸の端面にマークが施された軸受運転装置と、前記転がり軸受の前記転動体の、軸受軸方向から見て前記保持器の外側から観察できる面に施されたマーク、および前記回転軸の端面のマークを撮影するビデオカメラと、前記軸受運転装置で前記回転軸を回転させた状態で、前記ビデオカメラにより前記回転軸の端面のマークおよび前記転動体のマークを撮影させた画像から、前記マークの軌跡を求めてその軌跡から前記回転軸および転動体の回転速度を算出する画像解析手段とを有するため、測定のための処置で転がり軸受の挙動に影響を及ぼすことなく、転動体挙動を測定することができ、また組立て後の完成された転がり軸受でもそのまま転動体挙動を測定することができる。
【００２１】
前記転動体が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころであり、前記画像解析手段が、前記マークの軌跡から、前記回転軸の微小回転角度での回転速度変動を測定して前記回転軸の実際の回転速度を求める回転速度計算部と、この求められた回転軸の実際の回転速度を基準として転動体の滑り率を算出する滑り率計算部とを有し、前記回転軸の微小回転角度は、前記ビデオカメラにより撮影した画像の１フレーム毎の角度変化量であり、前記滑り率計算部は、前記角度変化量から求められる前記回転軸の実際の回転速度と、この求められた回転軸の実際の回転速度から、ころ外径およびころ配列のピッチ円直径から計算されるころ公転速度およびころ自転速度の理論値を求め、このころ自転速度の理論値と、前記画像の１フレーム毎のころ自転角度の測定値とを比較することにより、ころの滑り率を求める場合は、転動体の挙動として、ころの滑り率を精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態に係る転がり軸受の転動体挙動測定方法，装置に用いるビデオカメラの側面図、および軸受運転装置の破断側面図である。
【図２】被測定軸受および回転軸の各マーキング位置の説明図である。
【図３】同軸受のころの拡大正面図、および同ころの端面におけるマーキング位置の説明図である。
【図４】同測定方法による画像解析内容の説明図である。
【図５】同画像解析における滑り率算出方法の説明図である。
【図６】同軸受のころの変形例の拡大正面図、および同ころの端面におけるマーキング位置の説明図である。
【図７】同転がり軸受の転動体挙動測定装置の概念構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明の実施形態に係る転がり軸受の転動体挙動測定方法および装置を、図１ないし図７と共に説明する。図１に示すように、この転動体挙動測定方法は、被測定軸受である転がり軸受１の転動体挙動の測定を、軸受運転装置２と、ビデオカメラ３と、画像解析手段４とを用いて行う。転がり軸受１は、図示の例では単列の円筒ころ軸受であり、内輪５と外輪６との間に、転動体である複数のころ７が介在していて、各ころ７が保持器８により保持されている。ころ７は円筒ころである。保持器８は、図２に示すように、ころ７の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器８に隠れずに軸受外部から観察できる形状のものである。なお、被測定軸受である転がり軸受１は、転がり形式であれば良く、玉軸受であっても良いが、ころ軸受、すなわち転動体が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころである場合に、より適切に適用できる。前記球面ころは、例えば自動調心ころ軸受に使用されるころである。
【００２４】
図１（Ｂ）、図７に示すように、軸受運転装置２は、転がり軸受１の内輪５を回転軸９に嵌合状態に取付けて回転軸９を回転駆動可能なものであり、回転軸９を回転駆動させるモータ等の回転駆動源１０（図７）有している。回転軸９はハウジング（図示せず）に軸受（図示せず）を介して回転自在に設置されている。回転軸９は、段付き軸状に形成されていて、転がり軸受１の内輪５を嵌合させる嵌合部９ａと、この嵌合部９ａの軸中央側に隣接して、内輪５の側面を当接させる段差面９ｂとを有し、かつ先端に、前記段差面９ｂとの間で内輪５を挟みつけるナット１１が螺合する雄ねじ部９ｃを有している。また、軸受運転装置２には、転がり軸受１の外輪６の外周面に接して外輪６の回転を拘束すると共に転がり軸受１にラジアル荷重を負荷させる負荷付与手段１２が設けられている。負荷付与手段１２は、例えば回転軸９の半径方向に移動自在に設置されて外輪６の外周面に接する接触部材１２ａと、この接触部材１２ａを介してラジアル荷重を付与する駆動源（図示せず）とからなる。上記回転軸９の回転駆動源１０および負荷付与手段１２は、それぞれ回転速度およびラジアル負荷が可変であり、希望の回転速度および希望のラジアル負荷が与えられるものとする。
【００２５】
ビデオカメラ３は、動画を撮影可能なカメラであって、ＣＣＤ（固体撮像素子）等を用いたディジタル信号の撮影データを出力可能なカメラであり、高速撮影が可能なもの、つまり単位時間当たりのフレーム枚数が多いものが好ましい。ビデオカメラ３は、回転軸９に設置された転がり軸受１および回転軸９の端面が撮影できる位置で、回転軸９に対向して設置する。
【００２６】
画像解析手段４は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータとこれに実行される解析プログラムとからなる。画像解析手段４は、コンピュータのハードウェアとプログラムとで、図７に概念構成で示す前処理部２１、回転速度計算部２２、および滑り率計算部２３を有している。前処理部２１は、ビデオカメラ３の出力する画像データを、画像解析を行い易い２値画像等のデータに変換する前処理を行う手段である。回転速度計算部２２は、前処理部２１で処理した画像データから、定められた演算式によって回転軸９の回転速度、並びに転がり軸受１のころ７の公転速度および自転速度を求める手段である。滑り率計算部２３は、定められた計算式に従って、ころ７の滑り率を計算する手段である。回転速度計算部２２および滑り率計算部２３の具体的な処理内容は、後に転動体挙動測定方法と共に説明する。
【００２７】
測定に際しては、準備過程として、図２に示すように、回転軸９の端面、および転がり軸受１のころ７の端面にマークＭ（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４）を施す。回転軸９の端面に施すマークＭ１，Ｍ２は、個々の被試験軸受となる転がり軸受１とは別に、軸受運転装置２の構成として常に施されているものであっても良い。
【００２８】
マークＭ１〜Ｍ４を施す位置は、それぞれ、(1) 軸端面中央、(2) 軸端面任意点、(3) ころ端面中央、(4) ころ面取り部任意点の４箇所である。だだし、ころ端面は一部が保持器８または外輪６のつば部６ａに隠れているため、(4) ころ面取り部任意点（複数）に関しては、３ないし４箇所の等配位置にマークＭ４を施すことにより、常に一箇所以上のマークＭ４が確認できる状態とする。また、(2) 軸端面任意点は、(1) 軸端面中央から距離をとった場所であり、その距離は任意に決めてよい。
【００２９】
ころ端面に施したマークＭ３，Ｍ４については、ころ７の挙動に影響を及ぼさないようにするため、図２に示すように、(3) ころ端面中央のマークＭ１は、保持器８に隠れない程度の大きさにする。同様の理由から、(4) ころ面取り部任意点も、ころ７の面取り部７ａからはみ出ない程度の大きさとする。
【００３０】
なお、図６に示すように、ころ７の端面にぬすみ部７ｂが形成されているころ７の場合は、ぬすみ部７ｂ内にマークＭ４を施してもよい。マークＭ４はぬすみ部７ｂの外周縁部に施すことが好ましい。
【００３１】
上記のように回転軸９および転がり軸受１の各部にマークＭ１〜Ｍ４を施し、かつ転がり軸受１が回転軸９に設置された状態で、軸受運転装置２により希望の条件で運転を行いながら、ビデオカメラ３により撮影する。上記の希望の条件は、回転軸９の回転速度および負荷付与手段１２により与えるラジアルについての条件である。なお、撮影条件は、実際に撮影を行い確認することが望ましい。
【００３２】
撮影後、画像解析手段４により、転がり軸受１の各部の２つのマークＭ３，Ｍ４を通る直線の角度変化量を測定し、ころ７の挙動を把握する。その後、ころ７の公転および自転速度理論値と実測値を比較し、ころ７の滑り率を求める。
【００３３】
具体的には、図４に示すように、撮影後の画像から画像解析手段により、１フレームの画像毎に、２つの各マークＭ１，Ｍ２、マークＭ３，Ｍ４を結ぶ直線Ｌ１，Ｌ２の回転角度変化量θ１ ，θ２ を求めることにより、回転軸９および各ころ７の角速度である回転速度を求める。これらの回転速度（角速度）、ころ円径およびピッチ円径から計算して求められるころ公転および自転速度理論値と比較することにより、ころの滑りの有無および滑り率を求めることができる。
【００３４】
このとき、回転速度計算部２２（図７）により、回転軸９の回転角度の角度変化量θ１ を測定し、１フレーム毎の回転軸９の回転速度（角速度）を求め、その結果から、滑り率計算部２３より、ころ７のころ公転および自転速度の理論値を計算し実測値と比較することにより、正確なころ滑り率を求めることができる。
【００３５】
例えば、被測定軸受である転がり軸受１を５００ min-1で回転させ、２０００ｆｐｓのフレームレートで撮影した画像の場合、１フレームの間隔は０．５ｍｓｅｃとなる。このときの軸回転角度θ１が１．４９７°であれば、回転軸９の実際の回転速度は １．４９７°×２０００ｆｐｓ×６０ｓｅｃ÷３６０°＝４９９ min-1となる。このため、ころ７の公転および自転速度理論値は、４９９ min-1の回転速度から計算する。
【００３６】
ころ９の自転角度の理論値θ２ に対し実測値θ２ ´となった場合、
θ２ −θ２´＝Δθ２
分の遅れが生じたことになり、滑り率を算出できる。
なお、滑り率は、 Ｓ＝（Δθ２／θ２) ×100（％） である。
また、滑り率計算部２３は、上記の１フレーム毎の滑り率の計算を、複数のフレームにつき行い、それら複数のフレームで計算した滑り率の平均値や、最大値を求めるようにしても良い。
【００３７】
この転動体挙動測定方法・装置によると、このようにして、軸受各部にマークＭ３，Ｍ４を施した後、軸受端面が観察でき、且つ希望の条件で運転できる軸受運転装置２により運転し、高速のビデオカメラ３により撮影する。撮影後、画像解析手段４により各部の２つのマークＭ３，Ｍ４を通る直線Ｌ２の回転角度の変化量θ２ を測定し、ころ７の挙動を把握する。その後、ころ９の公転および自転速度理論値と実測値を比較し、ころ９の滑り率を求める。
軸受運転装置２には往々にして回転変動があるため、ころ７の挙動だけでなく、回転軸９の角度変化量θ１ も同時に測定し、そこから実際の軸受回転速度を求め、ころ９の公転および自転速度理論値を計算し実測値と比較する。そのため、回転軸９の回転変動も考慮した正確な滑り率を求めることができる。
【００３８】
このように、測定のために転がり軸受１に施す処置はマークＭ３，Ｍ４の付与のみで良いため、従来の着磁する方法と異なり、転がり軸受の挙動に影響を及ぼすことなく、ころ７の挙動を測定することができる。また、組立て後の完成された転がり軸受１でもそのまま、ころ７の体挙動を測定することができる。また、転動体の挙動として、ころ７の滑り率を精度良く求めることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…転がり軸受
２…軸受運転装置
３…ビデオカメラ
４…画像解析手段
５…内輪
６…外輪
７…転動体
８…保持器
９…回転軸
１０…回転駆動源
１１…ナット
１２…負荷付与手段
２１…前処理部
２２…回転速度計算部
２３…滑り率計算部
Ｍ１〜Ｍ４…マーク
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転動体にころを用いた転がり軸受やその他の転がり軸受の、回転速度、転動体滑り率など転動体挙動を測定する転がり軸受の転動体挙動測定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受転動体の滑りは軸受転走面の表面損傷の原因となるため、転動体の挙動を観察することは、滑りを発生させない設計や制御のために有効である。その方法として、従来の技術は、ころ軸受転動体に磁石を埋設する方法（例えば、特許文献１）、あるいは転動体自体を磁化する方法（例えば、特許文献２）といった方法が採られる場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１２２３４６号公報
【特許文献２】特開２０００−３５６５３１号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の、ころ軸受転動体に磁石を埋設する方法や転動体自体を磁化する方法は、磁化が転動体の挙動に及ぼす影響が不明であり、実際の転動体の挙動と異なっている可能性がある。また、磁化処理は軸受を組立てる前に施す必要があり、組立て済みの軸受では分解および再組立てが必要となる。
【０００５】
この発明の目的は、上記課題を克服し、測定のための処置で転がり軸受の挙動に影響を及ぼすことなく、転動体挙動を測定することができ、また組立て後の完成された転がり軸受でもそのまま転動体挙動を測定することができる転がり軸受の転動体挙動測定方法および装置を提供することである。
この発明の他の目的は、転動体の挙動として、ころの滑り率を精度良く求める方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の転がり軸受の転動体挙動測定方法は、転動体の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受の挙動を測定する方法であって、
前記転がり軸受の内輪を嵌合させた回転軸の端面、および前記転がり軸受の前記転動体の、軸受外部から軸方向に見て観察できる面にマークを施し、前記回転軸を回転させた状態で、ビデオカメラにより前記回転軸の端面のマークおよび前記転動体のマークを撮影し、この撮影した画像から得られるマークの軌跡より、前記回転軸および転動体の回転速度を算出する。
この方法によると、測定対象の転がり軸受にはマークを施すだけで良いため、磁化するものと異なり、測定のための処置で転がり軸受の挙動に影響を及ぼすことがない。そのため、実際の転動体挙動を測定することができる。前記転動体のマークは、軸受外部から軸方向に見て観察できる面に施されているため、組立て後の完成された転がり軸受でもそのまま転動体挙動を測定することができる。なお、前記のマークの軌跡は、連続した軌跡である必要はなく、例えば、ビデオカメラのフレーム毎の軌跡で良い。
【０００７】
この発明において、前記転動体が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころであり、前記転動体のマークは前記ころの端面に施しても良い。
転動体に、円筒ころ、円すいころ、または球面ころを用いたころ軸受であると、転動体に付されたマークが、定まった平面上の軌跡を描くため、ビデオカメラにより転動体のマークの規制を正確に撮影することができ、撮影した画像から転動体の挙動を精度良く求めることができる。
【０００８】
前記転動体の挙動の測定として、前記マークの軌跡から、前記回転軸の微小回転角度での回転速度変動を測定して前記回転軸の実際の回転速度を求め、この求められた回転軸の実際の回転速度を基準として転動体の滑り率を算出するようにしても良い。
軸受の運転装置には往々にして回転変動があるため、転動体の挙動だけでなく、回転軸の角度変化量も同時に測定し、そこから実際の軸受回転速度を求め、ころ公転および自転速度理論値を計算し実測値と比較することにより、回転軸の回転変動も考慮した正確な滑り率を求めることができる。
なお、上記「転動体の滑り率」は、例えば次式によって計算される値である。
すべり率Ｓ＝〔(N1−N2)/N1〕×100（％） N1：理論値，N2：実測値
【０００９】
この転動体の滑り率の算出は、具体的には次のように行う。前記回転軸の微小回転角度は、前記ビデオカメラにより撮影した画像のフレーム毎の角度変化量とする。この角度変化量から求められる前記回転軸の実際の回転速度と、この求められた回転軸の実際の回転速度から、ころ外径およびころ配列のピッチ円直径から計算されるころ公転速度およびころ自転速度の理論値を求める。このころ自転速度の理論値と、前記画像のフレーム毎のころ自転角度の測定値とを比較することにより、ころの滑り率を求める。
このように、ビデオカメラにより撮影した画像のフレーム毎の角度変化量を求めることで、回転軸の回転変動を考慮した滑り率を、より精度良く求めることができる。
【００１０】
この発明において、前記転動体がころである場合、前記回転軸に施すマークの位置が、前記回転軸の端面の中央と、この回転軸の端面における前記中央から離れた任意点であり、前記転動体であるころに施すマーク位置がころ端面の中央と、ころ端面における前記中央から離れた任意点であり、前記回転軸の前記フレーム毎の角度変化量は、前記軸端面の中央のマークと任意点のマークとを結ぶ直線の角度変化量であり、前記フレーム毎のころ自転角度の測定値は、前記ころ端面の中央のマークと前記任意点のマークとを結ぶ直線の角度変化量であっても良い。
このように、回転軸およびころ端面に、それぞれ中央とその中央から離れた任意点とにマークを施し、中央のマークと任意点のマークを結ぶ直線の角度変化量を求めるようにすることで、画像からの角度変化量の計算が、精度良くかつ簡単に行える。
【００１１】
前記マークを施す位置である、前記ころ端面における前記中央から離れた任意点は、ころ端面の外周縁の面取り部内であるのが良い。前記任意点のマークが外周縁の面取り部内であると、測定時にマークが保持器と摺接して不測に消える恐れがない。そのため、測定済みの転がり軸受を製品と出荷する場合に、簡単に拭き取れるマークで済む。また、ころの外周縁にマークが位置するため、中心のマークと結ぶ直線が長く得られ、角度の計算が簡単に精度良く行える。
【００１２】
前記マークを施す位置である、前記ころ端面における前記中央から離れた任意点は、ころ端面の中央に設けられたぬすみ部における外周縁である外周縁の面取り部内であっても良い。この場合も、前記任意点のマークがぬすみ部の外周縁の面取り部内であると、測定時にマークが保持器と摺接して不測に消える恐れがない。そのため、測定済みの転がり軸受を製品と出荷する場合に、簡単に拭き取れるマークで済む。また、ころ端面のぬすみ部内の外周縁にマークが位置するため、中心のマークと結ぶ直線が長く得られ、角度の計算が簡単に精度良く行える。
【００１３】
前記ころ端面における前記中央から離れた任意点に施すマークは、円周方向の複数箇所とするのが良い。中央から離れた任意点のマークは、保持器に隠れることがあるが、円周方向の複数箇所に施しておくことで、いずれかのマークが保持器に隠れずに撮影できる。そのため、ころの自転角度に係わらずに速度計算が行える。
【００１４】
この発明の転がり軸受の転動体挙動測定装置は、転動体７の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器８に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受１の挙動を測定する装置であって、
前記転がり軸受１の外輪６の回転を拘束する手段１２、前記転がり軸受１の内輪５を嵌合させる回転軸９、およびこの回転軸９を回転駆動する回転駆動源１０を有し、前記回転軸９の端面にマークＭ１，Ｍ２が施された軸受運転装置２と、
前記転がり軸受１の前記転動体７の、軸受軸方向から見て前記保持器８の外側から観察できる面に施されたマークＭ３，Ｍ４、および前記回転軸９の端面のマークＭ１，Ｍ２を撮影するビデオカメラ３と、
前記軸受運転装置２で前記回転軸９を回転させた状態で、前記ビデオカメラ３により前記回転軸９の端面のマークＭ１，Ｍ２および前記転動体７のマークＭ３，Ｍ４を撮影させた画像から、前記マークＭ１〜Ｍ４の軌跡を求めてその軌跡から前記回転軸９および転動体７の回転速度を算出する画像解析手段４とを有する。
【００１５】
この構成の転がり軸受の転動体挙動測定装置によると、この発明の転動体挙動測定方法につき前述したと同様に、測定のための処置で転がり軸受１の挙動に影響を及ぼすことなく、転動体挙動を測定することができ、また組立て後の完成された転がり軸受でもそのまま転動体挙動を測定することができる。
【００１６】
上記構成の転がり軸受の転動体挙動測定装置において、前記転動体７が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころであり、前記転動体のマークは前記ころの端面に施され、
前記画像解析手段４は、前記マークＭ１，Ｍ２の軌跡から、前記回転軸９の微小回転角度での回転速度変動を測定して前記回転軸９の実際の回転速度を求める回転速度計算部２２と、
この求められた回転軸９の実際の回転速度を基準として転動体７の滑り率を算出する滑り率計算部２３とを有し、
前記回転軸９の微小回転角度は、前記ビデオカメラ３により撮影した画像のフレーム毎の角度変化量であり、
前記滑り率計算部２３は、前記角度変化量から求められる前記回転軸９の実際の回転速度と、この求められた回転軸９の実際の回転速度から、ころ外径およびころ配列のピッチ円直径から計算されるころ公転速度およびころ自転速度の理論値を求め、このころ自転速度の理論値と、前記画像のフレーム毎のころ自転角度の測定値とを比較することにより、ころ７の滑り率を求めるものであっても良い。
【００１７】
この構成の場合、ころ転動体の挙動として、ころの滑り率を精度良く求めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の転がり軸受の転動体挙動測定方法は、転動体の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受の挙動を測定する方法であって、前記転がり軸受の内輪を嵌合させた回転軸の端面、および前記転がり軸受の前記転動体の、軸受外部から軸方向に見て観察できる面にマークを施し、前記回転軸を回転させた状態で、ビデオカメラにより前記回転軸の端面のマークおよび前記転動体のマークを撮影し、この撮影した画像から得られるマークの軌跡より、前記回転軸および転動体の回転速度を算出するため、測定のための処置で転がり軸受の挙動に影響を及ぼすことなく、転動体挙動を測定することができ、また組立て後の完成された転がり軸受でもそのまま転動体挙動を測定することができる。
【００１９】
前記転動体が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころであり、前記マークの軌跡から、前記回転軸の微小回転角度での回転速度変動を測定して前記回転軸の実際の回転速度を求め、この求められた回転軸の実際の回転速度を基準として転動体の滑り率を算出するように、また前記回転軸の微小回転角度は、前記ビデオカメラにより撮影した画像の１フレーム毎の角度変化量であり、この角度変化量から求められる前記回転軸の実際の回転速度と、この求められた回転軸の実際の回転速度から、ころ外径およびころ配列のピッチ円直径から計算されるころ公転速度およびころ自転速度の理論値を求め、このころ自転速度の理論値と、前記画像の１フレーム毎のころ自転角度の測定値とを比較することにより、ころの滑り率を求める場合は、転動体の挙動として、ころの滑り率を精度良く求めることができる。
【００２０】
この発明の転がり軸受の転動体挙動測定装置は、転動体の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受の挙動を測定する装置であって、前記転がり軸受の外輪を固定するハウジング、前記転がり軸受の内輪を嵌合させる回転軸、およびこの回転軸を回転駆動する回転駆動源を有し、前記回転軸の端面にマークが施された軸受運転装置と、前記転がり軸受の前記転動体の、軸受軸方向から見て前記保持器の外側から観察できる面に施されたマーク、および前記回転軸の端面のマークを撮影するビデオカメラと、前記軸受運転装置で前記回転軸を回転させた状態で、前記ビデオカメラにより前記回転軸の端面のマークおよび前記転動体のマークを撮影させた画像から、前記マークの軌跡を求めてその軌跡から前記回転軸および転動体の回転速度を算出する画像解析手段とを有するため、測定のための処置で転がり軸受の挙動に影響を及ぼすことなく、転動体挙動を測定することができ、また組立て後の完成された転がり軸受でもそのまま転動体挙動を測定することができる。
【００２１】
前記転動体が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころであり、前記画像解析手段が、前記マークの軌跡から、前記回転軸の微小回転角度での回転速度変動を測定して前記回転軸の実際の回転速度を求める回転速度計算部と、この求められた回転軸の実際の回転速度を基準として転動体の滑り率を算出する滑り率計算部とを有し、前記回転軸の微小回転角度は、前記ビデオカメラにより撮影した画像の１フレーム毎の角度変化量であり、前記滑り率計算部は、前記角度変化量から求められる前記回転軸の実際の回転速度と、この求められた回転軸の実際の回転速度から、ころ外径およびころ配列のピッチ円直径から計算されるころ公転速度およびころ自転速度の理論値を求め、このころ自転速度の理論値と、前記画像の１フレーム毎のころ自転角度の測定値とを比較することにより、ころの滑り率を求める場合は、転動体の挙動として、ころの滑り率を精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態に係る転がり軸受の転動体挙動測定方法，装置に用いるビデオカメラの側面図、および軸受運転装置の破断側面図である。
【図２】被測定軸受および回転軸の各マーキング位置の説明図である。
【図３】同軸受のころの拡大正面図、および同ころの端面におけるマーキング位置の説明図である。
【図４】同測定方法による画像解析内容の説明図である。
【図５】同画像解析における滑り率算出方法の説明図である。
【図６】同軸受のころの変形例の拡大正面図、および同ころの端面におけるマーキング位置の説明図である。
【図７】同転がり軸受の転動体挙動測定装置の概念構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明の実施形態に係る転がり軸受の転動体挙動測定方法および装置を、図１ないし図７と共に説明する。図１に示すように、この転動体挙動測定方法は、被測定軸受である転がり軸受１の転動体挙動の測定を、軸受運転装置２と、ビデオカメラ３と、画像解析手段４とを用いて行う。転がり軸受１は、図示の例では単列の円筒ころ軸受であり、内輪５と外輪６との間に、転動体である複数のころ７が介在していて、各ころ７が保持器８により保持されている。ころ７は円筒ころである。保持器８は、図２に示すように、ころ７の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器８に隠れずに軸受外部から観察できる形状のものである。なお、被測定軸受である転がり軸受１は、転がり形式であれば良く、玉軸受であっても良いが、ころ軸受、すなわち転動体が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころである場合に、より適切に適用できる。前記球面ころは、例えば自動調心ころ軸受に使用されるころである。
【００２４】
図１（Ｂ）、図７に示すように、軸受運転装置２は、転がり軸受１の内輪５を回転軸９に嵌合状態に取付けて回転軸９を回転駆動可能なものであり、回転軸９を回転駆動させるモータ等の回転駆動源１０（図７）有している。回転軸９はハウジング（図示せず）に軸受（図示せず）を介して回転自在に設置されている。回転軸９は、段付き軸状に形成されていて、転がり軸受１の内輪５を嵌合させる嵌合部９ａと、この嵌合部９ａの軸中央側に隣接して、内輪５の側面を当接させる段差面９ｂとを有し、かつ先端に、前記段差面９ｂとの間で内輪５を挟みつけるナット１１が螺合する雄ねじ部９ｃを有している。また、軸受運転装置２には、転がり軸受１の外輪６の外周面に接して外輪６の回転を拘束すると共に転がり軸受１にラジアル荷重を負荷させる負荷付与手段１２が設けられている。負荷付与手段１２は、例えば回転軸９の半径方向に移動自在に設置されて外輪６の外周面に接する接触部材１２ａと、この接触部材１２ａを介してラジアル荷重を付与する駆動源（図示せず）とからなる。上記回転軸９の回転駆動源１０および負荷付与手段１２は、それぞれ回転速度およびラジアル負荷が可変であり、希望の回転速度および希望のラジアル負荷が与えられるものとする。
【００２５】
ビデオカメラ３は、動画を撮影可能なカメラであって、ＣＣＤ（固体撮像素子）等を用いたディジタル信号の撮影データを出力可能なカメラであり、高速撮影が可能なもの、つまり単位時間当たりのフレーム枚数が多いものが好ましい。ビデオカメラ３は、回転軸９に設置された転がり軸受１および回転軸９の端面が撮影できる位置で、回転軸９に対向して設置する。
【００２６】
画像解析手段４は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータとこれに実行される解析プログラムとからなる。画像解析手段４は、コンピュータのハードウェアとプログラムとで、図７に概念構成で示す前処理部２１、回転速度計算部２２、および滑り率計算部２３を有している。前処理部２１は、ビデオカメラ３の出力する画像データを、画像解析を行い易い２値画像等のデータに変換する前処理を行う手段である。回転速度計算部２２は、前処理部２１で処理した画像データから、定められた演算式によって回転軸９の回転速度、並びに転がり軸受１のころ７の公転速度および自転速度を求める手段である。滑り率計算部２３は、定められた計算式に従って、ころ７の滑り率を計算する手段である。回転速度計算部２２および滑り率計算部２３の具体的な処理内容は、後に転動体挙動測定方法と共に説明する。
【００２７】
測定に際しては、準備過程として、図２に示すように、回転軸９の端面、および転がり軸受１のころ７の端面にマークＭ（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４）を施す。回転軸９の端面に施すマークＭ１，Ｍ２は、個々の被試験軸受となる転がり軸受１とは別に、軸受運転装置２の構成として常に施されているものであっても良い。
【００２８】
マークＭ１〜Ｍ４を施す位置は、それぞれ、(1) 軸端面中央、(2) 軸端面任意点、(3) ころ端面中央、(4) ころ面取り部任意点の４箇所である。だだし、ころ端面は一部が保持器８または外輪６のつば部６ａに隠れているため、(4) ころ面取り部任意点（複数）に関しては、３ないし４箇所の等配位置にマークＭ４を施すことにより、常に一箇所以上のマークＭ４が確認できる状態とする。また、(2) 軸端面任意点は、(1) 軸端面中央から距離をとった場所であり、その距離は任意に決めてよい。
【００２９】
ころ端面に施したマークＭ３，Ｍ４については、ころ７の挙動に影響を及ぼさないようにするため、図２に示すように、(3) ころ端面中央のマークＭ１は、保持器８に隠れない程度の大きさにする。同様の理由から、(4) ころ面取り部任意点も、ころ７の面取り部７ａからはみ出ない程度の大きさとする。
【００３０】
なお、図６に示すように、ころ７の端面にぬすみ部７ｂが形成されているころ７の場合は、ぬすみ部７ｂ内にマークＭ４を施してもよい。マークＭ４はぬすみ部７ｂの外周縁部に施すことが好ましい。
【００３１】
上記のように回転軸９および転がり軸受１の各部にマークＭ１〜Ｍ４を施し、かつ転がり軸受１が回転軸９に設置された状態で、軸受運転装置２により希望の条件で運転を行いながら、ビデオカメラ３により撮影する。上記の希望の条件は、回転軸９の回転速度および負荷付与手段１２により与えるラジアルについての条件である。なお、撮影条件は、実際に撮影を行い確認することが望ましい。
【００３２】
撮影後、画像解析手段４により、転がり軸受１の各部の２つのマークＭ３，Ｍ４を通る直線の角度変化量を測定し、ころ７の挙動を把握する。その後、ころ７の公転および自転速度理論値と実測値を比較し、ころ７の滑り率を求める。
【００３３】
具体的には、図４に示すように、撮影後の画像から画像解析手段により、１フレームの画像毎に、２つの各マークＭ１，Ｍ２、マークＭ３，Ｍ４を結ぶ直線Ｌ１，Ｌ２の回転角度変化量θ１ ，θ２ を求めることにより、回転軸９および各ころ７の角速度である回転速度を求める。これらの回転速度（角速度）、ころ円径およびピッチ円径から計算して求められるころ公転および自転速度理論値と比較することにより、ころの滑りの有無および滑り率を求めることができる。
【００３４】
このとき、回転速度計算部２２（図７）により、回転軸９の回転角度の角度変化量θ１ を測定し、１フレーム毎の回転軸９の回転速度（角速度）を求め、その結果から、滑り率計算部２３より、ころ７のころ公転および自転速度の理論値を計算し実測値と比較することにより、正確なころ滑り率を求めることができる。
【００３５】
例えば、被測定軸受である転がり軸受１を５００ min-1で回転させ、２０００ｆｐｓのフレームレートで撮影した画像の場合、１フレームの間隔は０．５ｍｓｅｃとなる。このときの軸回転角度θ１が１．４９７°であれば、回転軸９の実際の回転速度は １．４９７°×２０００ｆｐｓ×６０ｓｅｃ÷３６０°＝４９９ min-1となる。このため、ころ７の公転および自転速度理論値は、４９９ min-1の回転速度から計算する。
【００３６】
ころ９の自転角度の理論値θ２ に対し実測値θ２ ´となった場合、
θ２ −θ２´＝Δθ２
分の遅れが生じたことになり、滑り率を算出できる。
なお、滑り率は、 Ｓ＝（Δθ２／θ２) ×100（％） である。
また、滑り率計算部２３は、上記の１フレーム毎の滑り率の計算を、複数のフレームにつき行い、それら複数のフレームで計算した滑り率の平均値や、最大値を求めるようにしても良い。
【００３７】
この転動体挙動測定方法・装置によると、このようにして、軸受各部にマークＭ３，Ｍ４を施した後、軸受端面が観察でき、且つ希望の条件で運転できる軸受運転装置２により運転し、高速のビデオカメラ３により撮影する。撮影後、画像解析手段４により各部の２つのマークＭ３，Ｍ４を通る直線Ｌ２の回転角度の変化量θ２ を測定し、ころ７の挙動を把握する。その後、ころ９の公転および自転速度理論値と実測値を比較し、ころ９の滑り率を求める。
軸受運転装置２には往々にして回転変動があるため、ころ７の挙動だけでなく、回転軸９の角度変化量θ１ も同時に測定し、そこから実際の軸受回転速度を求め、ころ９の公転および自転速度理論値を計算し実測値と比較する。そのため、回転軸９の回転変動も考慮した正確な滑り率を求めることができる。
【００３８】
このように、測定のために転がり軸受１に施す処置はマークＭ３，Ｍ４の付与のみで良いため、従来の着磁する方法と異なり、転がり軸受の挙動に影響を及ぼすことなく、ころ７の挙動を測定することができる。また、組立て後の完成された転がり軸受１でもそのまま、ころ７の体挙動を測定することができる。また、転動体の挙動として、ころ７の滑り率を精度良く求めることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…転がり軸受
２…軸受運転装置
３…ビデオカメラ
４…画像解析手段
５…内輪
６…外輪
７…転動体
８…保持器
９…回転軸
１０…回転駆動源
１１…ナット
１２…負荷付与手段
２１…前処理部
２２…回転速度計算部
２３…滑り率計算部
Ｍ１〜Ｍ４…マーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受の挙動を測定する方法であって、
前記転がり軸受の内輪を嵌合させた回転軸の端面、および前記転がり軸受の前記転動体の、軸受外部から軸方向に見て観察できる面にマークを施し、前記回転軸を回転させた状態で、ビデオカメラにより前記回転軸の端面のマークおよび前記転動体のマークを撮影し、この撮影した画像から得られるマークの軌跡より、前記回転軸および転動体の回転速度を算出する転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項２】
請求項１において、前記転動体が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころであり、前記転動体のマークは前記ころの端面に施す転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項３】
請求項２において、前記マークの軌跡から、前記回転軸の微小回転角度での回転速度変動を測定して前記回転軸の実際の回転速度を求め、この求められた回転軸の実際の回転速度を基準として転動体の滑り率を算出する転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項４】
請求項３において、前記回転軸の微小回転角度は、前記ビデオカメラにより撮影した画像のフレーム毎の角度変化量であり、この角度変化量から求められる前記回転軸の実際の回転速度と、この求められた回転軸の実際の回転速度から、ころ外径およびころ配列のピッチ円直径から計算されるころ公転速度およびころ自転速度の理論値を求め、このころ自転速度の理論値と、前記画像のフレーム毎のころ自転角度の測定値とを比較することにより、ころの滑り率を求める転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項５】
請求項４において、前記回転軸に施すマークの位置が、前記回転軸の端面の中央と、この回転軸の端面における前記中央から離れた任意点であり、前記転動体であるころに施すマーク位置がころ端面の中央と、ころ端面における前記中央から離れた任意点であり、前記回転軸の前記フレーム毎の角度変化量は、前記軸端面の中央のマークと任意点のマークとを結ぶ直線の角度変化量であり、前記フレーム毎のころ自転角度の測定値は、前記ころ端面の中央のマークと前記任意点のマークとを結ぶ直線の角度変化量である転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項６】
請求項５において、前記マークを施す位置である、前記ころ端面における前記中央から離れた任意点が、ころ端面の外周縁の面取り部内である転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項７】
請求項５において、前記マークを施す位置である、前記ころ端面における前記中央から離れた任意点が、ころ端面の中央に設けられたぬすみ部における外周縁である外周縁の面取り部内である転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７において、ころ端面における前記中央から離れた任意点に施すマークを、円周方向の複数箇所とした転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項９】
転動体の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受の挙動を測定する装置であって、
前記転がり軸受の外輪の回転を拘束する手段、前記転がり軸受の内輪を嵌合させる回転軸、およびこの回転軸を回転駆動する回転駆動源を有し、前記軸の端面にマークが施された軸受運転装置と、
前記転がり軸受の前記転動体の、軸受外部から軸方向に見て前記保持器の外側から観察できる面に施されたマーク、および前記軸の端面のマークを撮影するビデオカメラと、
前記軸受運転装置で前記回転軸を回転させた状態で、前記ビデオカメラにより前記回転軸の端面のマークおよび前記転動体のマークを撮影させた画像から、前記マークの軌跡を求めてその軌跡から前記回転軸および転動体の回転速度を算出する画像解析手段とを有する転がり軸受の転動体挙動測定装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記転動体が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころであって、前記転動体のマークは前記ころの端面に施され、
前記画像解析手段は、前記マークの軌跡から、前記回転軸の微小回転角度での回転速度変動を測定して前記回転軸の実際の回転速度を求める回転速度計算部と、
この求められた回転軸の実際の回転速度を基準として転動体の滑り率を算出する滑り率計算部とを有し、
前記回転軸の微小回転角度は、前記ビデオカメラにより撮影した画像のフレーム毎の角度変化量であり、
前記滑り率計算部は、前記角度変化量から求められる前記回転軸の実際の回転速度と、この求められた回転軸の実際の回転速度から、ころ外径およびころ配列のピッチ円直径から計算されるころ公転速度およびころ自転速度の理論値を求め、このころ自転速度の理論値と、前記画像のフレーム毎のころ自転角度の測定値とを比較することにより、ころの滑り率を求める、
転がり軸受の転動体挙動測定装置。
【請求項１】
転動体の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受の挙動を測定する方法であって、
前記転がり軸受の内輪を嵌合させた回転軸の端面、および前記転がり軸受の前記転動体の、軸受外部から軸方向に見て観察できる面にマークを施し、前記回転軸を回転させた状態で、ビデオカメラにより前記回転軸の端面のマークおよび前記転動体のマークを撮影し、この撮影した画像から得られるマークの軌跡より、前記回転軸および転動体の回転速度を算出する転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項２】
請求項１において、前記転動体が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころであり、前記転動体のマークは前記ころの端面に施す転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項３】
請求項２において、前記マークの軌跡から、前記回転軸の微小回転角度での回転速度変動を測定して前記回転軸の実際の回転速度を求め、この求められた回転軸の実際の回転速度を基準として転動体の滑り率を算出する転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項４】
請求項３において、前記回転軸の微小回転角度は、前記ビデオカメラにより撮影した画像のフレーム毎の角度変化量であり、この角度変化量から求められる前記回転軸の実際の回転速度と、この求められた回転軸の実際の回転速度から、ころ外径およびころ配列のピッチ円直径から計算されるころ公転速度およびころ自転速度の理論値を求め、このころ自転速度の理論値と、前記画像のフレーム毎のころ自転角度の測定値とを比較することにより、ころの滑り率を求める転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項５】
請求項４において、前記回転軸に施すマークの位置が、前記回転軸の端面の中央と、この回転軸の端面における前記中央から離れた任意点であり、前記転動体であるころに施すマーク位置がころ端面の中央と、ころ端面における前記中央から離れた任意点であり、前記回転軸の前記フレーム毎の角度変化量は、前記軸端面の中央のマークと任意点のマークとを結ぶ直線の角度変化量であり、前記フレーム毎のころ自転角度の測定値は、前記ころ端面の中央のマークと前記任意点のマークとを結ぶ直線の角度変化量である転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項６】
請求項５において、前記マークを施す位置である、前記ころ端面における前記中央から離れた任意点が、ころ端面の外周縁の面取り部内である転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項７】
請求項５において、前記マークを施す位置である、前記ころ端面における前記中央から離れた任意点が、ころ端面の中央に設けられたぬすみ部における外周縁である外周縁の面取り部内である転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７において、ころ端面における前記中央から離れた任意点に施すマークを、円周方向の複数箇所とした転がり軸受の転動体挙動測定方法。
【請求項９】
転動体の軸受軸方向から見た中央部が、常に保持器に隠れずに軸受外部から観察できる転がり軸受の挙動を測定する装置であって、
前記転がり軸受の外輪の回転を拘束する手段、前記転がり軸受の内輪を嵌合させる回転軸、およびこの回転軸を回転駆動する回転駆動源を有し、前記軸の端面にマークが施された軸受運転装置と、
前記転がり軸受の前記転動体の、軸受外部から軸方向に見て前記保持器の外側から観察できる面に施されたマーク、および前記軸の端面のマークを撮影するビデオカメラと、
前記軸受運転装置で前記回転軸を回転させた状態で、前記ビデオカメラにより前記回転軸の端面のマークおよび前記転動体のマークを撮影させた画像から、前記マークの軌跡を求めてその軌跡から前記回転軸および転動体の回転速度を算出する画像解析手段とを有する転がり軸受の転動体挙動測定装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記転動体が、円筒ころ、円すいころ、および球面ころのいずれかのころであって、前記転動体のマークは前記ころの端面に施され、
前記画像解析手段は、前記マークの軌跡から、前記回転軸の微小回転角度での回転速度変動を測定して前記回転軸の実際の回転速度を求める回転速度計算部と、
この求められた回転軸の実際の回転速度を基準として転動体の滑り率を算出する滑り率計算部とを有し、
前記回転軸の微小回転角度は、前記ビデオカメラにより撮影した画像のフレーム毎の角度変化量であり、
前記滑り率計算部は、前記角度変化量から求められる前記回転軸の実際の回転速度と、この求められた回転軸の実際の回転速度から、ころ外径およびころ配列のピッチ円直径から計算されるころ公転速度およびころ自転速度の理論値を求め、このころ自転速度の理論値と、前記画像のフレーム毎のころ自転角度の測定値とを比較することにより、ころの滑り率を求める、
転がり軸受の転動体挙動測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４７２０９（Ｐ２０１２−２４７２０９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６９１４（Ｐ２０１１−１１６９１４）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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