JP7484476B2 - 測定装置、転がり軸受の荷重測定方法、及び歯車機構 - Google Patents
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Description
本発明は、測定装置、転がり軸受の荷重測定方法、及び歯車機構に関する。
特許文献１には、歪センサを外輪に取り付け、外輪のひずみを実稼働状態で検出するセンサ付き軸受が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、上記センサ付き軸受を用いて回転シャフトを支持する場合、ひずみセンサは、回転シャフトからの入力によって外輪に生じるひずみを検出することができる。センサ付き軸受によれば、ひずみセンサにより検出される外輪のひずみに基づいて、実稼働状態における軸受に作用する荷重等を監視することができる。
例えば、上記センサ付き軸受を用いて回転シャフトを支持する場合、ひずみセンサは、回転シャフトからの入力によって外輪に生じるひずみを検出することができる。センサ付き軸受によれば、ひずみセンサにより検出される外輪のひずみに基づいて、実稼働状態における軸受に作用する荷重等を監視することができる。
例えば、上記センサ付き軸受を用いて歯車に設けられた回転軸を支持する場合、センサ付き軸受に作用する荷重は、歯車に作用する荷重に起因する。
歯車に作用する荷重は、当該歯車に噛み合う他の歯車から伝達する。
他の歯車からの荷重は、周方向に不連続に作用する上、歯車の歯面へ向かって作用する。このため、センサ付き軸受の外輪に設けられた１つのひずみセンサの出力から軸受に作用する荷重を求めることは困難であった。
歯車に作用する荷重は、当該歯車に噛み合う他の歯車から伝達する。
他の歯車からの荷重は、周方向に不連続に作用する上、歯車の歯面へ向かって作用する。このため、センサ付き軸受の外輪に設けられた１つのひずみセンサの出力から軸受に作用する荷重を求めることは困難であった。
本発明に係る測定装置は、他の歯車に噛み合う歯車を支持する転がり軸受に作用する荷重を測定する測定装置であって、前記転がり軸受は、内輪、外輪、及び内外輪間に介在する複数の転動体を有し、前記歯車に一体回転可能に設けられた回転軸に前記内輪が外嵌されることで、前記回転軸及び前記歯車を回転自在に支持し、前記外輪に設けられたひずみセンサと、前記ひずみセンサの出力に基づいて前記荷重を算出する処理部と、を備え、前記転がり軸受を軸方向から見たときに、前記ひずみセンサは、前記歯車の歯面と前記他の歯車の歯面とが接触したときの前記両歯面の共通法線に対して平行であるとともに前記回転軸の中心軸を通過する直線上に設けられている。
上記のように構成された測定装置によれば、他の歯車の歯から歯車の歯に与えられる荷重が外輪に対して最も大きく作用する周方向の位置にひずみセンサを配置することができる。
よって、歯車を回転させ、一定期間の間におけるひずみセンサの出力のうち、最も大きいひずみがあらわれたときのひずみ値（ピーク値）を取得すれば、歯車の歯が他の歯車の歯に接触し歯車の歯に荷重が与えられたときであるとともに、ひずみセンサが設けられた周方向の位置に公転する転動体が位置するときのひずみ値を得ることができる。
ひずみセンサの出力のピーク値は、他の歯車から歯車に対して荷重が与えられたときに、その荷重が回転軸、内輪、及び転動体を介して外輪へ伝達することで生じる外輪のひずみを示している。つまり、ひずみセンサの出力のピーク値が示す外輪のひずみは、転動体に作用する転動体荷重と相関がある。
よって、ひずみセンサの出力のピーク値から、転動体が負荷する転動体荷重の推定値を求めることができる。処理部は、転動体荷重の推定値に基づいて転がり軸受に作用する荷重を算出することができる。
このように本発明では、転動体荷重と相関がある出力が得られるようにひずみセンサを配置したので、１つのひずみセンサの出力から転がり軸受の転動体荷重の推定値を求めることができ、歯車を支持する転がり軸受に作用する荷重を容易に求めることができる。
よって、歯車を回転させ、一定期間の間におけるひずみセンサの出力のうち、最も大きいひずみがあらわれたときのひずみ値（ピーク値）を取得すれば、歯車の歯が他の歯車の歯に接触し歯車の歯に荷重が与えられたときであるとともに、ひずみセンサが設けられた周方向の位置に公転する転動体が位置するときのひずみ値を得ることができる。
ひずみセンサの出力のピーク値は、他の歯車から歯車に対して荷重が与えられたときに、その荷重が回転軸、内輪、及び転動体を介して外輪へ伝達することで生じる外輪のひずみを示している。つまり、ひずみセンサの出力のピーク値が示す外輪のひずみは、転動体に作用する転動体荷重と相関がある。
よって、ひずみセンサの出力のピーク値から、転動体が負荷する転動体荷重の推定値を求めることができる。処理部は、転動体荷重の推定値に基づいて転がり軸受に作用する荷重を算出することができる。
このように本発明では、転動体荷重と相関がある出力が得られるようにひずみセンサを配置したので、１つのひずみセンサの出力から転がり軸受の転動体荷重の推定値を求めることができ、歯車を支持する転がり軸受に作用する荷重を容易に求めることができる。
上記測定装置において、前記処理部は、前記ひずみセンサの出力と、前記複数の転動体に作用する転動体荷重との関係を示す転動体荷重データベースと、前記ひずみセンサの出力に基づいて前記荷重を求める演算部と、を備え、前記演算部は、前記転動体荷重データベースを用いて、前記ひずみセンサの出力から前記転動体荷重の推定値を求める転動体荷重演算処理と、前記転動体荷重の推定値に基づいて、前記荷重の推定値を求める荷重演算処理と、を実行するように構成されていてもよい。
この場合、処理部が転動体荷重データベースを備えるので、転動体荷重の推定値を容易に求めることができる。
この場合、処理部が転動体荷重データベースを備えるので、転動体荷重の推定値を容易に求めることができる。
上記測定装置において、前記歯車は、所定のねじり角を有し、前記処理部は、前記転動体荷重と、前記転がり軸受の接触角との関係を示す接触角データベースをさらに備え、前記荷重演算処理において、前記接触角データベースを用いて、前記接触角の推定値を求め、前記転動体荷重の推定値、及び前記接触角の推定値に基づいて前記転がり軸受に作用するラジアル荷重の推定値を求めるように構成してもよい。
この場合、処理部が接触角データベースを備えるので、ラジアル荷重を求めるために必要な接触角の推定値を容易に求めることができる。この結果、転動体荷重の推定値から転がり軸受のラジアル荷重の推定値を容易に求めることができる。
この場合、処理部が接触角データベースを備えるので、ラジアル荷重を求めるために必要な接触角の推定値を容易に求めることができる。この結果、転動体荷重の推定値から転がり軸受のラジアル荷重の推定値を容易に求めることができる。
また、本発明に係る荷重測定方法は、他の歯車に噛み合う歯車を支持する転がり軸受の荷重測定方法であって、前記転がり軸受は、内輪、外輪、及び内外輪間に介在する複数の転動体を有し、前記歯車に一体回転可能に設けられた回転軸に前記内輪が外嵌されることで、前記回転軸及び前記歯車を回転自在に支持し、前記外輪に設けられたひずみセンサの出力を取得するステップと、前記ひずみセンサの出力に基づいて前記転がり軸受に作用する荷重を算出するステップと、を含み、前記転がり軸受を軸方向から見たときに、前記ひずみセンサは、前記歯車の歯面と前記他の歯車の歯面とが接触したときの前記両歯面の共通法線に対して平行であるとともに前記回転軸の中心軸を通過する直線上に設けられている。
上記構成の測定方法によれば、転動体荷重と相関がある出力が得られるようにひずみセンサを配置したので、１つのひずみセンサの出力から転がり軸受の転動体荷重の推定値を求めることができ、歯車を支持する転がり軸受に作用する荷重を容易に求めることができる。
上記構成の測定方法によれば、転動体荷重と相関がある出力が得られるようにひずみセンサを配置したので、１つのひずみセンサの出力から転がり軸受の転動体荷重の推定値を求めることができ、歯車を支持する転がり軸受に作用する荷重を容易に求めることができる。
また、本発明に係る歯車機構は、互い噛み合う一対の歯車と、前記一対の歯車のうちの一方歯車に一体回転可能に設けられた回転軸と、内輪、外輪、及び内外輪間に介在する複数の転動体を有し、前記内輪に前記回転軸が外嵌され、前記回転軸及び前記一方歯車を回転自在に支持する転がり軸受と、前記外輪に設けられたひずみセンサと、前記転がり軸受に作用する荷重を算出する処理部と、を備え、前記転がり軸受を軸方向から見たときに、前記ひずみセンサは、前記歯車の歯面と前記他の歯車の歯面とが接触したときの前記両歯面の共通法線に対して平行であるとともに前記回転軸の中心軸を通過する直線上に設けられている。
上記構成の歯車機構によれば、転動体荷重と相関がある出力が得られるようにひずみセンサを配置したので、１つのひずみセンサの出力から転がり軸受の転動体荷重の推定値を求めることができ、歯車を支持する転がり軸受に作用する荷重を容易に求めることができる。
上記構成の歯車機構によれば、転動体荷重と相関がある出力が得られるようにひずみセンサを配置したので、１つのひずみセンサの出力から転がり軸受の転動体荷重の推定値を求めることができ、歯車を支持する転がり軸受に作用する荷重を容易に求めることができる。
本発明によれば、歯車を支持する転がり軸受に作用する荷重を容易に求めることができる。
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔歯車機構の全体構成〕
図１は、実施形態に係る歯車機構の正面図、図２は、歯車機構の上面図である。
図１及び図２中、歯車機構１は、入力軸２と、入力歯車４と、出力軸６と、出力歯車８とを備える。
本実施形態の歯車機構１は、入力軸２に与えられる回転力を、入力歯車４及び出力歯車８を介して出力軸６へ伝達する機能を有する。また、歯車機構１は、出力軸６および出力歯車８を回転自在に支持する転がり軸受に作用する荷重を測定する機能も有する。
〔歯車機構の全体構成〕
図１は、実施形態に係る歯車機構の正面図、図２は、歯車機構の上面図である。
図１及び図２中、歯車機構１は、入力軸２と、入力歯車４と、出力軸６と、出力歯車８とを備える。
本実施形態の歯車機構１は、入力軸２に与えられる回転力を、入力歯車４及び出力歯車８を介して出力軸６へ伝達する機能を有する。また、歯車機構１は、出力軸６および出力歯車８を回転自在に支持する転がり軸受に作用する荷重を測定する機能も有する。
入力軸２は、入力歯車４の中心孔４ａに挿通され、一体回転可能に設けられている。
入力軸２の両端は、支持部１０によって支持されている。支持部１０は、入力歯車４の両側に配置された一対のハウジング１２と、一対の転がり軸受１４とを備えており、基盤Ｂに対して入力軸２を支持する。一対の転がり軸受１４は、入力軸２に外嵌固定されるとともに、一対のハウジング１２に保持されている。一対の転がり軸受１４は、入力軸２及び入力歯車４を一体回転可能に支持する。
入力軸２の両端は、支持部１０によって支持されている。支持部１０は、入力歯車４の両側に配置された一対のハウジング１２と、一対の転がり軸受１４とを備えており、基盤Ｂに対して入力軸２を支持する。一対の転がり軸受１４は、入力軸２に外嵌固定されるとともに、一対のハウジング１２に保持されている。一対の転がり軸受１４は、入力軸２及び入力歯車４を一体回転可能に支持する。
出力軸６は、出力歯車８の中心孔８ａに挿通され、一体回転可能に設けられている。
出力軸６の両端は、支持部１８によって支持されている。支持部１８は、出力歯車８の両側に配置された一対のハウジング２０と、一対の転がり軸受２２とを備えており、基盤Ｂに対して出力軸６を支持する。一対の転がり軸受２２は、出力軸６及び出力歯車８を一体回転可能に支持する。
出力軸６の両端は、支持部１８によって支持されている。支持部１８は、出力歯車８の両側に配置された一対のハウジング２０と、一対の転がり軸受２２とを備えており、基盤Ｂに対して出力軸６を支持する。一対の転がり軸受２２は、出力軸６及び出力歯車８を一体回転可能に支持する。
入力歯車４及び出力歯車８は、所定のねじれ角を有するはすば歯車であり、互いに噛み合っている。
図１では、出力歯車８を基礎円Ｃ１及び歯先円Ｃ２で示し、入力歯車４を基礎円Ｃ３及び歯先円Ｃ４で示している。
入力軸２は、外部の動力源（図示省略）から与えられる回転力によって回転駆動される。よって、入力軸２に与えられた回転力は、入力歯車４及び出力歯車８を介して出力軸６へ伝達される。これにより、出力軸６は回転駆動される。
なお、図１では、入力歯車４は、矢印Ｙ１の方向に回転し、出力歯車８は矢印Ｙ２の方向に回転する。
図１では、出力歯車８を基礎円Ｃ１及び歯先円Ｃ２で示し、入力歯車４を基礎円Ｃ３及び歯先円Ｃ４で示している。
入力軸２は、外部の動力源（図示省略）から与えられる回転力によって回転駆動される。よって、入力軸２に与えられた回転力は、入力歯車４及び出力歯車８を介して出力軸６へ伝達される。これにより、出力軸６は回転駆動される。
なお、図１では、入力歯車４は、矢印Ｙ１の方向に回転し、出力歯車８は矢印Ｙ２の方向に回転する。
また、歯車機構１は、転がり軸受に作用する荷重を測定する測定装置３６を備える。
測定装置３６は、ひずみセンサ２６と、ひずみセンサ２６の出力が与えられる処理部２８とを備える。ひずみセンサ２６は、出力軸６を支持する一対の転がり軸受２２のうちの一方に設けられている。
なお、以下の説明では、図２中の矢印示すように、入力軸２及び出力軸６の中心線に沿う方向を「軸方向」と定義する。「軸方向」には、前記中心線に平行な方向も含まれる。
測定装置３６は、ひずみセンサ２６と、ひずみセンサ２６の出力が与えられる処理部２８とを備える。ひずみセンサ２６は、出力軸６を支持する一対の転がり軸受２２のうちの一方に設けられている。
なお、以下の説明では、図２中の矢印示すように、入力軸２及び出力軸６の中心線に沿う方向を「軸方向」と定義する。「軸方向」には、前記中心線に平行な方向も含まれる。
図３は、ひずみセンサ２６が設けられた転がり軸受２２を軸方向から見たときの断面図である。図３では、転がり軸受２２を断面で示し、ハウジング２０を省略して示している。
図３に示すように、転がり軸受２２は、内輪３０と、外輪３２と、複数の転動体３４とを備えている。複数の転動体３４は玉であり、本実施形態の転がり軸受２２は、深溝玉軸受である。
図３に示すように、転がり軸受２２は、内輪３０と、外輪３２と、複数の転動体３４とを備えている。複数の転動体３４は玉であり、本実施形態の転がり軸受２２は、深溝玉軸受である。
内輪３０は、出力軸６に外嵌固定されている。また、外輪３２は、ハウジング２０に固定されている。これにより、転がり軸受２２は、出力軸６及び出力歯車８を回転自在に支持する。
ひずみセンサ２６は、外輪３２の外周面３２ａに設けられている。
ここで、図３中、出力軸６の中心軸Ａ１と、ひずみセンサ２６とを通過する直線Ｌ１は、入力歯車４の歯面と出力歯車８の歯面とが接触したときの両歯面の共通法線Ｌ２と平行となっている。
言い換えると、ひずみセンサ２６は、転がり軸受２２を軸方向から見たときに、共通法線Ｌ２に対して平行であるとともに中心軸Ａ１を通過する直線Ｌ１上に設けられている。
ここで、図３中、出力軸６の中心軸Ａ１と、ひずみセンサ２６とを通過する直線Ｌ１は、入力歯車４の歯面と出力歯車８の歯面とが接触したときの両歯面の共通法線Ｌ２と平行となっている。
言い換えると、ひずみセンサ２６は、転がり軸受２２を軸方向から見たときに、共通法線Ｌ２に対して平行であるとともに中心軸Ａ１を通過する直線Ｌ１上に設けられている。
共通法線Ｌ２は、出力歯車８の基礎円Ｃ１と、入力歯車４の基礎円Ｃ３との接点Ｔ２を通過する。つまり、出力軸６の中心軸Ａ１、入力軸２の中心軸Ａ２、及び接点Ｔ２は、中心線Ｌ３上に位置する。
図４は、入力歯車４と、出力歯車８とが噛み合っている部分の拡大図である。
図４では、入力歯車４の歯４ｂの歯面４ｂ１と、出力歯車８の歯８ｂの歯面８ｂ１とが、接点Ｔ２で接している状態を示している。
このとき、歯面８ｂ１の法線と、歯面４ｂ１の法線とが一致する。このときの法線が両歯面４ｂ１，８ｂ１の共通法線Ｌ２となる。
なお、接点Ｔ２を通過する、両基礎円Ｃ１，Ｃ３の接線Ｌ４と、共通法線Ｌ２とが成す角度が圧力角である。
図４では、入力歯車４の歯４ｂの歯面４ｂ１と、出力歯車８の歯８ｂの歯面８ｂ１とが、接点Ｔ２で接している状態を示している。
このとき、歯面８ｂ１の法線と、歯面４ｂ１の法線とが一致する。このときの法線が両歯面４ｂ１，８ｂ１の共通法線Ｌ２となる。
なお、接点Ｔ２を通過する、両基礎円Ｃ１，Ｃ３の接線Ｌ４と、共通法線Ｌ２とが成す角度が圧力角である。
図５は、図３中、ひずみセンサ２６の拡大図である。
図５に示すように、外輪３２の外周面３２ａに設けられたひずみセンサ２６は、直線Ｌ１上であって外周面３２ａと直線Ｌ１とが交差する点Ｔ１上に配置されている。なお、軸方向におけるひずみセンサ２６の位置は、外輪３２の内周面に設けられた軌道面３２ｂの軸方向中央に一致する位置とされる。
図５に示すように、外輪３２の外周面３２ａに設けられたひずみセンサ２６は、直線Ｌ１上であって外周面３２ａと直線Ｌ１とが交差する点Ｔ１上に配置されている。なお、軸方向におけるひずみセンサ２６の位置は、外輪３２の内周面に設けられた軌道面３２ｂの軸方向中央に一致する位置とされる。
転がり軸受２２は、ハウジング２０に設けられた環状内周面に嵌合固定されている。
ひずみセンサ２６は、ハウジング２０の環状内周面に設けられた凹部２０ａと、外周面３２ａとに囲まれた空間に収容されている。
ひずみセンサ２６は、矩形状の板状部材３８と、板状部材３８を外周面３２ａに接合する接合部材４０と、板状部材３８に設けられたひずみゲージ４２とを備える。
板状部材３８は、鋼板や銅板等の金属製の薄板である。接合部材４０は、板状部材３８の４隅に設けられ、板状部材３８を外周面３２ａに接合している。
板状部材３８及び接合部材４０は、外輪３２の外周面３２ａに生じるひずみをひずみゲージ４２へ伝える。
ひずみゲージ４２は、ハウジング２０の外部に配置される処理部２８に接続されており、処理部２８に対して外周面３２ａのひずみを検出した結果を示す出力を与える。ひずみゲージ４２は、例えば、周方向のひずみを検出するように外周面３２ａに設けられている。
処理部２８は、例えば、ＣＰＵや記憶部等を備えたコンピュータであり、ひずみセンサ２６から与えられる出力に基づいて、転がり軸受２２に作用するラジアル荷重を求める機能を有する。
ひずみセンサ２６は、ハウジング２０の環状内周面に設けられた凹部２０ａと、外周面３２ａとに囲まれた空間に収容されている。
ひずみセンサ２６は、矩形状の板状部材３８と、板状部材３８を外周面３２ａに接合する接合部材４０と、板状部材３８に設けられたひずみゲージ４２とを備える。
板状部材３８は、鋼板や銅板等の金属製の薄板である。接合部材４０は、板状部材３８の４隅に設けられ、板状部材３８を外周面３２ａに接合している。
板状部材３８及び接合部材４０は、外輪３２の外周面３２ａに生じるひずみをひずみゲージ４２へ伝える。
ひずみゲージ４２は、ハウジング２０の外部に配置される処理部２８に接続されており、処理部２８に対して外周面３２ａのひずみを検出した結果を示す出力を与える。ひずみゲージ４２は、例えば、周方向のひずみを検出するように外周面３２ａに設けられている。
処理部２８は、例えば、ＣＰＵや記憶部等を備えたコンピュータであり、ひずみセンサ２６から与えられる出力に基づいて、転がり軸受２２に作用するラジアル荷重を求める機能を有する。
〔転がり軸受に作用するラジアル荷重の測定方法について〕
図６は、転がり軸受２２に作用するラジアル荷重を測定する方法の一例を示すフローチャートである。
まず、入力軸２に所定の回転力を与え、入力軸２、入力歯車４、出力歯車８、及び出力軸６を回転させ、その間、ひずみセンサ２６の出力を処理部２８によって経時的に取得し（ステップＳ１）、さらにひずみセンサ２６の出力からそのピーク値を取得する（ステップＳ２）。
図６は、転がり軸受２２に作用するラジアル荷重を測定する方法の一例を示すフローチャートである。
まず、入力軸２に所定の回転力を与え、入力軸２、入力歯車４、出力歯車８、及び出力軸６を回転させ、その間、ひずみセンサ２６の出力を処理部２８によって経時的に取得し（ステップＳ１）、さらにひずみセンサ２６の出力からそのピーク値を取得する（ステップＳ２）。
図７は、処理部２８が取得するひずみセンサ２６の出力の一例を示すグラフである。
図７中、横軸は時間、縦軸はひずみセンサ２６の出力から得られるひずみ値である。
図７に示すように、処理部２８は、ひずみセンサ２６の出力を一定期間の間、経時的に取得する（図６中、ステップＳ１）。
処理部２８は、一定期間の間におけるひずみセンサ２６の出力のうち、最も大きいひずみがあらわれたときのひずみ値（ピーク値）を取得する（図６中、ステップＳ２）。
ここで、本実施形態では、転がり軸受２２を軸方向から見たときに、ひずみセンサ２６を、両歯面４ｂ１，８ｂ１の共通法線Ｌ２に対して平行であるとともに出力軸６の中心軸Ａ１を通過する直線Ｌ１上に設けたので、入力歯車４の歯４ｂから出力歯車８の歯８ｂに与えられる荷重が外輪３２に対して最も大きく作用する周方向の位置にひずみセンサ２６が配置される。
図７中、横軸は時間、縦軸はひずみセンサ２６の出力から得られるひずみ値である。
図７に示すように、処理部２８は、ひずみセンサ２６の出力を一定期間の間、経時的に取得する（図６中、ステップＳ１）。
処理部２８は、一定期間の間におけるひずみセンサ２６の出力のうち、最も大きいひずみがあらわれたときのひずみ値（ピーク値）を取得する（図６中、ステップＳ２）。
ここで、本実施形態では、転がり軸受２２を軸方向から見たときに、ひずみセンサ２６を、両歯面４ｂ１，８ｂ１の共通法線Ｌ２に対して平行であるとともに出力軸６の中心軸Ａ１を通過する直線Ｌ１上に設けたので、入力歯車４の歯４ｂから出力歯車８の歯８ｂに与えられる荷重が外輪３２に対して最も大きく作用する周方向の位置にひずみセンサ２６が配置される。
また、外輪３２のひずみを示すひずみセンサ２６の出力は、入力歯車４と出力歯車８との噛み合いのタイミングや、公転する転動体３４の周方向の位置によって変動する。
ひずみセンサ２６の出力は、入力歯車４の歯４ｂが出力歯車８の歯８ｂに接触し出力歯車８の歯８ｂに荷重が与えられたときに、ひずみセンサ２６が設けられた周方向の位置に転動体３４が位置していれば、転動体３４に作用する荷重が最も大きくなり、かつ、外輪３２のひずみが最も大きくなる。
よって、一定期間の間におけるひずみセンサ２６の出力のうち、最も大きいひずみがあらわれたときのひずみ値（ピーク値）を取得すれば、入力歯車４の歯４ｂが出力歯車８の歯８ｂに接触し出力歯車８の歯８ｂに荷重が与えられたときであるとともに、ひずみセンサ２６が設けられた周方向の位置に転動体３４が位置するときのひずみ値を得ることができる。
ひずみセンサ２６の出力は、入力歯車４の歯４ｂが出力歯車８の歯８ｂに接触し出力歯車８の歯８ｂに荷重が与えられたときに、ひずみセンサ２６が設けられた周方向の位置に転動体３４が位置していれば、転動体３４に作用する荷重が最も大きくなり、かつ、外輪３２のひずみが最も大きくなる。
よって、一定期間の間におけるひずみセンサ２６の出力のうち、最も大きいひずみがあらわれたときのひずみ値（ピーク値）を取得すれば、入力歯車４の歯４ｂが出力歯車８の歯８ｂに接触し出力歯車８の歯８ｂに荷重が与えられたときであるとともに、ひずみセンサ２６が設けられた周方向の位置に転動体３４が位置するときのひずみ値を得ることができる。
ひずみセンサ２６の出力のピーク値は、入力歯車４から出力歯車８に対して荷重が与えられたときに、その荷重が出力軸６、内輪３０、及び転動体３４を介して外輪３２へ伝達することで生じる外輪３２のひずみを示している。つまり、ひずみセンサ２６の出力のピーク値が示す外輪３２のひずみは、転動体３４に作用する転動体荷重と相関がある。
よって、後述するように、ひずみセンサ２６の出力のピーク値から、転動体荷重の推定値を求めることができる。処理部２８は、転動体荷重の推定値に基づいて転がり軸受２２に作用する荷重を算出することができる。
このように本実施形態では、転動体荷重と相関がある出力が得られるようにひずみセンサ２６を配置したので、１つのひずみセンサ２６の出力から転がり軸受２２の転動体荷重の推定値を求めることができ、出力歯車８を支持する転がり軸受２２に作用する荷重を容易に求めることができる。
よって、後述するように、ひずみセンサ２６の出力のピーク値から、転動体荷重の推定値を求めることができる。処理部２８は、転動体荷重の推定値に基づいて転がり軸受２２に作用する荷重を算出することができる。
このように本実施形態では、転動体荷重と相関がある出力が得られるようにひずみセンサ２６を配置したので、１つのひずみセンサ２６の出力から転がり軸受２２の転動体荷重の推定値を求めることができ、出力歯車８を支持する転がり軸受２２に作用する荷重を容易に求めることができる。
図６に示すように、ひずみセンサ２６の出力におけるピーク値を取得すると、処理部２８は、転動体３４に作用する転動体荷重の推定値を取得する（図６中、ステップＳ３）。
処理部２８は、ピーク値に基づいて、転動体荷重の推定値を求める。処理部２８が有する記憶部には、ひずみセンサ２６の出力と、転動体荷重との関係を示す転動体荷重データベースが記憶されている。
処理部２８は、この転動体荷重データベースを参照し、ピーク値に基づいて、転動体荷重の推定値を求める。なお、転動体荷重とは、内輪３０及び外輪３２を通じて転動体３４に作用する荷重である。
処理部２８は、ピーク値に基づいて、転動体荷重の推定値を求める。処理部２８が有する記憶部には、ひずみセンサ２６の出力と、転動体荷重との関係を示す転動体荷重データベースが記憶されている。
処理部２８は、この転動体荷重データベースを参照し、ピーク値に基づいて、転動体荷重の推定値を求める。なお、転動体荷重とは、内輪３０及び外輪３２を通じて転動体３４に作用する荷重である。
図８は、転動体荷重データベースの一例を示す図である。図８では、転動体荷重データベースをグラフとして示している。
図８に示す転動体荷重データベース５０において、横軸は転動体荷重を示している。また、縦軸は入力歯車４から出力歯車８に対して荷重が与えられたときに、その荷重が転動体３４を介して外輪３２へ伝達することで生じる外輪３２のひずみ値を示している。つまり、縦軸は、ひずみセンサ２６の出力のピーク値に相当するひずみ値を示している。
よって、図８中の線図Ｌ１０は、ピーク値に相当するひずみ値と、転動体荷重との関係を示している。
図８に示す転動体荷重データベース５０において、横軸は転動体荷重を示している。また、縦軸は入力歯車４から出力歯車８に対して荷重が与えられたときに、その荷重が転動体３４を介して外輪３２へ伝達することで生じる外輪３２のひずみ値を示している。つまり、縦軸は、ひずみセンサ２６の出力のピーク値に相当するひずみ値を示している。
よって、図８中の線図Ｌ１０は、ピーク値に相当するひずみ値と、転動体荷重との関係を示している。
転動体荷重データベース５０は、出力歯車８を介して与えられる荷重と同様の荷重を出力軸６に与えたときの外輪３２に生じるひずみをＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）等を用いた応力解析によって求めることで得られる。
すなわち、出力軸６、及び転がり軸受２２をモデル化し、出力歯車８を介して与えられる荷重と同様の荷重を出力軸６に与えたときに、その荷重が出力軸６、内輪３０、及び転動体３４を介して外輪３２へ伝達することで生じる外輪３２のひずみ値（ピーク値に相当するひずみ値）を、モデルを用いた数値解析によって求める。さらに、ひずみ値を求めたときの転動体３４に作用する転動体荷重も数値解析によって求める。
すなわち、出力軸６、及び転がり軸受２２をモデル化し、出力歯車８を介して与えられる荷重と同様の荷重を出力軸６に与えたときに、その荷重が出力軸６、内輪３０、及び転動体３４を介して外輪３２へ伝達することで生じる外輪３２のひずみ値（ピーク値に相当するひずみ値）を、モデルを用いた数値解析によって求める。さらに、ひずみ値を求めたときの転動体３４に作用する転動体荷重も数値解析によって求める。
上記数値解析では、出力軸６に与える荷重を想定される所定の範囲内で変化させ、変化させた荷重ごとに、ピーク値に相当するひずみ値と、転動体荷重とを求める。これによって、ピーク値に相当するひずみ値と転動体荷重との関係を得ることができ、転動体荷重データベース５０を得ることができる。
なお、入力歯車４及び出力歯車８ははすば歯車なので、出力歯車８には、軸方向に直交する方向である径方向に沿った荷重の他、軸方向に沿った荷重も与えられる。よって、出力歯車８の圧力角と、ねじれ角とを考慮し、ラジアル荷重とアキシャル荷重とを一定の比率で含む荷重を、出力軸６に与える荷重として与える。
図８に示すように、ピーク値に相当するひずみ値と、転動体荷重との間には一定の相関関係がある。転動体荷重データベース５０は、ピーク値に相当するひずみ値に対応する転動体荷重を示している。例えば、取得したピーク値が「４００」である場合、処理部２８は、転動体荷重データベース５０を参照し、ひずみ値「４００」に対応する転動体荷重「８」を転動体荷重の推定値として取得する。
このように、処理部２８は、取得したピーク値に基づいて、転動体荷重の推定値を求めることができる。
このように、処理部２８は、取得したピーク値に基づいて、転動体荷重の推定値を求めることができる。
図６に示すように、転動体荷重の推定値を取得すると、処理部２８は、次に、転がり軸受２２の接触角の推定値を取得する（図６中、ステップＳ４）。
接触角とは、内外輪の軌道面と転動体とが接触している場合において、転がり軸受の中心軸に垂直な面と、軌道面によって転動体へ伝えられる力の合力の作用線とがなす角度である。
接触角とは、内外輪の軌道面と転動体とが接触している場合において、転がり軸受の中心軸に垂直な面と、軌道面によって転動体へ伝えられる力の合力の作用線とがなす角度である。
図９は、転がり軸受２２の断面図である。図９は、転がり軸受２２の中心軸Ａ１を含む平面に沿った断面図である。図９中、一点鎖線Ｍ１は、中心軸Ａ１に直交する直線である。
転動体３４は、外輪３２の軌道面３２ｂに接触するとともに、内輪３０の軌道面（図示省略）に接触している。
このとき、内外輪３０，３２の軌道面によって転動体３４へ伝えられる力の合力の作用線Ｌ５と、一点鎖線Ｍ１とがなす角度が接触角αである。
転動体３４は、外輪３２の軌道面３２ｂに接触するとともに、内輪３０の軌道面（図示省略）に接触している。
このとき、内外輪３０，３２の軌道面によって転動体３４へ伝えられる力の合力の作用線Ｌ５と、一点鎖線Ｍ１とがなす角度が接触角αである。
処理部２８は、転動体荷重の推定値に基づいて、接触角αの推定値を求める。処理部２８が有する記憶部には、転動体荷重と、接触角αとの関係を示す接触角データベースが記憶されている。
処理部２８は、この接触角データベースを参照し、転動体荷重の推定値に基づいて、接触角αの推定値を求める。
処理部２８は、この接触角データベースを参照し、転動体荷重の推定値に基づいて、接触角αの推定値を求める。
図１０は、接触角データベースの一例を示す図である。図１０では、接触角データベースをグラフとして示している。
図１０に示す接触角データベース５２において、横軸は接触角α、縦軸は転動体荷重を示している。
よって、図１０中の線図Ｌ１２は、転動体荷重と、接触角αとの関係を示している。
図１０に示す接触角データベース５２において、横軸は接触角α、縦軸は転動体荷重を示している。
よって、図１０中の線図Ｌ１２は、転動体荷重と、接触角αとの関係を示している。
接触角データベース５２は、転動体荷重データベース５０と同様、ＣＡＥ等を用いた応力解析によって求めることで得られる。
すなわち、出力軸６、及び転がり軸受２２のモデルを用い、出力歯車８を介して与えられる荷重と同様の荷重を出力軸６に与えたときに、その荷重が出力軸６を介して転がり軸受２２へ伝達することで生じる転がり軸受２２の接触角αを数値解析によって求める。さらに、接触角αに対応する転動体荷重も数値解析によって求める。
接触角αは、下記式（１）によって求めることができる。
すなわち、出力軸６、及び転がり軸受２２のモデルを用い、出力歯車８を介して与えられる荷重と同様の荷重を出力軸６に与えたときに、その荷重が出力軸６を介して転がり軸受２２へ伝達することで生じる転がり軸受２２の接触角αを数値解析によって求める。さらに、接触角αに対応する転動体荷重も数値解析によって求める。
接触角αは、下記式（１）によって求めることができる。
上記式（１）中、Δｒはラジアル隙間、ｒｅは外輪溝半径、ｒｉは内輪溝半径、Ｄｗは転動体直径である。
よって、上記数値解析では、荷重を出力軸６に与えたときのラジアル隙間Δｒを求め、ラジアル隙間Δｒから接触角αを求める。
上記数値解析では、出力軸６に与える荷重を想定される所定の範囲内で変化させ、変化させた荷重ごとに、ラジアル隙間Δｒ（接触角α）と、転動体荷重とを求める。これによって、接触角αと転動体荷重との関係を得ることができ、接触角データベース５２を得ることができる。
なお、上記数値解析において出力軸６に与える荷重の条件は、転動体荷重データベース５０を求める場合と同様の条件とする。
上記数値解析では、出力軸６に与える荷重を想定される所定の範囲内で変化させ、変化させた荷重ごとに、ラジアル隙間Δｒ（接触角α）と、転動体荷重とを求める。これによって、接触角αと転動体荷重との関係を得ることができ、接触角データベース５２を得ることができる。
なお、上記数値解析において出力軸６に与える荷重の条件は、転動体荷重データベース５０を求める場合と同様の条件とする。
図１０に示すように、接触角αと、転動体荷重との間には一定の相関関係がある。接触角データベース５２は、接触角αに対応する転動体荷重を示している。例えば、取得した転動体荷重の推定値が「８」である場合、処理部２８は、接触角データベース５２を参照し、転動体荷重「８」に対応する接触角「１０」を転動体荷重の推定値として取得する。
このように、処理部２８は、取得した転動体荷重の推定値に基づいて、接触角αの推定値を求めることができる。
このように、処理部２８は、取得した転動体荷重の推定値に基づいて、接触角αの推定値を求めることができる。
図６に示すように、接触角αの推定値を取得すると、処理部２８は、次に、ラジアル積分値Ｊｒを取得する（図６中、ステップＳ５）。
ラジアル積分値Ｊｒとは、転がり軸受２２の負荷率εで定まる定数であり、下記式（２）で表される。また、負荷率εは、下記式（３）で表される。
ラジアル積分値Ｊｒとは、転がり軸受２２の負荷率εで定まる定数であり、下記式（２）で表される。また、負荷率εは、下記式（３）で表される。
なお、式（２），式（３）中、φ０は、転動体が荷重を受ける範囲である負荷圏の半分の角度を示す。
処理部２８は、転動体荷重の推定値、及び接触角αの推定値に基づいて負荷率εを求め、ラジアル積分値Ｊｒの推定値を求める。処理部２８が有する記憶部には、負荷率εと、ラジアル積分値Ｊｒとの関係を示すラジアル積分値データベースが記憶されている。
処理部２８は、このラジアル積分値データベースを参照し、負荷率εに基づいて、ラジアル積分値Ｊｒの推定値を求める。
処理部２８は、このラジアル積分値データベースを参照し、負荷率εに基づいて、ラジアル積分値Ｊｒの推定値を求める。
図１１は、ラジアル積分値データベースの一例を示す図である。図１１では、ラジアル積分値データベースをグラフとして示している。
図１１に示すラジアル積分値データベース５４において、横軸は負荷率ε、縦軸はラジアル積分値Ｊｒを示している。
よって、図１１中の線図Ｌ１４は、負荷率εと、ラジアル積分値Ｊｒとの関係を示している。
図１１に示すラジアル積分値データベース５４において、横軸は負荷率ε、縦軸はラジアル積分値Ｊｒを示している。
よって、図１１中の線図Ｌ１４は、負荷率εと、ラジアル積分値Ｊｒとの関係を示している。
ラジアル積分値データベース５４は、他のデータベースと同様、ＣＡＥ等を用いた応力解析によって求めることで得られる。
すなわち、出力軸６、及び転がり軸受２２のモデルを用い、出力歯車８を介して与えられる荷重と同様の荷重を出力軸６に与えたときに、その荷重が出力軸６を介して転がり軸受２２へ伝達したときにおける転がり軸受２２の負荷率ε（負荷圏）を数値解析によって求め、上記式（２），式（３）に基づいてラジアル積分値Ｊｒを求める。さらに、負荷率εと、転動体荷重及び接触角との関係も数値解析によって求める。
すなわち、出力軸６、及び転がり軸受２２のモデルを用い、出力歯車８を介して与えられる荷重と同様の荷重を出力軸６に与えたときに、その荷重が出力軸６を介して転がり軸受２２へ伝達したときにおける転がり軸受２２の負荷率ε（負荷圏）を数値解析によって求め、上記式（２），式（３）に基づいてラジアル積分値Ｊｒを求める。さらに、負荷率εと、転動体荷重及び接触角との関係も数値解析によって求める。
上記数値解析では、出力軸６に与える荷重を想定される所定の範囲内で変化させ、変化させた荷重ごとに、負荷率ε、ラジアル積分値Ｊｒ、転動体荷重、及び接触角αを求める。これによって、負荷率εと転動体荷重及び接触角との関係、及び、負荷率εとラジアル積分値Ｊｒとの関係を得ることができ、ラジアル積分値データベース５４を得ることができる。
なお、上記数値解析において出力軸６に与える荷重の条件は、転動体荷重データベース５０を求める場合と同様の条件とする。
なお、上記数値解析において出力軸６に与える荷重の条件は、転動体荷重データベース５０を求める場合と同様の条件とする。
図１１に示すように、ラジアル積分値データベース５４は、転動体荷重と接触角に基づいて定まる負荷率εとに対応するラジアル積分値Ｊｒを示している。例えば、取得した転動体荷重の推定値及び接触角αの推定値に基づいて定まる負荷率εが「２」である場合、処理部２８は、ラジアル積分値データベース５４を参照し、負荷率ε「２」に対応するラジアル積分値Ｊｒ「０．１７５」をラジアル積分値Ｊｒの推定値として取得する。
このように、処理部２８は、負荷率ε（転動体荷重及び接触角αの推定値）に基づいて、ラジアル積分値Ｊｒの推定値を求めることができる。
このように、処理部２８は、負荷率ε（転動体荷重及び接触角αの推定値）に基づいて、ラジアル積分値Ｊｒの推定値を求めることができる。
図６に示すように、ラジアル積分値Ｊｒの推定値を取得すると、処理部２８は、次に、転がり軸受２２のラジアル荷重の推定値を取得する（図６中、ステップＳ６）
ラジアル荷重Ｆｒは、下記式（４）によって求めることができる。
Ｆｒ ＝ Ｊｒ・Ｚ・Ｑ・ｃｏｓα ・・・・（４）
上記式（４）中、Ｚは転がり軸受２２の転動体３４の個数、Ｑは転動体荷重である。
ラジアル荷重Ｆｒは、下記式（４）によって求めることができる。
Ｆｒ ＝ Ｊｒ・Ｚ・Ｑ・ｃｏｓα ・・・・（４）
上記式（４）中、Ｚは転がり軸受２２の転動体３４の個数、Ｑは転動体荷重である。
処理部２８は、図６中のステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５で求めた転動体荷重の推定値、接触角αの推定値、及びラジアル積分値Ｊｒと、上記式（４）とを用いてラジアル荷重Ｆｒの推定値を求め、処理を終える。
以上のように、処理部２８は、ひずみセンサ２６の出力に基づいて転がり軸受２２に作用するラジアル荷重Ｆｒの推定値を求めることができる。
以上のように、処理部２８は、ひずみセンサ２６の出力に基づいて転がり軸受２２に作用するラジアル荷重Ｆｒの推定値を求めることができる。
〔処理部の構成について〕
図１２は、処理部２８の構成例を示すブロック図である。
図１２に示す処理部２８は、上述したようにコンピュータであり、ＣＰＵ等からなる演算部６０と、メモリやハードディスク等からなる記憶部６２と、入出力部６４とを備える。入出力部６４は、キーボードや、マウス、タッチパネルといった入力デバイスと、ディスプレイやプリンタといった出力デバイスとを含む。
図１２は、処理部２８の構成例を示すブロック図である。
図１２に示す処理部２８は、上述したようにコンピュータであり、ＣＰＵ等からなる演算部６０と、メモリやハードディスク等からなる記憶部６２と、入出力部６４とを備える。入出力部６４は、キーボードや、マウス、タッチパネルといった入力デバイスと、ディスプレイやプリンタといった出力デバイスとを含む。
記憶部６２には、演算部６０が実行するためのコンピュータプログラム等が記憶されている。演算部６０は、記憶部６２に記録された前記コンピュータプログラムを読み込むことで、演算部６０が有する各機能を実現する。
また、記憶部６２には、上述の転動体荷重データベース５０、接触角データベース５２、及びラジアル積分値データベース５４が記憶されている。
また、記憶部６２には、上述の転動体荷重データベース５０、接触角データベース５２、及びラジアル積分値データベース５４が記憶されている。
また、演算部６０は、転動体荷重演算処理６０ａと、ラジアル荷重演算処理６０ｂとを実行する機能を有する。
演算部６０は、転動体荷重演算処理６０ａとして、転動体荷重データベース５０を用いて、ひずみセンサ２６の出力から転動体荷重の推定値を求める処理（図６中、ステップＳ３）を実行する機能を有する。
このように、処理部２８は、数値解析によって得た転動体荷重データベース５０を備えるので、転動体荷重の推定値を容易に求めることができる。
演算部６０は、転動体荷重演算処理６０ａとして、転動体荷重データベース５０を用いて、ひずみセンサ２６の出力から転動体荷重の推定値を求める処理（図６中、ステップＳ３）を実行する機能を有する。
このように、処理部２８は、数値解析によって得た転動体荷重データベース５０を備えるので、転動体荷重の推定値を容易に求めることができる。
また、演算部６０は、ラジアル荷重演算処理６０ｂとして、転動体荷重の推定値に基づいて、ラジアル荷重Ｆｒの推定値を求める処理を実行する機能を有する。
より詳細には、演算部６０は、ラジアル荷重演算処理６０ｂとして、接触角データベース５２を用い、転動体荷重の推定値に基づいて接触角αの推定値を求める処理（図６中、ステップＳ４）を実行する機能を有する。
このように、処理部２８は、数値解析によって得た接触角データベース５２を備えるので、ラジアル荷重を求めるために必要な接触角の推定値を容易に求めることができる。この結果、転動体荷重の推定値から転がり軸受のラジアル荷重の推定値を容易に求めることができる。
より詳細には、演算部６０は、ラジアル荷重演算処理６０ｂとして、接触角データベース５２を用い、転動体荷重の推定値に基づいて接触角αの推定値を求める処理（図６中、ステップＳ４）を実行する機能を有する。
このように、処理部２８は、数値解析によって得た接触角データベース５２を備えるので、ラジアル荷重を求めるために必要な接触角の推定値を容易に求めることができる。この結果、転動体荷重の推定値から転がり軸受のラジアル荷重の推定値を容易に求めることができる。
また、演算部６０は、ラジアル荷重演算処理６０ｂとして、ラジアル積分値データベース５４を用い、転動体荷重の推定値、及び接触角αの推定値に基づいてラジアル積分値Ｊｒの推定値を求める処理（図６中、ステップＳ５）を実行する機能、及び、転動体荷重の推定値、接触角αの推定値、及びラジアル積分値Ｊｒに基づいてラジアル荷重Ｆｒを求める処理（図６中、ステップＳ６）を実行する機能を有する。
演算部６０は、求めたラジアル荷重Ｆｒを入出力部６４に含まれるディスプレイやプリンタ等の出力デバイスによって出力する。
〔その他〕
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。
例えば、上記実施形態において、ひずみセンサ２６を一対の転がり軸受２２の一方のみに設けた場合を例示したが、両方に設けてもよい。
また、ひずみセンサ２６を周方向のひずみを検出するように設けたが、軸方向のひずみを検出するように設けてもよいし、周方向及び軸方向に交差する方向のひずみを検出するように設けてもよい。
また、入力軸２を支持する一対の転がり軸受１４にひずみセンサを設けてもよい。この場合、転がり軸受１４のラジアル荷重Ｆｒの推定値を求めることができる。
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。
例えば、上記実施形態において、ひずみセンサ２６を一対の転がり軸受２２の一方のみに設けた場合を例示したが、両方に設けてもよい。
また、ひずみセンサ２６を周方向のひずみを検出するように設けたが、軸方向のひずみを検出するように設けてもよいし、周方向及び軸方向に交差する方向のひずみを検出するように設けてもよい。
また、入力軸２を支持する一対の転がり軸受１４にひずみセンサを設けてもよい。この場合、転がり軸受１４のラジアル荷重Ｆｒの推定値を求めることができる。
また、上記実施形態では、１種類の転がり軸受２２のラジアル荷重Ｆｒを求める場合を例示したが、サイズ等が異なる複数種類の転がり軸受に対応するデータベース５０，５２，５４のセットを処理部２８が有していれば、測定装置３６は、複数種類の転がり軸受のラジアル荷重Ｆｒを求めることができる。
また、上記実施形態では、転がり軸受２２のラジアル荷重Ｆｒの推定値を求める場合を例示したが、上記と同様の方法によって転動体荷重の推定値を求め、転動体荷重の推定値に基づいてアキシャル荷重の推定値を求めてもよい。
また、上記実施形態では、転がり軸受２２のラジアル荷重Ｆｒの推定値を求める場合を例示したが、上記と同様の方法によって転動体荷重の推定値を求め、転動体荷重の推定値に基づいてアキシャル荷重の推定値を求めてもよい。
本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
１ 歯車機構 ４ 入力歯車（他の歯車） ４ｂ１ 歯面
６ 出力軸（回転軸） ８ 出力歯車（歯車） ８ｂ１ 歯面
２２ 転がり軸受 ２６ センサ ２８ 処理部
３０ 内輪 ３２ 外輪 ３４ 転動体
３６ 測定装置 ５０ 転動体荷重データベース
５２ 接触角データベース ５４ ラジアル積分値データベース
Ａ１ 中心軸 Ｌ１ 直線 Ｌ２ 共通法線
６ 出力軸（回転軸） ８ 出力歯車（歯車） ８ｂ１ 歯面
２２ 転がり軸受 ２６ センサ ２８ 処理部
３０ 内輪 ３２ 外輪 ３４ 転動体
３６ 測定装置 ５０ 転動体荷重データベース
５２ 接触角データベース ５４ ラジアル積分値データベース
Ａ１ 中心軸 Ｌ１ 直線 Ｌ２ 共通法線
Claims (5)
- 他の歯車に噛み合う歯車を支持する転がり軸受に作用する荷重を測定する測定装置であって、
前記転がり軸受は、内輪、外輪、及び内外輪間に介在する複数の転動体を有し、前記歯車に一体回転可能に設けられた回転軸に前記内輪が外嵌されることで、前記回転軸及び前記歯車を回転自在に支持し、
前記外輪に設けられたひずみセンサと、
前記ひずみセンサの出力に基づいて前記荷重を算出する処理部と、を備え、
前記転がり軸受を軸方向から見たときに、前記ひずみセンサは、前記歯車の歯面と前記他の歯車の歯面とが接触したときの前記両歯面の共通法線に対して平行であるとともに前記回転軸の中心軸を通過する直線上に設けられている
測定装置。 - 前記処理部は、
前記ひずみセンサの出力と、前記複数の転動体に作用する転動体荷重との関係を示す転動体荷重データベースと、
前記ひずみセンサの出力に基づいて前記荷重を求める演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記転動体荷重データベースを用いて、前記ひずみセンサの出力から前記転動体荷重の推定値を求める転動体荷重演算処理と、
前記転動体荷重の推定値に基づいて、前記荷重の推定値を求める荷重演算処理と、を実行する
請求項１に記載の測定装置。 - 前記歯車は、所定のねじり角を有し、
前記処理部は、
前記転動体荷重と、前記転がり軸受の接触角との関係を示す接触角データベースをさらに備え、
前記荷重演算処理において、前記接触角データベースを用いて、前記接触角の推定値を求め、前記転動体荷重の推定値、及び前記接触角の推定値に基づいて前記転がり軸受に作用するラジアル荷重の推定値を求める
請求項２に記載の測定装置。 - 他の歯車に噛み合う歯車を支持する転がり軸受の荷重測定方法であって、
前記転がり軸受は、内輪、外輪、及び内外輪間に介在する複数の転動体を有し、前記歯車に一体回転可能に設けられた回転軸に前記内輪が外嵌されることで、前記回転軸及び前記歯車を回転自在に支持し、
前記外輪に設けられたひずみセンサの出力を取得するステップと、
前記ひずみセンサの出力に基づいて前記転がり軸受に作用する荷重を算出するステップと、を含み、
前記転がり軸受を軸方向から見たときに、前記ひずみセンサは、前記歯車の歯面と前記他の歯車の歯面とが接触したときの前記両歯面の共通法線に対して平行であるとともに前記回転軸の中心軸を通過する直線上に設けられている
荷重測定方法。 - 互い噛み合う一対の歯車と、
前記一対の歯車のうちの一方歯車に一体回転可能に設けられた回転軸と、
内輪、外輪、及び内外輪間に介在する複数の転動体を有し、前記内輪に前記回転軸が外嵌され、前記回転軸及び前記一方歯車を回転自在に支持する転がり軸受と、
前記外輪に設けられたひずみセンサと、
前記転がり軸受に作用する荷重を算出する処理部と、を備え、
前記転がり軸受を軸方向から見たときに、前記ひずみセンサは、前記歯車の歯面と前記他の歯車の歯面とが接触したときの前記両歯面の共通法線に対して平行であるとともに前記回転軸の中心軸を通過する直線上に設けられている
歯車機構。
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| JP2013133854A (ja) | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Denso Corp | 遊星歯車減速装置 |
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| WO2017203868A1 (ja) | 2016-05-25 | 2017-11-30 | 株式会社日立製作所 | 転がり軸受疲労状態予測装置及び転がり軸受疲労状態予測方法 |
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