JPH0253645B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スラスト方向の荷重が作用しながら
回転駆動する回転軸を、摩擦抵抗小さくスラスト
軸受で軸支するにあたつて、回転軸に作用する荷
重が変動し、大荷重が作用する場合でも耐久性良
く軸受できるようにした回転軸に対するスラスト
軸受構造に関する。

〔従来の技術〕

回転軸を摩擦抵抗の小さい状態で軸支するにあ
たつては、転がり摩擦係数のできるだけ小さい小
径のスラスト軸受を配設して回転軸を軸支するこ
とが一般的に行われているが、このスラスト軸受
を、例えばミニチユアベアリングと呼ばれている
ものなど、小径のもので構成するにつれて、スラ
スト軸受のスラスト荷重に対する許容圧力の限界
が低下する傾向にあるのが一般的であり、回転軸
に作用するスラスト荷重が増大して、スラスト軸
受の許容圧力の限界を超えてくると前記スラスト
軸受が摩耗あるいは変形して回転軸の回転抵抗が
増大し、寿命が縮む欠点がある。

これに対して、前記スラスト軸受を予め許容圧
力の大きい大径のもので構成することも考えられ
るが、軸受を大径のもので構成するにつれてその
転がり摩擦係数も相対的に大きくなるのが普通で
あり、前記回転軸の回転抵抗が増大してくる欠点
がある。

従つて、例えば回転軸の回転抵抗を極力小さく
し、且つその回転軸に作用する荷重が変動する、
精密機械や例えば粘度測定などの測定分野におい
ては、従来では、前記回転軸に作用する荷重が小
さい場合には、摩擦係数の小さい小径のベアリン
グを介して回転軸を軸支し、回転軸に作用する荷
重が大きい場合には、摩擦係数は大きいが許容圧
力の大きい大径のスラスト軸受を介して回転軸を
軸支するようにしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように従来では、回転軸のスラスト軸受構
造として大径のものと、小径のものを用意してお
き、回転軸に作用するスラスト方向の荷重の大小
によつてその軸受構造を付け換えなければなら
ず、その付け換え作業の手間が煩わしいという欠
点があつた。

本発明は上記の実情に着目してなされたもので
あつて、回転軸に作用するスラスト方向の荷重が
小さい時には回転抵抗小さく回転軸を軸支でき、
また荷重が大きい時には耐久性良く回転軸を軸支
することができながら、軸受を付け換えることな
く、自動的に荷重の変動に対応することができる
回転軸に対するスラスト軸受構造を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明の特徴・構成は、回転軸を第
１スラスト軸受に対して軸芯方向に摺動自在に取
付け、前記第１スラスト軸受よりも小径の第２ス
ラスト軸受を前記回転軸と一体摺動自在に設け、
前記第２スラスト軸受を前記回転軸が前記第１ス
ラスト軸受から離間する方向に付勢するスプリン
グを設けてある点にあり、その作用及び効果は次
の通りである。

〔作用〕

回転軸に作用する荷重が設定値以下の場合に
は、スプリングの付勢力によつて前記第１スラス
ト軸受と回転軸との間には間隙が形成された状態
となり、この回転軸を第１スラスト軸受に比べて
小径の第２スラスト軸受だけで軸支することがで
きるから、比較的ころがり摩擦係数の小さい第２
スラスト軸受で回転抵抗少なく、回転軸を軸支す
ることができる。また、前記スプリングの付勢力
以上の大荷重が回転軸に作用した場合には、この
スプリングが伸縮することで第２スラスト軸受に
比べて大径の第１スラスト軸受で回転軸を軸支す
ることができるから、第２スラスト軸受に特にそ
の設計許容圧力以上の荷重が作用して摩耗、変形
するのを防止できるとともに、第１スラスト軸受
によつて長期間の使用によつても摩擦係数などが
変化することなく軸支することができる。

〔発明の効果〕

その結果、回転軸に作用する荷重が変動する場
合でも、従来のようにその荷重に対応して大小の
スラスト軸受を交換する必要がなく、自動的に荷
重の大小に対応して摩擦係数を小さくした場合
と、許容圧力を大きくした場合とに切り換えるこ
とができるようになり、摩擦抵抗を小さくし、且
つ耐久性を向上しながら、付け換え作業を不要と
して作業性を向上できるようになつた。

特に、このスラスト軸受構造を例えば、以下に
示すような、回転軸に作用する荷重を変動させて
回転軸部分での摩擦係数を変えることにより、広
範囲に亘るガラスの粘度測定を行う回転粘度計に
適用した場合には、粘性が大きく異なる種々ガラ
スの粘度を測定するにあたつて、簡単な操作でガ
ラスの粘度測定が行えるのである。

〔実施例〕

以下本発明に係る回転軸に対するスラスト軸受
構造を、ガラスの溶融粘度を測定する回転粘度計
に適用した場合の実施例について図面に基づいて
説明する。

まず、回転粘度計の概略構成を説明すると、第
３図に示すように、取付基台１０上に設置された
サーボモータ１１の下面より定速で回転駆動する
回転棒５が垂設され、この回転棒５の下端部に円
板状の駆動側回転盤１が回転棒５と等速で回転す
るように取付けられている。前記駆動側回転盤１
の下側には、この駆動側回転盤１を軸支する本発
明に係る回転軸としての従動側回転盤２が、取付
基台１０の固定枠１９上に水平回転自在に配置さ
れ、前記駆動側回転盤１と従動側回転盤２間の摩
擦によつて駆動側回転盤１からの回転駆動力が従
動側回転盤２側に伝達されるようになつている。
この従動側回転盤２の下面中央部から下方へ突設
された連結部２０に連結棒２１が連結され、該連
結棒２１の下端にローター３が取外し自在に連結
されている。

前記連結棒２１の外周部には反射面２２が固着
され、反射面２２の近傍位置に配設された非接触
式タコメーター４ａと光電プローグ４ｂとから成
る測定器４によつて、連結棒２１の回転速度を測
定できるようになつている。

尚、図中２４は屈曲自在な継手部、２５は取付
基台１０に固定されたベアリング保持部、２６は
溶融ガラス８が入れられる容器、３０は両回転盤
１，２間に生じる摩擦力を測定するためのテンシ
ヨンゲージである。

次に、前記駆動側回転盤１及び従動側回転盤２
の構造について詳細に説明すると、第２図に示す
ように、前記円板状に形成される駆動回転盤１の
上面中央部には、平面視六角形状の嵌合孔１２が
凹設された接続部１３が一体に設けられていて、
前記回転軸５の下端部に形成された断面六角形状
の嵌合部１４が嵌合孔１２に上下動自在に嵌合さ
れている。駆動側回転盤１の上面には突部３１が
突設され、この上に二つ割り構成のおもり２３を
載せて、該おもり２３の下面に凹設された凹部３
２に突部３１を係入することで、高速回転時にお
もり２３が落下するのを防止するようになつてお
り、さらに、二つ割りおもり９，９の上面にリン
グ体２９を装着できるようになつている。

前記従動側回転板２は第１図及び第２図に示す
ように略円板状に形成され、従動側回転盤２の上
面の周囲にはリング状の突部１６が突設され、前
記駆動側回転盤１下面の接触面１５との間で設定
の摩擦係数を有するように構成されている。前記
従動側回転盤２の下側には、この従動側回転盤２
を摩擦抵抗少なく軸支するための、第１スラスト
軸受としてのスラスト軸受９と、第２スラスト軸
受としてのラジアルベアリング６とがそれぞれ配
設され、これらを収容する平面視ドーナツ状の固
定枠１９が前記取付基台１０上に載置固定されて
いて、前記ベアリング６及びスラスト軸受９を介
して従動側回転盤２を取付基台１０上に回転自在
に軸支することで、従動側回転盤２の回転駆動抵
抗を減少できるようになつている。

前記固定枠１９の上面には外筒２７と内筒２８
がそれぞれ立設され、内筒２８の内側に前記従動
側回転盤２の連結部２０が入るようになつてお
り、この連結部２０と内筒２８との間には前記ベ
アリング６と、圧縮コイルバネで形成されるスプ
リング７を保持する保持体１８が上下移動自在に
配設されている。そして、前記スプリング７によ
つて前記保持体１８は上方に付勢され、ベアリン
グ６の上端面で前記連結部２０の上部に形成した
段部２０ａ下面を接当支持するとともに、このベ
アリング６で連結部２０が偏心回転するのを防止
するようになつている。

また、前記内筒２８と外筒２７との間には前記
スラスト軸受９が配設され、従動側回転盤２の上
面に荷重が作用しないか、あるいは設定値以下の
荷重が作用している状態では、前記圧縮スプリン
グ７の付勢力によりベアリング６で従動側回転盤
２を支持し、スラスト軸受９上面と従動側回転盤
２下面との間に間隙が形成されるように、このベ
アリング６の付勢力が設定されている。前記ベア
リング６はミニチユアベアリングとも呼ばれ、前
記スラスト軸受９に比べて小径のもので構成さ
れ、従つてこのベアリング６はスラスト軸受９に
比べてスラスト方向の摩擦係数が小さいものであ
り、一方スラスト軸受９はベアリング６に比べて
スラスト方向の荷重に対して許容圧力が大きく設
計されているものである。

なお、前記従動側回転盤２の連結部２０には連
結棒２１の係入部２１ａが係入される凹所２０ａ
が形成され、また前記従動側回転盤２に連結され
た連結棒２１のベアリング保持部２５には、連結
棒２１の回転力をローター３に伝達し、且つ連結
棒２１の上下移動を許容する融通機構２９が設け
られていて、ローター３及び連結棒２１等の荷重
が前記従動側回転盤２に作用しないようにすると
ともに、ガラス８の熱膨脹、収縮が前記従動側回
転盤２側へ作用しないようになつている。

次に、上記構成の回転粘度計を用いて溶融ガラ
スの粘度を測定する場合について説明する。

第１図に示すように、容器２６内に溶融したガ
ラス８を入れ、ローラー３の下部の設定寸法だけ
ガラス８内に浸漬した状態でモータ１１を駆動さ
せる。すると、駆動側回転盤１が設定速度で駆動
回転するとともに、この駆動側回転盤１は設定荷
重で従動側回転盤２上面を圧接しているため、従
動側回転板２はその摩擦面１７と駆動側回転盤１
の接触面１５との摩擦により従動回転することに
なる。ここにおいて、前記ローター３に回転抵抗
が全くかかつていない場合には、前記摩擦力がわ
ずかであつても従動側回転盤２は駆動側回転盤１
とほぼ同速で回転することになるが、ローター３
にガラス８からの粘性抵抗がかかつている状態で
は、従動側回転盤２と駆動側回転盤１との間で粘
性抵抗に応じた滑りを生じ、ローター３の回転速
度が前記回転軸５の回転速度に比べて低下するこ
とになる。このローター３の回転速度は、ガラス
８の粘性抵抗及び両回転盤１，２間の摩擦力と相
関関係を有しているので、摩擦力をテンシヨンゲ
ージ３０で測定してローター３の回転速度を測定
器４で計測すれば、ガラス８の粘度を算出するこ
とができるわけである。また、高粘性のガラス８
の粘度測定においては、その粘性抵抗が大きいた
めローター３の回転速度は低下し、又は回転しな
いで、測定粘度に誤差を生じたり、粘度が測定で
きない場合を生じるが、この場合には駆動側回転
盤１の上面に、第２図に示すうよな二つ割りのお
もり２３を載せ、従動側回転盤２の摩擦面１７に
作用する垂直抵抗力を上げて、両回転盤１，２間
の摩擦力を上げることにより、ローター３はガラ
ス８の粘性抵抗と摩擦力とがつり合つた状態で回
転するようになり、高粘性ラスに対しても支障な
くその粘度を測定することができる。

ここにおいて、従動側回転盤２の上面に載置さ
れる前記駆動側回転盤１及びおもり２３等を合わ
せた荷重が設定値以下の時には、前記スプリング
７の伸縮程度が小さく、スラスト軸受９と従動側
回転盤２下面との間には第１図イのように間隙が
形成されている状態であるから、従動側回転盤２
をベアリング６だけで軸支することになり、比較
的回転摩擦抵抗の少ない状態で従動側回転盤２を
軸支できるのである。

また、前記のように駆動側回転盤１の上におも
り２３を載せて、従動側回転盤２に作用する荷重
が設定値を超えた場合には、第１図ロのように前
記スプリング７がこの荷重により収縮すること
で、スラスト軸受９部分でも従動側回転盤２を軸
支するようになり、ベアリング６の許容圧力を超
える荷重をこのスラスト軸受９部分で軸支するこ
とによつて、前記ベアリング６部分に大圧力が作
用するのを防止し、ベアリング６が摩耗して摩擦
係数が変化し、寿命が縮むのを防止することがで
きるのである。尚、このスラスト軸受９で従動側
回転盤２を軸支する状態においては、保持体１８
と固定枠１９間には空間があつて、前記ベアリン
グ６はその許容圧力範囲内の弾接力でもつて、従
動側回転盤２下面に圧接されているものである。

〔別実施例〕

駆動側回転盤１と従動側回転盤２とを左右に配
置し、駆動側回転盤１をスプリングにより従動側
回転盤２側へ付勢するとともに、このスプリング
の付勢力を変えるように構成しても良い。また、
前記実施例ではガラスの粘度計について説明した
が、精密機械や他の測定装置のスラスト軸受構造
にも適用することができる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利
にする為に符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る回転軸に対するスラスト軸
受構造の実施例を示し、第１図イは回転軸に作用
する荷重が小さい場合の要部断面図、第１図ロは
回転軸に作用する荷重が大きい場合の要部断面
図、第２図は要部分解斜視図、第３図は回転粘度
計の概略側面図である。 ２……回転軸、６……第２スラスト軸受、７…
…スプリング、９……第１スラスト軸受。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転軸２を第１スラスト軸受９に対して軸芯
   方向に摺動自在に取付け、前記第１スラスト軸受
   ９よりも小径の第２スラスト軸受６を前記回転軸
   ２と一体摺動自在に設け、前記第２スラスト軸受
   ６を前記回転軸２が前記第１スラスト軸受９から
   離間する方向に付勢するスプリング７を設けてあ
   る回転軸に対するスラスト軸受構造。