JPH0321855B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は軸受に作用するスラスト荷重を精度良
く測定するための、小型且つ軽量のスラスト荷重
測定装置に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、航空機エンジン、ガスタービン或いは
軸流圧縮機等の回転機械の軸受部に過大なスラス
ト荷重が作用すると、軸受が損傷するだけでな
く、その影響はその機械全体に及ぶ。このため、
このスラスト荷重を測定し、軸受部本来の正常な
負荷状態になるよう、その値に応じた対策をたて
ることにより、事故の防止と安全性を高めること
ができる。

そこで、これまでスラスト荷重を測定するため
の装置が種々検討されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、一般に軸受まわりは狭隘部分に
位置し、雰囲気は高温油中に浸漬状態におかれる
ため、この部分にスラスト荷重測定装置を設ける
のは困難視されているうえ、スラスト荷重を検出
する機構及び該機構を装備した装置は大型化する
おそれがあり実用化が難しい。そこで従来は、ス
ラスト荷重測定装置は設けずに運転を行い、運転
後分解し、軸受部等の損傷程度の検査は推量と経
験により判断しており、従つて、適格性に欠け不
安定要素をもつた運転であり、安全性において最
大欠陥となつていた。

本発明は上述の実情に鑑み、小型且つ軽量のス
ラスト荷重測定装置を軸受まわりに設置すること
により軸受に作用するスラスト荷重を迅速且つ正
確に測定し得るようにすることを目的としてなし
たものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、回転可能に嵌合された軸受アウター
レース外周に固着したフランジを円筒状の軸受支
持部材に収納し、該軸受支持部材側板に、円周方
向へ略等間隔に、歪ゲージを備え頂部が前記フラ
ンジ一側面に当接するユニツトセルを配設し、前
記軸受支持部材と軸受アウターレースとの間に、
軸受支持部材内周に螺合した締付けナツトにより
締付けられるようにした環状のユニツトセルホル
ダーを嵌合せしめ、該ユニツトセルホルダーの円
周方向へ略等間隔に、歪ゲージを備え頂部が前記
フランジ他側面に当接するユニツトセルを配設
し、前記軸受支持部材側板と軸受フランジとの間
にまわり止め部材を介在させた構成となつてい
る。

［作用］ スラスト荷重は軸から軸受、軸受アウターレー
スのフランジを介してユニツトセルに伝達され、
歪ゲージによつて測定され、外部へ取出され、又
軸回転方向へのつれまわりはまわり止め部材によ
つて防止される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ
説明する。

第１図〜第６図は本発明の一実施例で、回転自
在な軸１には軸受２のインナーレース３が軸１と
一体的に回転し得るよう嵌合され、インナーレー
ス３の外周には、ボール４を介してアウターレー
ス５が嵌合され、アウターレース５の外周にはフ
ランジ６が固着されている。又インナーレース３
は締付けナツト７によつて締付けられ、軸１に対
して固定されている。

軸受２のフランジ６部は中空円筒状の軸受支持
部材８に嵌入され、該軸受支持部材８一端部の環
状の側板８ａとフランジ６の側部との間には僅か
な隙間Ｇが保持され、側板８ａの円周方向へ略等
間隔で設けた凹部には、スラスト荷重測定用のユ
ニツトセル９が配設され、該ユニツトセル９の頂
部はフランジ６の一側面に当接され、側板８ａの
ユニツトセル９，９間に配設したまわり止めピン
１０の一端はフランジ６に設けた穴に嵌入され、
軸１の回転によりフランジ６のつれまわりが防止
されるようになつている。

フランジ６の反側板８ａ側には、軸受支持部材
８内周と軸受２のアウターレース５外周との間に
位置するよう環状のユニツトセルホルダー１１が
配設され、該ユニツトセルホルダー１１とフラン
ジ６との間には僅かな間隙Ｇが保持され、ユニツ
トセルホルダー１１の円周方向へ略等間隔に設け
た凹部には、スラスト荷重測定用のユニツトセル
１２が配設され、ユニツトセルホルダー１１は軸
受支持部材８の内周に螺合された締付けナツト１
３によつて、ユニツトセル１２の頂部がフランジ
６の他側面に当接するよう締付けられている。

上述のユニツトセル９，１２は同一構造である
ので、次にユニツトセル９の詳細を第５図及び第
６図により説明すると、軸受２のアウターレース
５に固着したフランジ６に当接する側を球面状に
したユニツトセル本体１４の反球面側には、フラ
ンジ６より作用したスラスト荷重Ｆを側板８ａに
伝達し得るよう突起１５が設けられ、ユニツトセ
ル本体１４の上下面に凹部１６が設けられ、該凹
部１６の底面及び天井面に剪断歪を検出するため
の歪ゲージ１７が貼付され、凹部１６には耐熱、
耐油性の軸脂が充填されると共にユニツトセル本
体１４はステンレス箔で被覆され、歪ゲージ１７
は熱や油から保護されるようになつている。又側
板８ａのユニツトセル９嵌入部の軸１中心側に
は、ユニツトセル９の突起１５間の間隔と略同じ
間隔でリード線等の取出しのための切欠き１８が
設けられ、突起１５，１５間には、リード線取出
しのスペースを除いて保護のために耐熱性樹脂が
充填されている。

スラスト荷重は、軸１→軸受２→フランジ６→
ユニツトセル９又は１２→軸受支持部材８の経路
で伝達され、その過程で荷重−電気変換能力を有
するユニツトセル９，１２によつて電気信号に変
換され、記録、表示される。而して軸受２に作用
するスラスト荷重を検出する場合には、スラスト
荷重を測定すべき回転機械に、第２図に示すよう
にユニツトセル９，１２をセツトし、締付けナツ
ト１３を回転させてユニツトセル９，１２に所要
の初期締付力を与える。この初期締付力を与える
ことにより、スラスト荷重がＦの場合には、特願
昭60−6603号明細書に記載したと同様の理由によ
り、ユニツトセル９側では、初期締付力を増大さ
せるスラスト荷重がＦ／２検出され、一方ユニツト セル１２側では初期締付力を減少させるスラスト
荷重がＦ／２検出される。この初期締付力を増大さ せるスラスト荷重Ｆ／２は以下の説明ではＦ／２で表わ し、初期締付力を減少させるスラスト荷重Ｆ／２は 以下の説明では−Ｆ／２で表わす。

スラスト荷重Ｆ／２によりユニツトセル９側のス トレンゲージは圧縮されるため、このストレンゲ
ージの縮みをε₁／２とし、スラスト荷重−Ｆ／２によ
り ユニツトセル１２側のストレンゲージは延びるた
め、このストレンゲージの延びを−ε₁／２とすると、 熱出力の影響すなわち熱歪を考慮して、ユニツト
セル９でのストレンゲージの出力はε₁′＝ε₁／２＋ε
_H であり、ユニツトセル１２でのストレンゲージの
出力は−ε₁′＝−ε₁／２＋ε_Hでなる。なお、ここで
ユ ニツトセル９のストレンゲージの出力ε₁′は、初
期締付力を与えたときの出力よりもε₁′だけ増加
し、ユニツトセル１２のストレンゲージの出力−
ε₁′は、初期締付力を与えたときの出力よりも
ε₁′だけ減少することを意味する。而して、ε₁′及
び−ε₁′の信号は特願昭60−6603号の場合と同様
シグナルコンデイシヨナーを通つて差動増幅器へ
送られるが、差動増幅器は極性の異なる電気信号
を加算し、極性の同じ電気信号を相殺する機能を
備えているため、差動増幅器の出力εは ε＝ε₁／２＋ε_H＋ε₁／２−ε_H＝ε₁ となる。

このようにして得られた出力εは後処理部の荷
重デジタル表示器、アナログ記録計、磁気記録
計、或いはコンピユータ等に送られ、所定の処理
が行われる。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるもの
ではなく、種々の形状の荷重変換器の使用が可能
なこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。

［発明の効果］ 本発明の軸受のスラスト荷重測定装置によれ
ば、 （） スラスト荷重が高温油中の浸漬、振動、
急負荷、急解放のいずれの繰返し力であつても
ユニツトセルに迅速且つ確実に伝達されるた
め、精度の良い荷重検出が可能である、 （） ユニツトセルは軸受支持部材及び軸受支
持部材内に嵌入されたユニツトセルホルダーに
取付けられているため、装置全体が小型且つ軽
量になる、 （） 軸受部に異常な荷重が加わることのない
よう、組立て段階において正常な状態にするこ
とができ、装置の安全性向上が図れる、 （） 軸受部の損傷を防止し、その他の機構部
分に対する負担が軽減され、軸受まわりの安定
により他の異常の早期発見が可能となる、 （） 歪ゲージを貼付した荷重変換部材材は繰
返し使用することが可能であり、しかも互換性
があるため、製作性が良好である、 （） 装置全体を一つのユニツトとして取扱う
ことができるため、故障個所の点検、荷重変換
部材の交換を容易に行うことができる、 等、種々の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の軸受のスラスト荷重測定装置
の一実施例の説明図、第２図は第１図の−方
向矢視図、第３図は第１図の−方向矢視図、
第４図は第３図の−方向矢視図、第５図は本
発明の軸受のスラスト荷重測定装置に使用するユ
ニツトセルの詳細図、第６図は第５図の一部破断
の平面図である。 図中、１は軸、２は軸受、６はフランジ、７は
締付けナツト、８は軸受支持部材、９はユニツト
セル、１０はまわり止めピン、１１はユニツトセ
ルホルダー、１２はユニツトセル、１３は締付け
ナツト、１４はユニツトセル本体、１７は歪ゲー
ジを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転可能に嵌合された軸受アウターレース外
   周に固着したフランジを円筒状の軸受支持部材に
   収納し、該軸受支持部材側板に、円周方向へ略等
   間隔に、歪ゲージを備え頂部が前記フランジ一側
   面に当接するユニツトセルを配設し、前記軸受支
   持部材と軸受アウターレースとの間に、軸受支持
   部材内周に螺合した締付けナツトにより締付けら
   れるようにした環状のユニツトセルホルダーを嵌
   合せしめ、該ユニツトセルホルダーの円周方向へ
   略等間隔に、歪ゲージを備え頂部が前記フランジ
   他側面に当接するユニツトセルを配設し、前記軸
   受支持部材側板と軸受フランジとの間にまわり止
   め部材を介在させたことを特徴とする軸受のスラ
   スト荷重測定装置。