(57)【要約】【課題】  位置決め誤差及び円筒度が算出可能で、円筒度を考慮したころ外形母線形状を正確に測定可能なころ形状測定装置およびころ形状測定方法を提供する。【解決手段】  被測定ころ４の中心線４ａに対して対称な二つの外形母線とそれぞれ接触するように配置可能な一対の測定子６，６を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ころの中心線に対して対称な二つの外形母線とそれぞれ接触するように配置可能な一対の測定子を備えたことを特徴とするころ形状測定装置。
【請求項２】
一対の測定子をころの外周面と接触させながら移動して、ころの中心線に対して対称な二つの外形母線を測定する工程と、
測定された二つの外形母線データに基づいて位置決め誤差を補正する工程と、
補正後のデータに基づいて、前記ころの形状を算出する工程と、
を備えたことを特徴とするころ形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受用のころの形状測定装置およびころ形状測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械部品等に用いられるころ軸受においては、ころと軌道輪との接触部に生じる集中荷重を防ぐことを主な目的として、ころの転動面にクラウニングを施したものが用いられている。また、このクラウニング形状を管理するため、クラウニングが施されたころの外形面の形状を測定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１では、被測定ころを端面の垂直面精度の確保された一対の基準片により軸方向に挟みつけ、かつ径方向に位置決めされた状態で冶具本体に設置し、被測定ころの外形に沿わせて測定器の触針を軸方向に走らせ、ころの外形母線形状を測定する。
【０００４】
また、ころの外形母線形状の測定を行う場合には、外形母線データに位置決め誤差が含まれるため、位置決め誤差の補正を行うのが一般的であり、特許文献１においても、傾き補正手段が設けられ、入力された外形母線データは被測定物と軸方向の平行度が保たれる状態のデータに補正されるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−２４１１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１で示されるような、測定子が１つの測定方法では、位置決め誤差による影響と、ころの円筒度による影響を分離できないため、ある円筒度以上を持ったころに対しては正確な位置決め補正をすることができず、ころの外形母線形状の測定を精度よく行うことができないという問題点があった。
【０００６】
例えば、円筒度がある円筒ころを誇張して示す被測定ころ５１は、図９（ａ）で示すように図示しない測定装置に位置決めされると、位置決め誤差によって測定装置の中心線５２に対して被測定ころ５１の中心線５３が傾きα３を持つ。この状態で被測定ころ５１の外形母線形状の測定を行うと、外形母線データには位置決め誤差によって生じる傾きα３の影響と円筒度の影響が含まれることになり、外形母線データによって得られる外形母線５４は図９（ｂ）で示すようになる。この外形母線データから求められた傾きＸ３に基づいて位置決め誤差の補正を行うが、位置決め誤差による影響と円筒度による影響を分離することができないため、図９（ｃ）で示すような外形母線５５となり、正確な外径母線形状を得ることができない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、位置決め誤差及び円筒度が算出可能で、位置決め誤差がある場合でも円筒度を考慮したころ外形母線形状を正確に測定可能なころ形状測定装置およびころ形状測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る上記課題は、下記構成によって達成される。
【０００９】
（１）  ころの中心線に対して対称な二つの外形母線とそれぞれ接触するように配置可能な一対の測定子を備えたことを特徴とするころ形状測定装置。
（２）  一対の測定子をころの外周面と接触させながら移動して、ころの中心線に対して対称な二つの外形母線を測定する工程と、
測定された二つの外形母線データに基づいて位置決め誤差を補正する工程と、
補正後のデータに基づいて、前記ころの形状を算出する工程と、
を備えたことを特徴とするころ形状測定方法。
【００１０】
本発明のころ形状測定装置によれば、ころ形状を測定するための測定子が、ころの中心線に対して対称な二つの外形母線とそれぞれ接触するように配置されているため、位置決め誤差は２つの測定子によって得られる二つの外形母線の傾きを平均することで検出される。また、ころの円筒度は、求められた位置決め誤差を除去した後の外形母線データの変化量から算出される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のころ形状測定装置及びころ形状測定方法を用いることで、位置決め誤差及び円筒度が算出可能で、位置決め誤差がある場合でも円筒度を考慮したころ外形母線形状を正確に測定可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係るころ形状測定装置について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るころ形状測定装置の構成を示す説明図、図２はころ形状測定部を説明するための側面図、図３は測定データ解析部を示す模式図、図４は図２と同じ方向から見た場合の位置決め誤差の影響を説明するための説明図、図５はころ形状測定装置の測定状態を説明するための平面図、図６は位置決め誤差の補正方法を説明するための説明図、図７は円筒度を考慮した場合の位置決め誤差の補正方法を説明するための説明図、図８は測定子を上下に配置した場合のころ形状測定装置の側面図である。
【００１３】
図１に示すように、ころ形状測定装置１は、ころの外形母線形状を測定するころ形状測定部２と、外形母線データを解析する測定データ解析部３とから構成されている。
【００１４】
ころ形状測定部２は、被測定ころ４をセットする冶具５と、被測定ころ４の外形母線形状を測定する一対の測定子６，６と、一対の測定子６，６を被測定ころ４の中心線４ａに沿った方向（図１のＸ方向）に移動させるための駆動部７とを備える。なお、本実施形態では、被測定ころ４として円筒ころが使用されている。
【００１５】
冶具５は、底面プレート８と、この底面プレート８上に設けられた２つのＶ字ブロック９，９及びワークストッパ１０とを有する。図２に示すように、各Ｖ字ブロック９には、上面にＶ溝９ａが形成されており、このＶ溝９ａに被測定ころ４を載置することで形状測定時の被測定ころ４を所定の高さにセットする。なお、Ｖ溝９ａの深さは、Ｖ字ブロック９，９とその上方を移動する測定子６，６とが干渉しないように設定される。ワークストッパ１０は、底面プレート８に対して垂直面精度が確保された状態で載置されており、一方の端面を被測定ころ４の端面と当接可能としている。
【００１６】
駆動部７は、一対の測定子６，６が固定される測定子固定台１１と、測定子固定台１１をＸ方向へ移動させるためのＸテーブル１２と、Ｘテーブル１２を駆動する図示しないパルスモータと、パルスモータの駆動を制御する図示しない制御装置とを備える。
【００１７】
測定子固定台１１は、測定子固定台高さ調整器１３によって、Ｘテーブル１２に対して高さ調整可能に設けられている。また、一対の測定子６，６の基部には、測定子零位置調整器１４，１４が取り付けられており、一対の測定子６，６は測定子固定台１１に対するＹ方向位置を調整可能に設けられている。
【００１８】
これにより、一対の測定子６，６は、測定子固定台高さ調整器１３と測定子零位置調整器１４，１４によって、被測定ころ４の中心線４ａを通過する水平面上で被測定ころ４を挟み込むようにセット可能であり、被測定ころ４の中心線４ａに対して対称な二つの外形母線とそれぞれ接触するように設けられている。
【００１９】
図３に示すように、測定データ解析部３は、形状データ記憶手段２１と、形状データ補正手段２２と、形状判定基準演算手段２３と、判定手段２４と、ＣＲＴや液晶表示装置またはプリンタ等の表示手段２５とから構成されている。
【００２０】
形状データ記憶手段２１の入力端には一対の測定子６，６が接続されており、形状データ記憶手段２１は、一対の測定子６，６によって測定された二つの外形母線データを記憶する。形状データ記憶手段２１の出力端には、形状データ補正手段２２と表示手段２５とが接続されている。
【００２１】
形状データ補正手段２２は、二つの外形母線データに基づいて位置決め誤差及び表面粗さの補正を行っており、補正後の外径母線データを形状判定基準演算手段２３に出力する。
【００２２】
形状判定基準演算手段２３は、補正後の外形母線データに基づいて、被測定ころ４の外形母線形状を算出し、外形母線形状の中から被評価部分を算出して、形状判定基準の算出を行っており、形状判定基準を判定手段２４に出力する。
【００２３】
判定手段２４は、被測定ころ４の外形母線形状の良否判定を行っており、その結果を表示手段２５に出力する。
【００２４】
このように構成されたころ形状測定装置１では、まず、図２に示すように被測定ころ４をＶ字ブロック９，９のＶ溝９ａ，９ａ上に、一方の端面がワークストッパ１０と当接するようにして載置する。
【００２５】
次に、一対の測定子６，６は、測定子固定台高さ調整器１３及び測定子零位置調整器１４，１４を調整することで被測定ころ４の中心線４ａに対して対称な二つの外形母線とそれぞれ接触するように位置決めされる。
【００２６】
図３は、このように位置決めされた状態で形状測定が行われる場合の測定誤差を示す。すなわち、形状測定時の測定誤差を計測方向と計測方向と垂直な方向で考えると、計測方向では、位置決め誤差がそのまま測定誤差となるため位置決め誤差の影響が大きく、計測方向と垂直な方向では、位置決め誤差は、被測定ころ４の形状のみに依存するため位置決め誤差の影響は小さい。なお、図３は、図２と同じ方向から見た場合の誤差の影響を示している。また、計測方向とは、測定子６，６と被測定ころ４との接触点が、被測定ころ４の外形母線の変化に対して動く方向を意味する。従って、本実施形態では、測定子６，６の計測方向は水平方向となる。また、測定子６，６を被測定ころ４の上下方向に配置した場合は、接触点は上下方向に動くことになり、計測方向は上下方向となる。
【００２７】
被測定ころ４の外形母線の測定は、図５に示すように測定子固定台１１をＸ方向へ移動させ、一対の測定子６，６で被測定ころ４の外形母線をなぞることで行われる。これにより、一対の測定子６，６がＸ方向へ移動し、被測定ころ４の中心線に対して対称な二つの外径母線が測定される。そして、外形母線の形状の変化に応じた外形母線データが順次形状データ記憶手段２１に出力される。なお、図５（ａ）は測定開始の状態、図５（ｂ）は測定中の状態、図５（ｃ）は測定終了の状態を示している。
【００２８】
次に、形状データ記憶手段２１では、一対の測定子６，６によって測定された二つの外形母線データが記憶されると同時に形状データ補正手段２２と表示手段２５とで二つの外形母線データが出力される。
【００２９】
形状データ補正手段２２では、二つの外形母線データから二つの外形母線の傾きを計算することで、計測方向の位置決め誤差を補正する。
【００３０】
図６において、円筒度が高い被測定ころの位置決め誤差の補正方法を説明する。まず、被測定ころ４の中心線４ａは、図６（ａ）に示すように、計測方向の位置決め誤差のために、ころ形状測定装置１の中心線１５に対して傾きα１を持った状態となっている。この場合、一対の測定子６，６によって測定された二つの外形母線データから、例えば最小自乗法を使用して図６（ｂ）に示すような外形母線３１，３２と外形母線３１，３２の傾きＸ１，Ｙ１を求める。
【００３１】
次に、傾きＸ１，Ｙ１の平均値を計算することで被測定ころ４の中心線５の傾きα１（＝（Ｘ１＋Ｙ１）×１／２）を求めることがでる。従って、この傾きα１に基づいて外形母線データを補正することで図６（ｃ）に示すような位置決め誤差が補正された外形母線３３，３４を得ることができる。
【００３２】
また、図７に誇張して示すように、円筒ころからなる被測定ころ４が円筒度を持っている場合でも、一対の測定子６，６によって測定された二つの外形母線データから、例えば最小自乗法を使用して図７（ｂ）に示すような外形母線３６，３７と外形母線３６，３７の傾きＸ２，Ｙ２が求められ、傾きＸ２，Ｙ２の平均値を計算することで傾きα２（＝（Ｘ２＋Ｙ２）×１／２）を求めることができる。従って、この傾きα２に基づいて外形母線データを補正することで、図７（ｃ）に示すような位置決め誤差が補正された外形母線３８，３９を得ることができる。また、外形母線３８，３９に対する外形母線データの変化量から円筒度も算出することができる。
【００３３】
そして、形状判定基準演算手段２３では、補正後の被測定ころ４の外形母線形状を算出し、外形母線形状の中から被評価部分を算出し、被評価部分に対応する形状判定基準を算出する。さらに、判定手段２４は、被測定ころ４の外形母線形状の良否を判定する。判定結果は、表示手段２５に出力され、測定された外形母線データと共に表示される。なお、表示手段２５には、判定結果のほかに算出された円筒度や設計上許容される円筒度を表示するようにしても良い。
【００３４】
従って、本実施形態では、一対の測定子６，６が被測定ころ４の中心線に対して対称な二つの外形母線とそれぞれ接触するように配置可能であるので、一対の測定子６，６の測定結果から外形母線を求め、外形母線の傾きの平均値を計算することで、計測方向についての位置決め誤差と被測定ころ４の円筒度を分離することが可能となる。よって、計測方向の位置決めに正確さが要求されず、円筒度を考慮したころ母線形状測定が可能である。
【００３５】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。例えば、本実施形態では、一対の測定子６，６は水平方向に位置しているが、上下方向に配置してもよく、その場合には、図８に示すように中央で分割した形状のＶ字ブロック４０，４０を使用しても良い。
【００３６】
また、本実施形態では、被測定ころ４を円筒ころとして説明したが、これに限定されるものではなく、球面ころ、円錐ころ等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るころ形状測定装置の構成を示す説明図である。
【図２】ころ形状測定部を説明するための側面図である。
【図３】測定データ解析部を説明するための図である。
【図４】図２と同じ方向から見た場合の位置決め誤差の影響を説明するための説明図である。
【図５】ころ形状測定装置の測定状態を説明するための平面図である。
【図６】位置決め誤差の補正方法を説明するための説明図である。
【図７】円筒度を考慮した場合の位置決め誤差の補正方法を説明するための説明図である。
【図８】測定子を上下に配置した場合のころ形状測定装置の側面図である。
【図９】従来の位置決め誤差の補正方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１          ころ形状測定装置
２          ころ形状測定部
３          測定データ解析部
４          被測定ころ
４ａ        被測定ころの中心線
５          冶具
６          測定子
７          駆動部
８          底面プレート
９          Ｖ字ブロック
９ａ        Ｖ溝
１０        ワークストッパ
１１        測定子固定台
１２        Ｘテーブル
１５        ころ形状測定装置の中心線
２１        形状データ記憶手段
２２        形状データ補正手段
２３        形状判定基準演算手段
２４        判定手段
３１，３２  外形母線
３３，３４  補正後の外形母線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006105778.tif 000009
【図８】
2006105778.tif 000010
【図９】
2006105778.tif 000011