(57)【要約】【課題】触針の摩耗や欠けなどの異常の有無を容易に検出することができ、測定値の信頼性を確保することができる触針検査方法及び表面形状測定装置を提供する。【解決手段】未使用の触針１１によりマスター２の被測定面２ａを測定して第１の測定値を得る工程と、所定の期間使用した後の触針１１Ａによりマスター２の被測定面２ａを測定して第２の測定値を得る工程と、第１の測定値と第２の測定値を比較して触針１１の劣化状態を検査する工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受用部品の表面に触針を接触させて、前記軸受用部品の表面形状を測定する表面形状測定装置の触針検査方法であって、
未使用の前記触針によりマスターの表面形状を測定して第１の測定値を得る工程と、
前記触針を所定の期間使用した後、前記触針により前記マスターの表面形状を測定して第２の測定値を得る工程と、
前記第１の測定値と前記第２の測定値を比較して前記触針の劣化状態を検査する工程と、を備えることを特徴とする表面形状測定装置の触針検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の触針検査方法により検査された前記触針を用いて、前記軸受用部品の表面形状を測定することを特徴とする表面形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触針検査方法及び表面形状測定装置に関し、より詳細には、外輪、内輪、転動体等の軸受用部品の真円度や、表面うねり等、軸受部品の表面形状を測定する表面形状測定装置に使用される触針の劣化状態を検査する触針検査方法及び表面形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面性状を測定する際、惰性回転領域内で触針を被測定物に接触させて表面性状を測定し、回転駆動系の振動などの回転駆動による外乱振動が測定値に及ぼす影響を抑制するようにした回転体の表面性状検査装置がある（例えば、特許文献１参照。）。また、検出器、増幅回路、増幅後の信号を周波数分析するためのＦＦＴアナライザなどからなり、一定速度で回転する被測定表面に触針などの検出器を接触させ、増幅回路で増幅した形状信号をＡＤ変換した後、周波数分析して真円度やハーモニック解析により部品精度の良否を判別する表面形状評価方法及び装置が開示されている（例えば、特許文献２、３参照。）。また、被測定表面の凹凸をレーザドップラー式速度計により非接触で検出するようにした装置や（例えば、特許文献４参照。）、真円度測定機や表面うねり形状測定機を校正するためのマスターとして、測定面である周面に、所望の大きさの振幅及び所望の数の凹凸を形成させた校正用円環状部品及びその製造方法が知られている（例えば、特許文献５参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２７４７０５号公報
【特許文献２】特許第３２２５６１８号公報
【特許文献３】特許第３８２３６３５号公報
【特許文献４】特許第３８８２４３５号公報
【特許文献５】特許第４１２３３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜３の測定装置は、外輪、内輪、転動体などの被測定物の被測定面に触針を接触させて表面性状を測定しており、測定時間の経過と共に触針の摩耗などが発生して検出精度が劣化して測定精度が低下する。このように、触針の劣化や欠けが発生した状態で測定をし続けると、測定値の信頼性が低下する問題がある。また、特許文献４の測定装置は、レーザドップラー式速度計により非接触で表面性状の検出を行うことで、検出器の摩耗による影響を抑制しているが、測定装置の構成が複雑となり、製作コストが嵩む虞がある。特許文献５は、測定面に所望の大きさ、及び形状の凹凸を形成するようにした校正用円環状部品及びその製造方法であり、触針の劣化を対象として校正するものではない。
【０００５】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、触針の摩耗や欠けなどの異常の有無を容易に検出することができ、測定値の信頼性を確保することができる触針検査方法及び表面形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  軸受用部品の表面に触針を接触させて、軸受用部品の表面形状を測定する表面形状測定装置の触針検査方法であって、未使用の触針によりマスターの表面形状を測定して第１の測定値を得る工程と、触針を所定の期間使用した後、触針によりマスターの表面形状を測定して第２の測定値を得る工程と、第１の測定値と第２の測定値を比較して触針の劣化状態を検査する工程と、を備えることを特徴とする表面形状測定装置の触針検査方法。
（２）  第１の測定値に対する第２の測定値の変化量が、±１５％以上となった時、触針が異常であると判断することを特徴とする（１）に記載の表面形状測定装置の触針検査方法。
（３）  （１）又は（２）に記載の触針検査方法により検査された触針を用いて、軸受用部品の表面形状を測定することを特徴とする表面形状測定装置。
（４）  触針の材質は、ナイロン、ルビー、サファイア、ダイアモンド、超鋼合金、セラミックのいずれかであることを特徴とする（３）に記載の表面形状測定装置。
（５）  触針の先端形状は、曲率半径２ｍｍ以下の球面形状、又はフラット形状であることを特徴とする（３）又は（４）に記載の表面形状測定装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の触針検査方法によれば、未使用の触針によりマスターの表面形状を測定して第１の測定値を得る工程と、触針を所定の期間使用した後、触針によりマスターの表面形状を測定して第２の測定値を得る工程と、第１の測定値と第２の測定値を比較して触針の劣化状態を検査する工程と、を備えるため、簡便な方法で触針の劣化状態を確実に検査することができる。これにより、触針の異常を管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る触針検査方法及び表面形状測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】触針検査用のマスターの側面図である。
【図３】触針の使用回数と触針の劣化度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る触針検査方法及びその方法が適用された表面形状測定装置の一実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１に示す本発明の一実施例に係る表面形状測定装置１０は、軸受用部品などの被測定物１の被測定面１ａに接触する触針１１を備える検出器１２と、増幅器１３と、Ａ／Ｄ変換器１４と、同期加算器１５と、ＦＦＴ演算部１６及びスペクトル演算部１７を有するＦＦＴアナライザ１８と、を備えている。
【００１１】
表面形状測定装置１０に用いられる触針１１の材質は、ナイロン、ルビー、サファイア、ダイアモンド、超鋼合金、及びセラミックなどのいずれかであり、触針１１の先端形状は、曲率半径２ｍｍ以下の球面形状、又はフラット形状となっている。
【００１２】
検出器１２は、回転する被測定物１の被測定面１ａに触針１１を接触させて被測定面１ａの表面形状を振動量として検知し、表面形状に対応する電気信号を発生する。検出器１２で検知された電気信号は増幅器１３により増幅され、変換手段であるＡ／Ｄ変換器１４に出力される。Ａ／Ｄ変換器１４は、増幅器１３を介して送られる振動量を表すアナログ信号をディジタル信号に変換し、同期加算器１５に送り出し、同期加算器１５で同期加算する。同期加算器１５は、被測定物１の回転速度と同期させた状態でサンプリングし、サンプリングした複数の値を加算平均化処理して得た平均値を、ＦＦＴアナライザ１８のＦＦＴ演算部１６とスペクトル演算部１７に出力する。ＦＦＴ演算部１６は、同期加算器１５から出力された平均値を、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により周波数分析し、スペクトル演算部１７に送る。スペクトル演算部１７は、変換により得られた特性値に就いて、所望の山数成分に関するスペクトル演算処理を行ない、必要に応じて、うねりの振幅値、或いは真円度形状としてＣＲＴ、プリンタ等の図示しない表示装置に出力する。
【００１３】
次に、本発明に係る触針検査方法について説明する。この触針検査方法は、未使用の触針によりマスターの被測定面を測定して得たデータを基準データ値（初期データ）として記録しておき、外輪、内輪、転動体などの軸受用部品の表面形状測定を所定の期間（具体的には、所定の測定回数）行った後に、或いは検査が必要と考えられたとき、使用後の触針（検査すべき触針）を用いてマスターの被測定面を再び測定して検査データ値を得る。次いで、基準データ値と検査データ値とを比較して、触針の劣化状態を検査する方法である。
【００１４】
具体的な検査手順は、図２に示すマスター２を、表面形状測定装置１０のスピンドル１０ａに取り付け、マスター２を一定速度で回転させながら、未使用（新品）の触針１１をマスター２の被測定面２ａに接触させて被測定面２ａの表面形状を振動量として検知する。そして、増幅器１３、Ａ／Ｄ変換器１４、同期加算器１５、ＦＦＴ演算部１６及びスペクトル演算部１７を有するＦＦＴアナライザ１８、を介して得られた、うねりや真円度などのデータ値を基準データ値として、例えば、パーソナルコンピュータＰＣなどにより構成される劣化検出部２０に記憶する（ステップＳ１）。
【００１５】
次いで、外輪、内輪、転動体などの軸受用部品１の表面形状測定を所定の期間行った後、或いは検査が必要と考えられる触針１１Ａを、表面形状測定装置１０の検出器１２に装着して、再び、マスター２の被測定面２ａに接触させて被測定面２ａの表面形状を測定して、うねりや真円度などの検査データ値を得る（ステップＳ２）。
【００１６】
そして、基準データ値と検査データ値とを比較し、基準データ値に対する検査データ値の変化量が、±１５％以上となった時、触針１１Ａが劣化したとして、触針１１Ａの交換時期とした（ステップＳ３）。なお、触針１１Ａを高精度に管理するのであれば、±１０％以上となった時を交換時期とするのが好ましいが、コストを考慮すると±１５％以上となった時を交換時期とするのが好ましい。
【００１７】
なお、マスター２は、図２に示すように、円筒形状の被測定面２ａの基端部側に、回転支持部２ｂを介して円すい部２ｃが一体形成されたものであり、円すい部２ｃを、表面形状測定装置１０のスピンドル１０ａに挿入する等により表面形状測定装置１０に装着される。
【実施例】
【００１８】
４本の未使用のナイロン製触針１１を用い、軸受用部品１の被測定面１ａに繰り返し接触させ、一定の接触回数ごとにマスター２の被測定面２ａの表面形状測定を行って、触針１１の劣化が測定値に及ぼす影響を調査した。
【００１９】
図３は、触針１１の接触回数と触針の劣化度との関係を示すグラフであり、触針１１の劣化度は、基準データ値に対する検査データ値の比で示している。グラフから分かるように、触針１１の劣化と共に、測定感度が低下している。即ち、触針Ａは、２００００回の接触によっても劣化度に殆ど変化がないが、触針Ｂは、２００００回の接触によって約−１３％程度の劣化が生じている。管理限界を±１５％以上とした場合、まだ使用可能ではあるが、限界に近付いており十分な管理が必要となる。
【００２０】
触針Ｃは、約１６０００回の接触により、管理限界である−１５％を下回っており、劣化が進行していることが分かる。また、触針Ｄは、接触回数が約１４０００から１５０００回の間で、急激に変化しており、触針の欠損などの深刻な異常があったものと推定される。
【００２１】
なお、触針１１の劣化度の進行程度は、測定サンプル（軸受用部品１）の硬度や面粗さによっても大きく異なり、硬度が高いほど、また面粗さが大きいほど劣化が速く進行する。また、触針の材質によっても異なり、ナイロン針などの柔らかい材質の触針では劣化が速く、ダイアモンドなどの硬い材質の触針では劣化が遅くなる傾向がある。
【００２２】
このように、触針１１の異常を、基準データ値に対する検査データ値の比（劣化度）で管理することで、簡便な方法により信頼性の高い測定が維持される。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態の触針検査方法によれば、未使用の触針１１によりマスター２の被測定面２ａの表面形状を測定して基準データ値を得る工程と、所定の期間使用した触針１１Ａによりマスター２の被測定面２ａを測定して検査データ値を得る工程と、基準データ値と検査データ値を比較して触針１１の劣化状態を検査する工程と、を備えるため、簡便な方法で触針１１の劣化状態を確実に検査することができる。これにより、触針１１の異常を管理することができる。
【００２４】
また、基準データ値に対する検査データ値の変化量が、±１５％以上となった時、触針１１が異常であると判断するため、高精度の測定精度を維持することができ、測定の信頼性が向上する。
【００２５】
また、上記の触針検査方法により検査された触針１１を用いて、外輪、内輪、転動体などの軸受用部品１の表面形状を測定するため、軸受用部品１の測定値の信頼性が向上する。
【００２６】
また、触針１１の材質は、ナイロン、ルビー、サファイア、ダイアモンド、超鋼合金、セラミックのいずれかであるため、いずれかの材質であっても、触針１１の劣化状態を確実に検査することができる。
【００２７】
また、触針１１の先端形状は、曲率半径２ｍｍ以下の球面形状、又はフラット形状であるため、いずれかの先端形状であっても、触針１１の劣化状態を確実に検査することができる。
【００２８】
尚、本発明は、前述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１       被測定物（軸受用部品）
１ａ     表面（被測定面）
２       マスター
２ａ     表面（被測定面）
１０     表面形状測定装置
１１，１１Ａ    触針
【図１】
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【図２】
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【図３】
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