(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ころ軸受のころの一端面にレーザ光を出射する出射部と、
上記ころ軸受の径方向の外側に設けられた投影面を有する投影部と、
上記ころの一端面によって反射されたレーザ光を上記投影面に反射するミラーと、
上記ころ軸受と、上記投影面での上記レーザ光とを撮影して、上記ころ軸受の撮影に基づく情報を表す第１の信号と、上記投影面での上記レーザ光の位置情報を表す第２の信号とを出力する撮影部と、
上記第１の信号および上記第２の信号を受けて、上記第１の信号および上記第２の信号のうちの少なくとも一方の信号に基づいて、上記ころ軸受の挙動情報を算出する挙動算出部と
を備えることを特徴とする、ころ軸受の挙動測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のころ軸受の挙動測定装置において、
上記ミラーは、貫通孔部を有し、
上記レーザ光は、上記貫通孔部を通過することを特徴とする、ころ軸受の挙動測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のころ軸受の挙動測定装置において、
上記投影面は、上記径方向において上記ころの一端面に略重なることを特徴とする、ころ軸受の挙動測定装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載のころ軸受の挙動測定装置において、
上記挙動算出部は、上記位置情報を、上記ころが正常位置にいる場合の基準位置情報と比較して、上記ころ軸受の挙動情報を算出することを特徴とする、ころ軸受の挙動測定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載のころ軸受の挙動測定装置において、
上記出射部は、上記ころ軸受の回転時における上記ころの一端面の公転の軌跡に到達可能な円環状のレーザ光を出射することを特徴とする、ころ軸受の挙動測定装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一つに記載のころ軸受の挙動測定装置において、
上記出射部が出射したレーザ光を、上記ころ軸受の回転時における上記ころの一端面の公転の軌跡に到達可能な円環状のレーザ光に変換する変換部を備えることを特徴とする、ころ軸受の挙動測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載のころ軸受の挙動測定装置において、
上記変換部は、上記撮影部が上記ころ軸受と上記投影面での上記レーザ光とを撮影するための撮影貫通孔部を有していることを特徴とする、ころ軸受の挙動測定装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載のころ軸受の挙動測定装置において、
上記ころ軸受の内輪に内嵌された筒状の回転軸を備え、
上記撮影部は、上記回転軸の一端側に位置し、
上記出射部は、上記回転軸の他端側に位置すると共に、上記レーザ光が上記他端側から上記回転軸内を通って上記一端側に到達するように、上記レーザ光を出射することを特徴とする、ころ軸受の挙動測定装置。
【請求項９】
請求項５から８のいずれか一つに記載のころ軸受の挙動測定装置において、
上記ころ軸受は、円錐軌道面を有する外輪と、円錐軌道面を有する内輪とを有し、
上記ころは、上記外輪の円錐軌道面と上記内輪の円錐軌道面との間に配置されると共に、円錐外周面と、この円錐外周面の小径側に位置する小端面と、上記円錐外周面の大径側に位置する上記一端面とを有する円錐ころであり、
上記一端面の中心は、上記小端面の中心よりも上記ころ軸受の径方向の外方に位置し、
上記円環状のレーザ光の中心軸は、上記ころ軸受の回転軸と一致し、
上記円環状のレーザ光の径方向の大きさは、上記一端面に近づくにしたがって小さくなっていることを特徴とする、ころ軸受の挙動測定装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一つに記載のころ軸受の挙動測定装置において、
上記撮影部は、２台以上のカメラを有していることを特徴とする、ころ軸受の挙動測定装置。
【請求項１１】
ころ軸受のころの一端面にレーザ光を出射する出射ステップと、
上記ころの一端面によって反射されたレーザ光を上記ころ軸受の径方向の外側に設けられた投影面に反射する反射ステップと、
上記ころ軸受と、上記投影面でのレーザ光とを撮影して、上記ころ軸受の撮影に基づく情報と、上記投影面での上記レーザ光の位置情報とを取得する撮影ステップと、
上記撮影に基づく情報および上記投影面での上記レーザ光の位置情報を受けて、上記撮影に基づく情報および上記投影面での上記レーザ光の位置情報のうちの少なくとも一方に基づいて、上記ころ軸受の挙動情報を算出する算出ステップと
を備えることを特徴とする、ころ軸受の挙動測定方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のころ軸受の挙動測定方法において、
上記出射ステップの前に、上記ころ軸受の保持器、内輪、および外輪のうちの少なくとも１つにマーカを付与するマーカ付与ステップを備えることを特徴とする、ころ軸受の挙動測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころ軸受の挙動測定装置および挙動測定方法に関し、例えば、ころ軸受のころのスキュー、チルト、保持器の挙動、内輪の回転速度などの測定に使用すると好ましいころ軸受の挙動測定装置および挙動測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ころ軸受においては、ころの軸が進行方向に対して正しく直交せずに、その直交方向に対して周方向に倒れるスキューが生じることがある。このようなスキューが発生すると、振動が発生して軸受の回転性能が低下することがある。また、滑りの発生によって、偏磨耗や焼付き等が発生して軸受の性能が低下することもある。また、騒音が発生することもある。
【０００３】
したがって、スキューの発生を実験的に調査する装置が種々研究されている。
【０００４】
従来、ころ軸受の挙動測定装置としては、特許第３８７１２４４号公報（特許文献１）に記載されているものがある。このころ軸受の挙動測定装置は、ころ軸受のころの端面にレーザ光を出射する出射光学系と、受光手段と、演算手段とを備えている。受光手段は、ころの端面によって反射される反射光をミラーを介して受光して、その受光位置情報を出力する。演算手段は、上記受光位置情報からころのスキュー情報を算出する。上記ころ軸受の挙動測定装置は、公転中のころの端面にレーザ光を出射するようになっている。そして、その出射したレーザ光の反射光の位置情報から、ころのスキューを経時的に測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８７１２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の挙動測定装置では、ころのスキューを測定できるが、ころのチルト（ころの公転方向を軸とした回転、すなわち、ころが軸受の径方向へ傾くこと）や、ころ軸受の保持器の挙動や、内輪の回転速度など、スキュー以外のころ軸受の挙動情報を測定できないという問題がある。
【０００７】
これに対し、近接センサを用いると、上記スキュー以外のころ軸受の挙動情報を測定できる。しかしながら、その手法では、挙動情報の種類に応じて、異なる種類のセンサを上記挙動測定装置に設ける必要があるため、上記挙動測定装置の構成が複雑になる。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、簡単な構成で、ころ軸受の複数の挙動情報を測定できる挙動測定装置および挙動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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の挙動測定装置は、
ころ軸受のころの一端面にレーザ光を出射する出射部と、
上記ころ軸受の径方向の外側に設けられた投影面を有する投影部と、
上記ころの一端面によって反射されたレーザ光を上記投影面に反射するミラーと、
上記ころ軸受と、上記投影面での上記レーザ光とを撮影して、上記ころ軸受の撮影に基づく情報を表す第１の信号と、上記投影面での上記レーザ光の位置情報を表す第２の信号とを出力する撮影部と、
上記第１の信号および上記第２の信号を受けて、上記第１の信号および上記第２の信号のうちの少なくとも一方の信号に基づいて、上記ころ軸受の挙動情報を算出する挙動算出部と
を備えることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、上記撮影部は、ころ軸受と、上記投影面での上記レーザ光とを撮影して、ころ軸受の撮影に基づく情報を表す第１の信号と、投影面でのレーザ光の位置情報を表す第２の信号とを出力する。そして、上記挙動算出部は、第１の信号および第２の信号を受けて、第１の信号および第２の信号のうちの少なくとも一方の信号に基づいて、ころ軸受の挙動情報を算出する。このため、挙動算出部は、ころ軸受の撮影に基づく情報から、例えば内輪の回転速度を算出でき、また、投影面でのレーザ光の位置情報から、例えばころのスキュー角だけでなく、チルト角も算出できる。したがって、撮影部がころ軸受と、投影面でのレーザ光とを撮影するから、ころ軸受の複数の挙動を算出できる。特に、ころ軸受が自動調心ころ軸受である場合、ころのチルトを生じ易いことが知られている。したがって、本発明を、自動調心ころ軸受に適用すると、大きな作用効果を得ることができる。
【００１１】
また、挙動情報の種類に応じて、異なる種類のセンサを上記挙動測定装置に設ける必要がないため、挙動測定装置を簡単な構成にすることができる。
【００１２】
また、上記ミラーがころの一端面によって反射されたレーザ光をころ軸受の径方向の外側に設けられた投影面に反射するので、コンパクトな構成で、ころの一端面から投影面までの光路を長くできる。これにより、ころのスキュー角やチルト角の変位が微小であったとしても、投影面でのレーザ光の変位（ずれ量）が大きくなる。したがって、スキュー角やチルト角をより精度良く測定できる。
【００１３】
さらに、ころ軸受が回転している状態で、ころのスキュー角やチルト角を測定できるので、実機により近い状態で正確に測定を行うことができる。このように、実機により近い状態で正確に測定できるので、ころのスキューやチルトの発生原因を解明して、ころ軸受の低トルク化、低昇温化、低騒音化などの実現に貢献できる。
【００１４】
一実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、
上記ミラーは、貫通孔部を有し、
上記レーザ光は、上記貫通孔部を通過する。
【００１５】
上記実施形態によれば、レーザ光は、ミラーの貫通孔部を通過するので、ミラーの少なくとも一部をレーザ光が透過できるように透過部を設ける必要がない。したがって、透過部を設ける場合に比べて、ミラーの構造を簡単にできると共に、貫通孔部に相当するミラーの重量分だけミラーの総重量を低減できる。
【００１６】
一実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、
上記投影面は、上記径方向において上記ころの一端面に略重なる。
【００１７】
上記実施形態によれば、投影面は、上記径方向において上記ころの一端面に略重なるので、上記撮影部は、投影面でのレーザ光と、ころの一端面との両方にピントを合わせることができる。したがって、投影面でのレーザ光と、ころの一端面との両方を同時に精度良く測定できる。
【００１８】
一実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、
上記挙動算出部は、上記位置情報と、上記ころが正常位置にいる場合の基準位置情報とを比較して、上記ころ軸受の挙動情報を算出する。
【００１９】
上記実施形態によれば、ころ軸受の挙動情報が、上記位置情報と、上記基準位置情報との比較によって算出されるので、出射部が出射するレーザ光の光量のばらつきや、出射部の設置位置のずれなどによる影響を低減できる。また、ころがスキューまたはチルトしているか否かについて、簡単に、かつ、精度良く判定できる。
【００２０】
一実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、
上記出射部は、上記ころ軸受の回転時における上記ころの一端面の公転の軌跡に到達可能な円環状のレーザ光を出射する。
【００２１】
上記実施形態によれば、上記出射部が出射するレーザ光は、ころ軸受の回転時におけるころの一端面の公転の軌跡に到達可能な円環状のレーザ光なので、全てのころにレーザ光を常時照射できる。したがって、全てのころの挙動を一度に測定できる。
【００２２】
一実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、
上記出射部が出射したレーザ光を、上記ころ軸受の回転時における上記ころの一端面の公転の軌跡に到達可能な円環状のレーザ光に変換する変換部を備える。
【００２３】
上記実施形態によれば、上記変換部は、上記出射部が出射したレーザ光を、屈折、反射、分割等させ、上記ころ軸受の回転時における上記ころの一端面の公転の軌跡に到達可能な円環状のレーザ光に変換する。このため、変換部によって、レーザ光が、出射部から上記撮影部を回避して上記ころの一端面に到達するように、レーザ光の光路を任意に設定できる。また、出射部を任意の場所に配置したり、出射部が出射するレーザ光のビーム断面を円形状、矩形状、円環状等の任意の形状にしたりすることができる。したがって、出射部や撮影部等の大きさや配置、種類等を任意に設定できる。
【００２４】
一実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、
上記変換部は、上記撮影部が上記ころ軸受と上記投影面での上記レーザ光とを撮影するための撮影貫通孔部を有している。
【００２５】
上記実施形態によれば、上記撮影部は、上記変換部の撮影貫通孔部を介して、上記ころ軸受と上記投影面での上記レーザ光とを直接撮影するので、ミラー等を使用する必要がない。したがって、ミラーを介して撮影された撮影画像が、ミラーの歪みに起因して歪んだり、ミラーの反射率が１００％でないことに起因して低輝度化する等の問題を解消できる。
【００２６】
一実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、
上記ころ軸受の内輪に内嵌された筒状の回転軸を備え、
上記撮影部は、上記回転軸の一端側に位置し、
上記出射部は、上記回転軸の他端側に位置すると共に、上記レーザ光が上記他端側から上記回転軸内を通って上記一端側に到達するように、上記レーザ光を出射する。
【００２７】
上記実施形態によれば、上記撮影部は、上記回転軸の一端側に位置する一方、上記出射部は、上記他端側に位置している。このため、撮影部と出射部とが回転軸に対して同じ側に位置している場合に比べて、撮影部の配置の自由度を向上できる。
【００２８】
また、上記回転軸によって、上記ころ軸受を簡単に支持できると共にころ軸受の内輪を実機により近い状態で回転させ、ころ軸受の挙動測定の精度を向上できる。
【００２９】
一実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、
上記ころ軸受は、円錐軌道面を有する外輪と、円錐軌道面を有する内輪とを有し、
上記ころは、上記外輪の円錐軌道面と上記内輪の円錐軌道面との間に配置されると共に、円錐外周面と、この円錐外周面の小径側に位置する小端面と、上記円錐外周面の大径側に位置する上記一端面とを有する円錐ころであり、
上記一端面の中心は、上記小端面の中心よりも上記ころ軸受の径方向の外方に位置し、
上記円環状のレーザ光の中心軸は、上記ころ軸受の回転軸と一致し、
上記円環状のレーザ光の径方向の大きさは、上記一端面に近づくにしたがって小さくなっている。
【００３０】
上記実施形態によれば、上記円環状のレーザ光の径方向の大きさは、上記一端面に近づくにしたがって小さくなっている。このため、上記円環状のレーザ光は、円錐ころの一端面に対して垂直により近い方向から入射できる。つまり、上記円環状のレーザ光は、例えば円環状のレーザ光がころ軸受の回転軸と平行である場合に比べて、より小さい入射角で上記一端面に入射でき、一端面からのレーザ光の反射角をより小さくできる。したがって、反射されたレーザ光が上記径方向の外側に大きく広がるのを防止でき、上記ミラーの大きさをコンパクトにできるため、より低コストで、ころ軸受の挙動測定を行うことができる。
【００３１】
一実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、上記撮影部は、２台以上のカメラを有している。
【００３２】
上記実施形態によれば、上記撮影部は、２台以上のカメラを有しているので、これらの複数のカメラを用いて計測するステレオ法によって、３次元計測を行うことができる。
【００３３】
また、本発明のころ軸受の挙動測定方法では、
ころ軸受のころの一端面にレーザ光を出射する出射ステップと、
上記ころの一端面によって反射されたレーザ光を上記ころ軸受の径方向の外側に設けられた投影面に反射する反射ステップと、
上記ころ軸受と、上記投影面でのレーザ光とを撮影して、上記ころ軸受の撮影に基づく情報と、上記投影面での上記レーザ光の位置情報とを取得する撮影ステップと、
上記撮影に基づく情報および上記投影面での上記レーザ光の位置情報を受けて、上記撮影に基づく情報および上記投影面での上記レーザ光の位置情報のうちの少なくとも一方に基づいて、上記ころ軸受の挙動情報を算出する算出ステップと
を備えることを特徴とする。
【００３４】
上記構成によれば、上記ころ軸受と、投影面でのレーザ光とを撮影して、ころ軸受の撮影に基づく情報と、投影面でのレーザ光の位置情報とを取得して、撮影に基づく情報および投影面でのレーザ光の位置情報のうちの少なくとも一方に基づいて、ころ軸受の挙動情報を算出する。このため、ころ軸受の撮影に基づく情報から、例えば内輪の回転速度を算出でき、また、投影面でのレーザ光の位置情報から、例えばころのスキュー角だけでなく、チルト角も算出できる。したがって、ころ軸受と、投影面でのレーザ光とを撮影するから、ころ軸受の複数の挙動を算出できる。特に、ころ軸受が自動調心ころ軸受である場合、ころのチルトを生じ易いことが知られている。したがって、本発明を、自動調心ころ軸受に適用すると、大きな作用効果を得ることができる。
【００３５】
また、挙動情報の種類に応じて、異なる種類のセンサを用いる必要がないため、簡単に挙動情報を測定できる。
【００３６】
また、ころの一端面によって反射されたレーザ光をころ軸受の径方向の外側に設けられた投影面に反射するので、コンパクトな構成で、ころの一端面から投影面までの光路を長くできる。したがって、ころのスキュー角やチルト角の変位が微小であったとしても、投影面でのレーザ光の変位（ずれ量）が大きくなる。したがって、スキュー角やチルト角をより精度良く測定できる。
【００３７】
さらに、ころ軸受が回転している状態で、ころのスキュー角やチルト角を測定できるので、実機により近い状態で正確に測定を行うことができる。このように、実機により近い状態で正確に測定できるので、ころのスキューやチルトの発生原因を解明して、ころ軸受の低トルク化、低昇温化、低騒音化などの実現に貢献できる。
【００３８】
一実施形態のころ軸受の挙動測定方法では、
上記出射ステップの前に、上記ころ軸受の保持器、内輪、および外輪のうちの少なくとも１つにマーカを付与するマーカ付与ステップを備える。
【００３９】
上記実施形態によれば、上記出射ステップ前に、ころ軸受の保持器、内輪、および外輪のうちの少なくとも１つにマーカを付与するので、マーカによって、例えば保持器、内輪、および外輪のうちの少なくとも１つの回転速度をより正確に測定できる。したがって、ころ軸受の挙動情報をより精度良く測定できる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、ころ軸受の撮影に基づく情報および投影面でのレーザ光の位置情報のうちの少なくとも一方の信号に基づいて、ころ軸受の挙動情報を算出するので、簡単な構成で、ころ軸受の様々な挙動情報を測定できる、ころ軸受の挙動測定装置および挙動測定方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】上記ころ軸受の挙動測定装置のカメラが撮影した画像を説明する模式図である。
【図３】第１実施形態の変形例のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】第２実施形態のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】第２実施形態の変形例のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図６】第３実施形態のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図７】第３実施形態の変形例のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図８】第４実施形態のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に関する矢視図である。
【図１０】第４実施形態の変形例のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図１１】第４実施形態の他の変形例のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明のころ軸受の挙動測定装置およびころ軸受の挙動測定方法を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００４３】
図１は、本発明の第１実施形態のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示している。
【００４４】
図１に示すように、上記ころ軸受の挙動測定装置は、円錐ころ軸受５０にレーザ光Ｌを出射するレーザ発振器１と、投影面４ａを有する投影部４と、レーザ光Ｌを反射する第１，第２のミラー６１，６２と、円錐ころ軸受５０と投影面４ａでのレーザ光Ｌとを撮影する撮影部としてのカメラ２と、挙動算出部としての演算装置３とを備える。レーザ発振器１は、出射部の一例である。
【００４５】
レーザ発振器１は、円錐ころ軸受５０に対向している。レーザ発振器１の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。
【００４６】
第１のミラー６１は、円錐ころ軸受５０とレーザ発振器１との間に位置している。第１のミラー６１の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。第１のミラー６１は、中心部に形成された貫通孔部６１ａと、外周部に形成された反射面６１ｂとを有している。反射面６１ｂは、円錐台の側面形状になっており、円錐ころ５３の大端面５３ｂに対向している。
【００４７】
投影部４は、円環状の板部材からなっており、円錐ころ軸受５０の径方向の外側に設けられている。投影面４ａは、第１のミラー６１の反射面６１ｂと第２のミラー６２の反射面６２ａとに対向している。投影面４ａの円錐ころ軸受５０の軸方向における位置は、円錐ころ５３の大端面５３ｂの上記軸方向における位置と一致している。つまり、投影面４ａは、上記径方向において円錐ころ５３の大端面５３ｂに略重なる。
【００４８】
円錐ころ軸受５０は、内輪５１と、外輪５２と、内輪５１と外輪５２との間に転動自在に配置された複数の円錐ころ５３と、複数の円錐ころ５３をそれぞれ周方向に一定の間隔で保持する保持器５４とを備えている。
【００４９】
内輪５１は、外周部に円錐軌道面５１ａと鍔面５１ｂとを有している。外輪５２は、内周部に円錐軌道面５２ａを有している。
【００５０】
各円錐ころ５３は、円錐外周面からなる転動面５３ａと、この転動面５３ａの小径側に位置する小端面５３ｃと、この転動面５３ａの大径側に位置する一端面である大端面５３ｂとを有している。この大端面５３ｂの中心は、小端面５３ｃの中心よりも円錐ころ軸受５０の径方向の外方に位置している。各円錐ころ５３は、外輪５２の円錐軌道面５２ａと内輪５１の円錐軌道面５１ａとの間に配置されている。各円錐ころ５３は、転動面５３ａが内輪５１の円錐軌道面５１ａおよび外輪５２の円錐軌道面５２ａを転動すると共に、円錐ころ５３の大端面５３ｂが内輪５１の鍔面５１ｂに当接しながら公転するようになっている。内輪５１のレーザ発振器１側の端面には、マーカが１つ付与されている。
【００５１】
カメラ２は、第１のミラー６１とレーザ発振器１との間に位置している。カメラ２の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに対して略直交している。カメラ２の撮像部２ａは、第２のミラー６２の反射面６２ａに対向している。カメラ２は、円錐ころ軸受５０の撮影に基づく情報を表す第１の信号と、投影面４ａでのレーザ光Ｌの位置情報を表す第２の信号とを演算装置３に出力するようになっている。ここで、円錐ころ軸受５０の撮影に基づく情報とは、例えば、円錐ころ軸受５０の内輪５１に付与されたマーカの位置と時間との関係を示す情報である。
【００５２】
第２のミラー６２は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬ上に位置している。第２のミラー６２は、反射面６２ａを有している。この反射面６２ａは、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに対して予め定められた角度で傾いて、円錐ころ軸受５０と投影面４ａでのレーザ光Ｌとがカメラ２の撮影視野内に入るようにしている。
【００５３】
演算装置３は、演算部（ＣＰＵ）３１およびメモリ３２を備えている。これら演算部３１およびメモリ３２は、マイクロコンピュータの一部である。演算装置３には、表示器３３とレコーダ３４とが接続されている。
【００５４】
演算部３１は、カメラ２から受けた第１の信号および第２の信号に基づいて、円錐ころ軸受５０の挙動情報を算出するようになっている。算出された挙動情報は、表示器３３に表示され、また、レコーダ３４に記録されるようになっている。ここで、円錐ころ軸受５０の挙動情報とは、具体的には、円錐ころ軸受５０の内輪５１，外輪５２，または保持器５４等の回転速度、円錐ころ５３のスキュー角やチルト角、および円錐ころ軸受５０および投影面４ａの撮影画像などである。ここで、チルト角とは、円錐ころ５３が円錐ころ軸受５０の径方向へ傾いたときの傾き角のことをいう。
【００５５】
メモリ３２は、上記第１の信号および上記第２の信号から、円錐ころ軸受５０の挙動情報を算出するためのプログラム等を予め記憶している。また、メモリ３２は、演算部３１が算出した上記挙動情報等を記憶できるようになっている。
【００５６】
上記構成の挙動測定装置を用いて、円錐ころ軸受５０の挙動情報を算出する方法について、以下に詳述する。
【００５７】
まず、円錐ころ軸受５０の円錐ころ５３の大端面５３ｂの中央に設けられたぬすみ部に鏡面加工を施したり、鏡面体を貼り付けるなどして、レーザ光が反射するようにする。
【００５８】
次に、円錐ころ軸受５０の全ての円錐ころ５３がスキューしたりチルトしたりしないように正常位置に拘束した後、円錐ころ軸受５０を回転させ、円錐ころ５３を回転移動させる。
【００５９】
次に、レーザ発振器１は、レーザ光Ｌを円錐ころ軸受５０の回転時における円錐ころ５３の大端面５３ｂの公転の軌跡に、第１のミラー６１の貫通孔部６１ａを通って到達する。レーザ発振器１から出射されたレーザ光Ｌは、円環状の断面形状を有し、貫通孔部６１ａを通過する。このレーザ光Ｌの中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。レーザ光Ｌは、円錐ころ５３の大端面５３ｂの上記ぬすみ部に入射する。上記ぬすみ部によって反射されたレーザ光Ｌは、第１のミラー６１の反射面６１ｂによって投影面４ａに反射される。
【００６０】
カメラ２は、第２のミラー６２を介して、円錐ころ軸受５０と投影面４ａでのレーザ光Ｌとを撮影すると共に、上記第１の信号と上記第２の信号とを演算装置３に出力する。
【００６１】
演算装置３の演算部３１は、上記第１の信号、すなわちカメラ２から受けた円錐ころ軸受５０の撮影に基づく情報と、上記第２の信号、すなわち投影面４ａでのレーザ光Ｌの位置情報に基づいて、図２に示すような、円錐ころ軸受５０および投影面４ａの撮影画像を生成する。
【００６２】
図２に示すように、投影面４ａには、円錐ころ軸受５０と同心円状のレーザ光の軌跡が映し出される。これが基準位置としての基準軌跡Ｌｂである。この基準軌跡Ｌｂについてのデータは、基準位置情報としてメモリ３２に記憶される。
【００６３】
次に、円錐ころ５３の拘束を解除すると共に、円錐ころ軸受５０の内輪５１に１箇所マーカを付与した後、円錐ころ軸受５０を回転させ、円錐ころ５３を回転移動させる。そして、上述したのと同様の方法で、再度、円錐ころ軸受５０および投影面４ａの撮影画像を生成する。
【００６４】
演算部３１は、円錐ころ軸受５０の撮影に基づく情報に基づいて、例えば円錐ころ軸受５０の内輪５１の回転速度を算出する。また、演算部３１は、投影面４ａでのレーザ光Ｌの位置情報と、メモリ３２に記憶されている基準軌跡Ｌｂとを比較して、円錐ころ５３がスキューやチルトしているか否かを判断する。さらに、演算部３１は、メモリ３２に記憶されている挙動情報を算出するためのプログラムを用いて円錐ころ５３のスキュー角やチルト角を算出したりする。
【００６５】
より詳しくは、円錐ころ５３がスキューしているときは、投影面４ａでのレーザ光Ｌが基準軌跡Ｌｂから接線方向にずれて観察される。この接線方向のずれ量θｄから、円錐ころ５３のスキュー角を算出できる。ここで、ずれ量θｄは、基準軌跡Ｌｂの位置と、投影面４ａでのレーザ光Ｌの位置との中心角度差である。
【００６６】
また、円錐ころ５３がチルトしているときは、投影面４ａでのレーザ光Ｌが基準軌跡Ｌｂから径方向にずれて観察される。この径方向のずれ量ｒｄから、円錐ころ５３のスキュー角を算出できる。
【００６７】
上記第１実施形態の挙動測定装置によれば、カメラ２は、円錐ころ軸受５０と、投影面４ａでのレーザ光Ｌとを撮影して、円錐ころ軸受５０の撮影に基づく情報を表す第１の信号と、投影面４ａでのレーザ光Ｌの位置情報を表す第２の信号とを出力する。そして、演算装置３は、第１の信号および第２の信号を受けて、第１の信号および第２の信号のうちの少なくとも一方の信号に基づいて、円錐ころ軸受５０の挙動情報を算出する。このため、演算装置３は、円錐ころ軸受５０の撮影に基づく情報から、例えば内輪５１の回転速度を算出でき、また、投影面４ａでのレーザ光Ｌの位置情報から、例えば円錐ころ５３のスキュー角だけでなく、チルト角も算出できる。したがって、カメラ２が円錐ころ軸受５０と、投影面４ａでのレーザ光Ｌとを撮影するから、円錐ころ軸受５０の複数の挙動を算出できる。特に、自動調心ころ軸受である場合、ころのチルトを生じ易いことが知られている。したがって、本発明を、自動調心ころ軸受に適用すると、大きな作用効果を得ることができる。
【００６８】
また、挙動情報の種類に応じて、異なる種類のセンサを上記挙動測定装置に設ける必要がないため、挙動測定装置を簡単な構成にすることができる。
【００６９】
また、第１のミラー６１が円錐ころ５３の大端面５３ｂによって反射されたレーザ光Ｌを円錐ころ軸受５０の径方向の外側に設けられた投影面４ａに反射するので、コンパクトな構成で、円錐ころ５３の大端面５３ｂから投影面４ａまでの光路を長くできる。したがって、円錐ころ５３のスキュー角やチルト角の変位が微小であったとしても、投影面４ａでのレーザ光Ｌの変位（ずれ量）θｄ，ｒｄが大きくなる。したがって、スキュー角やチルト角をより精度良く測定できる。
【００７０】
さらに、円錐ころ軸受５０が回転している状態で、円錐ころ５３のスキュー角やチルト角を測定できるので、実機により近い状態で正確に測定を行うことができる。このように、実機により近い状態で正確に測定できるので、円錐ころ５３のスキューやチルトの発生原因を解明して、円錐ころ軸受５０の低トルク化、低昇温化、低騒音化などの実現に貢献できる。
【００７１】
また、レーザ発振器１が出射するレーザ光Ｌは、円錐ころ軸受５０の回転時における円錐ころ５３の大端面５３ｂの公転の軌跡に到達可能な円環状のレーザ光なので、全ての円錐ころ５３にレーザ光Ｌを常時照射できる。したがって、全ての円錐ころ５３の挙動を一度に測定できる。
【００７２】
また、レーザ光Ｌは、第１のミラー６１の貫通孔部６１ａを通るので、第１のミラー６１の少なくとも一部をレーザ光Ｌが透過できるように透過部を設ける必要がない。したがって、透過部を設ける場合に比べて、第１のミラー６１の構造を簡単にできると共に、貫通孔部６１ａに相当する第１のミラー６１の重量分だけ第１のミラー６１の総重量を低減できる。
【００７３】
また、円錐ころ軸受５０の軸方向において、投影面４ａの位置は、円錐ころ５３の大端面５３ｂの位置と一致している。すなわち、投影面４ａは、上記径方向において円錐ころ５３の大端面５３ｂに略重なるので、カメラ２は、投影面４ａでのレーザ光Ｌと、円錐ころ５３の大端面５３ｂとの両方にピントを合わせることができる。したがって、投影面４ａでのレーザ光Ｌと、円錐ころ５３の大端面５３ｂとの両方を同時に精度良く測定できる。
【００７４】
また、円錐ころ軸受５０の挙動情報が、上記位置情報と、基準軌跡Ｌｂとの比較によって算出されるので、レーザ発振器１が出射するレーザ光Ｌの光量のばらつきや、レーザ発振器１の設置位置のずれなどによる影響を低減できる。また、円錐ころ５３がスキューまたはチルトしているか否かについて、簡単に、かつ、精度良く判定できる。
【００７５】
また、レーザ発振器１からレーザ光Ｌを出射する前に、円錐ころ軸受５０の内輪５１にマーカを付与するので、マーカによって、内輪５１の回転速度をより正確に測定できる。したがって、円錐ころ軸受５０の挙動情報をより精度良く測定できる。
【００７６】
なお、上記第１実施形態では、演算部３１は、カメラ２から受けた第１の信号および第２の信号に基づいて、円錐ころ軸受５０の挙動情報を算出していた。しかしながら、これに限らず、演算部は、第１の信号または第２の信号の少なくとも一方の信号に基づいて、円錐ころ軸受の挙動情報を算出してもよい。例えば、第１の信号または第２の信号のどちらか一方の信号のみに基づいて、円錐ころ軸受の挙動情報を算出してもよい。
【００７７】
また、上記第１実施形態では、レーザ発振器１が出射するレーザ光Ｌは、円錐ころ軸受５０の回転時における円錐ころ５３の大端面５３ｂの公転の軌跡に到達可能な円環状のレーザ光であった。しかしながら、これに限らず、レーザ光は、上記公転の軌跡に到達可能な複数のレーザ光であってもよい。
【００７８】
また、上記第１実施形態では、第１のミラー６１は、中心部に形成された貫通孔部６１ａを有していたが、これに限られない。例えば、第１のミラーは、貫通孔部を有さず、レーザ光を透過する部材で構成されていてもよい。
【００７９】
また、上記第１実施形態では、投影面４ａは、上記径方向において円錐ころ５３の大端面５３ｂに略重なっていたが、これに限られない。投影面が円錐ころ軸受の径方向の外側に位置して、撮影部が、ころ軸受と上記投影面でのレーザ光とを撮影できるように構成されていればよい。
【００８０】
また、上記第１実施形態では、投影面４ａでのレーザ光Ｌの位置情報と、メモリ３２に記憶されている基準軌跡Ｌｂとを比較して、円錐ころ５３がスキューやチルトしているか否かを判断したり、スキュー角やチルト角を算出したりしていたが、これに限られない。例えば基準軌跡と比較することなく、投影面でのレーザ光の位置情報だけで、円錐ころがスキューやチルトしているか否かを判断したり、スキュー角やチルト角を算出したりしてもよい。
【００８１】
また、上記第１実施形態では、図１に示すように、カメラ２は、第２のミラー６２を介して、円錐ころ軸受５０と投影面４ａでのレーザ光Ｌとを撮影していた。しかしながら、本発明では、図３に示すように、第２のミラーを設けず、カメラ２１の撮像部２１ａが第１のミラー６１の貫通孔部６１ａを介して円錐ころ軸受５０および投影部４の投影面４ａに直接対向すると共に撮影してもよい。
【００８２】
また、上記第１実施形態では、円錐ころ軸受５０の内輪５１に１箇所マーカを付与していたが、これに限られない。内輪の複数の箇所にマーカを付与してもよいし、内輪、外輪、および保持器のうちの少なくとも１つにマーカを付与してもよい。また、マーカを円錐ころ軸受に付与しなくてもよい。
【００８３】
また、上記第１実施形態では、投影部４は、円環状の板部材からなっていたが、これに限られず、例えば半円弧状の板部材や、円弧状に配置された複数の板部材からなっていてもよい。
【００８４】
また、上記第１実施形態では、１台のカメラ２で撮影していたが、これに限られず、２台以上のカメラで撮影してもよい。
【００８５】
また、上記第１実施形態では、ころ軸受が、円錐ころ軸受５０であったが、この発明では、ころ軸受は、円筒ころ軸受や自動調心ころ軸受であってもよい。
【００８６】
図４は、第２実施形態のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示す模式図である。
【００８７】
第２実施形態のころ軸受の挙動測定装置は、レーザ発振器２０１と、カメラ２０２と、円錐レンズ２１１，２１２および円筒ミラー２２１からなる変換部とを備える点が、第１実施形態と異なる。第２実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、第１実施形態のころ軸受の挙動測定装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第２実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、第１実施形態のころ軸受の挙動測定装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の円錐ころ軸受と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。
【００８８】
円錐レンズ２１１は、レーザ発振器２０１と円錐レンズ２１２との間に位置している。円錐レンズ２１１の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。円錐レンズ２１１は、円錐面２１１ａと端面２１１ｂとを有している。この円錐面２１１ａは、円錐レンズ２１２に対向し、端面２１１ｂは、レーザ発振器２０１に対向している。
【００８９】
円錐レンズ２１２は、円錐レンズ２１１と円錐ころ軸受５０との間に位置している。円錐レンズ２１２の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。円錐レンズ２１２は、円錐面２１２ａと、端面２１２ｂと、中心部に形成された撮影貫通孔部２１２ｃとを有している。この円錐面２１２ａは、円錐レンズ２１１に対向し、端面２１２ｂは、円錐ころ軸受５０に対向している。撮影貫通孔部２１２ｃは、円錐面２１２ａと端面２１２ｂとの間を貫通する貫通孔であり、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬと平行に延在している。
【００９０】
円筒ミラー２２１は、円錐レンズ２１１と円錐レンズ２１２との間に位置している。円筒ミラー２２１の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。円筒ミラー２２１は、内周面に形成された反射面２２１ａを有している。
【００９１】
カメラ２０２は、円錐レンズ２１１と円錐レンズ２１２との間であって、円筒ミラー２２１の中央部に位置している。カメラ２０２の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。カメラ２０２の撮像部２０２ａは、円錐ころ軸受５０および投影部４の投影面４ａに対向している。
【００９２】
レーザ発振器２０１が出射したレーザ光Ｌは、円環状の断面形状を有し、円錐レンズ２１１の端面２１１ｂに直交するように入射する。
【００９３】
円錐レンズ２１１により屈折されたレーザ光Ｌは、円錐レンズ２１１の円錐面２１１ａから出射する。この出射したレーザ光Ｌは、円環状の断面形状を有し、円錐レンズ２１１から円筒ミラー２２１の反射面２２１ａに向かう。このとき、円環状のレーザ光Ｌの径方向の大きさは、反射面２２１ａに近づくにしたがって徐々に大きくなっている。レーザ光Ｌは、円筒ミラー２２１の反射面２２１ａによって反射され、円錐レンズ２１２の円錐面２１２ａに入射する。このとき、円環状のレーザ光Ｌの径方向の大きさは、円錐面２１２ａに近づくにしたがって徐々に小さくなっている。
【００９４】
円錐レンズ２１２により屈折されたレーザ光Ｌは、円錐レンズ２１２の端面２１２ｂから、この端面２１２ｂに直交するように出射する。出射したレーザ光Ｌは、円環状の断面形状を有し、円錐ころ軸受５０の回転時における円錐ころ５３の大端面５３ｂの公転の軌跡に、第１のミラー６１の貫通孔部６１ａを通って到達する。
【００９５】
カメラ２０２は、第１のミラー６１の貫通孔部６１ａと、円錐レンズ２１２の撮影貫通孔部２１２ｃとを介して、円錐ころ軸受５０と投影面４ａでのレーザ光Ｌとを直接撮影する。
【００９６】
上記第２実施形態の挙動測定装置によれば、円錐レンズ２１１，２１２および円筒ミラー２２１からなる変換部は、レーザ発振器２０１が出射したレーザ光Ｌを、屈折および反射させ、ころ軸受５０の回転時におけるころ５３の大端面５３ｂの公転の軌跡に到達可能な円環状のレーザ光Ｌに変換する。このため、上記変換部によって、レーザ光Ｌが、レーザ発振器２０１からカメラ２０２を回避して、ころ５３の大端面５３ｂに到達するように、レーザ光Ｌの光路を任意に設定できる。また、レーザ発振器１を任意の場所に配置したり、レーザ発振器２０１が出射するレーザ光Ｌのビーム断面を円形状、矩形状、円環状等の任意の形状にしたりすることができる。したがって、レーザ発振器２０１やカメラ２０２等の大きさや配置、種類等を任意に設定できる。
【００９７】
また、カメラ２０２は、円錐レンズ２１２の撮影貫通孔部２１２ｃを介して、円錐ころ軸受５０と投影面４ａでのレーザ光Ｌとを直接撮影するので、ミラー等を使用する必要がない。ミラーを介して撮影された撮影画像が、ミラーの歪みに起因して歪んだり、ミラーの反射率が１００％でないことに起因して低輝度化する等の問題を解消できる。
【００９８】
なお、上記第２実施形態では、円錐レンズ２１１，２１２および円筒ミラー２２１からなる変換部によって、レーザ光Ｌが、レーザ発振器２０１からカメラ２０２を回避して円錐ころ５３の大端面５３ｂに到達するようにしていた。しかしながら、上記変換部は、これに限らず、球面ミラーや球面レンズ等を用いたり、レンズやミラー等を任意に組み合わせたり、レンズのみ、またはミラーのみで構成されていてもよい。例えば、本発明の第２実施形態の変形例では、図５に示すように、円錐レンズ２１１〜２１４からなる変換部によって、レーザ光Ｌが、レーザ発振器２０１からカメラ２０２を回避して円錐ころ５３の大端面５３ｂに到達するようにしてもよい。
【００９９】
詳しく述べると、円錐レンズ２１３は、円錐レンズ２１１と円錐レンズ２１４との間に位置している。円錐レンズ２１３の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。円錐レンズ２１３は、円錐面２１３ａと、端面２１３ｂととを有している。この円錐面２１３ａは、円錐レンズ２１１に対向し、端面２１２ｂは、円錐レンズ２１４に対向している。
【０１００】
円錐レンズ２１４は、円錐レンズ２１２と円錐レンズ２１３との間に位置している。円錐レンズ２１４の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。円錐レンズ２１４は、円錐面２１４ａと、端面２１４ｂと、中心部に形成された撮影貫通孔部２１４ｃとを有している。この円錐面２１４ａは、円錐レンズ２１２に対向し、端面２１４ｂは、円錐レンズ２１３に対向している。撮影貫通孔部２１４ｃは、円錐面２１４ａと端面２１４ｂとの間を貫通する貫通孔であり、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬと平行に延在している。
【０１０１】
円錐レンズ２１１の円錐面２１１ａから出射したレーザ光Ｌは、円錐レンズ２１３の円錐面２１３ａに入射する。円錐レンズ２１３によって屈折されたレーザ光Ｌは、円錐レンズ２１３の端面２１３ｂから出射する。この出射したレーザ光Ｌは、円環状の断面形状を有し、径方向の大きさが一定の筒状のレーザ光である。このとき、レーザ光Ｌは、カメラ２０２を回避して、円錐レンズ２１４の端面２１４ｂに入射する。
【０１０２】
円錐レンズ２１４によって屈折されたレーザ光Ｌは、円錐レンズ２１４の円錐面２１４ａから出射する。この出射したレーザ光Ｌは、円環状の断面形状を有し、円錐レンズ２１４から円錐レンズ２１２の円錐面２１２ａに向かう。このとき、円環状のレーザ光Ｌの径方向の大きさは、円錐面２１２ａに近づくにしたがって徐々に小さくなっている。
【０１０３】
図６は、第３実施形態のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示す模式図である。
【０１０４】
第３実施形態のころ軸受の挙動測定装置は、レーザ発振器３０１と、カメラ３０２と、筒状の回転軸３２０と、この回転軸３２０を駆動するためのベルト３２５およびモータ３２６と、円錐ミラー３１１，３６１とを備える点が、第１，第２実施形態と異なる。第３実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、第１，第２実施形態のころ軸受の挙動測定装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第３実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、第１，第２実施形態のころ軸受の挙動測定装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１，第２実施形態の円錐ころ軸受と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。
【０１０５】
回転軸３２０は、円錐ころ軸受５０の内輪５１に内嵌されると共に、レーザ発振器３０１とカメラ３０２との間に位置している。回転軸３２０の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。回転軸３２０は、本体部３２１と、この本体部３２１の一端面の中心部と他端面の中心部との間を貫通する軸貫通孔部３２２とを有している。この軸貫通孔部３２２は、断面略円形状であって、回転軸３２０の中心軸に沿って延在している。回転軸３２０の一端部に円錐ころ軸受５０が配置されている。回転軸３２０の一端部側には、円錐ミラー３１１，３６１とカメラ３０２とが配置されている。
【０１０６】
ベルト３２５は、回転軸３２０の他端部とモータ３２６の出力軸３２６ａとにそれぞれ巻回され、モータ３２６の回転駆動力を回転軸３２０に伝達するように設けられている。ベルト３２５は、弾性部材からなっている。これにより、回転軸３２０は、モータ３２６の回転駆動力がベルト３２５を介して伝達され、回転軸３２０の中心軸回りに回転するようになっている。
【０１０７】
円錐ミラー３１１は、回転軸３２０とカメラ３０２との間に位置すると共に、円錐ミラー３６１の中央部に位置している。円錐ミラー３１１は、円錐ミラー３６１に対して針金等の細い紐状部材により固定されている。円錐ミラー３１１の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。円錐ミラー３１１は、円錐面３１１ａと端面３１１ｂとを有している。この円錐面３１１ａは、反射面を形成すると共に回転軸３２０の一端面に対向し、端面３１１ｂは、カメラ３０２に対向している。
【０１０８】
円錐ミラー３６１は、回転軸３２０とカメラ３０２との間に位置している。円錐ミラー３６１の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。円錐ミラー３６１は、反射面を形成する円錐内面３６１ａ，３６１ｂを有している。円錐内面３６１ａは、円錐ミラー３１１と円錐ころ軸受５０のころ５３の大端面５３ｂとに対向している。円錐内面３６１ｂは、投影部４の投影面４ａと円錐ころ軸受５０のころ５３の大端面５３ｂとに対向している。円錐内面３６１ａ，３６１ｂは、円錐ミラー３６１の中央部を貫通する貫通孔部３６１ｃを形成している。この貫通孔部３６１ｃの中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。
【０１０９】
カメラ３０２は、円錐ミラー３１１，３６１に対して、回転軸３２０と反対側に位置している。カメラ３０２の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。カメラ３０２の撮像部３０２ａは、円錐ころ軸受５０および投影部４の投影面４ａに対向している。
【０１１０】
レーザ発振器３０１は、回転軸３２０の他端部側に配置されている。レーザ発振器３０１の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。
【０１１１】
レーザ発振器３０１が出射したレーザ光Ｌは、円環状の断面形状を有している。レーザ光Ｌは、回転軸３２０の他端部側から回転軸３２０の軸貫通孔部３２２内を通って回転軸３２０の一端部側に位置する円錐ミラー３１１の円錐面３１１ａに入射する。
【０１１２】
円錐面３１１ａにより反射されたレーザ光Ｌは、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに直交する方向に進んで、円錐ミラー３６１の円錐内面３６１ａに入射する。この円錐内面３６１ａにより反射されたレーザ光Ｌは、円環状の断面形状を有し、円錐ミラー３６１から円錐ころ５３の大端面５３ｂに向かう。このとき、円環状のレーザ光Ｌの中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬと一致している。円環状のレーザ光Ｌの径方向の大きさは、大端面５３ｂに近づくにしたがって徐々に小さくなっている。円錐ころ５３の大端面５３ｂの上記ぬすみ部に入射したレーザ光Ｌは、上記ぬすみ部によって反射され、円錐ミラー３６１の円錐内面３６１ｂに入射する。この円錐内面３６１ｂにより反射されたレーザ光Ｌは、投影部４の投影面４ａに反射される。
【０１１３】
カメラ３０２は、円錐ミラー３６１の貫通孔部３６１ｃを介して、円錐ころ軸受５０と投影面４ａでのレーザ光Ｌとを直接撮影する。
【０１１４】
上記第３実施形態の挙動測定装置によれば、カメラ３０２は、回転軸３２０の一端部側に位置する一方、レーザ発振器３０１は、上記他端部側に位置している。このため、カメラ３０２とレーザ発振器３０１とが回転軸３２０に対して同じ側に位置している場合に比べて、カメラ３０２の配置の自由度を向上できる。
【０１１５】
また、回転軸３２０によって、円錐ころ軸受５０を簡単に支持できると共に、円錐ころ軸受５０の内輪５１を実機により近い状態で回転させ、ころ軸受の挙動測定の精度を向上できる。
【０１１６】
また、上記円環状のレーザ光Ｌの径方向の大きさは、円錐ころ５３の大端面５３ｂに近づくにしたがって小さくなっている。このため、円環状のレーザ光Ｌは、円錐ころ５３の大端面５３ｂに対して垂直により近い方向から入射できる。つまり、円環状のレーザ光Ｌは、例えば円環状のレーザ光Ｌが円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬと平行である場合に比べて、より小さい入射角で大端面５３ｂに入射でき、大端面５３ｂからのレーザ光Ｌの反射角をより小さくできる。したがって、反射されたレーザ光Ｌが上記径方向の外側に大きく広がるのを防止でき、第１のミラー６１の大きさをコンパクトにできるため、より低コストで、ころ軸受の挙動測定を行うことができる。
【０１１７】
なお、上記第３実施形態では、円錐ミラー３１１，３６１によって、レーザ光Ｌが、レーザ発振器３０１から、円錐ころ５３の大端面５３ｂに到達するようにしていた。しかしながら、これに限らず、例えば、第３実施形態の変形例では、図７に示すように、円錐レンズ３１２および円錐ミラー３６２によって、レーザ光Ｌが、レーザ発振器３０１から、円錐ころ５３の大端面５３ｂに到達するようにしてもよい。
【０１１８】
上記第３実施形態と異なる点について詳しく述べると、円錐レンズ３１２は、回転軸３２０とカメラ３０２との間に位置すると共に、回転軸３２０に固定されている。円錐レンズ３１２の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。円錐レンズ３１２は、円錐面３１２ａと端面３１２ｂとを有している。この円錐面３１２ａは、回転軸３２０の一端面および円錐ミラー３６２の円錐内面３６２ａに対向し、端面３１２ｂは、カメラ３０２に対向している。
【０１１９】
円錐ミラー３６２は、回転軸３２０とカメラ３０２との間に位置している。円錐ミラー３６２の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。円錐ミラー３６２は、反射面を形成する円錐内面３６２ａ，３６２ｂを有している。円錐内面３６２ａは、円錐レンズ３１２と円錐ころ軸受５０のころ５３の大端面５３ｂとに対向している。円錐内面３６２ｂは、投影部４の投影面４ａと円錐ころ軸受５０のころ５３の大端面５３ｂとに対向している。円錐内面３６２ａ，３６２ｂは、円錐ミラー３６２の中央部を貫通する貫通孔部３６２ｃを形成している。この貫通孔部３６２ｃの中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。
【０１２０】
レーザ発振器３０１が出射したレーザ光Ｌは、円錐レンズ３１２の円錐面３１２ａに入射し、円錐レンズ３１２により屈折されたレーザ光Ｌは、円錐ミラー３６２の円錐内面３６２ａに入射する。この円錐内面３６２ａにより反射されたレーザ光Ｌは、円環状の断面形状を有し、円錐ミラー３６２から円錐ころ５３の大端面５３ｂに向かう。このとき、円環状のレーザ光Ｌの径方向の大きさは、大端面５３ｂに近づくにしたがって徐々に小さくなっている。円錐ころ５３の大端面５３ｂの上記ぬすみ部に入射したレーザ光Ｌは、上記ぬすみ部によって反射され、円錐ミラー３６２の円錐内面３６２ｂに入射する。この円錐内面３６２ｂにより反射されたレーザ光Ｌは、投影部４の投影面４ａに反射される。
【０１２１】
また、上記第３実施形態では、円錐ミラー３６１が有する２つの反射面である３６１ａ，３６１ｂを用いて、円環状のレーザ光Ｌを円錐ころ軸受５０に到達させていたが、これに限られない。例えば２つの異なる円錐ミラーを用いて、レーザ光をころ軸受に到達させてもよい。
【０１２２】
また、上記第３実施形態では、回転軸３２０には、モータ３２６の回転駆動力がベルト３２５を介して伝達されていたが、これに限られない。例えば、モータの回転駆動力がチェーンや歯車機構などの他の動力伝達機構を介して、回転軸に伝達されてもよい。
【０１２３】
図８は、第４実施形態のころ軸受の挙動測定装置の概略構成を示す模式図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線に関する矢視図である。
【０１２４】
第４実施形態のころ軸受の挙動測定装置は、レーザ発振器４０１と、カメラ４０２，４０３と、平面ミラー４６１，４６２とを備える点が、第１〜第３実施形態と異なる。第４実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、第１〜第３実施形態のころ軸受の挙動測定装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第４実施形態のころ軸受の挙動測定装置では、第１〜第３実施形態のころ軸受の挙動測定装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１〜第３実施形態の円錐ころ軸受と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。
【０１２５】
図８に示すように、レーザ発振器４０１は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに対して一定の距離だけオフセットした場所に配置している。
【０１２６】
２つの平面ミラー４６１，４６２は、それぞれ略長方形の板状部材からなり、反射面４６１ａ，４６２ａを有している。反射面４６１ａは、レーザ発振器４０１と反射面４６２ａとに対向している。反射面４６２ａは、円錐ころ軸受５０と反射面４６２ａとに対向している。反射面４６１ａ，４６２ａは、互いに平行に設けられると共に、それぞれ円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに対して４５度の角度で傾いて設けられている。平面ミラー４６２の中心は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬ上に位置している。
【０１２７】
図８および図９に示すように、２台のカメラ４０２，４０３は、平面ミラー４６２に対して互いに反対側に位置すると共に、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬを挟んで、この回転軸ＣＬに対して互いに対称に位置している。カメラ４０２と円錐ころ軸受５０との間の距離は、カメラ４０３と円錐ころ軸受５０との間の距離と等しい。カメラ４０２の撮像部４０２ａと、カメラ４０３の撮像部４０３ａとは、円錐ころ軸受５０と投影部４の投影面４ａに対向している。
【０１２８】
レーザ発振器４０１が出射したレーザ光Ｌは、円環状の断面形状を有し、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬと平行に進んで、平面ミラー４６１の反射面４６１ａに入射する。反射面４６１ａにより反射されたレーザ光Ｌは、回転軸ＣＬに対して直交する方向に進んで、平面ミラー４６２の反射面４６２ａに入射する。反射面４６２ａにより反射されたレーザ光Ｌは、回転軸ＣＬと平行に進んで、円錐ころ軸受５０の回転時における円錐ころ５３の大端面５３ｂの公転の軌跡に、第１のミラー６１の貫通孔部６１ａを通って到達する。
【０１２９】
カメラ４０２，４０３は、第１のミラー６１の貫通孔部６１ａを介して、円錐ころ軸受５０と投影面４ａでのレーザ光Ｌとを直接撮影する。
【０１３０】
上記第４実施形態の挙動測定装置によれば、２台のカメラ４０２，４０３を用いて計測するステレオ法によって、３次元計測を行うことができる。
【０１３１】
また、レーザ発振器４０１を円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに対して一定の距離だけオフセットした場所に配置できるので、カメラの配置の自由度を向上できる。
【０１３２】
なお、上記第４実施形態では、２台のカメラ４０２，４０３で撮影していたが、これに限られず、３台以上のカメラで撮影してもよい。
【０１３３】
また、上記第４実施形態では、２つの平面ミラー４６１，４６２によって、レーザ光Ｌが、レーザ発振器４０１から、円錐ころ５３の大端面５３ｂに到達するようにしていた。しかしながら、これに限らず、例えば、第４実施形態の変形例では、図１０に示すように、円錐レンズ５１１および円筒ミラー５２１によって、レーザ光Ｌが、レーザ発振器５０１から、円錐ころ５３の大端面５３ｂに到達するようにしてもよい。
【０１３４】
上記第４実施形態と異なる点について詳しく述べると、レーザ発振器５０１は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬ上に位置している。円錐レンズ５１１は、レーザ発振器５０１と円筒ミラー５２１との間に位置している。円錐レンズ５１１の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。円錐レンズ５１１は、円錐面５１１ａと端面５１１ｂとを有している。この円錐面５１１ａは、円筒ミラー５２１に対向し、端面５１１ｂは、レーザ発振器５０１に対向している。
【０１３５】
円筒ミラー５２１は、円錐レンズ５１１と第１のミラー６１との間に位置している。円筒ミラー５２１の中心軸は、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬに一致している。円筒ミラー５２１は、内周面に形成された反射面５２１ａを有している。
【０１３６】
２台のカメラ５０２，５０３は、レーザ発振器５０１に対して互いに反対側に位置すると共に、円錐ころ軸受５０の回転軸ＣＬを挟んで、この回転軸ＣＬに対して互いに対称に位置している。カメラ５０２と円錐ころ軸受５０との間の距離は、カメラ５０３と円錐ころ軸受５０との間の距離と等しい。カメラ５０２の撮像部５０２ａと、カメラ５０３の撮像部５０３ａとは、円錐ころ軸受５０と投影部４の投影面４ａに対向している。
【０１３７】
レーザ発振器５０１が出射したレーザ光Ｌは、円環状の断面形状を有し、円錐レンズ５１１の端面５１１ｂに直交するように入射する。
【０１３８】
円錐レンズ５１１により屈折されたレーザ光Ｌは、円錐レンズ５１１の円錐面５１１ａから出射する。この出射したレーザ光Ｌは、円環状の断面形状を有し、円錐レンズ５１１から円筒ミラー５２１の反射面５２１ａに向かう。このとき、円環状のレーザ光Ｌの径方向の大きさは、反射面５２１ａに近づくにしたがって徐々に大きくなっている。レーザ光Ｌは、円筒ミラー５２１の反射面５２１ａによって反射され、円筒ミラー５２１から円錐ころ５３の大端面５３ｂに向かう。このとき、円環状のレーザ光Ｌの径方向の大きさは、大端面５３ｂに近づくにしたがって徐々に小さくなっている。円錐ころ５３の大端面５３ｂの上記ぬすみ部に入射したレーザ光Ｌは、上記ぬすみ部によって反射され、第１のミラー６１の反射面６１ｂに入射する。この反射面６１ｂにより反射されたレーザ光Ｌは、投影部４の投影面４ａに反射される。
【０１３９】
カメラ５０２，５０３は、第１のミラー６１の貫通孔部６１ａと円筒ミラー５２１の内部を介して、円錐ころ軸受５０と投影面４ａでのレーザ光Ｌとを直接撮影する。
【０１４０】
また、上記第４実施形態の変形例では、第１のミラー６１によって、円錐ころ５３の大端面５３ｂの上記ぬすみ部によって反射されたレーザ光Ｌが投影面４ａに反射されていた。しかしながら、これに限らず、例えば、第１のミラー６１と円筒ミラー５２１とを一体にしてもよい。
【０１４１】
具体的には、図１１に示すように、第１のミラー６１と円筒ミラー５２１とを一体にした円錐ミラー５２２を設ける。この円錐ミラー５２２は、反射面５２２ａと、反射面５２２ｂとを有している。反射面５２２ａは、円筒ミラー５２１の反射面５２１ａに対応している。反射面５２２ｂは、第１のミラー６１の反射面６１ｂに対応している。そして、反射面５２２ｂによって、上記ぬすみ部によって反射されたレーザ光Ｌが投影面４ａに反射する。
【０１４２】
なお、上記第１〜第４実施形態および変形例で説明した全ての構成のうちの二以上の構成を組み合わせて新たな実施形態を構築できることは、勿論である。
【０１４３】
本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【０１４４】
１，２０１，３０１，４０１，５０１  レーザ発振器
２，２１，２０２，３０２，４０２，４０３，５０２，５０３  カメラ
３  演算装置
４  投影部
４ａ  投影面
５０  円錐ころ軸受
５３  円錐ころ
５３ｂ  大端面
５３ｃ  小端面
６１  第１のミラー
６１ａ，３６１ｃ，３６２ｃ  貫通孔部
２１１〜２１４，３１２，５１１  円錐レンズ
２１２ｃ，２１４ｃ  撮影貫通孔部
２２１，５２１  円筒ミラー
３１１，３６１，３６２，５２２  円錐ミラー
４６１，４６２  平面ミラー
ＣＬ  円錐ころ軸受の回転軸
Ｌ  レーザ光
Ｌｂ  基準軌跡
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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