(57)【要約】【課題】球状体の表面全体を安定して確認することが可能な回転装置及び検査装置を提供する。【解決手段】回転装置１０は、第１コーン１ａと、第２コーン１ｂと、押圧機構（第１および第２の回転軸２ａ、２ｂ、ベース部３、変動部４）と、球状体を回転させる回転駆動部５と、変動部４とを備える。第１コーン１ａは円錐状であって、第１の回転軸２ａを有し、球状体２１に対して、第１方向から球状体２１の第１の接点で接する。第２コーン１ｂは円錐状であって、第１方向から球状体２１の第１の接点と異なる第２の接点で接する。押圧機構は、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂを第１方向から球状体２１に対して相対的に押圧する。変動部４は、第１の回転軸２ａの回転速度に対して、第２の回転軸２ｂの回転速度を相対的に変動させる。【選択図】図１
2016188835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転軸を有し、回転させる対象である球状体に対して、前記第１の回転軸に沿った第１方向から前記球状体の第１の接点で接する円錐状の第１コーンと、
前記第１の回転軸に沿った方向に延びる第２の回転軸を有し、前記第１方向から前記球状体の第１の接点と異なる第２の接点で接する円錐状の第２コーンと、
前記第１コーンおよび前記第２コーンを前記第１方向から前記球状体に対して相対的に押圧する押圧機構と、
前記第１コーンおよび前記第２コーンが接触した状態の前記球状体を、前記第１の接点と前記第２の接点とを結ぶ線分に沿った方向に延びる軸を回転中心として回転させる回転駆動部と、
前記第１の回転軸の回転速度に対して、前記第２の回転軸の回転速度を相対的に変動させる変動部とを備える、回転装置。
【請求項２】
前記回転駆動部は、前記第１方向と反対方向である第２方向から前記球状体に接するとともに前記球状体を回転させる回転ローラを含む、請求項１に記載の回転装置。
【請求項３】
前記球状体を支持する支持部材をさらに備える、請求項１または２に記載の回転装置。
【請求項４】
前記変動部は、前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸のそれぞれに接続された偏心部材を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転装置。
【請求項５】
前記回転装置と、
前記回転装置により回転される球状体の表面を検査する検査部とを備える、検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、球状体の回転装置および検査装置に関し、より特定的には、球状体の検査に適用することが可能な回転装置および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受の転動体等に使われる球状体は、軸受寿命や音響への影響があることから、全数全面の表面及び表面下の欠陥に対する検査が行われている。検査で用いる機器としては、可視光やレーザ、電流や超音波を用いた検査機器がある。これらの機器の構成上、可視光やレーザの光源、渦流探傷や超音波探傷のためのプローブなどの装置は、１つの位置に固定される場合が多い。その場合、球状体の全面を検査するためには、ある一点から球状体の全面が見られるように、球状体を回転させる必要がある。
【０００３】
従来、このように球状体を回転させる装置が提案されている（たとえば、特開平８−２７１４４６号公報および特公昭４２−１７６０８号公報参照）。たとえば、特開平８−２７１４４６号公報では、回転軸が直線状に並ぶように対向配置された２枚の円錐状のディスクに球状体を乗せ、当該ディスクを回転させることで球状体を回転させる構成において、２枚のディスクの回転速度を独立して変更することで球状体の姿勢を変化させる装置が提案されている。また、特公昭４２−１７６０８号公報では、回転軸が直線状に並ぶように対向配置された２枚の円錐状のディスク表面で球状体を挟み、さらに球状体に駆動円盤を接触させて当該駆動円盤により球状体をディスクの回転軸に対して垂直な方向に回転させる装置が提案されている。当該装置では、２枚の円錐状のディスクの表面形状が、回転軸に対して非対称な形状とされている。そして、球状体が回転したときにディスクも従動して回転するが、このときディスクの表面（円錐面）がディスクの回転軸に対して非対称であるため、球状体の回転軸を搖動させるような力が球状体に加えられる。この結果、球状体の回転軸が徐々に変わっていくことにより、球状体表面のある１点の軌跡は地球儀の子午線のような軌跡となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２７１４４６号公報
【特許文献２】特公昭４２−１７６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の装置では、球状体に接するディスクの表面が摩耗などにより変形した場合に、球状体の回転軸の搖動の程度が設計値からずれ、結果的にある１点から球状体を見たときに球状体の表面全体（全周）を見ることができなくなる場合があった（つまり、ある１点から見える球状体の表面部分を検査している場合、球状体の表面全体をくまなく検査できない場合があった）。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、ある１点から見たときに球状体の表面全体を安定して確認することが可能な回転装置及び検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る回転装置は、第１コーンと、第２コーンと、押圧機構と、回転駆動部と、変動部とを備える。第１コーンは円錐状であって、第１の回転軸を有し、回転させる対象である球状体に対して、第１の回転軸に沿った第１方向から球状体の第１の接点で接する。第２コーンは円錐状であって、第１の回転軸に沿った方向に延びる第２の回転軸を有し、第１方向から球状体の第１の接点と異なる第２の接点で接する。押圧機構は、第１コーンおよび第２コーンを第１方向から球状体に対して相対的に押圧する。回転駆動部は、第１コーンおよび第２コーンが接触した状態の球状体を、第１の接点と第２の接点とを結ぶ線分に沿った方向に延びる軸を回転中心として回転させる。変動部は、第１の回転軸の回転速度に対して、第２の回転軸の回転速度を相対的に変動させる。
【０００８】
本実施形態に係る検査装置は、回転装置と、回転装置により回転される球状体の表面を検査する検査部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
上記によれば、安定して、ある１点から見える領域を、球状体の表面のすべての部分が通過するように球状体を回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る回転装置を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した回転装置の側面模式図である。
【図３】変動部の偏心部材を説明する模式図である。
【図４】変動部の動作を説明するための模式図である。
【図５】回転軸中心からピッチ円までの距離およびピッチ円の半径と、偏心部材の回転角度との関係を示すグラフである。
【図６】回転装置の動作を説明するための模式図である。
【図７】回転装置の動作を説明するための模式図である。
【図８】ボールの回転角度と搖動運動の角度との関係を示すグラフである。
【図９】回転される球状体の回転状態を説明するための図である。
【図１０】ピッチ角と搖動運動の角度との関係を示すグラフである。
【図１１】ピッチと偏心量との関係を示すグラフである。
【図１２】回転される球状体の回転状態を説明するための図である。
【図１３】回転される球状体の回転状態を説明するための図である。
【図１４】回転される球状体の回転状態を説明するための図である。
【図１５】本実施形態に係る検査方法を説明するためのブロック図である。
【図１６】本実施形態に係る検査装置を説明するための模式図である。
【図１７】本実施形態に係る検査装置を説明するためのフローチャートである。
【図１８】本実施形態に係る軸受の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１９】本実施形態に係る軸受を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本開示の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１２】
＜回転装置および回転方法の説明＞
回転装置の構成：
図１および図２を参照しながら、本実施形態に従った回転装置を説明する。回転装置１０は、第１コーン１ａと、第２コーン１ｂと、ベース部３と、回転駆動部としての回転ローラ５と、変動部４とを主に備える。第１コーン１ａは円錐状であって、第１の回転軸２ａを有する。第１コーン１ａは、回転させる対象である球状体２１に対して、回転軸２ａに沿った第１方向（図１の上から下に向かう方向）から球状体２１の第１の接点で接する。第２コーン１ｂは円錐状であって、第１の回転軸２ａに沿った方向に延びる第２の回転軸２ｂを有する。第２コーン１ｂは、第１方向から球状体２１の第１の接点と異なる第２の接点で接する。
【００１３】
ベース部３は、回転軸２ａ、２ｂを回転可能に保持する。また、ベース部３から見て回転ローラ５と反対側には、回転軸２ａ、２ｂの回転速度を変動させる変動部４が配置されている。変動部４は、回転軸２ａ、２ｂと接続されている。変動部４としては、たとえば偏心部材などを用いることができる。なお、変動部４の構成例については後述する。
【００１４】
球状体２１に対して上側から第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂが接触しているため、回転軸２ａ、２ｂ、ベース部３、変動部４などが錘として作用する。つまり、第１および第２コーン１ａ、１ｂを球状体２１に押圧する押圧機構として上記回転軸２ａ、２ｂ、ベース部３、変動部４などは作用する。この結果、第１および第２コーン１ａ、１ｂは、図１の矢印１８に示す方向に（球状体２１に向かって）押圧された状態となる。なお、押圧機構として、バネや錘など上述した回転軸２ａ、２ｂ、ベース部３、変動部４などと別部材を配置してもよい。
【００１５】
回転駆動部としての回転ローラ５は、図示しない駆動モータなどに接続されており、当該駆動モータによって回転することで球状体２１を回転させることができる。つまり、回転ローラ５は、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂが接触した状態の球状体２１を、第１の接点と第２の接点とを結ぶ線分に沿った方向に延びる軸（図１の紙面における左右方向に延びる軸、あるいは図２の紙面に垂直な方向に延びる軸）を回転中心として回転させる。なお、このとき球状体２１の回転に伴って、第１および第２コーン１ａ、１ｂも回転する。たとえば、回転ローラ５が図２の矢印１３に示す方向に回転すると、球状体２１が図２の矢印１４に示す方向に回転する。そして、球状体２１の回転に伴って、第１コーン１ａおよび第１の回転軸２ａは図１の矢印１１に示す方向に回転する。また、球状体２１の回転に伴って、第２コーン１ｂおよび第２の回転軸２ｂは図１の矢印１２に示す方向に回転する。
【００１６】
回転装置１０は、図２に示すように球状体２１を支えるための補助ローラ６を備えていてもよい。補助ローラ６は、図２に示すように第１および第２コーン１ａ、１ｂを挟んで球状体２１の両側に配置されていてもよいが、補助ローラ６は１つだけ配置されていてもよい。たとえば、補助ローラ６は、回転ローラ５の回転方向（図２の矢印１３で示す方向）に沿った方向において球状体２１の後ろ側に配置されることが好ましい。
【００１７】
変動部４は、第１の回転軸２ａの回転速度に対して、第２の回転軸２ｂの回転速度を相対的に変動させることができれば、任意の構成を採用することができる。たとえば、変動部４として、第１の回転軸２ａに接続された第１偏心部材と、第２の回転軸２ｂに接続された第２偏心部材とを含んでいてもよい。
【００１８】
たとえば、第１偏心部材と第２偏心部材とは、第１の回転軸２ａと第２の回転軸２ｂとの間で接した状態で回転可能に配置されていてもよい。この場合、第１および第２の回転軸２ａ、２ｂの回転に伴って第１偏心部材および第２偏心部材も回転する。当該第１偏心部材および第２偏心部材の回転によって、当該第１偏心部材と第２偏心部材との接触部の位置と、第１の回転軸２ａおよび第２の回転軸２ｂとの間の距離が変動する。当該距離の変動に伴って、第１の回転軸２ａ（第１コーン１ａ）の回転速度と第２の回転軸２ｂ（第２コーン１ｂ）の回転速度とに差が生じる。このように、球状体２１に接する第１コーン１ａと第２コーン１ｂとの回転速度に差が発生することで、球状体２１の回転軸を傾けることができる。この結果、たとえば図１のように回転装置１０の正面側の領域を、球状体２１の外周表面の全体がかならず通過するように球状体２１を回転させることができる。
【００１９】
なお、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂの形状は、図１および図２に示すような形状に限られず、円錐状の側面（球状体２１に接する側面）を有していれば、図１および図２に示した形状と異なる形状であってもよい。
【００２０】
回転方法（回転装置の動作）：
本実施形態に係る回転方法は、上述した回転装置１０を用いた球状体２１の回転方法であって、まず、回転させる対象である球状体２１に対して、第１の回転軸２ａを有する円錐状の第１コーン１ａを、第１の回転軸２ａに沿った第１方向から球状体２１の第１の接点で接触させる。また、第１の回転軸２ａに沿った方向に延びる第２の回転軸２ｂを有する円錐状の第２コーン１ｂを、第１方向から球状体２１の第１の接点と異なる第２の接点で接触させる。このとき、図１および図２に示すように、第１および第２の回転軸２ａ、２ｂや、ベース部３の重さにより第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂが球状体２１に押圧された状態になる。また、球状体２１に対して第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂが接する側と反対側では、球状体２１に回転ローラ５が接するように配置されている。また、補助ローラ６も球状体２１に接するように配置される。
【００２１】
次に、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂを図１の上側から下側に向けて球状体２１に対して押圧した状態で、回転ローラ５を回転させる。この結果、球状体２１は、第１の接点と第２の接点とを結ぶ線分に沿った方向に延びる軸（たとえば、図２において球状体２１の中心を通るとともに図２の紙面に垂直な方向に延びる軸）を回転中心として回転する。
【００２２】
そして、このような球状体２１の回転に伴って、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂが回転する。第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂの回転に伴って、第１の回転軸２ａ及び第２の回転軸２ｂも回転する。このとき、変動部４における偏心部材の働きにより、第１コーン１ａの回転速度と第２コーン１ｂの回転速度が変動する。
【００２３】
この結果、第１コーン１ａと球状体２１との接触部において球状体２１に作用する力と、第２コーン１ｂと球状体２１との接触部において球状体２１に作用する力のバランスが変化する。このような力のバランスの変化は、球状体２１の回転する軸を傾けるように作用する。この結果、球状体２１の回転する軸は徐々に変化し、結果的に回転装置１０の正面側の領域を、球状体２１の外周表面の全体が必ず通るように、球状体２１を回転させることができる。
【００２４】
球状体の回転軸を変化させる機構について：
以下、本実施形態における回転装置および回転方法において、球状体の回転する軸を変化させる機構（変動部４の動作機構）について、図３〜図１４を参照して詳細に説明する。なお、以下では変動部４として偏心部材を用いた場合を例として説明する。
【００２５】
本実施形態における回転装置および回転方法では、図３に示すように第１コーン１ａ（図１参照）の第１の回転軸２ａに偏心部材４ａが接続されている。図３に示すように、第１の回転軸２ａの中心である回転軸中心１５と、偏心部材４ａにおけるピッチ円１７の中心であるピッチ円中心１６とは、偏心量ｅだけ離れた位置に配置されている。また、第２コーン１ｂの第２の回転軸２ｂにも同様の偏心量ｅだけ偏心した状態で偏心部材が接続されている。
【００２６】
第１および第２の回転軸２ａ、２ｂに接続される偏心部材には任意の構成を採用することができる。また、第１の回転軸２ａに接続された偏心部材４ａと第２の回転軸２ｂに接続された偏心部材とは互いに噛み合うように配置されており、第１および第２の回転軸２ａ、２ｂは偏心部材を介して連動して回転するようになっている。
【００２７】
そして、上述したように偏心部材の偏心により、第１の回転軸２ａに接続された偏心部材４ａと第２の回転軸２ｂに接続された偏心部材とが連動して回転したときに、第１の回転軸２ａと第２の回転軸２ｂとの間で回転角度に差が生じる。以下、具体的に説明する。
【００２８】
まず、図４を参照して、回転軸中心１５から偏心部材のピッチ円１７までの距離Ａが最少となるピッチ円上の位置を位置１７ａとする。そして、この位置１７ａが他方の偏心部材と接触する状態からの回転軸２ａの回転角度をθとし、当該位置１７ａを始点とした偏心部材４ａの回転角度をＫとし、ピッチ円１７の直径をＰとする。また、図１における左側に位置する第１の回転軸２ａおよび当該第１の回転軸２ａに接続された偏心部材４ａについての上記回転角度をθＬとし、上記距離をＡＬとする。また、図１における右側に位置する第２の回転軸２ｂおよび当該第２の回転軸２ｂに接続された偏心部材についての上記回転角度をθＲとし、上記距離をＡＲとする。この場合、左側に位置する第１の回転軸２ａおよび偏心部材４ａについては、余弦定理により、
【００２９】
【数１】
2016188835.tif 000003
【００３０】
という式が成り立つ。また、右側に位置する第２の回転軸２ｂおよび偏心部材については、
【００３１】
【数２】
2016188835.tif 000004
【００３２】
という式が成り立つ。
上記の式で示される距離ＡＬ、距離ＡＲおよびピッチ円１７の半径（Ｐ／２）と、偏心部材４ａの回転角度Ｋとの間には、図５に示すような関係が成り立つ。ここで、図５は、回転軸中心１５からピッチ円までの距離Ａおよびピッチ円の半径（Ｐ／２）と、偏心部材の回転角度Ｋとの関係を示すグラフである。図５の横軸は偏心部材の回転角度Ｋ（単位：°）を示し、縦軸は距離ＡＬ（左偏心部材の半径とも呼ぶ）、距離ＡＲ（右偏心部材の半径とも呼ぶ）、ピッチ円１７の半径（Ｐ／２）（それぞれの単位：ｍｍ）を示す。また、図５のグラフは、球状体２１が１７／６４というサイズの軸受の転動体であって、偏心量ｅが０．２５ｍｍである場合を示している。図５のグラフでは、点線が距離ＡＲの変化を示し、一点鎖線が距離ＡＬの変化を示し、実線がピッチ円１７の半径（Ｐ／２）を示している。
【００３３】
図５および上述の式からわかるように、このとき回転軸２ａ、２ｂの回転角度θＬ，θＲについては、Ａ＞Ｐ／２のとき、回転軸の回転角度は相対的に小さくなり、Ａ＜Ｐ／２のとき回転軸の回転角度は相対的に大きくなる。つまり、回転軸２ａ、２ｂの回転速度（すなわち第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂの回転速度）は、図５に示すように、相対的に速くなった状態と遅くなった状態とを周期的に繰り返す。また、当該繰り返しの周期は第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂで実質的に同じであるが、速度の大小関係は第１コーン１ａと第２コーン１ｂとで逆になっている。つまり、第１コーン１ａの回転速度が相対的に速くなっているときには、第２コーン１ｂの回転速度が相対的に遅くなっている。
【００３４】
また、ここでは検査される球状体２１（ボール）の１回転と第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂ（円錐状のコーン）の１回転とを同期させる構成とすることが好ましい。このようにするため、図５に示すように、第１の回転軸２ａの回転軸中心１５と第２の回転軸２ｂの回転軸中心との間の距離ａ（以下、中心距離とも呼ぶ）は、
【００３５】
【数３】
2016188835.tif 000005
【００３６】
という式で与えられる。なお、上記式におけるＤは図６に示すように球状体２１の直径を意味している。
【００３７】
この場合、図６に示すように、第１コーン１ａが球状体２１（ボール）と接している部分の径（図５において回転軸中心１５から当該接している部分までの距離の２倍）は、ピッチ円の直径Ｐの半分となる。また、この関係は第２コーン１ｂにおいても同様である。このとき、図６に示すように、球状体２１の中心２１ａから、第１コーン１ａが球状体２１に接している部分に向かう線分と、水平線とのなす角度は４５°となる。
【００３８】
そのため、たとえば第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂが任意の角度（回転角度θＬまたは回転角度θＲ）まで回転したときの、第１コーン１ａまたは第２コーン１ｂの側面上で球状体２１と接した部分の距離（回転角度がゼロのときに球状体２１と接していた第１コーン１ａでの接点が移動した距離Ｌ、または回転角度がゼロの時に球状体２１と接していた第２コーン１ｂでの接点が移動した距離Ｒ）は、
【００３９】
【数４】
2016188835.tif 000006
【００４０】
という式で表される。
また、球状体２１が回転している角度θＢは、
【００４１】
【数５】
2016188835.tif 000007
【００４２】
という式で表される。
そして、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂ（円錐コーンとも呼ぶ）の回転差により生じる球状体２１（ボール）の揺動運動の角度βは、図７に示すように、左右の円錐コーンでの上記距離Ｌ、Ｒの差より、
【００４３】
【数６】
2016188835.tif 000008
【００４４】
と表される。ここで、図７は、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂの回転差により生じる球状体２１の搖動運動の角度βと、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂでの上記距離Ｌ、Ｒとの関係を説明するための模式図である。
【００４５】
そして、上述した式に基づき得られる、球状体２１の回転している角度θＢと搖動運動の角度βとの関係を図８に示す。図８は、球状体の回転角度θＢと搖動運動の角度βとの関係を示すグラフであり、横軸が回転角度θＢ（単位：°）を示し、縦軸が搖動運動の角度β（単位：°）を示している。また、図８は図５と同様に球状体２１が１７／６４というサイズの軸受の転動体であって、偏心量ｅが０．２５ｍｍである場合を示している。
【００４６】
図８からも分かるように、搖動運動の角度βは
【００４７】
【数７】
2016188835.tif 000009
【００４８】
という式によって表され、ほぼサインカーブを描く。ここで、上記式中のβ０は、偏心部材の偏心量ｅと正比例している。β０は偏心量ｅが大きくなるにつれて大きくなる。
【００４９】
ここで、搖動運動の角度βが変化しながら、球状体２１が微小角Δθだけ回転したときの、球状体２１上の座標（ｘ，ｙ，ｚ）の動きは、
【００５０】
【数８】
2016188835.tif 000010
【００５１】
と表され、（ｘ，ｙ，ｚ）は（ｘ''，ｙ''，ｚ''）に達する。
上述の式などに基づき、回転している球状体２１に描かれる子午線を計算すると、図９のようになる。なお、ここで子午線とは、球状体２１を上述した方法で回転させた状態で、当該球状体２１の表面の所定の１点にマーカなどの筆記具を接触させることで球状体２１の表面に形成される線分（模様）のことを意味している。
【００５２】
図９は、球状体２１の表面に表示された子午線を、球状体２１の頂点側から見ている状態を示している。また、図９は、図８と同様に球状体２１が１７／６４というサイズの軸受の転動体であって、偏心量ｅが０．２５ｍｍである場合を示している。図９の横軸および縦軸は球状体２１の頂点側から見た寸法（縦寸法：単位ｍｍ、および横寸法：単位：ｍｍ）を示し、球状体２１の回転のｎ週目に形成される子午線が実線で示され、ｎ−１週目に形成される子午線が点線で示され、ｎ−２週目に形成される子午線が一点鎖線で示されている。
【００５３】
図９に示された計算結果より、子午線のピッチ角α（単位：°）およびピッチｐ（単位：ｍｍ）を求めることができる。図９に示した条件では、ピッチ角αは９．４２７°であり、ピッチｐは０．５５５０ｍｍであった。なお、ここでピッチ角αとは、ｎ週目の子午線とｎ−１周面の子午線とが球状体２１の中心に対してなす角度を意味する。また、ピッチｐとは、図９における球状体２１の外周円上における、ｎ週目の子午線とｎ−１周面の子午線との間の距離を意味する。
【００５４】
発明者は、偏心量ｅを変化させて上述のような計算を行った結果、搖動運動の角度β（振れ角βとも呼ぶ）と、ピッチ角αとの関係には、図１０に示すような比例関係（α＝πβ）があることを見出した。ここで、図１０は搖動運動の角度βとピッチ角αとの関係を示すグラフである。図１０の横軸は搖動運動の角度β（単位：°）であり、縦軸はピッチ角α（単位：°）である。
【００５５】
また、各偏心時の子午線のピッチｐについても、偏心量ｅに対してプロットしていくと、図１１のような比例関係（直線関係）が得られた。ここで、図１１は、ピッチｐと偏心量ｅとの関係を示すグラフである。図１１の横軸は偏心量ｅ（単位：ｍｍ）であり、縦軸はピッチｐ（単位：ｍｍ）である。また、このようなピッチｐと偏心量ｅとの関係については、１７／６４''というサイズ以外の球状体についても同様であり、１／２''というサイズまでの球状体について、上述のような子午線を求める計算を行って確認したところ、ｐ＝２．２１９ｅという図１１に示すような関係が成り立っていた。
【００５６】
これらの結果より、ピッチｐを１ｍｍと設定する時は、球状体２１のサイズにかかわらず、偏心量ｅは０．４５ｍｍとなる。
【００５７】
サイズ１３／３２''の球状体に対する検証：
次に、上述した検討結果について、１３／３２''というサイズの球状体の場合について検証した。上述のように、ピッチｐ＝１ｍｍとする場合には、偏心量ｅ＝０．４５ｍｍとなる。そして、この条件に従って、球状体の表面に子午線を表示した場合を図１２に示す。図１２は、１３／３２''というサイズの球状体の表面に形成された子午線を、球状体の頂点側から見た模式図である。
【００５８】
図１２の縦軸および横軸は、基本的に図９の縦軸および横軸と同様である。図１２に示した子午線の図から、ピッチ角αは１１．０９２°、ピッチｐは０．９９８９ｍｍであった。
【００５９】
また、図１２に示した球状体２１の子午線を、球状体２１の赤道側（図１２において球状体２１を見ている方向から、球状体２１の中心から見て９０°移動した方向）から見た場合を図１３に示す。図１３の縦軸および横軸は、球状体２１を赤道側から見た寸法（縦寸法：単位ｍｍ、および横寸法：単位：ｍｍ）を示している。また、図１４は、図１２に示した球状体の頂点部分（図１２の球状体２１の中央部）を拡大した図である。図１４に示すように、当該頂点部分ではポールキャップが発生している。なお、このポールギャップは、計算上Δθを０．１°にしたことによる誤差と考えられ、実際の設計では問題にならないと考えられる。以上より、たとえばサイズが１３／３２''の球状体２１（ボール）に対しては、偏心量ｅを０．４５ｍｍとして設計することが可能であると考えられる。
【００６０】
＜検査装置の構成＞
図１５および図１６を参照して、上述した回転装置を利用した検査装置を説明する。図１５は、検査装置の構成を説明するためのブロック図である。図１６は、検査装置の一例の構成を示す模式図である。
【００６１】
図１５に示すように、検査装置３０は、ボール供給部３２と、ボール回転部３３と、検査機構部３４と、制御部３１とを主に備える。ボール供給部３２は、ボール回転部３３に検査対象である球状体（ボール）を供給する。球状体の供給方法としては、任意の方法を用いることができる。ボール回転部３３は、本実施形態に係る回転装置を適用する。検査機構部３４は、当該ボール回転部３３において回転されている球状体の表面を検査する。検査機構部３４の構成は任意の構成を採用することができるが、たとえばレーザ光を球状体表面に照射し、当該球状体表面で反射したレーザ光の反射光を検出することで球状体の表面状態を検出する、といった構成を採用できる。制御部３１は、ボール供給部３２、ボール回転部３３、検査機構部３４を制御する。たとえば、制御部３１では、検査機構部３４からの検査データを受信し、当該検査データに基づき検査対象である球状体の品質の判定を行なうためのデータ処理を行ってもよい。
【００６２】
図１６を参照して、上述した検査装置の一例である検査装置は、図１および図２に示した回転装置を含むボール回転部３３と、検査機構部としてのレーザ測定器３４ａと、図示しない制御部およびボール供給部とを備える。ボール回転部３３は、基本的には図１および図２に示した回転装置と同様の構成を備えているが、第１の回転軸および第２の回転軸２ｂの中心軸が線分３５で示す鉛直方向に対して傾斜している。このボール回転部３３では、図１および図２に示した回転装置と同様に球状体を矢印１４に示す方向に回転させるとともに、第１コーン１ａ（図１参照）および第２コーン１ｂの回転速度差に起因して球状体２１の回転軸を搖動させることができる。
【００６３】
そして、線分３５に示す鉛直方向に対して回転軸２ｂの中心軸が傾斜している傾斜方向と逆方向側に、レーザ測定器３４ａが配置されている。レーザ測定器３４ａは、回転している球状体２１の表面にレーザ光を照射するとともに、当該球状体２１の表面において反射したレーザ光(反射光）を検出する。上述のように、球状体２１の回転軸が搖動することにより、レーザ測定器３４ａから照射されるレーザ光は結果的に球状体２１の表面全体をくまなく走査することができる。
【００６４】
レーザ測定器３４ａにおいて検出された反射光のデータは、制御部へ送信される。制御部では、受信した上記データに対して演算処理など所定の処理を行う。あるいは、制御部では受信した上記データを画像データとしてモニターなどの表示装置にそのまま表示してもよい。このようにして、検出されたデータに基づき、球状体２１の表面全体の状態を検査することができる。
【００６５】
＜検査方法＞
上述した検査装置を利用した、球状体の検査方法を説明する。図１７は、本実施形態に係る検査方法を説明するためのフローチャートである。図１７を参照して、本実施形態に係る検査方法を説明する。
【００６６】
図１７に示すように、本実施形態に係る検査方法では、まず準備工程（Ｓ１）を実施する。具体的には、工程（Ｓ１）においては、検査対象となる球状体２１を準備する。また、工程（Ｓ１）では、上述した回転方法を実施するためのボール回転部３３、図１６に示した検査装置を準備する。
【００６７】
次に、検査工程（Ｓ２）を実施する。具体的には、検査対象である球状体２１を検査装置のボール回転部３３にセットする。当該ボール回転部３３において球状体２１を回転させながら、検査機構部により球状体２１に対する検査を実施する。具体的には、図１６に示したレーザ測定器３４ａから、回転している球状体２１に対してレーザ光を照射する。そして、球状体２１の表面で反射したレーザ光（反射光）を当該レーザ測定器３４ａにおいて検出する。レーザ測定器３４ａにおいて検出された反射光のデータは、制御部へ送信される。制御部では、当該データに対して所定の演算処理などを実施する。このようにして、球状体の検査を行うことができる。
【００６８】
＜軸受の製造方法＞
図１８を参照して、本実施形態に係る軸受の製造方法を説明する。本実施形態に係る軸受の製造方法は、上述した検査方法を用いて検査を行う軸受の製造方法であって、まず部品製造工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）では、球状体である軸受の玉（転動体）、内輪、外輪、保持器など軸受を構成する部品を製造する。これらの部品の製造方法は、従来周知の任意の方法を用いることができる。
【００６９】
次に、部品検査工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）では、玉（転動体）に対して、上述した検査方法を用いて検査を行う。上述のように、本実施の形態に係る回転方法を用いて玉を回転させながら検査を行うことで、玉の全周をくまなく検査することができる。また、他の部品（内輪、外輪、保持器など）についても、従来周知の検査方法を用いた検査を実施してもよい。
【００７０】
次に、組立工程（Ｓ３０）を実施する。この工程（Ｓ３０）では、上述した工程（Ｓ２０）において検査に合格した玉や、他の部品を組み立てることにより、軸受を製造する。軸受の組立工程については、従来周知の方法を用いることができる。このようにして、本実施形態に係る軸受を製造することができる。
【００７１】
＜軸受の構成＞
図１９を参照して、本実施の形態の軸受４０について説明する。軸受４０は、玉軸受であって、たとえば輸送機器などにおける回転軸を、回転軸の外周面に対向して配置される部材、たとえばハウジングに対して軸周りに回転自在に支持する軸受であって、たとえば深溝玉軸受である。
【００７２】
図１９を参照して、軸受４０は、内周面に外輪転走面４１ａを有する外輪４１と、外周面に内輪転走面４２ａを有する内輪４２と、複数の転動体４３と、保持器４４とを備えている。内輪４２は、内輪転走面４２ａが外輪４１の外輪転走面４１ａに対向するように外輪４１の内側に配置されている。
【００７３】
外輪４１および内輪４２は、たとえば鋼からなっている。外輪４１および内輪４２を構成する材料としては、たとえばＪＩＳ規格ＳＵＪ２などの高炭素クロム軸受鋼、ＳＣＭ４２０などの機械構造用合金鋼、またはＳ５３Ｃなどの機械構造用炭素鋼を用いることができる。
【００７４】
転動体４３は、鋼やセラミックスなど任意の材料により構成することができるが、たとえばＳｉ３Ｎ４（窒化珪素）からなるセラミックス製の玉である。転動体４３は、外輪転走面４１ａおよび内輪転走面４２ａに接触し、外輪転走面４１ａおよび内輪転走面４２ａの周方向に沿った円環状の軌道上に複数並べて配置されている。保持器４４は、たとえばナイロンなどのポリアミド樹脂からなっており、転動体４３を周方向に所定のピッチで保持している。
【００７５】
このような軸受は４０は、上述した本実施形態に従った軸受の製造方法により製造されている。このため、転動体４３はその全周が検査されており、高い耐久性が確保されている。
【００７６】
上述した説明と一部重複する部分もあるが、本発明の実施形態の特徴的な構成を列挙する。
【００７７】
本実施形態に係る回転装置１０は、第１コーン１ａと、第２コーン１ｂと、押圧機構（第１および第２の回転軸２ａ、２ｂ、ベース部３、変動部４）と、回転駆動部（回転ローラ５）と、変動部４とを備える。第１コーン１ａは円錐状であって、第１の回転軸２ａを有し、回転させる対象である球状体２１に対して、第１の回転軸２ａに沿った第１方向から球状体２１の第１の接点で接する。第２コーン１ｂは円錐状であって、第１の回転軸２ａに沿った方向に延びる第２の回転軸２ｂを有し、第１方向から球状体２１の第１の接点と異なる第２の接点で接する。押圧機構（第１および第２の回転軸２ａ、２ｂ、ベース部３、変動部４）は、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂを第１方向から球状体２１に対して相対的に押圧する。回転ローラ５は、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂが接触した状態の球状体２１を、第１の接点と第２の接点とを結ぶ線分に沿った方向に延びる軸を回転中心として回転させる。変動部４は、第１の回転軸２ａの回転速度に対して、第２の回転軸２ｂの回転速度を相対的に変動させる。
【００７８】
このようにすれば、回転ローラ５により回転する球状体２１に対して接する第１コーン１ａの回転速度と、第２コーン１ｂの回転速度とを相対的に変動させることができる。したがって、ある１点から見える領域を、球状体２１の表面のすべての部分が通過するように球状体２１を回転させることができる。このため、当該領域において球状体２１の表面全体を確実に確認することができる。
【００７９】
また、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂが球状体２１と接触することで摩耗した場合であっても、押圧機構が回転軸２ａ、２ｂに沿った第１方向から第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂを球状体２１に押圧しているので、結果的に第１コーン１ａの第１の回転軸２ａの軸線（回転の中心軸）から球状体２１と第１コーン１ａとの接点までの距離、または第２コーン１ｂの回転軸２ｂの軸線（回転の中心軸）から球状体２１と第２コーン１ｂとの接点までの距離を一定に保つことができる。このため、第１コーン１ａまたは第２コーン１ｂが摩耗しても第１コーン１ａまたは第２コーン１ｂの回転により球状体２１の回転する軸が搖動する条件を一定に保つことができる。このため、長期間、正確に球状体２１の回転する軸を搖動させることができるので、安定して球状体２１の全体を確認することができる。
【００８０】
上記回転装置１０において、回転駆動部（回転ローラ５）は、第１方向と反対方向である第２方向（図２の下から上に向かう方向）から球状体２１に接するとともに球状体２１を回転させる回転ローラ５を含んでいてもよい。この場合、第１コーン１ａまたは第２コーン１ｂと干渉することなく、回転ローラ５によって球状体２１を回転させることができる。
【００８１】
上記回転装置１０は、球状体２１を支持する支持部材（補助ローラ６）をさらに備えていてもよい。この場合、球状体２１の回転時に、第１コーン１ａ、第２コーン１ｂおよび回転駆ローラ５に対する球状体２１の位置の変動を、支持部材（補助ローラ６）によって抑制することができる。
【００８２】
上記回転装置１０において、変動部４は、第１の回転軸２ａ及び第２の回転軸２ｂのそれぞれに接続された偏心部材を含んでいてもよい。この場合、偏心部材を用いて第１の回転軸２ａ及び第２の回転軸２ｂの回転速度を相対的に変化させることができる。たとえば、第１の回転軸２ａに第１の偏心部材４ａを設置し、第２の回転軸２ｂに第２の偏心部材を設置し、第１の偏心部材４ａと第２の偏心部材とが噛み合うように配置する。このようにすれば、第１および第２の回転軸２ａ、２ｂの回転に伴い、第１および第２の偏心部材も回転する。そして、第１および第２の偏心部材の噛み合い部の位置は、第１および第２の偏心部材の回転に応じて第１および第２の回転軸２ａ、２ｂの間で変動する。そして、偏心部材の噛み合い部での回転速度は同じである一方、噛み合い部から第１の回転軸２ａまでの距離と、噛み合い部から第２の回転軸２ｂまでの距離とは変化するため、当該距離の変化に応じて第１および第２の回転軸２ａ、２ｂの回転速度が変化する。このように、偏心部材を用いることで、各回転軸毎にモータを配置して各モータの回転数を独立して制御するといった構成より、装置構成を簡略化できる。
【００８３】
本実施形態に係る検査装置３０は、回転装置（ボール回転部３３）と、回転装置により回転される球状体２１の表面を検査する検査部（検査機構部３４）とを備える。この場合、本実施形態に従った回転装置（ボール回転部３３）によって球状体を回転させることにより、検査機構部３４に面する領域を、球状体２１の表面のすべての領域が必ず通過するように、球状体２１の動作を制御できる。このため、当該領域において検査機構部３４により球状体２１の表面を検査することで、球状体２１の表面全体を検査することができる。そのため、人手によって球状体２１の表面を検査する場合より、正確かつ短時間で球状体２１の検査を行うことができる。
【００８４】
本実施形態に係る回転方法では、回転させる対象である球状体２１に対して、第１の回転軸２ａを有する円錐状の第１コーン１ａを、第１の回転軸２ａに沿った第１方向から球状体２１の第１の接点で接触させるとともに、第１の回転軸２ａに沿った方向に延びる第２の回転軸２ｂを有する円錐状の第２コーン１ｂを、第１方向から球状体２１の第１の接点と異なる第２の接点で接触させる工程と、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂを第１方向から球状体２１に対して相対的に押圧した状態で、球状体２１を、第１の接点と第２の接点とを結ぶ線分に沿った方向に延びる軸を回転中心として回転させる工程とを実施する。回転させる工程では、第１の回転軸２ａの回転速度に対して、第２の回転軸２ｂの回転速度が相対的に変動する。
【００８５】
このようにすれば、回転する球状体２１に対して接する第１コーン１ａの回転速度と、第２コーン１ｂの回転速度とを相対的に変動させることができる。したがって、ある１点から見える領域を、球状体２１の表面のすべての部分が通過するように球状体２１を回転させることができる。このため、当該領域において球状体２１の表面全体を確実に確認することができる。
【００８６】
また、第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂが球状体２１と接触することで摩耗した場合であっても、第１の回転軸２ａに沿った第１方向から第１コーン１ａおよび第２コーン１ｂが球状体２１に押圧されているので、結果的に第１コーン１ａの回転軸の軸線から球状体２１と第１コーンとの接点までの距離、または第２コーン１ｂの回転軸の軸線から球状体２１と第２コーン１ｂとの接点までの距離を一定に保つことができる。このため、第１コーン１ａまたは第２コーン１ｂが摩耗しても、第１コーン１ａまたは第２コーン１ｂの回転により球状体２１の回転する軸が搖動する条件を一定に保つことができる。このため、長期間、正確に球状体２１の回転する軸を搖動させることができるので、安定して球状体２１の表面全体を確認することができる。
【００８７】
上記回転方法において、回転させる工程では、図２に示すように第１方向と反対方向である第２方向から球状体２１に接する回転ローラ５により球状体２１を回転させてもよい。この場合、第１コーン１ａまたは第２コーン１ｂと干渉することなく、回転ローラ５によって球状体２１を回転させることができる。
【００８８】
本実施形態に係る検査方法は、検査対象である球状体２１を準備する工程（Ｓ１）と、上記回転方法により球状体を回転させながら、回転している球状体２１の表面を検査する工程（Ｓ２）とを備える。この場合、上記回転方法を用いて球状体２１を回転させることにより、検査部に面する領域を、球状体２１の表面のすべての領域が必ず通過するようにすることができる。このため、当該領域において球状体２１の表面を検査することで、球状体２１の表面全体を確実に検査することができる。
【００８９】
本実施形態に係る軸受の製造方法は、軸受を構成する球状体を加工する工程（部品製造工程（Ｓ１０））と、上記検査方法を用いて、加工された球状体を検査する工程（部品検査工程（Ｓ２０））と、検査された球状体を用いて軸受を組み立てる工程（組立工程（Ｓ３０））とを備える。
【００９０】
このようにすれば、表面全体を検査された球状体２１を用いて軸受４０を組み立てることができるので、表面に傷などがある球状体２１が軸受に転動体４３として適用されることを防止できる。このため、軸受４０の不良発生率を低減できる。
【００９１】
本実施形態に係る軸受４０は、上記軸受の製造方法を用いて製造された軸受４０である。この場合、表面全体が検査された球状体である転動体４３（図１９参照）を用いた、十分な耐久性を有する軸受４０を得ることができる。
【００９２】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本開示は、球状体の表面の検査に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００９４】
１ａ  第１コーン、１ｂ  第２コーン、２ａ  第１の回転軸、２ｂ  第２の回転軸、３  ベース部、４  変動部、４ａ  偏心部材、５  回転ローラ、６  補助ローラ、１０  回転装置、１１〜１４，１８  矢印、１５  回転軸中心、１６  ピッチ円中心、１７  ピッチ円、１７ａ  位置、２１  球状体、２１ａ  転動体の中心、３０  検査装置、３１  制御部、３２  ボール供給部、３３  ボール回転部、３４  検査機構部、３４ａ  レーザ測定器、３５  線分、４０  軸受、４１  外輪、４１ａ  外輪転走面、４２  内輪、４２ａ  内輪転走面、４３  転動体、４４  保持器。
【図１】
2016188835.tif 000011
【図２】
2016188835.tif 000012
【図３】
2016188835.tif 000013
【図４】
2016188835.tif 000014
【図５】
2016188835.tif 000015
【図６】
2016188835.tif 000016
【図７】
2016188835.tif 000017
【図８】
2016188835.tif 000018
【図９】
2016188835.tif 000019
【図１０】
2016188835.tif 000020
【図１１】
2016188835.tif 000021
【図１２】
2016188835.tif 000022
【図１３】
2016188835.tif 000023
【図１４】
2016188835.tif 000024
【図１５】
2016188835.tif 000025
【図１６】
2016188835.tif 000026
【図１７】
2016188835.tif 000027
【図１８】
2016188835.tif 000028
【図１９】
2016188835.tif 000029