(57)【要約】      （修正有）【課題】転動部材の周面形状を精度よく測定可能な周面測定装置を提供する。【解決手段】転動部材を固定するするチャック３と、転動部材に対して回転可能とされたスピンドル４と、スピンドル４に取付けられ、転動部材の転動面形状を測定する検出器５と、スピンドル４に取付けられ、転動部材に対向した状態で周方向に移動して転動部材の転動面との間の距離を測定する距離センサ６と、距離センサ６によって測定された結果に基いて、転動部材の軸線とスピンドル４の回転中心軸とが一致するようにチャック３の位置を調整するコントローラ８とを有し、コントローラ８は、距離センサ６によって周方向で異なった複数の位置において測定された距離データに基いて算出された算出値が設定値以下になったとき、転動部材の軸線とスピンドル４の回転中心軸とが一致していると判定する。【選択図】図１
2016038225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動部材を固定するするチャックと、
前記転動部材に対して回転可能とされたスピンドルと、
前記スピンドルに取付けられ、前記転動部材の転動面形状を測定する検出器と、
前記スピンドルに取付けられ、前記転動部材に対向した状態で周方向に移動して前記転動部材の転動面との間の距離を測定する距離センサと、
前記距離センサによって測定された結果に基いて、前記転動部材の軸線とスピンドルの回転中心軸とが一致するように前記チャックの位置を調整するコントローラとを有し、
前記コントローラは、前記距離センサによって周方向で異なった複数の位置において測定された距離データに基いて算出された算出値が設定値以下になったとき、前記転動部材の軸線と前記スピンドルの回転中心軸とが一致していると判定することを特徴とする転動部材の周面測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受用部品の軌道輪や転動体等（以下「転動部材」という。）を、円周方向に測定する為の周面測定装置に関し、特にウェービネスや真円度を測定するのに好適な転動部材の周面測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
転動部材は、転がり軸受の回転時の振動抑制や回転精度等を確保するために、周面の径寸法や真円度やウェービネス等を精度よく検査して管理する必要がある。また、軸受に異常振動が発生した場合に、転動部材のウェービネス等を測定する事により、かかる異常振動の発生原因を分析することも行われている。従来行なわれている、転動部材のウェービネスを測定する方法としては、転動部材を転がり軸受に組み込んで転がり軸受を回転させ、転がり軸受の振動を測定することにより間接的にウェービネス等を測定する方法がある。しかし、この方法では、転動部材を転がり軸受に組み込んだ後に測定するため、転動部材単品の品質保証には使い難い場合がある。
【０００３】
このため、図３に示すような転動部材の転動面のウェービネス等を直接測定する方法が提案されている（特許文献１）。図３において、転動部材としての、玉軸受の軌道輪である内輪１０２は転動面としての軌道面１０２ａを有し、水平方向に延びた軸０ｚを軸として矢印の方向に一定の速度で回転している。内輪１０２の軌道面１０２ａの周面測定装置１０１は、０ｙ方向に上下する変位量を電気量に変換する図示しない発電手段を構成するカンチレバー１０３に取り付けられた触針１０４を有する。かかる触針１０４の先端部が軌道面１０２ａに直接接触して、回転する内輪の軌道面１０２ａのうねりによる変位量をカンチレバー１０３に伝え、ウェービネス等を正確に測定できるようになっている。
【０００４】
しかしながら、かかる測定装置においては、転動部材の回転中心である軸線と測定装置の回転中心軸とが一致していないと精度の良い測定結果が得られない。また、風力発電装置用軸受や鉄鋼圧延機用軸受のような、超大型・大型の軸受に使用される転動部材を測定しようとする場合、水平方向に延びた軸０ｚを軸として回転させると、サイズが大きかったり重量が大きいため、転動部材が触れ回ったり、遠心力膨張の影響を受けたり、あるいは自重により半径方向の変形があったりして、精度の良い測定をできない虞がある。近年、風力発電装置用軸受などサイズの大きい軸受についても音響特性や振動特性などの性能アップの要求があり、これに対応する為には従来以上の高い測定精度が要求されている。
【０００５】
上述の測定装置に対し、図4に示すように、ワーク２０５の内周面の粗さを測定する粗さ測定装置として、ワーク２０５の内周面と当接する触針２０１を検出器２０２に取り付け、検出器２０２を回動させて触針２０１をワーク２０５の孔２０７の内周面に沿って移動させる粗さ測定装置が開示されている（特許文献２）。かかる粗さ測定装置においては、ワーク２０５が固定されていることにより、上述した転動部材が回転することで生じる触れ回り等の発生は回避できる。しかしながら、測定結果をハーモニック解析などによってきちんと評価するためには、測定データに偏りがあるのは好ましくなく、ワーク２０５の中心と検出器２０２の回転中心とを一致させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１９４１０６号公報
【特許文献２】特開２００１−２４１９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【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、転動部材の周面形状を精度よく測定可能な周面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】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
転動部材を固定するするチャックと、
前記転動部材に対して回転可能とされたスピンドルと、
前記スピンドルに取付けられ、前記転動部材の転動面形状を測定する検出器と、
前記スピンドルに取付けられ、前記転動部材に対向した状態で周方向に移動して前記転動部材の転動面との間の距離を測定する距離センサと、
前記距離センサによって測定された結果に基いて、前記転動部材の軸線とスピンドルの回転中心軸とが一致するように前記チャックの位置を調整するコントローラとを有し、
前記コントローラは、前記距離センサによって周方向で異なった複数の位置において測定された距離データに基いて算出された算出値が設定値以下になったとき、前記転動部材の軸線と前記スピンドルの回転中心軸とが一致していると判定する転動部材の周面測定装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の周面測定装置によれば、スピンドルに取付けられた検出器による転動部材の周面測定に際し、スピンドルに取付けられた距離センサによって転動部材との間の距離を測定し、転動部材の軸線とスピンドルの回転中心軸とを一致させるため、検出器によって転動部材の周面形状を精度よく測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の周面測定装置の第1実施形態の説明図である。
【図２】本発明の周面測定装置の第２実施形態の説明図である。
【図３】従来の周面測定装置の斜視図である。
【図４】更に別の従来の周面測定装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る転動部材の周面測定装置の各実施形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の周面測定装置１の、転動部材２がセットされた状態を示す説明図である。測定装置１は、転動部材２を固定するチャック３と、転動部材２に対して回転可能とされたスピンドル４と、スピンドル４に取付けられる検出器５および距離センサ６と、チャック３を支持するワーク台７と、コントローラ８とを備える。
【００１２】
チャック３は、後述するワーク台７上に水平に置かれた平板状の部材である。チャック３上には、被測定物である転動部材としてのころ２が、当該ころ２の軸線Ｃｒが鉛直方向を向いた状態で載置されている。ころ２は軸受鋼（例えばＳＵＪ２）製とされ、当該ころ２を所定位置に磁力によって保持する為に、チャック３は永久磁石から形成されている。
【００１３】
スピンドル４は、チャック３上に固定されたころ２に対し、回転中心軸Ｃｓの回りに回転可能とされている。図１では実際よりもやや誇張して記載しているが、スピンドル４の回転中心軸Ｃｓはころ２の軸線Ｃｒに対し、δだけＸ方向（図中左右方向）左方にのみ偏心している。
【００１４】
検出器５は触針５ａと検知センサ５ｂとを備える。触針５ａはスピンドル４に取付けられ、ころ２の転動面である軌道面２ａと好ましくは直交する方向から直接接触して表面の凹凸や振動を測定する。スピンドル４が回転することで触針５ａも共にころ２の周りを回転し、ころ２表面の凹凸に応じてころ２の径方向に移動する。検知センサ５ｂは、触針５ａの変位、速度、加速度の何れかをを検出し、触針５ａの変位等に応じた電気信号をコントローラ８に送信するようになっている。
【００１５】
距離センサ６は、ころ２の転動面である軌道面２ａと対向する状態で、検知センサ５ｂに隣接してスピンドル４に取付けられている。スピンドル４が回転することで距離センサ６も共に回転し、ころ２の軌道面２ａの周方向で異なった複数の位置（好ましくは３箇所以上）において、ころ外周面との間の距離を測定可能となっている。ころ外周面との間の距離は、例えば図１のＸ方向においては、距離センサ６が実線で示した位置にあるときの距離Ｓ１が最も大きい値となり、この位置から１８０度回転した、距離センサ６が二点鎖線で示した位置にあるときの距離Ｓ２が最も小さい値となり、Ｙ方向においては、手前側及び奥側の双方が等しい値（Ｓ１とＳ２の中間の値）をとっているものとして表示している。
【００１６】
ワーク台７は、ＸＹ方向に移動することにより台上に支持されたチャック３の位置を調整するものである。
【００１７】
コントローラ８は例えばパーソナルコンピュータによって構成され、判定装置と制御装置とを備える。判定装置は、上述した距離センサ６によって測定された結果（距離データ）に基いて、後述する方法でころ２の軸線Ｃｒとスピンドル４の回転中心軸Ｃｓとが一致しているかどうかを判定する。判定装置の判定結果に基いて、もし判定装置がころ２の軸線Ｃｒとスピンドル４の回転中心軸Ｃｓとが一致していないと判定した場合は、制御装置がモータ等の駆動機構を駆動してワーク台７を制御された量だけ移動させ、チャック３の位置を調整する。
【００１８】
次にころ２の周面形状の測定方法について説明する。
【００１９】
先ず、ワーク台７上に設けられたチャック３にころ２を固定する。
【００２０】
次いで、触針５ａをころ２の長手方向のほぼ中央となる位置でころ２と当接するように位置させる。
【００２１】
次いで、図１のセット位置において、スピンドル４を例えば矢印方向に回転させ、距離センサ６を用いて、ころ外周面との間の距離を周方向で４ヶ所の位置で測定する。測定結果はコントローラ８に送信され、判定装置によってころ２の軸線Ｃｒと前記スピンドル４の回転中心軸Ｃｓとが一致しているかどうかを判定する。判定手順は例えば以下の通りである。
【００２２】
判定装置は、先ず、距離センサ６からの４つの距離データの最大値と最小値との差を算出する。上述しているように、もし距離センサ６が実線で示した位置にあるときに距離の最大値Ｓ１を、この位置から１８０度回転した、距離センサ６が二点鎖線で示した位置にあるときに距離の最小値Ｓ２を検出した場合は、これらＳ１及びＳ２の差を算出する。次いで、この算出された算出値（＝Ｓ１−Ｓ２）を設定値と比較する。なお、４つの距離データが全て等しい場合は、最大値と最小値との差はゼロとなる。
【００２３】
設定値としては、例えばセンサ６の繰り返し精度を用いる。設定値と比較するのは、同じ距離であってもセンサ６の繰り返し精度の範囲で測定結果がバラツクことを考慮すると、設定値をゼロにするのは適切ではないためである。従って、距離データの最大値と最小値との差がセンサ６の有する繰り返し精度の範囲内に収まっていれば、ころ２の軸線Ｃｒと前記スピンドル４の回転中心軸Ｃｓとが一致していると判定し、次の処理へと進む。なお、設定値としては、センサの繰り返し精度そのものではなく、要求される評価内容に応じて、センサの繰り返し精度よりも大きな値を用いても良い。
【００２４】
もし、距離データの最大値と最小値との差がセンサ６の有する繰り返し精度の範囲内に収まっていない場合は、ころ２の軸線Ｃｒと前記スピンドル４の回転中心軸Ｃｓとが一致していないと判定する。この場合は、制御装置が駆動機構を作動させてワーク台７を移動させ、チャック３の位置を調整する。本実施例の場合、Ｓ１＞Ｓ２なので、Ｓ１の値を小さくする方向（図中左方）にワーク台７を移動させる。Ｙ方向の値は等しいのでＹ方向の位置調整の必要は無い。その後、再び距離センサ６を用いて、ころ外周面２ａとの間の距離を４ヶ所において測定し、距離データを用いて判定処理を行なう。距離データの最大値と最小値との差が設定値以下になっていれば、次の処理に進む。設定値以下になっていない場合は、更にワーク台７を移動させ、設定値以下になるまで上述した処理を繰り返す。
【００２５】
次いで、判定装置によってころ２の軸線Ｃｒと前記スピンドル４の回転中心軸Ｃｓとが一致していると判定されたときは、触針５ａによりころ２の円周方向のウエービネス等を測定する。ころ２の円周方向の表面の凹凸を触針５ａが検知し、触針５ａの変位等に応じた電気信号をコントローラ８に送信する。送信された信号は、予めコントローラ８内に記憶されている判断基準と対比されることで、又はハーモニック解析を行なうことなどで、軌道面１２ａの周面形状などが評価される。
【００２６】
このように、距離センサ６による測定結果を用いて、ころ２の軸線Ｃｒとスピンドル４の回転中心軸Ｃｓとを一致させて周面形状を測定できるので、検出器５によるころ２の周面形状測定を高精度で行なうことができる。
【００２７】
＜第２実施形態＞
図２は第２実施形態の周面測定装置２１の説明図である。本実施形態では、被測定物である転動部材として軸受の外輪２２を用い、当該外輪２２の内周面形状を測定する。
【００２８】
スピンドル２４には第1実施形態と同様に検出器２５および距離センサ２６が取付けられ、これら検出器２５および距離センサ２６は外輪２２の内周面と対向して設けられている。本実施形態においても、先ず距離センサ２６を用いて、外輪２２の軸線Ｃｏｒと前記スピンドル２４の回転中心軸Ｃｓとが一致しているかどうかを判定する。次いで、検出器２５により外輪内周面形状を測定する。その他の部分については、第１実施形態と同様である。本実施形態においても、上述した第1実施形態と同様な効果が得られる。
【００２９】
上述の実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、距離センサによる距離の測定は４ヶ所に限らず、３ヶ所であっても良いし、４ヶ所より多くても良い。
【符号の説明】
【００３０】
１、２１    周面測定装置
２          ころ
２２        外輪
３          チャック
４、２４    スピンドル
５、２５    検知器
５ａ        触針
５ｂ        検知センサ
６、２６    距離センサ
７          ワーク台
８          コントローラ
Ｃｓ        スピンドルの回転中心軸
Ｃｒ        ころの軸線
Ｃｏｒ      外輪の軸線
【図１】
2016038225.tif 000003
【図２】
2016038225.tif 000004
【図３】
2016038225.tif 000005
【図４】
2016038225.tif 000006