(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道を有する環状の軸受レースを、その軸心周りに回転させ、
前記軌道上の所定位置に対し、前記軌道の横断面の曲率中心を通るレーザ光を照射してその反射光を受光し、
照射したレーザ光に対する反射光の周波数変化に基づいて、前記軌道のうねりを測定する
ことを特徴とする非接触式うねり測定方法。
【請求項２】
軌道を有する環状の軸受レースを、その軸心周りに回転させる回転駆動装置と、
前記軌道上の所定位置に、前記軌道の横断面の曲率中心を通るレーザ光を照射してその反射光を受光するとともに、照射したレーザ光に対する反射光の周波数変化に基づいて、前記軌道のうねりを測定する非接触測定器と、
前記軌道に対して、前記非接触測定器の相対的な位置を調整可能な可動支持機構と
を備えたことを特徴とする非接触式うねり測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受の軌道のうねりを測定する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軸受レースの円周軌道のうねりを測定するには、接触式速度型振動計が使用されていた。これは、ワーク（軸受の内輪又は外輪）を一定速度で回転させ、軌道に押し当てられた触針を伝って検知される振動を積分処理して、変位すなわちうねりを測定するものである。ここで、触針は、軌道の凹曲面における軌道底（最も深い位置）に対して垂直に配置され、触針に直交する平面方向への位置調節が可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の装置は、以下のような問題点を有している。まず第１に、回転する軌道に触針が接触しているため、触針が短期間で摩耗する。従って、触針の寿命管理が必要となり、面倒である。第２に、触針によりワークの軌道面に傷が付くため、測定後のワークは使用できなくなる。従って、ワークの全数検査は不可能であり、抜き取り検査しか行えない。第３に、触針を、これに直交する平面方向に動かすことはできるが、軌道に対する角度調節はできない。従って、軌道底を外れた位置では、触針は、軌道に対する法線方向に向けられていない。このため、実際に軸受のボールが接触する角度方向である法線方向に触針を当てることはできず、現実の使用状況に合った正確な測定ができない。第４に、ワーク交換時に触針を含む測定子を退避させる必要があり、ワーク交換作業が面倒である。第５に、回転する軌道に対する触針の良好な接触状態を確保するためには、ワークの回転速度に限界（上限）がある。このため、振動計の出力が小さく、ノイズに弱い。
【０００４】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、円周軌道を有する環状部材をワークとして、その円周軌道のうねりを測定するにあたり、測定子の寿命管理の手間が不要であり、全数検査が可能であり、現実の使用状況にあった正確な測定が可能であり、環状部材の交換が容易であり、環状部材の高速回転が可能なうねり測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の非接触式うねり測定方法は、軌道を有する環状の軸受レースを、その軸心周りに回転させ、前記軌道上の所定位置に対し、前記軌道の横断面の曲率中心を通るレーザ光を照射してその反射光を受光し、照射したレーザ光に対する反射光の周波数変化に基づいて、前記軌道のうねりを測定するものである（請求項１）。
上記のような非接触式うねり測定方法では、軸受レースに接触することなく、照射したレーザ光に対する反射光の周波数変化に基づいて、軌道のうねりが測定される。
一方、レーザ光は軌道の曲率中心を通って所定位置に照射されるため、レーザ光の入射方向は、所定位置に対する法線と一致する。
【０００６】
また、本発明の非接触式うねり測定装置は、軌道を有する環状の軸受レースを、その軸心周りに回転させる回転駆動装置と、前記軌道上の所定位置に、前記軌道の横断面の曲率中心を通るレーザ光を照射してその反射光を受光するとともに、照射したレーザ光に対する反射光の周波数変化に基づいて、前記軌道のうねりを測定する非接触測定器と、前記軌道に対して、前記非接触測定器の相対的な位置を調整可能な可動支持機構とを備えたものである（請求項２）。
上記のような非接触式うねり測定装置では、非接触測定器により、照射したレーザ光に対する反射光の周波数変化に基づいて、非接触で軌道のうねりを測定する。
一方、非接触測定器は、軌道の曲率中心を通るレーザ光を、所定位置に照射するため、レーザ光の入射方向は、所定位置に対する法線と一致する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２はそれぞれ、本発明の一実施形態による非接触式うねり測定装置の側面図（一部断面図を含む。）及び平面図である。図において、ワーク１は、円周軌道を構成する軌道１ａを備えた軸受レース（図示しているのは内輪）であり、回転駆動装置２のスピンドル２ａ（図２）に同軸に固定される。スピンドル２ａと一体回転する取付台２ｂは、ワーク１を取り付ける高さを調整可能である。スピンドル２ａを一定速度で回転させることにより、ワーク１はその軸心周りに回転し、軌道１ａは一定の周速度で回転する。非接触測定器３は、市販のレーザドップラ速度計であり、レーザ光を物体に照射してその反射光を受光するとともに、照射したレーザ光に対する反射光の周波数変化に基づいて対象物の変位を測定する装置である。
【０００８】
可動支持機構４は、ワークの軌道１ａに対して、被支持物である非接触測定器３の相対的な位置を調整可能に支持するものであり、回転駆動装置２と共通のベースプレート５上に、Ｘ軸スライダ６と、スライド基台７と、リフタ８と、支持球体９と、傾斜基台１０と、ＸＹ軸スライダ１１と、Ｚ軸スライダ１２とを備えている。ここで、Ｘ軸は、ワーク１に対する水平距離方向、Ｙ軸は、Ｘ軸に直交する水平方向、そしてＺ軸は、垂直方向を意味する。スライド基台７は、Ｘ軸スライダ６により、Ｘ（又は−Ｘ）方向にスライド可能である。リフタ８は、スライド基台７の端部に立設されており、上下に伸縮可能である。支持球体９はリフタ８の上部に保持されている。傾斜基台１０の係合部１０ａは、支持球体９に乗っている。
【０００９】
上記傾斜基台１０は、左右一対のＬ形のアーム部１０ｂを有している。また、スライド基台７は、左右一対の垂直部７ａを有している。各アーム部１０ｂは、ピボット１３（図２参照）により、垂直部７ａの上部に軸着されている。リフタ８がＺ（又は−Ｚ）方向に伸縮することにより支持球体９を介して傾斜基台１０の一端側が上下動し、これにより、傾斜基台１０はピボット１３を中心として回動する。傾斜基台１０の台座部１０ｃが水平であるとした場合に、非接触測定器３はＸＹ軸スライダ１１により、Ｘ（又は−Ｘ）及びＹ（又は−Ｙ）方向にスライド微調整が可能である。また、非接触測定器３はＺ軸スライダ１２により、Ｚ（又は−Ｚ）方向に昇降微調整が可能である。
【００１０】
上記のように構成された非接触うねり測定装置の動作について説明する。まず予め、Ｘ−Ｚ平面におけるピボット１３の中心位置をレーザ光が通過するようにＺ軸スライダ１２による調整を行っておく。ワーク１をスピンドル２ａに取り付けた後、Ｘ−Ｙ平面において、レーザ光がワーク１の水平方向における中心線Ｌ１（図２）上に投射されるようにＸＹ軸スライダ１１を用いてＹ方向の調整を行う。また、Ｘ−Ｚ平面で見たピボット１３の中心位置が軌道１ａの軸方向断面（横断面）の曲率中心Ｏ（図１）と一致するように、Ｘ軸スライダ６及び取付台２ｂの高さを調整する。そして、レーザ光が、軌道１ａの曲率中心Ｏを通り、かつ、測定したい軌道上の所定位置Ｐに当たるように、リフタ８により、ワーク１の軸方向における中心線Ｌ２（図１）とレーザ光との角度θを調整する。また、ＸＹスライダ１１により非接触測定器３から所定位置Ｐまでの距離が、測定基準距離となるように調整する。
【００１１】
上記のように調整された状態で、レーザ光を照射することにより、レーザ光は曲率中心Ｏを通って軌道１ａ上の所定位置Ｐに照射される。このとき、曲率中心Ｏを通っていることにより、レーザ光の入射方向は、所定位置Ｐに対する法線と一致する。現実の使用においては、軸受のボールは所定位置Ｐに対して法線方向に押し当てられるため、上記のようにレーザ光を照射すれば、現実の使用状況に合った正確な測定を行うことができる。
【００１２】
一定の周速度で回転している軌道１ａ上の所定位置Ｐに照射されたレーザ光は、所定位置Ｐに変位がなければ、その空間座標（ｘ,ｙ,ｚ）が一定であり、Ｘ方向への速度成分が０であるから、入射光に対して反射光の周波数は変化しない。しかし、所定位置Ｐを含む円軌道上にうねりがあると、Ｘ方向への変位すなわち速度成分が生じて、ドップラー効果により反射光の周波数が変化する。非接触測定器３は、この周波数変化を含む検知信号を変位信号に変換して出力する。この変位信号は、所定位置Ｐを含む円周軌道のうねりを表す。こうして、円周軌道のうねりを非接触で測定することができる。
【００１３】
上記のような非接触うねり測定方法及び装置は、前述のようにレーザ光の入射方向を現実のボール接触角度に合わせることができるので、軸受軌道面の仕上げ面検査に最適である。また、非接触であるから種々の効果を奏する。すなわち、触針のような摩耗する箇所がなく、面倒な寿命管理が不要であり、ワーク１に傷が付くこともないので全数検査が可能である。また、非接触測定器３はワーク１から所定の距離をとっているため、ワーク交換時に邪魔にならない。従って、ワーク交換時に非接触測定器３を退避させる必要がない。さらに、ワーク１の回転速度は、非接触測定器３の応答範囲内で増大させることができる。従って、非接触測定器３の出力を大きくとることができ、Ｓ／Ｎ比も優れたものとなる。従って、うねり測定の精度が向上する。
【００１４】
なお、上記実施形態においては、ワーク１は軸受の内輪であるが、外輪の軌道に対しても、レーザ光が照射可能な範囲で、同様な測定方法及び装置が適用可能である。
また、上記非接触式うねり測定方法及び装置は、軸受に限らず、円周軌道を有する環状部材（例えば表面に軌道が形成されたディスク状の部材）に広く適用することができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１の非接触式うねり測定方法によれば、照射したレーザ光に対する反射光の周波数変化に基づいて、非接触で軌道のうねりが測定されるので、触針を用いた場合のような寿命管理の手間が不要であり、測定対象の軸受レースに傷を付けないため全数検査が可能となり、測定対象の軸受レースの交換が容易であり、測定対象の軸受レースの高速回転が可能となる。また、レーザ光の入射方向は、所定位置に対する法線と一致するため、現実の使用状況に合った正確な測定を行うことができる。
【００１６】
請求項２の非接触式うねり測定装置によれば、非接触測定器から照射したレーザ光に対する反射光の周波数変化に基づいて、非接触で軌道のうねりを測定するので、触針を用いた場合のような寿命管理の手間が不要であり、測定対象の軸受レースに傷を付けないため全数検査が可能であり、測定対象の軸受レースの交換が容易であり、測定対象の軸受レースの高速回転が可能である。また、非接触測定器は、軌道の曲率中心を通るレーザ光を照射するため、レーザ光の入射方向は、所定位置に対する法線と一致する。従って、現実の使用状況に合った正確な測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による非接触式うねり測定装置の側面図（一部断面図を含む。）である。
【図２】本発明の一実施形態による非接触式うねり測定装置の平面図である。
【符号の説明】
１    ワーク
２    回転駆動装置
３    非接触測定器
４    可動支持機構
【図１】
0003803545.tif 000002
【図２】
0003803545.tif 000003