特許 5915887 ころ挙動計測方法およびころ挙動計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5915887

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月11日

(54)【発明の名称】ころ挙動計測方法およびころ挙動計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20160422BHJP

   F16C 19/30 20060101ALI20160422BHJP

   G01B 11/26 20060101ALI20160422BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/00 H

   F16C19/30

   G01B11/26 H

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-18211(P2012-18211)

(22)【出願日】2012年1月31日

(65)【公開番号】特開2013-156201(P2013-156201A)

(43)【公開日】2013年8月15日

【審査請求日】2014年12月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100087701

【弁理士】

【氏名又は名称】稲岡 耕作

(74)【代理人】

【識別番号】100101328

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 実夫

(74)【代理人】

【識別番号】100137062

【弁理士】

【氏名又は名称】五郎丸 正巳

(72)【発明者】

【氏名】水野 尊広

(72)【発明者】

【氏名】山田 和明

(72)【発明者】

【氏名】中瀬 晶詳

【審査官】 岸 智史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２１３９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９６８８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軌道輪、ころおよび円環状の保持器を有するスラストころ軸受の前記ころの挙動を計測するためのころ挙動計測方法であって、
前記スラストころ軸受の前記保持器の中心軸線を中心とするリング照明によって周方向に均一なリング状の光を照射することにより、前記スラストころ軸受を照明するリング照明ステップを含み、
前記リング照明から照射された前記リング状の光が前記ころの周面で反射して、当該ころの周面に、線状部分を含む反射光模様が形成されるようになっており、
前記リング照明ステップに並行して、前記保持器および前記ころを軌道輪に対して相対回転させながら、前記保持器の中心軸線に光軸が一致するレンズを有する撮像手段により前記スラストころ軸受の一主面の全体を撮像する撮像ステップと、
撮像画像に含まれる前記反射光模様と、記憶部に記憶されている前記反射光模様画像とをマッチングすることにより、前記ころの周方向角度位置およびスキュー角を算出するころ状態算出ステップとを含むことを特徴とする、ころ挙動計測方法。

【請求項2】

軌道輪、ころおよび円環状の保持器を有するスラストころ軸受の前記ころの挙動を計測するためのころ挙動計測装置であって、
前記スラストころ軸受を保持する軸受保持手段と、
前記軸受保持手段に保持される前記スラストころ軸受を照明するリング照明であって、その中心が前記軸受保持手段に保持される前記スラストころ軸受の前記保持器の中心軸線上に位置するように配置されたリング照明と、
レンズを有し、前記レンズの光軸が、前記軸受保持手段に保持される前記スラストころ軸受の前記保持器の中心軸線に一致するように配置された撮像手段と、
前記保持器および前記ころを軌道輪に対して相対回転させ、かつ前記リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射しながら、前記スラストころ軸受の一主面の全体を前記撮像手段によって撮像する撮像制御手段とを含み、
前記リング照明から照射された前記リング状の光が前記ころの周面で反射して、当該ころの周面に、線状部分を含む反射光模様が形成されるようになっており、
反射光模様画像を記憶する記憶部と、
撮像画像に含まれる反射光模様と、前記記憶部に記憶されている前記反射光模様画像とをマッチングすることにより、前記ころの周方向角度位置およびスキュー角を算出するころ状態算出手段とを含むことを特徴とする、ころ挙動計測装置。

【請求項3】

前記リング照明は、前記軸受保持手段に保持されるスラストころ軸受の前記保持器の中心軸線を中心とする環状をそれぞれなす第１および第２リング照明を有し、
前記第１および第２リング照明は、前記第１リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角が、前記第２リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角よりも小さくなるように、それらの径および／または配置位置が設定されており、
前記撮像制御手段は、前記保持器および前記ころを軌道輪に対して相対回転させ、かつ前記第１リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射すると同時に前記第２リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射しながら撮像する手段を含むことを特徴とする、請求項２記載のころ挙動計測装置。

【請求項4】

前記第２リング照明は、前記第１リング照明よりも大径をなしていることを特徴とする、請求項３に記載のころ挙動計測装置。

【請求項5】

前記第２リング照明は、前記軸受保持手段に保持されるスラストころ軸受と前記第１リング照明との間に配置されている、請求項３または４に記載のころ挙動計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、スラストころ軸受におけるころの挙動を計測するためのころ挙動計測方法およびころ挙動計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スラスト円筒ころ軸受、スラスト円錐ころ軸受、スラスト針状ころ軸受等のスラストころ軸受は、針状ころ、円筒ころ等のころと、複数のころが放射状に組込まれた保持器と、円板状の軌道輪とを備えている。スラストころ軸受では、保持器と軌道輪との間の相対回転に伴って、ころが周方向（回転方向）に転動（公転）する。
スラストころ軸受を設計したり、スラストころ軸受の使用条件を定めたりするのに当たって、ころの位置やスキュー角などのころの挙動を解析することは重要である。

【0003】

従来から、ころ軸受のころの挙動を計測するころ挙動計測装置が知られている（たとえば特許文献１）。

【特許文献1】特開２００２−２１３９３２号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の計測装置は、ラジアル荷重を許容するころ軸受のころの挙動をその計測対象にしており、スラストころ軸受のころの挙動を計測するのには適していない。
また、スラストころ軸受の保持器にギャップセンサなどの検出器を取り付けることにより、ころの位置やスキュー角等を計測することも考えられる。しかしながら、実使用環境下の試験では、保持器やころと軌道輪との間に潤滑油が介在しており、ギャップセンサなどを用いた計測では、潤滑油に含まれる気泡などが計測に悪影響を及ぼし、その結果ころの挙動を正確に計測できないおそれがある。

【0005】

この発明は、このような背景の下でなされたものであり、スラストころ軸受のころの挙動を正確に分析することができるころ挙動計測方法およびころ挙動計測装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、軌道輪、ころ（１３）および円環状の保持器（１２）を有するスラストころ軸受（１０）の前記ころの挙動を計測するためのころ挙動計測方法であって、前記スラストころ軸受の前記保持器の中心軸線（Ｏ）を中心とするリング照明（１８，２８）によって周方向に均一なリング状の光を照射することにより、前記スラストころ軸受を照明するリング照明ステップを含み、前記リング状の光の照射により、前記リング照明からの光が前記ころの周面で反射して、当該ころの周面に、線状部分を含む反射光模様が形成されるようになっており、前記リング照明ステップに並行して、前記保持器および前記ころを軌道輪に対して相対回転させながら、前記保持器の中心軸線に光軸が一致するレンズ（２０）を有する撮像手段（１７）により前記スラストころ軸受の一主面の全体を撮像する撮像ステップと、撮像画像に含まれる前記反射光模様（Ｑ）と、記憶部（２５）に記憶されている前記反射光模様画像とをマッチングすることにより、前記ころの周方向角度位置およびスキュー角を算出するころ状態算出ステップとを含むことを特徴とする、ころ挙動計測方法である。

【0007】

なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
前記の目的を達成するための請求項２記載の発明は、軌道輪（１１）、ころ（１３）および円環状の保持器（１２）を有するスラストころ軸受（１０）の前記ころの挙動を計測するためのころ挙動計測装置（１）であって、前記スラストころ軸受を保持する軸受保持手段（１００）と、前記軸受保持手段に保持される前記スラストころ軸受を照明するリング照明であって、その中心が前記軸受保持手段に保持される前記スラストころ軸受の前記保持器の中心軸線上に位置するように配置されたリング照明（１８，２８）と、レンズ（２０）を有し、前記レンズの光軸が、前記軸受保持手段に保持される前記スラストころ軸受の前記保持器の中心軸線（Ｏ）に一致するように配置された撮像手段（１７）と、前記保持器および前記ころを軌道輪に対して相対回転させ、かつ前記リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射しながら、前記スラストころ軸受の一主面の全体を前記撮像手段によって撮像する撮像制御手段とを含み、前記リング状の光の照射により、前記リング照明からの光が前記ころの周面で反射して、当該ころの周面に、線状部分を含む反射光模様が形成されるようになっており、反射光模様画像を記憶する記憶部（２５）と、撮像画像に含まれる反射光模様（Ｑ）と、前記記憶部に記憶されている前記反射光模様画像とをマッチングすることにより、前記ころの周方向角度位置およびスキュー角を算出するころ状態算出手段（２４）とを含むことを特徴とする、ころ挙動計測装置である。

【0008】

請求項３記載の発明は、前記リング照明は、前記軸受保持手段に保持されるスラストころ軸受の前記保持器の中心軸線を中心とする環状をそれぞれなす第１および第２リング照明（１８，２８）を有し、前記第１および第２リング照明は、前記第１リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角が、前記第２リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角よりも小さくなるように、それらの径および／または配置位置が設定されており、前記撮像制御手段は、前記保持器および前記ころを軌道輪に対して相対回転させ、かつ前記リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射しながら、前記第１リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射すると同時に前記第２リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射する手段を含むことを特徴とする、請求項２記載のころ挙動計測装置である。

【0009】

請求項４記載の発明は、前記第２リング照明は、前記第１リング照明よりも大径をなしていることを特徴とする、請求項３に記載のころ挙動計測装置である。
請求項５記載の発明は、前記第２リング照明は、前記軸受保持手段に保持されるスラストころ軸受と前記第１リング照明との間に配置されている、請求項３または４に記載のころ挙動計測装置である。

【発明の効果】

【0010】

請求項１の発明の方法によれば、リング照明による照明により、ころの周面に反射光模様が現れる。リング照明が保持器と同軸の環状をなしているので、ころが軌道輪におけるどの周方向角度位置にあっても、ころの周面に反射光模様が現れる。また、保持器の中心軸線上にリング照明の中心が位置しているとともに、レンズの光軸が保持器の中心軸線に一致している。そのため、軌道輪における周方向の各位置に位置するころに現れる反射光模様は、当該ころのスキュー角を考慮しなければ、中心軸線を中心とする回転対称をなしている。換言すると、ころの周方向角度位置と、当該ころの姿勢とが判れば、それらに基づいてころのスキュー角を求めることができる。

【0011】

そのため、回転状態にあるスラストころ軸受を撮像したときの撮像画像に含まれる発射光模様と、記憶部に記憶されている反射光模様画像とをマッチングすることにより、ころの周方向角度位置だけでなく、ころのスキュー角をも算出することができる。これにより、ころの挙動を精度良く計測することができる。
また、ころの撮像画像に基づいてころの周方向角度位置およびスキュー角を算出するので、保持器やころと、軌道輪との間に介在する潤滑油の影響をほとんど受けない。これにより、ころの挙動の計測精度をより一層向上させることができる。

【0012】

請求項２記載の構成によれば、請求項１に関連して記載した作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項３記載の構成によれば、第１リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角が、第２リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角よりも小さい。そのため、スラストころ軸受における第１リング照明からの光の反射位置が、第２リング照明からの光の反射位置とは異なる。したがって、撮像画像に含まれる反射光模様には、第１リング照明からの光による反射光模様と、第２リング照明からの光による反射光模様とが含まれている。換言すると、マッチングの際の判断材料になる反射光模様が２種の反射光模様を含む態様であるので、これにより、ころの挙動の計測精度をさらにより一層向上させることができる。

【0013】

請求項４記載の構成によれば、第１リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角を、第２リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角よりも小さくした構成を、比較的簡単な構成で実現することができる。
請求項５記載の構成によれば、第１リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角を、第２リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角よりも小さくした構成を、比較的簡単な構成で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係るころ挙動計測装置の概略構成を示す斜視図である。

【図2】図１に示すころ挙動計測装置の計測対象であるスラストころ軸受の正面図である。

【図3】図２に示すころおよび保持器の構成を示す斜視図である。

【図4】図１に示すころ挙動計測装置に、図２に示すスラストころ軸受をセットした状態を示す正面図である。

【図5】図１に示すころ挙動計測装置に、図２に示すスラストころ軸受をセットした状態を概略的に示す側面図である。

【図6】スラストころ軸受に、第１および第２リング照明からの光をそれぞれ照射した状態を示す正面図である。

【図7】各ころの周面における反射光模様を示す拡大図である。

【図8】画像処理部による動作内容を示すフローチャートである。

【図9】図１に示すマッチング用反射光模様記憶部に記憶されているマッチング用反射光模様の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るころ挙動計測装置１の概略構成を示す斜視図である。
ころ挙動計測装置１は、計測対象であるスラストころ軸受１０におけるころ１３の挙動を計測するための装置である。

【0016】

ころ挙動計測装置１は、スラストころ軸受１０を鉛直姿勢に保持しつつ、その軌道輪１１および保持器１２の一方（たとえば保持器１２）を回転させる回転保持機構（軸受保持手段）１００と、回転保持機構１００に保持されたスラストころ軸受１０に光を照射するための第１リング照明１８と、回転保持機構１００に保持されたスラストころ軸受１０に光を照射するための第２リング照明２８と、回転保持機構１００に保持されたスラストころ軸受１０を撮像するためのカメラ（撮像手段）１７と、カメラ１７による撮像画像を処理するための画像処理部２２とを備えている。

【0017】

回転保持機構１００は、スラストころ軸受１０の軌道輪１１を支持するための軌道輪支持ベース（図示しない）と、スラストころ軸受１０の保持器１２を支持するための保持器支持ベース（図示しない）と、保持器支持ベースを、水平方向に延びる回転軸線Ｏまわりに回転駆動させるためのモータ（図示しない）とを備えている。回転保持機構１００にスラストころ軸受１０をセットした状態では、スラストころ軸受１０の中心軸線と回転保持機構１００による回転軸線Ｏとが一致している。そのため、保持器支持ベースを回転軸線Ｏまわりに回転させることにより、保持器１２およびころ１３を、スラストころ軸受１０の中心軸線まわりに回転させることができる。一方で、軌道輪支持ベースにはモータ等の回転駆動機構が結合されていないので、保持器１２およびころ１３の回転にかかわらず、軌道輪１１は静止状態にある。

【0018】

なお、モータの回転駆動力を、保持器支持ベースではなく軌道輪支持ベースに付与することにより、軌道輪１１を回転させるとともに保持器１２を静止させるようにしてもよい。
第１リング照明１８は、回転保持機構１００による回転軸線Ｏ上に中心を有する小幅の円筒状をなしている。第１リング照明１８は鉛直姿勢をなしている。第１リング照明１８の回転保持機構１００側（すなわち図１で示す右奥側）の端面に円形の照射面（図示しない）を有し、この照射面からは、回転保持機構１００に保持されたスラストころ軸受１０に対して均一に光が照射される。この照射面は、回転軸線Ｏに直交する同一平面に含まれている。第１リング照明１８の外周は、回転保持機構１００により保持されるスラストころ軸受１０の保持器１２の外周よりも大径であり、そのため、回転保持機構１００に保持されたスラストころ軸受１０の全体に、外側から内側に向かう光を照射することができるようになっている。

【0019】

第２リング照明２８は、回転保持機構１００による回転軸線Ｏ上に中心を有し、第１リング照明１８と同幅の円筒状をなしている。第２リング照明２８は鉛直姿勢をなしている。第２リング照明２８の回転保持機構１００側（すなわち図１で示す右奥側）の端面に円形の照射面（図示しない）を有し、この照射面からは、回転保持機構１００に保持されたスラストころ軸受１０に対して均一に光が照射される。この照射面は、回転軸線Ｏに直交する同一平面に含まれている。第２リング照明２８の外周は、回転保持機構１００により保持されるスラストころ軸受１０の保持器１２の外周よりも大径であり、そのため、回転保持機構１００に保持されたスラストころ軸受１０の全体に、外側から内側に向かう光を照射することができるようになっている。

【0020】

この実施形態では、第２リング照明２８は、第１リング照明１８よりも大径をなしている。また、第２リング照明２８は、回転保持機構１００に保持されるスラストころ軸受１０と第１リング照明１８との間に配置されている。
カメラ１７は、たとえばＣＣＤカメラであり、時間的に連続する複数枚の画像からなる動画像を撮像するためのカメラである。このカメラ１７として、３０（ｆｐ）以上のフレームレートで動画を撮像するカメラを採用することができるが、１００（ｆｐ）以上のフレームレートで動画を撮像可能な高速度カメラを採用することがより一層望ましい。カメラ１７のレンズ２０は、その光軸が、回転保持機構１００による回転軸線Ｏ上に配置されている。スラストころ軸受１０を回転保持機構１００にセットした状態で、スラストころ軸受１０の一主面（背面側（図１で示す左手前側）の面）の全体が、カメラ１７の撮像範囲に含まれる。

【0021】

画像処理部２２には、カメラ１７による撮像画像が入力されるようになっている。この画像処理部２２は、ＣＰＵ（図示しない）、メモリおよび各種のインターフェイス等を含む構成のコンピュータにより構成されている。
画像処理部２２は、入力された撮像画像に対して所定の画像処理を施す処理部であり、後述するように、反射光模様認識部２３およびマッチング処理部（ころ状態算出手段）２４としてそれぞれ機能する。また、画像処理部２２は、ころ１３の周方向角度位置およびスキュー角とマッチングさせるためのマッチング用反射光模様Ｑの画像を記憶するマッチング用反射光模様記憶部２５を備えている。

【0022】

図２は、ころ挙動計測装置１の計測対象であるスラストころ軸受１０の正面図である。ころ挙動計測装置１は、計測対象であるスラストころ軸受１０におけるころ１３の挙動を計測するための装置である。
スラストころ軸受１０は、円板状の軌道輪１１と、たとえば円筒状のころ１３と、複数のころ１３が放射状に組込まれて、軌道輪１１と相対回転する環板状の保持器１２とを備えている。スラストころ軸受１０では、軌道輪１１と保持器１２との間の相対回転に伴って、ころ１３が保持器１２に伴って周方向（回転方向）に転動（公転）する。

【0023】

保持器１２の径方向途中領域には、保持器１２の径方向に波打つ形状の波打ち屈曲部１４が絞り加工により設けられている。波打ち屈曲部１４は、径方向の外側位置および径方向の内側位置のそれぞれで、保持器１２の厚み方向の一方に向けてそれぞれ張り出す外側張出し部１４Ａおよび内側張出し部１４Ｂと、前記の外側位置と内側位置との間に設けられて、保持器１２の厚み方向の他方に向けて張り出す中間部張出し部１４Ｃとを備えている。

【0024】

波打ち屈曲部１４における、外径側の屈曲起点から内径側の屈曲起点に至る範囲における円周方向位置（たとえば数箇所）には、平面視矩形（より具体的には、径方向に長い長方形）のポケット１５が、保持器１２の厚み方向に打ち抜き形成されている。この各ポケット１５に対してころ１３が回動自在な状態で非分離に収納されている。すなわち、ポケット１５の内壁面において周方向左右に位置する外側張出し部１４Ａ、内側張出し部１４Ｂおよび中間部張出し部１４Ｃの各張出し頂点部分の合計３箇所に、ポケット１５内へ向けて突出する爪３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃが設けられている。この爪３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃによって、各ポケット１５において径方向の３箇所がころ１３の直径寸法よりも幅狭になっており、これによってポケット１５内からころ１３が抜け出ないようになっている。なお、ポケット１５に対してころ１３は、締り嵌めされることで収納される。

【0025】

各ポケット１５の内壁面において外径側と内径側には、ポケット１５内へ向けて突出する凸部３８，３９が設けられている。この凸部３８，３９は、ころ１３の軸方向外端面や軸方向内端面の中心部に対して当接してころ１３をピボット支持するためのものであり、ポケット１５を打ち抜いて形成するときに同時に形成される。この凸部３８，３９は、平面視で丸い湾曲形状をなしている。

【0026】

図４および図５は、ころ挙動計測装置１にスラストころ軸受１０をセットした状態を示す正面図および側面図である。図６は、スラストころ軸受１０に、第１および第２リング照明１８，２８からの光をそれぞれ照射した状態を示す正面図である。図７は、各ころ１３の周面における反射光模様４１，４２を示す拡大図である。
スラストころ軸受１０は、図１に示す左手前側の面を正面（カメラ１７側）に向けて、回転保持機構１００にセットされる。回転保持機構１００にスラストころ軸受１０がセットされた状態で、モータ（図示しない）が回転駆動されると、保持器ベース部（図示しない）が保持器１２ごと、回転保持機構１００による回転軸線Ｏまわりに回転するようになっている。このとき、保持器１２の中心軸線と、回転保持機構１００による回転軸線Ｏとは一致している。

【0027】

ころ挙動計測装置１による計測時には、回転保持機構１００にセットされたスラストころ軸受１０の保持器１２が回転される。保持器１２の回転に伴って、ころ１３も軌道輪１１の軌道面（図示しない）上を周方向に公転（回転）する。
また、保持器１２の回転に際して、第１リング照明１８および第２リング照明２８のそれぞれからスラストころ軸受１０に向けて光が照射される。また、カメラ１７によるスラストころ軸受１０の撮像が開始される。第１および第２リング照明１８からの光の照射により、見る方向によっては、ころ１３の周面に反射光模様４１，４２が現れる。カメラ１７により、レンズ２０から見たときのころ１３の周面に現れる反射光模様４１，４２が撮像される。

【0028】

次に、カメラ１７によって撮像される反射光模様４１，４２について説明する。
第１リング照明１８のたとえばＡ点（図４および図５参照）から照射された光は、ころ１３の周面における所定の反射位置Ａ１に所定の入射角で入射するとともに、当該反射位置Ａ１（図５参照）で反射してレンズ２０に入射する。同様に、第１リング照明１８のたとえばＢ点（図４および図５参照）から照射された光は、ころ１３の周面における所定の反射位置Ｂ１に所定の入射角で入射するとともに、当該反射位置Ｂ１（図５参照）で反射してレンズ２０に入射する。すなわち、第１リング照明１８の各点から照射された光は、それぞれ対応するころ１３の周面上の所定の点で反射してレンズ２０に入射する。これにより、ころ１３の周面に、２本の曲線からなる反射光模様４１（図６および図７に実線で図示）が現れる。

【0029】

また、第２リング照明２８のたとえばＡ´点（図４および図５参照）から照射された光は、ころ１３の周面における所定の反射位置Ａ２に所定の入射角で入射するとともに、当該反射位置Ａ２（図５参照）で反射してレンズ２０に入射する。同様に、第２リング照明２８のたとえばＢ´点（図４および図５参照）から照射された光は、ころ１３の周面における所定の反射位置Ｂ２に所定の入射角で入射するとともに、当該反射位置Ｂ２（図５参照）で反射してレンズ２０に入射する。すなわち、第２リング照明２８の各点から照射された光は、それぞれ対応するころ１３の周面上の所定の点で反射してレンズ２０に入射する。これにより、ころ１３の周面に、２本の曲線からなる反射光模様４２（図６および図７に破線で図示）が現れる。

【0030】

前述のように、第２リング照明２８は、第１リング照明１８よりも大径をなしている。また、第２リング照明２８は、回転保持機構１００に保持されるスラストころ軸受１０と第１リング照明１８との間に配置されている。そのため、第１リング照明１８からの光のスラストころ軸受１０に対する入射角は、第２リング照明２８からの光のスラストころ軸受１０に対する入射角よりも小さい。また、ころ１３の周面における、第１リング照明１８の各所からの光の反射位置（反射位置Ａ１，Ｂ１を含む）は、第２リング照明２８の各所からの光の反射位置（反射位置Ａ２，Ｂ２を含む）よりも、径方向の内側に位置している。これにより、ころ１３の周面に、２本の曲線からなる反射光模様４２（図６および図７に実線で図示）が現れる。

【0031】

図６および図７に示すように、反射光模様４１は、正面視における円筒状のころ１３の中心軸線Ｃを中心として対称な一対の曲線状模様である。反射光模様４２は、正面視における円筒状のころ１３の中心軸線Ｃを中心として対称な一対の曲線状模様である。
前述のように、第１リング照明１８からの光のスラストころ軸受１０に対する入射角が、第２リング照明２８からの光のスラストころ軸受１０に対する入射角よりも小さいので、図７に示すように、第１リング照明１８からの光による反射位置は、第２リング照明２８からの光による反射位置よりも内側に現れる。すなわち、第１リング照明１８からの光による反射光模様４１の各曲線は内側に、第２リング照明２８からの光による反射光模様４２の各曲線は外側にそれぞれ現れる。反射光模様４１の各曲線は、その径方向内側に近づくほど、ころ１３の中心軸線Ｃから離れるようになっている。また、反射光模様４２の各曲線は、その径方向内側に近づくほど、ころ１３の中心軸線Ｃから離れるようになっている。

【0032】

また、回転保持機構１００による回転軸線（保持器１２の中心軸線）Ｏ上に第１および第２リング照明１８，２８の中心がそれぞれ位置しているとともに、レンズ２０の光軸が回転保持機構１００による回転軸線（保持器１２の中心軸線）Ｏに一致しているので、軌道輪１１における周方向の各位置に位置するころ１３に現れる反射光模様４１，４２は、当該ころ１３のスキュー角を考慮しなければ、回転軸線Ｏを中心とする回転対称をなしている。したがって、ころ１３の周方向位置と、当該ころ１３の姿勢とが判れば、それらに基づいてころ１３のスキュー角を求めることができる。

【0033】

この実施形態では、ころ挙動計測装置１を用いて、保持器１２の回転中におけるころ１３の周方向（回転方向）位置およびスキュー角をそれぞれ求める。具体的には、保持器１２やころ１３と軌道輪１１との間に潤滑油を介在させ、かつ、軌道輪１１と保持器１２とが通常の使用条件下での相対回転速度になるように保持器１２を回転させるとともに、カメラ１７により、スラストころ軸受１０（すなわち各ころ１３）を連続的に複数回撮像する。このカメラ１７による撮像回数は、たとえば１秒間に約５０００回であり、ころ１３が１公転する間に約２８０〜３００回撮像されることになる。そして、計測対象の１つのころ１３を特定し、その特定されたころ１３の各周方向位置における、ころ１３の周方向位置およびスキュー角のそれぞれを連続的に求める。

【0034】

図８は、画像処理部２２による動作内容を示すフローチャートである。図９は、マッチング用反射光模様記憶部２５（図１参照）に記憶されているマッチング用反射光模様Ｑの画像の一例である。
以下、一連の計測作業で撮像された個々の撮像画像の処理について説明する。
まず、画像処理部２２は、カメラ１７によって撮像画像の入力を受け付け、マッチング用反射光模様記憶部２５を含む記憶部に記憶する（Ｓ１：画像記憶）。

【0035】

次いで、画像処理部２２は、撮像画像における各ころ１３の周面に現れている反射光模様４１，４２（図６および図７参照）を認識する（Ｓ２：反射光模様認識。反射光模様認識部２３（図１参照）の機能を実現）。反射光模様４１，４２の認識のための処理は、たとえば、撮像画像におけるころ１３の部分に対し、所定の輝度値を闇値とする２値化処理を施すことにより、反射光模様４１，４２を抽出する。換言すると、反射光模様４１，４２は、ころ１３の周面における反射光模様４１，４２の周囲部分よりも輝度が高くなるため、輝度が高い部分と低い部分とを２階調に変換することによって反射光模様４１，４２を抽出することができる。そして、抽出された反射光模様４１，４２を認識する。

【0036】

なお、第１リング照明１８および第２リング照明２８の照度は、２値化処理によって反射光模様４１，４２が適切に抽出されるような適切な照度に予め調整されている。
次いで、画像処理部２２は、認識した反射光模様４１，４２を、マッチング用反射光模様記憶部に記憶されているマッチング用反射光模様Ｑの画像（図９参照）を用いてマッチングさせる（ステップＳ３。マッチング処理部２４（図１参照）の機能を実現）。そして、計測対象のころ１３の中心位置（重心位置）Ｐの位置座標およびスキュー角を算出する（ステップＳ４）。

【0037】

図８のステップＳ３の画像マッチング処理では、画像処理部２２は、マッチング用反射光模様Ｑの画像を、上下左右に移動させ、または所定位置まわりに回転（傾倒姿勢に）させることにより、撮像画像に含まれるころの画像（図８で、「コロ画像」）に現れる反射光模様４１，４２と完全に一致させる。画像処理部２２は、マッチングしたときのマッチング用反射光模様Ｑの画像の座標に基づいて、反射光模様４１，４２の中心位置Ｐ（図６参照）の中心座標を算出する。また、画像処理部２２は、算出した中心位置Ｐと、マッチング用反射光模様Ｑの画像の回転角度量（反射光模様Ｑの画像の傾倒度合い）とに基づいて、ころ１３のスキュー角を算出する。

【0038】

なお、この際、画素の輝度値によって重み付けを行えば、ころ１３の中心位置Ｐおよびスキュー角を、より一層正確に算出することができる。また、計測対象である特定のころ１３に限って中心位置Ｐの位置座標およびスキュー角を求める場合を例に挙げたが、全てのころ１３の中心位置Ｐの位置座標およびスキュー角を求めるようにしてもよい。
以上によりこの実施形態によれば、第１および第２リング照明１８，２８による照明により、ころ１３の周面に反射光模様４１，４２が現れる。第１および第２リング照明１８，２８が、それぞれ保持器１２と同軸の環状をなしているので、ころ１３が軌道輪１１における周方向のどの位置にあっても、ころ１３の周面に反射光模様４１，４２が現れる。また、回転軸線（保持器１２の中心軸線）Ｏ上に第１および第２リング照明１８，２８の中心がそれぞれ位置しているとともに、レンズ２０の光軸が回転軸線（保持器１２の中心軸線）Ｏに一致している。そのため、回転状態にあるスラストころ軸受１０を撮像したときの撮像画像に含まれる発射光模様４１，４２と、マッチング用反射光模様記憶部２５に記憶されているマッチング用反射光模様Ｑの画像とをマッチングすることにより、ころ１３の位置と、ころ１３のスキュー角とを算出することができる。これにより、ころ１３の挙動を精度良く計測することができる。

【0039】

また、ころ１３の撮像画像に基づいてころの位置およびスキュー角を算出するので、保持器１２やころ１３と、軌道輪１１との間に介在する潤滑油の影響をほとんど受けない。これにより、ころ１３の挙動の計測精度をより一層向上させることができる。
また、撮像画像に含まれる反射光模様４１，４２には、第１リング照明１８からの光による反射光模様４１と、第２リング照明２８からの光による反射光模様４２とが含まれている。換言すると、マッチングの際の判断材料になる反射光模様４１，４２が２種の反射光模様を含む態様であるので、これにより、ころ１３の挙動の計測精度をさらにより一層向上させることができる。

【0040】

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態でも実施することができる。
たとえば、計測対象のスラストころ軸受１０として、スラスト円筒ころ軸受を採用し、円筒状のころ１３の挙動を測定したが、この場合に限られない。たとえば、計測対象のスラストころ軸受として、スラスト円錐ころ軸受を採用する場合には、円錐状のころの挙動を測定することができる。

【0041】

また、前述のように第２リング照明２８が第１リング照明１８よりも大径である場合には、第１および第２リング照明１８，２８のスラストころ軸受１０（回転保持機構１００に保持されている状態のスラストころ軸受１０）からの距離を互いに設定してもよい。
また、前述のように第２リング照明２８が第１リング照明１８よりも大径である場合には、第１および第２リング照明１８，２８のスラストころ軸受１０（回転保持機構１００に保持されている状態のスラストころ軸受１０）からの距離は、互いに等しくてもよい。

【0042】

また、前述のように、第２リング照明２８がスラストころ軸受１０と第１リング照明１８との間に配置されている場合には、第１および第２リング照明１８，２８は互いに同径であってもよい。
また、リング照明として、第１および第２リング照明１８，２８からなる２重リングを採用したが、さらに、リング照明が１つのリング照明からなる構成（第１および第２リング照明１８，２８の一方）であってもよい。

【0043】

これに代えて、回転軸線Ｏを中心とする環状をなす第３リング照明を設けた３重リングがリング照明として採用されていてもよい。この場合、第３リング照明は、当該第３リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角が、第１または第２リング照明１８，２８からの光の入射角と異なっている必要がある。さらに、リング照明として４重リング以上のものが採用されていてもよい。

【0044】

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【符号の説明】

【0045】

１…ころ挙動計測装置、１０…スラストころ軸受、１１…軌道輪、１２…保持器、１３…ころ、１７…カメラ（撮像手段）、１８…第１リング照明、２０…レンズ、２５…マッチング用反射光模様記憶部（記憶部）、２８…第２リング照明、１００…回転保持機構（軸受保持手段）、Ｏ…回転軸線（中心軸線）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】