特許 5985311 軸受トラック溝測定装置および軸受トラック溝測定方法

(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】5985311

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】軸受トラック溝測定装置および軸受トラック溝測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/20 20060101AFI20160823BHJP

【ＦＩ】

   G01B21/20 C

【請求項の数】13

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-190242(P2012-190242)

(22)【出願日】2012年8月30日

(65)【公開番号】特開2014-48105(P2014-48105A)

(43)【公開日】2014年3月17日

【審査請求日】2015年5月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(72)【発明者】

【氏名】服部 雄一

【審査官】 櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−２８４０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０９８５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１６７７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第２９９２６２５（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２

５／００− ５／３０

１１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸受トラック溝の横断面形状を測定する軸受トラック溝測定装置であって、
軸受トラック溝を有するワークを固定する固定手段と、
軸受トラック溝の横断面における溝中心を中心として旋回して、その旋回中心からの溝底面までの寸法である半径値を検出する変位センサと、
前記変位センサにて検出した半径値における旋回角度を検出する旋回角度検出手段と、 前記変位センサにて検出した半径値と、旋回角度検出手段にて検出した旋回角度とに基づいて軸受トラック溝の形状波形を算出する算出手段とを備え、
前記固定手段は、前記ワークを所定設置位置に固定したままクランプ幅を調整してクランプするクランプ機構を有することを特徴とする軸受トラック溝測定装置。

【請求項2】

軸受トラック溝の横断面形状を測定する軸受トラック溝測定装置であって、
軸受トラック溝の横断面における溝中心を中心として旋回して、その旋回中心からの溝底面までの寸法である半径値を検出する変位センサと、
前記変位センサにて検出した半径値における旋回角度を検出する旋回角度検出手段と、 前記変位センサにて検出した半径値と、旋回角度検出手段にて検出した旋回角度とに基づいて軸受トラック溝の形状波形を算出する算出手段と、
前記変位センサの位置決めを行う位置決め手段を備え、
前記位置決め手段は、軸受トラック溝に嵌合する溝嵌合体を有することを特徴とする軸受トラック溝測定装置。

【請求項3】

前記溝嵌合体の上下方向の変位を可能とするフローティング構造を有することを特徴とする請求項２に記載の軸受トラック溝測定装置。

【請求項4】

前記溝嵌合体を鋼球にて構成したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の軸受トラック溝測定装置。

【請求項5】

トラック溝を有するワークは、トラック溝が内径面に形成され、前記溝嵌合体はワーク内径側からトラック溝に嵌合することを特徴とする請求項２に記載の軸受トラック溝測定装置。

【請求項6】

トラック溝を有するワークは、トラック溝が外径面に形成され、前記溝嵌合体はワーク外径側からトラック溝に嵌合することを特徴とする請求項１に記載の軸受トラック溝測定装置。

【請求項7】

前記算出手段は、軸受トラック溝の横断面形状について、最小二乗法を用いて円近似として、溝の半径値と溝中心座標とを算出することを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の軸受トラック溝測定装置。

【請求項8】

軸受トラック溝の半径値と溝中心座標の算出値に基づいてゴシック円と２点で接触する仮想円を作図することを特徴とする請求項７に記載の軸受トラック溝測定装置。

【請求項9】

ゴシック円と仮想円の接触点角度を算出することを特徴とする請求項８に記載の軸受トラック溝測定装置。

【請求項10】

ゴシック円と仮想円の接触点距離を算出することを特徴とする請求項８に記載の軸受トラック溝測定装置。

【請求項11】

旋回中心と変位センサの検出値との関係校正手段を備え、この関係校正手段に溝形状模範を用いることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の軸受トラック溝測定装置。

【請求項12】

軸受トラック溝の横断面形状を測定する軸受トラック溝測定方法であって、
軸受トラック溝を有するワークを所定設置位置に固定したままクランプ幅を調整してクランプするクランプ工程と、
軸受トラック溝の横断面における溝中心を中心として旋回する変位センサにて、その旋回中心からの溝底面までの寸法である半径値を検出する半径検出工程と、
前記変位センサにて検出した半径値における旋回角度を検出する旋回角度検出工程と、
前記変位センサにて検出した半径値と、旋回角度検出手段にて検出した半径値における旋回角度とに基づいて軸受トラック溝の形状波形を算出する算出工程とを備えたことを特徴とする軸受トラック溝測定方法。

【請求項13】

軸受トラック溝の横断面形状を測定する軸受トラック溝測定方法であって、
軸受トラック溝の横断面における溝中心を中心として旋回する変位センサにて、その旋回中心からの溝底面までの寸法である半径値を検出する半径検出工程と、
前記変位センサにて検出した半径値における旋回角度を検出する旋回角度検出工程と、
前記変位センサにて検出した半径値と、旋回角度検出手段にて検出して半径値における旋回角度とに基づいて軸受トラック溝の形状波形を算出する算出工程と、
軸受トラック溝に嵌合する溝嵌合体を有する位置決め手段にて、前記変位センサの位置決めを行う位置決め工程とを備えたことを特徴とする軸受トラック溝測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸受トラック溝測定装置および軸受トラック溝測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、軸受は、外径面に内側軌道面(軸受トラック溝)が形成された内輪と、内径面に外側軌道面(軸受トラック溝)が形成された外輪と、内輪の内側軌道面と外輪の外側軌道面との間に転動自在に介在された複数の玉と、内輪と外輪との間に配され、各玉を円周方向等間隔に保持する保持器とで主要部が構成されている。

【0003】

このため、玉(ボール)が転動する軸受トラック溝としては、高精度に加工されている必要がある。そこで、軸受トラック溝の断面形状を測定する必要がある。軸受トラック溝の断面形状を測定する場合、例えば、特許文献１で示されるような形状測定機を用いることができる。

【0004】

この特許文献１に記載の形状測定機は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動自在に支持した触針を、被測定物の表面に沿って移動させるものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許２９９２６２５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、軸受トラック溝のように、底面がアール曲面である形状のものに、Ｘ軸及びＺ軸の２軸方向に沿って触針を移動させる測定方法では、触針に大きな負荷がかかることになって、高精度な測定を行えなかった。しかも、被測定部材（ワーク）が大型の軸受の内輪や外輪である場合、測定ストロークが大きくなり、測定装置の大型化および高コスト化することになる。また、ワークが測定装置に設置できないようなさらに大型のものでは、ワークを切断する破壊検査を行う必要が生じる。

【0007】

そこで、本発明は、高精度な測定が可能でしかも、ワークが大型の軸受の内輪や外輪であっても破壊検査を行うことなく測定が可能である軸受トラック溝測定装置および軸受トラック溝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】

【0008】

本発明の第１の軸受トラック溝測定装置は、軸受トラック溝の横断面形状を測定する軸受トラック溝測定装置であって、軸受トラック溝を有するワークを固定する固定手段と、軸受トラック溝の横断面における溝中心を中心として旋回して、その旋回中心からの溝底面までの寸法である半径値を検出する変位センサと、前記変位センサにて検出した半径値における旋回角度を検出する旋回角度検出手段と、前記変位センサにて検出した半径値と、旋回角度検出手段にて検出した旋回角度とに基づいて軸受トラック溝の形状波形を算出する算出手段とを備え、前記固定手段は、前記ワークを所定設置位置に固定したままクランプ幅を調整してクランプするクランプ機構を有するものである。
また、本発明の第２の軸受トラック溝測定装置は、軸受トラック溝の横断面形状を測定する軸受トラック溝測定装置であって、軸受トラック溝の横断面における溝中心を中心として旋回して、その旋回中心からの溝底面までの寸法である半径値を検出する変位センサと、前記変位センサにて検出した半径値における旋回角度を検出する旋回角度検出手段と、前記変位センサにて検出した半径値と、旋回角度検出手段にて検出した旋回角度とに基づいて軸受トラック溝の形状波形を算出する算出手段と、前記変位センサの位置決めを行う位置決め手段を備え、前記位置決め手段は、軸受トラック溝に嵌合する溝嵌合体を有するものである。

【0009】

本発明の軸受トラック溝測定方法は、軸受トラック溝の横断面形状を測定する軸受トラック溝測定方法であって、軸受トラック溝の横断面における溝中心を中心として旋回する変位センサにて、その旋回中心からの溝底面までの寸法である半径値を検出する半径検出工程と、前記変位センサにて検出した半径値における旋回角度を検出する旋回角度検出工程と、前記変位センサにて検出した半径値と、旋回角度検出手段にて検出して半径値における旋回角度とに基づいて軸受トラック溝の形状波形を算出する算出工程とを備えたものである。

【0010】

本発明の第１の軸受トラック溝測定方法は、軸受トラック溝の横断面形状を測定する軸受トラック溝測定装置であって、軸受トラック溝の横断面における溝中心を中心として旋回して、その旋回中心からの溝底面までの寸法である半径値を検出する変位センサと、前記変位センサにて検出した半径値における旋回角度を検出する旋回角度検出手段と、前記変位センサにて検出した半径値と、旋回角度検出手段にて検出した旋回角度とに基づいて軸受トラック溝の形状波形を算出する算出手段と、前記変位センサの位置決めを行う位置決め手段を備え、前記位置決め手段は、軸受トラック溝に嵌合する溝嵌合体を有するものである。
本発明の第２の軸受トラック溝測定方法は、軸受トラック溝の横断面形状を測定する軸受トラック溝測定方法であって、軸受トラック溝の横断面における溝中心を中心として旋回する変位センサにて、その旋回中心からの溝底面までの寸法である半径値を検出する半径検出工程と、前記変位センサにて検出した半径値における旋回角度を検出する旋回角度検出工程と、前記変位センサにて検出した半径値と、旋回角度検出手段にて検出した半径値における旋回角度とに基づいて軸受トラック溝の形状波形を算出する算出工程と、軸受トラック溝に嵌合する溝嵌合体を有する位置決め手段にて、前記変位センサの位置決めを行う位置決め工程とを備えたものである。

【0011】

クランプ機構を有するものでは、ワークを測定装置内にセットする必要がなく、ワークに対してクランプ機構のクランプ幅を調整することによって、この測定装置を装着できる。すなわち、ワーク自体を移動させる必要がないので、移動させることが困難な大型ワークであっても軸受トラック溝の形状波形を算出することができる。

【0012】

前記溝嵌合体の上下方向の変位を可能とするフローティング構造を有するものであってもよい。

【0013】

フローティング構造として、バネ部材にて構成したり、アクチュエータ機構にて構成したりできる。ここで、アクチュエータとは、入力されたエネルギーを物理的運動に変換するものであり、機械・電気回路を構成する機械要素である。能動的に作動または駆動するものである。また、アクチュエータはものを動かす駆動装置と、その動作により制御を行う機械的あるいは油空圧的装置である。アクチュエータの種類としては、動力シリンダ（油圧シリンダ・空圧シリンダ・電動シリンダ）、リニア・アクチュエータ（リニアモータによる往復駆動装置）、ラバー・アクチュエータ（ゴムチューブへの加減圧による変形を利用した往復駆動装置）等がある。

【0014】

溝嵌合体を鋼球にて構成することができる。このように鋼球を用いれば、軸受トラック溝に安定よく嵌合させることができる。

【0015】

トラック溝を有するワークは、トラック溝が内径面に形成され、溝嵌合体はワーク内径側からトラック溝に嵌合するものであっても、トラック溝が外径面に形成され、溝嵌合体はワーク外径側からトラック溝に嵌合するものであってもよい。

【0016】

軸受トラック溝の横断面形状が単一円形状であっても、ゴシック円形状であっても、複曲率円形状であってもよい。

【0017】

算出手段は、軸受トラック溝の横断面形状について、最小二乗法を用いて円近似として、溝の半径値と溝中心座標とを算出することができる。また、軸受トラック溝の半径値と溝中心座標の算出値に基づいてゴシック円と２点で接触する仮想円を作図することも可能となる。さらには、ゴシック円と仮想円の接触点角度を算出したり、ゴシック円と仮想円の接触点距離を算出したりできる。

【0018】

旋回中心と変位センサの検出値との関係校正手段を備えたものとでき、この際、関係校正手段に溝形状模範を用いたり、平面模範を用いたりできる。

【0019】

前記変位センサに電気マイクロメータを用いたり、レーザー変位センサを用いたりできる。電気マイクロメータは、接触式測定子をもつ検出器を用いて微小変位を電気的量に変換して測定する比較測長器である。電気的インピーダンスである電気抵抗，電気容量，電磁誘導などの回路要素を変位によって変化するように接続し、その回路に生ずる電流，電圧の変化を利用する。レーザー変位センサは、発光素子と受光素子の組み合わせで構成されるものであって、発光素子には、半導体レーザーが用いられる。半導体レーザーの光は投光レンズを通し集光され、測定対象物に照射される。そして、対象物から拡散反射された光線の一部は受光レンズを通して受光素子上にスポットを結ぶ。その対象物が移動するごとにスポットも移動するので、そのスポットの位置を検出することで対象物までの変位量を知ることができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、半径値と旋回角度でもって、軸受トラック溝の形状波形を算出することができ、しかも、変位センサへの負荷を小さく抑えることができる。このため、高精度の軸受トラック溝の形状測定が可能となる。

【0021】

クランプ機構を有する固定手段を備えたものでは、ワークを所定設置位置に固定したままクランプ幅を調整してクランプすることができ、ワーク側の移動を不要とし、移動が困難な大型のワークに対しても軸受トラック溝の安定した高精度の形状測定が可能となる。

【0022】

前記固定手段として、溝嵌合体を有するものでは、溝嵌合体を軸受トラック溝に嵌合させれば、センサの安定した位置決めが可能となり、より高精度の測定が可能となる。

【0023】

溝嵌合体の上下方向の変位を可能とするフローティング構造を有するものでは、溝嵌合体の軸受トラック溝に嵌合が安定する。フローティング構造を、バネ部材にて構成したり、アクチュエータ機構にて構成したりできるので、装置の設計自由度が大となって、設計し易い装置となる。

【0024】

溝嵌合体を鋼球にて構成すれば、軸受トラック溝に安定よく嵌合させることができ、より精度のよい位置決めを行うことができる。しかも、強度的にも剛性的にも優れ、長期の使用が可能であり、コスト低減を図ることができる。

【0025】

ワークとして、内径面のトラック溝が形成された外輪であっても、外径面にトラック溝が形成された内輪であってもよく、また、トラック溝としても、単一円形状であっても、ゴシック円形状であっても、複曲率円形状であってもよい。このように、種々のワークに対応することができる。

【0026】

関係校正手段を備えたものでは、より高精度の測定が可能となる。しかも、関係校正手段に溝形状模範を用いたり、平面模範を用いたりでき、汎用性に優れる。

【0027】

電気マイクロメータは、機械的な微小変位を電気的に拡大する方式であるので、検出センサとして、電気マイクロメータを用いれば、応答性に優れた精密測定が可能であり、コスト低減も図ることができる。また、レーザー変位センサは非接触式センサであるため、検出センサとして、レーザー変位センサを用いれば、測定時におけるワークへの疵付を有効に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の実施形態を示す軸受トラック溝測定装置の簡略ブロック図である。

【図2】前記図１に示す軸受トラック溝測定装置の要部簡略断面図である。

【図3】前記図１に示す軸受トラック溝測定装置の要部簡略側面図である。

【図4】前記図１に示す軸受トラック溝測定装置の変位センサとトラック溝との関係を示す簡略図である。

【図5】使用鋼球の仮想円を示す簡略図である。

【図6】軸受トラック溝の溝底の径方向位置と旋回角度との関係を示すグラフ図である。

【図7】軸受トラック溝の形状波形図である。

【図8】ゴシック量と接触点と接触角度との説明図である。

【図9】ゴシック量と接触点と接触角度との説明図である。

【図10】溝形状模範を示す斜視図である。

【図11】本発明の実施形態を示す軸受トラック溝測定装置を用いて測定した内輪と外輪とを使用した軸受の断面図である。

【図12】前記図１等に示す軸受トラック溝測定装置にて溝測定がなされた軸受の簡略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

【0030】

図１１は、本発明にかかる軸受トラック溝測定装置にて溝測定された軸受（玉軸受）を示す。軸受は、内径面に外側軌道面（トラック溝）１ａが形成された外輪１と、外径面に内側軌道面２ａが形成された内輪２と、内輪２の内側軌道面２ａと外輪１の外側軌道面１ａとの間に転動自在に介在された複数の転動体であるボール４と、内輪２と外輪１との間に配され、各ボール４を円周方向等間隔に保持する保持器５とで主要部が構成されている。

【0031】

軸受トラック溝測定装置は、図１に示すように、ワークＳである外輪１の軸受トラック溝１ａの横断面における溝中心を中心として旋回して、その旋回中心からの溝底面までの寸法である半径値を検出する変位センサ１１と、変位センサ１１にて検出した半径値における旋回角度（変位センサ１１の旋回角度）を検出する旋回角度検出手段１２と、前記変位センサにて検出した半径値と、旋回角度検出手段１２にて検出して半径値における旋回角度とに基づいて軸受トラック溝の形状波形を算出する算出手段１３とを備える。

【0032】

変位センサ１１は、例えば、３つのコイルと可動鉄心を備えた差動トランスを用いた電気マイクロメータにて構成できる。すなわち、この変位センサ１１は、図４に示すように、差動トランスが収容される検出器本体１５と、この検出器本体１５から突設される検出スピンドル１６とを備えたものである。差動トランスは、１次コイルを交流（一定周波数電圧）で励磁すると、被測定物体（ワーク）のトラック溝１ａに測定子１６ａが接触している検出スピンドル１６に連動して動く可動鉄心により２次コイルに誘起電圧が発生する。これを差動結合し、電圧差として取り出し、変位出力することになる。

【0033】

ところで、この軸受トラック溝測定装置は、外輪１の軸受トラック溝１ａの形状測定するものである。このため、ワークＳ（外輪１）を固定する固定手段２０（図２参照）と、変位センサ１１の位置決めを行う位置決め手段２１（図３参照）を備える。

【0034】

固定手段２０は、図２に示すように、ワークＳ（外輪１）を所定設置位置に固定したままクランプ幅Ｗを調整してクランプするクランプ機構２２を有する。すなわち、クランプ機構２２は、基板２５と、基板２５の下面に付設されるクランプ体２６とを有する。クランプ体２６は、一対の挟持片２６ａ、２６ｂを有し、一方の挟持片２６ａが基板２５に固定され、他方の挟持片２６ｂが一方の挟持片２６ａに対して図示省略の駆動機構を介して接近・離間するように基板２５に保持される。なお、挟持片２６ｂの駆動機構としては、シリンダ機構、ボルトナット機構、リニアガイド機構等の種々の往復動機構を用いることができる。

【0035】

この場合、図２に示すように、載置台Ｔ上に載置固定されたワークＳ（外輪１）に対して、基板２５が載置された状態で、他方の挟持片２６ｂが一方の挟持片２６ａに対して接近して、外輪１をクランプすることができる。

【0036】

また、位置決め手段２１は、外輪１のトラック溝１ａに嵌合する一対の嵌合体３０，３０を有する。この場合、溝嵌合体３０に鋼球３１が用いられ、この鋼球３１が上下方向の変位を可能とするフローティング構造３３を介して基板２５から垂下される。

【0037】

フローティング構造３３は、鋼球３１を支持する支持体部材３５を保持するバネ部材３６を備える。支持体部材３５は、図３に示すように、基板部３７と、この基板部３７から突設させる鋼球支持部３８とからなる。

【0038】

また、支持体部材３５には、変位センサ１１を支持する支持手段４０が設けられている。支持手段４０は、回転軸４１と、この回転軸４１を回転自在に支持する枢支機構４２とを備える。枢支機構４２は、支持体部材３５の基板部３７から突設される一対の脚部４３を備え、各脚部４３，４３に軸受４４，４４が設けられ、この軸受４４，４４にて、回転軸４１の端部４１ａ、４１ｂは枢支される。このため、回転軸４１はその軸心廻りに回転する。

【0039】

また、回転軸４１は、回転駆動機構４５を介してその軸心廻りに回転することになる。回転駆動機構４５は、駆動源としてのモータ（サーボモータ）４６を備え、このモータ４６の出力軸４６ａと前記回転軸４１の一方の端部４１ａとが連動機構４７にて連結されている。連動機構４７として、例えば、この図例で示すようなベルト機構が用いられる。

【0040】

この場合、図２や図３等に示すように、鋼球３１がトラック溝１ａに嵌合した状態で、回転駆動機構４５のモータ４６を駆動すれば、図４に示すように、センサ１１がトラック溝１ａの横断面における中心Ｏを中心として旋回する。そして、この旋回角度が前記旋回角度検出手段１２（図１参照）にて検出される。ここで、旋回角度検出手段１２は、エンコーダを用いることができる。なお、エンコーダには、インクリメンタルエンコーダとアブソリュートエンコーダ等があり、旋回角度検出手段１２においてはいずれのエンコーダであってもよい。

【0041】

算出手段１３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューター等で構成できる。

【0042】

次に、前記のように構成した装置を用いたトラック溝形状測定方法を説明する。軸受トラック溝を有するワークを所定設置位置に固定したままクランプ幅を調整してクランプするクランプ工程と、軸受トラック溝の横断面における溝中心を中心として旋回する変位センサにて、その旋回中心からの溝底面までの寸法である半径値を検出する半径検出工程と、前記変位センサにて検出した半径値における旋回角度を検出する旋回角度検出工程と、前記変位センサにて検出した半径値と、旋回角度検出手段にて検出した半径値における旋回角度とに基づいて軸受トラック溝の形状波形を算出する算出工程と、軸受トラック溝に嵌合する溝嵌合体を有する位置決め手段にて、前記変位センサの位置決めを行う位置決め工程とを備える。まず、図２と図３とに示すように、載置台Ｔ上に載置固定された外輪１にこの装置を装着する。すなわち、図２の仮想線で示すように、クランプ機構２２のクランプ体２６の挟持片２６ａ、２６ｂの間隔を広げた状態として、基板２５を外輪１に載置する。

【0043】

その後、クランプ幅Ｗを狭める。すなわち、挟持片２６ｂを挟持片２６ａに矢印のように接近させる。これによって、このクランプ機構２２にて外輪１をクランプする。この際、位置決め用の鋼球３１がトラック溝１ａに嵌合する。そして、この状態では、センサ１１は、図４に示すように、トラック溝１ａの中心Ｏを中心に旋回する。

【0044】

この旋回によって、センサ１１（電気マイクロメータ）によって、横断面におけるトラック溝１ａの旋回中心からの溝底面までの寸法である半径値を検出することができる。この際、センサ１１の旋回角度も旋回角度検出手段１２であるエンコーダにて検出される。

【0045】

すなわち、電気マイクロメータ値とエンコーダ値とが図６に示すように求めることができる。この図６では、Ａの波形は図４におけるＸ軸に対して時計廻り方向の範囲Ｈ２の断面波形であり、Ｂの波形は図４におけるＸ軸に対して反時計廻り方向の範囲Ｈ１の断面波形である。この図６に示される波形をＸ−Ｚの直交座標系に変換することで図７に示すようなゴシック溝輪郭形状波形が得られる。Ｘ座標値は次の数１で表され、Ｚ座標値は、次の数２で表される。

【数1】

【0046】

【数2】

【0047】

数１及び数２において、αは校正値を示し、Ｒは電気マイクロメータ値を示し、θはエンコーダ値である。この得られたゴシック溝輪郭形状波形について最小二乗法により、ゴシック円のそれぞれの半径、中心座標を算出することができる。そして、これらの値から、図５に示すように、使用鋼球の仮想円５０を作図することができる。これによって、ゴシック量、接点幅（ＴＷ）、接点角度（Ｔθ）等を算出することができる。

【0048】

すなわち、図８に示すように、第１溝Ａの中心座標を（Ｘ１，Ｚ１）とし、第２溝Ｂの中心座標を（Ｘ２，Ｚ２）とし、第１溝Ａの半径をＲ１とし、第２溝Ｂの半径をＲ２とし、鋼球の中心座標を（Ｘ０，Ｚ０）とし、鋼球半径をＲ０としたときに、（Ｘ０，Ｚ０）から第１溝Ａの中心座標を（Ｘ１，Ｚ１）までの寸法Ａ１は、次の数３で示され、（Ｘ０，Ｚ０）から第２溝Ｂの中心座標を（Ｘ２，Ｚ２）までの寸法Ａ２は、次の数４で示される。

【0049】

【数4】

【0050】

また、座標（Ｘ１，Ｚ１）と座標（Ｘ２，Ｚ２）との間の寸法をＬとすれば、Ｌは次の数５で示される。座標（Ｘ１，Ｚ１）を中心に座標（Ｘ０，Ｚ０）を通る円５１と、座標（Ｘ２，Ｚ２）を中心に座標（Ｘ０，Ｚ０）を通る円５２を描いた場合、円５１と円５２との交点Ｏ１と座標（Ｘ１，Ｚ１）とを結ぶ線分Ｌ１と、前記線分Ｌ０とが成す角度α、つまり、前記線分Ｌと、座標（Ｘ１，Ｚ１）と座標（Ｘ０，Ｚ０）とを結ぶ線分Ｌ２とが成す角度は、次の数６で示される。

【数5】

【0051】

【数6】

【0052】

座標（Ｘ１，Ｚ１）を通るＺ軸に平行な直線Ｌ５と、線分Ｌとが成す角度をθとすれば、このθは、次の数７で示される。

【数7】

【0053】

このため、座標（Ｘ０，Ｚ０）におけるＸ座標（Ｘ０）は次の数８で示され、Ｙ座標（Ｙ０）は次の数９で示される。

【数8】

【0054】

【数9】

【0055】

図９に示すように、座標（Ｘ１，Ｚ１）と座標（Ｘ０，Ｚ０）とを通過する線分Ｌ２と、Ｘ軸とが成す角度をβとしたときに、βは次の数１０で示される。また、座標（Ｘ２，Ｚ２）と座標（Ｘ０，Ｚ０）とを通過する線分Ｌ３と、Ｘ軸とが成す角度をγとしたとき、γは次の数１１で示される。

【数10】

【0056】

【数11】

【0057】

第１溝Ａの接点座標ＴＸ１（線分Ｌ２の第１溝Ａの交点のＸ座標値）は、次の数１２で示され、第１溝Ａの接点座標ＴＺ１（線分Ｌ２の第１溝Ａの交点のＺ座標値）は、次の数１３で示される。

【数12】

【0058】

【数13】

【0059】

第２溝Ａの接点座標ＴＸ２（線分Ｌ３の第２溝Ｂの交点のＸ座標値）は、次の数１４で示され、第２溝Ａの接点座標ＴＺ２（線分Ｌ３の第２溝Ｂの交点のＺ座標値）は、次の数１５で示される。

【数14】

【0060】

【数15】

【0061】

これによって、接点幅ＴＷを次の数１６で示すように求めることができ、接点角度Ｔθを次の数１７で示すように求めることができる。

【数16】

【0062】

【数17】

【0063】

なお、電気マイクロメータの校正値（α）は旋回中心からの距離（旋回半径）に応じて決める必要がある。このため、旋回中心と変位センサ１１の検出値との関係校正手段５４を備えるのが好ましい。この場合、関係校正手段５４として、図１０に示すような凹溝５５ａを有する模範５５を形成し、この模範５５を用いて校正することになる。なお、関係校正手段５４として、平面模範を用いてもよい。

【0064】

本発明によれば、変位センサ１１を、軸受トラック溝１ａの横断面における溝中心Ｏを中心として旋回させつつ旋回中心Ｏからの溝底面までの寸法である半径値を検出することができる。これによって、軸受トラック溝１ａの横断面形全体の半径値を求めることができる。また、各半径値での変位センサ１１の旋回角度を検出できる。このため、半径値と旋回角度でもって、軸受トラック溝１ａの形状波形を算出することができる。しかも、変位センサ１１への負荷を小さく抑えることができる。このため、半径値と旋回角度でもって、軸受トラック溝１ａの形状波形を算出することができ、しかも、変位センサ１１への負荷を小さく抑えることができることになって、高精度の軸受トラック溝１ａの形状測定が可能となる。

【0065】

クランプ機構２２を有する固定手段２０を備えたものでは、ワークＳを所定設置位置に固定したままクランプ幅を調整してクランプすることができ、ワークＳ側の移動を不要とし、移動が困難な大型のワークＳに対しても軸受トラック溝１ａの安定した高精度の形状測定が可能となる。

【0066】

前記固定手段２０として、溝嵌合体３０を有するものでは、溝嵌合体３０を軸受トラック溝１ａに嵌合させれば、センサ１１の安定した位置決めが可能となり、より高精度の測定が可能となる。

【0067】

溝嵌合体３０の上下方向の変位を可能とするフローティング構造３３を有するものでは、溝嵌合体３０の軸受トラック溝１ａに嵌合が安定する。フローティング構造３３として、図例では、バネ部材３６を用いたが、このようなバネ部材３６を用いることなく、アクチュエータ機構を用いてもよい。ここで、アクチュエータとは、入力されたエネルギーを物理的運動に変換するものであり、機械・電気回路を構成する機械要素である。能動的に作動または駆動するものである。また、アクチュエータはものを動かす駆動装置と、その動作により制御を行う機械的あるいは油空圧的装置である。アクチュエータの種類としては、動力シリンダ（油圧シリンダ・空圧シリンダ・電動シリンダ）、リニア・アクチュエータ（リニアモータによる往復駆動装置）、ラバー・アクチュエータ（ゴムチューブへの加減圧による変形を利用した往復駆動装置）等がある。

【0068】

フローティング構造３３を、バネ部材３６にて構成したり、アクチュエータ機構にて構成したりできるので、装置の設計自由度が大となって、設計し易い装置となる。

【0069】

溝嵌合体３０を鋼球３１にて構成すれば、軸受トラック溝１ａに安定よく嵌合させることができる。より精度のよい位置決めを行うことができる。しかも、強度的にも剛性的にも優れ、長期の使用が可能であり、コスト低減を図ることができる。

【0070】

次に、図１２は、内輪２のトラック溝２ａの横断面形状を測定する状態を示す。この場合、軸受トラック溝測定装置である。この場合、支持体部材３５の鋼球支持部３８の突出量を、図３に示す外輪１のトラック溝１ａの横断面形状を測定している装置に対して伸ばしたものである。従って、鋼球支持部３８として伸縮自在構造としたり、長さが相違する鋼球支持部３８を備え、測定するワーク（外輪１や内輪２）等に応じて交換するようにすればよい。

【0071】

この図１２に示すように、溝嵌合体である鋼球を内輪２のトラック溝２ａに嵌合させてこの装置を内輪２にセットすれば、外輪１の場合と同様、軸受トラック溝の横断面形全体の半径値を求めることができる。また、各半径値での変位センサの旋回角度を検出できる。このため、半径値と旋回角度でもって、軸受トラック溝の形状波形を算出することができる。

【0072】

ところで、前記実施形態では、トラック溝がゴシック円形状であったが、単一円形状であっても、複曲率円形状であっても、受トラック溝の横断面形全体の半径値を求めることができ、各半径値での変位センサの旋回角度を検出でき、半径値と旋回角度でもって、軸受トラック溝の形状波形を算出することができる。

【0073】

前記実施形態では、変位センサ１１として、電気マイクロメータを用いたが、他のセンサ、例えば、レーザー変位センサを用いてもよい。ここで、レーザー変位センサは、発光素子と受光素子の組み合わせで構成されるものであって、発光素子には、半導体レーザーが用いられる。半導体レーザーの光は投光レンズを通して集光され、測定対象物に照射される。そして、対象物から拡散反射された光線の一部は受光レンズを通して受光素子上にスポットを結ぶ。その対象物が移動するごとにスポットも移動するので、そのスポットの位置を検出することで対象物までの変位量を知ることができる。

【0074】

電気マイクロメータは、機械的な微小変異を電気的に拡大する方式であるので、検出センサとして、電気マイクロメータを用いれば、応答性に優れた精密測定が可能であり、コスト低減も図ることができる。また、レーザー変位センサは非接触式センサであるため、検出センサとして、電気マイクロメータを用いれば、測定時におけるワークへの疵付を有効に防止できる。

【0075】

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、測定するワークとして、前記実施形態では、単列の軸受の外輪や内輪であったが、複列の外輪や内輪であってもよい。また、変位センサとして、渦電流式変位センサや超音波式変位センサ等を用いてもよい。

【符号の説明】

【0076】

１ａ トラック溝（外側軌道面）
１ 外輪
２ａ トラック溝（内側軌道面）
２ 内輪
１１ 変位センサ
１２ 旋回角度検出手段
１３ 算出手段
２０ 固定手段
２１ 位置決め手段
２２ クランプ機構
３０ 溝嵌合体
３１ 鋼球
３３ フローティング構造
３６ バネ部材
３７ 基板部
５４ 関係校正手段
５５ 模範
Ｓ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】