JP2006047060A - 円形の周面を有する部材の直径測定方法及び測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外輪１が変形しない様に、３個の玉７ａ、７ｂを外輪軌道２に軽く当接させた状態で、これら各玉７ａ、７ｂを外輪軌道２の最深部に移動させる事により、この外輪軌道２の最深部の内径を正確に測定可能とする。
【解決手段】 上記各玉７ａ、７ｂを上記外輪軌道２に押し付けた状態で、ピエゾ素子１２により振動を加える。この結果上記各玉７ａ、７ｂが、力学的に安定した、上記外輪軌道２の最深部に移動する。この状態で、測定器６ａの測定値に基づいて、上記各玉７ａ、７ｂの中心を結ぶ三角形の外接円の直径を求める。そして、この直径と、これら各玉７ａ、７ｂの外径とから、上記外輪軌道２の最深部の内径を求める。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば深溝型玉軸受を構成する内輪の外径を内輪軌道の最深部で、或は外輪の内径を外輪軌道の最深部で測定する場合に利用する、円形の周面を有する部材の直径測定方法及び測定装置の改良に関する。具体的には、接触子に大きな力を加える事なくこの接触子を上記最深部に確実に位置させる事で、上記内輪の外径或は上記外輪の内径を精度良く測定できる様にするものである。

例えば深溝型の玉軸受の高性能化を図る設計に利用するデータを得る為に、この玉軸受を構成する外輪の内周面に形成した外輪軌道の内径や、内輪の外周面に形成した内輪軌道の外径を測定する必要がある。この様な場合に使用する測定装置として従来から、特許文献１、２に記載されたものが知られている。図１０〜１１は、このうちの特許文献１に記載された測定装置を示している。この図１０〜１１に記載した従来構造の場合には、中心軸を鉛直方向に配置した、単列深溝型の玉軸受を構成する外輪１の内径を、この外輪１の内周面に形成した外輪軌道２の溝底部分（最も内径が大きくなった部分）で測定する様に構成している。

この為に上記従来構造の場合には、３個の玉３ａ、３ｂ、３ｃを上記外輪軌道２に突き当てる様にしている。これら各玉３ａ、３ｂ、３ｃのうちの２個の玉３ａ、３ｂは、固定腕４の先端部に、残り１個の玉３ｃは可動腕５の先端部に、それぞれ支持している。そして、この可動腕５を揺動変位させて上記各玉３ａ、３ｂ、３ｃを上記外輪軌道２の溝底部分に当接させ、この当接した状態での上記可動腕５の変位量を測定器６により求めて、この変位量から、上記溝底部分の直径を算出する様にしている。

上述の様な従来構造の場合、上記各玉３ａ、３ｂ、３ｃを上記外輪軌道２の最深部に確実に当接させる事に就いては、特に考慮していない。一方、この外輪軌道２と上記各玉３ａ、３ｂ、３ｃの表面との接触部には滑り摩擦が作用する。この為、上記特許文献１に記載された従来構造の場合には、これら各玉３ａ、３ｂ、３ｃを上記外輪軌道２に向けて強く押し付けない限り、これら各玉３ａ、３ｂ、３ｃがこの外輪軌道２の最深部から少し外れた部分に当接した状態で、上記溝底部分の直径を測定する可能性がある。この結果、測定値が、実際の値よりも少し小さくなる。

上記各玉３ａ、３ｂ、３ｃを上記外輪軌道２に向けて強く押し付ければ、これら各玉３ａ、３ｂ、３ｃの当接位置をこの外輪軌道２の最深部に近づけられるが、この場合には、前記外輪１が弾性変形して、上記測定値が実際の値よりも大きくなる。上記直径の測定に関する要求精度は極めて高い為、何れの原因にしても、測定値に誤差が生じる事は好ましくない。この様な点を考慮した場合に、接触子を被測定面に軽く当接させた状態で、この接触子をこの被測定面の最深部に移動させられる技術の実現が望まれる。尚、特許文献３には、円筒ころ軸受の内輪を固定したまま外輪をラジアル方向に変位させ、この外輪のラジアル方向の変位量を測定する事で、上記円筒ころ軸受のラジアル隙間を測定する装置が記載されている。この様な特許文献３に記載された発明を、ラジアル玉軸受に適用して、このラジアル玉軸受の内部隙間を測定する事も考えられるが、この様な場合も、玉が外輪軌道及び内輪軌道の最深部に当接しているとは限られない為、上記内部隙間を正確に測定する事が難しくなる。

実開平５−７９４１２号公報 実開平６−５１８０７号公報 特公昭６２−７９６４号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、接触子を被測定面に軽く当接させた状態で、この接触子をこの被測定面に存在する断面円弧形の凹溝の最深部に移動させる事により、この凹溝の最深部の直径を正確に測定できる、円形の周面を有する部材の直径測定方法及び測定装置を実現すべく発明したものである。

本発明の円形の周面を有する部材の直径測定方法及び測定装置は、何れかの周面に、全周に亙って断面円弧形の凹溝を形成した円形の周面を有する部材の直径に関する寸法を、この凹溝の最深部で測定する方法及び装置である。
特に、請求項１に記載した円形の周面を有する部材の直径測定方法に於いては、単一の鉛直面内に存在する複数の接触子を上記凹溝の底面に押し付けた状態で、これら各接触子と上記円形の周面を有する部材との接触部に高周波振動を付加する。そして、これら各接触子と上記円形の周面を有する部材との接触部を上記凹溝の最深部に移動させてから、上記直径に関する寸法を測定する。

又、請求項２に記載した円形の周面を有する部材の直径測定装置は、複数の接触子と、押圧手段と、測定手段と、演算手段と、加振手段とを備える。
このうちの複数の接触子は、単一の鉛直面内に存在すると共に、これら各接触子のうちの少なくとも１個の接触子は、上記円形の周面を有する部材の直径方向に変位可能に支持されている。
又、上記押圧手段は、この円形の周面を有する部材の直径方向に変位可能に支持された接触子を上記凹溝の底面に向け押圧するものである。
又、上記測定手段は、上記円形の周面を有する部材の直径方向に変位可能に支持された接触子の、この直径方向に関する変位量を測定するものである。
又、上記演算手段は、上記測定手段が測定した上記変位量に基づいて、上記最深部での上記円形の周面を有する部材の直径を求めるものである。
更に、上記加振手段は、上記円形の周面を有する部材と上記各接触子とのうちの少なくとも一方に高周波振動等の適宜の振動を付加するものである。

上述の様に構成する本発明の円形の周面を有する部材の直径測定方法及び測定装置によれば、複数の接触子を被測定面に軽く当接させた状態で、これら各接触子を、この被測定面に存在する断面円弧形の凹溝の最深部に移動させる事ができる。即ち、上記各接触子をこの凹溝に向けて押圧しつつ、これら各接触子と上記円形の周面を有する部材との接触部に高周波振動を付加すると、これら各接触部の摩擦による拘束が解かれる。そして、上記各接触子と上記円形の周面を有する部材との接触部が、力学的に最も安定した位置、即ち、上記凹溝の最深部に向けて移動する。この場合に、上記各接触子を上記凹溝に向けて押圧する力は小さくて済む為、上記円形の周面を有する部材が弾性変形する事はないし、この力が小さくても、上記各接触子の位置は、上記凹溝の最深部に達した状態で安定する。そこで、この安定した状態での上記各接触子の位置に基づいて、上記凹溝の底部の直径を算出すれば、この凹溝の最深部の直径を正確に求める事ができる。

請求項２に記載した円形の周面を有する部材の直径測定装置を実施する場合に好ましくは、請求項３、４に記載した様に、円形の周面を有する部材を、内周面に深溝型の外輪軌道を形成した、或は外周面に深溝型の内輪軌道を形成した、ラジアル玉軸受を構成する外輪或は内輪とする。そして、各接触子を、それぞれが上記外輪軌道或は内輪軌道の断面形状の曲率半径の２倍よりも小さな直径を有する３個の玉とする。
これら３個の玉は、それぞれの中心を単一鉛直面上に配置すると共に、これら３個の玉のうちで上側或は下側の２個の玉を、同じ高さ位置に固定する。これに対して、残り１個の玉を、これら２個の玉の中心同士を結ぶ線分に関する垂直二等分線上を移動可能に、これら２個の玉の下方或は上方に支持する。そして、測定手段により、この垂直二等分線上での、上記１個の玉の変位量を測定する。
この様に構成すれば、ラジアル玉軸受を構成する外輪の内周面或は内輪の外周面に設けた、外輪軌道或は内輪軌道の直径を、その最深部で正確に測定できる。即ち、それぞれが接触子である上記各玉をこの外輪軌道或は内輪軌道に押し付ける力を小さく抑えても、これら各玉をこの外輪軌道或は内輪軌道の最深部に向け効率良く移動させて、この最深部の直径を、能率良く、正確に測定できる。

又、請求項２に記載した円形の周面を有する部材の直径測定装置を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した様に、加振手段が発生する高周波振動等の振動の周波数を、円形の周面を有する部材の共振周波数又は測定装置の共振周波数に一致させる。
この様に構成すれば、上記振動の振幅を小さく抑えても、上記各接触子と上記外輪軌道或は内輪軌道等の凹溝との接触部をこの凹溝の最深部に向け、能率良く移動させる事ができる。
更に、請求項２に記載した円形の周面を有する部材の直径測定装置を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した様に、加振手段をピエゾ素子とする。
ピエゾ素子は、各種周波数の振動を容易に得られるので、上記各接触子と上記外輪軌道或は内輪軌道等の凹溝との接触部の加振を効果的に行なって、これら各接触部をこの凹溝の最深部に向け、能率良く移動させる事ができる。

図１〜２は、請求項１、２、３、５、６に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例は、本発明を、単列深溝型の玉軸受を構成する外輪１の内径を、深溝型の外輪軌道２の最深部で測定するのに適用した場合に就いて示している。先ず、この測定の為の外輪の内径測定装置の構成に就いて説明する。尚、上記外輪軌道２は、上記外輪１の内周面の軸方向中央部に形成されている。又、この外輪軌道２の曲率中心は、この外輪１の軸方向中央部に存在する。従って、この外輪軌道２の最深部は、この外輪１の軸方向中央部に存在し、この外輪１は、この最深部に関して軸方向対称な形状を有する。

この様な外輪１の内周面に形成した外輪軌道２の内径をその最深部で測定する、本実施例の内径測定装置は、それぞれが接触子である３個の玉７ａ、７ｂを備える。これら３個の玉７ａ、７ｂの直径（外径）は、内径を測定すべき上記外輪軌道２の断面形状の曲率半径の２倍よりも十分に小さな（例えば曲率半径の１〜１．５倍程度の）値としている。上記各玉７ａ、７ｂの直径が大き過ぎた場合には、これら各玉７ａ、７ｂの表面と上記外輪軌道２との接触面積が広く（接触楕円が大きく）なり過ぎて、この外輪軌道２の内径を最深部で測定しにくくなる。反対に、上記各玉７ａ、７ｂの直径が小さ過ぎた場合には、これら各玉７ａ、７ｂの表面と上記外輪軌道２との接触面積が狭く（接触楕円が小さく）なり過ぎて、測定時にこの外輪軌道２の部分的な弾性変形（上記各玉７ａ、７ｂの表面との接触部に生じる凹み）が無視できなくなる。そして、何れの場合でも、この外輪軌道２の最深部での内径測定を正確に行ないにくくなる。又、上記３個の玉７ａ、７ｂの直径は、厳密に（上記外輪軌道２の内径に関して要求される測定精度の１０倍若しくはそれ以上の精度で）一致させている。

この様な３個の玉７ａ、７ｂのうち、上側に存在する２個の玉７ａ、７ａは、同じ高さ位置に設置している。言い換えれば、これら両玉７ａ、７ａの中心同士を結ぶ線分を、水平方向に配置している。この為に本実施例の場合には、測定装置本体８の前面（図１の左面）上部に固定腕４ａを突設し、この固定腕４ａの上面両側部分に設けた支持凹部９、９部分に上記両玉７ａ、７ａを、接着等により支持固定している。

これに対して、残りの１個の玉７ｂは、上記両玉７ａ、７ａの下方に、これら両玉７ａ、７ａの中心同士を結ぶ線分に関する垂直二等分線上を移動可能に、鉛直方向の変位を可能とした状態で設けている。この為に本実施例の場合には、上記測定装置本体８の下部に設けた取付孔１０の内側に可動腕５ａを配置している。この可動腕５ａはその基端部を、図示しない水平軸を中心とする揺動自在に支持している。上記１個の玉７ｂは、この様な可動腕５ａの先端部下面に設けた支持凹部９ａ部分に、接着等により支持固定している。尚、上記水平軸から上記１個の玉７ｂ迄の距離は、できるだけ大きくして、この水平軸を中心とする揺動運動に伴い、この玉７ｂが実質的に鉛直方向に変位する様にしている。言い換えれば、円弧運動に伴う前記外輪１の軸方向の変位を無視できる程度に抑えている。

又、上記１個の玉７ｂの鉛直方向の変位量を、測定器６ａにより測定する様に構成している。この為に本実施例の場合には、上記可動腕５ａの中間部上面に、上記測定器６ａの端子１１を当接させている。上記１個の玉７ｂの鉛直方向の変位量は、この測定器６ａの測定値と、上記可動腕５ａの基端部を枢支した水平軸から上記玉７ｂ迄の距離と、同じく上記端子１１の当接位置までの距離とに基づいて求める。上記可動腕５ａは、自重によりその先端部を下方に変位させる傾向にあり、上記１個の玉７ｂは、自身の質量及び上記可動腕５ａの自重により下方に変位する傾向になる。従って、本実施例の場合には、上記１個の玉７ｂ自身の質量及び上記可動腕５ａの自重が、この玉７ｂを前記外輪軌道２に向けて押圧する為の押圧手段を構成する。尚、これら質量及び自重では、上記玉７ｂを上記外輪軌道２に向けて押圧する力が不足する場合には、上記測定装置本体８と上記可動腕５ａとの間にばね等の弾性部材を設け、上記玉７ｂを上記外輪軌道２に向けて弾性的に押圧しても良い。何れにしても、この玉７ｂをこの外輪軌道２に向けて押圧する力は、上記外輪１を弾性変形させない程度の、小さな値に抑える。

更に、上記測定装置本体８の一部に、加振手段であるピエゾ素子１２を添設すると共に、駆動回路１３によりこのピエゾ素子１２に、所望の周期で所望の電圧を印加する様にしている。周知の様にこのピエゾ素子１２は、電圧を印加される事で伸縮するので、上記駆動回路１３によりこのピエゾ素子１２に高周波等、適宜の周波数で変化する電圧を印加すれば、このピエゾ素子１２がこの電圧変化と同じ周波数で振動し、上記測定装置本体８を振動させる。尚、上記加振手段は、ピエゾ素子１２を使用する事が、簡単な構成で高周波振動等、所望の振動を得易い事から好ましいが、電気信号に基づいて所望の振動を得られるものであれば、ソレノイド等、ピエゾ素子以外のものも使用可能である。

上述の様に構成する外輪の内径測定装置により、上記外輪軌道２の内径を、最も内径が大きくなったその最深部で測定する作業は、次の様にして行なう。
先ず、前記上側に存在する２個の玉７ａ、７ａに上記外輪１を、これら両玉７ａ、７ａの一部表面と上記外輪軌道２とを当接させた状態で引っ掛ける。言い換えれば、上記外輪１を上記両玉７ａ、７ａに吊り下げる。この際、上記可動腕５ａの先端部を上昇させて、これら両玉７ａ、７ａと残り１個の玉７ｂとを加えた３個の玉７ａ、７ｂの外接円の直径を、上記外輪１の最小内径よりも小さくしておく。上記可動腕５ａの先端部は、この外輪１を上記両玉７ａ、７ａに吊り下げた後に下降させて、上記残り１個の玉７ｂの一部表面に関しても、上記外輪軌道２に当接させる。この状態で、この１個の玉７ｂの一部表面とこの外輪軌道２とは、上記可動腕５ａの自重と、前記測定器６ａの端子１１をこの可動腕５ａに押し付ける為の弾性とに見合う圧力で当接する。又、上記両玉７ａ、７ａの一部表面と上記外輪軌道２とは、上記１個の玉７ｂによる押し付け力に上記外輪１の重量を加えた力に見合う圧力で当接する。

次いで、上記駆動回路１３により上記ピエゾ素子１２を駆動し、上記測定装置本体８を振動させる。この振動は、前記固定腕４ａから上記上側に存在する２個の玉７ａ、７ａに伝わり、更にこれら両玉７ａ、７ａに吊り下げられた上記外輪１にも伝わる。この結果、それぞれが上記外輪軌道２の内径を測定する為の接触子である上記各玉７ａ、７ｂの一部表面とこの外輪軌道２との接触部が振動する。これら各玉７ａ、７ｂはこの外輪軌道２に、軽く当接している為、この振動に伴ってこれら各玉７ａ、７ｂと外輪軌道２との当接部が、この外輪軌道２の最深部に向けて移動する。

即ち、上記各玉７ａ、７ｂをこの外輪軌道２に向けて押圧しつつ、これら各玉７ａ、７ｂと外輪軌道２との接触部に振動を付加すると、これら各接触部の摩擦による拘束が解かれる。そして、上記各玉７ａ、７ｂと上記外輪軌道２との接触部が、力学的に最も安定した位置、即ち、この外輪軌道２の最深部に向けて移動する。この場合に、上記各玉７ａ、７ｂをこの外輪軌道２に向けて押圧する力は小さくて済む為、上記外輪１が弾性変形する事はないし、この力が小さくても、上記各玉７ａ、７ｂの位置は、上記外輪軌道２の最深部に達した状態で安定する。そこで、実験的に求めた、安定するまでに要する時間に、余裕時間を足した（安全率を加えた）時間だけ、上記ピエゾ素子１２を駆動した後、このピエゾ素子１２を停止してから、上記各玉７ａ、７ｂの位置に基づいて、上記外輪軌道２の底部の直径（内径）を算出する。この状態では、これら各玉７ａ、７ｂがこの外輪軌道２の最深部に移動しており、又、これら各玉７ａ、７ｂの位置が振動により微小変位する事もないので、上記外輪軌道２の最深部の内径を正確に求める事ができる。

上記各玉７ａ、７ｂの位置に基づいて上記外輪軌道２の底部の内径Ｒを算出するには、数学的手法により、これら各玉７ａ、７ｂの外接円の直径を求めれば良い。本実施例の場合、上側に存在する２個の玉７ａ、７ａの中心同士を結ぶ線分が水平方向に配置されており、残り１個の玉７ｂが、この線分の垂直二等分線上で変位する。従って、上記内径Ｒは、これら３個の玉７ａ、７ｂの中心を結ぶ二等辺三角形の外接円の直径Ｄと、各玉の外径ｄとの和（Ｄ＋ｄ）として求められる。又、この二等辺三角形の外接円の直径Ｄは、この二等辺三角形の底辺の長さ（上記線分の長さ）Ｌと、高さＨとから、Ｄ＝Ｈ＋Ｌ² ／４Ｈで求められる。このうちの底辺の長さＬは既知であり、高さＨは測定器６ａの測定値から求められる。従って、上記外輪軌道２の底部の直径Ｒは、Ｒ＝Ｈ＋Ｌ² ／４Ｈ＋ｄで求められる。尚、この式の右辺中、高さＨ以外の、既知の値である、上記線分の長さＬ及び上記各玉７ａ、７ｂの外径ｄは、厳密に（上記外輪軌道２の内径Ｒに関して要求される測定精度の１０倍若しくはそれ以上の精度で）規制している。

尚、上記各玉７ａ、７ｂと上記外輪軌道２との接触部に振動を付加する為のピエゾ素子１２の数及び配置、更にはこのピエゾ素子１２に印加する駆動信号の波形並びに周期は、これら各接触部を効果的に振動させる面から実験的或は設計的に決定する。この場合に、上記ピエゾ素子１２の振動周波数を、前記測定装置本体８を含む測定装置の共振周波数、或は被測定物である前記外輪１の共振周波数と一致させる事が、上記各玉７ａ、７ｂと上記外輪軌道２との接触部の摩擦による拘束を確実に解いて、これら各接触部をこの外輪軌道２の最深部に向けて移動させる面から好ましい。

この様な目的で、上記共振周波数を求める為には、例えば、図３に示す様な、ディジタル的に変化する方形波（インパルス波形）の駆動信号、或は、図４に示す様な、アナログ式に変化する正弦波の駆動信号の周波数を変動（スイープ）させる事が考えられる。駆動信号の周波数を変動させれば、変動の過程で、上記測定装置又は上記外輪１が共振するので、その時点で駆動信号の周波数を固定し、上記各接触部を上記外輪軌道２の最深部に移動させる。尚、上記駆動信号の周波数変動を緩徐に行なわせれば、必ずしも上記測定装置又は上記外輪１が共振した時点で上記駆動信号の周波数を固定する必要はない。この場合には、共振周波数を通過する過程で上記各接触部が上記外輪軌道２の最深部に移動し切る。これら各接触部がこの最深部に移動した後は、上記駆動信号の周波数が共振周波数から外れたとしても、上記各接触部が上記最深部からずれ動く事はない。

但し、上記各接触部を上記外輪軌道２の最深部に短時間で移動させるべく、上記ピエゾ素子１２による加振の振幅を大きくした場合には、このピエゾ素子１２の振動を停止する際に注意が必要である。即ち、上記振幅を大きくして上記各接触部を大きく振動させた状態のまま、上記ピエゾ素子１２への駆動信号の送り込みを急に停止した場合には、停止した瞬間の振動方向によっては、上記各接触部がずれ動く可能性がある。このずれ動きの方向及び大きさによっては（何れかの接触部が、上記外輪軌道２の最深部から無視できない程ずれ動いた場合には）、この外輪軌道２の内径の測定値に、無視できない程の誤差が生じる可能性がある。この様な原因で測定誤差が生じる可能性をなくす為には、図５に示す様に、上記ピエゾ素子１２に送り込む駆動信号を段階的に小さくする事が好ましい。図５には、方形波の駆動信号に就いて示したが、正弦波の駆動信号に就いても同様である。

尚、上述の説明は、上記測定装置や上記外輪１の共振周波数が不明である場合であるが、これら測定装置や外輪１の共振周波数は予め分かっている場合が多い。この場合には、上記駆動信号を、初めからこの共振周波数に一致させる（駆動信号の周波数を固定する）。これに対して、それまでと異なる仕様の外輪１に関して外輪軌道２の内径を測定する場合の様に、上記測定装置或はこの外輪１を共振させられる条件が不明の場合で、上記ピエゾ素子１２の振幅或は振動周波数をこれら測定装置或は外輪１を共振させられる値にする為には、このピエゾ素子１２に送り込む駆動信号の強度或は周波数を、図６或は図７に示す様に変化させる事も効果がある。このうちの図６に示した駆動信号は、スイープ時間｛電圧が降下してから再び立ち上がる迄の（電圧が０である）時間｝を一定としたまま電圧を変化させて上記ピエゾ素子１２を一定の周波数で振動させつつ、その振動の振幅を変化させるものである。又、図７に示した駆動信号は、スイープ時間或はデューティ比（１周期中での電圧の立ち上がり時間と非立ち上がり時間との比）も合わせて変化させたものである。何れの駆動信号を採用するか、或は両方の駆動信号を組み合わせて使用するかは、被測定物である上記外輪１の大きさ、形状に合わせて適宜選択する。駆動信号が正弦波信号である場合も、基本的には同じ様に考える事ができる。

図８〜９は、本発明の実施例２を示している。本実施例は、本発明を、単列深溝型の玉軸受を構成する内輪１４の外径を、深溝型の内輪軌道１５の最深部で測定するのに適用した場合に就いて示している。この内輪軌道１５は、上記内輪１４の外周面の軸方向中央部に形成されている。又、この内輪軌道１５の曲率中心は、この内輪１４の軸方向中央部に存在する。従って、この内輪軌道１５の最深部は、この内輪１４の軸方向中央部に存在し、この内輪１４は、この最深部に関して軸方向対称な形状を有する。

この様な内輪１４の外周面に形成した内輪軌道１５の外径をその最深部で測定する、本実施例の外径測定装置は、それぞれが接触子である３個の玉７ｃ、７ｄを備える。これら３個の玉７ｃ、７ｄのうち、下側に存在する２個の玉７ｃ、７ｃは、同じ高さ位置に設置している。言い換えれば、これら両玉７ｃ、７ｃの中心同士を結ぶ線分を、水平方向に配置している。この為に本実施例の場合には、測定装置本体８ａの前面（図８の左面）下部に固定腕４ｂを突設し、この固定腕４ｂの上面両側部分に設けた支持凹部９ｂ、９ｂ部分に、上記両玉７ｃ、７ｃを、接着等により支持固定している。

これに対して、残りの１個の玉７ｄは、上記両玉７ｃ、７ｃの上方に、これら両玉７ｃ、７ｃの中心同士を結ぶ線分に関する垂直二等分線上を移動可能に、鉛直方向の変位を可能とした状態で設けている。この為に本実施例の場合には、上記測定装置本体８ａの上部に設けた取付孔１０ａの内側に可動腕５ｂを配置している。この可動腕５ｂはその基端部を、図示しない水平軸を中心とする揺動自在に支持している。上記１個の玉７ｄは、この様な可動腕５ｂの先端部下面に設けた支持凹部９ｃ部分に、接着等により支持固定している。

又、上記１個の玉７ｄの鉛直方向の変位量を、測定器６ｂにより測定する様に構成している。この為に本実施例の場合には、上記可動腕５ｂの中間部上面に、上記測定器６ｂの端子１１ａを当接させている。
更に、上記測定装置本体８ａの一部で上記固定腕４ｂの基端部分に、加振手段であるピエゾ素子１２を添設すると共に、駆動回路１３によりこのピエゾ素子１２に、所望の周期で所望の電圧を印加する様にしている。

上述の様に構成する内輪の外径測定装置により、前記内輪軌道１５の外径を、最も外径が小さくなったその最深部で測定する作業は、次の様にして行なう。
先ず、上記下側に存在する２個の玉７ｃ、７ｃに前記内輪１４を、これら両玉７ｃ、７ｃの一部表面と上記内輪軌道１５とを当接させた状態で載置する。この際、上記可動腕５ｂの先端部を上昇させて、これら両玉７ｃ、７ｃと残り１個の玉７ｄとを加えた３個の玉７ｃ、７ｄの内接円の直径を、上記内輪１４の最大外径よりも大きくしておく。上記可動腕５ｂの先端部は、この内輪１４を上記両玉７ｃ、７ｃに載置した後に下降させて、上記残り１個の玉７ｄの一部表面に関しても、上記内輪軌道１５に当接させる。

次いで、上記駆動回路１３により上記ピエゾ素子１２を駆動し、上記測定装置本体８を高周波振動させて、上記各玉７ｃ、７ｄと上記内輪軌道１５との当接部を、この内輪軌道１５の最深部に向けて移動させる。そして、上記各玉７ｃ、７ｄの位置に基づいて、上記内輪軌道１５の底部の直径（外径）を算出する。本実施例の場合、下側に存在する２個の玉７ｃ、７ｃの中心同士を線分が水平方向に配置されており、残り１個の玉７ｄが、この線分の垂直二等分線上で変位する。従って、上記直径は、これら３個の玉７ｃ、７ｄの中心を結ぶ二等辺三角形の外接円の直径Ｄと、各玉の外径ｄとの差（Ｄ−ｄ）として求められる。その他の構成及び作用は、前述した実施例１と同様であるから、重複する説明は省略する。

本発明のうちの、請求項１に記載した円形の周面を有する部材の直径測定方法は、円形の周面を有する部材の周面に形成した凹溝の直径そのものを、その最深部で測定する場合に限らず、この直径の変化に対応して変化する寸法を測定する事もできる。例えば、前述の特許文献３に記載された発明をラジアル玉軸受に適用して、このラジアル玉軸受の内部隙間を測定する場合に適用して、この内部隙間を正確に測定できる。この場合には、上記ラジアル玉軸受を、その中心軸を水平方向に配置した状態で、このラジアル玉軸受を構成する内輪と外輪とのうちの一方を固定し、他方を昇降させて、その昇降量（ラジアル方向の変位量）を測定する。測定に先立って上記ラジアル玉軸受を高周波振動させれば、このラジアル玉軸受を構成する複数の玉の転動面が、外輪軌道及び内輪軌道の最深部に当接する状態となって、上記内部隙間を正確に求められる。
更に、上記請求項１に記載した円形の周面を有する部材の直径測定方法は、玉軸受を構成する外輪の内径や内輪の外径に限らず、ボールねじ、リニアガイド等の、周面に断面円弧形の凹溝を有する部材の径方向寸法を、この凹溝の最深部で測定する場合に適用する事もできる。

本発明の実施例１を示す部分縦断側面図。 図１の左方から見た図。 ピエゾ素子に送り込む駆動信号の第１例を示す線図。 同第２例を示す線図。 同第３例を示す線図。 同第４例を示す線図。 同第５例を示す線図。 本発明の実施例２を示す部分縦断側面図。 図８の左方から見た図。 従来構造の１例を示す縦断側面図。 一部を省略して示す、図１０のＡ−Ａ断面図。

符号の説明

１ 外輪
２ 外輪軌道
３ａ、３ｂ、３ｃ 玉
４、４ａ、４ｂ 固定腕
５、５ａ、５ｂ 可動腕
６、６ａ、６ｂ 測定器
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 玉
８、８ａ 測定装置本体
９、９ａ、９ｂ、９ｃ 支持凹部
１０、１０ａ 取付孔
１１、１１ａ 端子
１２ ピエゾ素子
１３ 駆動回路
１４ 内輪
１５ 内輪軌道

Claims (6)

1. 何れかの周面に、全周に亙って断面円弧形の凹溝を形成した、円形の周面を有する部材の直径に関する寸法を、この凹溝の最深部で測定する方法であって、単一の鉛直面内に存在する複数の接触子を上記凹溝の底面に押し付けた状態で、これら各接触子と上記円形の周面を有する部材との接触部に高周波振動を付加する事により、これら各接触子と上記円形の周面を有する部材との接触部を上記凹溝の最深部に移動させてから、上記直径に関する寸法を測定する事を特徴とする円形の周面を有する部材の直径測定方法。
2. 何れかの周面に、全周に亙って断面円弧形の凹溝を形成した円形の周面を有する部材の直径に関する寸法を、この凹溝の最深部で測定する装置であって、複数の接触子と、押圧手段と、測定手段と、演算手段と、加振手段とを備え、
   このうちの複数の接触子は、単一の鉛直面内に存在すると共に、これら各接触子のうちの少なくとも１個の接触子は、上記円形の周面を有する部材の直径方向に変位可能に支持されており、
   上記押圧手段は、この円形の周面を有する部材の直径方向に変位可能に支持された接触子を上記凹溝の底面に向け押圧するものであり、
   上記測定手段は、上記円形の周面を有する部材の直径方向に変位可能に支持された接触子の、この直径方向に関する変位量を測定するものであり、
   上記演算手段は、上記測定手段が測定した上記変位量に基づいて上記最深部での上記円形の周面を有する部材の直径を求めるものであり、
   上記加振手段は、上記円形の周面を有する部材と上記各接触子とのうちの少なくとも一方に振動を付加するものである
   円形の周面を有する部材の直径測定装置。
3. 円形の周面を有する部材が、内周面に深溝型の外輪軌道を形成した、ラジアル玉軸受を構成する外輪であり、各接触子が、それぞれがこの外輪軌道の断面形状の曲率半径の２倍よりも小さな直径を有する３個の玉であって、これら３個の玉の中心が単一鉛直面上に配置されると共に、これら３個の玉のうちで上側の２個の玉が同じ高さ位置に固定されており、残り１個の玉が、これら２個の玉の中心同士を結ぶ線分に関する垂直二等分線上を移動可能に、これら２個の玉の下方に支持されており、測定手段が、この垂直二等分線上での上記１個の玉の変位量を測定する、請求項２に記載した円形の周面を有する部材の直径測定装置。
4. 円形の周面を有する部材が、外周面に深溝型の内輪軌道を形成した、ラジアル玉軸受を構成する内輪であり、各接触子が、それぞれがこの内輪軌道の断面形状の曲率半径の２倍よりも小さな直径を有する３個の玉であって、これら３個の玉の中心が単一鉛直面上に配置されると共に、これら３個の玉のうちで下側の２個の玉が同じ高さ位置に固定されており、残り１個の玉が、これら２個の玉の中心同士を結ぶ線分に関する垂直二等分線上を移動可能に、これら２個の玉の上方に支持されており、測定手段が、この垂直二等分線上での上記１個の玉の変位量を測定する、請求項２に記載した円形の周面を有する部材の直径測定装置。
5. 加振手段が発生する高周波振動の周波数が、円形の周面を有する部材の共振周波数又は測定装置の共振周波数に一致する、請求項２〜４の何れかに記載した円形の周面を有する部材の直径測定装置。
6. 加振手段がピエゾ素子である、請求項２〜５の何れかに記載した円形の周面を有する部材の直径測定装置。
   

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