JP2014137339A - Shape detecting device and shape detection method - Google Patents

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英一 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shape measuring device enabling work efficiency of shape measurement of a circumferential surface of a measurement object to be improved.SOLUTION: A spherical roller 3 can rotate around a center axis G of an outer peripheral surface 3a. Detecting means 20 has a surface roughness detector 22A and a waviness detector 22B for detecting a shape at the same position (A circumference 3b) in a direction along the center axis G, of the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3. The surface roughness detector 22A and the waviness detector 22B measure surface roughness and waviness in different frequency zones.

Description

本発明は、形状検出装置及び形状検出方法に関する。   The present invention relates to a shape detection device and a shape detection method.

従来より、軸受の転動体であるころ（円筒ころ、円すいころ、球面ころ等）は、軸受回転時の振動抑制や回転精度等を確保するために、外周面の形状が検査・管理されている。ころの外周面の形状測定としては、回転しているころの外周面上に触針を当てる接触式測定がよく知られている（例えば、特許文献１参照。）。   Conventionally, rollers (cylindrical rollers, tapered rollers, spherical rollers, etc.), which are rolling elements of bearings, have been inspected and managed for the shape of their outer peripheral surfaces to ensure vibration suppression and rotational accuracy during bearing rotation. . As the shape measurement of the outer peripheral surface of the roller, contact type measurement in which a stylus is applied to the outer peripheral surface of a rotating roller is well known (for example, see Patent Document 1).

特開２０１２−２２５８１６号公報JP 2012-225816 A

ところで、ころの外周面の形状測定は、通常、真円度、ウェービネス（うねり）、表面粗さを測定項目としており、それぞれの測定項目においては、ころの外周面形状波形の周波数帯域が異なる。そして、測定対象とする周波数帯域が異なれば、測定に用いる触針の材質、先端形状、及び測定時のころ回転速度等も異なる。   By the way, the shape measurement of the outer peripheral surface of the roller usually uses roundness, waving, and surface roughness as measurement items, and the frequency band of the outer peripheral shape waveform of the roller is different in each measurement item. If the frequency band to be measured is different, the material of the stylus used for measurement, the tip shape, the roller rotation speed at the time of measurement, and the like are also different.

したがって、特許文献１に記載の周面測定装置を適用した場合、ころの外周面の真円度、ウェービネス、表面粗さを測定するためには、それぞれの測定項目毎に触針を変更したり、或いは複数の周面測定装置で測定したり、複数回の測定を行う必要があるため、ころの周面精度を管理する上で測定時の作業性に問題があった。   Therefore, when the peripheral surface measuring device described in Patent Document 1 is applied, in order to measure the roundness, the webiness, and the surface roughness of the outer peripheral surface of the roller, the stylus is changed for each measurement item. Alternatively, since it is necessary to perform measurement with a plurality of peripheral surface measuring devices or to perform measurement a plurality of times, there is a problem in workability during measurement in managing the peripheral surface accuracy of the rollers.

本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、測定対象物の円周面の形状測定について、その作業性を向上することが可能な形状測定装置及び形状検出方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a shape measuring device and a shape detecting method capable of improving the workability of measuring the shape of the circumferential surface of a measurement object. It is to provide.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 円周面を有する測定対象物を支持する支持手段と、
前記測定対象物の円周面の形状を検出する検出手段と、
を備える形状検出装置であって、
前記測定対象物及び前記検出手段は、前記円周面の中心軸の周りで互いに相対回転可能とされており、
前記検出手段は、前記測定対象物の円周面のうち、前記中心軸に沿う方向における同一位置の形状を検出する複数の検出器を有し、
前記複数の検出器は、周波数帯域が互いに異なる複数の測定項目を測定する
ことを特徴とする形状検出装置。
（２） 前記検出器が測定する前記測定項目に合わせて、前記測定対象物及び前記検出手段の相対回転速度を変化させる
ことを特徴とする（１）に記載の形状検出装置。
（３） 前記検出器は、その先端部の凸部が前記測定対象物の円周面に接触して表面情報を検出する触針を有し、
前記触針の先端部は、ダイヤモンド又はルビーからなり、
前記触針の先端部の凸部は、その曲率半径が、前記検出器が測定する前記測定項目に合わせて、１ｍｍ以上５ｍｍ以下、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、又は０．００１ｍｍ以上０．０１ｍｍ以下とされる
ことを特徴とする（１）又は（２）に記載の形状検出装置。
（４） 前記複数の検出器によって測定された、周波数帯域が互いに異なる複数の測定項目を統合し、広周波数帯域及び高分解能の形状測定データを構築する
ことを特徴とする（１）〜（３）の何れか１つに記載の形状検出装置。
（５） 前記測定対象物は、転がり軸受の転動体である
ことを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載の形状検出装置。
（６） （１）〜（５）の何れか１つに記載の形状検出装置を備えた形状検出方法であって、
前記測定対象物及び前記検出手段を、前記円周面の中心軸の周りで互いに相対回転させる工程と、
前記複数の検出器が、前記測定対象物の円周面の同一位置の形状について、周波数帯域が互いに異なる複数の測定項目を測定する工程と、
を含む
ことを特徴とする形状検出方法。
（７） 前記検出器が測定する前記測定項目に合わせて、前記測定対象物及び前記検出手段の相対回転速度を変化させる工程を含む
ことを特徴とする（６）に記載の形状検出方法。 The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) a support means for supporting a measurement object having a circumferential surface;
Detection means for detecting the shape of the circumferential surface of the measurement object;
A shape detection device comprising:
The measurement object and the detection means are rotatable relative to each other around a central axis of the circumferential surface,
The detection means has a plurality of detectors for detecting the shape of the same position in the direction along the central axis of the circumferential surface of the measurement object,
The shape detection device, wherein the plurality of detectors measure a plurality of measurement items having different frequency bands.
(2) The shape detection device according to (1), wherein a relative rotational speed of the measurement object and the detection unit is changed in accordance with the measurement item measured by the detector.
(3) The detector has a stylus that detects surface information by contacting a circumferential surface of the measurement object with a convex portion at a tip portion thereof,
The tip of the stylus is made of diamond or ruby,
The convexity of the tip of the stylus has a radius of curvature of 1 mm to 5 mm, 0.1 mm to 0.5 mm, or 0.001 mm to 0.000 in accordance with the measurement item measured by the detector. The shape detection apparatus according to (1) or (2), wherein the shape detection apparatus is set to 01 mm or less.
(4) A plurality of measurement items having different frequency bands measured by the plurality of detectors are integrated to construct shape measurement data having a wide frequency band and high resolution (1) to (3) The shape detection device according to any one of the above.
(5) The shape detection apparatus according to any one of (1) to (4), wherein the measurement object is a rolling element of a rolling bearing.
(6) A shape detection method comprising the shape detection device according to any one of (1) to (5),
Rotating the measurement object and the detection means relative to each other around a central axis of the circumferential surface;
The plurality of detectors measuring a plurality of measurement items having different frequency bands for the shape of the same position on the circumferential surface of the measurement object; and
The shape detection method characterized by including.
(7) The shape detection method according to (6), including a step of changing a relative rotational speed of the measurement object and the detection unit in accordance with the measurement item measured by the detector.

本発明の形状検出装置によれば、測定対象物及び検出手段は、円周面の中心軸の周りで互いに相対回転可能とされており、検出手段は、測定対象物の円周面のうち、中心軸に沿う方向における同一位置の形状を検出する複数の検出器を有し、複数の検出器は、周波数帯域が互いに異なる複数の測定項目を測定する。したがって、測定対象物の円周面のうち、中心軸に沿う方向（軸方向）における同一位置形状について、周波数帯域が互いに異なる測定項目（例えば、真円度、ウェービネス、表面粗さ等）を単一の形状検出装置で検出することができ、作業性を向上することが可能である。   According to the shape detection device of the present invention, the measurement object and the detection means are rotatable relative to each other around the central axis of the circumferential surface, and the detection means is the circumferential surface of the measurement object, It has a plurality of detectors that detect the shape of the same position in the direction along the central axis, and the plurality of detectors measure a plurality of measurement items having different frequency bands. Therefore, for the same position shape in the direction along the central axis (axial direction) on the circumferential surface of the measurement object, measurement items having different frequency bands (for example, roundness, waveness, surface roughness, etc.) are simply used. It can be detected by one shape detection device, and workability can be improved.

第１実施形態に係る形状検出装置を示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は平面図である。It is a figure which shows the shape detection apparatus which concerns on 1st Embodiment, (a) is a top view, (b) is a top view. 第２実施形態に係る形状検出装置を示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は平面図である。It is a figure which shows the shape detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment, (a) is a top view, (b) is a top view.

以下、本発明に係る形状検出装置を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a shape detection apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の形状検出装置１は、測定対象物である軸受の球面ころ３を支持する支持手段としての治具１０と、治具１０を回転駆動する回転装置１６と、球面ころ３の外周面３ａ（円周面）の形状を検出する検出手段２０と、を備える。 (First embodiment)
As shown in FIG. 1, the shape detection device 1 according to the present embodiment includes a jig 10 as a support unit that supports a spherical roller 3 of a bearing that is a measurement object, and a rotation device 16 that rotates the jig 10. And detecting means 20 for detecting the shape of the outer peripheral surface 3a (circumferential surface) of the spherical roller 3.

治具１０は、球面ころ３の下面と略同一の面積を有する底面１２と、底面１２の外周縁から上方に向かって延びる凸部１４と、を備える有底筒状とされており、その内部には、上方から球面ころ３が挿入されて固定されている。凸部１４は、球面ころ３の形状に対応して、上方に向かうにしたがって径方向外側に延在するように形成されており、その高さが球面ころ３の高さの半分よりも小さくなるように設定されている。   The jig 10 has a bottomed cylindrical shape including a bottom surface 12 having substantially the same area as the lower surface of the spherical roller 3 and a convex portion 14 extending upward from the outer peripheral edge of the bottom surface 12. The spherical roller 3 is inserted and fixed from above. The convex portion 14 is formed so as to extend radially outward as it goes upward corresponding to the shape of the spherical roller 3, and its height is smaller than half the height of the spherical roller 3. Is set to

また、治具１０は、底面１２の下部が回転装置１６に固定されており、この回転装置１６を駆動することにより、球面ころ３の外周面３ａの中心軸Ｇの回りで、回転装置１６、治具１０、及び球面ころ３が一体回転可能とされている。   The jig 10 has a lower portion of the bottom surface 12 fixed to a rotating device 16, and the rotating device 16 is driven around the central axis G of the outer peripheral surface 3 a of the spherical roller 3 by driving the rotating device 16. The jig 10 and the spherical roller 3 are integrally rotatable.

検出手段２０は、球面ころ３の外周面３ａのうち、中心軸Ｇに沿う方向（軸方向）における同一位置、すなわち、同一円周３ｂ上の形状を検出する複数（本実施形態では２つ）の検出器２２Ａ、２２Ｂを有する。ここで、検出器２２Ａは、外周面３ａの表面粗さを測定するための表面粗さ検出器であり、検出器２２Ｂは、外周面３ａのウェービネスを測定するためのウェービネス検出器である。   A plurality of detection means 20 detects the same position in the direction (axial direction) along the central axis G of the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3, that is, a shape on the same circumference 3b (two in this embodiment). Detectors 22A and 22B. Here, the detector 22A is a surface roughness detector for measuring the surface roughness of the outer peripheral surface 3a, and the detector 22B is a waveness detector for measuring the webiness of the outer peripheral surface 3a.

表面粗さ検出器２２Ａ及びウェービネス検出器２２Ｂは、その先端部が外周面３ａの同一円周３ｂ上に接触する接触式であり、表面情報を検出する表面粗さ検出用触針２３Ａ及びウェービネス検出用触針２３Ｂと、表面粗さ検出用触針２３Ａ及びウェービネス検出用触針２３Ｂを外周面３ａに向かって（径方向に向かって）進退可能に駆動する駆動機構２５Ａ、２５Ｂと、を有する。   The surface roughness detector 22A and the waveness detector 22B are contact types whose tips contact the same circumference 3b of the outer peripheral surface 3a, and the surface roughness detection stylus 23A and the waveness detection for detecting surface information. And a drive mechanism 25A, 25B for driving the surface roughness detecting stylus 23A and the wavingness detecting stylus 23B toward the outer peripheral surface 3a (in the radial direction) so as to be able to advance and retreat.

表面粗さ検出用触針２３Ａ及びウェービネス検出用触針２３Ｂのうち、球面ころ３の外周面３ａと接触する先端部は、摩耗を抑制するためにダイヤモンドから構成されており、当該先端部には、曲面状の凸部２４Ａ、２４Ｂが形成されている。表面粗さ検出用触針２３Ａの凸部２４Ａの形状寸法は、５ｋ〜１０ｋＨｚ帯域の外周面３ａの形状測定に好適であるように設定されており、ウェービネス検出用触針２３Ｂの凸部２４Ｂの形状寸法は、５〜５ｋＨｚ帯域の外周面３ａの形状測定に好適であるように設定されている。より具体的には、凸部２４Ａは、その曲率半径が０．００１ｍｍ以上０．０１ｍｍ以下に設定されており、凸部２４Ｂの曲率半径が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定されている。このように、表面粗さ検出用触針２３Ａ及びウェービネス検出用触針２３Ｂは、周波数帯域が互いに異なる測定項目（表面粗さ及びウェービネス）を測定するように構成される。   Of the stylus 23A for surface roughness detection and the stylus 23B for detecting webiness, the tip portion that comes into contact with the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3 is made of diamond in order to suppress wear, Curved convex portions 24A and 24B are formed. The shape dimension of the convex portion 24A of the surface roughness detection stylus 23A is set so as to be suitable for measuring the shape of the outer peripheral surface 3a in the 5k to 10 kHz band. The shape dimension is set so as to be suitable for the shape measurement of the outer peripheral surface 3a in the 5 to 5 kHz band. More specifically, the convex portion 24A has a radius of curvature of 0.001 mm to 0.01 mm, and the convex radius of the convex portion 24B is set to 0.1 mm to 0.5 mm. As described above, the surface roughness detection stylus 23A and the webiness detection stylus 23B are configured to measure the measurement items (surface roughness and webiness) having different frequency bands.

以上のように構成された形状検出装置１において、球面ころ３の外周面３ａの表面粗さ及びウェービネスを測定する方法について以下説明する。   A method for measuring the surface roughness and the webiness of the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3 in the shape detection device 1 configured as described above will be described below.

先ず、球面ころ３の外周面３ａの円周３ｂ上の表面粗さを測定するため、駆動機構２５Ａによって、表面粗さ検出用触針２３Ａを外周面３ａの円周３ｂに接触させる。その後、回転装置１６を駆動することによって、治具１０と共に球面ころ３を中心軸Ｇ周りに回転させる。このとき、球面ころ３の回転数は、表面粗さ検出器２２Ａが測定する測定項目である表面粗さに合わせて設定されており、より具体的には２ｍｉｎ−１に設定される。そして、表面粗さ検出器２２Ａが必要な測定距離の表面形状データを取得した後、当該表面形状データに基づいて表面粗さパラメータを算出する。そして、球面ころ３の回転を停止すると共に、表面粗さ検出用触針２３Ａを球面ころ３の外周面３ａから退避させる。 First, in order to measure the surface roughness on the circumference 3b of the outer circumferential surface 3a of the spherical roller 3, the surface roughness detection stylus 23A is brought into contact with the circumference 3b of the outer circumferential surface 3a by the drive mechanism 25A. Thereafter, the rotating device 16 is driven to rotate the spherical roller 3 around the central axis G together with the jig 10. At this time, the rotational speed of the spherical roller 3 is set according to the surface roughness which is a measurement item measured by the surface roughness detector 22A, and more specifically is set to 2 min −1 . Then, after the surface roughness detector 22A acquires surface shape data of a necessary measurement distance, a surface roughness parameter is calculated based on the surface shape data. Then, the rotation of the spherical roller 3 is stopped, and the surface roughness detecting stylus 23 </ b> A is retracted from the outer peripheral surface 3 a of the spherical roller 3.

次に、球面ころ３の外周面３ａの円周３ｂ上のウェービネスを測定するため、駆動機構２５Ｂによって、ウェービネス検出用触針２３Ｂを外周面３ａの円周３ｂに接触させる。その後、回転装置１６を駆動することによって、治具１０と共に球面ころ３を中心軸Ｇ周りに回転させる。このとき、球面ころ３の回転数は、ウェービネス検出器２２Ｂが測定する測定項目であるウェービネスに合わせて変更され、より具体的には３００ｍｉｎ−１に設定される。そして、ウェービネス検出器２２Ｂが必要な測定距離の表面形状データを取得した後、当該表面形状データに基づいてウェービネスを算出する。 Next, in order to measure the webiness on the circumference 3b of the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3, the stylus 23B for detecting the webiness is brought into contact with the circumference 3b of the outer peripheral surface 3a by the drive mechanism 25B. Thereafter, the rotating device 16 is driven to rotate the spherical roller 3 around the central axis G together with the jig 10. At this time, the rotational speed of the spherical roller 3 is changed in accordance with the webiness which is a measurement item measured by the webiness detector 22B, and more specifically is set to 300 min −1 . Then, after the surface shape data of the necessary measurement distance is acquired by the waveness detector 22B, the waveness is calculated based on the surface shape data.

このような工程により、球面ころ３の外周面３ａの円周３ｂ上の表面粗さ及びウェービネスを測定することが可能である。   By such a process, it is possible to measure the surface roughness and the webiness on the circumference 3b of the outer circumferential surface 3a of the spherical roller 3.

以上説明したように本実施形態の形状検出装置１によれば、球面ころ３は外周面３ａの中心軸Ｇの周りで回転可能とされており、検出手段２０は、球面ころ３の外周面３ａのうち、中心軸Ｇに沿う方向における同一位置（円周３ｂ）の形状を検出する表面粗さ検出器２２Ａ及びウェービネス検出器２２Ｂを有し、これら表面粗さ検出器２２Ａ及びウェービネス検出器２２Ｂは、周波数帯域が互いに異なる表面粗さ及びウェービネスを測定する。したがって、球面ころ３の外周面３ａのうち、中心軸Ｇに沿う方向における同一位置（円周３ｂ）の形状について、周波数帯域が互いに異なるウェービネス及び表面粗さを単一の形状検出装置１で検出することができ、作業性を向上することが可能である。   As described above, according to the shape detection device 1 of the present embodiment, the spherical roller 3 is rotatable around the central axis G of the outer peripheral surface 3a, and the detection means 20 is the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3. Among them, a surface roughness detector 22A and a waveness detector 22B for detecting the shape of the same position (circumference 3b) in the direction along the central axis G have a surface roughness detector 22A and a waveness detector 22B. Measure surface roughness and waveness with different frequency bands. Therefore, the single shape detection device 1 detects the waving and surface roughness having different frequency bands for the shape of the same position (circumference 3b) in the direction along the central axis G in the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3. It is possible to improve workability.

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る形状検出装置について説明する。なお、本実施形態の形状検出装置は、第１実施形態の形状検出装置と基本的構成を同一とし、真円度検出器をさらに備える点で異なる。したがって、第１実施形態と同一部分には同一符号を付すことにより、その説明を省略又は簡略化する。 (Second Embodiment)
Next, a shape detection apparatus according to the second embodiment will be described. Note that the shape detection device of the present embodiment is different from the shape detection device of the first embodiment in that the basic configuration is the same and a roundness detector is further provided. Therefore, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

本実施形態の形状検出装置１の検出手段２０は、表面粗さ検出器２２Ａ及びウェービネス検出器２２Ｂに加えて、球面ころ３の外周面３ａの真円度を測定する真円度検出器２２Ｃをさらに備える。これら表面粗さ検出器２２Ａ、ウェービネス検出器２２Ｂ、及び真円度検出器２２Ｃは、球面ころ３の外周面３ａのうち、中心軸Ｇに沿う方向における同一位置（円周３ｂ）の形状を検出する。   In addition to the surface roughness detector 22A and the waveness detector 22B, the detection means 20 of the shape detection apparatus 1 of the present embodiment includes a roundness detector 22C that measures the roundness of the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3. Further prepare. The surface roughness detector 22A, the waveness detector 22B, and the roundness detector 22C detect the shape of the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3 at the same position (circumference 3b) in the direction along the central axis G. To do.

真円度検出器２２Ｃは、その先端部が外周面３ａの円周３ｂ上に接触する接触式であり、表面情報を検出する真円度検出用触針２３Ｃと、真円度検出用触針２３Ｃを外周面３ａに向かって（径方向に向かって）進退可能に駆動する駆動機構２５Ｃと、を有する。   The roundness detector 22C is a contact type whose tip is in contact with the circumference 3b of the outer peripheral surface 3a, and includes a roundness detection stylus 23C for detecting surface information and a roundness detection stylus. And a drive mechanism 25C for driving 23C toward the outer peripheral surface 3a (in the radial direction) so as to be able to advance and retreat.

真円度検出用触針２３Ｃのうち、球面ころ３の外周面３ａと接触する先端部は、摩耗を抑制するためにダイヤモンドから構成されており、当該先端部には、曲面状の凸部２４Ｃが形成されている。凸部２４Ｃの形状寸法は、２〜５ｋＨｚ帯域の外周面３ａの形状測定に好適であるように設定されている。より具体的には、凸部２４Ｃは、その曲率半径が１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。   Of the roundness detection stylus 23C, the tip of the spherical roller 3 in contact with the outer peripheral surface 3a is made of diamond in order to suppress wear, and the tip has a curved convex portion 24C. Is formed. The shape dimension of the convex portion 24C is set so as to be suitable for measuring the shape of the outer peripheral surface 3a in the 2 to 5 kHz band. More specifically, the convex portion 24C has a radius of curvature of 1 mm or more and 5 mm or less.

以上のように構成された形状検出装置１において、球面ころ３の外周面３ａの表面粗さ、ウェービネス、及び真円度を測定する方法について以下説明する。   A method for measuring the surface roughness, the waveness, and the roundness of the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3 in the shape detection device 1 configured as described above will be described below.

先ず、球面ころ３の外周面３ａの円周３ｂ上のウェービネスを測定するため、駆動機構２５Ｂによって、ウェービネス検出用触針２３Ｂを外周面３ａの円周３ｂに接触させる。その後、回転装置１６を駆動することによって、治具１０と共に球面ころ３を中心軸Ｇ周りに回転させる。このとき、球面ころ３の回転数は、ウェービネス検出器２２Ｂが測定する測定項目であるウェービネスに合わせて変更され、より具体的には３００ｍｉｎ−１に設定される。そして、ウェービネス検出器２２Ｂが必要な測定距離の表面形状データを取得した後、当該表面形状データに基づいてウェービネスを算出する。 First, in order to measure the webiness on the circumference 3b of the outer circumferential surface 3a of the spherical roller 3, the stylus 23B for detecting the webiness is brought into contact with the circumference 3b of the outer circumferential surface 3a by the drive mechanism 25B. Thereafter, the rotating device 16 is driven to rotate the spherical roller 3 around the central axis G together with the jig 10. At this time, the rotational speed of the spherical roller 3 is changed in accordance with the webiness which is a measurement item measured by the webiness detector 22B, and more specifically is set to 300 min −1 . Then, after the surface shape data of the necessary measurement distance is acquired by the waveness detector 22B, the waveness is calculated based on the surface shape data.

先ず、球面ころ３の外周面３ａの円周３ｂ上の表面粗さ及び真円度を測定するため、駆動機構２５Ａ、２５Ｃによって、表面粗さ検出用触針２３Ａ及び真円度検出用触針２３Ｃを外周面３ａの円周３ｂに接触させる。その後、回転装置１６を駆動することによって、治具１０と共に球面ころ３を中心軸Ｇ周りに回転させる。このとき、球面ころ３の回転数は、表面粗さ検出器２２Ａ及び真円度検出器２２Ｃが測定する測定項目である表面粗さ及び真円度に合わせて設定されており、より具体的には１ｍｉｎ−１に設定される。そして、表面粗さ検出器２２Ａ及び真円度検出器２２Ｃが必要な測定距離の表面形状データを取得した後、当該表面形状データに基づいて表面粗さ及び真円度を算出する。そして、球面ころ３の回転を停止すると共に、表面粗さ検出用触針２３Ａ及び真円度検出用触針２３Ｃを球面ころ３の外周面３ａから退避させる。 First, in order to measure the surface roughness and the roundness on the circumference 3b of the outer circumferential surface 3a of the spherical roller 3, the surface roughness detection stylus 23A and the roundness detection stylus are driven by the drive mechanisms 25A and 25C. 23C is brought into contact with the circumference 3b of the outer peripheral surface 3a. Thereafter, the rotating device 16 is driven to rotate the spherical roller 3 around the central axis G together with the jig 10. At this time, the rotational speed of the spherical roller 3 is set according to the surface roughness and roundness, which are measurement items measured by the surface roughness detector 22A and the roundness detector 22C, and more specifically. Is set to 1 min −1 . Then, after the surface roughness data of the required measurement distance is acquired by the surface roughness detector 22A and the roundness detector 22C, the surface roughness and the roundness are calculated based on the surface shape data. Then, the rotation of the spherical roller 3 is stopped, and the surface roughness detecting stylus 23A and the roundness detecting stylus 23C are retracted from the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3.

このような工程により、球面ころ３の外周面３ａの円周３ｂ上の表面粗さ、ウェービネス、及び真円度を測定することが可能である。   By such a process, it is possible to measure the surface roughness, the webiness, and the roundness on the circumference 3b of the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3.

以上説明したように本実施形態の形状検出装置１によれば、検出手段２０は、球面ころ３の外周面３ａのうち、中心軸Ｇに沿う方向における同一位置（円周３ｂ）の形状を検出する表面粗さ検出器２２Ａ、ウェービネス検出器２２Ｂ、及び真円度検出器２２Ｃを有し、これら表面粗さ検出器２２Ａ、ウェービネス検出器２２Ｂ、及び真円度検出器２２Ｃは、周波数帯域が互いに異なる表面粗さ、ウェービネス、及び真円度を測定する。したがって、球面ころ３の外周面３ａのうち、中心軸Ｇに沿う方向における同一位置（円周３ｂ）の形状について、周波数帯域が互いに異なるウェービネス、表面粗さ、及び真円度を単一の形状検出装置１で検出することができ、作業性を向上することが可能である。   As described above, according to the shape detection device 1 of the present embodiment, the detection unit 20 detects the shape of the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3 at the same position (circumference 3b) in the direction along the central axis G. The surface roughness detector 22A, the waveness detector 22B, and the roundness detector 22C. The surface roughness detector 22A, the waveness detector 22B, and the roundness detector 22C have the same frequency band. Measure different surface roughness, waveness, and roundness. Therefore, for the shape of the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3 at the same position (circumference 3b) in the direction along the central axis G, the waveness, surface roughness, and roundness with different frequency bands are a single shape. It can be detected by the detection device 1, and workability can be improved.

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。   In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.

例えば、上述の実施形態では回転装置１６を駆動することにより、球面ころ３の外周面３ａの中心軸Ｇの回りで球面ころ３を回転可能としたが、球面ころ３と検出手段２０（表面粗さ検出器２２Ａ、ウェービネス検出器２２Ｂ、及び真円度検出器２２Ｃ）とが、中心軸Ｇの周りで互いに相対回転可能である限り、その構成は限定されない。すなわち、球面ころ３を固定し、検出手段２０を中心軸Ｇ周りに回転可能であるように構成してもよい。   For example, in the above-described embodiment, the spherical roller 3 can be rotated around the central axis G of the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3 by driving the rotating device 16, but the spherical roller 3 and the detecting means 20 (surface roughness) The configuration is not limited as long as the height detector 22A, the waveness detector 22B, and the roundness detector 22C) can rotate relative to each other around the central axis G. That is, the spherical roller 3 may be fixed and the detection means 20 may be configured to be rotatable around the central axis G.

また、測定対象物は、円周面を有する限り、軸受の転動体に限定されない。また、形状が検出される測定対象物の円周面は、上述の実施形態では球面ころ３の外周面３ａであったが、測定対象物が筒状である場合等は内周面であってもよい。   Further, the measurement object is not limited to the rolling element of the bearing as long as it has a circumferential surface. In addition, the circumferential surface of the measurement object whose shape is detected is the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3 in the above-described embodiment. However, when the measurement target is cylindrical, the circumferential surface is the inner peripheral surface. Also good.

また、表面粗さ検出器２２Ａ、ウェービネス検出器２２Ｂ、真円度検出器２２Ｃは、その先端部が外周面３ａの同一円周３ｂ上に接触する接触式に限られず、レーザ等を用いた非接触式であってもよい。例えば、レーザを用いた非接触式測定の場合は、測定項目である表面粗さ、ウェービネス、真円度等に合わせて、レーザ周波数やスポット径が適宜設定される。   Further, the surface roughness detector 22A, the waveness detector 22B, and the roundness detector 22C are not limited to the contact type in which the front ends thereof are in contact with the same circumference 3b of the outer peripheral surface 3a. It may be a contact type. For example, in the case of non-contact measurement using a laser, the laser frequency and the spot diameter are appropriately set according to the measurement items such as surface roughness, waveness, roundness, and the like.

また、表面粗さ検出用触針２３Ａ、ウェービネス検出用触針２３Ｂ、及び真円度検出用触針２３Ｃの先端部は、ルビーから構成されても構わない。   Further, the tip portions of the surface roughness detection stylus 23A, the webiness detection stylus 23B, and the roundness detection stylus 23C may be made of ruby.

また、表面粗さ検出用触針２３Ａ、ウェービネス検出用触針２３Ｂ、及び真円度検出用触針２３Ｃの先端部の材質や、凸部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの形状寸法、球面ころ３の回転数を適宜設定することにより、表面粗さ検出用触針２３Ａ、ウェービネス検出用触針２３Ｂ、及び真円度検出用触針２３Ｃを同時に球面ころ３の外周面３ａに接触させ、真円度、ウェービネス、表面粗さを算出するための表面形状データを一度に測定しても構わない。   Further, the material of the tip portion of the surface roughness detection stylus 23A, the waveness detection stylus 23B, and the roundness detection stylus 23C, the shape of the convex portions 24A, 24B, 24C, the rotation of the spherical roller 3 By appropriately setting the number, the surface roughness detection stylus 23A, the wavingness detection stylus 23B, and the roundness detection stylus 23C are simultaneously brought into contact with the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3, and the roundness, The surface shape data for calculating the webiness and the surface roughness may be measured at a time.

また、表面粗さ検出器２２Ａ、ウェービネス検出器２２Ｂ、真円度検出器２２Ｃによって測定された、周波数帯域が互いに異なる複数の測定項目である表面粗さ、ウェービネス、真円度の表面形状データを統合し、広周波数帯域に渡って高い分解能を有した形状測定データを構築することも可能である。   Further, surface shape data of surface roughness, wavingness, and roundness, which are a plurality of measurement items having different frequency bands, measured by the surface roughness detector 22A, the waveness detector 22B, and the roundness detector 22C. It is also possible to integrate and build shape measurement data with high resolution over a wide frequency band.

また、上述の実施形態では、駆動機構２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃは、表面粗さ検出用触針２３Ａ、ウェービネス検出用触針２３Ｂ、及び真円度検出用触針２３Ｃを球面ころ３の外周面３ａに向かって（径方向に向かって）進退可能に駆動していたが、さらに中心軸Ｇ方向に向かって駆動することにより、軸方向に亘って外周面３ａの表面形状データを得られるように構成してもよい。   Further, in the above-described embodiment, the driving mechanisms 25A, 25B, and 25C include the surface roughness detecting stylus 23A, the webiness detecting stylus 23B, and the roundness detecting stylus 23C as the outer peripheral surface 3a of the spherical roller 3. Although it is driven so as to be able to advance and retreat toward (in the radial direction), it is configured so that surface shape data of the outer peripheral surface 3a can be obtained in the axial direction by further driving toward the central axis G direction. May be.

１ 形状検出装置
３ 球面ころ（測定対象物）
３ａ 外周面（円周面）
３ｂ 円周
１０ 治具（支持手段）
１２ 底面
１４ 凸部
１６ 回転装置
２０ 検出手段
２２Ａ 表面粗さ検出器（検出器）
２２Ｂ ウェービネス検出器（検出器）
２２Ｃ 真円度検出器（検出器）
２３Ａ 表面粗さ検出用触針（触針）
２３Ｂ ウェービネス検出用触針（触針）
２３Ｃ 真円度検出用触針（触針）
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ 凸部
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ 駆動機構
Ｇ 中心軸 1 Shape Detection Device 3 Spherical Roller (Measurement Object)
3a Outer peripheral surface (circumferential surface)
3b Circumference 10 Jig (support means)
12 bottom 14 convex 16 rotating device 20 detecting means 22A surface roughness detector (detector)
22B Waveness detector (detector)
22C Roundness detector (detector)
23A Surface roughness detection stylus (stylus)
23B Stylus for detecting webiness (stylus)
23C Roundness detection stylus (stylus)
24A, 24B, 24C Convex parts 25A, 25B, 25C Drive mechanism G Center axis

Claims (7)

円周面を有する測定対象物を支持する支持手段と、
前記測定対象物の円周面の形状を検出する検出手段と、
を備える形状検出装置であって、
前記測定対象物及び前記検出手段は、前記円周面の中心軸の周りで互いに相対回転可能とされており、
前記検出手段は、前記測定対象物の円周面のうち、前記中心軸に沿う方向における同一位置の形状を検出する複数の検出器を有し、
前記複数の検出器は、周波数帯域が互いに異なる複数の測定項目を測定する
ことを特徴とする形状検出装置。 A support means for supporting a measurement object having a circumferential surface;
Detection means for detecting the shape of the circumferential surface of the measurement object;
A shape detection device comprising:
The measurement object and the detection means are rotatable relative to each other around a central axis of the circumferential surface,
The detection means has a plurality of detectors for detecting the shape of the same position in the direction along the central axis of the circumferential surface of the measurement object,
The shape detection device, wherein the plurality of detectors measure a plurality of measurement items having different frequency bands. 前記検出器が測定する前記測定項目に合わせて、前記測定対象物及び前記検出手段の相対回転速度を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の形状検出装置。 The shape detection apparatus according to claim 1, wherein a relative rotational speed of the measurement object and the detection unit is changed in accordance with the measurement item measured by the detector. 前記検出器は、その先端部の凸部が前記測定対象物の円周面に接触して表面情報を検出する触針を有し、
前記触針の先端部は、ダイヤモンド又はルビーからなり、
前記触針の先端部の凸部は、その曲率半径が、前記検出器が測定する前記測定項目に合わせて、１ｍｍ以上５ｍｍ以下、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、又は０．００１ｍｍ以上０．０１ｍｍ以下とされる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の形状検出装置。 The detector has a stylus that detects surface information by contacting a circumferential surface of the measurement object with a convex portion at a tip thereof,
The tip of the stylus is made of diamond or ruby,
The convexity of the tip of the stylus has a radius of curvature of 1 mm to 5 mm, 0.1 mm to 0.5 mm, or 0.001 mm to 0.000 in accordance with the measurement item measured by the detector. The shape detection apparatus according to claim 1, wherein the shape detection apparatus is not more than 01 mm. 前記複数の検出器によって測定された、周波数帯域が互いに異なる複数の測定項目を統合し、広周波数帯域及び高分解能の形状測定データを構築する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の形状検出装置。 4. The shape measurement data of a wide frequency band and high resolution are constructed by integrating a plurality of measurement items having different frequency bands measured by the plurality of detectors. The shape detection apparatus according to item. 前記測定対象物は、転がり軸受の転動体である
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の形状検出装置。 The shape detection apparatus according to claim 1, wherein the measurement object is a rolling element of a rolling bearing. 請求項１〜５の何れか１項に記載の形状検出装置を備えた形状検出方法であって、
前記測定対象物及び前記検出手段を、前記円周面の中心軸の周りで互いに相対回転させる工程と、
前記複数の検出器が、前記測定対象物の円周面の同一位置の形状について、周波数帯域が互いに異なる複数の測定項目を測定する工程と、
を含む
ことを特徴とする形状検出方法。 A shape detection method comprising the shape detection device according to any one of claims 1 to 5,
Rotating the measurement object and the detection means relative to each other around a central axis of the circumferential surface;
The plurality of detectors measuring a plurality of measurement items having different frequency bands for the shape of the same position on the circumferential surface of the measurement object; and
The shape detection method characterized by including. 前記検出器が測定する前記測定項目に合わせて、前記測定対象物及び前記検出手段の相対回転速度を変化させる工程を含む
ことを特徴とする請求項６に記載の形状検出方法。 The shape detection method according to claim 6, further comprising a step of changing a relative rotational speed of the measurement object and the detection unit in accordance with the measurement item measured by the detector.
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