JP2015087178A - ころ挙動計測方法およびころ挙動計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ころと矩形ポケットの内周壁との接触の有無を精度良く判定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。
【解決手段】リング照明によって照明しながら撮像し、撮像した撮像画像に含まれる反射光画像４０Ａが、ころの周面での反射光が移動可能な矩形領域の外縁の画像４２と接触しているか否かを調べる。反射光画像４０Ａが外縁画像４２と接触しているときは、ころ１３と矩形ポケット１５の内周壁１５Ａとが接触していると判定し、反射光画像４０Ａが外縁画像４２と接触していないときは、ころ１３と矩形ポケット１５の内周壁１５Ａとが接触していないと判定する。
【選択図】図１０

Description

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。

スラストころ軸受は、ころと、複数のころが放射状に組込まれた円環板状の保持器と、円板状の軌道輪とを含む。保持器には、その厚み方向に貫通する貫通孔より構成される複数の矩形ポケットが放射状に設けられている。各ポケットの内部にころが収容配置されている。
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（たとえば下記特許文献１）。

下記特許文献１では、スラストころ軸受の保持器の中心軸線を中心とするリング照明によってスラストころ軸受が照明されながら、スラストころ軸受の中心軸線に沿う方向からスラストころ軸受が撮像される。そして、撮像画像に含まれる反射光模様と、マッチング用反射光模様の画像とのマッチングにより、ころの位置およびスキュー角が算出される。

特開２０１３−１５６２０１号公報

特許文献１の方法を採用すれば、保持器に対するころの相対的な位置変化を把握できる。
しかしながら、特許文献１の手法では、ころと矩形ポケット（ポケット）の内周壁との接触の有無を直接判定していない。矩形ポケットの設計時の寸法に基づいて矩形ポケットの内周壁の位置を仮に求め、この仮の内周壁位置に基づいて、ころと矩形ポケットの内周壁との接触の有無を判定することも可能である。しかしながら、ころや矩形ポケットには製造誤差があるため、このような手法では、接触有無の検出精度が低くなってしまう。

そこで、この発明の目的は、ころと矩形ポケットの内周壁との接触の有無を精度良く判定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。

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、軌道輪（１１）と、ころ（１３）と、前記ころを収容する矩形ポケット（１５）を有する円環状の保持器（１２）とを含むスラストころ軸受（１０）における、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、前記保持器を通る所定の軸線（Ｏ）上に中心を有する円環状のリング照明（３）によって、前記保持器および前記ころが前記軌道輪に対し相対回転している状態の前記スラストころ軸受を照明するリング照明ステップと、前記リング照明ステップに並行して、前記軸線に沿う方向から、前記スラストころ軸受を撮像する撮像ステップと、前記矩形ポケットに前記ころが収容された状態で、前記ころの移動に伴って、前記リング照明からの光の前記ころの周面での反射光が移動可能な矩形領域（４１）であって、前記矩形ポケットの少なくとも対角の二隅に前記ころをそれぞれ寄せた状態における前記反射光に基づいて得られる矩形領域の外縁の画像（４２）を参照し、前記撮像ステップにおいて撮像された撮像画像に含まれる、前記ころの前記周面における反射光の画像（４０Ａ）が前記外縁画像に触れているか否かにより前記ころと前記矩形ポケットの内周壁との接触の有無を判定するころ接触判定ステップ（Ｓ３〜Ｓ５）とを含む、ころ挙動計測方法を提供する。

なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符合を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
請求項２に記載のように、前記撮像ステップに先立って実行され、前記矩形ポケットの少なくとも対角の二隅に前記ころをそれぞれ寄せた状態で、前記リング照明によってスラストころ軸受を照明しながら当該スラストころ軸受を撮像し、そのときの撮像画像に含まれる前記反射光の画像に基づいて矩形領域を区画し、その矩形領域の外縁の画像を取得する外縁画像取得ステップをさらに含んでいてもよい。

また、請求項３に記載のように、前記ころ接触判定ステップにおいて参照される前記外縁画像は、前記矩形ポケットの四隅に前記ころをそれぞれ寄せた状態において前記リング照明からの光の前記ころの周面での反射光をそれぞれ結ぶことにより区画される矩形領域の外縁の画像であってもよい。
請求項４に記載のように、前記ころ接触判定ステップは、前記矩形ポケットの少なくとも対角の二隅に対応するように前記保持器の表面に付されたマーカ（Ｍ）を基準として、前記外縁画像と前記撮像ステップにおける撮像画像とを位置合わせする位置合わせステップを含んでいてもよい。

前記の目的を達成するための請求項５に記載の発明は、軌道輪（１１）と、ころ（１３）と、前記ころを収容する矩形ポケット（１５）を有する円環状の保持器（１２）とを含むスラストころ軸受（１０）における、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、前記保持器を通る所定の軸線（Ｏ）上に中心を有し、前記スラストころ軸受を照明するための円環状のリング照明（３）と、前記軸線に光軸が一致する撮像レンズ（１９）を有し、その撮像レンズを通して前記スラストころ軸受を撮像するための撮像手段（１８）と、前記矩形ポケットに前記ころが収容された状態で、前記ころの移動に伴って、前記リング照明からの光の前記ころの周面での反射光が移動可能な矩形領域（４１）であって、前記矩形ポケットの少なくとも対角の二隅に前記ころをそれぞれ寄せた状態における前記反射光に基づいて得られる矩形領域の外縁の画像（４２）を記憶する外縁画像記憶手段（２２）と、前記リング照明および撮像手段を駆動して、前記保持器および前記ころが前記軌道輪に対し相対回転している前記スラストころ軸受を、前記リング照明によって照明しながら、当該スラストころ軸受を前記撮像手段により撮像する撮像制御手段（４）と、前記撮像手段によって撮像された撮像画像に含まれる前記リング照明の反射光画像（４０Ａ）が前記外縁画像に触れているか否かにより前記ころと前記矩形ポケットの内周壁との接触の有無を判定するころ接触判定手段（２１）とを含む、ころ挙動計測装置である。

本発明によれば、ころの周面での反射光が移動可能な矩形領域の外縁の画像を用いて、ころと矩形ポケットの内周壁との接触の有無が判定される。つまり、リング照明によって照明しながら撮像し、撮像した撮像画像に含まれる反射光画像が、矩形領域の外縁の画像と接触しているか否かを調べる。そして、外縁画像と接触しているときは、ころと矩形ポケットの内周壁とが接触していると判定し、外縁画像と接触していないときは、ころと矩形ポケットの内周壁とが接触していないと判定する。これにより、ころと矩形ポケットの内周壁との接触の有無を精度良く判定することができる。

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図である。 計測対象のスラストころ軸受の正面図である。 スラストころ軸受のころおよび保持器の構成を示す斜視図である。 ころ挙動計測装置にスラストころ軸受をセットした状態を示す側面図である。 スラストころ軸受に、リング照明の照射面からの光をそれぞれ照射した状態を示す正面図である。 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１に示す外縁画像記憶部に記憶されている外縁画像の取得を説明するための図である。 図１に示す外縁画像記憶部に記憶されている外縁画像を説明するための図である。 矩形ポケットの内周壁へのころの接触の有無を判定する際における、画像処理制御部の制御内容を示すフローチャートである。 矩形ポケットの内周壁へのころの接触の有無の判定を示す図である。 反射光画像の他の例を示す図である。

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、スラストころ軸受１０を計測対象とし、公転中のころ１３の挙動を計測するための装置である。
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ながら、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ユニット（軸受保持手段）２と、回転保持ユニット２に保持されている状態のスラストころ軸受１０にリング状の光を照射するためのリング照明３と、スラスト軌道輪１１（以下、単に軌道輪１１という）および保持器１２の相対回転状態にあるスラストころ軸受１０を撮像するための撮像カメラ（撮像手段）１８と、制御ユニット（撮像制御手段）４と、撮像カメラ１８による撮像画像を処理するための画像処理ユニット５とを備えている。

回転保持ユニット２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）とを含む。回転保持ユニット２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ユニット２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。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。

リング照明３は、回転保持ユニット２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、鉛直姿勢をなしている。リング照明３の回転保持ユニット２側（すなわち図１で示す右奥側）の端面に円形の照射面３Ａを有し、この照射面からは、回転保持ユニット２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。リング照明３の外周は、回転保持ユニット２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、回転保持ユニット２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。

撮像カメラ１８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。撮像カメラ１８は、その撮像レンズ１９を回転保持機構に向けて水平に配置されている。撮像レンズ１９は、仮想レンズであり、撮像カメラ１８内の鏡筒２０内に収容配置されている。撮像カメラ１８は、撮像レンズ１９の光軸が回転軸線Ｏに一致するように配置されている。スラストころ軸受１０を回転保持ユニット２に配置した状態で、スラストころ軸受１０の前面（図１の左手前面）の全体が、撮像カメラ１８の撮像範囲に含まれる。撮像カメラ１８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。

制御ユニット４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。制御ユニット４は、撮像カメラ１８による撮像や回転保持ユニット２の回転、リング照明３からの光の照射を制御する。
画像処理ユニット５には、撮像カメラ１８による撮像画像が入力される。画像処理ユニット５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。画像処理ユニット５は、入力された各撮像画像に対して、所定の画像処理を施す画像処理制御部（ころ接触判定手段）２１と、後述する外縁画像４２（図８参照）を記憶する外縁画像記憶部（外縁画像記憶手段）２２とを含む。

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。
なお、ころ挙動計測装置１によるスラストころ軸受１０の計測時には、保持器１２の正面側は、軌道輪１１に代えて、ガラス板などの透明部材からなる軌道輪１１を設け、これにより、スラストころ軸受１０の内部が撮像可能な（計測可能な）状態にされている。

スラストころ軸受１０は、円板状の軌道輪１１と、複数の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と相対回転する円環板状の保持器１２とを含む。保持器１２には、その厚み方向に貫通する貫通孔より構成される複数の矩形ポケット１５が放射状に設けられており、各矩形ポケット１５にころ１３が収容配置されている。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）に転動する。

複数のころ１３のうち、予め定める１つのころ１３が計測対象のころ１３である。保持器１２の前面（表面）には、計測対象のころ１３が収容されている矩形ポケット１５の四隅の近傍にマーカＭが付されている。マーカＭは、図２に示すように円形であってもよいし、たとえば矩形であってもよい。マーカＭは、たとえば黒色である保持器１２と区別すべく、白色を有している。マーカＭは、塗料やシール等を用いて形成されることが多いが、刻印などで形成されていてもよい。

図３は、スラストころ軸受１０のころ１３および保持器１２の構成を示す斜視図である。
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。

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）の矩形ポケット１５が、保持器１２の厚み方向に打ち抜き形成されている。この各矩形ポケット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。なお、矩形ポケット１５に対してころ１３は、締り嵌めされることで収納される。

各矩形ポケット１５の内周壁面において外径側と内径側には、矩形ポケット１５内へ向けて突出する凸部１６，１７が設けられている。この凸部１６，１７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、矩形ポケット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１６，１７は、平面視で丸い湾曲形状をなしている。

図４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側面図である。スラストころ軸受１０は、図１に示す左手前側の面を正面（撮像カメラ１８側）に向けて、回転保持ユニット２にセットされる。回転保持ユニット２にスラストころ軸受１０がセットされた状態で、回転保持ユニット２のモータ（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、回転保持ユニット２による回転軸線Ｏまわりに回転するようになっている。

図５は、スラストころ軸受１０に、リング照明３の照射面３Ａからの光をそれぞれ照射した状態を示す正面図である。リング照明３のからの光の照射により、ころ１３の周面にたとえば直線状の反射光模様４０が表れる。図６に、各ころ１３の周面１３Ｂにおける反射光模様４０を拡大して示す。反射光模様４０は、正面から見て、円筒状のころ１３の中心軸線Ｃ上に位置している。

図４に示すように、リング照明３のたとえばＡ点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で反射して撮像レンズ１９に入射する。同様に、リング照明３のたとえばＢ点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）で反射して撮像レンズ１９に入射する。すなわち、リング照明３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撮像レンズ１９に入射する。これにより、ころ１３の周面に、１本のたとえば直線からなる反射光模様４０（図５および図６に実線で図示）が表れる。ころ挙動計測装置１では、反射光模様４０の画像に基づいて、ころ１３の挙動を計測する。

ころ挙動計測装置１を用いたころ１３の挙動の計測時には、回転保持ユニット２にスラストころ軸受１０がセットされる。スラストころ軸受１０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れる。スラストころ軸受１０のセット後、制御ユニット４（図１参照）は、回転保持ユニット２を制御して、保持器１２を回転させる。これにより、保持器１２およびころ１３が軌道輪１１に対し相対回転する。このときの保持器１２の回転速度は、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な速度である。

ころ挙動計測装置１は、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。また、後述するように、ころ挙動計測装置１は、保持器１２の回転中における、矩形ポケット１５の内周壁１５Ａ（図５参照）へのころ１３の接触の有無も判定される。
また、保持器１２の回転開始に伴って、リング照明３からの照射光が、スラストころ軸受１０の前面に照射される（照明ステップ）とともに、撮像カメラ１８による撮像が実行される（撮像ステップ）。制御ユニット４（図１参照）は、保持器１２が回転しているスラストころ軸受１０を、撮像カメラ１８により連続的（連続フレーム）に多数回撮像する。撮像カメラ１８による撮像頻度は、たとえば１秒間に約５０００回であり、ころ１３が１周（１回公転）する間に約２８０〜３００回撮像される。撮像カメラ１８によって撮像された撮像画像は、画像処理ユニット５に与えられる。画像処理ユニット５の画像処理制御部２１は、撮像カメラ１８から撮像画像の入力を受け付ける。画像処理制御部２１は、入力された撮像画像を、当該画像処理制御部２１のメモリに格納する。

次いで、画像処理制御部２１は、撮像画像に含まれる計測対象のころ１３の周面１３Ｂに表れている反射光模様４０（図５および図６参照）を認識する。そして、画像処理制御部２１は、その反射光模様４０の画像を、メモリに記憶されているマッチング用の反射光模様の画像とマッチングさせることにより、特定されたころ１３の（中心位置の）周方向位置およびスキュー角を求める。このような画像処理を連続する複数の撮像画像に施すことにより、特定されたころ１３に関し、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ことができる。

次に、ころ挙動計測装置１における、矩形ポケット１５の内周壁１５Ａ（図５参照）へのころ１３の接触有無の判定について説明する。このような接触有無の判定は、外縁画像記憶部２２に記憶されている外縁画像４２を参照することにより行われる。
図７は、外縁画像４２の取得を説明するための図である。図８は、外縁画像４２を説明するための図である。

外縁画像４２の取得は、ころ挙動計測装置１によるスラストころ軸受１０の計測に先立って実行される（外縁画像取得ステップ）。外縁画像４２の取得時には、スラストころ軸受１０から保持器１２およびころ１３のみを取り出し、回転保持ユニット２に配置する。作業者の手作業により、計測対象のころ１３が矩形ポケット１５の隅部（角部）に寄せられ、ころ１３の端面１３Ａ（図６参照）および周面１３Ｂ（図６参照）のそれぞれが、矩形ポケット１５の内周壁１５Ａ（図５参照）に接触する。ころ１３の隅への寄せは、たとえばくさび状の工具（図示しない）を矩形ポケット１５ところ１３との間に差し込むことによって行われる。

リング照明３の照射面３Ａからスラストころ軸受１０への光の照射により、矩形ポケット１５の隅部（角部）に寄せられたころ１３の周面１３Ｂに、反射光模様４０が表れる。反射光模様４０は、この実施形態では前述のように直線状をなしている。
図７（ａ）〜（ｄ）に、矩形ポケット１５の左上隅、右上隅、左下隅および右下隅のそれぞれにころ１３を寄せた状態を示す。計測対象のころ１３は矩形ポケット１５の左上隅、右上隅、左下隅および右下隅のそれぞれに配置され、撮像カメラ１８によって、各配置状態のスラストころ軸受１０が撮像される。このときの撮像画像には、ころ１３が各隅に位置するときの反射光模様４０の画像（以下、反射光画像４０Ａという）およびマーカＭの画像が含まれる。

そして、画像処理制御部２１は、図８に示すように、矩形ポケット１５の左上隅、右上隅、左下隅および右下隅のそれぞれにころ１３を寄せたときの４つの反射光画像４０Ａを重ね合わせる。４つの反射光画像４０Ａの重ね合わせは、マーカＭの画像を基準として位置合わせされながら行われる。画像処理制御部２１は、重ね合わせた４つの反射光画像４０Ａを互いに結ぶことにより、ころ１３の周面１３Ｂ（図６参照）での反射光模様４０（図６参照）が移動可能な領域である矩形領域４１（図８にハッチングを付して示す領域）を得る。これにより、矩形領域４１の外縁の画像である外縁画像４２（図８参照）を取得する。この実施形態では、外縁画像４２は、矩形領域４１の外縁全域を縁取る四角枠の画像である。外縁画像記憶部２２には、取得した外縁画像４２およびマーカＭの画像が併せて記憶される。すなわち、外縁画像記憶部２２には、外縁画像４２のマーカＭの画像からの相対位置が記憶されている。

図９は、矩形ポケット１５（図２等参照）の内周壁１５Ａへのころ１３の接触の有無を判定する際における、画像処理制御部２１の制御内容を示すフローチャートである。図１０は、矩形ポケット１５の内周壁１５Ａへのころ１３の接触の有無の判定を示す図である。前述のように、ころ挙動計測装置１を用いたころ１３の挙動の計測中には、保持器１２が、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な回転速度で回転されている。

まず、画像処理ユニット５の画像処理制御部２１は、撮像カメラ１８からの撮像画像の入力を受け付け、画像処理制御部２１のメモリに記憶する（Ｓ１：画像記憶）。
次いで、画像処理制御部２１は、計測対象として特定されているころ１３の周面１３Ｂに表れている反射光画像４０Ａを認識する（Ｓ２：反射光認識）。反射光画像４０Ａ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に対して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、反射光画像４０Ａを抽出する。換言すると、反射光画像４０Ａは、ころ１３における周囲の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画像４０Ａを抽出できる。そして、抽出された反射光画像４０Ａを認識する。

なお、リング照明３からの照度は、２値化処理によって反射光画像４０Ａが適切に抽出されるように予め適切な照度に調整されている。また、ころ１３の周面１３Ｂの反射光画像４０Ａが、途切れた状態になる場合には、画像処理制御部２１は、反射光画像４０Ａに対して公知のクロージング処理を行うことによって形状を補正し、直線状の反射光画像４０Ａを抽出する。

次いで、画像処理制御部２１は、外縁画像記憶部２２に記憶されている外縁画像４２を参照し（ころ接触判定ステップ。ステップＳ３）、撮像画像に含まれる反射光画像４０Ａを、外縁画像４２に重ね合わせる（ころ接触判定ステップ。ステップＳ４）。反射光画像４０Ａと外縁画像４２との重ね合わせは、撮像画像に含まれるマーカＭの画像を基準として位置合わせされながら行われる（位置合わせステップ）。

次いで、画像処理制御部２１は、反射光画像４０Ａが外縁画像４２と接触しているか否かを調べる（ころ接触判定ステップ。ステップＳ５）。具体的には、画像処理制御部２１は、反射光画像４０Ａが外縁画像４２との間に交点がある（反射光画像４０Ａが外縁画像４２と接触している）場合（図１０（ａ）参照）に、矩形ポケット１５の内周壁１５Ａにころ１３が接触していると判定し、反射光画像４０Ａが外縁画像４２との間に交点がない（反射光画像４０Ａが外縁画像４２と未接触である）場合（図１０（ｂ）参照）に、矩形ポケット１５の内周壁１５Ａにころ１３が接触していないと判定する。これにより、ころ１３と矩形ポケット１５の内周壁１５Ａとの接触の有無を精度良く判定することができる。

画像処理制御部２１は、公転中のスラストころ軸受１０を撮影した動画像に対し、フレームごとに、図９に示す処理を実施する。これにより、ころ１３と保持器１２との接触箇所、およびころ１３と保持器１２との接触時刻を求めることができる。
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実施することもできる。

前述の実施形態では、反射光画像４０Ａが直線状であるとして説明したが、リング照明３とスラストころ軸受１０との間の距離やリング照明３の径等により、図１１に示すように、反射光画像４０Ａが中心軸線Ｃを中心として対称な一対の線４３，４３を含み、しかもその各線４３，４３が、湾曲部分４３Ｂ，４３Ｂを含む場合がある。このような場合、湾曲線４３，４３の直線部分４３Ａ，４３Ａのみを抽出し、しかもそれらの直線部分４３Ａ，４３Ａの中間に位置し、直線部分４３Ａ，４３Ａと平行な直線４５を取得する。そして、このような直線４５を反射光画像４０Ａとして用いて、外縁画像４２の取得や、矩形ポケット１５の内周壁１５Ａへのころ１３の接触有無の判定を行う。

また、前述の実施形態では、１つのリング照明３によりスラストころ軸受１０を照明するものとして説明したが、２つのリング照明によりスラストころ軸受１０を照明してもよい。２つのリング照明は、たとえば特開２０１３−１５６２０１号公報に記載されているものと同等の構成を採用することができ、そのため、２つのリング照明についての詳細な説明は省略する。

２つのリング照明を採用する場合には、反射光画像４０Ａに、図１１に示すように、一対の線４３，４３に加えて、一対の線４４，４４（図１１に破線で示す）がさらに加わる。この場合、前述の場合と同様の手法で、直線４５を取得し、直線４５を反射光画像４０Ａとして用いて、外縁画像４２の取得や、矩形ポケット１５の内周壁１５Ａへのころ１３の接触有無の判定を行う。

また、矩形ポケット１５の四隅にころ１３をそれぞれ寄せたときの反射光画像４０に基づいて矩形領域４１を特定する場合を例に挙げたが、矩形ポケット１５の少なくとも対角の二隅にころ１３をそれぞれ寄せたときの反射光画像４０があれば、それらに基づいて、矩形領域４１を特定することができる。
また、外縁画像４２が、矩形領域４１の外縁全域を縁取る四角枠の画像であるとして説明したが、外縁画像４２が、矩形領域４１の外縁の一部分のみの画像であってもよい。

また、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、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。
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。

１…ころ挙動計測装置、３…リング照明、４…制御ユニット（撮像制御手段）、１０…スラストころ軸受、１１…軌道輪、１２…保持器、１３…ころ、１５…矩形ポケット、１８…撮像カメラ（撮像手段）、１９…撮像レンズ、２１…画像処理制御部（ころ接触判定手段）、２２…外縁画像記憶部（外縁画像記憶手段）、４０Ａ…反射光画像、４１…矩形領域、４２…外縁画像、Ｏ…回転軸線（軸線）

Claims (5)

1. 軌道輪と、ころと、前記ころを収容する矩形ポケットを有する円環状の保持器とを含むスラストころ軸受における、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、
   前記保持器を通る所定の軸線上に中心を有する円環状のリング照明によって、前記保持器および前記ころが前記軌道輪に対し相対回転している状態の前記スラストころ軸受を照明するリング照明ステップと、
   前記リング照明ステップに並行して、前記軸線に沿う方向から、前記スラストころ軸受を撮像する撮像ステップと、前記矩形ポケットに前記ころが収容された状態で、前記ころの移動に伴って、前記リング照明からの光の前記ころの周面での反射光が移動可能な矩形領域であって、前記矩形ポケットの少なくとも対角の二隅に前記ころをそれぞれ寄せた状態における前記反射光に基づいて得られる矩形領域の外縁の画像を参照し、前記撮像ステップにおいて撮像された撮像画像に含まれる、前記ころの前記周面における反射光の画像が前記外縁画像に触れているか否かにより前記ころと前記矩形ポケットの内周壁との接触の有無を判定するころ接触判定ステップとを含む、ころ挙動計測方法。
2. 前記撮像ステップに先立って実行され、前記矩形ポケットの少なくとも対角の二隅に前記ころをそれぞれ寄せた状態で、前記リング照明によってスラストころ軸受を照明しながら当該スラストころ軸受を撮像し、そのときの撮像画像に含まれる前記反射光の画像に基づいて矩形領域を区画し、その矩形領域の外縁の画像を取得する外縁画像取得ステップをさらに含む、請求項１に記載のころ挙動計測方法。
3. 前記ころ接触判定ステップにおいて参照される前記外縁画像は、前記矩形ポケットの四隅に前記ころをそれぞれ寄せた状態において前記リング照明からの光の前記ころの周面での反射光をそれぞれ結ぶことにより区画される矩形領域の外縁の画像である、請求項１または２に記載のころ挙動計測方法。
4. 前記ころ接触判定ステップは、前記矩形ポケットの少なくとも対角の二隅に対応するように前記保持器の表面に付されたマーカを基準として、前記外縁画像と前記撮像ステップにおける撮像画像とを位置合わせする位置合わせステップを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のころ挙動計測方法。
5. 軌道輪と、ころと、前記ころを収容する矩形ポケットを有する円環状の保持器とを含むスラストころ軸受における、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、
   前記保持器を通る所定の軸線上に中心を有し、前記スラストころ軸受を照明するための円環状のリング照明と、
   前記軸線に光軸が一致する撮像レンズを有し、その撮像レンズを通して前記スラストころ軸受を撮像するための撮像手段と、
   前記矩形ポケットに前記ころが収容された状態で、前記ころの移動に伴って、前記リング照明からの光の前記ころの周面での反射光が移動可能な矩形領域であって、前記矩形ポケットの少なくとも対角の二隅に前記ころをそれぞれ寄せた状態における前記反射光に基づいて得られる矩形領域の外縁の画像を記憶する外縁画像記憶手段と、
   前記リング照明および撮像手段を駆動して、前記保持器および前記ころが前記軌道輪に対し相対回転している前記スラストころ軸受を、前記リング照明によって照明しながら、当該スラストころ軸受を前記撮像手段により撮像する撮像制御手段と、
   前記撮像手段によって撮像された撮像画像に含まれる前記リング照明の反射光画像が前記外縁画像に触れているか否かにより前記ころと前記矩形ポケットの内周壁との接触の有無を判定するころ接触判定手段とを含む、ころ挙動計測装置。

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