JP2016014593A - 接触角測定方法及び接触角測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受の転動体の接触角を正確に求める。
【解決手段】接触角測定方法は、内輪１２を固定輪とし外輪１１を回転輪とする準備工程と、測定開始の基準状態から外輪１１を回転させ、外輪１１の回転に伴って保持器１４を遅れて回転させる回転工程と、この回転工程における外輪１１の回転量と保持器１４の回転量とに基づいて接触角を求める角度取得工程とを含む。回転工程では、保持器１４を所要回転量について回転させる。前記所要回転量は、外輪１１及び保持器１４の双方の位相が前記基準状態に戻る回転量を考慮して得られる回転量である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、転がり軸受の接触角を測定する方法及び装置に関する。

各種機械装置の回転部分には、転がり軸受が多く用いられている。図８に示す転がり軸受は、アンギュラ玉軸受９０であり、外輪９１、内輪９２、複数の転動体としての玉９３、これら玉９３を保持する環状の保持器９４を備えている。玉９３は、外輪９１の内周面に設けられている外輪軌道９５、及び、内輪９２の外周面に設けられている内輪軌道９６を転動する。

アンギュラ玉軸受９０は、ラジアル方向の荷重のみならずアキシャル方向の荷重も支持することができるように、外輪軌道９５における玉９３の接触点と内輪軌道９６における玉９３の接触点を結ぶ直線Ｌ１を、各玉９３の中心点を含む平面Ｆに対して所定角度について傾斜させている。この角度がアンギュラ玉軸受９０の接触角θであり、この接触角θは軸受性能に大きな影響を及ぼすことから、所定の値となるように管理する必要がある。

そこで、接触角θを測定する方法として、例えば、特許文献１に示す方法が知られている。この測定方法は、次のとおりである。
例えば、内輪９２に対して外輪９１を回転させると、玉９３の転動と共に保持器９４も回転するが、保持器９４の回転は外輪９１の回転よりも遅れ、保持器９４の回転量は外輪９１の回転量よりも少なくなる。また、この際、保持器９４の回転量は、接触角θに応じて変化する。
そこで、外輪９１の回転量及び保持器９４の回転量等に基づいて接触角θを算出する。つまり、内輪９２を固定し、外輪９１を例えば１０回転させた場合の保持器９４の回転量を計測し、外輪９１の回転量（１０回転）、保持器９４の回転量（計測値）、及び、アンギュラ玉軸受９０の仕様に基づいて所定の式を用いて、接触角θを算出する。なお、この式は、特許文献１に記載されている式を採用することができる。

特公昭５１−２６８２４号公報

図９は、従来のアンギュラ玉軸受の接触角を測定するための装置の概略構成図である。この装置は、外輪９１を保持するとともに回転中心Ｃ０回りに回転可能である回転部材８１、内輪９２を固定するための固定部材８２、回転部材８１を回転させる駆動機構８３、回転部材８１の回転数を計測する計測器８４、保持器９４に取り付けられている被検出部材８５、及び、被検出部材８５を検出するセンサ８６を備えている。駆動機構８３は、モータ８３ａと、動力伝達手段としてのベルト８３ｂとを有しており、モータ８３ａの回転がベルト８３ｂを介して回転軸８７に伝達される。回転軸８７は回転部材８１と一体回転可能であり、モータ８３ａの回転により回転部材８１は回転する。計測器８４は、エンコーダ８４ａからなり、エンコーダ８４ａは回転軸８７とギヤ８４ｂを介して連結されている。

回転部材８１は、外輪９１を保持する保持部材８８を有している。しかし、図１０に示すように、外輪９１の中心Ｃ１と、回転部材８１及び回転軸８７の中心（回転中心Ｃ０）とが一致していない状態で、外輪９１が保持部材８８によって回転部材８１に保持される場合がある。
このように、外輪９１の中心Ｃ１と、この外輪９１を回転させる回転部材８１の回転中心Ｃ０とが不一致であると、図１１のイメージ図に示すように、外輪９１の中心Ｃ１が、回転中心Ｃ０回りに回転し、さらに、この外輪９１がモータ８３ａによって回転（自転）することで、外輪９１及び保持器９４は振れ回りすることとなる。

この場合、保持器９４と一体回転する被検出部材８５は、外輪９１（保持器９４）の回転の振れ量に応じた進みや遅れが発生し、被検出部材８５を検出するセンサ８６において誤差ｅ（図１１参照）が発生する。
このような進みや遅れが生じていると、外輪９１の回転量（回転数）をエンコーダ８４ａで制御し、この外輪９１の回転量を基準にすると保持器９４の回転量（回転数）が不正確となる。この結果、算出される接触角θの値も不正確となる。

そこで、本発明は、転動体の接触角を正確に求めることが可能となる測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。

本発明の接触角測定方法は、外輪、内輪、複数の転動体及び前記複数の転動体を保持する環状の保持器を備えている転がり軸受における当該転動体の接触角を測定する方法であって、前記外輪と前記内輪との内の一方を固定輪とし他方を回転輪とする準備工程と、測定開始の基準状態から前記回転輪を回転させ、当該回転輪の回転に伴って前記保持器を当該回転輪に遅れて回転させる回転工程と、前記回転工程における前記回転輪の回転量と前記保持器の回転量とに基づいて前記接触角を求める角度取得工程とを含み、前記回転工程では、前記保持器を所要回転量について回転させ、前記所要回転量は、前記回転輪及び前記保持器の双方の位相が前記基準状態に戻る回転量を考慮して得られる回転量である。

本発明は、次の（Ａ）及び（Ｂ）に着目して発明されたものである。
（Ａ）回転輪の中心と回転輪を回転させる回転中心とが一致していない状態にある測定開始時（基準状態）から、回転輪及び保持器がそれぞれ回転し、これら回転輪及び保持器の双方の位相が前記基準状態に戻ると、回転輪の前記中心と回転輪を回転させる前記回転中心とが一致してしない前記測定開始時の状態に戻ること。
（Ｂ）保持器の進み又は遅れについて周期性があること。

そこで、本発明によれば、保持器を回転させる所要回転量が、回転輪及び保持器の双方の位相が基準状態に戻る回転量を考慮して得られる回転量であるため、回転輪の中心と回転輪を回転させる回転中心との不一致に起因する、保持器の回転の進み又は遅れの誤差を低減することが可能となる。この結果、保持器の回転の進み又は遅れの誤差が低減された回転量に基づいて接触角を求めることで、正確な接触角を取得することが可能となる。

また、前記保持器の回転数を１から所定の整数までとした場合に、前記回転輪の回転量として、当該保持器の各回転数に対応する前記外輪の回転数を小数点以下の桁数まで算出し、算出した当該回転数のうち、整数に最も近いものに対応する前記保持器の回転数を、前記所要回転量とするのが好ましい。
保持器の回転数としての前記「１」から「所定の整数」それぞれは、保持器が前記基準状態に戻る回転量に相当する。そして、この保持器の各回転数に対応して、回転輪の回転数を小数点以下の桁数まで算出し、このようにして得られた回転輪の各回転数のうち、整数に最も近いものは、回転輪が前記基準状態に近い状態となるものである。そこで、この整数に最も近い回転輪の回転数に対応する保持器の回転数を、前記所要回転量とする。このようにして、回転輪及び保持器の双方の位相が前記基準状態に戻る回転量を考慮し前記所要回転量を得ることができる。

また、本発明は、外輪、内輪、複数の転動体及び前記複数の転動体を保持する環状の保持器を備えている転がり軸受における当該転動体の接触角を測定する装置であって、前記外輪と前記内輪との内の一方を固定輪として固定する固定手段と、測定開始の基準状態から、前記外輪と前記内輪との内の他方を回転輪として回転させ、当該回転輪の回転に伴って前記保持器を所要回転量について回転させる回転手段と、前記保持器の回転量を取得する第１取得手段と、前記回転輪の回転量を取得する第２取得手段と、前記回転輪及び前記保持器の双方の位相が前記基準状態に戻る回転量を考慮して前記所要回転量を求めると共に、当該所要回転量及び当該所要回転量に対応する前記回転輪の回転量に基づいて前記接触角を求める演算手段とを備えている。
本発明によれば、前記測定方法を実施することができ、正確な接触角を求めることが可能となる。

本発明によれば、転がり軸受の接触角を正確に求めることが可能となり、安定した軸受性能を有する転がり軸受を生産することができる。

本発明の接触角測定装置による測定の対象となる転がり軸受の一例を示す断面図である。 接触角測定装置の概略構成図である。 接触角測定方法を示すフロー図である。 保持器と外輪との回転量についての説明図である。 アンギュラ玉軸受の各諸元の説明図である。 保持器の回転数に対する外輪の回転数の関係を示す表である。 接触角の計算結果を示すグラフであり、（Ａ）は実施例、（Ｂ）は従来例の場合を示すグラフである。 アンギュラ玉軸受の断面図である。 従来のアンギュラ玉軸受の接触角を測定するための装置の概略構成図である。 測定装置の一部を示す説明図である。 振れ回りする外輪及び保持器のイメージ図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔転がり軸受について〕
図１は、本発明の接触角測定装置による測定の対象となる転がり軸受の一例を示す断面図である。図１に示す転がり軸受は、アンギュラ玉軸受１０であり、外輪１１、内輪１２、複数の転動体としての玉１３、これら玉１３を保持する環状の保持器１４を備えている。玉１３は、外輪１１の内周面に設けられている外輪軌道１５、及び、内輪１２の外周面に設けられている内輪軌道１６を転動する。

アンギュラ玉軸受１０は、ラジアル方向の荷重のみならず、アキシャル方向の荷重も支持することができるように、外輪軌道１５における玉１３の接触点と内輪軌道１６における玉１３の接触点を結ぶ直線Ｌ１を、各玉１３の中心点を含む平面Ｆに対して所定角度について傾斜させている。この所定角度がアンギュラ玉軸受１０の接触角θであり、この接触角θは軸受性能に大きな影響を及ぼすことから、接触角θを測定し、所定の値となるように管理する必要がある。

〔接触角測定装置について〕
そこで、図２に示す接触角測定装置２０（以下、単に測定装置２０という。）によりアンギュラ玉軸受１０の玉１３の接触角θが測定される。
この測定装置２０は、アンギュラ玉軸受１０の外輪１１と内輪１２との内の一方を固定輪として固定する固定手段と、外輪１１と内輪１２との内の他方を回転輪として回転させる回転手段とを備えている。本実施形態では、内輪１２が固定輪であり、前記固定手段として、内輪１２を固定するための固定部材２２を備えている。そして、外輪１１が回転輪であり、前記回転手段として、外輪１１を保持するとともに回転中心Ｃ０回りに回転可能となる回転部材２１と、この回転部材２１を回転させる駆動機構２３とを備えている。

駆動機構２３は、減速機付きのモータ２３ａを有しており、モータ２３ａの回転が回転軸２７に伝達される。モータ２３ａの出力軸２３ｂと回転軸２７とは軸継手２８により連結されており、出力軸２３ｂと回転軸２７とは同一中心線上に配置されている。回転軸２７は回転部材２１と一体回転可能であり、モータ２３ａの回転により、回転部材２１は回転する。

回転部材２１は、外輪１１を保持する保持部材２９を有している。しかし、従来（図１０参照）の場合と同様に、外輪１１の中心Ｃ１と、回転部材２１及び回転軸２７の中心（回転中心Ｃ０）とが一致していない状態で、外輪１１が保持部材２９によって回転部材２１に保持されることがある。

回転部材２１は、外輪１１の端面１１ａに接触可能な環状の当接面２１ａを有している。
そして、固定部材２２は、図外の装置フレームに対して回転不能として設けられている。固定部材２２は、内輪１２が回転しないように保持すると共に、この内輪１２の端面１２ａを押す機能として、本実施形態ではエアシリンダ２２ａを有している。エアシリンダ２２ａが内輪１２を当接面２１ａ側へ押すことで、アンギュラ玉軸受１０にアキシャル荷重を付与することが可能となる。このエアシリンダ２２ａによる押圧力（エア圧）を調整することで、使用状態と同等となる最適なアキシャル荷重（測定荷重）をアンギュラ玉軸受１０に付与することができる。

更に、測定装置２０は、保持器１４の回転量を取得する第１取得手段と、回転輪である外輪１１の回転量を取得する第２取得手段とを備えている。本実施形態では、前記第１取得手段として、保持器１４に取り付けられている被検出部材２５と、この被検出部材２５を検出するセンサ２６とを備えている。そして、前記第２取得手段として、回転部材２１の回転数を計測する計測器２４を備えている。

計測器２４は、エンコーダ２４ａからなり、このエンコーダ２４ａも回転軸２７と同一中心線上に配置されている。外輪１１は回転部材２１及び回転軸２７と一体回転することから、エンコーダ２４ａは外輪１１の回転数を検出（管理）することができる。

被検出部材２５は、保持器１４の軸方向側面側に取り付けられ、保持器１４と一体回転する。保持器１４には単一の被検出部材２５が設けられ、センサ２６がこの被検出部材２５を検出する。センサ２６が被検出部材２５を１回検出し、再びこの被検出部材２５を検出することで、この２回の検出の間に保持器１４は１回転する。
本実施形態のセンサ２６は、透過センサであり、発光部２６ａと受光部２６ｂとを有する。被検出部材２５が遮光することで、センサ２６は被検出部材２５を検出する。

更に、測定装置２０は、前記接触角θを求める演算手段３０を備えている。演算手段３０は、例えばコンピュータからなり、センサ２６の検知信号、及び、エンコーダ２４ａからの信号を取得し、接触角θを算出する。

〔測定方法について〕
以上のように構成された測定装置２０によって行われる測定方法について説明する。この測定方法には、図３に示すように、準備工程Ｓｔ１、回転工程Ｓｔ２、及び角度取得工程Ｓｔ３が含まれる。

〔準備工程Ｓｔ１〕
準備工程Ｓｔ１では、アンギュラ玉軸受１０の外輪１１と内輪１２との内の一方を固定輪とし他方を回転輪とするための準備が行われる。図２に示す本実施形態では、外輪１１を回転輪とし、内輪１２を固定輪とする。このため、回転部材２１の上にアンギュラ玉軸受１０を載せ、保持部材２９により外輪１１を回転部材２１に固定し、外輪１１と回転部材２１とが一体回転可能となる状態とする。また、このアンギュラ玉軸受１０の内輪１２に対して固定部材２２が軸方向から接触し、エアシリンダ２２ａが所定の押圧力によって内輪１２を玉１３へ押し付ける。これにより、内輪１２が、図外の装置フレームに対して静止状態となる固定輪となり、外輪１１が、この内輪１２に対して回転可能となる状態が得られる。

〔回転工程Ｓｔ２〕
準備工程Ｓｔ１が完了すると、モータ２３ａを回転させ回転部材２１を回転させる。これにより、外輪１１は回転部材２１（回転軸２７）の中心線回りに回転する。回転部材２１の回転中心がＣ０である。回転部材２１が回転すると、この回転部材２１と同じ回転速度（回転数）で外輪１１は回転する。すると、各玉１３は、内輪軌道１６及び外輪軌道１５を転動し回転移動（公転）する。この玉１３の回転移動により保持器１４も回転する。つまり、固定状態にある内輪１２に対して外輪１１を回転駆動すれば、この外輪１１の回転に伴って保持器１４も回転する。そして、センサ２６が保持器１４と一体回転する被検出部材２５を検出した時点からの外輪１１（回転部材２１）の回転数が、計測器２４により計測される。また、センサ２６は、被検出部材２５を検出することで、保持器１４の回転数を計測する。保持器１４と一体回転する被検出部材２５をセンサ２６が検出した時点を、測定開始としている。

本実施形態の回転工程Ｓｔ２では、前記測定開始から、保持器１４が所要回転量について回転するまでを測定期間として、外輪１１を回転させる。なお、この所要回転量は、演算手段３０によって事前に決定される回転数であり、正の整数である。この決定の処理については、後に説明する。また、前記測定開始の際のアンギュラ玉軸受１０の状態を「基準状態」という。

図４に示すように、保持器１４は外輪１１に遅れて回転することから、保持器１４の回転量は、外輪１１の回転量よりも小さくなる。本実施形態のアンギュラ玉軸受１０の仕様については後に示すが、この仕様によるアンギュラ玉軸受１０の場合、保持器１４を「７回転」させる間に、外輪１１は「１２．９５回転」する。なお、保持器１４の回転量（７回転）と外輪１１の回転量（１２．９５回転）とについては、アンギュラ玉軸受１０の仕様毎で異なる。

以上のように、回転工程Ｓｔ２では、測定開始の基準状態から、モータ２３ａ及び回転部材２１を含む回転手段によって、外輪１１を回転させ、この外輪１１の回転に伴って保持器１４を外輪１１に遅れて所要回転量について回転させる。そして、測定開始の基準状態では、センサ２６が被検出部材２５を検出したタイミングとなる。更に、センサ２６が被検出部材２５を検出した時点から、保持器１４及び外輪１１の回転量（回転数）の測定が開始される。

〔角度取得工程Ｓｔ３〕
演算手段３０は、保持器１４の回転量（回転数）及び外輪１１の回転量（回転数）を、センサ２６及び計測器２４から取得する。前記のとおり、回転工程Ｓｔ２では、保持器１４を所要回転量について回転させることから、演算手段３０は、この所要回転量と、この所要回転量について保持器１４が回転している間の外輪１１の回転量を取得する。
これら回転量を取得した演算手段３０は、前記所要回転量と、この所要回転量に対応する外輪１１の回転量に基づいて接触角θを求める処理を行う。本実施形態では、保持器１４の所要回転量としての「７回転」と、この保持器が７回転した場合の外輪１１の回転数（測定値）とを用いて、接触角θを求める処理（演算）を、次の式（１）により行う。なお、この式（１）は、演算手段３０の内部メモリに記憶されている。

前記式（１）において、ＤＭは、図５に示すように、玉１３のピッチ円直径であり、Ｂｄは玉１３の直径である。Ｎｃは、保持器１４の前記所要回転量「７回転」に相当する回転角度であり、Ｎは、保持器１４が所要回転量（７回転）について回転した場合の外輪１１の回転量（実測値）に相当する回転角度である。

以上より、角度取得工程Ｓｔ３では、回転工程Ｓｔ２における外輪１１の回転角度Ｎ（回転量）と、保持器１４の回転角度（前記所要回転量）Ｎｃとに基づいて、演算手段３０が、接触角θを求める処理を行う。

〔アンギュラ玉軸受１０の仕様〕
本実施形態のアンギュラ玉軸受１０の仕様（設計値）は次のとおりである。
・内径 ： ６５ｍｍ
・外径 ： １００ｍｍ
・玉１３の直径（Ｂｄ） ： ７．１４３８ｍｍ
・玉１３のピッチ円直径（ＤＭ）： ８２．５２３ｍｍ

〔保持器１４の所要回転量について〕
保持器１４の所要回転量は、以下のようにして求められる。
先ず、保持器１４の回転量と外輪１１の回転量との関係について求める。前記仕様のアンギュラ玉軸受１０の場合、保持器１４の１回転あたりの外輪１１の回転量（回転角度）は、次のとおりである。
・保持器１４ ： ３６０度
・外輪１１ ： ６６５．８４度
この外輪１１の回転量（回転角度）は、次の式（２）によって求めることができる。なお、式（２）は前記式（１）から求められたものである。

この外輪１１の回転量（回転角度）は、アンギュラ玉軸受１０の仕様（設計値）を入力データとすることで、式（２）により求められる。すなわち、式（２）の玉１３のピッチ円直径ＤＭ及び玉１３の直径Ｂｄに、前記仕様（設計値）の値が入力され、回転角度Ｎｃに３６０°が入力され、接触角θには設計値である２０°が入力される。
なお、この外輪１１の回転量の算出の他に、以下に示す各処理の主体は、特に説明がない場合、演算手段３０である。

このようにして得られた保持器１４の回転量と外輪１１の回転量との関係、つまり、保持器１４の１回転あたりの外輪１１の回転量（回転角度）を基にして、保持器１４の所要回転量が次のようにして決定される。
図６は、保持器１４の回転数に対する外輪１１の回転数の関係を示す表である。この図６の表の左欄に示すように、保持器１４の回転数として、「１」から所定の整数（本実施形態では「１０」）までが設定される。

前記とおり、保持器１４の１回転あたりの外輪１１の回転量（回転角度）は６６５．８４度であることから、図６の表の中央欄に示すように、保持器１４の回転数（１〜１０）毎の外輪１１の回転量（度）が求められ、また、図６の表の右欄に示すように、保持器１４の回転数（１〜１０）毎の外輪１１の回転数が求められる。本実施形態では、外輪１１の回転数は、小数点第２位まで求められる。求められた各値は、図６に示す表のようなデータベースＢとして保存される。

演算手段３０は、このデータベースＢから、保持器１４の回転数「１」〜「１０」それぞれに対応する外輪１１の回転数（「１．８５」〜「１８．５０」）のうち、整数に最も近いものを抽出する。本実施形態の場合、「１２．９５」が抽出され、更に、外輪１１の回転数がこの「１２．９５」であり、これに対応する保持器１４の回転数が「７」である組み合わせが抽出される。そして、この抽出した組み合わせに含まれる保持器１４の回転数「７」が、前記所要回転量として決定される。

このように、保持器１４の所要回転量の決定は、次のようにして行われる。すなわち、保持器１４の回転数を「１」から「１０」までとした場合に、外輪１１の回転量として、保持器１４の「１」から「１０」の各回転数に対応する外輪１１の回転数を小数点以下の桁数まで算出する。算出したこれら小数点以下の桁数を有する回転数のうち、整数に最も近い回転数（本実施形態では「１２．９５」）を抽出し、抽出したこの回転数（「１２．９５」）に対応する保持器１４の回転数（「７」）を、前記所要回転量として決定する。

ここで、保持器１４の回転数「１」〜「１０」それぞれは整数であることから、測定開始の基準状態から、これら各回転数について保持器１４が回転すれば、その保持器１４は前記基準状態に戻る。そして、センサ２６は１回転毎に被検出部材２５を検出することができるので、センサ２６は、保持器１４の回転数「７」を検出することができる。
また、外輪１１の回転数「１２．９５」は、ほぼ１３回転であり、測定開始の基準状態から外輪１１が１３回転すれば、この外輪１１は前記基準状態に戻る。外輪１１の回転数「１２．９５」は、前記基準状態に完全に戻るのではないが、前記基準状態にほぼ戻る状態である。保持器１４が所要回転量（７回転）について回転した場合の外輪１１の回転数（１２．９５に近い実測値）は、計測器２４により計測することができる。

以上より、保持器１４の回転数としての「１」から「１０」それぞれは、保持器１４が基準状態に戻る回転量に相当する。そして、この保持器１４の回転数「１」から「１０」それぞれの場合における外輪１１の回転数について、小数点以下の桁数まで算出する。このように算出して得られた各回転数のうち、整数に最も近いものは、外輪１１が前記基準状態に近い状態となるものである。
そこで、本実施形態では、この整数に最も近い外輪１１の回転数に対応する保持器１４の回転数を、前記所要回転量としている。本実施形態では、このようにして、外輪１１及び保持器１４の双方の位相が前記基準状態に戻る回転量を考慮し、前記所要回転量を求めている。なお、計算して得られた外輪１１の回転数が、整数となる場合、これに対応する保持器１４の回転数を、前記所要回転量とする。

図７は、接触角θの計算結果を示すグラフであり、（Ａ）は実施例、（Ｂ）は従来例の場合を示している。実施例は、接触角θを算出するために用いる保持器１４の回転数を、外輪１１及び保持器１４の双方の位相が基準状態に戻る回転量を考慮して得た所要回転量とした場合である。従来例は、前記のような基準状態に戻る回転量を考慮しない場合である。

図７（Ａ）（Ｂ）それぞれに示すグラフにおいて、横軸は、保持器１４の回転数であり、縦軸は、前記式（１）により求められた接触角θの値である。実施例及び従来例の双方共において、図１０により説明したように、外輪１１（９１）の中心Ｃ１と回転部材２１（８１）の回転中心Ｃ０とが不一致であるため、外輪１１（９１）及び保持器１４（９４）の振れ回りによる保持器１４に進みや遅れが発生する。このため、保持器１４の１回転毎に、外輪１１の回転量（回転角度）の計測値にばらつきが生じ、図７（Ａ）（Ｂ）それぞれに示すグラフのように、求められる接触角θは様々な値となる。また、図７（Ａ）（Ｂ）それぞれに示すグラフから明らかなように、保持器１４の進み又は遅れについて周期性があり、この結果、求められる接触角θの値にも周期性がある。

図７（Ｂ）に示す従来例のように、外輪１１及び保持器１４の双方の位相が基準状態に戻る回転量を全く考慮しない場合の例として、保持器１４の回転量に関して「１０回転」の周期毎に接触角θを求めると、求められる接触角θに、ばらつきが発生する。このばらつきに関する指標（最大値と最小値との差の範囲Ｒ）は０．２６度となる。

これに対して、図７（Ａ）に示す実施例のように、外輪１１及び保持器１４の双方の位相が基準状態に戻る回転量を考慮した場合、求められる接触角θの精度は好ましいものとなる。つまり、基準状態に戻る回転量を考慮して「７回転」の周期毎に接触角θを求めれば、外輪１１も、その「７回転」の周期毎にほぼ基準状態に戻ることから、求められる接触角θの精度は好ましいものとなる。この実施例の場合のばらつきに関する指標（最大値と最小値との差の範囲Ｒ）は０．０８度となり、従来例の０．２６度よりも小さい。

このように、本実施形態によれば、安定した接触角θの測定が可能となり、測定の精度が向上する。なお、基準状態に戻る回転量を考慮して「７回転」の周期毎に接触角θを求めたり、「７回転」の整数倍の回転量に基づいて接触角θを求めたりしてもよいが、回転量の少ない方が、測定時間が短縮化されることから、実際では、最初の「７回転」を、前記所要回転量とし、この値を採用して接触角θを求めればよい。

以上のように、前記のような保持器１４の所要回転量の決定は、次の事項（Ａ）（Ｂ）に基づいて行われるものである。
（Ａ）外輪１１の中心Ｃ１と外輪１１を回転させる回転中心Ｃ０とが一致していない状態にある測定開始時（基準状態）から、外輪１１及び保持器１４がそれぞれ回転し、これら外輪１１及び保持器１４の双方の位相が前記基準状態に戻ると、外輪１１の前記中心Ｃ１と外輪１１を回転させる前記回転中心Ｃ０とが一致してしない前記測定開始時の状態に戻ること。
（Ｂ）保持器１４の進み又は遅れについても周期性があること。

〔本実施形態の測定方法について〕
このように、本実施形態の測定方法において、角度取得工程Ｓｔ３では、外輪１１の回転量と保持器１４の所要回転量とに基づいて接触角θを求めるが、保持器１４の前記所要回転量は、外輪１１及び保持器１４の双方の位相が前記基準状態に戻る回転量を考慮して得られる回転量であり、外輪１１の回転量は、前記のような保持器１４の所要回転量に対応する回転量である。

この測定方法によれば、外輪１１の中心Ｃ１と外輪１１を回転させる回転中心Ｃ０との不一致に起因する、保持器１４の回転の進み又は遅れの誤差を低減することが可能となる。この結果、保持器１４の回転の進み又は遅れの誤差が低減された回転量に基づいて、前記角度取得工程Ｓｔ３では、接触角θが求められることで、従来よりも正確な接触角θを取得することが可能となる。

また、本実施形態の測定装置２０では、センサ２６として、発光部２６ａ及び受光部２６ｂを有する透過センサが採用されており、被検出部材２５が遮光することでこの被検出部材２５が検出される。このため、センサ２６と被検出部材２５との距離に起因する応答性の影響を低減することが可能である。すなわち、従来（図９参照）、センサ８６を近接センサとしているが、この場合、保持器９４の軸方向の振れ等によって、センサ８６と被検出部材８５との距離が変化し、これがセンサ８６の検出結果に影響を与え、保持器９４の回転量を正確に検出することができない場合がある。
しかし、本実施形態の場合、センサ２６による被検出部材２５の検知は、センサ２６と被検出部材２５との距離の影響を受けにくいため、保持器１４の回転量を正確に検出することが可能となる。
また、本実施形態では、センサ２６からの検知信号を入力し、これを処理する演算手段３０は応答性の高い（応答時間が短い）ものが採用され、測定精度を高めている。

また、本実施形態の測定装置２０では、モータ２３ａの出力軸２３ｂと回転軸２７とが、ベルトや歯車等の動力伝達部材を介することなく、連結されている（直結されている）。さらに、エンコーダ２４ａについても出力軸２３ｂと直結されている。このため、本実施形態では、動力伝達部材の歯（ベルトの歯や、歯車の歯）による噛み合いに起因する誤差が生じないことから、外輪１１の回転量について正確に取得され、測定精度を高めることが可能となる。

〔その他の形態について〕
前記実施形態では、外輪１１を回転させ、内輪１２を固定状態とする場合における接触角θの測定について説明したが、これとは反対に、内輪１２を回転させ、外輪１１を固定状態としてもよい。ただし、この場合の接触角θを求めるための式は、前記式（１）ではなく、次の式（３）となる。なお、この式（３）中の各値は、前記説明と同じである。

また、本発明の測定装置２０は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。

１０：アンギュラ玉軸受 １１：外輪 １２：内輪
１３：玉（転動体） １４：保持器 ２０：接触角測定装置
２１：回転部材（回転手段） ２２：固定部材（固定手段）
２３：駆動機構（回転手段） ２４：計測器（第２取得手段）
２５：被検出部材（第１取得手段） ２６：センサ（第１取得手段）
３０：演算手段 θ：接触角

Claims (3)

1. 外輪、内輪、複数の転動体及び前記複数の転動体を保持する環状の保持器を備えている転がり軸受における当該転動体の接触角を測定する方法であって、
   前記外輪と前記内輪との内の一方を固定輪とし他方を回転輪とする準備工程と、
   測定開始の基準状態から前記回転輪を回転させ、当該回転輪の回転に伴って前記保持器を当該回転輪に遅れて回転させる回転工程と、
   前記回転工程における前記回転輪の回転量と前記保持器の回転量とに基づいて前記接触角を求める角度取得工程と、
   を含み、
   前記回転工程では、前記保持器を所要回転量について回転させ、
   前記所要回転量は、前記回転輪及び前記保持器の双方の位相が前記基準状態に戻る回転量を考慮して得られる回転量である
   ことを特徴とする接触角測定方法。
2. 前記保持器の回転数を１から所定の整数までとした場合に、前記回転輪の回転量として、当該保持器の各回転数に対応する前記外輪の回転数を小数点以下の桁数まで算出し、
   算出した当該回転数のうち、整数に最も近いものに対応する前記保持器の回転数を、前記所要回転量とする請求項１に記載の接触角測定方法。
3. 外輪、内輪、複数の転動体及び前記複数の転動体を保持する環状の保持器を備えている転がり軸受における当該転動体の接触角を測定する装置であって、
   前記外輪と前記内輪との内の一方を固定輪として固定する固定手段と、
   測定開始の基準状態から、前記外輪と前記内輪との内の他方を回転輪として回転させ、当該回転輪の回転に伴って前記保持器を所要回転量について回転させる回転手段と、
   前記保持器の回転量を取得する第１取得手段と、
   前記回転輪の回転量を取得する第２取得手段と、
   前記回転輪及び前記保持器の双方の位相が前記基準状態に戻る回転量を考慮して前記所要回転量を求めると共に、当該所要回転量及び当該所要回転量に対応する前記回転輪の回転量に基づいて前記接触角を求める演算手段と、
   を備えたことを特徴とする接触角測定装置。