JP2016188835A - Rotation device and inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、球状体の回転装置および検査装置に関し、より特定的には、球状体の検査に適用することが可能な回転装置および検査装置に関する。 The present invention relates to a spherical body rotation device and an inspection device, and more particularly to a rotation device and an inspection device that can be applied to inspection of a spherical body.
軸受の転動体等に使われる球状体は、軸受寿命や音響への影響があることから、全数全面の表面及び表面下の欠陥に対する検査が行われている。検査で用いる機器としては、可視光やレーザ、電流や超音波を用いた検査機器がある。これらの機器の構成上、可視光やレーザの光源、渦流探傷や超音波探傷のためのプローブなどの装置は、1つの位置に固定される場合が多い。その場合、球状体の全面を検査するためには、ある一点から球状体の全面が見られるように、球状体を回転させる必要がある。 Since spherical bodies used for rolling elements of bearings have an influence on bearing life and sound, all surface and subsurface defects are inspected. Devices used for inspection include inspection devices using visible light, laser, current, and ultrasonic waves. Due to the configuration of these devices, devices such as a visible light or laser light source, a probe for eddy current flaw detection and ultrasonic flaw detection are often fixed at one position. In that case, in order to inspect the entire surface of the spherical body, it is necessary to rotate the spherical body so that the entire surface of the spherical body can be seen from a certain point.
従来、このように球状体を回転させる装置が提案されている(たとえば、特開平8−271446号公報および特公昭42−17608号公報参照)。たとえば、特開平8−271446号公報では、回転軸が直線状に並ぶように対向配置された2枚の円錐状のディスクに球状体を乗せ、当該ディスクを回転させることで球状体を回転させる構成において、2枚のディスクの回転速度を独立して変更することで球状体の姿勢を変化させる装置が提案されている。また、特公昭42−17608号公報では、回転軸が直線状に並ぶように対向配置された2枚の円錐状のディスク表面で球状体を挟み、さらに球状体に駆動円盤を接触させて当該駆動円盤により球状体をディスクの回転軸に対して垂直な方向に回転させる装置が提案されている。当該装置では、2枚の円錐状のディスクの表面形状が、回転軸に対して非対称な形状とされている。そして、球状体が回転したときにディスクも従動して回転するが、このときディスクの表面(円錐面)がディスクの回転軸に対して非対称であるため、球状体の回転軸を搖動させるような力が球状体に加えられる。この結果、球状体の回転軸が徐々に変わっていくことにより、球状体表面のある1点の軌跡は地球儀の子午線のような軌跡となる。 Conventionally, an apparatus for rotating a spherical body in this way has been proposed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-271446 and Japanese Patent Publication No. 42-17608). For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-271446, a spherical body is placed on two conical disks arranged opposite to each other so that rotation axes are arranged in a straight line, and the spherical body is rotated by rotating the disk. Have proposed a device for changing the attitude of a spherical body by independently changing the rotational speeds of two disks. In Japanese Examined Patent Publication No. 42-17608, a spherical body is sandwiched between the surfaces of two conical discs arranged opposite to each other so that the rotation axes are arranged in a straight line, and a driving disk is brought into contact with the spherical body to drive the driving. There has been proposed an apparatus for rotating a spherical body in a direction perpendicular to the rotation axis of the disk by a disk. In this apparatus, the surface shape of the two conical discs is asymmetric with respect to the rotation axis. When the spherical body is rotated, the disk is also driven and rotated. At this time, the disk surface (conical surface) is asymmetric with respect to the rotational axis of the disk, so that the rotational axis of the spherical body is swung. A force is applied to the sphere. As a result, when the rotational axis of the spherical body gradually changes, the locus of one point on the surface of the spherical body becomes a locus like a meridian of the globe.
上述した従来の装置では、球状体に接するディスクの表面が摩耗などにより変形した場合に、球状体の回転軸の搖動の程度が設計値からずれ、結果的にある1点から球状体を見たときに球状体の表面全体(全周)を見ることができなくなる場合があった(つまり、ある1点から見える球状体の表面部分を検査している場合、球状体の表面全体をくまなく検査できない場合があった)。 In the conventional apparatus described above, when the surface of the disk in contact with the spherical body is deformed due to wear or the like, the degree of swinging of the rotational axis of the spherical body deviates from the design value, and as a result, the spherical body is seen from one point Sometimes it was not possible to see the entire surface of the sphere (the entire circumference) (that is, when the surface of the sphere that can be seen from a certain point is being inspected, the entire surface of the sphere was inspected. There were cases where it was not possible.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、ある1点から見たときに球状体の表面全体を安定して確認することが可能な回転装置及び検査装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to enable rotation that can stably check the entire surface of a spherical body when viewed from a certain point. An apparatus and an inspection apparatus are provided.
本実施形態に係る回転装置は、第1コーンと、第2コーンと、押圧機構と、回転駆動部と、変動部とを備える。第1コーンは円錐状であって、第1の回転軸を有し、回転させる対象である球状体に対して、第1の回転軸に沿った第1方向から球状体の第1の接点で接する。第2コーンは円錐状であって、第1の回転軸に沿った方向に延びる第2の回転軸を有し、第1方向から球状体の第1の接点と異なる第2の接点で接する。押圧機構は、第1コーンおよび第2コーンを第1方向から球状体に対して相対的に押圧する。回転駆動部は、第1コーンおよび第2コーンが接触した状態の球状体を、第1の接点と第2の接点とを結ぶ線分に沿った方向に延びる軸を回転中心として回転させる。変動部は、第1の回転軸の回転速度に対して、第2の回転軸の回転速度を相対的に変動させる。 The rotating device according to the present embodiment includes a first cone, a second cone, a pressing mechanism, a rotation driving unit, and a changing unit. The first cone is conical, has a first rotation axis, and is a first contact point of the sphere from the first direction along the first rotation axis with respect to the sphere to be rotated. Touch. The second cone is conical, has a second rotation axis extending in a direction along the first rotation axis, and is in contact with the second contact different from the first contact of the spherical body from the first direction. The pressing mechanism presses the first cone and the second cone relative to the spherical body from the first direction. The rotation drive unit rotates the spherical body in a state in which the first cone and the second cone are in contact with each other with an axis extending in a direction along a line connecting the first contact and the second contact as a rotation center. The changing unit changes the rotation speed of the second rotation shaft relative to the rotation speed of the first rotation shaft.
本実施形態に係る検査装置は、回転装置と、回転装置により回転される球状体の表面を検査する検査部とを備える。 The inspection apparatus according to the present embodiment includes a rotation device and an inspection unit that inspects the surface of a spherical body rotated by the rotation device.
上記によれば、安定して、ある1点から見える領域を、球状体の表面のすべての部分が通過するように球状体を回転させることができる。 According to the above, the spherical body can be rotated so that all parts of the surface of the spherical body pass through a region that can be seen from a certain point in a stable manner.
以下、図面に基づいて本開示の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
<回転装置および回転方法の説明>
回転装置の構成:
図1および図2を参照しながら、本実施形態に従った回転装置を説明する。回転装置10は、第1コーン1aと、第2コーン1bと、ベース部3と、回転駆動部としての回転ローラ5と、変動部4とを主に備える。第1コーン1aは円錐状であって、第1の回転軸2aを有する。第1コーン1aは、回転させる対象である球状体21に対して、回転軸2aに沿った第1方向(図1の上から下に向かう方向)から球状体21の第1の接点で接する。第2コーン1bは円錐状であって、第1の回転軸2aに沿った方向に延びる第2の回転軸2bを有する。第2コーン1bは、第1方向から球状体21の第1の接点と異なる第2の接点で接する。
<Description of Rotating Device and Rotating Method>
Rotating device configuration:
The rotating device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The
ベース部3は、回転軸2a、2bを回転可能に保持する。また、ベース部3から見て回転ローラ5と反対側には、回転軸2a、2bの回転速度を変動させる変動部4が配置されている。変動部4は、回転軸2a、2bと接続されている。変動部4としては、たとえば偏心部材などを用いることができる。なお、変動部4の構成例については後述する。
The
球状体21に対して上側から第1コーン1aおよび第2コーン1bが接触しているため、回転軸2a、2b、ベース部3、変動部4などが錘として作用する。つまり、第1および第2コーン1a、1bを球状体21に押圧する押圧機構として上記回転軸2a、2b、ベース部3、変動部4などは作用する。この結果、第1および第2コーン1a、1bは、図1の矢印18に示す方向に(球状体21に向かって)押圧された状態となる。なお、押圧機構として、バネや錘など上述した回転軸2a、2b、ベース部3、変動部4などと別部材を配置してもよい。
Since the
回転駆動部としての回転ローラ5は、図示しない駆動モータなどに接続されており、当該駆動モータによって回転することで球状体21を回転させることができる。つまり、回転ローラ5は、第1コーン1aおよび第2コーン1bが接触した状態の球状体21を、第1の接点と第2の接点とを結ぶ線分に沿った方向に延びる軸(図1の紙面における左右方向に延びる軸、あるいは図2の紙面に垂直な方向に延びる軸)を回転中心として回転させる。なお、このとき球状体21の回転に伴って、第1および第2コーン1a、1bも回転する。たとえば、回転ローラ5が図2の矢印13に示す方向に回転すると、球状体21が図2の矢印14に示す方向に回転する。そして、球状体21の回転に伴って、第1コーン1aおよび第1の回転軸2aは図1の矢印11に示す方向に回転する。また、球状体21の回転に伴って、第2コーン1bおよび第2の回転軸2bは図1の矢印12に示す方向に回転する。
The
回転装置10は、図2に示すように球状体21を支えるための補助ローラ6を備えていてもよい。補助ローラ6は、図2に示すように第1および第2コーン1a、1bを挟んで球状体21の両側に配置されていてもよいが、補助ローラ6は1つだけ配置されていてもよい。たとえば、補助ローラ6は、回転ローラ5の回転方向(図2の矢印13で示す方向)に沿った方向において球状体21の後ろ側に配置されることが好ましい。
The
変動部4は、第1の回転軸2aの回転速度に対して、第2の回転軸2bの回転速度を相対的に変動させることができれば、任意の構成を採用することができる。たとえば、変動部4として、第1の回転軸2aに接続された第1偏心部材と、第2の回転軸2bに接続された第2偏心部材とを含んでいてもよい。
The changing
たとえば、第1偏心部材と第2偏心部材とは、第1の回転軸2aと第2の回転軸2bとの間で接した状態で回転可能に配置されていてもよい。この場合、第1および第2の回転軸2a、2bの回転に伴って第1偏心部材および第2偏心部材も回転する。当該第1偏心部材および第2偏心部材の回転によって、当該第1偏心部材と第2偏心部材との接触部の位置と、第1の回転軸2aおよび第2の回転軸2bとの間の距離が変動する。当該距離の変動に伴って、第1の回転軸2a(第1コーン1a)の回転速度と第2の回転軸2b(第2コーン1b)の回転速度とに差が生じる。このように、球状体21に接する第1コーン1aと第2コーン1bとの回転速度に差が発生することで、球状体21の回転軸を傾けることができる。この結果、たとえば図1のように回転装置10の正面側の領域を、球状体21の外周表面の全体がかならず通過するように球状体21を回転させることができる。
For example, the first eccentric member and the second eccentric member may be rotatably arranged in contact with each other between the first
なお、第1コーン1aおよび第2コーン1bの形状は、図1および図2に示すような形状に限られず、円錐状の側面(球状体21に接する側面)を有していれば、図1および図2に示した形状と異なる形状であってもよい。
Note that the shapes of the
回転方法(回転装置の動作):
本実施形態に係る回転方法は、上述した回転装置10を用いた球状体21の回転方法であって、まず、回転させる対象である球状体21に対して、第1の回転軸2aを有する円錐状の第1コーン1aを、第1の回転軸2aに沿った第1方向から球状体21の第1の接点で接触させる。また、第1の回転軸2aに沿った方向に延びる第2の回転軸2bを有する円錐状の第2コーン1bを、第1方向から球状体21の第1の接点と異なる第2の接点で接触させる。このとき、図1および図2に示すように、第1および第2の回転軸2a、2bや、ベース部3の重さにより第1コーン1aおよび第2コーン1bが球状体21に押圧された状態になる。また、球状体21に対して第1コーン1aおよび第2コーン1bが接する側と反対側では、球状体21に回転ローラ5が接するように配置されている。また、補助ローラ6も球状体21に接するように配置される。
Rotation method (operation of the rotating device):
The rotating method according to the present embodiment is a rotating method of the
次に、第1コーン1aおよび第2コーン1bを図1の上側から下側に向けて球状体21に対して押圧した状態で、回転ローラ5を回転させる。この結果、球状体21は、第1の接点と第2の接点とを結ぶ線分に沿った方向に延びる軸(たとえば、図2において球状体21の中心を通るとともに図2の紙面に垂直な方向に延びる軸)を回転中心として回転する。
Next, the
そして、このような球状体21の回転に伴って、第1コーン1aおよび第2コーン1bが回転する。第1コーン1aおよび第2コーン1bの回転に伴って、第1の回転軸2a及び第2の回転軸2bも回転する。このとき、変動部4における偏心部材の働きにより、第1コーン1aの回転速度と第2コーン1bの回転速度が変動する。
As the
この結果、第1コーン1aと球状体21との接触部において球状体21に作用する力と、第2コーン1bと球状体21との接触部において球状体21に作用する力のバランスが変化する。このような力のバランスの変化は、球状体21の回転する軸を傾けるように作用する。この結果、球状体21の回転する軸は徐々に変化し、結果的に回転装置10の正面側の領域を、球状体21の外周表面の全体が必ず通るように、球状体21を回転させることができる。
As a result, the balance between the force acting on the
球状体の回転軸を変化させる機構について:
以下、本実施形態における回転装置および回転方法において、球状体の回転する軸を変化させる機構(変動部4の動作機構)について、図3〜図14を参照して詳細に説明する。なお、以下では変動部4として偏心部材を用いた場合を例として説明する。
About the mechanism to change the rotation axis of a sphere:
Hereinafter, in the rotation device and the rotation method according to the present embodiment, a mechanism for changing the axis of rotation of the spherical body (an operation mechanism of the changing unit 4) will be described in detail with reference to FIGS. In addition, below, the case where an eccentric member is used as the fluctuation |
本実施形態における回転装置および回転方法では、図3に示すように第1コーン1a(図1参照)の第1の回転軸2aに偏心部材4aが接続されている。図3に示すように、第1の回転軸2aの中心である回転軸中心15と、偏心部材4aにおけるピッチ円17の中心であるピッチ円中心16とは、偏心量eだけ離れた位置に配置されている。また、第2コーン1bの第2の回転軸2bにも同様の偏心量eだけ偏心した状態で偏心部材が接続されている。
In the rotating device and the rotating method according to this embodiment, as shown in FIG. 3, an
第1および第2の回転軸2a、2bに接続される偏心部材には任意の構成を採用することができる。また、第1の回転軸2aに接続された偏心部材4aと第2の回転軸2bに接続された偏心部材とは互いに噛み合うように配置されており、第1および第2の回転軸2a、2bは偏心部材を介して連動して回転するようになっている。
Any configuration can be adopted for the eccentric member connected to the first and second
そして、上述したように偏心部材の偏心により、第1の回転軸2aに接続された偏心部材4aと第2の回転軸2bに接続された偏心部材とが連動して回転したときに、第1の回転軸2aと第2の回転軸2bとの間で回転角度に差が生じる。以下、具体的に説明する。
When the
まず、図4を参照して、回転軸中心15から偏心部材のピッチ円17までの距離Aが最少となるピッチ円上の位置を位置17aとする。そして、この位置17aが他方の偏心部材と接触する状態からの回転軸2aの回転角度をθとし、当該位置17aを始点とした偏心部材4aの回転角度をKとし、ピッチ円17の直径をPとする。また、図1における左側に位置する第1の回転軸2aおよび当該第1の回転軸2aに接続された偏心部材4aについての上記回転角度をθLとし、上記距離をALとする。また、図1における右側に位置する第2の回転軸2bおよび当該第2の回転軸2bに接続された偏心部材についての上記回転角度をθRとし、上記距離をARとする。この場合、左側に位置する第1の回転軸2aおよび偏心部材4aについては、余弦定理により、
First, referring to FIG. 4, a position on the pitch circle where the distance A from the
という式が成り立つ。また、右側に位置する第2の回転軸2bおよび偏心部材については、
The following equation holds. For the second
という式が成り立つ。
上記の式で示される距離AL、距離ARおよびピッチ円17の半径(P/2)と、偏心部材4aの回転角度Kとの間には、図5に示すような関係が成り立つ。ここで、図5は、回転軸中心15からピッチ円までの距離Aおよびピッチ円の半径(P/2)と、偏心部材の回転角度Kとの関係を示すグラフである。図5の横軸は偏心部材の回転角度K(単位:°)を示し、縦軸は距離AL(左偏心部材の半径とも呼ぶ)、距離AR(右偏心部材の半径とも呼ぶ)、ピッチ円17の半径(P/2)(それぞれの単位:mm)を示す。また、図5のグラフは、球状体21が17/64というサイズの軸受の転動体であって、偏心量eが0.25mmである場合を示している。図5のグラフでは、点線が距離ARの変化を示し、一点鎖線が距離ALの変化を示し、実線がピッチ円17の半径(P/2)を示している。
The following equation holds.
The relationship shown in FIG. 5 is established among the distance A L , the distance A R and the radius (P / 2) of the
図5および上述の式からわかるように、このとき回転軸2a、2bの回転角度θL,θRについては、A>P/2のとき、回転軸の回転角度は相対的に小さくなり、A<P/2のとき回転軸の回転角度は相対的に大きくなる。つまり、回転軸2a、2bの回転速度(すなわち第1コーン1aおよび第2コーン1bの回転速度)は、図5に示すように、相対的に速くなった状態と遅くなった状態とを周期的に繰り返す。また、当該繰り返しの周期は第1コーン1aおよび第2コーン1bで実質的に同じであるが、速度の大小関係は第1コーン1aと第2コーン1bとで逆になっている。つまり、第1コーン1aの回転速度が相対的に速くなっているときには、第2コーン1bの回転速度が相対的に遅くなっている。
As can be seen from FIG. 5 and the above formula, at this time, with respect to the rotation angles θ L and θ R of the
また、ここでは検査される球状体21(ボール)の1回転と第1コーン1aおよび第2コーン1b(円錐状のコーン)の1回転とを同期させる構成とすることが好ましい。このようにするため、図5に示すように、第1の回転軸2aの回転軸中心15と第2の回転軸2bの回転軸中心との間の距離a(以下、中心距離とも呼ぶ)は、
Here, it is preferable to synchronize one rotation of the spherical body 21 (ball) to be inspected with one rotation of the
という式で与えられる。なお、上記式におけるDは図6に示すように球状体21の直径を意味している。
It is given by the formula. Note that D in the above formula means the diameter of the
この場合、図6に示すように、第1コーン1aが球状体21(ボール)と接している部分の径(図5において回転軸中心15から当該接している部分までの距離の2倍)は、ピッチ円の直径Pの半分となる。また、この関係は第2コーン1bにおいても同様である。このとき、図6に示すように、球状体21の中心21aから、第1コーン1aが球状体21に接している部分に向かう線分と、水平線とのなす角度は45°となる。
In this case, as shown in FIG. 6, the diameter of the portion where the
そのため、たとえば第1コーン1aおよび第2コーン1bが任意の角度(回転角度θLまたは回転角度θR)まで回転したときの、第1コーン1aまたは第2コーン1bの側面上で球状体21と接した部分の距離(回転角度がゼロのときに球状体21と接していた第1コーン1aでの接点が移動した距離L、または回転角度がゼロの時に球状体21と接していた第2コーン1bでの接点が移動した距離R)は、
Therefore, for example, when the
という式で表される。
また、球状体21が回転している角度θBは、
It is expressed by the formula.
Further, the angle θ B at which the
という式で表される。
そして、第1コーン1aおよび第2コーン1b(円錐コーンとも呼ぶ)の回転差により生じる球状体21(ボール)の揺動運動の角度βは、図7に示すように、左右の円錐コーンでの上記距離L、Rの差より、
It is expressed by the formula.
The angle β of the swinging motion of the spherical body 21 (ball) caused by the rotation difference between the
と表される。ここで、図7は、第1コーン1aおよび第2コーン1bの回転差により生じる球状体21の搖動運動の角度βと、第1コーン1aおよび第2コーン1bでの上記距離L、Rとの関係を説明するための模式図である。
It is expressed. Here, FIG. 7 shows the angle β of the peristaltic motion of the
そして、上述した式に基づき得られる、球状体21の回転している角度θBと搖動運動の角度βとの関係を図8に示す。図8は、球状体の回転角度θBと搖動運動の角度βとの関係を示すグラフであり、横軸が回転角度θB(単位:°)を示し、縦軸が搖動運動の角度β(単位:°)を示している。また、図8は図5と同様に球状体21が17/64というサイズの軸受の転動体であって、偏心量eが0.25mmである場合を示している。
FIG. 8 shows the relationship between the rotating angle θ B of the
図8からも分かるように、搖動運動の角度βは As can be seen from FIG. 8, the angle β of the peristaltic motion is
という式によって表され、ほぼサインカーブを描く。ここで、上記式中のβ0は、偏心部材の偏心量eと正比例している。β0は偏心量eが大きくなるにつれて大きくなる。 It is expressed by the expression and draws a sine curve. Here, β 0 in the above formula is directly proportional to the eccentric amount e of the eccentric member. β 0 increases as the amount of eccentricity e increases.
ここで、搖動運動の角度βが変化しながら、球状体21が微小角Δθだけ回転したときの、球状体21上の座標(x,y,z)の動きは、
Here, the movement of the coordinates (x, y, z) on the
と表され、(x,y,z)は(x'',y'',z'')に達する。
上述の式などに基づき、回転している球状体21に描かれる子午線を計算すると、図9のようになる。なお、ここで子午線とは、球状体21を上述した方法で回転させた状態で、当該球状体21の表面の所定の1点にマーカなどの筆記具を接触させることで球状体21の表面に形成される線分(模様)のことを意味している。
(X, y, z) reaches (x ″, y ″, z ″).
When the meridian drawn on the rotating
図9は、球状体21の表面に表示された子午線を、球状体21の頂点側から見ている状態を示している。また、図9は、図8と同様に球状体21が17/64というサイズの軸受の転動体であって、偏心量eが0.25mmである場合を示している。図9の横軸および縦軸は球状体21の頂点側から見た寸法(縦寸法:単位mm、および横寸法:単位:mm)を示し、球状体21の回転のn週目に形成される子午線が実線で示され、n−1週目に形成される子午線が点線で示され、n−2週目に形成される子午線が一点鎖線で示されている。
FIG. 9 shows a state in which the meridian displayed on the surface of the
図9に示された計算結果より、子午線のピッチ角α(単位:°)およびピッチp(単位:mm)を求めることができる。図9に示した条件では、ピッチ角αは9.427°であり、ピッチpは0.5550mmであった。なお、ここでピッチ角αとは、n週目の子午線とn−1周面の子午線とが球状体21の中心に対してなす角度を意味する。また、ピッチpとは、図9における球状体21の外周円上における、n週目の子午線とn−1周面の子午線との間の距離を意味する。
From the calculation result shown in FIG. 9, the meridian pitch angle α (unit: °) and pitch p (unit: mm) can be obtained. Under the conditions shown in FIG. 9, the pitch angle α was 9.427 °, and the pitch p was 0.5550 mm. Here, the pitch angle α means an angle formed by the meridian of the nth week and the meridian of the n-1 circumferential surface with respect to the center of the
発明者は、偏心量eを変化させて上述のような計算を行った結果、搖動運動の角度β(振れ角βとも呼ぶ)と、ピッチ角αとの関係には、図10に示すような比例関係(α=πβ)があることを見出した。ここで、図10は搖動運動の角度βとピッチ角αとの関係を示すグラフである。図10の横軸は搖動運動の角度β(単位:°)であり、縦軸はピッチ角α(単位:°)である。 As a result of performing the above calculation by changing the amount of eccentricity e, the inventor found that the relationship between the peristaltic motion angle β (also referred to as the deflection angle β) and the pitch angle α is as shown in FIG. It was found that there is a proportional relationship (α = πβ). Here, FIG. 10 is a graph showing the relationship between the angle β of the peristaltic motion and the pitch angle α. The horizontal axis in FIG. 10 is the peristaltic motion angle β (unit: °), and the vertical axis is the pitch angle α (unit: °).
また、各偏心時の子午線のピッチpについても、偏心量eに対してプロットしていくと、図11のような比例関係(直線関係)が得られた。ここで、図11は、ピッチpと偏心量eとの関係を示すグラフである。図11の横軸は偏心量e(単位:mm)であり、縦軸はピッチp(単位:mm)である。また、このようなピッチpと偏心量eとの関係については、17/64''というサイズ以外の球状体についても同様であり、1/2''というサイズまでの球状体について、上述のような子午線を求める計算を行って確認したところ、p=2.219eという図11に示すような関係が成り立っていた。 Further, when the pitch p of the meridian at each eccentricity is plotted against the eccentricity e, a proportional relationship (linear relationship) as shown in FIG. 11 is obtained. Here, FIG. 11 is a graph showing the relationship between the pitch p and the eccentricity e. The horizontal axis of FIG. 11 is the eccentricity e (unit: mm), and the vertical axis is the pitch p (unit: mm). The relationship between the pitch p and the eccentricity e is the same for the spherical body other than the size of 17/64 ″, and the spherical body up to the size of 1/2 ″ is as described above. As a result of the calculation for obtaining the meridian, it was confirmed that the relationship shown in FIG. 11 as p = 2.219e was established.
これらの結果より、ピッチpを1mmと設定する時は、球状体21のサイズにかかわらず、偏心量eは0.45mmとなる。
From these results, when the pitch p is set to 1 mm, the eccentricity e is 0.45 mm regardless of the size of the
サイズ13/32''の球状体に対する検証:
次に、上述した検討結果について、13/32''というサイズの球状体の場合について検証した。上述のように、ピッチp=1mmとする場合には、偏心量e=0.45mmとなる。そして、この条件に従って、球状体の表面に子午線を表示した場合を図12に示す。図12は、13/32''というサイズの球状体の表面に形成された子午線を、球状体の頂点側から見た模式図である。
Verification for
Next, the above-described examination results were verified in the case of a spherical body having a size of 13/32 ″. As described above, when the pitch p = 1 mm, the eccentricity e = 0.45 mm. And the case where a meridian is displayed on the surface of a spherical body according to this condition is shown in FIG. FIG. 12 is a schematic view of a meridian formed on the surface of a spherical body having a size of 13/32 ″ as viewed from the apex side of the spherical body.
図12の縦軸および横軸は、基本的に図9の縦軸および横軸と同様である。図12に示した子午線の図から、ピッチ角αは11.092°、ピッチpは0.9989mmであった。 The vertical and horizontal axes in FIG. 12 are basically the same as the vertical and horizontal axes in FIG. From the meridian diagram shown in FIG. 12, the pitch angle α was 11.092 ° and the pitch p was 0.9989 mm.
また、図12に示した球状体21の子午線を、球状体21の赤道側(図12において球状体21を見ている方向から、球状体21の中心から見て90°移動した方向)から見た場合を図13に示す。図13の縦軸および横軸は、球状体21を赤道側から見た寸法(縦寸法:単位mm、および横寸法:単位:mm)を示している。また、図14は、図12に示した球状体の頂点部分(図12の球状体21の中央部)を拡大した図である。図14に示すように、当該頂点部分ではポールキャップが発生している。なお、このポールギャップは、計算上Δθを0.1°にしたことによる誤差と考えられ、実際の設計では問題にならないと考えられる。以上より、たとえばサイズが13/32''の球状体21(ボール)に対しては、偏心量eを0.45mmとして設計することが可能であると考えられる。
Further, the meridian of the
<検査装置の構成>
図15および図16を参照して、上述した回転装置を利用した検査装置を説明する。図15は、検査装置の構成を説明するためのブロック図である。図16は、検査装置の一例の構成を示す模式図である。
<Configuration of inspection device>
With reference to FIG. 15 and FIG. 16, the inspection apparatus using the rotating device described above will be described. FIG. 15 is a block diagram for explaining the configuration of the inspection apparatus. FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a configuration of an example of an inspection apparatus.
図15に示すように、検査装置30は、ボール供給部32と、ボール回転部33と、検査機構部34と、制御部31とを主に備える。ボール供給部32は、ボール回転部33に検査対象である球状体(ボール)を供給する。球状体の供給方法としては、任意の方法を用いることができる。ボール回転部33は、本実施形態に係る回転装置を適用する。検査機構部34は、当該ボール回転部33において回転されている球状体の表面を検査する。検査機構部34の構成は任意の構成を採用することができるが、たとえばレーザ光を球状体表面に照射し、当該球状体表面で反射したレーザ光の反射光を検出することで球状体の表面状態を検出する、といった構成を採用できる。制御部31は、ボール供給部32、ボール回転部33、検査機構部34を制御する。たとえば、制御部31では、検査機構部34からの検査データを受信し、当該検査データに基づき検査対象である球状体の品質の判定を行なうためのデータ処理を行ってもよい。
As shown in FIG. 15, the
図16を参照して、上述した検査装置の一例である検査装置は、図1および図2に示した回転装置を含むボール回転部33と、検査機構部としてのレーザ測定器34aと、図示しない制御部およびボール供給部とを備える。ボール回転部33は、基本的には図1および図2に示した回転装置と同様の構成を備えているが、第1の回転軸および第2の回転軸2bの中心軸が線分35で示す鉛直方向に対して傾斜している。このボール回転部33では、図1および図2に示した回転装置と同様に球状体を矢印14に示す方向に回転させるとともに、第1コーン1a(図1参照)および第2コーン1bの回転速度差に起因して球状体21の回転軸を搖動させることができる。
Referring to FIG. 16, an inspection apparatus which is an example of the inspection apparatus described above includes a
そして、線分35に示す鉛直方向に対して回転軸2bの中心軸が傾斜している傾斜方向と逆方向側に、レーザ測定器34aが配置されている。レーザ測定器34aは、回転している球状体21の表面にレーザ光を照射するとともに、当該球状体21の表面において反射したレーザ光(反射光)を検出する。上述のように、球状体21の回転軸が搖動することにより、レーザ測定器34aから照射されるレーザ光は結果的に球状体21の表面全体をくまなく走査することができる。
And the
レーザ測定器34aにおいて検出された反射光のデータは、制御部へ送信される。制御部では、受信した上記データに対して演算処理など所定の処理を行う。あるいは、制御部では受信した上記データを画像データとしてモニターなどの表示装置にそのまま表示してもよい。このようにして、検出されたデータに基づき、球状体21の表面全体の状態を検査することができる。
Data of the reflected light detected by the
<検査方法>
上述した検査装置を利用した、球状体の検査方法を説明する。図17は、本実施形態に係る検査方法を説明するためのフローチャートである。図17を参照して、本実施形態に係る検査方法を説明する。
<Inspection method>
A spherical body inspection method using the above-described inspection apparatus will be described. FIG. 17 is a flowchart for explaining the inspection method according to the present embodiment. With reference to FIG. 17, the inspection method according to the present embodiment will be described.
図17に示すように、本実施形態に係る検査方法では、まず準備工程(S1)を実施する。具体的には、工程(S1)においては、検査対象となる球状体21を準備する。また、工程(S1)では、上述した回転方法を実施するためのボール回転部33、図16に示した検査装置を準備する。
As shown in FIG. 17, in the inspection method according to the present embodiment, a preparation step (S1) is first performed. Specifically, in the step (S1), a
次に、検査工程(S2)を実施する。具体的には、検査対象である球状体21を検査装置のボール回転部33にセットする。当該ボール回転部33において球状体21を回転させながら、検査機構部により球状体21に対する検査を実施する。具体的には、図16に示したレーザ測定器34aから、回転している球状体21に対してレーザ光を照射する。そして、球状体21の表面で反射したレーザ光(反射光)を当該レーザ測定器34aにおいて検出する。レーザ測定器34aにおいて検出された反射光のデータは、制御部へ送信される。制御部では、当該データに対して所定の演算処理などを実施する。このようにして、球状体の検査を行うことができる。
Next, an inspection process (S2) is performed. Specifically, the
<軸受の製造方法>
図18を参照して、本実施形態に係る軸受の製造方法を説明する。本実施形態に係る軸受の製造方法は、上述した検査方法を用いて検査を行う軸受の製造方法であって、まず部品製造工程(S10)を実施する。この工程(S10)では、球状体である軸受の玉(転動体)、内輪、外輪、保持器など軸受を構成する部品を製造する。これらの部品の製造方法は、従来周知の任意の方法を用いることができる。
<Production method of bearing>
With reference to FIG. 18, the manufacturing method of the bearing which concerns on this embodiment is demonstrated. The bearing manufacturing method according to the present embodiment is a bearing manufacturing method in which inspection is performed using the above-described inspection method, and first, a component manufacturing step (S10) is performed. In this step (S10), parts constituting the bearing such as ball (rolling element), inner ring, outer ring, cage and the like which are spherical bodies are manufactured. Any conventionally known method can be used as a method of manufacturing these components.
次に、部品検査工程(S20)を実施する。この工程(S20)では、玉(転動体)に対して、上述した検査方法を用いて検査を行う。上述のように、本実施の形態に係る回転方法を用いて玉を回転させながら検査を行うことで、玉の全周をくまなく検査することができる。また、他の部品(内輪、外輪、保持器など)についても、従来周知の検査方法を用いた検査を実施してもよい。 Next, a component inspection step (S20) is performed. In this step (S20), the balls (rolling bodies) are inspected using the inspection method described above. As described above, the entire circumference of the ball can be inspected by performing the inspection while rotating the ball using the rotation method according to the present embodiment. Also, other parts (inner ring, outer ring, cage, etc.) may be inspected using a conventionally known inspection method.
次に、組立工程(S30)を実施する。この工程(S30)では、上述した工程(S20)において検査に合格した玉や、他の部品を組み立てることにより、軸受を製造する。軸受の組立工程については、従来周知の方法を用いることができる。このようにして、本実施形態に係る軸受を製造することができる。 Next, an assembly process (S30) is performed. In this step (S30), a bearing is manufactured by assembling the balls that passed the inspection in the above-described step (S20) and other components. A conventionally well-known method can be used about the assembly process of a bearing. In this way, the bearing according to this embodiment can be manufactured.
<軸受の構成>
図19を参照して、本実施の形態の軸受40について説明する。軸受40は、玉軸受であって、たとえば輸送機器などにおける回転軸を、回転軸の外周面に対向して配置される部材、たとえばハウジングに対して軸周りに回転自在に支持する軸受であって、たとえば深溝玉軸受である。
<Bearing configuration>
With reference to FIG. 19, the bearing 40 of this Embodiment is demonstrated. The
図19を参照して、軸受40は、内周面に外輪転走面41aを有する外輪41と、外周面に内輪転走面42aを有する内輪42と、複数の転動体43と、保持器44とを備えている。内輪42は、内輪転走面42aが外輪41の外輪転走面41aに対向するように外輪41の内側に配置されている。
Referring to FIG. 19, bearing 40 includes an
外輪41および内輪42は、たとえば鋼からなっている。外輪41および内輪42を構成する材料としては、たとえばJIS規格SUJ2などの高炭素クロム軸受鋼、SCM420などの機械構造用合金鋼、またはS53Cなどの機械構造用炭素鋼を用いることができる。
The
転動体43は、鋼やセラミックスなど任意の材料により構成することができるが、たとえばSi3N4(窒化珪素)からなるセラミックス製の玉である。転動体43は、外輪転走面41aおよび内輪転走面42aに接触し、外輪転走面41aおよび内輪転走面42aの周方向に沿った円環状の軌道上に複数並べて配置されている。保持器44は、たとえばナイロンなどのポリアミド樹脂からなっており、転動体43を周方向に所定のピッチで保持している。
このような軸受は40は、上述した本実施形態に従った軸受の製造方法により製造されている。このため、転動体43はその全周が検査されており、高い耐久性が確保されている。
40 of such a bearing is manufactured by the manufacturing method of the bearing according to this embodiment mentioned above. For this reason, the rolling
上述した説明と一部重複する部分もあるが、本発明の実施形態の特徴的な構成を列挙する。 Although there is a part which overlaps with the description mentioned above, the characteristic structure of embodiment of this invention is enumerated.
本実施形態に係る回転装置10は、第1コーン1aと、第2コーン1bと、押圧機構(第1および第2の回転軸2a、2b、ベース部3、変動部4)と、回転駆動部(回転ローラ5)と、変動部4とを備える。第1コーン1aは円錐状であって、第1の回転軸2aを有し、回転させる対象である球状体21に対して、第1の回転軸2aに沿った第1方向から球状体21の第1の接点で接する。第2コーン1bは円錐状であって、第1の回転軸2aに沿った方向に延びる第2の回転軸2bを有し、第1方向から球状体21の第1の接点と異なる第2の接点で接する。押圧機構(第1および第2の回転軸2a、2b、ベース部3、変動部4)は、第1コーン1aおよび第2コーン1bを第1方向から球状体21に対して相対的に押圧する。回転ローラ5は、第1コーン1aおよび第2コーン1bが接触した状態の球状体21を、第1の接点と第2の接点とを結ぶ線分に沿った方向に延びる軸を回転中心として回転させる。変動部4は、第1の回転軸2aの回転速度に対して、第2の回転軸2bの回転速度を相対的に変動させる。
The
このようにすれば、回転ローラ5により回転する球状体21に対して接する第1コーン1aの回転速度と、第2コーン1bの回転速度とを相対的に変動させることができる。したがって、ある1点から見える領域を、球状体21の表面のすべての部分が通過するように球状体21を回転させることができる。このため、当該領域において球状体21の表面全体を確実に確認することができる。
If it does in this way, the rotational speed of the
また、第1コーン1aおよび第2コーン1bが球状体21と接触することで摩耗した場合であっても、押圧機構が回転軸2a、2bに沿った第1方向から第1コーン1aおよび第2コーン1bを球状体21に押圧しているので、結果的に第1コーン1aの第1の回転軸2aの軸線(回転の中心軸)から球状体21と第1コーン1aとの接点までの距離、または第2コーン1bの回転軸2bの軸線(回転の中心軸)から球状体21と第2コーン1bとの接点までの距離を一定に保つことができる。このため、第1コーン1aまたは第2コーン1bが摩耗しても第1コーン1aまたは第2コーン1bの回転により球状体21の回転する軸が搖動する条件を一定に保つことができる。このため、長期間、正確に球状体21の回転する軸を搖動させることができるので、安定して球状体21の全体を確認することができる。
Further, even when the
上記回転装置10において、回転駆動部(回転ローラ5)は、第1方向と反対方向である第2方向(図2の下から上に向かう方向)から球状体21に接するとともに球状体21を回転させる回転ローラ5を含んでいてもよい。この場合、第1コーン1aまたは第2コーン1bと干渉することなく、回転ローラ5によって球状体21を回転させることができる。
In the
上記回転装置10は、球状体21を支持する支持部材(補助ローラ6)をさらに備えていてもよい。この場合、球状体21の回転時に、第1コーン1a、第2コーン1bおよび回転駆ローラ5に対する球状体21の位置の変動を、支持部材(補助ローラ6)によって抑制することができる。
The
上記回転装置10において、変動部4は、第1の回転軸2a及び第2の回転軸2bのそれぞれに接続された偏心部材を含んでいてもよい。この場合、偏心部材を用いて第1の回転軸2a及び第2の回転軸2bの回転速度を相対的に変化させることができる。たとえば、第1の回転軸2aに第1の偏心部材4aを設置し、第2の回転軸2bに第2の偏心部材を設置し、第1の偏心部材4aと第2の偏心部材とが噛み合うように配置する。このようにすれば、第1および第2の回転軸2a、2bの回転に伴い、第1および第2の偏心部材も回転する。そして、第1および第2の偏心部材の噛み合い部の位置は、第1および第2の偏心部材の回転に応じて第1および第2の回転軸2a、2bの間で変動する。そして、偏心部材の噛み合い部での回転速度は同じである一方、噛み合い部から第1の回転軸2aまでの距離と、噛み合い部から第2の回転軸2bまでの距離とは変化するため、当該距離の変化に応じて第1および第2の回転軸2a、2bの回転速度が変化する。このように、偏心部材を用いることで、各回転軸毎にモータを配置して各モータの回転数を独立して制御するといった構成より、装置構成を簡略化できる。
In the
本実施形態に係る検査装置30は、回転装置(ボール回転部33)と、回転装置により回転される球状体21の表面を検査する検査部(検査機構部34)とを備える。この場合、本実施形態に従った回転装置(ボール回転部33)によって球状体を回転させることにより、検査機構部34に面する領域を、球状体21の表面のすべての領域が必ず通過するように、球状体21の動作を制御できる。このため、当該領域において検査機構部34により球状体21の表面を検査することで、球状体21の表面全体を検査することができる。そのため、人手によって球状体21の表面を検査する場合より、正確かつ短時間で球状体21の検査を行うことができる。
The
本実施形態に係る回転方法では、回転させる対象である球状体21に対して、第1の回転軸2aを有する円錐状の第1コーン1aを、第1の回転軸2aに沿った第1方向から球状体21の第1の接点で接触させるとともに、第1の回転軸2aに沿った方向に延びる第2の回転軸2bを有する円錐状の第2コーン1bを、第1方向から球状体21の第1の接点と異なる第2の接点で接触させる工程と、第1コーン1aおよび第2コーン1bを第1方向から球状体21に対して相対的に押圧した状態で、球状体21を、第1の接点と第2の接点とを結ぶ線分に沿った方向に延びる軸を回転中心として回転させる工程とを実施する。回転させる工程では、第1の回転軸2aの回転速度に対して、第2の回転軸2bの回転速度が相対的に変動する。
In the rotation method according to the present embodiment, the conical
このようにすれば、回転する球状体21に対して接する第1コーン1aの回転速度と、第2コーン1bの回転速度とを相対的に変動させることができる。したがって、ある1点から見える領域を、球状体21の表面のすべての部分が通過するように球状体21を回転させることができる。このため、当該領域において球状体21の表面全体を確実に確認することができる。
In this way, the rotational speed of the
また、第1コーン1aおよび第2コーン1bが球状体21と接触することで摩耗した場合であっても、第1の回転軸2aに沿った第1方向から第1コーン1aおよび第2コーン1bが球状体21に押圧されているので、結果的に第1コーン1aの回転軸の軸線から球状体21と第1コーンとの接点までの距離、または第2コーン1bの回転軸の軸線から球状体21と第2コーン1bとの接点までの距離を一定に保つことができる。このため、第1コーン1aまたは第2コーン1bが摩耗しても、第1コーン1aまたは第2コーン1bの回転により球状体21の回転する軸が搖動する条件を一定に保つことができる。このため、長期間、正確に球状体21の回転する軸を搖動させることができるので、安定して球状体21の表面全体を確認することができる。
Further, even when the
上記回転方法において、回転させる工程では、図2に示すように第1方向と反対方向である第2方向から球状体21に接する回転ローラ5により球状体21を回転させてもよい。この場合、第1コーン1aまたは第2コーン1bと干渉することなく、回転ローラ5によって球状体21を回転させることができる。
In the rotating method, in the rotating step, the
本実施形態に係る検査方法は、検査対象である球状体21を準備する工程(S1)と、上記回転方法により球状体を回転させながら、回転している球状体21の表面を検査する工程(S2)とを備える。この場合、上記回転方法を用いて球状体21を回転させることにより、検査部に面する領域を、球状体21の表面のすべての領域が必ず通過するようにすることができる。このため、当該領域において球状体21の表面を検査することで、球状体21の表面全体を確実に検査することができる。
The inspection method according to the present embodiment includes a step of preparing a
本実施形態に係る軸受の製造方法は、軸受を構成する球状体を加工する工程(部品製造工程(S10))と、上記検査方法を用いて、加工された球状体を検査する工程(部品検査工程(S20))と、検査された球状体を用いて軸受を組み立てる工程(組立工程(S30))とを備える。 The bearing manufacturing method according to the present embodiment includes a step of processing a spherical body constituting the bearing (part manufacturing step (S10)) and a step of inspecting the processed spherical body using the inspection method (component inspection). Step (S20)) and a step of assembling the bearing using the inspected spherical body (assembly step (S30)).
このようにすれば、表面全体を検査された球状体21を用いて軸受40を組み立てることができるので、表面に傷などがある球状体21が軸受に転動体43として適用されることを防止できる。このため、軸受40の不良発生率を低減できる。
In this way, since the bearing 40 can be assembled using the
本実施形態に係る軸受40は、上記軸受の製造方法を用いて製造された軸受40である。この場合、表面全体が検査された球状体である転動体43(図19参照)を用いた、十分な耐久性を有する軸受40を得ることができる。
The bearing 40 according to the present embodiment is a
以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment can be variously modified. The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本開示は、球状体の表面の検査に特に有利に適用される。 The present disclosure is particularly advantageously applied to the inspection of the surface of a sphere.
1a 第1コーン、1b 第2コーン、2a 第1の回転軸、2b 第2の回転軸、3 ベース部、4 変動部、4a 偏心部材、5 回転ローラ、6 補助ローラ、10 回転装置、11〜14,18 矢印、15 回転軸中心、16 ピッチ円中心、17 ピッチ円、17a 位置、21 球状体、21a 転動体の中心、30 検査装置、31 制御部、32 ボール供給部、33 ボール回転部、34 検査機構部、34a レーザ測定器、35 線分、40 軸受、41 外輪、41a 外輪転走面、42 内輪、42a 内輪転走面、43 転動体、44 保持器。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1の回転軸に沿った方向に延びる第2の回転軸を有し、前記第1方向から前記球状体の第1の接点と異なる第2の接点で接する円錐状の第2コーンと、
前記第1コーンおよび前記第2コーンを前記第1方向から前記球状体に対して相対的に押圧する押圧機構と、
前記第1コーンおよび前記第2コーンが接触した状態の前記球状体を、前記第1の接点と前記第2の接点とを結ぶ線分に沿った方向に延びる軸を回転中心として回転させる回転駆動部と、
前記第1の回転軸の回転速度に対して、前記第2の回転軸の回転速度を相対的に変動させる変動部とを備える、回転装置。 A conical first cone having a first rotation axis and in contact with a spherical object to be rotated from a first direction along the first rotation axis at a first contact point of the spherical object; ,
A cone-shaped second cone having a second rotation axis extending in a direction along the first rotation axis, and contacting a second contact different from the first contact of the spherical body from the first direction;
A pressing mechanism that presses the first cone and the second cone relative to the spherical body from the first direction;
Rotation drive for rotating the spherical body in a state where the first cone and the second cone are in contact with each other about an axis extending in a direction along a line segment connecting the first contact and the second contact. And
A rotating device comprising: a changing unit that changes the rotation speed of the second rotation shaft relative to the rotation speed of the first rotation shaft.
前記回転装置により回転される球状体の表面を検査する検査部とを備える、検査装置。 The rotating device;
An inspection device comprising: an inspection unit that inspects a surface of a spherical body rotated by the rotation device.
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- 2015-03-30 JP JP2015069737A patent/JP2016188835A/en active Pending
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