JP5915887B2 - Roller behavior measuring method and roller behavior measuring device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a roller behavior measuring method and a roller behavior measuring device for measuring the behavior of a roller in a thrust roller bearing.
スラスト円筒ころ軸受、スラスト円錐ころ軸受、スラスト針状ころ軸受等のスラストころ軸受は、針状ころ、円筒ころ等のころと、複数のころが放射状に組込まれた保持器と、円板状の軌道輪とを備えている。スラストころ軸受では、保持器と軌道輪との間の相対回転に伴って、ころが周方向(回転方向)に転動(公転)する。
スラストころ軸受を設計したり、スラストころ軸受の使用条件を定めたりするのに当たって、ころの位置やスキュー角などのころの挙動を解析することは重要である。
Thrust roller bearings such as thrust cylindrical roller bearings, thrust conical roller bearings, thrust needle roller bearings, etc. are composed of rollers such as needle rollers and cylindrical rollers, a cage in which a plurality of rollers are radially incorporated, and a disc-shaped roller bearing. And a bearing ring. In the thrust roller bearing, the roller rolls (revolves) in the circumferential direction (rotation direction) with relative rotation between the cage and the race.
In designing the thrust roller bearing and determining the usage conditions of the thrust roller bearing, it is important to analyze the roller behavior such as the roller position and skew angle.
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(たとえば特許文献1)。
しかしながら、特許文献1に記載の計測装置は、ラジアル荷重を許容するころ軸受のころの挙動をその計測対象にしており、スラストころ軸受のころの挙動を計測するのには適していない。
また、スラストころ軸受の保持器にギャップセンサなどの検出器を取り付けることにより、ころの位置やスキュー角等を計測することも考えられる。しかしながら、実使用環境下の試験では、保持器やころと軌道輪との間に潤滑油が介在しており、ギャップセンサなどを用いた計測では、潤滑油に含まれる気泡などが計測に悪影響を及ぼし、その結果ころの挙動を正確に計測できないおそれがある。
However, the measuring device described in Patent Document 1 is intended to measure the behavior of a roller bearing that allows a radial load, and is not suitable for measuring the behavior of a roller of a thrust roller bearing.
It is also conceivable to measure the roller position and skew angle by attaching a detector such as a gap sensor to the cage of the thrust roller bearing. However, in the test under actual use environment, lubricating oil is interposed between the cage or roller and the raceway, and in measurement using a gap sensor etc., bubbles contained in the lubricating oil adversely affect the measurement. As a result, the behavior of the roller may not be measured accurately.
この発明は、このような背景の下でなされたものであり、スラストころ軸受のころの挙動を正確に分析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。 The present invention has been made under such a background, and is to provide a roller behavior measuring method and a roller behavior measuring device capable of accurately analyzing the behavior of a roller of a thrust roller bearing.
前記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、軌道輪、ころ(13)および円環状の保持器(12)を有するスラストころ軸受(10)の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、前記スラストころ軸受の前記保持器の中心軸線(O)を中心とするリング照明(18,28)によって周方向に均一なリング状の光を照射することにより、前記スラストころ軸受を照明するリング照明ステップを含み、前記リング状の光の照射により、前記リング照明からの光が前記ころの周面で反射して、当該ころの周面に、線状部分を含む反射光模様が形成されるようになっており、前記リング照明ステップに並行して、前記保持器および前記ころを軌道輪に対して相対回転させながら、前記保持器の中心軸線に光軸が一致するレンズ(20)を有する撮像手段(17)により前記スラストころ軸受の一主面の全体を撮像する撮像ステップと、撮像画像に含まれる前記反射光模様(Q)と、記憶部(25)に記憶されている前記反射光模様画像とをマッチングすることにより、前記ころの周方向角度位置およびスキュー角を算出するころ状態算出ステップとを含むことを特徴とする、ころ挙動計測方法である。 The invention of claim 1, wherein for achieving the above object, the bearing rings, rollers (13) and an annular retainer said to measure the movement of the roller (12) bearing (10) thrust roller having roller a behavior measurement method, by irradiating a uniform ring of light in the circumferential direction by the center axis (O) ring light around the (18, 28) of the retainer of the thrust roller bearing, the A ring illumination step for illuminating a thrust roller bearing, and by the irradiation of the ring-shaped light, the light from the ring illumination is reflected by the circumferential surface of the roller and includes a linear portion on the circumferential surface of the roller A reflected light pattern is formed, and in parallel with the ring illumination step , the optical axis coincides with the central axis of the cage while rotating the cage and the roller relative to the raceway. To do An imaging step of imaging the entire one main surface of the thrust roller bearing by the image pickup means (17) having a's (20), and the reflected light pattern that is part of the captured image (Q), in the storage unit (25) by matching with the reflected light pattern-like picture images stored, characterized in that it comprises a status calculation step rollers to calculate a circumferential angular positions and the skew angle of the roller is the roller behavior measuring method .
なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
前記の目的を達成するための請求項2記載の発明は、軌道輪(11)、ころ(13)および円環状の保持器(12)を有するスラストころ軸受(10)の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、前記スラストころ軸受を保持する軸受保持手段(100)と、前記軸受保持手段に保持される前記スラストころ軸受を照明するリング照明であって、その中心が前記軸受保持手段に保持される前記スラストころ軸受の前記保持器の中心軸線上に位置するように配置されたリング照明(18,28)と、レンズ(20)を有し、前記レンズの光軸が、前記軸受保持手段に保持される前記スラストころ軸受の前記保持器の中心軸線(O)に一致するように配置された撮像手段(17)と、前記保持器および前記ころを軌道輪に対して相対回転させ、かつ前記リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射しながら、前記スラストころ軸受の一主面の全体を前記撮像手段によって撮像する撮像制御手段とを含み、前記リング状の光の照射により、前記リング照明からの光が前記ころの周面で反射して、当該ころの周面に、線状部分を含む反射光模様が形成されるようになっており、反射光模様画像を記憶する記憶部(25)と、撮像画像に含まれる反射光模様(Q)と、前記記憶部に記憶されている前記反射光模様画像とをマッチングすることにより、前記ころの周方向角度位置およびスキュー角を算出するころ状態算出手段(24)とを含むことを特徴とする、ころ挙動計測装置である。
In addition, although the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later, the scope of the claims is not intended to be limited to the embodiments. The same applies hereinafter.
The invention object of claim 2, wherein for achieving's, bearing ring (11), rollers (13) and measuring the behavior of the rollers of the thrust roller bearing (10) having an annular cage (12) a roller behavior measuring device (1) for a bearing holding means (100) for holding the thrust roller bearing, the a ring illumination that illuminates the thrust roller bearing which is held in the bearing holding means, has its center positioned such that the position on the central axis of the retainer of the thrust roller bearing which is held in the bearing holding means is a ring illumination and (18, 28), a lens (20), the lens the optical axis, wherein the cage center axis of the thrust roller bearing and arranged an imaging unit to match the (O) (17) held in the bearing holding means, said retainer and said roller Race ring An imaging control unit that images the entire main surface of the thrust roller bearing by the imaging unit while rotating the ring roller relative to the ring illumination and irradiating the thrust roller bearing with a uniform ring-shaped light in the circumferential direction. The light from the ring illumination is reflected by the peripheral surface of the roller by irradiation of the ring-shaped light, and a reflected light pattern including a linear portion is formed on the peripheral surface of the roller. It has become a storage unit for storing the reflected light pattern image (25), a reflected light pattern that is included in the captured image (Q), and the reflected light pattern-like picture images stored in the storage unit by matching, characterized in that it comprises a said roller circumferential angular location and status calculating means time for calculating a skew angle (24) is a roller behavior measuring device.
請求項3記載の発明は、前記リング照明は、前記軸受保持手段に保持されるスラストころ軸受の前記保持器の中心軸線を中心とする環状をそれぞれなす第1および第2リング照明(18,28)を有し、前記第1および第2リング照明は、前記第1リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角が、前記第2リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角よりも小さくなるように、それらの径および/または配置位置が設定されており、前記撮像制御手段は、前記保持器および前記ころを軌道輪に対して相対回転させ、かつ前記リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射しながら、前記第1リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射すると同時に前記第2リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射する手段を含むことを特徴とする、請求項2記載のころ挙動計測装置である。 According to a third aspect of the invention, the ring illumination, said bearing retaining means, respectively first and second ring illumination formed annular around the central axis of the cage of the thrust roller bearing which is held to the (18, 28 In the first and second ring illuminations, the incident angle of light from the first ring illumination with respect to the thrust roller bearing is smaller than the incident angle of light from the second ring illumination with respect to the thrust roller bearing. The diameters and / or arrangement positions thereof are set so that the imaging control means rotates the cage and the rollers relative to the raceway and is uniform in the circumferential direction from the ring illumination. While irradiating the thrust roller bearing with ring-shaped light, the second roller is simultaneously irradiated with ring-shaped light uniform in the circumferential direction from the first ring illumination. Characterized in that it comprises a means for irradiating the grayed illuminate the uniform ring of light in the circumferential direction to the thrust roller bearing, a roller behavior measuring device according to claim 2.
請求項4記載の発明は、前記第2リング照明は、前記第1リング照明よりも大径をなしていることを特徴とする、請求項3に記載のころ挙動計測装置である。
請求項5記載の発明は、前記第2リング照明は、前記軸受保持手段に保持されるスラストころ軸受と前記第1リング照明との間に配置されている、請求項3または4に記載のころ挙動計測装置である。
The invention according to claim 4 is the roller behavior measuring device according to claim 3, wherein the second ring illumination has a larger diameter than the first ring illumination.
The invention according to claim 5 is the roller according to claim 3 or 4, wherein the second ring illumination is arranged between a thrust roller bearing held by the bearing holding means and the first ring illumination. It is a behavior measurement device.
請求項1の発明の方法によれば、リング照明による照明により、ころの周面に反射光模様が現れる。リング照明が保持器と同軸の環状をなしているので、ころが軌道輪におけるどの周方向角度位置にあっても、ころの周面に反射光模様が現れる。また、保持器の中心軸線上にリング照明の中心が位置しているとともに、レンズの光軸が保持器の中心軸線に一致している。そのため、軌道輪における周方向の各位置に位置するころに現れる反射光模様は、当該ころのスキュー角を考慮しなければ、中心軸線を中心とする回転対称をなしている。換言すると、ころの周方向角度位置と、当該ころの姿勢とが判れば、それらに基づいてころのスキュー角を求めることができる。 According to the method of the first aspect of the present invention, a reflected light pattern appears on the peripheral surface of the roller by illumination with ring illumination. Since the ring illumination has an annular shape coaxial with the cage, a reflected light pattern appears on the circumferential surface of the roller regardless of the circumferential angular position of the roller. The center of the ring illumination is positioned on the center axis of the cage, and the optical axis of the lens coincides with the center axis of the cage. For this reason, the reflected light patterns appearing on the rollers positioned at the respective circumferential positions on the raceway are rotationally symmetric about the central axis unless the skew angle of the rollers is taken into consideration. In other words, if the circumferential angle position of the roller and the posture of the roller are known, the skew angle of the roller can be obtained based on them.
そのため、回転状態にあるスラストころ軸受を撮像したときの撮像画像に含まれる発射光模様と、記憶部に記憶されている反射光模様画像とをマッチングすることにより、ころの周方向角度位置だけでなく、ころのスキュー角をも算出することができる。これにより、ころの挙動を精度良く計測することができる。
また、ころの撮像画像に基づいてころの周方向角度位置およびスキュー角を算出するので、保持器やころと、軌道輪との間に介在する潤滑油の影響をほとんど受けない。これにより、ころの挙動の計測精度をより一層向上させることができる。
Therefore, by matching the fired light pattern included in the captured image when the thrust roller bearing in the rotating state is imaged with the reflected light pattern image stored in the storage unit, only the circumferential angular position of the roller is obtained. The roller skew angle can also be calculated. Thereby, the behavior of the roller can be measured with high accuracy.
Further, since the circumferential angle position and skew angle of the roller are calculated based on the captured image of the roller, the roller is hardly affected by the lubricating oil interposed between the cage, the roller, and the raceway. Thereby, the measurement accuracy of the behavior of the roller can be further improved.
請求項2記載の構成によれば、請求項1に関連して記載した作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項3記載の構成によれば、第1リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角が、第2リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角よりも小さい。そのため、スラストころ軸受における第1リング照明からの光の反射位置が、第2リング照明からの光の反射位置とは異なる。したがって、撮像画像に含まれる反射光模様には、第1リング照明からの光による反射光模様と、第2リング照明からの光による反射光模様とが含まれている。換言すると、マッチングの際の判断材料になる反射光模様が2種の反射光模様を含む態様であるので、これにより、ころの挙動の計測精度をさらにより一層向上させることができる。
According to the structure of Claim 2, there exists an effect equivalent to the effect described in relation to Claim 1.
According to the structure of Claim 3, the incident angle with respect to the thrust roller bearing of the light from 1st ring illumination is smaller than the incident angle with respect to the thrust roller bearing of the light from 2nd ring illumination. Therefore, the reflection position of the light from the first ring illumination in the thrust roller bearing is different from the reflection position of the light from the second ring illumination. Therefore, the reflected light pattern included in the captured image includes a reflected light pattern due to light from the first ring illumination and a reflected light pattern due to light from the second ring illumination. In other words, since the reflected light pattern that is used as a judgment material for matching includes two types of reflected light patterns, the measurement accuracy of the roller behavior can be further improved.
請求項4記載の構成によれば、第1リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角を、第2リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角よりも小さくした構成を、比較的簡単な構成で実現することができる。
請求項5記載の構成によれば、第1リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角を、第2リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角よりも小さくした構成を、比較的簡単な構成で実現することができる。
According to the configuration of claim 4, the configuration in which the incident angle of the light from the first ring illumination to the thrust roller bearing is smaller than the incident angle of the light from the second ring illumination to the thrust roller bearing is relatively simple. Can be realized with a simple configuration.
According to the configuration of claim 5, the configuration in which the incident angle of the light from the first ring illumination to the thrust roller bearing is smaller than the incident angle of the light from the second ring illumination to the thrust roller bearing is relatively simple. Can be realized with a simple configuration.
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、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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a roller behavior measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
The roller behavior measuring device 1 is a device for measuring the behavior of the
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つつ、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機構(軸受保持手段)100と、回転保持機構100に保持されたスラストころ軸受10に光を照射するための第1リング照明18と、回転保持機構100に保持されたスラストころ軸受10に光を照射するための第2リング照明28と、回転保持機構100に保持されたスラストころ軸受10を撮像するためのカメラ(撮像手段)17と、カメラ17による撮像画像を処理するための画像処理部22とを備えている。
The roller behavior measuring apparatus 1 includes a rotation holding mechanism (bearing holding means) 100 that rotates one of the
回転保持機構100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)とを備えている。回転保持機構100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機構100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。
The
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。
第1リング照明18は、回転保持機構100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ている。第1リング照明18は鉛直姿勢をなしている。第1リング照明18の回転保持機構100側(すなわち図1で示す右奥側)の端面に円形の照射面(図示しない)を有し、この照射面からは、回転保持機構100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。第1リング照明18の外周は、回転保持機構100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、回転保持機構100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。
In addition, you may make it make the holder |
The
第2リング照明28は、回転保持機構100による回転軸線O上に中心を有し、第1リング照明18と同幅の円筒状をなしている。第2リング照明28は鉛直姿勢をなしている。第2リング照明28の回転保持機構100側(すなわち図1で示す右奥側)の端面に円形の照射面(図示しない)を有し、この照射面からは、回転保持機構100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。第2リング照明28の外周は、回転保持機構100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、回転保持機構100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。
The
この実施形態では、第2リング照明28は、第1リング照明18よりも大径をなしている。また、第2リング照明28は、回転保持機構100に保持されるスラストころ軸受10と第1リング照明18との間に配置されている。
カメラ17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。このカメラ17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。カメラ17のレンズ20は、その光軸が、回転保持機構100による回転軸線O上に配置されている。スラストころ軸受10を回転保持機構100にセットした状態で、スラストころ軸受10の一主面(背面側(図1で示す左手前側)の面)の全体が、カメラ17の撮像範囲に含まれる。
In this embodiment, the
The
画像処理部22には、カメラ17による撮像画像が入力されるようになっている。この画像処理部22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。
画像処理部22は、入力された撮像画像に対して所定の画像処理を施す処理部であり、後述するように、反射光模様認識部23およびマッチング処理部(ころ状態算出手段)24としてそれぞれ機能する。また、画像処理部22は、ころ13の周方向角度位置およびスキュー角とマッチングさせるためのマッチング用反射光模様Qの画像を記憶するマッチング用反射光模様記憶部25を備えている。
An image captured by the
The
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。
スラストころ軸受10は、円板状の軌道輪11と、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と相対回転する環板状の保持器12とを備えている。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(公転)する。
FIG. 2 is a front view of the
The
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。
A wavy
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。すなわち、ポケット15の内壁面において周方向左右に位置する外側張出し部14A、内側張出し部14Bおよび中間部張出し部14Cの各張出し頂点部分の合計3箇所に、ポケット15内へ向けて突出する爪37A,37B,37Cが設けられている。この爪37A,37B,37Cによって、各ポケット15において径方向の3箇所がころ13の直径寸法よりも幅狭になっており、これによってポケット15内からころ13が抜け出ないようになっている。なお、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。
A rectangular shape in plan view (more specifically, a rectangle that is long in the radial direction) is located at a circumferential position (for example, several places) in the range from the bending start point on the outer diameter side to the bending start point on the inner diameter side in the
各ポケット15の内壁面において外径側と内径側には、ポケット15内へ向けて突出する凸部38,39が設けられている。この凸部38,39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、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38,39は、平面視で丸い湾曲形状をなしている。
Protrusions 38 and 39 projecting into the
図4および図5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正面図および側面図である。図6は、スラストころ軸受10に、第1および第2リング照明18,28からの光をそれぞれ照射した状態を示す正面図である。図7は、各ころ13の周面における反射光模様41,42を示す拡大図である。
スラストころ軸受10は、図1に示す左手前側の面を正面(カメラ17側)に向けて、回転保持機構100にセットされる。回転保持機構100にスラストころ軸受10がセットされた状態で、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、回転保持機構100による回転軸線Oまわりに回転するようになっている。このとき、保持器12の中心軸線と、回転保持機構100による回転軸線Oとは一致している。
FIGS. 4 and 5 are a front view and a side view showing a state in which the
The
ころ挙動計測装置1による計測時には、回転保持機構100にセットされたスラストころ軸受10の保持器12が回転される。保持器12の回転に伴って、ころ13も軌道輪11の軌道面(図示しない)上を周方向に公転(回転)する。
また、保持器12の回転に際して、第1リング照明18および第2リング照明28のそれぞれからスラストころ軸受10に向けて光が照射される。また、カメラ17によるスラストころ軸受10の撮像が開始される。第1および第2リング照明18からの光の照射により、見る方向によっては、ころ13の周面に反射光模様41,42が現れる。カメラ17により、レンズ20から見たときのころ13の周面に現れる反射光模様41,42が撮像される。
At the time of measurement by the roller behavior measuring device 1, the
Further, when the
次に、カメラ17によって撮像される反射光模様41,42について説明する。
第1リング照明18のたとえばA点(図4および図5参照)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(図5参照)で反射してレンズ20に入射する。同様に、第1リング照明18のたとえばB点(図4および図5参照)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)で反射してレンズ20に入射する。すなわち、第1リング照明18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レンズ20に入射する。これにより、ころ13の周面に、2本の曲線からなる反射光模様41(図6および図7に実線で図示)が現れる。
Next, the reflected
The light emitted from, for example, point A (see FIGS. 4 and 5) of the
また、第2リング照明28のたとえばA´点(図4および図5参照)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A2に所定の入射角で入射するとともに、当該反射位置A2(図5参照)で反射してレンズ20に入射する。同様に、第2リング照明28のたとえばB´点(図4および図5参照)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B2に所定の入射角で入射するとともに、当該反射位置B2(図5参照)で反射してレンズ20に入射する。すなわち、第2リング照明28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レンズ20に入射する。これにより、ころ13の周面に、2本の曲線からなる反射光模様42(図6および図7に破線で図示)が現れる。
Further, for example, the light emitted from the A ′ point (see FIGS. 4 and 5) of the
前述のように、第2リング照明28は、第1リング照明18よりも大径をなしている。また、第2リング照明28は、回転保持機構100に保持されるスラストころ軸受10と第1リング照明18との間に配置されている。そのため、第1リング照明18からの光のスラストころ軸受10に対する入射角は、第2リング照明28からの光のスラストころ軸受10に対する入射角よりも小さい。また、ころ13の周面における、第1リング照明18の各所からの光の反射位置(反射位置A1,B1を含む)は、第2リング照明28の各所からの光の反射位置(反射位置A2,B2を含む)よりも、径方向の内側に位置している。これにより、ころ13の周面に、2本の曲線からなる反射光模様42(図6および図7に実線で図示)が現れる。
As described above, the
図6および図7に示すように、反射光模様41は、正面視における円筒状のころ13の中心軸線Cを中心として対称な一対の曲線状模様である。反射光模様42は、正面視における円筒状のころ13の中心軸線Cを中心として対称な一対の曲線状模様である。
前述のように、第1リング照明18からの光のスラストころ軸受10に対する入射角が、第2リング照明28からの光のスラストころ軸受10に対する入射角よりも小さいので、図7に示すように、第1リング照明18からの光による反射位置は、第2リング照明28からの光による反射位置よりも内側に現れる。すなわち、第1リング照明18からの光による反射光模様41の各曲線は内側に、第2リング照明28からの光による反射光模様42の各曲線は外側にそれぞれ現れる。反射光模様41の各曲線は、その径方向内側に近づくほど、ころ13の中心軸線Cから離れるようになっている。また、反射光模様42の各曲線は、その径方向内側に近づくほど、ころ13の中心軸線Cから離れるようになっている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the reflected
As described above, since the incident angle of the light from the
また、回転保持機構100による回転軸線(保持器12の中心軸線)O上に第1および第2リング照明18,28の中心がそれぞれ位置しているとともに、レンズ20の光軸が回転保持機構100による回転軸線(保持器12の中心軸線)Oに一致しているので、軌道輪11における周方向の各位置に位置するころ13に現れる反射光模様41,42は、当該ころ13のスキュー角を考慮しなければ、回転軸線Oを中心とする回転対称をなしている。したがって、ころ13の周方向位置と、当該ころ13の姿勢とが判れば、それらに基づいてころ13のスキュー角を求めることができる。
In addition, the centers of the first and
この実施形態では、ころ挙動計測装置1を用いて、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。具体的には、保持器12やころ13と軌道輪11との間に潤滑油を介在させ、かつ、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に保持器12を回転させるとともに、カメラ17により、スラストころ軸受10(すなわち各ころ13)を連続的に複数回撮像する。このカメラ17による撮像回数は、たとえば1秒間に約5000回であり、ころ13が1公転する間に約280〜300回撮像されることになる。そして、計測対象の1つのころ13を特定し、その特定されたころ13の各周方向位置における、ころ13の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。
In this embodiment, the roller behavior measuring device 1 is used to determine the circumferential direction (rotation direction) position and skew angle of the
図8は、画像処理部22による動作内容を示すフローチャートである。図9は、マッチング用反射光模様記憶部25(図1参照)に記憶されているマッチング用反射光模様Qの画像の一例である。
以下、一連の計測作業で撮像された個々の撮像画像の処理について説明する。
まず、画像処理部22は、カメラ17によって撮像画像の入力を受け付け、マッチング用反射光模様記憶部25を含む記憶部に記憶する(S1:画像記憶)。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation contents of the
Hereinafter, processing of individual captured images captured in a series of measurement operations will be described.
First, the
次いで、画像処理部22は、撮像画像における各ころ13の周面に現れている反射光模様41,42(図6および図7参照)を認識する(S2:反射光模様認識。反射光模様認識部23(図1参照)の機能を実現)。反射光模様41,42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の部分に対し、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、反射光模様41,42を抽出する。換言すると、反射光模様41,42は、ころ13の周面における反射光模様41,42の周囲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模様41,42を抽出することができる。そして、抽出された反射光模様41,42を認識する。
Next, the
なお、第1リング照明18および第2リング照明28の照度は、2値化処理によって反射光模様41,42が適切に抽出されるような適切な照度に予め調整されている。
次いで、画像処理部22は、認識した反射光模様41,42を、マッチング用反射光模様記憶部に記憶されているマッチング用反射光模様Qの画像(図9参照)を用いてマッチングさせる(ステップS3。マッチング処理部24(図1参照)の機能を実現)。そして、計測対象のころ13の中心位置(重心位置)Pの位置座標およびスキュー角を算出する(ステップS4)。
The illuminance of the
Next, the
図8のステップS3の画像マッチング処理では、画像処理部22は、マッチング用反射光模様Qの画像を、上下左右に移動させ、または所定位置まわりに回転(傾倒姿勢に)させることにより、撮像画像に含まれるころの画像(図8で、「コロ画像」)に現れる反射光模様41,42と完全に一致させる。画像処理部22は、マッチングしたときのマッチング用反射光模様Qの画像の座標に基づいて、反射光模様41,42の中心位置P(図6参照)の中心座標を算出する。また、画像処理部22は、算出した中心位置Pと、マッチング用反射光模様Qの画像の回転角度量(反射光模様Qの画像の傾倒度合い)とに基づいて、ころ13のスキュー角を算出する。
In the image matching process of step S3 in FIG. 8, the
なお、この際、画素の輝度値によって重み付けを行えば、ころ13の中心位置Pおよびスキュー角を、より一層正確に算出することができる。また、計測対象である特定のころ13に限って中心位置Pの位置座標およびスキュー角を求める場合を例に挙げたが、全てのころ13の中心位置Pの位置座標およびスキュー角を求めるようにしてもよい。
以上によりこの実施形態によれば、第1および第2リング照明18,28による照明により、ころ13の周面に反射光模様41,42が現れる。第1および第2リング照明18,28が、それぞれ保持器12と同軸の環状をなしているので、ころ13が軌道輪11における周方向のどの位置にあっても、ころ13の周面に反射光模様41,42が現れる。また、回転軸線(保持器12の中心軸線)O上に第1および第2リング照明18,28の中心がそれぞれ位置しているとともに、レンズ20の光軸が回転軸線(保持器12の中心軸線)Oに一致している。そのため、回転状態にあるスラストころ軸受10を撮像したときの撮像画像に含まれる発射光模様41,42と、マッチング用反射光模様記憶部25に記憶されているマッチング用反射光模様Qの画像とをマッチングすることにより、ころ13の位置と、ころ13のスキュー角とを算出することができる。これにより、ころ13の挙動を精度良く計測することができる。
At this time, if weighting is performed according to the luminance value of the pixel, the center position P and the skew angle of the
As described above, according to this embodiment, the reflected
また、ころ13の撮像画像に基づいてころの位置およびスキュー角を算出するので、保持器12やころ13と、軌道輪11との間に介在する潤滑油の影響をほとんど受けない。これにより、ころ13の挙動の計測精度をより一層向上させることができる。
また、撮像画像に含まれる反射光模様41,42には、第1リング照明18からの光による反射光模様41と、第2リング照明28からの光による反射光模様42とが含まれている。換言すると、マッチングの際の判断材料になる反射光模様41,42が2種の反射光模様を含む態様であるので、これにより、ころ13の挙動の計測精度をさらにより一層向上させることができる。
Further, since the position and skew angle of the roller are calculated based on the captured image of the
In addition, the reflected
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も実施することができる。
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、この場合に限られない。たとえば、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。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can be implemented also with another form.
For example, a thrust cylindrical roller bearing is adopted as the
また、前述のように第2リング照明28が第1リング照明18よりも大径である場合には、第1および第2リング照明18,28のスラストころ軸受10(回転保持機構100に保持されている状態のスラストころ軸受10)からの距離を互いに設定してもよい。
また、前述のように第2リング照明28が第1リング照明18よりも大径である場合には、第1および第2リング照明18,28のスラストころ軸受10(回転保持機構100に保持されている状態のスラストころ軸受10)からの距離は、互いに等しくてもよい。
Further, as described above, when the
Further, as described above, when the
また、前述のように、第2リング照明28がスラストころ軸受10と第1リング照明18との間に配置されている場合には、第1および第2リング照明18,28は互いに同径であってもよい。
また、リング照明として、第1および第2リング照明18,28からなる2重リングを採用したが、さらに、リング照明が1つのリング照明からなる構成(第1および第2リング照明18,28の一方)であってもよい。
In addition, as described above, when the
Moreover, although the double ring which consists of the 1st and
これに代えて、回転軸線Oを中心とする環状をなす第3リング照明を設けた3重リングがリング照明として採用されていてもよい。この場合、第3リング照明は、当該第3リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角が、第1または第2リング照明18,28からの光の入射角と異なっている必要がある。さらに、リング照明として4重リング以上のものが採用されていてもよい。
Instead of this, a triple ring provided with a third ring illumination having an annular shape around the rotation axis O may be adopted as the ring illumination. In this case, in the third ring illumination, the incident angle of the light from the third ring illumination to the thrust roller bearing needs to be different from the incident angle of the light from the first or
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。 In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
1…ころ挙動計測装置、10…スラストころ軸受、11…軌道輪、12…保持器、13…ころ、17…カメラ(撮像手段)、18…第1リング照明、20…レンズ、25…マッチング用反射光模様記憶部(記憶部)、28…第2リング照明、100…回転保持機構(軸受保持手段)、O…回転軸線(中心軸線) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Roller behavior measuring device, 10 ... Thrust roller bearing, 11 ... Race ring, 12 ... Cage, 13 ... Roller, 17 ... Camera (imaging means), 18 ... First ring illumination, 20 ... Lens, 25 ... For matching Reflected light pattern storage unit (storage unit), 28 ... second ring illumination, 100 ... rotation holding mechanism (bearing holding means), O ... rotation axis (center axis)
Claims (5)
前記スラストころ軸受の前記保持器の中心軸線を中心とするリング照明によって周方向に均一なリング状の光を照射することにより、前記スラストころ軸受を照明するリング照明ステップを含み、
前記リング照明から照射された前記リング状の光が前記ころの周面で反射して、当該ころの周面に、線状部分を含む反射光模様が形成されるようになっており、
前記リング照明ステップに並行して、前記保持器および前記ころを軌道輪に対して相対回転させながら、前記保持器の中心軸線に光軸が一致するレンズを有する撮像手段により前記スラストころ軸受の一主面の全体を撮像する撮像ステップと、
撮像画像に含まれる前記反射光模様と、記憶部に記憶されている前記反射光模様画像とをマッチングすることにより、前記ころの周方向角度位置およびスキュー角を算出するころ状態算出ステップとを含むことを特徴とする、ころ挙動計測方法。 A roller behavior measuring method for measuring the behavior of the rollers of the thrust roller bearing having a bearing ring, rollers and annular retainer,
By irradiating a uniform ring of light in the circumferential direction by a ring illumination around the central axis of the retainer of the thrust roller bearing comprises a ring illumination step of illuminating the thrust roller bearing,
The ring-shaped light irradiated from the ring illumination is reflected on the circumferential surface of the roller, and a reflected light pattern including a linear portion is formed on the circumferential surface of the roller,
In parallel with the ring illumination step, one of the thrust roller bearings is provided by imaging means having a lens whose optical axis coincides with the central axis of the cage while rotating the cage and the roller relative to the raceway. An imaging step for imaging the entire main surface ;
Said reflected light pattern that is part of the captured image, by matching with the reflected light pattern image stored in the storage unit, and a state calculation step rollers to calculate a circumferential angular positions and skew angle of said roller A roller behavior measuring method comprising:
前記スラストころ軸受を保持する軸受保持手段と、
前記軸受保持手段に保持される前記スラストころ軸受を照明するリング照明であって、その中心が前記軸受保持手段に保持される前記スラストころ軸受の前記保持器の中心軸線上に位置するように配置されたリング照明と、
レンズを有し、前記レンズの光軸が、前記軸受保持手段に保持される前記スラストころ軸受の前記保持器の中心軸線に一致するように配置された撮像手段と、
前記保持器および前記ころを軌道輪に対して相対回転させ、かつ前記リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射しながら、前記スラストころ軸受の一主面の全体を前記撮像手段によって撮像する撮像制御手段とを含み、
前記リング照明から照射された前記リング状の光が前記ころの周面で反射して、当該ころの周面に、線状部分を含む反射光模様が形成されるようになっており、
反射光模様画像を記憶する記憶部と、
撮像画像に含まれる反射光模様と、前記記憶部に記憶されている前記反射光模様画像とをマッチングすることにより、前記ころの周方向角度位置およびスキュー角を算出するころ状態算出手段とを含むことを特徴とする、ころ挙動計測装置。 A roller behavior measuring device for measuring the behavior of the rollers of the thrust roller bearing having a bearing ring, rollers and annular retainer,
A bearing holding means for holding the thrust roller bearing,
Wherein a ring illumination that illuminates the thrust roller bearing held in a bearing holding means, disposed such that its center located on the central axis of the retainer of the thrust roller bearing which is held in the bearing holding means Ring lighting,
It has a lens, the optical axis of the lens, and arranged an imaging unit so as to coincide with the center axis of the cage of the thrust roller bearing which is held in the bearing holding means,
The entire main surface of the thrust roller bearing while rotating the cage and the roller relative to the raceway ring and irradiating the thrust roller bearing with a ring-shaped light uniform in the circumferential direction from the ring illumination. Imaging control means for imaging by the imaging means,
The ring-shaped light irradiated from the ring illumination is reflected on the circumferential surface of the roller, and a reflected light pattern including a linear portion is formed on the circumferential surface of the roller,
A storage unit for storing the reflected light pattern image;
A reflected light pattern that is included in the captured image, by matching with the reflected light pattern image stored in the storage unit, and a state calculation unit time for calculating the circumferential angular position and skew angle of said roller A roller behavior measuring device comprising:
前記第1および第2リング照明は、前記第1リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角が、前記第2リング照明からの光のスラストころ軸受に対する入射角よりも小さくなるように、それらの径および/または配置位置が設定されており、
前記撮像制御手段は、前記保持器および前記ころを軌道輪に対して相対回転させ、かつ前記第1リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射すると同時に前記第2リング照明から周方向に均一なリング状の光を前記スラストころ軸受に照射しながら撮像する手段を含むことを特徴とする、請求項2記載のころ挙動計測装置。 The ring illumination have respective first and second ring illumination an annular around the central axis of the cage of the thrust roller bearing which is held in the bearing holding means,
The first and second ring illuminations are configured so that the incident angle of light from the first ring illumination with respect to the thrust roller bearing is smaller than the incident angle of light from the second ring illumination with respect to the thrust roller bearing. Diameter and / or placement position is set ,
The imaging control means rotates the cage and the roller relative to the raceway ring, and irradiates the thrust roller bearing with a ring-shaped light uniform in the circumferential direction from the first ring illumination. 3. The roller behavior measuring device according to claim 2, further comprising means for taking an image while irradiating the thrust roller bearing with ring-shaped light uniform in the circumferential direction from ring illumination .
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