JP6255945B2 - 形状測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、形状測定装置に関する。

従来より、軸受の転動体であるころ（球面ころ、円筒ころ、円すいころ等）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、アーバー上に測定対象物であるころを固定し、アーバーを回転させて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知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の外周面測定装置においては、ころを固定する外周面測定治具が弾性変形し易い弾性体から構成されている。従って、この弾性体の弾性変形により、測定の際、ころの外周面測定治具への着脱及びセンタリングが容易に行なえるようになっている。

特開２０１２−１１２８９０号公報

しかしながら、特許文献１の外周面測定装置では、外周面測定治具が弾性体で構成されているために、この弾性体の変形の仕方によっては、芯ずれが生じてしまう虞があった。この芯ずれが生じても、外周面形状の測定に大きな問題は無いが、測定結果を評価する際には、芯ずれが少ない方がより好ましい。

また、上記外周面測定治具は、ころの形状（球面、円筒、円すい）やサイズに合わせた専用の治具が用いられている。ところが、ころは膨大な種類が存在するため、各ころ専用の治具の設計・製作・管理に多大なコストを要していた。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は測定対象物を保持する保持部材に対する測定対象物の芯出しが容易となり、また、汎用性のある形状測定装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
円周面と両端面を有する測定対象物の一方の端面を保持する保持部材と、
前記保持部材に対して着脱可能とされ、前記測定対象物が挿通するセンターホールを備えたセンタリング治具と、
前記保持部材と前記センタリング治具との間に設けられ、互いに嵌合することで前記センタリング治具を前記保持部材に対して径方向に位置決めする位置決め手段と、を備え、
前記保持部材に、前記測定対象物を磁力により吸引保持する為のマグネット、及び前記センタリング冶具を磁力により吸引保持する為のマグネットが設けられる形状測定装置。

本発明の形状測定装置によれば、保持部材とセンタリング治具との間に、互いに嵌合することでセンタリング治具を保持部材に対して径方向に位置決めする位置決め手段が設けられ、保持部材に、測定対象物を磁力により吸引保持する為のマグネット、及びセンタリング冶具を磁力により吸引保持する為のマグネットが設けられている。これにより、保持部材の中心と、センタリング治具及びセンタリング治具のセンターホールの中心とを、容易に合致させることが出来る。したがって、センタリング治具のセンターホールに挿通された測定対象物の、保持部材に対する芯出しを容易に行うことができ、作業性が向上する。また、異なるサイズ・種類の測定対象物について、センタリング治具を取替えるだけで対応が可能となり、それぞれ専用の治具一式を設計・製作する必要がなくなり、低コストで形状測定装置を実現できる。

（ａ）は第１実施形態に係る形状測定装置の測定前の状態を示した断面図、（ｂ）は測定時の状態を示した断面図、 （ａ）は第２実施形態に係る形状測定装置の測定前の状態を示した断面図、（ｂ）は測定時の状態を示した断面図である。

以下、本発明に係る実施形態の形状測定装置を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１（ａ）（ｂ）に示すように、測定対象物は、円周面とされた外周面２ａと両端面２ｂとを有する球面ころ２である。本実施形態の形状測定装置１は、球面ころ２を、軸方向一端側（図１中右方）から保持する保持部材としてのアーバー３と、アーバー３のテーパ部３ｃを把持する主軸４と、主軸４を回転駆動するモータ５と、アーバー３に対して球面ころ２を同軸に配置するためのセンタリング治具６と、球面ころ２の外周面２ａの形状を検出する検出手段７と、を備える。

図１（ａ）には、センタリング治具６がアーバー３と嵌合する前の状態が示され、球面ころ２もアーバー３にはまだ固定されていない。この状態では、必ずしも、球面ころ２、アーバー３、及びセンタリング治具６の中心軸が一致している必要性は無い。なお、図１（ａ）中の符号Ｇは、アーバー３の中心軸を表している。

アーバー３は、球面ころ２を保持する為の円盤状のヘッド部３ａと、円柱状のシャフト部３ｂ、及び主軸４に把持されるテーパ部３ｃとを備えている。ヘッド部３ａの径方向中心部には、先端面３ｄで球面ころ２を磁力により吸引保持する為の軸方向の断面形状が円形のマグネット８ａが周方向に間隔を持って複数個埋め込まれている。なお、このマグネット８ａは、円環状であってもよい。また、ヘッド部３ａの外周近傍には、センタリング治具６を磁力により吸引保持する為のマグネット８ｂが複数個埋め込まれている。ヘッド部３ａの外周面３ｅは、後述するセンタリング治具６の内周面６ｄとの間で、位置決め手段を構成する。

環状キャップ状のセンタリング治具６は、径方向中心部に形成された円形のセンターホール６ａと、アーバー３と対向する側に嵌合部６ｂとを備えている。センターホール６ａは、球面ころ２が隙間が殆ど無い状態にて挿通可能な大きさとされている。また嵌合部６ｂは、アーバーヘッド部３ａの先端面３ｄの外周近傍と当接する当接面６ｃと、前述したアーバーのヘッド部３ａの外周面３ｅと嵌合するための内周面６ｄとを有する。この内周面６ｄは、アーバーのヘッド部３ａの外周面３ｅとで位置決め手段を構成する。即ち、センタリング治具６の内周面６ｄがアーバーのヘッド部外周面３ｅに嵌合することで、センタリング治具６は、センターホール６ａの中心がアーバー３の中心軸Ｇを通るように配置されるようになっている。

検出手段７（図１（ｂ）参照）は、球面ころ２の外周面２ａに接触し、表面情報を検出する探触子７ａと、探触子７ａによって検出された表面情報を解析・出力するコンピュータ７ｂと、からなる。なお、検出手段７としては、球面ころ２の外周面２ａ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。

このように構成された形状測定装置１において、球面ころ２をアーバー３と同軸に配置する方法について、図１（ｂ）をも参照して以下説明する。

先ず、図１（ａ）に示された状態から、センタリング治具６の嵌合部６ｂを、アーバー３のヘッド部３ａに嵌合させる。センタリング治具６の当接面６ｃがアーバーのヘッド部３ａの先端面３ｄと周方向で当接することで、センタリング治具６はアーバーのヘッド部３ａの先端面３ｄに対し傾き無く取付けられる。アーバー３のヘッド部３ａにはマグネット８ｂが設けられているため、このマグネット８ｂの吸引力により、センタリング治具６とアーバー３との嵌合状態が維持される。

このとき、前述したように、センタリング治具６とアーバー３との間に位置決め手段が存在していることにより、センタリング治具６のセンターホール６ａの中心がアーバー３の中心軸Ｇを通るように配置される。

次に、センタリング治具６の外側（図中左方）にある球面ころ２を、センタリング治具６のセンターホール６ａに挿通させた後、一方の端面２ｂをアーバー３のヘッド部３ａに当接させる（この当接した状態は図１（ｂ）に示されている。）。アーバー３のヘッド部３ａにはマグネット８ａが設けられているため、このマグネット８ａの吸引力により、球面ころ２のアーバー３への固定状態が維持される。

センタリング治具６のセンターホール６ａは、球面ころ２の外周面２ａと殆ど隙間の無い寸法とされている。この為、球面ころ２もセンターホール６ａと同様、その中心軸がアーバー３の中心軸Ｇを通るように配置される。即ち、球面ころ２をセンターホール６ａに挿通させて、アーバー３に固定するだけで、球面ころ２のアーバー３に対する芯出しが終了する。

球面ころ２の外周面形状を測定する場合は、図１（ｂ）の状態で、モータ５によって、アーバー３及び球面ころ２を一体に回転させ、球面ころ２の外周面２ａの形状を探触子７ａによって検出する。検出した結果はがコンピュータ７ｂによって記録される。

また異なったサイズの球面ころの形状測定を行なう場合は、その球面ころのサイズに合致したセンターホールを備えたセンタリング治具に取り替えるだけで同様に測定が可能である。なお、この場合、センタリング治具一式を取り替えるのではなく、センタリング治具をセンターホール部と、アーバー嵌合部とを有する構造とし、センターホール部のみを交換する構造としてもよい。

以上説明したように、本実施形態の形状測定装置１によれば、センタリング治具６をアーバー３に取付け、球面ころ２をセンタリング治具６のセンターホール６ａを挿通させた後、一方の端面２ｂをアーバー３のヘッド部先端面３ｄに当接させて固定するだけで、球面ころ２をアーバー３に対して同軸に取付けることが可能となる。従って、容易に球面ころ２が芯出しされた状態で外周面２ａの形状測定を行なうことができ、作業性が向上する。また、異なったサイズの球面ころの形状を測定する場合には、センタリング治具６を取り替えるだけで対応可能な為、低コストでの計測が可能となる。

なお、上述の実施形態においては、測定対象物として球面ころ２を例示したが、例えば他の種類の転動体（円筒ころ、円錐ころ）や、転がり軸受の内輪、外輪等であってもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る形状測定装置２１について、図２（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態の形状測定装置２１は、第１実施形態の形状測定装置１と基本的構成を同一とするので、同一又は相当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し、相違部分について詳述する。

図２（ａ）は第２実施形態に係る形状測定装置の測定前の状態を示した断面図、（ｂ）は測定時の状態を示した断面図である。本実施形態は、第１実施形態とはセンタリング治具２６と相手側のアーバー２３との間の存在する位置決め手段の構成が異なる。なお、測定対象物は転がり軸受の円筒ころ２２とされている。

図２（ａ）に示すように、アーバー２３のヘッド部２３ａの先端面２３ｄには、軸方向外方（図２中左方）に突出する突出部２３ｆが形成され、この突出部２３ｆの外周面２３ｅは、後述するセンタリング治具２６の内周面２６ｄとの間で位置決め手段を構成している。また、突出部２３ｆの先端面２３ｇは円筒ころ２２を保持する部分であり、突出部２３ｆには、円筒ころ２２の端面２２ｂを保持する為のマグネット２８ａが埋め込まれている。また、先端面２３ｄには、磁力の吸引力により、センタリング治具２６とアーバー２３との嵌合状態を維持する為のマグネット２８ｂが埋め込まれている。

一方、アーバー２３と嵌合するセンタリング治具２６には、嵌合部２６ｂとして、径方向に延びた当接端面２６ｃと、軸方向に延びた内周面２６ｄとが形成されている。当接端面２６ｃは、アーバー２３の先端面２３ｄと当接する。また内周面２６ｄは、アーバー２３の突出部外周面２３ｅと嵌合する。

本実施形態においても、センタリング治具２６とアーバー２３との間に位置決め手段が設けられていることにより、センタリング治具２６をアーバー２３に嵌合させるだけで、センタリング治具２６のセンターホール２６ａの中心がアーバー３の中心軸Ｇを通るように配置される。このため、円筒ころ２２を、センタリング治具２６のセンターホール２６ａに挿通させた後、一方の端面２２ｂをアーバー２３の突出部２３ｆに当接させて固定するだけで、円筒ころ２２をアーバー２３に対して同軸に取付けることが可能となる。

従って、容易に、円筒ころ２２が芯出しされた状態で外周面２２ａの形状測定を行なうことができ、作業性が向上する。また、異なったサイズの円筒ころの形状を測定する場合には、センタリング治具２６を取り替えるだけで対応可能な為、低コストでの計測が可能となる。

さらに、本実施形態では、嵌合部２６ｂの内周面２６ｄが第１実施形態に対しセンタリング治具２６の内径側に位置しているため、センタリング治具２６をコンパクト化することが出来る。

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。例えばセンタリング治具に形成されたセンターホールは、必ずしも円形に限らず、測定対象物を径方向に関して所定位置に保持できるよう保持する面が周方向において断続的に形成された、切り欠き部を有するようなホールであってもよい。

また、センタリング治具と保持部材との間の位置決め手段については、アーバーの外周面と、センタリング治具の内周面との組合せに代えて、ピンと穴とを組み合わせて位置決めするようにしてもよい。
さらにマグネットは、永久磁石でも電磁石でも何れであってもよい。

１、２１ 形状測定装置
２ 球面ころ
２ａ 外周面
２ｂ、２２ｂ 端面
３、２３ アーバー
３ｅ，２３ｅ 外周面
６、２６ センタリング治具
６ａ、２６ａ センターホール
６ｄ、２６ｄ 内周面
２２ 円筒ころ

Claims (1)

1. 円周面と両端面を有する測定対象物の一方の端面を保持する保持部材と、
   前記保持部材に対して着脱可能とされ、前記測定対象物が挿通するセンターホールを備えたセンタリング治具と、
   前記保持部材と前記センタリング治具との間に設けられ、互いに嵌合することで前記センタリング治具を前記保持部材に対して径方向に位置決めする位置決め手段と、を備え、
   前記保持部材に、前記測定対象物を磁力により吸引保持する為のマグネット、及び前記センタリング冶具を磁力により吸引保持する為のマグネットが設けられる形状測定装置。

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