JP6331080B2 - 軌道面姿勢計測方法、軌道面姿勢計測装置および転動体挙動計測方法 - Google Patents

Description

この発明は、軌道面姿勢計測方法、軌道面姿勢計測装置および転動体挙動計測方法に関する。

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、一対の軌道盤とを含む。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では、スラストころ軸受の軌道盤を回転させ、リングライトによってスラストころ軸受を照明しながら、スラストころ軸受を撮像する。撮像画像に含まれるころ周面での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、スラストころ軸受のころの位置およびスキュー角を算出している。

特開２０１３−１５６２０１号公報

特許文献１に記載のころ挙動計測装置を用いてころの挙動を計測する場合、ころの挙動を観察するために、一対の軌道盤の一方を透明の軌道盤に変更することがある。これにより、カメラによって、透明の軌道盤越しに複数の転動体を撮像でき、この撮像画像に基づいてころの挙動を計測できる。
このような転動体（ころ）の挙動の計測方法において、転動体の挙動の検出精度を高めるには、一対の軌道盤の軌道面同士が互いに平行になるように調整されている必要がある。

一対の軌道面の平行状態を検出するために、非接触レーザ距離センサ等を用いて軌道面の角度を算出する方法等が考えられるが、新たにセンサ等を設けるために設置作業等が必要になる。新たなセンサ等を設けることなく、一対の軌道面の相対姿勢（平行状態）を検出することが望まれている。
そこで、この発明の目的の一つは、互いに対向する一対の軌道面の相対姿勢を精度良く計測できる軌道面姿勢計測方法および軌道面姿勢計測装置を提供することである。

また、この発明の他の目的は、転動体の挙動を精度良く計測できる転動体挙動計測方法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、第１の軌道面（１１Ａ）を有し保持機構（２）に保持される第１の軌道盤（１１）、第２の軌道面（９Ａ）を有する透明の第２の軌道盤（９）、ならびに前記第１および第２の軌道面の間を転動する複数の転動体（１３）を有するスラスト軸受（１０）の、前記第１および第２の軌道面の相対姿勢を計測するための軌道面姿勢計測方法であって、前記第２の軌道盤を、前記第２の軌道面が前記第１の軌道面に対向し、かつ前記第２の軌道面が各転動体に接触する接触状態から、前記第１の軌道面に対して微小距離だけ離反する微小離反状態に配置する微小離反状態配置ステップ（Ｓ１３）と、前記微小離反状態に配置された前記第２の軌道盤を、前記第２の軌道面と反対側から前記カメラによって撮像する第１の撮像ステップ（Ｓ１４）と、前記第１の撮像ステップの撮像結果に基づいて、前記第１および第２の軌道面の相対姿勢を検出する姿勢検出ステップ（Ｓ１５，Ｓ１６）とを含む、軌道面姿勢計測方法を提供する。

なお、この項において、括弧内の数字等は、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に記載の発明は、前記接触状態において、前記第２の軌道盤を、前記第２の軌道面と反対側から前記カメラによって撮像する第２の撮像ステップ（Ｓ１２）をさらに含み、前記姿勢算出ステップは、前記第１および第２の撮像ステップの撮像結果に基づいて前記スラスト軸受の姿勢を算出する、請求項１に記載の軌道面姿勢計測方法である。

前記の目的を達成するための請求項３に記載の発明は、第１の軌道面（１１Ａ）を有する第１の軌道盤（１１）、第２の軌道面（９Ａ）を有する透明の第２の軌道盤（９）、ならびに前記第１および第２の軌道面の間を転動する複数の転動体（１３）を有するスラスト軸受（１０）の、前記第１および第２の軌道面の相対姿勢を計測するための軌道面姿勢計測装置であって、前記第１の軌道盤を保持する保持機構（２）と、前記第２の軌道盤を、前記保持機構に対し、接離する方向に移動させる移動手段（６）と、前記第２の軌道盤を撮像するためのカメラ（１８）と、前記第２の軌道盤を、前記第２の軌道面が前記第１の軌道面に対向し、かつ前記第２の軌道面が各転動体に接触する接触状態から、前記第１の軌道面に対して微小距離だけ離反する微小離反状態に配置し、当該微小離反状態に配置された前記第２の軌道盤を、前記第２の軌道面と反対側から前記カメラによって撮像させる制御手段（４）と、前記カメラによる撮像結果に基づいて、前記第１および第２の軌道面の相対姿勢を検出する姿勢検出手段（５）とを含む、軌道面姿勢計測装置を提供する。

前記の目的を達成するための請求項４に記載の発明は、第１の軌道面（１１Ａ）を有し保持機構に保持される第１の軌道盤（１１）、第２の軌道面（９Ａ）を有する透明の第２の軌道盤（９）、ならびに前記第１および第２の軌道面の間を転動する複数の転動体（１３）を有するスラスト軸受（１０）の前記転動体の挙動を計測するための転動体挙動計測方法であって、請求項１または２に記載の軌道面姿勢計測方法と、前記軌道面姿勢計測方法の計測結果に基づいて、前記第１および第２の軌道面が互いに平行な姿勢をなすように、前記第１および／または第２の軌道面の姿勢を調整する軌道面姿勢調整ステップ（Ｓ２）と、前記転動体を公転させるべく前記第１および第２の軌道盤を相対回転させる回転ステップ（Ｓ５）と、前記第２の軌道盤を介して、公転している前記転動体に光を照射する光照射ステップ（Ｓ６）と、前記カメラにより、前記第２の軌道盤を介して、公転している前記転動体を撮像する撮像ステップ（Ｓ７）と、前記撮像ステップの撮像結果に基づいて、前記転動体の挙動を算出する挙動算出ステップ（Ｓ９）とを含む、転動体挙動計測方法を提供する。

請求項５に記載の発明は、前記軌道面姿勢計測方法および前記軌道面姿勢調整ステップを、前記第１および第２の軌道盤の相対回転姿勢を変更させながらそれぞれ複数回実行する、請求項４に記載の転動体挙動計測方法である。

請求項１によれば、第２の軌道盤が微小離反状態に配置された状態では、転動体に対する第２の軌道盤の押当て状態が解除されており、第２の軌道盤の第２の軌道面は本来の姿勢をなしている。この微小離反状態においては、第１および第２の軌道面の相対姿勢に応じて、第２の軌道面に対する複数の転動体の接触状況が異なる。すなわち、第１および第２の軌道面が互いに平行であれば、微小離反状態において、第２の軌道面に全ての転動体が接触する。これに対し、第１および第２の軌道面が相対的に傾斜していると、一部の転動体は第２の軌道面に接触するが、その他の転動体は第２の軌道面に接触しない。転動体の表面には潤滑剤が付着しているので、微小離反状態において、第２の軌道盤の第２の軌道面において、転動体が接触する箇所には油膜が形成され、転動体が接触しない箇所には、油膜は形成されない。

第２の軌道盤の微小離反状態において、透明の第２の軌道盤を、第２の軌道面と反対側から撮像する。このときの撮像画像に含まれる油膜の画像に基づいて、微小離反状態における、第２の軌道面に対する複数の転動体の接触状況を検出でき、この検出結果に基づいて、第１および第２の軌道面の相対姿勢を精度良く計測できる軌道面姿勢計測方法を提供できる。

請求項２によれば、第２の軌道盤が接触状態に配置された状態では、各転動体が第２の軌道盤の第２の軌道面に接触している。第２の軌道盤の接触状態において、透明の第２の軌道盤を、第２の軌道面と反対側から撮像することにより、第２の軌道盤が接触状態にあるときの撮像画像を得ることができる。第２の軌道盤が接触状態にあるときの撮像画像と、第２の軌道盤が微小離反状態にあるときの撮像画像とを比較する（差分する）ことにより微小離反状態の撮像画像に含まれる油膜の画像を得ることができ、当該油膜の画像に基づいて、微小離反状態における、第２の軌道面に対する複数の転動体の接触状況を検出できる。これにより、第１および第２の軌道面の相対姿勢を、より一層精度良く検出できる。

請求項３によれば、請求項１に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項４によれば、第１および第２の軌道面の相対姿勢の計測結果に基づいて、第１および第２の軌道面が互いに平行な姿勢をなすようにスラスト軸受の姿勢が調整されるので、第１および第２の軌道面が互いに平行な姿勢である状態で転動体の挙動が計測される。これにより、転動体の挙動を精度良く計測できる転動体挙動計測方法を提供できる。

また、転動体の挙動を計測するためのカメラや透明の第２の軌道盤を用いて、第１および第２の軌道面の相対姿勢を計測できるので、このような相対姿勢の計測のために、新たなセンサ等の部品を設ける必要がなく、部品の設置作業の煩わしさがない。
請求項５によれば、第１および第２の軌道盤の回転姿勢を変更させながら、第１および第２の軌道面の姿勢の計測および調整を複数回行う。そのため、第１および第２の軌道盤の互いに異なる複数の相対回転姿勢において、第１および第２の軌道面が平行状態に保たれる。第１および第２の軌道盤を相対回転させながら転動体の挙動を計測するので、各相対回転姿勢において、第１および第２の軌道面が平行状態であることが望ましく、これにより、転動体の挙動を、より一層精度良く精度良く計測できる。

本発明の一実施形態に係る軌道面姿勢計測装置が適用された転動体挙動計測装置の概略構成を示す斜視図である。 第２の軌道盤を除いたスラスト軸受の構成を示す図である。 スラスト軸受のころおよび保持器の構成を示す斜視図である。 転動体挙動計測装置を用いた計測の原理を説明するための図である。 転動体挙動計測装置を用いた転動体挙動計測処理の流れを示すフローチャートである。 図５に示す軌道面姿勢計測処理の流れを示すフローチャートである。 押当て時撮像画像の一例を示す図である。 微小離反時撮像画像の一例を示す図である。 差分画像の一例を示す図である。 図５に示す軌道面姿勢調整処理を説明するための模式的な平面図である。 図５に示す軌道面姿勢調整処理を説明するための模式的な平面図である。

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軌道面姿勢計測装置が適用された転動体挙動計測装置１の概略構成を示す斜視図である。
転動体挙動計測装置１は、スラスト軸受１０を計測対象とし、公転中の転動体１３の挙動を計測する。この実施形態では、スラスト軸受１０として、転動体１３にころを用いたスラストころ軸受が用いられている。スラスト軸受１０は、後述するように、第１の軌道盤１１と第２の軌道盤９とを有しているが、転動体１３の挙動を観察するために、第２の軌道盤９は透明部材により設けられており、この第２の軌道盤９は、転動体挙動計測装置１に設けられており、一方、第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０が、転動体挙動計測装置１に搬入され、保持機構（保持回転機構）２に保持された状態で、第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０に第２の軌道盤９が組み付けられ、この組付け状態で転動体１３の挙動の計測が行われる。

転動体挙動計測装置１は、第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０を保持しつつ、当該スラスト軸受１０を、回転軸線Ｏ回りに回転させるための保持回転機構２と、第２の軌道盤９と、保持回転機構２に保持されている、第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０にリング状の光を照射するためのリングライト３と、保持回転機構２に保持されている、第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０を撮像するためのカメラ１８と、カメラ１８による撮像画像を処理するための画像処理装置５とを含む。

保持回転機構２は、スラスト軸受１０の第１の軌道盤１１を略鉛直姿勢に支持する回転ベース（図示しない）と、回転ベースを回転させる回転駆動源（モータ等。図示しない）とを含む。第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０を保持回転機構２に保持させた状態では、当該スラスト軸受１０の中心軸線と保持回転機構２による回転軸線Ｏとが一致している。

第２の軌道盤９は、硬質ガラスや透明樹脂材料を用いて形成されている。図１では、第２の軌道盤９が円板状をなしているが、第２の軌道盤９は円板状に限られず、矩形板状等であってもよい。第２の軌道盤９は、平坦な平面からなり、第１の軌道盤１１（図１等参照）の第１の軌道面１１Ａ（図１０等参照）に対向する第２の軌道面９Ａ（図１０等参照）を有している。第２の軌道面９Ａは、略鉛直姿勢をなしている。転動体１３の挙動の計測時には、第２の軌道面９Ａが各転動体１３の周面（表面）と接触する。第２の軌道盤９（第２の軌道面９Ａ）を透明に設けることにより、転動体１３の挙動が観察可能とされている。

第２の軌道盤９には、モータ等の回転駆動機構が結合されていない。したがって、第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０の回転（すなわち、軌道盤１１、保持器１２および転動体１３の回転）に拘らず、第２の軌道盤９は静止状態にある。
第２の軌道盤９には、第２の軌道盤９を保持回転機構２に対して接離する方向に移動させる移動機構（移動手段）６と、第２の軌道盤９の第２の軌道面９Ａの姿勢を調整可能な姿勢調整機構７とが結合されている。移動機構６は、たとえばモータや、シリンダ、ボールねじを含む構成である。姿勢調整機構７は、たとえばモータや、ボールねじを含む構成である。

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。カメラ１８は、そのレンズ１９を保持回転機構２に対向するように配置されている。レンズ１９は、仮想レンズであり、カメラ１８内の鏡筒２０内に収容配置されている。カメラ１８は、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。第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０を保持回転機構２に配置した状態で、第２の軌道盤９を含むスラスト軸受１０の前面（図１の左手前面）の全体が、カメラ１８の撮像範囲に含まれる。第１のカメラ１１は、回転軸線Ｏに沿う方向から、第２の軌道盤９を介して、第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０を撮像する。

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。
リングライト３は、円環状をなし、保持回転機構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を有している。リングライト３は、鉛直姿勢をなし、その中心が回転軸線Ｏ上に位置するように配置されている。照射面３Ａからは、保持回転機構２に保持されている、第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０に対して均一に光が照射される。リングライト３は、保持回転機構２により保持されるスラスト軸受１０よりも大径であり、そのため、保持回転機構２に保持されている、第２の軌道盤９を介してスラスト軸受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。リングライト３として、１つのリングライトだけでなく、径の異なる複数のリングライトを同心状に配置した構成を採用することもできる。

制御装置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。制御装置４は、カメラ１８による撮像や、保持回転機構２の回転、リングライト３からの光の照射、ならびに移動機構６および姿勢調整機構７の駆動を制御する。
画像処理装置５には、カメラ１８による撮像画像が入力される。画像処理装置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。画像処理装置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。

なお、本発明に係る軌道面姿勢計測装置は、制御装置４、画像処理装置５、第２の軌道盤９およびカメラ１８によって構成されている。
図２は、第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０の構成を示す図である。転動体挙動計測装置１を用いて、スラスト軸受１０における転動体１３の挙動を計測する。
スラスト軸受１０は、円板状の第１の軌道盤１１と、第２の軌道盤９（図１参照）と、たとえば円筒状（ころ状）の複数の転動体１３と、複数の転動体１３が放射状に組込まれて、第１の軌道盤１１と相対回転する円環板状の保持器１２とを含む。第１の軌道盤１１は、平坦な平面からなる第１の軌道盤１１Ａ（図１０等参照）を有している。転動体１３はころである。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に転動体１３が１つずつ収容配置されている。

スラスト軸受１０では、第１の軌道盤１１の第１の軌道盤１１Ａと第２の軌道盤９の第２の軌道面９Ａとの間の相対回転に伴って、保持器１２および各転動体１３が回転（時点）しながら、スラスト軸受１０の円周方向に転動（公転）する。
図３は、スラスト軸受１０の転動体１３および保持器１２の構成を示す斜視図である。
保持器１２の径方向の途中部には、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、径方向の外周側位置および径方向の内周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に対して転動体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に対して転動体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、転動体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転動体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、転動体挙動計測装置１を用いた計測の原理を説明するための図である。
リングライト３のたとえばＡ点から照射された光は、第２の軌道盤９を透過して、転動体１３の周面における所定の反射位置Ａ１に入射するとともに、当該反射位置Ａ１で反射して、第２の軌道盤９を透過してレンズ１９に入射する。同様に、リングライト３のたとえばＢ点から照射された光は、第２の軌道盤９を透過して、転動体１３の周面における所定の反射位置Ｂ１に入射するとともに、当該反射位置Ｂ１で反射して、第２の軌道盤９を透過してレンズ１９に入射する。すなわち、リングライト３の各点から照射された光は、それぞれ対応する転動体１３の周面上の所定の点で反射してレンズ１９に入射する。これにより、転動体１３の周面に、１本のたとえば直線からなる反射光模様が表れる。

図５は、転動体挙動計測装置１を用いた転動体挙動計測処理の流れを示すフローチャートである。図６は、図５に示す軌道面姿勢計測処理の流れを示すフローチャートである。図７は、押当て時撮像画像４１の一例を示す図である。図８は、微小離反時撮像画像４２の一例を示す図である。図９は、差分画像４３の一例を示す図である。図１０および図１１は、軌道面姿勢調整処理を説明するための模式的な平面図である。

以下、転動体挙動計測処理について、図１、図５および図６を参照しながら説明する。図４および図７〜図１１は適宜参照する。
以下では、スラスト軸受１０に含まれる転動体１３のうち、所定の一つの転動体１３の挙動を計測する場合を例に挙げて説明するが、全ての転動体１３の位置を計測対象としてもよい。

まず、オペレータが、第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０を保持回転機構２に保持させる（ステップＳ０）。このスラスト軸受１０には、潤滑剤（たとえばグリース）が十分に充填されている。そのため、各転動体１３の周面には、潤滑剤が付着している。
保持回転機構２にスラスト軸受１０が保持されると次いで、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａの相対姿勢が計測される（Ｓ１：軌道面姿勢計測）。

以下、図６を併せて参照しながら、軌道面姿勢計測処理（Ｓ１）について説明する。
制御装置４は、移動機構６を制御して、第２の軌道盤９を保持回転機構２に接近する方向（図１の右奥方向）に移動させ、保持回転機構２に保持されている、第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０に第２の軌道盤９を押し当てる（ステップＳ１１）。この押当て状態（接触状態）では、第２の軌道面９Ａが本来の姿勢から若干ずれている。押当て状態では、全ての転動体１３の周面が第２の軌道面９Ａに接触しており、この状態において、カメラ８により、第２の軌道面９Ａと反対側から、第２の軌道盤９を撮像する（第２の撮像ステップ。ステップＳ１２）。押当て状態における撮像画像を、以降において、「押当て時撮像画像４１」と言う。押当て時撮像画像４１の一例を図７に示す。第２の軌道盤９が透明に設けられているので、押当て時撮像画像４１は、第１の軌道盤１１、保持器１２および転動体１３の各画像と、第２の軌道面９Ａへの転動体１３の接触により第２の軌道面９Ａに形成された油膜の画像とを含む。

次いで、制御装置４は、移動機構６を制御して、前記の押当て状態から第２の軌道盤９を、保持回転機構２から離反する方向（図１の左手前方向）に微小量（たとえば数百μＭ）だけ移動させる（微小離反状態配置ステップ。ステップＳ１３）。この状態（以下、単に「微小離反状態」という）では、スラスト軸受１０に対する第２の軌道盤９の押当て状態が解除され、第２の軌道面９Ａは本来の姿勢に復帰している。

微小離反状態では、一部または全部の転動体１３の周面が第２の軌道面９Ａに接触しており、この状態において、カメラ８により、第２の軌道面９Ａと反対側から、第２の軌道盤９を撮像する（第１の撮像ステップ。ステップＳ１４）。微小離反状態における撮像を第１の撮像とし、このときの撮像画像を、「微小離反時撮像画像４２」と言う。微小離反時撮像画像４２の一例を図８に示す。微小離反時撮像画像４２は、第１の軌道盤１１、保持器１２および転動体１３の各画像と、第２の軌道面９Ａへの転動体１３の接触により第２の軌道面９Ａに形成された油膜の画像とを含む。

微小離反状態においては、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａの相対姿勢に応じて、第２の軌道面９Ａに対する複数の転動体の接触状況が異なる。すなわち、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａが互いに平行であれば、微小離反状態において、第２の軌道面９Ａに全ての転動体１３が接触する。これに対し、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａが相対的に傾斜していると、一部の転動体１３は第２の軌道面９Ａに接触するが、その他の転動体１３は第２の軌道面９Ａに接触しない。転動体１３の周面には潤滑剤が付着しているので、微小離反状態において、第２の軌道盤９の第２の軌道面９Ａおいて、転動体１３が接触する箇所に油膜が形成され、転動体１３が接触しない箇所には、油膜は形成されない。

押当て時撮像画像４１および微小離反時撮像画像４２は、画像処理装置５に与えられる。
画像処理装置５は、微小離反時撮像画像４２から押当て時撮像画像４１を差分した差分画像４３を取得する（姿勢検出ステップ。ステップＳ１５）。差分画像４３の一例を図９に示す。

図９に示すように、微小離反時撮像画像４２から押当て時撮像画像４１を差分することにより、微小離反状態の撮像画像に含まれる油膜の画像を、差分画像４３として得ることができる。そのため、差分画像４３に基づいて、微小離反状態における、第２の軌道面９Ａに対する複数の転動体１３の接触状況を検出できる。図９では、破線で囲んだ部分４３Ａが、微小離反時撮像画像４２において、油膜の画像がなかった部分である。すなわち、この破線で囲んだ部分４３Ａにおいて、第２の軌道面９Ａに転動体１３が接触していないことがわかる。したがって、画像処理装置５は、差分画像４３に基づいて、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａが相対的に傾斜していること、およびその傾斜方向を求めることができる（姿勢検出ステップ。ステップＳ１６）。画像処理装置５の画像処理の結果は、制御装置４に与えられる。

図５に戻り、制御装置４は、画像処理装置５の画像処理の結果に基づいて、姿勢調整機構７を制御して、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａが互いに平行な姿勢をなすように、第２の軌道盤９の姿勢を調整する（軌道面姿勢調整ステップ。ステップＳ２）。その結果、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａが相対的に傾斜している状態（図１０に示す状態）が解消され、図１１に示すように、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａが互いに平行な姿勢をなすようになる。

また、ステップＳ１およびステップＳ２の各処理は、制御装置４が、保持回転機構２を制御して第１の軌道盤１１を回転させて、第１および第２の軌道盤１１，９の相対回転姿勢を変更させながら、予め定める回数だけ実行する（ステップＳ３，Ｓ４）。
ステップＳ１およびステップＳ２の各処理が予め定める回数実行された後（ステップＳ３でＹＥＳ）は、転動体１３の挙動が計測される。

制御装置４は、移動機構６を制御して、第２の軌道盤９を保持回転機構２に接近する方向（図１の右奥方向。図１０の上方向）に移動させ、保持回転機構２に保持されている、第２の軌道盤９を除いたスラスト軸受１０に第２の軌道盤９を押し当てる。
また、制御装置４は、保持回転機構２の回転駆動源（図示しない）を制御して、第１の軌道盤１１の回転を開始させる（回転ステップ。ステップＳ５）。所定大きさのアキシャル荷重が、スラスト軸受１０（第２の軌道盤９を含むスラスト軸受１０）に与えられた状態で、保持回転機構２に保持されたスラスト軸受１０の第１の軌道盤１１が回転させられる。第１の軌道盤１１の回転に伴って、転動体１３および保持器１２も、第１の軌道面１１Ａと第２の軌道面９Ａとの間を、円周方向に公転（回転）する。このとき、第２の軌道盤９は回転せずに静止している。

また、制御装置４は、リングライト３を制御して、照射面３Ａを発光させる（光照射ステップ。ステップＳ６）。これにより、リングライト３からの光が、スラスト軸受１０に向けて照射され、より具体的には、透明の第２の軌道盤９を透過して、転動体１３の表面に照射される。
制御装置４は、カメラ１８によって、光が照射されているスラスト軸受１０を撮像する（撮像ステップ。ステップＳ７）。より具体的には、透明の第２の軌道盤９を透過して、転動体１３の表面が撮像される。

撮像終了後、制御装置４は、保持回転機構２の回転駆動源（図示しない）を制御して、第１の軌道盤１１の回転を停止させる（ステップＳ８）。その後、オペレータは、スラスト軸受１０を保持回転機構２から取り出し、玉位置計測装置１からスラスト軸受１０が搬出される。
次いで、画像処理装置５が画像計測処理を実行し（挙動算出ステップ。ステップＳ９）、転動体１３の挙動を計測する。この画像計測処理として、たとえば特開２０１３−１５６２０１号にて開示されている画像処理を挙げることができる。

以上によりこの実施形態によれば、押当て状態では、各転動体１３が第２の軌道盤９の第２の軌道面９Ａに接触している。第２の軌道盤９の接触状態において、透明の第２の軌道盤９を、第２の軌道面９Ａと反対側から撮像することにより、押当て状態時撮像画像４１が得られる。
微小離反状態では、転動体１３に対する第２の軌道盤９の押当て状態が解除されており、第２の軌道盤９の第２の軌道面９Ａは本来の姿勢をなしている。この微小離反状態においては、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａの相対姿勢に応じて、第２の軌道面９Ａに対する複数の転動体１３の接触状況が異なる。第２の軌道盤９の微小離反状態において、透明の第２の軌道盤９を、第２の軌道面９Ａと反対側から撮像することにより、微小離反時撮像画像４２が得られる。

押当て状態時撮像画像４１と、微小離反時撮像画像４２との間の差分画像４３では、微小離反時撮像画像４２に含まれる油膜の画像を得ることができ、当該油膜の画像に基づいて、微小離反状態における、第２の軌道面９Ａに対する複数の転動体１３の接触状況を検出できる。これにより、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａの相対姿勢を、より一層精度良く検出できる。

また、第１および第２の軌道盤１１，９の回転姿勢を変更させながら、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａの姿勢の計測および調整を複数回行うので、第１および第２の軌道盤１１，９の互いに異なる複数の相対回転姿勢において、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａが平行状態に保たれる。第１および第２の軌道盤１１，９を相対回転させながら転動体１３の挙動を計測するので、各相対回転姿勢において、第１および第２の軌道面１１，９が平行状態であることが望ましく、これにより、転動体１３の挙動を、より一層精度良く精度良く計測できる。

また、転動体１３の挙動を計測するためのカメラ１８や透明の第２の軌道盤９を用いて、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａの相対姿勢を計測できる。すなわち、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａの相対姿勢の計測で使用したカメラ８をそのまま使用して、転動体１３の挙動の計測を行える。したがって、このような相対姿勢の計測のために、新たなセンサ等の部品を設ける必要がなく、部品の設置作業の煩わしさがない。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、押当て状態および微小離反状態でのカメラ１８による撮像画像は、静止画像でなく、動画像であってもよい。この場合、押当て状態から微小離反状態への状態推移を動画で撮像し、変化が鮮明なフレームを抜き出して、ステップＳ１５およびステップＳ１６の各処理（図６参照）を実行するようにしてもよい。

画像処理装置５が、微小離反時撮像画像４２から押当て時撮像画像４１を差分して差分画像４３を取得するとして説明したが、押当て時撮像画像４１から微小離反時撮像画像４２を差分して差分画像４３を求めてもよい。
また、ステップＳ２の処理（図５参照）では、第２の軌道盤９の姿勢を変更することにより、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａの相対位置を調整する例について説明したが、第１の軌道盤１１の姿勢を変更したり、第１および第２の軌道部材１１，９の双方の姿勢を変更したりすることにより、第１および第２の軌道面１１Ａ，９Ａの相対位置を調整してもよい。

前述の実施形態では、スラスト軸受の一例として、転動体１３にころを用いたスラストころ軸受を挙げたが、転動体１３の玉を用いたスラスト玉軸受にも、本願発明を適用できる。
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。

２…保持回転機構（保持機構）、６…移動機構（移動手段）、９…第２の軌道盤、９Ａ…第２の軌道面、１０…スラスト軸受、１１…第１の軌道盤、１１Ａ…第１の軌道面、１３…転動体、１８…カメラ

Claims (5)

1. 第１の軌道面を有し保持機構に保持される第１の軌道盤、第２の軌道面を有する透明の第２の軌道盤、ならびに前記第１および第２の軌道面の間を転動する複数の転動体を有するスラスト軸受の、前記第１および第２の軌道面の相対姿勢を計測するための軌道面姿勢計測方法であって、
   前記第２の軌道盤を、前記第２の軌道面が前記第１の軌道面に対向し、かつ前記第２の軌道面が各転動体に接触する接触状態から、前記第１の軌道面に対して微小距離だけ離反する微小離反状態に配置する微小離反状態配置ステップと、
   前記微小離反状態に配置された前記第２の軌道盤を、前記第２の軌道面と反対側から前記カメラによって撮像する第１の撮像ステップと、
   前記第１の撮像ステップの撮像結果に基づいて、前記第１および第２の軌道面の相対姿勢を検出する姿勢検出ステップとを含む、軌道面姿勢計測方法。
2. 前記接触状態において、前記第２の軌道盤を、前記第２の軌道面と反対側から前記カメラによって撮像する第２の撮像ステップをさらに含み、
   前記姿勢算出ステップは、前記第１および第２の撮像ステップの撮像結果に基づいて前記スラスト軸受の姿勢を算出する、請求項１に記載の軌道面姿勢計測方法。
3. 第１の軌道面を有する第１の軌道盤、第２の軌道面を有する透明の第２の軌道盤、ならびに前記第１および第２の軌道面の間を転動する複数の転動体を有するスラスト軸受の、前記第１および第２の軌道面の相対姿勢を計測するための軌道面姿勢計測装置であって、
   前記第１の軌道盤を保持する保持機構と、
   前記第２の軌道盤を、前記保持機構に対し、接離する方向に移動させる移動手段と、
   前記第２の軌道盤を撮像するためのカメラと、
   前記第２の軌道盤を、前記第２の軌道面が前記第１の軌道面に対向し、かつ前記第２の軌道面が各転動体に接触する接触状態から、前記第１の軌道面に対して微小距離だけ離反する微小離反状態に配置し、当該微小離反状態に配置された前記第２の軌道盤を、前記第２の軌道面と反対側から前記カメラによって撮像させる制御手段と、
   前記カメラによる撮像結果に基づいて、前記第１および第２の軌道面の相対姿勢を検出する姿勢検出手段とを含む、軌道面姿勢計測装置。
4. 第１の軌道面を有し保持機構に保持される第１の軌道盤、第２の軌道面を有する透明の第２の軌道盤、ならびに前記第１および第２の軌道面の間を転動する複数の転動体を有するスラスト軸受の前記転動体の挙動を計測するための転動体挙動計測方法であって、
   請求項１または２に記載の軌道面姿勢計測方法と、
   前記軌道面姿勢計測方法の計測結果に基づいて、前記第１および第２の軌道面が互いに平行な姿勢をなすように、前記第１および／または第２の軌道面の姿勢を調整する軌道面姿勢調整ステップと、
   前記転動体を公転させるべく前記第１および第２の軌道盤を相対回転させる回転ステップと、前記第２の軌道盤を介して、公転している前記転動体に光を照射する光照射ステップと、
   前記カメラにより、前記第２の軌道盤を介して、公転している前記転動体を撮像する撮像ステップと、
   前記撮像ステップの撮像結果に基づいて、前記転動体の挙動を算出する挙動算出ステップとを含む、転動体挙動計測方法。
5. 前記軌道面姿勢計測方法および前記軌道面姿勢調整ステップを、前記第１および第２の軌道盤の相対回転姿勢を変更させながらそれぞれ複数回実行する、請求項４に記載の転動体挙動計測方法。