JPS62150102A - 球体の寸法測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は球体としてセラミック軸受に用いられる球体の
寸法測定装置に関する。

［発明の技術的青票とその問題点］ 近年セラミックスの高剛性、耐摩耗性、耐食性等を利用
してセラミック軸やセラミック軸受の開発が進められて
いる。このセラミック軸受に用いられるセラミックボー
ルの寸法測定については鋼球の寸法測定の場合と異なり
、次のような問題点があった。

すなわち、一般に精密寸法測定の場合には測定系と被測
定物の弾性係数、被測定物と測定子の球状端面の直径、
測定力により弾性接近担が変化するので補正を行なうこ
とが必要であるが、鋼球についてはマスターポールによ
る比較測定法が確立しているので上記のような補正計算
をしなくとも比較的簡便に寸法測定することができる。

それに対し、セラミックボールの場合には、測定精度に
ついては鋼球の場合と同一レベル、例えば３級の基準で
直径９．５２５皿（３７８インチ）の球に対して最大直
径−最小直径（［）ｍａＸ−［）ｍｉｎ）の許容誤差が
０．０８μｍ以下という基準が要求されるにもかかわら
ず、セラミックについての精密測定の事例が少なく、ま
た測定系と被測定物との材質の相違によって弾性率が異
なるので補正が複雑になる等の問題点があった。

［発明の目的］ 本発明者らは被測定物とほぼ同一の弾性係数および端部
形状を有する測定子を用いれば、寸法基準となるブロッ
クゲージと測定定盤とを同一弾性率とすることによって
弾性変形量がきわめて小さくなることに看目し本発明を
なすに至った。

本発明は以上のような知見にもとづいてなされたもので
複雑な測定値の補正を簡略化でき、しかもかたより誤差
の極めて小さな球体の寸法測定装置を提供することを目
的とする。

［発明の概要］ すなわち本発明の球体の寸法測定装置は被測定物とほぼ
等しい外径の球状端面を有し、かつ被測定物と弾性係数
が近似する材質で形成された球状測定子を備えているこ
とを特徴とする。

［発明の実施例コ 次に本発明の実施例を図面によって説明する。

実施例 第１図は本発明の精密寸法測定装置の一実施例であるダ
イヤルゲージを示している。

第１図において符＠１は球状測定子、２はスピンドル、
３はステム、４は指針を示す。このダイヤルゲージを使
用したセラミックボールの測定の概略を第２〜３図によ
って説明する。

第２図において符号１は球状測定子を示し、この測定子
１は曲率半径ｄ／２の球状端面を有している。被測定物
の測定に際してはまず測定定盤５上に、この測定定盤５
とほぼ同一の弾性係数を有する材質の基準ブロックゲー
ジ６を配置する。この実施例では便宜的に基準ブロック
ゲージ６を測定定盤５のかわりに使用することとし、測
定力（Ｎ）で球状測定子１を接触させる。

ここで基準ブロックゲージ６の基準寸法しは後に述べる
被測定物７の直径りと比較測定が可能な節回で等しくす
る。

次に基準ブロックゲージ６のかわりに第３図に示すよう
に被測定物７を配置して測定する。ここで被測定物７の
直径りと球状測定子１の球状端面の直径ｄとは弾性接近
量の値に影響を与えない範囲で等しいものとし、かつ球
状測定子１の球状端面の材質は被測定物７とほぼ同一の
弾性係数の材質、例えば同材質とする。

以上のような方法で測定すると弾性変形は球状測定子１
と基準ブロックゲージ６の接触面８、球状測定子１と被
測定物７の接触面９および被測定物７と測定定盤５の接
触面１０の３ケ所で生じることとなる。それぞれの接触
面における弾性接近量を考えると、接触面８の弾性接近
量ε１と接触面１０の弾性接近量ε２は弾性係数、形状
がほぼ同一のためε１＝６２とすることができ、測定系
からは相殺されることになる。従って接触面９の弾性接
近量ε３のみについて考えればよいこととなる。

そこで次に本発明の球状測定子を用いた場合の接触面９
の弾性接近量を算出する。

一般に弾性接近量εは式： ％式％（１） で表わされる。ここでＥｌおよびＥ２は相接する両物体
の弾性係数、ｖｌおよび■２は両物体のポアソン比、ｒ
ｌおよびｒ２は両物体の球状端面の半径、Ｐは測定力を
示す。

測定力を０．０５ｙｆとした時のセラミックボールの半
径ｒ（ｍｕ）と弾性接近量（μｍ）との関係は、測定子
およびセラミックボールの材質として窒化ケイ素を用い
ると Ｅ　Ｉ　＝６２　＝　３．２Ｘ１０’　ｋｇｆ／ｍイ、
ｒｌ＝ｒ２＝ｒｍｌｌｌ。

ｖ＝０．２６ ｐ＝０．０５驕ｆ となるので、この値を式（１）に代入すると第４図のＡ
に示すようなグラフとなる。

一方、比較例として従来の半径２■の球状端面を有する
鋼球測定子を用いて前記と同一の測定力で前記と同材質
のセラミックボールを測定した場合、Ｅ　１＝　２．１
２　ｘｌＯ’　ｋ８ｆ／ゴ、Ｅ　２　＝　３．２Ｘ１０
’　ｋ８ｆ／ｌｎｆ、ｒ　１＝　２ｍｍ、 ｖ＝０．３ｍｍ Ｐ＝　０．０５　ｋｇｆ となり、式（１）に代入すると第４図の８に示すような
グラフとなる。

第４図かられかるように接触面９の弾性接近量ε３は従
来の鋼球測定子を用いた場合に比べて小さな値となり、
しかも本発明の球状測定子を用いた場合は弾性接近量に
ついてはこの接触面９についての弾性接近量のみを考え
ればよいので補正を簡略化することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の球体の寸法測定装置によ
れば補正の複雑さと、かたより誤差を軽減することが可
能でおる。また高い精度を必要としないものについては
補正をせずに直読することもでき、寸法測定の迅速化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すダイヤルゲージの概略
図、第２図および第３図はこれを利用したセラミックボ
ールの測定の概略を示す説明図、第４図は被測定物の半
径と弾性接近量との関係を示す関係図である。 １・・・・・・・・・球状測定子 ２・・・・・・・・・スピンドル ３・・・・・・・・・ステム ４・・・・・・・・・指針 ５・・・・・・・・・測定定盤 ６・・・・・・・・・基準ブロックゲージ７・・・・・
・・・・被測定物 ８．９．１０・・・・・・・・・接触面出願人　　　　
　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第３図 ＪＩＥ５すｆｌグのＬｌｌｌ−（ｍｒｎ）第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物とほぼ等しい外径の球状端面を有し、か
   つ被測定物と弾性係数が近似する材質で形成された球状
   測定子を備えていることを特徴とする球体の寸法測定装
   置。
2. （２）寸法測定装置はダイヤルゲージである特許請求の
   範囲第１項記載の球体の寸法測定装置。
3. （３）球体はセラミックボールである特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の球体の寸法測定装置。