JPH0769146B2

JPH0769146B2 - 球径測定方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0769146B2
Application number: JP63269324A
Authority: JP
Inventors: 政弘橋本; 尊彦新藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-10-27
Filing date: 1988-10-27
Publication date: 1995-07-26
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPH02116702A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、球体の外径を自動測定する球径測定方法及び
その装置に関する。

（従来の技術）一般に、球体の外径測定は、マイクロメータを主とした
機械計測を中心に行われている。しかしながら、機械計
測による球径測定は、通常、人手で行うため、測定能率
がすこぶる低く、量産測定に不向きである。また、測定
結果が測定者の熟練度の影響を受けやすく、測定値の信
頼性及び繰返し精度の低下を招いている。

とくに、球体が、ベアリング用の場合、球径の測定精度
は、１μｍ保証と極めて高精度であることを要求されて
いるにもかかわらず、この要求精度を量産レベルで満足
させることは困難であった。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上記事情を勘案してなされたもので、球体の
外径を高精度かつ高能率で計測することのできる球径測
定方法及びその装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用）被測定球体をＶ字状の案内溝に載置し、この案内溝をほ
ぼ直角に横切るように設けられたスリットを通して平行
なレーザ光を投射して球径を測定するものであって、案
内溝中にて被測定球体を保持して回動させ上記被測定球
体の少なくとも２本の特定の軸線をその案内方向に順次
一致させ、被測定球体をその転動を規制しながら上記案
内方向に沿って相対的に移動させこの移動中に被測定球
体をその移動方向に直角に横切る切断面に沿って平行な
レーザ光を間欠的に走査するとともに被測定球体を経由
してきたレーザ光を受光して受光位置を示す電気信号に
変換したのち、得られた受光位置を示す電気信号に基づ
いて被測定球体の最大球径及び最小球径並びに上記被測
定球体の平均球径を求める構成とすることにより、高精
度かつ高能率球径測定を可能としたものである。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図乃至第３図は、この実施例の球径測定装置を示し
ている。この装置は、被測定球体（以下、たんに球体と
よぶ）（１）…を格納し適時に１個ずつ供給する球体供
給部（２）と、この球体供給部（２）から供給された球
体（１）の球径を自動計測する球径計測部（３）と、こ
の球径計測部（３）にて球径計測が終了した球体（１）
を回収する球体回収部（４）と、球体供給部（２），球
径計測部（３）をあらかじめセットされている測定プロ
グラムに基づいて有機的に制御する演算制御部（６）と
から構成されている。しかして、球体供給部（２）は、
球体（１）…を一列に整列させるＶ溝（７）が設けられ
た球体保持体（８）と、この球体保持体（８）のＶ溝
（７）の先端部に設けられＶ溝（７）先端部にて球体
（１）…を１個ずつ挾持するとともに挾持した球体
（１）を適時に解放して球径計測部（３）に供給するゲ
ート部（９）とからなっている。上記ゲート部（９）
は、第３図に示すように、Ｖ溝（７）を横切る矢印（10
a），（10b）方向に回動自在に設けられＶ溝（７）を開
閉する一対のゲート板（11），（12）と、これらのゲー
ト板（11），（12）を駆動する例えばソレノイドを主体
とするゲート板駆動部（11a），（12a）とからなってい
る。そして、Ｖ溝（７）は、ゲート板（11），（12）側
に傾斜し、Ｖ溝（７）中にある球体（１）…は、常に、
矢印（13）方向に転動するように設けられている。一
方、球径計測部（３）は、球体供給部（２）から供給さ
れた球体（１）…を保持して矢印（14a），（14b）方向
に選択的に案内する球体案内部（15）と、この球体案内
部（15）により案内されている球体（１）の進行方向で
ある矢印（14a），（14b）方向に直交する面に沿ってレ
ーザ光（16）を照射することにより球径を計測するレー
ザ球径測定部（16）とからなっている。そうして、球体
案内部（15）は、Ｖ溝（17）が設けられた基台（18）
と、第１及び第２のジョウ（19），（20）を有しこれら
ジョウ（19），（20）によりＶ溝（17）中の球体（１）
を挾圧力調整自在に挾持する球体挾持部（21）と、この
球体挾持部（21）を保持して矢印（14a），（14b）方向
に動かす球体挾持部移動部（22）と、Ｖ溝（17）中に保
持されている球体（１）の上下方向を回転軸線として矢
印（23）方向に所定量回動させるＺ軸調整部（24）（第
４図参照）とからなっている。しかして、球体挾持部
（21）は、矩形状の取付板（25）と、この取付板（25）
に取付けられた第１のモータ（26）と、取付板（25）を
貫通する第１のモータ（26）の回転軸（図示せず。）に
連結された第１の歯車（図示せず。）と、この第１の歯
車に歯合するように取付板（25）に軸支された第２の歯
車（27）と、この第２の歯車に一体的に設けられた矢印
（28a），（28b）方向に回動する第１のリンク（29）
と、この第１のリンク（29）の先端にまわり対偶により
一端が連結された第２のリンク（30）と、一端がこの第
２のリンク（30）に且つ他端が取付板（25）に回り対偶
により連結された第３のリンク（31）と、第２のリンク
（30）の一端に下方に延在するように垂設された第１の
ジョウ（19）と、この第１のジョウ（19）に対向するよ
うに取付板（25）に垂直された第２のジョウ（20）と、
第１のジョウ（19）に設けられ第２のジョウ（20）とと
もに球体（１）を挾持したときの挾圧力を検出する挾圧
力検出部（32）と、第１乃至第３のリンク（29），（3
0），（31）並びに第２のジョウ（20）を介挿状態で取
付板（25）が着設された矩形状の保持板（33）とからな
っている。そして、第１乃至第３のリンク（29），（3
0），（31）は、第１のリンク（29）が駆動リンク、か
つ、第２及び第３のリンク（30），（31）が従動リンク
をなすリンク装置となっている。そして、第１のリンク
（29）が矢印（34a），（34b）方向に回動すると、第１
及び第２のジョウ（19），（20）の間隔が開閉するよう
になっている。とくに、第１のリンク（29）の回動量が
大きい場合は、第１のジョウ（19）は、その下端部が、
Ｖ溝（17）中の球体（１）の頂部より高い位置まで持ち
上げられる。また、第１及び第２のジョウ（19），（2
0）の対向面は、平面をなす球体保持面（35），（36）
となっている。そして、第１のジョウ（19）の球体保持
面（35）の背部には、スリット（37）が設けられてい
て、球体（１）を挾持したときこのスリット（37）分だ
け球体保持面（35）が変位自在となっている。一方、挾
圧力検出部（32）は、第１のジョウ（19）の下端部にて
スリット（37）を直角に横切るように摺動自在に嵌合さ
れたピン状の圧力検出子（38）と、この圧力検出子（3
8）の一端部が当接する歪ゲージを内蔵する圧力センサ
（39）とからなっている。そして、圧力検出子（38）の
他端部は、スリット（37）の球体保持面（35）側の内面
に固着されている。また、圧力センサ（39）からは、圧
力検出子（38）の矢印（14a），（14b）方向の変位量に
対応した検出信号SPが出力されるようになっている。さ
らに、基台（18）には、Ｖ溝（17）が形成された案内体
（40）と、この案内体（40）が載置固定された支持台
（41）とからなっている。そして、Ｖ溝（17）は、球体
供給部（２）から供給された球体（１）が、自重で矢印
（14a）方向に転動するようにわずかに傾斜している。
そして、案内体（40）には、Ｖ溝（17）に直角に交差す
るスリット（42）が設けられている。このスリット（4
2）は、レーザ光（16）が通過する程度の幅に設定され
ている。また、支持台（41）の上部には、スリット（4
2）に連通する鍵穴状の溝（43）が設けられている。さ
らに、前記球体挾持部移動部（22）は、基台（18）に立
設された２本の支柱（44），（44）と、これら支柱（4
4），（44）により支持された帯状の案内板（45）と、
この案内板（45）の両端部に立設された一対の取付片
（46），（47）と、これら取付片（46），（47）に軸支
されたプーリ（48），（49）と、一方の取付片（47）の
背部に取付けられ一方のプーリ（49）を回転駆動する第
２のモータ（50）と、一対のプーリ（48），（49）に巻
掛けられたベルト（50a）と、このベルト（50a）の中途
部と球体挾持部（21）とを橋絡する連結子（50b）と、
保持板（33）の背部側の４隅部に軸支された４個のロー
ラ（50c）…とからなっている。上記ローラ（50c）は、
案内板（45）の矢印（14a），（14b）方向に沿う上下端
面を挾圧しながら転動するように設けられている。した
がって、第２のモータ（50）によりプーリ（48），（4
9）を介して矢印（14a），（14b）方向にベルト（50a）
が送行するに従って、球体挾持部（21）は、連結子を介
して追動する。このとき、球体挾持部（21）は、案内板
（45）により正確に矢印（14a），（14b）方向に案内さ
れる。他方、Ｚ軸調整部（24）は、Ｖ溝（17）を構成す
る一方の傾斜面（17a）に矢印（14a），（14b）方向に
摺動自在に密接して設けられた薄板状の転動量調整板
（51）と、この転動量調整板（51）の上縁部に一体的に
連結し且つ矢印（14a），（14b）方向に進退自在に設け
られたラック（52）と、このラック（52）に歯合したピ
ニオン（53）と、このピニオン（53）を矢印（54a），
（54b）方向に回転駆動する第３のモータ（55）とから
なっている。さらに、前記レーザ球径測定部（16）は、
第２図に示すように、案内体（40）の一側部側に設けら
れレーザ光（16）をスリット（42）を通過して矢印（14
a），（14b）方向に直交する方向に投射するレーザ光投
射部（56）と、スリット（42）を通過したレーザ光（1
6）を受光してレーザ光（16）が照射された球体（１）
の球径を示す電気信号SDに変換するレーザ光受光部（5
7）と、電気信号SDに基づいて球体（１）の球径を演算
する球径演算部（58）とからなっている。しかして、レ
ーザ光投射部（56）は、レーザ光（16）を発振する半導
体レーザ装置（59）と、この半導体レーザ装置（59）か
ら発振したレーザ光（16）を受光する位置に設けられ軸
線の回り矢印（60）方向に回転して一平面上においてレ
ーザ光（16）を走査するポリゴンミラー（61）と、この
ポリゴンミラー（61）にて反射したレーザ光（16）の走
査平面とスリット（42）面とを一致させる反射ミラー
（62）と、この反射ミラー（62）にて反射したレーザ光
（16）を平行なレーザ光（16）に変換してレーザ光（1
6）をスリット（42）面に沿って投射するコリメータレ
ンズ（63）とからなっている。他方、レーザ光受光部
（57）は、スリット（42）を通過してきたレーザ光（1
6）を入光する位置に設けられレーザ光（16）を１点に
集光させる集光レンズ（64）と、この集光レンズ（64）
の集光点に設けられ集光されたレーザ光（16）を受光量
に対応した電圧を有する検出信号SD0を出力する例えば
ホトダイオード，太陽電池などの受光素子（65）とから
なっている。さらに、球径演算部（58）は、検出信号SD
0を増幅する増幅回路（66）と、この増幅回路（66）か
らの検出信号SD1を入力してあらかじめセットされてい
る閾値VTにより２値化し球体（１）の輪郭に対応する２
値化信号SD2を出力するエッジ検出回路（67）と、この
エッジ検出回路（67）からの２値化信号SD2を反転する
反転回路（67a）と、この反転回路（67a）にて反転され
た２値化信号SD3をラッチするラッチ回路（68）と、ク
ロックパルス信号CLを出力するクロックパルス発生回路
（69）と、コリメータレンズ（63）に近接して設けられ
コリメータレンズ（63）に入光する直前のレーザ光（1
6）を検出して検出信号SKを出力する例えばホトダイオ
ード，太陽電池などの同期用受光素子（70）と、電気信
号SKを入力して波形整形しレーザ光（16）の発振に同期
してラッチ信号SLをラッチ回路（68）に印加するラッチ
信号発生回路（71）と、ラッチ回路（68）及びクロック
パルス発生回路（69）の出力側に入力側が接続され球径
を示す球径パルス信号SD4を出力するアンドゲート（7
2）と、このアンドゲート（72）の出力側に接続され球
径パルス信号SD4のパルス数NDを計数するカウンタ（7
3）と、このカウンタ（73）にて計数されたパルス数ND
に基づいて球体（１）の球径を算出する乗算回路（74）
と、マイクロコンピュータを主体とし、この乗算回路
（74）から出力された球径データをいったん記憶したの
ち各球体（１）…についての直径不同，真球度，ロット
間の直径の相互差を算出するデータ処理部（75）と、デ
ータ処理結果を表示するブラウン管，プリンタ等からな
る表示部（76）とから構成されている。さらに、演算制
御部（６）は、マイクロコンピュータを主体とするもの
であって、第２図に示すように、第１乃至第３のモータ
（26），（50），（55）並びにゲート板駆動部（11
a），（12a）並びに圧力センサ（39）並びにレーザ光投
射部（56）並びに球径演算部（58）に電気的に接続さ
れ、後述するような球径測定プログラムが格納されてい
る。

つぎに、上記構成の球径測定装置を用いてこの実施例の
球径測定方法について述べる。

まず、例えば公称球径が5mmの球体（１）…を球体供給
部（２）のＶ溝（７）に整列させる。このとき、ゲート
板（11），（12）の間隔Ｌを球体（１）…の球径よりも
わずかに大きく調整する。そして、ゲート板（11），
（12）は、いずれも閉成状態にしておく。ついで、演算
制御部（６）から印加された信号SC1により、ゲート板
駆動部（11a）を起動し、ゲート板（11）のみ矢印（10
a）方向に回動させ開成状態にする。すると、Ｖ溝
（７）中の球体（１）…は矢印（13）方向に転動し、こ
のゲート板（11）に当接している球体（１）は、ゲート
板（12）に当接する。つぎに、ゲート板駆動部（11a）
により、ゲート板（11）を矢印（10b）方向に回動さ
せ、閉成状態にする。このとき、先頭の球体（１）は、
ゲート板（11），（12）間に介挿された状態となってい
る。さらに、演算制御部（６）から印加された信号SC2
によりゲート板駆動部（12a）を起動し、ゲート板（1
2）を矢印（10a）方向に回動させ、開成状態にする。そ
の結果、ゲート板（11），（12）間に介挿されていた球
体（１）は、自重によりＶ溝（17）から落下し、球体案
内部（15）のＶ溝（17）に移動する。つぎに、球体
（１）がＶ溝（17）に落下した直後に、ゲート板（12）
を閉成状態にすると同時に、ゲート板（11）を開成状態
にして、後続の球体（１）…を１個の球体（１）分だけ
矢印（13）方向に転動させ、再びゲート板（11）を閉成
状態にして、次に球径測定される球体（１）を待機状態
にしておく。一方、Ｖ溝（17）に落下した球体（１）
は、自重によりＶ溝（17）中を矢印（14a）方向に転動
する。このとき、演算制御部（６）から印加された信号
SC3により第２のモータ（50）を起動し、プーリ（49）
及びベルト（50a）を送行させ、連結子（50b）を介して
連結されている球体挾持部（21）を案内板（45）に沿っ
て移動させ、第２のジョウ（20）の球体保持面（36）が
スリット（42）と面一となるようにする。さらに、演算
制御部（６）から印加された信号SC4により第１のモー
タ（26）を起動させ、第２の歯車（27）に一体的に設け
られた第１のリンク（29）を矢印（28a）方向に回動さ
せることにより第１のジョウ（19）を第２のジョウ（2
0）から離間させ開成状態とする（第１図，想像線参
照）。その結果、前記Ｖ溝（17）を転動している球体
（１）は、スリット（42）位置に位置決めされている第
２のジョウ（20）の球体保持面（36）に当接して、転動
を停止する。つぎに、信号SC4により第１のモータ（2
6）を起動し、第１のリンク（29）を矢印（28b）方向に
回動させることにより第１のジョウ（19）を第２のジョ
ウ（20）に接近させ、第２のジョウ（20）の球体保持面
（36）に当接している球体（１）を挾圧する。この挾圧
にともなって生じた加圧力に対応して圧力検出子（38）
が矢印（14b）方向に変位し、圧力センサ（39）を押圧
する。その結果、圧力センサ（39）からは、第１及び第
２のジョウ（19），（20）による球体（１）の挾圧力の
大きさを示す検出信号SPが演算制御部（６）に出力され
る。つぎに、この検出信号SPを入力した演算制御部
（６）にては、この検出信号SPの示す挾圧力が制定値と
なった時点で、信号SC4の印加を中止し、第１のモータ
（26）の回転を停止させ、第１及び第２のジョウ（1
9），（20）により球体（１）の挾圧力の設定を終了す
る。つぎに、これら第１及び第２のジョウ（19），（2
0）により挾持されている球体（１）の球径測定を開示
する。この球体（１）の球径測定は、この球体（１）を
してスリット（42）を通過するレーザ光（16）を横切ら
せることにより行う。このときの球体（１）の移動方向
は、第４図乃至第７図に示すように、X,Y,Z各軸につい
て行う。ただし、Ｘ軸は、球体（１）が、最初に第１及
び第２のジョウ（19），（20）により挾持固定されてい
るときの水平方向（第１図、矢印（14a），（14b）方
向）、また、Ｙ軸は、Ｘ軸に直交する上下方向、さら
に、Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸に直交する水平方向である。
しかして、演算制御部（６）から印加された信号SC3に
より第２のモータ（50）を起動し、第1,及び第２のジョ
ウ（19），（20）に挾持された球体（１）を、この球体
（１）が転動しないように、矢印（14a）方向に約2mm動
かす。このとき、球体（１）の中心（０）とスリット
（42）との距離は約0.5mmとなっていて、スリット（4
2）を横切る位置に保持されている。ついで、この球体
（１）の停止点から、さらに0.05mm間隔で間欠的に球体
（１）を約1mm動かす。そうして、以下のようにして、
球体（１）の各停止点を球径測定位置とする全部で20回
の球径測定を行う。すなわち、まず演算制御部（６）か
ら信号SC5がレーザ光投射部（56）に印加されると、半
導体レーザ装置（59）からレーザ光（16）が発振する。
このレーザ光（16）は、ポリゴンミラー（61）により一
平面上にて走査される。そして、この走査されたレーザ
光（16）は、反射ミラー（62）にて反射したのち、コリ
メータレンズ（63）により平行なレーザ光（16）に変換
されてスリット（42）を通過する。このとき、一部のレ
ーザ光（16）は、球体（１）にてその直進光路を遮られ
る。このような球体（１）により一部を遮られたレーザ
光（16）は、集光レンズ（64）にて受光素子（65）上に
集光する。すると、この受光素子（65）からは検出信号
SD0が出力され、さらに、この検出信号SD0は増幅回路
（66）にて増幅され、増幅された検出信号SD1が出力さ
れる（第８図参照）。この検出信号SD1は、球体（１）
にレーザ光（16）が遮られた部分に対応して電圧が低下
している。ついで、検出信号SD1は、エッジ検出回路（6
7）にてあらかじめセットされた閾値VTにより２値化信
号SD2に変換される。この２値信号SD2は、反転回路（67
a）にて反転処理される。一方、同期用受光素子（70）
は、コリメータレンズ（63）にレーザ光（16）に入光す
る直前のレーザ光（16）を検出して、検出信号SKをラッ
チ信号発生回路（71）に出力する。すると、このラッチ
信号発生回路（71）からは、ラッチ信号SLラッチ回路
（68）に出力される。その結果、反転回路（67a）から
出力された２値化信号SD3は、ラッチ信号SLの印加に同
期してラッチ回路（68）にラッチされる。なお、２値化
信号SD3の立上りエッジから立下りエッジまでの時間間
隔△TDは、球体（１）の球径を示している。そして、い
ったんラッチされた２値化信号SD3は、アンドゲート（7
2）に出力される。このアンドゲート（72）には、クロ
ックパルス発生回路（69）からクロックパルス信号CLが
入力していて、２値化信号SD3が入力すると、両者の論
理積がとられ、時間間隔△TDを示すパルス数NDを有する
球径パルス信号SD4がカウンタ（73）に出力される。そ
して、このカウンタ（75）にては球径パルス信号SD4の
パルス数NDを計数する。そして、カウンタ（75）からは
パルス数NDを示す信号SD5が乗算回路（74）に出力され
る。すると、この乗算回路（74）にては、あらかじめ１
パルスに対応する長さ△ｌがセットされており、この長
さ△ｌとパルス数NDとを乗算した積が球体（１）の球径
D_X1となる。このようにして求められた球径D_X1を示す信
号SD6は、データ処理部（75）に出力され、球体（１）
の球径D_X1が記憶される、以上のような球体測定は、残
りの19の各測定位置ごとに行い、球径データD_X2,D_X3,D
_X4,…,D_X19,D_X20をデータ処理部（75）に格納する。つ
ぎに、球体（１）のＹ軸に沿った球径測定を行う。その
ために、第５図に示すように、球体（１）を矢印（81）
方向に、90度回動させ、Ｙ軸と矢印（14a），（14b）方
向を一致させる。このためには、まず、信号SC4により
第１のモータ（26）を起動して、第１のジョウ（19）を
第２のジョウ（20）からわずかに離間させ、球体（１）
を第１及び第２のジョウ（19），（20）により転動自在
に遊挿させた状態で保持する。つぎに、演算制御部
（６）から印加された信号SC3により第２のモータ（5
0）を起動し、ベルト（50a）を送行させることにより、
第１及び第２のジョウ（19），（20）をＶ溝（17）に沿
って矢印（14b）方向に球体（１）の大円の周長の1/4だ
け転動させる。その結果、Ｙ軸と矢印（14a），（14b）
方向とは一致する。ついで、前述したＸ軸に沿う球径測
定の場合と同様にして、この球体（１）を第１及び第２
のジョウ（19），（20）により挾圧固定する。しかし
て、球体（１）を挾圧した状態で、第２のジョウ（20）
の球体保持面（36）をスリット（42）位置に位置決めす
る。つぎに、Ｘ軸に沿う球径測定の場合と同様にして、
Ｙ軸に沿う球径測定を20回間欠的に行い20個の球径デー
タD_Y1,D_Y2,D_Y3,…,D_Y19,D_Y20を得る。しかして、これら
のデータをデータ処理部（75）に格納する。さらに、こ
のＹ軸に沿う球径測定が完了すると、最後に、Ｚ軸に沿
う球径測定を行う。このためには、第６図及び第７図に
示すように、第１及び第２のジョウ（19），（20）によ
り球体（１）を挾圧保持した状態で、転動量調整板（5
1）上に位置決めした後、第１のジョウ（19）を第２の
ジョウ（20）に対してわずかに離間させ、挾圧状態を解
除する。つぎに、演算制御部（６）から印加された信号
SC6により第３のモータ（55）を起動し、ピニオン（5
3）を矢印（54a）方向に回転させる。すると、ラック
（52）は、矢印（14a）方向に移動し、さらに、このラ
ック（52）に追従して転動量調整板（51）も矢印（14
a）方向に移動する。これにともなって、第１及び第２
のジョウ（19），（20）に保持され、且つ転動量調整板
（51）上に載置されている球体（１）は、矢印（82）方
向に転動する。しかして、Ｚ軸が（14a），（14b）方向
と一致するまで球体（１）が90度転動すると、信号SC6
の印加を停止し、第３のモータ（55）の回転を停止す
る。つぎに、再び、この球体（１）を第１及び第２のジ
ョウ（19），（20）により挾圧固定した状態で、第２の
ジョウ（20）の球体保持面（36）をスリット（42）位置
に位置決めする。つぎに、Ｘ軸及びＹ軸に沿う球径測定
の場合と同様にして、Ｚ軸に沿う球径測定を20回間欠的
に行い20個の球径データD_Z1,D_Z2,D_Z3,…,D_Z19,D_Z20を得
る。しかして、これらのデータをデータ処理部（75）に
格納する。かくして、データ処理部（75）に球体（１）
のX,Y,Z軸に沿う30個の球径データD_X1,…,D_X20,D_Y1,…,
D_Y20,D_Z1,…,D_Z20が格納されると、演算制御部（６）か
らの信号SC7により以下のようなデータ処理が行われ
る。すなわち、まず、X,Y,Z各軸における最大球径
D_Xmax,D_Ymax,D_Zmaxを求め、さらに、これらの中から最
大球径D_max,最小球径D_minを選択する。ついで、これら
二つの最大・最小球径D_max,D_minの算術平均をとること
により、平均球径D_wmを算出する。つぎに、最大・最小
球径D_max,D_minの差をとり球径不同V_OWSを算出する。つ
ぎに、以上のような１個の球体（１）についての球径測
定を、同一ロットに属する他の球体（１）…について行
い、各球体（１）…ごとに上述した手順で平均流径D_Wm
並びに球径不同V_DWSを算出する。ついで、各球体（１）
…ごとの平均球径D_Wmにより、ロット内の最大球体
（１）と最小球体（１）を選択する。しかして、これ
ら、最大・最小球体（１），（１）の平均球径を算術平
均し、その結果得られた算術平均値をロットの平均球径
D_WmLとする。また、最大・最小球体（１），（１）の平
均球径差を求め、これをもって、ロットの球径の相互差
V_DWLとする。そうして、このようにして得られた各球体
（１）…の平均流径（D_Wm）データ及び球径不同
（V_DWS）データ並びにロットの平均球径（D_WmL）データ
及びロットの球径の相互差（V_DWL）データを表示部（7
6）にて表示する。なお、球径測定が終了した球体
（１）…は、第１及び第２のジョウ（19），（20）によ
り球体回収部（４）に移載させる。

以上のように、この実施例の球径測定方法及びその装置
は、被測定球体を保持して回動させ、上記被測定球体の
少なくとも２本の特定の軸線を、その案内方向に順次一
致させ、被測定球体を、その転動を規制しながら、上記
案内方向に沿って相対的に移動させ、この移動中に、被
測定球体に対して、その移動方向に直角に横切る切断面
に沿って、平行なレーザ光を間欠的に走査するととも
に、被測定球体を経由してきたレーザ光を受光して受光
位置を示す電気信号に変換したのち、得られた受光位置
を示す電気信号に基づいて、被測定球体の最大球径及び
最小球径並びに上記被測定球体の平均球径を求めるよう
にしているので、球径測定を高精度かつ高能率で行うこ
とができる。とくに、この装置は、ベアリング用球体の
ように、要求測定精度が１μｍ以下の場合に顕著に奏功
する。

なお、上記実施例において、球体挾持部（21）は、リン
ク機構により球体（１）を挾持するようにしているが、
とくにこれに限定するものでなく、例えば送りねじ，エ
アシリンダ等を利用して球体の挾持を行うようにしても
よい。さらに、球体挾持部移動部（22）は、上記実施例
のように、ベルト送行によるものに限ることなく、送り
ねじ，エアシリンダ等、他の駆動手段を利用してもよ
い。さらにまた、球体供給部（２）についても、例え
ば、球体を着脱自在に真空吸着するロボットハンドによ
り、球体の供給を行うようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明の球径測定方法及びその装置は、被測定球体を保
持して回動させ、上記被測定球体の少なくとも２本の特
定の軸線をその案内方向に順次一致させ、被測定球体
を、その転動を規制しながら、上記案内方向に沿って相
対的に移動させ、この移動中に、被測定球体に対して、
その移動方向に直角に横切る切断面に沿って、平行なレ
ーザ光を間欠的に走査するとともに、被測定球体を経由
してきたレーザ光を受光して、受光位置を示す電気信号
に変換したのち、得られた受光位置を示す電気信号に基
づいて、被測定球体の最大球径及び最小球径並びに上記
被測定球体の平均球径を求めるようにしているので、球
径測定を高精度かつ高能率で自動的に行うことができ
る。ことに、この発明を例えば量産されるベアリングな
どのように要求測定精度が１μｍ以下の場合に顕著に奏
効する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例の球径測定装置の
構成図、第３図乃至第８図は本発明の一実施例の球径測
定方法の説明図である。（１）：球体（被測定球体），（２）：球体供給部，（３）：球体計測部，（６）：演算制御部，（15）：球体案内部，（21）：球体挾持部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定球体を一定の案内方向に移動させな
がら上記被測定球体の球径を非接触測定する球径測定方
法において、上記被測定球体を保持して回動させ上記被
測定球体の互いに直交する少なくとも２本の特定の軸線
を上記案内方向に順次一致させる第１工程と、第１工程
により上記案内方向に上記各特定の軸線が一致している
状態にて上記被測定球体をその転動を規制しながら上記
案内方向に沿って相対的に移動させこの移動中に上記被
測定球体をその移動方向に直角に横切る切断面に沿って
平行なレーザ光を間欠的に走査するとともに上記被測定
球体を経由してきた上記レーザ光を受光して受光位置を
示す電気信号に変換する第２工程と、この第２工程にお
いて得られた受光位置を示す電気信号に基づいて上記各
特定の軸線が上記案内方向に一致している状態ごとに上
記間欠的走査に対応する上記特定の軸線に沿った複数位
置間の最大球径を求めた後上記各特定の軸線ごとの最大
球径に基づいて上記被測定球体の最大球径及び最小球径
並びに上記被測定球体の平均球径を求める第３工程とを
具備することを特徴とする球径測定方法。
【請求項２】下記構成を具備し、被測定球体の球径を測
定することを特徴とする球径測定装置。（イ）上記被測定球体を供給する球体供給部。（ロ）上記球体供給部からの被測定球体を一定の案内方
向に転動自在に案内保持する案内溝及びこの案内溝に直
交するスリットが設けられ、この案内溝内に保持されて
いる上記被測定球体を保持して回動させ上記被測定球体
の少なくとも２本の特定の軸線を上記案内方向に順次一
致させるとともに、上記被測定球体の上記案内方向に上
記各特定の軸線が一致している状態にて上記被加工球体
をその転動を規制した状態で上記案内溝に沿って移動さ
せることにより上記スリットを通過させる球体案内部。（ハ）上記スリットに沿って平行なレーザ光を走査させ
るレーザ光投射部と、上記スリットを通過したレーザ光
を受光して受光位置を示す電気信号に変換するレーザ光
受光部と、上記レーザ光受光部からの電気信号に基づい
て上記各特定の軸線が上記案内方向に一致している状態
ごとに上記間欠的走査に対応する上記特定の軸線に沿っ
た複数位置間の最大球径を求めた後上記各特定の軸線ご
との最大球径に基づいて上記被測定球体の最大球径及び
最小球径並びに上記被測定球体の平均球径を求める球径
演算部とを有する球径算出部。
【請求項３】下記構成を具備し、被測定球体の球径を測
定することを特徴とする球径測定装置。（イ）上記被測定球体を間欠的に１個ずつ供給する球体
供給部。（ロ）上記球体供給部から上記被測定球体が供給される
一対の傾斜面からなる案内溝及びこの案内溝の案内方向
にほぼ直交して設けられたスリットが設けられた基台
と、この案内溝に載置されている被測定球体を上記案内
溝に沿う転動が不可能な締着状態又は上記案内溝に沿う
転動が可能な緩着状態のいずれかを選択自在に挾持する
一対の挾持片と、これらの挾持片を相対的に開閉させる
第１の駆動手段と、上記一対の挾持片を上記案内溝に沿
って移動させる第２の駆動手段と、上記案内溝の傾斜面
に沿って上記案内方向に摺動自在に設けられた転動強制
板と、この転動強制板を上記案内方向に移動させる第３
の駆動手段とを有し、上記案内溝に載置されている被測
定球体を上記一対の挾持片により上記緩着状態にて挾持
し、これら一対の挾持片を上記第２の駆動手段により移
動させることにより上記被測定球体を上記案内方向に直
交する水平方向軸線のまわりに転動させるとともに、上
記転動強制板上に載置されている被測定球体を上記一対
の挾持片により緩着状態にて挾持し、上記第３の駆動手
段により上記転動強制板を移動させ上記被測定球体を上
記案内方向に直交する上下方向軸線のまわりに転動させ
ることにより、上記被測定球体の特定の軸線を上記案内
方向に対して平行に位置決めし、この位置決め後に上記
被測定球体を上記一対の挾持片により上記締着状態にて
挾持し、これら一対の挾持片を上記第２の駆動手段によ
り上記案内方向に沿って移動させることにより上記スリ
ット位置を横切らせる球体案内部。（ハ）上記スリットに沿って平行なレーザ光を上記案内
方向に直交する方向に投射するレーザ光投射部と、上記
スリットを通過してきたレーザ光を受光し上記案内溝上
の上記スリットを横切る位置に載置されている被測定球
体の上記スリットの範囲内での輪郭を示す電気信号に変
換するレーザ光受光部と、このレーザ光受光部から出力
された電気信号に基づいて上記被測定球体の球径を算出
する球径演算部とを有し、上記被測定球体の球径測定は
上記特定の軸線に沿った複数位置にて行なう球径測定
部。