JPH11248441A - 表面うねり測定方法及び装置 - Google Patents

表面うねり測定方法及び装置

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JPH11248441A JP10362852A JP36285298A JPH11248441A JP H11248441 A JPH11248441 A JP H11248441A JP 10362852 A JP10362852 A JP 10362852A JP 36285298 A JP36285298 A JP 36285298A JP H11248441 A JPH11248441 A JP H11248441A
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  • Measuring Arrangements Characterized By The Use Of Fluids (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確に測定できる表面うねり測定方法及び装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 検査すべき対象物の表面に対して回転可
能に当接可能な調節要素を用いて、表面のうねり特に
球、ころ、軸受リング等の軸受部品での表面うねりを測
定する方法であって、対象物との接触領域を有すると共
に該接触領域の近傍で最終軸受部品の対象物と同様の形
状を有する負荷調節要素(6)を、油圧ポケット(5)
内に配置するか或いは軸受装置内に保持することによ
り、自由に回転そして移動させ得るようにし、上記調節
要素(6)に略一定の力を負荷し、上記調節要素(6)
を、検査すべき表面(11)を横切って回転可能に移動
するように配設し、上記要素(6)の直接の移動或いは
ポケット(5)を介した移動を監視するために、少なく
とも一つの変換器(8,13)を配設し、生じた表面う
ねりに対応して信号を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、検査すべき表面に
対して回転可能に当接可能な調節要素を用いて、表面の
うねり特に軸受の転動要素(球、ころ、軸受リング)等
の軸受部品の表面うねりを測定するための方法及び装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】現在の技術では表面うねりの測定後に振
動を必ずしも予測できないので、少なくとも高振動数に
対する軸受組立体での実際の振動測定値と表面うねりと
の間の相関関係が乏しいことは大きな問題である。更
に、今日の計測技術では、測定に非常に時間がかかる。
【0003】従来、製造工程下では100乃至10ナノ
メートル程度の振幅変動を測定することのみが可能であ
る。しかしながら、今日の要請は、ずっと小さい振幅を
測定するための方法及び装置を見出すことにある。かか
る振幅は、原子の直径の一部或いはそれ以下程度であ
る。
【0004】測定が特に必要とされるのは、高精度計器
に使用される高精度軸受や、高周波数での振動に起因す
るノイズを減少させるために家電装置やコンピュータの
ハードディスクモータ等の高速用途に使用される軸受で
ある。したがって、軸受ノイズが特に高周波ノイズとし
て生じる軸受や、ノイズや振動に敏感な用途では、本発
明の適用が特に有用である。
【0005】従来、球、ころ及びリング等の軸受の種々
の部品の表面うねりの測定には軽負荷ピックアップが用
いられてきた。ピックアップは、検査表面上の一本或い
は数本の狭い経路に沿って移動されている。不均等性や
表面粗さ等の軸受材料の変動は、軸受に生じた波むらに
影響するが、ピックアップにより正確には記録されな
い。ピックアップ法は、実際の用途で生じる全ての関連
作用を測定するものではない。表面構造は、高負荷転動
体又は回転体が表面に作用する場合とは全く別の態様
で、ピックアップに影響する。
【0006】この差は、軌道部分の一部のみが測定され
ること、表面下の材料の弾性係数の局部変動が生じて測
定に影響すること、及び/又は弾性流体層(ElastHydroDy
namic-film)厚が、表面作用により変動すること、等に
起因する。
【0007】リング上での球体の転動は、小さな軸受上
では例えば30乃至40ミクロンメートルの深さまで材
料に影響するが、ピックアップは材料に対する衝撃を有
しない。この結果、軸受の機能的作用の正確な測定に対
する必要条件が変化する。
【0008】軸受リング上の球体は全接触領域により影
響されるので、通常は、その一部のみの測定により全面
積の積分値を表すものではない。
【0009】かかる部品の組み立て後に品質測定を行う
工具を得るために、即ち、軸受の振動を予測可能とする
ために、軸受及びその部品の表面うねりを測定すること
は重要である。
【0010】更に、加工品質を制御可能とすること、そ
れにより、表面うねりその他の加工パラメータに関する
加工装置を制御可能とすることも重要である。
【0011】スェーデン特許第314214号は、表面
層の品質、表面形状を検査すべく検査ころを用いて球の
回転移動を検査する方法に関連している。この場合、こ
ろは、その形状により表面が変動可能な態様で、球に作
用する。この特許は、表面うねりの測定を開示していな
いが、表面上のより大きな不均一性や凹凸の測定を開示
しており、特に、大きな球を使用している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
より高精度で表面のうねりを測定可能とすることであ
る。
【0013】もう一つの目的は、従来の装置より大表面
での表面うねりを測定可能として機能に関する一体化を
実現し、特に軸受面を対象として十分な表面を測定可能
とすることである。これにより、表面構造及び表面粗さ
の影響を測定し統合することができる。
【0014】別の目的は、完成した軸受の振動を予測し
得る高品質の軸受を提供することである。
【0015】更に別の目的は、加工中の条件変動を監視
考察し、軸受部品の製造加工条件を調節可能とすること
である。
【0016】
【課題を解決するための手段】ここで、表面特に軸受の
組み立てに使用される球、ころ、リングの表面のうねり
を検査するための方法及び装置を得ることが可能となっ
た。本発明によれば、最終軸受の対象物と同様の形状を
有する要素を油圧ポケット内に配設し、一定の力で負荷
し、検査表面を横切って移動するように配置すると共
に、変換器により油圧ポケットを介して要素の移動を監
視し、生じた表面うねりに応じて信号を生成する。
【0017】軸受を様々な品質範疇に分類し、ある軸受
の振動を予測し得る工具を得るために、軸受の表面うね
りを測定することが重要である。本発明により、表面う
ねりを極めて正確に監視することができる。また、得ら
れた信号の後処理を通じて、検査要素に係る信号を検査
対象に係る信号から分離可能とすべきである。これによ
り、軸受内の既存の条件に極めて類似した条件と形状下
で検査対象の表面うねりを記録することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
を開示するが、これに限定されるものではない。
【0019】参照符号1は、ブリッジ2を支持する本体
を示す。該ブリッジ2は、本体1及びブリッジ2の一部
である曲げ継材3を介して、本体1に接続されている。
ブリッジ2には、転動又は回転要素6を配設した油圧ポ
ケット5を構成するエア・ベローズ4が固定して設けら
れている。油圧ポケット5と反対側のエア・ベローズ4
の端部には、エア・ベローズ4を介して油圧ポケット5
上に印加される負荷力を監視する負荷センサ7が配設さ
れている。ブリッジ2は、曲げ継材3でのブリッジ2の
移動を監視する容量センサ8を備えている。本体1は、
更に、曲げ継材10を介して、組立体全体の一体部品で
もある固定板9に接続されている。曲げ継材10での曲
げは、更に、感度の良いセンサ13を介して記録され
る。曲げ継材3及び10とポケット5は、転動要素6を
一平面内で自由に回転そして移動せしめることにより、
画定された平面好ましくは検査対象の軸中心を含む平面
内でのそれらの移動を記録し得るようにしている。
【0020】油圧ポケット5は、球状域5a、潤滑流体
出口5b、及び潤滑流体入り口5cを含む。制限して加
圧された流体は、流体入り口から流入し、入り口を通過
して出口まで流れ、球(転動要素)を座から離間させ
る。球は回転しながら潤滑流体を同伴し、転動要素と検
査対象との接触領域を潤滑する。
【0021】好ましくは長い寿命を保証するセラミック
材料から形成された転動/回転要素6は、検査対象11
に当接する。図示の形態において、検査対象は、剛性軸
12に固定された玉軸受のリング(軌道輪)である。こ
の場合、転動/回転要素6は、検査リングを用いて組み
立てられた玉軸受内の球と同じ形状を有するように、軸
受球の形を採る。
【0022】上述した装置は、以下のように動作する。
検査リング11を剛性軸12に接続し、該軸12を、電
気又は空気圧モータ(図示せず)を介して或いは加速後
は自由回転により回転させる。次に、エア・ベローズに
より圧搾された負荷を用いて、転動要素6即ち球をその
油圧ポケット内でリング表面に当接させる。リングが回
転すると、表面うねりは、転動要素を介してブリッジに
伝達され、検知され変換される。リングの軌道面即ちリ
ングと球との接触領域に対して垂直方向の移動量は、ブ
リッジ2が曲げ継材3内で長手方向に移動する結果、容
量センサ8を介して伝達される。得られた移動量は、各
センサを介して変換され監視装置に送られる。監視装置
では、変換信号が解読され、検査対象のリングに関係し
た表面うねりを表示する。この測定は、軸受の製造条件
をも反映するので、当該軸受部品の製造に用いた加工装
置の状態を記録するために或いは組み立てられた軸受の
表面移動を予測するためにこの測定値を用いることがで
きる。球体の横方向移動即ちリングと球との接触領域の
垂直方向に対して垂直な移動は、継材10でセンサ13
を介して検知され記録される。
【0023】図3は、リング表面の拡大図である。楕円
の中心の黒丸は公知の測定装置のピックアップの点領域
を示し、楕円面は球体の接触領域を示す。表面の下側の
符号21は、稼働中の球即ち例えば回転している軸上の
軸受内に配設された球により影響される材料の部分を示
す。図3から明らかなように、球は、ピックアップの端
部によってよりも、実領域に影響すると同時に影響され
る。したがって、ピックアップの端部は、表面上の凹凸
に到達時、球の場合よりも一層制御不能に作用する。し
たがって、球は、単なる検査の場合よりも実際の条件下
で生じる凹凸を示すことになる。更に、球には、ピック
アップでは不可能な真の状態に近似した力を負荷するこ
とができる。
【0024】球又はころを検査する場合、これらを圧力
負荷の下でセラミックの板又はリングの間に配置する
が、この板又はリングは油圧ポケット又は軸受内に配設
されるか或いは接続され、剛性の低摩擦支持をもたら
す。これにより、球又はころを回転させたときの板又は
リングの動作が監視される。このように、測定は、リン
グを用いても行うことができる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、最終軸受の対象物と同
様の形状を有する要素を油圧ポケット内に配設し、一定
の力で負荷し、検査表面を横切って移動するように配置
すると共に、変換器により油圧ポケットを介して要素の
移動を監視し、生じた表面うねりに応じて信号を生成す
ることとしたので、表面うねりを極めて正確に監視する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の概略図である。
【図2】本発明による転動要素を備えた油圧ポケットを
示した図である。
【図3】公知のピックアップと本発明の要素のそれぞれ
の当接部分を示したリングの断面図である。
【符号の説明】
5 油圧ポケット 6 調節要素 8 変換器,動作センサ 11 表面 13 変換器

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検査すべき対象物の表面に対して回転可
    能に当接可能な調節要素を用いて、表面のうねり特に
    球、ころ、軸受リング等の軸受部品での表面うねりを測
    定する方法であって、対象物との接触領域を有すると共
    に該接触領域の近傍で最終軸受部品の対象物と同様の形
    状を有する負荷調節要素(6)を、油圧ポケット(5)
    内に配置するか或いは軸受装置内に保持することによ
    り、自由に回転移動させ得るようにし、 上記調節要素(6)に略一定の力を負荷し、 上記調節要素(6)を検査すべき表面(11)を横切っ
    て回転可能に移動するように配設し、 上記要素(6)の直接の移動或いはポケット(5)を介
    した移動を監視するために、少なくとも一つの変換器
    (8,13)を配設し、 生じた表面うねりに対応して信号を生成する、 ことを特徴とする表面うねりの測定方法。
  2. 【請求項2】 調節要素(6)が、実際の条件を表す負
    荷領域を得るように負荷されることとする請求項1に記
    載の表面うねりの測定方法。
  3. 【請求項3】 接触領域に関係した検査対象の移動量
    が、実際の用途での対象物(11)の移動量と同程度で
    あり、負荷方向の移動が動作センサ(8)により監視さ
    れ、垂直移動が別の動作センサ(13)により監視され
    ることとする請求項1に記載の表面うねりの測定方法。
  4. 【請求項4】 調節要素(6)が、セラミック材料から
    形成されることとする請求項1ないし請求項3のいずれ
    か一つに記載の表面うねりの測定方法。
  5. 【請求項5】 調節要素(6)が、玉軸受の球の形状を
    有することとする請求項1に記載の表面うねりの測定方
    法。
  6. 【請求項6】 調節要素(6)が、ころ軸受のころの形
    状を有することとする請求項1に記載の表面うねりの測
    定方法。
  7. 【請求項7】 調節要素(6)が、玉軸受及びころ軸受
    の少なくとも一方の軸受のリングを指示するために平坦
    な表面の形状を有することとする請求項1に記載の表面
    うねりの測定方法。
  8. 【請求項8】 調節要素(6)が、玉軸受及びころ軸受
    の少なくとも一方の軸受のリングの形状を有し、それに
    より、負荷表面の間に球を挟持して二つ以上の調節要素
    の間で回動させることとする請求項1に記載の表面うね
    りの測定方法。
  9. 【請求項9】 検査すべき表面に対して回転可能に当接
    可能な転動要素を用いて、表面のうねり特に球、ころ、
    軸受リング等の軸受上の表面うねりを測定するための装
    置であって、 最終軸受対象物と同様の形状を有する負荷要素(6)
    と、 上記負荷要素(6)を支持して該負荷要素の回転を自在
    とする油圧ポケット(5)又は軸受装置と、 上記負荷要素(6)を一定の負荷力で負荷する手段と、 検査対象を回転させる手段と、 上記油圧ポケット(5)又は上記軸受装置を介して上記
    負荷要素(6)の移動を監視するための少なくとも一つ
    の変換器(8,13)と、 生じた表面うねりに対応した信号を生成する手段とを備
    えた、 ことを特徴とする表面うねり測定装置。
JP10362852A 1997-12-22 1998-12-21 表面うねり測定方法及び装置 Expired - Lifetime JP2972203B2 (ja)

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SE9704864-9 1997-12-22
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