JP2000230816A - Angle measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、円錐状周面の中
心軸に対する傾斜角度を測定するための角度測定装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angle measuring device for measuring an inclination angle of a conical peripheral surface with respect to a central axis.
【０００２】[0002]
【従来の技術】円錐ころ軸受は、円錐状の内周面を有す
る外軌道輪と円錐状の外周面を有する内軌道輪との間
に、略円錐台状の複数個の転動体を回転自在に保持して
構成されている。この円錐ころ軸受の製品検査において
は、転動体および軌道輪の軌道テーパ角、すなわち、転
動体の外周面の中心軸に対する傾斜角度や内軌道輪の外
周面の中心軸に対する傾斜角度の測定検査が行われる。2. Description of the Related Art In a tapered roller bearing, a plurality of substantially frustoconical rolling elements are rotatable between an outer race having a conical inner peripheral surface and an inner race having a conical outer peripheral surface. It is configured to hold. In the product inspection of this tapered roller bearing, the measurement and inspection of the raceway taper angle of the rolling element and the raceway, that is, the inclination angle of the outer peripheral surface of the rolling element with respect to the central axis and the inclination angle of the inner raceway with respect to the central axis of the inner race are performed. Done.
【０００３】円錐ころ軸受の転動体のテーパ角α１を測
定する際には、まず、図４に示すように、水平面に対し
て予め定める角度βで傾斜した傾斜面９１上に、転動体
Ｔの外周面が傾斜面９１に接触し、かつ、両端面が傾斜
面９１の傾斜方向９２に対向した状態にセットする。次
に、触針ゲージ９３を用いて、転動体Ｔの外周面の水平
面に対する傾斜角度γを計測する。そして、計測により
得られた傾斜角度γを、下記式(1) に代入することによ
ってテーパ角α１を求める。When measuring the taper angle α1 of a rolling element of a tapered roller bearing, first, as shown in FIG. 4, the rolling element T is placed on an inclined surface 91 inclined at a predetermined angle β with respect to a horizontal plane. The outer peripheral surface is set in contact with the inclined surface 91, and both end surfaces are opposed to the inclined direction 92 of the inclined surface 91. Next, the inclination angle γ of the outer peripheral surface of the rolling element T with respect to the horizontal plane is measured using the stylus gauge 93. Then, the taper angle α1 is obtained by substituting the inclination angle γ obtained by the measurement into the following equation (1).
【０００４】α１＝（β＋γ）／２ ・・・・・・(1) また、円錐ころ軸受の内軌道輪の軌道テーパ角α２を測
定する際には、図５に示すように、鉛直面に対して予め
定める角度βで傾斜した傾斜面９４上に、内軌道輪Ｋの
一方端面を傾斜面９４に接触させた状態にセットする。
そして、触針ゲージ９３を用いて、傾斜面９４上にセッ
トされた内軌道輪Ｋの外周面の水平面に対する傾斜角度
γを計測し、この計測により得られた傾斜角度γを、下
記式(2)に代入することによって軌道テーパ角α２を求
める。Α1 = (β + γ) / 2 (1) When measuring the raceway taper angle α2 of the inner race of the tapered roller bearing, as shown in FIG. On the other hand, one end surface of the inner race ring K is set on the inclined surface 94 inclined at a predetermined angle β so as to be in contact with the inclined surface 94.
Then, using the stylus gauge 93, the inclination angle γ of the outer peripheral surface of the inner race ring K set on the inclined surface 94 with respect to the horizontal plane is measured, and the inclination angle γ obtained by this measurement is calculated by the following equation (2) ) Is obtained to determine the orbit taper angle α2.
【０００５】α２＝β−γ ・・・・・・(2)Α2 = β−γ (2)
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、円錐こ
ろ軸受の転動体および軌道輪の軌道テーパ角の測定は、
被測定面の水平面に対する傾斜角度を計測するための触
針ゲージを用いて行われている。そのため、測定作業者
の技量によっては、軌道テーパ角の測定に誤差を生じた
り、測定に手間や時間がかかったりしていた。As described above, the measurement of the raceway taper angles of the rolling elements of the tapered roller bearings and the races is performed by the following method.
The measurement is performed using a stylus gauge for measuring the inclination angle of the measured surface with respect to the horizontal plane. Therefore, depending on the skill of the measurement operator, an error occurs in the measurement of the orbit taper angle, and the measurement takes time and effort.
【０００７】また、軌道テーパ角の測定を自動で行うこ
とができれば便利であるが、触針ゲージを用いた従来の
方法では、軌道テーパ角の測定の自動化を図ることは困
難であった。そこで、この発明の目的は、円錐状周面の
中心軸に対する傾斜角度を高精度かつ高速に測定できる
角度測定装置を提供することである。Although it is convenient if the orbital taper angle can be automatically measured, it is difficult to automate the orbital taper angle measurement by the conventional method using a stylus gauge. Accordingly, an object of the present invention is to provide an angle measuring device capable of measuring an inclination angle of a conical peripheral surface with respect to a central axis with high accuracy and high speed.
【０００８】また、この発明の他の目的は、円錐状周面
の中心軸に対する傾斜角度を自動で測定できる角度測定
装置を提供することである。It is another object of the present invention to provide an angle measuring device capable of automatically measuring an inclination angle of a conical peripheral surface with respect to a central axis.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、略円錐状
の外周面を有する被測定物を保持するための保持手段
と、この保持手段に保持された被測定物の上記略円錐状
の外周面の中心軸に対して一定の角度をなすとともに、
当該中心軸に対して回転対称な面形状のレーザビーム
を、上記保持手段に保持された被測定物の外周面に照射
する照射手段と、上記保持手段に保持された被測定物の
外周面からの反射ビームが形成する円環画像の径を計測
する径計測手段と、上記保持手段を、上記照射手段が照
射するレーザビームに対して相対的に、被測定物の中心
軸に沿って移動させる移動手段と、上記径計測手段によ
る上記円環画像の径の計測結果と、上記移動手段による
上記保持手段の移動量とに基づいて、上記被測定物の中
心軸に対する外周面の傾斜角を検出する角度検出手段と
を含むことを特徴とする角度測定装置である。Means for Solving the Problems and Effects of the Invention According to the first aspect of the present invention, there is provided a holding means for holding an object to be measured having a substantially conical outer peripheral surface. While making a certain angle with respect to the central axis of the substantially conical outer peripheral surface of the DUT held by the holding means,
Irradiation means for irradiating a laser beam having a plane shape rotationally symmetric with respect to the central axis to the outer peripheral surface of the DUT held by the holding means, and from the outer peripheral surface of the DUT held by the holding means Moving the diameter measuring means for measuring the diameter of the ring image formed by the reflected beam and the holding means along the central axis of the object to be measured, relative to the laser beam irradiated by the irradiation means. Detecting a tilt angle of an outer peripheral surface with respect to a center axis of the object to be measured based on a measurement result of a diameter of the ring image by the moving unit and the diameter measuring unit and a moving amount of the holding unit by the moving unit; And an angle measuring device.
【００１０】この発明によれば、保持手段に保持された
被測定物の外周面を照射手段からのレーザビームで照明
しつつ、このレーザビームに対して保持手段を相対的に
移動させたときの径計測手段による計測結果と、保持手
段の移動量とに基づいて、被測定物の中心軸に対する外
周面の傾斜角度が検出される。ゆえに、被測定物の外周
面の傾斜角度の測定に際して、測定作業者は被測定物を
保持手段に保持させるだけでよいから、測定作業者の技
量にかかわらず、被測定物の外周面の傾斜角度を正確か
つ迅速に検出することができる。According to the present invention, when the outer peripheral surface of the object to be measured held by the holding means is illuminated with the laser beam from the irradiation means and the holding means is moved relative to the laser beam. The inclination angle of the outer peripheral surface with respect to the center axis of the measured object is detected based on the measurement result by the diameter measuring unit and the moving amount of the holding unit. Therefore, when measuring the inclination angle of the outer peripheral surface of the object to be measured, the measuring operator only needs to hold the object to be measured by the holding means, and regardless of the skill of the measuring operator, the inclination of the outer peripheral surface of the object to be measured is The angle can be detected accurately and quickly.
【００１１】また、保持手段に対する被測定物の保持お
よび除去を自動で行うようにすれば、被測定物の外周面
の傾斜角度の測定を自動で行うことができる。なお、上
記径計測手段は、上記被測定物の外周面からの反射ビー
ムを撮像する撮像手段を含んでいてもよい。また、この
撮像手段は、二次元画像を撮像する二次元画像撮像手段
であってもよいし、上記反射ビームの径方向に沿って配
置された一次元画像撮像手段であってもよい。Further, if the object to be measured is held and removed from the holding means automatically, the inclination angle of the outer peripheral surface of the object to be measured can be automatically measured. The diameter measuring means may include an imaging means for imaging a reflected beam from the outer peripheral surface of the object. Further, the imaging unit may be a two-dimensional image imaging unit that captures a two-dimensional image, or a one-dimensional image imaging unit that is arranged along the radial direction of the reflected beam.
【００１２】また、上記保持手段は、上面に被測定物を
載置することができる載置台であってもよい。さらに、
上記移動手段は、上記保持手段を上記被測定物の中心軸
に沿って移動させるものであってもよいし、上記照射手
段を移動させることによって、上記照射手段が照射する
レーザビームを上記被測定物の中心軸に沿って移動させ
るものであってもよい。The holding means may be a mounting table on which an object to be measured can be mounted on the upper surface. further,
The moving means may move the holding means along a central axis of the object to be measured, or by moving the irradiating means, the laser beam irradiated by the irradiating means may be moved to the object to be measured. The object may be moved along the central axis of the object.
【００１３】さらにまた、上記レーザビームは、上記被
測定物の円錐状外周面に対して天地を反転した円錐面形
状であることが好ましいが、上記被測定物の中心軸に直
交する方向から被測定物の外周面に入射する円盤状ビー
ムであってもよい。また、上記角度検出手段は、請求項
２に記載されているように、上記照射手段によって上記
被測定物の外周面にレーザビームを照射しつつ、上記移
動手段によって上記保持手段を移動させたときの上記径
計測手段の計測結果に基づいて、上記円環画像の径の変
化量を検出する変化量検出手段と、この変化量検出手段
によって検出された変化量および上記保持手段の移動量
に基づいて、上記被測定物の中心軸に対する外周面の傾
斜角度を算出する算出手段とを含むことが好ましい。It is preferable that the laser beam has a conical surface shape obtained by inverting the top and bottom with respect to the conical outer peripheral surface of the object to be measured, but the laser beam is irradiated from a direction perpendicular to the central axis of the object to be measured. It may be a disk-shaped beam incident on the outer peripheral surface of the measurement object. Further, as described in claim 2, when the angle detecting means irradiates the laser beam on the outer peripheral surface of the object to be measured by the irradiating means, and moves the holding means by the moving means. A change amount detecting means for detecting a change amount of the diameter of the ring image based on the measurement result of the diameter measuring means, and a change amount detected by the change amount detecting means and a movement amount of the holding means. It is preferable that the apparatus further includes a calculation unit that calculates a tilt angle of the outer peripheral surface with respect to the central axis of the device under test.
【００１４】請求項３記載の発明は、上記照射手段は、
上記保持手段に保持された被測定物の中心軸上に配設さ
れたレーザ光源と、このレーザ光源からのレーザビーム
を円錐状ビームに変換するためのガラスロッドレンズ
と、このガラスロッドレンズからの円錐状ビームをほぼ
水平に放射する円盤状ビームに変換するための円錐型ミ
ラーと、この円錐型ミラーからの円盤状ビームを逆円錐
状ビームに変換して、この逆円錐状ビームを被測定物の
外周面に導くための輪型ミラーとを含むことを特徴とす
る請求項１または２記載の角度測定装置である。According to a third aspect of the present invention, the irradiating means includes:
A laser light source arranged on the central axis of the object held by the holding means, a glass rod lens for converting a laser beam from the laser light source into a conical beam, A conical mirror for converting a conical beam into a disc-shaped beam that radiates almost horizontally, a disc-shaped beam from the conical mirror is converted into an inverted conical beam, and the inverted conical beam is converted to an object to be measured. 3. The angle measuring device according to claim 1, further comprising: a ring-shaped mirror for guiding to an outer peripheral surface of the angle measuring device.
【００１５】この発明においては、輪型ミラーからの逆
円錐状ビームが被測定物の外周面に照射されるので、被
測定物の外周面の反射ビームは円環状になる。したがっ
て、被測定物を保持した保持手段をレーザビームに対し
て相対的に移動させて、被測定物の外周面における逆円
錐状ビームの照射位置を変化させることにより、被測定
物の外周面からの反射ビームの径を変化させることがで
きる。In the present invention, since the inverted conical beam from the ring-shaped mirror is applied to the outer peripheral surface of the object, the reflected beam on the outer surface of the object becomes annular. Therefore, by moving the holding means holding the object to be measured relative to the laser beam and changing the irradiation position of the inverted conical beam on the outer surface of the object to be measured, the outer peripheral surface of the object to be measured is changed. Of the reflected beam can be changed.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下では、この発明の一実施形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る角度測定装置の構成を示す図解
図である。この角度測定装置は、円錐ころ軸受の転動体
Ｔのテーパ角αを測定するための装置であり、転動体Ｔ
を載置するための載置台１と、載置台１上に載置された
転動体Ｔの外周面にレーザビームを照射する照射光学系
２と、転動体Ｔからの反射ビームを光電変換して電気信
号を出力するＣＣＤカメラ３とを備えている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an illustrative view showing a configuration of an angle measuring device according to an embodiment of the present invention. This angle measuring device is a device for measuring a taper angle α of a rolling element T of a tapered roller bearing.
And a radiation optical system 2 for irradiating the outer peripheral surface of the rolling element T mounted on the mounting table 1 with a laser beam, and a photoelectric conversion of a reflected beam from the rolling element T A CCD camera 3 for outputting an electric signal.
【００１７】載置台１は、ほぼ水平に設けられた載置面
１１を有しており、被測定物としての略円錐台状の転動
体Ｔは、その面積が大きい方の端面を下方に向けて載置
面１１上に載置されるようになっている。また、載置台
１には、載置面１１をほぼ水平に維持しつつ、載置台１
を上下動させるための駆動機構１２が結合されている。
転動体Ｔのテーパ角αの測定時には、載置面１１上に転
動体Ｔを載置した状態で、駆動機構１２によって載置台
１が上下動されることにより、転動体Ｔが照射光学系２
からのレーザビームに対して相対的に移動させられる。The mounting table 1 has a mounting surface 11 provided substantially horizontally, and a substantially frustoconical rolling element T as an object to be measured has its large end face downward. And is mounted on the mounting surface 11. The mounting table 1 is placed on the mounting table 1 while maintaining the mounting surface 11 substantially horizontal.
A drive mechanism 12 for vertically moving the motor is coupled.
When the taper angle α of the rolling element T is measured, the mounting table 1 is moved up and down by the driving mechanism 12 while the rolling element T is mounted on the mounting surface 11, so that the rolling element T is irradiated with the irradiation optical system 2.
Is moved relative to the laser beam from
【００１８】照射光学系２は、載置台１の上方に配設さ
れている。照射光学系２には、載置台１に載置された転
動体Ｔの中心軸Ｔｏ上に配設されたレーザ光源２１と、
レーザ光源２１からのレーザビームＢｉを円錐状ビーム
Ｂｏに変換するためのガラスロッドレンズ２２と、ガラ
スロッドレンズ２２からの円錐状ビームＢｏをほぼ水平
な円盤状ビームＢｂに変換するための円錐型ミラー２３
と、円錐型ミラー２３による反射ビームを転動体Ｔの外
周面に導くための輪型ミラー２４とを含む。The irradiation optical system 2 is disposed above the mounting table 1. The irradiation optical system 2 includes a laser light source 21 disposed on the center axis To of the rolling element T mounted on the mounting table 1,
A glass rod lens 22 for converting a laser beam Bi from a laser light source 21 into a conical beam Bo, and a conical mirror for converting a conical beam Bo from the glass rod lens 22 into a substantially horizontal disc-shaped beam Bb 23
And a ring-shaped mirror 24 for guiding the beam reflected by the conical mirror 23 to the outer peripheral surface of the rolling element T.
【００１９】ＣＣＤカメラ３は、レーザ光源２１の上方
であって、載置台１に載置された転動体Ｔの中心軸Ｔｏ
上に配設されている。ＣＣＤカメラ３の出力信号は、た
とえばマイクロコンピュータによって構成される画像処
理部４に与えられるようになっている。画像処理部４
は、ＣＣＤカメラ３から与えられる信号に基づいて、転
動体Ｔからの反射ビーム像をモニタ５に表示させるとと
もに、転動体Ｔのテーパ角αを算出する。また、画像処
理部４は、駆動機構１２の動作を制御するようになって
おり、載置台１の上下移動量を検知できるようになって
いる。The CCD camera 3 is located above the laser light source 21 and has a central axis To of the rolling element T mounted on the mounting table 1.
It is arranged above. The output signal of the CCD camera 3 is provided to an image processing unit 4 constituted by a microcomputer, for example. Image processing unit 4
Displays the reflected beam image from the rolling element T on the monitor 5 based on the signal given from the CCD camera 3 and calculates the taper angle α of the rolling element T. Further, the image processing unit 4 controls the operation of the drive mechanism 12, and can detect the amount of vertical movement of the mounting table 1.
【００２０】なお、この画像処理部４が駆動機構１２を
制御する構成に限らず、載置台１の上下移動量を検出す
るための機構を追加して設け、この機構からの出力が画
像処理部４に与えられるように構成されてもよい。図２
は、レーザ光源２１からのレーザビームＢｉが円盤状ビ
ームＢｂに変換される仕組みについて説明するための図
である。レーザ光源２１からのレーザビームＢｉを円錐
状ビームＢｏに変換するためのガラスロッドレンズ２２
は、たとえば、中心軸に対して角度θｆで傾斜した端面
（入射面）２２ａを有する円筒状ファイバで構成するこ
とができる。The image processing unit 4 is not limited to the configuration in which the driving mechanism 12 is controlled, but a mechanism for detecting the amount of vertical movement of the mounting table 1 is additionally provided. 4 may be provided. FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining a mechanism in which a laser beam Bi from a laser light source 21 is converted into a disc-shaped beam Bb. Glass rod lens 22 for converting laser beam Bi from laser light source 21 into conical beam Bo
Can be formed of, for example, a cylindrical fiber having an end surface (incident surface) 22a inclined at an angle θf with respect to the central axis.
【００２１】ガラスロッドレンズ２２は、その中心軸が
転動体Ｔの中心軸Ｔｏ上に位置し、かつ、角度θｆで傾
斜した入射面２２ａにレーザ光源２１からのコリメート
されたレーザビームＢｉが入射するように配設されてい
る。入射面２２ａから入射したレーザビームＢｉは、コ
アとクラッドとの境界面において下記式(3) で表される
反射角θｎで反射しながら、出射面２２ｂに向けてコア
内を伝搬していく。The collimated laser beam Bi from the laser light source 21 is incident on the entrance surface 22a of the glass rod lens 22 whose central axis is located on the central axis To of the rolling element T and which is inclined at an angle θf. It is arranged as follows. The laser beam Bi incident from the incident surface 22a propagates through the core toward the emission surface 22b while being reflected at the boundary surface between the core and the clad at a reflection angle θn represented by the following equation (3).
【００２２】[0022]
【数１】 (Equation 1)
【００２３】ここで、Ｎｒはコアの屈曲率を表す。こう
してコア内を伝搬するビームは、下記式(4) で表される
出射角θout の円錐状ビームＢｏとなって出射面２２ｂ
から出射される。Here, Nr represents the bending ratio of the core. The beam propagating in the core in this manner becomes a conical beam Bo having an emission angle θout represented by the following equation (4), and becomes a convergent beam Bo.
Is emitted from.
【００２４】[0024]
【数２】 (Equation 2)
【００２５】円錐型ミラー２３は、その中心軸が転動体
Ｔの中心軸Ｔｏ上に位置するように配設されている。ガ
ラスロッドレンズ２２の出射面２２ｂから出射した円錐
状ビームＢｏは、円錐型ミラー２３の外周面で反射され
て、ほぼ水平な円盤状ビームＢｂに変換される。このと
き、円錐型ミラー２３の外周面の中心軸Ｔｏに対する傾
斜角度をθｐとすると、この角度θｐと出射角θout と
の関係は、下記式(5)で表される。The conical mirror 23 is disposed such that its central axis is located on the central axis To of the rolling element T. The conical beam Bo emitted from the exit surface 22b of the glass rod lens 22 is reflected by the outer peripheral surface of the conical mirror 23, and is converted into a substantially horizontal disc-shaped beam Bb. At this time, assuming that the inclination angle of the outer peripheral surface of the conical mirror 23 with respect to the center axis To is θp, the relationship between this angle θp and the emission angle θout is expressed by the following equation (5).
【００２６】θout ＝２θｐ−９０° ・・・・・・(5) したがって、上記式(4),(5) から角度θｆと角度θｐと
の関係を求めると下記式(6) のようになり、この下記式
(6) を満たすように角度θｆおよび角度θｐを予め設定
しておけば、レーザ光源２１からのレーザビームを円盤
状ビームＢｂに変換することができる。Θout = 2θp−90 ° (5) Accordingly, when the relationship between the angle θf and the angle θp is obtained from the above equations (4) and (5), the following equation (6) is obtained. And this formula
If the angles θf and θp are set in advance so as to satisfy (6), the laser beam from the laser light source 21 can be converted into a disc-shaped beam Bb.
【００２７】[0027]
【数３】 (Equation 3)
【００２８】図３は、転動体Ｔからの反射ビームに基づ
いて、転動体Ｔのテーパ角αを算出する処理について説
明するための図である。円錐型ミラー２３からほぼ水平
方向に放射する円盤状ビームＢｂは、円錐型ミラー２３
を取り囲むように設けられた輪型ミラー２４の内周面で
反射されて逆円錐状ビームＢｒとなり、載置台１に載置
された転動体Ｔの外周面に照射される。FIG. 3 is a diagram for explaining a process for calculating the taper angle α of the rolling element T based on the reflected beam from the rolling element T. The disc-shaped beam Bb radiating in the substantially horizontal direction from the conical mirror 23 is
Is reflected by the inner peripheral surface of the ring-shaped mirror 24 provided so as to surround the light beam, and becomes an inverted conical beam Br, which is emitted to the outer peripheral surface of the rolling element T mounted on the mounting table 1.
【００２９】転動体Ｔは、通常は金属で構成されている
が、その外周面は、完全な鏡面ではなく、たとえば０．
１〜１．０μｍ程度の粗さを有する金属光沢面である。
そのため、転動体Ｔの外周面に照射された逆円錐状ビー
ムＢｒは、転動体Ｔの外周面で乱反射して散乱光とな
る。この散乱光のうち、ＣＣＤカメラ３のレンズ３１
（図１参照）に入射した散乱光が、ＣＣＤカメラ３内で
結像して電気信号に変換される。The rolling element T is usually made of metal, but its outer peripheral surface is not a perfect mirror surface.
It is a metallic glossy surface having a roughness of about 1 to 1.0 μm.
Therefore, the inverted conical beam Br applied to the outer peripheral surface of the rolling element T is irregularly reflected on the outer peripheral surface of the rolling element T and becomes scattered light. Of the scattered light, the lens 31 of the CCD camera 3
The scattered light incident on (see FIG. 1) forms an image in the CCD camera 3 and is converted into an electric signal.
【００３０】ＣＣＤカメラ３の出力信号に基づいてモニ
タ５に表示される画像は、転動体Ｔ（載置台１）が静止
した状態で円環状の画像となる。この状態から、たとえ
ば、載置台１を上方に移動させることにより、転動体Ｔ
を二点鎖線で示す位置までΔＬだけ移動させると、モニ
タ５に表示される円環状画像の半径が大きくなる。画像
処理部４は、このときの円環状画像の半径の変化量に基
づいて、転動体Ｔの外周面からの反射ビーム径の変化量
ΔＲ、すなわち、転動体Ｔの外周面における逆円錐状ビ
ームＢｒの照射位置の水平方向の変化量ΔＲを求める。
そして、この変化量ΔＲおよび転動体Ｔ（載置台１）の
移動量ΔＬを下記式(7) に代入して、転動体Ｔのテーパ
角αを算出する。The image displayed on the monitor 5 based on the output signal of the CCD camera 3 is an annular image with the rolling element T (mounting table 1) stationary. From this state, for example, by moving the mounting table 1 upward, the rolling elements T
Is moved to the position indicated by the two-dot chain line by ΔL, the radius of the annular image displayed on the monitor 5 increases. Based on the radius change of the annular image at this time, the image processing unit 4 calculates the variation ΔR of the reflected beam diameter from the outer peripheral surface of the rolling element T, that is, the inverted conical beam on the outer peripheral surface of the rolling element T. A horizontal change amount ΔR of the Br irradiation position is obtained.
Then, the change amount ΔR and the moving amount ΔL of the rolling element T (the mounting table 1) are substituted into the following equation (7) to calculate the taper angle α of the rolling element T.
【００３１】[0031]
【数４】 (Equation 4)
【００３２】ここで、θ1 は、逆円錐状ビームＢｒの中
心軸に対する傾斜角度であり、輪型ミラー２４の内周面
（反射面）の中心軸に対する傾斜角度をθ2 とすると、
下記式(8) で定義される。 θ1 ＝９０°−２θ2 ・・・・・・(8) 以上のようにこの実施形態によれば、載置台１に載置さ
れた転動体Ｔの外周面を照射光学系２からのレーザビー
ムで照明しつつ、載置台１を上方または下方に移動させ
たときの転動体Ｔからの反射ビーム径の変化量ΔＲと、
その載置台１の移動量ΔＬとに基づいて、円錐ころ軸受
の転動体Ｔのテーパ角αが算出される。Here, θ1 is the inclination angle of the inverted conical beam Br with respect to the central axis, and the inclination angle of the inner peripheral surface (reflection surface) of the ring-shaped mirror 24 with respect to the central axis is θ2.
It is defined by the following equation (8). θ1 = 90 ° −2θ2 (8) As described above, according to this embodiment, the outer peripheral surface of the rolling element T mounted on the mounting table 1 is irradiated with the laser beam from the irradiation optical system 2. The amount of change ΔR in the diameter of the reflected beam from the rolling element T when the mounting table 1 is moved upward or downward while illuminating;
The taper angle α of the rolling element T of the tapered roller bearing is calculated based on the movement amount ΔL of the mounting table 1.
【００３３】ゆえに、転動体Ｔのテーパ角αの測定に際
して、測定作業者は転動体Ｔを載置台１に載置するだけ
でよいから、測定作業者の技量にかかわらず、転動体Ｔ
のテーパ角αを正確かつ迅速に検出することができる。
また、たとえばロボットハンドによって、載置台１に転
動体Ｔを載置したり、載置台１から転動体Ｔを取り除い
たりするようにすれば、転動体Ｔのテーパ角αを自動で
測定することができる。Therefore, when measuring the taper angle α of the rolling element T, the measuring operator need only mount the rolling element T on the mounting table 1, regardless of the skill of the measuring operator.
Can be accurately and quickly detected.
Further, if the rolling element T is mounted on the mounting table 1 or the rolling element T is removed from the mounting table 1 by a robot hand, for example, the taper angle α of the rolling element T can be automatically measured. it can.
【００３４】この発明の一実施形態の説明は以上の通り
であるが、この発明は、上述の一実施形態に限定される
ものではない。たとえば、上述の一実施形態では、被測
定物として円錐ころ軸受の転動体を取り上げたが、この
転動体以外にも、円錐ころ軸受の内軌道輪や外軌道輪な
どを被測定物としてもよい。この場合、内軌道輪の外周
面の中心軸に対する傾斜角度（内軌道輪の軌道テーパ
角）や、外軌道輪の内周面の中心軸に対する傾斜角度
（外軌道輪の軌道テーパ角）を正確かつ迅速に測定する
ことができる。Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the above-described embodiment, the rolling element of the tapered roller bearing is taken as the measured object. However, in addition to the rolling element, the inner race or the outer race of the tapered roller bearing may be set as the measured object. . In this case, the angle of inclination of the outer peripheral surface of the inner race with respect to the central axis (orbital taper angle of the inner race) and the inclination angle of the inner peripheral surface of the outer race with respect to the central axis (orbital taper angle of the outer race) are accurately determined. And it can be measured quickly.
【００３５】また、上述の一実施形態では、載置台を被
測定物の中心軸に沿って移動させることにより、載置台
上の転動体を照射光学系からのレーザビームに対して相
対的に移動させるとしたが、照射光学系を移動させるこ
とによって、照射光学系からのレーザビームを転動体の
中心軸に沿って移動させる構成が採用されてもよい。さ
らに、転動体の外周面に照射されるレーザビーム（逆円
錐状ビームＢｒ）は逆円錐状であるとしたが、たとえ
ば、円錐型ミラーからほぼ水平方向に放射する円盤状ビ
ームを第１の輪型ミラーで反射させ、その反射ビームを
さらに第２の輪型ミラーで反射させることにより、転動
体の中心軸に直交する方向から入射する円盤状ビームを
転動体の外周面に照射してもよい。In the above-described embodiment, the rolling table on the mounting table is moved relative to the laser beam from the irradiation optical system by moving the mounting table along the central axis of the object to be measured. However, a configuration in which the laser beam from the irradiation optical system is moved along the central axis of the rolling element by moving the irradiation optical system may be adopted. Further, the laser beam (inverted conical beam Br) applied to the outer peripheral surface of the rolling element is assumed to have an inverted conical shape. For example, a disc-shaped beam radiated in a substantially horizontal direction from a conical mirror is used as the first ring. The disk-shaped beam incident from a direction perpendicular to the central axis of the rolling element may be irradiated on the outer peripheral surface of the rolling element by reflecting the reflected beam on the mold mirror and further reflecting the reflected beam on the second ring-shaped mirror. .
【００３６】また、上述の一実施形態では、転動体から
の反射ビームを撮像する手段として、二次元画像を撮像
することができるＣＣＤカメラを例にとったが、たとえ
ば、反射ビームの径方向に沿ってＣＣＤ素子を一列に配
列させたＣＣＤラインセンサ（一次元画像撮像手段）を
設け、このＣＣＤラインセンサによって反射ビームが撮
像されてもよい。In the above-described embodiment, a CCD camera capable of capturing a two-dimensional image is taken as an example of a means for capturing a reflected beam from a rolling element. A CCD line sensor (one-dimensional image pickup means) in which CCD elements are arranged in a line along the line may be provided, and the reflected beam may be picked up by the CCD line sensor.
【００３７】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲内で、種々の設計変更を施すことが可能で
ある。In addition, various design changes can be made within the scope of the technical matters described in the claims.
【図１】この発明の一実施形態に係る角度測定装置の構
成を図解的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an angle measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図２】レーザ光源からのレーザビームが円盤状ビーム
に変換される仕組みについて説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a mechanism of converting a laser beam from a laser light source into a disc-shaped beam.
【図３】転動体からの反射ビームに基づいて、転動体の
軌道テーパ角を算出する処理について説明するための図
である。FIG. 3 is a diagram for explaining a process of calculating a track taper angle of a rolling element based on a reflected beam from the rolling element.
【図４】円錐ころ軸受の転動体の軌道テーパ角を測定す
るための従来方法を説明するための図である。FIG. 4 is a view for explaining a conventional method for measuring a track taper angle of a rolling element of a tapered roller bearing.
【図５】円錐ころ軸受の内軌道輪の軌道テーパ角を測定
するための従来方法を説明するための図である。FIG. 5 is a view for explaining a conventional method for measuring a track taper angle of an inner race of a tapered roller bearing.
１ 載置台 １２ 駆動機構（移動手段） ２ 照射光学系（照射手段） ２１ レーザ光源 ２２ ガラスロッドレンズ ２３ 円錐型ミラー ２４ 輪型ミラー ３ ＣＣＤカメラ（撮像手段、二次元画像撮像手
段） ４ 画像処理部（径計測手段、変化量検出手段、算
出手段） Ｂｉ レーザビーム Ｂｏ 円錐状ビーム Ｂｂ 円盤状ビーム Ｂｒ 逆円錐状ビーム Ｔｏ 中心軸 ΔＬ 移動量 ΔＲ 変化量 Ｔ 転動体（被測定物） α テーパ角（被測定物の中心軸に対する外周面の
傾斜角度）Reference Signs List 1 mounting table 12 drive mechanism (moving means) 2 irradiation optical system (irradiation means) 21 laser light source 22 glass rod lens 23 conical mirror 24 wheel-shaped mirror 3 CCD camera (imaging means, two-dimensional image imaging means) 4 image processing unit (Diameter measuring means, change amount detecting means, calculating means) Bi laser beam Bo Conical beam Bb Disk beam Br Inverted conical beam To Central axis ΔL Movement ΔR Change T Rolling element (measured object) α Taper angle ( Angle of inclination of outer peripheral surface with respect to central axis of DUT
Claims (3)
するための保持手段と、 この保持手段に保持された被測定物の上記略円錐状の外
周面の中心軸に対して一定の角度をなすとともに、当該
中心軸に対して回転対称な面形状のレーザビームを、上
記保持手段に保持された被測定物の外周面に照射する照
射手段と、 上記保持手段に保持された被測定物の外周面からの反射
ビームが形成する円環画像の径を計測する径計測手段
と、 上記保持手段を、上記照射手段が照射するレーザビーム
に対して相対的に、被測定物の中心軸に沿って移動させ
る移動手段と、 上記径計測手段による上記円環画像の径の計測結果と、
上記移動手段による上記保持手段の移動量とに基づい
て、上記被測定物の中心軸に対する外周面の傾斜角を検
出する角度検出手段とを含むことを特徴とする角度測定
装置。1. A holding means for holding an object to be measured having a substantially conical outer peripheral surface, and a constant with respect to a center axis of the substantially conical outer peripheral surface of the object to be measured held by the holding means. Irradiating a laser beam having a surface shape that is rotationally symmetric with respect to the center axis and irradiating the outer peripheral surface of the object to be measured held by the holding means; Diameter measuring means for measuring the diameter of an annular image formed by the reflected beam from the outer peripheral surface of the object, and holding means, the center of the object to be measured, relative to the laser beam irradiated by the irradiating means Moving means for moving along the axis, a diameter measurement result of the ring image by the diameter measuring means,
An angle measuring device, comprising: angle detecting means for detecting a tilt angle of an outer peripheral surface with respect to a central axis of the object to be measured, based on a moving amount of the holding means by the moving means.
ームを照射しつつ、上記移動手段によって上記保持手段
を移動させたときの上記径計測手段の計測結果に基づい
て、上記円環画像の径の変化量を検出する変化量検出手
段と、 この変化量検出手段によって検出された変化量および上
記保持手段の移動量に基づいて、上記被測定物の中心軸
に対する外周面の傾斜角度を算出する算出手段とを含む
ことを特徴とする請求項１記載の角度測定装置。2. The measurement result of the diameter measuring means when the holding means is moved by the moving means while irradiating the laser beam to the outer peripheral surface of the object to be measured by the irradiating means. A change amount detecting means for detecting a change amount of the diameter of the annular image based on the change amount, and a center of the object to be measured based on the change amount detected by the change amount detecting means and the movement amount of the holding means. 2. The angle measuring device according to claim 1, further comprising a calculating unit configured to calculate a tilt angle of the outer peripheral surface with respect to the axis.
れたレーザ光源と、 このレーザ光源からのレーザビームを円錐状ビームに変
換するためのガラスロッドレンズと、 このガラスロッドレンズからの円錐状ビームをほぼ水平
に放射する円盤状ビームに変換するための円錐型ミラー
と、 この円錐型ミラーからの円盤状ビームを逆円錐状ビーム
に変換して、この逆円錐状ビームを被測定物の外周面に
導くための輪型ミラーとを含むことを特徴とする請求項
１または２記載の角度測定装置。3. The irradiating means includes: a laser light source disposed on a central axis of an object to be measured held by the holding means; and a glass for converting a laser beam from the laser light source into a conical beam. A rod lens, a conical mirror for converting a conical beam from the glass rod lens into a disc-shaped beam that radiates almost horizontally, and a disc-shaped beam from the conical mirror converted to an inverted conical beam 3. The angle measuring device according to claim 1, further comprising a ring-shaped mirror for guiding the inverted conical beam to the outer peripheral surface of the object to be measured.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3046499A JP2000230816A (en) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | Angle measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3046499A JP2000230816A (en) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | Angle measuring instrument |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000230816A true JP2000230816A (en) | 2000-08-22 |
Family
ID=12304617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3046499A Pending JP2000230816A (en) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | Angle measuring instrument |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000230816A (en) |
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- 1999-02-08 JP JP3046499A patent/JP2000230816A/en active Pending
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