JP6697322B2 - Oil film thickness measuring device and measuring method - Google Patents

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Description

本開示は、測定装置及び測定方法に関し、より詳細には、転動体表面に形成される油膜厚さを測定する装置及び方法に関する。   The present disclosure relates to a measuring device and a measuring method, and more particularly, to a device and a method for measuring an oil film thickness formed on a rolling element surface.

従来、接触状態で相対的に移動する物体間の摩擦を低減するため、物体間に潤滑油を供給する技術が知られている。例えば、軸受では、軌道輪と転動体との間に潤滑油が供給されて油膜が形成される。油膜厚さは、接触圧力による軌道輪及び転動体の弾性変形、並びに接触圧力による潤滑油の粘度の増加に影響を受ける。このような状態の潤滑を弾性流体潤滑（Elasto-Hydrodynamic Lubrication、以下ＥＨＬ）という。   BACKGROUND ART Conventionally, there is known a technique of supplying lubricating oil between objects in order to reduce friction between objects that relatively move in a contact state. For example, in a bearing, lubricating oil is supplied between the bearing ring and the rolling element to form an oil film. The oil film thickness is affected by the elastic deformation of the bearing ring and the rolling elements due to the contact pressure, and the increase of the viscosity of the lubricating oil due to the contact pressure. Lubrication in such a state is called elasto-hydrodynamic lubrication (hereinafter referred to as EHL).

ＥＨＬ下での油膜厚さを測定する方法として、白色光を用いた光干渉法がある（非特許文献１及び２）。当該光干渉法では、鋼球を透明板の下面に接触させた状態で、透明板の上面から接触部に白色光を照射する。この白色光はブロードなスペクトルを持っており、波長制御されていない連続光である。転がり接触又は転がり滑り接触を想定した油膜厚さを測定する場合、透明板及び転動体の少なくとも一方を回転させる。白色光は透明板の下面及び転動体の表面で反射し、各反射光の光路差によって干渉縞が発生する。   As a method for measuring the oil film thickness under EHL, there is an optical interference method using white light (Non-Patent Documents 1 and 2). In the optical interferometry, a steel ball is in contact with the lower surface of the transparent plate, and white light is emitted from the upper surface of the transparent plate to the contact portion. This white light has a broad spectrum and is continuous light whose wavelength is not controlled. When measuring the oil film thickness assuming rolling contact or rolling-sliding contact, at least one of the transparent plate and the rolling element is rotated. White light is reflected by the lower surface of the transparent plate and the surface of the rolling element, and interference fringes are generated due to the optical path difference between the reflected lights.

この干渉縞を、３０ｆｐｓのデジタルカラーＣＣＤカメラを用いて撮影し、撮像を、画像集録ボードを用いてコンピュータへＲＧＢ輝度分布として取り込む。これらのＲＧＢ輝度分布を画像処理によりＨＳＶ輝度分布に変換し、その中のＨ(Ｈｕｅ、色相)の分布を用いる。   This interference fringe is photographed using a 30 fps digital color CCD camera, and the image is captured as an RGB luminance distribution into a computer using an image acquisition board. These RGB luminance distributions are converted into HSV luminance distributions by image processing, and the distribution of H (Hue, hue) therein is used.

また、事前に膜厚が既知の透明膜試料を用いて実験的に作成した色相−膜厚の較正表を用いて、色相分布を膜厚分布に変換する。   Further, the hue distribution is converted into a film thickness distribution by using a hue-film thickness calibration table that is experimentally created by using a transparent film sample having a known film thickness.

従来技術の課題は、光干渉法で得た干渉色から膜厚への変換方法である。色と膜厚の較正を事前に実験的に作成しなくてはならないが、それが非常に煩雑である。   The problem of the prior art is a method of converting the interference color obtained by the optical interference method to the film thickness. The color and film thickness calibration must be experimentally created in advance, which is very complicated.

また、非特許文献１の図２に記載されているように、色相は膜厚に対して周期的に変化し、その周期は干渉の次数と関連した約２５０ｎｍ（光学膜厚）である。そのため、膜厚の測定範囲は２５０ｎｍに限定され、膜厚測定範囲が狭い。   Further, as described in FIG. 2 of Non-Patent Document 1, the hue changes periodically with respect to the film thickness, and the period is about 250 nm (optical film thickness) related to the order of interference. Therefore, the film thickness measurement range is limited to 250 nm, and the film thickness measurement range is narrow.

従来技術の課題を解決しうる測定手法として、複数の波長域の光を用いた光干渉法がある。例えば、特許文献１は、複数の波長域の光を利用して、測定対象物の表面を覆う透明膜の厚さを測定する方法を開示する。   As a measuring method that can solve the problems of the conventional technology, there is an optical interference method using light in a plurality of wavelength bands. For example, Patent Document 1 discloses a method of measuring the thickness of a transparent film covering the surface of an object to be measured using light in a plurality of wavelength bands.

特許文献１の測定方法では、透明膜で覆われた測定対象物に複数の単色光を照射して干渉縞を生じさせ、透明膜及び測定対象物の干渉画像を撮影する。当該測定方法では、複数の点を干渉画像から選択し、各点に対応する干渉輝度信号を干渉縞のモデルに適合させる。これにより、色―膜厚の実験的な較正を要することなく、透明膜の各点における厚さが一括で求められる。膜厚分解能も従来技術と同等の約１ｎｍである。また、特許文献１では膜厚０ｎｍ〜７５０ｎｍ（光学膜厚）の測定結果が示されている。よって、特許文献１の測定方法では、従来技術と比較して、膜厚測定範囲は広がることがわかる。   According to the measurement method of Patent Document 1, a plurality of monochromatic lights are irradiated on a measurement target covered with a transparent film to generate interference fringes, and an interference image of the transparent film and the measurement target is captured. In the measurement method, a plurality of points are selected from the interference image, and the interference luminance signal corresponding to each point is fitted to the model of the interference fringe. By this, the thickness at each point of the transparent film can be collectively obtained without requiring the color-film thickness experimental calibration. The film thickness resolution is about 1 nm, which is equivalent to that of the conventional technique. In addition, Patent Document 1 shows the measurement results of the film thickness of 0 nm to 750 nm (optical film thickness). Therefore, it can be seen that the measurement method of Patent Document 1 has a wider film thickness measurement range than the prior art.

特開２０１３−１４５２２９号公報JP, 2013-145229, A

P. M. CANN et.al, "The Development of a Spacer Layer Imaging Method (SLIM) for Mapping Elastohydrodynamic Contacts", TRIBOLOGY TRANSACTIONS, Vol. 39(1996), 4, 915-921P. M. CANN et.al, "The Development of a Spacer Layer Imaging Method (SLIM) for Mapping Elastohydrodynamic Contacts", TRIBOLOGY TRANSACTIONS, Vol. 39 (1996), 4, 915-921 「EHL極薄膜厚計測システム」，［ｏｎｌｉｎｅ］，［平成２８年５月１６日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：http://www.shima-tra.co.jp/jp/products/topics/ehl071201.pdf＞"EHL ultra-thin film thickness measurement system", [online], [search on May 16, 2016], Internet <URL: http://www.shima-tra.co.jp/jp/products/topics/ehl071201. pdf ＞

特許文献１の測定方法は、その実施例にもあるように、シリコンウェハー上の酸化膜を測定対象物としている。すなわち、「非常に平滑」な表面に「固定」された透明膜を測定対象物としている。特許文献１の測定方法では、ＥＨＬにおける油膜厚さを測定することは想定されていない。油膜は、物体同士が相対的に転がり接触及び／又は転がり滑り接触している際に動的に形成され、物体間の接触圧力や物体の表面粗さ等に応じてその厚さが時間変動する。また、摺動面に用いられる物体の表面は、化学研磨された上記シリコンウェハーと比較すると粗く、油膜厚さは表面粗さに由来した空間方向の分布を持つ。このような時間変動し空間分布を持つ油膜厚さの測定に対して特許文献１の測定方法を用いる場合には、干渉色の混色による「次数飛び」と呼ばれるエラーが問題になる。以下、「干渉色の混色」、「油膜厚さの時間変動と空間分布」、そして「次数飛び」について述べる。   The measuring method of Patent Document 1 uses an oxide film on a silicon wafer as an object to be measured, as in the example. That is, the transparent film “fixed” on the “very smooth” surface is used as the measurement object. The measurement method of Patent Document 1 does not assume that the oil film thickness at EHL is measured. The oil film is dynamically formed when objects are in rolling contact and / or rolling-sliding contact with each other, and the thickness of the oil film changes with time according to the contact pressure between the objects and the surface roughness of the objects. . Further, the surface of the object used as the sliding surface is rougher than that of the chemically polished silicon wafer, and the oil film thickness has a spatial distribution derived from the surface roughness. When the measuring method of Patent Document 1 is used for measuring the oil film thickness having such a time-varying and spatial distribution, an error called "order skipping" due to color mixture of interference colors becomes a problem. Hereinafter, "mixing of interference colors", "temporal variation of oil film thickness and spatial distribution", and "order jump" will be described.

まず、干渉色の混色について述べる。干渉色の混色には「時間的混色」と「空間的混色」が存在する。このうち、油膜計測において影響が大きいものは前者の時間的混色である。便宜上、空間的混色から説明する。空間的混色とは、画像素子の１ピクセル内で生じる混色のことである。静的（時間変動しない）かつ色分布を持つ干渉像を撮影することを考える。この場合、撮像における１ピクセルのＲＧＢ輝度値は、「カメラの画像素子のピクセルサイズ(通常のカメラでは１辺が数μｍの正方形)」を「顕微鏡の倍率」で除した、有限の面積における平均値である。すなわち、その面積と色分布(単位距離当たりの色変化量)に応じた空間的な混色が生じる。空間的混色は、カメラの画像素子のピクセルサイズが小さいほど、カメラの倍率が大きいほど、抑制される。   First, the color mixture of interference colors will be described. There are "temporal color mixture" and "spatial color mixture" in the color mixture of interference colors. Of these, the one that has a large effect on oil film measurement is the former temporal color mixing. For convenience, the spatial color mixture will be described. Spatial color mixing is color mixing that occurs within one pixel of an image element. Consider capturing an interference image that is static (does not change with time) and has a color distribution. In this case, the RGB luminance value of 1 pixel in the image pickup is the average in a finite area obtained by dividing the “pixel size of the image element of the camera (a square with a side of several μm in a normal camera)” by the “magnification of the microscope”. It is a value. That is, spatial color mixing occurs depending on the area and the color distribution (color change amount per unit distance). The spatial color mixture is suppressed as the pixel size of the image element of the camera is smaller and the magnification of the camera is larger.

時間的混色とは、撮影の露光時間内で生じる混色のことである。ここで露光時間とは「１つの撮像を得るためにカメラの撮像素子が受光した時間」であり、「カメラのシャッタースピード」と「照明（光源）の発光時間」の短い方を意味する。動的（時間変動する）かつ各時間においては色分布を持たない（撮影視野内で色が均一な）干渉像を撮影することを考える。この条件にて、ある露光時間で撮影した場合、色分布をもたないため空間的混色は生じないが、干渉色が時間変動するため、撮像における１ピクセルのＲＧＢ輝度値は露光時間内の時間的な平均値となる。すなわち、その露光時間と色の変化量・変化速度に応じた時間的な混色が生じる。時間的混色は、露光時間が短いほど、色の変化量・変化速度が少ないほど、抑制される。   Temporal color mixing is color mixing that occurs within the exposure time of shooting. Here, the exposure time is “the time when the image pickup device of the camera receives light to obtain one image”, and means the shorter one of the “shutter speed of the camera” and the “light emission time of the illumination (light source)”. Consider capturing an interference image that is dynamic (time-varying) and has no color distribution at each time (color is uniform in the field of view). Under this condition, when shooting with a certain exposure time, spatial color mixing does not occur because there is no color distribution, but since the interference color fluctuates with time, the RGB luminance value of 1 pixel in the imaging is the time within the exposure time. Average value. That is, temporal color mixing occurs depending on the exposure time and the color change amount / change speed. Temporal color mixing is suppressed as the exposure time becomes shorter and the color change amount / change speed becomes smaller.

続いて、油膜厚さの時間変動と空間分布について述べる。時間変動については、油膜厚さに影響を与えるパラメータは「接触面圧」や「転がり又は転がり滑り速度」、「油の粘度」、「油温」、「透明体/転動体の表面粗さ」である。このうち、表面粗さ以外のパラメータ由来の時間変動は、試験条件を一定にすることで、比較的抑制することができる。一方、透明体/転動体の表面粗さ由来の時間変動を抑制することは困難である。なぜなら、物体同士が相対的に転がり接触及び/又は転がり滑り接触する場合に、表面粗さ由来の時間変動を抑制するということは、「表面粗さの空間分布を特許文献１の測定方法の分解能（１ｎｍ）以下にする」ことを意味するからである。転がり及び/又は転がり滑り接触下で用いられる物体の表面は、通常の機械摺動部の表面と比較すると平滑であるが、機械加工面でありこのような超平滑面ではないため、表面粗さ由来の油膜厚さの時間変動は必ず生じてしまう。   Next, the temporal variation and spatial distribution of the oil film thickness will be described. Regarding time fluctuation, the parameters that affect the oil film thickness are "contact surface pressure", "rolling or rolling slip speed", "oil viscosity", "oil temperature", and "transparent / rolling surface roughness". Is. Among these, the time variation due to parameters other than the surface roughness can be relatively suppressed by keeping the test conditions constant. On the other hand, it is difficult to suppress the time variation due to the surface roughness of the transparent body / rolling body. Because, when the objects are in rolling contact and / or in rolling-sliding contact with each other, suppressing the time variation derived from the surface roughness means that "the spatial distribution of the surface roughness is the resolution of the measurement method of Patent Document 1". (1 nm) or less ”is meant. The surface of an object used under rolling and / or rolling-sliding contact is smoother than the surface of a normal mechanical sliding part, but it is a machined surface and is not such an ultra-smooth surface, so the surface roughness The fluctuation of the oil film thickness due to time always occurs.

最後に次数飛びについて述べる。次数飛びとは、干渉色から膜厚へ変換する際に似た干渉色を混同し、真値とは大きく離れた膜厚が算出されるエラーである。似た干渉色は各波長の干渉の次数に対応して表れるため、「次数飛び」と呼ばれる。上記文献の手法では、先述のように従来技術と比較して膜厚測定範囲が広いため、変換範囲において似た色が多数存在する。図１に、特許文献１の測定方法において理想条件における０〜５μｍの干渉色の推移を示す。このように膜厚変換範囲において似た色が多数存在しており、干渉色が混色すると次数飛びが生じてしまう。   Finally, the order jump will be described. The order jump is an error in which a similar interference color is confused when the interference color is converted into the film thickness, and a film thickness that is far from the true value is calculated. Since similar interference colors appear corresponding to the order of interference at each wavelength, they are called “order jumps”. In the method of the above-mentioned document, since the film thickness measurement range is wider than that of the conventional technique as described above, many similar colors exist in the conversion range. FIG. 1 shows the transition of the interference color of 0 to 5 μm under ideal conditions in the measuring method of Patent Document 1. As described above, there are many similar colors in the film thickness conversion range, and when interference colors are mixed, order skipping occurs.

なお、従来技術では先述のように３０ｆｐｓのカメラと連続光を用いて計測しており、３３ｍｓの時間平均された干渉画像を解析対象としているため、比較的程度の大きい時間的混色が生じているが、次数飛びは生じない。なぜなら膜厚測定範囲が色相１周期分であり、その中で似た色相は離散的ではなく連続的に表れるからである（非特許文献１の図２参照）。そのため、混色が生じて計測された色相が膜厚真値の色相と異なった場合にも、膜厚真値の周辺の値が選択されるため、実用上影響が小さい。   In the prior art, as described above, measurement is performed using a 30 fps camera and continuous light, and an interference image that is time-averaged for 33 ms is an analysis target, so that a relatively large degree of temporal color mixing occurs. However, order jump does not occur. This is because the film thickness measurement range is one cycle of hue, and similar hues appear continuously instead of discretely (see FIG. 2 of Non-Patent Document 1). Therefore, even when the measured hue is different from the hue of the true value of the film thickness due to the color mixture, a value around the true value of the film thickness is selected, so that the practical effect is small.

以上より、特許文献１の測定手法を、膜厚が時間変動する油膜計測に適用するためには、干渉色の混色を許容値以下に抑えることが求められる。   As described above, in order to apply the measurement method of Patent Document 1 to the oil film measurement in which the film thickness varies with time, it is required to suppress the color mixture of interference colors to be equal to or less than the allowable value.

本開示は、転がり接触及び／又は転がり滑り接触下において、転動体の表面に形成される油膜厚さを次数飛びなく測定することができる装置及び方法を提供することを目的とする。   An object of the present disclosure is to provide an apparatus and a method capable of measuring the oil film thickness formed on the surface of a rolling element without any order jump under rolling contact and / or rolling sliding contact.

本開示に係る測定装置は、転動体の表面に形成される油膜厚さを測定する。当該測定装置は、透明板と、光源と、顕微鏡と、カメラと、演算装置とを備える。透明板の一方面には、転動体が接触する。透明板と転動体との接触部には潤滑剤が供給される。光源は、透明板の他方面側に配置される。光源は、複数の波長域の光を接触部に瞬間的に照射する。顕微鏡は、透明板の他方面側に配置される。顕微鏡は、接触部を拡大する。カメラは、透明板の他方面側に配置される。カメラは、光源からの光が透明板の一方面及び転動体の表面で反射して干渉光が入射されたときに、顕微鏡で拡大された接触部を撮影して干渉画像を生成する。演算装置は、干渉画像から干渉光の強度を波長域ごとに取得し、強度を油膜厚さに変換する。測定に際して、透明板が一方面に垂直な回転軸周りに回転し、及び／又は転動体が透明板の一方面に平行な回転軸周りに回転する。光源の発光時間をＬ［μｓ］、転動体の回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、転動体の転がり方向におけるカメラの撮像素子サイズをＳ［μｍ]、転がり方向におけるカメラの画素数をＮｐとしたとき、以下の式（１）を満たす。
０＜Ｌ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍ≦５ （１） The measuring device according to the present disclosure measures the oil film thickness formed on the surface of the rolling element. The measuring device includes a transparent plate, a light source, a microscope, a camera, and a computing device. The rolling element contacts one surface of the transparent plate. A lubricant is supplied to the contact portion between the transparent plate and the rolling element. The light source is arranged on the other surface side of the transparent plate. The light source instantaneously irradiates the contact portion with light in a plurality of wavelength bands. The microscope is arranged on the other surface side of the transparent plate. The microscope magnifies the contact area. The camera is arranged on the other surface side of the transparent plate. When the light from the light source is reflected by the one surface of the transparent plate and the surface of the rolling element and the interference light is incident on the camera, the camera images the contact portion magnified by the microscope to generate an interference image. The arithmetic device acquires the intensity of the interference light for each wavelength range from the interference image and converts the intensity into an oil film thickness. During the measurement, the transparent plate rotates about a rotation axis perpendicular to one surface, and / or the rolling element rotates about a rotation axis parallel to one surface of the transparent plate. The light emission time of the light source is L [μs], the rotation speed of the rolling element is V [m / s], the microscope magnification is M, the image sensor size of the camera in the rolling direction of the rolling element is S [μm], and the camera size in the rolling direction is When the number of pixels is N p , the following expression (1) is satisfied.
0 <L × V + (S / N P) / M ≦ 5 (1)

本開示に係る他の測定装置は、転動体の表面に形成される油膜厚さを測定する。当該測定装置は、透明板と、光源と、カメラと、顕微鏡と、演算装置とを備える。透明板の一方面には、転動体が接触する。透明板と転動体との接触部には潤滑剤が供給される。光源は、透明板の他方面側に配置される。光源は、複数の波長域の光を接触部に連続して照射する。顕微鏡は、透明板の他方面側に配置される。顕微鏡は、接触部を拡大する。カメラは、透明板の他方面側に配置される。カメラは、光源からの光が透明板の一方面及び転動体の表面で反射して干渉光が入射されている間に、顕微鏡で拡大された接触部を撮影して干渉画像を生成する。演算装置は、干渉画像から干渉光の強度を波長域ごとに取得し、強度を油膜厚さに変換する。測定に際して、透明板が一方面に垂直な回転軸周りに回転し、及び／又は転動体が透明板の一方面に平行な回転軸周りに回転する。カメラのシャッタースピードをＥ［μｓ］、転動体の回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、転動体の転がり方向におけるカメラの撮像素子サイズをＳ［μｍ]、転がり方向におけるカメラの画素数をＮｐとしたとき、以下の式（２）を満たす。
０＜Ｅ×Ｖ＋(Ｓ／ＮＰ)／Ｍ≦５ （２） Another measuring device according to the present disclosure measures the oil film thickness formed on the surface of the rolling element. The measuring device includes a transparent plate, a light source, a camera, a microscope, and a computing device. The rolling element contacts one surface of the transparent plate. A lubricant is supplied to the contact portion between the transparent plate and the rolling element. The light source is arranged on the other surface side of the transparent plate. The light source continuously irradiates the contact portion with light in a plurality of wavelength ranges. The microscope is arranged on the other surface side of the transparent plate. The microscope magnifies the contact area. The camera is arranged on the other surface side of the transparent plate. The camera captures an enlarged contact portion with a microscope and generates an interference image while the light from the light source is reflected by the one surface of the transparent plate and the surface of the rolling element and the interference light is incident. The arithmetic unit acquires the intensity of the interference light for each wavelength range from the interference image and converts the intensity into an oil film thickness. During the measurement, the transparent plate rotates about a rotation axis perpendicular to the one surface, and / or the rolling element rotates about a rotation axis parallel to the one surface of the transparent plate. The shutter speed of the camera is E [μs], the rotation speed of the rolling element is V [m / s], the microscope magnification is M, the image sensor size of the camera in the rolling direction of the rolling element is S [μm], and the camera speed in the rolling direction is When the number of pixels is N p , the following expression (2) is satisfied.
0 <E × V + (S / N P) / M ≦ 5 (2)

本開示に係る測定方法は、油膜厚さを測定する。当該測定方法は、転動体及び透明板を準備する工程と、透明板の一方面に転動体を接触させ、透明板と転動体との接触部に潤滑剤を供給し、透明板を一方面に垂直な回転軸周りに回転させ、及び／又は転動体を透明板の一方面に平行な回転軸周りに回転させる工程と、複数の波長域の光を接触部に瞬間的に照射する工程と、光が透明板の一方面及び転動体の表面で反射して干渉光がカメラに入射されたときに、顕微鏡で拡大された接触部をカメラで撮影して干渉画像を生成する工程と、干渉画像から干渉光の強度を波長域ごとに取得し、強度を油膜厚さに変換する工程とを備える。光源の発光時間をＬ［μｓ］、転動体の回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、転動体の転がり方向におけるカメラの撮像素子サイズをＳ［μｍ]、転がり方向におけるカメラの画素数をＮｐとしたとき、以下の式（１）を満たす。
０＜Ｌ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍ≦５ （１） The measuring method according to the present disclosure measures the oil film thickness. The measurement method is a step of preparing a rolling element and a transparent plate, bringing the rolling element into contact with one surface of the transparent plate, supplying a lubricant to a contact portion between the transparent plate and the rolling element, and placing the transparent plate on one surface. Rotating around a vertical rotation axis, and / or rotating the rolling element around a rotation axis parallel to one surface of the transparent plate; and irradiating the contact portion with light in a plurality of wavelength ranges instantaneously, When the light is reflected by one surface of the transparent plate and the surface of the rolling element and the interference light is incident on the camera, a step of generating an interference image by photographing the contact portion magnified by the microscope with the camera, and the interference image To obtain the intensity of the interference light for each wavelength range and convert the intensity into an oil film thickness. The light emission time of the light source is L [μs], the rotation speed of the rolling element is V [m / s], the microscope magnification is M, the image pickup device size of the camera in the rolling direction of the rolling element is S [μm], and the size of the camera in the rolling direction is When the number of pixels is N p , the following expression (1) is satisfied.
0 <L × V + (S / N P) / M ≦ 5 (1)

本開示に係る他の測定方法は、油膜厚さを測定する。当該測定方法は、転動体及び透明板を準備する工程と、透明板の一方面に転動体を接触させ、透明板と転動体との接触部に潤滑剤を供給し、透明板を一方面に垂直な回転軸周りに回転させ、及び／又は転動体を透明板の一方面に平行な回転軸周りに回転させる工程と、複数の波長域の光を接触部に連続して照射する工程と、光が透明板の一方面及び転動体の表面で反射して干渉光がカメラに入射されている間に、顕微鏡で拡大された接触部をカメラで撮影して干渉画像を生成する工程と、干渉画像から干渉光の強度を波長域ごとに取得し、強度を油膜厚さに変換する工程とを備える。カメラのシャッタースピードをＥ［μｓ］、転動体の回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、転動体の転がり方向におけるカメラの撮像素子サイズをＳ［μｍ]、転がり方向におけるカメラの画素数をＮｐとしたとき、以下の式（２）を満たす。
０＜Ｅ×Ｖ＋(Ｓ／ＮＰ)／Ｍ≦５ （２） Another measurement method according to the present disclosure measures the oil film thickness. The measurement method is a step of preparing a rolling element and a transparent plate, bringing the rolling element into contact with one surface of the transparent plate, supplying a lubricant to a contact portion between the transparent plate and the rolling element, and placing the transparent plate on one surface. Rotating around a vertical rotation axis, and / or rotating the rolling element around a rotation axis parallel to one surface of the transparent plate, and a step of continuously irradiating light in a plurality of wavelength ranges on the contact portion, While the light is reflected on one surface of the transparent plate and the surface of the rolling element and the interference light is incident on the camera, a step of generating an interference image by photographing the contact part magnified by the microscope with the camera, A step of acquiring the intensity of the interference light for each wavelength range from the image and converting the intensity into an oil film thickness. The shutter speed of the camera is E [μs], the rotation speed of the rolling element is V [m / s], the microscope magnification is M, the image sensor size of the camera in the rolling direction of the rolling element is S [μm], and the camera speed in the rolling direction is When the number of pixels is N p , the following expression (2) is satisfied.
0 <E × V + (S / N P) / M ≦ 5 (2)

本開示によれば、転がり接触及び／又は転がり滑り接触下において、転動体の表面に形成される油膜厚さを簡便かつ広い膜厚範囲で次数飛び無く測定することができる。   According to the present disclosure, under rolling contact and / or rolling-sliding contact, the oil film thickness formed on the surface of a rolling element can be easily measured in a wide film thickness range without any order jump.

図１は、照射光が３つの単色光から構成される場合における、膜厚に対する干渉色及び各単色光の輝度を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the interference color with respect to the film thickness and the brightness of each monochromatic light when the irradiation light is composed of three monochromatic lights. 図２は、球表面の光学像及び３次元形状を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an optical image and a three-dimensional shape of the spherical surface. 図３は、図２中Ａ−Ｂ部の断面形状を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a cross-sectional shape of a portion AB in FIG. 図４は、油膜厚さ２０ｎｍ〜１０２０ｎｍの範囲における各油膜厚さの最小色乖離度を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the minimum color deviation degree of each oil film thickness in the oil film thickness range of 20 nm to 1020 nm. 図５は、類似色におけるＲＧＢ輝度値及びそれらの差分を数値で表した表である。FIG. 5 is a table showing numerical values of RGB luminance values in similar colors and their differences. 図６は、類似色におけるＲＧＢ輝度値の比較を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a comparison of RGB luminance values for similar colors. 図７は、第１実施形態に係る測定装置の概略構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the measuring apparatus according to the first embodiment. 図８は、露光時間と回転速度における適／不適な範囲を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing suitable / unsuitable ranges in the exposure time and the rotation speed. 図９は、３色の光の強度と油膜厚さとの関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the intensity of light of three colors and the oil film thickness. 図１０は、第２実施形態に係る測定装置の概略構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the measuring apparatus according to the second embodiment. 図１１は、実施例１及び比較例において撮影した各干渉画像である。FIG. 11 is each interference image taken in Example 1 and the comparative example. 図１２は、実施例２において撮影した干渉画像である。FIG. 12 is an interference image captured in the second embodiment. 図１３は、図１２の干渉画像から得られた３色の光の強度を油膜厚さの分布に変換した図である。FIG. 13 is a diagram in which the intensities of the three colors of light obtained from the interference image of FIG. 12 are converted into a distribution of oil film thickness.

本考案者等は、油膜厚さの測定に複数の波長域の光を用いた光干渉法を適用し、測定の簡便化と測定膜厚範囲の拡大を図ることを考えた。しかしながら、特許文献１における測定対象物と異なり、転動体は、油膜の測定時において、透明板に対して相対的に転がり接触及び／又は転がり滑り接触する。このため、非特許文献１又は２のような構成に対して特許文献１のような光干渉法を単に油膜の測定に適用したというだけでは、干渉像を撮影した場合に干渉色の混色が生じ、次数飛びが生じて、油膜厚さを正確に測定することは難しい。   The inventors of the present invention considered that the optical interferometry using light in a plurality of wavelength ranges was applied to the measurement of the oil film thickness to simplify the measurement and expand the measurement film thickness range. However, unlike the measurement object in Patent Document 1, the rolling element makes rolling contact and / or rolling sliding contact relative to the transparent plate during measurement of the oil film. Therefore, if the optical interference method as in Patent Document 1 is simply applied to the measurement of the oil film in the configuration as in Non-Patent Document 1 or 2, mixing of interference colors occurs when an interference image is taken. However, it is difficult to accurately measure the oil film thickness because of the order jump.

次数飛びなく測定するには、影響の大きい時間的混色を抑制すべく、光学系の構成や転がり／転がり滑り速度に応じて撮影の「露光時間」を適切に設定することが必要である。この露光時間について本考案者等が検討した結果を以下に示す。   In order to measure the order without skipping, it is necessary to appropriately set the "exposure time" for photographing in accordance with the configuration of the optical system and the rolling / rolling sliding speed in order to suppress temporal color mixing that has a large influence. The results of the present inventors' examination of this exposure time are shown below.

まず、干渉色の混色量は、先述した時間的混色量と空間的混色量の和で決まる。時間的混色量は「表面粗さ由来の油膜厚さの勾配」×「露光時間」×「転がり速度」によって決まる。空間的混色量は「表面粗さ由来の油膜厚さの勾配」×「撮像素子サイズ（転がり方向）」／「撮像素子のピクセル数（転がり方向）」／「「顕微鏡倍率」で決まる。なお、これらの式は「表面粗さの周波数に対して画素間隔が十分小さい」、「表面粗さによる油膜厚さの勾配は線形」という前提条件に則っている。多くのカメラおよび転動体の表面粗さの場合、この条件は実用上問題ないレベルで満たされる。   First, the color mixture amount of interference colors is determined by the sum of the temporal color mixture amount and the spatial color mixture amount described above. The temporal color mixing amount is determined by “gradient of oil film thickness derived from surface roughness” × “exposure time” × “rolling speed”. The spatial color mixture amount is determined by “gradient of oil film thickness derived from surface roughness” × “imaging element size (rolling direction)” / “number of pixels of imaging element (rolling direction)” / “microscope magnification”. Note that these expressions are based on the preconditions that "the pixel interval is sufficiently small with respect to the frequency of the surface roughness" and "the gradient of the oil film thickness due to the surface roughness is linear". In the case of the surface roughness of many cameras and rolling elements, this condition is satisfied at a level where there is no practical problem.

なお本検討では、転動体の表面粗さのみを考慮し透明板の粗さは考慮していないが、透明板としては通常、化学研磨されたガラス板およびサファイア板が用いられ、転動体と比較して平滑であるため、転動体の表面粗さのみを考慮して問題ない。   In this study, only the surface roughness of the rolling elements is considered and the roughness of the transparent plate is not taken into consideration.However, as the transparent plate, a glass plate and a sapphire plate that have been chemically polished are usually used. Since it is smooth, there is no problem considering only the surface roughness of the rolling elements.

まず、「表面粗さ由来の油膜厚さの勾配」を求める。ここでは、転動体の代表例として、玉軸受の球を考える。図２に、市販の転がり軸受（JTEKT社製 KOYO深溝玉軸受6236FY）から取り出した球の光学像および３次元形状を示す。３次元形状測定には白色干渉式３次元形状測定機(Zygo社製 Newview)を用いた。なお、本測定結果には曲面補正を施しており、曲面を平面にして表示してある。図３に、図２中Ａ−Ｂ部の断面形状を示す。これより、表面粗さの勾配はおおよそ１ｎｍ／μｍであるとわかる。参考までに、１ｎｍ／１μｍの傾きを持った線を図３のグラフに付記する。図３中に示された表面粗さは転動面においてもほぼ保たれることが知られているため、潤滑下の転がり又は転がり滑り接触面における表面粗さ由来の油膜厚さの勾配は１ｎｍ／１μｍが妥当である。   First, the “gradient of oil film thickness derived from surface roughness” is obtained. Here, a ball of a ball bearing is considered as a representative example of rolling elements. FIG. 2 shows an optical image and three-dimensional shape of a sphere taken out from a commercially available rolling bearing (KOYO deep groove ball bearing 6236FY manufactured by JTEKT). A white interference type three-dimensional shape measuring instrument (Newview manufactured by Zygo) was used for three-dimensional shape measurement. In addition, the measurement result is subjected to curved surface correction, and the curved surface is displayed as a flat surface. FIG. 3 shows a sectional shape of a portion AB in FIG. From this, it can be seen that the gradient of the surface roughness is approximately 1 nm / μm. For reference, a line having a slope of 1 nm / 1 μm is added to the graph of FIG. Since it is known that the surface roughness shown in FIG. 3 is almost maintained even on the rolling surface, the gradient of the oil film thickness derived from the surface roughness on the rolling or rolling-sliding contact surface under lubrication is 1 nm. / 1 μm is appropriate.

許容可能な混色量の上限は、次数飛びの有無によって決まるため、油膜厚さ測定範囲において似た色が出現しない程度であればよい。ここで、特許文献１の測定方法では膜厚測定範囲の上限と下限を任意に設定可能である。一般的な潤滑下の転がり又は転がり滑り接触面を想定すると、最小油膜厚さと最大油膜厚さの差は、速度によって異なるものの、多くの場合で１μｍの範囲に入る。そこで、図１に示した油膜厚さ―干渉色の関係において、膜厚２０ｎｍ〜１０２０ｎｍにおいて、各膜厚の干渉色のＲＧＢ輝度に最も近いＲＧＢ輝度との差を求めた（２０ｎｍ以下は特許文献１の測定範囲外のため除外している）。具体的には以下の式（３）を用いて、膜厚ｔにおけるＲＧＢ輝度間との最小色乖離度Ｃという形で評価した。
Ｃｍｉｎ（ｔ）＝Ｍｉｎ［｜ＩＲ（ｔ）−ＩＲ（ｍ）｜＋｜ＩＧ（ｔ）−ＩＧ（ｍ）｜＋｜ＩＢ（ｔ）−ＩＢ（ｍ）｜］ （３） The upper limit of the permissible color mixture amount is determined by the presence or absence of order skips, and therefore may be set so that no similar color appears in the oil film thickness measurement range. Here, in the measurement method of Patent Document 1, the upper limit and the lower limit of the film thickness measurement range can be set arbitrarily. Assuming a general rolling or rolling / sliding contact surface under lubrication, the difference between the minimum oil film thickness and the maximum oil film thickness varies depending on the speed, but in most cases falls within the range of 1 μm. Therefore, in the relationship between the oil film thickness and the interference color shown in FIG. 1, the difference between the RGB brightness of the interference color of each film thickness and the RGB brightness closest to the RGB brightness is obtained in the film thickness of 20 nm to 1020 nm (20 nm or less is a patent document). It is excluded because it is outside the measurement range of 1.) Specifically, the following formula (3) was used to evaluate in the form of the minimum color deviation C between the RGB luminances at the film thickness t.
C min (t) = Min [ | I R (t) -I R (m) | + | I G (t) -I G (m) | + | I B (t) -I B (m) |] (3)

上記式（３）において、Ｍｉｎ［］は［］内の最小値を意味する。｜ａ｜はａの絶対値を意味し、ｍは各膜厚に割り当てた番号であり、ｍ＝２０〜１０２０である。ＩＲ，ＩＧ，ＩＢはそれぞれＲＧＢの輝度値であり、計算に際しては２５６階調(８ｂｉｔ)の輝度値を用いた。本計算において、当然ながら各膜厚の近傍では似た色が存在するが、それらへ読み間違いは先述のように大きな悪影響を及ぼさない。そのため、任意の膜厚から±１０ｎｍは評価対象から除外した。 In the above formula (3), Min [] means the minimum value in []. | A | means the absolute value of a, m is a number assigned to each film thickness, and m = 20 to 1020. I R , I G , and I B are RGB luminance values, and 256 gradation (8 bit) luminance values were used in the calculation. In this calculation, of course, similar colors exist in the vicinity of each film thickness, but misreading them does not have a large adverse effect as described above. Therefore, ± 10 nm from an arbitrary film thickness was excluded from the evaluation target.

図４に、各油膜厚さにおける最小色乖離度Ｃｍｉｎを示す。これより、図４中ｇ１〜ｇ３に示す３対において類似色が出現していることがわかる（ｇ１の組み合わせが最も類似している）。図５に、類似色（ｇ１〜ｇ３）におけるＲＧＢ輝度値およびそれらの差分を数値にて示す。また図６に、類似色（ｇ１〜ｇ３）におけるＲＧＢ輝度値の比較をグラフで示す。これらより、２０ｎｍ〜１０２０ｎｍの１μｍ間で最もＲＧＢの輝度値が近いもの３点の平均を取ると、ＲＧＢのうち一つの輝度値が約１０階調乖離しているとわかる。次数飛びを抑制するには、混色度合がこれの半分以下である５階調以下である必要がある（５階調を越えると次数飛び先の膜厚の方が計測値と近くなってしまい、次数飛びが生じる）。ここで、図１に示した膜厚―干渉色の関係において、膜厚が１ｎｍ変化すると各波長の輝度は１階調変化する。よって、これらの結果を踏まえると、次数飛びを生じないための許容混色量は、時間的混色と空間的混色の和が５階調以下、すなわち油膜厚さ５ｎｍ相当以下であれば良い。ここで、露光時間ゼロでは撮影できないため、露光時間はゼロ以上である必要がある。これらより、上記文献の測定を油膜計測に用いるには、以下の式（４）を満たすように露光時間Ｔを設定すれば良い。露光時間Ｔは、上述した通り、カメラのシャッタースピード及び照明（光源）の発光時間のうち短い方である。
０＜Ｔ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍ≦５ （４）
Ｔ：露光時間［μｓ］
Ｖ：転がり速度［ｍ/s］
Ｍ：顕微鏡倍率
Ｓ：カメラの撮像素子サイズ（転がり方向）［μｍ]
ＮＰ：カメラの画素数（転がり方向） FIG. 4 shows the minimum color deviation C min for each oil film thickness. From this, it can be seen that similar colors appear in the three pairs indicated by g1 to g3 in FIG. 4 (the combination of g1 is most similar). FIG. 5 shows numerical values of RGB luminance values in similar colors (g1 to g3) and their differences. Further, FIG. 6 is a graph showing comparison of RGB luminance values in similar colors (g1 to g3). From these, it can be seen that the average of the three brightness values of RGB that are closest to each other within 1 μm of 20 nm to 1020 nm is one gradation value of RGB, which is about 10 gradations apart. In order to suppress the order jump, it is necessary that the degree of color mixture is 5 gradations or less, which is less than half of this (when exceeding 5 gradations, the film thickness at the order jump destination becomes closer to the measured value, Order jump occurs). Here, in the film thickness-interference color relationship shown in FIG. 1, when the film thickness changes by 1 nm, the brightness of each wavelength changes by one gradation. Therefore, based on these results, the permissible color mixture amount for preventing the order skipping is such that the sum of the temporal color mixture and the spatial color mixture is 5 gradations or less, that is, the oil film thickness equivalent to 5 nm or less. Here, it is necessary to set the exposure time to be equal to or longer than zero because the image cannot be taken with the exposure time of zero. From these, in order to use the measurement of the above document for the oil film measurement, the exposure time T may be set so as to satisfy the following expression (4). As described above, the exposure time T is the shorter one of the shutter speed of the camera and the light emission time of the illumination (light source).
0 <T × V + (S / N P) / M ≦ 5 (4)
T: exposure time [μs]
V: Rolling speed [m / s]
M: Microscope magnification S: Camera image sensor size (rolling direction) [μm]
N P : Number of camera pixels (rolling direction)

本考案者等は、上記の知見に基づいて、実施形態に係る測定装置及び測定方法を考案した。   The present inventors have devised the measuring device and the measuring method according to the embodiment based on the above findings.

実施形態に係る第１の測定装置は、転動体の表面に形成される油膜厚さを測定する。当該測定装置は、透明板と、光源と、顕微鏡と、カメラと、演算装置とを備える。透明板の一方面には、転動体が接触する。透明板と転動体との接触部には潤滑剤が供給される。光源は、透明板の他方面側に配置される。光源は、複数の波長域の光を接触部に瞬間的に照射する。顕微鏡は、透明板の他方面側に配置される。顕微鏡は、接触部を拡大する。カメラは、透明板の他方面側に配置される。カメラは、光源からの光が透明板の一方面及び転動体の表面で反射して干渉光が入射されたときに、顕微鏡で拡大された接触部を撮影して干渉画像を生成する。演算装置は、干渉画像から干渉光の強度を波長域ごとに取得し、強度を油膜厚さに変換する。測定に際して、透明板が一方面に垂直な回転軸周りに回転し、及び／又は転動体が透明板の一方面に平行な回転軸周りに回転する。光源の発光時間をＬ［μｓ］、転動体の回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、転動体の転がり方向におけるカメラの撮像素子サイズをＳ［μｍ]、転がり方向におけるカメラの画素数をＮｐとしたとき、以下の式（１）を満たす。
０＜Ｌ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍ≦５ （１） The first measuring device according to the embodiment measures the oil film thickness formed on the surface of the rolling element. The measuring device includes a transparent plate, a light source, a microscope, a camera, and a computing device. The rolling element contacts one surface of the transparent plate. A lubricant is supplied to the contact portion between the transparent plate and the rolling element. The light source is arranged on the other surface side of the transparent plate. The light source instantaneously irradiates the contact portion with light in a plurality of wavelength bands. The microscope is arranged on the other surface side of the transparent plate. The microscope magnifies the contact area. The camera is arranged on the other surface side of the transparent plate. When the light from the light source is reflected by the one surface of the transparent plate and the surface of the rolling element and the interference light is incident on the camera, the camera images the contact portion magnified by the microscope to generate an interference image. The arithmetic unit acquires the intensity of the interference light for each wavelength range from the interference image and converts the intensity into an oil film thickness. During the measurement, the transparent plate rotates about a rotation axis perpendicular to one surface, and / or the rolling element rotates about a rotation axis parallel to one surface of the transparent plate. The light emission time of the light source is L [μs], the rotation speed of the rolling element is V [m / s], the microscope magnification is M, the image pickup element size of the camera in the rolling direction of the rolling element is S [μm], and the size of the camera in the rolling direction is When the number of pixels is N p , the following expression (1) is satisfied.
0 <L × V + (S / N P) / M ≦ 5 (1)

第１の測定装置では、光源が瞬間的に発光する。このため、露光時間（干渉光がカメラに入射する時間）が短く、時間的混色が低減される。すなわち、露光時間Ｔの長さを回転速度Ｖや光学系の構成に応じて制限して、混色度合を許容範囲に収めている。よって、転がり接触及び／又は転がり滑り接触下において、転動体の表面に形成される油膜厚さを広い膜厚範囲で次数飛びなく測定することができる。   In the first measuring device, the light source emits light instantaneously. Therefore, the exposure time (the time during which the interference light is incident on the camera) is short, and temporal color mixing is reduced. That is, the length of the exposure time T is limited according to the rotation speed V and the configuration of the optical system to keep the degree of color mixture within an allowable range. Therefore, under rolling contact and / or rolling-sliding contact, the oil film thickness formed on the surface of the rolling element can be measured in a wide film thickness range without any order difference.

実施形態に係る第２の測定装置は、転動体の表面に形成される油膜厚さを測定する。当該測定装置は、透明板と、光源と、カメラと、顕微鏡と、演算装置とを備える。透明板の一方面には、転動体が接触する。透明板と転動体との接触部には潤滑剤が供給される。光源は、透明板の他方面側に配置される。光源は、複数の波長域の光を接触部に連続して照射する。顕微鏡は、透明板の他方面側に配置される。顕微鏡は、接触部を拡大する。カメラは、透明板の他方面側に配置される。カメラは、光源からの光が透明板の一方面及び転動体の表面で反射して干渉光が入射されている間に、顕微鏡で拡大された接触部を撮影して干渉画像を生成する。演算装置は、干渉画像から干渉光の強度を波長域ごとに取得し、強度を油膜厚さに変換する。測定に際して、透明板が一方面に垂直な回転軸周りに回転し、及び／又は転動体が透明板の一方面に平行な回転軸周りに回転する。カメラのシャッタースピードをＥ［μｓ］、転動体の回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、転動体の転がり方向におけるカメラの撮像素子サイズをＳ［μｍ]、転がり方向におけるカメラの画素数をＮｐとしたとき、以下の式（２）を満たす。
０＜Ｅ×Ｖ＋(Ｓ／ＮＰ)／Ｍ≦５ （２） The second measuring device according to the embodiment measures the oil film thickness formed on the surface of the rolling element. The measuring device includes a transparent plate, a light source, a camera, a microscope, and a computing device. The rolling element contacts one surface of the transparent plate. A lubricant is supplied to the contact portion between the transparent plate and the rolling element. The light source is arranged on the other surface side of the transparent plate. The light source continuously irradiates the contact portion with light in a plurality of wavelength ranges. The microscope is arranged on the other surface side of the transparent plate. The microscope magnifies the contact area. The camera is arranged on the other surface side of the transparent plate. The camera captures the enlarged contact portion with the microscope and generates an interference image while the light from the light source is reflected by the one surface of the transparent plate and the surface of the rolling element and the interference light is incident. The arithmetic unit acquires the intensity of the interference light for each wavelength range from the interference image and converts the intensity into an oil film thickness. During the measurement, the transparent plate rotates about a rotation axis perpendicular to one surface, and / or the rolling element rotates about a rotation axis parallel to one surface of the transparent plate. The shutter speed of the camera is E [μs], the rotation speed of the rolling element is V [m / s], the microscope magnification is M, the image sensor size of the camera in the rolling direction of the rolling element is S [μm], and the camera speed in the rolling direction is When the number of pixels is N p , the following expression (2) is satisfied.
0 <E × V + (S / N P) / M ≦ 5 (2)

第２の測定装置の場合、カメラのシャッタースピードが非常に早いため、露光時間（干渉光がカメラに入射する時間）が短く、時間的混色が低減される。すなわち、露光時間Ｔの長さを回転速度Ｖや光学系の構成に応じて制限して、混色度合を許容範囲に収めている。よって、転がり接触及び／又は転がり滑り接触下において、転動体の表面に形成される油膜厚さを広い膜厚範囲で次数飛びなく測定することができる。   In the case of the second measuring device, since the shutter speed of the camera is very fast, the exposure time (the time during which the interference light enters the camera) is short, and temporal color mixing is reduced. That is, the length of the exposure time T is limited according to the rotation speed V and the configuration of the optical system to keep the degree of color mixture within the allowable range. Therefore, under rolling contact and / or rolling-sliding contact, the oil film thickness formed on the surface of the rolling element can be measured in a wide film thickness range without any order difference.

実施形態に係る第１の測定方法は、油膜厚さを測定する。当該測定方法は、転動体及び透明板を準備する工程と、透明板の一方面に転動体を接触させ、透明板と転動体との接触部に潤滑剤を供給し、透明板を一方面に垂直な回転軸周りに回転させ、及び／又は転動体を透明板の一方面に平行な回転軸周りに回転させる工程と、複数の波長域の光を接触部に瞬間的に照射する工程と、光が透明板の一方面及び転動体の表面で反射して干渉光がカメラに入射されたときに、顕微鏡で拡大された接触部をカメラで撮影して干渉画像を生成する工程と、干渉画像から干渉光の強度を波長域ごとに取得し、強度を油膜厚さに変換する工程とを備える。光源の発光時間をＬ［μｓ］、転動体の回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、転動体の転がり方向におけるカメラの撮像素子サイズをＳ［μｍ]、転がり方向におけるカメラの画素数をＮｐとしたとき、以下の式（１）を満たす。
０＜Ｌ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍ≦５ （１） The first measuring method according to the embodiment measures the oil film thickness. The measurement method is a step of preparing a rolling element and a transparent plate, bringing the rolling element into contact with one surface of the transparent plate, supplying a lubricant to a contact portion between the transparent plate and the rolling element, and placing the transparent plate on one surface. Rotating around a vertical rotation axis, and / or rotating the rolling element around a rotation axis parallel to one surface of the transparent plate; and irradiating the contact portion with light in a plurality of wavelength ranges instantaneously, When the light is reflected by one surface of the transparent plate and the surface of the rolling element and the interference light is incident on the camera, a step of generating an interference image by photographing the contact portion magnified by the microscope with the camera, and the interference image To obtain the intensity of the interference light for each wavelength range and convert the intensity into an oil film thickness. The light emission time of the light source is L [μs], the rotation speed of the rolling element is V [m / s], the microscope magnification is M, the image pickup device size of the camera in the rolling direction of the rolling element is S [μm], and the size of the camera in the rolling direction is When the number of pixels is N p , the following expression (1) is satisfied.
0 <L × V + (S / N P) / M ≦ 5 (1)

第１の測定方法は、第１の測定装置と同様に、発光時間Ｌの値が式（１）を満たすように設定される。よって、転がり接触及び／又は転がり滑り接触下において、転動体の表面に形成される油膜厚さを広い膜厚範囲で次数飛びなく測定することができる。   The first measurement method is set so that the value of the light emission time L satisfies the formula (1), as in the first measurement device. Therefore, under rolling contact and / or rolling-sliding contact, the oil film thickness formed on the surface of the rolling element can be measured in a wide film thickness range without any order difference.

実施形態に係る第２の測定方法は、油膜厚さを測定する。当該測定方法は、転動体及び透明板を準備する工程と、透明板の一方面に転動体を接触させ、透明板と転動体との接触部に潤滑剤を供給し、透明板を一方面に垂直な回転軸周りに回転させ、及び／又は転動体を透明板の一方面に平行な回転軸周りに回転させる工程と、複数の波長域の光を接触部に連続して照射する工程と、光が透明板の一方面及び転動体の表面で反射して干渉光がカメラに入射されている間に、顕微鏡で拡大された接触部をカメラで撮影して干渉画像を生成する工程と、干渉画像から干渉光の強度を波長域ごとに取得し、強度を油膜厚さに変換する工程とを備える。カメラのシャッタースピードをＥ［μｓ］、転動体の回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、転動体の転がり方向におけるカメラの撮像素子サイズをＳ［μｍ]、転がり方向におけるカメラの画素数をＮｐとしたとき、以下の式（２）を満たす。
０＜Ｅ×Ｖ＋(Ｓ／ＮＰ)／Ｍ≦５ （２） The second measuring method according to the embodiment measures the oil film thickness. The measurement method is a step of preparing a rolling element and a transparent plate, bringing the rolling element into contact with one surface of the transparent plate, supplying a lubricant to a contact portion between the transparent plate and the rolling element, and placing the transparent plate on one surface. Rotating around a vertical rotation axis, and / or rotating the rolling element around a rotation axis parallel to one surface of the transparent plate, and a step of continuously irradiating light in a plurality of wavelength ranges on the contact portion, While the light is reflected on one surface of the transparent plate and the surface of the rolling element and the interference light is incident on the camera, a step of generating an interference image by photographing the contact part magnified by the microscope with the camera, A step of acquiring the intensity of the interference light for each wavelength range from the image and converting the intensity into an oil film thickness. The shutter speed of the camera is E [μs], the rotation speed of the rolling element is V [m / s], the microscope magnification is M, the image sensor size of the camera in the rolling direction of the rolling element is S [μm], and the camera speed in the rolling direction is When the number of pixels is N p , the following expression (2) is satisfied.
0 <E × V + (S / N P) / M ≦ 5 (2)

第２の測定方法は、第２の測定装置と同様に、カメラのシャッタースピードが式（２）を満たすように設定される。よって、転がり接触及び／又は転がり滑り接触下において、転動体の表面に形成される油膜厚さを広い膜厚範囲で次数飛びなく測定することができる。   The second measuring method is set so that the shutter speed of the camera satisfies the expression (2) as in the second measuring device. Therefore, under rolling contact and / or rolling-sliding contact, the oil film thickness formed on the surface of the rolling element can be measured in a wide film thickness range without any order difference.

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。説明の便宜上、各図において、構成を簡略化又は模式化して示したり、一部の構成を省略して示したりする場合がある。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The same or corresponding components in the drawings are designated by the same reference numerals, and the same description will not be repeated. For convenience of description, in each drawing, the configuration may be illustrated in a simplified or schematic manner, or a part of the configuration may be omitted.

［第１実施形態］
（測定装置）
図７は、第１実施形態に係る測定装置１０の概略構成を示す図である。測定装置１０は、複数の波長域の光を用いた光干渉法により、転動体Ｘの表面に形成される油膜厚さを測定する。転動体Ｘは、例えば、球状、円柱状、あるいは円板状等、他の物体に対して相対的に転がり接触及び／又は転がり滑り接触し得る形状を有する。 [First Embodiment]
(measuring device)
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the measuring device 10 according to the first embodiment. The measuring device 10 measures the oil film thickness formed on the surface of the rolling element X by an optical interference method using light in a plurality of wavelength bands. The rolling element X has, for example, a spherical shape, a columnar shape, a disk shape, or the like that has a shape capable of rolling contact and / or rolling sliding contact relative to another object.

測定対象の転動体Ｘは、特に限定されるものではないが、例えば、転がり軸受の転動体である。転動体Ｘは、光を反射する材質で構成される。転動体Ｘの材質は、例えば、金属であり、ＳＵＪ２等の軸受用鋼とすることができる。ただし、転動体Ｘの材質は、セラミックや樹脂等であってもよい。   The rolling element X to be measured is not particularly limited, but is, for example, a rolling bearing rolling element. The rolling element X is made of a material that reflects light. The material of the rolling elements X is, for example, a metal, and may be bearing steel such as SUJ2. However, the material of the rolling elements X may be ceramic, resin, or the like.

図７に示すように、測定装置１０は、透明板１と、光源２と、顕微鏡３と、カメラ４と、演算装置５とを備える。   As shown in FIG. 7, the measuring device 10 includes a transparent plate 1, a light source 2, a microscope 3, a camera 4, and a computing device 5.

透明板１は、一方面１１及び他方面１２を有する。油膜の測定に際し、透明板１の一方面１１には転動体Ｘが接触する。以下、説明の便宜上、測定装置１０において、一方面１１側を下方、他方面１２側を上方といい、一方面１１を下面、他方面１２を上面という。   The transparent plate 1 has one surface 11 and the other surface 12. When measuring the oil film, the rolling element X contacts one surface 11 of the transparent plate 1. Hereinafter, for convenience of description, in the measuring device 10, the one surface 11 side is referred to as a lower side, the other surface 12 side is referred to as an upper side, the one surface 11 is referred to as a lower surface, and the other surface 12 is referred to as an upper surface.

透明板１は、ガラスで構成することができる。ただし、透明板１の材料は、特に限定されるものではない。透明板１は、光源２からの光を透過させ、転動体Ｘからの荷重に耐え得る強度を有するものであればよい。   The transparent plate 1 can be made of glass. However, the material of the transparent plate 1 is not particularly limited. The transparent plate 1 may be any one as long as it has a strength that allows the light from the light source 2 to pass therethrough and withstand the load from the rolling elements X.

透明板１は、回転軸Ａ１周りに回転可能に構成される。回転軸Ａ１は、一端部が下面１１の中心に接続され、下面１１に垂直に延びる軸部材である。回転軸Ａ１の他端部には、モータ（図示略）が取り付けられる。透明板１の形状は、特に限定されるものではないが、例えば円板状である。 The transparent plate 1 is configured to be rotatable around the rotation axis A 1 . The rotating shaft A 1 is a shaft member whose one end is connected to the center of the lower surface 11 and extends perpendicularly to the lower surface 11. A motor (not shown) is attached to the other end of the rotating shaft A 1 . The shape of the transparent plate 1 is not particularly limited, but is, for example, a disc shape.

透明板１の下面１１には、半透膜６が設けられている。半透膜６は、光源２からの光の一部を反射し、残部を透過させる。半透膜６は、例えばクロム（Ｃｒ）膜である。   A semi-permeable membrane 6 is provided on the lower surface 11 of the transparent plate 1. The semi-permeable film 6 reflects a part of the light from the light source 2 and transmits the rest. The semipermeable membrane 6 is, for example, a chromium (Cr) film.

透明板１の下方には、転動体Ｘを支持するための支持器具７が配置されている。支持器具７は、梃子部材７１と、ローラ７２と、錘７３とを有する。梃子部材７１は、透明板１の下方において概ね水平に延び、端部７１１，７１２を有する。端部７１１は、転動体Ｘに対応する位置にある。端部７１１上には、ローラ７２が設置される。端部７１２は、端部７１１よりも透明板１から離れた位置にある。端部７１２には、錘７３が取り付けられる。梃子部材７１は、支点Ｐ周りに回転する。   Below the transparent plate 1, a support device 7 for supporting the rolling elements X is arranged. The support device 7 includes a lever member 71, a roller 72, and a weight 73. The lever member 71 extends substantially horizontally below the transparent plate 1 and has end portions 711 and 712. The end portion 711 is at a position corresponding to the rolling element X. The roller 72 is installed on the end 711. The end portion 712 is located farther from the transparent plate 1 than the end portion 711. The weight 73 is attached to the end portion 712. The lever member 71 rotates around the fulcrum P.

光源２は、透明板１と転動体Ｘとの接触部に対し、複数の波長域の光を瞬間的に照射する。光源２は、光源本体２１と、バンドパスフィルタ２２とを含む。光源本体２１は、複数の波長域の光が混合した光、例えば白色光を発生させる。光源本体２１は、瞬間的な光を所定の間隔で発生させる。光源本体２１として、例えば、キセノンフラッシュライト等を使用することができる。   The light source 2 momentarily irradiates the contact portion between the transparent plate 1 and the rolling element X with light in a plurality of wavelength bands. The light source 2 includes a light source body 21 and a bandpass filter 22. The light source main body 21 generates light, for example, white light, in which lights in a plurality of wavelength ranges are mixed. The light source body 21 generates instantaneous light at predetermined intervals. As the light source body 21, for example, a xenon flashlight or the like can be used.

バンドパスフィルタ２２は、光源本体２１の前方に配置されている。バンドパスフィルタ２２は、光源本体２１が発生させた光のうち、所定の波長域の光のみを透過する。バンドパスフィルタ２２は、例えば、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の光を通す３波長フィルタである。   The bandpass filter 22 is arranged in front of the light source body 21. The bandpass filter 22 transmits only light in a predetermined wavelength range among the light generated by the light source body 21. The bandpass filter 22 is, for example, a three-wavelength filter that passes red (R), blue (B), and green (G) light.

本実施形態では、光源本体２１は、複数の波長域を含む光を発生させる。ただし、光源本体２１は、複数の単色光（単一波長域の光）を別個に発生させることもできる。この場合、光源２は、バンドパスフィルタ２２を有していなくてもよい。   In this embodiment, the light source body 21 generates light including a plurality of wavelength bands. However, the light source body 21 can also separately generate a plurality of monochromatic lights (lights in a single wavelength range). In this case, the light source 2 may not have the bandpass filter 22.

顕微鏡３は、透明板１の上面１２側に配置される。顕微鏡３は、透明板１の上方において、上下方向に延びている。顕微鏡３は、透明板１と転動体Ｘとの接触部の真上に位置付けられる。顕微鏡３は、透明板１と転動体Ｘとの接触部の拡大像を形成する。顕微鏡３は、接触部の大きさとカメラ４の撮像素子サイズに応じて、適切な倍率まで接触部を拡大する。   The microscope 3 is arranged on the upper surface 12 side of the transparent plate 1. The microscope 3 extends vertically above the transparent plate 1. The microscope 3 is positioned directly above the contact portion between the transparent plate 1 and the rolling element X. The microscope 3 forms an enlarged image of the contact portion between the transparent plate 1 and the rolling element X. The microscope 3 enlarges the contact portion to an appropriate magnification according to the size of the contact portion and the size of the image sensor of the camera 4.

顕微鏡３は、ハーフミラー３１と、接眼顕微鏡及び対物顕微鏡（図示略）とを備える。接眼顕微鏡は顕微鏡３の上端部に配置され、対物顕微鏡は顕微鏡３の下端部に配置される。ハーフミラー３１は、接眼顕微鏡と対物顕微鏡との間に配置される。ハーフミラー３１は、上下方向に対して約４５°傾斜する。   The microscope 3 includes a half mirror 31, an eyepiece microscope, and an objective microscope (not shown). The eyepiece microscope is arranged at the upper end of the microscope 3, and the objective microscope is arranged at the lower end of the microscope 3. The half mirror 31 is arranged between the eyepiece microscope and the objective microscope. The half mirror 31 is inclined at about 45 ° with respect to the vertical direction.

顕微鏡３の側面には、開口３２が形成されている。開口３２には、通路８が接続されている。通路８は、光源２からの光を顕微鏡３内に案内する。   An opening 32 is formed on the side surface of the microscope 3. The passage 8 is connected to the opening 32. The passage 8 guides the light from the light source 2 into the microscope 3.

カメラ４は、顕微鏡３を介して、透明板１と転動体Ｘとの接触部を撮影する。カメラ４は、所定の間隔で接触部を撮影する。カメラ４の撮影間隔及び光源本体２１の発光間隔は、一度の露光当たりに一度の発光が生じるように調整される。例えば、カメラ４の撮影間隔を光源本体２１の発光間隔と一致させることにより、一度の露光中に一度だけ発光を生じさせることができる。   The camera 4 photographs the contact portion between the transparent plate 1 and the rolling element X via the microscope 3. The camera 4 photographs the contact portion at a predetermined interval. The shooting interval of the camera 4 and the light emitting interval of the light source body 21 are adjusted so that one light emission is generated for each exposure. For example, by matching the shooting interval of the camera 4 with the light emitting interval of the light source body 21, it is possible to generate light emission only once during one exposure.

カメラ４としては、一般的なＣＣＤカメラを使用することができる。ただし、カメラ４は、明るさや色彩等の自動補正を行わないものであることが好ましい。カメラ４は、後述する干渉光を捉えてそのまま電気信号に変換し、ありのままの画像を生成する。カメラ４は３ＣＣＤカメラであることが好ましい。カメラ４が１ＣＣＤカメラである場合には、選択するＲＧＢ波長にもよるが、クロストーク補正が必要である。   As the camera 4, a general CCD camera can be used. However, it is preferable that the camera 4 does not automatically correct the brightness and the color. The camera 4 captures the interference light described below and converts it into an electric signal as it is to generate an image as it is. The camera 4 is preferably a 3CCD camera. When the camera 4 is a 1CCD camera, crosstalk correction is necessary depending on the selected RGB wavelength.

演算装置５は、カメラ４に直接又はネットワークを介して接続される。演算装置５は、カメラ４が撮影した画像を取得する。詳しくは後述するが、演算装置５は、取得した画像から、転動体Ｘの表面に形成された油膜厚さを求める。演算装置５は、例えば、ＣＰＵ、ＨＤＤ、及びメモリを含むコンピュータである。   The arithmetic unit 5 is connected to the camera 4 directly or via a network. The arithmetic unit 5 acquires the image captured by the camera 4. As will be described later in detail, the arithmetic unit 5 obtains the oil film thickness formed on the surface of the rolling element X from the acquired image. The arithmetic unit 5 is, for example, a computer including a CPU, an HDD, and a memory.

（測定方法）
以下、測定装置１０を用いて油膜厚さを測定する方法について説明する。 (Measuring method)
Hereinafter, a method of measuring the oil film thickness using the measuring device 10 will be described.

図７に示すように、油膜厚さの測定に際し、支持器具７のローラ７２上に転動体Ｘを配置し、透明板１の下面１１に接触させる。このとき、支持器具７によって転動体Ｘに荷重が加えられる。具体的には、錘７３の重さによって梃子部材７１が支点Ｐ周りに回転し、端部７１１が上方へ移動して、ローラ７２上の転動体Ｘが透明板１の下面１１に押し付けられる。ただし、転動体Ｘへの荷重の加え方は、これに限定されるものではない。   As shown in FIG. 7, when measuring the oil film thickness, the rolling element X is arranged on the roller 72 of the supporting device 7 and brought into contact with the lower surface 11 of the transparent plate 1. At this time, a load is applied to the rolling element X by the support device 7. Specifically, the lever member 71 rotates around the fulcrum P by the weight of the weight 73, the end 711 moves upward, and the rolling element X on the roller 72 is pressed against the lower surface 11 of the transparent plate 1. However, the method of applying the load to the rolling elements X is not limited to this.

次に、転動体Ｘを回転軸Ａｘ周りに回転させるとともに、透明板１を回転軸Ａ１周りに回転させる。回転軸Ａｘは、一端部が転動体Ｘに接続され、透明板１の下面１１に平行に延びる軸部材である。回転軸Ａｘの他端部には、モータ（図示略）が接続される。このモータが回転することにより、回転軸Ａｘ及び転動体Ｘが回転する。透明板１は、回転軸Ａ１に接続されたモータ（図示略）が回転することによって回転する。透明板１と転動体Ｘとの間には、公知の方法で潤滑剤Ｙが供給される。例えば、ノズル等を用いて透明板１と転動体Ｘとの接触部に潤滑剤Ｙを直接供給してもよいし、転動体Ｘの一部に潤滑剤Ｙを塗布して転動体Ｘを回転させることにより、透明板１と転動体Ｘとの接触部に潤滑剤Ｙを供給してもよい。また、ローラ７２を潤滑剤Ｙに浸漬させて、金属体Ｘに潤滑剤Ｙを供給してもよい。潤滑剤Ｙとしては、潤滑油又はグリースを用いることができる。 Next, the rolling element X is rotated around the rotation axis A x , and the transparent plate 1 is rotated around the rotation axis A 1 . The rotation axis A x is a shaft member whose one end is connected to the rolling element X and extends parallel to the lower surface 11 of the transparent plate 1. A motor (not shown) is connected to the other end of the rotating shaft A x . When the motor rotates, the rotation axis A x and the rolling element X rotate. The transparent plate 1 is rotated by the rotation of a motor (not shown) connected to the rotation axis A 1 . The lubricant Y is supplied between the transparent plate 1 and the rolling elements X by a known method. For example, the lubricant Y may be directly supplied to the contact portion between the transparent plate 1 and the rolling element X using a nozzle or the like, or the lubricant Y may be applied to a part of the rolling element X to rotate the rolling element X. By doing so, the lubricant Y may be supplied to the contact portion between the transparent plate 1 and the rolling element X. Further, the roller 72 may be immersed in the lubricant Y to supply the metal body X with the lubricant Y. As the lubricant Y, lubricating oil or grease can be used.

転動体Ｘの回転速度は、通常、透明板１の回転速度と等しい。すなわち、透明板１と転動体Ｘとの接触部において、透明板１の下面１１の速度と転動体Ｘの表面の速度とを一致させ、油膜厚さを滑り０で測定する。ただし、透明板１の回転速度と転動体Ｘの回転速度とが異なっていてもよいし、透明板１及び転動体Ｘのうち一方のみを回転させてもよい。この場合、滑りがあるときの油膜厚さを測定することができる。   The rotation speed of the rolling element X is usually equal to the rotation speed of the transparent plate 1. That is, at the contact portion between the transparent plate 1 and the rolling elements X, the speed of the lower surface 11 of the transparent plate 1 and the speed of the surface of the rolling elements X are made to coincide with each other, and the oil film thickness is measured at zero slip. However, the rotation speed of the transparent plate 1 and the rotation speed of the rolling element X may be different, or only one of the transparent plate 1 and the rolling element X may be rotated. In this case, the oil film thickness when slipping can be measured.

透明板１及び転動体Ｘの少なくとも一方を回転させることにより、転動体Ｘは、透明板１に対して相対的に転がり接触及び／又は転がり滑り接触した状態になる。この状態で、透明板１と転動体Ｘとの接触部に、光源２からの光を照射する。   By rotating at least one of the transparent plate 1 and the rolling element X, the rolling element X is brought into a state of rolling contact and / or rolling sliding contact relative to the transparent plate 1. In this state, the contact portion between the transparent plate 1 and the rolling element X is irradiated with light from the light source 2.

上述したように、光源２の光源本体２１は、瞬間的な光を所定の間隔で発生させる。光源本体２１が発生させた光のうち、所定の波長域の光だけがバンドパスフィルタ２２を通過する。ここでは、Ｒ，Ｂ，Ｇの３色の光がバンドパスフィルタ２２を通過するものとして説明する。   As described above, the light source main body 21 of the light source 2 generates instantaneous light at a predetermined interval. Of the light generated by the light source body 21, only light in a predetermined wavelength range passes through the bandpass filter 22. Here, description will be made assuming that light of three colors of R, B, and G passes through the bandpass filter 22.

３色の光は、通路８及び開口３２を通って顕微鏡３内に導入され、ハーフミラー３１に入射される。ハーフミラー３１は、透明板１と転動体Ｘとの接触部の方向に３色の光を反射する。   The light of three colors is introduced into the microscope 3 through the passage 8 and the opening 32 and is incident on the half mirror 31. The half mirror 31 reflects light of three colors in the direction of the contact portion between the transparent plate 1 and the rolling element X.

３色の光の一部は、透明板１を透過し、透明板１と半透膜６との界面で反射する。すなわち、３色の光の一部は、透明板１の下面１１で反射する。３色の光の残部は、透明板１及び半透膜６を透過し、転動体Ｘの表面で反射する。   Part of the light of three colors passes through the transparent plate 1 and is reflected at the interface between the transparent plate 1 and the semipermeable membrane 6. That is, a part of the light of three colors is reflected by the lower surface 11 of the transparent plate 1. The rest of the lights of the three colors are transmitted through the transparent plate 1 and the semi-permeable film 6 and reflected on the surface of the rolling element X.

透明板１の下面１１で反射した光は、転動体Ｘの表面で反射した光と干渉する。干渉光は、顕微鏡３を介してカメラ４に入射される。カメラ４は、干渉光が入射されたときに接触部を撮影し、干渉画像を生成する。   The light reflected on the lower surface 11 of the transparent plate 1 interferes with the light reflected on the surface of the rolling element X. The interference light is incident on the camera 4 via the microscope 3. The camera 4 photographs the contact portion when the interference light is incident, and generates an interference image.

透明板１と転動体Ｘとが相対的に移動していることにより、露光時間内に時間的混色が生じる。特許文献１の測定方法を用いて油膜厚さを次数飛びなく測定するためには、混色量を低減させる必要がある。混色量は、先述のように、発光時間、回転速度、画像素子のサイズ（転がり方向）、画像素子のピクセル数（転がり方向）、顕微鏡倍率を用いて算出することができる。   Due to the relative movement of the transparent plate 1 and the rolling elements X, temporal color mixing occurs within the exposure time. In order to measure the oil film thickness using the measuring method of Patent Document 1 without skipping the order, it is necessary to reduce the amount of color mixture. As described above, the color mixture amount can be calculated by using the light emission time, the rotation speed, the size of the image element (rolling direction), the number of pixels of the image element (rolling direction), and the microscope magnification.

図８は、本実施形態の光学系の構成において、露光時間と回転速度における適／不適な範囲を示したものである。図８において、Ｖ＝［５−Ｓ／（ＮＰ×Ｍ）］／Ｔで表される曲線の内側が適の範囲である。後述する実施例１は適の範囲に入る。混色量を許容量以下に抑えるには、この範囲内に入るよう露光時間と回転速度を設定すればよい。すなわち、次の式（１）を満たすように、露光時間及び回転速度が設定される。本実施形態では、光源２が瞬間的に発光するため、光源２の発光時間がカメラ４のシャッタースピードよりも短い。よって、本実施形態における露光時間は、光源２の発光時間である。
０＜Ｌ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍ≦５ （１） FIG. 8 shows suitable / unsuitable ranges in the exposure time and the rotation speed in the configuration of the optical system of this embodiment. 8, the inside of the curve represented by V = [5-S / ( N P × M)] / T is in the range of suitable. Example 1 described later falls within an appropriate range. In order to suppress the color mixture amount to the allowable amount or less, the exposure time and the rotation speed may be set so as to fall within this range. That is, the exposure time and the rotation speed are set so as to satisfy the following expression (1). In this embodiment, since the light source 2 emits light instantaneously, the light emission time of the light source 2 is shorter than the shutter speed of the camera 4. Therefore, the exposure time in this embodiment is the light emission time of the light source 2.
0 <L × V + (S / N P) / M ≦ 5 (1)

上記式（１）において、Ｌは光源２の発光時間［μｓ］、Ｖは転動体Ｘの回転速度［ｍ／ｓ］、Ｍは顕微鏡倍率、Ｓは転動体Ｘの転がり方向におけるカメラ４の撮像素子サイズ［μｍ]、Ｎｐは転動体Ｘの転がり方向におけるカメラの画素数である。なお、透明板１のみが回転し、転動体Ｘが回転しない場合は、回転速度Ｖは０である。 In the above formula (1), L is the light emission time [μs] of the light source 2, V is the rotation speed [m / s] of the rolling element X, M is the microscope magnification, and S is the image of the camera 4 in the rolling direction of the rolling element X. The element size [μm], N p is the number of pixels of the camera in the rolling direction of the rolling element X. In addition, when only the transparent plate 1 rotates and the rolling element X does not rotate, the rotation speed V is 0.

図７に戻り、油膜厚さの測定方法の説明を続ける。カメラ４によって生成された干渉画像は、演算装置５に出力される。演算装置５は、干渉画像に基づいて、転動体Ｘの表面に形成された油膜厚さを求める。干渉画像から油膜厚さを求める手法自体は公知であるので、ここでは簡単に説明する。   Returning to FIG. 7, the description of the method for measuring the oil film thickness will be continued. The interference image generated by the camera 4 is output to the arithmetic unit 5. The arithmetic unit 5 obtains the oil film thickness formed on the surface of the rolling element X based on the interference image. Since a method itself for obtaining the oil film thickness from the interference image is known, it will be briefly described here.

図９は、Ｒ，Ｂ，Ｇの光の強度と油膜厚さとの対応関係を示すグラフである。図９では、干渉画像におけるＲ，Ｂ，Ｇの各干渉光の強度が最大値のときを１００％として、それに対する割合［％］で示している。図９に示すように、油膜厚さは、３色の光の強度に対応している。よって、カメラ４が捉えた干渉光におけるＲの強度、Ｂの強度、及びＧの強度が全て定まれば、油膜厚さを決定することができる。演算装置５は、干渉画像からＲ，Ｇ，Ｂの波長域ごとに光強度を取得し、上記対応関係に基づいてその光強度を油膜厚さに変換する。演算装置５は、例えば、ＨＤＤに記憶された所定のプログラムをＣＰＵによって実行することにより、このような処理を実現する。   FIG. 9 is a graph showing the correspondence between the intensity of R, B, and G light and the oil film thickness. In FIG. 9, when the intensity of each interference light of R, B, and G in the interference image is the maximum value, it is shown as 100%, and the ratio [%] is shown. As shown in FIG. 9, the oil film thickness corresponds to the intensity of light of three colors. Therefore, if the R intensity, B intensity, and G intensity in the interference light captured by the camera 4 are all determined, the oil film thickness can be determined. The arithmetic unit 5 acquires the light intensity for each of the R, G, and B wavelength regions from the interference image and converts the light intensity into an oil film thickness based on the above correspondence. The arithmetic unit 5 realizes such processing by, for example, executing a predetermined program stored in the HDD by the CPU.

以上のようにして、転動体Ｘと透明板１との間に形成される油膜厚さが測定される。   As described above, the oil film thickness formed between the rolling element X and the transparent plate 1 is measured.

（効果）
本実施形態では、転がり接触及び／又は転がり滑り接触下の油膜厚さの測定について、簡便かつ広膜厚範囲にて測定できる、複数の波長域の光による光干渉法を採用している。それに加えて、本実施形態では、発光時間Ｌ及び回転速度Ｖが上記式（１）を満たすように設定される。これは、Ｌ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍで表される撮像１枚あたりの混色量（時間的混色量と空間的混色量の和）が許容混色量を超えないことを意味する。このため、転動体Ｘ及び透明板１が相対的に転がり接触及び／又は転がり滑り接触しているにもかかわらず、上記光干渉法の背反事項である次数飛びを抑制することができる。よって、転がり接触及び／又は転がり滑り接触下において、転動体Ｘの表面に形成される油膜厚さを簡便かつ広膜厚範囲にて測定することができる。 (effect)
In this embodiment, for the measurement of the oil film thickness under rolling contact and / or rolling-sliding contact, an optical interference method using light in a plurality of wavelength ranges, which can be measured easily and in a wide film thickness range, is adopted. In addition, in the present embodiment, the light emission time L and the rotation speed V are set so as to satisfy the above expression (1). This means that L × V + (S / N P) / mixed amount per one imaging represented by M (sum of temporal color mixing amount and spatial color mixing amount) does not exceed the allowable mixed amount. Therefore, despite the rolling element X and the transparent plate 1 making relative rolling contact and / or rolling sliding contact, it is possible to suppress the order jump, which is a contradictory matter of the optical interference method. Therefore, the oil film thickness formed on the surface of the rolling element X can be easily measured in a wide film thickness range under rolling contact and / or rolling sliding contact.

［第２実施形態］
図１０は、第２実施形態に係る測定装置１０Ａの概略構成を示す図である。測定装置１０Ａは、光源及びカメラを除き、第１実施形態に係る測定装置１０と同様の構成を有する。図１０に示すように、測定装置１０Ａは、第１実施形態における光源２及びカメラ４に代えて、光源２Ａ及びカメラ４Ａを備える。 [Second Embodiment]
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the measuring apparatus 10A according to the second embodiment. The measuring apparatus 10A has the same configuration as the measuring apparatus 10 according to the first embodiment except for the light source and the camera. As shown in FIG. 10, the measuring apparatus 10A includes a light source 2A and a camera 4A instead of the light source 2 and the camera 4 in the first embodiment.

光源２Ａは、光源本体２１Ａと、第１実施形態と同様のバンドパスフィルタ２２とを有する。光源本体２１Ａは、油膜厚さを測定している間、複数の波長域を含む光を連続して発生させる。なお、光源本体２１Ａが複数の連続単色光を別個に発生させるように構成されている場合、光源２Ａはバンドパスフィルタ２２を有していなくてもよい。   The light source 2A has a light source body 21A and a bandpass filter 22 similar to that of the first embodiment. The light source body 21A continuously generates light including a plurality of wavelength bands while measuring the oil film thickness. When the light source body 21A is configured to separately generate a plurality of continuous monochromatic lights, the light source 2A does not have to have the bandpass filter 22.

カメラ４Ａは、いわゆる高速度カメラである。すなわち、カメラ４Ａのシャッタースピードは非常に短い。シャッタースピードは、１回当たりのシャッターの開放時間である。   The camera 4A is a so-called high speed camera. That is, the shutter speed of the camera 4A is very short. The shutter speed is the opening time of the shutter per time.

測定装置１０Ａを用いて油膜厚さを測定する際、光源２Ａは、透明板１と転動体Ｘとの接触部に複数の波長域の光を連続して照射する。カメラ４Ａは、接触部に光が連続照射されている間に、顕微鏡３を介して接触部を撮影し、干渉画像を生成する。この干渉画像は、第１実施形態と同様、演算装置５における油膜厚さの変換に使用される。   When measuring the oil film thickness using the measuring device 10A, the light source 2A continuously irradiates the contact portion between the transparent plate 1 and the rolling element X with light in a plurality of wavelength ranges. The camera 4A captures an image of the contact portion through the microscope 3 while the contact portion is continuously irradiated with light, and generates an interference image. This interference image is used for conversion of the oil film thickness in the arithmetic unit 5, as in the first embodiment.

上述した通り、透明板１と転動体Ｘとの相対移動により、干渉画像には時間的混色が生じる。時間的混色量を低減させるためには、カメラ４Ａのシャッタースピードを適切に設定する必要がある。   As described above, the relative movement of the transparent plate 1 and the rolling element X causes temporal color mixing in the interference image. In order to reduce the temporal color mixture amount, it is necessary to set the shutter speed of the camera 4A appropriately.

カメラ４ＡのシャッタースピードをＥ［μｓ］、転動体Ｘの回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、カメラ４Ａの撮像素子サイズ（転がり方向）をＳ［μｍ］、カメラ４Ａの画素数（転がり方向）をＮＰとしたとき、混色量はＥ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍで算出することができる。混色量が許容混色量を越えるのを防止するため、カメラ４ＡのシャッタースピードＥは、以下の式（２）を満たすように設定される。
０＜Ｅ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍ≦５ （２） The shutter speed of the camera 4A is E [μs], the rotation speed of the rolling element X is V [m / s], the microscope magnification is M, the image sensor size (rolling direction) of the camera 4A is S [μm], and the pixel of the camera 4A is When the number (rolling direction) is N P , the color mixture amount can be calculated by E × V + (S / N P ) / M. In order to prevent the color mixture amount from exceeding the allowable color mixture amount, the shutter speed E of the camera 4A is set so as to satisfy the following expression (2).
0 <E × V + (S / N P) / M ≦ 5 (2)

第１実施形態の式（１）では、発光時間Ｌが使用されているのに対し、本実施形態の式（２）では、カメラ４ＡのシャッタースピードＥが使用されている。しかしながら、式（１）及び（２）において、その他のパラメータは等しい。このため、図８に示す露光時間Ｔと回転速度Ｖとの関係は、本実施形態の場合にも当てはまる。   In the formula (1) of the first embodiment, the light emission time L is used, whereas in the formula (2) of the present embodiment, the shutter speed E of the camera 4A is used. However, in equations (1) and (2), the other parameters are equal. Therefore, the relationship between the exposure time T and the rotation speed V shown in FIG. 8 is also applicable to this embodiment.

すなわち、カメラ４ＡのシャッタースピードＥと回転速度Ｖの関係が、適の範囲に入ればよい。   That is, the relationship between the shutter speed E and the rotation speed V of the camera 4A should be within an appropriate range.

このように、本実施形態では、転がり接触及び／又は転がり滑り接触下の油膜厚さの測定において、連続光を使用する。ただし、本実施形態では、カメラ４ＡのシャッタースピードＥ及び回転速度Ｖが上記式（２）を満たすように設定される。すなわち、Ｅ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍで表される撮像１枚あたりの混色量（時間的混色量と空間的混色量の和）が許容混色量を超えることがない。よって、転動体Ｘ及び透明板１が相対的に転がり接触及び／又は転がり滑り接触し、且つ連続光を使用しているにもかかわらず、混色量の少ない干渉画像を取得することができる。このため、転動体Ｘの表面に形成される油膜厚さを簡便かつ広膜厚範囲で次数飛び無く測定することができる。 Thus, in this embodiment, continuous light is used in the measurement of the oil film thickness under rolling contact and / or rolling sliding contact. However, in the present embodiment, the shutter speed E and the rotation speed V of the camera 4A are set so as to satisfy the above expression (2). That is, the color mixture amount (sum of temporal color mixture amount and spatial color mixture amount) per imaged represented by E × V + (S / N P ) / M does not exceed the allowable color mixture amount. Therefore, even if the rolling element X and the transparent plate 1 are in rolling contact and / or rolling sliding contact with each other and continuous light is used, an interference image with a small amount of color mixture can be acquired. Therefore, the oil film thickness formed on the surface of the rolling element X can be measured easily and in a wide film thickness range without any order difference.

以上、実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。   Although the embodiments have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present disclosure.

本開示による効果を確認するため、転動体（Ｘ）のＥＨＬ下において、干渉画像の撮影及び油膜厚さの測定を行った。転動体（Ｘ）として、鋼球を使用した。   In order to confirm the effect according to the present disclosure, an interference image was taken and an oil film thickness was measured under EHL of the rolling element (X). A steel ball was used as the rolling element (X).

実施例１では、測定装置（１０）を用いて干渉画像を撮影した。光源本体（２１）としてキセノンフラッシュライトを使用し、発光時間Ｌ＝２μｓ、回転速度Ｖ＝０．５ｍ／ｓの条件で撮影を行った。カメラは３ＣＣＤカメラ（JAI製 CV-M9CL）を用い、画素サイズを表すＳ／ＮＰ＝４．６５μｍである。顕微鏡倍率Ｍ＝４である。実施例１は、Ｌ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍ＝２．１６２５であって上記式（１）を満たす。比較例として、透明板（１）と鋼球との接触部に照射する光を連続光とし、回転速度Ｒ＝０．５ｍ／ｓの条件で干渉画像を撮影した。 In Example 1, an interference image was captured using the measuring device (10). A xenon flashlight was used as the light source body (21), and shooting was performed under the conditions of light emission time L = 2 μs and rotation speed V = 0.5 m / s. The camera used 3CCD camera (JAI, Ltd. CV-M9CL), an S / N P = 4.65μm representing pixel size. Microscope magnification M = 4. In Example 1, L × V + (S / N P ) /M=2.1625, which satisfies the above formula (1). As a comparative example, the interference image was photographed under the condition of the rotation speed R = 0.5 m / s, using continuous light as the light irradiated to the contact portion between the transparent plate (1) and the steel ball.

実施例１及び比較例において撮影した各干渉画像を図１１に示す。実施例１の干渉画像では、次数飛びなく油膜厚さが測定できている。よって、上記式（１）を満たすように発光時間Ｌ及び回転速度Ｖを設定すれば、次数飛びが抑制されるといえる。   FIG. 11 shows each interference image taken in Example 1 and the comparative example. In the interference image of Example 1, the oil film thickness can be measured without skipping orders. Therefore, it can be said that if the light emission time L and the rotation speed V are set so as to satisfy the above expression (1), the order jump is suppressed.

実施例２では、表面に大きな傷を有する鋼球を使用し、測定装置（１０）によって干渉画像の撮影及び油膜厚さの測定を行った。実施例１と同様、光源本体（２１）としてキセノンフラッシュライトを使用し、発光時間Ｌ＝２μｓ、回転速度Ｖ＝０．５ｍ／ｓに設定した。カメラの画素サイズや顕微鏡倍率も実施例１と同様である。実施例２も、L×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍ＝２．１６２５であり、上記式（１）を満たす。 In Example 2, a steel ball having a large scratch on the surface was used, and an interference image was taken and the oil film thickness was measured by the measuring device (10). As in Example 1, a xenon flashlight was used as the light source body (21), and the light emission time L = 2 μs and the rotation speed V = 0.5 m / s were set. The pixel size of the camera and the microscope magnification are the same as those in the first embodiment. In Example 2 as well, L × V + (S / N P ) /M=2.1625, which satisfies the above formula (1).

実施例２において撮影した干渉画像を図１２に示す。図１３は、図１２の干渉画像から得られた３色（Ｒ，Ｂ，Ｇ）の光の強度を油膜厚さの分布に変換した図である。図１２に示す干渉画像では、鋼球の表面の傷を明確に視認することができる。また、図１３より、傷が存在しない部分と傷の部分とで油膜厚さが異なっていることがわかる。よって、鋼球の表面に傷が存在する場合であっても、傷の部分も含めて精度よく油膜厚さを測定することができるといえる。   The interference image taken in Example 2 is shown in FIG. FIG. 13 is a diagram in which the intensities of light of three colors (R, B, G) obtained from the interference image of FIG. 12 are converted into a distribution of oil film thickness. In the interference image shown in FIG. 12, scratches on the surface of the steel ball can be clearly seen. Further, it can be seen from FIG. 13 that the oil film thickness is different between the non-scratched portion and the scratched portion. Therefore, it can be said that even when the surface of the steel ball has a scratch, the oil film thickness can be accurately measured including the scratched portion.

１０，１０Ａ：測定装置
１：透明板
２，２Ａ：光源
３：顕微鏡
４，４Ａ：カメラ
５：演算装置
Ｘ：転動体
Ｙ：潤滑剤 10, 10A: Measuring device 1: Transparent plate 2, 2A: Light source 3: Microscope 4, 4A: Camera 5: Arithmetic device X: Rolling element Y: Lubricant

Claims (4)

転動体の表面に形成される油膜厚さを測定する装置であって、
一方面に前記転動体が接触し、前記転動体との接触部に潤滑剤が供給される透明板と、
前記透明板の他方面側に配置され、複数の波長域の光を前記接触部に瞬間的に照射する光源と、
前記透明板の他方面側に配置され、前記接触部を拡大する顕微鏡と、
前記透明板の他方面側に配置され、前記光源からの光が前記透明板の一方面及び前記転動体の表面で反射して干渉光が入射されたときに、前記顕微鏡で拡大された前記接触部を撮影して干渉画像を生成するカメラと、
前記干渉画像から前記干渉光の強度を波長域ごとに取得し、前記強度を油膜厚さに変換する演算装置と、
を備え、
測定に際して、前記透明板が前記一方面に垂直な回転軸周りに回転し、及び／又は前記転動体が前記透明板の一方面に平行な回転軸周りに回転し、
前記光源の発光時間をＬ［μｓ］、前記転動体の回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、前記転動体の転がり方向における前記カメラの撮像素子サイズをＳ［μｍ]、前記転がり方向における前記カメラの画素数をＮｐとしたとき、以下の式（１）を満たす、測定装置。
０＜Ｌ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍ≦５ （１） A device for measuring an oil film thickness formed on the surface of a rolling element,
A transparent plate in which the rolling element comes into contact with one surface and a lubricant is supplied to a contact portion with the rolling element,
A light source that is disposed on the other surface side of the transparent plate and momentarily irradiates the contact portion with light in a plurality of wavelength ranges,
A microscope arranged on the other surface side of the transparent plate and enlarging the contact portion,
The contact arranged on the other surface side of the transparent plate, when the light from the light source is reflected by the one surface of the transparent plate and the surface of the rolling element and interference light is incident, the contact enlarged by the microscope. A camera that captures the part and generates an interference image,
Obtaining the intensity of the interference light for each wavelength range from the interference image, a computing device for converting the intensity into an oil film thickness,
Equipped with
In the measurement, the transparent plate rotates around a rotation axis perpendicular to the one surface, and / or the rolling element rotates around a rotation axis parallel to the one surface of the transparent plate,
The light emission time of the light source is L [μs], the rotation speed of the rolling element is V [m / s], the microscope magnification is M, the image pickup device size of the camera in the rolling direction of the rolling element is S [μm], and A measuring device that satisfies the following expression (1), where N p is the number of pixels of the camera in the rolling direction.
0 <L × V + (S / N P) / M ≦ 5 (1) 転動体の表面に形成される油膜厚さを測定する装置であって、
一方面に前記転動体が接触し、前記転動体との接触部に潤滑剤が供給される透明板と、
前記透明板の他方面側に配置され、複数の波長域の光を前記接触部に連続して照射する光源と、
前記透明板の他方面側に配置され、前記接触部を拡大する顕微鏡と、
前記透明板の他方面側に配置され、前記光源からの光が前記透明板の一方面及び前記転動体の表面で反射して干渉光が入射されている間に、前記顕微鏡で拡大された前記接触部を撮影して干渉画像を生成するカメラと、
前記干渉画像から前記干渉光の強度を波長域ごとに取得し、前記強度を油膜厚さに変換する演算装置と、
を備え、
測定に際して、前記透明板が前記一方面に垂直な回転軸周りに回転し、及び／又は前記転動体が前記透明板の一方面に平行な回転軸周りに回転し、
前記カメラのシャッタースピードをＥ［μｓ］、前記転動体の回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、前記転動体の転がり方向における前記カメラの撮像素子サイズをＳ[μｍ]、前記転がり方向における前記カメラの画像数をＮＰとしたとき、以下の式（２）を満たす、測定装置。
０＜Ｅ×Ｖ＋(Ｓ／ＮＰ)／Ｍ≦５ （２） A device for measuring an oil film thickness formed on the surface of a rolling element,
A transparent plate in which the rolling element comes into contact with one surface and a lubricant is supplied to a contact portion with the rolling element,
A light source that is disposed on the other surface side of the transparent plate and continuously irradiates the contact portion with light in a plurality of wavelength ranges,
A microscope arranged on the other surface side of the transparent plate and enlarging the contact portion,
Arranged on the other surface side of the transparent plate, while the light from the light source is reflected by the one surface of the transparent plate and the surface of the rolling element and the interference light is incident, the magnified by the microscope. A camera that shoots the contact part and generates an interference image,
Obtaining the intensity of the interference light for each wavelength range from the interference image, a computing device for converting the intensity into an oil film thickness,
Equipped with
In the measurement, the transparent plate rotates around a rotation axis perpendicular to the one surface, and / or the rolling element rotates around a rotation axis parallel to the one surface of the transparent plate,
The shutter speed of the camera is E [μs], the rotation speed of the rolling element is V [m / s], the microscope magnification is M, the image pickup element size of the camera in the rolling direction of the rolling element is S [μm], A measuring device that satisfies the following expression (2), where N P is the number of images captured by the camera in the rolling direction.
0 <E × V + (S / N P) / M ≦ 5 (2) 油膜厚さを測定する方法であって、
転動体及び透明板を準備する工程と、
前記透明板の一方面に前記転動体を接触させ、前記透明板と前記転動体との接触部に潤滑剤を供給し、前記透明板を前記一方面に垂直な回転軸周りに回転させ、及び／又は前記転動体を前記透明板の一方面に平行な回転軸周りに回転させる工程と、
複数の波長域の光を前記接触部に瞬間的に照射する工程と、
前記光が前記透明板の一方面及び前記転動体の表面で反射して干渉光がカメラに入射されたときに、顕微鏡で拡大された前記接触部を前記カメラで撮影して干渉画像を生成する工程と、
前記干渉画像から前記干渉光の強度を波長域ごとに取得し、前記強度を油膜厚さに変換する工程と、
を備え、
前記光の光源の発光時間をＬ［μｓ］、前記転動体の回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、前記転動体の転がり方向における前記カメラの撮像素子サイズをＳ［μｍ]、前記転がり方向における前記カメラの画素数をＮｐとしたとき、以下の式（１）を満たす、測定方法。
０＜Ｌ×Ｖ＋（Ｓ／ＮＰ）／Ｍ≦５ （１） A method for measuring oil film thickness,
A step of preparing a rolling element and a transparent plate,
The rolling element is brought into contact with one surface of the transparent plate, a lubricant is supplied to a contact portion between the transparent plate and the rolling element, and the transparent plate is rotated around a rotation axis perpendicular to the one surface, and And / or rotating the rolling element around a rotation axis parallel to one surface of the transparent plate,
A step of irradiating the contact portion with light of a plurality of wavelength ranges instantaneously;
When the light is reflected on one surface of the transparent plate and the surface of the rolling element and interference light is incident on the camera, the contact portion magnified by a microscope is photographed by the camera to generate an interference image. Process,
Obtaining the intensity of the interference light for each wavelength range from the interference image, a step of converting the intensity to an oil film thickness,
Equipped with
The emission time of the light source L [.mu.s], the rolling rotational speed V [m / s] of the moving object, the microscope magnification M, the imaging element size of the camera in the rolling direction of the rolling element S [[mu] m] A measurement method that satisfies the following expression (1), where N p is the number of pixels of the camera in the rolling direction.
0 <L × V + (S / N P) / M ≦ 5 (1) 油膜厚さを測定する方法であって、
転動体及び透明板を準備する工程と、
前記透明板の一方面に前記転動体を接触させ、前記透明板と前記転動体との接触部に潤滑剤を供給し、前記透明板を前記一方面に垂直な回転軸周りに回転させ、及び／又は前記転動体を前記透明板の一方面に平行な回転軸周りに回転させる工程と、
複数の波長域の光を前記接触部に連続して照射する工程と、
前記光が前記透明板の一方面及び前記転動体の表面で反射して干渉光がカメラに入射されている間に、顕微鏡で拡大された前記接触部を前記カメラで撮影して干渉画像を生成する工程と、
前記干渉画像から前記干渉光の強度を波長域ごとに取得し、前記強度を油膜厚さに変換する工程と、
を備え、
前記カメラのシャッタースピードをＥ［μｓ］、前記転動体の回転速度をＶ［ｍ／ｓ］、顕微鏡倍率をＭ、前記転動体の転がり方向における前記カメラの撮像素子サイズをＳ[μｍ]、前記転がり方向における前記カメラの画像数をＮＰとしたとき、以下の式（２）を満たす、測定方法。
０＜Ｅ×Ｖ＋(Ｓ／ＮＰ)／Ｍ≦５ （２）

A method for measuring oil film thickness,
A step of preparing a rolling element and a transparent plate,
The rolling element is brought into contact with one surface of the transparent plate, a lubricant is supplied to a contact portion between the transparent plate and the rolling element, and the transparent plate is rotated around a rotation axis perpendicular to the one surface, and And / or rotating the rolling element around a rotation axis parallel to one surface of the transparent plate,
A step of continuously irradiating the contact portion with light in a plurality of wavelength ranges,
While the light is reflected on one surface of the transparent plate and the surface of the rolling element and the interference light is incident on the camera, the contact portion magnified by a microscope is photographed by the camera to generate an interference image. The process of
Obtaining the intensity of the interference light for each wavelength range from the interference image, a step of converting the intensity to an oil film thickness,
Equipped with
The shutter speed of the camera is E [μs], the rotation speed of the rolling element is V [m / s], the microscope magnification is M, the image pickup element size of the camera in the rolling direction of the rolling element is S [μm], A measurement method that satisfies the following expression (2), where N P is the number of images captured by the camera in the rolling direction.
0 <E × V + (S / N P) / M ≦ 5 (2)

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