球面ころ軸受の軌道輪の仕上げ加工方法及び球面ころ軸受の軌道面測定装置
【課題】軌道面２の軌道溝半径の中心を精度良く求めて軌道輪１を仕上げることのできる球面ころ軸受の軌道輪の仕上げ加工方法を提供する。
【解決手段】軌道輪１の軌道面２を、基準中心Ｋから所定の軌道溝半径Ｒとなる凹円弧面に機械加工する工程を含む、当該軌道輪１の仕上げ加工方法である。軌道輪１の縦断面と軌道面２との交差線上にあって軸方向の位置が異なる三カ所の測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０それぞれの座標を求め、測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０それぞれを中心とし前記所定の軌道溝半径Ｒと同じ半径を有する縦断面上の円Ｂ，Ｃ，Ｄを求める。複数の円Ｂ，Ｃ，Ｄの内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行う。求めた複数の交点の重心Ｇを求めると共に、当該重心Ｇを軌道面２の軌道溝半径の中心として求め、この軌道溝半径の中心に基づいて機械加工を行う。
【解決手段】軌道輪１の軌道面２を、基準中心Ｋから所定の軌道溝半径Ｒとなる凹円弧面に機械加工する工程を含む、当該軌道輪１の仕上げ加工方法である。軌道輪１の縦断面と軌道面２との交差線上にあって軸方向の位置が異なる三カ所の測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０それぞれの座標を求め、測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０それぞれを中心とし前記所定の軌道溝半径Ｒと同じ半径を有する縦断面上の円Ｂ，Ｃ，Ｄを求める。複数の円Ｂ，Ｃ，Ｄの内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行う。求めた複数の交点の重心Ｇを求めると共に、当該重心Ｇを軌道面２の軌道溝半径の中心として求め、この軌道溝半径の中心に基づいて機械加工を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球面ころ軸受の軌道輪の仕上げ加工方法、及び、当該軌道輪に形成されている軌道面の軌道溝半径の中心を求める軌道面測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動調心機能を有する複列タイプの球面ころ軸受は、内輪と外輪とを備え、これら内輪と外輪との間に複列の球面ころが組み込まれて構成されている。内輪の外周面には二列の軌道面が形成されていて、内輪の縦断面において、各軌道面は一つの点を軌道溝半径の中心とした凹円弧形状に形成されている。
【０００３】
軌道面は、高精度に形成されている必要があるので、例えば旋削加工が行われてから機械仕上げ加工として砥石等による研磨加工が行われている。このため、軌道輪を製作する際に軌道面の寸法管理を行う必要があり、その方法として、例えば特許文献１に記載されている方法がある。
すなわち、特許文献１に記載の方法では、一対のリング状部材が用いられていて、各リング状部材の内周に形成したエッジを、軌道輪の二列の軌道面それぞれに接触させている。そして、これらリンク状部材のエッジ間の距離とエッジの直径とに基づいて軌道面の寸法管理を行い、さらには、軌道面の軌道溝半径の中心を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１５８４１号公報（図２参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の方法により軌道面の寸法管理を正確に行うためには、リンク状部材のエッジを軌道面に押し付ける必要があるため、当該エッジによって軌道面に傷を付けてしまうおそれがある。
また、この方法では、リング状部材を軌道輪の軸方向両側から接触させる必要があるので、軌道輪の軸方向を上下方向として軌道輪を研磨機のテーブル上に載置した状態では、測定作業を行うことができない。
【０００６】
また、軌道輪の寸法管理を行う他の方法として、図９に示しているように、三次元測定機９１を用いる方法がある。しかしこの場合、軌道輪９０が大型であって軌道輪９０を三次元測定機９１のテーブル９２上に載せることができない場合は、実現不可能となる。
また、軌道輪を研磨機のテーブルから降ろして三次元測定器９１のテーブル９２に載置して測定作業を行うと、この後、軌道輪を当該テーブル９２から降ろして再度研磨機のテーブルに、テーブルの回転中心と軌道輪（軌道面）の回転中心とが一致するように載置する必要があり、非常に煩雑である。
【０００７】
また、測定機９１によって、軌道面９３上の複数の測定点の座標を求めることができる場合には、コンピュータが、これら座標に基づいて、当該複数の測定点を通過する一つの曲線を例えば最小自乗法によって円（円弧）９４として求め、当該円９４の中心９５を軌道面９３の軌道溝半径の中心とする方法が考えられる。
しかし、三次元測定器での測定では、プローブの位置決め自体に多大な時間を消耗し、不経済である、
【０００８】
そこで、本発明は、軌道輪に形成されている軌道面の軌道溝半径の中心を精度良く求めることができる球面ころ軸受の軌道面測定装置、及び、軌道面の軌道溝半径の中心を精度良く求めて軌道輪を製造することのできる球面ころ軸受の軌道輪の仕上げ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、球面ころ軸受の軌道輪の軌道面を、基準中心から所定の軌道溝半径となる凹円弧面に機械加工する工程を含む、当該軌道輪の仕上げ加工方法であって、前記軌道輪の縦断面と前記軌道面との交差線上にあって軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点それぞれの座標を求め、前記測定点それぞれを中心とし前記所定の軌道溝半径と同じ半径を有する縦断面上の円を複数求め、前記複数の円の内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行い、求めた複数の前記交点の重心を求めると共に、当該重心を前記軌道面の軌道溝半径の中心として求め、前記軌道溝半径の中心に基づいて前記機械加工を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、軌道輪の縦断面と軌道面との交差線上にあって軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点それぞれの座標を求め、これら測定点それぞれを中心とし前記所定の軌道溝半径と同じ半径を有する縦断面上の円を複数求め、これら複数の円の内の二つで一組の円の交点を求めている。この一組の円の交点は、これら円の中心となった二つの測定点それぞれを通る円の平均化された中心であると言える。
さらに、この交点を求める処理を複数組について行い、複数の交点の重心を軌道面の軌道溝半径の中心として求めている。すなわち、前記平均化された中心（円の交点）を複数求め、これら複数の平均化された中心（円の交点）の重心を求めることで、複数の交点それぞれを中心とする円の平均化された中心を求めていることとなり、この中心を軌道面の軌道溝半径の中心として求めている。
なお、軌道輪の軌道面上にある前記測定点の座標を、変位計等を有する測定器によって求める際、測定誤差を完全に０とすることは不可能であるが、本発明のように、少なくとも三カ所の測定点の座標から、平均化する処理を行って軌道面の軌道溝半径の中心を求めているので、測定点の座標を求める際に誤差があっても、その誤差を均すことができ、軌道面の軌道溝半径の中心を精度良く求めることができる。
この結果、求めた軌道溝半径の中心に基づいて機械加工を行うことで、寸法精度の良い軌道輪を製造することが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、球面ころ軸受の軌道輪に所定の軌道溝半径を有するように形成される軌道面の軌道溝半径の中心を求める軌道面測定装置であって、前記軌道輪の縦断面と前記軌道面との交差線上にあって軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点それぞれの座標を求めるための測定器と、前記測定器によって求められた前記座標に基づいて前記軌道溝半径の中心を求める演算機とを備え、前記演算機は、前記測定点それぞれを中心とし前記所定の軌道溝半径と同じ半径を有する縦断面上の円を複数求める第一演算部と、前記第一演算部によって求められた前記複数の円の内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行う第二演算部と、前記第二演算部によって求められた複数の前記交点の重心を求めると共に、当該重心を前記軌道溝半径の中心として取得する第三演算部とを有していることを特徴とする。
【００１２】
このように構成された球面ころ軸受の軌道面測定装置を、前記球面ころ軸受の軌道輪の仕上げ加工方法に用いることができ、また、少なくとも三カ所の測定点の座標から、平均化する処理を行って軌道面の軌道溝半径の中心を求めているので、測定器によって測定点の座標を求める際に誤差があっても、その誤差を均すことができ、軌道面の軌道溝半径の中心を精度良く求めることができる。
この結果、求めた軌道溝半径の中心に基づいて機械加工を行えば、寸法精度の良い軌道輪を製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、測定点の座標を求める際に誤差があっても、軌道面の軌道溝半径の中心を精度良く求めることができるので、この軌道溝半径の中心に基づいて機械加工を行うことにより、寸法精度の良い軌道輪を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の軌道面測定装置の実施の一形態の概略を示している側面図である。
【図２】図１の軌道面測定装置の平面図である。
【図３】球面ころ軸受の軌道輪の仕上げ加工方法の説明図である。
【図４】軌道面測定装置の機能を説明する説明図である。
【図５】軌道輪の仕上げ加工方法を説明するフロー図である。
【図６】測定点の座標を求める処理を説明する説明図である。
【図７】二つの測定点の交点を求める処理の説明図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、第二演算部の処理を説明する説明図であり、（ｃ）は、第三演算部の処理を説明する説明図である。
【図９】軌道輪の寸法管理を行う従来の装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の球面ころ軸受の軌道面測定装置１０の実施の一形態の概略を示している側面図であり、図２は平面図である。図１において、軌道面測定装置１０（以下、単に測定装置１０ともいう）による測定の対象となっているワークは、自動調心機能を有する複列タイプの球面ころ軸受の内輪（軌道輪１）であり、この球面ころ軸受は、この内輪の他に、図示しないが外輪を備え、これら内輪と外輪との間に複列の球面ころが組み込まれて構成されている。
【００１６】
軌道輪１（内輪）の外周面には二列の軌道面２，２が環状に形成されていて、軌道輪１の縦断面において、各軌道面２は、当該軌道面２から離れた位置を中心とし、この中心から一定の軌道溝半径を有する凹円弧形状に形成されている。なお、前記「軌道輪１の縦断面」は、軌道面２の周方向（軌道輪１と軌道面２とが同心の場合、軌道輪１）の中心線ｃを含む断面である。軌道面２は高精度に形成されている必要があり、このために、軌道面２は、例えば旋削加工が行われてから機械仕上げ加工として、図３に示しているように砥石４による研磨加工が行われる。そして、測定装置１０は、軌道輪１に形成されている軌道面２の軌道溝半径の中心の位置を求める装置である。なお、本発明において、図１の状態で、軌道面２の中心線ｃに垂直な方向である径方向をＸ方向とし、軌道面２の中心線ｃの延在方向である軌道輪１の軸方向をＺ方向としている。
【００１７】
測定装置１０は、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを有している測定器６と、コンピュータからなる演算機７とを備えている。
変位計１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、後にも説明するが、縦断面と軌道面２との交差線上にあって軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０（図４参照）それぞれの軸方向座標と径方向座標とを求めるためのものである。
【００１８】
演算機７は、測定器６によって求められた前記座標に基づいて、軌道面２の軌道溝半径の中心を求める機能を備えている。このため、演算機７は、各種演算処理を行うＣＰＵを有する演算処理部と、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部８とを備えていて、記憶部８には、演算処理のためのコンピュータプログラムが記憶されている。演算機７の演算処理部は、前記コンピュータプログラムが実行されることで達成される機能部として、第一演算部７ａ、第二演算部７ｂ及び第三演算部７ｃを備えている。各演算部の機能については後に説明する。
【００１９】
変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄはそれぞれ同じ構成であり、検出部となる先端が軌道面２に接触するプローブを有している。これら変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、直線状の取り付け部材１２に取り付けられている。取り付け部材１２は、軌道輪１の端面１ａ上に載せられると、その長手方向が水平方向に向いた状態となる。この取り付け部材１２に、変位計１１Ａと変位計１１Ｂとは、その検出方向が同一直線上に位置しかつ軌道輪１を挟んで対向するようにして配置されていて、変位計１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、それぞれ検出方向が水平でかつ相互で平行となるように向けられて配置されている。変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの検出部は、同一の鉛直面上に配置され、各検出方向も当該面上に位置する。変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの検出部は、その検出方向がＸ方向であり、Ｘ方向の変位を測定するように配置されている。
【００２０】
また、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、取り付け部材１２に対して、Ｚ方向に関して相対位置が設定されて取り付けられている。
そして、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄによる計測結果は、演算機７に送られ、記憶部８が記憶することができる。変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄそれぞれの検出部が軌道面２に接触する点が、測定点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０となる。変位計の計測値を以下ではゲージ値ともいう。
【００２１】
また、図１に示している軌道輪１は、その軸方向を上下方向として、機械仕上げ加工を行う研磨機（ドレス加工機）の回転テーブル３上に載せられていて、本発明の測定装置１０は、このテーブル３に載せられた状態のままで、軌道輪１に対して測定を行うことができ、軌道面２の軌道溝半径の中心を求める処理を実行することができる。
このように構成された測定装置１０が用いられて行われる軌道輪１の仕上げ加工方法について説明する。図５は、この仕上げ加工方法を説明するフロー図である。
【００２２】
軌道輪１は水平面を有するテーブル３上に載せられていて、準備工程（図５のステップＳ１０）として、取り付け部材１２を軌道輪１の端面１ａに沿って水平方向に移動させ、変位計１１Ａと変位計１１Ｂとの検出部間の距離が最大となる位置で、取り付け部材１２を静止させる（図２参照）。この静止状態では、変位計１１Ａと変位計１１Ｂとによって、軌道面２の測定点Ａ０と測定点Ｂ０との間の直径を測定している状態となり、また、全ての変位計によって、軌道輪１の縦断面と軌道面２との交差線上にある点の位置を測定することができる状態となる。
【００２３】
そして、測定器６の測定結果（ゲージ値）に基づいて、演算器７の第一演算部７ａは、軌道輪１の縦断面と機械仕上げ加工（研磨加工）前の軌道面２との交差線上にある測定点Ａ０及び軸方向の位置が異なる三カ所の測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０（図４参照）それぞれの軸方向座標（Ｚ座標）と径方向座標（Ｘ座標）とを求める（ステップＳ１１）。図６は、前記座標を求める処理を説明する説明図である。
【００２４】
なお、本発明では、設計値に基づいて作製された軌道輪１のマスタ（雛型）に対して前記準備工程を実行した場合、前記静止状態では、各変位計の値が０を示すように測定器６は設定されている。したがって、図６（ａ）では、項目「４．ゲージゼロリセット値」が全て０である（例えば、変位計１１Ａのゲージゼロリセット値ａｍが０である）。
図６（ａ）におけるゲージゼロリセット値ａｍは、真の値ａｍ０と測定誤差ａｍ１とが加算された値となる。同様にゲージゼロリセット値ｂｍは、真の値ｂｍ０と測定誤差ｂｍ１とが加算された値となり、ゲージゼロリセット値ｃｍは、真の値ｃｍ０と測定誤差ｃｍ１とが加算された値となり、ゲージゼロリセット値ｄｍは、真の値ｄｍ０と測定誤差ｄｍ１とが加算された値となる。
軌道輪１のマスタの真の値ａｍ０，ｂｍ０，ｃｍ０，ｄｍ０は、マスタを正確に（例えば円筒面で）形成し、より正確な方法（例えば三次元測定器）で測定されて決定されている。各測定誤差ａｍ１，ｂｍ１，ｃｍ１，ｄｍ１は、測定器６でマスタを繰り返し測定し、ゲージゼロリセット値ａｍ，ｂｍ，ｃｍ，ｄｍのｎ数を増やす（例えばｎ＝１０）ことで誤差を最小化（ａｍ１≒０，ｂｍ１≒０，ｃｍ１≒０，ｄｍ１≒０）している
このように、ゲージゼロリセット値ａｍ，ｂｍ，ｃｍ，ｄｍは、軌道輪１のマスタにおける真の値ａｍ０，ｂｍ０，ｃｍ０，ｄｍ０とほとんど同じ値にしている。
そして、この状態で、ゲージゼロリセット値ａｍ，ｂｍ，ｃｍ，ｄｍが０になるように各変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは調整されている。
また、軌道輪１を載せたステージ３上での座標の原点について説明すると、当該軌道輪１の中心線ｃが径方向の原点であり、ステージ３上の軌道輪１のワーク幅Ｗ（軸方向寸法）の半分の位置が軸方向の原点である。また、軌道輪１の中心線ｃは、テーブル３の中心（回転中心）と一致している。
【００２５】
そして、実際のワーク（測定しようとする軌道輪１）に対して測定器６を適用した場合のゲージ値が、図６（ａ）において、項目「５．ワーク測定時のゲージ値」である。各変位計は、そのプローブの先端の検出点が、マスタを使用した場合よりも中心線ｃ側に寄る状態ではマイナス（−）の値を示し、マスタを使用した場合よりも検出点が中心線ｃから離れる状態ではプラス（＋）の値を示すように設定されている。
そして、図６（ａ）の実施形態では、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの実際のゲージ値は、ａｗ，ｂｗ，ｃｗ，ｄｗとなる。
図６（ａ）におけるワーク測定ゲージ値ａｗは、真の値ａｗ０と測定誤差ａｗ１とが加算された値となる。同様にワーク測定ゲージ値ｂｗは、真の値ｂｗ０と測定誤差ｂｗ１とが加算された値となり、ワーク測定ゲージ値ｃｗは、真の値ｃｗ０と測定誤差ｃｗ１とが加算された値となり、ワーク測定ゲージ値ｄｗは、真の値ｄｗ０と測定誤差ｄｗ１とが加算された値となる。
【００２６】
測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の座標を求める計算式は、図６（ｂ）に示すとおりであり、この計算式は記憶部８に記憶されている。なお、図６（ｂ）の式中の記号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、前記マスタに前記測定器６を適用した場合の測定点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の位置に基づく距離であり、設計上の値となる。この設計上の値は、例えばマスタを作製するために用いたＣＡＤデータによって求められ、記憶部８が記憶している。
また、前記のとおり、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、軌道輪１の端面１ａ上に取り付けられる取り付け部材１２に対して、Ｚ方向に関して相対位置が設定されて取り付けられていることから、図６（ｂ）の式中の記号Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３（図４参照）は、この設定値に基づいて求めることができる値であり、記憶部８が記憶している。
以上より、第一演算部７ａによって、軌道面２上にあって軸方向の位置が異なる三カ所の測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０それぞれの軸方向座標（Ｚ座標）と径方向座標（Ｘ座標）とが演算によって求められる。
【００２７】
さらに、第一演算部７ａは、図４に示しているように、測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０それぞれを中心とし所定の軌道溝半径Ｒと同じ半径を有する縦断面上の複数の円Ｂ，Ｃ，Ｄを求める（ステップＳ１２）。前記所定の軌道溝半径Ｒは、仕上げ機械加工を行う装置に設定されている値であり、図３に示しているように、本実施形態では、研磨機が有している回転砥石４の曲率半径の値である。なお、この砥石４の中心（砥面の曲率中心）を、機械仕上げ加工前の軌道面２の軌道溝半径の中心（Ｇ）に一致させてから、当該砥石４の中心を、基準中心Ｋまで移動させながら、砥石４によって軌道面２を研磨することによって、軌道輪１の軌道面２は、基準中心Ｋから所定の軌道溝半径Ｒとなる凹円弧面２ｆに機械仕上げ加工されることになる。なお、基準中心Ｋは、設計上の（理想上の）軌道面２の軌道溝半径の中心位置である。
【００２８】
そして、第二演算部７ｂは、第一演算部７ａによって求められた複数の円Ｂ，Ｃ，Ｄの内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行う（ステップＳ１３、ステップＳ１４）。なお、実施形態では、すべての組について前記処理を行っている（ステップＳ１４）。
具体的に説明すると、第二演算部７ｂは、図４において、円Ｂと円Ｄとの交点Ｒ１、円Ｂと円Ｃとの交点Ｑ１、円Ｃと円Ｄとの交点Ｐ１を演算によって求める。図７は第二演算部７ｂの処理の説明図であり、代表として測定点Ｂ０と測定点Ｃ０との交点Ｑ１を求める場合を説明している。図８（ａ）（ｂ）は、この第二演算部７ｂの処理を説明する説明図であり、前記交点（Ｑ１）を求める計算式を示している。この計算式は記憶部８に記憶されている。
【００２９】
すなわち、第二演算部７ｂは、図７及び図８（ａ）に示しているように、測定点Ｂ０と測定点Ｃ０との距離Ｌ（円Ｂと円Ｃの中心距離）、鉛直線Ｖに対する測定点Ｂ０と測定点Ｃ０とを結ぶ直線の角度θ、及び、（測定点Ｃ０）−（測定点Ｂ０）−（他方向の交点Ｑ２）の成す角度αを、測定点Ｂ０，Ｃ０の座標等に基づいて、演算によって求める。そして、第二演算部７ｂは、これらの演算結果に基づいて、図８（ｂ）に示しているように、縦断面上における交点Ｑ１（図７参照）の座標（径方向座標，軸方向座標）＝（Ｘｑ，Ｚｑ）を求める。なお、円Ｂと円Ｃとの交点はＱ１以外にＱ２も有るが、径方向座標が大きい側（Ｑ１）を本発明の交点として採用する。
【００３０】
そして、第三演算部７ｃは、図４に示しているように、第二演算部７ｂによって求められた三つの交点Ｒ１，Ｑ１，Ｐ１の重心Ｇの座標を求める（ステップＳ１５）と共に、当該重心Ｇを、仕上げ機械加工前の軌道面２の軌道溝半径の中心として取得する（ステップＳ１６）。図８（ｃ）は、この第三演算部７ｃの処理を説明する説明図であり、前記重心Ｇの座標を求める計算式を示している。この計算式は記憶部８に記憶されている。図８（ｃ）に示している計算式によれば、第三演算部７ｃは、重心Ｇの座標を、交点Ｒ１，Ｑ１，Ｐ１の座標の平均値として求めている。
【００３１】
以上より、本発明の測定装置１０によれば、球面ころ軸受が有する軌道輪１に、所定の軌道溝半径Ｒを有するように形成されることになる軌道面２の縦断面上での軌道溝半径の中心（Ｇ）を求めることができる。
そして、この測定装置１０が用いられて行われる軌道輪１の仕上げ加工方法としては、さらに、求められた前記軌道溝半径の中心（Ｇ）と基準中心Ｋ（図３参照）とに基づいて、砥石４によって機械仕上げ加工を行う（ステップＳ１７）。
【００３２】
すなわち、基準中心Ｋは、軌道輪１を作製するための設計値に基づいて研磨機（テーブル３）上で定められている設計上の軌道溝半径の中心位置であり、砥石４の移動ベクトルを、当該基準中心Ｋの座標と軌道溝半径の中心（Ｇ）の座標とによって第三演算部７ｃは求めることができる。そして、この移動ベクトルにしたがって砥石４を移動させながら軌道面２の研磨を行うことによって、設計値に対して寸法精度の良い軌道輪１を製造することが可能となる。
【００３３】
以上の本発明の実施形態によれば、前記測定装置１０による軌道面２の軌道溝半径の中心を求める方法は、砥石４の曲率半径（前記所定の軌道溝半径）Ｒは設定値であって一定の値であることを利用している。すなわち、軌道輪２の縦断面と軌道面３との交差線上にあって軸方向の位置が異なる三カ所の測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０それぞれの座標を求め、これら測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０それぞれを中心とし砥石４の曲率半径Ｒと同じ半径を有する縦断面上の円Ｂ，Ｃ，Ｄを複数求め、これら複数の円Ｂ，Ｃ，Ｄの内の二つで一組の円の交点を求めている。この一組の円の交点は、これら円の中心となった二つの測定点それぞれを通る円の平均化された中心であると言える。
さらに、この交点を求める処理を複数組について行い、複数の交点の重心Ｇを軌道面２の軌道溝半径の中心として求めている。すなわち、前記平均化された中心（円の交点）を複数求め、これら複数の平均化された中心（円の交点）の重心Ｇを求めることで、複数の交点それぞれを中心とする円の平均化された中心を求めていることとなり、この中心を軌道面２の軌道溝半径の中心（Ｇ）として求めている。
【００３４】
なお、軌道輪１の軌道面２上にある測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の軸方向座標と径方向座標とを、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを有する測定器６によって求める際、測定誤差を完全に０とすることは不可能であり、また、機械仕上げ加工前の軌道面２は真円弧でないこともあるが、本発明のように、少なくとも三カ所の測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の座標から、軌道溝半径と同じ長さ離れた位置の交点を用い、平均化する処理を行って軌道面２の軌道溝半径の中心（Ｇ）を求めているので、測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の座標を求める際に誤差があっても、測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の座標を中心とした軌道溝半径の円の交点の座標に近い位置に、軌道溝半径の中心があることを利用するため、その誤差を均すことができ、軌道面２の軌道溝半径の中心（Ｇ）を精度良く求めることができる。
この結果、求めた軌道溝半径の中心に基づいて機械加工を行うことで、寸法精度の良い軌道輪１を製造することが可能となる。このため、実施形態の軌道輪１は、自動調心機能を有する複列タイプの球面ころ軸受用であるため、この軌道輪１を備えている球面ころ軸受によれば、軌道輪１と、ころ（図示せず）との接触角について、設計値に対して精度が高いものとなる。
さらに、研磨機のテーブル３上に軌道輪１を載せた状態で、軌道溝半径の中心（Ｇ）の座標を求めることができ、研磨機のテーブル３の回転中心と軌道輪１の中心とを再度合わせ直す必要がなく、測定を終えると迅速に軌道輪１の機械仕上げ加工を行うことが可能となる。
【００３５】
本発明の前記測定装置１０が備えている演算機７によって、軌道面２の軌道溝半径の中心（Ｇ）を求めた場合の効果は、測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の軸方向座標と径方向座標とを通過する一つの円を最小自乗法によって求めた場合（比較例）と比較すれば一目瞭然である。例えば図６（ａ）のワーク測定ゲージ値ａｗに、マスタを測定した時のゲージ値を代入するシミュレーションを行えば、実施例による誤差は比較例に比べて小さく、実施例では、真値に対して精度よく軌道溝半径の中心の座標が求められていることがわかる。
これは、図６（ａ）のゲージゼロリセット値ａｍ，ｂｍ，ｃｍ，ｄｍの、誤差ａｍ１，ｂｍ１，ｃｍ１，ｄｍ１をほぼ０とし、ゲージゼロリセット値ａｍ，ｂｍ，ｃｍ，ｄｍ（測定値）が、真の値ａｍ０，ｂｍ０，ｃｍ０，ｄｍ０とほぼ同一とした誤差を最小化した状態の測定器６で再度マスタを測定し、この再度マスタを測定した際のワーク測定ゲージ値ａｗ＝ａｍ０＋ａｗ１，ｂｗ＝ｂｍ０＋ｂｗ１，ｃｗ＝ｃｍ０＋ｃｗ１，ｄｗ＝ｄｍ０＋ｄｗ１となった場合、ワーク測定ゲージ値とゲージゼロリセット値との差分が測定誤差ａｗ１，ｂｗ１，ｃｗ１，ｄｗ１となることを利用する。この際の測定誤差ａｗ１，ｂｗ１，ｃｗ１，ｄｗ１が実施例で求める軌道溝半径の中心に与える誤差と、比較例で求める軌道溝半径の中心に与える誤差とを比較することで、実施例の誤差が比較例の誤差よりも小さくなることがわかる。
【００３６】
また、本発明は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
前記実施形態では、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを接触式のものとしたが、レーザ変位計のような非接触式のものであってもよい。また、準備工程（Ｓ１０）において、テーブル３上の軌道輪１に対して測定器６を移動させる場合として説明したが、固定状態にある測定器６に対して軌道輪１を移動させてもよい。
さらに、測定点を三カ所（Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０）としたが、少なくとも三カ所とすればよく、変位計の数を増やして四カ所以上としてもよい。
また、図６のステップＳ１３で円の交点を求める方法も、他の方法であってもよい。
また、機械仕上げ加工を終えた軌道輪の軌道面の寸法管理のために、当該軌道面の軌道溝半径の中心を求めるために前記測定装置１０を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：軌道輪、 ２：軌道面、 ６：測定器、 ７：演算機、 ７ａ：第一演算部、 ７ｂ：第二演算部、 ７ｃ：第三演算部、 １０：軌道面測定装置、 Ａ０：測定点、 Ｂ０：測定点、 Ｃ０：測定点、 Ｄ０：測定点、 Ａ：円、 Ｂ：円、 Ｃ：円、 Ｄ：円、 Ｇ：重心、 Ｋ：基準中心、 Ｒ：所定の軌道溝半径の半径、 Ｐ１：交点、 Ｑ１：交点、 Ｒ１：交点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球面ころ軸受の軌道輪の仕上げ加工方法、及び、当該軌道輪に形成されている軌道面の軌道溝半径の中心を求める軌道面測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動調心機能を有する複列タイプの球面ころ軸受は、内輪と外輪とを備え、これら内輪と外輪との間に複列の球面ころが組み込まれて構成されている。内輪の外周面には二列の軌道面が形成されていて、内輪の縦断面において、各軌道面は一つの点を軌道溝半径の中心とした凹円弧形状に形成されている。
【０００３】
軌道面は、高精度に形成されている必要があるので、例えば旋削加工が行われてから機械仕上げ加工として砥石等による研磨加工が行われている。このため、軌道輪を製作する際に軌道面の寸法管理を行う必要があり、その方法として、例えば特許文献１に記載されている方法がある。
すなわち、特許文献１に記載の方法では、一対のリング状部材が用いられていて、各リング状部材の内周に形成したエッジを、軌道輪の二列の軌道面それぞれに接触させている。そして、これらリンク状部材のエッジ間の距離とエッジの直径とに基づいて軌道面の寸法管理を行い、さらには、軌道面の軌道溝半径の中心を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１５８４１号公報（図２参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の方法により軌道面の寸法管理を正確に行うためには、リンク状部材のエッジを軌道面に押し付ける必要があるため、当該エッジによって軌道面に傷を付けてしまうおそれがある。
また、この方法では、リング状部材を軌道輪の軸方向両側から接触させる必要があるので、軌道輪の軸方向を上下方向として軌道輪を研磨機のテーブル上に載置した状態では、測定作業を行うことができない。
【０００６】
また、軌道輪の寸法管理を行う他の方法として、図９に示しているように、三次元測定機９１を用いる方法がある。しかしこの場合、軌道輪９０が大型であって軌道輪９０を三次元測定機９１のテーブル９２上に載せることができない場合は、実現不可能となる。
また、軌道輪を研磨機のテーブルから降ろして三次元測定器９１のテーブル９２に載置して測定作業を行うと、この後、軌道輪を当該テーブル９２から降ろして再度研磨機のテーブルに、テーブルの回転中心と軌道輪（軌道面）の回転中心とが一致するように載置する必要があり、非常に煩雑である。
【０００７】
また、測定機９１によって、軌道面９３上の複数の測定点の座標を求めることができる場合には、コンピュータが、これら座標に基づいて、当該複数の測定点を通過する一つの曲線を例えば最小自乗法によって円（円弧）９４として求め、当該円９４の中心９５を軌道面９３の軌道溝半径の中心とする方法が考えられる。
しかし、三次元測定器での測定では、プローブの位置決め自体に多大な時間を消耗し、不経済である、
【０００８】
そこで、本発明は、軌道輪に形成されている軌道面の軌道溝半径の中心を精度良く求めることができる球面ころ軸受の軌道面測定装置、及び、軌道面の軌道溝半径の中心を精度良く求めて軌道輪を製造することのできる球面ころ軸受の軌道輪の仕上げ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、球面ころ軸受の軌道輪の軌道面を、基準中心から所定の軌道溝半径となる凹円弧面に機械加工する工程を含む、当該軌道輪の仕上げ加工方法であって、前記軌道輪の縦断面と前記軌道面との交差線上にあって軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点それぞれの座標を求め、前記測定点それぞれを中心とし前記所定の軌道溝半径と同じ半径を有する縦断面上の円を複数求め、前記複数の円の内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行い、求めた複数の前記交点の重心を求めると共に、当該重心を前記軌道面の軌道溝半径の中心として求め、前記軌道溝半径の中心に基づいて前記機械加工を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、軌道輪の縦断面と軌道面との交差線上にあって軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点それぞれの座標を求め、これら測定点それぞれを中心とし前記所定の軌道溝半径と同じ半径を有する縦断面上の円を複数求め、これら複数の円の内の二つで一組の円の交点を求めている。この一組の円の交点は、これら円の中心となった二つの測定点それぞれを通る円の平均化された中心であると言える。
さらに、この交点を求める処理を複数組について行い、複数の交点の重心を軌道面の軌道溝半径の中心として求めている。すなわち、前記平均化された中心（円の交点）を複数求め、これら複数の平均化された中心（円の交点）の重心を求めることで、複数の交点それぞれを中心とする円の平均化された中心を求めていることとなり、この中心を軌道面の軌道溝半径の中心として求めている。
なお、軌道輪の軌道面上にある前記測定点の座標を、変位計等を有する測定器によって求める際、測定誤差を完全に０とすることは不可能であるが、本発明のように、少なくとも三カ所の測定点の座標から、平均化する処理を行って軌道面の軌道溝半径の中心を求めているので、測定点の座標を求める際に誤差があっても、その誤差を均すことができ、軌道面の軌道溝半径の中心を精度良く求めることができる。
この結果、求めた軌道溝半径の中心に基づいて機械加工を行うことで、寸法精度の良い軌道輪を製造することが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、球面ころ軸受の軌道輪に所定の軌道溝半径を有するように形成される軌道面の軌道溝半径の中心を求める軌道面測定装置であって、前記軌道輪の縦断面と前記軌道面との交差線上にあって軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点それぞれの座標を求めるための測定器と、前記測定器によって求められた前記座標に基づいて前記軌道溝半径の中心を求める演算機とを備え、前記演算機は、前記測定点それぞれを中心とし前記所定の軌道溝半径と同じ半径を有する縦断面上の円を複数求める第一演算部と、前記第一演算部によって求められた前記複数の円の内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行う第二演算部と、前記第二演算部によって求められた複数の前記交点の重心を求めると共に、当該重心を前記軌道溝半径の中心として取得する第三演算部とを有していることを特徴とする。
【００１２】
このように構成された球面ころ軸受の軌道面測定装置を、前記球面ころ軸受の軌道輪の仕上げ加工方法に用いることができ、また、少なくとも三カ所の測定点の座標から、平均化する処理を行って軌道面の軌道溝半径の中心を求めているので、測定器によって測定点の座標を求める際に誤差があっても、その誤差を均すことができ、軌道面の軌道溝半径の中心を精度良く求めることができる。
この結果、求めた軌道溝半径の中心に基づいて機械加工を行えば、寸法精度の良い軌道輪を製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、測定点の座標を求める際に誤差があっても、軌道面の軌道溝半径の中心を精度良く求めることができるので、この軌道溝半径の中心に基づいて機械加工を行うことにより、寸法精度の良い軌道輪を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の軌道面測定装置の実施の一形態の概略を示している側面図である。
【図２】図１の軌道面測定装置の平面図である。
【図３】球面ころ軸受の軌道輪の仕上げ加工方法の説明図である。
【図４】軌道面測定装置の機能を説明する説明図である。
【図５】軌道輪の仕上げ加工方法を説明するフロー図である。
【図６】測定点の座標を求める処理を説明する説明図である。
【図７】二つの測定点の交点を求める処理の説明図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、第二演算部の処理を説明する説明図であり、（ｃ）は、第三演算部の処理を説明する説明図である。
【図９】軌道輪の寸法管理を行う従来の装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の球面ころ軸受の軌道面測定装置１０の実施の一形態の概略を示している側面図であり、図２は平面図である。図１において、軌道面測定装置１０（以下、単に測定装置１０ともいう）による測定の対象となっているワークは、自動調心機能を有する複列タイプの球面ころ軸受の内輪（軌道輪１）であり、この球面ころ軸受は、この内輪の他に、図示しないが外輪を備え、これら内輪と外輪との間に複列の球面ころが組み込まれて構成されている。
【００１６】
軌道輪１（内輪）の外周面には二列の軌道面２，２が環状に形成されていて、軌道輪１の縦断面において、各軌道面２は、当該軌道面２から離れた位置を中心とし、この中心から一定の軌道溝半径を有する凹円弧形状に形成されている。なお、前記「軌道輪１の縦断面」は、軌道面２の周方向（軌道輪１と軌道面２とが同心の場合、軌道輪１）の中心線ｃを含む断面である。軌道面２は高精度に形成されている必要があり、このために、軌道面２は、例えば旋削加工が行われてから機械仕上げ加工として、図３に示しているように砥石４による研磨加工が行われる。そして、測定装置１０は、軌道輪１に形成されている軌道面２の軌道溝半径の中心の位置を求める装置である。なお、本発明において、図１の状態で、軌道面２の中心線ｃに垂直な方向である径方向をＸ方向とし、軌道面２の中心線ｃの延在方向である軌道輪１の軸方向をＺ方向としている。
【００１７】
測定装置１０は、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを有している測定器６と、コンピュータからなる演算機７とを備えている。
変位計１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、後にも説明するが、縦断面と軌道面２との交差線上にあって軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０（図４参照）それぞれの軸方向座標と径方向座標とを求めるためのものである。
【００１８】
演算機７は、測定器６によって求められた前記座標に基づいて、軌道面２の軌道溝半径の中心を求める機能を備えている。このため、演算機７は、各種演算処理を行うＣＰＵを有する演算処理部と、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部８とを備えていて、記憶部８には、演算処理のためのコンピュータプログラムが記憶されている。演算機７の演算処理部は、前記コンピュータプログラムが実行されることで達成される機能部として、第一演算部７ａ、第二演算部７ｂ及び第三演算部７ｃを備えている。各演算部の機能については後に説明する。
【００１９】
変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄはそれぞれ同じ構成であり、検出部となる先端が軌道面２に接触するプローブを有している。これら変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、直線状の取り付け部材１２に取り付けられている。取り付け部材１２は、軌道輪１の端面１ａ上に載せられると、その長手方向が水平方向に向いた状態となる。この取り付け部材１２に、変位計１１Ａと変位計１１Ｂとは、その検出方向が同一直線上に位置しかつ軌道輪１を挟んで対向するようにして配置されていて、変位計１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、それぞれ検出方向が水平でかつ相互で平行となるように向けられて配置されている。変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの検出部は、同一の鉛直面上に配置され、各検出方向も当該面上に位置する。変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの検出部は、その検出方向がＸ方向であり、Ｘ方向の変位を測定するように配置されている。
【００２０】
また、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、取り付け部材１２に対して、Ｚ方向に関して相対位置が設定されて取り付けられている。
そして、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄによる計測結果は、演算機７に送られ、記憶部８が記憶することができる。変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄそれぞれの検出部が軌道面２に接触する点が、測定点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０となる。変位計の計測値を以下ではゲージ値ともいう。
【００２１】
また、図１に示している軌道輪１は、その軸方向を上下方向として、機械仕上げ加工を行う研磨機（ドレス加工機）の回転テーブル３上に載せられていて、本発明の測定装置１０は、このテーブル３に載せられた状態のままで、軌道輪１に対して測定を行うことができ、軌道面２の軌道溝半径の中心を求める処理を実行することができる。
このように構成された測定装置１０が用いられて行われる軌道輪１の仕上げ加工方法について説明する。図５は、この仕上げ加工方法を説明するフロー図である。
【００２２】
軌道輪１は水平面を有するテーブル３上に載せられていて、準備工程（図５のステップＳ１０）として、取り付け部材１２を軌道輪１の端面１ａに沿って水平方向に移動させ、変位計１１Ａと変位計１１Ｂとの検出部間の距離が最大となる位置で、取り付け部材１２を静止させる（図２参照）。この静止状態では、変位計１１Ａと変位計１１Ｂとによって、軌道面２の測定点Ａ０と測定点Ｂ０との間の直径を測定している状態となり、また、全ての変位計によって、軌道輪１の縦断面と軌道面２との交差線上にある点の位置を測定することができる状態となる。
【００２３】
そして、測定器６の測定結果（ゲージ値）に基づいて、演算器７の第一演算部７ａは、軌道輪１の縦断面と機械仕上げ加工（研磨加工）前の軌道面２との交差線上にある測定点Ａ０及び軸方向の位置が異なる三カ所の測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０（図４参照）それぞれの軸方向座標（Ｚ座標）と径方向座標（Ｘ座標）とを求める（ステップＳ１１）。図６は、前記座標を求める処理を説明する説明図である。
【００２４】
なお、本発明では、設計値に基づいて作製された軌道輪１のマスタ（雛型）に対して前記準備工程を実行した場合、前記静止状態では、各変位計の値が０を示すように測定器６は設定されている。したがって、図６（ａ）では、項目「４．ゲージゼロリセット値」が全て０である（例えば、変位計１１Ａのゲージゼロリセット値ａｍが０である）。
図６（ａ）におけるゲージゼロリセット値ａｍは、真の値ａｍ０と測定誤差ａｍ１とが加算された値となる。同様にゲージゼロリセット値ｂｍは、真の値ｂｍ０と測定誤差ｂｍ１とが加算された値となり、ゲージゼロリセット値ｃｍは、真の値ｃｍ０と測定誤差ｃｍ１とが加算された値となり、ゲージゼロリセット値ｄｍは、真の値ｄｍ０と測定誤差ｄｍ１とが加算された値となる。
軌道輪１のマスタの真の値ａｍ０，ｂｍ０，ｃｍ０，ｄｍ０は、マスタを正確に（例えば円筒面で）形成し、より正確な方法（例えば三次元測定器）で測定されて決定されている。各測定誤差ａｍ１，ｂｍ１，ｃｍ１，ｄｍ１は、測定器６でマスタを繰り返し測定し、ゲージゼロリセット値ａｍ，ｂｍ，ｃｍ，ｄｍのｎ数を増やす（例えばｎ＝１０）ことで誤差を最小化（ａｍ１≒０，ｂｍ１≒０，ｃｍ１≒０，ｄｍ１≒０）している
このように、ゲージゼロリセット値ａｍ，ｂｍ，ｃｍ，ｄｍは、軌道輪１のマスタにおける真の値ａｍ０，ｂｍ０，ｃｍ０，ｄｍ０とほとんど同じ値にしている。
そして、この状態で、ゲージゼロリセット値ａｍ，ｂｍ，ｃｍ，ｄｍが０になるように各変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは調整されている。
また、軌道輪１を載せたステージ３上での座標の原点について説明すると、当該軌道輪１の中心線ｃが径方向の原点であり、ステージ３上の軌道輪１のワーク幅Ｗ（軸方向寸法）の半分の位置が軸方向の原点である。また、軌道輪１の中心線ｃは、テーブル３の中心（回転中心）と一致している。
【００２５】
そして、実際のワーク（測定しようとする軌道輪１）に対して測定器６を適用した場合のゲージ値が、図６（ａ）において、項目「５．ワーク測定時のゲージ値」である。各変位計は、そのプローブの先端の検出点が、マスタを使用した場合よりも中心線ｃ側に寄る状態ではマイナス（−）の値を示し、マスタを使用した場合よりも検出点が中心線ｃから離れる状態ではプラス（＋）の値を示すように設定されている。
そして、図６（ａ）の実施形態では、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの実際のゲージ値は、ａｗ，ｂｗ，ｃｗ，ｄｗとなる。
図６（ａ）におけるワーク測定ゲージ値ａｗは、真の値ａｗ０と測定誤差ａｗ１とが加算された値となる。同様にワーク測定ゲージ値ｂｗは、真の値ｂｗ０と測定誤差ｂｗ１とが加算された値となり、ワーク測定ゲージ値ｃｗは、真の値ｃｗ０と測定誤差ｃｗ１とが加算された値となり、ワーク測定ゲージ値ｄｗは、真の値ｄｗ０と測定誤差ｄｗ１とが加算された値となる。
【００２６】
測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の座標を求める計算式は、図６（ｂ）に示すとおりであり、この計算式は記憶部８に記憶されている。なお、図６（ｂ）の式中の記号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、前記マスタに前記測定器６を適用した場合の測定点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の位置に基づく距離であり、設計上の値となる。この設計上の値は、例えばマスタを作製するために用いたＣＡＤデータによって求められ、記憶部８が記憶している。
また、前記のとおり、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、軌道輪１の端面１ａ上に取り付けられる取り付け部材１２に対して、Ｚ方向に関して相対位置が設定されて取り付けられていることから、図６（ｂ）の式中の記号Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３（図４参照）は、この設定値に基づいて求めることができる値であり、記憶部８が記憶している。
以上より、第一演算部７ａによって、軌道面２上にあって軸方向の位置が異なる三カ所の測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０それぞれの軸方向座標（Ｚ座標）と径方向座標（Ｘ座標）とが演算によって求められる。
【００２７】
さらに、第一演算部７ａは、図４に示しているように、測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０それぞれを中心とし所定の軌道溝半径Ｒと同じ半径を有する縦断面上の複数の円Ｂ，Ｃ，Ｄを求める（ステップＳ１２）。前記所定の軌道溝半径Ｒは、仕上げ機械加工を行う装置に設定されている値であり、図３に示しているように、本実施形態では、研磨機が有している回転砥石４の曲率半径の値である。なお、この砥石４の中心（砥面の曲率中心）を、機械仕上げ加工前の軌道面２の軌道溝半径の中心（Ｇ）に一致させてから、当該砥石４の中心を、基準中心Ｋまで移動させながら、砥石４によって軌道面２を研磨することによって、軌道輪１の軌道面２は、基準中心Ｋから所定の軌道溝半径Ｒとなる凹円弧面２ｆに機械仕上げ加工されることになる。なお、基準中心Ｋは、設計上の（理想上の）軌道面２の軌道溝半径の中心位置である。
【００２８】
そして、第二演算部７ｂは、第一演算部７ａによって求められた複数の円Ｂ，Ｃ，Ｄの内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行う（ステップＳ１３、ステップＳ１４）。なお、実施形態では、すべての組について前記処理を行っている（ステップＳ１４）。
具体的に説明すると、第二演算部７ｂは、図４において、円Ｂと円Ｄとの交点Ｒ１、円Ｂと円Ｃとの交点Ｑ１、円Ｃと円Ｄとの交点Ｐ１を演算によって求める。図７は第二演算部７ｂの処理の説明図であり、代表として測定点Ｂ０と測定点Ｃ０との交点Ｑ１を求める場合を説明している。図８（ａ）（ｂ）は、この第二演算部７ｂの処理を説明する説明図であり、前記交点（Ｑ１）を求める計算式を示している。この計算式は記憶部８に記憶されている。
【００２９】
すなわち、第二演算部７ｂは、図７及び図８（ａ）に示しているように、測定点Ｂ０と測定点Ｃ０との距離Ｌ（円Ｂと円Ｃの中心距離）、鉛直線Ｖに対する測定点Ｂ０と測定点Ｃ０とを結ぶ直線の角度θ、及び、（測定点Ｃ０）−（測定点Ｂ０）−（他方向の交点Ｑ２）の成す角度αを、測定点Ｂ０，Ｃ０の座標等に基づいて、演算によって求める。そして、第二演算部７ｂは、これらの演算結果に基づいて、図８（ｂ）に示しているように、縦断面上における交点Ｑ１（図７参照）の座標（径方向座標，軸方向座標）＝（Ｘｑ，Ｚｑ）を求める。なお、円Ｂと円Ｃとの交点はＱ１以外にＱ２も有るが、径方向座標が大きい側（Ｑ１）を本発明の交点として採用する。
【００３０】
そして、第三演算部７ｃは、図４に示しているように、第二演算部７ｂによって求められた三つの交点Ｒ１，Ｑ１，Ｐ１の重心Ｇの座標を求める（ステップＳ１５）と共に、当該重心Ｇを、仕上げ機械加工前の軌道面２の軌道溝半径の中心として取得する（ステップＳ１６）。図８（ｃ）は、この第三演算部７ｃの処理を説明する説明図であり、前記重心Ｇの座標を求める計算式を示している。この計算式は記憶部８に記憶されている。図８（ｃ）に示している計算式によれば、第三演算部７ｃは、重心Ｇの座標を、交点Ｒ１，Ｑ１，Ｐ１の座標の平均値として求めている。
【００３１】
以上より、本発明の測定装置１０によれば、球面ころ軸受が有する軌道輪１に、所定の軌道溝半径Ｒを有するように形成されることになる軌道面２の縦断面上での軌道溝半径の中心（Ｇ）を求めることができる。
そして、この測定装置１０が用いられて行われる軌道輪１の仕上げ加工方法としては、さらに、求められた前記軌道溝半径の中心（Ｇ）と基準中心Ｋ（図３参照）とに基づいて、砥石４によって機械仕上げ加工を行う（ステップＳ１７）。
【００３２】
すなわち、基準中心Ｋは、軌道輪１を作製するための設計値に基づいて研磨機（テーブル３）上で定められている設計上の軌道溝半径の中心位置であり、砥石４の移動ベクトルを、当該基準中心Ｋの座標と軌道溝半径の中心（Ｇ）の座標とによって第三演算部７ｃは求めることができる。そして、この移動ベクトルにしたがって砥石４を移動させながら軌道面２の研磨を行うことによって、設計値に対して寸法精度の良い軌道輪１を製造することが可能となる。
【００３３】
以上の本発明の実施形態によれば、前記測定装置１０による軌道面２の軌道溝半径の中心を求める方法は、砥石４の曲率半径（前記所定の軌道溝半径）Ｒは設定値であって一定の値であることを利用している。すなわち、軌道輪２の縦断面と軌道面３との交差線上にあって軸方向の位置が異なる三カ所の測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０それぞれの座標を求め、これら測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０それぞれを中心とし砥石４の曲率半径Ｒと同じ半径を有する縦断面上の円Ｂ，Ｃ，Ｄを複数求め、これら複数の円Ｂ，Ｃ，Ｄの内の二つで一組の円の交点を求めている。この一組の円の交点は、これら円の中心となった二つの測定点それぞれを通る円の平均化された中心であると言える。
さらに、この交点を求める処理を複数組について行い、複数の交点の重心Ｇを軌道面２の軌道溝半径の中心として求めている。すなわち、前記平均化された中心（円の交点）を複数求め、これら複数の平均化された中心（円の交点）の重心Ｇを求めることで、複数の交点それぞれを中心とする円の平均化された中心を求めていることとなり、この中心を軌道面２の軌道溝半径の中心（Ｇ）として求めている。
【００３４】
なお、軌道輪１の軌道面２上にある測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の軸方向座標と径方向座標とを、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを有する測定器６によって求める際、測定誤差を完全に０とすることは不可能であり、また、機械仕上げ加工前の軌道面２は真円弧でないこともあるが、本発明のように、少なくとも三カ所の測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の座標から、軌道溝半径と同じ長さ離れた位置の交点を用い、平均化する処理を行って軌道面２の軌道溝半径の中心（Ｇ）を求めているので、測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の座標を求める際に誤差があっても、測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の座標を中心とした軌道溝半径の円の交点の座標に近い位置に、軌道溝半径の中心があることを利用するため、その誤差を均すことができ、軌道面２の軌道溝半径の中心（Ｇ）を精度良く求めることができる。
この結果、求めた軌道溝半径の中心に基づいて機械加工を行うことで、寸法精度の良い軌道輪１を製造することが可能となる。このため、実施形態の軌道輪１は、自動調心機能を有する複列タイプの球面ころ軸受用であるため、この軌道輪１を備えている球面ころ軸受によれば、軌道輪１と、ころ（図示せず）との接触角について、設計値に対して精度が高いものとなる。
さらに、研磨機のテーブル３上に軌道輪１を載せた状態で、軌道溝半径の中心（Ｇ）の座標を求めることができ、研磨機のテーブル３の回転中心と軌道輪１の中心とを再度合わせ直す必要がなく、測定を終えると迅速に軌道輪１の機械仕上げ加工を行うことが可能となる。
【００３５】
本発明の前記測定装置１０が備えている演算機７によって、軌道面２の軌道溝半径の中心（Ｇ）を求めた場合の効果は、測定点Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の軸方向座標と径方向座標とを通過する一つの円を最小自乗法によって求めた場合（比較例）と比較すれば一目瞭然である。例えば図６（ａ）のワーク測定ゲージ値ａｗに、マスタを測定した時のゲージ値を代入するシミュレーションを行えば、実施例による誤差は比較例に比べて小さく、実施例では、真値に対して精度よく軌道溝半径の中心の座標が求められていることがわかる。
これは、図６（ａ）のゲージゼロリセット値ａｍ，ｂｍ，ｃｍ，ｄｍの、誤差ａｍ１，ｂｍ１，ｃｍ１，ｄｍ１をほぼ０とし、ゲージゼロリセット値ａｍ，ｂｍ，ｃｍ，ｄｍ（測定値）が、真の値ａｍ０，ｂｍ０，ｃｍ０，ｄｍ０とほぼ同一とした誤差を最小化した状態の測定器６で再度マスタを測定し、この再度マスタを測定した際のワーク測定ゲージ値ａｗ＝ａｍ０＋ａｗ１，ｂｗ＝ｂｍ０＋ｂｗ１，ｃｗ＝ｃｍ０＋ｃｗ１，ｄｗ＝ｄｍ０＋ｄｗ１となった場合、ワーク測定ゲージ値とゲージゼロリセット値との差分が測定誤差ａｗ１，ｂｗ１，ｃｗ１，ｄｗ１となることを利用する。この際の測定誤差ａｗ１，ｂｗ１，ｃｗ１，ｄｗ１が実施例で求める軌道溝半径の中心に与える誤差と、比較例で求める軌道溝半径の中心に与える誤差とを比較することで、実施例の誤差が比較例の誤差よりも小さくなることがわかる。
【００３６】
また、本発明は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
前記実施形態では、変位計１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを接触式のものとしたが、レーザ変位計のような非接触式のものであってもよい。また、準備工程（Ｓ１０）において、テーブル３上の軌道輪１に対して測定器６を移動させる場合として説明したが、固定状態にある測定器６に対して軌道輪１を移動させてもよい。
さらに、測定点を三カ所（Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０）としたが、少なくとも三カ所とすればよく、変位計の数を増やして四カ所以上としてもよい。
また、図６のステップＳ１３で円の交点を求める方法も、他の方法であってもよい。
また、機械仕上げ加工を終えた軌道輪の軌道面の寸法管理のために、当該軌道面の軌道溝半径の中心を求めるために前記測定装置１０を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：軌道輪、 ２：軌道面、 ６：測定器、 ７：演算機、 ７ａ：第一演算部、 ７ｂ：第二演算部、 ７ｃ：第三演算部、 １０：軌道面測定装置、 Ａ０：測定点、 Ｂ０：測定点、 Ｃ０：測定点、 Ｄ０：測定点、 Ａ：円、 Ｂ：円、 Ｃ：円、 Ｄ：円、 Ｇ：重心、 Ｋ：基準中心、 Ｒ：所定の軌道溝半径の半径、 Ｐ１：交点、 Ｑ１：交点、 Ｒ１：交点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面ころ軸受の軌道輪の軌道面を、基準中心から所定の軌道溝半径となる凹円弧面に機械加工する工程を含む、当該軌道輪の仕上げ加工方法であって、
前記軌道輪の縦断面と前記軌道面との交差線上にあって軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点それぞれの座標を求め、
前記測定点それぞれを中心とし前記所定の軌道溝半径と同じ半径を有する縦断面上の円を複数求め、
前記複数の円の内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行い、
求めた複数の前記交点の重心を求めると共に、当該重心を前記軌道面の軌道溝半径の中心として求め、
前記軌道溝半径の中心に基づいて前記機械加工を行うことを特徴とする球面ころ軸受の軌道輪の仕上げ加工方法。
【請求項２】
球面ころ軸受の軌道輪に所定の軌道溝半径を有するように形成される軌道面の軌道溝半径の中心を求める軌道面測定装置であって、
前記軌道輪の縦断面と前記軌道面との交差線上にあって軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点それぞれの座標を求めるための測定器と、
前記測定器によって求められた前記座標に基づいて前記軌道溝半径の中心を求める演算機と、を備え、
前記演算機は、
前記測定点それぞれを中心とし前記所定の軌道溝半径と同じ半径を有する縦断面上の円を複数求める第一演算部と、
前記第一演算部によって求められた前記複数の円の内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行う第二演算部と、
前記第二演算部によって求められた複数の前記交点の重心を求めると共に、当該重心を前記軌道溝半径の中心として取得する第三演算部と、
を有していることを特徴とする球面ころ軸受の軌道面測定装置。
【請求項１】
球面ころ軸受の軌道輪の軌道面を、基準中心から所定の軌道溝半径となる凹円弧面に機械加工する工程を含む、当該軌道輪の仕上げ加工方法であって、
前記軌道輪の縦断面と前記軌道面との交差線上にあって軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点それぞれの座標を求め、
前記測定点それぞれを中心とし前記所定の軌道溝半径と同じ半径を有する縦断面上の円を複数求め、
前記複数の円の内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行い、
求めた複数の前記交点の重心を求めると共に、当該重心を前記軌道面の軌道溝半径の中心として求め、
前記軌道溝半径の中心に基づいて前記機械加工を行うことを特徴とする球面ころ軸受の軌道輪の仕上げ加工方法。
【請求項２】
球面ころ軸受の軌道輪に所定の軌道溝半径を有するように形成される軌道面の軌道溝半径の中心を求める軌道面測定装置であって、
前記軌道輪の縦断面と前記軌道面との交差線上にあって軸方向の位置が異なる少なくとも三カ所の測定点それぞれの座標を求めるための測定器と、
前記測定器によって求められた前記座標に基づいて前記軌道溝半径の中心を求める演算機と、を備え、
前記演算機は、
前記測定点それぞれを中心とし前記所定の軌道溝半径と同じ半径を有する縦断面上の円を複数求める第一演算部と、
前記第一演算部によって求められた前記複数の円の内の二つで一組の円の交点を求める処理を、複数組について行う第二演算部と、
前記第二演算部によって求められた複数の前記交点の重心を求めると共に、当該重心を前記軌道溝半径の中心として取得する第三演算部と、
を有していることを特徴とする球面ころ軸受の軌道面測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２８６３９９（Ｐ２０１０−２８６３９９Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４１２９９（Ｐ２００９−１４１２９９）
【出願日】平成２１年６月１２日（２００９．６．１２）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１２日（２００９．６．１２）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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