JP2008032680A - 転動装置部品の検査方法及び転動装置部品用検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軌道輪等の転動装置部品の内部に欠陥が存在するか否かを精度よく検査することのできる転動装置部品の検査方法を提供する。
【解決手段】軌道輪の軌道面表層部に欠陥が存在するか否かを検査する際に、軌道輪に交流磁界を付与する励磁コイル２ａと、励磁コイル２ａから軌道輪に付与された交流磁界の磁束密度の変化を検出するための誘導コイル２ｂと、誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の大きさを検出するインダクタンス変化検出回路３と、インダクタンス変化検出回路３で検出された誘導起電力の大きさを閾値と比較して欠陥の有無を判定する比較判定回路４とを備えてなる検査装置を用いて欠陥の有無を検査する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受、ボールねじ、直動案内装置等の転動装置の転動装置部品を検査する技術に関する。

転がり軸受の軌道輪は、一般に、転動体が負荷を受けながら転動する軌道面を有している。このため、軌道輪の軌道面表層部にクラック、非金属介在物等の欠陥が存在すると、軌道輪の転がり疲れ寿命が大幅に低下したり、あるいは軌道輪の軌道面に早期剥離が発生したりすることがあるため、軌道輪の軌道面表層部に欠陥が存在しないことを確認する必要がある。

軌道輪の軌道面表層部に欠陥が存在するか否かを検査する方法としては、軌道輪の軌道面表層部を超音波探傷して欠陥の有無を検査する方法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開２００６−１１３０４４号公報 特開平１１−３３７５３０号公報

しかしながら、上述した検査方法は、水や油などの超音波伝達媒体を軌道輪の軌道面に塗布する必要がある。このため、効率やクリーンの観点から好ましくない上、軸受を組立てた状態で欠陥の有無を検査することができないという問題があった。また、上述した検査方法は探傷範囲が狭いため、厚さの厚い部品に対しては超音波探傷を行うことができないという問題もある。

本発明は上述した点に着目してなされたものであり、その目的は、軌道輪等の転動装置部品の内部に欠陥が存在するか否かを精度よく検査することのできる転動装置部品の検査方法及び転動装置部品用検査装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明に係る転動装置部品の検査方法は、転動装置部品の欠陥または非金属介在物または熱処理または異材混入の有無あるいは表面硬さを検査する方法において、前記転動装置部品が旋削加工後または研削加工後または超仕上げ加工後の転動装置部品であって、前記転動装置部品に電磁誘導センサの励磁コイルから交流磁界を付与し、前記電磁誘導センサの誘導コイルに発生した誘導起電力の振幅と位相のうち少なくとも一方の変化量を測定することにより、前記転動装置部品を検査して品質保証を行うことを特徴とする。

請求項２記載の発明に係る転動装置部品の検査方法は、転動装置部品の疲労進行度を検査する方法において、前記転動装置部品に電磁誘導センサの励磁コイルから交流磁界を付与し、前記電磁誘導センサの誘導コイルに電磁誘導により発生した起電力の振幅と位相のうち少なくとも一方の変化量を測定することにより、前記疲労進行度を測定することを特徴とする。

請求項３記載の発明に係る転動装置部品の検査方法は、請求項１または２記載の転動装置部品の検査方法において、前記励磁コイルと前記誘導コイルは一つの筐体内に収容され、前記交流磁界の磁力線が転動装置部品に対して９０度となるように前記転動装置部品の表面と前記電磁誘導センサの先端とが対向していることを特徴とする。
請求項４記載の発明に係る転動装置部品用検査装置は、請求項１〜３のいずれか一項記載の検査方法に用いられる検査装置であって、転動装置部品に交流磁界を付与する励磁コイルと該励磁コイルから転動装置部品に付与された交流磁界の磁束密度の変化を検出するための誘導コイルとを有する電磁誘導センサと、該電磁センサの出力を処理するデータ処理部と、該データ処理部のデータ処理値を閾値と比較して判定する判定部とを具備したことを特徴とする。

請求項５記載の発明に係る転動装置部品用検査装置は、請求項４記載の転動装置部品用検査装置において、前記電磁センサと転動装置部品のうち少なくとも一方が回転、直動、揺動可能であることを特徴とする。
請求項６記載の発明に係る転動装置部品用検査装置は、請求項４または５記載の転動装置部品用検査装置において、複数の電磁誘導センサを有し、１つの被測定物に対し複数の電磁誘導センサで検査を行なうことを特徴とする。

請求項７記載の発明に係る転動装置部品用検査装置は、請求項４〜６のいずれか一項記載の転動装置部品用検査装置において、前記判定部の判定結果を表示する表示手段と前記データ処理部のデータ処理値を記憶する記憶手段のうち少なくとも一方を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、転動装置部品の内部を探傷するプローブとして、転動装置部品に交流磁界を付与する励磁コイルと転動装置部品に付与された交流磁界の磁束密度の変化を検出する誘導コイルとを有する電磁誘導センサを用いたことで、軌道輪等の転動装置部品の内部に欠陥が存在するか否かを精度よく検査することができる。

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、本発明の第１の実施形態に係る転動装置部品用検査装置の概略構成を示す図である。同図に示される転動装置部品用検査装置は被測定物（軌道輪等の転動装置部品）１に交流磁界を付与する励磁コイル２ａと、この励磁コイル２ａから被測定物１に付与された交流磁界の磁束密度の変化を検出するための誘導コイル２ｂとを備えており、これらの両コイル２ａ，２ｂは電磁誘導センサ２を構成している。

また、第１の実施形態に係る転動装置部品用検査装置は誘導コイル２ｂのインダクタンス変化（誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の振幅変化量または位相変化量）を検出するインダクタンス変化検出回路（データ処理部）３と、このインダクタンス変化検出回路３で検出された誘導コイル２ｂのインダクタンス変化を予め設定された閾値と比較して欠陥の有無を判定する判定部としての比較判定回路４を備えており、この比較判定回路４から出力された信号は、比較判定回路４の判定結果を表示する表示装置５に供給されるとともに、比較判定回路４の判定結果を記録用紙等の記録媒体に記録する記録装置６に供給されるようになっている。

さらに、第１の実施形態に係る転動装置部品用検査装置は記憶装置７を備えており、この記憶装置７では、比較判定回路４の判定結果とともにインダクタンス変化検出回路３で検出された誘導コイル２ｂのインダクタンス変化をも記憶している。なお、図１において符号８は電磁誘導センサ２の励磁コイル２ａに交流電流を供給する交流電源を示している。

図１に示した検査装置を用いて、例えば軌道輪の軌道面表層部にクラック等の欠陥が存在するか否かを検査する場合は、先ず、電磁誘導センサ２を軌道輪の軌道面に近づける。そして、この状態で電磁誘導センサ２の励磁コイル２ａに交流電流を供給し、励磁コイル２ａから軌道輪に交流磁界を付与すると、電磁誘導センサ２の誘導コイル２ｂに誘導起電力が発生する。このとき、電磁誘導センサ２の誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力は軌道輪に付与された交流磁界の磁束密度に応じて変化し、交流磁界の磁束密度は軌道輪の軌道面表層部に存在する欠陥の大きさに応じて変化する。

したがって、電磁誘導センサ２の誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の振幅変化量または位相変化量をインダクタンス変化検出回路３で検出し、インダクタンス変化検出回路３で検出された誘導起電力の振幅変化量または位相変化量を予め設定された閾値と比較することで、クラック等の欠陥が軌道輪の軌道面表層部に存在するか否かを精度よく検査することができる。

なお、上述した第１の実施形態では、比較判定回路４の判定結果を表示する表示装置５と、比較判定回路４の判定結果を記録用紙等の記録媒体に記録する記録装置６と、インダクタンス変化検出回路３の出力を記憶する記憶装置７とを備えたものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、表示装置５、記録装置６及び記憶装置７のうちの少なくとも１つを備えた構成のものでもよい。

また、第１の実施形態ではクラック等の欠陥が転動装置部品の内部に存在するか否かを検査したが、非金属介在物の有無、熱処理の有無、異材混入の有無または表面硬さ等を検査してもよい。
次に、図２〜図４を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は本発明の第２の実施形態に係る転動装置部品用検査装置の概略構成を示す図であり、同図に示される転動装置部品用検査装置は深溝玉軸受の内輪９が載置されるターンテーブル１０と、このターンテーブル１０の近傍に設けられた電磁誘導センサ２と、この電磁誘導センサ２をターンテーブル１０の上面に対して水平に支持する支持軸１１と、この支持軸１１を介して電磁誘導センサ２をＺ軸回り（図中矢印θ_Ｚ方向）に揺動駆動可能とするセンサ揺動機構１２と、このセンサ揺動機構１２を介して電磁誘導センサ２を図中Ｚ軸方向に昇降駆動可能とするセンサ昇降機構１３と、電磁誘導センサ２を図中Ｘ軸方向及びＹ軸方向に動かして電磁誘導センサ２を位置決めするセンサ位置決め機構１４とを備えている。

電磁誘導センサ２の概略構成を図３に示す。同図に示されるように、電磁誘導センサ２は、内輪等の転動装置部品に交流磁界を付与する励磁コイル２ａと、この励磁コイル２ａから転動装置部品に付与された交流磁界の磁束密度の変化を検出するための誘導コイル２ｂとからなり、励磁コイル２ａ及び誘導コイル２ｂは１つの筐体内に収容されている。また、誘導コイル２ｂは励磁コイル２ａに一部を接触させて励磁コイル２ａと同軸に巻回されている。さらに、電磁誘導センサ２の先端面２ａは内輪９の外径面に対して凸面となっており、内輪９の外径面に形成された転動体転動溝９ａの曲率半径をＲ、転動体転動溝９ａの底面と電磁誘導センサ２の先端面２ａとの間のギャップをΔとすると、電磁誘導センサ２の先端面２ａはＲ−Δの曲率半径で曲面状に形成されている。

このように構成される転動装置部品用検査装置を用いて内輪９の外径面に形成された転動体転動溝９ａの表層部にクラック等の欠陥があるか否かを検査する場合は、先ず、転動体転動溝９ａの溝面に電磁誘導センサ２の先端を近づける。そして、この状態で電磁誘導センサ２の励磁コイル２ａに交流電流を供給し、図４に示すような交流磁界１５を内輪９に付与すると、電磁誘導センサ２の誘導コイル２ｂに誘導起電力が発生する。このとき、誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の大きさは内輪９に付与された交流磁界１５の磁束密度に応じて変化し、交流磁界１５の磁束密度は転動体転動溝９ａの表層部に存在する欠陥の大きさに応じて変化する。

したがって、電磁誘導センサ２の誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の大きさを予め設定された閾値と比較することで、クラック等の欠陥が転動体転動溝９ａの表層部に存在するか否かを精度よく検査することができる。
次に、本発明の第３の実施形態に係る転動装置部品用検査装置の概略構成を図５に示す。同図に示される転動装置部品用検査装置は深溝玉軸受の外輪１６が載置されるターンテーブル１０と、このターンテーブル１０の上方に設けられた電磁誘導センサ２と、この電磁誘導センサ２をターンテーブル１０の上面に対して水平に支持する支持軸１１と、この支持軸１１を介して電磁誘導センサ２をＺ軸回り（図中矢印θ_Ｚ方向）に揺動駆動可能とするセンサ揺動機構１２と、このセンサ揺動機構１２を介して電磁誘導センサ２を図中Ｚ軸方向に昇降駆動可能とするセンサ昇降機構１３と、電磁誘導センサ２を図中Ｘ軸方向及びＹ軸方向に動かして電磁誘導センサ２を位置決めするセンサ位置決め機構１４と、ターンテーブル１０を図中Ｘ軸方向に動かして検査対象物を位置決めする位置決め機構１７とを備えており、電磁誘導センサ２は、図３に示すように、外輪等の転動装置部品に交流磁界を付与する励磁コイル２ａと、この励磁コイル２ａから転動装置部品に付与された交流磁界の磁束密度の変化を検出するための誘導コイル２ｂとから構成されている。

なお、電磁誘導センサ２の先端面２ａは外輪１６の内径面に対して凸面となっている。また、外輪１６の内径面に形成された転動体転動溝１６ａの曲率半径をＲ、転動体転動溝１６ａの底面と電磁誘導センサ２の先端面２ａとの間のギャップをΔとすると、電磁誘導センサ２の先端面２ａはＲ−Δの曲率半径で曲面状に形成されている。さらに、電磁誘導センサ２の励磁コイル２ａと誘導コイル２ｂは一つの筐体内に収容されている。

このように構成される転動装置部品用検査装置を用いて外輪１６の内径面に形成された転動体転動溝１６ａの表層部に欠陥が存在するか否かを検査する場合は、先ず、外輪１６をターンテーブル１０上に載置する。次に、センサ揺動機構１２、センサ昇降機構１３、センサ位置決め機構１４及び位置決め機構１７を駆動して電磁誘導センサ２の先端を転動体転動溝１６ａの底面に近づけた後、電磁誘導センサ２の励磁コイル２ａに交流電流を供給して外輪１６に交流磁界１５（図４参照）を付与すると、電磁誘導センサ２の誘導コイル２ｂに誘導起電力が発生する。このとき、誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の大きさは外輪１６に付与された交流磁界１５の磁束密度に応じて変化し、交流磁界１５の磁束密度は転動体転動溝１６ａの表層部に発生した欠陥の大きさに応じて変化する。

したがって、電磁誘導センサ２の誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の大きさを予め設定された閾値と比較することで、クラック等の欠陥が転動体転動溝１６ａの表層部に存在するか否かを精度よく検査することができる。
次に、本発明の第４の実施形態に係る転動装置部品用検査装置の概略構成を図６に示す。同図に示される転動装置部品用検査装置は自動調心ころ軸受の内輪９が載置されるターンテーブル１０と、このターンテーブル１０の近傍に設けられた電磁誘導センサ２と、この電磁誘導センサ２をターンテーブル１０の上面に対して水平に支持する支持軸１１と、この支持軸１１を介して電磁誘導センサ２をＺ軸回り（図中矢印θ_Ｚ方向）に揺動駆動可能とするセンサ揺動機構１２と、このセンサ揺動機構１２を介して電磁誘導センサ２を図中Ｚ軸方向に昇降駆動可能とするセンサ昇降機構１３と、電磁誘導センサ２を図中Ｘ軸方向及びＹ軸方向に動かして電磁誘導センサ２を位置決めするセンサ位置決め機構１４とを備えており、電磁誘導センサ２は、図３に示すように、内輪等の転動装置部品に交流磁界を付与する励磁コイル２ａと、この励磁コイル２ａから転動装置部品に付与された交流磁界の磁束密度の変化を検出するための誘導コイル２ｂとから構成されている。

なお、電磁誘導センサ２の先端面２ａは内輪９の外径面に対して凸面となっている。また、内輪９の内径面に形成された転動体転動溝９ａ，９ｂの曲率半径をＲ、転動体転動溝９ａ，９ｂの底面と電磁誘導センサ２の先端面２ａとの間のギャップをΔとすると、電磁誘導センサ２の先端面２ａはＲ−Δの曲率半径で曲面状に形成されている。さらに、電磁誘導センサ２の励磁コイル２ａと誘導コイル２ｂは一つの筐体内に収容されている。

このように構成される転動装置部品用検査装置を用いて内輪９の外径面に形成された転動体転動溝９ａ，９ｂの表層部に欠陥が存在するか否かを検査する場合は、先ず、内輪９をターンテーブル１０上に載置する。次に、センサ揺動機構１２、センサ昇降機構１３、センサ位置決め機構１４を駆動して電磁誘導センサ２の先端を例えば転動体転動溝９ａの底面に近づけた後、電磁誘導センサ２の励磁コイル２ａに交流電流を供給して内輪９に交流磁界１５（図４参照）を付与すると、電磁誘導センサ２の誘導コイル２ｂに誘導起電力が発生する。このとき、誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の大きさは内輪９に付与された交流磁界１５の磁束密度に応じて変化し、交流磁界１５の磁束密度は転動体転動溝９ａの表層部に発生した欠陥の大きさに応じて変化する。

したがって、電磁誘導センサ２の誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の大きさを予め設定された閾値と比較することで、クラック等の欠陥が転動体転動溝９ａ，９ｂの表層部に存在するか否かを精度よく検査することができる。
次に、本発明の第５の実施形態に係る転動装置部品用検査装置の概略構成を図７に示す。同図に示される転動装置部品用検査装置は内輪が取り除かれた円筒ころ軸受１８を載置するためのターンテーブル１０と、このターンテーブル１０の上方に設けられた電磁誘導センサ２と、この電磁誘導センサ２をターンテーブル１０の上面に対して水平に支持する支持軸１１と、この支持軸１１を介して電磁誘導センサ２をＺ軸回り（図中矢印θ_Ｚ方向）に揺動駆動可能とするセンサ揺動機構１２と、このセンサ揺動機構１２を介して電磁誘導センサ２を図中Ｚ軸方向に昇降駆動可能とするセンサ昇降機構１３と、電磁誘導センサ２を図中Ｘ軸方向及びＹ軸方向に動かして電磁誘導センサ２を位置決めするセンサ位置決め機構１４と、ターンテーブル１０を図中Ｘ軸方向に動かして検査対象物を位置決めする位置決め機構１７とを備えており、電磁誘導センサ２は、図３に示すように、転動体等の軸受部品に交流磁界を付与する励磁コイル２ａと、この励磁コイル２ａから軸受部品に付与された交流磁界の磁束密度の変化を検出するための誘導コイル２ｂとから構成されている。

なお、図７において符号１９は円筒ころ軸受１８の保持器、２０は保持器１９に保持された転動体（ころ）を示している。
このように構成される転動装置部品用検査装置を用いて転動体２０の疲労度を測定する場合は、先ず、内輪が取り除かれた円筒ころ軸受１８をターンテーブル１０上に載置する。次に、センサ揺動機構１２、センサ昇降機構１３、センサ位置決め機構１４及び位置決め機構１７を駆動して電磁誘導センサ２の先端を転動体（ころ）２０の表面に近づける。そして、この状態で電磁誘導センサ２の励磁コイル２ａから転動体２０に交流磁界１５（図４参照）を付与すると、電磁誘導センサ２の誘導コイル２ｂに誘導起電力が発生する。このとき、誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の大きさは転動体２０に付与された交流磁界１５の磁束密度に応じて変化し、交流磁界１５の磁束密度は転動体２０の疲労の進行度に応じて変化する。

したがって、電磁誘導センサ２の誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の大きさを検出することで、転動体２０の疲労度を精度よく測定することができる。

本発明の第１の実施形態に係る転動装置部品用検査装置の概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る転動装置部品用検査装置の概略構成を示す図である。 電磁誘導センサの概略構成を示す図である。 電磁誘導センサの励磁コイルから検査対象物に付与される交流磁界を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係る転動装置部品用検査装置の概略構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る転動装置部品用検査装置の概略構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る転動装置部品用検査装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 被測定物
２ 電磁誘導センサ
２ａ 励磁コイル
２ｂ 誘導コイル
３ インダクタンス変化検出回路（データ処理部）
４ 比較判定回路（判定部）
５ 表示装置
６ 記録装置
７ 記憶装置
８ 交流電源
９ 内輪
９ａ，９ｂ 転動体転動溝
１０ ターンテーブル
１１ 支持軸
１２ センサ揺動機構
１３ センサ昇降機構
１４ センサ位置決め機構
１６ 外輪
１７ 位置決め機構
１８ 自動調心ころ軸受
１９ 保持器
２０ 転動体

Claims (7)

1. 転動装置部品の欠陥または非金属介在物または熱処理または異材混入の有無あるいは表面硬さを検査する方法において、前記転動装置部品が旋削加工後または研削加工後または超仕上げ加工後の転動装置部品であって、前記転動装置部品に電磁誘導センサの励磁コイルから交流磁界を付与し、前記電磁誘導センサの誘導コイルに発生した誘導起電力の振幅と位相のうち少なくとも一方の変化量を測定することにより、前記転動装置部品を検査して品質保証を行うことを特徴とする転動装置部品の検査方法。
2. 転動装置部品の疲労進行度を検査する方法において、前記転動装置部品に電磁誘導センサの励磁コイルから交流磁界を付与し、前記電磁誘導センサの誘導コイルに発生した誘導起電力の振幅と位相のうち少なくとも一方の変化量を測定することにより、前記疲労進行度を測定することを特徴とする転動装置部品の検査方法。
3. 前記励磁コイルと前記誘導コイルは一つの筐体内に収容され、前記交流磁界の磁力線が転動装置部品に対して９０度となるように前記転動装置部品の表面と前記電磁誘導センサの先端とが対向していることを特徴とする請求項１または２記載の転動装置部品の検査方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項記載の検査方法に用いられる検査装置であって、転動装置部品に交流磁界を付与する励磁コイルと該励磁コイルから転動装置部品に付与された交流磁界の磁束密度の変化を検出するための誘導コイルとを有する電磁誘導センサと、該電磁センサの出力を処理するデータ処理部と、該データ処理部のデータ処理値を閾値と比較して判定する判定部とを具備したことを特徴とする転動装置部品用検査装置。
5. 請求項４記載の転動装置部品用検査装置において、前記電磁センサと前記転動装置部品のうち少なくとも一方が回転、直動、揺動可能であることを特徴とする転動装置部品用検査装置。
6. 請求項４または５記載の転動装置部品用検査装置において、複数の電磁誘導センサを有し、１つの被測定物に対し複数の電磁誘導センサで検査を行なうことを特徴とする転動装置部品用検査装置。
7. 請求項４〜６のいずれか一項記載の転動装置部品用検査装置において、前記判定部の判定結果を表示する表示手段と前記データ処理部のデータ処理値を記憶する記憶手段のうち少なくとも一方を具備したことを特徴とする転動装置部品用検査装置。

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