JP2000167724A - 転がり軸受製造設備 - Google Patents

転がり軸受製造設備

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JP2000167724A
JP2000167724A JP10346433A JP34643398A JP2000167724A JP 2000167724 A JP2000167724 A JP 2000167724A JP 10346433 A JP10346433 A JP 10346433A JP 34643398 A JP34643398 A JP 34643398A JP 2000167724 A JP2000167724 A JP 2000167724A
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acoustic
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JP10346433A
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Inventor
Takashi Ito
尚 伊藤
Masami Ishiyama
雅巳 石山
Susumu Nakamura
進 中村
Hironori Yoshino
博紀 吉野
Original Assignee
Ntn Corp
エヌティエヌ株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数の狭帯域バンドで音響検査を行う場合に
も、製造ライン中で全数の検査が可能で、かつ遠隔地の
技術者が迅速に音響検査装置の設定内容の変更や監視を
行える転がり軸受製造設備を提供する。 【解決手段】 転がり軸受の軌道輪を製造し、この軌道
輪と転動体とを組み立てる軸受製造ラインRと、音響検
査装置20と、遠隔地の情報処理手段63とを備える。
音響検査装置20は、周波数分析手段36,時間軸分析
手段37、およびそれらの分析結果を判定する判定手段
38を備える。情報処理手段63は、通信回線65を介
して音響検査装置20の設定内容の遠隔操作および検査
データのモニタが可能なものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、製造途中または
完成品の状態の軸受組立品の検査を行う音響装置を備
え、その音響検査の遠隔操作およびモニタが可能な転が
り軸受製造設備に関する。
【0002】
【従来の技術】軸受軌道輪の転走面または転動体に、研
削不良、打ち疵等が存在するか、軸受完成品に塵等の異
物が混入するか、あるいは公差外の転動体が混入した場
合、内輪または外輪を一定回転数で回転させたときに、
正常品よりも音響レベル(振動レベル)が高くなる。一
定レベル以上の音響値を生じる軸受は、欠陥品とみなさ
れ、出荷することができない。一般的に、この欠陥品と
正常品とを選別する方法として、加速度型センサまたは
速度型センサを内輪に接触させて外輪を回転させるか、
または外輪に接触させて内輪を回転させ、その振動を検
出する方法が採られている。軸受の異常振動は、ある一
定の周波数(この周波数は、回転数や内外輪の径、転動
体の大きさ等によって定まる)に顕著に現れる。転走面
角数等のうねりは低い周波数に、表面粗さは高い周波数
に現れる。この特性を利用して、特定周波数のみを通過
させるフィルタを通して得られた実効値を、規格に沿っ
たNGレベルと比較し、そのレベルよりも大きな値であ
れば欠陥品とする選別が行える。また、従来、前記のう
ねりに対応した選別と、表面粗さに対応した選別とが行
えるように、所定の低い周波数帯と、高い周波数帯との
2バンド、あるいは3バンドで前記の選別が行われてお
り、広い帯域の実効値にて欠陥品を全数選別している。
また、このように音響検査された結果は、作業者が後に
そのデータを収集し、統計処理を行い、その統計処理結
果等により軸受製造ラインの加工条件の設定内容の変更
等を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、軸受の高品質化
の要望が強く、また軸受使用機器の種類によって、うね
り、表面粗さなど、軸受品質のうちの高品質化の要求さ
れる品質種類が異なる。このため、要求される品質の軸
受を製造するためには、さらに細かなバンド幅に分けて
音響レベルの解析を行うことが必要となっている。とこ
ろが、細かなバンド幅で音響レベルの解析を行うには、
従来の音響検査方法では、時間がかかり、実用化するこ
とが難しい。また、従来、前記の音響検査は製造ライン
とは別のラインで行われており、軸受製造から出荷まで
の生産性が悪いうえ、占有床面積が広く必要になるとい
う課題がある。このため、製造ライン上で音響検査を行
うことを考えたが、前記のように細かなバンド幅で音響
レベルの解析を行おうとすると、検査に時間がかかるた
め、全数検査することができない。さらに、音響検査装
置で得られた結果の判断やその統計処理を、現場の作業
者が適切に行って音響検査の設定値変更等の処置を行う
ことが難しい。また、その統計処理結果等から加工条件
の設定値変更等を行うことは、一層難しい。そのため、
音響検査装置メーカーや、加工装置メーカーの技術者が
現地に出向いて検査結果の把握,検査設定値の変更、あ
るいは加工条件の設定内容変更等を行っており、対処に
時間と労力が必要であった。
【0004】この発明の目的は、多数の狭帯域バンドで
音響検査を行う場合にも、製造ライン中で全数の検査が
可能で、かつ遠隔地の技術者が迅速に音響検査装置の設
定内容の変更や監視を行える転がり軸受製造設備を提供
することを目的とする。この発明の他の目的は、疵検出
も可能とすることである。この発明のさらに他の目的
は、軌道輪転走面および転動体の精度の良いうねり検出
や、細かなバンド毎の音響検査や、さらに異公差転動体
の混入有無の判定までが行えるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、遠隔地で音響検査データ
の統計処理を可能とすることである。この発明のさらに
他の目的は、遠隔地で音響検査の結果を認識し、ライン
構成機械の制御装置に情報を与えることができるように
することである。この発明のさらに他の目的は、音響検
査データに応じてライン構成機械の設定加工条件を自動
修正できるものとすることである。この発明のさらに他
の目的は、多数の狭帯域バンドで音響検査を行う場合に
も、製造ライン中で全数の検査が可能で、かつ遠隔地の
技術者が迅速に音響検査装置の設定内容変更や監視が行
える遠隔操作音響検査装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の転がり軸受製
造設備は、転がり軸受の軌道輪を製造し、この軌道輪と
転動体とを組み立てる軸受製造ライン(R)と、周波数
分析手段(36)を有し前記軸受製造ライン(R)中に
設けられて前記軌道輪と転動体との組立体(6)を音響
検査する音響検査装置(20)と、この音響検査装置
(20)に対する遠隔地にある情報処理手段(63)
と、これら音響検査装置(20)と情報処理手段(6
3)とを通信回線(65)で接続するための通信手段
(66)とを備える。前記情報処理手段(63)は、前
記通信回線(65)を介して前記音響検査装置(20)
の設定内容の遠隔操作および検査データのモニタが可能
なものとする。この構成によると、軸受が製造される過
程で、軌道輪と転動体との組立品(6)が音響検査装置
(20)により検査される。音響検査装置(20)は、
周波数分析手段(36)により周波数分析を行うもので
あるため、高速フーリェ変換等の周波数解析手法を用い
ることにより高速処理が可能であり、多数の狭帯域バン
ドで音響検査を行う場合にも、製造ライン中で全数の検
査が可能となる。多数の狭帯域バンドで検査することに
より、高精度な検査が行える。また、製造ライン上で検
査を行うため、検査工程を含めた軸受生産の生産性が良
く、占有床面積も小さくて済む。さらに、音響検査装置
(20)に通信回線(65)で接続された情報処理手段
(63)を有するため、遠隔地で音響検査装置(20)
の初期設定や設定内容の変更、検査データのモニタが行
える。
【0006】この発明の転がり軸受製造設備において、
前記音響検査装置(20)は、前記組立体(6)を回転
させ、前記組立体(6)にセンサ(22)を接触させて
振動信号を検査するものであって、時間軸分析手段(3
7)を有し、かつ前記周波数分析手段(36)および時
間軸分析手段(37)の分析結果を判定する判定手段
(37)を有するものとしても良い。転動体の疵や軌道
輪の転走面の疵は、時間軸に沿って周期的に現れるた
め、時間軸分析手段(37)を設けることで、転動体の
疵や軌道輪の転走面の疵を検出することができる。ま
た、周波数分析手段(36)と時間軸分析手段(37)
とを併用するため、多くの軸受品質を検査することがで
きる。また、判定手段(37)を設けたため、良否判定
等の判定処理までがライン上で行え、判定結果に応じて
不良品を正常品搬送経路から排除することも容易に行え
る。
【0007】この発明の転がり軸受製造設備において、
前記周波数分析手段(36)は、複数設定される各設定
周波数帯の中心周波数に対する1/3オクターブ実効値
振幅を算出する手段(43)と、パワースペクトラムデ
ータを演算する手段(44)とを有し、前記判定手段
(38)は、前記1/3オクターブ実効値振幅を設定値
と比較して所定の判定を行う1/3オクターブ判定手段
(47)と、前記パワースペクトラムデータを、複数設
定される各周波数帯毎に設定値と比較して所定の判定を
行うバンド別判定手段(48)と、前記前記軌道輪と転
動体との組立品に異公差の転動体が混入した場合に発生
する異公差周波数におけるパワースペクトラム値から異
公差転動体の混入有無の判定を行う異公差判定手段(4
9)とを有するものとしても良い。軌道輪の転走面のう
ねりは、1/3オクターブ実効値振幅に明確に現れる。
そのため、1/3オクターブ実効値振幅を算出する手段
(43)、およびその算出結果の判定手段(47)を設
けることで、軌道輪の転走面のうねりを精度良く判定す
ることができる。また、バンド別判定手段(48)を設
けることにより、設定周波数帯毎に所定の品質の判定が
行える。例えば、低い周波数帯では、軌道輪の転走面の
真円度等の判定が行え、高い周波数帯では、軌道輪の転
走面の表面粗さの判定が行える。パワースペクトラムデ
ータは、所定の判定データ(例えば、測定データ実効値
振幅)に加工したデータの状態で設定値との比較を行っ
ても良い。また、異公差周波数におけるパワースペクト
ラム値を調べるものとしたため、異公差転動体の混入有
無の判定が行える。異公差周波数は、前記組立品の回転
数と、この組立品の軌道輪径等の既知データから算出す
ることができる。異公差判定手段(49)には、このよ
うに算出される異公差周波数を、例えば検査前に設定し
ておく。
【0008】この発明の転がり軸受製造設備において、
前記遠隔地の情報処理手段(63)は、音響検査装置
(20)から得た検査データの統計処理手段(64)を
有するものとしても良い。これにより、遠隔地で音響検
査データの統計処理が可能となり、技術者が現地に出向
いて処理する手間が不要となる。
【0009】この発明の転がり軸受製造設備において、
軸受製造ライン(R)は、このライン(R)の構成機械
を制御する制御手段(62)を有するものとし、この制
御手段(62)に設定される加工条件を音響検査装置
(20)の検査データによって自動修正する音響検査結
果フィードバック手段(61)を設けても良い。このよ
うに音響検査結果フィードバック手段(61)を設ける
ことで、音響検査結果を迅速に軸受製造条件の変更に利
用でき、不良品の製造をできるだけ未然に防ぐことがで
きる。
【0010】この発明の遠隔操作音響検査装置は、転が
り軸受の製造ライン(R)中に設けられて軌道輪と転動
体との組立体(6)を音響検査する音響検査装置(2
0)と、この音響検査装置(20)に対する遠隔地にあ
る情報処理手段(63)と、これら音響検査装置(2
0)と情報処理手段(63)とを通信回線(65)で接
続するための通信手段(66)とを備える。音響検査装
置(20)は、前記組立体(6)を回転させ、これにセ
ンサ(22)を接触させて振動信号を検査する装置であ
って、周波数分析手段(36)、時間軸分析手段(3
7)、およびこれら各分析手段(36),(37)の分
析結果を判定する判定手段(38)を有するものとす
る。前記遠隔地の情報処理手段(63)は、通信回線
(65)を介して音響検査装置(20)の設定内容の遠
隔操作および検査データのモニタが可能なものとする。
【0011】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図1ない
し図7と共に説明する。図1は、音響検査装置を備えた
転がり軸受製造設備を示すブロック図である。この転が
り軸受製造設備は、図7に軸受完成品の一例を示すよう
に、内輪および外輪となる軌道輪1,2の間に、保持器
4に保持された転動体3を介在させ、内部にグリースを
充填してシール5を軌道輪2に取付けた転がり軸受6A
を製造するものである。同図の軸受6Aは、シール付き
深溝玉軸受からなる。
【0012】図1と共に全体の概略を説明する。この転
がり軸受製造設備は、転がり軸受6Aの軌道輪1,2を
製造し、この軌道輪1,2と転動体3とを組み立てる軸
受製造ラインRと、この軸受製造ラインR中に設けられ
て前記軌道輪1,2と転動体3との組立体6を音響検査
する音響検査装置20と、この音響検査装置20に対す
る遠隔地にあるコンピュータ等の情報処理手段63と、
これら音響検査装置20と遠隔地の情報処理手段63と
を通信回線65で接続するための通信手段66とを備え
る。遠隔地の情報処理手段63は、通信回線65を介し
て音響検査装置20の設定内容の遠隔操作および検査デ
ータのモニタが可能なものであり、音響検査装置20か
ら得た検査データの統計処理手段64を有する。軸受製
造ラインRは、このラインの構成機械を制御するNC装
置等の制御手段62を有し、この制御手段62は、通信
回線65を介して前記遠隔地の情報処理手段63に接続
され、この情報処理手段63により加工条件等の情報が
与えられる。また、軸受製造ラインRは、近傍にコンピ
ュータ等の情報処理手段60を有していて、音響検査装
置20および制御手段62との通信は、近傍の情報処理
手段60を介して行われる。近傍の情報処理手段60
も、音響検査装置20の検査結果の統計処理等が可能で
ある。また、近傍の情報処理手段60には、制御手段6
2に設定される加工条件を音響検査装置20の検査デー
タによって自動修正する音響検査結果フィードバック手
段61を設けても良い。
【0013】各部の詳細を説明する。軸受製造ラインR
は、軌道輪製造ライン部11、組立工程部12、洗浄工
程部13、第1の検査工程部14、充填工程部15、第
2の検査工程部16、および梱包部17を順に有し、こ
の他に転動体準備部18および保持器準備部19を有す
る。転動体準備部18および保持器準備部19は、他の
ラインで製造された転動体3および保持器4を各々準備
する準備部であるが、これら転動体3および保持器4を
製造する製造ライン部であっても良い。軌道輪製造ライ
ン部11は、1本のライン部のみを図示してあるが、2
本設けられ、各々の軌道輪製造ライン部11で内外の軌
道輪1,2が各々製造される。これら軌道輪製造ライン
部11は、軌道輪1,2の概略形状に鍛造した軌道輪素
材を準備する素材準備部11aと、旋削工程部11b
と、熱処理工程部11cと、研削工程部11dとを順に
有し、素材準備部11aで準備された鍛造品の素材を旋
削し、熱処理し、その後に研削する。
【0014】制御手段62は、各工程部で用いられる各
ライン構成機械(例えば、旋削工程部11bの旋盤、旋
削工程部11dの研削盤、組立工程部12の組立装置)
の制御装置を総称して示したものであり、複数の制御装
置で構成される。また、これら複数の制御装置間の連携
動作を図る制御装置も、制御手段62に含まれる。
【0015】組立工程部12は、軌道輪製造ライン部1
1で製造された内外の軌道輪1,2と、転動体準備部1
8および保持器準備部19で各々準備された転動体3お
よび保持器4とを組立て、組立品6とするものである。
この組立品6は、洗浄工程部13で洗浄され、第1の検
査工程部14で所定の検査が行われ、充填工程部15で
グリースの充填およびシール5の取付けが行われて完成
品の軸受6Aとされた後、第2の検査工程部16で再度
所定の検査が行われ、梱包工程部17で梱包される。各
検査工程部14,16は、音響検査装置20を備え、そ
れぞれ組立品6を、シール未装着の状態、および完成品
軸受6Aとなった状態で音響検査する。また、各検査工
程部14,16は、音響検査装置20の検査の結果、不
良品と判定された組立品6を良品搬送経路外に排出する
選別工程部14a,16aを有している。選別工程部1
4a,16aは、検査工程部14,16の直後の工程と
して設けても良く、また省略しても良い。各検査工程部
14,16は、音響検査の他に適宜の検査を加えても良
い。両検査工程部14,16の音響検査装置20は、同
じ構成のものであり、設定値等を適宜異ならせて使用さ
れる。第1の検査工程部14は設けない場合もある。音
響検査装置20の概略構成は、同図の下部に拡大して示
してあるが、次に図2,図3等を参照して説明する。
【0016】図2は、音響検査装置20のハードウェア
構成例を示すブロック図である。この音響検査装置20
は、音響検査装置本体21と、軸受組立体6の軌道輪
1,2を回転させる回転駆動手段23と、軌道輪1,2
に接して振動をピックアップするセンサ22とを備え
る。回転駆動手段23は、内外の軌道輪1,2のいずれ
を回転させるものであっても良く、センサ22は静止側
の軌道輪1,2に接触して振動検出する。この例では、
内輪側の軌道輪1を回転させ、外輪側の軌道輪2にセン
サ22を接触させて振動検出するものとしてある。セン
サ22は、速度型センサまたは加速度型センサであり、
振動信号は、電圧値等のアナログ信号で出力する。
【0017】音響検査装置本体21は、アンプ24と、
分析器本体25と、表示・入出力手段26と、プログラ
マブルコントローラ27とを備える。アンプ24は、セ
ンサ22の振動信号を増幅し、ローパスフィルタを通し
て分析器本体25に送る。
【0018】分析器本体25は、アンプ24から送られ
てきたアナログ信号をディジタル変換し、ソフトウェア
処理により、高速フーリェ変換演算(TTF演算)や、
疵検出処理、各種判定処理を行う。分析器本体25は、
電源ユニット31、専用チップユニット32、CPUユ
ニット33、および入出力ユニット34で構成される。
入出力ユニット34は、分析器本体25の外部に対する
ディジタル入力ポートおよびディジタル出力ポートを有
し、さらにシリアル伝送ポートを有するものである。専
用チップユニット32およびCPUユニット33の構
成,機能は、後に説明する。
【0019】表示・入出力手段26は、後述の各種の判
定処理を行うための周波数範囲の設定、良否判定レベル
の設定など、作業者による初期設定をキースイッチによ
り行い、その設定データをプログラマブルコントローラ
27に送ると共に、プログラマブルコントローラ27か
ら送られて来た測定値や判定結果等を画面に表示する手
段である。表示・入出力手段26にはプログラマブル表
示器,パネルコンピュータ等が用いられる。プログラマ
ブルコントローラ27は、分析器本体25へ、初期設定
データや測定開始信号等を送り、分析器本体25から測
定値、判定結果等を受け取る。また、自動機制御部28
へ判定結果を送り、自動機制御部28からは測定開始信
号を受け取る。自動機制御部28は、測定物である組立
品6の搬送、不良品の排出など、軸受製造ライン中の検
査工程部14,16での機械動作、および選別工程部1
4a,16aでの機械動作を制御する。
【0020】ローカルエリアネットワーク29は、音響
検査装置20に配線で接続されていて、複数の情報処理
手段等のネットワーク構成機器を有し、そのうちの一部
の情報処理手段60が、音響検査装置20に対して通信
を行うものとされる。音響検査装置20のローカルエリ
アネットワーク29に対する接続は、分析器本体25の
シリアル伝送ポート(図示せず)にインタフェース機器
30を介して行われていてる。ローカルエリアネットワ
ーク29は、通信手段66を介して通信回線65に接続
され、遠隔地の情報処理手段63(図1)と接続され
る。通信回線65は、電話回線網等の公衆通信回線であ
っても、専用通信回線であっても良く、またアナログ回
線であっても、ディジタル回線であっても良い。通信手
段66は、通信回線65を介して情報の双方向通信を行
うための手段であり、アナログ回線の場合はモデム等か
らなり、ディジタル回線の場合はDSU(ディジタル・
サービス・ユニット)やTA(ターミナルアダプタ)等
からなる。近傍および遠隔地の各情報処理手段60,6
3は、いずれもパソコン等のコンピュータであり、通信
に関するソフトウェア等の通信機能を備えたものであ
る。これら近傍および遠隔地の各情報処理手段60,6
3は、いずれも音響検査装置20の分析器本体25の初
期設定や、その設定値変更、測定データ、判定結果のモ
ニタが可能とされる。
【0021】図3は、音響検査装置20の機能ブロック
図である。センサ22の出力は、前記アンプ24を構成
するアンプ部24aで増幅され、ローパスフィルタ24
bを通してA/D変換手段35に送られる。A/D変換
手段35は、ローパスフィルタ24bから出力されたア
ナログ信号の振動信号をディジタル信号に変換する手段
であり、例えば12ビットのディジタル信号とされる。
これらアンプ24およびA/D変換手段35は、ICチ
ップ等のハードウェアで構成される。
【0022】A/D変換手段35から出力されるディジ
タル信号の振動信号は、ソフトウェア処理を行う周波数
・時間軸分析部52で所定の解析が行われ、その解析結
果が分析結果判定部53で判定される。周波数・時間軸
分析部52は、周波数分析手段36と、時間軸分析手段
37とを備える。
【0023】周波数分析手段36は、高速フーリェ変換
を行うFFT演算部40と、その演算結果を解析する解
析部42とで構成され、解析部42は、1/3オクター
ブ実効値算出部43と、パワースペクトル演算部44と
で構成される。FFT演算部40は、互いに測定範囲が
異なる複数のものが設けられる。この例では、一つのF
FT演算部40は高周波域の演算を、他の一つのFFT
演算部40は低周波域の演算を行うものとしてある。各
FFT演算部40は、同じデータ点数の高速フーリェ変
換を行うものであるが、各々の前段に設けたディジタル
フィルタ処理手段39により、A/D変換手段35の出
力をローパスフィルタ処理およびサンプリングして入力
することで、周波数範囲および周波数分解能を異ならせ
てある。これらディジタルフィルタ処理手段39は、所
定測定時間に得られるデータ個数のうち、所定のデータ
個数のデータのみを出力するものとしてある。このう
ち、低周波数域用のFFT演算部40に入力するディジ
タルフィルタ処理手段39は、A/D変換手段35の出
力を所定間隔で間引くサンプリング処理を行うものとし
てある。これにより、いずれのディジタルフィルタ処理
手段39,39も、例えば1秒の測定時間に得られる2
5000点のデータのうち、1024点のデータを出力
するものとしている。
【0024】1/3オクターブ実効値算出部43は、設
定された各周波数帯につき(つまり各バンド毎に)、中
心周波数の1/3オクターブ実効値振幅を、FFT演算
部40の演算結果から算出する手段である。周波数帯の
設定は、各中心周波数を設定することで行われ、例えば
数個から数十程度の周波数帯が設定される。算出結果
は、所定の共有メモリ44aに記憶させる。
【0025】パワースペクトル演算部44は、FFT演
算部40の演算結果からパワースペクトラムデータを算
出する手段であり、例えば図5(A),(B)に示すよ
うな横軸を周波数、縦軸を振動レベルとした波形のパワ
ースペクトラムデータを出力する。パワースペクトル演
算部44は、算出した各周波数のパワー(振動レベル)
を、所定の共有メモリ44aに記憶させる。
【0026】時間軸分析手段37は、振動信号を時間軸
で表されるデータによって分析する手段であり、A/D
変換手段35の出力を設定された遮断周波数でハイパス
フィルタ処理するディジタルフィルタ処理手段45と、
この手段45の出力から転動体3の疵や、軌道輪1,2
の転走面の疵の検出用データを算出する疵検出用データ
算出部46とで構成される。疵検出用データ算出部46
は、算出した疵検出用データを所定の共有メモリ44a
に記憶させる。
【0027】分析結果判定部53は、判定手段38で構
成される。判定手段38は、1/3オクターブ判定手段
47、バンド別判定手段48、異公差判定手段49、疵
判定手段50、および総合判定手段51で構成される。
【0028】1/3オクターブ判定手段47は、1/3
オクターブ実効値算出部42で算出された各バンド毎の
1/3オクターブ実効値振幅を、各バンド毎に設定され
た良否判定レベルの設定値と比較し、良否の判定を行う
手段である。また、いずれか一つのバンドにおいて、不
良の結果となれば、不良品であるとの判定結果を出力す
る。良否判定レベルの設定値は、作業者のキー入力等で
手動で設定しても良く、また良品を所定個数測定してそ
の測定結果から所定の演算を行って自動的に設定するよ
うにしても良い。
【0029】バンド別判定手段48は、複数設定された
各周波数帯の所定周波数における測定データ実効値振幅
を、パワースペクトル演算部44の演算結果(共有メモ
リ44aに記憶されている)から演算し、その演算結果
である判定データを、良否判定レベルとなる設定値と比
較して良否判定を行う手段である。この例では、測定デ
ータ実効値振幅は、各周波数帯の上限周波数および下限
周波数における測定データ実効値振幅につき算出してい
る。周波数帯は、例えばハイバンド、ミドルバンド、ロ
ーバンドの3バンドとされる。この場合に、例えば、ロ
ーバンドでは、軌道輪1,2の転走面の真円度等の良否
判定を行い、ハイバンドでは、軌道輪1,2の転走面の
表面粗さの良否判定を行う。なお、バンド別判定手段4
8は、パワースペクトル演算部44の演算結果と共に、
1/3オクターブ実効値算出部43の演算結果を用いて
判定データを演算し、これを設定値と比較して良否判定
するものとしても良い。
【0030】異公差判定手段49は、パワースペトル演
算部44で演算した各周波数の振動レベル(共有メモリ
44aに記憶されている)のうち、異公差周波数の振動
レベルを良否判定レベルとなる設定値と比較し良否判定
を行う手段である。異公差周波数は、軸受組立体6を回
転駆動手段23で回転させる回転数と、軸受の型番から
得られる諸寸法(軌道輪径,転動体径等)とから算出で
きる。このように算出した異公差周波数を、段取り時等
に異公差判定手段49に設定しておく。なお、異公差周
波数の算出は、異公差判定手段49で行うようにしても
良く、またその他の箇所で自動算出して異公差判定手段
49に設定しても良い。
【0031】疵判定手段50は、時間軸分析手段37で
出力された時間軸の振動レベルデータから、所定の判定
を行って疵不良の判定結果を出力するものである。疵判
定手段50は、具体的には、良否判定レベルとなる設定
値を超えたデータを疵候補として抽出し、その疵候補間
の周期を計算すると共に、疵候補数をカウントする。そ
の結果、設定した疵候補数を上回る疵候補カウント数の
場合は、疵過多不良の判定結果を出力し、それ以下の場
合は設定された疵周期に合致したカウント数が設定値以
上のときに疵不良の判定結果を出力する。疵周期は、軌
道輪1,2の転走面の疵であるか、また転動体3の疵で
あるかなどによって定まり、予め各部品の疵周期を設定
しておくことで、いずれの部品の疵であるかが特定でき
る。疵判定手段50による処理,判定例を説明すると、
図6(A)に示すボール疵(転動体疵)を含む振動波形
の生データは、ディジタルフィルタ処理手段45による
ハイパスフィルタ処理を通り、疵判定手段50により同
図(B)のように包絡線処理され、この包絡線処理され
た波形から、同図(C)のように疵候補が抽出される。
同図(C)に示されるピッチpがボール疵(転動体疵)
ピッチである。
【0032】総合判定手段51は、1/3オクターブ判
定手段47,バンド別判定手段48,異公差判定手段4
9,および疵判定手段50の判定結果を総合的に判定し
て良否の判定結果を出力するものであり、例えば前記各
判定手段47〜50のいずれか一つから不良の判定結果
が出力されると、その軸受組立品6につき不良の判定結
果を出力する。これら総合判定手段51や各判定手段4
7〜50の判定結果、および周波数分析手段36や時間
軸解析手段37で得られた各種の段階のデータは、いず
れも音響検査装置20からその近傍や遠隔地の情報処理
手段60,63でモニタ可能なように、送信可能とされ
る。また、これらの各データは、プログラマブルコント
ローラ27を介して表示・入出力手段26でモニタ可能
とされる。
【0033】データ設定手段67は、判定手段38で用
いる周波数帯や良否判定レベル、あるいは周波数分析手
段36や時間軸解析手段37で可変設定可能な各設定内
容等の各種の設定値を設定する手段である。データ設定
手段67には、例えば次の各データが設定される。 ・1/3オクターブ判定手段47で用いる各周波数帯の
中央周波数、各周波数帯の良否判定レベル。 ・バンド別判定手段48で用いる各周波数帯の下限周波
数,上限周波数、および各周波数帯の良否判定レベル。 ・異公差判定手段49で用いる各異公差周期、これら異
公差周期毎の良否判定レベル。 ・疵検出手段50で用いる内輪転走面の疵周期、外輪転
走面の疵周期、ボール疵周期、各疵周期における良否判
定レベル。
【0034】図2の分析器本体25と、図3に示された
各手段との関係を説明する。分析器本体25の専用チッ
プユニット32は、単数または複数の専用処理チップを
ボードに搭載して、図3のA/D変換手段35、ディジ
タルフィルタ手段39、周波数分析手段36、および時
間軸分析手段37を構成したものである。専用処理チッ
プは、所定の処理を行うICチップからなるが、一つの
チップでいずれの処理を行うようにしても良い。例え
ば、A/D変換手段35、およびディジタルフィルタ手
段38,39を各々一つのチップとし、かつ周波数分析
手段36を一つのチップとしても良く、また周波数分析
手段36のうち、各FFT演算部40,41と、1/3
周波数実行算出部43と、パワースペトル演算部44と
を各々一つのチップで構成しても良い。図2のCPUユ
ニット33は、それ自体がマイクロコンピュータを構成
するものであって、ボード上にCPUや他の電子部品を
搭載したものであり、図3の判定手段38を構成したも
のである。なお、専用チップユニット32およびCPU
ユニット33は、ボード上に複数の電子部品を搭載した
ものに限らず、各々単独のチップで構成されたものであ
っても良い。
【0035】つぎに、上記構成の製造ラインによる軸受
製造過程と、音響検査装置20による音響検査の全体流
れを説明すると共に、各部分の補足説明をする。図1の
製造ラインにおいて、軌道輪製造ライン部11で製造さ
れた内外の軌道輪1,2と、各準備部18,19で準備
された転動体3および保持器4とが、組立工程部12で
組立体6に組立られる。その組立体6は、洗浄工程部1
3で洗浄された後、第1の検査工程部14で音響検査装
置20により音響検査され、充填工程部15でグリース
の充填およびシール5の取付けが行われた後、第2の検
査工程部16で音響検査装置20により再度音響検査さ
れる。各検査工程部14,16の選別工程部14a,1
6aで、不良品は選別して排出され、良品のみが梱包工
程部17に搬送されて梱包される。第1,第2の検査工
程部14,16で行う音響検査は、良否判定の設定値等
が異なるだけで、同じ検査である。
【0036】音響検査装置20による検査を説明する。
この検査は、図2のように、被測定物となる組立体6の
片方の軌道輪1を回転駆動手段23により一定回転速度
で回転させながら、静止側の軌道輪2にセンサ22を接
触させて振動信号を検出し、この振動信号を処理するこ
とで行われる。センサ22で検出された振動信号は、ア
ンプ24で増幅すると共に、所定の遮断周波数でローパ
スフィルタ処理を行い、その出力をA/D変換手段35
(図3)でディジタルデータに変換する。ディジタル化
された振動信号は、図3の周波数分析手段36および時
間軸分析手段36により、周波数分析および時間軸分析
が各々行われる。
【0037】周波数分析手段36は、FFT演算部40
と、解析部42とを備え、A/D変換された振動信号
は、ディジタルフィルタ処理手段39でローパスフィル
タ処理およびサンプリング処理された後、FFT演算部
40に入力され、高速フーリェ変換される。二つのFF
T演算部40,40は、各々高周波数域用と低周波数域
用のものである。解析部42は、1/3オクターブ実効
値算出部43と、パワースペクトル演算部44とを備
え、1/3オクターブ実効値算出部43では、各FFT
演算部40,40の高速フーリェ変換結果から、設定さ
れた周波数帯毎の1/3オクターブ実効値振幅を算出す
る。算出結果は所定の共有メモリ44aに記憶させる。
パワースペクトル演算部44は、各FFT演算部40,
40の高速フーリェ変換結果から、パワースペクトラム
データ(図5参照)を算出する。その算出結果である各
周波数の振動レベルデータは共有メモリ44aに記憶さ
せる。その算出結果である疵検出用データは共有メモリ
44aに記憶させる。
【0038】時間軸分析手段37は、A/D変換された
振動信号につき、ディジタルフィルタ処理手段45によ
り所定の遮断周波数でハイパスフィルタ処理を行い、疵
検出用データ算出部46により、所定の疵検出用データ
を算出する。
【0039】このように周波数分析および時間軸分析を
行った結果から、判定手段38により良否判定される。
判定手段38では1/3オクターブ実効値の良否判定
と、バンド別の良否判定と、異公差転動体の混入の判定
と、転動体の疵判定とが各々行われ、それらの判定結果
を総合した判定結果が、総合判定手段51により行われ
る。
【0040】これらの分析および判定は、例えば図4に
示す測定サイクルで行われる。同図に示すように、測定
開始信号により、所定時間の振動測定が行われる。この
測定された振動信号は、測定と並行して各ディジタルフ
ィルタ処理手段39,45によりディジタルフィルタ処
理され、このフィルタ処理の完了後に、各FFT演算部
40による高速フーリェ変換処理、並びに1/3オクタ
ーブ実効値振幅の算出およびパワースペクトラムデータ
の算出が行われる。これらの演算結果および疵検出用デ
ータは、共有メモリに記憶される。これまでの処理は、
専用チップユニット32(図2)により行われる。つい
で、CPUユニット33により、1/3オクターブ判
定、バンド別判定、異公差検出、疵検出の各判定処理が
行われ、各結果から総合判定されて総合判定結果が出力
される。これにより、1サイクルの測定,検査が完了す
る。被検査物である軸受組立体6は、1サイクルの測
定,検査が完了すると、音響検査装置20から排出さ
れ、次工程に搬送される。
【0041】音響検査装置20の各分析データおよび判
定結果は、ローカルエリアネットワーク29内の情報処
理手段60および遠隔地の情報処理手段63によりモニ
タされ、遠隔地の情報処理手段63の統計処理手段64
等により、その分析データや判定結果が所定の統計処理
手法で統計処理される。その統計処理結果等を参照し、
遠隔地の技術者等により、遠隔地の情報処理手段63等
から、音響検査装置20の前記各種の設定値の変更が行
われる。また、可能とされている場合は、遠隔地の情報
処理手段63により、軸受加工ラインRにおける制御手
段62の加工条件等の設定値の変更等が遠隔操作で行わ
れる。近傍の情報処理手段60に音響検査結果フィード
バック手段61が設けられている場合は、音響検査装置
20の音響検査結果の統計処理等が音響検査結果フィー
ドバック手段61で行われ、制御手段62に加工条件等
の設定値変更等の指令が与えられる。
【0042】図8はこの転がり軸受製造設備の通信系の
展開例を示す。所定の事業所71に設置された複数の個
別加工装置72や、図1の軸受製造ラインRの構成機械
73は、各々単独で、あるいは複数台で共通の情報処理
手段60,74に接続され、これら情報処理手段60,
74は、ウェブサーバ80、ファイバウォール81、お
よびルータ82と共にローカルエリアネットワーク29
を構成する。このローカルエリアネットワーク29は、
通信回線65によりインターネット90を介して、各々
別の事業所83,84のローカルエリアネットワークに
設置された遠隔地の情報処理手段63,85に通信手段
86を介して接続されている。同図に示す軸受製造ライ
ンR、制御手段62、および音響検査装置20は、図1
ないし図7の実施形態で説明したものである。
【0043】なお、周波数分析のバンド幅は、必ずしも
1/3オクターブである必要がなく、必要に応じて、さ
らに細かく、あるいは粗く設定してもよい。例えば前記
1/3オクターブ実効値振幅の算出手段および1/3オ
クターブ判定手段に代えて、1/nオクターブ実効値振
幅の算出手段および1/n判定手段を設けてもよい。n
は正の整数である。
【0044】
【発明の効果】この発明の転がり軸受製造設備は、ライ
ン上に音響検査装置を有し、この音響検査装置は、振動
信号の周波数分析を行う周波数分析手段を有するものと
したため、多数の狭帯域バンドで音響検査を行う場合に
も、製造ライン中で全数の検査を行うことができる。ま
た、音響検査装置に通信回線で接続された情報処理手段
を有するため、遠隔地で音響検査装置の初期設定や設定
内容の変更、検査データのモニタが行え、熟練した技術
者が現地に出向いて設定変更したりモニタする手間が不
要となる。さらに、複数の事業所の軸受製造ラインを、
所定の遠隔地で集中管理することも可能となる。時間軸
分析手段を設けた場合は、軌道輪の転走面および転動体
の疵の検出も行える。1/3オクターブ判定手段を設け
た場合は、軌道輪の転走面および転動体のうねり,粗さ
が精度良く判定できる。バンド別判定手段を設けた場合
は、各バンド毎に判定が行え、各種の周波数域で検出さ
れる特有の軸受品質を判定することができる。異公差判
定手段を設けた場合は、異公差転動体の混入有無の判定
を行うことができる。また、軸受製造ラインが、その構
成機械を制御する制御手段を有し、この制御手段が、通
信回線を介して前記遠隔地の情報処理手段に接続され、
情報が与えられるものとした場合は、遠隔地で音響検査
の結果を認識し、ライン構成機械の加工条件の変更等が
行える。また、軸受製造ラインの制御手段に設定する加
工条件を音響検査装置の検査データによって自動修正す
る音響検査結果フィードバック手段を設けた場合は、音
響検査データに応じてライン構成機械の設定加工条件を
迅速に調整でき、不良品の製造をできるだけ未然に防ぐ
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態にかかる転がり軸受製造
設備の工程ブロック図である。
【図2】同転がり軸受製造設備中の音響検査装置のハー
ドウェア構成を示すブロック図である。
【図3】同音響検査装置の機能ブロック図である。
【図4】同音響検査装置の測定サイクル例のタイムチャ
ートである。
【図5】同音響検査装置の周波数分析手段の出力である
パワースペクトラムデータの説明図である。
【図6】同音響検査装置の時間軸分析手段およびその判
定手段による生データから転動体疵抽出までの波形処理
例を示す説明図である。
【図7】同軸受製造ラインで製造する転がり軸受を示す
断面図である。
【図8】転がり軸受製造設備の通信系の展開例を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
1,2…軌道輪 40…FFT演算部 3…転動体 42…解析部 6…組立品 43…1/3オクターブ
実効値算出部 6A…転がり軸受 44…パワースヘクト
ル演算部 14…検査工程部 47…1/3オクター
ブ判定手段 15…充填工程部 48…バンド別判定手
段 16…検査工程部 49…異公差判定手段 20…音響検査装置 50…疵判定手段 22…センサ 51…総合判定手段 23…回転駆動手段 61…音響検査結果フ
ィードバック手段 25…分析器本体 62…制御手段 32…専用チップユニット 63…遠隔地の情報処
理手段 33…CPUユニット 64…統計処理手段 35…A/D変換手段 65…通信回線 36…周波数分析手段 66…通信手段 37…時間軸分析手段 67…データ設定手段 38…判定手段 R…軸受製造ライン 39…ディジタルフィルタ手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 進 静岡県磐田市東貝塚1578番地 エヌティエ ヌ株式会社内 (72)発明者 吉野 博紀 静岡県磐田市東貝塚1578番地 エヌティエ ヌ株式会社内 Fターム(参考) 3C030 BC31 BC34 CA12 DA04 3J017 HA04

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転がり軸受の軌道輪を製造し、この軌道
    輪と転動体とを組み立てる軸受製造ラインと、周波数分
    析手段を有し前記軸受製造ライン中に設けられて前記軌
    道輪と転動体との組立体を音響検査する音響検査装置
    と、この音響検査装置に対する遠隔地にある情報処理手
    段と、これら音響検査装置と情報処理手段とを通信回線
    で接続するための通信手段とを備え、前記情報処理手段
    は、前記通信回線を介して前記音響検査装置の設定内容
    の遠隔操作および検査データのモニタが可能なものとし
    た転がり軸受製造設備。
  2. 【請求項2】 前記音響検査装置は、前記組立体を回転
    させ、前記組立体にセンサを接触させて振動信号を検査
    するものであって、時間軸分析手段を有し、かつ前記周
    波数分析手段および前記時間軸分析手段の分析結果を判
    定する判定手段を有するものである請求項1記載の転が
    り軸受製造設備。
  3. 【請求項3】 前記周波数分析手段は、複数設定される
    各設定周波数帯の中心周波数に対する1/3オクターブ
    実効値振幅を算出する手段と、パワースペクトラムデー
    タを演算する手段とを有し、前記判定手段は、前記1/
    3オクターブ実効値振幅を設定値と比較して所定の判定
    を行う1/3オクターブ判定手段と、前記パワースペク
    トラムデータを、複数設定される各周波数帯毎に設定値
    と比較して所定の判定を行うバンド別判定手段と、前記
    前記軌道輪と転動体との組立品に異公差の転動体が混入
    した場合に発生する異公差周波数におけるパワースペク
    トラム値から異公差転動体の混入有無の判定を行う異公
    差判定手段とを有するものとした請求項1または請求項
    2記載の転がり軸受製造設備。
  4. 【請求項4】 前記情報処理手段は、前記音響検査装置
    から得た検査データの統計処理手段を有するものとした
    請求項1または請求項2記載の転がり軸受製造設備。
  5. 【請求項5】 前記軸受製造ラインは、このラインの構
    成機械を制御する制御手段を有し、この制御手段は、通
    信回線を介して前記遠隔地の情報処理手段に接続され、
    この情報処理手段は、前記制御手段に情報を与える機能
    を有するものとした請求項1ないし請求項4のいずれか
    に記載の転がり軸受製造設備。
  6. 【請求項6】 前記軸受製造ラインは、このラインの構
    成機械を制御する制御手段を有するものとし、この制御
    手段に設定される加工条件を前記音響検査装置の検査デ
    ータによって自動修正する音響検査結果フィードバック
    手段を設けた請求項1ないし請求項5のいずかに記載の
    転がり軸受製造設備。
  7. 【請求項7】 転がり軸受の製造ライン中に設けられて
    軌道輪と転動体との組立体を音響検査する音響検査装置
    と、この音響検査装置に対する遠隔地にある情報処理手
    段と、これら音響検査装置と情報処理手段とを通信回線
    で接続するための通信手段とを備え、前記音響検査装置
    は、前記組立体を回転させ前記組立体にセンサを接触さ
    せて振動信号を検査する装置であって、周波数分析手
    段、時間軸分析手段、およびこれら各分析手段の分析結
    果を判定する判定手段を有するものとし、前記情報処理
    手段は、前記通信回線を介して前記音響検査装置の設定
    内容の遠隔操作および検査データのモニタが可能なもの
    とした遠隔操作音響検査装置。
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