JP2008032680A - Inspection method of rolling device component, and inspection device for rolling device component - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a technique for inspecting rolling device parts of a rolling device such as a rolling bearing, a ball screw, and a linear motion guide device.
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。 A bearing ring of a rolling bearing generally has a raceway surface on which rolling elements roll while receiving a load. For this reason, if there are defects such as cracks and non-metallic inclusions in the raceway surface layer of the raceway, the rolling fatigue life of the raceway will be greatly reduced, or early peeling will occur on the raceway surface of the raceway. Therefore, it is necessary to confirm that there are no defects in the surface of the raceway surface of the raceway.
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)。
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。 However, the inspection method described above needs to apply an ultrasonic transmission medium such as water or oil to the raceway surface of the raceway. For this reason, there is a problem that it is not preferable from the viewpoint of efficiency and cleanness, and it is impossible to inspect for defects in a state where the bearing is assembled. Further, since the inspection method described above has a narrow flaw detection range, there is also a problem that ultrasonic flaw detection cannot be performed on a thick part.
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。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned points, and the purpose thereof is a rolling device part capable of accurately inspecting whether or not a defect exists in the rolling device part such as a race ring. An inspection method and an inspection device for rolling device parts are provided.
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。
In order to achieve the above object, a rolling device part inspection method according to
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。
A method for inspecting a rolling device part according to the invention of
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。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the rolling device component inspection method according to the first or second aspect, wherein the exciting coil and the induction coil are accommodated in a single casing, The surface of the rolling device component and the tip of the electromagnetic induction sensor face each other so that the magnetic field lines of the alternating magnetic field are 90 degrees with respect to the rolling device component.
A rolling device part inspection device according to a fourth aspect of the invention is an inspection device used in the inspection method according to any one of
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。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the rolling device component inspection apparatus according to the fourth aspect, wherein at least one of the electromagnetic sensor and the rolling device component is rotated, linearly moved, or shaken. It is possible to move.
A rolling device part inspection device according to a sixth aspect of the present invention is the rolling device component inspection device according to the fourth or fifth aspect, wherein the rolling device component inspection device has a plurality of electromagnetic induction sensors, Inspection is performed with an electromagnetic induction sensor.
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。
A rolling device parts inspection device according to a seventh aspect of the invention is the rolling device parts inspection device according to any one of
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。 According to the present invention, as a probe for flaw detection inside a rolling device component, an excitation coil that applies an alternating magnetic field to the rolling device component and an induction that detects a change in magnetic flux density of the alternating magnetic field applied to the rolling device component By using an electromagnetic induction sensor having a coil, it is possible to accurately inspect whether there is a defect inside a rolling device part such as a race.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a rolling device part inspection device according to a first embodiment of the present invention. The rolling device component inspection device shown in FIG. 1 is applied to an object to be measured (rolling device component such as a race ring) 1 and an
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。
The rolling device component inspection apparatus according to the first embodiment also includes an inductance change detection circuit that detects an inductance change of the
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。
Furthermore, the rolling device component inspection apparatus according to the first embodiment includes a
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。
When inspecting whether there is a defect such as a crack in the raceway surface layer of the raceway, for example, the
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。
Therefore, the amplitude change amount or phase change amount of the induced electromotive force generated in the
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。
In the first embodiment described above, the
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θZ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。
Further, in the first embodiment, whether or not a defect such as a crack exists in the rolling device part is inspected, but the presence or absence of non-metallic inclusions, the presence or absence of heat treatment, the presence or absence of foreign materials, the surface hardness, etc. May be inspected.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a rolling device part inspection device according to a second embodiment of the present invention. In the rolling device component inspection device shown in FIG. 2, an
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。
A schematic configuration of the
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。
When inspecting whether or not there is a defect such as a crack in the surface layer portion of the rolling
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θZ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。
Therefore, by comparing the magnitude of the induced electromotive force generated in the
Next, FIG. 5 shows a schematic configuration of a rolling device part inspection device according to a third embodiment of the present invention. The rolling device component inspection apparatus shown in FIG. 1 includes a
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。
The
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。
When inspecting whether or not there is a defect in the surface layer portion of the rolling
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θZ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。
Therefore, by comparing the magnitude of the induced electromotive force generated in the
Next, FIG. 6 shows a schematic configuration of a rolling device part inspection device according to a fourth embodiment of the present invention. The rolling device component inspection apparatus shown in FIG. 1 includes a
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。
The
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。
When inspecting whether or not there is a defect in the surface layer portion of the rolling
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θZ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。
Therefore, by comparing the magnitude of the induced electromotive force generated in the
Next, FIG. 7 shows a schematic configuration of a rolling device part inspection device according to a fifth embodiment of the present invention. The rolling device component inspection apparatus shown in the figure includes a
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。
In FIG. 7,
When measuring the degree of fatigue of the rolling
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。
Therefore, the degree of fatigue of the rolling
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
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4 Comparison determination circuit (determination unit)
DESCRIPTION OF
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