JP2008032682A - 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】検査コストの上昇を招くことなく転動装置部品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。
【解決手段】軌道輪素材として用いられる棒鋼の内部にあるか否かを検査する際に、棒鋼に交流磁界を付与する励磁コイル２ａと、励磁コイル２ａから棒鋼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判定する。
【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。

一般に、転がり軸受の軌道輪はＳＵＪ２等の軸受鋼からなる棒鋼を加工して形成されており、軌道輪素材として用いられる棒鋼の内部に欠陥が存在すると転がり軸受の寿命を大きく低下させる原因となる。したがって、棒鋼を加工して軌道輪を作製する際には、棒鋼の内部に欠陥が存在しないことを確認する必要があり、棒鋼の内部にクラック等の欠陥が存在するか否かを検査する方法としては、従来、棒鋼の表面に対向して配置された超音波プローブを棒鋼の軸方向に棒鋼を回転させながら動かすことによって方向性の良好な超音波を棒鋼の内部に送波し、欠陥からの反射エコーを受波することで棒鋼の全断面を超音波探傷する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、軸受寿命に大きな影響を及ぼす非金属介在物が軌道輪の表層部に存在するか否かを検査する方法としては、軌道輪の内部を探傷するプローブとして超音波探傷プローブを用い、この超音波探傷プローブから出力された信号に基づいて非金属介在物の有無を検査する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許第３６５３９８４号公報 再表０２／０５７６５６公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された方法は、超音波伝達媒体を使用するため、洗浄等の工程が必要となり、検査コストの上昇を招くという問題があった。
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、検査コストの上昇を招くことなく転動装置部品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前または研削加工前または超仕上げ加工前の素材もしくは鍛造加工後または転造加工後の素材であって、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、転動装置部品を検査する方法において、前記転動装置部品が溶接または圧入の少なくとも一方の方法で複数の部品からなる保持器であって、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、前記保持器の溶接または圧入に伴う欠陥もしくは損傷を検査して品質保証を行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明に係る転動装置部品用検査装置は、請求項１記載の方法に用いられる転動装置部品用検査装置であって、旋削加工前または研削加工または超仕上げ加工前の素材もしくは鍛造加工後または転造加工後の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、該電磁誘導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４記載の発明に係る転動装置部品用検査装置は、請求項２記載の方法に用いられる転動装置部品用検査装置であって、溶接または圧入の少なくとも一方の方法で複数の部品からなる保持器に交流磁界を付与する励磁コイルと該励磁コイルから保持器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、該電磁誘導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３または４記載の転動装置部品用検査装置において、前記電磁誘導センサと被検査物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３〜５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、前記転動装置部品の検査を複数の電磁誘導センサで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３〜６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、転動装置部品内を探傷するプローブと被測定物（軌道輪等の転動装置部品）との間に超音波伝達媒体を介在させる必要がないため、測定後に被測定物（軌道輪等の転動装置部品）を洗浄する工程が不要となり、検査コストの上昇を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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図１に示す。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、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、旋削加工または研削加工または超仕上げ加工が施される前もしくは鍛造加工または転造加工が施された後の転動装置部品（被測定物１）の内部にクラック等の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。これにより、被測定物１の内部を探傷するプローブとして超音波探傷プローブを用いる必要がなく、被測定物１に付着した超音波伝達媒体を取り除くための洗浄工程を検査後に行う必要がないので、検査コストの上昇を抑えることができる。

図１に示した本発明の第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。なお、データ処理部で処理されたデータは、データ処理値として出力することができるとともに、閾値と比較して合否判定として出力することもできる。
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軌道輪素材として用いられる棒鋼１０の表面に対向して配置される電磁誘導センサ２と、この電磁誘導センサ２を床面に対して垂直に支持する支持軸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。

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棒鋼１０の内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、棒鋼１０の表面に電磁誘導センサ２の先端を近づける。そして、この状態で棒鋼１０を軸芯回りに回転させながら電磁誘導センサ２の励磁コイル２ａに交流電流を供給して棒鋼１０に交流磁界９（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棒鋼１０に付与された交流磁界９の磁束密度に応じて変化し、交流磁界の磁束密度は棒鋼１０の内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棒鋼１０の内部に存在するか否かを精度よく検査することができる。これにより、棒鋼１０の内部を探傷するプローブとして超音波探傷プローブを用いる必要がなく、棒鋼１０に付着した超音波伝達媒体を取り除くための洗浄工程を検査後に行う必要がないので、検査コストの上昇を抑えることができる。

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軌道輪素材を鍛造加工して形成された外輪１５を載置するためのターンテーブル１６と、このターンテーブル１６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１６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１６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から外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とから構成されている。

このように構成される検査装置を用いて外輪１５の内部に欠陥が存在するか否かを検査する場合は、先ず、外輪１５をターンテーブル１６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を外輪１５の内周面に近づけた後、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１５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、誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の大きさは外輪１５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外輪１５の内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外輪１５の内部に存在するか否かを精度よく検査することができる。これにより、外輪１５の内部を探傷するプローブとして超音波探傷プローブを用いる必要がなく、外輪１５に付着した超音波伝達媒体を取り除くための洗浄工程を検査後に行う必要がないので、検査コストの上昇を抑えることができる。

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内輪１８を載置するためのターンテーブル１６と、このターンテーブル１６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１６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から内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とから構成されている。なお、内輪１８の外周面には、内輪軌道１８ａが転造により形成されている。

このように構成される検査装置を用いて内輪１８の内部に欠陥が存在するか否かを検査する場合は、先ず、内輪１８をターンテーブル１６上に載置する。次に、センサ揺動機構１２、センサ昇降機構１３及びセンサ位置決め機構１４を駆動して電磁誘導センサ２を内輪１８の外周面に近づけた後、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１８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、誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の大きさは内輪１８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内輪１８の内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内輪１８の内部に存在するか否かを精度よく検査することができる。これにより、内輪１８の内部を探傷するプローブとして超音波探傷プローブを用いる必要がなく、内輪１８に付着した超音波伝達媒体を取り除くための洗浄工程を検査後に行う必要がないので、検査コストの上昇を抑えることができる。

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ピンタイプ保持器１９を載置するためのターンテーブル１６と、このターンテーブル１６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１６の上面に対して垂直に支持する支持軸２０と、この支持軸２０を介して電磁誘導センサ２をＸ軸回り（図中矢印θ_Ｘ方向）に揺動駆動するセンサ揺動機構２１と、このセンサ揺動機構２１を介して電磁誘導センサ２を図中Ｚ軸方向に昇降駆動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１６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、ピンタイプ保持器１９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から内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とから構成されている。なお、ころ軸受の転動体（ころ）２２を保持するピンタイプ保持器１９は保持器本体１９ａに複数本のピン２３を圧入して組立てられている。

このように構成される検査装置を用いて圧入による傷やクラック等がピンタイプ保持器１９に存在するか否かを検査する場合は、先ず、ピンタイプ保持器１９をターンテーブル１６上に載置する。次に、センサ揺動機構２１、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をピンタイプ保持器１９の端面に近づけた後、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ピンタイプ保持器１９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、誘導コイル２ｂに発生した誘導起電力の大きさはピンタイプ保持器１９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ピンタイプ保持器１９の内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、圧入による傷やクラック等がピンタイプ保持器１９に存在するか否かを精度よく検査することができる。これにより、ピンタイプ保持器１９の内部を探傷するプローブとして超音波探傷プローブを用いる必要がなく、ピンタイプ保持器１９に付着した超音波伝達媒体を取り除くための洗浄工程を検査後に行う必要がないので、検査コストの上昇を抑えることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば保持器本体にピンを溶接して組立てられる保持器に溶接欠陥が存在するか否かを検査する場合にも本発明を適用することができる。

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
１０ 棒鋼
１１，２０ 支持軸
１２，２１ 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
１５ 外輪
１６ ターンテーブル
１７ 位置決め機構
１８ 内輪
１９ ピンタイプ保持器
２２ 転動体（ころ）
２３ ピン

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前または研削加工前または超仕上げ加工前の素材もしくは鍛造加工後または転造加工後の素材であって、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. 転動装置部品を検査する方法において、前記転動装置部品が溶接または圧入の少なくとも一方の方法で複数の部品からなる保持器であって、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、前記保持器の溶接または圧入に伴う欠陥もしくは損傷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。
3. 請求項１記載の方法に用いられる転動装置部品用検査装置であって、旋削加工前または研削加工または超仕上げ加工前の素材もしくは鍛造加工後または転造加工後の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、該電磁誘導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。
4. 請求項２記載の方法に用いられる転動装置部品用検査装置であって、溶接または圧入の少なくとも一方の方法で複数の部品からなる保持器に交流磁界を付与する励磁コイルと該励磁コイルから保持器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、該電磁誘導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３または４記載の転動装置部品用検査装置において、前記電磁誘導センサと被検査物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３〜５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、前記転動装置部品の検査を複数の電磁誘導センサで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３〜６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。

Images