JP3202311B2 - 軸受部品の欠陥検査方法 - Google Patents

軸受部品の欠陥検査方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は軸受用球体および軸受用
ころなどの軸受部品の内部欠陥を検査する軸受部品の欠
陥検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、玉軸受に用いる球体およびころ軸
受に用いるころなどの軸受部品を、セラミックス、例え
ば高強度、軽量、耐摩耗性にすぐれた窒化けい素で形成
することが行われている。このセラミックスで形成され
た部品を用いた軸受は、セラミックスの優れた特性を生
かして航空機用エンジンなどの過酷な条件の用途に使用
されている。
【0003】ところが、セラミックスは元来脆性材料で
あるために、この材料からなる軸受部品は内部の微小欠
陥が寿命に大きく影響を与える。特に航空機用エンジン
などに使用される軸受は高い信頼性が要求されるため
に、この用途に使用される軸受に用いられる部品は内部
の微小欠陥の影響は極めて重要である。従って、セラミ
ックスからなる軸受部品に対する内部欠陥の検査は極め
て重要である。
【0004】内部欠陥の検査方法としては、放射線を用
いた検査例えばX線探傷検査、超音波探傷検査などが挙
げられる。しかし、超音波探傷検査は、欠陥検出エコー
と欠陥形態との対応関係が不明確であり、被検体中での
超音波の減衰が大きいなどの問題がある。
【0005】これに対してX線探傷検査などの放射線を
用いた検査は、超音波探傷検査における前記問題がない
ためにセラミックスからなる軸受部品の内部欠陥の検査
には適している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで、発明者は放射
線探傷検査を適用してセラミックスからなる軸受部品の
内部欠陥の検査を試みた。しかし、この結果次に述べる
問題があることを発見した。この問題点についてX線探
傷検査を例に挙げて説明する。
【0007】第一に、X線探傷検査ではX線の照射条件
を被検体のある肉厚に対して設定する。しかし、被検体
の肉厚が部分的に異なる場合に、X線があらかじめ設定
した肉厚と異なる肉厚の部分を透過すると、透過状態が
変化してフィルム上に均質な画像が得られなくなる。軸
受部品のうち玉軸受に用いる球体およびころ軸受に用い
るころはその形状から肉厚が連続的に変化しする。この
ため、これら球体やころにX線を照射して得られた画像
は、肉厚が大きい球体の中心部およびころの中心部と、
肉厚が小さい球体の周縁部およびころの周縁部とでは画
質が異なる。
【0008】第二に、X線を照射して得られた被検体の
画像の中央部は明瞭であるが、この中央部を囲む周辺部
は半影状態と称する不明瞭な状態(ボケた状態)とな
る。これは放射線が有する特有の問題である。これらの
ことから、球体およびころの内部欠陥を良好に撮影でき
ず、得られた画像から内部欠陥を精度良く検査できない
ことがある。
【0009】従って、従来は放射線探傷検査を軸受部品
の内部欠陥の検査に採用することができなかった。そこ
で、従来は外観目視検査、光線を用いた検査、蛍光浸透
探傷検査などの検査方法により軸受部品の外観検査、す
なわち軸受部品の外面に存在する欠陥を検出する検査の
みを行ったいた。
【0010】本発明は前記事情に基づいてなされたもの
で、放射線を用いて軸受部品の内部欠陥を容易且つ精度
良く検査することができる軸受部品の欠陥検査方法を提
供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項1の発明の軸受部品の欠陥検査方法は、球体ま
たはころからなる軸受部品に対して、少なくとも2方向
およびこの2方向で形成される平面に位置しない1方向
の計3方向から放射線を照射して前記軸受部品の375
μm以下の内部欠陥を検査することを特徴とする。請求
項2の発明は、請求項1に記載の軸受部品の欠陥検査方
法において、該軸受部品がセラミックスからなることを
特徴とする。請求項3の発明は、請求項2に記載の軸受
部品の欠陥検査方法において、セラミックスが窒化けい
素セラミックスであることを特徴とする。請求項4の発
明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の軸受部品の
欠陥検査方法において、照射された放射線を感度が異な
る複数枚のフィルムで受けることを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明の検査方法において対象となる軸受部品
は、玉軸受に用いる球体、ころ軸受に用いるころ、その
他外輪、内輪などが挙げられる。特に球体、ころは肉厚
が連続的に変化するので、これらの部品の内部欠陥を検
査する場合には効果的である。
【0013】軸受部品を形成する材料は、セラミック
ス、金属、硝子、種々の樹脂、高分子物質などである。
特に窒化けい素などのセラミックスからなる軸受部品に
本発明の検査方法を適用すると効果的である。
【0014】本発明の検査方法において、軸受部品に照
射する放射線はX線、γ線、中性子線などが挙げられ
る。放射線X線の照射条件は原則的に各方向とも一定と
するが、必要に応じて変更する。
【0015】本発明の検査方法において、軸受部品に放
射線を照射する方向は少なくとも3方向である。この3
方向は、2方向およびこの2方向で形成される平面に位
置しない1方向という条件を満足するもので良い。3方
向がなす角度も特定されない。軸受部品の形状に応じ
て、その軸受部品の内部欠陥が最も明瞭且つ容易に撮影
できるように、放射線の照射方向およびその数を設定す
る。
【0016】すなわち、軸受部品の肉厚の異なる部分を
それぞれ網羅できる3以上の方向から放射線を照射し各
放射線方向の画像を得る。また、各放射線方向の画像に
おける半影部を相互に補うようにして各放射線方向の画
像を得る。これらの画像を組合せて軸受部品の肉厚の変
化および軸受部品の周縁部の存在に制約されずに、軸受
部品全体にわたり評価対象となる明瞭で均質な画質の画
像を得る。この結果、放射線の照射により得られた画像
から軸受部品の内部欠陥を容易且つ明瞭に見ることがで
き、内部欠陥を容易且つ高い精度で検査することができ
る。さらに、3方向以上から放射線を照射するので、内
部欠陥の形状に制限されずその検出が可能である。
【0017】軸受部品に放射線を照射する方向の代表的
な例は、相互に90度の角度をもった位置関係にある3
方向から放射線を照射する、すなわち、X方向、Y方向
およびZ方向から放射線を照射するものである。図1
(a)は玉軸受に用いる球体1にX方向、Y方向および
Z方向から放射線を照射する場合を、図1(b)はころ
軸受に用いるころ2にX方向、Y方向およびZ方向から
放射線を照射する場合を夫々示している。次に本発明の
検査方法について具体的に説明する。
【0018】軸受部品の肉厚が異なる場合には次の方法
を実施する。1回目の放射線照射時に得られる画像で
は、主に中心部を評価対象とする。軸受部品の周縁部の
画像は半影によるボケ、肉厚が薄いことによる照射条件
不適性のため評価対象から外す。2回目以降の放射線照
射は、少なくとも45度の異なる角度をもった方向から
行う。さらに3回目以降の放射線照射は、少なくとも4
5度の異なる角度をもった方向から行う。好ましくは前
述したX方向、Y方向およびZ方向から照射する。2回
目および3回目の照射により得られた画像においても、
主に軸受部品の中心部を評価対象にし、周縁部の画像は
半影によるボケ、肉厚が薄いことによる照射条件不適性
のため評価対象から外す。しかし、この時は1回目で評
価対象から外した部分が評価対象とする。このため、軸
受部分の全体を確実に検査する事ができる。
【0019】また、照射された放射線を受ける媒体とし
てフィルムを用いる場合には、感度が異なる複数枚のフ
ィルムを同時に使用する。これにより高感度のフィルム
の画像では、軸受部品の肉厚の厚い部分を評価対象に
し、低感度のフィルムの画像では、軸受部品の肉厚の厚
い部分を評価対象にする。ただし、高感度のフィルムで
は粒状性が劣る場合が多いので、欠陥検出能力に影響の
ない範囲で選択する必要がある。
【0020】照射された放射線を受ける媒体として蛍光
増幅管を用いる場合には、照射条件を2以上選択するこ
ともある。つまり、軸受部品の肉厚が厚い部分を評価す
るための照射条件と、肉厚が薄い部分を評価するための
照射条件とを選択する。
【0021】
【実施例】
実施例:1
【0022】図2に示すようにX線探傷検査法により窒
化けい素セラミックスからなる球体1の内部欠陥を検査
した。図2において11はX線管、12、13は感度が
異なるフィルム、14は球体1の撮影位置に設けるマス
クである。
【0023】球体は直径3/8インチ(9.525mm)
で、内部には直径が375μm 、200μm 、100μ
m 、76μm である4個の人工欠陥(空孔)が形成され
ている。
【0024】X線は球体1に対して互いに90度づつ方
向が異なるX方向、Y方向およびZ方向の3方向から照
射した。X線管11の中心からフィルム12、13の間
隙までの距離L1が600mm、X線管11から球体1の
中心までの距離L2が20mmである。
【0025】X線照射条件は、管電圧90KV、菅電流
0.1mA、照射時間25分である。フィルムはフジフィ
ルム#50、#80を重ねて使用し、フィルム像で判定
した。この場合、球体の外周部を#50のフィルムの画
像で、それ以外の部分を#80のフィルムの画像で夫々
判定した。
【0026】この結果、X線をX方向から照射して得ら
れた画像では375μm の欠陥しか判定できなかった。
しかし、X線をY方向およびZ方向から照射して得られ
た画像では375μm 〜76μm の各欠陥すべてを検出
できた。また、球体1の中心部の欠陥、周縁部の欠陥は
夫々明瞭に検出できた。 実施例:2
【0027】図3に示すようにX線探傷検査法により窒
化けい素セラミックスからなるころの内部欠陥の検査し
た。図3において図2と同じ部分は同じ符号を付して示
している。
【0028】ころ2は直径7.5mm、長さ8.0mmで、
内部には直径が375μm 、200μm 、100μm 、
76μm である4個の人工欠陥(空孔)が形成されてい
る。X線は、ころ2の中心軸線を挟んで互いに相対向す
る一方の周面部および他方の周面部に向けて中心軸線に
対して直交する方向に沿うA方向およびB方向からと、
ころ2の一端面および他端面に向けてころ2の中心軸線
に沿うC方向およびD方向からとの計4方向から照射し
た。図3(a)、(b)に示すようにX線管11の中心
からフィルム12、13の間隙までの距離L1が600
mmであり、図3(a)に示すようにA方向およびB方向
から照射する場合にはX線管11からころ2の中心軸線
までの距離L2が20mmであり、図3(b)に示すよう
にC方向およびD方向から照射する場合にはX線管11
からころ2の長さ方向中心までの距離L2が20mmであ
る。
【0029】また、X線の照射条件は、管電圧90KV、
菅電流0.1mA、照射時間15分である。フィルムはフ
ジフィルム#50、#80を重ねて使用し、フィルム像
で判定した。この場合、球体の外周部を#50のフィル
ムの画像で、それ以外の部分を#80フィルムの画像で
夫々判定した。
【0030】この結果、X線をX方向から照射して得ら
れた画像では375μm の欠陥しか判定できなかった。
しかし、X線をB方向ないしD方向から照射して得られ
た画像では375μm 〜76μm の各欠陥すべてを検出
できた。さらに、球体の中心部の欠陥、周縁部の欠陥は
夫々明瞭に検出できた。
【0031】なお、本発明の方法は、フィルムに像を写
し出して検査する場合に限らず、テレンビジョンカメラ
で撮影した像をCRTのモニター画面に写出して検査す
ることもできる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明の軸受部品の
欠陥検査方法によれば、軸受部品に対して3方向以上か
ら放射線を照射することにより、放射線の照明により得
られた画像から軸受部品の375μm以下の内部欠陥を
容易且つ明瞭に判定することができ、軸受部品の内部欠
陥を容易且つ高い精度で検査することができる。従っ
て、本発明によれば従来の放射線探傷検査における欠点
を改善し、放射線探傷検査法を採用して軸受部品の内部
欠陥の検査を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】軸受部品に対する放射線を照射する方向を示す
説明図。
【図2】球体に対してX線探傷検査を行う状態の一例を
示す説明図。
【図3】ころに対してX線探傷検査を行う状態の一例を
示す説明図。
【符号の説明】
1…球体、2…ころ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−217142(JP,A) 特開 昭51−27386(JP,A) R.T.Cundill,”Cera mic materials for bearing component s”,Rolling Elem.Be ar.Towards 21st Cen tury,(1990),P31−P40 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 23/02 - 23/18 JICSTファイル(JOIS)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 球体またはころからなる軸受部品に対し
    て、少なくとも2方向およびこの2方向で形成される平
    面に位置しない1方向の計3方向から放射線を照射して
    前記軸受部品の375μm以下の内部欠陥を検査するこ
    とを特徴とする軸受部品の欠陥検査方法。
  2. 【請求項2】 該軸受部品がセラミックスからなること
    を特徴とする請求項1に記載の軸受部品の欠陥検査方
    法。
  3. 【請求項3】 セラミックスが窒化けい素セラミックス
    であることを特徴とする請求項2に記載の軸受部品の欠
    陥検査方法。
  4. 【請求項4】 照射された放射線を感度が異なる複数枚
    のフィルムで受けることを特徴とする請求項1ないし3
    のいずれかに記載の軸受部品の欠陥検査方法。
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