JPH0462406A - 軸受の表面性状検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軸受部品の表面性状を光学的手段を用いて評
価する方法および装置に関し、特に、軸受の音響特性を
評価するためのものに関する。

〔従来の技術〕

従来、軸受の音響特性検査は、軸受の構成部品を組み立
てた後に騒音計あるいはアンゾロンメーター等をｍｍい
て行うのが一般的であった。しかし、音響特性のチエツ
クが早い段階で実施できれば、その後の工程での無駄を
減少させ良品率の向上が図れることから、構成部品の段
階でその寸法精度や転走面形状、仕上げ面あらさ等の測
定をおこない、この測定データを基に音響特性を評価す
る方法が用いられている。

例えば、第４図は内輪の転走面の精度測定データを基に
して軸受の音響特性を評価する方法を示す。この方法は
、回転軸（１０）により回転する内輪（６）の転走面（
６ａ）に、振動検出ヘッド（１１）の触針（ｌｌａ）を
点接触させることによって、転走面（６ａ）の表面性状
を振動データとしてとりだすもので、例えば、この振動
データを良品のマスクデータと比較することにより軸受
の音響特性を評価することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕 第４図に示す触針を用いた転走面の精度評価と、軸受の
音響特性との間に間接的な相関関係があることは知られ
ているが、触針は転走面の局部（同図で軸方向直角断面
円周）のみを高精度に測定するもので、このような局部
の精度評価を転走面全体を代表する値として、軸受の音
響特性を評価することには問題がある。即ち、軸受の音
響特性は転走面の局部的な欠陥（キズ、異なったあらさ
分布等）により大きく左右されるものであり、この欠陥
が触針による局部測定で評価される保証はない。逆に触
針を用いて転走面全周を測定しようとすると膨大な時間
を要する。

また、転走面の表面性状を評価する方法として、光の散
乱を利用する方法が従来から用いられているが、比較的
小さなスポット光を用いて転走面を走査するような方法
については、上記と同様のことが言える。

そこで、本発明は軸受部品の転走面の表面性状を全周に
わたって簡易にしかも短時間に評価することができ、さ
らに、この評価を基にして軸受の音響特性を定量的に評
価することができる検査方法および装置の提供をその目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明は以下に示す検査方
法を用いた。

検査方法Ａ； （ａ）　　軸受部品の転走面をリング状の光源を用いて
全周にわたって走査する間に、 （ｂ）　　転走面に投影されたこの光源の像を受光素子
により検出して転走面の表面性状を評価する検査方法。

検査方法Ｂ： （Ｃ）　　受光素子により検出した光源像の画像データ
を基に、輝度とその輝度を感知する受光素子数との関係
を示す輝度分布を求め、この輝度分布のパターンにより
転走面の表面性状を評価する検査方法。

検査方法Ｃ： （ｄ）　　（Ｃ）で求めた輝度分布の輝度領域を複数の
領域に分割し、 （ｅ）　　分割した各領域ごとに、領域内の輝度平均値
と触針式あらさ計等を用いて予め測定した表面あらさ値
との相関関係を求め、 （ｆ）　　（ｅ）の相関の高い領域の相関データを基準
にして転走面の表面あらさを定量評価する検査方法。

検査方法Ｄ： （ロ）触針式あらさ計等を用いて測定した転走面の表面
あらさ値と軸受の音響特性との相関関係を予め求め、 （ｈ）　　（ｇ）の相関データと（ｆ）の相関データと
を用いて輝度平均値と音響特性との相関関係を求め、（
ｉ）　　（ハ）で求めた相関データを基準にして軸受の
音響特性を定量評価する検査方法。

上記四つの検査方法を実施するための検査装置として、 （ａ）　　軸受部品の転走面を照明するためのリング状
光源 （ｂ）　　軸受部品の回転駆動機構 （Ｃ）　　転走面上の光源像を認識するための画像取り
込み装置 （ｄ）　　画像取り込み装置により認識された画像デー
タを処理するための解析装置 を有する検査装置を用いた。

〔作用〕

光源からの照明光は、転走面の凹凸に当たると乱反射を
おこす。従って、転走面に投影されたリング状の光源像
は、転走面の精度が高い場合には、明瞭なリング形状と
して認識されるが、精度が低くなるにつれて、散乱光が
増える分だけこのリング形状が崩れてゆく。第２Ａ図及
び第２Ｂ図は、受光素子により検出した光源像を、４つ
の輝度領域で再現したものを示す。尚、第２Ａ図は、精
度の比較的高い転走面上の光源像、第２Ｂ図は第２Ａ図
に示すものより精度の低い転走面上の光源像を示し、そ
れぞれに付した符号が同一のものは、はぼ同一の輝度領
域における再現画像である。再現画像ａａを比較参照す
ると、転走面の精度が低くなるにつれ、リング状の反射
光像の周囲に散乱光像が映り、リング形状が崩れてゆく
様子がわかる。

検査方法Ａは、転走面の表面性状をこのリング形状の変
化により評価するものであり、目視による評価が可能で
ある。即ち、光源像は、輝度領域の設定により種々の状
態（同図でａｂｃｄ）でとらえることができ、各領域に
おける散乱光の発生状態を見ることによって、転走面の
あらさの度合および分布状態がおおよそわかる。そして
、この光源を用いて転走面の全周を走査することにより
、局部的な欠陥をも含めた総合的な表面性状評価が可能
である。

検査方法Ｂは、受光素子により検出した光源像の画像デ
ータを基に、第３Ａ図及び第３Ｂ図に示す輝度分布を求
め、この輝度分布のパターンにより転走面の表面性状を
評価する。尚、第３Ａ図は第２Ａ図、第３Ｂ図は第２Ｂ
図における画像データを処理したものであり、図中の符
号を付した領域（ｂｃｃｌ）は、第加図及び第２Ｂ図に
示した同一符号の再現画像の輝度領域に対応する。輝度
分布は、輝度とその輝度を感知する受光素子数との関係
を示すものであり、転走面の精度が比較的高い場合には
、第３Ａ図に示す様な分布パターンを示し、精度が低く
なるにつれて、第３Ｂ図に示す様に、ｄ　６１域がらｂ
領域未満の中間的輝度を感知する受光素子数が増加し、
中間領域部が盛り上がってゆく傾向を示す。この輝度分
布のパターンをマスターパターンと比較（例えば、パタ
ーンマツチング）することにより、転走面のあらさの度
合および分布がわかる。尚、図中で（７）は反射光リン
グを示している。

検査方法Ｃは、まず転走面の輝度開城（鯉度領域とは、
例えば第３Ａ図における８−９間領域である。）を複数
の領域に分割し、分割した各領域ごとに、領域内の輝度
平均値と既知の表面あらさ値との相関関係を求める。そ
して、これらの内相間の高い領域（輝度領域を３２の領
域に分割した場合に、２０番目の領域が高い相関を示す
ことが実験的に確かめられている。）の相関データを基
準にして転走面の表面あらさを評価する。即ち、検査対
象品について、上記領域と同一の領域における輝度平均
値を求めれば、この相関データにより対応する表面あら
さ値が算出できる。これにより、転走面の表面あらさを
輝度を測定することによって直接的に定量評価すること
ができる。

検査方法りは、検査方法Ｃで求めた輝度平均値と表面あ
らさ値との相関データと、表面あらさ値と軸受の音響特
性との既知の相関データとを用いて、輝度平均値と音響
特性との相関関係を求め、この相関データを基準にして
軸受の音響特性を評価する。即ち、検査対象品について
、上記領域と同一の領域における矧度平均値を求めれば
、この相関データにより対応する音響特性が算出できる
。これにより、軸受の音響特性を輝度を測定することに
よって直接的に定量評価することができる。

リング状光源は、軸受部品の転走面を照明する。軸受部
品の回転駆動機構は、転走面に投影された光源像を転走
面の全周にわたって走査させる。

転走面上の光源像は、画像取り込み装置によりデータ化
された後、解析装置によりデータ処理される。

〔実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る軸受の表面性状検査装置のシス
テム例を示す。この検査装置は、軸受部品（本実施例で
は、内輪（６））の転走面（６ａ）に真円リング状の光
源像をつくるリング状光源、例えばリング型の光フアイ
バー照明装置（１）、内輪（６）の回転駆動機構（２）
、転走面（６ａ）上の光源像を認識するための画像取り
込み装置（３）、画像取り込み装置（３）により認識さ
れた画像データを処理するための解析装置（４）、およ
び外部照明装置例えばハロゲンランプ（５）とを有する
。

光フアイバー照明装置（１）は、後述する拡大鏡（３ｂ
）の下端周囲に取付けられており、転走面（６ａ）を鉛
直上方から照明する。また、光フアイバー照明装置（１
）は、照明光量を一定に保つために、定電圧安定装置（
５ａ）を介して電源（５ｂ）に接続されている。光源像
の大きさは、内輪（６）が３６０°回転する間に、転走
面（６ａ）の全周を走査し得る程度の大きさ、即ち、転
走面（６ａ）の軸方向幅寸法程度の径にしである。

回転駆動機構（２）は、内輪（６）を回転させるための
回転手段例えばステッピングモータ（２ａ）と、Ｘ−Ｙ
テーブル（２ｂ）とで構成され、ｘ−ｙテーブル（２ｂ
）を用いて照明位置を調節した後、内輪（６）をステッ
ピングモータ（２ａ）により所定角度で間欠送りする。

尚、ステッピングモータ（２ａ）は、モータコントロー
ラ（２ｃ）により制御される。

画像取り込み装置（３）は、転走面（６ａ）上の光源像
を認識しこれを画像データに変換するためのＣＣＤカメ
ラ（３ａ）　、反射防止対策された拡大鏡（３ｂ）、Ｃ
ＣＤカメラ（３ａ）により得られた画像データを記憶さ
せるためのフレームメモリ（３ｃ）とで構成される。フ
レームメモリ（３ｃ）に記憶された画像データは、テレ
ビモニタ（３ｄ）で再現することができる。この再現画
像の大きさは、拡大鏡（３ｂ）のズーム倍率を変えるこ
とにより拡大、縮小することができ、ズーム倍率はモニ
タ画面に転走面（６ａ）の全体が写し出されるような倍
率に調整しである。

解析装置（４）は、フレームメモリ（３ｃ）の画像デー
タを受け、これを演算処理する。

本実施例では、内輪（６）をステッピングモータ（２ａ
）により２０°ごとに間欠送りし、内輪（６）が停止す
るごとに転走面（６ａ）上の光源像をＣＣＤカメラ（３
ａ）でとらえ、この作業を転走面（６ａ）の全周（３６
０°）にわたりおこなって得られた画像データを前述し
た方法により処理することにした。尚、内輪（６）を連
続的に回転させながら、光源像をＣＣＤカメラ（３ａ）
でとらえるようにすることも可能である。

以上説明した方法を用いることによって、転走面（６ａ
）の表面性状を総合的に評価することができるが、キズ
等の検査にっていは、以下に説明する方法を用いること
で、検査方法がより簡単化される。

この方法は、切り換えスイッチ（５ｃ）により、光フア
イバー照明装置（１）からハロゲンランプ（５）に照明
を切り換えておこなう。ハロゲンランプ（５）も、照明
光量を一定に保つために、定電圧安定装置（５ａ）を介
して電源（５ｂ）に接続されている。また、ハロゲンラ
ンプ（５）は、光フアイバー照明装置（１）と異なり、
単に均一な明るさの平行光を発生させるもので、この平
行光を転走面（６ａ）に斜め方向から照射し、画像取り
込み装置（３）に１次の反射光が入らないようにして、
暗視野像としての光学系を構成する。尚、拡大！　（３
ｂ）には、対物レンズが転走面（６ａ）上に写らないよ
うに、レンズに反射防止のためのコーティングを行う等
の反射防止対策を施しである。

前述した方法と同様に、内輪（６）を回転駆動機構（２
）により回転させて、転走面（６ａ）を全周にわたって
走査する。転走面（６ａ）にキズ等があれば、このキズ
部からの散乱光がＣＣＤカメラ（３ａ）によってとらえ
られる。そして、ＣＣＤカメラ（３ａ）のビクセル数か
らキズ等を直接定量評価する。すなわち、この方法では
、前述した輝度分布および相関データを用いる評価方法
はとられていない。また、照明を切り換えるだけで、前
述した方法と同じ検査装置を用いることができる。

以上、内輪（６）を検査対象品とする場合について説明
したが、本発明に係る検査方法はこれに限定されず、外
輪を検査対象品とすることも勿論可能である。この場合
は、第１図に示す構成要素に反射ミラー、ビームスプリ
ッタ等を付加する。

〔発明の効果］ 本発明に係る検査方法の第１の特徴は、軸受部品の転走
面に投影されたリング状の光源像を受光素子により検出
することにあり、これにより、転走面の表面性状を光源
像の変化として、目視により容易に評価することができ
る。また、種々の輝度領域における散乱光の発生状態を
調べることで、転走面のあらさの度合および分布状態が
おおよそわかる。

本発明に係る検査方法の第２の特徴は、リング状の光源
を用いて転走面の全周を走査し、この測定データを基に
してその表面性状を評価することにあり、これにより、
転走面の局部的な欠陥をも含めた総合的な表面性状評価
が可能になる。

本発明に係る検査方法の第３の特徴は、転走面の輝度分
布を求め、この輝度分布のパターンによりその表面性状
を評価することにあり、これにより、転走面のあらさ分
布、局部的な欠陥をも含めた総合的な表面性状評価が可
能になる。また、良品の輝度分布をマスターパターンと
して予め求めておき、このマスターパターンと検査品の
輝度分布とをパターンマツチングすることにより、良・
不良の自動判定をすることもできる。

本発明に係る検査方法の第４の特徴は、転走面の施皮測
定値からその表面あらさおよび軸受全体の音響特性を直
接的に定量評価できるようにしたことにあり、これによ
り、より簡易な検査方法が確立される。

本発明に係る検査方法の第５の特徴は、転走面の輝度と
表面あらさ又は音響特性との相関関係を予め実験的に求
めておき、この相聞データを基準に評価を行うようにし
たことにあり、これにより、軸受部品のサイズが異なる
場合でも、そのサイズにおける相関データを求めておけ
ば、種々のサイズの軸受部品について、的確な表面性状
および音響特性の評価を短時間におこなうことができる
。

本発明に係る検査装置の特徴は、以上の検査方法を用い
ることにより、その構成が簡単になることにある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る軸受の表面性状検査装置のシステ
ム例を示す略図、 第２Ａ図および第２Ｂ図は照射光スポット像の再現画像
、 第３Ａ図および第３Ｂ図は転走面の輝度分布図、第４図
は従来の検査方法を示す側面図である。 １−光フアイバー照明装置 ２・・一回転駆動機構 ２ａ・・−ステッピングモータ ２ｂ−・・Ｘ−Ｙテーブル ２ｃｍ　モータコントローラ ３・−画像取り込み装置 ３ａ・・−ＣＣＤカメラ ３ｂ−・拡大鏡 ３Ｃ・・−フレームメモリ ３ｄ−・・テレビモニタ ４・−・解析装置 ５・・・ハロゲンランプ ６・・・内輪 ６ａ・−・転走面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸受部品の転走面をリング状の光源を用いて全周
   にわたって走査する間に、転走面に投影されたこの光源
   の像を受光素子により検出して転走面の表面性状を評価
   するようにした軸受の表面性状検査方法。
2. （２）受光素子により検出した光源像の画像データを基
   に、輝度とその輝度を感知する受光素子数との関係を示
   す輝度分布を求め、この輝度分布のパターンにより転走
   面の表面性状を評価するようにした請求項１の軸受の表
   面性状検査方法。
3. （３）請求項２の輝度分布の輝度領域を複数の領域に分
   割し、分割した各領域ごとに、領域内の輝度平均値と触
   針式あらさ計等を用いて予め測定した既知の表面あらさ
   値との相関関係を求め、これらの内高い相関を示す領域
   の相関データを基準にして、転走面の表面あらさを定量
   評価するようにした軸受の表面性状検査方法。
4. （４）触針式あらさ計等を用いて測定した転走面の表面
   あらさ値と軸受の音響特性との相関関係を予め求め、こ
   の既知の相関データと請求項３の相関データとを用いて
   輝度平均値と音響特性との相関関係を求め、この相関デ
   ータを基準にして軸受の音響特性を定量評価するように
   した軸受の表面性状検査方法。
5. （５）軸受部品の転走面を照明するためのリング状光源
   と、軸受部品の回転駆動機構と、転走面上の光源像を認
   識するための画像取り込み装置と、前記画像取り込み装
   置により認識された画像データを処理するための解析装
   置とを有する軸受の表面性状検査装置。