JPH0584865B2 - - Google Patents
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- JPH0584865B2 JPH0584865B2 JP62078227A JP7822787A JPH0584865B2 JP H0584865 B2 JPH0584865 B2 JP H0584865B2 JP 62078227 A JP62078227 A JP 62078227A JP 7822787 A JP7822787 A JP 7822787A JP H0584865 B2 JPH0584865 B2 JP H0584865B2
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は軸受用転動体、特にセラミツクス製軸
受用転動体の超音波探傷検査方法、そのための探
傷検査用治具及び超音波探傷検査装置に関する。
受用転動体の超音波探傷検査方法、そのための探
傷検査用治具及び超音波探傷検査装置に関する。
［従来の技術］
従来、玉やころ等のセラミツクス製軸受用転動
体の内在欠陥や表面欠陥はＸ線検査やザイクロ検
査、あるいは顕微鏡及び肉眼による外観検査など
により行なつていた。
体の内在欠陥や表面欠陥はＸ線検査やザイクロ検
査、あるいは顕微鏡及び肉眼による外観検査など
により行なつていた。
一方、円筒形状物の超音波探傷法として、小径
鋼管の内部欠陥、特に内面傷に対して、第８図に
示すような水浸探傷法が知られている〔日本学術
振興会、製鋼第19委員会編「超音波探傷法」日刊
工業新聞社、第491〜493頁（1974）参照〕。
鋼管の内部欠陥、特に内面傷に対して、第８図に
示すような水浸探傷法が知られている〔日本学術
振興会、製鋼第19委員会編「超音波探傷法」日刊
工業新聞社、第491〜493頁（1974）参照〕。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、上記従来のＸ線検査やザイクロ
検査、あるいは顕微鏡や肉眼による外観検査など
にあつては人が直接観察する事から個人間のバラ
ツキがあつたり、多大な検査時間を必要とする欠
点がある。さらにＸ線検査においては装置の構造
上約200μｍ程度の欠陥サイズまでしか欠陥を検
出することができなかつた。
検査、あるいは顕微鏡や肉眼による外観検査など
にあつては人が直接観察する事から個人間のバラ
ツキがあつたり、多大な検査時間を必要とする欠
点がある。さらにＸ線検査においては装置の構造
上約200μｍ程度の欠陥サイズまでしか欠陥を検
出することができなかつた。
また、超音波探傷検査では、第８図に示す水浸
探傷法に示されるように、単に鋼管１４の面に対
して探触子４を偏心させることを教示するのみで
あつて、到底表面及び表面近傍の微小欠陥を検出
する具体的な教示、例えば偏心量、偏心のさせ
方、そのための具体的な工夫等については何の開
示もないものである。従来より行なわれている水
浸式超音波探傷法は、縦波による垂直探傷法や横
波による斜角探傷法が一般的であるが、両方法と
も試験体表面からの反射エコーがあるため表面直
下２mmの深さは不感領域となり検出できなかつ
た。
探傷法に示されるように、単に鋼管１４の面に対
して探触子４を偏心させることを教示するのみで
あつて、到底表面及び表面近傍の微小欠陥を検出
する具体的な教示、例えば偏心量、偏心のさせ
方、そのための具体的な工夫等については何の開
示もないものである。従来より行なわれている水
浸式超音波探傷法は、縦波による垂直探傷法や横
波による斜角探傷法が一般的であるが、両方法と
も試験体表面からの反射エコーがあるため表面直
下２mmの深さは不感領域となり検出できなかつ
た。
そこで、本発明者らは、上記従来の検査方法お
よび装置の欠点を解決すべく鋭意研究した結果、
軸受用転動体の転動面表面および表面近傍に存在
する100μｍ以下の微小欠陥をも迅速に検出する
ことができる超音波検査方法、そのための治具お
よび超音波検査装置を発明するに至つたものであ
る。
よび装置の欠点を解決すべく鋭意研究した結果、
軸受用転動体の転動面表面および表面近傍に存在
する100μｍ以下の微小欠陥をも迅速に検出する
ことができる超音波検査方法、そのための治具お
よび超音波検査装置を発明するに至つたものであ
る。
即ち、本発明によれば、超音波伝達媒体中に軸
受用転動体及び超音波探傷用探触子を配置し、該
探触子より超音波を送信し、反射してくる超音波
エコーにより欠陥を検出する軸受用転動体の超音
波探傷検査方法において、前記探触子として焦点
型探触子を用いるとともに、前記転動体の転動面
の直径をＤ（mm）、前記媒体中に配置した前記転動
体の転動面の法線軸と前記探触子の中心軸の偏心
量をＸ（mm）、転動体を形成する材質の音の横波の
速度をVB（ｍ／sec）、転動体と探触子の間にある
超音波伝達媒体の音の縦波の速度をVL（ｍ／sec）
としたとき、前記転動体の転動面の法線軸と前記
探触子の中心軸との偏心量Ｘ（mm）が（Ｄ／２）×
（VL／VB）−Ｄ×（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）×
（VL／VB）＋Ｄ×（２／100）となるように前記転
動体及び前記探触子を偏心させ、かつ超音波の焦
点が前記転動体の表面に位置するように配置する
ことにより、転動体の転動面の表面及び表面下２
mm以内の微小欠陥を検出することを特徴とする軸
受用転動体の超音波探傷検査方法（第１発明）、
軸受用転動体を回転自在に保持してなる軸受用転
動体の保持部と、焦点型の超音波探傷用探触子
と、前記転動体の転動面の直径をＤ（mm）、前記転
動体の転動面の法線軸と超音波探傷用探触子の中
心軸の偏心量をＸ（mm）、転動体を形成する材質の
音の横波の速度をVB（ｍ／sec）、転動体と探触子
の間にある超音波伝達媒体の音の縦波の速度を
VL（ｍ／sec）としたとき、前記転動体の転動面
の法線軸と前記探触子の中心軸との偏心量Ｘ（mm）
が（Ｄ／２）×（VL／VB）−Ｄ×（２／100）≦Ｘ
（Ｄ／２）×（VL／VB）＋Ｄ×（２／100）となるよ
うに前記転動体及び前記探触子を偏心させ、かつ
超音波の焦点が前記転動体の表面に位置するよう
に配置して前記探触子を取付ける探触子取付部と
からなる軸受用転動体の超音波探傷検査用治具
（第２発明）、および超音波伝達媒体中において前
記媒体による噴流により軸受用転動体を回転させ
る機構を有する軸受用転動体の保持部と、焦点型
の超音波探傷用探触子と、前記転動体の転動面の
直径をＤ（mm）、前記転動体の転動面の法線軸と超
音波探傷用探触子の中心軸の偏心量をＸ（mm）、転
動体を形成する材質の音の横波の速度をVB（ｍ／
sec）、転動体と探触子の間にある超音波伝達媒体
の音の縦波の速度をVL（ｍ／sec）としたとき、
前記転動体の転動面の法線軸と前記探触子の中心
軸との偏心量Ｘ（mm）が（Ｄ／２）×（VL／VB）−
Ｄ×（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）×（VL／VB）＋Ｄ×
（２／100）となるように前記転動体及び前記探触
子を偏心させ、かつ超音波の焦点が前記転動体の
表面に位置するように配置して前記探触子を取付
ける探触子取付部とからなる軸受用転動体の超音
波探傷検査装置（第３発明）、が提供される。
受用転動体及び超音波探傷用探触子を配置し、該
探触子より超音波を送信し、反射してくる超音波
エコーにより欠陥を検出する軸受用転動体の超音
波探傷検査方法において、前記探触子として焦点
型探触子を用いるとともに、前記転動体の転動面
の直径をＤ（mm）、前記媒体中に配置した前記転動
体の転動面の法線軸と前記探触子の中心軸の偏心
量をＸ（mm）、転動体を形成する材質の音の横波の
速度をVB（ｍ／sec）、転動体と探触子の間にある
超音波伝達媒体の音の縦波の速度をVL（ｍ／sec）
としたとき、前記転動体の転動面の法線軸と前記
探触子の中心軸との偏心量Ｘ（mm）が（Ｄ／２）×
（VL／VB）−Ｄ×（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）×
（VL／VB）＋Ｄ×（２／100）となるように前記転
動体及び前記探触子を偏心させ、かつ超音波の焦
点が前記転動体の表面に位置するように配置する
ことにより、転動体の転動面の表面及び表面下２
mm以内の微小欠陥を検出することを特徴とする軸
受用転動体の超音波探傷検査方法（第１発明）、
軸受用転動体を回転自在に保持してなる軸受用転
動体の保持部と、焦点型の超音波探傷用探触子
と、前記転動体の転動面の直径をＤ（mm）、前記転
動体の転動面の法線軸と超音波探傷用探触子の中
心軸の偏心量をＸ（mm）、転動体を形成する材質の
音の横波の速度をVB（ｍ／sec）、転動体と探触子
の間にある超音波伝達媒体の音の縦波の速度を
VL（ｍ／sec）としたとき、前記転動体の転動面
の法線軸と前記探触子の中心軸との偏心量Ｘ（mm）
が（Ｄ／２）×（VL／VB）−Ｄ×（２／100）≦Ｘ
（Ｄ／２）×（VL／VB）＋Ｄ×（２／100）となるよ
うに前記転動体及び前記探触子を偏心させ、かつ
超音波の焦点が前記転動体の表面に位置するよう
に配置して前記探触子を取付ける探触子取付部と
からなる軸受用転動体の超音波探傷検査用治具
（第２発明）、および超音波伝達媒体中において前
記媒体による噴流により軸受用転動体を回転させ
る機構を有する軸受用転動体の保持部と、焦点型
の超音波探傷用探触子と、前記転動体の転動面の
直径をＤ（mm）、前記転動体の転動面の法線軸と超
音波探傷用探触子の中心軸の偏心量をＸ（mm）、転
動体を形成する材質の音の横波の速度をVB（ｍ／
sec）、転動体と探触子の間にある超音波伝達媒体
の音の縦波の速度をVL（ｍ／sec）としたとき、
前記転動体の転動面の法線軸と前記探触子の中心
軸との偏心量Ｘ（mm）が（Ｄ／２）×（VL／VB）−
Ｄ×（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）×（VL／VB）＋Ｄ×
（２／100）となるように前記転動体及び前記探触
子を偏心させ、かつ超音波の焦点が前記転動体の
表面に位置するように配置して前記探触子を取付
ける探触子取付部とからなる軸受用転動体の超音
波探傷検査装置（第３発明）、が提供される。
本発明では、超音波探傷用探触子として焦点型
探触子を用いるとともに、軸受用転動体に対し、
超音波探傷用探触子を所定量偏心させて配置する
ことに特徴を有するのであるが、その偏心量は、
前記転動体の転動面の直径をＤ（mm）、超音波伝達
媒体中に配置した前記転動体の転動面の法線軸と
前記探触子の中心軸の偏心量をＸ（mm）、転動体を
形成する材質の音の横波の速度をVB（ｍ／sec）、
転動体と探触子の間にある超音波伝達媒体の音の
縦波の速度をVL（ｍ／sec）としたとき、前記転
動体の転動面の法線軸と前記探触子の中心軸との
偏心量Ｘ（mm）が（Ｄ／２）×（VL／VB）−Ｄ×
（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）×（VL／VB）＋Ｄ×
（２／100）となるように前記転動体及び前記探触
子を偏心させて配置する。
探触子を用いるとともに、軸受用転動体に対し、
超音波探傷用探触子を所定量偏心させて配置する
ことに特徴を有するのであるが、その偏心量は、
前記転動体の転動面の直径をＤ（mm）、超音波伝達
媒体中に配置した前記転動体の転動面の法線軸と
前記探触子の中心軸の偏心量をＸ（mm）、転動体を
形成する材質の音の横波の速度をVB（ｍ／sec）、
転動体と探触子の間にある超音波伝達媒体の音の
縦波の速度をVL（ｍ／sec）としたとき、前記転
動体の転動面の法線軸と前記探触子の中心軸との
偏心量Ｘ（mm）が（Ｄ／２）×（VL／VB）−Ｄ×
（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）×（VL／VB）＋Ｄ×
（２／100）となるように前記転動体及び前記探触
子を偏心させて配置する。
まず本発明において、発明者らが如何にして軸
受用転動体表面および表面近傍に存在する微小欠
陥を迅速に検出するための超音波探傷検査の原理
を見出すに至つたかを第７図に基いて説明する。
受用転動体表面および表面近傍に存在する微小欠
陥を迅速に検出するための超音波探傷検査の原理
を見出すに至つたかを第７図に基いて説明する。
第７図において、軸受用転動体の転動面の直径
をＤ（mm）、転動面の法線軸からの偏心量をＸ
（mm）、転動体を形成する材質の音の横波の速度を
VB（ｍ／sec）、超音波伝達媒体の音の縦波の速度
をVL（ｍ／sec）、超音波の入射角をθL、超音波の
屈折角をθBとすると、VL／sinθL＝VB／sinθBが成
立するから、sinθB＝sinθL・（VB／VL）となる。
ここで、超音波が転動体転動面の表面を沿うため
の条件はθB＝90°となることである。そうすると、
sinθB＝１となるから、sinθL・（VB／VL）＝１、従
つてsinθL＝VB／VL＝Ｘ／（Ｄ／２）であるか
ら、結局、転動面の法線軸からの偏心量ＸをＸ＝
（Ｄ／２）・（VL／VB）とすれば、超音波が転動面
の表面を伝達することにより、転動体表面および
表面近傍に存在する微小欠陥を検出することがで
きることになる。
をＤ（mm）、転動面の法線軸からの偏心量をＸ
（mm）、転動体を形成する材質の音の横波の速度を
VB（ｍ／sec）、超音波伝達媒体の音の縦波の速度
をVL（ｍ／sec）、超音波の入射角をθL、超音波の
屈折角をθBとすると、VL／sinθL＝VB／sinθBが成
立するから、sinθB＝sinθL・（VB／VL）となる。
ここで、超音波が転動体転動面の表面を沿うため
の条件はθB＝90°となることである。そうすると、
sinθB＝１となるから、sinθL・（VB／VL）＝１、従
つてsinθL＝VB／VL＝Ｘ／（Ｄ／２）であるか
ら、結局、転動面の法線軸からの偏心量ＸをＸ＝
（Ｄ／２）・（VL／VB）とすれば、超音波が転動面
の表面を伝達することにより、転動体表面および
表面近傍に存在する微小欠陥を検出することがで
きることになる。
しかし実際上は、探触子より送信される超音波
ビームはある太さを持つているため、転動体の表
面のみでなく、表面近傍に存在する微小欠陥を検
出することができる。又、本発明では、超音波探
傷用探触子として焦点型の探触子を使用する。転
動体が大きい場合には超音波ビームの径はそれほ
ど問題とはならないが、直径20mm以下の軸受用玉
のように小さい場合には、超音波ビーム径は小さ
い方がノイズが少なく、精密な探傷ができるた
め、焦点型の探触子を使用する。例えば直径10mm
の玉では、焦点径が0.2〜0.3mm程度の探触子を使
用する場合、表面及び表面から１〜２mm内に存在
する30μｍ程度までの微小欠陥を検出することが
できる。
ビームはある太さを持つているため、転動体の表
面のみでなく、表面近傍に存在する微小欠陥を検
出することができる。又、本発明では、超音波探
傷用探触子として焦点型の探触子を使用する。転
動体が大きい場合には超音波ビームの径はそれほ
ど問題とはならないが、直径20mm以下の軸受用玉
のように小さい場合には、超音波ビーム径は小さ
い方がノイズが少なく、精密な探傷ができるた
め、焦点型の探触子を使用する。例えば直径10mm
の玉では、焦点径が0.2〜0.3mm程度の探触子を使
用する場合、表面及び表面から１〜２mm内に存在
する30μｍ程度までの微小欠陥を検出することが
できる。
次に、第１図および第２図に沿い、転動体の一
例として玉を用いた場合に、玉の中心軸と超音波
探傷用探触子の中心軸の偏心量Ｘをどの範囲の数
値とすれば、玉の欠陥を探傷検査できるかの検討
結果を説明する。
例として玉を用いた場合に、玉の中心軸と超音波
探傷用探触子の中心軸の偏心量Ｘをどの範囲の数
値とすれば、玉の欠陥を探傷検査できるかの検討
結果を説明する。
玉が自在に、しかもがたなく回転できるような
半球状凹部２を有する玉保持部３に、表面から
1.5mmの深さに80μｍのポア欠陥のある直径10mm
（φ）の窒化珪素製玉１を載置し、水の入つてい
る水槽６中に置いた。探傷周波数15MHz、振動子
径６mm、焦点距離20mmの超音波探傷用探触子４を
探触子取付部５に取り付け、探触子４を超音波探
傷器８に接続し、次いで探触器８の電源を投入
し、玉の表面から反射されたエコーの波形を探触
器８のCRT９により観察しながら探触子４の中
心軸ｂと玉１の中心軸ａが一致するように探触子
死取付部５の位置及び探触子４と玉１の表面の距
離が探触子４の焦点寸法と等しくなる位置、即ち
表面からの反射エコーが最も強くなる位置に探触
子４の位置を調節し、探触子固定ねじ７により固
定した。
半球状凹部２を有する玉保持部３に、表面から
1.5mmの深さに80μｍのポア欠陥のある直径10mm
（φ）の窒化珪素製玉１を載置し、水の入つてい
る水槽６中に置いた。探傷周波数15MHz、振動子
径６mm、焦点距離20mmの超音波探傷用探触子４を
探触子取付部５に取り付け、探触子４を超音波探
傷器８に接続し、次いで探触器８の電源を投入
し、玉の表面から反射されたエコーの波形を探触
器８のCRT９により観察しながら探触子４の中
心軸ｂと玉１の中心軸ａが一致するように探触子
死取付部５の位置及び探触子４と玉１の表面の距
離が探触子４の焦点寸法と等しくなる位置、即ち
表面からの反射エコーが最も強くなる位置に探触
子４の位置を調節し、探触子固定ねじ７により固
定した。
探触子取付部５の位置を移動し、玉１の中心軸
ａと探触子４の中心軸ｂの偏心量を変えながら波
形を観察した。
ａと探触子４の中心軸ｂの偏心量を変えながら波
形を観察した。
その結果、偏心量ＸがＸ＜（Ｄ／２）×（VL／
VB）−Ｄ×（２／100）であるときは、玉１の表面
からのエコーが大きく、これがノイズとなり、欠
陥からのエコーは判別できなかつた。
VB）−Ｄ×（２／100）であるときは、玉１の表面
からのエコーが大きく、これがノイズとなり、欠
陥からのエコーは判別できなかつた。
一方、偏心量Ｘが（Ｄ／２）×（VL／VB）−Ｄ×
（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）×（VL／VB）＋Ｄ×
（２／100）の範囲にある場合には、Ｘが（Ｄ／
２）×（VL／VB）に近ずく程表面からのエコーは
小さくなり、欠陥からのエコーは大きくなり、欠
陥エコーを判別することができた。
（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）×（VL／VB）＋Ｄ×
（２／100）の範囲にある場合には、Ｘが（Ｄ／
２）×（VL／VB）に近ずく程表面からのエコーは
小さくなり、欠陥からのエコーは大きくなり、欠
陥エコーを判別することができた。
更に、（Ｄ／２）×（VL／VB）＋Ｄ×（２／100）＜
Ｘである場合には、欠陥からのエコーは小さくな
り、欠陥エコーをノイズと区別することができな
くなつた。
Ｘである場合には、欠陥からのエコーは小さくな
り、欠陥エコーをノイズと区別することができな
くなつた。
上記の偏心量Ｘと欠陥からのエコーの大きさと
の関係を第６図に示す。
の関係を第６図に示す。
以上の結果から明らかな通り、玉の中心軸と超
音波探傷用探触子の中心軸の偏心量Ｘが、（Ｄ／
２）×（VL／VB）−Ｄ×（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）
×（VL／VB）＋Ｄ×（２／100）の範囲となるよう
に、玉と超音波探傷用探触子を偏心させることが
玉の欠陥の検出のために必要であることがわか
る。
音波探傷用探触子の中心軸の偏心量Ｘが、（Ｄ／
２）×（VL／VB）−Ｄ×（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）
×（VL／VB）＋Ｄ×（２／100）の範囲となるよう
に、玉と超音波探傷用探触子を偏心させることが
玉の欠陥の検出のために必要であることがわか
る。
以上は、転動体として玉の場合の例であるが、
その他ころ等の円筒体に対しても適用されること
は明らかであろう。従つて、本発明の軸受用転動
体としては、玉のほか、ころ等の円筒体を使用す
ることができる。
その他ころ等の円筒体に対しても適用されること
は明らかであろう。従つて、本発明の軸受用転動
体としては、玉のほか、ころ等の円筒体を使用す
ることができる。
また、本発明の超音波探傷検査の対象となる軸
受用転動体の材質としては特に限定されるもので
はなく、セラミツクス製、金属製を問わず使用で
きるが、セラミツクス製の軸受用転動体の場合、
特に表面近傍の微小欠陥の正確な検出がその強度
に極めて大きな影響を与えることから、セラミツ
クス製の転動体を対象とすることは特に好まし
い。セラミツクス製転動体としては、軸受部材、
耐摩耗部材、摺動部材など高強度、高硬度な特性
を要求される場合、窒化珪素、炭化珪素またはジ
ルコニアから成るものが好ましく用いられること
になる。
受用転動体の材質としては特に限定されるもので
はなく、セラミツクス製、金属製を問わず使用で
きるが、セラミツクス製の軸受用転動体の場合、
特に表面近傍の微小欠陥の正確な検出がその強度
に極めて大きな影響を与えることから、セラミツ
クス製の転動体を対象とすることは特に好まし
い。セラミツクス製転動体としては、軸受部材、
耐摩耗部材、摺動部材など高強度、高硬度な特性
を要求される場合、窒化珪素、炭化珪素またはジ
ルコニアから成るものが好ましく用いられること
になる。
本発明における超音波探傷検査用治具および超
音波探傷検査装置の軸受用転動体の保持部におい
ては、転動体を自在に回転できるような機構を備
えている。この回転機構としては、例えば超音波
伝達媒体をポンプ等の噴射手段によつて転動体に
噴射すること等の機構が用いられる。
音波探傷検査装置の軸受用転動体の保持部におい
ては、転動体を自在に回転できるような機構を備
えている。この回転機構としては、例えば超音波
伝達媒体をポンプ等の噴射手段によつて転動体に
噴射すること等の機構が用いられる。
このような回転機構により転動体の周囲をくま
なく検査することが可能となるわけである。
なく検査することが可能となるわけである。
なお、具体的には、転動体がころの場合、転動
体の保持部を転動体の転動面（円筒面）の長手方
向に自在に移動させる機構を備え、該保持部を移
動させることによつて、また、探触子取付部を転
動体の円筒面に沿つて円筒面の長手方向に移動さ
せる機構を備えて、探触子取付部を移動させるこ
とにより、手作業によることなく自動的に転動体
の周囲をくまなく、あるいは所定の位置の探傷検
査を可能ならしめることが好ましい。
体の保持部を転動体の転動面（円筒面）の長手方
向に自在に移動させる機構を備え、該保持部を移
動させることによつて、また、探触子取付部を転
動体の円筒面に沿つて円筒面の長手方向に移動さ
せる機構を備えて、探触子取付部を移動させるこ
とにより、手作業によることなく自動的に転動体
の周囲をくまなく、あるいは所定の位置の探傷検
査を可能ならしめることが好ましい。
又、本発明の超音波探傷検査装置において、転
動体が玉の場合、探触子取付部が転動体の転動面
の法線軸（即ち、玉の中心軸）を中心に転動体の
回りを回転する機構を備えることにより、又、転
動体の保持部が転動体の転動面の法線軸（即ち、
玉の中心軸）を中心に回転する機構を備えること
により、転動体の全周面の探傷検査を煩雑な操作
なく行なうことが好ましい。
動体が玉の場合、探触子取付部が転動体の転動面
の法線軸（即ち、玉の中心軸）を中心に転動体の
回りを回転する機構を備えることにより、又、転
動体の保持部が転動体の転動面の法線軸（即ち、
玉の中心軸）を中心に回転する機構を備えること
により、転動体の全周面の探傷検査を煩雑な操作
なく行なうことが好ましい。
なお、超音波探傷検査における超音波伝達媒体
としては、一般には水が用いられるが、その他タ
ービン油、シリンダ油等の液体なども使用するこ
とができる。
としては、一般には水が用いられるが、その他タ
ービン油、シリンダ油等の液体なども使用するこ
とができる。
［実施例］
以下、本発明を実施例に基き、更に詳細に説明
する。
する。
（実施例 １）
第２図に示すように、直径10mm（φ）の玉１が
自在に、しかもがたなく回転できるような半球状
凹部２を持つ玉保持部３と玉１の中心軸ａと超音
波探傷用探触子４の中心軸ｂとの偏心Ｘができる
探触子取付部５を備えた玉の超音波検査用治具
を、水の入つた水槽６中に設置し、直径10mm
（φ）の窒化珪素製玉１及び探傷周波数15MHz、
振動子径６mm、焦点距離20mmの超音波探触子４を
取り付けた。
自在に、しかもがたなく回転できるような半球状
凹部２を持つ玉保持部３と玉１の中心軸ａと超音
波探傷用探触子４の中心軸ｂとの偏心Ｘができる
探触子取付部５を備えた玉の超音波検査用治具
を、水の入つた水槽６中に設置し、直径10mm
（φ）の窒化珪素製玉１及び探傷周波数15MHz、
振動子径６mm、焦点距離20mmの超音波探触子４を
取り付けた。
次に探触子４を超音波探傷器８に接続し、次い
で探傷器８の電源を投入し、玉の表面から反射さ
れたエコーの波形を探傷器８のCRT９により観
察しながら探触子４の中心軸ｂと玉１の中心軸ａ
が一致するように探触子取付部５の位置及び探触
子４と玉１の表面の距離が探触子４の焦点寸法と
等しくなる位置、即ち表面からの反射エコーが最
も強くなるように探触子４の位置を調節し、探触
子固定ねじ７により固定した。
で探傷器８の電源を投入し、玉の表面から反射さ
れたエコーの波形を探傷器８のCRT９により観
察しながら探触子４の中心軸ｂと玉１の中心軸ａ
が一致するように探触子取付部５の位置及び探触
子４と玉１の表面の距離が探触子４の焦点寸法と
等しくなる位置、即ち表面からの反射エコーが最
も強くなるように探触子４の位置を調節し、探触
子固定ねじ７により固定した。
次に探触子取付部５を中心軸より1.3mmずらし
偏心させた。偏心量Ｘは、玉径：Ｄ＝10mm、水中
の音の縦波速度：VL＝1500ｍ／sec、玉中の横波
の速度：VB＝5800ｍ／secから式（Ｄ／２）×
（VL／VB）−Ｄ×（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）×
（VL／VB）＋Ｄ×（２／100）によつて算出した。
偏心させた。偏心量Ｘは、玉径：Ｄ＝10mm、水中
の音の縦波速度：VL＝1500ｍ／sec、玉中の横波
の速度：VB＝5800ｍ／secから式（Ｄ／２）×
（VL／VB）−Ｄ×（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）×
（VL／VB）＋Ｄ×（２／100）によつて算出した。
波形を観測しながら玉１を手動により回転さ
せ、CRT９に第４図のようなピークが生じた時
のピークの大きさをCRT上の目盛より読み取り、
またピークの生じた玉１の表面部分に印を付け
た。玉１の全面について探傷を行なつた後、玉１
を玉保持部３より取り外し、光学顕微鏡により印
の部分を観察したところ、表面に空孔状の欠陥が
見られたためその大きさを読み取つた。
せ、CRT９に第４図のようなピークが生じた時
のピークの大きさをCRT上の目盛より読み取り、
またピークの生じた玉１の表面部分に印を付け
た。玉１の全面について探傷を行なつた後、玉１
を玉保持部３より取り外し、光学顕微鏡により印
の部分を観察したところ、表面に空孔状の欠陥が
見られたためその大きさを読み取つた。
このようにして10個の玉について超音波探傷検
査を行ない、そのうち欠陥のあつた５個の玉につ
いて得られた超音波エコーのピークの大きさと欠
陥の大きさをグラフ上にプロツトしたものを第５
図に示した。第５図から明らかなように、その大
きさが30〜100μｍ程度の微小欠陥を検出するこ
とができる。
査を行ない、そのうち欠陥のあつた５個の玉につ
いて得られた超音波エコーのピークの大きさと欠
陥の大きさをグラフ上にプロツトしたものを第５
図に示した。第５図から明らかなように、その大
きさが30〜100μｍ程度の微小欠陥を検出するこ
とができる。
（実施例 ２）
第３図に示すように、直径10mm（φ）の玉１が
自在に、しかもがたなく回転できるような半球状
凹部２に幅0.2mm、深さ0.5mmのスリツト１０及び
直径0.2mm（φ）の微小孔１１を設けた玉保持部
３と、玉１の中心軸ａと超音波探触子４の中心軸
ｂとの偏心Ｘができる探触子取付部５と、玉保持
部３を回転させる回転機構である電動モーター１
２とからなる玉の超音波検査用装置を、水の入つ
た水槽６中に設置した。続いて、直径10mm（φ）
の窒化珪素製玉１を玉保持部３に載置し、外部か
らポンプにより玉保持部３の微小孔１１に水を送
り、微小孔１１より噴出する水流により玉１を回
転させ、玉１が300r.p.m.程度で回転するように
ポンプより送られてくる水量をバルブにより調節
した。
自在に、しかもがたなく回転できるような半球状
凹部２に幅0.2mm、深さ0.5mmのスリツト１０及び
直径0.2mm（φ）の微小孔１１を設けた玉保持部
３と、玉１の中心軸ａと超音波探触子４の中心軸
ｂとの偏心Ｘができる探触子取付部５と、玉保持
部３を回転させる回転機構である電動モーター１
２とからなる玉の超音波検査用装置を、水の入つ
た水槽６中に設置した。続いて、直径10mm（φ）
の窒化珪素製玉１を玉保持部３に載置し、外部か
らポンプにより玉保持部３の微小孔１１に水を送
り、微小孔１１より噴出する水流により玉１を回
転させ、玉１が300r.p.m.程度で回転するように
ポンプより送られてくる水量をバルブにより調節
した。
次に、探傷周波数：15MHz、振動子径：６mm、
焦点距離：20mmの超音波探傷用探触子４を探触子
取付部５に取り付け、実施例１と同様に探触子の
位置を調節した後、1.3mm偏心させて探触子４を
固定した。次に玉１を回転速度：300r.p.m.で回
転させながら探傷器８のCRT９により波形を観
測し、同時に探傷器８に接続したペンレコーダー
１３により波形を記録した。玉１を回転させなが
ら、同時に玉保持部３を電動モーター１２により
回転速度５r.p.m.で180°回転させることにより玉
１の全面を探傷した。
焦点距離：20mmの超音波探傷用探触子４を探触子
取付部５に取り付け、実施例１と同様に探触子の
位置を調節した後、1.3mm偏心させて探触子４を
固定した。次に玉１を回転速度：300r.p.m.で回
転させながら探傷器８のCRT９により波形を観
測し、同時に探傷器８に接続したペンレコーダー
１３により波形を記録した。玉１を回転させなが
ら、同時に玉保持部３を電動モーター１２により
回転速度５r.p.m.で180°回転させることにより玉
１の全面を探傷した。
このようにして、10個の窒化珪素製玉について
超音波探傷検査を行なつたところ、３個の玉に欠
陥らしいエコーが観測され、光学顕微鏡により玉
の表面を観察したところ、１個の玉に空孔状の欠
陥が見られたが、他の２個は内部に空孔状欠陥が
あるものと思われる。他の７個については、何の
異常も見られなかつた。
超音波探傷検査を行なつたところ、３個の玉に欠
陥らしいエコーが観測され、光学顕微鏡により玉
の表面を観察したところ、１個の玉に空孔状の欠
陥が見られたが、他の２個は内部に空孔状欠陥が
あるものと思われる。他の７個については、何の
異常も見られなかつた。
（実施例 ３）
第９図に示すように、直径10mm（φ）、長さ12
mmのころ１ａが自在にしかもがたなく回転できる
ような半円筒状凹部２ａに水を噴出させるための
幅0.2mm、深さ0.5mmのスリツト１０及び直径0.2mm
の微小孔１１を設けたころ保持部３ａに、直径10
mm（φ）、長さ12mmのころ１ａを取付けた時、こ
ろの円筒面の法線軸ｃと超音波探触子４の中心軸
ｂとの偏心量Ｘが1.3mmとなるように予め調節さ
れている探触子取付部５ところ保持部３ａを、電
動モーターによりころの長手方向に直線移動させ
る機構を有するころの超音波検査装置を水の入つ
た水槽６中に設置した。続いて直径10mm（φ）、
長さ12mmの窒化珪素製ころをころ保持部３ａに取
付け、外部からポンプによりころ保持部３ａの微
小孔１１に水を送り、微小孔１１よりスリツトに
沿つて噴出する水流によりころ１ａを回転させ、
ころ１ａが300r.p.m.程度で回転するようにポン
プより送られてくる水量をバルブにて調節した。
mmのころ１ａが自在にしかもがたなく回転できる
ような半円筒状凹部２ａに水を噴出させるための
幅0.2mm、深さ0.5mmのスリツト１０及び直径0.2mm
の微小孔１１を設けたころ保持部３ａに、直径10
mm（φ）、長さ12mmのころ１ａを取付けた時、こ
ろの円筒面の法線軸ｃと超音波探触子４の中心軸
ｂとの偏心量Ｘが1.3mmとなるように予め調節さ
れている探触子取付部５ところ保持部３ａを、電
動モーターによりころの長手方向に直線移動させ
る機構を有するころの超音波検査装置を水の入つ
た水槽６中に設置した。続いて直径10mm（φ）、
長さ12mmの窒化珪素製ころをころ保持部３ａに取
付け、外部からポンプによりころ保持部３ａの微
小孔１１に水を送り、微小孔１１よりスリツトに
沿つて噴出する水流によりころ１ａを回転させ、
ころ１ａが300r.p.m.程度で回転するようにポン
プより送られてくる水量をバルブにて調節した。
次に、探傷周波数：15MHz、振動子径：６mm、
焦点距離：20mmの超音波探傷用探触子４を探触子
取付部５に取り付け、探触子４ところ１ａの表面
の距離が探触子４の焦点寸法に探触子４を固定ネ
ジ７により固定した。
焦点距離：20mmの超音波探傷用探触子４を探触子
取付部５に取り付け、探触子４ところ１ａの表面
の距離が探触子４の焦点寸法に探触子４を固定ネ
ジ７により固定した。
次いで、探触子４を超音波探傷器８に接続し、
超音波探傷器８の電源を投入した。ころ１ａを回
転速度：300r.p.m.で回転させながら探傷器８の
CRT９により波形を観測し、同時に探傷器８に
接続したペンレコーダー１３により波形を記録し
た。ころ１ａを回転させながら、同時にころ保持
部３ａを電動モーターにより速度３cm／minでこ
ろの長手方向に移動させることによりころ１ａの
円筒面の全面を探傷した。
超音波探傷器８の電源を投入した。ころ１ａを回
転速度：300r.p.m.で回転させながら探傷器８の
CRT９により波形を観測し、同時に探傷器８に
接続したペンレコーダー１３により波形を記録し
た。ころ１ａを回転させながら、同時にころ保持
部３ａを電動モーターにより速度３cm／minでこ
ろの長手方向に移動させることによりころ１ａの
円筒面の全面を探傷した。
このようにして、10個の窒化珪素製ころについ
て超音波探傷検査を行なつたところ、４個のころ
に欠陥らしいエコーが観測され、光学顕微鏡によ
りころの円筒面表面を観察したところ、２個につ
いて空孔状の欠陥が見られた。他の６個について
は、何の異常も見られなかつた。
て超音波探傷検査を行なつたところ、４個のころ
に欠陥らしいエコーが観測され、光学顕微鏡によ
りころの円筒面表面を観察したところ、２個につ
いて空孔状の欠陥が見られた。他の６個について
は、何の異常も見られなかつた。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明の軸受用転動体の
超音波探傷検査方法、探傷検査用治具及び探傷検
査装置によれば、軸受用玉などの転動体の表面お
よび表面から２mm以内の表面近傍に存在する30〜
100μｍ程度の微小欠陥を、迅速且つ正確に検出
することができるという利点を有する。
超音波探傷検査方法、探傷検査用治具及び探傷検
査装置によれば、軸受用玉などの転動体の表面お
よび表面から２mm以内の表面近傍に存在する30〜
100μｍ程度の微小欠陥を、迅速且つ正確に検出
することができるという利点を有する。
第１図は本発明に係る軸受用転動体の超音波探
傷検査方法の一実施例を示す説明図、第２図は本
発明に係る軸受用転動体の超音波探傷検査治具の
一実施例を示す説明図、第３図は本発明に係る軸
受用転動体の超音波探傷検査装置の一実施例を示
す説明図、第４図はCRT上に表わせられるエコ
ーの波形を示す図、第５図は欠陥の大きさと欠陥
からのエコーの大きさの関係を示すグラフ、第６
図は偏心量Ｘと欠陥からのエコーの大きさの関係
を示すグラフ、第７図は軸受用転動体の超音波探
傷検査の原理を説明するための図、第８図は従来
の水浸探傷法を示す説明図で、ａは原理図、ｂは
エコーの大きさを表わすグラフ、第９図は本発明
に係る軸受用転動体の超音波探傷検査装置の他の
実施例を示す説明図である。 １……玉、１ａ……ころ、２……半球状凹部、
２ａ……半円筒状凹部、３……玉保持部、３ａ…
…ころ保持部、４……超音波探傷用探触子、５…
…探触子取付部、６……水槽、７……探触子固定
ねじ、８……超音波探傷器、９……CRT、１０
……スリツト、１１……微小孔、１２……電動モ
ーター、１３……ペンレコーダー。
傷検査方法の一実施例を示す説明図、第２図は本
発明に係る軸受用転動体の超音波探傷検査治具の
一実施例を示す説明図、第３図は本発明に係る軸
受用転動体の超音波探傷検査装置の一実施例を示
す説明図、第４図はCRT上に表わせられるエコ
ーの波形を示す図、第５図は欠陥の大きさと欠陥
からのエコーの大きさの関係を示すグラフ、第６
図は偏心量Ｘと欠陥からのエコーの大きさの関係
を示すグラフ、第７図は軸受用転動体の超音波探
傷検査の原理を説明するための図、第８図は従来
の水浸探傷法を示す説明図で、ａは原理図、ｂは
エコーの大きさを表わすグラフ、第９図は本発明
に係る軸受用転動体の超音波探傷検査装置の他の
実施例を示す説明図である。 １……玉、１ａ……ころ、２……半球状凹部、
２ａ……半円筒状凹部、３……玉保持部、３ａ…
…ころ保持部、４……超音波探傷用探触子、５…
…探触子取付部、６……水槽、７……探触子固定
ねじ、８……超音波探傷器、９……CRT、１０
……スリツト、１１……微小孔、１２……電動モ
ーター、１３……ペンレコーダー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波伝達媒体中に軸受用転動体及び超音波
探傷用探触子を配置し、該探触子より超音波を送
信し、反射してくる超音波エコーにより欠陥を検
出する軸受用転動体の超音波探傷検査方法におい
て、前記探触子として焦点型探触子を用いるとと
もに、前記転動体の転動面の直径をＤ（mm）、前記
媒体中に配置した前記転動体の転動面の法線軸と
前記探触子の中心軸の偏心量をＸ（mm）、転動体を
形成する材質の音の横波の速度をVB（ｍ／sec）、
転動体と探触子の間にある超音波伝達媒体の音の
縦波の速度をVL（ｍ／sec）としたとき、前記転
動体の転動面の法線軸と前記探触子の中心軸との
偏心量Ｘ（mm）が（Ｄ／２）×（VL／VB）−Ｄ×
（２／100）≦Ｘ≦（Ｄ／２）×（VL／VB）＋Ｄ×
（２／100）となるように前記転動体及び前記探触
子を偏心させ、かつ超音波の焦点が前記転動体の
表面に位置するように配置することにより、転動
体の転動面の表面及び表面下２mm以内の微小欠陥
を検出することを特徴とする軸受用転動体の超音
波探傷検査方法。 ２ 前記転動体が玉である特許請求の範囲第１項
記載の超音波探傷検査方法。 ３ 前記転動体がころである特許請求の範囲第１
項記載の超音波探傷検査方法。 ４ 前記転動体が窒化珪素、炭化珪素またはジル
コニアから成るものである特許請求の範囲第１項
記載の超音波探傷検査方法。 ５ 軸受用転動体を回転自在に保持してなる軸受
用転動体の保持部と、 焦点型の超音波探傷用探触子と、 前記転動体の転動面の直径をＤ（mm）、前記転動
体の転動面の法線軸と超音波探傷用探触子の中心
軸の偏心量をＸ（mm）、転動体を形成する材質の音
の横波の速度をVB（ｍ／sec）、転動体と探触子の
間にある超音波伝達媒体の音の縦波の速度をVL
（ｍ／sec）としたとき、前記転動体の転動面の法
線軸と前記探触子の中心軸との偏心量Ｘ（mm）が
（Ｄ／２）×（VL／VB）−Ｄ×（２／100）≦Ｘ≦
（Ｄ／２）×（VL／VB）＋Ｄ×（２／100）となるよ
うに前記転動体及び前記探触子を偏心させ、かつ
超音波の焦点が前記転動体の表面に位置するよう
に配置して前記探触子を取付ける探触子取付部と からなる軸受用転動体の超音波探傷検査用治具。 ６ 前記転動体が玉である特許請求の範囲第５項
記載の超音波探傷検査用治具。 ７ 前記転動体がころである特許請求の範囲第５
項記載の超音波探傷検査用治具。 ８ 前記転動体の保持部が転動体を転動面の長手
方向に自在に移動することができるものである特
許請求の範囲第７項記載の超音波探傷検査用治
具。 ９ 超音波伝達媒体中において前記媒体による噴
流により軸受用転動体を回転させる機構を有する
軸受用転動体の保持部と、 焦点型の超音波探傷用探触子と、 前記転動体の転動面の直径をＤ（mm）、前記転動
体の転動面の法線軸と超音波探傷用探触子の中心
軸の偏心量をＸ（mm）、転動体を形成する材質の音
の横波の速度をVB（ｍ／sec）、転動体と探触子の
間にある超音波伝達媒体の音の縦波の速度をVL
（ｍ／sec）としたとき、前記転動体の転動面の法
線軸と前記探触子の中心軸との偏心量Ｘ（mm）が
（Ｄ／２）×（VL／VB）−Ｄ×（２／100）≦Ｘ≦
（Ｄ／２）×（VL／VB）＋Ｄ×（２／100）となるよ
うに前記転動体及び前記探触子を偏心させ、かつ
超音波の焦点が前記転動体の表面に位置するよう
に配置して前記探触子を取付ける探触子取付部と からなる軸受用転動体の超音波探傷検査装置。 １０ 前記転動体が玉である特許請求の範囲第９
項記載の超音波探傷検査装置。 １１ 前記転動体がころである特許請求の範囲第
９項記載の超音波探傷検査装置。 １２ 前記探触子取付部が転動体の転動面の法線
軸を中心に転動体の回りを回転する機構を有する
特許請求の範囲第１０項記載の超音波探傷検査装
置。 １３ 前記軸受用転動体の保持部が転動体の転動
面の法線軸を中心に回転する機構を有する特許請
求の範囲第１０項記載の超音波探傷検査装置。 １４ 前記軸受用転動体の保持部を転動体の円筒
面の長手方向に移動させる機構を有する特許請求
の範囲第１１項記載の超音波探傷検査装置。 １５ 前記探触子取付部を前記転動体の円筒面に
沿つて円筒面の長手方向に移動させる機構を有す
る特許請求の範囲第１１項記載の超音波探傷検査
装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078227A JPS63243751A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 軸受用転動体の超音波探傷検査方法、探傷検査用治具及び探傷検査装置 |
| DE3810906A DE3810906C2 (de) | 1987-03-31 | 1988-03-30 | Verfahren zur Ermittlung von in Oberflächen von keramischen Drehkörpern entstandenen Fehlern mit Hilfe von Ultraschallwellen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078227A JPS63243751A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 軸受用転動体の超音波探傷検査方法、探傷検査用治具及び探傷検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPS63243751A JPS63243751A (ja) | 1988-10-11 |
| JPH0584865B2 true JPH0584865B2 (ja) | 1993-12-03 |
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ID=13656162
Family Applications (1)
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