JPH07209197A - 円筒ころ軸受の検査方法およびその検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 客観的にかつ定量的に円筒ころ転動面の傷の
程度、大きさ等を検査できるようにし、円筒ころ軸受の
検査工程の自動化に資する検査方法を提供する。 【構成】 検査対象の軸受の円筒ころ転動面を全周にわ
たり撮像し、取り込んだ画像信号を２値化し、２値化さ
れた画像信号に基づき、転動面の傷の部分に対応する画
素の出現回数を計数することにより、円筒ころ軸受の転
動面の傷の大きさおよびその頻度分布を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両用台車などの
補修点検において、円筒ころ軸受の転動面の検査を自動
化して行えるようにした円筒ころ軸受の検査方法および
その装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車輌の補修点検の主要項目として、
台車の輪軸の軸受の点検をあげることができる。鉄道車
輌用台車では、輪軸の軸受には電流が流れるので、軸受
の内輪および外輪と、円筒ころ軸受との間にスパークが
発生する。このため、このスパークによって軸受の転動
面に損傷が生じることがある。従って、鉄道車輌用台車
の補修点検では、円筒ころ軸受転動面の傷の有無を点検
し、その傷の程度に応じて補修を要するか否かの判定を
行わなければならない。従来は、この種の軸受の点検で
は、台車から軸受を取り外すとともに、軸受を分解して
円筒ころの一つ一つについて、その転動面の傷の有無、
傷の程度を目視による手作業で点検している。

【０００３】一方、従来から広く行われている目視によ
る点検とは別に、光学的手段を用いた検査方法の試みと
して、例えば、特開平４−６２４０６号公報に開示され
ている軸受の検査方法がある。この検査方法は、光源か
らの照明光が軸受の転動面の凹凸に当たると乱反射を起
こすことを利用したものである。すなわち、転動面の面
精度が高い場合には、転動面に投影されたリング状の光
源像が明瞭なリング形状としてパターン認識され、転動
面の面精度が低くなるにつれて散乱光が増える分だけ光
源像のリング形状がくずれていくことを応用して、この
リング形状の変化に基づいて軸受転動面の表面性状を評
価するようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】目視による検査では、
点検者の主観、経験に依存する部分が大きく、従って、
点検者によって検査結果にばらつきが生じ、客観的な検
査結果を得ることが難しい点が問題となる。また、適切
な判定を下せるようになるまでは、かなりの熟練を要
し、また、一つ一つ円筒ころ軸受を回しながら傷の有無
を点検する作業は単調となるため、非熟練者では傷を見
落とし易い。一方、特開平４−６２４０４号公報の光学
的手段を利用した従来技術では、軸受転動面の探傷とい
うよりは、軸受の転動面の表面粗さ等の表面性状を評価
するものであって、光源の投影像の乱れから間接的に表
面の性状を判断するので、軸受転動面の傷そのものを定
量的に評価することはできない。そこで、本発明の目的
は、前記従来技術の有する問題点を解消し、円筒ころ軸
受の探傷検査を自動化して効率良く行え、また、客観的
にかつ定量的に傷の程度、大きさ等を検査できるように
した円筒ころ軸受の探傷検査方法およびその検査装置を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、検査対象の軸受の円筒ころ転動面を全
周にわたり撮像し、取り込んだ画像信号を２値化し、前
記２値化された画像信号に基づき、転動面の傷の部分に
対応する画素の出現回数を計数することにより、円筒こ
ろ軸受の転動面の傷の大きさおよびその頻度分布を求め
ることを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明は、前記の目的を達成するた
めに、検査対象の軸受の円筒ころが円周方向に配列さ
れ、所定角度づつ間欠的に円周ころを検査位置に送るタ
ーンテーブルと、旋回アームの先端部にローラを備え検
査位置にある円筒ころに前記ローラを圧接して前記円筒
ころをその軸回りに回転させる円筒ころ回転装置と、前
記円筒ころ回転装置のローラと対向する位置で円筒ころ
を押圧する円筒ころ押え装置と、検査位置にある円筒こ
ろの転動面の画像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置
から取り込んだ画像信号を処理し転動面の傷を定量的に
解析する画像処理装置を備えたことを特徴とするもので
ある。

【０００７】

【作用】旋回テーブルが回転して、円筒ころが一つづつ
検査位置に送られると、円筒ころ回転装置と、円筒ころ
押え装置が協働して円筒ころを挟持する。円筒ころ回転
装置のローラによって円筒ころが回転しながらその転動
面全周の画像が撮像装置から画像処理装置に取り込まれ
る。画像処理装置は、画像信号を２値化し、この２値化
された画像信号に基づき、転動面の傷の部分に対応する
画素の出現回数を計数することにより、円筒ころ軸受転
動面の傷の大きさおよびその頻度分布を算出するので、
転動面の傷について定量化した検査データを得ることが
できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明による軸受の探傷検査方法およ
びその装置の一実施例について添付の図面を参照して説
明する。図１は、探傷検査装置の平面図、図２はその側
面図である。符号１０は、ベースを示し、このベース１
０には、円卓台１１が固定支持されている。探傷が行わ
れる軸受の円筒ころＷが載置されるターンテーブル１２
は、円卓台１１の外周部においてベアリング１３を介し
て水平面上を回転自在に支持している。円筒ころは、内
輪と外輪が外され、リティーナで連結されており、この
ターンテーブル上にセットされる。この場合、円筒ころ
Ｗは、ターンテーブル１２では、後述する円筒ころ回転
装置２０と円筒ころ抑え装置３０との協働によって、転
動面全周の探傷検査が可能となっている。前記ターンテ
ーブル１２は、円筒ころＷの配列ピッチに対応する所定
の円周角度ずつを間欠的にモータ１５の駆動により回転
するよう構成されている。モータ１５の回転軸に取付け
られた歯車１６は、ターンテーブル１２に一体的に装着
されたリングギア１７に噛み合うようになっている。

【０００９】一方、前記ベース１０の内部には、後述す
る円筒ころ押え装置３０を検査対象の円筒ころＷのサイ
ズに合せてその高さを調整するための昇降シリンダ２１
が設置されている。この昇降シリンダ２１のロッド２２
は連結部材２３を介して前記円筒ころ押え装置３０が取
付けられる昇降台２４を昇降自在に支持している。

【００１０】次に、円筒ころ回転装置２０は、揺動中心
である回転軸２５に取付けられた旋回アーム２６を備
え、この旋回アーム２６の先端部にローラ２７が取付け
られている。このローラ２７は、その回転軸が円筒ころ
Ｗの軸と平行になるように支持され、所定の旋回位置で
ローラ２７の外周面が円筒ころＷに圧接する。モータ２
８の回転はベルト２９を介して伝動される構成となって
いる。

【００１１】一方、円筒ころ押え装置３０は、ガイドレ
ール３１に摺動自在に係合するスライダ３２を介して進
退するもので、スライダ３２と一体の移動台３２には、
ローラ対３３が支持されている。このローラ対３３を保
持する保持部材３４には、シリンダ３５のピストンロッ
ド３６が連結されているので、シリンダ３５が前進して
ローラ対３３は、検査位置にある円筒ころＷを円筒ころ
回転装置２０のローラ２７の反対側で円筒ころＷを押圧
するようになっている。

【００１２】次に、円筒ころＷの転動面の画像を撮像す
るＣＣＤカメラ４０は、検査位置に近い所定位置に設置
されている。図３に示すように、このＣＣＤカメラ４０
の出力する画像信号は、画像処理装置４１に入力され
る。この画像信号を取り込んだ画像処理装置４１は、後
述する画像処理を行いその結果をＣＲＴ４２、ビデオプ
リンタ４３、補助記憶装置４４などの出力装置に出力す
る。また、画像処理装置４１は、インターフェース部４
５を介して検査装置を統合的に制御する制御装置４６と
接続されている。この制御装置４６によって、ターンテ
ーブル１２を駆動するモータ１５、円筒ころ回転装置２
０のモータ２８が制御されるようになっている。

【００１３】次に、円筒ころの転動面の傷の検査につい
て説明する。図１において、旋回アーム２６が検査位置
にある円筒ころＷ１の側に時計回りに旋回すると、その
先端部のローラ２７が円筒ころＷ１の転動面に圧接す
る。このとき同時に、シリンダ３５が作動して、押圧ロ
ーラ対３３が前進するので、ローラ２７と押圧ローラ対
３３とによって、検査位置にある円筒ころＷ１が挟持さ
れる。そこで、モータ２８が始動してローラ２７が回転
すると、円筒ころＷ１は回転する。ＣＣＤカメラ４０
は、ゆっくりと回転する円筒ころの転動面を全周に亘っ
て撮像する。

【００１４】円筒ころの転動面の画像では、傷がある部
分は暗く、傷のない平滑な部分は明るい映像として撮像
される。したがって、転動面を展開した平面に対応する
ＣＣＤ画素の二次元配列では、画素輝度の小さな値をと
る画素は傷の部分に、輝度の大きな値をとる画素は傷の
ない平滑面に対応させることができる。

【００１５】そこで、まず、ＣＣＤカメラ４０から取り
込んだ画像信号には、背景等の不要な情報が含まれてい
るので、信号の前処理として、円筒ころ転動面の画像を
背景から切出した画像信号とする処理を行う。こうして
得られた画像信号では、傷の部分、平滑面ともにその濃
淡に応じたレベルがあるので、所定のしきい値と比較す
ることにより、傷の部分、平滑部分をＨレベルとＬレベ
ルの２レベルに２値化された画像データに変換する。つ
いで、２値化された画像データから、円筒ころの転動面
での傷の大きさおよびその頻度分布を算出する。この場
合、画素の二次元配列と、円筒ころ転動面の展開面とが
対応しているので、２値化された画像データから傷の部
分に対応している画素の出現回数を計数することによっ
て、その傷の大きさを算出するとともに、その分布を求
めることができる。

【００１６】図４は、こうして求めた転動面の傷の頻度
分布を示すヒストグラムである。ＣＲＴ４２に表示され
た表示画面の上部には、検出された傷の数と、最も大き
な傷の面積および傷の大きさの平均値が表示される。ま
た、このような傷の頻度分布から、一定の基準パターン
との比較をすることによって、自動的に円筒ころ軸受の
良品、不良品の判定をするも可能となる。また、検査デ
ータは、補助記憶装置４４に記憶させておき、必要に応
じてデータを呼出せるので、検査データの管理が容易と
なる。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ＣＣＤカメラ等の撮像装置により撮像した円
筒ころ軸受転動面の画像を直接取り込み、軸受転動面の
平滑な部分と傷が生じている部分とで輝度が相違するこ
とを利用して画像処理を行い、傷の大きさとその分布を
定量化することができるので、点検結果にばらつきが生
じるのを防止でき、また、目視による点検のように傷の
見落しもなくなり、検査精度の向上を図ることができ
る。

【００１８】また、本発明によれば、検査対象の軸受の
円筒ころが円周方向に配列され、所定角度づつ間欠的に
円周ころを検査位置に送るターンテーブルと、旋回アー
ムの先端部にローラを備え検査位置にある円筒ころに前
記ローラを圧接して前記円筒ころをその軸回りに回転さ
せる円筒ころ回転装置と、前記円筒ころ回転装置のロー
ラと対向する位置で円筒ころを押圧する円筒ころ押え装
置と、検査位置にある円筒ころの転動面の画像を撮像す
る撮像装置と、前記撮像装置から取り込んだ画像信号を
処理し転動面の傷を定量的に解析する画像処理装置から
検査装置を構成しているので、従来、目視による手作業
により行っていた検査工程を自動化して効率良く実施す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による円筒ころ軸受の検査装
置の構成を示す平面図。

【図２】本発明の一実施例による円筒ころ軸受の検査装
置の構成を示す一部断面側面図。

【図３】実施例による検査装置の制御系統の構成図。

【図４】検査結果として表示されるヒストグラムを示し
た説明図。

【符号の説明】

１０ ベース １２ ターンテーブル １７ リングギア ２０ 円筒ころ回転装置 ２１ 昇降シリンダ ２６ 旋回アーム ２７ ローラ ３０ 円筒ころ押え装置 ３３ ローラ対 ４０ ＣＣＤカメラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査対象の軸受の円筒ころ転動面を全周に
   わたり撮像し、取り込んだ画像信号を２値化し、前記２
   値化された画像信号に基づき、転動面の傷の部分に対応
   する画素の出現回数を計数することにより、円筒ころ軸
   受の転動面の傷の大きさおよびその頻度分布を求めるこ
   とを特徴とする円筒ころ軸受の検査方法。
2. 【請求項２】検査対象の軸受の円筒ころが円周方向に配
   列され、所定角度づつ間欠的に円周ころを検査位置に送
   るターンテーブルと、 旋回アームの先端部にローラを備え検査位置にある円筒
   ころに前記ローラを圧接して前記円筒ころをその軸回り
   に回転させる円筒ころ回転装置と、 前記円筒ころ回転装置のローラと対向する位置で円筒こ
   ろを押圧する円筒ころ押え装置と、 検査位置にある円筒ころの転動面の画像を撮像する撮像
   装置と、 前記撮像装置から取り込んだ画像信号を処理し転動面の
   傷を定量的に解析する画像処理装置を備えたことを特徴
   とする円筒ころ軸受の検査装置。