(57)【要約】【課題】より高精度な音響性能の診断を可能にする転がり軸受の音検査方法を提供する。【解決手段】音検査方法は、所定の回転数で回転している転がり軸受の振動を振動センサ１２によって検出する検出ステップ、振動センサ１２の検出信号を周波数分析して周波数ごとの振動値を求め、所定の周波数帯域における振動値の総和と所定の閾値と比較して転がり軸受２０の音響性能を診断する診断ステップ、を含み、所定の回転数が、１５０ｍｉｎ−１以上１２００ｍｉｎ−１以下である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転数で回転している転がり軸受の振動を振動センサによって検出する検出ステップ、
前記振動センサの検出信号を周波数分析して周波数ごとの振動値を求め、所定の周波数帯域における前記振動値の総和と所定の閾値とを比較して転がり軸受の音響性能を診断する診断ステップ、を含み、
前記所定の回転数が、１５０ｍｉｎ−１以上１２００ｍｉｎ−１以下である、転がり軸受の音検査方法。
【請求項２】
前記検出ステップに供される前記転がり軸受に、動粘度が２２．８ｍｍ２／ｓ以上４２．８ｍｍ２／ｓ以下の潤滑油を供給する潤滑ステップを含む、請求項１に記載の転がり軸受の音検査方法。
【請求項３】
前記所定の周波数帯域が、１０００Ｈｚ〜５０００Ｈｚの範囲を含む、請求項１又は２に記載の転がり軸受の音検査方法。
【請求項４】
転がり軸受を回転させる駆動装置と、
所定の回転数で回転している転がり軸受の振動を検出する振動センサと、
前記振動センサの検出信号を周波数分析して周波数ごとの振動値を求め、所定の周波数帯域における前記振動値の総和と所定の閾値と比較して転がり軸受の音響性能を診断する処理装置とを含み、
前記所定の回転数が、１５０ｍｉｎ−１以上１２００ｍｉｎ−１以下である、転がり軸受の音検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受の音検査方法及び音検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータなどの機器における回転軸を支持するため、転がり軸受が用いられている。この種の転がり軸受の製造工程では、品質保証の１つとして転がり軸受の音響性能を診断する音検査が行われており、この音検査によって、製造した転がり軸受が正常品か不良品かが判別されている。音検査は、例えば転がり軸受の内輪を回転させているときに外輪に発生する振動を振動センサにより検出し、振動センサの出力を周波数分析することにより行われる。
【０００３】
なお、特許文献１には、モータ等の回転機械の異常音診断装置が開示されている。この装置は、回転機械に装着されたＡＥセンサや加速度ピックアップなどによって検出される弾性波信号を周波数分析し、周波数分析結果における指定周波数帯域の振幅値の総和を算出し、振幅値の総和と基準値とを比較、照合することによって正常品と不良品とを判別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２５６６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、介護分野など人間に近い分野において転がり軸受の用途が広がっており、転がり軸受から発生する音のなかでも特に耳障りな音を抑制した「良音質」の転がり軸受が求められている。そのため、従来、正常品と判別されていた転がり軸受のなかから、さらに良音質の転がり軸受（良音質品）を判別するような、より高精度な音響性能の診断が必要となる。
【０００６】
特許文献１記載の技術は、上記のように正常品のなかからさらに良音質品を判別するようなことを考慮したものではない。
本発明は、より高精度な音響性能の診断を可能にする転がり軸受の音検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の音検査方法は、所定の回転数で回転している転がり軸受の振動を振動センサによって検出する検出ステップ、前記振動センサの検出信号を周波数分析して周波数ごとの振動値を求め、所定の周波数帯域における前記振動値の総和と所定の閾値とを比較して転がり軸受の音響性能を診断する診断ステップ、を含み、前記所定の回転数が、１５０ｍｉｎ−１以上１２００ｍｉｎ−１以下である。
【０００８】
以上の音検査方法によれば、例えば、従来の正常品から良音質品を判別するような場合に、両者の振動値の差が小さくても閾値の設定が容易となり、より高精度な音響性能の診断を行うことが可能となる。また、転がり軸受の回転数を１５０ｍｉｎ−１以上１２００ｍｉｎ−１以下とすることによって、転がり軸受の不連続音の発生を抑制し、振動値のばらつきを抑制することができ、より高精度な音響性能の診断を可能にする。
【０００９】
好ましくは、前記検出ステップに供される前記転がり軸受に、動粘度が２２．８ｍｍ２／ｓ以上４２．８ｍｍ２／ｓ以下の潤滑油を供給する潤滑ステップを含む。
これにより、転がり軸受の不連続音の発生を抑制し、振動値のばらつきを抑制することができる。
【００１０】
好ましくは、前記所定の周波数帯域が、１０００Ｈｚ〜５０００Ｈｚの範囲を含む。
これにより、耳障りな音を発する転がり軸受を判別することができる。
【００１１】
本発明の転がり軸受の音検査装置は、転がり軸受を回転させる駆動装置と、所定の回転数で回転している転がり軸受の振動を検出する振動センサと、前記振動センサの検出信号を周波数分析して周波数ごとの振動値を求め、所定の周波数帯域における前記振動値の総和と所定の閾値とを比較して転がり軸受の音響性能を診断する処理装置とを含み、前記所定の回転数が、１５０ｍｉｎ−１以上１２００ｍｉｎ−１以下である。
【００１２】
以上の音検査装置によれば、例えば、従来の正常品から良音質品を判別するような場合に、両者の振動値の差が小さくても閾値の設定が容易となり、より高精度な音響性能の診断を行うことが可能となる。また、転がり軸受の回転数を１５０ｍｉｎ−１以上１２００ｍｉｎ−１以下とすることによって、転がり軸受の不連続音の発生を抑制し、振動値のばらつきを抑制することができ、より高精度な音響性能の診断を可能にする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の転がり軸受の音検査方法及び装置によれば、より高精度な音響性能の診断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る音検査装置を示す説明図である。
【図２】処理装置による分析処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】周波数分析の結果を示すグラフである。
【図４】従来の正常品と良音質品との音検査の結果を比較して示すグラフである。
【図５】転がり軸受の回転数に応じた周波数分析の結果を示すグラフである。
【図６】転がり軸受の回転数に応じた周波数分析の結果を示すグラフである。
【図７】潤滑油の違いに応じた周波数分析の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る音検査装置を示す説明図である。
本実施形態の音検査装置１０は、回転する転がり軸受２０から発生する振動を分析することによって転がり軸受２０の音響性能を診断する装置である。特に、本実施形態の音検査装置は、従来、正常品として判別されていたものの中から、より音響性能の高い良音質品を判別するような、高精度な音響性能の診断ができるように構成されている。なお、転がり軸受２０は、内輪２１、外輪２２、及び、転動体２３等を有している。転動体２３は、玉、円筒ころ、円すいころ等からなる。
【００１６】
音検査装置１０は、駆動装置１１と、振動センサ１２と、増幅器１３と、処理装置１４とを備えている。
駆動装置１１は、保持冶具１６と、駆動モータ１７と、予圧付与装置１８とを有する。転がり軸受２０の内輪２１は、保持冶具１６によって保持される。保持冶具１６は、駆動モータ１７が作動することによって回転し、保持している内輪２１を共に回転させる。転がり軸受２０の外輪２２は、予圧付与装置１８によって軸方向の予圧が付与される。
【００１７】
転がり軸受２０は、駆動装置１１によって１５０ｍｉｎ−１以上１２００ｍｉｎ−１以下の回転数で回転する。好ましくは、転がり軸受は、９００ｍｉｎ−１の回転数で回転する。
また、転がり軸受２０には、潤滑油が供給される。本実施形態では、潤滑油として、動粘度が２２．８ｍｍ２／ｓ〜４２．８ｍｍ２／ｓの作動油が用いられる。なお、本明細書に記載される動粘度は、各潤滑油が４０℃であるときの動粘度である。
転がり軸受の回転数及び潤滑油の動粘度の根拠については後述する。
【００１８】
振動センサ１２は、加速度ピックアップ等からなり、外輪２２の外周面に発生する振動を検出する。振動センサ１２の検出信号は、増幅器１３に入力されて増幅される。
処理装置１４は、増幅器１３から検出信号を受け、所定の処理を行う。
以下、図２のフローチャートを参照して処理装置１４の処理手順について詳細に説明する。
【００１９】
（処理手順）
処理装置１４は、増幅器１３から増幅された検出信号が入力されると（ステップＳ１）、当該検出信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理により周波数分析する（ステップＳ２）。
図３は、周波数分析の結果を示すグラフである。図３の横軸は周波数であり、縦軸は、振動値（音圧レベル）（Ｇｒｍｓ；ただし、Ｇは、単位としての重力加速度、ｒｍｓは、実効値）である。本実施形態では、この振動値によって転がり軸受２０の音響性能を評価する。図３には、音検査装置１０によって良音質品と判別される転がり軸受２０の振動値と、従来の正常品（以下、「従来品」ともいう）と判別される転がり軸受２０の振動値とを合わせて示している。
【００２０】
各周波数において、良音質品の振動値は、従来品の振動値よりも概ね低くなっている。そのため、例えば良音質品の振動値の平均と従来品の振動値の平均との間に相当するような所定の閾値を設定し、測定された振動値が閾値以上である場合には従来品と判別し、閾値以下である場合には良音質品と判別することが考えられる。しかしながら、良音質品の振動値と従来品の振動値との差はそれほど大きくなく、周波数によっては、振動値が逆転することもある。そのため、従来品と良音質品とを判別するための振動値の閾値を適切に設定することは極めて困難である。
【００２１】
以上の問題に鑑み、本実施形態の処理装置１４は、まず、所定の周波数帯域における振動値の「総和」を求めている（ステップＳ３）。そして、振動値の総和を所定の閾値と比較し（ステップＳ４）、従来品と良音質品とを判別する（ステップＳ５）。
【００２２】
このように振動値の総和を求めることで、各周波数において従来品と良音質品との差が小さくても、小さな差が積み重なることによって大きな差となる。そのため、閾値の設定が容易となり、従来品と良音質品との判別を容易に行うことができる。
【００２３】
本実施形態では、振動値の総和を求める周波数帯域を、１０００Ｈｚ〜９０００Ｈｚとしている。可聴音として人の耳で聞き取りやすく、耳障りとなる可能性が高い周波数帯域は、１０００Ｈｚ〜５０００Ｈｚである。したがって、少なくともこの範囲を含む周波数帯域で振動値の総和を求めることで、耳障りな音を発する転がり軸受を判別することができる。また、振動値の総和を求める周波数帯域の上限をさらに９０００Ｈｚにまで広げることにより、従来品と良音質品との振動値の差をより明確にすることができる。振動値の総和を求める周波数帯域の下限は、１０００Ｈｚよりも小さくすると、転がり軸受の回転周波数やその高次の周波数に近づくことになるため、本実施形態では、１０００Ｈｚ以上としている。また、振動値の総和は、１Ｈｚごとの振動値を用いて求めることができる。ただし、この振動値の間隔は、例えば２Ｈｚ〜１０Ｈｚの範囲で設定したり、０．１Ｈｚのようにより小さい値に設定したりする等、任意に設定することができる。
【００２４】
（判別結果）
本出願の発明者は、以上のステップにより従来品と良音質品とを判別できるか否かを確認するため、次のような音検査を試験的に行った。音検査の条件は以下のとおりである。
サンプル：良音質品、従来品（良音質品でないもの）
予圧：５０Ｎ
回転数：９００ｍｉｎ−１
潤滑油：作動油（動粘度３２．８ｍｍ２／ｓ）
測定時間：１秒
繰り返し回数：１０回
周波数帯域：１０００Ｈｚ〜１００００Ｈｚ
【００２５】
上記の音検査の結果を図４に示す。図４には、音検査の繰り返し回数ごとの振動値の総和が示されている。
この結果から、良音質品と従来品とでは、振動値の総和の違いが明確となり、閾値を設定することによって良音質品と従来品とを好適に判別可能であることがわかる。また、繰り返し回数を重ねても、良音質品と従来品との双方で振動値の総和のばらつきはそれほど大きくなく、安定した判別が可能であることがわかる。
【００２６】
以上のように音検査を繰り返し行った結果、振動値の総和にばらつきが少ないのは、駆動装置１１による転がり軸受２０の回転数と、転がり軸受２０に用いられる潤滑油が大きく関係している。以下、これらについて詳細に説明する。
【００２７】
（転がり軸受の回転数について）
本出願の発明者は、転がり軸受２０の回転数と振動値のばらつきとの関係について調べるため、試験的に音検査を行った。条件は以下のとおりである。
サンプル：従来品（良音質品を含む）
予圧：５０Ｎ
回転数：可変（１５０，６００，９００，１２００，１８００（ｍｉｎ−１））
潤滑油：作動油（動粘度３２．８ｍｍ２／ｓ）
測定時間：１秒
繰り返し回数：１０回
【００２８】
図５及び図６に結果を示す。図５は、周波数分析によって求めた振動値の平均（繰り返し回数１０回の平均）とそのばらつきを、回転数ごとにエラーバー付きのグラフで示し、４σ（σ＝標準偏差）の最大と最小の差を曲線グラフで示している。
この結果から、回転数が１５０ｍｉｎ−１〜１２００ｍｉｎ−１の範囲では振動値（平均値）のばらつきが小さく、１２００ｍｉｎ−１を超えて１８００ｍｉｎ−１になるとばらつきが急激に大きくなっていることがわかる。これは、回転数が１２００ｍｉｎ−１を超えることによって、不連続な音が高頻度で発生するからと考えられる。また、不連続な音は、転動体相互の公転差による保持器の回転速度の乱れ等が原因であると考えられる。
【００２９】
図６は、上記の検査により従来品と良音質品との振動値の差を示すグラフである。
図６に示す結果より、回転数が９００ｍｉｎ−１に到るまでは、従来品と良音質品との振動値の差は徐々に大きくなり、回転数が１２００ｍｉｎ−１になると、逆に振動値の差が若干減少していることがわかる。これも、回転数が増大することによって、不連続な音が高頻度で発生するからと考えられる。
【００３０】
以上の図５及び図６に示す結果から、転がり軸受２０の回転数は、１５０ｍｉｎ−１以上１２００ｍｉｎ−１以下とすることが好ましい。さらに、回転数は、６００ｍｉｎ−１以上９００ｍｉｎ−１以下とすることがより好ましい。
【００３１】
（潤滑油について）
本出願の発明者は、転がり軸受２０に使用する潤滑油と振動値のばらつきとの関係について調べるため、試験的に音検査を行った。条件は以下のとおりである。
サンプル：従来品（良音質品を含む）
予圧：５０Ｎ
回転数：９００ｍｉｎ−１
潤滑油：防錆油（４０℃動粘度４．７ｍｍ２／ｓ）、作動油（４０℃動粘度３２．８ｍｍ２／ｓ）、エンジンオイル（４０℃動粘度９０．０ｍｍ２／ｓ）
測定時間：１秒
繰り返し回数：１０回
【００３２】
図７に結果を示す。図７は、周波数分析によって求めた振動値の平均（繰り返し回数１０回の平均）とそのばらつきを、潤滑油の種類ごとにエラーバー付きのグラフで示し、４σ（σ＝標準偏差）の最大値と最小値の差を折れ線グラフで示している。
この結果から、潤滑油が防錆油のときに振動値とそのばらつきが著しく高くなり、作動油及びエンジンオイルを用いたときに振動値の平均とそのばらつきが低くなった。これは、潤滑油の動粘度が低いと、転動体と軌道との間の油膜の圧力が低くなり、転動体が直接軌道に接触する可能性が高くなるからと考えられる。また、エンジンオイルを用いると、振動値とそのばらつきは低くなったが、動粘度が非常に高いため、転がり軸受全体が揺動（固定輪が連れ回り）してしまう等、転がり軸受の回転抵抗が大きくなる。そのため、潤滑油としては、防錆油とエンジンオイルとの中間の動粘度を有する「作動油」を用いることが好ましい。また、潤滑油は、動粘度が３２．８±１０ｍｍ２／ｓのものを用いることがより好ましい。
【００３３】
以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の玉軸受は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０：音検査装置、１１：駆動装置、１２：振動センサ、１４：処理装置、２０：転がり軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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