(57)【要約】【課題】Ｘ線照射によって得られた転がり軸受のＸ線断層データによってグリース状態及び保持器内部を高精度に観察することができる転がり軸受の観察方法を提供する。【解決手段】グリースのグレースケールが、内輪、外輪及び転動体のグレースケールと異なる範囲となるように、前記内輪、外輪、転動体及びグリースの材料を選定し、保持器は、フッ素系樹脂及び強化繊維の混合材料、或いは耐熱性樹脂及び強化繊維の混合材料とし、フッ素系樹脂或いは耐熱性樹脂の樹脂部分と強化繊維とは、グレースケールが異なる材料を選定する。そして、Ｘ線吸収率データに基いて転がり軸受断面の濃淡をグレースケールで表す画像データを取得して画像表示装置で表示する。また、内輪、外輪、転動体及びグリースの状態を画像表示装置で観察する。また、保持器の樹脂部分と強化繊維とを分離する濃淡処理を行うことで、強化繊維の繊維流れ方向を画像表示装置で観察する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、転動体、前記内輪と前記外輪の軌道間で前記転動体を案内保持する保持器及びグリースを備えた転がり軸受にＸ線を照射することで前記転がり軸受の断面のＸ線吸収率データを得るとともに、このＸ線吸収率データに基いて、前記横断面の濃淡をグレースケールで表す画像データを取得して画像表示装置で表示することにより、前記転がり軸受の内部状態を観察する方法であって、
前記グリースのグレースケールが、前記内輪、前記外輪及び前記転動体のグレースケールと異なる範囲となるように、前記内輪、前記外輪、前記転動体及び前記グリースの材料を選定し、前記保持器は、フッ素系樹脂及び強化繊維の混合材料、或いは耐熱性樹脂及び強化繊維の混合材料とし、前記フッ素系樹脂、或いは前記耐熱性樹脂の樹脂部分と前記強化繊維とは、グレースケールが異なる材料を選定し、
前記転がり軸受の内部の前記内輪、前記外輪、前記転動体及び前記グリースの状態を前記画像表示装置で観察するとともに、
前記画像データのグレースケールに基づいて、前記保持器の前記樹脂部分と前記強化繊維とを分離する濃淡処理を行うことで、前記保持器の前記強化繊維の繊維流れ方向を前記画像表示装置で観察するようにしたことを特徴とする転がり軸受の観察方法。
【請求項２】
内輪、外輪、転動体、前記内輪と前記外輪の軌道間で前記転動体を案内保持する保持器及びグリースを備えた転がり軸受にＸ線を照射することで前記転がり軸受の断面のＸ線吸収率データを得るとともに、このＸ線吸収率データに基いて、前記横断面の濃淡をグレースケールで表す画像データを取得して画像表示装置で表示することにより、前記転がり軸受の内部状態を観察する方法であって、
前記内輪、前記外輪、前記転動体、前記グリース及び軸受内部に存在する空気が、それぞれ異なるグレースケールとなるように、前記内輪、前記外輪、前記転動体及び前記グリースの材料を選定し、前記保持器は、フッ素系樹脂及び強化繊維の混合材料、或いは耐熱性樹脂及び強化繊維の混合材料とし、前記フッ素系樹脂、或いは前記耐熱性樹脂の樹脂部分と前記強化繊維とは、グレースケールが異なる材料を選定し、
前記転がり軸受の内部の前記内輪、前記外輪、前記転動体、前記グリース及び空気の状態を前記画像表示装置で観察するとともに、
前記画像データのグレースケールに基づいて、前記保持器の前記樹脂部分と前記強化繊維とを分離する濃淡処理を行うことで、前記保持器の前記強化繊維の繊維流れ方向を前記画像表示装置で観察するようにしたことを特徴とする転がり軸受の観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線照射により画像データを取得して転がり軸受の内部の状態を観察する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
グリースを封入した転がり軸受は、グリース潤滑による軸受寿命の延長を図るために、転がり軸受内部の軌道面のどの部分にグリースが存在しているか（グリース分布）、グリースがどのように付着しているか（グリース形状）といったグリース状態を検査する必要がある。
従来、内輪及び外輪の少なくとも一方をアクリル酸樹脂等の透明体で構成し、この透明体越しにグリースを透視することで、転がり軸受内のグリース状態の情報を取得する方法が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
この特許文献１の方法は、内輪及び外輪の少なくとも一方の透明体越しに透視したグリースの表面のみを観察しているだけなので、グリースの分布、形状の情報を正確に取得することができない。
そこで、例えば特許文献２，３に示すように、試料内部にＸ線を照射し、試料内部のＸ線吸収係数の違いに基づくＸ線透過像の画像処理を行って試料内部を検査する方法、或いは、特許文献４に示すように、グリースを封入した転がり軸受にＸ線を照射してＸ線断層像を撮影し、Ｘ線断層像の濃色域の面積変化及び位置変化を比較してグリース状態の情報を取得する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６９２８８号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１４６５号公報
【特許文献３】特開２００７−１１１５２５号公報
【特許文献４】特開２００７−１５５５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２，３の試料を転がり軸受に適用しても、或いは、特許文献４の方法のように、転がり軸受にＸ線を照射しただけでは転がり軸受内のグリース状態の情報を正確に取得することは難しい。
すなわち、通常、転がり軸受の構成部材である内輪、外輪、転動体等は、グリースと比較してＸ線吸収率が高い軸受鋼を使用しており、軸受鋼製の構成部材の形状を撮影するために強度のＸ線を照射するとグリースの存在が消えてしまい、グリースの状態が撮影できる程度のＸ線を照射すると、Ｘ線が軸受鋼製の構成部材を透過できす、その形状を撮影することができないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、Ｘ線照射によって得られた転がり軸受のＸ線断層データによってグリース状態を正確に検査することができる転がり軸受の観察方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の転がり軸受の観察方法は、内輪、外輪、転動体、前記内輪と前記外輪の軌道間で前記転動体を案内保持する保持器及びグリースを備えた転がり軸受にＸ線を照射することで前記転がり軸受の断面のＸ線吸収率データを得るとともに、このＸ線吸収率データに基いて、前記横断面の濃淡をグレースケールで表す画像データを取得して画像表示装置で表示することにより、前記転がり軸受の内部状態を観察する方法であって、前記グリースのグレースケールが、前記内輪、前記外輪及び前記転動体のグレースケールと異なる範囲となるように、前記内輪、前記外輪、前記転動体及び前記グリースの材料を選定し、前記保持器は、フッ素系樹脂及び強化繊維の混合材料、或いは耐熱性樹脂及び強化繊維の混合材料とし、前記保持器の前記フッ素系樹脂、或いは前記耐熱性樹脂の樹脂部分と、前記強化繊維とはグレースケールが異なる材料を選定し、前記転がり軸受の内部の前記内輪、前記外輪、前記転動体及び前記グリースの状態を前記画像表示装置で観察するとともに、前記画像データのグレースケールに基づいて、前記保持器の前記樹脂部分と前記強化繊維とを分離する濃淡処理を行うことで、前記保持器の前記強化繊維の繊維流れ方向を前記画像表示装置で観察するようにした。
【０００８】
また、請求項２記載の発明の転がり軸受の観察方法は、内輪、外輪、転動体、前記内輪と前記外輪の軌道間で前記転動体を案内保持する保持器及びグリースを備えた転がり軸受にＸ線を照射することで前記転がり軸受の断面のＸ線吸収率データを得るとともに、このＸ線吸収率データに基いて、前記横断面の濃淡をグレースケールで表す画像データを取得して画像表示装置で表示することにより、前記転がり軸受の内部状態を観察する方法であって、前記内輪、前記外輪、前記転動体、前記グリース及び軸受内部に存在する空気が、それぞれ異なるグレースケールとなるように、前記内輪、前記外輪、前記転動体及び前記グリースの材料を選定し、前記保持器は、フッ素系樹脂及び強化繊維の混合材料、或いは耐熱性樹脂及び強化繊維の混合材料とし、前記保持器の前記フッ素系樹脂、或いは前記耐熱性樹脂の樹脂部分と、前記強化繊維とはグレースケールが異なる材料を選定し、前記転がり軸受の内部の前記内輪、前記外輪、前記転動体、前記グリース及び空気の状態を前記画像表示装置で観察するとともに、前記画像データのグレースケールに基づいて、前記保持器の前記樹脂部分と前記強化繊維とを分離する濃淡処理を行うことで、前記保持器の前記強化繊維の繊維流れ方向を前記画像表示装置で観察するようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る転がり軸受の観察方法によると、グリースの分布、形状を正確に取得することができるとともに、保持器を形成する樹脂及び強化繊維の観察を高精度に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内部観察用の第１実施形態の転がり軸受の軸方向断面を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】転がり軸受の観察を行う軸受観察装置の構成を示す図である。
【図４】転がり軸受内部に存在する空気を画像表示した図である。
【図５】転がり軸受内部の保持器、転動体を画像表示した図である。
【図６】転がり軸受内部の保持器を構成するフッ素系樹脂及び強化繊維を画像表示した図である。
【図７】転がり軸受の内輪・外輪を画像表示した図である。
【図８】転がり軸受に封入されているグリースを画像表示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態の転がり軸受の構成）
図１は、本発明に係る１実施形態の転がり軸受１を示す軸方向断面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面である。
【００１２】
図１に示すように、転がり軸受１は、外輪２と、内輪３と、これら外輪２及び内輪３の間に複数個組み込まれる玉４と、複数個の玉４を等配して案内する冠形の保持器５とを備えている。
外輪２の内周面の軸方向中央部には、円弧溝状の外輪軌道面２ａが形成されており、内輪３の外周面の軸中央部には、外輪軌道面２ａと対向する円弧溝状の内輪軌道面３ａが形成されている。
【００１３】
図２に示すように、外輪軌道面２ａ、内輪軌道面３ａ及び保持器５で囲まれた転がり軸受１の内部空間には、所定の分布、形状でグリース６が封入されているとともに、グリース６とは異なる内部領域に空気（気泡）７が存在している。
外輪２及び内輪３は、フッ素系樹脂及びカーボン繊維の複合材、或いは耐熱性樹脂及びカーボン繊維の複合材で形成されている。フッ素系樹脂及びカーボン繊維の複合材としての具体的な材料は、例えばテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンとポリベンゾイミダゾールとのコポリマー（ＰＥＥＫ−ＰＢＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ホウ酸アルミニウムウイスカー、チタン酸カリウムウイスカー、カーボンウイスカー、アラミド繊維、芳香族ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維、グラファイトウイスカー、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、炭化珪素ウイスカー、窒化珪素ウイスカー、アルミナウイスカー、窒化アルミニウムウイスカー、ウォラストナイト等の繊維状充填材を配合した材料が挙げられる。
【００１４】
玉４は、セラミック、或いはガラスを材料としており、セラミックの具体的な材料としては、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化珪素（ＳｉＣ）、サイアロン（Ｓｉａｌｏｎ）、部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2）、硬質カーボン、およびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等が挙げられる。
保持器５は、フッ素系樹脂及び強化繊維の混合材料、或いは耐熱性樹脂及び強化繊維の混合材料からなり、フッ素系樹脂、或いは耐熱性樹脂の具体的な材料としては、前述したＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＦＥＰ、ＰＣＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、ＰＥＮ、ＰＥＥＫ、ＰＥＥＫ−ＰＢＩ、ＴＰＩ等が挙げられる。また、強化繊維の具体的な材料としては、カーボン繊維、ガラス繊維が挙げられる。
【００１５】
次に、上記構成とした転がり軸受１の観察を行う転がり軸受観察装置の１実施形態について、図３を参照して説明する。
本実施形態の転がり軸受観察装置１０は、転がり軸受１に対して軸方向に直交する所定位置からＸ線を照射することでＣＴ値（例えば、医療用の場合のＸ線吸収率：水のＸ線吸収率を０、空気のＸ線吸収率を−１０００とした値）データを計測するＸ線ＣＴ装置１１と、Ｘ線ＣＴ装置１０で計測したＣＴ値データを保存するＣＴデータ保存部１２と、ＣＴ値データに基づいてＣＴ画像（画像データ）を作成するＣＴ画像作成演算部１３と、作成したＣＴ画像にグレースケール処理を行うグレースケール処理演算部１４と、グレースケール処理演算部１４でグレースケール処理を行ったデータ（グレースケール処理データ）に基づいてＣＴ画像解析データを作成するＣＴ画像解析処理部１５と、ＣＴ画像解析処理部１５で作成したＣＴ画像解析データを表示する表示装置（画像表示装置：カラーディスプレイ）１６と、Ｘ線ＣＴ装置１１、ＣＴデータ保存部１２、画像作成演算部１３、グレースケール処理演算部１４、ＣＴ画像解析処理部１５及び表示装置１６を制御するＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）１７と、ＭＰＵ１７の操作を行う操作部１８とを備えている。
【００１６】
Ｘ線ＣＴ装置１１は、軸方向が鉛直方向（重力方向）を向くように、且つ軸回りに回転自在となるように転がり軸受１を載置している試料載置台２０と、転がり軸受１に対して軸方向に直交する方向からＸ線を照射するＸ線照射部２１と、Ｘ線照射部２１を上下方向に移動させる移動部２２と、転がり軸受１のＣＴ値を計測するＸ線計測部２３とを備えている。試料載置台２０は、転がり軸受１を軸回りに回転させる機能を有している。
【００１７】
グレースケール処理演算部１４では、画像作成演算部１３で作成したＣＴ画像に基づき、例えばＣＴ値を１４ビットの数値で保存して２14＝１６３８４階調の−８１９２〜８１９２の範囲のグレースケールで表し、所定の階調範囲毎に濃淡を強調保持している。
ＣＴ画像解析処理部１５は、転がり軸受１の各構成部材の形状が把握できるデータ、最終的にグリース６の分布、形状が把握できるデータ及び保持器５の強化繊維の状況が把握できるデータを作成する。
【００１８】
次に、上記構成の転がり軸受観察装置１０を使用して転がり軸受１の観察を行う手順について、図２から図８を参照して説明する。
先ず、Ｘ線ＣＴ装置１１の試料載置台２０に転がり軸受１を載置し、Ｘ線照射部２１からＸ線を照射すると、Ｘ線計測部２３で計測した転がり軸受１の横断面（軸方向に直交する断面）のＣＴデータに基づいて、ＣＴ値を１４ビットの数値で保存して２14＝１６３８４階調の−８１９２〜８１９２の範囲のグレースケールで表し、所定の階調範囲のグレースケール処理データが作成される。
【００１９】
そして、先ず表示装置１６には、転がり軸受１内の空気（図２の符号７）の位置を示す情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図４に示すように、空気の領域を示すグレースケールを青色に変換したＣＴ画像解析データが表示される。
【００２０】
次いで、表示装置１６には、保持器５、玉４の位置を示す情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図５に示すように、保持器５及び玉４を除いた領域のグレースケールを黒色に変換し、保持器５及び玉４を示す領域のグレースケールを黄色に変換したＣＴ画像解析データが表示される。
【００２１】
次いで、表示装置１６には、保持器５に含有されている強化繊維の繊維流れを示す線状の情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図６に示すように、保持器５の強化繊維の領域を示すグレースケールを黒色に変換し、保持器５のフッ素系樹脂、或いは耐熱性樹脂の樹脂部分の領域を示すグレースケールを黄色に変換したＣＴ画像解析データが表示される。
【００２２】
次いで、表示装置１６には、内輪３、外輪２の位置を示す情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図７に示すように、内輪３及び外輪２を除いた領域のグレースケールを黒色に変換し、内輪３及び外輪２を示すグレースケールを赤色に変換したＣＴ画像解析データが表示される。
次いで、表示装置１６には、グリース（図２の符号６）の位置を示す情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図８に示すように、グリースの領域を示すグレースケールをグレーで表示し、他の領域を示すグレースケールを白色に変換したＣＴ画像解析データが表示される。
【００２３】
ここで、上記の観察においては、Ｘ線ＣＴ装置１１の試料載置台２０を回転駆動して転がり軸受１を軸回りに所定角度まで回転し、移動部２２を駆動して転がり軸受１の上下方向位置を変更することで、Ｘ線照射部２１からＸ線が照射される転がり軸受１の照射方向が適宜変更されながら、表示装置１６にはＣＴ画像解析データが表示されるものとする。
次に、上記構成の転がり軸受観察装置１０を使用した転がり軸受１の観察の作用効果について説明する。
【００２４】
本実施形態の観察用の転がり軸受１は、グリース６とは異なるＣＴ値（Ｘ線吸収率）であり、且つグリース６に近いＣＴ値の材料からなる内輪３、外輪２、玉４、保持器５を備えた軸受としているので、各構成部材（内輪３、外輪２、玉４、保持器５）及び軸受内部に存在する空気の形状を確実に把握し、各構成部材及び空気と、グリース６とを明確に分離処理することができるので、グリース６の分布、形状を正確に取得することができる。
【００２５】
また、本実施形態は、各構成部材（内輪３、外輪２、玉４、保持器２５）及び軸受内部に存在する空気７の形状を確実に把握し、各構成部材及び空気７と、グリース６とを明確に分離処理することができるので、グリース６の分布、形状を正確に取得することができる。
そして、本実施形態においては、ＣＴ画像解析データに黒色で線状に表示された強化繊維の領域を確認することで、保持器２５を構成している強化繊維の繊維流れを正確に取得することができる。
【００２６】
さらに、本実施形態の転がり軸受１の観察方法においては、ＣＴ画像のＣＴ値を１４ビットの数値で保存して２14＝１６３８４階調の−８１９２〜８１９２の範囲のグレースケールで表し、所定の階調範囲毎のグレースケール処理データを作成する転がり軸受観察装置１０を用いているので、表示装置１６で明確に転がり軸受１の内部を表示することができる。
【００２７】
なお、上述した各実施形態では観察用の転がり軸受１，２４を用いたが、グリースを封入した他の構成の転がり軸受であっても同様の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１…転がり軸受、２…外輪、２ａ…外輪軌道面、３…内輪、３ａ…内輪軌道面、４…玉（転動体）、５…保持器（第１実施形態の保持器）、６…グリース、７…空気、１０…軸受観察装置、１１…Ｘ線ＣＴ装置、１２…データ保存部、１３…画像作成演算部、１４…グレースケール処理演算部、１５…ＣＴ画像解析処理部、１６…表示装置（画像表示装置）、１７…ＭＰＵ、１８…操作部、２０…試料載置台、２１…Ｘ線照射部、２２…移動部、２３…Ｘ線計測部
【図１】
2010286069.tif 000003
【図２】
2010286069.tif 000004
【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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【図８】
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