(57)【要約】【課題】Ｘ線照射によって得られた転動装置のＸ線断層データによって潤滑剤の状態を正確に観察することができる転動装置の観察方法を提供する。【解決手段】Ｘ線を照射することで転動装置の内部の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づいて、前記転動装置の内部の濃淡をグレースケールで表すＸ線画像データを取得する。次いで、ＣＡＤデータに基づいて転動装置を構成する内側軌道部材、外側軌道部材及び転動体の形状を示すＣＡＤ画像データを取得する。次いで、前記Ｘ線画像データ及び前記ＣＡＤ画像データの差に基づいてこれらデータの非共通部分である差分画像データを取得する。次いで、前記Ｘ線画像データ及び前記差分画像データに基づいて前記転動装置の内部形状を画像表示装置に表示し、形状変化部分を観察する。【選択図】図２
2011038880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側軌道部材、外側軌道部材、転動体及び潤滑剤を備えた転動装置の内部状態を観察する方法であって、
Ｘ線を照射することで前記転動装置の内部の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づいて、前記転動装置の内部の濃淡をグレースケールで表すＸ線画像データを取得し、
ＣＡＤデータに基づいて前記内側軌道部材、前記外側軌道部材及び前記転動体の形状を示すＣＡＤ画像データを取得し、
転動装置設計時の前記Ｘ線画像データ及び前記ＣＡＤ画像データの差に基づいてこれらデータの非共通部分である差分画像データを取得するとともに、
前記Ｘ線画像データ及び前記差分画像データに基づいて前記転動装置の内部形状の変化部分を画像表示装置に表示するようにしたことを特徴とする転動装置の観察方法。
【請求項２】
前記潤滑剤のグレースケールが前記内側軌道部材、前記外側軌道部材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、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体及び前記潤滑剤の材料を選定したことを特徴とする請求項１記載の転動装置の観察方法。
【請求項３】
前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体、前記潤滑剤及び転動装置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、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体及び前記潤滑剤の材料を選定したことを特徴とする請求項１記載の転動装置の観察方法。
【請求項４】
前記内側軌道部材と前記外側軌道部材の軌道間で前記転動体を案内保持する保持器を備えており、
ＣＡＤデータに基づいて前記内側軌道部材、前記外側軌道部材及び前記転動体とともに前記保持器の形状を示すＣＡＤ画像データを取得し、
前記Ｘ線画像データ及び前記ＣＡＤ画像データの差に基づいてこれらデータの非共通部分である差分画像データを取得するとともに、
前記Ｘ線画像データ及び前記差分画像データに基づいて前記転動装置の内部形状の変化部分を画像表示装置に表示するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の転動装置の観察方法。
【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動装置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（潤滑剤）を封入した転がり軸受（転動装置）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（内側軌道部材）及び外輪（外側軌道部材）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動装置のＸ線断層データによって潤滑剤の状態を正確に観察することができる転動装置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記載の発明は、内側軌道部材、外側軌道部材、転動体及び潤滑剤を備えた転動装置の内部状態を観察する方法であって、Ｘ線を照射することで前記転動装置の内部の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づいて、前記転動装置の内部の濃淡をグレースケールで表すＸ線画像データを取得し、転動装置設計時のＣＡＤデータに基づいて前記内側軌道部材、前記外側軌道部材及び前記転動体の形状を示すＣＡＤ画像データを取得し、前記Ｘ線画像データ及び前記ＣＡＤ画像データの差に基づいてこれらデータの非共通部分である差分画像データを取得するとともに、前記Ｘ線画像データ及び前記差分画像データに基づいて前記転動装置の内部形状の変化部分を画像表示装置に表示するようにした。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の転動装置の観察方法において、前記潤滑剤のグレースケールが前記内側軌道部材、前記外側軌道部材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、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体及び前記潤滑剤の材料を選定した。
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の転動装置の観察方法において、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体、前記潤滑剤及び転動装置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、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体及び前記潤滑剤の材料を選定した。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の転動装置の観察方法において、前記内側軌道部材と前記外側軌道部材の軌道間で前記転動体を案内保持する保持器を備えており、ＣＡＤデータに基づいて前記内側軌道部材、前記外側軌道部材及び前記転動体とともに前記保持器の形状を示すＣＡＤ画像データを取得し、前記Ｘ線画像データ及び前記ＣＡＤ画像データの差に基づいてこれらデータの非共通部分である差分画像データを取得するとともに、前記Ｘ線画像データ及び前記差分画像データに基づいて前記転動装置の内部形状の変化部分を画像表示装置に表示するようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る転動装置の観察方法によると、Ｘ線を照射することで転動装置の内部の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づいて、転動装置の内部の濃淡をグレースケールで表すＸ線画像データを取得し、転動装置の設計時のＣＡＤデータに基づいて内側軌道部材、外側軌道部材及び転動体の形状を示すＣＡＤ画像データを取得し、Ｘ線画像データ及びＣＡＤ画像データの差に基づいてこれらデータの非共通部分である差分画像データを取得するとともに、Ｘ線画像データ及び前記差分画像データに基づいて前記転動装置の内部形状を画像表示装置に表示するようにしたので、比較的形状変化が少ないが相対的な動きのある各構成部材（内輪、外輪、玉）の形状を正確に把握することができる。これにより、転動装置内部に封入された潤滑剤の分布、形状という比較的変化の大きいものを正確に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内部観察用としての第１実施形態の転動装置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】第１実施形態の転動装置の内部観察を行なう観察装置の構成を示す図である。
【図４】内部観察用の第２実施形態の転動装置を示す図である。
【図５】内部観察用の第３実施形態の転動装置を示す図である。
【図６】内部観察用の第４実施形態の転動装置を示す図である。
【図７】内部観察用の第５実施形態の転動装置を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
（転がり軸受の構成）
図１は、本発明に係る転がり軸受１を示す軸方向断面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面である。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、或いは耐熱性樹脂を材料としており、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。
【００１７】
グリース６は、基油、増ちょう剤、添加剤の種類、配合割合は特に制限がなく、基油として鉱物油、エステル系合成油、エーテル系合成油、炭化水素系合成油等を用い、増ちょう剤としてリチウム石けん等の金属石けん、ウレア系化合物等が用いられている。
【００１８】
（転がり軸受観察装置）
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、水を０、空気を−１０００とした値）データを計測するＸ線ＣＴ１１と、Ｘ線ＣＴ１１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画像を作成するＣＴ画像作成演算部１３と、このＣＴ画像作成演算部１３で作成した前記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、この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（Ｘ線画像データ）を保存するＸ線画像データ保存部２４と、観察する転がり軸受１のＣＡＤ（Ｃomputer  Ａided  Ｄesign）データに基づいて３次元形状の外輪２、内輪３、玉４及び保持器５の画像データ（ＣＡＤ画像データ）が保存されているＣＡＤ画像データ保存部２５と、Ｘ線画像データ保存部２４及びＣＡＤ画像データ保存部２５のデータに基づいて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ＣＴ１１、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。
【００１９】
Ｘ線ＣＴ１１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。
【００２０】
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、所定範囲の階調毎に強調表示する。
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を作成する。
【００２１】
ここで、上記構成の転がり軸受観察装置１０は、Ｘ線ＣＴ１１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。
【００２２】
したがって、本実施形態の転がり軸受１の観察方法においては、転がり軸受１にＸ線を照射することで転がり軸受１内部のＣＴ値データを得るとともに、このＣＴ値データに基づいて転がり軸受１内部の濃淡をグレースケールで表すＸ線画像データを取得し、予め記憶されているＣＡＤデータに基づいて転がり軸受１の外輪２、内輪３、玉４及び保持器５の形状を示すＣＡＤ画像データを取得し、前記Ｘ線画像データ及び前記ＣＡＤ画像データの差に基づいてこれらデータの非共通部分である差分画像データを取得し、この差分画像データに基づいて形状変化部分を観測できる。また、Ｘ線画像データにおいて各構成部材（内輪３、外輪２、玉４、保持器５及びグリース６）のグレースケール値に差が無くても、Ｘ線画像データ及びＣＡＤ画像データの差に基づいてこれらデータの非共通部分である差分画像データを取得し、各構成部材（内輪３、外輪２、玉４、保持器５）の形状とその他の部分の区別が可能であり、それにより、転がり軸受１内部に存在するグリース６等の形状を確実に把握し、グリース６とその他の部分を明確に分離処理することができるので、軸受内部のグリース６の分布、形状を正確に取得することができる。
【００２３】
なお、本実施形態では観察用の転動装置として転がり軸受１を用いたが、図４に示すリニアガイド装置２６、図５に示すボールねじ２７、図６に示すラック＆ピニオン２８、或いは図７に示すウォームギヤ２９を観察用の転動装置として用いても、装置内部に封入されたグリースの分布、形状を正確に取得することができる。なお、これらの図においてＸ線を照射してＣＴ値を取得する断面は、図４のリニアガイド装置２６ではベアリング部２６ｂが移動自在に配置されたレール部２６ａの軸方向に直交する断面Ｄ１、図５のボールねじ２７ではナット部２７ａが移動自在に配置されたねじ部２７ｂの軸方向に直交する断面Ｄ２、図６のラック＆ピニオン２８では、ラック部２８ａ及びピニオン２８ｂの噛合断面Ｄ３、図７のウォームギヤ２９ではウォーム２９ａ及びウォームホイール２９ｂの噛合断面Ｄ４とする。
【符号の説明】
【００２４】
１…転がり軸受（転動装置）、２…外輪（外側軌道部材）、２ａ…外輪軌道面、３…内輪（内側軌道部材）、３ａ…内輪軌道面、４…玉（転動体）、５…保持器、６…グリース（潤滑剤）、７…空気、１０…軸受観察装置、１１…Ｘ線ＣＴ、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、２４…Ｘ線画像データ保存部、２５…ＣＡＤ画像データ保存部、２６…リニアガイド装置（転動装置）、２７…ボールねじ（転動装置）、２８…ラック＆ピニオン（転動装置）、２９…ウォームギヤ（転動装置）
【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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