(57)【要約】【課題】コストや工数の低減を図ることのできる転動装置の製造方法を提供する。【解決手段】平均長さが２００μｍを上回る酸化物系介在物が軌道輪等の被測定物１７の中に存在するか否かを検査する場合に、励磁コイルと誘導コイルとからなる電磁誘導センサ１２を用いて平均長さが２００μｍを上回る酸化物系介在物の有無を検査する。【選択図】図２
2008102113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１６０ｍｍ２当りに存在する酸化物系介在物の個数と平均粒子径が２００個以下、３μｍ以上３０μｍ以下の鋼材を選出した後、選出された鋼材の中で平均粒子径１０μｍ以上の酸化物系介在物を含む割合が４％以下の鋼材を選出する第１の選出工程と、軌道面表面から転動体直径の２％に相当する深さまでの範囲内に存在する酸化物系介在物の平均長さが２００μｍ以下の鋼材を選出する第２の選出工程とを経て選定された鋼材から内方部材、外方部材及び転動体の少なくとも１つが形成される転動装置の製造方法であって、
前記第２の選出工程で平均長さが２００μｍを超える酸化物系介在物の有無を検査する際に、前記酸化物系介在物の有無を検査する装置として、励磁コイルと誘導コイルとを有する電磁誘導センサを用い、この電磁誘導センサの誘導コイルに発生した誘導起電力の変化から前記酸化物系介在物の平均長さが２００μｍ以下であるか否かを検査することを特徴とする転動装置の製造方法。
【請求項２】
０．５ｍｍ以上の長さを有し且つ１．０×１０６ｍｍ３当りに存在する介在物の総長さが８０ｍｍ以下である鋼材を複数の鋼材の中から選出する第１の選出工程と、この第１の選出工程で選出された鋼材を所定の形状に加工して複数の部材を得る鋼材加工工程と、この鋼材加工工程で得られた複数の部材の中で転動体転動面から転動体直径の２％に相当する深さの範囲内に存在する全ての介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する第２の選出工程とを経て製造される転動装置の製造方法であって、前記転動体転動面から転動体直径の２％に相当する深さの範囲内に存在する全ての介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する際に、電磁誘導法を利用して前記介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出することを特徴とする転動装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の選出工程を、顕微鏡を利用した画像処理を用いて行うことを特徴とする請求項１又は２記載の転動装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の選出工程を、発光分光分析法を利用して行うことを特徴とする請求項１又は２記載の転動装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受、ボールねじ、直動案内軸受装置などの転動装置の製造方法に関し、特に、各製品間での寿命のばらつきを抑制し、安定して長寿命化を実現させるために有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受をはじめとする転動装置は、高面圧下で繰り返し剪断応力を受けて使用される。このため、いずれの転動装置であっても転がり疲労寿命を有しており、鋼材中に存在する非金属介在物、特にＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯなどの酸化物系介在物の数や大きさが転がり疲労寿命に大きな影響を及ぼしていることが知られている。そこで、鋼中に存在する非金属介在物の数や大きさを検査し、それらを限定することによって転動装置の転がり寿命疲労を出来る限り長くしようとする技術が各種提案されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、剥離などが発生し難い転動装置部品素材を選定する方法として、１６０ｍｍ２当りに存在する酸化物系介在物の個数と平均粒子径が２００個以下、３μｍ以上３０μｍ以下の鋼材を選出した後、選出された鋼材の中で平均粒子径１０μｍ以上の酸化物系介在物を含む割合が４％以下の鋼材を選出する第１の選出工程と、軌道面表面から転動体直径の２％に相当する深さまでの範囲内に存在する酸化物系介在物の平均長さが２００μｍ以下の鋼材を選出する第２の選出工程とを経て転動装置部品素材を選定する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、０．５ｍｍ以上の長さを有し且つ１．０×１０６ｍｍ３当りに存在する介在物の総長さが８０ｍｍ以下である鋼材を複数の鋼材の中から選出する第１の選出工程と、この第１の選出工程で選出された鋼材を所定の形状に加工して複数の部材を得る鋼材加工工程と、この鋼材加工工程で得られた複数の部材の中で転動体転動面から転動体直径の２％に相当する深さの範囲内に存在する全ての介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する第２の選出工程とを経て転動装置を製造する技術する開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２８２２２号公報
【特許文献２】特開２００５−２０１３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２に開示された技術は、第２の選出工程において平均長さが２００μｍ以下の酸化物系介在物を検出する際に、超音波探傷法を用いて酸化物系介在物を検出している。このため、液体などの超音波伝達媒体を必要とし、検査装置が大型化すると共に検査コストの上昇を招くという問題があった。また、洗浄等の工程を必要とするため、工数が多くなるという問題もあった。
【０００６】
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、コストや工数の低減を図ることのできる転動装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明に係る転動装置の製造方法は、１６０ｍｍ２当りに存在する酸化物系介在物の個数と平均粒子径が２００個以下、３μｍ以上３０μｍ以下の鋼材を選出した後、選出された鋼材の中で平均粒子径１０μｍ以上の酸化物系介在物を含む割合が４％以下の鋼材を選出する第１の選出工程と、軌道面表面から転動体直径の２％に相当する深さまでの範囲内に存在する酸化物系介在物の平均長さが２００μｍ以下の鋼材を選出する第２の選出工程とを経て選定された鋼材から内方部材、外方部材及び転動体の少なくとも１つが形成される転動装置の製造方法であって、前記第２の選出工程で平均長さが２００μｍを超える酸化物系介在物の有無を検査する際に、前記酸化物系介在物の有無を検査する装置として、励磁コイルと誘導コイルとを有する電磁誘導センサを用い、この電磁誘導センサの誘導コイルに発生した誘導起電力の変化から前記酸化物系介在物の平均長さが２００μｍ以下であるか否かを検査することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明に係る転動装置の製造方法は、０．５ｍｍ以上の長さを有し且つ１．０×１０６ｍｍ３当りに存在する介在物の総長さが８０ｍｍ以下である鋼材を複数の鋼材の中から選出する第１の選出工程と、この第１の選出工程で選出された鋼材を所定の形状に加工して複数の部材を得る鋼材加工工程と、この鋼材加工工程で得られた複数の部材の中で転動体転動面から転動体直径の２％に相当する深さの範囲内に存在する全ての介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する第２の選出工程とを経て製造される転動装置の製造方法であって、前記転動体転動面から転動体直径の２％に相当する深さの範囲内に存在する全ての介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する際に、電磁誘導法を利用して前記介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明に係る転動装置の製造方法は、請求項１又は２記載の転動装置の製造方法において、前記第１の選出工程を、顕微鏡を利用した画像処理を用いて行うことを特徴とする。
請求項４の発明に係る転動装置の製造方法は、請求項１又は２記載の転動装置の製造方法において、前記第１の選出工程を、発光分光分析法を利用して行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明に係る転動装置の製造方法によれば、第２の選出工程で平均長さが２００μｍを超える酸化物系介在物の有無を検査する際に超音波探傷法を用いる必要がないので、検査コストや工数の低減を図ることができる。
請求項２記載の発明に係る転動装置の製造方法によれば、転動体転動面から転動体直径の２％に相当する深さの範囲内に存在する全ての介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する際に、超音波探傷法を利用して介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する必要がないので、検査コストや工数の低減を図ることができる。
【００１１】
また、鋼材中に存在する介在物の評価を電磁誘導法によって行うことにより、実際の部材を用いた評価を行うことができ、かつ広範囲に及ぶ検査を行うことができるため、信頼性の高い転動装置を製造することができる。
さらに、介在物が前述の範囲である鋼材を転動装置部品の素材として用いることで、転動装置部品の長寿命を保証することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明に係る転動装置の製造方法について説明する。
第１の発明に係る転動装置の製造方法は、１６０ｍｍ２当りに存在する酸化物系介在物の個数と大きさが２００個以下、３μｍ以上３０μｍ以下の鋼材を選出した後、選出された鋼材の中で平均粒子径１０μｍ以上の酸化物系介在物を含む割合が４％以下の鋼材を選出する第１の選出工程と、軌道面表面から転動体直径の２％に相当する深さまでの範囲内に存在する酸化物系介在物の平均長さが２００μｍ以下の鋼材を選出する第２の選出工程とを経て選定された鋼材から内方部材、外方部材及び転動体の少なくとも１つを形成する方法であり、第２の選出工程では、図１及び図２に示す鋼中介在物検査装置１０を用いて、軌道面表面から転動体直径の２％に相当する深さまでの範囲内に存在する酸化物系介在物の平均長さが２００μｍ以下の鋼材を選出する。なお、第１の選出工程では、顕微鏡を利用した画像処理または発光分光分析法を利用して、平均粒子径１０μｍ以上の酸化物系介在物を含む割合が４％以下の鋼材を選出する。
【００１３】
図１の鋼中介在物検査装置１０は交流電流を出力する交流電源１１と、この交流電源１１から出力された交流電流により交流磁界を発生する励磁コイル１２ａと、この励磁コイル１２ａと一体の筐体内に設けられた誘導コイル１２ｂと、この誘導コイル１２ｂのインダクタンス変化を検出するインダクタンス変化検出回路１３と、このインダクタンス変化検出回路１３で検出されたインダクタンス変化を予め設定された閾値と比較し、インダクタンス変化検出回路１３の検出値が閾値より大きい場合に平均長さが２００μｍを上回る酸化物系介在物が鋼中に存在すると判定する比較判定回路１４と、この比較判定回路１４の判定結果を表示する表示器１５と、比較判定回路１４の判定結果を記録用紙などの記録媒体に記録する記録装置１６とを備えており、励磁コイル１２ａ及び誘導コイル１２ｂは、酸化物系介在物などの鋼中介在物を電磁誘導方式により検出する電磁誘導センサ１２を構成している。
【００１４】
また、図１に示される鋼中介在物検査装置１０は、図２に示すように、被測定物１７（この場合は内側軌道輪を示している。）を鉛直な軸回り（図中θ方向）に回転させるターンテーブル１８と、このターンテーブル１８の上方に配置された電磁誘導センサ１２と、この電磁誘導センサ１２を鉛直な軸回り（図中θ方向）に位置設定可能なセンサ機構１９と、このセンサ機構１９を介して電磁誘導センサ１２を図中矢印Ｘ及び矢印Ｙ方向に動かしてセンサを位置決めするセンサ位置決め機構２０とを備えて構成されている。
【００１５】
電磁誘導センサ１２は、図３に示すように、誘導コイル１２ｂと、この誘導コイル１２ｂに一部を接触させて誘導コイル１２ｂと同軸に巻回された励磁コイル１２ａとからなり、誘導コイル１２ｂには、励磁コイル１２ａの励磁によって発生した交流磁界の変化を誘導コイル１２ｂに発生した誘導起電力から検出する検出回路（図示せず）が接続されている。なお、励磁コイル１２ａと誘導コイル１２ｂを一体の筐体内に収納することにより、一体のユニットとして小型化できると共に作業性が良くなり、転がり軸受内部の狭い空間に設置して欠陥を検出することができる。
【００１６】
このように構成される鋼中介在物検査装置１０を用いて平均長さが２００μｍを上回る酸化物系介在物の有無を検査する手順としては、図４に示すように、電磁誘導センサ１２の検出面が被測定物１７の外周面に対向するように電磁誘導センサ１２を被測定物１７に近づけ、この状態で電磁誘導センサ１２の励磁コイル１２ａに交流電流を交流電源１１から供給する。そうすると、図５に示すように、励磁コイル１２ａに供給された交流電流によって交流磁界２２が発生し、このとき、被測定物１７の外周面から転動体直径の２％に相当する深さまでの範囲内に酸化物系介在物が存在すると交流磁界２２の磁束密度が被測定物１７中に存在する酸化物系介在物の大きさに応じて変化する。
【００１７】
また、交流電源１１から励磁コイル１２ａに供給された交流電流によって交流磁界２２が発生すると誘導コイル１２ｂに誘導起電力が発生する。このとき、誘導コイル１２ｂに発生した誘導起電力は交流磁界の磁束密度に応じて変化するため、誘導コイル１２ｂのインダクタンス変化をインダクタンス変化検出回路１３で検出し、インダクタンス変化検出回路１３の検出値と閾値とを比較判定回路１４で比較することによって平均長さが２００μｍを上回る酸化物系介在物の有無を検査することができる。
【００１８】
したがって、上述した第１の発明の一実施形態では、第２の選出工程で平均長さが２００μｍを超える酸化物系介在物の有無を検査する際に超音波探傷法を用いる必要がないので、検査コストや工数の低減を図ることができる。
上述した第１の発明の一実施形態では電磁誘導センサ１２の検出面を内側軌道輪の外周面に対向させて酸化物系介在物の有無を検査するようにしたが、軌道輪素材が外側軌道輪素材である場合には、図６に示すように、電磁誘導センサ１２の検出面を外側軌道輪の内周面に対向させて酸化物系介在物の有無を検査するようにしてよい。なお、図６中２１は、電磁誘導センサ１２を鉛直な軸回り（図中θ方向）に揺動駆動する揺動機構と、電磁誘導センサ１２を図中矢印Ｚ方向に昇降駆動可能とするセンサ昇降機構とを有するセンサ機構である。
【００１９】
また、上述した第１の発明の一実施形態では第１の選出工程の後に第２の選出工程を行うようにしたが、これに限られるものではなく、例えば第２の選出工程の後に第１の選出工程を行うようにしてもよい。
次に、第２の発明に係る転動装置の製造方法を図７〜図９を参照して説明する。
図７は第２の発明に係る転動装置の製造方法を説明するためのフローチャートであり、同図に示されるように、第２の発明に係る転動装置の製造方法では、先ず、０．５ｍｍ以上の長さを有し且つ１．０×１０６ｍｍ３当りに存在する介在物の総長さが８０ｍｍ以下である鋼材を複数の鋼材の中から選出する（第１の選出工程）。次に、第１の選出工程で選出された鋼材を所定の形状に加工して複数の部材を得た後（鋼材加工工程）、得られた複数の部材の中で転動体転動面から転動体直径の２％に相当する深さの範囲内に存在する全ての介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する（第２の選出工程）。
【００２０】
鋼材加工工程で得られた複数の部材の中で転動体転動面から転動体直径の２％に相当する深さの範囲内に存在する全ての介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する際に、第２の発明の一実施形態では、図８に示す構成の鋼中介在物検査装置を用いて介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する。
図８に示す介在物検査装置は、励磁コイル１２ａと、この励磁コイル１２ａに交流電流を供給する交流電源１１と、この交流電源１１から励磁コイル１２ａに供給された交流電流のインピーダンス変化を検出するインピーダンス変化検出回路２３と、このインピーダンス変化検出回路２３で検出されたインピーダンス変化を予め設定された閾値と比較してインピーダンス変化検出回路２３の検出値が閾値より小さい場合に被測定物（鋼材加工工程で所定の形状に加工された部材）１７の転動体転動面から転動体直径の２％に相当する深さの範囲内に存在する全ての介在物の平方根長さが２００μｍ以下であると判定する比較判定回路１４と、この比較判定回路１４の判定結果を表示する表示器１５と、比較判定回路１４の判定結果を記録用紙などの記録媒体に記録する記録装置１６とを備えて構成されている。
【００２１】
このような構成において、励磁コイル１２ａを被測定物１７に近づけ、この状態で交流電源１１から励磁コイル１２ａに交流電流を供給すると、励磁コイル１２ａの周囲に交流磁界が発生する。このとき発生した交流磁界の磁束密度は被測定物１７中に存在する介在物の大きさに応じて変化するため、交流電源１１から励磁コイル１２ａに供給された交流電流のインピーダンス変化をインピーダンス変化検出回路２３で検出し、インピーダンス変化検出回路２３の検出値と閾値とを比較判定回路１４で比較することにより、被測定物１７の転動体転動面から転動体直径の２％に相当する深さの範囲内に存在する全ての介在物の平方根長さが２００μｍ以下であるか否かを検査することができる。したがって、鋼材加工工程で得られた複数の部材の中で転動体転動面から転動体直径の２％に相当する深さの範囲内に存在する全ての介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する際に、図８に示す構成の介在物検査装置を用いて介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出することにより、超音波探傷法を利用して介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する必要がないので、検査コストや工数の低減を図ることができる。
【００２２】
上述した第２の本発明の一実施形態では、介在物の平方根長さが２００μｍ以下の部材を選出する手段として、図８に示す構成の鋼中介在物検査装置を用いたが、図９に示す構成の介在物検査装置、すなわち励磁コイル１２ａと誘導コイル１２ｂとからなる電磁誘導センサ１２と、この電磁誘導センサ１２の誘導コイル１２ｂのインダクタンス変化を検出するインダクタンス変化検出回路１３と、このインダクタンス変化検出回路１３で検出されたインダクタンス変化を予め設定された閾値と比較し、インダクタンス変化検出回路１３の検出値が閾値より小さい場合に平均長さが２００μｍを上回る介在物が被測定物１７中に存在すると判定する比較判定回路１４とを備えてなる介在物検査装置を用いることにより、内部に存在する介在物をより正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】平均長さが２００μｍを上回る酸化物系介在物の有無を検査する際に用いられる介在物検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す介在物検査装置の斜視図である。
【図３】図１及び図２に示す電磁誘導センサの概略構成を示す図である。
【図４】図１に示す電磁誘導センサを用いて平均長さが２００μｍを上回る酸化物系介在物の有無を検査する場合の手順を説明するための図である。
【図５】電磁誘導センサの励磁コイルによって発生した交流磁界を説明するための図である。
【図６】外側軌道輪素材中に存在する酸化物系介在物の有無を検査する際に用いられる介在物検査装置の概略構成を示す斜視図である。
【図７】第２の発明に係る転動装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】第２の発明に係る転動装置の製造方法に用いられる介在物検査装置の一例を示す図である。
【図９】第２の発明に係る転動装置の製造方法に用いられる介在物検査装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  介在物検査装置
１１  交流電源
１２  電磁誘導センサ
１２ａ  励磁コイル
１２ｂ  誘導コイル
１３  インダクタンス変化検出回路
１４  比較判定回路
１５  表示器
１６  記録装置
１７  被測定物（軌道輪）
１８  ターンテーブル
１９，２１  センサ機構
２０  センサ位置決め機構
２３  インピーダンス変化検出回路
【図１】
2008102113.tif 000003
【図２】
2008102113.tif 000004
【図３】
2008102113.tif 000005
【図４】
2008102113.tif 000006
【図５】
2008102113.tif 000007
【図６】
2008102113.tif 000008
【図７】
2008102113.tif 000009
【図８】
2008102113.tif 000010
【図９】
2008102113.tif 000011