(57)【要約】【課題】転動装置の寿命を短くするような非金属介在物が転動装置部品の表層部に存在するか否かを精度よく検査することのできる転動装置部品の非金属介在物検査方法および非金属介在物検査装置を提供する。【解決手段】転動装置部品の表層部に非金属介在物が存在するか否かを検査する非金属介在物検査装置は、転動装置部品の表層部に交流磁界を付与する励磁コイル１２１と転動装置部品の表層部に付与された交流磁界の磁束密度を検出するための誘導コイル１２２とからなる電磁誘導センサ１２と、誘導コイル１２２に発生した誘導起電力の大きさを検出する誘導起電力検出手段としての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で検出された誘導起電力の大きさを閾値と比較して非金属介在物の有無を判定する比較判定回路１４とを具備している。【選択図】図１
2008170408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動装置の短寿命化を招く非金属介在物が転動装置部品の表層部に存在するか否かを検査する方法であって、前記転動装置部品を励磁コイルに印加された交流電圧によって発生した交流磁界に配置し、電磁誘導により発生した起電力の振幅と位相のうち少なくとも一方の変化量を測定して前記非金属介在物の有無を検査することを特徴とする転動装置部品の非金属介在物検査方法。
【請求項２】
請求項１記載の転動装置部品の非金属介在物検査方法において、軌道面表面の所定の面積×軌道面表面からの所定の深さで定義される所定の体積内に存在する非金属介在物を所定の寸法以下に管理することを特徴とする転動装置部品の非金属介在物検査方法。
【請求項３】
請求項２記載の転動装置部品の非金属介在物検査方法において、前記所定の深さが転動体平均直径の２％であり、平方根長さが２００μｍを超える欠陥が存在せず、前記所定の寸法が非金属介在物の最大長さであり、その長さが５００μｍであることを特徴とする転動装置部品の非金属介在物検査方法。
【請求項４】
請求項２記載の転動装置部品の非金属介在物検査方法において、前記所定の深さが転動体平均直径の２％であり、平方根長さが２００μｍを超える欠陥が存在せず、前記所定の寸法が非金属介在物の平均直径であり、その平均直径が１００μｍであることを特徴とする転動装置部品の非金属介在物検査方法。
【請求項５】
請求項２記載の転動装置部品の非金属介在物検査方法において、前記所定の深さが転動体平均直径の２％であり、平方根長さが２００μｍを超える欠陥が存在せず、前記所定の寸法が非金属介在物の平均直径であり、その平均直径が５０μｍであることを特徴とする転動装置部品の非金属介在物検査方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項記載の転動装置部品の非金属介在物検査方法において、前記転動装置部品が固定側の軌道輪であることを特徴とする転動装置部品の非金属介在物検査方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項記載の転動装置部品の非金属介在物検査方法において、転動装置部品の表面から転動装置部品の直径の１／４に相当する深さまでの範囲と転動装置部品の全断面の範囲に対して電磁誘導検査を行なうことを特徴とする転動装置部品の非金属介在物検査方法。
【請求項８】
転動装置の短寿命化を招く非金属介在物が転動装置部品の表層部に存在するか否かを検査する装置であって、前記転動装置部品の表層部に交流磁界を付与する励磁コイルと、該励磁コイルから前記転動装置部品の表層部に付与された交流磁界の磁束密度を検出するための誘導コイルとを有する電磁誘導センサを具備してなることを特徴とする転動装置部品の非金属介在物検査装置。
【請求項９】
前記転動装置部品と前記電磁誘導センサのうち少なくとも一方が回転、直動、揺動可能であることを特徴とする請求項８記載の転動装置部品の非金属介在物検査装置。
【請求項１０】
前記電磁誘導センサの出力をデータ処理するデータ処理部と、該データ処理部で処理されたデータを閾値と比較して非金属介在物の有無を判定する判定部とを具備したことを特徴とする請求項８または９記載の転動装置部品の非金属介在物検査装置。
【請求項１１】
前記判定部の判定結果を表示する表示手段と前記電磁誘導センサの出力を記憶する記憶手段のうち少なくとも一方を具備したことを特徴とする請求項１０記載の転動装置部品の非金属介在物検査装置。
【請求項１２】
前記電磁誘導センサは、前記転動装置部品の表面から転動装置部品の直径の１／４に相当する深さまでの範囲と転動装置部品の全断面の範囲に対して電磁誘導検査を行なうことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項記載の転動装置部品の非金属介在物検査装置。
【請求項１３】
外輪と内輪との間に複数の転動体を有する転がり軸受の製造方法であって、前記転動体の表面から転動体の平均直径の２％深さの範囲内に平方根長さが２００μｍを超える欠陥が存在せず、かつ前記転動体の全断面範囲内に最大長が５００μｍを超える欠陥が存在しないことが保証された転がり軸受を製造することを特徴とする転がり軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転動装置の転動装置部品（転がり軸受の軌道輪や転動体、直動案内軸受装置の案内レールまたはスライダまたは転動体、ボールねじのねじ軸またはナットまたは転動体等）の表層部に、転動装置の寿命を短くするような非金属介在物が存在するか否かを検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の軌道輪は転動体が転動する軌道面を有しており、この軌道面を含めた軌道輪の表層部に存在する非金属介在物の大きさが５００μｍ以上になると、これを起点した亀裂等の欠陥が軌道輪に発生し、転がり軸受の寿命を短くする結果となる。そこで、転がり軸受の寿命を短くするような非金属介在物が軌道輪の表層部に存在するか否かを検査する技術として、非金属介在物の有無を超音波探傷により検査する技術が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された技術では、例えば超音波の周波数が２ＭＨｚ未満で軌道輪の表層部に存在する非金属介在物の大きさが１００μｍ以下の場合には非金属介在物を精度よく検出することが困難になる。また、超音波の周波数が３０ＭＨｚを超えると、超音波が軌道輪の内部で減衰してしまうため、軌道面から転動体直径の２％に相当する深さまでの表層部を精度よく探傷することが難しくなるという問題があった。また、転がり接触時のせん断応力が最大となる深さ、すなわち軌道面から転動体直径の２％に相当する深さよりさらに深い箇所に非金属介在物や欠陥が存在するケースへの対応も実用的に重要である。
【０００３】
また、タンデム圧延機等の圧延ロールを支持する軸受として用いられる転がり軸受は、多量の冷却水が飛散する環境下で使用される。このため、ワークに散水された冷却水の一部が転がり軸受の内部に侵入して潤滑剤に混入すると、転がり軸受の耐久性が大きく低下する。例えば、潤滑剤中に６％の水分が混入した場合は、水分混入がない場合に比べ、軸受の転がり疲れ寿命が数分の１から２０分の１程度に低下することが報告されている（非特許文献１参照）。そこで、冷却水等の液体が転がり軸受の内部に侵入することを防止する方策として、転がり軸受が収容されたチョック（軸受箱）に接触ゴムシールを装着し、チョックの内部を液密に密封して潤滑剤中の水分濃度を４０％から１０％未満に減少させる技術（例えば、非特許文献２参照）が提案されているが、その後のワークロール用軸受の使用実績を調査した結果、焼き付き事故を低減できるものの剥離発生までの使用時間、すなわち軸受寿命の低下についてはあまり改善されていないことが判明した（例えば、特許文献５参照）。
【０００４】
図６は軸受寿命が低下するメカニズムを説明するための図であり、同図（ａ）に示すように、転動体Ｔから受けるラジアル荷重によって深さ方向の弾性変形Δｈが固定側軌道輪の軌道面Ｋに発生すると、せん断応力ｆが転動体Ｔと軌道面Ｋとの接触部に発生する。そして、図６（ｂ）に示すように、非金属介在物Ｗが軌道面Ｋの表層部に存在すると、転動体Ｔと軌道面Ｋとの接触部に発生したせん断応力ｆによって非金属介在物Ｗの周囲に空隙Ｓが発生し、このとき、軌道面Ｋ上の潤滑剤に多量の水分が含まれていると、潤滑剤中の水分が空隙Ｓに浸入することによって金属素地の腐食溶解が起こり、応力腐食割れや剥離が軌道面Ｋに発生しやすくなる。
【０００５】
軌道面を含めた軌道輪の表層部に存在する非金属介在物の悪影響を防止する技術としては、軌道面を含めた軌道輪の表層部（軌道面から転動体直径の２％に相当する深さまでの表層部）に５００μｍを超える大きさの非金属介在物が存在するか否かを超音波探傷により検査する技術が知られている（例えば、特許文献２−４参照）。また、今回問題点としている水が混入した場合については、固定側軌道輪軌道面と金属素地との間に直径１００μｍを超える酸化物系非金属介在物が存在するか否かを超音波探傷により検査し、水浸入に伴う応力腐食割れとそれによる軸受の短寿命化を防止する技術が提案されている（特許文献５参照）。
【０００６】
しかし、転がり軸受のさらに安定した長寿命化を図るためには、実際問題として軸受用鋼材において多く見られる地傷と言われる１００μｍ以上の非金属介在物が存在しないことを保証することが必要となる。このレベルの非金属介在物が存在しないことを保証するためには、超音波波長の１／２に相当する３０ＭＨｚ以上の高周波を用いる必要があり、超音波探傷法を用いた場合、超音波の減衰が著しいといったデメリットが生じる。このため、介在物などの欠陥の安定した検出は材料（軌道面）表面のみに限られてしまい、また、検出の感度は表面粗さにも大きく影響を受けてしまうという問題があった。また、非破壊探傷法の中でも超音波探傷法や放射線探傷法は装置や検査にコストがかかるといった実用上の問題点もある。
【０００７】
鉄鋼圧延用軸受等で非常に大きな荷重を受ける軸受に使用されるころは、その表面からころ平均直径Ｄａの２％に相当する深さまでの範囲内に平方根長さ０．２ｍｍを超える欠陥（非金属介在物等）が存在すると、転がり疲労による剥離が発生し易くなる。また、ころの全断面範囲内に最大長さ０．５ｍｍを超える欠陥（非金属介在物等）が存在すると、繰り返し曲げ応力、引張応力、圧縮応力等の応力を受けるため、割れがころに発生し易くなる。
【特許文献１】特許第０３６５３９８４号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０４４７号公報
【特許文献３】特開２００４−７７２０６号公報
【特許文献４】特開２００３−１３９１４３号公報
【特許文献５】特開２０００−１１０８４１号公報
【非特許文献１】古村恭三郎、城田伸一、平川清：「表面起点及び内部起点の転がり疲れについて」、 ＮＳＫ ＢｅａｒｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ，ＮＯ．６３６，ｐｐ．１‐１０，１９７７
【非特許文献２】Ｋ．ＹＡＭＡＭＯＴＯ，Ｍ．ＹＡＭＡＺＡＫＩ，Ｍ．ＡＫＩＹＡＭＡ，Ｋ．ＦＵＲＵＭＵＲＡ：「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｏｆ Ｓｅａｌｅｄ Ｂｅａｒｉｎｇｓ ｆｏｒ Ｗｏｒｋ ＲＯｌｌ Ｎｅｃｋｓ ｉｎ ＲｏｌｌｉｎｇＭｉｌｌｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＪＳＬＥｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ｐｐ．６０９‐６１４，Ｊｕｌｙ８‐１０，１９８５，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、転動装置の寿命を短くするような非金属介在物が転動装置部品の表層部に存在するか否かを精度よく検査することのできる転動装置部品の非金属介在物検査方法および非金属介在物検査装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、非金属介在物等の内部欠陥が転動体に存在しない転がり軸受を得ることのできる転がり軸受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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明に係る転動装置部品の非金属介在物検査方法は、転動装置の短寿命化を招く非金属介在物が転動装置部品の表層部に存在するか否かを検査する方法であって、前記転動装置部品を励磁コイルに印加された交流電圧によって発生した交流磁界に配置し、電磁誘導により誘導コイルに発生した起電力の振幅と位相のうち少なくとも一方の変化量を測定して前記非金属介在物の有無を検査することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明に係る転動装置部品の非金属介在物検査方法は、請求項１記載の転動装置部品の非金属介在物検査方法において、軌道面表面の所定の面積×軌道面表面からの所定の深さで定義される所定の体積内に存在する非金属介在物を所定の寸法以下に管理することを特徴とする。
請求項３記載の発明に係る転動装置部品の非金属介在物検査方法は、請求項２記載の転動装置部品の非金属介在物検査方法において、前記所定の深さが転動体平均直径の２％であり、前記所定の寸法が非金属介在物の最大長さであり、平方根長さが２００μｍを超える欠陥が存在せず、その長さが５００μｍであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明に係る転動装置部品の非金属介在物検査方法は、請求項２記載の転動装置部品の非金属介在物検査方法において、前記所定の深さが転動体平均直径の２％であり、前記所定の寸法が非金属介在物の平均直径であり、平方根長さが２００μｍを超える欠陥が存在せず、その平均直径が１００μｍであることを特徴とする。
請求項５記載の発明に係る転動装置部品の非金属介在物検査方法は、請求項２記載の転動装置部品の非金属介在物検査方法において、前記所定の深さが転動体平均直径の２％であり、前記所定の寸法が非金属介在物の平均直径であり、平方根長さが２００μｍを超える欠陥が存在せず、その平均直径が５０μｍであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明に係る転動装置部品の非金属介在物検査方法は、請求項１〜５のいずれか一項記載の転動装置部品の非金属介在物検査方法において、前記転動装置部品が固定側の軌道輪であることを特徴とする。
請求項７記載の発明に係る転動装置部品の非金属介在物検査方法は、請求項１〜６のいずれか一項記載の転動装置部品の非金属介在物検査方法において、転動装置部品の表面から転動装置部品の直径の１／４に相当する深さまでの範囲と転動装置部品の全断面の範囲に対して電磁誘導検査を行なうことを特徴とする。
【００１３】
請求項８記載の発明に係る転動装置部品の非金属介在物検査装置は、転動装置の短寿命化を招く非金属介在物が転動装置部品の表層部に存在するか否かを検査する装置であって、前記転動装置部品の表層部に交流磁界を付与する励磁コイルと、該励磁コイルから前記転動装置部品の表層部に付与された交流磁界の磁束密度を検出するための誘導コイルとを有する電磁誘導センサを具備してなることを特徴とする。
【００１４】
請求項９記載の発明に係る転動装置部品の非金属介在物検査装置は、請求項８記載の転動装置部品の非金属介在物検査装置において、前記転動装置部品と前記電磁誘導センサのうち少なくとも一方が回転、直動、揺動可能であることを特徴とする。
請求項１０記載の発明に係る転動装置部品の非金属介在物検査装置は、請求項８または９記載の転動装置部品の非金属介在物検査装置において、前記電磁誘導センサの出力をデータ処理するデータ処理部と、該データ処理部で処理されたデータを閾値と比較して非金属介在物の有無を判定する判定部とを具備したことを特徴とする。
【００１５】
請求項１１記載の発明に係る転動装置部品の非金属介在物検査装置は、請求項１０記載の転動装置部品の非金属介在物検査装置において、前記判定部の判定結果を表示する表示手段と前記電磁誘導センサの出力を記憶する記憶手段のうち少なくとも一方を具備したことを特徴とする。
請求項１２記載の発明に係る転動装置部品の非金属介在物検査装置は、請求項８〜１１のいずれか一項記載の転動装置部品の非金属介在物検査装置において、前記電磁誘導センサが、前記転動装置部品の表面から転動装置部品の直径の１／４に相当する深さまでの範囲と転動装置部品の全断面の範囲に対して電磁誘導検査を行なうことを特徴とする。
【００１６】
請求項１３記載の発明に係る転がり軸受の製造方法は、外輪と内輪との間に複数の転動体を有する転がり軸受の製造方法であって、前記転動体の表面から転動体の平均直径の２％深さの範囲内に平方根長さが２００μｍを超える欠陥が存在せず、かつ前記転動体の全断面範囲内に最大長が５００μｍを超える欠陥が存在しないことが保証された転がり軸受を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、転動装置の寿命を短くする非金属介在物が転動装置部品の表層部に存在するか否かを精度よく検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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、本発明の第１の実施形態に係る非金属介在物検査装置の概略構成を示す図である。同図に示される非金属介在物検査装置は、被検査対象物である転動装置部品１８の表層部に交流磁界を付与する励磁コイル１２１と、この励磁コイル１２１から転動装置部品１８の表層部に付与された交流磁界の磁束密度を検出するための誘導コイル１２２とを備えており、これらの両コイル１２１，１２２は電磁誘導センサ１２を構成している。
【００１９】
また、図１に示される非金属介在物検査装置は、誘導コイル１２２のインダクタンス変化（誘導コイル１２２に発生した誘導起電力の振幅変化量または位相変化量）を検出するインダクタンス変化検出回路（データ処理部）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て非金属介在物の有無を判定する判定部として比較判定回路１４と、この比較判定回路１４の判定結果を表示する表示装置１５とを備えており、比較判定回路１４では、誘導コイル１２２に発生した誘導起電力の振幅変化量または位相変化量が閾値より大きい場合に非金属介在物が転動装置部品１８の表層部に存在すると判定し、さらに転動装置部品１８の表層部に存在する非金属介在物の最大長さが５００μｍ以上であると判定するようになっている。また、図１に示される非金属介在物検査装置は比較判定回路１４の判定結果を記録用紙等の記録媒体に記録する記録装置１６と、電磁誘導センサ１２の出力を記憶する記憶装置１７とを備えている。なお、電磁誘導センサ１２の励磁コイル１２１には、交流電源１１から交流電流が供給されるようになっている。
【００２０】
図２は電磁誘導センサ１２の概略構成を示す図であり、同図に示されるように、電磁誘導センサ１２の誘導コイル１２２は、その一部を励磁コイル１２１に接触させて励磁コイル１２１と同軸に巻回されている。
図１に示した非金属介在物検査装置を用いて、最大長さが５００μｍを超える非金属介在物が軌道輪等の転動装置部品の表層部に存在するか否かを検査する場合は、先ず、図３に示すように、転動装置部品１８の表面に電磁誘導センサ１２を近づける。そして、この状態で電磁誘導センサ１２の励磁コイル１２１に交流電流を供給して転動装置部品１８の表層部に交流磁界１９を付与すると、電磁誘導センサ１２の誘導コイル１２２に誘導起電力が発生する。このとき、電磁誘導センサ１２の誘導コイル１２２に発生した誘導起電力は転動装置部品１８の表層部に付与された交流磁界１９の磁束密度に応じて変化し、交流磁界１９の磁束密度は転動装置部品１８の表層部に存在する非金属介在物の大きさに応じて変化する。
【００２１】
したがって、電磁誘導センサ１２の誘導コイル１２２に発生した誘導起電力をインダクタンス変化検出回路１３に供給し、インダクタンス変化検出回路１３で検出された誘導起電力の振幅変化量または位相変化量を予め設定された閾値と比較することで、転動装置部品１８の表層部（軌道面から転動体直径２％の深さまでの領域）に非金属介在物が存在するか否かを精度よく検査でき、さらに転動装置部品１８の表層部に存在する非金属介在物の最大長さが５００μｍ以上であるか否かを精度よく検査することができる。
【００２２】
上述した本発明の第１の実施形態では、比較判定回路１４の判定結果を表示する表示装置１５と、比較判定回路１４の判定結果を記録用紙等の記録媒体に記録する記録装置１６と、電磁誘導センサ１２の出力を記憶する記憶装置１７とを備えたものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、表示装置１５、記録装置１６及び記憶装置１７のうちの少なくとも１つを備えたものでもよい。
【００２３】
図４は本発明の第２の実施形態に係る非金属介在物検査装置を示す図であり、同図に示される非金属介在物検査装置は、平均直径１００μｍを超える非金属介在物が軌道面を含む外輪の表層部（軌道面から転動体平均直径２％の深さまでの領域）に存在するか否かを検査する場合に用いられるものである。
第２の実施形態に係る非金属介在物検査装置は転がり軸受の外輪２０を載置するためのターンテーブル２１と、このターンテーブル２１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Ｚ軸回り（図中矢印θＺ方向）に揺動駆動するセンサ揺動機構２２と、このセンサ揺動機構２２を介して電磁誘導センサ１２を図中Ｚ軸方向に昇降駆動するセンサ昇降機構２３と、電磁誘導センサ１２を図中Ｘ軸方向及びＹ軸方向に動かしてセンサ１２を位置決めするセンサ位置決め機構２４とを備えており、ターンテーブル２１は外輪２０を位置決めする位置決め機構２５により図中Ｘ軸方向に移動可能となっている。
【００２４】
電磁誘導センサ１２は外輪２０の表層部に交流磁界を付与する励磁コイル１２１（図２参照）と、この励磁コイル１２１から外輪２０の表層部に付与された交流磁界の磁束密度を検出するための誘導コイル１２２とから構成されている。
図４に示した非金属介在物検査装置を使用して平均直径１００μｍを超える非金属介在物が軌道面を含む外輪２０の表層部に存在するか否かを検査する場合は、先ず、外輪２０をターンテーブル２１上に載置する。次に、センサ揺動機構２２、センサ昇降機構２３、センサ位置決め機構２４及び位置決め機構２５を駆動して電磁誘導センサ１２を外輪２０の軌道面に近づけた後、電磁誘導センサ１２の励磁コイル１２１に交流電流を供給して外輪２０の表層部に交流磁界を付与すると、電磁誘導センサ１２の誘導コイル１２２に誘導起電力が発生する。このとき、誘導コイル１２２に発生した誘導起電力の大きさは外輪２０の表層部に付与された交流磁界の磁束密度に応じて変化し、交流磁界の磁束密度は外輪２０の表層部に存在する非金属介在物の大きさに応じて変化する。
【００２５】
したがって、電磁誘導センサ１２の誘導コイル１２２に発生した誘導起電力の大きさを予め設定された閾値と比較することで、外輪２０の表層部（軌道面から転動体平均直径２％の深さまでの領域）に非金属介在物が精度よく検査でき、さらに外輪２０の表層部に存在する非金属介在物の平均直径が１００μｍを超えるか否かを精度よく検査することできる。
【００２６】
図５は本発明の第３の実施形態に係る非金属介在物検査装置を示す図であり、同図に示される非金属介在物検査装置は、平均直径５０μｍを超える非金属介在物が軌道面を含む内輪の表層部（軌道面から転動体平均直径２％の深さまでの領域）に存在するか否かを検査する場合に用いられるものである。
第３の実施形態に係る非金属介在物検査装置は転がり軸受の内輪２６を載置するためのターンテーブル２１と、このターンテーブル２１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Ｚ軸回り（図中矢印θＺ方向）に揺動駆動可能としたセンサ揺動機構２２と、このセンサ揺動機構２２を介して電磁誘導センサ１２を図中Ｚ軸方向に昇降駆動するセンサ昇降機構２３と、電磁誘導センサ１２を図中Ｘ軸方向及びＹ軸方向に動かしてセンサ１２を位置決めするセンサ位置決め機構２４とを備えて構成されており、電磁誘導センサ１２は内輪２６の表層部に交流磁界を付与する励磁コイル１２１（図２参照）と、この励磁コイル１２１により内輪２６の表層部に付与された交流磁界の磁束密度を検出するための誘導コイル１２２とから構成されている。
【００２７】
図５に示した非金属介在物検査装置を使用して平均直径５０μｍを超える非金属介在物が軌道面を含む内輪２６の表層部に存在するか否かを検査する場合は、先ず、内輪２６をターンテーブル２１上に載置する。次に、センサ揺動機構２２（本実施例ではターンテーブル２１を回転させ、センサ揺動機構２２を固定）、センサ昇降機構２３及びセンサ位置決め機構２４を駆動して電磁誘導センサ１２を内輪２６の軌道面に近づけた後、電磁誘導センサ１２の励磁コイル１２１に交流電流を供給して内輪２６の表層部に交流磁界を付与すると、電磁誘導センサ１２の誘導コイル１２２に誘導起電力が発生する。このとき、誘導コイル１２２に発生した誘導起電力の大きさは内輪２６の表層部に付与された交流磁界の磁束密度に応じて変化し、交流磁界の磁束密度は内輪２６の表層部に存在する非金属介在物の大きさに応じて変化する。
【００２８】
したがって、電磁誘導センサ１２の誘導コイル１２２に発生した誘導起電力の大きさを予め設定された閾値と比較することで、内輪２６の表層部（軌道面から転動体平均直径２％の深さまでの領域）に非金属介在物が存在するか否かを検査でき、さらに内輪２６の表層部に存在する非金属介在物の平均直径が５０μｍを超えるか否かを精度よく検査することできる。
【００２９】
図７は本発明の第４の実施形態に係る非金属介在物検査装置の概略構成を示す図であり、同図に示される非金属介在物検査装置は、電磁誘導センサ１２、電磁誘導ユニット３１、コンピュータユニット３２、液晶表示装置（ＬＣＤ）３３、センサ位置決め装置３４、ローラ回転装置３５および位置決め制御装置３６を備えている。
電磁誘導センサ１２は励磁コイル１２１と検出用の誘導コイル１２２とが一体になっていて、漏れ磁束を極力減らし、相互インダクタンスを高める構成となっている。このため、一般の渦流探傷と違って表面の欠陥のみならず、表面下の内部にも磁束が及ぶため、内部欠陥による磁束変化によって誘導コイル１２２のインダクタンスが変化する。
【００３０】
電磁誘導ユニット３１は、電磁誘導センサ１２の励磁コイル１２１に交流電流を供給する励磁発振回路３１１を備えている。また、電磁誘導ユニット３１は誘導コイル１２２のインダクタンス変化を検出回路３１２で検出し、これを増幅回路３１３で増幅してコンピュータユニット３２に送るように構成されている。
コンピュータユニット３２はＡＤ変換器３２１、ＣＰＵ３２２、タイマパルスユニット３２３、ＰＩＯ３２４、ＬＣＤドライバ３２５、メモリ（図示せず）等を備えており、増幅回路３１３で増幅された信号はＡＤ変換器３２１でデジタル信号に変換され、センサ位置決め装置３４の位置情報と共にデータ化される。
【００３１】
人工欠陥を導入した円筒ころ３７や超音波検査で内部欠陥が見つかった試料を用いて較正しておけば、電磁誘導検査でも欠陥の大きさを知ることができる。
超音波検査では、水中超音波が必要となるので、防錆剤のコストまで要するのに対し、電磁誘導式では、そのようなコストは不要である。
検査速度については、音速と電磁気の速度とでは比較にならないが、実際には、一定体積以上の検査を要し、センサと被検体の走査を要するため、走査ピッチが同じであれば、大差はない。しかし、一般的に、超音波検査はパルスエコー法であり、高圧転動面寿命に影響を与えるほどの小さな鋼中介在物を検出可能な高周波集束型プローブの鋼中スポット径は、検出したい欠陥の大きさ程度までに絞る必要があるため、欠陥の大きさ程度の走査ピッチを必要とし、被検体体積や被検体面積が大きいほど検査時間は負担になる。
【００３２】
超音波検査は超音波のエコーが戻る必要があり、ピンポイント的な手法であるのに対し、電磁誘導検査方式は磁束の乱れをインダクタンスの変化として捉える方式であるため、バルキー（bulky）的な手法であり、従って、走査ピッチも大きく取れる可能性が高く、検査時間は相当早くなると予測できる。
超音波で必要な高周波回路は、電磁誘導では、より低い周波数で済む（超音波は５０ＭＨｚ前後であるのに対して、電磁誘導では、１ＫＨｚ〜１ＭＨｚであり、桁が違うので、回路のコストに差で生じる。）。
【００３３】
電磁誘導検査では、励磁電圧と周波数によって、検査する深さと検出できる介在物の大きさを決めることができ、複数の周波数と電圧を切り替えて、深さに対する感度を変えながらの検査も可能であるし、被検体に適した一定の周波数と振幅で検査を行ない、コンピュータの演算処理（ソフトウェア）によって深さに対する感度を変えることができる。また、センサコイルを変えることによっても深さに対する感度を変えることができるが、本例では、速度を重視するため、センサ交換はしない。
【００３４】
本例では、転動装置部品表面から最大せん断応力発生位置よりも深い位置（転動装置部品直径Ｄの１／４深さ位置）までの範囲と転動装置部品の全断面の範囲とに分けて、電磁誘導検査を行なう場合、主に周波数の違いでＤ／４までの検査と全断面の検査とを使い分ける。すなわち、表面付近に近いＤ／４までは、比較的高い周波数で励磁誘導を行ない、比較的小さな欠陥を検出するように検査する。
【００３５】
全断面検査では、比較的小さい周波数で磁束が転動装置部品中心部まで減衰しにくく比較的大きな欠陥を検出する検査を行なう。
図７に示した円筒ころ用のローラ回転装置３５は回転速度と位置を制御できるサーボモータで駆動され、このローラ回転装置３５により被検体としての円筒ころ３７を回転させると同時に、センサ位置決め装置３４により電磁誘導センサ１２を円筒ころ３７の軸方向に移動させることで、円筒ころ３７の軌道面全体を走査できる。
【００３６】
較正用の被検体としては、図８に示すような人工欠陥３８を持った円筒ころ３７を用いる。
電磁誘導検査は、被検体内に発生した内部欠陥を検出側コイル（誘導コイル）により磁束の乱れによって検出する。磁束の乱れは相対的なものであるから、同形のころを用いて正常品と欠陥品で比較をする必要がある。
【００３７】
図８（ａ）に示す試料は、表面に近い部分に、ころの端面から直径０．２ｍｍの穴を放電加工により一定の深さで加工して人工欠陥を形成したものである。また、図８（ｂ）に示す試料は、中心付近の端面から直径０．５ｍｍの穴を放電加工により一定の深さで加工して人工欠陥を形成したものである。
本例では、被検体の電磁誘導検査を行なう前に、人工欠陥が形成された較正用試料の電磁誘導検査を行なう。具体的には、発振周波数、発振電圧、検出アンプのゲインなどを調整しながら、電磁誘導センサと被検体の相対位置とともに検出波形あるいは磁束の乱れを示す電圧などを記録して、表面付近の欠陥と中心部付近の欠陥に適した発振周波数と閾値を探す。
【００３８】
さらに可能であれば、超音波検査やＸ線ＣＴ検査など別の非破壊検査で欠陥の混入が認められ、寸法と位置が特定されている自然欠陥を用いて較正の精度を高めていけば、欠陥の寸法も計測できるようになる。
電磁誘導検査は磁束の乱れを検出するが、磁束の大きさに比べれば、非常に小さな欠陥を検出できる。これが超音波検査と大きく違うところであり、小さな欠陥でも大まかな走査ピッチで欠陥を捉えることができ、高速な検査を行なうことができる。また、本例で用いる電磁誘導検査方式は、一般の渦流検査とは違い、金属内部に磁束を透過させるタイプの検査装置およびプローブコイルであるから、内部の欠陥まで検出することができる。
【００３９】
ころの直径が一定以下の大きさであれば、表面付近と全断面の欠陥検出において、全断面の検査のみを行なうことも可能である。
また、手間はかかるが、全断面検査用と表面近傍検査用のセンサコイルを準備して、２回の検査を行なってもよい。
図９は本発明の第５の実施形態に係る非金属介在物検査装置の概略構成を示す図であり、同図に示される非金属介在物検査装置は、電磁誘導センサ１２、電磁誘導ユニット３１、センサ位置決め装置３４、ローラ回転装置３５、位置決め制御装置３６、コントローラ４０およびデジタル信号処理ユニット４１を備えている。
【００４０】
コントローラ４０は、センサプローブ走査装置とローラ回転装置３５の走査ピッチや速度などを制御するコントロール信号を位置決め制御装置３６に出力する。また、コントローラ４０はアンプのゲインを設定する信号を電磁誘導ユニット３１に出力するとともに、走査位置や判定条件（閾値）を設定する信号をデジタル信号処理ユニット４１に出力するようになっている。
【００４１】
デジタル信号処理ユニット４１はＡＤ変換器４１１と判定回路４１２を内蔵しているが、判定回路４１２はＣＰＵとソフトを含む場合であれば、すべてハードウェアのデジタル回路でデジタル信号処理ユニット４１を構成してもよい。
図９に示す第５の実施形態では、第４の実施形態と同様の方法で、所定にころ径を持った熱処理研磨完成品ころに対する表面付近と全断面における欠陥寸法に対する検出感度や閾値を求めておけば、コントローラ４０から電磁誘導ユニット３１及びデジタル信号処理ユニット４１に供給される各種設定信号の設定値を求めることができる。
【００４２】
円筒ころ３７の直径が２０ｍｍの場合に、円筒ころ３７の表面から深さ５ｍｍ以内に０．１ｍｍ以上の欠陥が存在する場合に不良（ＮＧ）とし、かつ円筒ころ３７の全断面にわたって０．３ｍｍ以上の欠陥が存在する場合に不良という設定をしておけば、転動体の平均直径Ｄａの２％深さの範囲内に平方根長さが０．２ｍｍを超える欠陥が存在せず、かつ転動体の全断面範囲内に最大長が０．５ｍｍを超える欠陥がないことを保証された転がり軸受を得ることができる。
【００４３】
図７及び図９に示した検査装置の稼動中は、定期的に較正を行い、人工欠陥を有する試料で同じ出力が得られることを確認することが好ましい。
図１０は本発明の第６の実施形態に係る非金属介在物検査装置の概略構成を示す図であり、同図に示されるように、第６の実施形態に係る非金属介在物検査装置は、電磁誘導センサ１２、プーリ５１ａ，５１ｂ、プーリ駆動用ベルト５２、モータ５３、制御アンプ５４、制御装置５５、リニアガイド装置５６、コントローラ５７およびロータリーエンコーダ５８を備えている。
【００４４】
被検体としての軸受リング５０は、プーリ５１ａ，５１ｂの周面部に載置されている。これらのプーリ５１ａ，５１ｂはプーリ駆動用ベルト５２により回転駆動されるようになっており、プーリ５１ａ，５１ｂが回転すると、これに同期して軸受リング５０も回転するようになっている。
プーリ駆動用ベルト５２を走行駆動するモータ５３は制御アンプ５４を介して制御装置５５により制御され、図示しないサーボモータを介して電磁誘導センサ１２を軸受リング５０の軸方向に移動させるリニアガイド装置５６はコントローラ５７により制御されている。
【００４５】
軸受リング５０の回転位置を検出するロータリーエンコーダ５８から出力された回転位置検出信号は、コントローラ５７に供給されている。
コントローラ５７はロータリーエンコーダ５８からの回転位置検出信号により軸受リング５０が一回転したことを検知すると、制御装置５５からの指令に基づいてサーボモータを制御し、電磁誘導センサ１２を軸受リング５０の軸方向に所定寸法移動させる。これにより、軸受リング全体の探傷が電磁誘導センサ１２により行なわれる。
【００４６】
したがって、第６の実施形態では、上述した第１ないし第５の実施形態と同様に、非金属介在物等の微小な欠陥が軸受リングの内部に存在するか否かを精度よく検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る非金属介在物検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】電磁誘導センサの概略構成を示す図である。
【図３】電磁誘導センサの励磁コイルから転動装置部品の表層部に付与される交流磁界を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る非金属介在物検査装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る非金属介在物検査装置の概略構成を示す図である。
【図６】軸受寿命が低下するメカニズムを説明するための図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る非金属介在物検査装置の概略構成を示す図である。
【図８】人工欠陥を有する校正用試料の一例を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る非金属介在物検査装置の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る非金属介在物検査装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１  交流電源
１２  電磁誘導センサ
１２１  励磁コイル
１２２  誘導コイル
１３  インダクタンス検出回路（データ処理部）
１４  比較判定回路（判定部）
１５  表示装置
１６  記録装置
１７  記憶装置
２１  ターンテーブル
２２  センサ揺動機構
２３  センサ昇降機構
２４  センサ位置決め機構
３１  電磁誘導ユニット
３１１  励磁発振回路
３１２  検出回路
３１３  増幅回路
３２  コンピュータユニット
３２１  ＡＤ変換器
３２２  ＣＰＵ
３２３  タイマパルスユニット
３２４  ＰＩＯ
３２５  ＬＣＤドライバ
３３  液晶表示装置
３４  センサ位置決め装置
３５  ローラ回転装置
３６  位置決め制御装置
３７  円筒ころ
３８  人工欠陥
４０  コントローラ
４１  デジタル信号処理ユニット
４１１  ＡＤ変換器
４１２  判定回路
５１ａ，５１ｂ  プーリ
５２  プーリ駆動用ベルト
５３  モータ
５４  制御アンプ
５５  制御装置
５６  リニアガイド装置
５７  コントローラ
５８  ロータリーエンコーダ
【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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【図８】
2008170408.tif 000010
【図９】
2008170408.tif 000011
【図１０】
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