(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪およびこの外輪の転走面を転動する複数のころを備えたころ軸受において、前記外輪の転走面およびころのいずれか一方または両方の欠陥を検出する方法であって、
ころ軸受におけるころの配列内にテーパ軸を挿入し、その楔効果でテーパ軸ところと転走面を密着させた状態で、テーパ軸を回転させ、このテーパ軸の回転トルクの変動をトルクセンサで検出し、トルクセンサで検出された信号を信号処理することで前記転走面またはころの欠陥を検出することを特徴とするトルク監視によるころ軸受の欠陥検出方法。
【請求項２】
請求項１において、前記信号処理として、トルクセンサから得られた信号波形から所定の不要周波数帯の信号成分をフィルタ処理で除去するトルク監視によるころ軸受の欠陥検出方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記信号処理として、包絡線検波処理を行い、この包絡線検波処理された信号の周波数分析により、欠陥成分の定量化を行うトルク監視によるころ軸受の欠陥検出方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記信号処理として、パルスの計数を行うトルク監視によるころ軸受の欠陥検出方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２において、前記信号処理として、実効値によって定量化を行うトルク監視によるころ軸受の欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ころ軸受の転走面およびころのいずれか一方または両方の欠陥を検出するトルク監視によるころ軸受の欠陥検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸受の転走面や転動体での欠陥を部品単体の状態で検出する方法として、顕微鏡による肉眼での外観検査などが行われている。
また、完成品の状態での軸受の欠陥検出方法としては、加速度ピックアップまたは速度ピックアップを用いた振動検査による方法が行われている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−１７１３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記した顕微鏡による肉眼での外観検査では、検査に多大な時間がかかるうえに、人的作業のため見落としが発生する可能性がある。また、部品単体での検査では、製品の組立時に発生する打ち傷やバリの圧着などを検出することは不可能である。
また、振動検査では、比較的大きな欠陥を検出することは可能であるが、微少に引っ掛かり感が認められる程度の小欠陥を検出することが困難であった。また、回転がロックしてしまうほどの大欠陥では、かえって振動値が小さくなるため、良品と誤判定する可能性があるなどの問題点もあった。
【０００４】
この発明の目的は、完成品でのころ軸受の転走面やころに存在する微少な欠陥を精度良く検出でき、また回転がロックしてしまう大欠陥も安定して検出でき、検出の所要時間も短縮できるトルク監視によるころ軸受の欠陥検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のトルク監視によるころ軸受の欠陥検出方法は、外輪およびこの外輪の転走面を転動する複数のころを備えたころ軸受において、前記外輪の転走面およびころのいずれか一方または両方の欠陥を検出する方法であって、ころ軸受におけるころの配列内にテーパ軸を挿入し、その楔効果でテーパ軸ところと転走面を密着させた状態で、テーパ軸を回転させ、このテーパ軸の回転トルクの変動をトルクセンサで検出し、トルクセンサで検出された信号を信号処理することで前記転走面またはころの欠陥を検出することを特徴とする。
この方法によると、完成品でのころ軸受の転走面やころに存在する微少な欠陥を精度良く検出でき、また回転がロックしてしまう大欠陥も安定して検出でき、検査の所要時間も短縮できる。すなわち、微小な欠陥から大欠陥までの高い検出性能が得られる。また、検査時間が短くて済むため、軸受の生産工程における欠陥検出処理のインライン化が可能となる。
【０００６】
この発明において、前記信号処理は、トルクセンサから得られた信号波形から所定の不要周波数帯の信号成分をフィルタ処理で除去するものであっても良い。また、前記信号処理は、包絡線検波処理を行い、この包絡線検波処理された信号の周波数分析により、欠陥成分の定量化を行うものであっても良い。さらに、前記信号処理は、パルスの計数を行うものであっても良い。また、前記信号処理は、実効値によって定量化を行う方法であっても良い。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のトルク監視によるころ軸受の欠陥検出方法は、外輪およびこの外輪の転走面を転動する複数のころを備えたころ軸受において、前記外輪の転走面およびころのいずれか一方または両方の欠陥を検出する方法であって、ころ軸受におけるころの配列内にテーパ軸を挿入し、その楔効果でテーパ軸ところと転走面を密着させた状態で、テーパ軸を回転させ、このテーパ軸の回転トルクの変動をトルクセンサで検出し、トルクセンサで検出された信号を信号処理することで前記転走面またはころの欠陥を検出するものとしたため、完成品でのころ軸受の転走面やころに存在する微少な欠陥を精度良く検出でき、また回転がロックしてしまう大欠陥も安定して検出でき、検出の所要時間も短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。図１は、この実施形態によるころ軸受の欠陥検出方法に用いられる検査装置の構成図を示す。この欠陥検出方法が適用される検査対象のころ軸受１１は、図６に完成品の一例を示すように、円筒状のシェル型外輪１２と、この外輪１２の内径面である転走面１２ａに沿って配列され転走面１２ａを転動する複数のころ１３と、これらのころ１３を回転自在に保持する保持器１４とでなるシェル型のラジアル軸受である。この欠陥検出方法では、上記ころ軸受１１における外輪１２の転走面１２ａおよびころ１３の欠陥を検出する。
【０００９】
図１に示す検査装置１は、検査対象のころ軸受１１を、その外輪１２の外周から把持するチャック２と、このチャック２に対向配置され前記ころ軸受１１におけるころ１３の配列内に挿入されるテーパ軸３と、このテーパ軸３を回転駆動するモータ４と、テーパ軸３の回転トルクの変動を検出するトルクセンサ５と、このトルクセンサ５で検出された信号を信号処理する分析器６とを備える。前記チャック２は、リニアスライド８に沿って昇降自在に支持されており、シリンダ装置等からなる昇降駆動源７により昇降駆動される。また、チャック２は、調芯機構９により調芯可能とされている。テーパ軸３の近傍には、ころ軸受１１へのテーパ軸３の挿入量を監視するロードセル１０が設けられている。
【００１０】
テーパ軸３は、チャック２の上昇により、チャック２が把持するころ軸受１１に挿入される。ロードセル１０は、テーパ軸３の挿入時にテーパ軸３にかかる加圧力を計測し、その計測値からテーパ軸３の挿入量を推定する。ロードセル１０の監視するテーパ軸３の挿入量が一定の値を超えると、これに応答して昇降駆動源７が停止される。このとき、テーパ軸３の楔効果で、テーパ軸３ところ軸受１１のころ１３と外輪転走面１２ａが密着した状態となる。この状態で、モータ４によりテーパ軸３が回転駆動され、テーパ軸３の回転トルクの変動がトルクセンサ５で検出される。このトルクセンサ５で検出された信号を前記分析器６で信号処理することにより、ころ軸受１１の外輪転走面１２ａまたはころ１３の欠陥の有無が検出される。
【００１１】
図２は、前記分析器６のブロック図を示す。この分析器６は、前段のプリアンプ回路部２１と後段の分析用ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）２２とでなる。  プリアンプ回路部２１は、帯域フィルタ２４によりトルクセンサ５で得られた信号波形から不要周波数帯の信号成分を除去するフィルタ処理を行った後、その信号を増幅器２５で増幅する第１のフィルタ回路２３Ａと、低域フィルタ２６によりトルクセンサ５で得られた信号波形から不要周波数帯の信号成分を除去するフィルタ処理を行った後、その信号を増幅器２７で増幅する第２のフィルタ回路２３Ｂとを有する。
【００１２】
分析用ＰＬＣ２２は、包絡線検波・周波数分析処理手段２７と、パルスカウント手段２８と、実効値演算処理手段２９と、判定手段３０とを備える。
【００１３】
包絡線検波・周波数分析処理手段２７は、プリアンプ回路部２１における第１のフィルタ回路２３Ａを経由した信号を包絡線検波処理し、この包絡線検波処理された信号の周波数分析を行うことにより欠陥成分の定量化を行うものである。包絡線検波・周波数分析処理手段２７は、絶対値検波部２７ａ、包絡線処理部２７ｂ、および周波数分析部２７ｃを入力側からこの順に有し、入力信号を絶対値検波部２７ａで絶対値検波し、その検波した信号を包絡線処理部２７ｂで包絡線処理し、その包絡線処理された信号を周波数分析部２７ｃで周波数分析する。
【００１４】
パルスカウント手段２８は、第１のフィルタ回路２３Ａを経由した信号のパルス計数を行うものである。パルスカウント手段２８は、絶対値検波部２８ａ、クレストファクタ処理部２８ｂ、およびパルスカウント部２８ｃを、入力側からこの順に有し、入力信号を絶対値検波部２８ａで絶対値検波し、この検波された信号をクレストファクタ処理部２８ｂでクレストファクタ処理し、その処理後の信号のパルス係数を、パルスカウント部２８ｃにより行う。
【００１５】
実効値演算処理手段２９は、前記プリアンプ回路部２１における第２のフィルタ回路２３Ｂを経由した信号の実効値を演算し、その実効値により欠陥成分の定量化を行うものである。
【００１６】
判定手段３０は、包絡線検波・周波数分析処理手段２７、パルスカウント手段２８、および実効値演算処理手段２９の処理結果から、ころ軸受１１の欠陥の有無を判定し、判定信号を出力するものである。判定手段３０は、通常品判定部３０ａとロック品判定部３０ｂとを有しており、通常品判定部３０ａは、包絡線検波・周波数分析処理手段２７、およびパルスカウント手段２８の出力に対して、所定の判定基準に従って、通常の疵品の判別を行う。ロック品判定部３０ｂは、実効値演算処理手段２９の処理結果から、所定の基準に従ってロック品の判別を行う。
【００１７】
表１には、上記分析器６における分析用ＰＬＣ２２での各信号処理手段２７〜２９の機能名と、その内容と、検査項目を対照させて示している。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
すなわち、判定手段３０では、包絡線検波・周波数分析処理手段２７で行われる「包絡線検波＋ＦＦＴ」の判定と、パルスカウント手段２８で行われるパルスカウントの判定で、微少な欠陥によるゴリ感の検出を行い、実効値演算処理手段２９で行われる実効値の演算結果の判定により、ころ軸受１１が回転せずにロックしてしまう非常に大きな疵の検出を行う。
【００２０】
図３〜図５には、上記した欠陥検出方法により行った具体的な検査結果をグラフにして示す。そのうち、図３は包絡線検波処理のデータに基づくゴリ感の有無の検査結果を、図４はパルスカウントのデータに基づくゴリ感の有無の検査結果を、図５は実効値に基づくロック品の有無の検査結果をそれぞれ示す。なお、この検査は、以下に挙げる測定条件で行った。
加圧力                ：３Ｎ
テーパ軸テーパ角      ：０．００３５°
テーパ軸回転数        ：３００ｒｐｍ
測定チャック前進速度  ：３０ｍｍ／ｓｅｃ
測定時間              ：０．５１ｓｅｃ
判定内容              ：（１）包絡線検波＋ＦＦＴ（搬送波帯域  １２０−３２０Hz                                ，繰り返し周波数  ２３Hz）
（２）パルスカウント
（３）実効値
【００２１】
図３に示す「包絡線検波＋ＦＦＴ」での測定結果のグラフにおいて、要求精度のゴリ感が中程度の製品はグラフの横軸３．０以上の製品であるが、グラフ中のレベル線ＡをＮＧ（不良）レベルとすると１００％ＮＧ判定されており、要求精度を満足していることが分かる。また、ゴリ感が小程度の製品もある程度検出可能であることも分かる。
【００２２】
図４に示すパルスカウントでの測定結果のグラフによると、ゴリ感が中程度以上の製品の判定を、「包絡線検波＋ＦＦＴ」による判定の場合と比較した場合、流動品と測定値が近接している場合が見られる。
【００２３】
図５に示す実効値判定でロック品の有無を測定した結果のグラフでは、「包絡線検波＋ＦＦＴ」の判定値とパルスカウント数はＯＫ品（良品）と同レベルであるが、実効値ではＯＫ品の３〜１０倍の値を示している。
【００２４】
以上の結果により、微少な欠陥によるゴリ感の検出は「包絡線検波＋ＦＦＴ」判定を基本とし、パルスカウント判定を組み合わせて行い、ロックして回らないほどの重大ＮＧを実効値判定で行えば、正確な欠陥検出が可能であることが確認できた。
【００２５】
このことから、この発明のトルク監視によるころ軸受の欠陥検出方法では、完成品の状態でのころ軸受１１の外輪転走面１２ａやころ１３に存在する微少な欠陥を精度良く検出することができる。また、従来例の振動検査では検出が困難な、回転がロックしてしまう大欠陥も安定して検出することができる。さらに、従来例の目視による単体部品での外観検査の場合と比べて、検査時間が短くなるので、インラインでの全数自動検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかるトルク監視によるころ軸受の欠陥検出方法に用いられる検査装置の概略構成図、（Ｂ）はその軸受とテーパ軸の関係を示す部分拡大断面図である。
【図２】同検査装置における分析器のブロック図である。
【図３】前記欠陥検出方法における「包絡線検波＋ＦＦＴ」判定による測定結果のグラフである。
【図４】前記欠陥検出方法におけるパルスカウント判定による測定結果のグラフである。
【図５】前記欠陥検出方法における実効値判定による測定結果のグラフである。
【図６】同欠陥検査方法の検査対象となるころ軸受の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
３…テーパ軸
５…トルクセンサ
６…分析器
１１…ころ軸受
２７…包絡線検波・周波数分析処理手段
２８…パルスカウント手段
２９…実効値演算処理手段
３０…判定手段
【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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