(57)【要約】【課題】コーティングローラの軸受ベアリングにある微小傷を正確に検出する検出方法を提供して、これにより傷ベアリングを速やかに交換して、塗布面に厚みムラ（段ムラ）のない均一厚みの塗布シートが得られるようにする。【解決手段】低速回転するコーティングローラ塗布機２０の傷検出対象となる軸受ベアリング２６又は２８に加速度ピックアップ１１を取り付け、加速度ピックアップ１１で検出された出力を、アンプ１２で増幅したあと、５００Ｈｚ以下の周波数をパスさせるローパスフィルタ１３を通すようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低速回転するコーティングローラ塗布機の傷検出対象となる軸受ベアリングに加速度ピックアップを取り付け、前記加速度ピックアップで検出された出力をローパスフィルタに通すことを特徴とする塗布機の軸受ベアリングの微小傷検出方法。
【請求項２】
前記ローパスフィルタは５００Ｈｚ以下の周波数を通すものであることを特徴とする請求項１記載の塗布機の軸受ベアリングの微小傷検出方法。
【請求項３】
前記加速度ピックアップと前記ローパスフィルタとの間に増幅器を介在させることを特徴とする請求項２記載の塗布機の軸受ベアリングの微小傷検出方法。
【請求項４】
加速度ピックアップと、前記加速度ピックアップで検出された出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力成分のうち５００Ｈｚ以下の周波数を通すローパスフィルタと、から構成されることを特徴とする低速回転コーティングローラの軸受ベアリング用微小傷検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低速回転する塗布機用軸受ベアリングの微小傷検出方法およびその微小傷検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は本発明が対象としている塗布機を説明する図である（例えば、特開２００３−２４８５３参照）。（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図３（ａ）において、２０は本発明が対象とする塗布機、２１はコーティングローラを駆動するためのモータ、２２はモータ２１からの高速回転を減速させる減速機、２６はベアリング軸受、２７はコーティングローラ、２８はベアリング軸受である。
【０００３】
図３（ｂ）において、複数個の搬送ローラ３１を用いて塗布対象であるシートＳを胴長の円筒形をしたコーティングローラ（ＣＲ）２７まで搬送し、コーティングローラ２７の周囲にシートＳを巻回し、塗布液供給装置３２からシートＳの表面に塗布液を塗布した後、シートＳを搬出させて、乾燥部させるものである。
【０００４】
図３の塗布機を用いて新品種の有機素材を塗布した。図３の塗布機を用いて塗布したこれまでの旧品種の有機素材では全く苦にならなかった段ムラ（シートＳの搬送方向に周期的にかつシートＳの幅方向全面に亘って生じる塗布層の厚みムラ）が、この新品種では塗布濃度が高いために目立ち易くなり、不許容レベルになることが生じた。
【０００５】
図４は図３の塗布機を用いて塗布されたシートの濃度ムラを測定した波形である。図から判ったことは、濃度ムラは１１０ｍｍピッチで比較的大きな振幅が数回発生し、そのあと小さな振幅の変化が所定期間継続し、再び大きな振幅が１１０ｍｍピッチで数回発生し、この繰り返しであったこと。大きな振幅同士の間隔は約２２００ｍｍであったことである。
【０００６】
そこで、本出願人は、この段ムラが生じる原因の究明に努め、段ムラが生じるのはコーティングローラが振動するからであり、そこで次のような仮定をした。
図５はコーティングローラの振動の発生原因を説明する図で、（ａ）はコーティングローラを支持するベアリングの断面図、（ｂ）両ベアリングの間に支持されたコーティングローラの正面図である。
（ａ）において、２６はベアリング軸受（玉軸受）で、外輪２６ａと、内輪２６ｂと、外輪２６ａと内輪２６ｂとの間に間挿される転動体２６ｃで、ここでは転動体２６ｃとして玉（ボール）またはコロ（円筒体）を使用している。
内輪２６ｂが回転することにより、傷のない転動体２６ｃであれば自転しながら外輪２６ａ内をスムーズに公転するので、軸が振動なく低摩擦で回転できることとなる。
【０００７】
ところが、複数個（図では１０個）の転動体２６ｃの一部（図では２６ｃ’）に傷があると、内輪２６ｂが回転することにより、転動体２６ｃ’が自転しながら外輪２６ａ内を公転しているうちに、傷のある転動体２６ｃ’が荷重Ｌを受ける位置に到達した時、２〜３回自転する範囲で傷がない外輪２６ａと接触し、このとき振動を発生させるのではないかと本出願人は仮定した。
また、転動体２６ｃ’が２〜３回自転して振動を発生させた後は、転動体２６ｃ’は外輪２６ａ内を公転して外輪２６ａの側方から上方を通過し反対側の側方を経て下方に至るので、この間の経路中は転動体２６ｃ’は荷重Ｌを受けないので、傷のある転動体２６ｃ’が傷のない外輪２６ａと接触しても大きな振動とはならない。
【０００８】
このように、コーティングローラを支持するベアリング軸受２６又は２８のパーツ（例えば、転動体）に傷があると、そのパーツ傷による発生周期で内外輪が加振されるので、図５（ｂ）のように、コーティングローラ２７が振動を受け、ビード振動となって、段ムラが発生するものと仮定した。
【０００９】
以上は、ベアリング軸受２６又は２８の転動体２６ｃの一部に傷がある場合である。転動体２６ｃに傷がある場合、内輪２６ｂが回転することにより、転動体２６ｃは公転しながら自転する。この時、転動体２６ｃの傷Ｋが内輪２６ｂ・外輪面２６ａと接触する時、振動が発生することになったが、ベアリング軸受２６のその他の構成部材である内輪２６ｂや外輪面２６ａに傷がある場合にも同じように周期的に段ムラが発生するもの考えられる。
【００１０】
その場合の周期は次のような式で表される。
転がり軸受け欠陥周波数計算式
内輪傷：  ｆｉ＝Ｚ×ｆｒ／２（１＋ｄ／Ｄ ｃｏｓα）
外輪傷：  ｆｏ＝Ｚ×ｆｒ／２（１−ｄ／Ｄ ｃｏｓα）
転動体傷：ｆｂ＝Ｄ×ｆｒ／２ｄ（１−ｄ／Ｄ ｃｏｓα）
ここで、ｆｒ  ： 軸回転数（ｒｐｓ）
Ｚ  ： 転動体個数
Ｄ  ： ピッチ円直径
ｄ  ： 転動体直径
α  ： 接触角
【００１１】
そこで、本出願人は、上記仮定が正しいことを裏付けるために、段ムラを発生する塗布機の転がり軸受のパーツ傷を検出することを試みた。
【００１２】
転がり軸受に行われる従来公知のＦＦＴ傷診断方法（特許文献１参照）は、振動法によるもので、軸受外輪軌道面などに、はく離や圧痕などのキズが存在する時、転動体がキズ上を通過する度に発生する金属間（軌道面と転動体間）の衝突波を振動加速度として検出する方法である。
【００１３】
このＦＦＴを塗布機の本件ベアリング軸受の傷診断に適用した。
図６は、ＦＦＴに用いる加速度ピックアップを塗布機のベアリング軸受に取り付け、その加速度ピックアップから得られた出力を増幅器で増幅したときの軸受の振動の生波形である。
図６の軸受の振動波形には高い周波数も含まれているため、ランダムな波形となり、ベアリングの異常時に発生する特異的な振動成分は見られなかった。
そこで、通常のＦＦＴでは固有振動周波数しか表れないと考えて、１ｋＨｚ以上の振動波形をエンベロープ処理を行ない、加振周波数を解析した。
しかしながら、その結果、ＣＲ軸受ベアリング精密診断法ではベアリング傷の欠陥周波数は検出しなく、正常と判断せざるを得なかった。
このように、従来のベアリング精密診断手法では、ベアリングの傷を検出することはできなかった。
【特許文献１】特開２００２−０２２６１７号
【特許文献２】特開２００５−１８９１３６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明はこれらの課題を解決するためになされたもので、従来の周波数解析やベアリング精密診断手法でも見つけることのできなかった塗布機のベアリング軸受の微小傷を検出することができる微小傷検出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】
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、塗布機の軸受ベアリングの微小傷検出方法に係り、低速回転するコーティングローラ塗布機の傷検出対象となる軸受ベアリングに加速度ピックアップを取り付け、前記加速度ピックアップで検出された出力をローパスフィルタを通すことを特徴としている。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の塗布機の軸受ベアリングの微小傷検出方法において、前記ローパスフィルタが５００Ｈｚ以下の周波数を通すものであることを特徴としている。
さらに、請求項３記載の発明は、低速回転コーティングローラの軸受ベアリング用微小傷検出装置に係り、加速度ピックアップと、前記加速度ピックアップで検出された出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力成分のうち５００Ｈｚ以下の周波数を通すローパスフィルタと、から構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
従来のベアリング精密診断手法では、モータ単体のベアリングの傷の検出であれば、固有振動数が高いのでで傷を検出することができるが、本発明が対象としている塗布機のコーティングローラに用いているベアリング軸受は超低速回転で使用しており（モータ単体の回転数から比べればベアリング軸受は停止状態に近いと言える）、したがって転動体の周速が遅いために転動体とキズの衝突により得られる加速度レベルが低くなってしまうため、従来のベアリング精密診断手法では傷は検出できなかったのではないかと推測される。
【００１７】
しかも、本発明が検出しようとする傷は１０ｍｍ直径のベアリングにおける３μｍの傷といった微小傷であり、このような微小傷では微少の振動源としかならず、従来のベアリングの精密診断方法を適用すると、同じ系の中に他の大きな振動源（モータなどの）が多数個あるので、それらの大きな振動源を見つけ出すことはしても、この微少振動源を見つけ出すことは困難であったからと推測される。いや、それよりも微少振動源を見つけ出す必要性が元もとなかったと言った方が正確かも知れない。微少振動源を見つけ出す必要性は、本発明により「段ムラ解消」のニーズから初めて現われたものだからである。
【００１８】
上記のように本発明により加速度ピックアップで検出された出力をローパスフィルタを通すことによって、大きな振動源を含む図６のような波形からようやく検出対象の波形が得られることができ、その傷のある部品を交換することで段ムラの原因解消に寄与することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明に係る微小傷検出方法をベアリング軸受に適用した図である。１０は本発明に係る微小傷検出装置で、圧電素子で構成される加速度ピックアップ１１を検出対象であるベアリング軸受（コロ軸受）２８に取り付けることにより、検出対象から発せられる加速度を電圧信号に変換する。加速度ピックアップ１１からの出力は増幅器１２で増幅されて、本発明によるローパスフィルタ１３を通して高周波５００Ｈｚ以上はカットされ、それより低い周波数が通過され、レコーダ１４で記録される。
なお、ここでは検出対象としてベアリング軸受（コロ軸受）２８を指定してこれに加速度ピックアップ１１を取り付けているが、検出対象をベアリング軸受（玉軸受）２６にする場合は、加速度ピックアップ１１は当然ベアリング軸受２６に取り付けられる。
【００２０】
図６は、上述したように、図１の加速度ピックアップ１１で得られた出力を増幅器１２で増幅したときの軸受の振動の生波形であり、この振動波形には、高い周波数も含まれているため、ランダムな波形となっていた。
そこで、本出願人はこの波形を図１のローパスフィルタ１３を通して高周波１００Ｈｚ以上をカットすることを試みたところ、図２に示すような波形が得られた。
【００２１】
図２はベアリング軸受２８の振動波形を表している。
図２において、傷Ｋのある転動体２６ｃ’が荷重を受けている範囲（下方）にくると大きな振幅の波形（イ）が表われ、傷Ｋのある転動体２６ｃ’が荷重を受けない範囲（側方および上側）にくると大きな振幅の波形がなくなり、小振幅波形（ロ）が長い期間続く。そして傷Ｋのある転動体２６ｃ’が再び荷重受けている範囲にくると大きな振幅の波形（イ）が表われている。
図より、本実施例において、コーティングローラの固有振動は１００Ｈｚ（３ｍｍピッチ）であり、これに対して転動体傷欠陥周期は３Ｈｚ（１１０ｍｍピッチ）、転動体２６ｃの公転周期は本実施例では約０．１５Ｈｚ（２２００ｍｍピッチ）であることが判った。
これより、図２の振動波形が図４（ａ）のシートの濃度ムラ波形によく符合していることが判り、シートの濃度ムラはコーティングローラの転動体の傷欠陥によるものであることが証明された。
【００２２】
このように、従来の周波数解析を中心とした解析手法では発生源が特定できないので、濃度ムラ計測と同様に時間軸で現象を捕らえることにした。すなわち、本発明が検出対象としているベアリングの固有振動数が低いことに着目して、思い切って低い周波数を取り込んで解析した結果、ようやく傷が見つかったのである。
【００２３】
したがって、図４（ａ）のようなシートの濃度ムラ波形が生じた場合には、図２の振動波形が出た軸受がシートの濃度ムラの原因であるから、本発明の微小傷検出方法により欠陥のある軸受を特定し、これを交換すればシートの濃度ムラが解消できることとなる。
このように本発明によれば、従来の周波数領域やベアリング精密診断手法、さらにＡＥ診断法でも見つけることのできなかった超低速回転の塗布機のベアリング軸受の微小傷を簡単な方法で正確に検出することが可能となり、したがって、シートの濃度ムラの原因となる欠陥軸受を速やかに交換することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る微小傷検出方法をコーティングローラ（ＣＲ）ベアリング軸受に適用した図である。
【図２】本発明の微小傷検出方法による軸受２８の振動波形を表している。
【図３】本発明が対象としている塗布機の図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】図３の塗布機を用いて塗布されたシートの濃度ムラを測定した波形である。
【図５】ＣＲの回転速度が均一でなくなる原因を説明する図で、（ａ）はコーティングローラを支持するベアリングの断面図、（ｂ）両ベアリングの間に支持されたコーティングローラの正面図である。
【図６】加速度ピックアップを塗布機のベアリング軸受に取り付け、その加速度ピックアップから得られた出力を増幅器で増幅したときの軸受の振動の生波形である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  本発明に係る微小傷検出装置
１１  加速度ピックアップ
１２  増幅器
１３  ローパスフィルタ
１４  レコーダ
２０  本発明が対象とする塗布機
２１  モータ
２２  減速機
２６、２８  ベアリング軸受
２７  コーティングローラ（ＣＲ）
【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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