転動装置部品の検査方法および検査装置
【課題】転動装置部品の表層部に形成された浸炭層、浸炭窒化層等の表面硬化層の深さを精度よく検出することのできる転動装置部品の検査方法を提供する。
【解決手段】転動装置部品の表層部に形成された表面硬化層の深さを測定する手段として電磁誘導センサ１１を用い、電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力に基づいて表面硬化層の深さを測定するようにした。
【解決手段】転動装置部品の表層部に形成された表面硬化層の深さを測定する手段として電磁誘導センサ１１を用い、電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力に基づいて表面硬化層の深さを測定するようにした。
【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を構成する転動装置部品（例えば軌道輪、転動体、ねじ軸、ナット、案内レール、スライダ）を検査する検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼用ロールネック軸受として用いられる転がり軸受は、過酷な環境下で使用されることから、芯部靱性及び表面圧縮残留応力の付加による高機能化を図る目的で、軌道輪素材や転動体素材に浸炭、浸炭窒化などの表面硬化処理を施し、さらに焼入れ焼戻しを施して製造されている。しかし、このような転がり軸受の軌道輪は浸炭または浸炭窒化処理による表面硬化層の深さが深くなり過ぎると、軌道輪の端面部に割れが発生しやすくなることが知られている。そこで、軌道輪の端面部に割れが発生することを抑制するために、軌道輪端面の表面硬化層深さを軌道輪軌道面の表面硬化層深さの０．８倍以下とすることが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、転がり軸受は環状部材、棒材又は線材を鍛造加工して軸受軌道輪や転動体の形状にする前工程を経て、研削や超仕上げ等により加工されるが、鍛造工程におけるファイバーフローや内部欠陥の発生が転がり軸受の寿命に影響するので、ファイバーフローの影響や割れの発生を防止する提案がなされている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２０００−３１４４２７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０１８５０号公報
【特許文献３】特開２０００−７１０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、超音波探傷法を利用して表面硬化層の深さを測定している。このため、軌道輪の表面状態や形状などに大きく影響され、表面硬化層の深さを正確に測定するのに時間がかかるという問題がある。
また、軸受が破損した場合、軸受を外して交換する必要が生じて多大な損害を被ることになるため、剥離に起因するような軌道面の内部欠陥を無くすることが求められている。
【０００５】
さらに、軸受の転走面に対する材料のファイバーフローと寿命の関係について、これまで定性的に示された例はあるが、寿命に有害な介在物の長さと寿命の影響について研究された例はない。
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的は、転動装置部品の表層部に形成された浸炭層、浸炭窒化層等の表面硬化層の深さを精度よく検出することのできる転動装置部品の検査方法および検査装置を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、鍛造加工された転動装置部品の内部にまくれ込み、クラックなどの鍛造欠陥があるか否かを正確に検査することのできる転動装置部品の検査方法および検査装置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検査方法は、浸炭または浸炭窒化による表面硬化層を表層部に有する転動装置部品の検査方法であって、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内に配置し、電磁誘導により発生する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転動装置部品の表面硬化層を検査することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明に係る転動装置部品の検査方法は、請求項１記載の転動装置部品の検査方法において、前記転動装置部品が転がり軸受の軌道輪であって、前記軌道輪の端面部に割れが発生しているか否かを検査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検査方法は、鍛造加工された転動装置部品の検査方法であって、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内に配置し、電磁誘導により発生する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転動装置部品の表面及び内部の加工層を検査することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明に係る転動装置部品の検査方法は、請求項３記載の転動装置部品の検査方法において、前記転動装置部品が転がり軸受の軌道輪または転動体であって、前記軌道輪または転動体に割れが発生しているか否かを検査す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検査装置は、請求項１〜４のいずれか一項記載の検査方法に用いられる転動装置部品の検査装置であって、前記転動装置部品の検査部位に交流磁界を付与する励磁コイルと前記交流磁界の磁束密度の変化を電磁誘導により検出する誘導コイルとを有する電磁誘導センサを備えてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明に係る転動装置部品の検査装置は、請求項５記載の転動装置部品の検査装置において、前記電磁誘導センサと前記転動装置部品のうち少なくとも一方が回転、直動および揺動可能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検査装置は、請求項５または６記載の転動装置部品の検査装置において、前記電磁誘導センサにより検出したデータの演算処理を行なうデータ処理部と、このデータ処理部を閾値と比較して欠陥の有無を判定する判定部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項８記載の発明に係る転動装置部品の検査装置は、請求項７記載の転動装置部品の検査装置において、前記判定部の判定結果を表示する表示部と前記電磁誘導センサにより検出したデータを記憶する記憶部のうち少なくとも一つを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１及び２記載の発明に係る転動装置部品の検査方法によれば、転動装置部品の表面硬化層の深さを測定するセンサとして電磁誘導法を利用した電磁誘導センサを用いたことで、浸炭層、浸炭窒化層等の表面硬化層の深さを精度よく測定することができる。
請求項３及び４記載の発明に係る転動装置部品の検査方法によれば、転動装置部品の表層部に鍛造欠陥があるか否かを検査するセンサとして電磁誘導法を利用した電磁誘導センサを用いたことで、鍛造加工された転動装置部品の表層部に鍛造欠陥が存在するか否かを精度よく検査することができる。
【００１３】
請求項５〜８記載の発明に係る転動装置部品の検査装置によれば、転動装置部品の表面硬化層や鍛造加工層を検査するときに有用な検査装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１は円錐ころ軸受の外輪断面を示す図であり、図中１は外輪、１ａは外輪の外径面、１ｂは外輪の内径面、１ｃは外輪の端面、５は外輪１の表層部に形成された浸炭層を示している。
図２は転動装置部品の表層部に形成された浸炭層、浸炭窒化層等の表面硬化層の深さを測定する場合に用いられる表面硬化層深さ測定装置の概略構成を示す図であり、同図に示される表面硬化層深さ測定装置は、電磁誘導センサ１１と、この電磁誘導センサ１１から出力されたデータを処理して表面硬化層の深さを求めるデータ処理装置１２とを備えている。
【００１５】
電磁誘導センサ１１は被測定物１０の表層部に形成された表面硬化層１０ａに交流磁界を付与する励磁コイル１１ａと、この励磁コイル１１ａにより被測定物１０の表面硬化層１０ａ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１１ｂとからなり、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力は、表面硬化層１０ａの深さ情報としてデータ処理装置１２に供給されるようになっている。
【００１６】
データ処理装置１２は、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の振幅変化量を検出する誘導起電力検出部としてのインダクタンス変化検出部１２ａを有している。また、データ処理装置１２はインダクタンス変化検出部１２ａで検出された誘導起電力の振幅変化量と較正値に基づいて表面硬化層１０ａの深さを演算する演算部１２ｂを有しており、この演算部１２ｂから出力された信号は、表面硬化層１０ａの深さを表示する表示装置１３、演算部１２ｂの演算結果を記録用紙等の記録媒体に記録する記録装置１４および演算部１２ｂの演算結果を記憶する記憶装置１５に供給されるようになっている。なお、電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａには、交流電源１６から交流電流が供給されるようになっている。
【００１７】
図３は電磁誘導センサ１１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１１の誘導コイル１１ｂは、その一部を励磁コイル１１ａに接触させて励磁コイル１１ａと同軸に巻回されている。
図２に示した表面硬化層深さ測定装置を用いて転動装置部品の表層部に形成された表面硬化層１０ａの深さを測定する場合は、転動装置部品の表面硬化層１０ａに電磁誘導センサ１１を近づけた後、電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａに交流電流を交流電源１６から供給する。そうすると、図４に示すような交流磁界１７が電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａから発生するとともに、誘導起電力が電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生する。このとき、発生した交流磁界１７の磁束密度は転動装置部品の表層部に形成された表面硬化層１０ａの深さに応じて変化し、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力も交流磁界１７の磁束密度に応じて変化する。そして、データ処理装置１２では、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の振幅変化量に基づいて表面硬化層１０ａの深さを演算する。
【００１８】
このように、転動装置部品の表層部に形成された浸炭層、浸炭窒化層等の表面硬化層の深さを測定する際に、電磁誘導法を利用して表面硬化層の深さを測定することで、超音波探傷法を利用した場合のように、転動装置部品の表面状態や形状などに大きく影響されることがない。したがって、転動装置部品の表層部に形成された表面硬化層の深さを精度よく測定することができる。
【００１９】
なお、上述した実施形態では誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の振幅変化量に基づいて表面硬化層の深さを求めるようにしたが、誘導起電力の位相変化量に基づいて表面硬化層の深さを求めるようにしてもよい。
図５は、円錐ころ軸受の外輪端面部に形成された浸炭層の深さを測定する浸炭層深さ測定装置の一例を示す図である。同図に示される浸炭層深さ測定装置は、円錐ころ軸受の外輪１を載置するためのターンテーブル２０と、このターンテーブル２０の上方に配置された電磁誘導センサ１１と、この電磁誘導センサ１１をＸ軸回り（図中矢印θx方向）に揺動駆動するセンサ揺動機構２１と、このセンサ揺動機構２１を介して電磁誘導センサ１１を図中Ｚ軸方向に昇降駆動するセンサ昇降機構２２と、電磁誘導センサ１１を図中Ｘ軸方向及びＹ軸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２３とを備えており、ターンテーブル２０は転がり軸受部品の位置決め機構２４により図中Ｘ軸方向に移動可能となっている。
【００２０】
電磁誘導センサ１１は、電磁誘導式探傷プローブの励磁コイルに印加された交流電圧により発生する交流磁界内に被測定物を配置し、前記電磁誘導式探傷プローブの誘導コイルに発生する起電力を検出するセンサで、外輪の表層部に形成された浸炭層に交流磁界を付与する励磁コイル１１ａ（図２参照）と、励磁コイル１１ａにより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１１ｂとからなる。励磁コイル１１ａは、その一部を誘導コイル１１ｂに接触させて誘導コイル１１ｂと同軸に巻回されている。また、励磁コイル１１ａと誘導コイル１１ｂは一つの筐体内に収納されており、誘導コイル１１ｂには、励磁コイル１１ａの励磁によって発生した交流磁界の変化を誘導コイル１１ｂ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。
【００２１】
図５に示した浸炭層深さ測定装置を用いて外輪１の端面１ｃに形成された浸炭層の深さを測定する場合は、ターンテーブル２０の上面に外輪１を載置した後、センサ揺動機構２１、センサ昇降機構２２、センサ位置決め機構２３及び被測定物である転がり軸受部品の位置決め機構２４を駆動して電磁誘導センサ１１を外輪１の端面１ｃに近づける。そして、この状態で電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａに高周波電流を供給する。そうすると、図４に示すような交流磁界１７が電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａから発生するとともに、誘導起電力が電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生する。このとき、発生した交流磁界１７の磁束密度は外輪１の表層部に形成された浸炭層の深さに応じて変化し、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力も交流磁界１７の磁束密度に応じて変化する。したがって、電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の大きさを検出することにより、外輪１の端面１ｃに形成された浸炭層の深さを精度よく測定することができる。
【００２２】
また、電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａと誘導コイル１１ｂを一つの筐体内に収納したことにより、一体のユニットとして小型化できると共に作業性が良好なものとすることができる。
図６は、円錐ころ軸受の外輪内径面に形成された浸炭窒化層の深さを測定する浸炭窒化層深さ測定装置の一例を示す図である。同図に示される浸炭窒化層深さ測定装置は、円錐ころ軸受の外輪１を載置するためのターンテーブル２０と、このターンテーブル２０の上方に配置された電磁誘導センサ１１と、この電磁誘導センサ１１を図中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２１と、このセンサ揺動機構２１を介して電磁誘導センサ１１を図中Ｚ軸方向に昇降駆動するセンサ昇降機構２２と、電磁誘導センサ１１を図中Ｘ軸方向及びＹ軸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２３とを備えており、ターンテーブル２０は転がり軸受部品の位置決め機構２４により図中Ｘ軸方向に移動可能となっている。
【００２３】
電磁誘導センサ１１は、図２に示すように、外輪の浸炭窒化層に交流磁界を付与する励磁コイル１１ａと、この励磁コイル１１ａにより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１１ｂとからなり、これらの両コイル１１ａ，１１ｂは一つの筐体内に収容されている。
図６に示した浸炭窒化層深さ測定装置を用いて外輪１の内径面１ｂに形成された浸炭窒化層の深さを測定する場合は、ターンテーブル２０の上面に外輪１を載置した後、センサ揺動機構２１、センサ昇降機構２２、センサ位置決め機構２３及び被測定物である転がり軸受部品の位置決め機構２４を駆動して電磁誘導センサ１１を外輪１の内径面１ｂに近づける。そして、この状態で電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａに高周波電流を供給する。そうすると、図４に示すような交流磁界１７が電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａから発生するとともに、誘導起電力が電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生する。このとき、発生した交流磁界１７の磁束密度は外輪１の内径面１ｂに形成された浸炭窒化層の深さに応じて変化し、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力も交流磁界１７の磁束密度に応じて変化する。したがって、電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の大きさを検出することにより、外輪１の内径面１ｂに形成された浸炭窒化層の深さを精度よく測定することができる。
【００２４】
図７は、自動調心ころ軸受の一部分を示す断面図である。同図に示される自動調心ころ軸受は、内輪２の二列の軌道溝２ａ，２ｂと外輪１の軌道面との間に二列のころ３が保持器４を介して周方向に転動可能に介装されている。そして、内輪２および外輪１のうちの少なくとも一方の軌道輪のファイバーフローところ３との接する角度θが１５°以下、好ましくは１０°以下であり、且つ、軌道面全周×最大せん断応力深さ＝被検体積とした場合に、該被検体積内に存在する非金属介在物、地傷、開口クラック等の欠陥の平方根長さが0.3 ｍｍ以下であることが非破壊検査により検証されており、これにより、ころ３と外輪１及び内輪２との間にすべりが生じ易く、且つ、異物が侵入しない潤滑状態が良好な環境下での転がり疲れ寿命の延長を図ることができるようにしている。
【００２５】
ここで、欠陥の平方根長さとは、欠陥の形状が線状である場合（線状欠陥）は、その長さＬと幅Ｄとの積の平方根（Ｌ×Ｄ）１／２を平方根長さとし、欠陥の形状が粒状、球状又は塊状である場合（非線状欠陥）は、その最大径（長軸径）Ｄ１と最小径（短軸径）Ｄ２との積の平方根（Ｄ１×Ｄ２）１／２を平方根長さとする。
また、軌道輪のファイバーフローところ３との接する角度θは、軌道輪の転走面に対する材料のファイバーフローの角度θと同義であり、図２で内輪２を例に採って説明すると、このθは複列の２つの内輪軌道溝２ａ，２ｂによって２つ（θ１，θ２）でき、軸心Ｏから軌道溝範囲の内端と外端を結ぶ範囲の中点ｇ１，ｇ２の軌道溝表面上の接線とファイバーフローとのなす角度でθ２（θ１）を定義する。なお、小さい方θ１と大きい方θ２があるが、大きい方の角度θ２に寿命は支配されるため、内輪２の場合はθ２を用いた。
【００２６】
また、円すいころ軸受や円筒ころ軸受の場合のファイバーフローとのなす角度は、上記の自動調心ころ軸受のように球面とはなっておらず、軌道溝表面上の接線は軌道面そのものとなる。従って、この場合は、ファイバーフローの角度は、軌道輪の軸線を含む断面において軌道面とのなす角度で定義される。
図９は、軌道輪等の転動装置部品内に鍛造欠陥があるか否かを検査する場合に用いられる鍛造欠陥検査装置の概略構成を示す図である。同図に示される鍛造欠陥検査装置は、励磁コイル１１ａ及び誘導コイル１１ｂを有する電磁誘導センサ１１と、この電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂ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２５と、このインダクタンス変化検出回路２５で検出された誘導起電力を予め設定された閾値と比較して鍛造欠陥の有無を判定する比較判定回路２６とを備えており、比較判定回路２６の判定結果は表示装置１３に表示されるとともに、記録用紙等の記録媒体に記録装置１４によって記録され、さらに記憶装置１５に供給されるようになっている。なお、電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａには、交流電源１６から交流電流が供給されるようになっている。
【００２７】
図９に示した鍛造欠陥検査装置を用いて転動装置部品の内部にまくれ込み、クラックなどの鍛造欠陥があるか否かを検査する場合は、被測定物１０の表面に電磁誘導センサ１１を近づけた後、電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａに交流電流を交流電源１６から供給する。そうすると、図４に示すような交流磁界１７が電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａから発生するとともに、誘導起電力が電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生する。このとき、発生した交流磁界１７の磁束密度は被測定物１０の内部に発生した鍛造欠陥の大きさに応じて変化し、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力も交流磁界１７の磁束密度に応じて変化する。
【００２８】
したがって、電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の大きさをインダクタンス変化検出回路２５で検出し、このインダクタンス変化検出回路２５で検出された誘導起電力を比較判定回路２６に供給して閾値と比較することにより、被測定物１０の内部に鍛造欠陥が発生したか否かを正確に検査することができる。
図１０は鍛造加工された外輪内径面のファイバーフローや鍛造欠陥の有無を検査する検査装置の一例を示す図であり、同図に示される検査装置は、円錐ころ軸受の外輪１を載置するためのターンテーブル２０と、このターンテーブル２０の上方に配置された電磁誘導センサ１１と、この電磁誘導センサ１１を図中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２１と、このセンサ揺動機構２１を介して電磁誘導センサ１１を図中Ｚ軸方向に昇降駆動するセンサ昇降機構２２と、電磁誘導センサ１１を図中Ｘ軸方向及びＹ軸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２３と、を備えている。
【００２９】
電磁誘導センサ１１は、図２に示すように、鍛造加工された外輪の内径面に交流磁界を付与する励磁コイル１１ａと、この励磁コイル１１ａにより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１１ｂとからなり、これらの両コイル１１ａ，１１ｂは一つの筐体内に収容されている。
図１０に示した検査装置を用いて外輪内径面のファイバーフローや鍛造欠陥の有無を検査する場合は、ターンテーブル２０の上面に外輪１を載置した後、センサ揺動機構２１、センサ昇降機構２２及びセンサ位置決め機構２３を駆動して電磁誘導センサ１１を外輪１の内径面に近づける。そして、この状態で電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａに高周波電流を供給する。そうすると、図４に示すような交流磁界１７が電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａから発生するとともに、誘導起電力が電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生する。このとき、発生した交流磁界１７の磁束密度は外輪１の軌道面内部に発生した鍛造欠陥の大きさに応じて変化し、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力も交流磁界１７の磁束密度に応じて変化する。したがって、電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の大きさを検出することにより、まくれ込み、クラックなどの鍛造欠陥が外輪１の軌道面内部にあるか否かを正確に検査することができる。
【００３０】
また、電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａと誘導コイル１１ｂを一つの筐体内に収納したことにより、一体のユニットとして小型化できると共に作業性が良好なものとすることができる。
図１１は鍛造加工された内輪外径面のファイバーフローや鍛造欠陥の有無を検査する検査装置の一例を示す図であり、同図に示される検査装置は、円錐ころ軸受の内輪２を載置するためのターンテーブル２０と、このターンテーブル２０の上方に配置された電磁誘導センサ１１と、この電磁誘導センサ１１を図中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２１と、このセンサ揺動機構２１を介して電磁誘導センサ１１を図中Ｚ軸方向に昇降駆動するセンサ昇降機構２２と、電磁誘導センサ１１を図中Ｘ軸方向及びＹ軸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２３と、を備えている。
【００３１】
電磁誘導センサ１１は、図２に示すように、鍛造加工された内輪の外径面に交流磁界を付与する励磁コイル１１ａと、この励磁コイル１１ａにより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１１ｂとからなり、これらの両コイル１１ａ，１１ｂは一つの筐体内に収容されている。
図１１に示した検査装置を用いて内輪内径面のファイバーフローと鍛造欠陥の有無を検査する場合は、ターンテーブル２０の上面に内輪２を載置した後、センサ揺動機構２１、センサ昇降機構２２及びセンサ位置決め機構２３を駆動して電磁誘導センサ１１を内輪２の外径面に近づける。そして、この状態で電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａに高周波電流を供給する。そうすると、図４に示すような交流磁界１７が電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａから発生するとともに、誘導起電力が電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生する。このとき、発生した交流磁界１７の磁束密度は内輪２の軌道面内部に発生した鍛造欠陥の大きさに応じて変化し、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力も交流磁界１７の磁束密度に応じて変化する。したがって、電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の大きさを検出することにより、まくれ込み、クラックなどの鍛造欠陥が内輪２の軌道面内部にあるか否かを正確に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】円錐ころ軸受の外輪断面を示す図である。
【図２】転動装置部品の表層部に形成された表面硬化層の深さを測定する場合に用いられる表面硬化層深さ測定装置の概略構成を示す図である。
【図３】電磁誘導センサの概略構成を示す図である。
【図４】電磁誘導センサから発生する交流磁界を示す図である。
【図５】円錐ころ軸受の外輪端面部に形成された浸炭層の深さを測定する浸炭層深さ測定装置の一例を示す図である。
【図６】円錐ころ軸受の外輪内径面に形成された浸炭窒化層の深さを測定する浸炭窒化層深さ測定装置の一例を示す図である。
【図７】自動調心ころ軸受の一部分を示す断面図である。
【図８】軌道輪の転走面に対する材料のファイバーフローの角度θの定義を説明するための説明図である。
【図９】転動装置部品内に鍛造欠陥があるか否かを検査する場合に用いられる鍛造欠陥検査装置の概略構成を示す図である。
【図１０】鍛造加工された外輪内径面のファイバーフローや鍛造欠陥の有無を検査する検査装置の一例を示す図である。
【図１１】鍛造加工された内輪外径面のファイバーフローと鍛造欠陥の有無を検査する検査装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 外輪
２ 内輪
３ ころ
４ 保持器
５ 浸炭層
１０ａ 表面硬化層
１１ 電磁誘導センサ
１１ａ 励磁コイル
１１ｂ 誘導コイル
１２ データ処理装置
１２ａ 誘導起電力検出部
１２ｂ 演算部
１３ 表示装置
１４ 記録装置
１５ 記憶装置
１６ 交流電源
１７ 交流磁界
２０ ターンテーブル
２１ 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
２５ インダクタンス変化検出回路
２６ 比較判定回路
【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を構成する転動装置部品（例えば軌道輪、転動体、ねじ軸、ナット、案内レール、スライダ）を検査する検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼用ロールネック軸受として用いられる転がり軸受は、過酷な環境下で使用されることから、芯部靱性及び表面圧縮残留応力の付加による高機能化を図る目的で、軌道輪素材や転動体素材に浸炭、浸炭窒化などの表面硬化処理を施し、さらに焼入れ焼戻しを施して製造されている。しかし、このような転がり軸受の軌道輪は浸炭または浸炭窒化処理による表面硬化層の深さが深くなり過ぎると、軌道輪の端面部に割れが発生しやすくなることが知られている。そこで、軌道輪の端面部に割れが発生することを抑制するために、軌道輪端面の表面硬化層深さを軌道輪軌道面の表面硬化層深さの０．８倍以下とすることが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、転がり軸受は環状部材、棒材又は線材を鍛造加工して軸受軌道輪や転動体の形状にする前工程を経て、研削や超仕上げ等により加工されるが、鍛造工程におけるファイバーフローや内部欠陥の発生が転がり軸受の寿命に影響するので、ファイバーフローの影響や割れの発生を防止する提案がなされている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２０００−３１４４２７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０１８５０号公報
【特許文献３】特開２０００−７１０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、超音波探傷法を利用して表面硬化層の深さを測定している。このため、軌道輪の表面状態や形状などに大きく影響され、表面硬化層の深さを正確に測定するのに時間がかかるという問題がある。
また、軸受が破損した場合、軸受を外して交換する必要が生じて多大な損害を被ることになるため、剥離に起因するような軌道面の内部欠陥を無くすることが求められている。
【０００５】
さらに、軸受の転走面に対する材料のファイバーフローと寿命の関係について、これまで定性的に示された例はあるが、寿命に有害な介在物の長さと寿命の影響について研究された例はない。
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的は、転動装置部品の表層部に形成された浸炭層、浸炭窒化層等の表面硬化層の深さを精度よく検出することのできる転動装置部品の検査方法および検査装置を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、鍛造加工された転動装置部品の内部にまくれ込み、クラックなどの鍛造欠陥があるか否かを正確に検査することのできる転動装置部品の検査方法および検査装置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検査方法は、浸炭または浸炭窒化による表面硬化層を表層部に有する転動装置部品の検査方法であって、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内に配置し、電磁誘導により発生する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転動装置部品の表面硬化層を検査することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明に係る転動装置部品の検査方法は、請求項１記載の転動装置部品の検査方法において、前記転動装置部品が転がり軸受の軌道輪であって、前記軌道輪の端面部に割れが発生しているか否かを検査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検査方法は、鍛造加工された転動装置部品の検査方法であって、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内に配置し、電磁誘導により発生する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転動装置部品の表面及び内部の加工層を検査することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明に係る転動装置部品の検査方法は、請求項３記載の転動装置部品の検査方法において、前記転動装置部品が転がり軸受の軌道輪または転動体であって、前記軌道輪または転動体に割れが発生しているか否かを検査す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検査装置は、請求項１〜４のいずれか一項記載の検査方法に用いられる転動装置部品の検査装置であって、前記転動装置部品の検査部位に交流磁界を付与する励磁コイルと前記交流磁界の磁束密度の変化を電磁誘導により検出する誘導コイルとを有する電磁誘導センサを備えてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明に係る転動装置部品の検査装置は、請求項５記載の転動装置部品の検査装置において、前記電磁誘導センサと前記転動装置部品のうち少なくとも一方が回転、直動および揺動可能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検査装置は、請求項５または６記載の転動装置部品の検査装置において、前記電磁誘導センサにより検出したデータの演算処理を行なうデータ処理部と、このデータ処理部を閾値と比較して欠陥の有無を判定する判定部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項８記載の発明に係る転動装置部品の検査装置は、請求項７記載の転動装置部品の検査装置において、前記判定部の判定結果を表示する表示部と前記電磁誘導センサにより検出したデータを記憶する記憶部のうち少なくとも一つを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１及び２記載の発明に係る転動装置部品の検査方法によれば、転動装置部品の表面硬化層の深さを測定するセンサとして電磁誘導法を利用した電磁誘導センサを用いたことで、浸炭層、浸炭窒化層等の表面硬化層の深さを精度よく測定することができる。
請求項３及び４記載の発明に係る転動装置部品の検査方法によれば、転動装置部品の表層部に鍛造欠陥があるか否かを検査するセンサとして電磁誘導法を利用した電磁誘導センサを用いたことで、鍛造加工された転動装置部品の表層部に鍛造欠陥が存在するか否かを精度よく検査することができる。
【００１３】
請求項５〜８記載の発明に係る転動装置部品の検査装置によれば、転動装置部品の表面硬化層や鍛造加工層を検査するときに有用な検査装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１は円錐ころ軸受の外輪断面を示す図であり、図中１は外輪、１ａは外輪の外径面、１ｂは外輪の内径面、１ｃは外輪の端面、５は外輪１の表層部に形成された浸炭層を示している。
図２は転動装置部品の表層部に形成された浸炭層、浸炭窒化層等の表面硬化層の深さを測定する場合に用いられる表面硬化層深さ測定装置の概略構成を示す図であり、同図に示される表面硬化層深さ測定装置は、電磁誘導センサ１１と、この電磁誘導センサ１１から出力されたデータを処理して表面硬化層の深さを求めるデータ処理装置１２とを備えている。
【００１５】
電磁誘導センサ１１は被測定物１０の表層部に形成された表面硬化層１０ａに交流磁界を付与する励磁コイル１１ａと、この励磁コイル１１ａにより被測定物１０の表面硬化層１０ａ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１１ｂとからなり、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力は、表面硬化層１０ａの深さ情報としてデータ処理装置１２に供給されるようになっている。
【００１６】
データ処理装置１２は、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の振幅変化量を検出する誘導起電力検出部としてのインダクタンス変化検出部１２ａを有している。また、データ処理装置１２はインダクタンス変化検出部１２ａで検出された誘導起電力の振幅変化量と較正値に基づいて表面硬化層１０ａの深さを演算する演算部１２ｂを有しており、この演算部１２ｂから出力された信号は、表面硬化層１０ａの深さを表示する表示装置１３、演算部１２ｂの演算結果を記録用紙等の記録媒体に記録する記録装置１４および演算部１２ｂの演算結果を記憶する記憶装置１５に供給されるようになっている。なお、電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａには、交流電源１６から交流電流が供給されるようになっている。
【００１７】
図３は電磁誘導センサ１１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１１の誘導コイル１１ｂは、その一部を励磁コイル１１ａに接触させて励磁コイル１１ａと同軸に巻回されている。
図２に示した表面硬化層深さ測定装置を用いて転動装置部品の表層部に形成された表面硬化層１０ａの深さを測定する場合は、転動装置部品の表面硬化層１０ａに電磁誘導センサ１１を近づけた後、電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａに交流電流を交流電源１６から供給する。そうすると、図４に示すような交流磁界１７が電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａから発生するとともに、誘導起電力が電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生する。このとき、発生した交流磁界１７の磁束密度は転動装置部品の表層部に形成された表面硬化層１０ａの深さに応じて変化し、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力も交流磁界１７の磁束密度に応じて変化する。そして、データ処理装置１２では、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の振幅変化量に基づいて表面硬化層１０ａの深さを演算する。
【００１８】
このように、転動装置部品の表層部に形成された浸炭層、浸炭窒化層等の表面硬化層の深さを測定する際に、電磁誘導法を利用して表面硬化層の深さを測定することで、超音波探傷法を利用した場合のように、転動装置部品の表面状態や形状などに大きく影響されることがない。したがって、転動装置部品の表層部に形成された表面硬化層の深さを精度よく測定することができる。
【００１９】
なお、上述した実施形態では誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の振幅変化量に基づいて表面硬化層の深さを求めるようにしたが、誘導起電力の位相変化量に基づいて表面硬化層の深さを求めるようにしてもよい。
図５は、円錐ころ軸受の外輪端面部に形成された浸炭層の深さを測定する浸炭層深さ測定装置の一例を示す図である。同図に示される浸炭層深さ測定装置は、円錐ころ軸受の外輪１を載置するためのターンテーブル２０と、このターンテーブル２０の上方に配置された電磁誘導センサ１１と、この電磁誘導センサ１１をＸ軸回り（図中矢印θx方向）に揺動駆動するセンサ揺動機構２１と、このセンサ揺動機構２１を介して電磁誘導センサ１１を図中Ｚ軸方向に昇降駆動するセンサ昇降機構２２と、電磁誘導センサ１１を図中Ｘ軸方向及びＹ軸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２３とを備えており、ターンテーブル２０は転がり軸受部品の位置決め機構２４により図中Ｘ軸方向に移動可能となっている。
【００２０】
電磁誘導センサ１１は、電磁誘導式探傷プローブの励磁コイルに印加された交流電圧により発生する交流磁界内に被測定物を配置し、前記電磁誘導式探傷プローブの誘導コイルに発生する起電力を検出するセンサで、外輪の表層部に形成された浸炭層に交流磁界を付与する励磁コイル１１ａ（図２参照）と、励磁コイル１１ａにより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１１ｂとからなる。励磁コイル１１ａは、その一部を誘導コイル１１ｂに接触させて誘導コイル１１ｂと同軸に巻回されている。また、励磁コイル１１ａと誘導コイル１１ｂは一つの筐体内に収納されており、誘導コイル１１ｂには、励磁コイル１１ａの励磁によって発生した交流磁界の変化を誘導コイル１１ｂ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。
【００２１】
図５に示した浸炭層深さ測定装置を用いて外輪１の端面１ｃに形成された浸炭層の深さを測定する場合は、ターンテーブル２０の上面に外輪１を載置した後、センサ揺動機構２１、センサ昇降機構２２、センサ位置決め機構２３及び被測定物である転がり軸受部品の位置決め機構２４を駆動して電磁誘導センサ１１を外輪１の端面１ｃに近づける。そして、この状態で電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａに高周波電流を供給する。そうすると、図４に示すような交流磁界１７が電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａから発生するとともに、誘導起電力が電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生する。このとき、発生した交流磁界１７の磁束密度は外輪１の表層部に形成された浸炭層の深さに応じて変化し、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力も交流磁界１７の磁束密度に応じて変化する。したがって、電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の大きさを検出することにより、外輪１の端面１ｃに形成された浸炭層の深さを精度よく測定することができる。
【００２２】
また、電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａと誘導コイル１１ｂを一つの筐体内に収納したことにより、一体のユニットとして小型化できると共に作業性が良好なものとすることができる。
図６は、円錐ころ軸受の外輪内径面に形成された浸炭窒化層の深さを測定する浸炭窒化層深さ測定装置の一例を示す図である。同図に示される浸炭窒化層深さ測定装置は、円錐ころ軸受の外輪１を載置するためのターンテーブル２０と、このターンテーブル２０の上方に配置された電磁誘導センサ１１と、この電磁誘導センサ１１を図中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２１と、このセンサ揺動機構２１を介して電磁誘導センサ１１を図中Ｚ軸方向に昇降駆動するセンサ昇降機構２２と、電磁誘導センサ１１を図中Ｘ軸方向及びＹ軸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２３とを備えており、ターンテーブル２０は転がり軸受部品の位置決め機構２４により図中Ｘ軸方向に移動可能となっている。
【００２３】
電磁誘導センサ１１は、図２に示すように、外輪の浸炭窒化層に交流磁界を付与する励磁コイル１１ａと、この励磁コイル１１ａにより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１１ｂとからなり、これらの両コイル１１ａ，１１ｂは一つの筐体内に収容されている。
図６に示した浸炭窒化層深さ測定装置を用いて外輪１の内径面１ｂに形成された浸炭窒化層の深さを測定する場合は、ターンテーブル２０の上面に外輪１を載置した後、センサ揺動機構２１、センサ昇降機構２２、センサ位置決め機構２３及び被測定物である転がり軸受部品の位置決め機構２４を駆動して電磁誘導センサ１１を外輪１の内径面１ｂに近づける。そして、この状態で電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａに高周波電流を供給する。そうすると、図４に示すような交流磁界１７が電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａから発生するとともに、誘導起電力が電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生する。このとき、発生した交流磁界１７の磁束密度は外輪１の内径面１ｂに形成された浸炭窒化層の深さに応じて変化し、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力も交流磁界１７の磁束密度に応じて変化する。したがって、電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の大きさを検出することにより、外輪１の内径面１ｂに形成された浸炭窒化層の深さを精度よく測定することができる。
【００２４】
図７は、自動調心ころ軸受の一部分を示す断面図である。同図に示される自動調心ころ軸受は、内輪２の二列の軌道溝２ａ，２ｂと外輪１の軌道面との間に二列のころ３が保持器４を介して周方向に転動可能に介装されている。そして、内輪２および外輪１のうちの少なくとも一方の軌道輪のファイバーフローところ３との接する角度θが１５°以下、好ましくは１０°以下であり、且つ、軌道面全周×最大せん断応力深さ＝被検体積とした場合に、該被検体積内に存在する非金属介在物、地傷、開口クラック等の欠陥の平方根長さが0.3 ｍｍ以下であることが非破壊検査により検証されており、これにより、ころ３と外輪１及び内輪２との間にすべりが生じ易く、且つ、異物が侵入しない潤滑状態が良好な環境下での転がり疲れ寿命の延長を図ることができるようにしている。
【００２５】
ここで、欠陥の平方根長さとは、欠陥の形状が線状である場合（線状欠陥）は、その長さＬと幅Ｄとの積の平方根（Ｌ×Ｄ）１／２を平方根長さとし、欠陥の形状が粒状、球状又は塊状である場合（非線状欠陥）は、その最大径（長軸径）Ｄ１と最小径（短軸径）Ｄ２との積の平方根（Ｄ１×Ｄ２）１／２を平方根長さとする。
また、軌道輪のファイバーフローところ３との接する角度θは、軌道輪の転走面に対する材料のファイバーフローの角度θと同義であり、図２で内輪２を例に採って説明すると、このθは複列の２つの内輪軌道溝２ａ，２ｂによって２つ（θ１，θ２）でき、軸心Ｏから軌道溝範囲の内端と外端を結ぶ範囲の中点ｇ１，ｇ２の軌道溝表面上の接線とファイバーフローとのなす角度でθ２（θ１）を定義する。なお、小さい方θ１と大きい方θ２があるが、大きい方の角度θ２に寿命は支配されるため、内輪２の場合はθ２を用いた。
【００２６】
また、円すいころ軸受や円筒ころ軸受の場合のファイバーフローとのなす角度は、上記の自動調心ころ軸受のように球面とはなっておらず、軌道溝表面上の接線は軌道面そのものとなる。従って、この場合は、ファイバーフローの角度は、軌道輪の軸線を含む断面において軌道面とのなす角度で定義される。
図９は、軌道輪等の転動装置部品内に鍛造欠陥があるか否かを検査する場合に用いられる鍛造欠陥検査装置の概略構成を示す図である。同図に示される鍛造欠陥検査装置は、励磁コイル１１ａ及び誘導コイル１１ｂを有する電磁誘導センサ１１と、この電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂ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２５と、このインダクタンス変化検出回路２５で検出された誘導起電力を予め設定された閾値と比較して鍛造欠陥の有無を判定する比較判定回路２６とを備えており、比較判定回路２６の判定結果は表示装置１３に表示されるとともに、記録用紙等の記録媒体に記録装置１４によって記録され、さらに記憶装置１５に供給されるようになっている。なお、電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａには、交流電源１６から交流電流が供給されるようになっている。
【００２７】
図９に示した鍛造欠陥検査装置を用いて転動装置部品の内部にまくれ込み、クラックなどの鍛造欠陥があるか否かを検査する場合は、被測定物１０の表面に電磁誘導センサ１１を近づけた後、電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａに交流電流を交流電源１６から供給する。そうすると、図４に示すような交流磁界１７が電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａから発生するとともに、誘導起電力が電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生する。このとき、発生した交流磁界１７の磁束密度は被測定物１０の内部に発生した鍛造欠陥の大きさに応じて変化し、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力も交流磁界１７の磁束密度に応じて変化する。
【００２８】
したがって、電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の大きさをインダクタンス変化検出回路２５で検出し、このインダクタンス変化検出回路２５で検出された誘導起電力を比較判定回路２６に供給して閾値と比較することにより、被測定物１０の内部に鍛造欠陥が発生したか否かを正確に検査することができる。
図１０は鍛造加工された外輪内径面のファイバーフローや鍛造欠陥の有無を検査する検査装置の一例を示す図であり、同図に示される検査装置は、円錐ころ軸受の外輪１を載置するためのターンテーブル２０と、このターンテーブル２０の上方に配置された電磁誘導センサ１１と、この電磁誘導センサ１１を図中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２１と、このセンサ揺動機構２１を介して電磁誘導センサ１１を図中Ｚ軸方向に昇降駆動するセンサ昇降機構２２と、電磁誘導センサ１１を図中Ｘ軸方向及びＹ軸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２３と、を備えている。
【００２９】
電磁誘導センサ１１は、図２に示すように、鍛造加工された外輪の内径面に交流磁界を付与する励磁コイル１１ａと、この励磁コイル１１ａにより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１１ｂとからなり、これらの両コイル１１ａ，１１ｂは一つの筐体内に収容されている。
図１０に示した検査装置を用いて外輪内径面のファイバーフローや鍛造欠陥の有無を検査する場合は、ターンテーブル２０の上面に外輪１を載置した後、センサ揺動機構２１、センサ昇降機構２２及びセンサ位置決め機構２３を駆動して電磁誘導センサ１１を外輪１の内径面に近づける。そして、この状態で電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａに高周波電流を供給する。そうすると、図４に示すような交流磁界１７が電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａから発生するとともに、誘導起電力が電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生する。このとき、発生した交流磁界１７の磁束密度は外輪１の軌道面内部に発生した鍛造欠陥の大きさに応じて変化し、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力も交流磁界１７の磁束密度に応じて変化する。したがって、電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の大きさを検出することにより、まくれ込み、クラックなどの鍛造欠陥が外輪１の軌道面内部にあるか否かを正確に検査することができる。
【００３０】
また、電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａと誘導コイル１１ｂを一つの筐体内に収納したことにより、一体のユニットとして小型化できると共に作業性が良好なものとすることができる。
図１１は鍛造加工された内輪外径面のファイバーフローや鍛造欠陥の有無を検査する検査装置の一例を示す図であり、同図に示される検査装置は、円錐ころ軸受の内輪２を載置するためのターンテーブル２０と、このターンテーブル２０の上方に配置された電磁誘導センサ１１と、この電磁誘導センサ１１を図中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２１と、このセンサ揺動機構２１を介して電磁誘導センサ１１を図中Ｚ軸方向に昇降駆動するセンサ昇降機構２２と、電磁誘導センサ１１を図中Ｘ軸方向及びＹ軸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２３と、を備えている。
【００３１】
電磁誘導センサ１１は、図２に示すように、鍛造加工された内輪の外径面に交流磁界を付与する励磁コイル１１ａと、この励磁コイル１１ａにより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１１ｂとからなり、これらの両コイル１１ａ，１１ｂは一つの筐体内に収容されている。
図１１に示した検査装置を用いて内輪内径面のファイバーフローと鍛造欠陥の有無を検査する場合は、ターンテーブル２０の上面に内輪２を載置した後、センサ揺動機構２１、センサ昇降機構２２及びセンサ位置決め機構２３を駆動して電磁誘導センサ１１を内輪２の外径面に近づける。そして、この状態で電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａに高周波電流を供給する。そうすると、図４に示すような交流磁界１７が電磁誘導センサ１１の励磁コイル１１ａから発生するとともに、誘導起電力が電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生する。このとき、発生した交流磁界１７の磁束密度は内輪２の軌道面内部に発生した鍛造欠陥の大きさに応じて変化し、誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力も交流磁界１７の磁束密度に応じて変化する。したがって、電磁誘導センサ１１の誘導コイル１１ｂに発生した誘導起電力の大きさを検出することにより、まくれ込み、クラックなどの鍛造欠陥が内輪２の軌道面内部にあるか否かを正確に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】円錐ころ軸受の外輪断面を示す図である。
【図２】転動装置部品の表層部に形成された表面硬化層の深さを測定する場合に用いられる表面硬化層深さ測定装置の概略構成を示す図である。
【図３】電磁誘導センサの概略構成を示す図である。
【図４】電磁誘導センサから発生する交流磁界を示す図である。
【図５】円錐ころ軸受の外輪端面部に形成された浸炭層の深さを測定する浸炭層深さ測定装置の一例を示す図である。
【図６】円錐ころ軸受の外輪内径面に形成された浸炭窒化層の深さを測定する浸炭窒化層深さ測定装置の一例を示す図である。
【図７】自動調心ころ軸受の一部分を示す断面図である。
【図８】軌道輪の転走面に対する材料のファイバーフローの角度θの定義を説明するための説明図である。
【図９】転動装置部品内に鍛造欠陥があるか否かを検査する場合に用いられる鍛造欠陥検査装置の概略構成を示す図である。
【図１０】鍛造加工された外輪内径面のファイバーフローや鍛造欠陥の有無を検査する検査装置の一例を示す図である。
【図１１】鍛造加工された内輪外径面のファイバーフローと鍛造欠陥の有無を検査する検査装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 外輪
２ 内輪
３ ころ
４ 保持器
５ 浸炭層
１０ａ 表面硬化層
１１ 電磁誘導センサ
１１ａ 励磁コイル
１１ｂ 誘導コイル
１２ データ処理装置
１２ａ 誘導起電力検出部
１２ｂ 演算部
１３ 表示装置
１４ 記録装置
１５ 記憶装置
１６ 交流電源
１７ 交流磁界
２０ ターンテーブル
２１ 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
２５ インダクタンス変化検出回路
２６ 比較判定回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸炭または浸炭窒化による表面硬化層を表層部に有する転動装置部品の検査方法であって、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内に配置し、電磁誘導により発生する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転動装置部品の表面硬化層を検査することを特徴とする転動装置部品の検査方法。
【請求項２】
前記転動装置部品が転がり軸受の軌道輪であって、前記軌道輪の端面部に割れが発生しているか否かを検査することを特徴とする請求項１記載の転動装置部品の検査方法。
【請求項３】
鍛造加工された転動装置部品の検査方法であって、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内に配置し、電磁誘導により発生する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転動装置部品の表面及び内部の加工層を検査することを特徴とする転動装置部品の検査方法。
【請求項４】
前記転動装置部品が転がり軸受の軌道輪または転動体であって、前記軌道輪または転動体に割れが発生しているか否かを検査することを特徴とする請求項３記載の転動装置部品の検査方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項記載の検査方法に用いられる転動装置部品の検査装置であって、前記転動装置部品の検査部位に交流磁界を付与する励磁コイルと前記交流磁界の磁束密度の変化を電磁誘導により検出する誘導コイルとを有する電磁誘導センサを備えてなることを特徴とする転動装置部品の検査装置。
【請求項６】
前記電磁誘導センサと前記転動装置部品のうち少なくとも一方が回転、直動および揺動可能であることを特徴とする請求項５記載の転動装置部品の検査装置。
【請求項７】
請求項５または６記載の転動装置部品の検査装置において、前記電磁誘導センサにより検出したデータの演算処理を行なうデータ処理部と、このデータ処理部を閾値と比較して欠陥の有無を判定する判定部を備えたことを特徴とする転動装置部品の検査装置。
【請求項８】
請求項７記載の転動装置部品の検査装置において、前記判定部の判定結果を表示する表示部と前記電磁誘導センサにより検出したデータを記憶する記憶部のうち少なくとも一つを備えたことを特徴とする転動装置部品の検査装置。
【請求項１】
浸炭または浸炭窒化による表面硬化層を表層部に有する転動装置部品の検査方法であって、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内に配置し、電磁誘導により発生する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転動装置部品の表面硬化層を検査することを特徴とする転動装置部品の検査方法。
【請求項２】
前記転動装置部品が転がり軸受の軌道輪であって、前記軌道輪の端面部に割れが発生しているか否かを検査することを特徴とする請求項１記載の転動装置部品の検査方法。
【請求項３】
鍛造加工された転動装置部品の検査方法であって、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内に配置し、電磁誘導により発生する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転動装置部品の表面及び内部の加工層を検査することを特徴とする転動装置部品の検査方法。
【請求項４】
前記転動装置部品が転がり軸受の軌道輪または転動体であって、前記軌道輪または転動体に割れが発生しているか否かを検査することを特徴とする請求項３記載の転動装置部品の検査方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項記載の検査方法に用いられる転動装置部品の検査装置であって、前記転動装置部品の検査部位に交流磁界を付与する励磁コイルと前記交流磁界の磁束密度の変化を電磁誘導により検出する誘導コイルとを有する電磁誘導センサを備えてなることを特徴とする転動装置部品の検査装置。
【請求項６】
前記電磁誘導センサと前記転動装置部品のうち少なくとも一方が回転、直動および揺動可能であることを特徴とする請求項５記載の転動装置部品の検査装置。
【請求項７】
請求項５または６記載の転動装置部品の検査装置において、前記電磁誘導センサにより検出したデータの演算処理を行なうデータ処理部と、このデータ処理部を閾値と比較して欠陥の有無を判定する判定部を備えたことを特徴とする転動装置部品の検査装置。
【請求項８】
請求項７記載の転動装置部品の検査装置において、前記判定部の判定結果を表示する表示部と前記電磁誘導センサにより検出したデータを記憶する記憶部のうち少なくとも一つを備えたことを特徴とする転動装置部品の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−３２６７７（Ｐ２００８−３２６７７Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２６６８６（Ｐ２００６−３２６６８６）
【出願日】平成１８年１２月４日（２００６．１２．４）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月４日（２００６．１２．４）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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