(57)【要約】【課題】金属部品のＸ線パラメータの初期値を精度よく推定することができる推定方法を提供する。【解決手段】推定方法は、（ａ）表面加工前の金属部品２を用いて材質が均一となる深さの範囲を取得するステップ、（ｂ）表面加工後の未使用の金属部品２を用いて使用により疲労しない第２の表面２ｂ，２ｃのＸ線パラメータが表面加工の影響を受ける深さを取得するステップ、（ｃ）表面加工後の未使用の金属部品２を用いて表面加工の影響による第１の表面２ａのＸ線パラメータの変動量を取得するステップ、（ｄ）使用後の金属部品の第２の表面２ｂ，２ｃにおいてステップ（ａ）で取得された範囲内でかつステップ（ｂ）で取得された深さよりも深い領域のＸ線パラメータを測定するステップ、及び（ｅ）ステップ（ｄ）で測定されたＸ線パラメータにステップ（ｃ）で取得された変動量を反映させて第１の表面２ａのＸ線パラメータの初期値を推定するステップを含む。【選択図】図８
2020027069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面加工が施された金属部品において、使用によって疲労する第１の表面のＸ線パラメータの初期値を推定する方法であって、
（ａ）前記表面加工前の金属部品を用いて材質が均一となる深さの範囲を取得するステップ、
（ｂ）前記表面加工後の未使用の金属部品を用いて、使用によって疲労しない第２の表面のＸ線パラメータが前記表面加工の影響を受ける深さを取得するステップ、
（ｃ）前記表面加工後の未使用の金属部品を用いて、前記表面加工の影響による前記第１の表面のＸ線パラメータの変動量を取得するステップ、
（ｄ）使用後又は未使用の金属部品の前記第２の表面において、前記ステップ（ａ）で取得された範囲内でかつ前記ステップ（ｂ）で取得された深さよりも深い領域のＸ線パラメータを測定するステップ、及び、
（ｅ）前記ステップ（ｄ）で測定されたＸ線パラメータに、前記ステップ（ｃ）で取得された変動量を反映させることによって、前記第１の表面のＸ線パラメータの初期値を推定するステップ、を含む、金属部品におけるＸ線パラメータの推定方法。
【請求項２】
前記金属部品に、表面硬化熱処理が施されている、請求項１に記載の金属部品におけるＸ線パラメータの推定方法。
【請求項３】
前記Ｘ線パラメータが、回折Ｘ線の半価幅である、請求項１又は２に記載の金属部品におけるＸ線パラメータの推定方法。
【請求項４】
表面加工が施された金属部品の使用後に、当該使用によって疲労する第１の表面の疲労度を取得する疲労度取得方法であって、
（ｆ）使用後の前記金属部品における前記第１の表面のＸ線パラメータを測定するステップ、
（ｇ）請求項１〜３のいずれか１項に記載の推定方法によって、前記第１の表面のＸ線パラメータの初期値を推定するステップ、及び、
（ｈ）前記ステップ（ｆ）で測定されたＸ線パラメータと、前記ステップ（ｇ）で推定されたＸ線パラメータの初期値とに基づいて、前記第１の表面の疲労度を取得するステップ、を含む、金属部品の疲労度取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部品におけるＸ線パラメータの推定方法、及び、金属部品の疲労度取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の外輪や内輪のように転動体と転がり接触する金属部品は、転動疲労の程度を定量的に表す疲労度を用いることによって、残存する寿命を予測し交換時期を特定することが行われている。
例えば、特許文献１には、金属部品にＸ線を照射することによって得られる回折Ｘ線の半価幅や、回折Ｘ線から求められる残留応力及び残留オーステナイト量等のＸ線パラメータを測定し、このＸ線パラメータを、予め作成されている疲労度データベースと照合することによって疲労度を取得することが開示されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１では、前記半価幅を用いて軌道輪の軌道面の疲労度を測定する場合、使用後の軌道面における半価幅減少度を求め、この半価幅減少度を疲労度データベースで照合して疲労度を求めている。半価幅減少度とは、使用後の軌道輪における内部半価幅と軌道面半価幅とを用いて、「（内部半価幅−軌道面半価幅）／内部半価幅」で求められる値である。軌道輪の内部半価幅は、軌道輪の軸方向端面や肩部など、転がり接触の影響を受けない深部で測定される半価幅であり、軌道面の半価幅の初期値として代用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０４７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、転がり軸受に用いられる金属部品は、焼入れ等の熱処理によって硬度が高められるが、その熱処理の種類によって硬化の及ぶ深さが異なる。例えば、通常の焼入れは金属部品の深部まで硬化が及ぶが、浸炭焼入れ等の表面焼入れでは硬化の及ぶ深さが浅い。そのため、上記の半価幅減少度を求める際に、軌道面の半価幅の初期値として代用される内部半価幅にばらつきが生じ、正確な半価幅減少度を求めることが困難となる。そのため、取得される疲労度の精度も低下する。
【０００６】
本発明は、金属部品のＸ線パラメータの初期値を精度よく推定することができる推定方法、及び、金属部品の疲労度取得方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、表面加工が施された金属部品において、使用によって疲労する第１の表面のＸ線パラメータの初期値を推定する方法であって、（ａ）前記表面加工前の金属部品を用いて材質が均一となる深さの範囲を取得するステップ、（ｂ）前記表面加工後の未使用の金属部品を用いて、使用によって疲労しない第２の表面のＸ線パラメータが前記表面加工の影響を受ける深さを取得するステップ、（ｃ）前記表面加工後の未使用の金属部品を用いて、前記表面加工の影響による前記第１の表面のＸ線パラメータの変動量を取得するステップ、（ｄ）使用後又は未使用の金属部品の前記第２の表面において、前記ステップ（ａ）で取得された範囲内でかつ前記ステップ（ｂ）で取得された深さよりも深い領域のＸ線パラメータを測定するステップ、及び、（ｅ）前記ステップ（ｄ）で測定されたＸ線パラメータに、前記ステップ（ｃ）で取得された変動量を反映させることによって、前記第１の表面のＸ線パラメータの初期値を推定するステップ、を含む。
【０００８】
上記の推定方法によれば、使用後又は未使用の金属部品の第２の表面において、材質が均一となる深さの範囲内でかつ表面加工の影響を受ける深さよりも深い領域のＸ線パラメータを測定し、このＸ線パラメータに、表面加工の影響によるＸ線パラメータの変動量を反映させることによって、使用によって疲労する第１の表面のＸ線パラメータの初期値が推定されるので、Ｘ線パラメータの初期値を正確に推定することができ、精度よく疲労度を取得するために当該初期値を活用することができる。
【０００９】
（２）上記の推定方法において、好ましくは、前記金属部品に表面硬化熱処理が施されている。金属部品に表面硬化熱処理が施されている場合、第１の表面の半価幅の初期値を推定するために用いられる第２の表面の内部のＸ線パラメータにばらつきが生じやすくなるので、上記のように、材質が均一となる深さの範囲内でかつ表面加工の影響を受ける深さよりも深い領域のＸ線パラメータを用いて第１の表面のＸ線パラメータの初期値を推定することがより有用となる。
【００１０】
（３）上記の推定方法において、好ましくは、前記Ｘ線パラメータが、回折Ｘ線の半価幅である。回折Ｘ線の半価幅は、疲労度との間で高い相関性を有するため、Ｘ線パラメータとして回折Ｘ線の半価幅を測定することで、より精度よく疲労度を取得することが可能となる。
【００１１】
（４）本発明は、表面加工が施された金属部品の使用後に、当該使用によって疲労する第１の表面の疲労度を取得する疲労度取得方法であって、（ｆ）使用後の前記金属部品における前記第１の表面のＸ線パラメータを測定するステップ、（ｇ）上記の（１）〜（３）の推定方法によって、前記第１の表面のＸ線パラメータの初期値を推定するステップ、及び、（ｈ）前記ステップ（ｆ）で測定されたＸ線パラメータと、前記ステップ（ｇ）で推定されたＸ線パラメータの初期値とに基づいて、前記第１の表面の疲労度を取得するステップ、を含む。
【００１２】
上記の疲労度取得方法によれば、より正確に推定された初期値を用いて精度よく疲労度を取得することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＸパラメータの推定方法によれば、金属部品のＸ線パラメータの初期値を正確に推定することができる。本発明の疲労度取得方法によれば、正確に推定されたＸ線パラメータの初期値を用いて精度よく疲労度を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る転がり軸受を示す断面図である。
【図２】疲労度取得装置を示す概略構成図である。
【図３】疲労度と半価幅減少度との関係を示すグラフである。
【図４】熱処理完了後の内輪の硬さの深さ方向の分布を示すグラフである。
【図５】熱処理完了後の内輪の硬さの平均値及び標準偏差を示すグラフである。
【図６】内輪の均質な深さ領域を示す説明図である。
【図７】研磨完了後の内輪の半価幅の深さ方向の分布を示すグラフである。
【図８】疲労度取得のための事前処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】疲労度の取得処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［円すいころ軸受の全体構成］
図１は、実施形態に係る転がり軸受を示す断面図である。本実施形態の転がり軸受は、円すいころ軸受１であり、軌道輪２，３と、複数の円すいころ４と、保持器７とを備えている。軌道輪２，３は、内輪２と、この内輪２の径方向外側に設けられている外輪３とからなる。複数の円すいころ４は、内輪２と外輪３との径方向の間に転動自在に配置されている。保持器７は、複数の円すいころ４の周方向の間隔を保持している。
【００１６】
内輪２は、軸受鋼や機械構造用鋼等を用いて形成された環状の部材であり、その外周には、複数の円すいころ４が転動するテーパー状の軌道面２ａ（以下、内輪軌道面２ａともいう）が形成されている。また、内輪２は、軌道面２ａの軸方向一方側（図１における右側）に設けられ径方向外側に突出する小鍔部５と、軌道面２ａの軸方向他方側（図１における左側）に設けられ径方向外側に突出する大鍔部６とを有している。
【００１７】
外輪３も、内輪２と同様、軸受鋼や機械構造用鋼等を用いて形成された環状の部材であり、その内周には、内輪軌道面２ａに対向し複数の円すいころ４が転動するテーパー状の軌道面３ａ（以下、外輪軌道面３ａともいう）が形成されている。
内輪２及び外輪３は、浸炭焼入れ及び焼戻し（以下、「浸炭焼入れ等」ともいう）のような表面硬化熱処理が施されている。
【００１８】
円すいころ４は、軸受鋼等を用いて形成された部材であり、内輪軌道面２ａ及び外輪軌道面３ａを転動する。つまり、内輪２又は外輪３が図外の軸と共に回転すると、各円すいころ４は、内輪軌道面２ａ及び外輪軌道面３ａに沿って、ころ中心線回りに自転しながら、軸受中心線回りに公転する。円すいころ４は、軸方向一方側に直径の小さい小端面４ａを有し、軸方向他方側に直径の大きい大端面４ｂを有している。
【００１９】
円すいころ軸受１は、内輪軌道面２ａ及び外輪軌道面３ａ上を円すいころ４が転動するため、各軌道面２ａ，３ａには転動疲労が生じる。このような転動疲労の程度は、「疲労度」という指標にて評価することができる。疲労度とは、転動疲労によって損傷に到るまでの時間を１００％として、どの程度まで疲労が進行しているかを表す指標である。この疲労度を用いることによって、円すいころ軸受１の残存寿命を予測し、交換時期を特定することが可能となる。
【００２０】
以上のような疲労度は、次に説明する疲労度取得装置によって取得することができる。なお、以下の説明では、疲労度の取得対象として内輪２の内輪軌道面２ａの疲労度を取得する例を説明するが、その他の金属部品の疲労度についても同様の方法により取得することができる。
【００２１】
［疲労度取得装置の構成］
図２は、疲労度取得装置を示す概略構成図である。
疲労度取得装置１０は、Ｘ線回折装置１１と、処理装置１２とを備えている。疲労度取得装置１０は、Ｘ線回折装置１１によって内輪２の軌道面２ａにおけるＸ線パラメータを取得し、処理装置１２によってＸ線パラメータを用いて軌道面２ａの疲労度を取得する。
【００２２】
（Ｘ線回折装置１１の構成）
図２に示すように、Ｘ線回折装置１１は、測定対象である内輪２を保持する保持部２１と、Ｘ線を内輪２に照射して回折Ｘ線の情報を測定する測定部２２と、保持部２１を移動させる移動部２３とを備えている。
保持部２１は、例えば三爪チャックからなるチャック部２１ａを備え、チャック部２１ａを内輪２の内周面に挿入し径方向外方へ拡径させることによって、内輪２を内側から把持するように構成されている。
【００２３】
測定部２２は、Ｘ線回折装置１１において一定の箇所に固定されている。測定部２２は、測定対象である内輪２に向けてＸ線を照射する照射部２２ａと、測定対象から生じる回折Ｘ線を検出し、所定のＸ線パラメータを測定する検出部２２ｂとを備えている。照射部２２ａは、測定対象の特定の箇所を測定点ＰとしてＸ線を照射する。検出部２２ｂによって測定されたＸ線パラメータは処理装置１２に送信され、後述する記憶部３２に記憶される。Ｘ線パラメータとしては、例えば、回折Ｘ線の半価幅、残留応力、残留オーステナイト量等を採用することができる。
【００２４】
移動部２３は、モータ、リニアガイド、エアシリンダ等のアクチュエータや、保持部２１を移動可能に支持するためのレール、リンク、軸等の支持部材により構成されている。移動部２３は、保持部２１によって保持された内輪２を例えばｘｙｚ座標軸上で３次元に移動させる。また、移動部２３は、保持部２１によって保持された内輪２をその軸心Ｏ回りに回転させ、軸心Ｏの角度θを調整する。そして、移動部２３は、保持部２１によって保持された内輪２を移動させることによって、測定部２２による測定点Ｐを、内輪軌道面（被測定面）２ａ、軸方向の端面（大端面２ｂ、小端面２ｃ）、鍔部５，６の外周面等に移動させる。移動部２３は、例えば、ＮＣ制御等を用いて自動で測定点Ｐを３次元に移動させる方法が挙げられる。
【００２５】
［処理装置１２の構成］
処理装置１２は、制御部３１と、記憶部３２と、演算部３３とを備えている。
制御部３１は、Ｘ線回折装置１１における保持部２１、測定部２２、及び移動部２３の動作を制御する。具体的に制御部３１は、保持部２１による内輪２の把持動作、測定部２２によるＸ線の照射及び回折Ｘ線の検出動作、移動部２３による保持部２１の移動の動作を制御する。
【００２６】
記憶部３２には、疲労度を取得するために必要な各種情報が記憶されている。例えば、前述したようにＸ線回折装置１１の測定部２２で測定されたＸ線パラメータや、疲労度を取得するために用いる疲労度データベースＤＢ、後述する事前処理で測定される硬さデータ等が保存されている。また、記憶部３２には、外部から入力された内輪２の形状データが記憶されている。この形状データは、内輪２の外観形状を表す３次元モデルデータ等からなる。
【００２７】
記憶部３２に記憶された内輪２の形状データは、例えば制御部３１によって移動部２３を制御するために用いられる。具体的に、制御部３１は、内輪２の形状データに基づいて内輪２を移動させ、測定部２２による測定点Ｐを内輪軌道面２ａ上で移動させるように移動部２３を制御する。これにより、内輪２の外面における複数箇所で、Ｘ線パラメータの測定を可能にする。
【００２８】
記憶部３２に記憶された疲労度データベースＤＢは、回折Ｘ線により取得されるＸ線パラメータと、内輪２の疲労度とを対応付けたものである。
図３は、疲労度と半価幅減少度との関係を示すグラフである。前述したように、疲労度は、転動疲労によって損傷に到るまでの時間を１００％として、どの程度まで疲労が進行しているかを表す指標である。半価幅は、回折Ｘ線によって取得されるＸ線パラメータの一つであり、回折Ｘ線の回折パターンの幅のうち、ピーク強度の半分の強度値における幅である。
【００２９】
半価幅減少度は、転がり軸受の使用前後で半価幅がどれだけ減少したかを示す指標である。この減少度は、使用前の内輪軌道面２ａの半価幅（以下、「使用前半価幅」ともいう）、つまり半価幅の初期値から、使用後の内輪軌道面２ａの半価幅（以下、「使用後半価幅」ともいう）を減算し、その値を使用前半価幅で除算することによって求められる。つまり、半価幅減少度は、次の式（１）により求められる。
半価幅減少度＝（使用前半価幅−使用後半価幅）／使用前半価幅  ・・・（１）
【００３０】
図３に示すように、疲労度は、半価幅減少度が大きくなるほど大きくなっている。つまり、半価幅減少度と疲労度との間には相関性がある。疲労度データベースＤＢには、図３に示すような半価幅減少度と疲労度との関係が蓄積されている。
【００３１】
処理装置１２の演算部３３は、Ｘ線回折装置１１にて測定された半価幅の情報を用いて半価幅減少度を求め、この半価幅減少度を疲労度データベースＤＢと照合することによって疲労度を取得する。
【００３２】
本実施形態では、半価幅減少度を求めるために用いる「使用前半価幅」として、使用後の内輪２のうち転動疲労が生じていない部位、例えば内輪２の軸方向端面２ｂ，２ｃの内部において測定した半価幅（以下、「端面内部半価幅」ともいう）から「推定」したものを用いる。
【００３３】
本来は、疲労度の取得対象となる内輪２を使用する前に、予め内輪軌道面２ａにおける半価幅の初期値を「使用前半価幅」として測定しておき、当該内輪２の使用後に測定した使用後半価幅と、予め測定した使用前半価幅とを用いて半価幅減少度を求めることが好ましい。しかし、この方法は、予め測定した使用前半価幅の管理や、メーカとユーザとの間の軸受の履歴管理等が非常に煩雑となるため、実質的に採用することは困難である。また、実際に使用する内輪２ではなく、例えば同じ型番の他の内輪２の半価幅を「使用前半価幅」の代表値として予め測定しておくことも考えられるが、同じ型番であっても加工設備や加工条件の違い等によって使用前半価幅が異なる可能性があるため、採用しがたい。
【００３４】
したがって、本実施形態においては、疲労度の取得対象となる使用後の内輪２において、転動疲労の影響が少ないと考えられる軌道面２ａ以外の部位（端面２ｂ，２ｃ）において、表面よりも内部に入り込んだ部分の半価幅（端面内部半価幅）を、使用前半価幅の「推定」のために使用することにしている。また、軌道面２ａ以外の部位の内部半価幅を測定することによって、疲労度の取得後に、内輪２を再利用することが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態の内輪２は、通常の焼入れ焼戻し処理とは異なり、浸炭焼入れ焼戻し処理によって表面が硬化されているので、表面付近は材質が均一で比較的硬さが安定しているが、表面から内部へ深く入り込むほど硬さのばらつきが大きくなる。そのため、より適切な端面内部半価幅を得るためには、硬さが安定する深さで測定することが求められる。
【００３６】
さらに、内輪２は、浸炭焼入れ等の後に研磨等の表面加工（表面仕上げ加工）が行われるが、この表面加工によって表面の半価幅が変動する。
そして、浸炭焼入れ等の表面硬化熱処理を行った内輪２の場合、通常の焼入れ等の熱処理を行った内輪２と比較して、図３に示す疲労度と半価幅減少度との関係を示す直線の傾きが小さくなる傾向がある。そのため、取得される疲労度が半価幅減少度の誤差の影響を大きく受けることになり、表面加工による半価幅の変動が無視できなくなる。したがって、硬さが安定する深さで測定した端面内部半価幅を、単に使用前半価幅として代用するのではなく、表面加工による半価幅の変動をも考慮することが求められる。
【００３７】
以上のことから、本実施形態では、疲労度の取得処理を行う前に、硬さが安定する深さ（材質が均一な深さ）や表面加工による半価幅の変動量を求める「事前処理」を行い、この事前処理の結果を用いて、より正確に使用前半価幅を推定することにしている。
【００３８】
以下、「事前処理」と「疲労度取得処理」とについて詳細に説明する。
［事前処理］
図８は、事前処理の手順を示すフローチャートである。
この事前処理は、疲労度の取得対象となる内輪２と同等の内輪２（例えば、同じ型番の内輪２や同じ製造ロットの内輪２）に対して、当該内輪２の製造過程や製造直後等に予め行っておく処理であり、大きく以下の工程に分けることができる。
（Ｉ）材質が均一な深さを取得する工程
（ＩＩ）表面加工による加工影響深さと加工影響量とを取得する工程
【００３９】
上記（Ｉ）の工程は、図８のステップＳ１１〜Ｓ１３により行われる。
まず、ステップＳ１１では、熱処理完了後でかつ表面加工前の内輪２の数か所について硬さの深さ方向の分布が測定される。本実施形態の疲労度取得装置１０は、内輪２の硬さを測定する硬さ測定装置１３をさらに備えている。硬さ測定装置１３としては、例えば、内輪２のビッカース硬さを測定する装置が用いられ、測定された硬さのデータは、処理装置１２に送信または入力され、記憶部３２に記憶される。
【００４０】
硬さ測定装置１３は、例えば、図４（ｂ）に示すように、内輪２の表面（軌道面、端面、鍔部頂面、肩部等）における複数の測定点Ａ〜Ｇについて、その深さごとに硬さを測定する。図４（ａ）に、その測定結果の一例を示す。図４（ａ）のグラフによれば、内輪２の硬さは、表面付近で高くなり、ある程度の深さを超えると、硬さが次第に低下していることがわかる。
【００４１】
ステップＳ１２では、処理装置１２が、ステップＳ１１で測定された硬さの平均値と標準偏差とを深さごとに計算する。図５にその計算結果の一例を示す。図５において、硬さの平均値は、内輪２の表面に近い所定の範囲Ｈ２でほぼ安定して高い値を維持し、範囲Ｈ２を超えて深くなると平均値が徐々に低下している。したがって、当該範囲Ｈ２には、表面硬化熱処理による硬化が十分に及んでいると考えられる。また、硬さの標準偏差は、内輪２の表面に近い所定の範囲Ｈ３において安定した低い値を示し、範囲Ｈ３を超えて深くなると標準偏差が徐々に上昇している。したがって、当該範囲Ｈ３では、内輪２の硬さのばらつきが小さくなり、材質が均一であるといえる。
【００４２】
ステップＳ１３では、処理装置１２が、図５に示す計算結果に基づいて、表面硬化熱処理による硬化が及ぶ範囲の中から「材質が均一な深さの範囲」を取得する。例えば、図６に示すように、内輪２の大端面２ｂを基準とすると、材質が均一な深さの範囲Ｈ１は、硬さの平均値が安定する範囲Ｈ２と硬さの標準偏差が安定する範囲Ｈ３とが重複する領域から、表面加工である研磨加工の研磨量（研磨取り代）Ｈ４を差し引いた領域となる。
【００４３】
以上のステップＳ１１〜Ｓ１３によって、内輪２における材質が均一な深さの範囲Ｈ１を求めることができるので、この範囲Ｈ１における内部半価幅を測定することによって、表面硬化熱処理に起因する硬さのばらつきの影響を受けていない内部半価幅を取得することができる。なお、硬さ測定装置１３及び処理装置１２は、以上のステップを実行することによって、内輪２における材質が均一となる深さの範囲を取得する取得部（第１取得部）として機能する。
【００４４】
上記（ＩＩ）における、表面加工による「加工影響深さ」と「加工影響量」とを取得する工程は、図８のステップＳ１４、Ｓ１５により行われる。
まず、ステップＳ１４では、表面加工（研磨加工）完了後の未使用の内輪２の軌道面２ａ及び端面２ｂ，２ｃについて、Ｘ線回折装置１１によって半価幅の深さ方向の分布を測定する。図７にその結果の一例を示す。このステップＳ１４では、複数個（例えば３個）の内輪（Ｎ＝１〜３）を用いて、軌道面２ａ及び端面２ｂ，２ｃの半価幅を深さごとに測定する。測定された半価幅のデータは、処理装置１２の記憶部３２に記憶される。
【００４５】
次いで、ステップＳ１５において、処理装置１２が、軌道面２ａ及び端面２ｂ，２ｂについて、「加工影響量」と「加工影響深さ」とを求める。具体的には図７に示すように、処理装置１２が、軌道面２ａ及び端面２ｂ，２ｃのそれぞれにおいて深さごとの半価幅の変動量を解析し、半価幅の最小値ａ１〜ａ３と半価幅の変動が小さくなる安定値ｂ１〜ｂ３とを求める。
【００４６】
半価幅は、ここでは表面（深さ０）において最小値ａ１〜ａ３を示している。そして、半価幅は、表面からの深さが深くなるにつれて、最小値ａ１〜ａ３から徐々に値が大きくなり、所定の深さｄ１〜ｄ３よりも深くなると安定値ｂ１〜ｂ３をとる。このような半価幅の変動は、表面加工の影響によって生じると考えられる。したがって、処理装置１２は、表面加工による加工影響量（半価幅の変動量）を、それぞれの面に対して「（安定値ｂ１〜ｂ３）−（最小値ａ１〜ａ３）」の演算を行うことにより取得する。また、処理装置１２は、半価幅が安定値ｂ１〜ｂ３をとるときの深さｄ１〜ｄ３を、表面加工の影響を受ける深さ（加工影響深さ）として取得する。
【００４７】
したがって、Ｘ線回折装置１１及び処理装置１２は、以上のステップを実行することによって、加工影響深さを取得する取得部（第２取得部）、及び、加工影響量を取得する取得部（第３取得部）として機能する。
【００４８】
なお、内輪２の軌道面２ａと端面２ｂ，２ｃとでは、表面加工の程度（加工後の表面粗さ）が異なるため、加工影響量と加工影響深さｄ１〜ｄ３とが互いに異なる。しかしながら、半価幅の安定値ｂ１〜ｂ３は、加工の影響を受けない領域での半価幅であるため、軌道面２ａと端面２ｂ，２ｃとでほぼ同等の値をとる。
【００４９】
以上の事前処理によって取得された、「材質が均一な深さ」、「加工影響量」、及び「加工影響深さ」は、使用後の内輪２の疲労度を取得する際に用いられる。
【００５０】
［疲労度取得処理］
図９は、疲労度の取得処理の手順を示すフローチャートである。
図９のステップＳ２１において、Ｘ線回折装置１１は、疲労度の取得対象となる使用後の内輪２の一方の端面２ｂ，２ｃにおける内部半価幅を測定する。このとき、内部半価幅を測定する深さは、事前処理で求めた「材料的に均質な範囲Ｈ１（図６参照）」内で、かつ、当該端面２ｂ，２ｃの加工影響深さｄ２，ｄ３よりも深い深さとする。これにより、表面硬化熱処理による硬さのばらつきが少なく、表面加工の影響のない部分で、内部半価幅を測定することができる。
【００５１】
このときに取得される端面２ｂ，２ｃの内部半価幅は、使用後の内輪２の軌道面２ａにおける内部半価幅と同等であると考えることができ、この使用後の内輪２の軌道面２ａにおける内部半価幅は、転動疲労による影響を受けないので、使用前の内輪２の軌道面２ａにおける内部半価幅とも同等であると考えることができる。
測定された内部半価幅は、処理装置１２の記憶部３２に記憶される。
【００５２】
次いで、ステップＳ２２において、処理装置１２は、疲労度の取得対象となる内輪２の、内輪軌道面２ａの半価幅の初期値（使用前半価幅）を「推定」する。具体的には、ステップＳ２１で測定した端面２ｂ，２ｃの内部半価幅から、事前処理のステップＳ１５で測定した軌道面２ａの加工影響量を減算する。端面２ｂ，２ｃの内部半価幅は、使用前の内輪軌道面２ａにおける内部半価幅と同等であると考えられるので、当該内部半価幅から加工影響量を減算することによって、内輪軌道面２ａの半価幅の初期値である「使用前半価幅」を推定することができる。
【００５３】
以上の処理により、本実施形態における処理装置１２は、内輪軌道面２ａの半価幅の初期値を推定する推定部として機能し、疲労度取得装置１０は、内輪軌道面２ａの半価幅の初期値を推定する推定装置として機能する。
【００５４】
次いで、ステップＳ２３において、Ｘ線回折装置１１は、使用後の内輪２の軌道面２ａにおける半価幅（使用後半価幅）を測定する。そして、ステップＳ２４において、処理装置１２は、演算部３３により上記式（１）を用いて半価幅減少度を求める。
その後、ステップＳ２５において、処理装置１２の記憶部３２に保存された疲労度データベースＤＢ（図３参照）を用いて使用後の内輪２の内輪軌道面２ａにおける疲労度を取得する。取得された疲労度は、内輪２の残存寿命の予測や、内輪２の交換時期を特定するために使用される。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態における疲労度取得装置１０は、表面加工が施された内輪２において、使用によって疲労する軌道面２ａの半価幅の初期値を、以下のステップ（ａ）〜（ｅ）によって推定する。
（ａ）表面加工前の内輪２を用いて、材質が均一となる深さの範囲を取得するステップ、
（ｂ）表面加工後の未使用の内輪２を用いて、使用によって疲労しない軸方向端面２ｂ，２ｃの半価幅が表面加工の影響を受ける深さを取得するステップ、
（ｃ）表面加工後の未使用の内輪２を用いて、表面加工の影響による軌道面２ａの半価幅の変動量（加工影響量）を取得するステップ、
（ｄ）使用後の内輪２の軸方向端面２ｂ，２ｃにおいて、ステップ（ａ）で取得された範囲内でかつステップ（ｂ）で取得された深さよりも深い領域の内部半価幅を測定するステップ、及び、
（ｅ）ステップ（ｄ）で測定された半価幅に、ステップ（ｃ）で取得された変動量を反映させることによって、内輪軌道面２ａの半価幅の初期値を推定するステップ。
【００５６】
以上の推定方法により、浸炭焼入れ等のような表面硬化熱処理が施された内輪２に対して、硬さのばらつきが少ない領域で軸方向端面２ｂ，２ｃの内部半価幅を測定することができ、さらにこの内部半価幅を用いて表面加工による影響を考慮した内輪軌道面２ａの半価幅の初期値を推定することができる。したがって、当該半価幅の初期値を正確に推定することができ、精度の高い疲労度の取得のために当該初期値を活用することができる。
【００５７】
なお、上記のステップ（ｄ）では、使用後の内輪２ではなく、当該内輪２と同等の未使用の内輪２を用いて端面２ｂ，２ｃの内部半価幅を測定してもよい。この場合も同様の作用効果を奏する。
【００５８】
また、本実施形態における疲労度取得装置１０は、表面加工が施された内輪２の使用後に、当該使用によって疲労する内輪軌道面２ａの疲労度を、以下のステップ（ｆ）〜（ｈ）によって取得する。
（ｆ）使用後の内輪２の軌道面２ａの半価幅を測定するステップ、
（ｇ）上記（ａ）〜（ｅ）のステップによって、軌道面２ａの半価幅の初期値を推定するステップ、及び、
（ｈ）ステップ（ｆ）で測定された半価幅と、ステップ（ｇ）で推定された半価幅の初期値とに基づいて、内輪２の軌道面２ａの疲労度を取得するステップ、を含む。
【００５９】
以上の取得方法により、正確に推定された半価幅の初期値を用いて精度の高い疲労度を取得することができる。
【００６０】
なお、本実施形態には、以上のような推定方法及び疲労度取得方法に加え、次の構成を有する、金属部品におけるＸ線パラメータの推定装置及び疲労度取得装置が開示される。
すなわち、Ｘ線パラメータの推定装置は、表面加工が施された金属部品（内輪２）において、使用によって疲労する第１の表面（軌道面２ａ）のＸ線パラメータ（半価幅）の初期値を推定する装置であって、前記表面加工前の金属部品を用いて材質が均一となる深さの範囲を取得する第１取得部と、前記表面加工後の未使用の金属部品を用いて、使用により疲労しない第２の表面（軸方向端面２ｂ，２ｃ）のＸ線パラメータが前記表面加工の影響を受ける深さを取得する第２取得部と、前記表面加工後の未使用の金属部品を用いて、前記表面加工の影響による前記第１の表面のＸ線パラメータの変動量を取得する第３取得部と、使用後又は未使用の前記金属部品の前記第２の表面において、前記第１取得部で取得された範囲内でかつ前記第２取得部で取得された深さよりも深い領域のＸ線パラメータを測定する測定部と、前記測定部で測定されたＸ線パラメータに、前記第３取得部で取得された変動量を反映させることによって、前記第１の表面のＸ線パラメータの初期値を推定する推定部と、を備える。
【００６１】
このような推定装置によれば、使用後又は未使用の金属部品の第２の表面において、材質が均一となる深さの範囲内でかつ表面加工の影響を受ける深さよりも深い領域のＸ線パラメータを測定し、このＸ線パラメータに、表面加工の影響によるＸ線パラメータの変動量を反映させることによって、使用によって疲労する第１の表面のＸ線パラメータの初期値が推定されるので、Ｘ線パラメータの初期値を正確に推定することができ、精度よく疲労度を取得するために当該初期値を活用することができる。
【００６２】
また、疲労度取得装置は、表面加工が施された金属部品（内輪２）の使用後に、当該使用によって疲労する第１の表面（軌道面２ａ）の疲労度を取得する疲労度取得装置であって、使用後の前記金属部品における前記第１の表面のＸ線パラメータ（半価幅）を測定する測定部と、上記の推定装置と、前記測定部で測定されたＸ線パラメータと前記推定装置で推定されたＸ線パラメータの初期値とに基づいて、前記第１の表面の疲労度を取得する取得部と、を備える。
【００６３】
このような疲労度取得装置によれば、より正確に推定された初期値を用いて精度の高い疲労度を取得することができる。
【００６４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することができる。
例えば、上記実施形態では、内輪２の軌道面２ａの疲労度を取得する場合について説明したが、外輪３の軌道面３ａの疲労度を取得する場合にも本発明を適用することができる。また、内輪２又は外輪３のその他の面（内周面、外周面、軸方向端面等）における疲労度を取得したり、内輪２及び外輪３以外の金属部品の疲労度を取得したりする場合にも本発明を適用することができる。
【００６５】
上記実施形態においては円すいころ軸受の疲労度を取得することについて説明したが、円筒ころ軸受や玉軸受等の他の形式の転がり軸受の疲労度を取得するためにも本発明を適用することができる。また、転がり軸受以外の金属部品の疲労度を取得するためにも本発明を適用することができる。
【００６６】
上記実施形態では、疲労の取得対象である金属部品に浸炭焼入れ等が施される例について説明したが、金属部品には浸炭焼入れ等以外の表面硬化熱処理が施されていてもよい。また、金属部品に表面硬化熱処理以外の熱処理（例えば、通常の焼入れ焼戻し処理）が施されている場合にも、本発明を適用可能である。
【００６７】
上記実施形態においては、Ｘ線パラメータとして、回折Ｘ線の半価幅を用いていたが、疲労度と相関のあるその他のパラメータ、例えば残留応力や残留オーステナイト量を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
２：内輪（金属部品）、２ａ：軌道面（第１の表面）、２ｂ：軸方向端面（第２の表面）、２ｃ：軸方向端面（第２の表面）、１０：疲労度取得装置、１１：Ｘ線回折装置（測定部）、１２：処理装置、１３：硬さ測定装置
【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】
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【図９】
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