(57)【要約】【課題】バラツキがなく、より正確に軸受の残存寿命を予測し得る方法を提供する。【解決手段】軸受構成部品について、Ｘ線回折装置を用いて材料のマルテンサイト組織の半値幅の減少量と、残留オーステナイト量の減少量とを測定して疲労進行度に対するＸ線疲労度を数値化しておき、所定時間稼動後に下記（Ａ）〜（Ｃ）の少なくとも１つを測定し、前記Ｘ線疲労度と関連付けて軸受の残存寿命を予測する。（Ａ）稼動中の転がりの荷重（Ｂ）潤滑剤中の異物のサイズ、量及び硬さの少なくとも１つ（Ｃ）軌道面または転走面に形成された圧痕のサイズ及び圧痕の占有面積の少なくとも１つ【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
稼動中の転がり軸受の残存寿命を予測する方法であって、
軸受構成部品について、Ｘ線回折装置を用いて材料のマルテンサイト組織の半値幅の減少量と、残留オーステナイト量の減少量とを測定して疲労進行度に対するＸ線疲労度を数値化しておき、所定時間稼動後に下記（Ａ）〜（Ｃ）の少なくとも１つを測定し、前記Ｘ線疲労度と関連付けて残存寿命を予測することを特徴とする転がり軸受の残存寿命予測方法。
（Ａ）稼動中の転がり軸受にかかる荷重
（Ｂ）潤滑剤中の異物のサイズ、量及び硬さの少なくとも１つ
（Ｃ）軌道面または転走面に形成された圧痕のサイズ及び圧痕の占有面積の少なくとも１つ
【請求項２】
外輪の軌道面、内輪の軌道面及び転動体の転動面の少なくとも１つについて、（Ａ）〜（Ｃ）を測定し、測定値の中で最も疲労度が高い値から残存寿命を予測することを特徴とする請求項１記載の転がり軸受の残存寿命予測方法。
【請求項３】
固定型Ｘ線回折装置に被測定軸受を装着して測定するか、移動式Ｘ線回折装置を用いて現場にて被測定軸受を測定することを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受の残存寿命予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受の残存寿命を予測する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受では、ある一定期間の使用後に軌道面が鱗状に剥がれ落ちるはく離現象が発生する。一般に、はく離は、鋼中の非金属介在物を起点とした内部起点型はく離と、潤滑剤中に混入した異物の噛み込みにより形成された圧痕を起点とする表面起点型はく離の２つのタイプに大別される。近年では、軸受材料の高清浄化に伴って市販品の大半が表面起点型はく離である。このはく離現象は転がり軸受にとって避けることができない現象であり、軌道面や転動面にはく離が生じると、使用時に振動が発生するなどの弊害が起こり、最悪の場合には製造製品への損傷や付帯設備の重大損傷へとつながる可能性がある。
【０００３】
このため、従来から転がり軸受の残存寿命を予測する方法が提案されている。残存寿命の予測方法では、転がり軸受の使用中に変化するパラメータを抽出し、そのパラメータに基づいて疲労の進行度合を検出する方法が有効と考えられており、使用中に変化するパラメータの１つとして軸受材料の疲労度合（材料寿命）が挙げられる。この材料寿命に関して特許文献１では、Ｘ線回折法によりマルテンサイト組織の半値幅の減少量と、残留オーステナイト量の減少量とを測定して疲労度インデックス（Ｘ線疲労度）を作製しておき、実際の測定値を基に、このＸ線疲労度から疲労進行度を評価する方法を提案している。
【０００４】
しかし、非特許文献１では、特許文献１に記載された予測方法では、Ｘ線疲労度と疲労進行度とは良好な相関が認められるものの、バラツキが大きくなることを指摘している。その原因の１つとして、X線照射面積の広さ（φ数μｍ）が挙げられる。上記したように近年の大半の転がり軸受で起こっている表面起点型はく離は、特許文献１に記載された予測方法では、照射面積が広範囲であるため圧痕以外の材料組織変化もX線疲労度として捉えており、更に使用環境に応じて圧痕状態（数やサイズ等）が異なるため、X線疲労度も異なることが予測される。
【０００５】
その対策の１つとして、非特許文献２では、圧痕近傍の材料組織変化を捉えるためにX線の照射面積を微小領域にした場合、バラツキが抑えられることを明らかにしている。しかし、この方法では、測定時間が長時間になってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭６３−３４４２３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＮＳＫ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｊｏｕｒｎａｌ，１９８２，Ｎｏ．６４４，ｐ．１）
【非特許文献２】Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｆｏｒｕｍ  Ｖｏｌｓ．７０６−７０９，ｐ．１６７９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、X線疲労度を利用した転がり軸受の残存寿命予測方法に改良を加え、バラツキがなく、より正確に軸受の残存寿命を予測し得る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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、下記に示す転がり軸受の残存寿命予測方法を提供する。
（１）稼動中の転がり軸受の残存寿命を予測する方法であって、
軸受構成部品について、Ｘ線回折装置を用いて材料のマルテンサイト組織の半値幅の減少量と、残留オーステナイト量の減少量とを測定して疲労進行度に対するＸ線疲労度を数値化しておき、所定時間稼動後に下記（Ａ）〜（Ｃ）の少なくとも１つを測定し、前記Ｘ線疲労度と関連付けて残存寿命を予測することを特徴とする転がり軸受の残存寿命予測方法。
（Ａ）稼動中の転がり軸受にかかる荷重
（Ｂ）潤滑剤中の異物のサイズ、量及び硬さの少なくとも１つ
（Ｃ）軌道面または転走面に形成された圧痕のサイズ及び圧痕の占有面積の少なくとも１つ
（２）外輪の軌道面、内輪の軌道面及び転動体の転動面の少なくとも１つについて、（Ａ）〜（Ｃ）を測定し、測定値の中で最も疲労度が高い値から残存寿命を予測することを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受の残存寿命予測方法。
（３）固定型Ｘ線回折装置に被測定軸受を装着して測定するか、移動式Ｘ線回折装置を用いて現場にて被測定軸受を測定することを特徴とする上記（１）または（２）記載の転がり軸受の残存寿命予測方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、軸受の残存寿命をバラツキがなく、より正確な予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】条件１、条件１２及び条件１３における、疲労進行度とX線疲労度との関係を示すグラフである。
【図２】条件２、条件３及び条件１２における、疲労進行度とX線疲労度との関係を示すグラフである。
【図３】条件６、条件９及び条件１２における、疲労進行度とX線疲労度との関係を示すグラフである。
【図４】条件１０、条件１１及び条件１２における、疲労進行度とX線疲労度との関係を示すグラフである。
【図５】異物状態の違いによる、はく離時のＸ線疲労度の関係を説明するための図である。
【図６】異物状態ごとの、疲労進行度とX線疲労度との関係を示すグラフである。
【図７】異物の平均サイズと圧痕の平均サイズとの関係を示すグラフである。
【図８】異物の含有量と軌道面に占める圧痕の割合との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本発明の残存寿命の予測方法では、先ず、被測定軸受について、回転前及び所定時間回転が経過した後に、X線回折装置を用いて測定部のマルテンサイトの半値幅及び残留オーステナイト量を測定し、回転前からのマルテンサイト半値値の減少量（δａ）及び残留オーステナイトの減少量（δｂ）を求め、下記（１）式からＸ線疲労度を算出する。
Ｘ線疲労度＝（δａ）＋Ｃ×（δｂ）・・・（１）
（式中、Ｃは残留オーステナイト量に依存する材料係数である。）
【００１４】
尚、測定部としては、内輪軌道面、外輪軌道面及び転動面の何れでもよい。
【００１５】
そして、被測定軸受に、サイズ、潤滑剤中の含有量または硬さの異なる異物を混入させた潤滑剤を封入し、荷重を変えて回転させ、異物のサイズ、含有量または硬さ、あるいは荷重の違いによる疲労進行度の相関を求める。尚、疲労進行度は、被測定軸受を回転させ、上記のＸ線回折測定を実施するまでの時間（測定実施時間）と、はく離に至る時間（はく離時間）とから、下記（２）式で求めることができる。
疲労進行度＝（測定実施時間）／（はく離時間）×１００
【００１６】
以下に、被測定軸受として転がり軸受「ＨＲ３２０１７ＸＪ」を用い、表１に示すように硬さ、含有量及び平均サイズの異なる異物を混入させた潤滑剤を封入し、表記の荷重にて回転させ、その時のX線疲労度と疲労進行度との関係を調べた。結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
図１は、条件１、条件１２及び条件１３における疲労進行度とＸ線疲労度との関係を示すグラフであるが、各条件とも疲労進行度とＸ線疲労度とは良好な相関が得られている。また、条件１、条件１２及び条件１３では、異物の硬さ及び含有量が同一で、平均サイズもほぼ同じであり、実質的に荷重のみ異なる比較結果でもある。従って、同図から、荷重が大きくなるほど、はく離時のＸ線疲労度が大きくなることがわかる。
【００１９】
図２は、条件２、条件３及び条件１２における疲労進行度とX線疲労度との関係を示すグラフであるが、各条件とも疲労進行度とＸ線疲労度とは良好な相関が得られている。また、条件２、条件３及び条件１２では、異物の含有量が同一で、平均サイズがほぼ同じであり、荷重が同一であることから、実質的に異物の硬さのみ異なる比較結果でもある。従って、同図から、異物が硬くなるほど、はく離時のＸ線疲労度が大きくなることがわかる。
【００２０】
図３は条件６、条件９及び条件１２における疲労進行度とX線疲労度との関係を示すグラフであるが、各条件とも疲労進行度とＸ線疲労度とは良好な相関が得られている。また、条件６、条件９及び条件１２では、異物の硬さが同一で、平均サイズもほぼ同じであり、荷重が同一であることから、実質的に異物の含有量のみ異なる比較結果でもある。従って、同図から、異物の含有量が増すほど、はく離時のＸ線疲労度が大きくなることがわかる。
【００２１】
図４は、条件１０、条件１１及び条件１２における疲労進行度とX線疲労度との関係を示すグラフであるが、各条件とも疲労進行度とＸ線疲労度とは良好な相関が得られている。また、条件１０、条件１１及び条件１２では、荷重が同一で、異物の硬さ及び含有量が同一であることから、異物の平均サイズのみ異なる比較結果でもある。従って、同図から、異物のサイズが大きくなるほど、はく離時のＸ線疲労度が大きくなることがわかる。
【００２２】
このように、稼動中の荷重、並びに潤滑剤中の異物の硬さ、含有量及びサイズと、軸受の疲労度合との間には高い相関があり、稼動中の荷重が大きくなるほど、潤滑剤中の異物が硬くなるほど、異物の含有量が増すほど、異物が大きくなるほど軸受の疲労度合が大きくなり、残存寿命も短くなることがわかる。
【００２３】
また、定期検査時等に軸受から回収した潤滑剤について、異物の平均サイズ及び含有量を測定した。尚、軸受の（Ｐ／Ｃ）は０．５である。そして、上記の結果を基に、異物の平均サイズ及び含有量からはく離時のＸ線疲労度を推定し、異物状態（平均サイズと含有量）ごとのＸ線疲労度に分類した。結果を図５に示すが、異物状態が厳しくなるほど、即ち、異物の平均サイズ及び含有量が増すほど、はく離時のＸ線疲労度が高くなることがわかる。
【００２４】
この結果を基に、それぞれの異物状態のＸ線疲労度と、疲労進行度との関係を求めると、図６に示すように、異物状態ごとにＸ線疲労度と疲労進行度とが直線関係にあることがわかる。そのため、異物状態（ここでは異物のサイズ及び含有量）から、被測定軸受の残存寿命を予測することができる。
【００２５】
尚、図１に示したように、はく離時のＸ線疲労度は荷重によって変わるため、荷重ごとに図５に示す疲労度と異物状態との関係を求めておく必要がある。
【００２６】
また、潤滑剤中の異物状態は、軸受の軌道面や転動面に形成される圧痕のサイズや量に影響する。例えば、異物のサイズと、軌道面に形成された圧痕のサイズとの関係を調べた結果を図７に、異物の含有量と、軌道面に形成された圧痕の占有面積（測定箇所に占める圧痕の面積）との関係を調べた結果を図８に示す。尚、何れも軸受の（Ｐ／Ｃ）は０．５である。
【００２７】
図示されるように、異物のサイズと圧痕のサイズ、異物の含有量と圧痕の占有面積との間には高い相関が見られることから、上記した異物状態の代わりに圧痕のサイズや占有面積を用いることによっても被測定軸受の残存寿命を予測することができる。
【００２８】
以上のように、下記（Ａ）〜（Ｃ）とＸ線疲労度との間には良好な相関があるため、下記（Ａ）〜（Ｃ）の少なくとも１つ、より確度を高めるには全てを測定することにより、被測定軸受の残存寿命を予測することができる。
（Ａ）稼動中の転がり軸受にかかる荷重
（Ｂ）潤滑剤中の異物のサイズ、量及び硬さの少なくとも１つ
（Ｃ）軌道面または転走面に形成された圧痕のサイズ及び圧痕の占有面積の少なくとも１つ
【００２９】
また、（Ａ）〜（Ｃ）の各測定値の中で最も疲労度が高い値を用いることにより、被測定軸受の残存寿命を、安全度をより高めて予測することができる。
【００３０】
尚、Ｘ線疲労度を測定するために用いるＸ線回折装置は、固定式でも可動式でも構わない。固定式Ｘ線回折装置を用いる場合は被測定軸受をＸ線回折装置の設置施設に持ち込む必要がある。これに対して、可動式Ｘ線回折装置では、定期検査時に現場に持ち込んで非破壊で被測定軸受のＸ線疲労度を測定することができる。この可動式Ｘ線回折装置は、Ｘ線出力を低電圧・低電流に抑えることができ、かつ、ゴニオメータ機構が不要な小型・軽量のＸ線回折装置であり、例えばバルテック工業（株）製のポータブル型Ｘ線残留応力装置などを使用することができる。
【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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