(57)【要約】【課題】  実験時間を大幅に短縮でき、１回の実験で予測式の予測精度を高めることができる真空用グリースの寿命予測式の作成方法を提供する。【解決手段】  本発明の転がり軸受の寿命予測式の作成方法は、実験によって得られた実験値を統計学的解析によって作成する転がり軸受の寿命予測式の作成方法において、実験を大気圧以下の雰囲気中にて行い、寿命到達まで実験を行って軸受寿命時のグリース量を求める第１の実験と、寿命に到る前の段階で、寿命要因を組合せた複数の実験条件で実験を行って実験条件毎にグリースの減少量を求める第２の実験とからなり、寿命要因と時間とグリース量の減少量との関係に基づいて、時間で表される寿命予測式を作成するものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の軸受寿命を軸受摩擦トルクの上昇をもって定義し、実験によって得られた実験値を統計学的解析によって作成する転がり軸受の寿命予測式の作成方法において、
前記実験を大気圧以下の雰囲気中にて行い、寿命到達まで実験を行って軸受寿命時のグリース量を求める第１の実験と、寿命に到る前の段階で、寿命要因を組合せた複数の実験条件で実験を行って実験条件毎にグリースの減少量を求める第２の実験とからなり、前記寿命要因と時間とグリース量の減少量との関係に基づいて、時間で表される寿命予測式を作成することを特徴とする真空用転がり軸受の寿命予測式の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空機器に使用されている真空用グリースで潤滑される転がり軸受に関して、軸受摩擦トルクの上昇をもって定義する真空用転がり軸受の寿命予測式の作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気用転がり軸受の寿命予測式については、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、真空用グリースを用いた転がり軸受の寿命予測式は提案されていない。
大気中での転がり軸受の軸受寿命の予測式は、軸受摩擦トルクの上昇をもって定義され、実験と解析の手順を経て作成される。実験においては、温度、回転速度、荷重などの寿命要因について水準を振った多数の条件の組合せにおいて軸受の運転を行い、そして、解析においては、重回帰分析などを用いて予測式を作成する。
軸受摩擦トルクの時間変化の模式図を図３に示す。軸受摩擦トルクは、試験開始直後に少し高い値を示すが、軸受内部のなじみの進行に伴って若干減少し、その後ほほ一定の値で推移する。そして、グリースの潤滑作用が欠乏すると軸受摩擦トルクは急激に増大し、最終的には、軸受摩擦トルクが駆動系の出力トルクを上回って軸受は回転不能となる。
軸受寿命を軸受摩擦トルクの上昇によって判断する場合、図３のＡ点に対応する時間を対象とする。従来の軸受寿命予測式の作成方法では、実験において軸受摩擦トルクを計測して、その値が上昇するまで実験を行って軸受寿命を直接に求めていた。実験は寿命要因の多数の組合せに対して行う。そして、実験で得られた軸受寿命と寿命要因との関係を解析して予測式を作成していた。（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１４８１４８号公報
【非特許文献１】伊藤裕之ほか著「密封玉軸受用グリースの寿命式」NSK Technical Journal No.660(1995)p.8〜14
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の軸受寿命の予測式の作成方法では、実験において、軸受摩擦トルクを計測して、その値が上昇するまで行っているので、１回の実験が非常に長い時間を要していた。その結果、全数の実験を完了するまでに非常に長時間を要するという問題があった。しかも、１回の実験において、１個のデータしか得られないために、予測式の予測精度が低いという問題もあった。
実験時間の短縮のために、温度、回転速度、荷重などの条件を厳しくして加速実験を行う方法がある。しかし、ある程度は実験時間の短縮は図れるものの、過度に加速を行うと、軸受寿命に至るメカニズムが異なってしまって予測式の予測精度が低下するという問題があり、大幅な時間短縮は難しかった。
また、予測式の予測精度を上げるためには、同じ条件にて複数回の実験を繰り返して行うことが必要であるが、実験の時間がさらに膨大となる問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、１回の実験時間を大幅に短縮することによって全体の実験時間を大幅に短縮できると共に、１回の実験で複数個のデータが得られることから繰り返し試験を省略しても予測式の予測精度を高めることができる真空用転がり軸受の寿命予測式の作成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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は次のような方法を採用した。
請求項１記載の発明は、転がり軸受の軸受寿命を軸受摩擦トルクの上昇をもって定義し、実験によって得られた実験値を統計学的解析によって作成する転がり軸受の寿命予測式の作成方法において、前記実験を大気圧以下の雰囲気中にて行い、寿命到達まで実験を行って軸受寿命時のグリース量を求める第１の実験と、寿命に到る前の段階で、寿命要因を組合せた複数の実験条件で実験を行って実験条件毎にグリースの減少量を求める第２の実験とからなり、前記寿命要因と時間とグリース量の減少量との関係に基づいて、時間で表される寿命予測式を作成するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、軸受寿命に到る前で実験を終えることができ、１回の実験の時間を短縮することができる。その結果、全体の実験の時間を大幅に短縮することができる。また、１回の実験において複数個のデータを得ることができ、解析で得られた予測式の予測精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例】
【０００７】
図１は、本発明の考え方を表す転がり軸受の内部におけるグリース質量の時間変化の模式図である。
グリースの質量は、試験開始直後、軸受内部のなじみの不足にため、減り方が少し大きいが、軸受内部のなじみが完了すると、その後ほほ一定の傾きで推移する。そして、グリースの潤滑作用が欠乏して、軸受摩擦トルクは急激に増大するのに対応して、グリースの質量の減り方は加速する。
図１において、８個の黒丸が、１回の実験において任意の時間間隔でグリースの質量を測定したイメージである。軸受寿命に至る前に複数個のデータが得られている。
【０００８】
図２は軸受寿命の測定に用いた実験装置の概略構造図である。図において、１１、１１’は転がり軸受、１２はコイルバネ、１３はヒータ、１４はハウジング、１５は真空チャンバー、１６は真空ポンプ、１７はサーボモータ、１８はトルクメータ、１９は磁性流体シール、２０は電流導入端子、２１は熱電対、２２はシャフト、２３は間座、２４はバネ座、２５は真空計、２６は回転計である。
転がり軸受１１、１１’は、SUS440Cからなりシャフト２２に、間座２３を挟んで組まれた後、コイルバネ１２、バネ座２４によって、アキシャル荷重が付与される。ハウジング１４の外周に取り付けたヒータ１３によって、転がり軸受１１、１１’は加熱される。真空チャンバー１５の内部は、真空ポンプ１６によって真空排気される。サーボモータ１７の動力は、トルクメータ１８と磁性流体シール１８を介して、真空チャンバー１５の内部のシャフト２２に伝えられる。
軸受の運転中は、トルクメータ１８によって軸受摩擦トルク、回転計２６によって回転速度、熱電対２１によって軸受温度、真空計２５によって雰囲気圧力を測定する。
【０００９】
つぎに、真空用グリースの寿命予測式の作成方法について述べる。
（１）初期測定
転がり軸受１１、１１’を石油エーテルを用いて超音波洗浄した後、乾燥する。乾燥後の転がり軸受１１、１１’は、恒温恒湿の室内で、電子天秤によって、それらの質量を測定する。その後、目標量の真空用グリースを封入してから、転がり軸受とグリースの合計の質量を、同じく電子天秤によって測定する。グリースの質量は、転がり軸受とグリースの合計の質量から転がり軸受の質量を引いて求める。
（２）運転開始
転がり軸受１１、１１’を、目標のアキシャル荷重を掛けて実験装置１０に取り付けた後、軸受温度を目標値に調整し、雰囲気圧力が設定値に近いことを確認する。そして、設定した運転パターン（最高速度、加速度、減速度、回転方向、回転時間、停止時間等）にて、転がり軸受の運転を開始する。
（３）データ計測
運転開始後、目標の時間まで運転してから実験装置１０を停止する。転がり軸受１１、１１’の温度を室温にまで下げた後、実験装置１０から転がり軸受１１、１１’を取り外し、恒温恒湿の室内にて、転がり軸受とグリースの合計の質量を電子天秤によって測定する。１回の測定で、転がり軸受１１、１１’について２個の質量のデータが得られる。
その後、転がり軸受１１、１１’を再度、実験装置１０に組み付けて、同じ条件にて運転する。事件装置１０の運転、質量測定を数回、繰り返して実施する。通常の実験は、軸受寿命に至る前で終了する。
なお、一部の水準の実験は、軸受寿命に至るまで実施し、軸受寿命となるときのグリースの質量を把握する。
（４）統計的解析
解析においては、重回帰分析などを用いて、寿命要因に対するグリース質量の時間変化の予測式を作成し、軸受寿命となるときのグリース質量との関係から、軸受寿命の時間を予測する。
【００１０】
このように、グリース質量に注目して実験と解析を実施することによって、軸受寿命に至る前にデータを得ることができるので、実験を短い時間で終了することができる。また、１回の実験で複数個のデータが得られるので、寿命予測式の予測精度を向上できる。
【００１１】
ここで、大気中におけるグリースの寿命は、グリース質量の減少の他に、グリースの酸化劣化、異物の混入、グリースの機械的剪断などの影響を受けると言われている。
真空中では、グリース質量の減少量は増大するが、グリースの酸化劣化、異物の混入は起こり難く、グリースの機械的剪断は、大気中と同様である。従って、グリースの質量に着目した本発明の予測式の作成方法は、真空用グリースの軸受寿命に関する予測式の作成方法として非常に適している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の軸受寿命予測式の作成方法を表すグリース質量の時間変化の模式図
【図２】本発明に用いた軸受寿命実験装置の概略構造図
【図３】従来の軸受寿命予測式の作成方法を表す軸受摩擦トルクの時間変化の模式図
【符号の説明】
【００１３】
１  グリース質量の時間変化の曲線
２  グリース量のデータ
３  軸受摩擦トルクの時間変化の曲線例
４  軸受寿命のデータ
１０  軸受寿命実験装置
１１、１１’  転がり軸受
１２  コイルバネ
１３  ヒータ
１４  ハウジング
１５  真空チャンバー
１６  真空ポンプ
１７  サーボモータ
１８  トルクメータ
１９  磁性流体シール
２０  電流導入端子
２１  熱電対
２２  シャフト
２３  間座
２４  バネ座
２５  真空計
２６  回転計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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