(57)【要約】【課題】グリースを密封した転がり軸受について、グリースの劣化判定のための複雑な装置や煩雑な測定操作を必要とすることなく、軸受の構造がシンプルであり、かつグリースの劣化に伴う軸受の劣化状態を容易に把握しうる密封型転がり軸受を提供する。【解決手段】内輪１および外輪２の間に玉５を介在し、内輪１および外輪２の間の軸受空間の軸方向両端部に密封板１１を備え、その密封板１１により軸受空間に封入したグリースを密封する。密封板１１が軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化するサーモクロミズム材からなる表示部を軸受外部から目視可能に設けたものである。このため、密封板１１の軸方向両端の外面は、軸受外部から目視可能であるので、グリース９の熱履歴を表示する表示部となる。密封板１１の外面を見ると、その色相から認識できる熱履歴に基づいてグリース９の劣化状態を確認することができる。また、密封板１１は軸方向外面が表示部となるので、表示部を備えた軸受の構造がシンプルとなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪および外輪と、その内輪および外輪の間に介在する転動体と、前記内輪および外輪の間の軸受空間の軸方向両端部に設けた密封部材とを備え、その密封部材により前記軸受空間内にグリースを封入した密封型転がり軸受において、
前記密封部材に、軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料からなる表示部を軸受外部から目視可能に設けたことを特徴とする密封型転がり軸受。
【請求項２】
前記密封部材が、シールド板またはシール部材である請求項１に記載の密封型転がり軸受。
【請求項３】
前記密封部材に軸受内部に通じる貫通孔を設け、前記表示部は前記軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料を前記貫通孔に充填して設けた請求項１または２に記載の密封型転がり軸受。
【請求項４】
前記密封部材の外面に、前記表示部を重ねて一体に設けた請求項１または２に記載の密封型転がり軸受。
【請求項５】
前記シール部材が芯金で補強された弾性体からなり、前記表示部は前記芯金に接する状態に設けた請求項４に記載の密封型転がり軸受。
【請求項６】
内輪および外輪と、その内輪および外輪の間に介在する転動体と、前記内輪および外輪の間の軸受空間の軸方向両端部に設けた密封部材とを備え、その密封部材により前記軸受空間内にグリースを封止した密封型転がり軸受のグリース管理方法であって、
前記密封型転がり軸受が請求項１から５のいずれかに記載の密封型転がり軸受であり、予め前記グリースの余寿命と軸受温度変化量との相関関係を設定し、その相関関係に基づいて、前記表示部の色相の変化からグリースの余寿命を確認するようにした密封型転がり軸受のグリース管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内輪および外輪の間の軸受空間を密封部材で密封した密封型転がり軸受およびそのグリース管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種機械装置の回転軸支持部に使用される転がり軸受は、内輪と外輪との間の両端部に円環状の密封部材を備えた密封型転がり軸受が適用され、その密封部材により、軸受内部に封入されるグリースの漏出を防止するとともに、外部からの異物の侵入を防止している。
【０００３】
この密封型転がり軸受は、軸受内部がグリースにより潤滑され、その潤滑状態を確認することは、軸受寿命において極めて重要である。軸受内部を潤滑するグリースの劣化に伴って潤滑不良が発生すると、徐々に金属接触が増加し、運転中に軸受温度が異常上昇する。軸受温度の異常上昇によって、グリースは熱分解や酸化による劣化がさらに進行して、硬化現象が起こり、軸受の劣化を招き軸受寿命が短くなることが知られている。
【０００４】
したがって、軸受内部の劣化状態を観察して、軸受寿命を予測することが望まれるが、運転中の軸受内部の劣化状態を直接観察することは難しく、軸受を分解する必要があった。そこで、軸受を分解することなく、軸受の劣化状態を軸受温度に基づいて把握する密封型転がり軸受が提案されている。
【０００５】
この密封型転がり軸受は、例えば、特許文献１に開示されているように、軸受温度を測定する温度センサをシール部材に取り付けたものであり、チップ型の積層サーミスタからなる温度センサの配線を内輪の幅面から内径部に沿わせるようにまとめて、判定手段に接続している。そして、温度センサが測定した軸受温度に基づいて、判定手段により軸受温度の異常上昇を検知して、軸受の劣化状態を把握し、軸受の交換時期を判定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３０２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記の特許文献１の密封型転がり軸受は、シール部材に取り付けたチップ型の積層サーミスタからなる温度センサと判定手段とを接続する配線およびその判定手段を別途設ける必要があるので、軸受の構造が複雑となり、製作コストがかかる。
また、前記温度センサは、常に温度監視を行なう場合には有効な手段ではあるが、熱履歴を判断する場合には、デジタル情報の記録装置を別途設けなければならない点でも簡易な判定を行なえるものではなかった。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、グリースを密封した転がり軸受について、グリースの劣化判定のための複雑な装置や煩雑な測定操作を必要とすることなく、軸受の構造がシンプルであり、かつグリースの劣化に伴う軸受の劣化状態を容易に把握しうる密封型転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、この発明は、内輪および外輪と、その内輪および外輪の間に介在する転動体と、前記内輪および外輪の間の軸受空間の軸方向両端部に設けた密封部材とを備え、その密封部材により前記軸受空間内にグリースを封入した密封型転がり軸受において、前記密封部材は、軸受温度履歴に応じて色相が変化する材料からなる表示部を備え、その表示部が外部から目視可能とした構成を採用したのである。
【００１０】
この構成によると、軸受温度に応じて表示部の色相が変化するので、グリースの劣化状態を目視により確認することができ、グリースの劣化による軸受の劣化状態を容易に把握することができる。
すなわち、密封部材が、軸受温度履歴に応じて色相が変化する表示部を備えるので、軸受の使用状態に受けた熱量の総量などの熱履歴を知ることができ、温度上昇によるグリースの熱分解や酸化による劣化の進行状態を知ることができる。
【００１１】
また、密着部材は、前記表示部を備えるだけで済むため、従来の温度センサを備えた軸受のように、配線や判定手段が不要であり、表示部を備えた軸受の構造がシンプルとなる。
【００１２】
上記構成において、前記内輪または外輪のうち、固定側の軌道輪の幅面に温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料から形成される軌動輪側表示部を設けたものとすることができる。この場合、軌動輪側表示部によって、固定側の軌道輪の温度を目視により確認することが可能となり、固定側の軌道輪の温度に基づくグリースの劣化状態を確認できる。
【００１３】
また、前記密封部材を軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料から形成し、前記表示部を前記密封部材の軸方向の外面で形成した構成を採用すると、密封部材の軸方向の外面全面が軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化する表示部となる。このため、色相の変化を容易に認識でき、色相に基づく軸受温度からグリースの劣化状態を把握することができる。
【００１４】
また、表示部では軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化するため、軸受の運転が停止され、軸受温度が低下した場合であっても、軸受の温度履歴において最高温度に応じた色相が保たれる。
【００１５】
前記密封部材がシールド板またはシール部材であり、前記シールド板またはシール部材の一部に軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料を設けることで、前記表示部を形成した構成を採用することができる。
【００１６】
この構成では、シールド板またはシール部材の一部に形成された表示部の色相の変化により、軸受温度の上昇を確認することができ、軸受温度に伴うグリースの劣化状態を把握することができる。
【００１７】
シールド板またはシール部材の一部に表示部を形成する手段としては、例えば、前記シールド板またはシール部材に軸受内部に通じる孔を設け、前記表示部を前記軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料を前記孔に埋めて形成したもの、あるいは、前記表示部を前記シールド板またはシール部材の軸方向外面に前記軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料を設けることで形成したものとすることができる。
【００１８】
前記シールド板またはシール部材に軸受内部に通じる孔を設け、前記表示部を前記軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料を前記孔に埋めて形成した場合、孔を通して軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料が軸受内部のグリースに接触する。このため、軸受温度を精度良く測定することができる。
【００１９】
一方、前記表示部を前記シールド板またはシール部材の軸方向外面に前記軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料を設けることで形成した場合、シールド板またはシール部材の軸方向外面に表示部を設けるだけで済むので、軸受の仕様に応じて、表示部を備えたシールド板またはシール部材を容易に製作することができる。
【００２０】
前記表示部を前記シールド板またはシール部材の軸方向外面に前記軸受部に応じて色相が不可逆的に変化する材料を設けることにより形成した構成を採用した場合、前記シール部材が弾性体を芯金で補強したものであり、前記表示部を前記軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料を前記芯金に接した状態で貼り付けて形成した構成を採用することができる。
【００２１】
この構成によると、軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料が芯金に接した状態で貼り付けられているので、その材料は芯金からの軸受の熱が伝わり易く、軸受温度に対して反応良く色相が変化する。
【００２２】
上記の課題を解決するために、この発明に係る密封型転がり軸受のグリース管理方法としては、内輪および外輪と、その内輪および外輪の間に介在する転動体と、前記内輪および外輪の間の軸受空間の軸方向両端部に設けた密封部材とを備え、その密封部材により前記軸受空間内にグリースを封止した密封型転がり軸受のグリース管理方法であって、
前記密封型転がり軸受が上述した密封型転がり軸受であり、予め前記グリースの余寿命と軸受温度変化量との相関関係を設定し、その相関関係に基づいて、前記表示部の色相の変化からグリースの余寿命を確認するようにした構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明は、以上のように、密封部材の表示部の色相が変化で、グリースの劣化状態を目視により確認することができるので、軸受に対する劣化状態を把握することが可能となり、定期的なメンテナンスの間における突然の損傷が回避され、不慮の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１実施形態に係る密封型転がり軸受を示す断面図
【図２】第２実施形態に係る密封型転がり軸受を示す断面図
【図３】同上の密封型転がり軸受を示す側面図
【図４】同上のシールド板に設けた表示部の他の形態を示す断面図
【図５】第３実施形態に係る密封型転がり軸受を示す断面図
【図６】同上のシール部材のシールリップの他の形態を示す断面図
【図７】同上のシール部材に設けた表示部の他の形態を示す断面図
【図８】この発明に係る密封型転がり軸受のグリースの温度変化量と寿命比との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明の第１実施形態に係る転がり軸受を添付図面に基づいて説明する。
この転がり軸受は、図１に示すように、外周面に軌道３を有する内輪１と、内周面に軌道４を有する外輪２と、内輪１の軌道３と外輪２の軌道４の間に介在された複数の転動体である玉５と、この複数の玉５を周方向に間隔をおいて保持する保持器６と、内輪１および外輪２の軸受空間の軸方向両端部に装着され、内輪１および外輪２の間を塞ぐ密封部材である密封板１１とから構成され、この密封板１１により、内輪１と外輪２との間の軸受空間内のグリース９を封入したものである。
【００２６】
外輪２の軌道４の両側方に密封板１１の固定溝７が周方向に形成され、この両固定溝７に対向する内輪１の軌道３の両側方にシール溝８が形成される。密封板１１は、円環状に形成され、外周縁部が外輪２の固定溝７に嵌合固定されている。その内周縁部は、内輪１のシール溝８の溝壁面に対して所要のすき間をもって配置されており、密封板１１の内周縁部とシール溝８の溝壁面との間でラビリンスシールが形成されている。
【００２７】
また、密封板１１は、温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料、すなわち、サーモクロミズムを示す材料（以下、サーモクロミズム材という）から形成することができる。
このサーモクロミズム材は、例えば、熱硬化性を有する合成樹脂製の基材に、軸受温度が異常上昇した場合における温度を含む所定の温度範囲にのみ発色し、発色した色相を保つ着色剤や染料等、または、軸受温度の温度上昇に応じて色相を不可逆的に変化させる着色剤や染料等を含有させたものである。この場合においても、基材に着色剤や染料等を含有させる手段は、公知の手段が用いられる。
【００２８】
また、上記した所定の温度範囲に発色、または変色するサーモクロミズム材は、例えば測定すべき温度で溶融する熱溶融性物性のある樹脂などの物質であり、熱溶融状態でそれを不可逆的に吸収させることにより露出させることのできる吸収性層を表面側に重ねて設けたものを素材として例示できる。また所定温度で不可逆的に反応して変色する感温変色性物質を含有する層からなる不可逆性示温部材であってもよい。
所定温度で不可逆に分解反応のような反応を引き起こして変色する感温性のある変色性物質としては、たとえば熱変色性化合物、有機染料と有機酸とが混合され所定の温度で反応して変色する感温変色性混合物などであってもよい。
【００２９】
密封板１１をサーモクロミズム材で形成すると、密封板１１は軸受温度に応じた色相となる。そして、予め軸受の温度上昇量とグリース９の劣化状態（余寿命）の相関関係を実験等に基づいて求めて、その相関関係から、密封板１１の軸方向外面の色相から導出できる軸受の温度上昇量に基づいてグリース９の劣化状態を把握することができる。
【００３０】
また、密封板１１は軸受温度に応じて色相が不可逆的に変化するため、軸受の運転が停止して軸受温度が低下した場合であっても、軸受温度が上昇した最高温度に応じた色相が保たれる。したがって、軸受の運転中のみならず、軸受の運転停止時においても、軸受の劣化状態を把握することができる。
【００３１】
サーモクロミズム材は、グリースに接する部分を有する他、適当な部分を樹脂素材で支持または積層もしくは被覆してもよく、樹脂素材としては、例えばポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、セルローストリアセテート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、セロファン、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル等を材料とするものが挙げられる。
【００３２】
この発明の第２実施形態に係る密封型転がり軸受を図２、３に示す。
この実施形態に係る密封型転がり軸受は、前述した第１実施形態の密封部材を密封板１１に代えてシールド板１２とし、そのシールド板１２の一部にサーモクロミズム材から形成される表示部１４を設けたものである。
【００３３】
前記シールド板１２は、円環状の金属板から形成され、その外周部が外輪２の固定溝７に加締めることで固定され、その内周部がシール溝８の軸方向外側の肩部との間でラビリンスシールを形成している。
【００３４】
シールド板１２の径方向の中間部分に貫通孔１３が設けられており、その貫通孔１３は、図３に示すように、周方向の１箇所に設けられている。
【００３５】
また、表示部１４を形成する材料としては、サーモクロミズム材を適用してもよい。このサーモクロミズム材としては、例えば、前述した第１実施形態の密封板１１を形成したものを適用することができる。
【００３６】
また、シールド板１２の表示部１４は、図２に示す態様に限定されず、例えば、図４に示すように、その軸方向の外面の周方向１箇所に、サーモクロミズム材を貼り付けて形成することができる。なお、表示部１４は、シールド板１２の軸方向の外面に対して、周方向に間隔をおいて複数箇所に形成してもよい。
【００３７】
シールド板１２の軸方向の外面に表示部１４を形成すると、サーモクロミズム材は、軸受内部のグリース９から金属板製のシールド板１２を経て軸受の熱が伝わり易く、軸受温度の上昇に対して感度良く色相が変化する。
【００３８】
この発明の第３実施形態に係る密封型転がり軸受を図５に示す。
この実施形態に係る密封型転がり軸受は、前述した第１実施形態の密封部材を密封板１１に代えてシール部材１５とし、そのシール部材１５の一部にサーモクロミズム材から形成される表示部１４を設けたものである。
【００３９】
シール部材１５は、弾性体１６を芯金１７により補強したものであり、弾性体１６からなる外周縁部を外輪２の固定溝７に圧入により固定され、内周部に形成されたシールリップ１８が、内輪１のシール溝８の内面との間でラビリンスリップが形成されている。なお、シール部材１５のシールリップ１８は、図６に示すように、シール溝８の溝内壁又はシール溝８の軸方向外側の肩部に接触させるようにしてもよい。
【００４０】
シール部材１５の径方向中間部分に貫通孔１３が周方向１箇所に設けられており、その貫通孔１３内にサーモクロミズム材が埋められ、これにより、貫通孔１３の内部に表示部１４が形成される。
【００４１】
この実施形態の密封型転がり軸受においては、内輪１または外輪２のうち固定側の軌道輪の幅面にグリース９の劣化状態を把握する手段を適宜に付加することができる。
【００４２】
例えば、図５に示すように、固定側の軌道輪とする外輪２の幅面に、温度に応じて色相が不可逆的に変化する材料から形成される軌動輪側表示部１９を設けてもよい。この軌動輪側表示部１９によって、外輪２の温度を目視により確認することが可能となり、表示部１４による外輪２の温度に基づくグリース９の劣化状態を確認できるので、軸受の劣化状態の把握を精度よく行うことができる。
【００４３】
また、表示部１４を形成するサーモクロミズム材としては、例えば、前述した第１実施形態の密封板１１を形成したものを適用することができる。
【００４４】
この発明の第４実施形態に係る密封型転がり軸受を図７に示す。
この実施形態に係る密封型転がり軸受は、前述した第３実施形態の密封部材であるシール部材１５に貫通孔１３を設けず、サーモクロミズム材を芯金１７に接する状態で貼り付けて表示部１４を形成したものである。
【００４５】
このシール部材１５は、径方向の中間部分の周方向１箇所に芯金１７の軸方向外面に接する表示部１４が形成されており、表示部１４は軸方向外向きに露出している。表示部１４を形成するサーモクロミズム材は芯金１７を経て軸受の熱が伝わり易いので、表示部１４は軸受温度に対して反応良く色相が変化する。
【００４６】
以上のように構成された第１から第４実施形態に係る密封型転がり軸受の劣化状態を把握するために、下記の使用条件で軸受に封入されるグリースに対して、グリースの全酸価と余寿命および温度上昇量と余寿命との相関関係を求めた。
【００４７】
（使用条件）
回転速度：１００００ｒ／ｍｉｎ
ラジアル荷重：１００ｋｇｆ
軸受：深溝玉軸受  （ＮＴＮ社製：呼び番号６２０４）
ウレア系グリース（新日本石油社製：ＨＴＮ）
【００４８】
図８に示すように、軸受の運転を開始し、軸受温度が定常状態となった後の温度変化量を運転開始直後から適当な時間間隔で測定してプロットし、測定値の経時的傾向から回帰曲線を求め、上記した使用条件での温度変化量と余寿命との相関関係を設定した。
なお、図８において、横軸は、潤滑不良による異常な温度上昇が起こるグリース寿命時間を１とし、それに至る運転時間を寿命比（０≦寿命比≦１）として相対的に表示したものである。
【００４９】
例えば、図８に示すウレア系グリースにおいて、寿命比０．９５程度で変色する識別表示が必要な場合のサーモクロミズム材としては、融点が約６０℃のパルミチン酸１００ｇと、バインダーとしてエチルセルロース１０ｇと、溶媒としてトルエン１６０ｇとを混練し、不可逆性示温材用インキを用いたものが挙げられる。
【００５０】
サーモクロミズム材は、このインキを基材フィルムに印刷してインキ層を有する不可逆性示温部材を形成し、その裏側面に粘着剤を介して貼付可能とし、表面には接着剤を介してポリエステルフィルムで被覆して、温度管理可能に貼付できるものが得られる。
【００５１】
このサーモクロミズム材は、５０℃程度に加熱すると明るい黄味赤から暗い茶紫に変色する。これにより約２５℃の室温から２５℃温度上昇があった場合にインキの色が暗い茶紫に変色して視覚的に温度上昇した熱履歴があることを観察できる。なお、自然冷却し室温（約２５℃）に戻してもインキの色は変わらず、温度上昇の履歴として確認できる。
【００５２】
このようにすれば、予め、グリースの温度変化量と余寿命との相関関係を設定し、この相関関係に基づいて、前述した第１から第４実施形態に係る密封型転がり軸受の表示部１４の色相の変化から、グリースの余寿命を確認して、グリース９の劣化状態を管理することができる。
【００５３】
管理されたグリース９の劣化状態に基づいて、軸受に対する劣化状態を把握することが可能となるため、密封型転がり軸受は、定期的なメンテナンスの間における突然の損傷が回避され、不慮の損傷を防止することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  内輪
２  外輪
３  軌道
４  軌道
５  玉
６  保持器
７  固定溝
８  シール溝
９  グリース
１１  密封板
１２  シールド板
１３  貫通孔
１４  表示部
１５  シール部材
１６  弾性体
１７  芯金
１８  シールリップ
１９  軌道輪側表示部
【図１】
2012026517.tif 000003
【図２】
2012026517.tif 000004
【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】
2012026517.tif 000010