(57)【要約】【課題】軸受部品が適用される軸受や使用条件が変わるたびに性能試験を行う必要性を減らし、軸受部品の取扱性を向上することができる、密封装置やベントの性能を定量的に確認可能な軸受部品の試験方法及び試験装置を提供する。【解決手段】密封型軸受３０に荷重を付加しながら回転可能に支持する回転軸維持ユニット１３と、密封型軸受３０の内部に気体を供給する圧力流体供給装置と、密封型軸受３０の内部圧力を測定する圧力センサ１８と、密封型軸受３０の各構成部品の温度を測定する温度センサ１９と、を備え、密封型軸受３０の内部圧力が所定の圧力になるように気体を供給して、内輪３２を回転させたときの密封型軸受３０の内部圧力、及び内外輪３２，３１、特にオイルシール４０が摺接する油切り３７の温度を測定し、測定された内部圧力及び温度に基づいてオイルシール４０やベント３８の性能を評価する。【選択図】図２
2017116292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封装置を備え、グリースが封入される密封型軸受の内部圧力が所定の圧力になるように気体を供給する工程と、
前記密封型軸受の回転輪を回転させ、前記密封型軸受の内部圧力、及び前記密封型軸受の構成部品の温度を測定する工程と、
測定された前記内部圧力及び前記温度に基づいて前記密封装置の性能を評価する工程と、
を備えることを特徴とする軸受部品の試験方法。
【請求項２】
前記密封装置は、接触型のシールリップを有するオイルシールであり、
前記測定工程は、前記シールリップが摺接する相手部材の温度を測定し、
前記評価工程は、前記内部圧力及び前記温度に基づいて前記オイルシールの耐圧性能を評価することを特徴とする請求項１に記載の軸受部品の試験方法。
【請求項３】
前記供給工程及び前記測定工程は、異なる複数の試験条件においてそれぞれ行われ、
前記複数の試験条件で測定された前記内部圧力及び前記温度に基づいて、前記密封装置の性能を評価することを特徴とする請求項１又２に記載の軸受部品の試験方法。
【請求項４】
前記密封装置を備え、グリースが封入され、前記密封型軸受とサイズが異なる他の密封型軸受を備え、
前記他の密封型軸受を想定される使用条件下で運転しながら前記他の密封型軸受の内部圧力を測定し、該内部圧力が、前記密封装置の耐圧限界を超えないことを確認することを特徴とする請求項１に記載の軸受部品の試験方法。
【請求項５】
内部圧力を調整するベントを備え、グリースが封入される密封型軸受の内部圧力が所定の圧力になるように気体を供給する工程と、
前記密封型軸受の回転輪を回転させ、前記密封型軸受の内部圧力を測定する工程と、
測定された前記内部圧力に基づいて前記ベントの圧力開放性能を評価する工程と、
を備えることを特徴とする軸受部品の試験方法。
【請求項６】
密封装置又はベントを備え、グリースが封入される密封型軸受に荷重を付加しながら回転可能に支持する試験台と、
前記密封型軸受の内部に気体を供給する圧力流体供給装置と、
前記密封型軸受の内部圧力を測定する圧力センサと、
前記密封型軸受の構成部品の温度を測定する温度センサと、
を備えることを特徴とする軸受部品の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受部品の試験方法及び試験装置に関し、より詳細には、密封型軸受に使用される軸受部品としての、密封装置又はベントの性能を評価するための試験方法及び試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
グリースが封入される密封型軸受では、軸受空間外部へのグリースの漏れ及び外部からの水、粉塵等の侵入を防止するため、密封装置(オイルシール)が必要なシメシロ(緊迫力)をもって相手部品と回転摺接している。また、軸受が高速で回転すると、軸受内の転接部や摺接部からの発熱や、オイルシールの摺動部からの発熱により、軸受内部の圧力が上昇する。また、この圧力上昇により、オイルシールのリップ面と摺動部材との接触圧力が大きくなり(ベタアタリ)、軸受の温度が更に上昇するという悪循環が発生する場合があった。
【０００３】
その対策として、従来、オイルシールのシールリップの腰部の剛性を高め、温度上昇に伴って軸受内部の圧力が上昇しても、シールリップのベタアタリを抑制したり、軸受又はオイルシールにベントを設け、軸受内部の圧力を開放することで軸受内圧の上昇を抑制することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４８９６４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の軸受部品の性能確認は、使用する密封型軸受ごとに、所定の回転速度、所定の軸受荷重での回転試験を実施し、軸受の温度上昇により確認していた。
【０００６】
しかしながら、この手法では、オイルシールのシールリップの腰部の耐圧限界や、ベントの作動圧力の定量的な把握がなされておらず、オイルシールやベントの性能限界に対する使用時のマージンも不明である。このため、軸受のサイズ、荷重条件、使用条件などが異なると、その都度、使用する軸受を用い、想定される使用条件で回転試験を行ってオイルシールの耐圧性及びベント作動圧の確認をする必要があり、試験が煩雑であった。
【０００７】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受部品が適用される軸受や使用条件が変わるたびに性能試験を行う必要性を減らし、軸受部品の取扱性を向上することができる、密封装置やベントの性能を定量的に確認可能な軸受部品の試験方法及び試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  密封装置を備え、グリースが封入される密封型軸受の内部圧力が所定の圧力になるように気体を供給する工程と、
前記密封型軸受の回転輪を回転させ、前記密封型軸受の内部圧力、及び前記密封型軸受の構成部品の温度を測定する工程と、
測定された前記内部圧力及び前記温度に基づいて前記密封装置の性能を評価する工程と、
を備えることを特徴とする軸受部品の試験方法。
２）  前記密封装置は、接触型のシールリップを有するオイルシールであり、
前記測定工程は、前記シールリップが摺接する相手部材の温度を測定し、
前記評価工程は、前記内部圧力及び前記温度に基づいて前記オイルシールの耐圧性能を評価することを特徴とする（１）に記載の軸受部品の試験方法。
（３）  前記供給工程及び前記測定工程は、異なる複数の試験条件においてそれぞれ行われ、
前記複数の試験条件で測定された前記内部圧力及び前記温度に基づいて、前記密封装置の性能を評価することを特徴とする（１）又は（２）に記載の軸受部品の試験方法。
（４）  前記密封装置を備え、グリースが封入され、前記密封型軸受とサイズが異なる他の密封型軸受を備え、
前記他の密封型軸受を想定される使用条件下で運転しながら前記他の密封型軸受の内部圧力を測定し、該内部圧力が、前記密封装置の耐圧限界を超えないことを確認することを特徴とする（１）に記載の軸受部品の試験方法。
（５）  内部圧力を調整するベントを備え、グリースが封入される密封型軸受の内部圧力が所定の圧力になるように気体を供給する工程と、
前記密封型軸受の回転輪を回転させ、前記密封型軸受の内部圧力を測定する工程と、
測定された前記内部圧力に基づいて前記ベントの圧力開放性能を評価する工程と、
を備えることを特徴とする軸受部品の試験方法。
（６）  密封装置又はベントを備え、グリースが封入される密封型軸受に荷重を付加しながら回転可能に支持する試験台と、
前記密封型軸受の内部に気体を供給する圧力流体供給装置と、
前記密封型軸受の内部圧力を測定する圧力センサと、
前記密封型軸受の構成部品の温度を測定する温度センサと、
を備えることを特徴とする軸受部品の試験装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の軸受部品の試験方法及び試験装置によれば、密封型軸受に荷重を付加しながら回転可能に支持する試験台と、密封型軸受の内部に気体を供給する圧力流体供給装置と、密封型軸受の内部圧力を測定する圧力センサと、密封型軸受の構成部品の温度を測定する温度センサと、を備え、密封型軸受の内部圧力が所定の圧力になるように気体を供給して、回転輪を回転させたときの密封型軸受の内部圧力、及び構成部品の温度を測定し、測定された内部圧力及び温度に基づいて軸受部品の性能を評価するので、密封装置やベントの性能を定量的に確認することができる。これにより、密封装置やベントの仕様が同じであれば、軸受部品が適用される軸受や使用条件が変わるたびに性能試験を行う必要性を減らし、軸受部品の取扱性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る軸受部品の試験装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係り、密封装置としてのオイルシールを備える密封型軸受の要部断面図である。
【図３】試験装置の運転パターンの一例を示すグラフである。
【図４】密封装置の性能限界内の条件で使用したときの試験時間と軸受内圧及び構成部品の温度との関係を示すグラフである。
【図５】密封装置の性能限界を超えた条件で使用したときの試験時間と軸受内圧及び構成部品の温度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係り、ベントを備える密封型軸受の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る軸受部品の試験装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、軸受部品の試験装置１０は、駆動モータ１１によって回転駆動される回転軸１２を、不図示の軸受で回転自在に支持する回転軸支持ユニット１３と、試験対象となる軸受部品（オイルシール４０、ベント３８）を備え、回転軸１２に嵌合する密封型軸受３０と、密封型軸受３０の外側に装着される軸箱１４と、密封型軸受３０に軸箱１４を介してラジアル荷重、及びスラスト荷重を付加する荷重負荷装置１５と、レギュレータなどの圧力調整機構１７を介して密封型軸受３０に所定の圧力の空気を供給する圧力流体供給装置２０と、を備える。
【００１２】
試験装置１０は、密封型軸受３０の内部圧力を測定する圧力センサ１８、密封型軸受３０の各構成部品の温度を測定する温度センサ１９を備える。また、試験装置１０は、密封型軸受３０の振動を測定する加速度センサ２１を備えることもできる。
【００１３】
図２は、試験対象となるオイルシール（密封装置）を備える密封型軸受の断面図である。本実施形態の密封型軸受３０は、複列円すいころ軸受であり、内周面に円錐状の外輪軌道面３１ａを複列で有する単一の外輪３１と、外周面に内輪軌道面３２ａを有する一対の内輪３２と、外輪軌道面３１ａと内輪軌道面３２ａ，３２ａとの間に複列で配置された複数の円すいころ３３と、円すいころ３３を転動自在に保持する保持器３４と、を備える。
【００１４】
一対の内輪３２間には、内輪間座３５が配置され、試験装置１０の回転軸１２が内嵌されている。また、外輪３１の軸方向中央には、圧力流体供給装置２０からの圧縮空気を、密封型軸受３０の内部に供給するための空気供給孔３６が設けられている。なお、空気供給孔３６は、後述するベント３８が取り付けられる孔を利用してもよい。
【００１５】
一対の内輪３２の両側には、油切り３７が内輪３２に当接するように配置されている。外輪３１と各油切り３７との間には、オイルシール４０が配設されている。オイルシール４０は、略円環状に成形されて外輪３１の外側端部に固定された金属製の芯金４１と、ゴムやエラストマーなどの弾性材料からなり芯金４１に固着された弾性部４２と、を有する。弾性部４２のシールリップ４３は、油切り３７の外周面に摺接して外輪３１と油切り３７の間をシールする。そして、一対のオイルシール４０により囲まれた軸受内部空間Ｓには、所定量のグリースが封入されている。
【００１６】
外輪３１の空気供給孔３６と、圧力流体供給装置２０とを接続するパイプ３９には、圧力センサ１８が配置されて、密封型軸受３０の内部圧力を測定する。なお、圧力センサ１８は、不図示の測定孔を介して軸受内部空間Ｓに直接、接続されてもよい。また、油切り３７、外輪３１、及び内輪３２には、それぞれ温度センサ１９が配置されて、それぞれ各構成部品の温度を測定する（図２には、油切り３７の温度センサ１９のみを示す）。なお、内輪３２や油切り３７は回転体であるので、温度センサ１９は、スリップリングを介して温度を測定する。
【００１７】
本実施形態の作用を説明する。図１に示すように、圧力流体供給装置２０から供給される圧縮空気を、圧力調整機構１７で所定の圧力に調整して密封型軸受３０の空気供給孔３６から供給した後、圧力調整機構１７と圧力センサ１８との間に配設された不図示の開閉弁を閉じて、軸受内部を所定の圧力に保持する。この状態で、荷重負荷装置１５により軸箱１４を介して所定の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重)を負荷し、駆動モータ１１により回転軸１２を所定の回転速度で回転駆動する。駆動モータ１１は、回転軸１２を一方向連続回転、又は正逆転及び停止を含むパターン運転を行う。
【００１８】
図３は、パターン運転の一例であり、この場合、正転⇒短い停止⇒逆転⇒短い停止⇒正転⇒短い停止⇒逆転⇒長い停止のパターンを繰り返す。これにより、オイルシール４０のシールリップ４３の接触状態の挙動が変化して、オイルシール４０の性能評価を効果的に行えることが本出願人によって確かめられている。
【００１９】
上記の回転試験中に、常時、シールリップ４３と摺動接触する油切り３７、及び外輪３１、内輪３２等の各構成部品の温度を温度センサ１９で測定すると共に、圧力センサ１８で密封型軸受３０の内部圧力を測定し、各構成部品の温度及び軸受内圧の変化の状況を確認することにより、オイルシール４０の作動状況を確認する。これにより、オイルシール４０の耐圧性能を評価する。
【００２０】
図４は、オイルシール４０の耐圧性能限界内の内部圧力Ｐ１、所定の回転速度（曲線Ｎ）での試験結果であり、シールリップ４３と摺接する油切り３７の温度（曲線Ａ）は、試験時間の経過に伴いほぼ飽和している。また、外輪３１、内輪３２などの温度変化（曲線Ｂ）や、振動（曲線Ｃ）など、他にも問題は見られない。
【００２１】
一方、図５（ａ）に示すオイルシール４０の耐圧性能限界を超える内部圧力Ｐ２での試験結果は、油切り３７の温度（曲線Ａ）は飽和せず、変化点Ｘ以後において温度が急上昇すると共に激しく変動している。更にオイルシール４０の状態を確認するために継続試験を行うと、図５（ｂ）に示すように、油切り３７の温度（曲線Ａ）は大きく変動し、また、外輪３１、及び内輪３２の一部の温度（曲線Ｂ）にも、油切り３７の温度に追従するような変動が見られ、オイルシール４０のシールリップ４３に異常が発生したことを示している。
【００２２】
従って、油切り３７の温度に異常な変化が生じるとき（変化点Ｘ）の内部圧力より低い内部圧力、例えば、内部圧力Ｐ１をオイルシール４０の耐圧性能の限界とみなすことができる。
なお、図４及び図５では、回転軸１２を一方向連続回転した場合を示しているが、図３に示すパターン運転で、試験を行ってもよい。
【００２３】
上記したように、オイルシール４０の耐圧性能を、予め定量的に確認しておくことにより、密封型軸受３０の使用条件が変わったり、仕様が異なる他の密封型軸受に試験済みの軸受部品（オイルシール４０）を装着する場合、その軸受の発生内圧を把握することにより、その都度、該軸受を用いた試験を実施する必要性がなく、効率的な密封型軸受の開発が可能となる。
【００２４】
具体的には、使用条件が変わったり、同一のオイルシール４０を備え、仕様が異なる他の密封型軸受の耐圧性能は、当該軸受に外部から圧力を加えない条件で回転試験を実施し、その時の軸受の内部圧力を測定して、上記した方法で耐圧性能が予め定量的に確認されているオイルシール４０の試験結果と比較照合することで、オイルシール４０の耐圧性能限界の範囲内であるか、また、マージンがどの程度あるのかなど、新しい軸受の耐圧性能を定量的に把握することが可能となる。
例えば、実際に使用される軸受が決まった段階で、該軸受を他の密封型軸受とし、耐圧性能が確認された軸受部品を組み込んで試験を行うことで、性能試験の回数を減らすことができる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態の軸受部品の試験方法及び試験装置によれば、密封型軸受３０に荷重を付加しながら回転可能に支持する回転軸支持ユニット１３と、密封型軸受３０の内部に気体を供給する圧力流体供給装置２０と、密封型軸受３０の内部圧力を測定する圧力センサ１８と、密封型軸受３０の各構成部品の温度を測定する温度センサ１９と、を備え、密封型軸受３０の内部圧力が所定の圧力になるように気体を供給して、内輪３２を回転させたときの密封型軸受３０の内部圧力、及び内外輪３２，３１、特にオイルシール４０が摺接する油切り３７の温度を測定し、測定された内部圧力及び温度に基づいてオイルシール４０の性能を評価するので、オイルシール４０の性能を定量的に確認することができる。これにより、オイルシール４０の仕様が同じであれば、使用条件や軸受が変わっても、改めてオイルシール４０の性能試験が不要となり、これら軸受部品の取扱性を向上することができる。
【００２６】
また、オイルシール４０のシールリップ４３が摺接する油切り３７の温度を測定し、内部圧力及び温度に基づいてオイルシール４０の耐圧性能を評価するので、オイルシール４０の耐圧性能を定量的に評価することができる。
【００２７】
また、異なる複数の試験条件において測定された内部圧力及び温度に基づいて、オイルシール４０の性能を評価するので、オイルシール４０の性能を正確に評価することができる。
【００２８】
また、仕様が共通のオイルシール４０を有する他の密封型軸受を、想定される使用条件下で運転しながら内部圧力を測定し、該内部圧力が、オイルシール４０の耐圧限界を超えないことを確認することで、簡単な試験のみで、他の密封型軸受の性能を確認することができる。
【００２９】
なお、上記説明では、密封装置としてオイルシールを例にとって説明したが、密封装置は、接触形（密封シール）に分類されるものであれば、オイルシールに限定されず、どのような密封装置であってもよい。
【００３０】
（第２実施形態）
図６は、試験対象となる軸受部品として、ベントを備える密封型軸受の断面図である。本実施形態の密封型軸受３０は、外輪３１がベント３８を備えている以外は第１実施形態の密封型軸受３０と同様であり、単一の外輪３１と、一対の内輪３２と、複数の円すいころ３３と、保持器３４と、を備える複列円すいころ軸受である。
【００３１】
ベント３８は、密封型軸受３０の内部圧力が所定の圧力以上に上昇したときに開口して内部の圧力を外部に逃がすためのものであり、外輪３１に設けられた孔４４に嵌め込み固定されている。なお、密封型軸受の仕様によっては、ベント３８がオイルシール部に配置される密封型軸受もある。
【００３２】
ベント３８の性能試験は、圧力流体供給装置２０から供給される圧縮空気を圧力調整機構１７で調整して軸受内部を所定の圧力に保持する。この状態で、荷重負荷装置１５により軸箱１４を介して所定の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重)を負荷し、密封型軸受３０の内部圧力を圧力センサ１８で測定しながら、駆動モータ１１により回転軸１２を所定の回転速度で回転駆動する。駆動モータ１１は、回転軸１２を一方向連続回転、又は正逆転及び停止を含むパターン運転を行う。
【００３３】
図示しないが、密封型軸受３０の回転により内部圧力が上昇してベント３８の開放圧力に達すると、ベント３８が開き、内部圧力が急激に低下する。この内部圧力の急激な変化を圧力センサ１８で測定する。このときの内部圧力は、ベント３８の開放圧力、即ち圧力開放性能とみなすことができる。
【００３４】
なお、密封型軸受３０が停止した状態で、圧力流体供給装置２０から供給される圧縮空気を圧力調整機構１７で調整し、圧力を次第に高めながら密封型軸受３０に供給して内部圧力の急激な低下を圧力センサ１８で測定するようにしてもよい。
【００３５】
また、一般的に、オイルシール４０の耐圧性能は、ベント３８の開放圧力より高く設定されているので、上記したベント３８の圧力開放性能試験にオイルシール４０の耐圧性能が影響を及ぼす虞はない。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の密封型軸受３０によれば、グリースが封入される密封型軸受３０の内部圧力が所定の圧力になるように気体を供給し、内輪３２を回転させたときの密封型軸受３０の内部圧力を測定して、測定された内部圧力に基づいてベント３８の圧力開放性能を評価するので、ベント３８の圧力開放性能を定量的に評価することができる。
【００３７】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記実施形態では、密封型軸受として複列円すいころ軸受を例に説明したが、複列円すいころ軸受に限定されることはなく、オイルシールやベントなどの軸受部品を備える密封型軸受であれば、形式を問わない。
また、本発明の回転輪としては、内輪であってもよいし、外輪であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０     試験装置
１３     回転軸支持ユニット（試験台）
１８     圧力センサ
１９     温度センサ
２０     圧力流体供給装置
３０     密封型軸受
３２     内輪（回転輪）
３７     油切り（相手部材）
３８     ベント（軸受部品）
４０     オイルシール（密封装置、軸受部品）
４３     シールリップ
Ｐ１，Ｐ２      内部圧力
【図１】
2017116292.tif 000003
【図２】
2017116292.tif 000004
【図３】
2017116292.tif 000005
【図４】
2017116292.tif 000006
【図５】
2017116292.tif 000007
【図６】
2017116292.tif 000008