(57)【要約】【課題】摩耗量を正確に求めて異常の程度を的確に判断し、寿命を残さずに交換作業を行えるようにした転がり軸受を提供する。【解決手段】内輪の軌道面、外輪の軌道面及び転動体の転動面の少なくとも１つが凹部を有し、かつ、被膜が、前部を充填しつつ、軌道面または転動面を被覆している転がり軸受。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に、複数の転動体を配置した転がり軸受において、
前記内輪の軌道面、前記外輪の軌道面及び前記転動体の転動面の少なくとも１つが凹部を有し、かつ、
被膜が、前記凹部を充填しつつ、前記軌道面または前記転動面を被覆していることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記凹部が、一方向に沿って等間隔で形成されていることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記凹部が、互いに開口面積及び深さの少なくとも一方が異なる複数種であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がり軸受に関し、より詳細には、自身の摩耗状態を検知できる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の異常を検知して、交換時期の判断に役立てることが行われている。例えば、稼働中の転がり軸受からの音や振動を測定して周波数分析し、基準ピーク値を超えた時に転がり軸受が異常を来していると判断し、交換することが行われている。
【０００３】
本出願人も特許文献１において、転がり軸受からの音や振動を測定して実測周波数スペクトルデータを生成し、実測周波数スペクトルデータ上の基準レベル以上のピークの表出箇所の周波数が、軸受の特定部位の異常に起因したピークであるかを比較し、実測周波数スペクトルデータ上の基準レベル以上のピークの表出箇所の周波数が、基本周波数に一致するときには、実測周波数スペクトルデータ上の基本周波数以下の低周波数域で基準レベル以上のピークを持つ周波数成分の有無を調べるとともに、実測周波数スペクトルデータが基本周波数以下の低周波数域で基準レベル以上のピークを持つときには、更に、基本周波数以下の低周波数域で基準レベル以上のピークを持つ周波数成分の高調波が基本周波数に一致するか否かを比較し、基本周波数以下の低周波数域で基準レベル以上のピークを持つ周波数成分の高調波が基本周波数に一致しないときには軸受の特定部位に異常有りと診断し、一致するときには軸受の特定部位に異常無しと診断する異常診断方法を提案している。この異常診断方法によれば、異常診断のための計算負荷を軽減して短時間で正確な異常診断を行うことが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８４６５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法では、異常個所を検出できるものの、異常の程度、例えば異常個所の摩耗量まで検出することは困難である。そのため、異常が検出されると、摩耗量等の異常の程度に関わらず、安全を重視して、寿命を残したまま軸受交換が実施されることがある。
【０００６】
そこで本発明は、摩耗量を正確に求めて異常の程度を的確に判断し、寿命を残さずに交換作業を行えるようにした転がり軸受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】
上記課題を解決するために本発明は、下記の転がり軸受を提供する。
（１）内輪と外輪との間に、複数の転動体を配置した転がり軸受において、
前記内輪の軌道面、前記外輪の軌道面及び前記転動体の転動面の少なくとも１つが凹部を有し、かつ、
被膜が、前記凹部を充填しつつ、前記軌道面または前記転動面を被覆していることを特徴とする転がり軸受。
（２）前記凹部が、一方向に沿って等間隔で形成されていることを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受。
（３）前記凹部が、互いに開口面積及び深さの少なくとも一方が異なる複数種であることを特徴とする上記（１）または（２）記載の転がり軸受。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の転がり軸受によれば、軸受稼働中に軸受からの音や振動を測定し、軌道面や転動面に形成した凹部に由来する特定の音または振動を表す信号を検出したときに、当該凹部まで摩耗が進行していると判断し、この摩耗量を基にして寿命を残さないように適切な時期に軸受を交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】玉軸受の内輪軌道面に凹部を形成した例を示す模式図である。
【図２】凹部の他の例を示す模式図である。
【図３】図１及び図2に示す内輪軌道面を被膜で被覆した状態を示す模式図である。
【図４】玉軸受の外輪軌道面に凹部を形成した例を示す模式図である。
【図５】凹部の他の例を示す模式図である。
【図６】図４及び図５に示す外輪軌道面を被膜で被覆した状態を示す模式図である
【図７】（Ａ）は玉軸受の玉の転動面に凹部を形成した例を示す模式図であり、（Ｂ）は玉を被膜で被覆した状態を示す模式図である。
【図８】（Ａ）は円筒ころ軸受の円筒ころの転動面に凹部を形成した例を示す模式図であり、（Ｂ）は円筒ころを被膜で被覆した状態を示す模式図である。
【図９】（Ａ）は円錐ころ軸受の円錐ころの転動面に凹部を形成した例を示す模式図であり、（Ｂ）は円錐ころを被膜で被覆した状態を示す模式図である。
【図１０】凹部の他の例を示す図面代用写真である。
【図１１】凹部の更に他の例を示す図面代用写真である。
【図１２】凹部の更に他の例を示す図面代用写真である。
【図１３】凹部の更に他の例を示す図面代用写真である。
【図１４】凹部の更に他の例を示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
本発明において転がり軸受の種類には制限は無いが、内輪軌道面、外輪軌道面及び転動体転動面の少なくとも１つに、凹部を形成し、更に被膜により凹部を充填しつつ、軌道面や転動面の全面を被覆している。
【００１２】
例えば、図１は玉軸受の内輪１の内輪軌道面１ａに、開口が円形である凹部１０（以下「円形凹部１０」）を形成した例を示す模式図である。この円形凹部１０の開口径や深さは、複数の円形凹部１０の全てが同一でもよいが、異なっていることが好ましい。後述するように、本発明の転がり軸受を用いることにより、円形凹部１０に由来する特定の音または振動の信号を検出して摩耗部を判断できるが、開口径や深さの異なる円形凹部１０を設けるにより、摩耗量をより細かく検知することができる。例えば、図１において、開口径が全て同じで、深さが０．５μｍの円形凹部１０を複数、周方向に等間隔で配置し、深さが５μｍの円形凹部１０を複数、周方向に等間隔で配置することにより、摩耗量を２段階で検知することが可能になる。また、開口径も、深さ０．５μｍの円形凹部１０と、深さ５μｍの円形凹部１０とで変えてもよい。更に、例えば０．５μｍの円形凹部１０を３０°間隔、５μｍの円形凹部１０を６０°間隔等に異ならせることで、それぞれの周波数を特定しやすくしてもよい。尚、等間隔でも当然構わない。
【００１３】
また、図２は、開口が線状である凹部１１（以下「線状凹部１１」）を、周方向に等間隔で形成した場合である。この複数の線状凹部１１において、深さを全て同じにしてもよいが、上記した同様の理由から、線幅や深さの異なる複数種にすることが好ましい。
【００１４】
円形凹部１０や線状凹部１１の形成方法としては、ショットブラスト、ショットピーニング、ケガキ針、レーザ加工等の機械加工や、酸水溶液やアルカリ水溶液を用いた化学エッチング等が可能であり、加工条件によりその深さを調整することができる。
【００１５】
そして、図３に示すように、内輪軌道面１ａの全面を被膜２０で被覆する。その際、円形凹部１０や線状凹部１１が被膜２０で充填される。そのため、被膜２０は、円形凹部１０や線状凹部１１を充填できるように、ある程度厚く成膜される。また、被膜２０の表面を研磨したり、超仕上げしてもよい。
【００１６】
被膜２０は、内輪軌道面１ａになるため、耐摩耗性や摺動性を有する材料からなることが好ましく、硬質クロムやニッケル、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）等からなる膜が好ましい。また、被膜２０の成膜方法は膜材料により適宜選択され、蒸着やめっき、化成処理等により成膜する。具体的には、硬質クロム被膜やＤＬＣ被膜は蒸着やスパッタリングにより、ニッケル被膜は無電解めっきにより、リン酸マンガン被膜やリン酸亜鉛被膜は化成処理により、それぞれ成膜することができる。そして、成膜条件により被膜２０の膜厚を調整する。特に、被膜２０は軌道面よりも硬いことが好ましい。これは、被膜２０が全て摩耗した際に、凹部に充填された被膜よりも先に軸受の母材が多く摩耗することで、充填された被膜が突出し、振動源になるからである。
【００１７】
また、凹部を外輪軌道面に形成してもよい。即ち、図４及び図５に示すように、外輪２の外輪軌道面２ａに、円形凹部１０や線状凹部１１を上記と同様に形成し、図６に示すように被膜２０で被覆し、研磨する。
【００１８】
更に、凹部を転動体の転動面に形成してもよい。図７は玉軸受の場合であり、同図（Ａ）は玉３の転動面に上記と同様に円形凹部１０を形成し、同図（Ｂ）に示すように全面を被膜２０で被覆し、研磨する。図８は円筒ころ軸受の場合であり、同図（Ａ）は円筒ころ４の転動面に上記と同様に円形凹部１０を形成し、同図（Ｂ）に示すように全面を被膜２０で被覆し、研磨する。図９は円錐ころ軸受の場合であり、同図（Ａ）は円錐ころ５の転動面に上記と同様に円形凹部１０を形成し、同図（Ｂ）に示すように全面を被膜２０で被覆し、研磨する。
【００１９】
その他にも、例えば図１０に示すようにＶ字状断面の線を等間隔で配列した凹部、図１１に示すように碁盤状の凹部、図１２に示すように円盤を格子状に配列した凹部、図１３に示すように正方形を一列に配列した凹部、図１４に示すように四角形の入れ子模様を呈する凹部等、種々の模様や形状の凹部を、内輪軌道面や外輪軌道面、転動体の転動面に形成し、被膜で充填、被覆することができる。
【００２０】
このように、軌道面や転動面に凹部及び被膜を形成した内輪１や外輪２、転動体３を備える本発明の転がり軸受を用いることにより、軸受寿命を評価する際に、摩耗量を的確に把握して寿命を残さずに適切な交換時期を求めることができる。尚、軸受寿命の評価は、回転中の軸受からの音や振動を測定する公知の方法に従って行うことができる（例えば、特許文献1参照）。ここでは、図１に示したような、開口径が同じで、深さが０．５μｍの円形凹部１０を上列に、深さ５μｍの円形凹部１０を下列に配列し、被膜２０を成膜し、表面を研磨した内輪軌道面１ａを備える転がり軸受を例にして以下に説明する。
【００２１】
先ず、転がり軸受を回転させ、それと同時に軸受からの音または振動を測定する。転がり軸受の軌道面は回転に伴って徐々に摩耗し、内輪軌道面１ａの被膜２０が完全に摩耗した後に、深さ０．５μｍの円形凹部１０に由来する第１の振動と、深さ５μｍの円形凹部１０に由来する第２の振動との両方が検出される。更に軸受の回転を続けると、第１の振動は消失していき、やがて第２の振動のみが検出されようになる。このように、回転直後から第１の振動及び第２の振動がともに検出されない期間では、被膜２０が残存している期間であり、摩耗が少なく交換時期まで大分時間があると判断することができる。また、第１の振動及び第２の振動の両方を検出した場合には、摩耗量が０．５μｍ以下であると判断でき、第２の振動のみが検出されたときに摩耗量が０．５μｍを超えていると判断できる。そして、第２の振動が検出されなくなると、摩耗量が５μｍを超えていると判断できる。このように、本発明の転がり軸受を用いることにより、回転中の転がり軸受の摩耗量をより細かく、的確に知ることができる。
【００２２】
転がり軸受の寿命は内外輪や転動体の摩耗量により決定され、転がり軸受の種類や使用条件等に応じた許容摩耗量が経験的に知られている。上記のように凹部の深さから摩耗量を知ることができるため、許容摩耗量に近い摩耗量になった時に軸受を交換することにより、安全性を確保しつつ、寿命を余り残さずに交換することが可能になる。
【符号の説明】
【００２３】
１  内輪
１ａ  内輪軌道面
２  外輪
２ａ  外輪軌道面
３  転動体
４  円筒ころ
５  円錐ころ
１０  円形凹部
１１  線状凹部
２０  被膜
【図１】
2017219127.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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