JP2020052034A - グリースの物性測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受から離れた場所において、転がり軸受内の使用済みのグリースに対する物性の測定を可能とする、グリースの物性測定装置を提供する。【解決手段】グリースの物性測定装置１０は、転がり軸受６１内に一端が連通し、転がり軸受６１から排出されるグリースを流動させる流動管１１と、流動管１１の他端が接続され、流動管１１からのグリースを導入させる導入口２３、導入口２３から導入されたグリースを貯留する貯留室２２、及び貯留室２２からグリースを排出させる排出口２４を有する貯留具１２と、貯留室２２内のグリースを排出口２４から押し出して排出口２４から排出する押出機構１３と、押出機構１３が貯留室２２内のグリースを押し出す際の流動抵抗を測定する測定器１４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、コンベア用ローラを支持する転がり軸受や風力発電装置の主軸を支持する転がり軸受等に適用することができるグリースの物性測定装置及び方法に関する。

例えば、風力発電装置は、一般に、主軸に接続されたブレードにより風力を受けて当該主軸を回転させ、その主軸の回転を発電機に伝達して発電を行う。この風力発電装置の主軸は、転がり軸受によって回転自在に支持される。また、主軸には、ブレードにかかる風力で軸方向荷重や径方向荷重が負荷され、運転中に主軸に撓みが発生するため、転がり軸受には、主軸の撓みを吸収することが可能な自動調心ころ軸受が主に用いられている。

主軸を支持する転がり軸受は、内部に充填されたグリースによって潤滑されるが、当該グリースは使用によって劣化するため、劣化の程度に応じて交換する必要が生じる。従来、転がり軸受内のグリースは、風力発電装置の定期点検時に一部が取り出され、その硬さ（ちょう度）等から劣化の程度が人為的に調査され、その結果、劣化が進んでいると判断された場合に交換されるようになっていた。

また、風力発電装置の保守装置として、グリースを自動で供給する供給ポンプと、グリースの供給圧力を測定する圧力センサとを備え、転がり軸受内のグリースの劣化の程度に応じて変化するグリースの供給圧力を定期的に自動測定し、その供給圧力からグリースの劣化の程度を判断してグリースを交換する技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１５４４７２号公報

上記のように風力発電装置の定期点検に合わせて転がり軸受内のグリースの硬さ等を人為的に調査する方法では、定期点検の時期にしかグリースの交換を行うことができない。グリースの劣化が早い場合など、定期点検の時期とグリースを交換すべき時期とは必ずしも一致しないので、当該方法では適切な時期にグリースを交換できない可能性がある。また、当該方法は、グリースの硬さを調べるために高所にある風力発電装置のナセル内まで作業者が出向かなければならないので、作業が煩雑となる。

一方、特許文献１記載の技術は、グリースの自動供給を前提とした技術であるため、当該自動供給の設備を持たない風力発電装置には適用することができない。また、当該技術は、新しいグリースを転がり軸受内に供給するときの圧力から間接的に使用済みのグリースの劣化の程度を判断するため、その判断が新たに供給するグリースの影響を受けてしまう。また、転がり軸受の内部やハウジングの内部にグリースが存在しない空間が生じている場合、例えば、転がり軸受の回転によってグリースが転がり軸受外やハウジング外に押し出されたり、軸とハウジングとの間のシール等からグリースが漏れ出したりすることによって空間が生じた場合、その空間が新たにグリースを供給するときの圧力に影響を与える。以上より、特許文献１記載の技術は、グリースの劣化の程度を正確に判断し難い。

本発明は、転がり軸受から離れた場所において、転がり軸受内の使用済みのグリースに対する物性の測定を可能とする、グリースの物性測定装置を提供することを目的とする。

（１）本発明におけるグリースの物性測定装置は、転がり軸受内に一端が連通し、転がり軸受から排出されるグリースを流動させる流動管と、前記流動管の他端が接続され、前記流動管からのグリースを導入させる導入口、前記導入口から導入されたグリースを貯留する貯留室、及び前記貯留室からグリースを排出させる排出口を有する貯留具と、前記貯留室内のグリースを押し出して前記排出口から排出する押出機構と、前記押出機構が前記貯留室内のグリースを押し出す際の流動抵抗を測定する測定器と、を備える。

以上の構成を有する物性測定装置では、転がり軸受内のグリースが流動管を介して貯留具の貯留室内に貯留される。貯留室内のグリースは、押出機構によって押し出されて排出口から排出され、このときのグリースの流動抵抗が測定器により測定される。測定器で測定される流動抵抗は、グリースの物性の一つである硬さ（ちょう度）に相関するので、当該流動抵抗からグリースの硬さを求めることができる。また、グリースの硬さは劣化により変化するので、当該硬さからグリースの劣化の程度を判断し、適切な時期にグリースを交換することができる。また、転がり軸受内のグリースは流動管を介して貯留具の貯留室に導入されるので、転がり軸受から離れた場所でグリースの物性を測定することができる。

（２） 好ましくは、前記押出機構は、前記貯留室内のグリースを押し出す方向である第１の方向とその逆の第２の方向とに往復移動可能に設けられたピストンと、前記ピストンを往復移動させる駆動部とを備える。
このような構成によって、貯留室内のグリースをピストンで押し出して排出口から排出させ、その後、元の位置にピストンを戻すことができる。

（３） 好ましくは、前記測定器が、前記ピストンと前記駆動部との間に設けられ、前記駆動部からピストンに付与される圧力を検出する圧力センサを含む。
貯留室から排出されるグリースの流動抵抗が大きいと駆動部からピストンに付与される圧力が大きくなり、当該流動抵抗が小さいと駆動部からピストンに付与される圧力が小さくなるので、当該圧力センサによって検出される圧力からグリースの流動抵抗を測定することができる。

（４） 好ましくは、前記押出機構が、前記ピストンと前記駆動部とを連結する連結具をさらに備え、前記連結具は、前記第１の方向へのピストンの移動で前記駆動部と前記ピストンとの双方に前記圧力センサを接触させ、前記第２の方向へのピストンの移動で前記駆動部と前記ピストンのいずれか一方から前記圧力センサを離反させる。
この構成によれば、ピストンを第１の方向へ移動させてグリースを押し出すときの圧力のみを圧力センサによって検出することができる。

（５） 好ましくは、前記駆動部が、押圧面を有する押圧部材を備え、前記ピストンが、前記押圧面に対向しかつ前記押圧面から荷重を受ける荷重受け面を有する荷重受け部材を備え、前記圧力センサが、前記押圧面と前記荷重受け面との間に配置され、前記圧力センサに面接触する弾性材が、前記押圧面と前記荷重受け面との少なくとも一方に設けられている。
この構成によれば、押圧面と荷重受け面とが互いに平行に配置されていない場合であっても、弾性材が弾性変形することで、圧力センサの全面に、押圧面若しくは荷重受け面、又はこれらに設けられた弾性材を接触させ、正確に圧力を測定することができる。

（６） 好ましくは、前記ピストンが、前記貯留室内のグリースに接触してグリースを力を付与するピストンヘッドを備え、前記ピストンヘッドと前記貯留室の内面との間に、グリースの通過を許容する隙間が形成されている。
例えば、貯留具の排出口に排出管が接続されるような場合、既に排出口から排出されたグリースが排出管内に溜まり、新たに貯留室から排出されるグリースの抵抗になることがある。このような場合、貯留室からグリースを押し出す際の圧力センサの値が過度に高まり、圧力センサを用いて正確に流動抵抗を測定することができなくなるおそれがある。上記構成のように、貯留室の内周面とピストンヘッドとの間に、グリースの通過を許容する隙間が形成されていると、貯留室内のグリースは隙間を通ってピストンの移動方向とは反対側へグリースが流れるため、排出管に溜まったグリースの影響を受けにくくなり、グリースの流動抵抗を可及的に正確に測定することができる。

（７） 好ましくは、物性測定装置が、前記流動管から前記導入口へ向かうグリースの流れを許容し、その逆方向のグリースの流れを阻止する逆止弁をさらに備える。
このような構成によって、押出機構で貯留室内のグリースを押し出すとき、導入口から流動管へグリースが逆流するのを防止することができる。

（８） 好ましくは、前記転がり軸受が、内輪と、前記内輪の径方向外側に配置された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の転動体とを備え、前記内輪と前記外輪との間の環状空間が、軸方向の両側から蓋体により塞がれており、前記流動管の一端が、一方の前記蓋体に接続され、前記環状空間にグリースを供給するための供給管の一端が、他方の前記蓋体に接続され、一方の前記蓋体に対する前記流動管の接続箇所と、他方の前記蓋体に対する前記供給管の接続箇所とは、前記転がり軸受の周方向に１８０°位相が異なる。
この構成によれば、供給管から転がり軸受内に新たに供給されるグリースによって、転がり軸受内に既に充填されているグリースを押し出し、流動管から排出することができる。一方の蓋体に対する流動管の接続箇所と他方の蓋体に対する供給管の接続箇所とが１８０°位相が異なっているので、転がり軸受に既に充填されているグリースを可及的に多く排出し、転がり軸受内に残留するのを抑制することができる。

（９） 本発明におけるグリースの物性測定方法は、転がり軸受内のグリースを流動管を介して貯留室内に導入する工程、前記貯留室内のグリースを押し出して貯留室から排出する工程、及び、前記貯留室からグリースを押し出す際の流動抵抗を測定する工程、を含む。

以上の構成を有する物性測定方法では、転がり軸受内のグリースが流動管を介して貯留室内に貯留され、貯留室内のグリースが、押出機構によって排出口から押し出され、グリースを押し出す際の流動抵抗が測定される。この流動抵抗は、グリースの物性の一つである硬さ（ちょう度）に相関するので、当該流動抵抗からグリースの硬さを求めることができる。また、グリースの硬さは劣化により変化するので、測定される流動抵抗からグリースの劣化の程度を判断し、適切な時期にグリースを交換することが可能となる。また、転がり軸受内のグリースは流動管を介して貯留室に導入されるので、転がり軸受から離れた位置に配置されていてもグリースの物性を求めることができる。

本発明のグリースの物性測定装置は、転がり軸受から離れた場所において、転がり軸受内の使用済みのグリースの物性を直接的に検出することができる。

第１の実施形態に係るグリースの物性測定装置を示す概略的な側面図（一部断面図）である。 物性測定装置の貯留具を示す断面図である。 物性測定装置の駆動部とピストンとの連結部分を示す斜視図である。 物性測定装置の駆動部とピストンとの連結部分を示す側面図である。 駆動部とピストンとの連結部分における作用を説明するための側面図である。 物性測定装置の作用を説明するための断面図である。 物性測定装置の貯留具の変形例を示す断面図である。 第２の実施形態に係るグリースの物性測定装置を示す概略的な側面図（一部断面図）である。 （ａ）は、貯留室を拡大して示す断面説明図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。 （ａ）は、駆動部とピストンと圧力センサを示す断面図、（ｂ）及び（ｃ）は、変形例に係る駆動部とピストンと圧力センサを示す断面図である。 変形例に係るピストンヘッドを示す図９のＣ−Ｃ矢視図である。 変形例に係る転がり軸受の断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るグリースの物性測定装置を示す概略的な側面図（一部断面図）である。
本実施形態の物性測定装置１０は、転がり軸受６１の内部に充填されたグリースの物性を測定する装置である。本実施形態において測定の対象となる転がり軸受６１は、例えば風力発電装置の主軸７０を回転自在に支持する転がり軸受である。一般に、この転がり軸受６１には、ラジアル荷重及びアキシアル荷重を負荷可能でかつ主軸７０の撓みを吸収可能な自動調心ころ軸受が採用される。転がり軸受６１は、軸受ハウジング６７に収容されている。

［転がり軸受６１の構成］
転がり軸受６１は、外輪６２と、内輪６３と、転動体６４と、保持器６５とを有している。外輪６２は円環状に形成されている。外輪６２の内周には、凹球面状の軌道面６２ａが形成されている。外輪６２の軸方向中央部には、グリースの注入孔６２ｂが形成されている。グリースは、軸受ハウジング６７に形成された給脂口（図示省略）から軸受ハウジング６７内に供給され、さらに注入孔６２ｂから転がり軸受６１内に充填される。

内輪６３は円環状に形成されている。内輪６３の外周には、軸方向の中央側が凸となるように複列の曲面状の軌道面６３ａが形成されている。内輪６３の外周の軸方向両端部には、一対の鍔部６３ｂが設けられている。内輪６３の内周面には主軸７０が圧入され、内輪６３が主軸７０に一体回転可能に固定される。

転動体６４は、外輪６２の軌道面６２ａと内輪６３の軌道面６３ａとの間に転動自在に複列に配置された球面ころにより構成されている。転動体６４は、一対の鍔部６３ｂによって軸方向外側への移動が制限され、転がり軸受６１外への脱落が防止されている。
転がり軸受６１は、外輪６２の軌道面６２ａ上で転動体６４が軸方向へ移動することによって主軸７０の撓み等による変形を吸収することができる。

軸受ハウジング６７は、ハウジング本体６８と、蓋体６９とを備えている。
ハウジング本体６８には、外輪６２を嵌合させるための装着孔６８ａが形成されている。外輪６２の外周面は、装着孔６８ａに嵌合されている。
蓋体６９は、ハウジング本体６８の装着孔６８ａと主軸７０との間の環状の空間を軸方向両側から覆っている。言い換えると、蓋体６９は、転がり軸受６１の外輪６２と内輪６３との間の環状空間を軸方向両側から塞いでいる。蓋体６９は、中央に主軸７０を通すための開口６９ａが形成された円板形状に形成されている。蓋体６９は、ハウジング本体６８の軸方向側面にボルト等によって固定されている。転がり軸受６１側に位置する蓋体６９の一側面には、外輪６２側へ向けて突出し、ハウジング本体６８の装着孔６８ａに嵌合される環状の突条部６９ｂが設けられている。

転がり軸受６１の外輪６２と内輪６３との間の環状空間にはグリースが充填される。また、グリースは、蓋体６９によって外部への漏洩が阻止されている。そして、蓋体６９には、転がり軸受６１に充填されたグリースを外部に排出するための排出孔６９ｃが形成されている。この排出孔６９ｃは、転がり軸受６１に充填されたグリースを物性測定装置１０に供給するために利用される。

［物性測定装置１０の構成］
物性測定装置１０は、流動管１１と、貯留具１２と、押出機構１３と、測定器１４とを備えている。
（流動管１１）
流動管１１は、グリースを流動させることができる管である。流動管１１の一端は、軸受ハウジング６７の蓋体６９に形成された排出孔６９ｃに接続されている。したがって、流動管１１の一端は、転がり軸受６１内に連通されている。流動管１１は、転がり軸受６１内から排出孔６９ｃを介して排出されるグリースを流動させることができる。流動管１１には逆止弁１６が設けられている。この逆止弁１６によって転がり軸受６１から排出される方向のグリースの流動が許容され、その逆方向のグリースの流れが阻止されている。

（貯留具１２）
図２は物性測定装置１０の貯留具１２を示す断面図である。
貯留具１２は、グリースの物性を測定するために内部にグリースを貯留させるものである。貯留具１２は、金属又は硬質樹脂等により形成された略直方体形状の本体部２１を備える。本体部２１には、貯留室２２、導入口２３、排出口２４、ピストン支持部２５が設けられている。

貯留室２２は、グリースを貯留させる空間であり、本体部２１の内部に形成されている。貯留室２２は、本体部２１の長手方向に沿って形成された円筒形状の孔により構成されている。貯留室２２内には、後述する押出機構１３のピストンヘッド４１ａが貯留室２２の長さ方向（筒軸心方向）に沿って移動自在に収容されている。また、貯留室２２の長さ方向の一端側（図２において右側）には、絞り部（オリフィス）２２ａが形成されている。絞り部２２ａは、貯留室２２の横断面積を急激に縮小させるものである。

導入口２３は、本体部２１の外部から貯留室２２内にグリースを導入するための開口である。導入口２３は、本体部２１の一側面２１ａと、貯留室２２の長さ方向の他端側（図２において左側）の周面とにわたって形成された円筒形状の孔である。導入口２３の中心線（筒軸心）Ｏ２は、貯留室２２の中心線（筒軸心）Ｏ１と直交した関係にある。導入口２３には、継手２６が取り付けられ、継手２６には流動管１１の他端が接続されている。したがって、流動管１１を流れるグリースは、導入口２３から貯留室２２内に導入される。

排出口２４は、貯留室２２内に貯留されたグリースを本体部２１外へ排出するための開口である。排出口２４は、本体部２１の長さ方向の一端面２１ｂと、貯留室２２の長さ方向の一端部との間に形成された円筒形状の孔である。排出口２４の中心線（筒軸心）は、貯留室２２の中心線Ｏ１と一致し、排出口２４と貯留室２２とは一直線上に形成されている。この排出口２４には、継手２７を介して排出管２８が接続されている。

ピストン支持部２５は、後述する押出機構１３のピストンロッド４１ｂを支持するものである。ピストン支持部２５は、取付孔３０と、シール部材３１と、支持リング３２と、スペーサ３３と、固定部材３４とを有している。

取付孔３０は、本体部２１の長さ方向の他端面２１ｃと貯留室２２の長さ方向の他端部との間に形成された円筒形状の孔である。取付孔３０の中心線と貯留室２２の中心線Ｏ１とは一致し、両者は一直線上に配置されている。取付孔３０の内径は、貯留室２２の内径よりも大きい。したがって、取付孔３０と貯留室２２の境界には、両者の内径差による段差面３０ａが形成されている。

取付孔３０には、段差面３０ａ側から順に、シール部材３１、支持リング３２、スペーサ３３が収容されている。シール部材３１は、ゴム等の弾性材料により形成されている。シール部材３１は、外径が取付孔３０の内径と略同じかやや小さい円環状（リング状）に形成されている。シール部材３１の内径は、押出機構１３のピストンロッド４１ｂの外径よりもやや大きい寸法に形成されている。シール部材３１は、押出機構１３のピストンヘッド４１ａが密着することによって、貯留室２２と取付孔３０との間の空気の流通を阻止する。

支持リング３２は、金属又は合成樹脂により形成されている。支持リング３２は、外形が取付孔３０の内径と略同じかやや小さい円環状（リング状）に形成されている。支持リング３２の内径は、押出機構１３のピストンロッド４１ｂの外径よりもやや大きい寸法に形成されている。この支持リング３２は、ピストンロッド４１ｂを摺動自在に支持している。

スペーサ３３は、固定部材３４と支持リング３２との間隔を保持している。スペーサ３３は、取付孔３０の内径よりもやや小さい外径を有する円筒状に形成されている。
固定部材３４は、取付孔３０に収容されたシール部材３１、支持リング３２、及びスペーサ３３を取付孔３０内で固定している。固定部材３４は、略円筒形状に形成され、その外周面の一部に雄ネジ３４ａが形成されている。固定部材３４の雄ネジ３４ａは、取付孔３０の内周面の一部に形成された雌ネジ３０ｂに締結されている。

（押出機構１３）
図１に示すように、押出機構１３は、ピストン４１と、駆動部４２と、連結具４３とを備えている。図２に示すように、ピストン４１は、ピストンヘッド４１ａとピストンロッド４１ｂとを有する。

ピストンヘッド４１ａは、円柱形状に形成され、貯留室２２に摺動自在に収容されている。ピストンヘッド４１ａの外径は、貯留室２２の内径よりもわずかに小さい。したがって、両者の間にほとんど隙間が無い状態で、ピストンヘッド４１ａが貯留室２２内を摺動可能である。ピストンロッド４１ｂは、円柱形状の棒体により構成されている。ピストンロッド４１ｂは、支持リング３２の中心孔３２ａに摺動自在に挿入されている。ピストンロッド４１ｂの長さ方向の一端部にピストンヘッド４１ａが固定されている。ピストンロッド４１ｂは、ピストンヘッド４１ａの外径よりも小さい外径を有する。

また、ピストン４１は、図３に示すように、ピストンロッド４１ｂの長さ方向の他端部に設けられた荷重受け部材４１ｃをさらに有する。この荷重受け部材４１ｃは、円板状に形成され、駆動部４２からの荷重をうける。

図１及び図２に示すように、駆動部４２は、ピストン４１を駆動し、ピストン４１のピストンヘッド４１ａを貯留室２２内で往復移動させる。駆動部４２は、駆動アクチュエータ４５と、押圧部材４６とを備えている。駆動アクチュエータ４５は、伸縮自在なシリンダ、例えばボールねじ機構を内蔵した公知の電動シリンダや、油圧等の流体圧を利用した流体圧シリンダ等により構成されている。駆動アクチュエータ４５は、シリンダ本体４５ａと、シリンダ本体４５ａ内に長さ方向に移動自在に設けられたピストン部材４５ｂとを有している。

図３は、物性測定装置１０の駆動部４２とピストン４１との連結部を示す斜視図、図４は、同側面図である。
押圧部材４６は、ピストン部材４５ｂの先端に取り付けられている。具体的には、ピストン部材４５ｂの先端には、２つのナット４７が並べて締結され、より先端側のナット４７に押圧部材４６が取り付けられている。押圧部材４６は円板状に形成されている。押圧部材４６の一側面（押圧面）４６ａと、荷重受け部材４１ｃの一側面（荷重受け面）４１ｃ１とは対向して配置されている。

連結具４３は、駆動部４２とピストン４１とを連結するものである。具体的に、連結具４３は、取付板４３ａと、連結板４３ｂと、係止板４３ｃとを有している。各板は、いずれも矩形状に形成されている。また、連結具４３は、略コの字状に形成されており、取付板４３ａと係止板４３ｃとが互いに対向して配置され、取付板４３ａと係止板４３ｃとが連結板４３ｂによって連結されている。

取付板４３ａは、駆動アクチュエータ４５のピストン部材４５ｂの先端部に取り付けられている。具体的に取付板４３ａは、ピストン部材４５ｂの先端部において２つのナット４７の間に取り付けられ、固定されている。
係止板４３ｃには、切り欠き溝４３ｃ１が形成され、この切り欠き溝４３ｃ１にピストン４１のピストンロッド４１ｂが挿入されている。

駆動部４２の駆動アクチュエータ４５を伸長させると、押圧部材４６が、ピストン４１の荷重受け部材４１ｃを図４の矢印Ａ方向（第１の方向）に押圧する。これにより、貯留具１２の貯留室２２内では、ピストン４１のピストンヘッド４１ａが貯留室２２の一端部（図２の左端部）から他端部（図２の右端部）まで移動する。貯留室２２内にグリースが貯留されている場合、このピストンヘッド４１ａの移動によって貯留室２２内のグリースが排出口２４から排出される。

逆に、駆動アクチュエータ４５を収縮させると、連結具４３を介してピストン４１が図４の矢印Ｂ方向（第２の方向）に引っ張られる。具体的には、荷重受け部材４１ｃが連結具４３の係止板４３ｃに係止し、ピストン４１が矢印Ｂ方向に引っ張られる。これにより、貯留室２２内では、ピストンヘッド４１ａが貯留室２２の他端部から一端部まで移動する。以上の動作により、ピストン４１のピストンヘッド４１ａが、貯留室２２内で往復移動する。

測定器１４は、貯留室２２内のグリースを押し出して排出する際のグリースの流動抵抗を測定するものである。具体的に、測定器１４は、駆動部４２の駆動アクチュエータ４５からピストン４１に付与される圧力を検出し、その圧力からグリースの流動抵抗を測定するものとなっている。測定器１４は、圧力センサ（感圧センサ）４８と、検出回路４９（図１参照）とを備える。

圧力センサ４８は、押圧部材４６の押圧面４６ａと荷重受け部材４１ｃの荷重受け面４１ｃ１との間に配置され、両面４６ａ，４１ｃ１に接触可能である。この圧力センサ４８は、圧力が付与されると電気抵抗値が変化するセンサである。また、圧力センサ４８は、押圧面４６ａと荷重受け面４１ｃ１とのいずれか一方に取り付けられる。本実施形態の圧力センサ４８は、押圧面４６ａに取り付けられている。なお、押圧面４６ａと荷重受け面４１ｃ１とは平行に配置されている。

検出回路４９は、圧力センサ４８にかかる電圧値を検出信号として出力する電気回路である。この電圧値は、圧力センサ４８の抵抗値の変化によって変動するため、当該電圧値から圧力センサ４８に付与される圧力を換算することができる。また、貯留室２２内のグリースの硬さ（ちょう度）が大きい場合、グリースの流動抵抗も高くなるので、駆動アクチュエータ４５からピストン４１に付与される圧力が大きくなり、当該硬さが小さい場合、駆動アクチュエータ４５からピストン４１に付与される圧力が小さくなる。したがって、圧力センサ４８に付与される圧力からグリースの流動抵抗を求めることができる。

図５（ａ）に示すように、押圧部材４６がピストン４１の荷重受け部材４１ｃを押圧しているときは、押圧部材４６の押圧面４６ａと荷重受け部材４１ｃの荷重受け面４１ｃ１との間に圧力センサ４８が挟まれた状態になる。そのため、押圧部材４６から荷重受け部材４１ｃに付与される圧力を圧力センサ４８によって測定することができる。このとき、荷重受け部材４１ｃと連結具４３の係止板４３ｃとの間には隙間ｔが生じている。

また、図５（ｂ）に示すように、駆動アクチュエータ４５が連結具４３を介してピストン４１を引っ張っているときは、押圧部材４６に取り付けられた測定器１４から荷重受け部材４１ｃが隙間ｔをあけて離反する。そのため、測定器１４には荷重が付与されず、圧力は検出されない。したがって、連結具４３は、貯留室２２内のグリースを排出するときのみ圧力センサ４８によって圧力を検出することができるように構成されている。

なお、押圧部材４６の押圧面４６ａと荷重受け部材４１ｃの荷重受け面４１ｃ１とが平行に配置されていないと、圧力センサ４８に均等に圧力が付与されず、適切な測定が阻害される可能性があるため、押圧部材４６又は荷重受け部材４１ｃの少なくとも一方は、ゴム等の弾性材を介して駆動アクチュエータ４５又はピストンロッド４１ｂに取り付けられることが好ましい。このような構成によって、押圧面４６ａと荷重受け面４１ｃ１との間に生じる傾きを弾性的に吸収することができる。また、球継手等を介して機構的に傾きを吸収することも可能である。なお、これらの構成は、後述する第２の実施形態においても説明する。

［物性測定装置１０の作用］
以下、物性測定装置１０の作用について説明する。図６は、物性測定装置１０の作用を説明するための断面図である。
図６（ａ）に示すように、まず、貯留具１２の貯留室２２内に、転がり軸受６１内のグリースが導入され、貯留される。具体的には、貯留具１２の排出口２４に接続された排出管２８にポンプ等の吸引装置（図示省略）が接続され、この吸引装置により貯留室２２内が負圧とされることによって、転がり軸受６１内のグリースが流動管１１を介して貯留室２２内に吸引される。このとき、ピストン４１のピストンヘッド４１ａは、駆動アクチュエータ４５によって矢印Ｂ方向へ引っ張られ、ピストン支持部２５におけるシール部材３１に密着している。そのため、貯留室２２とピストン支持部２５の取付孔３０との間の空気の漏洩を防止することができる。

次いで、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、駆動アクチュエータ４５が作動することによって、貯留室２２内のグリースがピストン４１に押し出され排出口２４から排出される。このとき、流動管１１には、逆止弁１６（図１参照）が設けられているので、図６（ｂ）に示す位置にピストンヘッド４１ａが移動するまでの間、グリースが流動管１１を介して転がり軸受６１側へ逆流することが防止される。

また、貯留室２２の排出口２４側の端部には絞り部２２ａが設けられているので、貯留室２２内のグリースを押し出す際のグリースの流動抵抗が高められる。そのため、駆動アクチュエータ４５からピストン４１に付与される圧力を圧力センサ４８によって確実に検出することができる。

本実施形態では、転がり軸受６１内のグリースが流動管１１を介して貯留具１２に送られるので、転がり軸受６１から離れた位置でグリースの物性を測定することが可能となる。そして、物性の測定結果に基づいてグリースの劣化の程度を判断し、適切な時期にグリースを交換することができる。さらに、本実施形態の物性測定装置１０は、転がり軸受６１内で使用された劣化したグリースの物性を直接測定することができる。

［物性測定装置の貯留具１２の変形例］
図７は、物性測定装置１０の貯留具１２の変形例を示す断面図である。
図７（ａ）に示す貯留具１２は、ピストン支持部２５に２つの支持リング３２とスペーサ３３とが設けられており、ピストン４１が２つの支持リング３２によって２点支持されている。そのため、ピストン４１がより安定して支持され、貯留室２２内におけるピストン４１の往復動作がより安定して行われる。

図７（ｂ）に示す貯留具１２は、スペーサが省略され、シール部材３１と固定部材３４との間全体に支持リング３２が設けられ、当該支持リング３２が中心線Ｏ１に沿って延長されている。そのため、ピストン４１がより広範囲で安定して支持され、貯留室２２内におけるピストン４１の往復動作がより安定して行われる。

［第２の実施形態］
図８は、第２の実施形態に係るグリースの物性測定装置を示す概略的な側面図（一部断面図）である。図９（ａ）は、貯留室２２を拡大して示す断面説明図、図９（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。
本実施形態においては、押出機構１３のピストン４１と駆動部４２との構成が、第１の実施形態とは異なっている。

図９に示すように、本実施形態のピストン４１は、貯留室２２の内径ｄ２よりも小さい外径ｄ１を有するピストンヘッド４１ａを有している。そのため、貯留室２２の内面とピストンヘッド４１ａの外周面との間には、全周にわたって隙間Ｔが形成されている。

前述したような第１の実施形態における貯留具１２（図２参照）の場合、グリースの物性測定を開始する際に排出管２８内にグリースが残存していると、その残存するグリースが抵抗となり圧力センサ４８で検出される圧力に影響を与える。例えば、排出管２８内のグリースが多い場合は、貯留室２２内のグリースを排出口２４から押し出す際の流動抵抗が大きくなり、圧力センサ４８で検出される圧力も大きくなる。逆に、排出管２８内のグリースが少ない場合は、貯留室２２内のグリースを排出口２４から押し出す際の流動抵抗が小さくなり、圧力センサ４８で検出される圧力も小さくなる。したがって、圧力センサ４８で検出される圧力にバラツキが生じ、同じ硬さのグリースであっても流動抵抗の測定結果が異なってしまう可能性がある。

本実施形態では、ピストンヘッド４１ａと貯留室２２の内周面との間に隙間Ｔが形成されているので、駆動アクチュエータ４５の作動によりピストンヘッド４１ａが貯留室２２内のグリースＧを矢印Ａ方向に押すと、グリースＧは、一部が絞り部２２ａを通過して排出されるが、他の一部は隙間Ｔを通って貯留室２２内を矢印α方向へ流れる。したがって、圧力センサ４８は、隙間Ｔを通過するグリースＧの流動抵抗による圧力をも検出し、その圧力は、排出管２８に残存するグリースの量の影響をほとんど受けない。したがって、排出管２８内にグリースが残存していたとしても、圧力センサ４８で検出される圧力とグリースの硬さとの相関性を高めることができ、より正確なする圧力を圧力センサ４８により検出することが可能となる。

ピストンヘッド４１ａの外周面と貯留室２２の内周面との隙間Ｔの大きさ（隙間Ｔの面積）は、絞り部２２ａとの関係で設定することができる。例えば、排出管２８内にグリースが残存していない状態で、絞り部２２ａを通過するグリースの流動抵抗よりも隙間Ｔを通過するグリースの流動抵抗の方が大きくなるように設定することができる。
なお、ピストンヘッド４１ａと貯留室２２との間に隙間Ｔが形成されていると、ピストンヘッド４１ａが径方向に振れたりガタつきやすくなるという不都合が生じる。そのため、本実施形態では、支持リング３２とともに係止板４３ｃによってピストンロッド４１ｂを２点支持し、ピストンヘッド４１ａの安定性を高めている。

図１０は、駆動部４２とピストン４１と圧力センサ４８を示す断面図である。
図１０（ａ）に示すように、押圧部材４６の押圧面４６ａには圧力センサ４８が取り付けられている。この押圧面４６ａに対向するピストン４１の荷重受け面４１ｃ１には、ゴム等の弾性材７５が設けられている。この弾性材７５は、平板状に形成されている。弾性材７５は、圧力センサ４８と同じか圧力センサよりも広い面積を有している。

そのため、例えば、押圧面４６ａと荷重受け面４１ｃ１とが平行に配置されておらず、両者の間に多少の相対的な傾きがある場合に、押圧面４６ａ上の圧力センサ４８に荷重受け面４１ｃ１が接触すると、弾性材７５が弾性変形することによって圧力センサ４８の全面に弾性材７５が接触する。これにより、圧力センサ４８の全面に均等に荷重を付与することができ、圧力を正確に検出することができる。

図１０（ｂ）に示す変形例では、押圧面４６ａ上に弾性材７５を介して圧力センサ４８が取り付けられ、荷重受け面４１ｃ１にも弾性材７５が取り付けられている。図１０（ｃ）に示す変形例では、荷重受け面４１ｃ１に圧力センサ４８が取り付けられ、押圧面４６ａには弾性材７５が取り付けられている。いずれの変形例においても圧力センサ４８の全面に均等に荷重を付与することができる。

図８に示すように、本実施形態の駆動部４２には、球継手７２が設けられている。この球継手７２は、駆動部４２におけるピストン部材４５ｂの先端と、押圧部材４６との間に設けられている。この球継手７２により、押圧部材４６の押圧面４６ａの向きを調整することができる。そのため、例えば、押圧面４６ａと、ピストン４１の荷重受け部材４１ｃの荷重受け面４１ｃ１とが平行に配置されておらず、両者の間に多少の相対的な傾きがある場合に、押圧面４６ａ上の圧力センサ４８に荷重受け面４１ｃ１が面接触するように押圧面４６ａの傾きが矯正される。したがって、圧力センサ４８の全面に均等に荷重を付与することができる。

なお、以上の球継手７２と図１０に示す弾性材７５とは、略同様の作用をなすため、いずれか一方を省略してもよい。

［ピストンヘッド４１ａの変形例］
図１１は、変形例に係るピストンヘッド４１ａを示す図９のＣ−Ｃ矢視図である。
図１１（ａ）のピストンヘッド４１ａは、貯留室２２の内径ｄ２よりもわずかに小さい外径ｄ１を有し、貯留室２２の内周面との間にほとんど隙間がない状態で貯留室２２内に摺動可能に収容されているが、ピストンヘッド４１ａの外周部分の１又は複数個所（図示例では２カ所）４１ａ１が切除され、貯留室２２の内周面との間には隙間Ｔが形成されている。そのため、貯留室２２内のグリースは、隙間Ｔを通過することができる。また、ピストンヘッド４１ａは、その外周面が貯留室２２の内周面によって支持されるため、径方向の振れやがたつきが抑制される。

図１１（ｂ）のピストンヘッド４１ａも、貯留室２２の内径ｄ２よりもわずかに小さい外径ｄ１を有し、貯留室２２の内周面との間にほとんど隙間がない状態で貯留室２２内に摺動可能に収容されているが、ピストンヘッド４１ａの外周部分の１又は複数個所（図示例では４カ所）に円弧状の凹部４１ａ２が形成され、この凹部４１ａ２によって貯留室２２の内周面との間に隙間Ｔが形成されている。そのため、貯留室２２内のグリースは、隙間Ｔを通過することができる。また、ピストンヘッド４１ａは、その外周面が貯留室２２の内周面によって支持されるため、径方向の振れやがたつきが抑制される。

［転がり軸受６１の変形例］
図１２は、変形例に係る転がり軸受６１の断面図である。
転がり軸受６１は、前述したように、外輪６２と、内輪６３と、転動体６４と、保持器６５とを有している。軸受ハウジング６７は、ハウジング本体６８と蓋体６９とを備えている。図１２に示す変形例では、転がり軸受６１の内部には、供給管７７を介してグリースが供給される。この供給管７７の一端は、流動管１１が接続された一方の蓋体６９とは異なる他方の蓋体６９に接続されている。具体的に、他方の蓋体６９には、供給孔６９ｄが形成され、この供給孔６９ｄに供給管７７の一端が接続されている。供給管７１の他端は、グリースの供給装置７８に接続される。

一方の蓋体６９に形成された排出孔６９ｃと、他方の蓋体６９に形成された供給孔６９ｄとは、１８０°位相が異なる位置に形成されている。そのため、供給管７７からグリースを供給することによって、すでに充填されているグリースをできるだけ多く転がり軸受６１から排出し、転がり軸受６１内に残存してしまうのを抑制することができる。

本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
本発明は、風力発電装置の主軸を支持する転がり軸受に限らず、あらゆる用途で用いられる転がり軸受で使用されるグリースの物性を測定することができる。また、上記実施形態で説明した自動調心ころ軸受に限らず、あらゆる転がり軸受で使用されるグリースの物性を測定することができる。

また、物性測定装置により測定されるグリースの物性は、グリースの流動抵抗に相関があるものであれば、硬さに限らず他の物性であってもよい。

１０：物性測定装置、１１：流動管、１２：貯留具、１３：押出機構、１４：測定器、１６：逆止弁、２２：貯留室、２３：導入口、２４：排出口、４１：ピストン、４２：駆動部、４３：連結具、４８：圧力センサ、６１：転がり軸受

Claims (9)

1. 転がり軸受内に一端が連通し、転がり軸受から排出されるグリースを流動させる流動管と、
   前記流動管の他端が接続され、前記流動管からのグリースを導入させる導入口、前記導入口から導入されたグリースを貯留する貯留室、及び前記貯留室からグリースを排出させる排出口を有する貯留具と、
   前記貯留室内のグリースを押し出して前記排出口から排出する押出機構と、
   前記押出機構が前記貯留室内のグリースを押し出す際の流動抵抗を測定する測定器と、を備える、グリースの物性測定装置。
2. 前記押出機構は、前記貯留室内のグリースを押し出す方向である第１の方向とその逆の第２の方向とに往復移動可能に設けられたピストンと、前記ピストンを往復移動させる駆動部とを備える、請求項１に記載のグリースの物性測定装置。
3. 前記測定器が、前記ピストンと前記駆動部との間に設けられ、前記駆動部からピストンに付与される圧力を検出する圧力センサを含む、請求項２に記載のグリースの物性測定装置。
4. 前記押出機構が、前記ピストンと前記駆動部とを連結する連結具をさらに備え、
   前記連結具は、前記第１の方向へのピストンの移動で前記駆動部と前記ピストンとの双方に前記圧力センサを接触させ、前記第２の方向へのピストンの移動で前記駆動部と前記ピストンのいずれか一方から前記圧力センサを離反させる、請求項３に記載のグリースの物性測定装置。
5. 前記駆動部が、押圧面を有する押圧部材を備え、
   前記ピストンが、前記押圧面に対向しかつ前記押圧面から荷重を受ける荷重受け面を有する荷重受け部材を備え、
   前記圧力センサが、前記押圧面と前記荷重受け面との間に配置され、
   前記圧力センサに面接触する弾性材が、前記押圧面と前記荷重受け面との少なくとも一方に設けられている、請求項３又は４に記載のグリースの物性測定装置。
6. 前記ピストンが、前記貯留室内のグリースに接触してグリースに力を付与するピストンヘッドを備え、前記ピストンヘッドと前記貯留室の内面との間に、グリースの通過を許容する隙間が形成されている、請求項２〜５のいずれか1項に記載のグリースの物性測定装置。
7. 前記流動管から前記導入口へ向かうグリースの流れを許容し、その逆方向のグリースの流れを阻止する逆止弁をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のグリースの物性測定装置。
8. 前記転がり軸受が、内輪と、前記内輪の径方向外側に配置された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の転動体とを備え、前記内輪と前記外輪との間の環状空間が、軸方向の両側から蓋体により塞がれており、
   前記流動管の一端が、一方の前記蓋体に接続され、前記環状空間にグリースを供給するための供給管の一端が、他方の前記蓋体に接続され、
   一方の前記蓋体に対する前記流動管の接続箇所と、他方の前記蓋体に対する前記供給管の接続箇所とは、前記転がり軸受の周方向に１８０°位相が異なる、請求項１〜７のいずれか１項に記載のグリースの物性測定装置。
9. 転がり軸受内のグリースを流動管を介して貯留室内に導入する工程、
   前記貯留室内のグリースを押し出して貯留室から排出する工程、及び、
   前記貯留室からグリースを押し出す際の流動抵抗を測定する工程、を含む、グリースの物性測定方法。

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