JP7327090B2 - グリースの物性測定装置 - Google Patents

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が流動する流動管と、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、ピストン、及び前記ピストンを往復移動させる駆動部を有しかつ前記貯留室内のグリースに前記ピストンを貫入させる貫入機構と、前記ピストンが前記貯留室内のグリースに貫入する際の流動抵抗を測定する測定器と、を備え、前記ピストンが、前記貯留室内のグリースに貫入する方向である第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、前記貯留具が、前記第２の方向における前記ピストンの移動を制限する規制部を有し、前記ピストンが前記規制部に到るときの前記駆動部にかかる負荷を軽減する負荷軽減部材をさらに備える。

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、貫入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。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。

貫入機構におけるピストンが第２の方向に移動し、規制部によって移動が制限されると、駆動部にかかる負荷が増大する。駆動部は、このような負荷の増大により強制的に停止してしまうことがあり、継続的な動作が妨げられるおそれがある。本発明の物性測定装置は負荷軽減部材を備えているので、ピストンが規制部に到るときの駆動部にかかる負荷を軽減し、駆動部が強制停止してしまうような不都合を回避することができる。

（２） 好ましくは、前記ピストンが、前記駆動部から第２の方向の駆動力を受ける第１受け面を有し、前記駆動部が、前記第１受け面に対向して配置されかつ第２の方向の駆動力を前記第１受け面に与える駆動面を有し、前記負荷軽減部材が、前記第１受け面と前記駆動面との間に設けられた弾性体からなる。
このような構成によって、ピストンの第１受け面と駆動部の駆動面との間で弾性体が圧縮され弾性変形することにより、駆動部にかかる負荷を軽減することができる。

（３） 好ましくは、前記ピストンが、前記貯留室内に配置されたピストンヘッドと、前記ピストンヘッドを一端に備えたロッドとを有し、前記規制部が、前記ロッドを挿通させる挿通孔を有しかつ前記第２の方向のピストンヘッドの移動で当該ピストンヘッドが密着するシールを有し、前記弾性体が、前記シールよりも軟質である。
このような構成によって、シールによるシール性を損なうことなく、弾性体によって駆動部にかかる負荷を軽減することができる。

（４） 前記規制部は、前記第２の方向における前記ピストンの移動を制限する規制面を有し、前記ピストンが、前記規制面に対向して配置される第２受け面を有し、前記負荷軽減部材が、前記規制面と前記第２受け面との間に設けられた弾性体からなっていてもよい。
以上のように、ピストンの第２受け面と、規制部の規制面との間に設けられた弾性体によっても、駆動部にかかる負荷を軽減することができる。

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。また、物性測定装置は、駆動部にかかる負荷を軽減することができる。

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。 （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。 ピストンを第２の方向の終端まで移動させたときの状態を示す側面図である。 第２の実施形態に係るグリースの物性測定装置の、ピストン支持部を示す断面図である。

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、一対のつば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、一対のつば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、２つの蓋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６９の一端面には、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６９によって外部への漏洩が阻止されている。そして、蓋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、貫入機構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２１と、ピストン支持部２５とを備える。本体２１には、貯留室２２、導入口２３、排出口２４、及び取付孔３０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２１の内部に形成されている。貯留室２２は、本体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、後述する貫入機構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、貯留室２２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２１外へ排出するための開口である。排出口２４は、本体２１の長手方向の一端面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、後述する貫入機構１３のピストン４１を支持するものである。ピストン支持部２５は、シール３１と、支持部材３２と、固定部材３４とを有し、本体２１の取付孔３０に固定されている。

取付孔３０は、本体２１の長手方向の他端面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３１と支持部材３２とが収容されている。シール３１は、ゴム等の弾性材料により形成されている。シール３１は、円環状（リング状）に形成されている。シール３１の外径は、取付孔３０の内径と略同じか当該内径よりもやや小さい。シール３１の内径は、ピストン４１のピストンロッド４１ｂの外径よりもやや大きい。シール３１の中心孔３１ａは、ピストンロッド４１ｂが挿通される挿通孔３１ａとされている。シール３１は、その一端面が段差面３０ａに密着している。また、シール３１は、その一端面にピストン４１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。

支持部材３２は、金属又は合成樹脂により形成されている。支持部材３２は、外形が取付孔３０の内径と略同じかやや小さい円筒形状に形成されている。支持部材３２の中心には挿通孔３２ａが形成されている。挿通孔３２ａの内径は、ピストン４１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。挿通孔３２ａにはピストンロッド４１ｂが挿通されている。支持部材３２は、ピストンロッド４１ｂを摺動自在に支持している。

固定部材３４は、取付孔３０に収容されたシール３１及び支持部材３２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。固定部材３４の一端面は、支持部材３２の一端面に接触している。固定部材３４は、支持部材３２を介してシール３１を段差面３０ａに密着させている。

ピストン支持部２５は、ピストン４１が図２の左方向（第２の方向）に移動したときのピストン４１の移動を制限する「規制部」を構成している。また、支持部材３２の一端面３２ｂは、ピストン４１の移動を制限する規制面を構成し、ピストンヘッド４１ａの一端面４１ａ１は、規制面に対向する第２受け面４１ａ１を構成する。

（貫入機構１３）
図１に示すように、貫入機構１３は、ピストン４１と、駆動部４２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の内径よりも小さい。したがって、ピストンヘッド４１ａの外周面と貯留室２２の内面との間に隙間Ｔがある状態（図６参照）で、ピストンヘッド４１ａが貯留室２２内を中心線Ｏ１に沿って移動可能である。隙間Ｔは、ピストンヘッド４１ａと貯留室２２との間の全周にわたって形成されている。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、支持部材３２の挿通孔３２ａに摺動自在に挿入されている。ピストンヘッド４１ａは、ピストンロッド４１ｂの長さ方向の一端部に固定されている。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。

図３は、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。
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、円柱状又は円板状に形成され、駆動部４２からの荷重を受ける。

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内で排出口２４に向かう方向（第１の方向）とピストン支持部２５に向かう方向（第２の方向）とに往復移動させる。駆動部４２は、アクチュエータ４５と、押圧部材４６と、連結具４３とを備えている。

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。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。

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、本実施形態の押圧部材４６は、ピストン部材４５ｂの先端に球継手７２を介して取り付けられている。押圧部材４６は、例えば円板状に形成されている。押圧部材４６の一端面（押圧面）４６ａと、荷重受け部材４１ｃの一端面（荷重受け面）４１ｃ１とは対向して配置されている。

図３に示すように、連結具４３は、駆動部４２のアクチュエータ４５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、取付体４３ａと、連結体４３ｂと、支持体４３ｃとを有している。これらは、例えば矩形状の板材により形成されている。また、連結具４３は、側面視で略コの字状に形成されており、取付体４３ａと支持体４３ｃとが互いに対向して配置され、取付体４３ａと支持体４３ｃとが連結体４３ｂによって連結されている。

取付体４３ａは、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。支持体４３ｃには、切り欠き溝４３ｃ１又は孔が形成され、この切り欠き溝４３ｃ１等にピストン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（ａ）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の移動によってピストンヘッド４１aとピストンロッド４１ｂとが貯留室２２内のグリース内に貫入される。

逆に、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（ｂ）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の支持体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。

ここにおいて、荷重受け部材４１ｃの他端面４１ｃ２は、駆動部４２の支持体４３ｃから第２の方向Ｂの荷重を受ける第１受け面４１ｃ２を構成し、駆動部４２の支持体４３ｃの一端面４３ｃ２は、第１受け面４１ｃ２に第２の方向の荷重を付与する駆動面４３ｃ２を構成している。

図３に示すように、測定器１４は、ピストン４１が貯留室２２内のグリースを押し分けて貫入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３参照）とを備える。

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。圧力センサ４８は、図４に示すように、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との間に配置されている。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、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、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４（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を第１の方向Ａに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の支持体４３ｃ（実質的には、後述する弾性体７３）との間には隙間ｔが生じている。

また、図４（ｂ）に示すように、アクチュエータ４５が連結具４３を介して第２の方向Ｂにピストン４１を引っ張っているときは、押圧部材４６に取り付けられた圧力センサ４８から荷重受け部材４１ｃ（実質的には、後述する弾性部材７５）が隙間ｔをあけて離反する。そのため、圧力センサ４８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、適切に圧力を測定できない可能性がある。そのため、荷重受け部材４１ｃには、ゴム等の弾性部材７５が設けられている。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が弾性部材７５によって弾性的に吸収される。

図３に示すように、球継手７２は、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、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、弾性部材７５と球継手７２とは、略同様の作用をなすため、一方を省略してもよい。

図４に示すように、支持体４３ｃの駆動面４３ｃ２及び荷重受け部材４１ｃの第１受け面４１ｃ２のいずれか一方には、弾性体７３が取り付けられている。本実施形態では、支持体４３ｃの駆動面４３ｃ２に弾性体７３が取り付けられている。この弾性体７３は、例えば円板状に形成されている。弾性体７３の外径は、ピストン４１の荷重受け部材４１ｃの外径と略同一である。弾性体７３は、ゴム、スポンジ等の発泡樹脂、又はフェルト等の不織布などにより構成されている。また、弾性体７３は、板バネ、コイルバネ、スプリングワッシャ等により構成されていてもよい。弾性体７３は、支持体４３ｃと荷重受け部材４１ｃとの間で強く挟まれることによって圧縮され、弾性変形する。

図７は、ピストンを第２の方向の終端まで移動させたときの状態を示す側面図である。
図７に示すように、ピストン４１を第２の方向Ｂに移動させたとき、ピストンヘッド４１ａがシール３１に密着することによってピストン４１の移動が制限される。このとき、駆動部４２のアクチュエータ４５がさらに収縮しようとすると負荷が過大となり、アクチュエータ４５に備わるリミッタが作動して強制的にアクチュエータ４５が停止してしまうことがある。例えば、物性測定装置１０の組立の際に、貯留具１２と貫入機構１３との中心線Ｏ１に沿った方向の間隔が、組み付け誤差等によって広くなると、上記のようにアクチュエータ４５に過負荷がかかり、アクチュエータ４５が強制的に停止されるため、停止解除のために処置が必要となり、物性測定装置１０の組立作業が煩雑になる。

本実施形態の物性測定装置１０では、支持体４３ｃの第１駆動面４３ｃ２に、弾性体７３が設けられており、ピストンヘッド４１ａがシール３１に密着することによってピストン４１の移動が制限されても、弾性体７３が弾性変形することによってピストン４１の移動がわずかに許容される。これによりアクチュエータ４５にかかる負荷が軽減され、リミッタが作動するのを抑制し、物性測定装置１０の組立作業等を容易に行うことができる。

弾性体７３は、ピストン４１を第２の方向Ｂに移動させている間の弾性変形が小さく、ピストン４１がピストン支持部２５に到ると弾性変形が大きくなるように、その硬さが選定されている。また、弾性体７３は、ピストン支持部２５に設けられたシール３１よりも軟質な部材により形成されている。弾性体７３がシール３１よりも硬質であると、弾性体７３がアクチュエータ４５にかかる負荷を十分に軽減できなくなる可能性があるからである。逆に、シール３１が弾性体７３よりも軟質であると、十分にシール性を確保できなくなる可能性があるからである。

［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５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５（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、アクチュエータ４５によって第２の方向Ｂへ引っ張られ、ピストン支持部２５におけるシール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、吸引装置による負圧の発生を停止し、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、アクチュエータ４５が作動することによってピストン４１が第１の方向Ａに移動し、ピストン４１が貯留室２２内のグリース内に貫入し、一部のグリースが排出口２４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５（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、ピストン４１が貯留室２２内のグリースに貫入する際のグリースの流動抵抗が高められる。そのため、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。

図６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、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。

以上のような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内に残存するグリースが多い場合は、ピストン４１が、貯留室２２内のグリースに貫入し、一部のグリースが排出口２４に押し出され、貯留室２２内のグリース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内に残存するグリースが少ない場合は、ピストン４１が貯留室２２内のグリースに貫入し、一部のグリースが排出口２４から容易に押し出され、貯留室２２内のグリース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、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内に第１の方向Ａに貫入すると、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。

［第２の実施形態］
図８は、第２の実施形態に係る物性測定装置のピストン支持部を示す断面図である。
第１の実施形態では、ピストン４１がシール３１に密着して移動が制限されたときのアクチュエータ４５にかかる負荷を軽減するために、連結具４３の支持体４３ｃに弾性体７３が設けられていた。本実施形態では、図８（ａ）に示すように、ピストン支持部２５の支持部材３２の規制面３２ｂと、ピストンヘッド４１ａの第２受け面４１ａ１との間に弾性体７３が設けられている。具体的に、弾性体７３は、シール３１のピストンヘッド４１ａ側の面に取り付けられている。したがって、ピストンヘッド４１ａは、シール３１に接触せず、弾性体７３に接触する。この場合、弾性体７３は、気密性を有するゴム等により形成され、シールの一部として機能する。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、弾性体７３によってアクチュエータ４５の負荷を軽減することができる。

図８（ａ）において、弾性体７３は、シール３１ではなく、ピストンヘッド４１ａの第２受け面４１ａ１に取り付けられてもよい。また、弾性体７３は、図８（ｂ）に示すように、支持部材３２の規制面３２ｂとシール３１との間に設けられていてもよい。

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、硬さに限定されず、硬さ以外の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：貫入機構、１４：測定器、２２：貯留室、２３：導入口、２４：排出口、２５：ピストン支持部（規制部）、３１：シール、３２：支持部材、３２ａ：挿通孔、３２ｂ：規制面、４１：ピストン、４１ａ：ピストンヘッド、４１ａ１：第２受け面、４１ｃ：荷重受け部材、４１ｃ２：第１受け面、４２：駆動部、４３ｃ２：駆動面、４５：アクチュエータ、６１：転がり軸受、７３：弾性体（負荷軽減部材）、Ａ：第１の方向、Ｂ：第２の方向、Ｇ：グリース

Claims (4)

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が流動する流動管と、
   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、
   ピストン及び前記ピストンを往復移動させる駆動部を有しかつ前記貯留室内のグリースに前記ピストンを貫入させる貫入機構と、
   前記ピストンが前記貯留室内のグリースに貫入する際の流動抵抗を測定する測定器と、を備え、
   前記ピストンが、前記貯留室内のグリースに貫入する方向である第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、
   前記貯留具が、前記第２の方向における前記ピストンの移動を制限する規制部を有し、
   前記ピストンが前記規制部に到るときの前記駆動部にかかる負荷を軽減する負荷軽減部材をさらに備える、グリースの物性測定装置。
2. 前記ピストンが、前記駆動部から第２の方向の駆動力を受ける第１受け面を有し、
   前記駆動部が、前記第１受け面に対向して配置されかつ第２の方向の駆動力を前記第１受け面に与える駆動面を有し、
   前記負荷軽減部材が、前記第１受け面と前記駆動面との間に設けられた弾性体からなる、請求項１に記載のグリースの物性測定装置。
3. 前記ピストンが、前記貯留室内に配置されたピストンヘッドと、前記ピストンヘッドを一端に備えたロッドとを有し、
   前記規制部が、前記ロッドを挿通させる挿通孔を有しかつ第２の方向のピストンヘッドの移動で当該ピストンヘッドが密着するシールを有し、
   前記弾性体が、前記シールよりも軟質である、請求項２に記載のグリースの物性測定装置。
4. 前記規制部が、前記第２の方向における前記ピストンの移動を制限する規制面を有し、
   前記ピストンが、前記規制面に対向して配置される第２受け面を有し、
   前記負荷軽減部材が、前記規制面と前記第２受け面との間に設けられた弾性体からなる、請求項１に記載のグリースの物性測定装置。

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