WO2022019315A1

WO2022019315A1 - 潤滑状態推定装置及び方法、滑り軸受装置、機械装置、並びに旋動式破砕機

Info

Publication number: WO2022019315A1
Application number: PCT/JP2021/027231
Authority: WO
Inventors: 寿恭佐藤; 健介木本
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: JPWO2022019315A1; JP7506748B2

Abstract

相対運動をする２つの物体の摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定方法は、第１指標及び第２指標を取得すること、及び、第１指標の時間変化率の正負と第２指標の時間変化率の正負との相関に基づいて、摺動面の潤滑状態が流体潤滑から混合潤滑へ変化したことを検出することを含む。第１指標は摺動面の摩擦係数又は当該摩擦係数と相関する指標であり、第２指標はＳ＊＝ηｖ／Ｆ（但し、ηは摺動面に介在する潤滑剤の粘度、ｖは摺動面の摺動速度、Ｆは摺動面の押付荷重）で示される物理量Ｓ＊又は当該物理量Ｓ＊と相関する指標である。

Description

潤滑状態推定装置及び方法、滑り軸受装置、機械装置、並びに旋動式破砕機

　本開示は、相対運動をする２つの物体の摺動面の潤滑状態を推定する技術に関する。

　従来、滑り軸受の多くは、軸の回転によって軸と軸受部材との摺動面の間に潤滑剤が引き込まれ、その潤滑剤により形成された潤滑膜の圧力によって軸を支えるように設計される。そのため、軸と軸受部材との摺動面の潤滑状態が適切でなければ、摺動面の異常な摩耗や焼付きが短時間で発生する。そこで、特許文献１～２では、軸受装置における異常な摩耗や焼付きを防ぐ技術が提案されている。

　特許文献１には、潤滑膜が形成された軸受メタルと、当該軸受メタルを保持する軸受支持部とから成る滑り軸受において、温度センサで軸受メタルの周りの温度を検出し、温度上昇に基づいて潤滑不良を知ることが開示されている。

　特許文献２には、滑り軸受等におけるラビング（回転部と静止部との接触）の有無を判定する手法として、過電流型センサによる軸振動、圧電型加速度センサによる軸受箱振動、及び、回転軸と軸受とが接触するときに発生する音響信号などを利用することが開示されている。また、特許文献２には、滑り軸受の稼働時に発生する振動の加速度を表す波形データと滑り軸受の軸回転周期とを検出し、加速度波形データをフーリエ変換することによって周波数領域の加速度スペクトルを求め、加速度スペクトルをケプストラム分析して得た波形データに基づいて滑り軸受の異常の発生の有無を判断することが開示されている。

　ところで、相対運動をする２面間における潤滑状態を説明するために、ストライベック曲線が利用される。図１に例示されるストライベック曲線は、相対運動をする２つの物体の摺動面において、摩擦係数ｆと、潤滑膜の粘度μ、摺動面の摺動速度ｖ及び摺動面の押付荷重Ｆの３要素を組み合わせた物理量Ｓ^＊（Ｓ^＊＝μｖ／Ｆ）との関係を示す。また、ストライベック曲線には、潤滑状態が流体潤滑から混合潤滑を経て境界潤滑へ遷移するのに伴って摩擦係数の特性が変化する様子が示されている。

　流体潤滑では、摺動面同士の間に表面粗さに比べて十分に厚い潤滑膜が介在し、摺動面同士が連続する潤滑膜によって完全に離れている。混合潤滑では、潤滑膜が流体潤滑よりも薄くなって、摺動面の凸部同士の接触が局所的に生じている。境界潤滑では、潤滑膜が混合潤滑よりも薄くなり、摺動面の凸部同士に分子レベルの潤滑膜を介した接触が生じている。

特開２００６－１０５３７２号公報特許第５９６８２１７号

　上記の特許文献１，２では、軸又は軸受の振動数の変化や、軸受の温度変化に基づいて、軸受の潤滑状態の異常を検出する。しかし、振動数や温度が潤滑状態の異常を検出できる程度に変化した時点で既に摺動面には異常な摩耗や焼付き（以下、「焼付き等」と称する）が生じており、それらを未然に防ぐことは難しい。

　また、摺動面の摺動条件と潤滑状態との定性的な関係は、ストライベック線図を用いて説明できることは知られている。しかし、実機や試験機において図１に例示される理想的なストライベック曲線を得ることは難しく、再現性が低い。この理由に、摺動面の摩耗や変形、熱膨張、発熱などの影響の他、摺動面の摩擦係数や潤滑膜の粘度の計測が難しいことなどが挙げられる。従って、実機において各種測定値をストライベック線図に整理（プロット）しても、それを用いて摺動面の潤滑状態の変化を推定することは難しい。

　本開示は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、相対運動をする２つの物体の摺動面の潤滑状態を推定し、これにより摺動面の焼付き等を未然に防ぐことにある。

　摺動面の焼付き等を未然に防ぐためには、潤滑状態が流体潤滑から混合潤滑に遷移した後、境界潤滑に遷移して焼付きが発生する前に、焼付き等の予兆を検知し、焼付き等を未然に防止するための処理を行うことが望ましい。具体的な一例として、潤滑状態が流体潤滑から混合潤滑に遷移した状態を焼付きの予兆と見做して、境界潤滑に遷移する前に流体潤滑から混合潤滑への遷移を検知できれば、焼付き等を未然に防ぐことが可能になる。そこで、本願の発明者らは、潤滑状態が流体潤滑から混合潤滑へ遷移した後、境界潤滑に遷移する前に摺動面の摩擦係数ｆの時間変化率の正負と物理量Ｓ^＊の時間変化率の正負との相関関係が変化するという現象を利用して、流体潤滑されている摺動面の潤滑状態が混合潤滑に遷移したことを推定することに想到した。

　本開示の一態様に係る潤滑状態推定装置は、相対運動をする２つの物体の摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定装置であって、
少なくとも１つのプロセッサと、
前記プロセッサによって実行されるプログラムが記憶された少なくとも一つのメモリとを備え、
前記摺動面の摩擦係数又は当該摩擦係数と相関する指標を第１指標とし、
Ｓ^＊＝μｖ／Ｆ（但し、μは前記摺動面に介在する潤滑剤の粘度、ｖは前記摺動面の摺動速度、Ｆは前記摺動面の押付荷重）で示される物理量Ｓ^＊又は当該物理量Ｓ^＊と相関する指標を第２指標とし、
前記プロセッサが、前記第１指標及び前記第２指標を取得し、前記第１指標の時間変化率の正負と前記第２指標の時間変化率の正負との相関に基づいて、前記摺動面の潤滑状態を推定するものである。

　本開示の一態様に係る潤滑状態推定方法は、相対運動をする２つの物体の摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定方法であって、
前記摺動面の摩擦係数又は当該摩擦係数と相関する指標を第１指標とし、Ｓ^＊＝μｖ／Ｆ（但し、μは前記摺動面に介在する潤滑剤の粘度、ｖは前記摺動面の摺動速度、Ｆは前記摺動面の押付荷重）で示される物理量Ｓ^＊又は当該物理量Ｓ^＊と相関する指標を第２指標とし、
前記第１指標及び前記第２指標を取得すること、及び、
前記第１指標の時間変化率の正負と前記第２指標の時間変化率の正負との相関に基づいて、前記摺動面の潤滑状態を推定することを含むものである。

　前述の通り、第１指標の時間変化率の正負と第２指標の時間変化率の正負との相関が、摺動面の潤滑状態が流体潤滑ときと混合潤滑のときとで異なる。このことを利用して、上記潤滑状態推定装置及び方法では、第１指標の時間変化率の正負と第２指標の時間変化率の正負との相関の変化に基づいて、流体潤滑されている摺動面の潤滑状態を推定することができる。そして、この推定結果を利用して、潤滑状態が境界潤滑に遷移して焼付き等が生じる前にその予兆を捉えることができる。そして、焼付き等の予兆を捉えたタイミングで焼付き等を防止するための処理を行うことによって、焼付き等を未然に防ぐことができる。

　更に、上記潤滑状態推定装置及び方法では、第１指標及び第２指標について時間変化率の正負がわかれば足りるので、第１指標及び第２指標の厳密な値は要求されない。よって、上記潤滑状態推定装置及び方法によれば、厳密な値を測定することの困難な実機において、相対運動をする２つの物体の摺動面の潤滑状態を推定することができる。

　また、本開示の別の一態様に係る潤滑状態推定装置は、回転軸と軸受との摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定装置であって、
少なくとも１つのプロセッサと、
前記プロセッサによって実行されるプログラムが記憶された少なくとも一つのメモリとを備え、
前記回転軸の軸トルク又は当該軸トルクと相関する指標を第３指標とし、前記摺動面の押付荷重又は当該押付荷重と相関する指標を第４指標とし、
前記プロセッサが、前記第３指標及び前記第４指標を取得し、縦軸が前記第３指標を表し横軸が前記第４指標を表す図表に取得した前記第３指標及び前記第４指標をプロットすることを少なくとも２回以上繰り返し、前記図表に表れる線の接線の傾き及び接線の切片を取得し、当該接線の傾き及び接線の切片の組み合わせに基づいて、前記摺動面の潤滑状態を推定するものである。

　同様に、本開示の別の一態様に係る潤滑状態推定方法は、回転軸と軸受との摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定方法であって、前記回転軸の軸トルク又は当該軸トルクと相関する指標を第３指標とし、前記摺動面の押付荷重又は当該押付荷重と相関する指標を第４指標とし、前記第３指標及び前記第４指標を取得すること、及び、縦軸が前記第３指標を表し横軸が前記第４指標を表す図表に取得した前記第３指標及び前記第４指標をプロットすることを少なくとも２回以上繰り返し、前記図表に表れる線（Ｔ－Ｆ線）の接線の傾き及び接線の切片を取得し、当該接線の傾き及び接線の切片の組み合わせに基づいて前記摺動面の潤滑状態を推定することを含むものである。

　流体潤滑下において、Ｔ－Ｆ線の接線の傾きは押付荷重Ｆの増加に伴って略一定又は減少し、Ｔ－Ｆ線の接線の切片は０又は正の値であることが分かっている。また、混合潤滑下において、Ｔ－Ｆ線の接線の傾きは押付荷重Ｆの増加（即ち、混合潤滑における境界潤滑の割合の増加）に従って大きくなり、Ｔ－Ｆ線の接線の切片は０又負の値であることが分かっている。このことから、上記潤滑状態推定装置及び方法によれば、上記Ｔ－Ｆ線の接線の傾き及び接線の切片に基づいて、摺動面の潤滑状態を推定して、焼付き等が生じる前にその予兆を捉えることができる。そして、焼付き等の予兆を捉えたタイミングで焼付き等を防止するための処理を行うことによって、焼付き等を未然に防ぐことができる。

　更に、上記潤滑状態推定装置及び方法では、Ｔ－Ｆ線の接線の傾きの正負と、Ｔ－Ｆ線の接線の切片の正負とがわかれば足りるので、第３指標及び第４指標の厳密な値は要求されない。よって、上記潤滑状態推定装置及び方法によれば、厳密な値を測定することの困難な実機において、回転軸と軸受との摺動面の潤滑状態を推定することができる。

　また、本開示の更に別の一態様に係る旋動式破砕機は、
コンケーブと、
前記コンケーブの内部に配置された主軸と、
前記主軸に設けられたマントルと、
前記主軸の下部が回転自在に挿入された偏心スリーブと、
前記偏心スリーブが回転自在に挿入されたボスと、
前記偏心スリーブを回転駆動する駆動軸と、
前記駆動軸を回転駆動する駆動モータと、
前記主軸を昇降可能に支持する油圧シリンダと、
前記主軸と前記偏心スリーブとの間に形成された第１流体潤滑軸受と、
前記偏心スリーブと前記ボスとの間に形成された第２流体潤滑軸受と、
前記主軸と前記油圧シリンダとの間に形成された境界潤滑軸受と、
｛前記駆動軸の軸動力又は当該軸動力と相関する指標／前記油圧シリンダのシリンダ圧力又は当該シリンダ圧力と相関する指標｝に相関する関数を第５指標とし、前記第５指標を測定する少なくとも１つの第５指標測定器と、
｛１／前記シリンダ圧力又は当該シリンダ圧力と相関する指標｝に相関する関数を第６指標とし、前記第６指標を測定する少なくとも１つの第６指標測定器と、
前記第６指標に対する前記第５指標の変化率に基づいて前記第１流体潤滑軸受、前記第２流体潤滑軸受及び前記境界潤滑軸受の潤滑状態を推定する潤滑状態推定装置とを備えるものである。

　同様に、本開示の更に別の一態様に係る潤滑状態推定方法は、コンケーブと、前記コンケーブの内部に配置された主軸と、前記主軸に設けられたマントルと、前記主軸の下部が回転自在に挿入された偏心スリーブと、前記偏心スリーブが回転自在に挿入されたボスと、前記偏心スリーブを回転駆動する駆動軸と、前記駆動軸を回転駆動する駆動モータと、前記主軸を昇降可能に支持する油圧シリンダと、前記主軸と前記偏心スリーブとの間に形成された第１流体潤滑軸受と、前記偏心スリーブと前記ボスとの間に形成された第２流体潤滑軸受と、前記主軸と前記油圧シリンダとの間に形成された境界潤滑軸受とを備える旋動式破砕機において、前記第１流体潤滑軸受、前記第２流体潤滑軸受及び前記境界潤滑軸受の潤滑状態を推定する潤滑状態推定方法であって、
｛前記駆動軸の軸動力又は当該軸動力と相関する指標／前記油圧シリンダのシリンダ圧力又は当該シリンダ圧力と相関する指標｝に相関する関数を第５指標とし、
｛１／前記シリンダ圧力又は当該シリンダ圧力と相関する指標｝に相関する関数を第６指標とし、
前記第５指標及び前記第６指標を取得すること、及び
前記第６指標に対する前記第５指標の変化率に基づいて前記第１流体潤滑軸受、前記第２流体潤滑軸受及び前記境界潤滑軸受の潤滑状態を推定することを含むものである。

　上記旋動式破砕機によれば、流体潤滑軸受と境界潤滑軸受との潤滑状態を１つの装置で個別に推定し、これにより、どこに焼付き予兆が発生しているのかを推定することができる。同様に、上記潤滑状態推定方法によれば、一連の処理で、流体潤滑軸受と境界潤滑軸受との潤滑状態を個別に推定し、これにより、どこに焼付き予兆が発生しているのかを推定することができる。つまり、流体潤滑軸受と境界潤滑軸受とについて、夫々に潤滑状態を推定する計測を個別に行う必要がない。これにより、流体潤滑軸受と境界潤滑軸受の双方の軸受の潤滑状態の推定のために旋動式破砕機が備える機器の点数を削減することができる。そのうえ、焼付き予兆が発生している箇所を推定できるので、旋動式破砕機の運転を止めて分解しなくても、交換すべき部品を特定することができる。

　本開示によれば、相対運動をする２つの物体の摺動面の潤滑状態の変化を推定し、これにより摺動面の異常な摩耗や焼付きを未然に防ぐことができる。

図１は、ストライベック線図である。図２は、検証１で用いたジャーナル滑り軸受モデルを示す図である。図３は、検証１の結果を示す図表である。図４は、検証２で用いたスラスト滑り軸受モデルを示す図である。図５Ａは、検証２のシミュレーションの結果を示す図表である。図５Ｂは、検証２の要素試験の結果を示す図表である。図６は、本開示の第１実施形態に係る潤滑状態推定システムの概略構成を示すブロック図である。図７は、潤滑状態推定装置の処理の流れを説明するフローチャートである。図８は、潤滑状態推定装置の処理の流れの変形例を説明するフローチャートである。図９は、図１に示すストライベック線図を、Ｔ－Ｆ線図に変換したものである。図１０は、検証３の結果を示す図表である。図１１は、図１０の図表に描かれた曲線の接線の傾きの変化を表す図表である。図１２は、図１０の図表に描かれた曲線の切片の値の変化を表す図表である。図１３は、本開示の第２実施形態に係る潤滑状態推定システムの概略構成を示すブロック図である。図１４は、潤滑状態推定装置の処理の流れを説明するフローチャートである。図１５は、第３指標と第４指標とをプロットした第３指標－第４指標線図である。図１６は、潤滑状態推定システムを備える滑り軸受装置を示す図である。図１７は、潤滑状態推定システムを備える機械装置を示す図である。図１８は、実機模擬試験で用いた旋動式破砕機の概略構成を示す図である。図１９は、実機模擬試験の結果を示す図表である。図２０Ａは、下部軸受の第５指標－第６指標線図である。図２０Ｂは、主軸スラスト軸受の第５指標－第６指標線図である。図２１は、本開示の第３実施形態に係る潤滑状態推定システムの概略構成を示すブロック図である。図２２は、潤滑状態推定装置の処理の流れを説明するフローチャートである。

〔第１実施形態〕
　本開示の第１実施形態を説明する。

　図１において、ストライベック曲線は、物理量Ｓ^＊の減少に伴って摩擦係数ｆが減少する第１セクション（Ｉ）と、物理量Ｓ^＊の減少に伴って摩擦係数ｆが増加する第２セクション（II）と、物理量Ｓ^＊が減少しても摩擦係数ｆが比較的大きな値に保持される第３セクション（III）とを含む。第１セクション（Ｉ）と第２セクション（II）との間に、ストライベック曲線の傾きの正負が変化する点が存在する。

　摺動面の摺動条件は時間の経過に伴って変化する。例えば、時間の経過に伴い、摺動面に懸かる荷重Ｆが増加、又は、摺動面の摺動速度ｖが減少、又は、潤滑剤の粘度μが減少するとする。このとき物理量Ｓ^＊は、摺動条件が時間に伴い漸次減少する。つまり、摺動条件の変化に伴う物理量Ｓ^＊の時間変化率が負であるならば、摺動面の潤滑状態は、時間の経過に伴ってストライベック曲線上を図表左側へ向かって進行する。第１セクション（Ｉ）では、物理量Ｓ^＊の時間変化率は負（減少）であり、摩擦係数ｆの時間変化率は負（減少）である。このように、摩擦係数ｆの時間変化率の正負と物理量Ｓ^＊の時間変化率の正負とが整合することを、以下、「正の相関」と称する。一方、第２セクション（II）では、物理量Ｓ^＊の時間変化率は負（減少）であり、摩擦係数ｆの時間変化率は正（増加）である。このように、摩擦係数ｆの時間変化率の正負と物理量Ｓ^＊の時間変化率の正負とが逆であることを、以下、「負の相関」と称する。このような摩擦係数ｆの時間変化率の正負と物理量Ｓ^＊の時間変化率の正負との相関（以下、単に「摩擦係数ｆと物理量Ｓ^＊の相関」と称する）を表１に示す。

　表１において、摩擦係数ｆは第１指標（摩擦係数ｆ又は当該摩擦係数と相関する指標）に、物理量Ｓ^＊は第２指標（物理量Ｓ^＊又は当該Ｓ^＊と相関する指標）に置き換えても、それら２つの指標間の相関変化から、同様に摺動面の潤滑状態の変化を検知することができる。なお、ここで「相関する指標」の相関は、正の相関、負の相関の何れの指標であっても構わない。このような第１指標の時間変化率の正負と第２指標の時間変化率の正負との相関（以下、単に「第１指標と第２指標の相関」と称する）を表２～５に示す。

　表２は、例えば、第１指標は摩擦係数ｆであり、第２指標は物理量Ｓ^＊である場合があてはまる。表３は、例えば、第１指標が摩擦係数ｆであり、第２指標が｛１／物理量Ｓ^＊｝である場合があてはまる。表４は、例えば、第１指標が｛１／摩擦係数ｆ｝であり、第２指標が物理量Ｓ^＊である場合があてはまる。表５は、例えば、第１指標が｛１／摩擦係数ｆ｝であり、第２指標が｛１／物理量Ｓ^＊｝である場合があてはまる。

　上記のような第１指標と第２指標との相関を検証するために、次に示す検証１，２を行った。検証１では、ジャーナル滑り軸受モデルに関するシミュレーションを行い、検証２では、スラスト滑り軸受に関する要素試験とシミュレーションとを行った。

〔検証１〕
　図２は、検証１のシミュレーションで用いたジャーナル滑り軸受モデルを示す図である。このジャーナル滑り軸受モデルは、ジャーナル滑り軸受４２に回転軸４１が挿入され、ジャーナル滑り軸受４２の内周と回転軸４１の外周との間に潤滑剤による潤滑膜４３が形成されたものである。検証１では、ジャーナル滑り軸受モデルを用いて、回転軸４１の回転速度を一定とし、潤滑剤の粘度μを潤滑剤の温度上昇に伴って経時的に低下させる条件下で、回転軸４１を回転させて、更に軸受への押付荷重Ｆを経時的に変動させたときの摩擦係数ｆ及び軸受荷重の経時的変化をシミュレーションで求めた。なお、回転軸４１の回転速度は摺動面の摺動速度ｖと対応する物理量であり、軸受荷重は摺動面の押付荷重Ｆと対応する物理量である。この検証１の結果を図３に示す。

　図３の図表には、温度上昇により潤滑剤の粘度μを経時的に低下する条件の下で、摺動面の押付荷重Ｆ（軸受荷重）の経時的変化と、摩擦係数ｆの経時的変化とが表されている。ここでは摩擦係数ｆが第１指標、押付荷重Ｆが第２指標である。この図表から、流体潤滑下において、押付荷重Ｆと摩擦係数ｆとは周期的に変動し、その周期は等しく、且つ、位相差が半周期であることが読み取れる。より詳細には、流体潤滑下において、押付荷重Ｆが増加する間に摩擦係数ｆは減少し、押付荷重Ｆが減少する間に摩擦係数は増加する。即ち、流体潤滑下において、摩擦係数ｆの時間変化率の正負と押付荷重Ｆの時間変化率の正負との相関（以下、単に「摩擦係数ｆと押付荷重Ｆの相関」と称する）は負の相関を示す。

　また、図３の図表から、混合潤滑下において、押付荷重Ｆと摩擦係数ｆとは周期的に変動し、その周期は等しく、且つ、同位相であることが読み取れる。より詳細には、混合潤滑下において、押付荷重Ｆが増加する間に摩擦係数ｆは増加し、押付荷重Ｆが減少する間に摩擦係数ｆは減少する。即ち、混合潤滑下において、摩擦係数ｆと押付荷重Ｆの相関は正の相関を示す。

　更に、図３の図表から、以下のことがわかる。即ち、流体潤滑下、且つ、流体潤滑が弱くなる（潤滑膜が薄くなる）方向に物理量Ｓ^＊が経時的に変化する場合は、第１指標（摩擦係数ｆ）の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比（第２指標の時間変化率／第１指標の時間変化率）、及び、第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比（第２指標の振幅／第１指標の振幅）は小さくなる方向に変化する。また、境界潤滑が占める割合が極めて小さい混合潤滑から、境界潤滑が占める割合がある程度にまで大きくなる場合には、第１指標の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比、及び、第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比は大きくなる方向に変化する。更に、境界潤滑が占める割合が大きくなると、第１指標の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比、及び、第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比は、再び小さくなる方向に変化する。このように、第１指標の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比、及び、第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方に基づいて、流体潤滑下では潤滑膜（潤滑膜厚さ）の健全性を推定でき、混合潤滑下では混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定できることがわかる。

〔検証２〕
　図４は、検証２の要素試験とシミュレーションで用いたスラスト滑り軸受モデルを示す図である。このスラスト滑り軸受モデルは、スラスト軸受４５と当該スラスト軸受４５に支持された回転ディスク４４との間に潤滑剤による潤滑膜４６が形成されたものである。要素試験では、スラスト滑り軸受モデルを用いて、回転ディスク４４の回転速度を一定とし、温度管理により潤滑剤の粘度μを一定に保ち、軸受への押付荷重Ｆを増加させながら周期的に変動させたときの摩擦係数ｆ及び押付荷重Ｆの経時的変化を求めた。なお、回転ディスク４４の回転速度は摺動面の摺動速度ｖと対応する物理量であり、軸受荷重は摺動面の押付荷重Ｆと対応する物理量である。このシミュレーションの結果を図５Ａに示し、要素試験の結果を図５Ｂに示す。ここでも前記シミュレーションの例と同様に、摩擦係数ｆが第１指標、押付荷重Ｆが第２指標である。

　図５Ａの図表（シミュレーション結果）には、摺動面の押付荷重Ｆ（軸受荷重）の経時的変化と、摩擦係数ｆの経時的変化とが表されている。この図表から、流体潤滑下において、押付荷重Ｆと摩擦係数ｆとは周期的に変動し、その周期は等しく、且つ、位相差が半周期であることが読み取れる。より詳細には、流体潤滑下において、押付荷重Ｆが増加する間に摩擦係数ｆは減少し、押付荷重Ｆが減少する間に摩擦係数は増加する。即ち、流体潤滑下において、摩擦係数ｆと押付荷重Ｆの相関は負の相関を示す。

　また、図５Ａの図表から、混合潤滑下において、押付荷重Ｆと摩擦係数ｆとは周期的に変動し、その周期は等しく、且つ、同位相であることが読み取れる。より詳細には、混合潤滑下において、押付荷重Ｆが増加する間に摩擦係数ｆは増加し、押付荷重Ｆが減少する間に摩擦係数ｆは減少する。即ち、混合潤滑下において、摩擦係数ｆと押付荷重Ｆの相関は正の相関を示す。

　図５Ｂは要素試験の結果の図表である。図５Ａのシミュレーション結果と同様に、摩擦係数ｆと押付荷重Ｆの相関が、要素試験においても成立することを確認した。なお要素試験においては、流体潤滑では摺動面に摺動痕（摩耗痕）がないことを、更に混合潤滑まで押付荷重Ｆを増加させた試験条件では、摺動面に残る摺動痕（摩耗痕）を確認することで、実際の摺動状態を判断して、前記シミュレーションの妥当性を確認した。

　更に、図５Ａ及び５Ｂの図表から、以下のことがわかる。即ち、流体潤滑下、且つ、流体潤滑が弱くなる（潤滑膜が薄くなる）方向に物理量Ｓ^＊が経時的に変化する場合は、第１指標（摩擦係数ｆ）の時間変化率に対する第２指標（押付荷重Ｆ）の時間変化率の相対比、及び、第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比は小さくなる方向に変化する。また、境界潤滑が占める割合が極めて小さい混合潤滑から、境界潤滑が占める割合がある程度にまで大きくなる場合には、第１指標の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比、及び、第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比は大きくなる方向に変化する。このように、第１指標の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比、及び、第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方に基づいて、流体潤滑下では潤滑膜（潤滑膜厚さ）の健全性を推定でき、混合潤滑下では混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定できることがわかる。

　以上の検証１及び２の結果から、ジャーナル滑り軸受及びスラスト滑り軸受において、摩擦係数ｆと押付荷重Ｆの相関は、実質的に同じ傾向を示し、潤滑状態が流体潤滑から混合潤滑に遷移したあと変化することが明らかとなった。ジャーナル滑り軸受及びスラスト滑り軸受における、摩擦係数ｆと押付荷重Ｆの相関を表６に示す。

　摺動面の押付荷重Ｆは物理量Ｓ^＊の分母成分であることから、押付荷重Ｆの時間変化率の正は物理量Ｓ^＊の時間変化率の負と対応し、その逆も同様である。従って、検証１及び２の結果は、表１に示す摩擦係数ｆと物理量Ｓ^＊の相関と矛盾しない。

〔潤滑状態推定システム５０の構成〕
　以上に鑑み、本実施形態に係る潤滑状態推定システム５０及び方法では、摩擦係数ｆと物理量Ｓ^＊の相関が正の相関か負の相関であるかに基づいて、摺動面の潤滑状態を推定し、それを摺動面の焼付きの予兆として捉える。潤滑状態の推定には、流体潤滑であるか混合潤滑であるかの推定が含まれ得る。また、潤滑状態の推定には、摩擦係数ｆと物理量Ｓ^＊の相関が正の相関から負の相関に変化したことに基づいて、潤滑状態が流体潤滑から混合潤滑に遷移したことを推定することが含まれ得る。また、潤滑状態の推定には、流体潤滑及び混合潤滑において、その程度を推定することが含まれ得る。

　図６は、本開示の第１実施形態に係る潤滑状態推定システム５０の概略構成を示すブロック図である。図６に示す潤滑状態推定システム５０は、第１指標を測定する第１指標測定器５１ａ及び第２指標を測定する第２指標測定器５１ｂを含む指標測定器５１と、潤滑状態推定装置５３とを含む。

　指標測定器５１は、第１指標及び前記第２指標、又はそれらの成分となる物理量を測定する少なくとも１種類の測定器を含む。第１指標測定器５１ａと第２指標測定器５１ｂとは共通の測定器を含んでいてもよい。第１指標測定器５１ａ及び第２指標測定器５１ｂは、測定される物理量に応じて各種の計器から適宜選択される。

　第１指標は、相対運動をする２つの物体の摺動面の摩擦係数ｆ、又は、摩擦係数ｆと相関する指標である。ここで、「摩擦係数ｆと相関する指標」とは、摩擦係数ｆと時間変化率の正負が対応する指標である。なお、「時間変化率の正負が対応する」ことには、時間変化率の正負が整合する場合と、時間変化率の正負が逆になる場合とが含まれる。第１指標は、１種類の物理量からなる指標、又は、２種類以上の物理量の組み合わせからなる指標であってよい。第１指標は、時間変化率の正負がわかれば足りるので、定量的且つ正確な値は要求されない。

　第２指標は、相対運動をする２つの物体の摺動面の物理量Ｓ^＊、又は、物理量Ｓ^＊と相関する指標である。ここで、「物理量Ｓ^＊と相関する指標」とは、物理量Ｓ^＊と時間変化率の正負が対応する指標である。第２指標の成分には、摺動面に介在する潤滑剤の粘度μ、摺動面の摺動速度ｖ、及び、摺動面の押付荷重Ｆ、又は、それらと相関する物理量が含まれてよい。第２指標は、時間変化率の正負がわかれば足りるので、定量的且つ正確な値は要求されない。そこで、潤滑剤の粘度μを潤滑剤の温度で代替したり、摺動面の摺動速度ｖを回転速度で代替したりしてよい。

　潤滑状態推定装置５３は、いわゆるコンピュータであって、少なくとも１つのプロセッサと、当該プロセッサによって実行されるプログラムが記憶された少なくとも一つのメモリとを備える。メモリには、プロセッサが実行するプログラムの他に、各種固定データ等が記憶されている。プロセッサは、外部装置とのデータ送受信を行う。潤滑状態推定装置５３では、メモリに記憶されたプログラム等のソフトウェアをプロセッサが読み出して実行することにより、後述する処理が行われる。なお、潤滑状態推定装置５３は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働により各処理を実行してもよい。

　以下、潤滑状態推定装置５３による潤滑状態推定処理の流れについて説明する。図７は、潤滑状態推定装置５３の処理の流れを説明するフローチャートである。図７に示すように、潤滑状態推定装置５３は、指標測定器５１から第１指標及び第２指標を取得する（ステップＳ１）。そして、潤滑状態推定装置５３は、第１指標の時間変化率の正負と第２指標の時間変化率の正負との相関（以下、単に「第１指標と第２指標の相関」と称する）を求める（ステップＳ２）。

　更に、潤滑状態推定装置５３は、第１指標と第２指標の相関が、正の相関か負の相関かに基づいて、摺動面の潤滑状態が流体潤滑か混合潤滑かを判断する（ステップＳ３）。

　摺動面の潤滑状態が流体潤滑であれば（ステップＳ３でＹＥＳ）、潤滑状態推定装置５３は流体潤滑の程度の推定を行う。具体的には、潤滑状態推定装置５３は、第１指標の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比、及び、第２指標が周期的に変化する場合における第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方を求める（ステップＳ４）。潤滑状態推定装置５３は、求めた相対比に基づいて、流体潤滑の健全性を評価する（ステップＳ５）。ここで、潤滑状態推定装置５３は、求めた相対比に基づいて潤滑膜厚さを推定し、推定された潤滑膜厚さと所定の閾値とを比較して潤滑膜厚さが閾値以上であれば流体潤滑が健全であると評価する。相対比と潤滑膜厚さとの関係を特定する情報は予め潤滑状態推定装置５３に記憶されており、潤滑状態推定装置５３はこの情報を用いて相対比から潤滑膜厚さを推定することができる。また、潤滑膜厚さに関する閾値は、摺動面に応じて適宜設定されてよい。

　流体潤滑が健全であれば（ステップＳ５でＹＥＳ）、処理がＳ１に戻って繰り返される。流体潤滑が健全でなければ（ステップＳ５でＮＯ）、潤滑状態推定装置５３は接続された不図示の警報装置より注意報を出力して（ステップＳ６）、処理をステップＳ１に戻す。なお、この注意報は焼付きの予兆の検知を報知するものではなく、流体潤滑を形成している潤滑膜の厚みが低下している（混合潤滑に近づいている）ことを報知するにすぎないが、作業者は注意報を受けて適切な処置をとることができる。

　一方、摺動面の潤滑状態が混合潤滑であれば（ステップＳ３でＮＯ）、潤滑状態推定装置５３は混合潤滑の程度の推定を行う。具体的には、潤滑状態推定装置５３は、第１指標の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比、及び、第２指標が周期的に変化する場合における第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方を求める（ステップＳ１１）。そして、潤滑状態推定装置５３は、求めた相対比に基づいて、焼付きリスクが低いか否かを判断する（ステップＳ１２）。具体的には、潤滑状態推定装置５３は、求めた相対比に基づいて混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定し、境界潤滑の割合と所定の閾値とを比較し、境界潤滑の割合が閾値より大きいときは焼付きリスク高と判断し、境界潤滑の割合が閾値以下のときは焼付きリスク低と判断する。相対比と混合潤滑に占める境界潤滑の割合との関係を特定する情報は予め潤滑状態推定装置５３に記憶されており、潤滑状態推定装置５３はこの情報を用いて相対比から境界潤滑の割合を推定することができる。また、境界潤滑の割合に関する閾値は、焼付き等が発生しない値であって、且つ、焼付きが発生するまでに十分な時間が確保できるような値が、摺動面に応じて適宜設定されてよい。このように境界潤滑の割合に関する閾値が設定されることで、軽度の混合潤滑では焼付きの予兆が検知されず、誤診断を回避することができる。また、軽度の混合潤滑では焼付きまで十分な余裕があり、直ちに対応する必要がないことがある。そこで、摺動面を含む２つの物体（例えば、軸と軸受など）の運用状態や損傷発生時の影響やなどを考慮して閾値を設定することで、焼付き等を防止するための処理を開始するタイミングを決定すること可能となる。

　潤滑状態推定装置５３は、焼付きリスク低と判断したときは（ステップＳ１２でＹＥＳ）、接続された不図示の警報装置より注意報を出力して（ステップＳ１３）、処理をステップＳ１に戻す。なお、この注意報は焼付きの予兆の検知を報知するものではなく、潤滑状態が混合潤滑にあることを報知するにすぎないが、作業者は注意報を受けて適切な処置をとることができる。

　潤滑状態推定装置５３は、焼付きリスク高と判断したときは（ステップＳ１２でＮＯ）、それを焼付きの予兆として検知し（ステップＳ１４）、接続された不図示の警報装置より警報を出力する（ステップＳ１５）。この警報は焼付きの予兆の検知を報知するものである。更に、潤滑状態推定装置５３は、焼付きの予兆を検知後に、所定の処理を行うように機械を動作させる指令信号を出力したり不図示のモニタに処理の内容を表示出力させたりしてから（ステップＳ１６）、処理を終了してよい。所定の処理には、潤滑剤の追加、押付荷重Ｆの低減、及び、相対運動の停止のうち少なくとも１つが含まれていてよい。

　上記の潤滑状態推定処理の流れは、以下に説明するように変形してもよい。図８は、潤滑状態推定装置５３の処理の流れの変形例を説明するフローチャートである。図８に示すように、潤滑状態推定処理の流れの変形例では、ステップＳ４及びステップＳ５が省略されて、ステップＳ３で流体潤滑と判断されれば、処理がＳ１に戻って繰り返される点、及び、ステップＳ１３が省略されて、ステップＳ１２で焼付きリスク低と判断されれば、処理がＳ１に戻って繰り返される点で、図７に示す処理の流れと異なる。このような相違点により、図８に示す処理の流れは、図７に示す処理の流れと比較して簡易であり、明らかに混合潤滑が進行しているときにのみ、焼付きの予兆が検知される。

　以上に説明した通り、本実施形態に係る潤滑状態推定装置５３は、少なくとも１つのプロセッサと、当該プロセッサによって実行されるプログラムが記憶された少なくとも一つのメモリとを備え、プロセッサが、第１指標及び第２指標を取得し、第１指標と第２指標の相関（即ち、第１指標の時間変化率の正負と第２指標の時間変化率の正負との相関）に基づいて、摺動面の潤滑状態を推定する。ここで、第１指標は、摺動面の摩擦係数ｆ又は当該摩擦係数ｆと相関する指標であり、第２指標は、Ｓ^＊＝μｖ／Ｆ（但し、μは摺動面に介在する潤滑剤の粘度、ｖは前記摺動面の摺動速度、Ｆは前記摺動面の押付荷重）で示される物理量Ｓ^＊又は当該物理量Ｓ^＊と相関する指標である。

　また、上記構成の潤滑状態推定装置５３で実施される潤滑状態推定方法は、第１指標及び第２指標を取得すること、及び、第１指標と第２指標の相関に基づいて、摺動面の潤滑状態を推定することを含む。

　前述の通り、第１指標の時間変化率の正負と第２指標の時間変化率の正負との相関が、摺動面の潤滑状態が流体潤滑ときと混合潤滑のときとで異なる。このことを利用して、上記潤滑状態推定装置５３及び方法では、第１指標の時間変化率の正負と第２指標の時間変化率の正負との相関に基づいて、摺動面の潤滑状態が流体潤滑であるか混合潤滑であるか、また、その遷移を推定することができる。そして、この推定結果を利用して、焼付き等が生じる前にその予兆を捉えることができる。そして、焼付き等の予兆を捉えたタイミングで焼付き等を防止するための処理を行うことによって、焼付き等を未然に防ぐことができる。

　更に、上記潤滑状態推定装置５３及び方法では、第１指標及び第２指標について時間変化率の正負がわかれば足りるので、第１指標及び第２指標の厳密な値は要求されない。よって、上記潤滑状態推定装置５３及び方法によれば、厳密な値を測定することの困難な実機において、相対運動をする２つの物体の摺動面の潤滑状態を推定することができる。

　また、本実施形態に係る潤滑状態推定装置５３では、プロセッサは、摺動面が流体潤滑であると推定したときに、第１指標の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比、及び、第２指標が周期的に変化する場合における第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方に基づいて、摺動面の流体潤滑の健全性を評価する。

　更に、本実施形態に係る潤滑状態推定装置５３では、プロセッサが、摺動面が混合潤滑であると推定したときに、第１指標の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比、及び、第２指標が周期的に変化する場合における第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方に基づいて、摺動面の混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定する。

　同様に、本実施形態に係る潤滑状態推定方法では、混合潤滑下において、摺動面が流体潤滑と推定されたときに、第１指標の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比、及び、第２指標が周期的に変化する場合における第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方に基づいて、摺動面の流体潤滑の健全性を評価することを更に含む。

　更に、本実施形態に係る潤滑状態推定方法では、摺動面が混合潤滑と推定されたときに、第１指標の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比、及び、第２指標が周期的に変化する場合における第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方に基づいて、摺動面の混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定することを、更に含む。

　第１指標の時間変化率に対する第２指標の時間変化率の相対比、及び、第１指標の振幅に対する第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方に基づいて、流体潤滑下では潤滑膜（潤滑膜厚さ）の健全性を評価でき、混合潤滑下では混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定できる。よって、上記相対比に基づいて摺動面の流体潤滑の健全性及び混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定することによって、摺動面を含む２つの物体（例えば、軸と軸受など）の運用状態や損傷発生時の影響やなどを考慮して、焼付き等を防止するための処理を開始するタイミングを決定すること可能となる。

〔第２実施形態〕
　続いて、本開示の第２実施形態を説明する。

　図９は、図１に示すストライベック線図を粘度μおよび摺動速度ｖが一定の条件で、Ｔ－Ｆ線図に変換したものである。Ｔ－Ｆ線図では、縦軸が軸トルクＴを表し、横軸が押付荷重Ｆを表す。このＴ－Ｆ線図には、軸トルクＴと押付荷重Ｆとの関係を表すＴ－Ｆ線が描かれている。潤滑状態が流体潤滑であるとき、Ｔ－Ｆ線の接線の傾きは押付荷重Ｆの増加に対して減少又は概ね一定であり（図９及び表７を参照）、Ｔ－Ｆ線の接線の切片は０又は正の値であって押付荷重Ｆの増加に従って増加する。流体潤滑から混合潤滑の遷移領域では、Ｔ－Ｆ線の接線の傾きが増加し、切片が正から負に減少する。潤滑状態が混合潤滑であるとき、Ｔ－Ｆ線の接線の傾きは押付荷重Ｆの増加（即ち、混合潤滑における境界潤滑の割合の増加）に従って大きくなり、Ｔ－Ｆ線の接線の切片は負の値であって押付荷重Ｆの増加に従って減少する。流体潤滑下では、押付荷重Ｆの増加に従って、潤滑膜の厚みが低下する。また、混合潤滑下では、押付荷重Ｆの増加に従って、混合潤滑における境界潤滑の割合が増加する。このようなＴ－Ｆ線の特性を次表７に表す。

　回転ディスク４４の軸の半径ｒ、摩擦係数ｆ、軸トルクＴ、及び、押付荷重Ｆは、ｆ＝Ｔ／（Ｆｒ）の関係で表され、押付荷重Ｆと軸トルクＴは常に正の相関がある。そのため、Ｔ－Ｆ線の接線の傾きは常に正になるが、押付荷重Ｆの増加によって傾きの大きさが変化する。表７のようなＴ－Ｆ線の接線における傾きと切片の変化を検証するために、次に示す検証３を行った。

〔検証３〕
　検証３の要素試験で用いたスラスト滑り軸受モデルは、検証２で用いたものと同じである（図４、参照）。要素試験では、スラスト滑り軸受モデルを用いて、回転ディスク４４の回転速度を一定とし、温度管理により潤滑剤の粘度μを一定に保ち、軸受への押付荷重Ｆを増加させながら周期的に変動させたときの摩擦係数ｆ及び押付荷重Ｆの経時的変化を求めた。この要素試験の結果を図１０に示す。

　図１０の図表では、縦軸がスラスト軸受４５の摺動抗力Ｔ’を表し、横軸が押付荷重Ｆを表す。図１１は、図１０の図表に描かれた線（Ｔ’－Ｆ線）の接線の傾きの変化を表す図表であり、図１２は、図１０の図表に描かれた線（Ｔ’－Ｆ線）の接線の切片の値の変化を表す図表である。

　図１０～１２から、検証３で得られたＴ’－Ｆ線は、図９に示す理想的なＴ－Ｆ線と整合していることがわかる。つまり、潤滑状態が流体潤滑であるとき、Ｔ’－Ｆ線の接線の傾きは押付荷重Ｆの増加に対して概ね一定又は減少しており、Ｔ’－Ｆ線の接線の切片は０又は正の値であって押付荷重Ｆの増加に従って一定又は増加する。潤滑状態が混合潤滑であるとき、Ｔ’－Ｆ線の接線の傾きは押付荷重Ｆの増加に従ってく大きくなり、Ｔ’－Ｆ線の接線の切片は負の値であって押付荷重Ｆの増加に従って著しく減少する。このように、軸トルクＴと相関する指標（スラスト軸受４５の摺動抗力）と押付荷重Ｆの関係が、要素試験においても成立することを確認した。

　本実施形態に係る潤滑状態推定システム５０Ａは、上記のようなＴ－Ｆ線の特性を利用して、回転軸と軸受との摺動面の潤滑状態を推定するものである。図１３に示すように、本実施形態に係る潤滑状態推定システム５０Ａは、第３指標を測定する少なくとも１つの第３指標測定器５１ｃ、及び、第４指標を測定する少なくとも１つの第４指標測定器５１ｄを含む指標測定器５１と、指標測定器５１から第３指標及び第４指標を取得し、これらを用いて摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定装置５３とを備える。第３指標測定器５１ｃ及び第４指標測定器５１ｄは、測定される物理量に応じて各種の計器から適宜選択される。第３指標測定器５１ｃと第４指標測定器５１ｄとは共通の測定器を含んでいてもよい。

　第３指標Ｔ’は、回転軸の軸トルクＴ又は軸トルクＴと相関する指標である。ここで、「軸トルクＴと相関する指標」とは、軸トルクＴと時間変化率の正負が対応する指標である。軸トルクＴと相関する指標には、例えば、回転軸を回転駆動する駆動軸の摺動抗力Ｔ’、軸動力などがある。なお、軸トルクＴと摺動抗力Ｔ’と摺動半径ｒとの関係は、Ｔ’＝Ｔ／ｒで表されることから、軸トルクＴと摺動抗力Ｔ’とには正の相関がある。

　第４指標Ｆ’は、回転軸と軸受の摺動面の押付荷重Ｆ又は押付荷重Ｆと相関する指標である。ここで、「押付荷重Ｆと相関する指標」とは、が押付荷重Ｆと時間変化率の正負が対応する指標である。押付荷重Ｆと相関する指標には、例えば、押付荷重（軸受荷重）の制御値、押付荷重Ｆを受ける油圧機器の油圧値、回転軸を駆動する駆動軸に回転動力を与えるモータの駆動電流値などがある。

　潤滑状態推定装置５３は、第３指標測定器５１ｃ及び第４指標測定器５１ｄから第３指標Ｔ’及び第４指標Ｆ’を取得して、縦軸が第３指標Ｔ’を表し横軸が第４指標Ｆ’を表すＴ’－Ｆ’線図に取得した第３指標Ｔ’及び第４指標Ｆ’をプロットすることを少なくとも２回以上繰り返し、図表に表れるＴ’－Ｆ’線の接線の傾き及び接線の切片を求める。そして、潤滑状態推定装置５３は、Ｔ’－Ｆ’線の接線の傾き及び接線の切片の組み合わせに基づいて、摺動面の潤滑状態を推定する。具体的には、流体潤滑であるか混合潤滑であるかを推定する。更に、流体潤滑と推定したときに流体潤滑の健全性を評価したり、混合潤滑と推定したときに混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定したりしてもよい。

　図１４は、潤滑状態推定装置５３の処理の流れを説明するフローチャートである。図１１に示すように、潤滑状態推定装置５３は、指標測定器５１から第３指標及び第４指標（又は、それらの成分）を取得する（ステップＳ２１）。そして、潤滑状態推定装置５３は、縦軸が第３指標Ｔ’を表し、横軸が第４指標Ｆ’を表す両対数グラフに、第３指標Ｔ’の測定値と第４指標Ｆ’の測定値をプロットする（ステップＳ２２）。ステップＳ２１とステップＳ２２とを少なくとも２回繰り返すことにより、第３指標－第４指標線（Ｔ’－Ｆ’線）を作成することができる。図１５に、第３指標－第４指標線図の一例を示す。

　潤滑状態推定装置５３は、Ｔ’－Ｆ’線の接線の傾きと接線の切片とを求める（ステップＳ２３）。潤滑状態推定装置５３は、Ｔ’－Ｆ’線の接線の傾き及び接線の切片の組み合わせに基づいて、摺動面の潤滑状態が流体潤滑であるか否かを判断する（ステップＳ２４）。摺動面の潤滑状態が流体潤滑であるか否かを判断には、潤滑状態推定装置５３に予め記憶された表７に示すようなＴ’－Ｆ’線と潤滑状態との関係が利用される。

　摺動面の潤滑状態が流体潤滑であれば（ステップＳ２４でＹＥＳ）、潤滑状態推定装置５３は流体潤滑の程度の推定を行う。具体的には、潤滑状態推定装置５３は、Ｔ’－Ｆ’線の接線の切片の値に基づいて、流体潤滑の健全性を評価する（ステップＳ２５）。ここで、潤滑状態推定装置５３は接線の切片の値から潤滑膜厚さを推定し、推定された潤滑膜厚さと所定の閾値とを比較して潤滑膜厚さが閾値以上であれば流体潤滑が健全であると評価する。接線の切片の値と潤滑膜厚さとの関係を特定する情報は、予め潤滑状態推定装置５３に記憶されており、潤滑状態推定装置５３はこの情報を用いて接線の切片の値から潤滑膜厚さを推定することができる。また、潤滑膜厚さに関する閾値は、摺動面に応じて適宜設定されてよい。

　流体潤滑が健全であれば（ステップＳ２５でＹＥＳ）、処理がＳ２１に戻って繰り返される。流体潤滑が健全でなければ（ステップＳ２５でＮＯ）、潤滑状態推定装置５３は接続された不図示の警報装置より注意報を出力して（ステップＳ２６）、処理をステップＳ２１に戻す。なお、この注意報は焼付きの予兆の検知を報知するものではなく、流体潤滑を形成している潤滑膜の厚みが低下していることを報知するにすぎないが、作業者は注意報を受けて必要に応じて適切な処置をとることができる。

　一方、摺動面の潤滑状態が混合潤滑であれば（ステップＳ２４でＮＯ）、潤滑状態推定装置５３は混合潤滑の程度の推定を行う。具体的には、潤滑状態推定装置５３は、Ｔ－Ｆ線の接線の切片の値に基づいて、焼付きリスクが低いか否かを判断する（ステップＳ２７）。具体的には、潤滑状態推定装置５３は、接線の切片の値に基づいて混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定し、境界潤滑の割合と所定の閾値とを比較し、境界潤滑の割合が閾値より大きいときは焼付きリスク高と判断し、境界潤滑の割合が閾値以下のときは焼付きリスク低と判断する。接線の切片の値と混合潤滑に占める境界潤滑の割合との関係を特定する情報は予め潤滑状態推定装置５３に記憶されており、潤滑状態推定装置５３はこの情報を用いて接線の切片の値から境界潤滑の割合を推定することができる。また、境界潤滑の割合に関する閾値は、焼付き等が発生しない値であって、且つ、焼付きが発生するまでに十分な時間が確保できるような値が、摺動面に応じて適宜設定されてよい。このように境界潤滑の割合に関する閾値が設定されることで、軽度の混合潤滑では焼付きの予兆が検知されず、誤診断を回避することができる。また、軽度の混合潤滑では焼付きまで十分な余裕があり、直ちに対応する必要がないことがある。そこで、摺動面を含む２つの物体（例えば、軸と軸受など）の運用状態や損傷発生時の影響やなどを考慮して閾値を設定することで、焼付き等を防止するための処理を開始するタイミングを決定すること可能となる。

　潤滑状態推定装置５３は、焼付きリスク低と判断したときは（ステップＳ２７でＹＥＳ）、接続された不図示の警報装置より注意報を出力して（ステップＳ２８）、処理をステップＳ２１に戻す。なお、この注意報は焼付きの予兆の検知を報知するものではなく、潤滑状態が混合潤滑にあることを報知するにすぎないが、作業者は注意報を受けて適切な処置をとることができる。

　潤滑状態推定装置５３は、焼付きリスク高と判断したときは（ステップＳ２７でＮＯ）、これを焼付きの予兆として検知し（ステップＳ２９）、接続された不図示の警報装置より警報を出力する（ステップＳ３０）。この警報は焼付きの予兆の検知を報知するものである。更に、潤滑状態推定装置５３は、焼付きの予兆を検知後に、所定の焼付き防止のための処理を行うように機械を動作させる指令信号を出力したり不図示のモニタに処理の内容を表示出力させたりしてよい（ステップＳ３１）。所定の処理には、潤滑剤の追加減、押付荷重Ｆの低減、及び、回転運動の停止のうち少なくとも１つが含まれていてよい。

　以上に説明した通り、本実施形態に係る潤滑状態推定装置５３は、回転軸と軸受との摺動面の潤滑状態を推定するものであって、少なくとも１つのプロセッサと、当該プロセッサによって実行されるプログラムが記憶された少なくとも一つのメモリとを備え、回転軸の軸トルク又は当該軸トルクと相関する指標を第３指標Ｔ’とし、摺動面の押付荷重又は当該押付荷重と相関する指標を第４指標Ｆ’とし、プロセッサが、第３指標Ｔ’及び第４指標Ｆ’を取得し、縦軸が第３指標Ｔ’を表し横軸が第４指標Ｆ’を表す図表に取得した第３指標Ｔ’及び第４指標Ｆ’をプロットすることを少なくとも２回以上繰り返し、図表に表れる線の接線の傾き及び切片を取得し、当該接線の傾き及び切片の組み合わせに基づいて摺動面の潤滑状態を推定する。潤滑状態を推定することには、流体潤滑であるか混合潤滑であるかを推定すること、流体潤滑と推定したときに流体潤滑の健全性を評価すること、及び、混合潤滑と推定したときに混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定することの、少なくとも１つが含まれてよい。

　また、本実施形態に係る潤滑状態推定方法は、回転軸と軸受との摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定方法であって、回転軸の軸トルク又は当該軸トルクと相関する指標を第３指標Ｔ’とし、摺動面の押付荷重又は当該押付荷重と相関する指標を第４指標Ｆ’とし、第３指標Ｔ’及び第４指標Ｆ’を取得すること、及び、縦軸が第３指標Ｔ’を表し横軸が第４指標Ｆ’を表す図表に取得した第３指標Ｔ’及び第４指標Ｆ’をプロットすることを少なくとも２回以上繰り返し、図表に表れる線（Ｔ－Ｆ線）の接線の傾き及び接線の切片を取得し、当該接線の傾き及び接線の切片の組み合わせに基づいて、摺動面の潤滑状態を推定することを含む。

　上記潤滑状態推定装置５３及び方法によれば、上記Ｔ’－Ｆ’線の接線の傾き及び接線の切片に基づいて、摺動面の潤滑状態を推定して、焼付き等が生じる前にその予兆を捉えることができる。そして、焼付き等の予兆を捉えたタイミングで焼付き等を防止するための処理を行うことによって、焼付き等を未然に防ぐことができる。

　更に、上記潤滑状態推定装置５３及び方法では、Ｔ－Ｆ線の接線の傾きの正負と、Ｔ－Ｆ線の接線の切片の正負とがわかれば足りるので、第３指標及び第４指標の厳密な値は要求されない。よって、上記潤滑状態推定装置５３及び方法によれば、厳密な値を測定することの困難な実機において、回転軸と軸受との摺動面の潤滑状態を推定することができる。また、流体潤滑と推定したときに流体潤滑の健全性を評価し、混合潤滑と推定したときに混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定することができる。

〔実施例１〕
　上記実施形態１及び実施形態２に係る潤滑状態推定システム５０，５０Ａは、例えば、滑り軸受装置６０に適用することができる。図１６に例示される滑り軸受装置６０は、潤滑膜６３を介して回転軸６１を支持する軸受部材６２と、回転軸６１及び軸受部材６２の摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定システム５０（及び／又は潤滑状態推定システム５０Ａ）とを、備える。なお、図１６に例示される滑り軸受装置６０はジャーナル滑り軸であるが、スラスト滑り軸受であってもよい。

〔実施例２〕
　上記実施形態１及び実施形態２に係る潤滑状態推定システム５０，５０Ａは、例えば、一組の摺動部材６６，６７を含む機械装置６５に適用することができる。図１７に例示される機械装置６５は、潤滑膜６８を介して接触しながら相対運動する一組の摺動部材６６，６７と、一組の摺動部材６６，６７の摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定システム５０（及び／又は潤滑状態推定システム５０Ａ）とを、備える。

　上記実施例１，２に示すように、潤滑状態推定システム５０，５０Ａは、滑り軸受装置６０に限定されず、曲線運動、直線運動、又は往復運動を行う２つの物体の摺動面の潤滑状態を推定するために広く利用できる。

〔実施例３〕
　本実施例は、上記実施形態１及び実施形態２に係る潤滑状態推定システム５０，５０Ａ及び方法を旋動式破砕機１００に適用させた実機模擬試験である。図１８は、実機模擬試験で用いた旋動式破砕機１００の概略構成を示す図である。図１８に示す旋動式破砕機１００は、フレーム３１，３２の内部に形成された破砕室１６に回転可能に設けられた主軸５を備えたジャイレトリクラッシャ又はコーンクラッシャであって、潤滑状態推定システム５０を除いた破砕機１００自体の構成は公知である。

　旋動式破砕機１００は、上部フレーム３１と当該上部フレーム３１に連結された下部フレーム３２で形成された内部空間の中央部に、中心軸が破砕機１００の中心軸に対して傾斜して配置された主軸５が設けられている。

　主軸５の下部は、偏心スリーブ４に回転自在に嵌挿されている。偏心スリーブ４は、下部フレーム３２に形成されたボス７に回転自在に嵌挿されている。偏心スリーブ４の下部は、下部フレーム３２に設けられたスラスト滑り軸受２３に支持されている。主軸５の下端は、主軸昇降用油圧シリンダ６のピストンに設けられた主軸スラスト軸受２に支持されている。主軸５の上端は、上部フレーム３１の上端に取り付けられたスパイダ１８に設けられた上部軸受１７に、回転自在に支持されている。

　偏心スリーブ４及びボス７の上方であって、円筒形状の仕切板２４の内周側に油圧室２７が形成されている。主軸５の外周面と偏心スリーブ４の内周面との間、及び、偏心スリーブ４の外周面とボス７の内周面との間に、潤滑剤が供給される。以下、主軸５の外周面と偏心スリーブ４の内周面との間に形成されたジャーナル滑り軸受を「主軸軸受１０」と称し、偏心スリーブ４の外周面とボス７の内周面との間に形成されたジャーナル滑り軸受を「スリーブ軸受１１」と称する。そして、主軸軸受１０及びスリーブ軸受１１により形成された多重軸受を「下部軸受１５」と称する。

　主軸５の上部は、外周面が截頭円錐面を形成するマントルコア１２を構成している。マントルコア１２の外側には、外表面が截頭円錐面を形成するマントル１３が取り付けられている。上部フレーム３１の内面には、コンケーブ１４が設けられている。コンケーブ１４の内表面とマントル１３の外表面とにより、鉛直断面が楔状をなす破砕室１６が形成されている。

　機外に設けられた駆動モータ８によって駆動される駆動軸８ａから偏心スリーブ４へ、プーリ２２、横軸、及びベベルギア１９を含む動力伝達機構２０を介して動力が伝達される。偏心スリーブ４が回転すると、主軸５が上部フレーム３１に対して偏心旋回運動、いわゆる歳差運動を行う。これにより、マントル１３の外表面とコンケーブ１４の内表面との距離が主軸５の旋回位置に応じて変化する。破砕室１６内に落下してきた被破砕物は、コンケーブ１４とマントル１３との間で破砕されて、下部フレーム３２の下方から破砕品として回収される。

　上記構成の旋動式破砕機１００は、主軸昇降用油圧シリンダ６のシリンダ圧力を測定するシリンダ圧力測定器５５と、駆動モータ８の駆動軸８ａの軸動力（出力）を測定する軸動力測定器５６と、潤滑状態推定装置５３とを含む潤滑状態推定システム５０（及び／又は潤滑状態推定システム５０Ａ）を備える。シリンダ圧力測定器５５は、主軸昇降用油圧シリンダ６に設けられた油圧センサであって良い。また、軸動力測定器５６は、駆動モータ８に設けられた動力計又はトルクセンサであってよい。シリンダ圧力測定器５５及び軸動力測定器５６は、指標測定器５１に相当する。

　旋動式破砕機１００の下部軸受１５では、運転中に摺動面の摩擦係数ｆや潤滑膜の粘度μなどを精密に計測することは困難である。そこで、下部軸受１５における摺動面の摩擦係数ｆと相関する第１指標として｛軸動力／シリンダ圧力｝を用い、下部軸受１５における物理量Ｓ^＊と相関する第２指標として｛シリンダ圧力｝を用いた。

　下部軸受１５の損失は、｛摩擦係数ｆ×シリンダ圧力×係数｝で表される。旋動式破砕機１００の負荷運転中のエネルギー収支を概算すると、駆動軸８ａの軸動力と、破砕仕事、下部軸受１５の損失、動力伝達機構２０の伝達損失、駆動モータ８の機械的損失、及び、下部軸受１５を除く軸受の損失の和とが釣り合う。加えて、旋動式破砕機１００では、主軸５の回転速度は概ね一定に保持される。負荷は十分に大きく、急峻な負荷変動を無視できる条件下では、下部軸受１５の摩擦係数ｆは｛軸動力／シリンダ圧力｝と相関する。以上から、下部軸受１５の摩擦係数ｆと相関する第１指標として｛軸動力／シリンダ圧力｝を用いることができる。ここで、軸動力に代えて軸動力と相関する指標を用いてもよいし、シリンダ圧力に代えてシリンダ圧力と相関する指標を用いてもよい。

　また、下部軸受１５の物理量Ｓ^＊の時間変化率の正負と、下部軸受１５の軸受荷重（即ち、摺動面の押付荷重Ｆ）の時間変化率の正負とは対応する。下部軸受１５の軸受荷重は｛シリンダ圧力×係数｝で表される。以上から、物理量Ｓ^＊と相関する第２指標として｛シリンダ圧力｝を用いることができる。ここで、シリンダ圧力に代えてシリンダ圧力と相関する指標を用いてもよい。

　上記構成の旋動式破砕機１００の下部軸受１５において、主軸５は自転しないものと仮定し、偏心スリーブ４の回転速度を一定とし、潤滑剤の粘度μを温度の上昇に伴って増加させ、破砕荷重を準定常的に変動させる条件で、偏心スリーブ４を回転させたときの第１指標と第２指標の経時的変化をシミュレーションで求めた。そのシミュレーション結果が図１９に示されている。

　図１９の図表では、第１指標（＝軸動力／シリンダ圧力）と第２指標（＝シリンダ圧力）の経時的変化が表されている。この図表の縦軸が第１指標又は第２指標を表し、横軸が経過時間を表す。この図表において、第１指標と第２指標の相関は、流体潤滑下では負の相関を示すが、やがて或るタイミングで正の相関に変化する。このようなシミュレーション結果によれば、旋動式破砕機１００が備える潤滑状態推定システム５０では、第１指標と第２指標の相関が負の相関から正の相関に変化したタイミングで、潤滑状態が流体潤滑から混合潤滑へ遷移したことを検知することができる。

　以上に説明した通り、本実施例に係る旋動式破砕機１００は、コンケーブ１４と、コンケーブ１４の内部に配置された主軸５と、主軸５に設けられたマントル１３と、主軸５の下部が回転自在に挿入された偏心スリーブ４と、偏心スリーブ４が回転自在に挿入されたボス７と、偏心スリーブ４を動力伝達機構２０を介して回転駆動する駆動軸８ａと、駆動軸８ａを回転駆動する駆動モータ８と、主軸５を昇降可能に支持する油圧シリンダ６と、少なくとも１つの滑り軸受装置と、滑り軸受装置において摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定システム５０，５０Ａとを備える。潤滑状態推定システム５０，５０Ａは、第１実施形態及び第２実施形態に係る潤滑状態推定システム５０，５０Ａのうち少なくとも１つが旋動式破砕機１００に適用されてよい。

　本実施例に係る潤滑状態推定システム５０，５０Ａは、主軸５と偏心スリーブ４との間に形成されたジャーナル滑り軸受（主軸軸受１０）、及び、偏心スリーブ４とボス７との間に形成されたジャーナル滑り軸受（スリーブ軸受１１）からなる二重軸受（下部軸受１５）において、摺動面の潤滑状態を推定する。

　本実施例に係る潤滑状態推定システム５０，５０Ａは、下部軸受１５の摺動面の潤滑状態を推定するが、潤滑状態推定システム５０，５０Ａは旋動式破砕機１００が備える他の摺動面の潤滑状態を推定するように構成されてもよい。即ち、潤滑状態推定システム５０，５０Ａは、主軸軸受１０、スリーブ軸受１１、及び、主軸５と油圧シリンダ６との間に形成された主軸スラスト軸受２、偏心スリーブ４のスラスト滑り軸受２３、主軸５の上部を支持するジャーナル滑り軸受（上部軸受１７）のうち少なくとも一つの滑り軸受において摺動面の潤滑状態を推定するように構成されてよい。

　また、本実施例に係る旋動式破砕機１００では、潤滑状態推定システム５０，５０Ａは指標測定器５１として、油圧シリンダ６のシリンダ圧力を測定するシリンダ圧力測定器５５、及び、駆動モータ８の軸動力を測定する軸動力測定器５６を含む。シリンダ圧力測定器５５は、第１指標（ｆに相関）、第２指標（Ｓ^＊に相関）、第４指標（Ｆに相関）の指標測定器に含まれる。また、軸動力測定器５６は、第１指標（ｆに相関）、第３指標（Ｔに相関）の指標測定器に含まれる。

　そして、潤滑状態推定システム５０は、偏心スリーブ４の回転速度と潤滑油の粘度を一定と仮定して、｛軸動力又は軸動力と相関する指標／シリンダ圧力又はシリンダ圧力と相関する指標｝に相関する関数を第１指標とし、｛シリンダ圧力又はシリンダ圧力と相関する指標｝に相関する関数を第２指標として、これらの指標を摺動面の潤滑状態の推定に用いる。

　また、潤滑状態推定システム５０Ａは、偏心スリーブ４の回転速度と潤滑油の粘度を一定と仮定して、｛軸動力又は軸動力と相関する指標｝に相関する関数を第３指標とし、｛シリンダ圧力又はシリンダ圧力と相関する指標｝に相関する関数を第４指標として、これらの指標を摺動面の潤滑状態の推定に用いる。

　このように、本実施例に係る旋動式破砕機１００では、旋動式破砕機１００の運転中に測定が比較的に容易なプロセスデータを利用して第１指標、第２指標、第３指標、及び第４指標が得られるので、潤滑状態推定システム５０，５０Ａを旋動式破砕機１００に容易に適用することができる。また、潤滑状態推定システム５０，５０Ａによって、下部軸受１５などの軸受の潤滑状態を定常的且つ継続的に推定することができるので、軸受の潤滑状態に加えて軸受の経年変化を推定することができる。

　なお、上記実施例では、旋動式破砕機１００の軸動力とシリンダ圧力とを測定し、軸動力及びシリンダ圧力の測定値を推定対象の滑り軸受（本実施例では下部軸受１５）の潤滑状態の推定に用いるが、第１～４指標として利用できるその他の物理量が用いられてもよい。

　第１指標は、推定対象の滑り軸受の摩擦係数ｆと相関する物理量であれば、仕事や、軸受損失、その他損失などを含む計測値であってもよい。第２指標は、推定対象の物理量Ｓ^＊と相関する指標であれば、仕事や、軸受損失、その他損失などを含む計測値であってもよい。第３指標は、軸トルクと相関する指標であれば、仕事や、軸受損失、その他損失などを含む計測値であってもよい。第４指標は、軸受摺動面の荷重（押付荷重Ｆ）と相関する指標であれば、仕事や、軸受損失、その他損失などを含む計測値であってもよい。例えば、駆動モータ８の軸動力に代えて、主軸５の軸トルクと回転速度から求まる軸動力、駆動モータ８に与える電流と電圧から求まるモータ動力などが用いられてよい。軸トルクは、主軸５の歪みや主軸５の応力で代用されてよい。駆動モータ８の回転速度が概ね一定であれば、駆動軸８ａの軸動力に代えて、駆動モータ８の出力トルク（駆動軸８ａの軸トルク）が用いられてよい。また、例えば、シリンダ圧力に代えて、シリンダの変位量が用いられてよい。

〔第３実施形態〕
　続いて、本開示の第３実施形態を説明する。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

　図１８に示すように、前述の旋動式破砕機１００において、１本の主軸５は、ジャーナル滑り軸受である下部軸受１５と、スラスト滑り軸受である主軸スラスト軸受２との両軸受に支持されている。下部軸受１５は正常な潤滑状態が流体潤滑である、所謂、「流体潤滑軸受」である。流体潤滑軸受では、潤滑状態が、流体潤滑から混合潤滑を経て境界潤滑に遷移する。また、主軸スラスト軸受２は正常な潤滑状態が境界潤滑である、所謂、「境界潤滑軸受」である。境界潤滑軸受では、局部的な過熱等によって油膜の破損が生じると、金属同士が接触するようになり、金属表面が部分的に融着する。融着した金属が強制的に引き離されると、引っ掻き傷のような痕跡が生じる。つまり、境界潤滑軸受では、油膜が破損すると、スカッフィング現象が生じる。

　旋動式破砕機１００では、粘度μおよび摺動速度ｖが一定と仮定することができる。このような条件下で、｛駆動軸８ａの軸動力（又は当該軸動力と相関する指標）／油圧シリンダ６のシリンダ圧力（又は当該シリンダ圧力と相関する指標）｝を第５指標とする。また、上記条件下で、｛１／油圧シリンダ６のシリンダ圧力（又は当該シリンダ圧力と相関する指標）｝を第６指標とする。

　図２０Ａは、下部軸受１５の第５指標－第６指標線図である。第５指標－第６指標線図は、縦軸が第５指標を表し、横軸が第６指標を表す両対数グラフである。下部軸受１５の潤滑状態が流体潤滑であるとき、第５指標－第６指標線の接線の傾き（つまり、第６指標に対する第５指標の変化率）は正である。下部軸受１５の潤滑状態が混合潤滑であるとき、第５指標－第６指標線の接線の傾きは負である。

　図２０Ｂは、主軸スラスト軸受２の第５指標－第６指標線図である。図２０Ａと図２０Ｂの横軸のスケールは対応している。主軸スラスト軸受２の潤滑状態が境界潤滑であるとき、第５指標－第６指標線の接線の傾きはほぼ０である。下部軸受１５の潤滑状態が境界潤滑からスカッフィング現象が生じる状態となったとき、第５指標－第６指標線の接線の傾きは負である。図２０と図２１とを比較してわかるように、下部軸受１５の潤滑状態が混合潤滑であるときの第５指標－第６指標線の接線の傾きよりも、主軸スラスト軸受２の潤滑状態がスカッフィング現象発生状態であるときの第５指標－第６指標線の接線の傾きの方が急峻である。換言すれば、下部軸受１５の潤滑状態が混合潤滑であるとき第６指標に対する第５指標の変化率Ｒ１は、主軸スラスト軸受２の潤滑状態が混合潤滑であるとき第６指標に対する第５指標の変化率Ｒ２と比較して大きい。なお、Ｒ１及びＲ２はいずれも負の値である。

　以上の現象に鑑み、図２１に示すように、本実施形態に係る潤滑状態推定システム５０Ｂは、第５指標を測定する少なくとも１つの第５指標測定器５１ｅと、第６指標を測定する少なくとも１つの第６指標測定器５１ｆと、第５指標及び第６指標の測定値を取得し、第６指標に対する第５指標の変化率Ｒに基づいて下部軸受１５（流体潤滑軸受）及び主軸スラスト軸受２（境界潤滑軸受）の潤滑状態を推定する潤滑状態推定装置５３とを備える。第５指標測定器５１ｅには、第１及び第２実施形態の実施例３で説明した軸動力測定器５６及びシリンダ圧力測定器５５が含まれ得る。また、第６指標測定器５１ｆには、第１及び第２実施形態の実施例３で説明したシリンダ圧力測定器５５が含まれ得る。

　図２２は、潤滑状態推定装置５３の処理の流れを説明するフローチャートである。図２２に示すように、潤滑状態推定装置５３は、第５指標測定器５１ｅから第５指標の測定値を取得し、第６指標測定器５１ｆから第６指標の測定値を取得する（ステップＳ５１）。潤滑状態推定装置５３は、第６指標に対する第５指標の変化率Ｒを求める（ステップＳ５２）。潤滑状態推定装置５３は、変化率Ｒが正の値であれば（ステップＳ５３でＹＥＳ）、下部軸受１５及び主軸スラスト軸受２の潤滑状態が正常であるとして、処理をステップＳ５１に戻る。

　潤滑状態推定装置５３は、変化率Ｒが負の値であれば（ステップＳ５３でＹＥＳ）、変化率Ｒと所定の第１閾値α１とを比較する（ステップＳ５４）。第１閾値α１は、０よりも小さい値である。潤滑状態推定装置５３は、変化率Ｒが第１閾値α１以下であるときに（ステップＳ５４でＹＥＳ）、主軸スラスト軸受２（境界潤滑軸受）でスカッフィング現象が生じていることを推定して、不図示の警報装置より主軸スラスト軸受２の異常を報知する警報を出力する（ステップＳ５５）。

　ステップＳ５４で変化率Ｒが第１閾値α１よりも大きければ（ステップＳ５４でＮＯ）、潤滑状態推定装置５３は変化率Ｒと所定の第２閾値α２とを比較する（ステップＳ５６）。第２閾値α２は、第１閾値α１よりも大きく、且つ、０よりも小さい値である（０＞α２＞α１）。潤滑状態推定装置５３は、変化率Ｒが、第１閾値α１より大きく、且つ、第２閾値α２以下であるときに（ステップＳ５６でＹＥＳ）、下部軸受１５（流体潤滑軸受）で混合潤滑に占める境界潤滑の割合が所定割合以上となったことを推定して、不図示の警報装置より下部軸受１５の異常を報知する警報を出力する（ステップＳ５７）。ここで「所定割合」は、摺動面の焼付きが生じるに至らないが、摺動を継続すると近い未来に摺動面の焼付きが生じ得るような値である。

　ステップＳ５６で変化率Ｒが第２閾値α２よりも大きければ（ステップＳ５６でＮＯ）、潤滑状態推定装置５３は、不図示の警報装置より下部軸受１５の潤滑状態に対し注意報を出力し（ステップＳ５８）、処理をステップＳ５１へ戻す。この注意報では、潤滑膜の厚みが低下していることを注意喚起するにすぎないが、作業者は注意報を受けて適切な処置をとることができる。

　以上に説明した通り、本実施形態に係る旋動式破砕機１００は、コンケーブ１４と、コンケーブ１４の内部に配置された主軸５と、主軸５に設けられたマントル１３と、主軸５の下部が回転自在に挿入された偏心スリーブ４と、偏心スリーブ４が回転自在に挿入されたボス７と、偏心スリーブ４を回転駆動する駆動軸８ａと、駆動軸８ａを回転駆動する駆動モータ８と、主軸５を昇降可能に支持する油圧シリンダ６と、主軸５と偏心スリーブ４との間に形成された第１流体潤滑軸受である主軸軸受１０、及び、偏心スリーブ４とボス７との間に形成された第２流体潤滑軸受であるスリーブ軸受１１からなる下部軸受１５と、主軸５と油圧シリンダ６との間に形成された境界潤滑軸受である主軸スラスト軸受２と、第５指標を測定する少なくとも１つの第５指標測定器５１ｅと、第６指標を測定する少なくとも１つの第６指標測定器５１ｆと、第６指標に対する第５指標の変化率Ｒに基づいて第１流体潤滑軸受、第２流体潤滑軸受及び境界潤滑軸受の潤滑状態を推定する潤滑状態推定装置５３とを備える。

　また、本実施形態に係る旋動式破砕機１００の潤滑状態推定方法は、第５指標及び第６指標を測定すること、及び、第６指標に対する第５指標の変化率に基づいて第１流体潤滑軸受、第２流体潤滑軸受及び境界潤滑軸受の潤滑状態を推定することを含む。

　本実施形態において、潤滑状態推定装置５３は、変化率Ｒが０より小さい所定の第１閾値α１以下であるときに、主軸スラスト軸受２（境界潤滑軸受）でスカッフィング現象が生じていることを推定する。同様に、上記潤滑状態推定方法は、潤滑状態を推定するステップが、変化率Ｒが０より小さい所定の第１閾値α１以下であるときに、主軸スラスト軸受２（境界潤滑軸受）でスカッフィング現象が生じていることを推定することを含む。

　本実施形態において、潤滑状態推定装置５３は、変化率Ｒが、第１閾値α１より大きく、且つ、０より小さい所定の第２閾値α２以下であるときに、下部軸受１５（第１流体潤滑軸受及び第２流体潤滑軸受のうち少なくとも一方）で混合潤滑に占める境界潤滑の割合が所定割合以上となったことを推定する。同様に、上記潤滑状態推定方法は、潤滑状態を推定することが、変化率Ｒが０より小さい所定の第１閾値α１より大きく、且つ、０より小さい所定の第２閾値α２以下であるときに、下部軸受１５（第１流体潤滑軸受及び第２流体潤滑軸受のうち少なくとも一方）で混合潤滑に占める境界潤滑の割合が所定割合以上となったことを推定することを含む。

　このように、本実施形態に係る旋動式破砕機１００によれば、流体潤滑軸受である下部軸受１５と境界潤滑軸受である主軸スラスト軸受２との潤滑状態を、１つのシステムで個別に推定し、これにより、どこに焼付き予兆が発生しているのかを推定することができる。同様に、本実施形態に係る潤滑状態推定方法によれば、一連の処理で、流体潤滑軸受と境界潤滑軸受との潤滑状態を個別に推定し、これにより、どこに焼付き予兆が発生しているのかを推定することができる。つまり、流体潤滑軸受と境界潤滑軸受とについて、夫々に潤滑状態を推定する計測を個別に行う必要がない。これにより、流体潤滑軸受と境界潤滑軸受の双方の軸受の潤滑状態の推定のために旋動式破砕機１００が備える機器の点数を削減することができる。そのうえ、焼付き予兆が発生している箇所を推定できるので、旋動式破砕機１００の運転を止めて分解しなくても、交換すべき部品を特定することができる。

　本開示の前述の議論は、例示及び説明の目的で提示されたものであり、本開示を本明細書に開示される形態に限定することを意図するものではない。例えば、前述の詳細な説明では、本開示の様々な特徴は、本開示を合理化する目的で複数の実施形態にまとめられている。但し、本開示に含まれる複数の特徴は、上記で論じたもの以外の代替の実施形態、構成、又は態様に組み合わせることができる。

　本明細書で開示する潤滑状態推定装置５３の機能は、開示された機能を実行するように構成又はプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、及び／又は、それらの組み合わせを含む回路、又は、処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路又は回路と見做される。本開示において、回路、ユニット、又は手段は、列挙された機能を実行するハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、或いは、列挙された機能を実行するようにプログラム又は構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェア及び／又はプロセッサの構成に使用される。

　本開示の旋動式破砕機１００において、潤滑状態推定システム５０，５０Ａ，５０Ｂの構成要素である潤滑状態推定装置５３と各種の指標測定器は同じ場所に設けられてなくてもよい。例えば、各種の指標測定器が旋動式破砕機１００に付帯して設けられ、潤滑状態推定装置５３の機能の少なくとも一部分が旋動式破砕機１００から遠隔地に設けられていてもよい。この場合、各種の指標検出器で検出された指標の値が通信ネットワークを通じて潤滑状態推定装置５３へ伝達され、潤滑状態推定装置５３は算出した潤滑状態の推定結果を通信ネットワークを通じて旋動式破砕機１００の制御装置等へしてもよい。また、例えば、潤滑状態推定装置５３の機能の少なくとも一部分がクラウドサービスにより提供されてもよい。この場合、コンピュータからアクセスを受けたクラウドサーバが所定のプログラムを実行することによって潤滑状態推定装置５３として機能し、コンピュータへ故障予兆診断結果を返してもよい。潤滑状態推定装置５３は潤滑状態の推定結果をクラウドストレージに保存してもよい。

２　　　：主軸スラスト軸受
２３　　：スラスト滑り軸受
４　　　：偏心スリーブ
５　　　：主軸
６　　　：主軸昇降用油圧シリンダ
７　　　：ボス
８　　　：駆動モータ
８ａ　　：駆動軸
１０　　：主軸軸受
１１　　：スリーブ軸受
１２　　：マントルコア
１３　　：マントル
１４　　：コンケーブ
１５　　：下部軸受
１６　　：破砕室
１７　　：上部軸受
１８　　：スパイダ
１９　　：ベベルギア
２０　　：動力伝達機構
２２　　：プーリ
２４　　：仕切板
２７　　：油圧室
３１　　：上部フレーム
３２　　：下部フレーム
４１　　：回転軸
４２　　：ジャーナル滑り軸受
４３　　：潤滑膜
４４　　：回転ディスク
４５　　：スラスト軸受
４６　　：潤滑膜
５０，５０Ａ，５０Ｂ　　：潤滑状態推定システム
５１，５１ａ～ｆ　　：指標測定器
５３　　：潤滑状態推定装置
５５　　：シリンダ圧力測定器
５６　　：軸動力測定器
６０　　：滑り軸受装置
６１　　：回転軸
６２　　：軸受部材
６３　　：潤滑膜
６５　　：機械装置
６６，６７　　：摺動部材
６８　　：潤滑膜
１００　：旋動式破砕機

Claims

　相対運動をする２つの物体の摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定装置であって、
　少なくとも１つのプロセッサと、
　前記プロセッサによって実行されるプログラムが記憶された少なくとも一つのメモリとを備え、
　前記摺動面の摩擦係数又は当該摩擦係数と相関する指標を第１指標とし、
　Ｓ^＊＝μｖ／Ｆ（但し、μは前記摺動面に介在する潤滑剤の粘度、ｖは前記摺動面の摺動速度、Ｆは前記摺動面の押付荷重）で示される物理量Ｓ^＊又は当該物理量Ｓ^＊と相関する指標を第２指標とし、
　前記プロセッサが、前記第１指標及び前記第２指標を取得し、前記第１指標の時間変化率の正負と前記第２指標の時間変化率の正負との相関に基づいて、前記摺動面の潤滑状態を推定する、
潤滑状態推定装置。
　前記プロセッサは、前記摺動面が流体潤滑であると推定したときに、前記第１指標の時間変化率に対する前記第２指標の時間変化率の相対比、及び、前記第２指標が周期的に変化する場合における前記第１指標の振幅に対する前記第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方に基づいて、前記摺動面の流体潤滑の健全性を評価する、
請求項１に記載の潤滑状態推定装置。
　前記プロセッサは、前記摺動面が混合潤滑であると推定したときに、前記第１指標の時間変化率に対する前記第２指標の時間変化率の相対比、及び、前記第２指標が周期的に変化する場合における前記第１指標の振幅に対する前記第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方に基づいて、前記摺動面の混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定する、
請求項１又は２に記載の潤滑状態推定装置。
　コンケーブと、
　前記コンケーブの内部に配置された主軸と、
　前記主軸に設けられたマントルと、
　前記主軸の下部が回転自在に挿入された偏心スリーブと、
　前記偏心スリーブが回転自在に挿入されたボスと、
　前記偏心スリーブを回転駆動する駆動軸と、
　前記駆動軸を回転駆動する駆動モータと、
　前記主軸を昇降可能に支持する油圧シリンダと、
　前記主軸と前記偏心スリーブとの間に形成されたジャーナル滑り軸受、前記偏心スリーブと前記ボスとの間に形成されたジャーナル滑り軸受、及び、前記主軸と前記油圧シリンダとの間に形成されたスラスト滑り軸受のうち少なくとも一つの滑り軸受と、
　前記第１指標を測定する少なくとも1つの第１指標測定器と、
　前記第２指標を測定する少なくとも１つの第２指標測定器と、
　前記滑り軸受において摺動面の潤滑状態を推定する請求項１～３のいずれか一項に記載の潤滑状態推定装置とを、備える、
旋動式破砕機。
　前記第１指標測定器が、前記油圧シリンダのシリンダ圧力又は当該シリンダ圧力と相関する指標と前記駆動軸の軸動力又は当該軸動力と相関する指標とを測定する測定器を含み、前記第２指標測定器が、前記油圧シリンダのシリンダ圧力又は当該シリンダ圧力と相関する指標を測定する測定器を含み、
　前記第１指標が｛前記軸動力又は当該軸動力と相関する指標／前記シリンダ圧力又は当該シリンダ圧力と相関する指標｝に相関する関数であり、前記第２指標が前記シリンダ圧力又は当該シリンダ圧力と相関する指標に相関する関数である、
請求項４記載の旋動式破砕機。
　潤滑膜を介して回転体を支持する軸受部材と、
　前記第１指標を測定する少なくとも１つの第１指標測定器と、
　前記第２指標を測定する少なくとも１つの第２指標測定器と、
　前記回転体と前記軸受部材の摺動面の潤滑状態を推定する請求項１～３のいずれか一項に記載の潤滑状態推定装置とを、備える、
滑り軸受装置。
　潤滑膜を介して接触しながら相対運動する一組の摺動部材と、
　前記第１指標を測定する少なくとも1つの第１指標測定器と、
　前記第２指標を測定する少なくとも１つの第２指標測定器と、
　前記一組の摺動部材の摺動面の潤滑状態を推定する請求項１～３のいずれか一項に記載の潤滑状態推定装置とを、備える、
機械装置。
　相対運動をする２つの物体の摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定方法であって、
　前記摺動面の摩擦係数又は当該摩擦係数と相関する指標を第１指標とし、
　Ｓ^＊＝μｖ／Ｆ（但し、μは前記摺動面に介在する潤滑剤の粘度、ｖは前記摺動面の摺動速度、Ｆは前記摺動面の押付荷重）で示される物理量Ｓ^＊又は当該物理量Ｓ^＊と相関する指標を第２指標とし、
　前記第１指標及び前記第２指標を取得すること、及び、
　前記第１指標の時間変化率の正負と前記第２指標の時間変化率の正負との相関に基づいて、前記摺動面の潤滑状態を推定することを含む、
潤滑状態推定方法。
　前記摺動面が流体潤滑と推定されたときに、前記第１指標の時間変化率に対する前記第２指標の時間変化率の相対比、及び、前記第２指標が周期的に変化する場合における前記第１指標の振幅に対する前記第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方に基づいて、前記摺動面の流体潤滑の健全性を評価することを、更に含む、
請求項８に記載の潤滑状態推定方法。
　前記摺動面が混合潤滑と推定されたときに、前記第１指標の時間変化率に対する前記第２指標の時間変化率の相対比、及び、前記第２指標が周期的に変化する場合における前記第１指標の振幅に対する前記第２指標の振幅の相対比の少なくとも一方に基づいて、前記摺動面の混合潤滑に占める境界潤滑の割合を推定することを、更に含む、
請求項８又は９に記載の潤滑状態推定方法。
　回転軸と軸受との摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定装置であって、
　少なくとも１つのプロセッサと、
　前記プロセッサによって実行されるプログラムが記憶された少なくとも一つのメモリとを備え、
　前記回転軸の軸トルク又は当該軸トルクと相関する指標を第３指標とし、
　前記摺動面の押付荷重又は当該押付荷重と相関する指標を第４指標とし、
　前記プロセッサは、前記第３指標及び前記第４指標を取得し、縦軸が前記第３指標を表し横軸が前記第４指標を表す図表に取得した前記第３指標及び前記第４指標をプロットすることを少なくとも２回以上繰り返し、前記図表に表れる線の接線の傾き及び接線の切片を取得し、当該接線の傾き及び接線の切片の組み合わせに基づいて、前記摺動面の潤滑状態を推定する、
潤滑状態推定装置。
　コンケーブと、
　前記コンケーブの内部に配置された主軸と、
　前記主軸に設けられたマントルと、
　前記主軸の下部が回転自在に挿入された偏心スリーブと、
　前記偏心スリーブが回転自在に挿入されたボスと、
　前記偏心スリーブを回転駆動する駆動軸と、
　前記駆動軸を回転駆動する駆動モータと、
　前記主軸を昇降可能に支持する油圧シリンダと、
　前記主軸と前記偏心スリーブとの間に形成されたジャーナル滑り軸受、前記偏心スリーブと前記ボスとの間に形成されたジャーナル滑り軸受、及び、前記主軸と前記油圧シリンダとの間に形成されたスラスト滑り軸受のうち少なくとも一つの滑り軸受と、
　前記第３指標を測定する少なくとも１つの第３指標測定器と、
　前記第４指標を測定する少なくとも１つの第４指標測定器と、
　前記滑り軸受において摺動面の潤滑状態を推定する請求項１１に記載の潤滑状態推定装置とを、備える、
旋動式破砕機。
　潤滑膜を介して回転体を支持する軸受部材と、
　前記第３指標を測定する少なくとも１つの第３指標測定器と、
　前記第４指標を測定する少なくとも１つの第４指標測定器と、
　前記回転体と前記軸受部材の摺動面の潤滑状態を推定する請求項１１に記載の潤滑状態推定装置とを、備える、
滑り軸受装置。
　潤滑膜を介して接触しながら相対運動する一組の摺動部材と、
　前記第３指標を測定する少なくとも１つの第３指標測定器と、
　前記第４指標を測定する少なくとも１つの第４指標測定器と、
　前記一組の摺動部材の摺動面の潤滑状態を推定する請求項１１に記載の潤滑状態推定装置とを、備える、
機械装置。
　回転軸と軸受との摺動面の潤滑状態を推定する潤滑状態推定方法であって、
　前記回転軸の軸トルク又は当該軸トルクと相関する指標を第３指標とし、
　前記摺動面の押付荷重又は当該押付荷重と相関する指標を第４指標とし、
　前記第３指標及び前記第４指標を取得すること、及び、
　縦軸が前記第３指標を表し横軸が前記第４指標を表す図表に取得した前記第３指標及び前記第４指標をプロットすることを少なくとも２回以上繰り返し、前記図表に表れる線の接線の傾き及び接線の切片を取得し、当該接線の傾き及び接線の切片の組み合わせに基づいて前記摺動面の潤滑状態を推定することを含む、
潤滑状態推定方法。
　コンケーブと、
　前記コンケーブの内部に配置された主軸と、
　前記主軸に設けられたマントルと、
　前記主軸の下部が回転自在に挿入された偏心スリーブと、
　前記偏心スリーブが回転自在に挿入されたボスと、
　前記偏心スリーブを回転駆動する駆動軸と、
　前記駆動軸を回転駆動する駆動モータと、
　前記主軸を昇降可能に支持する油圧シリンダと、
　前記主軸と前記偏心スリーブとの間に形成された第１流体潤滑軸受と、
　前記偏心スリーブと前記ボスとの間に形成された第２流体潤滑軸受と、
　前記主軸と前記油圧シリンダとの間に形成された境界潤滑軸受と、
　｛前記駆動軸の軸動力又は当該軸動力と相関する指標／前記油圧シリンダのシリンダ圧力又は当該シリンダ圧力と相関する指標｝に相関する関数を第５指標とし、前記第５指標を測定する少なくとも１つの第５指標測定器と、
　｛１／前記シリンダ圧力又は当該シリンダ圧力と相関する指標｝に相関する関数を第６指標とし、前記第６指標を測定する少なくとも１つの第６指標測定器と、
　前記第６指標に対する前記第５指標の変化率に基づいて前記第１流体潤滑軸受、前記第２流体潤滑軸受及び前記境界潤滑軸受の潤滑状態を推定する潤滑状態推定装置とを備える、
旋動式破砕機。
　前記潤滑状態推定装置は、前記変化率が０より小さい所定の第１閾値以下であるときに、前記境界潤滑軸受でスカッフィング現象が生じていることを推定する、
請求項１６に記載の旋動式破砕機。
　前記潤滑状態推定装置は、前記変化率が、前記変化率が０より小さい所定の第１閾値より大きく、且つ、０より小さい所定の第２閾値以下であるときに、前記第１流体潤滑軸受及び前記第２流体潤滑軸受のうち少なくとも１つで混合潤滑に占める境界潤滑の割合が所定割合以上となったことを推定する、
請求項１６に記載の旋動式破砕機。
　コンケーブと、前記コンケーブの内部に配置された主軸と、前記主軸に設けられたマントルと、前記主軸の下部が回転自在に挿入された偏心スリーブと、前記偏心スリーブが回転自在に挿入されたボスと、前記偏心スリーブを回転駆動する駆動軸と、前記駆動軸を回転駆動する駆動モータと、前記主軸を昇降可能に支持する油圧シリンダと、前記主軸と前記偏心スリーブとの間に形成された第１流体潤滑軸受と、前記偏心スリーブと前記ボスとの間に形成された第２流体潤滑軸受と、前記主軸と前記油圧シリンダとの間に形成された境界潤滑軸受とを備える旋動式破砕機において、前記第１流体潤滑軸受、前記第２流体潤滑軸受及び前記境界潤滑軸受の潤滑状態を推定する潤滑状態推定方法であって、
　｛前記駆動軸の軸動力又は当該軸動力と相関する指標／前記油圧シリンダのシリンダ圧力又は当該シリンダ圧力と相関する指標｝に相関する関数を第５指標とし、
　｛１／前記シリンダ圧力又は当該シリンダ圧力と相関する指標｝に相関する関数を第６指標とし、
　前記第５指標及び前記第６指標を取得すること、及び、
　前記第６指標に対する前記第５指標の変化率に基づいて前記第１流体潤滑軸受、前記第２流体潤滑軸受及び前記境界潤滑軸受の潤滑状態を推定することを含む、
潤滑状態推定方法。
　前記潤滑状態を推定することが、前記変化率が０より小さい所定の第１閾値以下であるときに、前記境界潤滑軸受でスカッフィング現象が生じていることを推定することを含む、
請求項１９に記載の潤滑状態推定方法。
　前記潤滑状態を推定することが、前記変化率が０より小さい所定の第１閾値より大きく、且つ、０より小さい所定の第２閾値以下であるときに、前記第１流体潤滑軸受及び前記第２流体潤滑軸受のうち少なくとも１つで混合潤滑に占める境界潤滑の割合が所定割合以上となったことを推定することを含む、
請求項１９に記載の潤滑状態推定方法。