CN114026415A - 滚动机械要素的疲劳诊断方法和滚动机械要素的疲劳诊断*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在轴承部件产生损伤之前掌握疲劳状态，并且能够不分解滚动轴承而进行疲劳状态的诊断的方法及***。在不分解滚动机械要素的情况下，通过配置于结构部件的附近的磁传感器，测定该结构部件的轴向以及径向的磁通密度，计算相对于与该结构部件的使用开始前的磁通密度相当的基准磁通密度的变化量，并根据该变化量来判定滚动机械要素的疲劳发展度。

Description

滚动机械要素的疲劳诊断方法和滚动机械要素的疲劳诊断 ***
技术领域
本发明涉及滚动轴承、直动装置等滚动机械要素的疲劳诊断方法以及疲劳诊断***，更具体而言，涉及用于以非分解的方式诊断包含深沟球轴承等球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、球面(自动调心)滚子轴承等滚子轴承在内的具有滚动体的滚道面的滚动轴承、或者具备具有滚动体的滚道面的结构部件的直动装置等滚动机械要素中的、磁性体材料制的滚道面的状态的疲劳诊断方法以及疲劳诊断***。
背景技术
在各种机械装置的旋转支承部组装有球轴承、滚子轴承等滚动轴承、直动装置。例如，滚动轴承具备相互同轴地配置的1对滚道圈即外圈及内圈、和多个滚动体。外圈在内周面具有外圈滚道，内圈在外周面具有内圈滚道。多个滚动体滚动自如地配置于外圈滚道与内圈滚道之间。滚动轴承例如通过将外圈内嵌于壳体，并将内圈外嵌于旋转轴，从而将旋转轴旋转自如地支承于壳体的内侧。
在滚动轴承运转时，滚动体反复通过外圈滚道、内圈滚道的滚道面上，因此在载荷的负荷圈中，钢等磁性体材料制的滚道面从滚动体反复承受负荷。因此，随着时间的经过，在滚道面的表面下，材料组织(金属组织)、残留应力、硬度等分别产生变化，发生滚动疲劳。若这样的滚动疲劳恶化，则有时在滚道面的表面下产生龟裂，导致剥离。若产生剥离，则不仅在滚动轴承运转时产生的异响、振动变大，而且最终有可能在滚道圈产生裂纹、破裂。这样的情况在以对滚道圈的整周施加负荷的使用方式而使用的滚动轴承、以及具备具有滚动体的滚道面的结构部件的直动装置中也是同样如此。
鉴于这样的情况，在日本特开2012-42338号公报(专利文献1)等中记载了通过监视因剥离等损伤而产生的振动来检测滚动轴承的异常的技术。根据这样的现有技术，在滚道圈产生裂纹、破裂而无法使用滚动轴承之前，能够采取促进更换等措施。但是，由于在产生损伤后检测异常，因此例如在组装有滚动轴承的设备的运转中检测到异常的场合下，存在为了滚动轴承的更换作业而必须使设备停止的可能性。另一方面，如果能够在产生损伤之前掌握疲劳的发展状态，则能够在不使设备运转的时间进行更换作业。根据这样的情况，要求在产生损伤之前掌握疲劳的发展状态。
在日本特公昭63-34423号公报(专利文献2)、日本特开2009-041993号公报(专利文献3)等中记载了如下技术：利用X射线，测定构成滚动轴承的轴承部件的材料组织中所含的马氏体的半值宽度和残留奥氏体量，由此诊断滚动轴承的疲劳发展度。根据这样的利用X射线的诊断方法，能够在轴承部件产生损伤之前掌握疲劳的发展状态。
然而，考虑到X射线对人体的影响，利用X射线的诊断方法需要在从外部遮蔽的空间内实施。用于诊断的X射线衍射装置是大型的，并且一般是放置在地面上的方式。因此，利用X射线的诊断方法难以在具备组装有成为诊断对象的滚动轴承的设备的工厂等现场执行，受到场地上的制约。另外，为了对轴承部件的表面照射X射线，需要分解滚动轴承，因此诊断所需的工时变多。进而，由于金属组织等的变化在轴承部件的表面下进行，因此在多数情况下，需要切断轴承部件。因此，产生无法使用诊断后的滚动轴承这样的不良情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-42338号公报
专利文献2：日本特公昭63-34423号公报
专利文献3：日本特开2009-041993号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是为了解决所述课题而提出的，其目的在于，提供可以不分解滚动机械要素，并且在滚动机械要素的结构部件产生损伤之前就掌握该结构部件的疲劳的发展状态的滚动机械要素的疲劳诊断方法以及疲劳诊断***。
用于解决课题的手段
本发明的发明人等着眼于在滚动轴承、直动装置等滚动机械要素的钢等磁性体材料制的滚道面的表面下，滚动体反复通过滚道面，由此滚道面的材料组织(金属组织)随着时间的经过而变化(以下，该组织变化在本说明书中还称为“疲劳”)。从而得到了如下见解：在滚动机械要素的滚道面的表面下产生的材料组织的变化同时伴随着磁性的变化，在滚动机械要素的使用前后(疲劳前后)，产生不同的磁场，磁通密度发生变化。而且，得到了磁通密度(磁场)的变化量与滚动机械要素的疲劳的发展程度相关的见解。进而，得到了如下见解：在磁通密度的变化中，滚动机械要素的轴向以及径向的磁通密度的变化量与疲劳的发展状态(材料组织的变化情况)相关。本发明是基于这样的见解进行深入研究的结果而完成的。
本发明的一个方式所涉及的滚动机械要素的疲劳诊断方法是诊断滚动机械要素的疲劳的发展状态的方法，该疲劳诊断方法具备：诊断工序，基于所述滚动机械要素的磁场信息的变化，来诊断所述滚动机械要素的疲劳状态。
作为所述滚动机械要素，可列举出具备具有从滚动体承受负荷的钢等磁性体材料制的滚道面的结构部件即滚道圈的球轴承、滚子轴承等滚动轴承、或者，具备具有从滚动体承受负荷的磁性体材料制的滚道面的结构部件的直线导轨、滚珠丝杠等直动装置。
作为所述磁场信息，可以采用具有所述滚道面的结构部件的磁场信息。在该情况下，所述诊断工序可以具备：测定工序，将磁传感器(磁场测定器)配置于所述结构部件的附近来测定所述结构部件的所述磁场信息。例如，在所述结构部件为滚道圈的情况下，所述结构部件的附近能够设为该滚道圈的轴向侧方或径向侧方。另外，在所述结构部件为直动装置的结构部件的情况下，能够设为该结构部件的径向侧方。
可以将在所述测定工序中测定出的所述磁场信息所对应的磁通密度的值与对该磁通密度的值设定的阈值进行比较，来诊断所述滚动轴承的疲劳状态。
作为所述磁场信息，可以采用所述结构部件的轴向和/或径向的磁通密度。
所述诊断工序可以具备：变化量计算工序，根据与所述结构部件的使用开始前的磁通密度相当的基准磁通密度，计算针对在所述测定工序中测定出的所述磁通密度的变化量。
作为所述基准磁通密度，可以采用所述结构部件中的针对圆周方向而与非负荷圈对应的部分的磁通密度、或者所述结构部件中的针对圆周方向而与负荷圈对应的部分的使用开始前的磁通密度。作为在所述测定工序中测定的所述磁通密度，能够采用所述结构部件中的针对圆周方向而与负荷圈对应的部分的磁通密度。
所述诊断工序具备：判定工序，利用判定数据，根据在所述变化量计算工序中计算出的所述磁通密度的所述变化量，判定所述滚动机械要素的疲劳发展度，其中，所述判定数据表示利用与所述滚动机械要素同型的试验用滚动机械要素并通过X射线测定预先求出的该试验用滚动机械要素的疲劳发展度与利用与所述滚动机械要素同型的试验用滚动机械要素的该试验用滚动机械要素的结构部件的轴向和/或径向的磁通密度的变化量的相关性。
本发明的一个方式所涉及的滚动机械要素的疲劳诊断方法可以还具备用于求出所述判定数据的准备工序。该准备工序是以所述试验用滚动机械要素为对象进行试验的工序，可以具备第1准备工序至第3准备工序。
第1准备工序是求出试验前后的所述试验用滚动机械要素的所述结构部件的轴向和/或径向的磁通密度的变化量的工序。第2准备工序是求出试验后的所述试验用滚动机械要素的疲劳发展度的工序。第3准备工序是生成表示在第2准备工序中求出的所述疲劳发展度与在第1准备工序中求出的所述磁通密度的变化量的相关性的判定数据的工序。
在第2准备工序中，能够利用所述试验前后的构成所述试验用滚动机械要素的所述结构部件的马氏体半值宽度的减少量，来求出所述疲劳发展度。
在第1准备工序中，能够在轴向以及径向双方求出所述磁通密度的变化量，通过表示所述疲劳发展度与所述轴向的磁通密度的变化量以及所述径向的磁通密度的变化量的相关性的数据构成所述判定数据。在该情况下，能够通过在以所述轴向的磁通密度的变化量和所述径向的磁通密度的变化量为2轴的坐标上映射了所述疲劳发展度、或者根据所述疲劳发展度划分出的判定映射来构成所述判定数据。
在本发明的一个方式所涉及的滚动机械要素的疲劳诊断方法中，能够通过表示所述疲劳发展度与所述轴向和径向中的任意一个的所述磁通密度的变化量的相关性的数据构成所述判定数据。
本发明的一个方式所涉及的滚动机械要素的疲劳诊断方法能够不分解所述滚动机械要素就进行诊断。
本发明的一个方式所涉及的滚动机械要素的疲劳诊断***具备磁传感器、计算部、存储部以及判定部。
所述磁传感器能够测定成为诊断对象的滚动机械要素的结构部件的轴向和/或径向的磁通密度。
所述计算部能够根据与所述结构部件的使用开始前的磁通密度相当的基准磁通密度，计算由所述磁传感器测定出的所述磁通密度的变化量。
所述存储部存储判定数据，该判定数据表示利用与所述滚动机械要素同型的试验用滚动机械要素，通过X射线测定预先求出的该试验用滚动机械要素的疲劳发展度与该试验用滚动机械要素的结构部件的轴向和/或径向的磁通密度的变化量的相关性。
所述判定部基于存储于所述存储部的所述判定数据，根据由所述计算部计算出的所述磁通密度的变化量来判定所述滚动机械要素的疲劳发展度。
发明效果
本发明的滚动机械要素的疲劳诊断方法以及疲劳诊断***是着眼于伴随滚动机械要素的疲劳的组织变化伴随磁通密度(磁场)的变化这一点的技术。在出现磁场变化的部位，在其周围产生磁力线。因此，根据本发明的滚动机械要素的疲劳诊断方法以及疲劳诊断***，即使在未分解滚动机械要素的非分解状态下，也能够通过对滚动机械要素使用能够掌握其磁力线的磁传感器来测定磁通密度的变化。由此，能够以非分解的方式诊断滚动机械要素的疲劳状态。
根据本发明的滚动机械要素的疲劳诊断方法以及疲劳诊断***，在滚动机械要素的破损前，能够以非分解的方式掌握滚动机械要素的疲劳状态，因此能够定期地更换滚动机械要素等，高效且安全地使滚动机械要素以及具备该滚动机械要素的装置运转。另外，根据本发明的滚动机械要素的疲劳诊断方法以及疲劳诊断***，仅通过使磁传感器与测定面接触或者接近就能够测定磁通密度的变化，因此还具有大幅消除维护时间的效果。
附图说明
图1中的(A)是本发明的实施方式的第1例的疲劳诊断***的概略立体图，图1中的(B)是第1例的疲劳诊断***的框图。
图2是成为第1例的疲劳诊断方法的对象的滚动机械要素即滚子轴承的1例的局部剖切立体图。
图3是用于说明图2所示的滚子轴承的使用方式的1例的概略侧视图。
图4中的(A)是用于说明从构成图2所示的滚子轴承的外圈产生的磁力线的概略侧视图，图4中的(B)是图4中的(A)的X-X剖视图。
图5是表示第1例的疲劳诊断方法的实施状况(测定工序)的1例的概略图。
图6是表示第1例的疲劳诊断方法的实施状况(测定工序)的另一例的概略图。
图7是表示第1例中的、从图2所示的滚子轴承的结构部件即滚道圈的轴向侧面测定磁场而得的试验结果的1例的图表。
图8是本发明的实施方式的第2例的疲劳诊断***的框图。
图9是表示第2例的疲劳诊断方法的各工序的流程图。
图10中的(A)是表示第2例中的、利用磁传感器测定滚动机械要素(滚子轴承)的结构部件即滚道圈的磁通密度的测定工序的侧视图，图10中的(B)是图10中的(A)的Y-Y剖视图。
图11是用于说明第2例的疲劳诊断方法的执行工序的流程图。
图12是在以第2例中的疲劳发展度为X轴、以轴向的磁通密度的变化量为Y轴的二维坐标上，绘制了试验用轴承的计算值的散点图。
图13是在以第2例中的疲劳发展度为X轴、以径向的磁通密度的变化量为Y轴的二维坐标上，绘制了试验用轴承的计算值的散点图。
图14是在以第2例中的径向的磁通密度的变化量为X轴、以轴向的磁通密度的变化量为Y轴的二维坐标上，绘制了作为计算值的磁通密度的变化量的散点图，并且是实施了与疲劳发展度对应的映射的二维映射图。
具体实施方式
适当参照附图，对本发明的滚动机械要素的疲劳诊断方法和该疲劳诊断方法中使用的疲劳诊断***的一实施方式进行说明。另外，附图是示意性的。因此，应该留意到厚度与平面尺寸的关系、比率等与现实不同，在附图相互之间也包含相互的尺寸的关系、比率不同的部分。另外，以下所示的实施方式例示了用于将本发明的技术思想具体化的装置、方法，本发明不受以下所示的实施方式中的结构部件的材质、形状、构造、配置等限定。
[第1例]
使用图1中的(A)～图7，对本发明的实施方式的第1例进行说明。
[疲劳诊断***的整体结构]
图1中的(A)以及图1中的(B)表示第1例的疲劳诊断***。疲劳诊断***1具备磁传感器(磁场测定器)3和由信息处理装置构成的诊断装置4。在本例中，作为滚动机械要素，将滚动轴承作为诊断对象。以下，在对成为诊断对象的滚动轴承2进行说明之后，对本例的疲劳诊断***1进行说明。
〈滚动机械要素(滚动轴承)〉
作为滚动轴承2，可举出深槽型、角型等的球轴承、圆锥滚子轴承、圆筒滚子轴承、滚针轴承、自动调心滚子轴承等滚动轴承，其种类(轴承形式)、大小没有限制。本例的疲劳诊断***1测定根据疲劳的发展状态而变化的滚动机械要素的磁场信息，更具体而言，测定滚动机械要素中的具有滚道面的结构部件的磁通密度(磁场)来进行诊断，因此至少滚动轴承2中的结构部件、即在本例中为滚道圈，作为磁通密度的测定对象的外圈5需要是磁性体材料制。作为磁性体材料，可举出包含轴承钢的钢、其他的包含铁、钴、及镍中的至少1种的合金等强磁性体材料，但本发明可广泛应用于包含使用顺磁性体材料或反磁性体材料作为磁性体材料的结构部件的滚动机械要素。
如图2所示，滚动轴承2具备分别为圆环状的1对滚道圈即外圈5及内圈6、和多个滚动体7。外圈5在内周面具有外圈滚道8，内圈6在外周面具有内圈滚道9。多个滚动体7被配置成在外圈滚道8与内圈滚道9之间滚动自如。滚动体7由保持器10保持为滚动自如，等间隔地配置于圆周方向上。在图示的例子中，作为滚动体7，使用圆锥滚子。滚动轴承2根据需要还可以具备密封部件。
作为轴承部件的外圈5、内圈6、以及滚动体7是以高碳铬轴承钢(SUJ2)为代表的轴承钢、中碳钢、渗碳钢等铁类合金(钢)制，被实施了淬火、渗碳淬火处理、渗碳氮化淬火处理等热处理，具有磁性。
滚动轴承2例如能够以如下的内圈旋转式的使用方式使用，即，将外圈5内嵌于壳体，将内圈6外嵌于旋转轴，从而将旋转轴旋转自如地支承于壳体的内侧。或者，滚动轴承2也能够以如下的外圈旋转式的使用方式使用，即，通过将外圈5内嵌于旋转体，将内圈6外嵌于固定轴，从而将旋转体旋转自如地支承于固定轴的周围。
在本例中，基于如下的原理，诊断滚动轴承2的疲劳状态。如图3所示，若将滚动轴承2以内圈旋转式的使用方式使用，对外嵌有内圈6的旋转轴17施加向下的径向载荷Fr，则如用斜格子花纹表示滚动体7的载荷分布那样，构成滚动轴承2的外圈5中的下侧部分(带有斜格子花纹的范围)成为负荷圈，除此以外的部分成为非负荷圈。因此，在外圈滚道8的滚道面中的、存在于负荷圈的部分的表面下，当由于疲劳而金属组织变化时，同时磁性发生变化。具体而言，产生作为非磁性层的残留奥氏体的分解和马氏体组织的应变的缓和(磁畴壁移动变得容易)。因此，在滚动轴承2的使用前后(疲劳前后)，外圈5的磁通密度(磁场)根据外圈5的磁性的变化而变化。另外，由于磁通密度的变化量与疲劳的发展情况相关，因此能够利用磁通密度的变化量来诊断滚动轴承2的疲劳状态。
在外圈滚道8产生的磁力与非负荷圈相比在负荷圈变高，因此在外圈5的周围，如图4中的(A)以及图4中的(B)中箭头所示，产生与磁通密度对应的磁力线。因此，通过在外圈5的附近(轴向侧方或径向外侧)配置磁传感器3，即使不分解滚动轴承2，也能够测定外圈5的磁通密度。具体而言，如图4中的(A)所示，在外圈5，不仅在具备外圈滚道8的内周面侧，在外周面侧也出现磁力线。因此，能够从外圈5的径向外侧(外周面侧)测定磁通密度的变化(磁场变化)。并且，如图4中的(B)所示，磁力线也从外圈5的轴向侧面(端面)产生，因此也能够从外圈5的轴向侧方测定外圈5的磁通密度的变化。由此，能够不分解滚动轴承2就诊断滚动轴承2的疲劳状态。
〈磁传感器〉
磁传感器3是测量磁通密度(磁场)的测量器，如图1中的(A)和图1中的(B)所示，具有主体部15和探头12。主体部15构成为箱型，能够用手搬运，并且能够显示测量值。探头12经由信号线16与主体部15连接。在探头12的端部具有磁感应部11。在磁感应部11的内部具备输出与磁通密度成比例的电压的霍尔元件。在探头12的内部封装有根据霍尔元件的输出电压来测量磁通密度的处理部13。
探头12能够根据输出与磁通密度成比例的电压的霍尔元件的输出电压来测量磁通密度。在探头12的内部还具备外部输出部14。外部输出部14能够经由信号线16将处理部13的磁通密度的测量结果输出到主体部15。主体部15能够将处理部13的磁通密度的测量结果输出到外部的诊断装置4。本例的疲劳诊断***1不需要成为基准的磁铁等磁场产生单元，因此不具备这样的磁场产生单元。此外，作为磁传感器3使用能够测定3轴方向的磁场信息的3轴磁传感器，从而也能够取得组合了3轴方向的结果的磁场信息。
[疲劳诊断方法]
在本例的疲劳诊断方法中，如图5所示，在滚动轴承2的负荷圈侧配置构成磁传感器3的磁感应部11。将磁感应部11配置于这样的位置的理由基于如下见解：滚动轴承2在负荷圈侧由于在外圈滚道8的滚道面的表面下(包含表面及其内部的部分)产生的疲劳而产生磁场，使磁场分布产生变动。另外，这样，在外圈滚道8的滚道面的表面下产生的磁场的强度(磁通密度的大小)与自然存在的外部磁场相比充分大。
磁感应部11能够检测外圈滚道8的滚道面的表面下的磁场变动，并检测外圈滚道8的滚道面的表面下的疲劳。为了诊断滚动轴承2的疲劳部分，需要将成为诊断对象的滚动轴承2的使用前的状态作为基准(标准)。
能够根据滚动轴承2的周围的空间来调整磁感应部11相对于滚动轴承2的测定部的配置位置。磁感应部11从外圈5离开与滚动轴承2的测定面接触的程度、或者不受滚动轴承2的残留磁场的影响的程度的距离即可。在本例中，能够将磁感应部11与外圈5的对置距离例如设为2mm。
此外，在不进行疲劳的诊断而检测在构成滚道圈的钢材产生的裂纹等的情况下，需要另外准备成为未产生裂纹的基准的检测体(滚动轴承)，基于成为基准的检测体的测定值来判断是否产生裂纹。
与此相对，在本例的疲劳诊断方法中，由于对滚动轴承2的疲劳部进行诊断，所以如果在滚动轴承2的使用中也存在品质没有变化(不产生疲劳)的部位，则能够将该位置设为表示与滚动轴承2的使用前的状态相当的基准(标准)的位置。例如，在本例的疲劳诊断方法中，通过比较外圈滚道中由滚动体施加负荷的负荷圈和外圈滚道中不由滚动体施加负荷的非负荷圈的各自的磁场信息的测定结果，由此能够诊断外圈滚道的疲劳状态。具体而言，在滚动轴承2的外圈5固定于壳体等，并对外圈5施加径向的载荷的使用方式中，由于负荷圈的相反侧为非负荷圈，因此能够将该非负荷圈的位置作为基准位置。
在本例的疲劳诊断方法中，在进行滚动机械要素的诊断时，能够将根据由磁传感器取得的磁场信息得到的磁通密度的值与对该磁通密度的值设定的阈值进行比较，来诊断疲劳状态。具体而言，如图6所示，准备具有与磁传感器3相同的结构的2个磁传感器3X、3Y。将磁传感器3X、3Y各自的磁感应部11配置为与外圈5的轴向侧面或者外周面或者内周面对置。将与磁传感器3X的磁感应部11对置的面和与磁传感器3Y的磁感应部11对置的面设为彼此相同种类的面。
在图6所示的例子中，为了测定外圈5的负荷圈的磁通密度，第1磁传感器3X的磁感应部11被配置为与外圈5的外周面中的针对圆周方向而与负荷圈对应的位置对置。与此相对，为了测定非负荷圈的磁通密度，第2磁传感器3Y的磁感应部11被配置为与外圈5的外周面中的针对圆周方向而与非负荷圈对应的位置对置。这样，在非负荷圈侧也配置磁感应部11，从而将非负荷圈侧设为基准位置。即，能够将配置于非负荷圈的磁传感器的磁场信息用作基准磁通密度(相当于滚动轴承2的使用前的状态的磁通密度)。
由此，例如，将根据由磁传感器3X取得的磁场信息得到的磁通密度的值与根据由磁传感器3Y取得的磁场信息得到的磁通密度的值(基准值)之差和预先手动设定的与该差相关的阈值进行比较，能够诊断滚动轴承2的疲劳状态。
另一方面，在对滚动轴承2的滚道圈的整周施加负荷的使用方式的情况下(例如，外圈旋转的情况下)，滚道圈的整周疲劳，因此无法对成为诊断对象的滚动轴承设定用于诊断疲劳状态的基准位置。在这样的使用方式的情况下，能够将存在于滚动轴承2的周围的场所中的、即使使用滚动轴承2也不会引起磁场的变化的场所设定为基准位置。或者，在存在于滚动轴承2的周围的空中(空间)不存在引起磁场的变化的磁性体等的情况下，也能够以该空间为基准。即，能够使根据将磁传感器的磁感应部朝向空中配置而测定的磁场信息得到的磁通密度的值作为基准值。这样，在具有从构成滚动轴承的滚道圈或滚动体承受负荷的滚道面的直动装置的结构部件的整周成为负荷圈的使用方式中，能够将滚动轴承或该结构部件以外的不受磁场变化的部位作为基准。在该情况下，需要将滚动机械要素的使用前的磁场的状态复位为0。
在本例的滚动机械要素的疲劳诊断方法中，为了适当地掌握成为诊断对象的滚动轴承、直动装置等滚动机械要素自身的磁场的状态，优选在由磁传感器所进行的测定(诊断)前不进行脱磁、磁化等。这是因为，例如，磁传感器对因滚道圈或具有滚道面的结构部件受到负荷而变化的滚道圈或结构部件自身的磁通密度进行测定，因此若磁场状态因去磁或磁化而变化，则无法进行准确的诊断。此外，在进行疲劳诊断时，不需要固定磁传感器。作业者也可以手持磁传感器，沿滚动轴承的滚道圈或直动装置的结构部件对全周进行测定。但是，在需要较高的诊断精度的情况下，优选将磁传感器固定为预定值来进行诊断。
[实施例1]
对使用了实施方式的第1例的磁传感器3的滚动轴承2的疲劳诊断方法的实施例进行说明。
在本实施例中，作为滚动轴承2，将完成了功能评价的深沟球轴承作为诊断对象。深沟球轴承不分解为内圈、外圈、滚动体以及保持器，作为深沟球轴承整体而用于诊断(测定)。在诊断时，将未图示的试验用轴***到完成了功能评价的滚动轴承2的内圈6。另外，相对于未图示的试验用壳体，固定滚动轴承2的外圈5，并且将未图示的轴承压盖从滚动轴承2的轴向侧面侧设置于试验用壳体。
使构成磁传感器3的探头12与固定于试验用壳体的外圈5的轴向侧面接触或接近，测定外圈5的轴向侧面的磁通密度。此外，为了测定试验结束后的磁场特性，在测定前不对滚动轴承2进行脱磁或磁化。
将磁传感器3的探头12设置在轴承压盖上，以便使磁感应部11与外圈5的轴向侧面对置。在该状态下，通过磁传感器3测定存在负荷圈及非负荷圈的外圈5的磁通密度。在本实施例中，在轴承压盖的周向上以每隔90度间隔的4个位置(0°、90°、180°、270°的位置)，测定磁通密度(磁极的方向及其强度)。具体而言，将负荷圈的中央部设为180°的位置，将相对于负荷圈的中央部位于直径方向相反侧的对面侧设为成为基准的0°的位置。将从0°的位置在圆周方向上向一侧偏移了90°的位置设为90°的位置，将从0°的位置在圆周方向上向另一侧偏移了90°的位置设为270°的位置。
图7表示本实施例的测定结果。具体而言，对于外圈5，在4等分配置的0°、90°、180°及270°的各自的位置，测定相对于测定面的深度方向的磁通密度，对于这些测定结果，以0°的位置的磁通密度为基准，求出各自的差的值。图7中示出该结果。根据图7所示的测定结果可知，180°的位置所对应的负荷圈中的磁通密度与0°的位置所对应的非负荷圈中的磁通密度(基准磁通密度)相比较，变化最大。
同样地，将在外圈的滚道面被确认到磨损、变色的滚动轴承作为诊断对象，从外圈的轴向侧面侧测定磁通密度，其结果是，确认到与纯粹的疲劳的结果相比，出现较大的磁场的变化。其理由被认为是，成为在滚道面引起磨损、变色的原因的金属彼此的接触将产生比疲劳引起的材料变化更大的磁场变化，较大地表现为磁通密度的测定值。
由基于这样的试验的见解可知，通过应用本例的疲劳诊断方法，测定来自滚道圈的轴向侧面或者周面的磁通密度，由此不仅能够以非分解的方式掌握滚动机械要素的疲劳状态，还能够掌握滚动机械要素的结构部件的损伤的有无及其损伤的程度、或者产生了该损伤的原因(例如，是否为引起磨损、变色的偏斜)。
如以上所述，根据本例的滚动机械要素的疲劳诊断方法，能够利用磁传感器3从滚动轴承2的外圈5的轴向侧面或者周面测定外圈5的磁场信息，基于由磁传感器3取得的外圈5的磁场信息的变化，来诊断滚动轴承2的外圈5的疲劳状态。因此，当然能够将滚动轴承2设为非破坏，还能够在将滚动轴承2非分解的状态下诊断滚动轴承2的疲劳状态。另外，通过掌握磁场信息，能够检测出滚动轴承2的疲劳部分。另外，不仅能够检测出滚动轴承2的疲劳部分，还能够检测出磨损等损伤部分。
另外，根据本例的滚动机械要素的疲劳诊断方法，能够在滚动轴承2破损之前掌握构成滚动轴承2的外圈5的疲劳状态，因此例如能够对与磁场信息对应的磁通密度的值预先设定阈值，将该阈值与根据所取得的外圈5的磁场信息得到的磁通密度的值进行比较，来诊断滚动轴承2的疲劳状态。由此，能够更适当地判断定期地更换滚动轴承2的时期，能够更高效且安全地运转滚动轴承2以及具备该滚动轴承2的装置。对此，在将本例的滚动机械要素的疲劳诊断方法应用于具备具有滚道面的结构部件的直动装置的情况下也是同样如此。
[第2例]
使用图8～图14，对本发明的实施方式的第2例进行说明。
[疲劳诊断***的整体结构]
本例的疲劳诊断***1a诊断成为诊断对象的滚动轴承2的疲劳的发展状态，具备磁传感器3a和诊断装置4a。疲劳诊断***1a构成为与X射线衍射装置相比足够小型，且能够携带。对于成为诊断对象的滚动轴承2的结构与第1例相同，因此省略与滚动轴承2相关的说明。在本例中，对将本发明应用于滚动轴承作为滚动机械要素的情况进行说明。具体而言，在作为滚动轴承2的结构部件的外圈以及内圈中，作为磁性体材料，使用高碳铬轴承钢(SUJ2)为代表的轴承钢。但是，本例的疲劳诊断***以及疲劳诊断方法也能够广泛地应用于作为结构部件而使用了其他磁性体材料的滚动轴承、具备具有滚道面的结构部件的直动装置等。
在本例中，基于如下的原理，诊断滚动轴承2的疲劳状态。如在第1例中说明的那样，如图3所示，若将滚动轴承2以内圈旋转式的使用方式使用，对外嵌有内圈6的旋转轴17施加向下的径向载荷Fr，则在滚动轴承2的使用前后(疲劳前后)，外圈5的磁通密度(磁场)发生变化。磁通密度的变化是由于存在于负荷圈的部分的磁性体材料的材料组织变化而产生的，因此在滚动轴承2的使用前后的磁通密度的变化量与材料组织的变化程度之间存在相关性。由于材料组织的状态可通过X射线测定来掌握，因此预先求出滚动轴承2的使用前后的磁通密度的变化量与利用X射线的诊断方法而求出的疲劳发展度(材料组织的变化程度)的相关性。由此，能够根据滚动轴承2的使用前后的磁通密度的变化量，推定在实施利用了X射线的诊断方法的情况下求出的疲劳发展度。在本例中，基于这样的原理，判定滚动轴承2的疲劳状态。
如图8所示，本例的疲劳诊断***1a具备磁传感器3a和诊断装置4a。
〈磁传感器〉
磁传感器3a是能够测定1个方向或多个方向的磁通密度(磁场)的测量器，经由连接电缆18与诊断装置4a连接。在本例中，仅具备1个磁传感器3a，但也可以具备多个。
磁传感器3a由检测部、电路(包含驱动电路、处理电路等)以及安装有检测部和电路的基板构成。检测部由MI元件、霍尔元件、霍尔IC、MR元件、GMR元件、AMR元件、TMR元件等磁检测元件构成。在本例中，作为检测部，使用MI元件，将磁传感器3a设为能够测定3个方向的磁通密度的MI传感器。MI传感器是利用了非晶线的磁阻效应的磁传感器。在这样的MI传感器中，利用驱动电路对检测部(非晶线)励磁高频脉冲电流，利用检测电路检测出在检测部产生的感应电动势。
将磁传感器3a配置在作为滚道圈的外圈5或内圈6的附近，测定外圈5或内圈6的磁通密度(磁场的方向及强度)。根据滚动轴承2的使用方式来决定将磁传感器3a配置于外圈5或内圈6中的哪一个的附近。例如，在产生负荷圈和非负荷圈的滚道圈中，由于在负荷圈中疲劳容易发展，因此优选在这样的滚道圈中的、针对圆周方向而与负荷圈对应的部分(优选位于负荷圈的圆周方向中央的最大负荷位置)的附近配置磁传感器3a。
在本例中，作为磁传感器3a，使用能够测定3个方向的磁通密度的MI传感器，因此能够通过磁传感器3a高精度地同时测定滚动轴承2的轴向、径向以及周向上的磁通密度。但是，在疲劳诊断中，利用3个方向的测定值中的、在与疲劳发展度之间确认了相关性的滚动轴承2的轴向和径向中的至少一方的磁通密度是足够的。
磁传感器3a在执行工序中，利用于滚动轴承2的使用后(疲劳后，当前)的磁通密度(M1)的测定，并且也利用于与滚动轴承2的使用开始前(疲劳前，新品状态)的磁通密度相当的基准磁通密度(M0)的测定。此外，在准备工序中，也优选使用磁传感器3a或与磁传感器3a同型的传感器。
〈诊断装置〉
诊断装置4a具有判定滚动轴承2的疲劳发展度的功能。诊断装置4a具备：输入部19，其用于输入数据；存储部20，其用于存储数据；计算部21，其用于计算磁通密度的变化量；判定部22，其用于判定滚动轴承2的疲劳发展度；以及输出部23，其用于输出判定结果。
经由连接电缆18向诊断装置4a的输入部19输入磁传感器3a的输出信号。具体而言，向诊断装置4a输入滚动轴承2的使用前后的2种磁通密度(M0、M1)。从磁传感器3a输入的信号根据需要变换为可处理的数据(例如从模拟数据变换为数字数据)，按照其种类进行分类并存储于存储部20。另外，向诊断装置4a的输入部19输入在准备工序中预先求出的、表示磁通密度的变化量与疲劳发展度的相关性的判定数据，并存储于存储部20。
计算部21具有如下功能：通过求出相当于滚动轴承2的使用开始前的磁通密度的基准磁通密度(M0)与滚动轴承2的使用后的磁通密度(M1)之差(M1﹣M0)，计算使用前后的滚动轴承2的变化量(C)。将计算出的磁通密度的变化量(C)存储于存储部20。
判定部22基于存储于存储部20的判定数据，根据计算部21计算出的滚动轴承2的磁通密度的变化量(C)，判定(推定)滚动轴承2的使用后的疲劳发展度。例如，在用函数表现判定数据的情况下，通过将磁通密度的变化量(C)代入到函数中的变量，求出疲劳发展度。另外，在用根据疲劳发展度划分的判定映射表示判定数据的情况下，通过判定磁通密度的变化量(C)被描绘在该判定映射上的哪个区域，来求出疲劳发展度。并且，在用阈值(数值)表示判定数据的情况下，通过比较(判定)磁通密度的位移量与阈值的大小关系，来求出疲劳发展度。
输出部23将判定部22求出的滚动轴承2的疲劳发展度例如利用数值以视觉的方式显示于显示器，或者通过扬声器等以听觉的方式输出。另外，也能够根据疲劳发展度，一并显示(输出)“能够继续使用”、“更换准备(库存确认)”、“需要更换”等判定结果。
诊断装置4a例如能够由个人计算机(信息处理装置)构成，通过执行程序来执行所述的各功能。此外，也能够使诊断装置4a具有求出表示磁通密度的变化量与疲劳发展度的相关性的判定数据的功能。
[疲劳诊断方法]
对使用本例的疲劳诊断***1a进行滚动轴承2的疲劳诊断的方法进行说明。在本例中，如图9所示，在进行滚动轴承2的疲劳诊断时，执行准备工序和执行工序。此外，在本例的疲劳诊断方法中，相当于本发明的疲劳诊断方法中的诊断工序的执行工序是必须的工序，而准备工序是任意的。
〈准备工序〉
本例中的准备工序是为了利用与滚动轴承2同型的多个试验用轴承求出判定数据而进行的工序，通常，不是在具备组装有滚动轴承2的设备的工厂等现场进行，而是在具备X射线衍射装置等的其他设施进行。这样的准备工序在进行滚动轴承2的疲劳诊断时，不需要每次进行，仅实施1次即可。在本例中，准备工序具备以下的第1准备工序(Sp1)、第2准备工序(Sp2)以及第3准备工序(Sp3)。此外，在实施准备工序之前，预先对试验用轴承实施脱磁处理。
在图9所示的疲劳诊断方法的各工序中的第1准备工序(Sp1)中，利用磁传感器3a，分别测定试验前后的试验用轴承的轴向或/和径向的磁通密度，并求出其变化量。试验通过下述方式进行：将试验用轴承组装于试验装置中，以与滚动轴承2相同的使用方式和相同的条件(荷载条件、润滑条件、转数等)，将该试验用轴承运转至预定时间或直至轴承损伤为止。在这样的试验前后，不分解试验用轴承，通过磁传感器3a测定滚道圈的相同位置的磁通密度。具体而言，测定滚道圈中的针对圆周方向而与负荷圈对应的部分(优选为负荷圈的周向中央位置)的磁通密度。因此，将磁传感器3a配置在滚道圈中的针对圆周方向而与负荷圈对应的部分的附近，使磁传感器3a的检测部与滚道圈的轴向侧面或周面抵接或接近对置。此外，对于试验后的试验用轴承，在测定磁通密度前，不进行脱磁处理。
试验前的试验用轴承的磁通密度的值例如也可以通过在试验后通过磁传感器3a对滚道圈中的针对圆周方向而与非负荷圈对应的部分进行测定而得到的值来代替。在该情况下，能够省略本例中的准备工序。
在第1准备工序(Sp1)中，针对每个试验用轴承，分别求出试验前的磁通密度和试验后的磁通密度，求出试验前后的磁通密度的变化量(差分)。
第2准备工序(Sp2)与第1准备工序(Sp1)并行地实施，通过使用了X射线衍射装置的X射线测定，求出试验后的试验用轴承的疲劳发展度。具体而言，在试验前和试验后，分别对构成试验用轴承的滚道圈中的与利用磁传感器3a测定磁通密度的位置相同的位置(与负荷圈对应的部分)照射X射线，得到X射线衍射光谱，由此掌握滚道面的金属组织(材料组织)的状态。此时，在试验后的测定中，如果存在X射线照射未到达测定面等情况，则根据需要切断滚道圈而进行测定。然后，根据X射线衍射光谱求出试验前后的马氏体半值宽度的减少量。
在X射线测定中，不仅可以测定马氏体半值宽度的减少量，还可以测定残留奥氏体的减少量、残留应力的值。因此，利用下述式(1)，求出疲劳发展度(％)。
疲劳发展度(％)＝k×(马氏体半值宽度的减少量+a×残留奥氏体的减少量)…(1)
在上述式(1)中，k是由轴承使用环境决定的系数，a是由金属材料决定的系数。
也可以与上述式(1)不同地，利用下述式(2)来求出疲劳发展度。
疲劳发展度(％)＝60×马氏体半值宽度的减少量(2)
根据上述式(1)和上述式(2)求出的疲劳发展度(％)的值越大，意味着疲劳越发展。此外，上述式(2)是考虑了残留奥氏体的减少量的计算式，能够在求出疲劳发展度时使用，但在需要更高精度地求出疲劳发展度的情况下，优选利用上述式(1)。
在第3准备工序(Sp3)中，求出表示在第2准备工序(Sp2)中求出的疲劳发展度与在第1准备工序(Sp1)中求出的磁通密度的变化量的相关性的判定数据。具体而言，在第1准备工序(Sp1)中求出试验用轴承的轴向以及径向的磁通密度的变化量的情况下，求出表示疲劳发展度与轴向的磁通密度的变化量以及径向的磁通密度的变化量的相关性的映射、表、关系式、阈值等判定数据(数据库)。在将判定数据设为映射的情况下，能够设为在以轴向的磁通密度的变化量和径向的磁通密度的变化量为2轴的坐标上映射了疲劳发展度的二维的判定映射。为了生成判定映射，首先，如图14所示，生成以径向的磁通密度的变化量为X轴、以轴向的磁通密度的变化量为Y轴的坐标，将作为计算值的磁通密度的变化量绘制在该坐标上。接着，通过根据疲劳发展度而使标绘的形状、颜色、大小等不同(分组)的情况，将坐标上的各个标绘与疲劳发展度关联起来(建立关联)。基于此，着眼于坐标上的每个组的标绘位置的偏差，根据疲劳发展度划分坐标，决定疲劳发展度的判定范围。即，在坐标上设定与疲劳发展度对应的判定区域。具体而言，在坐标上设定疲劳发展度小于80％的区域、疲劳发展度为80％以上且小于100％的区域、疲劳发展度为100％以上的区域等。
与此相对，在第1准备工序中，在仅求出试验用轴承的轴向或径向的任一方向的磁通密度的变化量的情况下，求出表示疲劳发展度与所述任一方向的磁通密度的变化量的相关的映射、关系式、表、阈值等判定数据。
上述那样的判定数据(映射、表、关系式等)根据滚动轴承2的形式、大小、材质、使用条件等而不同，因此根据作为诊断对象的滚动轴承2预先准备判定数据。换言之，在对相同规格的滚动轴承2进行多次诊断的情况下，判定数据不需要在每次进行诊断时生成，仅生成最初的1次即可。
〈执行工序〉
执行工序是以滚动轴承2为对象进行疲劳诊断的工序(诊断工序)，与准备工序不同，在具备组装有滚动轴承2的设备的工厂等现场进行。在本例中，执行工序具备以下的测定工序(Sa1)、变化量计算工序(Sa2)以及判定工序(Sa3)。
在测定工序(Sa1)中，将滚动轴承2从设备拆下，不分解滚动轴承2，通过配置于滚道圈的附近的磁传感器3a，测定滚动轴承2的轴向或/和径向的磁通密度。具体而言，如图10所示，将磁传感器3a配置在滚动轴承2的滚道圈中针对圆周方向而与负荷圈对应的部分(优选为负荷圈的周向中央位置)的附近，使磁传感器3a的检测部与滚道圈的轴向侧面或周面抵接或接近对置。在图示的例子中，不分解滚动轴承2而将磁传感器3a配置在外圈5的负荷圈的周向中央位置的附近，使磁传感器3a的检测部与外圈5的轴向侧面接近对置。然后，求出滚动轴承2的轴向或/和径向的磁通密度(M1)。磁传感器3a的输出信号经由连接电缆18被输入到诊断装置4a。
在变化量计算工序(Sa2)中，通过诊断装置4a的计算部21，计算从与滚动轴承2的使用开始前的磁通密度相当的基准磁通密度(M0)到测定工序(Sa1)中测定出的磁通密度(M1)的变化量(C)。
基准磁通密度(M0)能够根据滚动轴承2的使用方式(负荷圈的产生范围)等，通过以下的(A)～(D)中的任一方法进行测定，并存储于存储部20。
(A)在新品状态的滚动轴承2的滚道圈中，将磁传感器3配置在与测定工序(Sa1)中的磁通密度(M1)的测定位置相同的位置(成为负荷圈的位置)，在使用滚动轴承2之前预先进行测定。
(B)将磁传感器3a配置于使用后的滚动轴承2的滚道圈中的、针对圆周方向而与非负荷圈对应的部分(例如最大负荷位置的直径方向相反侧)，在测定工序(Sa1)前后，或者与测定工序(Sa1)同时进行测定。
(C)将磁传感器3a配置于与滚动轴承2同型的参照用轴承(基准轴承)的滚道圈的附近而进行测定。
(D)将磁传感器3a配置在远离滚动轴承2的、不受磁场变化的周边位置(例如空间)来进行测定。
此外，在与测定工序(磁通密度(M1))同时测定基准磁通密度(M0)的情况下，如图6所示的例子那样，能够使用2个磁传感器3a同时测定2种磁通密度。另外，在采用上述(B)的方法的情况下，例如，通过固定磁传感器3a并使滚道圈旋转(旋转1周)，能够测定滚道圈的1周的磁通密度，从中求出2个磁通密度(M0、M1)。相反，也可以固定滚道圈，一边使磁传感器3a沿着滚道圈旋转1周一边测定磁通密度，但从确保测定精度的方面出发，优选固定磁传感器3a来进行测定。
在判定工序(Sa3)中，判定部22基于存储于存储部20的判定数据，根据计算部21计算出的磁通密度的变化量(C)，来判定(推定)滚动轴承2的疲劳发展度。具体而言，通过进行磁通密度的变化量(C)与判定数据的对照，从而根据滚动轴承2的使用前后的磁通密度的变化量(C)，推定在实施了利用X射线的诊断方法的情况下求出的疲劳发展度的值。此时，进行对照的判定数据利用基于与测定工序中测定出的磁通密度的方向(轴向或/和径向)相同方向的磁通密度的变化量求出的数据。例如，在测定工序中，在仅求取轴向(或径向)的磁通密度的情况下，判定数据利用表示轴向(或径向)的磁通密度与疲劳发展度的相关性的数据。在判定数据是图14所示那样的判定映射、且是被划分为疲劳发展度小于80％的区域、疲劳发展度为80％以上且小于100％的区域、以及疲劳发展度为100％以上的区域的判定映射的情况下，通过判定滚动轴承2的使用前后的磁通密度的变化量(C)被绘制于判定映射中的哪个区域，来推定该区域的疲劳发展度为滚动轴承2的疲劳发展度。
若如所述那样推定了滚动轴承2的疲劳发展度的值，则通过诊断装置4a的输出部23，将判定部22求出的滚动轴承2的疲劳发展度例如以视觉的方式显示于显示器，或者通过扬声器等以听觉的方式输出。另外，也能够根据判定出的疲劳发展度，一并显示“能够继续使用”、“更换准备(库存确认)”、“需要更换”等判定结果。
根据本例的疲劳诊断***1a以及疲劳诊断方法，能够在轴承部件产生损伤之前掌握疲劳的发展状态，并且能够不分解滚动轴承2就进行疲劳的诊断。即，在本例中，通过求出滚动轴承2的使用前后的磁通密度的变化量，能够推定在实施了利用X射线的诊断方法的情况下求出的疲劳发展度。因此，在构成滚动轴承2的轴承部件产生剥离等损伤之前，能够掌握滚动轴承2的疲劳的发展状态。因此，能够在不使设备运转的时间进行滚动轴承2的更换作业，或者定期地更换滚动轴承2等，高效且安全地使设备运转。另外，滚动轴承2的疲劳诊断能够在具备组装有滚动轴承2的设备的工厂等现场进行，由于在该现场能够获知判定结果，因此能够进行与滚动轴承2的疲劳状态对应的早期的应对。
在本例中，不需要为了掌握滚动轴承2的疲劳的发展状态而分解滚动轴承2，因此与进行利用了X射线的诊断方法的情况相比，能够减少诊断(维护)所需的工时。而且，不必像利用X射线的诊断方法那样，切断轴承部件，可通过非破坏的方式进行诊断，因此还可以将诊断后的滚动轴承2再次组装于设备中而使用。
磁传感器3a仅测定因疲劳引起的金属组织的变化而变化的磁通密度，在疲劳诊断时，不需要从外部对滚动轴承2施加电压等。另外，由于用于生成判定数据的轴向或/和径向的磁通密度的值能够不进行信号处理而作为磁传感器3a的输出值获得，因此生成判定数据所需的运算处理简单。
[实施例2]
在本例中，对为了生成判定数据而进行的准备工序的实施例进行说明。在本实施例中，作为试验用轴承，准备了72个圆锥滚子轴承(型号：HR32017XJ)。然后，以72个试验用轴承为对象，在内圈旋转式的使用方式下，一边通过强制润滑供油对各部进行润滑，一边使旋转轴(内圈)以1500min-1旋转，并且，对旋转轴进行了以下试验：作为试验载荷，加载61740N(6300kgf)的径向载荷Fr，并且加载18620N(1900kgf)的轴向载荷Fa。此外，试验用轴承(HR32017XJ)的外径为130mm、内径为85mm，轴承部件(外圈、内圈及圆锥滚子)均为高碳铬轴承钢制。
对于72个试验用轴承中的32个试验用轴承，在从试验开始起经过1小时、24小时、48小时、96小时、250小时、1000小时后，将试验用轴承从试验装置取下，在不分解试验用轴承的情况下测定了磁通密度的值。
与此相对，对于40个试验用轴承，在实施所述试验之前，通过在润滑油(ISO-VG10)中混入铁粉(硬度870Hv、大小150μm以下、质量0.3g)，在与上述试验相同的条件下运转1分钟，由此在滚道面上形成压痕，然后实施出上述试验。在形成有压痕后的上述试验中，在润滑油中没有混入铁粉的条件下，继续运转直至轴承损伤。然后，从试验装置取下试验用轴承，在不分解试验用轴承的情况下，测定出磁通密度的值。
磁通密度的测定中使用东京理学检查株式会社制(型号BE90A1E)的磁传感器。与图10同样地，将磁传感器的测定位置设为疲劳最容易发展的负荷圈的圆周方向中央位置，使检测部与外圈的轴向侧面接近对置而进行测定。测定的时机为试验开始前和试验结束后，分别在相同的测定位置测定磁通密度。另外，试验前后的磁通密度的变化量通过从试验结束后的磁通密度的值减去试验开始前的磁通密度的值来求出。
通过使用了X射线衍射装置(株式会社リガク制)的X射线测定求出试验前后的试验用轴承的疲劳发展度。具体而言，在试验开始前和试验结束后，向外圈滚道的滚道面中的与磁传感器的测定位置相同的位置照射X射线，得到X射线衍射光谱。然后，根据该X射线衍射光谱，使用所述式(2)，求出试验前后的马氏体半值宽度的减少量。存在试验时间越长疲劳发展度越大的倾向，另外，对滚道面赋予了压痕的试样与试验时间无关地成为较大的值。
图12表示在以疲劳发展度为X轴、以试验前后的轴向的磁通密度的变化量为Y轴的坐标上，绘制了针对每个试验用轴承求出的计算值的散点图。根据图12能够确认疲劳发展度越大，轴向的磁通密度的变化量越大。因此，如果求出表示疲劳发展度与轴向的磁通密度的变化量的相关性的关系式(近似直线、近似曲线等)，则能够将该关系式用作判定数据。
另外，在图12中，使标绘的形状根据疲劳发展度而不同地显示。具体而言，将疲劳发展度分为3组，将疲劳发展度小于80％的组的标绘表示为圆形，将疲劳发展度为80％以上且小于100％的组的标绘表示为三角形，将疲劳发展度为100％以上的组的标绘表示为四边形。在此，若着眼于坐标上的每个组的标绘位置的偏差，则能够根据图12找出(求出)用于判定疲劳发展度的阈值。即，在图12中，大致地，若轴向的磁通密度的变化量比Mx大，则疲劳发展度成为80％以上，若轴向的磁通密度的变化量比Mx小，则疲劳发展度小于80％。因此，通过将Mx用作阈值，在轴向的磁通密度的变化量比Mx大的情况下，能够判定为疲劳发展度为80％以上，在轴向的磁通密度的变化量比Mx小的情况下，能够判定为疲劳发展度小于80％。
图13表示在以疲劳发展度为X轴、以试验前后的径向的磁通密度的变化量为Y轴的坐标上，绘制了针对每个试验用轴承求出的计算值的散点图。根据图13能够确认疲劳发展度越大，径向的磁通密度的变化量越大。因此，如果求出表示疲劳发展度与径向的磁通密度的变化量的相关性的关系式(近似直线、近似曲线等)，则能够将该关系式用作判定数据。
与图12同样地，图13也使标绘的形状根据疲劳发展度(按3个组)而不同地显示。在此，若着眼于坐标上的每个组的标绘位置的偏差，则根据图13也能够找出(求出)用于判定疲劳发展度的阈值。即，在图13中，大致地，若径向的磁通密度的变化量比My大，则疲劳发展度为100％以上，若径向的磁通密度的变化量比My小，则疲劳发展度小于100％。因此，通过将My用作阈值，在径向的磁通密度的变化量比My大的情况下，能够判定疲劳发展度为100％以上，在径向的磁通密度的变化量比My小的情况下，能够判定疲劳发展度小于100％。
图14表示在以径向的磁通密度的变化量为X轴、以轴向的磁通密度的变化量为Y轴的坐标上，绘制了针对每个试验用轴承求出的计算值即磁通密度的变化量的散点图。与图12以及图13同样地，图14也使标绘的形状根据疲劳发展度(按3个组)而不同地显示。根据这样的图14，能够发现疲劳发展度为100％以上的组的标绘集中在第1象限，疲劳发展度为80％以上且小于100％的组的标绘集中在第2象限，疲劳发展度小于80％的组的标绘集中在第3象限。因此，通过在坐标上映射疲劳发展度，作为二维的判定映射来使用。即，能够将第1象限设定为疲劳发展度为100％以上的区域，将第2象限设定为疲劳发展度为80％以上且小于100％的区域，将第3象限设定为疲劳发展度小于80％的区域。另外，也能够求出表示疲劳发展度与轴向的磁通密度的变化量以及径向的磁通密度的变化量的相关性的关系式(近似直线、近似曲线等)，将该关系式用作判定数据。
如上所述，在本实施例中，能够求出表示疲劳发展度与轴向的磁通密度的变化量的相关性的判定数据、表示疲劳发展度与径向的磁通密度的变化量的相关性的判定数据、以及表示疲劳发展度与轴向的磁通密度的变化量和径向的磁通密度的变化量的相关性的判定数据这样的3种判定数据。因此，将这样的判定数据预先存储于诊断装置4a的存储部20，用于现场的滚动轴承2的诊断。能够根据所需的诊断精度(诊断信息)来决定利用哪个判定数据。具体而言，在需要较高的诊断精度的情况下，利用图14所示的表示疲劳发展度与轴向的磁通密度的变化量和径向的磁通密度的变化量的相关性的判定数据(二维的判定映射)。另外，无论在利用哪个判定数据的情况下，都能够推定在实际不进行基于X射线的测定而实施了利用X射线的诊断方法的情况下求出的疲劳发展度。
对于上述的本发明的实施方式的各例，只要不产生矛盾，就能够适当进行组合来实施。
本发明的滚动机械要素的疲劳诊断方法并不限定于所述实施方式，只要不脱离本发明的主旨，则能够进行各种变形。例如，在第1例的疲劳诊断方法中，由于成为负荷圈与其他部位的相对比较，所以不一定需要使滚道圈绕一周，例如，也可以仅比较负荷圈与其对面的非负荷圈。另外，只要是能够捕捉负荷圈的变化的方法，则进行对比的对象也可以不是非负荷圈。
在本发明的实施方式的各例中，对将滚动轴承作为诊断对象的疲劳诊断方法进行了说明，但本发明的滚动机械要素的疲劳诊断方法并不限定于此，根据其诊断的作用机理也可知，基于滚动轴承或直动装置等滚动机械要素自身的磁场信息的变化，能够诊断该滚动机械要素的疲劳状态、以及该滚动机械要素的结构部件的损伤的有无、损伤的程度、以及损伤的原因。具体而言，能够将本发明的诊断***以及诊断方法应用于线性引导件、滚珠丝杠等直动装置。另外，本发明的诊断***以及诊断方法不仅在滚动机械要素的结构部件为强磁性体材料制的情况下，在为顺磁性体材料制或者反磁性体性材料制的情况下，只要能够通过磁传感器取得磁场信息的变化均能够应用。
在将滚动轴承作为诊断对象的情况下，不限于单列的滚动轴承，能够将多列的滚动轴承作为对象。另外，不限于径向轴承，也能够将推力轴承作为对象。
附图标记说明
1、1a 疲劳诊断***
2 滚动轴承
3、3a、3X、3Y 磁传感器
4、4a 诊断装置
5 外圈
6 内圈
7 滚动体
8 外圈滚道
9 内圈滚道
10 保持器
11 磁感应部
12 探头
13 处理部
14 外部输出部
15 主体部
16 信号线
17 旋转轴
18 连接电缆
19 输入部
20 存储部
21 计算部
22 判定部
23 输出部。

Claims (14)

1.一种滚动机械要素的疲劳诊断方法，该疲劳诊断方法诊断滚动机械要素的疲劳的发展状态，其特征在于，
该疲劳诊断方法具备：诊断工序，基于所述滚动机械要素的磁场信息的变化，来诊断所述滚动机械要素的疲劳状态。
2.根据权利要求1所述的滚动机械要素的疲劳诊断方法，其特征在于，
所述滚动机械要素是具备具有磁性体材料制的滚道面的结构部件的滚动轴承或直动装置。
3.根据权利要求2所述的滚动机械要素的疲劳诊断方法，其特征在于，
所述诊断工序具备：测定工序，通过配置于所述结构部件的附近的磁传感器来测定所述结构部件的磁场信息。
4.根据权利要求3所述的滚动机械要素的疲劳诊断方法，其特征在于，
将在所述测定工序中测定出的所述磁场信息所对应的磁通密度的值与对该磁通密度的值设定的阈值进行比较，来诊断所述滚动轴承的疲劳状态。
5.根据权利要求3或4所述的滚动机械要素的疲劳诊断方法，其特征在于，
所述磁场信息是所述结构部件的轴向和/或径向的磁通密度。
6.根据权利要求5所述的滚动机械要素的疲劳诊断方法，其特征在于，
所述诊断工序具备：变化量计算工序，计算从与所述结构部件的使用开始前的磁通密度相当的基准磁通密度到所述测定工序中测定出的所述磁通密度的变化量。
7.根据权利要求6所述的滚动机械要素的疲劳诊断方法，其特征在于，
所述基准磁通密度是所述结构部件中的针对圆周方向而与非负荷圈对应的部分的磁通密度，或者是所述结构部件中的针对圆周方向而与负荷圈对应的部分的使用开始前的磁通密度，
并且，在所述测定工序中测定的磁通密度是所述结构部件中的针对圆周方向而与负荷圈对应的部分的磁通密度。
8.根据权利要求6或7所述的滚动机械要素的疲劳诊断方法，其特征在于，
所述诊断工序具备：判定工序，利用判定数据，根据在所述变化量计算工序中计算出的所述磁通密度的所述变化量，判定所述滚动机械要素的疲劳发展度，其中，所述判定数据表示利用与所述滚动机械要素同型的试验用滚动机械要素并通过X射线测定预先求出的该试验用滚动机械要素的疲劳发展度与利用与所述滚动机械要素同型的试验用滚动机械要素的该试验用滚动机械要素的结构部件的轴向和/或径向的磁通密度的变化量的相关性。
9.根据权利要求8所述的滚动机械要素的疲劳诊断方法，其特征在于，
所述疲劳诊断方法还具备用于求出所述判定数据的准备工序，
所述准备工序具备：
第1准备工序，求出试验前后的所述试验用滚动机械要素的所述结构部件的轴向和/或径向的磁通密度的变化量；
第2准备工序，求出试验后的所述试验用滚动机械要素的疲劳发展度；
第3准备工序，生成表示在第2准备工序中求出的所述疲劳发展度与在第1准备工序中求出的所述磁通密度的变化量的相关性的判定数据。
10.根据权利要求8或9所述的滚动机械要素的疲劳诊断方法，其特征在于，
在第1准备工序中，在轴向以及径向双方求出所述磁通密度的变化量，通过表示所述疲劳发展度与所述轴向的磁通密度的变化量和所述径向的磁通密度的变化量的相关性的数据构成所述判定数据。
11.根据权利要求10所述的滚动机械要素的疲劳诊断方法，其特征在于，
通过在以所述轴向的磁通密度的变化量和所述径向的磁通密度的变化量为2轴的坐标上映射疲劳发展度而得的判定映射来构成所述判定数据。
12.根据权利要求8或9所述的滚动机械要素的疲劳诊断方法，其特征在于，
通过表示所述疲劳发展度与所述轴向和径向中的任一个的所述磁通密度的变化量的相关性的数据构成所述判定数据。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的滚动机械要素的疲劳诊断方法，其特征在于，
不分解所述滚动机械要素而进行诊断。
14.一种滚动机械要素的疲劳诊断***，其特征在于，所述疲劳诊断***具备：
磁传感器，其能够测定成为诊断对象的滚动机械要素的结构部件的轴向和/或径向的磁通密度；
计算部，其能够计算从与所述结构部件的使用开始前的磁通密度相当的基准磁通密度到由所述磁传感器测定出的所述磁通密度的变化量；
存储部，其存储判定数据，该判定数据表示利用与所述滚动机械要素同型的试验用滚动机械要素并通过X射线测定预先求出的该试验用滚动机械要素的疲劳发展度与该试验用滚动机械要素的结构部件的轴向和/或径向的磁通密度的变化量的相关性；
判定部，其基于所述存储部中存储的所述判定数据，根据所述计算部计算出的所述磁通密度的变化量，来判定所述滚动机械要素的疲劳发展度。
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