転動装置及びこの転動装置を用いた転動装置内部観察方法
【課題】Ｘ線照射に代表される電子線照射によって得られた転動装置の断層データによって内部の状態を把握することに適した転動装置を提供する。
【解決手段】内側軌道部材３と、外側軌道部材２と、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材との間で転動する転動体４と、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間に充填した潤滑剤６とを転動装置構成部材とし、これら転動装置構成部材にＸ線を照射することで当該転動装置構成部材の断面についてのＸ線吸収率データを得るとともに、このＸ線吸収率データに基いて、前記断面内でのＸ線吸収率を所定の階調でもって表すデータを取得し、当該データに基づいて画像表示装置で表示することにより前記内側軌道部材と前記外側軌道部材の間の内部状態を観察することが可能な転動装置１において、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体及び前記潤滑剤のＸ線吸収係数を異なるものとした。
【解決手段】内側軌道部材３と、外側軌道部材２と、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材との間で転動する転動体４と、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間に充填した潤滑剤６とを転動装置構成部材とし、これら転動装置構成部材にＸ線を照射することで当該転動装置構成部材の断面についてのＸ線吸収率データを得るとともに、このＸ線吸収率データに基いて、前記断面内でのＸ線吸収率を所定の階調でもって表すデータを取得し、当該データに基づいて画像表示装置で表示することにより前記内側軌道部材と前記外側軌道部材の間の内部状態を観察することが可能な転動装置１において、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体及び前記潤滑剤のＸ線吸収係数を異なるものとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線に代表される電子線、或いは放射線照射により画像データを取得して内部の状態を観察するのに適した転動装置及びこの転動装置を用いた転動装置内部観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば転動装置が転がり軸受である場合、グリースを封入した転がり軸受は、グリース潤滑による軸受寿命の延長を図るために、転がり軸受内部の軌道面のどの部分にグリースが存在しているか（グリース分布）、グリースがどのように付着しているか（グリース形状）といったグリース状態を検査する必要がある。また、転動装置が、グリース潤滑を行なうリニアガイド、ボールねじ等であっても、同様にグリース状態を検査する必要がある。
【０００３】
従来、転動装置の内部潤滑剤の観察においては、転動装置が転がり軸受である場合に、内輪及び外輪の少なくとも一方をアクリル酸樹脂等の可視光透明体で構成した転がり軸受とし、この透明体越しにグリースを透視することで、転がり軸受内のグリース状態の情報を取得する方法が知られている（例えば特許文献１）。
この特許文献１の方法では、内輪及び外輪の少なくとも一方の透明体越しに透視可能なグリースの表面のみを観察可能にしている。そのため、グリースの分布、形状の情報を正確に取得することができない。
【０００４】
そこで、例えば特許文献２、３に示すように、試料内部にＸ線を照射し、試料内部のＸ線吸収係数の違いに基づくＸ線透過像の画像処理を行って試料内部を検査する方法、或いは、特許文献４に示すように、グリースを封入した等速ジョイントにＸ線を照射してＸ線像を撮影し、Ｘ線像の濃色域の面積変化及び位置変化を比較してグリース状態の情報を取得する方法が知られている。
【０００５】
また、特許文献５には、被検体により最適管電流、最適管電圧を自動設定する方法が記載されており、特許文献６には、銅等の金属フィルタを用いて異なった波長分布のＸ線を照射することにより、観察の精度を向上させる方法が開示されている。
さらに、特許文献７には、所定の冶具を用いてＸ線透過長さを均一化して測定する方法が開示されており、特許文献８には、ゴムに金属粉等のＸ線吸収係数の高い物質を混合させ、また、層状をなすゴムタイヤの層毎に金属粉濃度を変化させることにより、Ｘ線吸収係数の差の少ないゴムが成す層の界面を明瞭にする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６９２８８号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１４６５号公報
【特許文献３】特開２００７−１１１５２５号公報
【特許文献４】特開２００７−１５５５３４号公報
【特許文献５】特開２００６−１０５８６１号公報
【特許文献６】特公平６−９２９４４号公報
【特許文献７】特開平６−２７３３５６号公報
【特許文献８】特開２００６−７６４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２、３、４の方法を一般的な転動装置に適用しても、通常の転動装置に対してＸ線を単に照射しただけでは転動装置内部の状況を性格に把握することは困難である。特に、転動装置内部に存在するＸ線吸収係数の低い物質である樹脂製保持部材等の樹脂、潤滑剤等の油脂の状況を、例えば密封部材を取り去ることなく観察することは困難である。
【０００８】
すなわち、通常、転動装置の構成部材である外側軌道部材、内側軌道部材、転動体等は、樹脂や油脂と比較してＸ線吸収係数が高い鋼、代表的には軸受鋼を使用しており、軸受鋼製の構成部材を透過させて内部状況を観察するために、所定の厚さの軸受鋼を透過する強度のＸ線を照射すると、軸受鋼と樹脂部品・潤滑剤・空気（空隙）の区別はつけられるが、比較的Ｘ線吸収係数が低く、相互にＸ線吸収係数の差の少ない樹脂部品、潤滑剤、空気との間で区別をつけることが困難となってしまう。当然、Ｘ線の強度を弱めると、いわゆるメタルアーチファクトやハレーションが発生してしまい、また、Ｘ線が所定の厚さの軸受鋼を透過できず、内部状況を観察することはできない。
【０００９】
また、特許文献５は、通常の転動装置の内部を観察しようとすると、軸受鋼を透過するためのＸ線強度と、内部での樹脂部品、潤滑剤、空気（空隙）の差を観察するために好適なＸ線強度がそもそも異なるため、最適条件を見出すどころか、従来と同様に内一部状況を観察することもできない。
また、特許文献６は、上記メタルアーチファクトやハレーションの低減には効果があるものの、金属製部材の内部に存在するＸ線吸収係数が低くかつ相互に差の少ない部材の分離観察は困難である。
【００１０】
また、特許文献７は、転動装置のように内部構造が複雑なものに対しては適用が困難である。
さらに、特許文献８は、いわゆる母材、基材となるものに異物を混入させることになるため、母材・基材の変質を誘発しやすい。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、Ｘ線照射に代表される電子線、或いは放射線照射によって得られた転動装置の断層データによって転動装置の内部の状態を把握することに適した転動装置及びこの転動装置を用いた転動装置内部観察方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内側軌道部材と、外側軌道部材と、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材との間で転動する転動体と、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間に充填した潤滑剤とを転動装置構成部材とし、これら転動装置構成部材にＸ線を照射することで当該転動装置構成部材の断面についてのＸ線吸収率データを得るとともに、このＸ線吸収率データに基いて、前記断面内でのＸ線吸収率を所定の階調でもって表すデータを取得し、当該データに基づいて画像表示装置で表示することにより前記内側軌道部材と前記外側軌道部材の間の内部状態を観察することが可能な転動装置において、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体及び前記潤滑剤のＸ線吸収係数を異なるものとした。
【００１２】
また、請求項２記載の転動装置は、請求項１記載の転動装置において、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材との間に、前記転動体の転動状態を保持する保持部材が前記転動装置構成部材として装着されており、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体、前記潤滑剤及び前記保持部材のＸ線吸収係数を異なるものとした。
また、請求項３記載の転動装置は、請求項２記載の転動装置において、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間の軸受空間をシールする密封装置が前記転動装置構成部材として装着されており、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体、前記潤滑剤、前記保持部材及び前記密封装置のＸ線吸収係数を異なるものとした。
【００１３】
また、請求項４記載の転動装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の転動装置において、前記画像データを、前記Ｘ線吸収率を１４ビットの階調範囲で示したときに、前記転動装置の階調範囲が、１８５階調の範囲となるように前記転動装置構成部材の材料を選定した。
また、請求項５記載の転動装置は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の転動装置において、前記外側軌道部材及び内側軌道部材は樹脂製であり、前記転動体はセラミック製若しくはガラス製である。
【００１４】
また、請求項６記載の転動装置は、請求項２乃至５の何れか１項に記載の転動装置において、前記保持部材は樹脂製である。
さらに、請求項７記載の転動装置は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の転動装置において、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間の軸受空間に、空気より比重の大きい流体を充填した。
【００１５】
さらにまた、請求項８記載の発明は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の転動装置を使用し、Ｘ線ＣＴにより内部を観察する転動装置内部観察方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る転動装置によると、転動装置構成部材である内側軌道部材、外側軌道部材、転動体及び潤滑剤のＸ線吸収係数を異なるものとしたので、Ｘ線を照射することで内部状態を正確に観察することが可能な転動装置を提供することができる。
また、本発明に係る転動装置を用いた転動装置内部観察方法によると、転動装置の内部状態を画像表示装置で正確に観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】内部観察用の転がり軸受の軸方向断面を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】密封装置を装着した転がり軸受の径方向断面を示す図である。
【図４】転がり軸受の観察を行う軸受観察装置の構成を示す図である。
【図５】本発明で使用するグレースケール処理データを示す図である。
【図６】本発明の軸受観察装置が行う転がり軸受内部の表示手順を示すフローチャートである。
【図７】転がり軸受内部に存在する空気の表示手順を示すフローチャートである。
【図８】転がり軸受内部の保持器、転動体の表示手順を示すフローチャートである。
【図９】転がり軸受の内輪・外輪の表示手順を示すフローチャートである。
【図１０】転がり軸受に封入されているグリースの表示手順を示すフローチャートである。
【図１１】転がり軸受内部に存在する空気を画像表示した図である。
【図１２】転がり軸受内部の保持器、転動体を画像表示した図である。
【図１３】転がり軸受の内輪・外輪を画像表示した図である。
【図１４】転がり軸受に封入されているグリースを画像表示した図である。
【図１５】樹脂製の保持器にマーカを埋め込んだ状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態の転動装置の構成）
図１は、本発明に係る転動装置の一例である転がり軸受１を示す軸方向断面図、図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【００１９】
図１に示すように、転がり軸受１は、外側軌道部材に相当する外輪２と、内側軌道部材に相当する内輪３と、転動体に相当し、これら外輪２及び内輪３の間に複数個組み込まれる玉４と、転動体の保持部材に相当し、複数個の玉４を等配して案内する冠形の保持器５とを備えている。
外輪２の内周面の軸方向中央部には、円弧溝状の外輪軌道面２ａが形成されており、内輪３の外周面の軸中央部には、外輪軌道面２ａと対向する円弧溝状の内輪軌道面３ａが形成されている。
【００２０】
そして、図２に示すように、外輪軌道面２ａ、内輪軌道面３ａ及び保持器５で囲まれた転がり軸受１の内部空間には、所定の分布、形状で潤滑剤の一例であるグリース６が封入されているとともに、グリース６以外の内部領域には空気（気泡）あるいは空隙７が存在している。
外輪２及び内輪３は、金属、セラミック等の無機材料、樹脂、ゴム、エラストマー等の有機材料あるいはこれらの混合材料で形成されている。
【００２１】
外輪２及び内輪３の具体的な金属材料は、ベリリウムもしくはベリリウム合金、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、チタンもしくはチタン合金、鉄もしくは鉄合金あるいは鉄鋼材、ニッケルもしくはニッケル合金、鋼もしくは鋼合金、亜鉛もしくは亜鉛合金などが使用可能である。
金属材料のなかでも、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、チタンもしくはチタン合金、鉄もしくは鉄合金もしくは鉄鋼材が好ましい。軽金属になると転動装置としての機械的強度を保つのが困難であり、重金属になるとＸ線に代表される電子線、或いは放射線が透過しにくくなるためである。
【００２２】
さらに、この中でも、アルミニウム合金もしくは鉄鋼材であることがより好ましい。アルミニウム合金は加工がし易く、Ｘ線の吸収係数も金属の中では比較的低く、Ｘ線での内部観察用に優れている。また、鉄もしく鉄合金あるいは鋼材は、転動装置を形成する一般的な材料であり、例えば市販のものをそのまま使用できるなど利点が多い。鉄鋼材の中でも、高炭素クロム軸受鋼、ステンレス鋼などがより好適に使用できる。
【００２３】
また、外輪２及び内輪３の具体的なセラミック材料は、アモルファス炭素、ダイヤモンド等の元素系セラミック、石英、ガラス、ベリリア、シリカ、ジルコニア、アルミナ、イットリア、マグネシア、フェライト等の酸化物系セラミック、シリコンナイトライド（窒化珪素）、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミック、シリコンカーバイド、チクンカーバイド、タングステンカーバイド、ボロンカーバイド等の炭化物系セラミック、チタン酸アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム等の化合物系セラミック、あるいはこれらの混合物が使用できる。
【００２４】
これらセラミック材料の中でも、重金属の含有量が少なく、転動装置としての機械的強度に優れ、かつ、加工性が良いものが好ましい。重金属の含有量が多すぎると、Ｘ線に代表される電子線、或いは放射線の吸収係数が過大になりやすい。したがって、好ましくは、石英、ガラス、アルミナ、窒化珪素等を使用することができる。
【００２５】
また、外輪２及び内輪３の具体的な有機材料は、各種の樹脂材料、ゴム材料を使用することが可能である。具体的には、樹脂材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンーエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレンーエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンとポリベンソイミダソールとのコポリマー（ＰＥＥＫ−ＰＢＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド、ポリウレタン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルホン、ポリエチレンテレフタレート、ABＳ、ポリエチレン、ポリプロピレン、液晶ポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸等の熱可塑性樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、エボナイト等の熱硬化性樹脂、あるいはこれらの混合樹脂、さらには、これらの樹脂にホウ酸アルミニウムウイスカー、チタン酸カリウムウイスカー、カーボンウイスカー、アラミド繊維、芳香族ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維、グラファイトウイスカー、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、炭化珪素ウイスカー、窒化珪素ウイスカー、アルミナウイスカー、窒化アルミニウムウイスカー、ウオラストナイト等の繊維状充填材を配合した樹脂材料が挙げられる。
【００２６】
好ましくは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドを使用することができる。また、これら樹脂には必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、着色剤等の添加剤を添加してあってもよい。
また、外輪２及び内輪３の具体的なゴム材料は、ポリイソプレンを主成分とする天然ゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエンゴム （ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム(II R)、ウレタンゴム等の合成ゴム材料が使用できる。また、これら合成ゴム材料には、必要に応じ、カーボンブラック、クレー等の充填材や酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等の各種添加剤が添加してあってもよい。
【００２７】
玉４、保持器５も、前述した内輪２、外輪３と同様に、金属、セラミック等の無機材料、樹脂、ゴム、エラストマー等の有機材料で形成されている。
潤滑剤６は、潤滑油、固体潤滑剤粉末、潤滑皮膜、潤滑グリース等の潤滑組成物である。転動装置の内部観察において特に観察の要求が多いのは、転動装置に封入されている潤滑グリースの状態である。すなわち、転動装置内部に封入した潤滑グリースの状態を観察することが、転動装置内部の観察の目的とされることが多い。
【００２８】
ここで、グリース組成物は基本的に基油と増ちょう剤からなり、そこへ各種の添加剤等が配合されているものである。グリース組成物において基油の種類、増ちょう剤の種類、添加剤の種類を種々組み合わせることにより性状の異なるグリース組成物が得られる。また、グリース組成物の製造工程の違いによってもグリース組成物の性状が異なることとなる場合が多い。しかしながら、観察対象としてのグリース組成物の組成あるいは性状としては特に制限は無い。
【００２９】
ここで、転がり軸受１の形態として、図３に示すように、外輪２と内輪３の間の軸方向の開口を覆うシール、シールドと呼ばれる密封装置８，８を設けたものがあるが、この密封装置８，８も、金属板製のもの、樹脂板製のもの、金属あるいは樹脂の芯金・芯材にゴムを接着等により取り付けたもの等が使用できる。この場合の金属材料、樹脂材料、ゴム材料も、前述した内輪２、外輪３と同様のものが使用できる。
【００３０】
（転動装置の内部観察装置）
次に、上記構成とした転がり軸受１の内部観察を行う装置の１実施形態について、図４から図１０を参照して説明する。
本実施形態の転がり軸受観察装置１０は、図４に示すように、転がり軸受１に対して軸方向に直交する所定位置からＸ線を照射することでＣＴ値（例えば、水を０、空気を−１０００とした値）データを計測するＸ線ＣＴ１１と、Ｘ線ＣＴ１１で計測したＣＴ値データを保存するＣＴデータ保存部１２と、ＣＴ値データに基づいてＣＴ画像を作成するＣＴ画像作成演算部１３と、作成したＣＴ画像にグレースケール処理を行うグレースケール処理演算部１４と、グレースケール処理演算部１４でグレースケール処理を行ったデータ（グレースケール処理データ）に基づいてＣＴ画像解析データを作成するＣＴ画像解析処理部１５と、ＣＴ画像解析処理部１５で作成したＣＴ画像解析データを表示する表示装置（画像表示装置：カラーディスプレイ）１６と、Ｘ線ＣＴ１１、ＣＴデータ保存部１２、画像作成演算部１３、グレースケール処理演算部１４、ＣＴ画像解析処理部１５及び表示装置１６を制御するＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）１７と、ＭＰＵ１７の操作を行う操作部１８とを備えている。
【００３１】
Ｘ線ＣＴ１１は、矢印方向に回転自在の試料載置台２０を有する。本実施形態の場合、軸方向が鉛直方向（重力方向）を向くように、且つ転がり軸受１の軸方向の軸回りに回転自在となるように転がり軸受１を載置している。さらに、Ｘ線ＣＴ１１は、転がり軸受１に対して軸方向に直交する方向からＸ線を照射するＸ線照射部２１と、Ｘ線照射部２１を上下方向に移動させる移動部２２と、転がり軸受１のＣＴ値を計測するＸ線計測部２３とを備えている。試料載置台２０は、転がり軸受１を軸回りに回転させる機能を有している。
【００３２】
Ｘ線ＣＴ１１は、一例として管電圧５５ｋＶ、管電流２６０μＡ、バイアスＯ、スロープ１０のＸ線照射条件に設定してＣＴ値を計測する。
グレースケール処理演算部１４では、画像作成演算部１３で作成したＣＴ画像に基づき、ＣＴ値を例えば１４ビットの数値で保存して２14＝１６３８４階調の−８１９２〜８１９２の範囲のグレースケールで表すものである。
【００３３】
ＣＴ画像解析処理部１５は、転がり軸受１の各構成部材の形状が把握できるデータを作成する。例えば、最終的にグリース６の分布、形状が把握できるデータを作成する。
【００３４】
（転動装置の内部観察方法）
図５は、グレースケール処理演算部１４で演算したグレースケール処理データである。このグレースケール処理データは、転がり軸受１の各構成部材を透過してＸ線の差で出力されたＣＴ値を、グレースケール、すなわち濃淡（グレースケールが高い場合には白色に近い灰色であり、グレースケールが低くなっていくと濃い灰色になっていき、最も低いグレースケールが黒色）として出力されたものである。図５は、データ処理時の一例であり、横軸にグレースケール、縦軸に、グレースケール毎のセル数を示している。横軸のグレースケールは、所定のＸ線照射条件下、１４ビット階調表示時のグリース６のグレースケール範囲近傍の範囲を示している。
【００３５】
ここで、ＭＰＵ１７には、転がり軸受１を構成する個々の要素のＸ線吸収係数もしくはＸ線吸収率の差、あるいは予め測定した個々の要素毎のＣＴデータ等に基づき、例えば所定のＸ線照射条件下、１４ビット階調表示時に軸受内に封入されているグリース６のグレースケールが１〜１０であり、外輪２及び内輪３のグレースケールが１２〜２３であり、玉４のグレースケールが４０〜５０であり、保持器５のグレースケールが３５〜４５であり、空気７のグレースケールが０以下であることを、予め記憶させてある。
【００３６】
ＣＴ画像解析処理部１５は、ＭＰＵ１７に予め記憶させたグリース６、外輪２及び内輪３、玉４、保持器５及び空気のグレースケール情報、グレースケール処理演算部１４が演算したグレースケール処理データ、操作部１８からＭＰＵ１７に入力した認識フラグＦＬに基づいて、例えば、図６から図１４のフローチャートで示す表示処理を行う。
【００３７】
なお、図６の処理の確認フラグＦＬは、転がり軸受１を観察する観察者が操作部１８を操作してＭＰＵ１７に出力する情報であり、確認フラグＦＬ＝１は、観察者が転がり軸受１内の空気の位置を確認したことを示すフラグ、確認フラグＦＬ＝２は、観察者が転がり軸受１内の保持器５、玉４の位置を確認したことを示すフラグであり、認識フラグＦＬ＝３は、観察者が内輪３、外輪２の位置を確認したことを示すフラグである。また、認識フラグＦＬの初期値は「０」であり、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の初期値も 「０」である。
【００３８】
図６の表示処理は、先ず、ステップＳ１で確認フラグＦＬ＝「０」であるか否かを判定する。ステップＳ１で確認フラグが「０」であるときにはステップＳ２に移行し、確認フラグが「０」でない場合にはステップＳ６に移行する。
ステップＳ２では、スイッチＳＷ１＝「１」であるか否かを判定する。ステップＳ２でスイッチＳＷ１が「１」でない場合にはステップＳ３に移行し、スイッチＳＷ１が「１」である場合にはリターンに移行する。
【００３９】
ステップＳ３では、グレースケール処理演算部１４で演算したグレースケール処理データを読み込む。次いでステップＳ４に移行して空気の画像表示処理を実行する。次いで、ステップＳ５に移行してスイッチＳＷ１を「１」に設定してからリターンに移行する。
前記ステップＳ６では、フラグＦＬ＝「１」であるか否かを判定する。ステップＳ６で確認フラグが「１」であるときにはステップＳ７に移行し、確認フラグが「１」でない場合にはステップＳ１１に移行する。
【００４０】
ステップＳ７ではスイッチＳＷ１を「０」に設定し、次いでステップＳ８に移行し、スイッチＳＷ２＝「１」であるか否かを判定する。スイッチＳＷ２が「１」でない場合にはステップＳ９に移行し、スイッチＳＷ２が「１」である場合にはリターンに移行する。
ステップＳ９では、保持器、玉の画像表示処理を実行し、次いでステップＳ１０に移行し、スイッチＳＷ２を「１」に設定してからリターンに移行する。
【００４１】
前記ステップＳ１１では、フラグＦＬ＝「２」であるか否かを判定する。ステップＳ１１で確認フラグが「２」であるときにはステップＳ１２に移行し、確認フラグが「２」でない場合にはステップＳ１６に移行する。
ステップＳ１２ではスイッチＳＷ２を「０」に設定し、次いでステップＳ１３に移行し、スイッチＳＷ３＝「１」であるか否かを判定する。スイッチＳＷ３が「１」でない場合にはステップＳ１４に移行し、スイッチＳＷ３が「１」である場合にはリターンに移行する。
【００４２】
ステップＳ１４では、内輪、外輪の画像表示処理を実行し、次いでステップＳ１５に移行し、スイッチＳＷ３を「１」に設定してからリターンに移行する。
前記ステップＳ１６では、フラグＦＬ＝「３」であるか否かを判定する。ステップＳ１６で確認フラグが「３」であるときにはステップＳ１７に移行し、確認フラグが「３」でない場合にはリターンに移行する。
【００４３】
ステップＳ１７ではスイッチＳＷ３を「０」に設定し、次いでステップＳ１８に移行し、スイッチＳＷ４＝「１」であるか否かを判定する。スイッチＳＷ４が「１」でない場合にはステップＳ１９に移行し、スイッチＳＷ４が「１」である場合にはリターンに移行する。
ステップＳ１９では、グリースの画像表示処理を実行し、次いでステップＳ２０に移行し、スイッチＳＷ４を「１」に設定してからリターンに移行する。
【００４４】
ステップＳ４の空気の画像表示処理は、図７の処理で示すように、先ずステップＳ２１でグレースケール処理データのうち「０」以下のグレースケール（グレースケール≦０）の領域を青色に変換する。次いでステップＳ２２に移行し、「０」以下のグレースケールの領域を青色に変換したＣＴ画像解析データを表示装置１６に表示してリターンに移行する。（図１１参照）。
【００４５】
また、ステップＳ９の保持器、玉の画像表示処理は、図８のフローチャートで示すように、先ずステップＳ２３でグレースケール処理データのうち「０」以下のグレースケール （グレースケール≦０）の領域を黒色に変換する。次いでステップＳ２４に移行し、グレースケール処理データのうち「３５」以上のグレースケール（グレースケール≧３５）の領域を黄色に変換する。次いでステップＳ２５に移行し、上記の黒色、黄色に変換したＣＴ画像解析データを表示装置１６に表示してリターンに移行する。（図１２参照）。
【００４６】
また、ステップＳ１４の内輪、外輪の画像表示処理は、図９のフローチャートで示すように、先ずステップＳ２６でグレースケール処理データのうち「０」以下のグレースケール（グレースケール≦０）の領域と、「３５」以上のグレースケール（グレースケール≧３５）を黒色に変換する。次いでステップＳ２７に移行し、グレースケール処理データのうち「１２」以上であり「２３」以下のグレースケール（１２≦グレースケール≦２３）の領域を赤色に変換する。次いでステップＳ２８に移行し、上記の黒色、赤色に変換したＣＴ画像解析データを表示装置１６に表示してリターンに移行する。（図１３参照）。
【００４７】
さらに、ステップＳ１９のグリースの画像表示処理は、図１０のフローチャートで示すように、先ずステップＳ２９でグレースケール処理データのうち「０」以下のグレースケール（グレースケール≦０）の領域を黒色に変換する。次いでステップＳ３０に移行し、グレースケール処理データのうち「１２」以上であり「３５」以下のグレースケール（１２≦グレースケール≦３５）の領域も黒色に変換する。次いでステップＳ３１に移行し、上記の黒色に変換したＣＴ画像解析データを表示装置１６に表示してリターンに移行する（図１４参照）。
【００４８】
次に、上記構成の転がり軸受観察装置１０を使用して転がり軸受１の観察を行う手順及び作用効果について説明する。
先ず、Ｘ線ＣＴ１１の試料載置台２０に転がり軸受１を載置し、Ｘ線照射部２１からＸ線を照射し、断面のＸ線吸収率を測定する。この測定を試料載置台２０を回転させながら繰り返えす。これら吸収率はＸ線計測部２３で計測され、これをＣＴ値（ＣＴデータ）に変換し、転がり軸受１の横断面（軸方向に直交する断面）のＣＴ値に基づいて、ＣＴ値を１４ビットの数値で保存して２14= １６３８４階調の−８１９２〜８１９２の範囲のグレースケールで表したグレースケール処理データが作成される。
【００４９】
そして、先ず表示装置１６には、転がり軸受１内の空気（図２の符号７）の位置を示す情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図１１に示すように、「０」以下のグレースケール（グレースケール≦０）の領域を青色に変換したＣＴ画像解析データが表示される。
【００５０】
次いで、転がり軸受１内の空気の位置を確認したことを示す情報を観察者が操作部１８に入力すると、引き続き、表示装置１６には、保持器５、玉４の位置を示す情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図１２に示すように、「０」以下のグレースケール （グレースケール≦０）の領域を黒色に変換し、「３５」以上のグレースケール（グレースケールＳ≦３５）の領域を黄色に変換したＣＴ画像解析データが表示される。
【００５１】
次いで、転がり軸受１内の保持器５、玉４の位置を確認したことを示す情報を観察者が操作部１８に入力すると、引き続き、表示装置１６には、内輪３、外輪２の位置を示す情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図１３に示すように、「０」以下のグレースケール（グレースケール≦０）の領域と、「３５」以上のグレースケール（グレースケール≦３５）を黒色に変換し、「１２」以上であり「２３」以下のグレースケール（１２≦グレースケール≦２３）の領域を赤色に変換したＣＴ画像解析データが表示される。
【００５２】
そして、転がり軸受１内の内輪３、外輪２の位置を確認したことを示す情報を観察者が操作部１８に入力すると、最後に、表示装置１６には、グリース（図２の符号６）の位置を示す情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図１４に示すように、「０」以下のグレースケール（グレースケール≦０）の領域を黒色に変換し、「１２」以上であり 「３５」以下のグレースケール（１２≦グレースケール≦３５）の領域も黒色に変換し、残りの領域をグレーで表示してグリース６の分布、形状を示したＣＴ画像解析データが表示される。
【００５３】
ここで、上記の観察においては、Ｘ線ＣＴ１１の試料載置台２０を回転駆動して転がり軸受１を軸回りに所定角度まで回転し、移動部２２を駆動して転がり軸受１の上下方向位置を変更することで、Ｘ線照射部２１からＸ線が照射される転がり軸受１の照射方向が適宜変更されながら、表示装置１６にはＣＴ画像解析データが表示されるものとする。
【００５４】
したがって、本実施形態の観察用の転がり軸受１は、グリース６とは異なるＣＴ値であり、且つグリース６に近いＣＴ値の材料からなる内輪３、外輪２、玉４、保持器５を備えた軸受としているので、各構成部材（内輪３、外輪２、玉４、保持器５）及び軸受内部に存在する空気の形状を確実に把握し、各構成部材及び空気と、グリース６とを明確に分離処理することができるので、グリース６の分布、形状を正確に取得することができる。
【００５５】
また、本実施形態の転がり軸受１の観察方法においては、ＣＴ画像のＣＴ値を１４ビットの数値で保存して２14=１６３８４階調の−８１９２〜８１９２の範囲のグレースケールで表し、グレースケール処理データを作成する転がり軸受観察装置１０を用いているので、表示装置１６で明確に転がり軸受１の内部を表示することができる。
なお、本実施形態では観察用の転がり軸受として転がり軸受１を用いたが、グリースを封入した他の構成の転がり軸受、例えば図３の外輪２と内輪３の間の軸方向の開口を覆う密封装置８，８を設けた転がり軸受１のように他の転動装置であっても同様の作用効果を奏することができる。
【００５６】
（第２実施形態の転動装置及びその転動装置の内部観察方法）
次に、図１で示した転がり軸受１とは異なる構成の転動装置としての深溝玉軸受の内部観察方法について、図１５を参照して述べる。なお、図１及び図２で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
先ず、転がり軸受の内部の設計（いわゆる内部諸元：溝Ｒ寸法、玉ＰＣＤ、玉直径、保持器形状等）によるグリースの動き・挙動の違いを観察したい場合について述べる。
【００５７】
この場合においては、内輪及び外輪３を樹脂製とし、転動体５をセラミックもしくはガラスで構成することが好ましい。具体的には、内輪２、外輪３をフッ素系樹脂もしくはポリアミド系樹脂で構成することが好ましい。フッ素樹脂は、樹脂の中でも比較的比重が大きく、一般的なグリース組成物との区別のためのグリース組成物とのＸ線吸収係数の差を確保した上で、過大でなく良好な範囲のＸ線吸収係数を有している。ポリアミド系樹脂は、樹脂内部に水分を保持する性質があり、この水分のために、一般的なグリース組成物との区別のためのグリース組成物とのＸ線吸収係数の差を確保した上で、過大でなく良好な範囲のＸ線吸収率とすることができる。より具体的には、フッ素樹脂の中でもＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が好ましい。ポリアミド樹脂のなかでも、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６が好ましい。さらに、これら樹脂は、強化繊維を配合して強化されていることが好ましい。強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の有機繊維、酸化亜鉛ウイスカー、酸化チタンウイスカー等のウイスカー等が使用できる。好ましくは、重金属を含まないものを使用する。より具体的には、ガラス繊維、炭素繊維がより好ましい。
【００５８】
転動体５としては、セラミックもしくはガラスが好適に使用できる。セラミックとしては、酸化物系セラミック、炭化物系セラミック、窒化物系セラミック、複合化合物系セラミックが使用できる。好ましくは、酸化物系セラミックもしくは窒化物系セラミックを使用する。より好ましくは、酸化物系セラミックであれば、アルミナ、ジルコニア、あるいはアルミナージルコニア複合複合セラミック、さらには、これらにイットリアを添加したもの等が使用できる。窒化物系セラミックとしては、窒化珪素、ボロンナイトライド等が使用できる。最も好ましくは、ガラス、窒化珪素もしくはアルミナ、あるいはガラス、窒化珪素もしくはアルミナを主成分とするセラミックを使用する。窒化珪素もしくはアルミナであれば、一般的なグリース組成物とのＸ線吸収係数の差を確保した上で、さらには、内輪２、外輪３を形成する樹脂材料とのＸ線吸収係数の差も確保した上で、過大とならないＸ線吸収率とすることができる。
【００５９】
したがって、最も好ましい深溝玉軸受の構成としては、内輪２、外輪３がＰＴＦＥもしくはポリアミド製であり、転動体がガラス、窒化珪素、アルミナのいずれかで構成されるものである。この深溝玉軸受であれば、軸受内部に封入したグリースと、軸受を構成する内輪２、外輪３と、転動体５について相互にＸ線吸収率の差を確保した上で、それぞれ過大とならないＸ線吸収率を有するものとすることが可能である。このため、軸受内部に封入したグリースの状態を、精度よくＸ線ＣＴで観察することができる。また、言い換えれば、この構成の軸受は、Ｘ線あるいはＸ線ＣＴでの内部グリースの観察に適した軸受と言うことができる。
【００６０】
さらに、この深溝玉軸受は、保持器を有していてもよい。Ｘ線での観察に適したものという観点から考慮すると、保持器材質としては、チタン、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等の軽金属もしくはこれらを主体とする合金、もしくは、樹脂を使用する。樹脂としては、内外輪と同様にフッ素樹脂もしくはポリアミド樹脂が好ましい。保持器を樹脂とする場合は、内外輪の材質とは異なるものとすることが好ましい。すなわち、内外輪がフッ素樹脂であれば、保持器はポリアミドとし、内外輪がポリアミドであれば保持器はフッ素樹脂とすることが好ましい。保持器として具体的には、内外輪と同様にフッ素樹脂の中でもＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が好ましい。ポリアミド樹脂のなかでも、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６が好ましい。
【００６１】
さらに、これら樹脂は、強化繊維を配合して強化されていることが好ましい。強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の有機繊維、酸化亜鉛ウイスカー、酸化チタンウイスカー等のウイスカー等が使用できる。好ましくは、重金属を含まないものを使用する。より具体的には、ガラス繊維、炭素繊維がより好ましい。
【００６２】
さらに、この深溝玉軸受においては、シールもしくはシールド板等の密封装置８，８を装着していてもよい。密封装置８としてのシールは、一般的に円盤状の芯金に、シールリップを形成するゴムを重ねたものであり、密封装置８としてのシールド板は、一般的に円盤状の金属板で構成される。いずれも、金属部分は、内外輪に比べて薄い金属であるため、Ｘ線測定に与える影響は比較的少ないともいえる。
【００６３】
しかしながら、Ｘ線での軸受内部グリースの測定に好適であるということを考慮すると、シール装置の芯金およびシールド板も樹脂で構成することが好ましい。この場合、シール装置、シールド板とも内外輪のいずれかもしくは両方に装着されるものであるため、内外輪と異なる樹脂材料とすることが好ましい。逆に、保持器とシール装置が直接接触する場合は想定しにくいため、保持器とは同じ樹脂で構成することができる。好ましい樹脂は、内外輪、保持器と同様であり、フッ素樹脂の中でもＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が好ましい。ポリアミド樹脂のなかでも、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６が好ましい。さらに、これら樹脂は、強化繊維を配合して強化されていることが好ましい。強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の有機繊維、酸化亜鉛ウイスカー、酸化チタンウイスカー等のウイスカー等が使用できる。好ましくは、重金属を含まないものを使用する。より具体的には、ガラス繊維、炭素繊維がより好ましい。
【００６４】
グリース組成物の性状・物性は、軸受内部のグリースの挙動に直接的に影響を与えるものであるため、任意の選択は困難といえるが、軸受内部のグリースのＸ線での観察という観点からは、フッ素系増ちょう剤とフッ素系の油からなるフッ素系グリース、もしくはバリウム石けんを増ちょう剤としたグリース、あるいは、添加剤として重金属元素を含有するグリース組成物とすることが好ましい。フッ素系増ちょう剤とフッ素系油からなるフッ素グリースは、グリース組成物の中でも比重が大きく、軸受を構成する樹脂、セラミックとのＸ線吸収係数の差を確保した上で、過大とならず、かつ、比較的大きな値のＸ線吸収係数において適正なＸ線吸収係数範囲とすることができる。バリウム石けんを増ちょう剤としたグリースは、Ｘ線吸収係数の高い元素であるバリウムの占める割合が大きいため、軸受を構成する樹脂、セラミックとのＸ線吸収係数の差を確保した上で、過大とならず、かつ、比較的大きな値のＸ線吸収率において適正なＸ線吸収率範囲とすることができる。添加剤として重金属元素を含有する添加剤を添加したグリースは、Ｘ線吸収係数の高い重金属を含有するため、深溝玉軸受を構成する樹脂、セラミックとのＸ線吸収係数の差を確保した上で、過大とならず、かつ、比較的大きな値のＸ線吸収率において適正なＸ線吸収率範囲とすることができる。さらに、深溝玉軸受内部に封入するグリース組成物も含めて、Ｘ線での内部グリースの観察に適した構成を考慮すると、内外輪、保持器、転動体は重金属元素を含まず、グリース組成物には重金属元素を含有させることが好ましい。言い換えれば、転がり軸受を構成する部材の中でも、挙動を観察する対象物のＸ線吸収係数を一番高いものとすることが好ましい。具体的には、内外輪、保持器を樹脂組成物とし、転動体をセラミックもしくはガラスとし、グリース組成物をフッ素系グリースもしくはバリウム石けん系グリースあるいは重金属元素含有添加剤添加グリースとすることが好ましい。より具体的、より好ましくは、内外輪、保持器をフッ素樹脂とし、転動体を窒化珪素とし、グリース組成物をバリウム石けんを増ちょう剤とするグリースとすると良い。この場合グリースがフッ素系グリースであると、内外輪、保持器と化学組成的に近いものとなり、Ｘ線吸収率の差を確保することが難しくなる場合も想定されるため、前記の構成が好ましい。バリウム石けん系グリースのうち、市販のものとしては、ＮＯＫクリューバ株式会社製「イソフレックスＮＢＵ１５」等が好適に使用できる。重金属元素含有添加剤としては、防錆剤であればバリウムスルホネート、ラノリン酸バリウム等のバリウム塩、極圧剤、摩耗防止剤であれば、モリブデンジチオカーバメート（ＭｏＤＴＣ）、モリブデンジチオフォスフェート（ＭｏＤＴＰ）、等のモリブデン含有ＤＴＣ、ＤＴＰ塩やその他の鉄、ニッケル、テルル、ビスマス、鉛、錫、アンチモン等のＤＴＣ、ＤＴＰ塩、ナフテン酸鉛等のナフテン酸塩、二硫化モリブデン、二硫化タングステン等の固体系極圧剤微粉末、金、銀、鉛等軟質重金属の微粉末、あるいは、酸化ビスマス、酸化クロム等の重金属の酸化物微粉末等が使用できる。
【００６５】
ここで、いわゆるなじみ運転時期の深溝玉軸受内部を想定した場合、内部で動きや形状の変化があるものはグリース組成物のみともいえる。その他の内輪、外輪、保持器、シールは相対的な位置は変わる可能性があるものの、それぞれの部材の寸法形状が変化することは無いと考えられる。そうすると、設計時におけるこれら内輪、外輪、保持器、シールの形状の３次元データ、もしくは、実測による３次元データがあれば、Ｘ線ＣＴで得られた画像において、これら内輪、外輪、保持器、シールの形状が判別しにくくとも、当該３次元データを重ね合わせるか差し引く等により、グリースもしくは空隙部分を抽出することが可能である。このとき、Ｘ線ＣＴ画像と３次元データの位相のずれを修正する手段が必要になる。これに対しては、例えば、内輪、外輪、保持器、シールの各部材において、少なくともどれか一つの部材の２箇所に、Ｘ線吸収係数の大きい物質からなり、かつ、過大な大きさとならない位置あわせ用の物質を埋め込んでおけばよい。
【００６６】
すなわち、樹脂保持器であれば、図１５に示すように、保持器５の中で離間した２箇所に、直径１０μｍほどの金属球２４を埋め込んでおき、あらかじめ、Ｘ線ＣＴ等により保持器単体で全体の形状と２個の金属球２４の位置を特定しておけば、その後の軸受全体でのＸ線ＣＴにおいて、この金属球の位置は略正確に特定できるようになる。そのため、あらかじめ測定しておいた保持器５の３次元データを、正確な位置で差し引くこと、あるいは重ね合わせることが可能となる。金属球２４は、必ずしも球体である必要はなく、例えば、円筒体状、直方体状、円すい体状等のもの等も使用できる。埋め込むものを球形ではなく、これらの円筒体状のものとし、埋め込む位置を工夫することで、保持器５の１箇所に埋め込むだけで位置を特定できる場合もある。ただし、樹脂と金属との比重差、回転運動をする保持器５の回転時のバランス等を考慮すると、保持器５の円周上の２箇所以上に金属球２４を等配することが好ましい。また、樹脂と金属との比重差もなるべく少ないほうが良いので、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の軽金属を主体とするもの、あるいは、軽金属合金であることが好ましい。
【００６７】
また、金属製保持器であれば、保持器５を形成する金属種よりもＸ線吸収係数の高い金属を埋め込むことが好ましい。一般的には、比重が大きくなるほどＸ線吸収係数が高くなるため、例えば、保持器５が鉄を主体とするものの場合は鉄よりも比重の高い金属、すなわち、鋼材等の場合は、鉛や金、銀を主体とするものあるいはこれらを主体とする合金を用いることが好ましい。
【００６８】
さらに、この手法は、保持器５以外にも転動体４等の軸受内部で、内外輪に対して相対的に位置ずれが発生する部材についても適用できるものである。
そして、本実施形態の深溝玉軸受の内部観察する方法では、Ｘ線ＣＴにより外部もしくは内部状態を示す画像を取得たものと、予め測定した測定値もしくは設計値に基づきＣＡＤにより作成される転動装置の画像との差分もしくは重複部分を取得することで、軸受内部を観察する。そして、この場合、転動装置内部において、他の部材との間で相対的に位置がずれるものについては、いわゆる位置マーカとなる金属球等を埋め込んでおくことで
ある。
【００６９】
（第３実施形態の転動装置及びその転動装置の内部観察方法）
次に、内外輪が金属製、代表的には転がり軸受で一般に使用される高炭素クロム鋼、ステンレス鋼である場合に、それら鋼材に囲まれた内部の測定について述べる。
内外輪、すなわち、代表的な転動装置である転がり軸受１の外郭を構成する部品が、比較的厚みのある鋼材である場合、鋼材のＸ線吸収率が樹脂、空気、潤滑剤という軸受内部に存在する部材のＸ線吸収率よりも、はるかに高いものとなる。このため、軸受内部における鋼材と、樹脂、空気、潤滑剤との境界部では、いわゆるハレーションが発生し、内部状況の確認が困難になることが多い。また、比較的Ｘ線吸収率の高い、かつ、比較的厚みのある鋼材を透過してきたＸ線で軸受内部に存在する樹脂、空気、潤滑剤との区別を明確にすることは、困難である場合が多い。
【００７０】
これらの場合には、Ｘ線照射源と、転がり軸受の間に、いわゆる金属フィルタを設置して観察することが有効である。金属フィルタとしては、各種の金属が使用できる。ただし、被検体である転動装置の外郭を構成する金属材とは異種のものとすることが好ましい。例えば、転動装置が転がり軸受であり、内外輪が鋼材である場合は、鋼のフィルタを使用することが好ましい。鋼は、鋼材の主成分である鉄とは異なる波長のＸ線をよく吸収する。すなわち、鋼フィルタの配置により、測定に用いるＸ線の波長分布をより狭いものとすることが可能である。これにより、必要以上にＸ線源からのＸ線強度を上げることなしに鉄を主体とする鋼材と、その内部の樹脂、空気、潤滑剤との境界を明瞭に観察することができるようになる。また、逆に、Ｘ線源からのＸ線強度を上げても、フィルタによりＸ線の波長分布が狭いものとなる、すなわち、この場合であれば鉄を主成分とする鋼材の測定に適した狭い波長分布とすることができるため、その内部の樹脂、空気、潤滑剤との境界を明瞭に観察することができるようになる。また、鋼を透過し、鉄を透過し、より波長分布や強度が適正となったＸ線により内部状態を観察することになるので、鋼材内部の樹脂、空気、潤滑剤の相互の区別がつきやすくなる。言い換えれば、鋼フィルタの設置により、軸受内部の樹脂、空気、潤滑剤等の比較的Ｘ線吸収係数の低い物質に対して、仮想的にＸ線吸収係数を上げる効果が得られる。繰り返しになるが、これにより、転がり軸受を構成する鋼材と、樹脂、空気、潤滑剤との相対的なＸ線吸収率の差を少なくすることができる。この場合、樹脂、空気、潤滑剤相互の区別は、前記した方法、例えば、それぞれのＸ線吸収率を過大とならない範囲で異なるものとすることを適用することにより可能である。結局、これらの方法を総合的に適用することにより、仮想的に、転がり軸受を構成する鋼材、潤滑剤（グリース）、樹脂、空気のＸ線吸収率を過大にならない程度に異ならせることが可能であり、ハレーション等の影響を減少させ、明瞭に相互に区別しての観察が可能となる。鋼材を透過させて鋼材に囲まれた部分もしくは鋼材内部を測定するときの鋼フィルタの厚さは、内部を観察しようとする鋼材の厚さ、鋼材の内部の被測定物の材質等にもよるが、通常０．５〜１０ｍｍである。また、被測定物の測定部位により、例えば鋼材部分の厚さが変化する場合には、被測定部位によりフィルタの厚さを変えてもよい。
【００７１】
さらに、これらの、鋼フィルタ等の金属フィルタを適用することにより、鋼材等に囲まれた状態である一般の転がり軸受内部の状態も、内部の部品・潤滑剤に特別な処置を施さず観察することも可能となる。すなわち、特に、バリウム石けんグリース等を使用しなくとも、また、転動体・保持器の材質が金属、樹脂、セラミックにかかわらず、軸受内部の状態を観察することも可能になる。これにより、一般的、汎用的に回転機器に使用されている転がり軸受の内部状態を、非分解で観察することも可能である。通常、転がり軸受は、金属製の軸やハウジングに取り付けられているが、測定装置の大きさの制限内であれば、これら軸やハウジングに取り付けたままの測定も可能となる。これにより、転がり軸受等の転動装置のメンテナンスをより効率的に行うことが可能となる。また、言い換えれば、Ｘ線での測定のために内外輪材質を考慮する必要もなく、同様に、保持器材質、転動体材質、グリース組成も任意となるため、グリース組成の違いによる転がり軸受内部でのグリースの挙動の違いの観察、保持器材質の違いによるグリース挙動の違いの観察、さらには、転動体材質の違いによるグリース挙動の違いの観察等が可能になる。
【００７２】
次に、特に、鋼材内部に囲まれた状態の内部をより明瞭に観察するために好適な方法について述べる。ただし、本方法は、樹脂内部に囲まれた内部の観察にも適用できる。
例えば、グリースを封入した転がり軸受の場合、いわゆる転がり軸受の内部空間の１００％を満たすグリース量を封入することはほとんど無い。また、初期に１００％のグリースを封入しても、転がり軸受の回転により何％かは転がり軸受外に漏出し、内部には空間 （空気・空隙）が存在することになる。
【００７３】
空間が空気である場合には、この部分にＸ線吸収係数の高い物質を充填することにより、軸受内部の空間部分の境界をより明瞭にすることができる。充填に適した物質として、気体であれば、アルゴン、キセノン、クリプトン等の空気より比重の高い不活性ガスが好適に使用できる。また、液体であれば、金属粉もしくは金属酸化物粉等の金属含有微粉末を液体に分散させたスラリー、水溶性の金属塩の溶液、ヨウ素化合物を含有する液体等が好適に使用できる。金属粉もしくは金属酸化物粉等の金属含有微粉末を液体に分散させたスラリーの場合、転がり軸受内部のグリース組成物を溶解しない水ベースのものが好ましく、具体的には、半導体基板や精密金属加工品の仕上げ研磨に使用されるポリッシング用酸化クロムスラリー、酸化セリウムスラリー、酸化バリウムスラリー、酸化アルミニウムスラリー等が使用できる。これらに含まれる金属種としては、重金属が好ましいので、より好ましくは酸化クロムスラリー、酸化セリウムスラリー、酸化バリウムスラリーが使用できる。これらに含まれる微粉末は、Ｘ線ＣＴ測定装置の最大分解能よりも細かいことが好ましい。具体的には１μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下、さらに好ましくは０．０５μｍ以下である。これらスラリー中の微粉末の濃度は、所定のＸ線吸収率が得られるように調整される。
【００７４】
水溶性の金属塩の溶液としては、硫酸鉄（II）、塩化鋼、重クロム酸カリウム等の溶解度の高い重金属塩溶液を好適に使用できる。環境への配慮から毒劇物に該当しないものが好ましい。
【００７５】
その他の液体としては、主に医療用で使用されているＸ線造影剤であるバリウム系造影剤、ヨウ素系造影剤が使用できる。バリウム系造影剤は、一般的に粘度が高く、細かい箇所の充填に難点があるため、ヨウ素系造影剤の使用が好ましい。ヨウ素系造影剤は、一般的に、トリヨードベンゼンをアルコールや界面活性剤等で水に可溶化して溶解したものである。好ましくは、ヨウ素含有量で３００ｍｇ／ｍｌ以上のものを使用する。市販の医療用ヨウ素系造影剤としては、第一三共製薬株式会社の「オムニパーク」シリーズが好適に使用できる。
【００７６】
これら液体のものについては、いずれも、グリース組成物等の一般的に油性の潤滑剤と相溶しない水ベースのものが好ましい。そのため、必要に応じてｐＨ調整剤や水性の防錆剤を添加して使用することが好ましい。
【００７７】
次に、これら気体、液体の充填方法について述べる。気体で転がり軸受内部を置換する場合は、所定の気体中に静置すれば良い。もしくは、一旦、被測定物を減圧した後、所定の気体中に静置すればよい。気体の特性状、当然所定の容器内に気体を充填し、その中に被測定物を置いて測定する必要がある。このとき、容器としては、樹脂もしくは軽金属製のものが好ましく、具体的には、ポリアミド樹脂、繊維強化ポリアミド樹脂、アルミニウム合金、チタン合金が好ましい。さらにこのとき、容器内に充填する気体の圧力を大気圧以上にすることも好ましい。見掛けの気体比重が増加し、その分、空隙部分のＸ線吸収率を上昇させることができる効果がある。
【００７８】
液体を充填する場合は、所定の液体中に転がり軸受を浸漬する方法が適用できる。このとき、転がり軸受内部の空隙に液体を効率よく充填するため、減圧してもよい。液体の場合も、気体の場合と同様に、所定の液体を満たした容器内に転がり軸受を浸漬した状態で測定することが好ましい。
【００７９】
上記した、空隙部にＸ線吸収係数の高い気体、液体を充填する方法により、内部の空隙部を明瞭に観察することが可能となる。また、被測定物の外部もこれら気体、液体で満たされる場合は、被測定物外郭部での鋼材と外部空間とのＸ線吸収係数の差が小さくなるため、より外郭を明瞭に特定できるようになる。
【符号の説明】
【００８０】
１…転がり軸受（転動装置）、２…外輪（外側軌道部材）、２ａ…外輪軌道面、３…内輪（内側軌道部材）、３ａ…内輪軌道面、４…玉（転動体）、５…保持器（保持部材）、６…グリース（潤滑剤）、７…空気、８…密封装置、１０…転がり軸受観察装置、１１…Ｘ線ＣＴ、１２…データ保存部、１３…画像作成演算部、１４…グレースケール処理演算部、１５…ＣＴ画像解析処理部、１６…表示装置（画像表示装置）、１７…ＭＰＵ、１８…操作部、２０…試料載置台、２１…Ｘ線照射部、２２…移動部、２３…Ｘ線計測部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線に代表される電子線、或いは放射線照射により画像データを取得して内部の状態を観察するのに適した転動装置及びこの転動装置を用いた転動装置内部観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば転動装置が転がり軸受である場合、グリースを封入した転がり軸受は、グリース潤滑による軸受寿命の延長を図るために、転がり軸受内部の軌道面のどの部分にグリースが存在しているか（グリース分布）、グリースがどのように付着しているか（グリース形状）といったグリース状態を検査する必要がある。また、転動装置が、グリース潤滑を行なうリニアガイド、ボールねじ等であっても、同様にグリース状態を検査する必要がある。
【０００３】
従来、転動装置の内部潤滑剤の観察においては、転動装置が転がり軸受である場合に、内輪及び外輪の少なくとも一方をアクリル酸樹脂等の可視光透明体で構成した転がり軸受とし、この透明体越しにグリースを透視することで、転がり軸受内のグリース状態の情報を取得する方法が知られている（例えば特許文献１）。
この特許文献１の方法では、内輪及び外輪の少なくとも一方の透明体越しに透視可能なグリースの表面のみを観察可能にしている。そのため、グリースの分布、形状の情報を正確に取得することができない。
【０００４】
そこで、例えば特許文献２、３に示すように、試料内部にＸ線を照射し、試料内部のＸ線吸収係数の違いに基づくＸ線透過像の画像処理を行って試料内部を検査する方法、或いは、特許文献４に示すように、グリースを封入した等速ジョイントにＸ線を照射してＸ線像を撮影し、Ｘ線像の濃色域の面積変化及び位置変化を比較してグリース状態の情報を取得する方法が知られている。
【０００５】
また、特許文献５には、被検体により最適管電流、最適管電圧を自動設定する方法が記載されており、特許文献６には、銅等の金属フィルタを用いて異なった波長分布のＸ線を照射することにより、観察の精度を向上させる方法が開示されている。
さらに、特許文献７には、所定の冶具を用いてＸ線透過長さを均一化して測定する方法が開示されており、特許文献８には、ゴムに金属粉等のＸ線吸収係数の高い物質を混合させ、また、層状をなすゴムタイヤの層毎に金属粉濃度を変化させることにより、Ｘ線吸収係数の差の少ないゴムが成す層の界面を明瞭にする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６９２８８号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１４６５号公報
【特許文献３】特開２００７−１１１５２５号公報
【特許文献４】特開２００７−１５５５３４号公報
【特許文献５】特開２００６−１０５８６１号公報
【特許文献６】特公平６−９２９４４号公報
【特許文献７】特開平６−２７３３５６号公報
【特許文献８】特開２００６−７６４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２、３、４の方法を一般的な転動装置に適用しても、通常の転動装置に対してＸ線を単に照射しただけでは転動装置内部の状況を性格に把握することは困難である。特に、転動装置内部に存在するＸ線吸収係数の低い物質である樹脂製保持部材等の樹脂、潤滑剤等の油脂の状況を、例えば密封部材を取り去ることなく観察することは困難である。
【０００８】
すなわち、通常、転動装置の構成部材である外側軌道部材、内側軌道部材、転動体等は、樹脂や油脂と比較してＸ線吸収係数が高い鋼、代表的には軸受鋼を使用しており、軸受鋼製の構成部材を透過させて内部状況を観察するために、所定の厚さの軸受鋼を透過する強度のＸ線を照射すると、軸受鋼と樹脂部品・潤滑剤・空気（空隙）の区別はつけられるが、比較的Ｘ線吸収係数が低く、相互にＸ線吸収係数の差の少ない樹脂部品、潤滑剤、空気との間で区別をつけることが困難となってしまう。当然、Ｘ線の強度を弱めると、いわゆるメタルアーチファクトやハレーションが発生してしまい、また、Ｘ線が所定の厚さの軸受鋼を透過できず、内部状況を観察することはできない。
【０００９】
また、特許文献５は、通常の転動装置の内部を観察しようとすると、軸受鋼を透過するためのＸ線強度と、内部での樹脂部品、潤滑剤、空気（空隙）の差を観察するために好適なＸ線強度がそもそも異なるため、最適条件を見出すどころか、従来と同様に内一部状況を観察することもできない。
また、特許文献６は、上記メタルアーチファクトやハレーションの低減には効果があるものの、金属製部材の内部に存在するＸ線吸収係数が低くかつ相互に差の少ない部材の分離観察は困難である。
【００１０】
また、特許文献７は、転動装置のように内部構造が複雑なものに対しては適用が困難である。
さらに、特許文献８は、いわゆる母材、基材となるものに異物を混入させることになるため、母材・基材の変質を誘発しやすい。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、Ｘ線照射に代表される電子線、或いは放射線照射によって得られた転動装置の断層データによって転動装置の内部の状態を把握することに適した転動装置及びこの転動装置を用いた転動装置内部観察方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内側軌道部材と、外側軌道部材と、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材との間で転動する転動体と、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間に充填した潤滑剤とを転動装置構成部材とし、これら転動装置構成部材にＸ線を照射することで当該転動装置構成部材の断面についてのＸ線吸収率データを得るとともに、このＸ線吸収率データに基いて、前記断面内でのＸ線吸収率を所定の階調でもって表すデータを取得し、当該データに基づいて画像表示装置で表示することにより前記内側軌道部材と前記外側軌道部材の間の内部状態を観察することが可能な転動装置において、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体及び前記潤滑剤のＸ線吸収係数を異なるものとした。
【００１２】
また、請求項２記載の転動装置は、請求項１記載の転動装置において、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材との間に、前記転動体の転動状態を保持する保持部材が前記転動装置構成部材として装着されており、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体、前記潤滑剤及び前記保持部材のＸ線吸収係数を異なるものとした。
また、請求項３記載の転動装置は、請求項２記載の転動装置において、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間の軸受空間をシールする密封装置が前記転動装置構成部材として装着されており、前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体、前記潤滑剤、前記保持部材及び前記密封装置のＸ線吸収係数を異なるものとした。
【００１３】
また、請求項４記載の転動装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の転動装置において、前記画像データを、前記Ｘ線吸収率を１４ビットの階調範囲で示したときに、前記転動装置の階調範囲が、１８５階調の範囲となるように前記転動装置構成部材の材料を選定した。
また、請求項５記載の転動装置は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の転動装置において、前記外側軌道部材及び内側軌道部材は樹脂製であり、前記転動体はセラミック製若しくはガラス製である。
【００１４】
また、請求項６記載の転動装置は、請求項２乃至５の何れか１項に記載の転動装置において、前記保持部材は樹脂製である。
さらに、請求項７記載の転動装置は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の転動装置において、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間の軸受空間に、空気より比重の大きい流体を充填した。
【００１５】
さらにまた、請求項８記載の発明は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の転動装置を使用し、Ｘ線ＣＴにより内部を観察する転動装置内部観察方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る転動装置によると、転動装置構成部材である内側軌道部材、外側軌道部材、転動体及び潤滑剤のＸ線吸収係数を異なるものとしたので、Ｘ線を照射することで内部状態を正確に観察することが可能な転動装置を提供することができる。
また、本発明に係る転動装置を用いた転動装置内部観察方法によると、転動装置の内部状態を画像表示装置で正確に観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】内部観察用の転がり軸受の軸方向断面を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】密封装置を装着した転がり軸受の径方向断面を示す図である。
【図４】転がり軸受の観察を行う軸受観察装置の構成を示す図である。
【図５】本発明で使用するグレースケール処理データを示す図である。
【図６】本発明の軸受観察装置が行う転がり軸受内部の表示手順を示すフローチャートである。
【図７】転がり軸受内部に存在する空気の表示手順を示すフローチャートである。
【図８】転がり軸受内部の保持器、転動体の表示手順を示すフローチャートである。
【図９】転がり軸受の内輪・外輪の表示手順を示すフローチャートである。
【図１０】転がり軸受に封入されているグリースの表示手順を示すフローチャートである。
【図１１】転がり軸受内部に存在する空気を画像表示した図である。
【図１２】転がり軸受内部の保持器、転動体を画像表示した図である。
【図１３】転がり軸受の内輪・外輪を画像表示した図である。
【図１４】転がり軸受に封入されているグリースを画像表示した図である。
【図１５】樹脂製の保持器にマーカを埋め込んだ状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態の転動装置の構成）
図１は、本発明に係る転動装置の一例である転がり軸受１を示す軸方向断面図、図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【００１９】
図１に示すように、転がり軸受１は、外側軌道部材に相当する外輪２と、内側軌道部材に相当する内輪３と、転動体に相当し、これら外輪２及び内輪３の間に複数個組み込まれる玉４と、転動体の保持部材に相当し、複数個の玉４を等配して案内する冠形の保持器５とを備えている。
外輪２の内周面の軸方向中央部には、円弧溝状の外輪軌道面２ａが形成されており、内輪３の外周面の軸中央部には、外輪軌道面２ａと対向する円弧溝状の内輪軌道面３ａが形成されている。
【００２０】
そして、図２に示すように、外輪軌道面２ａ、内輪軌道面３ａ及び保持器５で囲まれた転がり軸受１の内部空間には、所定の分布、形状で潤滑剤の一例であるグリース６が封入されているとともに、グリース６以外の内部領域には空気（気泡）あるいは空隙７が存在している。
外輪２及び内輪３は、金属、セラミック等の無機材料、樹脂、ゴム、エラストマー等の有機材料あるいはこれらの混合材料で形成されている。
【００２１】
外輪２及び内輪３の具体的な金属材料は、ベリリウムもしくはベリリウム合金、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、チタンもしくはチタン合金、鉄もしくは鉄合金あるいは鉄鋼材、ニッケルもしくはニッケル合金、鋼もしくは鋼合金、亜鉛もしくは亜鉛合金などが使用可能である。
金属材料のなかでも、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、チタンもしくはチタン合金、鉄もしくは鉄合金もしくは鉄鋼材が好ましい。軽金属になると転動装置としての機械的強度を保つのが困難であり、重金属になるとＸ線に代表される電子線、或いは放射線が透過しにくくなるためである。
【００２２】
さらに、この中でも、アルミニウム合金もしくは鉄鋼材であることがより好ましい。アルミニウム合金は加工がし易く、Ｘ線の吸収係数も金属の中では比較的低く、Ｘ線での内部観察用に優れている。また、鉄もしく鉄合金あるいは鋼材は、転動装置を形成する一般的な材料であり、例えば市販のものをそのまま使用できるなど利点が多い。鉄鋼材の中でも、高炭素クロム軸受鋼、ステンレス鋼などがより好適に使用できる。
【００２３】
また、外輪２及び内輪３の具体的なセラミック材料は、アモルファス炭素、ダイヤモンド等の元素系セラミック、石英、ガラス、ベリリア、シリカ、ジルコニア、アルミナ、イットリア、マグネシア、フェライト等の酸化物系セラミック、シリコンナイトライド（窒化珪素）、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミック、シリコンカーバイド、チクンカーバイド、タングステンカーバイド、ボロンカーバイド等の炭化物系セラミック、チタン酸アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム等の化合物系セラミック、あるいはこれらの混合物が使用できる。
【００２４】
これらセラミック材料の中でも、重金属の含有量が少なく、転動装置としての機械的強度に優れ、かつ、加工性が良いものが好ましい。重金属の含有量が多すぎると、Ｘ線に代表される電子線、或いは放射線の吸収係数が過大になりやすい。したがって、好ましくは、石英、ガラス、アルミナ、窒化珪素等を使用することができる。
【００２５】
また、外輪２及び内輪３の具体的な有機材料は、各種の樹脂材料、ゴム材料を使用することが可能である。具体的には、樹脂材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンーエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレンーエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンとポリベンソイミダソールとのコポリマー（ＰＥＥＫ−ＰＢＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド、ポリウレタン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルホン、ポリエチレンテレフタレート、ABＳ、ポリエチレン、ポリプロピレン、液晶ポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸等の熱可塑性樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、エボナイト等の熱硬化性樹脂、あるいはこれらの混合樹脂、さらには、これらの樹脂にホウ酸アルミニウムウイスカー、チタン酸カリウムウイスカー、カーボンウイスカー、アラミド繊維、芳香族ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維、グラファイトウイスカー、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、炭化珪素ウイスカー、窒化珪素ウイスカー、アルミナウイスカー、窒化アルミニウムウイスカー、ウオラストナイト等の繊維状充填材を配合した樹脂材料が挙げられる。
【００２６】
好ましくは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドを使用することができる。また、これら樹脂には必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、着色剤等の添加剤を添加してあってもよい。
また、外輪２及び内輪３の具体的なゴム材料は、ポリイソプレンを主成分とする天然ゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエンゴム （ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム(II R)、ウレタンゴム等の合成ゴム材料が使用できる。また、これら合成ゴム材料には、必要に応じ、カーボンブラック、クレー等の充填材や酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等の各種添加剤が添加してあってもよい。
【００２７】
玉４、保持器５も、前述した内輪２、外輪３と同様に、金属、セラミック等の無機材料、樹脂、ゴム、エラストマー等の有機材料で形成されている。
潤滑剤６は、潤滑油、固体潤滑剤粉末、潤滑皮膜、潤滑グリース等の潤滑組成物である。転動装置の内部観察において特に観察の要求が多いのは、転動装置に封入されている潤滑グリースの状態である。すなわち、転動装置内部に封入した潤滑グリースの状態を観察することが、転動装置内部の観察の目的とされることが多い。
【００２８】
ここで、グリース組成物は基本的に基油と増ちょう剤からなり、そこへ各種の添加剤等が配合されているものである。グリース組成物において基油の種類、増ちょう剤の種類、添加剤の種類を種々組み合わせることにより性状の異なるグリース組成物が得られる。また、グリース組成物の製造工程の違いによってもグリース組成物の性状が異なることとなる場合が多い。しかしながら、観察対象としてのグリース組成物の組成あるいは性状としては特に制限は無い。
【００２９】
ここで、転がり軸受１の形態として、図３に示すように、外輪２と内輪３の間の軸方向の開口を覆うシール、シールドと呼ばれる密封装置８，８を設けたものがあるが、この密封装置８，８も、金属板製のもの、樹脂板製のもの、金属あるいは樹脂の芯金・芯材にゴムを接着等により取り付けたもの等が使用できる。この場合の金属材料、樹脂材料、ゴム材料も、前述した内輪２、外輪３と同様のものが使用できる。
【００３０】
（転動装置の内部観察装置）
次に、上記構成とした転がり軸受１の内部観察を行う装置の１実施形態について、図４から図１０を参照して説明する。
本実施形態の転がり軸受観察装置１０は、図４に示すように、転がり軸受１に対して軸方向に直交する所定位置からＸ線を照射することでＣＴ値（例えば、水を０、空気を−１０００とした値）データを計測するＸ線ＣＴ１１と、Ｘ線ＣＴ１１で計測したＣＴ値データを保存するＣＴデータ保存部１２と、ＣＴ値データに基づいてＣＴ画像を作成するＣＴ画像作成演算部１３と、作成したＣＴ画像にグレースケール処理を行うグレースケール処理演算部１４と、グレースケール処理演算部１４でグレースケール処理を行ったデータ（グレースケール処理データ）に基づいてＣＴ画像解析データを作成するＣＴ画像解析処理部１５と、ＣＴ画像解析処理部１５で作成したＣＴ画像解析データを表示する表示装置（画像表示装置：カラーディスプレイ）１６と、Ｘ線ＣＴ１１、ＣＴデータ保存部１２、画像作成演算部１３、グレースケール処理演算部１４、ＣＴ画像解析処理部１５及び表示装置１６を制御するＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）１７と、ＭＰＵ１７の操作を行う操作部１８とを備えている。
【００３１】
Ｘ線ＣＴ１１は、矢印方向に回転自在の試料載置台２０を有する。本実施形態の場合、軸方向が鉛直方向（重力方向）を向くように、且つ転がり軸受１の軸方向の軸回りに回転自在となるように転がり軸受１を載置している。さらに、Ｘ線ＣＴ１１は、転がり軸受１に対して軸方向に直交する方向からＸ線を照射するＸ線照射部２１と、Ｘ線照射部２１を上下方向に移動させる移動部２２と、転がり軸受１のＣＴ値を計測するＸ線計測部２３とを備えている。試料載置台２０は、転がり軸受１を軸回りに回転させる機能を有している。
【００３２】
Ｘ線ＣＴ１１は、一例として管電圧５５ｋＶ、管電流２６０μＡ、バイアスＯ、スロープ１０のＸ線照射条件に設定してＣＴ値を計測する。
グレースケール処理演算部１４では、画像作成演算部１３で作成したＣＴ画像に基づき、ＣＴ値を例えば１４ビットの数値で保存して２14＝１６３８４階調の−８１９２〜８１９２の範囲のグレースケールで表すものである。
【００３３】
ＣＴ画像解析処理部１５は、転がり軸受１の各構成部材の形状が把握できるデータを作成する。例えば、最終的にグリース６の分布、形状が把握できるデータを作成する。
【００３４】
（転動装置の内部観察方法）
図５は、グレースケール処理演算部１４で演算したグレースケール処理データである。このグレースケール処理データは、転がり軸受１の各構成部材を透過してＸ線の差で出力されたＣＴ値を、グレースケール、すなわち濃淡（グレースケールが高い場合には白色に近い灰色であり、グレースケールが低くなっていくと濃い灰色になっていき、最も低いグレースケールが黒色）として出力されたものである。図５は、データ処理時の一例であり、横軸にグレースケール、縦軸に、グレースケール毎のセル数を示している。横軸のグレースケールは、所定のＸ線照射条件下、１４ビット階調表示時のグリース６のグレースケール範囲近傍の範囲を示している。
【００３５】
ここで、ＭＰＵ１７には、転がり軸受１を構成する個々の要素のＸ線吸収係数もしくはＸ線吸収率の差、あるいは予め測定した個々の要素毎のＣＴデータ等に基づき、例えば所定のＸ線照射条件下、１４ビット階調表示時に軸受内に封入されているグリース６のグレースケールが１〜１０であり、外輪２及び内輪３のグレースケールが１２〜２３であり、玉４のグレースケールが４０〜５０であり、保持器５のグレースケールが３５〜４５であり、空気７のグレースケールが０以下であることを、予め記憶させてある。
【００３６】
ＣＴ画像解析処理部１５は、ＭＰＵ１７に予め記憶させたグリース６、外輪２及び内輪３、玉４、保持器５及び空気のグレースケール情報、グレースケール処理演算部１４が演算したグレースケール処理データ、操作部１８からＭＰＵ１７に入力した認識フラグＦＬに基づいて、例えば、図６から図１４のフローチャートで示す表示処理を行う。
【００３７】
なお、図６の処理の確認フラグＦＬは、転がり軸受１を観察する観察者が操作部１８を操作してＭＰＵ１７に出力する情報であり、確認フラグＦＬ＝１は、観察者が転がり軸受１内の空気の位置を確認したことを示すフラグ、確認フラグＦＬ＝２は、観察者が転がり軸受１内の保持器５、玉４の位置を確認したことを示すフラグであり、認識フラグＦＬ＝３は、観察者が内輪３、外輪２の位置を確認したことを示すフラグである。また、認識フラグＦＬの初期値は「０」であり、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の初期値も 「０」である。
【００３８】
図６の表示処理は、先ず、ステップＳ１で確認フラグＦＬ＝「０」であるか否かを判定する。ステップＳ１で確認フラグが「０」であるときにはステップＳ２に移行し、確認フラグが「０」でない場合にはステップＳ６に移行する。
ステップＳ２では、スイッチＳＷ１＝「１」であるか否かを判定する。ステップＳ２でスイッチＳＷ１が「１」でない場合にはステップＳ３に移行し、スイッチＳＷ１が「１」である場合にはリターンに移行する。
【００３９】
ステップＳ３では、グレースケール処理演算部１４で演算したグレースケール処理データを読み込む。次いでステップＳ４に移行して空気の画像表示処理を実行する。次いで、ステップＳ５に移行してスイッチＳＷ１を「１」に設定してからリターンに移行する。
前記ステップＳ６では、フラグＦＬ＝「１」であるか否かを判定する。ステップＳ６で確認フラグが「１」であるときにはステップＳ７に移行し、確認フラグが「１」でない場合にはステップＳ１１に移行する。
【００４０】
ステップＳ７ではスイッチＳＷ１を「０」に設定し、次いでステップＳ８に移行し、スイッチＳＷ２＝「１」であるか否かを判定する。スイッチＳＷ２が「１」でない場合にはステップＳ９に移行し、スイッチＳＷ２が「１」である場合にはリターンに移行する。
ステップＳ９では、保持器、玉の画像表示処理を実行し、次いでステップＳ１０に移行し、スイッチＳＷ２を「１」に設定してからリターンに移行する。
【００４１】
前記ステップＳ１１では、フラグＦＬ＝「２」であるか否かを判定する。ステップＳ１１で確認フラグが「２」であるときにはステップＳ１２に移行し、確認フラグが「２」でない場合にはステップＳ１６に移行する。
ステップＳ１２ではスイッチＳＷ２を「０」に設定し、次いでステップＳ１３に移行し、スイッチＳＷ３＝「１」であるか否かを判定する。スイッチＳＷ３が「１」でない場合にはステップＳ１４に移行し、スイッチＳＷ３が「１」である場合にはリターンに移行する。
【００４２】
ステップＳ１４では、内輪、外輪の画像表示処理を実行し、次いでステップＳ１５に移行し、スイッチＳＷ３を「１」に設定してからリターンに移行する。
前記ステップＳ１６では、フラグＦＬ＝「３」であるか否かを判定する。ステップＳ１６で確認フラグが「３」であるときにはステップＳ１７に移行し、確認フラグが「３」でない場合にはリターンに移行する。
【００４３】
ステップＳ１７ではスイッチＳＷ３を「０」に設定し、次いでステップＳ１８に移行し、スイッチＳＷ４＝「１」であるか否かを判定する。スイッチＳＷ４が「１」でない場合にはステップＳ１９に移行し、スイッチＳＷ４が「１」である場合にはリターンに移行する。
ステップＳ１９では、グリースの画像表示処理を実行し、次いでステップＳ２０に移行し、スイッチＳＷ４を「１」に設定してからリターンに移行する。
【００４４】
ステップＳ４の空気の画像表示処理は、図７の処理で示すように、先ずステップＳ２１でグレースケール処理データのうち「０」以下のグレースケール（グレースケール≦０）の領域を青色に変換する。次いでステップＳ２２に移行し、「０」以下のグレースケールの領域を青色に変換したＣＴ画像解析データを表示装置１６に表示してリターンに移行する。（図１１参照）。
【００４５】
また、ステップＳ９の保持器、玉の画像表示処理は、図８のフローチャートで示すように、先ずステップＳ２３でグレースケール処理データのうち「０」以下のグレースケール （グレースケール≦０）の領域を黒色に変換する。次いでステップＳ２４に移行し、グレースケール処理データのうち「３５」以上のグレースケール（グレースケール≧３５）の領域を黄色に変換する。次いでステップＳ２５に移行し、上記の黒色、黄色に変換したＣＴ画像解析データを表示装置１６に表示してリターンに移行する。（図１２参照）。
【００４６】
また、ステップＳ１４の内輪、外輪の画像表示処理は、図９のフローチャートで示すように、先ずステップＳ２６でグレースケール処理データのうち「０」以下のグレースケール（グレースケール≦０）の領域と、「３５」以上のグレースケール（グレースケール≧３５）を黒色に変換する。次いでステップＳ２７に移行し、グレースケール処理データのうち「１２」以上であり「２３」以下のグレースケール（１２≦グレースケール≦２３）の領域を赤色に変換する。次いでステップＳ２８に移行し、上記の黒色、赤色に変換したＣＴ画像解析データを表示装置１６に表示してリターンに移行する。（図１３参照）。
【００４７】
さらに、ステップＳ１９のグリースの画像表示処理は、図１０のフローチャートで示すように、先ずステップＳ２９でグレースケール処理データのうち「０」以下のグレースケール（グレースケール≦０）の領域を黒色に変換する。次いでステップＳ３０に移行し、グレースケール処理データのうち「１２」以上であり「３５」以下のグレースケール（１２≦グレースケール≦３５）の領域も黒色に変換する。次いでステップＳ３１に移行し、上記の黒色に変換したＣＴ画像解析データを表示装置１６に表示してリターンに移行する（図１４参照）。
【００４８】
次に、上記構成の転がり軸受観察装置１０を使用して転がり軸受１の観察を行う手順及び作用効果について説明する。
先ず、Ｘ線ＣＴ１１の試料載置台２０に転がり軸受１を載置し、Ｘ線照射部２１からＸ線を照射し、断面のＸ線吸収率を測定する。この測定を試料載置台２０を回転させながら繰り返えす。これら吸収率はＸ線計測部２３で計測され、これをＣＴ値（ＣＴデータ）に変換し、転がり軸受１の横断面（軸方向に直交する断面）のＣＴ値に基づいて、ＣＴ値を１４ビットの数値で保存して２14= １６３８４階調の−８１９２〜８１９２の範囲のグレースケールで表したグレースケール処理データが作成される。
【００４９】
そして、先ず表示装置１６には、転がり軸受１内の空気（図２の符号７）の位置を示す情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図１１に示すように、「０」以下のグレースケール（グレースケール≦０）の領域を青色に変換したＣＴ画像解析データが表示される。
【００５０】
次いで、転がり軸受１内の空気の位置を確認したことを示す情報を観察者が操作部１８に入力すると、引き続き、表示装置１６には、保持器５、玉４の位置を示す情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図１２に示すように、「０」以下のグレースケール （グレースケール≦０）の領域を黒色に変換し、「３５」以上のグレースケール（グレースケールＳ≦３５）の領域を黄色に変換したＣＴ画像解析データが表示される。
【００５１】
次いで、転がり軸受１内の保持器５、玉４の位置を確認したことを示す情報を観察者が操作部１８に入力すると、引き続き、表示装置１６には、内輪３、外輪２の位置を示す情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図１３に示すように、「０」以下のグレースケール（グレースケール≦０）の領域と、「３５」以上のグレースケール（グレースケール≦３５）を黒色に変換し、「１２」以上であり「２３」以下のグレースケール（１２≦グレースケール≦２３）の領域を赤色に変換したＣＴ画像解析データが表示される。
【００５２】
そして、転がり軸受１内の内輪３、外輪２の位置を確認したことを示す情報を観察者が操作部１８に入力すると、最後に、表示装置１６には、グリース（図２の符号６）の位置を示す情報が表示される。すなわち、表示装置１６には、図１４に示すように、「０」以下のグレースケール（グレースケール≦０）の領域を黒色に変換し、「１２」以上であり 「３５」以下のグレースケール（１２≦グレースケール≦３５）の領域も黒色に変換し、残りの領域をグレーで表示してグリース６の分布、形状を示したＣＴ画像解析データが表示される。
【００５３】
ここで、上記の観察においては、Ｘ線ＣＴ１１の試料載置台２０を回転駆動して転がり軸受１を軸回りに所定角度まで回転し、移動部２２を駆動して転がり軸受１の上下方向位置を変更することで、Ｘ線照射部２１からＸ線が照射される転がり軸受１の照射方向が適宜変更されながら、表示装置１６にはＣＴ画像解析データが表示されるものとする。
【００５４】
したがって、本実施形態の観察用の転がり軸受１は、グリース６とは異なるＣＴ値であり、且つグリース６に近いＣＴ値の材料からなる内輪３、外輪２、玉４、保持器５を備えた軸受としているので、各構成部材（内輪３、外輪２、玉４、保持器５）及び軸受内部に存在する空気の形状を確実に把握し、各構成部材及び空気と、グリース６とを明確に分離処理することができるので、グリース６の分布、形状を正確に取得することができる。
【００５５】
また、本実施形態の転がり軸受１の観察方法においては、ＣＴ画像のＣＴ値を１４ビットの数値で保存して２14=１６３８４階調の−８１９２〜８１９２の範囲のグレースケールで表し、グレースケール処理データを作成する転がり軸受観察装置１０を用いているので、表示装置１６で明確に転がり軸受１の内部を表示することができる。
なお、本実施形態では観察用の転がり軸受として転がり軸受１を用いたが、グリースを封入した他の構成の転がり軸受、例えば図３の外輪２と内輪３の間の軸方向の開口を覆う密封装置８，８を設けた転がり軸受１のように他の転動装置であっても同様の作用効果を奏することができる。
【００５６】
（第２実施形態の転動装置及びその転動装置の内部観察方法）
次に、図１で示した転がり軸受１とは異なる構成の転動装置としての深溝玉軸受の内部観察方法について、図１５を参照して述べる。なお、図１及び図２で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
先ず、転がり軸受の内部の設計（いわゆる内部諸元：溝Ｒ寸法、玉ＰＣＤ、玉直径、保持器形状等）によるグリースの動き・挙動の違いを観察したい場合について述べる。
【００５７】
この場合においては、内輪及び外輪３を樹脂製とし、転動体５をセラミックもしくはガラスで構成することが好ましい。具体的には、内輪２、外輪３をフッ素系樹脂もしくはポリアミド系樹脂で構成することが好ましい。フッ素樹脂は、樹脂の中でも比較的比重が大きく、一般的なグリース組成物との区別のためのグリース組成物とのＸ線吸収係数の差を確保した上で、過大でなく良好な範囲のＸ線吸収係数を有している。ポリアミド系樹脂は、樹脂内部に水分を保持する性質があり、この水分のために、一般的なグリース組成物との区別のためのグリース組成物とのＸ線吸収係数の差を確保した上で、過大でなく良好な範囲のＸ線吸収率とすることができる。より具体的には、フッ素樹脂の中でもＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が好ましい。ポリアミド樹脂のなかでも、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６が好ましい。さらに、これら樹脂は、強化繊維を配合して強化されていることが好ましい。強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の有機繊維、酸化亜鉛ウイスカー、酸化チタンウイスカー等のウイスカー等が使用できる。好ましくは、重金属を含まないものを使用する。より具体的には、ガラス繊維、炭素繊維がより好ましい。
【００５８】
転動体５としては、セラミックもしくはガラスが好適に使用できる。セラミックとしては、酸化物系セラミック、炭化物系セラミック、窒化物系セラミック、複合化合物系セラミックが使用できる。好ましくは、酸化物系セラミックもしくは窒化物系セラミックを使用する。より好ましくは、酸化物系セラミックであれば、アルミナ、ジルコニア、あるいはアルミナージルコニア複合複合セラミック、さらには、これらにイットリアを添加したもの等が使用できる。窒化物系セラミックとしては、窒化珪素、ボロンナイトライド等が使用できる。最も好ましくは、ガラス、窒化珪素もしくはアルミナ、あるいはガラス、窒化珪素もしくはアルミナを主成分とするセラミックを使用する。窒化珪素もしくはアルミナであれば、一般的なグリース組成物とのＸ線吸収係数の差を確保した上で、さらには、内輪２、外輪３を形成する樹脂材料とのＸ線吸収係数の差も確保した上で、過大とならないＸ線吸収率とすることができる。
【００５９】
したがって、最も好ましい深溝玉軸受の構成としては、内輪２、外輪３がＰＴＦＥもしくはポリアミド製であり、転動体がガラス、窒化珪素、アルミナのいずれかで構成されるものである。この深溝玉軸受であれば、軸受内部に封入したグリースと、軸受を構成する内輪２、外輪３と、転動体５について相互にＸ線吸収率の差を確保した上で、それぞれ過大とならないＸ線吸収率を有するものとすることが可能である。このため、軸受内部に封入したグリースの状態を、精度よくＸ線ＣＴで観察することができる。また、言い換えれば、この構成の軸受は、Ｘ線あるいはＸ線ＣＴでの内部グリースの観察に適した軸受と言うことができる。
【００６０】
さらに、この深溝玉軸受は、保持器を有していてもよい。Ｘ線での観察に適したものという観点から考慮すると、保持器材質としては、チタン、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等の軽金属もしくはこれらを主体とする合金、もしくは、樹脂を使用する。樹脂としては、内外輪と同様にフッ素樹脂もしくはポリアミド樹脂が好ましい。保持器を樹脂とする場合は、内外輪の材質とは異なるものとすることが好ましい。すなわち、内外輪がフッ素樹脂であれば、保持器はポリアミドとし、内外輪がポリアミドであれば保持器はフッ素樹脂とすることが好ましい。保持器として具体的には、内外輪と同様にフッ素樹脂の中でもＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が好ましい。ポリアミド樹脂のなかでも、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６が好ましい。
【００６１】
さらに、これら樹脂は、強化繊維を配合して強化されていることが好ましい。強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の有機繊維、酸化亜鉛ウイスカー、酸化チタンウイスカー等のウイスカー等が使用できる。好ましくは、重金属を含まないものを使用する。より具体的には、ガラス繊維、炭素繊維がより好ましい。
【００６２】
さらに、この深溝玉軸受においては、シールもしくはシールド板等の密封装置８，８を装着していてもよい。密封装置８としてのシールは、一般的に円盤状の芯金に、シールリップを形成するゴムを重ねたものであり、密封装置８としてのシールド板は、一般的に円盤状の金属板で構成される。いずれも、金属部分は、内外輪に比べて薄い金属であるため、Ｘ線測定に与える影響は比較的少ないともいえる。
【００６３】
しかしながら、Ｘ線での軸受内部グリースの測定に好適であるということを考慮すると、シール装置の芯金およびシールド板も樹脂で構成することが好ましい。この場合、シール装置、シールド板とも内外輪のいずれかもしくは両方に装着されるものであるため、内外輪と異なる樹脂材料とすることが好ましい。逆に、保持器とシール装置が直接接触する場合は想定しにくいため、保持器とは同じ樹脂で構成することができる。好ましい樹脂は、内外輪、保持器と同様であり、フッ素樹脂の中でもＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が好ましい。ポリアミド樹脂のなかでも、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６が好ましい。さらに、これら樹脂は、強化繊維を配合して強化されていることが好ましい。強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の有機繊維、酸化亜鉛ウイスカー、酸化チタンウイスカー等のウイスカー等が使用できる。好ましくは、重金属を含まないものを使用する。より具体的には、ガラス繊維、炭素繊維がより好ましい。
【００６４】
グリース組成物の性状・物性は、軸受内部のグリースの挙動に直接的に影響を与えるものであるため、任意の選択は困難といえるが、軸受内部のグリースのＸ線での観察という観点からは、フッ素系増ちょう剤とフッ素系の油からなるフッ素系グリース、もしくはバリウム石けんを増ちょう剤としたグリース、あるいは、添加剤として重金属元素を含有するグリース組成物とすることが好ましい。フッ素系増ちょう剤とフッ素系油からなるフッ素グリースは、グリース組成物の中でも比重が大きく、軸受を構成する樹脂、セラミックとのＸ線吸収係数の差を確保した上で、過大とならず、かつ、比較的大きな値のＸ線吸収係数において適正なＸ線吸収係数範囲とすることができる。バリウム石けんを増ちょう剤としたグリースは、Ｘ線吸収係数の高い元素であるバリウムの占める割合が大きいため、軸受を構成する樹脂、セラミックとのＸ線吸収係数の差を確保した上で、過大とならず、かつ、比較的大きな値のＸ線吸収率において適正なＸ線吸収率範囲とすることができる。添加剤として重金属元素を含有する添加剤を添加したグリースは、Ｘ線吸収係数の高い重金属を含有するため、深溝玉軸受を構成する樹脂、セラミックとのＸ線吸収係数の差を確保した上で、過大とならず、かつ、比較的大きな値のＸ線吸収率において適正なＸ線吸収率範囲とすることができる。さらに、深溝玉軸受内部に封入するグリース組成物も含めて、Ｘ線での内部グリースの観察に適した構成を考慮すると、内外輪、保持器、転動体は重金属元素を含まず、グリース組成物には重金属元素を含有させることが好ましい。言い換えれば、転がり軸受を構成する部材の中でも、挙動を観察する対象物のＸ線吸収係数を一番高いものとすることが好ましい。具体的には、内外輪、保持器を樹脂組成物とし、転動体をセラミックもしくはガラスとし、グリース組成物をフッ素系グリースもしくはバリウム石けん系グリースあるいは重金属元素含有添加剤添加グリースとすることが好ましい。より具体的、より好ましくは、内外輪、保持器をフッ素樹脂とし、転動体を窒化珪素とし、グリース組成物をバリウム石けんを増ちょう剤とするグリースとすると良い。この場合グリースがフッ素系グリースであると、内外輪、保持器と化学組成的に近いものとなり、Ｘ線吸収率の差を確保することが難しくなる場合も想定されるため、前記の構成が好ましい。バリウム石けん系グリースのうち、市販のものとしては、ＮＯＫクリューバ株式会社製「イソフレックスＮＢＵ１５」等が好適に使用できる。重金属元素含有添加剤としては、防錆剤であればバリウムスルホネート、ラノリン酸バリウム等のバリウム塩、極圧剤、摩耗防止剤であれば、モリブデンジチオカーバメート（ＭｏＤＴＣ）、モリブデンジチオフォスフェート（ＭｏＤＴＰ）、等のモリブデン含有ＤＴＣ、ＤＴＰ塩やその他の鉄、ニッケル、テルル、ビスマス、鉛、錫、アンチモン等のＤＴＣ、ＤＴＰ塩、ナフテン酸鉛等のナフテン酸塩、二硫化モリブデン、二硫化タングステン等の固体系極圧剤微粉末、金、銀、鉛等軟質重金属の微粉末、あるいは、酸化ビスマス、酸化クロム等の重金属の酸化物微粉末等が使用できる。
【００６５】
ここで、いわゆるなじみ運転時期の深溝玉軸受内部を想定した場合、内部で動きや形状の変化があるものはグリース組成物のみともいえる。その他の内輪、外輪、保持器、シールは相対的な位置は変わる可能性があるものの、それぞれの部材の寸法形状が変化することは無いと考えられる。そうすると、設計時におけるこれら内輪、外輪、保持器、シールの形状の３次元データ、もしくは、実測による３次元データがあれば、Ｘ線ＣＴで得られた画像において、これら内輪、外輪、保持器、シールの形状が判別しにくくとも、当該３次元データを重ね合わせるか差し引く等により、グリースもしくは空隙部分を抽出することが可能である。このとき、Ｘ線ＣＴ画像と３次元データの位相のずれを修正する手段が必要になる。これに対しては、例えば、内輪、外輪、保持器、シールの各部材において、少なくともどれか一つの部材の２箇所に、Ｘ線吸収係数の大きい物質からなり、かつ、過大な大きさとならない位置あわせ用の物質を埋め込んでおけばよい。
【００６６】
すなわち、樹脂保持器であれば、図１５に示すように、保持器５の中で離間した２箇所に、直径１０μｍほどの金属球２４を埋め込んでおき、あらかじめ、Ｘ線ＣＴ等により保持器単体で全体の形状と２個の金属球２４の位置を特定しておけば、その後の軸受全体でのＸ線ＣＴにおいて、この金属球の位置は略正確に特定できるようになる。そのため、あらかじめ測定しておいた保持器５の３次元データを、正確な位置で差し引くこと、あるいは重ね合わせることが可能となる。金属球２４は、必ずしも球体である必要はなく、例えば、円筒体状、直方体状、円すい体状等のもの等も使用できる。埋め込むものを球形ではなく、これらの円筒体状のものとし、埋め込む位置を工夫することで、保持器５の１箇所に埋め込むだけで位置を特定できる場合もある。ただし、樹脂と金属との比重差、回転運動をする保持器５の回転時のバランス等を考慮すると、保持器５の円周上の２箇所以上に金属球２４を等配することが好ましい。また、樹脂と金属との比重差もなるべく少ないほうが良いので、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の軽金属を主体とするもの、あるいは、軽金属合金であることが好ましい。
【００６７】
また、金属製保持器であれば、保持器５を形成する金属種よりもＸ線吸収係数の高い金属を埋め込むことが好ましい。一般的には、比重が大きくなるほどＸ線吸収係数が高くなるため、例えば、保持器５が鉄を主体とするものの場合は鉄よりも比重の高い金属、すなわち、鋼材等の場合は、鉛や金、銀を主体とするものあるいはこれらを主体とする合金を用いることが好ましい。
【００６８】
さらに、この手法は、保持器５以外にも転動体４等の軸受内部で、内外輪に対して相対的に位置ずれが発生する部材についても適用できるものである。
そして、本実施形態の深溝玉軸受の内部観察する方法では、Ｘ線ＣＴにより外部もしくは内部状態を示す画像を取得たものと、予め測定した測定値もしくは設計値に基づきＣＡＤにより作成される転動装置の画像との差分もしくは重複部分を取得することで、軸受内部を観察する。そして、この場合、転動装置内部において、他の部材との間で相対的に位置がずれるものについては、いわゆる位置マーカとなる金属球等を埋め込んでおくことで
ある。
【００６９】
（第３実施形態の転動装置及びその転動装置の内部観察方法）
次に、内外輪が金属製、代表的には転がり軸受で一般に使用される高炭素クロム鋼、ステンレス鋼である場合に、それら鋼材に囲まれた内部の測定について述べる。
内外輪、すなわち、代表的な転動装置である転がり軸受１の外郭を構成する部品が、比較的厚みのある鋼材である場合、鋼材のＸ線吸収率が樹脂、空気、潤滑剤という軸受内部に存在する部材のＸ線吸収率よりも、はるかに高いものとなる。このため、軸受内部における鋼材と、樹脂、空気、潤滑剤との境界部では、いわゆるハレーションが発生し、内部状況の確認が困難になることが多い。また、比較的Ｘ線吸収率の高い、かつ、比較的厚みのある鋼材を透過してきたＸ線で軸受内部に存在する樹脂、空気、潤滑剤との区別を明確にすることは、困難である場合が多い。
【００７０】
これらの場合には、Ｘ線照射源と、転がり軸受の間に、いわゆる金属フィルタを設置して観察することが有効である。金属フィルタとしては、各種の金属が使用できる。ただし、被検体である転動装置の外郭を構成する金属材とは異種のものとすることが好ましい。例えば、転動装置が転がり軸受であり、内外輪が鋼材である場合は、鋼のフィルタを使用することが好ましい。鋼は、鋼材の主成分である鉄とは異なる波長のＸ線をよく吸収する。すなわち、鋼フィルタの配置により、測定に用いるＸ線の波長分布をより狭いものとすることが可能である。これにより、必要以上にＸ線源からのＸ線強度を上げることなしに鉄を主体とする鋼材と、その内部の樹脂、空気、潤滑剤との境界を明瞭に観察することができるようになる。また、逆に、Ｘ線源からのＸ線強度を上げても、フィルタによりＸ線の波長分布が狭いものとなる、すなわち、この場合であれば鉄を主成分とする鋼材の測定に適した狭い波長分布とすることができるため、その内部の樹脂、空気、潤滑剤との境界を明瞭に観察することができるようになる。また、鋼を透過し、鉄を透過し、より波長分布や強度が適正となったＸ線により内部状態を観察することになるので、鋼材内部の樹脂、空気、潤滑剤の相互の区別がつきやすくなる。言い換えれば、鋼フィルタの設置により、軸受内部の樹脂、空気、潤滑剤等の比較的Ｘ線吸収係数の低い物質に対して、仮想的にＸ線吸収係数を上げる効果が得られる。繰り返しになるが、これにより、転がり軸受を構成する鋼材と、樹脂、空気、潤滑剤との相対的なＸ線吸収率の差を少なくすることができる。この場合、樹脂、空気、潤滑剤相互の区別は、前記した方法、例えば、それぞれのＸ線吸収率を過大とならない範囲で異なるものとすることを適用することにより可能である。結局、これらの方法を総合的に適用することにより、仮想的に、転がり軸受を構成する鋼材、潤滑剤（グリース）、樹脂、空気のＸ線吸収率を過大にならない程度に異ならせることが可能であり、ハレーション等の影響を減少させ、明瞭に相互に区別しての観察が可能となる。鋼材を透過させて鋼材に囲まれた部分もしくは鋼材内部を測定するときの鋼フィルタの厚さは、内部を観察しようとする鋼材の厚さ、鋼材の内部の被測定物の材質等にもよるが、通常０．５〜１０ｍｍである。また、被測定物の測定部位により、例えば鋼材部分の厚さが変化する場合には、被測定部位によりフィルタの厚さを変えてもよい。
【００７１】
さらに、これらの、鋼フィルタ等の金属フィルタを適用することにより、鋼材等に囲まれた状態である一般の転がり軸受内部の状態も、内部の部品・潤滑剤に特別な処置を施さず観察することも可能となる。すなわち、特に、バリウム石けんグリース等を使用しなくとも、また、転動体・保持器の材質が金属、樹脂、セラミックにかかわらず、軸受内部の状態を観察することも可能になる。これにより、一般的、汎用的に回転機器に使用されている転がり軸受の内部状態を、非分解で観察することも可能である。通常、転がり軸受は、金属製の軸やハウジングに取り付けられているが、測定装置の大きさの制限内であれば、これら軸やハウジングに取り付けたままの測定も可能となる。これにより、転がり軸受等の転動装置のメンテナンスをより効率的に行うことが可能となる。また、言い換えれば、Ｘ線での測定のために内外輪材質を考慮する必要もなく、同様に、保持器材質、転動体材質、グリース組成も任意となるため、グリース組成の違いによる転がり軸受内部でのグリースの挙動の違いの観察、保持器材質の違いによるグリース挙動の違いの観察、さらには、転動体材質の違いによるグリース挙動の違いの観察等が可能になる。
【００７２】
次に、特に、鋼材内部に囲まれた状態の内部をより明瞭に観察するために好適な方法について述べる。ただし、本方法は、樹脂内部に囲まれた内部の観察にも適用できる。
例えば、グリースを封入した転がり軸受の場合、いわゆる転がり軸受の内部空間の１００％を満たすグリース量を封入することはほとんど無い。また、初期に１００％のグリースを封入しても、転がり軸受の回転により何％かは転がり軸受外に漏出し、内部には空間 （空気・空隙）が存在することになる。
【００７３】
空間が空気である場合には、この部分にＸ線吸収係数の高い物質を充填することにより、軸受内部の空間部分の境界をより明瞭にすることができる。充填に適した物質として、気体であれば、アルゴン、キセノン、クリプトン等の空気より比重の高い不活性ガスが好適に使用できる。また、液体であれば、金属粉もしくは金属酸化物粉等の金属含有微粉末を液体に分散させたスラリー、水溶性の金属塩の溶液、ヨウ素化合物を含有する液体等が好適に使用できる。金属粉もしくは金属酸化物粉等の金属含有微粉末を液体に分散させたスラリーの場合、転がり軸受内部のグリース組成物を溶解しない水ベースのものが好ましく、具体的には、半導体基板や精密金属加工品の仕上げ研磨に使用されるポリッシング用酸化クロムスラリー、酸化セリウムスラリー、酸化バリウムスラリー、酸化アルミニウムスラリー等が使用できる。これらに含まれる金属種としては、重金属が好ましいので、より好ましくは酸化クロムスラリー、酸化セリウムスラリー、酸化バリウムスラリーが使用できる。これらに含まれる微粉末は、Ｘ線ＣＴ測定装置の最大分解能よりも細かいことが好ましい。具体的には１μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下、さらに好ましくは０．０５μｍ以下である。これらスラリー中の微粉末の濃度は、所定のＸ線吸収率が得られるように調整される。
【００７４】
水溶性の金属塩の溶液としては、硫酸鉄（II）、塩化鋼、重クロム酸カリウム等の溶解度の高い重金属塩溶液を好適に使用できる。環境への配慮から毒劇物に該当しないものが好ましい。
【００７５】
その他の液体としては、主に医療用で使用されているＸ線造影剤であるバリウム系造影剤、ヨウ素系造影剤が使用できる。バリウム系造影剤は、一般的に粘度が高く、細かい箇所の充填に難点があるため、ヨウ素系造影剤の使用が好ましい。ヨウ素系造影剤は、一般的に、トリヨードベンゼンをアルコールや界面活性剤等で水に可溶化して溶解したものである。好ましくは、ヨウ素含有量で３００ｍｇ／ｍｌ以上のものを使用する。市販の医療用ヨウ素系造影剤としては、第一三共製薬株式会社の「オムニパーク」シリーズが好適に使用できる。
【００７６】
これら液体のものについては、いずれも、グリース組成物等の一般的に油性の潤滑剤と相溶しない水ベースのものが好ましい。そのため、必要に応じてｐＨ調整剤や水性の防錆剤を添加して使用することが好ましい。
【００７７】
次に、これら気体、液体の充填方法について述べる。気体で転がり軸受内部を置換する場合は、所定の気体中に静置すれば良い。もしくは、一旦、被測定物を減圧した後、所定の気体中に静置すればよい。気体の特性状、当然所定の容器内に気体を充填し、その中に被測定物を置いて測定する必要がある。このとき、容器としては、樹脂もしくは軽金属製のものが好ましく、具体的には、ポリアミド樹脂、繊維強化ポリアミド樹脂、アルミニウム合金、チタン合金が好ましい。さらにこのとき、容器内に充填する気体の圧力を大気圧以上にすることも好ましい。見掛けの気体比重が増加し、その分、空隙部分のＸ線吸収率を上昇させることができる効果がある。
【００７８】
液体を充填する場合は、所定の液体中に転がり軸受を浸漬する方法が適用できる。このとき、転がり軸受内部の空隙に液体を効率よく充填するため、減圧してもよい。液体の場合も、気体の場合と同様に、所定の液体を満たした容器内に転がり軸受を浸漬した状態で測定することが好ましい。
【００７９】
上記した、空隙部にＸ線吸収係数の高い気体、液体を充填する方法により、内部の空隙部を明瞭に観察することが可能となる。また、被測定物の外部もこれら気体、液体で満たされる場合は、被測定物外郭部での鋼材と外部空間とのＸ線吸収係数の差が小さくなるため、より外郭を明瞭に特定できるようになる。
【符号の説明】
【００８０】
１…転がり軸受（転動装置）、２…外輪（外側軌道部材）、２ａ…外輪軌道面、３…内輪（内側軌道部材）、３ａ…内輪軌道面、４…玉（転動体）、５…保持器（保持部材）、６…グリース（潤滑剤）、７…空気、８…密封装置、１０…転がり軸受観察装置、１１…Ｘ線ＣＴ、１２…データ保存部、１３…画像作成演算部、１４…グレースケール処理演算部、１５…ＣＴ画像解析処理部、１６…表示装置（画像表示装置）、１７…ＭＰＵ、１８…操作部、２０…試料載置台、２１…Ｘ線照射部、２２…移動部、２３…Ｘ線計測部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側軌道部材と、外側軌道部材と、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材との間で転動する転動体と、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間に充填した潤滑剤とを転動装置構成部材とし、これら転動装置構成部材にＸ線を照射することで当該転動装置構成部材の断面についてのＸ線吸収率データを得るとともに、このＸ線吸収率データに基いて、前記断面内でのＸ線吸収率を所定の階調でもって表すデータを取得し、当該データに基づいて画像表示装置で表示することにより前記内側軌道部材と前記外側軌道部材の間の内部状態を観察することが可能な転動装置において、
前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体及び前記潤滑剤のＸ線吸収係数を異なるものとしたことを特徴とする転動装置。
【請求項２】
前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材との間に、前記転動体の転動状態を保持する保持部材が前記転動装置構成部材として装着されており、
前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体、前記潤滑剤及び前記保持部材のＸ線吸収係数を異なるものとしたことを特徴とする請求項１記載の転動装置。
【請求項３】
前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間の軸受空間をシールする密封装置が前記転動装置構成部材として装着されており、
前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体、前記潤滑剤、前記保持部材及び前記密封装置のＸ線吸収係数を異なるものとしたことを特徴とする請求項２記載の転動装置。
【請求項４】
前記画像データを、前記Ｘ線吸収率を１４ビットの階調範囲で示したときに、前記転動装置の階調範囲が、１８５階調の範囲となるように前記転動装置構成部材の材料を選定したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の転動装置。
【請求項５】
前記外側軌道部材及び内側軌道部材は樹脂製であり、前記転動体はセラミック製若しくはガラス製であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の転動装置。
【請求項６】
前記保持部材は樹脂製であることを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載の転動装置。
【請求項７】
前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間の軸受空間に、空気より比重の大きい流体を充填したことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の転動装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の転動装置を使用し、Ｘ線ＣＴにより内部を観察することを特徴とする転動装置内部観察方法。
【請求項１】
内側軌道部材と、外側軌道部材と、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材との間で転動する転動体と、前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間に充填した潤滑剤とを転動装置構成部材とし、これら転動装置構成部材にＸ線を照射することで当該転動装置構成部材の断面についてのＸ線吸収率データを得るとともに、このＸ線吸収率データに基いて、前記断面内でのＸ線吸収率を所定の階調でもって表すデータを取得し、当該データに基づいて画像表示装置で表示することにより前記内側軌道部材と前記外側軌道部材の間の内部状態を観察することが可能な転動装置において、
前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体及び前記潤滑剤のＸ線吸収係数を異なるものとしたことを特徴とする転動装置。
【請求項２】
前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材との間に、前記転動体の転動状態を保持する保持部材が前記転動装置構成部材として装着されており、
前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体、前記潤滑剤及び前記保持部材のＸ線吸収係数を異なるものとしたことを特徴とする請求項１記載の転動装置。
【請求項３】
前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間の軸受空間をシールする密封装置が前記転動装置構成部材として装着されており、
前記内側軌道部材、前記外側軌道部材、前記転動体、前記潤滑剤、前記保持部材及び前記密封装置のＸ線吸収係数を異なるものとしたことを特徴とする請求項２記載の転動装置。
【請求項４】
前記画像データを、前記Ｘ線吸収率を１４ビットの階調範囲で示したときに、前記転動装置の階調範囲が、１８５階調の範囲となるように前記転動装置構成部材の材料を選定したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の転動装置。
【請求項５】
前記外側軌道部材及び内側軌道部材は樹脂製であり、前記転動体はセラミック製若しくはガラス製であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の転動装置。
【請求項６】
前記保持部材は樹脂製であることを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載の転動装置。
【請求項７】
前記内側軌道部材及び前記外側軌道部材の間の軸受空間に、空気より比重の大きい流体を充填したことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の転動装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の転動装置を使用し、Ｘ線ＣＴにより内部を観察することを特徴とする転動装置内部観察方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−５４５００（Ｐ２０１０−５４５００Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７５８０９（Ｐ２００９−１７５８０９）
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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