JP2006177407A - 潤滑剤監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の種類の潤滑剤の検査を簡単安価に行うことができる潤滑剤監視装置を提供する。
【解決手段】 検査管２における第１バルブ１０と第２バルブ１１との間の領域に潤滑剤を収容した後、摩耗粉着磁用コイル３によって、上記領域に所定の磁場を発生させて、上記領域に収容させている潤滑剤中に分散している金属摩耗粉を磁化する。その後、摩耗粉集中用コイル５を駆動して、磁化された金属摩耗粉を、上記領域における第２バルブ２側の近傍に集中した後、上記領域外でかつ第２バルブ１１の近傍に配置されている高感度磁気センサ６で、第２バルブ２側の近傍に集中した金属摩耗粉が生成する磁力を検出する。高感度センサ５の出力を受けたマイコン７で、磁化された金属摩耗粉の量を算出し、この量に基づいて潤滑剤の劣化の有無を判断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軸受等の機械内に封入されている潤滑剤の劣化状態を監視できる潤滑剤監視装置に関する。

従来、軸受内のグリースの劣化状態を検査できる潤滑剤監視装置としては、特開平１１−９３９５７号公報（特許文献１）に記載されているものがある。

この潤滑剤監視装置は、グリース流入配管と、グリース流出配管と、グリース循環ポンプと、赤外線発光源と、受光素子と、スペクトル分析装置とを備える。

この潤滑剤監視装置は、玉軸受内のグリースの劣化の検査を行うようになっている。

上記潤滑剤の検査が行われる玉軸受は、軸受箱を介して軸受フレームに装着されており、外輪と、内輪と、玉とを備えている。上記外輪は固定側であり、周方向に回転不可能になっている。上記外輪は、上記外輪の外周側と内周側とを連通するグリース流入口およびグリース流出口を有している。上記内輪は、周方向に回転するようになっている。上記玉は、外輪の内周軌道面と内輪の外周軌道面との間に、保持器によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てて複数配置されている。

上記グリース流入配管は、上記グリース循環ポンプの吐出口と、上記外輪のグリース流入口とを接続しており、上記グリース流出配管は、上記外輪のグリース流出口と、上記グリース循環ポンプの取込口とを接続している。

上記グリース循環ポンプは、取込口からグリースを取り込んで、吐出口からグリースを吐出するようになっている。

上記赤外線発光源は、上記グリース流入配管内を流れるグリースに赤外線を照射するようになっている。また、上記受光素子は、上記赤外線発生源から出射されて上記グリース流入配管内を流れるグリースで反射された赤外線を受光して、受光した赤外線を電気信号に変換するようになっている。

上記スペクトル分析装置は、上記受光素子が出力した電気信号に基づいて、赤外線のスペクトル分析を行うようになっている。

上記従来の潤滑剤監視装置は、上記スペクトル分析装置が分析した赤外線スペクトルに基づいて、グリースにおける赤外線の反射・吸収の度合いを分析することにより、グリースの劣化の状態を検出するようになっている。

しかしながら、上記従来の潤滑剤監視装置では、赤外線の反射・吸収に基づいて、グリースの劣化の度合いを検出するので、劣化の前後で、赤外線の反射率または吸収率が変化するグリースしか監視できず、赤外線の劣化の前後で、赤外線の反射・吸収が変化しない種類のグリースの劣化の監視を行うことができないという問題がある。
特開平１１−９３９５７号公報（第９図）

そこで、本発明の課題は、複数の種類の潤滑剤の検査を簡単安価に行うことができる潤滑剤監視装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の潤滑剤監視装置は、
潤滑剤中に分散している摩耗粉を磁化する磁化手段と、
磁化した摩耗粉を一部分に集中する摩耗粉集中手段と、
集中した摩耗粉の磁力を測定する磁気センサと
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、上記磁気センサが測定した磁力によって、潤滑剤中の摩耗粉の量の測定を行い、摩耗粉の量に基づいて潤滑剤の劣化状態を判断する。したがって、従来の光を使用する検査の場合と比較して、複数の種類の潤滑剤の検査を行うことができる。また、高価な発光素子を用いずに、安価な磁化手段を用いて検査を行うので、潤滑剤の劣化を安価に判断できる。

また、一実施形態の潤滑剤監視装置は、上記磁力に基づいて潤滑剤の劣化を判断する劣化判断手段を備える。

上記実施形態によれば、上記劣化判断手段によって、潤滑剤の劣化を判断できる。

また、一実施形態の潤滑剤監視装置は、上記潤滑剤を収容する容器を備えている。

上記実施形態によれば、容器の位置を適切に設定することによって、潤滑剤を所望の位置に位置決めできる。

また、一実施形態の潤滑剤監視装置は、上記潤滑剤を、上記容器内を流動させるポンプを備える。

上記実施形態によれば、上記ポンプを備えるので、潤滑剤を、上記容器内を容易に流動させることができる。

また、一実施形態の潤滑剤監視装置は、上記容器は、管であり、上記管に流入する潤滑剤の量を調整する第１バルブと、上記管から流出する潤滑剤を調整する第２バルブとを備え、上記磁化手段は、上記第１バルブと上記第２バルブとの間に設置されている。

上記実施形態によれば、上記第１バルブおよび第２バルブを有するので、第１バルブを開いた状態にする一方、第２バルブを閉じた状態にすることによって、第１バルブと第２バルブとの間に潤滑剤を円滑に導入することができる。

また、上記実施形態によれば、上記磁化手段を、上記第１バルブと上記第２バルブとの間に設置しているので、管における上記第１バルブと上記第２バルブとの間に存在している摩耗粉の全部を磁化することができる。したがって、管における上記第１バルブと上記第２バルブとの間の容積は既知であるので、潤滑剤中の摩耗粉の含有率を容易かつ正確に測定できる。

本発明の潤滑剤監視装置によれば、磁気センサが測定した磁力によって、潤滑剤中の摩耗粉の量の測定を行い、摩耗粉の量に基づいて潤滑剤の劣化状態を判断する。したがって、従来の光を使用する検査の場合と比較して、複数の種類の潤滑剤の検査を行うことができる。また、高価な発光素子を用いずに、安価な磁化手段を用いて検査を行うので、潤滑剤の劣化を安価に判断できる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の潤滑剤監視装置の斜視図である。

この潤滑剤監視装置は、玉軸受１と、検査管２と、磁化手段の一例としての摩耗粉着磁用コイル３と、摩耗粉集中手段の一例としての摩耗粉集中用コイル５と、磁気センサである高感度磁気センサ６と、劣化判断手段の一例としてのマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）７とを備える。

上記玉軸受１は、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）製の内輪８と、高炭素クロム軸受鋼製の外輪９と、図示しない高炭素クロム軸受鋼製の玉と、シール部材１１とを有している。上記内輪８は、図示しない回転軸に固定されている一方、外輪９は、玉軸受１が配置されている装置のハウジング等に固定されている。また、上記玉は、内輪８の外周軌道面と外輪９の内周軌道面との間に、保持器によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて複数配置されている。

上記検査管２は、玉軸受１の内部からシール部材１１の芯金部の第１箇所１７を貫通した後、略１８０°向きを変えて、シール部材１１の芯金部の第２箇所１８を貫通して玉軸受１の内部に戻っている。上記検査管２の第１箇所側の開口は、玉軸受の径方向の内方に向けられており、玉軸受１が可動しているとき、遠心力によって潤滑剤が上記第１箇所側の開口を介して、検査管２に流入するようになっている。また、上記検査管２の第２箇所側の開口は、玉軸受１の径方向の外方に向けられており、玉軸受１が可動しているとき、遠心力によって潤滑剤が上記第２箇所側の開口を介して、検査管２から流出し易く、玉軸受１内に戻るようになっている。

上記検査管２における上記１８０°向きを変える部分は、略コ字形状になっている。上記コ字形状の部分の略平行に延びる部分の一方には、第１バルブ１０が配置され、略平行に延びる部分の他方には、第２バルブ１１が設置されている。上記第１バルブ１０は、第２バルブ１１よりも第１箇所１７側に配置されており、検査管２に流入する潤滑剤の量を制御している。また、第２バルブ１１は、検査管２から流出する潤滑剤の量を制御している。

上記検査管２における第１バルブ１０と第２バルブ１１との間の直線部分１９は、検査管２における第１バルブ１０の設置部分および検査管２における第２バルブ１１の設置部分と垂直な方向に延びている。

上記摩耗粉着磁用コイル３は、検査管２の直線部分１９を、取り囲むように配置されている。一方、上記摩耗粉集中用コイル５は、直線部分１９の第２バルブ１１側の端面の近傍に配置されている。詳しくは、上記摩耗粉集中用コイル５は、直線部分１９の第２バルブ１１側の延長線上に配置されている鉄心１４に巻き付けられている。上記摩耗粉集中用コイル５は、駆動中、直線部分１９の第２バルブ１１側の端面近傍に、S極を形成するようになっている。

高感度磁気センサ６は、センサ面に入射する磁力線の磁力（磁束密度）を検出するようになっている。上記高感度磁気センサ６のセンサ面は、直線部分１９の第２バルブ１１側の端面に当接している。

上記マイコン７は、高感度磁気センサ６の出力を受けるようになっている。上記マイコン７には、予め複数の潤滑剤において、劣化の有無の基準となる摩耗粉の含有率のデータが、入力されている。上記マイコン７は、検査開始時に、外部から潤滑剤の種類を示す信号を受けて、潤滑剤の劣化の基準となる含有率を選択するようになっている。また、上記マイコン７は、高感度磁気センサ６からの出力と、検査管２における第１バルブ１０と第２バルブ１１との間の容積とに基づいて、潤滑剤中の摩耗粉の含有量を算出するようになっている。そして、上記マイコン７は、基準となる含有率と、潤滑剤中の摩耗粉の含有率とを比較して、潤滑剤中の摩耗粉の含有量が、基準となる含有率を超えた潤滑剤を使用不可と判断する一方、潤滑剤中の摩耗粉の含有量が、基準となる含有率におさまった潤滑剤を使用可能と判断するようになっている。

上記構成において、以下のようにして、潤滑剤の劣化の判断を行う。

先ず、潤滑剤充填工程を行う。この潤滑剤充填工程では、玉軸受１が駆動している状態で、第１バルブ１０を開くと共に、第２バルブ１１を閉じて、玉軸受１の内輪８の回転により、潤滑剤を検査管２内に押し出して、図２に示すように、検査管２における第１バルブ１０と第２バルブ１１との間に、潤滑剤を充填する。

次に、摩耗粉着磁工程を行う。この摩耗粉着磁工程では、第１バルブ１０と第２バルブとの間に潤滑剤が充填されている状態で、第１バルブ１０を閉じて、この後、摩耗粉着磁用コイル３を所定の時間駆動して、潤滑剤中の金属摩耗粉２０を着磁する。

尚、この実施形態では、金属摩耗粉２０は、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）からなるが、ＳＵＪ２は、炭素を多く含むので、残留磁束密度が強く、金属摩耗粉２０は、小さな磁石に成り易い。

この後、着磁摩耗粉集中工程を行う。この着磁摩耗粉集中工程では、摩耗粉集中用コイル５を所定の時間駆動して、検査管２の直線部分の第２バルブ側の端面にＳ極を生成し、図３に示すように、上記摩耗粉着磁工程で着磁された着磁摩耗粉３０を、Ｎ側を摩耗粉集中用コイル５側に向けた状態で、検査管２の直線部分の第２バルブ側の端面付近の領域に集めるようにする。

尚、摩耗粉集中用コイル５によって磁界が生成されると、着磁摩耗粉３０は、図３に示すように、磁気的に等方性を成して集まる。複数の着磁摩耗粉３０が、磁気的に等方性を成して集まると、磁束密度の値は、着磁摩耗粉３０の量が多くなるにしたがって、高い値になる。

この後、磁力測定工程を行う。この磁力測定工程では、一箇所（検査管２の直線部分の第２バルブ側の端面付近の領域）に集められた着磁摩耗粉３０が生成する磁場の磁力（磁束密度）を、高感度磁気センサ６によって測定する。

最後に、潤滑剤排出工程と劣化判断工程を同時に行う。具体的には、潤滑剤排出工程では、第１バルブ１０を閉じた状態で、第２バルブ１１を開いて、第１バルブ１０と第２バルブ１１との間の潤滑剤を、玉軸受内に戻す（外部に排出したり、フィルターを介してから玉軸受内に戻しても良い。）。

また、上記劣化判断工程では、マイコン７が、高感度磁気センサ６が検出した磁力に基づいて、着磁摩耗粉の総量を算出して、この着磁摩耗粉の総量に基づいて、潤滑剤中の摩耗粉の含有率を算出するようになっている。そして、上記マイコン７は、基準となる含有率と、潤滑剤中の摩耗粉の含有率とを比較して、潤滑剤中の摩耗粉の含有量が、基準となる含有率を超えた潤滑剤を使用不可と判断する一方、潤滑剤中の摩耗粉の含有量が、基準となる含有率におさまった潤滑剤を使用可能と判断するようになっている。

第１実施形態の潤滑剤監視装置によれば、マイコン７が、磁気センサ７が測定した磁力によって、潤滑剤中の摩耗粉の量の測定を行い、摩耗粉の量に基づいて潤滑剤の劣化状態を判断する。したがって、光を用いずに潤滑剤の劣化の状態を検査するので、複数の種類の潤滑剤の検査を行うことができる。また、高価な発光素子を用いずに、比較的安価な摩耗粉着磁用コイル３および摩耗粉集中用コイル５を用いて検査を行うので、潤滑剤の劣化を安価に判断できる。

また、第１実施形態の潤滑剤監視装置によれば、検査管２を用いたので、検査管２の位置を適切に設定することによって、潤滑剤を所望の位置に位置決めできる。

また、第１実施形態の潤滑剤監視装置によれば、第１バルブ１０および第２バルブ１１を有するので、第１バルブ１０を開いた状態にする一方、第２バルブ１１を閉じた状態にすることによって、検査管２における第１バルブ１０と第２バルブ１１との間の部分に潤滑剤を円滑に導入することができる。

また、第１実施形態の潤滑剤監視装置によれば、摩耗粉着磁用コイル３を、検査管２における第１バルブ１０と第２バルブ１１との間に部分に設置しているので、検査管２における第１バルブ１０と第２バルブ１１との間に存在している摩耗粉の全部を磁化することができる。したがって、検査管２における第１バルブ１０と第２バルブ１１との間の容積は既知であるので、潤滑剤中の摩耗粉の含有率を容易かつ正確に測定できる。

尚、第１実施形態の潤滑剤監視装置では、検査した潤滑剤を使用している玉軸受１の劣化の有無の判断までは、行わなかった。しかしながら、マイコンに、算出した潤滑剤中の摩耗粉の含有率に基づいて、その潤滑剤を使用している機械（今の場合、玉軸受１）の摩耗の度合を判断させるようにしても良く、マイコンに、検査した潤滑剤を使用している機械（今の場合、玉軸受１）の劣化を判断させても良く、機械の寿命がつきているか否かを判断させても良い。

また、第１実施形態の潤滑剤監視装置では、磁化手段として、摩耗粉着磁用コイル３を使用すると共に、摩耗粉集中手段として、摩耗粉集中用コイル５を使用したが、この発明では、磁化手段と摩耗粉集中手段のうちの少なくとも一方を、永久磁石で構成しても良い。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態の潤滑剤監視装置の部分斜視図である。

第２実施形態の潤滑剤監視装置は、潤滑剤を、検査管内を流すポンプ４４を有する点のみが、第１実施形態の潤滑剤監視装置と異なる。

第２実施形態の潤滑剤監視装置では、第１実施形態の潤滑剤監視装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第２実施形態の潤滑剤監視装置では、第１実施形態の潤滑剤監視装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の潤滑剤監視装置と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行うことにする。

図４に示すように、上記ポンプ４４は、シール部材１１を境にして、玉側と反対側の領域に配置されている。上記ポンプ４４は、第１箇所１７と第１バルブ１０との間に配置されている。上記ポンプ４４は、一定量の潤滑剤を強制的に吸い上げて、検査管４２内を流すようになっている。

第２実施形態の潤滑剤監視装置によれば、ポンプ４４を備えるので、潤滑剤を、検査管４２内を容易に流動させることができる。

尚、第１,２実施形態の潤滑剤監視装置では、摩耗粉を磁化して、一部分に集中して、磁力を測定することによって潤滑剤の劣化を判断するという思想を、玉軸受１に適用した。しかしながら、摩耗粉を磁化して、一部分に集中して、磁力を測定することによって潤滑剤の劣化を判断するというこの発明の思想は、例えば、ころ軸受等、密閉された潤滑剤の収容空間を有するすべての機械（軸受以外の機械も含む）に適用できることは、勿論である。

本発明の第１実施形態の潤滑剤監視装置の斜視図である。 上記潤滑剤監視装置が有する摩耗粉着磁用コイル付近の拡大模式図である。 上記潤滑剤監視装置が有する摩耗粉集中用コイルを駆動したときの、摩耗粉の存在位置および摩耗粉の磁化の方向を示す模式図である。 本発明の第２実施形態の潤滑剤監視装置の部分斜視図である。

符号の説明

１ 玉軸受
２,４２ 検査管
３ 摩耗粉着磁用コイル
５ 摩耗粉集中用コイル
６ 高感度磁気センサ
７ マイコン
８ 内輪
９ 外輪
１０ 第１バルブ
１１ 第２バルブ
１４ 鉄心
２０ 金属摩耗粉
３０ 着磁摩耗粉
４４ ポンプ

Claims (5)

1. 潤滑剤中に分散している摩耗粉を磁化する磁化手段と、
   磁化した摩耗粉を一部分に集中する摩耗粉集中手段と、
   集中した摩耗粉の磁力を測定する磁気センサと
   を備えることを特徴とする潤滑剤監視装置。
2. 請求項１に記載の潤滑剤監視装置において、
   上記磁力に基づいて潤滑剤の劣化を判断する劣化判断手段を備えることを特徴とする潤滑剤監視装置
3. 請求項1または２に記載の潤滑剤監視装置において、
   上記潤滑剤を収容する容器を備えることを特徴とする潤滑剤監視装置。
4. 請求項３に記載の潤滑剤監視装置において、
   上記潤滑剤を、上記容器内を流動させるポンプを備えることを特徴とする潤滑剤監視装置。
5. 請求項３または４に記載の潤滑剤監視装置において、
   上記容器は、管であり、
   上記管に流入する潤滑剤の量を調整する第１バルブと、上記管から流出する潤滑剤を調整する第２バルブとを備え、
   上記磁化手段は、上記第１バルブと上記第２バルブとの間に設置されていることを特徴とする潤滑剤監視装置。

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