JP2008058152A - 潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置及びその劣化診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 前処理無しで微量の潤滑剤、粘稠性物質を用いて、これら潤滑剤、粘稠性物質の劣化状態を容易に診断することにある。
【解決手段】 回転可能に試料受け板１４を設けた試料載置台１２と、試料受け板１４と対峙する上方側に配置される試料押し当て板２４を進退可能に設け、外部からの駆動制御指示信号を受けて試料押し当て板２４を前進させつつ試料１を所望の厚さに設定する駆動装置２２と、試料１が所定厚さに設定されたとき、試料受け板１４を所定周波数で、かつ、所定振幅値で交互に繰り返し回転させる手段２１または４と、試料受け板１４の回転周期ごとに試料の稠度による曲げ変形応力に応じたレベルの信号を測定するトルクセンサ１１と、このセンサ１１で測定されたレベル信号から試料の劣化を診断する所定の物理量を取得する信号処理部４とを備えた潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電路用開閉器並びに機構構造物を構成する操作機構部の摺動部分および摺動通電部分などに利用される潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置及びその劣化診断方法に関する。

従来から多くの電路用開閉器や機構構造物の操作機構部に潤滑剤や粘稠性物質が使用されている。これら潤滑剤や粘稠性物質は、使用年数とともに、経年劣化及び通電による酸化劣化や離油、設置環境中の腐食性ガスや環境紫外線、さらに塵埃や砂塵の付着等に伴って性状が変化し、徐々に潤滑性能が低下する。因みに、グリース等の粘稠性物質は、劣化や離油によって粘性が増加してくると、例えば操作機構部の摺動部分や回転機構部の回転部分の駆動力に対する抵抗や摩擦力が増大し、機器の動作特性に影響が出てくる。

そこで、潤滑剤や粘稠性物質の潤滑性の機能維持や動作特性に支障が出てくるまでの間に早期に潤滑剤や粘稠性物質の劣化の兆候を把握する必要がある。そのためには、定期点検時などに微量の試料を採取し、潤滑剤や粘稠性物質の劣化を診断し、劣化度合いの把握や寿命を予測し、将来的な交換時期等の予防保全を計画することが重要である。

ところで、従来、エンジンオイ，作動油，潤滑油等に関する劣化診断方法としては、硫酸基，硝酸基，カルボル基，レジン分，水分，全酸価，酸化防止剤，色，ｐＨ，酸性度，塩基性度，汚濁度，酸の電気抵抗，油の低分子量成分などの増加量の測定結果やレーザ光の照射による透過光量の測定結果から、劣化度を判定する方法が提案されている（特許文献１）。粘稠性物質の中でも、グリースの稠度の測定方法は、ＪＩＳＫ２２２０に規定される針入法が一般的に使用されている。針入法は、試料であるグリースの面部に針を押し当て、そのときの針の下がり具合を見て判断する測定方法である。

しかし、この針入法は、少なくとも５ｇの試料を採取する必要があり、また測定の前処理として約６０回の攪拌処理を行う必要がある。また、針入法で得られる測定結果は、針を進入させた時の停止位置を見ていることから、実機の一般的な動特性の動きと異なる一種の静的特性と考えることができ、劣化の程度を的確に把握し難い。

針入法以外の測定方法としては、２枚の板で試料を挟んだときの当該試料の広がり面積を測定する方法や試料を挟んだ２枚の透明板に対して、上方から荷重を与えた後、光源から光を照射し、下方に配置される受光体により試料の広がりに対する未受光面積を測定する方法である（特許文献２，特許文献３）。

また、他の劣化測定方法としては、シリンダー内に試料であるグリースを充填した後、ピストンによってグリースを押し出す圧力を測定することにより、グリースの見掛け上の粘度を測定する方法やシリンダー内に試料を挿入した後、当該試料内にスクリュー状の回転羽を入れ、この回転羽を所定のトルクで回転させたときの回転羽に付設させた抵抗検知センサの検知抵抗から劣化を測定する方法である（特許文献４，特許文献５）。

さらに、他の劣化測定方法としては、赤外線を利用してグリース中の基油の波数３５００ｃｍ^-１（ペルオキシド）による吸光度比を測定することにより、基油の種類や添加物の有無に依らず、劣化度を定量的に評価する方法やグリース中の基油の波数１２５０ｃｍ^-１（メチルシリコーン）と増稠剤（グリース保持剤）の波数１２５０ｃｍ^-１との赤外線の吸光度比を測定し、少量のグリースの劣化の程度を測定する方法である（特許文献６，特許文献７）
その他、類似技術の提案としては、磁気線輪を用いた荷重増減装置により試料に任意の荷重を加えるとともに、差動変圧器を用いた変位測定装置によって荷重に対する試料の変位量を測定し、その変位量から稠度を判定する方法がある。この測定方法は、事前に規格に準じて、測定した稠度と変位量との関係を規定する検量線が必要である（特許文献８）。
特開平０８−２２６８９６号公報 特開昭５８−０５５８３８号公報 特開昭６１−２２３６３１号公報 特開昭６２−１１９４３２号公報 特開２０００−２４１３３０号公報 特開昭６３−２６３４５１号公報 特開昭６３−０５３４４５号公報 特開昭６０−１６１５４５号公報

ところで、以上のような劣化診断の対象となる電路用開閉器並びに機構構造物を構成する操作機構部に使用される潤滑剤や粘稠性物質の量は微量である場合がほとんどであることから、稠度を測定するために必要な量を採取できない場合が多い。また、実際の機構操作部などで最初に操作した際にグリースの硬さなどから正常に動作しない，いわゆる初期動作不良などの動的特性は、針入法や広がり面積による稠度の測定値には反映されない。その理由は実際の機構操作部の中のグリースの状態を見ることができない為である。

また、従来の針入法や広がり面積による稠度測方法は、人為的な寸法読み取り誤差や異物，砂塵などの混入による粘稠性物質の密度に応じて面積が変わるなど、測定データのバラツキが大きく、また十分な攪拌や不純物の除去などの前処理が必要となって煩雑である。

さらに、赤外線の吸光度比による方法は、不純物の除去や基油と増稠剤とを分別するなとの前処理が必要であり、さらに、粘稠性物質の酸化程度は把握できるものの、粘稠性物質の動的特性について直接的に把握するのが困難である。

一方、ピストンで粘稠性物質を押し出したり、試料中に回転羽を挿入して回転させる方法は、粘稠性物質の動的特性を捕らえていると推測できるが、試料の量がある程度必要となり、微量試料の測定には不向きである。また、従来の測定方法の大半は事前に規格に準じて測定した稠度と広がり面積との関係を表す検量線が必要となる問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、前処理無しで微量の潤滑剤、粘稠性物質を用いて、これら潤滑剤、粘稠性物質の劣化を診断する動的特性や機械的特性を把握し、これら物質の劣化状態を容易に診断する潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置及びその劣化診断方法を提供することを目的とする。

（１） 上記課題を解決するために、本発明に係る潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置は、回転可能に試料受け板を設けた試料載置台と、この試料受け板と対峙する上方側に配置される試料押し当て板を進退可能に設け、外部からの駆動制御指示信号に基づいて当該試料押し当て板を前進させつつ押し当てて前記試料受け板上に載置される試料を所望の厚さに設定する駆動装置と、前記試料が所定厚さに設定されたとき、当該試料受け板または試料押し当て板を所定周波数で、かつ、所定振幅値となるように交互に繰り返し回転させる手段と、前記試料載置台に内蔵され、前記試料受け板の回転周期ごとに前記試料の稠度による曲げ変形応力に応じたレベルの信号を測定する測定センサと、この測定センサで測定されたレベル信号から前記試料の劣化を診断するための弾性率、粘性率及び損失正接の何れか１種類以上の物理量を取得する信号処理部とを備えた構成である。

（２） 本発明に係る潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断方法は、下方側に設置される試料載置台に回転可能に設けた試料受け板に試料を載置する試料載置ステップと、この試料受け板と対峙する上方側に配置される試料押し当て板を前進させて前記試料受け板上に載置される試料を所望の厚さに設定する試料設定ステップと、試料が所定厚さに設定されたとき、当該試料受け板を所定周波数で、かつ、所定振幅値となるように交互に繰り返し回転させるステップと、前記試料受け板の回転周期ごとに前記試料の稠度による曲げ変形応力に応じたレベルの信号を測定し、このレベル信号から劣化を診断するための試料の弾性率，粘性率、損失正接の何れか１種類以上の物理量を取得するステップとを有する劣化診断方法である。

（３） また、本発明に係る潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置は、直方体形状をなす所定長さの基台上の一端側に摺動可能に載置され、突き出すように試料受け部を設けた第１の透明板体及び他端側に摺動可能に載置され、前記試料受け部に塗布される試料を上方から所望の荷重にて重ね合わさるように突き出した試料押し当て部を設けたガラス製の第２の透明板体と、前記試料受け部に塗布される試料が前記試料押し当て部を有する第２の透明板体の荷重を受けて放射状に所定の直径まで拡大したとき、当該第２の透明板体を前記第１の透明板体とは逆の方向に引っ張る駆動装置と、前記第１の透明板体側に設けられ、前記駆動装置によって前記第２の透明板体を引っ張ったときの前記試料の劣化程度と相関関係を有する引き剥がし力（せん断力、引っ張り力）を測定する測定手段とを備えた構成である。

（４） さらに、本発明に係る潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断方法は、直方体形状をなす基台上の一端側に摺動可能に載置された第１の透明板体から突き出る試料受け部上面の所定部位に試料を塗布する第１のステップと、基台上の他端側に摺動可能に載置された第２のガラス透明板体に突き出して前記試料受け部に塗布される試料を上方から所望の荷重にて重ね合わさるように試料押し当て部を設定した第２のステップと、前記試料受け部に塗布される試料が前記試料押し当て部に重ね合せによって所定の直径まで拡大したとき、当該第２の透明板体を前記第１の透明板体とは逆の方向に引っ張る第３のステップと、この第３のステップにより前記第２の透明板体を引っ張ったときの前記試料の劣化程度と相関関係を有する引き剥がし力（せん断力、引っ張り力）を測定する第４のステップとを有する劣化診断方法である。

本発明によれば、前処理無しで微量の潤滑剤、粘稠性物質を用いて、これら潤滑剤、粘稠性物質の劣化の診断するための動的特性や機械的特性を把握でき、これら物質の劣化を容易に診断する潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置及びその劣化診断方法を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明に係る潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置の第１の実施の形態を示す構成図である。

劣化診断装置は、下方側に配置され、試料１の劣化に関係する物理量を測定する試料測定系２と、この試料測定系２と対峙するように上方側に配置され、試料１を所望の厚さに設定する試料設定系３と、信号処理部４とで構成される。

試料測定系２は、トルクセンサ１１を内蔵した試料載置台１２と、この試料載置台１２に回転可能に支持される受動子１３と、この受動子１３の上側先端部に固定され、測定対象となる潤滑剤及び粘稠性物質である試料１を載置する例えば円板状の試料受け板１４とが設けられている。なお、トルクセンサ１１に代えてひずみセンサを用いてもよい。

試料測定系２は、試料受け板１４に所定厚さの試料１を設定した後、受動子１３を所定周波数で、かつ、所定の振幅値で交互に繰り返し回転させる機能を有する。

試料設定系３は、例えばアクチュエータドライバなどの駆動制御部２１、この駆動制御部２１からの駆動制御指示信号を受けて電気的に駆動制御する例えばアクチュエータ本体部に相当する駆動装置２２、作動子２３及び試料押し当板２４が設けられている。

駆動制御部２１は、試料１を所望の厚さに設定するための距離が設定され、この設定距離に相当する駆動制御指示信号を出力し、駆動装置２２に送出する。なお、設定距離は試料受け板１４に載せる試料１の量に応じて異なるものであり、また必要に応じ異なる複数の距離を設定してもよい。

アクチュエータ本体部などの駆動装置２２は、駆動制御部２１からの駆動制御指示信号に基づいて作動子２３を所定距離前進させ、試料押し当て板２４を降下させていく。試料押し当て板２４は、試料受け板１４と同じ直径を有する円板状の板体であって、作動子２３の下側先端部に固定され、試料受け板１４に載置される試料１に押し当てていくことにより、所定の厚さに設定する。

なお、試料測定系２は、試料１を所定の厚さの設定した後、所定の周波数，例えば１Ｈｚの周波数で、かつ、一定振幅で交互に繰り返し回転させるようにしたが、逆に駆動制御部２１側に１Ｈｚ周波数で作動子２３を所定方向に交互に繰り返し回転させる構成でもよい。

なお、１Ｈｚの周波数とした理由は、試料受け板１４を所定周期で交互に繰り返し回転させたとき、当該周期ごとに試料１の稠度に応じた曲げ変形応力（回転トルク）が持続的に同期して追従変化する状態を維持することができる為であり、例えば周波数が大きくなると、試料１の稠度による曲げ変形応力の変化が繰り返し周期に全く追従できなくなり、曲げ変形応力が得られなくなる。

次に、以上のような劣化診断装置の動作及び本発明に係る劣化診断方法の一実施の形態について説明する。
（１） 駆動制御部２１に駆動装置２２の作動子２３を所定距離前進させるための距離を設定する。また、初期の段階では、試料受け板１４及び試料押し当て板２４は十分に離れた定位置に設定されている。

以上の状態において、試料受け板１４の上面中央部分に微量の試料１を載せた後、駆動制御部２１から設定距離に応じた駆動制御指示信号を駆動装置２２に送出する。

駆動装置２２は、駆動制御指示信号を受けると、作動子２３を設定距離相当分だけ前進させていく。これに伴って試料押し当て板２４が降下して試料受け板１４上の試料１を押し付けていく。その結果、試料１の面積が増大し、試料受け板１４の全面積相当分まで広がったとき、設定距離に相当する所望の厚さとなる。そして、試料１が所定の厚さに設定されたとき、試料受け板１４の面部から外側にはみ出した試料１を拭き取ることにより、試料１の面積と厚さと試料１の比重とから測定条件に見合う量を管理する。

（２） 試料受け板１４上の試料１が所望の厚さとなった後、駆動制御部２１または信号処理部４からの回転制御指示に基づき、試料載置台１２上の受動子１３を例えば１Ｈｚ周波数で、かつ、所定振幅（所要する回転角度）で交互に繰り返し回転させる。このとき、試料押し当て板２４は受動子１３の回転力に抗して追従しようとする力が作用する。トルクセンサ１１は、試料１の稠度による曲げ変形応力に応じた回転トルク信号（回転角速度と相関関係にある）を測定し、信号変換処理部４に送出する。

なお、駆動装置２２側の作動子２３を所定周波数で、かつ、所定の振幅値で交互に繰り返し回転させてもよい。すなわち、駆動装置２２は、駆動制御部２１で設定された例えば１Ｈｚ周波数となる回転振動指示信号を受け、作動子２３を所定方向に１Ｈｚ周波数で、かつ、所定の振幅値で交互に繰り返し回転する。このとき、試料受け板１４を保持する受動子１３は、試料１に加わる曲げ変形応力に応じた回転トルク信号を測定し、信号変換処理部４に送出する。

（３） 信号変換処理部４は、トルクセンサ１１で測定した回転トルク信号をアンプで所要とするレベルまで増幅した後、複数種類の物理特性量に変換する。つまり、信号変換処理部４は、試料１内の曲げ変形応力と回転トルク信号（ひずみ信号）とが比例関係にあるので、例えばフックの法則に基づき、所定の変換定数を用いて試料１の動的弾性率に変換する。そして、受動子１３を１Ｈｚ周波数の一定振幅で繰り返し回転することにより、各周期ごとに試料１の動的弾性率を求めていき、当該動的弾性率が安定な値となるまで受動子１３を交互に繰り返し回転させ、その安定域に入ったときに試料１の真の弾性率を取得する。なお、対象とする試料１の種類によって動的弾性率の安定域時間が異なるが、例えばグリースの場合には２００秒前後にわたって１Ｈｚ周波数の一定振幅で繰り返し回転させることにより、動的弾性率が安定する。

図２は、１Ｈｚ周波数で、かつ、一定振幅で受動子１３を繰り返し回転させつつ、トルクセンサ１１で測定されたトルク信号を信号変換処理部４で試料１の動的弾性率Ｐａ、動的粘性率Ｐｂ及び損失正接（ｔａｎδ）を取得し、プロットした図である。なお、試料１の動的粘性率Ｐｂは、１Ｈｚ周波数で、かつ、一定振幅で回転を繰り返すごとに消費されるエネルギー（熱消費エネルギー）に相当する。動的粘性率Ｐｂは、粘稠性物質中の粘性応力は変形速度（ひずみ）の１次関数に相当するものと仮定することができ、そのときの速度勾配に対する比例係数で表すことができる。損失正接（ｔａｎδ）は、弾性率Ｐａに対する粘性率Ｐｂの割合を示す振動吸収性で表すことができる。

図３は横軸方向の劣化の程度、縦軸方向に信号変換処理部４で得られた弾性率及び粘性率をとって折れ線グラフ化した図である。この図からも明らかなように、潤滑剤及び粘稠性物質の新品、劣化品及び寿命品について、潤滑剤及び粘稠性物質における弾性率及び粘性率をグラフ化したものであって、潤滑剤及び粘稠性物質の劣化の程度が進むほど、弾性率及び粘性率が高くなる。このことは、潤滑剤及び粘稠性物質の弾性率及び粘性率、ｔａｎδなどの物理的特性を測定することにより、これら弾性率及び粘性率、ｔａｎδと稠度（＝劣化の程度）との間に高い相関関係を有することが分る。

従って、以上のような実施の形態によれば、試料受け板１４上に試料１を載せた後、作動子２３ひいては試料押し当て板２４を所定距離前進させつつ押し当てることにより、試料１を所定の厚さに設定した後、試料受け板１４側または試料押し当て板２４側を所定周波数で、かつ、所定の振幅値で交互に繰り返し回転させ、そのときの試料１の曲げ変形応力に応じたトルク信号を取り出し、試料１の劣化の指標となる物理量を得るので、潤滑剤及び粘稠性物質の初動動作不良を含む動的特性を取り出すことができ、ひいては劣化状態を容易に把握することができる。

また、潤滑剤及び粘稠性物質の動的特性を取り出すために、大掛かりな前処理が不要であり、また検量線も必要とせず、複雑な作業を行うことなく比較的迅速に劣化状態を把握できる。

（第２の実施の形態）
図４は本発明に係る潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置の第２の実施形態を示す図であって、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は上面図である。

この劣化診断装置は、直方体形状をなす２つの金属製基台３１ａ，３１ｂが突き合わせるように配置されている。これら基台３１ａ，３１ｂの上面部長手方向に沿って凹状溝３２ａ，３２ｂが形成され、これら溝３２ａ，３２ｂには例えばガラスなどの透明板体３３ａ，３３ｂが当該透明板体３３ａ，３３ｂの高さの例えば６分の１程度入り込むように嵌合され、透明板体３３ａ，３３ｂの横方向のずれを防いでいる（図５参照）。

基台３１ａに載置される透明板体３３ａは長手方向のほぼ２分する位置から図示右側方向にＬ字状に切り欠いて平坦な試料受け部３４ａが形成され、一方、基台３１ｂに載置される透明板体３３ｂは長手方向のほぼ２分する位置から図示左側方向に逆Ｌ字状に切り欠いて平坦な試料押し当て部３４ｂが形成されている。つまり、透明板体３３ａの試料受け部３４ａと当該試料受け部３４ａの上部に位置する透明板体３３ｂの試料押し当て部３４ｂとが完全に重なり合う状態となる。

このとき、各透明板体３３ａ，３３ｂが図示左右方向に可動可能にするために、各透明板体３３ａ，３３ｂの試料受け部３４ａ，試料押し当て部３４ｂの各先端部と相手側となる透明板体３３ｂ，３３ａの対峙面部との間に所定の隙間３５が設けられている。

なお、透明板体３３ａは、ガラス板体を用いたが、例えば重量の軽いアクリル板体でもよい。一方、透明板体３３ｂは、適宜な重量を必要とすることから、ガラス板体を用いるのが望ましい。

そして、透明板体３３ｂの試料押し当て部３４ｂの上面部の所定領域には図６に示すような目盛り３６が施されている。この目盛り３６は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ０．５ｍｍ間隔でマーキングされ、かつ、中心部から外側方向に５ｍｍ間隔の円が描かれている。５ｍｍ間隔の円を描き、かつ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に０．５ｍｍ間隔でマーキングを施した理由は、潤滑剤及び粘稠性物質の設定位置と広がり径を視覚的に読み取り可能にする為である。

前記透明板体３３ａの図示右側端部には電気的に駆動制御する例えばアクチュエータ本体部などの駆動装置３７を介して例えばアクチュエータドライバなどの駆動制御部３８が接続されている。駆動制御部３８は、透明板体３３ａを図示右側方向に所要の引張り力で引張るための引張り力指示信号を駆動装置３７に伝達する。駆動装置３７は、引張り力指示信号を受けて透明板体３３ａを図示右側方向に引き寄せる。なお、所要のタイミングで透明板体３３ａに所定のばね力を有する引張りばねを接続し、透明板体３３ａを引っ張る構成であってもよい。

さらに、前記透明板体３３ｂの図示左側端部にはロードセル３９を介して信号処理部４０が接続されている。ロードセル３９は試料１の引き剥がし力を測定する。信号処理部４０は、ロードセル３９で測定した引き剥がし力に相当する信号を受け取り、せん断力及び引っ張り力に変換し出力する。

次に、以上のような劣化診断装置の動作及び本発明に係る劣化診断方法の一実施の形態について説明する。
（１） 先ず、電路用開閉器や機構構造物の操作機構部から採取した潤滑剤または粘稠性物質を透明板体３３ａの試料受け部３４ａの所定位置に塗布した後、当該試料受け部３４ａ上に位置決めして透明板体３３ｂの試料押し当て部３４ｂを重ね合すように当該透明板体３３ｂを基台３１ｂ上に設置する。

（２） この状態においては、試料受け部３４ａ上の試料１が透明板体３３ｂの荷重を受けて広がっていくので、透明板体３３ｂを載せた後一定時間経過後に目盛り３６を通して試料１の広がり径を読み取るとともに、少なくとも透明板体３３ｂをガラス板体とすることにより、広がった試料１から当該試料1内に気泡や異物の巻き込み、さらに密着度合いを観察し、記録する。

（３） 試料1内に気泡や異物の巻き込みが少なく、また密着度合いから測定に十分であると判断したとき、駆動制御部３８を稼動し、引っ張り制御指示信号を駆動装置３７送出し、当該駆動装置３７にて透明板体３３ｂを図示右方向に引っ張る。

（４） 駆動装置３７により透明板体３３ｂを図示右方向に引っ張ると、透明板体３３ｂが徐々に右方向に移動し、それに伴って試料１の稠度に応じたずれ量（せん断力）となって現れる。その後、駆動装置３７による引っ張り力が大きくなるにつれ、試料１が試料受け部３４ａの面部にそって相互に逆方向にずれようとする現象，つまり、互いに引き剥がれようとする作用が働きつつ、他方の透明板体３３ａが図示右方向に少しずつ可動する。

このとき、ロードセル３９は、透明板体３３ｂを介して試料１の稠度に応じた引き剥がし力（せん断力，引っ張り力）に比例するレベルの信号を取り出し、信号処理部４０に送出する。信号処理部４０は、ロードセル３９で測定したレベル信号をロードセルアンプで増幅した後、所要とする引き剥がし力（せん断力，引っ張り力）を算出し出力する。

図７は試料１のせん断特性を示す図である。この図は同一試料１に対して測定回数Ｎ＝５回にわたってせん断特性を求めた実験例であって、本来であれば、５回のせん断特性は互いに重なり合った状態で表されるが、ここでは説明の便宜上、見易くするために横軸方向に並べて示している。この図の横軸は、透明板体３３ｂを介して試料１を引っ張ったときの当該試料１のずれ移動距離、縦軸はせん断力Ｆを示す。なお、各せん断特性の図示（イ）は引っ張り始め、各特性の頂点部（ロ）は最大せん断力（引っ張り力）、図示（ハ）は試料１の伸びきった収束点、図示（ニ）は試料１のずれ移動距離（ｍｍ）を示す。

この図から明らかなように、５回の実験結果から分るように、同一試料１の場合には各最大せん断力にそれ程大きな変化が見られない。そこで、このように５回の実験結果で得られた最大せん断力を平均化し、当該試料１の最大せん断力Ｆとする。

図８は図７の実験結果を踏まえて潤滑剤及び粘稠性物質の劣化の程度と最大せん断力（引っ張り力）Ｆとの関係を示した図である。同図に示すように、使用始めの新品と長期間使用した劣化品と交換を必要とする２つの寿命品１，２とについて、図６に示す実験によって最大せん断力Ｆを求めると、新品の場合には潤滑剤及び粘稠性物質がさらさらの状態にあるので、劣化品及び２つの寿命品１，２に比べて最大せん断力Ｆが小さいが、劣化品，寿命品１，２となるに従って最大せん断力Ｆが大きくなる。劣化品，寿命品１，２の場合には潤滑剤及び粘稠性物質が徐々硬くなってくる為である
よって、図８から潤滑剤及び粘稠性物質のせん断応力，引っ張り応力の如く機械的特性を測定することにより、これらせん断応力，引っ張り応力と稠度（＝劣化の程度）との間に高い相関関係を有していることが分る。

従って、以上のような実施の形態によれば、透明板体３３ａの試料受け部３４ａに試料１を載せた後、透明板体３３ｂの試料押し当て部３４ｂを重ね合わすように載せて荷重をかけ、駆動装置３７で透明板体３３ｂを引っ張り、そのとき、試料１を介して透明板体３３ａにかかる試料１の引き剥がし力（せん断力，引っ張り力）を測定し、ひいては、劣化の指標となる機械的特性を得ることにより、第１の実施の形態と同様に潤滑剤及び粘稠性物質の劣化状態を容易に把握することができる。

また、潤滑剤及び粘稠性物質の機械的特性を取り出すために、大掛かりな前処理が不要であり、また検量線も必要とせず、複雑な作業を行うことなく比較的迅速に劣化状態を把握できる。

その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。例えば図４では、直方体形状をなす２つの金属製基台３１ａ，３１ｂが突き合わせるように配置したが、同等の長さを有する直方体形状をなす１つの金属製基台であっても構わない。

本発明に係る潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置の第１の実施形態を示す構成図。 試料を１Ｈｚの周波数で、かつ、一定振幅値で交互に回転を繰り返しつつ、各周期ごとに求めた弾性率、粘性率及び損失正接（ｔａｎδ）をプロットした図。 新品，劣化品、寿命品に対する弾性率、粘性率を示す図。 本発明に係る潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置の第２の実施形態を示す構成図であって、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は上面図。 定置基台と透明板体との嵌合状態を示す断面図。 一方の透明板体に設けた試料押し当て部の上面部に施された目盛りを示す図。 同一試料を５回にわたって当該試料に引っ張り力を与えたとき、試料のずれ移動距離とせん断力（引っ張り力）との関係を示すせん断特性図。 潤滑剤及び粘稠性物質の新品、劣化品及び寿命品に対する劣化の程度とせん断力との関係を示す図。

符号の説明

１…試料、２…試料測定系、３…試料設定系、４…信号処理部、１１…トルクセンサ、１２…試料載置台、１３…受動子、１４…試料受け板、２１…駆動制御部、２２…駆動装置、２３…作動子、２４…試料押し当板、３１ａ，３１ｂ…金属製定置基台、３２ａ，３２ｂ…溝、３３ａ，３３ｂ…透明板体、３４ａ…試料受け部、３４ｂ…試料押し当て部、３６…目盛り、３７…駆動装置、３８…駆動制御部、３９…ロードセル、４０…信号処理部。

Claims (10)

1. 潤滑剤及び粘稠性物質（以下、試料と呼ぶ）の劣化を診断する劣化診断装置において、
   回転可能に試料受け板を設けた試料載置台と、
   この試料受け板と対峙する上方側に進退可能に試料押し当て板を設け、外部からの駆動制御指示信号に基づいて当該試料押し当て板を前進させつつ押し当てて前記試料受け板上に載置される試料を所望の厚さに設定する駆動装置と、
   前記試料が所望の厚さに設定されたとき、前記試料受け板または前記試料押し当て板を所定周波数で交互に繰り返し回転させる手段と、
   前記試料載置台に内蔵され、前記試料受け板の回転周期ごとに前記試料の稠度による曲げ変形応力に応じたレベル信号を測定する測定センサと、
   この測定センサで測定されたレベル信号から前記試料の劣化を診断するための所定の物理量を取得する信号処理部と
   を備えたことを特徴とする潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置。
2. 前記駆動装置は、作動子を備えたアクチュエータを用いたことを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置。
3. 前記測定センサは、トルクセンサまたはひずみセンサを用いたことを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置。
4. 前記信号処理部で取得する所定の物理量は、前記試料の劣化程度と相関関係を有する弾性率、粘性率、損失正接の何れか１種類以上であることを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置。
5. 試料の劣化を診断する潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断方法において、
   下方側に設置される試料載置台に回転可能に設けた試料受け板に試料を載置する試料載置ステップと、この試料受け板と対峙する上方側に配置される試料押し当て板を前進させつつ押し当てて前記試料受け板上に載置される試料を所望の厚さに設定する試料設定ステップと、前記試料が所定厚さに設定されたとき、当該試料受け板を所定周波数で交互に繰り返し回転させるステップと、前記試料受け板の回転周期ごとに前記試料の稠度による曲げ変形応力に応じたレベル信号を測定し、このレベル信号から劣化を診断するための試料の弾性率，粘性率、損失正接の何れか１種類以上の物理量を取得するステップとを有することを特徴とする潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断方法。
6. 前記試料受け板を交互に繰り返し回転させる所定周波数は、１Ｈｚの周波数であることを特徴とする請求項５に記載の潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断方法。
7. 前記試料受け板を交互に繰り返し回転させる時間は、試料の弾性率または粘性率が安定域に入る所定の時間まで継続することを特徴とする請求項５に記載の潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断方法。
8. 試料の劣化を診断する潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置において、
   直方体形状をなす所定長さの基台上の一端側に摺動可能に載置され、試料受け部を設けた第１の透明板体及び他端側に摺動可能に載置され、前記試料受け部に載置される試料を上方から所望の荷重で重ね合わせるように押し当てる試料押し当て部を設けたガラス製の第２の透明板体と、
   前記試料受け部に載置される試料が前記試料押し当て部を有する第２の透明板体の荷重を受けて放射状に所定の直径まで広がったとき、当該第２の透明板体を前記第１の透明板体とは逆の方向に引っ張る駆動装置と、
   前記第１の透明板体側に設けられ、前記駆動装置によって前記第２の透明板体を引っ張ったときの前記試料の劣化程度と相関関係を有する引き剥がし力（せん断力、引っ張り力）を測定する測定手段と
   を備えたことを特徴とする潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置。
9. 請求項８に記載の潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置において、
   前記試料押し当て部の真上面部に前記試料の広がり直径を視認可能にする目盛りを施したことを特徴とする潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断装置。
10. 試料の劣化を診断する潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断方法において、
    直方体形状をなす基台上の一端側に摺動可能に載置された第１の透明板体から突き出る試料受け部上面の所定部位に試料を塗布する第１のステップと、
    基台上の他端側に摺動可能に載置された第２のガラス透明板体に突き出して前記試料受け部に塗布される試料を上方から所望の荷重にて重ね合わさるように試料押し当て部を設定した第２のステップと、
    前記試料受け部に塗布される試料が前記試料押し当て部に重ね合せによって所定の直径まで拡大したとき、当該第２の透明板体を前記第１の透明板体とは逆の方向に引っ張る第３のステップと、
    この第３のステップにより前記第２の透明板体を引っ張ったときの前記試料の劣化程度と相関関係を有する引き剥がし力（せん断力、引っ張り力）を測定する第４のステップとを有することを特徴とする潤滑剤及び粘稠性物質の劣化診断方法。

Images