JP2008275494A - 潤滑剤および粘稠性物質の劣化診断方法およびその診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性がある見掛け粘度が高い潤滑剤や粘稠性物質の粘弾性を微量の試料によって測定することができ、正確な潤滑剤や粘稠性物質の劣化状態を把握できる劣化診断方法および診断装置を得ること。
【解決手段】可動部に使用する潤滑剤や粘稠性物質の粘弾性率を測定し、初期の粘弾性率との変化率によって潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断を行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電路用開閉器並びに操作機構の摺動部および摺動通電部等に使用されるグリース等の粘性潤滑剤の劣化診断方法およびその診断装置に関する。

電路用開閉器並びに機構構造物の操作機構部には潤滑剤や粘稠性物質が使用されており、これらは使用年数とともに、経年的および通電等による酸化劣化、離油、設置環境中の腐食性ガスや環境紫外線、或いは塵埃や砂塵の付着等により性状が変化し、潤滑性能が低下してくる。グリース等では劣化や離油により粘性が増加してくると、潤滑部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、潤滑性の機能維持や動作特性に支障が出るまでに至らない状態で、早期の段階で潤滑剤の劣化の兆候を把握する必要がある。また、定期点検時に微量の潤滑剤で劣化度合いを把握することが可能で、その寿命を予測でき、潤滑剤の交換時期を計画したり予防保全を行うためにも、潤滑剤や粘稠性物質の劣化状態を診断する必要がある。

ところで、このようなグリースの物理的特性を評価する方法として、従来から一般に実施されているものは、ＪＩＳ−２２２０−１９８０に規定されているグリースの堅さを示すちょう度測定試験がある。

上記ちょう度の測定方法は、容器内に資料としてのグリースを収容し、上記試料内に円錐コーンを載せ、上記円錐コーンの所定時間後の挿入深さをを求めることによりちょう度を測定するものである。ところが、このちょう度の測定方法には資料としてのグリースが最小５ｇから最大１５００ｇと多量に必要であり、現実に使用されているグリースの一部を保守点検の際に資料として取り出し、その劣化度を評価するには不適当であった。そこで、微量の試料に対してごく軽い荷重をかけることができその荷重に対応して生じたグリースのごく微量変位を検出することにより、微量のグリースのちょう度を測定するようにしたものも提案されている（特許文献１参照）。また、透明な板に潤滑剤等の粘稠性物質からなる試料を挟んで荷重をかけ、その試料の広がり状態を測定し、既知稠度の標準試料から求めた検量線から試料の稠度を求める稠度測定方法も提案されている（特許文献２参照）。

しかしながら、上記両特許文献記載のものはいずれも試料に対して軽い荷重を比較的長時間にわたって付加し、所定時間経過後の試料に対する検出棒の挿入深さである針入深さ、或いは試料の広がり径を測定する、静的特性値を求めるものであり、その計測方法による稠度は潤滑剤等の粘稠性物質に荷重が急速に加わった場合に適用されるものではなく、荷重を急速に作動させた場合における動的特性値とは必ずしも対応しない場合があり、電路用開閉器等のような比較的速い速度で移動する機構に対して潤滑剤が正常に機能するか否かを正確に判断できるものではない等の問題がある。
特開昭６０−１６１５４５号公報 特願昭５８−５５８３８号公報

本発明は、このような点に鑑み、弾性がある見掛け粘度が高い潤滑剤や粘稠性物質の粘弾性を微量の試料によって測定することができ、正確な潤滑剤や粘稠性物質の劣化状態を把握できる劣化診断方法および診断装置を得ることを目的とする。

第１の発明は、可動部に使用する潤滑剤や粘稠性物質の粘弾性率を測定し、初期の粘弾性率との変化率によって潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断を行うことを特徴とする。

第２の発明は、弾性率に対する粘性率の割合を示す振動吸収性を表す損失正接（tanδ）を測定し、初期の損失正接との変化率によって潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断を行うことを特徴とする。

第３の発明は、可動部に使用する潤滑剤や粘稠性物質の剪断力や引っ張り力等の機械的特性を測定し、初期の上記機械的特性との変化率によって潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断を行うことを特徴とする。

第４の発明は、互いに同一線上に設けられた駆動軸とセンサ軸の対向端部にそれぞれ取り付けられた機械的特性評価用の治具と、上記駆動軸の他端に連結されたマイクロアクチュエータと、上記センサー軸の他端に連結されたマイクロロードセルとを有し、上記対向する治具の間に潤滑剤や粘稠性物質の試料を注入し、上記マイクロアクチュエータを介して上記試料の接触面を引き剥がす方向の荷重を加え、上記マイクロロードセルによって上記試料の剪断力、引っ張り応力を測定することを特徴とする。

第５の発明は、互いに同一線上に設けられた駆動軸とセンサ軸の対向端部にそれぞれ取り付けられた機械的特性評価用の治具と、上記駆動軸の他端に連結されたマイクロアクチュエータと、上記センサー軸の他端に連結されたマイクロロードセルとを有し、上記対向する治具の間に潤滑剤や粘稠性物質の試料を注入し、上記マイクロアクチュエータを介して上記試料の接触面を引き剥がす方向の荷重を加え、上記マイクロロードセルによって上記試料の剪断力、引っ張り応力を測定することを特徴とする。

本発明は、稠度と相関性のある粘弾性率、損失正接等の物理的特性、剪断および引っ張り等の機械的特性を測定し、これらの特性の初期の特性との変化率によって潤滑剤や粘稠性物質の劣化を診断することにより、稠度を測定するのに必要な試料の量や異物除去工程を必要とせず、微量の試料で劣化状態を把握でき、しかも動的特性値の低下をも把握することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図であり、駆動軸１の先端部には、その駆動軸１の軸線に直交する平面上に配設された円板状の駆動板２が装着されており、上記駆動軸１の他端にマイクロアクチュエータ３が連結されている。また、上記駆動軸１と同一線上に設けられたセンサー軸４の端部には、上記円板状の駆動板２に対向しかつ平行に配設された円板状のセンサー板５が配設されており、上記センサー軸４の他端にはトルクメータ６が連結されている。

そこで、上記駆動板２とセンサー板５との間に潤滑剤や粘稠性物質の試料Ｓを注入し、上記駆動板２とセンサー板５の表面同士がほぼ接触する程度まで駆動板２とセンサー板５間の距離を接近させた後、上記アクチュエータドライバ７によりマイクロアクチュエータ３を０．１から１００Ｈｚの範囲で選択した振幅でそれぞれ反対方向に交互に回転させることにより、試料Ｓに摺り合わせるようにして曲げ変形が与えられる。このとき試料Ｓの振動数と振幅はセンサー板５、センサー軸４を介してトルクメータ６に伝えられ、トルクメータアンプ８により検出される。このトルクメータアンプ８で検出される共鳴振動数は試料Ｓの動的曲げ弾性率に、また一定振幅で振動させるために供給されるエネルギーは動的粘性率に、弾性率に対して粘性率の割合を示す振動吸収性は損失正接（tanδ）にそれぞれ対応する。

このようにして、潤滑剤や粘稠性物質の弾性率や粘性率、損失正接などの物理的特性を得ることができ、同様にして振動数および測定温度を変えた測定を行えば活性化エネルギーも求めることができ、初期状態との変化から劣化の評価を行うことができる。

また、図２は本発明の第２の実施の形態を示す図であり、動的熱機械測定における変形モードとして、剪断応力、引っ張り応力などの機械的特性を測定するようにしたものである。すなわち、駆動軸１およびセンサー軸４の対向端部には機械的特性評価用の治具９、１０を取り付ける。この両軸に取り付けられる治具９、１０は、両軸の軸線に垂直な面、軸線に平行な面、軸線に傾斜した面、階段状の面、或いはピストン状の面に沿って摺動するような形状を有している。そこで、両治具９、１０間の対向表面に試料Ｓを塗り、試料の接触面が片当たりしないように双方の軸を平行に保ったまま両治具９、１０の対向表面
同士を殆ど接触するように接近させ、マイクロアクチュエータ３により駆動軸１を介して試料に対してその接触面を引きはがす方向に荷重を加え、応力が最大となる速度で引っ張り、マイクロロードセル１１に連結されたロードセルアンプ１２により最大荷重を測定する。

このようにして、上記試料の剪断力、引っ張り応力等の機械的特性を得ることができる。したがって、この機械的特性を初期状態のものと比較し、その変化を求めることにより、上記潤滑剤および粘稠性物質の劣化の評価を行うことができる。ところで、この劣化診断は、上記物理的特性、或いは機械的特性をそれぞれ単独解析しても、或いは２特性以上の組み合わせで解析してもよい。

本発明の第１の実施の形態を示す説明図。 本発明の第２の実施の形態を示す説明図。

符号の説明

１ 駆動軸
２ 駆動板
３ マイクロアクチュエータ
４ センサー軸
５ センサー板
６ トルクメータ
９、１０ 治具
１１ マイクロロードセル
１２ ロードセルアンプ

Claims (6)

1. 可動部に使用する潤滑剤や粘稠性物質の粘弾性率を測定し、初期の粘弾性率との変化率によって潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断を行うことを特徴とする潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断方法。
2. 弾性率に対する粘性率の割合を示す振動吸収性を表す損失正接（tanδ）を測定し、初期の損失正接との変化率によって潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断を行うことを特徴とする潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断方法。
3. 可動部に使用する潤滑剤や粘稠性物質の剪断力や引っ張り力等の機械的特性を測定し、初期の上記機械的特性との変化率によって潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断を行うことを特徴とする潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断方法。
4. 駆動軸の先端部に設けられ、上記駆動軸の軸線に直交する平面上に配設された円板状の駆動板と、上記駆動軸と同一線上に設けられたセンサー軸の端部に設けられ、上記円板状の駆動板に対向しかつ平行に配設された円板状のセンサー板と、上記駆動軸の他端に連結されたマイクロアクチュエータと、上記センサー軸の他端に連結されたマイクロトルクメータとを有し、上記駆動板とセンサー板との間に潤滑剤や粘稠性物質の試料を注入し、上記マイクロアクチュエータを稼働することにより上記マイクロトルクメータによって上記試料の粘弾性を測定することを特徴とする潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断装置。
5. 互いに同一線上に設けられた駆動軸とセンサ軸の対向端部にそれぞれ取り付けられた機械的特性評価用の治具と、上記駆動軸の他端に連結されたマイクロアクチュエータと、上記センサー軸の他端に連結されたマイクロロードセルとを有し、上記対向する治具の間に潤滑剤や粘稠性物質の試料を注入し、上記マイクロアクチュエータを介して上記試料の接触面を引き剥がす方向の荷重を加え、上記マイクロロードセルによって上記試料の剪断力、引っ張り応力を測定することを特徴とする潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断装置。
6. 前記治具は、駆動軸およびセンサ軸の軸線に垂直な面、軸線に平行な面、軸線に傾斜した面、階段状の面、或いはピストン状の面に沿って摺動するような形状を有していることを特徴とする、請求項５記載の潤滑剤や粘稠性物質の劣化診断装置。

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