JP2011080814A - 工作機械用潤滑油の劣化検出装置および劣化検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油の劣化状態を高精度に検出しうる工作機械用潤滑油の劣化検出装置および劣化検出方法を提供する。
【解決手段】オイル劣化検出装置１は、互いに対向配置された第１電極１２Ａおよび第２電極１２Ｂと、電極（１２Ａ、１２Ｂ）間に磁場を形成する電磁石１６と、電極（１２Ａ、１２Ｂ）間に交流電圧を印加する交流電源１４と、電極（１２Ａ、１２Ｂ）間の電流及び電圧を計測する電流計１８及び電圧計２０と、潤滑油の劣化を判定する信号処理部２２とを備える。信号処理部２２は、電極（１２Ａ、１２Ｂ）間に磁場及び交流電圧が印加された状態における電流計１８及び電圧計２０の計測結果から、潤滑油の導電率及び誘電率を求め、当該導電率及び誘電率に基づいて、潤滑油の劣化を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械用潤滑油の劣化検出装置および劣化検出方法に係り、特に、旋盤、ボール盤、研削盤等の工作機械に用いる潤滑油の劣化検出装置および劣化検出方法に関する。

加工対象物と工具とを相対的に動かすことで、穴あけ、ねじ立て、切削や研削などの種々の加工を行う工作機械が広く一般に使用されている。
工作機械には、加工対象物と工具とを相対的に動かすための駆動部が設けられており、駆動部の軸受には、オイルタンクからの潤滑油（軸受油）がオイル流路を介して供給されるようになっている。

しかし、工作機械用の潤滑油は、加工中に混入する磨耗粉や切削粉や切削油の影響で粘度や純度が低下してしまうため、定期的に潤滑油を交換する必要がある。そこで、潤滑油の交換時期を判断するために、潤滑油の劣化状態を検出することが重要となる。
従来より多く用いられているオイルの劣化判断方法として、オイルを定期的にサンプリングして化学分析を行ってオイルの劣化状態を判断する方法があるが、オイルのサンプリングを行ってから化学分析結果を得るまでにかなりの時間を要するため、この種のオイル劣化検出方法はタイムリーなものであるとは言い難かった。そこで、リアルタイムでオイルの劣化状態を検知することができる装置の開発が望まれ、例えば以下のような手法が提案されている。

オイルの劣化に伴う電気的特性の変化を計測する手法として、特許文献１（特開平１０−７８４０２号公報）に開示されるエンジン・オイル劣化検出装置では、エンジンのオイル・パンにオイルの電気抵抗値を測定する抵抗センサを設け、測定したオイルの電気抵抗値が低下して、予め設定した劣化抵抗値に到達した場合に、運転者にオイル交換の必要性を知らせる手法が提案されている。
また、特許文献２（特開２００４−３５４０８２号公報）には、オイルフィルタを通過してエンジンの手動部にオイルを供給するメインギャラリにオイル劣化センサを設置したエンジンオイル劣化検出装置が開示されている。このオイル劣化センサは、電極間に交流電流を印加したとき、両電極と電極間のオイルとによりコンデンサが構成されるものとし、両電極間の静電容量を測定し、該静電容量から求めた比誘電率に基づいてオイル劣化の有無を判定するようになっている。
ところが、特許文献１及び２に記載されたオイル劣化検出装置では、電気抵抗値または静電容量の測定結果に基づいてオイルの劣化状態を判定しており、カーボン（すす）等の異物混入により判定精度が大きく影響される場合があった。
そこで、特許文献３（特開２００９−２６９３号公報）のように、導電率および誘電率の測定結果に基づいてオイルの劣化状態を判定するオイル劣化検出装置が提案されている。このオイル劣化検出装置は、オイル流路に設けられた一対の電極に交流電圧を印加した状態で、これら一対の電極間の電圧及び電流を計測し、オイルの導電率及び誘電率を求めることで、オイルの劣化状態を検出するようになっている。

特開平１０−７８４０２号公報 特開２００４−３５４０８２号公報 特開２００９−２６９３号公報

しかしながら、工作機械の潤滑油は、主として、加工時における磨耗粉や切削粉や切削油の混入により劣化するのに対し、エンジンオイルはカーボン（すす）等の混入により劣化する。このように工作機械の潤滑油とエンジンオイルとでは、劣化原因が全く異なるため、両者を同様に扱うことはできない。また、工作機械の潤滑油に混入する異物（磨耗粉や切削粉や切削油）は、エンジンオイルに混入する異物（すす）に比べて濃度が低い。
したがって、特許文献３に記載されたオイル劣化検出装置では、工作機械の潤滑油の劣化状態を高精度に検出することは難しかった。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、潤滑油の劣化状態を高精度に検出しうる工作機械用潤滑油の劣化検出装置および劣化検出方法を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械用潤滑油の劣化検出装置は、工作機械用の潤滑油の劣化検出装置であって、前記潤滑油が循環するオイル流路に、互いに対向するように設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極の前記オイル流路とは反対側に配置され、前記第１電極および前記第２電極の間に磁場を形成する電磁石と、前記第１電極および前記第２電極の間に交流電圧を印加する電圧印加手段と、前記第１電極および前記第２電極の間に前記磁場が形成され、前記交流電圧が印加された状態で、前記第１電極および前記第２電極の間を流れる電流を計測する電流計と、前記第１電極および前記第２電極の間に前記磁場が形成され、前記交流電圧が印加された状態で、前記第１電極および前記第２電極の間の電圧を計測する電圧計と、前記電流計および前記電圧計の測定結果から前記潤滑油の導電率及び誘電率を求め、当該導電率及び誘電率に基づいて、前記潤滑油の劣化を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

この工作機械用潤滑油の劣化検出装置によれば、電磁石により第１電極および第２電極の間に磁場が形成されるので、潤滑油に混入した金属粉（切削粉や磨耗粉）の電極間における濃度が増加して、潤滑油の導電率及び誘電率の測定感度が向上する。したがって、潤滑油の劣化状態を高精度に検出することができる。

上記工作機械用潤滑油の劣化検出装置において、前記判定手段は、平衡状態における前記潤滑油の前記導電率及び前記誘電率に基づいて、前記潤滑油の劣化を判定することが好ましい。
電極間に磁場を形成してから、磁力により電極間に捕集される金属粉の濃度が飽和するまでの間は、潤滑油の劣化状態の判定結果が安定しない。このため、平衡状態における導電率及び誘電率に基づいて潤滑油の劣化を判定することで、判定精度をより一層向上させることができる。

上記工作機械用潤滑油の劣化検出装置において、前記第１電極は、非磁性体材料からなることが好ましい。
第１電極を非磁性体材料とすることで、電磁石から発生した磁力が第１電極を貫通し、電極間に強い磁場が形成されるので、測定感度がさらに向上し、潤滑油の劣化状態をより一層高精度に検出することができる。
また、第１電極として強磁性体（特に硬質磁性体）を用いると、電磁石のコイルに電流を流すのをやめても第１電極に磁性が残存してしまうので、電極間における磁場のＯＮ／ＯＦＦを迅速に切り替えることが難しい。このため、第１電極を非磁性体材料とすることで、電極間における磁場のＯＮ／ＯＦＦを迅速に切り替えることが可能になる。

本発明に係る工作機械用潤滑油の劣化検出方法は、オイル流路を介して工作機械に供給される工作機械用の潤滑油の劣化検出方法であって、互いに対向するように前記潤滑油流路に設けられた第１電極および第２電極の間に磁場を形成する工程と、前記第１電極および前記第２電極の間に交流電圧を印加する工程と、前記第１電極および前記第２電極の間に前記磁場が形成され、前記交流電圧が印加された状態で、前記第１電極および前記第２電極の間を流れる電流を計測する工程と、前記第１電極および前記第２電極の間に前記磁場が形成され、前記交流電圧が印加された状態で、前記第１電極および前記第２電極の間の電圧を計測する工程と、前記電流および前記電圧の測定結果から前記潤滑油の導電率及び誘電率を求める工程と、前記潤滑油の前記導電率及び前記誘電率に基づいて、前記潤滑油の劣化を判定する工程とを備えることを特徴とする。

上記工作機械用潤滑油の劣化検出方法によれば、第１電極および第２電極の間に磁場が形成されるので、潤滑油に混入した金属粉（切削粉や磨耗粉）の電極間における濃度が増加して、潤滑油の導電率及び誘電率の測定感度が向上する。したがって、潤滑油の劣化状態を高精度に検出することができる。

上記工作機械用潤滑油の劣化検出方法において、前記潤滑油の劣化を判定する工程では、平衡状態における前記潤滑油の前記導電率及び前記誘電率に基づいて、前記潤滑油の劣化を判定することが好ましい。
電極間に磁場を形成してから、磁力により電極間に捕集される金属粉の濃度が飽和するまでの間は、潤滑油の劣化状態の判定結果が安定しない。このため、平衡状態における導電率及び誘電率に基づいて潤滑油の劣化を判定することで、判定精度をより一層向上させることができる。

上記工作機械用潤滑油の劣化検出方法において、前記潤滑油の導電率及び誘電率と前記潤滑油の劣化原因とが対応付けられたテーブルを参照し、算出された前記潤滑油の前記導電率及び前記誘電率に基づいて前記潤滑油の劣化原因を特定する工程をさらに備えることが好ましい。
これにより、潤滑油の交換タイミングだけでなく、潤滑油の劣化原因も特定することができる。

本発明によれば、第１電極および第２電極の間に磁場を形成することで、潤滑油に混入した金属粉（切削粉や磨耗粉）の電極間における濃度を増加させ、潤滑油の導電率及び誘電率の測定感度が向上させることができる。したがって、潤滑油の劣化状態を高精度に検出することができる。

本発明の一実施形態に係る潤滑油劣化検出装置を示す構成図である。 潤滑油流路の構成例を示す図である。 信号処理部の構成例を示すブロック図である。 （ａ）は電極及び電極間に介在する潤滑油の断面図、（ｂ）は回路モデルの回路図、（ｃ）は複素平面上で複素インピーダンスＺを説明する説明図である。 潤滑油の導電率及び誘電率と、潤滑油の劣化原因とが対応付けられたテーブルの一例を示す図である。 オイル劣化検出方法の一例を示すフローチャートである。 導電率及び誘電率の測定周期の一例を示すグラフである。 オイル劣化検出装置の他の例を示す構成図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の一実施形態に係るオイル劣化検出装置を示す構成図である。図２は、オイル劣化検出装置の検査対象である潤滑油が循環するオイル流路の構成例を示す図である。図３は、オイル劣化検出装置の信号処理部の構成例を示すブロック図である。図４は、オイル検出装置の導電率σおよび誘電率εの測定原理を説明するための説明図である。図５は、オイル検出装置の記憶手段に記憶されたテーブルの一例を示す図である。

図１に示すように、オイル劣化検出装置１は、主として、オイル流路１０に設けられる第１電極１２Ａおよび第２電極１２Ｂと、交流電源（電圧印加手段に相当）１４と、電磁石１６と、電流計１８と、電圧計２０と、信号処理部（判定手段に相当）２２とにより構成される。

オイル流路１０は、図２に示すように、摺動部（軸受）３０に潤滑油を供給する循環流路として構成されており、潤滑油が貯留される油タンク３２と、潤滑油中のコンタミを除去するフィルタ３４と、潤滑油を循環させるポンプ３６とが設けられている。
本実施形態に係るオイル劣化検出装置１は、オイル流路１０の任意の位置に配置することができる。例えば、オイル劣化検出装置１の電極（１２Ａ、１２Ｂ）を油タンク３２内に配置し、油タンク３２に貯留されている潤滑油の劣化状態を検出するようにしてもよい。また、フィルタ３４よりも後段（フィルタ３４と摺動部３０との間）にオイル劣化検出装置１を配置することで、フィルタ３４により比較的大きなコンタミが排除された後の潤滑油の劣化状態を検出するようにしてもよい。
なお、図２にはオイル流路１０に油タンク３２、フィルタ３４及びポンプ３６を設ける例について説明したが、これら以外にも、潤滑油の流量を計測する流量計や、潤滑油の圧力を計測する圧力計や、潤滑油の圧力を調節する調圧弁をオイル流路１０に設けてもよい。

図１に示す電極（１２Ａ、１２Ｂ）は、オイル流路１０に、互いに対向するように配置され、その形状は特に限定されず、板状電極であっても環状電極であってもよい。
第１電極１２Ａおよび第２電極１２Ｂには、交流電圧を印加する交流電源１４が接続されている。交流電源１４は、正弦波の交流電圧を出力するもので、周波数を可変設定できるものを使用することができる。

また第１電極１２Ａのオイル流路１０とは反対側には電磁石１６が配置されており、第１電極１２Ａおよび第２電極１２Ｂの間に磁場が形成されるようになっている。これにより、潤滑油に含まれる磨耗粉や切削粉を第１電極１２Ａ側に引き寄せ、電極（１２Ａ、１２Ｂ）間における磨耗粉や切削粉の濃度を増加させて、潤滑油の劣化状態の検出精度を向上させることができる。

ここで、第１電極１２Ａは、Ｃｕ，Ａｌ，Ｃｒ，Ａｕ等の非磁性体材料により構成されることが好ましい。
これにより、電磁石１６から発生した磁力が第１電極１２Ａを貫通し、電極間に強い磁場が形成されるので、測定感度がさらに向上し、潤滑油の劣化状態をより高精度に検出することができる。
また、第１電極１２Ａとして強磁性体（特に硬質磁性体）を用いると、電磁石１６のコイルに電流を流すのをやめても第１電極１２Ａに磁性が残存してしまうので、電極間における磁場のＯＮ／ＯＦＦを迅速に切り替えることが難しい。このため、第１電極１２Ａを非磁性体材料とすることで、電極間における磁場のＯＮ／ＯＦＦを迅速に切り替えることが可能になる。

電磁石１６は、磁性材料からなる芯の周囲に巻回されたコイルに流す電流をＯＮ／ＯＦＦすることで、第１電極１２Ａおよび第２電極１２Ｂの間の磁場を発生させたり、消失させたりすることができる。電磁石１６のコイルに印加する電流は、直流であってもよいし、交流であってもよい。

電流計１８及び電圧計２０は、それぞれ、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂとの間の電流及び電圧を測定するものである。なお、これら電流計１８及び電圧計２０による測定は、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂとの間に交流電圧が印加され、磁場が形成された状態で行われる。

信号処理部２２は、電流計１８及び電圧計２０の測定結果から潤滑油の導電率及び誘電率を求め、当該導電率及び誘電率に基づいて、潤滑油の劣化状態を判定する。
ここで、電極（１２Ａ、１２Ｂ）間に磁場を形成してから、磁力により電極（１２Ａ、１２Ｂ）間に捕集される金属粉の濃度が飽和するまでの間は、潤滑油の導電率及び誘電率の算出値が安定しない。そこで、信号処理部２２による判定は、平衡状態における潤滑油の導電率及び誘電率に基づいて行うことが好ましい。これにより、信号処理部２２による潤滑油の劣化状態の判定をより高精度に行うことができる。

なお、信号処理部２２は、例えばＭＰＵ（マイクロプロセッサ）やＤＳＰ（ディジタル信号処理プロセッサ）、或いはＰＣ等で具現化され、導電率および誘電率を求めて潤滑油の劣化状態を判断する処理等はプログラム処理により実現される。なお、ＰＣ等は、オイル劣化検出装置１が適用される工作機械の全体又は一部を制御する制御手段と併用する構成であってもよい。また、オイル流路１０に複数対の電極（１２Ａ、１２Ｂ）を設置して、複数箇所でオイル劣化状態を検出する場合には、信号処理部２２を電極対（１２Ａ、１２Ｂ）毎に備える構成としてもよいし、複数対の電極（１２Ａ、１２Ｂ）を一括して１個の信号処理部２２で処理する構成としてもよい。

信号処理部２２は、図３に示すように、実効値比較部４１、位相差算出部４２、抵抗値算出部４３、静電容量算出部４４、導電率算出部４５、誘電率算出部４６及び劣化判断部４７により構成することができる。なお、これらの構成要素は、プログラム上の処理のまとまりを表すものである。
実行値比較部４１では、電流計１８及び電圧計２０で計測された電流の実効値と電圧の実効値とを比較して複素インピーダンスＺの絶対値（｜Ｚ｜＝｜Ｖ｜／｜Ｉ｜）を求める。また、位相差算出部４２では、電流と電圧との位相差θを算出する。
抵抗値算出部４３では、複素インピーダンスＺの逆数１／｜Ｚ｜から抵抗値Ｒ（Ｒ＝｜Ｚ｜／ｃｏｓθ）を求め、静電容量算出部４４では、複素インピーダンスＺの逆数１／｜Ｚ｜から静電容量値Ｃ（Ｃ＝ｓｉｎθ／（ω・｜Ｚ｜））を求める。
導電率算出部４５では、抵抗値Ｒから潤滑油の導電率σ（σ＝ｄ／Ｒ・Ｓ）を求め、誘電率算出部４６では、静電容量値Ｃから潤滑油の誘電率ε（ε＝Ｃ・ｄ／Ｓ）を求める。

ここで、信号処理部２２における導電率σおよび誘電率εの測定原理についてより詳細に説明する。
まず、図４（ａ）に示した電極（１２Ａ、１２Ｂ）およびその間に介在する潤滑油の等価電気モデルとして、図４（ｂ）に示すような、抵抗Ｒ（Ｒは構造体の抵抗値）および静電容量Ｃ（極板間に介在する潤滑油の静電容量値）による並列回路を仮定する。

交流電源１４（図１参照）により印加される電圧をＶとし、該電圧Ｖの周波数をωとし、流れる電流をＩ、抵抗Ｒを流れる電流をＩ1、静電容量Ｃを流れる電流をＩ2とするとき、回路方程式は、次式で示される。

Ｉ＝Ｉ1＋Ｉ2 … （１）
Ｖ＝Ｒ・Ｉ1 … （２）
Ｖ＝（１／ｊωＣ）・Ｉ2 … （３）

よって、式（１）〜（３）より、並列回路の複素インピーダンスＺは次式で求められる。
Ｚ＝Ｖ／Ｉ＝Ｖ／（（（１／Ｒ）＋ｊωＣ）・Ｖ）
＝１／（（１／Ｒ）＋ｊωＣ） … （４）

ここで、複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚを、複素平面上にプロットすると図４（ｃ）に示す如くなる。同図において、横軸は複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの実部Ｒｅ［１／Ｚ］であり、縦軸は複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの虚部Ｉｍ［１／Ｚ］である。また、中心からプロットした点までの直線距離が複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの大きさ１／｜Ｚ｜であり、θは複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの偏角である。

図４（ｃ）に示すように、計測により得られた複素インピーダンスＺについて、その逆数１／Ｚの実部が抵抗成分（１／Ｒ）に、逆数１／Ｚの虚部が容量成分（ωＣ）に対応するため、抵抗値Ｒおよび静電容量値Ｃが求まる。さらに、電極（１２Ａ、１２Ｂ）およびその間に介在する潤滑油２について、電極（１２Ａ、１２Ｂ）の間隔ｄおよび電極（１２Ａ、１２Ｂ）の面積Ｓが既知であれば、得られた抵抗値Ｒおよび静電容量値Ｃから、それぞれ潤滑油２の導電率σおよび誘電率εを求めることができる。

このような測定原理に基づいて、信号処理部２２において、電流計１８及び電圧計２０の測定結果信号を受け取って、潤滑油２の導電率σおよび誘電率εを算出する。
なお、電流計１８及び電圧計２０による計測は、２枚の電極（１２Ａ、１２Ｂ）に印加する交流電圧の周波数を変化させて繰り返し行うことが望ましい。一般に、印加する交流電圧の周波数が相対的に低い場合には、誘電率変化の影響に起因する信号変化は低減され、逆に、周波数が相対的に高い場合には、誘電率変化の影響に起因する信号変化は増加する傾向にある。すなわち、交流電圧の周波数を可変とすることで、導電率σおよび誘電率εの感度調節を行うことが可能となる。

例えば、予備実験により、複数の周波数における計測を行って、潤滑油２の性質に応じて、より導電率σおよび誘電率εの感度が高く、より適正に劣化判断を行い得る交流電圧の周波数帯を確認しておくことができる。また、オイル劣化検出装置１が適用される工作機の運転時には、複数の周波数について計測を行って、これらを統計処理した導電率σおよび誘電率εに基づいて劣化判断を行うようにすれば、より高い精度で潤滑油の劣化判断を行うことが可能となる。

このようにして算出された導電率σおよび誘電率εは図３に示す劣化判断部４７に送られ、劣化判断部４７において、算出された導電率σおよび誘電率εが許容範囲に含まれるか否かが判定される。そして、算出された導電率σおよび誘電率εが許容範囲外である場合、潤滑油が劣化していると判断する。このとき、劣化判断部４７は、例えば、導電率σ及び誘電率εと潤滑油劣化の原因とが対応付けられているテーブル（図５参照）を不図示の記憶部から読み出し、当該テーブルに基づいて、潤滑油の劣化状態だけでなく、潤滑油の劣化原因も特定してもよい。
具体的には、潤滑油の導電率σおよび誘電率εがともに許容範囲内である場合には正常と判定し、導電率σが許容範囲外であり、かつ、誘電率εが許容範囲内である場合には、金属粉（磨耗粉や切削粉）の混入による異常と判断し、導電率σが許容範囲内であり、かつ、誘電率εが許容範囲外である場合には、水溶性切削油の混入による異常と判断し、また、導電率σ及び誘電率εがともに許容範囲外である場合には、水溶性切削油および金属粉の同時混入や熱劣化による異常であると判断する。

なお、信号処理部２２内の記憶部（不図示）に、定期的に潤滑油の導電率σおよび誘電率εの計測履歴を記録しておき、当該計測履歴を用いて、劣化判断部４７が潤滑油の劣化の進行具合の判断や、潤滑油の交換時期の予測を行ってもよい。

また、劣化判断部４７による潤滑油の劣化状態の判定結果は、図１に示す報知部２４により報知されるようになっていることが好ましい。
報知部２４は、劣化判断の結果を報知するものであればどのような形態でもよく、例えば、潤滑油が劣化したと判断されたときに、アラーム（警報音）を出力するもの、表示パネル上に所定領域を点滅表示するもの、或いは、潤滑油が劣化した旨のメッセージを表示出力するもの等、種々の態様が考えられる。

次に、上述のオイル劣化検出装置１を用いて、工作機械用の潤滑油の劣化状態を検出する方法の一例について説明する。図６は、工作機械用の潤滑油の劣化状態を検出する手順を示すフローチャートである。

図６に示すように、まず、電磁石１６を起動して、第１電極１２Ａおよび第２電極１２Ｂの間に磁場を形成する（ステップＳ２）。これにより、潤滑油に混入した金属粉（磨耗粉や切削粉）の電極（１２Ａ、１２Ｂ）間における濃度が増加して、潤滑油の導電率及び誘電率の測定感度を向上させることができる。

次に、交流電源１４を用いて、第１電極１２Ａおよび電極１２Ｂの間に交流電圧を印加する（ステップＳ４）。

そして、第１電極１２Ａおよび第２電極１２Ｂの間に磁場が形成され、交流電圧が印加された状態で、第１電極１２Ａおよび第２電極１２Ｂの間を流れる電流を電流計１８により計測する（ステップＳ６）。また、第１電極１２Ａおよび第２電極１２Ｂの間に磁場が形成され、交流電圧が印加された状態で、第１電極１２Ａおよび第２電極１２Ｂの間の電圧を電圧計２０により計測する（ステップＳ８）。

次に、電流計１８および電圧計２０の計測結果から、信号処理部２２を用いて、潤滑油の導電率σおよび誘電率εを算出する（ステップＳ１０）。

この後、ステップＳ１０で算出された導電率σおよび誘電率εが平衡状態に達したか否かを判断する（ステップＳ１２）。

そして、潤滑油の導電率σおよび誘電率εが平衡状態に達したと判断された場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、平衡状態における潤滑油の導電率σおよび誘電率εに基づいて、信号処理部２２（具体的には劣化判断部４７）が潤滑油の劣化状態を判定する。
一方、潤滑油の導電率σおよび誘電率εが平衡状態に達していないと判断された場合（ステップＳ１２のＮＯ）、ステップＳ２に戻って、電極（１２Ａ、１２Ｂ）間に引き続き磁場を形成し、ステップＳ４〜Ｓ１０の手順を繰り返す。

なお、ステップＳ１４の後に、潤滑油の導電率σ及び誘電率εと潤滑油の劣化原因とが対応付けられたテーブル（図５参照）を不図示の記憶手段から読み込み、算出された導電率σ及び誘電率εに基づいて、潤滑油の劣化状態だけでなく、潤滑油の劣化原因も特定するようにしてもよい。

また、上記手順による潤滑油の劣化状態の判定は、工作機械の累積運転時間に応じて定期的に行うことが好ましい。
例えば、図７に示すように、不図示のタイマーにより計測された工作機械の累積運転時間が、一定時間（測定周期τ）経過するごとに、潤滑油の導電率及び誘電率を測定し、潤滑油の劣化状態を判定してもよい。なお、図７では潤滑油の導電率を例にとって、測定された導電率が時刻Ｔ＝Ｔ_１において限界値を超え、報知部２４のアラームが作動する様子を示している。

上述のように、本実施形態のオイル劣化検出装置１によれば、電磁石１６により電極（１２Ａ、１２Ｂ）間に磁場が形成されるので、潤滑油に混入した金属粉（切削粉や磨耗粉）の電極間における濃度が増加して、潤滑油の導電率σ及び誘電率εの測定感度が向上する。したがって、潤滑油の劣化状態を高精度に検出することができる。

以上、本発明の一例について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。例えば、以下の変形例１〜５のように、上述の実施形態に変形を加えてもよい。

〔変形例１〕
潤滑油の粘度を計測する粘度計をオイル流路１０にさらに設け、信号処理部（判定手段）２２において、粘度計による計測結果を加味して潤滑油の劣化を判断するようにしてもよい。
本変形例のように、潤滑油の劣化判断の判断要素に粘度を加えることで、潤滑油の劣化判断を電気的特性（導電率および誘電率）および粘度に基づき多元的に行うことができ、より高精度に且つ適正に劣化判断を行うことができる。

〔変形例２〕
また、潤滑油の水分を計測する水分計をオイル流路１０にさらに設け、信号処理部（判定手段）２２において、水分計による計測結果を加味して潤滑油の劣化を判断するようにしてもよい。
本変形例のように、潤滑油の劣化判断の判断要素に水分を加えることで、潤滑油の劣化判断を電気的特性（導電率および誘電率）および水分に基づき多元的に行うことができ、より高精度に且つ適正に劣化判断を行うことができる。

〔変形例３〕
また、上述の実施形態では交流電源１４の交流電圧の波形として正弦波を用いたが、矩形波、三角波、のこぎり波または逆のこぎり波を用いてもよい。この場合、得られるインピーダンスの時間関数をフーリエ変換すると、基本周波数の整数倍となる高調波成分が得られ、それぞれの高調波成分について導電率および誘電率を求めることにより、複数の周波数について導電率および誘電率を同時に取得することができる。すなわち、上述の実施形態においては、感度を上げるために複数の周波数についてサンプリングして、より適正な周波数を選んで計測を行う例について説明したが、矩形波、三角波、のこぎり波または逆のこぎり波を用いることにより複数の周波数における情報を獲得することができ、一度の計測でより適正な周波数の目安を付けることができ、また、複数の周波数ポイントでの導電率σおよび誘電率εを得て、潤滑油の劣化判断に供することができるため、より高精度の劣化判断が可能となる。

〔変形例４〕
また、信号処理部（判定手段）２２により潤滑油が劣化していると判断されたとき、潤滑油の一部を新鮮な潤滑油に交換する交換手段を設けてもよい。
例えば、潤滑油が貯留された油タンク３２に制御弁付きのリザーブタンクを設け、信号処理部２２により潤滑油が劣化していると判断されたときに、信号処理部２２からの制御信号によって、リザーブタンクの制御弁が開き、新鮮な潤滑油がリザーブタンクから油タンク３２に供給されるようにしてもよい。
このように、信号処理部２２により潤滑油が劣化していると判断されたとき、報知部２４によりその旨を報知するとともに、潤滑油を部分交換することで、工作機械にメンテナンスが入るまでの時間を稼ぐことができ、また、メンテナンスの遅れによって工作機械が壊れるなどの最悪の事態を防ぐことができる。

〔変形例５〕
また、第１電極１２Ａおよび第２電極１２Ｂの少なくとも一方に、重りが取り付けられた超音波振動子を設け、電極（１２Ａ、１２Ｂ）に付着した異物を除去するための電極洗浄を定期的に行うようにしてもよい。
図８は、重りが取り付けられた超音波振動子を電極に設けたオイル劣化検出装置の構成例を示す図である。同図に示すオイル劣化検出装置１００は、超音波振動子５０及び重り５２を電極（１２Ａ、１２Ｂ）の少なくとも一方に設けた点を除けば上述のオイル劣化検出装置１と共通の構成であり、ここでは、オイル劣化検出装置１と共通する構成の説明を省略する。
超音波振動子５０は、電極（１２Ａ、１２Ｂ）のオイル流路１０とは反対側の面に設けられ、さらに、超音波振動子５０の電極（１２Ａ、１２Ｂ）と反対側には重り５２が取り付けられる。また超音波振動子５０は、電気エネルギー又は磁気エネルギーをひずみに変換する素子であり、電歪振動子（圧電素子）や磁歪振動子を用いることができる。
この超音波振動子５０に電圧（又は磁力）が印加されると、超音波振動子５０が振動し、重り５２による慣性力が超音波振動子５０を介して電極（１２Ａ、１２Ｂ）に付与される。これにより、潤滑油の導電率及び誘電率の測定中に電極（１２Ａ、１２Ｂ）に付着した金属粉等の異物を除去し、電極（１２Ａ、１２Ｂ）の洗浄を行うことができる。

１ オイル劣化検出装置
２ 潤滑油
１０ オイル流路
１２Ａ 第１電極
１２Ｂ 第２電極
１４ 交流電源
１６ 電磁石
１８ 電流計
２０ 電圧計
２２ 信号処理部（判定手段）
２４ 報知部
３０ 摺動部
３２ 油タンク
３４ フィルタ
３６ ポンプ
４１ 実行値比較部
４２ 位相差算出部
４３ 抵抗値算出部
４４ 静電容量算出部
４５ 導電率算出部
４６ 誘電率算出部
４７ 劣化判断部
５０ 超音波振動子
５２ 重り

Claims (6)

1. 工作機械用の潤滑油の劣化検出装置であって、
   前記潤滑油が循環するオイル流路に、互いに対向するように設けられた第１電極および第２電極と、
   前記第１電極の前記オイル流路とは反対側に配置され、前記第１電極および前記第２電極の間に磁場を形成する電磁石と、
   前記第１電極および前記第２電極の間に交流電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記第１電極および前記第２電極の間に前記磁場が形成され、前記交流電圧が印加された状態で、前記第１電極および前記第２電極の間を流れる電流を計測する電流計と、
   前記第１電極および前記第２電極の間に前記磁場が形成され、前記交流電圧が印加された状態で、前記第１電極および前記第２電極の間の電圧を計測する電圧計と、
   前記電流計および前記電圧計の測定結果から前記潤滑油の導電率及び誘電率を求め、当該導電率及び誘電率に基づいて、前記潤滑油の劣化を判定する判定手段とを備えることを特徴とする工作機械用潤滑油の劣化検出装置。
2. 前記判定手段は、平衡状態における前記潤滑油の前記導電率及び前記誘電率に基づいて、前記潤滑油の劣化を判定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械用潤滑油の劣化検出装置。
3. 前記第１電極は、非磁性体材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械用潤滑油の劣化検出装置。
4. オイル流路を介して工作機械に供給される工作機械用の潤滑油の劣化検出方法であって、
   互いに対向するように前記オイル流路に設けられた第１電極および第２電極の間に磁場を形成する工程と、
   前記第１電極および前記第２電極の間に交流電圧を印加する工程と、
   前記第１電極および前記第２電極の間に前記磁場が形成され、前記交流電圧が印加された状態で、前記第１電極および前記第２電極の間を流れる電流を計測する工程と、
   前記第１電極および前記第２電極の間に前記磁場が形成され、前記交流電圧が印加された状態で、前記第１電極および前記第２電極の間の電圧を計測する工程と、
   前記電流および前記電圧の測定結果から前記潤滑油の導電率及び誘電率を算出する工程と、
   前記潤滑油の前記導電率及び前記誘電率に基づいて、前記潤滑油の劣化を判定する工程とを備えることを特徴とする工作機械用潤滑油の劣化検出方法。
5. 前記潤滑油の劣化を判定する工程では、平衡状態における前記潤滑油の前記導電率及び前記誘電率に基づいて、前記潤滑油の劣化を判定することを特徴とする請求項４に記載の工作機械用潤滑油の劣化検出方法。
6. 前記潤滑油の導電率及び誘電率と前記潤滑油の劣化原因とが対応付けられたテーブルを参照し、算出された前記潤滑油の前記導電率及び前記誘電率に基づいて前記潤滑油の劣化原因を特定する工程をさらに備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の工作機械用潤滑油の劣化検出方法。

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