JP2016098996A - 潤滑剤劣化検出方法並びに潤滑剤劣化検出手段を備える転動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な方法及び装置により、転動装置等の機械内の潤滑剤の劣化状態をより正確に検出する。
【解決手段】未劣化の潤滑油またはグリースの屈折率と、劣化させた潤滑油またはグリースの屈折率とを測定して得た検量線と、稼働中の転動装置内の潤滑油またはグリースの屈折率の測定値とを比較して、測定時における転動装置内の潤滑油またはグリースの劣化状態を判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑油またはグリース（以下、総称して「潤滑剤」ともいう）の劣化検出方法に関する。また、本発明は、前記の潤滑剤劣化検出方法に基づく劣化検出手段を備える転動装置に関する。

転動装置では、潤滑に使用している潤滑剤が劣化すると、トルクの上昇や摩耗の増加、温度上昇等が生じて異常発生の原因になる。そこで、従来から、種々の方法により転動装置内の潤滑剤の劣化状態を判断して保守作業に役立てることが行われている。

例えば、特許文献１では、検出手段としてガスセンサ、水分センサ、赤外分光光度計、圧電体等を用いた異物センサ、イオン濃度センサを備え、潤滑剤の熱劣化や酸化劣化の状態、水分や摩耗粉等の異物の混入状態を、転動装置の稼働中に連続して測定することにより、異常の発生を未然に防ぐことを可能にしている。しかしながら、この方法では、油分離等のグリースの物理劣化や、潤滑剤への異種油の混入による性状変化を検出することは困難である。

また、特許文献２では、透過式の光学センサを用いて潤滑剤の透過光量を測定することにより、鉄粉等の異物の混入状態を判断している。しかしながら、透過式の光学センサは、発光側と受光側とで一対の光素子が必要になるため装置構成が複雑で、しかも発光素子と受光素子との光軸を合わせる必要があるが、転動装置では回転に伴う微小振動が発生するため光軸合わせも難しい。更には、グリースの物理劣化の検出が可能であるかも不明である。

更に、特許文献３では、赤外分光光度計を用いて、使用前のグリース、所定時間使用後のグリースについて、それぞれの油分率を測定して油分率の経時変化を示す検量線を作製しておき、実際に使用されているグリースを採取して赤外線の吸光スペクトルを測定して検量線を基に油分率を求め、油分率からグリースの劣化状態を判断している。しかしながら、この方法では油分率のみからグリースの劣化状態を判断しており、水分や摩耗粉等の混入については触れられていない。しかも、実際には赤外分光光度計は転動装置とは別に設置されているため、転動装置からグリースを採取して赤外分光光度計に装着し、測定する必要があり、簡便な方法とは言い難い。

特開２００３−１６６６９６号公報 特開２００８−１３４１３６号公報 特開２０１１−１６３９７４号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、簡便な方法及び装置により、転動装置等の機械内の潤滑剤の劣化状態をより正確に検出することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、下記の潤滑剤劣化検出方法並びに潤滑剤劣化検出手段を備える転動装置を提供する。
（１）装置で使用されている潤滑油またはグリースの劣化状態を判断するための潤滑剤劣化検出方法であって、
測定対象の潤滑油またはグリースと同種の潤滑油またはグリースについて、未使用の潤滑油またはグリースと、劣化させた潤滑油またはグリースとを用いて、それぞれの屈折率を測定して検量線を作製しておき、
測定対象の潤滑油またはグリースについて、使用されている状態でその屈折率を測定し、検量線を基にして測定時の劣化状態を判断することを特徴とする潤滑剤劣化検出方法。
（２）潤滑に用いている潤滑油またはグリースの劣化状態を判断するための潤滑剤劣化検出手段を備える転動装置であって、
潤滑剤劣化検出手段は屈折率を測定する測定器を備え、稼働中の転動装置内の潤滑油またはグリースの屈折率を連続して、または断続的に測定するとともに、
測定対象の潤滑油またはグリースと同種の潤滑油またはグリースについて、未使用の潤滑油またはグリースと、劣化させた潤滑油またはグリースとを用いて、それぞれの屈折率を測定して得た検量線と、屈折率の測定値とを比較して、測定時における該転動装置内の潤滑油またはグリースの劣化状態を判断することを特徴とする潤滑剤劣化検出手段を備える転動装置。

本発明によれは、転動装置等の機械内の潤滑剤の劣化状態を、測定方法が簡便で、装置構成も簡素である屈折率を測定することにより、正確に判断することができる。また、機械の稼働中とともに、連続して測定することも可能であり、保守作業に即座に対応することができる。

本発明の潤滑剤劣化検出手段を備える転動装置を示す概略図である。 屈折率と油分離率との関係を示す検量線である。 糖度と油分離率との関係を示す検量線である。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の潤滑剤劣化検出手段を備える転動装置は、転動装置１と、潤滑剤劣化検出手段２とを組み合わせたものである。

転動装置１には制限はなく、例えば、内輪１１、外輪１２、玉１３、保持器１４及びシールド板１５で構成された密封型深溝玉軸受を例示することができる。そして、転動装置１には、潤滑剤が封入されている。ここでは、潤滑剤としてグリースを用いる場合について説明し、封入されているグリースの劣化状態を検知する場合について説明する。

潤滑剤劣化検出手段２は、その検出部２１がシールド板１５の適所に取り付けられている。尚、検出部２１は、シールド板１５の他にも、図示は省略するが、特許文献２に示されているようなグリースポケットを別途設け、グリーススポットの内部に取り付ける等、グリースの封入箇所の内部を臨むように取り付けられる。

本発明では、潤滑剤劣化検出手段２の検出部２１として屈折率を測定する測定器を用い、配線２３により検出装置本体２２と接続する。屈折率を測定する測定器としては、単純に物質の屈折率を測定する屈折計の他に、糖度計や濃度計等も含まれる。糖度計や濃度計は、糖度または濃度の違いにより屈折率が異なることを利用した測定器である。ここでは、総称して「屈折率測定装置」という。この屈折率測定装置は、プリズムにグリースを接触させるだけで測定することができ、透過式光学センサと比べても、発光素子及び受光素子が不要になるなど装置構成が簡素であり、測定も容易である。

検出装置本体２２では、屈折率と潤滑剤の劣化度合との関係を示す検量線を、グリース毎にデータベース化して記憶部に格納している。検量線の作成は、次のようにして行う。

先ず、使用していない未劣化の潤滑剤と、強制的に劣化させ、その劣化度合の異なる種々の潤滑剤を用意する。潤滑剤を強制的に劣化させるには、グリースの場合、（ａ）遠心分離機を用いてグリースから基油を離油させる方法、（ｂ）基油と相溶性があり、かつ、揮発性の高い有機溶媒を用いてグリースから基油を分離した後、グリースを加熱して有機溶剤を蒸発させる方法、（ｃ）吸油性のあるシート等を用いてグリースから基油を吸い取る方法等がある。そして、劣化の度合は、上記した劣化方法の違い及びその処理条件によりグリースからの基油の離油量を調整することにより変えることができる。

次いで、未劣化のグリースと、上記のようにして劣化度合を変えた種々の劣化グリースとを用いて、それぞれの屈折率を測定し、劣化度合と屈折率との関係を示す検量線を作成する。

この検量線をグリースの種類毎に作成しておき、グリースの種類毎に劣化具合と屈折率との関係をデータベース化して検出装置本体２２の記憶部に格納する。

尚、グリースの劣化の指標としては、例えば油分離率を用いることができる。この油分離率は、未劣化のグリースの増ちょう剤量をＳ_０、劣化グリースの増ちょう剤量をＳとするとき、下記（Ｉ）式から算出される。尚、増ちょう剤量は、グリースの基油と相溶性を有する有機溶剤にグリースを溶解してろ過し、ろ紙の上に残った固形分を乾燥して秤量する。有機溶剤としては、ｎ−ヘキサンや石油ベンジン等を用いることができる。
油分離率（％）＝（１−Ｓ_０／Ｓ）×１００・・・（Ｉ）

そして、劣化度合、即ち油分離率の異なる劣化グリース毎に、屈折率とともに油分離率を測定することにより、図２に示すような屈折率と油分離率との関係を示す検量線が得られる。

尚、図２は、市販のグリース（基油が鉱油で、増ちょう剤がリチウム石けん）を用い、上記の方法により強制的に劣化させて油分離率の異なる４種類の劣化グリースとし、屈折計を用いてそれぞれの屈折率を測定して得た検量線であり、相関係数Ｒ^２＝０．９７以上の高い相関が得られた。また、増ちょう剤量は、劣化グリースをｎ−ヘキサンに溶解してろ過し、ろ紙の上に残った固形分を乾燥して秤量し、上記（Ｉ）式から求めた。

上記した潤滑剤劣化検出手段２を備える転動装置１を用いて、転動装置１に封入しているグリースの劣化状態を検知するためには、転動装置１の稼働中に連続して、または断続的に検出部２１の屈折率測定装置によりグリースの屈折率を測定する。そして、測定値を検出装置本体２２に送り、予め求めておいた、同種のグリースに関する検量線から油分離率を求める。

グリースの油分離率は、グリースの劣化状態を示す指標の一つであり、これまでも油分離率がある値以上になるとグリースの劣化が進行して実用上の不具合を招くことが知られている。例えば、「ＮＳＫテクニカルジャーナル」のＮｏ．６４７，ｐ２４でも、油分離率が４０％を超えるグリースが劣化基準以下になることを指摘している。そこで、図２に示す検量線において油分離率が４０％に対応する屈折率は１，４７４９であり、測定した屈折率が１．４７４９を超えている場合に、そのグリースは劣化基準以下にまで劣化が進行しており、交換時期であると判断することができる。

他部位から油が流入し、油分離率が負の値となる場合もあり、その場合交換時期とは言えないため、下限値は設けない。

即ち、基油が鉱油で、増ちょう剤がリチウム石けんであるグリースを封入している転動装置を使用している場合、稼働中に屈折率を測定し、測定値が１．４６９２以下、もしくは１．４７４９超であるときに装置内のグリースが劣化基準以下であり、グリースの交換時期であると判断することができる。

上記したように、検出部２１の屈折率測定装置として糖度計を用いることもできる。図３は、上記と同種の市販のグリース（基油が鉱油で、増ちょう剤がリチウム石けん）の劣化具合を変えた劣化グリースについて、糖度計を用いて糖度を測定し、更に（Ｉ）式に従って求めた油分離率とをプロットして得た検量線である。図示されるように、糖度と油分離率との間にも高い相関（Ｒ^２＝０．９７以上）があることがわかる。

そして、「ＮＳＫテクニカルジャーナル」のＮｏ．６４７，ｐ２４によれば、油分離率が％以下または４０％超であれば劣化基準以下になることから、図３の検量線から、糖度の測定値が７２．８（油分離率４０％）超であるときに、装置内のグリースが劣化基準以下であると判断することができる。

尚、グリースの劣化は、酸化劣化による不溶性物の生成、摩耗粉や水分、異種油の混入、離油による増ちょう剤量の変化等によっても起こり、屈折率や糖度、濃度を測定することにより、これらの劣化要因の程度を予測することもできる。そのため、例えば、不溶性物の生成量と屈折率との関係を定量化することにより、屈折率を測定することにより、使用しているグリースの不溶性物の生成量を推定し、設定しておいた基準量を超えている場合にグリースの交換をする等の対策をとることができる。

１ 転動装置
２ 潤滑剤劣化検出手段
１１ 内輪
１２ 外輪
１３ 玉
１４ 保持器
１５ シールド板
２１ 検出部（屈折率測定装置）
２２ 検出装置本体
２３ 配線

Claims (2)

1. 装置で使用されている潤滑油またはグリースの劣化状態を判断するための潤滑剤劣化検出方法であって、
   測定対象の潤滑油またはグリースと同種の潤滑油またはグリースについて、未使用の潤滑油またはグリースと、劣化させた潤滑油またはグリースとを用いて、それぞれの屈折率を測定して検量線を作製しておき、
   測定対象の潤滑油またはグリースについて、使用されている状態でその屈折率を測定し、検量線を基にして測定時の劣化状態を判断することを特徴とする潤滑剤劣化検出方法。
2. 潤滑に用いている潤滑油またはグリースの劣化状態を判断するための潤滑剤劣化検出手段を備える転動装置であって、
   潤滑剤劣化検出手段は屈折率を測定する測定器を備え、稼働中の転動装置内の潤滑油またはグリースの屈折率を連続して、または断続的に測定するとともに、
   測定対象の潤滑油またはグリースと同種の潤滑油またはグリースについて、未使用の潤滑油またはグリースと、劣化させた潤滑油またはグリースとを用いて、それぞれの屈折率を測定して得た検量線と、屈折率の測定値とを比較して、測定時における該転動装置内の潤滑油またはグリースの劣化状態を判断することを特徴とする潤滑剤劣化検出手段を備える転動装置。

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