JP5973227B2 - グリースの劣化診断装置、およびグリースのメンテナンス方法 - Google Patents

Description

本発明は、増ちょう剤を含有するグリースの劣化診断装置およびグリースのメンテナンス方法に関する。

一般に、この種のグリースに関する従来技術として、下記特許文献１に示されているものがある。そして、この特許文献１には、グリースを透明な２枚の板の間に所定の強度の力ではさみ、微分干渉もしくは偏光機能を有した光学顕微鏡で、グリース中の金属石鹸（増ちょう剤）粒子を観察する方法が開示されている。

また、この種のグリースに関する従来技術として、下記特許文献２に示されているものがある。そして、この特許文献２には、有機溶剤にグリースを分散させた溶液を用いることで、グリース中に存在する増ちょう剤のゼータ電位を測定し、この増ちょう剤の分散状態を、この増ちょう剤が帯びている電荷の符号も含めて定量的に測定できるようにした方法が開示されている。

特開２００６−３８６６８号公報 特開２００９−１４５４８号公報

前記特許文献１においては、光学顕微鏡にてグリース中の金属石鹸（増ちょう剤）粒子を観察するものであり、この金属石鹸の分解能が光の波長で制限されるため、約５０ｎｍ程度の繊維径の金属石鹸の粒子の破壊状態を観察することは容易でない。

また、前記特許文献２においては、増ちょう剤が帯びている電荷から、この増ちょう剤の分散状態を測定するものであるため、この増ちょう剤のゼータ電位の測定といった前処理が必要である。さらに、この増ちょう剤の分散状態を評価できた場合であっても、この増ちょう剤繊維の破壊状態を定量化することは容易でない。

特に、この特許文献２においては、前処理が必要であり、増ちょう剤の繊維の破壊状態を定量化するためには、多大な労力を要し、実際のグリースを使用している現場において簡易的に短時間で評価することは容易でない。さらに、測定者による誤差も大きく、実際にグリースを使用する場所で実施できるグリース中の増ちょう剤の劣化診断が可能な方法が求められている。

本発明は、前述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、グリースの交換の要否を容易に判定できるグリースの劣化診断装置、およびグリースのメンテナンス方法を提供する。例えば、グリース中の増ちょう剤の破壊状態を定量化させることよって、このグリースの劣化を容易に診断できるグリースの劣化診断装置、およびグリースのメンテナンス方法を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明は、増ちょう剤を含有するグリースを分散させた溶液中に前記増ちょう剤を沈降させる沈降部と、この沈降部にて前記溶液中に沈降させた前記増ちょう剤の沈降高さを測定する測定部と、を備え、前記測定部は、前記溶液を透過する透過光の強度変化に基づいて前記溶液中に分散させた前記増ちょう剤の沈降高さを算出し、前記沈降高さに基づいて前記溶液中の前記増ちょう剤の沈降体積を算出する制御部を有していることを特徴としている。

また、本発明は、増ちょう剤を含有するグリースを溶剤中に分散させて溶液とし、この溶液中に分散させた前記グリース中の増ちょう剤を沈降させ、前記溶液を透過する透過光の強度変化に基づいて、前記溶液中に分散させた前記増ちょう剤の沈降高さを算出し、前記沈降高さに基づいて、前記溶液中の前記増ちょう剤の沈降体積を算出して、前記グリースの劣化を診断することを特徴としている。

本発明によれば、グリースの交換の要否を容易に判定できるグリースの劣化診断装置、およびグリースのメンテナンス方法を提供することができる。また、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の各実施例に係るグリースのメンテナンス方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例１〜１０の増ちょう剤を自然沈降させた結果を示す表である。 本発明の実施例１１〜２０の増ちょう剤を遠心沈降させ、相対遠心力による沈降後の体積変化を示す表である。 本発明の実施例２１〜３０の増ちょう剤を遠心沈降させ、沈降時間による沈降後の体積変化を示す表である。 本発明の実施例３１に係るグリースの劣化診断装置を示す概略構成図である。 上記実施例３１での検出結果を示すグラフである。 本発明の前提となる比較例１〜１０の試験結果を示す表である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

本実施例では、本発明のグリースのメンテナンス方法を用いたグリースの劣化診断方法について説明する。図１は、本発明の各実施例に係るグリースのメンテナンス方法を示すフローチャートである。

本発明に係るグリースのメンテナンス方法の対象となるグリースは、基油、増ちょう剤および添加剤が混練されて製造される半固体状の潤滑剤である。このグリース中の増ちょう剤には、金属石鹸や、ウレア等の非石鹸が使用されている。また、この増ちょう剤は、繊維状の結晶であり、この繊維状の結晶の絡み合いや分子間力によって、三次元網目構造に形成されている。そして、この増ちょう剤の三次元網目構造の隙間には、毛細管現象によって基油が保持されている。また、この三次元網目構造の形態は、増ちょう剤の種類や、量、グリースの製造方法によって異なるものであって、これらグリースの特性や潤滑性能に大きく影響するものである。

また、グリースは、強い機械的なせん断や、長期間に亘った加熱等による過度な熱履歴を受けることによって、このグリース中の増ちょう剤の三次元網目構造が破壊されていく。そして、グリースは、増ちょう剤の三次元網目構造の破壊によって劣化して軟化してしまい、このグリースが用いられた部分から漏洩の原因となってしまう。このため、グリースの潤滑寿命や適正なメンテナンス周期を把握するためには、グリース中に存在する増ちょう剤繊維の劣化状態を定量化する必要がある。

ここで、このグリースが用いられる機械装置としては、例えばエレベータの昇降路内の下部に設置されている巻上機の軸受機構や、車両に用いられている軸受機構等であって、これら軸受機構にグリースを付着させて、このグリースで潤滑を行うものに用いられる。

そして、このグリースのメンテナンス方法としては、まず、劣化診断を行う機械装置の軸受機構等からグリースをサンプリングする。そして、このサンプリングしたグリースを有機溶剤とともに、例えば試験管等の測定容器に入れる。この状態で、この測定容器内のグリースおよび有機溶剤を撹拌させて、このグリース中の増ちょう剤を有機溶剤中に分散させて溶液としての分散液とする（ステップＳ１）。

次いで、この分散液中の増ちょう剤を沈降させる（ステップＳ２）。ここで、このステップＳ２での増ちょう剤の沈降としては、測定容器を置き、この分散液中の増ちょう剤を自然沈降させる方法や、この測定容器を遠心分離機等で遠心させて、この測定容器中の増ちょう剤を強制的に遠心分離させて沈降させる方法等がある。

この後、測定容器内の分散液中の有機溶剤に対する増ちょう剤繊維の沈降高さ、すなわち沈降体積を測定する（ステップＳ３）。なお、この増ちょう剤繊維の沈降高さを測定する方法およびその装置の構成については、追って詳細に説明する。

さらに、ステップＳ３にて測定した分散液中の増ちょう剤繊維の沈降高さから、この増ちょう剤繊維の破壊率を、所定の計算式に当てはめて計算する（ステップＳ４）。そして、この計算された破壊率に基づいて、グリースの劣化状態を診断する（ステップＳ５）。

上述したように、本発明に係るグリースのメンテナンス方法においては、診断対象となるグリースを有機溶剤中に分散させてから、このグリース中の増ちょう剤を沈降させ、この増ちょう剤の沈降体積を測定することによって、この増ちょう剤繊維の破壊率を定量化することができる。よって、この増ちょう剤繊維の破壊率に基づき、グリースの交換の要否を簡便かつ短時間に判定することができる。

［比較例１〜１０］
図７は、本発明の前提となる比較例１〜１０の試験結果を示す表である。

まず、２種類のグリース(アルバニヤＳ２グリース［昭和シェル石油株式会社製］、ユニマックスＲ Ｎｏ．２グリース［協同油脂株式会社製］)を用意し、これら各グリースについて、シェルロール試験器［株式会社離合社製］を用いたシェルロール試験(ＡＳＴＭ Ｄ １８３１)を行った。なお、アルバニヤＳ２グリースは、いわゆるリチウム石鹸グリースである。そして、リチウム石鹸グリースは、鉱油または合成油と、ステアリン酸リチウムまたはひまし油の硬化脂肪酸のリチウム石けんとが増ちょう剤として用いられている。一方、ユニマックスＲ Ｎｏ．２グリースは、いわゆるリチュームコンプレックス（複合）グリースである。そして、このリチュームコンプレックス（複合）グリースは、脂肪酸と二塩基酸との混合体に水酸化リチュームを反応させた繊維構造が増ちょう剤として用いられている。

ここで、これら各グリースのせん断を与えた時間による増ちょう剤繊維の長さを、走査型電子顕微鏡による観察にて測定し、初期状態からの変化を百分率［％］で算出した。また、シェルロール試験は、グリース５０ｇ、試験温度８０℃、回転数１６５ｍｉｎ^−１の条件とし、せん断時間、すなわち試験時間を０、５、１０、１５、６０時間［ｈ］とした。なお、０、５、１０、１５、６０時間［ｈ］せん断したアルバニヤＳ２グリースの試験を、比較例１、２、３、４、５とした。また、０、５、１０、１５、６０時間［ｈ］せん断したユニマックスＲ Ｎｏ．２グリースの試験を、比較例６、７、８、９、１０とした。

この結果、図７に示すように、いずれのグリースにおいても、せん断時間をより長くすることによって、増ちょう剤繊維の長さが短くなっている。特に、アルバニヤＳ２グリースでは、せん断による増ちょう剤繊維長の変化が顕著である。よって、グリースに機械的なせん断を与えることで、このグリース中の増ちょう剤繊維が破壊され短くなることが確認できた。なお、増ちょう剤の繊維の長さ、および増ちょう剤の破壊の進行速度等については、グリースによって異なる。

［実施例１〜１０］
図２は、本発明の実施例１〜１０の増ちょう剤を自然沈降させた結果を示す表である。

上記比較例１〜１０で用いた各グリース０．２ｇを有機溶剤であるトルエン１０ｍｌ中に分散させて分散液とし、この分散液を容量２０ｍｌのメスシリンダに移してから、トルエン１０ｍｌを加え、この分散液中に増ちょう剤が均一に分散するように撹拌した。

この後、これらグリースを分散させた分散液が入ったメスシリンダを２４時間ほど静置させて自然沈降させる。この後、これら分散液中における、せん断を与える前の初期状態のグリースの増ちょう剤の沈降高さを１００とし、この沈降高さと、せん断を与えた後のグリースの増ちょう剤の沈降高さとの比を百分率［％］で求めた。

なお、０、５、１０、１５、６０時間［ｈ］せん断したアルバニヤＳ２グリースの試験を、実施例１、２、３、４、５とした。また、０、５、１０、１５、６０時間［ｈ］せん断したユニマックスＲ Ｎｏ．２グリースの試験を、実施例６、７、８、９、１０とした。

この結果、図２に示すように、せん断を与えたグリースにおいては、せん断時間がより長いほど増ちょう剤の沈降高さが低くなり、沈降高さ比が小さくなっていることが分かった。さらに、これら実施例１〜１０においては、上記比較例１〜１０にて分るように、増ちょう剤繊維長の変化が大きい、すなわち繊維が短くなったグリースほど、増ちょう剤の沈降高さが小さくなっている。よって、せん断を受けていないグリースでは、増ちょう剤繊維が長いことから、互いの沈降を阻害するものの、せん断を受け増ちょう剤繊維が短くなった場合には、互いの沈降を阻害する働きが弱まって沈降しやすくなっているためである。したがって、この増ちょう剤の沈降高さに基づいて、この増ちょう剤繊維の破壊状態を、簡便な測定で定量化することが可能である。

［実施例１１〜２０］
図３は、本発明の実施例１１〜２０の増ちょう剤を遠心沈降させ、相対遠心力による沈降後の体積変化を示す表である。

まず、上記比較例１〜１０で用いた各グリース０．００５ｇを、遠心分離用容器としての測定容器に移してから、有機溶剤であるトルエン０．５ｍｌを加え、このトルエンを加えた溶液中に、グリースの増ちょう剤が均一に分散するように撹拌させて分散液とした。この後、例えば、卓上遠心機［商品名：遠心機ミニスピン、エッペンドルフ社製］を用い、各分散液中の増ちょう剤を遠心沈降させた。このとき、この遠心沈降の条件は、一定の１ｍｉｎの遠心時間とし、相対遠心力を６７Ｇ、２６８Ｇ、６０４Ｇと変化させて、遠心沈降後の分散液中における、せん断を与える前のグリースの増ちょう剤の沈降高さと、せん断後のグリースの増ちょう剤の沈降高さとの比を求めた。

この場合においては、０、５、１０、１５、６０時間［ｈ］せん断したアルバニヤＳ２グリースの試験を、実施例１１、１２、１３、１４、１５とした。また、０、５、１０、１５、６０時間［ｈ］せん断したユニマックスＲ Ｎｏ．２グリースの試験を、実施例１６、１７、１８、１９、２０とした。

この結果、図３に示すように、アルバニヤＳ２グリースおよびユニマックスＲ Ｎｏ．２グリースのそれぞれにおいて、せん断時間が長くなるほど、増ちょう剤の沈降高さが小さくなっている。すなわち、本実施例１１〜２０での増ちょう剤繊維の破壊状態と、増ちょう剤の沈降高さとの関係と同様の関係であることが分かる。さらに、相対遠心力を大きくするほど、分散液中の増ちょう剤の沈降高さが小さくなる傾向があるものの、その差はわずかなものに過ぎない。

［実施例２１〜３０］
図４は、本発明の実施例２１〜３０の増ちょう剤を遠心沈降させ、沈降時間による沈降後の体積変化を示す表である。

まず、上記比較例１〜１０で用いた各グリース０．００５ｇを、遠心分離用容器に移してから、有機溶剤であるトルエン０．５ｍｌを加え、このトルエンを加えた溶液中に、増ちょう剤が均一に分散するように撹拌させて分散液とした後に遠心沈降を行った。ここで、この遠心沈降は、上記実施例１１〜２０にて用いた卓上遠心機を用いた。また、この遠心沈降の条件は、相対遠心力を一定の２８６Ｇとし、遠心時間を１、５、１０ｍｉｎと変化させて、遠心沈降後の分散液中における、せん断前のグリースの増ちょう剤の沈降高さと、せん断後のグリースの増ちょう剤の沈降高さとの比を求めた。

この場合においては、０、５、１０、１５、６０時間［ｈ］せん断したアルバニヤＳ２グリースの試験を、実施例２１、２２、２３、２４、２５とした。また、０、５、１０、１５、６０時間［ｈ］せん断したユニマックスＲ Ｎｏ．２グリースの試験を、実施例２６、２７、２８、２９、３０とした。

この結果、図４に示すように、増ちょう剤の沈降高さは、各グリースおいて、せん断を与えたグリースほど小さくなっている。さらに、これらグリースは、せん断時間が長くなるほど、また遠心沈降の時間が長くなるほど、増ちょう剤の沈降高さが低くなっている。特に、アルバニヤＳ２グリースは、５ｍｉｎ以上の間、遠心沈降を行っても沈降高さに大きな差が出ていない。このため、増ちょう剤を遠心沈降させる時間は、短時間であっても十分に効果が現れることが分かった。

以上の結果、上記実施例１１〜３０により、有機溶剤中にグリースを分散させた分散液で、グリース中の増ちょう剤を沈降させて増ちょう剤の沈降高さを測定することによって、増ちょう剤の破壊状態の定量化を、精度良くかつ簡単な方法で測定可能であることがわかった。

［実施例３１］
図５は、本発明の実施例３１に係るグリースの劣化診断装置を示す概略構成図である。

図５に示すように、グリースの劣化診断装置１は、グリースを分散させた有機溶剤中での増ちょう剤Ｂ繊維の沈降高さＥを検出するための可搬式の装置である。そして、この劣化診断装置１は、有機溶剤中にグリースを分散させた分散液Ａ中に増ちょう剤Ｂを沈降させるための沈降部としての分離部２と、この分離部２にて沈降させて分離された分散液Ａ中の増ちょう剤Ｂ繊維の沈降高さＥを測定するための測定部３とを備えている。

そして、分離部２は、有機溶剤にグリースを分散させた分散液Ａを入れた測定容器２１が固定され、この測定容器２１を回転させて遠心力を与え、この測定容器２１内の分散液Ａ中で増ちょう剤Ｂ繊維を沈降させる遠心分離装置である。

さらに、測定部３は、測定容器２１に光を照射するための光源３１と、この光源３１を移動させこの光源３１から発する光を測定容器２１内の分散液Ａ中に走査させる移動部としての駆動部３２とを備えている。また、この測定部３は、測定容器２１内の分散液Ａを透過する透過光Ｃを受光する受光部３３と、この受光部３３にて受光した透過光Ｃの強度変化に基づいて、分散液Ａ中の増ちょう剤Ｂの沈降体積を測定する制御部３４とを備えている。

この制御部３４は、測定容器２１内の分散液Ａ中に増ちょう剤Ｂ繊維を沈降させた後または沈降中に、この分散液Ａに光源３１からの光を照射して透過させる。そして、この制御部３４は、分散液Ａの液面側から測定容器２１の底部側までの走査範囲Ｄに亘って、駆動部３２にて光源３１を移動させて、この光源３１からの光にて分散液Ａを走査しながら、各位置での光の透過強度を測定する。

さらに、この制御部３４は、光の透過強度が低下する範囲を、分散液Ａ中の増ちょう剤Ｂ繊維が存在する領域とし、この増ちょう剤Ｂ繊維の沈降界面における光の透過強度の変化に基づいて、この増ちょう剤Ｂの沈降高さＥを算出する。そして、この制御部３４は、算出した沈降高さＥに基づいて、分散液Ａ中の増ちょう剤Ｂの沈降体積を算出し、この算出した沈降体積から増ちょう剤Ｂの破壊率を、所定の計算式に当てはめて計算し、この計算した破壊率に基づいて、グリースの劣化状態を診断する。

図６は、上記実施例３１での検出結果を示すグラフである。

まず、上記比較例５で用いたアルバニヤＳ２グリース０．１ｇを、トルエン１０ｍｌ中に分散させて分散液Ａとする。そして、この分散液Ａを、例えばガラス製の遠心分離用容器［高さ：１２０ｍｍ、内容積：１２ｍｌ］である測定容器２１に移してから、この分散液Ａ中に増ちょう剤Ｂが均一に分散するように撹拌させた。この後、上記実施例１１〜２０にて用いた卓上遠心機を用い、この撹拌させた分散液Ａ中の増ちょう剤Ｂを相対遠心力５３６Ｇで遠心沈降させた。このとき、この遠心沈降の開始から０ｍｉｎ、５ｍｉｎ、１０ｍｉｎ、１０ｍｉｎ経過する度に、この分散液Ａに、光源３１から、例えばレーザ光［波長：６５０ｎｍ］を発生させ、この光源３１を駆動部３２にて駆動させて走査させ、この分散液Ａ中の増ちょう剤Ｂの沈降界面を検出した。

この結果、図６に示すように、遠心沈降の開始から０ｍｉｎの場合には、分散液Ａ全体で透過率がほぼ一定であり、増ちょう剤Ｂの沈降が起こっていないことが分かる。また、遠心沈降の開始から２０ｍｉｎ経過した場合には、分散液Ａの液面に近い部分での透過率が約８０％と高く、測定容器２１の底面から約３０ｍｍ以下の範囲で、分散液Ａの透過率が著しく低下しており、この範囲で増ちょう剤Ｂが沈降していることが分かる。

以上から、有機溶剤にグリースを分散させた分散液Ａにレーザ光を走査して、この分散液Ａを透過する透過光の透過率を測定することによって、この透過光の強度変化から、増ちょう剤Ｂの沈降高さＥを自動的に読み取ることができ、この増ちょう剤Ｂの沈降体積を求めることができる。また、求めた沈降高さＥから増ちょう剤Ｂ繊維の破壊状態を定量化できるため、この増ちょう剤Ｂの沈降高さＥに閾値を設けることにより、グリースの劣化診断を自動的に行うことができる。

また、グリース劣化診断装置１が可搬式であるため、このグリース劣化診断装置１を用いることにより、劣化診断したいグリースが用いられた機械装置の設置場所へグリース劣化診断装置１を移動させ、この設置現場にてグリース中の増ちょう剤Ｂの繊維の破壊状態を定量化できる。したがって、この劣化判断したい機械装置の設置場所でグリースの劣化を診断でき、このグリースを設置場所から持ち帰って増ちょう剤の破壊状態を解析等する必要がなく、このグリースの交換の要否を設置場所にて容易に判定することができる。

なお、上記実施例３１においては、沈降界面の検出にレーザ光の走査を用いた方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、光源３１としてレーザ光のほか、白熱電球、ＬＥＤ、赤外光、紫外光等を用いることもできる。さらに、本発明に係る増ちょう剤Ｂの沈降用の有機溶剤としては、基油を溶解して増ちょう剤を溶解させない特性ものが用いられる。具体的には、トルエンの他、ヘキサン、ヘプタン、石油エーテルなどを用いることができる。

また、グリース中の増ちょう剤Ｂを分散液Ａ中に自然沈降させる場合には、例えば試験管等の測定容器２１に所定量のグリースと有機溶剤とを入れ、この測定容器２１に蓋をして振る等して、有機溶剤にグリースを分散させる。この後、この分散液Ａ中に増ちょう剤Ｂが適切に沈降するまで、例えば次の日まで測定容器２１を静置させる。そして、この分散液Ａ中の増ちょう剤Ｂの沈降高さＥを、これらグリース、有機溶剤、測定容器２１に対応させて予め作成したシートと対比等することにより、このグリース中の増ちょう剤Ｂ繊維の破壊状態を定量化できる。したがって、所定の装置等を用いることなく、設置場所での保守員の実施によって、グリースの劣化を診断できるから、このグリースの交換の要否を設置場所で容易に判定することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分りやすく表示するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ 劣化診断装置
２ 分離部
３ 測定部
３１ 光源
３２ 駆動部
３３ 受光部
３４ 制御部
Ａ 分散液
Ｂ 増ちょう剤

Claims (5)

1. 増ちょう剤を含有するグリースを分散させた溶液中に前記増ちょう剤を沈降させる沈降部と、
   この沈降部にて前記溶液中に沈降させた前記増ちょう剤の沈降高さを測定する測定部と、
   を備え、
   前記測定部は、前記溶液を透過する透過光の強度変化に基づいて前記溶液中に分散させた前記増ちょう剤の沈降高さを算出し、前記沈降高さに基づいて前記溶液中の前記増ちょう剤の沈降体積を算出する制御部を有している
   ことを特徴とするグリースの劣化診断装置。
2. 請求項１記載のグリースの劣化診断装置において、
   前記測定部は、前記溶液に光を照射する光源と、この光源を移動させこの光源からの光を前記溶液中に走査させる移動部と、この溶液を透過する透過光を受光する受光部と、を有している
   ことを特徴とするグリースの劣化診断装置。
3. 増ちょう剤を含有するグリースを溶剤中に分散させて溶液とし、
   前記グリース中の増ちょう剤を沈降させ、
   前記溶液を透過する透過光の強度変化に基づいて、前記溶液中に分散させた前記増ちょう剤の沈降高さを算出し、
   前記沈降高さに基づいて、前記溶液中の前記増ちょう剤の沈降体積を算出して、前記グリースの劣化を診断する
   ことを特徴とするグリースのメンテナンス方法。
4. 請求項３記載のグリースのメンテナンス方法において、
   前記沈降体積から、前記増ちょう剤の破壊率を算出し、この破壊率に基づいて前記グリースの劣化を診断する
   ことを特徴とするグリースのメンテナンス方法。
5. 請求項３または４記載のグリースのメンテナンス方法において、
   前記沈降高さは、前記溶液に光を照射してこの溶液中を走査し、この溶液を透過する透過光の強度変化に基づいて算出する
   ことを特徴とするグリースのメンテナンス方法。