JP6177615B2 - 潤滑油性状解析方法及び解析装置 - Google Patents
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Description
なお、一般に、潤滑剤にはいわゆる油でないものもあるが、本明細書では、機能に着目し「潤滑油」は「潤滑剤」を含むものとする。
側周面の少なくとも一部が円環形状である第1摺動体と、該第1摺動体の中心軸と平行な中心軸を有し、側周面の少なくとも一部が円環形状である第2摺動体とを、円環形状である側周面同士を潤滑油を挟んで接触させるとともに、少なくとも前記第1摺動体をその中心軸を中心に回転駆動させ、
前記第1摺動体と前記第2摺動体とが接触する摺動面を含む平面上に配置されたX線源から、該摺動面に対してX線を照射し、
前記摺動面を挟んで前記X線源と反対側であって該X線源及び該摺動面と一直線上に配置された、複数の微小X線検出素子が2次元的に配置されてなる2次元X線検出器を用い、
前記X線源、前記2次元X線検出器、及び前記摺動面を含む平面上でそれらが前記第1摺動体の回転駆動軸に沿った方向に並んだ第1状態で、前記摺動面を通過したX線及び該平面に沿ってその外側に拡がる第1摺動体と第2摺動体との間の空間を通過したX線が到達する微小X線検出素子のみの検出信号を有効として扱う視野制限を行って2次元X線強度分布を取得するとともに、
前記X線源、前記2次元X線検出器、及び前記摺動面を含む平面上でそれらが前記第1摺動体の回転駆動軸に直交する方向に並んだ第2状態で、前記摺動面を通過したX線及び該平面に沿ってその外側に拡がる第1摺動体と第2摺動体との間の空間を通過したX線が到達する微小X線検出素子のみの検出信号を有効として扱う視野制限を行って2次元X線強度分布を取得し、
前記第1、第2なる二つの状態における2次元X線強度分布情報に基づいて前記摺動面における潤滑油の性状を推定することを特徴としている。
a)中心軸を中心に回転駆動される側周面の少なくとも一部が円環形状である第1摺動体と、
b)該第1摺動体の中心軸と平行な中心軸を有し、側周面の少なくとも一部が円環形状であって該側周面が潤滑油を挟んで前記第1摺動体の側周面に接する第2摺動体と、
c)前記第1摺動体と前記第2摺動体とが接触する摺動面を含む平面上に配置され、該摺動面に対してX線を照射するX線源と、
d)前記X線源及び前記摺動面と一直線上であって該摺動面を挟んで該X線源と反対側に配置された、複数の微小X線検出素子が2次元的に配置されてなる2次元X線検出器と、
e)前記X線源、前記2次元X線検出器、及び前記摺動面を含む平面上でそれらが前記第1摺動体の回転駆動軸に沿った方向に並んだ第1状態と、前記X線源、前記2次元X線検出器、及び前記摺動面を含む平面上でそれらが前記第1摺動体の回転駆動軸に直交する方向に並んだ第2状態と、を切り替える配置切替え部と、
を備え、前記第1状態において前記摺動面を通過したX線及び前記平面に沿ってその外側に拡がる第1摺動体と第2摺動体との間の空間を通過したX線が到達する微小X線検出素子のみの検出信号を有効として扱う視野制限を行って2次元X線強度分布を取得するとともに、前記第2状態において前記摺動面を通過したX線及び前記平面に沿ってその外側に拡がる第1摺動体と第2摺動体との間の空間を通過したX線が到達する微小X線検出素子のみの検出信号を有効として扱う視野制限を行って2次元X線強度分布を取得し、前記第1、第2なる二つの状態における2次元X線強度分布情報に基づいて、それぞれ前記摺動面における潤滑油の性状を推定するようにしたことを特徴としている。
具体的には一実施態様として、摺動面の厚さ方向に、該摺動面における第1摺動体と第2摺動体との間の間隙を直線的に通過したX線が到達する範囲を有効として扱う視野制限を行うとよい。これにより、各摺動体の対向面が鏡面状態であるような場合に、摺動面における潤滑油膜の厚さを直接的に反映した情報を得て、精度よく潤滑油膜厚を推定することができる。
図1は本実施例である潤滑油性状解析装置の概略構成図、図2は図1中の摺動試験部20の部分的な詳細構成図、図3は測定方向切替え状態を示す概略上面図である。
図4は、第2摺動体25が第1摺動体28に適宜の圧力で押し付けられている状態における摺動面を摺動方向に直交する方向から見た概略図である。通常、第1摺動体28と第2摺動体25とが強く押し付けられている部分ではその表面はそれぞれ弾性変形する。そのため、摺動面はそれぞれ弾性変形した摺動体28、25同士が平面で接しているとみることができる。したがって、図4に示すように摺動方向に直交する方向から摺動面を見たとき、第1摺動体28と第2摺動体25とが略平面で接している領域P1が摺動面に相当し、その前後の領域P2、P3では、第1摺動体28と第2摺動体25とが接せず、領域P1から遠ざかるに従い空隙が広がる。微視的に見れば、摺動体28、25が接している領域P1においてもごく微小な間隙があり、摺動面に供給された(又は保持されている)潤滑油はその微小間隙に存在している。したがって、一般的にはこの摺動面における潤滑油膜の厚さは微小間隙の大きさと実質的に同じであるが、間隙がごく狭く、圧力が高い状態では、膜厚は単位面積当たりの圧力等にも依存するため、そうした要素も加味した詳細な解析が必要となる。
また、以上のようにして求めた、摺動線速度や単位面積当たりの圧力と接触面積との関係に、中心限定視野制限範囲C内のX線強度の変化や中心近傍視野制限範囲D内のX線強度の変化などの情報を併せて、従来は行えなかった、摺動線速度、単位当たりの圧力、潤滑油膜厚の関係等の解析を行うことが可能となる。
2…剛性テーブル
3…除振機能付精密作業台
4…X線遮蔽箱
5…温調部
6…X線警告灯
7…ガイドレール
8…信号処理部
9…出力部
10…マイクロフォーカスX線源
11…3軸調整ステージ
12…アパーチャ部
20…摺動試験部
21…3軸調整ステージ
22…加圧機構
23…ロードセル
24…従動軸
25…第2摺動体
26…回転駆動部
27…駆動軸
28…第1摺動体
29…回動ステージ
30…2次元X線検出器
31…3軸調整ステージ
300…特性X線検出器
Claims (14)
- 互いに摺動する二つの物体の間の摺動面に供給される又は保持される潤滑油の性状を解析する潤滑油性状解析方法であって、
側周面の少なくとも一部が円環形状である第1摺動体と、該第1摺動体の中心軸と平行な中心軸を有し、側周面の少なくとも一部が円環形状である第2摺動体とを、円環形状である側周面同士を潤滑油を挟んで接触させるとともに、少なくとも前記第1摺動体をその中心軸を中心に回転駆動させ、
前記第1摺動体と前記第2摺動体とが接触する摺動面を含む平面上に配置されたX線源から、該摺動面に対してX線を照射し、
前記摺動面を挟んで前記X線源と反対側であって該X線源及び該摺動面と一直線上に配置された、複数の微小X線検出素子が2次元的に配置されてなる2次元X線検出器を用い、
前記X線源、前記2次元X線検出器、及び前記摺動面を含む平面上でそれらが前記第1摺動体の回転駆動軸に沿った方向に並んだ第1状態で、前記摺動面を通過したX線及び該平面に沿ってその外側に拡がる第1摺動体と第2摺動体との間の空間を通過したX線が到達する微小X線検出素子のみの検出信号を有効として扱う視野制限を行って2次元X線強度分布を取得するとともに、
前記X線源、前記2次元X線検出器、及び前記摺動面を含む平面上でそれらが前記第1摺動体の回転駆動軸に直交する方向に並んだ第2状態で、前記摺動面を通過したX線及び該平面に沿ってその外側に拡がる第1摺動体と第2摺動体との間の空間を通過したX線が到達する微小X線検出素子のみの検出信号を有効として扱う視野制限を行って2次元X線強度分布を取得し、
前記第1、第2なる二つの状態における2次元X線強度分布情報に基づいて前記摺動面における潤滑油の性状を推定することを特徴とする潤滑油性状解析方法。
- 請求項1に記載の潤滑油性状解析方法であって、
前記視野制限は、前記摺動面の厚さ方向に、該摺動面における第1摺動体と第2摺動体との間の間隙を直線的に通過したX線が到達する範囲を有効として扱うものであることを特徴とする潤滑油性状解析方法。 - 請求項1に記載の潤滑油性状解析方法であって、
前記視野制限は、前記摺動面の厚さ方向に、該摺動面における第1摺動体と第2摺動体との間の間隙を直線的に通過したX線が到達する範囲、及び該摺動面で散乱又は回折して厚さ方向に広がるX線が到達する範囲の少なくとも一部、を有効として扱うものであることを特徴とする潤滑油性状解析方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の潤滑油性状解析方法であって、
前記2次元X線検出器の検出面上で、前記摺動面を通過したX線が到達する相対的にX線強度が低い領域と、前記摺動面の外側の前記第1摺動体と前記第2摺動体とが接触していない両者の間の空間を通過したX線が到達する相対的にX線強度が高い領域との境界を求め、二つの境界の間隔から第1摺動体と第2摺動体とが接触する摺動面の幅を求めることを特徴とする潤滑油性状解析方法。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の潤滑油性状解析方法であって、
前記X線源及び前記2次元X線検出器に対して、前記第1摺動体と前記第2摺動体とをそれぞれ保持する試料保持部を回動させて向きを変更する構造とし、該試料保持部を略90°回動させることにより、前記X線源、前記2次元X線検出器、及び前記摺動面の配置を前記第1状態と前記第2状態とで切り替えることを特徴とする潤滑油性状解析方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の潤滑油性状解析方法であって、
前記X線源から前記摺動面に照射されるX線に対応して該摺動面又はその一部から出射される特性X線を選択して、前記2次元X線検出器と干渉しない位置に配置した特性X線検出器により検出し、該特性X線検出器による検出信号に基づいて摺動面における潤滑油の組成を解析することを特徴とする潤滑油性状解析方法。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の潤滑油性状解析方法であって、
前記X線源から前記摺動面に照射されるX線に対応して少なくとも該摺動面又はその一部から出射される特性X線を、前記2次元X線検出器に代えて配置した又は前記摺動面と前記2次元X線検出器との間に一時的に配置した特性X線検出器により検出し、該特性X線検出器による検出信号に基づいて摺動面における潤滑油の組成を解析することを特徴とする潤滑油性状解析方法。 - 互いに摺動する二つの物体の間の摺動面に供給される又は保持される潤滑油の性状を解析する潤滑油性状解析装置において、
a)中心軸を中心に回転駆動される側周面の少なくとも一部が円環形状である第1摺動体と、
b)該第1摺動体の中心軸と平行な中心軸を有し、側周面の少なくとも一部が円環形状であって該側周面が潤滑油を挟んで前記第1摺動体の側周面に接する第2摺動体と、
c)前記第1摺動体と前記第2摺動体とが接触する摺動面を含む平面上に配置され、該摺動面に対してX線を照射するX線源と、
d)前記X線源及び前記摺動面と一直線上であって該摺動面を挟んで該X線源と反対側に配置された、複数の微小X線検出素子が2次元的に配置されてなる2次元X線検出器と、
e)前記X線源、前記2次元X線検出器、及び前記摺動面を含む平面上でそれらが前記第1摺動体の回転駆動軸に沿った方向に並んだ第1状態と、前記X線源、前記2次元X線検出器、及び前記摺動面を含む平面上でそれらが前記第1摺動体の回転駆動軸に直交する方向に並んだ第2状態と、を切り替える配置切替え部と、
を備え、前記第1状態において前記摺動面を通過したX線及び前記平面に沿ってその外側に拡がる第1摺動体と第2摺動体との間の空間を通過したX線が到達する微小X線検出素子のみの検出信号を有効として扱う視野制限を行って2次元X線強度分布を取得するとともに、前記第2状態において前記摺動面を通過したX線及び前記平面に沿ってその外側に拡がる第1摺動体と第2摺動体との間の空間を通過したX線が到達する微小X線検出素子のみの検出信号を有効として扱う視野制限を行って2次元X線強度分布を取得し、前記第1、第2なる二つの状態における2次元X線強度分布情報に基づいて、それぞれ前記摺動面における潤滑油の性状を推定するようにしたことを特徴とする潤滑油性状解析装置。
- 請求項8に記載の潤滑油性状解析装置であって、
前記視野制限は、前記摺動面の厚さ方向に、該摺動面における第1摺動体と第2摺動体との間の間隙を直線的に通過したX線が到達する範囲を有効として扱うものであることを特徴とする潤滑油性状解析装置。 - 請求項8に記載の潤滑油性状解析装置であって、
前記視野制限は、前記摺動面の厚さ方向に、該摺動面における第1摺動体と第2摺動体との間の間隙を直線的に通過したX線が到達する範囲、及び該摺動面で散乱又は回折して厚さ方向に広がるX線が到達する範囲の少なくとも一部、を有効として扱うものであることを特徴とする潤滑油性状解析装置。 - 請求項8〜10のいずれかに記載の潤滑油性状解析装置であって、
前記2次元X線検出器の検出面上で、前記摺動面を通過したX線が到達する相対的にX線強度が低い領域と、前記摺動面の外側の前記第1摺動体及び前記第2摺動体が接触していない両者の間の空間を通過したX線が到達する相対的にX線強度が高い領域との境界を求め、二つの境界の間隔から第1摺動体と第2摺動体とが接触する摺動面の幅を求める信号処理部をさらに備えることを特徴とする潤滑油性状解析装置。 - 請求項8〜11のいずれかに記載の潤滑油性状解析装置であって、前記配置切替え部は、
前記第1摺動体と前記第2摺動体とをそれぞれ保持する試料保持部と、
前記X線源及び前記2次元X線検出器に対し前記試料保持部を回動させる回動機構と、
を備え、前記回動機構により前記試料保持部を略90°回動させることによって、前記X線源、前記2次元X線検出器、及び前記摺動面の配置を前記第1状態と前記第2状態とで切り替えることを特徴とする潤滑油性状解析装置。
- 請求項8〜12のいずれかに記載の潤滑油性状解析装置であって、
前記X線源から前記摺動面に照射されるX線に対応して該摺動面又はその一部から出射される特性X線を選択して検出する特性X線検出器を、前記2次元X線検出器と干渉しない位置に備えることを特徴とする潤滑油性状解析装置。 - 請求項8〜12のいずれかに記載の潤滑油性状解析装置であって、
前記X線源から前記摺動面に照射されるX線に対応して少なくとも該摺動面又はその一部から出射される特性X線を検出する特性X線検出器を、前記2次元X線検出器に代えて又は前記摺動面と前記2次元X線検出器との間に一時的に備えることを特徴とする潤滑油性状解析装置。
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