TW202223379A - 狀態診斷方法、狀態診斷裝置及程式 - Google Patents

狀態診斷方法、狀態診斷裝置及程式 Download PDF

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岩瀬駿介
丸山泰右
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日商日本精工股份有限公司
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Abstract

本發明之狀態診斷方法具有如下步驟：測定步驟，其一面藉由交流電源使頻率變化一面對潤滑劑施加電壓，而測定前述潤滑劑之相對介電常數；導出步驟，其將在前述測定步驟中測定出之相對介電常數應用於理論式，而導出表示前述潤滑劑之電氣特性之參數；及診斷步驟，其使用前述參數而診斷前述潤滑劑之狀態。

Description

狀態診斷方法、狀態診斷裝置及程式
本申請案發明係關於一種狀態診斷方法、狀態診斷裝置及程式。
先前，於診斷材料之狀態時，使用表觀黏度等物性分析、劣化程度等化學成分分析、使用顯微鏡之結構分析等之方法。如此之方法一般而言需要繁雜之操作。又，如上述之方法難以在將對象非破壞性下進行，大多數情況下將診斷對象作廢。
另一方面，有進行藉由交流電源而實現之阻抗解析之方法。可藉由使用阻抗解析而導出材料之電氣特性。
例如，於專利文獻1中，揭示一種以分析對象為血液一面使頻率變化一面測定血液之介電常數，而測定血細胞之損傷之方法。又，於專利文獻2中，揭示一種基於相對介電常數或相對介電損耗率之頻率特性而評估提取溶媒之組成變化之方法。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-215901號公報 [專利文獻2]日本特開平7-239316號公報
[發明所欲解決之課題]
作為在實際之裝置中所使用之材料，例如舉出潤滑劑。掌握如此之潤滑劑之狀態於防止利用潤滑劑之裝置之損傷等方面非常有用。另一方面，難以以非破壞性之方式自裝置取出潤滑劑等對象進行觀察。
鑒於上述課題，本申請案發明之目的在於提供一種可在不破壞診斷對象下容易地診斷潤滑劑之狀態之方法。 [解決課題之技術手段]
為了解決上述課題，本申請案發明具有以下之構成。亦即，一種狀態診斷方法，其具有如下步驟： 測定步驟，其一面藉由交流電源使頻率變化一面對潤滑劑施加電壓，而測定前述潤滑劑之相對介電常數； 導出步驟，其將在前述測定步驟中測定出之相對介電常數應用於理論式，而導出表示前述潤滑劑之電氣特性之參數；及 診斷步驟，其使用前述參數而診斷前述潤滑劑之狀態。
又，本申請案發明之又一形態具有以下之構成。亦即，一種狀態診斷裝置，其具有： 測定機構，其一面藉由交流電源使頻率變化一面對潤滑劑施加電壓，而測定前述潤滑劑之相對介電常數； 導出機構，其將利用前述測定機構測定之相對介電常數應用於理論式，而導出表示前述潤滑劑之電氣特性之參數；及 診斷機構，其使用前述參數而診斷前述潤滑劑之狀態。
又，本申請案發明之又一形態具有以下之構成。亦即，一種程式， 其使電腦執行如下步驟： 測定步驟，其一面藉由交流電源使頻率變化一面對潤滑劑施加電壓，而測定前述潤滑劑之相對介電常數； 導出步驟，其將在前述測定步驟中測定出之相對介電常數應用於理論式，而導出表示前述潤滑劑之電氣特性之參數；及 診斷步驟，其使用前述參數而診斷前述潤滑劑之狀態。 [發明之效果]
藉由本申請案發明，可在不破壞診斷對象下容易地診斷潤滑劑之狀態。
以下，參照圖式等對於用於實施本申請案發明之形態進行說明。再者，以下所說明之實施形態係用於說明本申請案發明之一實施形態，並非意圖限定本申請案發明而解釋者，又，各實施形態中所說明之所有之構成並不限於為了解決本申請案發明之課題而為必須之構成。又，於各圖式中，對於相同之構成要素，藉由賦予相同之參考符號而表示對應關係。
[診斷對象] 於本實施形態中，作為診斷對象舉出使用於零件之潤滑之潤滑劑為例進行說明。此處之潤滑劑設為具有產生介電弛豫之特性之潤滑脂。更詳細而言，可以12-OH硬酯酸Li系潤滑脂等為對象。一般而言，潤滑脂構成為包含基礎油、增稠劑、及添加劑。關於詳情將於後述，表示電氣特性之參數之值相應於潤滑脂之構成或狀態而變動。
於本實施形態中，設為潤滑脂係塊狀狀態者，導出表示與其內部狀態相應之電氣特性之參數，使用該參數進行潤滑脂之狀態之診斷。圖1係顯示評估(測定)本實施形態之潤滑劑之電氣特性時之潤滑劑(此處為潤滑脂)與交流電源之構成之概念圖。藉由交流電源10對填充於電極11間之潤滑脂12供給電力。再者，此處之電極11間之距離例如可以mm等級構成。
圖2係顯示圖1所示之潤滑脂12周圍之在電性上等效之電路之圖。電路E具有並聯地連接有包含潤滑脂12之電容器C、及起因於其周邊之要素之電阻R之構成。又，利用Z表示電路E之阻抗。此處，施加於電路E之交流電壓V、在電路E中流動之電流I、及電路E整體之複素數阻抗Z係由以下之式(1)～(3)表示。 V=|V|exp(jωt) …(1) I=|I|exp(jωt-jθ) …(2) Z=V/I=|V/I|exp(jθ)=|Z|exp(jθ) …(3) j：虛數 ω：電壓之角頻率 t：時間 θ：相位角(電壓與電流之相位之偏移)
[裝置構成] 圖3係顯示可應用本實施形態之狀態診斷方法之系統之整體構成之一例之概略構成圖。於圖3中，顯示使用本實施形態之狀態診斷方法之狀態診斷裝置30、測定裝置31、及包含作為診斷對象之潤滑脂12之材料含有物32。再者，圖1所示之構成係一例，可根據診斷對象等而使用不同之構成。
測定裝置31構成為包含圖1所示之交流電源10，於診斷時，對材料含有物32所含之潤滑脂12施加電力。
狀態診斷裝置30將交流電源10之角頻率ω之交流電壓V作為施加於潤滑脂12之電力之輸入值指示給測定裝置31，作為與其相對之輸出(測定值)而自測定裝置31取得潤滑脂12之阻抗|Z|(|Z|表示Z之絕對值)、及相位角θ。然後，狀態診斷裝置30使用該等值導出表示與潤滑脂12相關之電氣特性之參數後進行診斷。關於參數之種類及導出方法之詳情將於後述。
狀態診斷裝置30例如可利用包含未圖示之控制裝置、記憶裝置、及輸出裝置之構成之資訊處理裝置而實現。控制裝置可由CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、MPU(Micro Processing Unit，微處理單元)、DSP(Digital Single Processor，數位訊號處理器)、或專用電路等構成。記憶裝置藉由HDD(Hard Disk Drive，硬碟機)、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)或RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)等揮發性及非揮發性之記憶媒體構成，可藉由來自控制裝置之指示而進行各種資訊之輸入輸出。輸出裝置係由揚聲器或燈、或者液晶顯示器等顯示器件等構成，藉由來自控制裝置之指示進行向作業者之報知。由輸出裝置執行之輸出方法並無特別限定。又，輸出裝置可為具備通訊功能之網路介面，亦可藉由經由網路(未圖示)之向外部裝置(未圖示)之資料發送而進行輸出動作。
再者，狀態診斷裝置30與測定裝置31之形態並無特別限定。例如，狀態診斷裝置30與測定裝置31可藉由有線/無線之任一者連接。又，可為狀態診斷裝置30與測定裝置31成為一體之構成。或者，由使用者擔當狀態診斷裝置30與測定裝置31間之資料之輸入輸出。
[相對介電常數及相對介電損耗率] 圖4係用於說明與頻率之變化相應之相對介電常數及相對介電損耗率之變化之傾向之圖。此處，如上述般，作為潤滑脂12舉出12-OH硬酯酸Li系潤滑脂為例進行說明。藉由使用如圖3所示之構成，掃描頻率並測定潤滑脂12之相對介電常數ε r’及相對介電損耗率ε r”，而確認介電弛豫現象。
於圖4(a)中，橫軸表示頻率[Hz]，縱軸表示相對介電常數ε r’。圖4(a)表示自潤滑脂12獲得之實驗值。如圖4(a)所示般，相對介電常數ε r’具有伴隨著頻率增加而下降(單調減少)之傾向。
於圖4(b)中，橫軸表示頻率[Hz]，縱軸表示相對介電損耗率ε r”。圖4(b)表示自潤滑脂12獲得之實驗值。如圖4(b)所示般，相對介電損耗率ε r”具有在伴隨著頻率增加而暫時下降之後，轉為上升，其後又減小之傾向。
於本實施形態中，作為表示潤滑脂12之電氣特性之參數，以以下之7個參數為導出對象。 ε r0：低頻極限下之相對介電常數 ε r∞：高頻極限下之相對介電常數 ε r0-ε r∞：弛豫強度 ε r’¯：平均相對介電常數 τ：弛豫時間[s] β：表示弛豫時間之分佈之常數 σ 0：直流導電率[S/m]
對於詳情將於後述，上述之參數相應於潤滑脂12之內部狀態而變化。因此，藉由導出參數，而可在診斷潤滑脂之內部狀態時利用。
[對於理論式之擬合] 基於潤滑脂12之介電弛豫現象之電氣特性具有如圖4所示之變化傾向。為了特定該變化傾向而對於各種理論式進行擬合，並導出各種參數。此處，舉出3個理論式為例進行說明，但並不限定於該等。例如，只要可高精度地導出上述之7個參數各者即可，可使用其他理論式。再者，若無特別說明，則對於在各理論式中所使用之符號顯示相同之符號時，設為表示相同者。
(德拜(Debye)型) 說明對於德拜(Debye)型之理論式之擬合(fitting)。德拜(Debye)型之理論式如下所示。
[數1]
Figure 02_image001
[數2]
Figure 02_image002
ω：電壓之角頻率
圖5係對藉由對於德拜(Debye)型之理論式之擬合而獲得之曲線、與藉由實驗而獲得之值予以比較者。再者，圖5(a)及圖5(b)之實驗值分別與圖4(a)及圖4(b)相同。如圖5(b)所示般，弛豫時間τ(峰值位置)一致。另一方面，關於其以外之參數顯示不一致之結果。
(柯爾-柯爾(Cole-Cole)型) 說明對於柯爾-柯爾(Cole-Cole)型之理論式之擬合(fitting)。柯爾-柯爾(Cole-Cole)型之理論式如下所示。
[數3]
Figure 02_image003
[數4]
Figure 02_image005
[數5]
Figure 02_image006
π：圓周率 f：頻率 ln：對數函數
圖6係對藉由對於柯爾-柯爾(Cole-Cole)型之理論式之擬合而獲得之曲線、與藉由實驗而獲得之值予以比較者。再者，圖6(a)及圖6(b)之實驗值分別與圖4(a)及圖4(b)相同。如圖6(a)所示般，關於相對介電常數，藉由擬合而理論式可表現實驗值之傾向。另一方面，參照圖6(b)顯示如下之結果，即：雖然弛豫時間τ(峰值位置)一致，但如以虛線所示般低頻域下之相對介電損耗率之傾向於理論值與實驗值中不一致。
(柯爾-柯爾(Cole-Cole)改良型) 說明基於柯爾-柯爾(Cole-Cole)型之對於柯爾-柯爾(Cole-Cole)改良型之理論式之擬合(fitting)。柯爾-柯爾(Cole-Cole)改良型之理論式如下所示。再者，式(9)及式(11)設為與藉由柯爾-柯爾(Cole-Cole)型表示之式(6)及式(8)相同者。
[數6]
Figure 02_image007
[數7]
Figure 02_image009
ε 0：真空之介電常數
[數8]
Figure 02_image011
圖7係對藉由對於Cole-Cole改良型之理論式之擬合而獲得之曲線、與藉由實驗而獲得之值予以比較者。再者，圖7(a)及圖7(b)之實驗值分別與圖4(a)及圖4(b)相同。如圖7(a)所示般，關於相對介電常數，與柯爾-柯爾(Cole-Cole)型同樣，藉由擬合而理論式可表現實驗值之傾向。又，參照圖7(b)可知，除了弛豫時間τ(峰值位置)以外，關於低頻域下之相對介電損耗率之傾向，亦藉由擬合而理論值可表現實驗值之傾向。
藉由進行對於上述理論式之擬合，作為與潤滑脂12相關之電氣特性之參數，可導出低頻極限及高頻極限下之相對介電常數、弛豫強度、平均相對介電常數、弛豫時間、弛豫時間之分佈、及直流導電率。
[處理流程] 圖8係本實施形態之狀態診斷處理之流程圖。本處理係藉由狀態診斷裝置30執行，例如可藉由狀態診斷裝置30所具備之控制裝置(未圖示)自記憶裝置(未圖示)讀出並執行用於實現本實施形態之處理之程式而實現。
於S801中，狀態診斷裝置30以使用測定裝置31所具備之交流電源10對潤滑脂12賦予角頻率ω之交流電壓V之電力之方式，對測定裝置31進行控制。藉此，對潤滑脂12施加角頻率ω之交流電壓V。
於S802中，狀態診斷裝置30自測定裝置31取得阻抗|Z|及相位角θ，作為針對S801中指示之輸入的輸出。即，測定裝置31將阻抗|Z|及相位角θ輸出至狀態診斷裝置30，作為針對輸入即角頻率ω之交流電壓V而得之潤滑脂12之測定結果。
於S803中，狀態診斷裝置30基於在S802中所取得之阻抗|Z|及相位角θ、在S801中指示之角頻率ω之交流電壓V之資訊，導出與各頻率對應之相對介電常數及相對介電損耗率。此處之導出方法可使用周知之方法。又，亦可為如下之構成，即：由測定裝置31進行相對介電常數及相對介電損耗率之導出，且將相對介電常數及相對介電損耗率與阻抗|Z|及相位角θ一起作為測定結果，輸出至狀態診斷裝置30。
於S804中，狀態診斷裝置30將所獲得之測定結果套入如上述之理論式進行擬合。例如，狀態診斷裝置30進行對於由式(9)～式(11)表示之柯爾-柯爾(Cole-Cole)改良型之理論式之擬合(fitting)。
於S805中，狀態診斷裝置30自S804之擬合結果導出各種參數。再者，無需同時導出全部上述7個參數，例如，可相應於診斷對象之項目而僅導出所需之參數。此處之所需之參數可由進行診斷之使用者任意設定。再者，各參數與診斷項目之關係例將於後述。
於S806中，狀態診斷裝置30基於在S805中所導出之各參數，進行潤滑脂12之狀態診斷。此處之診斷內容並無特別限定，例如，可構成為如針對各參數預先設定臨限值，藉由與該臨限值之比較而診斷正常或異常。又，亦可構成為如預先設定與異常之緊急度相應之複數個臨限值，藉由與該等臨限值之比較而診斷緊急度。
於S807中，狀態診斷裝置30將在S806中所獲得之診斷結果報知給使用者。此處之報知方法並無特別限定，例如，可為如將判斷為異常之參數或項目在畫面上顯示，或利用聲音來通知之構成。然後，結束本處理流程。
[各種參數與潤滑劑之狀態之關係] 以下，對於藉由上述方法導出之各種參數、與潤滑劑(此處係潤滑脂12)之狀態之關係進行說明。
(增稠劑之量與參數之關係) 使用圖9及圖10對於潤滑脂12中之增稠劑之量與參數之關係進行說明。此處顯示以下之組成之潤滑脂之例。又，舉例表示3個增稠劑之量(潤滑脂中之比率[%])。 基礎油：酯+礦物油 增稠劑：12OH(12-羥基硬脂酸鋰：12-OHStLi)(短纖維) 增稠劑之量：3%、7.5%、15%
於圖9(a)中，橫軸表示頻率[Hz]，縱軸表示相對介電常數ε r’。如圖9(a)所示般，相對介電常數具有無關於增稠劑之量，伴隨著頻率增加而下降(單調減少)之傾向。該傾向與使用圖4(a)所說明之情況相同。另一方面，低頻極限下之相對介電常數ε r0相應於增稠劑之量而不同。進而，相應於增稠劑之量，伴隨著頻率之變化之相對介電常數之變化之程度不同。另一方面，於高頻域下，增稠劑之量之變動對相對介電常數之影響較少。
因在潤滑脂12中含有增稠劑，故在低頻區域，產生與施加於潤滑脂12之外部電場相反之電場。其結果為，在低頻區域，相應於增稠劑之量，而介電常數(低頻極限下之相對介電常數ε r0)增大。另一方面，於高頻區域，不產生與施加於潤滑脂12之外部電場相反之電場。因此，於高頻區域，因增稠劑之量所致之介電常數(高頻極限下之相對介電常數ε r∞)之變動較少。根據如此之理由，產生如圖9(a)所示之相應於增稠劑之量之變化之在低頻極限下之相對介電常數ε r0之差異。
於圖9(b)中，橫軸表示頻率[Hz]，縱軸表示相對介電損耗率ε r”。如圖9(b)所示般，相對介電損耗率具有在伴隨著頻率增加而暫時下降之後，轉為上升，其後又減小之傾向。該傾向與使用圖4(b)所說明之情況相同。
圖10係將自圖9所示之值導出之參數予以匯總者。如圖10所示般，可看出各種參數伴隨著增稠劑之量之變動而變動。即，可掌握增稠劑之量與表示電氣特性之參數具有相關。因此，可藉由參照本實施形態中所導出之參數(特別是低頻極限下之相對介電常數ε r0)，而特定增稠劑之量之變化。
圖11係用於說明基礎油之種類、增稠劑之量、及弛豫強度之關係之圖。於圖11中，橫軸表示增稠劑之量(潤滑脂中之比率)[%]，縱軸表示弛豫強度(ε r0-ε r∞)。又，作為基礎油之種類舉例示出礦物油系2種、酯系、及酯·PAO系。如由圖11之直線所示般，無關於基礎油之種類，弛豫強度伴隨著增稠劑之量增加而增加。因此，無關於基礎油之種類，藉由參照弛豫強度而可特定增稠劑之量。
(增稠劑之纖維狀態與參數之關係) 使用圖12～圖14，對於潤滑脂12中之增稠劑之纖維狀態與參數之關係進行說明。
圖12係用於說明潤滑脂12所含之增稠劑之纖維狀態之圖。此處，藉由利用以下之條件對潤滑脂12進行滾壓處理而製作包含破壞了纖維構造之增稠劑之潤滑脂。 基礎油：礦物油 增稠劑：12-OHStLi 滾壓壓力：1[MPa] 滾壓次數：5次
圖12(a)顯示滾壓處理前之狀態且為保持纖維構造之狀態之例。圖12(b)顯示滾壓處理後之狀態且為破壞了纖維構造之狀態之例。又，於圖12中，刻度之單位係μm。再者，此處之纖維狀態係一例，並不限定於此。
於圖13(a)中，橫軸表示頻率[Hz]，縱軸表示相對介電常數ε r’。如圖13(a)所示般，相對介電常數無關於增稠劑之纖維狀態，具有伴隨著頻率增加而下降(單調減少)之傾向。該傾向與使用圖4(a)所說明之情況相同。另一方面，低頻極限下之相對介電常數ε r0相應於增稠劑之纖維狀態而不同。進而，相應於增稠劑之纖維狀態，伴隨著頻率之變化之相對介電常數之變化之程度不同。另一方面，於高頻域下，增稠劑之量之變動對相對介電常數之影響較少。
於圖13(b)中，橫軸表示頻率[Hz]，縱軸表示相對介電損耗率ε r”。如圖13(b)所示般，相對介電損耗率具有在伴隨著頻率增加而暫時增加之後轉為現象之傾向。該傾向與使用圖4(b)所說明之情況相同。於低頻區域，因增稠劑之纖維狀態所致之差分小，於相對介電損耗率之峰值、分佈、或該峰值之位置(弛豫時間τ)產生差異。例如，表示弛豫時間之分佈之常數β具有在纖維構造被破壞時下降之傾向。
圖14係將自圖13所示之值導出之參數予以匯總者。如圖14所示般，可看出各種參數伴隨著增稠劑之纖維狀態之變動而變動。即，可掌握增稠劑之纖維狀態與表示電氣特性之參數具有相關。因此，可藉由參照本實施形態中所導出之參數(特別是弛豫時間及表示弛豫時間之分佈之常數)，而特定增稠劑之纖維狀態之變化。
(潤滑脂之劣化與參數之關係) 使用圖15～圖17，對於潤滑脂12之劣化(氧化劣化)與參數之關係進行說明。圖15及圖16係用於說明構成潤滑脂12之基礎油之劣化(氧化劣化、亦即耗氧量之增加)之程度與頻率之關係之圖。
於圖15(a)中，橫軸表示頻率[Hz]，縱軸表示相對介電常數ε r’。如圖15(a)所示般，相對介電常數無關於頻率之變化而大致一定。又，顯示耗氧量愈增加則相對介電常數為愈高之值。
於圖15(b)中，橫軸表示耗氧量[%]，縱軸表示平均相對介電常數ε r’¯。如圖15(b)所示般，耗氧量愈增加則平均相對介電常數愈增加。
平均相對介電常數隨著基礎油中之分子之極性升高而上升。關於基礎油，以前(例如，新品狀態)係無極性，但因氧化劣化而極性化進展。因此，因基礎油氧化劣化而平均相對介電常數上升。
於圖16(a)中，橫軸表示頻率[Hz]，縱軸表示相對介電損耗率ε r”。如圖16(a)所示般，耗氧量愈增加則低頻域之相對介電損耗率愈增加。
於圖16(b)中，橫軸表示耗氧量[%]，縱軸表示直流導電率σ 0。如圖16(b)所示般，耗氧量愈增加則直流導電率愈增加。
基於上述之情況，可掌握構成潤滑脂12之基礎油之劣化狀態與表示電氣特性之參數具有相關。因此，可藉由參照本實施形態中所導出之各種參數(特別是平均相對介電常數及直流導電率)之變化，而特定基礎油之劣化情況。
圖17係用於說明因潤滑脂之劣化所致之相對介電常數及相對介電損耗率與頻率之關係之圖。此處，顯示將新品潤滑脂、與利用氧化穩定度試驗機劣化之潤滑脂予以比較之結果。於圖17(a)中，橫軸表示頻率[Hz]，縱軸表示相對介電常數ε r’。新品潤滑脂與經劣化之潤滑脂均具有藉由使頻率增加而相對介電常數下降之傾向。該傾向與使用圖4(a)所說明之情況相同。另一方面，對平均相對介電常數予以比較之情形下，經劣化之潤滑脂成為更高之值。此處，新品潤滑脂之平均相對介電常數係3.6，經劣化之潤滑脂之平均相對介電常數係3.8。
於圖17(b)中，橫軸表示頻率[Hz]，縱軸表示相對介電損耗率。該情形下，在比較直流導電率σ 0時，已劣化之潤滑脂成為更高之值。此處，新品潤滑脂之直流導電率係1.4，經劣化之潤滑脂之直流導電率係42。
根據上述情況，可掌握潤滑脂12之劣化狀態與表示電氣特性之參數具有相關。因此，可藉由參照本實施形態中所導出之各種參數(特別是平均相對介電常數及直流導電率)之變化，而特定潤滑脂12之劣化情況。
(水分量與參數之關係) 使用圖18、圖19，對於潤滑脂12內之水分量與參數之關係進行說明。圖18係用於說明潤滑脂12所含之水分量與相對介電常數ε r’及相對介電損耗率ε r”之關係之圖。此處，基於在潤滑脂12內含有0～10%之水分，在電壓1.0 V、頻率30 Hz～1 MHz之範圍下進行測定之例而予以說明。
於圖18(a)中，橫軸表示頻率[Hz]之對數，縱軸表示相對介電常數ε r’。如圖18(a)所示般，相對介電常數ε r’具有無關於頻率之變化，相應於水分量而顯示大致一定之值之傾向。又，具有潤滑脂12內之水分量愈多，則相對介電常數ε r’顯示愈高之值之傾向。
於圖18(b)中，橫軸表示頻率[Hz]之對數，縱軸表示相對介電損耗率ε r”。如圖18(b)所示般，即便在潤滑脂12內之水分量增加之情形下，於相對介電損耗率之變化傾向上未見顯著之差異。即，無關於水分量，頻率變動時之相對介電損耗率ε r”之變化傾向大致相同。
圖19係用於說明潤滑脂12所含之水分量、與平均相對介電常數ε r’¯之關係之圖。於圖19中，橫軸表示潤滑脂12內之水分量[wt%]，縱軸表示平均相對介電常數ε r’¯。再者，此處，於潤滑脂12內，水分設為完全混和狀態。如圖19所示般，平均相對介電常數ε r’¯具有隨著水分量增加而增加(單調增加)之傾向。
根據上述之情況，可掌握潤滑脂12所含之水分量與表示電氣特性之參數、具體而言為與相對介電常數ε r’或平均相對介電常數ε r’¯具有相關。因此，可藉由著眼於該等參數，而特定水分對於潤滑脂12之混入。又，使用圖15～圖17對於潤滑脂12之劣化進行了說明，但此時之參數之變化傾向(例如，圖15(b)之平均相對介電常數ε r’¯或圖16(b)之直流導電率σ 0)與圖18或圖19中所示之參數之變化傾向不同。因此，藉由捕捉該等變化之不同，而可將潤滑脂之劣化、與對於潤滑脂之水分混入予以區分地進行檢測。
(鐵粉量與參數之關係) 使用圖20，對於潤滑脂12內之鐵粉量與參數之關係進行說明。圖20係用於說明潤滑脂12所含之鐵粉量與相對介電損耗率ε r”之關係之圖。因潤滑脂12內含有鐵粉，故直流導電率σ 0極端增加。相對於因其他要因所致之直流傳導率之變化為10～100倍左右之尺度，因鐵粉混入(增加)所致之直流傳導率之上升顯示10 6以上之變化。此處，著眼於該變化而進行檢測。此處說明基於潤滑脂12內含有0～20%之水分，且在電壓1.0 V、頻率30 Hz～1 MHz之範圍內進行測定之例。
於圖20中，橫軸表示頻率[Hz]之對數，縱軸表示相對介電損耗率ε r”。此處，顯示將潤滑脂12內所含之鐵粉量(相對於潤滑脂之重量比)設為0%、10%、15%、20%等4個之例。於鐵粉量為0%、10%、15%、20%之情形下，直流導電率σ 0為2.0×10 -10S、5.4×10 -3S、1.9×10 -2S、2.0×10S。即，相應於潤滑脂12內之鐵粉量，直流導電率σ 0之值極端不同。因此，藉由評估直流導電率σ 0之值，而可測定潤滑脂12中之鐵粉量、亦即鐵粉混入。
[總結] 於本實施形態中，作為用於特定潤滑劑(本例中為潤滑脂)之狀態之電氣特性，而導出與介電弛豫相關之參數。各參數分別可在對如下之潤滑劑之狀態進行特定時使用。
低頻極限下之相對介電常數(ε r0)：增稠劑之量 高頻極限下之相對介電常數(ε r∞)：基礎油之種類 弛豫強度(ε r0-ε r∞)：增稠劑之量 平均相對介電常數(ε r’¯)：基礎油之劣化程度、潤滑脂內之水分量 弛豫時間(τ)：增稠劑之纖維狀態、潤滑脂之劣化程度 表示弛豫時間之分佈之常數(β)：增稠劑之纖維狀態、潤滑脂之劣化程度 直流導電率(σ 0)：增稠劑之量、基礎油之劣化程度、潤滑脂之劣化程度、添加劑量、潤滑脂內之鐵粉量
再者，各參數與潤滑劑之狀態之相關關係為一例，並不限定於上述。例如，可根據複數個參數診斷一個狀態之項目，亦可根據一個參數診斷複數個狀態之項目。又，可在根據構成潤滑劑之組成物將參數與狀態之相關予以特定之後，診斷狀態。
以上，藉由本實施形態，可在不破壞診斷對象下特定表示潤滑劑之電氣特性之參數。然後，可基於表示該電氣特性之參數，容易地診斷潤滑劑之狀態。
＜其他實施形態＞ 又，於本申請案發明中，亦可實現如下之處理，即：使用網路或記憶媒體等將用於實現上述1個以上之實施形態之功能之程式或應用供給至系統或裝置，該系統或裝置之電腦中之一個以上之處理器讀出程式並執行。
又，亦可藉由實現一個以上之功能之電路(例如，ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特殊應用積體電路)或FPGA(Field Programmable Gate Array，現場可程式化閘陣列)而實現。
如上述般，本發明並非限定於上述之實施形態，將實施形態之各構成予以相互組者、或本領域技術人員基於說明書之記載、以及周知之技術進行變更、應用者亦為本發明之計劃實施者，包含於要求保護之範圍內。
如以上所述般，本說明書揭示如下之事項。 (1) 一種狀態診斷方法，其特徵在於具有如下步驟： 測定步驟，其一面藉由交流電源使頻率變化一面對潤滑劑施加電壓，而測定前述潤滑劑之相對介電常數； 導出步驟，其將在前述測定步驟中測定出之相對介電常數應用於理論式，而導出表示前述潤滑劑之電氣特性之參數；及 診斷步驟，其使用前述參數而診斷前述潤滑劑之狀態。 根據該構成，可在不破壞診斷對象下容易地診斷潤滑劑之狀態。
(2) 如(1)之狀態診斷方法，其中前述參數包含低頻極限下之相對介電常數、高頻極限下之相對介電常數、弛豫強度、平均相對介電常數、弛豫時間、弛豫時間之分佈、及直流導電率之至少任一者。 根據該構成，可導出用於診斷潤滑劑之狀態之複數個參數。
(3) 如(1)或(2)之狀態診斷方法，其中前述理論式由
[數9]
Figure 02_image012
[數10]
Figure 02_image014
[數11]
Figure 02_image016
表示。 根據該構成，可導出更高精度之相對介電常數及相對介電損耗率之理論值。
(4) 如(1)至(3)中任一項之狀態診斷方法，其中前述潤滑劑為塊狀狀態。 根據該構成，可診斷塊狀狀態下之潤滑劑之狀態。
(5) 如(1)至(4)中任一項之狀態診斷方法，其中前述潤滑劑為潤滑油。 根據該構成，可將潤滑油作為診斷對象而處理。
(6) 如(1)至(4)中任一項之狀態診斷方法，其中前述潤滑劑為潤滑脂。 根據該構成，可將潤滑脂作為診斷對象而處理。
(7) 如(6)之狀態診斷方法，其中在前述診斷步驟中，作為前述潤滑脂之狀態，診斷增稠劑之量、增稠劑之纖維狀態、潤滑脂之劣化程度、潤滑脂內之水分量、及潤滑脂內之鐵粉量之至少任一者。 根據該構成，可診斷潤滑脂之複數個狀態。
(8) 一種狀態診斷裝置，其特徵在於具有： 測定機構，其一面藉由交流電源使頻率變化一面對潤滑劑施加電壓，而測定前述潤滑劑之相對介電常數； 導出機構，其將藉由前述測定機構測定出之相對介電常數應用於理論式，而導出表示前述潤滑劑之電氣特性之參數；及 診斷機構，其使用前述參數而診斷前述潤滑劑之狀態。 根據該構成，可在不破壞診斷對象下容易地診斷潤滑劑之狀態。
(9) 一種程式，其用於使電腦執行如下步驟： 測定步驟，其一面藉由交流電源使頻率變化一面對潤滑劑施加電壓，而測定前述潤滑劑之相對介電常數； 導出步驟，其將在前述測定步驟中測定出之相對介電常數應用於理論式，而導出表示前述潤滑劑之電氣特性之參數；及 診斷步驟，其使用前述參數而診斷前述潤滑劑之狀態。 根據該構成，可在不破壞診斷對象下容易地診斷潤滑劑之狀態。
以上，一面參照圖式一面對於各種實施形態進行了說明，當然，本發明並不限定於所述例。只要係本領域技術人員，顯然可在申請專利範圍所記載之範疇內想到各種變更例或修正例，應瞭解其等當然亦屬本發明之技術性範圍內。又，在不脫離發明之趣旨之範圍內，可任意地組合上述實施形態中之各構成要素。
再者，本申請案係基於2020年9月29日申請之日本專利申請案(發明專利申請2020-163961)、及2021年8月25日申請之日本專利申請案(發明專利申請2021-137562)而作成者，將其內容作為參照而援用於本申請案之中。
10:交流電源 11:電極 12:潤滑脂 30:狀態診斷裝置 31:測定裝置 32:材料含有物 C:電容器 E:電路 R:電阻 Z:阻抗
圖1係顯示本申請案發明之診斷對象之潤滑劑與交流電源之構成之概念圖。 圖2係用於說明包含本申請案發明之診斷對象之潤滑劑與交流電源之等效迴路之圖。 圖3係顯示本申請案發明之裝置構成之例之概略構成圖。 圖4(a)、(b)係用於說明頻率與相對介電常數及相對介電損耗率之關係之圖。 圖5(a)、(b)係用於說明藉由對於理論式(德拜(Debye)型)之擬合而實現之參數之導出之圖。 圖6(a)、(b)係用於說明藉由對於理論式(柯爾-柯爾(Cole-Cole)型)之擬合而實現之參數之導出之圖。 圖7(a)、(b)係用於說明藉由對於理論式(柯爾-柯爾(Cole-Cole)改良型)之擬合而實現之參數之導出之圖。 圖8係本申請案發明之一實施形態之狀態診斷處理之流程圖。 圖9(a)、(b)係用於說明潤滑劑之狀態與參數之關係之圖。 圖10係用於說明潤滑劑之狀態與參數之關係之圖。 圖11係用於說明增稠劑與弛豫強度之關係之圖。 圖12(a)、(b)係用於說明增稠劑之滾壓狀態之圖。 圖13(a)、(b)係用於說明與增稠劑之纖維狀態相應之頻率與參數之關係之圖。 圖14係用於說明與增稠劑之纖維狀態相應之頻率與參數之關係之圖。 圖15(a)、(b)係用於說明基礎油之劣化與相對介電常數之關係之圖。 圖16(a)、(b)係用於說明基礎油之劣化與相對介電損耗率之關係之圖。 圖17(a)、(b)係用於說明潤滑脂之劣化與參數之關係之圖。 圖18(a)、(b)係用於說明潤滑脂內之水分量與參數之關係之圖。 圖19係用於說明潤滑脂內之水分量與平均相對介電常數之關係之圖。 圖20係用於說明潤滑脂內之鐵粉量與相對介電損耗率之關係之圖。

Claims (9)

  1. 一種狀態診斷方法，其特徵在於具有如下步驟： 測定步驟，其一面藉由交流電源使頻率變化一面對潤滑劑施加電壓，而測定前述潤滑劑之相對介電常數； 導出步驟，其將在前述測定步驟中測定出之相對介電常數應用於理論式，而導出表示前述潤滑劑之電氣特性之參數；及 診斷步驟，其使用前述參數而診斷前述潤滑劑之狀態。
  2. 如請求項1之狀態診斷方法，其中前述參數包含低頻極限下之相對介電常數、高頻極限下之相對介電常數、弛豫強度、平均相對介電常數、弛豫時間、弛豫時間之分佈、及直流導電率之至少任一者。
  3. 如請求項1或2之狀態診斷方法，其中前述理論式由 [數1]
    Figure 03_image018
    [數2]
    Figure 03_image020
    [數3]
    Figure 03_image022
    表示。
  4. 如請求項1至3中任一項之狀態診斷方法，其中前述潤滑劑為塊狀狀態。
  5. 如請求項1至4中任一項之狀態診斷方法，其中前述潤滑劑為潤滑油。
  6. 如請求項1至4中任一項之狀態診斷方法，其中前述潤滑劑為潤滑脂。
  7. 如請求項6之狀態診斷方法，其中在前述診斷步驟中，作為前述潤滑脂之狀態，診斷增稠劑之量、增稠劑之纖維狀態、潤滑脂之劣化程度、潤滑脂內之水分量、及潤滑脂內之鐵粉量之至少任一者。
  8. 一種狀態診斷裝置，其特徵在於具有： 測定機構，其一面藉由交流電源使頻率變化一面對潤滑劑施加電壓，而測定前述潤滑劑之相對介電常數； 導出機構，其將藉由前述測定機構測定出之相對介電常數應用於理論式，而導出表示前述潤滑劑之電氣特性之參數；及 診斷機構，其使用前述參數而診斷前述潤滑劑之狀態。
  9. 一種程式，其用於使電腦執行如下步驟： 測定步驟，其一面藉由交流電源使頻率變化一面對潤滑劑施加電壓，而測定前述潤滑劑之相對介電常數； 導出步驟，其將在前述測定步驟中測定出之相對介電常數應用於理論式，而導出表示前述潤滑劑之電氣特性之參數；及 診斷步驟，其使用前述參數而診斷前述潤滑劑之狀態。
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