(57)【要約】【課題】前処理無しで微量の潤滑剤、粘稠性物質を用いて、これら潤滑剤、粘稠性物質の劣化状態を容易に診断することができる劣化診断装置および劣化診断方法を提供する。【解決手段】下側作用台６に設けられた試料塗布部７と上側作用台１４に設けられた試料塗布部１５との間に所定の広がり径および所定の厚さに調整した試料８を挟んで保持している状態で、駆動部１２により上側作用台１４を水平方向に引っ張り、試料８の劣化程度と相関関係を有する引き剥がし力（せん断力、引張り力）をロードセル１９により測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑剤または粘稠性物質からなる試料の劣化を診断する劣化診断装置であって、
上面側に透明な板体からなる第１の試料塗布部を有し、垂直方向に移動可能な第１の作用台と、
前記第１の試料塗布部の上方に配置され、前記第１の試料塗布部上に載置される前記試料を前記第１の試料塗布部との間に挟んで保持する透明な板体からなる第２の試料塗布部を有し、垂直方向および水平方向に移動可能な第２の作用台と、
前記第１の試料塗布部と前記第２の試料塗布部との間に所定の広がり径および所定の厚さの前記試料を挟んで保持している状態で、前記第２の作用台を水平方向に引張る駆動手段と、
前記第１の作用台側に設けられ、前記駆動手段によって前記第２の作用台を引張ったときの前記試料の劣化程度と相関関係を有する引き剥がし力（せん断力、引張り力）を測定する測定手段と
を備えることを特徴とする劣化診断装置。
【請求項２】
前記第２の作用台は、前記試料を載置した前記第１の試料塗布部に前記試料を介して前記第２の試料塗布部を重ねたときに、重ねてから所定時間経過後において前記試料の広がり径を所定の範囲内にするための負荷を与えるような重量を有することを特徴とする請求項１に記載の劣化診断装置。
【請求項３】
前記第１の作用台の垂直方向の位置を計測するためのゲージをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の劣化診断装置。
【請求項４】
前記第１の試料塗布部に載置された前記試料を加熱する加熱手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の劣化診断装置。
【請求項５】
前記第１の試料塗布部および前記第２の試料塗布部は、前記試料の位置および広がり径を視認可能にする目盛りを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の劣化診断装置。
【請求項６】
前記測定手段は、前記駆動手段により前記第２の作用台を引張ったときに当該劣化診断装置に生じる振動に基づくノイズを除去して前記引き剥がし力（せん断力、引張り力）を測定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の劣化診断装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、アクチュエータ、ステッピングモータ、およびバネのうちの少なくともいずれかを用いて構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の劣化診断装置。
【請求項８】
潤滑剤または粘稠性物質からなる試料の劣化を診断する劣化診断方法であって、
垂直方向に移動可能な第１の作用台の上面側に設けられた透明な板体からなる第１の試料塗布部の所定位置に前記試料を塗布するステップと、
前記第１の試料塗布部の上方に配置された透明な板体からなる第２の試料塗布部を有する垂直方向および水平方向に移動可能な第２の作用台、および前記第１の作用台を上下に移動し、前記試料を前記第１の試料塗布部と第２の試料塗布部との間に挟むとともに、前記試料を所定の広がり径および所定の厚さで保持するように調整するステップと、
前記第１の試料塗布部と前記第２の試料塗布部との間に所定の広がり径および所定の厚さで前記試料を保持している状態で、前記第２の作用台を水平方向に引張るステップと、
前記第２の作用台を引張ったときの前記試料の劣化程度と相関関係を有する引き剥がし力（せん断力、引張り力）を測定するステップと
を含むことを特徴とする劣化診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電路用開閉器並びに機構構造物を構成する操作機構の摺動部分および摺動通電部分などに利用される潤滑剤および粘稠性物質の劣化を診断する劣化診断装置および劣化診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多くの電路用開閉器や機構構造物の操作機構部に潤滑剤や粘稠性物質が使用されている。これら潤滑剤や粘稠性物質は、使用年数とともに、経年劣化および通電による酸化劣化や離油、設置環境中の腐食性ガスや環境紫外線、さらに塵埃や砂塵の付着等に伴って性状が変化し、徐々に潤滑性能が低下する。ちなみに、グリース等の粘稠性物質は、劣化や離油によって粘性が増加してくると、例えば操作機構部の摺動部分や回転機構部の回転部分の駆動力に対する抵抗や摩擦力が増大し、機器の動作特性に影響が出てくる。
【０００３】
そこで、潤滑剤や粘稠性物質の潤滑性の機能維持や動作特性に支障が出てくるまでの間に、早期に潤滑剤や粘稠性物質の劣化の兆候を把握する必要がある。そのためには、定期点検時などに微量の試料を採取し、潤滑剤や粘稠性物質の劣化を診断し、劣化度合いの把握や寿命を予測し、将来的な交換時期などの予防保全を計画することが重要である。
【０００４】
ところで、従来、エンジンオイル、作動油、潤滑油などに関する劣化診断方法としては、硫酸基、硝酸基、カルボン酸、レジン分、固形スラッジ、水分、全酸価、酸化防止剤、色、ｐＨ、酸性度、塩基性度、汚濁度、酸の電気抵抗、油の低分子量成分などの増加量の測定結果やレーザ光の照射による透過光量の測定結果から、劣化度を判定する方法が提案されている（特許文献１参照）。粘稠性物質の中でも、グリースの稠度の測定方法は、ＪＩＳＫ２２２０に規定されている針入法が一般的に使用されている。針入法は、試料であるグリースの面部に針を押し当て、そのときの針の下がり具合を見て判断する測定方法である。
【０００５】
しかし、この針入法は、少なくとも５ｇの試料を採取する必要があり、また測定の前処理として約６０回の攪拌処理を行う必要がある。また、針入法で得られる測定結果は、針を進入させた時の停止位置を見ていることから、実機の一般的な動的特性の動きとは異なる一種の静的特性と考えることができ、劣化の程度を的確に把握し難い。
【０００６】
針入法以外の測定方法としては、２枚の板で試料を挟んだときの当該試料の広がり面積を測定する方法や、試料を挟んだ２枚の透明板に対して上方から荷重を与えた後、光源から光を照射し、下方に配置した受光体により試料の広がりに対する未受光面積を測定する方法がある（特許文献２，３参照）。
【０００７】
また、他の劣化測定方法としては、シリンダ内に試料であるグリースを充填した後、ピストンによってグリースを押し出す圧力を測定することにより、グリースの見掛け上の粘度を測定する方法や、シリンダ内に試料を挿入した後、当該試料内にスクリュー状の回転羽を入れ、この回転羽を所定のトルクで回転させたときの回転羽に付設させた抵抗検知センサの検知抵抗から劣化を測定する方法がある（特許文献４，５参照）。
【０００８】
さらに、他の劣化測定方法としては、赤外線を利用してグリース中の基油の波数３５００ｃｍ−１（ペルオキシド）による吸光度比を測定することにより、基油の種類や添加物の有無に依らず劣化度を定量的に評価する方法や、グリース中の基油の波数１２５０ｃｍ−１（メチルシリコーン）と増稠剤（グリース保持剤）の波数１２５０ｃｍ−１との赤外線の吸光度比を測定し、少量のグリースの劣化の程度を測定する方法がある（特許文献６，７参照）。
【０００９】
その他、類似技術の提案としては、磁気線輪を用いた荷重増減装置により試料に任意の荷重を加えるとともに、差動変圧器を用いた変位測定装置によって荷重に対応する試料の変位量を測定し、その変位量から稠度を判定する方法がある。この測定方法では、事前に規格に準じて測定した稠度と変位量との関係の検量線が必要である。（特許文献８参照）
【特許文献１】特開平８−２２６８９６号公報
【特許文献２】特開昭５８−５５８３８号公報
【特許文献３】特開昭６１−２２３６３１号公報
【特許文献４】特開昭６２−１１９４３２号公報
【特許文献５】特開２０００−２４１３３０号公報
【特許文献６】特開昭６３−２６３４５１号公報
【特許文献７】特開昭６３−５３４４５号公報
【特許文献８】特開昭６０−１６１５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、以上のような劣化診断の対象となる電路用開閉器並びに機構構造物を構成する操作機構部に使用される潤滑剤や粘稠性物質の量は微量である場合がほとんどであることから、稠度を測定するために必要な量を採取できない場合が多い。また、実際の機構操作部などで最初に操作した際にグリースの硬さなどから正常に動作しない、いわゆる初動動作不良などの動的特性は、針入法や広がり面積による稠度の測定値には反映されない。その理由は実際の機構操作部の中のグリースの状態を見ることができないためである。
【００１１】
また、従来の針入法や広がり面積による稠度測定方法は、人為的な寸法読み取り誤差や、異物、砂塵などの混入による粘稠性物質の密度に応じて面積が変わるなど、測定データのバラツキが大きく、また十分な攪拌や不純物の除去などの前処理が必要となって煩雑である。
【００１２】
さらに、赤外線の吸光度比による方法は、不純物の除去や基油と増稠剤とを分別するなどの前処理が必要であり、さらに、粘稠性物質の酸化程度は把握できるものの、粘稠性物質の動的特性について直接的に把握することは困難である。
【００１３】
一方、ピストンによってグリースを押し出す圧力を測定する方法や、試料中に回転羽を挿入して回転させる方法は、粘稠性物質の動的特性を捕らえていると推測できるが、試料の量がある程度必要となり、微量試料の測定には不向きである。また、従来の測定方法の大半は、事前に規格に準じて測定した稠度と広がり面積との関係を示す検量線が必要となる問題がある。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、前処理無しで微量の潤滑剤、粘稠性物質を用いて、これら潤滑剤、粘稠性物質の劣化を診断する動的特性や機械的特性を把握し、これら物質の劣化状態を容易に診断することができる劣化診断装置および劣化診断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明に係る劣化診断装置は、潤滑剤または粘稠性物質からなる試料の劣化を診断する劣化診断装置であって、上面側に透明な板体からなる第１の試料塗布部を有し、垂直方向に移動可能な第１の作用台と、前記第１の試料塗布部の上方に配置され、前記第１の試料塗布部上に載置される前記試料を前記第１の試料塗布部との間に挟んで保持する透明な板体からなる第２の試料塗布部を有し、垂直方向および水平方向に移動可能な第２の作用台と、前記第１の試料塗布部と前記第２の試料塗布部との間に所定の広がり径および所定の厚さの前記試料を挟んで保持している状態で、前記第２の作用台を水平方向に引張る駆動手段と、前記第１の作用台側に設けられ、前記駆動手段によって前記第２の作用台を引張ったときの前記試料の劣化程度と相関関係を有する引き剥がし力（せん断力、引張り力）を測定する測定手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る劣化診断方法は、潤滑剤または粘稠性物質からなる試料の劣化を診断する劣化診断方法であって、垂直方向に移動可能な第１の作用台の上面側に設けられた透明な板体からなる第１の試料塗布部の所定位置に前記試料を塗布するステップと、前記第１の試料塗布部の上方に配置された透明な板体からなる第２の試料塗布部を有する垂直方向および水平方向に移動可能な第２の作用台、および前記第１の作用台を上下に移動し、前記試料を前記第１の試料塗布部と第２の試料塗布部との間に挟むとともに、前記試料を所定の広がり径および所定の厚さで保持するように調整するステップと、前記第１の試料塗布部と前記第２の試料塗布部との間に所定の広がり径および所定の厚さで前記試料を保持している状態で、前記第２の作用台を水平方向に引張るステップと、前記第２の作用台を引張ったときの前記試料の劣化程度と相関関係を有する引き剥がし力（せん断力、引張り力）を測定するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、前処理無しで微量の潤滑剤、粘稠性物質を用いて、これら潤滑剤、粘稠性物質の劣化を診断するための動的特性や機械的特性を把握でき、これら物質の劣化状態を容易に診断する劣化診断装置および劣化診断方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明に係る劣化診断装置の実施の形態を示す構成図である。図１において、直方体形状の金属製の基台１上には、垂直方向（Ｚ方向）に延びる２本のガイドレール２，３が水平方向（Ｘ方向）に離間して立設され、ガイドレール２には、可動部４が垂直方向に移動自在に設けられている。
【００２０】
昇降台５は、一端側が可動部４に固定されるとともに他端側がガイドレール３に接続され、手動操作により垂直方向に移動自在に構成されている。
【００２１】
昇降台５の上方には、一端側が可動部４に固定されて垂直方向に移動可能な下側作用台６が設けられている。下側作用台６は、その上面側に透明な板状のガラス、アクリル樹脂等からなる試料塗布部７を備え、また、試料塗布部７の下側に、試料塗布部７に塗布された試料８を加熱するためのヒータ９を備えている。また、可動部４には、下側作用台６の垂直位置を測定するためのマイクロゲージ（図示せず）が設けられている。
【００２２】
また、基台１上には、水平方向にガイドレール１０が延設され、可動台１１は、駆動部１２によりガイドレール１０に沿って水平方向に移動自在に構成されている。可動台１１上には、垂直方向に延びるガイドレール１３が立設されている。上側作用台１４は、手動操作によりガイドレール１３に沿って垂直方向に移動自在に構成され、また、可動台１１とともに駆動部１２により水平方向に移動自在になっている。
【００２３】
上側作用台１４には、下側作用台６の試料塗布部７に平行して対向する透明な板状のガラス、アクリル樹脂等からなる試料塗布部１５が設けられており、上側作用台１４の上方から試料塗布部１５を通して試料８を観察できるようになっている。これにより、塗布した試料８における気泡や異物の巻き込みや、試料８と試料塗布部７，１５との密着度合いを観察することができる。
【００２４】
上側作用台１４の重量は、試料８を載置した試料塗布部７に試料塗布部１５を重ねたときに、重ねてから所定時間（例えば３分間）経過後において試料８の広がり径が所定の範囲になるようにするために適した重量であり、例えば５０ｇ重であることが好ましい。これにより、劣化により硬化した試料でも所定範囲まで広げることができるとともに、重すぎる上側作用台による試料の広がり過ぎを防止する。
【００２５】
試料塗布部７，１５の所定領域には、図２に示すような目盛り１６が施されている。この目盛り１６は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ１ｍｍ間隔でマーキングされ、かつ、中心部から外側方向に５ｍｍ間隔の円が描かれている。５ｍｍ間隔の円を描き、かつ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に１ｍｍ間隔でマーキングを施した理由は、試料８の設定位置と広がり径を視覚的に読み取り可能とするためである。
【００２６】
駆動部１２は、電気的に駆動制御するアクチュエータ、ステッピングモータなどからなり、駆動制御部１７により駆動制御される。駆動制御部１７は、可動台１１を図示右側方向に所要の引張り力で引張るための引張り制御信号を駆動部１２に供給する。なお、可動台１１にバネを接続し、予め手動またはモータ等により蓄勢したバネを、手動により開放することにより可動台１１を引張る構成であってもよい。
【００２７】
下側作用台６の他端側には、昇降台５に立設された支持部材１８との間にロードセル１９が接続されている。ロードセル１９は、試料８の引き剥がし力（せん断力、引張り力）を測定し、この引き剥がし力（せん断力、引張り力）に比例するレベルの信号を出力する。信号処理部２０は、ロードセル１９で測定したレベル信号を受け取り、所要とする引き剥がし力（せん断力、引張り力）を算出する。
【００２８】
また、信号処理部２０は、予め格納されているプログラムにしたがって、ロードセル１９から受け取った信号から、駆動部１２により可動台１１を引張ったときに生じる装置自身の振動に基づくノイズを除去して、正確な引き剥がし力（せん断力、引張り力）を算出する。
【００２９】
次に、上記のように構成される劣化診断装置の動作および本発明に係る劣化診断方法の実施の形態について説明する。
【００３０】
まず、上側作用台１４を上げ、下側作用台６の試料塗布部７の所定位置に、電路用開閉器や機構構造物の操作機構部から採取した潤滑剤や粘稠性物質などの試料８を塗布する。その後、上側作用台１４を下げ、試料塗布部７に試料８を介して試料塗布部１５を重ね合せる。この状態においては、試料８が上側作用台１４の荷重を受けて広がってゆくので、試料塗布部１５を重ねた後所定時間（約３分間）放置した後、上側作用台１４を固定して、広がり径を読み取る。
【００３１】
次に、下側作用台６を上下に移動させ、試料８の引き剥がし力（せん断力、引張り力）の測定条件における試料８の広がり径および厚さを調整する。ここで、試料８が広がりすぎてしまった場合は、一旦清浄に試料８をふき取ってから、再度、試料塗布部７に試料８を塗布し、下側作用台６を上に移動させ、固定した上側作用台１４の試料塗布部１５に押し付け、所望の広がり径および厚さに調整する。
【００３２】
試料８が劣化により硬化し、上側作用台１４の荷重によっても広がりにくい場合は、ヒータ９を稼動し、試料８を加熱して軟化させた後、下側作用台６を上下に移動させ、固定した上側作用台１４の試料塗布部１５に押し付け、所望の広がり径および厚さに調整する。
【００３３】
可動部４には、下側作用台６の垂直位置を測定するためのマイクロゲージ（図示せず）が設けられているので、垂直方向の移動距離の微調整が可能であり、デジタル数値化（小数点以下第２位まで表示）により、塗布した試料８の広がり径および厚さを容易に把握できる。
【００３４】
ここで、潤滑剤および粘稠性物質の広がり径は、せん断力に影響を及ぼす。図３に示すように、使用始めの新品では、広がり径（接触面積）によるせん断力の差は小さいが、長期間使用した劣化品では、広がり径によるせん断力の差が大きくなる。したがって、測定の際は広がり径をなるべく大きくし、また、数種類の試料を比較するにあたっては、広がり径や試料量を一定にする必要がある。
【００３５】
試料８を所望の広がり径および厚さに調整したら、上側作用台１４および下側作用台６を固定する。そして、駆動制御部１７を稼動し、引張り制御信号を駆動部１２に出力し、駆動部１２にて可動台１１をせん断方向（図示右方向）に引張る。
【００３６】
駆動部１２により可動台１１をせん断方向（図示右方向）に引張ると、可動台１１に伴って上側作用台１４が徐々に図示右方向に移動し、それに伴って試料８の稠度に応じたずれ量（せん断力）となって現れる。その後、駆動部１２による引張り力が大きくなるにつれ、試料８が試料塗布部７の面部に沿って相互に逆方向にずれようとする現象、つまり、互いに引き剥がれようとする作用が働きつつ、下側作用台６が図示右方向に少し移動する。
【００３７】
このときロードセル１９は、下側作用台６を介して試料８の稠度に応じた引き剥がし力（せん断力、引っ張り力）に比例するレベルの信号を取り出し、信号処理部２０に出力する。信号処理部２０は、ロードセル１９で測定したレベル信号を受け取り、所要とする引き剥がし力（せん断力、引張り力）を算出する。
【００３８】
ところで、駆動部１２により可動台１１を引張る際のせん断速度が１００ｍｍ／ｓ以上になると、ロードセル１９で測定した信号の波形に、劣化診断装置自身の振動に基づくノイズが乗りはじめる。そこで、信号処理部２０は、予め格納されているプログラムにしたがって、ロードセル１９から受け取った信号から、劣化診断装置自身の振動に基づくノイズを除去して、正確な引き剥がし力（せん断力、引張り力）のみを検出する。
【００３９】
図４は潤滑剤および粘稠性物質の劣化の程度と最大せん断力（引張り力）との関係を示す図である。図４において、使用始めの新品は、ＪＩＳＫ２２２０に規定されている針入法で測定した稠度が３８０であり、長期間使用した劣化品は稠度２００、交換を要する２つの寿命品Ａ，Ｂはそれぞれ稠度１００，５０の試料を用いている。
【００４０】
このような新品、劣化品、寿命品Ａ，Ｂについて、本実施の形態に係る劣化診断装置で最大せん断力を測定すると、図４に示すように、新品の場合には潤滑剤および粘稠性物質がさらさらの状態にあるので、劣化品および寿命品Ａ，Ｂに比べて最大せん断力が小さいが、劣化品、寿命品Ａ，Ｂとなるにしたがって最大せん断力が大きくなる。これは、劣化品、寿命品Ａ，Ｂの場合には、潤滑剤および粘稠性物質が劣化の程度にしたがって硬化しているためである。よって、図４から、潤滑剤および粘稠性物質のせん断力（引張り力）のような機械的特性が稠度との間に高い相関関係を有していることが分かる。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、試料塗布部７と試料塗布部１５との間に所望の広がり径および厚さに調整した試料８を挟んで保持している状態で、上側作用台１４を水平方向に引っ張り、そのとき、試料８を介して下側作用台６にかかる試料８の引き剥がし力（せん断力、引張り力）を測定し、ひいては、劣化の指標となる機械的特性を得ることにより、潤滑剤および粘稠性物質の劣化状態を容易に把握することができる。
【００４２】
また、潤滑剤および粘稠性物質の機械的特性を取り出すために、大掛かりな前処理が不要であり、また検量線も必要とせず、複雑な作業を行うことなく比較的迅速に劣化状態を把握できる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る劣化診断装置の実施の形態を示す構成図である。
【図２】試料塗布部に施された目盛りを示す図である。
【図３】試料の広がり径とせん断力との関係を示す図である。
【図４】潤滑剤および粘稠性物質の新品、劣化品、および寿命品に対する劣化の程度とせん断力との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  基台
２，３，１０，１３  ガイドレール
４  可動部
５  昇降台
６  下側作用台
７，１５  試料塗布部
８  試料
９  ヒータ
１１  可動台
１２  駆動部
１４  上側作用台
１６  目盛り
１７  駆動制御部
１８  支持部材
１９  ロードセル
２０  信号処理部
【図１】
2008256595.tif 000003
【図２】
2008256595.tif 000004
【図３】
2008256595.tif 000005
【図４】
2008256595.tif 000006