潤滑剤膜厚計測方法および潤滑剤膜厚計測装置
【課題】本発明は、測定が比較的容易でしかも潤滑剤の膜厚や膜の形成強度に関する情報を定量的に入手できる潤滑剤膜厚計測方法を提供する。
【解決手段】潤滑剤膜厚計測方法は、潤滑剤Ｌを介在させて互いに当接しながら相対的に移動する少なくとも内輪２と外輪３（一対の導電性部材）に電極端子１１を各々接続し、電極端子１１を介して内輪２と外輪３の間に電圧を印加する。印加電圧Ｅｓを徐々に増加させることによって、内輪２と外輪３の間に形成される潤滑剤Ｌの膜が破断されることを誘発させる。頻繁な膜の破断現象を開始させるに至る印加電圧の値を臨界印加電圧値Ｖｃとして検出し、臨界印加電圧値Ｖｃに基づいて潤滑剤Ｌの膜厚を定量的に算出する。
【解決手段】潤滑剤膜厚計測方法は、潤滑剤Ｌを介在させて互いに当接しながら相対的に移動する少なくとも内輪２と外輪３（一対の導電性部材）に電極端子１１を各々接続し、電極端子１１を介して内輪２と外輪３の間に電圧を印加する。印加電圧Ｅｓを徐々に増加させることによって、内輪２と外輪３の間に形成される潤滑剤Ｌの膜が破断されることを誘発させる。頻繁な膜の破断現象を開始させるに至る印加電圧の値を臨界印加電圧値Ｖｃとして検出し、臨界印加電圧値Ｖｃに基づいて潤滑剤Ｌの膜厚を定量的に算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互に接しながら移動する一対の部材表面間に介在される潤滑剤の膜厚を測定する潤滑剤膜厚計測方法およびこれに供する潤滑剤膜厚計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに当接して相対移動する部材どうしの摩擦係数を軽減するために、これらの間に潤滑剤が介在される。潤滑剤として一般的に潤滑油が使用される。この潤滑油の適正条件を評価するために、油膜の厚さを測定する方法がある。
【０００３】
転動物体の潤滑剤として使用される潤滑油の油膜を測定する方法が特許文献１に開示されている。特許文献１による油膜抵抗測定方法は、油膜の電気抵抗値を定電流回路を用いて測定する。電気抵抗値と油膜厚さとの関係において、電気抵抗値は、油膜パラメータに対する勾配が遷移する遷移点を有している。測定された電気抵抗値が、遷移点よりも大きいか小さいか判定することによって、油膜が厚いか薄いかを評価している。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている潤滑性測定装置を利用する方法がある。この方法は、潤滑剤で潤滑されながら転動または摺動する表面間の電気容量を測定することにより、潤滑性を測定している。具体的には、転がり軸受の内輪、外輪、転動体の互いに転接する部分をコンデンサの電極とみなし、この間の電気容量を測定している。そして、潤滑膜厚を求める他、接触時間率を求めて、潤滑膜厚を補正する方法が記載されている。
【０００５】
特許文献１および特許文献２が軸受全体の潤滑性を測定することに対し、局所的に潤滑性を測定する油膜測定装置および油膜測定方法が特許文献３に開示されている。この油膜測定装置は、相互に転動または摺動する一対の導電性部材の間で形成される少なくとも一対の対向面間の一方に、導電性部材と絶縁されて露出する電極部を備える。電極部が設けられた側の導電性部材は、電圧を印加するための電源入力部が接続される。そして、電極部近傍における一対の導電性部材の対向面および電極部と油膜とによって構成されるコンデンサの電気容量の変化を測定する。
【０００６】
また、特許文献３には、電磁波を放射可能なコイルを電極部にさらに設け、このコイルとコンデンサとで共振回路を構成する油膜測定装置および方法が記載されている。この油膜測定方法は、共振回路を共振状態にし、電極部と他方の導電性部材の対向面との距離の変化に応じて他方の対向面に生じる渦電流の変化を検出することで、油膜の厚さを局所的に測定する。
【特許文献１】特開昭５２−４９８６８号公報
【特許文献２】特公平１−３３７７３号公報
【特許文献３】特開２００３−２１４８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１のように電気抵抗値に基づいた潤滑性の評価方法では、油膜形成の有無、すなわち、油膜有りの状態と油膜切れの状態の二値的な判断しか行えない。つまり、ある程度以上の油膜厚さが確保されている限り、内輪と外輪との間は、絶縁されるので、電気抵抗値は、無限大となる。したがって、上述の評価方法によって得られる、内輪と外輪との間の電圧レベルや電圧降下の頻度は、油膜の有無の境界状態にあることを示す指標には成り得る。ところが、油膜厚さや油膜の形成強度に関する定量的な評価をするための情報を得ることはできない。
【０００８】
また、特許文献２や特許文献３のように、電気容量を測定することで潤滑性を測定する場合、内外輪の間の電気容量が極めて微小であるため正確な測定が困難であること、内外輪が互いに接触した場合に大きな測定誤差になるため煩雑な補正処理が必要であるなどの実用面での問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、測定が比較的容易でしかも潤滑剤の膜厚や膜の形成強度に関する情報を定量的に入手できる潤滑剤膜厚計測方法およびこれに供される潤滑剤膜厚計測装置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】
【００１０】
本発明に係る潤滑剤膜厚計測方法は、潤滑剤を介在させて互いに当接しながら相対的に移動する少なくとも一対の導電性部材に電極端子を各々接続し、電極端子を介して一対の導電性部材の間に電圧を印加し、電圧を徐々に増加させて一対の導電性部材の間に形成される潤滑剤の膜が破断されることを誘発させ、頻繁な膜の破断現象を開始させるに至る印加電圧の値を臨界印加電圧値として検出し、臨界印加電圧値に基づいて潤滑剤の膜厚を算出する。
【００１１】
この場合、一対の導電性部材は、互いに摺接する滑り軸受、または、複数の転動体を介在させて互いに転接する転がり軸受のいずれでも良い。
【００１２】
電極端子の間の電圧降下、通過電流、電気抵抗値の少なくとも１つを計測することで臨界印加電圧値を検出する。また、一対の導電性部材の間に印加される電圧は、交流電圧であることが好ましい。さらに、一対の導電性部材の間に印加される電圧は、段階的に変化させる。または、電極端子と電源との間にコンデンサを直列接続して直流電流を遮断し、電極端子に抵抗計を並列接続して一対の導電性部材の間の電気抵抗値を計測する。
【００１３】
本発明に係る潤滑剤膜厚計測装置は、電極端子と電源と計測器と制御部と検出手段と解析部とを備える。電極端子は、潤滑剤を介在させて互いに当接しながら相対的に移動する一対の導電性部材に各々接続される。電源は、電極端子を介して一対の導電性部材の間に電圧を印加する。計測器は、一対の導電性部材の間の電気抵抗値を計測する。制御部は、電源に接続され、電圧を徐々に増加させて一対の導電性部材の間に形成される潤滑剤の膜が破断されることを誘発する。検出手段は、印加される電圧の上昇率に対して電気抵抗値が急激に小さくなる臨界印加電圧値を検出する。解析部は、臨界印加電圧値に基づいて潤滑剤の少なくとも膜厚を算出する。
【００１４】
この場合、導電性部材の間の電気抵抗値を計測する間、電源と電極端子との間を電気的に遮断するスイッチング手段をさらに備え、電源は、交流電圧を印加する。または、電極端子と電源との間に直列接続されて直流電流を遮断するコンデンサをさらに備え、電源は、交流電圧を印加し、計測器は、直流電気抵抗値を計測する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の潤滑剤膜厚計測方法によれば、互いに当接して相対的に移動する導電性部材の間に介在される潤滑剤の膜厚を計測するために、導電性部材の間に電圧を印加し、潤滑剤の膜の破断を誘発される臨界印加電圧値を求める。そして、この臨界印加電圧値の大きさを尺度として導電性部材の間の電圧、通過電流、抵抗値などから潤滑剤の膜厚を求める。したがって、導電性部材の間に潤滑剤の膜が健全に形成された状態において、潤滑剤の膜厚を定量的に求めることができるので、潤滑性の優劣を見極めることができる。これにより、軸受部の異常を事前に予測したり、潤滑剤・潤滑方法の適否の判断が定量的に行えるようになる。
【００１６】
また、本発明の潤滑剤膜厚計測装置は、上記構成を備えることにより、臨界印加電圧値を求めることができる。そして、この臨界印加電圧値を尺度に導電性部材の間の電圧、通過電流、抵抗値などから潤滑剤の膜厚を定量的に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る第１の実施形態の潤滑剤膜厚計測装置１０は、図１から図３を参照して説明する。図１に示す潤滑剤膜厚計測装置１０は、計測対象となる玉軸受１に適用されている。玉軸受１は、内輪２、外輪３、および複数の転動体４を備える。内輪２と転動体４、転動体４と外輪３との間には、それぞれグリースなど絶縁性の潤滑剤Ｌが介在しており、互いに転接しながら相対的に移動する。内輪２、外輪３、転動体４は、それぞれ鋼材で作られており、したがって、内輪２と転動体４、転動体４と外輪３は、互いに当接しながら相対的に移動する対の導電性部材と見なすことができる。
【００１８】
潤滑剤膜厚計測装置１０は、電極端子１１と電源１２とデジタルマルチメータ１３と制御装置１４と電気抵抗器１５とを備える。電極端子１１は、内輪２および外輪３に各々接続されている。玉軸受１の内輪２と外輪３とが相対的に回転する。したがって、少なくともどちらか一方の電極端子１１は、ブラシなどの摺動可能な電極を適用し、電気的接続がはかられる。電源１２は、出力できる電圧が可変式であって、電極端子１１を介して内輪２および外輪３に各々電気的に接続され、これらの間に電圧を印加する。電源１２の一例としてプログラマブル電源などが適用される。デジタルマルチメータ１３は、電極端子１１と並列に接続される計測器の一例であって、電極端子１１と並列に接続されて内輪２と外輪３との間の電圧、通過電流および電気抵抗値を計測する。デジタルマルチメータ１３は、それぞれ対象とするデータを計測する計測器であってもよい。
【００１９】
制御装置１４は、制御部１４ａと検出手段１４ｂと解析部１４ｃとを備え、電源１２とデジタルマルチメータ１３とに接続されている。この制御装置１４は、専用に設けられても良いし、これらの機能を備える汎用のコンピュータを適用しても良い。制御部１４ａは、電源１２の電圧を徐々に増加させて、内輪２と転動体４、転動体４と外輪３のそれぞれの間に形成される潤滑剤Ｌの膜が破断されることを誘発させる。検出手段１４ｂは、印加される電圧の上昇に応じて変化する内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂが急激に小さくなる臨界印加電圧値Ｖｃを検出する。
【００２０】
この臨界印加電圧値Ｖｃは、印加電圧Ｅｓの変化率に対して電気抵抗値Ｒｂの変化率が最大となるときの電圧値とする。解析部１４ｃは、臨界印加電圧値Ｖｃに基づいて、潤滑剤Ｌの膜厚を算出する。解析部１４ｃは、潤滑剤Ｌの膜厚の他に、膜の形成強度を潤滑性の指標として出力するようにしても良い。電気抵抗器１５は、電流制限のために電源１２の陽極１２ａと外輪３との間に直列に接続されている。
【００２１】
潤滑剤膜厚計測装置１０は、内輪２と転動体４、転動体４と外輪３のそれぞれ間に介在する潤滑剤Ｌの膜厚を定量的に計測する。その原理について、図２および図３を用いて説明する。図２は、潤滑剤膜厚計測装置１０の原理を説明するために必要となる基本的な構成を示している。電源１２は、電圧可変式の直流電源である。
【００２２】
図２において、内輪２と転動体４のそれぞれ転接面２ａ，４ａ、外輪３と転動体４のそれぞれ転接面３ａ，４ａは、潤滑剤Ｌで潤滑される一対の導電性部材の互いに当接する表面（潤滑面）とみなし、これら転接面２ａ，３ａ，４ａを電極、潤滑剤Ｌを誘電体とするコンデンサとみなす。内輪２と外輪３との間の電圧を計測する電圧計１６が内輪２と外輪３に接続される電極端子１１と並列に設けられている。
【００２３】
この電極端子１１の間に直流電圧を印加して電圧を徐々に上げる。すると、内輪２と転動体４、転動体４と外輪３の間を僅かではあるが電流が通過し、内輪２と転動体４、転動体4と外輪３の間に形成されている潤滑剤Ｌの膜厚が印加電圧Ｅｓの大きさに応じて薄くなる性質が確認されている。
【００２４】
内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂは、電源１２によって印加される印加電圧Ｅｓ、電気抵抗器１５の抵抗値Ｒ、電圧計１６によって計測される内輪２と外輪３との間の電圧値Ｖｂとすると、次の（式１）によって算出される。
【００２５】
Ｒｂ＝Ｒ×Ｖｂ／（Ｅｓ−Ｖｂ）……（式１）
このときの印加電圧Ｅｓと電気抵抗値Ｒｂとの関係を図３に示す。横軸に電圧可変式の直流電源による印加電圧Ｅｓを、縦軸に内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂを示す。
【００２６】
図３によれば、印加電圧Ｅｓの変化率に対して急激に電気抵抗値Ｒｂが変化する閾値があることが分かる。この閾値は、電気抵抗値Ｒｂの変化率が最大となるときの電圧とし、これを臨界印加電圧値Ｖｃとする。印加電圧ＥｓがＶｃを超えると、玉軸受１の転動面２ａ，３ａ，４ａどうしの電気的に導通状態となる「膜の破断（内輪２と転動体４、転動体４と外輪３との間が接触する現象）」が頻繁に起こるようになり、急激に電気抵抗値Ｒｂが低下していること分かる。
【００２７】
このことは、潤滑面の間に形成される潤滑剤Ｌの膜厚は、潤滑剤Ｌを介在させる潤滑面間に印加される電圧（または通過する電流）が大きくなるとともに薄くなることを意味している。図３の結果は、直流電圧を印加した場合を示すが、交流電圧を印加した場合にも同様の傾向を示すことも確認されている。このように印加電圧Ｅｓや通過電流の影響で潤滑剤Ｌの膜厚が薄くなる理由については、潤滑油膜の温度上昇による粘度の低下や、油膜表面張力の低下、ＥＨＤ（電気流体力学）効果による絶縁流体の攪拌現象などの要因が挙げられる。
【００２８】
ここで、膜厚が大きいほど、または膜の形成強度が高いほど、電圧を印加することによって膜の破断が生じにくい。そのため、膜の破断を頻繁に誘発させて内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂを低下させる臨界印加電圧値Ｖｃは、その潤滑剤Ｌの膜厚や膜の形成強度、すなわち潤滑性の良否を示す指標となる。
【００２９】
例えば、図３において、計測対象の玉軸受１を加熱することによって潤滑剤Ｌの粘度を低下させて膜厚を減少させると、臨界印加電圧値Ｖｃが低下し、逆に、計測対象の玉軸受１を冷却することによって潤滑剤Ｌの粘度を高めて膜厚を増加させると、臨界印加電圧値Ｖｃも上昇することが確認されている。
【００３０】
このように、本発明では、潤滑剤Ｌで潤滑されながら相互に転動または摺動する少なくとも一対の表面に既知の電圧を漸増させながら印加する手段として電極端子１１と電圧可変式の電源１２と制御部１４ａとを備え、この印加電圧Ｅｓによる膜の破断現象の開始を監視する手段としてデジタルマルチメータ１３と検出手段１４ｂとを備えている。そして、臨界印加電圧値Ｖｃを計測・把握することによって、転接面や摺接面の潤滑性の定量的な評価が可能となっている。
【００３１】
次に、図３に示した潤滑剤膜厚計測装置１０およびその原理に基づく、潤滑剤膜厚計測方法について説明する。上記構成を備える潤滑剤膜厚計測装置１０は、電極端子１１を介して、内輪２と外輪３との間に電圧を印加する。制御装置１４の制御部１４ａによって、電圧は、始めは低い値から印加され、徐々に増加される。デジタルマルチメータ１３は、この間、定期的に内輪２と外輪３との間に印加される電圧を計測し、得られたデータを制御部１４ａに送信する。
【００３２】
制御装置１４は、制御部１４ａによって印加電圧Ｅｓを上昇させながら、同時に先に述べたように、内輪２と外輪３との間の電圧値Ｖｂをデジタルマルチメータ１３で監視する。印加電圧Ｅｓが直流であるので、内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂは、デジタルマルチメータ１３から送られてくる電圧値Ｖｂとそのときの印加電圧Ｅｓとを基に、（式１）によって制御部１４ａで演算される。
【００３３】
検出手段１４ｂは、印加電圧Ｅｓの変化率と、制御部１４ａ演算される電気抵抗値Ｒｂの変化率とを比較し、電気抵抗値Ｒｂの変化率が最大となるときの印加電圧を臨界印加電圧値Ｖｃとして解析部１４ｃへ出力する。解析部１４ｃでは、臨界印加電圧値Ｖｃに基づき測定対象となった玉軸受１に適用されている潤滑剤Ｌの膜厚など、潤滑性能を定量的に評価できる値として算出する。
【００３４】
このように、この潤滑剤膜厚計測方法は、潤滑剤Ｌが膜の破断を生じるにいたる臨界印加電圧値Ｖｃを求めるので、その潤滑剤Ｌの膜厚や、膜の形成強度を定量的に評価できる。なお、本実施形態においては、印加電圧Ｅｓが直流電圧であるので、内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂは、（式１）から求まる。したがって、電気抵抗値Ｒｂがある閾値以下になった時点の印加電圧Ｅｓから、臨界印加電圧値Ｖｃを求めることができる。
【００３５】
本実施形態では、（式１）によって電気抵抗値Ｒｂを求め、印加電圧Ｅｓの変化率に対する電気抵抗値Ｒｂの変化率から臨界印加電圧値Ｖｃを決定するものとしたが、電極端子１１の間の電圧値Ｖｂの変化率や、印加電流（電源１２の出力電流）の変化率によっても臨界印加電圧値Ｖｃを決定することが可能である。また、デジタルマルチメータ１３で内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂを直接的に計測する場合は、電源１２や電流制限用の電気抵抗器１５などで構成される電圧印加回路の影響を受けないように、その都度、玉軸受１を電圧印加回路から切り離すことが好ましい。
【００３６】
次に、本発明に係る第２の実施形態の潤滑剤膜厚計測装置１０ａは、図４を参照して説明する。なお、第１の実施形態に記載した潤滑剤膜厚計測装置１０と同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
潤滑剤膜厚計測装置１０ａは、電気抵抗器１５と電極端子１１との間に直列接続されたスイッチ部１７を備える。このスイッチ部１７は、制御装置１４の制御部１４ａに信号接続されたスイッチング手段の一例であって、制御部１４ａによって動作の制御が行われる。潤滑剤膜厚計測装置１０ａの電源１２は、交流電圧を印加電圧Ｅｓとして出力する。印加電圧Ｅｓが交流の場合でも、基本的な測定の原理は直流の場合と同様である。
【００３８】
したがって、内輪２と外輪３との間に印加される電圧が漸増して頻繁な潤滑剤Ｌの膜の破断現象が生じるようになる交流の臨界印加電圧Ｖａｃを求めることで、潤滑剤Ｌの膜厚や膜の形成強度など、潤滑性にかかる定量的な評価ができる。ただし、印加電圧Ｅｓが交流であるので、内輪２と転動体４、転動体４と外輪３の間にそれぞれ潤滑剤Ｌの膜が介在することによって、コンデンサが形成される。交流回路において、コンデンサの誘電体となる潤滑剤Ｌの膜の部分は、絶縁体として取り扱うことができない。したがって、電極端子１１の間における交流電圧から膜の破断現象を推定することが困難である。
【００３９】
そこで、計測器として電極端子１１へ並列に接続されているデジタルマルチメータ１３によって、内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂを直接計測する。この場合、（１）電源１２側の抵抗値の影響を受けないようにすること、（２）デジタルマルチメータ１３から出力される抵抗計測用バイアス電流は、油膜形成に影響を与えない程度に十分小さくすること、などに留意する必要がある。
【００４０】
（１）について、制御部１４ａは、スイッチ部１７を制御し、内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂを測定する間のみ電極端子１１と電源１２との接続を遮断する。厳密にいうと、潤滑剤Ｌの膜の破断現象を誘発する印加電圧Ｅｓとそのときの電極端子１１の間の電気抵抗値Ｒｂとの同時性が保てないが、電圧が印加されたことによる潤滑剤Ｌの膜厚の減厚現象は、印加電圧Ｅｓを遮断した直後に瞬間的に回復するわけではない。したがって、スイッチ部１７を開放した直後に電気抵抗値Ｒｂを測定すれば、同時に測定した場合の結果として取り扱うことができる。（２）について、バイアス電流が過大である場合、バイアス電圧を下げるなどの処置を施す。ただし、通常市販されているデジタルマルチメータを適用すれば、問題はない。
【００４１】
以上の構成を備える潤滑剤膜厚計測装置１０ａは、第１の実施形態と同様のプロセスによって、印加電圧Ｅｓが交流の場合の臨界印加電圧Ｖａｃが決定される。なお、第２の実施形態で示した内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂをデジタルマルチメータ１３で直接計測する方法は、第１の実施形態のように印加電圧Ｅｓが直流の場合でも適用可能である。
【００４２】
本発明に係る第３の実施形態の潤滑剤膜厚計測装置１０ｂは、図５を参照して説明する。なお、第１および第２に記載の潤滑剤膜厚計測装置１０，１０ａと同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
潤滑剤膜厚計測装置１０ｂは、印加電圧Ｅｓが交流で、第２の実施形態に記載の潤滑剤膜厚計測装置１０ａと一部構成が異なっている。図５に示すように、潤滑剤膜厚計測装置１０ｂは、電極端子１１と電源１２と直流抵抗計２１と制御装置１４と電気抵抗器１５とコンデンサ２２とを備える。電源１２は、交流電源であって、出力電圧計を内蔵している。直流抵抗計２１は、電極端子１１へ並列に接続され、内輪２と外輪３との間の直流抵抗値を計測する。
【００４４】
コンデンサ２２は、電気抵抗器１５と電極端子１１との間に直列に接続されている。コンデンサ２２の静電容量は、コンデンサ２２に印加される交流電圧の分圧が低下することを防止するために、内輪２と転動体４、転動体４と外輪３の各転接面２ａ，３ａ，４ａどうし、およびこれらの間に介在する潤滑剤Ｌの膜とによって形成されるコンデンサの静電容量よりも十分に大きくなるように設定する。これにより、直流抵抗計１０は、電源１２に対して直流的に遮断されるため、交流電圧を印加中においても、内外輪の間の電気抵抗値Ｒｂを計測することができる。
【００４５】
このような構成により、制御装置１４は、制御部１４ａによって電源１２の電圧を徐々に増大させて潤滑剤Ｌの膜が破断状態となる臨界印加電圧Ｖａｃを求めることができる。また、印加電圧Ｅｓを交流電圧にする場合、直流電圧に比べて通電によって軸受がダメージを被る可能性が少ないという利点がある。
【００４６】
なお、第１から第３の実施形態において使用した電源１２の代わりに、電力の出力形態を交流、直流、パルス波など任意の電圧波形を出力できるプログラマブル電源を使用してもよい。また、直流抵抗計２１は、デジタルマルチメータ１３と代替可能である。
【００４７】
以上のように本発明は、滑り軸受や転がり軸受のように、潤滑剤で潤滑されながら相互に摺動または転動する少なくとも向かい合った一対の表面間の潤滑性を評価するために、摺接面間、あるいは転接面間に形成される潤滑剤の膜の厚みを定量的に計測する方法およびその装置を提供するものである。特に、対向する摺接面あるいは転接面と潤滑剤の膜により構成される絶縁抵抗体（コンデンサ）とみなし、この絶縁抵抗（電気抵抗値）の耐電圧特性として臨界印加電圧を測定することにより、潤滑膜厚やその形成強度などの潤滑性に関するデータを取得する。したがって、得られるデータは、潤滑剤の潤滑性を定量的なものとして評価しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の潤滑剤膜厚計測装置を玉軸受に適用した状態のブロック図。
【図２】図１に示した潤滑剤膜厚計測装置の原理を簡素に示すブロック図。
【図３】図１に示したブロック図中の玉軸受に印加される印加電圧と電気抵抗値との関係を示す図。
【図４】本発明に係る第２の実施形態の潤滑剤膜厚計測装置を玉軸受に適用した状態のブロック図。
【図５】本発明に係る第３の実施形態の潤滑剤膜厚計測装置を玉軸受に適用した状態のブロック図。
【符号の説明】
【００４９】
２…内輪（導電性部材）、３…外輪（導電性部材）、４…転動体（導電性部材）、１０，１０ａ，１０ｂ…潤滑剤膜厚計測装置、１１…電極端子、１２…電源、１３…デジタルマルチメータ（計測器）、１４ａ…制御部、１４ｂ…検出手段、１４ｃ…解析部、１７…スイッチ部（スイッチング手段）、２２…コンデンサ、Ｌ…潤滑材、Ｒｂ…電気抵抗値、Ｖｃ…臨界印加電圧値、Ｅｓ…印加電圧、Ｖａｃ…（交流の）臨界印加電圧値。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互に接しながら移動する一対の部材表面間に介在される潤滑剤の膜厚を測定する潤滑剤膜厚計測方法およびこれに供する潤滑剤膜厚計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに当接して相対移動する部材どうしの摩擦係数を軽減するために、これらの間に潤滑剤が介在される。潤滑剤として一般的に潤滑油が使用される。この潤滑油の適正条件を評価するために、油膜の厚さを測定する方法がある。
【０００３】
転動物体の潤滑剤として使用される潤滑油の油膜を測定する方法が特許文献１に開示されている。特許文献１による油膜抵抗測定方法は、油膜の電気抵抗値を定電流回路を用いて測定する。電気抵抗値と油膜厚さとの関係において、電気抵抗値は、油膜パラメータに対する勾配が遷移する遷移点を有している。測定された電気抵抗値が、遷移点よりも大きいか小さいか判定することによって、油膜が厚いか薄いかを評価している。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている潤滑性測定装置を利用する方法がある。この方法は、潤滑剤で潤滑されながら転動または摺動する表面間の電気容量を測定することにより、潤滑性を測定している。具体的には、転がり軸受の内輪、外輪、転動体の互いに転接する部分をコンデンサの電極とみなし、この間の電気容量を測定している。そして、潤滑膜厚を求める他、接触時間率を求めて、潤滑膜厚を補正する方法が記載されている。
【０００５】
特許文献１および特許文献２が軸受全体の潤滑性を測定することに対し、局所的に潤滑性を測定する油膜測定装置および油膜測定方法が特許文献３に開示されている。この油膜測定装置は、相互に転動または摺動する一対の導電性部材の間で形成される少なくとも一対の対向面間の一方に、導電性部材と絶縁されて露出する電極部を備える。電極部が設けられた側の導電性部材は、電圧を印加するための電源入力部が接続される。そして、電極部近傍における一対の導電性部材の対向面および電極部と油膜とによって構成されるコンデンサの電気容量の変化を測定する。
【０００６】
また、特許文献３には、電磁波を放射可能なコイルを電極部にさらに設け、このコイルとコンデンサとで共振回路を構成する油膜測定装置および方法が記載されている。この油膜測定方法は、共振回路を共振状態にし、電極部と他方の導電性部材の対向面との距離の変化に応じて他方の対向面に生じる渦電流の変化を検出することで、油膜の厚さを局所的に測定する。
【特許文献１】特開昭５２−４９８６８号公報
【特許文献２】特公平１−３３７７３号公報
【特許文献３】特開２００３−２１４８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１のように電気抵抗値に基づいた潤滑性の評価方法では、油膜形成の有無、すなわち、油膜有りの状態と油膜切れの状態の二値的な判断しか行えない。つまり、ある程度以上の油膜厚さが確保されている限り、内輪と外輪との間は、絶縁されるので、電気抵抗値は、無限大となる。したがって、上述の評価方法によって得られる、内輪と外輪との間の電圧レベルや電圧降下の頻度は、油膜の有無の境界状態にあることを示す指標には成り得る。ところが、油膜厚さや油膜の形成強度に関する定量的な評価をするための情報を得ることはできない。
【０００８】
また、特許文献２や特許文献３のように、電気容量を測定することで潤滑性を測定する場合、内外輪の間の電気容量が極めて微小であるため正確な測定が困難であること、内外輪が互いに接触した場合に大きな測定誤差になるため煩雑な補正処理が必要であるなどの実用面での問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、測定が比較的容易でしかも潤滑剤の膜厚や膜の形成強度に関する情報を定量的に入手できる潤滑剤膜厚計測方法およびこれに供される潤滑剤膜厚計測装置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】
【００１０】
本発明に係る潤滑剤膜厚計測方法は、潤滑剤を介在させて互いに当接しながら相対的に移動する少なくとも一対の導電性部材に電極端子を各々接続し、電極端子を介して一対の導電性部材の間に電圧を印加し、電圧を徐々に増加させて一対の導電性部材の間に形成される潤滑剤の膜が破断されることを誘発させ、頻繁な膜の破断現象を開始させるに至る印加電圧の値を臨界印加電圧値として検出し、臨界印加電圧値に基づいて潤滑剤の膜厚を算出する。
【００１１】
この場合、一対の導電性部材は、互いに摺接する滑り軸受、または、複数の転動体を介在させて互いに転接する転がり軸受のいずれでも良い。
【００１２】
電極端子の間の電圧降下、通過電流、電気抵抗値の少なくとも１つを計測することで臨界印加電圧値を検出する。また、一対の導電性部材の間に印加される電圧は、交流電圧であることが好ましい。さらに、一対の導電性部材の間に印加される電圧は、段階的に変化させる。または、電極端子と電源との間にコンデンサを直列接続して直流電流を遮断し、電極端子に抵抗計を並列接続して一対の導電性部材の間の電気抵抗値を計測する。
【００１３】
本発明に係る潤滑剤膜厚計測装置は、電極端子と電源と計測器と制御部と検出手段と解析部とを備える。電極端子は、潤滑剤を介在させて互いに当接しながら相対的に移動する一対の導電性部材に各々接続される。電源は、電極端子を介して一対の導電性部材の間に電圧を印加する。計測器は、一対の導電性部材の間の電気抵抗値を計測する。制御部は、電源に接続され、電圧を徐々に増加させて一対の導電性部材の間に形成される潤滑剤の膜が破断されることを誘発する。検出手段は、印加される電圧の上昇率に対して電気抵抗値が急激に小さくなる臨界印加電圧値を検出する。解析部は、臨界印加電圧値に基づいて潤滑剤の少なくとも膜厚を算出する。
【００１４】
この場合、導電性部材の間の電気抵抗値を計測する間、電源と電極端子との間を電気的に遮断するスイッチング手段をさらに備え、電源は、交流電圧を印加する。または、電極端子と電源との間に直列接続されて直流電流を遮断するコンデンサをさらに備え、電源は、交流電圧を印加し、計測器は、直流電気抵抗値を計測する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の潤滑剤膜厚計測方法によれば、互いに当接して相対的に移動する導電性部材の間に介在される潤滑剤の膜厚を計測するために、導電性部材の間に電圧を印加し、潤滑剤の膜の破断を誘発される臨界印加電圧値を求める。そして、この臨界印加電圧値の大きさを尺度として導電性部材の間の電圧、通過電流、抵抗値などから潤滑剤の膜厚を求める。したがって、導電性部材の間に潤滑剤の膜が健全に形成された状態において、潤滑剤の膜厚を定量的に求めることができるので、潤滑性の優劣を見極めることができる。これにより、軸受部の異常を事前に予測したり、潤滑剤・潤滑方法の適否の判断が定量的に行えるようになる。
【００１６】
また、本発明の潤滑剤膜厚計測装置は、上記構成を備えることにより、臨界印加電圧値を求めることができる。そして、この臨界印加電圧値を尺度に導電性部材の間の電圧、通過電流、抵抗値などから潤滑剤の膜厚を定量的に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る第１の実施形態の潤滑剤膜厚計測装置１０は、図１から図３を参照して説明する。図１に示す潤滑剤膜厚計測装置１０は、計測対象となる玉軸受１に適用されている。玉軸受１は、内輪２、外輪３、および複数の転動体４を備える。内輪２と転動体４、転動体４と外輪３との間には、それぞれグリースなど絶縁性の潤滑剤Ｌが介在しており、互いに転接しながら相対的に移動する。内輪２、外輪３、転動体４は、それぞれ鋼材で作られており、したがって、内輪２と転動体４、転動体４と外輪３は、互いに当接しながら相対的に移動する対の導電性部材と見なすことができる。
【００１８】
潤滑剤膜厚計測装置１０は、電極端子１１と電源１２とデジタルマルチメータ１３と制御装置１４と電気抵抗器１５とを備える。電極端子１１は、内輪２および外輪３に各々接続されている。玉軸受１の内輪２と外輪３とが相対的に回転する。したがって、少なくともどちらか一方の電極端子１１は、ブラシなどの摺動可能な電極を適用し、電気的接続がはかられる。電源１２は、出力できる電圧が可変式であって、電極端子１１を介して内輪２および外輪３に各々電気的に接続され、これらの間に電圧を印加する。電源１２の一例としてプログラマブル電源などが適用される。デジタルマルチメータ１３は、電極端子１１と並列に接続される計測器の一例であって、電極端子１１と並列に接続されて内輪２と外輪３との間の電圧、通過電流および電気抵抗値を計測する。デジタルマルチメータ１３は、それぞれ対象とするデータを計測する計測器であってもよい。
【００１９】
制御装置１４は、制御部１４ａと検出手段１４ｂと解析部１４ｃとを備え、電源１２とデジタルマルチメータ１３とに接続されている。この制御装置１４は、専用に設けられても良いし、これらの機能を備える汎用のコンピュータを適用しても良い。制御部１４ａは、電源１２の電圧を徐々に増加させて、内輪２と転動体４、転動体４と外輪３のそれぞれの間に形成される潤滑剤Ｌの膜が破断されることを誘発させる。検出手段１４ｂは、印加される電圧の上昇に応じて変化する内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂが急激に小さくなる臨界印加電圧値Ｖｃを検出する。
【００２０】
この臨界印加電圧値Ｖｃは、印加電圧Ｅｓの変化率に対して電気抵抗値Ｒｂの変化率が最大となるときの電圧値とする。解析部１４ｃは、臨界印加電圧値Ｖｃに基づいて、潤滑剤Ｌの膜厚を算出する。解析部１４ｃは、潤滑剤Ｌの膜厚の他に、膜の形成強度を潤滑性の指標として出力するようにしても良い。電気抵抗器１５は、電流制限のために電源１２の陽極１２ａと外輪３との間に直列に接続されている。
【００２１】
潤滑剤膜厚計測装置１０は、内輪２と転動体４、転動体４と外輪３のそれぞれ間に介在する潤滑剤Ｌの膜厚を定量的に計測する。その原理について、図２および図３を用いて説明する。図２は、潤滑剤膜厚計測装置１０の原理を説明するために必要となる基本的な構成を示している。電源１２は、電圧可変式の直流電源である。
【００２２】
図２において、内輪２と転動体４のそれぞれ転接面２ａ，４ａ、外輪３と転動体４のそれぞれ転接面３ａ，４ａは、潤滑剤Ｌで潤滑される一対の導電性部材の互いに当接する表面（潤滑面）とみなし、これら転接面２ａ，３ａ，４ａを電極、潤滑剤Ｌを誘電体とするコンデンサとみなす。内輪２と外輪３との間の電圧を計測する電圧計１６が内輪２と外輪３に接続される電極端子１１と並列に設けられている。
【００２３】
この電極端子１１の間に直流電圧を印加して電圧を徐々に上げる。すると、内輪２と転動体４、転動体４と外輪３の間を僅かではあるが電流が通過し、内輪２と転動体４、転動体4と外輪３の間に形成されている潤滑剤Ｌの膜厚が印加電圧Ｅｓの大きさに応じて薄くなる性質が確認されている。
【００２４】
内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂは、電源１２によって印加される印加電圧Ｅｓ、電気抵抗器１５の抵抗値Ｒ、電圧計１６によって計測される内輪２と外輪３との間の電圧値Ｖｂとすると、次の（式１）によって算出される。
【００２５】
Ｒｂ＝Ｒ×Ｖｂ／（Ｅｓ−Ｖｂ）……（式１）
このときの印加電圧Ｅｓと電気抵抗値Ｒｂとの関係を図３に示す。横軸に電圧可変式の直流電源による印加電圧Ｅｓを、縦軸に内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂを示す。
【００２６】
図３によれば、印加電圧Ｅｓの変化率に対して急激に電気抵抗値Ｒｂが変化する閾値があることが分かる。この閾値は、電気抵抗値Ｒｂの変化率が最大となるときの電圧とし、これを臨界印加電圧値Ｖｃとする。印加電圧ＥｓがＶｃを超えると、玉軸受１の転動面２ａ，３ａ，４ａどうしの電気的に導通状態となる「膜の破断（内輪２と転動体４、転動体４と外輪３との間が接触する現象）」が頻繁に起こるようになり、急激に電気抵抗値Ｒｂが低下していること分かる。
【００２７】
このことは、潤滑面の間に形成される潤滑剤Ｌの膜厚は、潤滑剤Ｌを介在させる潤滑面間に印加される電圧（または通過する電流）が大きくなるとともに薄くなることを意味している。図３の結果は、直流電圧を印加した場合を示すが、交流電圧を印加した場合にも同様の傾向を示すことも確認されている。このように印加電圧Ｅｓや通過電流の影響で潤滑剤Ｌの膜厚が薄くなる理由については、潤滑油膜の温度上昇による粘度の低下や、油膜表面張力の低下、ＥＨＤ（電気流体力学）効果による絶縁流体の攪拌現象などの要因が挙げられる。
【００２８】
ここで、膜厚が大きいほど、または膜の形成強度が高いほど、電圧を印加することによって膜の破断が生じにくい。そのため、膜の破断を頻繁に誘発させて内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂを低下させる臨界印加電圧値Ｖｃは、その潤滑剤Ｌの膜厚や膜の形成強度、すなわち潤滑性の良否を示す指標となる。
【００２９】
例えば、図３において、計測対象の玉軸受１を加熱することによって潤滑剤Ｌの粘度を低下させて膜厚を減少させると、臨界印加電圧値Ｖｃが低下し、逆に、計測対象の玉軸受１を冷却することによって潤滑剤Ｌの粘度を高めて膜厚を増加させると、臨界印加電圧値Ｖｃも上昇することが確認されている。
【００３０】
このように、本発明では、潤滑剤Ｌで潤滑されながら相互に転動または摺動する少なくとも一対の表面に既知の電圧を漸増させながら印加する手段として電極端子１１と電圧可変式の電源１２と制御部１４ａとを備え、この印加電圧Ｅｓによる膜の破断現象の開始を監視する手段としてデジタルマルチメータ１３と検出手段１４ｂとを備えている。そして、臨界印加電圧値Ｖｃを計測・把握することによって、転接面や摺接面の潤滑性の定量的な評価が可能となっている。
【００３１】
次に、図３に示した潤滑剤膜厚計測装置１０およびその原理に基づく、潤滑剤膜厚計測方法について説明する。上記構成を備える潤滑剤膜厚計測装置１０は、電極端子１１を介して、内輪２と外輪３との間に電圧を印加する。制御装置１４の制御部１４ａによって、電圧は、始めは低い値から印加され、徐々に増加される。デジタルマルチメータ１３は、この間、定期的に内輪２と外輪３との間に印加される電圧を計測し、得られたデータを制御部１４ａに送信する。
【００３２】
制御装置１４は、制御部１４ａによって印加電圧Ｅｓを上昇させながら、同時に先に述べたように、内輪２と外輪３との間の電圧値Ｖｂをデジタルマルチメータ１３で監視する。印加電圧Ｅｓが直流であるので、内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂは、デジタルマルチメータ１３から送られてくる電圧値Ｖｂとそのときの印加電圧Ｅｓとを基に、（式１）によって制御部１４ａで演算される。
【００３３】
検出手段１４ｂは、印加電圧Ｅｓの変化率と、制御部１４ａ演算される電気抵抗値Ｒｂの変化率とを比較し、電気抵抗値Ｒｂの変化率が最大となるときの印加電圧を臨界印加電圧値Ｖｃとして解析部１４ｃへ出力する。解析部１４ｃでは、臨界印加電圧値Ｖｃに基づき測定対象となった玉軸受１に適用されている潤滑剤Ｌの膜厚など、潤滑性能を定量的に評価できる値として算出する。
【００３４】
このように、この潤滑剤膜厚計測方法は、潤滑剤Ｌが膜の破断を生じるにいたる臨界印加電圧値Ｖｃを求めるので、その潤滑剤Ｌの膜厚や、膜の形成強度を定量的に評価できる。なお、本実施形態においては、印加電圧Ｅｓが直流電圧であるので、内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂは、（式１）から求まる。したがって、電気抵抗値Ｒｂがある閾値以下になった時点の印加電圧Ｅｓから、臨界印加電圧値Ｖｃを求めることができる。
【００３５】
本実施形態では、（式１）によって電気抵抗値Ｒｂを求め、印加電圧Ｅｓの変化率に対する電気抵抗値Ｒｂの変化率から臨界印加電圧値Ｖｃを決定するものとしたが、電極端子１１の間の電圧値Ｖｂの変化率や、印加電流（電源１２の出力電流）の変化率によっても臨界印加電圧値Ｖｃを決定することが可能である。また、デジタルマルチメータ１３で内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂを直接的に計測する場合は、電源１２や電流制限用の電気抵抗器１５などで構成される電圧印加回路の影響を受けないように、その都度、玉軸受１を電圧印加回路から切り離すことが好ましい。
【００３６】
次に、本発明に係る第２の実施形態の潤滑剤膜厚計測装置１０ａは、図４を参照して説明する。なお、第１の実施形態に記載した潤滑剤膜厚計測装置１０と同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
潤滑剤膜厚計測装置１０ａは、電気抵抗器１５と電極端子１１との間に直列接続されたスイッチ部１７を備える。このスイッチ部１７は、制御装置１４の制御部１４ａに信号接続されたスイッチング手段の一例であって、制御部１４ａによって動作の制御が行われる。潤滑剤膜厚計測装置１０ａの電源１２は、交流電圧を印加電圧Ｅｓとして出力する。印加電圧Ｅｓが交流の場合でも、基本的な測定の原理は直流の場合と同様である。
【００３８】
したがって、内輪２と外輪３との間に印加される電圧が漸増して頻繁な潤滑剤Ｌの膜の破断現象が生じるようになる交流の臨界印加電圧Ｖａｃを求めることで、潤滑剤Ｌの膜厚や膜の形成強度など、潤滑性にかかる定量的な評価ができる。ただし、印加電圧Ｅｓが交流であるので、内輪２と転動体４、転動体４と外輪３の間にそれぞれ潤滑剤Ｌの膜が介在することによって、コンデンサが形成される。交流回路において、コンデンサの誘電体となる潤滑剤Ｌの膜の部分は、絶縁体として取り扱うことができない。したがって、電極端子１１の間における交流電圧から膜の破断現象を推定することが困難である。
【００３９】
そこで、計測器として電極端子１１へ並列に接続されているデジタルマルチメータ１３によって、内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂを直接計測する。この場合、（１）電源１２側の抵抗値の影響を受けないようにすること、（２）デジタルマルチメータ１３から出力される抵抗計測用バイアス電流は、油膜形成に影響を与えない程度に十分小さくすること、などに留意する必要がある。
【００４０】
（１）について、制御部１４ａは、スイッチ部１７を制御し、内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂを測定する間のみ電極端子１１と電源１２との接続を遮断する。厳密にいうと、潤滑剤Ｌの膜の破断現象を誘発する印加電圧Ｅｓとそのときの電極端子１１の間の電気抵抗値Ｒｂとの同時性が保てないが、電圧が印加されたことによる潤滑剤Ｌの膜厚の減厚現象は、印加電圧Ｅｓを遮断した直後に瞬間的に回復するわけではない。したがって、スイッチ部１７を開放した直後に電気抵抗値Ｒｂを測定すれば、同時に測定した場合の結果として取り扱うことができる。（２）について、バイアス電流が過大である場合、バイアス電圧を下げるなどの処置を施す。ただし、通常市販されているデジタルマルチメータを適用すれば、問題はない。
【００４１】
以上の構成を備える潤滑剤膜厚計測装置１０ａは、第１の実施形態と同様のプロセスによって、印加電圧Ｅｓが交流の場合の臨界印加電圧Ｖａｃが決定される。なお、第２の実施形態で示した内輪２と外輪３との間の電気抵抗値Ｒｂをデジタルマルチメータ１３で直接計測する方法は、第１の実施形態のように印加電圧Ｅｓが直流の場合でも適用可能である。
【００４２】
本発明に係る第３の実施形態の潤滑剤膜厚計測装置１０ｂは、図５を参照して説明する。なお、第１および第２に記載の潤滑剤膜厚計測装置１０，１０ａと同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
潤滑剤膜厚計測装置１０ｂは、印加電圧Ｅｓが交流で、第２の実施形態に記載の潤滑剤膜厚計測装置１０ａと一部構成が異なっている。図５に示すように、潤滑剤膜厚計測装置１０ｂは、電極端子１１と電源１２と直流抵抗計２１と制御装置１４と電気抵抗器１５とコンデンサ２２とを備える。電源１２は、交流電源であって、出力電圧計を内蔵している。直流抵抗計２１は、電極端子１１へ並列に接続され、内輪２と外輪３との間の直流抵抗値を計測する。
【００４４】
コンデンサ２２は、電気抵抗器１５と電極端子１１との間に直列に接続されている。コンデンサ２２の静電容量は、コンデンサ２２に印加される交流電圧の分圧が低下することを防止するために、内輪２と転動体４、転動体４と外輪３の各転接面２ａ，３ａ，４ａどうし、およびこれらの間に介在する潤滑剤Ｌの膜とによって形成されるコンデンサの静電容量よりも十分に大きくなるように設定する。これにより、直流抵抗計１０は、電源１２に対して直流的に遮断されるため、交流電圧を印加中においても、内外輪の間の電気抵抗値Ｒｂを計測することができる。
【００４５】
このような構成により、制御装置１４は、制御部１４ａによって電源１２の電圧を徐々に増大させて潤滑剤Ｌの膜が破断状態となる臨界印加電圧Ｖａｃを求めることができる。また、印加電圧Ｅｓを交流電圧にする場合、直流電圧に比べて通電によって軸受がダメージを被る可能性が少ないという利点がある。
【００４６】
なお、第１から第３の実施形態において使用した電源１２の代わりに、電力の出力形態を交流、直流、パルス波など任意の電圧波形を出力できるプログラマブル電源を使用してもよい。また、直流抵抗計２１は、デジタルマルチメータ１３と代替可能である。
【００４７】
以上のように本発明は、滑り軸受や転がり軸受のように、潤滑剤で潤滑されながら相互に摺動または転動する少なくとも向かい合った一対の表面間の潤滑性を評価するために、摺接面間、あるいは転接面間に形成される潤滑剤の膜の厚みを定量的に計測する方法およびその装置を提供するものである。特に、対向する摺接面あるいは転接面と潤滑剤の膜により構成される絶縁抵抗体（コンデンサ）とみなし、この絶縁抵抗（電気抵抗値）の耐電圧特性として臨界印加電圧を測定することにより、潤滑膜厚やその形成強度などの潤滑性に関するデータを取得する。したがって、得られるデータは、潤滑剤の潤滑性を定量的なものとして評価しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の潤滑剤膜厚計測装置を玉軸受に適用した状態のブロック図。
【図２】図１に示した潤滑剤膜厚計測装置の原理を簡素に示すブロック図。
【図３】図１に示したブロック図中の玉軸受に印加される印加電圧と電気抵抗値との関係を示す図。
【図４】本発明に係る第２の実施形態の潤滑剤膜厚計測装置を玉軸受に適用した状態のブロック図。
【図５】本発明に係る第３の実施形態の潤滑剤膜厚計測装置を玉軸受に適用した状態のブロック図。
【符号の説明】
【００４９】
２…内輪（導電性部材）、３…外輪（導電性部材）、４…転動体（導電性部材）、１０，１０ａ，１０ｂ…潤滑剤膜厚計測装置、１１…電極端子、１２…電源、１３…デジタルマルチメータ（計測器）、１４ａ…制御部、１４ｂ…検出手段、１４ｃ…解析部、１７…スイッチ部（スイッチング手段）、２２…コンデンサ、Ｌ…潤滑材、Ｒｂ…電気抵抗値、Ｖｃ…臨界印加電圧値、Ｅｓ…印加電圧、Ｖａｃ…（交流の）臨界印加電圧値。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑剤を介在させて互いに当接しながら相対的に移動する少なくとも一対の導電性部材に電極端子を各々接続し、
前記電極端子を介して前記一対の導電性部材の間に電圧を印加し、
前記電圧を徐々に増加させて前記一対の導電性部材の間に形成される前記潤滑剤の膜が破断されることを誘発させ、
頻繁な膜の破断現象を開始させるに至る印加電圧の値を臨界印加電圧値として検出し、
前記臨界印加電圧値に基づいて前記潤滑剤の膜厚を算出する
ことを特徴とする潤滑剤膜厚計測方法。
【請求項２】
前記電極端子の間の電圧降下、通過電流、電気抵抗値の少なくとも１つを計測することで前記臨界印加電圧値を検出することを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤膜厚計測方法。
【請求項３】
前記一対の導電性部材の間に印加される前記電圧は、交流電圧であることを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤膜厚計測方法。
【請求項４】
前記一対の導電性部材の間に印加される前記電圧は、段階的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤膜厚計測方法。
【請求項５】
前記電極端子と前記電源との間にコンデンサを直列接続して直流電流を遮断し、
前記電極端子に抵抗計を並列接続して前記一対の導電性部材の間の電気抵抗値を計測することを特徴とする請求項３に記載の潤滑剤膜厚計測方法。
【請求項６】
潤滑剤を介在させて互いに当接しながら相対的に移動する一対の導電性部材に各々接続される電極端子と、
前記電極端子を介して前記一対の導電性部材の間に電圧を印加する電源と、
前記一対の導電性部材の間の電気抵抗値を計測する計測器と、
前記電源に接続されて、前記電圧を徐々に増加させて前記一対の導電性部材の間に形成される前記潤滑剤の膜が破断されることを誘発する制御部と、
印加される前記電圧の上昇率に対して前記電気抵抗値が急激に小さくなる臨界印加電圧値を検出する検出手段と、
前記臨界印加電圧値に基づいて前記潤滑剤の少なくとも膜厚を算出する解析部と
を備えることを特徴とする潤滑剤膜厚計測装置。
【請求項７】
前記導電性部材の間の電気抵抗値を計測する間、前記電源と前記電極端子との間を電気的に遮断するスイッチング手段をさらに備え、
前記電源は、交流電圧を前記導電性部材に印加する
ことを特徴とする請求項６に記載の潤滑剤膜厚計測装置。
【請求項８】
前記電極端子と前記電源との間に直列接続されて直流電流を遮断するコンデンサをさらに備え、
前記電源は、交流電圧を前記導電性部材に印加し、
前記計測器は、前記一対の導電性部材の間の直流電気抵抗値を計測する
ことを特徴とする請求項６に記載の潤滑剤膜厚計測装置。
【請求項１】
潤滑剤を介在させて互いに当接しながら相対的に移動する少なくとも一対の導電性部材に電極端子を各々接続し、
前記電極端子を介して前記一対の導電性部材の間に電圧を印加し、
前記電圧を徐々に増加させて前記一対の導電性部材の間に形成される前記潤滑剤の膜が破断されることを誘発させ、
頻繁な膜の破断現象を開始させるに至る印加電圧の値を臨界印加電圧値として検出し、
前記臨界印加電圧値に基づいて前記潤滑剤の膜厚を算出する
ことを特徴とする潤滑剤膜厚計測方法。
【請求項２】
前記電極端子の間の電圧降下、通過電流、電気抵抗値の少なくとも１つを計測することで前記臨界印加電圧値を検出することを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤膜厚計測方法。
【請求項３】
前記一対の導電性部材の間に印加される前記電圧は、交流電圧であることを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤膜厚計測方法。
【請求項４】
前記一対の導電性部材の間に印加される前記電圧は、段階的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤膜厚計測方法。
【請求項５】
前記電極端子と前記電源との間にコンデンサを直列接続して直流電流を遮断し、
前記電極端子に抵抗計を並列接続して前記一対の導電性部材の間の電気抵抗値を計測することを特徴とする請求項３に記載の潤滑剤膜厚計測方法。
【請求項６】
潤滑剤を介在させて互いに当接しながら相対的に移動する一対の導電性部材に各々接続される電極端子と、
前記電極端子を介して前記一対の導電性部材の間に電圧を印加する電源と、
前記一対の導電性部材の間の電気抵抗値を計測する計測器と、
前記電源に接続されて、前記電圧を徐々に増加させて前記一対の導電性部材の間に形成される前記潤滑剤の膜が破断されることを誘発する制御部と、
印加される前記電圧の上昇率に対して前記電気抵抗値が急激に小さくなる臨界印加電圧値を検出する検出手段と、
前記臨界印加電圧値に基づいて前記潤滑剤の少なくとも膜厚を算出する解析部と
を備えることを特徴とする潤滑剤膜厚計測装置。
【請求項７】
前記導電性部材の間の電気抵抗値を計測する間、前記電源と前記電極端子との間を電気的に遮断するスイッチング手段をさらに備え、
前記電源は、交流電圧を前記導電性部材に印加する
ことを特徴とする請求項６に記載の潤滑剤膜厚計測装置。
【請求項８】
前記電極端子と前記電源との間に直列接続されて直流電流を遮断するコンデンサをさらに備え、
前記電源は、交流電圧を前記導電性部材に印加し、
前記計測器は、前記一対の導電性部材の間の直流電気抵抗値を計測する
ことを特徴とする請求項６に記載の潤滑剤膜厚計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１６２４４１（Ｐ２００６−１６２４４１Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５４３９７（Ｐ２００４−３５４３９７）
【出願日】平成１６年１２月７日（２００４．１２．７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月７日（２００４．１２．７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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