JP2010164414A

JP2010164414A - 遊星ローラ式動力伝達装置

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Publication number: JP2010164414A
Application number: JP2009006699A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sonobe; 浩之園部
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2029-01-15
Also published as: JP5173860B2

Abstract

【課題】遊星ローラ式動力伝達装置に用いる簡単な構成で低コストの内ローラの傷検出手段を提供する。
【解決手段】入力軸１５と一体の太陽ローラ１５ａと、ケーシング１１に回転方向を固定され外周が開いているコの字型断面を有しリング側面１３ｂに押し力を付与することにより内側に変形して内径を小さくする弾性リング内ローラ１３と、出力軸１６と一体のキャリア１６ａに固設されたキャリアピン１４に回転自在に支承された複数の遊星ローラ１８とにより構成され、それぞれのローラが予圧状態で外接及び内接されてなる遊星ローラ式動力伝達装置において、弾性リング内ローラ１３の外向き溝内に該溝に沿って導線が巻き付けられたコイル３１が形成され、コイル３１に交流電流を流してインピーダンスを測り、該インピーダンスの変化より弾性リング内ローラ１３のひび、割れ等の傷の故障を検出する手段を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽ローラと、ケーシングに回転方向を拘束された内ローラと、複数の遊星ローラと、それぞれのローラが予圧状態で外接及び内接されてなる遊星ローラ式動力伝達装置の内ローラ摩擦面に生じる傷、ひび等の早期検出手段に関する。

特許文献１に提案された遊星ローラ式動力伝達装置は、入力軸と一体の太陽ローラと、ケーシングに回転方向を固定され外周が開いているコの字型断面を有しリング面に押し力を付与することにより内側に変形して内径を小さくする弾性リング内ローラと、出力軸と一体のキャリアに固設されたキャリアピンに回転自在に支承された複数の遊星ローラとにより構成され、それぞれのローラが予圧状態で外接及び内接されてなる遊星ローラ式動力伝達装置である。

特許文献２に提案されたすべり軸受の摩耗検出装置は、すべり軸受の外周に導線を軸方向に一定ピッチで複数巻きつけて交流電流を流し、該すべり軸受をコアとする検出コイルとし、すべり軸受の摩耗によって生じる前記コイルのインダクタンスの変化を検出することにより軸受の摩耗量を算定する摩耗量の検出装置である。

実公昭６３−３６２０２号公報（第１図、第４図）特許第２６８６５８８号公報（図１、図４）

特許文献１に提示された遊星ローラ式動力伝達装置はその無振動性と静粛さによりフィルム製造設備、印刷機等に採用されてきたが、弾性リング内ローラの摩擦走行面に異物噛み込みにより生じる傷等に起因するひび割れが同内ローラの破損に繋がり、この破損は可動運転中に突然起こるため、生産設備の突然の停止による生産物の破断や不良品の発生にも繋がる可能性が有った。

特許文献２に提案されたすべり軸受の摩耗検出装置は、すべり軸受の摩耗量を見出すことができるが、遊星ローラ式動力伝達装置の内ローラの傷の検出には適用できない。
本発明は、遊星ローラ式動力伝達装置に用いる簡単な構成で低コストの内ローラの傷検出手段を提供することを狙いとする。

上記の問題点に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段の遊星ローラ式動力伝達装置は、入力軸と一体の太陽ローラと、ケーシングに回転方向を固定され外周が開いているコの字型断面を有しリング側面に押し力を付与することにより内側に変形して内径を小さくする弾性リング内ローラと、出力軸と一体のキャリアに固設されたキャリアピンに回転自在に支承された複数の遊星ローラとにより構成され、それぞれのローラが予圧状態で外接及び内接されてなる遊星ローラ式動力伝達装置において、前記弾性リング内ローラの外向き溝内に該溝に沿って導線が巻き付けられたコイルが形成され、該コイルに交流電流を流してインピーダンスを測り、該インピーダンスの変化より前記弾性リング内ローラのひび、割れ等の傷の故障を検出する手段を有することを特徴とする遊星ローラ式動力伝達装置。

（２）第２の手段の遊星ローラ式動力伝達装置は、入力軸と一体の太陽ローラと、ケーシングに回転方向を固定され外周が開いているコの字型断面を有しリング側面に押し力を付与することにより内側に変形して内径を小さくする弾性リング内ローラと、出力軸と一体のキャリアに固設されたキャリアピンに回転自在に支承された複数の遊星ローラとにより構成され、それぞれのローラが予圧状態で外接及び内接されてなる遊星ローラ式動力伝達装置において、前記弾性リング内ローラの外向き溝内に該溝に沿って導線が巻き付けられたコイルが形成され、該コイルに交流電流を流してリアクタンスを測り、該リアクタンスの変化より前記弾性リング内ローラのひび、割れ等の傷の故障を検出する手段を有することを特徴とする遊星ローラ式動力伝達装置。

（３）第３の手段の遊星ローラ式動力伝達装置は、入力軸と一体の太陽ローラと、ケーシングに回転方向を固定され外周が開いているコの字型断面を有しリング側面に押し力を付与することにより内側に変形して内径を小さくする弾性リング内ローラと、出力軸と一体のキャリアに固設されたキャリアピンに回転自在に支承された複数の遊星ローラとにより構成され、それぞれのローラが予圧状態で外接及び内接されてなる遊星ローラ式動力伝達装置において、前記弾性リング内ローラのリング側面に押し力を計測する圧力センサを設置し、該圧力センサが検出する押し力の変化より前記弾性リング内ローラのひび、割れ等の傷の故障を検出する手段を有することを特徴とする。

（４）第４の手段の遊星ローラ式動力伝達装置は、上記（２）の遊星ローラ式動力伝達装置において、前記弾性リング内ローラのリング側面を押す圧力センサは、上記ケーシングに取り付けられ、同弾性リング内ローラに等角に設置した複数の圧電素子であることを特徴とする。
（５）第５の手段の遊星ローラ式動力伝達装置は、上記（３）の遊星ローラ式動力伝達装置において、前記ケーシングにそれぞれの圧電素子を弾性リング内ローラに向かって押す方向に移動可能な調整ねじを設け、同弾性リング内ローラのリング側面を押す押し力を調整できるようにしたことを特徴とする。

請求項１に係わる発明は、上記第１の手段の遊星ローラ式動力伝達装置であり、弾性リング内ローラの走行面に発生した傷を早期に見つけるために、弾性リング内ローラの溝の中に円周に沿ってコイルを設置し、コイルに交流電流を送り、走行面の傷によって生じるインダクタンスの変化により傷を検出し、傷の程度を診断できるので、傷の早期の発見により減速機の重大な損傷を防止することが可能となる。また、簡単な構成で低コストで信頼性が高い。

請求項２に係わる発明は、上記第２の手段の遊星ローラ式動力伝達装置であり、弾性リング内ローラの走行面に発生した傷を早期に見つけるために、弾性リング内ローラの溝の中に円周に沿ってコイルを設置し、コイルに交流電流を送り、走行面の傷によって生じるリアクタンスの変化により傷を検出し、傷の程度を診断できるので、傷の早期の発見により減速機の重大な損傷を防止することが可能となる。また、簡単な構成で低コストで信頼性が高い。

また、第３〜第５の手段の遊星ローラ式動力伝達装置は、弾性リング内ローラの走行面の傷を早期に見つけるために、弾性リング内ローラの側面押し力を複数箇所圧電素子によって常時測定して側面押し力の変化により傷の発生を見つけ出す手段であり、第１の手段の装置と同じ効果を有するとともに、圧電素子の角度位置によって、傷の位置を確認することが可能である。

本発明の第１の実施の形態に係わる遊星ローラ減速機の側面断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図１の遊星ローラ減速機の弾性リング内ローラを側面から押したときのローラ接触面の変形を示す断面図である。図１の弾性リング内ローラの傷を示す斜視図の１部である。図１の弾性リング内ローラの傷を検出する傷診断回路のブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係わる遊星ローラ減速機の側面断面図である。図６のＢ−Ｂ断面図である。図６の遊星ローラ減速機の弾性リング内ローラを側面から押したときのローラ接触面の変形を示す断面図である。図６の弾性リング内ローラの傷を検出する傷診断回路のブロック図である。

（第１の実施の形態）
本実施の形態の構成を図に基づいて説明する。遊星ローラ式動力伝達装置の一例として、遊星ローラ減速機の場合について説明する。（第２の実施の形態の場合も同様。）図１は本発明の実施の形態に係わる遊星ローラ減速機の側面断面図、図２は図１の遊星ローラ減速機のＡ−Ａ断面図、図３は図１の遊星ローラ減速機の弾性リング内ローラを側面から押したときのローラ接触面の変形を示す断面図、図４は図１の弾性リング内ローラの割れ傷を示す斜視図の１部、図５は図１の弾性リング内ローラの割れ傷を検出する内ローラ割れ傷診断回路のブロック図である。

図において、遊星ローラ減速機１０は、入力軸１５と一体の太陽ローラ１５ａと、ケーシング１１とケーシング蓋１２によりリング板１７、１９を介して両側面を挟まれ複数のボルト２７により締め付けて固定された弾性リング内ローラ１３と、出力軸１６と一体のキャリア１６ａに固設されたキャリアピン１４に回転自在に支承された複数の遊星ローラ１８とにより構成される。弾性リング内ローラ１３は、外周が開いているコの字型断面を有し、リング板１７，１９の板圧調節によりリング側面１３ｂに押し力を付与することにより内側に変形して内径を小さくして、遊星ローラ１８と太陽ローラ１５ａとに動伝摩擦圧である圧接力を付与する。

入力軸１５は軸受２３を介してケーシング蓋１２に、軸受２６を介してキャリア１６ａに回転自由に支えられる。出力軸１６は軸受２４と軸受２５によって回転自由に支えられる。２１は軸受２３を軸方向に固定する軸受カバー、２２は軸受２４、２５を軸方向に固定する軸受カバーである。リング板１７、１９は遊星ローラ１８の軸方向の脱軸防止手段を兼ねている。

遊星ローラ減速機１０の作用を説明する。弾性リング内ローラ１３が固定され、遊星ローラ１８が弾性リング内ローラ１３と太陽ローラ１５ａとに予圧状態で外接及び内接されて入力軸１５が回転駆動すると、遊星ローラ１８を支えているキャリア１６ａが回され、出力軸１６が減速して駆動され、減速比＝太陽ローラ１５ａの径÷（太陽ローラ１５ａの径 +弾性リング内ローラ１３の内径）となることは公知である。

遊星ローラ減速機１０はその無振動性と静粛さによりフィルム製造設備、印刷機等に採用されてきたが、弾性リング内ローラ１３の摩擦走行面１３ａに異物噛み込みにより傷が付くと図３、図４に示すように、ひび、割れ等の傷Ｇが生じる。この傷Ｇは遊星ローラ減速機１０が稼動運転中に弾性リング内ローラ１３に加えられる曲げ応力により、徐々に広がり、終には弾性リング内ローラ１３の破損に繋がる。この破損が設備の可動運転中に起こったときは、生産設備の突然の停止による生産物の破断や不良品の発生にも繋がる可能性が有った。

弾性リング内ローラ１３の摩擦走行面１３ａに生じる傷Ｇの探傷手段(診断手段)、方法について説明する。ケーシング１１に回転方向を固定されている弾性リング内ローラ１３の外向き溝１３ｃ内に導線を所定のピッチで巻きつけたコイル３１が形成され、図５に示すように、コイル３１に常時、電源３２から交流電流を流し、その交流回路からコンデンサー３３により交流波形を取出し、インピーダンス又は、リアクタンスの波形変化を比較回路３４を用いて、基準電圧３６からの常態の運転時の基準電圧波形（例えば基準交流インピーダンス波形）と比較し、基準電圧波形との有意差の程度により弾性リング内ローラ１３のひび、割れ等の傷Ｇの故障と判定し、出力回路３５より出力し、遊星ローラ減速機１０及び同減速機１０に駆動される生産設備等を停止させる。必要に応じて検出波形のモニター３７を設置してもよい。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の遊星ローラ減速機３０の弾性リング内ローラの傷診断手段が第１の実施の形態の診断手段と異なる点は、第１の実施の形態の手段が、コイルによるインピーダンス又はリアクタンスの変化により同内ローラの傷を直接探傷する構成に対し、第２の実施の形態の診断手段は、弾性内ローラの傷の存在を同内ローラ側面の押し力の変化により検出する間接的な診断手段の構成である。

第２の実施の形態の弾性リング内ローラの傷診断手段の構成を図に基づいて説明する。図６は本実施の形態に係わる遊星ローラ減速機の側面断面図、図７は図６の遊星ローラ減速機のＢ−Ｂ断面図、図８は図６の遊星ローラ減速機の弾性リング内ローラを側面から押したときのローラ接触面の変形を示す断面図、図９は図６の弾性リング内ローラの傷を検出する傷診断回路のブロック図である。

第２の実施の形態の遊星ローラ減速機３０の構成は、弾性リング内ローラの傷診断部分以外は全て第１の実施の形態の遊星ローラ減速機１０と同じであるので、重複する遊星ローラ減速機構についての説明は省略し、弾性リング内ローラの傷診断手段を主体に説明する。

図６は入力軸１５と一体の太陽ローラ１５ａと、ケーシング１１に回転方向を固定された弾性リング内ローラ１３と、出力軸１６と一体のキャリア１６ａに固設されたキャリアピン１４に回転自在に支承された複数の遊星ローラ１８とにより構成される第１の実施の形態と同じ遊星ローラ減速機に、圧電素子３９を設置し、同圧電素子３９によって弾性リング内ローラ１３の走行面のひび、割れ等の傷Ｇを見出すようにした遊星ローラ減速機３０を示す図である。

圧電素子３９はケーシング蓋４２に明けられた穴４２ａ（図８）に、弾性リング内ローラ１３のリング側面１３ｂ（図８）に等角位置に複数個（本実施の形態では６個）遊動可能に嵌め込まれる。ケーシング蓋４２の圧電素子３９と同軸位置に明けられたねじ孔４２ｂに調整ねじ４３が螺合される。圧電素子３９の端面は弾性リング内ローラ１３のリング側面１３ｂに当てられ調整ねじ４３によって押し力の合計が弾性リング内ローラ１３の摩擦走行面１３ａの内方向の撓みとなるような押し力(各ローラ間の駆動摩擦力を発生するために必要な)が付与される。

リング板４４は圧電素子３９が干渉しないように切り欠き孔４４ａが明けられ、ケーシング蓋４２と弾性リング内ローラ１３の間に浮動状態で、遊星ローラ１８の脱軸防止の役割だけをしている。

図９により弾性リング内ローラ１３の遊星ローラ１８の走行面の探傷手段（診断手段）、方法を説明する。図９には圧電素子３９を３組だけ図示しているが、実用的には図７の如く６組以上設けた方が検出精度が上がる。５１は遊星ローラ１８の転動によって圧電素子３９に発生する交流電流の負荷抵抗である。この交流回路の交流波形をコンデンサー４１により電圧の比較回路５４に伝える。

比較回路５４において、この交流波形を基準電圧５６の波形と比較し、両者の波形に有意差を検出したとき、弾性リング内ローラ１３の押し力が変化したと判断して、出力回路５５より出力し、弾性リング内ローラ１３のひび、割れ等の傷Ｇの故障として検出し、遊星ローラ減速機３０及び、同減速機３０により駆動される稼動設備の動力停止操作をする。必要に応じて検出波形のモニター５７を設置する。

第２の実施の形態の診断手段は、弾性リング内ローラ１３の側面押し力を複数箇所の圧電素子３９によって常時測定して側面押し力の変化により傷Ｇの発生を見つけ出す診断手段であり、第１の実施の形態の診断手段と同じ効果を有するとともに、複数の圧電素子３９の角度位置によって、傷Ｇの位置を確認することが可能である。

１０、３０遊星ローラ減速機
１１ケーシング
１２，４２ケーシング蓋
１３弾性リング内ローラ
１４キャリヤピン
１５入力軸
１５ａ太陽ローラ
１６出力軸
１６ａキャリヤ
１８遊星ローラ
３１コイル
３３、４１コンデンサー
３９圧電素子
４３調整ねじ
Ｇ傷

Claims

入力軸と一体の太陽ローラと、ケーシングに回転方向を固定され外周が開いているコの字型断面を有しリング側面に押し力を付与することにより内側に変形して内径を小さくする弾性リング内ローラと、出力軸と一体のキャリアに固設されたキャリアピンに回転自在に支承された複数の遊星ローラとにより構成され、それぞれのローラが予圧状態で外接及び内接されてなる遊星ローラ式動力伝達装置において、前記弾性リング内ローラの外向き溝内に該溝に沿って導線が巻き付けられたコイルが形成され、該コイルに交流電流を流してインピーダンスを測り、該インピーダンスの変化より前記弾性リング内ローラのひび、割れ等の傷の故障を検出する手段を有することを特徴とする遊星ローラ式動力伝達装置。
入力軸と一体の太陽ローラと、ケーシングに回転方向を固定され外周が開いているコの字型断面を有しリング側面に押し力を付与することにより内側に変形して内径を小さくする弾性リング内ローラと、出力軸と一体のキャリアに固設されたキャリアピンに回転自在に支承された複数の遊星ローラとにより構成され、それぞれのローラが予圧状態で外接及び内接されてなる遊星ローラ式動力伝達装置において、前記弾性リング内ローラの外向き溝内に該溝に沿って導線が巻き付けられたコイルが形成され、該コイルに交流電流を流してリアクタンスを測り、該リアクタンスの変化より前記弾性リング内ローラのひび、割れ等の傷の故障を検出する手段を有することを特徴とする遊星ローラ式動力伝達装置。
入力軸と一体の太陽ローラと、ケーシングに回転方向を固定され外周が開いているコの字型断面を有しリング側面に押し力を付与することにより内側に変形して内径を小さくする弾性リング内ローラと、出力軸と一体のキャリアに固設されたキャリアピンに回転自在に支承された複数の遊星ローラとにより構成され、それぞれのローラが予圧状態で外接及び内接されてなる遊星ローラ式動力伝達装置において、前記弾性リング内ローラのリング側面に押し力を計測する圧力センサを設置し、該圧力センサが検出する押し力の変化より前記弾性リング内ローラのひび、割れ等の傷の故障を検出する手段を有することを特徴とする遊星ローラ式動力伝達装置。
請求項３に記載する遊星ローラ式動力伝達装置において、前記弾性リング内ローラのリング側面を押す圧力センサは、上記ケーシングに取り付けられ、同弾性リング内ローラに等角に設置した複数の圧電素子であることを特徴とする遊星ローラ式動力伝達装置。
請求項４に記載する遊星ローラ式動力伝達装置において、前記ケーシングに前記それぞれの圧電素子を弾性リング内ローラに向かって押す方向に移動可能な調整ねじを設け、同弾性リング内ローラのリング側面を押す押し力を調整できるようにしたことを特徴とする遊星ローラ式動力伝達装置。