JP2017090318A - 組付状態の診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組付部品の組付状態が適正か否かを診断できる組付状態の診断装置を提供する。【解決手段】診断装置１は、摺動部を有する組付部品の組付状態を診断する。診断装置１は、摺動部から外部に向かって流れる熱流束を検出するセンサ部２と、センサ部２が検出した検出結果に基づいて、組付部品の組付状態が適正か否かを判定する制御装置３とを備える。摺動部を有する組付部品の組付状態が適正のときと不適正のときでは、摺動部からの熱流束の大きさが異なる。このため、診断装置１によれば、組付部品の組付状態が適正か否かを診断できる。【選択図】図１

Description

本発明は、摺動部を有する組付部品の組付状態を診断する組付状態の診断装置に関するものである。

熱流束を検出する熱流束センサとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。

特許第５３７６０８６号公報

ところで、生産設備等の設備の新規設置や修理及びメンテナンスなどにおいて、設備を構成する組付部品の組付作業が行われる。この組付作業では、組付後に組付部品の組付状態が適正か否かを判断する必要がある。

しかし、組付状態が適正か否かを人が判断することは難しい。このため、組付状態が適正か否かを診断できる診断装置の実現が望まれる。

本発明は上記点に鑑みて、組付部品の組付状態が適正か否かを診断できる組付状態の診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
摺動部を有する組付部品（２０２、３０５）の組付状態を診断する組付状態の診断装置であって、
摺動部から外部に向かって流れる熱流束を検出するセンサ部（２）と、
センサ部が検出した検出結果に基づいて、組付部品の組付状態が適正か否かを判定する判定部（３）とを備える。

摺動部を有する組付部品の組付状態が適正のときと不適正のときでは、摺動部からの熱流束の大きさが異なる。このため、本発明の診断装置によれば、組付部品の組付状態が適正か否かを診断できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態における回転軸の支持機構２００と組付状態の診断装置１の構成を示す図である。 図１中のセンサ部２の断面図である。 図２中の熱流束センサ１０の平面図である。 図３中のIV−IV線での熱流束センサ１０の断面図である。 軸受２０２の予圧状態が適正のときのセンサ部２の出力波形を示す図である。 軸受２０２の予圧状態が予圧過剰、予圧不足のときのセンサ部２の出力波形を示す図である。 第１実施形態における組付状態の診断制御を示すフローチャートである。 １つの熱流束センサ１０を用いた第１実施形態の変形例において、予圧適正のときであって、環境温度の影響を受けたときの熱流束センサ１０の出力波形を示す図である。 第２実施形態における移送装置３００と組付状態の診断装置１の構成を示す図である。 図９中の移送装置３００のＸ矢視図である。 ２本のレール３０５の組付状態が適正のときのセンサ部２の出力波形を示す図である。 ２本のレール３０５の組付状態が不適正のときのセンサ部２の出力波形を示す図である。 第３実施形態におけるセンサ部２の断面図である。 第４実施形態におけるセンサ部２の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態における組付状態の診断装置１は、回転軸の支持機構２００の組付状態を診断する。

支持機構２００は、生産設備などに設けられる。支持機構２００は、回転軸２０１と、複数の軸受２０２と、ハウジング２０３と、カバー２０４とを備える。

回転軸２０１は、軸心ＣＬを中心に回転する。回転軸２０１には、調整用ナット２０５が取り付けられている。調整用ナット２０５は、予圧を調整するための部材である。

軸受２０２は、回転軸２０１を支持する部品である。軸受２０２は、摺動部を有する組付部品である。複数の軸受２０２は、回転軸２０１の軸方向ＣＬの一方側と他方側にそれぞれ配置されている。本実施形態では、軸方向ＣＬの一方側に、１つの軸受２０２が配置されている。軸方向ＣＬの他方側に、２つの軸受２０２が配置されている。

軸受２０２は、内輪２１１と、外輪２１２と、転動体としての玉２１３とを備える。内輪２１１が回転軸２０１に固定されている。外輪２１２がハウジング２０３に固定されている。内輪２１１が、回転軸２０１とともに回転する。このとき、内輪２１１および外輪２１２と玉２１３とが、こすれながら滑り合う。すなわち、内輪２１１および外輪２１２のうち玉２１３とこすれながら滑り合う部分が摺動部となる。

ハウジング２０３は、複数の軸受２０２を支持する支持部材である。ハウジング２０３の内部に複数の軸受２０２が収納されている。カバー２０４は、ハウジング２０３の開口部を覆っている。カバー２０４は、固定用ナット２０６によって、ハウジング２０３に固定されている。

さらに、支持機構２００は、内輪側スペーサ２０７と、外輪側スペーサ２０８とを備える。内輪側スペーサ２０７は、軸方向ＣＬの一方側と他方側に位置する内輪２１１同士の間に挟まれている。外輪側スペーサ２０８は、軸方向ＣＬの一方側と他方側に位置する外輪２１２同士の間に挟まれている。

支持機構２００の組付けでは、上記した回転軸２０１、軸受２０２、ハウジング２０３等の支持機構２００の各部品が図１に示すように組み合わされた後に、予圧調整が行われる。予圧は、軸受２０２の内部すきまをなくすために、軸受２０２にあらかじめ加える荷重のことである。予圧調整は、例えば、軸方向ＣＬの一方側と他方側に位置する内輪２１１同士を押しつけるように、調整用ナット２０５を締め上げることで行われる。内輪２１１と外輪２１２を軸心ＣＬの方向にずらすことで、内輪２１１と外輪２１２の間で玉２１３が押しつけられた状態となる。

診断装置１は、センサ部２と、制御装置３と、表示装置４とを備えている。

センサ部２は、軸受２０２から外部に向かう熱流束を検出する。センサ部２は、軸受２０２から外部に向かう熱流束に応じたセンサ信号を制御装置３に向けて出力する。センサ部２は、ハウジング２０３の表面に取り付けられている。センサ部２の構造の詳細については後述する。

本実施形態では、センサ部２として、２つのセンサ部２ａ、２ｂが用いられている。一方のセンサ部２ａは、軸心ＣＬ方向の一方側の軸受２０２に対応して配置されている。他方のセンサ部２ｂは、軸心ＣＬ方向の他方側の軸受２０２に対応して配置されている。

制御装置３の入力側に、センサ部２が接続されている。制御装置３は、軸受２０２の組付状態の診断制御を行う。ここでいう軸受２０２の組付状態とは、軸受２０２の予圧状態である。この診断制御は、センサ部２の検出結果に基づいて、軸受２０２の組付状態が適正か否かを判定する制御である。したがって、制御装置３が、熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、軸受２０２の組付状態が適正か否かを判定する判定部を構成している。

制御装置３の出力側には、表示装置４が接続されている。制御装置３は、判定結果を表示装置４に表示させる。制御装置３は、マイクロコンピュータ、記憶装置等を有して構成される。

表示装置４は、判定結果をユーザに報知するための報知装置である。表示装置４としては、液晶ディスプレイ等が用いられる。

次に、センサ部２の構造について説明する。図２に示すように、センサ部２は、２つの熱流束センサ１０と、熱緩衝体１１と、放熱体１２とを備えている。２つの熱流束センサ１０、熱緩衝体１１および放熱体１２は、いずれも平板状である。

２つの熱流束センサ１０の内部構造は同じである。２つの熱流束センサ１０の一方が第１熱流束センサ１０ａである。２つの熱流束センサ１０の他方が第２熱流束センサ１０ｂである。

第１熱流束センサ１０ａは、ハウジング２０３の外面に接して配置されている。第２熱流束センサ１０ｂは、第１熱流束センサ１０ａに対してハウジング２０３、すなわち、軸受２０２から離れた側に配置されている。熱緩衝体１１は、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの間に配置されている。放熱体１２は、第２熱流束センサ１０ｂに対して軸受２０２から離れた側に配置されている。すなわち、センサ部２は、軸受２０２に近い側から軸受２０２から離れた側に向かって、第１熱流束センサ１０ａ、熱緩衝体１１、第２熱流束センサ１０ｂ、放熱体１２が順に配置されている。

第１熱流束センサ１０ａは、第１熱流束センサ１０ａの軸受２０２側から熱緩衝体１１側に向かって、第１熱流束センサ１０ａを通過する熱流束に応じた第１センサ信号を出力する。第２熱流束センサ１０ｂは、第２熱流束センサ１０ｂの熱緩衝体１１側からその反対側に向かって、第２熱流束センサ１０ｂを通過する熱流束に応じた第２センサ信号を出力する。第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂのそれぞれの平面形状は、形と大きさが同じ矩形である。

熱緩衝体１１は、所定の熱容量を有している。熱緩衝体１１は、金属材料または樹脂材料で構成される。熱緩衝体１１は、後述の通り、軸受２０２から外部に向かって放出される熱流束の変化を検出できる熱容量となるように、材質や厚さが設定されている。熱緩衝体１１の平面形状は、第１熱流束センサ１０ａの平面形状と形と大きさが同じである。なお、熱緩衝体１１の平面形状は、第１熱流束センサ１０ａの平面形状と形と大きさが異なっていてもよい。

放熱体１２は、所定の熱容量を有している。放熱体１２は、金属材料または樹脂材料で構成されている。放熱体１２は、その熱容量が熱緩衝体１１の熱容量よりも大きくなるように、材質や厚さが設定されている。放熱体１２の平面形状は、第１熱流束センサ１０ａ、熱緩衝体１１、第２熱流束センサ１０ｂの平面形状よりも大きくされている。放熱体１２は、第１熱流束センサ１０ａ、熱緩衝体１１、第２熱流束センサ１０ｂを挟んだ状態で、ハウジング２０３に固定されている。具体的には、放熱体１２の外周部にネジ穴が形成されている。ネジ穴に挿入されたネジ１３によって、放熱体１２がハウジング２０３に固定されている。なお、ハウジング２０３と放熱体１２との間には、スペーサ１４が配置されている。ネジ１３は、スペーサ１４の内部を貫通している。

図３、４に示すように、１つの熱流束センサ１０は、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が一体化され、この一体化されたものの内部で第１、第２熱電部材１３０、１４０が交互に直列に接続された構造を有する。なお、図３では、表面保護部材１１０を省略している。絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０は、フィルム状であって、熱可塑性樹脂等の可撓性を有する樹脂材料で構成されている。絶縁基材１００は、その厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１０１、１０２が形成されている。第１、第２ビアホール１０１、１０２に互いに異なる金属や半導体等の熱電材料で構成された第１、第２熱電部材１３０、１４０が埋め込まれている。絶縁基材１００の表面１００ａに配置された表面導体パターン１１１によって第１、第２熱電部材１３０、１４０の一方の接続部が構成されている。絶縁基材１００の裏面１００ｂに配置された裏面導体パターン１２１によって第１、第２熱電部材１３０、１４０の他方の接続部が構成されている。

熱流束センサ１０の厚さ方向にて、熱流束が熱流束センサ１０を通過すると、第１、第２熱電部材１３０、１４０の一方の接続部と他方の接続部に温度差が生じる。これにより、ゼーベック効果によって第１、第２熱電部材１３０、１４０に熱起電力が発生する。熱流束センサ１０は、この熱起電力、具体的には、電圧をセンサ信号として出力する。

本実施形態では、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂとは、それぞれを通過する熱流束が同じ大きさのとき、絶対値が同じ大きさのセンサ信号を出力するように構成されている。

また、図２に示すように、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、互いに直列に接続された状態で、制御装置３に電気的に接続されている。第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、軸受２０２からの熱流束が第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂを順に通過したときに、極性が反対の関係を有する第１センサ信号と第２センサ信号を出力するように配置されている。

具体的には、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂは、互いの表面保護部材１１０が対向するように配置されている。そして、図示していないが、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂの表面導体パターン１１１同士が外部配線１５１を介して接続されている。第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂのそれぞれの裏面導体パターン１２１が外部配線１５２を介して制御装置３と接続されている。これにより、熱流束が第１熱流束センサ１０ａを裏面保護部材１２０側から表面保護部材１１０側に通過する場合には、当該熱流束が第２熱流束センサ１０ｂを表面保護部材１１０側から裏面保護部材１２０側に通過するため、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂから出力される第１、第２センサ信号の極性が反対となる。

なお、本実施形態では、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂは、裏面保護部材１２０側から表面保護部材１１０側に向かって熱流束が通過した際、正のセンサ信号を出力する。このため、軸受２０２側から放熱体１２側に向かって熱流束が流れると、第１熱流束センサ１０ａから正のセンサ信号が出力され、第２熱流束センサ１０ｂから負のセンサ信号が出力される。

そして、センサ部２は、第１センサ信号と第２センサ信号を合わせたセンサ信号を、制御装置３に向けて出力する。このとき、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂを通過する熱流束同士の差が大きいと、センサ部２から出力されるセンサ信号が大きくなる。このような場合としては、例えば、対象物から放出される熱流束が急増したときが該当する。一方、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂを通過する熱流束同士の差が小さいと、センサ部２から出力される出力が小さくなる。このような場合としては、例えば、対象物から放出される熱流束が減少したときや、対象物から放出される熱流束が一定で、所定時間が経過したときが該当する。

次に、制御装置３が行う軸受２０２の組付状態の診断制御について説明する。

まず、センサ部２を通過する熱流束およびセンサ部２から出力されるセンサ信号について説明する。

支持機構２００において、回転軸２０１が回転すると、軸受２０２の摺動部が発熱する。回転軸２０１の回転が停止すると、軸受２０２の摺動部は発熱しない。したがって、回転軸２０１が回転と停止とを繰り返すと、軸受２０２の摺動部から外部に向かう熱流束は増大と減少とを繰り返す。このため、軸受２０２が予圧適正の状態のとき、時間経過に伴うセンサ部２の出力値の変化を示す波形は、図５に示すように、回転軸２０１の回転と停止のサイクルにそって規則的に増減する波形になる。

この理由は、次の通りである。上記の通り、回転軸２０１が回転と停止とを繰り返すとき、軸受２０２の摺動部から外部に向かう熱流束は増大と減少とを繰り返す。このとき、図２に示すように、第１熱流束センサ１０ａは、ハウジング２０３からの熱流束を遮るものがない。このため、第１熱流束センサ１０ａを通過する熱流束は、ハウジング２０３を流れる熱流束と同様に増減する。一方、図２に示すように、第２熱流束センサ１０ｂは、第１熱流束センサ１０ａ側に熱緩衝体１１が配置されている。熱緩衝体１１は畜熱と放熱とを行う。このため、第２熱流束センサ１０ｂを熱流束が通過しない。または、第２熱流束センサ１０ｂを通過する熱流束は、第１熱流束センサ１０ａを通過する熱流束に対して遅れて緩やかに増減する。センサ部２から制御装置３に向けて出力されるセンサ信号は、第１センサ信号と第２センサ信号を合わせたものである。このため、センサ部２の出力値は、回転軸２０１の回転と停止のサイクルにそって規則的に増減する。

軸受２０２が予圧過剰の状態のとき、軸受２０２の摺動部での摩擦が大きくなる。このため、回転軸２０１の回転時では、軸受２０２の摺動部の発熱量が大きくなる。したがって、軸受２０２が予圧過剰の状態のときでは、図６中の実線で示すように、波線で示す予圧適正のときのセンサ部２の出力値と比較して、回転時におけるセンサ部２の出力値が大きくなる。

また、軸受２０２が予圧不足の状態のとき、軸受２０２の摺動部での摩擦が小さくなる。このため、回転軸２０１の回転時では、軸受２０２の摺動部の発熱量が小さくなる。したがって、軸受２０２が予圧不足の状態のときでは、図６中の一点鎖線で示すように、波線で示す予圧適正のときのセンサ部２の出力値と比較して、回転時におけるセンサ部２の出力値が小さくなる。

このように、軸受２０２の予圧状態が予圧適正、予圧過剰、予圧不足のそれぞれのときによって、センサ部２の出力値が異なる。このことから、予圧適正の状態と予圧過剰の状態とを判別するための上限閾値と、予圧適正の状態と予圧不足の状態とを判別するための下限閾値とを予め設定しておく。そして、センサ部２の出力値と上限閾値、下限閾値とを比較する。これにより、軸受２０２の予圧状態が適正か否かを判定できる。

そこで、図７に示すように、制御装置３は、センサ部２の検出結果に基づいて、組付状態の診断を行う。なお、図７中に示した各ステップは、各種機能を実現する機能実現部を構成するものである。また、この診断は、センサ部２ａとセンサ部２ｂのそれぞれの検出結果毎に行われる。

具体的には、ステップＳ１で、センサ部２の検出値を取得する。ここでは、所定の時刻におけるセンサ部２の出力値（具体的には、電圧値）を取得する。なお、センサ部２の出力値をそのまま用いる替わりに、出力値を補正した補正値を検出値として取得してもよい。

続いて、ステップＳ２で、検出値と予め記憶装置に記憶された上限閾値、下限閾値とを比較して、検出値が適正範囲内であるか否かを判定する。検出値が上限閾値と下限閾値の間の値である場合、すなわち、検出値が適正範囲内である場合、ＹＥＳ判定して、ステップＳ３に進む。ステップＳ３で、表示装置４に予圧状態が適正であるとの表示をさせるための制御信号を出力する。これにより、表示装置４に予圧状態が適正である旨の表示がされる。

一方、ステップＳ２で、検出値が上限閾値を超えた場合、または、検出値が下限閾値よりも低い場合、すなわち、検出値が適正範囲外の場合、ＮＯ判定してステップＳ４に進む。ステップＳ４で、表示装置４に予圧状態が不適正であるとの表示をさせるための制御信号を出力する。これにより、表示装置４に予圧状態が不適正である旨の表示がされる。なお、検出値が適正範囲外の場合、予圧状態が予圧過剰の状態または予圧不足の状態である旨の表示をさせるようにしてもよい。

以上の説明の通り、本実施形態の診断装置１によれば、軸受２０２の予圧状態が適正か否かを診断できる。

また、本実施形態の診断装置１においては、センサ部２は、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの間に熱緩衝体１１が配置されている。制御装置３は、第１熱流束センサ１０ａが出力する第１センサ信号と第２熱流束センサ１０ｂが出力する第２センサ信号に基づいて、軸受２０２の予圧状態が適正か否かを判定する。

熱緩衝体１１は熱の蓄積と放出を行う。このため、軸受２０２の摺動部から放出される熱流束が変化したとき、第２熱流束センサ１０ｂを通過する熱流束は、第１熱流束センサ１０ａを通過する熱流束よりも、遅れて緩やかに変化する。したがって、第１センサ信号と第２センサ信号の相違より、軸受２０２の摺動部から放出される熱流束の変化を検出できる。

ところで、本実施形態のセンサ部２の替わりに、１つの熱流束センサ１０のみを用いても、軸受２０２の摺動部から放出される熱流束を検出することができる。

しかし、この場合、回転軸の支持機構２００の周りの環境温度が変化すると、環境温度の影響を受けて、熱流束センサ１０を通過する熱流束も変化する。すなわち、軸受２０２の摺動部での発熱量が同じであっても、環境温度が高いときと低いときでは、環境温度が低いときの方が、熱流束センサ１０を通過する熱流束が大きくなる。

このため、図８に示すように、軸受２０２の予圧状態が適正な状態であっても、一日の環境温度の変動によって、センサ部２の出力値が閾値を超えてしまう場合がある。この場合、制御装置３は、軸受２０２の予圧状態が適正ではないと誤判定してしまう。また、この誤判定を回避するために、環境温度の変動を考慮して、上限閾値を高く設定することが考えられる。しかし、この場合では、軸受２０２の予圧状態が予圧過剰な状態であっても、適正と誤判定してしまう。

これに対して、本実施形態のセンサ部２の第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、熱緩衝体１１の両側に配置されている。したがって、両者は比較的近い位置に配置されている。また、センサ部２の周りの環境温度の変化は、通常、一日という長期間にわたって緩やかに生じる。このため、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの間に熱緩衝体１１が配置されていても、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂが環境温度から受ける影響は同じまたは同じに近い。第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂのそれぞれは、同じ環境温度の影響を受けた熱流束に応じたセンサ信号を出力する。第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂにおいて、同じ熱流束の大きさに対する出力の絶対値を同じである。したがって、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの出力の和を用いることで、センサ部２の検出結果に対する環境温度の影響を除外（すなわち、キャンセル）できる。

このため、軸受２０２が予圧適正の状態のときのセンサ部２の出力波形は、図５に示す予圧適正のときの出力波形のように、環境温度の影響が除外されたものとなる。これにより、一日の環境温度の変動による誤判定を回避できる。また、環境温度の変動を考慮して、上限閾値を高く設定する必要がなくなる。

よって、本実施形態の診断装置１によれば、軸受２０２の組付状態の診断を高精度に行うことができる。なお、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂにおいて、同じ熱流束の大きさに対する出力の絶対値は必ずしも同じでなくてもよい。両者の出力の絶対値が近ければよい。この場合でも、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの出力の和を用いることで、センサ部２の検出結果に対する環境温度の影響を低減できる。

また、本実施形態のセンサ部２において、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、軸受２０２の摺動部からの熱流束が第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂを順に通過したときに、極性が反対の関係を有する第１センサ信号と第２センサ信号を出力する。第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、互いに直列に接続された状態で、制御装置３に電気的に接続されている。これにより、第１センサ信号と第２センサ信号を合わせたセンサ信号を、センサ部２から制御装置３に向けて出力することができる。このため、制御装置３での第１センサ信号と第２センサ信号の和の演算を省略できる。すなわち、制御装置３の演算処理を簡素化できる。

ところで、センサ部２は、放熱体１２を持たない構成であってもよい。しかし、センサ部２が放熱体１２を持たない場合、第２熱流束センサ１０ｂの表面に風が当たる等の理由により、第２熱流束センサ１０ｂの表面温度が瞬間的に変化してしまう。これが、センサ部２を通過する熱流束に影響する。このため、センサ部２の熱流束の検出精度が低下してしまう。

これに対して、本実施形態のセンサ部２は、所定の熱容量を有する放熱体１２を備えている。これにより、短期間でセンサ部２の表面温度が変化する場合であっても、放熱体１２での蓄熱と放熱によって、第２熱流束センサ１０ｂの温度変化を抑制できる。このため、センサ部２の熱流束の検出精度を向上させることができる。

また、本実施形態のセンサ部２において、放熱体１２の熱容量は、熱緩衝体１１の熱容量よりも大きくされている。これにより、軸受２０２の摺動部から大きな熱が放出されたときでも、軸受２０２の摺動部から放熱体１２に向かって熱を流すことができる。このため、センサ部２の内部に熱がこもることを抑制できる。

（第２実施形態）
図９に示すように、本実施形態における組付状態の診断装置１は、移送装置３００の組付状態を診断する。

図９、１０に示すように、移送装置３００は、ボールねじ３０１と、支持部材３０２と、モータ３０３と、台座３０４と、レール３０５と、ガイドブロック３０６とを備える。なお、図１０では、理解をし易くするために、支持部材３０２を省略して示してある。

ボールねじ３０１は、回転運動を直線運動に変換する機械要素部品である。ボールねじ３０１は、ねじ軸３１１と、ナット３１２と、ボール３１３とを有している。ねじ軸３１１とナット３１２の間にボール３１３が入れられている。ねじ軸３１１が回転すると、ナット３１２が直線運動をする。支持部材３０２は、ねじ軸３１１の軸方向の両端部を支持している。モータ３０３は、ねじ軸３１１を回転させる動力源である。

台座３０４は、移送したい装置等を搭載するためのものである。台座３０４は、ねじ軸３１１の軸方向と直交する方向（すなわち、図９の上下方向）を長手方向とする平面矩形状とされている。台座３０４は、長手方向の略中央部がナット３１２と連結されている。台座３０４は、長手方向の両端部がガイドブロック３０６と連結されている。

レール３０５は、直線状部材である。レール３０５は、２本用いられており、図１０に示すように、ベースプレート３０７に固定されている。ガイドブロック３０６は、レール３０５に係合されている。ガイドブロック３０６は、レール３０５に沿って移動するガイド部材である。ガイドブロック３０６がレール３０５上を移動するとき、レール３０５とガイドブロック３０６は、互いにこすれ合う。レール３０５のうちガイドブロック３０６とこすれ合う部分が摺動部である。したがって、本実施形態では、２本のレール３０５が、摺動部を有する組付部品を構成している。

このような移送装置３００は、モータ３０３によってねじ軸３１１が回転すると、台座３０４がナット３１２と共にレール３０５に沿って走行する。これにより、所望箇所に台座３０４を移送することできる。

移送装置３００の組付けでは、上記したレール３０５、ガイドブロック３０６等の移送装置３００の各構成部品が図９、１０に示すように組み付けられる。このとき、２本のレール３０５は平行に設置される。

本実施形態の診断装置１の構成は、第１実施形態の診断装置１と同じである。センサ部２は、移送装置３００のガイドブロック３０６の表面に取り付けられている。センサ部２は、図示しないが、ガイドブロック３０６に近い側からガイドブロック３０６から離れた側に向かって、第１熱流束センサ１０ａ、熱緩衝体１１、第２熱流束センサ１０ｂ、放熱体１２が順に配置されている。

制御装置３は、２本のレール３０５の組付状態が適正か否かを診断する。ここでいう２本のレール３０５の組付状態とは、２本のレール３０５の設置状態である。制御装置３は、２本のレール３０５の設置状態が適正か否か、すなわち、２本のレール３０５の平行性が良いか悪いかを診断する。

次に、本実施形態の組付状態の診断制御について説明する。

まず、センサ部２から出力されるセンサ信号について説明する。移送装置３００は、台座３０４の走行と停止を１サイクルとする稼働サイクルを繰り返す。台座３０４の走行中は、レール３０５の摺動部とガイドブロック３０６の摺動部の摩擦によって、センサ部２の出力値が増加する。台座３０４の停止中は、センサ部２の出力値が低下する。

このため、２本のレール３０５の平行性が良い状態のときの時間経過に伴うセンサ部２の出力値の変化を示す波形は、図１１に示すように、移送装置３００の稼働サイクルにそって規則的に増減する波形になる。

２本のレール３０５の少なくとも一部が、うねっていたり、浮いていたりすること等の理由によって、２本のレール３０５に局部的に平行でない部分が生じる場合がある。このように、２本のレール３０５の平行性が悪い状態では、摺動部の摩擦が大きくなり、摺動部からの熱流束が大きくなる。このため、平行性が悪い状態のときの時間経過に伴うセンサ部２の出力値の変化を示す波形は、図１２に示すように、平行性が良い状態のときよりも出力のピーク値が大きな波形となる。

このように、２本のレール３０５の平行性が良い状態のときと悪い状態のときでは、センサ部２の出力値が異なる。このことから、２本のレール３０５の平行性が良い状態と悪い状態とを判別するための閾値を予め設定しておき、センサ部２の出力値と閾値とを比較する。これにより、２本のレール３０５の組付状態が適正か否かを判定できる。

そこで、本実施形態の診断装置１においても、第１実施形態と同様に、制御装置３は、センサ部２の検出結果に基づいて、組付状態の診断を行う。具体的には、制御装置３は、センサ部２の検出値と閾値とを比較する。図１２中の波線のように、検出値が閾値を超えていない場合、組付状態が適正であると判定する。一方、図１２中の実線のように、検出値が閾値を超えている場合、組付状態が適正でないと判定する。このようにして、本実施形態の診断装置１によれば、２本のレール３０５の組付状態が適正か否かを診断することができる。

また、本実施形態の診断装置１に用いるセンサ部２は、第１実施形態のセンサ部２と同じ構成のものである。このため、本実施形態の診断装置１においても、第１実施形態の診断装置１と同様の効果を奏する。

なお、本実施形態の診断装置１に用いるセンサ部２として、第１熱流束センサ１０のみを用いてもよい。

（第３実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対して、センサ部２の構成を変更したものである。診断装置１のその他の構成は第１実施形態と同じである。

図１３に示されるように、本実施形態のセンサ部２は、平板状の受熱体１６を有している。受熱体１６は、第１熱流束センサ１０ａよりもハウジング２０３、すなわち、軸受２０２側に配置されている。したがって、受熱体１６は、軸受２０２と第１熱流束センサ１０ａとの間に配置されている。

受熱体１６は、熱緩衝体１１や放熱体１２と同様に、所定の熱容量を有している。受熱体１６は、金属材料または樹脂材料で構成される。受熱体１６は、その熱容量が熱緩衝体１１および放熱体１２より小さくなるように、材質や厚さが設定されている。受熱体１６の平面形状は、第１熱流束センサ１０ａの平面形状と形と大きさが同じである。なお、受熱体１６の平面形状は、第１熱流束センサ１０ａの平面形状と形と大きさが異なっていてもよい。

本実施形態のセンサ部２では、受熱体１６の蓄熱と放熱によって、検出目的ではないノイズ等の短期的に生じる熱流束の変化が第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂに影響することを抑制できる。

また、本実施形態のセンサ部２では、受熱体１６の熱容量を小さく設定している。このため、本実施形態のセンサ部２は、検出目的である回転軸２０１の回転と停止による熱流束変化を検出できる。すなわち、本実施形態のセンサ部２では、受熱体１６の熱容量は、回転軸２０１の回転と停止による熱流束変化を検出できる大きさに設定されている。

よって、本実施形態の診断装置１は、軸受２０２の予圧状態が適正か否かの診断を高精度に行うことができる。なお、第２実施形態においても、センサ部２が受熱体１６を有する構成としてもよい。これにより、本実施形態と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対して、センサ部２の構成を変更したものである。診断装置１のその他の構成は第１実施形態と同じである。

図１４に示されるように、本実施形態のセンサ部２は、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂが、折り曲げられた形状を有する屈曲形状部１０ｃを介して、つながっている。屈曲形状部１０ｃは、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂと同様に、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が積層された構造である。このように、本実施形態のセンサ部２は、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂが一体化されている。

換言すると、本実施形態のセンサ部２は、１つの熱流束センサ１０が熱緩衝体１１を挟むように折り曲げられた構造を有する。熱流束センサ１０は、上述の通り、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０がそれぞれ可撓性を有する樹脂材料で構成されている。このため、熱流束センサ１０を容易に折り曲げることができる。これにより、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの間に熱緩衝体１１が配置された構成が実現されている。

第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂは、互いの裏面導体パターン１２１同士がつながっている。第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂは、外部配線１５１ではなく、熱流束センサ１０の内部の配線パターンによって電気的に接続されている。なお、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂは、互いの表面導体パターン１１１同士がつながっていてもよい。

これによれば、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂを１つの熱流束センサ１０で構成しており、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂとを接続するための外部配線１５１を無くすことができる。したがって、部品点数の削減を図ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

（１）第１実施形態の診断装置１は、軸受２０２の組付状態を診断対象としていた。第２実施形態の診断装置１は、２本のレール３０５の組付状態を診断対象としていた。診断装置１の診断対象は、これらに限定されない。診断装置１は、他の組付部品の組付状態を診断対象とすることができる。ただし、他の組付部品は、組付状態が適正のときと不適正のときで、摺動部からの熱流束の大きさが異なるものである。

（２）第１〜第３実施形態のセンサ部２では、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂが、互いに直列に接続された状態で、制御装置３に電気的に接続されていたが、制御装置３に対して並列に接続されていてもよい。

（３）第１〜第３実施形態のセンサ部２では、極性が反対の関係を有する第１センサ信号と第２センサ信号を出力するように、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂが配置されていたが、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの配置はこれに限定されない。極性が同じ第１センサ信号と第２センサ信号を出力するように、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂが配置されていてもよい。この場合、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、制御装置３に対して並列に接続される。また、診断制御においては、制御装置３は、第１センサ信号と第２センサ信号の差を演算する。これにより、第１、第２実施形態と同様に、診断制御を行うことができる。

（４）第１〜第３実施形態のセンサ部２においては、熱流束センサ１０の絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が、樹脂材料以外の可撓性を有する絶縁材料で構成されていてもよい。さらに、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が、可撓性を持たない絶縁材料で構成されていてもよい。また、熱流束センサ１０が、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０を持たない構造であってもよい。また、熱流束センサ１０として、上記した構成とは別の構成のものを用いてもよい。

（５）第４実施形態のセンサ部２においては、熱流束センサ１０の絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が、樹脂材料以外の可撓性を有する絶縁材料で構成されていてもよい。また、熱流束センサ１０が、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０を持たない構造であってもよい。この場合、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、絶縁基材１００で構成された屈曲形状部１０ｃを介して、つながっている構造となる。要するに、屈曲形状部１０ｃは、絶縁基材１００と同じ絶縁材料を含んで構成されていればよい。

（６）上記各実施形態のセンサ部２は、２つの熱流束センサ１０と、熱緩衝体１１と、放熱体１２とを備えていたが、放熱体１２を備えていなくてもよい。この場合、センサ部２の固定は、他の固定部材を用いたり、接着剤を用いたりして行われる。

（７）上記各実施形態では、センサ部２のセンサ信号として電圧を用いたが、電流を用いてもよい。

（８）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、組付状態の診断装置は、センサ部と、判定部とを備える。センサ部は、摺動部から外部に向かって流れる熱流束を検出する。判定部は、センサ部が検出した検出結果に基づいて、組付部品の組付状態が適正か否かを判定する。

また、第２の観点によれば、センサ部は、第１熱流束センサと、第２熱流束センサと、第１熱流束センサと第２熱流束センサの間に配置された熱緩衝体とを有する。第１熱流束センサは、第１熱流束センサを通過する熱流束に応じた第１センサ信号を出力する。第２熱流束センサは、第２熱流束センサを通過する熱流束に応じた第２センサ信号を出力する。判定部は、第１センサ信号と第２センサ信号に基づいて、対象装置の異常の有無を判定する。

第２の観点では、センサ部は、第１熱流束センサと第２熱流束センサの間に熱緩衝体が配置されている。このため、摺動部から放出される熱流束が変化したとき、第２熱流束センサを通過する熱流束は、第１熱流束センサを通過する熱流束よりも、遅れて緩やかに変化する。したがって、第１センサ信号と第２センサ信号の相違より、摺動部から放出される熱流束の変化を検出できる。

そして、第１熱流束センサと第２熱流束センサは、熱緩衝体の両側に配置されており、両者は比較的近い位置に配置されている。また、センサ部が設置される環境の温度である環境温度の変化は、通常、長期間にわたって緩やかに生じる。このため、第１熱流束センサと第２熱流束センサが環境温度から受ける影響は同じまたは同じに近い。第１熱流束センサと第２熱流束センサのそれぞれは、同じまたは同じに近い環境温度の影響を受けた熱流束に応じたセンサ信号を出力する。したがって、両者のセンサ信号を用いることで、センサ部の検出結果に対する環境温度の影響を除外もしくは低減することができる。よって、第２の観点の診断装置によれば、組付部品の組付状態の診断を高精度に行うことができる。

また、第３の観点によれば、センサ部は、第２熱流束センサよりも組付部品から離れた側に配置され、所定の熱容量を有する放熱体を有する。

これによると、短期間でセンサ部の表面温度が変化する場合であっても、放熱体での蓄熱と放熱によって、第２熱流束センサの温度変化を抑制できる。このため、センサ部の熱流束の検出精度を向上させることができる。

また、第４の観点によれば、放熱体の熱容量は、熱緩衝体の熱容量よりも大きくされている。これによると、摺動部から大きな熱が放出されたときでも、摺動部から放熱体に向かって熱を流すことができる。このため、センサ部の内部に熱がこもることを抑制できる。

また、第５の観点によれば、センサ部は、第１熱流束センサよりも組付部品側に配置された受熱体を有している。受熱体の熱容量は、熱緩衝体の熱容量よりも小さくされている。

これによると、受熱体の蓄熱と放熱によって、検出目的ではないノイズ等の短期的に生じる熱流束の変化が第１、第２熱流束センサに影響することを抑制できる。また、受熱体の熱容量を小さく設定することで、センサ部によって検出目的である摺動部から放出される熱流束の変化を検出できる。

また、第６の観点によれば、センサ部は、摺動部からの熱流束が第１熱流束センサと第２熱流束センサを順に通過したときに、第１センサ信号と第２センサ信号の極性が反対となるように、第１熱流束センサと第２熱流束センサとが配置されている。第１熱流束センサと第２熱流束センサは、電気的に直列に接続されている。

これによると、センサ部は、第１センサ信号と第２センサ信号を合わせたセンサ信号を出力することができる。このため、第１センサ信号と第２センサ信号の和の演算処理を不要にできる。

また、第７の観点によれば、第１熱流束センサと第２熱流束センサのそれぞれは、可撓性を有するフィルム状の絶縁基材と、複数の第１熱電部材と、複数の第２熱電部材とを有して構成される。複数の第１熱電部材と複数の第２熱電部材は、第１熱電部材と第２熱電部材とが交互に直列に接続されている。第１熱流束センサと第２熱流束センサは、絶縁材料を含んで構成された屈曲形状部を介して、つながっている。

これによると、第１熱流束センサと第２熱流束センサとを接続するための外部配線を不要にできる。

１ 組付状態の診断装置
２ センサ部
３ 制御装置
１０ａ 第１熱流束センサ
１０ｂ 第２熱流束センサ
１１ 熱緩衝体
１２ 放熱体
１６ 受熱体
２０２ 軸受
３０５ レール

Claims (7)

1. 摺動部を有する組付部品（２０２、３０５）の組付状態を診断する組付状態の診断装置であって、
   前記摺動部から外部に向かって流れる熱流束を検出するセンサ部（２）と、
   前記センサ部が検出した検出結果に基づいて、前記組付部品の組付状態が適正か否かを判定する判定部（３）とを備える組付状態の診断装置。
2. 前記センサ部は、
   第１熱流束センサ（１０ａ）と、
   前記第１熱流束センサよりも前記組付部品から離れた側に配置された第２熱流束センサ（１０ｂ）と、
   前記第１熱流束センサと前記第２熱流束センサの間に配置され、所定の熱容量を有する熱緩衝体（１１）とを有し、
   前記第１熱流束センサは、前記組付部品側から前記熱緩衝体側に向かって前記第１熱流束センサを通過する熱流束に応じた第１センサ信号を出力し、
   前記第２熱流束センサは、前記熱緩衝体側から前記熱緩衝体側の反対側に向かって前記第２熱流束センサを通過する熱流束に応じた第２センサ信号を出力し、
   前記判定部は、前記第１センサ信号と前記第２センサ信号に基づいて、前記組付部品の組付状態が適正か否かを判定する請求項１に記載の組付状態の診断装置。
3. 前記センサ部は、前記第２熱流束センサよりも前記組付部品から離れた側に配置され、所定の熱容量を有する放熱体（１２）を有する請求項２に記載の組付状態の診断装置。
4. 前記放熱体の熱容量は、前記熱緩衝体の熱容量よりも大きくされている請求項３に記載の組付状態の診断装置。
5. 前記センサ部は、前記第１熱流束センサよりも前記組付部品側に配置された受熱体（１６）を有し、
   前記受熱体の熱容量は、前記熱緩衝体の熱容量よりも小さくされている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の組付状態の診断装置。
6. 前記センサ部は、前記摺動部からの熱流束が前記第１熱流束センサと前記第２熱流束センサを順に通過したときに、前記第１センサ信号と前記第２センサ信号の極性が反対となるように、前記第１熱流束センサと前記第２熱流束センサとが配置されており、
   前記第１熱流束センサと前記第２熱流束センサは、電気的に直列に接続されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の組付状態の診断装置。
7. 前記第１熱流束センサと前記第２熱流束センサのそれぞれは、
   少なくとも絶縁材料で構成され、可撓性を有するフィルム状の絶縁基材（１００）と、
   前記絶縁基材に形成され、熱電材料で構成された複数の第１熱電部材（１３０）と、
   前記絶縁基材に形成され、前記第１熱電部材と異なる熱電材料で構成された複数の第２熱電部材（１４０）とを有し、
   前記複数の第１熱電部材と複数の前記第２熱電部材は、前記第１熱電部材と前記第２熱電部材とが交互に直列に接続されており、
   前記第１熱流束センサと前記第２熱流束センサは、前記絶縁材料を含んで構成された屈曲形状部（１０ｃ）を介して、つながっている請求項６に記載の組付状態の診断装置。

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