JP2017142160A - ギヤモータの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤモータの振動をセンサ素子に効率よく伝達できるギヤモータの故障診断装置を提供する。
【解決手段】ギヤモータ２の故障診断装置は、ギヤモータ２に設置される振動センサ部１２と、振動センサ部１２により検知された振動に基づいてギヤモータ２に異常が発生しているか否かを判断する診断ユニットと、を備える。振動センサ部１２は、センサ素子２０と、センサ素子２０が配置される基板２２と、基板２２を支持する２つの脚部２４と、センサ素子２０および基板２２を覆うカバー２６と、を有する。２つの脚部２４は、カバー２６を貫通し、カバー２６から外部に突出する突出部２４ａを有し、突出部２４ａがギヤモータ２に接触した状態で固定される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ギヤモータの故障診断装置に関する。

ギヤモータに配置された振動センサからの情報に基づいてギヤモータに異常が発生しているか否かを判定する技術が提案されている（例えば特許文献１）。

特開２００３−８８１７８号公報

振動センサからの情報に基づいてギヤモータに異常が発生しているか否かを判定する場合、精度よく判定するために、ギヤモータの振動を振動センサのセンサ素子に効率よく伝達することが重要となる。

本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ギヤモータの振動をセンサ素子に効率よく伝達できるギヤモータの故障診断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のギヤモータの故障診断装置は、ギヤモータに設置される振動センサ部と、振動センサ部により検知された振動に基づいてギヤモータに異常が発生しているか否かを判断する診断ユニットと、を備える。振動センサ部は、センサ素子と、センサ素子が配置される基板と、基板を支持する少なくとも１つの脚部と、センサ素子および基板を覆う保護部材と、を有する。脚部は、保護部材を貫通し、保護部材から外部に突出する突出部を有し、当該突出部がギヤモータに接触した状態で固定される。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、ギヤモータの振動をセンサ素子に効率よく伝達できる。

第１の実施の形態に係るギヤモータの故障診断装置の構成を示す模式図である。 図１のギヤモータ、振動センサ部および診断ユニットを示す斜視図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、カバーが取り外された状態の振動センサ部を示す図である。 振動センサ部とその周辺を示す断面図である。 比較例に係るギヤモータの故障診断装置の振動センサとその周辺を示す断面図である。 第２の実施の形態に係る故障診断装置の振動センサ部を脚部の延在方向から見た図である。 振動センサ部とその周辺を示す断面図である。 変形例に係る故障診断装置の振動センサ部とその周辺を示す断面図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るギヤモータの故障診断装置１０の構成を示す模式図である。故障診断装置１０は、ギヤモータ２で総称されるギヤモータ２ａ、２ｂ、２ｃの異常を検知し、その解析を支援する。

故障診断装置１０は、振動センサ部１２で総称される振動センサ部１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、診断ユニット１４で総称される診断ユニット１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、受信ステーション１６と、を備える。本実施の形態では、振動センサ部１２ａ、１２ｂ、１２ｃはそれぞれ、診断ユニット１４ａ、１４ｂ、１４ｃと有線で接続される。また、診断ユニット１４ａ、１４ｂ、１４ｃはそれぞれ、受信ステーション１６と無線で接続される。なお、診断ユニット１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、受信ステーション１６と有線で接続されてもよい。

振動センサ部１２ａ、１２ｂ、１２ｃはそれぞれ、ギヤモータ２ａ、２ｂ、２ｃに取り付けられる。振動センサ部１２は、対応するギヤモータ２に生じている振動を検知し、振動の大きさを示す振動情報を生成して対応する診断ユニット１４に送信する。なお、図１では、各ギヤモータ２に１つの振動センサ部１２が取り付けられる場合を示しているが、各ギヤモータ２に２つ以上の振動センサ部１２が取り付けられてもよい。もちろん、一部のギヤモータ２にだけ２つ以上の振動センサ部１２が取り付けられてもよい。また、ギヤモータ２における振動センサ部１２の取付位置は、異常検知に適した位置を実験やシミュレーション等により定めればよい。

診断ユニット１４ａ、１４ｂ、１４ｃはそれぞれ、振動センサ部１２ａ、１２ｂ、１２ｃから送られた振動情報に基づき、ギヤモータ２ａ、２ｂ、２ｃに異常が発生しているか否かを実質的にリアルタイムに判定する。具体的には、診断ユニット１４は、振動センサ部１２から送られた振動情報を一定間隔（例えば０．１秒間隔）で確認し、振動情報が示す振動の大きさが所定の閾値を越えている場合、ギヤモータ２に異常が発生していると判定する。なお、異常が発生しているか否かの判定は、上記の例に限定されるものではなく、診断ユニット１４は例えば、所定期間（例えば１０秒）の振動情報の平均値やピーク値に基づいて異常が発生しているか否かを判定してもよいし、適宜フィルタリング処理等を行ってもよい。

診断ユニット１４は、判定結果を受信ステーション１６に送信する。また、診断ユニット１４は、後述のように受信ステーション１６から振動情報の送信要求を受信すると、振動センサ部１２から送られた振動情報を受信ステーション１６に送信（転送）する。

受信ステーション１６は、各診断ユニット１４から送られた各ギヤモータ２についての判定結果を所定の表示部に表示させる。ユーザは、この表示部を確認することにより、ギヤモータ２に異常が発生したことを知ることができる。

また、受信ステーション１６は、振動情報を送信するべき診断ユニット１４（ギヤモータ２）の指定をユーザから受け付け、その診断ユニット１４に振動情報の送信要求を送る。ユーザは例えば、上述の通り表示部を確認することによりギヤモータ２に異常が発生したことを知ると、そのギヤモータ２に対応する診断ユニット１４を振動情報を送信するべき診断ユニット１４として指定する。

受信ステーション１６は、送信要求に応じて診断ユニット１４から振動情報が送信されてくると、この振動情報を解析する。具体的には、受信ステーション１６は、振動情報に基づく振動波形に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を実行したり、振動波形の包絡線に対してＦＦＴを実行する。受信ステーション１６は、解析結果を所定の表示部に表示させる。ユーザは、表示部に表示された解析結果を確認することにより、ギヤモータ２に発生した異常の種類や異常が生じた部位などを特定する。

図２は、ギヤモータ２、振動センサ部１２および診断ユニット１４を示す斜視図である。図２では、振動センサ部１２と診断ユニット１４とを接続するためのケーブルは省略している。

ギヤモータ２は、モータ３と、減速機４と、を含む。モータ３は、電動モータである。減速機４は、本実施の形態では直交減速機であり、入力軸は出力軸と略直交する。振動センサ部１２は、モータ３と減速機４との連結部分、すなわちギヤモータ２の故障しやすい部分に取り付けられる。診断ユニット１４は、本実施の形態では、モータ３に設置される。なお、診断ユニット１４が設置される場所はこれに限定されず、例えばギヤモータ２から離れた場所に設けられてもよい。また、診断ユニット１４は、複数のギヤモータ２（振動センサ部１２）に対して１つ設けられてもよい。

図３（ａ）、（ｂ）は、カバー２６が取り外された状態の振動センサ部１２を示す。図３（ａ）は振動センサ部１２の斜視図であり、図３（ｂ）は振動センサ部１２を脚部２４の延在方向であってセンサ素子２０側から見た図である。図４は、振動センサ部１２とその周辺を示す断面図である。図４は、図３（ｂ）のＡ−Ａ線断面図に対応する。

振動センサ部１２は、センサ素子２０と、基板２２と、複数（ここでは２つ）の脚部２４と、カバー２６と、を含む。センサ素子２０は、基板２２上に実装される。センサ素子２０は、ギヤモータ２の振動を検出して振動情報を生成するセンサであり、具体的には、ＭＥＭＳ型の加速度センサである。センサ素子２０としてＭＥＭＳ型の加速度センサを採用することにより、比較的安価に振動センサ部１２を構成できる。

基板２２上には配線パターン（不図示）が形成されている。センサ素子２０が生成した振動情報は、この配線パターンと、振動センサ部１２と診断ユニット１４とを接続する不図示のケーブルと、を介して診断ユニット１４に送られる。

カバー２６は、樹脂製や金属製の部材であり、箱状をなす。カバー２６は、センサ素子２０および基板２２を収容する。すなわち、カバー２６は、センサ素子２０および基板２２を覆ってセンサ素子２０および基板２２を保護する保護部材として機能する。カバー２６は、センサ素子２０や基板２２と非接触の状態で脚部２４に固定される。

複数の脚部２４はそれぞれ、金属製や樹脂製の部材であり、棒状をなす。複数の脚部２４はそれぞれ、センサ素子２０が実装された面とは反対側の基板２２の面に固定され、センサ素子２０が実装された基板２２を支持する。複数の脚部２４は特に、センサ素子２０の中心Ｃからの距離が互いに等しくなるよう基板２２に固定される。本実施の形態では、複数の脚部２４は、脚部２４の中心軸Ａｘに直交する方向におけるセンサ素子２０の中心Ｃと脚部２４の中心軸Ａｘとの距離がいずれも距離Ｌとなるように、基板２２に固定される。

また、複数の脚部２４は、カバー２６を貫通してカバー２６の外部に突出する。以下、カバー２６の外部に突出した脚部２４の部分を突出部２４ａと呼ぶ。複数の脚部２４は、突出部２４ａの端部（端面）がギヤモータ２に接触した状態で、例えば接着によりギヤモータ２に固定される。これより、振動センサ部１２がギヤモータ２に固定される。また、カバー２６はギヤモータ２と非接触となる。

以上が本実施の形態に係る故障診断装置１０の構成である。続いて、本実施の形態に係る故障診断装置１０と比較すべき比較例に係る故障診断装置について説明する。比較例に係る故障診断装置と、本実施の形態に係る故障診断装置１０との違いは振動センサ部の構成である。

図５は、比較例に係るギヤモータの故障診断装置の振動センサ部３１２とその周辺を示す断面図である。図５は図４に対応する。振動センサ部３１２は、センサ素子２０と、基板２２と、複数（ここでは２つ）の脚部３２４と、カバー２６と、を含む。複数の脚部３２４は、カバー２６の外部に突出せず、カバー２６の内周面に固定される。振動センサ部３１２は、カバー２６がギヤモータ２に接触した状態でギヤモータ２に固定されることにより、ギヤモータ２に固定される。

以上が比較例に係る故障診断装置の構成である。これを踏まえて本実施の形態に係る故障診断装置１０の効果を説明する。

比較例に係る故障診断装置では、センサ素子２０が実装された基板２２を支持する脚部３２４はカバー２６の内周面に固定され、カバー２６がギヤモータ２に固定される。したがって、ギヤモータ２の振動は、脚部３２４および基板２２に加えてカバー２６を介してセンサ素子２０に伝わる。これに対して、本実施の形態に係る故障診断装置１０では、センサ素子２０が実装された基板２２を支持する脚部２４は、カバー２６を貫通してカバー２６の外部に突出し、ギヤモータ２に固定される。したがって、ギヤモータ２の振動は、カバー２６を介さずに脚部２４および基板２２だけを介してセンサ素子２０に伝わるため、比較例と比べてギヤモータ２の振動が効率的にセンサ素子２０に伝達される。

また、比較例に係る故障診断装置では、振動センサ部３１２は、カバー２６をギヤモータ２に固定することによってギヤモータ２に固定される。一般に振動センサ部３１２のカバー２６は平坦な形状を有するところ、ギヤモータ２の曲面部分に振動センサ部３１２を固定する場合、振動センサ部３１２とギヤモータ２とは１箇所でのみ接触し、その１箇所で振動センサ部３１２とギヤモータ２とを接着固定することとなるため、固定しづらい。また、仮に固定できたとしても外れやすい。これに対して、本実施の形態に係る故障診断装置１０では、振動センサ部１２は、複数の脚部２４をギヤモータ２に固定することによってギヤモータ２に固定されため、すなわち、振動センサ部１２とギヤモータ２とは複数箇所で接触し、その複数箇所で振動センサ部１２とギヤモータ２とを接着固定するため、固定しやすい。また、複数箇所で固定されるため、外れにくい。

また、本実施の形態に係る故障診断装置１０では、振動センサ部１２のカバー２６とギヤモータ２とは非接触となる。これにより、ギヤモータ２から振動センサ部１２に伝わった振動がカバー２６に伝わって減衰するのを抑えられ、ギヤモータ２の振動を効率よくセンサ素子２０に伝えられる。

また、本実施の形態に係る故障診断装置１０では、振動センサ部１２の複数の脚部２４は、センサ素子２０の中心Ｃからの距離が等しくなるよう基板２２に固定される。これにより、ギヤモータ２から複数の脚部２４に伝わった振動は、均等にセンサ素子２０に伝わる。

また、本実施の形態に係る故障診断装置１０では、振動センサ部１２は、複数の脚部２４を例えば接着によりギヤモータ２に固定することにより、ギヤモータ２に固定される。したがって、本実施の形態に係る故障診断装置１０によると、既設のギヤモータに対しても、追加工なく設置できる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る故障診断装置と、第１の実施の形態に係る故障診断装置１０との違いは振動センサ部の構成である。

図６は、第２の実施の形態に係る故障診断装置の振動センサ部１１２を脚部１２４の延在方向であってセンサ素子２０側から見た図である。図６は図３（ｂ）に対応する。図７は、振動センサ部１１２とその周辺を示す断面図である。図７は図４に対応する。

振動センサ部１１２は、センサ素子２０と、基板２２と、１つの脚部１２４と、カバー２６と、を含む。センサ素子２０および脚部１２４は、脚部１２４の延在方向から見て互いに重なるよう基板２２に固定される。別の言い方をすると、センサ素子２０および脚部１２４は、基板２２を挟んで互いに対向するよう基板２２に固定される。本実施の形態では特に、センサ素子２０および脚部１２４は、脚部１２４の中心軸Ａｘがセンサ素子２０の中心Ｃを通るように、基板２２に固定される。

脚部１２４の突出部１２４ａは、ギヤモータ２に設けられた設置孔５に挿入された状態で、接着によりギヤモータ２に固定される。これより、振動センサ部１１２がギヤモータ２に固定される。また、振動センサ部１１２がギヤモータ２に固定された状態では、カバー２６はギヤモータ２と非接触となる。すなわち、カバー２６とギヤモータ２とが接触しないよう、脚部１２４の長さおよび設置孔５の深さが決定される。

本実施の形態に係る故障診断装置によると、第１の実施の形態に係る故障診断装置１０によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。加えて、本実施の形態に係る故障診断装置によると、振動センサ部１１２の脚部１２４は、その突出部１２４ａがギヤモータ２の設置孔５に挿入された状態で固定される。したがって、脚部１２４をギヤモータ２に固定するのが比較的容易となる。また、突出部１２４ａの端面に加えて突出部１２４ａの円筒状の外周面もギヤモータ２に接触した状態で脚部１２４がギヤモータ２に固定されるため、比較的に強固に脚部１２４をギヤモータ２に固定できる。

また、本実施の形態に係る故障診断装置によると、センサ素子２０および脚部１２４は、脚部１２４の延在方向からみて互いに重なるよう基板２２に固定される。これにより、ギヤモータ２から脚部１２４に伝わった振動を直接的にセンサ素子２０に伝えることができる。

また、本実施の形態に係る故障診断装置では、振動センサ部１１２は、１つの脚部１２４を含み、この１つの脚部１２４が設置孔５に挿入されて固定されることにより、ギヤモータ２に固定される。ここで、仮に振動センサ部１１２が複数の脚部１２４を含み、これら複数の脚部１２４をそれぞれ別々の設置孔５に挿入する場合、設置孔５には位置精度が必要になる。これは、ギヤモータ２に設置孔５を加工して振動センサ部１１２を取り付ける作業者の負担となる。これに対し本実施の形態に係る故障診断装置では、上述のように、振動センサ部１１２は脚部１２４を１つだけしか含まないため、設置孔５の位置精度は問題とならない。したがって、脚部１２４および設置孔５が複数のときのような負担は作業者に生じない。

また、本実施の形態に係る故障診断装置では、振動センサ部１１２は、脚部１２４が設置孔に挿入された状態で脚部１２４をギヤモータ２に固定することにより、ギヤモータ２に固定される。したがって、本実施の形態に係る故障診断装置によると、既設のギヤモータに対しても、設置孔の追加工のみで設置できる。

以上、実施の形態に係る故障診断装置について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下変形例を示す。

（変形例１）
第１の実施の形態では、複数の脚部２４を設置孔５に挿入せずにギヤモータ２固定する場合について説明したが、これに限られず、複数の脚部２４は、ギヤモータ２に設けられた複数の設置孔５に挿入された状態でギヤモータ２に固定されてもよい。

（変形例２）
第２の実施の形態では、１つの脚部１２４は、設置孔５に挿入された状態でギヤモータ２に固定される場合について説明したが、これに限られず、脚部１２４を設置孔５に挿入せずにギヤモータ２に接触させた状態でギヤモータ２に固定されてもよい。

（変形例３）
第１の実施の形態では特に言及しなかったが、センサ素子２０および複数の脚部１２４は、脚部１２４の延在方向から見て互いに重なるよう基板２２に固定されてもよい。この場合、ギヤモータ２から複数の脚部１２４に伝わった振動を直接的にセンサ素子２０に伝えることができる。

（変形例４）
第２の実施の形態では、特に言及しなかったが、脚部１２４の突出部１２４ａの外周に雄ねじが設けられ、ギヤモータ２の設置孔５が雌ねじ穴として設けられてもよい。

図８は、変形例に係る故障診断装置の振動センサ部とその周辺を示す断面図である。図８は図７に対応する。振動センサ部２１２は、センサ素子２０と、基板２２と、脚部２２４と、カバー２６と、を含む。脚部２２４の突出部２２４ａの外周には雄ねじ２２４ｂが設けられている。ギヤモータ２の設置孔５の周面には雌ねじ５ａが設けられている。すなわち設置孔５が雌ねじ穴として設けられている。振動センサ部２１２を回しながら脚部２２４を設置孔５に挿入することにより、脚部２２４を設置孔５に螺着できる。

（変形例５）
第１、２の実施の形態では、センサ素子２０および基板２２がカバー２６により覆われる場合について説明したが、これに限られない。例えば、センサ素子２０および基板２２は、カバー２６の代わりに、モールド樹脂により覆われてもよい。この場合、モールド樹脂が、センサ素子２０および基板２２を保護する保護部材として機能する。脚部は、モールド樹脂を貫通してモールド樹脂の外部に突出して、ギヤモータ２に固定される。

上述した実施の形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

２ ギヤモータ、 １０ 故障診断装置、 １２，１１２，２１２ 振動センサ部、 １４ 診断ユニット、 １６ 受信ステーション、 ２０ センサ素子、 ２２ 基板、 ２４，１２４，２２４ 脚部、 ２６ カバー。

Claims (6)

1. ギヤモータに設置される振動センサ部と、前記振動センサ部により検知された振動に基づいて前記ギヤモータに異常が発生しているか否かを判断する診断ユニットと、を備え、
   前記振動センサ部は、センサ素子と、前記センサ素子が配置される基板と、前記基板を支持する少なくとも１つの脚部と、前記センサ素子および前記基板を覆う保護部材と、を有し、
   前記脚部は、前記保護部材を貫通し、前記保護部材から外部に突出する突出部を有し、当該突出部が前記ギヤモータに接触した状態で固定されることを特徴とするギヤモータの故障診断装置。
2. 前記突出部は、前記ギヤモータに設けられた設置孔に挿入された状態で固定されることを特徴とする請求項１に記載のギヤモータの故障診断装置。
3. 前記センサ素子と前記脚部とが、前記脚部の延在方向から見て重なっていることを特徴とする請求項１または２に記載のギヤモータの故障診断装置。
4. 前記保護部材と前記ギヤモータとが非接触であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のギヤモータの故障診断装置。
5. 前記振動センサ部は少なくとも２つの脚部を有し、
   前記センサ素子の中心から前記少なくとも２つの脚部までの距離が等しいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のギヤモータの故障診断装置。
6. 前記振動センサ部は１つの脚部を有し、
   前記脚部の突出部には雄ねじが設けられており、前記脚部は前記ギヤモータに設けられた雌ねじ穴に螺着されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のギヤモータの故障診断装置。

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