JP2018035929A - 異物検出装置、及びリニアガイド - Google Patents

Abstract

【課題】磁性体材料を含む異物を、可及的に少量で且つ高精度に検出する。【解決手段】異物検出装置において、永久磁石に対し第１ヨーク部と第２ヨーク部とがそれぞれ隣接し、両ヨーク部はその間に基準空間を挟んで配置される。更に、第１ヨーク部に対して、基準空間とは異なる第１迂回空間を挟んで離れて配置され、且つ、第２ヨーク部の第２ヨーク所定部位に対して第２迂回空間を挟んで離れて配置された迂回ヨーク部であって、該第１迂回空間の磁気抵抗が該所定の基準空間の磁気抵抗より小さく、且つ、該第２迂回空間と該第１迂回空間の磁気抵抗が該所定の基準空間の磁気抵抗より大きい、迂回ヨーク部が配置される。その上で、第２迂回空間内に貯留されるように設けられた貯留部での異物の貯留量に応じた、基準空間及び第１迂回空間の少なくとも何れか一方の空間における磁束密度に基づいて、該異物に関する検出信号を出力する。【選択図】図３

Description

本発明は、磁性体材料を含む異物を検出する装置、及び当該装置を備えるリニアガイドに関する。

直動装置であるリニアガイドを駆動すると、軌道面や転動体の表面（摺動面）に剥離が生じ、リニアガイドが晒されることになる。このような剥離物等の異物にリニアガイドが晒されると、軌道面や摺動面に異物が入り込み、直動時の振動が顕著となったり、リニアガイドの寿命が低下したりする問題が生じる。そこで、例えば、特許文献１では、金属の異物を検出する検出装置を備えた直動装置に関する技術が開示されている。当該技術では、直動装置において異物が溜まりやすい部位に、一対の電極が配置されている。当該部位に異物が溜まっていくとその異物の導電性により電極間が電気的に短絡され、結果として異物の存在が検出されることになる。

また、異物が鉄等の磁性体材料を含むものであれば、永久磁石の磁力（磁束密度）を利用した異物の検出も可能である。例えば、所定の磁気回路における磁束密度を、ホール素子を利用して検出する場合、当該磁気回路の構成の一部に磁性体材料を含む異物が侵入すると、永久磁石からの磁束が、磁気回路中の異物を通ってホール素子へと直列に至ることになる。その結果、ホール素子によって検出される磁束密度が変化するため、その変化に基づき磁気回路への異物の進入が検出されることになる。

特開２００９−９２２０４号公報

永久磁石の磁力を利用して異物を検出する構成は、異物検出に直接的に電力を使用しないため、クーラントが使用される工作機械内等の、電力使用が制限される環境下で有用である。しかし、従来技術のように、永久磁石からホール素子までの、異物検出のための磁気回路を直列的な構成とすると、仮にその磁気回路に異物が進入したとしても、一般に検出の対象となる異物の量はそれほど多くはなく、その結果、ホール素子で検出される磁束密度の変化量は大きくはない。そのため、従来技術では、異物検出の精度を高めるのは困難である。

また、リニアガイド等の直動動作を伴う装置において異物検出を行う場合、当該装置の動作環境を好適に維持するためには、より少ない量での異物の検出が可能となるのが好ましい。しかし、検出対象となる異物の量が少なくなるほど、従来技術ではホール素子により検出される磁束密度の変化量は小さくなるため、少量の異物を高精度に検出することは容易ではない。

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、磁性体材料を含む異物を、可及的に少量で且つ高精度に検出できる異物検出装置を提供することを目的とする。

本発明において、上記課題を解決するために、異物検出装置の磁気回路を形成する一部に、磁性体材料を含む異物が存在すると、磁気回路における磁束の流れが大きく変化する
ように磁気回路を構築することとした。このような磁気回路における磁束の流れの変化に応じて生じる、可及的に大きな磁束密度の変化を捉えることで、可及的に少量で且つ高精度の異物の存在を検出することが可能となる。

詳細には、本発明は、磁性体材料を含む所定の異物を検出する異物検出装置であって、永久磁石と、前記永久磁石に隣接して配置された第１ヨーク部と、前記第１ヨーク部とは異なる部位にて前記永久磁石と隣接する第２ヨーク部であって、その隣接部位とは異なる第２ヨーク所定部位で、前記第１ヨーク部に対して所定の基準空間を挟んで離れて配置された第２ヨーク部と、前記第１ヨーク部に対して、前記所定の基準空間とは異なる第１迂回空間を挟んで離れて配置され、且つ、前記第２ヨーク部の前記第２ヨーク所定部位に対して第２迂回空間を挟んで離れて配置された迂回ヨーク部であって、該第１迂回空間の磁気抵抗が該所定の基準空間の磁気抵抗より小さく、且つ、該第２迂回空間と該第１迂回空間の磁気抵抗が該所定の基準空間の磁気抵抗より大きい、迂回ヨーク部と、装置本体の外表面に設けられた開口部分を介して前記所定の異物が進入可能とされ、且つ進入した該所定の異物が前記第２迂回空間内に貯留されるように設けられた貯留部と、前記貯留部における前記所定の異物の貯留量に応じた、前記所定の基準空間及び前記第１迂回空間の少なくとも何れか一方の空間における磁束密度に基づいて、該所定の異物に関する検出信号を出力する検出部と、を備える。

本発明に係る異物検出装置では、永久磁石、第１ヨーク部、第２ヨーク部、迂回ヨーク部、及び各ヨーク部間の空間によって、所定の異物を検出するための磁気回路が形成されている。更に、その磁気回路は、永久磁石、第１ヨーク部、第２ヨーク部、及び所定の基準空間で形成される基準磁気回路と、永久磁石、第１ヨーク部、第２ヨーク部、迂回ヨーク部、及び第１、第２迂回空間で形成される迂回磁気回路とを含む。

ここで、基準磁気回路では、所定の基準空間を挟んで、第１ヨーク部と第２ヨーク部とが配置されている。このとき、第２ヨーク部の第２ヨーク所定部位が、所定の基準空間を挟んで第１ヨーク部と概ね対向する部位となる。一方で、迂回磁気回路は、迂回ヨーク部が含まれることで、第２ヨーク部の第２ヨーク所定部位が、第２迂回空間を挟んで迂回ヨーク部と概ね対向するとともに、その迂回ヨーク部は第１迂回空間を挟んで第１ヨーク部にも対向する。すなわち、本発明に係る異物検出装置においては、永久磁石からの磁束が流れる磁気回路は、第２ヨーク部の第２ヨーク所定部位から第１ヨーク部に流れるサブ回路（基準磁気回路側のサブ回路）と、当該第２ヨーク所定部位から迂回ヨーク部を経由して第１ヨーク部に流れるサブ回路（迂回磁気回路側のサブ回路）とを含むことになり、両サブ回路は、互いに並列に存在することになる。

ここで、基準磁気回路側のサブ回路には所定の基準空間が含まれ、迂回磁気回路側のサブ回路には第１迂回空間と第２迂回空間とが含まれる。そして、第１迂回空間の磁気抵抗は、所定の基準空間の磁気抵抗より小さくなるように設定され、且つ、第２迂回空間と第１迂回空間の磁気抵抗の和は、その所定の基準空間の磁気抵抗より大きくなるように設定されている。なお、各空間の磁気抵抗は、磁気抵抗に関連する様々な物理的パラメータを介して調整することができる。当該物理的パラメータとしては、各ヨーク部間の離間距離、各ヨーク部の断面積、ヨーク部同士の重複面積等が例示できる。更に、第２迂回空間には、異物検出装置の外部から進入してきた異物が貯留される貯留部が形成される。貯留部に貯留される異物が磁性体材料を含む物である場合、貯留部に異物が貯留することで、第２迂回空間に関する磁気抵抗が低下することになる。

このように形成される磁気回路を有する異物検出装置では、貯留部に異物が貯留されていないとき、またはその貯留量が少ないときには、所定の基準空間の磁気抵抗が、第１迂回空間と第２迂回空間の磁気抵抗の和よりも小さいことにより、換言すると、基準磁気回
路側のサブ回路での磁気抵抗が、迂回磁気回路側のサブ回路での磁気抵抗より小さいことにより、永久磁石からの磁束の多くが、第２ヨーク部の第２ヨーク所定部位を経て基準磁気回路側のサブ回路を流れるやすくなる。この結果、第２ヨーク部の第２ヨーク所定部位を経て迂回磁気回路側のサブ回路を流れる磁束は少なくなる。

そして、貯留部に異物が進入しその貯留量が増加していくと、磁気的には第２迂回空間の磁気抵抗が低下していき、理想的には、第２迂回空間に異物が貯留されることで、第２迂回空間の磁気抵抗は、各ヨーク部と同程度の磁気抵抗まで低下することになる。このように貯留部での異物の貯留により第２迂回空間の磁気抵抗が低下していくと、基準磁気回路側のサブ回路での磁気抵抗が、迂回磁気回路側のサブ回路での磁気抵抗よりも大きくなる。その結果、永久磁石からの磁束の多くが、第２ヨーク部の第２ヨーク所定部位を経て迂回磁気回路側のサブ回路を流れ、第２ヨーク部の第２ヨーク所定部位を経て基準磁気回路側のサブ回路を流れる磁束は少なくなる。

すなわち、本発明に係る異物検出装置では、貯留部での異物の貯留量によって、第２ヨーク部の第２ヨーク所定部位からの磁束の多くが所定の基準空間を流れる場合と、第１迂回空間を流れる場合とに切り替わることになる。この場合、異物の貯留量に応じて、永久磁石からの磁束が流れる回路そのものが切替ることになるため、所定の基準空間や第１迂回空間の磁束密度が大きく変化することになる。そこで、検出部は、貯留部での異物の貯留量に応じた、所定の基準空間及び第１迂回空間の少なくとも何れか一方の空間での磁束密度に基づいて、その貯留された異物に関する検出信号を高精度に出力できる。また、第２迂回空間の磁気抵抗を十分に下げる程度に貯留部に異物が貯留されれば、上記の高精度の検出信号の出力が可能になるため、異物の検出に要するその異物の量を可及的に少なく抑えることができる。

磁性体材料を含む異物を、可及的に少量で且つ高精度に検出できる異物検出装置を提供することができる。

本発明に係る異物検出装置を備えるリニアガイドの概略構成を示す第１の図である。 本発明に係る異物検出装置を備えるリニアガイドの概略構成を示す第２の図である。 本発明に係る異物検出装置の概略構成を示す図である。 図３に示す異物検出装置における磁気回路を形成する各構成物の配置関係を示す第１の図である。 図３に示す異物検出装置における磁気回路を形成する各構成物の配置関係を示す第２の図である。 図３に示す異物検出装置に異物が存在していない場合の、該異物検出装置に形成される磁気回路での磁束分布を示す図である。 図３に示す異物検出装置に異物が存在している場合の、該異物検出装置に形成される磁気回路での磁束分布を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は本発明に係る異物検出装置１０を適用した転がり案内装置の一つであるリニアガイド１の一実施形態を示す斜視図である。このリニアガイド１は、直線状に形成された軌道部材としての軌道レール３と、複数の転動体として複数のボールを介して軌道レール３にチャネル状に組み付けられると共に内部にボールの無限循環路を備えた移動部材としての移動ブロック２とから構成されており、ボールが移動ブロック２の無限循環路内を循環することで該移動ブロック２が軌道レール３上を長手方向に相対移動するようになっている。

軌道レール３は断面略矩形状に形成される。また、軌道レール３の上面３３から下面方向に、ボルト取付孔３２が上面３３の長手方向中心軸に沿って所定の間隔に形成されている。このボルト取付孔３２に鋼製の固定ボルトを締結することで軌道レール３をベッド、コラム等の固定部材に対して固定することができる。更に、この軌道レール３の、ボルト取付孔３２と干渉しない左右側面には、前記ボールが転走する二条のボール転走面３１が長手方向に沿ってそれぞれ形成されており、当該軌道レール３には合計四条のボール転走面３１が形成されている。尚、本実施形態に係る軌道レール３では四条のボール転走面３１が形成されているが、これらボール転走面３１の条数及び配置はリニアガイド１の用途及び負荷荷重の大きさに応じて適宜設定変更することができる。

また、移動ブロック２は、テーブル等の可動体が固定される取付面４１を有するブロック本体４と、このブロック本体４の相対移動方向の両端部４１ａ、４１ｂのそれぞれに装着される一対の蓋体としてのエンドプレート５と、から構成されている。なお、エンドプレート５には図示されないシール部材が装着されており、該シール部材がエンドプレート５と軌道レール３の上面３３との隙間を密封し、軌道レール３に付着した塵芥等の異物が移動ブロック２の内部に進入するのを防止している。また、リニアガイド１が工作機械の内部等で利用されるときには、軌道レール３が、鉄片等の切削屑を含むクーラントに晒される場合もあり、このような切削屑等が異物として移動ブロック２の内部に進入するのを上記シール部材で防いでいる。

ここで、上記の通り、リニアガイド１は、エンドプレート５に設けられたシール部材によって移動ブロック２の内部に異物が進入するのは阻止されるように構成されている。しかしながら、シール部材のシール能力によって全ての異物の進入を食い止めるのは容易ではない。また、長期間にわたってリニアガイド１が異物に晒される環境下に置かれると、シール部材の経年劣化等により移動ブロック２の内部に異物が進入しやすくなる。移動ブロック２の内部に異物が進入してしまうと、その直動動作に影響を及ぼし得る。そのため、異物の影響が表面化する前に、移動ブロック２がある程度異物に晒された状態にあることを検知し、リニアガイド１のメンテナンスをユーザに通知するのが好ましい。そこで、リニアガイド１には、ブロック本体４の両側端部に設けられたエンドプレート５のうち、端部４１ａ側に設けられたエンドプレート５の外側に異物検出装置１０が取り付けられている。

異物検出装置１０は、装置本体１０ａの内部に、永久磁石１５からの磁束を利用して形成される磁気回路を用いて、鉄等の磁性体材料を含む異物の検出を可能とする装置である。なお、図２は、異物検出装置１０の内部に設けられた、磁気回路を形成するための主だった構成を可視化するために、装置本体１０ａの記載を省略した透視図である。また、図３は、異物検出装置１０の、移動ブロック２の相対移動方向（軌道レール３の長手方向）に沿った断面図である。したがって、図３は、異物検出装置１０をリニアガイド１の側方から見た場合の断面であり、図３において異物検出装置１０の右側には、異物検出装置１０が取り付けられるエンドプレート５が存在することになる。図３において、異物検出装置１０の装置本体１０ａの下側の部分は、エンドプレート５に取り付けられた状態で、軌道レール３の上面３３と対向する状態となる。

ここで、異物検出装置１０の詳細な構成について説明する。異物検出装置１０は、上記磁気回路を形成するための構成として、装置本体１０ａ内に、永久磁石１５、第１ヨーク部１１、第２ヨーク部１２、迂回ヨーク部１３を有している。永久磁石１５は、磁性体材料を含む異物を検出するための磁束の供給源として機能する。本実施例における永久磁石１５は矩形状に形成され、その一面である面１５２が第１ヨーク部１１に完全に覆われるように、永久磁石１５と第１ヨーク部１１は、両者が接触、隣接した状態で装置本体１０ａ内に配置される。更に、永久磁石１５においては、第１ヨーク部１１に覆われている面１５２と反対側の面１５１が第２ヨーク部１２に完全に覆われるように、永久磁石１５と第２ヨーク部１２は、両者が接触、隣接した状態で装置本体１０ａ内に配置される。

そして、第１ヨーク部１１は、一定の厚み（図３における上下方向の寸法）を有する板状のヨーク部材である。その板状の第１ヨーク部１１は、その一方の面１１１が上記の通り永久磁石１５の面１５２を覆っており、また他方の面１１２が、後述するように第２ヨーク部１２の端部１２ｂ及び迂回ヨーク部１３と対向している。なお、各部材の相対的な位置関係及び寸法の詳細については、後述する。

次に、第２ヨーク部１２は、第１ヨーク部１１と同じ一定の厚みを有し、図３に示す断面においてＵ字型に湾曲した形状を有する。そのＵ字型形状において内側の面を番号１２１で参照し、外側の面を番号１２２で参照する。したがって、永久磁石１５の面１５１と接触するのは、第２ヨーク部１２の面１２１である。より具体的には、第２ヨーク部１２は、当該断面における一方の端部１２ａにおいて、その内側の面１２１が永久磁石１５の面１５１と接触し、そこを覆っている。そして、第２ヨーク部１２は、当該端部１２ａからエンドプレート５に向かって所定長さ延在し、更に装置本体１０ａの下方向に湾曲し延在することで直線部１２ｃが形成される。この直線部１２ｃの長さは、その下方側の端が、図３に示す断面において第１ヨーク部１１より更に下方に位置する長さとされる。更に、第２ヨーク部１２は、直線部１２ｃの端からエンドプレート５から離れる方向、すなわち第１ヨーク部１１の方向に向かって湾曲し延在することで、最終的に第２ヨーク部１２の他方の端部１２ｂに至る。なお、当該端部１２ｂが本発明に係る第２ヨーク所定部位に相当し、端部１２ｂにおいて、第２ヨーク部１２の内側の面１２１が、第１ヨーク部１１の面１１２と対向した位置関係に置かれる。換言すれば、第２ヨーク部１２の端部１２ｂにおいて面１２１が、第１ヨーク部１１の面１１２に対して基準空間Ｒ０を挟んで離れた位置関係に置かれる。

次に、迂回ヨーク部１３は、概ね直方体の形状を有する。図３に示す断面においては、迂回ヨーク部１３の面１３１が、第１ヨーク部１１の面１１２と対向した位置関係に置かれる。換言すれば、迂回ヨーク部１３の面１３１が、第１ヨーク部１１の面１１２に対して第１迂回空間Ｒ１を挟んで離れた位置関係に置かれる。なお、この第１ヨーク部１１の面１１２に対して迂回ヨーク部１３が対向する対向位置は、第２ヨーク部１２の端部１２ｂが面１１２と対向する対向位置とは異なっている。更に、図３に示す断面において、迂回ヨーク部１３の面１３１と隣接し向きが概ね９０度異なる面１３２が、第２ヨーク部１２の端部１２ｂの端面１２３と対向した位置関係に置かれる。換言すれば、迂回ヨーク部１３の面１３２が、第２ヨーク部１２の端部１２ｂの端面１２３に対して第２迂回空間Ｒ２を挟んで離れた位置関係に置かれる。

また、第１ヨーク部１１と迂回ヨーク部１３との間の第１迂回空間Ｒ１には、磁束密度を検出可能なホール素子１６が配置される。このホール素子１６は本発明のセンサ素子に相当し、その出力は図示しない検出回路に送られ、検出された磁束密度に応じた検出信号が生成されることになる。このようにホール素子１６及び対応する検出回路により、本発明の検出部が形成される。なお、磁束密度を検出可能なデバイスであれば、ホール素子１
６に代えて本発明のセンサ素子として採用することができる。更に、第２ヨーク部１２と迂回ヨーク部１３との間の第２迂回空間Ｒ２には、当該第２迂回空間Ｒ２のほとんどを占めるように、且つ、所定量の異物を貯留可能な容積を有する凹部である貯留部１７が形成されている。貯留部１７は、装置本体１０ａの下方に向かって開口する開口部分１７ａを有している。異物検出装置１０がエンドプレート５に取り付けられたリニアガイド１の状態では、開口部分１７ａは軌道レール３の上面３３に向かって開口した状態となる。そのため、上面３３上に存在する異物が開口部分１７ａを経て貯留部１７の内部に進入することが可能である。また、装置本体１０ａの下方の外表面に、移動ブロック２の相対移動方向に延在し、且つ貯留部１７の開口部分１７ａに繋がる取り込み溝１７ｂが形成されている。このような構成によれば、移動ブロック２が軌道レール３上を、図３の左側に移動した場合（図２においては、移動ブロック２が左下方向に移動した場合）、軌道レール３の上面３３に存在する異物が取り込み溝１７ｂ、開口部分１７ａを介して貯留部１７に進入し貯留されやすくなる。なお、貯留部１７は概ね永久磁石１５の下側に位置するため、貯留部１７内には、永久磁石１５の磁力が作用しやすい。その結果、貯留部１７に進入した異物（磁性体材料を含む異物）は磁力により貯留部１７内に保持されやすく、一度貯留部１７に進入した異物は、開口部分１７ａから再び離脱しにくくなる。

ここで、異物検出装置１０においては、図３において一点鎖線の矢印と実線の矢印で示される２つの磁気回路が形成される。具体的には、前者の磁気回路Ｓ１は、永久磁石１５、第２ヨーク部１２、基準空間Ｒ０、第１ヨーク部１１を経て形成される磁気回路であり、基準磁気回路Ｓ１と称する。また、後者の磁気回路Ｓ２は、永久磁石１５、第２ヨーク部１２、第２迂回空間Ｒ２、迂回ヨーク部１３、第１迂回空間Ｒ１、第１ヨーク部１１を経て形成される磁気回路であり、迂回磁気回路Ｓ２と称する。そして、上述した貯留部１７及びホール素子１６は、当該迂回磁気回路Ｓ２上に配置されている。このことから、永久磁石１５は、２つの磁気回路を形成するとともに、上述したように貯留部１７において異物を保持する機能を有することにもなる。

ここで、図３に加えて、図４Ａ及び図４Ｂに基づいて、基準磁気回路Ｓ１及び迂回磁気回路Ｓ２について説明する。図４Ａは、磁気回路を形成する永久磁石１５や各ヨーク部等の構成を、図３と同じ断面上で概略的に示すとともに、各構成の寸法や相対的な位置関係を示す図である。また、図４Ｂは、磁気回路を形成する永久磁石１５や各ヨーク部等の構成を概略的に示す斜視図である。

基準磁気回路Ｓ１において、当該回路を形成する構成のうち基準空間Ｒ０における磁気抵抗ｍｒ０は、第１ヨーク部１１、第２ヨーク部１２における磁気抵抗よりも高い。したがって、基準磁気回路Ｓ１における磁束の流れは、基準空間Ｒ０の磁気抵抗ｍｒ０の影響を受けやすい。また、迂回磁気回路Ｓ２において、当該回路を形成する構成のうち第１迂回空間Ｒ１における磁気抵抗ｍｒ１及び第２迂回空間Ｒ２における磁気抵抗ｍｒ２は、第１ヨーク部１１、第２ヨーク部１２、迂回ヨーク部１３における磁気抵抗よりも高い。したがって、迂回磁気回路Ｓ２における磁束の流れは、第１迂回空間Ｒ１の磁気抵抗ｍｒ１及び第２迂回空間Ｒ２の磁気抵抗ｍｒ２の影響を受けやすい。そこで、基準空間Ｒ０の磁気抵抗ｍｒ０、第１迂回空間Ｒ１の磁気抵抗ｍｒ１及び第２迂回空間Ｒ２の磁気抵抗ｍｒ２に着目して、各磁気回路について説明する。なお、磁気抵抗ｍｒ２は、貯留部１７に磁性体材料を含む異物が貯留されていない状態での磁気抵抗である。

図４Ａに示すように、基準空間Ｒ０を挟んで対向して配置される第１ヨーク部１１と第２ヨーク部１２との相対的な位置関係は、両ヨーク部間の距離が最短となる図４Ａ中の上下方向（すなわち、異物検出装置１０の上下方向）での離間距離がＬ０であり、且つ、その上下方向に垂直な図４Ａ中の左右方向（すなわち、移動ブロック２の相対移動方向）での、両ヨーク部が重なる重複距離がａ０である。なお、図４Ｂに示すように、第１ヨーク
部１１、第２ヨーク部１２、迂回ヨーク部１３の幅は、全て同一のＷとされる。したがって、基準空間Ｒ０における磁気抵抗ｍｒ０は、以下の式１の関係を満たす。

同じように、第１迂回空間Ｒ１を挟んで対向して配置される第１ヨーク部１１と迂回ヨーク部１３との相対的な位置関係は、両ヨーク部間の距離が最短となる図４Ａ中の上下方向での離間距離がＬ１であり、且つ、その上下方向に垂直な図４Ａ中の左右方向での、両ヨーク部が重なる重複距離がａ１である。したがって、第１迂回空間Ｒ１における磁気抵抗ｍｒ１は、以下の式２の関係を満たす。

更に、第２迂回空間Ｒ２を挟んで対向して配置される第２ヨーク部１２と迂回ヨーク部１３との相対的な位置関係は、両ヨーク部間の距離が最短となる図４Ａ中の左右方向での離間距離がＬ２であり、且つ、その左右方向に垂直な図４Ａ中の上下方向での、両ヨーク部が重なる重複距離がａ２である。したがって、第２迂回空間Ｒ２における磁気抵抗ｍｒ２は、以下の式３の関係を満たす。

そして、異物検出装置１０では、基準空間Ｒ０の磁気抵抗ｍｒ０、第１迂回空間Ｒ１の磁気抵抗ｍｒ１及び第２迂回空間Ｒ２の磁気抵抗ｍｒ２に関し、以下の式４に示す関係が成立する。

式４に従い、基準空間Ｒ０の磁気抵抗ｍｒ０が、第１迂回空間Ｒ１の磁気抵抗ｍｒ１と第２迂回空間Ｒ２の磁気抵抗ｍｒ２の和より小さい関係（ｍｒ０ ＜ ｍｒ１＋ｍｒ２となる関係）が成立している状態は、貯留部１７に磁性体材料を含む異物が貯留されていない場合の、基準磁気回路Ｓ１における磁束の流れやすさと迂回磁気回路Ｓ２における磁束の流れやすさの関係を表している。そのため、貯留部１７に磁性体材料を含む異物が貯留されていない場合には、永久磁石１５からの磁束は、迂回磁気回路Ｓ２よりも基準磁気回路Ｓ１の方を流れやすい状況が形成されていることになる。

一方で、式４に従い、第１迂回空間Ｒ１の磁気抵抗ｍｒ１が、基準空間Ｒ０の磁気抵抗ｍｒ０より小さい関係（ｍｒ１ ＜ ｍｒ０となる関係）が成立している状態は、貯留部１７に磁性体材料を含む異物が貯留されている状態を想定したものである。すなわち、貯留部１７に異物が貯留していくと、貯留部１７に概ね重なる第２迂回空間Ｒ２に異物が存
在していくことになる。そのため、異物の貯留量が増加すると、第２迂回空間Ｒ２の磁気抵抗は低下することになる。そして、貯留部１７が異物で占有されると、第２迂回空間Ｒ２の磁気抵抗は、第２ヨーク部１２や迂回ヨーク部１３内の磁気抵抗に近づき、理想的には同程度の磁気抵抗となる。このような状態は、貯留部１７に異物が貯留されることで、磁気的に第２迂回空間Ｒ２の磁気抵抗を無視し得る状態であると言える。そのような状態において、第１迂回空間Ｒ１の磁気抵抗ｍｒ１が、基準空間Ｒ０の磁気抵抗ｍｒ０より小さい関係が成立すると、永久磁石１５からの磁束は、基準磁気回路Ｓ１よりも迂回磁気回路Ｓ２の方を流れやすい状況が形成されていることになる。

このように異物検出装置１０において形成されている２つの磁気回路は、貯留部１７での異物の貯留量に応じて、各磁気回路を流れる磁束の量が変化することになる。ここで、所定の磁力を有する永久磁石１５を用いて異物検出装置１０を構成したときの、各ヨーク部や各空間を流れる磁束の流れに関する、コンピュータによる数値解析の結果を図５及び図６に示す。図５及び図６の異物検出装置１０の構成に関する条件（永久磁石１５の磁力や、各ヨーク部の寸法等）は、同一である。図５は貯留部１７に異物が貯留されていない状態での数値解析の結果を示し、図６は貯留部１７に異物が十分に貯留されている状態での数値解析の結果を示す。

具体的には、図５の上段（ａ）に、貯留部１７に異物が貯留されていない状態での、所定の軸線Ｘに沿った磁束密度の推移を表し、下段（ｂ）に、モデル化された異物検出装置（図３と同じ断面で表示された異物検出装置）内での磁束密度を概略的に示している。なお、所定の軸線Ｘは、第１迂回空間Ｒ１における第１ヨーク部１１と迂回ヨーク部１３との概ね中間位置から、第２ヨーク部１２に向かって移動ブロック２の相対移動方向に沿って延在する仮想の線である。また、下段（ｂ）で示される磁束密度は、その磁束の向きが矢印の向きに対応し、磁束密度の大きさが矢印の大きさに対応している。また、図６の上段（ａ）に、貯留部１７に異物が十分に貯留された状態での、所定の軸線Ｘに沿った磁束密度の推移を表し、下段（ｂ）に、モデル化された異物検出装置内での磁束密度を概略的に示している。

図５と図６の比較から理解できるように、貯留部１７に異物が存在していない場合には、各ヨーク部内の磁気抵抗より大きい第２迂回空間Ｒ２の磁気抵抗と、第１迂回空間Ｒ１の磁気抵抗との存在により、基準空間Ｒ０を含む基準磁気回路Ｓ１の方に多くの磁束が流れていく。その結果、第１迂回空間Ｒ１に設けられたホール素子１６による検出値は、比較的低くなる（図５（ａ）を参照）。一方で、貯留部１７に異物が進入しその貯留量が増加していくと、第２迂回空間Ｒ２の磁気抵抗が各ヨーク部内の磁気抵抗に近づいていくため、第１迂回空間Ｒ１を含む迂回磁気回路Ｓ２の方に多くの磁束が流れていく。その結果、第１迂回空間Ｒ１に設けられたホール素子１６による検出値は、図５に示す場合よりも大きくなる（図６（ａ）を参照）。このように、異物検出装置１０では、貯留部１７に異物が貯留していくことで、ホール素子１６の検出値の変動幅が大きくなる。これは、上記の式４で示される各空間の磁気抵抗の関係により、貯留部１７の異物の貯留量がある程度増加すると、磁束の流れが大きく切替るからである。この結果、異物の貯留量に応じた磁束密度の変化を第１迂回空間Ｒ１に設けられたホール素子１６で検出することで、貯留部１７における異物の貯留量、すなわち異物の貯留状態を高精度に検出できる。また、上記の通り、異物検出装置１０では異物の貯留量に従って大きな磁束密度の変化が得られることから、少ない貯留量でも異物の存在を的確に検出することが可能となる。

また、図２に示すように、異物検出装置１０における貯留部１７の開口部分１７ａは、移動ブロック２が軌道レール３上を相対移動する際に、軌道レール３の上面３３に設けられたボルト取付孔３２と重ならず、軌道レール３の長手方向の中心軸より該軌道レール３の幅方向にずれた位置に来るように、異物検出装置１０がエンドプレート５に取り付けら
れている。これは、ボルト取付孔３２で軌道レール３の固定のために使用されるボルトが磁性体材料で形成されている場合、そのボルトの存在により、開口部分１７ａの近傍の貯留部１７内分の磁気抵抗、すなわち第２迂回空間Ｒ２の磁気抵抗が乱され、その結果、貯留部１７における異物の貯留量に関連性の無い磁束密度の変化がホール素子１６によって検出され、誤った異物検出が行われる可能性があることを考慮したものである。したがって、上記のように開口部分１７ａの位置をボルト取付孔３２からずれた位置とすることで、より正確な異物検出が実現される。

また、異物検出装置１０から出力される異物の検出信号は、貯留部１７での異物の貯留量に応じた検出信号であってもよく、別法として、所定の貯留量に対応した基準値と比較し、貯留部１７に所定の貯留量以上の異物が貯留しているか否かを意味する信号であってもよい。また、当該検出信号は、異物検出装置１０から外部の装置に対して、無線で送信されてもよく、また、有線で送信されてもよい。ユーザは、異物検出装置１０から送信されてきた検出信号に基づいて、リニアガイド１のメンテナンスに関する判断を行うことが可能となる。仮に当該検出信号に基づいてリニアガイド１のメンテナンスを行う場合には、そのメンテナンスに併せて貯留部１７内に貯留している異物を洗浄によって洗い流すことで、再び異物検出装置１０を利用することができる。

＜変形例＞
上記の実施例では、ホール素子を第１迂回空間Ｒ１に配置したが、その態様に代えて、基準空間Ｒ０に配置してもよい。図５及び図６に示すように、貯留部１７での異物の貯留量が増加していくことで、基準磁気回路Ｓ１から迂回磁気回路Ｓ２への磁束の流れの切り替えが生じるため、基準空間Ｒ０での磁束密度の変化も比較的大きくなる。すなわち、異物の貯留量が増加すると、基準空間Ｒ０での磁束密度が比較的大きい状態から小さい状態へと大きく変化する。この大きな磁束密度の低下をホール素子１６で検出することで、上記実施例と同じように、貯留部１７における異物の貯留量、すなわち異物の貯留状態を高精度に検出できるとともに、少ない貯留量でも異物の存在を的確に検出することが可能となる。更に別法として、ホール素子を第１迂回空間Ｒ１及び第２迂回空間Ｒ２の両方に配置して、両空間での磁束密度の変化を利用して貯留部１７における異物の貯留状態を検出するようにしてもよい。

１・・・リニアガイド、２・・・移動ブロック、３・・・軌道レール、４・・・ブロック本体、５・・・エンドプレート、１０・・・異物検出装置、１０ａ・・・装置本体、１１・・・第１ヨーク部、１２・・・第２ヨーク部、１２ｂ・・・端部、１３・・・迂回ヨーク部、１５・・・永久磁石、１６・・・ホール素子、１７・・・貯留部、１７ａ・・・開口部分、１７ｂ・・・取り込み溝、３１・・・ボール転送面、３２・・・ボルト取付孔、３３・・・上面、４１・・・取付面、４１ａ、４１ｂ・・・端部、Ｒ０・・・基準空間、Ｒ１・・・第１迂回空間、Ｒ２・・・第２迂回空間

Claims (7)

1. 磁性体材料を含む所定の異物を検出する異物検出装置であって、
   永久磁石と、
   前記永久磁石に隣接して配置された第１ヨーク部と、
   前記第１ヨーク部とは異なる部位にて前記永久磁石と隣接する第２ヨーク部であって、その隣接部位とは異なる第２ヨーク所定部位で、前記第１ヨーク部に対して所定の基準空間を挟んで離れて配置された第２ヨーク部と、
   前記第１ヨーク部に対して、前記所定の基準空間とは異なる第１迂回空間を挟んで離れて配置され、且つ、前記第２ヨーク部の前記第２ヨーク所定部位に対して第２迂回空間を挟んで離れて配置された迂回ヨーク部であって、該第１迂回空間の磁気抵抗が該所定の基準空間の磁気抵抗より小さく、且つ、該第２迂回空間と該第１迂回空間の磁気抵抗が該所定の基準空間の磁気抵抗より大きい、迂回ヨーク部と、
   装置本体の外表面に設けられた開口部分を介して前記所定の異物が進入可能とされ、且つ進入した該所定の異物が前記第２迂回空間内に貯留されるように設けられた貯留部と、
   前記貯留部における前記所定の異物の貯留量に応じた、前記所定の基準空間及び前記第１迂回空間の少なくとも何れか一方の空間における磁束密度に基づいて、該所定の異物に関する検出信号を出力する検出部と、
   を備える異物検出装置。
2. 前記検出部は、前記第１迂回空間における磁束密度を検出可能なセンサ素子を有し、
   前記第１迂回空間での磁束密度は、前記貯留部に貯留された前記所定の異物の貯留量が多くなると、該貯留量が少ない場合と比べて増加し、
   前記検出部は、前記センサ素子によって検出される、前記第１迂回空間での磁束密度に基づいて、前記検出信号を出力する、
   請求項１に記載の異物検出装置。
3. 前記検出部は、前記所定の基準空間における磁束密度を検出可能なセンサ素子を有し、
   前記所定の基準空間での磁束密度は、前記貯留部に貯留された前記所定の異物の貯留量が多くなると、該貯留量が少ない場合と比べて低下し、
   前記検出部は、前記センサ素子によって検出される、前記所定の基準空間での磁束密度に基づいて、前記検出信号を出力する、
   請求項１に記載の異物検出装置。
4. 前記貯留部に進入した前記所定の異物は、前記永久磁石の磁力により該貯留部内に保持される、
   請求項１から請求項３の何れか１項に記載の異物検出装置。
5. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の異物検出装置と、
   長手方向に沿って延在する軌道部材と、
   複数の転動体を介して前記軌道部材に対向するように配置され、且つ該軌道部材の前記長手方向に沿って相対的に移動可能な移動部材と、
   を備え、
   前記異物検出装置は、前記開口部分が、前記軌道部材に対向して開口するように、前記移動部材の相対移動方向における所定端部に設けられる、
   リニアガイド。
6. 前記移動部材の相対移動方向に延在し且つ前記開口部分に繋がる取り込み溝が、前記異物検出装置の前記装置本体の外表面に設けられる、
   請求項５に記載のリニアガイド。
7. 前記軌道部材は、前記移動部材が該軌道部材に対向し、前記複数の転動体が転送しない対向面に、該軌道部材を所定の固定部材に取り付けるための取付孔を有し、
   前記開口部分が、前記移動部材が前記軌道部材に対して相対移動する際に前記取付孔と重ならないように、前記異物検出装置は該移動部材の所定端部に設けられる、
   請求項５又は請求項６に記載のリニアガイド。

Images