JP2018163133A - Sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサに関するものである。 The present invention relates to a sensor.
減速機等の機械装置では、歯車や軸受等の機械部品の損傷を防止するため、機械部品を収容するハウジング内に潤滑油が貯められている。潤滑油内には、機械装置の運転時に機械部品が摩耗することにより、摩耗粉(主に鉄粉)が混入する。 In a mechanical device such as a speed reducer, lubricating oil is stored in a housing that accommodates mechanical parts in order to prevent damage to mechanical parts such as gears and bearings. In the lubricating oil, wear powder (mainly iron powder) is mixed due to wear of machine parts during operation of the mechanical device.
一般に、機械部品の摩耗が進んで故障率曲線(バスタブ曲線)における摩耗故障期に入ると、潤滑油への摩耗粉の混入量(機械部品における摩耗粉の発生量)が増加する。予防保全を行うためには、摩耗粉の発生量増加を適切なタイミングで検知する必要がある。 Generally, when wear of a machine part progresses and the wear failure period in the failure rate curve (bathtub curve) starts, the amount of wear powder mixed into the lubricating oil (the amount of wear powder generated in the machine part) increases. In order to perform preventive maintenance, it is necessary to detect an increase in the amount of wear powder generated at an appropriate timing.
例えば特許文献1に、オイル内の金属粉量を検知するセンサが記載されている。特許文献1に記載のセンサは、永久磁石を有するセンサヘッド部と、センサヘッド部の先端面に設けられたカップ状電極と、センサヘッド部の外周面に並べて配置された複数の棒状導電体を備えている。永久磁石によって磁場が印加される棒状導電体とカップ状電極の対向する端面間(検知領域)に摩耗粉が集積して導電体が短絡すると、センサの出力が変化する。特許文献1では、センサの出力が変化することにより、オイルの汚れ具合を検知することが可能となっている。 For example, Patent Document 1 describes a sensor that detects the amount of metal powder in oil. The sensor described in Patent Document 1 includes a sensor head portion having a permanent magnet, a cup-shaped electrode provided on the tip surface of the sensor head portion, and a plurality of rod-shaped conductors arranged side by side on the outer peripheral surface of the sensor head portion. I have. When wear powder accumulates between the opposing end surfaces (detection regions) of the rod-shaped conductor to which the magnetic field is applied by the permanent magnet and the cup-shaped electrode, and the conductor is short-circuited, the output of the sensor changes. In Patent Document 1, it is possible to detect the degree of oil contamination by changing the output of the sensor.
特許文献1のセンサでは、検知領域以外の周辺空間にも磁束が漏れ出して、検知領域以外の箇所にも摩耗粉が集積するため、検知領域に集積する摩耗粉が少なくなり、検知感度が低下してしまうという問題がある。 In the sensor of Patent Document 1, magnetic flux leaks to the surrounding space other than the detection area, and wear powder accumulates in places other than the detection area. Therefore, the wear powder accumulated in the detection area decreases, and the detection sensitivity decreases. There is a problem of end up.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、摩耗粉等の磁性粉を検知領域に効率的に集積させることにより、センサが磁性粉を検知する感度を向上させることである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to improve the sensitivity with which the sensor detects magnetic powder by efficiently accumulating magnetic powder such as wear powder in the detection region. It is to let you.
本発明の一実施形態に係るセンサは、電極間に磁場を印加し、潤滑油中に浮遊する磁性粉が存在する磁性粉を電極間に集積して、電極間の電気抵抗の低下を検知するセンサであって、電極間の少なくとも一部に磁性粉が集積可能な検知領域が設けられ、検知領域以外の電極の周囲の空間である非検知領域において磁性粉の集積が抑制された、ことを特徴とする。 A sensor according to an embodiment of the present invention applies a magnetic field between electrodes, accumulates magnetic powder containing magnetic powder floating in lubricating oil between the electrodes, and detects a decrease in electrical resistance between the electrodes. The sensor is provided with a detection region capable of accumulating magnetic powder in at least a part between the electrodes, and accumulation of magnetic powder is suppressed in a non-detection region that is a space around the electrode other than the detection region. Features.
上記のセンサにおいて、第1電極と、第2電極と、を含み、第1電極と第2電極との間にギャップ部が設けられ、ギャップ部の少なくとも一部に、磁場が印加される検知領域が設けられた構成としてもよい。 In the above sensor, the detection region includes a first electrode and a second electrode, wherein a gap is provided between the first electrode and the second electrode, and a magnetic field is applied to at least a part of the gap. It is good also as a structure provided.
上記のセンサにおいて、第1電極が、磁場を生じさせる磁石である構成としてもよい。 In the above sensor, the first electrode may be a magnet that generates a magnetic field.
上記のセンサにおいて、磁場を生じさせる磁石を更に備えた構成としてもよい。 The sensor may further include a magnet that generates a magnetic field.
上記のセンサにおいて、非検知領域において、電極を被覆して磁性粉の集積を抑制する、非磁性体の被覆部材を備えた構成としてもよい。 In the above-described sensor, the non-detection region may include a non-magnetic covering member that covers the electrode and suppresses the accumulation of magnetic powder.
上記のセンサにおいて、磁石の全周が磁石用被覆部材によって被覆された構成としてもよい。 In the above sensor, the entire circumference of the magnet may be covered with a magnet covering member.
上記のセンサにおいて、磁場が、検知領域に選択的に印加される構成としてもよい。 In the above sensor, a magnetic field may be selectively applied to the detection region.
上記のセンサにおいて、検知領域が複数設けられた構成としてもよい。 The above sensor may have a configuration in which a plurality of detection regions are provided.
上記のセンサにおいて、第1検知領域と第2検知領域を有し、磁石のN極に隣接して第1検知領域が設けられ、磁石のS極に隣接して第2検知領域が設けられた構成としてもよい。 The sensor has a first detection region and a second detection region, the first detection region is provided adjacent to the N pole of the magnet, and the second detection region is provided adjacent to the S pole of the magnet. It is good also as a structure.
上記のセンサにおいて、複数の第2電極を備え、複数の第2電極と第1電極との間にそれぞれギャップ部が設けられ、ギャップ部のそれぞれに検知領域が設けられた構成としてもよい。 The sensor may include a plurality of second electrodes, a gap portion provided between the plurality of second electrodes and the first electrode, and a detection region provided in each gap portion.
上記のセンサにおいて、複数の検知領域において、ギャップ長がそれぞれ異なる構成としてもよい。 In the above sensor, the gap lengths may be different in the plurality of detection regions.
上記のセンサにおいて、第1電極と第2電極の電極対を複数備え、複数の電極対において、ギャップ長がそれぞれ異なる構成としてもよい。 In the above sensor, a plurality of electrode pairs of the first electrode and the second electrode may be provided, and the plurality of electrode pairs may have different gap lengths.
上記のセンサにおいて、外周部に幅の狭い凹部を有し、凹部の奥部に検知領域が設けられた構成としてもよい。 In the above sensor, a configuration may be adopted in which a recess having a narrow width is provided on the outer peripheral portion, and a detection region is provided in the back of the recess.
上記のセンサにおいて、検知領域と外部空間との間に配置された、大粒子径の異物の通過を阻止するフィルタ部材を備えた構成としてもよい。 The sensor may include a filter member that is disposed between the detection region and the external space and prevents passage of a foreign substance having a large particle diameter.
上記のセンサにおいて、検知領域から外部に磁束が漏れないように構成された構成としてもよい。 The above sensor may be configured so that the magnetic flux does not leak from the detection region to the outside.
上記のセンサにおいて、検知領域が、第1電極に形成された第1平面と、第2電極に形成された、第1平面と平行に対向する第2平面と、で挟まれた領域であり、磁束が、検知領域において、第1平面及び第2平面と垂直に交わる構成としてもよい。 In the above sensor, the detection region is a region sandwiched between a first plane formed on the first electrode and a second plane formed parallel to the first plane formed on the second electrode, A configuration in which the magnetic flux intersects the first plane and the second plane perpendicularly in the detection region may be adopted.
本発明の一実施形態によれば、非検知領域において磁性粉の集積が抑制されるため、磁性粉を検知領域に効率的に集積させることを可能にし、その結果、センサの検知感度が向上し、摩耗粉の発生量増加を確実に(高い信頼性で)検知することが可能になる。 According to one embodiment of the present invention, since accumulation of magnetic powder is suppressed in the non-detection area, it is possible to efficiently accumulate magnetic powder in the detection area, and as a result, the detection sensitivity of the sensor is improved. Therefore, it is possible to reliably detect (with high reliability) an increase in the amount of wear powder generated.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、本発明の一実施形態として、産業用ロボットを例に取り説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, as an embodiment of the present invention, an industrial robot will be described as an example.
図1は、本発明の一実施形態に係る産業用ロボット1の側面図である。産業用ロボット1は、6軸の垂直多関節ロボットである。 FIG. 1 is a side view of an industrial robot 1 according to an embodiment of the present invention. The industrial robot 1 is a 6-axis vertical articulated robot.
図1に示されるように、産業用ロボット1は、床、壁又は天井等に産業用ロボット1を取り付けるための取付部11と、アームA1〜A5及び関節部J1〜J6を備えている。関節部J1は、取付部11とアームA1とを可動に連結する。関節部J2は、アームA1とアームA2とを可動に連結する。関節部J3は、アームA2とアームA3とを可動に連結する。関節部J4は、アームA3とアームA4とを可動に連結する。関節部J5は、アームA4とアームA5とを可動に連結する。産業用ロボット1の先端部(関節部J6の先端部)には、不図示のハンドピースが取り付けられる。
As shown in FIG. 1, the industrial robot 1 includes an
各関節部J1〜J6は、それぞれ駆動用のサーボモータ及び減速機を備えている。関節部J1〜J6の基本的な構成は共通しているため、以下、関節部J1〜J6を代表して関節部J2について具体的な構成を説明し、関節部J1、J3〜J6については詳細の説明を省略する。 Each joint part J1-J6 is provided with the servomotor for driving, and the reduction gear, respectively. Since the basic configurations of the joint portions J1 to J6 are common, the specific configuration of the joint portion J2 will be described below on behalf of the joint portions J1 to J6, and the details of the joint portions J1, J3 to J6 will be described below. The description of is omitted.
図2は、関節部J2及びその周辺の構成を示す部分断面図である。図2に示されるように、関節部J2は、フランジ10、減速機20及びサーボモータ30を備えている。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a configuration of the joint portion J2 and its surroundings. As shown in FIG. 2, the joint portion J <b> 2 includes a
フランジ10は関節部J2のフレームであり、減速機20及びサーボモータ30のケースがフランジ10に取り付けられる。また、フランジ10は、アームA1に固定される。フランジ10は、中空部(空間S)を有する略筒状の部材である。フランジ10の軸方向両端の開口部は、それぞれ減速機20及びサーボモータ30により塞がれ、密閉された空間Sが形成される。空間S内には潤滑油が充填され、フランジ10はオイルバスとしても機能する。
The
減速機20は、フランジ10に取り付けられたケース206と、サーボモータ30の出力軸31に接続された入力軸202と、アームA2に固定された出力軸204を備えている。入力軸202及び出力軸204は、ケース206に対して回転軸AX周りに回転可能に支持されている。サーボモータ30の出力は、入力軸202を介して減速機20に入力され、減速機20によって減速された後、出力軸204を介してアームA2に伝達される。この構成により、サーボモータ30を回転駆動すると、アームA2がアームA1に対して回転軸AX周りに回転駆動されるようになっている。
The
減速機20の歯車機構が収容されるケース206内の空間は、フランジ10内の空間Sと連絡している。減速機20が作動すると、ケース206内の歯車機構の回転に伴い、ケース206内の空間とフランジ10内の空間Sとの間で潤滑油の循環が生じる。この潤滑油の循環により、減速機20の内部で発生した摩耗粉がフランジ10内の空間Sに排出される。
A space in the
空間S内には、潤滑油中に浮遊する摩耗粉の増加を検知するためのセンサ40が支持部材214に取り付けられている。センサ40は、磁石によって摩耗粉を電極間のギャップ部に集積させて、電極間の電気抵抗の変化によって潤滑油中の摩耗粉の量を検知するセンサである。センサ40には、複数のバリエーションが考えられる。図3〜図10の夫々に、センサ40のバリエーションの一部を例示する。なお、センサ40はケース206内に配置しても良い。
In the space S, a
[実施例1]
図3は、本発明の実施例1に係るセンサ40Aの構成を示す図である。図3(a)〜(c)は、それぞれ、センサ40Aの平面図、右側面図、正面図である。図3(d)は、図3(a)のAA−AA線における断面図である。図3(e)は、図3(c)のBA−BA線における断面図である。また、以下の説明において、図3(e)における左右方向をX軸方向、上下方向をY軸方向、図3(d)における上下方向をZ軸方向(高さ方向、軸方向)と呼ぶ。また、図3(d)における上方(Z軸正方向)を上、下方(Z軸負方向)を下と呼ぶ。なお、センサ40Aは、使用時には、いずれの方向を鉛直方向に向けてもよい。
[Example 1]
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the
図3に示されるように、センサ40Aは、永久磁石402A、箱状電極(電極)406A、保持部材408A及びジャケット部材410Aを備えている。なお、図3(d)に示されるように、信号線41は箱状電極406Aに接続され、信号線42は永久磁石402Aに接続されている。これにより、永久磁石402Aは磁石と電極とを兼ねている。
As shown in FIG. 3, the
箱状電極406Aは、例えば鉄やフェライトコア、ケイ素鋼等の導電性を有する磁性材料によって形成された磁性体の部材である。箱状電極406Aは、略円筒状であるが、その軸方向における一端側(図3における下側)の開口部が底部406Aaで塞がれ、上面に開口部を有する、円筒箱状となっている。なお、箱状電極406Aの形状は、箱状のみならず、上面のみ開口した直方体形状や下面が塞がれた多角管形状などの電極でもよい。さらに、電極406Aは、非磁性体の銅などでも良い。
The box-
箱状電極406Aの中空部には、非磁性体(絶縁体)である樹脂製の保持部材408A(被覆部材)が配置されている。保持部材408Aの上部中央には、永久磁石402Aが埋め込まれている。
A resin-made holding
すなわち、箱状電極406Aは、永久磁石402Aが埋設された保持部材408Aを取り囲う位置に配置されている。なお、永久磁石402Aの形状は、直方体状に限らず、円柱状や多角柱状など、他の形状としてもよい。
That is, the box-shaped
図3(e)に示されるように、永久磁石402Aの外形は、箱状電極406Aの内周よりも小さい。そのため、永久磁石402Aと箱状電極406Aとの間には、永久磁石402Aの全周に亘って(永久磁石402Aを取り囲う位置に)ギャップ部GAが形成されている。言い換えると、永久磁石402Aと箱状電極406Aは、ギャップ部GAを介して対向配置されている。
As shown in FIG. 3E, the outer shape of the
永久磁石402Aは電極としての機能を兼ねている。永久磁石402A、箱状電極406Aの各電極には、出力ライン(図2及び図3に示される信号線41、42)が接続されている。なお、例えば永久磁石402Aの上面等に、磁性体である別の電極が取り付けられていてもよい。また、永久磁石402Aは、磁石や電磁石でも良く、磁石を銅などの非磁性体で被覆しこの銅に信号線42を接続しても良い。
The
出力ラインの出力端は、センサ40Aの抵抗値をモニタして、抵抗値の変動から潤滑油の劣化を判定するセンサ駆動回路(不図示)と接続されている。一定量を超える摩耗粉がギャップ部GAに集積する(概略的にはギャップ部GAが摩耗粉で埋まる)と、永久磁石402Aと箱状電極406Aとの間の電気抵抗が低下して(短絡して)、出力ラインの出力レベルが変化する。センサ駆動回路は、この電気抵抗の低下により潤滑油の劣化を検知する。また、電気抵抗の低下には、非通電と電通によるオンオフ信号も含まれ、非通電と通電の2つの状態で検知(以下、「デジタル検知」と言う)しても良い。
The output end of the output line is connected to a sensor drive circuit (not shown) that monitors the resistance value of the
センサ駆動回路は、有線又は無線により、マニピュレータ等の上位制御装置に接続されている。回路基板43は、出力ラインの出力(センサ40Aの出力)を上位制御装置に常時送信してもよく、また、省電力化のため、上位制御装置に間欠的(所定の時間間隔毎)に送信してもよい。
The sensor driving circuit is connected to a host control device such as a manipulator by wire or wireless. The
上位制御装置は、回路基板43より受け取った出力ラインの出力レベルの変化を検知すると、所定の報知手段(表示装置や音声出力装置)により、例えば減速機20のメンテナンスを促す警告を発する。
When detecting the change in the output level of the output line received from the
永久磁石402Aは、図3(d)の矢印MA方向に着磁されている。そのため、図3(d)に示される磁束経路φAが形成される。永久磁石402Aの全周に亘るギャップ部GAの中で、磁束経路上に位置する領域には強い磁束が流れる。また、永久磁石402AのS、Nの各磁極近傍に位置する領域にも強い磁束が流れる。以下、説明の便宜上、この領域を「検知領域」と記し、本実施例1における検知領域に符号「GA」を付す。
ギャップ部GAには、永久磁石402Aの磁力により、潤滑油へ混入した機械部品の摩耗粉が吸着される。摩耗粉は、特に、強い磁束が流れる検知領域DAに吸着される。検知領域DAには、安定した量(例示的には、潤滑油への混入量に大凡比例した量)の摩耗粉が吸着される。
The gap G A, by the magnetic force of the
ギャップ部GAのうち、検知領域DA以外の領域(以下、「非検知領域」と記す。)は、永久磁石402Aとの距離が遠く離れている。そのため、永久磁石402Aとの距離が離れた非検知領域には、ほとんど磁束が流れず、摩耗粉が殆ど吸着されない。
Of gap G A, a region other than the detection area D A (hereinafter, referred to as "non-detection region".), The distance between the
このように、本実施例1では、永久磁石402Aとギャップ部GAとが適切な位置関係で配置されることにより、ギャップ部GA内の限られた領域が検知領域DAとして設定されている。吸着量が安定した検知領域DAに摩耗粉が集中的に吸着されるため、センサ40Aの出力が安定する。そのため、上位制御装置は、摩耗粉の発生量増加を確実に(高い信頼性で)検知することができる。デジタル検知の場合においても、摩耗粉の発生量増加を検出して通電状態となり、検知信号を発信できる。
Thus, in the first embodiment, by the
附言するに、ギャップ部GAのうち、検知領域DAから離れた領域ほど磁束が弱くなり、摩耗粉の吸着量が安定しない。言い換えると、このような領域には、典型的には、潤滑油への混入量に比例しない量の摩耗粉が吸着される。非検知領域に吸着された摩耗粉は、吸着量が不安定であることから、センサ40Aにとってはノイズとなり得る。
To Fugen, of gap G A, the magnetic flux as the region away from the detection area D A is weakened, the adsorption amount of abrasion powder is not stable. In other words, typically, an amount of wear powder that is not proportional to the amount mixed into the lubricating oil is adsorbed in such a region. The abrasion powder adsorbed in the non-detection region can be a noise for the
そこで、本実施例1では、樹脂製のジャケット部材410A(被覆部材)がギャップ部GAの上面に接着等によって取り付けられている。ジャケット部材410Aは、ギャップ部GAのうち、検知領域DAのみを外観に露出させる。言い換えると、ジャケット部材410Aは、ギャップ部GAのうち、非検知領域を覆い隠す。
Therefore, in the present embodiment, the resin of the
ジャケット部材410Aをギャップ部GAの上面に取り付けることにより、非検知領域(より正確には、当該領域の上方に位置するジャケット部材410Aの面)では、永久磁石402Aとの距離が遠く離れる。そのため、永久磁石402Aとの距離が離れたジャケット部材410Aの外面には、摩耗粉が殆ど吸着されない。従って、本実施例1では、摩耗粉の吸着領域が検知領域DAに実質的に制限される。
By attaching the
本実施例では、永久磁石402Aの上面と箱状電極406Aの上端面とが同一平面上に配置されている。また、センサ40Aは、永久磁石402A及び箱状電極406Aの形状、サイズ、配置等により、ギャップGAにおいて磁束φAが永久磁石402Aの上面と平行に流れるように構成されている。そのため、磁束φAが磁束経路φAから外れてセンサ40Aの外部にほとんど漏れ出ることがなく、摩耗粉は、センサ40Fの外表面等の非検知領域(検知領域DA以外の箇所)には集積せず、専ら検知領域DA内で磁束φAに拘束されて集積する。
In the present embodiment, the upper surface of the
[実施例2]
図4は、本発明の実施例2に係るセンサ40Bの構成を示す図である。図4(a)、図4(b)は、それぞれ、センサ40Bの平面図、正面図である。図4(c)は、図4(a)のAB−AB線における断面図である。図4(d)は、図4(b)のBB−BB線における断面図である。なお、以降の実施例において、前出の実施例と重複する内容の説明は、適宜簡略又は省略する。
[Example 2]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a
図4に示されるように、センサ40Bは、永久磁石402B、箱状電極404B(第1電極)、箱状電極406B(第2電極)及び保持部材408B(磁石用被覆部材)を備えている。なお、図4(c)に示されるように、信号線41は箱状電極404Bに接続され、信号線42は箱状電極406Bに接続されている。磁石用被覆部材で前記磁性粉の集積を抑制するようにしても良い。
As shown in FIG. 4, the
箱状電極404B及び406Bは、それぞれ、軸方向における一端側の開口部が塞がれた(言い換えると、他端側のみ開口した)円筒状の部材である。箱状電極404Bは、開口部を箱状電極406Bに向けて配置されている。箱状電極406Bは、開口部を箱状電極404Bに向けて、箱状電極404Bと開口部を向かい合わせるように同心に配置されている。
Each of the box-shaped
保持部材408Bは、箱状電極404B及び406Bの内径よりも僅かに小さな外径の円柱状に形成されていて、箱状電極404Bと箱状電極406Bの中空部内に収容されている。内壁面によって規定される空間に配置されている。
The holding
箱状電極404Bと箱状電極406Bは、互いの環状の対向面(図4(c)中、符合404Bcと406Bc)が所定量だけ離間して配置されている。対向面が離間して配置されることにより、対向面間に保持部材408Bの軸方向中央部を囲む環状のギャップ部GBが形成されている。
The box-shaped
永久磁石402Bは、図4(c)の矢印MB方向にS極とN極が配置されている。永久磁石402Bは、磁極同士を結ぶ直線が保持部材408Bの中心軸と直交し且つギャップ部GBと交差する姿勢で保持部材408Bに埋設されている。このため、保持部材408Bの側面全周に亘るギャップ部GBのうち、図4(c)及び図4(d)にて黒く塗り潰された領域が、選択的に磁場が印加され、本実施例2における検知領域となっている。以下、この検知領域を「検知領域DB」と記す。
検知領域DB以外の非検知領域は、磁束経路上に位置しておらず且つ永久磁石402Bの各磁極から離れて位置している。そのため、検知領域DBでは強い磁束が流れるが、非検知領域では、ほとんど磁束が流れない。そのため、検知領域DB以外の領域では、摩耗粉が殆ど吸着されない。
Non-detection region other than the detection area D B is located away from the magnetic poles of and the
このように、本実施例2においても、永久磁石402Bとギャップ部GBとが適切な位置関係で配置されることにより、ギャップ部GB内の限られた領域が検知領域DBとして選択的に設定されている。吸着量が安定した検知領域DBに摩耗粉が集中的に吸着されるため、センサ40Bの出力が安定する。そのため、上位制御装置は、摩耗粉の発生量増加を確実に(高い信頼性で)検知することができる。
Thus, also in this second embodiment, by
また、本実施例2では、検知領域DBだけに限らずギャップ部GB全体が外観上露出している。本実施例1と比べて検知領域DBを取り囲う構造物が少ないため、検知領域DBに引き寄せられる摩耗粉が構造物に阻まれにくく、検知領域DBに吸着されやすい。 In the second embodiment, only the whole gap G B is not limited to the detection area D B are exposed on the exterior. Since the structure as compared with the embodiment 1 surround takes detection area D B is small, hardly wear particles are attracted to the detection area D B is blocked by the structure, easily adsorbed in the detection region D B.
なお、永久磁石402B並びに箱状電極404B及び406Bの形状や位置関係は、図4に例示されるものに限らない。ギャップ部GB内の一部の領域にだけ摩耗粉が集中的に吸着される構成であれば、他の形状や位置関係に置き換えられてもよい。
Note that the shapes and positional relationships of the
また、本実施例では、このように、センサ40Bは、永久磁石402B、箱状電極404B及び406Bの形状、サイズ、配置等により、摩耗粉は、センサ40Fの外表面等には吸着せず、専ら検知領域DB内で磁束に拘束されて集積する。また、永久磁石402Bは、磁石や電磁石でも良い。箱状電極404B及び406Bの形状は、箱状に限定されることなく、円盤状や検知領域DBにのみに形成される円弧状でも良い。
Further, in this embodiment, the
[実施例3]
図5は、本発明の実施例3に係るセンサ40Cの構成を示す図である。図5(a)、図5(b)は、それぞれ、センサ40Cの平面図、正面図である。図5(c)は、図5(a)のAC−AC線における断面図である。図5(d)は、図5(b)のBC−BC線における断面図である。
[Example 3]
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a
図5に示されるように、本実施例3に係るセンサ40Cは、本実施例2に係るセンサ40Bに対して樹脂製の保護部材410C及び412Cを取り付けることにより、センサ40Cの部品としての取り扱い易さ(絶縁性)を向上させた構成となっている。すなわち、作業者が電極に触れることを低減し感電し難い構成となっている。
As shown in FIG. 5, the
保護部材410C、412Cは、それぞれ、箱状電極404C、406Cの外面全体を覆っている。但し、検知領域DBに引き寄せられる摩耗粉を阻まないため、対向する保護部材410Cと保護部材412Cとの端面同士の間隔は、少なくともギャップ部GBの幅以上に設定されている。言い換えると、保護部材410C及び保護部材412Cにより、少なくともギャップ部GB全体を含む領域に開口が形成されている。
The
本実施例3においても、吸着量が安定した検知領域DBに摩耗粉が集中的に吸着されるため、センサ40Cの出力が安定する。そのため、上位制御装置は、摩耗粉の発生量増加を確実に(高い信頼性で)検知することができる。
Also in the third embodiment, since the abrasion powder is intensively adsorb the detection area D B where adsorption amount is stabilized, the output of the
[実施例4]
図6は、本発明の実施例4に係るセンサ40Dの構成を示す図である。図6(a)、図6(b)は、それぞれ、センサ40Dの平面図、正面図である。図6(c)は、図6(a)のAD−AD線における断面図である。図6(d)は、図6(b)のBD−BD線における断面図である。
[Example 4]
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a
図6に示されるように、センサ40Dは、永久磁石402B、箱状電極404Ba(第1電極)、箱状電極404Bb(第1電極)、箱状電極406Ba(第2電極)、箱状電極406Bb(第2電極)及び保持部材408Bを備えている。なお、本実施例では、二対の出力ライン(信号線41a及び41b、信号線42a及び42b)がセンサ40Dに接続される。図6(c)に示されるように、信号線41a、41b、42a及び42bは、それぞれ箱状電極404Ba、404Bb、406Ba及び406Bbに接続されている。
As shown in FIG. 6, the
本実施例4に係るセンサ40Dは、本実施例2に係るセンサ40Bに対し、箱状電極404Bを2つの電極(箱状電極404Baと箱状電極404Bb)に分割すると共に、箱状電極406Bを2つの電極(箱状電極406Baと箱状電極406Bb)に分割した構成となっている。箱状電極404Baと箱状電極404Bbとの間には、ギャップ部G’が形成されている。箱状電極406Baと箱状電極406Bbとの間には、ギャップ部G”が形成されている。
The
減速機20等の機械装置を加工した際の大粒子径の異物(例えば切粉)がオイルバス20B内に混入することがある。この種の異物がギャップ部GBaに吸着すると、例えば摩耗粉が殆ど発生していない状態であっても、その時点で電極間が短絡して出力ラインの出力レベルが変化し、摩耗粉の発生量が増加したと誤検知される虞がある。
Foreign matter (for example, chips) having a large particle size when machining a mechanical device such as the
そこで、本実施例4では、ギャップ部GBaに加えてギャップ部GBbが形成されている。本実施例4では、全てのギャップ部(ギャップ部GBa、GBb)において電極間が短絡することにより、検知信号を発信するようにすることができる。または、上位制御装置が、摩耗粉が増加したことを判断するように制御しても良い。これにより、外乱(例えば大粒子径の切粉)による誤検知を低減して、上位制御装置は、摩耗粉の発生量増加を確実に(高い信頼性で)検知することができる。デジタル検知の場合においても、検知領域DBaと検知領域DBbの両方で短絡信号(オン信号)を検知したときに、摩耗粉が増加したと判断するようにしてもよい。 Thus, in the fourth embodiment, a gap portion G Bb is formed in addition to the gap portion G Ba . In the fourth embodiment, the detection signal can be transmitted by short-circuiting between the electrodes in all the gap portions (gap portions G Ba and G Bb ). Or you may control so that a high-order control apparatus may judge that abrasion powder increased. Thereby, the erroneous detection due to disturbance (for example, chips having a large particle diameter) is reduced, and the host controller can reliably (with high reliability) detect an increase in the amount of wear powder generated. Also in the case of digital detection, when a short circuit signal (ON signal) is detected in both the detection region DBa and the detection region DBb, it may be determined that the wear powder has increased.
[実施例5]
図7は、本発明の実施例5に係るセンサ40Eの構成を示す図である。図7(a)〜(c)は、それぞれ、センサ40Eの平面図、右側面図、正面図である。図7(d)は、図7(a)のAE−AE線における断面図である。図7(e)は、図7(c)のBE−BE線における断面図である。
[Example 5]
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a
センサ40Eは、上述した実施例1に係るセンサ40Aに対してメッシュカバー412E(フィルタ部材)を取り付けた構成となっている。
The
メッシュカバー412Eは、ギャップ部GA(及びジャケット部材410A)全体を覆っている。そのため、例えばメッシュサイズよりも大きい粒子径の切粉や摩耗粉が検知領域DAに吸着される不都合が避けられる。そのため、ロバスト性が向上する。
本実施例5では、吸着量が安定した検知領域DAに細かい摩耗粉が集中的に吸着されるため、センサ40Eの出力がより一層安定する。そのため、上位制御装置は、摩耗粉の発生量増加を確実に(高い信頼性で)検知することができる。
In Example 5, the adsorption amount for stable detection area D A fine abrasion powders are intensively absorbed, the output of the
[実施例6]
図8は、本発明の実施例6に係るセンサ40Fの構成を示す図である。図8(a)はセンサ40Fの平面図であり、図8(b)は正面図である。また、図8(c)は、図8(a)の切断線AF−AFで示された切断面の断面図であり、図8(d)は、図8(c)の切断線BF−BFで示された切断面の断面図である。
[Example 6]
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a
センサ40Fは、永久磁石402F、箱状電極406F(第2電極)、蓋状電極404F(第1電極)、保持部材408B、絶縁シート407F、おねじ414F及びナット415Fを備えている。なお、図8(c)に示されるように、信号線41は蓋状電極404Fに接続され、信号線42は箱状電極406Fに接続されている。
The
箱状電極406F及び蓋状電極404Fは、導電性を有する磁性材料によって形成された磁性体の部材である。
The box-
箱状電極406Fは、円筒状の側壁部406Faと、この側壁部406Faの軸方向における一端側(下側)の開口部を塞ぐ円板状の底部406Fbとを有する、円筒箱状(有底円筒状)の部材である。底部406Fbの中央には、おねじ414Fの軸が通される貫通穴406Fhが同心に形成されている。
The box-
蓋状電極404Fは、略円板状の部材であり、その中央におねじ414Fの軸が通される貫通穴404Fhが同心に形成されている。蓋状電極404Fの外径は、箱状電極406Fの側壁部406Faの内径よりも小さく、蓋状電極404Fの外周面と箱状電極406Fの内周面との間には、センサ40Fの外部空間(オイルバス20B)とつながる円環状の中空部(ギャップGF)が形成される。
The
永久磁石402Fは、略円板状の部材であり、その中央におねじ414Fの軸が通される貫通穴402Fhが同心に形成されている。
The
保持部材408Fは、実施例1の保持部材408Aと同じ樹脂(非磁性体)から形成された円筒状の部材である。保持部材408Fには、箱状電極406Fが同心に埋め込まれている。保持部材408Fの外径は箱状電極406Fの側壁部406Faの内径よりも僅かに小さく、保持部材408Fは箱状電極406Fの中空部の底に同心に配置される。そのため、永久磁石402Fは、保持部材408Fによって、箱状電極406Fの中空部内に同心に位置決めされて、保持される。また、保持部材408Fの高さ(軸方向における長さ)は、永久磁石402Fの高さと同じであり、保持部材408Fと永久磁石402Fの上面は略同一平面上に配置されている。
The holding
絶縁シート407Fは、紙や樹脂等から形成された電気絶縁性を有する薄板状の部材である。絶縁シート407Fは、永久磁石402Fよりも外径が大きい円形であり、その中央におねじ414Fの軸が通される貫通穴407Fhが同心に形成されている。絶縁シート407Fは、箱状電極406Fの底部406Fbの上に敷かれて、箱状電極406Fと永久磁石402Fとを電気的に絶縁する。
The insulating
おねじ414F及びナット415Fは、それぞれ樹脂から形成された電気絶縁性を有する非磁性体の部材である。
The
センサ40Fは、箱状電極406Fの底部406Fbの上に絶縁シート407Fを敷き、その上に保持部材408F及び永久磁石402Fを置き、更にその上に蓋状電極404Fを重ねて、おねじ414Fの軸を貫通穴404Fh、406Fh、407Fh及び408Fhに通して、ナット415Fに嵌め、おねじ414Fとナット415Fによって箱状電極406F、絶縁シート407F、永久磁石402F・保持部材408F及び蓋状電極404Fを一体に締め付けることで組み立てられる。
In the
永久磁石402Fは図8(c)の矢印MF方向に着磁されていて、センサ40F内には、図8(c)において矢印φFで示される、ギャップGFを通る磁束経路が形成される。本実施形態では、蓋状電極404Fの外周面の全周から径方向に放射状に磁束φFが射出され、円環状のギャップGFの全周が検知領域DFとなる。
箱状電極406Fの中空部内に軸方向に積み重ねられる絶縁シート407F、永久磁石402F及び蓋状電極404Fの高さの合計が、箱状電極406Fの中空部の深さと同じ大きさになっている。そのため、組み立て後の蓋状電極404Fの上面と箱状電極406Fの上端面とが同一平面上に配置される。また、蓋状電極404F及び箱状電極406Fの形状、寸法、配置等の調整により、磁束φFが、蓋状電極404Fの外周面から垂直に出て、ギャップGF内を直進し、箱状電極406Fの内周面に垂直に入るように構成されている。そのため、磁束φFが磁束経路φFの外部にほとんど漏れ出ることがなく、摩耗粉は、センサ40Fの外表面等には吸着せず、専ら検知領域DF内で磁束φFに拘束されて集積する。すなわち、検知領域DF以外での摩耗粉の集積が抑制され、検知領域DFに集中的に集積するため、感度の高い検知が可能になる。また、検知領域DFが円周状に形成されることで、多くの摩耗粉を集積するこができ、摩耗粉による減速機等の危機への損傷を低減できる。
The total height of the insulating
[実施例7]
図9は、本発明の実施例7に係るセンサ40Gの構成を示す図である。図9(a)はセンサ40Gの平面図であり、図9(b)は正面図である。また、図9(c)は、図9(a)の切断線AG−AGで示される切断面の断面図であり、図9(d)は、図9(b)の切断線BG−BGで示される切断面の断面図である。
[Example 7]
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a
センサ40Gは、実施例4のセンサ40Dの構成の一部(具体的には、箱状電極404Bb及び406Bb)に変更を加えたものである。実施例4のセンサ40Dでは、箱状電極404Baと404BbのZ軸方向における長さが等しく、また、箱状電極406Baと406BbのZ軸方向における長さも等しいため、箱状電極404Baと箱状電極406Baの間のギャップ部GBaと、箱状電極404Bbと箱状電極406Bbの間のギャップ部GBbは、ギャップ長(ギャップ部における電極間隔)が等しくなっている。これに対して、本実施例では、箱状電極404Bb´のZ軸方向における長さが箱状電極404Baよりも長く、箱状電極406Bb´のZ軸方向における長さが箱状電極406Baよりも長いため、箱状電極404Baと箱状電極406Baの間のギャップ部GBaよりも、箱状電極404Bb´と箱状電極406Bb´の間のギャップ部GBb´の方が、ギャップ長が短くなっている。
The
本実施例では、上述のように、ギャップ部GBb´の方がギャップ部GBaよりもギャップ長が短いため、検知領域DBb´の方が検知領域DBaよりも電極間の導通に必要な摩耗粉の集積量が少なく、早期に導通する。すなわち、本実施例では、正極及び負極の電極(箱状電極404B及び箱状電極406B)をそれぞれ2分割して二組の電極対を設けて、各電極対の間のギャップ長を異なる長さにすることにより、電極間の導通が生じる鉄粉量の閾値(すなわち、導通が生じるタイミング)を2つ設定することが可能になっている。このような構成のセンサを使用することにより、摩耗粉の増加を段階的に検知することが可能になるため、減速機の部品の摩耗の進行状況をより詳細に把握することができ、減速機の故障をより正確に予測することが可能になる。
In the present embodiment, as described above, since the gap portion G Bb ′ has a shorter gap length than the gap portion G Ba , the detection region D Bb ′ is necessary for conduction between the electrodes than the detection region D Ba. Accumulated wear powder is small and conducts quickly. That is, in this embodiment, the positive electrode and the negative electrode (box-
[実施例8]
図10は、本発明の実施例8に係るセンサ40Hの構成を示す図である。図10(a)はセンサ40Hの平面図であり、図10(b)は正面図である。また、図10(c)は、図10(a)の切断線AH−AHで示される切断面の断面図であり、図10(d)は、図10(b)の切断線BH−BHで示される切断面の断面図である。
[Example 8]
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a
センサ40Hは、実施例6のセンサ40Fの構成の一部(具体的には、蓋状電極404F)に変更を加えて、実施例7のセンサ40Gと同様に摩耗粉の増加を段階的に検出できるようにしたものである。
The
本実施形態の蓋状電極404Hは、4つの電極404Ha、404Hb、404Hc及び404Hdと、4つのスペーサ404Hsとを有している。電極404Ha〜dは、実施例6の円板状の蓋状電極404Fを扇形に4分割した磁性体部材である。但し、電極404Ha、404Hb、404Hc及び404Hdの扇の半径は、この順で段階的に(例えば等差的に)大きくなっている。なお、本実施例では、1本の信号線41(接地線)と4本の信号線42a、42b、42c及び42dにより出力ラインが構成される。図10(d)に示されるように、信号線41は406Fに接続され、信号線42a、42b、42c及び42dは、それぞれ電極404Ha、404Hb、404Hc及び404Hdに接続されている。
The
スペーサ404Hsは、例えば、樹脂やセラミックス等の電気絶縁性を有する非磁性材料により形成された板状部材である。4つの電極404Ha〜dは、スペーサ404Hsを介して、接着剤等で周方向に貼り合わされている。 The spacer 404Hs is a plate-like member formed of a nonmagnetic material having electrical insulation properties such as resin or ceramics. The four electrodes 404Ha to d are bonded in the circumferential direction with an adhesive or the like via the spacer 404Hs.
このように、蓋状電極404Hの半径が周方向で段階的に変化するため、蓋状電極404Hの外周面と箱状電極406Fの内周面との間のギャップ部GFのギャップ長も、周方向で段階的に変化する。ギャップ部GFは、電極404Ha、404Hb、404Hc及び404Hdにそれぞれ隣接するギャップ部GHa、GHb、GHc及びGHdと、各スペーサ404Hsに隣接する4箇所のギャップ部GHsに区分される。ギャップ部GHa、GHb、GHc及びGHdは、その全体を磁束φHが通るため、それぞれ検知領域DHa、DHb、GHc及びGHdとなる。ギャップ部GHsは、摩耗粉を集積させる磁束φHが通らないため、非検知領域となる。
Since the radius of the cap-
ギャップ部GFa、GFb、GFc及びGFd(検知領域DHa、DHb、GHc及びGHd)のギャップ長は、例えば等差的に、この順で小さくなっていて、電極間の導通に必要な摩耗粉の集積量も、この順で少なくなっている。従って、電極間の導通は、その逆順、すなわち検知領域DHd、DHc、GHb、GHdの順で発生する。すなわち、本実施例のセンサ40Hは、実施例7のセンサ40Gよりも多い4段階で摩耗粉の増加を段階的に検知可能になっているため、減速機の部品の摩耗の進行状況を更に詳細に把握することができ、減速機の故障を更に正確に予測することが可能になる。
The gap lengths of the gap portions G Fa , G Fb , G Fc, and G Fd (detection regions D Ha , D Hb , G Hc, and G Hd ) are reduced in this order, for example, in an equal manner. The amount of wear powder accumulated for conduction is also decreasing in this order. Therefore, conduction between the electrodes occurs in the reverse order, that is, in the order of the detection regions D Hd , D Hc , G Hb , and G Hd . In other words, the
なお、本実施例では、蓋状電極404Fを4分割した電極404Ha〜dを使用する構成が採用されているが、2分割、3分割又は5分割以上に分割する構成としてもよい。
In the present embodiment, a configuration using the electrodes 404Ha to d obtained by dividing the lid-
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。 The above is the description of the exemplary embodiments of the present invention. Embodiments of the present invention are not limited to those described above, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the embodiment of the present application also includes contents appropriately combined with embodiments or the like clearly shown in the specification or obvious embodiments.
例えば、センサ40は、上記の実施形態では、産業用ロボット1の旋回胴や腕関節の旋回部を構成する減速機に備えられているが、別の実施形態では、他の工作機械の旋回部等を構成する減速機に備えられたものであってもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、センサ40は、図2に例示される揺動減速機に限らず、遊星歯車減速機等の他のタイプの減速機に備えられてもよい。
Further, the
また、センサ40は、減速機に限らず、他の機械装置に用いられてもよい。一例として、センサ40は、エンジンオイルの汚れ具合をチェックするためのチェックセンサに転用してもよい。
The
また、上記の実施例1では、ギャップ部GAの一部をジャケット部材410A(被覆部材)で塞ぐことによって非検知領域が設けられているが、磁気を遮蔽する磁気シールド部材(例えば、鉄等の強磁性体の網を樹脂で被覆したもの。)によってギャップ部の一部を覆い、外部空間とを磁気的に遮蔽することによって非検知領域を設けることもできる。 Moreover, according to the first embodiment, although the non-detection area is provided by plugging part of the gap portion G A jacket member 410A (covering member), a magnetic shield member for shielding a magnetic (e.g., iron or the like The non-detection region can also be provided by covering a part of the gap portion with a resin of a ferromagnetic net of 3) and covering the outer space with a magnetic shield.
1 産業用ロボット
20 減速機
30 サーボモータ
40A センサ
202 入力軸
202a 駆動側歯車
204 入力歯車
206 ケース
208 キャリア
210 クランク軸
212a、212b 揺動歯車
214 支持部材
402A 永久磁石
406A 箱状電極
408A 保持部材
410A ジャケット部材
A1〜A5 アーム
J1〜J6 関節部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (16)
前記電極間の少なくとも一部に前記磁性粉が集積可能な検知領域が設けられ、
前記検知領域以外の前記電極の周囲の空間である非検知領域において前記磁性粉の集積が抑制された、
ことを特徴とするセンサ。 A sensor that applies a magnetic field between the electrodes, accumulates magnetic powder floating in the lubricating oil between the electrodes, and detects a decrease in electrical resistance between the electrodes,
A detection region capable of accumulating the magnetic powder is provided in at least a part between the electrodes,
Accumulation of the magnetic powder is suppressed in a non-detection region that is a space around the electrode other than the detection region,
A sensor characterized by that.
第1電極と、
第2電極と、を含み、
前記第1電極と前記第2電極との間にギャップ部が設けられ、
前記ギャップ部の少なくとも一部に、前記磁場が印加される検知領域が設けられた、
請求項1に記載のセンサ。 The electrode is
A first electrode;
A second electrode,
A gap is provided between the first electrode and the second electrode;
A detection region to which the magnetic field is applied is provided in at least a part of the gap portion.
The sensor according to claim 1.
請求項2に記載のセンサ。 The first electrode is a magnet for generating the magnetic field;
The sensor according to claim 2.
請求項2に記載のセンサ。 A magnet for generating the magnetic field;
The sensor according to claim 2.
請求項3から請求項4のいずれか一項に記載のセンサ。 In the non-detection region, provided with a covering member that covers the electrode and suppresses the accumulation of the magnetic powder,
The sensor according to any one of claims 3 to 4.
請求項3から請求項5のいずれか一項に記載のセンサ。 The entire circumference of the magnet was covered with a magnet covering member,
The sensor according to any one of claims 3 to 5.
請求項3から請求項6のいずれか一項に記載のセンサ。 The magnetic field is selectively applied to the sensing region;
The sensor according to any one of claims 3 to 6.
請求項3から請求項7のいずれか一項に記載のセンサ。 A plurality of the detection areas are provided,
The sensor according to any one of claims 3 to 7.
前記磁石のN極に隣接して前記第1検知領域が設けられ、
前記磁石のS極に隣接して前記第2検知領域が設けられた、
請求項8に記載のセンサ。 Having a first detection area and a second detection area;
The first sensing region is provided adjacent to the north pole of the magnet;
The second detection region is provided adjacent to the south pole of the magnet.
The sensor according to claim 8.
前記複数の第2電極と前記第1電極との間にそれぞれ前記ギャップ部が設けられ、
前記ギャップ部のそれぞれに前記検知領域が設けられた、
請求項8に記載のセンサ。 A plurality of the second electrodes;
The gap portions are provided between the plurality of second electrodes and the first electrode, respectively.
The detection region is provided in each of the gap portions,
The sensor according to claim 8.
請求項10に記載のセンサ。 In the plurality of detection regions, the gap lengths are different from each other.
The sensor according to claim 10.
前記複数の電極対において、ギャップ長がそれぞれ異なる、
請求項8に記載のセンサ。 A plurality of electrode pairs of the first electrode and the second electrode;
In the plurality of electrode pairs, the gap lengths are different from each other.
The sensor according to claim 8.
前記凹部の奥部に前記検知領域が設けられた、
請求項3から請求項12のいずれか一項に記載のセンサ。 Has a narrow recess on the outer periphery,
The detection area is provided at the back of the recess,
The sensor according to any one of claims 3 to 12.
請求項3から請求項13のいずれか一項に記載のセンサ。 A filter member that is disposed between the detection region and the external space and prevents the passage of foreign particles having a large particle diameter,
The sensor according to any one of claims 3 to 13.
請求項3から請求項14のいずれか一項に記載のセンサ。 Constructed so that magnetic flux does not leak outside from the detection area,
The sensor according to any one of claims 3 to 14.
前記第1電極に形成された第1平面と、
前記第2電極に形成された、第1平面と平行に対向する第2平面と、で挟まれた領域であり、
前記磁束が、前記検知領域において、前記第1平面及び前記第2平面と垂直に交わる、
請求項3から請求項15のいずれか一項に記載のセンサ。 The detection area is
A first plane formed on the first electrode;
A region sandwiched between a second plane formed in the second electrode and facing in parallel with the first plane;
The magnetic flux intersects the first plane and the second plane perpendicularly in the detection region;
The sensor according to any one of claims 3 to 15.
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