JP2023164542A - センサ - Google Patents
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Abstract
Description
特に、近年、減速機等の小型化が求められており、これに対応可能なコンパクト化されたセンサへの要求があった。同時に、センサにおいて、動作確実性と故障予知および故障検知の正確性とが求められているため、これらを、同時に実現したいという要求があった。
前記第1の電極に対してギャップを介して配置される第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極が配置されたセンサ本体と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる捕捉部と、
を備えたセンサにおいて、
前記捕捉部に集まった導体粒子を介し、外周方向に通電することにより上記課題を解決した。
また、外周方向に検知方向を設定できるため、軸線方向となる検知ギャップをセンサの周方向に複数設ける場合に比べても、検知感度を落とすことなくセンサを小型化することができる。
前記第1の電極に対して周方向にギャップを有して離間する第2の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記第1の電極と前記吸着部と前記第2の電極とが周方向に配置され、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第2の電極とを周方向に短絡して、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電気抵抗を変化させることにより上記課題を解決した。
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第3の電極とを周方向に短絡して、前記第1の電極と前記第3の電極との間の電気抵抗を変化させることができる。
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第4の電極とを周方向に短絡して、前記第1の電極と前記第4の電極との間の電気抵抗を変化させることができる。
前記センサ本体を周方向に4分割した磁石と、
前記センサ本体における前記磁石の間のギャップを充填するように配置された吸着部と、
を備え、
前記吸着部が、前記磁石の外周面よりも径方向外側に突出し、
前記磁石が径方向に着磁されるとともに、周方向に隣接する前記磁石では互いに逆向きに着磁され、
前記磁石が電極とされて、前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記磁石を互いに周方向に短絡して、前記電極とされた磁石の間の電気抵抗を変化させることにより上記課題を解決した。
前記第1の電極と前記第2の電極との間に第1の捕捉部が配置され、
前記第2の電極と前記第3の電極との間に第2の捕捉部が配置され、
前記第1の電極と前記第2の電極と前記第3の電極とがセンサ本体の軸方向に配置されたことにより上記課題を解決した。
前記第1の電極に対して軸線方向にギャップを有して離間する第2の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記第1の電極と前記吸着部と前記第2の電極とが軸線方向に積み重ねられ、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第2の電極とを軸線方向に短絡して、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電気抵抗を変化させることにより上記課題を解決した。
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記第1の電極と前記第2の電極と前記第3の電極と、各前記吸着部と、が軸線方向に積み重ねられ、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第3の電極とを軸線方向に短絡して、前記第1の電極と前記第3の電極との間の電気抵抗を変化させることができる。
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記第1から前記第4の電極と、各前記吸着部と、が軸線方向に積み重ねられ、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第4の電極とを軸方向に短絡して、前記第1の電極と前記第4の電極との間の電気抵抗を変化させることができる。
前記センサ本体を軸線方向に3分割した磁石と、
前記センサ本体における軸線方向の前記磁石の間のギャップを充填するように配置された吸着部と、
を備え、
前記磁石と前記吸着部とが軸線方向に重ねられ、
前記吸着部が、前記磁石の外周面よりも径方向外側に突出し、
前記磁石が径方向に着磁されるとともに、軸線方向に隣接する前記磁石では互いに逆向きに着磁され、
前記磁石が電極とされて、前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記磁石を互いに軸線方向に短絡して、前記電極とされた磁石の間の電気抵抗を変化させることにより上記課題を解決した。
前記第1の電極に対して軸線方向にギャップを有して離間する第2の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる捕捉部と、
を備え、
前記捕捉部が軸方向長さの異なる種類を有することにより上記課題を解決した。
前記第1の電極に対して軸線方向にギャップを有して離間する第2の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記第1の電極と前記吸着部と前記第2の電極とが軸線方向に積み重ねられ、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第2の電極とを軸線方向に短絡して、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電気抵抗を変化させることにより上記課題を解決した。
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記第1の電極と前記吸着部と前記第3の電極とが軸線方向に積み重ねられ、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第3の電極とを軸線方向に短絡して、前記第1の電極と前記第3の電極との間の電気抵抗を変化させることができる。
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第4の電極とを周方向に短絡して、前記第1の電極と前記第4の電極との間の電気抵抗を変化させることができる。
前記磁石が、軸線方向に向かう磁束を形成するように配置されることができる。
前記センサ本体は、軸線方向に積み重ねられた第1の電極と吸着部と第2の電極と、 軸線方向に着磁された磁石と、
を備え、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第2の電極と外周表面が軸線方向に短絡して、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電気抵抗を変化させることにより上記課題を解決した。
図1は、本発明の第1実施形態に係るセンサを備える機構の一例を示す断面図である。図において、符号1は、機構である。
なお、複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない。
図2は、本実施形態に係るセンサを示す斜視図である。図3は、本実施形態に係るセンサを示す端面図である。図4は、本実施形態に係るセンサにおける電極配置を示す説明図である。図において、符号10はセンサを示している。
第1の電極11と、第2の電極12と、第3の電極13と、第4の電極14とは、センサ10の端面10aから見て四分円の円弧を有する略扇形の断面形状を有する。第1の電極11と、第2の電極12と、第3の電極13と、第4の電極14とは、いずれも、略同一形状とされる。
第1の電極11、第2の電極12、第4の電極14、第3の電極13においては、それぞれの外周表面11a~14aが、同じ円筒面として面一になるように配置される。
第1の電極11と、第2の電極12と、第3の電極13と、第4の電極14とは、端面10aに沿った方向で互いに離間している。各電極11~14の間にギャップG1~G4が形成される。
第1の電極11と、第2の電極12と、第3の電極13と、第4の電極14とは、いずれも磁化方向がセンサ10の径方向とされる。
吸着部(捕捉部)15は、第1の電極11と第3の電極13との間のギャップG2を埋めるように設けられるとともに、外周表面11a,13aよりも径方向外側に突出する吸着凸部15G2を有する。
吸着部(捕捉部)15は、第3の電極13と第4の電極14との間のギャップG4を埋めるように設けられるとともに、外周表面13a,14aよりも径方向外側に突出する吸着凸部15G4を有する。
第1の電極11と第2の電極12との間には、N極である第1の電極11の外周表面11aから、吸着凸部15G1の径方向外側を通り、S極である第2の電極12の外周表面12aに向かう磁束線が形成される。
第1の電極11と第3の電極13との間には、N極である第1の電極11の外周表面11aから、吸着凸部15G2の径方向外側を通り、S極である第3の電極13の外周表面13aに向かう磁束線が形成される。
第4の電極14と第3の電極13との間には、N極である第4の電極14の外周表面14aから、吸着凸部15G4の径方向外側を通り、S極である第3の電極13の外周表面13aに向かう磁束線が形成される。
複数の電極11~14は、互いに絶縁されており、図4に示すように、第1の電極11およびそれ以外の電極12~14のいずれか一箇所から成る一対の電極と、当該一対の電極の間に配置された吸着部(捕捉部)15とによって1つの検知ユニットが構成されている。
図4において、第1の電極11の出力ラインには「+」を、また、それ以外の電極12~14の出力ラインには「―」を記載することで、検知ユニットの対を示している。
本実施形態では、センサ10は第2の電極12,第3の電極13,第4の電極14に対応して、3つの検知ユニットが構成されている。電極12~14の数、および検知ユニットの数は特に限定されない。
センサ10の電極11~14である磁石は、対となる電極11~14の間に磁束線を形成するので、図5に示すように、潤滑油内に含まれる導体粒子(摩耗粉)mpは吸着部(捕捉部)15に吸着される。この際、電極11~14が吸着部(捕捉部)15の直近となる位置から径方向に磁束を形成しているので、導体粒子mpの吸着効率が高くなる。
このように、吸着部(捕捉部)15の付近に導体粒子mpが集積されると、検知ユニットにおける電気抵抗が変化する。導体粒子(摩耗粉)mpが吸着されていない状態において、複数の検知ユニットのそれぞれにおける電気抵抗は同一であってもよい。
吸着凸部15G1の付近に導体粒子mpが集積されると、第2の電極12に対応する検知ユニットにおける電気抵抗が変化する。
吸着凸部15G2の付近に導体粒子mpが集積されると、第3の電極13に対応する検知ユニットにおける電気抵抗が変化する。
吸着凸部15G1と吸着凸部15G3との付近にいずれも導体粒子mpが集積されると、第4の電極14に対応する検知ユニットにおける電気抵抗が変化する。
または、吸着凸部15G2と吸着凸部15G4との付近にいずれも導体物質が集積されると、第4の電極14に対応する検知ユニットにおける電気抵抗が変化する。
この検知は、吸着凸部15G2の周辺と吸着凸部15G4の周辺との両方に、導体粒子mpが集積された状態で、始めて可能となる。
しかも、いずれも、二段階、二系統の検知ユニットを設けたことになる。したがって、故障予知の確実性を向上することができる。
また、他の全ての電極12~14に対して検知ユニットを形成する第1の電極11を、導体粒子mpの量が多い箇所に対応するようにセンサ10の配置を設定することが好ましい。
また、外周表面11a~14aに沿った周方向rtdに検知ユニットにおける検知方向を設定できるため、軸線axd方向となる検知ギャップをセンサの周方向に複数設ける場合に比べても、検知感度を落とすことなくセンサを小型化することができる。
また磁石である電極11~14が吸着部(捕捉部)15の直近となる位置から径方向に磁束を形成しているので、導体粒子mpの吸着効率が高く、小型化しても吸着効率を低下させることがない。
さらに、本実施形態のセンサ10によれば、部品点数を抑えて、組み立てを容易にし、製造コストを抑制することができる。
なお、本実施形態のセンサ10では、各電極11~14となる磁石を、断面が扇形となるように構成したが、図6に示すように、周方向に4分割された円環状の断面を有する構成とすることもできる。
この場合でも、各電極11~14は、いずれも磁化方向がセンサ10の径方向とされる。第1の電極11と第3の電極13とは、いずれも、同じ極性が外周表面11a,13aとなるように着磁される。第2の電極12と第4の電極14とは、いずれも、同じ極性が外周表面12a,14aとなるように着磁される。なお、隣接するそれぞれの電極11~14は、異なる極性を有するように着磁される。
本実施形態のセンサ10では、図7に示すように、各電極11~14からの出力ラインとして、フレキシブル基板11f~14fを用いることができる。
同様に、本実施形態のセンサ10では、フレキシブル基板12fを第2の電極12に固定接続し、フレキシブル基板13fを第3の電極13に固定接続し、フレキシブル基板14fを第4の電極14に固定接続する。
図7は、本実施形態におけるセンサを示す斜視図である。図8は、本実施形態に係るセンサを示す端面図である。図において、符号20はセンサを示している。
本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、センサおよび磁石の外形に関する点である。なお、図1に示した機構1に関する構成はその説明を省略する。
第1の電極21と第2の電極22と第3の電極23と第4の電極24とは、角柱体の側面を形成する。
第1の電極21と、第2の電極22と、第3の電極23と、第4の電極24とは、センサ20の端面20aから見て略矩形の断面形状を有する。これらの電極21~24は、矩形の平板状とされる。第1の電極21と、第2の電極22と、第3の電極23と、第4の電極24とは、いずれも、略同一形状とされる。
第1の電極21、第2の電極22、第4の電極24、第3の電極23においては、それぞれの外周表面21a~24aが、軸線axdから同じ距離にある正方向の各辺である断面形状になるように配置される。
第1の電極21と、第2の電極22と、第3の電極23と、第4の電極24とは、端面20aに沿った方向で互いに離間している。各電極21~24の間にギャップG1~G4が形成される。
第1の電極21と、第2の電極22と、第3の電極23と、第4の電極24とは、いずれも磁化方向がセンサ20の径方向とされる。つまり、各電極21~24は、平板状の主面となる表裏面に両極性を有するように磁化された薄い板状磁石である。
吸着部(捕捉部)25は、第1の電極21と第3の電極23との間のギャップG2を埋めるように設けられるとともに、外周表面21a,22aよりも径方向外側に突出する吸着凸部25G2を有する。
吸着部(捕捉部)25は、第3の電極23と第4の電極24との間のギャップG4を埋めるように設けられるとともに、外周表面23a,24aよりも径方向外側に突出する吸着凸部25G4を有する。
吸着凸部25G1~25G4は、径方向における突出高さがいずれも、同じ寸法となるように形成される。なお、吸着凸部25G1~25G4は、径方向における突出高さが、互いに異なる寸法など、任意の寸法となるように形成されてもよい。吸着凸部25G1~25G4における径方向における突出高さによって、後述する検出感度を調節することができる。
第1の電極21と第2の電極22との間には、N極である第1の電極21の外周表面21aから、吸着凸部25G1の径方向外側を通り、S極である第2の電極22の外周表面22aに向かう磁束線が形成される。
第1の電極21と第3の電極23との間には、N極である第1の電極21の外周表面21aから、吸着凸部25G2の径方向外側を通り、S極である第3の電極23の外周表面23aに向かう磁束線が形成される。
第4の電極24と第3の電極23との間には、N極である第4の電極24の外周表面24aから、吸着凸部25G4の径方向外側を通り、S極である第3の電極23の外周表面23aに向かう磁束線が形成される。
また、各電極21~24には、端面20aとは逆側に、磁石ではない導体部分を設けることもできる。この場合、各電極21~24においては、それぞれ、磁石と導体部分とが互いに接触して導電性を有している。
複数の電極21~24は、互いに絶縁されており、第1の電極21およびそれ以外の電極22~24のいずれか一箇所から成る一対の電極と、当該一対の電極の間に配置された吸着部(捕捉部)25とによって1つの検知ユニットが構成されている。
本実施形態では、第2の電極22と第3の電極23とに対応する複数の検知ユニットは互いに並列に接続されている。第1の電極21と第2の電極22との間には、同一の電圧源からの電圧が印加されている。また、第1の電極21と第3の電極23との間には、同一の電圧源からの電圧が印加されている。
吸着凸部25G1の付近に導体粒子mpが集積されると、第2の電極22に対応する検知ユニットにおける電気抵抗が変化する。
吸着凸部25G2の付近に導体粒子mpが集積されると、第3の電極23に対応する検知ユニットにおける電気抵抗が変化する。
吸着凸部25G1と吸着凸部25G4との付近にいずれも導体粒子mpが集積されると、第4の電極24に対応する検知ユニットにおける電気抵抗が変化する。
または、吸着凸部25G2と吸着凸部25G4との付近にいずれも導体物質が集積されると、第4の電極24に対応する検知ユニットにおける電気抵抗が変化する。
この検知は、吸着凸部25G1の周辺と吸着凸部25G3の周辺との両方に、導体粒子mpが集積された状態で、始めて可能となる。
この検知は、吸着凸部25G2の周辺と吸着凸部25G4の周辺との両方に、導体粒子mpが集積された状態で、始めて可能となる。
しかも、いずれも、二段階、二系統の検知ユニットを設けたことになる。したがって、障予知の確実性を向上することができる。
また、他の全ての電極22~24に対して検知ユニットを形成する第1の電極21を、導体粒子mpの量が多い箇所に対応するようにセンサ20の配置を設定することが好ましい。
また、外周表面21a~24aに沿った周方向rtdに検知ユニットにおける検知方向を設定できるため、軸線axd方向となる検知ギャップをセンサの周方向に複数設ける場合に比べても、検知感度を落とすことなくセンサを小型化することができる。
また磁石である電極21~24が吸着部(捕捉部)25の直近となる位置から径方向に磁束を形成しているので、導体粒子mpの吸着効率が高く、小型化しても吸着効率を低下させることがない。このため、さらなる小型化が可能である。
さらに、本実施形態のセンサ20によれば、部品点数を抑えて、組み立てを容易にし、また、安価な板状磁石を用いて、製造コストを抑制することができる。
なお、本実施形態のセンサ20では、各電極21~24となる磁石が、吸着凸部25G1~25G4と離間した部分があるように構成したが、図10に示すように、吸着凸部25G1~25G4と中央部25cとの基部に各電極21~24となる磁石を嵌め込む溝部25mを有する構成とすることもできる。
この場合、溝部25mは、各電極21~24における外周表面21a~24aを覆わないようにすることが好ましい。
同時に、溝部25mを設けても、各ギャップG1~G4の周方向rtdの寸法は変化しないようにすることが好ましい。
なお、本実施形態のセンサ20では、端面20aにおいて、各電極21~24および吸着部(捕捉部)25が面一となるように構成したが、図11に示すように、端面20dを中央部が軸線axd方向の外側向きに突出した傾斜面として形成し、さらに、磁石とされる電極26a~26dを有する構成とすることもできる。
この場合でも、電極26a~26dおよび電極21~24は、隣接する磁石と異なる極性を有するように配置される。
この場合、磁石とされた各電極21~24が、N極とS極となる面が互いに対向した平行状態に配置されているため、フレキシブル基板11f~14fを吸着部25に押圧する押圧力が第1実施形態に比べて大きくなり、より強固に固定することができ、良好な接触を維持することができる。
図12は、本実施形態におけるセンサを示す軸線方向に沿った断面図である。図13は、本実施形態に係るセンサの磁石を示す説明図である。図において、符号30はセンサを示している。
本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、センサの構成に関する点である。なお、図1に示した機構1に関する構成はその説明を省略する。
第1の電極31と、第2の電極32と、第3の電極33とは、軸線axd方向に見て、軸線axdを中心とする円形の輪郭形状を有する板体とされる。第1の電極31と、第2の電極32と、第3の電極33とは、いずれも略同一輪郭形状で略同一厚さとされる。 第2の電極32と、第1の電極31と、第3の電極33とは、軸線axd方向に積層されており、先端30aから基端に向けて軸線axd方向に沿って、第2の電極32、第1の電極31、第3の電極33の順に並んで配置されている。
第2の電極32、第1の電極31、第3の電極33においては、それぞれの外周表面31a~33aが、同じ円筒面として面一になるように配置される。
第2の電極32と、第1の電極31と、第3の電極33とは、いずれも軸線axdと直交する方向における径寸法が等しく設定される。
第1の電極31と第2の電極32との軸線axdに沿った方向における離間距離がギャップG1とされる。第1の電極31と第3の電極33との軸線axdに沿った方向における離間距離がギャップG2とされる。
第1の電極31と、第2の電極32と、第3の電極33とは、いずれも磁化方向がセンサ30の径方向とされる。
第1の電極31は、径方向外側の外周表面31aのうち、その半周ごとにそれぞれ極性が異なるように着磁される。また、第2の電極32と、第3の電極33とは、いずれも外周表面32a,33aのうち、その半周ごとにそれぞれ極性が異なるように着磁される。
つまり、第1の電極31は、第2の電極32および第3の電極33に対して、同じ状態に極性を着磁した磁石を、軸線axdまわりに半周分回転して配置したものである。
吸着部(捕捉部)35は、第1の電極31と第3の電極33との間のギャップG2を埋めるように設けられるとともに、外周表面31a,32aよりも径方向外側に突出する吸着凸部35G2を有する。
軸線axdに沿った方向における第3の電極33の外側位置、つまり、センサ30の基部側には、吸着部(捕捉部)35と同じ材質で形成された基端部分35bが形成される。基端部分35bは、軸線axd方向視して、吸着凸部35G1,35G2と同じ輪郭形状を有する。また、基端部分35bは、吸着凸部35G1,35G2と同じ軸線axdに沿った方向厚さ寸法を有する。
ネジ38の径方向周囲には、筒37が設けられる。筒37は、各電極31~33と、ネジ38とが、互いに絶縁状態を維持するとともに、電極31~33および吸着凸部35G1,35G2と、先端部分35a、基端部分35bとにおいて、径方向における互いの固定位置を設定する機能を有する。
複数の電極31~33は、互いに絶縁されており、第1の電極31およびそれ以外の電極32~33のいずれか一箇所から成る一対の電極と、当該一対の電極の間に配置された吸着部(捕捉部)35とによって1つの検知ユニットが構成されている。
図14において、第1の電極31の出力ラインには「+」を、また、それ以外の電極32,33の出力ラインには「―」を記載することで、検知ユニットの対を示している。
本実施形態では、センサ30は第2の電極32,第3の電極33に対応して、2つの検知ユニットが構成されている。電極32~33の数、および検知ユニットの数は特に限定されない。センサ30の電極31~33である磁石は、対となる電極31~33の間に磁束線を形成するので、図15に示すように、潤滑油内に含まれる導体粒子(摩耗粉)mpは吸着部(捕捉部)35に吸着される。このように、吸着部(捕捉部)35の付近に導体粒子mpが集積されると、検知ユニットにおける電気抵抗が変化する。導体粒子(摩耗粉)mpが吸着されていない状態において、複数の検知ユニットのそれぞれにおける電気抵抗は同一であってもよい。
吸着凸部35G1の付近に導体粒子mpが集積されると、第2の電極32に対応する検知ユニットにおける電気抵抗が変化する。
吸着凸部35G2の付近に導体粒子mpが集積されると、第3の電極33に対応する検知ユニットにおける電気抵抗が変化する。
また、他の全ての電極32,33に対して検知ユニットを形成する第1の電極31を、導体粒子mpの量が多い箇所に対応するようにセンサ30の配置を設定することが好ましい。
また、外周表面31a~33aに沿った軸線axdに沿った検知ユニットを隣接して、かつ、軸線axdに沿った方向に検知方向を設定できるため、軸線axd方向となる検知ギャップをセンサの周方向に複数設ける場合に比べても、検知感度を落とすことなくセンサを小型化することができる。
また磁石がセンサ表面に露出し、かつ、磁石が電極31~33と兼用されており、吸着部(捕捉部)35の直近となる位置から径方向に磁束を形成しているので、導体粒子mpの吸着効率が高く、小型化しても吸着効率を低下させることがない。
さらに、本実施形態のセンサ30によれば、部品点数を抑えて、組み立てを容易にし、製造コストを抑制することができる。
なお、本実施形態のセンサ30では、各電極31~33に対する検知ユニットが二系統並列となるように構成したが、図16に示すように、検知ユニットを二段階に形成する構成とすることもできる。
図16において、第2の電極32の出力ラインには「+」を、また、それ以外の電極31,33の出力ラインには「―」を記載することで、検知ユニットとなる対を示している。
この検知は、吸着凸部35G1の周辺と吸着凸部35G2の周辺との両方に、導体粒子mpが集積された状態で、始めて可能となる。
図17は、本実施形態におけるセンサを示す斜視図である。
本実施形態において、上述した第3実施形態と異なるのは、吸着部(捕捉部)の形状に関する点であるため、対応する構成には。同一の符号を付してその説明を省略する。
具体的には、ギャップG1,G2となる吸着凸部35G1,35G2が、周方向の半分程度とされて、それ以外の電極31~33の周方向部分が、吸着部(捕捉部)35とおなじ樹脂により覆われる。つまり、吸着部(捕捉部)35として、略円柱状のケース35Bを有する構成とされる。
ケース35Bには、電極31~33の外周表面31a~33aの半周程度を露出させる窓部35Ba~35Bcが設けられる。
同様に、本実施形態のセンサ30では、フレキシブル基板32fを第2の電極32に固定接続し、フレキシブル基板33fを第3の電極33に固定接続する。
また、これらのフレキシブル基板31f,32f,33fは、ライン通路35Dfの内部を経て検知部5に接続される。
図19は、本実施形態におけるセンサを示す分解斜視図である。
本実施形態において、上述した第4実施形態と異なるのは、磁石の形状に関する点であるため、対応する構成には。同一の符号を付してその説明を省略する。
具体的には、第1の電極31と、第2の電極32と、第3の電極33とは、軸線axdを中心とする矩形の板体とされる。第1の電極31と、第2の電極32と、第3の電極33とは、軸線axd方向に積層されており、先端30aから基端に向けて軸線axd方向に沿って、第2の電極32、第1の電極31、第3の電極33の順に並んで配置されている。
第2の電極32、第1の電極31、第3の電極33においては、それぞれの外周表面31a~33aの4辺が、同じ角柱の表面として互いに面一になるように配置される。
第2の電極32と、第1の電極31と、第3の電極33とは、いずれも軸線axdと直交する方向における径寸法(対応する矩形の一辺の長さ、あるいは、矩形の対角線長さ)が等しく設定される。
第1の電極31は、径方向外側の外周表面31aのうち、軸線axdの両側で対向する一組のごとにそれぞれ極性が異なるように着磁される。また、第2の電極32と、第3の電極33とは、いずれも外周表面32a,33aのうち、軸線axdの両側で対向する一組のごとにそれぞれ極性が異なるように着磁される。
つまり、第1の電極31は、第2の電極32および第3の電極33に対して、同じ状態に極性を着磁した磁石を、軸線axdまわりに半周分回転して配置したものである。
さらに、各電極31~33が矩形の輪郭形状を有することで、各電極31~33をケース35Bに取り付ける際に、着磁方向の設定を容易な状態で固定することが可能となる。
なお、本実施形態のセンサ30では、ケース35Bの外形が略円柱状となるように構成したが、図20に示すように、ケース35Bの外形が略角柱状となる構成とすることもできる。
この例では、矩形輪郭を有する各電極31~33における辺と、略角柱状となるケース35Bの辺とが平行になるように、互いに配置することができる。
これにより、各電極31~33をケース35Bに取り付ける際に、着磁方向の設定をさらに容易な状態で固定することが可能となる。
さらに、本実施形態のセンサ30では、ケース35Bを一体として説明したが、図21に示すように、ケース35Bを軸線axdと平行な平面で二分割してもよい。
この例では、さらに、磁石である各電極31~33が矩形輪郭の平板状であり、ライン通路35Dfを有し、出力ラインとして、フレキシブル基板31f,32f,33fが備えられる。
また、ライン通路35Dfは、外周表面31a,32a,33aに接するように、軸線axdに沿った方向に下ケース35Dに形成される。ライン通路35Dfは、基端部分35b側に開口しており、先端30a側が閉塞している。
同様に、本例のセンサ30では、フレキシブル基板32fを第2の電極32に固定接続し、フレキシブル基板33fを第3の電極33に固定接続する。
また、これらのフレキシブル基板31f,32f,33fは、ライン通路35Dfの内部を経て検知部5に接続される。
図22は、本実施形態におけるセンサにおける電極配置を示す軸線に沿った断面図である。
本実施形態において、上述した第3実施形態と異なるのは、電極の数に関する点であるため、対応する構成には。同一の符号を付してその説明を省略する。
各電極31~34は、軸線axd方向に積層されており、先端30aから基端部分35bに向けて軸線axd方向に沿って、第2の電極32、第1の電極31、第3の電極33、第4の電極34の順に並んで配置されている。
本実施形態において、第4の電極34の着磁方向は、第1の電極31と同じ方向で、隣接する第3の電極33の着磁方向とは、逆向きとされる。
図22において、第1の電極31の出力ラインには「+」を、また、それ以外の電極32~34の出力ラインには「―」を記載することで、検知ユニットとなる対を示している。
これに対して、第4の電極34に対応する検知ユニットでの電気抵抗変化は、2箇所の吸着凸部35G1,35G3での電気抵抗変化を検出することになる。このため、複数の検知ユニットにおいて、異なる状態を検知することが可能となる。つまり、2段階に電気抵抗変化を検出することになる。したがって、故障予知の確実性を向上することができる。
さらに、「+」「―」「―」「―」、および、「―」「―」「―」「+」する検知ユニット設定も可能であり、この場合、三段階の電気抵抗変化を検出することが可能となる。
図23は、本実施形態におけるセンサを示す軸線方向に沿った断面図である。図24は、本実施形態に係るセンサの磁石を示す説明図である。図において、符号40はセンサを示している。
本実施形態において、上述した第3実施形態と異なるのは、センサの構成に関する点である。なお、図1に示した機構1に関する構成はその説明を省略する。
第1の電極41と、吸着部(捕捉部)45と、第2の電極42とは、軸線axd方向に積み重ねられており、上端面40aから軸線axd方向に沿って、第1の電極41と、吸着部(捕捉部)45と、第2の電極42の順に並んで配置されている。
第1の電極41、第2の電極42においては、それぞれの外周表面41a,42aが、同じ円筒面として面一になるように配置される。第1の電極41の上端面40a側には、例えばワッシャとされる電極板41bが配置される。
第1の電極41は、磁石とされる。磁石は、永久磁石によって構成される。
第1の電極41は、図24に示すように、磁化方向が軸線axdに沿った方向とされる。
第2の電極42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構成される。
吸着部(捕捉部)45は、第1の電極41と第2の電極42との間のギャップG1を埋めるように設けられるとともに、外周表面31a,32aよりも径方向外側に突出する吸着凸部45G1を有する。
第1の電極41および第2の電極42の間のギャップG1の軸線axd方向の厚さ寸法は、潤滑油内に含まれる導体物質の寸法よりも大きくなっている。一例として、導体物質の寸法は1.0μm~100μm程度であり、ギャップG1の間隔は初期摩耗鉄粉で短絡しない程度の距離にすることが好ましい。ギャップG1の軸線axdに沿った方向における寸法は、それぞれ同じ値とされる。
ボルト(締結部材)48の径方向周囲には、筒47が設けられる。筒47は、第1の電極41と第2の電極42と、BPルと48とが、互いに絶縁状態を維持するとともに、第1の電極41と第2の電極42と吸着凸部45G1とにおいて、径方向における互いの固定位置を設定する機能を有する。筒47を設けないこともできる。
第1の電極41と第2の電極42とは、互いに絶縁されており、第1の電極41と第2の電極42とから成る一対の電極と、当該一対の電極の間に配置された吸着部45とによって1つの検知ユニットが構成されている。
また磁石がセンサ表面に露出し、かつ、磁石が第1の電極41と兼用されており、吸着部(捕捉部)45の径方向外側となる位置に磁束を形成しているので、導体粒子mpの吸着効率が高く、小型化しても吸着効率を低下させることがない。また、軸線axdに沿った方向の寸法を設定することで、検知感度を設定することが可能であり、初期摩耗粉での誤動作防止に対応しても、径寸法が大きくなることを防止できる。
さらに、本実施形態のセンサ40によれば、部品点数を抑えて、組み立てを容易にし、製造コストを抑制することができる。
図25は、本実施形態におけるセンサを示す軸線方向に沿った断面図である。図26は、本実施形態に係るセンサの電極配置を示す説明図である。
本実施形態において、上述した第7実施形態と異なるのは、第2の電極およびケースの構成に関する点であり、これ以外の対応する構成は同一の符号を付してその説明を省略する。
図25に示すように、センサ40は略円柱状の外形を有しており、複数の検知ユニットと、当該検知ユニットにおいて電気抵抗が変化した場合に信号を出力する検知部5と、を備えている。
複数の検知ユニットのそれぞれにおける検知方向は、ギャップG1によって設定され、いずれも軸線axdに沿った方向である。
本実施形態では、複数の検知ユニットは互いに並列に接続されており、第1の電極41および複数の第2の電極42A,42B,42C,42Dとの間には、同一の電圧源からの電圧が印加されている。検知部5は、設定された任意の数の検知ユニットにおいて電気抵抗が変化した場合に信号を出力する。例えば、検知部5は、2つ以上の検知ユニットにおいて電気抵抗が低下した場合にマニピュレータ等の上位制御装置に信号を出力するように設定されてもよいし、全ての検知ユニットにおいて電気抵抗が低下した場合に信号を出力するように設定されてもよい。
図27は、本実施形態におけるセンサを示す軸線方向に沿った断面図である。
本実施形態において、上述した第7および第8実施形態と異なるのは、吸着部(捕捉部)および磁石に関する点であり、これ以外の対応する構成は同一の符号を付してその説明を省略する。
また、第1の電極41の上端面40a側にはケース46bが設けられる。ケース46bは、第1の電極41の上端面40a側を覆っている。
第1の電極41と、第2の電極42とは、ほぼ同じ径寸法とされて、外周表面41aと外周表面42aとが、面一となる円筒面を形成している。磁石49は、第1の電極41および第2の電極42に比べて、小さな径寸法とされる。また、吸着部(捕捉部)45は、第1の電極41および第2の電極42に比べて、大きな径寸法となる吸着凸部45G1を有する。
なお、第1の電極41の外周表面41aと第2の電極42の外周表面42aとが、面一でなくてもよい。
また、第1の電極41と第2の電極42との間の沿面距離が短くなることによって、第1の電極41と第2の電極42との間の抵抗値が閾値まで低減するか短絡する状態まで吸着する導体摩耗粉の量が小さくなる。
つまり、径方向における吸着凸部45G1の突出量、および、軸線axd沿った方向における吸着凸部45G1の厚み寸法を増減することで、導体粒子が堆積した際に、短絡する第1の電極41と第2の電極42との沿面距離を変更できる。
なお、軸線axd沿った方向における吸着凸部45G1の厚み寸法は、ギャップG1と、磁石49の厚さ寸法とに依存する。
つまり、厚さ(軸線axd方向寸法)および/または径方向の突出量の異なる複数の吸着部(捕捉部)45の群が感度調整手段を構成する。
これにより、感度調整手段を選択することで、第1の電極41と第2の電極42との間の沿面距離を複数の値から選択することができる。
本実施形態におけるセンサ40は、感度調整手段を有することで、検知感度を所定の状態に設定することが可能となる。
これに対し、本実施形態におけるセンサ40は、寸法の異なる吸着部(捕捉部)45の群からなる感度調整手段を有することで、直径方向への延伸と同じ効果が得られるため、センサ40が大型化することがない。
10a,20a…端面
11,21,31,41…第1の電極
11a,12a,13a,14a,21a,22a,23a,24a,31a,32a,33a,41a,42a…外周表面
11f,12f,13f,14f,31f,32f,33f…フレキシブル基板
12,22,32,42,42A,42B,42C,42D…第2の電極
13,23,33…第3の電極
14,24,34…第4の電極
15,25,35,45…吸着部(捕捉部)
15G1,15G2,15G3,15G4,25G1,25G2,25G3,25G4,35G1,35G2,35G3,35G4,45G1…吸着凸部
25c…中央部
25m…溝部
26a,26b,26c,26d…電極
30a…先端
35a…先端部分
35b…基端部分
35B,46,46b…ケース
35Ba,35Bb,35Bc…窓部
35Bg…ネジ部
35C…上ケース
35D…下ケース
35Df…ライン通路
37,47…筒
38…ネジ(締結部材)
40a…上端面
41b…電極板
48…締結部材
48…ボルト(締結部材)
48a…ナット
49…磁石
axd…軸線
G1,G2,G3,G4…ギャップ
mp…導体粒子(摩耗粉)
柱状体のセンサ本体を有し、
前記センサ本体の側面に周方向に離間して配置された複数の磁石と、
前記センサ本体における複数の前記磁石の間のギャップを充填するように配置された絶縁体の吸着部と、
を備え、
前記吸着部が、前記磁石の外周面よりも径方向外側に突出し、
前記磁石が電極とされて、前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記磁石を互いに周方向に短絡して、前記磁石の間の電気抵抗を変化させる
ことにより上記課題を解決した。
本発明は、
前記磁石が径方向に着磁されるとともに、周方向に隣接する前記磁石では互いに逆向きに着磁される
ことができる。
本発明は、
複数の前記磁石が、径方向外側に向かう磁束を形成するように配置される
ことができる。
本発明は、
前記電極が、前記磁石と、前記磁石に接触して導電性を有する導体部分と、を備える
ことができる。
本発明は、
複数の前記磁石にはそれぞれ出力ラインが接続されている
ことができる。
前記第1の電極に対してギャップを介して配置される第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極が配置されたセンサ本体と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる捕捉部と、
を備えたセンサにおいて、
前記捕捉部に集まった導体粒子を介し、外周方向に通電することができる。
本発明のセンサによれば、導体粒子を検出するギャップが吸着部の外周表面に沿って設けられる。これにより、センサ端面の径方向に導体粒子を検出するギャップが設けられる場合に比べて、検知感度を落とすことなくセンサを小型化することができる。
また、外周方向に検知方向を設定できるため、軸線方向となる検知ギャップをセンサの周方向に複数設ける場合に比べても、検知感度を落とすことなくセンサを小型化することができる。
Claims (24)
- 第1の電極と、
前記第1の電極に対してギャップを介して配置される第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極が配置されたセンサ本体と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる捕捉部と、
を備えたセンサにおいて、
前記捕捉部に集まった導体粒子を介し、外周方向に通電する
ことを特徴するセンサ。 - 第1の電極と、
前記第1の電極に対して周方向にギャップを有して離間する第2の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記第1の電極と前記吸着部と前記第2の電極とが周方向に配置され、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第2の電極とを周方向に短絡して、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電気抵抗を変化させる
ことを特徴とするセンサ。 - 前記第1の電極と前記第2の電極とに対して周方向にギャップを有して離間する第3の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第3の電極とを周方向に短絡して、前記第1の電極と前記第3の電極との間の電気抵抗を変化させる
ことを特徴とする請求項2に記載のセンサ。 - 前記第1から第3の電極に対していずれも周方向にギャップを有して離間する第4の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第4の電極とを周方向に短絡して、前記第1の電極と前記第4の電極との間の電気抵抗を変化させる
ことを特徴とする請求項3に記載のセンサ。 - 前記電極の外周表面が柱状体の側面を形成する
ことを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載のセンサ。 - 前記電極が磁石とされ、外周表面から径方向外側に向かう磁束を形成するように配置される
ことを特徴とする請求項2から5のいずれかに記載のセンサ。 - 円筒状のセンサ本体を有し、
前記センサ本体を周方向に4分割した磁石と、
前記センサ本体における前記磁石の間のギャップを充填するように配置された吸着部と、
を備え、
前記吸着部が、前記磁石の外周面よりも径方向外側に突出し、
前記磁石が径方向に着磁されるとともに、周方向に隣接する前記磁石では互いに逆向きに着磁され、
前記磁石が電極とされて、前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記磁石を互いに周方向に短絡して、前記電極とされた磁石の間の電気抵抗を変化させることを特徴とするセンサ。 - 第1の電極と第2の電極と第3の電極とを備え、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に第1の捕捉部が配置され、
前記第2の電極と前記第3の電極との間に第2の捕捉部が配置され、
前記第1の電極と前記第2の電極と前記第3の電極とがセンサ本体の軸方向に配置された
ことを特徴とするセンサ - 第1の電極と、
前記第1の電極に対して軸線方向にギャップを有して離間する第2の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記第1の電極と前記吸着部と前記第2の電極とが軸線方向に積み重ねられ、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第2の電極とを軸線方向に短絡して、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電気抵抗を変化させる
ことを特徴とするセンサ。 - 前記第1の電極と前記第2の電極とに対して軸線方向にギャップを有して離間する第3の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記第1の電極と前記第2の電極と前記第3の電極と、各前記吸着部と、が軸線方向に積み重ねられ、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第3の電極とを軸線方向に短絡して、前記第1の電極と前記第3の電極との間の電気抵抗を変化させる
ことを特徴とする請求項9に記載のセンサ。 - 前記第1から第3の電極に対していずれも軸線方向にギャップを有して離間する第4の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記第1から前記第4の電極と、各前記吸着部と、が軸線方向に積み重ねられ、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第4の電極とを軸方向に短絡して、前記第1の電極と前記第4の電極との間の電気抵抗を変化させる
ことを特徴とする請求項10に記載のセンサ。 - 前記電極の外周表面が柱状体の側面に位置する
ことを特徴とする請求項9から11のいずれかに記載のセンサ。 - 前記電極が磁石とされ、外周表面から径方向外側に向かう磁束を形成するように配置される
ことを特徴とする請求項9から12のいずれかに記載のセンサ。 - 円筒状のセンサ本体を有し、
前記センサ本体を軸線方向に3分割した磁石と、
前記センサ本体における軸線方向の前記磁石の間のギャップを充填するように配置された吸着部と、
を備え、
前記磁石と前記吸着部とが軸線方向に重ねられ、
前記吸着部が、前記磁石の外周面よりも径方向外側に突出し、
前記磁石が径方向に着磁されるとともに、軸線方向に隣接する前記磁石では互いに逆向きに着磁され、
前記磁石が電極とされて、前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記磁石を互いに軸線方向に短絡して、前記電極とされた磁石の間の電気抵抗を変化させることを特徴とするセンサ。 - 第1の電極と、
前記第1の電極に対して軸線方向にギャップを有して離間する第2の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる捕捉部と、
を備え、
前記捕捉部が軸方向長さの異なる種類を有することを
特徴とするセンサ。 - 第1の電極と、
前記第1の電極に対して軸線方向にギャップを有して離間する第2の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記第1の電極と前記吸着部と前記第2の電極とが軸線方向に積み重ねられ、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第2の電極とを軸線方向に短絡して、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電気抵抗を変化させる
ことを特徴とするセンサ。 - 前記第1の電極に対して軸線方向にギャップを有して離間するとともに、前記第2の電極に対して周方向にギャップを有して離間する第3の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記第1の電極と前記吸着部と前記第3の電極とが軸線方向に積み重ねられ、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第3の電極とを軸線方向に短絡して、前記第1の電極と前記第3の電極との間の電気抵抗を変化させる
ことを特徴とする請求項16に記載のセンサ。 - 前記第1の電極に対して軸線方向にギャップを有して離間するとともに、前記第2の電極と前記第3の電極とに対して軸方向にギャップを有して離間する第4の電極と、
前記ギャップに配置されて外周表面が絶縁体からなる吸着部と、
を備え、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第4の電極とを周方向に短絡して、前記第1の電極と前記第4の電極との間の電気抵抗を変化させる
ことを特徴とする請求項17に記載のセンサ。 - 前記第2の電極、前記第4の電極、前記第3の電極が周方向に離間して並ぶとともに、それぞれの前記電極間のギャップに前記吸着部が配置される
ことを特徴とする請求項18記載のセンサ。 - 前記電極の外周表面が柱状体の側面に位置する
ことを特徴とする請求項16から19のいずれかに記載のセンサ。 - 軸線方向で少なくとも前記第2の電極よりも前記第1の電極に近接する側に磁石が配置され、
前記磁石が、軸線方向に向かう磁束を形成するように配置される
ことを特徴とする請求項16から20のいずれかに記載のセンサ。 - 前記第1の電極が磁石とされる
ことを特徴とする請求項21に記載のセンサ。 - 円筒状のセンサ本体を有し、
前記センサ本体は、軸線方向に積み重ねられた第1の電極と吸着部と第2の電極と、 軸線方向に着磁された磁石と、
を備え、
前記吸着部の外周表面に導体粒子を吸着することにより、前記第1の電極と前記第2の電極と外周表面が軸線方向に短絡して、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電気抵抗を変化させる
ことを特徴とするセンサ。 - 前記第2の電極が、前記センサ本体の周方向に分割される
ことを特徴とする請求項23に記載のセンサ。
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