JP4557456B2 - 導電体検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導電体検出装置に関する。より詳細には簡易な構成で誤作動を低減することができる導電体検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ギヤを収容したギヤボックス内には、潤滑油が満たされている。ギヤが駆動されると、ギヤの歯合面が互いに擦れ合うことによって摩耗粉や欠損片が金属粉や金属片として発生し、潤滑油内に混入する。
【０００３】
またベアリングを収容している軸受箱内にも、潤滑油が満たされている。シャフトが駆動されると、ベアリングとシャフトの摺動面から摩耗粉や欠損片が金属粉や金属片として発生し、潤滑油内に混入する。
【０００４】
ところでギヤの摩耗粉、欠損片は、正常ギヤに噛み込まれたり、ギヤボックス内の潤滑油通路を塞いだりして、悪影響を及ぼす。またベアリングの摩耗や損傷が進行するとシャフトの駆動に悪影響を及ぼす。
【０００５】
そこで潤滑油内に混入した金属粉や金属片を検出することによって、ギヤ、ベアリングの摩耗や損傷の程度が一定量を超えたか否かを判定することができる。
【０００６】
ギヤ、ベアリングは金属製であり導電体である。そこでギヤボックス内や軸受箱内には、金属粉や金属片などの導電体を検出する金属検出装置が設けられている。
【０００７】
図７はギヤボックス内に設けられた従来の金属検出装置７２の構成を示す図である。
【０００８】
金属検出装置７２には検出部７１が一つ設けられている。検出部７１は金属粉、金属片Ｍを吸着する２つの磁石７０ａ、７０ｂを離間させて電気的に絶縁するように配置されている。検出部７１は２つの磁石７０ａ、７０ｂに吸着した金属粉、金属片Ｍによって、磁石間が電気的に接続することにより金属粉、金属片Ｍが検出されたことを示す電流Ｉxが回路に流れる。電流Ｉxは直接警報信号に変換されて出力されるか、あるいは図示せぬコントローラ内で蓄積データ、出力警報信号などとして処理される。警報信号が出力されることによって、ギヤの摩耗や損傷の程度が一定量を超えたことを判断することができる。
【０００９】
ところでギヤの研削加工時に切粉が発生する。この切粉はギヤの表面を洗浄してもギヤの表面に付着している場合がある。ギヤの表面に付着した切粉は潤滑油内に混入される。
【００１０】
さらにギヤボックスの研削加工時に切削屑が金属粉や金属片として発生する。
この切削屑はギヤボックスの内面を洗浄してもギヤボックスの内面に付着している場合がある。従ってギヤボックスの内面に付着した切削屑も潤滑油内に混入される。
【００１１】
またギヤの保守、点検作業中に、外部からギヤボックス内の潤滑油にギヤの摩耗粉や欠損片とは異なる金属製の異物が混入する場合もある。
【００１２】
ここで、本来、ギヤの摩耗粉や欠損片が磁石７０ａ、７０ｂに吸着して磁石間が電気的に接続されることによって、電流Ｉxが流れ、警報信号が出力される。
【００１３】
しかしながら、金属検出装置７２では検出部７１が一つしかないので、切粉、切削屑、金属製異物が磁石７０ａ、７０ｂに吸着して磁石間が電気的に接続された場合でも、電流Ｉxが流れ、警報信号が出力される。
【００１４】
このように金属検出装置７２では、ギヤの摩耗粉や欠損片と同様に混入した切粉、切削屑、金属製異物が磁石７０ａ、７０ｂに吸着して磁石間を電気的に接続しても、電流Ｉxが流れ、警報信号が出力されるという誤作動を起こしていた。
【００１５】
ここで検出部を複数設けた金属検出装置が、例えば実公昭６１−３４６６号公報に開示されている。
【００１６】
図８は実公昭６１−３４６６号公報に記載されている金属検出装置を示す図である。
【００１７】
図８の金属検出装置８３では、金属（磁性異物）を吸着する２つの磁石８０ａ、８０ｂを離間させるように配置した検出部（磁石装置）８１を複数設けることによって並列回路８２を構成している。この金属検出装置８３によれば、複数の検出部８１、８１…のいずれか一つの検出部に金属に吸着されると、並列回路８２が導通し、金属が検出されたことを示す電流が回路に流れる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図８の金属検出装置８３では、検出部８１を複数設けることによって、金属検出の確実性を高めるようにしている。したがってこの従来の金属検出装置８３によれば、ギヤの摩耗粉や欠損片と同様に混入した切粉、切削屑、金属製異物についても、確実に検出されてしまい、誤作動を起こすという問題は依然として解決されない。
【００１９】
従来の金属検出装置８３において、例えば、複数の検出部８１、８１…の出力信号をコントローラに入力し、複数の検出部８１、８１…のうち一つの検出部８１で金属が検出された場合には、金属を検出していないものとみなす判断をし、二つ以上の検出部８１、８１…で金属が検出された場合に、はじめて金属を検出したものとみなす判断をするように、論理回路を組んだり判断処理をしてやれば、誤作動をなくすようにすることができる。
【００２０】
しかしながら、既存の金属センサにコントローラを追加することは、構成が複雑になり高コストを招くという問題が発生する。
【００２１】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で誤作動を低減することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段及び作用、効果】
第１発明では、上記解決課題を達成するために、
複数の磁石に導電体が吸着することによって前記導電体を検出する導電体検出装置において、
３つ以上の磁石を離間して配置することによって直列回路を構成し、
３つ以上の磁石に導電体が吸着され、各磁石間に導電体が電気的に接続されることによって前記直列回路を導通させ、前記導電体を検出したことを示す電気信号を出力することを特徴としている。
【００２２】
第１発明を図１を参照して説明する。
【００２３】
第１発明によれば、３つ以上の磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ（図１の場合４つの磁石）に２つ以上の導電体Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3（図１の場合３つの導電体）が吸着すると、導電体Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3が各磁石間に電気的に接続し、直列回路３が導通し電流Ｉsが流れる。これにより導電体Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3を検出したことを示す電気信号（電圧）Ｖs（＝Ｖ）が出力される。
【００２４】
第１発明によれば、３つ以上の磁石間で２つ以上の導電体が吸着した場合に、はじめて直列回路３が導通し、電気信号Ｖs（＝Ｖ）が出力する。このため混入した切粉、切削屑、金属製異物が１つだけ磁石間に吸着しただけでは電気信号Ｖs（＝Ｖ）は出力せず、２以上の金属が３以上の磁石間で吸着した場合のみに電気信号Ｉsが出力するので、１つの異物等が吸着することによる誤作動は生じない。
【００２５】
また３つ以上の磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを離間して配置した直列回路３を構成するだけで、誤作動を防止することができるようになり、従来技術のように、金属センサに、コントローラを付加する必要がなくなるので、構成を簡易にでき、コストを低く抑えることができる。
【００２６】
また第２発明は、上記第１発明において、
前記３つ以上の磁石を、
棒状部材の外周に沿って環状に形成した
ことを特徴とする。
【００２７】
第２発明を図２を参照して説明する。
【００２８】
第２発明によれば、３つ以上の磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが、棒状部材２０の外周に沿って環状に形成されている。
【００２９】
また第３発明は、上記第１発明において、
前記３つ以上の磁石を、
同心円状に形成した
ことを特徴とする。
【００３０】
第３発明を図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００３１】
第３発明によれば、３つ以上の磁石４０ａ、４０ｂ、４０ｃが、同心円状に形成されている。
【００３２】
また第４発明は、上記第１発明において、
前記３つ以上の磁石を、
周方向に沿って配置した
ことを特徴とする。
【００３３】
第４発明を図５を参照して説明する。
【００３４】
第４発明によれば、３つ以上の磁石５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが、周方向に沿って配置されている。
【００３５】
また第５発明は、上記第１発明において、
前記３つ以上の磁石を、
平行に配置した
ことを特徴とする。
【００３６】
第５発明を図６を参照して説明する。
【００３７】
第５発明によれば、３つ以上の磁石６０ａ、６０ｂ、６０ｃが、平行に配置されている。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る導電体検出装置の実施の形態について説明する。なお、本実施形態では導電体検出装置として、金属製のギヤが摩耗することにより潤滑油内に混入した金属を検出する金属検出装置を想定している。
【００３９】
図１は本実施形態の金属検出装置を示す電気回路図である。
【００４０】
図１に示すように金属検出装置は、大きくは４つの磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、電源４と、出力抵抗５と、電気信号線２ａ、２ｂと、直列回路３とから構成されている。
【００４１】
直列回路３はつの磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、電源４と、出力抵抗５とを直列に接続することによって構成されている。
【００４２】
磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは離間して配置され、導電体である金属Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3を検出する。本実施形態ではＭ1を、本来のギヤの摩耗粉、欠損片ではない切粉（あるいは切削屑、金属製異物）であるとし、Ｍ2、Ｍ3を、ギヤの摩耗粉、欠損片であるとする。
【００４３】
磁石１ａ、１ｂの間隔、磁石１ｂ、１ｃの間隔、磁石１ｃ、１ｄの間隔はそれぞれ、ギヤの摩耗や損傷の程度が一定のしきい値を超えたと判断できる間隔に設定されているものとする。
【００４４】
磁石１ａには電源４のプラス側端子が電気信号線２ａを介して接続されている。また磁石１ｄには電源４のマイナス側端子が電気信号線２ｂ、出力抵抗５を介して接続されている。
【００４５】
このように４つの磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを離間して配置することによって直列回路３が構成されている。電源４の電圧をＶとし、全磁石間の抵抗（これを検出部抵抗という）をＲsとし、出力抵抗５をＲとし、出力抵抗５の両端の電圧（これを監視電圧という）を電圧Ｖsとする。
【００４６】
磁石１ａ、１ｂ間、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間がそれぞれ、金属Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3によって電気的に接続すると、直列回路３が導通し、直列回路３に、金属Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3を検出したことを示す電流Ｉsが流れる。これにより出力抵抗５の両端の監視電圧Ｖsは、後述するように、電流Ｉsに対応する電圧Ｖs（＝Ｖ）となる。監視電圧Ｖsが、電流Ｉsに対応する電圧Ｖs（＝Ｖ）になると、警報信号が外部に出力される。
【００４７】
図２は、磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの配置態様を示す。
【００４８】
図２に示すように磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、円筒形の棒状部材２０の外周に沿って環状に形成されている。磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、棒状部材２０の長手方向に沿って配置されている。電気信号線２ａ、２ｂは棒状部材２０の中空部分に配置されている。
【００４９】
次に図１に示す金属検出装置の動作について、図１、図２、図３を参照して説明する。図３はギヤが駆動されてから経過した時間に応じて監視電圧Ｖsが変化する様子を示す図である。
【００５０】
ギヤの駆動開始の初期の段階で、切粉Ｍ1が突発的に潤滑油内に混入した場合を想定する。この切粉Ｍ1は時刻Ｔ0〜Ｔ1の期間内に、磁石１ａ、１ｂに吸着し、磁石１ａ、１ｂ間が切粉Ｍ1によって電気的に接続する。しかし磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間は電気的に接続されていない。このため直列回路３が導通されず、電流Ｉsが流れない。このときの監視電圧Ｖsについて検討する。
【００５１】
磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間がそれぞれ電気的に接続されていない状態では、検出部抵抗のＲsは、
Ｒs＝∞ … （１）
となる。
【００５２】
監視電圧Ｖsは、
Ｖs＝（Ｒ／Ｒ＋Ｒs）・Ｖ … （２）
と求められる。
【００５３】
したがって上記（１）、（２）式より、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間がそれぞれ電気的に接続されていないときの監視電圧Ｖsは、
Ｖs≒０ … （３）
となる。
【００５４】
監視電圧Ｖsが０のときには、警報信号は外部に出力されない。すなわち駆動開始時点Ｔ0〜導通時点Ｔ1の期間内に、切粉Ｍ1が潤滑油内に混入した場合には、警報信号が出力されるという誤検出を防止できる。
【００５５】
次に、ギヤが徐々に摩耗されることにより摩耗粉Ｍ2、Ｍ3が発生して潤滑油内に混入した場合を想定する。この摩耗粉Ｍ2、Ｍ3は時刻Ｔ1で磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄに吸着し、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間がそれぞれ摩耗粉Ｍ2、Ｍ3によって電気的に接続する。また磁石１ａ、１ｂ間は、切粉Ｍ1によって既に電気的に接続されている。
【００５６】
このように磁石１ａ、１ｂ間、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間のすべての磁石間が電気的に接続すると、直列回路３が導通し、電流Ｉsが流れる。このときの監視電圧Ｖsについて検討する。
【００５７】
磁石１ａ、１ｂ間、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間がそれぞれ電気的に接続されている状態では、検出部抵抗のＲsは、
Ｒs≒０ … （４）
となる。
【００５８】
監視電圧Ｖsは、上記（２）式（Ｖs＝（Ｒ／Ｒ＋Ｒs）・Ｖ ）によって求められる。
【００５９】
したがって上記（２）、（４）式より、磁石１ａ、１ｂ間、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間がそれぞれ電気的に接続されたときの監視電圧Ｖsは、
Ｖs≒Ｖ … （５）
となる。
【００６０】
監視電圧ＶsがＶのときには、警報信号が外部に出力される。すなわちギヤが摩耗しその摩耗の度合いが一定限度を越えた場合には、警報信号が出力される。
【００６１】
同様にギヤが欠損等して欠損片Ｍ2、Ｍ3が磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間に吸着した場合にも、警報信号が出力されることになる。
【００６２】
以上のように本実施形態によれば、３つの磁石間（磁石１ａ、１ｂ間、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間）で３つの金属Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3が吸着した場合に、はじめて直列回路３が導通し、監視電圧Ｖsが電源電圧Ｖとなり、警報信号が出力される。このため混入した切粉、切削屑、金属製異物Ｍ1が１つだけ磁石１ａ、１ｂ間に吸着しただけでは警報信号は出力せず、更に２つの金属Ｍ2、Ｍ3が磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間で吸着した場合のみに警報信号が出力するので、１つの異物等が吸着することによる誤作動を防止できる。
【００６３】
また本実施形態によれば、４つの磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを離間して配置した直列回路３を構成するだけで、誤作動を防止することができるようになり、従来技術のように、金属センサに、コントローラを付加する必要がなくなるので、構成を簡易にでき、コストを低く抑えることができる。
【００６４】
なお本実施形態では４つの磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを設けて３つの金属Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3を吸着する場合を想定している。
【００６５】
しかし本発明としては磁石は最低３つ設け、２以上の金属Ｍ1、Ｍ2を吸着できればよい。
【００６６】
たとえば３つの磁石１ａ、１ｂ、１ｃを設けた場合には、２つの磁石間（磁石１ａ、１ｂ間、磁石１ｂ、１ｃ間）で２つの金属Ｍ1、Ｍ2が吸着した場合に、はじめて直列回路３が導通し、監視電圧Ｖsが電源電圧Ｖとなり、警報信号が出力される。このため混入した切粉、切削屑、金属製異物Ｍ1が１つだけ磁石１ａ、１ｂ間に吸着しただけでは警報信号は出力せず、更にもう１つの金属Ｍ2が磁石１ｂ、１ｃ間で吸着した場合のみに警報信号が出力するので、１つの異物等が吸着することによる誤作動を防止できる。
【００６７】
ところで、本実施形態では図２に示すように磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを円筒形の棒状部材２０の外周に沿って環状に形成しているが、配置態様は任意である。たとえば図４に示すように磁石４０ａ、４０ｂ、４０ｃを同心円状に形成してもよい。
【００６８】
図４（ａ）は磁石４０ａ、４０ｂ、４０ｃを同心円状に形成した配置態様を示すセンサ外観の斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００６９】
図４（ａ）に示すように磁石４０ａ、４０ｂ、４０ｃは円板部材４１の平面部４１ａに同心円状に配置されている。円板部材４１の平面部４１ａは潤滑油に浸されている。同心円の中心の磁石４０ａには電気信号線４２ａが接続され、同心円の最も外側の磁石４０ｃには電気信号線４２ｂが接続されている。磁石４０ａ、４０ｂ、４０ｃは図１の磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対応し、電気信号線４２ａ、４２ｂは図１の電気信号線２ａ、２ｂに相当する。したがって磁石４０ａ、４０ｂ間、磁石４０ｂ、４０ｃ間にそれぞれ金属Ｍ1、Ｍ2が吸着すると、電流Ｉsが電気信号線４２ａ、４２ｂに流れ、監視電圧Ｖsが電源電圧Ｖとなり、警報信号が外部に出力される。
【００７０】
また図５に示すように磁石５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを周方向に沿って配置してもよい。
【００７１】
同図５に示すように、磁石５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、円板部材５１の平面部５１ａに周方向に配置されている。円板部材５１の平面部５１ａは潤滑油に浸されている。磁石５０ａには電気信号線５２ａが接続され、磁石５０ｃには電気信号線５２ｂが各々設けられている。
【００７２】
磁石５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは図１の磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対応し、電気信号線５２ａ、５２ｂは図１の電気信号線２ａ、２ｂに相当する。
したがって磁石５０ａ、５０ｂ間、磁石５０ｂ、５０ｃ間にそれぞれ金属Ｍ1、Ｍ2が吸着すると、電流Ｉsが電気信号線５２ａ、５２ｂに流れ、監視電圧Ｖsが電源電圧Ｖとなり、警報信号が外部に出力される。また磁石５０ａ、５０ｄ間、磁石５０ｄ、５０ｃ間にそれぞれ金属Ｍ1、Ｍ2が吸着すると、電流Ｉsが電気信号線５２ａ、５２ｂに流れ、監視電圧Ｖsが電源電圧Ｖとなり、警報信号が外部に出力される。
【００７３】
また図６に示すように、磁石６０ａ、６０ｂ、６０ｃを平行に配置してもよい。
【００７４】
同図６に示すように、磁石６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、円板部材６１の平面部６１ａに平行に配置されている。円板部材６１の平面部６１ａは潤滑油に浸されている。磁石６０ａには電気信号線６２ａが接続され、磁石６０ｃには電気信号線６２ｂが各々設けられている。
【００７５】
磁石６０ａ、６０ｂ、６０ｃは図１の磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対応し、電気信号線６２ａ、６２ｂは図１の電気信号線２ａ、２ｂに相当する。したがって磁石６０ａ、６０ｂ間、磁石６０ｂ、６０ｃ間にそれぞれ金属Ｍ1、Ｍ2が吸着すると、電流Ｉsが電気信号線６２ａ、６２ｂに流れ、監視電圧Ｖsが電源電圧Ｖとなり、警報信号が外部に出力される。
【００７６】
なお上述した実施形態では金属製のギヤの摩耗を検出する場合を想定して説明したが、本発明は金属製のベアリングの摩耗を検出する場合にも適用することができる。
【００７７】
また本実施形態では潤滑油内の金属を検出する場合を想定して説明したが、本発明は油圧機器の作動油内の金属を検出する場合に適用してもよい。さらには本発明は、油に限らず、エンジンを冷却する冷却液（クーラント）内に混入した金属を検出する場合に適用してもよい。また本発明は金属に限らず導電体一般を検出する場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態を示す電気回路図である。
【図２】図２は、図１の磁石の第１の配置態様を示す図である。
【図３】図３は、機器が駆動されてから経過した時間に応じて監視電圧が変化する様子を示す図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、図１の磁石の第２の配置態様を示す図である。
【図５】図５は、図１の磁石の第３の配置態様を示す図である。
【図６】図６は、図１の磁石の第４の配置態様を示す図である。
【図７】図７は、従来技術を示す図である。
【図８】図８は、図７と異なる従来技術を示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ…磁石
３…直列回路
【発明の属する技術分野】
本発明は導電体検出装置に関する。より詳細には簡易な構成で誤作動を低減することができる導電体検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ギヤを収容したギヤボックス内には、潤滑油が満たされている。ギヤが駆動されると、ギヤの歯合面が互いに擦れ合うことによって摩耗粉や欠損片が金属粉や金属片として発生し、潤滑油内に混入する。
【０００３】
またベアリングを収容している軸受箱内にも、潤滑油が満たされている。シャフトが駆動されると、ベアリングとシャフトの摺動面から摩耗粉や欠損片が金属粉や金属片として発生し、潤滑油内に混入する。
【０００４】
ところでギヤの摩耗粉、欠損片は、正常ギヤに噛み込まれたり、ギヤボックス内の潤滑油通路を塞いだりして、悪影響を及ぼす。またベアリングの摩耗や損傷が進行するとシャフトの駆動に悪影響を及ぼす。
【０００５】
そこで潤滑油内に混入した金属粉や金属片を検出することによって、ギヤ、ベアリングの摩耗や損傷の程度が一定量を超えたか否かを判定することができる。
【０００６】
ギヤ、ベアリングは金属製であり導電体である。そこでギヤボックス内や軸受箱内には、金属粉や金属片などの導電体を検出する金属検出装置が設けられている。
【０００７】
図７はギヤボックス内に設けられた従来の金属検出装置７２の構成を示す図である。
【０００８】
金属検出装置７２には検出部７１が一つ設けられている。検出部７１は金属粉、金属片Ｍを吸着する２つの磁石７０ａ、７０ｂを離間させて電気的に絶縁するように配置されている。検出部７１は２つの磁石７０ａ、７０ｂに吸着した金属粉、金属片Ｍによって、磁石間が電気的に接続することにより金属粉、金属片Ｍが検出されたことを示す電流Ｉxが回路に流れる。電流Ｉxは直接警報信号に変換されて出力されるか、あるいは図示せぬコントローラ内で蓄積データ、出力警報信号などとして処理される。警報信号が出力されることによって、ギヤの摩耗や損傷の程度が一定量を超えたことを判断することができる。
【０００９】
ところでギヤの研削加工時に切粉が発生する。この切粉はギヤの表面を洗浄してもギヤの表面に付着している場合がある。ギヤの表面に付着した切粉は潤滑油内に混入される。
【００１０】
さらにギヤボックスの研削加工時に切削屑が金属粉や金属片として発生する。
この切削屑はギヤボックスの内面を洗浄してもギヤボックスの内面に付着している場合がある。従ってギヤボックスの内面に付着した切削屑も潤滑油内に混入される。
【００１１】
またギヤの保守、点検作業中に、外部からギヤボックス内の潤滑油にギヤの摩耗粉や欠損片とは異なる金属製の異物が混入する場合もある。
【００１２】
ここで、本来、ギヤの摩耗粉や欠損片が磁石７０ａ、７０ｂに吸着して磁石間が電気的に接続されることによって、電流Ｉxが流れ、警報信号が出力される。
【００１３】
しかしながら、金属検出装置７２では検出部７１が一つしかないので、切粉、切削屑、金属製異物が磁石７０ａ、７０ｂに吸着して磁石間が電気的に接続された場合でも、電流Ｉxが流れ、警報信号が出力される。
【００１４】
このように金属検出装置７２では、ギヤの摩耗粉や欠損片と同様に混入した切粉、切削屑、金属製異物が磁石７０ａ、７０ｂに吸着して磁石間を電気的に接続しても、電流Ｉxが流れ、警報信号が出力されるという誤作動を起こしていた。
【００１５】
ここで検出部を複数設けた金属検出装置が、例えば実公昭６１−３４６６号公報に開示されている。
【００１６】
図８は実公昭６１−３４６６号公報に記載されている金属検出装置を示す図である。
【００１７】
図８の金属検出装置８３では、金属（磁性異物）を吸着する２つの磁石８０ａ、８０ｂを離間させるように配置した検出部（磁石装置）８１を複数設けることによって並列回路８２を構成している。この金属検出装置８３によれば、複数の検出部８１、８１…のいずれか一つの検出部に金属に吸着されると、並列回路８２が導通し、金属が検出されたことを示す電流が回路に流れる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図８の金属検出装置８３では、検出部８１を複数設けることによって、金属検出の確実性を高めるようにしている。したがってこの従来の金属検出装置８３によれば、ギヤの摩耗粉や欠損片と同様に混入した切粉、切削屑、金属製異物についても、確実に検出されてしまい、誤作動を起こすという問題は依然として解決されない。
【００１９】
従来の金属検出装置８３において、例えば、複数の検出部８１、８１…の出力信号をコントローラに入力し、複数の検出部８１、８１…のうち一つの検出部８１で金属が検出された場合には、金属を検出していないものとみなす判断をし、二つ以上の検出部８１、８１…で金属が検出された場合に、はじめて金属を検出したものとみなす判断をするように、論理回路を組んだり判断処理をしてやれば、誤作動をなくすようにすることができる。
【００２０】
しかしながら、既存の金属センサにコントローラを追加することは、構成が複雑になり高コストを招くという問題が発生する。
【００２１】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で誤作動を低減することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段及び作用、効果】
第１発明では、上記解決課題を達成するために、
複数の磁石に導電体が吸着することによって前記導電体を検出する導電体検出装置において、
３つ以上の磁石を離間して配置することによって直列回路を構成し、
３つ以上の磁石に導電体が吸着され、各磁石間に導電体が電気的に接続されることによって前記直列回路を導通させ、前記導電体を検出したことを示す電気信号を出力することを特徴としている。
【００２２】
第１発明を図１を参照して説明する。
【００２３】
第１発明によれば、３つ以上の磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ（図１の場合４つの磁石）に２つ以上の導電体Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3（図１の場合３つの導電体）が吸着すると、導電体Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3が各磁石間に電気的に接続し、直列回路３が導通し電流Ｉsが流れる。これにより導電体Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3を検出したことを示す電気信号（電圧）Ｖs（＝Ｖ）が出力される。
【００２４】
第１発明によれば、３つ以上の磁石間で２つ以上の導電体が吸着した場合に、はじめて直列回路３が導通し、電気信号Ｖs（＝Ｖ）が出力する。このため混入した切粉、切削屑、金属製異物が１つだけ磁石間に吸着しただけでは電気信号Ｖs（＝Ｖ）は出力せず、２以上の金属が３以上の磁石間で吸着した場合のみに電気信号Ｉsが出力するので、１つの異物等が吸着することによる誤作動は生じない。
【００２５】
また３つ以上の磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを離間して配置した直列回路３を構成するだけで、誤作動を防止することができるようになり、従来技術のように、金属センサに、コントローラを付加する必要がなくなるので、構成を簡易にでき、コストを低く抑えることができる。
【００２６】
また第２発明は、上記第１発明において、
前記３つ以上の磁石を、
棒状部材の外周に沿って環状に形成した
ことを特徴とする。
【００２７】
第２発明を図２を参照して説明する。
【００２８】
第２発明によれば、３つ以上の磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが、棒状部材２０の外周に沿って環状に形成されている。
【００２９】
また第３発明は、上記第１発明において、
前記３つ以上の磁石を、
同心円状に形成した
ことを特徴とする。
【００３０】
第３発明を図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００３１】
第３発明によれば、３つ以上の磁石４０ａ、４０ｂ、４０ｃが、同心円状に形成されている。
【００３２】
また第４発明は、上記第１発明において、
前記３つ以上の磁石を、
周方向に沿って配置した
ことを特徴とする。
【００３３】
第４発明を図５を参照して説明する。
【００３４】
第４発明によれば、３つ以上の磁石５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが、周方向に沿って配置されている。
【００３５】
また第５発明は、上記第１発明において、
前記３つ以上の磁石を、
平行に配置した
ことを特徴とする。
【００３６】
第５発明を図６を参照して説明する。
【００３７】
第５発明によれば、３つ以上の磁石６０ａ、６０ｂ、６０ｃが、平行に配置されている。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る導電体検出装置の実施の形態について説明する。なお、本実施形態では導電体検出装置として、金属製のギヤが摩耗することにより潤滑油内に混入した金属を検出する金属検出装置を想定している。
【００３９】
図１は本実施形態の金属検出装置を示す電気回路図である。
【００４０】
図１に示すように金属検出装置は、大きくは４つの磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、電源４と、出力抵抗５と、電気信号線２ａ、２ｂと、直列回路３とから構成されている。
【００４１】
直列回路３はつの磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、電源４と、出力抵抗５とを直列に接続することによって構成されている。
【００４２】
磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは離間して配置され、導電体である金属Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3を検出する。本実施形態ではＭ1を、本来のギヤの摩耗粉、欠損片ではない切粉（あるいは切削屑、金属製異物）であるとし、Ｍ2、Ｍ3を、ギヤの摩耗粉、欠損片であるとする。
【００４３】
磁石１ａ、１ｂの間隔、磁石１ｂ、１ｃの間隔、磁石１ｃ、１ｄの間隔はそれぞれ、ギヤの摩耗や損傷の程度が一定のしきい値を超えたと判断できる間隔に設定されているものとする。
【００４４】
磁石１ａには電源４のプラス側端子が電気信号線２ａを介して接続されている。また磁石１ｄには電源４のマイナス側端子が電気信号線２ｂ、出力抵抗５を介して接続されている。
【００４５】
このように４つの磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを離間して配置することによって直列回路３が構成されている。電源４の電圧をＶとし、全磁石間の抵抗（これを検出部抵抗という）をＲsとし、出力抵抗５をＲとし、出力抵抗５の両端の電圧（これを監視電圧という）を電圧Ｖsとする。
【００４６】
磁石１ａ、１ｂ間、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間がそれぞれ、金属Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3によって電気的に接続すると、直列回路３が導通し、直列回路３に、金属Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3を検出したことを示す電流Ｉsが流れる。これにより出力抵抗５の両端の監視電圧Ｖsは、後述するように、電流Ｉsに対応する電圧Ｖs（＝Ｖ）となる。監視電圧Ｖsが、電流Ｉsに対応する電圧Ｖs（＝Ｖ）になると、警報信号が外部に出力される。
【００４７】
図２は、磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの配置態様を示す。
【００４８】
図２に示すように磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、円筒形の棒状部材２０の外周に沿って環状に形成されている。磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、棒状部材２０の長手方向に沿って配置されている。電気信号線２ａ、２ｂは棒状部材２０の中空部分に配置されている。
【００４９】
次に図１に示す金属検出装置の動作について、図１、図２、図３を参照して説明する。図３はギヤが駆動されてから経過した時間に応じて監視電圧Ｖsが変化する様子を示す図である。
【００５０】
ギヤの駆動開始の初期の段階で、切粉Ｍ1が突発的に潤滑油内に混入した場合を想定する。この切粉Ｍ1は時刻Ｔ0〜Ｔ1の期間内に、磁石１ａ、１ｂに吸着し、磁石１ａ、１ｂ間が切粉Ｍ1によって電気的に接続する。しかし磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間は電気的に接続されていない。このため直列回路３が導通されず、電流Ｉsが流れない。このときの監視電圧Ｖsについて検討する。
【００５１】
磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間がそれぞれ電気的に接続されていない状態では、検出部抵抗のＲsは、
Ｒs＝∞ … （１）
となる。
【００５２】
監視電圧Ｖsは、
Ｖs＝（Ｒ／Ｒ＋Ｒs）・Ｖ … （２）
と求められる。
【００５３】
したがって上記（１）、（２）式より、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間がそれぞれ電気的に接続されていないときの監視電圧Ｖsは、
Ｖs≒０ … （３）
となる。
【００５４】
監視電圧Ｖsが０のときには、警報信号は外部に出力されない。すなわち駆動開始時点Ｔ0〜導通時点Ｔ1の期間内に、切粉Ｍ1が潤滑油内に混入した場合には、警報信号が出力されるという誤検出を防止できる。
【００５５】
次に、ギヤが徐々に摩耗されることにより摩耗粉Ｍ2、Ｍ3が発生して潤滑油内に混入した場合を想定する。この摩耗粉Ｍ2、Ｍ3は時刻Ｔ1で磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄに吸着し、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間がそれぞれ摩耗粉Ｍ2、Ｍ3によって電気的に接続する。また磁石１ａ、１ｂ間は、切粉Ｍ1によって既に電気的に接続されている。
【００５６】
このように磁石１ａ、１ｂ間、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間のすべての磁石間が電気的に接続すると、直列回路３が導通し、電流Ｉsが流れる。このときの監視電圧Ｖsについて検討する。
【００５７】
磁石１ａ、１ｂ間、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間がそれぞれ電気的に接続されている状態では、検出部抵抗のＲsは、
Ｒs≒０ … （４）
となる。
【００５８】
監視電圧Ｖsは、上記（２）式（Ｖs＝（Ｒ／Ｒ＋Ｒs）・Ｖ ）によって求められる。
【００５９】
したがって上記（２）、（４）式より、磁石１ａ、１ｂ間、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間がそれぞれ電気的に接続されたときの監視電圧Ｖsは、
Ｖs≒Ｖ … （５）
となる。
【００６０】
監視電圧ＶsがＶのときには、警報信号が外部に出力される。すなわちギヤが摩耗しその摩耗の度合いが一定限度を越えた場合には、警報信号が出力される。
【００６１】
同様にギヤが欠損等して欠損片Ｍ2、Ｍ3が磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間に吸着した場合にも、警報信号が出力されることになる。
【００６２】
以上のように本実施形態によれば、３つの磁石間（磁石１ａ、１ｂ間、磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間）で３つの金属Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3が吸着した場合に、はじめて直列回路３が導通し、監視電圧Ｖsが電源電圧Ｖとなり、警報信号が出力される。このため混入した切粉、切削屑、金属製異物Ｍ1が１つだけ磁石１ａ、１ｂ間に吸着しただけでは警報信号は出力せず、更に２つの金属Ｍ2、Ｍ3が磁石１ｂ、１ｃ間、磁石１ｃ、１ｄ間で吸着した場合のみに警報信号が出力するので、１つの異物等が吸着することによる誤作動を防止できる。
【００６３】
また本実施形態によれば、４つの磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを離間して配置した直列回路３を構成するだけで、誤作動を防止することができるようになり、従来技術のように、金属センサに、コントローラを付加する必要がなくなるので、構成を簡易にでき、コストを低く抑えることができる。
【００６４】
なお本実施形態では４つの磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを設けて３つの金属Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3を吸着する場合を想定している。
【００６５】
しかし本発明としては磁石は最低３つ設け、２以上の金属Ｍ1、Ｍ2を吸着できればよい。
【００６６】
たとえば３つの磁石１ａ、１ｂ、１ｃを設けた場合には、２つの磁石間（磁石１ａ、１ｂ間、磁石１ｂ、１ｃ間）で２つの金属Ｍ1、Ｍ2が吸着した場合に、はじめて直列回路３が導通し、監視電圧Ｖsが電源電圧Ｖとなり、警報信号が出力される。このため混入した切粉、切削屑、金属製異物Ｍ1が１つだけ磁石１ａ、１ｂ間に吸着しただけでは警報信号は出力せず、更にもう１つの金属Ｍ2が磁石１ｂ、１ｃ間で吸着した場合のみに警報信号が出力するので、１つの異物等が吸着することによる誤作動を防止できる。
【００６７】
ところで、本実施形態では図２に示すように磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを円筒形の棒状部材２０の外周に沿って環状に形成しているが、配置態様は任意である。たとえば図４に示すように磁石４０ａ、４０ｂ、４０ｃを同心円状に形成してもよい。
【００６８】
図４（ａ）は磁石４０ａ、４０ｂ、４０ｃを同心円状に形成した配置態様を示すセンサ外観の斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００６９】
図４（ａ）に示すように磁石４０ａ、４０ｂ、４０ｃは円板部材４１の平面部４１ａに同心円状に配置されている。円板部材４１の平面部４１ａは潤滑油に浸されている。同心円の中心の磁石４０ａには電気信号線４２ａが接続され、同心円の最も外側の磁石４０ｃには電気信号線４２ｂが接続されている。磁石４０ａ、４０ｂ、４０ｃは図１の磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対応し、電気信号線４２ａ、４２ｂは図１の電気信号線２ａ、２ｂに相当する。したがって磁石４０ａ、４０ｂ間、磁石４０ｂ、４０ｃ間にそれぞれ金属Ｍ1、Ｍ2が吸着すると、電流Ｉsが電気信号線４２ａ、４２ｂに流れ、監視電圧Ｖsが電源電圧Ｖとなり、警報信号が外部に出力される。
【００７０】
また図５に示すように磁石５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを周方向に沿って配置してもよい。
【００７１】
同図５に示すように、磁石５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、円板部材５１の平面部５１ａに周方向に配置されている。円板部材５１の平面部５１ａは潤滑油に浸されている。磁石５０ａには電気信号線５２ａが接続され、磁石５０ｃには電気信号線５２ｂが各々設けられている。
【００７２】
磁石５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは図１の磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対応し、電気信号線５２ａ、５２ｂは図１の電気信号線２ａ、２ｂに相当する。
したがって磁石５０ａ、５０ｂ間、磁石５０ｂ、５０ｃ間にそれぞれ金属Ｍ1、Ｍ2が吸着すると、電流Ｉsが電気信号線５２ａ、５２ｂに流れ、監視電圧Ｖsが電源電圧Ｖとなり、警報信号が外部に出力される。また磁石５０ａ、５０ｄ間、磁石５０ｄ、５０ｃ間にそれぞれ金属Ｍ1、Ｍ2が吸着すると、電流Ｉsが電気信号線５２ａ、５２ｂに流れ、監視電圧Ｖsが電源電圧Ｖとなり、警報信号が外部に出力される。
【００７３】
また図６に示すように、磁石６０ａ、６０ｂ、６０ｃを平行に配置してもよい。
【００７４】
同図６に示すように、磁石６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、円板部材６１の平面部６１ａに平行に配置されている。円板部材６１の平面部６１ａは潤滑油に浸されている。磁石６０ａには電気信号線６２ａが接続され、磁石６０ｃには電気信号線６２ｂが各々設けられている。
【００７５】
磁石６０ａ、６０ｂ、６０ｃは図１の磁石１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対応し、電気信号線６２ａ、６２ｂは図１の電気信号線２ａ、２ｂに相当する。したがって磁石６０ａ、６０ｂ間、磁石６０ｂ、６０ｃ間にそれぞれ金属Ｍ1、Ｍ2が吸着すると、電流Ｉsが電気信号線６２ａ、６２ｂに流れ、監視電圧Ｖsが電源電圧Ｖとなり、警報信号が外部に出力される。
【００７６】
なお上述した実施形態では金属製のギヤの摩耗を検出する場合を想定して説明したが、本発明は金属製のベアリングの摩耗を検出する場合にも適用することができる。
【００７７】
また本実施形態では潤滑油内の金属を検出する場合を想定して説明したが、本発明は油圧機器の作動油内の金属を検出する場合に適用してもよい。さらには本発明は、油に限らず、エンジンを冷却する冷却液（クーラント）内に混入した金属を検出する場合に適用してもよい。また本発明は金属に限らず導電体一般を検出する場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態を示す電気回路図である。
【図２】図２は、図１の磁石の第１の配置態様を示す図である。
【図３】図３は、機器が駆動されてから経過した時間に応じて監視電圧が変化する様子を示す図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、図１の磁石の第２の配置態様を示す図である。
【図５】図５は、図１の磁石の第３の配置態様を示す図である。
【図６】図６は、図１の磁石の第４の配置態様を示す図である。
【図７】図７は、従来技術を示す図である。
【図８】図８は、図７と異なる従来技術を示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ…磁石
３…直列回路
Claims (5)
- 複数の磁石に導電体が吸着することによって前記導電体を検出する導電体検出装置において、
３つ以上の磁石を離間して配置することによって直列回路を構成し、
３つ以上の磁石に導電体が吸着され、各磁石間に導電体が電気的に接続されることによって前記直列回路を導通させ、前記導電体を検出したことを示す電気信号を出力することを特徴とする導電体検出装置。 - 前記３つ以上の磁石を、
棒状部材の外周に沿って環状に形成した
ことを特徴とする請求項１記載の導電体検出装置。 - 前記３つ以上の磁石を、
同心円状に形成した
ことを特徴とする請求項１記載の導電体検出装置。 - 前記３つ以上の磁石を、
周方向に沿って配置した
ことを特徴とする請求項１記載の導電体検出装置。 - 前記３つ以上の磁石を、
平行に配置した
ことを特徴とする請求項１記載の導電体検出装置。
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