TW201923255A - 減速機 - Google Patents

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Abstract

提供一種具備軸承狀態檢測裝置的減速機，該軸承狀態檢測裝置，可在動力傳達時檢測出與輸出軸及輸出齒輪一體地旋轉的滾動軸承之狀態。軸承狀態檢測裝置，具備：複數個位移感測器(1、2、11、12)，其在於外周面形成有螺旋齒(35a、37a)的輸出齒輪(26、27)之側方配置在彼此不同的位置，並檢測該輸出齒輪之側面之軸方向的位移量；以及處理部(5)，其在以連結機構(32)連結於輸出軸(25)之狀態之輸出齒輪(26、27)的旋轉時，根據由複數個位移感測器(1、2、11、12)所檢測到的前述位移量，來求出前述齒輪(26、27)的傾斜量。

Description

減速機
本發明，是關於減速機，其具備檢測出設在輸出軸之滾動軸承之狀態的檢測裝置。
作為將樹脂、橡膠等予以捏合、擠出的捏合擠出機的減速機，例如已知有專利文獻1所記載的二速切換式減速機。捏合擠出機之轉子的旋轉速度，是藉由該二速切換式減速機，在高速條件與低速條件之間切換，藉此調整捏合物的處理量、捏合溫度、捏合品質。
該二速切換式減速機，具備：輸入軸，其具有被固定有低速側小齒輪及高速側小齒輪的外周面；輸出軸，其對該輸入軸平行地配置；以及旋轉速度切換機構。與低速側小齒輪咬合的低速側齒輪、與高速側小齒輪咬合的高速側齒輪，是分別透過軸承來空轉自如地安裝於輸出軸。旋轉速度切換機構，是將低速側齒輪及高速側齒輪選擇性地連結於輸出軸。
在低速側齒輪連結於輸出軸的情況，輸入軸的旋轉(動力)，是透過低速側小齒輪及低速側齒輪來傳達至輸出軸，其結果，輸出軸是以低速旋轉。另一方面，在高速側齒輪連結於輸出軸的情況，輸入軸的旋轉(動力)，是透過高速側小齒輪及高速側齒輪來傳達至輸出軸，其結果，輸出軸是以高速旋轉。又，不論何種情況，低速側齒輪及高速側齒輪之中沒有連結於輸出軸那邊的齒輪，是在旋轉之輸出軸的周圍以與輸出軸不同的旋轉速度空轉。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-159826號公報
在此，低速側齒輪與輸出軸之間的軸承、及高速側齒輪與輸出軸之間的軸承，在動力傳達時均與輸出軸及各齒輪一體地旋轉。因此，在構成軸承的內輪與外輪之間不會產生相對速度。由於在內輪與外輪之間不會產生相對速度，故軸承的轉動體，是在承受負載的狀態，持續在相同部位與內輪及外輪接觸。且，對該接觸部位施加有機械振動，被稱做微動腐蝕(在接觸的2面之間周期性地反覆作用有微小的相對運動而產生的表面損傷(磨損))的損傷會隨著時間的經過而發生、進行。
作為軸承的異常診斷，已知通常是計測軸承箱(內輪、外輪)的振動，監視起因於內輪缺陷或外輪缺陷的頻率(軸承損傷頻率)之振動，藉此判斷軸承有無異常。
但是，在專利文獻1所記載般之構造的二速切換式減速機，由於軸承位在齒輪(低速側齒輪及高速側齒輪)的內部，故難以計測該軸承的振動。且，由於在動力傳達時，軸承的內輪與外輪不會相對旋轉，故無法尋找出使用在異常判定的軸承損傷頻率，於是無法將前述之通常的異常診斷方法適用於軸承。因此，為了診斷軸承的異常，要求著確立出與以往不同的軸承的狀態檢測方法。
本發明，是有鑑於上述實情而完成者，其目的在提供一種具備軸承狀態檢測裝置的減速機，該軸承狀態檢測裝置，可在動力傳達時檢測出與輸出軸及輸出齒輪一體地旋轉的滾動軸承之狀態。
本發明所提供的是一種減速機，該減速機，具備：外殼；輸入軸，其可旋轉地被前述外殼支撐；至少一個的輸入齒輪，其被固定在前述輸入軸，且與前述輸入軸一起旋轉；輸出軸，其以對前述輸入軸平行配置的方式可旋轉地被前述外殼支撐；至少一個的滾動軸承，其含有被固定在前述輸出軸的內輪及可對前述內輪相對旋轉的外輪；至少一個的輸出齒輪，其固定在前述至少一個的滾動軸承的前述外輪，且與前述至少一個的輸入齒輪咬合；連結機構，其可在連結狀態與解除狀態之間切換，該連結狀態是以前述至少一個的輸出齒輪與前述輸出軸一體旋轉的方式，迂回前述至少一個的滾動軸承，而將前述至少一個的輸出齒輪連結於前述輸出軸，該解除狀態是將前述至少一個的輸出齒輪與前述輸出軸的連結予以解除；以及檢測裝置，其檢測前述至少一個的滾動軸承的狀態，前述至少一個的輸入齒輪，含有形成有螺旋齒的輸入齒輪外周部，前述至少一個的輸出齒輪，含有：輸出齒輪外周部，其形成有與前述輸入齒輪外周部的前述螺旋齒相咬合的螺旋齒；以及輸出齒輪側面，其與前述輸出軸的軸方向正交，前述檢測裝置，具備：複數個位移感測器，其在從前述輸出軸的旋轉軸往半徑方向空出既定距離的位置分別與前述至少一個的輸出齒輪的前述輸出齒輪側面相對向，檢測前述輸出齒輪側面之前述軸方向的位移量；以及處理部，其在以前述連結機構連結於前述輸出軸的前述輸出齒輪旋轉時，根據由前述複數個位移感測器所檢測出之前述輸出齒輪側面的前述位移量，取得前述輸出齒輪側面對前述旋轉軸的傾斜量，並由該傾斜量檢測出前述滾動軸承的狀態。
以下，針對本發明的實施形態參照圖式進行說明。在以下的說明，作為適用有本發明之軸承狀態檢測裝置的減速機，是以二速切換式減速機為例。該二速切換式減速機，例如是在將樹脂或橡膠等予以捏合、擠出的捏合擠出機所使用的減速機。又，本發明的軸承狀態檢測裝置，並不限於二速切換式減速機，亦可適用於不特別具有速度切換機構的減速機。
首先，針對作為本發明之軸承狀態檢測裝置之適用對象之一例來表示的二速切換式減速機的構造與其動作進行說明。圖1，是本實施形態之二速切換式減速機100的俯視剖面圖。
(二速切換式減速機的構造)
如圖1所示般，二速切換式減速機100，具備：外殼31、具有低速側小齒輪22及高速側小齒輪23的輸入軸21、對輸入軸21平行地配置的輸出軸25。輸入軸21及輸出軸25，是各自可旋轉地被外殼31支撐。低速側小齒輪22(輸入齒輪、低速側輸入齒輪)及高速側小齒輪23(輸入齒輪、高速側輸入齒輪)，是固定於輸入軸21，且與輸入軸21一起旋轉。與低速側小齒輪22咬合的低速側齒輪26(輸出齒輪、低速側輸出齒輪)及與高速側小齒輪23咬合的高速側齒輪27(輸出齒輪、高速側輸出齒輪)，是分別透過一對滾動軸承29、30來空轉自如地安裝於輸出軸25。
一對滾動軸承29(30)，是配置在低速側齒輪26(高速側齒輪27)的內側，且配置在低速側齒輪26(高速側齒輪27)與輸出軸25之間。亦即，一對滾動軸承29(30)，分別含有固定於輸出軸25的內輪與可對前述內輪相對旋轉的外輪。且，低速側齒輪26(高速側齒輪27)，是固定於滾動軸承29(30)的外輪。
且，輸入軸21，是被固定於外殼31的軸承24給支撐成旋轉自如，輸出軸25，是被固定於外殼31的軸承28給支撐成旋轉自如。又，輸入軸21，是藉由省略圖示的電動馬達等之驅動部來旋轉。
在此，低速側小齒輪22，是螺旋齒輪，高速側小齒輪23，是比低速側小齒輪22還長徑的螺旋齒輪。具體來說，低速側小齒輪22，是含有形成有螺旋齒的外周部22a(輸入齒輪外周部)，高速側小齒輪23，是含有形成有螺旋齒的外周部23a(輸入齒輪外周部)。高速側小齒輪23的齒數，是比低速側小齒輪22的齒數還大。
又，低速側小齒輪22及高速側小齒輪23，亦即該等小齒輪(22、23)與輸入軸21，是由一個素材以切削加工等來形成的單件品亦可，分別各自形成之後，將小齒輪(22、23)壓入至輸入軸21等來互相固定亦可。
另一方面，在低速側齒輪26的外周面(輸出齒輪外周部)，形成有與低速側小齒輪22咬合的螺旋齒35a，在高速側齒輪27的外周面(輸出齒輪外周部)，形成有與高速側小齒輪23咬合的螺旋齒37a。低速側齒輪26的外徑，是比高速側齒輪27的外徑還大。且，低速側齒輪26的齒數，是比高速側齒輪27的齒數還大。低速側齒輪26，具有與輸出軸25的軸方向正交的側面26a(輸出齒輪側面)，高速側齒輪27，具有與輸出軸25的軸方向正交的側面27a(輸出齒輪側面)。
又，低速側小齒輪22、高速側小齒輪23、低速側齒輪26及高速側齒輪27之各齒輪的外徑是各自沿著軸方向而相同，如圖1的低速側小齒輪22及高速側小齒輪23、圖3的低速側齒輪26所示般，在各自的外周面所形成的輪齒是沿著旋轉方向傾斜。
且，二速切換式減速機100，是具備旋轉速度切換機構32，其作為將低速側齒輪26及高速側齒輪27選擇性地連結於輸出軸25的連結機構。圖2，是本實施形態之二速切換式減速機100之旋轉速度切換機構32之離合器齒輪33的立體圖。圖3，是旋轉速度切換機構32的立體圖。圖4，是圖1之旋轉速度切換機構32的I-I剖面圖。旋轉速度切換機構32，可在連結狀態與解除狀態之間切換，該連結狀態是以低速側齒輪26與輸出軸25一體旋轉的方式來迂回軸承29而將低速側齒輪26連結於輸出軸25，該解除狀態是將低速側齒輪26與輸出軸25之間的連結予以解除。且，旋轉速度切換機構32，可在連結狀態與解除狀態之間切換，該連結狀態是以高速側齒輪27與輸出軸25一體旋轉的方式來迂回軸承30而將高速側齒輪27連結於輸出軸25，該解除狀態是將高速側齒輪27與輸出軸25之間的連結予以解除。
又，具備本發明之軸承狀態檢測裝置的減速機，只要具備以下構件即可：輸入軸，其具有成為螺旋齒輪之輸入齒輪；輸出軸，是對該輸入軸平行配置，且使與該輸入齒輪咬合的輸出齒輪(在外周面形成有螺旋齒的齒輪)透過滾動軸承藉此空轉自如地安裝；以及連結機構，其將該輸出齒輪連結於輸出軸，如圖1所示般，並不限定於具備一組輸入齒輪(22、23)以及與此咬合的一組輸出齒輪(26、27)的二速切換式減速機100。亦即，本發明的減速機，只要具備至少一個的輸入齒輪、至少一個的輸出齒輪及至少一個的滾動軸承即可。
在此，低速側齒輪26，具有：大徑部35、與大徑部35同軸的小徑部36。在大徑部35的外周面，形成有與低速側小齒輪22咬合的前述螺旋齒35a。在大徑部35的內周面，固定有構成滾動軸承29的軌道輪29b(外輪，參照圖5A、圖5B參照)。且，在直徑比大徑部35還小的小徑部36的內周面，形成有與後述之離合器齒輪33的外螺旋齒41a咬合(嵌合)的內螺旋齒36a。又，內螺旋齒36a部分，不是螺旋齒，而是花鍵齒(內花鍵齒)亦可。且，離合器齒輪33的外螺旋齒41a部分，為與該內花鍵齒嵌合的花鍵齒(外花鍵齒)亦可。亦即，內螺旋齒36a部分及外螺旋齒41a部分，不是螺旋齒，而是花鍵齒亦可。
與低速側齒輪26同樣地，高速側齒輪27，具有：大徑部37、與大徑部37同軸的小徑部38。在大徑部37的外周面，形成有與高速側小齒輪23咬合的前述螺旋齒37a。在大徑部37的內周面，固定有構成滾動軸承30的軌道輪(外輪)。且，在直徑比大徑部37還小的小徑部38的內周面，形成有與後述之離合器齒輪33的外螺旋齒42a咬合(嵌合)的內螺旋齒38a。又，內螺旋齒38a部分，不是螺旋齒，而是花鍵齒(內花鍵齒)亦可。且，離合器齒輪33的外螺旋齒42a部分，為與該內花鍵齒嵌合的花鍵齒(外花鍵齒)亦可。亦即，內螺旋齒38a部分及外螺旋齒42a部分，不是螺旋齒，而是花鍵齒亦可。
此外，旋轉速度切換機構32，是具備：離合器齒輪33、使離合器齒輪33往輸出軸25的軸方向移動的操作部34。
輸出軸25之中在低速側齒輪26與高速側齒輪27之間部分的外周面，形成有外花鍵齒25a。另一方面，在離合器齒輪33的中心部所形成的孔之內周面，形成有內花鍵齒33a。離合器齒輪33的內花鍵齒33a，可延著軸方向移動地嵌合於輸出軸25的外花鍵齒25a。
且，該離合器齒輪33，具有：低速側離合器齒輪部41、高速側離合器齒輪部42。在低速側離合器齒輪部41的外周面，形成有外螺旋齒41a，來嵌合於低速側齒輪26之小徑部36的內螺旋齒36a。在高速側離合器齒輪部42的外周面，形成有外螺旋齒42a，來嵌合於高速側齒輪27之小徑部38的內螺旋齒38a。且，在低速側離合器齒輪部41與高速側離合器齒輪部42之間，設有溝43。
如圖3、圖4等所示般，使離合器齒輪33往軸方向移動的操作部34，具備：既定長度的切換拉柄51、用來固定切換拉柄51的位置固定銷52、旋動軸53、一對支臂54、凸輪從動件55(推構件)。旋動軸53，是連結於切換拉柄51的端部，在俯視時往與輸入軸21及輸出軸25正交的方向延伸，可旋動地安裝於外殼31。一對支臂54，是以夾住離合器齒輪33的方式對向配置，其基端側固定在旋動軸53。凸輪從動件55，是以配置在離合器齒輪33之溝43內的狀態安裝在支臂54的前端部，在齒輪切換之際，按壓溝43的內側面使離合器齒輪33往輸出軸25的軸方向移動。又，凸輪從動件55，例如為圓柱形狀，且旋轉自如地安裝在支臂54的前端部。
(二速切換式減速機的動作)
在輸入軸21的旋轉停止狀態中，作業者操作切換拉柄51，例如使一對支臂54往低速側齒輪26側旋動的話，以一對凸輪從動件55來按壓離合器齒輪33，該離合器齒輪33在輸出軸25上從中立位置往低速側齒輪26側移動之後，嵌入至低速側齒輪26的小徑部36內。藉此，低速側齒輪26的內螺旋齒36a與離合器齒輪33之低速側離合器齒輪部41的外螺旋齒41a會咬合。又，上述中立位置，是指離合器齒輪33均未對低速側齒輪26及高速側齒輪27之任一者傳達旋轉的位置。
之後，藉由電動馬達等的驅動部使輸入軸21旋轉，藉此使與低速側小齒輪22咬合的低速側齒輪26旋轉，嵌合於該低速側齒輪26的離合器齒輪33會與輸出軸25一體地旋轉。亦即，是以既定的減速比來從輸入軸21對輸出軸25傳達旋轉驅動力。
又，在輸入軸21的旋轉停止狀態中，作業者操作切換拉柄51，使一對支臂54往高速側齒輪27側旋動的話，高速側齒輪27的內螺旋齒38a與離合器齒輪33之高速側離合器齒輪部42的外螺旋齒42a會咬合。之後，藉由電動馬達等的驅動部使輸入軸21旋轉，藉此使與高速側小齒輪23咬合的高速側齒輪27旋轉，嵌合於該高速側齒輪27的離合器齒輪33會與輸出軸25一體地旋轉。
(軸承狀態檢測裝置)
在前述的二速切換式減速機100，從輸入軸21對輸出軸25的動力傳達時，低速側齒輪26(或高速側齒輪27)與輸出軸25之間的滾動軸承29(或滾動軸承30)，是與低速側齒輪26(或高速側齒輪27)及輸出軸25一體地旋轉。而且，構成滾動軸承29(或滾動軸承30)的軌道輪29b(內輪、外輪)彼此之間不會產生相對速度。因此，滾動軸承29(或滾動軸承30)的轉動體29a，是在不承受負載的狀態下，持續在相同部位與軌道輪29b接觸。
以往，作為軸承的異常診斷，大多是計測軸承箱(內輪、外輪)的振動，監視起因於內輪缺陷或外輪缺陷的頻率(軸承損傷頻率)之振動，藉此判斷軸承有無異常。但是，如上述般，在二速切換式減速機100，於動力傳達時，軌道輪29b(內輪、外輪)彼此不會相對旋轉，故無法找出使用在異常判定的軸承損傷頻率，於是無法適用以往的軸承的異常診斷方法。且，就算想要計測滾動軸承29(30)的振動，由於該滾動軸承29(30)是位在低速側齒輪26(高速側齒輪27)的內部，故難以計測該振動。在本實施形態，為了解決這種問題，是使二速切換式減速機100具備軸承狀態檢測裝置100S。
在此，前述的二速切換式減速機100，其設在輸入軸21的小輪齒輪(22、23)、以及設在與此對應的輸出軸25的齒輪(26、27)，是螺旋齒輪，故在動力傳達時會發生推力(往軸方向的力)。本實施形態的軸承狀態檢測裝置100S，是利用因該推力而使齒輪26(27)傾斜的現象，來檢測滾動軸承29(30)的狀態(損傷的程度)。齒輪26(27)，是位在滾動軸承29(30)的徑方向外側，其直徑，是比滾動軸承29(30)的直徑還大，故滾動軸承29(30)之些許的磨損，會作為齒輪26(27)的傾斜而擴大，會以比較的大的位移(軸方向的移動量)來呈現。
＜第1實施形態＞
本實施形態的軸承狀態檢測裝置100S，具備：複數個位移感測器1、2、11、12；以及資料處理部5(處理部)。複數個位移感測器之中，位移感測器1、2，是配置在低速側齒輪26的側方，位移感測器11、12是配置在高速側齒輪27的側方。於資料處理部5(處理部)，輸入有來自各位移感測器1、2、11、12的訊號，資料處理部5(處理部)是處理該訊號。複數個位移感測器1、2、11、12，是在從輸出軸25之旋轉軸往半徑方向既定距離的位置，與齒輪26(27)的側面26a(27a)(圖1、圖5A)相對向地配置，而檢測該側面26a(27a)之軸方向的位移量(既定期間中的移動量)。在1個齒輪26(27)的側方，使至少兩個位移感測器配置在彼此不同的位置。又，若不將滾動軸承29、30之中一方的軸承作為狀態檢測的對象時，該側的位移感測器1、2(或11、12)就不用設置。亦即，位移感測器，只要配置在低速側齒輪26及高速側齒輪27之中的至少一方齒輪的側方即可。資料處理部5，在藉由旋轉速度切換機構32使連結於輸出軸25的低速側齒輪26(高速側齒輪27)旋轉時，根據由複數個位移感測器1、2(11、12)所檢測到的前述位移量，來演算對輸出軸25之旋轉軸的側面26a(27a)之傾斜量，由該傾斜量來檢測軸承29(30)的狀態。
作為位移感測器1、2、11、12，使用有渦電流式位移感測器、超音波式位移感測器、光學式位移感測器、電容式位移感測器等之非接觸式位移感測器。位移感測器1、2、11、12，例如是塞入式，塞入至開在外殼31的孔來固定於外殼31。
以下，針對檢測軸承(滾動軸承)之狀態的方法進行具體的說明。又，使用位移感測器1、2的低速側之滾動軸承29的狀態檢測、使用位移感測器11、12的高速側之滾動軸承30的狀態檢測，是相同的構造、方法，故作為代表，針對使用位移感測器1、2的低速側之滾動軸承29的狀態檢測進行說明。
本實施形態的兩個位移感測器1、2，是在輸出軸25的軸周圍(沿著輸出軸25的旋轉方向)互相以180°間隔來配置。且，在本實施形態，從與輸出軸25的旋轉軸平行的方向觀看時，將該等之相對向的兩個位移感測器1、2彼此予以連結的方向、將低速側小齒輪22(之中心)與低速側齒輪26(之中心)予以連結的方向是相同的方向。
在此，圖5A，是將因磨損等所發生之滾動軸承29的軌道輪29b與轉動體29a之間的間隙δ(間隙量)予以示意表示的圖。且，圖5B，是將因圖5A所示之間隙δ及在動力傳達時作用於低速側齒輪26的推力而使低速側齒輪26傾斜地旋轉的狀態予以示意表示的圖。
如圖5B所示般，位移感測器1、2，例如是配置成可從輸出軸25的中心(旋轉軸)往半徑方向在r的距離的位置檢測出低速側齒輪26之側面26a之軸方向的位移量(移動量)。又，從輸出軸25到位移感測器1為止的距離、從輸出軸25到位移感測器2為止的距離，亦可為相異。
圖5B中所示的兩點鏈線，是表示由旋轉速度切換機構32使低速側齒輪26連結於輸出軸25的狀態之減速機組裝後的運轉初期(於滾動軸承29沒有特別發生磨損等的初期狀態)之旋轉的低速側齒輪26之側面26a的位置。在位移感測器1、2，計測此時旋轉的低速側齒輪26之側面26a的位置(基準位置)，資料處理部5，將該計測值記憶作為基準值。
持續使用減速機的話，會因磨損等，而使滾動軸承29的軌道輪29b與轉動體29a之間的間隙δ變大。位移感測器1、2，是檢測相對於運轉初期的上述基準位置之由旋轉速度切換機構32使低速側齒輪26連結於輸出軸25的狀態之旋轉的低速側齒輪26之側面26a的位置，亦即，檢測低速側齒輪26側面26a之軸方向的移動量(位移量)。圖5B中所示的D1，是由位移感測器1檢測到的移動量(位移量)，圖5B中所示的D2，是由位移感測器2檢測到的移動量(位移量)。
又，位移感測器1、2，是測量該感測器部與測定點之間的距離，故D1及D2，是在資料處理部5由演算而求得。且，在由位移感測器1、2檢測到的位移(移動量)，亦含有與輸出軸25的旋轉對應的低速側齒輪26之擺動成分。為了降低該擺動成分的影響，資料處理部5是實行平均化處理，使檢測到的位移平均值記憶在資料處理部5，且使用於演算。
在此，如圖5A所示般，將配置在輸出軸25與低速側齒輪26之間的兩個滾動軸承29之中心間的距離定為a的話，a、δ、D1、D2之間是成立下式1的關係。
(D1+D2)／2r≒2δ／a ・・・・・・(式1)
(D1+D2)／2r，是低速側齒輪26的傾斜量。資料處理部5，是在由旋轉速度切換機構32連結於輸出軸25的狀態下，根據由位移感測器1、2檢測到的低速側齒輪26旋轉時的移動量D1、D2，演算而求出低速側齒輪26的傾斜量=(D1+D2)／2r。
將低速側齒輪26的上述傾斜量((D1+D2)／2r)定為i的話，藉由上述(式1)，間隙δ是以下式2表示。
δ=i×a／2 ・・・・・・・・・・・・・(式2)
資料處理部5，進一步根據演算所求得的上述傾斜量i，藉由上述(式2)，藉由演算而推測滾動軸承29的軌道輪29b與轉動體29a之間的間隙δ(間隙量)。又，配置在輸出軸25與低速側齒輪26之間的兩個滾動軸承29之中若只有在單側的滾動軸承29產生δ的間隙的情況，是成為δ=i×a。
以上述方法，資料處理部5是定期地推測間隙δ，藉此檢測滾動軸承29的狀態。然後，例如，資料處理部5，在所推測的間隙δ大幅變化而超過既定的閾值的情況，判斷滾動軸承29的狀態為異常，而輸出關於軸承異常資訊的訊號。該訊號，是輸入至二速切換式減速機100或具備該減速機之機械所具有的顯示部，而顯示成作業者能夠目視確認。又，滾動軸承29之狀態異常的判斷，是藉由資料處理部5等來自動進行亦可，以作業員定期地確認資料處理部5所輸出之間隙δ的資訊藉此來進行亦可。該情況時，所演算之間隙δ的值是由資料處理部5輸出，並顯示於上述的顯示部。
又，間隙δ與低速側齒輪26的傾斜量i，是一對一的關係。因此，資料處理部5，是省略藉由演算來推測間隙δ之事，即使是只藉由演算來求出低速側齒輪26的傾斜量i，亦可掌握滾動軸承29的狀態。亦即，在資料處理部5，沒有一定要藉由演算來推測軌道輪29b與轉動體29a之間的間隙δ(間隙量)，資料處理部5，是根據低速側齒輪26的傾斜量i來掌握滾動軸承29的狀態亦可。但是，比起根據傾斜量i，以根據間隙δ來推測是比較能直接地表示軸承29的狀態，故較佳。
根據具備本實施形態之軸承狀態檢測裝置100S的二速切換式減速機100，即使是在動力傳達時不會相對旋轉，且難以直接觀測狀態的滾動軸承29(30)，亦可掌握其狀態。
且，在本實施形態，是對每一個齒輪(26、27)使用兩個位移感測器，比起使用三個以上的位移感測器的情況，構成較為簡易，且資料處理部5不需要複雜的演算。
且，在本實施形態，將兩個位移感測器1、2彼此予以連結的方向、將低速側小齒輪22與低速側齒輪26予以連結的方向是相同的方向(位移感測器11、12也是一樣)。在此，在將低速側小齒輪22與低速側齒輪26予以連結的線上，有著齒輪彼此的咬合部，在該咬合部發生推力，藉由該推力使低速側齒輪26傾斜。因此，根據上述構造的計測，由位移感測器11、12所檢測的移動量比較容易變大，資料處理部5所取得的低速側齒輪26之傾斜量亦容易變大，故齒輪的擺動現象等之雜訊成分容易被消除，可更正確地檢測滾動軸承29的狀態。
又，低速側齒輪26，有著容易對於將低速側小齒輪22與低速側齒輪26予以連結的方向來傾斜的傾向，但對該方向的傾斜量，不管是在哪種減速機來說都無法稱為最大。低速側齒輪26、高速側齒輪27等之齒輪的傾斜量最大的方向，是由減速機的形狀、作用之負載的大小等來決定。因此，為了更提高檢測精度，是使對向的兩個位移感測器1、2的配置，根據實驗、過去的成果、或解析，來配置在低速側齒輪26的傾斜量為最大的地方較佳。
且，位移感測器1、2的計測位置，是在低速側齒輪26的側面26a之中，盡可能地在接近外周的位置為佳。換言之，位移感測器1、2的計測位置，是比起低速側齒輪26之側面26a的最小外徑部以配置在接近最大外徑部的位置為佳。該情況時，由於能檢測更大的移動量，故可精度良好地檢測低速側齒輪26之側面26a的傾斜。
＜間隙δ之進一步的推測方法＞
在上述實施形態中，資料處理部5是根據演算所求得的傾斜量i，藉由演算而推測滾動軸承29的軌道輪29b與轉動體29a之間的間隙δ(間隙量)。作為間隙δ的推測方法，是由來自傾斜量i的推測結果、以及其他的推測結果，來推測間隙δ亦可。
具體來說，資料處理部5，是將根據傾斜量i藉由演算來推測的間隙量作為間隙δ1來暫時記憶。另一方面，資料處理部5，是根據由位移感測器1、2各自檢測到的前述位移量(既定期間中之軸方向的移動量)的平均值，藉由演算來推測間隙δ2。然後，比較間隙δ1與間隙δ2，將較大那邊的間隙(間隙量)，選擇作為用來檢測滾動軸承29之狀態的間隙δ(間隙量)。
亦即，資料處理部5，是根據由演算所求得的傾斜量i來演算並推測間隙δ1(間隙量)，且，根據由位移感測器1、2所檢測到的前述移動量之平均值，藉由演算來推測間隙δ2(間隙量)，將以該等兩個方法所推測的間隙δ1、δ2之中較大的那邊的間隙量，作為滾動軸承29的間隙量。
因負載條件，有著比起低速側齒輪26的傾斜，在低速側齒輪26之軸方向的移動量那邊，起因於滾動軸承29的間隙所發生的變化會較為顯著出現的情況。因此，比較間隙δ1與間隙δ2而將較大那邊的間隙(間隙量)作為滾動軸承29的間隙δ(間隙量)的話，就把握軸承的狀態來說會較為安全。
滾動軸承29例如是圓錐滾子軸承。將該圓錐滾子軸承的接觸角定為α、將由位移感測器1、2檢測到的前述移動量之平均值定為b的話，間隙δ2=b×tanα。
＜第2實施形態＞
在第1實施形態，是在齒輪(26、27)的側方配置兩個位移感測器1、2(11、12)。取代此，在齒輪(26、27)的側方，配置有四個位移感測器亦可。圖6，是表示出在低速側齒輪26的側方，繞著輸出軸25的旋轉軸互相以90°間隔來配置四個位移感測器1～4的例子。位移感測器1、2及位移感測器3、4，是各自夾住輸出軸25的旋轉軸來配置成互相對向。
資料處理部5，是根據兩組相對向的位移感測器1、2及3、4所檢測出之輸出齒輪的側面26a之軸方向的移動量，藉由演算來求出直角兩方向之齒輪的傾斜量i1、i2，並將所求得之直角兩方向的傾斜量i1、i2藉由演算來合成。傾斜量i1、i2之各自的求得方式，是與第1實施形態的情況相同。傾斜量i1與傾斜量i2的合成，例如，是求出傾斜量i1與傾斜量i2的平方和開方根。
根據本實施形態，在資料處理部5求得之低速側齒輪26的傾斜量容易變大，故可更精度良好地檢測滾動軸承29的狀態。
在本實施形態，四個位移感測器是繞著輸出軸25的旋轉軸配置在同心圓上，但4個位移感測器，沒有一定要配置在同心圓上。
＜第3實施形態＞
在第1實施形態，於齒輪(26、27)的側方配置有兩個位移感測器1、2(11、12)，在第2實施形態，於齒輪(26、27)的側方配置有四個位移感測器。取代此，在齒輪(26、27)的側方，配置有三個位移感測器亦可。
於圖7A，表示出在低速側齒輪26的側方，繞著輸出軸25的軸互相以120°間隔來配置三個位移感測器1～3的例子。
在此，圖7B，是將由圖7A所示之三個位移感測器1～3所檢測出的齒輪側面之計測位置的變動量以向量來表示的低速側齒輪之立體圖。向量P1、P2、及P3，是將位移感測器1、2、及3所檢測到之對於前述運轉初期旋轉的低速側齒輪26之側面26a(基準面)在低速側齒輪26之側面26a之軸方向的變動量(移動量)，分別以大小來顯示的向量。
向量P1、P2、及P3之x、y、z方向的成分，是分別表示成P1(x1、y1、z1)、P2(x2、y2、z2)、及P3(x3、y3、z3)。
向量a12=向量P2-向量P1=(x2-x1、y2-y1、z2-z1)、向量a13=向量P3-向量P1=(x3-x1、y3-y1、z3-z1)，包含P1、P2、P3之面的法線向量n，是藉由向量a12與向量a13的外積，如下式3來求得。
法線向量n=向量a12×向量a13
=((y2-y1)×(z3-z1)-(y3-y1)×(z2-z1)、(x3-x1)×(z2-z1)-(x2-x1)×(z3-z1)、(x2-x1)×(y3-y1)-(y2-y1)×(x3-x1))・・・(式3)
然後，法線向量n之對z軸的傾斜θ(=低速側齒輪26的傾斜量)，是根據內積計算而由下式4求得。
將z向量定為(0、0、1)時，
cosθ=n・z／| n | | z |
=[(x2-x1)×(y3-y1)-(y2-y1)×(x3-x1)]／| n |・・・(式4)
資料處理部5，是進行上述演算，而求出低速側齒輪26的傾斜θ(傾斜量)。
又，配置在輸出軸25與低速側齒輪26之間的兩個滾動軸承29之中若在雙方的滾動軸承29產生δ的間隙的情況，是成為δ(間隙量)=a／2×tanθ，若僅在單側的滾動軸承29產生δ的間隙的情況，是成為δ(間隙量)=a×tanθ。資料處理部5，是進行上述的演算來推測δ(間隙量)。
在本實施形態，3個位移感測器，是繞著輸出軸25的旋轉軸，以等間隔(120°間隔)配置在同心圓上，但3個位移感測器，沒有一定要在同心圓上以等間隔配置。又，藉由將3個位移感測器，繞著輸出軸25的旋轉軸，以等間隔(120°間隔)配置在同心圓上，來提升計測精度。
以上，說明了本發明的實施形態。又，其他在本業業者所想得到的範圍內可進行各種變更。
本發明所提供的是一種減速機，該減速機，具備：外殼；輸入軸，其可旋轉地被支撐於前述外殼；至少一個的輸入齒輪，其被固定在前述輸入軸，且與前述輸入軸一起旋轉；輸出軸，其以對前述輸入軸平行配置的方式可旋轉地被前述外殼支撐；至少一個的滾動軸承，其含有被固定在前述輸出軸的內輪及可對前述內輪相對旋轉的外輪；至少一個的輸出齒輪，其固定在前述至少一個的滾動軸承的前述外輪，且與前述至少一個的輸入齒輪咬合；連結機構，是以前述至少一個的輸出齒輪與前述輸出軸一體旋轉的方式，迂回前述至少一個的滾動軸承，而將前述至少一個的輸出齒輪連結於前述輸出軸；以及檢測裝置，其檢測前述至少一個的滾動軸承的狀態。前述至少一個的輸入齒輪，含有形成有螺旋齒的輸入齒輪外周部，前述至少一個的輸出齒輪，含有：輸出齒輪外周部，其形成有與前述輸入齒輪外周部的前述螺旋齒相咬合的螺旋齒；以及輸出齒輪側面，其與前述輸出軸的軸方向正交，前述檢測裝置，具備：複數個位移感測器，其在從前述輸出軸的旋轉軸往半徑方向空出既定距離的位置分別與前述至少一個的輸出齒輪的前述輸出齒輪側面相對向，檢測前述輸出齒輪側面之前述軸方向的位移量；以及處理部，其在以前述連結機構連結於前述輸出軸的前述輸出齒輪旋轉時，根據由前述複數個位移感測器所檢測出之前述輸出齒輪側面的前述位移量，取得前述輸出齒輪側面對前述旋轉軸的傾斜量。
在上述構造中，前述複數個位移感測器，是含有繞著前述輸出軸的旋轉軸互相以90°間隔來配置的四個位移感測器，前述處理部，是根據由前述四個位移感測器之中夾著前述旋轉軸而互相對向的位移感測器組所檢測出之前述輸出齒輪側面的前述位移量，來演算前述輸出齒輪側面之直角兩方向的前述傾斜量，並將該演算出來之直角兩方向的前述傾斜量予以合成為佳。
在上述構造中，前述複數個位移感測器，是含有繞著前述輸出軸的旋轉軸互相空出間隔來配置的三個位移感測器，前述處理部，是根據由前述三個位移感測器各自檢測出之前述輸出齒輪側面的前述位移量，來演算前述輸出齒輪側面的前述傾斜量亦可。
在上述構造中，前述三個位移感測器，是繞著前述輸出軸的旋轉軸互相以120°間隔來配置亦可。
在上述構造中，前述複數個位移感測器，是含有繞著前述輸出軸的旋轉軸互相以180°間隔來配置的兩個位移感測器，從與前述輸出軸之前述旋轉軸平行的方向觀看時，將前述兩個位移感測器予以連結的方向、將前述輸入齒輪與前述輸出齒輪予以連結的方向，是呈相同方向為佳。
在上述構造中，前述滾動軸承，進一步具有配置在前述內輪與前述外輪之間的轉動體，前述處理部，是根據前述輸出齒輪側面的前述傾斜量，來推測前述滾動軸承之前述內輪或前述外輪與前述轉動體之間的間隙量為佳。
在上述構造中，前述滾動軸承，進一步具有配置在前述內輪與前述外輪之間的轉動體，前述處理部，是根據前述輸出齒輪側面的前述傾斜量，來推測前述滾動軸承之前述內輪或前述外輪與前述轉動體之間的間隙量，另一方面，根據由前述複數個位移感測器所檢測出之前述輸出齒輪側面之前述位移量的平均值，來推測前述間隙量，將該推測出的兩個間隙量之中較大的那邊的間隙量，選擇作為最終的前述間隙量為佳。
在上述構造中，前述至少一個的輸入齒輪，是含有低速側輸入齒輪、高速側輸入齒輪，前述至少一個的輸出齒輪，是含有與前述低速側輸入齒輪咬合的低速側輸出齒輪、與前述高速側輸入齒輪咬合的高速側輸出齒輪，前述連結機構，是將前述低速側輸出齒輪及前述高速側輸出齒輪之中的一方選擇性地連接於前述輸出軸，前述複數個位移感測器，是與前述低速側輸出齒輪及前述高速側輸出齒輪之中至少一方之輸出齒輪的前述輸出齒輪側面相對向地配置為佳。
1‧‧‧位移感測器
2‧‧‧位移感測器
5‧‧‧資料處理部
11‧‧‧位移感測器
12‧‧‧位移感測器
21‧‧‧輸入軸
22‧‧‧低速側小齒輪
22a‧‧‧外周部
23‧‧‧高速側小齒輪
23a‧‧‧外周部
24‧‧‧軸承
25‧‧‧輸出軸
25a‧‧‧外花鍵齒
26‧‧‧低速側齒輪
26a‧‧‧側面
27‧‧‧高速側齒輪
27a‧‧‧側面
28‧‧‧軸承
29‧‧‧滾動軸承
30‧‧‧滾動軸承
31‧‧‧外殼
32‧‧‧旋轉速度切換機構
33‧‧‧離合器齒輪
33a‧‧‧內花鍵齒
34‧‧‧操作部
35‧‧‧大徑部
35a‧‧‧螺旋齒
36‧‧‧小徑部
36a‧‧‧內螺旋齒
37‧‧‧大徑部
37a‧‧‧螺旋齒
38‧‧‧小徑部
38a‧‧‧內螺旋齒
41‧‧‧低速側離合器齒輪部
41a‧‧‧外螺旋齒
42‧‧‧高速側離合器齒輪部
42a‧‧‧外螺旋齒
43‧‧‧溝
51‧‧‧切換拉柄
52‧‧‧位置固定銷
53‧‧‧旋動軸
55‧‧‧凸輪從動件
100‧‧‧減速機
100S‧‧‧軸承狀態檢測裝置
圖1，是本發明之一實施形態之減速機的俯視剖面圖。
圖2，是本發明之一實施形態之減速機之連結機構的離合器齒輪的立體圖。
圖3，是本發明之一實施形態之連結機構的立體圖。
圖4，是圖1之連結機構的I-I剖面圖。
圖5A，是將因磨損等所發生之滾動軸承的軌道輪與轉動體之間的間隙δ予以示意表示的圖。
圖5B，是將因圖5A所示之間隙δ及在動力傳達時作用於低速側輸出齒輪的推力而使低速側輸出齒輪傾斜地旋轉的狀態予以示意表示的圖。
圖6，是表示在低速側輸出齒輪的側方配置有4個位移感測器的狀態，是從軸方向觀看時之低速側輸出齒輪的示意圖。
圖7A，是表示在低速側輸出齒輪的側方配置有3個位移感測器的狀態，是從軸方向觀看時之低速側輸出齒輪的示意圖。
圖7B，是將由圖7A所示之3個位移感測器所檢測出的輸出齒輪側面之計測位置的變動量以向量來表示的低速側輸出齒輪之立體圖。

Claims (8)

  1. 一種減速機，其具備： 外殼； 輸入軸，其可旋轉地被支撐於前述外殼； 至少一個的輸入齒輪，其被固定在前述輸入軸，且與前述輸入軸一起旋轉； 輸出軸，其以對前述輸入軸平行配置的方式可旋轉地被前述外殼支撐； 至少一個的滾動軸承，其含有被固定在前述輸出軸的內輪及可對前述內輪相對旋轉的外輪； 至少一個的輸出齒輪，其固定在前述至少一個的滾動軸承的前述外輪，且與前述至少一個的輸入齒輪咬合； 連結機構，是以使前述至少一個的輸出齒輪與前述輸出軸一體旋轉的方式，迂回前述至少一個的滾動軸承，而將前述至少一個的輸出齒輪連結於前述輸出軸；以及 檢測裝置，其檢測前述至少一個的滾動軸承的狀態， 前述至少一個的輸入齒輪，含有形成有螺旋齒的輸入齒輪外周部， 前述至少一個的輸出齒輪，含有：輸出齒輪外周部，其形成有與前述輸入齒輪外周部的前述螺旋齒相咬合的螺旋齒；以及輸出齒輪側面，其與前述輸出軸的軸方向正交， 前述檢測裝置，具備： 複數個位移感測器，其在從前述輸出軸的旋轉軸往半徑方向空出既定距離的位置分別與前述至少一個的輸出齒輪的前述輸出齒輪側面相對向，檢測前述輸出齒輪側面之前述軸方向的位移量；以及 處理部，其在以前述連結機構連結於前述輸出軸的前述輸出齒輪旋轉時，根據由前述複數個位移感測器所檢測出之前述輸出齒輪側面的前述位移量，取得前述輸出齒輪側面對前述旋轉軸的傾斜量。
  2. 如請求項1所述之減速機，其中， 前述複數個位移感測器，含有繞著前述輸出軸的旋轉軸互相以90°間隔來配置的四個位移感測器， 前述處理部，是根據由前述四個位移感測器之中夾著前述旋轉軸而互相對向的兩組位移感測器組所檢測出之前述輸出齒輪側面的前述位移量，來演算前述輸出齒輪側面之直角兩方向的前述傾斜量，並將該演算出來之直角兩方向的前述傾斜量予以合成。
  3. 如請求項1所述之減速機，其中， 前述複數個位移感測器，含有繞著前述輸出軸的旋轉軸互相空出間隔來配置的三個位移感測器， 前述處理部，是根據由前述三個位移感測器各自檢測出之前述輸出齒輪側面的前述位移量，來演算前述輸出齒輪側面的前述傾斜量。
  4. 如請求項3所述之減速機，其中， 前述三個位移感測器，是繞著前述輸出軸的旋轉軸互相以120°間隔來配置。
  5. 如請求項1所述之減速機，其中， 前述複數個位移感測器，含有繞著前述輸出軸的旋轉軸互相以180°間隔來配置的兩個位移感測器， 從與前述輸出軸之前述旋轉軸平行的方向觀看時，將前述兩個位移感測器予以連結的方向、將前述輸入齒輪與前述輸出齒輪予以連結的方向，是呈相同方向。
  6. 如請求項1～5中任一項所述之減速機，其中， 前述滾動軸承，進一步具有配置在前述內輪與前述外輪之間的轉動體， 前述處理部，是根據前述輸出齒輪側面的前述傾斜量，來推測前述滾動軸承之前述內輪或前述外輪與前述轉動體之間的間隙量。
  7. 如請求項1～5中任一項所述之減速機，其中， 前述滾動軸承，進一步具有配置在前述內輪與前述外輪之間的轉動體， 前述處理部，是根據前述輸出齒輪側面的前述傾斜量，來推測前述滾動軸承之前述內輪或前述外輪與前述轉動體之間的間隙量，另一方面，根據由前述複數個位移感測器所檢測出之前述輸出齒輪側面之前述位移量的平均值，來推測前述間隙量，將該推測出的兩個間隙量之中較大的那邊的間隙量，選擇作為最終的前述間隙量。
  8. 如請求項1～5中任一項所述之減速機，其中， 前述至少一個的輸入齒輪，含有低速側輸入齒輪、高速側輸入齒輪， 前述至少一個的輸出齒輪，含有與前述低速側輸入齒輪咬合的低速側輸出齒輪、與前述高速側輸入齒輪咬合的高速側輸出齒輪， 前述連結機構，是將前述低速側輸出齒輪及前述高速側輸出齒輪之中的一方選擇性地連結於前述輸出軸， 前述複數個位移感測器，是與前述低速側輸出齒輪及前述高速側輸出齒輪之中至少一方之輸出齒輪的前述輸出齒輪側面相對向地配置。
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