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技術 異物検出装置

出願人 住友重機械工業株式会社
発明者 為永淳
出願日 2018年3月5日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2018-038210
公開日 2019年9月12日 (3ヶ月経過) 公開番号 2019-152545
状態 未査定
技術分野 電気的手段による材料の調査、分析
主要キーワード 通常摩耗 センタークランク 偏心体軸受 式歯車装置 キャリア体 警告制御 偏心体軸 偏心体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年9月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

歯車装置潤滑剤中混入された小さな異物を適切に検出できる異物検出装置を提供する。

解決手段

この異物検出装置(1)は、歯車装置に封入された潤滑剤中の異物を検出する装置である。そして、間隔を開けて配置された第1検出部(11)及び第2検出部(12)を備え、第1検出部(11)は磁力を有し、第1検出部(11)と第2検出部(12)とが堆積された異物(F)を介してつながることで異物(F)の検出を示す信号が出力される。

概要

背景

減速装置などの歯車装置は、一般に、回転運動により内部で摩耗が生じ、潤滑剤中金属粉などの異物混入する。そして、摩耗が限界量まで進行して寿命に到達する。寿命近くまで摩耗が進行すると、比較的に大きな金属片が内部で剥離することもある。

特許文献1には、一対の検出片を対向させて歯車装置の潤滑剤中に配置し、潤滑剤中に混入された金属片を検出するセンサが開示されている。このセンサによれば、一対の検出片の間に所定の寸法以上の金属片が挟まることで、一対の検出片が導通して潤滑剤中に混入された金属片を検出できる。

概要

歯車装置の潤滑剤中に混入された小さな異物を適切に検出できる異物検出装置を提供する。この異物検出装置(1)は、歯車装置に封入された潤滑剤中の異物を検出する装置である。そして、間隔を開けて配置された第1検出部(11)及び第2検出部(12)を備え、第1検出部(11)は磁力を有し、第1検出部(11)と第2検出部(12)とが堆積された異物(F)を介してつながることで異物(F)の検出を示す信号が出力される。

目的

本発明は、歯車装置の潤滑剤中に混入された小さな異物を適切に検出できる異物検出装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

歯車装置封入された潤滑剤中異物を検出する異物検出装置であって、間隔を開けて配置された第1検出部及び第2検出部を備え、前記第1検出部は磁力を有し、前記第1検出部と前記第2検出部とが堆積された異物を介してつながることで異物の検出を示す信号が出力される、異物検出装置。

請求項2

前記第2検出部も磁力を有する、請求項1記載の異物検出装置。

請求項3

前記第1検出部は、金属板磁石とを有し、前記磁石が前記金属板の前記第2検出部とは反対側に配置されている、請求項1又は請求項2記載の異物検出装置。

技術分野

0001

本発明は、歯車装置封入された潤滑剤中異物を検出する異物検出装置に関する。

背景技術

0002

減速装置などの歯車装置は、一般に、回転運動により内部で摩耗が生じ、潤滑剤中に金属粉などの異物が混入する。そして、摩耗が限界量まで進行して寿命に到達する。寿命近くまで摩耗が進行すると、比較的に大きな金属片が内部で剥離することもある。

0003

特許文献1には、一対の検出片を対向させて歯車装置の潤滑剤中に配置し、潤滑剤中に混入された金属片を検出するセンサが開示されている。このセンサによれば、一対の検出片の間に所定の寸法以上の金属片が挟まることで、一対の検出片が導通して潤滑剤中に混入された金属片を検出できる。

先行技術

0004

特開2017−207416号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1のセンサでは、一対の検出片の間に異物が挟まることでこれを検出するため、大きな異物しか検出できないという課題がある。例えば、小さな異物を検出するために、一対の検出片の間隔を小さくすると、検出片の間の潤滑剤が流動せず、検出能力が著しく低下する。このため、歯車装置の稼働時間増して、潤滑剤中の小さな異物の混入量が多くなっても、特許文献1のセンサでは、これを検出できないという課題があった。

0006

本発明は、歯車装置の潤滑剤中に混入された小さな異物を適切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。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、
歯車装置に封入された潤滑剤中の異物を検出する異物検出装置であって、
間隔を開けて配置された第1検出部及び第2検出部を備え、
前記第1検出部は磁力を有し、
前記第1検出部と前記第2検出部とが堆積された異物を介してつながることで異物の検出を示す信号が出力されるように構成した。

発明の効果

0008

本発明によれば、歯車装置の潤滑剤中に混入された小さな異物を適切に検出できるという効果が得られる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の実施形態に係る異物検出装置を示す構成図である。
異物の検出状態を表わした説明図である。
異物検出装置の変形例を示す構成図である。
異物検出装置のセンサ部の配置箇所を示す歯車装置の断面図である。

実施例

0010

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

0011

図1は、本発明の実施形態に係る異物検出装置を示す構成図である。図2は、異物の検出状態を表わした説明図である。

0012

本実施形態の異物検出装置1は、異物を検出するセンサ部10と、異物が検出された場合に検出信号を出力する出力部15と、センサ部10と出力部15とに動作電圧を供給する電源17とを備える。

0013

センサ部10は、間隔を開けて配置された、導電性を有する第1検出部11及び第2検出部12を有する。第1検出部11及び第2検出部12は、磁化された磁性体であり、小さな異物である鉄粉などの磁性体を引き付け能力(磁力又は磁場を発生する能力)を有する。第1検出部11及び第2検出部12は、例えば板状の形態を有し、互いに板面を対向させて配置される。対向する面は、互いに異なる磁極面とするとよい。センサ部10は、歯車装置の潤滑剤が流動する箇所に配置される。そして、第1検出部11と第2検出部12とには、互いが導通したときに2本の導電線を介して微弱電流が流れるように、電源17から電圧が加えられる。

0014

第1検出部11及び第2検出部12の間隔L1(図2を参照)は、検出対象である小さな異物の径よりも大きく、潤滑剤が十分に流動できる間隔に設定される。さらには、間隔L1は、潤滑剤中の異物がどの程度増えたときに検出したいかによって設定される。本実施形態において、検出対象の小さな異物とは、歯車装置の通常摩耗によって生じる金属粉又は歯車装置の通常の運転に大きな影響を与えない程度の小さな金属片を意味する。また、第1検出部11及び第2検出部12の間隔L1は、検出対象とする「小さな異物の堆積量」に応じて適宜設定される。

0015

出力部15は、第1検出部11及び第2検出部12に接続される導電線に流れる微弱な電流を検知し、閾値以上の電流が流れたら、異物の検出を示す検出信号を歯車装置の外部へ出力する。

0016

検出動作
歯車装置では回転運動により各部で摩耗が生じ、潤滑剤中に金属粉などの小さな異物Fが混入する。潤滑剤の流動により一部の異物Fはセンサ部10において第1検出部11及び第2検出部12の間に進入する。そして、小さな異物Fは、磁力により第1検出部11及び第2検出部12に引き付けられ、第1検出部11及び第2検出部12に堆積していく。

0017

歯車装置の稼働時間が増して内部の摩耗が進行すると、第1検出部11及び第2検出部12に堆積する異物Fが増加し、これが所定量を超えると、堆積した異物Fを介して第1検出部11と第2検出部12とがつながる。すると、第1検出部11及び第2検出部12とが導通し、これらの間に電流が流れることにより、出力部15が検出信号を出力する。検出信号は、例えば、外部の制御装置に出力され、歯車装置の劣化を表わすランプ点灯させるなどの警告制御に使用される。

0018

歯車装置は、一般に、摩耗が進行して寿命に到達する。上記の異物検出装置1によれば、歯車装置の摩耗が所定の度合いまで進行した場合に、これを検出して、歯車装置の劣化を警告することができる。これにより、歯車装置が故障する前の適宜な段階で、歯車装置の交換又はメンテナンスを行うことができる。

0019

<変形例>
図3は、異物検出装置の変形例を示す構成図である。

0020

変形例の異物検出装置1Aは、センサ部10Aの構成が、図1のセンサ部10と異なる。センサ部10Aは、第1検出部11A、第2検出部12A及び磁石13を有する。第1検出部11A及び第2検出部12Aは、導電性を有する金属板であり、互いに板面を対向させて配置される。磁石13は、例えば永久磁石であり、第1検出部11Aの第2検出部12Aとは反対側に固定(配置)されている。磁石13は、第1検出部11Aを磁化し、第1検出部11Aに磁性体の異物を引き付ける磁力を発生させる。あるいは、第1検出部11Aは、磁性体でなくてもよく、その場合、磁石13は、自らの磁力により、第1検出部11Aの第2検出部12Aに対向する面に磁性体の異物を引き付ける。これらの構成が採用されても、前述した図1の異物検出装置1の検出動作と同様の作用を得ることができる。

0021

<センサ部の配置例>
図4は、異物検出装置のセンサ部の配置箇所を示す歯車装置の断面図である。

0022

続いて、実施形態の異物検出装置1のセンサ部10を、歯車装置として偏心揺動型の減速装置20に配置した例について説明する。

0023

先ず、減速装置20について説明する。減速装置20は、入力軸21、出力軸22、減速部23、並びに、これらの周囲を覆うハウジングケーシング)24、25を備える。ハウジング24と入力軸21との間、並びに、ハウジング25と出力軸22との間には、それぞれ潤滑剤を減速装置20の内部に封入するオイルシールo1、o2が設けられている。

0024

減速部23は、入力軸21と連結される偏心体軸31と、偏心体軸31に設けられた複数の偏心体31a、31b、31cと、偏心体31a、31b、31cの回転により揺動する複数の外歯歯車32A、32B、32Cとを備える。外歯歯車32A、32B、32Cは、中心からオフセットされた位置に周方向に離間して設けられた複数の内ピン孔と、偏心体軸31を通す中央の貫通孔と、を有する。

0025

減速部23は、更に、ハウジング25の内周部に設けられた内歯歯車25gと、外歯歯車32A、32B、32Cの内ピン孔に通される内ピン22cと、内ピン22cの反負荷側の一端を保持するキャリア体34とを備える。内歯歯車25gは、内歯となる複数の外ピンp1と複数の外ピンp1を保持する複数のピン溝を有する内歯歯車本体とを有し、外歯歯車32A、32B、32Cを内接噛合する。内ピン22cは、出力軸22からピン状に膨出するように設けられている。

0026

減速部23は、更に、偏心体軸用軸受け36a、36bと、偏心体軸受け37a、37b、37cと、主軸受け38a、38bと、を備える。偏心体軸用軸受け36a、36bは、偏心体軸31と出力軸22との間及び偏心体軸31とキャリア体34との間にそれぞれ配置されて、互いを相対回転可能にする。偏心体軸受け37a、37b、37cは偏心体31a、31b、31cと外歯歯車32A、32B、32Cとの間にそれぞれ配置されて互いを相対回転可能にする。ハウジング25は、主軸受け38a、38bを介してキャリア体34と出力軸22とを回転自在に支持する。

0027

減速部23は、入力軸21からトルクが入力されて偏心体軸31が回転すると、偏心体31a、31b、31cが外歯歯車32A、32B、32Cの中央の貫通孔の内側で回転し、これにより外歯歯車32A、32B、32Cが互いに異なる位相で揺動する。外歯歯車32A、32B、32Cは、揺動により偏心体軸31の軸心から最も離れた外歯が内歯歯車25gと噛合し、この噛合位置は揺動に伴って周方向に変化する。具体的には、偏心体軸31が一回転するごとに、内歯歯車25gと外歯歯車32A、32B、32Cとの噛合位置が周方向に一周する。外歯歯車32A、32B、32Cと内歯歯車25gとには歯数差があり、内歯歯車25gとの噛合位置が一周するごとに外歯歯車32A、32B、32Cは上記の歯数差分だけ自転する。この自転が、内ピン22cを介して出力軸22に伝達される。これにより、入力軸21の回転運動が減速されて出力軸22から取り出すことができる。

0028

このような構成においては、外歯歯車32A、32B、32Cの外歯に、比較的に大きな面圧が加わって摩耗が生じる。摩耗により生じた金属粉などの異物は、ハウジング24、25の内側に封入された潤滑剤に混入されて流動する。潤滑剤の一部は、入力軸21とキャリア体34とハウジング24に囲まれた空間R1を通る経路で流動し、潤滑剤に含まれた異物は、空間R1の鉛直下方に比較的に多くの割合で滞留する。

0029

センサ部10は、ハウジング24の空間R1に面した箇所で、潤滑剤が流動される箇所に配置される。さらに、センサ部10は、減速装置20の使用時に鉛直下方に位置する箇所に配置されてもよい。このような配置箇所により、減速部23の摩耗量の進行度に応じてセンサ部10に堆積する異物の量が増加する。したがって、減速部23の摩耗が所定の度合いまで進行したことを比較的に正確に検出できるという利点がある。また、異物が内歯歯車25gと外歯歯車32A、32B、32Cとの間に多く滞留することは好ましくなく、上記のセンサ部10の配置によれば、外歯歯車32A、32B、32Cから離れた箇所に異物を堆積させることができるという利点がある。

0030

以上のように、本実施形態の異物検出装置1によれば、第1検出部11と第2検出部12とが間隔を開けて配置され、さらに、第1検出部11が磁力を有する。このような構成により、小さな異物が混入された潤滑剤を第1検出部11と第2検出部12との間で十分に流動させつつ、磁力により異物を第1検出部11に堆積させていくことができる。そして、堆積した異物により第1検出部11と第2検出部12とがつながることで、異物の検出を示す信号が出力される。これにより、歯車装置の摩耗が進行した状態を検出することができる。

0031

また、本実施形態の異物検出装置1によれば、第2検出部12も磁力を有する。このため、第1検出部11の磁力と第2検出部12の磁力とを合わさって、これらの間に異物を堆積する能力を向上できる。したがって、例えば潤滑剤の流動速度が高い箇所であったり、振動が大きい箇所であったりしても、異物の高い検出能力を得ることができる。

0032

また、本実施形態の変形例の異物検出装置1Aによれば、磁石13を用いて第1検出部11Aに異物を堆積させる磁力を発生させる。これにより、導電性を有する第1検出部11Aを予め磁化させておくよりも、低コストに強力かつ安定した磁力を第1検出部11Aに発生させやすい。したがって、低コストにかつ安定的に高い異物の検出能力を得ることができる。

0033

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、センサ部、出力部及び電源の電気的な接続形態の一例を示したが、これは概念的な一例に過ぎず、一般的な種々の接続形態が適用されてもよい。また、上記実施形態では、センサ部10の第2検出部12も磁力を有する構成を示したが、磁力を有するのは第1検出部11のみであってもよい。また、上記実施形態では、センサ部10の配置例を示したが、センサ部10は、潤滑剤が流動する箇所であれば、いずれの箇所に配置されてもよい。また、異物検出装置を搭載する歯車装置の例として、偏心揺動型減速装置を示したが、歯車装置は、単純遊星歯車装置、撓み噛合い式歯車装置、種々の直交軸歯車装置、種々の平行軸歯車装置などが適用されてもよい。また、偏心揺動型減速装置においても、上記実施形態では、1本の偏心体軸を減速機の軸心に配置した所謂センタークランク式の偏心揺動型減速装置を示した。しかし、偏心揺動型の減速装置としては、2個以上の偏心体軸が減速機の軸心からオフセットして配置された所謂振り分け型の偏心揺動型減速装置が適用されてもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

0034

1、1A異物検出装置
10、10Aセンサ部
11、11A 第1検出部
12、12A 第2検出部
13磁石
15 出力部
F異物
20減速装置
21入力軸
22出力軸
23減速部
24、25ハウジング
o1、o2オイルシール
R1 空間

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