DE102018204674A1

DE102018204674A1 - Sensor

Info

Publication number: DE102018204674A1
Application number: DE102018204674.3A
Authority: DE
Inventors: Takeshi KIRIYAMA; Takeshi Nishimura; Kazuhiko Sakurai; Masaki Harada
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2018-09-27
Also published as: CN108663415B; US10705039B2; US20180275083A1; CN108663415A

Abstract

Eine Aufgabe besteht in der Vergrößerung der Menge an in einem Erfassungsbereich angesammeltem Abrasionspulver zur Verbesserung der Empfindlichkeit beim Erfassen des Abrasionspulvers. Es wird ein Sensor zur Erfassung der Reduzierung von elektrischem Widerstand zwischen Elektroden bereitgestellt, wobei ein Magnetfeld zwischen den Elektroden angelegt wird, um in einem Schmiermittel zwischen den Elektroden schwimmendes Magnetpulver anzusammeln, wobei mindestens ein Erfassungsbereich, in dem das Magnetpulver angesammelt werden soll, in mindestens einem Teil eines Bereichs zwischen den Elektroden bereitgestellt wird, und verhindert wird, dass sich das Magnetpulver in einem durch einen anderen Raum um die Elektroden herum als dem mindestens einen Erfassungsbereich gebildeten Nichterfassungsbereich ansammelt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Prioritäten der am 13. Juni 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 2017-116250 sowie der am 27. März 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 2017-061877 , deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit eingeschlossen sind.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor.
HINTERGRUND
In einer mechanischen Vorrichtung, wie zum Beispiel einem Untersetzungsgetriebe, enthält ein Gehäuse, in dem mechanische Teile, wie zum Beispiel ein Getriebe und ein Lager, untergebracht sind, ein Schmiermittel zur Verhinderung einer Beschädigung der mechanischen Teile. Das Schmiermittel enthält ein Abrasionspulver (hauptsächlich Eisenpulver), das damit vermischt wird, wenn sich die mechanischen Teile während des Betriebs der mechanischen Vorrichtung verschleißen.
Wenn der Verschleiß von mechanischen Teilen zu einer verschleißbedingten Ausfallzeit in der Ausfallratenkurve (Badewannenkurve) fortschreitet, wird eine größere Menge an (von den mechanischen Teilen erzeugtem) Abrasionspulver mit dem Schmiermittel vermischt. Für vorbeugende Wartung ist es erforderlich, die Zunahme der Menge an erzeugtem Abrasionspulver rechtzeitig zu erfassen.
Zum Beispiel offenbart die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-331324 („die '324-Veröffentlichung“) einen Sensor, der die Menge an Metallpulver in einem Öl erfasst. Der Sensor der '324-Veröffentlichung enthält: einen Sensorkopf mit einem Permanentmagneten; eine kappenförmige Elektrode, die an einer distalen Endfläche des Sensorkopfs vorgesehen ist; und mehrere stabförmige leitende Glieder, die an einer Außenumfangsfläche des Sensorkopfs angeordnet sind. Die Ausgabe des Sensors ändert sich, wenn zwischen den stabförmigen leitenden Gliedern aufgrund des zwischen einander gegenüberliegenden Endflächen der leitenden Glieder angesammelten Abrasionspulvers und aufgrund dessen, dass die kappenförmige Elektrode durch den Permanentmagneten mit einem Magnetfeld beaufschlagt wird (einem Erfassungsbereich), ein Kurzschluss auftritt. In der '324-Veröffentlichung kann die Unreinheit des Öls anhand der Änderung der Ausgabe des Sensors erfasst werden.
In der '324-Veröffentlichung leckt der Magnetfluss in Räume um den Erfassungsbereich herum, um ein Ansammeln des Abrasionspulvers in anderen Bereichen als dem Erfassungsbereich zu bewirken. Deshalb sammelt sich eine geringe Menge an Abrasionspulver im Erfassungsbereich an, was zu einer geringeren Empfindlichkeit des Sensors führt.
KURZFASSUNG
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dem obigen Nachteil, und eine Aufgabe davon besteht darin, ein effizientes Ansammeln eines magnetischen Pulvers, wie zum Beispiel eines Abrasionspulvers, im Erfassungsbereich, zu gestatten, um dadurch die Empfindlichkeit des das magnetische Pulver erfassenden Sensors zu verbessern.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Sensor zum Erfassen einer Reduzierung des elektrischen Widerstands zwischen Elektroden bereit, wobei zwischen den Elektroden ein Magnetfeld angelegt wird, um in einem Schmiermittel zwischen den Elektroden schwimmendes magnetisches Pulver anzusammeln, wobei mindestens ein Erfassungsbereich, in dem magnetisches Pulver angesammelt werden soll, in mindestens einem Teil eines Bereichs zwischen den Elektroden vorgesehen ist und das magnetische Pulver daran gehindert wird, sich in einem Nichterfassungsbereich, der von einem anderen Raum um die Elektroden herum als dem mindestens einen Erfassungsbereich gebildet wird, anzusammeln.
Der obige Sensor kann so konfiguriert sein, dass die Elektroden eine erste Elektrode und mindestens eine zweite Elektrode enthalten, mindestens ein Spalt zwischen der ersten Elektrode und der mindestens einen zweiten Elektrode vorgesehen ist und der mindestens eine Spalt den mindestens einen Erfassungsbereich, an den das Magnetfeld angelegt wird, enthält.
Der obige Sensor kann so konfiguriert sein, dass die erste Elektrode einen das Magnetfeld erzeugenden Magneten umfasst.
Der obige Sensor kann ferner einen das Magnetfeld erzeugenden Magneten umfassen.
Der obige Sensor kann ferner ein Abdeckglied umfassen, das die Elektroden bedeckt, um zu verhindern, dass sich das magnetische Pulver im Nichterfassungsbereich ansammelt.
Der obige Sensor kann so konfiguriert sein, dass ein gesamter Umfang des Magneten mit einem Magnetabdeckglied bedeckt ist.
Der obige Sensor kann so konfiguriert sein, dass das Magnetfeld selektiv an den mindestens einen Erfassungsbereich angelegt wird.
Der obige Sensor kann so konfiguriert sein, dass der mindestens eine Erfassungsbereich mehrere Erfassungsbereiche umfasst.
Der obige Sensor kann so konfiguriert sein, dass die mehreren Erfassungsbereiche einen ersten Erfassungsbereich und einen zweiten Erfassungsbereich umfassen, wobei der erste Erfassungsbereich neben einem N-Pol des Magneten vorgesehen ist und der zweite Erfassungsbereich neben einem S-Pol des Magneten vorgesehen ist.
Der obige Sensor kann so konfiguriert sein, dass die mindestens eine zweite Elektrode mehrere zweite Elektroden umfasst, der mindestens eine Spalt mehrere zwischen der ersten Elektrode und jeder der mehreren zweiten Elektroden vorgesehene Spalte umfasst und jeder der mehreren Spalte einen der mehreren Erfassungsbereiche enthält.
Der obige Sensor kann so konfiguriert sein, dass die mehreren Erfassungsbereiche verschiedene Spaltlängen aufweisen.
Der obige Sensor kann mehrere Paare der ersten und zweiten Elektroden umfassen, wobei die mehreren Paare der ersten und zweiten Elektroden verschiedene Spaltlängen aufweisen.
Der obige Sensor kann so konfiguriert sein, dass in einem Außenumfang des Sensors eine schmale Ausnehmung vorgesehen ist und der mindestens eine Erfassungsbereich tief in der Ausnehmung vorgesehen ist.
Der obige Sensor kann ferner ein zwischen dem mindestens einen Erfassungsbereich und einem äußeren Raum vorgesehenes Filterglied umfassen, wobei das Filterglied Fremdkörper mit einem großen Partikeldurchmesser blockiert.
Der obige Sensor kann so konfiguriert sein, dass verhindert wird, dass Magnetfluss aus dem mindestens einen Erfassungsbereich herausleckt.
Der obige Sensor kann so konfiguriert sein, dass der mindestens ein Erfassungsbereich zwischen einer an der ersten Elektrode gebildeten ersten Ebene und einer an der mindestens einen zweiten Elektrode gebildeten und der ersten Ebene parallel gegenüberliegenden zweiten Ebene angeordnet ist und der Magnetfluss die erste Ebene und die zweite Ebene senkrecht in dem mindestens einen Erfassungsbereich schneidet.
VORTEILE
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das magnetische Pulver daran gehindert, sich in Nichterfassungsbereichen anzusammeln, und somit ist es möglich, das magnetische Pulver effizient im Erfassungsbereich anzusammeln. Infolgedessen wird die Empfindlichkeit des Sensors verbessert, wodurch ermöglicht wird, eine Zunahme der Menge an erzeugtem Abrasionspulver zuverlässig (mit einer hohen Zuverlässigkeit) zu erfassen.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht eines Industrieroboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht eines Gelenkteils und seiner Umgebung, der in einem Industrieroboter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
3a bis 3e zeigen einen Sensor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
4a bis 4d zeigen einen Sensor gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
5a bis 5d zeigen einen Sensor gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
6a bis 6d zeigen einen Sensor gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
7a bis 7e zeigen einen Sensor gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung.
8a bis 8d zeigen einen Sensor gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung.
9a bis 9d zeigen einen Sensor gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung.
10a bis 10d zeigen einen Sensor gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden nunmehr Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung legt ihr Augenmerk dabei auf einen Industrieroboter als ein Beispiel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1 ist eine Seitenansicht eines Industrieroboters 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Industrieroboter 1 ist ein vertikaler Gelenkroboter mit sechs Achsen.
Wie in 1 gezeigt, enthält der Industrieroboter 1 einen Befestigungsteil 11, Arme A1 bis A5 und Gelenke J1 bis J6. Der Befestigungsteil 11 dient der Befestigung des Industrieroboters 1 auf einem Boden, an einer Wand, einer Decke oder dergleichen. Das Gelenk J1 ist zwischen dem Befestigungsteil 11 und dem Arm A1 wirkverbunden. Das Gelenk J2 ist zwischen dem Arm A1 und dem Arm A2 wirkverbunden. Das Gelenk J3 ist zwischen dem Arm A2 und dem Arm A3 wirkverbunden. Das Gelenk J4 ist zwischen dem Arm A3 und dem Arm A4 wirkverbunden. Das Gelenk J5 ist zwischen dem Arm A4 und dem Arm A5 wirkverbunden. Am distalen Ende des Industrieroboters 1 (dem distalen Ende des Gelenks J6) ist ein Handstück (nicht gezeigt) befestigt.
Jedes der Gelenke J1 bis J6 enthält einen Servomotor für den Antrieb und ein Untersetzungsgetriebe. Die Gelenke J1 bis J6 weisen die gleiche Grundkonfiguration auf. Die Gelenke J1 bis J6 repräsentierend, wird nunmehr das Gelenk J2 ausführlich beschrieben. Was die Gelenke J1, J3 bis J6 anbelangt, wird die ausführliche Beschreibung weggelassen.
2 ist eine Teilschnittansicht, die das Gelenk J2 und seine Umgebung zeigt. Wie in 2 gezeigt, enthält das Gelenk J2 einem Flansch 10, ein Untersetzungsgetriebe 20 und einen Servomotor 30.
Der Flansch 10 ist ein Rahmen des Gelenks J2. Die Gehäuse des Untersetzungsgetriebes 20 und des Servomotors 30 sind an dem Flansch 10 befestigt. Der Flansch 10 ist an dem Arm A1 fixiert. Der Flansch 10 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Glied mit einem hohlen Teil (einem Raum S). Die Öffnungen des Flansches 10 an beiden axialen Enden davon werden durch das Untersetzungsgetriebe 20 und den Servomotor 30 blockiert, und somit ist der Raum S dicht verschlossen. Der Raum S ist mit einem Schmiermittel gefüllt, und der Flansch 10 dient auch als Ölbad.
Das Untersetzungsgetriebe 20 enthält ein Gehäuse 206, das an dem Flansch 10 befestigt ist, eine Eingangswelle 202, die mit einer Ausgangswelle 31 des Servomotors 30 verbunden ist, und eine Ausgangswelle 204, die am Arm A2 fixiert ist. Die Eingangswelle 202 und die Ausgangswelle 204 werden so gestützt, dass sie bezüglich des Gehäuses 206 um die Drehachse AX drehbar sind. Eine Ausgabe des Servomotors 30 wird über die Eingangswelle 202 in das Untersetzungsgetriebe 20 eingegeben, durch das Untersetzungsgetriebe 20 reduziert und dann über die Ausgangswelle 204 auf den Arm A2 übertragen. Bei dieser Anordnung bewirkt eine Drehung des Servomotors 30, dass der Arm A2 bezüglich des Arms A1 um die Drehachse AX gedreht wird.
Ein Raum im Gehäuse 206, in dem ein Getriebemechanismus des Untersetzungsgetriebes 20 untergebracht ist, steht mit dem Raum S im Flansch 10 in Verbindung. Während des Betriebs des Untersetzungsgetriebes 20 bewirkt eine Drehung des Getriebemechanismus im Gehäuse 206, dass das Schmiermittel zwischen dem Raum im Gehäuse 206 und dem Raum S im Flansch 10 zirkuliert wird. Während das Schmiermittel zirkuliert wird, wird im Untersetzungsgetriebe 20 erzeugtes Abrasionspulver in den Raum S im Flansch 10 abgeführt.
Im Raum S ist ein Sensor 40 zur Erfassung der Zunahme der Menge des Abrasionspulvers, das im Schmiermittel schwimmt, an einem Stützglied 214 befestigt. Der Sensor 40 gestattet, dass sich das Abrasionspulver durch einen Magneten in einem Spalt zwischen Elektroden ansammelt, und erfasst die Menge des Abrasionspulvers im Schmiermittel durch eine Änderung des elektrischen Widerstands zwischen den Elektroden. Es kann mehrere Variationen des Sensors 40 geben. Die 3a bis 10d zeigen einen Teil der Beispiele der Variationen des Sensors 40. Es ist auch möglich, dass der Sensor 40 in dem Gehäuse 206 angeordnet ist.
Ausführungsform 1
Die 3a bis 3e zeigen einen Sensor 40A gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Die 3a, 3b, 3c sind eine Draufsicht, eine Ansicht von der rechten Seite bzw. eine Vorderansicht des Sensors 40A. 3d ist eine Schnittansicht entlang der Linie A_A-A_A in 3a. 3e ist eine Schnittansicht entlang der Linie B_A-B_A in 3c. In der folgenden Beschreibung bezieht sich die Richtung der x-Achse auf die von links nach rechts verlaufende Richtung in Figur 3e, die Richtung der y-Achse bezieht sich auf die von oben nach unten verlaufende Richtung in Figur 3e und die Richtung der z-Achse (die Höhenrichtung oder die Axialrichtung) bezieht sich auf die von oben nach unten verlaufende Richtung in 3d. Oben bezieht sich auf den oberen Teil in 3d (die positive Richtung in der z-Achse) und unten bezieht sich auf den unteren Teil in 3d (die negative Richtung in der z-Achse). Im Betrieb kann jegliche Richtung des Sensors 40A vertikal ausgerichtet sein.
Wie in den 3a bis 3e gezeigt, enthält der Sensor 40A einen Permanentmagneten 402A, eine kastenförmige Elektrode (eine Elektrode) 406A, ein Halteglied 408A und ein Mantelglied 410A. Wie in 3d gezeigt, ist eine Signalleitung 41 mit der kastenförmigen Elektrode verbunden und eine Signalleitung 42 ist mit dem Permanentmagneten 402A verbunden. Somit dient der Permanentmagnet 402A sowohl als Magnet als auch als Elektrode.
Die kastenförmige Elektrode 406A ist ein magnetisches Glied, das aus einem magnetischen Material mit einer elektrischen Leitfähigkeit, wie zum Beispiel Eisen, Ferritkern oder Siliziumstahl, gebildet ist. Die kastenförmige Elektrode 406A weist eine im Wesentlichen zylindrische Form auf, wobei eine Öffnung an einer Axialendseite davon (der unteren Seite in 3d) im unteren Teil 406Aa blockiert ist. Somit weist die kastenförmige Elektrode 406A eine zylindrische kastenartige Form mit einer Öffnung in der Oberseite auf. Die kastenförmige Elektrode 406A ist nicht auf eine kastenartige Form beschränkt, sondern kann ein rechtwinkliges Parallelepiped, das nur an einer Seite davon eine Öffnung aufweist, oder ein polygonales Rohr mit einer blockierten Unterseite sein. Ferner ist es auch möglich, dass die Elektrode 406A aus einem nichtmagnetischen Material, wie zum Beispiel Kupfer, gebildet ist.
Im hohlen Teil der kastenförmigen Elektrode 406A ist ein Halteglied 408A (ein Abdeckglied), das aus einem Harz, welches ein nichtmagnetisches Material (ein Isolator) ist, gebildet ist, angeordnet. Der Permanentmagnet 402A ist in der Mitte des oberen Teils des Halteglieds 408A eingebettet.
Die kastenförmige Elektrode 406A umgibt das Halteglied 408A mit dem darin eingebetteten Permanentmagneten 402A. Die Form des Permanentmagneten 402A ist nicht auf ein rechtwinkliges Parallelepiped beschränkt, sondern kann ein Zylinder, eine polygonale Säule oder dergleichen sein.
Wie in 3e gezeigt, ist die äußere Form des Permanentmagneten 402A kleiner als der Innenumfang der kastenförmigen Elektrode 406A. Deshalb wird zwischen dem Permanentmagneten 402A und der kastenförmigen Elektrode 406A über den gesamten Umfang des Permanentmagneten 402A (den Permanentmagneten 402A umgebend) ein Spalt G_A gebildet. Mit anderen Worten, der Permanentmagnet 402A und die kastenförmige Elektrode 406A sind mit dem dazwischen angeordneten Spalt G_A einander zugewandt.
Der Permanentmagnet 402A dient auch als Elektrode. Sowohl der Permanentmagnet 402A als auch die kastenförmige Elektrode 406A sind mit einer Ausgangsleitung (den in den 2 und 3d gezeigten Signalleitungen 41, 42) verbunden. Darüber hinaus kann eine weitere Elektrode, die aus einem magnetischen Material gebildet ist, an beispielsweise der Oberseite des Permanentmagneten 402A befestigt sein. Ferner ist es auch möglich, dass der Permanentmagnet 402A ein Magnet oder ein Elektromagnet ist, der mit einem nichtmagnetischen Material, wie zum Beispiel Kupfer, bedeckt ist und die Signalleitung 42 mit dem nichtmagnetischen Material verbunden ist.
Die Ausgangsleitungen sind an den Ausgangsenden davon mit einer Sensoransteuerungsschaltung (nicht gezeigt) verbunden, die den Widerstandswert des Sensors 40A überwacht und die Beeinträchtigung des Schmiermittels anhand der Änderung des Widerstandswerts bestimmt. Wenn die sich im Spalt G_A angesammelte Menge des Abrasionspulvers einem vorbestimmten Wert übersteigt (der Spalt G_A ist allgemein mit dem Abrasionspulver gefüllt), verringert sich der elektrische Widerstand zwischen dem Permanentmagneten 402A und der kastenförmigen Elektrode 406A (es kommt zu einem Kurzschluss), was zu einer Änderung der Ausgabepegel der Ausgangsleitungen führt. Die Sensoransteuerungsschaltung erfasst die Beeinträchtigung des Schmiermittels anhand des verringerten elektrischen Widerstands. Es ist auch möglich, dass die Ausgabepegel ein Ein-Signal (Elektrizität vorhanden) und ein Aus-Signal (keine Elektrizität vorhanden) zur Erfassung der Beeinträchtigung des Schmiermittels zwischen diesen beiden Zuständen (im Folgenden als „digitale Erfassung“ bezeichnet) enthalten.
Die Sensoransteuerungsschaltung ist drahtgebunden oder drahtlos mit einer übergeordneten Steuervorrichtung, wie zum Beispiel einem Manipulator, verbunden. Eine Leiterplatte 43 überträgt die Ausgaben der Ausgangsleitungen (die Ausgaben des Sensors 40A) entweder ständig oder intermittierend (in regelmäßigen Zeitintervallen) zur Einsparung von Elektrizität zu einer übergeordneten Steuervorrichtung.
Wird eine Änderung des Ausgabepegels der Ausgangsleitungen, der von der Leiterplatte 43 empfangen wird, erfasst, gibt die übergeordnete Steuervorrichtung durch ein vorbestimmtes Benachrichtigungsmittel (eine Anzeige oder eine Sprachausgabevorrichtung) eine Warnung ab und fordert Wartung beispielsweise des Untersetzungsgetriebes 20 an.
Der Permanentmagnet 402A wird in Richtung des Pfeils M_A in 3d magnetisiert. Deshalb wird der in 3b gezeigte Magnetfluss φ_A gebildet. In dem über den gesamten Umfang des Permanentmagneten 402A verlaufenden Spalt G_A passiert starker Magnetfluss durch im Magnetflussweg positionierte Bereiche. Der starke Magnetfluss passiert auch durch Bereiche nahe dem magnetischen S- und N-Pol des Permanentmagneten 402A. Der Einfachheit der Beschreibung halber wird bei diesen Bereichen auf den „Erfassungsbereich“ verwiesen, und der Erfassungsbereich von Ausführungsform 1 wird mit einem Zeichen „G_A“ bezeichnet.
Das mit dem Schmiermittel vermischte Abrasionspulver von den mechanischen Teilen wird durch den Magnetismus des Permanentmagneten 402A in den Spalt G_A angezogen.
Insbesondere wird das Abrasionspulver in einen Erfassungsbereich D_A, der durch den starken Magnetfluss passiert, angezogen. Es wird eine stabile Menge an Abrasionspulver (zum Beispiel eine Menge, die allgemein proportional zu der Menge des mit dem Schmiermittel vermischten Abrasionspulvers ist) in den Erfassungsbereich D_A angezogen.
Zwischen dem Permanentmagneten 402A und dem anderen Bereich als der Erfassungsbereich D_A (im Folgenden als „Nichterfassungsbereich“ bezeichnet) im Spalt G_A liegt ein großer Abstand. Deshalb passiert fast kein Magnetfluss durch den von dem Permanentmagneten 402A entfernten Nichterfassungsbereich, und es wird fast kein Abrasionspulver in den Nichterfassungsbereich angezogen.
Somit sind bei Ausführungsform 1 der Permanentmagnet 402A und der Spalt G_A in einer geeigneten Positionsbeziehung angeordnet, so dass ein begrenzter Bereich im Spalt G_A als der Erfassungsbereich D_A eingestellt werden kann. Da eine stabile Menge an Abrasionspulver konzentriert in den Erfassungsbereich D_A angezogen wird, sind die Ausgaben vom Sensor 40A stabil. Deshalb kann die übergeordnete Steuervorrichtung die Zunahme des erzeugten Abrasionspulvers zuverlässig (mit einer hohen Zuverlässigkeit) erfassen. Im Falle der digitalen Erfassung wird die Zunahme des erzeugten Abrasionspulvers durch Hindurchleiten der Elektrizität erfasst, und es kann ein Erfassungssignal übertragen werden.
Darüber hinaus ist der Magnetfluss in Bereichen im Spalt G_A , die weiter vom Erfassungsbereich D_A entfernt sind, schwächer, und die Menge an in solche Bereiche angezogenem Abrasionspulver ist nicht stabil. Mit anderen Worten, die Menge an in solche Bereiche angezogenem Abrasionspulver ist in der Regel nicht proportional zu der Menge des mit dem Schmiermittel vermischten Abrasionspulvers. Da die Menge an in den Nichterfassungsbereich angezogenem Abrasionspulver instabil ist, kann solch ein Abrasionspulver für den Sensor 40A ein Rauschen bedeuten.
Bei Ausführungsform 1 ist das aus einem Harz hergestellte Mantelglied 410A (das Abdeckglied) durch Verkleben oder andere Mittel oben auf dem Spalt G_A befestigt. Das Mantelglied 410A gestattet nur dem Erfassungsbereich D_A im Spalt G_A nach außen hin frei zu liegen. Mit anderen Worten, das Mantelglied 410A bedeckt den Nichterfassungsbereich im Spalt G_A .
Da das Mantelglied 410A auf der Oberseite des Spalts G_A befestigt ist, ist der Abstand vom Permanentmagneten 402A im Nichterfassungsbereich groß (oder genauer, die über dem Erfassungsbereich positionierte Fläche des Mantelglieds 410A). Deshalb wird fast kein Abrasionspulver auf die Außenfläche des Mantelglieds 410A, die von dem Permanentmagneten 402A entfernt ist, angezogen. Demgemäß ist bei Ausführungsform 1 der Bereich, in den das Abrasionspulver angezogen wird, im Wesentlichen auf den Erfassungsbereich D_A beschränkt.
Bei dieser Ausführungsform ist die Oberseite des Permanentmagneten 402A bündig mit der oberen Endfläche der kastenförmigen Elektrode 406A. Ferner ist der Sensor 40A so konfiguriert, dass der Magnetfluss φ_A parallel zur Oberseite des Permanentmagneten 402A im Spalt G_A passiert, indem die Formen, Größen und Anordnungen des Permanentmagneten 402A und der kastenförmigen Elektrode 406A eingestellt werden. Deshalb besteht kaum ein Abweichen des Magnetflusses φ_A von dem Magnetflussweg φ_A und ein Herauslecken aus dem Sensor 40A. Das Abrasionspulver wird durch den Magnetfluss φ_A zurückgehalten und nur im Erfassungsbereich D_A, nicht im Nichterfassungsbereich (dem anderen Bereich als der Erfassungsbereich D_A) an der Außenfläche des Sensors 40A angesammelt.
Ausführungsform 2
Die 4a bis 4d zeigen einen Sensor 40B gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Die 4a, 4b sind eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht des Sensors 40B. 4c ist eine Schnittansicht entlang der Linie A_B-A_B in 4a. 4d ist eine Schnittansicht entlang der Linie B_B-B_B in 4b. Die gleiche Beschreibung wie für vorhergehende Ausführungsformen wird Im Folgenden vereinfacht oder weggelassen.
Wie in den 4a bis 4d gezeigt, enthält der Sensor 40B einen Permanentmagneten 402B, eine kastenförmige Elektrode 404B (eine erste Elektrode), eine kastenförmige Elektrode 406B (eine zweite Elektrode) und ein Halteglied 408B (ein Magnetabdeckglied). Wie in 4c gezeigt, ist eine Signalleitung 41 mit der kastenförmigen Elektrode 404B verbunden, und eine Signalleitung 42 ist mit der kastenförmigen Elektrode 406B verbunden. Das Magnetabdeckglied kann ein Ansammeln des Magnetpulvers verhindern.
Die kastenförmigen Elektroden 404B und 406B sind zylindrische Glieder mit einer blockierten Öffnung an einer Axialendseite davon (mit anderen Worten, diese kastenförmigen Elektroden weisen nur an der anderen Endseite davon eine Öffnung auf). Die kastenförmige Elektrode 404B ist so angeordnet, dass ihre Öffnung der kastenförmigen Elektrode 406B gegenüberliegt. Die kastenförmige Elektrode 406B ist so angeordnet, dass ihre Öffnung der kastenförmigen Elektrode 404B gegenüberliegt, so dass die Öffnung der kastenförmigen Elektrode 406B der Öffnung der kastenförmigen Elektrode 404B gegenüberliegt.
Das Halteglied 408B weist eine Säulenform mit einem Außendurchmesser, der etwas kleiner als der Innendurchmesser der kastenförmigen Elektroden 404B und 406B ist, auf und ist in den hohlen Teilen der kastenförmigen Elektroden 404B und 406B untergebracht. Das Halteglied 408B ist in einem durch die Innenwandfläche definierten Raum angeordnet.
Die kastenförmige Elektrode 404B und die kastenförmige Elektrode 406B sind so angeordnet, dass ihre ringförmigen einander gegenüberliegenden Flächen (in 4c durch die Zeichen 404Bc und 406Bc bezeichnet) in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Da sich die einander gegenüberliegenden Flächen in einem Abstand zueinander befinden, liegt zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen ein ringförmiger Spalt G_B, und der Spalt G_B umgibt den axial mittleren Teil des Halteglieds 408B.
Der Permanentmagnet 402B ist so angeordnet, dass sein S-Pol und N-Pol in Richtung des in 4c gezeigten Pfeils MB angeordnet sind. Der Permanentmagnet 402B ist im Halteglied 408B so eingebettet, dass die die magnetischen Pole verbindende Linie senkrecht zur mittleren Achse des Halteglieds 408B verläuft und den Spalt G_B schneidet. Deshalb wird das Magnetfeld selektiv an den in den 4c und 4d stark schattierten Bereich im Spalt G_B angelegt, der sich über den gesamten Umfang der Seitenfläche des Halteglieds 408B erstreckt, und dieser Bereich ist der Erfassungsbereich bei Ausführungsform 2. Dieser Erfassungsbereich wird im Folgenden als „Erfassungsbereich D_B“ bezeichnet.
Der Nichterfassungsbereich außerhalb des Erfassungsbereichs D_B ist nicht im Magnetflussweg positioniert und ist von den magnetischen Polen des Permanentmagneten 402B beabstandet. Deshalb passiert fast kein Magnetfluss im Nichterfassungsbereich, während ein starker Magnetfluss im Erfassungsbereich D_B passiert. Demgemäß wird fast kein Abrasionspulver in den anderen Bereich als den Erfassungsbereich D_B angezogen.
Somit sind bei Ausführungsform 2 der Permanentmagnet 402B und der Spalt G_B in einer geeigneten Positionsbeziehung angeordnet, so dass ein begrenzter Bereich im Spalt G_B als der Erfassungsbereich D_B eingestellt werden kann. Da eine stabile Menge an Abrasionspulver konzentriert in den Erfassungsbereich D_B angezogen wird, sind die Ausgaben vom Sensor 40B stabil. Deshalb kann die übergeordnete Steuervorrichtung die Zunahme des erzeugten Abrasionspulvers zuverlässig (mit einer hohen Zuverlässigkeit) erfassen.
Ferner liegt bei Ausführungsform 2 nicht nur der Erfassungsbereich D_B, sondern der gesamte Spalt G_B nach außen hin frei. Da der Erfassungsbereich D_B von weniger Strukturen umgeben ist als bei Ausführungsform 1, ist das zum Erfassungsbereich D_B angezogene Abrasionspulver weniger geeignet dazu, durch diese Strukturen blockiert zu werden, und neigt dazu, in den Erfassungsbereich D_B angezogen zu werden.
Die Formen des Permanentmagneten 402B und der kastenförmigen Elektroden 404B und 406B und die Positionsbeziehung zwischen ihnen sind nicht auf die in den 4a bis 4d gezeigten beschränkt. Es können stattdessen beliebige andere Formen oder Positionsbeziehungen eingesetzt werden, derart, dass das Abrasionspulver nur in einen Teil des Bereichs im Spalt G_a konzentriert angezogen wird.
Bei dieser Ausführungsform ist der Sensor 40B somit so konfiguriert, dass das Abrasionspulver durch den Magnetfluss zurückgehalten und nur im Erfassungsbereich D_B angesammelt wird und nicht auf die Außenfläche des Sensors 40B angezogen wird, indem die Formen, Größen und Anordnungen des Permanentmagneten 402B und der kastenförmigen Elektroden 404B und 406B eingestellt werden. Ferner ist es auch möglich, dass der Permanentmagnet 402B ein Magnet oder ein Elektromagnet ist. Die kastenförmigen Elektroden 404B und 406B sind nicht auf eine kastenartige Form beschränkt, sondern können eine Scheibe oder ein Kreisbogen sein, die bzw. der nur im Erfassungsbereich D_B gebildet ist.
Ausführungsform 3
Die 5a bis 5d zeigen einen Sensor 40C gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. Die 5a, 5b sind eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht des Sensors 40C. 5c ist eine Schnittansicht entlang der Linie A_C-A_C in 5a. 5d ist eine Schnittansicht entlang der Linie B_C-B_C in 5b.
Wie in den 5a bis 5d gezeigt, wird der Sensor 40C gemäß Ausführungsform 3 durch Befestigen von Schutzgliedern 410C und 412C, die aus einem Harz hergestellt sind, am Sensor 40B gemäß Ausführungsform 2 gebildet, um die Leichtigkeit der Handhabung des Sensors 40C als ein Teil (die Isoliereigenschaft) zu verbessern. Diese Anordnung verhindert, dass ein Bediener die Elektroden berührt und einen elektrischen Schlag bekommt.
Die Schutzglieder 410C, 412C bedecken die gesamte Außenfläche der kastenförmigen Elektroden 404C bzw. 406C. Der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Endflächen des Schutzglieds 410C und des Schutzglieds 412C ist größer gleich der Breite des Spalts G_B, so dass das zu dem Erfassungsbereich D_B angezogene Abrasionspulver nicht blockiert wird. Mit anderen Worten, das Schutzglied 410C und das Schutzglied 412C bilden eine Öffnung in einem Bereich, der mindestens die Gesamtheit des Spalts G_B enthält.
Bei Ausführungsform 3 sind die Ausgaben des Sensors 40C stabil, da eine stabile Menge an Abrasionspulver konzentriert in den Erfassungsbereich D_B angezogen wird. Deshalb kann die übergeordnete Steuervorrichtung die Zunahme des erzeugten Abrasionspulvers zuverlässig (mit einer hohen Zuverlässigkeit) erfassen.
Ausführungsform 4
Die 6a bis 6d zeigen einen Sensor 40D gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. Die 6a, 6b sind eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht des Sensors 40D. 6c ist eine Schnittansicht entlang der Linie A_D-A_D in 6a. 6d ist eine Schnittansicht entlang der Linie B_D-B_D in 6b.
Wie in den 6a bis 6d gezeigt, enthält der Sensor 40D einen Permanentmagneten 402B, eine kastenförmige Elektrode 404Ba (eine erste Elektrode), eine kastenförmige Elektrode 404Bb (eine erste Elektrode), eine kastenförmige Elektrode 406Ba (eine zweite Elektrode), eine kastenförmige Elektrode 406Bb (eine zweite Elektrode), und ein Halteglied 408B. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Paare Ausgangsleitungen (Signalleitungen 41a, 41b und Signalleitungen 42a, 42b) mit dem Sensor 40D verbunden. Wie in 6c gezeigt, sind die Signalleitungen 41a, 41b, 42a, 42b mit den kastenförmigen Elektroden 404Ba, 404Bb, 406Ba bzw. 406Bb verbunden.
Der Sensor 40D gemäß Ausführungsform 4 wird durch Konfigurieren des Sensors 40B gemäß Ausführungsform 2 derart, dass die kastenförmige Elektrode 404B in zwei Elektroden (die kastenförmigen Elektroden 404Ba, 404Bb) geteilt ist und die kastenförmige Elektrode 406B in zwei Elektroden (die kastenförmigen Elektroden 406Ba, 406Bb) geteilt ist. Ein Spalt G' ist zwischen der kastenförmigen Elektrode 404Ba und der kastenförmigen Elektrode 404Bb ausgebildet. Ein Spalt G" ist zwischen der kastenförmigen Elektrode 406Ba und der kastenförmigen Elektrode 406Bb ausgebildet.
Wenn eine mechanische Vorrichtung, wie zum Beispiel ein Untersetzungsgetriebe 20, in Betrieb genommen wird, kann einen Fremdkörper (zum Beispiel ein Schneidspan) mit einem großen Partikeldurchmesser erzeugt werden und in ein Ölbad 10 eintreten. Wenn diese Art von Fremdkörper in den Spalt G_Ba angezogen wird, kann es zwischen den Elektroden zu einem Kurzschluss kommen, der die Ausgangspegel der Ausgangsleitungen ändern kann. Infolgedessen kann eine Zunahme der Menge an erzeugtem Abrasionspulver fälschlicherweise erfasst werden, selbst wenn fast kein Abrasionspulver erzeugt worden ist.
Um diesen Nachteil zu überwinden, weist der Sensor 40D gemäß Ausführungsform 4 zusätzlich zu dem Spalt G_Ba einen Spalt G_Bb auf. Der Sensor 40D gemäß Ausführungsform 4 kann so konfiguriert sein, dass, wenn es zwischen Elektroden in allen Spalten (den Spalten G_Ba, G_Bb) zu Kurzschlüssen kommt, ein Erfassungssignal übertragen wird oder die übergeordnete Steuervorrichtung bestimmt, dass die Menge an Abrasionspulver zugenommen hat. Diese Konfiguration verhindert eine durch eine Störung (zum Beispiel einen Schneidspan mit einem großen Partikeldurchmesser) verursachte fehlerhafte Erfassung, und die übergeordnete Steuervorrichtung kann die Zunahme des erzeugten Abrasionspulvers zuverlässig (mit einer hohen Zuverlässigkeit) erfassen. Im Falle der digitalen Erfassung kann die Zunahme des erzeugten Abrasionspulvers bestimmt werden, wenn Kurzschlusssignale (Ein-Signale) sowohl für den Erfassungsbereich D_Ba als auch den Erfassungsbereich D_Bb erfasst werden.
Ausführungsform 5
Die 7a bis 7e zeigen einen Sensor 40E gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung. Die 7a, 7b, 7c sind eine Draufsicht, eine Ansicht von der rechten Seite bzw. eine Ansicht von der Vorderseite des Sensors 40E. 7d ist eine Schnittansicht entlang der Linie A_E-A_E in 7a. 7e ist eine Schnittansicht entlang der Linie B_E-B_E in 7c.
Der Sensor 40E wird durch Befestigen einer Maschenabdeckung 412E (eines Filterelements) am Sensor 40A gemäß Ausführungsform 1 gebildet.
Die Maschenabdeckung 412E bedeckt den gesamten Spalt G_A (und das Mantelglied 410A). Dies verhindert, dass ein Schneidspan oder Abrasionspulver mit einer Partikelgröße, die größer als die Maschenweite ist, unerwünschterweise in den Erfassungsbereich D_A angezogen wird. Infolgedessen wird die Robustheit des Sensors 40E verbessert.
In Ausführungsform 5 sind die Ausgaben vom Sensor 40E stabiler, da eine stabile Menge an feinem Abrasionspulver konzentriert in den Erfassungsbereich D_A angezogen wird. Deshalb kann die übergeordnete Steuervorrichtung die Zunahme des erzeugten Abrasionspulvers zuverlässig (mit einer hohen Zuverlässigkeit) erfassen.
Ausführungsform 6
Die 8a bis 8d zeigen einen Sensor 40F gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. 8a ist eine Draufsicht des Sensors 40F, und 8b ist eine Vorderansicht desselben. 8c ist eine Schnittansicht entlang der Linie A_F-A_F in Figur 8a, und 8d ist eine Schnittansicht entlang der Linie B_F-B_F in 8c.
Der Sensor 40F enthält einen Permanentmagneten 402F, eine kastenförmige Elektrode 406F (eine zweite Elektrode), eine kappenförmige Elektrode 404F (eine erste Elektrode), ein Halteglied 408B, eine Isolierfolie 407F, eine Außenschraube 414F und eine Mutter 415F. Wie in 8c gezeigt, ist eine Signalleitung 41 mit der kappenförmigen Elektrode 404F verbunden, und eine Signalleitung 42 ist mit der kastenförmigen Elektrode 406F verbunden.
Die kastenförmige Elektrode 406F und die kappenförmige Elektrode 404F sind magnetische Glieder, die aus einem magnetischen Material mit elektrischer Leitfähigkeit gebildet sind.
Die kastenförmige Elektrode 406F weist eine zylindrische kastenförmige Gestalt (eine zylindrische Form mit einem Boden) auf, die einen Seitenwandteil 406Fa mit einer zylindrischen Form und einen Bodenteil 406Fb mit einer Scheibenform aufweist, der eine Öffnung des Seitenwandteils 406Fa an einer axialen Endseite davon (der Unterseite) blockiert. In der Mitte des Bodenteils 406Fb ist konzentrisch ein Durchgangsloch 416Fh ausgebildet, durch das der Schaft der Außenschraube 414F eingeführt ist.
Die kappenförmige Elektrode 404F weist eine im Wesentlichen scheibenförmige Gestalt auf, und in der Mitte der kappenförmigen Elektrode 404F ist konzentrisch ein Durchgangsloch 414Fh ausgebildet, durch das der Schaft der Außenschraube 414F eingeführt ist. Der Außendurchmesser der kappenförmigen Elektrode 404F ist kleiner als der Innendurchmesser des Seitenwandteils 406Fa der kastenförmigen Elektrode 406F. Zwischen der Außenumfangsfläche der kappenförmigen Elektrode 404F und der Innenumfangsfläche der kastenförmigen Elektrode 406F ist ein hohler Teil (ein Spalt G_F) ausgebildet, der eine Ringform aufweist und mit dem Außenraum (dem Ölbad 20B) außerhalb des Sensors 40F in Verbindung steht.
Der Permanentmagnet 402F weist eine im Wesentlichen scheibenförmige Gestalt auf, und in der Mitte des Permanentmagneten 402F ist konzentrisch ein Durchgangsloch 402Fh ausgebildet, durch das der Schaft der Außenschraube 414F eingeführt ist.
Das Halteglied 408F weist eine zylindrische Form auf und ist aus dem gleichen Harz (nichtmagnetischen Material) wie das Halteglied 408A bei Ausführungsform 1 gebildet. Im Halteglied 408F ist die kastenförmige Elektrode 406F konzentrisch eingebettet. Der Außendurchmesser des Halteglieds 408F ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Seitenwandteils 406Fa der kastenförmigen Elektrode 406F, und das Halteglied 408F ist konzentrisch am Boden des hohlen Teils der kastenförmigen Elektrode 406F angeordnet. Somit ist der Permanentmagnet 402F konzentrisch im hohlen Teil der kastenförmigen Elektrode 406F positioniert und wird durch das Halteglied 408F festgehalten. Die Höhe (die Länge in Axialrichtung) des Halteglieds 408F ist gleich der Höhe des Permanentmagneten 402F, und die Oberseite des Halteglieds 408F ist im Wesentlichen bündig mit der Oberseite des Permanentmagneten 402F.
Die Isolierfolie 407F ist ein aus Papier, Harz oder dergleichen gebildetes flaches Glied mit einer elektrischen Isoliereigenschaft. Die Isolierfolie 407F weist eine kreisförmige Gestalt mit einem Außendurchmesser, der größer als der des Permanentmagneten 402F ist, auf, und in der Mitte der Isolierfolie 407F ist konzentrisch ein Durchgangsloch 407Fh ausgebildet, durch das sich der Schaft der Außenschraube 414F erstreckt. Die Isolierfolie 407F ist am Bodenteil 406Fb der kastenförmigen Elektrode 406F platziert und isoliert elektrisch die kastenförmige Elektrode 406F gegen den Permanentmagneten 402F.
Die Außenschraube 414F und die Mutter 415F sind nichtmagnetische Glieder, die aus einem Harz gebildet sind und eine elektrische Isoliereigenschaft aufweisen.
Der Sensor 40F wird durch Platzieren der Isolierfolie 407F auf den Bodenteil 406Fb der kastenförmigen Elektrode 406F, Platzieren des Halteglieds 408F und des Permanentmagneten 402F darauf, Platzieren der kappenförmigen Elektrode 404F darauf, Einführen des Schafts der Außenschraube 414F durch die Durchgangslöcher 404Fh, 406Fh, 407Fh, 408Fh in die Mutter 415F und integrales Befestigen der kastenförmigen Elektrode 406F, der Isolierfolie 407F, des Permanentmagneten 402F, des Halteglieds 408F und der kappenförmigen Elektrode 404F mit der Außenschraube 414F und der Mutter 415F hergestellt.
Der Permanentmagnet 402F wird in Richtung des Pfeils M_F in 8c magnetisiert, um einen Magnetflussweg im Sensor 40F zu erzeugen, der durch den Pfeil φ_F in 8 gezeigt wird und den Spalt G_F passiert. Bei dieser Ausführungsform wird der Magnetfluss φ_F von dem gesamten Umfang der Außenumfangsfläche der kappenförmigen Elektrode 404F abgestrahlt, und die gesamte Peripherie des ringförmigen Spalts G_F wird als der Erfassungsbereich D_F eingestellt.
Die Summe der Höhen der Isolierfolie 407F, des Permanentmagneten 402F und der kappenförmigen Elektrode 404F, die in Axialrichtung im hohlen Teil der kastenförmigen Elektrode 406F aufeinander gestapelt sind, ist gleich der Tiefe des hohlen Teils der kastenförmigen Elektrode 406F. Deshalb ist die Oberseite der kappenförmigen Elektrode 404F nach der Herstellung mit der oberen Endfläche der kastenförmigen Elektrode 406F bündig. Ferner ist der Sensor 40F durch Einstellen der Form, Größe und Anordnung der kappenförmigen Elektrode 404F und der kastenförmigen Elektrode 406F so konfiguriert, dass der Magnetfluss φ_F die Außenumfangsfläche der kappenförmigen Elektrode 404F senkrecht passiert, gerade in den Spalt G_F verläuft und senkrecht in die Innenumfangsfläche der kastenförmigen Elektrode 406F eintritt. Deshalb leckt der Magnetfluss φ_F kaum aus dem Magnetflussweg φ_F. Das Abrasionspulver wird durch den Magnetfluss φ_F zurückgehalten und nur im Erfassungsbereich D_F angesammelt, nicht auf die Außenfläche des Sensors 40F angezogen. Das heißt, es wird verhindert, dass sich das Abrasionspulver in anderen Bereichen als dem Erfassungsbereich D_F ansammelt, und es wird gestattet, dass es sich konzentriert im Erfassungsbereich D_F ansammelt, was zu einer hohen Empfindlichkeit beim Erfassen führt. Da der Erfassungsbereich D_F eine Umfangsform aufweist, kann sich ferner eine große Menge an Abrasionspulver im Erfassungsbereich D_F ansammeln, und eine durch das Abrasionspulver verursachte Beschädigung von Vorrichtungen, wie zum Beispiel des Untersetzungsgetriebes, kann reduziert werden.
Ausführungsform 7
Die 9a bis 9d zeigen einen Sensor 40G gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung. 9a ist eine Draufsicht des Sensors 40G, und 9b ist eine Vorderansicht desselben. 9c ist eine Schnittansicht entlang der Linie A_G-A_G in Figur 9a, und 9d ist eine Schnittansicht entlang der Linie B_G-B_G in 9b.
Der Sensor 40G ist eine Modifikation des Sensors 40D von Ausführungsform 4 (insbesondere sind die kastenförmigen Elektroden 404Bb und 406Bb modifiziert). Bei dem Sensor 40D von Ausführungsform 4 weisen die kastenförmigen Elektroden 404Ba und 404Bb die gleiche Länge in Richtung der z-Achse auf, und die kastenförmigen Elektroden 406Ba und 406Bb weisen die gleiche Länge in Richtung der z-Achse auf. Deshalb weist der Spalt G_Ba zwischen der kastenförmigen Elektrode 404Ba und der kastenförmigen Elektrode 406Ba die gleiche Spaltlänge (den gleichen Abstand zwischen Elektroden am Spalt) wie der Spalt G_Bb zwischen der kastenförmigen Elektrode 404Bb und der kastenförmigen Elektrode 406Bb auf. Bei dieser Ausführungsform weist die kastenförmige Elektrode 404Bb' hingegen eine größere Länge in Richtung der z-Achse als die kastenförmige Elektrode 404Ba auf, und die kastenförmige Elektrode 406Bb' weist eine größere Länge in Richtung der z-Achse als die kastenförmige Elektrode 406Ba auf. Deshalb weist der Spalt G_Bb' zwischen der kastenförmigen Elektrode 404Bb' und der kastenförmigen Elektrode 406Bb' eine kleinere Spaltlänge als der Spalt G_Ba zwischen der kastenförmigen Elektrode 404Ba und der kastenförmigen Elektrode 406Ba auf.
Bei dieser Ausführungsform weist der Spalt G_Bb' eine kleinere Spaltlänge als der Spalt G_Ba auf, und deshalb leitet der Erfassungsbereich D_Bb' Elektrizität früher als der Erfassungsbereich D_Ba, weil der Erfassungsbereich D_Bb eine geringere Menge an Abrasionspulver zum Leiten von Elektrizität zwischen den Elektroden benötigt. Das heißt, bei dieser Ausführungsform sind sowohl die positive Elektrode als auch die negative Elektrode (die kastenförmige Elektrode 404B und die kastenförmige Elektrode 406B) in zwei Teile geteilt, um zwei Paare Elektroden bereitzustellen, und die Spalte zwischen den Elektroden weisen verschiedene Spaltlängen auf, um zwei verschiedene Schwellenwerte für die Menge an Abrasionspulver, die dazu ausreicht, Elektrizität zwischen den Elektroden zu leiten, (mit anderen Worten, zwei verschiedene Zeitpunkte, zu denen Elektrizität beginnt, geleitet zu werden) bereitzustellen. Die Verwendung solch eines Sensors ermöglicht die schrittweise Erfassung der Zunahme des Abrasionspulvers, und deshalb lässt sich das Fortschreiten von Verschleiß der Teile des Untersetzungsgetriebes näher erfassen, und ein Versagen des Untersetzungsgetriebes kann genauer vorhergesagt werden.
Ausführungsform 8
Die 10a bis 10d zeigen einen Sensor 40A gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung. 10a ist eine Draufsicht des Sensors 40H, und 10b ist eine Vorderansicht desselben. 10c ist eine Schnittansicht entlang der Linie A_H-A_H in Figur 10a, and 10d ist eine Schnittansicht entlang der Linie B_H-B_H in 10b.
Der Sensor 40H ist eine Modifikation des Sensors 40F von Ausführungsform 6 (insbesondere ist die kappenförmigen Elektrode 404F modifiziert), derart, dass die Zunahme des Abrasionspulvers wie bei dem Sensor 40G von Ausführungsform 7 schrittweise erfasst werden kann.
Die kappenförmige Elektrode 404H enthält bei dieser Ausführungsform vier Elektroden 404Ha, 404Hb, 404Hc, 404Hd und vier Abstandsstücke 404Hs. Die Elektroden 404Ha bis 404Hd sind magnetische Glieder, die durch Unterteilen der eine scheibenförmige Gestalt aufweisenden kappenförmigen Elektrode 404F von Ausführungsform 6 in vier Sektoren bereitgestellt werden. Die Radien der Elektroden 404Ha, 404Hb, 404Hc, 404Hd nehmen in dieser Reihenfolge schrittweise zu (zum Beispiel in arithmetischer Proportion). Bei dieser Ausführungsform enthalten die Ausgangsleitungen eine Signalleitung 42 (einen Erdleiter) und vier Signalleitungen 41a, 41b, 41c, 41d. Wie in 10d gezeigt, ist die Signalleitung 42 mit der Elektrode 406F verbunden, und die Signalleitungen 41a, 41b, 41c, 41d sind mit den Elektroden 404Ha, 404Hb, 404Hc, 404Hd verbunden.
Die Abstandsstücke 404Hs sind röhrenförmige Glieder, die aus einem nichtmagnetischen Material mit einer elektrischen Isoliereigenschaft, wie zum Beispiel Harz oder Keramik, gebildet sind. Die vier Elektroden 404Ha bis 404Hd sind in Umfangsrichtung mit dazwischen angeordneten Abstandsstücken 404Hs mit einem Klebstoff aneinandergeklebt.
Somit variieren die Radien der kappenförmigen Elektroden 404H schrittweise in Umfangsrichtung und deshalb variiert auch die Spaltlänge des Spalts G_F zwischen den Außenumfangsflächen der kappenförmigen Elektroden 404H und der Innenumfangsfläche der kastenförmigen Elektrode 406F auch schrittweise in Umfangsrichtung. Der Spalt G_F ist in Spalte G_Ha, G_Hb, G_Hc, G_Hd neben den Elektroden 404Ha, 404Hb, 404Hc bzw. 404Hd und vier Spalte G_Hs neben den Abstandsstücken 404Hs unterteilt. Da der Magnetfluss φ_H die Gesamtheit der Spalte G_Ha, G_Hb, G_Hc, G_Hd passiert, bilden diese Spalte die Erfassungsbereiche D_Ha, D_Hb, D_Hc bzw. D_Hd. Der Magnetfluss φ_H zum Ansammeln des Abrasionspulvers passiert nicht die Spalte G_Hs, und deshalb bilden diese Spalte Nichterfassungsbereiche.
Die Spaltlängen der Spalte G_Ha, G_Hb, G_Hc, G_Hd (die Erfassungsbereiche D_Ha, D_Hb, D_Hc, D_Hd) verringern sich in dieser Reihenfolge in arithmetischer Proportion. Ferner verringern sich die Mengen an angesammeltem Abrasionspulver, die für das Leiten von Elektrizität zwischen Elektroden erforderlich sind, in dieser Reihenfolge. Demgemäß beginnt Elektrizität zwischen den Elektroden in der umgekehrten Reihenfolge, das heißt in der Reihenfolge der Erfassungsbereiche D_Hd, D_Hc, D_Hb, D_Ha, geleitet zu werden. Der Sensor 40H kann bei dieser Ausführungsform stufenweise die Zunahme des Abrasionspulvers auf vier Niveaus erfassen, was eine größere Anzahl als bei dem Sensor 40G von Ausführungsform 7 ist, und deshalb kann das Fortschreiten von Verschleiß der Teile des Untersetzungsgetriebes näher erfasst werden, und ein Versagen des Untersetzungsgetriebes kann genauer vorhergesagt werden.
Bei dieser Ausführungsform ist die kappenförmige Elektrode 404F in vier Elektroden 404Ha bis 404Hd unterteilt. Es ist auch möglich, die kappenförmige Elektrode 404F in zwei Elektroden, drei Elektroden oder fünf oder mehr Elektroden zu unterteilen.
Oben sind die Beispiele für die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die obigen Beispiele beschränkt, sondern können auf verschiedene Weise innerhalb des Schutzumfangs der technischen Idee der vorliegenden Erfindung modifiziert werden. Zum Beispiel umfassen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Kombinationen der obigen Beispiele, die hierin beschrieben werden, und offensichtliche Ausführungsformen.
Zum Beispiel ist der Sensor 40 bei den obigen Ausführungsformen in einem Untersetzungsgetriebe installiert, das in einem Drehteil einer Drehtrommel oder eines Armgelenks eines Industrieroboters 1 enthalten ist. Bei anderen Ausführungsformen kann der Sensor 40 in einem Untersetzungsgetriebe installiert sein, das in einem Drehteil anderer Maschinenwerkzeuge enthalten ist.
Der Sensor 40 kann zusätzlich zu dem in 2 gezeigten oszillierenden Untersetzungsgetriebe in anderen Arten von Untersetzungsgetrieben, wie zum Beispiel einem Planetenuntersetzungsgetriebe, installiert sein.
Der Sensor 40 kann für andere mechanische Vorrichtungen als Untersetzungsgetriebe verwendet werden. Als Beispiel kann der Sensor 40 als Überprüfungssensor zum Überprüfen der Unreinheit eines Motoröls verwendet werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 ist ein Teil des Spalts G_A mit dem Mantelglied 410A (einem Abdeckglied) bedeckt, um einen Nichterfassungsbereich bereitzustellen. Ferner ist es möglich, einen Teil des Spalts mit einem Magnetismusabschirmungsglied (zum Beispiel einem aus einem ferromagnetischen Material, wie zum Beispiel Eisen, hergestellt Netz, das mit einem Harz überzogen ist) zu bedecken, um den Teil gegen den Außenraum magnetisch abzuschirmen, wodurch ein Nichterfassungsbereich bereitgestellt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017116250 [0001]
JP 2017061877 [0001]

Claims

Sensor zum Erfassen einer Reduzierung des elektrischen Widerstands zwischen Elektroden, wobei zwischen den Elektroden ein Magnetfeld angelegt wird, um in einem Schmiermittel zwischen den Elektroden schwimmendes magnetisches Pulver anzusammeln, wobei mindestens ein Erfassungsbereich, in dem magnetisches Pulver angesammelt werden soll, in mindestens einem Teil eines Bereichs zwischen den Elektroden vorgesehen ist und das magnetische Pulver daran gehindert wird, sich in einem Nichterfassungsbereich, der von einem anderen Raum um die Elektroden herum als dem mindestens einen Erfassungsbereich gebildet wird, anzusammeln.
Sensor nach Anspruch 1, wobei die Elektrode Folgendes enthält: eine erste Elektrode und mindestens eine zweite Elektrode, wobei mindestens ein Spalt zwischen der ersten Elektrode und der mindestens einen zweiten Elektrode vorgesehen ist und der mindestens eine Spalt den mindestens einen Erfassungsbereich, an den das Magnetfeld angelegt wird, enthält.
Sensor nach Anspruch 2, wobei die erste Elektrode einen das Magnetfeld erzeugenden Magneten umfasst.
Sensor nach Anspruch 2, ferner umfassend einen das Magnetfeld erzeugenden Magneten.
Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 4, ferner umfassend ein Abdeckglied, das die Elektroden bedeckt, um zu verhindern, dass sich das magnetische Pulver im Nichterfassungsbereich ansammelt.
Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei ein gesamter Umfang des Magneten mit einem Magnetabdeckglied bedeckt ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Magnetfeld selektiv an den mindestens einen Erfassungsbereich angelegt wird.
Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der mindestens eine Erfassungsbereich mehrere Erfassungsbereiche umfasst.
Sensor nach Anspruch 8, wobei die mehreren Erfassungsbereiche einen ersten Erfassungsbereich und einen zweiten Erfassungsbereich umfassen, der erste Erfassungsbereich neben einem N-Pol des Magneten vorgesehen ist und der zweite Erfassungsbereich neben einem S-Pol des Magneten vorgesehen ist.
Sensor nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine zweite Elektrode mehrere zweite Elektroden umfasst, der mindestens eine Spalt mehrere zwischen der ersten Elektrode und jeder der mehreren zweiten Elektroden vorgesehene Spalte umfasst und jeder der mehreren Spalte einen der mehreren Erfassungsbereiche enthält.
Sensor nach Anspruch 10, wobei die mehreren Erfassungsbereiche verschiedene Spaltlängen aufweisen.
Sensor nach Anspruch 8, der mehrere Paare der ersten und zweiten Elektroden umfasst, wobei die mehreren Paare der ersten und zweiten Elektroden verschiedene Spaltlängen aufweisen.
Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei in einem Außenumfang des Sensors eine schmale Ausnehmung vorgesehen ist und der mindestens eine Erfassungsbereich tief in der Ausnehmung vorgesehen ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 13, ferner umfassend ein zwischen dem mindestens einen Erfassungsbereich und einem äußeren Raum vorgesehenes Filterglied, wobei das Filterglied Fremdkörper mit einem großen Partikeldurchmesser blockiert.
Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 14, der so konfiguriert ist, dass verhindert wird, dass Magnetfluss aus dem mindestens einen Erfassungsbereich herausleckt.
Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 15, wobei der mindestens eine Erfassungsbereich zwischen einer an der ersten Elektrode gebildeten ersten Ebene und einer an der mindestens einen zweiten Elektrode gebildeten und der ersten Ebene parallel gegenüberliegenden zweiten Ebene angeordnet ist und der Magnetfluss die erste Ebene und die zweite Ebene senkrecht in dem mindestens einen Erfassungsbereich schneidet.