JP7137530B2 - 金属不純物検査装置 - Google Patents
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Description
本発明は、グリス等の粘性を有する物質の検査技術に関する。特に、主として大型機械の回転部に使用される軸受、および軸受の潤滑に使用されるグリスの検査技術に関する。
昇降機等の大型機械の回転部に使用される軸受は、その構造上、金属同士がこすれ合うことにより摩耗し、経年で損傷、劣化する。そのため定期的な点検、保守が必要である。通常、軸受部には潤滑と部品保護のためにグリスが充填される。このため、直接、軸受表面の劣化状態を確認できない。そこで、一般に、グリスを採取して、そのグリスの色や、グリスに含まれる鉄粉含有量を測定することで、間接的に軸受の状態を確認する。
このとき用いられる鉄粉含有量の測定法として、例えば、特許文献1には、「コア材に第1の励磁コイルを巻き回して形成された第1の励磁部と、コア材に第2の励磁コイルを巻き回して形成された第2の励磁部と、コア材に検出コイルを巻き回して形成された検出部と、第1の連結部と、第2の連結部と、第1の励磁コイルにより発生する磁界の方向と、第2の励磁コイルにより発生する磁界の方向とが互いに逆になるように、各励磁コイルに接続された高周波電源と、金属不純物を含有する試料を保持するサンプル保持部が設置される切り欠き部と、検出コイルに発生する誘導電圧もしくは誘導電流を測定する測定部と、を備える(要約抜粋)」金属不純物測定装置が開示されている。
特許文献1に開示の金属不純物測定装置では、グリスは筒状のサンプルケースに保持される。そして、2つの励磁部と1つの検出部とがそのサンプルケースの周囲を囲むように設置されている。
この金属不純物測定装置では、2つの励磁部により、検出部で互いに打ち消すように磁束を発生させる。測定するグリス中に鉄粉が含まれない場合は、検出部に、磁束による誘導電圧または誘導電流が発生しない。一方、グリス中に鉄粉が含まれる場合は、磁束に変化が生じ、検出部に誘導電圧または誘導電流が発生する。この誘導電圧または誘導電流を測定することで、グリス中の鉄粉濃度を測定する。
しかし、特許文献1に開示の金属不純物測定装置の構成の場合、グリスに含まれる鉄粉の励磁部からの距離が、その分布位置がサンプルケースの外周付近の場合と中心付近の場合とで異なり、磁束密度に差異が発生する。従って、同量の鉄粉が含まれていても、鉄粉の分布位置によって検出される磁束の変化に差異が発生する。また、サンプルケースが筒状であるため、3次元の計測が必要となる。このため、3軸(X,Y,Z)で磁束を検出する構造や励磁電流が必要であり、装置が大掛かりで、高価となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、粘性を有する物質内の金属不純物を高い精度で検出する技術を提供することを目的とする。
本発明は、粘性を有する物質である粘性物質内に含まれる金属不純物を検出する金属不純物検査装置であって、前記粘性物質を一定の厚みに保って保持する保持装置と、前記粘性物質内の前記金属不純物を検出する検出装置と、前記保持装置を前記検出装置の上をスライド自在に案内するスライドガイドと、を備え、前記検出装置は、前記保持装置がスライドする方向に交互に配置される発振コイルと受信コイルとを有するコイルセットを複数備え、前記発振コイルは、交流磁場を生成し、前記受信コイルは、前記発振コイルが生成した前記交流磁場に基づく磁場波形を出力データとして出力し、複数の前記コイルセットそれぞれは、前記保持装置がスライドするスライド面上でスライドする方向に直交する方向の異なる位置に配置されることを特徴とする。
本発明によれば、簡易な構成で、粘性を有する物質内の金属不純物を高い精度で検出できる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
<<第一実施形態>>
本発明の第一実施形態を、図面を用いて説明する。本実施形態の金属不純物検査装置では、磁気センサが配置された検出装置上で、グリスのような粘性のある物質を移動させて、その物質内の金属不純物を検出する。粘性のある物質は、例えば、厚さが均一になるように封入される。磁気センサは、例えば、封入された物質が移動することにより、磁束が変化するよう構成される。
本発明の第一実施形態を、図面を用いて説明する。本実施形態の金属不純物検査装置では、磁気センサが配置された検出装置上で、グリスのような粘性のある物質を移動させて、その物質内の金属不純物を検出する。粘性のある物質は、例えば、厚さが均一になるように封入される。磁気センサは、例えば、封入された物質が移動することにより、磁束が変化するよう構成される。
以下、本実施形態を、図面を用いて説明する。以下の説明においては、検査対象の、粘性のある物質(粘性物質)をグリスとし、金属不純物を鉄粉として説明する。
[検査装置の全体構成]
図1は、本実施形態の金属不純物検査装置100の全体構成図である。本図に示すように、本実施形態の金属不純物検査装置100は、保持装置110と、スライドガイド120と、検出装置130と、分析装置140と、を備える。保持装置110は、グリス111を一定の厚みに保って保持する。スライドガイド120は、保持装置110を、検出装置130上をスライド自在に案内する。検出装置130は、保持装置110が保持するグリス111内の鉄粉を検出する。分析装置140は、検出装置130からの検出信号を分析する。
図1は、本実施形態の金属不純物検査装置100の全体構成図である。本図に示すように、本実施形態の金属不純物検査装置100は、保持装置110と、スライドガイド120と、検出装置130と、分析装置140と、を備える。保持装置110は、グリス111を一定の厚みに保って保持する。スライドガイド120は、保持装置110を、検出装置130上をスライド自在に案内する。検出装置130は、保持装置110が保持するグリス111内の鉄粉を検出する。分析装置140は、検出装置130からの検出信号を分析する。
以下、本実施形態では、図1に示すように、検出装置130の上面に平行な平面をxy平面とし、それに垂直な方向をz方向とする。また、xy平面上で保持装置をスライドさせる方向を-x方向、それに直交する方向をy方向とする。以下、x方向を長手方向、y方向を幅方向、z方向を上下方向とも呼ぶ。また、z方向における上下は、図中の定義のとおりとする。
[保持装置]
保持装置110は、検査対象であるグリス111を、略平面状に一定の厚みに保って保持する。本実施形態では、図1に示すように、グリス111を封入する封入袋112と、xy平面と平行、かつ、z方向に一定の間隔をあけて配置された上下2枚の挟み板113、114と、を備える。
保持装置110は、検査対象であるグリス111を、略平面状に一定の厚みに保って保持する。本実施形態では、図1に示すように、グリス111を封入する封入袋112と、xy平面と平行、かつ、z方向に一定の間隔をあけて配置された上下2枚の挟み板113、114と、を備える。
上下2枚の挟み板113および114は、それぞれ、グリス111を載置する載置板114および載置板114との距離が一定になるようにグリス111の上に配置されるカバー板113である。両者の機能を区別する必要が無い場合は、それぞれ挟み板と呼ぶ。
挟み板113と114との間隔は、グリス111が略平面状になるよう、極小さいものとする。グリス111は、この2枚の挟み板113および114の間に挟まれ、一定の厚みに保たれる。
なお、挟み板113および114は、互いに離れないよう、一端をテープ等で接続してもよい。また、2枚の挟み板113および114のz方向の間隔を一定に保つため、2枚の挟み板113および114の間に、固定脚等を配置してもよい。固定脚は、例えば、挟み板114の4隅に配置する。
封入袋112には、例えば、安価なファスナー付きクリアポケットを使用することができる。これにより、グリス111の検査後に容易に廃棄できる。
[検出装置]
検出装置130は、保持装置110に保持されたグリス111内に鉄粉が含まれる場合、当該鉄粉を検出する。そして、検出結果を出力データとして、分析装置140に出力する。本実施形態では、保持装置110が、スライドガイド120に沿ってスライドしている間に、グリス111内の鉄粉を検出する。
検出装置130は、保持装置110に保持されたグリス111内に鉄粉が含まれる場合、当該鉄粉を検出する。そして、検出結果を出力データとして、分析装置140に出力する。本実施形態では、保持装置110が、スライドガイド120に沿ってスライドしている間に、グリス111内の鉄粉を検出する。
検出装置130を上方から見た図を図2(a)に示す。検出装置130は、xy平面に平行な平面上であって、y方向に異なる位置に配置された複数のコイルセット131a,131b、131cを備える。各コイルセット131a,131b、131cは、図2(a)に示すように、xy平面に平行な平面上であって、x方向に一列に配置された第一発振コイル136aと受信コイル138と第二発振コイル136bとを備える。なお、以下、特に区別する必要がない場合は、コイルセット131a,131b、131cは、コイルセット131で代表する。
第一発振コイル136aと第二発振コイル136bとは、それぞれ、同一平面上に互いに逆向きの交流磁場を生成する。また、受信コイル138は、第一発振コイル136aと第二発振コイル136bとの中間またはその近傍に配置され、第一発振コイル136aおよび第二発振コイル136bにより生成された交流磁場を検出する。なお、以下、特に区別する必要がない場合は、第一発振コイル136aおよび第二発振コイル136bを、発振コイル136で代表する。
本実施形態では、複数のコイルセット131は、保持装置110の幅方向であるy方向の全幅の鉄粉を検出可能なように配置される。
ここで、本実施形態の検出装置130の詳細を説明する。本実施形態の検出装置130は、複数のコイルセット131a、131b、131cを有する検出部に加え、図3に示すように、交流発生部132と、受信部133とを備える。なお、検出部は、例えば、略平面状に形成される。
交流発生部132は、所定の周波数の交流電流を発生させ、各コイルセット131の、第一発振コイル136aおよび第二発振コイル136bに供給する。第一発振コイル136aおよび第二発振コイル136bは、交流発生部132から供給される交流電流により、互いに逆向きで同一強度の交流磁場を生成する。なお、第一発振コイル136aおよび第二発振コイル136bに互いに逆向きの交流磁場を生成させるには、例えば、それぞれのコイルの巻回方向を逆向きにしておけばよい。
受信コイル138は、第一発振コイル136aおよび第二発振コイル136bが生成した交流磁場に基づき発生する磁場波形(誘導電圧または誘導電流)を受信部133に出力する。以下、誘導電圧を出力するものとして説明する。
本実施形態では、受信コイル138は、上述のように、第一発振コイル136aおよび第二発振コイル136bの略中間に配置される。このため、図4(a)に示すように、磁界を乱すものが周囲にない場合は、第一発振コイル136aにより生じる磁界(磁力線B1で表す)と第二発振コイル136bにより生じる磁界(磁力線B2で表す)は、受信コイル138の位置で打ち消される。すなわち、保持装置110に保持されたグリス111内に鉄粉が存在しない場合である。この場合は、誘導電圧は発生しない。
一方、磁界を乱すものが磁界内に不均一に存在する場合は、両磁界は、受信コイル138の位置で、完全に打ち消されない。例えば、磁性体が磁界の中を通ると、磁性体自体も磁化され、磁界を発生する。このため、発振コイル136による磁界と合成され、磁束密度が増加する。そして、打ち消されずに残る磁界により、受信コイル138に誘導電圧が発生する。例えば、保持装置110に保持されたグリス111内に鉄粉111fが存在する場合である。
受信部133は、受信コイル138に発生した誘導電圧を検出し、増幅、AD/DC変換等の信号処理を施し、出力データとして外部に出力する。本実施形態では、分析装置140に送信する。なお、本実施形態では、受信部133は、各コイルセット131内の受信コイル138から受け取った誘導電圧を、それぞれ、独立したチャネルの出力データとして、外部に出力する。
[スライドガイド]
スライドガイド120は、保持装置110を、検出装置130の表面(上面)に一定距離で近接させつつ、スライド自在に支持し、-x方向に案内する。スライドガイド120は、図2(b)に示すように、検出装置130のy方向両脇(両端部)に、x方向の全長に渡って、それぞれ配置される2本のガイドレール121a、121bを備える。ガイドレール121a、121bは、保持装置110を案内する案内溝を備える。
スライドガイド120は、保持装置110を、検出装置130の表面(上面)に一定距離で近接させつつ、スライド自在に支持し、-x方向に案内する。スライドガイド120は、図2(b)に示すように、検出装置130のy方向両脇(両端部)に、x方向の全長に渡って、それぞれ配置される2本のガイドレール121a、121bを備える。ガイドレール121a、121bは、保持装置110を案内する案内溝を備える。
なお、このとき、グリス111の厚さh1は、2枚の挟み板113、114のz方向の高さ、h3およびh4の和と、案内溝のz方向の高さHとの差で得られる。Hとh3+h4との差を小さくすればするほど、検出時のグリス111の厚みが薄くなり、グリス111は、より平面に近くなる。
[分析装置]
分析装置140は、検出装置130から出力される出力データを分析し、鉄粉の有無を示す情報をユーザに提示する。本実施形態では、出力データは、グリス111内の鉄粉の存在による誘導電圧の時間的な変化である。分析装置140は、グリス111内の鉄粉の存在による誘導電圧の変化態様をユーザに提示する。
分析装置140は、検出装置130から出力される出力データを分析し、鉄粉の有無を示す情報をユーザに提示する。本実施形態では、出力データは、グリス111内の鉄粉の存在による誘導電圧の時間的な変化である。分析装置140は、グリス111内の鉄粉の存在による誘導電圧の変化態様をユーザに提示する。
これを実現するため、本実施形態の分析装置140は、図5(a)に示すように、情報処理部141と、通信部142と、操作部143と、表示部144と、を備える。
通信部142は、検出装置130と有線または無線で接続され、検出装置130から出力データを受信する。
情報処理部141は、出力データを分析する。本実施形態では、CPU141aとメモリ141bと記憶装置141cとを備え、予め記憶装置141cに格納されたプログラムを、CPU141aがメモリ141bにロードして実行することにより、分析処理を実現する。
操作部143は、ユーザからの操作指示を受け付ける。例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等である。
表示部144は、情報処理部141による処理結果を表示する。例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイなどである。
[使用方法]
上記構成を有する本実施形態の金属不純物検査装置100の使用方法を、図6を用いて説明する。なお、使用する際、各発振コイル136に交流磁場を発生させておく。
上記構成を有する本実施形態の金属不純物検査装置100の使用方法を、図6を用いて説明する。なお、使用する際、各発振コイル136に交流磁場を発生させておく。
まず、ユーザは、封入袋112に検査対象のグリス111を封入する。そして、封入袋112を、挟み板113および114の間に挟む。これにより、グリス111は、均一の厚さで、略平面状に、保持装置110に保持される。
ユーザは、保持装置110を、スライドガイド120のガイドレール121、122の案内溝に挿入する。そして、保持装置110を、案内溝に沿って、長手方向(-x方向)に移動させる。これにより、保持装置110は、z方向の高さを一定に保ち、検出装置130の上面であるスライド面上を-x方向にスライドする。すなわち、検出中、グリス111の厚さh1も、略一定に保たれる。
また、保持装置110は、挟み板113の長手方向(x方向)の全長が、いずれかのコイルセット131の受信コイル138上を通過するまで移動させる。これにより、検出装置130は、封入袋112に封入したグリス111全体内の鉄粉を、一定距離で検出することができる。
検出装置130の受信部133は、ユーザの指示に従って、検出結果を分析装置140に出力する。例えば、保持装置110が挿入されたタイミングから、ユーザが保持装置110を停止させるまでの間、検出結果を分析装置140に出力する。
[分析結果]
このとき、受信部133から出力される出力データに基づいて分析装置140がその表示部144に表示するグラフ(出力波形)の例を、図7(a)~図7(b)に示す。なお、ここでは、1つのコイルセット131からの検出結果に基づいて生成されたグラフの例を、それぞれ示す。しかし、上述のように分析装置140は、各コイルセット131a,131b、131cから受信した出力データそれぞれについて、すなわち、チャンネル毎に、グラフを生成し、それぞれ表示部144に表示する。
このとき、受信部133から出力される出力データに基づいて分析装置140がその表示部144に表示するグラフ(出力波形)の例を、図7(a)~図7(b)に示す。なお、ここでは、1つのコイルセット131からの検出結果に基づいて生成されたグラフの例を、それぞれ示す。しかし、上述のように分析装置140は、各コイルセット131a,131b、131cから受信した出力データそれぞれについて、すなわち、チャンネル毎に、グラフを生成し、それぞれ表示部144に表示する。
これらの図において、縦軸は、検出値(誘導電圧(V))で、横軸は、時間である。ただし、保持装置110をスライドガイド120の長手方向(x方向)に沿って移動させるため、移動速度が既知であれば、この移動速度を用いて横軸は、保持装置110の、スライドガイド120の長手方向(x方向)の位置を算出することができる。
図7(a)は、グリス111内に鉄粉が含まれていない場合の出力波形211の例である。本図に示すように、グリス111内に鉄粉が含まれていない場合は、誘導電圧は発生しない。これは、上述のように、発振コイル136により生成される磁界が乱されないためである。
図7(b)は、グリス111内の、x方向の所定の領域にのみ鉄粉が含まれている場合の出力波形212の例である。このような場合、本図に示すように、グリス111の、鉄粉が含まれている領域が受信コイル138上を通過する間のみ、誘導電圧が発生する。
図7(c)は、グリス111内のx方向全般に鉄粉が含まれている場合の出力波形213の例である。このような場合、本図に示すように、グリス111が受信コイル138上を通過する間、誘導電圧が発生する。
本実施形態の分析装置140は、これらの出力波形を表示部144に表示する。ユーザは、この表示を見ることにより、封入袋112内のグリス111の、スライドガイド120に沿った、移動方向(-x方向)の、鉄粉の分布の変化を把握できる。
さらに、分析装置140は、検出装置130の幅方向(y方向)に配置された、それぞれのコイルセット131ごとに、それぞれの出力データから得た出力波形を表示する。従って、ユーザは、表示された各出力波形により、グリス111内の鉄粉のy方向の分布も把握できる。
図8(a)~図8(c)に、各チャネルの出力波形の表示例を、図8(d)にそれらの出力波形から推測されるグリス111内の鉄粉の分布を示す。また、図9(a)~図9(c)に、各チャネルの出力波形の他の表示例を、図9(d)に、それらの出力波形から推測されるグリス111内の鉄粉の分布を示す。
例えば、図8(a)~図8(c)に示すように、コイルセット131a、131b、131cからのそれぞれの検出結果による出力波形221a、221b、221cが得られたものとする。すなわち、コイルセット131bからの出力データに基づいて生成された出力波形221bの、特定時間にのみ誘導電圧の変化がみられる例である。
ユーザは、このような表示を見て、封入袋112内のグリス111において、y方向の中央領域であって、図8(d)に示すように、x方向の特定の領域にのみ鉄粉が含まれることを把握できる。これは、例えば、グリス111の充填時に鉄粉が異物として混ざり込んだ場合などである。
また、各コイルセット131a、131b、131cの検出結果から、図9(a)~図9(c)に示すような出力波形222a、222b、222cが得られたものとする。すなわち、各コイルセット131a、131b、131cからの出力データに基づいて生成された全ての出力波形全体に、誘導電圧の変化がみられる例である。
ユーザは、このような表示を見て、図9(d)に示すように、封入袋112内のグリス111において、全体に鉄粉が分布していることを把握できる。これは、例えば、このグリス111が軸受部の潤滑と部品保護のために充填されるものである場合、軸受けが経年劣化で摩耗している場合等の例である。
このように、ユーザは、表示部144に表示される出力波形により、グリス111内の鉄粉の分布状態を把握できる。すなわち、ユーザは、本実施形態の金属不純物検査装置100により、グリス111内のx方向、y方向の2次元方向の鉄粉の分布を把握できる。
なお、図10に示すように、各コイルセット131a、131b、131cからの出力に基づいて生成した出力波形223a、223b、223cを1つにまとめて表示してもよい。これにより、ユーザは、直感的に鉄粉の分布全体を把握できる。
以上説明したように、本実施形態の金属不純物検査装置100は、粘性を有する物質である粘性物質(グリス111)内に含まれる金属不純物(鉄粉)を検出する。そして、粘性物質(グリス111)を一定の厚みに保って保持する保持装置110と、粘性物質(グリス111)内の金属不純物(鉄粉)を検出する検出装置130と、検出装置130の上に配置され、保持装置110をスライド自在に案内するガイドレール121を有するスライドガイド120と、を備える。そして、検出装置130は、保持装置110がスライドする方向に交互に配置される発振コイル136と受信コイル138とを有するコイルセット131を複数備え、発振コイル136は、交流磁場を生成し、受信コイル138は、発振コイル136が生成した交流磁場に基づく磁場波形を出力データとして出力し、複数のコイルセット131それぞれは、保持装置110がスライドするスライド面上でスライドする方向に直交する幅方向(y方向)の、異なる位置に配置される。
このように、本実施形態の金属不純物検査装置100は、グリス111を一定の厚みに保持する保持装置110をスライドガイド120にそってスライドさせ、グリス111内に鉄粉が存在することにより発生する誘導電圧の時間変化を検出することにより、グリス111内の鉄粉を検出する。検出装置130は、交流磁場を生成する発振コイル136と鉄粉が存在することにより変化する、その交流磁場による誘導電圧を検出する受信コイルとにより構成される。
本実施形態の金属不純物検査装置100は、このような簡易な構成で、グリス111内の鉄粉を検出できる。
また、コイルセット131の発振コイル136は、互いに逆向きの交流磁場を生成する第一発振コイル136aおよび第二発振コイル136bを備え、受信コイル138は、第一発振コイル136aおよび第二発振コイル136bの中間に配置される。
従って、グリス111内に鉄粉がない場合は、受信コイル138において、第一発振コイル136aおよび第二発振コイル136bによる交流磁場は、打消し合う。一方、グリス111内に鉄粉が存在すると、何れかの交流磁場が残り、誘導電圧が発生する。従って、精度よくグリス111内の鉄粉を検出できる。また、発振コイル136により大きな磁場を生成する必要がなく、消費電力も少なくて済む。
また、本実施形態の金属不純物検査装置100は、検出装置130から出力される出力データを分析し、金属不純物(鉄粉)の有無を示す情報として、出力波形をユーザに提示する分析装置140をさらに備える。
すなわち、本実施形態によれば、分析装置140において、グリス111内に鉄粉が存在することにより発生する誘導電圧の時間変化が出力データとして出力される。上記コイルセット131の配置により、鉄粉がグリス111内に含まれない場合、出力波形は、略直線状になる。一方、少しでも鉄粉が含まれる場合は、出力波形が直線でなくなる。従って、ユーザは、このような出力波形を見ることにより、グリス111内に鉄粉が含まれるか否かを容易に把握できる。
また、本実施形態の金属不純物検査装置100は、保持装置110は、グリス111が載置される載置板114と、グリス111の上に配置され、載置板114との距離が一定になるように保持されるカバー板113と、を備える。そして、スライドガイド120は、保持装置110を検出装置130の表面に一定距離で近接させながら案内する案内溝を有するガイドレール121を備える。
このような構成を有するため、本実施形態によれば、グリス111は、検出中、略平面状に保たれる。また、出力データは、スライド方向の位置に応じた鉄粉の有無を示す。そして、上述のように、コイルセット131は、幅方向(y方向)の異なる位置に配置され、それぞれのコイルセット131で検出した出力データを得ることができる。
以上のように、本実施形態によれば、グリス111を平面状に薄く延ばし、平面状の検出装置130に近接させることで、2軸(X,Y)で鉄粉を検出する。すなわち、グリス111内の2次元の鉄粉の分布を把握する簡易な構成の装置で、グリス111に含有される鉄粉濃度の検査が可能となる。
<<第二実施形態>>
次に、本発明の第二実施形態を説明する。本実施形態では、分析装置140が、検出装置130の出力を分析し、鉄粉の分布に応じた警告を出力する。
次に、本発明の第二実施形態を説明する。本実施形態では、分析装置140が、検出装置130の出力を分析し、鉄粉の分布に応じた警告を出力する。
本実施形態の金属不純物検査装置100のハードウェア構成は、第一実施形態と同様である。従って、ここでは、説明を省略する。
本実施形態の分析装置140の情報処理部141は、上述のように検出装置130による検出結果を分析し、分析結果に応じて警告を出力する。本実施形態では、これを実現するため、本実施形態の分析装置140の情報処理部141は、図5(b)に示すように、含有量判別部151と、分布算出部152と、警告出力部153と、を備える。なお、画像解析部154は、後述する第三実施形態の機能である。
これらの各機能は、予め記憶装置141cに格納されたプログラムを、CPU141aが、メモリ141bにロードして実行することにより実現される。
含有量判別部151は、検出装置130から受信した検出結果(誘導電圧)の絶対値の最大値(以下、単に最大値と呼ぶ。)を特定する。そして、特定した最大値が、予め定めた検出閾値以上であるか否かを判別する。そして、検出閾値以上であれば、分布算出部152に分布解析を行うよう指示を出力する。
検出閾値は、グリス111内に鉄粉が含まれているか否かを判別するために設けられる閾値である。従って、略0に近い、極小の値が設定される。検出閾値は、予め情報処理部141の記憶装置141cに記憶される。
分布算出部152は、含有量判別部151からの指示に応じて、鉄粉の分布を解析する。本実施形態では、上述の検出閾値と予め定めた閾値とを超えた回数を算出し、回数に基づき、予め定めた分布特性のいずれに対応するかを特定し、特定した分布特性を解析結果として出力する。
例えば、分布算出部152は、まず、単位時間毎の出力データの絶対値の最大値(以下、単に極値と呼ぶ。)を特定する。そして、各単位時間において、極値が、検出閾値を超えたか否か、よび、予め定めた分布閾値を超えたか否かを判別する。そして、全検出期間にわたり、極値が検出閾値を超えた単位時間の数N1、および、極値が分布閾値を超えた単位時間の数N2を、それぞれ、カウントする。
なお、分布閾値は、グリス111内の鉄粉の分布態様を判別するために設けられ、検出閾値より大きい値とする。分布閾値は、予めユーザにより設定され、記憶装置141cに格納される。
各回数N1、N2と、分布特性とは、予め対応づけて記憶装置141cに保持しておく。例えば、各回数N1、N2についてそれぞれ予め設定される判別閾値T1,T2を用いて、分布特性を定めておく。分布算出部152は、算出した各回数N1,N2に対応する分布特性を特定することにより、分布算出部152は、x方向の鉄粉の分布特性を得る。
また、分布算出部152は、上記処理を各コイルセット131a、131b、131cからの出力データ(各チャネル)について行うことにより、y方向の所定の範囲毎の鉄粉の分布特性を得る。
上記含有量判別部151および分布算出部152の処理を、鉄粉の分布特性が図11(a)から図12(b)のいずれかである場合を例に、具体例で説明する。ここでは、検出閾値を一点鎖線241で、分布閾値を破線243でそれぞれ示す。
例えば、図11(a)に示す出力波形231が得られた場合、含有量判別部151は、特定した最大値が、予め定めた検出閾値未満であると判別する。従って、分布算出部152に分布解析を行うよう指示を出力しない。これに伴い、分布算出部152も分布解析を行わず、警告出力部153に警告出力指示は行わない。
一方、図11(b)~図12(b)に示す出力波形232が得られた場合、含有量判別部151は、特定した最大値が、予め定めた検出閾値以上であると判別する。従って、分布算出部152に分布解析を行うよう指示を出力する。指示を受け、分布算出部152は、それぞれについて、N1およびN2を算出する。
例えば、分布算出部152は、図11(b)に示す出力波形232については、N1は3回、N2が0回と算出する。また、図11(c)に示す出力波形233については、N1が3回、N2が2回と算出する。また、図12(a)に示す出力波形234については、N1が13回、N2が0回と算出する。図12(b)に示す出力波形235については、回数N1が7回、回数N2が0回と算出する。
ここで、予め分布特性D1,D2、D3の3つの分布特性を用意しておくものとする。例えば、分布特性D1は、N1が1以上かつ判別閾値T1未満、かつ、N2が判別閾値T2未満とし、分布特性D2は、N1が1以上かつ判別閾値T1未満、かつ、N2が判別閾値T2以上とし、分布特性D3は、N1が判別閾値T1以上とする。
分布算出部152は、図11(b)に示す出力波形232が得られた場合、上記算出結果に基づき、分布特性D1と特定する。また、図11(c)に示す出力波形233が得られた場合、上記算出結果に基づき、分布特性D2と特定する。また、図12(a)に示す出力波形234が得られた場合および図12(b)に示す出力波形235が得られた場合、上記算出結果に基づき、分布特性D3と特定する。そして、特定した分布特性を、それぞれ、警告出力部153に出力する。
警告出力部153は、分布算出部152の分布解析結果に基づいて、予め定めた規則に従って、警告等の出力情報を出力する。
例えば、少なくとも1つのチャネルの解析結果が、分布特性D1である場合、グリス111内の当該チャネルに対応するy方向の領域の鉄粉が、図11(a)に示すような分布であることを意味する。この場合は、警告出力部153は、要観察を意味する警告を出力する。さらに、微小な鉄粉がわずかに含まれることを意味するメッセージを出力してもよい。
また、少なくとも1つのチャネルの解析結果が、分布特性D2である場合、グリス111内の当該チャネルに対応するy方向の領域の鉄粉が、図11(b)に示すような分布であることを意味する。この場合は、警告出力部153は、要観察を意味する警告を出力する。さらに、大量の鉄粉が含まれ、グリス充填時に混ざり込んだ可能性が高いことを意味するメッセージを出力してもよい。
また、少なくとも1つのチャネルの解析結果が、分布特性D3である場合、グリス111内の当該チャネルに対応するy方向の領域の鉄粉が、図12(a)または図12(b)に示すような分布であることを意味する。この場合、警告出力部153は、軸受交換、再点検対象とすべきであることを意味する警告を出力する。さらに、鉄粉がグリス111全体に分布していること、および、軸受が経年で摩耗している可能性が高いと判断できることを意味するメッセージを出力してもよい。
なお、分布特性ごとに出力する警告は、予め定め、記憶装置141c等に記憶しておく。
このように、本実施形態の金属不純物検査装置100は、第一実施形態の構成に、さらに、グリス111内の鉄粉の分布を算出する分布算出部152と、算出した分布に応じた警告を出力する警告出力部153と、をさらに備える。
従って、本実施形態によれば、ユーザは、グラフだけでなく、グリス111内の鉄粉の分布に応じた警告を受けることができる。これにより、グリス111の状態をより的確に把握することができ、また、グリス111の状態に応じて最適な処置を行うことができる。
なお、上記実施形態では、最初に含有量判別部151で最大値を判別しているが、この処理は行わなくてもよい。この場合は、受信した全ての出力データを、分布算出部152が解析する。
例えば、図11(a)に示す出力波形231の場合、N1、N2ともに0と算出される。このような場合の分布特性を、例えば、分布特性D0として定めておく。また、警告出力部153では、分布特性D0に対応づけて、例えば、警告を出力しないという処理、あるいは、正常であることを意味する出力を行う処理を登録しておく。そして、このような分布特性を受信すると、対応づけた処理を行う。
また、本実施形態では、出力データの最大値、極値により、グリス111内の鉄粉の分布を特定しているが、これに限定されない。例えば、含有量を算出し、算出した含有量に基づき、グリス111内の鉄粉の分布を特定してもよい。
含有量は、例えば、出力データを積分することにより算出される。例えば、予め、単位量を含有させたサンプルグリスを用いて検出を行い、単位含有量Aを特定する。そして、この単位含有量Aの何倍であるかを算出し、含有量とする。
このとき、分布算出部152は、単位時間毎に含有量を算出する。これにより、分布算出部152は、x方向の所定の範囲毎の鉄粉の含有量、すなわち、x方向の鉄粉の分布を定量的に得る。さらに、単位時間毎の含有量の算出を、各コイルセット131a、131b、131cからの出力データについて行うことにより、分布算出部152は、y方向の所定の範囲毎の含有量、すなわち、y方向の鉄粉の分布を定量的に得る。
また、分布は、例えば、パターンマッチング等により特定してもよい。この場合、鉄粉の特徴的な分布に対応づけて、予め、複数の出力波形を登録しておく。分布算出部152は、出力データより得られた出力波形を登録されたパターンとマッチングし、最も近いパターンを特定し、それにより、鉄粉の分布特性を特定する。
<<第三実施形態>>
次に、本発明の第三実施形態を説明する。本実施形態では、第一実施形態または第二実施形態のいずれかの金属不純物検査装置100にカメラを備え、検査対象であるグリス111の画像をさらに取得する。以下、第一実施形態の構成に、カメラを備える場合を例にあげて説明する。
次に、本発明の第三実施形態を説明する。本実施形態では、第一実施形態または第二実施形態のいずれかの金属不純物検査装置100にカメラを備え、検査対象であるグリス111の画像をさらに取得する。以下、第一実施形態の構成に、カメラを備える場合を例にあげて説明する。
図13は、本実施形態の金属不純物検査装置101の全体構成図である。本図に示すように本実施形態の金属不純物検査装置101は、第一実施形態の金属不純物検査装置100と同様に、保持装置110と、スライドガイド120と、検出装置130と、分析装置140と、を備える。そして、さらに、カメラ170と照明装置160とを備える。
検出装置130は、第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。
照明装置160は、保持装置110に保持されたグリス111をカメラ170により撮影する際、保持装置110を照射する。このため、照明装置160は、例えば、LEDランプ等のランプ161を備える。
照明装置160のy方向の長さ(幅)は、検出装置130と同一である。また、照明装置160は、図14に示すように、y方向の位置が検出装置130と同一であり、かつ、その上面が、検出装置130の上面と同一平面(面一)となるように設けられる。
ランプ161は、図14に示すように、保持装置110の全面を照射可能に配置される。
カメラ170は、保持装置110に保持されたグリス111を撮影する撮影装置である。本実施形態では、カメラ170は、固定アーム等に装着され、例えば、図13に示すように、照明装置160および保持装置110の上方に配置される。
スライドガイド120は、保持装置110を、同一平面となる検出装置130の上面と照明装置160の上面とに一定距離で近接させつつ、スライド自在に支持し、x方向に案内する。スライドガイド120は、検出装置130および照明装置160のy方向両脇に、x方向の全長に渡って、それぞれ配置される2本実施形態のガイドレール122aおよび122bを備える。ガイドレール122aおよび122bは、保持装置110を案内する案内溝を備える。ガイドレール122aおよび122b案内溝の構成は、第一実施形態と同様である。
保持装置110は、スライドガイド120により、検出装置130と照明装置160との上をx方向にスライドする。保持装置110が照明装置160の上に位置する際、照明装置160は、下方から保持装置110を照射する。
保持装置110は、第一実施形態同様、封入袋112と、挟み板(カバー板)113と、挟み板(載置板)114とを備える。ただし、本実施形態では、カメラ170により、上方から撮影される。また、照明装置160により、下方から照射される。従って、封入袋112と、カバー板113と、載置板114とには、例えば、透過性を有する材質が用いられる。特に、カバー板113および載置板114には、例えば、アクリル板等が用いられる。
なお、カメラ170で撮影された、グリス111の画像は、分析装置140に送信される。カメラ170および分析装置140は、有線または無線で接続される。
分析装置140は、第一実施形態同様、検出装置130から出力される出力データを分析し、ユーザに提示する。本実施形態では、さらに、カメラ170から送信されたグリス111の画像を、ユーザに提示する。なお、分析装置140のハードウェア構成は、第一実施形態と同様であるため、ここでは、説明を省略する。
ユーザは、第一実施形態同様、検出装置130による検出結果から生成されるグラフにより、グリス111内の鉄粉の分布等の情報を得ることができるとともに、カメラ170で撮影した画像を見ることにより、グリス111内の鉄粉の分布情報を得ることができる。
以上説明したように、本実施形態の金属不純物検査装置101は、保持装置110に保持されるグリス111を撮影する撮影装置であるカメラ170と、カメラ170でグリス111を撮影する際に当該グリス111に光を照射する照明装置160と、をさらに備える。
これにより、本実施形態によれば、検出装置130による検出結果に加え、平面状に維持されたグリス111の画像を得ることができる。そして、得られた画像により、さらにグリス111の状態を観察できる。従って、複数の出力により、より高い精度で、グリス111の状態を把握できる。
また、本実施形態の金属不純物検査装置101では、検出装置130の上面と照明装置160の上面とは、同一平面上に配置される。従って、この面をスライド面として、保持装置110をスライドさせることにより、検出装置130による検出と、カメラ170による撮影とを1回の操作で実現できる。
なお、本実施形態は、第一実施形態の構成にカメラ170および照明装置160を加える場合を例にあげて説明したが、上述のように、第二実施形態にカメラ170および照明装置160を加えてもよい。
この場合、分析装置140は、図5(b)に示すように、さらに、画像解析部154を備える。画像解析部154は、取得された画像を分析し、その結果を出力する。
例えば、取得した画像を2値化し、鉄粉の分布位置を特定する。あるいは、2値化し、鉄粉の分布領域の面積を算出し、含有量を算出してもよい。さらには、グリス111の色から、グリスの劣化状態を判定してもよい。判定基準とする色は、予め設定し、分析装置140に保持させておく。
<変形例1>
なお、上記実施形態では、検出装置130の上面と照明装置160の上面とが同一平面となるように照明装置160を配置している。しかしながら、照明装置160の配置は、これに限定されない。例えば、検出装置130を着脱自在に構成し、照明装置160の上に必要に応じて取り付ける構成としてもよい。
なお、上記実施形態では、検出装置130の上面と照明装置160の上面とが同一平面となるように照明装置160を配置している。しかしながら、照明装置160の配置は、これに限定されない。例えば、検出装置130を着脱自在に構成し、照明装置160の上に必要に応じて取り付ける構成としてもよい。
この変形例の金属不純物検査装置102の全体構成図を、図15に示す。本図に示すように、本実施形態の金属不純物検査装置102は、保持装置110と、スライドガイド120と、検出装置130と、分析装置140と、カメラ170と、照明装置160とを備える。
基本的に、第三実施形態と同名の構成は、同じ機能を有する。ただし、本実施形態では、検出装置130は、着脱自在に構成される。また、スライドガイド120は、照明装置160のy方向両脇にそれぞれ配置される案内溝を有するガイドレール123a、123bを備える。以下、区別する必要が無い場合は、ガイドレール123で代表する。
ガイドレール123は、図16(a)に示すように、案内溝として、検出装置130を挿入して保持する第一案内溝124と、保持装置110を、検出装置130の表面(上面)に一定距離で近接させつつ、スライド自在に支持し、-x方向に案内する第二案内溝125とを備える。第一案内溝124は、第二案内溝125よりも、照明装置160側に設けられる。
鉄粉の分布を検出する場合は、検出装置130を第一案内溝124に挿入する。そして、保持装置110を、第二案内溝125に挿入し、-x方向にスライドさせて、グリス111内の鉄粉を検出する。一方、グリス111を撮影する際は、検出装置130を取り外す。検出装置130を取り外すことにより、第二案内溝125に挿入される保持装置110を照明装置160から照射できる。
なお、検出装置130の構成および照明装置160の構成は、図16(b)および図16(c)に示すように、それぞれ、第三実施形態の同名のものと同じである。また、第一案内溝124のz方向の高さは、検出装置130を挿入可能な最少の高さとする。また、第二案内溝125のz方向の高さは、保持装置110をスライド可能な最少の高さとする。
このように構成することにより、本変形例によれば、x方向の装置サイズを低減することができる。
<変形例2>
なお、第三実施形態では、保持装置110のカメラ170側の挟み板であるカバー板113は、特定の波長のみを透過させるフィルタであってもよい。このようなフィルタをカバー板113に用いることにより、グリス111内に含まれる異物の成分を特定できる。
なお、第三実施形態では、保持装置110のカメラ170側の挟み板であるカバー板113は、特定の波長のみを透過させるフィルタであってもよい。このようなフィルタをカバー板113に用いることにより、グリス111内に含まれる異物の成分を特定できる。
例えば、画像解析部154は、全く異物を含まない状態のグリスを、フィルタを用いて予め撮影し、基準画像として保持しておく。そして、同じフィルタを用いてグリス111を撮影し、得られた画像と基準画像との吸収率の差により、成分を判別する。
また、複数の、それぞれ、異なる波長を透過させるフィルタを用意し、それぞれのフィルタでグリス111の画像を取得してもよい。この場合、画像解析部154は、各画素の波長信号の比を算出することにより、成分を特定する。
<変形例3>
さらに、保持装置110の照明装置160側の挟み板である載置板114に、既定のパターンを設けてもよい。この場合、分析装置140は、この態様で撮影した画像において、既定のパターンの検出量により、鉄粉の含有量を算出する。
さらに、保持装置110の照明装置160側の挟み板である載置板114に、既定のパターンを設けてもよい。この場合、分析装置140は、この態様で撮影した画像において、既定のパターンの検出量により、鉄粉の含有量を算出する。
なお、上記各実施形態および各変形例において、検出装置130に設置するコイルセット131の数、個所は、限定されない。保持装置110の幅方向(y方向)全域を検出可能なように配置されていればよい。例えば、図17のように、コイルセット131を、x方向の異なる位置にさらに配置し、y方向の空隙を埋めてもよい。これにより、さらに測定の漏れは低減される。
また、上記各実施形態および各変形例では、検出装置130および照明装置160の電源は図示を省略した。電源は、内臓または外部接続したバッテリー、買電など外部からの電源供給のいずれでもよい。
また、上記各実施形態および各変形例の検出装置130には、例えば、図18に示す、乗客コンベアのハンドレールに内蔵されるハンドレール検査装置を用いてもよい。このハンドレール検査装置は、底面に、互いに逆向きの交流磁場を発生する第一発振コイル、第二発振コイルと、それらの中間またはその近傍に位置する受信コイルと、を長手方向に一列に配置したコイルセットが複数、幅方向にずらして設けられ、このコイルセット上をハンドレールが通過する際、高SN比で、ハンドレールに内蔵されたスチールコードの劣化を検査する装置である。
このように、既存の装置を応用することにより、低い開発コストで信頼性の高い装置を得ることができる。
さらに、上記各実施形態および各変形例の金属不純物検査装置100、101、102は、分析装置140を備えているが、分析装置140は、備えなくてもよい。この場合、例えば、検出装置130がCPUとROMとRAMと通信部とを備える。そして、検出結果を一旦ROMまたはRAMに保持し、必要に応じて外部の装置に出力するよう構成してもよい。検出結果は、出力先の外部の装置において分析する。
なお、上記各実施形態では、分析装置140の各機能は、CPU141aがプログラムを実行することにより実現されているが、これに限定されない。例えば、全部または一部の機能は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(field-programmable gate array)などのハードウェアによって実現されてもよい。
また、本発明は、上述した実施形態に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は、本発明を分かり易く説明するためのものであり、本発明は、必ずしも上記実施形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されない。
また、各図面において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを記載しており、必ずしも製品として必要な全ての制御線や情報線を記載しているとは限らない。実際の製品では、殆ど全ての構成要素が相互に接続されていると考えてもよい。
また、本発明は、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得る。
100:金属不純物検査装置、101:金属不純物検査装置、102:金属不純物検査装置、
110:保持装置、111:グリス、111f:鉄粉、112:封入袋、113:挟み板(カバー板)、114:挟み板(載置板)、
120:スライドガイド、121:ガイドレール、121a:ガイドレール、121b:ガイドレール、122:ガイドレール、122a:ガイドレール、122b:ガイドレール、123:ガイドレール、123a:ガイドレール、123b:ガイドレール、124:第一案内溝、125:第二案内溝、
130:検出装置、131:コイルセット、131a:コイルセット、131b:コイルセット、131c:コイルセット、132:交流発生部、133:受信部、136:発振コイル、136a:第一発振コイル、136b:第二発振コイル、138:受信コイル、
140:分析装置、141:情報処理部、141a:CPU、141b:メモリ、141c:記憶装置、142:通信部、143:操作部、144:表示部、151:含有量判別部、152:分布算出部、153:警告出力部、154:画像解析部、
160:照明装置、161:ランプ、170:カメラ、
211:出力波形、212:出力波形、213:出力波形、221a:出力波形、221b:出力波形、221c:出力波形、222a:出力波形、222b:出力波形、222c:出力波形、223a:出力波形、223b:出力波形、223c:出力波形、231:出力波形、232:出力波形、233:出力波形、234:出力波形、235:出力波形、241:一点鎖線、243:破線
110:保持装置、111:グリス、111f:鉄粉、112:封入袋、113:挟み板(カバー板)、114:挟み板(載置板)、
120:スライドガイド、121:ガイドレール、121a:ガイドレール、121b:ガイドレール、122:ガイドレール、122a:ガイドレール、122b:ガイドレール、123:ガイドレール、123a:ガイドレール、123b:ガイドレール、124:第一案内溝、125:第二案内溝、
130:検出装置、131:コイルセット、131a:コイルセット、131b:コイルセット、131c:コイルセット、132:交流発生部、133:受信部、136:発振コイル、136a:第一発振コイル、136b:第二発振コイル、138:受信コイル、
140:分析装置、141:情報処理部、141a:CPU、141b:メモリ、141c:記憶装置、142:通信部、143:操作部、144:表示部、151:含有量判別部、152:分布算出部、153:警告出力部、154:画像解析部、
160:照明装置、161:ランプ、170:カメラ、
211:出力波形、212:出力波形、213:出力波形、221a:出力波形、221b:出力波形、221c:出力波形、222a:出力波形、222b:出力波形、222c:出力波形、223a:出力波形、223b:出力波形、223c:出力波形、231:出力波形、232:出力波形、233:出力波形、234:出力波形、235:出力波形、241:一点鎖線、243:破線
Claims (11)
- 粘性を有する物質である粘性物質内に含まれる金属不純物を検出する金属不純物検査装置であって、
前記粘性物質を一定の厚みに保って保持する保持装置と、
前記粘性物質内の前記金属不純物を検出する検出装置と、
前記保持装置を前記検出装置の上をスライド自在に案内するスライドガイドと、を備え、
前記検出装置は、前記保持装置がスライドする方向に交互に配置される発振コイルと受信コイルとを有するコイルセットを複数備え、
前記発振コイルは、交流磁場を生成し、
前記受信コイルは、前記発振コイルが生成した前記交流磁場に基づく磁場波形を出力データとして出力し、
複数の前記コイルセットそれぞれは、前記保持装置がスライドするスライド面上でスライドする方向に直交する方向の異なる位置に配置されること
を特徴とする金属不純物検査装置。 - 請求項1記載の金属不純物検査装置であって、
前記コイルセットは、
前記発振コイルは、互いに逆向きの交流磁場を生成する第一発振コイルおよび第二発振コイルを備え、
前記受信コイルは、前記第一発振コイルおよび前記第二発振コイルの中間に配置されること
を特徴とする金属不純物検査装置。 - 請求項1記載の金属不純物検査装置であって、
前記検出装置から出力される前記出力データを分析し、前記金属不純物の有無を示す情報をユーザに提示する分析装置をさらに備えること
を特徴とする金属不純物検査装置。 - 請求項1記載の金属不純物検査装置であって、
前記保持装置は、
前記粘性物質が載置される載置板と、
前記粘性物質の上に配置され、前記載置板との距離が一定になるように保持されるカバー板と、を備えること
を特徴とする金属不純物検査装置。 - 請求項1記載の金属不純物検査装置であって、
前記スライドガイドは、前記保持装置を前記検出装置の表面に一定距離で近接させながら案内する案内溝を有するガイドレールを備えること
を特徴とする金属不純物検査装置。 - 請求項3記載の金属不純物検査装置であって、
前記分析装置は、前記金属不純物の分布を算出する分布算出部を備えること
を特徴とする金属不純物検査装置。 - 請求項6記載の金属不純物検査装置であって、
前記分析装置は、得られた前記分布に応じた警告を出力する警告出力部をさらに備えること
を特徴とする金属不純物検査装置。 - 請求項1記載の金属不純物検査装置であって、
前記保持装置に保持される前記粘性物質を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置で前記粘性物質を撮影する際に当該粘性物質に光を照射する照明装置と、をさらに備えること
を特徴とする金属不純物検査装置。 - 請求項8記載の金属不純物検査装置であって、
前記検出装置の上面と前記照明装置の上面とは、同一平面上に配置されること
を特徴とする金属不純物検査装置。 - 請求項8記載の金属不純物検査装置であって、
前記検出装置は、前記照明装置の上に、着脱自在に設けられること
を特徴とする金属不純物検査装置。 - 請求項1記載の金属不純物検査装置であって、
前記検出装置は、乗客コンベアのハンドレール検査装置であること
を特徴とする金属不純物検査装置。
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