TW202020419A - 具備感測器之產業裝置 - Google Patents

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中村江児
櫻井和彦
原田昌樹
四十薫
東高仁
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日商納博特斯克股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種可於感測器收集適當之故障預測必要量之磨耗粉(導體物質)的產業裝置。 本申請案之一實施形態之產業裝置具備：潤滑材積存部，其包含供潤滑材循環之區域；及感測器，其具有配置於供潤滑材循環之區域之一對電極，且檢測該一對電極間之電阻之變化。

Description

具備感測器之產業裝置
本發明係關於一種具備感測器之產業裝置，例如減速機等包含齒輪裝置的裝置。
減速機等產業裝置為了抑制齒輪等機械零件之損傷而收納於儲存有潤滑油之外殼內。若機械零件於此種機械裝置之運轉時磨耗，則磨耗粉混入潤滑油內。該磨耗粉為例如鐵粉等導體物質。
若機械零件之磨耗繼續進行且進入故障率曲線(浴缸(Bathtub)曲線)中之磨耗故障期，則混入潤滑油內之磨耗粉之量增加。因此，可藉由檢測潤滑油內之磨耗粉之量的感測器，確實地進行機械零件之預防保護。
作為此種感測器，例如於專利文獻1中揭示有檢測油內之金屬粉量之感測器。專利文獻1所記載之感測器具備：感測器頭部，其具有永久磁鐵；杯狀電極，其設置於感測器頭部之前端面；及複數個棒狀導電體，其排列配置於感測器頭部之外周面。若磨耗粉於藉由永久磁鐵施加磁場之棒狀導電體與杯狀電極之對向之端面間(檢測區域)聚積而致使導電體短路，則利用感測器之輸出變化，可檢測油之污染情況。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2005-331324號公報
[發明所欲解決之問題]
因產業裝置存在由小到大各種尺寸者，故該裝置內之機械零件之尺寸亦不同，運轉時產生之磨耗粉(導體物質)之產生量亦因機械裝置而不同。尤其，存在因小型之產業裝置中，導體物質之產生量較少，故而有難以將用以進行適當之故障預測之必要量的導體物質聚積於感測器的情形。因此，謀求可於感測器收集用以進行機械零件之故障預測等必要量之導體物質。
本發明之目的之一在於提供一種可將適當之故障預測必要量之磨耗粉(導體物質)聚積於感測器的產業裝置。 [解決問題之技術手段]
本發明之一實施形態之產業裝置具備：潤滑材積存部，其包含供潤滑材循環之區域；及感測器，其具有配置於供潤滑材循環之區域之一對電極，且檢測該一對電極間之電阻之變化。
本發明之一實施形態之產業裝置亦可包含減速機。
本發明之一實施形態之產業裝置亦可具備：中空之筒狀構件；及配置於感測器附近，繞筒狀構件之中心軸旋轉之中心齒輪。
本發明之一實施形態之產業裝置中，感測器亦可設置於與中心齒輪對向之區域。
本發明之一實施形態之產業裝置亦可構成為於潤滑材積存部內設置托架，且感測器固定於托架。
本發明之一實施形態之產業裝置亦可具備至少一部分收納於殼體之驅動源，且潤滑材積存部之一端部由殼體之端面劃定，驅動源之驅動軸貫通殼體之端面，感測器固定於殼體之端面。
本發明之一實施形態之產業裝置中，亦可構成為驅動源係馬達。
本發明之一實施形態之產業裝置亦可具備固定著感測器之可旋轉之承載件。
本發明之一實施形態之產業裝置之承載件亦可與第1構件連接。
本發明之一實施形態之產業裝置中，第1構件亦可為機器臂。
本發明之一實施形態之產業裝置亦可具備固定於與感測器對向之位置的曲柄構件。又，本發明之一實施形態之產業裝置中，感測器亦可固定於曲柄構件之軸向上與曲柄構件對向之位置。
本發明之一實施形態之產業裝置具備：潤滑材積存部，其積存潤滑材；及感測器，其具有配置於潤滑材積存部之鉛直方向下方之一對電極，將導體物質聚積於一對電極間而檢測該一對電極間之電阻之變化。
本發明之一實施形態之產業裝置亦可具備：另一感測器，其具有配置於潤滑材積存部之鉛直方向上方之一對電極，將導體物質聚積於一對電極間而檢測該一對電極間之電阻之變化。 [發明之效果]
根據本發明，提供一種可於感測器收集適當之故障預測必要量之磨耗粉(導體物質)的產業裝置。
以下，一面參照圖式一面對本發明之實施形態進行說明。以下，作為本發明之一實施形態之產業裝置，可設想各種裝置，但為便於說明，而取減速機為例加以說明。
圖1係顯示本發明之第1實施形態之產業裝置1之一例之剖視圖。如圖1所示，產業裝置1為例如機械臂等可動部，具備減速機2、設置於輸入側之凸緣3、驅動源(例如，伺服馬達等)4、及輸出側裝置A1。
減速機2具備：殼體12，其安裝於凸緣3；輸入軸14，其連接於驅動源4之輸出軸13；及輸出軸15，其連接於輸出側之裝置A1。輸入軸14及輸出軸15對於外殼12以軸AX為中心可旋轉地受支持。驅動源4之輸出係經由輸入軸14而輸入至減速機2，並由減速機2減速後，經由輸出軸15傳遞至輸出側裝置A1。藉此，輸出側裝置A1與凸緣3可相對旋轉。
凸緣3為具有中空部之筒狀之構件，收納減速機2之至少一部分。又，於凸緣3安裝有驅動源4。沿軸AX之方向中之凸緣3之一端之開口部藉由減速機2閉合，另一端開口部藉由驅動源4閉合。藉此，於凸緣3形成有密閉之中空部(即，潤滑材積存部)S。於潤滑材積存部S內收納有例如潤滑油等潤滑材，凸緣3亦作為油槽而發揮功能。
於減速機2之外殼12內，收納有例如齒輪機構。外殼12內之空間與凸緣3內之潤滑材積存部S連續。若減速機2作動，則伴隨外殼12內之齒輪機構之旋轉，潤滑材於外殼12內之空間與凸緣3內之空間之間產生循環(亦稱為對流)。藉由該潤滑材之循環，產生於減速機2之內部之磨耗粉等導體物質或循環、或排出至凸緣3內之潤滑材積存部S。另，對於潤滑材積存部S，除凸緣3之中空部外，亦可包含減速機2之內部之空間。
於潤滑材積存部S內，安裝有用以檢測潤滑材內所含之導體物質之感測器5。感測器5藉由磁鐵而使潤滑材內所含之導體物質聚積於一對電極間，基於該一對間之電阻之變化而檢測潤滑材內之導體物質。感測器5例如設置於圖1所示之供潤滑材循環之區域A。
其次，參照圖2說明感測器5之例。另，該感測器5之形狀、構造、尺寸可考慮多種態樣，而非意欲限定為圖示之態樣者。圖2係顯示設置於本發明之一實施形態之產業裝置之感測器5之構成之圖。同圖顯示該感測器5之俯視圖、該俯視圖之A-A線中之剖視圖。
如圖2所示，感測器5具備中心電極(第1電極)6、磁鐵7、箱狀電極(第2電極)8、螺絲構件9、及樹脂材10。如圖示所示，中心電極(第1電極)6及磁鐵7藉由螺絲構件9固定於箱狀電極(第2電極)8。另，圖1所示之信號線41連接於箱狀電極8，又，信號線42連接於中心電極6。
箱狀電極8為由例如鐵或鐵氧體、矽鋼等具有導電性之磁性材料形成之磁性體構件。箱狀電極8構成為大致圓筒狀，其軸向上之一端側(圖2之剖視圖中之下側)之開口部由底部8a閉合，構成為上表面具有開口部之圓筒箱狀。另，箱狀電極8之形狀亦可為僅上表面開口之長方體形狀或下表面閉合之多角管形狀等之電極。
於箱狀電極8之內部，配置有非磁性體(絕緣體)即樹脂材10。如此，中心電極(第1電極)6及磁鐵7以該等之至少一部分嵌入該樹脂材之中央區域之方式形成。箱狀電極8以包圍磁鐵7及樹脂材10之方式配置。磁鐵7及中心電極6之形狀不限於圓柱狀，亦可設為長方體狀或多角柱狀等其他形狀。
如圖2之剖視圖所示，中心電極6之外形小於箱狀電極8之內周。藉此，於中心電極6與箱狀電極8之間，遍及中心電極6之全周(即，以包圍中心電極之方式)形成有帶隙部GA。換言之，中心電極6與箱狀電極8以隔著樹脂材10上部之帶隙部GA而對向之方式配置。帶隙部GA形成於樹脂材10之上部。
於中心電極6及箱狀電極8分別連接有輸出線(圖1之信號線41、42)。另，如圖式所示，可於中心電極6之下部等安裝磁鐵7，亦可不必如此。又，安裝磁鐵7之情形，該磁鐵7以磁鐵或電磁鐵構成，亦可以銅等非磁性體被覆磁鐵且於該被覆層連接信號線41、或信號線42之方式構成。另，於磁鐵7係使用電磁鐵之情形，亦可設為中心電極6亦兼作該電磁鐵之電極的構成。
輸出線之輸出端與感測器驅動電路(未圖示)連接。感測器驅動電路監視感測器5之電阻值，基於導體物質向電極間之聚積所引起之電阻值之變動，而進行機械零件之故障預測。若超過特定量之導體物質聚積於帶隙部GA，則施加有電壓之中心電極6與箱狀電極8之間之電阻降低，輸出線之輸出位準變化。感測器驅動電路藉由檢測該電阻之降低，可進行機械零件之故障預測。又，於電阻降低時，亦可包含依據未通電與通電之導通斷開信號，而以未通電與通電之2種狀態進行檢測(以下稱為「數位檢測」)。
感測器驅動電路藉由有線或無線連接於操縱器等上位控制裝置。圖1之電路基板43亦可始終將輸出線之輸出(感測器5之輸出)發送至上位控制裝置，又可為了省電，而間歇性(每隔特定時間)地發送至上位控制裝置。
上位控制裝置可構成為，若檢測到接收自電路基板43之輸出線之輸出位準之變化，則藉由特定之報知機構(顯示裝置或聲音輸出裝置)，發出例如敦促維護減速機2的警告。
磁鐵7附磁，且沿特定方向形成磁束路徑ϕA(未圖示)。尤其，於中心電極6之周圍之帶隙部GA流通強磁束。藉由磁鐵7之磁力，於帶隙部GA吸附機械零件之導體物質(例如，混入潤滑油之機械零件之導體物質)
此處，若機械零件發生磨耗且進入故障率曲線(浴缸曲線)之磨耗故障期，則導通物質之產生量增加，該產生量依據產業裝置之尺寸而大小不同。一般，若為大型裝置，則因某種程度上具備更大或更多之機械零件，故而產生更多之導體物質。另一方面，於小型之裝置等中，因導體物質之產生量較少，故而有難以將用以進行適當之故障預測必要量之導體物質積體於感測器5的情形。因此，期望可於感測器5中收集用以進行機械零件之故障預測等之必要量之導體物質。
如上說明，於產業裝置1中，感測器5設置於潤滑材循環之區域A。藉此，因潤滑材內所含之導體物質易通過感測器5之附近，故導體物質易受感測器5吸引。因此，可將適當之故障預測必要量之磨耗粉(導體物質)聚積於感測器5。
接著，參照圖3，對本發明之第2實施形態之產業裝置101進行說明。產業裝置101具備凸緣3，於該凸緣3收納有減速機2之至少一部分。凸緣3為收納減速機2之收納構件，驅動源4(例如馬達)安裝於凸緣3。凸緣3為具有中空部(潤滑材積存部S)之大致筒狀之構件。於潤滑材積存部S內收納潤滑材(例如潤滑油)。
與圖1所示之產業裝置1同樣，產業裝置101構成為具備：潤滑材積存部S，其積存潤滑材；及感測器5，其具有一對電極(即，第1電極6及第2電極8)，且於該一對電極之間施加電壓，將導體物質聚積於該電極間，檢測該一對電極間之電阻之變化。
產業裝置101具備中空之筒狀構件17、及繞該筒狀構件17之中心軸旋轉之中心齒輪18。感測器5配置於中心齒輪18附近。
如此，因感測器5配置於中心齒輪18之附近，故藉由潤滑材隨中心齒輪18之旋轉而循環，可收集更多導體物質之量。因此，可將適當之故障預測必要量之磨耗粉(導體物質)聚積於感測器5。
又，產業裝置101中，感測器5設置於與中心齒輪18對向之區域。藉此，因潤滑材可隨中心齒輪18之旋轉而朝感測器方向循環，故可收集更多導體物質之量。因此，可將適當之故障預測必要量之磨耗粉(導體物質)聚積於感測器5。
又，產業裝置101構成為於潤滑材積存部S內設置托架19，且上述感測器5固定於該托架19。藉此，因可於與中心齒輪18對向之位置配置感測器，故可收集更多導體物質之量。因此，可將適當之故障預測必要量之磨耗粉(導體物質)聚積於感測器5。此處，托架19可藉由螺絲等安裝於產業裝置1內部之適當位置，但安裝方法可適當選擇。
接著，參照圖4，對本發明之第3實施形態之產業裝置201進行說明。產業裝置201具備凸緣3，於該凸緣3收納有減速機2之至少一部分。凸緣3為收納減速機2之收納構件，驅動源4(例如馬達)安裝於凸緣3。凸緣3為具有中空部(潤滑材積存部S)之大致筒狀之構件。於潤滑材積存部S內收納潤滑材(例如潤滑油)。
產業裝置201具備：潤滑材積存部S，其積存潤滑材；及感測器5，其具有一對電極(即，第1電極6及第2電極8)，且於該一對電極之間施加電壓，並將導體物質聚積於該一對電極間，檢測該一對電極間之電阻之變化。
產業裝置201具備一部分收納於殼體20內之驅動源4。驅動源4為例如馬達。潤滑材積存部S之一端部藉由殼體20之端面22劃定。驅動源4之驅動軸21貫通殼體20之端面22，感測器5固定於殼體20之端面22。藉此，可使潤滑材隨驅動源4之驅動軸21之旋轉而朝感測器5之方向循環，可收集更多導體物質之量。因此，可將適當之故障預測必要量之磨耗粉(導體物質)聚積於感測器5。又，與將感測器5設置於凸緣3之情形相比，凸緣3之成型更簡單，且驅動源4之連接線與感測器5之連接線容易集中。
接著，參照圖5，對本發明之第4實施形態之產業裝置301進行說明。產業裝置301具備凸緣3，於該凸緣3收納有減速機2之至少一部分。凸緣3為收納具備承載件23之減速機2之收納構件，驅動源4(例如馬達)安裝於凸緣3。凸緣3係具有中空部之大致筒狀之構件。於空間S內填充潤滑材(例如潤滑油)。
產業裝置301具備：潤滑材積存部S，其積存潤滑材；及感測器5，其具有一對電極(即，第1電極6及第2電極8)，於該一對電極間施加電壓，將導體物質聚積於該一對電極間，檢測該一對電極間之電阻之變化。
本發明之一實施形態之產業裝置1構成為具備可旋轉之承載件23，且將上述感測器5固定於該承載件23。藉此，感測器5因與承載件23一同旋轉，故感測器5隨著移動而與更多之潤滑材接觸。因此，可將適當之故障預測必要量之磨耗粉(導體物質)聚積於感測器5。
其次，參照圖6，對本發明之第5實施形態之產業裝置401進行說明。產業裝置401具備凸緣3，於該凸緣3收納有具備承載件23之減速機2之至少一部分。於減速機2之輸出側，承載件23與第1構件(例如機器臂)24連接。凸緣3為收納減速機2之收納構件，驅動源4(例如馬達)安裝於凸緣3。凸緣3為具有中空部(潤滑材積存部S)之大致筒狀之構件。於潤滑材積存部S內收納潤滑材(例如潤滑油)。
產業裝置401具備：潤滑材積存部S，其積存潤滑材；及感測器5，其具有一對電極(第1電極6及第2電極8)，且於該一對電極之間施加電壓，將導體物質聚積於該一對電極間，檢測該一對電極間之電阻之變化。
產業裝置401具備與第1構件24連接之承載件23。第1構件24為例如機械臂。減速機2與可安裝於其之零件能夠相對於凸緣3旋轉，感測器5固定於第1構件24。藉此，感測器5因與第一構件24一起旋轉，故隨感測器5之移動而與更多之潤滑材接觸。因此，可將適當之故障預測必要量之磨耗粉(導體物質)聚積於感測器5。
產業裝置401具備曲柄構件(曲柄機構)25，感測器5固定於與該曲柄構件25對向之位置。感測器5固定於曲柄構件25之軸向中與該曲柄構件25對向之位置。藉此，於曲柄構件25附近，藉由感測器5之移動而與較多之潤滑材接觸，因而可收集更多地導體物質之量。因此，可將適當之故障預測必要量之磨耗粉(導體物質)聚積於感測器5。
接著，參照圖7，對本發明之第6實施形態之產業裝置501進行說明。產業裝置501具備凸緣3，於該凸緣3收納有減速機2之至少一部分。凸緣3為收納減速機2之收納構件，驅動源4(例如馬達)安裝於凸緣3。凸緣3為具有中空部(潤滑材積存部S)之大致筒狀之構件。於潤滑材積存部S內收納潤滑材(例如潤滑油)。
產業裝置501構成為具備：潤滑材積存部S，其積存潤滑材；及感測器5，其具有一對電極(即，第1電極6及第2電極8)，且於該一對電極之間施加電壓，並將導體物質聚積於該一對電極間，檢測該一對電極間之電阻之變化。
於產業裝置501中，感測器5配置於潤滑材積存部S之鉛直方向下方。產業裝置501例如以驅動源4之驅動軸與鉛直方向正交之狀態設置。於配置於油槽下側之感測器5中，易於匯集因潤滑材之攪拌較少而沉澱之導體物質，可用於產業裝置501之故障預測。藉此，因易吸引沉澱之導體物質，故可將適當之故障預測必要量之磨耗粉(導體物質)聚積於感測器5。
產業裝置501具備：另一感測器5，其具有一對電極，將導體物質聚積於一對電極間而檢測該一對電極間之電阻之變化。感測器5配置於潤滑材積存部S之鉛直方向上方。配置於油槽上側之感測器5中，於潤滑材攪拌較少之情形，隨減速機之故障而產生之導體物質沉澱。於該情形時，配置於油槽上側之感測器5構成為導體物質難以附著，且減速機故障後於特定時間內反應(故障後更多之導體物質被排出)。因此，藉由將易於收集沉澱之導體物質之鉛直方向下側之感測器5用於故障預測，且利用鉛直方向上側之感測器5檢測因故障引起之大量導體物質之排出並用於故障檢測，可提供誤報可能性更小之感測器態樣。又，亦可藉由進而增加感測器5之數量，而設置能夠進行更確實且正確之檢測的感測器群。
以上為本發明之例示性實施形態之說明。本發明之實施形態並未限定於上述說明者，於本發明之技術性思想之範圍內，亦可進行多種變化。例如，使說明書中例示性明示之實施形態等或自當了解之實施形態等適當組合之內容亦包含於本申請案之實施形態中。
1:產業裝置 2:減速機 3:凸緣 4:驅動源 5:感測器 6:中心電極 7:磁鐵 8:箱狀電極 8a:底部 9:螺絲構件 10:樹脂材 12:殼體 13:輸出軸 14:輸入軸 15:輸出軸 17:筒狀構件 18:中心齒輪 19:托架 20:殼體 21:驅動軸 22:端面 23:承載件 24:第1構件 25:曲柄構件 41:信號線 42:信號線 43:電路基板 101:產業裝置 201:產業裝置 301:產業裝置 401:產業裝置 501:產業裝置 A:潤滑材循環區域 AX:軸 A1:輸出側裝置 GA:帶隙部 S:中空部 ϕA:磁束路徑
圖1係本發明之第1實施形態之產業裝置之剖視圖。 圖2係圖1之產業裝置具備之感測器之俯視圖及剖視圖。 圖3係顯示本發明之第2實施形態之感測器之構成之圖。 圖4係顯示本發明之第3實施形態之感測器之構成之圖。 圖5係顯示本發明之第4實施形態之感測器之構成之圖。 圖6係顯示本發明之第5實施形態之感測器之構成之圖。 圖7係顯示本發明之第6實施形態之感測器之構成之圖。
1:產業裝置
2:減速機
3:凸緣
4:驅動源
5:感測器
12:殼體
13:輸出軸
14:輸入軸
15:輸出軸
41:信號線
42:信號線
43:電路基板
A:潤滑材循環區域
AX:軸
A1:輸出側裝置
S:中空部

Claims (14)

  1. 一種產業裝置，其特徵在於具備： 潤滑材積存部，其包含供潤滑材循環之區域；及 感測器，其具有配置於供上述潤滑材循環之區域的一對電極，且檢測該一對電極間之電阻之變化。
  2. 如請求項1之產業裝置，其中上述產業裝置包含減速機。
  3. 如請求項1或2之產業裝置，其具備：中空之筒狀構件；及 中心齒輪，其配置於上述感測器附近，繞上述筒狀構件之中心軸旋轉。
  4. 如請求項3之產業裝置，其中上述感測器設置於與上述中心齒輪對向之區域。
  5. 如請求項3之產業裝置，其中於上述潤滑材積存部內設置托架；且 上述感測器固定於上述托架。
  6. 如請求項1之產業裝置，其具備：驅動源，其至少一部分收納於殼體；且 上述潤滑材積存部之一端部由上述殼體之端面劃定； 上述驅動源之驅動軸貫通上述殼體之上述端面； 上述感測器固定於上述殼體之上述端面。
  7. 如請求項6之產業裝置，其中上述驅動源為馬達。
  8. 如請求項1之產業裝置，其具備承載件，其固定著上述感測器且可旋轉。
  9. 如請求項8之產業裝置，其中上述承載件與第1構件連接。
  10. 如請求項9之產業裝置，其中上述第1構件為機器臂。
  11. 如請求項9或10之產業裝置，其具備：曲柄構件，其固定於與上述感測器對向之位置。
  12. 如請求項11之產業裝置，其中上述感測器固定於上述曲柄構件之軸向上與上述曲柄構件對向之位置。
  13. 一種產業裝置，其特徵在於具備：潤滑材積存部，其積存潤滑材；及 感測器，其具有配置於上述潤滑材積存部之鉛直方向下方之一對電極，將導體物質聚積於上述一對電極間而檢測上述一對電極間之電阻之變化。
  14. 如請求項13之產業裝置，其具備：另一感測器，其具有配置於上述潤滑材積存部之鉛直方向上方之一對電極，將導體物質聚積於上述一對電極間而檢測上述一對電極間之電阻之變化。
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