WO2013099779A1 - 潤滑油劣化センサーを備えた機械および産業用ロボット - Google Patents
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- G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
Definitions
- the present invention relates to a machine provided with a lubricant deterioration sensor for detecting deterioration of lubricant.
- an oil intrusion gap for the penetration of lubricating oil has been formed on the optical path from an infrared LED (Light Emitting Diode) to a photodiode.
- Oil degradation that determines the degree of deterioration of lubricating oil that correlates with the measured light absorption amount by measuring the light absorption amount by the lubricating oil in the oil intrusion gap with respect to the emitted light of the infrared LED by the amount of light received by the photodiode
- a degree sensor is known (for example, refer to Patent Documents 1 and 2).
- the oil deterioration level sensor described in Patent Documents 1 and 2 can measure the concentration of insoluble matter in the lubricating oil as the deterioration degree of the lubricating oil, but identifies the type of contaminant in the lubricating oil. There is a problem that you can not.
- the technology for identifying the type of pollutants in lubricating oil is to irradiate the membrane filter after filtering the lubricating oil with an LED, and the reflected light from the pollutants on the membrane filter is converted to RGB digital values by the light receiving element. And a technique for identifying the type of contaminant in the lubricating oil based on the converted RGB digital values is known (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2).
- organic molybdenum such as molybdenum dithiocarbamate (MoDTC), molybdenum dithiophosphate (MoDTP) is added as a friction reducing agent for reducing friction on the friction surface of the machine.
- MoDTC molybdenum dithiocarbamate
- MoDTP molybdenum dithiophosphate
- An object of the present invention is to provide a machine capable of suppressing a decrease in the performance of a lubricant deterioration sensor that can immediately identify the type and amount of contaminants in the lubricant.
- a machine configured to detect deterioration of a lubricating oil
- the machine body Lubricating oil for reducing friction generated in the movable part of the machine body;
- a lubricant deterioration sensor installed in the machine body and configured to detect deterioration of the lubricant;
- the lubricant deterioration sensor is A light emitting device configured to emit light;
- a color photodetector configured to detect the color of the received light;
- a gap forming member in which a gap for oil that is a gap for the lubricating oil to enter is formed, and The gap forming member is configured to transmit light emitted by the light emitting element,
- the oil gap is disposed on an optical path from the light emitting element to the color light receiving element,
- the lubricating oil does not contain molybdenum as an additive.
- the lubricant deterioration sensor includes a support member that supports the light-emitting element, the color light-receiving element, and the gap forming member, and a fixing member that is fixed to the machine body.
- the fixing member is the support member.
- the support member may be rotatably supported so that the direction of opening of the oil gap changes when the oil rotates.
- the support member has a rotational driving force receiving portion that is a part that receives a rotational driving force with respect to the fixing member from the outside by a contact force, and when the fixing member is fixed to the machine body, the rotational driving force receiving portion is You may provide in the position which does not touch the said lubricating oil.
- the lubricant deterioration sensor includes a rotation preventing member that prevents rotation of the support member relative to the fixed member by contacting both the support member and the fixed member, and the rotation preventive member includes the support member. And a contact driving force receiving portion that is a portion that receives a driving force for contacting both the fixing member and the fixing member from the outside by the contact force, when the fixing member is fixed to the machine body. You may prepare in the position where a part does not touch the said lubricating oil.
- the light emitting element may be a white LED that emits white light.
- the gap forming member may have a reflective surface that bends the optical path.
- the gap forming member includes two right-angle prisms each having the reflection surface that bends the optical path by 90 degrees, and the light path is bent by 180 degrees by the reflection surfaces of the two right-angle prisms.
- the gap may be formed between the two right angle prisms.
- the support member may include an optical path surrounding portion that surrounds at least a part of the optical path, and the optical path surrounding portion may have a surface that has been subjected to a treatment for preventing light reflection.
- the surface of the gap forming member that forms the oil gap may be subjected to an oil repellent treatment.
- the machine is an industrial robot;
- the machine body includes an arm and a speed reducer provided at a joint portion of the arm,
- the lubricating oil may be a lubricating oil for the speed reducer.
- the lubricating oil deterioration sensor of the machine of the present invention uses a color light receiving element for light having a wavelength that is not absorbed by contaminants such as iron powder in the lubricating oil in the oil gap among the light emitted by the light emitting element. Since the color is detected, the color of the contaminant in the lubricating oil can be detected immediately. That is, the lubricant deterioration sensor of the machine of the present invention can immediately identify the type and amount of the contaminant in the lubricant based on the color detected by the color light receiving element.
- the machine of the present invention can prevent molybdenum from becoming sludge and adhering to the gap forming member. Therefore, the machine of this invention can suppress generation
- the machine of the present invention can suppress a decrease in the performance of the lubricant deterioration sensor that can immediately identify the type and amount of contaminants in the lubricant.
- the machine of the present invention has a gap for oil when the fixing member is fixed to the machine main body so that the accuracy of detection of the deterioration of the lubricating oil by the lubricating oil deterioration sensor becomes high when the fixing member is fixed to the machine main body.
- the direction of the opening can be adjusted.
- the machine of the present invention is used for oil when the fixing member is fixed to the machine body so that the accuracy of detection of the deterioration of the lubricating oil by the lubricating oil deterioration sensor is increased after the fixing member is fixed to the machine body.
- the direction of the opening of the gap can be adjusted.
- the machine of the present invention is used for oil when the fixing member is fixed to the machine body so that the accuracy of detection of the deterioration of the lubricating oil by the lubricating oil deterioration sensor is increased after the fixing member is fixed to the machine body.
- the direction of the opening of the gap can be fixed.
- the machine of the present invention can reduce the size of the lubricant deterioration sensor as compared with a configuration in which the light emitting element is a lamp other than an LED. Therefore, the machine of the present invention can be miniaturized.
- the machine of the present invention can reduce the size of the lubricant deterioration sensor by arranging the light emitting element and the color light receiving element close to each other as compared with the configuration in which the optical path from the light emitting element to the color light receiving element is in a straight line.
- the gap forming member has not only the role of forming the oil gap but also the role of bending the optical path
- the lubricant deterioration sensor is compared with a configuration in which a member that bends the optical path is provided instead of the gap forming member.
- the number of parts can be reduced. Therefore, the machine of the present invention can be reduced in size and the number of parts can be reduced.
- the machine of the present invention can reduce the size of the lubricant deterioration sensor with a simple configuration with a small number of parts. Therefore, the machine of the present invention can be miniaturized with a simple configuration having a small number of parts.
- the machine according to the present invention prevents unnecessary reflection light from being received by the color light receiving element. Therefore, compared to a configuration in which the color light receiving element receives unnecessary reflected light, contaminants in the lubricating oil due to the lubricant deterioration sensor are reduced. Color detection accuracy can be improved. Therefore, the machine of the present invention can improve the accuracy of failure prediction.
- the machine according to the present invention easily circulates the oil gap in the lubricating oil, the accuracy of detection of the color of the contaminant in the lubricating oil by the lubricating oil deterioration sensor is compared with a configuration in which the lubricating oil tends to stay in the oil gap. Can be improved. Further, in the machine of the present invention, when oil repellent treatment is applied to the surface forming the oil gap, dirt is not easily attached to the surface forming the oil gap. It can suppress that the detection accuracy of the color of a pollutant falls by dirt adhesion. Therefore, the machine of the present invention can improve the accuracy of failure prediction.
- the industrial robot of the present invention can suppress a decrease in the performance of the lubricant deterioration sensor that can immediately identify the type and amount of contaminants in the lubricant. Therefore, the industrial robot of the present invention can make an immediate failure prediction possible for a long time.
- Luminous oil deterioration sensor performance degradation that can immediately identify the type and amount of contaminants in the lubricating oil can be suppressed.
- FIG. 1 is a side view of an industrial robot according to an embodiment of the present invention.
- 2 is a cross-sectional view of a joint portion of the industrial robot shown in FIG.
- FIG. 3 is a front view of the lubricant deterioration sensor shown in FIG. 4 is a front cross-sectional view of the lubricant deterioration sensor shown in FIG. 3 in a state attached to the arm.
- FIG. 5A is a plan view of the lubricant deterioration sensor shown in FIG.
- FIG. 5B is a bottom view of the lubricant deterioration sensor shown in FIG.
- FIG. 6A is a front view of the housing shown in FIG.
- FIG. 6B is a front sectional view of the housing shown in FIG.
- FIG. 7 (a) is a side view of the housing
- FIG. 7B is a side sectional view of the housing shown in FIG.
- FIG. 8A is a plan view of the housing shown in FIG.
- FIG. 8B is a bottom view of the housing shown in FIG.
- FIG. 9A is a front view of the holder shown in FIG.
- FIG. 9B is a front sectional view of the holder shown in FIG.
- FIG. 10A is a side view of the holder shown in FIG.
- FIG.10 (b) is side sectional drawing of the holder shown in FIG.
- FIG. 11A is a plan view of the holder shown in FIG.
- FIG.11 (b) is a bottom view of the holder shown in FIG.
- FIG. 11A is a plan view of the holder shown in FIG.
- FIG. 11B is a bottom view of the holder shown in FIG.
- FIG. 11A is a plan view of the holder shown in FIG.
- FIG. 12 is a diagram showing an optical path from the white LED shown in FIG. 4 to the RGB sensor.
- FIG. 13A is a front view of the holder cap shown in FIG.
- FIG.13 (b) is front sectional drawing of the holder cap shown in FIG.
- FIG. 14A is a plan view of the holder cap shown in FIG.
- FIG. 14B is a bottom view of the holder cap shown in FIG.
- FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the relationship between the direction of opening of the oil gap illustrated in FIG. 3 with respect to the flow of the lubricating oil and the color difference ⁇ E with respect to black of the color detected by the RGB sensor.
- FIG. 16A is a diagram illustrating a state in which the opening direction of the oil gap illustrated in FIG.
- FIG. 16B is a diagram showing a state where the direction of the opening of the oil gap shown in FIG. 3 with respect to the flow of the lubricating oil is 45 °.
- FIG.16 (c) is a figure which shows the state whose opening direction of the clearance gap for oil shown in FIG. 3 with respect to the flow of lubricating oil is 90 degrees.
- FIG. 17 (a) is a table showing experimental results of changes over time in the color difference ⁇ E when the lubricating oil shown in FIG. 2 contains molybdenum as an additive.
- FIG. 17B is a graph of the experimental results shown in FIG.
- FIG. 18A is a table showing experimental results of changes over time in the color difference ⁇ E when the lubricating oil shown in FIG. 2 does not contain molybdenum as an additive.
- FIG. 18B is a graph of the experimental results shown in FIG.
- Non-Patent Documents 1 and 2 have a problem that it is necessary to extract the lubricating oil from the machine and filter it with a membrane filter, which lacks immediacy.
- This lubricant deterioration sensor (hereinafter referred to as “new sensor”) is a lubricant deterioration sensor that is installed in a machine to detect the deterioration of the lubricant of the machine, and that emits light and the received light.
- a gap forming member in which a gap for oil, which is a gap for the lubricating oil to enter, is formed. The gap forming member transmits light emitted by the light emitting element.
- the oil gap is disposed on the optical path from the light emitting element to the color light receiving element.
- the new sensor continues to be installed and used in the machine, the accuracy of the new sensor's specific type and quantity of contaminants in the lubricant will decrease, i.e. the performance of the new sensor will decrease.
- the inventors of the present application investigated the cause of the decrease in performance of the new sensor. As a result, the inventor of the present application has found that the sludge (deposit) generated by the deterioration of the lubricating oil adheres to the gap forming member is the cause of the performance degradation of the new sensor.
- the inventors of the present application analyzed the sludge adhering to the gap forming member in order to find out the cause of the generation of sludge. As a result, the inventors of the present application have found that molybdenum (Mo) is contained in the sludge adhering to the gap forming member.
- Mo molybdenum
- the inventor of the present application has a lubricating oil containing molybdenum as an additive.
- a comparative experiment was conducted to compare the performance of the new sensor with a lubricant that did not contain molybdenum as an additive.
- the inventor of the present application concluded that molybdenum contained in the lubricating oil as an additive is at least one of the causes of the deterioration of the performance of the new sensor.
- an object of the present invention is to provide a machine capable of suppressing a decrease in the performance of a lubricant deterioration sensor that can immediately identify the type and amount of contaminants in the lubricant.
- FIG. 1 is a side view of an industrial robot 100 according to the present embodiment.
- an industrial robot 100 includes an attachment part 111 attached to an installation part 900 such as a floor, a ceiling, arms 112 to 116, a joint part 120 connecting the attachment part 111 and the arm 112, and an arm.
- an installation part 900 such as a floor, a ceiling, arms 112 to 116, a joint part 120 connecting the attachment part 111 and the arm 112, and an arm.
- the joint part 130 connecting the arm 113, the joint part 140 connecting the arm 113 and the arm 114, the joint part 150 connecting the arm 114 and the arm 115, and the joint part 160 connecting the arm 115 and the arm 116.
- the arm 116 and a joint 170 for connecting a hand are provided.
- the part excluding the lubricating oil 131a and lubricating oil deterioration sensors such as the lubricating oil deterioration sensors 137a, 137b, 139a, and 139b described later constitutes the machine body of the present invention. .
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the joint 130.
- the joint portion 130 will be described, but the same applies to the joint portions 120 and 140 to 170.
- the joint part 130 reduces the friction generated in the speed reducer 131 connecting the arm 112 and the arm 113, the motor 138 fixed to the arm 112 by the bolt 138 a, and the movable part of the speed reducer 131.
- a lubricant deterioration sensor 139a and a lubricant deterioration sensor 139b for detecting deterioration of the lubricant 131a.
- the speed reducer 131 includes a speed reducer main body 132, and a lubricant deterioration sensor 137a and a lubricant deterioration sensor 137b for detecting deterioration of the lubricant 131a of the speed reducer main body 132.
- the speed reducer main body 132 includes a case 133 fixed to the arm 112 by a bolt 133a, a support 134 fixed to the arm 113 by a bolt 134a, a gear 135a fixed to the output shaft of the motor 138, and the speed reducer 131.
- Three gears 135b arranged at regular intervals around the central axis and meshing with the gear 135a, and three crankshafts 135c arranged at regular intervals around the central axis of the speed reducer 131 and fixed to the gear 135b
- two external gears 136 that mesh with the internal gears provided in the case 133.
- the support 134 is rotatably supported by the case 133 via a bearing 133b. Between the case 133 and the support 134, a seal member 133c for preventing leakage of the lubricating oil 131a is provided.
- the crankshaft 135c is rotatably supported by the support 134 via a bearing 134b, and is rotatably supported by the external gear 136 via a bearing 136a.
- Lubricating oil deterioration sensor 137a and lubricating oil deterioration sensor 137b are fixed to case 133.
- the lubricant deterioration sensor 139a is fixed to the arm 112.
- the lubricant deterioration sensor 139b is fixed to the arm 113.
- FIG. 3 is a front view of the lubricant deterioration sensor 139b.
- FIG. 4 is a front cross-sectional view of the lubricant deterioration sensor 139b attached to the arm 113.
- FIG. FIG. 5A is a plan view of the lubricant deterioration sensor 139b.
- FIG. 5B is a bottom view of the lubricant deterioration sensor 139b.
- the lubricant deterioration sensor 139b will be described, but the same applies to the lubricant deterioration sensors other than the lubricant deterioration sensor 139b, such as the lubricant deterioration sensors 137a, 137b, and 139a.
- the lubricant deterioration sensor 139b includes an aluminum alloy casing 20 that supports each component of the lubricant deterioration sensor 139b, a white LED 72, an RGB sensor 73, and a gap forming member 60 described later. , A gap forming member 60 held by the support member 30, and an electronic component group 70 including a white LED 72 and an RGB sensor 73.
- the support member 30 is fixed to the housing 20 with hexagon socket bolts 12.
- the support member 30 includes an aluminum alloy holder 40 and an aluminum alloy holder cap 50 fixed to the holder 40 with hexagon socket bolts 13.
- the gap forming member 60 is constituted by two glass right-angle prisms 61 and 62, and an oil gap 60 a that is a gap for the lubricating oil 131 a to enter is formed between the two right-angle prisms 61 and 62. ing.
- the electronic component group 70 has a circuit board 71 fixed to the support member 30 with screws 11, a white LED 72 mounted on the circuit board 71, an RGB sensor 73 mounted on the circuit board 71, and the circuit board 71.
- a circuit board 74 disposed on the opposite side of the white LED 72 and the RGB sensor 73 side, a plurality of pillars 75 for fixing the circuit board 71 and the circuit board 74, and the circuit board 74 opposite to the circuit board 71 side
- a circuit board 76 disposed on the side, a plurality of pillars 77 for fixing the circuit board 74 and the circuit board 76, and a connector 78 mounted on the circuit board 76 on the side opposite to the circuit board 74 side.
- a plurality of electronic components are mounted on the circuit board 71, the circuit board 74, and the circuit board 76.
- the circuit board 71, the circuit board 74, and the circuit board 76 are electrically connected to each other.
- the lubricant deterioration sensor 139b includes an O-ring 14 that prevents leakage of the lubricant 131a from between the housing 20 and the arm 113, and an O-ring that prevents leakage of the lubricant 131a from between the housing 20 and the holder 40. 15 and an O-ring 16 disposed between the housing 20 and the holder cap 50.
- FIG. 6A is a front view of the housing 20.
- FIG. 6B is a front sectional view of the housing 20.
- FIG. 7A is a side view of the housing 20.
- FIG. 7B is a side sectional view of the housing 20.
- FIG. 8A is a plan view of the housing 20.
- FIG. 8B is a bottom view of the housing 20.
- the housing 20 has a screw portion 21 for fixing to the screw hole 113a of the arm 113, and when the screw portion 21 is rotated with respect to the screw hole 113a of the arm 113.
- a tool contact portion 22 to be gripped by a tool such as a spanner and a holder storage portion 23 in which the holder 40 is stored are provided.
- the housing 20 is formed with a screw hole 24 into which the hexagon socket head bolt 12 is screwed, a groove 25 into which the O-ring 14 is fitted, and a groove 26 into which the O-ring 16 is fitted.
- the housing 20 is fixed to the arm 113 of the industrial robot 100, that is, the machine body, and constitutes the fixing member of the present invention.
- FIG. 9A is a front view of the holder 40.
- FIG. 9B is a front sectional view of the holder 40.
- FIG. 10A is a side view of the holder 40.
- FIG. 10B is a side sectional view of the holder 40.
- FIG. 11A is a plan view of the holder 40.
- FIG. 11B is a bottom view of the holder 40.
- FIG. 12 is a diagram showing an optical path 10 a from the white LED 72 to the RGB sensor 73.
- the holder 40 accommodates a prism accommodating portion 41 for accommodating a right angle prism 61, a prism accommodating portion 42 for accommodating a right angle prism 62, and a white LED 72.
- LED storage section 43 and RGB sensor storage section 44 in which RGB sensor 73 is stored.
- the holder 40 has a hole 45 communicating with the prism housing 41 and the LED housing 43, a hole 46 communicating with the prism housing 42 and the RGB sensor housing 44, and a screw hole 47 into which the screw 11 is screwed.
- a screw hole 48 into which the hexagon socket head cap screw 13 is screwed and a groove 49 into which the O-ring 15 is fitted are formed.
- the prism storage unit 41 includes two walls 41a that sandwich the right-angle prism 61, and the right-angle prism 61 is fixed to the wall 41a with an adhesive.
- the prism housing portion 42 includes two walls 42a that sandwich the right-angle prism 62, and the right-angle prism 62 is fixed to the wall 42a with an adhesive.
- the holder 40 surrounds at least a part of the optical path 10a from the white LED 72 to the RGB sensor 73 by the LED storage portion 43, the hole 45, the prism storage portion 41, the prism storage portion 42, the hole 46, and the RGB sensor storage portion 44.
- the optical path enclosing part of the present invention is constituted.
- the holder 40 is subjected to a treatment for preventing light reflection, for example, a matte black alumite treatment.
- the holder 40 supports the white LED 72 and the RGB sensor 73 via the circuit board 71.
- the holder 40 directly supports the gap forming member 60.
- the oil gap 60 a of the gap forming member 60 is disposed on the optical path 10 a from the white LED 72 to the RGB sensor 73.
- the right-angle prisms 61 and 62 transmit light emitted by the white LED 72.
- the right-angle prism 61 includes an incident surface 61a on which light emitted by the white LED 72 is incident, a reflecting surface 61b that reflects the light incident from the incident surface 61a and bends the traveling direction of the light by 90 degrees, and light reflected by the reflecting surface 61b. Is formed.
- the right-angle prism 62 includes an incident surface 62a on which light emitted from the emission surface 61c of the right-angle prism 61 is incident, a reflection surface 62b that reflects the light incident from the incident surface 62a and bends the traveling direction of the light by 90 degrees, and a reflection surface An emission surface 62c from which the light reflected by 62b is emitted is formed.
- the incident surface 61a, reflecting surface 61b, and emitting surface 61c of the right-angle prism 61 and the incident surface 62a, reflecting surface 62b, and emitting surface 62c of the right-angle prism 62 are optically polished.
- the reflective surface 61b of the right-angle prism 61 and the reflective surface 62b of the right-angle prism 62 are provided with an aluminum vapor deposition film. And in order to protect the aluminum vapor deposition film with weak hardness and adhesion, SiO2 film is further given on the aluminum vapor deposition film.
- the optical path 10a is bent 90 degrees at the reflecting surface 61b of the right-angle prism 61, and is also bent 90 degrees at the reflecting surface 62b of the right-angle prism 62. That is, the optical path 10 a is bent 180 degrees by the gap forming member 60.
- the length of the oil gap 60a is preferably set appropriately so that the color detection accuracy of the contaminant in the lubricating oil 131a is high.
- the distance between the exit surface 61c of the right-angle prism 61 and the incident surface 62a of the right-angle prism 62, that is, the length of the oil gap 60a is, for example, 1 mm.
- the white LED 72 is an electronic component that emits white light, and constitutes the light emitting element of the present invention.
- NSPW500GS-K1 manufactured by Nichia Corporation may be used as the white LED 72.
- the RGB sensor 73 is an electronic component that detects the color of received light, and constitutes the color light receiving element of the present invention.
- As the RGB sensor 73 for example, S9032-02 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. may be used.
- the connector 78 is connected to a connector 95 of a device external to the lubricant deterioration sensor 139b, and is supplied with power from the external device via the connector 95, and the connector 78 of the lubricant deterioration sensor 139b.
- the detection result is output as an electrical signal to an external device via the connector 95.
- FIG. 13A is a front view of the holder cap 50.
- FIG. 13B is a front sectional view of the holder cap 50.
- FIG. 14A is a plan view of the holder cap 50.
- FIG. 14B is a bottom view of the holder cap 50.
- the holder cap 50 has a tool contact portion 51 for making contact with a tool such as a hexagon wrench when the support member 30 is rotated with respect to the housing 20. It has.
- the tool contact portion 51 is a portion that receives the driving force of rotation of the support member 30 relative to the housing 20 from the outside by the contact force, and constitutes the rotational driving force receiving portion of the present invention.
- the tool contact portion 51 is disposed at a position where it does not touch the lubricant 131 a when the housing 20 is fixed to the arm 113.
- the holder cap 50 has a hole 52 into which the connector 78 is inserted and a hole 53 into which the hexagon socket head bolt 13 is inserted.
- the holder cap 50 is subjected to a treatment for preventing reflection of light, for example, a matte black alumite treatment.
- the hexagon socket head cap bolt 12 prevents rotation of the support member 30 relative to the housing 20 by contacting both the support member 30 and the housing 20.
- the anti-rotation member of the invention is configured.
- the hexagon socket head cap bolt 12 includes a tool contact portion 12a for contacting a tool such as a hexagon wrench.
- the tool contact portion 12a is a portion that receives a driving force for contacting both the support member 30 and the housing 20 from the outside by the contact force, and constitutes a contact driving force receiving portion of the present invention.
- the tool contact portion 12a is disposed at a position where it does not touch the lubricant 131a when the housing 20 is fixed to the arm 113.
- the lubricant deterioration sensor 139b Next, a method for assembling the lubricant deterioration sensor 139b will be described. In the following description, the lubricant deterioration sensor 139b will be described, but the same applies to the lubricant deterioration sensors other than the lubricant deterioration sensor 139b, such as the lubricant deterioration sensors 137a, 137b, and 139a.
- the surface of the prism housing 41 of the holder 40 that is in contact with the incident surface 61a of the right-angle prism 61 and the two surfaces of the surface of the right-angle prism 61 that are in contact with the two walls 41a of the prism housing 41 are bonded.
- the right angle prism 61 is fixed to the prism housing 41 by the adhesive.
- the surface of the prism storage portion 42 of the holder 40 that is in contact with the emission surface 62c of the right-angle prism 62 and the two surfaces of the surface of the right-angle prism 62 that are in contact with the two walls 42a of the prism storage portion 42 are bonded.
- the right angle prism 62 is fixed to the prism housing portion 42 by the adhesive.
- the white LED 72 is fixed to the LED storage portion 43 of the holder 40 with an adhesive.
- the circuit board 71 on which the RGB sensor 73 is mounted is fixed to the holder 40 with the screw 11, and the white LED 72 is fixed to the circuit board 71 with solder. Further, various electronic components such as the connector 78 are assembled and the electronic component group 70 is supported by the holder 40.
- the holder cap 50 is fixed to the holder 40 with the hexagon socket head cap bolt 13.
- the holder 40 to which the O-ring 15 is attached is fixed by the hexagon socket head cap bolt 12 to the holder housing portion 23 of the housing 20 to which the O-ring 14 and the O-ring 16 are attached.
- the lubricant deterioration sensor 139b Next, a method for installing the lubricant deterioration sensor 139b on the arm 113 will be described.
- the lubricant deterioration sensor 139b will be described, but the same applies to the lubricant deterioration sensors other than the lubricant deterioration sensor 139b, such as the lubricant deterioration sensors 137a, 137b, and 139a.
- the tool contact portion 22 of the housing 20 is gripped by a tool, and the screw portion 21 of the housing 20 is screwed into the screw hole 113a of the arm 113, whereby the lubricant deterioration sensor 139b is fixed to the arm 113.
- the operation of the lubricant deterioration sensor 139b will be described.
- the lubricant deterioration sensor 139b will be described, but the same applies to the lubricant deterioration sensors other than the lubricant deterioration sensor 139b, such as the lubricant deterioration sensors 137a, 137b, and 139a.
- Lubricating oil deterioration sensor 139b emits white light from white LED 72 by power supplied from an external device via connector 78.
- the lubricant deterioration sensor 139b outputs the RGB light amounts of the light received by the RGB sensor 73 as an electrical signal to an external device via the connector 78.
- the lubricant deterioration sensor 139b may be equipped with a sensor other than the RGB sensor 73 separately.
- the temperature sensor for detecting the temperature of the lubricating oil 131a is included in the electronic component group 70, the temperature of the lubricating oil deterioration sensor 139b is also externally connected via the connector 78 as an electrical signal. Can be output to other devices.
- the lubricant deterioration sensor 139b will be described, but the same applies to the lubricant deterioration sensors other than the lubricant deterioration sensor 139b, such as the lubricant deterioration sensors 137a, 137b, and 139a.
- a device external to the lubricant deterioration sensor 139b can identify the type and amount of contaminants in the lubricant 131a of the speed reducer 131 based on the color detected by the RGB sensor 73. That is, the lubricant deterioration sensor 139b can detect the degree of deterioration of the lubricant 131a by detecting the color of the contaminant in the lubricant 131a.
- FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the relationship between the direction of the opening 60b of the oil gap 60a with respect to the flow of the lubricating oil 131a and the color difference ⁇ E with respect to black of the color detected by the RGB sensor 73.
- FIG. 16A is a diagram illustrating a state where the direction of the opening 60b of the oil gap 60a with respect to the flow of the lubricating oil 131a is 0 °.
- FIG. 16B is a diagram showing a state in which the direction of the opening 60b of the oil gap 60a with respect to the flow of the lubricating oil 131a is 45 °.
- FIG. 16C is a diagram showing a state where the direction of the opening 60b of the oil gap 60a with respect to the flow of the lubricating oil 131a is 90 °.
- the color difference ⁇ E of the color detected by the RGB sensor 73 with respect to black is calculated by the following equation 1 using the R, G, and B values of the color detected by the RGB sensor 73. Can do.
- the lubricating oil 131a uses a new oil with a low degree of deterioration.
- “at rest” indicates a time when the flow of the lubricating oil 131a is stopped.
- the direction of the opening 60b of the oil gap 60a with respect to the flow of the lubricating oil 131a does not affect the color difference ⁇ E for the black color detected by the RGB sensor 73. Therefore, the color difference ⁇ E with respect to black of the color detected by the RGB sensor 73 “at rest” corresponds to the direction of the opening 60 b of the oil gap 60 a with respect to the flow of the lubricating oil 131 a and the color black detected with the RGB sensor 73. This is a criterion for determining the relationship with the color difference ⁇ E.
- 36 [rpm] and 45 [rpm] indicate the rotation speed of the arm 113 with respect to the arm 112 in the number of rotations per minute. Since the lubricant deterioration sensor 139 b is attached to the arm 113, the lubricant deterioration sensor 139 b moves in the lubricant 131 a by the rotation of the arm 113 with respect to the arm 112. That is, 36 [rpm] and 45 [rpm] indirectly represent the flow speed of the lubricant 131a with respect to the lubricant deterioration sensor 139b.
- arrows other than the arrow representing the oil gap 60a indicate the flow of the lubricating oil 131a.
- the accuracy of detecting the deterioration of the lubricating oil 131a can be determined by the color difference ⁇ E of the color detected by the RGB sensor 73 with respect to black. That is, in FIG. 15, the accuracy of detection of deterioration of the lubricating oil 131a is the case where the rotation speed of the arm 113 with respect to the arm 112 is 45 [rpm], and the opening 60b of the oil gap 60a with respect to the flow of the lubricating oil 131a. It decreases when the direction of is 0 ° and 45 °. Thus, the accuracy of detection of deterioration of the lubricating oil 131a may be lowered depending on the direction of the opening 60b of the oil gap 60a with respect to the flow of the lubricating oil 131a.
- Lubricating oil deterioration sensor 139b can adjust the direction of opening 60b of oil gap 60a.
- the hexagon socket head cap bolt 12 is loosened by a tool inserted into the tool contact portion 12a so that the support member 30 can rotate with respect to the housing 20.
- the tool contact portion 22 of the housing 20 is gripped by the tool, and the housing 20 is prevented from rotating with respect to the arm 113, and is supported with respect to the housing 20 by the tool inserted into the tool contact portion 51.
- the member 30 is rotated.
- the direction of the opening 60b of the oil gap 60a is changed by the rotation of the support member 30 with respect to the housing 20.
- hexagon socket head cap bolt 12 is tightened by the tool inserted into the tool contact portion 12a so that the support member 30 cannot rotate with respect to the housing 20.
- each of the lubricant deterioration sensors such as the lubricant deterioration sensor 139b is not absorbed by the contaminant in the lubricant 131a in the oil gap 60a among the white light emitted by the white LED 72.
- the RGB sensor 73 detects the color, so the color of the contaminant in the lubricating oil 131a of the speed reducer 131 can be detected immediately. That is, each lubricant deterioration sensor can immediately specify the type and amount of contaminants in the lubricant 131a of the speed reducer 131 based on the color detected by the RGB sensor 73 by an external device such as a computer. it can.
- Each of the lubricant deterioration sensors may include an electronic component that identifies the type and amount of the contaminant in the lubricant based on the color detected by the RGB sensor 73 in the electronic component group 70.
- the accuracy of the arm trajectory and the like of an industrial robot is greatly affected by the performance of the speed reducer used at the joint. Therefore, it is important that the reducer for the industrial robot is appropriately replaced when the performance deteriorates.
- the reducer for an industrial robot is replaced, the industrial robot equipped with the reducer and the production line where the industrial robot is installed must be stopped. Therefore, in order to grasp the replacement time of the reducer for the industrial robot, it is very important that the failure of the reducer for the industrial robot is appropriately predicted.
- each lubricant deterioration sensor of the industrial robot 100 determines the type and amount of the contaminant in the lubricant 131a of the speed reducer 131 based on the color detected by the RGB sensor 73, such as a computer. Can be immediately identified by the device. Therefore, the industrial robot 100 and each speed reducer of the industrial robot 100 can enable immediate prediction of a failure.
- Lubricating oil 131a includes friction reducers such as organic molybdenum such as MoDTC and MoDTP for reducing friction on the friction surface, and SP-based additives for improving extreme pressure, which is a performance that suppresses seizure of the friction surface.
- friction reducers such as organic molybdenum such as MoDTC and MoDTP for reducing friction on the friction surface
- SP-based additives for improving extreme pressure, which is a performance that suppresses seizure of the friction surface.
- Various additives such as extreme pressure additives and dispersants such as Ca sulfonate to suppress the generation and adhesion of sludge may be added. These additives are separated from the lubricating oil 131a by, for example, adhering to, bonding to, or sinking to the metal surfaces of the industrial robot 100 and the speed reducer along with the deterioration of the lubricating oil 131a.
- Each lubricant deterioration sensor detects not only the amount of iron powder in the lubricant 131a, but also the degree of deterioration of the base oil and the increase in contaminants such as sludge as the various additives added to the lubricant 131a decrease. Can be identified based on the detected color. Therefore, the industrial robot 100 and each speed reducer of the industrial robot 100 can improve the accuracy of failure prediction as compared with the technology for predicting a speed reducer failure based only on the iron powder concentration.
- the lubricating oil 131a does not contain molybdenum as an additive such as MoDTC and MoDTP.
- the inventor of the present application uses molybdenum as an additive in order to investigate whether or not molybdenum contained in the lubricant 131a as an additive is a cause of a decrease in the performance of the lubricant deterioration sensor.
- a comparative experiment was conducted to reduce the performance of the lubricant deterioration sensor between the lubricant 131a containing the lubricant and the lubricant 131a not containing molybdenum as an additive.
- a maximum output rotational speed is 15 rpm and a maximum load torque is 2.5 times the rated torque of the speed reducer 131.
- the lubricating oil used in this experiment as a lubricating oil 131a containing molybdenum as an additive is an organic molybdenum as a friction reducing agent, an extreme pressure additive, a dispersant, and an antioxidant, respectively. Contains 0.1% to 10%.
- the lubricant used in this experiment as a lubricant 131a that does not contain molybdenum as an additive is a friction reducer compared to the lubricant used in this experiment as a lubricant 131a that contains molybdenum as an additive. The only difference is that it does not contain organic molybdenum.
- the results of this experiment are shown in FIGS.
- FIG. 17 (a) is a table showing experimental results of the temporal change of the color difference ⁇ E when the lubricating oil 131a contains molybdenum as an additive.
- FIG. 17B is a graph of the experimental results shown in FIG.
- FIG. 18A is a table showing the experimental results of the change over time of the color difference ⁇ E when the lubricating oil 131a does not contain molybdenum as an additive.
- FIG. 18B is a graph of the experimental results shown in FIG.
- the rated conversion time means that the experimental device is actually driven based on the output rotation speed and the load torque of the speed reducer 131 when the experimental device is actually driven. This time is converted into a time when the output rotational speed is 15 rpm and the load torque is the rated torque of the speed reducer 131.
- the lifetime of the speed reducer 131 is defined as 6000 hours when the speed reducer 131 is continuously driven under the condition that the output rotation speed is 15 rpm and the load torque is the rated torque of the speed reducer 131. Yes.
- the lubricating oil 131a is extracted from the experimental device for each measurement, and the color difference ⁇ E of the color of the lubricating oil 131a extracted from the experimental device with respect to black is the same as that of the lubricating oil deterioration sensor 139b. It is measured by a lubricant deterioration sensor.
- the real-time measurement is to measure the color difference ⁇ E of the color of the lubricating oil 131a in the experimental apparatus with respect to black by the lubricating oil deterioration sensor 139b attached to the experimental apparatus.
- the experimental result of the sampling measurement represents the state of the lubricating oil 131a very accurately.
- the difference between the sampling measurement experimental result and the real-time measurement experimental result represents the degree of influence of sludge adhering to the right-angle prisms 61 and 62.
- the test time is equivalent to that when the lubricating oil 131a contains molybdenum as an additive.
- the difference between the experimental result of the sampling measurement and the experimental result of the real-time measurement is small, that is, the influence of sludge adhering to the right-angle prisms 61 and 62 is small.
- the industrial robot 100 and each reducer of the industrial robot 100 when the lubricant 131a does not contain molybdenum as an additive, molybdenum becomes sludge and adheres to the right angle prism of the gap forming member. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of sludge adhering to the right-angle prism of the gap forming member, and it is possible to suppress the deterioration of the performance of the lubricant deterioration sensor. Therefore, the industrial robot 100 and each speed reducer of the industrial robot 100 can suppress a decrease in the performance of the lubricant deterioration sensor that can immediately identify the type and amount of the contaminant in the lubricant 131a. it can.
- Each of the lubricant deterioration sensors such as the lubricant deterioration sensor 139b supports the casing 20 so that the support member 30 can rotate so that the direction of the opening 60b of the oil gap 60a changes when the support member 30 rotates. Therefore, when the casing 20 is fixed to the industrial robot 100, the casing 20 is fixed to the industrial robot 100 so that the accuracy of detection of deterioration of the lubricating oil 131a of the industrial robot 100 is increased. In this case, the direction of the opening 60b of the oil gap 60a can be adjusted. Therefore, the industrial robot 100 and each speed reducer of the industrial robot 100 can make it possible to predict a failure with high accuracy.
- each of the lubricant deterioration sensors such as the lubricant deterioration sensor 139b
- the support member 30 has a tool contact portion 51 that is a portion that receives a driving force for rotation of the casing 20 from the outside by a contact force.
- the support member 30 When it is fixed to the industrial robot 100, it is provided at a position where it does not touch the lubricant 131a.
- each of the lubricant deterioration sensors has the case 20 for industrial use so that the accuracy of detection of deterioration of the lubricant 131a of the industrial robot 100 becomes high after the case 20 is fixed to the industrial robot 100.
- the direction of the opening 60b of the oil gap 60a when fixed to the robot 100 can be adjusted.
- each lubricant deterioration sensor such as the lubricant deterioration sensor 139b
- the hexagon socket head cap bolt 12 that prevents the support member 30 from rotating relative to the casing 20 by contacting both the support member 30 and the casing 20 is supported by
- the tool contact portion 12a which is a portion that receives the driving force for contacting both the member 30 and the housing 20 from the outside by the contact force, touches the lubricant 131a.
- the lubricant deterioration sensors has the case 20 for industrial use so that the accuracy of detection of deterioration of the lubricant 131a of the industrial robot 100 becomes high after the case 20 is fixed to the industrial robot 100.
- the direction of the opening 60b of the oil gap 60a when fixed to the robot 100 can be fixed.
- each of the lubricant deterioration sensors is a white LED in which the light emitting element emits white light, it can be reduced in size as compared with a configuration in which the light emitting element is a lamp other than the LED, for example. Therefore, the industrial robot 100 and the reduction gears of the industrial robot 100 can be reduced in size.
- the light emitting device of the present invention may be other than a white LED.
- the light emitting element may be a lamp other than the LED.
- the light emitting element includes a red LED or a red lamp other than the LED, a green LED or a green lamp other than the LED, and a blue LED or a blue lamp other than the LED. The light of each color emitted from those LEDs or lamps other than the LEDs may be combined to emit white light.
- each of the lubricant deterioration sensors has reflection surfaces 61b and 62b that bend the optical path 10a in the gap forming member 60, compared to a configuration in which the optical path 10a from the white LED 72 to the RGB sensor 73 is in a straight line, The white LED 72 and the RGB sensor 73 can be arranged close to each other to reduce the size of the whole.
- Each lubricant deterioration sensor has not only the role of the gap forming member 60 forming the oil gap 60a but also the role of bending the optical path 10a. Therefore, a member that bends the optical path 10a instead of the gap forming member 60 is provided. Compared to a separately provided configuration, the number of parts can be reduced. Therefore, the industrial robot 100 and the reduction gears of the industrial robot 100 can be reduced in size and the number of parts can be reduced.
- the gap forming member 60 is configured by two right-angle prisms 61 and 62 each having a reflecting surface 61b and 62b that bends the optical path 10a by 90 degrees, and the two right-angle prisms 61 and 62 are formed. Since the optical path 10a is bent 180 degrees by the reflecting surfaces 61b and 62b of the 62, and the oil gap 60a is formed between the two right-angle prisms 61 and 62, the size can be reduced with a simple configuration with a small number of components. be able to. Therefore, the industrial robot 100 and the reduction gears of the industrial robot 100 can be downsized with a simple configuration having a small number of parts.
- each lubricant deterioration sensor includes a holder 40 that surrounds at least a part of the optical path 10a, and the surface of the holder 40 is subjected to a process for preventing light reflection. Can be prevented from being received by the RGB sensor 73. Therefore, each lubricating oil deterioration sensor can improve the detection accuracy of the color of the contaminant in the lubricating oil 131a as compared with the configuration in which the RGB sensor 73 receives unnecessary reflected light. Therefore, the industrial robot 100 and each speed reducer of the industrial robot 100 can improve the accuracy of failure prediction.
- each of the lubricant deterioration sensors has an oil repellent treatment applied to the surface of the gap forming member 60 that forms the oil gap 60a, that is, the exit surface 61c of the right-angle prism 61 and the incident surface 62a of the right-angle prism 62. Also good.
- Each of the lubricant deterioration sensors easily circulates the oil gap 60a through the lubricant 131a when the exit surface 61c of the right-angle prism 61 and the incident surface 62a of the right-angle prism 62 are oil-repellent.
- the accuracy of the reduction gear failure prediction can be improved by using the lubricating oil deterioration sensor of the present invention together with a temperature sensor for measuring the temperature of the lubricating oil and a monitoring mechanism for the current value of the motor, etc. Can do.
- the right-angle prisms 61 and 62 of the gap forming member 60 are made of glass in the present embodiment, but may be made of a material other than glass, such as silicon resin. By forming the right-angle prisms 61 and 62 with silicon resin, it is possible to make it difficult for dirt to adhere to the surface on which the oil gap 60a is formed.
- the gap forming member 60 is configured by the two right-angle prisms 61 and 62, but may be configured by three or more prisms.
- each lubricant deterioration sensor the arrangement of the white LED 72 and the RGB sensor 73 may be an arrangement other than the arrangement described in the present embodiment.
- each lubricating oil deterioration sensor may have a straight optical path 10a from the white LED 72 to the RGB sensor 73.
- each lubricant deterioration sensor may be configured to bend the optical path 10a by a configuration other than a right-angle prism.
- each lubricant deterioration sensor may use a battery such as a battery as power supply means, and may use wireless communication as an output means of detection results to an external device, for example.
- each lubricant deterioration sensor is not limited to the position shown in the present embodiment, and is preferably set as appropriate according to the application of the industrial robot 100 or the like.
- the present invention it is possible to provide a machine capable of suppressing a decrease in the performance of a lubricant deterioration sensor that can immediately identify the type and amount of contaminants in the lubricant.
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Abstract
潤滑油の劣化を検出するよう構成された機械が供される。前記機械は、機械本体に設置されて潤滑油の劣化を検出するよう構成された潤滑油劣化センサーを備える。前記潤滑油劣化センサーは、発光素子と、受けた光の色を検出するよう構成されたカラー受光素子と、前記潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材と、を備える。前記隙間形成部材は、前記発光素子によって発せられる光を透過させる。前記油用隙間は、前記発光素子から前記カラー受光素子までの光路上に配置される。前記潤滑油は、モリブデンを添加剤として含んでいない。
Description
本発明は、潤滑油の劣化を検出するための潤滑油劣化センサーを備えた機械に関する。
従来、機械の潤滑油の劣化を検出するための潤滑油劣化センサーとして、潤滑油が侵入するためのオイル侵入用空隙部を赤外LED(Light Emitting Diode)からフォトダイオードまでの光路上に形成し、赤外LEDの出射光に対するオイル侵入用空隙部内の潤滑油による光吸収量をフォトダイオードの受光量によって測定することによって、測定した光吸収量と相関する潤滑油の劣化度を判定するオイル劣化度センサーが知られている(例えば、特許文献1、2参照。)。
しかしながら、特許文献1、2に記載されたオイル劣化度センサーは、潤滑油の劣化度として潤滑油中の不溶解分の濃度を測定することができるが、潤滑油中の汚染物質の種類を特定することができないという問題がある。
潤滑油中の汚染物質の種類を特定する技術としては、潤滑油の濾過後のメンブランフィルタにLEDによって光を照射して、メンブランフィルタ上の汚染物質からの反射光を受光素子でRGBのデジタル値に変換し、変換したRGBのデジタル値に基づいて潤滑油中の汚染物質の種類を特定する技術が知られている(例えば、非特許文献1、2参照。)。
なお、機械の潤滑油としては、機械の摩擦面の摩擦を低減するための摩擦低減剤として、モリブデンジチオカルバメート(MoDTC)、モリブデンジチオホスフェート(MoDTP)などの有機モリブデン(Mo)が添加されているものが知られている(例えば、特許文献3、4参照。)。
山口 智彦、外4名、「潤滑油汚染物質の色相判別法」、福井大学 工学部 研究報告、2003年3月、第51巻、第1号、p.81-88
本田 知己、「潤滑油の劣化診断・検査技術」、精密工学会誌、2009年、第75巻、第3号、p.359-362
本発明は、潤滑油中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる潤滑油劣化センサーの性能の低下を抑えることができる機械を提供することを目的とする。
本発明によれば、潤滑油の劣化を検出するよう構成された機械であって、
機械本体と、
前記機械本体の可動部に生じる摩擦を軽減するための潤滑油と、
前記機械本体に設置されて前記潤滑油の劣化を検出するよう構成された潤滑油劣化センサーと、
を備えており、
前記潤滑油劣化センサーは、
光を発するよう構成された発光素子と、
受けた光の色を検出するよう構成されたカラー受光素子と、
前記潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材と、を備えており、
前記隙間形成部材は、前記発光素子によって発せられる光を透過させるよう構成され、
前記油用隙間は、前記発光素子から前記カラー受光素子までの光路上に配置されており、
前記潤滑油は、モリブデンを添加剤として含んでいないものが、供される。
機械本体と、
前記機械本体の可動部に生じる摩擦を軽減するための潤滑油と、
前記機械本体に設置されて前記潤滑油の劣化を検出するよう構成された潤滑油劣化センサーと、
を備えており、
前記潤滑油劣化センサーは、
光を発するよう構成された発光素子と、
受けた光の色を検出するよう構成されたカラー受光素子と、
前記潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材と、を備えており、
前記隙間形成部材は、前記発光素子によって発せられる光を透過させるよう構成され、
前記油用隙間は、前記発光素子から前記カラー受光素子までの光路上に配置されており、
前記潤滑油は、モリブデンを添加剤として含んでいないものが、供される。
前記潤滑油劣化センサーは、前記発光素子、前記カラー受光素子および前記隙間形成部材を支持する支持部材と、前記機械本体に固定される固定部材とを備えており、前記固定部材は、前記支持部材が回転する場合に前記油用隙間の開口の方向が変化するように前記支持部材を回転可能に支持していても良い。
前記支持部材は、前記固定部材に対する回転の駆動力を接触力によって外部から受ける部分である回転駆動力受部を、前記固定部材が前記機械本体に固定された場合に前記回転駆動力受部が前記潤滑油に触れない位置に備えていても良い。
前記潤滑油劣化センサーは、前記支持部材および前記固定部材の両方に接触することによって前記固定部材に対する前記支持部材の回転を防止する回転防止部材を備えており、前記回転防止部材は、前記支持部材および前記固定部材の両方に接触するための駆動力を接触力によって外部から受ける部分である接触用駆動力受部を、前記固定部材が前記機械本体に固定された場合に前記接触用駆動力受部が前記潤滑油に触れない位置に備えていても良い。
前記発光素子は、白色の光を発する白色LEDであっても良い。
前記隙間形成部材は、前記光路を曲げる反射面を有していても良い。
前記隙間形成部材は、前記光路を90度曲げる前記反射面がそれぞれ形成されている2つの直角プリズムを備えており、前記2つの直角プリズムの前記反射面によって前記光路を180度曲げ、前記油用隙間は、前記2つの直角プリズムの間に形成されていても良い。
前記支持部材は、前記光路の少なくとも一部を囲む光路囲み部を備えており、前記光路囲み部は、光の反射を防止する処理が施された表面を有していても良い。
前記隙間形成部材のうち前記油用隙間を形成する面は、撥油処理が施されていても良い。
前記機械は、産業用ロボットであり、
前記機械本体は、アームと、前記アームの関節部に設けられた減速機とを備えており、
前記潤滑油は、前記減速機の潤滑油であっても良い。
前記機械本体は、アームと、前記アームの関節部に設けられた減速機とを備えており、
前記潤滑油は、前記減速機の潤滑油であっても良い。
本発明の機械の潤滑油劣化センサーは、発光素子によって発せられた光のうち油用隙間において潤滑油中の鉄粉などの汚染物質によって吸収されなかった波長の光に対して、カラー受光素子によって色を検出するので、潤滑油中の汚染物質の色を即時に検出することができる。つまり、本発明の機械の潤滑油劣化センサーは、カラー受光素子によって検出した色に基づいて潤滑油中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる。
また、本発明の機械は、潤滑油がモリブデンを添加剤として含んでいないので、モリブデンがスラッジとなって隙間形成部材に付着することを防ぐことができる。そのため、本発明の機械は、隙間形成部材へのスラッジの付着の発生を抑えることができ、潤滑油劣化センサーの性能の低下を抑えることができる。
したがって、本発明の機械は、潤滑油中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる潤滑油劣化センサーの性能の低下を抑えることができる。
本発明の機械は、固定部材が機械本体に固定された場合に潤滑油劣化センサーによる潤滑油の劣化の検出の精度が高くなるように、固定部材が機械本体に固定された場合の油用隙間の開口の方向が調整されることができる。
本発明の機械は、固定部材が機械本体に固定された後で、潤滑油劣化センサーによる潤滑油の劣化の検出の精度が高くなるように、固定部材が機械本体に固定された場合の油用隙間の開口の方向が調整されることができる。
本発明の機械は、固定部材が機械本体に固定された後で、潤滑油劣化センサーによる潤滑油の劣化の検出の精度が高くなるように、固定部材が機械本体に固定された場合の油用隙間の開口の方向が固定されることができる。
本発明の機械は、発光素子が例えばLED以外のランプである構成と比較して、潤滑油劣化センサーを小型化することができる。したがって、本発明の機械は、小型化することができる。
本発明の機械は、発光素子からカラー受光素子までの光路が一直線である構成と比較して、発光素子およびカラー受光素子を近くに配置して潤滑油劣化センサーを小型化することができる。また、隙間形成部材が、油用隙間を形成する役割だけでなく光路を曲げる役割も備えているので、隙間形成部材の代わりに光路を曲げる部材を別途備える構成と比較して、潤滑油劣化センサーの部品点数を減らすことができる。したがって、本発明の機械は、小型化することができるとともに、部品点数を減らすことができる。
本発明の機械は、部品点数の少ない簡単な構成で潤滑油劣化センサーを小型化することができる。したがって、本発明の機械は、部品点数の少ない簡単な構成で小型化することができる。
本発明の機械は、不要な反射光をカラー受光素子が受けることを防止するので、不要な反射光をカラー受光素子が受ける構成と比較して、潤滑油劣化センサーによる潤滑油中の汚染物質の色の検出精度を向上することができる。したがって、本発明の機械は、故障の予知の精度を向上することができる。
本発明の機械は、潤滑油に油用隙間を容易に流通させるので、潤滑油が油用隙間に滞り易い構成と比較して、潤滑油劣化センサーによる潤滑油中の汚染物質の色の検出精度を向上することができる。また、本発明の機械は、油用隙間を形成する面に撥油処理が施されている場合、油用隙間を形成する面に汚れが付着し難いので、潤滑油劣化センサーによる潤滑油中の汚染物質の色の検出精度が汚れの付着によって低下することを抑えることができる。したがって、本発明の機械は、故障の予知の精度を向上することができる。
本発明の産業用ロボットは、潤滑油中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる潤滑油劣化センサーの性能の低下を抑えることができる。したがって、本発明の産業用ロボットは、即時の故障の予知を長期間可能にすることができる。
潤滑油中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる潤滑油劣化センサーの性能の低下を抑えることができる。
非特許文献1、2に記載された技術は、機械から潤滑油を抜き取ってメンブランフィルタで濾過する必要があり、即時性に欠けるという問題がある。
そこで、本願の発明者は、機械の潤滑油中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる潤滑油劣化センサーを開発した。この潤滑油劣化センサー(以下「新センサー」という。)は、機械に設置されて機械の潤滑油の劣化を検出するための潤滑油劣化センサーであって、光を発する発光素子と、受けた光の色を検出するカラー受光素子と、潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材とを備えており、隙間形成部材は、発光素子によって発せられる光を透過させ、油用隙間は、発光素子からカラー受光素子までの光路上に配置されているものである。
しかしながら、新センサーが機械に設置されて使用され続けると、新センサーによる潤滑油中の汚染物質の種類および量の特定の正確性が低下すること、すなわち、新センサーの性能が低下することを本願の発明者は発見した。
そして、本願の発明者は、新センサーの性能の低下の原因を調査した。その結果、本願の発明者は、潤滑油が劣化することによって発生するスラッジ(堆積物)が隙間形成部材に付着することが新センサーの性能の低下の原因であることを突き止めた。
そこで、本願の発明者は、スラッジの発生の原因を突き止めるために、隙間形成部材に付着したスラッジを分析した。その結果、本願の発明者は、隙間形成部材に付着したスラッジにモリブデン(Mo)が含まれていることを突き止めた。
そして、本願の発明者は、添加剤として潤滑油に含まれているモリブデンが新センサーの性能の低下の原因であるか否かを調査するために、モリブデンを添加剤として含んでいる潤滑油と、モリブデンを添加剤として含んでいない潤滑油とで、新センサーの性能の低下の比較実験を行った。その結果、本願の発明者は、添加剤として潤滑油に含まれているモリブデンが新センサーの性能の低下の原因の少なくとも1つであると結論付けた。
そこで、本発明は、潤滑油中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる潤滑油劣化センサーの性能の低下を抑えることができる機械を提供することを目的とする。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
まず、本実施の形態に係る機械としての産業用ロボットの構成について説明する。
図1は、本実施の形態に係る産業用ロボット100の側面図である。
図1に示すように、産業用ロボット100は、床、天井などの設置部分900に取り付けられる取付部111と、アーム112~116と、取付部111およびアーム112を接続する関節部120と、アーム112およびアーム113を接続する関節部130と、アーム113およびアーム114を接続する関節部140と、アーム114およびアーム115を接続する関節部150と、アーム115およびアーム116を接続する関節部160と、アーム116および図示していないハンドを接続する関節部170とを備えている。
なお、産業用ロボット100のうち、潤滑油131aと、後述の潤滑油劣化センサー137a、137b、139a、139bなどの潤滑油劣化センサーとを除いた部分は、本発明の機械本体を構成している。
図2は、関節部130の断面図である。なお、以下においては、関節部130について説明するが、関節部120、140~170についても同様である。
図2に示すように、関節部130は、アーム112およびアーム113を接続する減速機131と、ボルト138aによってアーム112に固定されたモーター138と、減速機131の可動部に生じる摩擦を軽減するための潤滑油131aの劣化を検出するための潤滑油劣化センサー139aおよび潤滑油劣化センサー139bとを備えている。
減速機131は、減速機本体132と、減速機本体132の潤滑油131aの劣化を検出するための潤滑油劣化センサー137aおよび潤滑油劣化センサー137bとを備えている。
減速機本体132は、ボルト133aによってアーム112に固定されたケース133と、ボルト134aによってアーム113に固定された支持体134と、モーター138の出力軸に固定された歯車135aと、減速機131の中心軸の周りに等間隔に3個配置されていて歯車135aと噛み合う歯車135bと、減速機131の中心軸の周りに等間隔に3個配置されていて歯車135bに固定されたクランク軸135cと、ケース133に設けられた内歯歯車と噛み合う2個の外歯歯車136とを備えている。
支持体134は、ケース133に軸受133bを介して回転可能に支持されている。ケース133と、支持体134との間には、潤滑油131aの漏れを防止するためのシール部材133cが設けられている。
クランク軸135cは、支持体134に軸受134bを介して回転可能に支持されているとともに、外歯歯車136に軸受136aを介して回転可能に支持されている。
潤滑油劣化センサー137aおよび潤滑油劣化センサー137bは、ケース133に固定されている。潤滑油劣化センサー139aは、アーム112に固定されている。潤滑油劣化センサー139bは、アーム113に固定されている。
図3は、潤滑油劣化センサー139bの正面図である。図4は、アーム113に取り付けられた状態での潤滑油劣化センサー139bの正面断面図である。図5(a)は、潤滑油劣化センサー139bの平面図である。図5(b)は、潤滑油劣化センサー139bの底面図である。なお、以下においては、潤滑油劣化センサー139bについて説明するが、潤滑油劣化センサー137a、137b、139aなど、潤滑油劣化センサー139b以外の潤滑油劣化センサーについても同様である。
図3~図5に示すように、潤滑油劣化センサー139bは、潤滑油劣化センサー139bの各部品を支持するアルミニウム合金製の筐体20と、後述の白色LED72、RGBセンサー73および隙間形成部材60を支持する支持部材30と、支持部材30に保持された隙間形成部材60と、白色LED72およびRGBセンサー73を備えている電子部品群70とを備えている。
支持部材30は、筐体20に六角穴付ボルト12によって固定されている。支持部材30は、アルミニウム合金製のホルダー40と、ホルダー40に六角穴付ボルト13によって固定されたアルミニウム合金製のホルダーキャップ50とを備えている。
隙間形成部材60は、2つのガラス製の直角プリズム61、62によって構成されており、潤滑油131aが侵入するための隙間である油用隙間60aが2つの直角プリズム61、62の間に形成されている。
電子部品群70は、支持部材30にネジ11によって固定された回路基板71と、回路基板71に実装された白色LED72と、回路基板71に実装されたRGBセンサー73と、回路基板71に対して白色LED72およびRGBセンサー73側とは反対側に配置された回路基板74と、回路基板71および回路基板74を固定する複数本の柱75と、回路基板74に対して回路基板71側とは反対側に配置された回路基板76と、回路基板74および回路基板76を固定する複数本の柱77と、回路基板74側とは反対側に回路基板76に実装されたコネクタ78とを備えている。回路基板71、回路基板74および回路基板76は、複数の電子部品が実装されている。また、回路基板71、回路基板74および回路基板76は、互いに電気的に接続されている。
潤滑油劣化センサー139bは、筐体20およびアーム113の間からの潤滑油131aの漏れを防止するOリング14と、筐体20およびホルダー40の間からの潤滑油131aの漏れを防止するOリング15と、筐体20およびホルダーキャップ50の間に配置されたOリング16とを備えている。
図6(a)は、筐体20の正面図である。図6(b)は、筐体20の正面断面図である。図7(a)は、筐体20の側面図である。図7(b)は、筐体20の側面断面図である。図8(a)は、筐体20の平面図である。図8(b)は、筐体20の底面図である。
図3~図8に示すように、筐体20は、アーム113のネジ穴113aに固定されるためのネジ部21と、アーム113のネジ穴113aに対してネジ部21が回転させられるときにスパナなどの工具によって掴まれるための工具接触部22と、ホルダー40が収納されるホルダー収納部23とを備えている。また、筐体20は、六角穴付ボルト12がねじ込まれるためのネジ穴24と、Oリング14が嵌る溝25と、Oリング16が嵌る溝26とが形成されている。筐体20は、産業用ロボット100のアーム113、すなわち、機械本体に固定されるようになっており、本発明の固定部材を構成している。
図9(a)は、ホルダー40の正面図である。図9(b)は、ホルダー40の正面断面図である。図10(a)は、ホルダー40の側面図である。図10(b)は、ホルダー40の側面断面図である。図11(a)は、ホルダー40の平面図である。図11(b)は、ホルダー40の底面図である。図12は、白色LED72からRGBセンサー73までの光路10aを示す図である。
図3~図5および図9~図12に示すように、ホルダー40は、直角プリズム61が収納されるプリズム収納部41と、直角プリズム62が収納されるプリズム収納部42と、白色LED72が収納されるLED収納部43と、RGBセンサー73が収納されるRGBセンサー収納部44とを備えている。また、ホルダー40は、プリズム収納部41およびLED収納部43を連通する穴45と、プリズム収納部42およびRGBセンサー収納部44を連通する穴46と、ネジ11がねじ込まれるためのネジ穴47と、六角穴付ボルト13がねじ込まれるためのネジ穴48と、Oリング15が嵌る溝49とが形成されている。
プリズム収納部41は、直角プリズム61を挟み込む2つの壁41aを備えており、壁41aにおいて接着剤によって直角プリズム61を固定している。プリズム収納部42は、直角プリズム62を挟み込む2つの壁42aを備えており、壁42aにおいて接着剤によって直角プリズム62を固定している。
ホルダー40は、LED収納部43、穴45、プリズム収納部41、プリズム収納部42、穴46およびRGBセンサー収納部44によって、白色LED72からRGBセンサー73までの光路10aの少なくとも一部を囲んでおり、本発明の光路囲み部を構成している。
ホルダー40は、例えば艶消しの黒アルマイト処理のように、光の反射を防止する処理が表面に施されている。
なお、ホルダー40は、回路基板71を介して白色LED72およびRGBセンサー73を支持している。また、ホルダー40は、隙間形成部材60を直接支持している。
図12に示すように、隙間形成部材60の油用隙間60aは、白色LED72からRGBセンサー73までの光路10a上に配置されている。
直角プリズム61、62は、白色LED72によって発せられる光を透過させる。直角プリズム61は、白色LED72によって発せられる光が入射する入射面61aと、入射面61aから入射した光を反射して光の進行方向を90度曲げる反射面61bと、反射面61bで反射した光が出射する出射面61cとが形成されている。直角プリズム62は、直角プリズム61の出射面61cから出射した光が入射する入射面62aと、入射面62aから入射した光を反射して光の進行方向を90度曲げる反射面62bと、反射面62bで反射した光が出射する出射面62cとが形成されている。
直角プリズム61の入射面61a、反射面61bおよび出射面61cと、直角プリズム62の入射面62a、反射面62bおよび出射面62cとは、光学研磨されている。また、直角プリズム61の反射面61bと、直角プリズム62の反射面62bとは、アルミ蒸着膜が施されている。そして、硬度や密着力が弱いアルミ蒸着膜を保護するために、SiO2膜がアルミ蒸着膜上に更に施されている。
光路10aは、直角プリズム61の反射面61bで90度曲げられていて、直角プリズム62の反射面62bでも90度曲げられている。すなわち、光路10aは、隙間形成部材60によって180度曲げられている。
油用隙間60aの長さが短過ぎる場合、潤滑油131a中の汚染物質が油用隙間60aを適切に流通し難いので、潤滑油131a中の汚染物質の色の検出精度が落ちる。一方、油用隙間60aの長さが長過ぎる場合、白色LED72から発せられた光が油用隙間60a内の潤滑油131a中の汚染物質によって吸収され過ぎてRGBセンサー73まで届き難いので、やはり潤滑油131a中の汚染物質の色の検出精度が落ちる。したがって、油用隙間60aの長さは、潤滑油131a中の汚染物質の色の検出精度が高くなるように、適切に設定されることが好ましい。直角プリズム61の出射面61cと、直角プリズム62の入射面62aとの距離、すなわち、油用隙間60aの長さは、例えば1mmである。
白色LED72は、白色の光を発する電子部品であり、本発明の発光素子を構成している。白色LED72として、例えば、日亜化学工業株式会社製のNSPW500GS-K1が使用されても良い。
RGBセンサー73は、受けた光の色を検出する電子部品であり、本発明のカラー受光素子を構成している。RGBセンサー73として、例えば、浜松ホトニクス株式会社製のS9032-02が使用されても良い。
図4に示すように、コネクタ78は、潤滑油劣化センサー139bの外部の装置のコネクタ95が接続されて、外部の装置からコネクタ95を介して電力が供給されるとともに、潤滑油劣化センサー139bの検出結果を電気信号としてコネクタ95を介して外部の装置に出力するようになっている。
図13(a)は、ホルダーキャップ50の正面図である。図13(b)は、ホルダーキャップ50の正面断面図である。図14(a)は、ホルダーキャップ50の平面図である。図14(b)は、ホルダーキャップ50の底面図である。
図3~図5、図13および図14に示すように、ホルダーキャップ50は、筐体20に対して支持部材30が回転させられるときに六角レンチなどの工具と接触するための工具接触部51を備えている。工具接触部51は、筐体20に対する支持部材30の回転の駆動力を接触力によって外部から受ける部分であり、本発明の回転駆動力受部を構成している。工具接触部51は、筐体20がアーム113に固定された場合に潤滑油131aに触れない位置に配置されている。また、ホルダーキャップ50は、コネクタ78が挿入される穴52と、六角穴付ボルト13が挿入されるための穴53とが形成されている。
ホルダーキャップ50は、例えば艶消しの黒アルマイト処理のように、光の反射を防止する処理が表面に施されている。
図3および図4に示すように、六角穴付ボルト12は、支持部材30および筐体20の両方に接触することによって筐体20に対する支持部材30の回転を防止するようになっており、本発明の回転防止部材を構成している。六角穴付ボルト12は、六角レンチなどの工具と接触するための工具接触部12aを備えている。工具接触部12aは、支持部材30および筐体20の両方に接触するための駆動力を接触力によって外部から受ける部分であり、本発明の接触用駆動力受部を構成している。工具接触部12aは、筐体20がアーム113に固定された場合に潤滑油131aに触れない位置に配置されている。
次に、潤滑油劣化センサー139bの組立方法について説明する。なお、以下においては、潤滑油劣化センサー139bについて説明するが、潤滑油劣化センサー137a、137b、139aなど、潤滑油劣化センサー139b以外の潤滑油劣化センサーについても同様である。
まず、ホルダー40のプリズム収納部41のうち直角プリズム61の入射面61aと接触する面と、直角プリズム61の面のうちプリズム収納部41の2つの壁41aとそれぞれ接触する2つの面とに接着剤が塗られ、その接着剤によってプリズム収納部41に直角プリズム61が固定される。また、ホルダー40のプリズム収納部42のうち直角プリズム62の出射面62cと接触する面と、直角プリズム62の面のうちプリズム収納部42の2つの壁42aとそれぞれ接触する2つの面とに接着剤が塗られ、その接着剤によってプリズム収納部42に直角プリズム62が固定される。また、ホルダー40のLED収納部43に白色LED72が接着剤によって固定される。
次いで、RGBセンサー73が実装された回路基板71がホルダー40にネジ11によって固定され、白色LED72が回路基板71にハンダによって固定される。更に、コネクタ78など、各種の電子部品が組み上げられて電子部品群70がホルダー40に支持される。
次いで、ホルダーキャップ50がホルダー40に六角穴付ボルト13によって固定される。
最後に、Oリング15が取り付けられたホルダー40が、Oリング14およびOリング16が取り付けられた筐体20のホルダー収納部23に六角穴付ボルト12によって固定される。
次に、アーム113への潤滑油劣化センサー139bの設置方法について説明する。なお、以下においては、潤滑油劣化センサー139bについて説明するが、潤滑油劣化センサー137a、137b、139aなど、潤滑油劣化センサー139b以外の潤滑油劣化センサーについても同様である。
まず、筐体20の工具接触部22が工具によって掴まれて、アーム113のネジ穴113aに筐体20のネジ部21がねじ込まれることによって、アーム113に潤滑油劣化センサー139bが固定される。
そして、潤滑油劣化センサー139bの外部の装置のコネクタ95がコネクタ78に接続される。
次に、産業用ロボット100の動作について説明する。
まず、関節部130の動作について説明する。なお、以下においては、関節部130について説明するが、関節部120、140~170についても同様である。
関節部130のモーター138の出力軸が回転すると、モーター138の回転力は、減速機131によって減速されて、減速機131のケース133に固定されたアーム112に対して、減速機131の支持体134に固定されたアーム113を動かす。
次に、潤滑油劣化センサー139bの動作について説明する。なお、以下においては、潤滑油劣化センサー139bについて説明するが、潤滑油劣化センサー137a、137b、139aなど、潤滑油劣化センサー139b以外の潤滑油劣化センサーについても同様である。
潤滑油劣化センサー139bは、コネクタ78を介して外部の装置から供給される電力によって白色LED72から白色の光を発する。
そして、潤滑油劣化センサー139bは、RGBセンサー73によって受けた光のRGBの各色の光量を電気信号としてコネクタ78を介して外部の装置に出力する。
なお、潤滑油劣化センサー139bは、RGBセンサー73以外のセンサーを別途搭載していても良い。例えば、潤滑油劣化センサー139bは、潤滑油131aの温度を検出する温度センサーが電子部品群70に含まれている場合には、温度センサーによって検出された温度も電気信号としてコネクタ78を介して外部の装置に出力することができる。
次に、潤滑油劣化センサー139bの油用隙間60aの開口60bの方向の調整方法について説明する。なお、以下においては、潤滑油劣化センサー139bについて説明するが、潤滑油劣化センサー137a、137b、139aなど、潤滑油劣化センサー139b以外の潤滑油劣化センサーについても同様である。
潤滑油劣化センサー139bの外部の装置は、RGBセンサー73によって検出された色に基づいて減速機131の潤滑油131a中の汚染物質の種類および量を特定することができる。すなわち、潤滑油劣化センサー139bは、潤滑油131a中の汚染物質の色を検出することによって、潤滑油131aの劣化の程度を検出することができる。
図15は、潤滑油131aの流れに対する油用隙間60aの開口60bの方向と、RGBセンサー73によって検出された色の黒色に対する色差ΔEとの関係の一例を示す図である。図16(a)は、潤滑油131aの流れに対する油用隙間60aの開口60bの方向が0°である状態を示す図である。図16(b)は、潤滑油131aの流れに対する油用隙間60aの開口60bの方向が45°である状態を示す図である。図16(c)は、潤滑油131aの流れに対する油用隙間60aの開口60bの方向が90°である状態を示す図である。
図15に示す関係を導き出した実験において、潤滑油131aは、劣化の程度が少ない新油が使用されている。
また、図15において、「静止時」とは、潤滑油131aの流れが止まっている時を示している。潤滑油131aの流れが止まっている時、潤滑油131aの流れに対する油用隙間60aの開口60bの方向は、RGBセンサー73によって検出された色の黒色に対する色差ΔEに影響を与えない。したがって、「静止時」においてRGBセンサー73によって検出された色の黒色に対する色差ΔEは、潤滑油131aの流れに対する油用隙間60aの開口60bの方向と、RGBセンサー73によって検出された色の黒色に対する色差ΔEとの関係の判断基準となる。
また、図15において、36[rpm]および45[rpm]は、アーム112に対するアーム113の回転速度を1分間当たりの回転数で示している。潤滑油劣化センサー139bは、アーム113に取り付けられているので、アーム112に対するアーム113の回転によって潤滑油131a中を移動することになる。すなわち、36[rpm]および45[rpm]は、潤滑油劣化センサー139bに対する潤滑油131aの流れの速さを間接的に表している。
図16において、油用隙間60aを表す矢印以外の矢印は、潤滑油131aの流れを示している。
潤滑油131aの劣化の検出の精度は、RGBセンサー73によって検出された色の黒色に対する色差ΔEで判断されることができる。すなわち、図15において、潤滑油131aの劣化の検出の精度は、アーム112に対するアーム113の回転数が45[rpm]である場合であって、潤滑油131aの流れに対する油用隙間60aの開口60bの方向が0°および45°である場合に低下している。このように、潤滑油131aの劣化の検出の精度は、潤滑油131aの流れに対する油用隙間60aの開口60bの方向によって低下する場合がある。
潤滑油劣化センサー139bは、油用隙間60aの開口60bの方向が調整されることが可能である。
まず、筐体20に対して支持部材30が回転可能となるように、工具接触部12aに差し込まれた工具によって六角穴付ボルト12が緩められる。
次いで、筐体20の工具接触部22が工具によって掴まれることによってアーム113に対する筐体20の回転が防止された状態で、工具接触部51に挿し込まれた工具によって筐体20に対して支持部材30が回転させられる。油用隙間60aの開口60bの方向は、筐体20に対する支持部材30の回転によって変化する。
最後に、筐体20に対して支持部材30が回転不可能となるように、工具接触部12aに差し込まれた工具によって六角穴付ボルト12が締められる。
以上に説明したように、潤滑油劣化センサー139bなどの各潤滑油劣化センサーは、白色LED72によって発せられた白色の光のうち油用隙間60aにおいて潤滑油131a中の汚染物質によって吸収されなかった波長の光に対して、RGBセンサー73によって色を検出するので、減速機131の潤滑油131a中の汚染物質の色を即時に検出することができる。つまり、各潤滑油劣化センサーは、RGBセンサー73によって検出した色に基づいて減速機131の潤滑油131a中の汚染物質の種類および量をコンピューターなどの外部の装置によって即時に特定可能にすることができる。なお、各潤滑油劣化センサーは、RGBセンサー73によって検出した色に基づいて潤滑油中の汚染物質の種類および量を特定する電子部品が電子部品群70に含まれていても良い。
一般的に、産業用ロボットは、関節部に使用されている減速機の性能によってアームの軌跡の精度などが大きく左右される。したがって、産業用ロボット用の減速機は、性能が落ちた場合に適切に交換されることが大切である。しかしながら、産業用ロボット用の減速機が交換される場合、その減速機を備えている産業用ロボットや、その産業用ロボットが設置されている生産ラインが停止されなければならない。そこで、産業用ロボット用の減速機の交換時期を把握するために、産業用ロボット用の減速機の故障が適切に予知されることは非常に重要である。ここで、産業用ロボット100の各潤滑油劣化センサーは、上述したように、RGBセンサー73によって検出した色に基づいて減速機131の潤滑油131a中の汚染物質の種類および量をコンピューターなどの外部の装置によって即時に特定可能にすることができる。したがって、産業用ロボット100および産業用ロボット100の各減速機は、即時の故障の予知を可能にすることができる。
潤滑油131aには、摩擦面の摩擦を低減するためのMoDTC、MoDTPなどの有機モリブデンなどの摩擦低減剤、摩擦面の焼き付きを抑える性能である極圧性を向上するためのSP系添加剤などの極圧添加剤、スラッジの発生や付着を抑えるためのCaスルフォネートなどの分散剤など、各種の添加剤が添加される場合がある。これらの添加剤は、潤滑油131aの劣化とともに、例えば、産業用ロボット100および減速機の金属表面に付着、結合したり、沈降したりして潤滑油131aから分離される。各潤滑油劣化センサーは、潤滑油131a中の鉄粉の量だけでなく、潤滑油131aに添加されている各種の添加剤の減少に伴う基油の劣化度やスラッジ等の汚染物質の増加を、検出した色に基づいて特定することができる。したがって、産業用ロボット100および産業用ロボット100の各減速機は、鉄粉濃度のみに基づいて減速機の故障を予知する技術と比較して、故障の予知の精度を向上することができる。
なお、潤滑油131aは、MoDTC、MoDTPなど、モリブデンを添加剤として含んでいないことが好ましい。
本願の発明者は、上述したように、添加剤として潤滑油131aに含まれているモリブデンが潤滑油劣化センサーの性能の低下の原因であるか否かを調査するために、モリブデンを添加剤として含んでいる潤滑油131aと、モリブデンを添加剤として含んでいない潤滑油131aとで、潤滑油劣化センサーの性能の低下の比較実験を行った。この実験は、関節部130の構成と同等な構成で作成された実験用の装置に、最大出力回転数が15rpmであり、最大負荷トルクが減速機131の定格トルクの2.5倍であり、負荷モーメントが減速機131の定格モーメントであるという条件において、ケース133に対して支持体134を正方向に45°回転させた後、逆方向に45°回転させるという往復回転運動を継続させるという実験である。モリブデンを添加剤として含んでいる潤滑油131aとしてこの実験において使用された潤滑油は、摩擦低減剤としての有機モリブデンと、極圧添加剤と、分散剤と、酸化防止剤とを添加剤としてそれぞれ0.1%~10%含んでいる。モリブデンを添加剤として含んでいない潤滑油131aとしてこの実験において使用された潤滑油は、モリブデンを添加剤として含んでいる潤滑油131aとしてこの実験において使用された潤滑油と比較して、摩擦低減剤としての有機モリブデンを含んでいないことのみが異なる。この実験の結果は、図17および図18に示されている。
図17(a)は、潤滑油131aがモリブデンを添加剤として含んでいる場合の色差ΔEの時間変化の実験結果を示す表である。図17(b)は、図17(a)に示す実験結果のグラフである。図18(a)は、潤滑油131aがモリブデンを添加剤として含んでいない場合の色差ΔEの時間変化の実験結果を示す表である。図18(b)は、図18(a)に示す実験結果のグラフである。
図17および図18において、定格換算時間とは、実験用の装置が実際に駆動させられた場合の減速機131の出力回転数および負荷トルクに基づいて、実験用の装置が実際に駆動させられた時間を、出力回転数が15rpmであり、負荷トルクが減速機131の定格トルクである場合の時間に換算したものである。なお、減速機131の寿命時間は、出力回転数が15rpmであり、負荷トルクが減速機131の定格トルクであるという条件において減速機131が連続駆動された場合に6000時間であると定義されている。また、サンプリング測定とは、測定の度に実験用の装置から潤滑油131aを抜き取って、実験用の装置から抜き取った潤滑油131aの色の黒色に対する色差ΔEを、潤滑油劣化センサー139bと同様の潤滑油劣化センサーによって測定することである。また、リアルタイム測定とは、実験用の装置内の潤滑油131aの色の黒色に対する色差ΔEを、実験用の装置に取り付けられている潤滑油劣化センサー139bによって測定することである。
サンプリング測定に使用される潤滑油劣化センサーの隙間形成部材の直角プリズムは、測定時のみ潤滑油131aに接触するので、潤滑油131aが劣化することによって発生するスラッジが付着しない。そのため、サンプリング測定の実験結果は、潤滑油131aの状態を非常に正確に表している。
一方、リアルタイム測定に使用される潤滑油劣化センサー139bの隙間形成部材60の直角プリズム61、62は、常に潤滑油131aに接触しているので、潤滑油131aが劣化することによって発生するスラッジが付着する。そのため、リアルタイム測定の実験結果は、直角プリズム61、62に付着したスラッジの影響を受けている。
したがって、サンプリング測定の実験結果と、リアルタイム測定の実験結果との差は、直角プリズム61、62に付着したスラッジの影響の程度を表している。
図17および図18に示すように、潤滑油131aがモリブデンを添加剤として含んでいない場合は、潤滑油131aがモリブデンを添加剤として含んでいる場合と比較して、同等の試験時間であっても、サンプリング測定の実験結果と、リアルタイム測定の実験結果との差が少ない、すなわち、直角プリズム61、62に付着したスラッジの影響が少ないということが明らかである。
以上に説明したように、産業用ロボット100および産業用ロボット100の各減速機は、潤滑油131aがモリブデンを添加剤として含んでいない場合、モリブデンがスラッジとなって隙間形成部材の直角プリズムに付着することを防ぐことができるので、隙間形成部材の直角プリズムへのスラッジの付着の発生を抑えることができ、潤滑油劣化センサーの性能の低下を抑えることができる。したがって、産業用ロボット100および産業用ロボット100の各減速機は、潤滑油131a中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる潤滑油劣化センサーの性能の低下を抑えることができる。
また、潤滑油劣化センサー139bなどの各潤滑油劣化センサーは、支持部材30が回転する場合に油用隙間60aの開口60bの方向が変化するように支持部材30を回転可能に筐体20が支持しているので、筐体20が産業用ロボット100に固定された場合に産業用ロボット100の潤滑油131aの劣化の検出の精度が高くなるように、筐体20が産業用ロボット100に固定された場合の油用隙間60aの開口60bの方向が調整されることができる。したがって、産業用ロボット100および産業用ロボット100の各減速機は、精度の高い故障の予知を可能にすることができる。
また、潤滑油劣化センサー139bなどの各潤滑油劣化センサーにおいて、支持部材30は、筐体20に対する回転の駆動力を接触力によって外部から受ける部分である工具接触部51を、筐体20が産業用ロボット100に固定された場合に潤滑油131aに触れない位置に備えている。したがって、各潤滑油劣化センサーは、筐体20が産業用ロボット100に固定された後で、産業用ロボット100の潤滑油131aの劣化の検出の精度が高くなるように、筐体20が産業用ロボット100に固定された場合の油用隙間60aの開口60bの方向が調整されることができる。
また、潤滑油劣化センサー139bなどの各潤滑油劣化センサーにおいて、支持部材30および筐体20の両方に接触することによって筐体20に対する支持部材30の回転を防止する六角穴付ボルト12は、支持部材30および筐体20の両方に接触するための駆動力を接触力によって外部から受ける部分である工具接触部12aを、筐体20が産業用ロボット100に固定された場合に潤滑油131aに触れない位置に備えている。したがって、各潤滑油劣化センサーは、筐体20が産業用ロボット100に固定された後で、産業用ロボット100の潤滑油131aの劣化の検出の精度が高くなるように、筐体20が産業用ロボット100に固定された場合の油用隙間60aの開口60bの方向が固定されることができる。
また、各潤滑油劣化センサーは、発光素子が白色の光を発する白色LEDであるので、発光素子が例えばLED以外のランプである構成と比較して、小型化することができる。したがって、産業用ロボット100および産業用ロボット100の各減速機は、小型化することができる。なお、本発明の発光素子は、白色LED以外のものであっても良い。例えば、発光素子は、LED以外のランプであっても良い。また、発光素子は、赤色のLED、あるいは、LED以外の赤色のランプと、緑色のLED、あるいは、LED以外の緑色のランプと、青色のLED、あるいは、LED以外の青色のランプとを備えており、それらのLED、あるいは、LED以外のランプから発せられる各色の光を合成して白色の光を発するものであっても良い。
また、各潤滑油劣化センサーは、隙間形成部材60に光路10aを曲げる反射面61b、62bが形成されているので、白色LED72からRGBセンサー73までの光路10aが一直線である構成と比較して、白色LED72およびRGBセンサー73を近くに配置して全体を小型化することができる。また、各潤滑油劣化センサーは、隙間形成部材60が油用隙間60aを形成する役割だけでなく、光路10aを曲げる役割も備えているので、隙間形成部材60の代わりに光路10aを曲げる部材を別途備える構成と比較して、部品点数を減らすことができる。したがって、産業用ロボット100および産業用ロボット100の各減速機は、小型化することができるとともに、部品点数を減らすことができる。
特に、各潤滑油劣化センサーは、光路10aを90度曲げる反射面61b、62bがそれぞれ形成されている2つの直角プリズム61、62によって隙間形成部材60が構成されており、2つの直角プリズム61、62の反射面61b、62bによって光路10aを180度曲げ、2つの直角プリズム61、62の間に油用隙間60aが形成されている構成であるので、部品点数の少ない簡単な構成で小型化することができる。したがって、産業用ロボット100および産業用ロボット100の各減速機は、部品点数の少ない簡単な構成で小型化することができる。
また、各潤滑油劣化センサーは、光路10aの少なくとも一部を囲むホルダー40を備えており、光の反射を防止する処理がホルダー40の表面に施されている構成であるので、不要な反射光をRGBセンサー73が受けることを防止することができる。そのため、各潤滑油劣化センサーは、不要な反射光をRGBセンサー73が受ける構成と比較して、潤滑油131a中の汚染物質の色の検出精度を向上することができる。したがって、産業用ロボット100および産業用ロボット100の各減速機は、故障の予知の精度を向上することができる。
また、各潤滑油劣化センサーは、隙間形成部材60のうち油用隙間60aを形成する面、すなわち、直角プリズム61の出射面61cおよび直角プリズム62の入射面62aに撥油処理が施されていても良い。各潤滑油劣化センサーは、直角プリズム61の出射面61cおよび直角プリズム62の入射面62aに撥油処理が施されている場合、潤滑油131aに油用隙間60aを容易に流通させるので、潤滑油131aが油用隙間60aに滞り易い構成と比較して、潤滑油131a中の汚染物質の色の検出精度を向上することができる。また、各潤滑油劣化センサーは、直角プリズム61の出射面61cおよび直角プリズム62の入射面62aに撥油処理が施されている場合、直角プリズム61の出射面61cおよび直角プリズム62の入射面62aに汚れが付着し難いので、潤滑油131a中の汚染物質の色の検出精度が汚れの付着によって低下することを抑えることができる。したがって、産業用ロボット100および産業用ロボット100の各減速機は、故障の予知の精度を向上することができる。
減速機の故障の予知の精度は、本発明の潤滑油劣化センサーと、潤滑油の温度を測定する温度センサーやモーターの電流値等のモニタリング機構などとが併用されることによって、向上させられることができる。
なお、隙間形成部材60の直角プリズム61、62は、本実施の形態においてガラス製であるが、例えばシリコン樹脂など、ガラス以外の材質で形成されていても良い。シリコン樹脂で直角プリズム61、62を形成することにより、油用隙間60aを形成する面に汚れが付着し難くすることができる。
また、隙間形成部材60は、本実施の形態において2つの直角プリズム61、62によって構成されているが、3つ以上のプリズムによって構成されていても良い。
なお、各潤滑油劣化センサーは、白色LED72およびRGBセンサー73の配置が本実施の形態において説明した配置以外の配置であっても良い。例えば、各潤滑油劣化センサーは、白色LED72からRGBセンサー73までの光路10aが一直線であっても良い。
また、各潤滑油劣化センサーは、直角プリズム以外の構成によって、光路10aを曲げるようになっていても良い。
また、各潤滑油劣化センサーは、電力の供給手段として、例えば、電池などのバッテリーを使用し、外部の装置への検出結果の出力手段として、例えば、ワイヤレス通信を使用しても良い。
また、各潤滑油劣化センサーの設置位置は、本実施の形態において示した位置に限らず、産業用ロボット100の用途などに合わせて適宜設定されることが好ましい。
なお、本発明の機械は、本実施の形態において産業用ロボットであるが、産業用ロボット以外の機械であっても良い。
本出願は、2011年12月27日出願の日本特許出願(特願2011-287000)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本出願は、2011年12月27日出願の日本特許出願(特願2011-287000)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明によれば、潤滑油中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる潤滑油劣化センサーの性能の低下を抑えることができる機械を提供することができる。
10a 光路
12 六角穴付ボルト(回転防止部材)
12a 工具接触部(接触用駆動力受部)
20 筐体(固定部材)
30 支持部材
40 ホルダー(光路囲み部)
51 工具接触部(回転駆動力受部)
60 隙間形成部材
60a 油用隙間
60b 開口
61 直角プリズム
61b 反射面
61c 出射面(油用隙間を形成する面)
62 直角プリズム
62a 入射面(油用隙間を形成する面)
62b 反射面
72 白色LED(発光素子)
73 RGBセンサー(カラー受光素子)
100 産業用ロボット(機械)
112~116 アーム
120、130、140、150、160、170 関節部
131 減速機
131a 潤滑油
137a、137b、139a、139b 潤滑油劣化センサー
12 六角穴付ボルト(回転防止部材)
12a 工具接触部(接触用駆動力受部)
20 筐体(固定部材)
30 支持部材
40 ホルダー(光路囲み部)
51 工具接触部(回転駆動力受部)
60 隙間形成部材
60a 油用隙間
60b 開口
61 直角プリズム
61b 反射面
61c 出射面(油用隙間を形成する面)
62 直角プリズム
62a 入射面(油用隙間を形成する面)
62b 反射面
72 白色LED(発光素子)
73 RGBセンサー(カラー受光素子)
100 産業用ロボット(機械)
112~116 アーム
120、130、140、150、160、170 関節部
131 減速機
131a 潤滑油
137a、137b、139a、139b 潤滑油劣化センサー
Claims (10)
- 潤滑油の劣化を検出するよう構成された機械であって、
機械本体と、
前記機械本体の可動部に生じる摩擦を軽減するための潤滑油と、
前記機械本体に設置されて前記潤滑油の劣化を検出するよう構成された潤滑油劣化センサーと、
を備えており、
前記潤滑油劣化センサーは、
光を発するよう構成された発光素子と、
受けた光の色を検出するよう構成されたカラー受光素子と、
前記潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材と、を備えており、
前記隙間形成部材は、前記発光素子によって発せられる光を透過させ、
前記油用隙間は、前記発光素子から前記カラー受光素子までの光路上に配置されており、
前記潤滑油は、モリブデンを添加剤として含んでいない。 - 前記潤滑油劣化センサーは、前記発光素子、前記カラー受光素子および前記隙間形成部材を支持する支持部材と、前記機械本体に固定されるための固定部材とを備えており、
前記固定部材は、前記支持部材が回転する場合に前記油用隙間の開口の方向が変化するように前記支持部材を回転可能に支持している、請求項1に記載の機械。 - 前記支持部材は、前記固定部材に対する回転の駆動力を接触力によって外部から受ける部分である回転駆動力受部を、前記固定部材が前記機械本体に固定された場合に前記回転駆動力受部が前記潤滑油に触れない位置に備えている、請求項2に記載の機械。
- 前記潤滑油劣化センサーは、前記支持部材および前記固定部材の両方に接触することによって前記固定部材に対する前記支持部材の回転を防止する回転防止部材を備えており、
前記回転防止部材は、前記支持部材および前記固定部材の両方に接触するための駆動力を接触力によって外部から受ける部分である接触用駆動力受部を、前記固定部材が前記機械本体に固定された場合に前記接触用駆動力受部が前記潤滑油に触れない位置に備えている、請求項2または請求項3に記載の機械。 - 前記発光素子は、白色の光を発する白色LEDである、請求項1から請求項4までの何れかに記載の機械。
- 前記隙間形成部材は、前記光路を曲げる反射面を有している、請求項1から請求項5までの何れかに記載の機械。
- 前記隙間形成部材は、前記光路を90度曲げる前記反射面がそれぞれ形成されている2つの直角プリズムを備えており、前記2つの直角プリズムの前記反射面によって前記光路を180度曲げ、
前記油用隙間は、前記2つの直角プリズムの間に形成されている、請求項6に記載の機械。 - 前記支持部材は、前記光路の少なくとも一部を囲む光路囲み部を備えており、
前記光路囲み部は、光の反射を防止する処理が施された表面を有している、請求項2から請求項7までの何れかに記載の機械。 - 前記隙間形成部材のうち前記油用隙間を形成する面は、撥油処理が施されている、請求項1から請求項8までの何れかに記載の機械。
- 前記機械は、産業用ロボットであり、
前記機械本体は、アームと、前記アームの関節部に使用される減速機とを備えており、
前記潤滑油は、前記減速機の潤滑油である、請求項1から請求項9までの何れかに記載の機械。
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