(57)【要約】【課題】  摺動部の摩耗量を段階的に正確に測定する摩耗センサを提供する。【解決手段】  産業機械の構成部材の摺動面の摩耗を検知する摩耗センサであって、互いに異なる高さの段差を有する絶縁体の複数の段部２０ａ〜２０ｅと、該複数の段部２０ａ〜２０ｅの表面に形成された導電膜部５１ａ〜５１ｅとを備える先端部を備え、前記先端部の先端面２ａと前記構成部材の摺動面とが、同一面上になるように、前記構成部材に固定可能であり、前記構成部材の摩耗に伴い、前記複数の段部２０ａ〜２０ｅのうち、前記摺動面に近い段部から段階的に摩耗する本体部２を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
2006064487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業機械の構成部材の摺動面の摩耗を検知する摩耗センサであって、
互いに異なる高さの段差を有する絶縁体の複数の段部と、
該複数の段部の表面に形成された導電膜部とを備える先端部を備え、
前記先端部の先端面と前記構成部材の摺動面とが、略同一面上になるように、前記構成部材に固定可能であり、前記構成部材の摩耗に伴い、前記複数の段部のうち、前記摺動面に近い段部から段階的に摩耗する本体部と、
前記導電膜部に電気的に接続し、前記複数の段部の各々に対応する回路を複数備え、
前記複数の段部の摩耗に伴い、前記導電膜部が摩耗し、前記複数の段部の各々に対応する前記複数の回路が段階的に切断する回路部と、
前記回路部の前記複数の回路の各々の切断を検知し、前記構成部材の摩耗を段階的に検知する測定部と、
を備えることを特徴とする摩耗センサ。
【請求項２】
産業機械の構成部材の摺動面の摩耗を検知する摩耗センサであって、
互いに異なる高さの段差を有する絶縁体の複数の段部と、
該数の段部の表面に形成された複数の導電膜部とを備える先端部を備え、
前記先端部の先端面と前記構成部材の摺動面とが、略同一面上になるように、前記構成部材に固定可能であり、前記構成部材の摩耗に伴い、前記複数の段部のうち、前記摺動面に近い段部から段階的に摩耗する本体部と、
前記複数の導電膜部を電気的に直列に接続する回路と、前記複数の導電膜部の各々と電気的に並列に前記回路に接続する複数の抵抗体とを備え、
前記複数の段部の摩耗に伴い、前記複数の導電膜部が摩耗し、抵抗値が段階的に変化する回路部と、
前記回路部の抵抗値を検知し、前記構成部材の摩耗を段階的に検知する測定部と、
を備えることを特徴とする摩耗センサ。
【請求項３】
前記回路部は、前記本体部の表面に形成された導電膜による導通部を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の摩耗センサ。
【請求項４】
前記複数の段部は、階段状であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の摩耗センサ。
【請求項５】
前記導電膜部は、抵抗値の低い金属めっきからなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の摩耗センサ。
【請求項６】
前記金属めっきは、無電解ニッケルめっきであることを特徴とする請求項５に記載の摩耗センサ
【請求項７】
前記絶縁体は、導電性のない樹脂であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の摩耗センサ。
【請求項８】
前記樹脂は、ＡＢＳ樹脂であることを特徴とする請求項７に記載の摩耗センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業設備の摺動部の摩耗を計測するセンサに関し、特に、摩耗状況を段階的に検出することによりメンテナンス時期を予測できるセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業機械の摺動部については、摩耗状態を診断するために、実際に機械を分解し、摺動部の摩耗状態を測定することにより検査が行われている。
【０００３】
例えば、発電所の海水取水設備の竪型ポンプにおいては、一旦、竪型ポンプを陸上にあげ、主軸側と軸受側の隙間を定期的に測定することによって摩耗状態の診断が行われている。
【０００４】
しかしながら、この診断方法では、水中軸受の検査の度に竪型ポンプ全体の分解点検が必要となる。そして、定期的点検の度に部品の交換が行われることとなり、交換される部品にはまだ使用できるものが多いため、部品の無駄が発生することとなる。加えて、分解点検のため竪型ポンプを海中から陸上にあげる必要があり、点検に多くの時間と費用を要するという欠点もあった。
【０００５】
したがって、機械が稼働状態であっても、実際の軸受の摩耗量を検知するセンサの開発が望まれていた。
【０００６】
産業機械の摩耗面の摩耗を検知するセンサとして、金属パイプからなる基体内に絶縁部を形成し、この絶縁部に電極を設けて、電極と基体とを導通させ、この基体を構成材に埋め込み、構成材が摩耗すると共に基体及び電極が摩耗して、電極と基体との間の電気の導通が遮断されることにより、摩耗を検知するセンサがある（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
この発明によれば、構成材の摩耗とともにセンサ内の電気の導通が遮断されるため、導通を検知することにより、設備が稼働状態であっても、構成部材の実際の摩耗を検知することが可能となる。
【特許文献１】特許第２９３９８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、金属パイプを用いた摩耗センサには、以下の問題点がある。
【０００９】
金属パイプを用いた先行技術の摩耗センサは、主として大型装置での粒子衝突による粗い摩耗検知をコンセプトとしているため、軸受等の精密なすべり摩耗を検知することは困難である。また、金属製のパイプを基体としているため、パイプのエッジ部分で、摺動の相手面に損傷を与えてしまう。これにより、摩耗を促進させ、偏摩耗や異常摩耗を生じさせる恐れがある。そのため、精密な摩耗面の計測には適さない。
【００１０】
そして、金属パイプを用いた摩耗センサは、電極をパイプの中に埋め込んでいるので、振動などの影響を受けやすく、電極の間隔が変化したり、他の電極と接触したりする可能性があり、センサとしての信頼性が低い。また、溶融した鉄やステンレスを金属パイプ内に満たした後では、内部の電極の位置（設定した摩耗検出深さ）を確認することができない。そのため初期に設定した摩耗検出深さが変化していても確認できず、センサとしての信頼性が低い。
【００１１】
また、金属製のパイプを本体としているため、パイプ内の電極を任意の位置に精度良く埋め込むのは困難であり、測定精度には限界がある。そして、基体がパイプであるためセンサの小型化には限界があり、産業機械の摺動部の検査には適すものではない。
【００１２】
そもそも、先行技術の摩耗センサは破砕プラントのように、固体粒子衝突による厳しい摩耗損傷を対象にしている。そのため基体（パイプ）に硬い金属を使用しても問題ないが、この摩耗センサを軸受のような摺動面に用いると、相手面にアブレッシブ（切削）摩耗を発生させる。従って摺動面の摩耗にはまったく使用できない。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、産業設備の摺動部の摩耗量を段階的に、かつ、正確に測定できる摩耗センサを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願請求項１に記載の発明は、産業機械の構成部材の摺動面の摩耗を検知する摩耗センサであって、互いに異なる高さの段差を有する絶縁体の複数の段部と、該複数の段部の表面に形成された導電膜部とを備える先端部を備え、先端部の先端面と構成部材の摺動面とが、略同一面上になるように、構成部材に固定可能であり、構成部材の摩耗に伴い、複数の段部のうち、摺動面に近い段部から段階的に摩耗する本体部と、導電膜部に電気的に接続し、複数の段部の各々に対応する回路を複数備え、複数の段部の摩耗に伴い、導電膜部が摩耗し、複数の段部の各々に対応する複数の回路が段階的に切断する回路部と、回路部の複数の回路の各々の切断を検知し、構成部材の摩耗を段階的に検知する測定部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本願請求項２に記載の発明は、産業機械の構成部材の摺動面の摩耗を検知する摩耗センサであって、互いに異なる高さの段差を有する絶縁体の複数の段部と、該数の段部の表面に形成された複数の導電膜部とを備える先端部を備え、先端部の先端面と構成部材の摺動面とが、略同一面上になるように、構成部材に固定可能であり、構成部材の摩耗に伴い、複数の段部のうち、摺動面に近い段部から段階的に摩耗する本体部と、複数の導電膜部を電気的に直列に接続する回路と、複数の導電膜部の各々と電気的に並列に前記回路に接続する複数の抵抗体とを備え、複数の段部の摩耗に伴い、複数の導電膜部が摩耗し、抵抗値が段階的に変化する回路部と、回路部の抵抗値を検知し、構成部材の摩耗を段階的に検知する測定部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の摩耗センサによれば、機械が稼働状態であっても、摺動部の実際の摩耗状態を監視でき、適正な時期に軸受部の点検や交換を行うことができる。
【００１７】
摩耗センサの段部に対応する回路の切断を検出することにより、軸受の実際の摩耗量を段階的に検知することができ、摩耗量の変化の傾向を把握することができる。
【００１８】
また、検出法としては、電気抵抗のみの単純な方法であるため、外乱に強く摩耗判定が容易である。そして、摩耗センサは単純な構造であるので、低コストで製作ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態である摩耗センサについて、図を参照して詳細に説明をする。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態の摩耗センサの外観を示す図である。図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は正面図である。
【００２１】
アクリル樹脂製の円筒形のサポートブロック４の内部に、センサブロック２（本体部）が埋め込まれている。サポートブロック４は、センサブロック２自体やリード線３との接合部を保護する保護部になるとともに、摩耗センサ１の支持部材となり、摩耗を検知する摺動部に取り付けられる際の固定部となる。
【００２２】
なお、本実施形態におけるサポートブロックは、アクリル樹脂により形成されているが、アクリル樹脂に限定されるものではなく、相手面に損傷を与えない程度に軟らかい樹脂などの絶縁物で成形性があるものならば、いかなる材料をも用いることができる。
【００２３】
サポートブロック４の上面には、センサブロック２の上面２ａ（先端面）のみが露出している。サポートブロック４の表面から上面２ａを露出させるのは、センサブロック２をサポートブロック４に埋め込んだ際、どの程度センサブロック２が埋め込まれているか調べるのは困難であるからである。上面２ａを露出させることにより摩耗センサ１の上面を摩耗深さの測定の基準面とすることが可能となる。
【００２４】
また、サポートブロック４の下面からは、信号処理装置６へ接続する複数のリード線３が引き出されている。
【００２５】
図２は、本発明の第１実施形態の摩耗センサ１の主要部であるセンサブロック２の外形を示す図である。図２（ａ）は、一の方向から表した斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の反対の方向から表した斜視図である。
【００２６】
ＡＢＳ樹脂製のセンサブロック２の上部（先端部）には、階段状の段２０ａ〜２０ｅ（段部）が形成されている。本実施形態においては、段数は５段とするが、これに限られるものではなく、段数は任意に設定が可能である。また、同様に段２０ａの上面２ａから各段２０ｂ〜２０ｅの上面２ｂ〜２ｅまでの高さである段差Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４も任意に設定が可能である。
【００２７】
センサブロック２は、正面２ｈと裏面２ｉと側面２ｆ、２ｇと底面２ｊを有する。また、センサブロック２の段２０ａ〜２０ｅは、各々の上面に上面２ａ〜２ｅを有する。また、段２０ａは、段２０ｂ側の側面に段側面２２ａを有し、段２０ｂは、段２０ｃ側の側面に段側面２２ｂを有し、段２０ｃは、段２０ｄ側の側面に段側面２２ｃを有し、段２０ｄは、段２０ｅ側の側面に段側面２２ｄを有する。
【００２８】
センサブロック２は、ＡＢＳ樹脂製であり、絶縁体によって構成されている。したがって、センサブロック２の各表面における電気の導通は、以下に述べる導電膜の形状に従うこととなる。
【００２９】
図３は、図２に示すセンサブロック２の各表面上に形成された導電膜を示す図である。図３（ａ）は、一の方向から表した斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の反対の方向から表した斜視図である。また、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡ部の拡大図である。
【００３０】
図２に示すセンサブロック２の正面２ｈには、センサブロック２の各段２０ａ〜２０ｅに対応して、分割部２１ａ〜２１ｄにより分割された導電膜５０ａ〜５０ｅが形成され（導通部）、上面２ａ〜２ｅには、導電膜５１ａ〜５１ｅが各々形成され（導電膜部）、裏面２ｉには、導電膜５２が形成されている（導通部）。なお、これらの導電膜は、無電解ニッケルめっき層により形成されている。
【００３１】
導電膜５２と導電膜５１ａ〜５１ｅは、一体的に構成され、電気的導通が図られている。また、導電膜５０ａ〜５０ｅは、各々導電膜５１ａ〜５１ｅに接続し、それぞれ電気的導通が図られている。
【００３２】
そして、導電膜５０ａ〜５０ｅにはリード線３ａ〜３ｅが各々接続し、導電膜５２には、リード線３ｆが接続し、これらリード線は、外部の信号処理装置６の入力端子６ａ〜６ｆに接続し、各段の摩耗を検知する回路を、各段ごとに複数構成している。
【００３３】
図４は、本発明の第１実施形態の摩耗センサの電気的構成を示すブロック図である。
【００３４】
摩耗センサ１のリード線３ａ〜３ｆは、信号処理装置６の入力端子６ａ〜６ｆに各々接続している。そして、信号処理装置６は、測定装置７（測定部）と接続している。
【００３５】
そして、リード線３ａと導電膜５０ａと導電膜５１ａと導電膜５２とリード線３ｆとが順に接続し、リード線３ａが信号処理装置６の入力端子６ａに接続し、リード線３ｆが信号処理装置６の共通端子６ｆに接続することからなる回路Ａが、段２０ａに対応して形成される。
【００３６】
また、リード線３ｂと導電膜５０ｂと導電膜５１ｂと導電膜５２とリード線３ｆとが順に接続し、リード線３ｂが信号処理装置６の入力端子６ｂに接続し、リード線３ｆが信号処理装置６の共通端子６ｆに接続することからなる回路Ｂが、段２０ｂに対応して形成される。
【００３７】
また、リード線３ｃと導電膜５０ｃと導電膜５１ｃと導電膜５２とリード線３ｆとが順に接続し、リード線３ｃが信号処理装置６の入力端子６ｃに接続し、リード線３ｆが信号処理装置６の共通端子６ｆに接続することからなる回路Ｃが、段２０ｃに対応して形成される。
【００３８】
また、リード線３ｄと導電膜５０ｄと導電膜５１ｄと導電膜５２とリード線３ｆとが順に接続し、リード線３ｄが信号処理装置６の入力端子６ｄに接続し、リード線３ｆが信号処理装置６の共通端子６ｆに接続することからなる回路Ｄが、段２０ｄに対応して形成される。
【００３９】
また、リード線３ｅと導電膜５０ｅと導電膜５１ｅと導電膜５２とリード線３ｆとが順に接続し、リード線３ｅが信号処理装置６の入力端子６ｅに接続し、リード線３ｆが信号処理装置６の共通端子６ｆに接続することからなる回路Ｅが、段２０ｅに対応して形成される。
【００４０】
そして、回路Ａ〜Ｅの計５つの回路（回路部）が、段２０ａ〜２０ｅに対応して形成されることとなる。
【００４１】
信号処理装置６に接続する測定装置７（測定部）が、各回路Ａ〜Ｅの抵抗値を測定し、回路Ａの絶縁により、１段目の段である段２０ａの摩耗を検知し、回路Ｂの絶縁により、２段目の段である段２０ｂの摩耗を検知し、回路Ｃの絶縁により、３段目の段である段２０ｃの摩耗を検知し、回路Ｄの絶縁により、４段目の段である段２０ｄの摩耗を検知し、回路Ｅの絶縁により、５段目の段である段２０ｅの摩耗を検知する。
【００４２】
以上のような摩耗センサ１の製造法について簡単に説明をする。
【００４３】
まず、ＡＢＳ樹脂製のセンサブロック２の上部を切削加工をし、センサブロック２の先端部に、図２に示す段２０ａ〜２０ｅを形成する。
【００４４】
次に、段２０ａ〜２０ｅが設けられたセンサブロック２の全面に、無電解ニッケルめっきを施す。なお、絶縁体であるＡＢＳ樹脂の表面に、導電膜を形成できる方法であればめっき処理でなくともよく、例えば、真空蒸着により導電膜を形成してもよい。
【００４５】
次に、両側面２ｆと２ｇ及び下面２ｊ及び段側面２２ａ〜２２ｄの表面を研磨し、めっきを剥がす。そして、正面の各段２０ａ〜２０ｅの境界部分２１ａ〜２１ｄをスクライブし、めっきを剥がす。これにより、センサブロック２の正面２ｈには、各段２０ａ〜２０ｅの上端からセンサブロック２の下端へ向けて、各段２０ａ〜２０ｅの境界部に、図３に示す分割部２１ａ〜２１ｄが設けられ、正面２ｈ上の隣り合う導電膜における電気の導通が切断されることとなる。
【００４６】
図３（ｃ）に示すように、スクライブは、センサブロック２の表面２ｈを一定の深さ、削り取ることにより行われる。このスクライブにより、分割部２１ａは、導電膜５０ａと導電膜５１ｂ及び５０ｂとの電気的接続を切断することとなる。同様にして、分割部２１ｂは、導電膜５０ｂと導電膜５１ｃ及び５０ｃとの電気的接続を切断することとなり、分割部２１ｃは、導電膜５０ｃと導電膜５１ｄ及び５０ｄとの電気的接続を切断することとなり、分割部２１ｄは、導電膜５０ｄと導電膜５１ｅ及び５０ｅとの電気的接続を切断することとなる。このように、一定深さのスクライブによる溝を形成することにより、より確実な回路の切断が可能となる。
【００４７】
なお、本実施形態では、分割部２１ａ〜２１ｄの位置は、各段２０ａ〜２０ｅの境界となっているが、これに限られず、摩耗センサ１が、摩耗時に各段２０ａ〜２０ｅの電気的導通を切断できる位置であればよい。例えば、両面に分割部を設けて、センサブロック２の表面を段２０ａ〜２０ｅごとに、電気的に完全に分離しても良い。しかしながら、この場合はリード線３の数が多く必要となる。
【００４８】
また、本実施形態では、各導電膜間の絶縁を確かなものとするために、スクライブによりセンサブロックを一定深さ彫り込み、溝を形成しているが、必ずしもセンサブロックを彫り込む必要はなく、導電膜を確実に除去できる方法であれば、いかなる方法でもよい。
【００４９】
次に、導電膜にリード線３ａ〜３ｆをはんだ付けし、リード線を引き出す。そして、サポートブロック４を構成するアクリル樹脂に、センサブロック２を埋め込む。最後にサポートブロック４の上面を研磨し、センサブロック２の最上面２ａを露出させることにより、本実施形態の摩耗センサ１が完成する。
【００５０】
なお、本実施形態の摩耗センサ１の構成は上述した構成に限られず、例えば複数の直方体のブロックを段差が生じるよう組み合わせることによっても構成してもよい。
【００５１】
また、本実施形態の摩耗センサ１はＡＢＳ樹脂を材料としているが、絶縁体であれば材料は特には限定されない。ただし、接触対象となる回転軸に摩耗を生じさせない程度の軟らかい材料であることが好ましい。また、ＡＢＳ樹脂は、摩擦係数が低く回転軸の回転に影響を与えないため、この点からも好ましい材料といえる。
【００５２】
このように、摩耗センサ１は、アクリル樹脂及びＡＢＳ樹脂等の、金属と比較して軟らかい素材から製造されているため、摺動時に接触する相手面を損傷させるおそれがなく、摺動部の性能に悪影響を与えることはない。
【００５３】
また、ＡＢＳ樹脂を切削してセンサ形状を形成するため、センサのサイズを大型から超小型までの任意のサイズに形成することが可能となる。またＡＢＳ樹脂は、加工性が高いため加工が容易であり、センサ形状の自由度も増す。
【００５４】
また、摩耗量の検知ピッチは、センサブロックに形成された段の段差によることとなるが、段は一体的に切削加工がされているため、段差の寸法精度を高めることが可能となる。このことは、摩耗量の検知精度を大幅に向上することにつながる。
【００５５】
そして、本実施形態のセンサは、ＡＢＳ樹脂に無電解ニッケルめっき膜を形成したものであるため、耐食性が高く、例えば海水中のような、悪環境下でも確実な摩耗の検出が可能となる。
【００５６】
また、センサブロックにめっきをするだけの簡単な構造であるため、低コストかつ大量生産が可能となる。
【００５７】
そして、機械的な構成であるセンサ形状と、電気的な構成である回路配置が一体的になされているので、振動により電極が移動するなどして測定誤差が生じるおそれがなく、また、計測ピッチを任意に精度良く設定することが可能である。
【００５８】
図５と図６は、本発明の第１実施形態の摩耗センサを軸受部に取り付けた状態を示す図である。図６は、図５のＡ部の拡大図である。
【００５９】
摩耗センサ１は、軸受４０の側面に空けた貫通穴に挿入され、摩耗センサ１の先端面２ａが、軸受４０（構成部材）の内面（摺動面）４０ａとほぼ同一面上となるよう取り付けられ、接着剤等により固定される。
【００６０】
図７は、本発明の第１実施形態の摩耗センサの作用を説明する図である。図７は、回転軸３０との摺動により、軸受４０の摩耗が、摺動面４０ａから４０ａ’までの長さWだけ進行した状態を示している。
【００６１】
軸受４０の内面部４０ａの摩耗が進行すると、それに伴い、摩耗センサ１の一番摺動面に近い場所に位置する、摩耗深さの基準とするために露出させた上面２ａ及び段２０ａも、図７に示すように、摩耗が進行してゆく。そして、導電膜５１ａが失われ、導電膜５０ａと導電膜５２との電気的接続が切断されることとなる。すなわち、段２０ａに対応する回路Ａの導通が切断され、測定装置７における回路Ａの抵抗値が、無限大となる。このリード線３ａと３ｆ間の抵抗値が、無限大となることを検知することにより、段２０ａが摩耗し始めたことを検知することができる。
【００６２】
その後、軸受４０の摩耗とともに、段２０ａがさらに摩耗し、摩耗が段差Ｌ１進行したところで、センサブロック２の段２０ａは、摩耗により消滅する。そして、次に回転軸３０の表面は、段２０ｂの表面２ｂに接触し始める。
【００６３】
そして、上面２ｂ上の導電膜５１ｂが摩耗すると、導電膜５０ｂと導電膜５２との電気的接続が、切断されることとなる。そして、段２０ｂにおける回路Ｂの導通が切断される。このリード線３ｂと３ｆ間の抵抗値が、無限大となることを検知することにより、センサブロック２の段２０ｂが摩耗し始めたこと、すなわち、摩耗がＬ１進行したことを検知することができる。
【００６４】
なお、導電膜であるニッケルめっきの膜厚は１０μｍ程度と、非常に薄いため、摩耗量の検知に際し、導電膜の厚さを無視することができ、センサブロック２の段２０ａ〜２０ｅの段差をそのまま軸受４０の摩耗量とすることができる。
【００６５】
以後、摩耗センサ１の摩耗が進行するにつれて、センサブロック２の段２０ｂが消滅すると、上面２ｃ上の導電膜５１ｃが摩耗し、回路Ｃの導通が失われることにより、摩耗がＬ２進行したことが検知でき、センサブロック２の段２０ｃが消滅すると、上面２ｄ上の導電膜５１ｄが摩耗し、回路Ｄの導通が失われることにより、摩耗がＬ３進行したことが検知でき、センサブロック２の段２０ｄが消滅すると、上面２ｅ上の導電膜５１ｅが摩耗し、回路Ｅの導通が失われることにより、摩耗がＬ４進行したことが検知できる。
【００６６】
この摩耗センサ１の摩耗量Ｌ１〜Ｌ４は、そのまま軸受４０の内面４０ａの摩耗量と同一であるため、摩耗センサ１の摩耗を段階的に検出することにより、軸受４０の摩耗量を段階的に検知することができる。
【００６７】
一般に、回路の導通が切断された状態、すなわち抵抗値が無限大の状態を検出することは容易であるため、確実な摩耗を検知することが出来る。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態の摩耗センサによれば、センサブロック２上面の導電膜が摩耗したときの回路の切断を検出することにより、軸受の摩耗量を段階的に検知することができる。検出法としては電気抵抗のみの単純な方法であるため、外乱に強く摩耗判定が容易である。また、実際の摩耗量を測定するため、誤差のない正確な測定が可能となる。
【００６９】
そして、摩耗量の変化を段階的に把握できるため、摩耗量の変化の傾向を把握でき、機械システムの余寿命と最適なメンテナンスの時期を予測が可能となる。
（第２実施形態）
本発明の第１実施形態においては、摩耗センサ１の摩耗を検知するための回路が、各段部に対応して複数設けられていたが、本発明の第２実施形態では複数の回路を、センサブロック２の表面上で一体化することにより、摩耗センサ１からのリード線３の数を減少させている点が特徴である。
【００７０】
以下、本発明の第２実施形態である摩耗センサについて、図を参照して詳細に説明をする。なお、以下の説明の中では、第１実施形態の摩耗センサと同じ部分等については同じ符号を用いることとする。
【００７１】
センサブロック２の外形は、図１、図２に示す第１実施形態のタイプの摩耗センサと同様である。センサブロック２の表面に形成されの導電膜５の形状や、センサブロック２に複数の抵抗体６３が取り付けられている点が第１実施形態のタイプの摩耗センサと相違する。
【００７２】
図８は、図２に示すセンサブロック２（本体部）の表面上に形成された導電膜を示す図である。図２に示すセンサブロック２の正面２ｈには、一定の間隔をもって導電膜６０ａ〜６０ｅが形成され、上面２ａ〜２ｅには、導電膜６１ａ〜６１ｅがそれぞれ形成され、段側面２２ａ〜２２ｄには、各々導電膜６４ａ〜６４ｄが形成されている。
【００７３】
また、センサブロック２の正面２ｈには、抵抗値がｒ（Ω）である抵抗体６３ａ〜６３ｄが取り付けられている。
【００７４】
抵抗体６３ａの一端は、導電膜６０ａに、はんだ付け等により接続し、他端は、導電膜６０ｂに接続している。抵抗体６３ｂの一端は、導電膜６０ｂに接続し、他端は、導電膜６０ｃに接続している。抵抗体６３ｃの一端は、導電膜６０ｃに接続し、他端は、導電膜６０ｄに接続している。抵抗体６３ｄの一端は、導電膜６０ｄに接続し、他端は、導電膜６０ｅに接続している。
【００７５】
なお、抵抗体の抵抗値ｒ（Ω）は、導電膜の抵抗値（ほぼ０Ω）と比較して十分に大きいものとする。
【００７６】
導電膜６０ａ〜６０ｅは、各々導電膜６１ａ〜６１ｅに接続し、電気的導通が図られている。また、導電膜６１ａ〜６１ｅは、各々の間に位置する段側面の導電膜６４ａ〜６４ｄにより接続し、電気的導通が図られている。
【００７７】
そして、導電膜６０ａにはリード線３ｇが接続し、導電膜６０ｅにはリード線３ｈが接続し、これらリード線は、外部の信号処理装置６の入力端子６ｇと６ｈにそれぞれ接続している。
【００７８】
なお、導電膜の構成は上記に限られず、例えば、段側面の導電膜６４ａ〜６４ｄのかわりに、第１実施形態と同様にセンサブロック２の裏面２ｉに導電膜を形成し、共通のリード線を引き出すことも可能である。
【００７９】
図９は、本発明の第２実施形態の摩耗センサの電気的構成を示すブロック図である。図中の太線及び斜線部は、導電体が形成された導電路を示している。
【００８０】
摩耗センサ１のリード線３ｇは、信号処理装置６の入力端子６ｇに接続しており、摩耗センサ１のリード線３ｈは、信号処理装置６の入力端子６ｈに接続している。そして、信号処理装置６は測定装置７（測定部）と接続している。
【００８１】
そして、リード線３ｇと導電膜６０ａと導電膜６４ａと導電膜６１ｂと導電膜６０ｂと導電膜６４ｂと導電膜６１ｃと導電膜６０ｃと導電膜６４ｃと導電膜６１ｄと導電膜６０ｄと導電膜６４ｄと導電膜６１ｅと導電膜６０ｅとリード線３ｈとが順に直列に接続し、リード線３ｇが信号処理装置６の入力端子６ｇに接続し、リード線３ｈが信号処理装置６の入力端子６ｈに接続することからなる回路Ｆが形成される。
【００８２】
そして、この回路Ｆには、一端が導電膜６０ａと、他端が導電膜６０ｂに接続し、導電膜６１ｂ及び６４ａと電気的に並列の位置で回路Ｆに接続する抵抗体６３ａと、一端が導電膜６０ｂと、他端が導電膜６０ｃに接続し、導電膜６１ｃ及び６４ｂと電気的に並列の位置で回路Ｆに接続する抵抗体６３ｂと、一端が導電膜６０ｃと、他端が導電膜６０ｄに接続し、導電膜６１ｄ及び６４ｃと電気的に並列の位置で回路Ｆに接続する抵抗体６３ｃと、一端が導電膜６０ｄと、他端が導電膜６０ｅに接続し、導電膜６１ｅ及び６４ｄと電気的に並列の位置で回路Ｆに接続する抵抗体６３ｄと、が設けられている（回路部）。
【００８３】
信号処理装置６に接続する測定装置７（測定部）が、回路Ｆの抵抗値を測定し、抵抗値の変化を検知することにより、各段２０ａ〜２０ｅの摩耗を段階的に検知する。
【００８４】
軸受４０の内面部４０ａの摩耗が進行すると、それに伴い摩耗センサ１の一番摺動面に近い場所に位置する、摩耗深さの基準とするために露出させた上面２ａ及び段２０ａも、図７に示すように、摩耗が進行してゆく。
【００８５】
そして、段２０ａが摩耗により消滅すると、段２０ａの側面部の導電膜６４ａと段２０ｂの上面２ｂ上の導電膜６１ｂとが失われ、導電膜６０ａと導電膜６０ｂとの電気的接続において、導電膜６１ｂ、６４ａと抵抗体６３ａとからなる並列回路から、抵抗体６３ａのみを経由する回路へ変化する。
【００８６】
すなわち、測定装置７における測定値が、導電膜６１ｂ及び６４ａの抵抗値である、ほぼ０（Ω）から、抵抗体６３ａの抵抗値であるｒ（Ω）となる。このリード線３ｇと３ｈ間の抵抗値が、ｒ（Ω）となることを検知することにより、段２０ａが摩耗により消滅したこと、すなわち、摩耗が、段差Ｌ１進行したことを検知できる。
【００８７】
その後、軸受４０の摩耗とともに段２０ｂがさらに摩耗し、段２０ｂが摩耗により消滅すると、段２０ｂの側面部の導電膜６４ｂと段２０ｃの上面２ｃの導電膜６１ｃとが失われ、導電膜６０ｂと導電膜６０ｃとの電気的接続において、導電膜６１ｃ、６４ｂと抵抗体６３ｂとからなる並列回路から、抵抗体６３ｂのみを経由する回路へ変化する。
【００８８】
すなわち、測定装置７における測定値が、抵抗体６３ａの抵抗値ｒ（Ω）から、抵抗体６３ａと６３ｂの抵抗値の合計である２ｒ（Ω）となる。このリード線３ｇと３ｈ間の抵抗値が、２ｒ（Ω）となることを検知することにより、段２０ｂが摩耗により消滅したこと、すなわち摩耗が段差Ｌ２進行したことを検知できる。
【００８９】
以後、摩耗センサ１の摩耗が進行するにつれて、上面２ｄ上の導電膜６１ｄが摩耗すると、導電膜６０ｃと導電膜６０ｄとの電気的接続が切断されることとなる。そして、導電膜６０ｃと導電膜６０ｄとの電気的接続において、導電膜６１ｄ、６４ｃと抵抗体６３ｃとからなる並列回路から、抵抗体６３ｃのみを介する回路へと変化する。すなわち、測定装置７における抵抗が、抵抗体６３ａと抵抗体６３ｂと抵抗体６３ｃの抵抗値の和である３ｒ（Ω）となる。このリード線３ｇと３ｈ間の抵抗値が３ｒ（Ω）となることを検知することにより、センサブロック２の段２０ｃが摩耗により消滅したこと、すなわち、摩耗がＬ３進行したことを検知することができる。
【００９０】
そして、上面２ｅ上の導電膜６１ｅが摩耗すると、導電膜６０ｄと導電膜６０ｅとの電気的接続が切断されることとなる。そして、導電膜６０ｄと導電膜６０ｅとの電気的接続において、導電膜６１ｅ、導電膜６４ｄと抵抗体６３ｄとからなる並列回路から、抵抗体６３ｄのみを介する回路へと変化することとなる。すなわち、測定装置７における抵抗が、抵抗体６３ａと抵抗体６３ｂと抵抗体６３ｃと抵抗体６３ｄの抵抗値の和である４ｒ（Ω）となる。このリード線３ｇと３ｈ間の抵抗値が、４ｒ（Ω）となることを検知することにより、センサブロック２の段２０ｄが摩耗により消滅したこと、すなわち、摩耗がＬ４進行したことを検知することができる。
【００９１】
この摩耗センサ１の摩耗量Ｌ１〜Ｌ４は、そのまま軸受４０の内面の摩耗量と同一であるため、摩耗センサ１の摩耗を段階的に検出することにより、軸受４０の摩耗量を段階的に検知することができる。
【００９２】
なお、本実施形態の摩耗センサでは、リード線を２本設け、信号処理装置６に入力することとしているが、これに限られず、例えば、リード線３ｇ、３ｈの一方を機器本体にアースしてもよい。この方式によれば、信号処理装置６へ引き出すリード線を１本とすることができるため、より簡易なセンサへの配線とすることができる。
【００９３】
本発明の第２実施形態の摩耗センサによれば、第１実施形態の摩耗センサの効果に加えて、段部の導電膜に対応して、抵抗体を複数並列に取り付けることにより、摩耗センサからのリード線の数を減らすことができる。また、センサ使用前にセンサ本体の抵抗値が０Ωであることを確認することにより、センサの健全性を確認することができる。
【００９４】
以上説明した、上記各実施形態は、様々な変更や改良が加えられて実施されうるものである。
【００９５】
そして、本発明の各実施形態の摩耗センサは、電気抵抗の変化により摩耗量を計測するものであるので、上述したようにめっき技術を利用したものだけではなく、ＩＣチップ製造技術を転用し、基板材料にシリコンを用い、エッチングなどの処理により回路パターンを焼き付けることにより、摩耗センサをさらに小型化することができる。同様に、プリント基板の技術も適用が可能である。
【００９６】
また、上記各実施形態では、主に軸受に摩耗センサを適用する場合について説明したが、本発明の摩耗センサは、軸受の摩耗を検出するのみではなく、例えば、工作機械の切削工具や、自動車のタイヤ及びブレーキパッドや、一般機械の摺動部や、圧延機のロール等の摺動面の摩耗の検出が可能であり、また、長い軸（シャフト）の中央部、回転体等の触れ回りの計測（ギャップセンサー機能）や、鉄道レール等の摩耗の検出や、工作機械のガイドレール等の摺動部の摩耗の検出や、軸の軸方向（スラスト）の変位量の検出に広く適用できるものである。
【実施例】
【００９７】
本発明の第１実施形態のタイプの摩耗センサの実施例について、以下に説明をする。
【００９８】
本摩耗センサの有効性を実証するために、実際に軸受に摩耗センサを取付け、軸受の摩耗を測定した。竪型ポンプの水中軸受を想定し、実機とほぼ同寸法の実験装置を製作し実験を行った。摩耗センサの段部は４段であり、摩耗センサの検出深さである段差Ｌ１〜Ｌ３はそれぞれ、０．４３ｍｍ、０．９６ｍｍ、１．４８ｍｍである。
【００９９】
図１０は、本摩耗センサによる摩耗量の測定結果を示す図である。
【０１００】
縦軸は、抵抗値（electric resistance）（Ω）と摩耗量（wear depth）（ｍｍ）を示しており、横軸が経過時間（time）（秒）を示している。また図中の黒線は、検出された抵抗値の変化を示しており、黒色四角■でプロットされた点は、摩耗センサの摩耗量を示している。また、点線は、レーザー変位計で測定した軸受の実際の摩耗量を示している。
【０１０１】
図１０からわかるように、ある時間（図中のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）において摩耗センサの抵抗値が、無限大に変化していることがわかる。
【０１０２】
Ａにおいては、摩耗センサの１段目の段である段２０ａの導電膜５１ａが、回転軸との接触による摩耗により失われ、抵抗値が無限大となるためである。これにより、軸受の摩耗が開始したことがわかる。
【０１０３】
同様に、Ｂにおいては、摩耗センサの２段目の段である段２０ｂの導電膜５１ｂが、摩耗により失われ、これにより、電気的導通が失われ、抵抗値が無限大となる。したがって、摩耗が段差Ｌ１分の０．４３ｍｍ進んだこととなる。そして、ＣではＬ２分の０．９６ｍｍ、ＤではＬ３分の１．４８ｍｍ摩耗が進んだことがわかる。
【０１０４】
レーザー変位計で軸受の摩耗量を測定した結果（図中の点線）と比較すると、僅かに誤差があるものの、精度良く摩耗量が検知できていることがわかる。
【０１０５】
よって、本摩耗センサを実機に組み込んだ場合にも、オンラインで摩耗量を計測することができ、実機が運転中の場合にも、摩耗量の変化の傾向より軸受の異常予知診断をすることができることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の第１実施形態の摩耗センサの外観を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態の摩耗センサのセンサブロックの斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態の摩耗センサの導電膜の形状を示す図である
【図４】本発明の第１実施形態の摩耗センサの電気的構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態の摩耗センサを軸受に取り付けた状態を示す図である。
【図６】図５のＡ部の拡大図である。
【図７】本発明の第１実施形態の摩耗センサの摩耗が進んだ状態を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態の摩耗センサの導電膜の形状を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態の摩耗センサの電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の摩耗センサによる軸受の摩耗の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１：摩耗センサ
２：センサブロック
３：リード線
４：サポートブロック
５：導電膜
６：信号処理装置
７：測定装置
２０：段
【図１】
2006064487.tif 000003
【図２】
2006064487.tif 000004
【図３】
2006064487.tif 000005
【図４】
2006064487.tif 000006
【図５】
2006064487.tif 000007
【図６】
2006064487.tif 000008
【図７】
2006064487.tif 000009
【図８】
2006064487.tif 000010
【図９】
2006064487.tif 000011
【図１０】
2006064487.tif 000012