(57)【要約】【課題】検知領域に集積する摩耗粉を増やして、摩耗粉の検知感度を向上させる。【解決手段】電極間に磁場を印加し、潤滑油中に浮遊する磁性粉を電極間に集積して、電極間の電気抵抗の低下を検知するセンサであって、電極間の少なくとも一部に磁性粉が集積可能な検知領域が設けられ、検知領域以外の電極の周囲の空間である非検知領域において磁性粉の集積が抑制された、ことを特徴とするものである。【選択図】図３
2018163133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間に磁場を印加し、潤滑油中に浮遊する磁性粉を前記電極間に集積して、前記電極間の電気抵抗の低下を検知するセンサであって、
前記電極間の少なくとも一部に前記磁性粉が集積可能な検知領域が設けられ、
前記検知領域以外の前記電極の周囲の空間である非検知領域において前記磁性粉の集積が抑制された、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記電極が、
第１電極と、
第２電極と、を含み、
前記第１電極と前記第２電極との間にギャップ部が設けられ、
前記ギャップ部の少なくとも一部に、前記磁場が印加される検知領域が設けられた、
請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記第１電極が、前記磁場を生じさせる磁石である、
請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記磁場を生じさせる磁石を更に備えた、
請求項２に記載のセンサ。
【請求項５】
前記非検知領域において、前記電極を被覆して前記磁性粉の集積を抑制する被覆部材を備えた、
請求項３から請求項４のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記磁石の全周が磁石用被覆部材によって被覆された、
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項７】
前記磁場が、前記検知領域に選択的に印加される、
請求項３から請求項６のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項８】
前記検知領域が複数設けられた、
請求項３から請求項７のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項９】
第１検知領域と第２検知領域を有し、
前記磁石のＮ極に隣接して前記第１検知領域が設けられ、
前記磁石のＳ極に隣接して前記第２検知領域が設けられた、
請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
複数の前記第２電極を備え、
前記複数の第２電極と前記第１電極との間にそれぞれ前記ギャップ部が設けられ、
前記ギャップ部のそれぞれに前記検知領域が設けられた、
請求項８に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記複数の検知領域において、ギャップ長がそれぞれ異なる、
請求項１０に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記第１電極と前記第２電極の電極対を複数備え、
前記複数の電極対において、ギャップ長がそれぞれ異なる、
請求項８に記載のセンサ。
【請求項１３】
外周部に幅の狭い凹部を有し、
前記凹部の奥部に前記検知領域が設けられた、
請求項３から請求項１２のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記検知領域と外部空間との間に配置された、大粒子径の異物の通過を阻止するフィルタ部材を備えた、
請求項３から請求項１３のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記検知領域から外部に磁束が漏れないように構成された、
請求項３から請求項１４のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１６】
前記検知領域が、
前記第１電極に形成された第１平面と、
前記第２電極に形成された、第１平面と平行に対向する第２平面と、で挟まれた領域であり、
前記磁束が、前記検知領域において、前記第１平面及び前記第２平面と垂直に交わる、
請求項３から請求項１５のいずれか一項に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
減速機等の機械装置では、歯車や軸受等の機械部品の損傷を防止するため、機械部品を収容するハウジング内に潤滑油が貯められている。潤滑油内には、機械装置の運転時に機械部品が摩耗することにより、摩耗粉（主に鉄粉）が混入する。
【０００３】
一般に、機械部品の摩耗が進んで故障率曲線（バスタブ曲線）における摩耗故障期に入ると、潤滑油への摩耗粉の混入量（機械部品における摩耗粉の発生量）が増加する。予防保全を行うためには、摩耗粉の発生量増加を適切なタイミングで検知する必要がある。
【０００４】
例えば特許文献１に、オイル内の金属粉量を検知するセンサが記載されている。特許文献１に記載のセンサは、永久磁石を有するセンサヘッド部と、センサヘッド部の先端面に設けられたカップ状電極と、センサヘッド部の外周面に並べて配置された複数の棒状導電体を備えている。永久磁石によって磁場が印加される棒状導電体とカップ状電極の対向する端面間（検知領域）に摩耗粉が集積して導電体が短絡すると、センサの出力が変化する。特許文献１では、センサの出力が変化することにより、オイルの汚れ具合を検知することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３１３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のセンサでは、検知領域以外の周辺空間にも磁束が漏れ出して、検知領域以外の箇所にも摩耗粉が集積するため、検知領域に集積する摩耗粉が少なくなり、検知感度が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、摩耗粉等の磁性粉を検知領域に効率的に集積させることにより、センサが磁性粉を検知する感度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に係るセンサは、電極間に磁場を印加し、潤滑油中に浮遊する磁性粉が存在する磁性粉を電極間に集積して、電極間の電気抵抗の低下を検知するセンサであって、電極間の少なくとも一部に磁性粉が集積可能な検知領域が設けられ、検知領域以外の電極の周囲の空間である非検知領域において磁性粉の集積が抑制された、ことを特徴とする。
【０００９】
上記のセンサにおいて、第１電極と、第２電極と、を含み、第１電極と第２電極との間にギャップ部が設けられ、ギャップ部の少なくとも一部に、磁場が印加される検知領域が設けられた構成としてもよい。
【００１０】
上記のセンサにおいて、第１電極が、磁場を生じさせる磁石である構成としてもよい。
【００１１】
上記のセンサにおいて、磁場を生じさせる磁石を更に備えた構成としてもよい。
【００１２】
上記のセンサにおいて、非検知領域において、電極を被覆して磁性粉の集積を抑制する、非磁性体の被覆部材を備えた構成としてもよい。
【００１３】
上記のセンサにおいて、磁石の全周が磁石用被覆部材によって被覆された構成としてもよい。
【００１４】
上記のセンサにおいて、磁場が、検知領域に選択的に印加される構成としてもよい。
【００１５】
上記のセンサにおいて、検知領域が複数設けられた構成としてもよい。
【００１６】
上記のセンサにおいて、第１検知領域と第２検知領域を有し、磁石のＮ極に隣接して第１検知領域が設けられ、磁石のＳ極に隣接して第２検知領域が設けられた構成としてもよい。
【００１７】
上記のセンサにおいて、複数の第２電極を備え、複数の第２電極と第１電極との間にそれぞれギャップ部が設けられ、ギャップ部のそれぞれに検知領域が設けられた構成としてもよい。
【００１８】
上記のセンサにおいて、複数の検知領域において、ギャップ長がそれぞれ異なる構成としてもよい。
【００１９】
上記のセンサにおいて、第１電極と第２電極の電極対を複数備え、複数の電極対において、ギャップ長がそれぞれ異なる構成としてもよい。
【００２０】
上記のセンサにおいて、外周部に幅の狭い凹部を有し、凹部の奥部に検知領域が設けられた構成としてもよい。
【００２１】
上記のセンサにおいて、検知領域と外部空間との間に配置された、大粒子径の異物の通過を阻止するフィルタ部材を備えた構成としてもよい。
【００２２】
上記のセンサにおいて、検知領域から外部に磁束が漏れないように構成された構成としてもよい。
【００２３】
上記のセンサにおいて、検知領域が、第１電極に形成された第１平面と、第２電極に形成された、第１平面と平行に対向する第２平面と、で挟まれた領域であり、磁束が、検知領域において、第１平面及び第２平面と垂直に交わる構成としてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、非検知領域において磁性粉の集積が抑制されるため、磁性粉を検知領域に効率的に集積させることを可能にし、その結果、センサの検知感度が向上し、摩耗粉の発生量増加を確実に（高い信頼性で）検知することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る産業用ロボットの側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る産業用ロボットに備えられる関節部及びその周辺の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係るセンサの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例２に係るセンサの構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例３に係るセンサの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例４に係るセンサの構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例５に係るセンサの構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例６に係るセンサの構成を示す図である。
【図９】本発明の実施例７に係るセンサの構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施例８に係るセンサの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、本発明の一実施形態として、産業用ロボットを例に取り説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る産業用ロボット１の側面図である。産業用ロボット１は、６軸の垂直多関節ロボットである。
【００２８】
図１に示されるように、産業用ロボット１は、床、壁又は天井等に産業用ロボット１を取り付けるための取付部１１と、アームＡ１〜Ａ５及び関節部Ｊ１〜Ｊ６を備えている。関節部Ｊ１は、取付部１１とアームＡ１とを可動に連結する。関節部Ｊ２は、アームＡ１とアームＡ２とを可動に連結する。関節部Ｊ３は、アームＡ２とアームＡ３とを可動に連結する。関節部Ｊ４は、アームＡ３とアームＡ４とを可動に連結する。関節部Ｊ５は、アームＡ４とアームＡ５とを可動に連結する。産業用ロボット１の先端部（関節部Ｊ６の先端部）には、不図示のハンドピースが取り付けられる。
【００２９】
各関節部Ｊ１〜Ｊ６は、それぞれ駆動用のサーボモータ及び減速機を備えている。関節部Ｊ１〜Ｊ６の基本的な構成は共通しているため、以下、関節部Ｊ１〜Ｊ６を代表して関節部Ｊ２について具体的な構成を説明し、関節部Ｊ１、Ｊ３〜Ｊ６については詳細の説明を省略する。
【００３０】
図２は、関節部Ｊ２及びその周辺の構成を示す部分断面図である。図２に示されるように、関節部Ｊ２は、フランジ１０、減速機２０及びサーボモータ３０を備えている。
【００３１】
フランジ１０は関節部Ｊ２のフレームであり、減速機２０及びサーボモータ３０のケースがフランジ１０に取り付けられる。また、フランジ１０は、アームＡ１に固定される。フランジ１０は、中空部（空間Ｓ）を有する略筒状の部材である。フランジ１０の軸方向両端の開口部は、それぞれ減速機２０及びサーボモータ３０により塞がれ、密閉された空間Ｓが形成される。空間Ｓ内には潤滑油が充填され、フランジ１０はオイルバスとしても機能する。
【００３２】
減速機２０は、フランジ１０に取り付けられたケース２０６と、サーボモータ３０の出力軸３１に接続された入力軸２０２と、アームＡ２に固定された出力軸２０４を備えている。入力軸２０２及び出力軸２０４は、ケース２０６に対して回転軸ＡＸ周りに回転可能に支持されている。サーボモータ３０の出力は、入力軸２０２を介して減速機２０に入力され、減速機２０によって減速された後、出力軸２０４を介してアームＡ２に伝達される。この構成により、サーボモータ３０を回転駆動すると、アームＡ２がアームＡ１に対して回転軸ＡＸ周りに回転駆動されるようになっている。
【００３３】
減速機２０の歯車機構が収容されるケース２０６内の空間は、フランジ１０内の空間Ｓと連絡している。減速機２０が作動すると、ケース２０６内の歯車機構の回転に伴い、ケース２０６内の空間とフランジ１０内の空間Ｓとの間で潤滑油の循環が生じる。この潤滑油の循環により、減速機２０の内部で発生した摩耗粉がフランジ１０内の空間Ｓに排出される。
【００３４】
空間Ｓ内には、潤滑油中に浮遊する摩耗粉の増加を検知するためのセンサ４０が支持部材２１４に取り付けられている。センサ４０は、磁石によって摩耗粉を電極間のギャップ部に集積させて、電極間の電気抵抗の変化によって潤滑油中の摩耗粉の量を検知するセンサである。センサ４０には、複数のバリエーションが考えられる。図３〜図１０の夫々に、センサ４０のバリエーションの一部を例示する。なお、センサ４０はケース２０６内に配置しても良い。
【００３５】
［実施例１］
図３は、本発明の実施例１に係るセンサ４０Ａの構成を示す図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、センサ４０Ａの平面図、右側面図、正面図である。図３（ｄ）は、図３（ａ）のＡＡ−ＡＡ線における断面図である。図３（ｅ）は、図３（ｃ）のＢＡ−ＢＡ線における断面図である。また、以下の説明において、図３（ｅ）における左右方向をＸ軸方向、上下方向をＹ軸方向、図３（ｄ）における上下方向をＺ軸方向（高さ方向、軸方向）と呼ぶ。また、図３（ｄ）における上方（Ｚ軸正方向）を上、下方（Ｚ軸負方向）を下と呼ぶ。なお、センサ４０Ａは、使用時には、いずれの方向を鉛直方向に向けてもよい。
【００３６】
図３に示されるように、センサ４０Ａは、永久磁石４０２Ａ、箱状電極（電極）４０６Ａ、保持部材４０８Ａ及びジャケット部材４１０Ａを備えている。なお、図３（ｄ）に示されるように、信号線４１は箱状電極４０６Ａに接続され、信号線４２は永久磁石４０２Ａに接続されている。これにより、永久磁石４０２Ａは磁石と電極とを兼ねている。
【００３７】
箱状電極４０６Ａは、例えば鉄やフェライトコア、ケイ素鋼等の導電性を有する磁性材料によって形成された磁性体の部材である。箱状電極４０６Ａは、略円筒状であるが、その軸方向における一端側（図３における下側）の開口部が底部４０６Ａａで塞がれ、上面に開口部を有する、円筒箱状となっている。なお、箱状電極４０６Ａの形状は、箱状のみならず、上面のみ開口した直方体形状や下面が塞がれた多角管形状などの電極でもよい。さらに、電極４０６Ａは、非磁性体の銅などでも良い。
【００３８】
箱状電極４０６Ａの中空部には、非磁性体（絶縁体）である樹脂製の保持部材４０８Ａ（被覆部材）が配置されている。保持部材４０８Ａの上部中央には、永久磁石４０２Ａが埋め込まれている。
【００３９】
すなわち、箱状電極４０６Ａは、永久磁石４０２Ａが埋設された保持部材４０８Ａを取り囲う位置に配置されている。なお、永久磁石４０２Ａの形状は、直方体状に限らず、円柱状や多角柱状など、他の形状としてもよい。
【００４０】
図３（ｅ）に示されるように、永久磁石４０２Ａの外形は、箱状電極４０６Ａの内周よりも小さい。そのため、永久磁石４０２Ａと箱状電極４０６Ａとの間には、永久磁石４０２Ａの全周に亘って（永久磁石４０２Ａを取り囲う位置に）ギャップ部ＧＡが形成されている。言い換えると、永久磁石４０２Ａと箱状電極４０６Ａは、ギャップ部ＧＡを介して対向配置されている。
【００４１】
永久磁石４０２Ａは電極としての機能を兼ねている。永久磁石４０２Ａ、箱状電極４０６Ａの各電極には、出力ライン（図２及び図３に示される信号線４１、４２）が接続されている。なお、例えば永久磁石４０２Ａの上面等に、磁性体である別の電極が取り付けられていてもよい。また、永久磁石４０２Ａは、磁石や電磁石でも良く、磁石を銅などの非磁性体で被覆しこの銅に信号線４２を接続しても良い。
【００４２】
出力ラインの出力端は、センサ４０Ａの抵抗値をモニタして、抵抗値の変動から潤滑油の劣化を判定するセンサ駆動回路（不図示）と接続されている。一定量を超える摩耗粉がギャップ部ＧＡに集積する（概略的にはギャップ部ＧＡが摩耗粉で埋まる）と、永久磁石４０２Ａと箱状電極４０６Ａとの間の電気抵抗が低下して（短絡して）、出力ラインの出力レベルが変化する。センサ駆動回路は、この電気抵抗の低下により潤滑油の劣化を検知する。また、電気抵抗の低下には、非通電と電通によるオンオフ信号も含まれ、非通電と通電の２つの状態で検知（以下、「デジタル検知」と言う）しても良い。
【００４３】
センサ駆動回路は、有線又は無線により、マニピュレータ等の上位制御装置に接続されている。回路基板４３は、出力ラインの出力（センサ４０Ａの出力）を上位制御装置に常時送信してもよく、また、省電力化のため、上位制御装置に間欠的（所定の時間間隔毎）に送信してもよい。
【００４４】
上位制御装置は、回路基板４３より受け取った出力ラインの出力レベルの変化を検知すると、所定の報知手段（表示装置や音声出力装置）により、例えば減速機２０のメンテナンスを促す警告を発する。
【００４５】
永久磁石４０２Ａは、図３（ｄ）の矢印ＭＡ方向に着磁されている。そのため、図３（ｄ）に示される磁束経路φＡが形成される。永久磁石４０２Ａの全周に亘るギャップ部ＧＡの中で、磁束経路上に位置する領域には強い磁束が流れる。また、永久磁石４０２ＡのＳ、Ｎの各磁極近傍に位置する領域にも強い磁束が流れる。以下、説明の便宜上、この領域を「検知領域」と記し、本実施例１における検知領域に符号「ＧＡ」を付す。
【００４６】
ギャップ部ＧＡには、永久磁石４０２Ａの磁力により、潤滑油へ混入した機械部品の摩耗粉が吸着される。摩耗粉は、特に、強い磁束が流れる検知領域ＤＡに吸着される。検知領域ＤＡには、安定した量（例示的には、潤滑油への混入量に大凡比例した量）の摩耗粉が吸着される。
【００４７】
ギャップ部ＧＡのうち、検知領域ＤＡ以外の領域（以下、「非検知領域」と記す。）は、永久磁石４０２Ａとの距離が遠く離れている。そのため、永久磁石４０２Ａとの距離が離れた非検知領域には、ほとんど磁束が流れず、摩耗粉が殆ど吸着されない。
【００４８】
このように、本実施例１では、永久磁石４０２Ａとギャップ部ＧＡとが適切な位置関係で配置されることにより、ギャップ部ＧＡ内の限られた領域が検知領域ＤＡとして設定されている。吸着量が安定した検知領域ＤＡに摩耗粉が集中的に吸着されるため、センサ４０Ａの出力が安定する。そのため、上位制御装置は、摩耗粉の発生量増加を確実に（高い信頼性で）検知することができる。デジタル検知の場合においても、摩耗粉の発生量増加を検出して通電状態となり、検知信号を発信できる。
【００４９】
附言するに、ギャップ部ＧＡのうち、検知領域ＤＡから離れた領域ほど磁束が弱くなり、摩耗粉の吸着量が安定しない。言い換えると、このような領域には、典型的には、潤滑油への混入量に比例しない量の摩耗粉が吸着される。非検知領域に吸着された摩耗粉は、吸着量が不安定であることから、センサ４０Ａにとってはノイズとなり得る。
【００５０】
そこで、本実施例１では、樹脂製のジャケット部材４１０Ａ（被覆部材）がギャップ部ＧＡの上面に接着等によって取り付けられている。ジャケット部材４１０Ａは、ギャップ部ＧＡのうち、検知領域ＤＡのみを外観に露出させる。言い換えると、ジャケット部材４１０Ａは、ギャップ部ＧＡのうち、非検知領域を覆い隠す。
【００５１】
ジャケット部材４１０Ａをギャップ部ＧＡの上面に取り付けることにより、非検知領域（より正確には、当該領域の上方に位置するジャケット部材４１０Ａの面）では、永久磁石４０２Ａとの距離が遠く離れる。そのため、永久磁石４０２Ａとの距離が離れたジャケット部材４１０Ａの外面には、摩耗粉が殆ど吸着されない。従って、本実施例１では、摩耗粉の吸着領域が検知領域ＤＡに実質的に制限される。
【００５２】
本実施例では、永久磁石４０２Ａの上面と箱状電極４０６Ａの上端面とが同一平面上に配置されている。また、センサ４０Ａは、永久磁石４０２Ａ及び箱状電極４０６Ａの形状、サイズ、配置等により、ギャップＧＡにおいて磁束φＡが永久磁石４０２Ａの上面と平行に流れるように構成されている。そのため、磁束φＡが磁束経路φＡから外れてセンサ４０Ａの外部にほとんど漏れ出ることがなく、摩耗粉は、センサ４０Ｆの外表面等の非検知領域（検知領域ＤＡ以外の箇所）には集積せず、専ら検知領域ＤＡ内で磁束φＡに拘束されて集積する。
【００５３】
［実施例２］
図４は、本発明の実施例２に係るセンサ４０Ｂの構成を示す図である。図４（ａ）、図４（ｂ）は、それぞれ、センサ４０Ｂの平面図、正面図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）のＡＢ−ＡＢ線における断面図である。図４（ｄ）は、図４（ｂ）のＢＢ−ＢＢ線における断面図である。なお、以降の実施例において、前出の実施例と重複する内容の説明は、適宜簡略又は省略する。
【００５４】
図４に示されるように、センサ４０Ｂは、永久磁石４０２Ｂ、箱状電極４０４Ｂ（第１電極）、箱状電極４０６Ｂ（第２電極）及び保持部材４０８Ｂ（磁石用被覆部材）を備えている。なお、図４（ｃ）に示されるように、信号線４１は箱状電極４０４Ｂに接続され、信号線４２は箱状電極４０６Ｂに接続されている。磁石用被覆部材で前記磁性粉の集積を抑制するようにしても良い。
【００５５】
箱状電極４０４Ｂ及び４０６Ｂは、それぞれ、軸方向における一端側の開口部が塞がれた（言い換えると、他端側のみ開口した）円筒状の部材である。箱状電極４０４Ｂは、開口部を箱状電極４０６Ｂに向けて配置されている。箱状電極４０６Ｂは、開口部を箱状電極４０４Ｂに向けて、箱状電極４０４Ｂと開口部を向かい合わせるように同心に配置されている。
【００５６】
保持部材４０８Ｂは、箱状電極４０４Ｂ及び４０６Ｂの内径よりも僅かに小さな外径の円柱状に形成されていて、箱状電極４０４Ｂと箱状電極４０６Ｂの中空部内に収容されている。内壁面によって規定される空間に配置されている。
【００５７】
箱状電極４０４Ｂと箱状電極４０６Ｂは、互いの環状の対向面（図４（ｃ）中、符合４０４Ｂｃと４０６Ｂｃ）が所定量だけ離間して配置されている。対向面が離間して配置されることにより、対向面間に保持部材４０８Ｂの軸方向中央部を囲む環状のギャップ部ＧＢが形成されている。
【００５８】
永久磁石４０２Ｂは、図４（ｃ）の矢印ＭＢ方向にＳ極とＮ極が配置されている。永久磁石４０２Ｂは、磁極同士を結ぶ直線が保持部材４０８Ｂの中心軸と直交し且つギャップ部ＧＢと交差する姿勢で保持部材４０８Ｂに埋設されている。このため、保持部材４０８Ｂの側面全周に亘るギャップ部ＧＢのうち、図４（ｃ）及び図４（ｄ）にて黒く塗り潰された領域が、選択的に磁場が印加され、本実施例２における検知領域となっている。以下、この検知領域を「検知領域ＤＢ」と記す。
【００５９】
検知領域ＤＢ以外の非検知領域は、磁束経路上に位置しておらず且つ永久磁石４０２Ｂの各磁極から離れて位置している。そのため、検知領域ＤＢでは強い磁束が流れるが、非検知領域では、ほとんど磁束が流れない。そのため、検知領域ＤＢ以外の領域では、摩耗粉が殆ど吸着されない。
【００６０】
このように、本実施例２においても、永久磁石４０２Ｂとギャップ部ＧＢとが適切な位置関係で配置されることにより、ギャップ部ＧＢ内の限られた領域が検知領域ＤＢとして選択的に設定されている。吸着量が安定した検知領域ＤＢに摩耗粉が集中的に吸着されるため、センサ４０Ｂの出力が安定する。そのため、上位制御装置は、摩耗粉の発生量増加を確実に（高い信頼性で）検知することができる。
【００６１】
また、本実施例２では、検知領域ＤＢだけに限らずギャップ部ＧＢ全体が外観上露出している。本実施例１と比べて検知領域ＤＢを取り囲う構造物が少ないため、検知領域ＤＢに引き寄せられる摩耗粉が構造物に阻まれにくく、検知領域ＤＢに吸着されやすい。
【００６２】
なお、永久磁石４０２Ｂ並びに箱状電極４０４Ｂ及び４０６Ｂの形状や位置関係は、図４に例示されるものに限らない。ギャップ部ＧＢ内の一部の領域にだけ摩耗粉が集中的に吸着される構成であれば、他の形状や位置関係に置き換えられてもよい。
【００６３】
また、本実施例では、このように、センサ４０Ｂは、永久磁石４０２Ｂ、箱状電極４０４Ｂ及び４０６Ｂの形状、サイズ、配置等により、摩耗粉は、センサ４０Ｆの外表面等には吸着せず、専ら検知領域ＤＢ内で磁束に拘束されて集積する。また、永久磁石４０２Ｂは、磁石や電磁石でも良い。箱状電極４０４Ｂ及び４０６Ｂの形状は、箱状に限定されることなく、円盤状や検知領域ＤＢにのみに形成される円弧状でも良い。
【００６４】
［実施例３］
図５は、本発明の実施例３に係るセンサ４０Ｃの構成を示す図である。図５（ａ）、図５（ｂ）は、それぞれ、センサ４０Ｃの平面図、正面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のＡＣ−ＡＣ線における断面図である。図５（ｄ）は、図５（ｂ）のＢＣ−ＢＣ線における断面図である。
【００６５】
図５に示されるように、本実施例３に係るセンサ４０Ｃは、本実施例２に係るセンサ４０Ｂに対して樹脂製の保護部材４１０Ｃ及び４１２Ｃを取り付けることにより、センサ４０Ｃの部品としての取り扱い易さ（絶縁性）を向上させた構成となっている。すなわち、作業者が電極に触れることを低減し感電し難い構成となっている。
【００６６】
保護部材４１０Ｃ、４１２Ｃは、それぞれ、箱状電極４０４Ｃ、４０６Ｃの外面全体を覆っている。但し、検知領域ＤＢに引き寄せられる摩耗粉を阻まないため、対向する保護部材４１０Ｃと保護部材４１２Ｃとの端面同士の間隔は、少なくともギャップ部ＧＢの幅以上に設定されている。言い換えると、保護部材４１０Ｃ及び保護部材４１２Ｃにより、少なくともギャップ部ＧＢ全体を含む領域に開口が形成されている。
【００６７】
本実施例３においても、吸着量が安定した検知領域ＤＢに摩耗粉が集中的に吸着されるため、センサ４０Ｃの出力が安定する。そのため、上位制御装置は、摩耗粉の発生量増加を確実に（高い信頼性で）検知することができる。
【００６８】
［実施例４］
図６は、本発明の実施例４に係るセンサ４０Ｄの構成を示す図である。図６（ａ）、図６（ｂ）は、それぞれ、センサ４０Ｄの平面図、正面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）のＡＤ−ＡＤ線における断面図である。図６（ｄ）は、図６（ｂ）のＢＤ−ＢＤ線における断面図である。
【００６９】
図６に示されるように、センサ４０Ｄは、永久磁石４０２Ｂ、箱状電極４０４Ｂａ（第１電極）、箱状電極４０４Ｂｂ（第１電極）、箱状電極４０６Ｂａ（第２電極）、箱状電極４０６Ｂｂ（第２電極）及び保持部材４０８Ｂを備えている。なお、本実施例では、二対の出力ライン（信号線４１ａ及び４１ｂ、信号線４２ａ及び４２ｂ）がセンサ４０Ｄに接続される。図６（ｃ）に示されるように、信号線４１ａ、４１ｂ、４２ａ及び４２ｂは、それぞれ箱状電極４０４Ｂａ、４０４Ｂｂ、４０６Ｂａ及び４０６Ｂｂに接続されている。
【００７０】
本実施例４に係るセンサ４０Ｄは、本実施例２に係るセンサ４０Ｂに対し、箱状電極４０４Ｂを２つの電極（箱状電極４０４Ｂａと箱状電極４０４Ｂｂ）に分割すると共に、箱状電極４０６Ｂを２つの電極（箱状電極４０６Ｂａと箱状電極４０６Ｂｂ）に分割した構成となっている。箱状電極４０４Ｂａと箱状電極４０４Ｂｂとの間には、ギャップ部Ｇ’が形成されている。箱状電極４０６Ｂａと箱状電極４０６Ｂｂとの間には、ギャップ部Ｇ”が形成されている。
【００７１】
減速機２０等の機械装置を加工した際の大粒子径の異物（例えば切粉）がオイルバス２０Ｂ内に混入することがある。この種の異物がギャップ部ＧＢａに吸着すると、例えば摩耗粉が殆ど発生していない状態であっても、その時点で電極間が短絡して出力ラインの出力レベルが変化し、摩耗粉の発生量が増加したと誤検知される虞がある。
【００７２】
そこで、本実施例４では、ギャップ部ＧＢａに加えてギャップ部ＧＢｂが形成されている。本実施例４では、全てのギャップ部（ギャップ部ＧＢａ、ＧＢｂ）において電極間が短絡することにより、検知信号を発信するようにすることができる。または、上位制御装置が、摩耗粉が増加したことを判断するように制御しても良い。これにより、外乱（例えば大粒子径の切粉）による誤検知を低減して、上位制御装置は、摩耗粉の発生量増加を確実に（高い信頼性で）検知することができる。デジタル検知の場合においても、検知領域ＤＢａと検知領域ＤＢｂの両方で短絡信号（オン信号）を検知したときに、摩耗粉が増加したと判断するようにしてもよい。
【００７３】
［実施例５］
図７は、本発明の実施例５に係るセンサ４０Ｅの構成を示す図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、センサ４０Ｅの平面図、右側面図、正面図である。図７（ｄ）は、図７（ａ）のＡＥ−ＡＥ線における断面図である。図７（ｅ）は、図７（ｃ）のＢＥ−ＢＥ線における断面図である。
【００７４】
センサ４０Ｅは、上述した実施例１に係るセンサ４０Ａに対してメッシュカバー４１２Ｅ（フィルタ部材）を取り付けた構成となっている。
【００７５】
メッシュカバー４１２Ｅは、ギャップ部ＧＡ（及びジャケット部材４１０Ａ）全体を覆っている。そのため、例えばメッシュサイズよりも大きい粒子径の切粉や摩耗粉が検知領域ＤＡに吸着される不都合が避けられる。そのため、ロバスト性が向上する。
【００７６】
本実施例５では、吸着量が安定した検知領域ＤＡに細かい摩耗粉が集中的に吸着されるため、センサ４０Ｅの出力がより一層安定する。そのため、上位制御装置は、摩耗粉の発生量増加を確実に（高い信頼性で）検知することができる。
【００７７】
［実施例６］
図８は、本発明の実施例６に係るセンサ４０Ｆの構成を示す図である。図８（ａ）はセンサ４０Ｆの平面図であり、図８（ｂ）は正面図である。また、図８（ｃ）は、図８（ａ）の切断線ＡＦ−ＡＦで示された切断面の断面図であり、図８（ｄ）は、図８（ｃ）の切断線ＢＦ−ＢＦで示された切断面の断面図である。
【００７８】
センサ４０Ｆは、永久磁石４０２Ｆ、箱状電極４０６Ｆ（第２電極）、蓋状電極４０４Ｆ（第１電極）、保持部材４０８Ｂ、絶縁シート４０７Ｆ、おねじ４１４Ｆ及びナット４１５Ｆを備えている。なお、図８（ｃ）に示されるように、信号線４１は蓋状電極４０４Ｆに接続され、信号線４２は箱状電極４０６Ｆに接続されている。
【００７９】
箱状電極４０６Ｆ及び蓋状電極４０４Ｆは、導電性を有する磁性材料によって形成された磁性体の部材である。
【００８０】
箱状電極４０６Ｆは、円筒状の側壁部４０６Ｆａと、この側壁部４０６Ｆａの軸方向における一端側（下側）の開口部を塞ぐ円板状の底部４０６Ｆｂとを有する、円筒箱状（有底円筒状）の部材である。底部４０６Ｆｂの中央には、おねじ４１４Ｆの軸が通される貫通穴４０６Ｆｈが同心に形成されている。
【００８１】
蓋状電極４０４Ｆは、略円板状の部材であり、その中央におねじ４１４Ｆの軸が通される貫通穴４０４Ｆｈが同心に形成されている。蓋状電極４０４Ｆの外径は、箱状電極４０６Ｆの側壁部４０６Ｆａの内径よりも小さく、蓋状電極４０４Ｆの外周面と箱状電極４０６Ｆの内周面との間には、センサ４０Ｆの外部空間（オイルバス２０Ｂ）とつながる円環状の中空部（ギャップＧＦ）が形成される。
【００８２】
永久磁石４０２Ｆは、略円板状の部材であり、その中央におねじ４１４Ｆの軸が通される貫通穴４０２Ｆｈが同心に形成されている。
【００８３】
保持部材４０８Ｆは、実施例１の保持部材４０８Ａと同じ樹脂（非磁性体）から形成された円筒状の部材である。保持部材４０８Ｆには、箱状電極４０６Ｆが同心に埋め込まれている。保持部材４０８Ｆの外径は箱状電極４０６Ｆの側壁部４０６Ｆａの内径よりも僅かに小さく、保持部材４０８Ｆは箱状電極４０６Ｆの中空部の底に同心に配置される。そのため、永久磁石４０２Ｆは、保持部材４０８Ｆによって、箱状電極４０６Ｆの中空部内に同心に位置決めされて、保持される。また、保持部材４０８Ｆの高さ（軸方向における長さ）は、永久磁石４０２Ｆの高さと同じであり、保持部材４０８Ｆと永久磁石４０２Ｆの上面は略同一平面上に配置されている。
【００８４】
絶縁シート４０７Ｆは、紙や樹脂等から形成された電気絶縁性を有する薄板状の部材である。絶縁シート４０７Ｆは、永久磁石４０２Ｆよりも外径が大きい円形であり、その中央におねじ４１４Ｆの軸が通される貫通穴４０７Ｆｈが同心に形成されている。絶縁シート４０７Ｆは、箱状電極４０６Ｆの底部４０６Ｆｂの上に敷かれて、箱状電極４０６Ｆと永久磁石４０２Ｆとを電気的に絶縁する。
【００８５】
おねじ４１４Ｆ及びナット４１５Ｆは、それぞれ樹脂から形成された電気絶縁性を有する非磁性体の部材である。
【００８６】
センサ４０Ｆは、箱状電極４０６Ｆの底部４０６Ｆｂの上に絶縁シート４０７Ｆを敷き、その上に保持部材４０８Ｆ及び永久磁石４０２Ｆを置き、更にその上に蓋状電極４０４Ｆを重ねて、おねじ４１４Ｆの軸を貫通穴４０４Ｆｈ、４０６Ｆｈ、４０７Ｆｈ及び４０８Ｆｈに通して、ナット４１５Ｆに嵌め、おねじ４１４Ｆとナット４１５Ｆによって箱状電極４０６Ｆ、絶縁シート４０７Ｆ、永久磁石４０２Ｆ・保持部材４０８Ｆ及び蓋状電極４０４Ｆを一体に締め付けることで組み立てられる。
【００８７】
永久磁石４０２Ｆは図８（ｃ）の矢印ＭＦ方向に着磁されていて、センサ４０Ｆ内には、図８（ｃ）において矢印φＦで示される、ギャップＧＦを通る磁束経路が形成される。本実施形態では、蓋状電極４０４Ｆの外周面の全周から径方向に放射状に磁束φＦが射出され、円環状のギャップＧＦの全周が検知領域ＤＦとなる。
【００８８】
箱状電極４０６Ｆの中空部内に軸方向に積み重ねられる絶縁シート４０７Ｆ、永久磁石４０２Ｆ及び蓋状電極４０４Ｆの高さの合計が、箱状電極４０６Ｆの中空部の深さと同じ大きさになっている。そのため、組み立て後の蓋状電極４０４Ｆの上面と箱状電極４０６Ｆの上端面とが同一平面上に配置される。また、蓋状電極４０４Ｆ及び箱状電極４０６Ｆの形状、寸法、配置等の調整により、磁束φＦが、蓋状電極４０４Ｆの外周面から垂直に出て、ギャップＧＦ内を直進し、箱状電極４０６Ｆの内周面に垂直に入るように構成されている。そのため、磁束φＦが磁束経路φＦの外部にほとんど漏れ出ることがなく、摩耗粉は、センサ４０Ｆの外表面等には吸着せず、専ら検知領域ＤＦ内で磁束φＦに拘束されて集積する。すなわち、検知領域ＤＦ以外での摩耗粉の集積が抑制され、検知領域ＤＦに集中的に集積するため、感度の高い検知が可能になる。また、検知領域ＤＦが円周状に形成されることで、多くの摩耗粉を集積するこができ、摩耗粉による減速機等の危機への損傷を低減できる。
【００８９】
［実施例７］
図９は、本発明の実施例７に係るセンサ４０Ｇの構成を示す図である。図９（ａ）はセンサ４０Ｇの平面図であり、図９（ｂ）は正面図である。また、図９（ｃ）は、図９（ａ）の切断線ＡＧ−ＡＧで示される切断面の断面図であり、図９（ｄ）は、図９（ｂ）の切断線ＢＧ−ＢＧで示される切断面の断面図である。
【００９０】
センサ４０Ｇは、実施例４のセンサ４０Ｄの構成の一部（具体的には、箱状電極４０４Ｂｂ及び４０６Ｂｂ）に変更を加えたものである。実施例４のセンサ４０Ｄでは、箱状電極４０４Ｂａと４０４ＢｂのＺ軸方向における長さが等しく、また、箱状電極４０６Ｂａと４０６ＢｂのＺ軸方向における長さも等しいため、箱状電極４０４Ｂａと箱状電極４０６Ｂａの間のギャップ部ＧＢａと、箱状電極４０４Ｂｂと箱状電極４０６Ｂｂの間のギャップ部ＧＢｂは、ギャップ長（ギャップ部における電極間隔）が等しくなっている。これに対して、本実施例では、箱状電極４０４Ｂｂ´のＺ軸方向における長さが箱状電極４０４Ｂａよりも長く、箱状電極４０６Ｂｂ´のＺ軸方向における長さが箱状電極４０６Ｂａよりも長いため、箱状電極４０４Ｂａと箱状電極４０６Ｂａの間のギャップ部ＧＢａよりも、箱状電極４０４Ｂｂ´と箱状電極４０６Ｂｂ´の間のギャップ部ＧＢｂ´の方が、ギャップ長が短くなっている。
【００９１】
本実施例では、上述のように、ギャップ部ＧＢｂ´の方がギャップ部ＧＢａよりもギャップ長が短いため、検知領域ＤＢｂ´の方が検知領域ＤＢａよりも電極間の導通に必要な摩耗粉の集積量が少なく、早期に導通する。すなわち、本実施例では、正極及び負極の電極（箱状電極４０４Ｂ及び箱状電極４０６Ｂ）をそれぞれ２分割して二組の電極対を設けて、各電極対の間のギャップ長を異なる長さにすることにより、電極間の導通が生じる鉄粉量の閾値（すなわち、導通が生じるタイミング）を２つ設定することが可能になっている。このような構成のセンサを使用することにより、摩耗粉の増加を段階的に検知することが可能になるため、減速機の部品の摩耗の進行状況をより詳細に把握することができ、減速機の故障をより正確に予測することが可能になる。
【００９２】
［実施例８］
図１０は、本発明の実施例８に係るセンサ４０Ｈの構成を示す図である。図１０（ａ）はセンサ４０Ｈの平面図であり、図１０（ｂ）は正面図である。また、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の切断線ＡＨ−ＡＨで示される切断面の断面図であり、図１０（ｄ）は、図１０（ｂ）の切断線ＢＨ−ＢＨで示される切断面の断面図である。
【００９３】
センサ４０Ｈは、実施例６のセンサ４０Ｆの構成の一部（具体的には、蓋状電極４０４Ｆ）に変更を加えて、実施例７のセンサ４０Ｇと同様に摩耗粉の増加を段階的に検出できるようにしたものである。
【００９４】
本実施形態の蓋状電極４０４Ｈは、４つの電極４０４Ｈａ、４０４Ｈｂ、４０４Ｈｃ及び４０４Ｈｄと、４つのスペーサ４０４Ｈｓとを有している。電極４０４Ｈａ〜ｄは、実施例６の円板状の蓋状電極４０４Ｆを扇形に４分割した磁性体部材である。但し、電極４０４Ｈａ、４０４Ｈｂ、４０４Ｈｃ及び４０４Ｈｄの扇の半径は、この順で段階的に（例えば等差的に）大きくなっている。なお、本実施例では、１本の信号線４１（接地線）と４本の信号線４２ａ、４２ｂ、４２ｃ及び４２ｄにより出力ラインが構成される。図１０（ｄ）に示されるように、信号線４１は４０６Ｆに接続され、信号線４２ａ、４２ｂ、４２ｃ及び４２ｄは、それぞれ電極４０４Ｈａ、４０４Ｈｂ、４０４Ｈｃ及び４０４Ｈｄに接続されている。
【００９５】
スペーサ４０４Ｈｓは、例えば、樹脂やセラミックス等の電気絶縁性を有する非磁性材料により形成された板状部材である。４つの電極４０４Ｈａ〜ｄは、スペーサ４０４Ｈｓを介して、接着剤等で周方向に貼り合わされている。
【００９６】
このように、蓋状電極４０４Ｈの半径が周方向で段階的に変化するため、蓋状電極４０４Ｈの外周面と箱状電極４０６Ｆの内周面との間のギャップ部ＧＦのギャップ長も、周方向で段階的に変化する。ギャップ部ＧＦは、電極４０４Ｈａ、４０４Ｈｂ、４０４Ｈｃ及び４０４Ｈｄにそれぞれ隣接するギャップ部ＧＨａ、ＧＨｂ、ＧＨｃ及びＧＨｄと、各スペーサ４０４Ｈｓに隣接する４箇所のギャップ部ＧＨｓに区分される。ギャップ部ＧＨａ、ＧＨｂ、ＧＨｃ及びＧＨｄは、その全体を磁束φＨが通るため、それぞれ検知領域ＤＨａ、ＤＨｂ、ＧＨｃ及びＧＨｄとなる。ギャップ部ＧＨｓは、摩耗粉を集積させる磁束φＨが通らないため、非検知領域となる。
【００９７】
ギャップ部ＧＦａ、ＧＦｂ、ＧＦｃ及びＧＦｄ（検知領域ＤＨａ、ＤＨｂ、ＧＨｃ及びＧＨｄ）のギャップ長は、例えば等差的に、この順で小さくなっていて、電極間の導通に必要な摩耗粉の集積量も、この順で少なくなっている。従って、電極間の導通は、その逆順、すなわち検知領域ＤＨｄ、ＤＨｃ、ＧＨｂ、ＧＨｄの順で発生する。すなわち、本実施例のセンサ４０Ｈは、実施例７のセンサ４０Ｇよりも多い４段階で摩耗粉の増加を段階的に検知可能になっているため、減速機の部品の摩耗の進行状況を更に詳細に把握することができ、減速機の故障を更に正確に予測することが可能になる。
【００９８】
なお、本実施例では、蓋状電極４０４Ｆを４分割した電極４０４Ｈａ〜ｄを使用する構成が採用されているが、２分割、３分割又は５分割以上に分割する構成としてもよい。
【００９９】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。
【０１００】
例えば、センサ４０は、上記の実施形態では、産業用ロボット１の旋回胴や腕関節の旋回部を構成する減速機に備えられているが、別の実施形態では、他の工作機械の旋回部等を構成する減速機に備えられたものであってもよい。
【０１０１】
また、センサ４０は、図２に例示される揺動減速機に限らず、遊星歯車減速機等の他のタイプの減速機に備えられてもよい。
【０１０２】
また、センサ４０は、減速機に限らず、他の機械装置に用いられてもよい。一例として、センサ４０は、エンジンオイルの汚れ具合をチェックするためのチェックセンサに転用してもよい。
【０１０３】
また、上記の実施例１では、ギャップ部ＧＡの一部をジャケット部材４１０Ａ（被覆部材）で塞ぐことによって非検知領域が設けられているが、磁気を遮蔽する磁気シールド部材（例えば、鉄等の強磁性体の網を樹脂で被覆したもの。）によってギャップ部の一部を覆い、外部空間とを磁気的に遮蔽することによって非検知領域を設けることもできる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  産業用ロボット
２０  減速機
３０  サーボモータ
４０Ａ  センサ
２０２  入力軸
２０２ａ  駆動側歯車
２０４  入力歯車
２０６  ケース
２０８  キャリア
２１０  クランク軸
２１２ａ、２１２ｂ  揺動歯車
２１４  支持部材
４０２Ａ  永久磁石
４０６Ａ  箱状電極
４０８Ａ  保持部材
４１０Ａ  ジャケット部材
Ａ１〜Ａ５  アーム
Ｊ１〜Ｊ６  関節部
【図１】
2018163133.tif 000003
【図２】
2018163133.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018163133.tif 000009
【図８】
2018163133.tif 000010
【図９】
2018163133.tif 000011
【図１０】
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