(57)【要約】【課題】潤滑油中に混入された金属粉を十分に検出することにより機械部品の異常摩耗等を検出することができる金属粉検出装置および潤滑油の状態監視システムを提供する。【解決手段】潤滑油中の金属粉を検知するための金属粉検出装置であって、潤滑油の循環流路に含まれ、光透過性を有する配管１０と、配管１０の側面に入射された光のうち、配管１０の内部を透過した光の量を検知するための光センサ２０と、光センサ２０において検知される光の経路ＬＰに隣接するように配置されている磁石３０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油中の金属粉を検知するための金属粉検出装置であって、
潤滑油の循環流路に含まれ、光透過性を有する配管と、
前記配管の側面に入射された光のうち、前記配管の内部を透過した光の量を検知するための光センサと、
前記光センサにおいて検知される前記光の経路に隣接するように配置されている磁石とを備える、金属粉検出装置。
【請求項２】
前記光センサは、発光部と前記発光部から照射された前記光を受光する受光部とを含み、
前記発光部と前記受光部とは、前記配管を挟んで鉛直方向に対向している、請求項１に記載の金属粉検出装置。
【請求項３】
前記磁石は、前記配管に対して鉛直方向の下側に設けられている、請求項１または請求項２に記載の金属粉検出装置。
【請求項４】
前記磁石は、前記光センサの周囲を囲うように設けられている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の金属粉検出装置。
【請求項５】
前記磁石は電磁石として構成されており、
前記電磁石への通電を制御する制御部をさらに備える、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の金属粉検出装置。
【請求項６】
前記磁石は永久磁石として構成されており、
前記配管と前記永久磁石との相対的な位置関係を変更することができる駆動部をさらに備える、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の金属粉検出装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の金属粉検出装置を備える、潤滑油の状態監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉検出装置および潤滑油の状態監視システムに関し、特に潤滑油により潤滑されている機械部品の劣化を検知するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
潤滑油の劣化や汚れを検出する方法として、潤滑油の光の透過量を測定する方法がある。特開２００１−２８７１００号公報（特許文献１）には、プレス機械の被潤滑部に潤滑油を供給するための潤滑油タンクに光が透過可能な透明部を設け、該透明部を挟んで透過型油汚れ検出センサを設けたプレス機械および周辺装置の潤滑油汚れ検出装置が記載されている。これにより、油汚れ検出センサは潤滑油に直接接触せずに潤滑油の油汚れを検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８７１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
潤滑油中には、潤滑油により潤滑される機械部品（たとえばギア構成部材などの摺動部材）の摩耗により生じた金属粉（たとえば鉄粉）が含まれる。
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、潤滑油中に混入された金属粉を十分に検出することができず、潤滑されている機械部品の異常摩耗等を検出することは困難であった。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、潤滑油中に混入された金属粉を十分に検出することにより機械部品の異常摩耗等を検出することができる金属粉検出装置および潤滑油の状態監視システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の金属粉検出装置は、潤滑油中の金属粉を検知するための金属粉検出装置であって、潤滑油の循環流路に含まれ、光透過性を有する配管と、配管の側面に入射された光のうち、配管の内部を透過した光の量を検知するための光センサと、光センサにおいて検知される光の経路に隣接するように配置されている磁石とを備える。
【０００８】
このようにすれば、検出対象である金属粉は光センサにおいて検知される光の経路に隣接するように配置されている磁石に引き寄せられる。そのため、金属粉を高い確率で光の経路上に導くことができ、光センサにより測定される透過光量から潤滑油中の金属粉の量を正確に見積もることができる。
【０００９】
上記金属粉検出装置において好ましくは、上記光センサは、発光部と発光部から照射された光を受光する受光部とを含み、発光部と受光部とは、配管を挟んで鉛直方向に対向している。
【００１０】
このようにすれば、光センサにおいて検知される光の経路は鉛直方向に延びるように形成されているため、たとえば金属粉が重力を受けて配管内において鉛直方向の下方に偏って存在する場合などにおいても、金属粉をより高い確率で検出することができる。その結果、光センサにより測定される透過光量から潤滑油中の金属粉の量をより正確に見積もることができる。
【００１１】
上記金属粉検出装置において好ましくは、上記磁石は、配管に対して鉛直方向の下側に設けられている。
【００１２】
このようにすれば、金属粉は重力に逆らうことなく鉛直方向の下方に引き寄せられるため、金属粉をより効果的に光センサの光の経路上に導くことができる。
【００１３】
上記金属粉検出装置において好ましくは、上記磁石は、光センサの周囲を囲うように設けられている。
【００１４】
このような磁石は、光センサにおいて検知される光の経路を遮ることなく、かつ光の経路に隣接するように配置されることができる。
【００１５】
上記金属粉検出装置において好ましくは、上記磁石は電磁石として構成されており、電磁石への通電を制御する制御部をさらに備える。
【００１６】
このようにすれば、電磁石への通電を制御して金属粉の検出を行わないときには磁場を発生させないようにすれば、金属粉の検出を行わないときであっても金属粉が常に磁石に引き寄せられることにより、配管内において磁石が設けられている領域の近傍に金属粉の沈殿物が生じることを抑制することができる。
【００１７】
上記金属粉検出装置において好ましくは、上記磁石は永久磁石として構成されており、配管と永久磁石との相対的な位置関係を変更することができる駆動部をさらに備える。
【００１８】
このようにすれば、金属粉の検出を行わないときには磁石を配管から離れた位置に保持することができるため、金属粉の検出を行わないときであっても金属粉が常に磁石に引き寄せられることにより、配管内において磁石が設けられている領域の近傍に金属粉の沈殿物が生じることを抑制することができる。
【００１９】
上記金属粉検出装置は、好ましくは潤滑油の状態監視システムに備えられる。
このようにすれば、金属粉検出装置による検出結果から、たとえば金属検出装置から遠隔の地においてもギアなどの機械部品の異常摩耗などを認知することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、潤滑油中に混入された金属粉を十分に検出することにより機械部品の異常摩耗等を検出することができる金属粉検出装置および潤滑油の状態監視システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に係る金属粉検出装置および変速機の構成を説明するための図である。
【図２】実施の形態１に係る金属粉検出装置を説明するための外観図である。
【図３】実施の形態１に係る金属粉検出装置を説明するための断面図である。
【図４】図３に示す線分ＩＶ−ＩＶ線から見た図である。
【図５】実施の形態１に係る潤滑油の状態監視システムを説明するための図である。
【図６】実施の形態２に係る金属粉検出装置を説明するための断面図である。
【図７】実施の形態３に係る金属粉検出装置を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００２３】
（実施の形態１）
はじめに、図１〜図４を参照して、実施の形態１に係る金属粉検出装置としての鉄粉検出装置１００について説明する。鉄粉検出装置１００は、変速機１１０に接続されている潤滑油循環経路１２０上に設けられている。
【００２４】
変速機１１０は、主軸１１１と出力軸１１２との間に接続されているギア１１３と、ギア１１３を収納するギアボックス１１４と、ギアボックス１１４の鉛直方向（図１中Ｚ方向）の下部に位置してギア１１３に供給された潤滑油を貯留するオイルパン１１５とを含む。主軸１１１および出力軸１１２は、たとえばギアボックス１１４内に設けられたベアリングを介して回転可能に支持されている。
【００２５】
潤滑油循環経路１２０は、変速機１１０に潤滑油を供給するとともに、供給した潤滑油を回収する。潤滑油循環経路１２０は、オイルポンプ１３０およびオイルフィルタ１４０に接続されている。オイルポンプ１３０は、オイルパン１１５に貯留された潤滑油を吸い込み、オイルフィルタ１４０へ向けて吐出する。オイルフィルタ１４０は、潤滑油をろ過する。オイルフィルタ１４０を通過した潤滑油は、潤滑油循環経路１２０を流通した後、ギアボックス１１４の内部に向けて吐出される。吐出された潤滑油はギア１１３に供給される。潤滑油は、ギア１１３の各構成要素の回転支持部分、摺動部分およびギアの噛合部の潤滑油として、さらにギア１１３の冷却油として機能する。
【００２６】
鉄粉検出装置１００は、潤滑油循環経路１２０上において、変速機１１０からオイルフィルタ１４０までの間に設けられている。このとき、図１に示す鉄粉検出装置１００は潤滑油循環経路１２０上に直列に介挿されているが、これと並列に介挿されていてもよい。
【００２７】
図２を参照して、鉄粉検出装置１００は、配管１０と、光センサ２０と、磁石３０と、ハウジング４０と、信号出力回路５０とを含む。
【００２８】
配管１０は光透過性を有する。配管１０は、たとえば透明配管を用いることができる。配管１０を構成する材料には、たとえばアクリル系樹脂およびポリカーボネード系樹脂などを用いることができる。配管１０は、連結部材１２を介して潤滑油循環経路１２０に連結される。これにより、潤滑油循環経路１２０を流れる潤滑油は、配管１０の内部を通過し、再び潤滑油循環経路１２０に戻される。
【００２９】
光センサ２０は、発光部２１と、発光部２１から配管１０の内部に照射された光のうち、配管１０の内部を透過した光を受光する受光部２２とを有する。発光部２１は、所定の波長の光を発光することができる発光素子により構成されている。受光部２２は、発光部２１により発光された光を受光することができる受光素子により構成されている。
【００３０】
発光部２１と受光部２２とは、配管１０の外側において配管１０を挟んで対向するように配置されているが、好ましくは鉛直方向（図２中Ｚ方向）から配管１０を挟んで対向するように配置されている。図２に示す光センサ２０では、発光部２１が配管１０に対し鉛直方向の下部に、受光部２２が配管１０に対し鉛直方向の上部に配置されているが、両者の上下関係はその逆であってもよい。
【００３１】
発光部２１から照射された光は、光の経路（以下、光路という）ＬＰを通って受光部２２に到達する。光路ＬＰは、少なくとも一部が配管１０の内部に形成されている。配管１０の内部にはオイルポンプ１３０のＯＮ／ＯＦＦに応じて潤滑油が流通または滞留しているため、光路ＬＰ上には潤滑油が存在することになる。発光部２１により照射された光は、光路ＬＰを通る中で潤滑油に含まれる物質と相互作用する。その結果、配管１０の内部を透過して受光部２２に達する光量（以下、透過光量という）は発光部２１から照射された光量よりも低下する。受光部２２は、検知した透過光量を信号出力回路５０に出力する。発光部２１から照射される光は、鉄粉を検出できる限りにおいて任意の波長を有していればよい。
【００３２】
磁石３０は、光センサ２０において検知される光路ＬＰに隣接するように配置されている。言い換えると、磁石３０は、光センサ２０の発光部２１から受光部２２に至る光路ＬＰのいずれかの領域と隣接するように配置されている。具体的には、磁石３０は、配管１０の鉛直方向（図３中Ｚ方向）の下側において光路ＬＰと隣接するように設けられている。ここで、磁石３０が光路ＬＰに「隣接する」とは、磁石３０が光路ＬＰに磁場を形成することができる位置に配置されることをいい、配管１０の内または外のいずれかを問わない。
【００３３】
磁石３０は電磁石として構成されている。図４を参照して、磁石３０は、ドーナツ形状を有しており、中央に設けられた貫通部分に光センサ２０の発光部２１（または受光部２２）を配置可能に設けられている。言い換えると、光センサ２０の発光部２１（または受光部２２）は磁石３０により囲まれている。磁石３０は制御部３１に接続されており、制御部３１により磁石３０への通電が制御される。制御部３１は、ハウジング４０の外部に設けられている。
【００３４】
信号出力回路５０は、受光部２２から入力される透過光量を内蔵するセンサアンプで増幅し、それを監視装置７０へ出力する。信号出力回路５０は、ハウジング４０の外部に設けられている。
【００３５】
監視装置７０は、信号出力回路５０から受け取った透過光量に基づいて、ギア１１３の摩耗等を判定する。たとえば、透過光量についてあらかじめ所定の閾値を設定しておき、当該閾値と検出値との大小により摩耗を判定してもよい。
【００３６】
次に、図５を参照して、実施の形態１に係る潤滑油の状態監視システム２００について説明する。潤滑油の状態監視システム２００は、鉄粉検出装置１００と、データサーバ２１０と、データサーバ２１０とインターネット２２０を介して接続される監視端末２３０とを備える。
【００３７】
鉄粉検出装置１００の監視装置７０は、測定した透過光量に基づく判定結果を無線によりデータサーバ２１０へ出力する。データサーバ２１０は、インターネット２２０に接続される。そして、データサーバ２１０は、監視装置７０から無線により送信されたデータを受信し、その受信したデータをインターネット２２０へ出力する。監視端末２３０は、インターネット２２０に接続される。監視端末２３０は、データサーバ２１０からインターネット２２０を介してデータを受信する。これにより、監視装置７０から遠隔に設けられている監視端末２３０上において、監視装置７０の変速機１１０の摩耗が進行しているか否かを認知することができる。
【００３８】
次に、実施の形態１に係る鉄粉検出装置１００および潤滑油の状態監視システム２００の動作について説明する。まず、変速機１１０の動作に際して、オイルポンプ１３０が駆動して潤滑油が変速機１１０に供給される。変速機１１０のギアボックス１１４内に供給された潤滑油はたとえば鉛直方向（図中Ｚ方向）上方からギア１１３に向けて吐出され、供給される。
【００３９】
ギア１１３に供給された潤滑油は、重力を受けて、または新たな潤滑油の供給を受ける等して、オイルパン１１５に降下して貯留される。このとき、ギア１１３の摩耗により生じた鉄粉は潤滑油に混入される。つまり、ギア１１３の摩耗量が多い場合には、オイルパン１１５に貯留されている潤滑油中の鉄粉の量も多くなる。
【００４０】
鉄粉を含んだ潤滑油は、オイルポンプ１３０によりオイルパン１１５から潤滑油循環経路１２０に吸い出され、鉄粉検出装置１００が付設された配管１０に到達する。
【００４１】
鉄粉検出装置１００では、潤滑油中の鉄粉の検出を行うに際して制御部３１によって磁石３０が通電され、配管１０の内部に磁石３０により生じた磁力が印加される。この結果、潤滑油中に分散するように含まれた鉄粉Ｍ（図２参照）は、磁石３０の磁力を受けて磁石３０に引き寄せられる。このとき、磁石３０は、光センサ２０の光路ＬＰに隣接して設けられているため、磁石３０に引き寄せられた鉄粉Ｍが光路ＬＰ上に到達する確率を増すことができる。
【００４２】
さらに、光センサ２０が鉛直方向（図中Ｚ方向）において配管１０を上下に挟むように設けられていることにより、光路ＬＰは鉛直方向に沿うように設けられている。そのため、たとえば鉄粉Ｍが重力を受けて配管１０内の鉛直方向下方に偏って流通する場合などにおいては、光路ＬＰが水平方向に沿うように設けられている場合と比べてより高い確率で光路ＬＰ内に鉄粉を流通させることができる。異なる観点から言えば、潤滑油中に混入された鉄粉が少量の場合であっても、より高い確率で光路ＬＰ内に鉄粉を流通させることができる。
【００４３】
上述のように、光路ＬＰ内に達した鉄粉は、受光部２２に到達する透過光量を低下させる。測定された透過光量は信号出力回路５０により監視装置７０に出力され、たとえば監視装置７０により潤滑油中の鉄粉の量が許容される範囲内にあるか否かが判定される。判定結果は、監視装置７０からデータサーバ２１０に無線により送信され、さらにデータサーバ２１０からインターネット２２０を介して監視端末２３０に送信される。これにより、変速機１１０や監視装置７０とは遠隔にある監視端末２３０上においても、ギア１１３の摩耗の進行程度や異常な摩耗を早期に認知することができる。異なる観点から言えば、変速機１１０のギアボックス１１４を開くことなくギア１１３の摩耗の進行程度や異常な摩耗を早期に認知することができる。
【００４４】
なお、透過光量の測定が終了した後には、制御部３１による磁石３０への通電を停止することにより、配管１０の内部に集められた鉄粉Ｍはオイルフィルタ１４０に達して回収される。これにより、配管１０内に集められた鉄粉の沈着を防止することができ、鉄粉により潤滑油の流通が妨げられることがない。
【００４５】
次に、実施の形態１に係る鉄粉検出装置１００の変形例について説明する。図１〜図４を参照して、鉄粉検出装置１００は、配管１０の鉛直方向上方において配管１０と連通されている滞留部１１をさらに備えてもよい。
【００４６】
滞留部１１は、配管１０と同様に光透過性を有している。滞留部１１の外側には光センサ６０が設けられている。光センサ６０は、光センサ２０と同様の発光部と受光部とを有しているのが好ましく、たとえば水平方向において滞留部１１を挟んで対向するように配置されている。光センサ６０は信号出力回路５０に接続されており、光センサ６０により測定された透過光量は信号出力回路５０に送られて増幅された後、監視装置７０に出力される。
【００４７】
このようにすれば、配管１０内の潤滑油と滞留部６０内の潤滑油は少しずつ出入りをするため潤滑油自体の成分が大きく変わることはないが、潤滑油に含まれる鉄粉は重力を受けるため滞留部６０内にはほとんど流通せず、また流通しても重力を受けて配管１０内に降下する。そのため、光センサ６０により測定された透過光量は鉄粉による光の散乱・吸収の効果を受けたものではなく、潤滑油に含まれる鉄粉以外の成分（潤滑油を構成する成分や、当該成分が主軸１１１の高速回転時の発熱を受けて熱変性したもの）による光の散乱・吸収の効果を受けたものとなる。
【００４８】
そのため、光センサ６０により検出された透過光量により潤滑油自体の劣化（たとえば潤滑油自体の酸化）の程度などを判定することができる。さらに、光センサ２０により検出された透過光量と光センサ６０により検出された透過光量とを比較することにより、光センサ２０による透過光量から潤滑油自体の成分による光の散乱・吸収の効果を差し引くことができるため、より正確に潤滑油中の鉄粉の量の多寡を判定することができる。その結果、より正確にギア１１３の摩耗の進行程度や異常な摩耗を認知することができる。
【００４９】
また、図６を参照して、磁石３０は、配管１０の内部に設けられていてもよい。この場合にも、光路ＬＰを遮らないように磁石３０および光センサ２０を配置することにより、実施の形態１に係る鉄粉検出装置１００と同様の効果を奏することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
次に、図７を参照して、実施の形態２に係る鉄粉検出装置について説明する。実施の形態２に係る鉄粉検出装置は、基本的には実施の形態１に係る鉄粉検出装置と同様の構成を備えるが、磁石３０が永久磁石として構成されている点で異なる。このようにしても、実施の形態１に係る鉄粉検出装置１００と同様の効果を奏することができる。
【００５１】
磁石３０は、好ましくは駆動部３２と接続されており、駆動部３２により、配管１０に対して相対的な位置関係を変動させることができるように設けられている。たとえば磁石３０の駆動方向Ｒは、図７中のＺ方向と沿っている。これにより、光センサ２０による透過光量の測定を行う際には磁石３０を配管１０に近接させることにより、鉄粉を光センサ２０の近傍、すなわち光路ＬＰ近傍に集めることができる。さらに、測定終了後には磁石３０を配管１０から離間させることにより配管１０内に集められた鉄粉の沈着を防止することができ、鉄粉により潤滑油の流通が妨げられることがない。駆動部３２は、任意の構成を有していればよいが、たとえば流体シリンダなどであってもよい。
【００５２】
なお、実施の形態１および実施の形態２において、磁石３０はドーナツ形状を有し、かつ中央に設けられた貫通部分に光センサ２０の発光部２１（または受光部２２）を配置可能に設けられているが、これに限られるものではない。磁石３０は、少なくとも光路ＬＰに隣接するように配置することができ、かつ光路ＬＰを遮らない限りにおいて任意の構成を採ることができる。
【００５３】
また、実施の形態１および実施の形態２において、光センサ２０は配管１０と接するように設けられているが、配管１０から所定の距離だけ離間して設けられていてもよい。
【００５４】
また、実施の形態１および実施の形態２において、光センサ２０および磁石３０は配管１０上に一組設けられているが、複数組設けられていてもよい。この場合、各光センサ２０および磁石３０は、それぞれ配管１０上において異なる場所に設けることができ、たとえば複数組のうちの一部は水平方向から配管１０を挟んで対向するように配置されていてもよい。このとき、水平方向において対向するように設けられた光センサ２０は、磁石３０を伴わず単体で設けられていてもよい。
【００５５】
また、実施の形態１および実施の形態２に係る鉄粉検出装置１００は、光センサ２０は潤滑油中の鉄粉を検出可能に設けられているが、これに限られるものではない。たとえば金属粉検出装置として、変速機１１０のギア１１３等の摺動部材を構成する材料であって、強磁性を有する任意の材料を含む金属粉を検出可能に設けられていてもよい。このような金属粉検出装置は、実施の形態１および２に係る鉄粉検出装置１００が鉄粉に対して有する効果と同等の効果を当該任意の金属粉に対して有することができる。なお、金属粉検出装置は、室温において使用される場合に限られず、所定の温度において使用可能に設けられていればよい。この場合には金属粉検出装置は、当該所定の温度において強磁性を有する任意の材料を含む粉末を検出可能に設けられている。
【００５６】
また、実施の形態１および実施の形態２に係る鉄粉検出装置１００は、変速機１１０に併設され、変速機１１０に用いられる潤滑油中の鉄粉を検出可能に設けられているが、これに限られるものではない。金属粉検出装置は、たとえば強磁性を有する金属粉が潤滑油に混入され得る任意の装置に併設されていてもよい。このような金属粉検出装置は、実施の形態１および実施の形態２に係る鉄粉検出装置１００が変速機１１０に対して有する効果と同等の効果を当該任意の装置に対して有することができる。
【００５７】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、潤滑油中に混入された金属粉を検出することができる金属粉検出装置および潤滑油の状態監視システムに特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００５９】
１０  配管、１１  滞留部、１２  連結部材、２０，６０  光センサ、２１  発光部、２２  受光部、３０  磁石、３１  制御部、３２  駆動部、４０  ハウジング、５０  信号出力回路、７０  監視装置、１００  鉄粉検出装置、１１０  変速機、１１１  主軸、１１２  出力軸、１１３  ギア、１１４  ギアボックス、１１５  オイルパン、１２０  潤滑油循環経路、１３０  オイルポンプ、１４０  オイルフィルタ、２００  状態監視システム、２１０  データサーバ、２２０  インターネット、２３０  監視端末。
【図１】
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【図２】
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【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】
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