(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部材に対し転がり接触または滑り接触する面を有し、この接触面に固体潤滑膜が形成された部品を監視する装置であって、
前記接触面から剥離した固体潤滑膜を量的に検知する検知要素と、該検知要素の検知内容に対応する固体潤滑膜の剥離した量を膜厚に換算し、かつ換算された該膜厚に基づいて、前記部品の寿命やその交換時期を推定する要素とを、備える、ことを特徴とする部品監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品監視装置において、
前記検知要素で検知された固体潤滑膜量を前記接触面から剥離した固体潤滑膜の膜厚に換算し、該換算結果と、予め求めた前記部品の膜厚と摺動期間との関係を示す摩耗履歴とを比較して、前記検知結果に基づいて当該部品の寿命あるいは寿命に至る前のその交換時期を管理する管理要素を含む、ことを特徴とする部品監視装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の部品監視装置において、
前記管理要素は、操作者が監視対象部品の種類を入力するための入力部と、
前記部品の種類毎の固体潤滑膜の初期膜厚、前記部品の交換時期に対応する交換時期膜厚、前記部品の寿命に対応する寿命膜厚を記憶している部品記憶エリア、および監視開始後から前記監視対象部品の固体潤滑膜の膜厚を記憶する履歴記憶エリアを含むデータメモリと、
前記検知要素から得られる摩耗量、および前記部品記憶エリアから読み出された、前記部品に対応する固体潤滑膜の初期膜厚を測定時の固体潤滑膜の膜厚に換算し、前記履歴記憶エリアおよび部品記憶エリアを各々参照して、部品寿命または部品交換時期を演算する演算制御部と、
前記寿命または交換時期を表示する報知部および表示部と、
を備えている、ことを特徴とする部品監視装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の部品監視装置において、
前記接触面から剥離した固体潤滑膜の摩耗粉を集塵する集塵要素をさらに含む、ことを特徴とする部品監視装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の部品監視装置において、
前記部品の下部に着脱可能に配置されて前記接触面から剥離する固体潤滑膜の摩耗粉を捕集する捕集要素をさらに含む、ことを特徴とする部品監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相手部材に対して転がり接触または滑り接触する面に固体潤滑膜が形成された部品を監視する部品監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸受部材の内輪や外輪の軌道面はボールが転動する転動面となって摩耗防止のために潤滑が施される。こうした潤滑の中で転動面に固体潤滑膜を被膜形成した固体潤滑仕様の軸受部材は、油やグリースなどの他の潤滑仕様の軸受部材と比較して寿命が短い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、このような固体潤滑仕様の軸受部材を用いた生産装置の場合、軸受部材の寿命が早期に到来するために、その寿命やその交換時期などを監視することは重要なことである。
【０００４】
本発明は、固体潤滑膜付きの軸受部材等の部品の寿命を事前に検知可能としたり、寿命に至る前のその交換時期を監視可能とし、こうした軸受部材等の部品を用いた機械や装置類の信頼性確保に寄与し得る部品監視装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の部品監視装置は、相手部材に対し転がり接触または滑り接触する面を有し、この接触面に固体潤滑膜が形成された部品を監視する装置であって、前記接触面から剥離した固体潤滑膜を量的に検知する検知要素と、該検知要素の検知内容に対応する固体潤滑膜の剥離した量を膜厚に換算し、かつ換算された該膜厚に基づいて、前記部品の寿命やその交換時期を推定する要素とを、備える。
【０００６】
本発明によると、前記剥離した固体潤滑膜を量的に検知できるので、取扱者は、その検知状況からその寿命の到来やその交換時期などが分かり、こうした部品例えば軸受部材を用いた機械や装置類の信頼性確保に寄与し得る。
【０００８】
本発明は、好ましくは、前記検知要素で検知された固体潤滑膜量を前記接触面から剥離した固体潤滑膜の膜厚に換算し、該換算結果と、予め求めた前記部品の膜厚と摺動期間との関係を示す摩耗履歴とを比較して、前記検知結果に基づいて当該部品の寿命あるいは寿命に至る前のその交換時期を管理する管理要素を含む。
本発明は、好ましくは、前記管理要素は、操作者が監視対象部品の種類を入力するための入力部と、前記部品の種類毎の固体潤滑膜の初期膜厚、前記部品の交換時期に対応する交換時期膜厚、前記部品の寿命に対応する寿命膜厚を記憶している部品記憶エリア、および監視開始後から前記監視対象部品の固体潤滑膜の膜厚を記憶する履歴記憶エリアを含むデータメモリと、前記検知要素から得られる摩耗量、および前記部品記憶エリアから読み出された、前記部品に対応する固体潤滑膜の初期膜厚を測定時の固体潤滑膜の膜厚に換算し、前記履歴記憶エリアおよび部品記憶エリアを各々参照して、部品寿命または部品交換時期を演算する演算制御部と、前記寿命または交換時期を表示する報知部および表示部と、を備えている。
【０００９】
こうした場合、摩耗状態の履歴から、摩耗速度が分かり、より正確に相対運動部品の寿命到来時期や交換時期を正確に管理可能となり、生産工程でこの相対運動部品を用いた生産装置類において相対運動部品の寿命が到来する前に適宜に他の相対運動部品と交換でき、その生産の突然の停止などを回避でき、生産工程における信頼性確保を図れて好ましい。
【００１１】
本発明は、前記接触面から剥離した固体潤滑膜の摩耗粉を集塵する集塵要素をさらに含むものとしてもよい。
【００１２】
この集塵要素をさらに含むものによると、集塵要素で集塵した固体潤滑膜の集塵状況から取扱者は、その検知状況からその寿命の到来時期やその交換時期などが分かり、こうした部品例えば軸受部材を用いた機械や装置類の信頼性確保に寄与し得る。
【００１３】
本発明は、前記部品の下部に着脱可能に配置されて前記接触面から剥離する固体潤滑膜の摩耗粉を捕集する捕集要素をさらに含むものとしてもよい。
【００１４】
本発明第３によると、前記捕集要素で捕集した固体潤滑膜の摩耗粉に対して分析計などでその含有成分を分析し、その分析内容から取扱者は、固体潤滑膜の摩耗程度を判断してその部品の寿命到来の時期やその交換時期などが分かり、こうした部品例えば軸受部材を用いた機械や装置類の信頼性確保に寄与し得る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に従う固体潤滑膜付部品としての転がり軸受の側面断面と部品監視装置のブロック回路とを示す図、図２は、図１の部品監視装置の動作説明に供するタイミングチャートである。
【００１７】
図１を参照して、Ａは、転がり軸受、Ｂは、部品監視装置である。
【００１８】
転がり軸受Ａは、内輪２、外輪４、ボール６および波形保持器８を備える。
【００１９】
内輪２の外周面および外輪４の内周面に対して固体潤滑膜１０が被覆形成されている。
【００２０】
固体潤滑膜の材料としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＰＥ（パーフルオロポリエーテル）などのフッ素系樹脂や、金、銀、プラチナなどの軟質金属、二硫化モリブデン、あるいは炭化化合物などが挙げられる。
【００２１】
この場合、内外輪２，４に固体潤滑膜１０を形成しない場合は、ボール６の外周面に固体潤滑膜を形成してもよい。
【００２２】
いずれにしても、図１で示される転がり軸受Ａは、内輪２とボール６との接触面、外輪４とボール６との接触面は、互いに相対運動する一対の接触面を構成し、少なくともいずれか一方の接触面に固体潤滑膜が形成されている。
【００２３】
部品監視装置Ｂは、摩耗量センサ１２、入力部１４、演算制御部１６、データメモリ１８、報知部２０および表示部２２を含む。なお、演算制御部１６、データメモリ１８はコンピュータなどのソフトウエアで構成してもよい。
【００２４】
摩耗量センサ１２は、転がり軸受Ａから剥離した固体潤滑膜１０が検知面に付着すると、その付着量に応じた電気信号を出力するものであり、これによって、固体潤滑膜１０の摩耗量を量的に検知可能になっている。このようなセンサ１２として例えばセンサ表面に付着した摩耗粉の量に応じてセンサ表面の抵抗値が変化し、その抵抗値変化を電気信号に変換して演算制御部１６に出力するセンサであるとか、単にセンサ表面に付着した摩耗粉の重量を検知し、その検知内容を電気信号に変換して出力するセンサであるとか、その他のセンサがある。
【００２５】
入力部１４は、取扱者により外部操作されて、監視対象となる部品が、軸受か、送りねじか、直動型軸受かなどの部品の種類を演算制御部１６に入力するようになっている。
【００２６】
データメモリ１８は、部品記憶エリアと履歴記憶エリアとを有する。
【００２７】
部品記憶エリアは、監視対象部品の種類に応じたデータ、例えば各監視対象部品毎の固体潤滑膜における初期膜厚、監視対象部品の交換時期となる膜厚（交換時期膜厚）、監視対象部品の寿命となる膜厚（寿命膜厚）をそれぞれ記憶している。
【００２８】
履歴記憶エリアは、監視開始後からの監視対象部品の摩耗履歴として各監視対象部品における固体潤滑膜１０の膜厚を記憶する。
【００２９】
演算制御部１６は、入力部１４で指定された監視対象部品が、図１で示されている転がり軸受Ａの場合、データメモリ１８の部品記憶エリアからその転がり軸受Ａに対応した固体潤滑膜１０の初期膜厚を読み出すとともに、摩耗量センサ１２から入力した摩耗量と前記初期膜厚とから固体潤滑１０の現在の膜厚を換算する。
【００３０】
これについて図２を参照して説明する。図２の横軸は期間、縦軸は膜厚を示している。固体潤滑膜１０が、ＰＴＦＥ膜の場合、初期膜厚を４μｍとした場合、交換時期膜厚は０．５μｍ、寿命膜厚は０．１μｍ以下となる。
【００３１】
転がり軸受Ａの摺動圧が低かったり、摺動速度が遅い場合では、転がり軸受Ａの膜厚が薄くなる速度は遅く、図２の▲１▼で示すような膜厚変化を呈する。これに対して、転がり軸受Ａの摺動圧が高かったり、摺動速度が早い場合では、転がり軸受Ａの膜厚が薄くなる速度は早くなり、図２の▲２▼で示すような膜厚変化を呈する。したがって、摺動期間が短くても交換時期膜厚や寿命膜厚が早期に到来し、摺動期間が長くても交換時期膜厚や寿命膜厚が遅く到来する。
【００３２】
このようにして演算制御部１６は、データメモリ１８の履歴記憶エリアに、転がり軸受Ａの固体潤滑膜１０の膜厚変化を記憶（履歴記憶）させるとともに、今回測定演算した膜厚と前回測定演算した膜厚とを比較し、かつ、両比較結果から、固体潤滑膜１０が交換時期膜厚に到来する時期あるいは寿命膜厚に到来する時期を予測ないしは推定し、これによって、転がり軸受Ａの寿命予知やその交換時期を管理することができる。
【００３３】
そして、このようにして当該転がり軸受Ａの寿命予知あるいはその交換時期を報知部２０に出力したり、表示部２２に表示させたりするようになっている。
【００３４】
上述した実施形態の部品監視装置Ｂは、転がり軸受Ａ単体に対して監視した形態となっているが、図３以降で示すように例えば多関節ロボットに組み込む形態としても適用実施することができる。
【００３５】
（１）図３は、多関節ロボットの要部の断面構成を示している。図３で示される実施形態において、３０は、円柱型の関節部、３２ａ，３２ｂは、それぞれロボットアーム、３４は、転がり軸受、３６，３８はそれぞれ内側と外側の環状体、４０は固定ネジ、４２は吸引ポンプである。また、部品監視装置Ｂは、摩耗量センサに代えてパーティクルカウンタ４４を備える。
【００３６】
なお、部品監視装置Ｂにおける他の回路構成つまり入力部１４、演算制御部１６、データメモリ１８、報知部２０および表示部２２の図示は省略されている。
【００３７】
転がり軸受３４は、内輪３４ａ、外輪３４ｂ、ボール３４ｃ、および保持器３４ｄを備え、内輪３４ａは関節部３０の外周に固定され、外輪３４ｂは外側環状体３８の内周に固定されている。内輪３４ａの外周および外輪３４ｂの内周などの転動面に不図示の固体潤滑膜が設けられている。内側環状体３６は軸方向隣り合う転がり軸受３４の間であって関節部３０の外周に固定されている。ロボットアーム３２ａには吸引通路４２が貫通されている。この吸引通路４２は、両環状体３６，３８の対向空間を介して転がり軸受３４の内輪３４ａと外輪３４ｂとの対向空間に連通している。
【００３８】
転がり軸受３４において転動面から剥離した固体潤滑膜（摩耗粉）は、吸引ポンプ４２で吸引通路４２を介して吸引され、部品監視装置Ｂに取り込まれる。
【００３９】
部品監視装置Ｂは、吸引した摩耗粉をパーティクルカウンタ４４でカウントし、そのカウント値を演算制御部１６に入力する。演算制御部１６は、上述の実施形態と同様にして入力したカウント値から固体潤滑膜の摩耗量を演算することができる。
【００４０】
なお、吸引ポンプ４２は集塵要素を構成し、パーティクルカウンタ４４はその集塵要素で集塵した摩耗粉の量を計測する計測要素を構成している。
【００４１】
こうした吸引ポンプ４２で集塵した固体潤滑膜をパーティクルカウンタ４４で計測し、その計測値を演算制御部１６に入力し、演算制御部１６においては、その計測結果から摩耗程度を判断して報知部２０で報知したり表示部２２に表示する。これによって、取扱者は、転がり軸受３４の寿命の到来時期やその交換時期などが分かるから、こうした転がり軸受３４を用いた機械や装置類の信頼性確保に寄与し得るものとなる。
【００４２】
（２）図４は、多関節ロボットの要部の断面構成を示しており、図３と対応する部分には同一の符号を付している。図４で示される実施形態においては転がり軸受３４の下部を覆うハウジング４６を取り付け、このハウジング４６の内部底面上に水晶発振式センサ等の微小重量センサ４８を配設する。この微小重量センサ４８は、そのセンサ表面に付着する固体潤滑膜の摩耗粉の重量を検知し、その検知出力を演算制御部１６に入力するようになっている。なお、部品監視装置Ｂにおける他の回路構成つまり入力部１４、演算制御部１６、データメモリ１８、報知部２０および表示部２２の図示は省略されている。
【００４３】
この実施形態では、この微小重量センサ４８の検知出力に基づいて、上述の実施形態と同様にしてその出力から固体潤滑膜の摩耗量を演算することができる。
【００４４】
この場合も前記（２）と同様に、固体潤滑膜の摩耗程度を報知部２０で報知したり表示部２２に表示することができるから、取扱者は、転がり軸受３４の寿命の到来時期やその交換時期などが分かり、こうした転がり軸受３４を用いた機械や装置類の信頼性確保に寄与し得るものとなる。
【００４５】
（３）図５は、多関節ロボットの要部の断面構成を示しており、図３と対応する部分には同一の符号を付している。図５で示される実施形態においては転がり軸受３４の下部を覆うハウジング５０を取り付け、このハウジング５０の内部底面上に摩耗粉の捕集皿５２を配設している。捕集皿５２は、不図示の構造によりハウジング５０から着脱可能とされており、転動面から剥離した固体潤滑膜の摩耗粉を捕集できるようになっている。
【００４６】
捕集皿５２は定期的にハウジング５０から取り出され、捕集された固体潤滑膜の摩耗粉が不図示の分析計などでその含有成分が分析され、その分析内容から取扱者は、固体潤滑膜の摩耗程度を判断してその部品の寿命到来の時期やその交換時期などが分かり、こうした部品例えば軸受部材を用いた機械や装置類の信頼性確保に寄与し得るものとなる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、相手部材に対し転がり接触または滑り接触する面を有し、この接触面に固体潤滑膜が形成された部品を監視する装置であって、前記接触面から剥離した固体潤滑膜を量的に検知する検知要素を備えることで、剥離した固体潤滑膜を量的に検知できるので、取扱者は、その検知状況からその寿命の到来時期やその交換時期などが分かり、こうした部品例えば軸受部材を用いた機械や装置類の信頼性確保に寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】転がり軸受の断面と、本発明の実施形態に係る部品監視装置のブロックとを示す図
【図２】図１の部品監視装置の動作説明に供するタイミングチャート
【図３】多関節ロボットの要部断面と本発明の他の実施形態に係る部品監視装置の要部の構成を示す図
【図４】多関節ロボットの要部断面と本発明のさらに他の実施形態に係る部品監視装置の要部の構成を示す図
【図５】多関節ロボットの要部断面と本発明のさらに他の実施形態に係る部品監視装置の要部の構成を示す図
【符号の説明】
Ａ  転がり軸受
Ｂ  部品監視装置
２    内輪
４    外輪
６    ボール
１０    固体潤滑膜
１２    摩耗量センサ
【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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