JP5814748B2 - 潤滑油劣化センサー、産業用ロボット用減速機および産業用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、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に関する。

従来、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。）。

特開平７−１４６２３３号公報 特開平１０−１０４１６０号公報 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

しかしながら、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、本発明は、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提供することを目的とする。

本発明の潤滑油劣化センサーは、機械に設置されて前記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、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、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、前記機械に固定されるための固定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ことを特徴とする。

この構成により、本発明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、機械の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。また、本発明の潤滑油劣化センサーは、固定部材が機械に固定された場合に機械の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。

また、本発明の潤滑油劣化センサーの前記支持部材は、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に固定された場合に前記潤滑油に触れない位置に備えていても良い。

この構成により、本発明の潤滑油劣化センサーは、固定部材が機械に固定された後で、機械の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。

また、本発明の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に固定された場合に前記潤滑油に触れない位置に備えていても良い。

この構成により、本発明の潤滑油劣化センサーは、固定部材が機械に固定された後で、機械の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。

本発明の潤滑油劣化センサーの前記発光素子は、白色の光を発する白色ＬＥＤであっても良い。

この構成により、本発明の潤滑油劣化センサーは、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、小型化することができる。

また、本発明の潤滑油劣化センサーの前記隙間形成部材は、前記光路を曲げる反射面が形成されていても良い。

この構成により、本発明の潤滑油劣化センサーは、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全体を小型化することができる。また、本発明の潤滑油劣化センサーは、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、部品点数を減らすことができる。

また、本発明の潤滑油劣化センサーの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。

この構成により、本発明の潤滑油劣化センサーは、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、本発明の潤滑油劣化センサーの前記支持部材は、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表面に施されていても良い。

この構成により、本発明の潤滑油劣化センサーは、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、本発明の潤滑油劣化センサーの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。

この構成により、本発明の潤滑油劣化センサーは、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、本発明の潤滑油劣化センサーは、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。

本発明の産業用ロボット用減速機は、潤滑油劣化センサーと、前記機械としての減速機本体とを備えていることを特徴とする。

この構成により、産業用ロボット用減速機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減速機本体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。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、即時の故障の予知を可能にすることができる。また、産業用ロボット用減速機の潤滑油劣化センサーは、固定部材が機械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。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、精度の高い故障の予知を可能にすることができる。

本発明の産業用ロボットは、潤滑油劣化センサーと、前記機械としての産業用ロボット本体とを備えており、前記産業用ロボット本体は、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、前記潤滑油劣化センサーは、前記減速機の潤滑油の劣化を検出するためのセンサーであることを特徴とする。

この構成により、本発明の産業用ロボット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減速機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。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可能にすることができる。また、本発明の産業用ロボットの潤滑油劣化センサーは、固定部材が機械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。したがって、本発明の産業用ロボットは、精度の高い故障の予知を可能にすることができる。

本発明の潤滑油劣化センサーは、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。

本発明の一実施の形態に係る産業用ロボットの側面図である。 図１に示す産業用ロボットの関節部の断面図である。 図２に示す潤滑油劣化センサーの正面図である。 アームに取り付けられた状態での図３に示す潤滑油劣化センサーの正面断面図である。 （ａ）は、図３に示す潤滑油劣化センサーの平面図である。（ｂ）は、図３に示す潤滑油劣化センサーの底面図である。 （ａ）は、図３に示す筐体の正面図である。（ｂ）は、図３に示す筐体の正面断面図である。 （ａ）は、図３に示す筐体の側面図である。（ｂ）は、図３に示す筐体の側面断面図である。 （ａ）は、図３に示す筐体の平面図である。（ｂ）は、図３に示す筐体の底面図である。 （ａ）は、図３に示すホルダーの正面図である。（ｂ）は、図３に示すホルダーの正面断面図である。 （ａ）は、図３に示すホルダーの側面図である。（ｂ）は、図３に示すホルダーの側面断面図である。 （ａ）は、図３に示すホルダーの平面図である。（ｂ）は、図３に示すホルダーの底面図である。 図４に示す白色ＬＥＤからＲＧＢセンサーまでの光路を示す図である。 （ａ）は、図３に示すホルダーキャップの正面図である。（ｂ）は、図３に示すホルダーキャップの正面断面図である。 （ａ）は、図３に示すホルダーキャップの平面図である。（ｂ）は、図３に示すホルダーキャップの底面図である。 潤滑油の流れに対する図３に示す油用隙間の開口の方向と、ＲＧＢセンサー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。 （ａ）は、潤滑油の流れに対する図３に示す油用隙間の開口の方向が０°である状態を示す図である。（ｂ）は、潤滑油の流れに対する図３に示す油用隙間の開口の方向が４５°である状態を示す図である。（ｃ）は、潤滑油の流れに対する図３に示す油用隙間の開口の方向が９０°である状態を示す図である。

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、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を除いた部分は、本発明の産業用ロボット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を接続する本発明の産業用ロボット用減速機としての減速機１３１と、ボルト１３８ａによってアーム１１２に固定されたモータ１３８と、減速機１３１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、産業用ロボット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。

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。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。

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１３８の出力軸が回転すると、モータ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。

なお、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、ＲＧＢセンサー７３によって検出された色のＲ、Ｇ、Ｂの各値を使用して、次の数１で示す式で計算することができる。

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、産業用ロボット用減速機が交換される場合、その産業用ロボット用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、産業用ロボット用減速機の交換時期を把握するために、産業用ロボット用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。つまり、潤滑油１３１ａ中の添加剤の減少量は、産業用ロボット１００および産業用ロボット１００の各減速機の故障の予知に活用されることができる。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。

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。

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、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。

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（産業用ロボット用減速機）
１３１ａ 潤滑油
１３２ 減速機本体（機械）
１３７ａ、１３７ｂ、１３９ａ、１３９ｂ 潤滑油劣化センサー

Claims (10)

1. 機械に設置されて前記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、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、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、前記機械に固定されるための固定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ことを特徴とする潤滑油劣化センサー。
2. 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に固定された場合に前記潤滑油に触れない位置に備えていることを特徴とする請求項１に記載の潤滑油劣化センサー。
3. 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に固定された場合に前記潤滑油に触れない位置に備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の潤滑油劣化センサー。
4. 前記発光素子は、白色の光を発する白色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載の潤滑油劣化センサー。
5. 前記隙間形成部材は、前記光路を曲げる反射面が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の潤滑油劣化センサー。
6. 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ことを特徴とする請求項５に記載の潤滑油劣化センサー。
7. 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表面に施されていることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れかに記載の潤滑油劣化センサー。
8. 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ことを特徴とする請求項１から請求項７までの何れかに記載の潤滑油劣化センサー。
9. 請求項１から請求項８までの何れかに記載の潤滑油劣化センサーと、前記機械としての減速機本体とを備えていることを特徴とする産業用ロボット用減速機。
10. 請求項１から請求項８までの何れかに記載の潤滑油劣化センサーと、前記機械としての産業用ロボット本体とを備えており、
    前記産業用ロボット本体は、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、
    前記潤滑油劣化センサーは、前記減速機の潤滑油の劣化を検出するためのセンサーであることを特徴とする産業用ロボット。

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