JP7604276B2 - 導電性粒体検出装置、及び、減速機 - Google Patents

Description

本発明は、導電性粒体検出装置、及び、導電性粒体検出装置を用いる減速機に関する。

減速機等の機械的な動作機構を内蔵する装置では、ケーシングの内部に潤滑液を充填することによって動作機構の摩耗低減が図られている。この種の装置では、経時使用に伴って機械部品から金属粉が発生し、その発生した金属粉が潤滑液中に混入する。潤滑液中に金属粉が多量に混入すると、潤滑液による動作機構の摩耗抑制機能が低下する。また、潤滑液中に金属粉が多量に混入することは、動作機構に摩耗や破損等が生じたことを意味する。

このため、この種の装置では、潤滑液中の金属粉の量が規定量以上になったときに、そのことを外部から検知できることが望まれる。この対策として、潤滑液中の金属粉を永久磁石によって吸引し、吸引した金属粉の量を電気的に検知できるようにしたものが案出されている。（例えば、特許文献１参照）。

この装置で用いられている金属粉の検出装置（導電性粒体検出装置）は、潤滑液内に配置される筒状の永久磁石の外周面側に、相反する電極をギャップを介して配置し、そのギャップを挟んだ電極間の抵抗を検出することによって潤滑液内の金属粉の混入量を求める仕組みとされている。

特開２００５－３３１３２４号公報

近年、上述のような導電性粒体検出装置として、導電性の複数の永久磁石を電極として用いるものが提案されている。この導電性粒体検出装置では、導電性の永久磁石が導電性粒体（例えば、金属粉）に対する吸引部と電極部の機能を兼ねている。この導電性粒体検出装置で用いられる各永久磁石は、配線を通して検出基板上の抵抗検出回路に接続されている。

検出基板と導電性の永久磁石を接続する配線構造体は、一端側が検出基板に接続された配線の導通部の他端側に、対応する永久磁石がねじ止めや導電性のクランプ係止具を用いた接続手段によって接続される。

永久磁石をねじ止めする場合には、永久磁石にねじ穴を形成する必要があるが、一般的に永久磁石に精度の高いねじ穴を形成することは難しい。
また、導電性のクランプ係止具を用いる場合には、クランプ係止具自体が大型部品であるため、配線構造体全体が大型化してしまう。

本発明は、接続部の大型化を招くことなく、配線の導通部と導電性の永久磁石を容易に接続することができる導電性粒体検出装置、及び、減速機を提供する。

本発明の一態様に係る導電性粒体検出装置は、相互に離間して配置された導電性の複数の永久磁石と、隣接する前記永久磁石の間の電気抵抗を基にして、隣接する前記永久磁石の間に吸引される導電性粒体を検出する検出基板と、前記検出基板と各前記永久磁石を電気的に接続する配線と、各前記配線の前記永久磁石の側の導通部に接続されるとともに、前記永久磁石が磁力によって吸着固定される金属磁性体製の中継片と、を備えている。
前記配線は、フレキシブルプリント配線板によって構成されることが望ましい。

前記フレキシブルプリント配線板の前記導通部と前記中継片とは、半田によって接続されるようにしても良い。

前記フレキシブルプリント配線板の前記導通部と前記中継片とは、導電性の接着剤によって接続されるようにしても良い。

前記フレキシブルプリント配線板には、複数の前記永久磁石が配置される潤滑液充填空間と、前記検出基板の配置される検出空間との間を密閉する封止部材が一体に形成されるようにしても良い。

本発明の一態様に係る減速機は、入力された回転を減速する減速機構部と、前記減速機構部を内部に収容するケーシングと、前記ケーシング内の潤滑液に混入した導電性粒体を検出する導電性粒体検出装置と、を備え、前記導電性粒体検出装置は、前記ケーシングの内部で相互に離間して配置された導電性の複数の永久磁石と、隣接する前記永久磁石の間の電気抵抗を基にして、隣接する前記永久磁石の間に吸引される導電性粒体を検出する検出基板と、前記検出基板と各前記永久磁石を電気的に接続する配線と、各前記配線の前記永久磁石の側の導通部に接続されるとともに、前記永久磁石が磁力によって吸着固定される金属磁性体製の中継片と、を備えている。
前記配線は、フレキシブルプリント配線板によって構成されることが望ましい。

上述の導電性粒体検出装置は、配線の導通部に接続される金属磁性体製の中継片を備え、中継片に永久磁石が磁力によって吸着固定される構成されている。このため、配線の導通部と導電性の永久磁石を接続するに際にして、永久磁石にねじ穴等を形成するための切削加工を施す必要がない。したがって、上述の導電性粒体検出装置を採用した場合には、接続部の大型化を招くことなく、配線の導通部と導電性の永久磁石を容易に接続することができる。

第１実施形態の配線構造体の斜視図。 第１実施形態の配線構造体の製造工程の一部を示す斜視図。 第２実施形態の導電性粒体検出装置を取り付けた減速機の部分断面側面図。 第２実施形態の導電性粒体検出装置の部分断面斜視図。 第２実施形態の導電性粒体検出装置の図４のＶ部を拡大した部分断面斜視図。 第２実施形態の導電性粒体検出装置の図４のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図。 第２実施形態の導電性粒体検出装置で採用するフレキシブルプリント配線板の平面図。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下で説明する各実施形態では、共通部分に同一符号を付して、重複する説明を一部省略するものとする。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の配線構造体１の斜視図である。
本実施形態の配線構造体１は、導電性の永久磁石３と、配線の一形態であるフレキシブルプリント配線板２と、フレキシブルプリント配線板２の一端側の導通部（不図示）に接続された金属磁性体製の中継片４と、を備えている。

永久磁石３は、一定厚みの矩形板状に形成されている。フレキシブルプリント配線板２は帯状に形成され、図示しない導通部が長手方向の一端側から他端側に延びている。導通部は柔軟性を有する絶縁層２ａによって覆われている。導通部の一端側と他端側は、端子部（図示せず）として絶縁層２ａの外側に露出している。

フレキシブルプリント配線板２の長手方向の一端側の端子部には中継片４が半田によって接続されている。これにより、中継片４はフレキシブルプリント配線板２の導通部に対して電気的にも接続されている。中継片４は、永久磁石３が磁着可能な金属の磁性体によって形成されている。中継片４は、フレキシブルプリント配線板２と略同幅の矩形板状に形成されている。中継片４の表裏の面は平坦面とされている。
なお、本実施形態では、中継片４がフレキシブルプリント配線板２の端子部（導通部）に半田によって接続されているが、中継片４はフレキシブルプリント配線板２の端子部（導通部）に対して導電性の接着剤によって接続するようにしても良い。この場合、導電性の接着剤によって中継片４とフレキシブルプリント配線板２の端子部とを電気的に接続することができるとともに、中継片４をフレキシブルプリント配線板２の端部の広い平面に安定して接着固定することができる。

図２は、フレキシブルプリント配線板２の端子部（導通部）に中継片４を接続した後に、中継片４に永久磁石３を接続する工程を示した図である。
永久磁石３は、フレキシブルプリント配線板２に接続された中継片４に対し、磁力によって吸着固定されている。本実施形態では、永久磁石３と中継片４とはさらに導電性の接着剤によって接着固定されている。

また、フレキシブルプリント配線板２の長手方向の他端側の端子部は、図示しない抵抗検出回路等を有する基板に対して接続可能とされている。本実施形態の場合、フレキシブルプリント配線板２の長手方向の中途部には、封止部材であるグロメット５が一体に形成されている。グロメット５は、配線構造体１を減速機等の機械装置に設置する際に、機械装置のケーシングの貫通孔とフレキシブルプリント配線板２の間を封止する。つまり、グロメット５は、永久磁石３が配置される潤滑液充填空間と、基板の配置される基板配置空間（検出空間）との間を密閉する。

＜第１実施形態の効果＞
本実施形態の配線構造体は１、導電性の永久磁石３と、導通部を有するフレキシブルプリント配線板２（配線）と、フレキシブルプリント配線板２の導通部に接続されるとともに、永久磁石３が磁力によって吸着固定される金属磁性体製の中継片４と、を備えている。このため、フレキシブルプリント配線板２（配線）の導通部と導電性の永久磁石３を接続するに際にしては、中継片４に永久磁石３を吸着固定すれば良く、永久磁石３にねじ穴等を形成するための切削加工を施す必要がない。したがって、本実施形態の配線構造体１を採用した場合には、接続部の大型化を招くことなく、フレキシブルプリント配線板２（配線）の導通部と導電性の永久磁石３を容易に接続することかできる。

なお、永久磁石３と基板を電気的に接続する配線は、フレキシブルプリント配線板２以外にも、断面が円形形状や矩形形状の被覆導線等を採用することも可能である。
ただし、本実施形態の配線構造体１のように、永久磁石３と基板を電気的に接続する配線としてフレキシブルプリント配線板２を採用した場合には、狭い配置スペース内であっても配線を自由に引き回すことができ、かつ、配線形状も安定させることができる。また、フレキシブルプリント配線板２は平坦な面を有するため、中継片４をフレキシブルプリント配線板２の平坦な面に安定して支持させることができる。

また、本実施形態の配線構造体１では、中継片４と永久磁石３が導電性の接着剤によっても接続されている。このため、永久磁石３の吸着力に加えて導電性の接着剤の接着力によっても、永久磁石３を中継片４に強固に固定することができる。また、実際に中継片４に永久磁石３を接続するに際しては、予め中継片４と永久磁石３の少なくとも一方に導電性の接着剤を塗布しておき、その状態で永久磁石３を中継片４に磁力によって吸着するだけで良いため、配線構造体１の製造が煩雑になることもない。

また、本実施形態の配線構造体１では、中継片４に平坦面が形成され、その平坦面に永久磁石３が吸着固定されている。このため、本構成を採用した場合には、中継片４と永久磁石３の電気的な接続と機械的な固定を安定したものとすることができる。

また、フレキシブルプリント配線板２（配線）の導通部に対し、中継片４を導電性の接着剤によって接続する場合には、中継片４とフレキシブルプリント配線板２（配線）の導通部が半田によって接続しにくい素材や構造であっても、中継片４をフレキシブルプリント配線板２（配線）の導通部に導通状態で安定して接続することができる。

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態の減速機１０の部分断面側面図である。
減速機１０は、入力回転を所定の減速比に減速する減速機構部１１と、減速機構部１１を内部に収容するケーシング１２と、を備えている。ケーシング１２の内部には、減速機構部１１やその他の機械接触部を潤滑するための潤滑液１３が充填されている。また、ケーシング１２の壁１２ａには、導電性粒体検出装置１４が取り付けられている。導電性粒体検出装置１４は、潤滑液１３内に混入した金属粉等の導電性粒体を検出する。

図４は、導電性粒体検出装置１４の一部を長手方向に沿って縦断面にした斜視図である。また、図５は、図４のＶ部の拡大図であり、図６は、図４のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図である。
導電性粒体検出装置１４は、略筒状の装置ボディ１６と、装置ボディ１６の内部に固定される支持ブロック１７と、支持ブロック１７に支持されるフレキシブルプリント配線板１０２（配線）と、を備えている。導電性粒体検出装置１４は、さらにフレキシブルプリント配線板１０２の長手方向の一端側に中継片４を介して接続される四つの永久磁石３と、フレキシブルプリント配線板１０２の長手方向の他端側に接続される検出基板１８と、を備えている。永久磁石３と、フレキシブルプリント配線板１０２と、中継片と４は、本実施形態における配線構造体１０１を構成している。

装置ボディ１６は、減速機１０のケーシング１２（図３参照）に、ケーシング１２の壁１２ａを貫通して取り付けられる。装置ボディ１６は、例えば、金属によって形成されている。装置ボディ１６は、ケーシング１２の壁１２ａを貫通するねじ孔に締め込み固定される円筒状の固定筒１６ａと、固定筒１６ａの端部（ケーシング１２の外側に配置される側の端部）に一体に形成されたフランジ部１６ｂと、を有している。

固定筒１６ａの外周面には、減速機１０側のねじ孔に締め込まれる雄ねじ１９が形成されている。フランジ部１６ｂの外側の端面（ケーシング１２の外側に向く側の端面）には、有底筒状の装置カバー２０が締結部材であるボルト２１によって固定されている。装置カバー２０とフランジ部１６ｂの間は、封止部材である円板状のグロメット５によって密閉されている。グロメット５は、後述するようにフレキシブルプリント配線板１０２の絶縁層１０２ａの一部と一体に形成されている。フレキシブルプリント配線板１０２は、グロメット５を厚み方向に貫通するようにグロメット５と一体化されている。

グロメット５の外側の端面（ケーシング１２の外側に向く側の端面）には、検出基板１８が取り付けられている。検出基板１８の外側は、装置カバー２０によって覆われている。また、グロメット５は、外周縁部が装置カバー２０とフランジ部１６ｂとに挟み込まれて、両者に固定されている。グロメット５は、減速機１０のケーシング１２の内側の潤滑液充填空間２２（図３参照）と、検出基板１８の配置される検出空間２３（装置カバー２０の内側の空間）との間を密閉する。

支持ブロック１７は、樹脂材料によって四角柱状に形成されている。支持ブロック１７は、長手方向の一端側（以下、「基部側」と呼ぶ。）が装置ボディ１６の内側に固定されている。支持ブロック１７は、固定筒１６ａの軸方向に沿うように配置されている。支持ブロック１７の長手方向の他端側（以下、「先端側」と呼ぶ。）は、装置ボディ１６の固定筒１６ａよりも外側に突出している。

支持ブロック１７の先端側の外周面と端面は、有底筒状の検出部カバー２４によって覆われている。検出部カバー２４は、樹脂材料によって一体に形成されている。検出部カバー２４は、四つの検出窓２５を有する周壁２４ａと、周壁２４ａの軸方向の端部を閉塞する端部壁２４ｂと、を備えている。周壁２４ａの四つの検出窓２５は、周壁２４ａの外周上のほぼ９０°離間した位置に等間隔に離間して配置されている。各検出窓２５は、正面視が略矩形状に形成されている。また、各検出窓２５の、周壁２４ａの円周方向に沿う両側の縁部には、径方向外側に向かって開口面積が漸増するようにテーパ面２５ａが設けられている。

検出部カバー２４は、端部壁２４ｂが支持ブロック１７の先端側の端面にリベット止めされている。なお、図中の符号２６は、検出部カバー２４を支持ブロック１７に固定するためのリベットである。

図７は、フレキシブルプリント配線板１０２の平面図である。
図７に示すように、本実施形態のフレキシブルプリント配線板１０２は、端子部（導通部５０の一端側）が検出基板１８に接続される基部１０２ｂと、一端側が基部１０２ｂから四つに分岐し、各他端側の端子部（導通部５０の他端側）が対応する各中継片４に接続される分岐部１０２ｃと、を有している。フレキシブルプリント配線板１０２には、基部１０２ｂから各分岐部１０２ｃの先端部に向かって導通部５０が形成されている。基部１０２ｂは、グロメット５を厚み方向に貫通している。基部１０２ｂから分岐した四つの分岐部１０２ｃは、支持ブロック１７の外周上の四面に夫々沿わせて配置されている。支持ブロック１７の外周の四面には、支持ブロック１７の長手方向に沿うように支持溝２７（図６参照）が形成されている。各分岐部１０２ｃは、支持ブロック１７の各面において支持溝２７に支持されている。

各分岐部１０２ｃの先端側の端子部には、金属磁性体製の略矩形状の中継片４が導電性の接着剤や半田付けによって接続されている。各中継片４は、支持ブロック１７の先端側において、分岐部１０２ｃとともに各支持溝２７に支持されている。

各中継片４のうちの、支持ブロック１７の外周側に向く平坦な面には、対応する永久磁石３が磁力によって吸着固定されている。本実施形態の場合も、各永久磁石３はさらに導電性の接着剤を併用して中継片４に固定するようにしても良い。

支持ブロック１７の先端側の各面に上述のようにして中継片４と永久磁石３が取り付けられると、その後に、支持ブロック１７の先端側に検出部カバー２４が取り付けられる。検出部カバー２４は、四つの検出窓２５の内側に（周壁２４ａの径方向についての内側に）対応する四つの永久磁石３が位置されるように位置合わせされる。検出部カバー２４はこの状態において、支持ブロック１７の端面にリベット止めされる。なお、このとき、検出部カバー２４の周壁２４ａの端面（端部壁２４ｂと逆側の端面）は、装置ボディ１６の固定筒１６ａの端面に突き当てられる。

上述ように組み立てられた導電性粒体検出装置１４は、減速機１０のケーシング１２の壁１２ａのねじ孔に先端側（永久磁石３の側）が挿入され、その状態で装置ボディ１６の固定筒１６ａがねじ孔に締め込まれて固定される。この状態で減速機１０のケーシング１２内に潤滑液１３が充填されると、複数の永久磁石３と検出部カバー２４は潤滑液１３内に没することになる。

検出基板１８は抵抗検出回路を備えている。抵抗検出回路は、支持ブロック１７の外周上で隣接する複数の永久磁石３の間の電気抵抗を検出する。支持ブロック１７の外周上にある複数の永久磁石３は、図６に示すように相互に離間している。このため、潤滑液１３内に没した初期状態では、隣接する永久磁石３の間の抵抗値は無限大となる。この状態から減速機１０の経時使用によって潤滑液１３内に混入する導電性粒体（金属粉等）の量が増大すると、潤滑液１３に混入している導電性粒体が導電性粒体検出装置１４の複数の永久磁石３によって吸引される。こうして吸引された導電性粒体は、検出部カバー２４の検出窓２５を通して各永久磁石３の表面に吸着するとともに、永久磁石３の磁力によって検出部カバー２４の外周面にも吸着する。

潤滑液１３内の導電性粒体の混入量が増大すると、その混入量の増大とともに検出部カバー２４の外周面の導電性粒体の吸着量も増大する。検出部カバー２４の外周面の導電性粒体の吸着量がある量よりも増大すると、隣接する永久磁石３の間の抵抗値が規定値以下に低下し、そのことが検出基板１８によって検出される。検出基板１８をコントローラを介して表示装置や警告装置に接続しておけば、減速機１０内の導電性粒体が規定量以上に増大したことを作業者等に知らせることができる。

＜第２実施形態の効果＞
以上のように、本実施形態の導電性粒体検出装置１４は、相互に離間して配置された導電性の複数の永久磁石３と、検出基板１８と、検出基板１８と各永久磁石３を接続するフレキシブルプリント配線板２と、フレキシブルプリント配線板２の永久磁石３の側の導通部５０に接続され、永久磁石３が磁力によって吸着固定される金属磁性体製の中継片４と、を備えている。本実施形態の導電性粒体検出装置１４は、導電性の永久磁石３を磁力によって中継片４に吸着固定することができるため、フレキシブルプリント配線板２の導通部５０と導電性の永久磁石３を接続するに際して、永久磁石３にねじ穴等を形成するための切削加工を施す必要がない。したがって、本実施形態の導電性粒体検出装置１４を採用した場合には、接続部の大型化を招くことなく、フレキシブルプリント配線板２の導通部５０と導電性の永久磁石３を容易に接続することができる。

本実施形態の導電性粒体検出装置１４は、フレキシブルプリント配線板１０２の導通部５０と中継片４とを半田によって接続した場合には、金属磁性体製の中継片４をフレキシブルプリント配線板１０２の導通部５０に強固に固定することができる。

また、本実施形態の導電性粒体検出装置１４は、フレキシブルプリント配線板１０２の導通部５０と中継片４とを導電性の接着剤によって接続した場合には、中継片４とフレキシブルプリント配線の導通部５０が半田によって固定しにくい素材や構造であっても、中継片４をフレキシブルプリント配線板１０２の導通部５０に導通状態で安定して固定することができる。

さらに、本実施形態の導電性粒体検出装置１４では、永久磁石３と検出基板１８を電気的に接続する配線としてフレキシブルプリント配線板１０２を採用している。このため、導電性粒体検出装置１４内の狭い配置スペース内であっても配線を自由に引き回すことができるうえ、配線形状も安定させることができる。

また、本実施形態の導電性粒体検出装置１４は、減速機１０内において潤滑液１３が充填される潤滑液充填空間２２と、検出基板１８の配置される検出空間２３の間を密閉するグロメット５（封止部材）がフレキシブルプリント配線板１０２に一体に形成されている。このため、製造や組付けの容易な簡単な構造でありながら、検出空間２３への潤滑液１３の流入を確実に防止することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

１，１０１…配線構造体、２，１０２…フレキシブルプリント配線板（配線）、３…永久磁石、４…中継片、５…グロメット、１０…減速機、１１…減速機構部、１２…ケーシング、１３…潤滑液、１４…導電性粒体検出装置、１８…検出基板、２２…潤滑液充填空間、２３…検出空間、５０…導通部。

Claims (7)

1. 相互に離間して配置された導電性の複数の永久磁石と、
   隣接する前記永久磁石の間の電気抵抗を基にして、隣接する前記永久磁石の間に吸引される導電性粒体を検出する検出基板と、
   前記検出基板と各前記永久磁石を電気的に接続する配線と、
   各前記配線の前記永久磁石の側の導通部に接続されるとともに、前記永久磁石が磁力によって吸着固定される金属磁性体製の中継片と、を備えている導電性粒体検出装置。
2. 前記配線は、フレキシブルプリント配線板によって構成されている請求項１に記載の導電性粒体検出装置。
3. 前記フレキシブルプリント配線板の前記導通部と前記中継片とは、半田によって接続されている請求項２に記載の導電性粒体検出装置。
4. 前記フレキシブルプリント配線板の前記導通部と前記中継片とは、導電性の接着剤によって接続されている請求項２に記載の導電性粒体検出装置。
5. 前記フレキシブルプリント配線板には、複数の前記永久磁石が配置される潤滑液充填空間と、前記検出基板の配置される検出空間との間を密閉する封止部材が一体に形成されている請求項２～４のいずれか１項に記載の導電性粒体検出装置。
6. 入力された回転を減速する減速機構部と、
   前記減速機構部を内部に収容するケーシングと、
   前記ケーシング内の潤滑液に混入した導電性粒体を検出する導電性粒体検出装置と、を備え、
   前記導電性粒体検出装置は、
   前記ケーシングの内部で相互に離間して配置された導電性の複数の永久磁石と、
   隣接する前記永久磁石の間の電気抵抗を基にして、隣接する前記永久磁石の間に吸引される導電性粒体を検出する検出基板と、
   前記検出基板と各前記永久磁石を電気的に接続する配線と、
   各前記配線の前記永久磁石の側の導通部に接続されるとともに、前記永久磁石が磁力によって吸着固定される金属磁性体製の中継片と、を備えている減速機。
7. 前記配線は、フレキシブルプリント配線板によって構成されている請求項６に記載の減速機。

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