摩耗検知装置、摩耗ゲージおよび摩耗検知方法
【課題】相対移動する摩耗側部品と対向側部品を配線等で接続することなく、対向側部品に設置された制御装置により摩耗側部品の摩耗状態を適切に検知する。
【解決手段】本発明の摩耗検知装置は、対向側部品３に設けられ、相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を発生する信号発生部８と、混合信号を対向側部品３から摩耗側部品２に伝達する信号伝達部６と、摩耗側部品２に設けられ、摩耗側部品２の摺動面に沿って配置された先端部４１に、複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部５が設けられ、信号伝達部６からノッチフィルタ部５に混合信号が入力される摩耗ゲージ４と、混合信号の入力に応じてノッチフィルタ部５から出力される計測信号を、摩耗側部品２から対向側部品３に伝達する信号伝達部７と、対向側部品３に設けられ、計測信号に含まれる周波数成分に基づいて、摩耗ゲージ４の摩耗状態を検知する周波数分析部９とを備える。
【解決手段】本発明の摩耗検知装置は、対向側部品３に設けられ、相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を発生する信号発生部８と、混合信号を対向側部品３から摩耗側部品２に伝達する信号伝達部６と、摩耗側部品２に設けられ、摩耗側部品２の摺動面に沿って配置された先端部４１に、複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部５が設けられ、信号伝達部６からノッチフィルタ部５に混合信号が入力される摩耗ゲージ４と、混合信号の入力に応じてノッチフィルタ部５から出力される計測信号を、摩耗側部品２から対向側部品３に伝達する信号伝達部７と、対向側部品３に設けられ、計測信号に含まれる周波数成分に基づいて、摩耗ゲージ４の摩耗状態を検知する周波数分析部９とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩耗検知装置、摩耗ゲージおよび摩耗検知方法に関し、特に、産業機械の摺動部の摩耗を検知する摩耗検知装置、摩耗ゲージおよび摩耗検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機械の摺動部の摩耗を検知するための摩耗ゲージとして、例えば特許文献１記載の摩耗ゲージが提案されている。この特許文献１記載の摩耗ゲージは、複数の摩耗検知用ラインを含む摩耗検知回路を絶縁板上に設けたものであり、摺動部の摩耗に伴い摩耗検知用ラインが段階的に摩滅することを利用して、摺動部の摩耗状態を検知する。つまり、摩耗ゲージ先端部の摩耗検知用ラインが摩滅して断線すれば、摩耗ゲージから測定部に電気信号が流れなくなるので、当該断線した摩耗検知用ラインの位置まで摺動部の摩耗が進行したことを把握することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６４３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、各種の産業機械の摺動部を構成する摩耗側部品と、それに対向する対向側部品のうち、摩耗側部品の摩耗状態を検知する場合、上記特許文献１記載のような摩耗ゲージを、摩耗検知対象である摩耗側部品に設置する必要がある。一方、摩耗ゲージにより得られる摩耗状態の情報を処理する制御装置（特許文献１の測定部）等については、設置スペースや、動作の安定性、装置保護等の観点から、対向側部品に設置することが望ましい。
【０００５】
しかしながら、上記のように摩耗側部品に摩耗ゲージを設置し、対向側部品に制御装置等を設置する場合、特許文献１記載のように摩耗ゲージと制御装置の間を電気的に接続することが困難であるという問題があった。例えば、レシプロコンプレッサにおいてシリンダ（対向側部品に相当する。）に対して高速で摺動するピストン（摩耗側部品に相当する。）の摩耗を検知したい場合を考える。この場合、ピストンに設けられた摩耗ゲージと、シリンダに設けられた制御装置とを、配線や接触端子等を用いて電気的に接続することは、非常に困難である。
【０００６】
また、特許文献１では、複数の摩耗検知用ラインで得られる情報を制御装置（特許文献１の測定部）に伝達するために、各摩耗検知用ラインと制御装置を複数の回路（配線系統）で接続する必要があった。しかし、摩耗側部品が摺動に伴って振動や水分付着等を受けることを考慮すると、摩耗側部品の動作の安定性や、構造の簡素化等の観点から、摩耗側部品から制御装置に摩耗情報を伝達するための回路数を極力少なくすることが好ましい。
【０００７】
したがって、産業機械の稼働中（摩耗側部品の摺動中）に、摩耗側部品の摩耗ゲージで得られる摩耗情報を対向側部品の制御装置に対して好適に伝達し、摩耗側部品の摩耗状態を適切に検知可能であり、かつ、摩耗情報伝達用の回路数を削減可能な方法が希求されていた。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、相対移動する摩耗側部品と対向側部品を配線等で接続することなく、対向側部品に設置された制御装置により摩耗側部品の摩耗状態を適切に検知でき、かつ、摩耗情報伝達用の回路数を削減することが可能な摩耗検知装置、摩耗ゲージおよび摩耗検知方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、対向側部品との摺動に伴う摩耗側部品の摩耗を検知する本発明の摩耗検知装置は、対向側部品に設けられ、相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を発生する信号発生部と、混合信号を対向側部品から摩耗側部品に非接触方式で伝達する第１の信号伝達部と、摩耗側部品に設けられ、摩耗側部品の摺動面に沿って配置された先端部に、複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部が設けられ、第１の信号伝達部からノッチフィルタ部に混合信号が入力される摩耗ゲージと、混合信号の入力に応じてノッチフィルタ部から出力される計測信号を、摩耗側部品から対向側部品に非接触方式で伝達する第２の信号伝達部と、対向側部品に設けられ、第２の信号伝達部から入力された計測信号に含まれる周波数成分に基づいて、摩耗ゲージの摩耗状態を検知する周波数分析部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
ノッチフィルタ部は、複数の周波数成分を含む混合信号が印加されるベースラインと、ベースラインから摩耗ゲージの先端部に向かって延び、複数の周波数成分の波長に応じて相異なるライン長を有する複数の摩耗検知用ラインと、を備え、摩耗側部品の摺動面の摩耗に伴い、複数の摩耗検知用ラインの先端が順次摩耗するようにしてもよい。
【００１１】
第１の信号伝達部および第２の信号伝達部とベースラインの一端とが接続されており、混合信号がベースラインの一端から入力されて他端で反射し、一端から計測信号として出力されるようにしてもよい。
【００１２】
対向側部品との摺動に伴って摩耗する摩耗側部品に設けられる本発明の摩耗ゲージは、摩耗側部品の摺動面に沿って配置される先端部に、相異なる複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部が配置されており、ノッチフィルタ部は、複数の周波数成分を含む混合信号が印加されるベースラインと、ベースラインから摩耗ゲージの先端部に向かって延び、複数の周波数成分の波長に応じて相異なるライン長を有する複数の摩耗検知用ラインと、を備え、摩耗側部品の摺動面の摩耗に伴い、複数の摩耗検知用ラインの先端が順次摩耗することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために、対向側部品から、対向側部品との摺動に伴って摩耗する摩耗側部品に非接触方式で相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を伝達する第１の信号伝達部と、摩耗側部品に設けられ、摩耗側部品の摺動面に沿って配置された先端部に、複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部が設けられ、第１の信号伝達部からノッチフィルタ部に混合信号が入力される摩耗ゲージと、混合信号の入力に応じてノッチフィルタ部から出力される計測信号を、摩耗側部品から対向側部品に非接触方式で伝達する第２の信号伝達部と、により摩耗側部品の摩耗を検知する、本発明の摩耗検知方法は、対向側部品で混合信号を発生し、第２の信号伝達部から入力された計測信号を受信し、受信した計測信号に含まれる周波数成分に基づいて、摩耗ゲージの摩耗状態を検知することを特徴とする。
【００１４】
上記摩耗検知装置、摩耗ゲージおよび摩耗検知方法によれば、信号発生部は、ノッチフィルタ部で減衰可能な特定の複数の周波数成分を含む混合信号を生成し、当該混合信号は、第１の信号伝達部により対向側部品から摩耗側部品に非接触方式で伝達されて、摩耗ゲージの先端部のノッチフィルタ部に入力される。ノッチフィルタ部は、混合信号の特定の複数の周波数成分を減衰させて計測信号として出力し、当該計測信号は、第２の信号伝達部により摩耗側部品から対向側部品に非接触方式で伝達されて、周波数分析部に入力される。この際、摩耗側部品の摺動面とともに摩耗ゲージの先端部が摩耗するので、当該摩耗が進行すれば、ノッチフィルタ部の先端部が順次摩耗して、特定の周波数成分の減衰機能が損なわれ、計測信号には、特定の周波数成分が徐々に含まれるようになる。そこで、周波数分析部は、計測信号に含まれる周波数成分を分析し、上記特定の周波数成分が含まれているか否かによって、摩耗ゲージの摩耗状態を多段階で検知することができる。また、複数の周波数に対応したノッチフィルタ部を用いて摩耗ゲージの摩耗状態を多段階で検知できるので、ノッチフィルタ部と対向側部品を接続する回路数を削減できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、相対移動する摩耗側部品と対向側部品を配線等で接続することなく、対向側部品に設置された制御装置により摩耗側部品の摩耗状態を適切に検知でき、かつ、摩耗情報伝達用の回路数を削減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る摩耗検知装置が適用されるレシプロコンプレッサのシリンダ機構を示す縦断面図である。
【図２】同実施形態に係る摩耗検知装置の概略構成を示す図である。
【図３】同実施形態に係る摩耗ゲージのノッチフィルタ部を示す平面図である。
【図４】同実施形態に係るノッチフィルタ部による減衰作用を示す波形図である。
【図５】同実施形態に係るノッチフィルタ部による摩耗時の減衰作用を示す波形図である。
【図６】同実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る摩耗ゲージのノッチフィルタ部を示す平面図である。
【図８】同実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る摩耗検知装置の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
［１．第１の実施形態］
【００１８】
［１．１．摩耗検知対象の産業機械］
まず、本発明の第１の実施形態に係る摩耗検知装置が適用される産業機械の具体例について説明する。
【００１９】
一般に、産業機械は、複数の部材を相対移動させる各種の機構を具備している。このうち、一方の部材を他方の部材に対して接触させながら摺動させる摺動機構では、その摺動部における摩擦により、双方の部材が摩耗する。本実施形態に係る摩耗検知装置は、かかる産業機械の摺動部の摩耗状態、特に、当該摺動部を構成する摩耗側部品と対向側部品のうち摩耗側部品（摺動部材）の摩耗状態を検知するためのものである。以下では、対向側部品に対して摩耗側部品が摺動する例を挙げて説明するが、例えば、レール上を走行体（自動走行台車、気動車等）が移動するシステムにおいて、レールに摩耗側部品を構成し、走行体に対向側部品を構成し、レールの摩耗側部品の構成部位を通過する際に摩耗を検知するといったように、対向側部品が摩耗側部品に対して摺動する場合も本実施形態に含まれる。
【００２０】
ここで、産業機械の摺動機構とは、ある部材と他の部材が相対的に摺動するものであれば、任意の機構であってよいが、例えば、往復運動機構や回転機構などが含まれる。ここで、往復運動機構は、レシプロコンプレッサ、レシプロエンジン等におけるシリンダ機構、工作機械等におけるガイドレールを用いたスライド機構などである。回転機構は、コンプレッサ、ガスタービン等に用いられる各種の軸受（例えばスラストベアリング）、工作機械の切削工具、自動車のタイヤやブレーキパッド、工作機械のクラッチやブレーキパッド、圧延機のロールなどが含まれる。
【００２１】
以下の説明では主に、産業機械の摺動機構として、レシプロコンプレッサのピストンとシリンダの例を挙げ、摩耗検知対象の摩耗側部品がピストンリングであり、対向側部品がシリンダである場合について説明するが、本発明の摩耗検知対象はかかる例に限定されるものではない。
【００２２】
ここで、図１を参照して、本実施形態に係る摩耗検知装置が適用されるレシプロコンプレッサの概略構成について説明する。図１は本実施形態に係る摩耗検知装置が適用されるレシプロコンプレッサ１００のシリンダ機構を示す縦断面図である。
【００２３】
図１に示すように、レシプロコンプレッサ１００は、シリンダ１０１と、ピストン１０２と、ピストンロッド１０３と、ピストンリング１０４と、プルリング１０５と、吸入弁１０６と、排出弁１０７とを備える。レシプロコンプレッサ１００は、無給油式でも給油式であってもよいが、本実施形態では、無給油式のコンプレッサの例について説明する。
【００２４】
シリンダ１０１は、例えば円筒形状を有し、その内部にピストン１０２が往復運動可能に設置される。シリンダ１０１やピストン１０２は、例えば鋳鉄、アルミニウム合金などで形成される。シリンダ１０１の内周面は、ハードクロームメッキまたは金属溶射を施した後、ホーニング仕上げが施されている。
【００２５】
ピストン１０２は、ピストンロッド１０３に支持されており、当該ピストンロッド１０３の下端に連結された不図示のクランク機構により、シリンダ１０１内を上下に往復する。ピストン１０２の外周面には、例えば、上下２つのピストンリング１０４と、中央部に１つのプルリング１０５が設けられている。ピストンリング１０４およびプルリング１０５は、素材自体に潤滑性のあるカーボンまたはポリテトラフルオロエチレン等で形成されている。ピストンリング１０４は、例えば４または６分割のギャップレスタイプであり、その内側にエキスパンダースプリング（図示せず。）が設けられている。これにより、ピストンリング１０４の摩耗が進行しても、ギャップができず、スプリングの作用により最低限必要な面圧を維持することができるので、許容摩耗代を大きくとることができ、長寿命化が図れる。また、プルリング１０５は、ピストン１０２とシリンダ１０１とが直接接触することを防止する機能を有する。
【００２６】
吸入弁１０６および排出弁１０７は、シリンダ１０１内の空間で気体を圧縮するようにピストン１０２の往復動作に合わせて開閉する。
【００２７】
上記構成のレシプロコンプレッサ１００の稼働時には、吸入弁１０６および排出弁１０７が適宜開閉しながら、シリンダ１０１内でピストン１０２が上下に摺動（往復運運）する。これにより、シリンダ１０１内に吸入された気体（例えば空気）を圧縮して、高圧の気体を製造することができる。
【００２８】
ところで、上記ピストン１０２の摺動動作中には、ピストン１０２外周のピストンリング１０４およびプルリング１０５がシリンダ１０１の内周面と接触して摩擦する。したがってピストン１０２の摺動動作が繰り返されると、ピストンリング１０４およびプルリング１０５の外周部が徐々に摩耗していく。このため、ピストンリング１０４およびプルリング１０５の摩耗量が許容摩耗代に達したときには、これらリングを交換する必要があり、そのためには、当該摩耗量を検知するための装置を設ける必要がある。以下の説明では、本実施形態に係る摩耗検知装置により、上記レシプロコンプレッサ１００のピストンリング１０４の摩耗量を検知する例について説明する。
【００２９】
［１．２．摩耗検知装置の構成］
次に、図２を参照して、本実施形態に係る摩耗検知装置の全体構成について説明する。図２は、本実施形態に係る摩耗検知装置の構成を示す図である。
【００３０】
図２に示すように、本実施形態に係る摩耗検知装置は、産業機械の摺動部１付近に設置される。この産業機械の摺動部１は、摩耗側部品２と対向側部品３とからなり、摩耗側部品２は、対向側部品３に対して少なくとも一部を接触させながら周期的に摺動する。図示の例では、摩耗側部品２は、対向側部品３に対して所定の摺動方向（例えば図の上下方向）に所定の摺動ストロークで往復運動する。このとき、摩耗側部品２の摺動面２１と、対向側部品３の摺動面３１とは接触しており（図２では説明の便宜のため非接触で表している。）、上記摺動動作が繰り返されると、摺動面２１と摺動面３１が擦り合わされて摩耗する。例えば、産業機械がレシプロコンプレッサ１００であり、摩耗側部品２が、当該レシプロコンプレッサ１００のピストン１０２外周に設けられたピストンリング１０４であり、対向側部品３が、当該レシプロコンプレッサ１００のシリンダ１０１である場合を考える。この場合、シリンダ１０１内でピストン１０２が往復運動すると、ピストンリング１０４の外周面（即ち、摺動面２１）がシリンダ１０１の内周面（即ち、摺動面３１）と摩擦して、徐々に摩耗する。
【００３１】
本実施形態に係る摩耗検知装置は、上記のような摺動動作に伴って摩耗する摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を検知するためのものである。図２に示すように、摩耗検知装置は、ノッチフィルタ部５を備えた摩耗ゲージ４と、一対のコイル６ａ、６ｂからなる第１のトランス６と、一対のコイル７ａ、７ｂからなる第２のトランス７と、信号発生部８と、周波数分析部９とを主に備える。これら摩耗検知装置の各構成要素は、産業機械の摩耗側部品２と対向側部品３に分散して配置される。
【００３２】
摩耗側部品２には、摩耗ゲージ４と、第１のトランス６の二次コイル６ｂと、第２のトランス７の一次コイル７ａとが設置される。第１のトランス６の二次コイル６ｂは、摩耗ゲージ４の入力端子４ａに接続され、第２のトランス７の一次コイル７ａは、摩耗ゲージ４の出力端子４ｂに接続されている。
【００３３】
摩耗ゲージ４は、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗を検知する機能を有する。摩耗ゲージ４は、摩耗側部品２の摺動部１付近に設けられ、当該摩耗ゲージ４の先端部４１の先端面４１ａは、摩耗側部品２の摩耗面（即ち、摺動面２１）に沿って配置される。この摩耗ゲージ４の先端部４１には、後述するノッチフィルタ部５が設置されている。
【００３４】
このノッチフィルタ部５は、入力信号から、相異なる複数の周波数成分を減衰させる機能を有する。以下では、ノッチフィルタ部５が、特定の５つの周波数成分（周波数：ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５）を減衰する例について説明するが、減衰対象の周波数成分の数は、５つに限られず、１つまたは任意の複数であってよい。このノッチフィルタ部５は、摩耗ゲージ４の摩耗量を段階的に計測するために、相異なるライン長ｘ１〜ｘ５の複数の摩耗検知用ライン５１〜５５（図３参照）を具備しており、当該摩耗検知用ライン５１〜５５を用いて、特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の周波数成分を減衰させる。そして、摩耗ゲージ４の先端部４１とともにノッチフィルタ部５の摩耗検知用ライン５１〜５５の先端が摩耗すると、当該摩耗した摩耗検知用ラインによる特定の周波数成分の減衰機能が失われるが、その詳細については後述する。
【００３５】
一方、対向側部品３には、第１のトランス６の一次コイル６ａと、第２のトランス７の二次コイル７ｂと、信号発生部８と、周波数分析部９が設置される。第１のトランス６の一次コイル６ａは、信号発生部８に接続され、第２のトランス７の二次コイル７ｂは、周波数分析部９に接続されている。
【００３６】
信号発生部８は、相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を発生する機能を有する。信号発生部８は、上記摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５が減衰可能な特定の周波数（ノッチ周波数）ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の信号を混合した混合信号を生成する。かかる混合信号は、第１のトランス６の一次コイル６ａに印加される。この信号発生部８の回路構成の詳細は後述する。
【００３７】
第１のトランス６は、上記混合信号を対向側部品３から摩耗側部品２に非接触方式で伝達する第１の信号伝達部の一例である。第１のトランス６は、対向側部品３に配置される一次コイル６ａと、摩耗側部品２に配置される二次コイル６ｂとからなり、両コイル６ａ、６ｂの電磁的結合を利用して、一次コイル６ａから二次コイル６ｂに混合信号を伝達する。かかる第１のトランス６により伝達された混合信号は、摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５に入力される。
【００３８】
また、第２のトランス７は、上記摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５から出力された信号（計測信号）を、摩耗側部品２から対向側部品３に非接触方式で伝達する第２の信号伝達部の一例である。第２のトランス７は、摩耗側部品２に配置される一次コイル７ａと、対向側部品３に配置される二次コイル７ｂとからなり、両コイル７ａ、７ｂの電磁的結合を利用して、一次コイル７ａから二次コイル７ｂに計測信号を伝達する。
【００３９】
上記第１のトランス６の二次コイル６ｂと第２のトランス７の一次コイル７ａは、摩耗側部品２と対向側部品３との対向部において、摩耗側部品２の対向面２２に配置されている。対向面２２と摺動面２１は平行であり、図示のように摩耗側部品２の対向面２２と摺動面２１の間に段差があってもよいし、或いは面一であってもよい。また、上記第１のトランス６の一次コイル６ａと第２のトランス７の二次コイル７ｂは、摩耗側部品２と対向側部品３との対向部において、対向側部品３の対向面３２に配置されている。対向面３２と摺動面３１は平行であり、図示のように対向側部品３の対向面３２と摺動面３１とが面一であってもよいし、或いは対向面３２と摺動面３１の間に段差があってもよい。なお、対向面２２と対向面３２の間には所定の隙間が設けられるが、摺動部１の構造的制約から対向面２２と対向面３２が接触していてもよい。
【００４０】
そして、摩耗側部品２が摺動して所定位置に移動したときに、第１のトランス６の一次コイル６ａと二次コイル６ｂとが所定の距離範囲内に接近して対向するように、摩耗側部品２および対向側部品３における当該コイル６ａ、６ｂの配置が調整されている。さらに、一次コイル６ａおよび二次コイル６ｂのコイル軸が相互に平行であり、かつ摺動方向に対しても平行となるように、一次コイル６ａおよび二次コイル６ｂが配置されている。
【００４１】
同様に、摩耗側部品２が摺動して所定位置に移動したときに、第２のトランス７の一次コイル７ａと二次コイル７ｂとが所定の距離範囲内に接近して対向するように、摩耗側部品２および対向側部品３における当該コイル７ａ、７ｂの配置が調整されている。さらに、一次コイル７ａおよび二次コイル７ｂのコイル軸が相互に平行であり、かつ摺動方向に対しても平行となるように、一次コイル７ａおよび二次コイル７ｂが配置されている。
【００４２】
かかる配置により、摩耗側部品２が摺動方向（例えば図の上下方向）に摺動するときに、一次コイル６ａと二次コイル６ｂ、および一次コイル７ａと二次コイル７ｂが、当該摺動方向に相互に相対移動して、接近または離隔する。そして、一対のコイル６ａ、６ｂが対向すると同時に、一対のコイル７ａ、７ｂが対向したときに、二対のコイルが相互に電磁的に結合する。この結果、上記信号発生部８から発生した混合信号が、第１のトランス６によって対向側部品３から摩耗側部品２に非接触で伝達されるとともに、上記摩耗ゲージ４により計測された摩耗状態を表す計測信号が、第２のトランス７によって摩耗側部品２から対向側部品３に非接触で伝達される。このようにトランス６、７を用いて非接触で信号を伝達することにより、摩耗側部品２と対向側部品３を配線等で接続したり、摩耗側部品２の摺動を妨げたりすることなく、摩耗側部品２と対向側部品３の間で円滑に信号を授受できるようになる。
【００４３】
周波数分析部９は、上記ノッチフィルタ部５を経由して戻ってきた計測信号の周波数成分を分析することにより、摩耗ゲージ４の摩耗状態を検知する機能を有する。摩耗検知ライン５１のノッチフィルタ部５が摩耗すると、上記特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の周波数成分を減衰させる機能が損なわれることになる。このため、ノッチフィルタ部５から第２のトランス７を介して周波数分析部９に入力される計測信号には、上記信号発生部８により送出された混合信号に含まれていた特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の周波数成分が現れてくることになる。
【００４４】
そこで、周波数分析部９は、上記第２のトランス７から入力された計測信号をＡＭ検波することにより、当該計測信号に含まれる周波数成分を検出する。そして、周波数分析部９は、上記混合信号に含まれていた周波数成分（周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の信号）が当該計測信号に含まれているか否かに基づいて、摩耗ゲージ４の摩耗状態を検知する。なお、この周波数分析部９の回路構成や検出動作の詳細は後述する。
【００４５】
［１．３．摩耗ゲージの構成］
次に、図２および図３を参照して、本実施形態に係る摩耗ゲージ４の構成について詳述する。図３は、本実施形態に係る摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５を示す平面図である。
【００４６】
図２に示したように、摩耗ゲージ４は、摩耗検知対象である摩耗側部品２に設置され、その先端部４１の摩耗を計測する。摩耗ゲージ４の先端部４１が摩耗検知対象部位（即ち、摩耗側部品２の摺動面２１）に露出していれば、摩耗ゲージ４は、摩耗側部品２に埋設されてもよいし、摩耗側部品２の側面に貼り付けられてもよい。摩耗ゲージ４の先端部４１は、摩耗ゲージ４の長手方向の一側端部であって、摩耗検知対象部位とともに摩耗する部分である。本実施形態では、摩耗ゲージ４の先端部４１は、摩耗側部品２の摺動面２１に沿って配置され、摩耗ゲージ４の先端面４１ａ（先端部４１の端面）が摩耗側部品２の摺動面２１と面一となっている。
【００４７】
摩耗ゲージ４の本体は、例えば、矩形板状のプリント基板からなり、一般的なプリント基板製造技術を用いて製造可能である。プリント基板の材質は、絶縁材料であれば、ガラスエポキシ等、摩耗検知対象である摩耗側部品２の材質に応じて適宜選択することができる。かかるプリント基板は、リジッド基板またはフレキシブル基板のいずれであってもよい。リジッド基板を用いた場合には、摩耗ゲージ４自体がある程度の剛性を有することとなるので、特殊な保持部材を別途使用することなく、摩耗ゲージ４を摩耗側部品２の検知対象部位に固定可能となる。一方、フィルム状のフレキシブル基板を用いた場合には、摩耗ゲージ４が変形自在となるので、摩耗側部品２の検知対象部位に自由に取り付け可能となる。また、フィルム状であるため、摩耗ゲージ４から発生する摩耗粉は微小であり、摩耗側部品２より柔らかい素材で構成することが可能であるため、摩耗側部品２や対向側部品３の摩耗に及ぼす影響は極めて小さい。
【００４８】
図３に示すように、摩耗ゲージ４の先端部４１には、ノッチフィルタ部５が設置されている。このノッチフィルタ部５は、入力信号の特定の周波数成分を減衰させるフィルタ回路であり、バンドエリミネートフィルタ（Band Elimination Filter :BEF）として機能する。
【００４９】
かかるノッチフィルタ部５は、摩耗ゲージ４のプリント基板上に櫛歯状に形成されたマイクロストリップラインで構成される。即ち、ノッチフィルタ部５は、摩耗ゲージ４の先端面４１ａに対して平行な方向（即ち、摺動方向）に延びる１本のベースライン５０と、当該ベースライン５０から摩耗ゲージ４の先端部４１に向かって延びる複数の摩耗検知用ライン５１、５２、５３、５４、５５とから構成される。ここでは、ベースライン５０と摩耗検知用ライン５１〜５５とが直交している例を示す。
【００５０】
これらのベースライン５０および摩耗検知用ライン５１〜５５は、例えば、導電性材料（例えば銅等の金属）で形成されたマイクロストリップラインからなり、電気信号を導通可能である。図示の例のベースライン５０および摩耗検知用ライン５１〜５５はいずれも、直線状である。これにより、これらラインの形成が容易になるだけでなく、所望の周波数成分を正確に減衰でき、摩耗量も正確に計測できようになる。しかし、ベースライン５０および摩耗検知用ライン５１〜５５の形状は、湾曲状、波状等の任意の形状であってもよい。また、摩耗検知用ライン５１〜５５の配置や間隔、延長方向も図示の例に限定されない。
【００５１】
ベースライン５０は、摩耗ゲージ４の先端面４１ａから所定距離Ｌ０だけ内側に配置される。この距離Ｌ０は、摩耗検知対象である摩耗側部品２の最大摩耗量よりも十分に大きくなるように設定することが好ましい。これにより、摩耗ゲージ４の先端部４１が摩耗しても、ベースライン５０が摩滅しないようにできる。ベースライン５０の一端５０ａは、上記第１のトランス６の二次コイル６ｂに接続されており、ベースライン５０の他端５０ｂは、上記第２のトランス７の一次コイル７ａに接続されている。これにより、上記複数の周波数成分（周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５）を含む混合信号は、第１のトランス６からベースライン５０の一端５０ａに入力されて、ベースライン５０を通過し、ベースライン５０の他端５０ｂから計測信号として出力される。
【００５２】
一方、摩耗検知用ライン５１〜５５は、摩耗ゲージ４の先端部４１において、相互に平行となるように、間隔を空けて配置される。各摩耗検知用ライン５１〜５５の基端はベースライン５０に接続され、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａは、摩耗ゲージ４の先端面４１ａと対向している。
【００５３】
摩耗検知用ライン５１の先端５１ａは、摩耗ゲージ４の先端面４１ａに最も近い位置（距離Ｌ１）に形成されている。図示の例では、距離Ｌ１はゼロ超であるが、Ｌ１＝０として、摩耗検知用ライン５１の先端５１ａを先端面４１ａに露出させてもよい。摩耗検知用ライン５２の先端５２ａは、先端面４１ａから距離Ｌ２の位置に形成されている。同様に、他の摩耗検知用ライン５３、５４、５５の先端５３ａ、５４ａ、５５ａは、先端面４１ａから距離Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５の位置にそれぞれ配置されている。距離Ｌ１〜Ｌ５はそれぞれ、序数が大きいほど距離が長くなっている。これらの摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａと摩耗ゲージ４の先端面４１ａとの距離Ｌ１〜Ｌ５が、摩耗ゲージ４で検知可能な摩耗量（基準摩耗量）となる。
【００５４】
また、かかる摩耗検知用ライン５１〜５５はそれぞれ、相異なるライン長ｘ１〜ｘ５を有している。図示の例では、ベースライン５０の一端５０ａ側から他端５０ｂ側にかけて、摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５が徐々に長くなっている（ｘ１>ｘ２>ｘ３>ｘ４>ｘ５）。なお、摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５は、ベースライン５０の中心線５０ｃから摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａまでの長さである。
【００５５】
上記摩耗検知用ライン５１〜５５はそれぞれ、相異なる複数の周波数ｆ１〜ｆ５の信号を減衰する機能を有している。このために、各摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５は、減衰対象の周波数ｆ１〜ｆ５の信号の波長λ１〜λ５に合わせて設定される。例えば、摩耗検知用ライン５１は、周波数ｆ１の信号を減衰する機能を有しており、この摩耗検知用ライン５１のライン長ｘ１は、周波数ｆ１の信号の波長λ１の４分の１の値に設定される（ｘ１＝λ１／４）。同様に、他の摩耗検知用ライン５２〜５５のライン長ｘ２〜ｘ５も、減衰対象の周波数ｆ２〜ｆ５の信号の波長λ２〜λ５の４分の１の値に設定される（ｘ２＝λ２／４、ｘ３＝λ３／４、ｘ４＝λ４／４、ｘ５＝λ５／４）。なお、周波数ｆと波長λは、信号の伝播速度ｖが一定であれば、反比例の関係にあるので（ｖ＝ｆ・λ）、相互に対応している。
【００５６】
また、この摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５は、以下の式（１）で表される値に設定されてもよい。なお、式（１）中のｎは０以上の整数であり、ｋは序数である。この式（１）は、摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５が、減衰対象の信号の波長λ１〜λ５の１／２倍に任意の整数ｎを乗じた値に、当該波長λ１〜λ５の１／４倍を加えた値であることを意味する。
【００５７】
ｘｋ＝ｎ・λｋ／２＋λｋ／４ ・・・（１）
このように、各摩耗検知用ライン５１のライン長ｘ１〜ｘ５を、減衰対象の信号の波長λ１〜λ５に合わせて設定することで、上記混合信号に含まれる減衰対象の周波数成分（ｆ１〜ｆ５）を好適に減衰させて除去できる。以下にこの原理について説明する。
【００５８】
図３に示すように、ベースライン５０の一端５０ａから入力された混合信号は、ベースライン５０内を他端５０ｂに向けて進行する（矢印６１）。この際、混合信号は、各摩耗検知用ライン５１〜５５とベースライン５０との接続箇所で分岐して、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａに向けて進行する（矢印６２）。この各摩耗検知用ライン５１〜５５に分岐した混合信号を分岐信号と称する。その後、当該分岐信号は、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａで反射して、ベースライン５０に向けて進行し（矢印６３）、上記接続箇所で、ベースライン５０を進行する元の混合信号（矢印６１）と合流する。
【００５９】
この結果、元の混合信号（矢印６１）と分岐信号（矢印６３）とが相殺されて、混合信号中の特定の周波数成分が減衰される。例えば、摩耗検知用ライン５１への分岐信号は、ベースライン５０から摩耗検知用ライン５１の先端５１ａまでを往復するときに（矢印６２、６３）、摩耗検知用ライン５１のライン長ｘ１の２倍の距離（＝２×ｘ１＝２×（λ１／４）＝λ１／２）を進む。このため、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、当該分岐信号は、元の混合信号に対して波長λ１の半分（即ち、半周期）だけ遅延し、分岐信号と元の混合信号との位相差は１８０°となる。よって、図４（ｃ）に示すように、両信号を混合することにより、元の混合信号のうちの周波数ｆ１の成分（波長λ１）と、周波数ｆ１の分岐信号（波長λ１）とが相殺されて、元の混合信号から周波数ｆ１の成分が減衰される。他の摩耗検知用ライン５２〜５４および周波数ｆ２〜ｆ５の周波数成分についても同様に、元の混合信号から周波数ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の成分が減衰される。
【００６０】
上記のように、ノッチフィルタ部５は、ベースライン５０に入力された混合信号と、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端までを往復した分岐信号との位相差を利用して、当該混合信号から特定の周波数成分（周波数ｆ１〜ｆ５）を減衰させることができる。したがって、ノッチフィルタ部５からの出力信号である計測信号には、当該周波数ｆ１〜ｆ５の成分が含まれない、または、非常に小さいことになる。以下、理解を容易にするため、ノッチフィルタ部５が摩耗していない場合、ノッチフィルタ部５により当該周波数ｆ１〜ｆ５が完全に減衰されて、計測信号に当該周波数ｆ１〜ｆ５の成分が含まれないものとして説明する。
【００６１】
ところで、上記ノッチフィルタ部５により減衰される周波数成分は、各摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５に依存しており、当該ライン長ｘ１〜ｘ５が変化すれば、減衰される周波数成分も変化する。したがって、摩耗ゲージ４の先端部４１の摩耗により、摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａが摩耗して、ライン長ｘ１〜ｘ５が短くなれば、上記周波数ｆ１〜ｆ５の成分を減衰する機能が失われる。
【００６２】
例えば、周波数ｆ１の周波数成分を減衰させるために、摩耗検知用ライン５１のライン長ｘ１は、当該周波数ｆ１に対応する波長λ１に合わせてλ１／４に設定されている。このため、摩耗検知用ライン５１が摩耗していない場合、図４に示したように、摩耗検知用ライン５１の分岐信号を利用し、混合信号から周波数ｆ１の成分を完全に減衰させて除去できる。
【００６３】
一方、摩耗側部品２の摺動面の摩耗に伴い、摩耗検知用ライン５１の先端５１ａが摩耗した場合、摩耗検知用ライン５１のライン長ｘ１がλ１／４よりも摩耗量ｄだけ短くなる。このため、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、元の混合信号に対する分岐信号の遅延量は、２×（（λ１／４）−ｄ）となり、λ１／２（即ち、半周期）よりも短くなるため、分岐信号と元の混合信号との位相差は１８０°未満となる。よって、図５（ｃ）に示すように、両信号を混合したとしても、元の混合信号から周波数ｆ１の成分（波長λ１）を完全に除去することはできず、ある程度の信号レベルで残存してしまう。図５（ｃ）の例では、元の混合信号の周波数ｆ１の成分の振幅Ａが、振幅Ａ’に低下しているものの、当該周波数ｆ１の成分を除去しきれていない。
【００６４】
このように、摩耗検知用ライン５１の先端５１ａが摩耗した場合、当該摩耗検知用ライン５１により減衰される周波数成分がｆ１からずれるので、混合信号中の周波数ｆ１の成分を完全に減衰させることができない。よって、ノッチフィルタ部５からは、周波数ｆ１の成分が残存した信号が、計測信号として出力されることとなる。なお、この場合でも、他の摩耗検知用ライン５２〜５５が摩耗していなければ、当該摩耗検知用ライン５２〜５５のライン長ｘ２〜ｘ５に対応する周波数成分（周波数ｆ２〜ｆ５）を減衰させることは可能である。
【００６５】
また、さらに摩耗ゲージ４の摩耗が進行して、次に長い摩耗検知ライン５２の先端５２ａも摩耗した場合、摩耗検知ライン５２による周波数ｆ２の成分の減衰機能も失われるので、計測信号には周波数ｆ２の成分が残存することになる。さらに摩耗が進行した場合には、同様に、摩耗検知ライン５３〜５５による周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５の成分の減衰機能も順次失われる。
【００６６】
したがって、上記のように摩耗検知対象の摩耗側部品２の摩耗に伴ってノッチフィルタ部５の摩耗検知ライン５１〜５５が段階的に摩耗することで、摩耗ゲージ４は、摩耗側部品２の摩耗量を段階的に計測することができる。
【００６７】
つまり、産業機械の稼働時には、摩耗側部品２と対向側部品３との摺動により、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗が進行し、それに伴い、摩耗ゲージ４の先端部４１も摩耗する。そして、摩耗量がＬ１を超えたときに、摺動面２１に最も近い摩耗検知用ライン５１の先端５１ａが摩耗し、計測信号に周波数ｆ１の成分が含まれるようになる。これにより、摩耗量がＬ１を超えたことを計測できる。さらに、摩耗ゲージ４の摩耗が進行し、摩耗量がＬ２を超えたときに、次の摩耗検知用ライン５２も摩滅するため、計測信号に周波数ｆ２の成分が含まれるようになる。これにより、摩耗量がＬ２を超えたことを計測できる。同様に、摩耗ゲージ４の摩耗がさらに進行するにつれ、摩耗検知用ライン５３、５４、５５が順次摩滅することにより、計測信号に周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５の成分が含まれるようになる。これにより、摩耗量がＬ３〜Ｌ５を超えたことを計測できる。
【００６８】
この摩耗ゲージ４の先端部４１の摩耗量Ｌ１〜Ｌ５は、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗量と同一であるため、摩耗ゲージ４の先端部４１の摩耗量を段階的に計測することにより、摩耗側部品２の摩耗量を段階的に検知することができる。
【００６９】
以上のように、本実施形態に係る摩耗ゲージ４は、ノッチフィルタ部５の複数の摩耗検知用ライン５１〜５５の摩耗による周波数成分の減衰機能の変化を利用して、摩耗側部品２の摩耗量を連続的に多段階で計測できる。
【００７０】
［１．４．摩耗検知装置の回路構成例および動作］
次に、図６を参照して、本実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成例とその動作について説明する。図６は、本実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成を示す図である。
【００７１】
図６に示すように、信号発生部８は、複数のオシレータ８０−１、８０−２、８０−３、８０−４、８０−５（以下、「オシレータ８０」と総称する場合もある。）と、混合器８１とから構成される。各オシレータ８０は、混合器８１の入力端子にそれぞれ接続され、混合器８１の出力端子は第１のトランス６の一次コイル６ａに接続されている。
【００７２】
オシレータ８０−１、８０−２、８０−３、８０−４、８０−５は、相異なる周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の信号（交流信号）をそれぞれ発生させる。当該各信号の波長は、λ１、λ２、λ３、λ４、λ５であり、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５にそれぞれ対応している。かかる周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５は、上述したノッチフィルタ部５のノッチ周波数（ノッチフィルタ部５により減衰される特定の周波数）に対応している。混合器８１は、上記複数のオシレータ８０から入力された複数の信号を混合して、上記複数の周波数成分を含む混合信号を生成する。
【００７３】
かかる信号発生部８により生成された混合信号は、第１のトランス６の一次コイル６ａに印加される。第１のトランス６は、当該混合信号を対向側部品３から摩耗側部品２に非接触で伝達する。第１のトランス６により伝達された混合信号は、摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５に入力される。
【００７４】
ノッチフィルタ部５は、入力された混合信号に対して、摩耗検知ライン５１〜５５に対応する特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の成分を減衰させ、計測信号を生成する。摩耗検知ライン５１〜５５が摩耗していない場合には、ノッチフィルタ部５は、混合信号に含まれる全ての周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の成分を減衰・除去するため、計測信号にはいずれの周波数成分も含まれない。一方、摩耗検知ライン５１〜５５の少なくともいずれか摩耗している場合には、ノッチフィルタ部５は、当該摩耗した摩耗検知ラインに対応する周波数成分を減衰しきれないので、計測信号には、当該周波数成分が残存する。
【００７５】
かかるノッチフィルタ部５により生成された計測信号は、第２のトランス７の一次コイル７ａに印加される。第２のトランス７は、当該計測信号を摩耗側部品２から対向側部品３に非接触で伝達する。第２のトランス７により伝達された計測信号は、周波数分析部９に入力される。
【００７６】
図６に示すように、周波数分析部９は、分配器９０と、複数の混合器９１−１、９１−２、９１−３、９１−４、９１−５（以下、「混合器９１」と総称する場合もある。）と、複数のローパスフィルタ（ＬＰＦ）９２−１、９２−２、９２−３、９２−４、９２−５（以下、「ＬＰＦ９２」と総称する場合もある。）と、複数のコンパレータ９３−１、９３−２、９３−３、９３−４、９３−５（以下、「コンパレータ９３」と総称する場合もある。）と、制御装置９４とから構成される。
【００７７】
分配器９０の入力端子は、上記第２のトランス７の二次コイル７ｂに接続される。当該分配器９０の５つの出力端子はそれぞれ、混合器９１、ＬＰＦ９２およびコンパレータ９３を介して制御装置９４の入力端子Ｄ１〜Ｄ５に接続されている。分配器９０は、第２のトランス７から入力される計測信号を同一の５つの信号に分配する。
【００７８】
分配器９０の後段の各分配経路において、混合器９１は、当該分配された計測信号と、上記信号発生部８の各オシレータ８０により生成された特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の信号（以下「発信信号」という。）とをそれぞれ混合する。発信信号と計測信号を混合すると、発信信号の周波数ｆ１と、計測信号の周波数の和と差の周波数の信号が生成される。
【００７９】
ＬＰＦ９２は、上記混合器９１の出力信号から、差の周波数の信号を取り出し、隣接した不要信号を除去する。コンパレータ９３は、ＬＰＦ９２により得られた差の周波数の信号の電圧を、所定の基準電圧値Ｖｒｅｆと比較し、当該比較結果を示す信号を制御装置９４に出力する。例えば、計測信号に周波数ｆ１の信号成分が含まれていない場合、差の周波数（ｆ１−０＝ｆ１）の信号の電圧値は、基準電圧値Ｖｒｅｆより高くなるので、コンパレータ９３−１は、Ｈｉｇｈ信号を出力する。一方、計測信号に周波数ｆ１の信号成分が含まれている場合、差の周波数（ｆ１−ｆ１＝０）の信号はＶｒｅｆより低くなるので、コンパレータ９３−１は、Ｌｏｗ信号を出力する。他の周波数ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５についても同様である。
【００８０】
制御装置９４は、上記各コンパレータ９３からの入力信号に基づいて、ノッチフィルタ部５から出力された計測信号に各周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の信号成分が含まれているか否かを検出する。例えば、制御装置９４は、コンパレータ９３−１からの入力信号がＨｉｇｈ信号である場合、上記計測信号に周波数ｆ１が含まれていないと判定し、当該入力信号がＬｏｗ信号である場合、上記計測信号に周波数ｆ１が含まれていると判定する。そして、制御装置９４は、上記計測信号に周波数ｆ１が含まれている場合には、当該周波数ｆ１に対応する摩耗検知ライン５１が摩耗しており、摩耗ゲージ４の摩耗量、即ち、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１以上であると判定する。他の周波数ｆ２〜ｆ５、摩耗検知ライン５２〜５５、摩耗量Ｌ２〜Ｌ５についても同様である。
【００８１】
上述したように摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５は、複数の摩耗検知用ライン５１〜５５（図３参照）を用いて特定の複数の周波数成分（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５）をそれぞれ減衰させる機能を有する。そして、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗により、ライン長Ｌ１〜Ｌ５のうち長い摩耗検知用ライン５１〜５５から順に摩耗して、上記各周波数成分の減衰機能が順次失われるようになっている。したがって、信号発生部８で生成された混合信号が、摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５を通過する際に、ノッチフィルタ部５の摩耗検知用ライン５１〜５５が摩耗しておらず、上記周波数成分の減衰機能が失われていない場合には、混合信号中の全ての周波数成分が除去されるため、ノッチフィルタ部５から出力される計測信号にはいずれの周波数成分も含まれないことになる。一方、摩耗検知用ライン５１〜５５の摩耗により、一部または全部の周波数成分の減衰機能が失われている場合には、当該減衰機能が失われた周波数成分が混合信号から除去されないので、計測信号にも当該周波数成分が残存する。
【００８２】
そこで、周波数分析部９は、上記分配器９０、混合器９１、ＬＰＦ９２、コンパレータ９３等を用いて、ノッチフィルタ部５を経由して戻ってきた計測信号に含まれる周波数成分を検出する。そして、周波数分析部９の制御装置９４は、当該計測信号に、ノッチフィルタ部５の各摩耗検知用ライン５１〜５５に対応する特定の周波数成分が含まれているか否かに基づいて、摩耗ゲージ４の摩耗状態を検知する。
【００８３】
例えば、計測信号に周波数ｆ１の成分が含まれていない場合、制御装置９４は、ノッチフィルタ部５が当該周波数ｆ１の成分を減衰する機能を発揮しており、摩耗ゲージ４の摩耗量が当該周波数ｆ１に対応する摩耗検知用ライン５１にまで達していない（即ち、摩耗量がＬ１未満である。）と判断する。一方、計測信号に周波数ｆ１の成分が含まれている場合、制御装置９４は、ノッチフィルタ部５が当該周波数ｆ１の減衰機能を発揮しておらず、摩耗ゲージ４の摩耗量が当該周波数ｆ１に対応する摩耗検知用ライン５１にまで達している（即ち、摩耗量がＬ１以上である）と判断する。他の摩耗検知ライン５２〜５５と周波数ｆ２〜ｆ５についても同様である。これにより、制御装置９４は、摩耗検知対象である摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を段階的に検出することができる。
【００８４】
［１．５．効果］
以上説明したように、第１の実施形態に係る摩耗検知装置によれば、摩耗側部品２の摩耗ゲージ４にノッチフィルタ部５を設け、相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を、対向側部品３から第１のトランス６を通じて当該ノッチフィルタ部５に送り込む。そして、ノッチフィルタ部５から出力される計測信号を第２のトランス７を通じて取得し、当該計測信号に含まれる周波数成分を検出することにより、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を的確に検知することができる。また、このときの摩耗検知方式としては、ノッチフィルタ部５の摩耗を利用する単純な方式であるため、振動や水分付着等の外乱に強く、摩耗判定が容易である。また、摩耗ゲージ４を用いて摩耗検知対象の実際の摩耗量を測定するため、誤差のない正確な測定が可能となる。
【００８５】
さらに、本実施形態によれば、相対移動する摩耗側部品２と対向側部品３の間において、上記２つのトランス６、７を利用して、混合信号と計測信号を非接触で伝達することが可能である。このため、対向側部品３の周波数分析部９は、摩耗側部品２の摺動ストローク中に、計測信号に含まれる周波数成分を連続的に検出して、複数の特定周波数成分の有無を検知することにより、摩耗側部品２の摩耗量を段階的に検知することができる。
【００８６】
したがって、摩耗側部品２と対向側部品３を複数の配線等で電気的に接続しなくても、対向側部品３の周波数分析部９は、摩耗側部品２の摩耗量を多段階で適切に検知することができる。よって、摩耗側部品２の摩耗量の変化を段階的に把握できるため、摩耗量の変化の傾向を把握でき、摩耗側部品２の余寿命と最適なメンテナンスの時期を予測することが可能となる。
【００８７】
さらに、ノッチフィルタ部５を用いることにより、信号発生部８からトランス６、摩耗ゲージ４、トランス７を通じて周波数分析部９に至る１つの回路だけで、摩耗側部品２の摩耗状態を多段階で検出することができる。したがって、摩耗側部品２から対向側部品３に摩耗情報を伝達するための回路数を大幅に削減でき、当該回路も小型化することが可能となる。よって、上記特許文献１のように複数の回路を設置する場合よりも、摩耗側部品２の動作の安定性を確保できるとともに、摩耗側部品２と対向側部品３の構造を簡素化することができる。
【００８８】
また、トランス６、７の電磁的な結合により信号を伝達するので、光の投受光を用いて信号伝達する場合よりも、摩耗側部品２の円滑な摺動に用いられる潤滑油や水分の影響を受けにくくなり、信号の伝達性が向上する。
【００８９】
加えて、摩耗側部品２が摺動ストローク中の所定位置に移動したときのみ、トランス６およびトランス７が電磁的に結合するため、当該電磁的に結合していないときは、対向側部品３から摩耗側部品２に混合信号が伝送されず、対向側部品３では何らの信号も検出されない。したがって、対向側部品３の周波数分析部９は、摩耗側部品２の摺動ストローク中に現れる計測信号の周波数成分を検出するだけで、摩耗側部品２の摩耗状態を検知することができる。
【００９０】
また、本実施形態に係る摩耗検知方法は、産業機械の稼働中、即ち摩耗側部品２の摺動動作中に、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を検知することができる。したがって、摩耗側部品２の摺動動作を停止することなく、当該摩耗側部品２の摩耗状態をリアルタイムで検知できるので、産業機械の稼働率を向上でき、摩耗検知のための時間と費用を削減できる。
【００９１】
［２．第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る摩耗検知装置について説明する。第２の実施形態に係る摩耗検知装置は、上記第１の実施形態と比べて、ノッチフィルタ部５の構成と、信号伝達部の設置数が相違し、その他の機能構成は上記第１の実施形態と同様であるので、その詳細説明は省略する。
【００９２】
［２．１．摩耗ゲージの構成］
まず、図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る摩耗ゲージ４の構成について詳述する。図７は、第２の実施形態に係る摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５を示す平面図である。
【００９３】
上記第１の実施形態に係るノッチフィルタ部５（図３参照）は、ベースライン５０の一端５０ａから信号が入力されて他端５０ｂから信号が出力される２ポートのノッチ回路で構成されていた。これに対し、図７に示すように、第２の実施形態に係るノッチフィルタ部５は、ベースライン５０の一端５０ａのみから信号が入出力され、他端５０ｂがオープンとなっている１ポートのノッチ回路で構成されている。
【００９４】
図７に示すように、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、摩耗ゲージ４の先端部４１にノッチフィルタ部５が設置されており、このノッチフィルタ部５は、１本のベースライン５０と、複数の摩耗検知用ライン５１〜５５とから構成される。ベースライン５０の一端５０ａは、外部回路と接続されており、当該一端５０ａを通じて、混合信号や計測信号が入出力されるようになっている。一方、ベースライン５０の他端５０ｂは、開放されており、外部回路と接続されていないので、当該他端５０ｂを通じた信号の入出力はない。
【００９５】
ベースライン５０の一端５０ａは、後述するトランス１０の二次コイル１０ｂ（図８参照）に接続されている。これにより、上記複数の周波数成分（周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５）を含む混合信号は、トランス１０からベースライン５０の一端５０ａに入力されて、ベースライン５０上を他端５０ｂに向けて進む。そして、当該混合信号は、他端５０ｂで反射してベースライン５０上を戻り、一端５０ａから計測信号として出力される。このように、第２の実施形態では、混合信号がベースライン５０の一端５０ａから入力されて他端５０ｂで反射し、再び一端５０ａから計測信号として出力されるように、信号伝達部であるトランス１０とベースライン５０の一端５０ａとが接続されている。
【００９６】
また、摩耗検知用ライン５１〜５５は、摩耗ゲージ４の先端部４１において、間隔を空けて配置される。第１の実施形態と同様に、これら摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５は、減衰対象の周波数ｆ１〜ｆ５の信号の波長λ１〜λ５の４分の１の値に設定される（ｘ１＝λ１／４、ｘ２＝λ２／４、ｘ３＝λ３／４、ｘ４＝λ２／４、ｘ５＝λ５／４）。
【００９７】
さらに、第２の実施形態では、各摩耗検知用ライン５１〜５５の基端５１ｂ〜５５ｂからベースライン５０の他端５０ｂまでの距離ｙｋ（以下、「開放距離ｙｋ」という。）はそれぞれ、減衰対象の周波数ｆ１〜ｆ５の信号の波長λ１〜λ５に合わせて設定される。例えば、周波数ｆ１の信号を減衰するための摩耗検知用ライン５１の開放距離ｙｋは、周波数ｆ１の信号の波長λ１の２分の１の値に設定される（ｙ１＝λ１／２）。同様に、他の摩耗検知用ライン５２〜５５の開放ｙ２〜ｙ５も、減衰対象の周波数ｆ２〜ｆ５の信号の波長λ２〜λ５の２分の１の値に設定される（ｙ２＝λ２／２、ｙ３＝λ３／２、ｙ４＝λ４／２、ｙ５＝λ５／２）。
【００９８】
また、この摩耗検知用ライン５１〜５５の開放距離ｙｋは、以下の式（２）で表される値に設定されてもよい。なお、式（２）中のｎは０以上の整数であり、ｋは序数である。この式（２）は、摩耗検知用ライン５１〜５５の開放距離ｙｋが、減衰対象の信号の波長λ１〜λ５の１／２倍に任意の整数ｎを乗じた値に、当該波長λ１〜λ５の１／２倍を加えた値であることを意味する。
【００９９】
ｙｋ＝ｎ・λｋ／２＋λｋ／２ ・・・（２）
上記のように、各摩耗検知用ライン５１のライン長ｘ１〜ｘ５のみならず、開放距離ｙｋをも、減衰対象の信号の波長λ１〜λ５に合わせて設定することで、上記混合信号に含まれる減衰対象の周波数成分（ｆ１〜ｆ５）を好適に減衰させて除去できる。以下にこの原理について説明する。
【０１００】
図７に示すように、ベースライン５０の一端５０ａ（入力端）から入力された混合信号は、ベースライン５０内を他端５０ｂに向けて進行する（矢印６１）。この際、第１の実施形態と同様に、混合信号は、各摩耗検知用ライン５１〜５５とベースライン５０との接続箇所で分岐して、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａに向けて進行する（矢印６２）。この各摩耗検知用ライン５１〜５５に分岐した混合信号を分岐信号と称する。その後、当該分岐信号は、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａで反射して、ベースライン５０に向けて進行し（矢印６３）、上記接続箇所で、ベースライン５０を進行する元の混合信号と合流する。
【０１０１】
さらに、ベースライン５０の他端５０ｂが開放されているので、ベースライン５０上を進行する混合信号（矢印６１）は、当該他端５０ｂで反射して、ベースライン５０の一端５０ａに向けて戻る（矢印６４）。このベースライン５０の他端５０ｂで反射した混合信号を反射信号と称する。この反射信号も、各摩耗検知ライン５１〜５５とベースライン５０の接続箇所で、上記分岐信号と合流する。
【０１０２】
この結果、元の混合信号（矢印６１）と分岐信号（矢印６３）と反射信号（矢印６４）とが相殺されて、混合信号中の特定の周波数成分が減衰される。例えば、摩耗検知用ライン５１への分岐信号は、元の混合信号に対してλ１／２だけ遅延する。また、反射信号も、ベースライン５０の他端５０ｂまでを往復するときに、上記開放距離ｙ１の２倍の距離（＝２×ｙ１＝２×（λ１／２）＝λ１）を進む。このため、図４（ａ）、（ｂ）に示したように、分岐信号は、元の混合信号に対してλ１／２だけ遅延し、分岐信号と元の混合信号との位相差は１８０°となるが、反射信号と元の混合信号との位相差は３６０°となる。したがって、反射信号は元の混合信号を減衰させる作用を奏さず、分岐信号のみが元の混合信号の減衰作用を奏する。よって、図４（ｃ）に示したように、元の混合信号と分岐信号と反射信号を混合することにより、元の混合信号のうちの周波数ｆ１の成分（波長λ１）と、周波数ｆ１の分岐信号（波長λ１）とが相殺されて、元の混合信号から周波数ｆ１の成分が減衰される。他の摩耗検知用ライン５２〜５４および周波数ｆ２〜ｆ５の周波数成分についても同様に、元の混合信号から周波数ｆ２〜ｆ５の成分が減衰される。
【０１０３】
上記のように、ノッチフィルタ部５は、ベースライン５０に入力された混合信号と、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端までを往復した分岐信号との位相差を利用して、当該混合信号から特定の周波数成分（周波数ｆ１〜ｆ５）を減衰させることができる。したがって、ノッチフィルタ部５からの出力信号である計測信号には、当該周波数ｆ１〜ｆ５の成分が含まれないことになる。
【０１０４】
ただし、第１の実施形態と同様に、摩耗ゲージ４の先端部４１の摩耗により、摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａが摩耗して、ライン長ｘ１〜ｘ５が短くなれば、上記周波数ｆ１〜ｆ５の成分を減衰する機能が失われる。したがって、上記のように摩耗検知対象の摩耗側部品２の摩耗に伴ってノッチフィルタ部５の摩耗検知ライン５１〜５５が段階的に摩耗することで、摩耗ゲージ４は、摩耗側部品２の摩耗量を段階的に計測することができる。
【０１０５】
以上のように、第２の実施形態に係る摩耗ゲージ４も、ノッチフィルタ部５の複数の摩耗検知用ライン５１〜５５の摩耗による周波数成分の減衰機能の変化を利用して、摩耗側部品２の摩耗量を連続的に多段階で計測できる。
【０１０６】
［２．２．摩耗検知装置の回路構成例および動作］
次に、図８を参照して、第２の実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成例とその動作について説明する。図８は、第２の実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成を示す図である。
【０１０７】
図８に示すように、第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、摩耗側部品２と対向側部品３とが１つのトランス１０を介して接続されている。このトランス１０は、対向側部品３から摩耗側部品２に混合信号を伝達する第１の信号伝達部の機能と、摩耗側部品２から対向側部品３に計測信号を伝達する第２の信号伝達部の機能を兼ね備える。このように第２の実施形態では、第１の信号伝達部と第２の信号伝達部は、摩耗側部品２と対向側部品３の対向面２１、３１に沿って設けられた同一のトランス１０で構成される。
【０１０８】
かかるトランス１０は、対向側部品３に設置される一次コイル１０ａと、摩耗側部品２に設置される二次コイル１０ｂとからなり、当該一次コイル１０ａと二次コイル１０ｂの電磁的結合を利用して、信号を双方向に伝達する。即ち、摩耗側部品２の摺動中に一次コイル１０ａと二次コイル１０ｂとが対向したときに、信号発生部８により生成された混合信号を一次コイル１０ａから二次コイル１０ｂに送信するとともに、ノッチフィルタ部５から戻ってきた計測信号を二次コイル１０ｂから一次コイル１０ａに送信する。
【０１０９】
信号発生部８は、相異なる周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の信号を発生させる複数のオシレータ８０と、これら信号を混合する混合器８１と、方向性結合器８２と、終端器８３とを備える。混合器８１の出力端子は方向性結合器８２に接続されている。また、方向性結合器８２の入出力端子はトランス１０の一次コイル１０ａに接続されており、方向性結合器８２の別の出力端子は、周波数分析部９の分配器９０に接続されている。オシレータ８０および混合器８１の機能構成は第１の実施形態と同様であるので詳細説明は省略する。
【０１１０】
方向性結合器８２は、信号伝送路上を特定の方向に伝播する電力に対応する信号を取り出す機能を有し、例えば、３ポートの単方向性結合器または４ポートの双方向性結合器で構成される。方向性結合器８２は、上記方向性結合器８２で生成された混合信号をトランス１０に出力するとともに、トランス１０から入力された計測信号を取り出し、周波数分析部９に出力する。
【０１１１】
かかる方向性結合器８２を通過した混合信号は、トランス１０の一次コイル１０ａに印加され、対向側部品３から摩耗側部品２に非接触で伝達されて、摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５に入力される。ノッチフィルタ部５は、入力された混合信号に対して、摩耗検知ライン５１〜５５に対応する特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の成分を減衰させ、計測信号を生成する。この際、第１の実施形態と同様に、摩耗検知ライン５１〜５５の摩耗に応じて減衰される周波数成分が異なる。ノッチフィルタ部５により生成された計測信号は、トランス１０の二次コイル１０ｂに印加され、摩耗側部品２から対向側部品３に非接触で伝達される。トランス１０により伝達された計測信号は、上記方向性結合器８２で取り出されて、周波数分析部９に入力される。
【０１１２】
周波数分析部９は、分配器９０と、上記特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５に対応する複数組の混合器９１、ＬＰＦ９２、コンパレータ９３と、制御装置９４とを備える。これらの分配器９０、混合器９１、ＬＰＦ９２、コンパレータ９３の機能構成は第１の実施形態と同様であるので詳細説明は省略する。
【０１１３】
第２の実施形態に係る周波数分析部９も、第１の実施形態と同様に、ノッチフィルタ部５を経由して戻ってきた計測信号に含まれる周波数成分を検出する。そして、当該計測信号に、ノッチフィルタ部５の各摩耗検知ライン５１で減衰される特定の周波数成分が含まれているか否かに基づいて、摩耗ゲージ４の摩耗状態を検知する。これにより、制御装置９４は、摩耗検知対象である摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を段階的に検出することができる。
【０１１４】
［２．３．効果］
以上説明したように、第２の実施形態の摩耗検知装置によれば、摩耗側部品２と対向側部品３の間で信号伝達する手段として、１つのトランス１０のみを設置すればよく、トランス１０と摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５を１本の回路で接続すればよい。したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に係る効果に加えて、摩耗側部品２と対向側部品３の回路構成をより簡素化できるとともに、摩耗側部品２の動作の安定性をより向上できるという効果がある。
【０１１５】
［３．第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る摩耗検知装置について説明する。第３の実施形態に係る摩耗検知装置は、上記第１の実施形態と比べて、第１のトランス６および第２のトランス７の配置が相違し、その他の機能構成は上記第１の実施形態と同様であるので、その詳細説明は省略する。
【０１１６】
上述した第１の実施形態では、図２に示すように、第１のトランス６の二次コイル６ｂと第２のトランス７の一次コイル７ａは、摩耗側部品２の摺動方向と平行な対向面２２（摺動面２１）に沿って配置され、第１のトランス６の一次コイル６ａと第２のトランス７の二次コイル７ｂも、当該摺動方向と平行な対向面３２（摺動面３１）に沿って配置されている。ところが、摩耗側部品２の摺動中は、対向面２２と対向面３２が摺動方向に相対移動するため、二次コイル６ｂおよび一次コイル７ａと、一次コイル６ａおよび二次コイル７ｂも摺動方向に相対移動する。したがって、摩耗側部品２が高速で摺動する場合には、コイル間の電磁的な結合を瞬時に行うことが要求されるので、計測のタイミングを取ることが困難であるとともに、計測時間を短時間で行わなければならず、計測精度を向上し難いという問題があった。
【０１１７】
そこで、第３の実施形態では、かかる問題を解決するために、摩耗側部品２における二次コイル６ｂおよび一次コイル７ａの配置と、対向側部品３における一次コイル６ａおよび二次コイル７ｂの配置を変更したことを特徴とする。以下に、第３の実施形態に係る摩耗検知装置の構成について詳述する。
【０１１８】
［３．１．摩耗検知装置の構成］
まず、図９を参照して、本発明の第３の実施形態に係る摩耗検知装置の全体構成について説明する。図９は、本実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成を示す図である。なお、図９（ａ）は、摩耗側部品２が摺動ストロークの端部に移動して、一時停止した状態を示し、図９（ｂ）は、摩耗側部品２が摺動ストロークの中央付近で移動中の状態を示す。
【０１１９】
図９に示すように、第３の実施形態に係る摩耗検知装置では、第１のトランス６の一次コイル６ａと二次コイル６ｂ、および第２のトランス７の一次コイル７ａと二次コイル７ｂが電磁的に結合する箇所を、摩耗側部品２の摺動方向（図９の上下方向）と平行な対向面２２、３２（摩耗側部品２の摺動ストロークの途中）ではなく、当該摺動方向と垂直な対向面２３、３３（即ち、摩耗側部品２の摺動ストロークの端部）に配置する。
【０１２０】
このために、摩耗側部品２の摺動方向の一側端部と対向する対向部３４が、対向側部品３に設けられている。この対向側部品３の対向部３４は、対向側部品３の本体部から摩耗側部品２側に向けて突出形成された部分である。対向部３４は、摺動する摩耗側部品２と衝突せず、かつ、摺動ストロークの端部に移動した摩耗側部品２と近接する位置に設置される。この対向側部品３の対向部３４の対向面３３は、摺動方向に対して垂直であり、摩耗側部品２の摺動方向の一側端部の対向面２３と対向する。そして、かかる対向部３４の対向面３３に沿って第１のトランス６の一次コイル６ａと第２のトランス７の二次コイル７ｂが配置される。
【０１２１】
一方、摩耗側部品２には、摺動方向の一側端部の対向面２３に沿って第１のトランス６の二次コイル６ｂおよび第２のトランス７の一次コイル７ａが配置される。このとき、第１のトランス６の一次コイル６ａと二次コイル６ｂとが摺動方向に対向し、第２のトランス７の一次コイル７ａと二次コイル７ｂとが摺動方向に対向するように配置される。かかる第１のトランス６の二次コイル６ｂおよび第２のトランス７の一次コイル７ａは、摩耗ゲージ４に接続されている。また、上記一次コイル６ａのコイル軸と二次コイル６ｂのコイル軸とが相互に平行になり、一次コイル７ａのコイル軸と二次コイル７ｂのコイル軸とが相互に平行になるように、第１のトランス６および第２のトランス７の各コイル６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂが配置される。また、コイル間の電磁的な結合を好適に実現するため、これらコイル６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂのコイル軸が、摩耗側部品２の摺動方向に対して垂直であることが好ましいが、かかる例に限定されず、当該コイル軸６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂが摺動方向に平行であってもよい。
【０１２２】
かかる配置により、摩耗側部品２の摺動中に、当該摩耗側部品２が摺動ストロークの端部に移動して一次停止したときに（図９（ａ）参照。）、摩耗側部品２の一側端部の対向面２３と対向側部品３の対向部３４の対向面３３とが、最も接近した状態で相互に対向する。このとき、第１のトランス６の一次コイル６ａと二次コイル６ｂとが接近するとともに、第２のトランス７の一次コイル７ａと二次コイル７ｂとが接近する。このため、当該一次コイル６ａと二次コイル６ｂとが電磁的に結合するとともに、当該一次コイル７ａと二次コイル７ｂとが電磁的に結合する。この結果、上記信号発生部８から発生した混合信号が、第１のトランス６によって対向側部品３から摩耗側部品２に非接触で伝達されるとともに、上記摩耗ゲージ４により計測された摩耗状態を表す計測信号が、第２のトランス７によって摩耗側部品２から対向側部品３に非接触で伝達される。
【０１２３】
以上の構成により、摺動ストロークの端部において摩耗側部品２の移動速度が最も遅くなるときに、第１のトランス６の一次コイル６ａと二次コイル６ｂ、および第２のトランス７の一次コイル７ａと二次コイル７ｂとを最も近接させた状態で対向させることができるので、これらコイル間での電磁的な結合を的確に実現することができる。よって、計測タイミングが取りやすくなり、比較的長い計測時間を確保できるので、対向側部品３から摩耗側部品２の摩耗量状態の計測を容易かつ正確に行うことが可能となる。さらに、摩耗側部品２の摺動面２１や摩耗ゲージ４の摩耗粉が、第１のトランス６および第２のトランス７の近傍に到達しにくくなるので、当該摩耗粉が第１のトランス６および第２のトランス７の電磁的な結合を妨害することを抑制して、当該電磁的な結合を安定的に実現できる。
【０１２４】
なお、図９の例では、対向面２３、３３が摺動方向に対して垂直であったが、かかる例に限定されない。例えば、対向面２３、３３が摺動方向に対して傾斜していても、上記と同様に電磁的に結合することが可能である。
【０１２５】
また、図９の例では、摩耗側部品２の一側端部の対向面２３に、第１のトランス６の二次コイル６ｂおよび第２のトランス７の一次コイル７ａを配置したが、かかる例に限定されない。例えば、摩耗側部品２の一側端部の近傍の対向面２２に、第１のトランス６の二次コイル６ｂおよび第２のトランス７の一次コイル７ａを配置し、これに対向するようにして対向側部品３の対向面３２に、第１のトランス６の一次コイル６ａおよび第２のトランス７の二次コイル７ｂを配置してもよい。これによっても、摩耗側部品２の移動速度が遅くなる箇所で、これら素子を対向させることができるので、計測タイミングや計測時間に関して、ほぼ同様の効果が得られる。
【０１２６】
また、図９の例では、２つのトランス（第１のトランス６および第２のトランス７）を設けたが、かかる例に限定されない。第２の実施形態のように、１つのトランス１０のみを摺動ストロークの端部に設置して、トランス１０と摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５を１本の回路で接続してもよい。
【０１２７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２８】
例えば、上記実施形態では、摩耗側部品２と対向側部品３間の信号伝達部として、トランス６、７、１０を用いる例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の信号伝達部は、摩耗側部品と対向側部品の間で、非接触方式で信号を伝達可能なものであれば、例えば、摩耗側部品２と対向側部品３に一対または複数対のアンテナ等を設けてもよい。
【０１２９】
また、上記実施形態では、周波数分析部９としてアナログ回路を設け、発信信号（計測信号）とリターン信号（計測信号）とを混合して、周波数成分を検出したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、周波数分析部９をマイクロプロセッサなどで構成し、計測信号をデジタル処理（フーリエ変換処理等）することにより、計測信号中の周波数成分を検出してもよい。
【０１３０】
例えば、上述した実施形態では、摩耗検知装置の具体的構成について説明したが、摩耗検知装置を用い、対向側部品で混合信号を発生し、摩耗側部品から入力された計測信号を受信し、受信した計測信号に含まれる周波数成分に基づいて、摩耗ゲージの摩耗状態を検知する摩耗検知方法も提供される。また、摩耗検知装置の各構成要素に基づく処理や動作は当該摩耗検知方法にも適用される。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明は、産業機械の摺動部の摩耗を検知する摩耗検知装置、摩耗ゲージおよび摩耗検知方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１ …摺動部
２ …摩耗側部品
３ …対向側部品
４ …摩耗ゲージ
５ …ノッチフィルタ部
６、７、１０ …トランス
６ａ、７ａ、１０ａ …一次コイル
６ｂ、７ｂ、１０ｂ …二次コイル
８ …信号発生部
９ …周波数分析部
２１、３１ …摺動面
２２、２３、３２、３３ …対向面
３４ …対向部
４１ …先端部
４１ａ …先端面
５０ …ベースライン
５０ａ …ベースラインの一端
５０ｂ …ベースラインの他端
５１、５２、５３、５４、５５ …摩耗検知用ライン
５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ、５５ａ …摩耗検知用ラインの先端
８０ …オシレータ
８１ …混合器
８２ …方向性結合器
９０ …分配器
９１ …混合器
９２ …ローパスフィルタ
９３ …コンパレータ
９４ …制御装置
１００ …レシプロコンプレッサ
１０１ …シリンダ
１０２ …ピストン
１０３ …ピストンロッド
１０４ …ピストンリング
１０５ …プルリング
１０６ …吸入弁
１０７ …排出弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩耗検知装置、摩耗ゲージおよび摩耗検知方法に関し、特に、産業機械の摺動部の摩耗を検知する摩耗検知装置、摩耗ゲージおよび摩耗検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機械の摺動部の摩耗を検知するための摩耗ゲージとして、例えば特許文献１記載の摩耗ゲージが提案されている。この特許文献１記載の摩耗ゲージは、複数の摩耗検知用ラインを含む摩耗検知回路を絶縁板上に設けたものであり、摺動部の摩耗に伴い摩耗検知用ラインが段階的に摩滅することを利用して、摺動部の摩耗状態を検知する。つまり、摩耗ゲージ先端部の摩耗検知用ラインが摩滅して断線すれば、摩耗ゲージから測定部に電気信号が流れなくなるので、当該断線した摩耗検知用ラインの位置まで摺動部の摩耗が進行したことを把握することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６４３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、各種の産業機械の摺動部を構成する摩耗側部品と、それに対向する対向側部品のうち、摩耗側部品の摩耗状態を検知する場合、上記特許文献１記載のような摩耗ゲージを、摩耗検知対象である摩耗側部品に設置する必要がある。一方、摩耗ゲージにより得られる摩耗状態の情報を処理する制御装置（特許文献１の測定部）等については、設置スペースや、動作の安定性、装置保護等の観点から、対向側部品に設置することが望ましい。
【０００５】
しかしながら、上記のように摩耗側部品に摩耗ゲージを設置し、対向側部品に制御装置等を設置する場合、特許文献１記載のように摩耗ゲージと制御装置の間を電気的に接続することが困難であるという問題があった。例えば、レシプロコンプレッサにおいてシリンダ（対向側部品に相当する。）に対して高速で摺動するピストン（摩耗側部品に相当する。）の摩耗を検知したい場合を考える。この場合、ピストンに設けられた摩耗ゲージと、シリンダに設けられた制御装置とを、配線や接触端子等を用いて電気的に接続することは、非常に困難である。
【０００６】
また、特許文献１では、複数の摩耗検知用ラインで得られる情報を制御装置（特許文献１の測定部）に伝達するために、各摩耗検知用ラインと制御装置を複数の回路（配線系統）で接続する必要があった。しかし、摩耗側部品が摺動に伴って振動や水分付着等を受けることを考慮すると、摩耗側部品の動作の安定性や、構造の簡素化等の観点から、摩耗側部品から制御装置に摩耗情報を伝達するための回路数を極力少なくすることが好ましい。
【０００７】
したがって、産業機械の稼働中（摩耗側部品の摺動中）に、摩耗側部品の摩耗ゲージで得られる摩耗情報を対向側部品の制御装置に対して好適に伝達し、摩耗側部品の摩耗状態を適切に検知可能であり、かつ、摩耗情報伝達用の回路数を削減可能な方法が希求されていた。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、相対移動する摩耗側部品と対向側部品を配線等で接続することなく、対向側部品に設置された制御装置により摩耗側部品の摩耗状態を適切に検知でき、かつ、摩耗情報伝達用の回路数を削減することが可能な摩耗検知装置、摩耗ゲージおよび摩耗検知方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、対向側部品との摺動に伴う摩耗側部品の摩耗を検知する本発明の摩耗検知装置は、対向側部品に設けられ、相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を発生する信号発生部と、混合信号を対向側部品から摩耗側部品に非接触方式で伝達する第１の信号伝達部と、摩耗側部品に設けられ、摩耗側部品の摺動面に沿って配置された先端部に、複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部が設けられ、第１の信号伝達部からノッチフィルタ部に混合信号が入力される摩耗ゲージと、混合信号の入力に応じてノッチフィルタ部から出力される計測信号を、摩耗側部品から対向側部品に非接触方式で伝達する第２の信号伝達部と、対向側部品に設けられ、第２の信号伝達部から入力された計測信号に含まれる周波数成分に基づいて、摩耗ゲージの摩耗状態を検知する周波数分析部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
ノッチフィルタ部は、複数の周波数成分を含む混合信号が印加されるベースラインと、ベースラインから摩耗ゲージの先端部に向かって延び、複数の周波数成分の波長に応じて相異なるライン長を有する複数の摩耗検知用ラインと、を備え、摩耗側部品の摺動面の摩耗に伴い、複数の摩耗検知用ラインの先端が順次摩耗するようにしてもよい。
【００１１】
第１の信号伝達部および第２の信号伝達部とベースラインの一端とが接続されており、混合信号がベースラインの一端から入力されて他端で反射し、一端から計測信号として出力されるようにしてもよい。
【００１２】
対向側部品との摺動に伴って摩耗する摩耗側部品に設けられる本発明の摩耗ゲージは、摩耗側部品の摺動面に沿って配置される先端部に、相異なる複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部が配置されており、ノッチフィルタ部は、複数の周波数成分を含む混合信号が印加されるベースラインと、ベースラインから摩耗ゲージの先端部に向かって延び、複数の周波数成分の波長に応じて相異なるライン長を有する複数の摩耗検知用ラインと、を備え、摩耗側部品の摺動面の摩耗に伴い、複数の摩耗検知用ラインの先端が順次摩耗することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために、対向側部品から、対向側部品との摺動に伴って摩耗する摩耗側部品に非接触方式で相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を伝達する第１の信号伝達部と、摩耗側部品に設けられ、摩耗側部品の摺動面に沿って配置された先端部に、複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部が設けられ、第１の信号伝達部からノッチフィルタ部に混合信号が入力される摩耗ゲージと、混合信号の入力に応じてノッチフィルタ部から出力される計測信号を、摩耗側部品から対向側部品に非接触方式で伝達する第２の信号伝達部と、により摩耗側部品の摩耗を検知する、本発明の摩耗検知方法は、対向側部品で混合信号を発生し、第２の信号伝達部から入力された計測信号を受信し、受信した計測信号に含まれる周波数成分に基づいて、摩耗ゲージの摩耗状態を検知することを特徴とする。
【００１４】
上記摩耗検知装置、摩耗ゲージおよび摩耗検知方法によれば、信号発生部は、ノッチフィルタ部で減衰可能な特定の複数の周波数成分を含む混合信号を生成し、当該混合信号は、第１の信号伝達部により対向側部品から摩耗側部品に非接触方式で伝達されて、摩耗ゲージの先端部のノッチフィルタ部に入力される。ノッチフィルタ部は、混合信号の特定の複数の周波数成分を減衰させて計測信号として出力し、当該計測信号は、第２の信号伝達部により摩耗側部品から対向側部品に非接触方式で伝達されて、周波数分析部に入力される。この際、摩耗側部品の摺動面とともに摩耗ゲージの先端部が摩耗するので、当該摩耗が進行すれば、ノッチフィルタ部の先端部が順次摩耗して、特定の周波数成分の減衰機能が損なわれ、計測信号には、特定の周波数成分が徐々に含まれるようになる。そこで、周波数分析部は、計測信号に含まれる周波数成分を分析し、上記特定の周波数成分が含まれているか否かによって、摩耗ゲージの摩耗状態を多段階で検知することができる。また、複数の周波数に対応したノッチフィルタ部を用いて摩耗ゲージの摩耗状態を多段階で検知できるので、ノッチフィルタ部と対向側部品を接続する回路数を削減できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、相対移動する摩耗側部品と対向側部品を配線等で接続することなく、対向側部品に設置された制御装置により摩耗側部品の摩耗状態を適切に検知でき、かつ、摩耗情報伝達用の回路数を削減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る摩耗検知装置が適用されるレシプロコンプレッサのシリンダ機構を示す縦断面図である。
【図２】同実施形態に係る摩耗検知装置の概略構成を示す図である。
【図３】同実施形態に係る摩耗ゲージのノッチフィルタ部を示す平面図である。
【図４】同実施形態に係るノッチフィルタ部による減衰作用を示す波形図である。
【図５】同実施形態に係るノッチフィルタ部による摩耗時の減衰作用を示す波形図である。
【図６】同実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る摩耗ゲージのノッチフィルタ部を示す平面図である。
【図８】同実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る摩耗検知装置の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
［１．第１の実施形態］
【００１８】
［１．１．摩耗検知対象の産業機械］
まず、本発明の第１の実施形態に係る摩耗検知装置が適用される産業機械の具体例について説明する。
【００１９】
一般に、産業機械は、複数の部材を相対移動させる各種の機構を具備している。このうち、一方の部材を他方の部材に対して接触させながら摺動させる摺動機構では、その摺動部における摩擦により、双方の部材が摩耗する。本実施形態に係る摩耗検知装置は、かかる産業機械の摺動部の摩耗状態、特に、当該摺動部を構成する摩耗側部品と対向側部品のうち摩耗側部品（摺動部材）の摩耗状態を検知するためのものである。以下では、対向側部品に対して摩耗側部品が摺動する例を挙げて説明するが、例えば、レール上を走行体（自動走行台車、気動車等）が移動するシステムにおいて、レールに摩耗側部品を構成し、走行体に対向側部品を構成し、レールの摩耗側部品の構成部位を通過する際に摩耗を検知するといったように、対向側部品が摩耗側部品に対して摺動する場合も本実施形態に含まれる。
【００２０】
ここで、産業機械の摺動機構とは、ある部材と他の部材が相対的に摺動するものであれば、任意の機構であってよいが、例えば、往復運動機構や回転機構などが含まれる。ここで、往復運動機構は、レシプロコンプレッサ、レシプロエンジン等におけるシリンダ機構、工作機械等におけるガイドレールを用いたスライド機構などである。回転機構は、コンプレッサ、ガスタービン等に用いられる各種の軸受（例えばスラストベアリング）、工作機械の切削工具、自動車のタイヤやブレーキパッド、工作機械のクラッチやブレーキパッド、圧延機のロールなどが含まれる。
【００２１】
以下の説明では主に、産業機械の摺動機構として、レシプロコンプレッサのピストンとシリンダの例を挙げ、摩耗検知対象の摩耗側部品がピストンリングであり、対向側部品がシリンダである場合について説明するが、本発明の摩耗検知対象はかかる例に限定されるものではない。
【００２２】
ここで、図１を参照して、本実施形態に係る摩耗検知装置が適用されるレシプロコンプレッサの概略構成について説明する。図１は本実施形態に係る摩耗検知装置が適用されるレシプロコンプレッサ１００のシリンダ機構を示す縦断面図である。
【００２３】
図１に示すように、レシプロコンプレッサ１００は、シリンダ１０１と、ピストン１０２と、ピストンロッド１０３と、ピストンリング１０４と、プルリング１０５と、吸入弁１０６と、排出弁１０７とを備える。レシプロコンプレッサ１００は、無給油式でも給油式であってもよいが、本実施形態では、無給油式のコンプレッサの例について説明する。
【００２４】
シリンダ１０１は、例えば円筒形状を有し、その内部にピストン１０２が往復運動可能に設置される。シリンダ１０１やピストン１０２は、例えば鋳鉄、アルミニウム合金などで形成される。シリンダ１０１の内周面は、ハードクロームメッキまたは金属溶射を施した後、ホーニング仕上げが施されている。
【００２５】
ピストン１０２は、ピストンロッド１０３に支持されており、当該ピストンロッド１０３の下端に連結された不図示のクランク機構により、シリンダ１０１内を上下に往復する。ピストン１０２の外周面には、例えば、上下２つのピストンリング１０４と、中央部に１つのプルリング１０５が設けられている。ピストンリング１０４およびプルリング１０５は、素材自体に潤滑性のあるカーボンまたはポリテトラフルオロエチレン等で形成されている。ピストンリング１０４は、例えば４または６分割のギャップレスタイプであり、その内側にエキスパンダースプリング（図示せず。）が設けられている。これにより、ピストンリング１０４の摩耗が進行しても、ギャップができず、スプリングの作用により最低限必要な面圧を維持することができるので、許容摩耗代を大きくとることができ、長寿命化が図れる。また、プルリング１０５は、ピストン１０２とシリンダ１０１とが直接接触することを防止する機能を有する。
【００２６】
吸入弁１０６および排出弁１０７は、シリンダ１０１内の空間で気体を圧縮するようにピストン１０２の往復動作に合わせて開閉する。
【００２７】
上記構成のレシプロコンプレッサ１００の稼働時には、吸入弁１０６および排出弁１０７が適宜開閉しながら、シリンダ１０１内でピストン１０２が上下に摺動（往復運運）する。これにより、シリンダ１０１内に吸入された気体（例えば空気）を圧縮して、高圧の気体を製造することができる。
【００２８】
ところで、上記ピストン１０２の摺動動作中には、ピストン１０２外周のピストンリング１０４およびプルリング１０５がシリンダ１０１の内周面と接触して摩擦する。したがってピストン１０２の摺動動作が繰り返されると、ピストンリング１０４およびプルリング１０５の外周部が徐々に摩耗していく。このため、ピストンリング１０４およびプルリング１０５の摩耗量が許容摩耗代に達したときには、これらリングを交換する必要があり、そのためには、当該摩耗量を検知するための装置を設ける必要がある。以下の説明では、本実施形態に係る摩耗検知装置により、上記レシプロコンプレッサ１００のピストンリング１０４の摩耗量を検知する例について説明する。
【００２９】
［１．２．摩耗検知装置の構成］
次に、図２を参照して、本実施形態に係る摩耗検知装置の全体構成について説明する。図２は、本実施形態に係る摩耗検知装置の構成を示す図である。
【００３０】
図２に示すように、本実施形態に係る摩耗検知装置は、産業機械の摺動部１付近に設置される。この産業機械の摺動部１は、摩耗側部品２と対向側部品３とからなり、摩耗側部品２は、対向側部品３に対して少なくとも一部を接触させながら周期的に摺動する。図示の例では、摩耗側部品２は、対向側部品３に対して所定の摺動方向（例えば図の上下方向）に所定の摺動ストロークで往復運動する。このとき、摩耗側部品２の摺動面２１と、対向側部品３の摺動面３１とは接触しており（図２では説明の便宜のため非接触で表している。）、上記摺動動作が繰り返されると、摺動面２１と摺動面３１が擦り合わされて摩耗する。例えば、産業機械がレシプロコンプレッサ１００であり、摩耗側部品２が、当該レシプロコンプレッサ１００のピストン１０２外周に設けられたピストンリング１０４であり、対向側部品３が、当該レシプロコンプレッサ１００のシリンダ１０１である場合を考える。この場合、シリンダ１０１内でピストン１０２が往復運動すると、ピストンリング１０４の外周面（即ち、摺動面２１）がシリンダ１０１の内周面（即ち、摺動面３１）と摩擦して、徐々に摩耗する。
【００３１】
本実施形態に係る摩耗検知装置は、上記のような摺動動作に伴って摩耗する摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を検知するためのものである。図２に示すように、摩耗検知装置は、ノッチフィルタ部５を備えた摩耗ゲージ４と、一対のコイル６ａ、６ｂからなる第１のトランス６と、一対のコイル７ａ、７ｂからなる第２のトランス７と、信号発生部８と、周波数分析部９とを主に備える。これら摩耗検知装置の各構成要素は、産業機械の摩耗側部品２と対向側部品３に分散して配置される。
【００３２】
摩耗側部品２には、摩耗ゲージ４と、第１のトランス６の二次コイル６ｂと、第２のトランス７の一次コイル７ａとが設置される。第１のトランス６の二次コイル６ｂは、摩耗ゲージ４の入力端子４ａに接続され、第２のトランス７の一次コイル７ａは、摩耗ゲージ４の出力端子４ｂに接続されている。
【００３３】
摩耗ゲージ４は、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗を検知する機能を有する。摩耗ゲージ４は、摩耗側部品２の摺動部１付近に設けられ、当該摩耗ゲージ４の先端部４１の先端面４１ａは、摩耗側部品２の摩耗面（即ち、摺動面２１）に沿って配置される。この摩耗ゲージ４の先端部４１には、後述するノッチフィルタ部５が設置されている。
【００３４】
このノッチフィルタ部５は、入力信号から、相異なる複数の周波数成分を減衰させる機能を有する。以下では、ノッチフィルタ部５が、特定の５つの周波数成分（周波数：ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５）を減衰する例について説明するが、減衰対象の周波数成分の数は、５つに限られず、１つまたは任意の複数であってよい。このノッチフィルタ部５は、摩耗ゲージ４の摩耗量を段階的に計測するために、相異なるライン長ｘ１〜ｘ５の複数の摩耗検知用ライン５１〜５５（図３参照）を具備しており、当該摩耗検知用ライン５１〜５５を用いて、特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の周波数成分を減衰させる。そして、摩耗ゲージ４の先端部４１とともにノッチフィルタ部５の摩耗検知用ライン５１〜５５の先端が摩耗すると、当該摩耗した摩耗検知用ラインによる特定の周波数成分の減衰機能が失われるが、その詳細については後述する。
【００３５】
一方、対向側部品３には、第１のトランス６の一次コイル６ａと、第２のトランス７の二次コイル７ｂと、信号発生部８と、周波数分析部９が設置される。第１のトランス６の一次コイル６ａは、信号発生部８に接続され、第２のトランス７の二次コイル７ｂは、周波数分析部９に接続されている。
【００３６】
信号発生部８は、相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を発生する機能を有する。信号発生部８は、上記摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５が減衰可能な特定の周波数（ノッチ周波数）ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の信号を混合した混合信号を生成する。かかる混合信号は、第１のトランス６の一次コイル６ａに印加される。この信号発生部８の回路構成の詳細は後述する。
【００３７】
第１のトランス６は、上記混合信号を対向側部品３から摩耗側部品２に非接触方式で伝達する第１の信号伝達部の一例である。第１のトランス６は、対向側部品３に配置される一次コイル６ａと、摩耗側部品２に配置される二次コイル６ｂとからなり、両コイル６ａ、６ｂの電磁的結合を利用して、一次コイル６ａから二次コイル６ｂに混合信号を伝達する。かかる第１のトランス６により伝達された混合信号は、摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５に入力される。
【００３８】
また、第２のトランス７は、上記摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５から出力された信号（計測信号）を、摩耗側部品２から対向側部品３に非接触方式で伝達する第２の信号伝達部の一例である。第２のトランス７は、摩耗側部品２に配置される一次コイル７ａと、対向側部品３に配置される二次コイル７ｂとからなり、両コイル７ａ、７ｂの電磁的結合を利用して、一次コイル７ａから二次コイル７ｂに計測信号を伝達する。
【００３９】
上記第１のトランス６の二次コイル６ｂと第２のトランス７の一次コイル７ａは、摩耗側部品２と対向側部品３との対向部において、摩耗側部品２の対向面２２に配置されている。対向面２２と摺動面２１は平行であり、図示のように摩耗側部品２の対向面２２と摺動面２１の間に段差があってもよいし、或いは面一であってもよい。また、上記第１のトランス６の一次コイル６ａと第２のトランス７の二次コイル７ｂは、摩耗側部品２と対向側部品３との対向部において、対向側部品３の対向面３２に配置されている。対向面３２と摺動面３１は平行であり、図示のように対向側部品３の対向面３２と摺動面３１とが面一であってもよいし、或いは対向面３２と摺動面３１の間に段差があってもよい。なお、対向面２２と対向面３２の間には所定の隙間が設けられるが、摺動部１の構造的制約から対向面２２と対向面３２が接触していてもよい。
【００４０】
そして、摩耗側部品２が摺動して所定位置に移動したときに、第１のトランス６の一次コイル６ａと二次コイル６ｂとが所定の距離範囲内に接近して対向するように、摩耗側部品２および対向側部品３における当該コイル６ａ、６ｂの配置が調整されている。さらに、一次コイル６ａおよび二次コイル６ｂのコイル軸が相互に平行であり、かつ摺動方向に対しても平行となるように、一次コイル６ａおよび二次コイル６ｂが配置されている。
【００４１】
同様に、摩耗側部品２が摺動して所定位置に移動したときに、第２のトランス７の一次コイル７ａと二次コイル７ｂとが所定の距離範囲内に接近して対向するように、摩耗側部品２および対向側部品３における当該コイル７ａ、７ｂの配置が調整されている。さらに、一次コイル７ａおよび二次コイル７ｂのコイル軸が相互に平行であり、かつ摺動方向に対しても平行となるように、一次コイル７ａおよび二次コイル７ｂが配置されている。
【００４２】
かかる配置により、摩耗側部品２が摺動方向（例えば図の上下方向）に摺動するときに、一次コイル６ａと二次コイル６ｂ、および一次コイル７ａと二次コイル７ｂが、当該摺動方向に相互に相対移動して、接近または離隔する。そして、一対のコイル６ａ、６ｂが対向すると同時に、一対のコイル７ａ、７ｂが対向したときに、二対のコイルが相互に電磁的に結合する。この結果、上記信号発生部８から発生した混合信号が、第１のトランス６によって対向側部品３から摩耗側部品２に非接触で伝達されるとともに、上記摩耗ゲージ４により計測された摩耗状態を表す計測信号が、第２のトランス７によって摩耗側部品２から対向側部品３に非接触で伝達される。このようにトランス６、７を用いて非接触で信号を伝達することにより、摩耗側部品２と対向側部品３を配線等で接続したり、摩耗側部品２の摺動を妨げたりすることなく、摩耗側部品２と対向側部品３の間で円滑に信号を授受できるようになる。
【００４３】
周波数分析部９は、上記ノッチフィルタ部５を経由して戻ってきた計測信号の周波数成分を分析することにより、摩耗ゲージ４の摩耗状態を検知する機能を有する。摩耗検知ライン５１のノッチフィルタ部５が摩耗すると、上記特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の周波数成分を減衰させる機能が損なわれることになる。このため、ノッチフィルタ部５から第２のトランス７を介して周波数分析部９に入力される計測信号には、上記信号発生部８により送出された混合信号に含まれていた特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の周波数成分が現れてくることになる。
【００４４】
そこで、周波数分析部９は、上記第２のトランス７から入力された計測信号をＡＭ検波することにより、当該計測信号に含まれる周波数成分を検出する。そして、周波数分析部９は、上記混合信号に含まれていた周波数成分（周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の信号）が当該計測信号に含まれているか否かに基づいて、摩耗ゲージ４の摩耗状態を検知する。なお、この周波数分析部９の回路構成や検出動作の詳細は後述する。
【００４５】
［１．３．摩耗ゲージの構成］
次に、図２および図３を参照して、本実施形態に係る摩耗ゲージ４の構成について詳述する。図３は、本実施形態に係る摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５を示す平面図である。
【００４６】
図２に示したように、摩耗ゲージ４は、摩耗検知対象である摩耗側部品２に設置され、その先端部４１の摩耗を計測する。摩耗ゲージ４の先端部４１が摩耗検知対象部位（即ち、摩耗側部品２の摺動面２１）に露出していれば、摩耗ゲージ４は、摩耗側部品２に埋設されてもよいし、摩耗側部品２の側面に貼り付けられてもよい。摩耗ゲージ４の先端部４１は、摩耗ゲージ４の長手方向の一側端部であって、摩耗検知対象部位とともに摩耗する部分である。本実施形態では、摩耗ゲージ４の先端部４１は、摩耗側部品２の摺動面２１に沿って配置され、摩耗ゲージ４の先端面４１ａ（先端部４１の端面）が摩耗側部品２の摺動面２１と面一となっている。
【００４７】
摩耗ゲージ４の本体は、例えば、矩形板状のプリント基板からなり、一般的なプリント基板製造技術を用いて製造可能である。プリント基板の材質は、絶縁材料であれば、ガラスエポキシ等、摩耗検知対象である摩耗側部品２の材質に応じて適宜選択することができる。かかるプリント基板は、リジッド基板またはフレキシブル基板のいずれであってもよい。リジッド基板を用いた場合には、摩耗ゲージ４自体がある程度の剛性を有することとなるので、特殊な保持部材を別途使用することなく、摩耗ゲージ４を摩耗側部品２の検知対象部位に固定可能となる。一方、フィルム状のフレキシブル基板を用いた場合には、摩耗ゲージ４が変形自在となるので、摩耗側部品２の検知対象部位に自由に取り付け可能となる。また、フィルム状であるため、摩耗ゲージ４から発生する摩耗粉は微小であり、摩耗側部品２より柔らかい素材で構成することが可能であるため、摩耗側部品２や対向側部品３の摩耗に及ぼす影響は極めて小さい。
【００４８】
図３に示すように、摩耗ゲージ４の先端部４１には、ノッチフィルタ部５が設置されている。このノッチフィルタ部５は、入力信号の特定の周波数成分を減衰させるフィルタ回路であり、バンドエリミネートフィルタ（Band Elimination Filter :BEF）として機能する。
【００４９】
かかるノッチフィルタ部５は、摩耗ゲージ４のプリント基板上に櫛歯状に形成されたマイクロストリップラインで構成される。即ち、ノッチフィルタ部５は、摩耗ゲージ４の先端面４１ａに対して平行な方向（即ち、摺動方向）に延びる１本のベースライン５０と、当該ベースライン５０から摩耗ゲージ４の先端部４１に向かって延びる複数の摩耗検知用ライン５１、５２、５３、５４、５５とから構成される。ここでは、ベースライン５０と摩耗検知用ライン５１〜５５とが直交している例を示す。
【００５０】
これらのベースライン５０および摩耗検知用ライン５１〜５５は、例えば、導電性材料（例えば銅等の金属）で形成されたマイクロストリップラインからなり、電気信号を導通可能である。図示の例のベースライン５０および摩耗検知用ライン５１〜５５はいずれも、直線状である。これにより、これらラインの形成が容易になるだけでなく、所望の周波数成分を正確に減衰でき、摩耗量も正確に計測できようになる。しかし、ベースライン５０および摩耗検知用ライン５１〜５５の形状は、湾曲状、波状等の任意の形状であってもよい。また、摩耗検知用ライン５１〜５５の配置や間隔、延長方向も図示の例に限定されない。
【００５１】
ベースライン５０は、摩耗ゲージ４の先端面４１ａから所定距離Ｌ０だけ内側に配置される。この距離Ｌ０は、摩耗検知対象である摩耗側部品２の最大摩耗量よりも十分に大きくなるように設定することが好ましい。これにより、摩耗ゲージ４の先端部４１が摩耗しても、ベースライン５０が摩滅しないようにできる。ベースライン５０の一端５０ａは、上記第１のトランス６の二次コイル６ｂに接続されており、ベースライン５０の他端５０ｂは、上記第２のトランス７の一次コイル７ａに接続されている。これにより、上記複数の周波数成分（周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５）を含む混合信号は、第１のトランス６からベースライン５０の一端５０ａに入力されて、ベースライン５０を通過し、ベースライン５０の他端５０ｂから計測信号として出力される。
【００５２】
一方、摩耗検知用ライン５１〜５５は、摩耗ゲージ４の先端部４１において、相互に平行となるように、間隔を空けて配置される。各摩耗検知用ライン５１〜５５の基端はベースライン５０に接続され、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａは、摩耗ゲージ４の先端面４１ａと対向している。
【００５３】
摩耗検知用ライン５１の先端５１ａは、摩耗ゲージ４の先端面４１ａに最も近い位置（距離Ｌ１）に形成されている。図示の例では、距離Ｌ１はゼロ超であるが、Ｌ１＝０として、摩耗検知用ライン５１の先端５１ａを先端面４１ａに露出させてもよい。摩耗検知用ライン５２の先端５２ａは、先端面４１ａから距離Ｌ２の位置に形成されている。同様に、他の摩耗検知用ライン５３、５４、５５の先端５３ａ、５４ａ、５５ａは、先端面４１ａから距離Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５の位置にそれぞれ配置されている。距離Ｌ１〜Ｌ５はそれぞれ、序数が大きいほど距離が長くなっている。これらの摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａと摩耗ゲージ４の先端面４１ａとの距離Ｌ１〜Ｌ５が、摩耗ゲージ４で検知可能な摩耗量（基準摩耗量）となる。
【００５４】
また、かかる摩耗検知用ライン５１〜５５はそれぞれ、相異なるライン長ｘ１〜ｘ５を有している。図示の例では、ベースライン５０の一端５０ａ側から他端５０ｂ側にかけて、摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５が徐々に長くなっている（ｘ１>ｘ２>ｘ３>ｘ４>ｘ５）。なお、摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５は、ベースライン５０の中心線５０ｃから摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａまでの長さである。
【００５５】
上記摩耗検知用ライン５１〜５５はそれぞれ、相異なる複数の周波数ｆ１〜ｆ５の信号を減衰する機能を有している。このために、各摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５は、減衰対象の周波数ｆ１〜ｆ５の信号の波長λ１〜λ５に合わせて設定される。例えば、摩耗検知用ライン５１は、周波数ｆ１の信号を減衰する機能を有しており、この摩耗検知用ライン５１のライン長ｘ１は、周波数ｆ１の信号の波長λ１の４分の１の値に設定される（ｘ１＝λ１／４）。同様に、他の摩耗検知用ライン５２〜５５のライン長ｘ２〜ｘ５も、減衰対象の周波数ｆ２〜ｆ５の信号の波長λ２〜λ５の４分の１の値に設定される（ｘ２＝λ２／４、ｘ３＝λ３／４、ｘ４＝λ４／４、ｘ５＝λ５／４）。なお、周波数ｆと波長λは、信号の伝播速度ｖが一定であれば、反比例の関係にあるので（ｖ＝ｆ・λ）、相互に対応している。
【００５６】
また、この摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５は、以下の式（１）で表される値に設定されてもよい。なお、式（１）中のｎは０以上の整数であり、ｋは序数である。この式（１）は、摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５が、減衰対象の信号の波長λ１〜λ５の１／２倍に任意の整数ｎを乗じた値に、当該波長λ１〜λ５の１／４倍を加えた値であることを意味する。
【００５７】
ｘｋ＝ｎ・λｋ／２＋λｋ／４ ・・・（１）
このように、各摩耗検知用ライン５１のライン長ｘ１〜ｘ５を、減衰対象の信号の波長λ１〜λ５に合わせて設定することで、上記混合信号に含まれる減衰対象の周波数成分（ｆ１〜ｆ５）を好適に減衰させて除去できる。以下にこの原理について説明する。
【００５８】
図３に示すように、ベースライン５０の一端５０ａから入力された混合信号は、ベースライン５０内を他端５０ｂに向けて進行する（矢印６１）。この際、混合信号は、各摩耗検知用ライン５１〜５５とベースライン５０との接続箇所で分岐して、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａに向けて進行する（矢印６２）。この各摩耗検知用ライン５１〜５５に分岐した混合信号を分岐信号と称する。その後、当該分岐信号は、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａで反射して、ベースライン５０に向けて進行し（矢印６３）、上記接続箇所で、ベースライン５０を進行する元の混合信号（矢印６１）と合流する。
【００５９】
この結果、元の混合信号（矢印６１）と分岐信号（矢印６３）とが相殺されて、混合信号中の特定の周波数成分が減衰される。例えば、摩耗検知用ライン５１への分岐信号は、ベースライン５０から摩耗検知用ライン５１の先端５１ａまでを往復するときに（矢印６２、６３）、摩耗検知用ライン５１のライン長ｘ１の２倍の距離（＝２×ｘ１＝２×（λ１／４）＝λ１／２）を進む。このため、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、当該分岐信号は、元の混合信号に対して波長λ１の半分（即ち、半周期）だけ遅延し、分岐信号と元の混合信号との位相差は１８０°となる。よって、図４（ｃ）に示すように、両信号を混合することにより、元の混合信号のうちの周波数ｆ１の成分（波長λ１）と、周波数ｆ１の分岐信号（波長λ１）とが相殺されて、元の混合信号から周波数ｆ１の成分が減衰される。他の摩耗検知用ライン５２〜５４および周波数ｆ２〜ｆ５の周波数成分についても同様に、元の混合信号から周波数ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の成分が減衰される。
【００６０】
上記のように、ノッチフィルタ部５は、ベースライン５０に入力された混合信号と、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端までを往復した分岐信号との位相差を利用して、当該混合信号から特定の周波数成分（周波数ｆ１〜ｆ５）を減衰させることができる。したがって、ノッチフィルタ部５からの出力信号である計測信号には、当該周波数ｆ１〜ｆ５の成分が含まれない、または、非常に小さいことになる。以下、理解を容易にするため、ノッチフィルタ部５が摩耗していない場合、ノッチフィルタ部５により当該周波数ｆ１〜ｆ５が完全に減衰されて、計測信号に当該周波数ｆ１〜ｆ５の成分が含まれないものとして説明する。
【００６１】
ところで、上記ノッチフィルタ部５により減衰される周波数成分は、各摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５に依存しており、当該ライン長ｘ１〜ｘ５が変化すれば、減衰される周波数成分も変化する。したがって、摩耗ゲージ４の先端部４１の摩耗により、摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａが摩耗して、ライン長ｘ１〜ｘ５が短くなれば、上記周波数ｆ１〜ｆ５の成分を減衰する機能が失われる。
【００６２】
例えば、周波数ｆ１の周波数成分を減衰させるために、摩耗検知用ライン５１のライン長ｘ１は、当該周波数ｆ１に対応する波長λ１に合わせてλ１／４に設定されている。このため、摩耗検知用ライン５１が摩耗していない場合、図４に示したように、摩耗検知用ライン５１の分岐信号を利用し、混合信号から周波数ｆ１の成分を完全に減衰させて除去できる。
【００６３】
一方、摩耗側部品２の摺動面の摩耗に伴い、摩耗検知用ライン５１の先端５１ａが摩耗した場合、摩耗検知用ライン５１のライン長ｘ１がλ１／４よりも摩耗量ｄだけ短くなる。このため、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、元の混合信号に対する分岐信号の遅延量は、２×（（λ１／４）−ｄ）となり、λ１／２（即ち、半周期）よりも短くなるため、分岐信号と元の混合信号との位相差は１８０°未満となる。よって、図５（ｃ）に示すように、両信号を混合したとしても、元の混合信号から周波数ｆ１の成分（波長λ１）を完全に除去することはできず、ある程度の信号レベルで残存してしまう。図５（ｃ）の例では、元の混合信号の周波数ｆ１の成分の振幅Ａが、振幅Ａ’に低下しているものの、当該周波数ｆ１の成分を除去しきれていない。
【００６４】
このように、摩耗検知用ライン５１の先端５１ａが摩耗した場合、当該摩耗検知用ライン５１により減衰される周波数成分がｆ１からずれるので、混合信号中の周波数ｆ１の成分を完全に減衰させることができない。よって、ノッチフィルタ部５からは、周波数ｆ１の成分が残存した信号が、計測信号として出力されることとなる。なお、この場合でも、他の摩耗検知用ライン５２〜５５が摩耗していなければ、当該摩耗検知用ライン５２〜５５のライン長ｘ２〜ｘ５に対応する周波数成分（周波数ｆ２〜ｆ５）を減衰させることは可能である。
【００６５】
また、さらに摩耗ゲージ４の摩耗が進行して、次に長い摩耗検知ライン５２の先端５２ａも摩耗した場合、摩耗検知ライン５２による周波数ｆ２の成分の減衰機能も失われるので、計測信号には周波数ｆ２の成分が残存することになる。さらに摩耗が進行した場合には、同様に、摩耗検知ライン５３〜５５による周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５の成分の減衰機能も順次失われる。
【００６６】
したがって、上記のように摩耗検知対象の摩耗側部品２の摩耗に伴ってノッチフィルタ部５の摩耗検知ライン５１〜５５が段階的に摩耗することで、摩耗ゲージ４は、摩耗側部品２の摩耗量を段階的に計測することができる。
【００６７】
つまり、産業機械の稼働時には、摩耗側部品２と対向側部品３との摺動により、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗が進行し、それに伴い、摩耗ゲージ４の先端部４１も摩耗する。そして、摩耗量がＬ１を超えたときに、摺動面２１に最も近い摩耗検知用ライン５１の先端５１ａが摩耗し、計測信号に周波数ｆ１の成分が含まれるようになる。これにより、摩耗量がＬ１を超えたことを計測できる。さらに、摩耗ゲージ４の摩耗が進行し、摩耗量がＬ２を超えたときに、次の摩耗検知用ライン５２も摩滅するため、計測信号に周波数ｆ２の成分が含まれるようになる。これにより、摩耗量がＬ２を超えたことを計測できる。同様に、摩耗ゲージ４の摩耗がさらに進行するにつれ、摩耗検知用ライン５３、５４、５５が順次摩滅することにより、計測信号に周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５の成分が含まれるようになる。これにより、摩耗量がＬ３〜Ｌ５を超えたことを計測できる。
【００６８】
この摩耗ゲージ４の先端部４１の摩耗量Ｌ１〜Ｌ５は、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗量と同一であるため、摩耗ゲージ４の先端部４１の摩耗量を段階的に計測することにより、摩耗側部品２の摩耗量を段階的に検知することができる。
【００６９】
以上のように、本実施形態に係る摩耗ゲージ４は、ノッチフィルタ部５の複数の摩耗検知用ライン５１〜５５の摩耗による周波数成分の減衰機能の変化を利用して、摩耗側部品２の摩耗量を連続的に多段階で計測できる。
【００７０】
［１．４．摩耗検知装置の回路構成例および動作］
次に、図６を参照して、本実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成例とその動作について説明する。図６は、本実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成を示す図である。
【００７１】
図６に示すように、信号発生部８は、複数のオシレータ８０−１、８０−２、８０−３、８０−４、８０−５（以下、「オシレータ８０」と総称する場合もある。）と、混合器８１とから構成される。各オシレータ８０は、混合器８１の入力端子にそれぞれ接続され、混合器８１の出力端子は第１のトランス６の一次コイル６ａに接続されている。
【００７２】
オシレータ８０−１、８０−２、８０−３、８０−４、８０−５は、相異なる周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の信号（交流信号）をそれぞれ発生させる。当該各信号の波長は、λ１、λ２、λ３、λ４、λ５であり、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５にそれぞれ対応している。かかる周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５は、上述したノッチフィルタ部５のノッチ周波数（ノッチフィルタ部５により減衰される特定の周波数）に対応している。混合器８１は、上記複数のオシレータ８０から入力された複数の信号を混合して、上記複数の周波数成分を含む混合信号を生成する。
【００７３】
かかる信号発生部８により生成された混合信号は、第１のトランス６の一次コイル６ａに印加される。第１のトランス６は、当該混合信号を対向側部品３から摩耗側部品２に非接触で伝達する。第１のトランス６により伝達された混合信号は、摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５に入力される。
【００７４】
ノッチフィルタ部５は、入力された混合信号に対して、摩耗検知ライン５１〜５５に対応する特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の成分を減衰させ、計測信号を生成する。摩耗検知ライン５１〜５５が摩耗していない場合には、ノッチフィルタ部５は、混合信号に含まれる全ての周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の成分を減衰・除去するため、計測信号にはいずれの周波数成分も含まれない。一方、摩耗検知ライン５１〜５５の少なくともいずれか摩耗している場合には、ノッチフィルタ部５は、当該摩耗した摩耗検知ラインに対応する周波数成分を減衰しきれないので、計測信号には、当該周波数成分が残存する。
【００７５】
かかるノッチフィルタ部５により生成された計測信号は、第２のトランス７の一次コイル７ａに印加される。第２のトランス７は、当該計測信号を摩耗側部品２から対向側部品３に非接触で伝達する。第２のトランス７により伝達された計測信号は、周波数分析部９に入力される。
【００７６】
図６に示すように、周波数分析部９は、分配器９０と、複数の混合器９１−１、９１−２、９１−３、９１−４、９１−５（以下、「混合器９１」と総称する場合もある。）と、複数のローパスフィルタ（ＬＰＦ）９２−１、９２−２、９２−３、９２−４、９２−５（以下、「ＬＰＦ９２」と総称する場合もある。）と、複数のコンパレータ９３−１、９３−２、９３−３、９３−４、９３−５（以下、「コンパレータ９３」と総称する場合もある。）と、制御装置９４とから構成される。
【００７７】
分配器９０の入力端子は、上記第２のトランス７の二次コイル７ｂに接続される。当該分配器９０の５つの出力端子はそれぞれ、混合器９１、ＬＰＦ９２およびコンパレータ９３を介して制御装置９４の入力端子Ｄ１〜Ｄ５に接続されている。分配器９０は、第２のトランス７から入力される計測信号を同一の５つの信号に分配する。
【００７８】
分配器９０の後段の各分配経路において、混合器９１は、当該分配された計測信号と、上記信号発生部８の各オシレータ８０により生成された特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の信号（以下「発信信号」という。）とをそれぞれ混合する。発信信号と計測信号を混合すると、発信信号の周波数ｆ１と、計測信号の周波数の和と差の周波数の信号が生成される。
【００７９】
ＬＰＦ９２は、上記混合器９１の出力信号から、差の周波数の信号を取り出し、隣接した不要信号を除去する。コンパレータ９３は、ＬＰＦ９２により得られた差の周波数の信号の電圧を、所定の基準電圧値Ｖｒｅｆと比較し、当該比較結果を示す信号を制御装置９４に出力する。例えば、計測信号に周波数ｆ１の信号成分が含まれていない場合、差の周波数（ｆ１−０＝ｆ１）の信号の電圧値は、基準電圧値Ｖｒｅｆより高くなるので、コンパレータ９３−１は、Ｈｉｇｈ信号を出力する。一方、計測信号に周波数ｆ１の信号成分が含まれている場合、差の周波数（ｆ１−ｆ１＝０）の信号はＶｒｅｆより低くなるので、コンパレータ９３−１は、Ｌｏｗ信号を出力する。他の周波数ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５についても同様である。
【００８０】
制御装置９４は、上記各コンパレータ９３からの入力信号に基づいて、ノッチフィルタ部５から出力された計測信号に各周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の信号成分が含まれているか否かを検出する。例えば、制御装置９４は、コンパレータ９３−１からの入力信号がＨｉｇｈ信号である場合、上記計測信号に周波数ｆ１が含まれていないと判定し、当該入力信号がＬｏｗ信号である場合、上記計測信号に周波数ｆ１が含まれていると判定する。そして、制御装置９４は、上記計測信号に周波数ｆ１が含まれている場合には、当該周波数ｆ１に対応する摩耗検知ライン５１が摩耗しており、摩耗ゲージ４の摩耗量、即ち、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１以上であると判定する。他の周波数ｆ２〜ｆ５、摩耗検知ライン５２〜５５、摩耗量Ｌ２〜Ｌ５についても同様である。
【００８１】
上述したように摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５は、複数の摩耗検知用ライン５１〜５５（図３参照）を用いて特定の複数の周波数成分（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５）をそれぞれ減衰させる機能を有する。そして、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗により、ライン長Ｌ１〜Ｌ５のうち長い摩耗検知用ライン５１〜５５から順に摩耗して、上記各周波数成分の減衰機能が順次失われるようになっている。したがって、信号発生部８で生成された混合信号が、摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５を通過する際に、ノッチフィルタ部５の摩耗検知用ライン５１〜５５が摩耗しておらず、上記周波数成分の減衰機能が失われていない場合には、混合信号中の全ての周波数成分が除去されるため、ノッチフィルタ部５から出力される計測信号にはいずれの周波数成分も含まれないことになる。一方、摩耗検知用ライン５１〜５５の摩耗により、一部または全部の周波数成分の減衰機能が失われている場合には、当該減衰機能が失われた周波数成分が混合信号から除去されないので、計測信号にも当該周波数成分が残存する。
【００８２】
そこで、周波数分析部９は、上記分配器９０、混合器９１、ＬＰＦ９２、コンパレータ９３等を用いて、ノッチフィルタ部５を経由して戻ってきた計測信号に含まれる周波数成分を検出する。そして、周波数分析部９の制御装置９４は、当該計測信号に、ノッチフィルタ部５の各摩耗検知用ライン５１〜５５に対応する特定の周波数成分が含まれているか否かに基づいて、摩耗ゲージ４の摩耗状態を検知する。
【００８３】
例えば、計測信号に周波数ｆ１の成分が含まれていない場合、制御装置９４は、ノッチフィルタ部５が当該周波数ｆ１の成分を減衰する機能を発揮しており、摩耗ゲージ４の摩耗量が当該周波数ｆ１に対応する摩耗検知用ライン５１にまで達していない（即ち、摩耗量がＬ１未満である。）と判断する。一方、計測信号に周波数ｆ１の成分が含まれている場合、制御装置９４は、ノッチフィルタ部５が当該周波数ｆ１の減衰機能を発揮しておらず、摩耗ゲージ４の摩耗量が当該周波数ｆ１に対応する摩耗検知用ライン５１にまで達している（即ち、摩耗量がＬ１以上である）と判断する。他の摩耗検知ライン５２〜５５と周波数ｆ２〜ｆ５についても同様である。これにより、制御装置９４は、摩耗検知対象である摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を段階的に検出することができる。
【００８４】
［１．５．効果］
以上説明したように、第１の実施形態に係る摩耗検知装置によれば、摩耗側部品２の摩耗ゲージ４にノッチフィルタ部５を設け、相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を、対向側部品３から第１のトランス６を通じて当該ノッチフィルタ部５に送り込む。そして、ノッチフィルタ部５から出力される計測信号を第２のトランス７を通じて取得し、当該計測信号に含まれる周波数成分を検出することにより、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を的確に検知することができる。また、このときの摩耗検知方式としては、ノッチフィルタ部５の摩耗を利用する単純な方式であるため、振動や水分付着等の外乱に強く、摩耗判定が容易である。また、摩耗ゲージ４を用いて摩耗検知対象の実際の摩耗量を測定するため、誤差のない正確な測定が可能となる。
【００８５】
さらに、本実施形態によれば、相対移動する摩耗側部品２と対向側部品３の間において、上記２つのトランス６、７を利用して、混合信号と計測信号を非接触で伝達することが可能である。このため、対向側部品３の周波数分析部９は、摩耗側部品２の摺動ストローク中に、計測信号に含まれる周波数成分を連続的に検出して、複数の特定周波数成分の有無を検知することにより、摩耗側部品２の摩耗量を段階的に検知することができる。
【００８６】
したがって、摩耗側部品２と対向側部品３を複数の配線等で電気的に接続しなくても、対向側部品３の周波数分析部９は、摩耗側部品２の摩耗量を多段階で適切に検知することができる。よって、摩耗側部品２の摩耗量の変化を段階的に把握できるため、摩耗量の変化の傾向を把握でき、摩耗側部品２の余寿命と最適なメンテナンスの時期を予測することが可能となる。
【００８７】
さらに、ノッチフィルタ部５を用いることにより、信号発生部８からトランス６、摩耗ゲージ４、トランス７を通じて周波数分析部９に至る１つの回路だけで、摩耗側部品２の摩耗状態を多段階で検出することができる。したがって、摩耗側部品２から対向側部品３に摩耗情報を伝達するための回路数を大幅に削減でき、当該回路も小型化することが可能となる。よって、上記特許文献１のように複数の回路を設置する場合よりも、摩耗側部品２の動作の安定性を確保できるとともに、摩耗側部品２と対向側部品３の構造を簡素化することができる。
【００８８】
また、トランス６、７の電磁的な結合により信号を伝達するので、光の投受光を用いて信号伝達する場合よりも、摩耗側部品２の円滑な摺動に用いられる潤滑油や水分の影響を受けにくくなり、信号の伝達性が向上する。
【００８９】
加えて、摩耗側部品２が摺動ストローク中の所定位置に移動したときのみ、トランス６およびトランス７が電磁的に結合するため、当該電磁的に結合していないときは、対向側部品３から摩耗側部品２に混合信号が伝送されず、対向側部品３では何らの信号も検出されない。したがって、対向側部品３の周波数分析部９は、摩耗側部品２の摺動ストローク中に現れる計測信号の周波数成分を検出するだけで、摩耗側部品２の摩耗状態を検知することができる。
【００９０】
また、本実施形態に係る摩耗検知方法は、産業機械の稼働中、即ち摩耗側部品２の摺動動作中に、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を検知することができる。したがって、摩耗側部品２の摺動動作を停止することなく、当該摩耗側部品２の摩耗状態をリアルタイムで検知できるので、産業機械の稼働率を向上でき、摩耗検知のための時間と費用を削減できる。
【００９１】
［２．第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る摩耗検知装置について説明する。第２の実施形態に係る摩耗検知装置は、上記第１の実施形態と比べて、ノッチフィルタ部５の構成と、信号伝達部の設置数が相違し、その他の機能構成は上記第１の実施形態と同様であるので、その詳細説明は省略する。
【００９２】
［２．１．摩耗ゲージの構成］
まず、図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る摩耗ゲージ４の構成について詳述する。図７は、第２の実施形態に係る摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５を示す平面図である。
【００９３】
上記第１の実施形態に係るノッチフィルタ部５（図３参照）は、ベースライン５０の一端５０ａから信号が入力されて他端５０ｂから信号が出力される２ポートのノッチ回路で構成されていた。これに対し、図７に示すように、第２の実施形態に係るノッチフィルタ部５は、ベースライン５０の一端５０ａのみから信号が入出力され、他端５０ｂがオープンとなっている１ポートのノッチ回路で構成されている。
【００９４】
図７に示すように、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、摩耗ゲージ４の先端部４１にノッチフィルタ部５が設置されており、このノッチフィルタ部５は、１本のベースライン５０と、複数の摩耗検知用ライン５１〜５５とから構成される。ベースライン５０の一端５０ａは、外部回路と接続されており、当該一端５０ａを通じて、混合信号や計測信号が入出力されるようになっている。一方、ベースライン５０の他端５０ｂは、開放されており、外部回路と接続されていないので、当該他端５０ｂを通じた信号の入出力はない。
【００９５】
ベースライン５０の一端５０ａは、後述するトランス１０の二次コイル１０ｂ（図８参照）に接続されている。これにより、上記複数の周波数成分（周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５）を含む混合信号は、トランス１０からベースライン５０の一端５０ａに入力されて、ベースライン５０上を他端５０ｂに向けて進む。そして、当該混合信号は、他端５０ｂで反射してベースライン５０上を戻り、一端５０ａから計測信号として出力される。このように、第２の実施形態では、混合信号がベースライン５０の一端５０ａから入力されて他端５０ｂで反射し、再び一端５０ａから計測信号として出力されるように、信号伝達部であるトランス１０とベースライン５０の一端５０ａとが接続されている。
【００９６】
また、摩耗検知用ライン５１〜５５は、摩耗ゲージ４の先端部４１において、間隔を空けて配置される。第１の実施形態と同様に、これら摩耗検知用ライン５１〜５５のライン長ｘ１〜ｘ５は、減衰対象の周波数ｆ１〜ｆ５の信号の波長λ１〜λ５の４分の１の値に設定される（ｘ１＝λ１／４、ｘ２＝λ２／４、ｘ３＝λ３／４、ｘ４＝λ２／４、ｘ５＝λ５／４）。
【００９７】
さらに、第２の実施形態では、各摩耗検知用ライン５１〜５５の基端５１ｂ〜５５ｂからベースライン５０の他端５０ｂまでの距離ｙｋ（以下、「開放距離ｙｋ」という。）はそれぞれ、減衰対象の周波数ｆ１〜ｆ５の信号の波長λ１〜λ５に合わせて設定される。例えば、周波数ｆ１の信号を減衰するための摩耗検知用ライン５１の開放距離ｙｋは、周波数ｆ１の信号の波長λ１の２分の１の値に設定される（ｙ１＝λ１／２）。同様に、他の摩耗検知用ライン５２〜５５の開放ｙ２〜ｙ５も、減衰対象の周波数ｆ２〜ｆ５の信号の波長λ２〜λ５の２分の１の値に設定される（ｙ２＝λ２／２、ｙ３＝λ３／２、ｙ４＝λ４／２、ｙ５＝λ５／２）。
【００９８】
また、この摩耗検知用ライン５１〜５５の開放距離ｙｋは、以下の式（２）で表される値に設定されてもよい。なお、式（２）中のｎは０以上の整数であり、ｋは序数である。この式（２）は、摩耗検知用ライン５１〜５５の開放距離ｙｋが、減衰対象の信号の波長λ１〜λ５の１／２倍に任意の整数ｎを乗じた値に、当該波長λ１〜λ５の１／２倍を加えた値であることを意味する。
【００９９】
ｙｋ＝ｎ・λｋ／２＋λｋ／２ ・・・（２）
上記のように、各摩耗検知用ライン５１のライン長ｘ１〜ｘ５のみならず、開放距離ｙｋをも、減衰対象の信号の波長λ１〜λ５に合わせて設定することで、上記混合信号に含まれる減衰対象の周波数成分（ｆ１〜ｆ５）を好適に減衰させて除去できる。以下にこの原理について説明する。
【０１００】
図７に示すように、ベースライン５０の一端５０ａ（入力端）から入力された混合信号は、ベースライン５０内を他端５０ｂに向けて進行する（矢印６１）。この際、第１の実施形態と同様に、混合信号は、各摩耗検知用ライン５１〜５５とベースライン５０との接続箇所で分岐して、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａに向けて進行する（矢印６２）。この各摩耗検知用ライン５１〜５５に分岐した混合信号を分岐信号と称する。その後、当該分岐信号は、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａで反射して、ベースライン５０に向けて進行し（矢印６３）、上記接続箇所で、ベースライン５０を進行する元の混合信号と合流する。
【０１０１】
さらに、ベースライン５０の他端５０ｂが開放されているので、ベースライン５０上を進行する混合信号（矢印６１）は、当該他端５０ｂで反射して、ベースライン５０の一端５０ａに向けて戻る（矢印６４）。このベースライン５０の他端５０ｂで反射した混合信号を反射信号と称する。この反射信号も、各摩耗検知ライン５１〜５５とベースライン５０の接続箇所で、上記分岐信号と合流する。
【０１０２】
この結果、元の混合信号（矢印６１）と分岐信号（矢印６３）と反射信号（矢印６４）とが相殺されて、混合信号中の特定の周波数成分が減衰される。例えば、摩耗検知用ライン５１への分岐信号は、元の混合信号に対してλ１／２だけ遅延する。また、反射信号も、ベースライン５０の他端５０ｂまでを往復するときに、上記開放距離ｙ１の２倍の距離（＝２×ｙ１＝２×（λ１／２）＝λ１）を進む。このため、図４（ａ）、（ｂ）に示したように、分岐信号は、元の混合信号に対してλ１／２だけ遅延し、分岐信号と元の混合信号との位相差は１８０°となるが、反射信号と元の混合信号との位相差は３６０°となる。したがって、反射信号は元の混合信号を減衰させる作用を奏さず、分岐信号のみが元の混合信号の減衰作用を奏する。よって、図４（ｃ）に示したように、元の混合信号と分岐信号と反射信号を混合することにより、元の混合信号のうちの周波数ｆ１の成分（波長λ１）と、周波数ｆ１の分岐信号（波長λ１）とが相殺されて、元の混合信号から周波数ｆ１の成分が減衰される。他の摩耗検知用ライン５２〜５４および周波数ｆ２〜ｆ５の周波数成分についても同様に、元の混合信号から周波数ｆ２〜ｆ５の成分が減衰される。
【０１０３】
上記のように、ノッチフィルタ部５は、ベースライン５０に入力された混合信号と、各摩耗検知用ライン５１〜５５の先端までを往復した分岐信号との位相差を利用して、当該混合信号から特定の周波数成分（周波数ｆ１〜ｆ５）を減衰させることができる。したがって、ノッチフィルタ部５からの出力信号である計測信号には、当該周波数ｆ１〜ｆ５の成分が含まれないことになる。
【０１０４】
ただし、第１の実施形態と同様に、摩耗ゲージ４の先端部４１の摩耗により、摩耗検知用ライン５１〜５５の先端５１ａ〜５５ａが摩耗して、ライン長ｘ１〜ｘ５が短くなれば、上記周波数ｆ１〜ｆ５の成分を減衰する機能が失われる。したがって、上記のように摩耗検知対象の摩耗側部品２の摩耗に伴ってノッチフィルタ部５の摩耗検知ライン５１〜５５が段階的に摩耗することで、摩耗ゲージ４は、摩耗側部品２の摩耗量を段階的に計測することができる。
【０１０５】
以上のように、第２の実施形態に係る摩耗ゲージ４も、ノッチフィルタ部５の複数の摩耗検知用ライン５１〜５５の摩耗による周波数成分の減衰機能の変化を利用して、摩耗側部品２の摩耗量を連続的に多段階で計測できる。
【０１０６】
［２．２．摩耗検知装置の回路構成例および動作］
次に、図８を参照して、第２の実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成例とその動作について説明する。図８は、第２の実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成を示す図である。
【０１０７】
図８に示すように、第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、摩耗側部品２と対向側部品３とが１つのトランス１０を介して接続されている。このトランス１０は、対向側部品３から摩耗側部品２に混合信号を伝達する第１の信号伝達部の機能と、摩耗側部品２から対向側部品３に計測信号を伝達する第２の信号伝達部の機能を兼ね備える。このように第２の実施形態では、第１の信号伝達部と第２の信号伝達部は、摩耗側部品２と対向側部品３の対向面２１、３１に沿って設けられた同一のトランス１０で構成される。
【０１０８】
かかるトランス１０は、対向側部品３に設置される一次コイル１０ａと、摩耗側部品２に設置される二次コイル１０ｂとからなり、当該一次コイル１０ａと二次コイル１０ｂの電磁的結合を利用して、信号を双方向に伝達する。即ち、摩耗側部品２の摺動中に一次コイル１０ａと二次コイル１０ｂとが対向したときに、信号発生部８により生成された混合信号を一次コイル１０ａから二次コイル１０ｂに送信するとともに、ノッチフィルタ部５から戻ってきた計測信号を二次コイル１０ｂから一次コイル１０ａに送信する。
【０１０９】
信号発生部８は、相異なる周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の信号を発生させる複数のオシレータ８０と、これら信号を混合する混合器８１と、方向性結合器８２と、終端器８３とを備える。混合器８１の出力端子は方向性結合器８２に接続されている。また、方向性結合器８２の入出力端子はトランス１０の一次コイル１０ａに接続されており、方向性結合器８２の別の出力端子は、周波数分析部９の分配器９０に接続されている。オシレータ８０および混合器８１の機能構成は第１の実施形態と同様であるので詳細説明は省略する。
【０１１０】
方向性結合器８２は、信号伝送路上を特定の方向に伝播する電力に対応する信号を取り出す機能を有し、例えば、３ポートの単方向性結合器または４ポートの双方向性結合器で構成される。方向性結合器８２は、上記方向性結合器８２で生成された混合信号をトランス１０に出力するとともに、トランス１０から入力された計測信号を取り出し、周波数分析部９に出力する。
【０１１１】
かかる方向性結合器８２を通過した混合信号は、トランス１０の一次コイル１０ａに印加され、対向側部品３から摩耗側部品２に非接触で伝達されて、摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５に入力される。ノッチフィルタ部５は、入力された混合信号に対して、摩耗検知ライン５１〜５５に対応する特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の成分を減衰させ、計測信号を生成する。この際、第１の実施形態と同様に、摩耗検知ライン５１〜５５の摩耗に応じて減衰される周波数成分が異なる。ノッチフィルタ部５により生成された計測信号は、トランス１０の二次コイル１０ｂに印加され、摩耗側部品２から対向側部品３に非接触で伝達される。トランス１０により伝達された計測信号は、上記方向性結合器８２で取り出されて、周波数分析部９に入力される。
【０１１２】
周波数分析部９は、分配器９０と、上記特定の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５に対応する複数組の混合器９１、ＬＰＦ９２、コンパレータ９３と、制御装置９４とを備える。これらの分配器９０、混合器９１、ＬＰＦ９２、コンパレータ９３の機能構成は第１の実施形態と同様であるので詳細説明は省略する。
【０１１３】
第２の実施形態に係る周波数分析部９も、第１の実施形態と同様に、ノッチフィルタ部５を経由して戻ってきた計測信号に含まれる周波数成分を検出する。そして、当該計測信号に、ノッチフィルタ部５の各摩耗検知ライン５１で減衰される特定の周波数成分が含まれているか否かに基づいて、摩耗ゲージ４の摩耗状態を検知する。これにより、制御装置９４は、摩耗検知対象である摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を段階的に検出することができる。
【０１１４】
［２．３．効果］
以上説明したように、第２の実施形態の摩耗検知装置によれば、摩耗側部品２と対向側部品３の間で信号伝達する手段として、１つのトランス１０のみを設置すればよく、トランス１０と摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５を１本の回路で接続すればよい。したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に係る効果に加えて、摩耗側部品２と対向側部品３の回路構成をより簡素化できるとともに、摩耗側部品２の動作の安定性をより向上できるという効果がある。
【０１１５】
［３．第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る摩耗検知装置について説明する。第３の実施形態に係る摩耗検知装置は、上記第１の実施形態と比べて、第１のトランス６および第２のトランス７の配置が相違し、その他の機能構成は上記第１の実施形態と同様であるので、その詳細説明は省略する。
【０１１６】
上述した第１の実施形態では、図２に示すように、第１のトランス６の二次コイル６ｂと第２のトランス７の一次コイル７ａは、摩耗側部品２の摺動方向と平行な対向面２２（摺動面２１）に沿って配置され、第１のトランス６の一次コイル６ａと第２のトランス７の二次コイル７ｂも、当該摺動方向と平行な対向面３２（摺動面３１）に沿って配置されている。ところが、摩耗側部品２の摺動中は、対向面２２と対向面３２が摺動方向に相対移動するため、二次コイル６ｂおよび一次コイル７ａと、一次コイル６ａおよび二次コイル７ｂも摺動方向に相対移動する。したがって、摩耗側部品２が高速で摺動する場合には、コイル間の電磁的な結合を瞬時に行うことが要求されるので、計測のタイミングを取ることが困難であるとともに、計測時間を短時間で行わなければならず、計測精度を向上し難いという問題があった。
【０１１７】
そこで、第３の実施形態では、かかる問題を解決するために、摩耗側部品２における二次コイル６ｂおよび一次コイル７ａの配置と、対向側部品３における一次コイル６ａおよび二次コイル７ｂの配置を変更したことを特徴とする。以下に、第３の実施形態に係る摩耗検知装置の構成について詳述する。
【０１１８】
［３．１．摩耗検知装置の構成］
まず、図９を参照して、本発明の第３の実施形態に係る摩耗検知装置の全体構成について説明する。図９は、本実施形態に係る摩耗検知装置の回路構成を示す図である。なお、図９（ａ）は、摩耗側部品２が摺動ストロークの端部に移動して、一時停止した状態を示し、図９（ｂ）は、摩耗側部品２が摺動ストロークの中央付近で移動中の状態を示す。
【０１１９】
図９に示すように、第３の実施形態に係る摩耗検知装置では、第１のトランス６の一次コイル６ａと二次コイル６ｂ、および第２のトランス７の一次コイル７ａと二次コイル７ｂが電磁的に結合する箇所を、摩耗側部品２の摺動方向（図９の上下方向）と平行な対向面２２、３２（摩耗側部品２の摺動ストロークの途中）ではなく、当該摺動方向と垂直な対向面２３、３３（即ち、摩耗側部品２の摺動ストロークの端部）に配置する。
【０１２０】
このために、摩耗側部品２の摺動方向の一側端部と対向する対向部３４が、対向側部品３に設けられている。この対向側部品３の対向部３４は、対向側部品３の本体部から摩耗側部品２側に向けて突出形成された部分である。対向部３４は、摺動する摩耗側部品２と衝突せず、かつ、摺動ストロークの端部に移動した摩耗側部品２と近接する位置に設置される。この対向側部品３の対向部３４の対向面３３は、摺動方向に対して垂直であり、摩耗側部品２の摺動方向の一側端部の対向面２３と対向する。そして、かかる対向部３４の対向面３３に沿って第１のトランス６の一次コイル６ａと第２のトランス７の二次コイル７ｂが配置される。
【０１２１】
一方、摩耗側部品２には、摺動方向の一側端部の対向面２３に沿って第１のトランス６の二次コイル６ｂおよび第２のトランス７の一次コイル７ａが配置される。このとき、第１のトランス６の一次コイル６ａと二次コイル６ｂとが摺動方向に対向し、第２のトランス７の一次コイル７ａと二次コイル７ｂとが摺動方向に対向するように配置される。かかる第１のトランス６の二次コイル６ｂおよび第２のトランス７の一次コイル７ａは、摩耗ゲージ４に接続されている。また、上記一次コイル６ａのコイル軸と二次コイル６ｂのコイル軸とが相互に平行になり、一次コイル７ａのコイル軸と二次コイル７ｂのコイル軸とが相互に平行になるように、第１のトランス６および第２のトランス７の各コイル６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂが配置される。また、コイル間の電磁的な結合を好適に実現するため、これらコイル６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂのコイル軸が、摩耗側部品２の摺動方向に対して垂直であることが好ましいが、かかる例に限定されず、当該コイル軸６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂが摺動方向に平行であってもよい。
【０１２２】
かかる配置により、摩耗側部品２の摺動中に、当該摩耗側部品２が摺動ストロークの端部に移動して一次停止したときに（図９（ａ）参照。）、摩耗側部品２の一側端部の対向面２３と対向側部品３の対向部３４の対向面３３とが、最も接近した状態で相互に対向する。このとき、第１のトランス６の一次コイル６ａと二次コイル６ｂとが接近するとともに、第２のトランス７の一次コイル７ａと二次コイル７ｂとが接近する。このため、当該一次コイル６ａと二次コイル６ｂとが電磁的に結合するとともに、当該一次コイル７ａと二次コイル７ｂとが電磁的に結合する。この結果、上記信号発生部８から発生した混合信号が、第１のトランス６によって対向側部品３から摩耗側部品２に非接触で伝達されるとともに、上記摩耗ゲージ４により計測された摩耗状態を表す計測信号が、第２のトランス７によって摩耗側部品２から対向側部品３に非接触で伝達される。
【０１２３】
以上の構成により、摺動ストロークの端部において摩耗側部品２の移動速度が最も遅くなるときに、第１のトランス６の一次コイル６ａと二次コイル６ｂ、および第２のトランス７の一次コイル７ａと二次コイル７ｂとを最も近接させた状態で対向させることができるので、これらコイル間での電磁的な結合を的確に実現することができる。よって、計測タイミングが取りやすくなり、比較的長い計測時間を確保できるので、対向側部品３から摩耗側部品２の摩耗量状態の計測を容易かつ正確に行うことが可能となる。さらに、摩耗側部品２の摺動面２１や摩耗ゲージ４の摩耗粉が、第１のトランス６および第２のトランス７の近傍に到達しにくくなるので、当該摩耗粉が第１のトランス６および第２のトランス７の電磁的な結合を妨害することを抑制して、当該電磁的な結合を安定的に実現できる。
【０１２４】
なお、図９の例では、対向面２３、３３が摺動方向に対して垂直であったが、かかる例に限定されない。例えば、対向面２３、３３が摺動方向に対して傾斜していても、上記と同様に電磁的に結合することが可能である。
【０１２５】
また、図９の例では、摩耗側部品２の一側端部の対向面２３に、第１のトランス６の二次コイル６ｂおよび第２のトランス７の一次コイル７ａを配置したが、かかる例に限定されない。例えば、摩耗側部品２の一側端部の近傍の対向面２２に、第１のトランス６の二次コイル６ｂおよび第２のトランス７の一次コイル７ａを配置し、これに対向するようにして対向側部品３の対向面３２に、第１のトランス６の一次コイル６ａおよび第２のトランス７の二次コイル７ｂを配置してもよい。これによっても、摩耗側部品２の移動速度が遅くなる箇所で、これら素子を対向させることができるので、計測タイミングや計測時間に関して、ほぼ同様の効果が得られる。
【０１２６】
また、図９の例では、２つのトランス（第１のトランス６および第２のトランス７）を設けたが、かかる例に限定されない。第２の実施形態のように、１つのトランス１０のみを摺動ストロークの端部に設置して、トランス１０と摩耗ゲージ４のノッチフィルタ部５を１本の回路で接続してもよい。
【０１２７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２８】
例えば、上記実施形態では、摩耗側部品２と対向側部品３間の信号伝達部として、トランス６、７、１０を用いる例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の信号伝達部は、摩耗側部品と対向側部品の間で、非接触方式で信号を伝達可能なものであれば、例えば、摩耗側部品２と対向側部品３に一対または複数対のアンテナ等を設けてもよい。
【０１２９】
また、上記実施形態では、周波数分析部９としてアナログ回路を設け、発信信号（計測信号）とリターン信号（計測信号）とを混合して、周波数成分を検出したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、周波数分析部９をマイクロプロセッサなどで構成し、計測信号をデジタル処理（フーリエ変換処理等）することにより、計測信号中の周波数成分を検出してもよい。
【０１３０】
例えば、上述した実施形態では、摩耗検知装置の具体的構成について説明したが、摩耗検知装置を用い、対向側部品で混合信号を発生し、摩耗側部品から入力された計測信号を受信し、受信した計測信号に含まれる周波数成分に基づいて、摩耗ゲージの摩耗状態を検知する摩耗検知方法も提供される。また、摩耗検知装置の各構成要素に基づく処理や動作は当該摩耗検知方法にも適用される。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明は、産業機械の摺動部の摩耗を検知する摩耗検知装置、摩耗ゲージおよび摩耗検知方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１ …摺動部
２ …摩耗側部品
３ …対向側部品
４ …摩耗ゲージ
５ …ノッチフィルタ部
６、７、１０ …トランス
６ａ、７ａ、１０ａ …一次コイル
６ｂ、７ｂ、１０ｂ …二次コイル
８ …信号発生部
９ …周波数分析部
２１、３１ …摺動面
２２、２３、３２、３３ …対向面
３４ …対向部
４１ …先端部
４１ａ …先端面
５０ …ベースライン
５０ａ …ベースラインの一端
５０ｂ …ベースラインの他端
５１、５２、５３、５４、５５ …摩耗検知用ライン
５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ、５５ａ …摩耗検知用ラインの先端
８０ …オシレータ
８１ …混合器
８２ …方向性結合器
９０ …分配器
９１ …混合器
９２ …ローパスフィルタ
９３ …コンパレータ
９４ …制御装置
１００ …レシプロコンプレッサ
１０１ …シリンダ
１０２ …ピストン
１０３ …ピストンロッド
１０４ …ピストンリング
１０５ …プルリング
１０６ …吸入弁
１０７ …排出弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向側部品との摺動に伴う摩耗側部品の摩耗を検知する摩耗検知装置において、
前記対向側部品に設けられ、相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を発生する信号発生部と、
前記混合信号を前記対向側部品から前記摩耗側部品に非接触方式で伝達する第１の信号伝達部と、
前記摩耗側部品に設けられ、前記摩耗側部品の摺動面に沿って配置された先端部に、前記複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部が設けられ、前記第１の信号伝達部から前記ノッチフィルタ部に前記混合信号が入力される摩耗ゲージと、
前記混合信号の入力に応じて前記ノッチフィルタ部から出力される計測信号を、前記摩耗側部品から前記対向側部品に非接触方式で伝達する第２の信号伝達部と、
前記対向側部品に設けられ、前記第２の信号伝達部から入力された前記計測信号に含まれる周波数成分に基づいて、前記摩耗ゲージの摩耗状態を検知する周波数分析部と、
を備えることを特徴とする摩耗検知装置。
【請求項２】
前記ノッチフィルタ部は、
前記複数の周波数成分を含む前記混合信号が印加されるベースラインと、
前記ベースラインから前記摩耗ゲージの先端部に向かって延び、前記複数の周波数成分の波長に応じて相異なるライン長を有する複数の摩耗検知用ラインと、
を備え、
前記摩耗側部品の摺動面の摩耗に伴い、前記複数の摩耗検知用ラインの先端が順次摩耗することを特徴とする請求項１に記載の摩耗検知装置。
【請求項３】
前記第１の信号伝達部および前記第２の信号伝達部と前記ベースラインの一端とが接続されており、前記混合信号が前記ベースラインの一端から入力されて他端で反射し、前記一端から前記計測信号として出力されることを特徴とする請求項２に記載の摩耗検知装置。
【請求項４】
対向側部品との摺動に伴って摩耗する摩耗側部品に設けられる摩耗ゲージにおいて、
前記摩耗側部品の摺動面に沿って配置される先端部に、相異なる複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部が配置されており、
前記ノッチフィルタ部は、
前記複数の周波数成分を含む混合信号が印加されるベースラインと、
前記ベースラインから前記摩耗ゲージの先端部に向かって延び、前記複数の周波数成分の波長に応じて相異なるライン長を有する複数の摩耗検知用ラインと、
を備え、
前記摩耗側部品の摺動面の摩耗に伴い、前記複数の摩耗検知用ラインの先端が順次摩耗することを特徴とする摩耗ゲージ。
【請求項５】
対向側部品から、該対向側部品との摺動に伴って摩耗する摩耗側部品に非接触方式で相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を伝達する第１の信号伝達部と、該摩耗側部品に設けられ、該摩耗側部品の摺動面に沿って配置された先端部に、該複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部が設けられ、該第１の信号伝達部から該ノッチフィルタ部に該混合信号が入力される摩耗ゲージと、該混合信号の入力に応じて該ノッチフィルタ部から出力される計測信号を、該摩耗側部品から該対向側部品に非接触方式で伝達する第２の信号伝達部と、により該摩耗側部品の摩耗を検知する摩耗検知方法であって、
前記対向側部品で前記混合信号を発生し、
前記第２の信号伝達部から入力された前記計測信号を受信し、
受信した前記計測信号に含まれる周波数成分に基づいて、前記摩耗ゲージの摩耗状態を検知することを特徴とする摩耗検知方法。
【請求項１】
対向側部品との摺動に伴う摩耗側部品の摩耗を検知する摩耗検知装置において、
前記対向側部品に設けられ、相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を発生する信号発生部と、
前記混合信号を前記対向側部品から前記摩耗側部品に非接触方式で伝達する第１の信号伝達部と、
前記摩耗側部品に設けられ、前記摩耗側部品の摺動面に沿って配置された先端部に、前記複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部が設けられ、前記第１の信号伝達部から前記ノッチフィルタ部に前記混合信号が入力される摩耗ゲージと、
前記混合信号の入力に応じて前記ノッチフィルタ部から出力される計測信号を、前記摩耗側部品から前記対向側部品に非接触方式で伝達する第２の信号伝達部と、
前記対向側部品に設けられ、前記第２の信号伝達部から入力された前記計測信号に含まれる周波数成分に基づいて、前記摩耗ゲージの摩耗状態を検知する周波数分析部と、
を備えることを特徴とする摩耗検知装置。
【請求項２】
前記ノッチフィルタ部は、
前記複数の周波数成分を含む前記混合信号が印加されるベースラインと、
前記ベースラインから前記摩耗ゲージの先端部に向かって延び、前記複数の周波数成分の波長に応じて相異なるライン長を有する複数の摩耗検知用ラインと、
を備え、
前記摩耗側部品の摺動面の摩耗に伴い、前記複数の摩耗検知用ラインの先端が順次摩耗することを特徴とする請求項１に記載の摩耗検知装置。
【請求項３】
前記第１の信号伝達部および前記第２の信号伝達部と前記ベースラインの一端とが接続されており、前記混合信号が前記ベースラインの一端から入力されて他端で反射し、前記一端から前記計測信号として出力されることを特徴とする請求項２に記載の摩耗検知装置。
【請求項４】
対向側部品との摺動に伴って摩耗する摩耗側部品に設けられる摩耗ゲージにおいて、
前記摩耗側部品の摺動面に沿って配置される先端部に、相異なる複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部が配置されており、
前記ノッチフィルタ部は、
前記複数の周波数成分を含む混合信号が印加されるベースラインと、
前記ベースラインから前記摩耗ゲージの先端部に向かって延び、前記複数の周波数成分の波長に応じて相異なるライン長を有する複数の摩耗検知用ラインと、
を備え、
前記摩耗側部品の摺動面の摩耗に伴い、前記複数の摩耗検知用ラインの先端が順次摩耗することを特徴とする摩耗ゲージ。
【請求項５】
対向側部品から、該対向側部品との摺動に伴って摩耗する摩耗側部品に非接触方式で相異なる複数の周波数成分を含む混合信号を伝達する第１の信号伝達部と、該摩耗側部品に設けられ、該摩耗側部品の摺動面に沿って配置された先端部に、該複数の周波数成分に対応したノッチフィルタ部が設けられ、該第１の信号伝達部から該ノッチフィルタ部に該混合信号が入力される摩耗ゲージと、該混合信号の入力に応じて該ノッチフィルタ部から出力される計測信号を、該摩耗側部品から該対向側部品に非接触方式で伝達する第２の信号伝達部と、により該摩耗側部品の摩耗を検知する摩耗検知方法であって、
前記対向側部品で前記混合信号を発生し、
前記第２の信号伝達部から入力された前記計測信号を受信し、
受信した前記計測信号に含まれる周波数成分に基づいて、前記摩耗ゲージの摩耗状態を検知することを特徴とする摩耗検知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８８１９４（Ｐ２０１３−８８１９４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２７２１８（Ｐ２０１１−２２７２１８）
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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