摩耗検知装置および摩耗検知方法
【課題】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、摩耗側部品２に設けられ、摩耗側部品２の摺動面２１に沿って配置された先端部４１に摩耗検知用ライン４３が設けられた摩耗ゲージ４と、摩耗側部品２に設けられ、摩耗検知用ライン４３に接続される摩耗側発光素子６と、対向側部品３において、摩耗側部品２の摺動中に摩耗側発光素子６と対向可能な位置に設けられた受光素子８と、対向側部品３に設けられ、受光素子８による受光状態に基づいて摩耗ゲージ４の摩耗状態を検知する制御装置９とを備える。
【解決手段】本発明の摩耗検知装置は、摩耗側部品２に設けられ、摩耗側部品２の摺動面２１に沿って配置された先端部４１に摩耗検知用ライン４３が設けられた摩耗ゲージ４と、摩耗側部品２に設けられ、摩耗検知用ライン４３に接続される摩耗側発光素子６と、対向側部品３において、摩耗側部品２の摺動中に摩耗側発光素子６と対向可能な位置に設けられた受光素子８と、対向側部品３に設けられ、受光素子８による受光状態に基づいて摩耗ゲージ４の摩耗状態を検知する制御装置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。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な方法が希求されていた。
【０００６】
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することが可能な摩耗検知装置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】
【０００７】
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、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摩耗検知用ラインが設けられた摩耗ゲージと、摩耗側部品に設けられ、摩耗検知用ラインに接続される摩耗側発光素子と、対向側部品において、摩耗側部品の摺動中に摩耗側発光素子と対向可能な位置に設けられた受光素子と、対向側部品に設けられ、受光素子による受光状態に基づいて摩耗ゲージの摩耗状態を検知する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
摩耗検知装置は、摩耗側部品に設けられ、摩耗検知用ラインおよび摩耗側発光素子に接続される光起電力素子と、対向側部品において、摩耗側部品の摺動中に光起電力素子と対向可能な位置に設けられた対向側発光素子と、をさらに備え、光起電力素子は、対向側発光素子から光を受光することにより電力を発生させ、摩耗側発光素子は、光起電力素子が発生させた電力により発光するようにしてもよい。
【０００９】
上記課題を解決するために、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、摩耗側部品の摺動面に沿って配置された先端部に摩耗検知用ラインが設けられた摩耗ゲージと、摩耗側部品に設けられ、摩耗検知用ラインに接続される摩耗側発光素子と、対向側部品において、摩耗側部品の摺動中に摩耗側発光素子と対向可能な位置に設けられた受光素子と、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、摩耗側部品の摺動中に、受光素子が摩耗側発光素子から光を受光し、摩耗側発光素子からの受光状態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。
【００１０】
上記摩耗検知装置や摩擦検知方法によれば、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、摩耗検知用ラインが摩滅して断線する。摩耗検知用ラインが断線していないときには、摩耗側部品の摩耗側発光素子が発光した光を、対向側部品の受光素子が受光するので、対向側部品の制御装置は、摩耗検知用ラインが断線しておらず、摩耗ゲージの摩耗量が摩耗検知用ラインにまで達していないことを検知する。一方、摩耗検知用ラインが断線したときには、摩耗側部品の摩耗側発光素子が発光せず、対向側部品の受光素子が受光しないので、対向側部品の制御装置は、摩耗検知用ラインが断線し、摩耗ゲージの摩耗量が摩耗検知用ラインを超えたことを検知する。これにより、摩耗側部品と対向側部品の間で発光素子および受光素子による投受光を利用して、摩耗ゲージの摩耗量を伝達できるので、対向側部品側から摩耗側部品の摺動面の摩耗状態を適切に検知可能である。
【発明の効果】
【００１１】
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することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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回路構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る摩耗ゲージを示す平面図である。
【図４】同実施形態に係る摩耗検知装置の第１の回路構成例を示す図である。
【図５】当該第１の回路構成例に係る対向側部品の制御装置に入力される信号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第２の回路構成例を示す図である。
【図７】当該第２の回路構成例に係る対向側部品の制御装置に入力される信号を示す波形図である。
【図８】同実施形態に係る摩耗検知装置の第３の回路構成例を示す図である。
【図９】当該第３の回路構成例に係る対向側部品の制御装置に入力される信号を示す波形図である。
【図１０】同実施形態に係る摩耗検知装置の第４の回路構成例を示す図である。
【図１１】当該第４の回路構成例に係る対向側部品の制御装置に入力される信号を示す波形図である。
【図１２】本発明の第３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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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］
【００１４】
［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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
［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回路構成を示す図である。
【００２６】
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。
【００２７】
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、摩耗ゲージ４と、光起電力素子５と、摩耗側発光素子６（以下、単に発光素子６と称する。）と、対向側発光素子７（以下、単に発光素子７と称する。）と、受光素子８と、制御装置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。
【００２８】
摩耗側部品２には、摩耗ゲージ４と、当該摩耗ゲージ４に接続された光起電力素子５および発光素子６とが設置される。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の先端部には、後述する摩耗検知用ライン４３が設置されている。摩耗ゲージ４の先端部４１が摩耗して摩耗検知用ライン４３が断線すると、光起電力素子５からの電力が発光素子６に供給されず、発光素子６が発光しなくなるが、その詳細については後述する。
【００２９】
光起電力素子５は、光を受光することで電力を発生させる機能を有し、例えば、フォトダイオードまたは太陽電池などで構成される。この光起電力素子５は、対向側部品３の発光素子７が発した光を受光することで電力を発生させ、摩耗検知用ライン４３を通じて発光素子６に給電する。また、発光素子６は、光起電力素子５が発生させた電力を用いて発光する機能を有し、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）または電球などで構成される。発光素子６は、光起電力素子５からの電力供給があるときには対向側部品３に向けて発光するが、電力供給がないときには発光しない。
【００３０】
かかる光起電力素子５と発光素子６は、摩耗ゲージ４に接続されて、閉回路１０を構成する。この閉回路１０は、光起電力素子５が受光したときに、その電力が摩耗ゲージ４を介して発光素子６に供給されるように構成されている。また、光起電力素子５と発光素子６は、対向側部品３に対する摩耗側部品２の対向面２２に沿って配置されている。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。
【００３１】
一方、対向側部品３には、発光素子７と、受光素子８と、制御装置９が設置される。発光素子７は、電源１１からの電力を用いて発光する機能を有し、例えば、ＬＥＤまたは電球などで構成される。この発光素子７は、電源１１および抵抗１２に接続されて、閉回路１３を構成する。また、受光素子８は、外部からの光を受光する機能と、受光時に電気的に導通する機能を有し、例えば、フォトダイオードなどで構成される。この受光素子８は、電源１４および抵抗１５に接続されて、閉回路１６を構成する。なお、抵抗１５は、受光素子８が導通したときに閉回路１６に流れる電流を電圧換算値として計測するための抵抗である。
【００３２】
上記発光素子７および受光素子８は、摩耗側部品２に対する対向側部品３の対向面３２に沿って配置されている。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。発光素子７は、摩耗側部品２の光起電力素子５と対をなし、受光素子８は、摩耗側部品２の発光素子６と対をなしている。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、一対の発光素子７と光起電力素子５とが対向し、一対の受光素子８と発光素子６とが対向するように、これら４つの素子の配置が調整されている。
【００３３】
かかる配置により、発光素子７と光起電力素子５とが相互に投受光可能となり、発光素子６と受光素子８とが相互に投受光可能となる。これにより、発光素子７が発した光を光起電力素子５が受光して、起電力を発生させる。さらに、摩耗ゲージ４の断線が無い場合には、発光素子６は光起電力素子５からの電力を用いて発光し、その光を受光素子８が受光する。このように、受光素子８が受光可能であるのは、摩耗ゲージ４が断線しておらず、発光素子６が発光しているときである。
【００３４】
以上のように、発光素子７と光起電力素子５は、対となって光を投受光することで、対向側部品３から摩耗側部品２に非接触方式で給電する手段として機能する。また、発光素子６と受光素子８は、対となって光を投受光することで、摩耗ゲージ４で検知される摩耗に関する情報を摩耗側部品２から対向側部品３に非接触方式で伝達する手段として機能する。
【００３５】
また、上記の投受光を確実に行うためには、摩耗側部品２が摺動ストロークのうちの所定位置に移動したときに、発光素子７と光起電力素子５とが正対し、かつ、発光素子６と受光素子８とが正対するように、配置することが好ましい。さらに、発光素子６の発光面および受光素子８の受光面が、摩耗側部品２の摺動方向に対して垂直な方向に向けて配置され、発光素子７の発光面および光起電力素子５の受光面も、摩耗側部品２の摺動方向に対して垂直な方向に向けて配置されることが好ましい。このような配置により、これら素子間の光の伝達を正確かつ効率的に実行できるので、各素子の低コスト化や節電を図ることができる。
【００３６】
また、対向側部品３の受光素子８を含む閉回路１６には、コンパレータ１７を介して制御装置９が接続されている。コンパレータ１７は、受光素子８の受光時に閉回路１６に流れる電流を電圧換算して測定し、測定した電流値を表す信号を制御装置９に出力する。例えば、コンパレータ１７は、閉回路１６に流れる電流値が所定の閾値以上であればＨｉｇｈ信号を、当該閾値未満であればＬｏｗ信号を出力する。
【００３７】
制御装置９は、受光素子８による受光状態に基づいて、摩耗ゲージ４の摩耗状態（即ち、摩耗側部品２の摩耗状態）を検知する機能を有し、例えば、マイクロコンピュータなどの演算装置で構成される。ここで、受光素子８による受光状態とは、受光の有無、受光量、受光タイミングなどを含む。詳細は後述するが、受光素子８による受光状態は、摩耗ゲージ４の断線状態（即ち、摩耗ゲージ４の摩耗状態）と相関がある。摩耗ゲージ４が摩滅して断線し、閉回路１０が導通していない場合には、発光素子６が発光しないので、受光素子８は発光素子６からの光を受光することがない。
【００３８】
したがって、制御装置９は、摩耗側部品２の１回の摺動ストローク中に、受光素子８が発光素子６の光を受光したか否かを検知することで、摩耗ゲージ４の摩耗状態を判断することができる。例えば、１回の摺動ストローク中にコンパレータ１７からＨｉｇｈ信号（パルス信号）が出力された場合には、制御装置９は、受光素子８による受光が有り、摩耗ゲージ４が摩耗していないと判断する。一方、１回の摺動ストローク中にコンパレータ１７の出力信号が常にＬｏｗ信号である場合には、制御装置９は、受光素子８による受光が無く、摩耗ゲージ４が摩耗していると判断する。
【００３９】
［１．３．摩耗ゲージの構成］
次に、図２を参照して、本実施形態に係る摩耗ゲージ４の構成について説明する。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
かかる摩耗ゲージ４の基板面にはプリントライン４２が形成されている。プリントライン４２は、電気信号を伝達する配線の一例であり、摩耗ゲージ４の基板外縁部を周回するように延設される。このプリントライン４２のうち、摩耗ゲージ４の先端部４１に配置される部分が、摩耗検知用ライン４３を構成する。この摩耗検知用ライン４３は、摩耗ゲージ４の先端部４１において摩耗側部品２の摺動面２１と平行に延びている。摩耗検知用ライン４３は、摩耗ゲージ４の先端面４１ａに露出して配置されてもよいし、所望する摩耗量に応じた所定距離Ｌだけ当該先端面４１ａよりも内側に配置されてもよい。この摩耗検知用ライン４３と摩耗ゲージ４の先端面４１ａとの距離Ｌが、摩耗ゲージ４で検知可能な摩耗量（基準摩耗量）となる。
【００４３】
なお、本実施形態に係る摩耗検知用ライン４３は直線状であるが、かかる例に限定されない。摩耗検知用ラインの少なくとも一部が摩耗ゲージ４の先端面４１ａに沿って配置されていれば、摩耗検知用ラインの形状は、摩耗検知対象部位の形状や範囲に合わせて、曲線状、波状、Ｖ字状、コの字型など、任意の形状であってよい。
【００４４】
摩耗ゲージ４のプリントライン４２の両端部は、一対の端子４４、４４を介して上記光起電力素子５および発光素子６を含む閉回路１０に接続されている。したがって、摩耗検知用ライン４３が断線していなければ、光起電力素子５の起電力により閉回路１０およびプリントライン４２に電流を流して、発光素子６を発光させることが可能である。
【００４５】
また、上記光起電力素子５および発光素子６を含む閉回路１０が搭載される基板と、摩耗ゲージ４が搭載される基板を分離し、できるだけ両者を離隔配置してもよい。これにより、摩耗側部品２の摺動面２１や摩耗ゲージ４の摩耗粉が、光起電力素子５および発光素子６の近傍に到達しにくくなるので、当該摩耗粉が光の投受光を妨害することを抑制して、安定的に投受光を実現できる。さらに、摩耗ゲージ４や閉回路１０が搭載される基板を個々にメンテナンス（交換）することができるので、便利である。
【００４６】
以上、摩耗ゲージ４の構成および配置について説明した。上記の摩耗ゲージ４を摩耗側部品２に設置することにより、摩耗側部品２の摺動時に、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗に伴って、摩耗ゲージ４の先端部４１も同様に摩耗する。したがって、当該摩耗が進行すれば、摩耗ゲージ４の先端部４１の摩耗検知用ライン４３が摩滅して断線し、閉回路１０およびプリントライン４２に電流が流れなくなる。このように、本実施形態に係る摩耗ゲージ４は、摩耗検知用ライン４３の断線の有無を利用して、先端部４１の摩耗状態、即ち、摩耗検知対象部位である摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を検知する。さらに、摩耗ゲージ４は、その内部回路に電流が流れるか否かによって、摩耗状態を表す情報を伝達する。
【００４７】
［１．４．摩耗検知装置による摩耗検知方法］
次に、本実施形態に係る摩耗検知装置を用いて、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を検知する方法について説明する。
【００４８】
産業機械、例えば図１に示したレシプロコンプレッサ１００が稼働して、シリンダ１０１内をピストン１０２が繰り返し摺動すると、当該摺動動作により、ピストンリング１０４の外周面（摩耗側部品２の摺動面２１）がシリンダ１０１の内周面（対向側部品３の摺動面３１）と摩擦して、当該摺動面２１の摩耗が徐々に進行する。
【００４９】
この際、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗量が基準摩耗量未満である場合には、上記摩耗ゲージ４の摩耗検知用ライン４３が断線していない。したがって、摩耗側部品２においては、光起電力素子５から電力が供給されれば、摩耗側部品２の発光素子６は発光できる状態である。一方、対向側部品３においては、発光素子７は、電源１１からの電力供給により常時、発光し続け、摩耗側部品２の対向面２２に向けて投光している。
【００５０】
上記摺動動作中は、摩耗側部品２は対向側部品３に対して摺動方向（例えば図２の上下方向）に所定の摺動ストロークで往復運動しており、両者の対向面２２、３２は相互に平行でありつつも、摺動方向に相対移動する。このため、摩耗側部品２の光起電力素子５および発光素子６は、対向側部品３の発光素子７および受光素子８に対して対向する位置に配置されたり、図中の上方または下方にずれた位置に配置されたりすることを繰り返す。
【００５１】
そして、上記摺動動作途中に、摩耗側部品２が摺動ストロークのうちの所定位置に移動したとき、摩耗側部品２の光起電力素子５と対向側部品３の発光素子７とが正対し、かつ、摩耗側部品２の発光素子６と対向側部品３の受光素子８とが正対する。このとき、光起電力素子５は、発光素子７からの光を受光して起電力を発生させ、この起電力により閉回路１０およびプリントライン４２に電流が流れる。これにより、発光素子６は、光起電力素子５の起電力により一時的に発光し、対向側部品３の対向面３２に向けて投光する。
【００５２】
すると、対向側部品３の受光素子８は、当該発光素子６からの光を受光して、導通するので、閉回路１６に電流が流れる。この結果、コンパレータ１７により検知された電流値が制御装置９に伝達され、制御装置９は、受光素子８により受光したことを検知することで、摩耗ゲージ４の摩耗検知用ライン４３の断線が為されていないことを検知する。
【００５３】
上記のように摩耗側部品２の摺動動作中は、摩耗側部品２の摺動ストロークのうちの１点のみで、摩耗側部品２と対向側部品３の間で投受光がなされる。このとき、摩耗ゲージ４の摩耗検知用ライン４３が断線していなければ、摩耗側部品２の発光素子６が投光した光を、対向側部品３の受光素子８が受光する。そして、制御装置９は、その受光を検知することで、摩耗検知用ライン４３が断線していないこと、即ち、摩耗ゲージ４の先端部４１および摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗量が基準摩耗量に達していないことを検知できる。
【００５４】
一方、摩耗側部品２の摺動により、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗が進行して、その摩耗量が基準摩耗量以上となった場合には、上記摩耗ゲージ４の摩耗検知用ライン４３が摩滅して断線する。このように摩耗検知用ライン４３が断線すると、プリントライン４２の電気抵抗が無限大（絶縁状態）となり、閉回路１０が導通しなくなる。したがって、たとえ光起電力素子５が電力を発生させても、摩耗側部品２の発光素子６が発光することはなく、対向側部品３の受光素子８も光を受光しない。
【００５５】
したがって、この場合には、摩耗側部品２が１ストローク以上摺動しても、対向側部品３の受光素子８は、摩耗側部品２の発光素子６から光を受光することが無く、閉回路１６が導通しない。よって、制御装置９は、受光素子８による受光が所定時間以上継続してないことを検知することで、摩耗検知用ライン４３が断線したこと、即ち、摩耗ゲージ４の先端部４１および摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗量が基準摩耗量を超えたことを検知することができる。
【００５６】
［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、摩耗検知用ライン４３が摩耗したときの回路の断線を検出することにより、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗量が基準摩耗量以上であることを検知することができる。摩耗検知方式としては、摩耗検知用ライン４３の断線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。
【００５７】
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、上記光の投受光を利用して、摩耗ゲージ４で得た摩耗状態に関する情報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に設置された制御装置９は、摩耗側部品２の摺動ストローク中に、摩耗側部品２からの光を検知したか否かを観測することにより、摩耗ゲージ４の断線有無、即ち、摩耗側部品２の摩耗有無を検知することができる。したがって、摩耗側部品２と対向側部品３を配線や端子等を用いて電気的に接続することなく、対向側部品３の制御装置９により、摩耗側部品２の摩耗状態を適切に検知することが可能となる。
【００５８】
また、摩耗側部品２に光起電力素子５を設置し、対向側部品３に発光素子７および電源１１を設置することで、対向側部品３から摩耗側部品２に対して、発光素子６が発光するための電力を非接触で給電することができる。したがって、摩耗側部品２と対向側部品３を、給電ラインを用いて電気的に接続しなくてもよいので、摺動部材である摩耗側部品２に対する給電構造を簡素化および安定化できる。さらに、摩耗側部品２に電池等の電源を設置しなくてもよいので、摩耗側部品２における電池の交換等といったメンテナンス作業を省略でき、電池の寿命を気にすることなく、摩耗側部品２に安定的に給電することができる。
【００５９】
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。
【００６０】
［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、摩耗ゲージに複数の摩耗検知用ラインを設け、摩耗側部品の摩耗量を段階的に検知する点で相違し、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。
【００６１】
［２．１．摩耗ゲージの構成］
まず、図３を参照して、本発明の第２の実施形態に係る摩耗ゲージ４０について説明する。図３は、本実施形態に係る摩耗ゲージ４０を示す平面図である。
【００６２】
図３（ａ）に示すように、第２の実施形態に係る摩耗ゲージ４０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。このプリント基板の種類や材質は、第１の実施形態に係る摩耗ゲージ４と同様のものを使用できる。
【００６３】
かかる摩耗ゲージ４０の基板面には、複数のプリントライン４２Ａ〜４２Ｅ（以下、「プリントライン４２」と総称する場合がある。）が形成されている。これらのプリントライン４２Ａ〜４２Ｅのうち、摩耗ゲージ４０の先端部４１に配置される部分がそれぞれ、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅを構成する。また、上記各プリントライン４２の一端部（即ち、各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの端部）はそれぞれ、外部接続用の端子４７Ａ〜４７Ｅに接続されている。当該各プリントライン４２の他端部はともに、１本の共通プリントライン４５に接続されており、当該共通プリントライン４５の端部は、外部接続用の共通端子４６に接続されている。
【００６４】
このように、第２の実施形態に係る摩耗ゲージ４０の先端部４１には、複数の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅ（以下、「摩耗検知用ライン４３」と総称する場合がある。）が相互に間隔を空けて配置されている。これら複数の摩耗検知用ライン４３はいずれも、摩耗側部品２の摺動方向および先端面４１ａに対して平行に配置されている。
【００６５】
摩耗検知用ライン４３Ａは、摩耗ゲージ４０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、摩耗検知用ライン４３Ａと先端面４１ａの距離Ｌ１はゼロ超であるが、Ｌ１＝０として、摩耗検知用ライン４３Ａを先端面４１ａに露出させてもよい。摩耗検知用ライン４３Ｂ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４３Ｃ、４３Ｄ、４３Ｅは、先端面４１ａから距離Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５の位置にそれぞれ形成されている。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。これら摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅと摩耗ゲージ４０の先端面４１ａとの距離Ｌ１〜Ｌ５が、摩耗ゲージ４０で検知可能な摩耗量となる。
【００６６】
なお、図示の例では、５本の摩耗検知用ライン４３が設けられているが、かかる例に限定されず、任意の複数本の摩耗検知用ライン４３を設けてもよい。また、摩耗検知用ライン４３の形状も、図示のような直線状に限られず、摩耗検知対象部位の形状や範囲に合わせて、曲線状、波状、Ｖ字状、コの字型など、任意の形状であってよい。さらに、摩耗検知用ライン４３の相互間隔も、検知したい摩耗量に合わせて任意に設定可能である。
【００６７】
かかる摩耗ゲージ４０は、第１の実施形態と同様に、摩耗検知対象である摩耗側部品２に設置される。この際、摩耗ゲージ４０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４０の先端面４１ａは、摩耗検知対象部位である摩耗側部品２の摺動面２１と面一となる。かかる摩耗ゲージ４０の先端部４１は、摩耗検知対象部位とともに摩耗し、複数の摩耗検知用ライン４３が段階的に摩滅することで、摩耗検知対象部位の摩耗量を段階的に計測する。
【００６８】
図３（ｂ）は、摩耗ゲージ４０の先端部４１が、先端面４１ａから距離Ｌ６（Ｌ１<Ｌ６<Ｌ２）だけ摩耗した状態を示す。この場合、最も外側の摩耗検知用ライン４３Ａは摩滅しているので、プリントライン４２Ａは断線するが、その内側の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅはいずれも摩耗しておらず、プリントライン４２Ｂ〜４２Ｅは導通している。このように、摩耗ゲージ４０は、複数の摩耗検知用ライン４３の断線の有無によって、摩耗検知対象部位（摩耗側部品２の摺動面２１）の摩耗量を段階的に計測することができる。
【００６９】
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４０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４３Ａが摩滅して断線し、プリントライン４２Ａの導通が遮断される。さらに、摩耗側部品２の摩耗とともに、摩耗ゲージ４０がさらに摩耗し、摩耗量がＬ２を超えたときに、次の摩耗検知用ライン４３Ｂも摩滅して断線する。同様に、摩耗ゲージ４０の摩耗がさらに進行するにつれ、摩耗検知用ライン４３Ｃ、４３Ｄ、４３Ｅが順次摩滅して、断線することにより、摩耗量がＬ３〜Ｌ５を超えたことを計測できる。
【００７０】
この摩耗ゲージ４０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４０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。以上のように、本実施形態に係る摩耗ゲージ４０は、複数の摩耗検知用ライン４３の断線を利用して、摩耗側部品２の摩耗量を連続的に多段階で計測できることを特徴としている。以下に、かかる摩耗ゲージ４０による計測情報を制御装置９に伝達するための回路構成について説明する。
【００７１】
［２．２．摩耗検知装置の第１の回路構成例および動作］
次に、図４を参照して、上記摩耗ゲージ４０に対応した摩耗検知装置の第１の回路構成例について説明する。図４は、本実施形態に係る摩耗検知装置の第１の回路構成例を示す図である。
【００７２】
図４に示すように、第１の回路構成例では、摩耗ゲージ４０の複数の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅにそれぞれ対応するように、複数対の給電用の発光および受光回路と、複数対の摩耗検知用の発光および受光回路が設置されている。即ち、第１の回路構成例の摩耗検知装置は、複数対の光起電力素子５Ａ〜５Ｅおよび発光素子７Ａ〜７Ｅと、複数対の発光素子６Ａ〜６Ｅおよび受光素子８Ａ〜８Ｅとを備えている。
【００７３】
摩耗側部品２においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５つの閉回路１０Ａ〜１０Ｅが設けられている。発光および受光回路である各閉回路１０Ａ〜１０Ｅには、一対の光起電力素子５Ａ〜５Ｅおよび発光素子６Ａ〜６Ｅがそれぞれ設置される。例えば、閉回路１０Ａは、光起電力素子５Ａと発光素子６Ａを含み、当該閉回路１０Ａの両端は、摩耗ゲージ４０の共通端子４６と端子４７Ａを介して、摩耗検知用ライン４３Ａに接続されている。摩耗検知用ライン４３Ａの導通時には、発光素子６Ａは、光起電力素子５Ａからの電力により発光可能であるが、摩耗検知用ライン４３Ａの断線時には、発光素子６Ａは、発光不能である。他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅおよび発光素子６Ｂ〜６Ｅについても同様である。
【００７４】
一方、対向側部品３においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５対の閉回路１３Ａ〜１３Ｅおよび閉回路１６Ａ〜１６Ｅが設けられている。発光回路である各閉回路１３Ａ〜１３Ｅには、発光素子７Ａ〜７Ｅ、電源１１Ａ〜１１Ｅおよび抵抗１２Ａ〜１２Ｅがそれぞれ設置される。また、受光回路である各閉回路１６Ａ〜１６Ｅには、受光素子８Ａ〜８Ｅ、電源１４Ａ〜１４Ｅおよび抵抗１５Ａ〜１５Ｅがそれぞれ設置される。発光素子７Ａ〜７Ｅは摩耗側部品２の光起電力素子５Ａ〜５Ｅに対向可能に配置され、受光素子８Ａ〜８Ｅは摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅに対向可能に配置される。
【００７５】
摩耗側部品２の摺動中に、対向側部品３の発光素子７Ａ〜７Ｅは、摩耗側部品２の光起電力素子５Ａ〜５Ｅに順次投光し、対向側部品３の受光素子８Ａ〜８Ｅは、摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を順次受光する。また、各閉回路１６Ａ〜１６Ｅはそれぞれ、コンパレータ１７Ａ〜１７Ｅを介して１つの制御装置９に接続されている。これにより、各受光素子８Ａ〜８Ｅの受光状態を表す信号が、制御装置９の入力端子Ｄ１〜Ｄ５にそれぞれ入力される。
【００７６】
以上のような回路構成により、摩耗ゲージ４０の各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を、摩耗側部品２から対向側部品３に伝達することができる。例えば、対向側部品３の発光素子７Ａ〜７Ｅが発した光を、摩耗側部品２の光起電力素子５Ａが受光することにより、発光素子６Ａに電力を供給する。そして、摩耗検知用ライン４３Ａが断線していない場合には、摩耗側部品２の発光素子６Ａが発した光を、対向側部品３の受光素子８Ａが受光する。また、受光素子８Ａは、他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅに対応する発光素子６Ｂ〜６Ｅからの光も同様に受光する。一方、摩耗検知用ライン４３Ａが断線している場合には、発光素子６Ａが発光しないので、受光素子８Ａ〜８Ｅは発光素子６Ａからの光のみを受光しない。他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅが断線している場合も同様である。
【００７７】
したがって、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光素子８Ａ〜８Ｅによる受光回数に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知して、摩耗側部品２の摩耗量が、０〜Ｌ５の範囲のどの程度であるかを段階的に検知できる。
【００７８】
次に、図５を参照して、上記図４に示した第１の回路構成例の摩耗検知装置による摩耗検知方法について説明する。図５は、第１の回路構成例に係る対向側部品３の制御装置９に入力される信号を示す波形図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していないときの入力信号を示し、図５（ｃ）および図５（ｄ）は、第１の摩耗検知用ライン（図５中では単に第１ラインとする。）４３Ａのみが断線したときの入力信号を示す。
【００７９】
産業機械の稼働時に、摩耗側部品２が対向側部品３に対して所定の摺動ストロークで摺動すると、摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅと、対向側部品３の受光素子８Ａ〜８Ｅとが摺動方向に相対移動する。この摺動動作中に、受光素子８Ａ〜８Ｅは、発光素子６Ａ〜６Ｅのいずれかと対向したときに光を受光し、この結果、当該受光素子８Ａ〜８Ｅによる受光状態を表す信号（以下、「受光信号」という。）が、制御装置９の入力端子Ｄ１〜Ｄ５にそれぞれ入力される。この受光信号は、受光時にＨｉｇｈ信号となるパルス信号であり、コンパレータ１７Ａ〜１７Ｅにより生成される。
【００８０】
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していない場合には、制御装置９の全ての入力端子Ｄ１〜Ｄ５には、５つのパルスを含む受光信号が入力される。当該５つのパルスはそれぞれ、上記第１〜第５の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応しており、各受光素子８Ａ〜８Ｅが、各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに接続された全ての発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を受光したことを表す。
【００８１】
制御装置９は、受光信号のパルス数（１回の摺動ストローク中における受光素子８の受光回数を表す。）をカウントすることで、５本の摩耗検知用ライン４３の断線の有無を判定できる。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように受光信号のパルス数が５である場合には、制御装置９は、全ての摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅが断線しておらず、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１未満であると判定する。
【００８２】
一方、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示すように、摩耗側部品２の摩耗により、最も摺動面２１に近い第１の摩耗検知用ライン４３Ａが断線した場合には、制御装置９の全ての入力端子Ｄ１〜Ｄ５には、４つのパルスを含む受光信号が入力される。この４つのパルスは、断線していない４本の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅに対応しており、４つの受光素子８Ｂ〜８Ｅが、当該摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅに接続された４つの発光素子６Ｂ〜６Ｅからの光を順次受光したことを表す。
【００８３】
このように受光信号のパルス数が４である場合には、制御装置９は、摩耗検知用ライン４３Ａのみが断線し、その他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅが断線しておらず、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１以上、Ｌ２未満であると判定する（図３参照。）。なお、図示はしないが、受光信号のパルス数が３、２、１、０である場合も同様にして、制御装置９は、摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅの断線の有無と、摩耗量を判定することができる。
【００８４】
このように、制御装置９が、パルス数をカウントして摩耗を検知する方法としては、例えば、複数の入力信号を同時パラレルに検出する方法（第１の方法）と、１つの入力信号を時分割してシリアルに検出する方法（第２の方法）が考えられる。
【００８５】
第１の方法では、５つの入力端子Ｄ１〜Ｄ５の受光信号が同時にＯＮとなっている個数をカウントし、そのうちの最大値をラッチする。ディレイタイマを用いて、かかるカウントおよびラッチ処理を、繰り返す。そして、今回ラッチしたＯＮ個数の最大値が、前回ラッチしたＯＮ個数の最大値よりも減少していれば（即ち、パルス数が減少していれば）、摩耗検知用ライン４３の断線が生じていると判定する。
【００８６】
また、第２の方法では、基準時刻を設定し、その基準時刻から所定時間ごとに、１つの入力端子Ｄ１の受光信号のＯＮ個数（パルス数）をカウントする。そして、今回カウントしたＯＮ個数が、前回カウントしたＯＮ個数よりも減少していれば（即ち、パルス数が減少していれば）、摩耗検知用ライン４３の断線が生じていると判定する。
【００８７】
以上のように、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光素子８の受光回数に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知することができる。このような対向側部品３の制御装置９によって、摩耗側部品２の摩耗状態を多段階で検知することができる。
【００８８】
［２．３．摩耗検知装置の第２の回路構成例および動作］
次に、図６を参照して、上記摩耗ゲージ４０に対応した摩耗検知装置の第２の回路構成例について説明する。図６は、本実施形態に係る摩耗検知装置の第２の回路構成例を示す図である。
【００８９】
図６に示すように、第２の回路構成例では、摩耗ゲージ４０の複数の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅにそれぞれ対応するように、複数対の摩耗検知用の発光および受光回路が設置されているが、給電用の発光および受光回路は一対のみ設けられて、共通化されている。即ち、第２の回路構成例の摩耗検知装置は、１対の光起電力素子５および発光素子７と、複数対の発光素子６Ａ〜６Ｅおよび受光素子８Ａ〜８Ｅとを備えている。
【００９０】
摩耗側部品２においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５つの閉回路５０Ａ〜５０Ｅが設けられている。発光回路である各閉回路５０Ａ〜５０Ｅには、発光素子６Ａ〜６Ｅがそれぞれ設置されている。例えば、閉回路５０Ａは、発光素子６Ａを含み、当該閉回路５０Ａの両端は、摩耗ゲージ４０の共通端子４６と端子４７Ａを介して、摩耗検知用ライン４３Ａに接続されている。これに対し、光起電力素子５は、共通回路５０Ｆに１つだけ設置されており、全ての発光素子６Ａ〜６Ｅに電力を給電するように回路が構成されている。摩耗検知用ライン４３Ａの導通時には、発光素子６Ａは、光起電力素子５からの電力により発光可能であるが、摩耗検知用ライン４３Ａの断線時には、発光素子６Ａは、発光不能である。他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅおよび発光素子６Ｂ〜６Ｅについても同様である。
【００９１】
一方、対向側部品３においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５つの閉回路１６Ａ〜１６Ｅが設けられている。受光回路である各閉回路１６Ａ〜１６Ｅには、受光素子８Ａ〜８Ｅ、電源１４Ａ〜１４Ｅおよび抵抗１５Ａ〜１５Ｅがそれぞれ設置される。これに対し、発光回路である閉回路１３は、１つだけ設置され、この閉回路１３に発光素子７、電源１１および抵抗１２が１つずつ設置される。発光素子７は摩耗側部品２の光起電力素子５に対向可能に配置され、受光素子８Ａ〜８Ｅは摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅにそれぞれ対向可能に配置される。
【００９２】
摩耗側部品２の摺動中に、対向側部品３の発光素子７は、摩耗側部品２の光起電力素子５に投光し、対向側部品３の受光素子８Ａ〜８Ｅは、摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を同時に受光する。また、各閉回路１６Ａ〜１６Ｅはそれぞれ、コンパレータ１７Ａ〜１７Ｅを介して１つの制御装置９に接続されている。これにより、各受光素子８Ａ〜８Ｅの受光状態を表す信号が、制御装置９の入力端子Ｄ１〜Ｄ５にそれぞれ入力される。
【００９３】
以上のような回路構成により、摩耗側部品２の光起電力素子５と、対向側部品３の発光素子７とが対向したときに、対向側部品３から摩耗側部品２に電力が供給される。そして、このときに、摩耗ゲージ４０の各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を、摩耗側部品２から対向側部品３に伝達することができる。
【００９４】
例えば、対向側部品３の発光素子７が発した光を、摩耗側部品２の光起電力素子５が受光することにより、閉回路５０Ａ〜５０Ｅを通じて発光素子６Ａ〜６Ｅに電力を供給する。そして、摩耗検知用ライン４３Ａが断線していない場合には、摩耗側部品２の発光素子６Ａが発した光を、対向側部品３の受光素子８Ａが受光する。一方、摩耗検知用ライン４３Ａが断線している場合には、発光素子６Ａが発光しないので、受光素子８Ａは発光素子６Ａからの光を受光しない。他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅや、発光素子６Ｂ〜６Ｅ、受光素子８Ｂ〜８Ｅについても同様である。
【００９５】
したがって、制御装置９は、受光素子８Ａ〜８Ｅによる受光の有無に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知して、摩耗側部品２の摩耗量が、０〜Ｌ５の範囲内のどの程度であるかを段階的に検知できる。
【００９６】
次に、図７を参照して、上記図６に示した第２の回路構成例の摩耗検知装置による摩耗検知方法について説明する。図７は、第２の回路構成例に係る対向側部品３の制御装置９に入力される信号を示す波形図である。図７（ａ）および図７（ｂ）は、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していないときの入力信号を示し、図７（ｃ）および図７（ｄ）は、第１の摩耗検知用ライン４３Ａのみが断線したときの入力信号を示す。
【００９７】
摩耗側部品２の摺動動作中に、摩耗側部品２が摺動ストロークの所定位置に移動したときに、摩耗側部品２の光起電力素子５と対向側部品３の発光素子７とが対向し、摩耗側部品２の各発光素子６Ａ〜６Ｅと対向側部品３の各受光素子８Ａ〜８Ｅとが対向する。このとき、各受光素子８Ａ〜８Ｅは、対向する発光素子６Ａ〜６Ｅが発した光を受光し、この結果、当該各受光素子８Ａ〜８Ｅによる受光状態を表す受光信号が制御装置９に入力される。
【００９８】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していない場合には、制御装置９の入力端子Ｄ１〜Ｄ５には、１つのパルスを含む受光信号が入力される。例えば、入力端子Ｄ１に入力される受光信号は、受光素子８Ａの受光状態を示しており、１ストローク中に１つのパルスを含んでおり、１ストローク中に１回の受光があったことが分かる。入力端子Ｄ１〜Ｄ５の５つの受光信号において、同一のタイミングでパルスが入力されており、５つの受光素子８Ａ〜８Ｅが同時に、発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を受光していることが分かる。
【００９９】
制御装置９は、各々の受光信号にパルスが含まれるか否かによって、各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を判定できる。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように全ての受光信号にパルスが含まれている場合には、制御装置９は、全ての摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅが断線しておらず、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１未満であると判定する。
【０１００】
一方、図７（ｃ）および図７（ｄ）に示すように、摩耗側部品２の摩耗により、最も摺動面２１に近い第１の摩耗検知用ライン４３Ａが断線した場合には、受光素子８Ａが受光しないので、入力端子Ｄ１に入力される受光信号はパルスを含まないが、入力端子Ｄ２〜Ｄ５に入力される受光信号はいずれも、同一タイミングで１つのパルスを含む。この４つの受光信号のパルスは、断線していない４本の摩耗検知用ライン４３に対応しており、４つの受光素子８Ｂ〜８Ｅが、摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅに接続された４つの発光素子６Ｂ〜６Ｅからの光を受光したことを表す。
【０１０１】
このように入力端子Ｄ１の受光信号のみにパルスが含まれない場合には、制御装置９は、摩耗検知用ライン４３Ａのみが断線し、その他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅが断線しておらず、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１以上、Ｌ２未満であると判定する。この際、制御装置９は、オフディレイタイマを用いて、１回の摺動ストロークに対応する一定時間に渡って、受光信号にパルスが無いことを検知したときに、摩耗検知用ライン４３Ａが断線していると判定する。なお、図示はしないが、入力端子Ｄ２〜Ｄ５の受光信号にパルスが含まれない場合も同様にして、制御装置９は、摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅの断線の有無と、摩耗量を判定することができる。
【０１０２】
以上のように、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光信号のパルスの有無によって、各受光素子８Ａ〜８Ｅが受光したか否かを検知する。そして、制御装置９は、各受光素子８Ａ〜８Ｅの受光の有無に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無をそれぞれ検知する。このような対向側部品３の制御装置９によって、摩耗側部品２の摩耗状態を多段階で検知することができる。
【０１０３】
また、第２の回路構成例によれば、対向側部品３の発光回路（発光素子７、電源１１等）が共通化されており、摩耗側部品２側の光起電力素子５も共通化されている。このように給電用の発光および受光回路を一対のみ設けることによって、第１の回路構成例よりも、電子部品数を削減して低コスト化を実現できる。
【０１０４】
［２．４．摩耗検知装置の第３の回路構成例および動作］
次に、図８を参照して、上記摩耗ゲージに対応した摩耗検知装置の第３の回路構成例について説明する。図８は、本実施形態に係る摩耗検知装置の第３の回路構成例を示す図である。
【０１０５】
図８に示すように、第３の回路構成例では、摩耗ゲージ４０の複数の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅにそれぞれ対応するように、摩耗側部品２に複数の発光回路が設置されているが、給電用の受光回路は１つだけ設けられて、共通化されている。また、対向側部品３においては、複数の発光回路が設置されているが、摩耗検知用の受光回路は１つだけ設けられて、共通化されている。即ち、第３の回路構成例の摩耗検知装置は、１つの光起電力素子５と、複数の発光素子６Ａ〜６Ｅと、複数の発光素子７Ａ〜７Ｅと、１つの受光素子８とを備えている。
【０１０６】
摩耗側部品２においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５つの閉回路５０Ａ〜５０Ｅが設けられ、各閉回路５０Ａ〜５０Ｅには、発光素子６Ａ〜６Ｅがそれぞれ設置されている。また、光起電力素子５は、共通回路５０Ｆに１つだけ設置されており、全ての発光素子６Ａ〜６Ｅに電力を給電するように回路が構成されている。このように、第３の回路構成例における摩耗側部品２の回路構成は、上記第２の回路構成例における摩耗側部品２の回路構成と実質的に同一である。
【０１０７】
一方、対向側部品３においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５つの閉回路１３Ａ〜１３Ｅが設けられている。発光回路である各閉回路１３Ａ〜１３Ｅには、発光素子７Ａ〜７Ｅ、電源１１Ａ〜１１Ｅおよび抵抗１２Ａ〜１２Ｅがそれぞれ設置される。これに対し、受光回路である閉回路１６は、１つだけ設置され、この閉回路１６に受光素子８、電源１４および抵抗１５が１つずつ設置される。受光素子８は摩耗側部品２の５つの発光素子６Ａ〜６Ｅに対向可能に配置され、発光素子７Ａ〜７Ｅは摩耗側部品２の光起電力素子５に対向可能に配置される。
【０１０８】
摩耗側部品２の摺動中に、対向側部品３の発光素子７Ａ〜７Ｅは、摩耗側部品２の光起電力素子５に順次投光し、対向側部品３の受光素子８は、摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を順次受光する。また、閉回路１６は、コンパレータ１７を介して制御装置９に接続されている。これにより、受光素子８の受光状態を表す信号が、制御装置９の入力端子Ｄ０に入力される。
【０１０９】
以上のような回路構成により、摩耗側部品２の光起電力素子５と、対向側部品３の発光素子７Ａ〜７Ｅのいずれか１つとが対向したときに、対向側部品３から摩耗側部品２に電力が供給される。そして、このときに、受光素子８と対向する発光素子６Ａ〜６Ｅのいずれか１つにより、摩耗ゲージ４０の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅのいずれか１つの断線の有無を、摩耗側部品２から対向側部品３に伝達することができる。
【０１１０】
例えば、図８に示すように、光起電力素子５と発光素子７Ｅとが正対し、かつ、発光素子６Ａと受光素子８とが正対したときには、発光素子７Ｅが発した光を、光起電力素子５が受光することにより、閉回路５０Ａ〜５０Ｅを通じて発光素子６Ａ〜６Ｅに電力を供給する。そして、摩耗検知用ライン４３Ａが断線していない場合には、発光素子６Ａが発した光を、受光素子８が受光する。一方、摩耗検知用ライン４３Ａが断線している場合には、発光素子６Ａが発光しないので、受光素子８は発光素子６Ａからの光を受光しない。他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅや発光素子６Ｂ〜６Ｅについても同様である。
【０１１１】
したがって、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光素子８による受光回数に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知して、摩耗側部品２の摩耗量が、０〜Ｌ５の範囲内のどの程度であるかを段階的に検知できる。
【０１１２】
次に、図９を参照して、上記図８に示した第３の回路構成例の摩耗検知装置による摩耗検知方法について説明する。図９は、第３の回路構成例に係る対向側部品３の制御装置９に入力される信号を示す波形図である。図９（ａ）および図９（ｂ）は、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していないときの入力信号を示し、図９（ｃ）および図９（ｄ）は、第１の摩耗検知用ライン４３Ａのみが断線したときの入力信号を示す。
【０１１３】
摩耗側部品２が対向側部品３に対して所定の摺動ストロークで摺動すると、摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅと、対向側部品３の受光素子８とが摺動方向に相対移動する。この摺動動作中に、受光素子８は、発光素子６Ａ〜６Ｅのいずれかと対向したときに光を受光して導通する。この結果、当該受光素子８による受光状態を表す受光信号が、制御装置９の入力端子Ｄ０に入力される。この受光信号は、受光時にＨｉｇｈ信号となるパルス信号であり、コンパレータ１７により生成される。
【０１１４】
図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していない場合には、制御装置９の入力端子Ｄ０には、５つのパルスを含む受光信号が入力される。当該５つのパルスはそれぞれ、上記第１〜第５の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応しており、１つの受光素子８が、各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに接続された全ての発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を受光したことを表す。
【０１１５】
制御装置９は、受光信号のパルス数（１回の摺動ストローク中における受光素子８の受光回数を表す。）をカウントすることで、５本の摩耗検知用ライン４３の断線の有無を判定できる。例えば、制御装置９は、カウンタ回路により受光信号のパルス数をカウントし、最初のパルス信号からｔ秒後（摩耗側部品２の１ストロークに対応する時間）に、カウント値をラッチするとともに、その都度カウンタをクリアする。そして、パルスが検知されなくなったらカウントを完了する。このときラッチしたカウント値が、摩耗検知用ライン４３の断線の有無、即ち摩耗側部品２の摩耗の程度を表す。例えば、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように受光信号のパルス数が５である場合には、制御装置９は、全ての摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅが断線しておらず、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１未満であると判定する。
【０１１６】
一方、図９（ｃ）および図９（ｄ）に示すように、摩耗側部品２の摩耗により、第１の摩耗検知用ライン４３Ａが断線した場合には、制御装置９の入力端子Ｄ０には、４つのパルスを含む受光信号が入力される。この４つのパルスは、断線していない４本の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅに対応しており、受光素子８が、当該摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅに接続された４つの発光素子６Ｂ〜６Ｅからの光を順次受光したことを表す。
【０１１７】
このように受光信号のパルス数が４である場合には、制御装置９は、摩耗検知用ライン４３Ａのみが断線し、その他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅが断線しておらず、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１以上、Ｌ２未満であると判定する（図３参照。）。なお、図示はしないが、受光信号のパルス数が３、２、１、０である場合も同様にして、制御装置９は、摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅの断線の有無と、摩耗量を判定することができる。
【０１１８】
以上のように、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光素子８の受光回数に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知することができる。このような対向側部品３の制御装置９によって、摩耗側部品２の摩耗状態を多段階で検知することができる。
【０１１９】
また、第３の回路構成例によれば、対向側部品３の受光回路（受光素子８、電源１４等）が共通化されており、摩耗側部品２側の光起電力素子５も共通化されている。このように給電用の受光回路と摩耗検知用の受光回路を１つだけ設けることによって、第１の回路構成例よりも、電子部品数を削減して低コスト化を実現できる。さらに、制御装置９に対する入力が１つで済むので、安価な制御装置を適用でき、適用幅が広がる。
【０１２０】
［２．５．摩耗検知装置の第４の回路構成例および動作］
次に、図１０を参照して、上記摩耗ゲージに対応した摩耗検知装置の第４の回路構成例について説明する。図１０は、本実施形態に係る摩耗検知装置の第４の回路構成例を示す図である。
【０１２１】
図１０に示すように、第４の回路構成例では、摩耗ゲージ４０の複数の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅにそれぞれ対応するように、摩耗側部品２に複数の発光および受光回路が設置されているが、対向側部品３においては、発光および受光回路が１つだけ設けられて、共通化されている。即ち、第４の回路構成例の摩耗検知装置は、複数対の光起電力素子５Ａ〜５Ｅおよび発光素子６Ａ〜６Ｅと、一対の発光素子７および受光素子８とを備えている。
【０１２２】
摩耗側部品２においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５つの閉回路１０Ａ〜１０Ｅが設けられ、各閉回路１０Ａ〜１０Ｅには、一対の光起電力素子５Ａ〜５Ｅおよび発光素子６Ａ〜６Ｅがそれぞれ設置される。このように、第４の回路構成例における対向側部品３の回路構成は、上記第１の回路構成例における対向側部品３の回路構成と実質的に同一である。
【０１２３】
一方、対向側部品３においては、１つの閉回路１３と１つの閉回路１６が設けられている。発光回路である閉回路１３には、発光素子７、電源１１および抵抗１２が１つずつ設置され、受光回路である閉回路１６には、受光素子８、電源１４および抵抗１５が１つずつ設置される。受光素子８は摩耗側部品２の５つの発光素子６Ａ〜６Ｅに対向可能に配置され、発光素子７は摩耗側部品２の５つの光起電力素子５Ａ〜５Ｅに対向可能に配置される。
【０１２４】
摩耗側部品２の摺動中に、対向側部品３の発光素子７は、摩耗側部品２の光起電力素子５Ａ〜５Ｅに順次投光するとともに、対向側部品３の受光素子８は、摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を順次受光する。また、閉回路１６は、コンパレータ１７を介して制御装置９に接続されている。これにより、受光素子８の受光状態を表す信号が、制御装置９の入力端子Ｄ０に入力される。
【０１２５】
以上のような回路構成により、摩耗側部品２の光起電力素子５Ａ〜５Ｅのいずれか１つと、対向側部品３の発光素子７とが対向したときに、対向側部品３から摩耗側部品２の１つの閉回路１０Ａ〜１０Ｅのいずれか１つに電力が供給される。そして、このときに、当該閉回路１０Ａ〜１０Ｅのいずれか１つの発光素子６Ａ〜６Ｅにより、摩耗ゲージ４０の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅのいずれか１つの断線の有無を、摩耗側部品２から対向側部品３に伝達することができる。
【０１２６】
例えば、図１０に示すように、光起電力素子５Ｅと発光素子７とが正対し、かつ、発光素子６Ｅと受光素子８とが正対したときには、発光素子７が発した光を、光起電力素子５Ｅが受光することにより、閉回路１０Ｅを通じて発光素子６Ｅに電力を供給する。そして、摩耗検知用ライン４３Ｅが断線していない場合には、発光素子６Ｅが発した光を、受光素子８が受光する。一方、摩耗検知用ライン４３Ｅが断線している場合には、発光素子６Ｅが発光しないので、受光素子８は発光素子６Ｅからの光を受光しない。他の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｄや、光起電力素子５Ａ〜５Ｄおよび発光素子６Ａ〜６Ｄについても同様である。
【０１２７】
したがって、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光素子８による受光回数に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知して、摩耗側部品２の摩耗量が、０〜Ｌ５の範囲内のどの程度であるかを段階的に検知できる。
【０１２８】
次に、図１１を参照して、上記図１０に示した第４の回路構成例の摩耗検知装置による摩耗検知方法について説明する。図１１は、第４の回路構成例に係る対向側部品３の制御装置９に入力される信号を示す波形図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していないときの入力信号を示し、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）は、第１の摩耗検知用ライン４３Ａのみが断線したときの入力信号を示す。
【０１２９】
図１１に示すように、第４の回路構成例において制御装置９に入力される受光信号は、第３の回路構成例と同様である（図９参照。）。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していない場合には、制御装置９の入力端子Ｄ０には、５つのパルスを含む受光信号が入力される。一方、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）に示すように、摩耗側部品２の摩耗により、第１の摩耗検知用ライン４３Ａが断線した場合には、制御装置９の入力端子Ｄ０には、４つのパルスを含む受光信号が入力される。
【０１３０】
制御装置９は、受光信号のパルス数（１回の摺動ストローク中における受光素子８の受光回数を表す。）をカウントすることで、５本の摩耗検知用ライン４３の断線の有無を判定できる。このときのカウント方法および判定方法は、第３の回路構成例と同様である。
【０１３１】
以上のように、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光素子８の受光回数に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知することができる。このような対向側部品３の制御装置９によって、摩耗側部品２の摩耗状態を多段階で検知することができる。
【０１３２】
また、第４の回路構成例によれば、対向側部品３の発光回路（発光素子７、電源１１等）および受光回路（受光素子８、電源１４等）が共通化されている。このように給電用の発光回路と摩耗検知用の受光回路を１つだけ設けることによって、第１の回路構成例よりも、電子部品数を削減して低コスト化を実現できる。
【０１３３】
［２．６．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、第１の実施形態に係る効果に加えて、以下の効果がある。
【０１３４】
即ち、本実施形態によれば、摩耗ゲージ４０に複数の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅを設置するとともに、摩耗側部品２に、各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに接続される複数の発光素子６Ａ〜６Ｅを設ける。また、対向側部品３には、発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を順次または同時に受光可能な１つまたは複数の受光素子８を設ける。そして、摩耗側部品２の摩耗に伴って摩耗ゲージ４０が摩耗し、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅが順次断線したときに、複数の発光素子６Ａ〜６Ｅの発光の有無を利用して、当該断線を表す情報を、摩耗側部品２から対向側部品３に伝達する。これにより、制御装置９は、受光素子８による受光回数、或いは各受光素子８Ａ〜８Ｅの受光の有無に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知することができる。
【０１３５】
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の制御装置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。
【０１３６】
［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、発光回路および受光回路の配置が相違し、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。
【０１３７】
上述した第１の実施形態では、図２に示すように、光起電力素子５および発光素子６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、発光素子７および受光素子８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、光起電力素子５および発光素子６と、発光素子７および受光素子８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、素子間の投受光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。
【０１３８】
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における光起電力素子５および発光素子６の配置と、対向側部品３における発光素子７および受光素子８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。
【０１３９】
［３．２．摩耗検知装置の構成］
まず、図１２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１２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１２（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１２（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。
【０１４０】
図１２に示すように、第３の実施形態に係る摩耗検知装置では、投光回路および受光回路で光を投受光する箇所を、摩耗側部品２の摺動方向（図１２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。
【０１４１】
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に沿って発光素子７および受光素子８が配置される。
【０１４２】
一方、摩耗側部品２には、摺動方向の一側端部の対向面２３に沿って光起電力素子５および発光素子６が配置される。このとき、光起電力素子５と発光素子７とが摺動方向に対向し、かつ、発光素子６と受光素子８とが摺動方向に対向するように配置される。かかる光起電力素子５および発光素子６は、閉回路１０により摩耗ゲージ４に接続されている。
【０１４３】
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１２（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、光起電力素子５は発光素子７からの光を受光し、摩耗検知用ライン４３が断線していない場合には、受光素子８は発光素子６からの光を受光する。
【０１４４】
したがって、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、これら素子を最も近接させた状態で対向させることができるので、これら素子間での投受光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、光起電力素子５および発光素子６の近傍に到達しにくくなるので、当該摩耗粉が光の投受光を妨害することを抑制して、安定的に投受光を実現できる。
【０１４５】
なお、図１２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、上記と同様に投受光することが可能である。
【０１４６】
また、図１２の例では、摩耗側部品２の一側端部の対向面２３に光起電力素子５および発光素子６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に光起電力素子５および発光素子６を配置し、これらに対向するようにして対向側部品３の対向面３２に発光素子７および受光素子８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。
【０１４７】
また、図１２の例では、摩耗ゲージ４には摩耗検知用ライン４３を１本だけ設けたが、かかる例に限定されない。第２の実施形態の摩耗ゲージ４０のように複数本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅを設け、各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに接続される複数の発光回路や受光回路を、摩耗側部品２の一側端部に設けてもよい。これにより、摩耗側部品２の摩耗量を多段階で検知可能となる。
【０１４８】
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。
【０１４９】
例えば、上記実施形態では、発光素子７および光起電力素子５を利用して、対向側部品３から摩耗側部品２に、発光素子６が使用する電力を供給したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、上記光起電力素子５の代わりに摩耗側部品２内に電池を設け、当該電池から発光素子６に電力を供給してもよい。これにより、摩耗側部品２の光起電力素子５や、対向側部品３の発光素子７、電源１１および抵抗１２等を省略することができるので、回路構造をより簡易にし、低コスト化が図れる。
【０１５０】
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、摩耗側部品の摺動中に、受光素子が摩耗側発光素子から光を受光し、摩耗側発光素子からの受光状態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】
【０１５１】
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】
【０１５２】
１ …摺動部
２ …摩耗側部品
３ …対向側部品
４、４０ …摩耗ゲージ
５ …光起電力素子
６ …発光素子
７ …発光素子
８ …受光素子
９ …制御装置
１０、 …閉回路
１１、１４ …電源
１２、１５ …抵抗
１３、１６、５０ …閉回路
１７ …コンパレータ
２１、３１ …摺動面
２２、３２ …対向面
２３、３３ …対向面
３４ …対向部
４１ …先端部
４１ａ …先端面
４２ …プリントライン
４３ …摩耗検知用ライン
４４ …端子
４５ …共通プリントライン
４６ …共通端子
４７ …端子
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。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な方法が希求されていた。
【０００６】
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することが可能な摩耗検知装置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】
【０００７】
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、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摩耗検知用ラインが設けられた摩耗ゲージと、摩耗側部品に設けられ、摩耗検知用ラインに接続される摩耗側発光素子と、対向側部品において、摩耗側部品の摺動中に摩耗側発光素子と対向可能な位置に設けられた受光素子と、対向側部品に設けられ、受光素子による受光状態に基づいて摩耗ゲージの摩耗状態を検知する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
摩耗検知装置は、摩耗側部品に設けられ、摩耗検知用ラインおよび摩耗側発光素子に接続される光起電力素子と、対向側部品において、摩耗側部品の摺動中に光起電力素子と対向可能な位置に設けられた対向側発光素子と、をさらに備え、光起電力素子は、対向側発光素子から光を受光することにより電力を発生させ、摩耗側発光素子は、光起電力素子が発生させた電力により発光するようにしてもよい。
【０００９】
上記課題を解決するために、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、摩耗側部品の摺動面に沿って配置された先端部に摩耗検知用ラインが設けられた摩耗ゲージと、摩耗側部品に設けられ、摩耗検知用ラインに接続される摩耗側発光素子と、対向側部品において、摩耗側部品の摺動中に摩耗側発光素子と対向可能な位置に設けられた受光素子と、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、摩耗側部品の摺動中に、受光素子が摩耗側発光素子から光を受光し、摩耗側発光素子からの受光状態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。
【００１０】
上記摩耗検知装置や摩擦検知方法によれば、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、摩耗検知用ラインが摩滅して断線する。摩耗検知用ラインが断線していないときには、摩耗側部品の摩耗側発光素子が発光した光を、対向側部品の受光素子が受光するので、対向側部品の制御装置は、摩耗検知用ラインが断線しておらず、摩耗ゲージの摩耗量が摩耗検知用ラインにまで達していないことを検知する。一方、摩耗検知用ラインが断線したときには、摩耗側部品の摩耗側発光素子が発光せず、対向側部品の受光素子が受光しないので、対向側部品の制御装置は、摩耗検知用ラインが断線し、摩耗ゲージの摩耗量が摩耗検知用ラインを超えたことを検知する。これにより、摩耗側部品と対向側部品の間で発光素子および受光素子による投受光を利用して、摩耗ゲージの摩耗量を伝達できるので、対向側部品側から摩耗側部品の摺動面の摩耗状態を適切に検知可能である。
【発明の効果】
【００１１】
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することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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回路構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る摩耗ゲージを示す平面図である。
【図４】同実施形態に係る摩耗検知装置の第１の回路構成例を示す図である。
【図５】当該第１の回路構成例に係る対向側部品の制御装置に入力される信号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第２の回路構成例を示す図である。
【図７】当該第２の回路構成例に係る対向側部品の制御装置に入力される信号を示す波形図である。
【図８】同実施形態に係る摩耗検知装置の第３の回路構成例を示す図である。
【図９】当該第３の回路構成例に係る対向側部品の制御装置に入力される信号を示す波形図である。
【図１０】同実施形態に係る摩耗検知装置の第４の回路構成例を示す図である。
【図１１】当該第４の回路構成例に係る対向側部品の制御装置に入力される信号を示す波形図である。
【図１２】本発明の第３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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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］
【００１４】
［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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
［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回路構成を示す図である。
【００２６】
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。
【００２７】
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、摩耗ゲージ４と、光起電力素子５と、摩耗側発光素子６（以下、単に発光素子６と称する。）と、対向側発光素子７（以下、単に発光素子７と称する。）と、受光素子８と、制御装置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。
【００２８】
摩耗側部品２には、摩耗ゲージ４と、当該摩耗ゲージ４に接続された光起電力素子５および発光素子６とが設置される。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の先端部には、後述する摩耗検知用ライン４３が設置されている。摩耗ゲージ４の先端部４１が摩耗して摩耗検知用ライン４３が断線すると、光起電力素子５からの電力が発光素子６に供給されず、発光素子６が発光しなくなるが、その詳細については後述する。
【００２９】
光起電力素子５は、光を受光することで電力を発生させる機能を有し、例えば、フォトダイオードまたは太陽電池などで構成される。この光起電力素子５は、対向側部品３の発光素子７が発した光を受光することで電力を発生させ、摩耗検知用ライン４３を通じて発光素子６に給電する。また、発光素子６は、光起電力素子５が発生させた電力を用いて発光する機能を有し、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）または電球などで構成される。発光素子６は、光起電力素子５からの電力供給があるときには対向側部品３に向けて発光するが、電力供給がないときには発光しない。
【００３０】
かかる光起電力素子５と発光素子６は、摩耗ゲージ４に接続されて、閉回路１０を構成する。この閉回路１０は、光起電力素子５が受光したときに、その電力が摩耗ゲージ４を介して発光素子６に供給されるように構成されている。また、光起電力素子５と発光素子６は、対向側部品３に対する摩耗側部品２の対向面２２に沿って配置されている。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。
【００３１】
一方、対向側部品３には、発光素子７と、受光素子８と、制御装置９が設置される。発光素子７は、電源１１からの電力を用いて発光する機能を有し、例えば、ＬＥＤまたは電球などで構成される。この発光素子７は、電源１１および抵抗１２に接続されて、閉回路１３を構成する。また、受光素子８は、外部からの光を受光する機能と、受光時に電気的に導通する機能を有し、例えば、フォトダイオードなどで構成される。この受光素子８は、電源１４および抵抗１５に接続されて、閉回路１６を構成する。なお、抵抗１５は、受光素子８が導通したときに閉回路１６に流れる電流を電圧換算値として計測するための抵抗である。
【００３２】
上記発光素子７および受光素子８は、摩耗側部品２に対する対向側部品３の対向面３２に沿って配置されている。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。発光素子７は、摩耗側部品２の光起電力素子５と対をなし、受光素子８は、摩耗側部品２の発光素子６と対をなしている。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、一対の発光素子７と光起電力素子５とが対向し、一対の受光素子８と発光素子６とが対向するように、これら４つの素子の配置が調整されている。
【００３３】
かかる配置により、発光素子７と光起電力素子５とが相互に投受光可能となり、発光素子６と受光素子８とが相互に投受光可能となる。これにより、発光素子７が発した光を光起電力素子５が受光して、起電力を発生させる。さらに、摩耗ゲージ４の断線が無い場合には、発光素子６は光起電力素子５からの電力を用いて発光し、その光を受光素子８が受光する。このように、受光素子８が受光可能であるのは、摩耗ゲージ４が断線しておらず、発光素子６が発光しているときである。
【００３４】
以上のように、発光素子７と光起電力素子５は、対となって光を投受光することで、対向側部品３から摩耗側部品２に非接触方式で給電する手段として機能する。また、発光素子６と受光素子８は、対となって光を投受光することで、摩耗ゲージ４で検知される摩耗に関する情報を摩耗側部品２から対向側部品３に非接触方式で伝達する手段として機能する。
【００３５】
また、上記の投受光を確実に行うためには、摩耗側部品２が摺動ストロークのうちの所定位置に移動したときに、発光素子７と光起電力素子５とが正対し、かつ、発光素子６と受光素子８とが正対するように、配置することが好ましい。さらに、発光素子６の発光面および受光素子８の受光面が、摩耗側部品２の摺動方向に対して垂直な方向に向けて配置され、発光素子７の発光面および光起電力素子５の受光面も、摩耗側部品２の摺動方向に対して垂直な方向に向けて配置されることが好ましい。このような配置により、これら素子間の光の伝達を正確かつ効率的に実行できるので、各素子の低コスト化や節電を図ることができる。
【００３６】
また、対向側部品３の受光素子８を含む閉回路１６には、コンパレータ１７を介して制御装置９が接続されている。コンパレータ１７は、受光素子８の受光時に閉回路１６に流れる電流を電圧換算して測定し、測定した電流値を表す信号を制御装置９に出力する。例えば、コンパレータ１７は、閉回路１６に流れる電流値が所定の閾値以上であればＨｉｇｈ信号を、当該閾値未満であればＬｏｗ信号を出力する。
【００３７】
制御装置９は、受光素子８による受光状態に基づいて、摩耗ゲージ４の摩耗状態（即ち、摩耗側部品２の摩耗状態）を検知する機能を有し、例えば、マイクロコンピュータなどの演算装置で構成される。ここで、受光素子８による受光状態とは、受光の有無、受光量、受光タイミングなどを含む。詳細は後述するが、受光素子８による受光状態は、摩耗ゲージ４の断線状態（即ち、摩耗ゲージ４の摩耗状態）と相関がある。摩耗ゲージ４が摩滅して断線し、閉回路１０が導通していない場合には、発光素子６が発光しないので、受光素子８は発光素子６からの光を受光することがない。
【００３８】
したがって、制御装置９は、摩耗側部品２の１回の摺動ストローク中に、受光素子８が発光素子６の光を受光したか否かを検知することで、摩耗ゲージ４の摩耗状態を判断することができる。例えば、１回の摺動ストローク中にコンパレータ１７からＨｉｇｈ信号（パルス信号）が出力された場合には、制御装置９は、受光素子８による受光が有り、摩耗ゲージ４が摩耗していないと判断する。一方、１回の摺動ストローク中にコンパレータ１７の出力信号が常にＬｏｗ信号である場合には、制御装置９は、受光素子８による受光が無く、摩耗ゲージ４が摩耗していると判断する。
【００３９】
［１．３．摩耗ゲージの構成］
次に、図２を参照して、本実施形態に係る摩耗ゲージ４の構成について説明する。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
かかる摩耗ゲージ４の基板面にはプリントライン４２が形成されている。プリントライン４２は、電気信号を伝達する配線の一例であり、摩耗ゲージ４の基板外縁部を周回するように延設される。このプリントライン４２のうち、摩耗ゲージ４の先端部４１に配置される部分が、摩耗検知用ライン４３を構成する。この摩耗検知用ライン４３は、摩耗ゲージ４の先端部４１において摩耗側部品２の摺動面２１と平行に延びている。摩耗検知用ライン４３は、摩耗ゲージ４の先端面４１ａに露出して配置されてもよいし、所望する摩耗量に応じた所定距離Ｌだけ当該先端面４１ａよりも内側に配置されてもよい。この摩耗検知用ライン４３と摩耗ゲージ４の先端面４１ａとの距離Ｌが、摩耗ゲージ４で検知可能な摩耗量（基準摩耗量）となる。
【００４３】
なお、本実施形態に係る摩耗検知用ライン４３は直線状であるが、かかる例に限定されない。摩耗検知用ラインの少なくとも一部が摩耗ゲージ４の先端面４１ａに沿って配置されていれば、摩耗検知用ラインの形状は、摩耗検知対象部位の形状や範囲に合わせて、曲線状、波状、Ｖ字状、コの字型など、任意の形状であってよい。
【００４４】
摩耗ゲージ４のプリントライン４２の両端部は、一対の端子４４、４４を介して上記光起電力素子５および発光素子６を含む閉回路１０に接続されている。したがって、摩耗検知用ライン４３が断線していなければ、光起電力素子５の起電力により閉回路１０およびプリントライン４２に電流を流して、発光素子６を発光させることが可能である。
【００４５】
また、上記光起電力素子５および発光素子６を含む閉回路１０が搭載される基板と、摩耗ゲージ４が搭載される基板を分離し、できるだけ両者を離隔配置してもよい。これにより、摩耗側部品２の摺動面２１や摩耗ゲージ４の摩耗粉が、光起電力素子５および発光素子６の近傍に到達しにくくなるので、当該摩耗粉が光の投受光を妨害することを抑制して、安定的に投受光を実現できる。さらに、摩耗ゲージ４や閉回路１０が搭載される基板を個々にメンテナンス（交換）することができるので、便利である。
【００４６】
以上、摩耗ゲージ４の構成および配置について説明した。上記の摩耗ゲージ４を摩耗側部品２に設置することにより、摩耗側部品２の摺動時に、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗に伴って、摩耗ゲージ４の先端部４１も同様に摩耗する。したがって、当該摩耗が進行すれば、摩耗ゲージ４の先端部４１の摩耗検知用ライン４３が摩滅して断線し、閉回路１０およびプリントライン４２に電流が流れなくなる。このように、本実施形態に係る摩耗ゲージ４は、摩耗検知用ライン４３の断線の有無を利用して、先端部４１の摩耗状態、即ち、摩耗検知対象部位である摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を検知する。さらに、摩耗ゲージ４は、その内部回路に電流が流れるか否かによって、摩耗状態を表す情報を伝達する。
【００４７】
［１．４．摩耗検知装置による摩耗検知方法］
次に、本実施形態に係る摩耗検知装置を用いて、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗状態を検知する方法について説明する。
【００４８】
産業機械、例えば図１に示したレシプロコンプレッサ１００が稼働して、シリンダ１０１内をピストン１０２が繰り返し摺動すると、当該摺動動作により、ピストンリング１０４の外周面（摩耗側部品２の摺動面２１）がシリンダ１０１の内周面（対向側部品３の摺動面３１）と摩擦して、当該摺動面２１の摩耗が徐々に進行する。
【００４９】
この際、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗量が基準摩耗量未満である場合には、上記摩耗ゲージ４の摩耗検知用ライン４３が断線していない。したがって、摩耗側部品２においては、光起電力素子５から電力が供給されれば、摩耗側部品２の発光素子６は発光できる状態である。一方、対向側部品３においては、発光素子７は、電源１１からの電力供給により常時、発光し続け、摩耗側部品２の対向面２２に向けて投光している。
【００５０】
上記摺動動作中は、摩耗側部品２は対向側部品３に対して摺動方向（例えば図２の上下方向）に所定の摺動ストロークで往復運動しており、両者の対向面２２、３２は相互に平行でありつつも、摺動方向に相対移動する。このため、摩耗側部品２の光起電力素子５および発光素子６は、対向側部品３の発光素子７および受光素子８に対して対向する位置に配置されたり、図中の上方または下方にずれた位置に配置されたりすることを繰り返す。
【００５１】
そして、上記摺動動作途中に、摩耗側部品２が摺動ストロークのうちの所定位置に移動したとき、摩耗側部品２の光起電力素子５と対向側部品３の発光素子７とが正対し、かつ、摩耗側部品２の発光素子６と対向側部品３の受光素子８とが正対する。このとき、光起電力素子５は、発光素子７からの光を受光して起電力を発生させ、この起電力により閉回路１０およびプリントライン４２に電流が流れる。これにより、発光素子６は、光起電力素子５の起電力により一時的に発光し、対向側部品３の対向面３２に向けて投光する。
【００５２】
すると、対向側部品３の受光素子８は、当該発光素子６からの光を受光して、導通するので、閉回路１６に電流が流れる。この結果、コンパレータ１７により検知された電流値が制御装置９に伝達され、制御装置９は、受光素子８により受光したことを検知することで、摩耗ゲージ４の摩耗検知用ライン４３の断線が為されていないことを検知する。
【００５３】
上記のように摩耗側部品２の摺動動作中は、摩耗側部品２の摺動ストロークのうちの１点のみで、摩耗側部品２と対向側部品３の間で投受光がなされる。このとき、摩耗ゲージ４の摩耗検知用ライン４３が断線していなければ、摩耗側部品２の発光素子６が投光した光を、対向側部品３の受光素子８が受光する。そして、制御装置９は、その受光を検知することで、摩耗検知用ライン４３が断線していないこと、即ち、摩耗ゲージ４の先端部４１および摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗量が基準摩耗量に達していないことを検知できる。
【００５４】
一方、摩耗側部品２の摺動により、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗が進行して、その摩耗量が基準摩耗量以上となった場合には、上記摩耗ゲージ４の摩耗検知用ライン４３が摩滅して断線する。このように摩耗検知用ライン４３が断線すると、プリントライン４２の電気抵抗が無限大（絶縁状態）となり、閉回路１０が導通しなくなる。したがって、たとえ光起電力素子５が電力を発生させても、摩耗側部品２の発光素子６が発光することはなく、対向側部品３の受光素子８も光を受光しない。
【００５５】
したがって、この場合には、摩耗側部品２が１ストローク以上摺動しても、対向側部品３の受光素子８は、摩耗側部品２の発光素子６から光を受光することが無く、閉回路１６が導通しない。よって、制御装置９は、受光素子８による受光が所定時間以上継続してないことを検知することで、摩耗検知用ライン４３が断線したこと、即ち、摩耗ゲージ４の先端部４１および摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗量が基準摩耗量を超えたことを検知することができる。
【００５６】
［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、摩耗検知用ライン４３が摩耗したときの回路の断線を検出することにより、摩耗側部品２の摺動面２１の摩耗量が基準摩耗量以上であることを検知することができる。摩耗検知方式としては、摩耗検知用ライン４３の断線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。
【００５７】
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、上記光の投受光を利用して、摩耗ゲージ４で得た摩耗状態に関する情報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に設置された制御装置９は、摩耗側部品２の摺動ストローク中に、摩耗側部品２からの光を検知したか否かを観測することにより、摩耗ゲージ４の断線有無、即ち、摩耗側部品２の摩耗有無を検知することができる。したがって、摩耗側部品２と対向側部品３を配線や端子等を用いて電気的に接続することなく、対向側部品３の制御装置９により、摩耗側部品２の摩耗状態を適切に検知することが可能となる。
【００５８】
また、摩耗側部品２に光起電力素子５を設置し、対向側部品３に発光素子７および電源１１を設置することで、対向側部品３から摩耗側部品２に対して、発光素子６が発光するための電力を非接触で給電することができる。したがって、摩耗側部品２と対向側部品３を、給電ラインを用いて電気的に接続しなくてもよいので、摺動部材である摩耗側部品２に対する給電構造を簡素化および安定化できる。さらに、摩耗側部品２に電池等の電源を設置しなくてもよいので、摩耗側部品２における電池の交換等といったメンテナンス作業を省略でき、電池の寿命を気にすることなく、摩耗側部品２に安定的に給電することができる。
【００５９】
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。
【００６０】
［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、摩耗ゲージに複数の摩耗検知用ラインを設け、摩耗側部品の摩耗量を段階的に検知する点で相違し、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。
【００６１】
［２．１．摩耗ゲージの構成］
まず、図３を参照して、本発明の第２の実施形態に係る摩耗ゲージ４０について説明する。図３は、本実施形態に係る摩耗ゲージ４０を示す平面図である。
【００６２】
図３（ａ）に示すように、第２の実施形態に係る摩耗ゲージ４０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。このプリント基板の種類や材質は、第１の実施形態に係る摩耗ゲージ４と同様のものを使用できる。
【００６３】
かかる摩耗ゲージ４０の基板面には、複数のプリントライン４２Ａ〜４２Ｅ（以下、「プリントライン４２」と総称する場合がある。）が形成されている。これらのプリントライン４２Ａ〜４２Ｅのうち、摩耗ゲージ４０の先端部４１に配置される部分がそれぞれ、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅを構成する。また、上記各プリントライン４２の一端部（即ち、各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの端部）はそれぞれ、外部接続用の端子４７Ａ〜４７Ｅに接続されている。当該各プリントライン４２の他端部はともに、１本の共通プリントライン４５に接続されており、当該共通プリントライン４５の端部は、外部接続用の共通端子４６に接続されている。
【００６４】
このように、第２の実施形態に係る摩耗ゲージ４０の先端部４１には、複数の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅ（以下、「摩耗検知用ライン４３」と総称する場合がある。）が相互に間隔を空けて配置されている。これら複数の摩耗検知用ライン４３はいずれも、摩耗側部品２の摺動方向および先端面４１ａに対して平行に配置されている。
【００６５】
摩耗検知用ライン４３Ａは、摩耗ゲージ４０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、摩耗検知用ライン４３Ａと先端面４１ａの距離Ｌ１はゼロ超であるが、Ｌ１＝０として、摩耗検知用ライン４３Ａを先端面４１ａに露出させてもよい。摩耗検知用ライン４３Ｂ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４３Ｃ、４３Ｄ、４３Ｅは、先端面４１ａから距離Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５の位置にそれぞれ形成されている。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。これら摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅと摩耗ゲージ４０の先端面４１ａとの距離Ｌ１〜Ｌ５が、摩耗ゲージ４０で検知可能な摩耗量となる。
【００６６】
なお、図示の例では、５本の摩耗検知用ライン４３が設けられているが、かかる例に限定されず、任意の複数本の摩耗検知用ライン４３を設けてもよい。また、摩耗検知用ライン４３の形状も、図示のような直線状に限られず、摩耗検知対象部位の形状や範囲に合わせて、曲線状、波状、Ｖ字状、コの字型など、任意の形状であってよい。さらに、摩耗検知用ライン４３の相互間隔も、検知したい摩耗量に合わせて任意に設定可能である。
【００６７】
かかる摩耗ゲージ４０は、第１の実施形態と同様に、摩耗検知対象である摩耗側部品２に設置される。この際、摩耗ゲージ４０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４０の先端面４１ａは、摩耗検知対象部位である摩耗側部品２の摺動面２１と面一となる。かかる摩耗ゲージ４０の先端部４１は、摩耗検知対象部位とともに摩耗し、複数の摩耗検知用ライン４３が段階的に摩滅することで、摩耗検知対象部位の摩耗量を段階的に計測する。
【００６８】
図３（ｂ）は、摩耗ゲージ４０の先端部４１が、先端面４１ａから距離Ｌ６（Ｌ１<Ｌ６<Ｌ２）だけ摩耗した状態を示す。この場合、最も外側の摩耗検知用ライン４３Ａは摩滅しているので、プリントライン４２Ａは断線するが、その内側の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅはいずれも摩耗しておらず、プリントライン４２Ｂ〜４２Ｅは導通している。このように、摩耗ゲージ４０は、複数の摩耗検知用ライン４３の断線の有無によって、摩耗検知対象部位（摩耗側部品２の摺動面２１）の摩耗量を段階的に計測することができる。
【００６９】
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４０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４３Ａが摩滅して断線し、プリントライン４２Ａの導通が遮断される。さらに、摩耗側部品２の摩耗とともに、摩耗ゲージ４０がさらに摩耗し、摩耗量がＬ２を超えたときに、次の摩耗検知用ライン４３Ｂも摩滅して断線する。同様に、摩耗ゲージ４０の摩耗がさらに進行するにつれ、摩耗検知用ライン４３Ｃ、４３Ｄ、４３Ｅが順次摩滅して、断線することにより、摩耗量がＬ３〜Ｌ５を超えたことを計測できる。
【００７０】
この摩耗ゲージ４０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４０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。以上のように、本実施形態に係る摩耗ゲージ４０は、複数の摩耗検知用ライン４３の断線を利用して、摩耗側部品２の摩耗量を連続的に多段階で計測できることを特徴としている。以下に、かかる摩耗ゲージ４０による計測情報を制御装置９に伝達するための回路構成について説明する。
【００７１】
［２．２．摩耗検知装置の第１の回路構成例および動作］
次に、図４を参照して、上記摩耗ゲージ４０に対応した摩耗検知装置の第１の回路構成例について説明する。図４は、本実施形態に係る摩耗検知装置の第１の回路構成例を示す図である。
【００７２】
図４に示すように、第１の回路構成例では、摩耗ゲージ４０の複数の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅにそれぞれ対応するように、複数対の給電用の発光および受光回路と、複数対の摩耗検知用の発光および受光回路が設置されている。即ち、第１の回路構成例の摩耗検知装置は、複数対の光起電力素子５Ａ〜５Ｅおよび発光素子７Ａ〜７Ｅと、複数対の発光素子６Ａ〜６Ｅおよび受光素子８Ａ〜８Ｅとを備えている。
【００７３】
摩耗側部品２においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５つの閉回路１０Ａ〜１０Ｅが設けられている。発光および受光回路である各閉回路１０Ａ〜１０Ｅには、一対の光起電力素子５Ａ〜５Ｅおよび発光素子６Ａ〜６Ｅがそれぞれ設置される。例えば、閉回路１０Ａは、光起電力素子５Ａと発光素子６Ａを含み、当該閉回路１０Ａの両端は、摩耗ゲージ４０の共通端子４６と端子４７Ａを介して、摩耗検知用ライン４３Ａに接続されている。摩耗検知用ライン４３Ａの導通時には、発光素子６Ａは、光起電力素子５Ａからの電力により発光可能であるが、摩耗検知用ライン４３Ａの断線時には、発光素子６Ａは、発光不能である。他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅおよび発光素子６Ｂ〜６Ｅについても同様である。
【００７４】
一方、対向側部品３においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５対の閉回路１３Ａ〜１３Ｅおよび閉回路１６Ａ〜１６Ｅが設けられている。発光回路である各閉回路１３Ａ〜１３Ｅには、発光素子７Ａ〜７Ｅ、電源１１Ａ〜１１Ｅおよび抵抗１２Ａ〜１２Ｅがそれぞれ設置される。また、受光回路である各閉回路１６Ａ〜１６Ｅには、受光素子８Ａ〜８Ｅ、電源１４Ａ〜１４Ｅおよび抵抗１５Ａ〜１５Ｅがそれぞれ設置される。発光素子７Ａ〜７Ｅは摩耗側部品２の光起電力素子５Ａ〜５Ｅに対向可能に配置され、受光素子８Ａ〜８Ｅは摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅに対向可能に配置される。
【００７５】
摩耗側部品２の摺動中に、対向側部品３の発光素子７Ａ〜７Ｅは、摩耗側部品２の光起電力素子５Ａ〜５Ｅに順次投光し、対向側部品３の受光素子８Ａ〜８Ｅは、摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を順次受光する。また、各閉回路１６Ａ〜１６Ｅはそれぞれ、コンパレータ１７Ａ〜１７Ｅを介して１つの制御装置９に接続されている。これにより、各受光素子８Ａ〜８Ｅの受光状態を表す信号が、制御装置９の入力端子Ｄ１〜Ｄ５にそれぞれ入力される。
【００７６】
以上のような回路構成により、摩耗ゲージ４０の各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を、摩耗側部品２から対向側部品３に伝達することができる。例えば、対向側部品３の発光素子７Ａ〜７Ｅが発した光を、摩耗側部品２の光起電力素子５Ａが受光することにより、発光素子６Ａに電力を供給する。そして、摩耗検知用ライン４３Ａが断線していない場合には、摩耗側部品２の発光素子６Ａが発した光を、対向側部品３の受光素子８Ａが受光する。また、受光素子８Ａは、他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅに対応する発光素子６Ｂ〜６Ｅからの光も同様に受光する。一方、摩耗検知用ライン４３Ａが断線している場合には、発光素子６Ａが発光しないので、受光素子８Ａ〜８Ｅは発光素子６Ａからの光のみを受光しない。他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅが断線している場合も同様である。
【００７７】
したがって、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光素子８Ａ〜８Ｅによる受光回数に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知して、摩耗側部品２の摩耗量が、０〜Ｌ５の範囲のどの程度であるかを段階的に検知できる。
【００７８】
次に、図５を参照して、上記図４に示した第１の回路構成例の摩耗検知装置による摩耗検知方法について説明する。図５は、第１の回路構成例に係る対向側部品３の制御装置９に入力される信号を示す波形図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していないときの入力信号を示し、図５（ｃ）および図５（ｄ）は、第１の摩耗検知用ライン（図５中では単に第１ラインとする。）４３Ａのみが断線したときの入力信号を示す。
【００７９】
産業機械の稼働時に、摩耗側部品２が対向側部品３に対して所定の摺動ストロークで摺動すると、摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅと、対向側部品３の受光素子８Ａ〜８Ｅとが摺動方向に相対移動する。この摺動動作中に、受光素子８Ａ〜８Ｅは、発光素子６Ａ〜６Ｅのいずれかと対向したときに光を受光し、この結果、当該受光素子８Ａ〜８Ｅによる受光状態を表す信号（以下、「受光信号」という。）が、制御装置９の入力端子Ｄ１〜Ｄ５にそれぞれ入力される。この受光信号は、受光時にＨｉｇｈ信号となるパルス信号であり、コンパレータ１７Ａ〜１７Ｅにより生成される。
【００８０】
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していない場合には、制御装置９の全ての入力端子Ｄ１〜Ｄ５には、５つのパルスを含む受光信号が入力される。当該５つのパルスはそれぞれ、上記第１〜第５の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応しており、各受光素子８Ａ〜８Ｅが、各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに接続された全ての発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を受光したことを表す。
【００８１】
制御装置９は、受光信号のパルス数（１回の摺動ストローク中における受光素子８の受光回数を表す。）をカウントすることで、５本の摩耗検知用ライン４３の断線の有無を判定できる。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように受光信号のパルス数が５である場合には、制御装置９は、全ての摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅが断線しておらず、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１未満であると判定する。
【００８２】
一方、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示すように、摩耗側部品２の摩耗により、最も摺動面２１に近い第１の摩耗検知用ライン４３Ａが断線した場合には、制御装置９の全ての入力端子Ｄ１〜Ｄ５には、４つのパルスを含む受光信号が入力される。この４つのパルスは、断線していない４本の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅに対応しており、４つの受光素子８Ｂ〜８Ｅが、当該摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅに接続された４つの発光素子６Ｂ〜６Ｅからの光を順次受光したことを表す。
【００８３】
このように受光信号のパルス数が４である場合には、制御装置９は、摩耗検知用ライン４３Ａのみが断線し、その他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅが断線しておらず、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１以上、Ｌ２未満であると判定する（図３参照。）。なお、図示はしないが、受光信号のパルス数が３、２、１、０である場合も同様にして、制御装置９は、摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅの断線の有無と、摩耗量を判定することができる。
【００８４】
このように、制御装置９が、パルス数をカウントして摩耗を検知する方法としては、例えば、複数の入力信号を同時パラレルに検出する方法（第１の方法）と、１つの入力信号を時分割してシリアルに検出する方法（第２の方法）が考えられる。
【００８５】
第１の方法では、５つの入力端子Ｄ１〜Ｄ５の受光信号が同時にＯＮとなっている個数をカウントし、そのうちの最大値をラッチする。ディレイタイマを用いて、かかるカウントおよびラッチ処理を、繰り返す。そして、今回ラッチしたＯＮ個数の最大値が、前回ラッチしたＯＮ個数の最大値よりも減少していれば（即ち、パルス数が減少していれば）、摩耗検知用ライン４３の断線が生じていると判定する。
【００８６】
また、第２の方法では、基準時刻を設定し、その基準時刻から所定時間ごとに、１つの入力端子Ｄ１の受光信号のＯＮ個数（パルス数）をカウントする。そして、今回カウントしたＯＮ個数が、前回カウントしたＯＮ個数よりも減少していれば（即ち、パルス数が減少していれば）、摩耗検知用ライン４３の断線が生じていると判定する。
【００８７】
以上のように、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光素子８の受光回数に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知することができる。このような対向側部品３の制御装置９によって、摩耗側部品２の摩耗状態を多段階で検知することができる。
【００８８】
［２．３．摩耗検知装置の第２の回路構成例および動作］
次に、図６を参照して、上記摩耗ゲージ４０に対応した摩耗検知装置の第２の回路構成例について説明する。図６は、本実施形態に係る摩耗検知装置の第２の回路構成例を示す図である。
【００８９】
図６に示すように、第２の回路構成例では、摩耗ゲージ４０の複数の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅにそれぞれ対応するように、複数対の摩耗検知用の発光および受光回路が設置されているが、給電用の発光および受光回路は一対のみ設けられて、共通化されている。即ち、第２の回路構成例の摩耗検知装置は、１対の光起電力素子５および発光素子７と、複数対の発光素子６Ａ〜６Ｅおよび受光素子８Ａ〜８Ｅとを備えている。
【００９０】
摩耗側部品２においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５つの閉回路５０Ａ〜５０Ｅが設けられている。発光回路である各閉回路５０Ａ〜５０Ｅには、発光素子６Ａ〜６Ｅがそれぞれ設置されている。例えば、閉回路５０Ａは、発光素子６Ａを含み、当該閉回路５０Ａの両端は、摩耗ゲージ４０の共通端子４６と端子４７Ａを介して、摩耗検知用ライン４３Ａに接続されている。これに対し、光起電力素子５は、共通回路５０Ｆに１つだけ設置されており、全ての発光素子６Ａ〜６Ｅに電力を給電するように回路が構成されている。摩耗検知用ライン４３Ａの導通時には、発光素子６Ａは、光起電力素子５からの電力により発光可能であるが、摩耗検知用ライン４３Ａの断線時には、発光素子６Ａは、発光不能である。他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅおよび発光素子６Ｂ〜６Ｅについても同様である。
【００９１】
一方、対向側部品３においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５つの閉回路１６Ａ〜１６Ｅが設けられている。受光回路である各閉回路１６Ａ〜１６Ｅには、受光素子８Ａ〜８Ｅ、電源１４Ａ〜１４Ｅおよび抵抗１５Ａ〜１５Ｅがそれぞれ設置される。これに対し、発光回路である閉回路１３は、１つだけ設置され、この閉回路１３に発光素子７、電源１１および抵抗１２が１つずつ設置される。発光素子７は摩耗側部品２の光起電力素子５に対向可能に配置され、受光素子８Ａ〜８Ｅは摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅにそれぞれ対向可能に配置される。
【００９２】
摩耗側部品２の摺動中に、対向側部品３の発光素子７は、摩耗側部品２の光起電力素子５に投光し、対向側部品３の受光素子８Ａ〜８Ｅは、摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を同時に受光する。また、各閉回路１６Ａ〜１６Ｅはそれぞれ、コンパレータ１７Ａ〜１７Ｅを介して１つの制御装置９に接続されている。これにより、各受光素子８Ａ〜８Ｅの受光状態を表す信号が、制御装置９の入力端子Ｄ１〜Ｄ５にそれぞれ入力される。
【００９３】
以上のような回路構成により、摩耗側部品２の光起電力素子５と、対向側部品３の発光素子７とが対向したときに、対向側部品３から摩耗側部品２に電力が供給される。そして、このときに、摩耗ゲージ４０の各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を、摩耗側部品２から対向側部品３に伝達することができる。
【００９４】
例えば、対向側部品３の発光素子７が発した光を、摩耗側部品２の光起電力素子５が受光することにより、閉回路５０Ａ〜５０Ｅを通じて発光素子６Ａ〜６Ｅに電力を供給する。そして、摩耗検知用ライン４３Ａが断線していない場合には、摩耗側部品２の発光素子６Ａが発した光を、対向側部品３の受光素子８Ａが受光する。一方、摩耗検知用ライン４３Ａが断線している場合には、発光素子６Ａが発光しないので、受光素子８Ａは発光素子６Ａからの光を受光しない。他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅや、発光素子６Ｂ〜６Ｅ、受光素子８Ｂ〜８Ｅについても同様である。
【００９５】
したがって、制御装置９は、受光素子８Ａ〜８Ｅによる受光の有無に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知して、摩耗側部品２の摩耗量が、０〜Ｌ５の範囲内のどの程度であるかを段階的に検知できる。
【００９６】
次に、図７を参照して、上記図６に示した第２の回路構成例の摩耗検知装置による摩耗検知方法について説明する。図７は、第２の回路構成例に係る対向側部品３の制御装置９に入力される信号を示す波形図である。図７（ａ）および図７（ｂ）は、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していないときの入力信号を示し、図７（ｃ）および図７（ｄ）は、第１の摩耗検知用ライン４３Ａのみが断線したときの入力信号を示す。
【００９７】
摩耗側部品２の摺動動作中に、摩耗側部品２が摺動ストロークの所定位置に移動したときに、摩耗側部品２の光起電力素子５と対向側部品３の発光素子７とが対向し、摩耗側部品２の各発光素子６Ａ〜６Ｅと対向側部品３の各受光素子８Ａ〜８Ｅとが対向する。このとき、各受光素子８Ａ〜８Ｅは、対向する発光素子６Ａ〜６Ｅが発した光を受光し、この結果、当該各受光素子８Ａ〜８Ｅによる受光状態を表す受光信号が制御装置９に入力される。
【００９８】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していない場合には、制御装置９の入力端子Ｄ１〜Ｄ５には、１つのパルスを含む受光信号が入力される。例えば、入力端子Ｄ１に入力される受光信号は、受光素子８Ａの受光状態を示しており、１ストローク中に１つのパルスを含んでおり、１ストローク中に１回の受光があったことが分かる。入力端子Ｄ１〜Ｄ５の５つの受光信号において、同一のタイミングでパルスが入力されており、５つの受光素子８Ａ〜８Ｅが同時に、発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を受光していることが分かる。
【００９９】
制御装置９は、各々の受光信号にパルスが含まれるか否かによって、各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を判定できる。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように全ての受光信号にパルスが含まれている場合には、制御装置９は、全ての摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅが断線しておらず、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１未満であると判定する。
【０１００】
一方、図７（ｃ）および図７（ｄ）に示すように、摩耗側部品２の摩耗により、最も摺動面２１に近い第１の摩耗検知用ライン４３Ａが断線した場合には、受光素子８Ａが受光しないので、入力端子Ｄ１に入力される受光信号はパルスを含まないが、入力端子Ｄ２〜Ｄ５に入力される受光信号はいずれも、同一タイミングで１つのパルスを含む。この４つの受光信号のパルスは、断線していない４本の摩耗検知用ライン４３に対応しており、４つの受光素子８Ｂ〜８Ｅが、摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅに接続された４つの発光素子６Ｂ〜６Ｅからの光を受光したことを表す。
【０１０１】
このように入力端子Ｄ１の受光信号のみにパルスが含まれない場合には、制御装置９は、摩耗検知用ライン４３Ａのみが断線し、その他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅが断線しておらず、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１以上、Ｌ２未満であると判定する。この際、制御装置９は、オフディレイタイマを用いて、１回の摺動ストロークに対応する一定時間に渡って、受光信号にパルスが無いことを検知したときに、摩耗検知用ライン４３Ａが断線していると判定する。なお、図示はしないが、入力端子Ｄ２〜Ｄ５の受光信号にパルスが含まれない場合も同様にして、制御装置９は、摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅの断線の有無と、摩耗量を判定することができる。
【０１０２】
以上のように、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光信号のパルスの有無によって、各受光素子８Ａ〜８Ｅが受光したか否かを検知する。そして、制御装置９は、各受光素子８Ａ〜８Ｅの受光の有無に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無をそれぞれ検知する。このような対向側部品３の制御装置９によって、摩耗側部品２の摩耗状態を多段階で検知することができる。
【０１０３】
また、第２の回路構成例によれば、対向側部品３の発光回路（発光素子７、電源１１等）が共通化されており、摩耗側部品２側の光起電力素子５も共通化されている。このように給電用の発光および受光回路を一対のみ設けることによって、第１の回路構成例よりも、電子部品数を削減して低コスト化を実現できる。
【０１０４】
［２．４．摩耗検知装置の第３の回路構成例および動作］
次に、図８を参照して、上記摩耗ゲージに対応した摩耗検知装置の第３の回路構成例について説明する。図８は、本実施形態に係る摩耗検知装置の第３の回路構成例を示す図である。
【０１０５】
図８に示すように、第３の回路構成例では、摩耗ゲージ４０の複数の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅにそれぞれ対応するように、摩耗側部品２に複数の発光回路が設置されているが、給電用の受光回路は１つだけ設けられて、共通化されている。また、対向側部品３においては、複数の発光回路が設置されているが、摩耗検知用の受光回路は１つだけ設けられて、共通化されている。即ち、第３の回路構成例の摩耗検知装置は、１つの光起電力素子５と、複数の発光素子６Ａ〜６Ｅと、複数の発光素子７Ａ〜７Ｅと、１つの受光素子８とを備えている。
【０１０６】
摩耗側部品２においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５つの閉回路５０Ａ〜５０Ｅが設けられ、各閉回路５０Ａ〜５０Ｅには、発光素子６Ａ〜６Ｅがそれぞれ設置されている。また、光起電力素子５は、共通回路５０Ｆに１つだけ設置されており、全ての発光素子６Ａ〜６Ｅに電力を給電するように回路が構成されている。このように、第３の回路構成例における摩耗側部品２の回路構成は、上記第２の回路構成例における摩耗側部品２の回路構成と実質的に同一である。
【０１０７】
一方、対向側部品３においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５つの閉回路１３Ａ〜１３Ｅが設けられている。発光回路である各閉回路１３Ａ〜１３Ｅには、発光素子７Ａ〜７Ｅ、電源１１Ａ〜１１Ｅおよび抵抗１２Ａ〜１２Ｅがそれぞれ設置される。これに対し、受光回路である閉回路１６は、１つだけ設置され、この閉回路１６に受光素子８、電源１４および抵抗１５が１つずつ設置される。受光素子８は摩耗側部品２の５つの発光素子６Ａ〜６Ｅに対向可能に配置され、発光素子７Ａ〜７Ｅは摩耗側部品２の光起電力素子５に対向可能に配置される。
【０１０８】
摩耗側部品２の摺動中に、対向側部品３の発光素子７Ａ〜７Ｅは、摩耗側部品２の光起電力素子５に順次投光し、対向側部品３の受光素子８は、摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を順次受光する。また、閉回路１６は、コンパレータ１７を介して制御装置９に接続されている。これにより、受光素子８の受光状態を表す信号が、制御装置９の入力端子Ｄ０に入力される。
【０１０９】
以上のような回路構成により、摩耗側部品２の光起電力素子５と、対向側部品３の発光素子７Ａ〜７Ｅのいずれか１つとが対向したときに、対向側部品３から摩耗側部品２に電力が供給される。そして、このときに、受光素子８と対向する発光素子６Ａ〜６Ｅのいずれか１つにより、摩耗ゲージ４０の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅのいずれか１つの断線の有無を、摩耗側部品２から対向側部品３に伝達することができる。
【０１１０】
例えば、図８に示すように、光起電力素子５と発光素子７Ｅとが正対し、かつ、発光素子６Ａと受光素子８とが正対したときには、発光素子７Ｅが発した光を、光起電力素子５が受光することにより、閉回路５０Ａ〜５０Ｅを通じて発光素子６Ａ〜６Ｅに電力を供給する。そして、摩耗検知用ライン４３Ａが断線していない場合には、発光素子６Ａが発した光を、受光素子８が受光する。一方、摩耗検知用ライン４３Ａが断線している場合には、発光素子６Ａが発光しないので、受光素子８は発光素子６Ａからの光を受光しない。他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅや発光素子６Ｂ〜６Ｅについても同様である。
【０１１１】
したがって、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光素子８による受光回数に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知して、摩耗側部品２の摩耗量が、０〜Ｌ５の範囲内のどの程度であるかを段階的に検知できる。
【０１１２】
次に、図９を参照して、上記図８に示した第３の回路構成例の摩耗検知装置による摩耗検知方法について説明する。図９は、第３の回路構成例に係る対向側部品３の制御装置９に入力される信号を示す波形図である。図９（ａ）および図９（ｂ）は、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していないときの入力信号を示し、図９（ｃ）および図９（ｄ）は、第１の摩耗検知用ライン４３Ａのみが断線したときの入力信号を示す。
【０１１３】
摩耗側部品２が対向側部品３に対して所定の摺動ストロークで摺動すると、摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅと、対向側部品３の受光素子８とが摺動方向に相対移動する。この摺動動作中に、受光素子８は、発光素子６Ａ〜６Ｅのいずれかと対向したときに光を受光して導通する。この結果、当該受光素子８による受光状態を表す受光信号が、制御装置９の入力端子Ｄ０に入力される。この受光信号は、受光時にＨｉｇｈ信号となるパルス信号であり、コンパレータ１７により生成される。
【０１１４】
図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していない場合には、制御装置９の入力端子Ｄ０には、５つのパルスを含む受光信号が入力される。当該５つのパルスはそれぞれ、上記第１〜第５の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応しており、１つの受光素子８が、各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに接続された全ての発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を受光したことを表す。
【０１１５】
制御装置９は、受光信号のパルス数（１回の摺動ストローク中における受光素子８の受光回数を表す。）をカウントすることで、５本の摩耗検知用ライン４３の断線の有無を判定できる。例えば、制御装置９は、カウンタ回路により受光信号のパルス数をカウントし、最初のパルス信号からｔ秒後（摩耗側部品２の１ストロークに対応する時間）に、カウント値をラッチするとともに、その都度カウンタをクリアする。そして、パルスが検知されなくなったらカウントを完了する。このときラッチしたカウント値が、摩耗検知用ライン４３の断線の有無、即ち摩耗側部品２の摩耗の程度を表す。例えば、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように受光信号のパルス数が５である場合には、制御装置９は、全ての摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅが断線しておらず、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１未満であると判定する。
【０１１６】
一方、図９（ｃ）および図９（ｄ）に示すように、摩耗側部品２の摩耗により、第１の摩耗検知用ライン４３Ａが断線した場合には、制御装置９の入力端子Ｄ０には、４つのパルスを含む受光信号が入力される。この４つのパルスは、断線していない４本の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅに対応しており、受光素子８が、当該摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅに接続された４つの発光素子６Ｂ〜６Ｅからの光を順次受光したことを表す。
【０１１７】
このように受光信号のパルス数が４である場合には、制御装置９は、摩耗検知用ライン４３Ａのみが断線し、その他の摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅが断線しておらず、摩耗側部品２の摩耗量がＬ１以上、Ｌ２未満であると判定する（図３参照。）。なお、図示はしないが、受光信号のパルス数が３、２、１、０である場合も同様にして、制御装置９は、摩耗検知用ライン４３Ｂ〜４３Ｅの断線の有無と、摩耗量を判定することができる。
【０１１８】
以上のように、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光素子８の受光回数に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知することができる。このような対向側部品３の制御装置９によって、摩耗側部品２の摩耗状態を多段階で検知することができる。
【０１１９】
また、第３の回路構成例によれば、対向側部品３の受光回路（受光素子８、電源１４等）が共通化されており、摩耗側部品２側の光起電力素子５も共通化されている。このように給電用の受光回路と摩耗検知用の受光回路を１つだけ設けることによって、第１の回路構成例よりも、電子部品数を削減して低コスト化を実現できる。さらに、制御装置９に対する入力が１つで済むので、安価な制御装置を適用でき、適用幅が広がる。
【０１２０】
［２．５．摩耗検知装置の第４の回路構成例および動作］
次に、図１０を参照して、上記摩耗ゲージに対応した摩耗検知装置の第４の回路構成例について説明する。図１０は、本実施形態に係る摩耗検知装置の第４の回路構成例を示す図である。
【０１２１】
図１０に示すように、第４の回路構成例では、摩耗ゲージ４０の複数の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅにそれぞれ対応するように、摩耗側部品２に複数の発光および受光回路が設置されているが、対向側部品３においては、発光および受光回路が１つだけ設けられて、共通化されている。即ち、第４の回路構成例の摩耗検知装置は、複数対の光起電力素子５Ａ〜５Ｅおよび発光素子６Ａ〜６Ｅと、一対の発光素子７および受光素子８とを備えている。
【０１２２】
摩耗側部品２においては、５本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに対応して、５つの閉回路１０Ａ〜１０Ｅが設けられ、各閉回路１０Ａ〜１０Ｅには、一対の光起電力素子５Ａ〜５Ｅおよび発光素子６Ａ〜６Ｅがそれぞれ設置される。このように、第４の回路構成例における対向側部品３の回路構成は、上記第１の回路構成例における対向側部品３の回路構成と実質的に同一である。
【０１２３】
一方、対向側部品３においては、１つの閉回路１３と１つの閉回路１６が設けられている。発光回路である閉回路１３には、発光素子７、電源１１および抵抗１２が１つずつ設置され、受光回路である閉回路１６には、受光素子８、電源１４および抵抗１５が１つずつ設置される。受光素子８は摩耗側部品２の５つの発光素子６Ａ〜６Ｅに対向可能に配置され、発光素子７は摩耗側部品２の５つの光起電力素子５Ａ〜５Ｅに対向可能に配置される。
【０１２４】
摩耗側部品２の摺動中に、対向側部品３の発光素子７は、摩耗側部品２の光起電力素子５Ａ〜５Ｅに順次投光するとともに、対向側部品３の受光素子８は、摩耗側部品２の発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を順次受光する。また、閉回路１６は、コンパレータ１７を介して制御装置９に接続されている。これにより、受光素子８の受光状態を表す信号が、制御装置９の入力端子Ｄ０に入力される。
【０１２５】
以上のような回路構成により、摩耗側部品２の光起電力素子５Ａ〜５Ｅのいずれか１つと、対向側部品３の発光素子７とが対向したときに、対向側部品３から摩耗側部品２の１つの閉回路１０Ａ〜１０Ｅのいずれか１つに電力が供給される。そして、このときに、当該閉回路１０Ａ〜１０Ｅのいずれか１つの発光素子６Ａ〜６Ｅにより、摩耗ゲージ４０の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅのいずれか１つの断線の有無を、摩耗側部品２から対向側部品３に伝達することができる。
【０１２６】
例えば、図１０に示すように、光起電力素子５Ｅと発光素子７とが正対し、かつ、発光素子６Ｅと受光素子８とが正対したときには、発光素子７が発した光を、光起電力素子５Ｅが受光することにより、閉回路１０Ｅを通じて発光素子６Ｅに電力を供給する。そして、摩耗検知用ライン４３Ｅが断線していない場合には、発光素子６Ｅが発した光を、受光素子８が受光する。一方、摩耗検知用ライン４３Ｅが断線している場合には、発光素子６Ｅが発光しないので、受光素子８は発光素子６Ｅからの光を受光しない。他の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｄや、光起電力素子５Ａ〜５Ｄおよび発光素子６Ａ〜６Ｄについても同様である。
【０１２７】
したがって、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光素子８による受光回数に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知して、摩耗側部品２の摩耗量が、０〜Ｌ５の範囲内のどの程度であるかを段階的に検知できる。
【０１２８】
次に、図１１を参照して、上記図１０に示した第４の回路構成例の摩耗検知装置による摩耗検知方法について説明する。図１１は、第４の回路構成例に係る対向側部品３の制御装置９に入力される信号を示す波形図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していないときの入力信号を示し、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）は、第１の摩耗検知用ライン４３Ａのみが断線したときの入力信号を示す。
【０１２９】
図１１に示すように、第４の回路構成例において制御装置９に入力される受光信号は、第３の回路構成例と同様である（図９参照。）。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅがいずれも断線していない場合には、制御装置９の入力端子Ｄ０には、５つのパルスを含む受光信号が入力される。一方、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）に示すように、摩耗側部品２の摩耗により、第１の摩耗検知用ライン４３Ａが断線した場合には、制御装置９の入力端子Ｄ０には、４つのパルスを含む受光信号が入力される。
【０１３０】
制御装置９は、受光信号のパルス数（１回の摺動ストローク中における受光素子８の受光回数を表す。）をカウントすることで、５本の摩耗検知用ライン４３の断線の有無を判定できる。このときのカウント方法および判定方法は、第３の回路構成例と同様である。
【０１３１】
以上のように、制御装置９は、１回の摺動ストローク中における受光素子８の受光回数に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知することができる。このような対向側部品３の制御装置９によって、摩耗側部品２の摩耗状態を多段階で検知することができる。
【０１３２】
また、第４の回路構成例によれば、対向側部品３の発光回路（発光素子７、電源１１等）および受光回路（受光素子８、電源１４等）が共通化されている。このように給電用の発光回路と摩耗検知用の受光回路を１つだけ設けることによって、第１の回路構成例よりも、電子部品数を削減して低コスト化を実現できる。
【０１３３】
［２．６．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、第１の実施形態に係る効果に加えて、以下の効果がある。
【０１３４】
即ち、本実施形態によれば、摩耗ゲージ４０に複数の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅを設置するとともに、摩耗側部品２に、各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに接続される複数の発光素子６Ａ〜６Ｅを設ける。また、対向側部品３には、発光素子６Ａ〜６Ｅからの光を順次または同時に受光可能な１つまたは複数の受光素子８を設ける。そして、摩耗側部品２の摩耗に伴って摩耗ゲージ４０が摩耗し、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅが順次断線したときに、複数の発光素子６Ａ〜６Ｅの発光の有無を利用して、当該断線を表す情報を、摩耗側部品２から対向側部品３に伝達する。これにより、制御装置９は、受光素子８による受光回数、或いは各受光素子８Ａ〜８Ｅの受光の有無に基づいて、摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅの断線の有無を検知することができる。
【０１３５】
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の制御装置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。
【０１３６】
［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、発光回路および受光回路の配置が相違し、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。
【０１３７】
上述した第１の実施形態では、図２に示すように、光起電力素子５および発光素子６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、発光素子７および受光素子８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、光起電力素子５および発光素子６と、発光素子７および受光素子８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、素子間の投受光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。
【０１３８】
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における光起電力素子５および発光素子６の配置と、対向側部品３における発光素子７および受光素子８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。
【０１３９】
［３．２．摩耗検知装置の構成］
まず、図１２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１２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１２（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１２（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。
【０１４０】
図１２に示すように、第３の実施形態に係る摩耗検知装置では、投光回路および受光回路で光を投受光する箇所を、摩耗側部品２の摺動方向（図１２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。
【０１４１】
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に沿って発光素子７および受光素子８が配置される。
【０１４２】
一方、摩耗側部品２には、摺動方向の一側端部の対向面２３に沿って光起電力素子５および発光素子６が配置される。このとき、光起電力素子５と発光素子７とが摺動方向に対向し、かつ、発光素子６と受光素子８とが摺動方向に対向するように配置される。かかる光起電力素子５および発光素子６は、閉回路１０により摩耗ゲージ４に接続されている。
【０１４３】
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１２（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、光起電力素子５は発光素子７からの光を受光し、摩耗検知用ライン４３が断線していない場合には、受光素子８は発光素子６からの光を受光する。
【０１４４】
したがって、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、これら素子を最も近接させた状態で対向させることができるので、これら素子間での投受光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、光起電力素子５および発光素子６の近傍に到達しにくくなるので、当該摩耗粉が光の投受光を妨害することを抑制して、安定的に投受光を実現できる。
【０１４５】
なお、図１２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、上記と同様に投受光することが可能である。
【０１４６】
また、図１２の例では、摩耗側部品２の一側端部の対向面２３に光起電力素子５および発光素子６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に光起電力素子５および発光素子６を配置し、これらに対向するようにして対向側部品３の対向面３２に発光素子７および受光素子８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。
【０１４７】
また、図１２の例では、摩耗ゲージ４には摩耗検知用ライン４３を１本だけ設けたが、かかる例に限定されない。第２の実施形態の摩耗ゲージ４０のように複数本の摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅを設け、各摩耗検知用ライン４３Ａ〜４３Ｅに接続される複数の発光回路や受光回路を、摩耗側部品２の一側端部に設けてもよい。これにより、摩耗側部品２の摩耗量を多段階で検知可能となる。
【０１４８】
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。
【０１４９】
例えば、上記実施形態では、発光素子７および光起電力素子５を利用して、対向側部品３から摩耗側部品２に、発光素子６が使用する電力を供給したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、上記光起電力素子５の代わりに摩耗側部品２内に電池を設け、当該電池から発光素子６に電力を供給してもよい。これにより、摩耗側部品２の光起電力素子５や、対向側部品３の発光素子７、電源１１および抵抗１２等を省略することができるので、回路構造をより簡易にし、低コスト化が図れる。
【０１５０】
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、摩耗側部品の摺動中に、受光素子が摩耗側発光素子から光を受光し、摩耗側発光素子からの受光状態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】
【０１５１】
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】
【０１５２】
１ …摺動部
２ …摩耗側部品
３ …対向側部品
４、４０ …摩耗ゲージ
５ …光起電力素子
６ …発光素子
７ …発光素子
８ …受光素子
９ …制御装置
１０、 …閉回路
１１、１４ …電源
１２、１５ …抵抗
１３、１６、５０ …閉回路
１７ …コンパレータ
２１、３１ …摺動面
２２、３２ …対向面
２３、３３ …対向面
３４ …対向部
４１ …先端部
４１ａ …先端面
４２ …プリントライン
４３ …摩耗検知用ライン
４４ …端子
４５ …共通プリントライン
４６ …共通端子
４７ …端子
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摩耗検知用ラインが設けられた摩耗ゲージと、
前記摩耗側部品に設けられ、前記摩耗検知用ラインに接続される摩耗側発光素子と、
前記対向側部品において、前記摩耗側部品の摺動中に前記摩耗側発光素子と対向可能な位置に設けられた受光素子と、
前記対向側部品に設けられ、前記受光素子による受光状態に基づいて前記摩耗ゲージの摩耗状態を検知する制御装置と、
を備えることを特徴とする摩耗検知装置。
【請求項２】
前記摩耗側部品に設けられ、前記摩耗検知用ラインおよび前記摩耗側発光素子に接続される光起電力素子と、
前記対向側部品において、前記摩耗側部品の摺動中に前記光起電力素子と対向可能な位置に設けられた対向側発光素子と、
をさらに備え、
前記光起電力素子は、前記対向側発光素子から光を受光することにより電力を発生させ、
前記摩耗側発光素子は、前記光起電力素子が発生させた電力により発光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】
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、該摩耗側部品の摺動面に沿って配置された先端部に摩耗検知用ラインが設けられた摩耗ゲージと、該摩耗側部品に設けられ、該摩耗検知用ラインに接続される摩耗側発光素子と、該対向側部品において、該摩耗側部品の摺動中に該摩耗側発光素子と対向可能な位置に設けられた受光素子と、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、
前記摩耗側部品の摺動中に、前記受光素子が前記摩耗側発光素子から光を受光し、
前記摩耗側発光素子からの受光状態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摩耗検知用ラインが設けられた摩耗ゲージと、
前記摩耗側部品に設けられ、前記摩耗検知用ラインに接続される摩耗側発光素子と、
前記対向側部品において、前記摩耗側部品の摺動中に前記摩耗側発光素子と対向可能な位置に設けられた受光素子と、
前記対向側部品に設けられ、前記受光素子による受光状態に基づいて前記摩耗ゲージの摩耗状態を検知する制御装置と、
を備えることを特徴とする摩耗検知装置。
【請求項２】
前記摩耗側部品に設けられ、前記摩耗検知用ラインおよび前記摩耗側発光素子に接続される光起電力素子と、
前記対向側部品において、前記摩耗側部品の摺動中に前記光起電力素子と対向可能な位置に設けられた対向側発光素子と、
をさらに備え、
前記光起電力素子は、前記対向側発光素子から光を受光することにより電力を発生させ、
前記摩耗側発光素子は、前記光起電力素子が発生させた電力により発光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】
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、該摩耗側部品の摺動面に沿って配置された先端部に摩耗検知用ラインが設けられた摩耗ゲージと、該摩耗側部品に設けられ、該摩耗検知用ラインに接続される摩耗側発光素子と、該対向側部品において、該摩耗側部品の摺動中に該摩耗側発光素子と対向可能な位置に設けられた受光素子と、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、
前記摩耗側部品の摺動中に、前記受光素子が前記摩耗側発光素子から光を受光し、
前記摩耗側発光素子からの受光状態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１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−８８１９６（Ｐ２０１３−８８１９６Ａ）
【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２０１１−２２７２２０（Ｐ２０１１−２２７２２０）
【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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