産業用ロボット用減速機
【課題】 即時の故障の予知を可能にすることができる産業用ロボット用減速機を提供する。
【解決手段】 減速機は、減速機本体と、減速機本体の潤滑油１３１ａの劣化を検出するための潤滑油劣化センサ１３９ａとを備えており、潤滑油劣化センサ１３９ａは、白色の光を発する白色ＬＥＤ５２と、受けた光の色を検出するＲＧＢセンサ５３と、潤滑油１３１ａが侵入するための隙間である油用隙間４０ａが形成された隙間形成部材４０と、白色ＬＥＤ５２、ＲＧＢセンサ５３および隙間形成部材４０を支持する支持部材２０とを備えており、隙間形成部材４０は、白色ＬＥＤ５２によって発せられる光を透過させ、油用隙間４０ａは、白色ＬＥＤ５２からＲＧＢセンサ５３までの光路上に配置されていることを特徴とする。
【解決手段】 減速機は、減速機本体と、減速機本体の潤滑油１３１ａの劣化を検出するための潤滑油劣化センサ１３９ａとを備えており、潤滑油劣化センサ１３９ａは、白色の光を発する白色ＬＥＤ５２と、受けた光の色を検出するＲＧＢセンサ５３と、潤滑油１３１ａが侵入するための隙間である油用隙間４０ａが形成された隙間形成部材４０と、白色ＬＥＤ５２、ＲＧＢセンサ５３および隙間形成部材４０を支持する支持部材２０とを備えており、隙間形成部材４０は、白色ＬＥＤ５２によって発せられる光を透過させ、油用隙間４０ａは、白色ＬＥＤ５２からＲＧＢセンサ５３までの光路上に配置されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、故障の予知が可能である産業用ロボット用減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットは、関節部に減速機が使用されており、この減速機の性能によってアームの軌跡の精度などが大きく左右される。したがって、産業用ロボット用減速機は、性能が落ちた場合に適切に交換されることが大切である。しかしながら、産業用ロボット用減速機が交換される場合、その産業用ロボット用減速機を備えている産業用ロボットや、その産業用ロボットが設置されている生産ラインが停止されなければならない。そこで、産業用ロボット用減速機の交換時期を把握するために、産業用ロボット用減速機の故障が適切に予知されることは非常に重要である。
【０００３】
従来、産業用ロボット用減速機の故障を予知する技術として、減速機の潤滑油をサンプリングしてその鉄粉濃度を磁気的に検出し、検出した鉄粉濃度に基づいて減速機の故障を予知する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５２３９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術は、減速機から潤滑油を抜き取って鉄粉量を検出する必要があり、即時性に欠けるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、即時の故障の予知を可能にすることができる産業用ロボット用減速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の産業用ロボット用減速機は、減速機本体と、前記減速機本体の潤滑油の劣化を検出するための潤滑油劣化センサとを備えており、前記潤滑油劣化センサは、光を発する発光素子と、受けた光の色を検出するカラー受光素子と、前記潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材と、前記発光素子、前記カラー受光素子および前記隙間形成部材を支持する支持部材とを備えており、前記隙間形成部材は、前記発光素子によって発せられる光を透過させ、前記油用隙間は、前記発光素子から前記カラー受光素子までの光路上に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成により、潤滑油劣化センサは、発光素子によって発せられた光のうち油用隙間において潤滑油中の鉄粉などの汚染物質によって吸収されなかった波長の光に対して、カラー受光素子によって色を検出するので、減速機本体の潤滑油中の汚染物質の色を即時に検出することができる。つまり、潤滑油劣化センサは、カラー受光素子によって検出した色に基づいて減速機本体の潤滑油中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、即時の故障の予知を可能にすることができる。
【０００９】
本発明の産業用ロボット用減速機の前記発光素子は、白色の光を発する白色ＬＥＤであっても良い。
【００１０】
この構成により、潤滑油劣化センサは、発光素子が例えばＬＥＤ以外のランプである構成と比較して、小型化することができる。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、小型化することができる。
【００１１】
また、本発明の産業用ロボット用減速機の前記隙間形成部材は、前記光路を曲げる反射面が形成されていても良い。
【００１２】
この構成により、潤滑油劣化センサは、発光素子からカラー受光素子までの光路が一直線である構成と比較して、発光素子およびカラー受光素子を近くに配置して全体を小型化することができる。また、潤滑油劣化センサは、隙間形成部材が油用隙間を形成する役割だけでなく、光路を曲げる役割も備えているので、隙間形成部材の代わりに光路を曲げる部材を別途備える構成と比較して、部品点数を減らすことができる。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、小型化することができるとともに、部品点数を減らすことができる。
【００１３】
また、本発明の産業用ロボット用減速機の前記隙間形成部材は、前記光路を９０度曲げる前記反射面がそれぞれ形成されている２つの直角プリズムを備えており、前記２つの直角プリズムの前記反射面によって前記光路を１８０度曲げ、前記油用隙間は、前記２つの直角プリズムの間に形成されていても良い。
【００１４】
この構成により、潤滑油劣化センサは、部品点数の少ない簡単な構成で小型化することができる。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、部品点数の少ない簡単な構成で小型化することができる。
【００１５】
また、本発明の産業用ロボット用減速機は、前記光路の少なくとも一部を囲む光路囲み部材を備えており、前記光路囲み部材は、光の反射を防止する処理が表面に施されていても良い。
【００１６】
この構成により、潤滑油劣化センサは、不要な反射光をカラー受光素子が受けることを防止するので、不要な反射光をカラー受光素子が受ける構成と比較して、潤滑油中の汚染物質の色の検出精度を向上することができる。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、故障の予知の精度を向上することができる。
【００１７】
また、本発明の産業用ロボット用減速機の前記隙間形成部材のうち前記油用隙間を形成する面は、撥油処理が施されていても良い。
【００１８】
この構成により、潤滑油劣化センサは、潤滑油に油用隙間を容易に流通させるので、潤滑油が油用隙間に滞り易い構成と比較して、潤滑油中の汚染物質の色の検出精度を向上することができる。また、潤滑油劣化センサは、油用隙間を形成する面に撥油処理が施されている場合、油用隙間を形成する面に汚れが付着し難いので、潤滑油中の汚染物質の色の検出精度が汚れの付着によって低下することを抑えることができる。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、故障の予知の精度を向上することができる。
【００１９】
本発明の産業用ロボットは、アームと、前記アームの関節部に使用される減速機と、前記減速機の潤滑油の劣化を検出するための潤滑油劣化センサとを備えており、前記潤滑油劣化センサは、光を発する発光素子と、受けた光の色を検出するカラー受光素子と、前記潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材と、前記発光素子、前記カラー受光素子および前記隙間形成部材を支持する支持部材とを備えており、前記隙間形成部材は、前記発光素子によって発せられる光を透過させ、前記油用隙間は、前記発光素子から前記カラー受光素子までの光路上に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、潤滑油劣化センサは、発光素子によって発せられた光のうち油用隙間において潤滑油中の鉄粉などの汚染物質によって吸収されなかった波長の光に対して、カラー受光素子によって色を検出するので、減速機本体の潤滑油中の汚染物質の色を即時に検出することができる。つまり、潤滑油劣化センサは、カラー受光素子によって検出した色に基づいて減速機の潤滑油中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる。したがって、本発明の産業用ロボットは、即時の故障の予知を可能にすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の産業用ロボット用減速機は、即時の故障の予知を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る産業用ロボットの側面図である。
【図２】図１に示す産業用ロボットの関節部の断面図である。
【図３】図２に示す潤滑油劣化センサの正面図である。
【図４】図３に示す潤滑油劣化センサの正面断面図である。
【図５】（ａ）は、図３に示す支持部材の正面図である。（ｂ）は、図３に示す支持部材の正面断面図である。
【図６】（ａ）は、図３に示す支持部材の側面図である。（ｂ）は、図３に示す支持部材の側面断面図である。
【図７】（ａ）は、図３に示す支持部材の平面図である。（ｂ）は、図３に示す支持部材の底面図である。
【図８】（ａ）は、図３に示すホルダの正面図である。（ｂ）は、図３に示すホルダの正面断面図である。
【図９】（ａ）は、図３に示すホルダの側面図である。（ｂ）は、図３に示すホルダの側面断面図である。
【図１０】（ａ）は、図３に示すホルダの平面図である。（ｂ）は、図３に示すホルダの底面図である。
【図１１】図４に示す白色ＬＥＤからＲＧＢセンサまでの光路を示す図である。
【図１２】（ａ）は、図３に示すカバーの正面断面図である。（ｂ）は、図３に示すカバーの側面断面図である。
【図１３】（ａ）は、図３に示すカバーの平面図である。（ｂ）は、図３に示すカバーの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２４】
まず、本実施の形態に係る産業用ロボットの構成について説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態に係る産業用ロボット１００の側面図である。
【００２６】
図１に示すように、産業用ロボット１００は、床、天井などの設置部分９００に取り付けられる取付部１１１と、アーム１１２〜１１６と、取付部１１１およびアーム１１２を接続する関節部１２０と、アーム１１２およびアーム１１３を接続する関節部１３０と、アーム１１３およびアーム１１４を接続する関節部１４０と、アーム１１４およびアーム１１５を接続する関節部１５０と、アーム１１５およびアーム１１６を接続する関節部１６０と、アーム１１６および図示していないハンドを接続する関節部１７０とを備えている。
【００２７】
図２は、関節部１３０の断面図である。なお、以下においては、関節部１３０について説明するが、関節部１２０、１４０〜１７０についても同様である。
【００２８】
図２に示すように、関節部１３０は、アーム１１２およびアーム１１３を接続する本発明の産業用ロボット用減速機としての減速機１３１と、ボルト１３８ａによってアーム１１２に固定されたモータ１３８と、減速機１３１の潤滑油１３１ａの劣化を検出するための潤滑油劣化センサ１３９ａおよび潤滑油劣化センサ１３９ｂとを備えている。
【００２９】
減速機１３１は、減速機本体１３２と、減速機本体１３２の潤滑油１３１ａの劣化を検出するための潤滑油劣化センサ１３７ａおよび潤滑油劣化センサ１３７ｂとを備えている。
【００３０】
減速機本体１３２は、ボルト１３３ａによってアーム１１２に固定されたケース１３３と、ボルト１３４ａによってアーム１１３に固定された支持体１３４と、モータ１３８の出力軸に固定された歯車１３５ａと、減速機１３１の中心軸の周りに等間隔に３個配置されていて歯車１３５ａと噛み合う歯車１３５ｂと、減速機１３１の中心軸の周りに等間隔に３個配置されていて歯車１３５ｂに固定されたクランク軸１３５ｃと、ケース１３３に設けられた内歯歯車と噛み合う２個の外歯歯車１３６とを備えている。
【００３１】
支持体１３４は、ケース１３３に軸受１３３ｂを介して回転可能に支持されている。ケース１３３と、支持体１３４との間には、潤滑油１３１ａの漏れを防止するためのシール部材１３３ｃが設けられている。
【００３２】
クランク軸１３５ｃは、支持体１３４に軸受１３４ｂを介して回転可能に支持されているとともに、外歯歯車１３６に軸受１３６ａを介して回転可能に支持されている。
【００３３】
潤滑油劣化センサ１３７ａおよび潤滑油劣化センサ１３７ｂは、ケース１３３に固定されている。潤滑油劣化センサ１３９ａは、アーム１１２に固定されている。潤滑油劣化センサ１３９ｂは、アーム１１３に固定されている。
【００３４】
図３は、潤滑油劣化センサ１３９ａの正面図である。図４は、アーム１１２に取り付けられた状態での潤滑油劣化センサ１３９ａの正面断面図である。なお、以下においては、潤滑油劣化センサ１３９ａについて説明するが、潤滑油劣化センサ１３７ａ、１３７ｂ、１３９ｂなど、潤滑油劣化センサ１３９ａ以外の潤滑油劣化センサについても同様である。
【００３５】
図３および図４に示すように、潤滑油劣化センサ１３９ａは、潤滑油劣化センサ１３９ａの各部品を支持するアルミニウム合金製の支持部材２０と、支持部材２０にネジ１１によって固定されたアルミニウム合金製のホルダ３０と、ホルダ３０に保持された隙間形成部材４０と、支持部材２０にネジ１２によって固定された回路基板５１を備えている電子部品群５０と、支持部材２０にネジ１３によって固定されたアルミニウム合金製のカバー６０とを備えている。
【００３６】
隙間形成部材４０は、２つのガラス製の直角プリズム４１、４２によって構成されており、潤滑油１３１ａが侵入するための隙間である油用隙間４０ａが２つの直角プリズム４１、４２の間に形成されている。
【００３７】
電子部品群５０は、回路基板５１に実装された白色ＬＥＤ５２と、回路基板５１に実装されたＲＧＢセンサ５３と、回路基板５１に対して白色ＬＥＤ５２およびＲＧＢセンサ５３側とは反対側に配置された回路基板５４と、回路基板５１および回路基板５４を固定する複数本の柱５５と、回路基板５４に対して回路基板５１側とは反対側に配置された回路基板５６と、回路基板５４および回路基板５６を固定する複数本の柱５７と、回路基板５４側とは反対側に回路基板５６に実装されたコネクタ５８とを備えている。回路基板５１、回路基板５４および回路基板５６は、複数の電子部品が実装されている。また、回路基板５１、回路基板５４および回路基板５６は、互いに電気的に接続されている。
【００３８】
潤滑油劣化センサ１３９ａは、支持部材２０およびアーム１１２の間からの潤滑油１３１ａの漏れを防止するＯリング１４と、支持部材２０およびホルダ３０の間からの潤滑油１３１ａの漏れを防止するＯリング１５とを備えている。
【００３９】
図５（ａ）は、支持部材２０の正面図である。図５（ｂ）は、支持部材２０の正面断面図である。図６（ａ）は、支持部材２０の側面図である。図６（ｂ）は、支持部材２０の側面断面図である。図７（ａ）は、支持部材２０の平面図である。図７（ｂ）は、支持部材２０の底面図である。
【００４０】
図３〜図７に示すように、支持部材２０は、アーム１１２のネジ穴１１２ａに固定されるためのネジ部２１と、アーム１１２のネジ穴１１２ａに対してネジ部２１が回転させられるときに工具によって掴まれるための八角形状の工具接触部２２と、ホルダ３０が収納されるホルダ収納部２３とを備えている。また、支持部材２０は、白色ＬＥＤ５２が挿入される穴２４と、ＲＧＢセンサ５３が挿入される穴２５と、ネジ１１が挿入されるための２つの穴２６と、ネジ１２がねじ込まれるための２つのネジ穴２７と、ネジ１３がねじ込まれるための２つのネジ穴２８とが形成されている。
【００４１】
なお、支持部材２０は、回路基板５１を介して白色ＬＥＤ５２およびＲＧＢセンサ５３を支持している。また、支持部材２０は、ホルダ３０を介して隙間形成部材４０を支持している。
【００４２】
図８（ａ）は、ホルダ３０の正面図である。図８（ｂ）は、ホルダ３０の正面断面図である。図９（ａ）は、ホルダ３０の側面図である。図９（ｂ）は、ホルダ３０の側面断面図である。図１０（ａ）は、ホルダ３０の平面図である。図１０（ｂ）は、ホルダ３０の底面図である。図１１は、白色ＬＥＤ５２からＲＧＢセンサ５３までの光路１０ａを示す図である。
【００４３】
図３、図４および図８〜図１１に示すように、ホルダ３０は、直角プリズム４１が収納されるプリズム収納部３１と、直角プリズム４２が収納されるプリズム収納部３２と、白色ＬＥＤ５２が収納されるＬＥＤ収納部３３とを備えている。また、ホルダ３０は、ＲＧＢセンサ５３用の穴３４と、プリズム収納部３１およびＬＥＤ収納部３３を連通する穴３５と、プリズム収納部３２および穴３４を連通する穴３６と、ネジ１１がねじ込まれるための２つのネジ穴３７と、Ｏリング１５が嵌る溝３８と、プリズム収納部３１に直角プリズム４１を固定する接着剤が穴３５に浸入することを防止するための環状の溝３９ａと、プリズム収納部３２に直角プリズム４２を固定する接着剤が穴３６に浸入することを防止するための環状の溝３９ｂとが形成されている。
【００４４】
プリズム収納部３１は、直角プリズム４１を挟み込む２つの壁３１ａを備えており、壁３１ａにおいて接着剤によって直角プリズム４１を固定している。プリズム収納部３２は、直角プリズム４２を挟み込む２つの壁３２ａを備えており、壁３２ａにおいて接着剤によって直角プリズム４２を固定している。
【００４５】
ホルダ３０は、ＬＥＤ収納部３３、穴３５、プリズム収納部３１、プリズム収納部３２、穴３６および穴３４によって、白色ＬＥＤ５２からＲＧＢセンサ５３までの光路１０ａの少なくとも一部を囲んでおり、本発明の光路囲み部材を構成している。
【００４６】
ホルダ３０は、例えば艶消しの黒アルマイト処理のように、光の反射を防止する処理が表面に施されている。
【００４７】
図１１に示すように、隙間形成部材４０の油用隙間４０ａは、白色ＬＥＤ５２からＲＧＢセンサ５３までの光路１０ａ上に配置されている。
【００４８】
直角プリズム４１、４２は、白色ＬＥＤ５２によって発せられる光を透過させる。直角プリズム４１は、白色ＬＥＤ５２によって発せられる光が入射する入射面４１ａと、入射面４１ａから入射した光を反射して光の進行方向を９０度曲げる反射面４１ｂと、反射面４１ｂで反射した光が出射する出射面４１ｃとが形成されている。直角プリズム４２は、直角プリズム４１の出射面４１ｃから出射した光が入射する入射面４２ａと、入射面４２ａから入射した光を反射して光の進行方向を９０度曲げる反射面４２ｂと、反射面４２ｂで反射した光が出射する出射面４２ｃとが形成されている。
【００４９】
直角プリズム４１の入射面４１ａ、反射面４１ｂおよび出射面４１ｃと、直角プリズム４２の入射面４２ａ、反射面４２ｂおよび出射面４２ｃとは、光学研磨されている。また、直角プリズム４１の反射面４１ｂと、直角プリズム４２の反射面４２ｂとは、アルミ蒸着膜が施されている。そして、硬度や密着力が弱いアルミ蒸着膜を保護するために、ＳｉＯ２膜がアルミ蒸着膜上に更に施されている。
【００５０】
光路１０ａは、直角プリズム４１の反射面４１ｂで９０度曲げられていて、直角プリズム４２の反射面４２ｂでも９０度曲げられている。すなわち、光路１０ａは、隙間形成部材４０によって１８０度曲げられている。
【００５１】
直角プリズム４１の出射面４１ｃと、直角プリズム４２の入射面４２ａとの距離、すなわち、油用隙間４０ａの長さは、例えば１ｍｍである。油用隙間４０ａの長さが短過ぎる場合、潤滑油１３１ａ中の汚染物質が油用隙間４０ａを適切に流通し難いので、潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色の検出精度が落ちる。一方、油用隙間４０ａの長さが長過ぎる場合、白色ＬＥＤ５２から発せられた光が油用隙間４０ａ内の潤滑油１３１ａ中の汚染物質によって吸収され過ぎてＲＧＢセンサ５３まで届き難いので、やはり潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色の検出精度が落ちる。したがって、油用隙間４０ａの長さは、潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色の検出精度が高くなるように、適切に設定されることが好ましい。
【００５２】
白色ＬＥＤ５２は、白色の光を発する電子部品であり、本発明の発光素子を構成している。白色ＬＥＤ５２として、例えば、日亜化学工業株式会社製のNSPW500GS-K1が使用されても良い。
【００５３】
ＲＧＢセンサ５３は、受けた光の色を検出する電子部品であり、本発明のカラー受光素子を構成している。ＲＧＢセンサ５３として、例えば、浜松ホトニクス株式会社製のS9032-02が使用されても良い。
【００５４】
図４に示すように、コネクタ５８は、潤滑油劣化センサ１３９ａの外部の装置のコネクタ９５が接続されて、外部の装置からコネクタ９５を介して電力が供給されるとともに、潤滑油劣化センサ１３９ａの検出結果を電気信号としてコネクタ９５を介して外部の装置に出力するようになっている。
【００５５】
図１２（ａ）は、カバー６０の正面断面図である。図１２（ｂ）は、カバー６０の側面断面図である。図１３（ａ）は、カバー６０の平面図である。図１３（ｂ）は、カバー６０の底面図である。
【００５６】
図３、図４、図１２および図１３に示すように、カバー６０は、コネクタ５８が挿入される穴６１と、ネジ１３が挿入されるための２つの穴６２とが形成されている。
【００５７】
カバー６０は、例えば艶消しの黒アルマイト処理のように、光の反射を防止する処理が表面に施されている。
【００５８】
次に、潤滑油劣化センサ１３９ａの組立方法について説明する。なお、以下においては、潤滑油劣化センサ１３９ａについて説明するが、潤滑油劣化センサ１３７ａ、１３７ｂ、１３９ｂなど、潤滑油劣化センサ１３９ａ以外の潤滑油劣化センサについても同様である。
【００５９】
まず、ホルダ３０のプリズム収納部３１うち直角プリズム４１の入射面４１ａと接触する面であって溝３９ａの外周側の面と、直角プリズム４１の面のうちプリズム収納部３１の２つの壁３１ａとそれぞれ接触する２つの面とに接着剤が塗られ、その接着剤によってプリズム収納部３１に直角プリズム４１が固定される。また、ホルダ３０のプリズム収納部３２うち直角プリズム４２の出射面４２ｃと接触する面であって溝３９ｂの外周側の面と、直角プリズム４２の面のうちプリズム収納部３２の２つの壁３２ａとそれぞれ接触する２つの面とに接着剤が塗られ、その接着剤によってプリズム収納部３２に直角プリズム４２が固定される。また、ホルダ３０のＬＥＤ収納部３３に白色ＬＥＤ５２が接着剤によって固定される。
【００６０】
次いで、Ｏリング１５が取り付けられたホルダ３０が、Ｏリング１４が取り付けられた支持部材２０のホルダ収納部２３にネジ１１によって固定される。
【００６１】
次いで、回路基板５１、ＲＧＢセンサ５３、コネクタ５８など、白色ＬＥＤ５２を除く各種の電子部品が予め組み上げられた電子部品群５０が支持部材２０にネジ１２によって固定され、白色ＬＥＤ５２が回路基板５１にハンダによって固定される。
【００６２】
最後に、カバー６０が支持部材２０にネジ１３によって固定される。
【００６３】
次に、アーム１１２への潤滑油劣化センサ１３９ａの設置方法について説明する。なお、以下においては、潤滑油劣化センサ１３９ａについて説明するが、潤滑油劣化センサ１３７ａ、１３７ｂ、１３９ｂなど、潤滑油劣化センサ１３９ａ以外の潤滑油劣化センサについても同様である。
【００６４】
まず、支持部材２０の工具接触部２２が工具によって掴まれて、アーム１１２のネジ穴１１２ａに支持部材２０のネジ部２１がねじ込まれることによって、アーム１１２に潤滑油劣化センサ１３９ａが固定される。
【００６５】
そして、潤滑油劣化センサ１３９ａの外部の装置のコネクタ９５がコネクタ５８に接続される。
【００６６】
次に、産業用ロボット１００の動作について説明する。
【００６７】
まず、関節部１３０の動作について説明する。なお、以下においては、関節部１３０について説明するが、関節部１２０、１４０〜１７０についても同様である。
【００６８】
関節部１３０のモータ１３８の出力軸が回転すると、モータ１３８の回転力は、減速機１３１によって減速されて、減速機１３１のケース１３３に固定されたアーム１１２に対して、減速機１３１の支持体１３４に固定されたアーム１１３を動かす。
【００６９】
次に、潤滑油劣化センサ１３９ａの動作について説明する。なお、以下においては、潤滑油劣化センサ１３９ａについて説明するが、潤滑油劣化センサ１３７ａ、１３７ｂ、１３９ｂなど、潤滑油劣化センサ１３９ａ以外の潤滑油劣化センサについても同様である。
【００７０】
潤滑油劣化センサ１３９ａは、コネクタ５８を介して外部の装置から供給される電力によって白色ＬＥＤ５２から白色の光を発する。
【００７１】
そして、潤滑油劣化センサ１３９ａは、ＲＧＢセンサ５３によって受けた光のＲＧＢの各色の光量を電気信号としてコネクタ５８を介して外部の装置に出力する。
【００７２】
なお、潤滑油劣化センサ１３９ａは、ＲＧＢセンサ５３以外のセンサを別途搭載していても良い。例えば、潤滑油劣化センサ１３９ａは、潤滑油１３１ａの温度を検出する温度センサが電子部品群５０に含まれている場合には、温度センサによって検出された温度も電気信号としてコネクタ５８を介して外部の装置に出力することができる。
【００７３】
以上に説明したように、潤滑油劣化センサ１３９ａなどの各潤滑油劣化センサは、白色ＬＥＤ５２によって発せられた白色の光のうち油用隙間４０ａにおいて潤滑油１３１ａ中の汚染物質によって吸収されなかった波長の光に対して、ＲＧＢセンサ５３によって色を検出するので、減速機１３１の潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色を即時に検出することができる。つまり、各潤滑油劣化センサは、ＲＧＢセンサ５３によって検出した色に基づいて減速機１３１の潤滑油１３１ａ中の汚染物質の種類および量をコンピュータなどの外部の装置によって即時に特定可能にすることができる。したがって、減速機１３１などの各減速機および産業用ロボット１００は、即時の故障の予知を可能にすることができる。なお、各潤滑油劣化センサは、ＲＧＢセンサ５３によって検出した色に基づいて潤滑油中の汚染物質の種類および量を特定する電子部品が電子部品群５０に含まれていても良い。
【００７４】
潤滑油１３１ａには、摩擦面の摩擦を低減するためのＭｏＤＴＣ、ＭｏＤＴＰなどの有機モリブデンなどの摩擦低減剤、摩擦面の焼き付きを抑える性能である極圧性を向上するためのＳＰ系添加剤などの極圧添加剤、スラッジの発生や付着を抑えるためのＣａスルフォネートなどの分散剤など、各種の添加剤が添加される場合がある。これらの添加剤は、潤滑油１３１ａの劣化とともに、沈降して潤滑油１３１ａから分離される。つまり、潤滑油１３１ａ中の添加剤の減少量は、各減速機および産業用ロボット１００の故障の予知に活用されることができる。各潤滑油劣化センサは、潤滑油１３１ａ中の鉄粉の量だけでなく、潤滑油１３１ａに添加されている各種の添加剤の減少に伴う基油の劣化度やスラッジ等の汚染物質の増加を、検出した色に基づいて特定することができる。したがって、各減速機および産業用ロボット１００は、鉄粉濃度のみに基づいて減速機の故障を予知する従来の技術と比較して、故障の予知の精度を向上することができる。
【００７５】
また、各潤滑油劣化センサは、発光素子が白色の光を発する白色ＬＥＤであるので、発光素子が例えばＬＥＤ以外のランプである構成と比較して、小型化することができる。したがって、各減速機および産業用ロボット１００は、小型化することができる。なお、本発明の発光素子は、白色ＬＥＤ以外のものであっても良い。例えば、発光素子は、ＬＥＤ以外のランプであっても良い。また、発光素子は、赤色のＬＥＤ、あるいは、ＬＥＤ以外の赤色のランプと、緑色のＬＥＤ、あるいは、ＬＥＤ以外の緑色のランプと、青色のＬＥＤ、あるいは、ＬＥＤ以外の青色のランプとを備えており、それらのＬＥＤ、あるいは、ＬＥＤ以外のランプから発せられる各色の光を合成して白色の光を発するものであっても良い。
【００７６】
また、各潤滑油劣化センサは、隙間形成部材４０に光路１０ａを曲げる反射面４１ｂ、４２ｂが形成されているので、白色ＬＥＤ５２からＲＧＢセンサ５３までの光路１０ａが一直線である構成と比較して、白色ＬＥＤ５２およびＲＧＢセンサ５３を近くに配置して全体を小型化することができる。また、各潤滑油劣化センサは、隙間形成部材４０が油用隙間４０ａを形成する役割だけでなく、光路１０ａを曲げる役割も備えているので、隙間形成部材４０の代わりに光路１０ａを曲げる部材を別途備える構成と比較して、部品点数を減らすことができる。したがって、各減速機および産業用ロボット１００は、小型化することができるとともに、部品点数を減らすことができる。
【００７７】
特に、各潤滑油劣化センサは、光路１０ａを９０度曲げる反射面４１ｂ、４２ｂがそれぞれ形成されている２つの直角プリズム４１、４２によって隙間形成部材４０が構成されており、２つの直角プリズム４１、４２の反射面４１ｂ、４２ｂによって光路１０ａを１８０度曲げ、２つの直角プリズム４１、４２の間に油用隙間４０ａが形成されている構成であるので、部品点数の少ない簡単な構成で小型化することができる。したがって、各減速機および産業用ロボット１００は、部品点数の少ない簡単な構成で小型化することができる。
【００７８】
また、各潤滑油劣化センサは、光路１０ａの少なくとも一部を囲むホルダ３０を備えており、光の反射を防止する処理がホルダ３０の表面に施されている構成であるので、不要な反射光をＲＧＢセンサ５３が受けることを防止することができる。そのため、各潤滑油劣化センサは、不要な反射光をＲＧＢセンサ５３が受ける構成と比較して、潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色の検出精度を向上することができる。したがって、各減速機および産業用ロボット１００は、故障の予知の精度を向上することができる。
【００７９】
また、各潤滑油劣化センサは、隙間形成部材４０のうち油用隙間４０ａを形成する面、すなわち、直角プリズム４１の出射面４１ｃおよび直角プリズム４２の入射面４２ａに撥油処理が施されていても良い。各潤滑油劣化センサは、直角プリズム４１の出射面４１ｃおよび直角プリズム４２の入射面４２ａに撥油処理が施されている場合、潤滑油１３１ａに油用隙間４０ａを容易に流通させるので、潤滑油１３１ａが油用隙間４０ａに滞り易い構成と比較して、潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色の検出精度を向上することができる。また、各潤滑油劣化センサは、直角プリズム４１の出射面４１ｃおよび直角プリズム４２の入射面４２ａに撥油処理が施されている場合、直角プリズム４１の出射面４１ｃおよび直角プリズム４２の入射面４２ａに汚れが付着し難いので、潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色の検出精度が汚れの付着によって低下することを抑えることができる。したがって、各減速機および産業用ロボット１００は、故障の予知の精度を向上することができる。
【００８０】
なお、各潤滑油劣化センサは、白色ＬＥＤ５２およびＲＧＢセンサ５３の配置が本実施の形態において説明した配置以外の配置であっても良い。例えば、各潤滑油劣化センサは、白色ＬＥＤ５２からＲＧＢセンサ５３までの光路１０ａが一直線であっても良い。
【００８１】
また、各潤滑油劣化センサは、直角プリズム以外の構成によって、光路１０ａを曲げるようになっていても良い。
【００８２】
また、各潤滑油劣化センサは、電力の供給手段として、例えば、電池などのバッテリーを使用し、外部の装置への検出結果の出力手段として、例えば、ワイヤレス通信を使用しても良い。
【００８３】
また、潤滑油劣化センサの設置位置は、本実施の形態において示した位置に限らず、産業用ロボット１００の用途などに合わせて適宜設定されることが好ましい。
【符号の説明】
【００８４】
１０ａ 光路
２０ 支持部材
３０ ホルダ（光路囲み部材）
４０ 隙間形成部材
４０ａ 油用隙間
４１ 直角プリズム
４１ｂ 反射面
４１ｃ 出射面（油用隙間を形成する面）
４２ 直角プリズム
４２ａ 入射面（油用隙間を形成する面）
４２ｂ 反射面
５２ 白色ＬＥＤ（発光素子）
５３ ＲＧＢセンサ（カラー受光素子）
１００ 産業用ロボット
１１２〜１１６ アーム
１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０ 関節部
１３１ 減速機（産業用ロボット用減速機）
１３１ａ 潤滑油
１３２ 減速機本体
１３７ａ、１３７ｂ、１３９ａ、１３９ｂ 潤滑油劣化センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、故障の予知が可能である産業用ロボット用減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットは、関節部に減速機が使用されており、この減速機の性能によってアームの軌跡の精度などが大きく左右される。したがって、産業用ロボット用減速機は、性能が落ちた場合に適切に交換されることが大切である。しかしながら、産業用ロボット用減速機が交換される場合、その産業用ロボット用減速機を備えている産業用ロボットや、その産業用ロボットが設置されている生産ラインが停止されなければならない。そこで、産業用ロボット用減速機の交換時期を把握するために、産業用ロボット用減速機の故障が適切に予知されることは非常に重要である。
【０００３】
従来、産業用ロボット用減速機の故障を予知する技術として、減速機の潤滑油をサンプリングしてその鉄粉濃度を磁気的に検出し、検出した鉄粉濃度に基づいて減速機の故障を予知する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５２３９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術は、減速機から潤滑油を抜き取って鉄粉量を検出する必要があり、即時性に欠けるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、即時の故障の予知を可能にすることができる産業用ロボット用減速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の産業用ロボット用減速機は、減速機本体と、前記減速機本体の潤滑油の劣化を検出するための潤滑油劣化センサとを備えており、前記潤滑油劣化センサは、光を発する発光素子と、受けた光の色を検出するカラー受光素子と、前記潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材と、前記発光素子、前記カラー受光素子および前記隙間形成部材を支持する支持部材とを備えており、前記隙間形成部材は、前記発光素子によって発せられる光を透過させ、前記油用隙間は、前記発光素子から前記カラー受光素子までの光路上に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成により、潤滑油劣化センサは、発光素子によって発せられた光のうち油用隙間において潤滑油中の鉄粉などの汚染物質によって吸収されなかった波長の光に対して、カラー受光素子によって色を検出するので、減速機本体の潤滑油中の汚染物質の色を即時に検出することができる。つまり、潤滑油劣化センサは、カラー受光素子によって検出した色に基づいて減速機本体の潤滑油中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、即時の故障の予知を可能にすることができる。
【０００９】
本発明の産業用ロボット用減速機の前記発光素子は、白色の光を発する白色ＬＥＤであっても良い。
【００１０】
この構成により、潤滑油劣化センサは、発光素子が例えばＬＥＤ以外のランプである構成と比較して、小型化することができる。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、小型化することができる。
【００１１】
また、本発明の産業用ロボット用減速機の前記隙間形成部材は、前記光路を曲げる反射面が形成されていても良い。
【００１２】
この構成により、潤滑油劣化センサは、発光素子からカラー受光素子までの光路が一直線である構成と比較して、発光素子およびカラー受光素子を近くに配置して全体を小型化することができる。また、潤滑油劣化センサは、隙間形成部材が油用隙間を形成する役割だけでなく、光路を曲げる役割も備えているので、隙間形成部材の代わりに光路を曲げる部材を別途備える構成と比較して、部品点数を減らすことができる。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、小型化することができるとともに、部品点数を減らすことができる。
【００１３】
また、本発明の産業用ロボット用減速機の前記隙間形成部材は、前記光路を９０度曲げる前記反射面がそれぞれ形成されている２つの直角プリズムを備えており、前記２つの直角プリズムの前記反射面によって前記光路を１８０度曲げ、前記油用隙間は、前記２つの直角プリズムの間に形成されていても良い。
【００１４】
この構成により、潤滑油劣化センサは、部品点数の少ない簡単な構成で小型化することができる。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、部品点数の少ない簡単な構成で小型化することができる。
【００１５】
また、本発明の産業用ロボット用減速機は、前記光路の少なくとも一部を囲む光路囲み部材を備えており、前記光路囲み部材は、光の反射を防止する処理が表面に施されていても良い。
【００１６】
この構成により、潤滑油劣化センサは、不要な反射光をカラー受光素子が受けることを防止するので、不要な反射光をカラー受光素子が受ける構成と比較して、潤滑油中の汚染物質の色の検出精度を向上することができる。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、故障の予知の精度を向上することができる。
【００１７】
また、本発明の産業用ロボット用減速機の前記隙間形成部材のうち前記油用隙間を形成する面は、撥油処理が施されていても良い。
【００１８】
この構成により、潤滑油劣化センサは、潤滑油に油用隙間を容易に流通させるので、潤滑油が油用隙間に滞り易い構成と比較して、潤滑油中の汚染物質の色の検出精度を向上することができる。また、潤滑油劣化センサは、油用隙間を形成する面に撥油処理が施されている場合、油用隙間を形成する面に汚れが付着し難いので、潤滑油中の汚染物質の色の検出精度が汚れの付着によって低下することを抑えることができる。したがって、本発明の産業用ロボット用減速機は、故障の予知の精度を向上することができる。
【００１９】
本発明の産業用ロボットは、アームと、前記アームの関節部に使用される減速機と、前記減速機の潤滑油の劣化を検出するための潤滑油劣化センサとを備えており、前記潤滑油劣化センサは、光を発する発光素子と、受けた光の色を検出するカラー受光素子と、前記潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材と、前記発光素子、前記カラー受光素子および前記隙間形成部材を支持する支持部材とを備えており、前記隙間形成部材は、前記発光素子によって発せられる光を透過させ、前記油用隙間は、前記発光素子から前記カラー受光素子までの光路上に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、潤滑油劣化センサは、発光素子によって発せられた光のうち油用隙間において潤滑油中の鉄粉などの汚染物質によって吸収されなかった波長の光に対して、カラー受光素子によって色を検出するので、減速機本体の潤滑油中の汚染物質の色を即時に検出することができる。つまり、潤滑油劣化センサは、カラー受光素子によって検出した色に基づいて減速機の潤滑油中の汚染物質の種類および量を即時に特定可能にすることができる。したがって、本発明の産業用ロボットは、即時の故障の予知を可能にすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の産業用ロボット用減速機は、即時の故障の予知を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る産業用ロボットの側面図である。
【図２】図１に示す産業用ロボットの関節部の断面図である。
【図３】図２に示す潤滑油劣化センサの正面図である。
【図４】図３に示す潤滑油劣化センサの正面断面図である。
【図５】（ａ）は、図３に示す支持部材の正面図である。（ｂ）は、図３に示す支持部材の正面断面図である。
【図６】（ａ）は、図３に示す支持部材の側面図である。（ｂ）は、図３に示す支持部材の側面断面図である。
【図７】（ａ）は、図３に示す支持部材の平面図である。（ｂ）は、図３に示す支持部材の底面図である。
【図８】（ａ）は、図３に示すホルダの正面図である。（ｂ）は、図３に示すホルダの正面断面図である。
【図９】（ａ）は、図３に示すホルダの側面図である。（ｂ）は、図３に示すホルダの側面断面図である。
【図１０】（ａ）は、図３に示すホルダの平面図である。（ｂ）は、図３に示すホルダの底面図である。
【図１１】図４に示す白色ＬＥＤからＲＧＢセンサまでの光路を示す図である。
【図１２】（ａ）は、図３に示すカバーの正面断面図である。（ｂ）は、図３に示すカバーの側面断面図である。
【図１３】（ａ）は、図３に示すカバーの平面図である。（ｂ）は、図３に示すカバーの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２４】
まず、本実施の形態に係る産業用ロボットの構成について説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態に係る産業用ロボット１００の側面図である。
【００２６】
図１に示すように、産業用ロボット１００は、床、天井などの設置部分９００に取り付けられる取付部１１１と、アーム１１２〜１１６と、取付部１１１およびアーム１１２を接続する関節部１２０と、アーム１１２およびアーム１１３を接続する関節部１３０と、アーム１１３およびアーム１１４を接続する関節部１４０と、アーム１１４およびアーム１１５を接続する関節部１５０と、アーム１１５およびアーム１１６を接続する関節部１６０と、アーム１１６および図示していないハンドを接続する関節部１７０とを備えている。
【００２７】
図２は、関節部１３０の断面図である。なお、以下においては、関節部１３０について説明するが、関節部１２０、１４０〜１７０についても同様である。
【００２８】
図２に示すように、関節部１３０は、アーム１１２およびアーム１１３を接続する本発明の産業用ロボット用減速機としての減速機１３１と、ボルト１３８ａによってアーム１１２に固定されたモータ１３８と、減速機１３１の潤滑油１３１ａの劣化を検出するための潤滑油劣化センサ１３９ａおよび潤滑油劣化センサ１３９ｂとを備えている。
【００２９】
減速機１３１は、減速機本体１３２と、減速機本体１３２の潤滑油１３１ａの劣化を検出するための潤滑油劣化センサ１３７ａおよび潤滑油劣化センサ１３７ｂとを備えている。
【００３０】
減速機本体１３２は、ボルト１３３ａによってアーム１１２に固定されたケース１３３と、ボルト１３４ａによってアーム１１３に固定された支持体１３４と、モータ１３８の出力軸に固定された歯車１３５ａと、減速機１３１の中心軸の周りに等間隔に３個配置されていて歯車１３５ａと噛み合う歯車１３５ｂと、減速機１３１の中心軸の周りに等間隔に３個配置されていて歯車１３５ｂに固定されたクランク軸１３５ｃと、ケース１３３に設けられた内歯歯車と噛み合う２個の外歯歯車１３６とを備えている。
【００３１】
支持体１３４は、ケース１３３に軸受１３３ｂを介して回転可能に支持されている。ケース１３３と、支持体１３４との間には、潤滑油１３１ａの漏れを防止するためのシール部材１３３ｃが設けられている。
【００３２】
クランク軸１３５ｃは、支持体１３４に軸受１３４ｂを介して回転可能に支持されているとともに、外歯歯車１３６に軸受１３６ａを介して回転可能に支持されている。
【００３３】
潤滑油劣化センサ１３７ａおよび潤滑油劣化センサ１３７ｂは、ケース１３３に固定されている。潤滑油劣化センサ１３９ａは、アーム１１２に固定されている。潤滑油劣化センサ１３９ｂは、アーム１１３に固定されている。
【００３４】
図３は、潤滑油劣化センサ１３９ａの正面図である。図４は、アーム１１２に取り付けられた状態での潤滑油劣化センサ１３９ａの正面断面図である。なお、以下においては、潤滑油劣化センサ１３９ａについて説明するが、潤滑油劣化センサ１３７ａ、１３７ｂ、１３９ｂなど、潤滑油劣化センサ１３９ａ以外の潤滑油劣化センサについても同様である。
【００３５】
図３および図４に示すように、潤滑油劣化センサ１３９ａは、潤滑油劣化センサ１３９ａの各部品を支持するアルミニウム合金製の支持部材２０と、支持部材２０にネジ１１によって固定されたアルミニウム合金製のホルダ３０と、ホルダ３０に保持された隙間形成部材４０と、支持部材２０にネジ１２によって固定された回路基板５１を備えている電子部品群５０と、支持部材２０にネジ１３によって固定されたアルミニウム合金製のカバー６０とを備えている。
【００３６】
隙間形成部材４０は、２つのガラス製の直角プリズム４１、４２によって構成されており、潤滑油１３１ａが侵入するための隙間である油用隙間４０ａが２つの直角プリズム４１、４２の間に形成されている。
【００３７】
電子部品群５０は、回路基板５１に実装された白色ＬＥＤ５２と、回路基板５１に実装されたＲＧＢセンサ５３と、回路基板５１に対して白色ＬＥＤ５２およびＲＧＢセンサ５３側とは反対側に配置された回路基板５４と、回路基板５１および回路基板５４を固定する複数本の柱５５と、回路基板５４に対して回路基板５１側とは反対側に配置された回路基板５６と、回路基板５４および回路基板５６を固定する複数本の柱５７と、回路基板５４側とは反対側に回路基板５６に実装されたコネクタ５８とを備えている。回路基板５１、回路基板５４および回路基板５６は、複数の電子部品が実装されている。また、回路基板５１、回路基板５４および回路基板５６は、互いに電気的に接続されている。
【００３８】
潤滑油劣化センサ１３９ａは、支持部材２０およびアーム１１２の間からの潤滑油１３１ａの漏れを防止するＯリング１４と、支持部材２０およびホルダ３０の間からの潤滑油１３１ａの漏れを防止するＯリング１５とを備えている。
【００３９】
図５（ａ）は、支持部材２０の正面図である。図５（ｂ）は、支持部材２０の正面断面図である。図６（ａ）は、支持部材２０の側面図である。図６（ｂ）は、支持部材２０の側面断面図である。図７（ａ）は、支持部材２０の平面図である。図７（ｂ）は、支持部材２０の底面図である。
【００４０】
図３〜図７に示すように、支持部材２０は、アーム１１２のネジ穴１１２ａに固定されるためのネジ部２１と、アーム１１２のネジ穴１１２ａに対してネジ部２１が回転させられるときに工具によって掴まれるための八角形状の工具接触部２２と、ホルダ３０が収納されるホルダ収納部２３とを備えている。また、支持部材２０は、白色ＬＥＤ５２が挿入される穴２４と、ＲＧＢセンサ５３が挿入される穴２５と、ネジ１１が挿入されるための２つの穴２６と、ネジ１２がねじ込まれるための２つのネジ穴２７と、ネジ１３がねじ込まれるための２つのネジ穴２８とが形成されている。
【００４１】
なお、支持部材２０は、回路基板５１を介して白色ＬＥＤ５２およびＲＧＢセンサ５３を支持している。また、支持部材２０は、ホルダ３０を介して隙間形成部材４０を支持している。
【００４２】
図８（ａ）は、ホルダ３０の正面図である。図８（ｂ）は、ホルダ３０の正面断面図である。図９（ａ）は、ホルダ３０の側面図である。図９（ｂ）は、ホルダ３０の側面断面図である。図１０（ａ）は、ホルダ３０の平面図である。図１０（ｂ）は、ホルダ３０の底面図である。図１１は、白色ＬＥＤ５２からＲＧＢセンサ５３までの光路１０ａを示す図である。
【００４３】
図３、図４および図８〜図１１に示すように、ホルダ３０は、直角プリズム４１が収納されるプリズム収納部３１と、直角プリズム４２が収納されるプリズム収納部３２と、白色ＬＥＤ５２が収納されるＬＥＤ収納部３３とを備えている。また、ホルダ３０は、ＲＧＢセンサ５３用の穴３４と、プリズム収納部３１およびＬＥＤ収納部３３を連通する穴３５と、プリズム収納部３２および穴３４を連通する穴３６と、ネジ１１がねじ込まれるための２つのネジ穴３７と、Ｏリング１５が嵌る溝３８と、プリズム収納部３１に直角プリズム４１を固定する接着剤が穴３５に浸入することを防止するための環状の溝３９ａと、プリズム収納部３２に直角プリズム４２を固定する接着剤が穴３６に浸入することを防止するための環状の溝３９ｂとが形成されている。
【００４４】
プリズム収納部３１は、直角プリズム４１を挟み込む２つの壁３１ａを備えており、壁３１ａにおいて接着剤によって直角プリズム４１を固定している。プリズム収納部３２は、直角プリズム４２を挟み込む２つの壁３２ａを備えており、壁３２ａにおいて接着剤によって直角プリズム４２を固定している。
【００４５】
ホルダ３０は、ＬＥＤ収納部３３、穴３５、プリズム収納部３１、プリズム収納部３２、穴３６および穴３４によって、白色ＬＥＤ５２からＲＧＢセンサ５３までの光路１０ａの少なくとも一部を囲んでおり、本発明の光路囲み部材を構成している。
【００４６】
ホルダ３０は、例えば艶消しの黒アルマイト処理のように、光の反射を防止する処理が表面に施されている。
【００４７】
図１１に示すように、隙間形成部材４０の油用隙間４０ａは、白色ＬＥＤ５２からＲＧＢセンサ５３までの光路１０ａ上に配置されている。
【００４８】
直角プリズム４１、４２は、白色ＬＥＤ５２によって発せられる光を透過させる。直角プリズム４１は、白色ＬＥＤ５２によって発せられる光が入射する入射面４１ａと、入射面４１ａから入射した光を反射して光の進行方向を９０度曲げる反射面４１ｂと、反射面４１ｂで反射した光が出射する出射面４１ｃとが形成されている。直角プリズム４２は、直角プリズム４１の出射面４１ｃから出射した光が入射する入射面４２ａと、入射面４２ａから入射した光を反射して光の進行方向を９０度曲げる反射面４２ｂと、反射面４２ｂで反射した光が出射する出射面４２ｃとが形成されている。
【００４９】
直角プリズム４１の入射面４１ａ、反射面４１ｂおよび出射面４１ｃと、直角プリズム４２の入射面４２ａ、反射面４２ｂおよび出射面４２ｃとは、光学研磨されている。また、直角プリズム４１の反射面４１ｂと、直角プリズム４２の反射面４２ｂとは、アルミ蒸着膜が施されている。そして、硬度や密着力が弱いアルミ蒸着膜を保護するために、ＳｉＯ２膜がアルミ蒸着膜上に更に施されている。
【００５０】
光路１０ａは、直角プリズム４１の反射面４１ｂで９０度曲げられていて、直角プリズム４２の反射面４２ｂでも９０度曲げられている。すなわち、光路１０ａは、隙間形成部材４０によって１８０度曲げられている。
【００５１】
直角プリズム４１の出射面４１ｃと、直角プリズム４２の入射面４２ａとの距離、すなわち、油用隙間４０ａの長さは、例えば１ｍｍである。油用隙間４０ａの長さが短過ぎる場合、潤滑油１３１ａ中の汚染物質が油用隙間４０ａを適切に流通し難いので、潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色の検出精度が落ちる。一方、油用隙間４０ａの長さが長過ぎる場合、白色ＬＥＤ５２から発せられた光が油用隙間４０ａ内の潤滑油１３１ａ中の汚染物質によって吸収され過ぎてＲＧＢセンサ５３まで届き難いので、やはり潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色の検出精度が落ちる。したがって、油用隙間４０ａの長さは、潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色の検出精度が高くなるように、適切に設定されることが好ましい。
【００５２】
白色ＬＥＤ５２は、白色の光を発する電子部品であり、本発明の発光素子を構成している。白色ＬＥＤ５２として、例えば、日亜化学工業株式会社製のNSPW500GS-K1が使用されても良い。
【００５３】
ＲＧＢセンサ５３は、受けた光の色を検出する電子部品であり、本発明のカラー受光素子を構成している。ＲＧＢセンサ５３として、例えば、浜松ホトニクス株式会社製のS9032-02が使用されても良い。
【００５４】
図４に示すように、コネクタ５８は、潤滑油劣化センサ１３９ａの外部の装置のコネクタ９５が接続されて、外部の装置からコネクタ９５を介して電力が供給されるとともに、潤滑油劣化センサ１３９ａの検出結果を電気信号としてコネクタ９５を介して外部の装置に出力するようになっている。
【００５５】
図１２（ａ）は、カバー６０の正面断面図である。図１２（ｂ）は、カバー６０の側面断面図である。図１３（ａ）は、カバー６０の平面図である。図１３（ｂ）は、カバー６０の底面図である。
【００５６】
図３、図４、図１２および図１３に示すように、カバー６０は、コネクタ５８が挿入される穴６１と、ネジ１３が挿入されるための２つの穴６２とが形成されている。
【００５７】
カバー６０は、例えば艶消しの黒アルマイト処理のように、光の反射を防止する処理が表面に施されている。
【００５８】
次に、潤滑油劣化センサ１３９ａの組立方法について説明する。なお、以下においては、潤滑油劣化センサ１３９ａについて説明するが、潤滑油劣化センサ１３７ａ、１３７ｂ、１３９ｂなど、潤滑油劣化センサ１３９ａ以外の潤滑油劣化センサについても同様である。
【００５９】
まず、ホルダ３０のプリズム収納部３１うち直角プリズム４１の入射面４１ａと接触する面であって溝３９ａの外周側の面と、直角プリズム４１の面のうちプリズム収納部３１の２つの壁３１ａとそれぞれ接触する２つの面とに接着剤が塗られ、その接着剤によってプリズム収納部３１に直角プリズム４１が固定される。また、ホルダ３０のプリズム収納部３２うち直角プリズム４２の出射面４２ｃと接触する面であって溝３９ｂの外周側の面と、直角プリズム４２の面のうちプリズム収納部３２の２つの壁３２ａとそれぞれ接触する２つの面とに接着剤が塗られ、その接着剤によってプリズム収納部３２に直角プリズム４２が固定される。また、ホルダ３０のＬＥＤ収納部３３に白色ＬＥＤ５２が接着剤によって固定される。
【００６０】
次いで、Ｏリング１５が取り付けられたホルダ３０が、Ｏリング１４が取り付けられた支持部材２０のホルダ収納部２３にネジ１１によって固定される。
【００６１】
次いで、回路基板５１、ＲＧＢセンサ５３、コネクタ５８など、白色ＬＥＤ５２を除く各種の電子部品が予め組み上げられた電子部品群５０が支持部材２０にネジ１２によって固定され、白色ＬＥＤ５２が回路基板５１にハンダによって固定される。
【００６２】
最後に、カバー６０が支持部材２０にネジ１３によって固定される。
【００６３】
次に、アーム１１２への潤滑油劣化センサ１３９ａの設置方法について説明する。なお、以下においては、潤滑油劣化センサ１３９ａについて説明するが、潤滑油劣化センサ１３７ａ、１３７ｂ、１３９ｂなど、潤滑油劣化センサ１３９ａ以外の潤滑油劣化センサについても同様である。
【００６４】
まず、支持部材２０の工具接触部２２が工具によって掴まれて、アーム１１２のネジ穴１１２ａに支持部材２０のネジ部２１がねじ込まれることによって、アーム１１２に潤滑油劣化センサ１３９ａが固定される。
【００６５】
そして、潤滑油劣化センサ１３９ａの外部の装置のコネクタ９５がコネクタ５８に接続される。
【００６６】
次に、産業用ロボット１００の動作について説明する。
【００６７】
まず、関節部１３０の動作について説明する。なお、以下においては、関節部１３０について説明するが、関節部１２０、１４０〜１７０についても同様である。
【００６８】
関節部１３０のモータ１３８の出力軸が回転すると、モータ１３８の回転力は、減速機１３１によって減速されて、減速機１３１のケース１３３に固定されたアーム１１２に対して、減速機１３１の支持体１３４に固定されたアーム１１３を動かす。
【００６９】
次に、潤滑油劣化センサ１３９ａの動作について説明する。なお、以下においては、潤滑油劣化センサ１３９ａについて説明するが、潤滑油劣化センサ１３７ａ、１３７ｂ、１３９ｂなど、潤滑油劣化センサ１３９ａ以外の潤滑油劣化センサについても同様である。
【００７０】
潤滑油劣化センサ１３９ａは、コネクタ５８を介して外部の装置から供給される電力によって白色ＬＥＤ５２から白色の光を発する。
【００７１】
そして、潤滑油劣化センサ１３９ａは、ＲＧＢセンサ５３によって受けた光のＲＧＢの各色の光量を電気信号としてコネクタ５８を介して外部の装置に出力する。
【００７２】
なお、潤滑油劣化センサ１３９ａは、ＲＧＢセンサ５３以外のセンサを別途搭載していても良い。例えば、潤滑油劣化センサ１３９ａは、潤滑油１３１ａの温度を検出する温度センサが電子部品群５０に含まれている場合には、温度センサによって検出された温度も電気信号としてコネクタ５８を介して外部の装置に出力することができる。
【００７３】
以上に説明したように、潤滑油劣化センサ１３９ａなどの各潤滑油劣化センサは、白色ＬＥＤ５２によって発せられた白色の光のうち油用隙間４０ａにおいて潤滑油１３１ａ中の汚染物質によって吸収されなかった波長の光に対して、ＲＧＢセンサ５３によって色を検出するので、減速機１３１の潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色を即時に検出することができる。つまり、各潤滑油劣化センサは、ＲＧＢセンサ５３によって検出した色に基づいて減速機１３１の潤滑油１３１ａ中の汚染物質の種類および量をコンピュータなどの外部の装置によって即時に特定可能にすることができる。したがって、減速機１３１などの各減速機および産業用ロボット１００は、即時の故障の予知を可能にすることができる。なお、各潤滑油劣化センサは、ＲＧＢセンサ５３によって検出した色に基づいて潤滑油中の汚染物質の種類および量を特定する電子部品が電子部品群５０に含まれていても良い。
【００７４】
潤滑油１３１ａには、摩擦面の摩擦を低減するためのＭｏＤＴＣ、ＭｏＤＴＰなどの有機モリブデンなどの摩擦低減剤、摩擦面の焼き付きを抑える性能である極圧性を向上するためのＳＰ系添加剤などの極圧添加剤、スラッジの発生や付着を抑えるためのＣａスルフォネートなどの分散剤など、各種の添加剤が添加される場合がある。これらの添加剤は、潤滑油１３１ａの劣化とともに、沈降して潤滑油１３１ａから分離される。つまり、潤滑油１３１ａ中の添加剤の減少量は、各減速機および産業用ロボット１００の故障の予知に活用されることができる。各潤滑油劣化センサは、潤滑油１３１ａ中の鉄粉の量だけでなく、潤滑油１３１ａに添加されている各種の添加剤の減少に伴う基油の劣化度やスラッジ等の汚染物質の増加を、検出した色に基づいて特定することができる。したがって、各減速機および産業用ロボット１００は、鉄粉濃度のみに基づいて減速機の故障を予知する従来の技術と比較して、故障の予知の精度を向上することができる。
【００７５】
また、各潤滑油劣化センサは、発光素子が白色の光を発する白色ＬＥＤであるので、発光素子が例えばＬＥＤ以外のランプである構成と比較して、小型化することができる。したがって、各減速機および産業用ロボット１００は、小型化することができる。なお、本発明の発光素子は、白色ＬＥＤ以外のものであっても良い。例えば、発光素子は、ＬＥＤ以外のランプであっても良い。また、発光素子は、赤色のＬＥＤ、あるいは、ＬＥＤ以外の赤色のランプと、緑色のＬＥＤ、あるいは、ＬＥＤ以外の緑色のランプと、青色のＬＥＤ、あるいは、ＬＥＤ以外の青色のランプとを備えており、それらのＬＥＤ、あるいは、ＬＥＤ以外のランプから発せられる各色の光を合成して白色の光を発するものであっても良い。
【００７６】
また、各潤滑油劣化センサは、隙間形成部材４０に光路１０ａを曲げる反射面４１ｂ、４２ｂが形成されているので、白色ＬＥＤ５２からＲＧＢセンサ５３までの光路１０ａが一直線である構成と比較して、白色ＬＥＤ５２およびＲＧＢセンサ５３を近くに配置して全体を小型化することができる。また、各潤滑油劣化センサは、隙間形成部材４０が油用隙間４０ａを形成する役割だけでなく、光路１０ａを曲げる役割も備えているので、隙間形成部材４０の代わりに光路１０ａを曲げる部材を別途備える構成と比較して、部品点数を減らすことができる。したがって、各減速機および産業用ロボット１００は、小型化することができるとともに、部品点数を減らすことができる。
【００７７】
特に、各潤滑油劣化センサは、光路１０ａを９０度曲げる反射面４１ｂ、４２ｂがそれぞれ形成されている２つの直角プリズム４１、４２によって隙間形成部材４０が構成されており、２つの直角プリズム４１、４２の反射面４１ｂ、４２ｂによって光路１０ａを１８０度曲げ、２つの直角プリズム４１、４２の間に油用隙間４０ａが形成されている構成であるので、部品点数の少ない簡単な構成で小型化することができる。したがって、各減速機および産業用ロボット１００は、部品点数の少ない簡単な構成で小型化することができる。
【００７８】
また、各潤滑油劣化センサは、光路１０ａの少なくとも一部を囲むホルダ３０を備えており、光の反射を防止する処理がホルダ３０の表面に施されている構成であるので、不要な反射光をＲＧＢセンサ５３が受けることを防止することができる。そのため、各潤滑油劣化センサは、不要な反射光をＲＧＢセンサ５３が受ける構成と比較して、潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色の検出精度を向上することができる。したがって、各減速機および産業用ロボット１００は、故障の予知の精度を向上することができる。
【００７９】
また、各潤滑油劣化センサは、隙間形成部材４０のうち油用隙間４０ａを形成する面、すなわち、直角プリズム４１の出射面４１ｃおよび直角プリズム４２の入射面４２ａに撥油処理が施されていても良い。各潤滑油劣化センサは、直角プリズム４１の出射面４１ｃおよび直角プリズム４２の入射面４２ａに撥油処理が施されている場合、潤滑油１３１ａに油用隙間４０ａを容易に流通させるので、潤滑油１３１ａが油用隙間４０ａに滞り易い構成と比較して、潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色の検出精度を向上することができる。また、各潤滑油劣化センサは、直角プリズム４１の出射面４１ｃおよび直角プリズム４２の入射面４２ａに撥油処理が施されている場合、直角プリズム４１の出射面４１ｃおよび直角プリズム４２の入射面４２ａに汚れが付着し難いので、潤滑油１３１ａ中の汚染物質の色の検出精度が汚れの付着によって低下することを抑えることができる。したがって、各減速機および産業用ロボット１００は、故障の予知の精度を向上することができる。
【００８０】
なお、各潤滑油劣化センサは、白色ＬＥＤ５２およびＲＧＢセンサ５３の配置が本実施の形態において説明した配置以外の配置であっても良い。例えば、各潤滑油劣化センサは、白色ＬＥＤ５２からＲＧＢセンサ５３までの光路１０ａが一直線であっても良い。
【００８１】
また、各潤滑油劣化センサは、直角プリズム以外の構成によって、光路１０ａを曲げるようになっていても良い。
【００８２】
また、各潤滑油劣化センサは、電力の供給手段として、例えば、電池などのバッテリーを使用し、外部の装置への検出結果の出力手段として、例えば、ワイヤレス通信を使用しても良い。
【００８３】
また、潤滑油劣化センサの設置位置は、本実施の形態において示した位置に限らず、産業用ロボット１００の用途などに合わせて適宜設定されることが好ましい。
【符号の説明】
【００８４】
１０ａ 光路
２０ 支持部材
３０ ホルダ（光路囲み部材）
４０ 隙間形成部材
４０ａ 油用隙間
４１ 直角プリズム
４１ｂ 反射面
４１ｃ 出射面（油用隙間を形成する面）
４２ 直角プリズム
４２ａ 入射面（油用隙間を形成する面）
４２ｂ 反射面
５２ 白色ＬＥＤ（発光素子）
５３ ＲＧＢセンサ（カラー受光素子）
１００ 産業用ロボット
１１２〜１１６ アーム
１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０ 関節部
１３１ 減速機（産業用ロボット用減速機）
１３１ａ 潤滑油
１３２ 減速機本体
１３７ａ、１３７ｂ、１３９ａ、１３９ｂ 潤滑油劣化センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減速機本体と、前記減速機本体の潤滑油の劣化を検出するための潤滑油劣化センサとを備えており、
前記潤滑油劣化センサは、光を発する発光素子と、受けた光の色を検出するカラー受光素子と、前記潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材と、前記発光素子、前記カラー受光素子および前記隙間形成部材を支持する支持部材とを備えており、
前記隙間形成部材は、前記発光素子によって発せられる光を透過させ、
前記油用隙間は、前記発光素子から前記カラー受光素子までの光路上に配置されていることを特徴とする産業用ロボット用減速機。
【請求項２】
前記発光素子は、白色の光を発する白色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット用減速機。
【請求項３】
前記隙間形成部材は、前記光路を曲げる反射面が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の産業用ロボット用減速機。
【請求項４】
前記隙間形成部材は、前記光路を９０度曲げる前記反射面がそれぞれ形成されている２つの直角プリズムを備えており、前記２つの直角プリズムの前記反射面によって前記光路を１８０度曲げ、
前記油用隙間は、前記２つの直角プリズムの間に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の産業用ロボット用減速機。
【請求項５】
前記光路の少なくとも一部を囲む光路囲み部材を備えており、
前記光路囲み部材は、光の反射を防止する処理が表面に施されていることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の産業用ロボット用減速機。
【請求項６】
前記隙間形成部材のうち前記油用隙間を形成する面は、撥油処理が施されていることを特徴とする請求項１から請求項５までの何れかに記載の産業用ロボット用減速機。
【請求項７】
アームと、前記アームの関節部に使用される減速機と、前記減速機の潤滑油の劣化を検出するための潤滑油劣化センサとを備えており、
前記潤滑油劣化センサは、光を発する発光素子と、受けた光の色を検出するカラー受光素子と、前記潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材と、前記発光素子、前記カラー受光素子および前記隙間形成部材を支持する支持部材とを備えており、
前記隙間形成部材は、前記発光素子によって発せられる光を透過させ、
前記油用隙間は、前記発光素子から前記カラー受光素子までの光路上に配置されていることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項１】
減速機本体と、前記減速機本体の潤滑油の劣化を検出するための潤滑油劣化センサとを備えており、
前記潤滑油劣化センサは、光を発する発光素子と、受けた光の色を検出するカラー受光素子と、前記潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材と、前記発光素子、前記カラー受光素子および前記隙間形成部材を支持する支持部材とを備えており、
前記隙間形成部材は、前記発光素子によって発せられる光を透過させ、
前記油用隙間は、前記発光素子から前記カラー受光素子までの光路上に配置されていることを特徴とする産業用ロボット用減速機。
【請求項２】
前記発光素子は、白色の光を発する白色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット用減速機。
【請求項３】
前記隙間形成部材は、前記光路を曲げる反射面が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の産業用ロボット用減速機。
【請求項４】
前記隙間形成部材は、前記光路を９０度曲げる前記反射面がそれぞれ形成されている２つの直角プリズムを備えており、前記２つの直角プリズムの前記反射面によって前記光路を１８０度曲げ、
前記油用隙間は、前記２つの直角プリズムの間に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の産業用ロボット用減速機。
【請求項５】
前記光路の少なくとも一部を囲む光路囲み部材を備えており、
前記光路囲み部材は、光の反射を防止する処理が表面に施されていることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の産業用ロボット用減速機。
【請求項６】
前記隙間形成部材のうち前記油用隙間を形成する面は、撥油処理が施されていることを特徴とする請求項１から請求項５までの何れかに記載の産業用ロボット用減速機。
【請求項７】
アームと、前記アームの関節部に使用される減速機と、前記減速機の潤滑油の劣化を検出するための潤滑油劣化センサとを備えており、
前記潤滑油劣化センサは、光を発する発光素子と、受けた光の色を検出するカラー受光素子と、前記潤滑油が侵入するための隙間である油用隙間が形成された隙間形成部材と、前記発光素子、前記カラー受光素子および前記隙間形成部材を支持する支持部材とを備えており、
前記隙間形成部材は、前記発光素子によって発せられる光を透過させ、
前記油用隙間は、前記発光素子から前記カラー受光素子までの光路上に配置されていることを特徴とする産業用ロボット。
【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１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１４３８３７（Ｐ２０１２−１４３８３７Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８５３（Ｐ２０１１−３８５３）
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
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