JP6822066B2 - 金属異物検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属異物検出装置に係り、特に、オイルシールの内周面に付着した金属を検出する金属異物検出装置に関する。

例えば車両用変速機においては、ハウジングに形成された挿通孔に予めオイルシールが取り付けられ、そのオイルシールにインプットシャフト等のシャフトが挿通される。これにより、シャフト挿通部におけるオイルの漏れが防止される。

特開２０１４−０７０７２８号公報

しかしながら、オイルシールの内周面に金属異物が付着した状態でシャフトが挿通されると、オイルシールの内周面とシャフトの外周面との間に金属異物が入り込んで、オイルシールに隙間が生じる場合がある。その結果、この隙間からオイルが漏れる虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、オイルシールの内周面に付着した金属異物を検出することができる金属異物検出装置を提供することにある。

本発明は、オイルシールに挿入される回転軸と、前記回転軸の外周部に設けられ、前記オイルシールの内周面に付着した金属異物を検出するための近接センサと、を備えたことを特徴とする金属異物検出装置である。

また、前記近接センサは、前記回転軸の周方向に複数配置される。

また、前記近接センサは、鉄金属異物を検出する第１近接センサと、非鉄金属異物を検出する第２近接センサと、を含む。

また、前記第１近接センサ及び前記第２近接センサは、交互に配置される。

また、前記金属異物検出装置は、前記回転軸を回転させる回転装置を更に備える。

また、前記金属異物検出装置は、前記回転軸を軸方向に移動させる軸方向移動装置を更に備える。

本発明に係る金属異物検出装置によれば、オイルシールの内周面に付着した金属異物を検出することができる。

本発明の一実施形態に係る金属異物検出装置の適用例を示す概略斜視図である。 図１のＡ部縦断面図である。 図１に示す近接センサの拡大図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る金属異物検出装置を説明する。なお、後述する実施形態において、図中に示す各方向は、説明の便宜上定められたものに過ぎないものとする。

図１は、本発明の一実施形態に係る金属異物検出装置１００の適用例を示す概略斜視図であり、図２は、図１の破線Ａで示す部分の縦断面図である。

図１に示すように、金属異物検出装置１００は、オイルシール１に挿入される回転軸２と、回転軸２の外周部に設けられ、オイルシール１の内周面に付着した金属異物（不図示）を検出するための近接センサ３と、を備える。また、金属異物検出装置１００は、回転軸２を回転させる回転装置４と、回転軸２を軸方向に移動させる軸方向移動装置５と、を備える。符号Ｈは、車両用変速機のクラッチ（不図示）を収容するためのクラッチハウジングを示す。但し、図１では、金属異物検出装置１００の形状を理解できるように、オイルシール１及びクラッチハウジングＨの図示奥側半分のみを表すものとする。

クラッチハウジングＨは、鋳鉄やアルミニウム合金等の金属材料からなり、ボウル状に形成される。本実施形態のクラッチハウジングＨは、開口部ｈ１が鉛直下方に向くように配置される。また、図示しないが、クラッチハウジングＨは、例えば、ホイールコンベヤ等の搬送装置に載置されているものとする。

クラッチハウジングＨの上端縁部には、車両用変速機のギアハウジング（不図示）を取り付けるための取付部ｈ２が形成される。また、クラッチハウジングＨの上端中心部の位置には、鉛直方向に貫通して挿通孔ｈ３が形成される。挿通孔ｈ３は、本来的には、変速機のインプットシャフト（不図示）を回転可能に挿通させるための挿通孔である。

オイルシール１は、挿通孔ｈ３に取り付けられる。即ち、本実施形態のオイルシール１は、インプットシャフトと挿通孔ｈ３との間のオイル漏れを防止するためのシール部材である。但し、オイルシール１は、これ以外のシャフトとその挿通孔との間のオイル漏れを防止するものであっても良い。

図２に示すように、オイルシール１は、環状に形成され、挿通孔ｈ３の途中に形成された段部ｓに嵌合されて固定される。具体的には、オイルシール１は、断面コ字状に形成され、内周面にリップ部１０ａを有するゴム製のシール本体１０と、シール本体１０に被着された金属製の補強環１１と、を有する。リップ部１０ａの内周面部には、楔状のリップ先端部１０ｂが形成される。なお、符号１２は、リップ先端部１０ｂをインプットシャフトの外周面に押し付けるための環状のコイルバネを示す。

回転軸２は、円柱状または円筒状の部材からなり、鉛直方向に配置される。具体的には、回転軸２は、後述する回転装置４及び軸方向移動装置５（図１を参照）に接続されており、これら各装置４，５から鉛直上方に向かって延びるように配置される。

また、詳細は後述するが、回転軸２の外周部には、近接センサ３が周方向に複数配置される。回転軸２及び各近接センサ３は、各近接センサ３の外周面とオイルシール１のリップ先端部１０ｂとの間に一定距離（例えば、１ｍｍ〜２ｍｍ）の隙間が形成されるように設けられる。

図３は、図１に示した近接センサ３の部分の拡大図である。図３に示すように、近接センサ３は、回転軸２の周方向に複数配置される。具体的には、近接センサ３は、鉄金属異物（不図示）を検出する第１近接センサ３ａと、非鉄金属異物（不図示）を検出する第２近接センサ３ｂと、を含み、回転軸２の外周部に交互に配置される。

本実施形態において、鉄金属異物は鋳鉄からなり、非鉄金属異物はアルミニウム合金からなる。但し、鉄金属異物は、鋳鉄以外の鉄金属異物であっても良く、非鉄金属異物は、アルミニウム合金以外の非鉄金属異物であっても良い。

また、金属異物は、主に、変速機の構成部品の機械加工工程で生じた微細な金属片、例えば、線状の削り屑である。但し、金属異物は、これ以外のものであっても良いものとする。

本実施形態では、第１近接センサ３ａ及び第２近接センサ３ｂは、それぞれ９個ずつ設けられる。また、これら各近接センサ３ａ及び３ｂは、回転軸２の上端外周面に周方向等間隔で交互に配置される。但し、これら各近接センサ３ａ及び３ｂの配置及び個数は、任意とする。

上記の各近接センサ３ａ及び３ｂは、誘導型の角型センサからなる。より詳しくは、近接センサ３ａ及び３ｂは、回転軸２の上端外周面に接続されたケース３０と、ケース３０内に収容された検出部（不図示）及び回路基板（不図示）と、回路基板に接続されたコード３１と、を有する。

ケース３０は、金属材料または樹脂材料からなる直方体形状のケースであり、鉛直方向に延びて配置される。また、図示しないが、ケース３０は、回転軸２の外周面にネジ止めされて固定される。但し、ケース３０は、直方体形状に限られず、例えば円筒形状であっても良い。また、ケース３０は、ネジ止めではなく、溶接等の方法で回転軸２に固定されても良い。

検出部は、ケース３０内の上端部に配置された電磁コイルを有する。回路基板は、発信回路等を構成する電子部品を搭載して成り、電磁コイルに電気的に接続される。コード３１は、各ケース３０の下端位置から下方に延びると共に、一つに結束され、電子制御装置としてのコントローラ（不図示）に接続される。

図１に示すように、回転装置４は、回転軸２を回転させる手段として、第１ロータリーエアシリンダ（不図示）を有する。第１ロータリーエアシリンダは、図示しないが、例えば、一対のエアシリンダ即ち正転用エアシリンダ及び逆転用エアシリンダと、これらエアシリンダ及び圧縮エア供給源（例えば、コンプレッサ）の間に設けられた第１電磁弁と、を備える。第１電磁弁は、コントローラに電気的に接続され、コントローラにより自動制御される。コントローラにより第１電磁弁が正転位置に切り替えられると、正転用エアシリンダに圧縮エアが供給され、逆転用エアシリンダから圧縮エアが排出され、回転軸２は矢印Ｂ１で示す正転方向（時計回り）に所定角度（本実施形態では９０°）回転させられる。逆に、コントローラにより第１電磁弁が逆転位置に切り替えられると、逆転用エアシリンダに圧縮エアが供給され、正転用エアシリンダから圧縮エアが排出され、回転軸２は矢印Ｂ２で示す逆転方向（反時計回り）に所定角度（本実施形態では９０°）回転させられる。コントローラにより第１電磁弁が停止位置に切り替えられると、正転用エアシリンダ及び逆転用エアシリンダのいずれにも圧縮エアが供給されず、回転軸２は駆動停止状態となる。なお、回転軸２の回転角度は任意であり、９０°以外の角度であってもよい。

一方、軸方向移動装置５は、回転軸２を軸方向に移動させる手段として、第２ロータリーエアシリンダ（不図示）を有する。第２ロータリーエアシリンダは、図示しないが、例えば、一対のエアシリンダ即ち上昇用エアシリンダ及び下降用エアシリンダと、これらエアシリンダ及び圧縮エア供給源（例えば、コンプレッサ）の間に設けられた第２電磁弁と、を備える。第２電磁弁は、コントローラに電気的に接続され、コントローラにより自動制御される。コントローラにより第２電磁弁が上昇位置に切り替えられると、上昇用エアシリンダに圧縮エアが供給され、下降用エアシリンダから圧縮エアが排出され、回転軸２が最上端位置まで上昇させられる。逆に、コントローラにより第２電磁弁が下降位置に切り替えられると、下降用エアシリンダに圧縮エアが供給され、上昇用エアシリンダから圧縮エアが排出され、回転軸２が最下端位置まで下降させられる。コントローラにより第２電磁弁が停止位置に切り替えられると、上昇用エアシリンダ及び下降用エアシリンダのいずれにも圧縮エアが供給されず、回転軸２は駆動停止状態となる。

軸方向移動装置５においては、回転軸２が最上端に位置するとき、近接センサ３の検出部がオイルシール１と同じ高さ位置となるように配置される。また、図示しないが、回転軸２が最下端に位置するとき、回転軸２の上端部が挿通孔ｈ３から抜け出て、その直下に配置される。

なお、回転装置４及び軸方向移動装置５は、回転軸２を回転及び昇降させる手段として、ロータリーエアシリンダではなく、他の手段、例えば、サーボモータを用いても良い。サーボモータは、コントローラに電気的に接続され、コントローラにより自動制御される。

次に、本実施形態に係る金属異物検出装置１００の作用効果について説明する。先ず、金属異物検出装置１００により金属異物を検出する手順について説明する。なお、オイルシール１は、クラッチハウジングＨの挿通孔ｈ３に既に取り付けられているものとする。また、第１近接センサ３ａ及び第２近接センサ３ｂの検出部においては、回路基板から電磁コイルに電流が流れて、磁界が生じているものとする。

先ず、クラッチハウジングＨは、搬送装置（不図示）に載置された状態で搬送され、オイルシール１と回転軸２とが同軸となる位置で停止される。

次に、コントローラは、軸方向移動装置５の第２電磁弁を上昇位置に切り替える制御を実行することで、回転軸２を上昇させる。これにより、回転軸２は、挿通孔ｈ３にその下端から挿入され、近接センサ３の検出部がオイルシール１と同じ高さ位置となったとき停止する。

この状態において、コントローラは、回転装置４の第１電磁弁を正転位置に切り替える制御を実行することで、回転軸２を矢印Ｂ１で示す正転方向に９０°回転させる。続いて、コントローラは、回転装置４の第１電磁弁を逆転位置に切り替える制御を実行することで、回転軸２を矢印Ｂ２で示す逆転方向に９０°回転させて、元の位置に戻す。なお、この往復回転動作は、繰り返し行われても良い。

この往復回転動作中、オイルシール１のリップ部１０ａ表面に、鉄金属または非鉄金属異物が付着していなければ、第１近接センサ３ａ及び第２近接センサ３ｂは、これらの金属異物を検出しない。

一方、例えば、リップ部１０ａ表面に鉄金属異物が付着していれば、その付着した部分に対向する位置の第１近接センサ３ａが、鉄金属異物を検出できる。また、リップ部１０ａ表面に非鉄金属異物が付着していれば、その付着した部分に対向する位置の第２近接センサ３ｂが、非鉄金属異物を検出できる。検出の結果は、例えば、コントローラがディスプレイに表示する等して、現場の作業者に伝えられる。

そして、この検出が完了すると、コントローラは、軸方向移動装置５の第２電磁弁を下降位置に切り替える制御を実行することで、回転軸２を下降させて元の位置に戻す。

ここで、比較例として、仮に、金属異物検出装置１００を使用しないで、インプットシャフトをオイルシール１に挿通させて取り付けた場合を検討する。ここでは、例えば、リップ部１０ａにおけるリップ先端部１０ｂに、鋳鉄からなる線状の鉄金属異物、または、アルミニウム合金からなる線状の非鉄金属異物が付着していた場合を想定する。

この場合、オイルシール１にインプットシャフトが鉛直下方に挿入される際に、上記の金属異物がリップ先端部１０ｂとインプットシャフトとの間に挟まれて残ってしまい、インプットシャフトとリップ先端部１０ｂとの間に隙間が生じる可能性がある。この隙間は、金属異物が微小な大きさのもの（例えば、直径０．２ｍｍ程度の線状異物）であっても生じ得る。

しかしながら、このような金属異物の付着を目視で確認することは、非常に困難である。そのため、この付着した状態でインプットシャフトがオイルシール１に挿入されてしまい、その後、クラッチハウジングＨにギアハウジングが取り付けられ、ギアハウジング内にオイルが充填されると、この隙間を通じてギアハウジング内のオイルが漏れ出す虞がある。

本実施形態に係る金属異物検出装置１００であれば、第１近接センサ３ａまたは第２近接センサ３ｂにより、リップ部１０ａに付着した金属異物を容易かつ確実に検出することが可能である。そして、リップ部１０ａから、検出した金属異物を除去することで、上記のようなオイル漏れを防止することができる。

特に、本実施形態では、第１近接センサ３ａ及び第２近接センサ３ｂの２種類の近接センサ３を設けたことで、上記２種類のいずれの金属異物も検出することができる。

また、本実施形態では、第１近接センサ３ａ及び第２近接センサ３ｂが、回転軸２の外周部にそれぞれ複数配置される。そのため、例えば、１つの第１近接センサ３ａで鉄金属異物を検出できなかったとしても、他の第１近接センサ３ａでその鉄金属異物を検出できる可能性がある。従って、仮に、第１近接センサ３ａ及び第２近接センサ３ｂをそれぞれ一つずつ配置した場合よりも、金属異物の検出精度を向上させることができる。

また特に、本実施形態では、複数（例えば、９個）の第１近接センサ３ａと、複数（例えば、９個）の第２近接センサ３ｂとが、回転軸２の周方向等間隔で交互に配置される。この構成によれば、例えば回転軸を９０°回転させることで、２〜３個の異なる第１近接センサ３ａと、２〜３個の異なる第２近接センサ３ｂとが、リップ部１０ａの同じ位置を通過するようになる。そのため、例えば、回転軸２を１／４回転させるだけで、精度良く上記２種類の金属異物を検出することが可能となる。また、回転軸２の回転角度を減少できるので、回転装置４を小型化することが可能となる。もっとも、第１近接センサ３ａと第２近接センサ３ｂは、回転角度中に少なくとも１つずつ存在するように設置すれば良い。

更に、本実施形態では、軸方向移動装置５により、近接センサ３をオイルシール１の高さ位置に移動させ、また、回転装置４により、回転軸２を回転させることができる。そのため、これらの動作を自動化できるため、作業者の負担を軽減させることができる。

特に、回転装置４によれば、回転軸２を一定の速度でゆっくりと回転させることが可能となるため、手動で回転軸２を回転させるよりも検出精度を向上させることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、図示しないが、上述の実施形態は、以下のように変形することができる。なお、下記の説明において、上述の基本実施形態と同一の構成要素については詳細な説明は省略する。

（第１変形例）
図示しないが、近接センサ３は、第１近接センサ３ａまたは第２近接センサ３ｂのいずれか一方のみであっても良い。また、近接センサ３は、鋳鉄以外の鉄金属異物を検出する近接センサ（例えば、第３近接センサ）や、アルミニウム合金以外の非鉄金属異物を検出する近接センサ（例えば、第４近接センサ）を含んでいても良い。更に、各近接センサ３は、コイルを有する誘導型センサに限られず、金属異物の種類に応じて、静電容量型センサまたは磁気センサであっても良い。

このように、第１変形例においては、オイルシール１の用途や付着する金属異物の種類に応じて、近接センサ３の種類を削除、追加、変更することが可能である。

（第２変形例）
上記の実施形態では、近接センサ３のコード３１は、各ケース３０の下端位置から下方に延びると共に、一つに結束されてコントローラに接続される。図示しないが、第２変形例では、各コード３１は、例えば回転軸２の内部を通るように構成されていても良い。具体的には、各コード３１は、円筒状に形成された回転軸２の内部に挿入され、回転軸２内部を通って、コントローラに接続されても良い。これにより、コード３１の露出を抑制することができるため、作業の効率や安全性を向上させることができる。

（第３変形例）
図示しないが、回転軸２は、鉛直方向ではなく、オイルシール１の向きに合わせて、任意の方向に配置されても良い。例えば、金属異物検出装置１００により金属異物を検出するとき、オイルシール１が水平方向に向いている場合には、回転軸２も水平方向に配置される。

また、この第３変形例では、回転軸２の方向に合わせて、軸方向移動装置５の移動方向が変更される。

（第４変形例）
金属異物検出装置１００は、回転装置４及び軸方向移動装置５の少なくとも一方を備えていなくても良い。即ち、作業者が回転軸２を把持して、回転軸２をオイルシール１に挿通させることも可能である。また、作業者が回転軸２を把持して、回転軸２を回転させることも可能である。このように、回転装置４及び軸方向移動装置５の少なくとも一方を省略することで、製造コストを削減することができる。

１ オイルシール
２ 回転軸
３ 近接センサ
４ 回転装置
５ 軸方向移動装置
１００ 金属異物検出装置

Claims (5)

1. オイルシールに挿入される回転軸と、
   前記回転軸の外周部に設けられ、前記オイルシールの内周面に付着した金属異物を検出するための近接センサと、を備え、
   前記近接センサは、鉄金属異物を検出する第１近接センサと、非鉄金属異物を検出する第２近接センサと、を含む
   ことを特徴とする金属異物検出装置。
2. 前記第１近接センサ及び前記第２近接センサは、交互に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の金属異物検出装置。
3. オイルシールに挿入される回転軸と、
   前記回転軸の外周部に設けられ、前記オイルシールの内周面に付着した金属異物を検出するための近接センサと、
   前記回転軸を回転させる回転装置と、を備えた
   ことを特徴とする金属異物検出装置。
4. オイルシールに挿入される回転軸と、
   前記回転軸の外周部に設けられ、前記オイルシールの内周面に付着した金属異物を検出するための近接センサと、
   前記回転軸を軸方向に移動させる軸方向移動装置と、を備えた
   ことを特徴とする金属異物検出装置。
5. 前記近接センサは、前記回転軸の周方向に複数配置される
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属異物検出装置。

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