JP2019020359A - 検知機構 - Google Patents

Abstract

【課題】可動状態で荷重を支持する機構の支持能力異常を簡単に検出することを可能にする検知機構を提供することを課題とする。【解決手段】検知機構３０は、スライド体３４（可動体）の荷重を支える第１摺接体３６（第１支持体）と、第１摺接体３６からの荷重を支える第２摺接体３８（第２支持体）と、第１摺接体３６と第２摺接体３８との相対移動を検出するための第１マーク４２、第２マーク４４とで構成される。支持能力正常時にスライド体３４と第１摺接体３６との間に作用する相対移動力は、第１摺接体３６と第２摺接体３８との間に作用する相対移動力よりも小さくされており、支持能力異常時には、この相対移動が生じたことを目視にて検出可能である。【選択図】図２

Description

本発明は、可動状態で荷重を支える機構の支持能力を検知する検知機構に関する。

荷重を支える支持機構は、インフラや一般的な機械部品など、様々な構造で広く使用されている。

このうち、荷重が加えられた部材を可動状態で支える支持機構では、弾性、滑り、転がりなどの機構を用いて支持する構成にされていることが多い。

例えば、橋梁では、橋桁長手方向の各部位が、橋桁が撓むことによって位置変化できるように、橋桁を支える支持部材に対して橋桁が橋桁長手方向に摺動できる構成にされている（例えば特許文献１参照）。

特開2003-074013

ところで、従来の支持機構では、劣化などにより支持能力が低下していても、この低下を簡単に判断することは難しい。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、可動状態で荷重を支持する機構の支持能力異常を簡単に検出することを可能にする検知機構を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る検知機構は、可動体からの荷重を支える第１支持体と、前記第１支持体からの荷重を支える第２支持体と、前記第１支持体と前記第２支持体との相対移動を検出する相対移動検出手段と、で構成され、支持能力正常時に前記可動体と前記第１支持体との間に作用する相対移動力は、前記第１支持体と前記第２支持体との間に作用する相対移動力よりも小さくされており、支持能力異常時には、前記相対移動が生じたことを前記相対移動検出手段で検出可能であることを特徴とする。

本発明に係る検知機構では、可動体、第１支持体および第２支持体それぞれは、必ずしも互いに接触している必要はなく、例えばそれぞれの境界を流体で満たす、あるいは磁力の反発を利用するなどして、互いに浮上させてもよい。そして、支持能力正常時に可動体と第１支持体との間に作用する相対移動力は、第１支持体と第２支持体との間に作用する相対移動力よりも小さくされており、支持能力異常時には、第１支持体と第２支持体とで相対移動が生じたことを相対移動検出手段で検出可能である。

支持能力異常時の原因は、例えば、流体量の減少や磁力減少などによる浮上力の低下が挙げられる。これらの場合では、流体の追加、磁力を正常化する部品交換などで機能を回復させることができる。

本発明によれば、可動状態で荷重を支持する機構の支持能力異常を簡単に検出することを可能にする検知機構を提供することができる。

第１実施形態に係る検知機構で、（ａ）は支持能力が正常であることが目視されることを示す説明図、（ｂ）は支持能力が低下していることが目視されることを示す説明図である。 第２実施形態に係る検知機構で、（ａ）は支持能力が正常であることが目視されることを示す説明図、（ｂ）は支持能力が低下していることが目視されることを示す説明図である。 従来の支持機構で、（ａ）は使用中であることを示す説明図、（ｂ）は回転軸部材とブッシュとが互いに局部的に溶着して回転支持能力の低下を招き、使用に支障が生じたことを示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の実施形態では、可動体が第１支持体に接触し、第１支持体が第２支持体に接触している例で説明するが、本発明の実施の形態では、可動体、第１支持体、第２支持体それぞれは、必ずしも互いに接触している必要はなく、例えばそれぞれの境界を流体で満たす、あるいは磁力の反発を利用するなどして、互いに浮上させた形態であってもよい。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る検知機構で、（ａ）は支持能力が正常であることが目視されることを示す説明図、（ｂ）は支持能力が低下している（支持能力異常である）ことが目視されることを示す説明図である。

本実施形態に係る検知機構１０は、回転軸部材を支える支持機構１２に備えられた検知機構である。この検知機構１０は、回転軸部材１４の外周側に面接触して回転軸部材１４からの荷重を支えるインナーブッシュ１６（第１支持体）と、インナーブッシュ１６の外周側に面接触してインナーブッシュ１６からの荷重を支えるアウターブッシュ１８（第２支持体）と、で構成される。この構成では、回転軸部材１４とインナーブッシュ１６とで軸受が形成されているとも言える。

また、本実施形態では、アウターブッシュ１８の外周側に位置しアウターブッシュ１８を固定していてアウターブッシュ１８からの荷重を支える支持体２０を、支持機構１２が備えており、支持体２０はハウジングとしての機能も有している。

インナーブッシュ１６には目印として第１マーク２２（相対移動検出手段）が付され、アウターブッシュ１８には第１マーク２２に対応する位置に目印として第２マーク２４（相対移動検出手段）が付されている。本実施形態では、第１マーク２２の外側に隣接するように第２マーク２４が位置している。例えば図１（ａ）に示すように、第１マーク２２は、インナーブッシュ１６の上部位置に上下方向に沿って直線状に形成され、第２マーク２４は、アウターブッシュ１８の上部位置に上下方向に沿って直線状に形成されており、第１マーク２２と第２マーク２４とが一直線状に位置している。

そして、支持機構１２の支持能力正常時に回転軸部材１４とインナーブッシュ１６との間に作用する摩擦力は、インナーブッシュ１６とアウターブッシュ１８との間に作用する摩擦力よりも小さくされており、第２マーク２４に対する第１マーク２２の相対移動が発生することで支持能力が低下して支持能力異常となっていることが判断可能にされている。

（作用、効果）
以下、本実施形態の作用、効果を説明する。支持機構１２の支持能力が正常であるときには、上述したように、回転軸部材１４とインナーブッシュ１６との間に作用する摩擦力は、インナーブッシュ１６とアウターブッシュ１８との間に作用する摩擦力よりも小さくされている。従って、回転軸部材１４とインナーブッシュ１６との相対移動は生じ、インナーブッシュ１６とアウターブッシュ１８との相対移動は生じない。従って、第１マーク２２と第２マーク２４との相対移動は生じず、第１マーク２２と第２マーク２４とが一直線状に位置した状態が保たれる。

インナーブッシュ１６の内周面側が摩耗することによりインナーブッシュ１６の劣化などの不具合が生じると、回転軸部材１４とインナーブッシュ１６との間に作用する摩擦力（相対移動力）が増大する。そして、この摩擦力がインナーブッシュ１６とアウターブッシュ１８との間に作用する摩擦力（相対移動力）よりも大きくなるときが生じると、インナーブッシュ１６とアウターブッシュ１８との相対移動が生じる。

この結果、インナーブッシュ１６がアウターブッシュ１８に対し、回転軸部材１４の回転方向に相対移動する（図１（ｂ）参照）。この結果、第２マーク２４に対して第１マーク２２が離れる方向に相対移動する。このように相対移動したことが可視化されているので、作業員や検査員などが、目視により、支持機構１２の支持能力が低下したと判断することができる。そして、インナーブッシュ１６を未使用のものに交換する。

従って、本実施形態により、インナーブッシュ１６の劣化による交換が必要である（すなわち、支持能力異常が生じている）と判断するにあたり、従来のように、支持機構の分解整備時に摩耗状態を調べることや、回転軸部材の回転抵抗を計測することが不要になり、また、回転軸部材１４とインナーブッシュ１６とが互いに局部的に溶着することで初めて交換が必要であると気付く事態も回避することができる。

なお、本実施形態では、アウターブッシュ１８が支持体２０に固定されている構成で説明したが、アウターブッシュ１８と支持体２０との間の摩擦力がインナーブッシュ１６とアウターブッシュ１８との摩擦力よりも大きくする構成にしても、同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態では、回転軸部材１４と支持体２０との間にインナーブッシュ１６とアウターブッシュ１８とが設けられた２重構造の例で説明したが、更にブッシュを増やした多重構造（３重構造以上）とすることも可能である。

また、本実施形態では、回転軸部材１４がインナーブッシュ１６に接触し、インナーブッシュ１６がアウターブッシュ１８に接触する例で説明したが、他の部材に接触する例（例えば玉軸受け）であっても、同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態では、回転可能な部材の一例として回転軸部材１４を挙げて説明したが、回転角度範囲が限られた回動部材など、他の回転可能な部材にも適用可能である。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態を説明する。図２は、本実施形態に係る検知機構で、（ａ）は支持能力が正常であることが目視されることを示す説明図、（ｂ）は支持能力が低下している（支持能力異常である）ことが目視されることを示す説明図である。

本実施形態に係る検知機構３０は、長尺状のスライド体３４をスライド移動可能に支える支持機構３２に備えられた検知機構である。この検知機構３０は、スライド体３４（可動体）を長手方向Ｕに摺動可能なように下方から面接触して支える第１摺接体３６（第１支持体）と、第１摺接体３６をスライド体３４の長手方向Ｕに摺動可能なように下方から面接触して支える第２摺接体３８（第２支持体）とで構成される。

また、本実施形態では、第２摺接体３８の下方側に位置し第２摺接体３８を固定している支持体４０が支持機構３２に設けられている。この支持体４０は、第２摺接体３８からの荷重を支えている。

第１摺接体３６は、スライド体３４が長手方向Ｕに摺動可能となるように下側から摺接する上側摺接部材３６ａと、上側摺接部材３６ａの下側に着脱自在に固定され、第２摺接体３８に対して下面側で長手方向Ｕに摺動可能なように摺接する下側摺接部材３６ｂと、で構成される。なお、スライド体３４が橋桁を構成し、第１摺接体３６と第２摺接体３８とがすべり支承Ｇを構成する構造であってもよい。

第１摺接体３６の下側摺接部材３６ｂには、目印として第１マーク４２（相対移動検出手段）が付され、第２摺接体３８には第１マーク４２に対応する位置に目印として第２マーク４４（相対移動検出手段）が付されている。本実施形態では、第１マーク４２の下側に隣接するように第２マーク４４が位置している。例えば図２（ａ）に示すように、スライド体３４の短手方向（長手方向Ｕに直交する方向であり、図２（ａ）の紙面に対する直交方向）から見て、第１マーク４２は、第１摺接体３６の左右方向中央位置に上下方向に沿って直線状に形成され、第２マーク４４は、第２摺接体３８の左右方向中央位置に上下方向に沿って直線状に形成されており、第１マーク４２と第２マーク４４とが一直線状に位置している。

そして、支持機構３２の支持能力正常時にスライド体３４と第１摺接体３６の上側摺接部材３６ａとの間に作用する摩擦力（相対移動力）は、第１摺接体３６の下側摺接部材３６ｂと第２摺接体３８との間に作用する摩擦力（相対移動力）よりも小さくされており、第２マーク４４に対する第１マーク４２の相対移動が発生することで支持能力低下が判断可能にされている。

また、本実施形態では、上側摺接部材３６ａは、外周部から下方へ延び出す規制部３６ａｒを有している。下側摺接部材３６ｂは、規制部３６ａｒの内側に位置して外周側が規制部３６ａｒの内周側に当接している。この構成により、下側摺接部材３６ｂの長手方向Ｕの移動が規制部３６ａｒによって規制されており、また、下側摺接部材３６ｂの交換作業が簡単になっている。

（作用、効果）
以下、本実施形態の作用、効果を説明する。支持機構３２の支持能力が正常であるときには、上述したように、スライド体３４と第１摺接体３６の上側摺接部材３６ａとの間に作用する摩擦力は、第１摺接体３６の下側摺接部材３６ｂと第２摺接体３８との間に作用する摩擦力よりも小さくされている。従って、スライド体３４が長手方向Ｕにスライド移動したとき、スライド体３４と第１摺接体３６との相対移動は生じ、第１摺接体３６と第２摺接体３８との相対移動は生じない。よって、第１マーク４２と第２マーク４４との相対移動は生じず、第１マーク４２と第２マーク４４とが一直線状に位置した状態が保たれる。

第１摺接体３６の上面側が摩耗することにより劣化などの不具合が生じると、スライド体３４と上側摺接部材３６ａとの間に作用する摩擦力（相対移動力）が増大する。そして、この摩擦力が下側摺接部材３６ｂと第２摺接体３８との間に作用する摩擦力（相対移動力）よりも大きくなると、スライド体３４が長手方向Ｕにスライド移動したとき、第１摺接体３６と第２摺接体３８との相対移動が生じる。

この結果、第２マーク４４に対して第１マーク４２が離れる方向に相対移動する（図２（ｂ）参照）。このように相対移動したことが可視化されているので、作業員や検査員などが、目視により、支持機構３２の支持能力が低下した（支持能力異常となった）と判断することができる。そして、第１摺接体３６を未使用のものに交換する。なお、第１摺接体３６のうち上側摺接部材３６ａのみを交換して下側摺接部材３６ｂはそのまま利用することも可能である。

従って、本実施形態により、第１摺接体３６の劣化による交換が必要である（すなわち、支持能力異常が生じている）と判断するにあたり、従来のように詳細な計測をすることが不要になり、また、損傷等が生じて初めて交換が必要であると気付く事態も回避することができる。

また、第１摺接体３６が、第２摺接体３８に対して長手方向Ｕに相対移動しても、規制部３６ａｒと第２摺接体３８との当接によってこの相対移動が停止される。従って、この相対移動を簡易な構造で停止させることができる。

なお、本実施形態では、スライド体３４と支持体４０との間に第１摺接体３６と第２摺接体３８とが設けられた２重構造の例で説明したが、更に摺接体を増やした多重構造（３重構造以上）とすることも可能である。

また、本実施形態では、スライド移動可能な部材の一例としてスライド体３４を挙げ、スライド方向がスライド体３４の長手方向である例で説明したが、スライド方向がスライド体３４の長手方向以外の方向にも適用可能であり、また、スライド体３４以外の他のスライド移動可能な部材にも適用可能である。

＜対比検討例＞
図３は、従来の支持機構で、（ａ）は使用中であることを示す説明図、（ｂ）は回転軸部材とブッシュとが互いに局部的に溶着して回転支持能力の低下を招き、使用に支障が生じたことを示す説明図である。

従来の支持機構８２は、回転軸部材８４（回転軸部材１４と同様のもの）と、回転軸部材８４の外周側に接触して回転軸部材８４からの荷重を支えるブッシュ８７と、ブッシュ８７の外周側に接触してブッシュ８７からの荷重を支える支持体９０とを備えている。支持体９０はハウジングとしての機能も有している。

この支持機構８２では、ブッシュ８７が劣化することによって支持能力が低下しても、作業員や検査員が目視で判断することができない。従って、支持機構８２の分解整備時に摩耗状態を調べることや、回転軸部材８４の回転抵抗を計測することなどを行うことによって支持能力の低下を判断する必要がある。また、図３（ｂ）に示すように、回転軸部材８４とブッシュ８７とが互いに局部的に溶着して支障が生じて初めて交換が必要であると気付く事態もあり得る。

一方、第１実施形態で説明した支持機構１２では、検知機構１０が設けられており、インナーブッシュ１６が劣化することによって支持能力が低下すると、インナーブッシュ１６がアウターブッシュ１８に対し、回転軸部材１４の回転方向に相対移動する（図１（ｂ）参照）。すなわち、第２マーク２４に対して第１マーク２２が離れる方向に相対移動するので、作業員や検査員などが、目視により、支持機構１２の支持能力が低下したと簡単に判断することができる。

以上、第１、第２実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を上記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

例えば、支持機構全般、軸受全般、免震装置全般で、特に変形や摺動によって作動するものに適用可能である。

また、マーク（第１マーク、第２マーク）を付けずに、レーザスペックル法やセンサに等によって上述の相対移動を検出しても良い。

また、可動体が球面体であり、第１支持体が球面体の表面側に隣接する第１隣接部材であり、第２支持体が第１隣接部材に隣接する第２隣接部材である場合にも、同様の効果を奏することができる。

１０ 検知機構
１２ 支持機構
１４ 回転軸部材（可動体）
１６ インナーブッシュ（第１支持体）
１８ アウターブッシュ（第２支持体）
２０ 支持体
２２ 第１マーク（相対移動検出手段）
２４ 第２マーク（相対移動検出手段）
３０ 検知機構
３２ 支持機構
３４ スライド体（スライド体、可動体）
３６ 第１摺接体（第１支持体）
３６ａ 上側摺接部材
３６ｂ 下側摺接部材
３８ 第２摺接体（第２支持体）
４０ 支持体
４２ 第１マーク（相対移動検出手段）
４４ 第２マーク（相対移動検出手段）
８２ 支持機構
８４ 回転軸部材
８７ ブッシュ
９０ 支持体
Ｇ すべり支承

Claims (6)

1. 可動体からの荷重を支える第１支持体と、
   前記第１支持体からの荷重を支える第２支持体と、
   前記第１支持体と前記第２支持体との相対移動を検出する相対移動検出手段と、
   で構成され、
   支持能力正常時に前記可動体と前記第１支持体との間に作用する相対移動力は、前記第１支持体と前記第２支持体との間に作用する相対移動力よりも小さくされており、
   支持能力異常時には、前記相対移動が生じたことを前記相対移動検出手段で検出可能であることを特徴とする検知機構。
2. 前記可動体がスライド移動可能なスライド体であり、
   前記第１支持体が、前記スライド体を摺動可能なように下側から支える第１摺接体であり、
   前記第２支持体が、前記第１摺接体を摺動可能なように下側から支える第２摺接体であることを特徴とする請求項１に記載の検知機構。
3. 前記スライド体が長尺状であり、
   前記第１摺接体は、
   前記スライド体が長手方向に摺動可能となるように下側から摺接する上側摺接部材と、
   前記上側摺接部材の下側に着脱自在に固定され、前記第２摺接体に対して下面側で前記長手方向に摺動可能なように摺接する下側摺接部材と、
   で構成されることを特徴とする請求項２に記載の検知機構。
4. 前記スライド体が橋桁を構成し、前記第１摺接体と前記第２摺接体とがすべり支承を構成することを特徴とする請求項３に記載の検知機構。
5. 前記可動体が回転軸部材であり、
   前記第１支持体が前記回転軸部材の外周側に隣接するインナーブッシュであり、
   前記第２支持体が前記インナーブッシュの外周側に隣接するアウターブッシュであることを特徴とする請求項１に記載の検知機構。
6. 前記可動体が球面体であり、
   前記第１支持体が前記球面体の表面側に隣接する第１隣接部材であり、
   前記第２支持体が前記第１隣接部材に隣接する第２隣接部材であることを特徴とする請求項１に記載の検知機構。

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