WO2007099730A1 - 状態検出装置及び状態検出方法並びに状態検出用プログラム及び情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

　ＬＭ（Linear Motion）システムにおける現在の動作状態を検出する状態検出装置Ｓであって、ＬＭシステムに含まれる複数のボールが自転しつつ循環部内を公転する際に弾性的に生じるＡＥ波を検出して検出信号Ｓaeを生成するＡＥセンサ１と、ボールの動作周波数に対応する検出信号Ｓaeのみに基づいて、ＡＥ波の強度を示すパラメータを生成し、当該パラメータを用いてＬＭシステムの潤滑状態の内容を判定する信号処理部４と、を備える。これにより、ＬＭシステムにおける故障発生の予知を可能とし、且つ、ＬＭシステムの使用者における整備性を向上させ、更にその長寿命化及びＬＭシステムを用いて製造された装置又は機器の性能保証並びにそれらの品質向上に資することが可能な状態検出装置を提供することができる。

Description

明 細 書

状態検出装置及び状態検出方法並びに状態検出用プログラム及び情報 記録媒体

技術分野

[0001] 本発明は、状態検出装置及び状態検出方法並びに状態検出用プログラム及び情 報記録媒体の技術分野に属し、より詳細には、直動転がり案内装置の動作中におけ る当該直動転がり案内装置の動作状態を検出する状態検出装置及び状態検出方 法並びに当該動作状態検出のための状態検出用プログラム及び当該状態検出用プ ログラムがコンピュータで読取可能に記録された情報記録媒体の技術分野に属する

背景技術

[0002] 従来、レールと、当該レール上をその長手方向に移動する移動ブロックと、当該レ ールと当該移動ブロックとの間に介在してそれ自体が回転（自転)しつつ循環 (公転） して当該移動ブロックを高精度に移動させる複数のボール (転動体）と、を含む、いわ ゆる直動転がり案内装置が広く一般ィ匕しており、具体的には、工作機械の作業台の 三次元運動や、振り子電車における振り子運動を支持する部材、更には建物の免震 構造にまで活用範囲が広がっている。なお、当該直動転がり案内装置としては、上述 した移動ブロックとレールとにより構成されるものの他に、いわゆるボールねじと称さ れるものもある。

[0003] そして、このような活用範囲の広がりに伴い、直動転がり案内装置における故障予 防についても要求が高まっており、そのための動作状態の診断法についても高精度 のものが求められている。

[0004] ここで、直動転がり案内装置を除く従来の一般的な機械システム (例えばボールべ ァリングを含む回転用転がり軸受装置等）における動作状態の診断方法としては、例 えば下記特許文献 1等に示されるように、その機械システムにおける振動の発生状態 を監視して動作状態の診断を行う振動検出法、その機械システムに用いられている 潤滑油を取り出してその質を評価することで動作状態の診断を行う油評価法、その 機械システム内にぉ 、て潤滑油を介して駆動されて 、る部材間の電気抵抗を測定し て動作状態の診断を行う電気抵抗法、又はその機械システム内において潤滑油を 介して駆動されて 、る部材の温度を、熱電対等を用いて測定して動作状態の診断を 行う温度測定法等がある。

[0005] 特許文献 1 :特開 2004— 93357号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、これらの診断方法を直動転がり案内装置に適用した場合、以下の如 き問題点があった。

[0007] すなわち、振動検出法を用いた場合は、直動転がり案内装置においては転動体と してのボールが自ら自転しつつ循環部内を公転することから、振動の発生源が多ぐ 本来検出すべき上記動作状態の異常に起因する振動を正確に検出できないという 問題点があった。

[0008] また、油評価法を用いた場合は、診断対象である直動転がり案内装置における使 用前の潤滑油と使用後の潤滑油を夫々にその装置自体から取り出して検査する必 要があり、診断結果が得られるまでに余分な時間が必要となると共に直動転がり案内 装置自体を一旦停止させて潤滑油の取り出し作業を行う必要があり、動作効率が低 下するという問題点があった。

[0009] 更に、電気抵抗法及び温度測定法を用いた場合は、共に電気的な雑音に対して 脆弱であると共に上記移動ブロックの移動速度が遅いときは測定ができない場合が あるという問題点があった。

[0010] 従って、従来では、直動転がり案内装置の動作状態を実時間で (すなわち、リアル タイムに)正確に診断することは困難だった。

[0011] そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたもので、その課題は、直動転が り案内装置における動作状態を実時間で正確に検出することにより、当該直動転がり 案内装置における故障の発生予知を可能とし、且つ、当該直動転がり案内装置の使 用者における整備性を向上させ、更にその長寿命化及び当該直動転がり案内装置 を組み込んだ装置又は機器の性能保証並びにそれらの品質向上に資することが可 能な状態検出装置及び状態検出方法並びに当該動作状態検出のための状態検出 用プログラム及び当該状態検出用プログラムがコンピュータで読取可能に記録され た情報記録媒体を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0012] 上記の課題を解決するために、請求項 1に記載の発明は、直動転がり案内装置に おける現在の動作状態を検出する状態検出装置であって、前記直動転がり案内装 置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直 動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動 体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の 接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一 方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弹性的に発生する波動を検出 し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成する AE (Acoustic Emissi on)センサ等の検出手段と、前記生成された検出信号をサンプリングして得られる計 測値の中から、前記直動転がり案内装置の動作に起因する計測値のみを抽出する 信号処理部等の抽出手段と、前記抽出された計測値に基づいて、前記波動の強度 を示すパラメータを生成する信号処理部等の生成手段と、前記生成されたパラメータ の値と、当該パラメータについて予め設定されている閾値と、を比較し、前記動作状 態が正常であるか否かを判定する信号処理部等の判定手段と、を備える。

[0013] よって、直動転がり案内装置の動作により弾性的に発生する上記波動の強度を示 すパラメータを生成し、その値と、それに対応する閾値と、の比較により直動転がり案 内装置の動作状態が正常である力否かを判定するので、当該直動転がり案内装置 の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなぐ当該動作に 起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、その動作状 態が正常力否かを検出することができる。

[0014] 上記の課題を解決するために、請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載の状態 検出装置において、前記抽出手段は、前記サンプリングして得られる計測値の各々 を夫々フーリエ変換し、変換計測値を生成する信号処理部等の変換手段を備え、前 記生成された変換計測値のうち、前記直動転がり案内装置の動作周波数に対応す る周波数に相当する当該変換計測値のみを抽出して前記生成手段に出力するよう に構成される。

[0015] よって、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数に 対応するもののみを抽出して生成手段に出力するので、簡易な構成で必要な変換 計測値を抽出することができる。

[0016] 上記の課題を解決するために、請求項 3に記載の発明は、請求項 1に記載の状態 検出装置において、前記抽出手段は、前記サンプリングして得られる計測値の各々 を夫々フーリエ変換し、変換計測値を生成する信号処理部等の変換手段を備え、前 記生成された変換計測値のうち、前記直動転がり案内装置の動作周波数よりも予め 設定された周波数幅だけ高い周波数以上の周波数幅に相当する当該変換計測値 を除いた残りの当該変換計測値を、前記生成手段に出力するように構成される。

[0017] よって、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数より も予め設定された周波数幅だけ高い周波数以上の周波数幅に相当する当該変換計 測値を除いた残りの当該変換計測値を生成手段に出力するので、より簡易な構成で 必要な変換計測値を抽出することができる。

[0018] 上記の課題を解決するために、請求項 4に記載の発明は、請求項 1に記載の状態 検出装置において、前記抽出手段は、前記サンプリングして得られる計測値の各々 を夫々フーリエ変換し、変換計測値を生成する信号処理部等の変換手段を備え、前 記生成された変換計測値のうち、前記直動転がり案内装置の動作周波数よりも予め 設定された周波数幅だけ低い周波数以下の周波数幅に相当する当該変換計測値 を除いた残りの当該変換計測値を、前記生成手段に出力するように構成される。

[0019] よって、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数より も予め設定された周波数幅だけ低い周波数以下の周波数幅に相当する当該変換計 測値を除いた残りの当該変換計測値を生成手段に出力するので、より簡易な構成で 必要な変換計測値を抽出することができる。

[0020] 上記の課題を解決するために、請求項 5に記載の発明は、請求項 1から 4のいずれ か一項に記載の状態検出装置において、前記判定手段は、前記生成されたパラメ ータの値が前記閾値未満の値であるとき、前記動作状態が潤滑良好状態であると判 定するように構成される。

[0021] よって、パラメータの値が閾値未満の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状 態が潤滑良好状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実 時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなぐ当該動作に起因する振動や 外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、当該動作状態が潤滑良好状 態であるか否かを検出することができる。

[0022] 上記の課題を解決するために、請求項 6に記載の発明は、直動転がり案内装置に おける現在の動作状態を検出する状態検出方法であって、前記直動転がり案内装 置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直 動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動 体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の 接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一 方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弹性的に発生する波動を検出 し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成する検出工程と、前記生 成された検出信号をサンプリングして得られる計測値の中から、前記直動転がり案内 装置の動作に起因する計測値のみを抽出する抽出工程と、前記抽出された計測値 に基づいて、前記波動の強度を示すパラメータを生成する生成工程と、前記生成さ れたパラメータの値と、当該パラメータについて予め設定されている閾値と、比較し、 前記動作状態が正常であるか否かを判定する判定工程と、を含む。

[0023] よって、直動転がり案内装置の動作により弾性的に発生する上記波動の強度を示 すパラメータを生成し、その値と、それに対応する閾値と、の比較により直動転がり案 内装置の動作状態が正常である力否かを判定するので、当該直動転がり案内装置 の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなぐ当該動作に 起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、その動作状 態が正常力否かを検出することができる。

[0024] 上記の課題を解決するために、請求項 7に記載の発明は、請求項 6に記載の状態 検出方法において、前記判定工程においては、前記生成されたパラメータの値が前 記閾値未満の値であるとき、前記動作状態が潤滑良好状態であると判定するように 構成される。

[0025] よって、パラメータの値が閾値未満の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状 態が潤滑良好状態であると判定されるので、当該直動転がり案内装置の動作中に、 実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなぐ当該動作に起因する振動 や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、当該動作状態が潤滑良好 状態であるか否かを検出することができる。

[0026] 上記の課題を解決するために、請求項 8に記載の発明は、コンピュータを、請求項 1から 5のいずれか一項に記載の状態検出装置として機能させる。

[0027] よって、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合 には、直動転がり案内装置の動作により弾性的に発生する上記波動の強度を示す ノ メータを生成し、その値と、それに対応する閾値と、の比較により直動転がり案内 装置の動作状態が正常である力否かを判定するように当該コンピュータが機能する ので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を 分解することなぐ当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影 響を排除しつつ、その動作状態が正常か否かを検出することができる。

[0028] また、当該コンピュータを請求項 2に記載の状態検出装置として機能させる場合は 、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合に加えて 、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数に対応する もののみを抽出するように当該コンピュータが機能するので、簡易な構成で必要な変 換計測値を抽出することができる。

[0029] 更に、当該コンピュータを請求項 3に記載の状態検出装置として機能させる場合は 、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合に加えて 、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数よりも予め 設定された周波数幅だけ高い周波数以上の周波数幅に相当する当該変換計測値 を除いた残りの当該変換計測値を生成するように当該コンピュータが機能するので、 より簡易な構成で必要な変換計測値を抽出することができる。

[0030] 更にまた、当該コンピュータを請求項 4に記載の状態検出装置として機能させる場 合は、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合に加 えて、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数よりも予 め設定された周波数幅だけ低い周波数以下の周波数幅に相当する当該変換計測 値を除いた残りの当該変換計測値を生成するように当該コンピュータが機能するの で、より簡易な構成で必要な変換計測値を抽出することができる。

[0031] また、当該コンピュータを請求項 5に記載の状態検出装置として機能させる場合は 、当該コンピュータを請求項 1から 4のいずれか一項に記載の状態検出装置として機 能させる場合に加えて、ノ メータの値が閾値未満の値であるとき、直動転がり案内 装置の動作状態が潤滑良好状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置 の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなぐ当該動作に 起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、当該動作状 態が潤滑良好状態である力否かを検出することができる。

[0032] 上記の課題を解決するために、請求項 9に記載の発明は、請求項 8に記載の状態 検出用プログラムが、前記コンピュータにより読取可能に記録されて 、る。

[0033] よって、当該状態検出用プログラムを当該コンピュータで読み出させて実行させるこ とにより、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合 には、直動転がり案内装置の動作により弾性的に発生する上記波動の強度を示す ノ メータを生成し、その値と、それに対応する閾値と、の比較により直動転がり案内 装置の動作状態が正常である力否かを判定するように当該コンピュータが機能する ので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を 分解することなぐ当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影 響を排除しつつ、その動作状態が正常か否かを検出することができる。

[0034] また、当該状態検出用プログラムを当該コンピュータで読み出させて実行させること により、当該コンピュータを請求項 2に記載の状態検出装置として機能させる場合は 、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合に加えて 、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数に対応する もののみを抽出するように当該コンピュータが機能するので、簡易な構成で必要な変 換計測値を抽出することができる。

[0035] 更に、当該状態検出用プログラムを当該コンピュータで読み出させて実行させるこ とにより、当該コンピュータを請求項 3に記載の状態検出装置として機能させる場合 は、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合に加え て、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数よりも予め 設定された周波数幅だけ高い周波数以上の周波数幅に相当する当該変換計測値 を除いた残りの当該変換計測値を生成するように当該コンピュータが機能するので、 より簡易な構成で必要な変換計測値を抽出することができる。

[0036] 更にまた、当該状態検出用プログラムを当該コンピュータで読み出させて実行させ ることにより、当該コンピュータを請求項 4に記載の状態検出装置として機能させる場 合は、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合に加 えて、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数よりも予 め設定された周波数幅だけ低い周波数以下の周波数幅に相当する当該変換計測 値を除いた残りの当該変換計測値を生成するように当該コンピュータが機能するの で、より簡易な構成で必要な変換計測値を抽出することができる。

[0037] また、当該状態検出用プログラムを当該コンピュータで読み出させて実行させること により、当該コンピュータを請求項 5に記載の状態検出装置として機能させる場合は 、当該コンピュータを請求項 1から 4のいずれか一項に記載の状態検出装置として機 能させる場合に加えて、ノ メータの値が閾値未満の値であるとき、直動転がり案内 装置の動作状態が潤滑良好状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置 の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなぐ当該動作に 起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、当該動作状 態が潤滑良好状態である力否かを検出することができる。

発明の効果

[0038] 請求項 1に記載の発明によれば、直動転がり案内装置の動作により弾性的に発生 する上記波動の強度を示すパラメータを生成し、その値と、それに対応する閾値と、 の比較により直動転がり案内装置の動作状態が正常である力否かを判定するので、 当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解 することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を 排除しつつ、その動作状態が正常力否かを検出することができる。 [0039] 従って、直動転がり案内装置における故障の発生を予知できることともなり、当該直 動転がり案内装置の使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び 当該直動転がり案内装置を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資するこ とちでさる。

[0040] 請求項 2に記載の発明によれば、請求項 1に記載の発明の効果に加えて、フーリエ 変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数に対応するもののみ を抽出して生成手段に出力するので、簡易な構成で必要な変換計測値を抽出する ことができる。

[0041] 請求項 3に記載の発明によれば、請求項 1に記載の発明の効果に加えて、フーリエ 変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数よりも予め設定された 周波数幅だけ高い周波数以上の周波数幅に相当する当該変換計測値を除いた残り の当該変換計測値を生成手段に出力するので、より簡易な構成で必要な変換計測 値を抽出することができる。

[0042] 請求項 4に記載の発明によれば、請求項 1に記載の発明の効果に加えて、フーリエ 変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数よりも予め設定された 周波数幅だけ低い周波数以下の周波数幅に相当する当該変換計測値を除いた残り の当該変換計測値を生成手段に出力するので、より簡易な構成で必要な変換計測 値を抽出することができる。

[0043] 請求項 5に記載の発明によれば、請求項 1から 4のいずれか一項に記載の発明の 効果に加えて、パラメータの値が閾値未満の値であるとき、直動転がり案内装置の動 作状態が潤滑良好状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中 に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなぐ当該動作に起因する振 動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、当該動作状態が潤滑良 好状態であるか否かを検出することができる。

[0044] 請求項 6に記載の発明によれば、直動転がり案内装置の動作により弾性的に発生 する上記波動の強度を示すパラメータを生成し、その値と、それに対応する閾値と、 の比較により直動転がり案内装置の動作状態が正常である力否かを判定するので、 当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解 することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を 排除しつつ、その動作状態が正常力否かを検出することができる。

[0045] 従って、直動転がり案内装置における故障の発生を予知できることともなり、当該直 動転がり案内装置の使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び 当該直動転がり案内装置を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資するこ とちでさる。

[0046] 請求項 7に記載の発明によれば、請求項 6に記載の発明の効果に加えて、パラメ一 タの値が閾値未満の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が潤滑良好状態 であると判定されるので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直 動転がり案内装置を分解することなぐ当該動作に起因する振動や外部駆動装置に 起因する振動等の影響を排除しつつ、当該動作状態が潤滑良好状態であるか否か を検出することができる。

[0047] 請求項 8に記載の発明によれば、コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置と して機能させる場合には、直動転がり案内装置の動作により弾性的に発生する上記 波動の強度を示すパラメータを生成し、その値と、それに対応する閾値と、の比較に より直動転がり案内装置の動作状態が正常である力否かを判定するように当該コンビ ユータが機能するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動 転がり案内装置を分解することなぐ当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起 因する振動等の影響を排除しつつ、その動作状態が正常か否かを検出することがで きる。

[0048] 従って、直動転がり案内装置における故障の発生を予知できることともなり、当該直 動転がり案内装置の使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び 当該直動転がり案内装置を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資するこ とちでさる。

[0049] また、当該コンピュータを請求項 2に記載の状態検出装置として機能させる場合は 、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合の効果に 加えて、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数に対 応するもののみを抽出するように当該コンピュータが機能するので、簡易な構成で必 要な変換計測値を抽出することができる。

[0050] 更に、当該コンピュータを請求項 3に記載の状態検出装置として機能させる場合は 、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合の効果に カロえて、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数よりも 予め設定された周波数幅だけ高い周波数以上の周波数幅に相当する当該変換計 測値を除いた残りの当該変換計測値を生成するように当該コンピュータが機能する ので、より簡易な構成で必要な変換計測値を抽出することができる。

[0051] 更にまた、当該コンピュータを請求項 4に記載の状態検出装置として機能させる場 合は、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合の効 果に加えて、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数 よりも予め設定された周波数幅だけ低い周波数以下の周波数幅に相当する当該変 換計測値を除いた残りの当該変換計測値を生成するように当該コンピュータが機能 するので、より簡易な構成で必要な変換計測値を抽出することができる。

[0052] また、当該コンピュータを請求項 5に記載の状態検出装置として機能させる場合は 、当該コンピュータを請求項 1から 4のいずれか一項に記載の状態検出装置として機 能させる場合の効果に加えて、パラメータの値が閾値未満の値であるとき、直動転が り案内装置の動作状態が潤滑良好状態であると判定するので、当該直動転がり案内 装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなぐ当該動 作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、当該動 作状態が潤滑良好状態である力否かを検出することができる。

[0053] 請求項 9に記載の発明によれば、当該状態検出用プログラムを当該コンピュータで 読み出させて実行させることにより、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出 装置として機能させる場合には、直動転がり案内装置の動作により弾性的に発生す る上記波動の強度を示すパラメータを生成し、その値と、それに対応する閾値と、の 比較により直動転がり案内装置の動作状態が正常であるか否かを判定するように当 該コンピュータが機能するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、 当該直動転がり案内装置を分解することなぐ当該動作に起因する振動や外部駆動 装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、その動作状態が正常力否かを検出す ることがでさる。

[0054] 従って、直動転がり案内装置における故障の発生を予知できることともなり、当該直 動転がり案内装置の使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び 当該直動転がり案内装置を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資するこ とちでさる。

[0055] また、当該状態検出用プログラムを当該コンピュータで読み出させて実行させること により、当該コンピュータを請求項 2に記載の状態検出装置として機能させる場合は 、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合の効果に 加えて、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数に対 応するもののみを抽出するように当該コンピュータが機能するので、簡易な構成で必 要な変換計測値を抽出することができる。

[0056] 更に、当該状態検出用プログラムを当該コンピュータで読み出させて実行させるこ とにより、当該コンピュータを請求項 3に記載の状態検出装置として機能させる場合 は、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合の効果 に加えて、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数よ りも予め設定された周波数幅だけ高い周波数以上の周波数幅に相当する当該変換 計測値を除いた残りの当該変換計測値を生成するように当該コンピュータが機能す るので、より簡易な構成で必要な変換計測値を抽出することができる。

[0057] 更にまた、当該状態検出用プログラムを当該コンピュータで読み出させて実行させ ることにより、当該コンピュータを請求項 4に記載の状態検出装置として機能させる場 合は、当該コンピュータを請求項 1に記載の状態検出装置として機能させる場合の効 果に加えて、フーリエ変換後の変換計測値から、直動転がり案内装置の動作周波数 よりも予め設定された周波数幅だけ低い周波数以下の周波数幅に相当する当該変 換計測値を除いた残りの当該変換計測値を生成するように当該コンピュータが機能 するので、より簡易な構成で必要な変換計測値を抽出することができる。

[0058] また、当該状態検出用プログラムを当該コンピュータで読み出させて実行させること により、当該コンピュータを請求項 5に記載の状態検出装置として機能させる場合は 、当該コンピュータを請求項 1から 4のいずれか一項に記載の状態検出装置として機 能させる場合の効果に加えて、パラメータの値が閾値未満の値であるとき、直動転が り案内装置の動作状態が潤滑良好状態であると判定するので、当該直動転がり案内 装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなぐ当該動 作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、当該動 作状態が潤滑良好状態である力否かを検出することができる。

図面の簡単な説明

[0059] [図 1]図 1は、本発明の原理を説明する図であり、（a)及び (b)は実施形態に係る拡張 AE波の発生を示し図であり、（c)は拡張 AE波に対応する包絡線検波波形の例であ る。

[図 2]図 2は、実施形態の状態検出装置の構成を示すブロック図である。

[図 3]図 3は、実施形態の AEセンサの構成を示す縦断面図である。

[図 4]図 4は、実施形態の AEセンサの設置態様を示す図 (I)であり、（a)は移動ブロッ クを含む LMセンサの構造を斜視図であり、 (b)は当該 LMセンサに AEセンサを設 置する場合の位置の例を示す外観側面図である。

[図 5]図 5は、実施形態の移動ブロックを含む LMシステムの側面図である。

[図 6]図 6は、実施形態の AEセンサの設置態様を示す図（II)であり、（a)はボールね じを含む LMシステムの構造を斜視図であり、 (b)は当該 LMシステムに AEセンサを 設置する場合の位置の例を示す外観側面図である。

[図 7]図 7は、実施形態の動作状態検出処理の全体を示すフローチャートである。

[図 8]図 8は、実施形態及び変形形態の動作状態検出処理の細部を示すフローチヤ ートであり、（a)は実施形態に係るパラメータ演算処理を示すフローチャートであり、 ( b)は変形形態に係るパラメータ演算処理を示すフローチャートである。

符号の説明

[0060] 1 AEセンサ、 2 波形整形部、 2A BPF、 2B 包絡線検波部、 3 AZDコンパ一 タ、 4 信号処理部、 5 表示部、 10 接触部、 11 筐体、 12, 14 銀蒸着膜、 13 圧 電素子、 15 外部線、 20, LM レール、 21, C 移動ブロック、 22, 43, B ボール、 S 状態診断装置、 G 転走面、 TR リテーナ、 Sae 検出信号、 Sw 包絡線信号、 S dw ディジタル包絡線信号、 Sdp 判定信号。 発明を実施するための最良の形態

[0061] 次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。

[0062] なお、以下に説明する実施の形態は、直動転がり案内装置（以下、単に LM (Linea r Motion)システムと称し、具体的にはいわゆる LMガイド、ボールスプライン等の直 動システムを含むものとする）における動作状態の検出及び診断について本発明を 適用した場合の実施形態である。

[0063] (I)本発明の原理

先ず、本発明の実施形態について具体的に説明する前に、本発明の原理につい て、図 1及び図 2を用いて説明する。

[0064] 上述した如き LMシステムの動作状態の診断方法を研究するに当たり、本発明の発 明者は、従来力 回転用転がり軸受け装置に対する故障診断等に用いられている、 いわゆる AE現象を、当該 LMシステムの動作状態の診断にも用いることが可能であ ることを発見した。

[0065] すなわち、 LMシステムにおいて発生する種々の異常動作状態 (具体的には、潤滑 不良状態、フレーキング発生の原因となるクラック (表面クラックと内部クラックの双方 を含む。以下、同じ。）が発生している状態又は潤滑剤以外の液体が潤滑剤に混入 して潤滑不良となっている状態のいずれかを言う。以下、同じ。）の夫々にっき、異な つた態様の AE現象が生起し、これにより夫々の異常動作状態が発生した場合に相 互に異なった AE波が発生することを、本発明の発明者は実験的に確認したのであ る。

[0066] ここで、「潤滑不良状態」とは、潤滑剤自体が不足して!/ヽる状態又は当該潤滑剤の 特性が劣化している状態を言う。また、「フレーキング」とは、 LMシステムに含まれる 転動体としてのボール表面又はそのボールが接触する転走面としてのガイド表面等 が剥がれる現象のことを言い、「潤滑剤以外の液体」とは、例えば、本発明に係る LM システムを使用した切削装置に用いられる冷却用液体 (クーラント)等を言うものとす る。

[0067] ここで、当該 AE現象については、従来では、「固体材料の破壊や変形に伴って、 弾性エネルギーが解放され音波 (AE波）が発生する現象」或いは「材料内部での塑 性変形又はクラック等の発生に付随して弾性波が発生する現象」と定義付けられて いたのであるが、本発明の発明者は、これらにカ卩えて、ボール表面又はガイド面には 塑性変形やクラック等が発生して 、な 、が当該ボール内部やガイド内部にクラックが 発生している場合や、 LMシステムが正常に動作することにより生起するボール同士 の衝突のみによっても AE波が発生することを確認している。

[0068] より具体的には、移動ブロックを用いた LMシステムの場合について図 1 (a)に示す ように、移動ブロック C内に形成されている転走路内をボール Bが自転しつつ公転す る場合に、そのボール B同士が接触部位 R1において衝突するとき、無負荷状態であ つたボール Bと移動ブロック Cとの間で接触部位 R2において衝突又は滑りが発生す るとき、負荷状態のボール Bと移動ブロック Cとが接触部位 R3において接触するとき、 無負荷状態であったボール Bと転走面 Gとの間で接触部位 R4において接触又は滑 りが発生するとき、或いは負荷状態のボール Bが転走面 Gとが接触部位 R5において 接触するとき、の夫々において AE波が発生することが確認されている。

[0069] なお、図 1 (b)に示すように、移動ブロックを用いた LMシステムの場合について、そ の転走路内にボール Bだけでなくいわゆるリテーナ TRが設けられている場合であつ ても、その移動ブロック C内の転走路内をボール Bが自転しつつ公転する場合に、無 負荷状態であったボール Bと移動ブロック Cとが接触部位 R6において衝突するとき、 負荷状態のボール Bと移動ブロック Cとが接触部位 R7において接触するとき、無負 荷状態であったボール Bと転走面 Gとが接触部位 R8にお 、て衝突するとき、或！、は 負荷状態のボール Bが転走面 Gとが接触部位 R9において接触するとき、の夫々に ぉ 、て AE波が発生することが確認されて 、る。

[0070] そして、本発明の発明者は、この AE波の発生態様が、上述した異常動作状態の種 類によって相互に異なっていることを発見したのである。より具体的には、例えば上 記「潤滑不良状態」と AE波との関係で言えば、潤滑状態が悪化するほど強 、AE波 が発生することが確認されて 、る。

[0071] なお、上述した如ぐ本発明においては、従来からの定義に則った AE現象よりも広 い範囲での AE現象の発生を前提とするため、以下の説明においては、特に本発明 に適用される AE現象を拡張 AE現象と称し、当該拡張 AE現象により発生する AE波 を拡張 AE波と称する。

[0072] このとき、拡張 AE波に対応する電気信号は、 LMシステムが動作する際に一般的 に発生する振動よりも高い周波数を有するものであるため、例えば図 1 (c)に示すよう に、後述の図 2に示すバンドパスフィルタによりこれを当該振動から分離して検出する ことが可能であり、これにより LMシステムの動作中に実時間でその動作状態を検出 することが可能となったのである。

[0073] そこで、本発明の発明者は、上記種々の異常動作状態のうち、もっとも発生頻度の 高い当該異常動作状態である「潤滑不良状態」を、本発明に係る拡張 AE波を用い て自動的に検出することを試みた。

[0074] より具体的には、先ず、上記電気信号をサンプリングして得られる各計測データを 用いて、ある測定期間に対応する N個の計測データをもって一つの計測データ群を 構成する。そして、その計測データ群の夫々に含まれている各計測データに対して いわゆるフーリエ変換処理 (すなわち、周波数領域への変換処理)を夫々施し、更に 当該フーリエ変換後の各計測データから、検査対象である LMシステムの動作周波 数 (より具体的には、例えば図 1 (a)に例示するガイド面上の一点に対するボール Bの 通過周波数）に対応する計測データのみを抽出し、その抽出された計測データと当 該計測データに対応する高調波成分に相当するデータとを加算し、その加算後の値 を本発明に係るパラメータの値として当該値と予め実験的に求めた閾値 THとを比較 する。この結果、当該パラメータの値が当該閾値 THよりも小さいときは、拡張 AE波 自体の生成が少な 、ことから検査対象である LMシステムにおける潤滑状態が良好 である判定することとしたのである。

[0075] (II)実施形態

次に、上述した原理に基づいた本発明の実施形態について、具体的に図 2乃至図 8 (a)を用いて説明する。

[0076] なお、図 2は実施形態に係る状態診断装置の概要構成を示すブロック図であり、図 3は実施形態に係る拡張 AE波を検出する AEセンサの概要構成を示す縦断面図で あり、図 4乃至図 6は本発明が適用される LMシステムを説明するための図であり、図 7及び図 8 (a)は実施形態に係る状態診断装置において実行される動作状態の検出 処理を示すフローチャートである。

[0077] 図 2に示すように、実施形態に係る状態診断装置 Sは、検出手段としての AEセンサ 1と、上記 BPF (Band Pass Filter) 2A及び包絡線検波部 2Bを含む波形整形部 2と、 A/D (Analog/Digital)コンバータ 3と、抽出手段及び判定手段としての信号処理部 4と、液晶ディスプレイ等よりなる告知手段としての表示部 5と、により構成されている。

[0078] 次に動作を説明する。

[0079] 先ず、 AEセンサ 1は、診断対象となる LMシステムの任意の場所、例えば、レール の末端部又は移動部材としての移動ブロック上等に設置されるものであり、後述する (図 3)接触部を上記いずれかの場所に接触させて配置される。そして、当該 LMシス テムの動作により発生する上記拡張 AE波を検出し、これを電圧信号である検出信号 Saeに変換して波形整形部 2へ出力する。

[0080] 次に、波形整形部 2内の BPF2Aは、図示しない増幅部において必要な増幅率 (具 体的には、例えば 40デシベル乃至 60デシベル程度)で増幅された後の検出信号 Sa eを拡張 AE波以外の周波数成分を除去して包絡線検波部 2Bへ出力する。ここで、 当該 BPF2Aにおける検出信号 Saeに対する通過周波数帯域として具体的には、例 えば 100kHz以上 1MHz以下の周波数成分を通過させる BPFを、 BPF2Aとして用 、ることが望まし!/、。

[0081] そして、包絡線検波部 2Bは、当該検出信号 Saeに対して包絡線検波処理を抽出し

、包絡線信号 Swを生成して ADコンバータ 3へ出力する。

[0082] 次に、 ADコンバータ 3は、アナログ信号である包絡線信号 Swをディジタルィ匕し、デ イジタル包絡線信号 Sdwを生成して信号処理部 4へ出力する。

[0083] そして、信号処理部 4は、当該ディジタル包絡線信号 Sdwに基づいて図 8に示す後 述の動作状態検出処理により診断対象の LMシステムにおける現在の動作状態を判 定し、その結果を示す判定信号 Sdpを生成して表示部 5へ出力する。

[0084] これにより、表示部 5は、当該判定信号 Sdpに基づいてその内容を示す表示を行う

。この表示により、 LMシステムの使用者がその動作状態を把握することが可能となる

[0085] 次に、上記 AEセンサ 1の構造等並びに診断対象である LMシステムへのその設置 態様について、具体的に図 3乃至図 6を用いて説明する。

[0086] 先ず、 AEセンサ 1の内部構造について、図 3を用いて説明する。

[0087] 図 3に示すように、 AEセンサ 1は、全体としては円筒形状を成しており、具体的には 、 LMシステム内のレール LM等に接触して配置される接触部 10と、筐体 11と、ピエ ゾ素子等より成る圧電素子 13と、当該圧電素子 13の上面及び下面に形成された銀 蒸着膜 12及び 14と、上記検出信号 Saeを導通して波形整形部 2へ出力する外部線 15と、により構成されている。

[0088] そして、 LMシステム内で発生した拡張 AE波が接触部 10及び銀薄膜 14を介して 圧電素子 13に伝送されると、当該拡張 AE波により圧電素子 13の形状が微小ながら 変形し、これにより銀薄膜 12と 14との間に電位差が発生することで外部線 15上に上 記検出信号 Saeが発生することとなる。

[0089] 次に、図 3に示す内部構造を備える AEセンサ 1の LMシステムへの設置態様につ いて、図 4乃至図 6を用いて説明する。なお、図 4及び図 5は、診断対象である LMシ ステムとして移動ブロックが用いられている LMシステムに AEセンサ 1を設置する場 合のその態様を示す図であり、図 6は、診断対象である LMシステムとしていわゆるボ ールねじが用いられている LMシステムに AEセンサ 1を設置する場合のその態様を 示す図である。

[0090] 始めに、移動ブロックを用いた LMシステムに対して AEセンサ 1を設置する場合に ついて、図 4及び図 5を用いて説明する。

[0091] 図 4 (a)に示す LMシステムは、長手方向に沿って後述のボール 22を転走させるボ 一ル転走溝 20a及び 20bが形成されたレール 20と、多数の上記ボール 22を介して このレール 20に係合すると共に内部にボール 22の無限循環路を備えた移動ブロッ ク 21と、この移動ブロック 21の移動方向の前後両端面に装着されると共にレール 20 の上面及び両側面に密着するシール部材 23と力も構成されており、力かるボール 2 2の循環に伴って上記移動ブロック 21がレール 20上を往復運動するように構成され ている。

[0092] これらの図に示されるように、上記レール 20は断面略矩形状に形成されており、固 定ボルトを揷通させるための取り付け孔 24が長手方向に適宜間隔をおいて貫通形 成されている。また、レール 20の上面には上記取り付け孔 24を挟むようにして 2条の ボール転走溝 20aが形成される一方、両側面にも 2条のボール転走溝 20bが夫々形 成されており、これら 4条のボール転走溝はボール 22の球面の曲率よりも僅かに大き な曲率で深溝状に形成されて ヽる。

[0093] 一方、上記移動ブロック 21は、後述するテーブル 30等の可動体の取付け面 25を 備えた稼動ブロック本体 26と、この稼動ブロック本体 26の前後両端面に固定された 一対のエンドプレート 27, 27とから構成されており、軌道レール 20の上部が遊嵌す る凹所を下面側に備えて断面略サドル状に形成されている。

[0094] このとき、図 5に示すように、上記稼動ブロック本体 26は、上記取付け面 25が形成 された基部及びこの基部の両端力 垂下する一対のスカート部を備えて断面略サド ル状に形成されており、各スカート部の内側面及び基部の下面側にはレール 20のボ 一ル転走溝 20a及び 20bと夫々対向する 4条の負荷転走溝 28が形成されて ヽる。ボ ール 22はこの負荷転走溝 28とレール 20のボール転走溝 20a及び 20bとの間で荷重 を負荷しながら転走し、これによつて移動ブロック 21がレール 20上を移動することに なる。

[0095] 次に図 4 (a)に戻って、稼動ブロック本体 26の基部及び各スカート部には各負荷転 走溝 28に対応するボール戻し孔 29が夫々穿設されており、これらボール戻し孔 29 は上記エンドプレート 27に形成された略 U字型の方向転換路（図示せず）によって 負荷転走溝 28と連通連結されている。すなわち、この方向転換路は稼動ブロック本 体 26の負荷転走溝 28を転走し終えたボール 22を掬い上げて上記ボール戻し孔 29 へ送り込む一方、このボール戻し孔 29から負荷転走溝 28へボール 22を送り出すよう に構成されている。従って、これらエンドプレート 27を取付ボルト 27aを用いて稼動ブ ロック本体 26に固定することにより、上記移動ブロック 21にボール 22の無限循環路 が形成されるようになって ヽる。

[0096] そして、図 4 (a)に示した LMシステムに対して実施形態の AEセンサ 1を設置する 場合には、図 4 (b)にその外観側面図を示すように、例えば軌道レール 20上を直線 運動する複数の移動ブロック 21上に上記テーブル 30が設置されているとき、その軌 道レール 20における移動ブロック 21の移動範囲外の位置に設置される。 [0097] 次に、ボールねじを用いた LMシステムに対して AEセンサ 1を設置する場合につい て、図 6を用いて説明する。

[0098] 図 6 (a)に示すように、ボールねじ 40は、外周面に螺旋状のボール転走溝 4 laを有 するねじ軸 41と、内周面にボール転走溝 41 aと対向する螺旋状の負荷転走溝 42aを 有するナット部材 42と、ボール転走溝 41aと負荷転走溝 42a間を転動するボール 43 …とを備える。ねじ軸 41のボール転走溝 41aとナット部材 42の負荷転走溝 42aとの 間で負荷転走路が構成される。ナット部材 42には、例えば 2つの循環部品としてのリ ターンパイプ 44が取付けられる。リターンパイプ 44は、負荷転走路の一端と他端を 連結して無負荷戻し通路を構成する。リターンパイプ 44は略門形に形成され、中央 部 44aと中央部 44aの両側に設けられた一対の脚部 44b, 44bとを有する。一対の脚 部 44b, 44bは負荷転走路内に数ピッチの間隔を開けて、嵌入される。リターンパイ プ 44は、ボルト 45等の結合手段によってナット部材 42に固定される。

[0099] ねじ軸 41には、その周囲に螺旋状の一定のリードを備えた略断面半円状のボール 転走溝 41aが研削加工または転造加工等によって形成される。ナット部材 42は略円 筒状をなし、その端面にボールねじ 40を機械等に取付けるためのフランジ 46を有す る。ナット部材 42の内周面には、ねじ軸 41のボール転走溝 41aに対向する略断面半 円状の負荷転走溝 42aが形成される。ナット部材 42には、その上面が一部平取りさ れた平面部 47が形成される。平面部 47には、リターンパイプ 44の脚部 44b, 44b力 S 挿入されるリターンパイプ嵌合穴が数箇所開けられる。

[0100] そして、図 6 (a)に示した LMシステムに対して実施形態の AEセンサ 1を設定する 場合には、図 6 (b)にその外観側面図を示すように、例えば台 49に回転可能に支持 されたねじ軸 41がモータ 48により回転されるボールねじ 40に対してブラケット 50を 介してテーブル 51が固定されているとき、そのボールねじ 40における上記フランジ 4 6の、ボールねじ 40の中心軸に垂直な面に設置される。

[0101] 次に、主として信号処理部 4を中心として実行される実施形態に係る動作状態検出 処理について、図 1及び図 2並びに図 7及び図 8 (a)を用いて説明する。

[0102] 図 7に示すように、診断対象である LMシステムの動作中において実施形態に係る 動作状態検出処理を実行する場合には、初めに、検査対象である LMシステムにお ける動作周波数を周知の方法により又は使用者による入力操作により取得する (ステ ップ S1)と共に、実施形態に係る動作状態検出処理において検査対象である LMシ ステム以外の装置力 発生される可能性のある雑音信号 (より具体的には、拡張 AE 波として検出される雑音信号)の発生周波数を周知の方法により又は使用者による 入力操作により取得する (ステップ S2)。

[0103] ここで、当該雑音信号についてより具体的には、例えば、移動ブロック 21 (図 4又は 図 5参照）を含む LMシステムと、ボールねじ 40 (図 6参照）を含む LMシステムと、が 近接して動作している直動転がり案内装置がある場合において、当該移動ブロック 2 1を含む LMシステムのみを実施形態に係る動作状態検出処理の対象とする場合、 ボールねじ 40を含む LMシステム力 その動作に起因して発生して伝播されて来る 拡張 AE波は、実施形態に係る動作状態検出処理においては上記雑音信号となる（ 上記ステップ S2参照)。

[0104] 上記ステップ S1及び S2の処理において各周波数が取得されたならば、次に、これ らの周波数が等しいか否かを確認する (ステップ S3)。そして、両者が予め設定され ている周波数範囲内にある場合は (ステップ S3 ; =)、以下に説明するフーリエ変換 処理を伴う実施形態に係る動作状態検出処理では両者を峻別することが不可能で あるため、動作状態の検出が不可能である旨のエラー情報を表示部 5にお 、て行 ヽ (ステップ S17)、実施形態に係る動作状態検出処理を終了する。

[0105] 一方、ステップ S3の判定にぉ 、て、両者が上記予め設定されて 、る周波数範囲を 越えて異なっているときは (ステップ S3 ;≠)、次に、本発明に係るパラメータに対応し て実施形態の LMシステムにおける潤滑状態が正常であるか否かの判定基準として 予め実験的に設定される閾値 THを取得して信号処理部 4内の図示しな 、メモリ内に 記憶させつつ (ステップ S4)、必要な初期設定処理等を行い、更に、 AEセンサ 1にお V、て検査対象である LMシステムの動作中に生じる拡張 AE現象に起因して発生す る拡張 AE波を検出し (ステップ S5)、これに対応する検出信号 Saeに対して波形整 形部 2において波形整形処理等の波形処理を施し (ステップ S6)、上記包絡線信号 Swを生成して AZDコンバータ 3を介してディジタル包絡線信号 Sdwとして信号処理 部 4へ出力する。 [0106] そして、上記計測データを取得するタイミングとして予め設定されているタイミング（ 例えば、図 4に示す LMシステムの場合は、移動ブロック 21がレール 20の一方の端 部に近接したタイミング）に対応するトリガ信号が信号処理部 4内において生成された か否かを確認し (ステップ S7、 S7 ;NO)、当該トリガ信号が生成されたタイミングで (ス テツプ S7； YES)上記ディジタル包絡線信号 Sdwをそのタイミング tiに対応する上記 計測データ Xiとして取り込む。

[0107] その後、当該拡張 AE波の検出処理 (ステップ S 5)、波形整形処理 (ステップ S6)並 びに計測データとしての取得処理を必要な検査時間だけ繰返して上記ディジタル包 絡線信号 Sdwとしての計測データを信号処理部 4内の図示しないメモリに蓄積し (ス テツプ S8)、その蓄積した計測データに基づいてパラメータを演算し、上記メモリ内に 蓄積する (ステップ S9、S10)。

[0108] 次に、当該取り込んだ計測データ (ti、 Xi)について実行される、上記フーリエ変換 処理を含むパラメータ演算処理 (ステップ S 9)について、具体的に図 8 (a)を用いて 説明する。

[0109] 当該ステップ S9においては、先ず、上記検査時間に相当する数の計測データ (ti、 Xi)が取得されると (ステップ S91)、それら全てに対してフーリエ変換処理 (より具体 的には、いわゆるパワースペクトラム変換処理)を施し (ステップ S92)、上記各計測デ ータ (ti、 Xi)に対応した変換計測データ ( 、 Yj)を算出する。

[0110] 次に、当該各変換計測データ (Fj、 Yj)において極大値となるデータ Yiを有する変 換計測データ（Fj、 Yj)の中から、上記ステップ S1の処理にお!、て取得して!/、た LM システムにおける動作周波数 (例えばボール Bの通過周波数）に最も近い周波数の 極大値を有する変換計測データ (Fm、 Ym)を抽出する (ステップ S93)。

[0111] ここで、当該抽出した変換計測データ (Fm、 Ym)における拡張 AE波の強度に相 当するデータ Ymは、検査対象である LMシステムの動作周波数に相当する拡張 AE 波の強度を示すデータであることになるので、当該動作周波数の高調波成分に相当 する変換計測データ（F2m、 Y2m)、 （F3m、 Y3m)、 （F4m、 Y4m)、 ···、における データ Y2m、 Y3m、 Y4m、 ···、と上記データ Ymとを全て加算して実施形態に係る パラメータ P (=Ym+Y2m+ Y3m+Y4m+ "-)とし (ステップ S94)、図 7に示すス テツプ SI 0の処理に移行する。

[0112] そして、パラメータ Pの演算並びにその蓄積が終了すると、計測を終了するか否か を確認し (ステップ S 11)、継続するならば上記ステップ S7に戻って次の検査時間に っ 、て上記ステップ S 7乃至 S 11の処理を繰り返し、一方計測を終了するときは (ステ ップ S11 ;YES)、次に、信号処理部 4において上記閾値 TH (上記ステップ S4参照） を図示しないメモリ内から読み出し (ステップ S12)、更に当該読み出した閾値 THと その時に記憶されているパラメータ Pの値とを比較する (ステップ S 13)。

[0113] そして、当該パラメータ Pの値が閾値 TH未満であるときは (ステップ S14 ;閾値未満 )、検査対象の LMシステムにおけるそのときの潤滑状態は正常であると判定し (ステ ップ S14)、表示部 5を用いてその旨を表示し (ステップ S16)、一連の動作状態検出 処理を終了する。

[0114] 一方、上記ステップ S13の判定において、パラメータ Pの値が閾値 TH以上であると きは (ステップ S13；閾値以上）、当該 LMシステムにおけるそのときの潤滑状態は不 良であると判定し (ステップ S 15)、表示部 5を用いてその旨を表示し (ステップ S16)、 一連の動作状態検出処理を終了する。

[0115] なお、上述した一連の動作状態の検出結果については、これを表示すると共に信 号処理部 4内の上記メモリに蓄積して統計的に処理することで、動作状態の悪化を 検出して故障の発生を未然に防ぐことができることとなる。

[0116] 以上説明したように、実施形態に係る状態診断装置 Sの動作によれば、 LMシステ ムの動作により発生する拡張 AE波を検出して上記パラメータ Pを生成し、その値が 閾値 TH未満の値であるとき、当該 LMシステムにおける潤滑状態が正常であると判 定するので、当該 LMシステムの動作中に、実時間で、当該 LMシステムを分解する ことなく、当該動作に起因する振動の影響を排除しつつ、その潤滑状態が正常か否 かを検出することができる。

[0117] 従って、 LMシステムにおける故障の発生を予知できることともなり、当該 LMシステ ムの使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び当該 LMシステム を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資することもできる。

[0118] また、フーリエ変換後の変換計測データ (fi、 Yi)から、検査対象である LMシステム の動作周波数に対応するもののみを抽出するので、簡易な構成で必要な変換計測 データを抽出することができる。

[0119] 更に、判定結果を表示部 5により表示するので、検査対象の LMシステムの使用者 が直ちにその潤滑状態を具体的に認識することができる。

[0120] (III)変形形態

次に、本発明に係る変形形態について、図 8 (b)を用いて説明する。なお、図 8 (b) に示すフローチャートにおいて、上記図 8 (a)に示すフローチャートと同一の処理に ついては、同一のステップ番号を付して細部の説明は省略する。

[0121] 上述した実施形態におけるパラメータ演算処理（図 7ステップ S9及び図 8 (a)参照） においては、そのステップ S93において、各変換計測データ (Fj、 Yj)において極大 値となるデータ Yjを有する変換計測データ (Fj、 Yj)の中から、図 7ステップ S1の処 理にお 、て取得して 、た LMシステムにおける動作周波数に最も近 、周波数の極大 値を有する変換計測データ (Fm、 Ym)を抽出する処理を行ったが、これに限らず、 検査対象となる LMシステムの動作周波数と上記雑音信号（図 7ステップ S 2参照）の 周波数との間に大きな格差がある場合、より具体的には、例えば当該雑音信号の周 波数が当該動作周波数の数倍程度高いときは、図 8 (b)にステップ S 100として示す ように、各変換計測データ (Fj、 Yj)において極大値となるデータ Yiを有する変換計 測データ（Fj、 Yj)の中から、図 7ステップ S1の処理において取得していた LMシステ ムにおける動作周波数よりも高い (雑音信号の周波数が動作周波数より高いとき)周 波数に対応する変換計測データ (Fm、 Ym)を全て除去した上で、その残りを次のパ ラメータ Pの演算処理 (ステップ S 94)に供させるように構成することもできる。

[0122] なおこの場合、雑音信号の周波数が動作周波数の数分の一程度である場合には、 上記ステップ S100の処理としては、各変換計測データ (Fj、 Yj)において極大値とな るデータ Yiを有する変換計測データ（Fj、 Yj)の中から、図 7ステップ S1の処理にお Vヽて取得して 、た LMシステムにおける動作周波数よりも低 、周波数に対応する変 換計測データ (Fm、 Ym)を全て除去した上で、その残りを次のパラメータ Pの演算処 理 (ステップ S94)に供させることになる。

[0123] ここで、上記した「雑音信号の周波数が動作周波数の数分の一程度である場合」と は、具体的には、例えば、移動ブロック 21を含む LMシステムと、ボールねじ 40を含 む LMシステムと、が近接して動作して 、る直動転がり案内装置がある場合にぉ 、て 、当該ボールねじ 40を含む LMシステムのみを実施形態に係る動作状態検出処理 の対象とする場合が考えられる。

[0124] 以上説明した変形形態によれば、フーリエ変換後の変換計測データ (Fm、 Ym)か ら、検査対象の LMシステムの動作周波数よりも予め設定された周波数幅だけ高 ヽ 周波数以上の周波数幅に相当する当該変換計測データ (Fm、 Ym)、又は当該動 作周波数よりも予め設定された周波数幅だけ低い周波数以下の周波数幅に相当す る当該変換計測データ (Fm、 Ym)を除 ヽた残りの変換計測データ (Fm、 Ym)を用 いてパラメータ Pを演算するので、より簡易な構成で必要な変換計測データ (Fm、 Y m)を抽出することができる。

[0125] なお、上記図 7及び図 8に示すフローチャートに対応するプログラムを、フレキシブ ルディスク又はハードディスク等の情報記録媒体に記録しておき、或いはインターネ ット等のネットワークを介して取得して記録しておき、汎用のマイクロコンピュータによ りこれらを読み出して実行することにより、当該マイクロコンピュータを実施形態の信 号処理部 4として機能させることも可能である。この場合には、上記 AEセンサ 1、波形 整形部 2及び AZDコンバータ 3は、当該マイクロコンピュータに対して外付けの装置 により構成されることとなる。

[0126] また、上述した実施形態及び変形形態では、図 2に示す構成の状態検出装置 Sを 一つの装置として構成する場合について説明した力 この実施形態は、具体的には 当該状態診断装置 Sを診断対象である LMシステムが設置'使用されている工場等 に携行し、その場でその LMシステムの動作状態を検出して診断する場合に適用さ れるものである。

[0127] そして、実施形態及び変形形態に係る状態検出装置 Sは、上述した態様以外に、 状態診断装置 Sをその診断対象となる LMシステムが設置'使用されている工場等に 常備し、その状態診断装置 Sを電話回線等により診断員が離隔した場所力 遠隔操 作することで、当該 LMシステムの動作状態の検出及びその診断を行う場合に適用 することちでさる。 [0128] 更に、状態診断装置 Sをその診断対象となる LMシステムが設置'使用されている 工場等に常備し、その状態診断装置 Sにおいて自動的に診断対象の LMシステムの 動作状態の検出及びその診断を行い、これと並行してその検出結果を他の場所に 伝送して蓄積し、累積的な故障診断をその蓄積した検出結果を元に行う場合に本発 明を適用することも可能である。

[0129] 更にまた、上述した実施形態では、一の AEセンサ 1に対して波形整形部 2、 ADコ ンバータ 3、信号処理部 4及び表示部 5を夫々一ずつ用いて状態検出装置 Sを構成 する場合について説明した力 これ以外に、複数の AEセンサ 1からの検出信号 Sae をスイッチング回路を介して一の波形整形部 2に入力させ、複数の AEセンサ 1からの 検出信号 Saeを夫々一の波形整形部 2、 ADコンバータ 3、信号処理部 4及び表示部 5を用いて処理するように構成することもできる。この場合は、波形整形部 2、 ADコン バータ 3、信号処理部 4及び表示部 5を用いた検出処理の実行タイミングと、対応す る AEセンサ 1からの検出信号 Saeの取り込みタイミングと、を同期させることが必要と なる。

産業上の利用可能性

[0130] 以上説明したように、本発明は LMシステムにおける動作状態の判定の分野に利 用することが可能であり、特に LMガイドやボールスプライン等の直動システムにおけ る動作状態の判定の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。

Claims

請求の範囲

[1] 直動転がり案内装置における現在の動作状態を検出する状態検出装置であって、 前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転 する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突 、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突 又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面 の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性 的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生 成する検出手段と、

前記生成された検出信号をサンプリングして得られる計測値の中から、前記直動転 力 ^案内装置の動作に起因する計測値のみを抽出する抽出手段と、

前記抽出された計測値に基づいて、前記波動の強度を示すパラメータを生成する 生成手段と、

前記生成されたパラメータの値と、当該パラメータについて予め設定されている閾 値と、を比較し、前記動作状態が正常であるか否かを判定する判定手段と、

を備えることを特徴とする状態検出装置。

[2] 請求項 1に記載の状態検出装置において、

前記抽出手段は、

前記サンプリングして得られる計測値の各々を夫々フーリエ変換し、変換計測値を 生成する変換手段を備え、

前記生成された変換計測値のうち、前記直動転がり案内装置の動作周波数に対応 する周波数に相当する当該変換計測値のみを抽出して前記生成手段に出力するこ とを特徴とする状態検出装置。

[3] 請求項 1に記載の状態検出装置において、

前記抽出手段は、

前記サンプリングして得られる計測値の各々を夫々フーリエ変換し、変換計測値を 生成する変換手段を備え、

前記生成された変換計測値のうち、前記直動転がり案内装置の動作周波数よりも 予め設定された周波数幅だけ高い周波数以上の周波数幅に相当する当該変換計 測値を除いた残りの当該変換計測値を、前記生成手段に出力することを特徴とする 状態検出装置。

[4] 請求項 1に記載の状態検出装置において、

前記抽出手段は、

前記サンプリングして得られる計測値の各々を夫々フーリエ変換し、変換計測値を 生成する変換手段を備え、

前記生成された変換計測値のうち、前記直動転がり案内装置の動作周波数よりも 予め設定された周波数幅だけ低い周波数以下の周波数幅に相当する当該変換計 測値を除いた残りの当該変換計測値を、前記生成手段に出力することを特徴とする 状態検出装置。

[5] 請求項 1から 4のいずれか一項に記載の状態検出装置において、

前記判定手段は、前記生成されたパラメータの値が前記閾値未満の値であるとき、 前記動作状態が潤滑良好状態であると判定することを特徴とする状態検出装置。

[6] 直動転がり案内装置における現在の動作状態を検出する状態検出方法であって、 前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転 する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突 、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突 又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面 の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性 的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生 成する検出工程と、

前記生成された検出信号をサンプリングして得られる計測値の中から、前記直動転 力 ^案内装置の動作に起因する計測値のみを抽出する抽出工程と、

前記抽出された計測値に基づいて、前記波動の強度を示すパラメータを生成する 生成工程と、

前記生成されたパラメータの値と、当該パラメータについて予め設定されている閾 値と、を比較し、前記動作状態が正常であるか否かを判定する判定工程と、 を含むことを特徴とする状態検出方法。

[7] 請求項 6に記載の状態検出方法において、

前記判定工程にぉ 、ては、前記生成されたパラメータの値が前記閾値未満の値で あるとき、前記動作状態が潤滑良好状態であると判定することを特徴とする状態検出 方法。

[8] コンピュータを、請求項 1から 5のいずれか一項に記載の状態検出装置として機能 させることを特徴とする状態検出用プログラム。

[9] 請求項 8に記載の状態検出用プログラムが、前記コンピュータにより読取可能に記 録されて！/ゝることを特徴とする情報記録媒体。