JP4695185B2 - 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
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Description
【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化しており、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（例えばボールベア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おいて潤滑油を介して駆動されてい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いる部材の温度を、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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、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、振動の発生源が多く、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、又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ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）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各計測データ群を構成し、前記データ群をフーリエ変換し、変換計測値を生成する変換手段とを備え、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か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か否かを検出することができる。
［００１４］
［００１５］
また、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４に記載の発明は、請求項１から３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、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５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、前記直動転がり案内装置の動作に起因する計測値のみを抽出し、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工程を備え、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。
［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か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か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６に記載の発明は、請求項５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、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７に記載の発明は、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。
［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か否かを検出することができる。
［００２８］
また、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から３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、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、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。
【００３２】
上記の課題を解決するために、請求項８に記載の発明は、請求項７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いる。
［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か否かを検出することができる。
［００３４］
また、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から３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、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、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。
【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か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か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もできる。
［００４０］
また、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４に記載の発明によれば、請求項１から３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、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５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か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か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もできる。
【００４６】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５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、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７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もできる。
［００４９］
また、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から３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、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。
【００５３】
請求項８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か否かを検出することができる。
［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もできる。
［００５５］
また、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から３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、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。
【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ャートであり、（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 Ａ／Ｄコンバータ、４ 信号処理部、５ 表示部、１０ 接触部、１１ 筺体、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、Ｓdw 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（Linear 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、従来から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。）の夫々につき、異なった態様の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い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、これらに加えて、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いない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、無負荷状態であったボール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っても、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において衝突するとき、或いは負荷状態のボールＢが転走面Ｇとが接触部位Ｒ９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。
【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いＡＥ波が発生することが確認されている。
【００７１】
なお、上述した如く、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い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Ｓae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として用いることが望ましい。
【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をディジタル化し、ディジタル包絡線信号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、筺体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を転走させるボール転走溝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とから構成されており、かかるボール２２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、固定ボルトを挿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いる。
【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から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のボール転走溝２０ａ及び２０ｂと夫々対向する４条の負荷転走溝２８が形成されている。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、これによって移動ブロック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いる。
【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４１ａを有するねじ軸４１と、内周面にボール転走溝４１ａ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が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４６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から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２１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システムから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において行い（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の判定において、両者が上記予め設定されてい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内の図示しない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において検査対象である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Ａ／Ｄ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（ステップ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Ｓ５）、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（ステップ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Ｓ９）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（Ｆｊ、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の処理において取得していた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に示すステップＳ１０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Ｓ１１）、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ついて上記ステップＳ７乃至Ｓ１１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Ｓ１３）。
【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Ｓ１５）、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の処理において取得していたＬＭシステムにおける動作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Ｓ２参照）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Ｓ１００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Ｓ９４）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低い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いる直動転がり案内装置がある場合において、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い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）を除い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、Ｙｍ）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Ａ／Ｄ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が、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から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もできる。
【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が、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。
【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化しており、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（例えばボールベア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おいて潤滑油を介して駆動されてい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いる部材の温度を、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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、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、振動の発生源が多く、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、又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ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）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各計測データ群を構成し、前記データ群をフーリエ変換し、変換計測値を生成する変換手段とを備え、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か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か否かを検出することができる。
［００１４］
［００１５］
また、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４に記載の発明は、請求項１から３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、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５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、前記直動転がり案内装置の動作に起因する計測値のみを抽出し、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工程を備え、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。
［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か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か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６に記載の発明は、請求項５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、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７に記載の発明は、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。
［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か否かを検出することができる。
［００２８］
また、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から３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、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、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。
【００３２】
上記の課題を解決するために、請求項８に記載の発明は、請求項７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いる。
［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か否かを検出することができる。
［００３４］
また、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から３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、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、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。
【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か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か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もできる。
［００４０］
また、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４に記載の発明によれば、請求項１から３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、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５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か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か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もできる。
【００４６】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５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、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７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もできる。
［００４９］
また、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から３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、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。
【００５３】
請求項８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か否かを検出することができる。
［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もできる。
［００５５］
また、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から３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、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。
【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ャートであり、（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 Ａ／Ｄコンバータ、４ 信号処理部、５ 表示部、１０ 接触部、１１ 筺体、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、Ｓdw 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（Linear 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、従来から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。）の夫々につき、異なった態様の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い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、これらに加えて、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いない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、無負荷状態であったボール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っても、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において衝突するとき、或いは負荷状態のボールＢが転走面Ｇとが接触部位Ｒ９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。
【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いＡＥ波が発生することが確認されている。
【００７１】
なお、上述した如く、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い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Ｓae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として用いることが望ましい。
【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をディジタル化し、ディジタル包絡線信号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、筺体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を転走させるボール転走溝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とから構成されており、かかるボール２２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、固定ボルトを挿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いる。
【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から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のボール転走溝２０ａ及び２０ｂと夫々対向する４条の負荷転走溝２８が形成されている。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、これによって移動ブロック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いる。
【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４１ａを有するねじ軸４１と、内周面にボール転走溝４１ａ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が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４６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から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２１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システムから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において行い（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の判定において、両者が上記予め設定されてい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内の図示しない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において検査対象である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Ａ／Ｄ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（ステップ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Ｓ５）、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（ステップ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Ｓ９）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（Ｆｊ、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の処理において取得していた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に示すステップＳ１０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Ｓ１１）、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ついて上記ステップＳ７乃至Ｓ１１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Ｓ１３）。
【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Ｓ１５）、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の処理において取得していたＬＭシステムにおける動作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Ｓ２参照）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Ｓ１００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Ｓ９４）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低い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いる直動転がり案内装置がある場合において、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い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）を除い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、Ｙｍ）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Ａ／Ｄ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が、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から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もできる。
【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が、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 (8)
- 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、前記直動転がり案内装置の動作に起因する計測値のみを抽出し、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とを備え、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。 - 請求項１に記載の状態検出装置において、
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。 - 請求項１に記載の状態検出装置において、
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。 - 請求項１から３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。 - 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、前記直動転がり案内装置の動作に起因する計測値のみを抽出し、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工程を備え、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。 - 請求項５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ことを特徴とする状態検出方法。 - 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ことを特徴とする状態検出用プログラム。
- 請求項７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いることを特徴とする情報記録媒体。
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