(57)【要約】【課題】異常の検出が可能なボールねじ装置であって、製造の手間の軽減を図ったボールねじ装置を提供すること。【解決手段】  外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、内周面にねじ軸のねじ溝と対向するねじ溝が形成されたナットと、対向するねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝とで形成される転動路に転動可能に装填された複数のボールと、ナットと一体的に設けられ、転動路を転動したボールを転動路の所定の位置まで戻すための循環路とを有するボールねじと、ナットまたは循環路を構成する部材に設けられ、循環路を転動するボールを検出するための非接触式のセンサとを有し、センサの検出信号に基づいて前記ボールねじの異常を検出することを特徴とするボールねじ装置。【選択図】図４
2014114944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸に嵌合され内周面に前記ねじ軸のねじ溝と対向するねじ溝が形成されたナットと、
対向する前記ねじ軸のねじ溝と前記ナットのねじ溝とで形成される転動路に転動可能に装填された複数のボールと、
前記転動路に接続され前記転動路を転動した前記ボールを転動させて循環させるための循環路とでボールねじを構成し、
さらに、転動する前記ボールを検出するための非接触式のセンサを備えたボールねじ装置において、
前記非接触式のセンサは、前記循環路内を転動する前記ボールを検出し、前記センサの検出信号に基づいて前記ボールねじの異常を検出することを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記循環路は、前記ナットに設けられ前記ナットの隣り合うねじ溝を連結する循環コマに形成され、前記センサは前記循環コマに固定配置されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項３】
前記循環コマに形成された前記循環路は、前記隣り合うねじ溝を連結するＳ字型の溝部であり、前記センサは該溝部の中央位置に設けられた取り付け穴に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ装置。
【請求項４】
前記循環コマの前記取り付け穴に取り付けられた前記センサは、固定ナットで前記循環コマに固定されていることを特徴とする請求項３に記載のボールねじ装置。
【請求項５】
前記循環路は前記ナットの内部に形成され、前記センサは前記ナットに形成され前記循環路に開口するセンサ挿入穴に固定配置されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項６】
前記センサは、接着または圧入により前記センサ挿入穴に固定されていることを特徴とする請求項５に記載のボールねじ装置。
【請求項７】
前記センサは外周面に雄ねじが形成され、前記センサ挿入穴に形成された雌ねじに螺合されており、前記センサと前記ボールとの距離を調整することが可能であることを特徴とする請求項５に記載のボールねじ装置。
【請求項８】
前記循環路は前記ナットの外周側に設けられたチューブ状部材の内周側に設けられ、前記センサは該チューブ状部材に固定配置されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項９】
前記センサは前記チューブ状部材と前記転動路との境界部近傍に配置されており、該境界部近傍を転動する前記ボールを検出することを特徴とする請求項８に記載のボールねじ装置。
【請求項１０】
前記チューブ状部材は樹脂で形成されていることを特徴とする請求項９に記載のボールねじ装置。
【請求項１１】
前記循環路は前記ナットの外周側に設けられたチューブ状部材の内周部に設けられ、前記センサは、前記チューブ状部材と前記転動路との境界部近傍で前記ナットに配置されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置
【請求項１２】
前記ねじ軸の回転方向または前記ナットの移動方向を検出するための検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて前記境界部近傍の前記循環路を転動する前記ボールの転動する方向を表示するための表示手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載のボールねじ装置。
【請求項１３】
前記転動路は前記ナットの両端部に亘って延在しており、前記循環路は、該循環路と前記転動路とを連結するための連結路を含み、前記連結路は、前記ボールを循環させるために前記ナットの両端部に設けられた循環部材に形成され、滑らかな曲路で構成されており、前記センサは前記循環部材に固定配置され、前記連結路を転動する前記ボールを検出することを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項１４】
前記循環部材はエンドデフレクタまたはエンドキャップであり、前記センサは、前記エンドデフレクタまたはエンドキャップの軸方向側端面から前記曲路の頂点に向けて軸方向に延在して形成されたセンサ取り付け穴に軸方向に沿う向きで取り付けられていることを特徴とする請求項１３に記載のボールねじ装置。
【請求項１５】
前記循環部材はエンドデフレクタであり、前記センサは、前記曲路のＲ中心を通る直線上に、前記エンドデフレクタの軸方向側端面から該直線に沿う方向に延在して設けられたセンサ取り付け穴に該直線に沿う向きで取り付けられていることを特徴とする請求項１３に記載のボールねじ装置。
【請求項１６】
前記センサは、接着、圧入、一体成形の何れかにより前記エンドデフレクタまたは前記エンドキャップに固定されていることを特徴とする請求項１４または１５に記載のボールねじ装置。
【請求項１７】
前記センサは外周面に雄ねじが形成され、前記エンドデフレクタまたは前記エンドキャップに形成された雌ねじに螺合されており、前記センサと前記ボールとの距離を調整することが可能であることを特徴とする請求項１４または１５の何れか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項１８】
前記ボールねじの異常を検出した際に、警告を出力する出力部を有することを特徴とする請求項１から請求項１７の何れか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項１９】
前記非接触式のセンサは、渦電流式の近接センサであることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項２０】
前記センサの検出信号から前記センサを通過する前記ボールの通過時間と通過周期の少なくとも１つの情報を算出し、算出した前記情報に基づいて前記ボールねじの異常の有無を判定するモニタ装置を有することを特徴とする請求項１９に記載のボールねじ装置。
【請求項２１】
前記非接触式のセンサは、渦電流式の変位センサであることを特徴とする請求項１から請求項１７の何れか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項２２】
前記センサの検出信号から前記センサを通過する前記ボールの通過時間、通過周期、及び前記センサのピーク出力の少なくとも１つの情報を算出し、算出した前記情報に基づいて前記ボールねじの異常の有無を判定するモニタ装置を有することを特徴とする請求項２０に記載のボールねじ装置。
【請求項２３】
前記モニタ装置は、前記ボールねじの異常を検出した際に、警告を出力する出力部を有することを特徴とする請求項２０または２２に記載のボールねじ装置。
【請求項２４】
外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸に嵌合され内周面に前記ねじ軸のねじ溝と対向するねじ溝が形成されたナットと、
対向する前記ねじ軸のねじ溝と前記ナットのねじ溝とで形成される転動路に転動可能に装填された複数のボールと、
前記転動路に接続され前記転動路を転動した前記ボールを転動させて循環させるための循環路とでボールねじを構成し、
さらに、転動する前記ボールを検出するための非接触式のセンサを備えたボールねじ装置において、
前記複数のボールは、第１の金属材料で形成された第１の種類のボールと、第２の金属材料で形成された第２の種類のボールとからなり、前記センサは前記第１の種類のボールと第２の種類のボールとを識別することで前記ボールねじの異常を検出することを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２５】
前記装填された全てのボールのうち、前記第１の種類のボールの数は１個であることを特徴とする請求項２４に記載のボールねじ装置。
【請求項２６】
前記装填された全てのボールのうち、前記第１の種類のボールの数は、前記ナットに形成されたねじ溝のリード数と同数であり、１リードにつき１個が配置されていることを特徴とする請求項２４に記載のボールねじ装置。
【請求項２７】
前記非接触式のセンサは、渦電流式の変位センサであることを特徴とする請求項２４から請求項２６の何れか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項２８】
前記センサの検出信号から前記センサを通過する前記第１の種類のボールの通過周期の情報を算出し、算出した前記情報に基づいて前記ボールねじの異常の有無を判定するモニタ装置を有することを特徴とする請求項２７に記載のボールねじ装置。
【請求項２９】
前記モニタ装置は、前記ボールねじの異常を検出した際に、警告を出力する出力部を有することを特徴とする請求項２８に記載のボールねじ装置。
【請求項３０】
軸に外嵌すると共に、該軸に沿って該軸に相対的に直進移動する移動体と、
該移動体の内面側に形成されたボール転動溝に保持され、該ボール転動溝と前記軸に形成されたボール転動溝との間で転動する多数のボールと、
前記移動体に形成され、前記ボール転動溝の一端側から他端側に前記ボールを循環させる循環路と、
転動する前記ボールを検出するための非接触式のセンサとを備えた移動体案内装置において、
前記非接触式のセンサは、前記循環路内を転動する前記ボールを検出し、前記センサの検出信号に基づいて前記ボールの異常を検出することを特徴とする移動体案内装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工作機械、射出成形機、半導体製造装置等に用いられるボールねじ装置に関する。特に、本発明はボールの異常を検出することができるボールねじ装置に関する。本発明はまた、ボールねじ装置を含めた移動体案内装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、渦電流式の変位センサを利用して異常を検出する構成のボールねじ装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。このボールねじ装置では、変位センサはナットに取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７４９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来のボールねじ装置は、製造時に変位センサをナットに取り付ける際、変位センサとボールとのギャップを高精度に調整する必要があり、組み付け作業が煩雑であり大きな手間がかかるという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、異常の検出が可能なボールねじ装置であって、製造の手間の軽減を図ったボールねじ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明に係るボールねじ装置は、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、前記ねじ軸に嵌合され内周面に前記ねじ軸のねじ溝と対向するねじ溝が形成されたナットと、対向する前記ねじ軸のねじ溝と前記ナットのねじ溝とで形成される転動路に転動可能に装填された複数のボールと、前記転動路に接続され前記転動路を転動した前記ボールを転動させて循環させるための循環路とでボールねじを構成し、さらに、転動する前記ボールを検出するための非接触式のセンサを備えたボールねじ装置において、前記非接触式のセンサは、前記循環路内を転動する前記ボールを検出し、前記センサの検出信号に基づいて前記ボールねじの異常を検出することを特徴とする。
また、本発明に係るボールねじ装置は、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、前記ねじ軸に嵌合され内周面に前記ねじ軸のねじ溝と対向するねじ溝が形成されたナットと、対向する前記ねじ軸のねじ溝と前記ナットのねじ溝とで形成される転動路に転動可能に装填された複数のボールと、前記転動路に接続され前記転動路を転動した前記ボールを転動させて循環させるための循環路とでボールねじを構成し、さらに、転動する前記ボールを検出するための非接触式のセンサを備えたボールねじ装置において、前記複数のボールは、第１の金属材料で形成された第１の種類のボールと、第２の金属材料で形成された第２の種類のボールとからなり、前記センサは前記第１の種類のボールと第２の種類のボールとを識別することで前記ボールねじの異常を検出することを特徴とする。
また、本発明に係る移動体案内装置は、軸に外嵌すると共に、該軸に沿って該軸に相対的に直進移動する移動体と、該移動体の内面側に形成されたボール転動溝に保持され、該ボール転動溝と前記軸に形成されたボール転動溝との間で転動する多数のボールと、前記移動体に形成され、前記ボール転動溝の一端側から他端側に前記ボールを循環させる循環路と、転動する前記ボールを検出するための非接触式のセンサとを備えた移動体案内装置において、前記非接触式のセンサは、前記循環路内を転動する前記ボールを検出し、前記センサの検出信号に基づいて前記ボールの異常を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、異常の検出が可能なボールねじ装置であって、製造の手間の軽減を図ったボールねじ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るボールねじ装置の構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）は図１の部分拡大断面図であり、（ｂ）は循環コマの外観図である。
【図３】（ａ）は循環コマの上面図であり、（ｂ）は循環コマの側面図である。
【図４】ボールねじの循環コマの部分をねじ軸の軸方向から見た概念図である。
【図５】渦電流式のセンサの種類と特徴を示す表である。
【図６】変位センサと近接センサの感知範囲を示す図である。
【図７】変位センサと近接センサの出力の違いを示す図である。
【図８】変位センサと近接センサのボール通過時の出力を示す図である。
【図９】ボールまでの距離が異なる場合における変位センサと近接センサの出力を示す図である。
【図１０】第１実施形態のモニタ装置で実行される異常監視ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るボールねじ装置の構成を示す概略図である。
【図１２】第２実施形態のモニタ装置で実行される異常監視ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るボールねじ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】第３実施形態に係るボールねじ装置の縦断面図である。
【図１５】渦電流式センサの取り付け構造の一例を示す縦断面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれボールねじの部分断面図であり、渦電流式センサの取り付け構造の変形例を示している。
【図１７】本発明の第４実施形態に係るボールねじ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１８】（ａ）は、第４実施形態に係るボールねじ装置の縦断面図であり、（ｂ）はボール戻しチューブの外観図である。
【図１９】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれボール戻しチューブの外観図であり、貫通穴の変形例を示している。
【図２０】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれボール戻しチューブの部分拡大断面図であり、渦電流式センサの取り付け構造の変形例を示している。
【図２１】本発明の第５実施形態に係るボールねじ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２２】第５実施形態に係るボールねじ装置の正面図である。
【図２３】第５実施形態に係るボールねじ装置の平面図である。
【図２４】第５実施形態に係るボールねじ装置の縦断面図である。
【図２５】図２２のＡ−Ａ断面図である。
【図２６】樹脂製循環部材の斜視図である。
【図２７】渦電流式センサの取り付け構造の他の例を示すナットの平面図である。
【図２８】渦電流式センサの取り付け構造の更に他の例を示すナット平面図であり、（ａ）は渦電流式センサをボール戻し路のリード角分傾けて取り付けた例を示し、（ｂ）はボール戻し路のリード角を考慮しないで渦電流式センサを取り付けた例を示している。
【図２９】渦電流式センサの取り付け構造の更にまた他の例を示すナットの平面図である。
【図３０】本発明の第６実施形態に係るボールねじ装置の部分断面図である。
【図３１】エンドデフレクタの拡大図であり、（ａ）は組み付け状態においてナットの中心から外径方向に見た状態を示し、（ｂ）は組み付け状態においてナットの軸方向から見た状態を示している。
【図３２】モニタ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３３】渦電流式センサの取り付け構造の他の例を示すエンドデフレクタの拡大図であり、（ａ）は組み付け状態においてナットの中心から外径方向に見た状態を示し、（ｂ）は組み付け状態においてナットの軸方向から見た状態を示している。
【図３４】非接触式センサの取り付け構造の更に他の例を示すエンドデフレクタの拡大図であり、（ａ）は組み付け状態においてナットの中心から外径方向に見た状態を示し、（ｂ）は組み付け状態においてナットの軸方向から見た状態を示している。
【図３５】非接触式センサの取り付け構造の更に他の例を示すエンドデフレクタの拡大図であり、（ａ）は組み付け状態においてナットの中心から外径方向に見た状態を示し、（ｂ）は組み付け状態においてナットの軸方向から見た状態を示している。
【図３６】非接触式センサの取り付け構造の更に他の例を示すエンドデフレクタの拡大図であり、（ａ）は組み付け状態においてナットの中心から外径方向に見た状態を示し、（ｂ）は組み付け状態においてナットの軸方向から見た状態を示している。
【図３７】本発明の第７実施形態に係るボールねじ装置を示す部分断面図である。
【図３８】モニタ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３９】非接触式センサの取り付け構造の他の例を示すボールねじの部分断面図である。
【図４０】非接触式センサの取り付け構造の更に他の例を示すボールねじの部分断面図である。
【図４１】非接触式センサの取り付け構造の更に他の例を示すナットの外観図である。
【図４２】（ａ）は本発明の第８実施形態に係るボールねじ装置の縦断面図である。（ｂ）、（ｃ）はそれぞれエンドキャップの拡大図であり、（ｂ）は組み付け状態においてナットの軸方向から見た状態を示し、（ｃ）は組み付け状態においてナットの径方向から見た状態を示している。
【図４３】モニタ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４４】（ａ）は渦電流式センサの取り付け構造の他の例を示すエンドキャップの拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の変形例である。
【図４５】非接触式センサの取り付け構造の他の例を示すエンドキャップの拡大図である。
【図４６】第９実施形態に係るボールねじ装置の要部を示す斜視図であり、一部を断面で示している。
【図４７】（ａ）は、鉄および鉄以外の金属に対する渦電流式変位センサの出力特性を示す図であり、（ｂ）は鉄材で形成されたボールおよび真鍮材で形成されたボールに対する渦電流式変位センサの出力特性を示す図である。
【図４８】第９実施形態における渦電流式変位センサの出力特性を示す図である。
【図４９】第９実施形態の変形例に係るボールねじ装置の要部を示す斜視図であり、一部を断面で示している。
【図５０】リニアガイド装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の各実施形態に係るボールねじ装置を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るボールねじ装置の構成を示す概略図である。図２（ａ）は図１の部分拡大断面図であり、（ｂ）は循環コマの外観図である。図３（ａ）は循環コマの上面図であり、（ｂ）は循環コマの側面図である。図４はボールねじの循環コマの部分をねじ軸の軸方向から見た概念図である。
図１に示すように第１実施形態に係るボールねじ装置１は、ボールねじ２と、ボールねじ２の異常を検出するための装置であるモニタ装置３とを有する。
ボールねじ２は、図１に示すように、ねじ軸４と、ねじ軸４に複数のボール５を介して螺合したナット６とを有する。
ねじ軸４は、円柱形状の部材からなり、その外周面には断面が略円弧形状のねじ溝４ａが螺旋状に形成されている。なお、本明細書の各実施形態では、ねじ軸４を回転させるための不図示の駆動部（モータ）がねじ軸４に接続されている。
【００１０】
ナット６は、ねじ軸４の外径よりも大きな円形の貫通口が形成された略円筒形状の部材からなる。ナット６の内周面には、ねじ軸４のねじ溝４ａに対応するように、断面が略円弧形状のねじ溝６ａが螺旋状に形成されている。
ねじ軸４はナット６の貫通口に挿貫されており、互いのねじ溝４ａ、６ａが対向してボールの転動路を形成している。この転動路内には、磁性を持つ金属製の複数のボール５が装填されており、これによってねじ軸４とナット６は螺合している。
【００１１】
斯かる構成により、不図示の駆動部によってねじ軸４を回転させることで、複数のボール５が転動路内を転動し、ナット６を軸方向へ直線移動させることができる。ここで、ナット６には、転動したボール５を転動路の所定の地点まで送り戻すための循環路を形成する循環コマ１０が備えられている。このため、複数のボール５は循環路を介して転動路内を循環することが可能である。
【００１２】
循環コマ１０は、図２（ｂ）に示すように断面が小判形の柱状部材からなる。循環コマ１０の上面には、断面が略円弧形状をしたＳ字型のＳ字溝１０ａが形成されている。なお、Ｓ字溝１０ａの深さは、図４に示すように後述するねじ軸４のねじ山部分４ｂの形状に合わせて、Ｓ字溝１０ａの中央位置で最も大きくなっている。Ｓ字溝１０ａの両端は、ねじ溝６ａの断面と略同じ大きさに形成されている。
循環コマ１０は、図２（ａ）に示すようにＳ字溝１０ａがねじ軸４の隣り合うねじ溝４ａどうしを跨ぐようにナット６に配置されており、図４に示すようにＳ字溝１０ａとこれに対向するねじ軸４のねじ山部分４ｂによって上述の循環路が形成されている。
なお、詳細には、ナット６には図４に示すように径方向へ貫通しており、循環コマ１０と嵌合する形状の開口部６ｂが形成されている。循環コマ１０は、この開口部６ｂに嵌合することでナット６に取り付けられている。また、図２（ｂ）に示すように循環コマ１０の下部にはフランジ部１０ｂが形成されており、これによって開口部６ｂに嵌合した循環コマ１０のナット６の径方向における位置決めを行うことができる。
【００１３】
循環コマ１０には、図３（ａ）に示すようにＳ字溝１０ａの中央位置に、上下方向（図３（ａ）紙面の垂直方向）へ貫通する円形のセンサ取付穴１０ｃが設けられており、その内周面には後述するセンサ１１の雄ねじ部と螺合可能な不図示の雌ねじ部が形成されている。なお、センサ取付穴１０ｃはＳ字溝１０ａの中央位置に限られず、Ｓ字溝１０ａ内のその他の位置に設けることも可能である。
循環コマ１０のセンサ取付穴１０ｃには、図４に示すように円柱形状のセンサ１１が循環コマ１０の下面側から挿入されており、循環路内へ露出している。詳しくは、センサ１１は循環路内のボール５との間にギャップが生じるようにセンサ取付穴１０ｃに挿入されている。
【００１４】
センサ１１は、循環路内を転動するボール５を検出するものであり、本実施形態では渦電流式のセンサの一種である近接センサが用いられている。なお、近接センサについては後に詳述する。
センサ１１の外周面には不図示の雄ねじ部が形成されており、循環コマ１０のセンサ取付穴１０ｃの雌ねじ部と螺合している。この構成により、センサ取付穴１０ｃ内でセンサ１１を回転させることにより、センサ１１を移動させ、センサ１１とボール５のギャップを調整することができる。なお、センサ１１の雄ねじ部は、後述する固定ナット１３を取り付けるために、センサ取付穴１０ｃの長さよりも長く形成されている。
【００１５】
センサ取付穴１０ｃに取り付けられたセンサ１１には、前述のようにセンサ１１とボール５のギャップを調整した上で、図３（ｂ）及び図４に示すように循環コマ１０の下面側から固定ナット１３が取り付けられている。固定ナット１３は、センサ１１の雄ねじ部と螺合することで、センサ１１を循環コマ１０に対して固定している。
なお、センサ１１とモニタ装置３は図１に示すようにケーブル１２を介して電気的に接続されており、センサ１１から出力された検出信号はモニタ装置３に入力される。
【００１６】
モニタ装置３は、ボールねじ２のボール５の摩耗やつまり等の異常を検出するためのものであり、図１に示すようにアンプ１８と、演算処理部１５と、記憶部１６と、出力部１７とを有する。
アンプ１８は、センサ１１から出力された微弱な検出信号を増幅するものである。
演算処理部１５は、アンプ１８で増幅された検出信号の処理、ボールねじ２の異常の有無を判定するための後述する異常監視ルーチンの実行、及び出力部１７の制御等を行う。
記憶部１６には、後述するボール５の通過時間Ｔと通過周期Ｓのそれぞれの基準値が記憶されている。
出力部１７は、ボールねじ２の異常が検出された際に警告を出力するものであり、不図示のディスプレイと不図示のスピーカとを備えている。
【００１７】
ここで、本実施形態においてセンサ１１として用いられている渦電流式の近接センサについて説明する。
図５は渦電流式のセンサの種類と特徴を示す表である。図６は変位センサと近接センサの感知範囲を示す図である。
渦電流式のセンサは、鉄等の磁性を持つ金属に反応して電圧（又は電流）を検出信号として出力するセンサであって、近接センサと変位センサの２種類に分けられる。このうち近接センサは、図５及び図６に示すように、変位センサに比べてコストが低く感知範囲が広いという長所がある。また近接センサは、該近接センサと測定対象（ボール５）とのギャップの調整が易しいという長所もある。
【００１８】
図７は変位センサと近接センサの出力の違いを示す図である。図８は変位センサと近接センサのボール通過時の出力を示す図である。
図７に示すように近接センサは、該近接センサと測定対象との距離が大きいときに所定の電圧を出力し、当該距離が所定の距離を下回ると出力電圧がゼロに切り換わるものである。具体的には、図８に示すように、循環路内を転動するボール５が近接センサの感知範囲に入ったときに出力電圧がゼロに切り換わる。即ち、近接センサの出力電圧の波形はＯＮ／ＯＦＦの矩形状となり、これによって近接センサの感知範囲にボール５が存在するか否かを検出することができる。また、近接センサの出力が最大値より小さくなっている時間の半分の時刻がボールが最も近接センサに接近している、すなわち近接センサの正面に位置している時刻であるから、図８に示すように、循環路でボール８が一定の速度で転動している場合、現在検出しているボールが最も近接センサに接近している時刻から、現在検出しているボールの前のボールが最も近接センサに接近していた時刻を減じればボール通過周期Ｓが得られる。
したがって、図８に示すように近接センサの出力電圧に基づいて、ボール５の通過時間Ｔと通過周期Ｓを算出することができる。なお、本明細書において、ボール５の通過時間Ｔとは、循環路を転動するボール５がセンサの感知範囲に入ってから出るまでの時間をいう。また、ボール５の通過周期Ｓとは、循環路を転動するボール５がセンサの正面位置に到達してから、次のボール５が当該正面位置に到達するまでの時間をいう。
図９はボールまでの距離が異なる場合における変位センサと近接センサの出力を示す図である。図９に示すように、通過時間Ｔと通過周期Ｓは、ボール５が摩耗等して小さくなることにより近接センサとボール５との距離が遠くなった場合には、ボール５が正常の大きさで当該距離が近い場合に比べて短くなる。これは、図６に示すように近接センサの感知範囲が、近接センサの先端から離れるほど小さくなる、即ち図６のｘ方向における幅が小さくなるためである。
【００１９】
以上の構成の下、モニタ装置３は、図１０に示し以下に述べる異常監視ルーチンを実行するように構成されている。なお、異常監視ルーチンは、使用者がモニタ装置３の電源を入れることによって開始される。また、不図示の駆動部は、ボールねじ２のねじ軸４を所定の速度で回転させるものとする。
ステップＳ１１：演算処理部１５が、アンプ１８を介して得られたセンサ１１からの検出信号に基づき、ボール５の通過時間Ｔ及び通過周期Ｓを算出する。
【００２０】
ステップＳ１２：演算処理部１５が、ステップＳ１１で算出したボール５の通過時間Ｔ及び通過周期Ｓに基づいて、ボールねじ２に異常があるか否かを判定する。具体的には演算処理部１５が、ステップＳ１１で算出したボール５の通過時間Ｔ及び通過周期Ｓと、記憶部１６に記憶されているそれぞれの基準値とを比較し、通過時間Ｔと通過周期Ｓがいずれも基準値の範囲内であれば異常なしと判定し、少なくとも一方が範囲外であれば異常ありと判定する。なお、ボール５の通過時間Ｔ及び通過周期Ｓのそれぞれの基準値とは、ボールねじ２に異常があるか否かを判定するための基準として、不図示の駆動部によるねじ軸４の回転速度に応じて予め定められたボール５の正常な通過時間Ｔ及び通過周期Ｓの範囲である。例えば、ボール５に摩耗や剥離が生じている場合等には、ボール５の通過時間Ｔ及び通過周期Ｓはそれぞれの基準値の下限よりも小さくなる。また、転動路の損傷等によりボール５のつまりが生じてセンサ１１の感知範囲にボール５が停滞している場合等には、ボール５の通過時間Ｔ及び通過周期Ｓはそれぞれの基準値の上限よりも大きくなる。なお、本ステップＳ１２において、演算処理部１５がボールねじ２に異常があると判定した場合にはステップＳ１３へ進み、そうでない場合にはステップＳ１１へ戻る。
ステップＳ１３：演算処理部１５が、出力部１７の不図示のディスプレイに警告情報を表示させ、不図示のスピーカに警告音を出力させるとともに、不図示の駆動部を停止させ、本異常監視ルーチンが終了する。
【００２１】
以上のように、モニタ装置３が異常監視ルーチンを実行することにより、ボールねじ２の動作中、常にボールねじ２の異常の有無を監視することができる。そして、ボールねじ２に異常が発生した場合には、即時にボールねじ２の動作を停止することができ、事故の発生を未然に防止することができる。このため、ボールねじ２の異常に気付かずに使用し続け、ボールねじ２の寿命を低下させてしまうことがない。また、ボールねじ２を適用した機械装置の他の部位にダメージを与え、機械装置の保守に多大な時間と費用を要することになってしまうこともない。なお、本実施形態に係るボールねじ装置１において、センサ１１が取り付けられた循環コマ１０はナット６の複数箇所に備えられており、モニタ装置３は以上に述べた異常監視ルーチンをセンサ１１毎に実行する。
【００２２】
以上、本実施形態に係るボールねじ装置１は、上述のようにセンサ１１が循環コマ１０に配置されている。このため、上述した従来のボールねじ装置のように、センサを取り付けるための加工をナットに施す必要がない。ナットは循環コマに比べてサイズが大きいため、センサ取付穴の形成やバリ処理等に手間を要してしまうが、本実施形態に係るボールねじ装置１はこれを解消して製造の手間を軽減することができる。特に、循環コマ１０はナットに比べてサイズが小さいため、センサを取り付けるための加工が容易であり、またボールねじ２を組み立てた後でナット６に取り付ける、即ち後付けが可能であるという利点も備えている。
【００２３】
また、一般にボールねじ装置では、ねじ軸、ナット、及びボールに予圧が与えられているため、転動路においては、ねじ軸とナットによってボールに負荷が掛かっており、ボールの摩耗粉等が生じやすい。このため、上述した従来のボールねじ装置のようにセンサをナットに配置して転動路内のボールを検出する構成では、摩耗粉等がセンサの取付穴に詰まり、センサが誤反応してしまうという問題がある。これに対して本実施形態に係るボールねじ装置１は、センサ１１を循環コマ１０に配置して、負荷が掛かっていない循環路内のボール５を検出する構成であるため、斯かる問題を解消することができる。
【００２４】
上述のように、本実施形態に係るボールねじ装置１において、循環路は循環コマ１０のＳ字溝１０ａとこれに対向するねじ軸４のねじ山部分４ｂによって形成されている。このため、循環路内のボール５の挙動はねじ軸４の回転運動の影響を受けやすい。そこで本実施形態では、上述のように循環コマ１０のＳ字溝１０ａの中央位置に設けたセンサ取付穴１０ｃにセンサ１１を配置している。循環コマ１０のＳ字溝１０ａは、その中央位置においてＳ字カーブが最も緩やかである。このため、循環路内を転動するボール５は、Ｓ字溝１０ａの中央位置において、慣性によるフラつきが最も小さく挙動が安定している。これに加え、循環路内を転動するボール５は、Ｓ字溝１０ａの中央位置において、ねじ軸４のねじ山部分４ｂの頂点近傍に到達するため、ボール５とセンサ１１との距離が安定する。これらにより、循環コマ１０のＳ字溝１０ａの中央位置に配置されたセンサ１１は、安定した検出信号を出力することが可能となる。
【００２５】
また、上述した従来のボールねじ装置は、センサとボールが非接触、即ちセンサはボールとの間に所定のギャップを確保してナットに取り付けられている。そして、センサでボールの変位（センサとボールとの距離）を測定することでボールの摩耗状態を検出している。しかしながら、通常、ボールねじ装置におけるボールの摩耗はμｍオーダーの微小量である。このため、従来のボールねじ装置ではセンサとボールのギャップを精確に調整する必要があり、センサが配置されるナットの加工やセンサの位置調整が煩雑であった。これに対して本実施形態に係るボールねじ装置１は、上述のようにセンサ１１の検出信号からボール５の通過時間Ｔ及び通過周期Ｓを算出し、当該通過時間Ｔ及び通過周期Ｓに基づいてボールねじ２の異常の有無を判定する構成である。このため、センサ１１はセンサ１１の近傍にボール５が存在するか否かを検出できればよいため、センサ１１とボール５のギャップの調整は従来のボールねじ装置ほど精確に行わなくてもよい。このため、循環コマ１０の加工や、センサ１１を循環コマ１０に取り付けた際のセンサ１１の位置調整が非常に容易である。
【００２６】
また、本実施形態に係るボールねじ装置１では、上述のように演算処理部１５がボール５の通過時間Ｔと通過周期Ｓという２つの情報を両方とも参照することにより、ボールねじ２の異常の有無を正確に判定することができる。しかしながらこれに限られず、演算処理部１５がセンサ１１からの検出信号に基づいてボール５の通過時間Ｔと通過周期Ｓのいずれか一方の情報のみを算出し、算出した当該情報を参照してボールねじ２の異常の有無を判定する構成とすることもできる。
また、本実施形態に係るボールねじ装置１は、上述のようにセンサ１１として渦電流式の近接センサを採用している。しかしこれに限られず、センサ１１としてその他の非接触式のセンサを採用することも可能である。なお、本実施形態で採用した近接センサは、上述のように安価であるため、ボールねじ装置１の低コスト化を実現することができる。また、本実施形態におけるモニタ装置３はアンプ１８を備える構成であるが、アンプ１８の代わりにアンプ内蔵型の近接センサをセンサ１１として備える構成としてもよい。
【００２７】
（第２実施形態）
図１１に示す第２実施形態に係るボールねじ装置２０について、上記第１実施形態と同様の構成については説明を省略し、異なる構成について詳細に説明する。なお、本実施形態におけるボールねじ２や循環コマ１０の構成は上記第１実施形態と同様であるため、図２〜図４は本実施形態でも参照する。
図１１は本発明の第２実施形態に係るボールねじ装置の構成を示す概略図である。本実施形態におけるモニタ装置３は、図１１に示すようにＡ／Ｄ変換部（アナログ／デジタル変換部）１９を有している。
Ａ／Ｄ変換部１９は、循環コマ１０のセンサ１１から出力されてアンプ１８によって増幅された検出信号をデジタル信号に変換処理するものである。
記憶部１６には、ボール５の通過時間Ｔと通過周期Ｓのそれぞれの基準値に加えて、後述するピーク出力Ｄの基準値が記憶されている。
本実施形態におけるセンサ１１には、渦電流式の変位センサが用いられている。
【００２８】
ここで、渦電流式の変位センサは、図５に示すように、近接センサに比べて測定精度（変位センサで測定される変位センサと測定対象（ボール５）との距離の確かさ）が高いという長所がある。
図７に示すように変位センサは、出力電圧が変位センサと測定対象との距離に比例し、当該距離が所定の距離を上回ると一定の電圧を出力するものである。具体的には、図８に示すように、循環路内を転動するボール５が変位センサの感知範囲に入ったときに出力電圧が小さくなりはじめ、変位センサの正面位置にボール５が到達したときに出力電圧がピーク（最小）になる。即ち、変位センサの出力電圧の波形は谷形状となり、これによって変位センサの感知範囲にボール５が存在するか否かを検出することができる。
したがって、図８に示すように変位センサの出力電圧に基づいて、ボール５の通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びピーク出力Ｄを算出することができる。なお、ピーク出力Ｄとは、変位センサの正面位置にボール５が到達したときの出力電圧であって、変位センサとボール５との距離に相当するものである。
図９に示すように、ピーク出力Ｄは、ボール５が摩耗等して小さくなることにより変位センサとボール５との距離が遠くなった場合には、ボール５が正常の大きさで当該距離が近い場合に比べて大きくなる。なお、通過時間Ｔと通過周期Ｓは、上述した近接センサと同様に変位センサとボール５との距離が大きくなった場合に短くなる。
【００２９】
以上の構成の下、モニタ装置３は、図１２に示し以下に述べる異常監視ルーチンを実行するように構成されている。なお、異常監視ルーチンは、使用者がモニタ装置３の電源を入れることによって開始される。また、不図示の駆動部は、ボールねじ２のねじ軸４を所定の速度で回転させるものとする。
ステップＳ２１：演算処理部１５が、アンプ１８及びＡ／Ｄ変換部１９を介して得られたセンサ１１からの検出信号に基づき、ボール５の通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びセンサ１１のピーク出力Ｄを算出する。
【００３０】
ステップＳ２２：演算処理部１５が、ステップＳ２１で算出したボール５の通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びピーク出力Ｄに基づいて、ボールねじ２に異常があるか否かを判定する。具体的には演算処理部１５が、ステップＳ２１で算出したボール５の通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びピーク出力Ｄと、記憶部１６に記憶されているそれぞれの基準値とを比較し、通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びピーク出力Ｄが全て基準値の範囲内であれば異常なしと判定し、１つでも範囲外であれば異常ありと判定する。なお、ピーク出力Ｄの基準値とは、ボールねじ２に異常があるか否かを判定するための基準として予め定められたピーク出力Ｄの範囲である。例えば、ボール５に摩耗や剥離が生じている場合等には、ピーク出力Ｄは基準値の上限よりも大きくなる。なお、本ステップＳ２２において、演算処理部１５がボールねじ２に異常があると判定した場合にはステップＳ２３へ進み、そうでない場合にはステップＳ２１へ戻る。
ステップＳ２３：上記第１実施形態で述べたステップＳ１３と同様である。
【００３１】
以上のように、モニタ装置３が異常監視ルーチンを実行することにより、ボールねじ２の動作中、常にボールねじ２の異常の有無を監視することができる。したがって、本実施形態に係るボールねじ装置２０は、上記第１実施形態に係るボールねじ装置１と同様の効果を奏することができる。
特に、本実施形態に係るボールねじ装置２０では、上述のように演算処理部１５がボール５の通過時間Ｔと通過周期Ｓに加えてピーク出力Ｄも参照することにより、ボールねじ２の異常の有無をより正確に判定することができる。なお、これに限られず、演算処理部１５がセンサ１１からの検出信号に基づいてボール５の通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びピーク出力Ｄのうちの１つ又は２つの情報のみを算出し、算出した当該情報を参照してボールねじ２の異常の有無を判定する構成とすることもできる。
【００３２】
また、本実施形態に係るボールねじ装置２０は、上述した異常監視ルーチンのステップＳ２１において、演算処理部１５が算出したボール５の通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びセンサ１１のピーク出力Ｄを記憶部１６に保存する構成としてもよい。これにより、記憶部１６に保存されている通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びピーク出力Ｄの値を演算処理部１５が出力部１７の不図示のディスプレイに表示させ、使用者がこれらの値の推移を確認することで、ボールねじ２の異常の発生を予見し、異常が発生する前にボールねじ２のメンテナンスを実施することが可能となる。なお、このことは上記第１実施形態においても同様である。
【００３３】
（第３実施形態）
次に、本発明のボールねじ装置の第３実施形態について図面を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態のボールねじ装置３００の概略構成を示すブロック図である。ボールねじ装置３００は、第１実施形態と同様に、ボールねじ３２０と、渦電流式センサ３１３と、異常を検出するためのモニタ装置３３０とを備えている。
図１４は、第３実施形態のボールねじ３２０の縦断面図である。ねじ軸３０１の外周面には、第１実施形態と同様に、断面がほぼ半円形のねじ溝３０２が螺旋状に形成されており、円筒状部材で形成されたナット３０３の内周面にも、断面がほぼ半円形のねじ溝３０４がねじ軸３０１のねじ溝３０２に対向して螺旋状に形成されており、このねじ軸３０１のねじ溝３０２とナット３０３のねじ溝３０４との間にボールの転動路３０５が形成される。なお、ナット３０３の図示左方端部には、取り付け用フランジ３０６が形成されており、そのフランジ３０６に、例えばボルトなどを挿通するための貫通孔が開設されている。
【００３４】
このボールの転動路３０５には、ねじ軸３０１又はナット３０２の回転運動に伴って転動するボール３０８が多数配設されている。また、ナット３０３を構成する円筒部材の内部には、転動路３０５のボール３０８を掬い上げて再び転動路３０５に戻すためのボール戻し路３０９が形成されている。本実施形態のボール戻し路３０９はナットの軸線方向と平行である。ボール戻し路３０９の端部には、夫々、転動路３０５に向かう連結路３１０が形成され、この連結路３１０、ボール戻し路３０９でボール循環路３１１が形成される。なお、図示左方の連結路３１０はデフレクタ３１２と呼ばれる循環部品に形成されており、このデフレクタ３１２をナット３０３のフランジ３０６に取り付けてボール循環路３１１が形成される。このようにナット３０３内にボール戻し路３０９（又はボール循環路３１１）が形成されているボールねじを内部循環方式のボールねじと称す。また、一般にボールねじの外部荷重に対する軸方向弾性変位量を小さくする目的でボールねじには予圧が与えられており、転動路３０５ではねじ軸３０１とナット３０２によってボール３０８に負荷がかかっている。これに対し、ボール戻し路３０９を含むボール循環路３１１は負荷がかからない、ボール３０８は所謂フリー状態である。
【００３５】
本実施形態では、前記ボール戻し路３０９内のボール３０８に対向するように渦電流式センサ３１３が取り付けられている。図１５は、渦電流式センサの取付構造の一例を示す縦断面図である。この例は、ナット３０３の外周面からボール戻し路３０９に向けて、渦電流式センサ３１３の外径と同等か僅かに大きい内径の貫通孔３１４を形成し、その貫通孔３１４内に渦電流式センサ３１３の外周面を圧入又は接着したものである。なお、渦電流式センサ３１３の取り付け構造は、図１５に示す例に限られない。ここで渦電流式センサ３１３の取り付け構造の他の例を図１６（ａ）〜図１６（ｃ）に示す。
図１６（ａ）は、渦電流式センサ３１３の取り付け構造の他の例を示す縦断面図である。この例では、渦電流式センサ３１３の外周面に、ナット３０３の外周面に適合するフランジ３１５が固定されている。そして、ナット３０３の外周面からボール戻し路３０９に向けて、渦電流式センサ３１３の外径より少し大きい内径の貫通孔３１４を形成し、その貫通孔３１４内に渦電流式センサ３１３を挿入し、ナット３０３の外周面に渦電流式センサ３１３のフランジ３１５を接着したものである。
【００３６】
図１６（ｂ）は、渦電流式センサ３１３の取り付け構造の更に他の例を示す縦断面図である。この例では、渦電流式センサ３１３の外周面に雄ねじ部３１６が形成されている。そして、ナット３０３の外周面からボール戻し路３０９に向けて貫通孔３１４を形成し、渦電流式センサ３１３の雄ねじ部３１６と螺合する雌ねじ部３１７を貫通孔３１４に形成し、その雌ねじ部３１７に渦電流式センサ３１３の雄ねじ部３１６を螺合したものである。この例では、例えばボール戻し路３０９内のボール３０８と渦電流式センサ３１３のギャップを調整しやすい。
【００３７】
図１６（ｃ）は、渦電流式センサ３１３の取り付け構造の更にまた他の例を示す縦断面図である。この例では、渦電流式センサ３１３の外周面に雄ねじ部３１６が形成されている。また、ナット３０３の外周面からボール戻し路３０９に向けて、渦電流式センサ３１３の外径より少し大きい内径の貫通孔３１４を形成し、その貫通孔３１４のナット外周面側端部に、前記渦電流式センサ３１３の雄ねじ部３１６に螺合するナット３１８が接着されている。そして、このナット３１８に渦電流式センサ３１３の雄ねじ部３１６を螺合してナット３０３に渦電流式センサ３１３を取り付けたものである。この例では、例えばボール戻し路３０９内のボール３０８と渦電流式センサ３１３のギャップを調整しやすい。
【００３８】
図１３に示すように、本実施形態のボールねじ装置３００のモニタ装置３３０は第２実施形態と同様の構成であり、アンプ３２１とＡ／Ｄ変換部３２２と演算処理部３２３と記憶部３２４と出力部３２５とを備えている。なお、渦電流式センサ３１３が実際に取り付けられているのはナット３０３であるが、異常を検出するのはボールねじ３２０（主としてボール３０８）であるから、異常検出対象はボールねじ３２０とする。渦電流式センサ３１３の出力は微弱なのでアンプ３２１で増幅する。増幅された渦電流式センサ３１３のアナログ出力をＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換部３２２でデジタル値に変換し、マイクロコンピュータなどの演算処理部３２３で演算処理して異常の判定を行う。演算処理部３２３には、データや演算結果を記憶するＲＡＭやプログラムを記憶するＲＯＭなどの記憶部３２４、モニタやスピーカなどの出力部３２５が接続されている。
【００３９】
渦電流式センサ３１３には、渦電流式変位センサと渦電流式近接センサがある。渦電流式変位センサおよび渦電流式近接センサの出力特性は、第１実施形態および第２実施形態と同様なので、図５〜図７を参照し、詳細な説明は省略する。また、ボールねじ装置３００に取り付けられた状態におけるボール検出時の出力特性についても図８および９を参照する。
【００４０】
図１４〜図１６の各図のようにナット３０３に取り付けられた渦電流式センサ３１３が渦電流式変位センサである場合と渦電流式近接センサである場合では、夫々の出力は図８のように違って表れる。すなわち、ボール戻り路３０９内でボール３０８が一定の速度で転動（移動）している場合、渦電流式変位センサでは、ボール３０８の接近に伴って出力が次第に小さくなり、具体的にはボール３０８の外周は球面であるから出力は非線形に小さくなり、ボール３０８が最も近づいたときにピーク（極小）となり、ボール３０８が遠ざかるに従って次第に大きくなる。具体的には非線形に大きくなる。一方、渦電流式近接センサでは、ボール３０８が所定の距離まで近づくと出力はステップ的に減少し、具体的には０となり、ボール３０８が所定の距離まで遠ざかると出力はステップ的に増大する。
【００４１】
また、ボール戻り路３０９内を移動するボール３０８に摩耗がある場合とない場合とについても、第１および第２実施形態と同様に、図９に示すような出力特性となる。
【００４２】
従って、これらボール通過周期Ｓ、ボール通過時間Ｔ、或いは出力ピーク値（極小値）Ｄを算出し、それらを記憶部３２４に記憶された基準値範囲と比較することでボール３０８の摩耗異常を検出することが可能となる。渦電流式センサ３１３が渦電流式近接センサである場合に、異常検出のために演算処理部３２３で行われる演算処理のフローチャートは、第１実施形態と同様で、図１０に示す通りである。
また、渦電流式センサ３１３が渦電流式変位センサである場合に、異常検出のために演算処理部３２３で行われる演算処理のフローチャートは、第２実施形態と同様で、図１２に示す通りである。
【００４３】
このように本実施形態のボールねじ装置３００では、ナット３０３の外周面から形成した貫通孔３１４内に渦電流式センサ３１３を挿入してボール戻し路３０９内のボール３０８に対向させ、渦電流式センサ３１３の出力からボール戻し路３０９内のボール３０８のボール通過周期Ｓを算出し、算出されたボール通過周期Ｓが予め設定された基準値範囲外である場合に異常と判定することとしたため、渦電流式センサ３１３の高度な取付精度が要求されず、従って組み立て性が良い。また、ボール戻し路３０９内のボール３０８に対向するように渦電流式センサ３１３を取り付けることができ、ボール戻し路内３０９ではボール３０８に負荷がかからずボール３０８はフリー状態であり、摩耗粉が発生しないことから、渦電流式センサ３１３が誤動作しない。
【００４４】
また、渦電流式センサ３１３が渦電流式近接センサである場合、渦電流式近接センサの出力からボール戻し路３０９内のボール３０８のボール通過時間Ｔを算出し、算出されたボール通過時間Ｔが予め設定された基準値範囲外である場合に異常と判定することとしたため、渦電流式センサ３１３の高度な取付精度が要求されず、従って組み立て性が良い。また、ボール戻し路３０９内のボール３０８に対向するように渦電流式センサ３１３を取り付けることができ、ボール戻し路３０９内ではボール３０８に負荷がかからずボール３０８はフリー状態であり、摩耗粉が発生しないことから、渦電流式センサ３１３が誤動作しない。
【００４５】
また、渦電流式センサ３１３が渦電流式変位センサである場合、渦電流式変位センサの出力ピーク値Ｄを算出し、算出された出力ピーク値Ｄが予め設定された基準値範囲外である場合に異常と判定することとしたため、渦電流式センサ３１３の高度な取付精度が要求されず、従って組み立て性が良い。また、ボール戻し路３０９内のボール３０８に対向するように渦電流式センサ３１３を取り付けることができ、ボール戻し路３０９内ではボール３０８に負荷がかからずボール３０８はフリー状態であり、摩耗粉が発生しないことから、渦電流式センサ３１３が誤動作しない。また、異常判定時に警告を出力する構成としたため、ボールねじ３２０の異常を認識しやすい。
また、本実施形態においても、第１および第２実施形態と同様に、渦電流式近接センサであればボール５の通過時間Ｔと通過周期Ｓのいずれか一方の情報のみを算出し、算出した当該情報を参照しての異常の有無を判定する構成とすることもできる。また、ボール５の通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びピーク出力Ｄのうちの１つ又は２つの情報のみを算出し、算出した当該情報を参照して異常の有無を判定する構成とすることもできる。
【００４６】
（第４実施形態）
次に、本発明のボールねじ装置の第４実施形態について図面を参照しながら説明する。図１７は、本実施形態のボールねじ装置４００の概略構成を示すブロック図である。ボールねじ装置４００は、第１実施形態と同様に、ボールねじ４２０と、渦電流式センサ４１３と、異常を検出するためのモニタ装置４３０とを備えている。
図１８（ａ）は、本実施形態のボールねじ装置４００の縦断面図である。ねじ軸４０１の外周面には、断面がほぼ半円形のねじ溝４０２が螺旋状に形成されており、これに対向するナット４０３の内周面にも、断面がほぼ半円形のねじ溝４０４が螺旋状に形成されており、このねじ軸４０１のねじ溝４０２とナット４０３のねじ溝４０４との間にボールの転動路４０５が形成される。この転動路４０５には、ねじ軸４０１又はナット４０２の回転運動に伴って転動するボール４０８が多数配設されている。また、ナット４０３には、転動路４０５のボール４０８を掬い上げて再び転動路４０５に戻すためのボール戻しチューブ４０９が外部より差し込まれている。戻しチューブ４０９の内周面側がボール４０８を循環させるための循環路となっている。なお、転動路４０５ではねじ軸４０１とナット４０２によってボール４０８に負荷がかかっている。これに対し、ボール戻しチューブ４０９内ではボール４０８に負荷がかからない、ボール４０８は所謂フリー状態である。
【００４７】
本実施形態では、図１８（ｂ）に明示するように、前記ボール戻しチューブ４０９内のボール４０８に対向するように渦電流式センサ４１３が取り付けられている。渦電流式センサ４１３は、ボール戻しチューブ４０９の外側から貫通穴４１４を形成し、その貫通穴４１４内に渦電流式センサ４１３を挿入して取り付けられている。なお、渦電流式センサを取り付けるための貫通穴４１４の構造は、図１８（ｂ）に示す例に限られない。ここで貫通穴４１４の他の例を図１９（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００４８】
図１９には、渦電流式センサ４１３を取り付けるための貫通穴４１４の種々の形態を示す。図１９（ａ）は、図１８（ｂ）と同様に、逆Ｕ字状のボール戻しチューブ４０９の湾曲外側中央部に渦電流式センサ４１３を取り付けるための貫通穴４１４を一箇所形成した。図１９（ｂ）は、同じくボール戻しチューブ４０９の湾曲外側両端部に渦電流式センサ４１３を取り付けるための貫通穴４１４を二箇所形成した。図１９（ｃ）は、同じくボール戻しチューブ４０９の湾曲外側と湾曲内側の中間において長手方向の中央部に渦電流式センサ４１３を取り付けるための貫通穴４１４を一箇所形成した。図１９（ｄ）は、同じくボール戻しチューブ４０９の湾曲外側と湾曲内側の中間において長手方向の両端部に渦電流式センサ４１３を取り付けるための貫通穴４１４を二箇所形成した。
【００４９】
また、渦電流式センサ４１３の取り付け構造は、図１８（ｂ）に示す例に限られない。ここで渦電流式センサ４１３の取り付け構造の他の例を図２０（ａ）〜図２０（ｄ）に示す。図２０（ａ）は、渦電流式センサ４１３の取付構造の一例を示す縦断面図である。この例は、ボール戻しチューブ４０９の外周面からチューブ内部に向けて、渦電流式センサ４１３の外径と同等か僅かに大きい内径の貫通穴４１４を形成し、その貫通穴４１４内に渦電流式センサ４１３の外周面を圧入又は接着したものである。図２０（ｂ）は、渦電流式センサ４１３の取付構造の他の例を示す縦断面図である。この例では、渦電流式センサ４１３の外周面に、ボール戻しチューブ４０９の外周面に適合するフランジ４１５が固定されている。そして、ボール戻しチューブ４０９の外周面からチューブ内部に向けて、渦電流式センサ４１３の外径より少し大きい内径の貫通穴４１４を形成し、その貫通穴４１４内に渦電流式センサ４１３を挿入し、ボール戻しチューブ４０９の外周面に渦電流式センサ４１３のフランジ４１５を接着したものである。
【００５０】
図２０（ｃ）は、渦電流式センサ４１３の取付構造の更に他の例を示す縦断面図である。この例では、渦電流式センサ４１３の外周面に雄ねじ部４１６が形成されている。そして、ボール戻しチューブ４０９の外周面からチューブ内部に向けて貫通穴４１４を形成し、渦電流式センサ４１３の雄ねじ部４１６と螺合する雌ねじ部４１７を貫通穴４１４に形成し、その雌ねじ部４１７に渦電流式センサ４１３の雄ねじ部４１６を螺合したものである。この例では、例えばボール戻しチューブ４０９内のボール４０８と渦電流式センサ４１３のギャップを調整しやすい。
【００５１】
図２０（ｄ）は、渦電流式センサの取付構造の更にまた他の例を示す縦断面図である。この例では、渦電流式センサ４１３の外周面に雄ねじ部４１６が形成されている。また、ボール戻しチューブ４０９の外周面からチューブ内部に向けて、渦電流式センサ４１３の外径より少し大きい内径の貫通穴４１４を形成し、その貫通穴４１４のボール戻しチューブ外周面側端部に、前記渦電流式センサ４１３の雄ねじ部４１６に螺合するナット４１８が接着されている。そして、このナット４１８に渦電流式センサ４１３の雄ねじ部４１６を螺合してボール戻しチューブ４０９に渦電流式センサ４１３を取り付けたものである。この例では、例えばボール戻しチューブ４０９内のボール４０８と渦電流式センサ４１３のギャップを調整しやすい。
【００５２】
図１７に示すように、本実施形態のボールねじ装置４００のモニタ装置４３０は第２実施形態と同様の構成であり、アンプ４２１とＡ／Ｄ変換部４２２と演算処理部４２３と記憶部４２４と出力部４２４とを備えている。なお、渦電流式センサ４１３が実際に取り付けられているのはボール戻しチューブ４０９であるが、異常を検出するのはボールねじ４２０（主としてボール４０８）であるから、異常検出対象はボールねじ４２０とする。渦電流式センサ４１３の出力は微弱なのでアンプ４２１で増幅する。増幅された渦電流式センサ４１３のアナログ出力をＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換部４２２でデジタル値に変換し、マイクロコンピュータなどの演算処理部４２３で演算処理して異常の判定を行う。演算処理部４２３には、データや演算結果を記憶するＲＡＭやプログラムを記憶するＲＯＭなどの記憶部４２４、モニタやスピーカなどの出力部４２５が接続されている。
【００５３】
渦電流式センサ４１３には、渦電流式変位センサと渦電流式近接センサがある。渦電流式変位センサおよび渦電流式近接センサの出力特性は、第１実施形態および第２実施形態と同様なので、図５〜図７を参照し、詳細な説明は省略する。また、ボールねじ装置４００に取り付けられた状態におけるボール検出時の出力特性についても図８および９を参照する。
【００５４】
図１８〜図２０各図のようにボール戻しチューブ４０９に取り付けられた渦電流式センサ４１３が渦電流式変位センサである場合と渦電流式近接センサである場合では、夫々の出力は図８のように違って表れる。すなわち、ボール戻しチューブ４０９内でボール４０８が一定の速度で転動（移動）している場合、渦電流式変位センサでは、ボール４０８の接近に伴って出力が次第に小さくなり、具体的にはボール４０８の外周は球面であるから出力は非線形に小さくなり、ボール４０８が最も近づいたときにピーク（極小）となり、ボール４０８が遠ざかるに従って次第に大きくなる。具体的には非線形に大きくなる。一方、渦電流式近接センサでは、ボール４０８が所定の距離まで近づくと出力はステップ的に減少し、具体的には０となり、ボール４０８が所定の距離まで遠ざかると出力はステップ的に増大する。
【００５５】
また、ボール戻しチューブ４０９内を移動するボール４０８に摩耗がある場合とない場合とについても、第１および第２実施形態と同様に、図９に示すような出力特性となる。
【００５６】
従って、これらボール通過周期Ｓ、ボール通過時間Ｔ、或いは出力ピーク値（極小値）Ｄを算出し、それらを記憶部４２４に記憶された基準値範囲と比較することでボール４０８の摩耗異常を検出することが可能となる。渦電流式センサ４１３が渦電流式近接センサである場合に、異常検出のために演算処理部４２３で行われる演算処理のフローチャートは、第１実施形態と同様で、図１０に示す通りである。渦電流式センサ４１３が渦電流式変位センサである場合に、異常検出のために演算処理部４２３で行われる演算処理のフローチャートは、第２実施形態と同様で、図１２に示す通りである。
【００５７】
このように本実施形態のボールねじ装置４００では、ナット４０３の外側から取り付けるボール戻しチューブ４０９の外側から形成した貫通穴４１４内に渦電流式センサ４１３を挿入してボール戻しチューブ４０９内のボール４０８に対向させ、渦電流式センサ４１３の出力からボール戻しチューブ４０９内のボール４０８のボール通過周期Ｓを算出し、算出されたボール通過周期Ｓが予め設定された基準値範囲外である場合に異常と判定することとしたため、ナット４０３に加工する必要がなく、ナット４０３に渦電流式センサ４１３を高精度に取り付ける必要もなく、従って組み立て性が良い。また、ボール戻しチューブ４０９内のボール４０８に対向するように渦電流式センサ４１３を取り付けることができ、ボール戻しチューブ４０９内ではボール４０８に負荷がかからずボール４０８はフリー状態であり、摩耗粉が発生しないことから、渦電流式センサ４１３が誤動作しない。一方、比較的小型部品であるボール戻しチューブ４０９に予め渦電流式センサ４１３を取り付けるようにすればボール戻しチューブ４０９内のボール４０８に対して高精度に渦電流式センサ４１３を取り付けることも可能である。
【００５８】
また、渦電流式センサ４１３が渦電流式近接センサである場合、渦電流式近接センサの出力からボール戻しチューブ４０９内のボール４０８のボール通過時間Ｔを算出し、算出されたボール通過時間Ｔが予め設定された基準値範囲外である場合に異常と判定することとしたため、渦電流式センサ４１３の高度な取付精度が要求されず、従って組み立て性が良い。また、ボール戻しチューブ４０９内のボール４０８に対向するように渦電流式センサ４１３を取り付けることができ、ボール戻しチューブ４０９内ではボール４０８に負荷がかからずボール４０８はフリー状態であり、摩耗粉が発生しないことから、渦電流式センサ４１３が誤動作しない。
【００５９】
また、渦電流式センサ４１３が渦電流式変位センサである場合、渦電流式変位センサの出力ピーク値Ｄを算出し、算出された出力ピーク値Ｄが予め設定された基準値範囲外である場合に異常と判定することとしたため、渦電流式センサ４１３の高度な取付精度が要求されず、従って組み立て性が良い。また、ボール戻しチューブ４０９内のボール４０８に対向するように渦電流式センサ４１３を取り付けることができ、ボール戻しチューブ４０９内ではボール４０８に負荷がかからずボール４０８はフリー状態であり、摩耗粉が発生しないことから、渦電流式センサ４１３が誤動作しない。また、異常判定時に警告を出力する構成としたため、ボールねじ４２０の異常を認識しやすい。
また、本実施形態においても、第１および第２実施形態と同様に、渦電流式近接センサであればボール５の通過時間Ｔと通過周期Ｓのいずれか一方の情報のみを算出し、算出した当該情報を参照しての異常の有無を判定する構成とすることもできる。また、ボール５の通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びピーク出力Ｄのうちの１つ又は２つの情報のみを算出し、算出した当該情報を参照して異常の有無を判定する構成とすることもできる。
【００６０】
（第５実施形態）
次に、本発明のボールねじ装置の第５実施形態について図面を参照しながら説明する。図２１は、本実施形態のボールねじ装置５００の概略構成を示すブロック図である。ボールねじ装置５００は、第１実施形態と同様に、ボールねじ５２０と、渦電流式センサ５１３と、異常を検出するためのモニタ装置５３０とを備えている。
【００６１】
図２２は、本実施形態のボールねじ装置５００の正面図、図２３は、図２２のボールねじ装置５００の平面図、図２４は、図２２のボールねじ装置５００の縦断面図、図２５は、図２２のＡ−Ａ断面図である。ねじ軸５０１の外周面には、断面がほぼ半円形のねじ溝５０２が螺旋状に形成されており、これに対向するナット５０３の内周面にも、断面がほぼ半円形のねじ溝５０４が螺旋状に形成されており、このねじ軸５０１のねじ溝５０２とナット５０３のねじ溝５０４との間にボールの転動路５０５が形成される。この転動路５０５には、ねじ軸５０１又はナット５０２の回転運動に伴って転動するボール５０８が多数配設されている。また、ナット５０３には、転動路５０５のボール５０８を掬い上げて再び転動路５０５に戻すための樹脂製循環部材５０６が外部より差し込まれており、樹脂製循環部材５０６の内部にはボール戻し路５０９が形成されている。つまり、ボール戻し路５０９がボール５０８を循環させるための循環路となっている。なお、転動路５０５ではねじ軸５０１とナット５０２によってボール５０８に負荷がかかっている。これに対し、樹脂製循環部材５０６のボール戻し路５０９内ではボール５０８に負荷がかからない、ボール５０８は所謂フリー状態である。
【００６２】
図２６には、前記樹脂製循環部材５０６の斜視図を示す。本実施形態では、ナット５０３の外周面の一部を切除するようにして凹部が形成され、その凹部の底面が樹脂製循環部材５０６の取付用の外側平坦部５０７となっている。この外側平坦部５０７には、ナット５０３の外側から転動路５０５に連通する二個一組の差込み穴５１０が形成されている。一方、樹脂製循環部材５０６は、例えば本出願人が先に提案した特開２０１２−１３７１５４号公報に記載されるように、従来のボール戻しチューブと同様にナット５０３の外部に配置されるチューブ状の本体部５０６ａと、本体部５０６ａの長手方向両端部に形成された一対の脚部５０６ｂとからなる。樹脂製循環部材５０６は、例えば二個の分割体を組み立てて構成するようにしてもよい。そして、樹脂製循環部材５０６の一対の脚部５０６ｂの夫々を前記二個一組の差込み穴５１０の夫々にナット５０３の外部から挿入し、樹脂製循環部材５０６の本体部５０６ａの外側に押え部材５１１を被せ、押え部材５１１に形成された貫通穴にねじ部材５１５を挿入し、ナット５０３の図示しないねじ穴にねじ部材５１５を締付けて樹脂製循環部材５０６がナット５０３に固定される。樹脂製循環部材５０６の本体部５０６ａはナット５０３の外側平坦部５０７に当接している。
【００６３】
本実施形態では、図２５に明示するように、樹脂製循環部材５０６のボール戻し路５０９内のボール５０８に対向するように渦電流式センサ５１３が取り付けられている。周知のようにナット５０３は軸回りの両方向に回転するので、樹脂製循環部材５０６内のボール戻し路５０９ではボール５０８は往復方向に転動するのであるが、例えばナット５０３内の転動路５０５からボール戻し路５０９にボール５０８が移動する部分、或いはボール戻し路５０９からボール転動路５０５にボール５０８が移動する部分をすくい上げ部とすると、本実施形態の渦電流式センサ５１３は、樹脂製循環部材５０６の外側からボール戻し路５０９に貫通する挿入穴５１４をボール戻し路５０９の両端部の何れか一方のすくい上げ部に形成し、その挿入穴５１４内に渦電流式センサ５１３を挿入して取り付けられている。本実施形態では、樹脂製循環部材５０６の外周面からボール戻し路５０９内部に向けて、渦電流式センサ５１３の外径と同等か僅かに大きい内径の挿入穴５１４を貫通形成し、その挿入穴５１４内に渦電流式センサ５１３の外周面を圧入又は接着したものである。
【００６４】
なお、渦電流式センサ５１３の取り付け構造は、図２５に示す例に限られない。ここで渦電流式センサ５１３の取り付け構造の他の例を図２７〜図２９に示す。図２７は、渦電流式センサ５１３の取付構造の他の例を示す平面図である。以下、図２７〜図２９では、樹脂製循環部材５０６の形状や個数が、図２２〜図２６のものと異なっていたり、樹脂製循環部材５０６をナット５０３に固定するための押え部材５１１の形状が、図２２〜図２６のものと異なっていたりするが、樹脂製循環部材５０６や押え部材５１１の機能や作用は同等である。例えば、樹脂製循環部材５０６を二個取り付ける例では、ボール循環系統が二系統あることになる。図２７の例では、樹脂製循環部材５０６のチューブ状の本体部５０６ａの一方の端部近傍でナット５０３の外側平坦部５０７に取付部材５１６をセットし、その取付部材５１６をねじ部材５１７でナット５０３の外側平坦部５０７に固定する。この取付部材５１６には貫通穴が形成されており、その貫通穴に渦電流式センサ５１３を挿入し、図示しない固定方法で固定する。渦電流式センサ５１３の検出部は樹脂製循環部材５０６の本体部５０６ａの外周面に当接しており、当該樹脂製循環部材５０６の外側からボール戻し路５０９内部のボール５０８に対向している。本実施形態の樹脂製循環部材５０６は非磁性体であるので、樹脂製循環部材５０６の外側からボール戻し路５０９内部のボール５０８に渦電流式センサ５１３を対向させておけば、後述するように、ボール５０８の移動に伴って渦電流式センサ５１３の出力が変化する。
【００６５】
図２８各図は、渦電流式センサ５１３の取付構造の更に他の例を示す平面図である。この例では、樹脂製循環部材５０６の一方の脚部５０６ｂの近傍でナット５０３の外側平坦部５０７に取付部材５１６をセットし、その取付部材５１６をねじ部材５１７でナット５０３の外側平坦部５０７に固定する。この取付部材５１６には貫通穴が形成されており、その貫通穴に渦電流式センサ５１３を挿入し、図示しない固定方法で固定する。渦電流式センサ５１３の検出部は樹脂製循環部材５０６の脚部５０６ｂの外周面に当接しており、当該樹脂製循環部材５０６の外側からボール戻し路５０９のすくい上げ部に位置するボール５０８に対向している。図２８（ａ）は、渦電流式センサ５１３をボール戻し路５０９のリード角分傾けて取り付けた例であり、図２８（ｂ）は、ボール戻し路５０９のリード角を考慮しないで渦電流式センサ５１３を取り付けた例である。前述のように、本実施形態の樹脂製循環部材５０６は非磁性体であるので、樹脂製循環部材５０６の外側からボール戻し路５０９内部のボール５０８に渦電流式センサ５１３を対向させておけば、ボール５０８の移動に伴って渦電流式センサ５１３の出力が変化する。
【００６６】
図２９は、渦電流式センサ５１３の取付構造の更にまた他の例を示す平面図である。この例では、樹脂製循環部材５０６の一対の脚部５０６ｂの夫々の近傍でナット５０３の外側平坦部５０７に取付部材５１６をセットし、それらの取付部材５１６をねじ部材５１７でナット５０３の外側平坦部５０７に固定する。この取付部材５１６には貫通穴が形成されており、その貫通穴に渦電流式センサ５１３を挿入し、図示しない固定方法で固定する。渦電流式センサ５１３の検出部は樹脂製循環部材５０６の脚部５０６ｂの外周面に当接しており、当該樹脂製循環部材５０６の外側からボール戻し路５０９のすくい上げ部に位置するボール５０８に対向している。本実施形態の樹脂製循環部材５０６は非磁性体であるので、樹脂製循環部材５０６の外側からボール戻し路５０９内部のボール５０８に渦電流式センサ５１３を対向させておけば、ボール５０８の移動に伴って渦電流式センサ１３の出力が変化する。
【００６７】
図２１に示すように、本実施形態のボールねじ装置５００のモニタ装置５３０は第２実施形態と同様の構成であり、アンプ５２１とＡ／Ｄ変換部５２２と演算処理部５２３と記憶部５２４と出力部５２５とを備えている。なお、渦電流式センサ５１３が実際に取り付けられているのは樹脂製循環部材５０６であるが、異常を検出するのはボールねじ５２０（主としてボール５０８）であるから、異常検出対象はボールねじ５２０とする。渦電流式センサ５１３の出力は微弱なのでアンプ５２１で増幅する。増幅された渦電流式センサ５１３のアナログ出力をＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換部５２２でデジタル値に変換し、マイクロコンピュータなどの演算処理部５２３で演算処理して異常の判定を行う。演算処理部５２３には、データや演算結果を記憶するＲＡＭやプログラムを記憶するＲＯＭなどの記憶部５２４、モニタやスピーカなどの出力部５２５が接続されている。
【００６８】
渦電流式センサ５１３には、渦電流式変位センサと渦電流式近接センサがある。渦電流式変位センサおよび渦電流式近接センサの出力特性は、第１実施形態および第２実施形態と同様なので、図５〜図７を参照し、詳細な説明は省略する。また、ボールねじ装置５００に取り付けられた状態におけるボール検出時の出力特性についても図８および９を参照する。
【００６９】
例えば、図２２〜図２９のように樹脂製循環部材５０６に取り付けられた渦電流式センサ５１３が渦電流式変位センサである場合と渦電流式近接センサである場合では、夫々の出力は図８のように違って表れる。すなわち、ボール戻し路５０９内でボール５０８が一定の速度で転動（移動）している場合、渦電流式変位センサでは、ボール５０８の接近に伴って出力が次第に小さくなり、具体的にはボール５０８の外周は球面であるから出力は非線形に小さくなり、ボール５０８が最も近づいたときにピーク（極小）となり、ボール５０８が遠ざかるに従って次第に大きくなる。具体的には非線形に大きくなる。一方、渦電流式近接センサでは、ボール５０８が所定の距離まで近づくと出力はステップ的に減少し、具体的には０となり、ボール５０８が所定の距離まで遠ざかると出力はステップ的に増大する。
【００７０】
また、ボール戻し路５０９内を移動するボール５０８に摩耗がある場合とない場合とについても、第１および第２実施形態と同様に、図９に示すような出力特性となる。
【００７１】
従って、これらボール通過周期Ｓ、ボール通過時間Ｔ、或いは出力ピーク値（極小値）Ｄを算出し、それらを記憶部５２４に記憶された基準値範囲と比較することでボール５０８の摩耗異常を検出することが可能となる。渦電流式センサ５１３が渦電流式近接センサである場合に、異常検出のために演算処理部５２３で行われる演算処理のフローチャートは、第１実施形態と同様で、図１０に示す通りである。
渦電流式センサ５１３が渦電流式変位センサである場合に、異常検出のために演算処理部５２３で行われる演算処理のフローチャートは、第２実施形態と同様で、図１２に示す通りである。
【００７２】
このように本実施形態のボールねじ装置５００では、ナット５０３の外側から取り付ける樹脂製循環部材５０６に形成した挿入穴５１４内に渦電流式センサ５１３を挿入してボール戻し路５０９内のボール５０８に対向させるか、又は樹脂製循環部材５０６の外側に渦電流式センサ５１３を配置してボール戻し路５０９内のボール５０８に対向させ、渦電流式センサ５１３の出力からボール戻し路５０９内のボール５０８のボール通過周期Ｓを算出し、算出されたボール通過周期Ｓが予め設定された基準値範囲外である場合に異常と判定することとしたため、ナット５０３に加工する必要がなく、ナット５０３に渦電流式センサ５１３を高精度に取付ける必要もなく、従って組み立て性が良い。また、ボール戻し路５０９内のボール５０８に対向するように渦電流式センサ５１３を取り付けることができ、ボール戻し路５０９内ではボール５０８に負荷がかからずボール５０８はフリー状態であり、摩耗粉が発生しないことから、渦電流式センサ１３が誤動作しない。
【００７３】
また、渦電流式センサ５１３が渦電流式近接センサである場合、渦電流式近接センサの出力からボール戻し路５０９内のボール５０８のボール通過時間Ｔを算出し、算出されたボール通過時間Ｔが予め設定された基準値範囲外である場合に異常と判定することとしたため、渦電流式センサ５１３の高度な取付精度が要求されず、従って組み立て性が良い。また、ボール戻し路５０９内のボール５０８に対向するように渦電流式センサ５１３を取り付けることができ、ボール戻し路５０９内ではボール５０８に負荷がかからずボール５０８はフリー状態であり、摩耗粉が発生しないことから、渦電流式センサ５１３が誤動作しない。
【００７４】
また、渦電流式センサ５１３が渦電流式変位センサである場合、渦電流式変位センサの出力ピーク値Ｄを算出し、算出された出力ピーク値Ｄが予め設定された基準値範囲外である場合に異常と判定することとしたため、渦電流式センサ５１３の高度な取付精度が要求されず、従って組み立て性が良い。また、ボール戻し路５０９内のボール５０８に対向するように渦電流式センサ５１３を取り付けることができ、ボール戻し路５０９内ではボール５０８に負荷がかからずボール５０８はフリー状態であり、摩耗粉が発生しないことから、渦電流式センサ５１３が誤動作しない。また、異常判定時に警告を出力する構成としたため、ボールねじ５２０の異常を認識しやすい。
また、本実施形態においても、第１および第２実施形態と同様に、渦電流式近接センサであればボール５０８の通過時間Ｔと通過周期Ｓのいずれか一方の情報のみを算出し、算出した当該情報を参照しての異常の有無を判定する構成とすることもできる。また、ボール５０８の通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びピーク出力Ｄのうちの１つ又は２つの情報のみを算出し、算出した当該情報を参照して異常の有無を判定する構成とすることもできる。
【００７５】
（第６実施形態）
図３０は、本発明の第６実施形態に係るボールねじ装置６００を示す部分断面図である。本実施形態に係るボールねじ装置６００は、上記各実施形態と同様に、ねじ軸６０１およびナット６０２を備えている。このうちの、ナット６０２は円筒状の部材で形成されており、このナット６０２の内周面には螺旋状のねじ溝６０４が形成されている。前記ナット６０２の内周面側を挿通するねじ軸６０１の外周面には、ボールの転走路として螺旋状のねじ溝６０３が、ねじ軸６０１の一端部から他端部にわたって形成されている。このねじ溝６０３は前記ナット６０２のねじ溝６０４と対向しており、ねじ溝６０３とねじ溝６０４との間に設けられた多数のボール６０５は、ねじ軸６０１またはナット６０２の回転運動に伴って、ねじ溝６０３とねじ溝６０４とで形成される転動路を転動するようになっている。ねじ溝６０３，６０４は、その断面がボール６０５とそれぞれ二点で接触する形状（例えばゴシックアーク状）に形成されている。
【００７６】
また、ナット６０２はボール戻し路６０６を円筒状部材の内部に有している。このボール戻し路６はナット２の軸方向に貫通している。ナット２の軸方向両端部にはそれぞれエンドデフレクタ６０７が組み込まれている。一方のエンドデフレクタ６０７には転動路の一方側端部とボール戻し路６０６の一方側端部とを連結する連結路６０６ａが形成されている。連結路６０６ａは滑らかな曲路で構成されている。同様に、他方のエンドデフレクタ６０７（不図示）には転動路の他方側端部とボール戻し路６０６の他方側端部とを連結する連結路６０６ａ（不図示）が形成されている。各連結路６０６ａは転動路の一方側または他方側端部とボール戻し路６０６の一方側または他方側端部とをそれぞれ変曲部６０６ｂを頂点とする滑らかな曲路で連結している。ボール戻し路６０６と各連結路６０６ａとで、ボール６０５を循環させるための循環路が形成されている。一方のエンドデフレクタ６０７の連結路６０６ａによりボール戻し路６０６に導入され、他方のエンドデフレクタ６０７（不図示）の連結路６０６ａ（不図示）によりボール戻し路６０６から転動路に戻される。こうしてボール６０５は、ナット６０２の内部の転動路とボール戻し路６０６とを無限循環するようになっている。なお、ボール６０５は導電性を有する材料（例えば合金鋼等）からなり、前記ねじ溝６０３，６０４とそれぞれ二点で接触している。
【００７７】
図３１はエンドデフレクタ６０７の拡大図であり、（ａ）は組み付け状態においてナット６０２の中心から外径方向に見た状態を示し、（ｂ）は組み付け状態においてナット６０２の軸方向から見た状態を示している。エンドデフレクタ６０７は、樹脂材を射出成形により形成したものであり、前記ボール戻し路６０６の内部を循環するボール６０５に向かって非接触式センサ６０９を挿入固定する為のセンサ挿入穴６０８を有している。このセンサ挿入穴６０８は、ナット６０２に組み付けた状態における軸方向端面（図３１（ａ）の右側）から連結路６０６ａを構成する曲路の頂点である変曲部６０６ｂに向けて軸方向に延在して設けられている。つまり、エンドデフレクタ６０７の軸方向端面に対し、垂直方向に延在して設けられている。このため、センサ挿入穴６０８の加工は容易である。このセンサ挿入穴６０８には、ボール６０５の有無を検出する非接触式センサ６０９として、渦電流式近接センサがエンドデフレクタ６０７の外部側から挿入されている。
【００７８】
前記非接触式センサ６０９、すなわち本実施形態において渦電流式近接センサは、ボール６０５との間に所定のギャップが生じるようにセンサ挿入穴６０８に挿入固定されている。すなわち非接触式センサ６０９はエンドデフレクタ６０７の軸方向端面に対して垂直方向に挿入固定されている。この非接触式センサ６０９の信号出力端子には、非接触式センサ６０９から出力された信号に基づいてボールねじの状態、具体的にはボール６０５の剥離や摩耗の有無等を検知するモニタ装置６１０が接続されている。なお、渦電流式の非接触式センサ６０９は樹脂製であるエンドデフレクタ６０７を感知しないので、センサ挿入穴６０９の連結路６０６ａ側、すなわちボール６０５側は開口していない。また、非接触式センサ６０９をエンドデフレクタ６０７に固定する方法としては、エンドデフレクタ６０７の成形時に一体成形するか、或いはエンドデフレクタ６０７の成形後にセンサ挿入穴６０８に圧入嵌合する。
【００７９】
図３２はモニタ装置６１０の概略構成を示すブロック図である。モニタ装置６１０は、非接触式センサ６０９から出力された電圧信号のノイズ成分を除去するフィルタ回路６１１と、フィルタ回路６１１を通過した非接触式センサ６０９の出力をボール６０５の有無に基づくＯＮ／ＯＦＦの出力電圧値として得る入力部６１２と、入力部６１２で得られた非接触式センサ６０９の出力電圧値からボール６０５の通過周期Ｓと通過時間Ｔとを演算し、この演算結果が、記憶部６１４に予め設定された基準値の範囲内から外れたときに剥離等の異常が図３０のボールねじ装置６００に発生したと判定する演算処理部６１３と、この演算処理部６１３の判定結果を外部に出力する出力部６１５とから構成されている。
【００８０】
本実施形態で非接触式センサ６０９として用いられている渦電流式近接センサの出力特性は、第１実施形態と同様なので、図５〜図７を参照し、詳細な説明は省略する。また、ボールねじ装置６００に取り付けられた状態におけるボール検出時の出力特性についても図８および９を参照する。すなわち、このような構成において、ねじ軸６０１とナット６０２との相対的な回転運動に伴ってボール６０５がエンドデフレクタ６０７の連結路６０６ａを通過すると、図８に示すように、非接触式センサ６０９から通過周期Ｓ及び通過時間ＴでＯＮ／ＯＦＦ信号が出力される。このとき、図９に示す様に、ボール６０５に剥離や摩耗が生じていると、ボール６０５と非接触式センサ６０９との間のギャップ量が大きくなる方向にボール６０５が変位する。この様に、ボール６０５と非接触式センサ６０９との間のギャップ量が大きくなると、非接触式センサ６０９から出力される信号がＯＮとなる通過時間が、図８に示す剥離のない場合の通過時間よりも短い時間となる。
なお、通過時間Ｔはボール６０５の転走速度、すなわち、ねじ軸６０１とナット６０２との相対的な回転速度差に比例して変化する為、異常を判定する基準値を絶対値で設定することはできない。従って、通過時間Ｔの平均値に対する比率、或いは通過周期Ｓに対する比率により判定の基準値を設定する。なお、このことは、上記各実施形態および以下の各実施形態における通過時間Ｔについても同様である。
【００８１】
以上の様に、非接触式センサ６０９から出力された信号をモニタ装置６１０に供給し、通過周期Ｓ及び通過時間Ｔが予め定められた範囲内にあるか否かをモニタ装置６１０の演算処理部６１３で判定することにより、ボール６０５に剥離や摩耗の異常が生じているか否かを検知することができる。なお、異常検出のためにモニタ装置６１０で行われる演算処理のフローチャートは、第１実施形態と同様で、図１０に示す通りである。
【００８２】
上述した様な構成により、本実施形態のボールねじ装置は、低コストでありながら組立性に優れ、転動体の摩耗状態等の検知を可能としている。
即ち、非接触式センサ６０９の検出部近傍を通過するボール６０５の有無をデジタル化された１／０の情報として検知しており、非接触式センサ６０９とボール６０５との変位（距離）を検出する必要がないので、安価な渦電流式近接センサを用いることができ、さらにＡＤ変換器等の高価なアナログ信号処理装置を不要としている。また、非接触式センサ６０９の出力信号からは、ボール６０５が非接触式センサ６０９の検出部近傍を通過する際の通過周期Ｓ及び通過時間Ｔを計測することでボールねじの状態を検知する為、安価なモニタ装置６１０（演算処理装置）が使用可能である。
さらに、非接触式センサ６０９とボール６０５との間の距離を高精度に調整する必要がないので、非接触式センサ６０９のエンドデフレクタ６０７への組付け作業が容易である。また、非接触式センサ６０９はエンドデフレクタ６０７に固定された状態でナット６０２に組み込まれるので、ボールねじの組み立てが容易である。
【００８３】
なお、非接触式センサのエンドデフレクタへの取り付け構造は、図３１に示す例に限られない。ここで非接触式センサの取り付け構造の他の例を図３３〜図３５に示す。
図３３は、本実施形態において非接触式センサの取り付け構造の他の例を示し、（ａ）は組み付け状態においてナットの中心から外径方向に見た状態を示し、（ｂ）は組み付け状態においてナットの軸方向から見た状態を示している。本例におけるエンドデフレクタ６０７ａの場合には、センサ挿入穴６０８ａの内周面に雌ねじを形成すると共に、非接触式センサ６０９ａの外周面に雄ねじを形成し、前記センサ挿入穴６０８ａに前記非接触式センサ６０９ａを螺合させることにより、ボール６０５と非接触式センサ６０９ａとの距離を調整可能としている。調整完了後、固定ナット６２０を非接触式センサ６０９に螺合させ、さらにエンドデフレクタ６０７ａに当接した状態で締め付けることにより、非接触式センサ６０９をエンドデフレクタ６０７ａに固定している。その他の構成及び作用は、前述した第６実施形態と同様である。
【００８４】
図３４は、非接触式センサの取り付け構造の更に他の例を示し、（ａ）は組み付け状態においてナットの中心から外径方向に見た状態を示し、（ｂ）は組み付け状態においてナットの軸方向から見た状態を示している。本例の場合には、内周面に雌ねじが形成された埋め込みナット６２１を、接着、圧入、一体成形等のいずれかの方法によりセンサ挿入穴６０８ｂに固定している。そして、この埋め込みナット６２１に、外周面に雄ねじが形成された非接触式センサ６０９ａを螺合させた後、固定ナット６２０によりエンドデフレクタ６０７ｂに固定している。その他の構成及び作用は、前述した第６実施形態と同様である。
【００８５】
図３５は、非接触式センサの取り付け構造の更に他の例を示し、（ａ）は組み付け状態においてナットの中心から外径方向に見た状態を示し、（ｂ）は組み付け状態においてナットの軸方向から見た状態を示している。本例の場合には、接着剤６２２により、エンドデフレクタ６０７ｃに形成されたセンサ挿入穴６０８に非接触式センサ６０９を接着固定している。接着剤６２２としては、空気遮断で硬化する嫌気性接着剤を使用することができる。その他の構成及び作用は、前述した第６実施形態と同様である。
【００８６】
図３６は、非接触式センサの取り付け構造の更に他の例を示し、（ａ）は組み付け状態においてナットの中心から外径方向に見た状態を示し、（ｂ）は組み付け状態においてナットの軸方向から見た状態を示している。本例の場合には、センサ挿入穴６０８は、エンドデフレクタ６０７の連結路６０６ａを構成する曲路の変曲部６０６ｂのＲ中心を通る直線上に、該直線に沿う方向に延在して設けられている。そして非接触式センサ６０９も同様に、連結路６０６ａの変曲部６０６ｂのＲ中心を通る直線上に、該直線に沿う向きでセンサ挿入穴６０８に挿入固定されている。固定方法はセンサ挿入穴６０８に圧入嵌合しても良いし、接着剤を用いても良い。非接触式センサ６０９をこのような向きで固定することで、非接触式センサ６０９はボール６０５と正対する。その結果、ボール６０５を検知し易くなり、より正確な検知が可能となる。
【００８７】
また、本実施形態は各種の変形が可能である。例えば、エンドデフレクタを金属製とすることも可能であり、この場合、センサ挿入穴は、連結路側が開口した貫通孔である必要がある。従って、連結路にはセンサ挿入穴の開口のエッジ部が存在するので、このエッジ部にボールが衝突することで摩耗が進行する虞がある。これを回避する為には、非接触式センサ及びセンサ挿入穴の直径をできるだけ小径とすることが好ましい。また、非接触式センサとしては、ボールと非接触式センサとの距離に比例して出力値が変化する渦電流式変位センサを使用することもできる。この場合、渦電流式変位センサからのアナログ出力を、デジタル信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）に変換することによりボールねじの状態を検知することができる。
また、本実施形態においても、第１および第２実施形態と同様に、渦電流式近接センサであればボール６０５の通過時間Ｔと通過周期Ｓのいずれか一方の情報のみを算出し、算出した当該情報を参照しての異常の有無を判定する構成とすることもできる。また、ボール６０５の通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びピーク出力Ｄのうちの１つ又は２つの情報のみを算出し、算出した当該情報を参照して異常の有無を判定する構成とすることもできる。
【００８８】
（第７実施形態）
図３７は、本発明の第７実施形態に係るボールねじ装置７００を示す部分断面図である。本実施形態に係るボールねじ装置７００は、上記各実施形態と同様に、ねじ軸７０１およびナット７０２を備えている。このうちの、ナット７０２は円筒状部材で形成されており、このナット７０２の内周面には螺旋状のねじ溝７０４が形成されている。前記ナット７０２の内周面側を挿通するねじ軸７０１の外周面には、螺旋状のねじ溝７０３が、ねじ軸７０１の一端部から他端部にわたって形成されている。このねじ溝７０３は前記ナット７０２のねじ溝７０４と対向しており、ねじ溝７０３とねじ溝７０４との間に設けられた多数のボール７０５は、ねじ軸７０１またはナット７０２の回転運動に伴って、ねじ溝７０３とねじ溝７０４とによって形成される転動路７１６を転動するようになっている。ねじ溝７０３，７０４は、その断面がボール７０５とそれぞれ二点で接触する形状（例えばゴシックアーク状）に形成されている。なお、前記ボール７０５は、導電性を有する材料（例えば合金鋼等）により形成されている。
【００８９】
そして、前記転動路７１６の始点と終点とを連通させて、ボール７０５を無限循環させる循環路であるボール戻し路７０６が内部に形成されたチューブ７０７が、ナット７０２の外周面に固定されている。チューブ７０７の両端部はナット７０２の外周面側からナット７０２を貫通して転動路７１６に至っている。ボール７０５は、前記転動路７１６内を移動しつつねじ軸７０１の回りを複数回回って転動路７１６の終点に至ると、チューブ７０７の一方の端部であるすくい上げ部７２０からすくい上げられてボール戻し路７０６を通り、チューブ７０７の他方の端部である出口から転動路７１６の始点に戻される。このように、転動路７１６内を転動するボール７０５がボール戻し路７０６により無限に循環されるようになっているので、ねじ軸７０１とナット７０２とは継続的に相対移動することができる。また、転動路７１６の終点とチューブ７０７の端部との境界部におけるナット７０２のねじ溝７０４には、急激な荷重変動を緩和してボール７０５に損傷が生じることを防止する為に、滑らかな膨らみのクラウニング部７２１が設けられている。
【００９０】
ナット７０２は、前記ボール戻し路７０６の内部を循環するボール７０５に向かって非接触式センサ７０９を挿入固定する為のセンサ挿入孔７０８を有している。このセンサ挿入孔７０８は、ナット７０２の外周面から、ボール戻し路７０６の端部側であるチューブ７０７の前記すくい上げ部７２０に向けて、ナット７０２の軸方向から見てすくい上げ部７２０に対して垂直となる方向に、ボール戻し路７０６までナット７０２を貫通して形成されている。そして、ボール７０５の有無を検出する非接触式センサ７０９として、渦電流式近接センサが、ナット７０２の外径側から前記センサ挿入孔７０８に挿入されている。このように本実施形態では、転動路７１６とボール戻し路７０６との間のすくい上げ部７２０の近傍に渦電流式近接センサが配置されている。
【００９１】
前記非接触式センサ７０９、すなわち本実施形態において渦電流式近接センサは、ボール７０５との間に所定のギャップが生じるようにセンサ挿入穴７０８に挿入固定されており、この非接触式センサ７０９の信号出力端子には、非接触式センサ７０９から出力された信号に基づいてボールねじの状態、具体的にはボール７０５の剥離や摩耗の有無等を検知するモニタ装置７１０が接続されている。また、非接触式センサ７０９は、ナット７０２にセンサ挿入孔７０８を形成後、センサ挿入孔７０８に圧入嵌合することで、ナット７０２に固定されている。
【００９２】
図３８はモニタ装置７１０の概略構成を示すブロック図である。モニタ装置７１０の構成は、第６実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。また、渦電流式近接センサの出力特性は、第１実施形態と同様なので、図５〜図７を参照し、詳細な説明は省略する。また、ボールねじ装置７００に取り付けられた状態におけるボール検出時の出力特性についても図８および９を参照して説明した第６実施形態と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００９３】
こうして、本実施形態においても、非接触式センサ７０９から出力された信号をモニタ装置７１０に供給し、通過周期Ｓ及び通過時間Ｔが予め定められた基準値の範囲内にあるか否かをモニタ装置７１０の演算処理部７１３で判定することにより、ボール７０５に摩耗や剥離等の異常が生じているか否かを検知することができる。なお、異常検出のためにモニタ装置７１０で行われる演算処理のフローチャートは、第１実施形態と同様で、図１０に示す通りである。
【００９４】
上述した様な構成により、本実施形態のボールねじ装置７００は、第６実施形態と同様に、低コストでありながら組立性に優れ、転動体の摩耗状態等の検知を可能としている。
即ち、非接触式センサ７０９の検出部近傍を通過するボール７０５の有無をデジタル化された１／０の情報として検知しており、非接触式センサ７０９とボール７０５との変位（距離）を検出する必要がないので、安価な渦電流式近接センサを用いることができ、さらにＡＤ変換器等の高価なアナログ信号処理装置を不要としている。また、非接触式センサ７０９の出力信号からは、ボール７０５が非接触式センサ７０９の検出部近傍を通過する際の通過周期Ｓ及び通過時間Ｔを計測することでボールねじの状態を検知する為、安価なモニタ装置７１０（演算処理装置）が使用可能である。
さらに、非接触式センサ７０９とボール７０５との間の距離を高精度に調整する必要がないので、非接触式センサ７０９のナット７０２への組付け作業が容易である。
【００９５】
また、転動路７１６とボール戻し路７０６との間のすくい上げ部７２０の近傍に渦電流式近接センサが配置されているので、渦電流式近接センサは負荷の掛かっていない状態のボール７０５を検出している。一方、転動路７１６のボール７０５には負荷が掛かっている。従って、この位置のボール７０５の流れを検出することで、ボール７０５の流れ方向によって転動路７１６に異常があるのか、チューブ７０７のボール戻し路７０６に異常があるのかが、該１つのセンサでわかる。ボール７０５の流れ方向は、ナット７０２の移動方向またはねじ軸７０１の回転方向により判断できる。すなわち、ボール７０５の流れ方向が転動路７１６からボール戻し路７０６へ向かっている状態であれば、ボール７０５は負荷の掛かった状態から無負荷の状態になるので、異常がなければボール７０５はスムーズにボール戻し路７０６に移動する。しかし、ここでボール７０５がスムーズにボール戻し路７０６に移動しない場合、すなわちボール７０５の通過時間Ｔあるいは通過周期Ｓが基準よりも長いと、ボール戻し路７０６に何らかの異常があってボール７０５の移動を阻害している可能性がある。
【００９６】
また、ボール７０５の流れ方向がボール戻し路７０６から転動路７１６へ向かっている状態であれば、ボール７０５は無負荷の状態から負荷の掛かった状態になる。この場合、ボール７０５の通過時間Ｔあるいは通過周期Ｓが基準よりも長いと、転動路７１６に何らかの異常があってボール７０５の移動を阻害している可能性がある。一方、ボール７０５の通過時間Ｔあるいは通過周期Ｓが基準よりも短い場合でも、転動路７１６に何らかの不具合が生じてボール７０５に通常の負荷が加わっていないことが考えられる。このように、ボール７０５の流れの方向によって、不具合箇所の目星が付け易くなる。なお、このようにボール７０５の流れ方向を判断するために、ナット７０２の移動方向またはねじ軸７０１の回転方向を検出するためのセンサ（図示省略）を例えばナット７０２に設け、該センサからの検出結果に基づいてボール７０５の流れ方向を表示するための表示手段（図示省略）を例えばモニタ装置７１０に設けても良い。
【００９７】
なお、非接触式センサのナットへの取り付け構造は、図３７に示す例に限られない。ここで非接触式センサの取り付け構造の他の例を図３９〜図４１に示す。
図３９は、本実施形態において非接触式センサの取り付け構造の他の例を示している。本例におけるナット７０２ａの場合には、センサ挿入穴７０８ａの内周面に雌ねじを形成すると共に、非接触式センサ７０９ａの外周面に雄ねじを形成し、前記センサ挿入穴７０８ａに前記非接触式センサ７０９ａを螺合させることにより、ボール７０５と非接触式センサ７０９ａとの距離を調整可能としている。調整完了後、固定ナット７２２を非接触式センサ７０９に螺合させ、さらにセンサ挿入孔７０８ａの内部に形成した段部に当接した状態で締め付けることにより、非接触式センサ７０９をナット７０２ａに固定している。その他の構成及び作用は、前述した第７実施形態と同様である。
【００９８】
図４０は、非接触式センサの取り付け構造の更に他の例を示している。本例の場合、センサ挿入孔７０８ｂを、ナット７０２ｂのねじ溝７０４の前記クラウニング部７２１に開口し、転動路７１６に対して略垂直方向すなわちねじ軸７０１の半径方向に延在する貫通孔とすると共に、接着剤７２３により、前記センサ挿入穴７０８ｂに非接触式センサ７０９を接着固定している。接着剤７２３としては、空気遮断で硬化する嫌気性接着剤を使用することができる。また、上述した図３９における固定ナット７２２を接着固定することで、非接触センサ７０９ａをナット７０２ａに確実に固定することができる、その他の構成及び作用は、前述した第７実施形態と同様である。
【００９９】
図４１は、非接触式センサの取り付け構造の更に他の例を示している。本例の場合には、ナット７０２には複数のチューブ７０７、すなわち複数のボール戻し路７０６が設けられており、それぞれのボール戻し路７０６に対して非接触センサ７０９を設けている。また、各ボール戻し路７０６に対して２つの非接触センサ７０９を設けることも可能であり、この場合には、各チューブ７０７の両端部分にそれぞれ非接触センサ７０９を設置する。その他の構成及び作用は、前述した第７実施形態と同様である。
【０１００】
また、本実施形態は各種の変形が可能である。例えば、非接触式センサとしては、ボールと非接触式センサとの距離に比例して出力値が変化する渦電流式変位センサを使用することもできる。この場合、渦電流式変位センサからのアナログ出力を、デジタル信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）に変換することによりボールねじの状態を検知することができる。また、ナットにはセンサ挿入孔の開口のエッジ部が存在するので、このエッジ部にボールが衝突することで摩耗が進行する虞がある。これを回避する為には、非接触式センサ及びセンサ挿入孔の直径をできるだけ小径とすることが好ましい。
また、本実施形態においても、第１および第２実施形態と同様に、渦電流式近接センサであればボール７０５の通過時間Ｔと通過周期Ｓのいずれか一方の情報のみを算出し、算出した当該情報を参照しての異常の有無を判定する構成とすることもできる。また、ボール７０５の通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びピーク出力Ｄのうちの１つ又は２つの情報のみを算出し、算出した当該情報を参照して異常の有無を判定する構成とすることもできる。
【０１０１】
（第８実施形態）
図４２（ａ）は、本発明の第８実施形態に係るボールねじ装置８００の径方向から見た断面図を示している。本実施形態に係るボールねじ装置８００は、図４２（ａ）に示す様に、上記各実施形態と同様に、ねじ軸８０１およびナット８０２を備えている。このうちの、ナット８０２は円筒状部材で形成されており、このナット８０２の内周面には螺旋状のねじ溝８０４が形成されている。前記ナット８０２の内周面側を挿通するねじ軸８０１の外周面には、螺旋状のねじ溝８０３が、ねじ軸８０１の一端部から他端部にわたって形成されている。このねじ溝８０３は前記ナット８０２のねじ溝８０４と対向しており、ねじ溝８０３とねじ溝８０４との間に設けられた多数のボール８０５は、ねじ軸８０１またはナット８０２の回転運動に伴って、ねじ溝８０３とねじ溝８０４とで形成される転動路８１６を転動するようになっている。ねじ溝８０３，８０４は、その断面がボール８０５とそれぞれ二点で接触する形状（例えばゴシックアーチ状）に形成されている。なお、前記ボール８０５は、導電性を有する材料（例えば合金鋼等）により形成されている。
【０１０２】
ナット８０２はボール戻し路８０６を円筒状部材の内部に有している。ナット８０２の軸方向両端部には樹脂製のエンドキャップ８０７がそれぞれ固定されている。そして、各エンドキャップ８０７には、前記転動路８１６の始点と終点とを連通させる連結路８０６ａが形成されている。連結路８０６ａは滑らかな曲路で構成されている。連結路８０６ａは転動路８１６の端部とボール戻し路８０６の端部とを変曲部８０６ｂを頂点とする滑らかな曲路で連結している。ボール戻し路８０６と両端部の連結路８０６ａとでボール８０５を循環させるための循環路が形成されている。ボール８０５は、前記転動路８１６内を移動しつつねじ軸８０１の回りを回って転動路８１６の終点に至ると、一方のエンドキャップ８０７にすくい上げられ、連結路８０６ａおよびナット８０２を軸方向に貫通するボール戻し路８０６を通り、他方のエンドキャップ８０７の連結路８０６ａから転動路８１６の始点に戻される。このように、転動路８１６内を転動するボール８０５がエンドキャップ８０７の連結路８０６ａおよびボール戻し路８０６により無限に循環されるようになっているので、ねじ軸８０１とナット８０２とは継続的に相対移動することができる。
【０１０３】
図４２（ｂ）、（ｃ）はそれぞれエンドキャップ８０７の拡大図であり、（ｂ）は組み付け状態においてナット８０２の軸方向から見た状態を示し、（ｃ）は組み付け状態においてナット８０２の径方向から見た状態を示している。エンドキャップ８０７は、樹脂材を射出成形により形成したものであり、前記ボール戻し路８０６の内部を循環するボール８０５に向かって非接触式センサ８０９を挿入固定する為のセンサ挿入穴８０８を有している。このセンサ挿入穴８０８は、ナット８０２に組み付けた状態における軸方向端部面（図４２（ｃ）の左側）から連結路８０６ａを構成する曲路の頂点である変曲部８０６ｂに向けて軸方向に延在して設けられている。このセンサ挿入穴８０８には、ボール８０５の有無を検出する非接触式センサ８０９として、渦電流式近接センサがエンドキャップ８０７の外部側から挿入されている。この様なエンドキャップ８０７は、複数のボルト８２０によりナット８０２の軸方向両端面にそれぞれ固定されている。
【０１０４】
前記非接触式センサ８０９、すなわち本実施形態において渦電流式近接センサは、ボール８０５との間に所定のギャップが生じるようにセンサ挿入穴８０８に挿入固定されており、この非接触式センサ８０９の信号出力端子には、非接触式センサ８０９から出力された信号に基づいてボールねじの状態、具体的にはボール８０５の剥離や摩耗の有無等を検知するモニタ装置８１０が接続されている。なお、渦電流式の非接触式センサ８０９は樹脂製であるエンドキャップ８０７を感知しないので、センサ挿入穴８０８の前記連結路８０６ａ側、すなわちボール８０５側は開口していない。また、非接触式センサ８０９をエンドキャップ８０７に固定する方法としては、エンドキャップ８０７の成形時に一体成形するか、或いはエンドキャップ８０７の成形後にセンサ挿入穴８０８に圧入嵌合、或いは接着剤により接着固定する。
【０１０５】
図４３はモニタ装置８１０の概略構成を示すブロック図である。モニタ装置８１０の構成は、第６実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。また、渦電流式近接センサの出力特性は、第１実施形態と同様なので、図５〜図７を参照し、詳細な説明は省略する。また、ボールねじ装置８００に取り付けられた状態におけるボール検出時の出力特性についても図８および９を参照して説明した第６実施形態と同様なので、詳細な説明は省略する。
【０１０６】
こうして、本実施形態においても、非接触式センサ８０９から出力された信号をモニタ装置８１０に供給し、通過周期Ｓ及び通過時間Ｔが予め定められた基準値の範囲内にあるか否かをモニタ装置８１０の演算処理部８１３で判定することにより、ボール８０５に摩耗や剥離が生じているか否かを検知することができる。なお、異常検出のためにモニタ装置８１０で行われる演算処理のフローチャートは、第１実施形態と同様で、図１０に示す通りである。
【０１０７】
上述した様な構成により、本実施形態に係るボールねじ装置８００は、第６実施形態と同様に、低コストでありながら組立性に優れ、転動体の摩耗状態等の検知を可能としている。
即ち、非接触式センサ８０９の検出部近傍を通過するボール８０５の有無をデジタル化された１／０の情報として検知しており、非接触式センサ８０９とボール８０５との距離（変位）を検出する必要がないので、安価な渦電流式近接センサを用いることができ、さらにＡＤ変換器等の高価なアナログ信号処理装置を不要としている。また、非接触式センサ８０９の出力信号からは、ボール８０５が非接触式センサ８０９の検出部近傍を通過する際の通過周期Ｓ及び通過時間Ｔを計測するという単純な処理によりボールねじの状態を検知するために、高度な演算処理能力を必要とせず、安価なモニタ装置８１０（演算処理装置）が使用可能である。
さらに、非接触式センサ８０９とボール８０５との間の距離を高精度に調整する必要がないので、非接触式センサ８０９のナット８０２への組付け作業が容易である。
なお、本実施形態では、転動路８１６が２条であるボールねじに本発明を適用した例を示したが、これに限定されることなく、１条或いは３条以上のボール転動路を有するボールねじにも本発明を適用することができる。
【０１０８】
なお、非接触式センサのエンドキャップへの取り付け構造は、図４７（ｂ）、（ｃ）に示す例に限られない。ここで非接触式センサの取り付け構造の他の例を図４４および図４５に示す。
図４４（ａ）は、本実施形態において非接触式センサの取り付け構造の他の例を示している。本例におけるエンドキャップ８０７ａの場合には、センサキャップ８０７ａの軸方向側端面（連結路８０６ａとは反対側の面）に非接触式センサ８０９ａを保持固定するセンサ保持具８２１を装着し、このセンサ保持具８２１に、内周面に雌ねじが形成された固定ナット８２２を圧入等の方法により固定している。そして、非接触式センサ８０９ａの外周面に雄ねじを形成し、前記固定ナット８２２に非接触式センサ８０９ａを螺合させることにより、ボール８０５と非接触式センサ８０９ａとの距離を調整可能としている。調整完了後、ナット８２３を非接触式センサ８０９ａに螺合させ、さらに締め付けることにより、非接触式センサ８０９ａをエンドキャップ８０７ａに固定している。以上の様に、エンドキャップ８０７ａの連結路８０６ａを構成する曲路の頂点である変曲部８０６ｂ付近が薄肉であり、センサ挿入孔８０８の形成が困難である場合に本例は好適である。
【０１０９】
図４４（ｂ）は、上述した図４４（ａ）の変形例である。本変形例におけるエンドキャップ８０７ｂの場合には、非接触式センサ８０９ａに螺合された２つのナット８２３，８２３により、センサ保持具８２１を狭持することで、非接触式センサ８０９ａをセンサキャップ８０７ｂに固定している。その他の構成及び作用は、前述した第８実施形態と同様である。
【０１１０】
図４５は、非接触式センサの取り付け構造の更に他の例を示している。本例の場合、エンドキャップ８０７ｃは金属製であり、センサ挿入穴８０８ａの内周面に雌ねじを形成すると共に、非接触式センサ８０９ａの外周面に雄ねじを形成し、センサ挿入穴８０８ａに非接触式センサ８０９ａを螺合させることにより、ボール８０５と非接触式センサ８０９ａとの距離を調整可能としている。調整完了後、ナット８２３を非接触式センサ８０９ａに螺合させ、さらに締め付けることにより、非接触式センサ８０９ａをエンドキャップ８０７ａに固定している。なお、前記センサ挿入穴８０８ａは軸方向にエンドキャップ８０７ｃを貫通しており、その一端を連結路８０６ａに開口している。
また、ナット８２３に代えて、非接触式センサ８０９ａの雄ねじ部分に接着剤を塗布して緩み止めとすることもできる。接着剤としては、空気遮断で硬化する嫌気性接着剤を使用することができる。その他の構成及び作用は、前述した第８実施形態と同様である。
【０１１１】
また、本実施形態は各種の変形が可能である。例えば、非接触式センサとしては、ボールと非接触式センサとの距離に比例して出力値が変化する渦電流式変位センサを使用することもできる。この場合、渦電流式変位センサからのアナログ出力を、デジタル信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）に変換することによりボールねじの状態を検知することができる。また、図４５に示した金属製のエンドキャップ８０７ｃにはセンサ挿入孔の開口にエッジ部が存在するので、このエッジ部にボールが衝突することで摩耗が進行する虞がある。これを回避する為には、非接触式センサ及びセンサ挿入孔の直径をできるだけ小径とすることが好ましい。
また、本実施形態においても、第１および第２実施形態と同様に、渦電流式近接センサであればボール８０５の通過時間Ｔと通過周期Ｓのいずれか一方の情報のみを算出し、算出した当該情報を参照しての異常の有無を判定する構成とすることもできる。また、ボール８０５の通過時間Ｔ、通過周期Ｓ、及びピーク出力Ｄのうちの１つ又は２つの情報のみを算出し、算出した当該情報を参照して異常の有無を判定する構成とすることもできる。
【０１１２】
（第９実施形態）
図４６は、本発明の第９実施形態のボールねじ装置９００の要部を示す斜視図であり、一部を断面で示す。本実施形態のボールねじ装置９００は、第６実施形態と略同様の構成である。以下、第６実施形態と同様の構成については図３０および図３１を参照して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
本実施形態のボールねじ装置９００は、ねじ軸９０１とナット９０２との間に介装された多数のボール９０５のうち、１個だけ他の全てのボール９０５を形成する金属材料と異なる金属材料で形成されている。また、エンドデフレクタ９０７に取り付けられている非接触式センサ９０９は、渦電流式変位センサとなっている。また、非接触式センサ９０９には第６実施形態と略同様のモニタ装置９１０（図３２参照）が接続されているが、本実施形態のモニタ装置９１０は、渦電流式変位センサからのアナログ出力をデジタル信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）に変換するためのＡ／Ｄ変換器（図示省略）が備えられている。
【０１１３】
本実施形態では、非接触式センサ９０９として用いる渦電流式変位センサの出力特性が測定対象物の材質により異なることに着目し、この出力特性によってボール９０５の状態を検知している。
図４７（ａ）は、鉄（Fe）および鉄以外の金属に対する渦電流式変位センサの出力特性を示す図である。ここでは鉄以外の金属として、銅（Cl）、アルミニウム（Al）、およびステンレス（sus304）について測定している。なお、図４７（ａ）は、検出対象物を鉄として、鉄との距離に対して電圧が比例して出力されるように調整された渦電流式変位センサを用いて出力を測定した結果を示している。図４７（ａ）に示すように、銅（Cl）、アルミニウム（Al）、およびステンレス（sus304）の各金属材に対する出力特性はそれぞれ固有の曲線を描き、渦電流式変位センサは金属材によって出力特性が異なることを示している。
【０１１４】
ここで、ナット９０２を軸方向に移動させるために、ねじ軸９０１とナット９０２とによって負荷を受ける、ボールねじ装置９００の主となるボール９０５ａの材料を金属Ａ材とし、異常検出のためのモニタリング用のボール９０５ｂの材料を金属Ｂ材とする。例えば金属Ａ材として鉄材を用い、金属Ｂ材として銅材を用いた場合、図４７（ａ）に示すように、ボール９０５ａまたは９０５ｂまでの距離が同じでも銅材の出力電圧が大きいため、出力信号をモニタリングすることで金属Ｂ材のボール９０５ｂを識別することができる。
【０１１５】
本実施形態においては、金属Ａ材として鉄材を用い、金属Ｂ材として真鍮材を用いている。図４７（ｂ）は、鉄材で形成されたボール９０５ａおよび真鍮材で形成されたボール９０５ｂに対する渦電流式変位センサの出力特性を示す図である。図４７（ｂ）に示すように、ボール９０５ａまたは９０５ｂまでの距離が同じでも鉄材のボール９０５ａよりも真鍮材のボール９０５ｂの方が、出力電圧が大きい。そうすると、本実施形態においては、渦電流式変位センサの出力ピーク値（極小値）は、鉄材のボール９０５ａが通過したときは小さく、真鍮材のボール９０５ｂが通過したときは大きくなる。図４８は、本実施形態における渦電流式変位センサの出力特性を示す図である。図４８に示すように、金属Ｂ材のボールすなわち真鍮材のボール９０５ｂは鉄材のボール９０５ａとは出力信号のピーク値が異なるので、これをモニタ装置９１０でモニタリングすることにより、真鍮材のボール９０５ｂを識別することができる。
【０１１６】
このようにして、モニタ装置９１０でモニタリング用の金属Ｂ材のボール９０５ｂが通過する周期を算出することで、ボール９０５ａが転動路９１６およびボール戻し路９０６を周回する循環周期を容易に捉えることができる。例えば、ボール９０５ａに摩耗や剥離が生じている場合等には、ボール９０５ａの循環周期は基準値の下限よりも小さくなる。また、転動路９１６の損傷等によりボール９０５ａのつまりが生じてボール９０５ａが停滞している場合等には、ボール９０５ａの循環周期は基準値の上限よりも大きくなる。このようにボールねじ装置９００の異常の有無を監視し、異常があればモニタ装置９１０の出力部が警告を出力する。その結果、本実施形態のボールねじ装置９００は、第６実施形態と同様の効果を発揮することができる。すなわち、非接触式センサ９０９とボール９０５ａまたは９０５ｂとの間の距離を高精度に調整する必要がないので、非接触式センサ９０９のエンドデフレクタ９０７への組付け作業が容易である。このようにして、本実施形態のボールねじ装置９００は、低コストでありながら組立性に優れ、転動体の摩耗状態等の検知を可能としている。
【０１１７】
なお、本実施形態においては、非接触式センサ９０９すなわち渦電流式変位センサの取り付け位置を加工のし易さを考慮してエンドデフレクタ９０７としたが、非接触式センサ９０９の取り付け位置はここに限定されない。つまり、本実施形態では金属Ｂ材のボール９０５ｂを検知できれば良いので、非接触式センサ９０９の取り付け位置はボール９０５ｂに負荷が掛かっていない状態で検出する位置に限られず、ボールに負荷が掛かっている転動路９１６で検出する構成としても良い。例えば、ナット９０２の外周側からナット９０２の内周面のねじ溝９０４の底部に貫通するセンサ挿入穴を設け、このセンサ挿入穴に非接触式センサ９０９を取り付ける構成とすることも可能である。
【０１１８】
（第９実施形態の変形例）
次に第９実施形態の変形例について説明する。図４９は、第９実施形態の変形例に係るボールねじ装置９００ａの要部を示す斜視図であり、一部を断面で示す。本変形例は第９実施形態と略同様の構成であり、同様の構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【０１１９】
本変形例のボールねじ装置９００ａは、モニタリング用の金属Ｂ材のボールすなわち真鍮材で形成されたボール９０５ｂが複数個加えられている。具体的には、ボールの転動路９１６の１リードにつき１個が加えられている。このような構成とすることで、ボール９０５ａが１リード分移動する周期を容易に捉えることができる。その結果、ボールねじ装置９００ａの異常の有無をより精度良く監視することができる。他の効果は第６実施形態と同様である。また、渦電流式変位センサの取り付け位置についても第９実施形態と同様に、ボール９０５ｂに負荷が掛かっている転動路９１６で検出する構成としても良い。
【０１２０】
以上で本発明の各実施形態および変形例についての説明を終えるが、本発明の態様は、これら各実施形態および変形例に限定されない。例えば、上記各実施形態は本発明をボールねじ装置に適用したものであるが、本発明は、搬送装置や工作機械等に取り付けられて用いられる図５０に示した如きリニアガイド装置１０００等の移動体案内装置に用いることもできる。その場合にあっても上記各実施形態と同様の効果を発揮する。さらに、ボールねじ装置等の具体的構造等についても、設計上あるいは製作上の都合等により適宜変更が可能である。また、各実施形態および変形例を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【０１２１】
１          ボールねじ装置
２          ボールねじ
３          モニタ装置
４          ねじ軸
４ａ        ねじ溝
４ｂ        ねじ山部分
５          ボール
６          ナット
６ａ        ねじ溝
６ｂ        開口部
１０        循環コマ
１０ａ      Ｓ字溝
１０ｃ      センサ取付穴
１１        センサ
１３        固定ナット
１５        演算処理部
１６        記憶部
１７        出力部
１８        アンプ
１９        Ａ／Ｄ変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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