(57)【要約】【課題】直動装置の運転状態の変化の影響を受けることなく、直動装置の異常の有無を確実に判定する手段を提供する。【解決手段】レール２と、これに複数のボール９を介して移動可能に支持されたスライダ６と、ボール９で形成された複数の転動体列１４とを備えた直動装置としてのリニアガイド装置１の、エンドキャップの左右の袖部の転動体列１４の一部が通過する方向転換路１２の壁面となる部位の端面に、それぞれのボール９の動作状態を検出する力センサ１６ａ、１６ｂを設けると共に、この２つの力センサ１６ａ、１６ｂからの出力信号の差分を計算する差分計算手段２１を設け、これら２つの力センサ１６ａ、１６ｂからの出力信号から運転状態の影響を相殺により除去した差分Ｓを用いて異常の有無を判定する。【選択図】        図１
2008303953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定体と、該固定体に、複数の転動体を介して移動可能に支持された移動体と、前記転動体で形成された複数の転動体列とを備えた直動装置において、
前記転動体列の少なくとも２つに、それぞれの前記転動体の動作状態を検出する動作状態検出手段を設けると共に、２つの前記動作状態検出手段からの出力信号の差分を計算する差分計算手段を設けたことを特徴とする直動装置。
【請求項２】
１つの固定体と、該固定体に、複数の転動体を介して移動可能に支持された複数の移動体とを備えた直動装置において、
前記移動体の少なくとも２つに、それぞれの前記転動体の動作状態を検出する動作状態検出手段を設けると共に、２つの前記動作状態検出手段からの出力信号の差分を計算する差分計算手段を設けたことを特徴とする直動装置。
【請求項３】
平行に配置された複数の固定体と、それぞれの固定体に、複数の転動体を介して移動可能に支持された１以上の移動体とを備えた直動装置において、
前記固定体の少なくとも２つに、それぞれの前記転動体の動作状態を検出する動作状態検出手段を設けると共に、２つの前記動作状態検出手段からの出力信号の差分を計算する差分計算手段を設けたことを特徴とする直動装置。
【請求項４】
平行に配置された複数の固定体と、それぞれの固定体に、複数の転動体を介して移動可能に支持された１以上の移動体とを備えた直動装置において、
前記固定体の少なくとも２つに、それぞれ支持された１以上の前記移動体に、それぞれの前記転動体の動作状態を検出する動作状態検出手段を設けると共に、２つの前記動作状態検出手段からの出力信号の差分を計算する差分計算手段を設けたことを特徴とする直動装置。
【請求項５】
固定体と、該固定体に、複数の転動体を介して移動可能に支持された移動体と、前記転動体で形成された複数の転動体列と、該転動体列の少なくとも２つに、それぞれ設けられた前記転動体の動作状態を検出する動作状態検出手段とを備えた直動装置の異常判定方法において、
２つの前記動作状態検出手段からの出力信号の差分を計算するステップと、
該計算された差分の大きさによって、異常の有無を判定するステップと、を有することを特徴とする直動装置の異常判定方法。
【請求項６】
１つの固定体と、該固定体に、複数の転動体を介して移動可能に支持された複数の移動体と、該移動体の少なくとも２つに、それぞれ設けられた前記転動体の動作状態を検出する動作状態検出手段とを備えた直動装置の異常判定方法であって、
２つの前記動作状態検出手段からの出力信号の差分を計算するステップと、
該計算された差分の大きさによって、異常の有無を判定するステップと、を有することを特徴とする直動装置の異常判定方法。
【請求項７】
平行に配置された複数の固定体と、それぞれの固定体に、複数の転動体を介して移動可能に支持された１以上の移動体と、前記固定体の少なくとも２つに、それぞれ設けられた前記転動体の動作状態を検出する動作状態検出手段とを備えた直動装置の異常判定方法であって、
２つの前記動作状態検出手段からの出力信号の差分を計算するステップと、
該計算された差分の大きさによって、異常の有無を判定するステップと、を有することを特徴とする直動装置の異常判定方法。
【請求項８】
平行に配置された複数の固定体と、それぞれの固定体に、複数の転動体を介して移動可能に支持された１以上の移動体と、前記固定体の少なくとも２つに、それぞれ支持された１以上の前記移動体に、それぞれ設けられた前記転動体の動作状態を検出する動作状態検出手段とを備えた直動装置の異常判定方法であって、
２つの前記動作状態検出手段からの出力信号の差分を計算するステップと、
該計算された差分の大きさによって、異常の有無を判定するステップと、を有することを特徴とする直動装置の異常判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアガイド装置やボールねじ装置等の工作機械や精密機械、半導体製造装置、射出成形機等の機械装置の送り機構等に用いられる直動装置およびその異常判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアガイド装置やボールねじ装置等の直動装置は、レールやボールねじ軸等の固定体に、スライダやボールナット等の移動体を、ボール等の転動体を介して直線移動可能に支持して構成されており、稼動中に生じた繰返し応力による軌道溝等の剥離や循環路を形成する部品の損傷、潤滑不良による軌道溝等の磨耗、異物の混入等による摺動抵抗の増大等の異常を放置しておくと、直動装置が破損して直動装置を用いた機械装置にも損傷を与えることがあり、稼動中における異常の早期発見が求められている。
【０００３】
従来の直動装置の異常判定方法としては、スライダに設けた戻り路と、エンドキャップに設けた方向転換路と、レールに設けたレール軌道溝とスライダに設けたスライダ軌道溝とを対向させて形成した負荷路とを連通した循環路に複数のボールを装填して転動体列を形成し、循環路の負荷路を転動するボールによりレールを直線的に移動するスライダを支持して直動装置としてのリニアガイド装置を構成し、エンドキャップの左右の袖部の端面にそれぞれ転動体列の摺動抵抗により生ずる変形を検出する力センサを設け、評価ユニットに入力された出力信号が臨界値に達したことにより、異常の発生を判定して管理者に報知している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、同様のリニアガイド装置、またはボールねじ軸の外周面に螺旋状に形成した軸軌道溝と、ボールナットの内周面に形成した軸軌道溝に対向するナット軌道溝と、対向配置されたナット軌道溝と軸軌道溝とにより形成される負荷路をナットに設けたリターンチューブにより連通して形成された循環路と、この循環路に装填された複数のボールからなる転動体列とを備え、循環路の負荷路を転動するボールによりボールナットをボールねじ軸に直線移動可能に支持した直動装置としてのボールねじ装置において、その移動体または固定体に、直動装置内を転動体が循環する際に弾性的に発生する波動（ＡＥ：アコースティックエミッション）を検出するＡＥセンサを設け、ＡＥセンサの出力信号の実効値を予め設定された閾値と比較して異常の有無および異常の種類を判定し、判定結果を表示部に表示しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
更に、上記と同様のリニアガイド装置およびボールねじ装置等の直動装置において、固定体に設けられた転動体の軌道面を監視するカラーセンサを設け、軌道面に被覆された潤滑剤の色を検出し、カラーセンサが検出した潤滑剤の色を、予め入力された潤滑剤の種類等のデータと比較して直動装置の部品の寿命を判定しているものもある（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特表２００６−５１８８３０号公報（第６頁段落００２０−００２７、第１図、第５図）
【特許文献２】特開２００４−２６３７７５号公報（主に第１０頁段落００４３−第１２頁段落００５８、第４図、第６図、第７図）
【特許文献３】特開２００２−１０６７８５号公報（主に第３頁段落００１５−００３０、第１図、第６図、第７図）
【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、上述した従来の各特許文献の技術においては、直動装置の移動体または固定体に、転動体の動作状態を検出する１または２つのセンサ（力センサ、ＡＥセンサ、カラーセンサ等）を設け、その出力信号を予め設定した閾値等と比較して異常の有無を判定しているため、様々な運転パターンで駆動と停止を繰り返し、運転状態が絶えず変化する直動装置においては、運転状態の変化と、異常の発生とを区別することが難しく、運転状態による変化を異常の発生と判定してしまう虞があるという問題がある。
【０００７】
具体的には、摺動抵抗は運転速度や軌道溝と転動体との潤滑状態に依存し、潤滑状態は潤滑剤の種類のみならず温度に依存する。ＡＥは軌道溝と転動体との潤滑状態等によって大きく変化する。潤滑剤の色は周囲温度等に依存する。固定体や移動体の温度は、運転速度の変化や停止時間の長短、周囲温度等によって大きく変化する。
このため、運転状態が絶えず変化する直動装置においては、センサからの出力信号を予め設定した閾値等と比較して異常の有無を判定すると、運転状態による変化を異常の発生と判定してしまう可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、運転状態の変化の影響を受けることなく、直動装置の異常の有無を確実に判定する手段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】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、固定体と、該固定体に、複数の転動体を介して移動可能に支持された移動体と、前記転動体で形成された複数の転動体列とを備えた直動装置において、前記転動体列の少なくとも２つに、それぞれの前記転動体の動作状態を検出する動作状態検出手段を設けると共に、２つの前記動作状態検出手段からの出力信号の差分を計算する差分計算手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
これにより、本発明は、２つの動作状態検出手段からの出力信号から運転状態の影響を相殺により除去した差分を用いて異常の有無を判定することができ、運転状態の変化の影響を受けることなく、直動装置の運転時における異常の有無を確実に判定することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して本発明による直動装置およびその異常判定方法の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は実施例１のリニアガイド装置を示す斜視図、図２は実施例１の異常判定装置を示すブロック図である。
図１において、１は直動装置としてのリニアガイド装置である。
２は直動装置の固定体としてのレールであり、合金鋼等の鋼材で製作された長尺の柱状部材であって、その上面には機械装置の基台等にレール２を固定するための段付ボルト孔であるレール設置孔３が所定のピッチで複数設けられている。
【００１３】
５は固定体の転動体ガイド面としてのレール軌道溝であり、レール２の両方の側面の長手方向に沿って形成された円弧状断面の溝である。
６は直動装置の移動体としてのスライダであり、合金鋼等の鋼材で製作された略コの字状の断面形状を有する鞍状部材であって、その上面には取付ねじ穴７が設けられており、この取付ねじ穴７を用いて機械装置の移動テーブル等がボルト等により締結される。
【００１４】
８は移動体の転動体ガイド面としてのスライダ軌道溝であり、スライダ６の両方の袖壁６ａの内側にレール軌道溝５に対向して設けられた円弧状断面の溝である。
９は直動装置の転動体としてのボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体である。
１０は戻り路であり、スライダ６の袖壁６ａに形成されたボール９を循環させるためのボール９の直径より大きい直径を有し、スライダ６の移動方向（スライダ移動方向という。）にスライダ６を貫通する貫通穴であって、それぞれのスライダ軌道溝８に対応して設けられている。
【００１５】
１１はエンドキャップであり、樹脂材料等で製作され、スライダ６のスライダ移動方向の前後端部に配置されている。
１２はエンドキャップ１１のスライダ６側に設けられた方向転換路であり、対向配置されたスライダ軌道溝８とレール軌道溝５とにより形成される負荷路とスライダ６の戻り路１０とをそれぞれ接続するＵ字状に湾曲した通路であって、それぞれの負荷路に対応して設けられており、ボール９を案内してその循環方向を転向させる機能を有している。
【００１６】
上記の負荷路の両端部は、エンドキャップ１１の方向転換路１２とスライダ６の戻り路１０とで形成される連通路によりそれぞれ連通されてリニアガイド装置１の循環路が形成され、この循環路に装填された複数のボール９により転動体列１４が形成される。
また、スライダ６の移動に伴ってボール９が循環路を循環し、負荷路を転動するボール９がスライダ６に加えられた荷重を往復動自在に支持し、スライダ６がレール２の長手方向に沿った直線往復移動可能に支持される。これによりリニアガイド装置１が直動装置として機能する。
【００１７】
本実施例のリニアガイド装置１には、片側に２つ、両側で４つの転動体列１４が形成されている。
１６ａ、１６ｂは動作状態検出手段としての力センサであり、取付けられた面の歪量を検出する歪ゲージ等であって、エンドキャップ１１の両側の袖部１１ａの転動体列１４の一部が通過する方向転換路１２の壁面となる部位の端面にそれぞれ貼付等により取付けられており、方向転換路１２を移動するボール９の衝突により生ずる端面の変形を検出して、循環するボール９の動作状態（力センサ１６ａ、１６ｂを用いた場合は摩擦抵抗）を間接的に検出する機能を有している。
【００１８】
なお、力センサ１６ｂは、図１において手前側のエンドキャップ１１の袖部１１ａの端面に力センサ１６ａと同様に取付けられているが、図１の図示の都合上、省略してある。
１８はリード線であり、力センサ１６ａ、１６ｂの出力信号をそれぞれ異常判定装置２０へ導く機能を有している。
異常判定装置２０は、図２に示すように、力センサ１６ａ、１６ｂからの出力信号Ｖａ、Ｖｂがリード線１８に導かれて、２つの出力信号Ｖａ、Ｖｂの差分を計算する差分計算手段２１に入力され、差分計算手段２１で計算された差分Ｓ（＝Ｖａ−Ｖｂ）は異常判定手段２２へ入力される。
【００１９】
異常判定手段２２は、入力された差分Ｓの絶対値を、予め設定した閾値と比較し、差分Ｓの絶対値が閾値を超えた場合に、異常判定出力Ｊを出力する。
この異常判定出力Ｊは、表示灯やブザー等の視覚や聴覚等で外部から認識可能な報知手段を有する異常報知手段２３に入力され、異常報知手段２３は異常判定出力Ｊが入力されると、リニアガイド装置１に異常が生じたことを外部に報知するために、表示灯の点灯やブザーによる警報等の報知動作を行う。
【００２０】
この場合に、異常判定出力Ｊを、本実施例のリニアガイド装置１を用いている機械装置の制御装置に直接出力するようにして、機械装置を直ちに停止するようにしてもよい。
上記の差分計算手段２１、異常判定手段２２および異常報知手段２３は、電気回路、またはパーソナルコンピュータにインストールされたプログラムで構成されている。
上記の構成の作用について説明する。
【００２１】
図３はスライダ６の移動速度を変更したときの力センサ１６ａ、１６ｂの出力信号Ｖａ、Ｖｂの時間経過に対する変化を示したグラフである。
なお、図３（ａ）は力センサ１６ａの出力信号Ｖａを示し、図３（ｂ）は力センサ１６ｂの出力信号Ｖｂを示す。
図３に示すように、力センサ１６ａ、１６ｂからの出力信号Ｖａ、Ｖｂは、スライダ６の移動速度の増大に伴って大きくなることが判る。
【００２２】
このことは、力センサ１６ａ、１６ｂからの出力信号Ｖａ、Ｖｂは、スライダ６の移動速度（直動装置の運転速度）の影響を受けて変化することを示しており、運転状態の変化による影響を除去することが重要になる。
本実施例では、これら２つの出力信号Ｖａ、Ｖｂの差分Ｓ＝Ｖａ−Ｖｂを計算することにより、運転状態の影響を相殺して、運転状態の変化による影響を除去している。
【００２３】
つまり、図３に示したスライダ６の移動速度の影響は、図４に示すように、２つの出力信号Ｖａ、Ｖｂの差分Ｓを差分計算手段２１により求めることにより相殺され、移動速度が大きい場合も、小さい場合も同様の差分Ｓが出力されるので、異常判定手段２２において、移動速度に関らず、同じ閾値を用いて異常の有無を判定することが可能になる。
異常が発生した場合、例えば、力センサ１６ａが取付けられた側の２列の転動体列１４の少なくとも一つに異物が混入し、循環路を循環するボール９の摩擦抵抗が増加した場合の力センサ１６ａ、１６ｂの出力信号Ｖａ、Ｖｂの波形を図５に示す。
【００２４】
なお、図５（ａ）は力センサ１６ａの出力信号Ｖａ（破線は異常がないときの出力信号Ｖａを示す。）を示し、図５（ｂ）は力センサ１６ｂの出力信号Ｖｂを示す。
図５（ａ）に示すように、異常発生時の出力信号Ｖａは、破線で示す異常がない場合（正常時）の出力信号Ｖａに較べて増大しており、正常に運転されている側に取付けられた力センサ１６ｂの出力信号Ｖｂとの差分Ｓを差分計算手段２１により求めると、図６に示すように、破線で示した正常運転の場合の差分Ｓの絶対値に較べて、異常発生時の差分Ｓが大きくなり、異常判定手段２２における閾値を用いた異常の有無の判定が容易になる。
【００２５】
このように、１または２つのセンサの出力信号のみを用いて判定する場合には、運転時における出力信号の増加が、スライダ６の移動速度の増加に伴うものか、摩擦抵抗の増加に伴うものかが区別できないのに対して、本実施例における運転時の異常の判定は、本来同様の出力を発生させると想定される２つの部位に取付けた力センサ１６ａ、１６ｂの出力信号Ｖａ、Ｖｂの差分Ｓを差分計算手段２１により求めて運転状態の影響を相殺し、この差分Ｓを用いて異常判定手段２２により異常の有無を判定するので、運転状態の変化の影響を受けることなく、リニアガイド装置１の運転時における異常の有無を確実に、かつ容易に判定することができる。
【００２６】
なお、本実施例では、差分Ｓの絶対値を直接、閾値と比較するとして説明したが、出力信号Ｖａ、Ｖｂ、または差分Ｓに、ローパスフィルタやハイパスフィルタ等によるフィルタリングや、平均値、ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）値、積分値、ピーク値等の演算を行った後に、閾値と比較するようにしてもよい。
また、異常判定手段２２により異常が判定されたときに異常報知手段２３により異常を報知するとして説明したが、異常判定手段２２や異常報知手段２３を設けずに、オシロスコープ等の差分Ｓの波形が観察できる機器を設置して、人により異常の有無を判定するようにしてもよい。
【００２７】
以上説明したように、本実施例では、レールと、このレールに、複数のボールを介して移動可能に支持されたスライダと、ボールで形成された複数の転動体列とを備えたリニアガイド装置の、転動体列の少なくとも２つ（本実施例では、エンドキャップの左右の袖部の転動体列の一部が通過する方向転換路の壁面となる部位の端面に１つずつ）に、それぞれのボールの動作状態を検出する力センサを設け、この２つの力センサからの出力信号の差分を計算する差分計算手段を設けたことによって、２つの力センサからの出力信号から運転状態の影響を相殺により除去した差分を用いて異常の有無を判定することができ、運転状態の変化の影響を受けることなく、リニアガイド装置の運転時における異常の有無を確実に判定することができる。
【実施例２】
【００２８】
図７は実施例２のリニアガイド装置の外観を示す斜視図、図８は実施例２の異常判定装置を示すブロック図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例のリニアガイド装置１には、図７に示すように、エンドキャップ１１の両側の袖部１１ａの方向転換路１２の壁面となる部位の端面のそれぞれに、上記実施例１の力センサ１６ａ、１６ｂに代えて、取付けられた面の変位における加速度を検出する加速度ピックアップ等の動作状態検出手段としての振動センサ２６ａ、２６ｂが取付けられている。
【００２９】
これにより、ボール９が循環する循環路に剥離等の損傷や異物の混入等がある場合のボール９の動作状態を間接的に検出することができる。
また、本実施例の異常判定装置２０には、振動センサ２６ａ、２６ｂの出力信号Ｖａ、Ｖｂのそれぞれの所定の時間間隔（例えば、１秒間）における二乗平均値の平方根であるＲＭＳ値Ｘａ、Ｘｂを演算する演算手段２８が振動センサ２６ａ、２６ｂと差分計算手段２１との間にそれぞれ設けられている。
【００３０】
振動センサ２６ａ、２６ｂの出力信号Ｖａ、ＶｂをＲＭＳ値Ｘａ、Ｘｂにするのは、振動センサ２６ａ、２６ｂからの出力信号Ｖａ、Ｖｂの差分Ｓを直接計算すると、２つの出力信号Ｖａ、Ｖｂの波形によっては互いを強め合って差分Ｓが元の出力信号より大きくなる場合があり、異常の有無を判定できなくなる虞があるからである。
なお、上記の演算手段２８は、パーソナルコンピュータにインストールされたプログラムで構成されている。
【００３１】
上記の構成の作用について説明する。
異常が発生した場合、例えば、振動センサ２６ａが取付けられた側の２列の転動体列１４が循環する循環路の少なくとも一つに剥離等の損傷が発生し、循環路を循環するボール９によるエンドキャップ１１の振動が増加した場合の振動センサ２６ａ、２６ｂの出力信号Ｖａ、Ｖｂの波形を図９に、その出力信号Ｖａ、Ｖｂの演算手段２８による演算結果のＲＭＳ値Ｘａ、Ｘｂを図１０に示す。
【００３２】
なお、図９（ａ）は振動センサ２６ａの出力信号Ｖａ（破線は異常がないときの出力信号Ｖａを示す。）を示し、図９（ｂ）は振動センサ２６ｂの出力信号Ｖｂを示す。
また、図１０（ａ）は振動センサ２６ａの出力信号ＶａのＲＭＳ値Ｘａ（破線は異常がないときの出力信号ＶａのＲＭＳ値Ｘａを示す。）を示し、図９（ｂ）は振動センサ２６ｂの出力信号ＶｂのＲＭＳ値Ｘｂを示す。
【００３３】
図９（ａ）に示すように、異常発生時の出力信号Ｖａは、破線で示す異常がない場合（正常時）の出力信号Ｖａに較べてその振幅が増大している。
この振幅が増大した出力信号ＶａのＲＭＳ値Ｘａを演算手段２８により演算すると、図１０（ａ）に示すように、破線で示す正常時の出力信号ＶａのＲＭＳ値Ｘａに較べて大きな値となり、正常に運転されている側に取付けられた振動センサ２６ｂの出力信号ＶｂのＲＭＳ値Ｘｂとの差分Ｓを差分計算手段２１により求めると、図１１に示すように、破線で示した正常運転の場合の差分Ｓの絶対値に較べて、異常発生時の差分Ｓが大きくなり、異常判定手段２２における閾値を用いた異常の有無の判定が容易になる。
【００３４】
このように、出力信号が、正の値と負の値により構成される波形の場合には、ＲＭＳ値を演算することにより、出力信号を正の値に変換することが可能になり、これにより得られた出力信号を用いて差分計算手段２１により差分Ｓを計算すれば、運転状態の影響を相殺することができ、この差分Ｓを用いて異常判定手段２２により異常の有無を判定するので、運転状態の変化の影響を受けることなく、リニアガイド装置１の運転時における異常の有無を確実に、かつ容易に判定することができる。
【００３５】
以上説明したように、本実施例では、レールと、このレールに、複数のボールを介して移動可能に支持されたスライダと、ボールで形成された複数の転動体列とを備えたリニアガイド装置の、転動体列の少なくとも２つ（本実施例では、エンドキャップの左右の袖部の転動体列の一部が通過する方向転換路の壁面となる部位の端面に１つずつ）に、それぞれのボールの動作状態を検出する振動センサを設け、この２つの振動センサからの出力信号のＲＭＳ値の差分を計算する差分計算手段を設けたことによって、２つの振動センサからの出力信号から運転状態の影響を相殺により除去した差分を用いて異常の有無を判定することができ、運転状態の変化の影響を受けることなく、リニアガイド装置の運転時における異常の有無を確実に判定することができる。
【００３６】
なお、上記実施例１および本実施例においては、各転動体列のボールの動作状態検出手段は力センサまたは振動センサであるとして説明したが、動作状態検出手段は前記に限らず、渦電流センサや静電容量センサ等の変位センサや、カラーセンサであってもよい。
この場合に、変位センサをスライダからレールの両側面に形成されたレール軌道溝に向けてそれぞれ設置すれば軌道溝の剥離を直接検出することができ、カラーセンサをレールの両側面に形成されたレール軌道溝に向けてそれぞれ設置すれば、レール軌道溝が磨耗した場合の磨耗粉の潤滑剤への混入を検出することが可能になる。
【実施例３】
【００３７】
図１２は実施例３の直動装置の外観を示す斜視図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の直動装置は、平行に配置された２つのレール２に、それぞれボール９を介して移動可能に支持された２つのスライダを装着した２台のリニアガイド装置１で構成されており、図示しない移動テーブルが４つのスライダ６のそれぞれの取付ねじ穴７を用いて固定されている。
【００３８】
また、それぞれの転動体列１４の一部が通過するスライダ６の袖壁６ａの外側の側面には、取付けられた面の温度を検出する熱電対やサーミスタ等の動作状態検出手段としての温度センサ３０ａ〜３０ｄが取付けられている。
これにより、ボール９が循環する循環路に異物が混入した場合の摩擦抵抗の増大による温度上昇を検出して、ボール９の動作状態を間接的に検出することができる。
【００３９】
なお、本実施例の異常判定装置２０としては、上記実施例１の異常判定装置２０の力センサ１６ａ、１６ｂに代えて、４つの温度センサ３０ａ〜３０ｄが接続され、差分検出手段２１の前段に、４つの温度センサ３０ａ〜３０ｄからの出力信号Ｖａ〜Ｖｄを２つずつ選択して合計６通りの組合せのそれぞれの差分Ｓ、つまりＶａ−Ｖｂ、Ｖａ−Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｄ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖｃ−Ｖｄを計算することができるように、図示しないスイッチング回路からなるスイッチング手段が設けられている。
【００４０】
また、各組合せにおける差分Ｓの絶対値は、組合せた出力信号のコードに対応させて、パーソナルコンピュータの図示しない記憶装置に一時保存される。
上記の構成の作用について説明する。
異常が発生した場合、例えば、温度センサ３０ａが取付けられたスライダ６の循環路の少なくとも一つに異物が混入し、その循環路を循環するボール９の摩擦抵抗が増加して温度が増加した場合の温度センサ３０ａ〜３０ｄの出力信号Ｖａ〜Ｖｄを図１３に示す。
【００４１】
なお、図１３における実線は、異常が生じた場合を示し、破線は異常が生じない場合（正常時）を示す（図１４において、同じ。）。
図１３に示すように、異常発生時の温度センサ３０ａの出力信号Ｖａは、破線で示す異常がない場合（正常時）の出力信号Ｖａに較べて増大しており、正常に運転されている他の温度センサ３０ｂ〜３０ｄが取付けられたスライダ６との６通りの組合せにおける差分Ｓをスイッチング手段により切替ながら差分計算手段２１により求めると、図１４に示すように、破線で示した正常運転の場合の各組合せの差分Ｓの絶対値はほぼ「０」になり、異常が生じていないことが判る。
【００４２】
一方、温度センサ３０ａが取付けられたスライダ６に異常が発生した場合は、異常が発生した温度センサ３０ａを一方とした組合せの差分Ｓが、正常に運転されているスライダ６に取付けられた他の温度センサ３０ｂ〜３０ｄ同士の組合せに較べて大きくなり、異常判定手段２２においては、一時保存した各組合せの差分Ｓを読出して、それぞれを閾値と比較し、閾値を超えた差分Ｓに共通する出力信号のコードを抽出して温度センサ３０ａが取付けられたスライダ６に異常が発生したことを判定する。
【００４３】
なお、図１３に示すように、温度センサ３０ｂから出力される温度が、他の温度センサ３０ｃ、３０ｄに較べて僅かに上昇しているが、これは温度センサ３０ａが取付けられたスライダ６の発熱が、レール２を介して温度センサ３０ｂが取付けられたスライダ６に伝導したためである。
このような場合においても、図１４に示すように、温度センサ３０ｂを一方とした組合せの差分Ｓは、温度センサ３０ａとの組合せを除き、明らかに温度センサ３０ａを一方とした組合せの差分Ｓに較べて小さくなっており、熱伝導による影響があった場合においても、正常に運転されているスライダ６を区別して、運転時の異常を正確に判定することが可能になる。
【００４４】
このことは、１つのレール２に２以上のスライダ６を装着し、それぞれのスライダ６に上記と同様に温度センサ３０を取付ければ、異常が生じたスライダ６を区別することか可能であることを示している。
このように、１または２つのセンサの出力信号のみを用いて判定する場合には、運転時における出力信号の増加が、移動テーブルの移動速度や移動量、停止時間等の運転パターンに伴うものか、積載重量の増加に伴うものか、摩擦抵抗の増加に伴うものかが区別できないのに対して、本実施例における運転時の異常の判定は、本来同様の出力を発生させると想定される各スライダ６に取付けた各温度センサ３０の出力信号を２つずつ組合せて差分計算手段２１により求めた差分Ｓをそれぞれ比較するので、運転状態の影響を相殺して異常判定手段２２により異常の有無を容易に判定することができ、運転状態の変化の影響を受けることなく、直動装置の運転時における異常の有無を確実に、かつ容易に判定することができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施例では、平行に配置された２つのレールに、それぞれ複数のボールを介して移動可能に支持された２つのスライダを備えた直動装置の、２つのレールにそれぞれ支持された１以上のスライダ（本実施例では、各スライダの側壁の側面に１つずつ）に、それぞれのボールの動作状態を検出する温度センサを設け、この２つの温度センサからの出力信号の組合せ毎に差分を計算する差分計算手段を設けたことによって、出力信号から運転状態の影響を相殺により除去した差分を用いて異常の有無を判定することができ、運転状態の変化の影響を受けることなく、直動装置の運転時における異常の有無を確実に判定することができる。
【００４６】
なお、本実施例においては、２つのレール２にそれぞれ装着されるスライダ６の各スライダ６にそれぞれ温度センサ３０を取付るとして説明したが、図１５に示すように、それぞれのレール２の一方の端部に、ＡＥセンサ３５ａ、３５ｂを取付るようにしてもよい。
このように、平行に配置された複数のレール２と、それぞれのレール２に、複数のボールを介して移動可能に支持された１以上のスライダとを備えた直動装置のレール２の少なくとも２つに、それぞれのボール９の動作状態を検出する動作状態検出手段としてのＡＥセンサ３５ａ、３５ｂを設け、この２つのＡＥセンサ３５ａ、３５ｂからの出力信号の差分を計算する差分計算手段を設けたことによっても、ＡＥセンサ３５ａ、３５ｂからの出力信号の差分を求めて運転時の異常の有無の判定を行えば、運転状態の変化の影響を受けることなく、直動装置の運転時における異常の有無を確実に判定することができる。
【００４７】
なお、上記実施例１ないし本実施例においては、転動体としてボールを用いたリニアガイド装置を例に説明したが、転動体としてころを用いたリニアガイド装置においても同様の効果を得ることができる。この場合に負荷路を形成するレールの転動体ガイド面とスライダの転動体ガイド面はころが転動するレール軌道面とスライダ軌道面とで構成される。
【実施例４】
【００４８】
図１６は実施例４のボールねじ装置を示す断面図、図１７は実施例４の直動装置の上面を示す説明図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図１６において、４１は直動装置としてのボールねじ装置である。
４２は直動装置の固定体としてのボールねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された柱状部材であって、機械装置の基台等に支持ベアリング等を介して回転可能に固定されており、その外周面には固定体の転動体ガイド面としての円弧状断面の軸軌道溝４３が所定のリードで螺旋状に形成されている。
【００４９】
４５は直動装置の移動体としてのボールナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には軸軌道溝４３と対向する移動体の転動体ガイド面としての円弧状断面のナット軌道溝４６が軸軌道溝４３と同じリードで形成されている。
４７は直動装置の転動体としてのボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体である。
【００５０】
上記のナット軌道溝４６とこれに対向する軸軌道溝４３とでボールねじ装置４１の負荷路が形成され、負荷路を転動する複数のボール４７がボールねじ軸４２とボールナット４５を螺合させる。
４８はフランジ部であり、ボールナット４５の外周部に設けられ、フランジ部４８に設けられたボルト穴４９により機械装置の移動テーブル５０（図１７参照）にボルト等で固定される。
【００５１】
上記の負荷路の両端部は、図示しないリターンチューブにより連通されてボールねじ装置４１の循環路が形成され、この循環路には、複数のボール４７と所定の量のグリース等の潤滑剤が封入され、この循環路に装填された複数のボール４７により転動体列１４が形成され、ボールねじ軸４２の回転に伴なってボール４７が循環路を循環し、負荷路を転動するボール４７がボールナット４５に加えられた荷重を往復動自在に支持してボールナット４５がボールねじ軸４２の長手方向に沿った直線往復移動可能に支持される。これによりボールねじ軸４２の回転運動がボールナット４５の直線運動に変換される。
【００５２】
本実施例の直動装置は、図１７に示すように、２点鎖線で示した移動テーブル５０の中央部を、上記実施例３と同様に平行に配置された２つのレール２に、それぞれ２つずつスライダ６を装着した２台のリニアガイド装置１により直線移動可能に支持し、この移動テーブル５０のスライダ移動方向に沿った両端部に、レール２と平行に配置されたボールねじ軸４２に移動可能に支持されたボールナット４５をフランジ部４８を用いて取付けた２台のボールねじ装置４１により移動テーブル５０を直線的に駆動して構成されている。
【００５３】
また、転動体列１４の一部が通過するボールナット４５の外周面には、上記実施例２と同様の動作状態検出手段としての振動センサ５１ａ、５１ｂが取付けられている。
このような構成の直動装置においても、振動センサ５１ａ、５１ｂからの出力信号の差分を求めて運転時の異常の有無の判定を行えば、運転状態の変化の影響を受けることなく、直動装置の運転時における異常の有無を確実に判定することができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施例では、平行に配置された複数のボールねじ軸と、それぞれのボールねじ軸に、複数のボールを介して移動可能に支持された１以上のボールナットとを備えた直動装置のボールねじ軸の少なくとも２つに、それぞれ支持された１以上のボールナットに、それぞれのボールの動作状態を検出する振動センサを設け、この２つの振動センサからの出力信号の差分を計算する差分計算手段を設けたことによって、２つの振動センサからの出力信号から運転状態の影響を相殺により除去した差分を用いて異常の有無を判定することができ、運転状態の変化の影響を受けることなく、直動装置の運転時における異常の有無を確実に判定することができる。
【００５５】
なお、本実施例においては、２台のリニアガイド装置で支持した移動テーブルを２台のボールねじ装置で駆動する直動装置を例に説明したが、複数の循環路を有するボールねじ装置を単独で直動装置として機能させる場合には、上記実施例１と同様に、複数の循環路に形成された転動体列のそれぞれに動作状態検出手段を設ければ、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
また、本実施例においては、リターンチューブを連通路としてボールを循環させるチューブ式の循環方式を用いたボールねじ装置を例に説明したが、連通路は前記に限らず、連通路をこま式やエンドキャップ式、デフレクタ式等とした循環方式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
上記各実施例においては、リニアガイド装置またはボールねじ装置を単独用いる直動装置、またはこれらを組合せた直動装置を例に説明したが、直動装置は前記に限らず、固定体としてのスプライン軸に転動体としてのボールを介して直線移動可能に支持された移動体としてのナットを有するスプラインボール装置等を単独または組合せたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１のリニアガイド装置を示す斜視図
【図２】実施例１の異常判定装置を示すブロック図
【図３】スライダの移動速度の変更に伴う力センサの出力信号の波形を示すグラフ
【図４】図３の２つの出力信号の差分を示すグラフ
【図５】実施例１の異常発生時の力センサの出力信号の波形を示すグラフ
【図６】図５の２つの出力信号の差分を示すグラフ
【図７】実施例２のリニアガイド装置の外観を示す斜視図
【図８】実施例２の異常判定装置を示すブロック図
【図９】実施例２の異常発生時の振動センサの出力信号の波形を示すグラフ
【図１０】実施例２の振動センサのＲＭＳ値の波形を示すグラフ
【図１１】図１０の２つの出力信号の差分を示すグラフ
【図１２】実施例３の直動装置の外観を示す斜視図
【図１３】実施例３の異常発生時の力センサの出力信号の波形を示すグラフ
【図１４】図１３の６つの組合せの出力信号の差分を示すグラフ
【図１５】実施例３の直動装置の他の形態を示す斜視図
【図１６】実施例４のボールねじ装置の断面を示す説明図
【図１７】実施例４の直動装置の上面を示す説明図
【符号の説明】
【００５８】
１    リニアガイド装置
２    レール
３    レール取付穴
５    レール軌道溝
６    スライダ
６ａ  袖壁
７    取付ねじ穴
８    スライダ軌道溝
９、４７  ボール
１０    戻り路
１１  エンドキャップ
１１ａ  袖部
１２  方向転換路
１４  転動体列
１６ａ、１６ｂ  力センサ
１８  リード線
２０  異常判定装置
２１  差分計算手段
２２  異常判定手段
２３  異常報知手段
２６ａ、２６ｂ、５１ａ、５１ｂ  振動センサ
２８  演算手段
３０ａ〜３０ｄ  温度センサ
３５ａ、３５ｂ  ＡＥセンサ
４１  ボールねじ装置
４２  ボールねじ軸
４３  軸軌道溝
４５  ボールナット
４６  ナット軌道溝
４７  フランジ部
４８  ボルト穴
５０  移動テーブル
【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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