(57)【要約】【課題】直動テーブル装置を構成するボールねじ装置、サポート軸受及び直動案内装置の異常検出に用いる振動センサにかかるコストの抑制を図る振動センサユニットを提供する。【解決手段】磁性材料から形成された第１の磁性部を備えた筐体２と、磁性材料から形成された第２の磁性部を備えた保持部材４と、保持部材４に固定され所定方向の振動を検出する振動センサ５と、保持部材４に固定された磁石６とを備え、筐体２に回転可能に収容された回転部８と、筐体２に収容され、磁場内に回転部８が入るように配置された電磁石７と、を有し、磁石６が第１の磁性部と引き合い、回転部８が固定された第１の状態と、電磁石７への電圧の印加によって、電磁石７と磁石６とが反発し、回転部８が第１の状態から約９０°回転して、第２の磁性部が電磁石７と引き合い、回転部８が固定された第２の状態と、を切り替え可能であるものとする。【選択図】  図１
2016001149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料から形成された第１の磁性部を備えた筐体と、
磁性材料から形成された第２の磁性部を備えた保持部材と、該保持部材に固定され所定方向の振動を検出する振動センサと、前記保持部材に固定された磁石とを備え、前記筐体に回転可能に収容された回転部と、
前記筐体に収容され、磁場内に前記回転部が入るように配置された電磁石と、を有し、
前記磁石が前記第１の磁性部と引き合い、前記回転部が固定された第１の状態と、
前記電磁石への電圧の印加によって、前記電磁石と前記磁石とが反発し、前記回転部が前記第１の状態から約９０°回転して、前記第２の磁性部が前記電磁石と引き合い、前記回転部が固定された第２の状態と、を切り替え可能であることを特徴とする振動センサユニット。
【請求項２】
前記電磁石への電圧の印加を停止することで、前記第２の磁性部と前記電磁石との引き合いが解かれ、前記回転部が重力によって約９０°回転することで、前記第２の状態から前記第１の状態へ切り替わることを特徴とする請求項１に記載の振動センサユニット。
【請求項３】
前記保持部材は一対の平板部から成るＬ字型をしており、
前記磁石と前記振動センサとは、前記保持部材の内側に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動センサユニット。
【請求項４】
前記保持部材は、水平方向に長く前記筐体に回転可能に取り付けられた回転軸に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の振動センサユニット。
【請求項５】
前記保持部材は、前記一対の平板部の外側の２つの平面が、それぞれ、前記第１の状態と前記第２の状態において、前記筐体内に形成された鉛直平面に面接触することを特徴とする請求項３又は４に記載の振動センサユニット。
【請求項６】
前記電磁石は、前記鉛直平面を介して前記保持部材とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の振動センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動センサユニットに係り、詳しくは、直動案内装置によって直線運動可能に支持され、ボールねじ装置によって動かされる直動テーブル装置に用いられる異常検出用の振動センサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直動テーブル装置を構成するボールねじ装置、ボールねじ装置を支持するサポート軸受、及び、直動案内装置において、転動体や転動路の破損などの異常を検出する手段として、振動センサを用いた異常検出手段がある（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６０５５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−３８５６７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、ボールねじ装置と直動案内装置とを平行に配置して構成する直動テーブル装置においては、ボールねじ装置及びボールねじ装置を支持するサポート軸受と、直動案内装置とでは異常検出のために検出すべき振動の方向が異なるため、振動の測定方向が１軸のみの振動センサを用いる場合、複数の振動センサを取り付ける必要がある。特に、工作機械になると、多くの振動センサが必要となり、製造コストが増大するといった問題がある。
【０００５】
一方で、測定方向が２軸の振動センサを用いれば、ボールねじ装置及びボールねじ装置を支持するサポート軸受の振動と、直動案内装置の振動とを一つの振動センサにより検出することが可能となるが、測定方向が２軸の振動センサは高価であるため、やはりコストがかかるという問題がある。
【０００６】
以上の問題に鑑みて、本発明は、直動テーブル装置を構成するボールねじ装置、サポート軸受及び直動案内装置の異常検出に用いる振動センサにかかるコストの抑制を図る振動センサユニット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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、
磁性材料から形成された第１の磁性部を備えた筐体と、
磁性材料から形成された第２の磁性部を備えた保持部材と、該保持部材に固定され所定方向の振動を検出する振動センサと、前記保持部材に固定された磁石とを備え、前記筐体に回転可能に収容された回転部と、
前記筐体に収容され、磁場内に前記回転部が入るように配置された電磁石と、を有し、
前記磁石が前記第１の磁性部と引き合い、前記回転部が固定された第１の状態と、
前記電磁石への電圧の印加によって、前記電磁石と前記磁石とが反発し、前記回転部が前記第１の状態から約９０°回転して、前記第２の磁性部が前記電磁石と引き合い、前記回転部が固定された第２の状態と、を切り替え可能であることを特徴とする振動センサユニットを提供する。
【０００８】
好ましくは、前記電磁石への電圧の印加を停止することで、前記第２の磁性部と前記電磁石との引き合いが解かれ、前記回転部が重力によって約９０°回転することで、前記第２の状態から前記第１の状態へ切り替わる。
【０００９】
好ましくは、前記保持部材は一対の平板部から成るＬ字型をしており、
前記磁石と前記振動センサとは、前記保持部材の内側に固定されている。
【００１０】
好ましくは、前記保持部材は、水平方向に長く前記筐体に回転可能に取り付けられた回転軸に固定されている。
【００１１】
好ましくは、前記保持部材は、前記一対の平板部の外側の２つの平面が、それぞれ、前記第１の状態と前記第２の状態において、前記筐体内に形成された鉛直平面に面接触する。
【００１２】
好ましくは、前記電磁石は、前記鉛直平面を介して前記保持部材とは反対側に配置されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、直動テーブル装置を構成するボールねじ装置、サポート軸受及び直動案内装置の異常検出に用いる振動センサにかかるコストの抑制を図る振動センサユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本願の実施形態に係る振動センサユニットの内部構造を模式的に示す正面図である。
【図２】本願の実施形態に係る振動センサユニットの内部構造を図１の右側から見た状態を模式的に示す側面図である。
【図３】本願の実施形態に係る振動センサユニットの電磁石に電圧を印加した状態の内部構造を模式的に示す正面図である。
【図４】本願の実施形態に係る振動センサユニットを用いることができる直動テーブル装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る振動センサユニットについて図面を参照しながら説明する。図１は、本願の実施形態に係る振動センサユニット１００の内部構造を模式的に示す正面図である。また、図２は、本願の実施形態に係る振動センサユニット１００の内部構造を図１の右側から見た状態を模式的に示す側面図である。図１、図２においては、図面の上下が振動センサユニット１００の上下と一致している。
【００１６】
振動センサユニット１００は、筐体２と、筐体２の内側で筐体２に回転可能に取り付けられた回転軸３と、回転軸３に固定された保持部材としてのＬ字型部材４と、Ｌ字型部材４に固定された振動センサ５と、振動センサ５とともにＬ字型部材４に固定された磁石６と、磁石６が固定されたＬ字型部材４の部分に近接した位置で筐体２に収容された電磁石７と、を主な構成要素としている。
【００１７】
筐体２は、磁性材料から成り、直方体状の外形をしており、内部には、電磁石７を収容する第１収容部２ａと、回転軸３とＬ字型部材４と振動センサ５と磁石６とを収容する第２収容部２ｂとが形成されている。筐体２は、振動センサユニット１００を所望の位置に取り付けるための取付部を備えていても良い。
【００１８】
回転軸３は、図１の奥行き方向（水平方向）に長い円柱状をしており、その両端が第２収容部２ｂの正面側部材と裏面側部材にそれぞれ形成された凹部２ｃ、２ｄ（図２に図示）に挿入され、筐体２に回転可能に取り付けられている。
【００１９】
Ｌ字型部材４は、図１の奥行き方向に振動センサ５と同程度の奥行き寸法を有する長方形状をした一対の平板部からなり、９０°の角度をもって一対の平板部の短辺同士が接合した形状をしている。一対の平板部は、振動センサ５が固定された側の平板部が磁石６が取り付けられた側の平板部よりも長い。Ｌ字型部材４は、第２収容部２ｂに収容され、角部の内側、即ち９０°の角を形成する側が回転軸３に沿うように回転軸３の中間部に固定されている。
【００２０】
振動センサ５は、Ｌ字型部材４の内側、即ち、一対の平板部が９０°の角度をなす側で長い方の平板部に固定されている。振動センサ５は、図１において振動センサ５上に示す両矢印の方向の振動を検出することができる１軸の振動センサである。振動センサ５としては、市販の振動センサを用いることができる。市販の振動センサを用いることで更にコストを抑制することが可能となる。振動センサ５は、筐体２の外へ延び、検出信号を伝達するケーブル５ａを有している。
【００２１】
磁石６は、Ｌ字型部材４の内側で短い方の平板に固定されている。磁石６としては、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石などの永久磁石を用いることができる。振動センサ５、Ｌ字型部材４、及び磁石６は、回転軸３を中心として約９０°の範囲で回転することができる回転部８を構成している。
【００２２】
電磁石７は、磁場内に回転部８が入るように、Ｌ字型部材４のうち磁石６が固定された平板部に近接した位置で、第１収容部２ａに収容されている。電磁石７は、筐体２の外部へ延び、電圧を印加するためのプラスとマイナスの２本のケーブル７ａ、７ｂを有している。電磁石７と磁石６は、電磁石７に電圧が印加されると、磁石６と反発するように配置されている。
【００２３】
以上に概略の講師を説明した振動センサユニット１００は、例えば、図４に示す直動テーブル装置２００に用いることができる。図４は直動テーブル装置２００の平面図である。
【００２４】
直動テーブル装置２００は、被取付部に水平方向に固定された第１直動案内装置１０と、第１直動案内装置１０と平行で所定の間隔を離して被取付部に固定された第２直動案内装置１１と、第１直動案内装置１０と第２直動案内装置１１との中間位置で、両直動案内装置と平行に配置され、サポート軸受１２ａ、１２ｂによって被取付部に支持されたボールねじ装置１３と、第１直動案内装置１０、第２直動案内装置１１、及び、ボールねじ装置１３によって支持されたテーブル１４と、からなる。
【００２５】
第１直動案内装置１０、第２直動案内装置１１は、それぞれ、被取付部に固定された案内レール１０ａ、１１ａと、不図示の転動体を介して案内レール１０ａ、１１ａに滑走可能に取り付けられたスライダ１０ｂ、１０ｃ、１１ｂ、１１ｃと、からなる。
【００２６】
ボールねじ装置１３は、サポート軸受１２ａ、１２ｂによって回転可能に支持されたねじ軸１３ａと、不図示のボールを介してねじ軸１３ａに対して相対的に螺旋運動可能に取り付けられたナット１３ｂと、からなる。
【００２７】
テーブル１４は、スライダ１０ｂ、１０ｃ、１１ｂ、１１ｃ、ナット１３ｂに支持されており、ねじ軸１３ａを不図示の駆動装置によって回転させ、ナット１３ｂを軸方向に動かすことにより、軸方向に移動する。
【００２８】
図１に示した本願の実施形態に係る振動センサユニット１００は、テーブル１４上の任意の場所に取り付けることができる。振動センサユニット１００をテーブル１４に取り付ける向きは、上下はそのままで、図１の左右方向が直動テーブル装置２００のテーブル１４の移動方向と平行になるようにする。
【００２９】
上記のように振動センサユニット１００を直動テーブル装置２００に取付けた場合、図１に示す振動センサユニット１００の右側に記載した白抜きの両矢印の方向、即ち上下方向が、第１、第２直動案内装置１０、１１の検出対象である振動方向となる。
【００３０】
図１に示す振動センサユニット１００は、電磁石７に電圧が印加されていない第１の状態を示している。この第１の状態では、回転部８は、重力によって回転軸３を中心として時計回りに回転する力と、磁石６と筐体２の一部（第１の磁性部）とが引き合う力とによって、回転軸３を中心として時計周りに回転する力を受けている。これに対し、第２収容部２ｂの電磁石７側の鉛直平面は、磁石６が固定されたＬ字型部材４の平板部と面接触して、回転部８がそれ以上回転しないように対抗している。これにより、回転部８は、テーブル１４の移動に関わらず、その位置を維持することができる。このとき、振動センサ５の検出方向は、図１の振動センサ５内で示す両矢印の方向、即ち、上下方向であるため、振動センサ５は、第１、第２直動案内装置１０、１１の検出すべき振動を検出することができる。
【００３１】
一方、ボールねじ装置１３及びサポート軸受１２ａ、１２ｂの検出すべき振動方向は、ねじ軸１３ａの軸方向である。そこで、これらの振動を検出する場合には、電磁石７に電圧を印加し、磁石６を反発させることにより、回転軸３を中心として、回転部８を半時計周りに９０°回転させる。
【００３２】
図３は、本願の実施形態に係る振動センサユニットの電磁石に電圧を印加した状態（第２の状態）の内部構造を模式的に示す正面図である。
【００３３】
この第２の状態においても、回転部８は、重力により回転軸３を中心として時計回りに回転する力を受けているが、電磁石７付近に位置するＬ字型部材４の一部（第２の磁性部）と電磁石７とが引き合うことにより反時計回りに回転する力を受け、Ｌ字型部材４が第２収容部２ｂのうち電磁石７側の側面に接触した状態で一時的に固定される。
【００３４】
図３において、振動センサユニット１００の下側に記載されている白抜きの両矢印が、ボールねじ装置１３とサポート軸受１２ａ、１２ｂの検出すべき振動方向であるため、振動センサ５の振動の検出方向と一致して、振動センサ５は当該振動を検出できるようになる。
【００３５】
第１、第２直動案内装置１０、１１の振動を再度検出する場合には、電磁石７への電圧の印加を停止すれば、回転部８は重力によって回転軸３を中心として時計回りに回転し、磁石６と筐体２とが引き合って図１に示す状態に戻る。
【００３６】
次に、振動検出方向が１軸の振動センサを用いた振動センサユニット１００が上述のように作動し、振動方向が約９０°異なる振動を検出するための詳細な構成について説明する。
【００３７】
まず、図１に示す電磁石７に電圧を印加していない第１の状態と、図３に示す電磁石に電圧を印加した第２の状態とで、振動センサ５の振動の検出方向が９０°異なるように構成しなければならない。このため、本実施形態においては、振動センサ５を９０°の角度を持ったＬ字型部材４の内側に固定し、Ｌ字型部材４が回転軸３を中心として両方向に回転したときに、Ｌ字型部材４の外側、即ち、２７０°の角を成す側の２つの平面が、それぞれ、第２収容部２ｂのうち同一平面上の面を形成した側面に面接触するように構成している。
【００３８】
Ｌ字型部材４が回転軸３を中心として回転するとき、Ｌ字型部材４の角部は、上記同一平面上の面よりも電磁石７側に膨らむように動くため、第２収容部２ｂは、Ｌ字型部材４の角部との干渉を防ぐため、電磁石７側に向かって凹んだ凹部２ｃを有している。
【００３９】
また、図３に示す第２の状態において、回転部８は重力に逆らってこの状態を維持しなければならない。そこで、電磁石７とＬ字型部材４との引き合いによって生じる半時計周りの回転力が、重力によって生じる時計回りの回転力よりも十分に大きくなるように構成している。つまり、電磁石７を回転軸３よりも上方にまで及ぶ高さを有するものにすると共に、電磁石７の磁力が回転部８の位置を維持するのに十分に大きい半時計周りの回転力を得られるように設定している。
【００４０】
さらに、回転部８は、図３に示す状態から図１に示す状態まで、重力によって戻るため、重力が回転軸３を中心として回転部８に時計回りの回転力を与える構成としている。つまり、回転軸３は、回転部８の重心を通る鉛直線よりも電磁石７側に配置されている。
【００４１】
以上に説明した本願の実施形態に係る振動センサユニットによれば、直動テーブル装置を構成するボールねじ装置、サポート軸受及び直動案内装置の異常検出に用いる振動センサにかかるコストの抑制を図ることができる。すなわち、１軸の振動センサを９０°回転させることができるように構成することで、１軸の振動センサを１つ設けるだけで、直動テーブル装置を構成するボールねじ装置、サポート軸受及び直動案内装置の異常検出を行うことができる。
【００４２】
なお、本願発明の理解を助けるために具体的な実施形態を挙げて説明したが、本願発明は、上記実施形態に係る振動センサユニットに限られず、種々の変更、改良が可能である。
【００４３】
例えば、振動センサ５が検出する振動方向は、第１の状態において水平方向としてボールねじ装置１３及びサポート軸受１２ａ、１２ｂの振動を検出し、第２の状態において鉛直方向として直動案内装置１０、１１の振動を検出するように構成してもよい。
【００４４】
また、Ｌ字型部材の代わりに、枠型部材など、他の形状のものを用いることができる。
【００４５】
振動センサの検出方向と検出すべき振動の方向は、全く同じ方向である事が好ましいが、全く同じ方向でなくとも、異常を検出できる範囲にあればよい。したがって、回転部８の回転角度も９０°に限らず、多少前後しても良い。
【００４６】
振動センサユニット１００を用いることができる直動テーブル装置は、図４に挙げた直動テーブル装置１３に限られず、ボールねじ装置と直動案内装置とを有する直動テーブル装置であれば、あらゆるものに用いることができる。
【符号の説明】
【００４７】
２      筐体
２ａ    第１収容部
２ｂ    第２収容部
２ｃ    凹部
３      回転軸
４      Ｌ字型部材
５      振動センサ
６      磁石
７      電磁石
８      回転部
１０    第１直動案内装置
１０ａ  案内レール
１０ｂ、１０ｃ  スライダ
１１    第２直動案内装置
１１ａ  案内レール
１１ｂ、１１ｃ  スライダ
１２ａ、１２ｂ  サポート軸受
１３    ボールねじ装置
１３ａ  ねじ軸
１３ｂ  ナット
１４    テーブル
１００  振動センサユニット
２００  直動テーブル装置
【図１】
2016001149.tif 000003
【図２】
2016001149.tif 000004
【図３】
2016001149.tif 000005
【図４】
2016001149.tif 000006