CN101010578B - 状态检测装置、状态检测方法、状态显示装置及状态显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的状态检测装置包括:AE传感器(1)和信号处理部(4),所述AE传感器(1)检测在LM系统中所含有的多个滚珠自转并在循环部内公转时弹性产生的AE波,并生成检测信号(Sae),所述信号处理部(4)基于检测信号(Sae)生成显示AE波的强度的第1参量,并且基于检测信号(Sae),仅对检测信号(Sae)中在时间上连续检测出的检测信号(Sae)加权而生成第2参量,进而基于检测信号(Sae),仅对检测信号(Sae)中与滚珠的运动对应地在时间上不连续检测出的检测信号(Sae)加权而生成第3参量,采用第1参量、第2参量、第3参量的某一个判定LM系统的工作状态的内容,因此能够预知LM系统中的故障发生,并且LM系统的使用者的保养性提高,进而能够实现其长寿命化以及采用LM系统制造的装置或设备的品质提高。
Description
技术领域
本发明属于状态检测装置和状态检测方法以及状态检测用程序和信息记录介质的技术领域,更详细地说,属于检测线性滚动导引装置的工作中的该线性滚动导引装置的工作状态的状态检测装置和状态检测方法以及用于该工作状态检测的状态检测用程序和能够由计算机读取该状态检测用程序的信息记录介质的技术领域。
而且,本发明属于状态显示装置和状态显示方法以及状态显示用程序和信息记录介质的技术领域,更详细地说,属于显示线性滚动导引装置的工作中的该线性滚动导引装置的工作状态的状态显示装置和状态显示方法以及用于该工作状态显示的状态显示用程序和能够由计算机读取该状态显示用程序的信息记录介质的技术领域。
背景技术
以往,包括导轨,在该导轨上沿着其长度方向移动的移动块,以及夹在该导轨与该移动块之间、其自身旋转(自转)且循环(公转)、使该移动块高精度地移动的多个滚珠(滚动体)的所谓线性滚动导引装置被广泛应用,具体地说,应用范围大到工作机械的工作台的三维运动,支撑钟摆式电气列车中的钟摆运动的部件,进而建筑物的抗震结构。另外,作为该线性滚动导引装置,除了上述的移动块和导轨构成的装置之外,还有被称为丝杠的装置。
而且,随着这种应用范围的扩大,对线性滚动导引装置中的故障预防的要求也越来越高,因此对工作状态的诊断法也有高精度的要求。
在此,作为除了线性滚动导引装置之外的现有的一般机械系统(例如包括滚珠轴承的旋转用滚动轴承装置等)中的工作状态的诊断方法,有监视其机械系统中的振动的产生状态、进行工作状态的诊断的振动检测法,通过取出其机械系统中所使用的润滑油评价其性质而进行工作状态的诊断的油评价法,检测在其机械系统内经由润滑油驱动的部件之间的电阻、进行工作状态的诊断的电阻法,或者采用热电耦检测在其机械系统内经由润滑油驱动的部件的温度、进行工作状态的诊断的温度测定法等。
但是,在将这些诊断方法应用到线性滚动导引装置中的情况下存在以下的问题。
即,在采用振动检测法的情况下,由于线性滚动导引装置中作为滚动体的滚珠一边自转一边在循环部内公转,所以存在振动的产生源较多,不能够正确的检测出原本应检测出的因上述工作状态的异常而引起的振动的问题。
而且,在采用油评价法的情况下,要将作为诊断对象的线性滚动导引装置中使用前的润滑油和使用后的润滑油分别从其装置自身取出进行检查,在得出诊断结果之前要有额外的时间,并且要使线性滚动导引装置自身暂时停止,以进行润滑油的取出作业,所以存在工作效率降低的问题。
另外,在采用电阻法和温度测定法的情况下,均存在相对于电气杂音脆弱、并且在上述移动块的移动速度较慢时有不能测定的情况的问题。
因此,以往,实时正确地诊断线性滚动导引装置的工作状态是困难的。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的,其课题是提供一种状态检测装置和状态检测方法以及用于该工作状态检测的状态检测用程序和能够由计算机读取记录了该状态检测用程序的信息记录介质。通过实时正确地检测线性滚动导引装置的工作状态能够预知该线性滚动导引装置中的故障发生,并且提高该线性滚动导引装置的使用者的保养性,进而可提高其寿命和组装了该线性滚动导引装置的装置或设备的性能保证及其品质。
另外,本发明还提供一种状态显示装置和状态显示方法以及用于该工作状态显示的状态显示用程序和能够由计算机读取记录了该状态显示用程序的信息记录介质。通过实时正确地检测线性滚动导引装置的工作状态能够预知该线性滚动导引装置中的故障发生,并且提高该线性滚动导引装置的使用者的保养性,进而可提高其寿命和组装了该线性滚动导引装置的装置或设备的性能保证及其品质。
为了解决上述问题,本发明的技术方案1提供是一种检测线性滚动导引装置中当前的工作状态的状态检测装置,包括:AE(声波发射,Acoustic Emission)传感器等检测机构,检测在所述线性滚动导引装置中所含有的多个滚动体自转并在循环部内公转时至少因该线性滚动导引装置中所含有的滚动面与所述滚动体的碰撞,该滚动面与该滚动体在接触部上的滑动,或者该滚动体彼此的碰撞或该滚动体彼此在接触部上的滑动,或者在所述滚动体与所述滚动面的至少某一个上产生的裂纹而弹性产生的波动,并生成与该检测出的波动相对应的电气检测信号;第1生成机构,基于所述生成的检测信号,生成显示所述波动的强度的第1参量;判定机构,在所述生成的第1参量的值小于对该第1参量预先设定的第1阈值的值时,判定所述工作状态为正常。
因此,由于生成显示因线性滚动导引装置的工作而弹性产生的所述波动的强度的第1参量,在其值小于第1阈值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为正常,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出其工作状态是否正常。
为了解决上述问题,本发明的技术方案2是在技术方案1所述的状态检测装置中,还包括:第2生成机构,基于所述生成的检测信号,仅对该检测信号中在时间上连续检测出的该检测信号加权而生成第2参量;第3生成机构,基于所述生成的检测信号,仅对该检测信号中与所述滚动体的运动对应地在时间上不连续检测出的该检测信号加权而生成第3参量;所述判定机构在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值时,采用所述第2参量或所述第3参量中的至少某一个进行所述内容的判定。
因此,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值时,采用与第1参量不同的第2参量或第3参量判定工作状态的内容,所以能够更详细地判定并检测工作状态的具体内容。
为了解决上述问题,本发明的技术方案3是在技术方案2所述的状态检测装置中,所述第1参量P1是在对所述检测信号进行抽样而获得的计量值为Xi,该计量值的总数为N个时,由式[1]给出的参量;
所述第2参量P2是在所述检测机构中最大输入范围为常数K(伏)时,由式[2]给出的参量;
所述第3参量P3是在用于所述计量值的抽出数为M个时,由式[3]给出的参量。
因此,由于第1参量P1是由[式4]给出的参量,
第2参量P2是由[式5]给出的参量,
第3参量P3是由[式6]给出的参量,
所以能够更加正确地检测工作状态的具体内容。
为了解决上述问题,本发明的技术方案4是在技术方案2或3所述的状态检测装置中,所述判定机构在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值、所述生成的第2参量的值为对该第2参量预先设定的第2阈值以上的值、并且所述生成的第3参量的值为小于对该第3参量预先设定的第3阈值的值时,判定所述工作状态为润滑不良状态。
因此,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值、第2参量的值为第2阈值以上的值、并且第3参量的值为小于第3阈值的值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为润滑不良状态,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出该工作状态是否为润滑不良状态。
为了解决上述问题,本发明的技术方案5是在技术方案2或3所述的状态检测装置中,所述判定机构在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值、所述生成的第2参量的值为对该第2参量预先设定的第2阈值以上的值、并且所述生成的第3参量的值为对该第3参量预先设定的第3阈值以上的值时,判定所述工作状态为在所述循环部内混入了润滑剂以外的液体的工作状态。
因此,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值、第2参量的值为第2阈值以上的值、并且第3参量的值第3阈值以上的值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为在循环部内混入了润滑剂以外的液体的工作状态,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出是否为混入了润滑剂以外的液体的状态。
为了解决上述问题,本发明的技术方案6是在技术方案2或3所述的状态检测装置中,所述判定机构在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值、所述生成的第2参量的值为小于对该第2参量预先设定的第2阈值的值、并且所述生成的第3参量的值为对该第3参量预先设定的第3阈值以上的值时,判定所述工作状态为在所述滚动面或所述滚动体的至少某一个上产生了裂纹的工作状态。
因此,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值、第2参量的值为小于第2阈值的值、并且第3参量的值为第3阈值以上的值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为在滚动面或滚动体的至少某一个上产生了裂纹的工作状态,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出是否在滚动面或滚动体的至少某一个上产生了裂纹。
为了解决上述问题,本发明的技术方案7是在技术方案1至6中任一项所述的状态检测装置中,还包括告知机构,告知所述判定机构所判定的某一种所述工作状态。
因此,由于通过告知机构告知判定结果,所以线性滚动导引装置的使用者能够立即具体地识别其工作状态的内容。
为了解决上述问题,本发明的技术方案8是一种检测线性滚动导引装置中当前的工作状态的状态检测方法,包括:检测工序,检测在所述线性滚动导引装置中所含有的多个滚动体自转并在循环部内公转时至少因该线性滚动导引装置中所含有的滚动面与所述滚动体的碰撞,该滚动面与该滚动体在接触部上的滑动,或者该滚动体彼此的碰撞或该滚动体彼此在接触部上的滑动,或者在所述滚动体与所述滚动面的至少某一个上产生的裂纹而弹性产生的波动,并生成与该检测出的波动相对应的电气检测信号;第1生成工序,基于所述生成的检测信号,生成显示所述波动的强度的第1参量;判定工序,在所述生成的第1参量的值小于对该第1参量预先设定的第1阈值的值时,判定所述工作状态为正常。
因此,由于生成显示因线性滚动导引装置的工作而弹性产生的所述波动的强度的第1参量,在其值小于第1阈值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为正常,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出其工作状态是否正常。
为了解决上述问题,本发明的技术方案9是在技术方案8所述的状态检测方法中,还包括:第2生成工序,基于所述生成的检测信号,仅对该检测信号中在时间上连续检测出的该检测信号加权而生成第2参量;第3生成工序,基于所述生成的检测信号,仅对该检测信号中与所述滚动体的运动对应地在时间上不连续检测出的该检测信号加权而生成第3参量;在所述判定工序中,在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值时,进行采用了所述第2参量或所述第3参量中的至少某一个的所述内容的判定。
因此,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值时,采用与第1参量不同的第2参量或第3参量判定工作状态的内容,所以能够更详细地判定并检测工作状态的具体内容。
为了解决上述问题,本发明的技术方案10是在技术方案9所述的状态检测方法中,所述第1参量P1是在对所述检测信号进行抽样而获得的计量值为Xi,该计量值的总数为N个时,由式[7]给出的参量;
所述第2参量P2是在所述检测机构中最大输入范围为常数K(伏)时,由式[8]给出的参量;
所述第3参量P3是在用于所述计量值的抽出数为M个时,由式[9]给出的参量。
因此,由于第1参量P1是由[式10]给出的参量,
第2参量P2是由[式11]给出的参量,
第3参量P3是由[式12]给出的参量,
所以能够更加正确地检测工作状态的具体内容。
为了解决上述问题,本发明的技术方案11是在技术方案9或10所述的状态检测方法中,在所述判定工序中,在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值、所述生成的第2参量的值为对该第2参量预先设定的第2阈值以上的值、并且所述生成的第3参量的值为小于对该第3参量预先设定的第3阈值的值时,判定所述工作状态为润滑不良状态。
因此,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值、第2参量的值为第2阈值以上的值、并且第3参量的值为小于第3阈值的值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为润滑不良状态,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出该工作状态是否为润滑不良状态。
为了解决上述问题,本发明的技术方案12是在技术方案9或10所述的状态检测方法中,在所述判定工序中,在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值、所述生成的第2参量的值为对该第2参量预先设定的第2阈值以上的值、并且所述生成的第3参量的值为对该第3参量预先设定的第3阈值以上的值时,判定所述工作状态为在所述循环部内混入了润滑剂以外的液体的工作状态。
因此,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值、第2参量的值为第2阈值以上的值、并且第3参量的值第3阈值以上的值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为在循环部内混入了润滑剂以外的液体的工作状态,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出是否为混入了润滑剂以外的液体的状态。
为了解决上述问题,本发明的技术方案13是在技术方案9或10所述的状态检测方法中,在所述判定工序中,在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值、所述生成的第2参量的值为小于对该第2参量预先设定的第2阈值的值、并且所述生成的第3参量的值为对该第3参量预先设定的第3阈值以上的值时,判定所述工作状态为在所述滚动面或所述滚动体的至少某一个上产生了裂纹的工作状态。
因此,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值、第2参量的值为小于第2阈值的值、并且第3参量的值为第3阈值以上的值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为在滚动面或滚动体的至少某一个上产生了裂纹的工作状态,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出是否在滚动面或滚动体的至少某一个上产生了裂纹。
为了解决上述问题,本发明的技术方案14是在技术方案8至13中任一项所述的状态检测方法中,还包括告知工序,告知在所述判定工序中所判定的某一种所述工作状态。
因此,由于在告知工序中告知判定结果,所以线性滚动导引装置的使用者能够立即具体地识别其工作状态的内容。
为了解决上述问题,本发明的技术方案15是一种状态检测用程序,使在检测线性滚动导引装置中当前的工作状态的状态检测装置中所含有的计算机作为下述机构发挥功能:检测机构,检测在所述线性滚动导引装置中所含有的多个滚动体自转并在循环部内公转时至少因该线性滚动导引装置中所含有的滚动面与所述滚动体的碰撞,该滚动面与该滚动体在接触部上的滑动,或者该滚动体彼此的碰撞或该滚动体彼此在接触部上的滑动,或者在所述滚动体与所述滚动面的至少某一个上产生的裂纹而弹性产生的波动,并生成与该检测出的波动相对应的电气检测信号;第1生成机构,基于所述生成的检测信号,生成显示所述波动的强度的第1参量;第2生成机构,基于所述生成的检测信号,仅对该检测信号中在时间上连续检测出的该检测信号加权而生成第2参量;第3生成机构,基于所述生成的检测信号,仅对该检测信号中与所述滚动体的运动对应在时间上不连续检测出的该检测信号加权而生成第3参量;判定机构,采用所述生成的第1参量、第2参量、第3参量中的至少某一个,判定所述工作状态的内容。
因此,由于使计算机以采用第1参量、第2参量、第3参量中的至少某一个判定线性滚动导引装置的工作状态的内容的方式发挥功能,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出其工作状态的内容。
为了解决上述问题,本发明的技术方案16是技术方案15所述的状态检测用程序记录成能够由所述计算机读取。
因此,由于通过由计算机读出并实行该状态检测用程序,使计算机以采用第1参量、第2参量、第3参量中的至少某一个判定线性滚动导引装置的工作状态的内容的方式发挥功能,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出其工作状态的内容。
为了解决上述问题,本发明的技术方案17是一种显示线性滚动导引装置中当前的工作状态的状态显示装置,包括:AE(声波发射,Acoustic Emission)传感器等检测机构,检测在所述线性滚动导引装置中所含有的多个滚动体自转并在循环部内公转时至少因该线性滚动导引装置中所含有的滚动面与所述滚动体的碰撞,该滚动面与该滚动体在接触部上的滑动,或者该滚动体彼此的碰撞或该滚动体彼此在接触部上的滑动,或者在所述滚动体与所述滚动面的至少某一个上产生的裂纹而弹性产生的波动,并生成与该检测出的波动相对应的电气检测信号;抽样机构,对所述生成的检测信号进行抽样,生成检测数据;第1生成机构,基于由在预先设定的检测时间内所获得的多个所述检测数据构成的检测数据组内所包含的各所述检测数据,对于与不同的所述检测时间相对应的多个所述检测数据组的每一个,进行生成仅对与所述生成的检测信号中在时间上连续检测出的该检测信号相对应的所述检测数据加权后的第1参量;第2生成机构,基于在所述检测数据组内所包含的各所述检测数据,对于与不同的所述检测时间相对应的多个所述检测数据组的每一个,进行生成仅对所述生成的检测信号中与所述滚动体的运动对应地在时间上不连续检测出的该检测信号相对应的所述检测数据加权后的第2参量;显示控制机构,将对于各所述检测数据组的每一个进行将一个所述检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个所述检测数据组求出的所述的1参量的值以及所述第2参量的值、并以第1轴作为第1参量的值、以第2轴作为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线显示在显示机构上。
因此,由于显示对于各检测数据组的每一个进行将一个检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个检测数据组求出的第1参量的值以及第2参量的值、并以第1轴作为第1参量的值、以第2轴作为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线,所以使用线性滚动导引装置的使用者能够能够识别该线性滚动导引装置当前的工作状态。
为了解决上述问题,本发明的技术方案18是在技术方案17所述的状态显示装置中,所述第1参量P2是在各所述检测数据的值为Xi,对应的所述检测数据组内所包含的所述检测数据的总数为N个,所述检测机构中最大输入范围为常数K(伏)时,由式[13]给出的参量;
所述第2参量P3是在用于所述检测数据的抽出数为M个时,由式[14]给出的参量。
因此,由于第1参量P2是由[式15]给出的参量,
第2参量P3是由[式16]给出的参量,
所以能够更加正确地检测工作状态的具体内容。
为了解决上述问题,本发明的技术方案19是一种显示线性滚动导引装置中当前的工作状态的状态显示方法,包括:检测工序,检测在所述线性滚动导引装置中所含有的多个滚动体自转并在循环部内公转时至少因该线性滚动导引装置中所含有的滚动面与所述滚动体的碰撞,该滚动面与该滚动体在接触部上的滑动,或者该滚动体彼此的碰撞或该滚动体彼此在接触部上的滑动,或者在所述滚动体与所述滚动面的至少某一个上产生的裂纹而弹性产生的波动,并生成与该检测出的波动相对应的电气检测信号;抽样工序,对所述生成的检测信号进行抽样,生成检测数据;第1生成工序,基于由在预先设定的检测时间内所获得的多个所述检测数据构成的检测数据组内所包含的各所述检测数据,对于与不同的所述检测时间相对应的多个所述检测数据组的每一个,进行生成仅对与所述生成的检测信号中在时间上连续检测出的该检测信号相对应的所述检测数据加权后的第1参量。第2生成工序,基于在所述检测数据组内所包含的各所述检测数据,对于与不同的所述检测时间相对应的多个所述检测数据组的每一个,进行生成仅对与所述生成的检测信号中与所述滚动体的运动对应地在时间上不连续检测出的该检测信号相对应的所述检测数据加权后的第2参量;显示控制工序,将对于各所述检测数据组的每一个进行将一个所述检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个所述检测数据组求出的所述的1参量的值以及所述第2参量的值、并以第1轴作为第1参量的值、以第2轴作为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线显示在显示机构上。
因此,由于显示对于各检测数据组的每一个进行将一个检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个检测数据组求出的第1参量的值以及第2参量的值、并以第1轴作为第1参量的值、以第2轴作为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线,所以使用线性滚动导引装置的使用者能够能够识别该线性滚动导引装置当前的工作状态。
为了解决上述问题,本发明的技术方案20是在技术方案19所述的状态显示方法中,所述第1参量P2是各所述检测数据的值为Xi,对应的所述检测数据组内所包含的所述检测数据的总数为N个,所述检测机构中最大输入范围为常数K(伏)时,由式[17]给出的参量;
所述第2参量P3是在用于所述检测数据的抽出数为M个时,由式[18]给出的参量。
因此,由于第1参量P2是由[式19]给出的参量,
第2参量P3是由[式20]给出的参量,
所以能够更加正确地检测工作状态的具体内容。
为了解决上述问题,本发明的技术方案21是一种状态显示用程序,使在显示线性滚动导引装置中当前的工作状态的状态显示装置中所含有的计算机作为下述机构发挥功能:检测机构,检测在所述线性滚动导引装置中所含有的多个滚动体自转并在循环部内公转时至少因该线性滚动导引装置中所含有的滚动面与所述滚动体的碰撞,该滚动面与该滚动体在接触部上的滑动,或者该滚动体彼此的碰撞或该滚动体彼此在接触部上的滑动,或者在所述滚动体与所述滚动面的至少某一个上产生的裂纹而弹性产生的波动,并生成与该检测出的波动相对应的电气检测信号;抽样机构,对所述生成的检测信号进行抽样,生成检测数据;第1生成机构,基于由在预先设定的检测时间内所获得的多个所述检测数据构成的检测数据组内所包含的各所述检测数据,对于与不同的所述检测时间相对应的多个所述检测数据组的每一个,进行生成仅对与所述生成的检测信号中在时间上连续检测出的该检测信号相对应的所述检测数据加权后的第1参量;第2生成机构,基于在所述检测数据组内所包含的各所述检测数据,对于与不同的所述检测时间相对应的多个所述检测数据组的每一个,进行生成仅对与所述生成的检测信号中与所述滚动体的运动对应地在时间上不连续检测出的该检测信号相对应的所述检测数据加权后的第2参量;显示控制机构,将对于各所述检测数据组的每一个进行将一个所述检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个所述检测数据组求出的所述的1参量的值以及所述第2参量的值、并以第1轴为第1参量的值、以第2轴为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线显示在显示机构上。
因此,由于使计算机以显示对于各检测数据组的每一个进行将一个检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个检测数据组求出的第1参量的值以及第2参量的值、并以第1轴作为第1参量的值、以第2轴作为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线的方式发挥功能,所以使用线性滚动导引装置的使用者能够能够识别该线性滚动导引装置当前的工作状态。
为了解决上述问题,本发明的技术方案22是技术方案21所述的状态显示用程序记录成能够由所述计算机读取。
因此,由于通过由计算机读出并实行该状态显示用程序,使该计算机以显示对于各检测数据组的每一个进行将一个检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个检测数据组求出的第1参量的值以及第2参量的值、并以第1轴作为第1参量的值、以第2轴作为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线的方式发挥功能,所以使用线性滚动导引装置的使用者能够能够识别该线性滚动导引装置当前的工作状态。
根据本发明的技术方案1,由于生成显示因线性滚动导引装置的工作而弹性产生的所述波动的强度的第1参量,在其值小于第1阈值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为正常,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出其工作状态是否正常。
因此,能够预知线性滚动导引装置中的故障发生,该线性滚动导引装置的使用者的保养性提高,并且能够实现其长寿命化以及采用该线性滚动导引装置制造的装置或设备的品质提高。
根据本发明的技术方案2,除了技术方案1的效果之外,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值时,采用与第1参量不同的第2参量或第3参量判定工作状态的内容,所以能够更详细地判定并检测工作状态的具体内容。
根据本发明的技术方案3,除了技术方案2的效果之外,由于第1参量P1是由[式21]给出的参量,
第2参量P2是由[式22]给出的参量,
第3参量P3是由[式23]给出的参量,
所以能够更加正确地检测工作状态的具体内容。
根据本发明的技术方案4,除了技术方案2或3的效果之外,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值、第2参量的值为第2阈值以上的值、并且第3参量的值为小于第3阈值的值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为润滑不良状态,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出该工作状态是否为润滑不良状态。
根据本发明的技术方案5,除了技术方案2或3的效果之外,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值、第2参量的值为第2阈值以上的值、并且第3参量的值第3阈值以上的值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为在循环部内混入了润滑剂以外的液体的工作状态,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出是否为混入了润滑剂以外的液体的状态。
根据本发明的技术方案6,除了技术方案2或3的效果之外,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值、第2参量的值为小于第2阈值的值、并且第3参量的值为第3阈值以上的值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为在滚动面或滚动体的至少某一个上产生了裂纹的工作状态,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出是否在滚动面或滚动体的至少某一个上产生了裂纹。
根据本发明的技术方案7,除了技术方案1至6的效果之外,由于通过告知机构告知判定结果,所以线性滚动导引装置的使用者能够立即具体地识别其工作状态的内容。
根据本发明的技术方案8,由于生成显示因线性滚动导引装置的工作而弹性产生的所述波动的强度的第1参量,在其值小于第1阈值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为正常,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出其工作状态是否正常。
因此,因此,能够预知线性滚动导引装置中的故障发生,该线性滚动导引装置的使用者的保养性提高,并且能够实现其长寿命化以及采用该线性滚动导引装置制造的装置或设备的品质提高。
根据本发明的技术方案9,除了技术方案8的效果之外,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值时,采用与第1参量不同的第2参量或第3参量判定工作状态的内容,所以能够更详细地判定并检测工作状态的具体内容。
根据本发明的技术方案10,除了技术方案9的效果之外由于第1参量P1是由[式24]给出的参量,
第2参量P2是由[式25]给出的参量,
第3参量P3是由[式26]给出的参量,
所以能够更加正确地检测工作状态的具体内容。
根据本发明的技术方案11,除了技术方案9或10的效果之外,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值、第2参量的值为第2阈值以上的值、并且第3参量的值为小于第3阈值的值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为润滑不良状态,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出该工作状态是否为润滑不良状态。
根据本发明的技术方案12,除了技术方案9或10的效果之外,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值、第2参量的值为第2阈值以上的值、并且第3参量的值第3阈值以上的值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为在循环部内混入了润滑剂以外的液体的工作状态,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出是否为混入了润滑剂以外的液体的状态。
根据本发明的技术方案13,除了技术方案9或10的效果之外,由于在第1参量的值为第1阈值以上的值、第2参量的值为小于第2阈值的值、并且第3参量的值为第3阈值以上的值时,判定线性滚动导引装置的工作状态为在滚动面或滚动体的至少某一个上产生了裂纹的工作状态,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出是否在滚动面或滚动体的至少某一个上产生了裂纹。
根据本发明的技术方案14,除了技术方案8至13的效果之外,由于在告知工序中告知判定结果,所以线性滚动导引装置的使用者能够立即具体地识别其工作状态的内容。
根据本发明的技术方案15,由于使计算机以采用第1参量、第2参量、第3参量中的至少某一个判定线性滚动导引装置的工作状态的内容的方式发挥功能,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出其工作状态的内容。
因此,能够预知线性滚动导引装置中的故障发生,该线性滚动导引装置的使用者的保养性提高,并且能够实现其长寿命化以及采用该线性滚动导引装置制造的装置或设备的品质提高。
根据本发明的技术方案16,由于通过由计算机读出并实行技术方案15所述的状态检测用程序,使计算机以采用第1参量、第2参量、第3参量中的至少某一个判定线性滚动导引装置的工作状态的内容的方式发挥功能,所以在该线性滚动导引装置的工作中,不必实时地分解该线性滚动导引装置即可排除该工作所引起的振动或外部驱动装置所引起的振动等的影响,检测出其工作状态的内容。
因此,能够预知线性滚动导引装置中的故障发生,该线性滚动导引装置的使用者的保养性提高,并且能够实现其长寿命化以及采用该线性滚动导引装置制造的装置或设备的品质提高。
根据本发明的技术方案17,由于显示对于各检测数据组的每一个进行将一个检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个检测数据组求出的第1参量的值以及第2参量的值、并以第1轴作为第1参量的值、以第2轴作为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线,所以使用线性滚动导引装置的使用者能够能够识别该线性滚动导引装置当前的工作状态。
因此,能够预知线性滚动导引装置中的故障发生,该线性滚动导引装置的使用者的保养性提高,并且能够实现其长寿命化以及采用该线性滚动导引装置制造的装置或设备的品质提高。
根据本发明的技术方案18,除了技术方案17的效果之外,由于第1参量P2是由[式27]给出的参量,
第2参量P3是由[式28]给出的参量,
所以能够更加正确地检测工作状态的具体内容。
根据本发明的技术方案19,由于显示对于各检测数据组的每一个进行将一个检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个检测数据组求出的第1参量的值以及第2参量的值、并以第1轴作为第1参量的值、以第2轴作为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线,所以使用线性滚动导引装置的使用者能够能够识别该线性滚动导引装置当前的工作状态。
因此,能够预知线性滚动导引装置中的故障发生,该线性滚动导引装置的使用者的保养性提高,并且能够实现其长寿命化以及采用该线性滚动导引装置制造的装置或设备的品质提高。
根据本发明的技术方案20,除了技术方案19的效果之外,由于第1参量P2是由[式29]给出的参量,
第2参量P3是由[式30]给出的参量,
所以能够更加正确地检测工作状态的具体内容。
根据本发明的技术方案21,由于使计算机以显示对于各检测数据组的每一个进行将一个检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个检测数据组求出的第1参量的值以及第2参量的值、并以第1轴作为第1参量的值、以第2轴作为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线的方式发挥功能,所以使用线性滚动导引装置的使用者能够能够识别该线性滚动导引装置当前的工作状态。
因此,能够预知线性滚动导引装置中的故障发生,该线性滚动导引装置的使用者的保养性提高,并且能够实现其长寿命化以及采用该线性滚动导引装置制造的装置或设备的品质提高。
根据本发明的技术方案22,除了技术方案21的效果之外,由于通过由计算机读出并实行技术方案21所述的状态显示用程序,使该计算机以显示对于各检测数据组的每一个进行将一个检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个检测数据组求出的第1参量的值以及第2参量的值、并以第1轴作为第1参量的值、以第2轴作为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线的方式发挥功能,所以使用线性滚动导引装置的使用者能够能够识别该线性滚动导引装置当前的工作状态。
因此,能够预知线性滚动导引装置中的故障发生,该线性滚动导引装置的使用者的保养性提高,并且能够实现其长寿命化以及采用该线性滚动导引装置制造的装置或设备的品质提高。
附图说明
图1为说明本发明的原理的附图,(a)和(b)表示第1和第2实施方式所涉及的扩张AE波的发生,(c)是与扩张AE波相对应的包络线检波波形的例子。
图2为表示本发明的原理中的参量与工作状态的关系的曲线图。
图3为表示第1和第2实施方式所涉及的状态检测装置的结构的框图。
图4为表示第1和第2实施方式所涉及的AE传感器的结构的纵向剖视图。
图5为表示第1和第2实施方式所涉及的AE传感器的设置方式的附图(I),(a)为表示包括移动块的LM系统的结构的立体图,(b)为表示在该LM系统中设置AE传感器时的位置的例子的外观侧视图。
图6为包括第1和第2实施方式所涉及的移动块的LM系统的侧视图。
图7为表示第1和第2实施方式所涉及的AE传感器的设置方式的附图(II),(a)为表示包括滚轴丝杠的LM系统的结构的立体图,(b)为表示在该LM系统中设置AE传感器时的位置的例子的外观侧视图。
图8为表示第1实施方式中的工作状态检测处理的流程图。
图9为表示本发明所涉及的实施例的附图(I),(a)和(b)为表示润滑良好、工作状态正常的情况下的标绘例,(c)为表示混入了润滑剂以外的液体的情况下的标绘例。
图10为表示本发明所涉及的第1实施例的附图(II),(a)为表示润滑不良状态的情况下的标绘例,(b)为表示发生了裂纹的状态的情况下的标绘例。
图11为表示第2实施方式中的工作状态检测处理的流程图。
图12为表示本发明所涉及的第2实施例的附图(I),(a)和(b)为表示润滑良好、工作状态正常的情况下的标绘例,(c)为混入了润滑剂以外的液体的情况下的标绘例。
图13为表示本发明所涉及的第2实施例的附图(II),(a)为表示润滑不良状态的情况下的标绘例,(b)为表示发生了裂纹的状态的情况下的标绘例。
附图标记说明
1 AE传感器、2A BPF、2B包络线检波部、2波形整形部、3 A/D转换器、4信号处理部、5显示部、10接触部、11壳体、12、14银蒸镀膜、13压电元件、15外部线、20,LM导轨、21,C移动块、22,43,B滚珠、S状态诊断装置、G滚动面、TR止动器、M诊断图、Sae检测信号、Sw包络线信号、Sdw数字包络线信号、Sdp判定信号
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的优选实施方式加以说明。
另外,以下所说明的实施方式是将本发明用于称为线性滚动导引装置(以下简称为LM(线性运动,Linear Motion)系统,具体地说包括LM引导器、滚珠花键等的线性系统)中的工作状态的检测和诊断的情况下的实施方式。
(I)本发明的原理
首先,在对本发明的实施方式进行具体说明之前,采用图1和图2对本发明的原理加以说明。
如上所述,在研究LM系统的工作状态的诊断方法时,本发明的发明者发现以往一直用于相对于旋转用滚动轴承装置的故障诊断等的所谓AE现象也能够用于该LM系统的工作状态的诊断。
即,本发明的发明者通过试验确认,对于在LM系统中产生的各种异常工作状态(具体地说,是指润滑不良状态,成为发生断裂的原因的裂纹(包含表面裂纹和内部裂纹两种。下同)的状态或者润滑剂中混入了润滑剂以外的液体、润滑不良的状态的某一种。下同)的每一个,产生不同形态的AE现象,从而在产生每一种异常工作状态的情况下产生相互不同的AE波。此时,「润滑状态不良」是指润滑剂自身不足的状态或者该润滑剂的特性劣化的状态。而且,断裂是指作为在LM系统中所含有的滚动体的滚珠表面或者作为其滚珠接触的滚动面的引导表面剥离的现象,润滑剂以外的液体是指例如在使用了本发明所涉及的LM系统的切削装置中所采用的冷却液体(冷却剂)等。
因此,对于该AE现象,以往是定义成「随着固体材料的破坏或变形,弹性能释放而产生音波(AE波)的现象」或者「随着材料内部的塑性变形或裂纹等的发生而产生弹性波的现象」,但本发明的发明者在该基础上确认了虽然在该滚珠表面或引导面上不产生塑性变形或裂纹等,在该滚珠的内部或引导内部也产生裂纹的情况,或者因滚珠与引导面的碰撞而产生AE波。
更具体地说,对于采用了移动块的LM系统的情况,如图1(a)所示,在滚珠B在形成于移动块C内的滚动路径内自转并且公转的情况下,确认了在滚珠B彼此在接触部位R1碰撞时,无负荷状态下的滚珠B在与移动块C的接触部位R2碰撞时,负荷状态的滚珠B与移动块C在接触部位R3接触时,无负荷状态下的滚珠B与滚动面G在接触部位R4接触时,或者无负荷状态下的滚珠B与滚动面G在接触部位R5接触时,均发生AE波。另外,如图(b)所示,在采用了移动块的LM系统的情况下,即使是在其滚动路径内不仅设有滚珠B还设有止动器TR的情况下,在滚珠B在其移动块C内的滚动路径内自转并且公转的情况下,确认了在无负荷状态下的滚珠B与移动块C在接触部位R6碰撞时,负荷状态的滚珠B与移动块C在接触部位R7接触时,无负荷状态下的滚珠B与滚动面G在接触部位R8接触时,或者负荷状态的滚珠B与滚动面G在接触部位R9接触时,均产生AE波。
而且,本发明的发明者发现这种AE波的发生形态因上述的异常工作状态的种类而相互不同。
另外,如上所述,在本发明中,由于是以比按照往定义的AE现象更大范围的AE现象的发生为前提的,所以在以下的说明中,特别将适用于本发明AE现象称为扩张AE现象,将因该扩张AE现象发生的AE波称为扩张AE波。
此时,由于对应于扩张AE波的电气信号具有比LM系统工作时一般发生的振动高的频率,所以例如图1(c)所示,能够通过后述的图3所示的带通滤波器将其从该振动中分离进行检测,这样一来,能够在LM系统的工作中时实时检测其工作状态。
除此之外,本发明的发明者发现,在该工作状态的检测时,通过与采用由上述包络线检波的方法分离的扩张AE波相对应的电气信号,并采用以下所说明的三个参量P1至P3,能够以更加正确且高的可靠性识别LM系统中的具体工作状态的内容。
更具体地说,首先,采用作为对上述电气信号抽样所得到的检测数据的各计量数据,构成以与某一测定期间相对应的N个计量数据作为检测数据组的一个计量数据组。而且,采用包含在其计量数据组的每一个中的各计量数据的值,对于该各计量数据组的每一个,求出以下所示的三个参量P1至P3。另外,在以下的各式中,Xi是各计量数据的值,N是计量数据的总数,K(常数)是后述(图3)的包络线检波部2B中的最大输入范围,M是计量数据内实际用于参量生成而抽出的计量数据的数量。
由于这样求出的各参量P1至P3中参量P1自身比预先通过实验求出的第1阈值TH1小时扩张AE波自身的生成少,所以能够判定LM系统正常地工作。
而且,将与某一测定期间相对应的N个计量数据作为一个计量数据组,采用对于该计量数据组的每一个求出的参量P2的值以及参量P3的值,在将横轴作为参量P2的值、纵轴作为参量P3的值的曲线上将各个计量数据组作为一点进行标绘时,在LM系统的工作状态正常时,各点集中在图2所示的区域A2内,在该工作状态为上述的润滑不良的状态时,各点集中在图2所示的区域A4内,在该工作状态为上述的混入了润滑剂以外的液体、润滑不良的状态时,各点集中在图2所示的区域A3内,进而在该工作状态为发生了上述的裂纹的状态时,各点集中在图2所示的区域A1内。
因此,本发明的发明者对于上述三个参量的每一个,通过实验将工作状态好坏时的边界值定为第1阈值TH1至第3阈值TH3,通过运算其与各参量P1至P3的关系,自动地检测到LM系统的工作状态的具体内容(第1实施方式)。
而且,本发明的发明者首先对于上述参量P1,通过实验将工作状态的好坏时的边界值定为第1阈值TH1,通过运算其与参量P1的关系,自动地检测出LM系统的工作状态是否良好,同时对于上述两个参量P2和P3的每一个,将图2所示的曲线(横轴作为参量P2的值,纵轴作为参量P3的值的曲线)作为后述的诊断图,基于这种显示,该LM系统的使用者能够判定LM系统的工作状态的具体内容(第2实施方式)。
(II)第1实施方式
以下,采用图3至图8对基于上述原理的发明所涉及的第1实施方式加以说明。
另外,图3为表示第1实施方式所涉及的状态诊断装置的构成要素的框图,图4为表示第1实施方式所涉及的检测扩张AE波的传感器的构成要素的纵向剖视图,图5至图7为用于说明本发明所适用的LM系统的附图,图8为在第1实施方式所涉及的状态诊断装置中实行的工作状态的检测处理的流程图。
如图3所示,第1实施方式所涉及的状态诊断装置S由AE传感器1,包含BPF(带通滤波器,Band Pass Filter)2A以及包络线检波部2B的波形整形部2,A/D(模拟/数字,Analog/Digital)转换器3,作为第1生成机构、第2生成机构、第3生成机构、以及判定机构的信号处理部4,由液晶显示器等构成的作为显示机构的显示部5构成。
以下对工作加以说明。
首先,AE传感器1设置在成为诊断对象的LM系统的任意部位,例如导轨的末端部或者作为移动部件的移动块上等,使后述(图4)的接触部与上述某一部位接触地配置。而且,检测因该LM系统的工作而产生的上述扩张AE波,将其变换成作为模拟信号的检测信号Sae向波形整形部2输出。
然后,波形整形部2内的BPF2A将在未图示的放大部中以必要的放大率(具体地说为例如40分贝至60分贝左右)放大后的检测信号Sae除去扩张AE 波以外的频率成分向包络线检波部2B输出。在此,优选地是将作为相对于该BPF2A的检测信号Sae的通过频带、具体地说将使例如100kHz以上、1MHz以下的频率成分通过的BPF作为BPF2A。
而且,包络线检波部2B相对于该检测信号Sae实施包络线检波处理,生成包络线信号Sw,并向A/D转换器3输出。
然后,A/D转换器3将作为模拟信号的包络线信号Sw数字化,生成数字包络线信号Sdw,并向信号处理部4输出。
而且,信号处理部4基于该数字包络线信号Sdw,通过图8所示的后述的工作状态检测处理判定诊断对象的LM系统中当前的工作状态,生成显示其结果的判定信号Sdp,并向显示部5输出。
这样一来,显示部5基于该判定信号Sdp进行显示其内容的显示。通过这种显示,LM系统的使用者能够把握其工作状态。
以下,采用图4至图7对上述AE传感器1的结构以及向作为诊断对象的LM系统上的设置方式进行具体说明。
首先,采用图4对AE传感器1的内部结构加以说明。
如图4所示,AE传感器1整体呈圆筒形状,具体地说,由与LM系统内的导轨LM等接触地配置的接触部10,壳体11,压电元件13,形成在该压电元件13的上表面和下表面上的银蒸镀膜12和14,导通上述检测信号Sae并向波形整形部2输出的外部线15构成。
而且,当在LM系统内产生的扩张AE波经由接触部10和银蒸镀膜14传递到压电元件13时,压电元件13的形状因该扩张AE波而微小地变形,因此在银蒸镀膜12和14之间产生电位差,从而在外部线15上产生上述检测信号Sae。
以下,采用图5至图7对具备图4所示的内部结构的AE传感器1向LM系统上的设置方式加以说明。另外,图5和图6为表示将AE传感器1设置在作为诊断对象的LM系统采用了移动块的LM系统的中的情况下其方式的附图,图7为表示将AE传感器1设置在作为诊断对象的LM系统采用了所谓滚珠丝杠的LM系统中的情况下其方式的附图。
首先,采用图5和图6对将AE传感器1设置在采用移动块的LM系统中的情况加以说明。
图5(a)所示的LM系统由形成有使后述的滚珠22沿着长度方向滚动的滚珠滚动槽20a和20b的导轨20,经由多个上述的滚珠22卡合在该导轨20上并在其内部具备滚珠22的无限循环路径的移动块21,以及安装在该移动块21的移动方向的前后两端面上并且紧密贴合在导轨20的上表面与两侧面上的密封部件23构成,随着滚珠22的循环,上述移动块21在导轨20上往返移动。
如这些附图所示,上述导轨20形成为截面大致为矩形,在长度方向上隔开适当间隔贯通形成有用于固定螺栓穿入的安装孔24。而且,在导轨20的上表面上,隔着上述安装孔24地形成有两条滚珠滚动槽20a,另一方面,在两侧面上也分别形成有两条滚珠滚动槽20b,这四条滚珠滚动槽以曲率半径稍大于滚珠22的球面的曲率形成为深槽状。
另一方面,上述移动块21由具备后述的工作台30等可动体的安装面25的移动块主体26,以及固定在该移动块主体26的前后两端面上的一对端板27、27构成,在下表面一侧具备导轨20的上部松动嵌入的凹部,形成为截面大致为鞍座状。
此时,如图6所示,上述移动块主体26具备形成有上述安装面25的基部以及从该基部的两端垂下的一对裙部,形成为截面大致为鞍座状,在各裙部的内侧面以及基部的下表面一侧形成有与导轨20的滚珠滚动槽20a和20b分别对置的四条负荷滚动槽28。滚珠22在该负荷滚动槽28和导轨20的滚珠滚动槽20a以及20b之间承受负载并滚动,这样一来,移动块21在导轨20上移动。
返回图5(a),在移动块主体26的基部以及各裙部上分别穿设有与各负荷滚动槽28相对应的滚珠返回孔29,这些滚珠返回孔29通过形成在上述的端板27上的大致U字型的方向转换路径(未图示)与负荷滚动槽28连通连接。即,该方向转换路径将在移动块主体26的负荷滚动槽28中滚动结束后的滚珠22提升,送入上述滚珠返回孔29,另一方面,将滚珠22从该滚珠返回孔29向负荷滚动槽28送出,因此,通过采用安装螺栓27a将这些端板27固定在移动块主体26上,在上述移动块21上形成滚珠22的无限循环路径。
而且,在相对于图5(a)所示的LM系统设置第1实施方式的AE传感器1的情况下,如图5(b)中表示的其外观侧视图所示,当例如在导轨20上直线移动的多个移动块21上设置上述工作台30时,是设置在其导轨20中移动块21的移动范围之外的位置上。
以下,采用图7对将AE传感器1设置在使用了滚珠丝杠的LM系统中的情况加以说明。
如图7(a)所示,滚珠丝杠40具备:在外周面具有螺旋状的滚珠滚动槽41a的螺纹轴41,在内周面上具有与滚珠滚动槽41a对置的螺旋状的负荷滚动槽42a的螺母部件42,以及在滚珠滚动槽41a与负荷滚动槽42a之间滚动的滚珠43。在螺纹轴41的滚珠滚动槽41a与螺母部件42的负荷滚动槽42a之间构成负荷滚动路径。在螺母部件42上安装有例如两个作为循环部件的回行管44。回行管44连结负荷滚动路径的一端与另一端,构成无负荷返回通路。回行管44形成为大致的门形,具有中央部44a与设置在中央部44a的两侧的一对脚部44b、44b。一对脚部44b、44b隔开数个间距地嵌入负荷滚动路径内。回行管44由螺栓45等结合机构固定在螺母部件42上。
在螺纹轴41上,通过磨削加工或滚轧成形加工等形成在其周围具备一定的升角的大致半圆状的滚珠滚动槽41a,螺母部件42呈大致圆筒状,在其端面上具有用于机械地安装滚珠丝杠40的凸缘46。在螺母部件42的内周面上形成与螺纹轴41的滚珠滚动槽41a对置的截面大致为半圆状的负荷滚动槽42a。在螺母部件42上,其上表面的一部分被取平而形成平面部47。在平面部47上,在多个部位设有回行管44的脚部44b、44b插入的回行管嵌合孔。
而且,在相对于图7(a)所示的LM系统设置第1实施方式的AE传感器1的情况下,如图7(b)中表示的其外观侧视图所示,例如在将工作台51经由托架50相对于可旋转地支撑在台49上的螺纹轴41由马达49驱动旋转的滚珠丝杠40固定时,设置在其滚珠丝杠40上的上述凸缘46的垂直于滚珠丝杠40的中心轴的面上。
以下,采用图1至图3以及图8对主要以信号处理部4为中心实行的第1实施方式所涉及的工作状态检测处理加以说明。
如图8所示,在作为诊断对象的LM系统的工作中实行第1实施方式所涉及的工作状态检测处理的情况下,首次进行必要的初始设定等,然后,由AE传感器1检测因在该LM系统的工作中所产生的扩张AE现象所发生的扩张AE波(步骤S1),相对于与其对应的检测信号Sae在波形整形部2中进行波形整形处理等的波形处理(步骤S2),生成上述包络线信号Sw,经由A/D转换器3作为数字包络线信号Sdw向信号处理部4输出。
而且,确认在信号处理部4内是否生成了与作为取得上述计量数据的时刻而预先设定的时刻(例如,在图5所示的LM系统的情况下,移动块21接近导轨20的一个端部的时刻)相对应的触发信号(步骤S3),在生成了该触发信号的时刻(步骤S3,通)将上述数字包络线信号Sdw作为上述计量数据取入。
之后,仅重复该扩张AE波的检测处理(步骤S1),波形整形处理(步骤S2),以及作为计量数据的取得处理(步骤S3)必要的检查时间,将作为上述数字包络线信号的Sdw的计量数据储存在信号处理部4内的未图示的储存器中(步骤S4),对基于其储存的计量数据用于后述的各判定的上述参量P1至P3分别用与其对应的公式进行运算,并存储在上述储存器中(步骤S5、S6)。
在各参量P1至P3的运算和存储结束后,在信号处理部4中,与上述参量P1对应地从该储存器中读出作为第1实施方式所涉及的LM系统是否正常工作的判定基准而预先通过实验设定并储存在上述储存器中的第1阈值TH1(步骤S7),进而对该读出的第1阈值TH1与此时存储的参量P1的值进行比较(步骤S8)。
而且,在该参量P1的值小于第1阈值TH1时(步骤S8,小于),判定此时的LM系统的工作状态为正常(步骤S9),采用显示部5表示这一意思(步骤S20),结束一系列的工作状态检测处理。
另一方面,在上述步骤S8的判定中,在参量P1的值为第1阈值TH1以上时(步骤S8,以上),与上述参量P2以及图2所示的各区域对应地从该储存器内读出作为LM系统的工作状态是否异常的判定基准而预先通过实验设定并存储在上述储存器内的第2阈值TH2(作为该第2阈值TH2的值,例如是在图2中用附图标记TH2表示的参量P2的值)(步骤S10),对该读出的第2阈值TH2与此时存储的参量P2的值进行比较(步骤S11)。
而且,在该参量P2的值为第2阈值TH2上时(步骤S11,以上),此时的LM系统的工作状态为某种异常状态,然后,与上述参量P3以及图2所示的区域A1、区域A3、以及区域A4分别对应地从该储存器内读出作为LM系统的工作状态为异常的情况下的具体内容(即,润滑不良状态或者混入了润滑剂以外的液体的状态或者产生了裂纹的状态中的某一种)的判定基准而预先通过实验设定并存储在上述储存器内的第3阈值TH3(作为该第3阈值TH3的值,例如是图2中用附图标记TH3表示的参量P3的值)(步骤S12),并对该读出的第3阈值TH3与此时存储的参量P3的值进行比较(步骤S13)。
这样一来,在该参量P3的值小于第3阈值TH3时(步骤S13,小于),判定此时的LM系统的工作状态为上述润滑不良状态(步骤S14),采用显示部15表示这一意思(步骤S20),结束一系列的工作状态检测处理。
而且,在步骤S13的判定中,在该第3参量P3的值为第3阈值TH3以上时(步骤S13,以上),判定此时的LM系统的工作状态为混入了润滑剂以外的液体的状态(步骤S15),采用显示部5表示这一意思(步骤S20),结束一系列的工作状态检测处理。
另一方面,在步骤S11的判定中,在参量P2的值小于第2阈值TH2时(步骤S11,小于),接着从上述存储器内读出上述第3阈值TH3(步骤S16),将该读出的第3阈值TH3与此时存储的参量P3的值进行比较(步骤S17)。
这样一来,在该参量P3的值小于第3阈值TH3时(步骤S17,小于)判定此时的LM系统的工作状态为正常或润滑不良状态中的某一种(或者位于其边界区域)(步骤S19),采用显示部5表示之一意思(步骤S20),结束一系列的工作状态检测处理。
而且,在步骤17的判定中,在该第3参量P3的值为第3阈值TH3以上时(步骤S17,以上),判定此时的LM系统的工作状态为在某一部件上产生了裂纹的状态(步骤S18),采用显示部5表示之一意思(步骤S20),结束一系列的工作状态检测处理。
另外,对于上述一系列的工作状态的检测结果,在对其进行显示的同时,通过存储在信号处理部4内的上述存储器中进行统计处理,能够检测工作状态的恶化,防患故障的发生于未然。
如以上所说明的,根据第1实施方式所涉及的状态诊断装置S的工作,检测因LM系统的工作而产生的扩张AE波,生成上述参量P1,在其值为小于第1阈值TH1的值时,判定LM系统的工作状态为正常,所以在该LM系统的工作中,不必实时地分解该LM系统即可排除该工作所引起的振动的影响,检测出其工作状态是否正常。
因此,能够预知LM系统中的故障发生,该LM系统的使用者的保养性提高,并且能够实现其长寿命化以及采用该LM系统制造的装置或设备的品质提高。
而且,由于在参量P1的值为第1阈值TH1以上的值时,采用参量P2或参量P3判定工作状态的内容,所以能够更详细地判定工作状态的具体内容。
另外,由于参量P1至P3是分别由下述[式34]、[式35]、[式36]给出的,所以能够更正确地检测工作状态的具体内容。
另外,由于在参量P1的值为第1阈值TH1以上的值,参量P2的值为第2阈值TH2以上的值,并且参量P3的值为小于第3阈值TH3的值时,判定LM系统的工作状态为润滑不良的状态,所以在该LM系统的工作中,不必实时地分解该LM系统即可排除因该工作而引起的振动的影响,检测出该工作状态是否为润滑不良的状态。
而且,由于在参量P1的值为第1阈值TH1以上的值,参量P2的值为第2阈值TH2以上的值,并且参量P3的值为第3阈值TH3以上的值时,判定LM系统的工作状态为混入了润滑剂以外的液体的工作状态,所以在该LM系统的工作中,不必实时地分解该LM系统即可排除因该工作而引起的振动的影响,检测出是否为混入了润滑剂以外的液体的状态。
另外,由于在参量P1的值为第1阈值TH1以上的值,参量P2的值为小于第2阈值TH2的值,并且参量P3的值为第3阈值TH3以上的值时,判定LM系统的工作状态为例如在导轨20或滚珠22的至少某一个上产生了裂纹的工作状态,所以在该LM系统的工作中,不必实时地分解该LM系统即可排除因该工作而引起的振动的影响,检测出是否为例如在导轨20或滚珠22的至少某一个上产生了裂纹。
进而,由于通过显示部5显示上述各判定结果并告知使用者,所以LM系统的使用者能够立即具体地识别其工作状态的内容。
另外,通过预先将与图8所示的流程图相对应的程序记录在软盘或硬盘等信息记录介质中,或者预先经由互联网等网络取得并记录,通过通用的微型计算机将其读出并执行,能够使该微型计算机具有作为第1实施方式所涉及的信号处理部4的功能。在这种情况下,上述AE传感器1、波形整形部2、以及A/D转换器3由相对于该微型计算机外带的装置构成。
而且,对于各参量P1及P3的每一个,除了上述的值之外,例如可以分别采用由下述[式37]、[式38]表示的值。
另外,作为参量P1,只要是表示扩张AE波的大小的统计量即可。
而且,作为参量P2,只要是对扩张AE波中在时间上连续检测出的成分进行加权,与该成分的变化对应地变化的参量即可。
另外,作为参量P3,只要是扩张AE波中主要与上述滚珠B的运动对应地在时间上不连续地检测出的成分进行加权,与该成分的变化对应地变化的参量即可。另外,在此,参量P3所涉及的「在时间上不连续」一词是相对于「在时间上连续地」检测出上述参量P2的成分进行加权,在除此之外的时间上不连续的情况,即,具有以某一周期断续地检测出扩张AE波的情况,和没有周期而是随机地检测出扩张AE波的情况等。
另外,如上所述,在将参量P2定义为与扩张AE中在时间上连续检测出的成分的变化对应地变化的参量,进而将参量P3定义为与扩张AE波中主要与上述滚珠B的运动对应地在时间上不连续检测出的成分的变化对应地变化的参量的情况下,也可以构成为采用具有低于与其滚珠B的运动对应地在时间上不连续检测出的成分的检测频率的截波频率的低通滤波器,抽出上述在时间上连续检测出的成分,进而采用具有相同的截波频率的旁通滤波器,抽出上述在时间上不连续地检测出的成分。在这种情况下,不必采用图3所示的用于包络线检波的回路,可由更简单的结构校正与第1实施方式所涉及的状态诊断装置S同样的状态诊断装置。
进而,在上述的第1实施方式中,对将图3所示结构的状态诊断测装置S作为一个装置构成的情况进行了说明,但该第1实施方式具体地说适用于将该状态诊断装置S携带到设置、使用作为诊断对象的LM系统的工厂等,在现场检测并诊断其LM系统的工作状态的情况。
而且,第1实施方式所涉及的诊断诊断装置S除了上述的形态以外,也可以适用于在设置、使用成为诊断对象的LM系统的工厂等中常备状态诊断装置S,由诊断员通过电话线等从远离的场所遥控操作其状态诊断装置S,从而进行该LM系统的工作状态的检测以及诊断的情况。
而且,本发明还可以适用于在设置、使用成为诊断对象的LM系统的工厂等中常备状态诊断装置S,在其状态诊断装置S中自动地进行诊断对象的LM系统的工作状态的检测以及诊断,与其并行地将其检测结果传送并储存在其他场所,根据其储存的检测结果进行累积的故障诊断。
而且,在上述的第1实施方式中,对于相对于一个AE传感器1分别采用一个波形整形部2,A/D转换器3,信号处理部4,以及显示部5构成状态诊断装置S的情况进行了说明,但除此之外,也可以构成为经由开关电路将来自多个AE传感器1的检测信号Sae输入到一个波形整形部2,将来自多个AE传感器1的检测信号Sae分别用一个波形整形部2,A/D转换器3,信号处理部4,以及显示部5进行处理。在这种情况下,要使采用波形整形部2,A/1D转换器3,信号处理部4,以及显示部5的检测处理的实行时刻与来自对应的AE传感器1的检测信号Sae的取入时刻同步。
(第1实施例)
以下,采用图9和图10对应表示上述本发明的原理以及第1实施方式所涉及的状态诊断装置S的有效性的图2所示的曲线标绘实际的计量数据组的例子加以说明。
另外,关于获得以下所示的各标绘点时的实验环境,在图9的情况下,作为设置AE传感器1的LM导引器采用申请人制造的SNS55LR型,相对于移动块的外部加重为0.09C(14.7kN),作为移动块的移动距离的行程为250mm,其移动速度为400mm/秒,相对于检测信号Sae的抽样率为10千赫,计量时间为计量0.4秒。
关于在图10的情况下的实验环境,作为设置AE传感器1的LM导引器采用申请人制造的SHS25V型,相对于移动块的外部加重为0.7C(22.2kN),作为移动块的移动距离的行程为350mm,其移动速度为500mm/秒,相对于检测信号Sae的抽样率为10千赫,计量时间为计量0.6秒。
另外,作为上述实际用于参量生成而抽出的计量数据的数量M,具体地说,是将所有计量数据从小到大排列,抽出取其中整体的65%至90范围内的值的计量数据的数量。
首先,如图9(a)和图9(b)所示,在润滑良好、工作状态正常的情况下,分别与各计量数据组相对应的点集中在图2中的区域A2内。
接着,如图9(c)所示,在混入了润滑剂以外的液体的情况下,分别与各计量数据组相对应的点集中在图2中的区域A3内。
另外,如图10(a)所示,在润滑不良状态的情况下,分别与各计量数据组相对应的点集中在图2中的区域A4内。
最后,如图10(b)所示,在LM系统内的每一个部件上产生了裂纹的状态的情况下,分别与各计量数据组相对应的点集中在图2中的区域A1内。
这样,根据本发明,由于与LM系统的工作状态的内容相对应,与各计量数据组相对应的点集中在图2所示的各区域A1至A4内的某一个内,所以通过实行图8所示的状态检测处理,在LM系统的工作中,不必实时地分解LM系统即可排除因该工作引起的振动的影响,能够使使用者自动地识别具体的工作状态的内容。
(III)第2实施方式
以下,参照图3至图7和图11至图13对基于上述原理的本发明所涉及的第2实施方式加以具体说明。
另外,图3为表示第2实施方式所涉及的状态诊断装置的大致结构的框图,图4为表示第2实施方式所涉及的检测扩张AE波的AE传感器的大致结构的纵向剖视图,图5至图7为用于说明本发明所适用的LM系统的附图,图11为表示在第2实施方式所涉及的状态诊断装置中实行的工作状态的检测处理的流程图。
如图3所示,第2实施方式所涉及的状态诊断装置S由AE传感器1,包含BPF(带通滤波器,Band Pass Filter)2A以及包络线检波部2B的波形整形部2,A/D(模拟/数字,Analog/Digital)转换器3,作为第1生成机构、第2生成机构、第3生成机构、以及判定机构的信号处理部4,由液晶显示器等构成的作为显示机构的显示部5构成。
以下对工作加以说明。
首先,AE传感器1设置在成为诊断对象的LM系统的任意部位,例如导轨的末端部或者作为移动部件的移动块上等,使后述(图4)的接触部与上述某一部位接触地配置。而且,检测因该LM系统的工作而产生的上述扩张AE波,将其变换成作为模拟信号的检测信号Sae向波形整形部2输出。
然后,波形整形部2内的BPF2A将在未图示的放大部中以必要的放大率(具体地说为例如40分贝至60分贝左右)放大后的检测信号Sae除去扩张AE 波以外的频率成分向包络线检波部2B输出。在此,优选地是将作为相对于该BPF2A的检测信号Sae的通过频带、具体地说将使例如100kHz以上、1MHz以下的频率成分通过的BPF作为BPF2A。
而且,包络线检波部2B相对于该检测信号Sae实施包络线检波处理,生成包络线信号Sw,并向A/D转换器3输出。
然后,A/D转换器3将作为模拟信号的包络线信号Sw数字化,生成数字包络线信号Sdw,并向信号处理部4输出。
而且,信号处理部4基于该数字包络线信号Sdw,通过图11所示的后述的工作状态检测处理判定诊断对象的LM系统中当前的工作状态,生成显示其结果的判定信号Sdp,并向显示部5输出。
这样一来,显示部5基于该判定信号Sdp进行显示其内容的显示。通过这种显示,LM系统的使用者能够把握其工作状态。
以下,采用图4至图7对上述SE传感器1的结构以及向作为诊断对象的LM系统上的设置方式进行具体说明。
首先,采用图4对AE传感器1的内部结构加以说明。
如图4所示,AE传感器1整体呈圆筒形状,具体地说,由与LM系统内的导轨LM等接触地配置的接触部10,壳体11,压电元件13,形成在该压电元件13的上表面和下表面上的银蒸镀膜12和14,导通上述检测信号Sae并向波形整形部2输出的外部线15构成。
而且,当在LM系统内产生的扩张AE波经由接触部10和银蒸镀膜14传递到压电元件13时,压电元件13的形状因该扩张AE波而微小地变形,因此在银蒸镀膜12和14之间产生电位差,从而在外部线15上产生上述检测信号Sae。
以下,采用图5至图7对具备图4所示的内部结构的AE传感器1向LM系统上的设置方式加以说明。另外,图5和图6为表示将AE传感器1设置在作为诊断对象的LM系统采用了移动块的LM系统的中的情况下其方式的附图,图7为表示将AE传感器1设置在作为诊断对象的LM系统采用了所谓滚珠丝杠的LM系统中的情况下其方式的附图。
首先,采用图5和图6对将AE传感器1设置在采用移动块的LM系统中的情况加以说明。
图5(a)所示的LM系统由形成有使后述的滚珠22沿着长度方向滚动的滚珠滚动槽20a和20b的导轨20,经由多个上述的滚珠22卡合在该导轨20上并在其内部具备滚珠22的无限循环路径的移动块21,以及安装在该移动块21的移动方向的前后两端面上并且紧密贴合在导轨20的上表面与两侧面上的密封部件23构成,随着滚珠22的循环,上述移动块21在导轨20上往返移动。
如这些附图所示,上述导轨20形成为截面大致为矩形,在长度方向上隔开适当间隔贯通形成有用于固定螺栓穿入的安装孔24。而且,在导轨20的上表面上,隔着上述安装孔24地形成有两条滚珠滚动槽20a,另一方面,在两侧面上也分别形成有两条滚珠滚动槽20b,这四条滚珠滚动槽以曲率半径稍大于滚珠22的球面的曲率形成为深槽状。
另一方面,上述移动块21由具备后述的工作台30等可动体的安装面25的移动块主体26,以及固定在该移动块主体26的前后两端面上的一对端板27、27构成,在下表面一侧具备导轨20的上部松动嵌入的凹部,形成为截面大致为鞍座状。
此时,如图6所示,上述移动块主体26具备形成有上述安装面25的基部以及从该基部的两端垂下的一对裙部,形成为截面大致为鞍座状,在各裙部的内侧面以及基部的下表面一侧形成有与导轨20的滚珠滚动槽20a和20b分别对置的四条负荷滚动槽28。滚珠22在该负荷滚动槽28和导轨20的滚珠滚动槽20a以及20b之间承受负载并滚动,这样一来,移动块21在导轨20上移动。
返回图5(a),在移动块主体26的基部以及各裙部上分别穿设有与各负荷滚动槽28相对应的滚珠返回孔29,这些滚珠返回孔29通过形成在上述的端板27上的大致U字型的方向转换路径(未图示)与负荷滚动槽28连通连接。即,该方向转换路径将在移动块主体26的负荷滚动槽28中滚动结束后的滚珠22提升,送入上述滚珠返回孔29,另一方面,将滚珠22从该滚珠返回孔29向负荷滚动槽28送出,因此,通过采用安装螺栓27a将这些端板27固定在移动块主体26上,在上述移动块21上形成滚珠22的无限循环路径。
而且,在相对于图5(a)所示的LM系统设置第1实施方式的AE传感器1的情况下,如图5(b)中表示的其外观侧视图所示,当例如在导轨20上直线移动的多个移动块21上设置上述工作台30时,是设置在其导轨20中移动块21的移动范围之外的位置上。
以下,采用图7对将AE传感器1设置在使用了滚珠丝杠的LM系统中的情况加以说明。
如图7(a)所示,滚珠丝杠40具备:在外周面具有螺旋状的滚珠滚动槽41a的螺纹轴41,在内周面上具有与滚珠滚动槽41a对置的螺旋状的负荷滚动槽42a的螺母部件42,以及在滚珠滚动槽41a与负荷滚动槽42a之间滚动的滚珠43。在螺纹轴41的滚珠滚动槽41a与螺母部件42的负荷滚动槽42a之间构成负荷滚动路径。在螺母部件42上安装有例如两个作为循环部件的回行管44。回行管44连结负荷滚动路径的一端与另一端,构成无负荷返回通路。回行管44形成为大致的门形,具有中央部44a与设置在中央部44a的两侧的一对脚部44b、44b。一对脚部44b、44b隔开数个间距地嵌入负荷滚动路径内。回行管44由螺栓45等结合机构固定在螺母部件42上。
在螺纹轴41上,通过磨削加工或滚轧成形加工等形成在其周围具备一定的升角的大致半圆状的滚珠滚动槽41a,螺母部件42呈大致圆筒状,在其端面上具有用于机械地安装滚珠丝杠40的凸缘46。在螺母部件42的内周面上形成与螺纹轴41的滚珠滚动槽41a对置的截面大致为半圆状的负荷滚动槽42a。在螺母部件42上,其上表面的一部分被取平而形成平面部47。在平面部47上,在多个部位设有回行管44的脚部44b、44b插入的回行管嵌合孔。
而且,在相对于图7(a)所示的LM系统设置第1实施方式的AE传感器1的情况下,如图7(b)中表示的其外观侧视图所示,例如在将工作台51经由托架50相对于可旋转地支撑在台49上的螺纹轴41由马达49驱动旋转的滚珠丝杠40固定时,设置在其滚珠丝杠40上的上述凸缘46的垂直于滚珠丝杠40的中心轴的面上。
以下,采用图1至图3以及图11对主要以信号处理部4为中心实行的第2实施方式所涉及的工作状态检测处理加以说明。
如图11所示,在作为诊断对象的LM系统的工作中实行第2实施方式所涉及的工作状态检测处理的情况下,首次进行必要的初始设定等,然后,由AE传感器1检测因在该LM系统的工作中所产生的扩张AE现象所发生的扩张AE波(步骤S31),相对于与其对应的检测信号Sae在波形整形部2中进行波形整形处理等的波形处理(步骤S32),生成上述包络线信号Sw,经由A/D转换器3作为数字包络线信号Sdw向信号处理部4输出。
而且,确认在信号处理部4内是否生成了与作为取得上述计量数据的时刻而预先设定的时刻(例如,在图5所示的LM系统的情况下,移动块21接近导轨20的一个端部的时刻)相对应的触发信号(步骤S33),在生成了该触发信号的时刻(步骤S33,通)将上述数字包络线信号Sdw作为上述计量数据取入。
之后,仅重复该扩张AE波的检测处理(步骤S31),波形整形处理(步骤S32),以及作为计量数据的取得处理(步骤S33)必要的检查时间,将作为上述数字包络线信号的Sdw的计量数据储存在信号处理部4内的未图示的储存器中(步骤S34),对基于其储存的计量数据用于后述的各判定的上述参量P1至P3分别用与其对应的公式进行运算,并按照该计量数据组的每一个存储在上述储存器中(步骤S35、S36)。
在各参量P1至P3的运算和存储结束后,在信号处理部4中,与上述参量P1对应地从该储存器中读出实施方式的LM系统是否正常工作的判定基准而预先通过实验设定并储存在上述储存器中的第1阈值TH1(步骤S7),进而对该读出的第1阈值TH1与此时存储的参量P1的值进行比较(步骤S38)。
而且,在该参量P1的值小于第1阈值TH1时(步骤S38,小于),判定此时的LM系统的工作状态为正常(步骤S39),采用显示部5表示这一意思(步骤S40),结束一系列的工作状态检测处理。
另一方面,在上述步骤S38的判定中,在参量P1的值为第1阈值TH1以上时(步骤S38,以上),作为在LM系统内产生了某种异常工作状态,然后,对于存储的各计量数据组的每一个,在信号处理部4内生成对于各计量数据组的每一个重复将一个计量数据组作为一个标绘点显示在采用对一个计量数据组求出的参量P2的值以及参量P3值、并以横轴作为参量P2的值、纵轴作为参量P3的值的曲线上而成的曲线(图2所示的曲线)(步骤S41),并在显示部5上显示与该生成的曲线相对应的图像(以下,将该弹性称为诊断图)(步骤S42),结束一系列的工作状态检测处理。
而且,在上述步骤S42的处理之后,使用者观察该显示的诊断图,判定与各计量数据组相对应的标绘点集中在与图2所示的各区域A1至A4相对应的该显示中的诊断图上的区域的某一个上,从而把握LM系统中当前的工作状态的具体内容。
如以上所说明的,根据第2实施方式所涉及的状态诊断装置S的工作,检测因LM系统的工作而产生的扩张AE波,生成上述参量P1,在其值为小于第1阈值TH1的值时,判定LM系统的工作状态为正常,所以在该LM系统的工作中,不必实时地分解该LM系统即可排除该工作所引起的振动的影响,检测出其工作是否正常。
因此,能够预知LM系统中的故障发生,该LM系统的使用者的保养性提高,并且能够实现其长寿命化以及采用该LM系统制造的装置或设备的品质提高。
而且,由于在显示部5上显示对于各计量数据组的每一个进行将一个计量数据组作为一个标绘点显示在采用对一个计量数据组求出的参量P2的值以及参量P3的值、相当于图2的曲线上而获得的诊断图,所以能够使使用LM系统的使用者识别该LM系统当前的工作状态。
因此,能够通过该诊断图预知LM系统中的故障发生,该LM系统的使用者的保养性提高,并且能够实现其长寿命化以及采用该LM系统制造的装置或设备的品质提高。
另外,由于参量P2和P3是分别由下述[式39]、[式40]、给出的,所以能够更正确地检测工作状态的具体内容。
另外,通过预先将与图11所示的流程图相对应的程序记录在软盘或硬盘等信息记录介质中,或者预先经由互联网等网络取得并记录,通过通用的微型计算机将其读出并执行,能够使该微型计算机具有作为第1实施方式所涉及的信号处理部4的功能。在这种情况下,上述AE传感器1、波形整形部2、以及A/D转换器3由相对于该微型计算机外带的装置构成。
而且,对于各参量P1及P3的每一个,除了上述的值之外,例如可以分别采用由下述[式41]、[式42]表示的值。
另外,作为参量P1,只要是表示扩张AE波的大小的统计量即可。
而且,作为参量P2,只要是对扩张AE波中在时间上连续检测出的成分进行加权,与该成分的变化对应地变化的参量即可。
另外,作为参量P3,只要是对扩张AE波中主要与上述滚珠B的运动对应地在时间上不连续检测出的成分进行加权,与该成分的变化对应地变化的参量即可。另外,在此,参量P3所涉及的「在时间上不连续」一词是相对于「在时间上连续地」检测出上述参量P2的成分进行加权,在除此之外的时间上不连续的情况,即,具有以某一定的周期断续地检测出扩张AE波的情况,和没有周期而是随机地检测出扩张AE波的情况等。
另外,如上所述,在将参量P2定义为与扩张AE中在时间上连续检测出的成分的变化对应地变化的参量,进而将参量P3定义为与扩张AE波中主要与上述滚珠B的运动对应地在时间上不连续检测出的成分的变化对应地变化的参量的情况下,也可以构成为采用具有低于与其滚珠B的运动对应地在时间上不连续检测出的成分的检测频率的截波频率的带通滤波器,抽出上述在时间上连续检测出的成分,进而采用具有相同的截波频率的旁通滤波器,抽出上述在时间上不连续地检测出的成分。在这种情况下,不必采用图3所示的用于包络线检波的回路,可由更简单的结构校正与第2实施方式所涉及的状态诊断装置S同样的状态诊断装置。
进而,在上述的第2实施方式中,对将图3所示结构的状态诊断测装置S作为一个装置构成的情况进行了说明,但该第2实施方式具体地说适用于将该状态诊断装置S携带到设置、使用作为诊断对象的LM系统的工厂等,在现场检测并诊断其LM系统的工作状态的情况。
而且,第2实施方式所涉及的诊断诊断装置S除了上述的形态以外,也可以适用于在设置、使用成为诊断对象的LM系统的工厂等中常备状态诊断装置S,由诊断员通过电话线等从远离的场所遥控操作其状态诊断装置S,从而进行该LM系统的工作状态的检测以及诊断的情况。
而且,本发明还可以适用于在设置、使用成为诊断对象的LM系统的工厂等中常备状态诊断装置S,在其状态诊断装置S中自动地进行诊断对象的LM系统的工作状态的检测以及诊断,与其并行地将其检测结果传送并储存在其他场所,根据其储存的检测结果进行累积的故障诊断。
而且,在上述的第2实施方式中,对于相对于一个AE传感器1分别采用一个波形整形部2,A/D转换器3,信号处理部4,以及显示部5构成诊断诊断装置S的情况进行了说明,但除此之外,也可以构成为经由开关电路将来自多个AE传感器1的检测信号Sae输入到一个波形整形部2,将来自多个AE传感器1的检测信号Sae分别用一个波形整形部2,A/D转换器3,信号处理部4,以及显示部5进行处理。在这种情况下,要使采用波形整形部2,A/D转换器3,信号处理部4,以及显示部5的检测处理的实行时刻与来自对应的AE传感器1的检测信号Sae的取入时刻同步。
(第2实施例)
以下,采用图12和图13对应表示上述本发明的原理以及第2实施方式所涉及的状态诊断装置S的有效性的图2所示的曲线标绘实际的计量数据组的例子加以说明。
另外,关于获得以下所示的各标绘点时的实验环境,在图12的情况下,作为设置AE传感器1的LM导引器采用申请人制造的SNS55LR型,相对于移动块的外部加重为0.09C(14.7kN),作为移动块的移动距离的行程为250mm,其移动速度为400mm/秒,相对于检测信号Sae的抽样率为10千赫,计量时间为计量0.4秒。
关于在图13的情况下的实验环境,作为设置AE传感器1的LM导引器采用申请人制造的SHS25V型,相对于移动块的外部加重为0.7C(22.2kN),作为移动块的移动距离的行程为350mm,其移动速度为500mm/秒,相对于检测信号Sae的抽样率为10千赫,计量时间为计量0.6秒。
另外,作为上述实际用于参量生成而抽出的计量数据的数量M,具体地说,将所有计量数据从小到大排列,抽出取其中整体的65%至90范围内的值的计量数据的数量。
首先,如图12(a)和图12(b)所示,在润滑良好、工作状态正常的情况下,分别与各计量数据组相对应的标绘点以集中在与图2中的区域A2的位置相对应的位置上的状态显示在显示部5上的诊断图M内。
接着,如图12(c)所示,在混入了润滑剂以外的液体的情况下,分别与各计量数据组相对应的标绘点以集中在与图2中的区域A3的位置相对应的位置上的状态显示在显示部5上的诊断图M内。
另外,如图13(a)所示,在润滑不良状态的情况下,分别与各计量数据组相对应的标绘点以集中在与图2中的区域A4的位置相对应的位置上的状态显示在显示部5上的诊断图M内。
最后,如图13(b)所示,在LM系统内的某一个部件上产生了裂纹的状态的情况下,分别与各计量数据组相对应的标绘点以集中在与图2中的区域A1的位置相对应的位置上的状态显示在显示部5上的诊断图M内。
这样,根据本发明,由于与LM系统的工作状态的内容相对应,以与各计量数据组相对应的标绘点集中在与图2所示的各区域A1至A4内的某一个相对应的位置上的状态在显示部5上显示诊断图M,所以通过实行图11所示的状态检测处理,在LM系统的工作中,不必实时地分解LM系统即可排除因该工作引起的振动的影响,能够使使用者自动地识别具体的工作状态的内容。
工业上的可利用性
如以上所说明的,本发明可用于LM系统中的工作状态判定的领域,尤其是在用于LM引导器和滚珠花键等线性系统中的工作状态判定的领域时能够获得特别显著的效果。
Claims (16)
1.一种状态检测装置,检测线性滚动导引装置中当前的工作状态,其中,包括:
检测机构,检测起因于至少以下任一种情况而弹性产生的波动,并生成与该检测出的所述波动相对应的电气检测信号,所示情况为在所述线性滚动导引装置中所含有的多个滚动体自转并在循环部内公转时至少因该线性滚动导引装置中所含有的滚动面与所述滚动体的碰撞,该滚动面与该滚动体在接触部上的滑动,或者该滚动体彼此的碰撞或该滚动体彼此在接触部上的滑动,或者在所述滚动体与所述滚动面的至少某一个上产生的裂纹;
第1生成机构,基于所述生成的检测信号,生成显示所述波动的强度的第1参量;
判定机构,在所述生成的第1参量的值小于对该第1参量预先设定的第1阈值的值时,判定所述工作状态为正常;以及
第2生成机构,基于所述生成的检测信号,仅对该检测信号中在时间上连续检测出的该检测信号加权而生成第2参量;第3生成机构,基于所述生成的检测信号,仅对该检测信号中与所述滚动体的运动对应地在时间上不连续检测出的该检测信号加权而生成第3参量;
所述判定机构在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值时,采用所述第2参量或所述第3参量中的至少某一个进行所述工作状态的判定。
2.如权利要求1所述的状态检测装置,其特征是,
所述第1参量P1是在对所述检测信号进行抽样而获得的计量值为Xi,该计量值的总数为N个时,由式[1]给出的参量:
[式1]
所述第2参量P2是在所述检测机构中最大输入范围为常数K,单位为伏时,由式[2]给出的参量:
[式2]
所述第3参量P3是在用于所述计量值的抽出数为M个时,由式[3]给出的参量:
[式3]
3.如权利要求2所述的状态检测装置,其特征是,所述判定机构在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值、所述生成的第2参量的值为对该第2参量预先设定的第2阈值以上的值、并且所述生成的第3参量的值为小于对该第3参量预先设定的第3阈值的值时,判定所述工作状态为润滑不足状态。
4.如权利要求2所述的状态检测装置,其特征是,所述判定机构在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值、所述生成的第2参量的值为对该第2参量预先设定的第2阈值以上的值、并且所述生成的第3参量的值为对该第3参量预先设定的第3阈值以上的值时,判定所述工作状态为在所述循环部内混入了润滑剂以外的液体的工作状态。
5.如权利要求2所述的状态检测装置,其特征是,所述判定机构在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值、所述生成的第2参量的值为小于对该第2参量预先设定的第2阈值的值、并且所述生成的第3参量的值为对该第3参量预先设定的第3阈值以上的值时,判定所述工作状态为在所述滚动面或所述滚动体的至少某一个上产生了裂纹的工作状态。
6.如权利要求1至5中任一项所述的状态检测装置,其特征是,还包括告知机构,告知所述判定机构所判定的某一种所述工作状态。
7.一种状态检测方法,检测线性滚动导引装置中当前的工作状态,其中,包括:
检测工序,检测起因于至少以下任一种情况而弹性产生的波动,并生成与该检测出的波动相对应的电气检测信号,所述情况为在所述线性滚动导引装置中所含有的多个滚动体自转并在循环部内公转时至少因该线性滚动导引装置中所含有的滚动面与所述滚动体的碰撞,该滚动面与该滚动体在接触部上的滑动,或者该滚动体彼此的碰撞或该滚动体彼此在接触部上的滑动,或者在所述滚动体与所述滚动面的至少某一个上产生的裂纹;
第1生成工序,基于所述生成的检测信号,生成显示所述波动的强度的第1参量;
判定工序,在所述生成的第1参量的值小于对该第1参量预先设定的第1阈值的值时,判定所述工作状态为正常;以及
第2生成工序,基于所述生成的检测信号,仅对该检测信号中在时间上连续检测出的该检测信号加权而生成第2参量;第3生成工序,基于所述生成的检测信号,仅对该检测信号中与所述滚动体的运动对应地在时间上不连续检测出的该检测信号加权而生成第3参量;
在所述判定工序中,在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值时,进行采用了所述第2参量或所述第3参量中的至少某一个的所述工作状态的判定。
8.如权利要求7所述的状态检测方法,其特征是,
所述第1参量P1是在对所述检测信号进行抽样而获得的计量值为Xi,该计量值的总数为N个时,由式[4]给出的参量:
[式4]
所述第2参量P2是在所述检测工序中最大输入范围为常数K,单位为伏时,由式[5]给出的参量:
[式5]
所述第3参量P3是在用于所述计量值的抽出数为M个时,由式[6]给出的参量:
[式6]
9.如权利要求8所述的状态检测方法,其特征是,在所述判定工序中,在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值、所述生成的第2参量的值为对该第2参量预先设定的第2阈值以上的值、并且所述生成的第3参量的值为小于对该第3参量预先设定的第3阈值的值时,判定所述工作状态为润滑不足状态。
10.如权利要求8所述的状态检测方法,其特征是,在所述判定工序中,在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值、所述生成的第2参量的值为对该第2参量预先设定的第2阈值以上的值、并且所述生成的第3参量的值为对该第3参量预先设定的第3阈值以上的值时,判定所述工作状态为在所述循环部内混入了润滑剂以外的液体的工作状态。
11.如权利要求8所述的状态检测方法,其特征是,在所述判定工序中,在所述生成的第1参量的值为所述第1阈值以上的值、所述生成的第2参量的值为小于对该第2参量预先设定的第2阈值的值、并且所述生成的第3参量的值为对该第3参量预先设定的第3阈值以上的值时,判定所述工作状态为在所述滚动面或所述滚动体的至少某一个上产生了裂纹的工作状态。
12.如权利要求7至11中任一项所述的状态检测方法,其特征是,还包括告知工序,告知在所述判定工序中所判定的某一种所述工作状态。
13.一种状态显示装置,显示线性滚动导引装置中当前的工作状态,其特征是,包括:
检测机构,检测起因于至少以下任一种情况而弹性产生的波动,并生成与该检测出的波动相对应的电气检测信号,所述情况为在所述线性滚动导引装置中所含有的多个滚动体自转并在循环部内公转时至少因该线性滚动导引装置中所含有的滚动面与所述滚动体的碰撞,该滚动面与该滚动体在接触部上的滑动,或者该滚动体彼此的碰撞或该滚动体彼此在接触部上的滑动,或者在所述滚动体与所述滚动面的至少某一个上产生的裂纹;
抽样机构,对所述生成的检测信号进行抽样,生成检测数据;
第1生成机构,基于由在预先设定的检测时间内所获得的多个所述检测数据构成的检测数据组内所包含的各所述检测数据,对于与不同的所述检测时间相对应的多个所述检测数据组的每一个,进行生成仅对与所述生成的检测信号中在时间上连续检测出的该检测信号相对应的所述检测数据加权后的第1参量;
第2生成机构,基于在所述检测数据组内所包含的各所述检测数据,对于与不同的所述检测时间相对应的多个所述检测数据组的每一个,进行生成仅对所述生成的检测信号中与所述滚动体的运动对应地在时间上不连续检测出的该检测信号相对应的所述检测数据加权后的第2参量;
显示控制机构,将对于各所述检测数据组的每一个进行将一个所述检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个所述检测数据组求出的所述的第1参量的值以及所述第2参量的值、并以第1轴作为第1参量的值、以第2轴作为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线显示在显示机构上。
14.如权利要求13所述的状态显示装置,其特征是,
所述第1参量P2是在各所述检测数据的值为Xi,对应的所述检测数据组内所包含的所述检测数据的总数为N个,所述检测机构中最大输入范围为常数K,单位为伏时,由式[7]给出的参量;
[式7]
所述第2参量P3是在用于所述检测数据的抽出数为M个时,由式[8]给出的参量:
[式8]
15.一种状态显示方法,显示线性滚动导引装置中当前的工作状态,其特征是,包括:
检测工序,检测起因于至少以下任一种情况而弹性产生的波动,并生成与该检测出的波动相对应的电气检测信号,所述情况为在所述线性滚动导引装置中所含有的多个滚动体自转并在循环部内公转时至少因该线性滚动导引装置中所含有的滚动面与所述滚动体的碰撞,该滚动面与该滚动体在接触部上的滑动,或者该滚动体彼此的碰撞或该滚动体彼此在接触部上的滑动,或者在所述滚动体与所述滚动面的至少某一个上产生的裂纹;
抽样工序,对所述生成的检测信号进行抽样,生成检测数据;
第1生成工序,基于由在预先设定的检测时间内所获得的多个所述检测数据构成的检测数据组内所包含的各所述检测数据,对于与不同的所述检测时间相对应的多个所述检测数据组的每一个,进行生成仅对与所述生成的检测信号中在时间上连续检测出的该检测信号相对应的所述检测数据加权后的第1参量;
第2生成工序,基于在所述检测数据组内所包含的各所述检测数据,对于与不同的所述检测时间相对应的多个所述检测数据组的每一个,进行生成仅对与所述生成的检测信号中与所述滚动体的运动对应地在时间上不连续检测出的该检测信号相对应的所述检测数据加权后的第2参量;
显示控制工序,将对于各所述检测数据组的每一个进行将一个所述检测数据组作为一个标绘点显示在采用对一个所述检测数据组求出的所述的1参量的值以及所述第2参量的值、并以第1轴作为第1参量的值、以第2轴作为第2参量的值的曲线上而获得的该曲线显示在显示机构上。
16.如权利要求15所述的状态显示方法,其特征是,
所述第1参量P2是各所述检测数据的值为Xi,对应的所述检测数据组内所包含的所述检测数据的总数为N个,所述检测工序中最大输入范围为常数K,单位为伏时,由式[9]给出的参量:
[式9]
所述第2参量P3是在用于所述检测数据的抽出数为M个时,由式[10]给出的参量:
[式10]
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