JP6947474B2 - 運動案内装置の状態診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、軌道部材と移動部材を有する運動案内装置の状態を診断する状態診断装置に関する。

従来、長手方向に沿って延在する軌道部材と、該軌道部材の該長手方向に沿って相対的に移動可能な移動部材と、を有する運動案内装置が知られている。この運動案内装置においては、軌道部材に形成された転動面との間に複数の転動体を転動可能な状態で挟み込んで移動部材が該軌道部材に対して係合されている。そして、移動部材の内部には複数の転動体が循環するための循環路が形成されている。これにより、軌道部材の長手方向に沿って移動部材が移動する際には、該軌道部材の転動面上および移動部材の内部（循環路）を通って複数の転動体が循環する。

また、特許文献１には、上記のような運動案内装置（運動機構）において、軌道部材（特許文献１における「軌道体」）の転動面（特許文献１における「転動体転走面」）の損傷を検査する検査装置に関する技術が開示されている。この特許文献１に記載の検査装置においては、軌道体に加速度センサが設置されている。そして、バンドパスフィルタによって、加速度センサの検出信号から特定の周波数帯域の検出信号を取得し、取得された検出信号の強度を所定の閾値と比較することで転動面の損傷度合いを診断する。

特開２０１０−９６５４１号公報

運動案内装置においては、軌道部材の長手方向に沿って移動部材が移動する際に、該軌道部材の転動面と、該転動面上を転動する複数の転動体との間に摩擦力（動摩擦力）が発生する。ここで、軌道部材における転動面の状態はその長手方向に沿ったそれぞれの位置において異なっている。その結果、転動面と転動体との間に発生する摩擦力の大きさは軌道部材上における移動部材の位置によって異なる値となる。そのため、軌道部材の長手方向に沿って移動部材が移動する際には摩擦力変動が生じる。そして、フレーキング等が発生することによって軌道部材の転動面の状態が変化すると、該軌道部材を移動部材が移動する際に生じる摩擦力変動も変化する。そのため、摩擦力変動と相関のあるパラメータを取得することによって、運動案内装置における軌道部材の転動面の状態（軌道部材の転動面の劣化度合いや損傷度合い）を診断することができる。

ただし、運動案内装置においては、軌道部材の転動面上を転動体が転動することに起因して摩擦力変動が発生するのみならず、該軌道部材の転動面上と移動部材の循環路との間を該転動体が出入りすることによっても摩擦力変動が発生する。そして、運動案内装置において、ある特定の状態の変化が生じた場合、軌道部材の転動面上を転動体が転動することに起因して生じる摩擦力変動よりも、該軌道部材の転動面上と移動部材の循環路との間を該転動体が出入りすることに起因して生じる摩擦力変動の方がより顕著に変化する場合もあり得る。

本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであって、軌道部材と移動部材を有する運動案内装置の状態をより高精度で診断することが可能な技術を提供することを目的と
する。

本発明に係る運動案内装置の状態診断装置は、
長手方向に沿って延在する軌道部材と、該軌道部材の長手方向に沿って相対的に移動可能な移動部材であって、該軌道部材に形成された転動面との間に複数の転動体を転動可能な状態で挟み込んで該軌道部材に対して係合され、且つ、その内部に形成された循環路を通って前記複数の転動体が循環するように構成されている移動部材と、を有する運動案内装置の状態を診断する状態診断装置であって、
前記運動案内装置において前記軌道部材の長手方向に沿って前記移動部材が移動する際に生じる摩擦力変動と相関のある所定の診断パラメータを取得するパラメータ取得部と、
前記パラメータ取得部によって取得された前記所定の診断パラメータに係る信号を処理する信号処理部であって、該所定の診断パラメータに係る信号から、第１所定周波数帯域の信号である第１診断用信号と、該第１所定周波数帯域よりも低い第２所定周波数帯域の信号である第２診断用信号とを抽出する信号処理部と、
前記信号処理部によって抽出された前記第１診断用信号および前記第２診断用信号に基づいて前記運動案内装置の状態を診断する診断部と、
を備える。

本発明によれば、軌道部材と移動部材を有する運動案内装置の状態をより高精度で診断することができる。

実施例に係るリニアモータ式駆動システムの概略構成を示す図である。 実施例に係る運動案内装置におけるレールおよびブロックの外観斜視図である。 実施例に係る運動案内装置におけるブロックの内部構造を示す図である。 実施例に係る診断装置における各機能部を示すブロック図である。 実施例に係る、テーブルの位置（指令値）に応じた位置偏差を示す図である。 実施例に係る信号処理部によって抽出される第１診断用信号を示す図である。 実施例に係る信号処理部によって抽出される第２診断用信号を示す図である。 実施例に係る、運動案内装置においてレールの転動面にフレーキングが発生した場合の各信号の振幅の推移の一例を示す図である。 実施例に係る、運動案内装置においてボールの損傷が発生した場合の各信号の振幅の推移の一例を示す図である。 実施例に係る、運動案内装置において予圧抜けが発生した場合の各信号の振幅の推移の一例を示す図である。 実施例に係る診断装置によって実行される運動案内装置の状態診断のフローを示すフローチャートである。 実施例の変形例１に係る、テーブルの位置（指令値）に応じたフィードバック推力を示す図である。 実施例の変形例１に係る、運動案内装置においてレールの転動面にフレーキングが発生した場合の各信号の振幅の推移の一例を示す図である。 実施例の変形例１に係る、運動案内装置においてボールの損傷が発生した場合の各信号の振幅の推移の一例を示す図である。 実施例の変形例１に係る、運動案内装置において予圧抜けが発生した場合の各信号の振幅の推移の一例を示す図である。 本実施例の変形例２に係るリニアモータ式駆動システムの概略構成を示す図である。

本発明に係る運動案内装置の状態診断装置においては、運動案内装置において軌道部材の長手方向に沿って移動部材が移動する際に生じる摩擦力変動と相関のある所定の診断パラメータがパラメータ取得部によって取得される。さらに、パラメータ取得部によって取得された所定の診断パラメータに係る信号が信号処理部によって処理されることで第１診断用信号および第２診断用信号が抽出される。ここで、第１診断用信号は第１所定周波数帯域の信号であり、第２診断用信号は、第１所定周波数帯域よりも低い第２所定周波数帯域の信号である。

上述したように、運動案内装置における摩擦力変動には、軌道部材の転動面上を転動体が転動することに起因する摩擦力変動（以下、「第１摩擦力変動」と称する場合もある。）のみならず、軌道部材の転動面上と移動部材の循環路との間を該転動体が出入りすることに起因する摩擦力変動（以下、「第２摩擦力変動」と称する場合もある。）が含まれている。そして、第１摩擦力変動と第２摩擦力変動とでは主な周波数帯域が異なっている。詳細には、第２摩擦力変動の主な周波数帯域は第１摩擦力変動の主な周波数帯域よりも低い。そこで、本発明では、摩擦力変動と相関のある所定の診断パラメータに係る信号から周波数帯域の異なる第１診断用信号および第２診断用信号を抽出する。これにより、発生要因の異なる摩擦力変動のそれぞれと相関のある二つのパラメータを切り分けて取得することができる。

そして、本発明においては、診断部が、第１診断用信号および前記第２診断用信号の両方に基づいて運動案内装置の状態を診断する。これによれば、運動案内装置において、第１摩擦力変動または第２摩擦力変動の少なくともいずれか一方に変化が生じるような状態の変化が発生した場合、該状態の変化を検出することができる。したがって、運動案内装置の状態をより高精度で診断することが可能となる。

以下、本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例＞
（システムの概略構成）
図１は、本実施例に係るリニアモータ式駆動システムの概略構成を示す図である。また、図２，３は、本実施例に係るリニアモータ式駆動システムが備える運動案内装置の概略構成を説明するための図である。

図１に示すように、本実施例に係るリニアモータ式駆動システム１は、リニアモータ２、運動案内装置３、テーブル４、リニアスケール５、ベース部材７、制御装置１０、および診断装置２００を備えている。リニアモータ２は固定子２１および可動子２２を有している。固定子２１はベース部材に７に固定されており、可動子２２は該固定子２１上を軸方向に移動する。そして、制御装置１０によってリニアモータ２が制御される。また、リニアモータ２の可動子２２には、ワークを載置するためのテーブル４が取り付けられている。そのため、固定子２１の軸方向に可動子２２が移動すると、それに伴ってテーブル４も移動する。

運動案内装置３は、テーブル４を支持しつつ、リニアモータ２における可動子２２の移
動に伴う該テーブル４の移動を案内するための装置である。運動案内装置３は、一対のレール３１と、四つのブロック３２とを有している。二本のレール３１は、それぞれ、リニアモータ２の固定子２１の軸方向に延び、該固定子２１を挟んで互いに平行となるようにベース部材７に固定されている。各レール３１には、該レール３１の長手方向に沿って相対的に移動するブロック３２が二つずつ取り付けられている。

図２は、運動案内装置３におけるレール３１およびブロック３２の外観斜視図である。また、図３はブロック３２の内部構造を示す図である。なお、図２，３では、一つのレール３１に取り付けられた一つのブロック３２のみを図示する。レール３１には、転動体となる複数のボール３４が間に介在した状態でブロック３２が取り付けられている。レール３１の両側方部分には上下二条の転動面３１ａが形成されている。転動面３１ａは、レール３１の長手方向に沿ってブロック３２が移動する際に、ボール３４が接触しつつその上を転動する面である。そして、レール３１に形成された転動面３１ａとの間に複数のボール３４を転動可能な状態で挟み込んでブロック３２が該レール３１に対して係合されている。

また、ブロック３２は、ブロック本体３２ａと、該ブロック本体３２ａの移動方向の前後の端部それぞれに取り付けられた二つの蓋部材３２ｂを備えている。そして、ブロック本体３２ａおよび各蓋部材３２ｂの内部には、レール３１に形成された各転動面３１ａに対応する位置に、複数のボール３４が循環するための循環路３３が形成されている。そして、図３において白抜き矢印の方向にレール３１上をブロック３２が移動すると、複数のボール３４が、該レール３１の転動面３１ａと該ブロック３２内部の循環路３３とを通って矢印の方向に循環する。つまり、レール３１上をブロック３２が移動する際には、該レール３１の転動面３１ａ上と該ブロック３２の循環路３３との間を複数のボール３４が出入りすることになる。

上記のように構成された運動案内装置３の各ブロック３２にはテーブル４が固定されている。これにより、リニアモータ２における可動子２２の移動に伴ってテーブル４が移動すると、運動案内装置３において各ブロック３２が各レール３１の長手方向に沿って移動することで該テーブル４の移動を案内する。

また、リニアモータ式駆動システム１では、リニアスケール５によってテーブル４の位置（リニアモータ２の固定子２１の軸方向における位置）が検出される。リニアスケール５は制御装置１０と電気的に接続されている。そして、リニアスケール５によって検出されたテーブル４の位置情報が制御装置１０にフィーバックされる。また、制御装置１０には、リニアモータ２から該リニアモータ２の推力もフィードバックされる。制御装置１０は、サーボアンプおよびコンピュータを含んで構成されており、リニアスケール５からフィードバックされるテーブル４の位置情報や、リニアモータ２からフィードバックされる推力に基づいて、該リニアモータ２を制御する。

また、リニアモータ式駆動システム１には、運動案内装置３の状態を診断する診断装置２００が設けられている。図４は、診断装置２００における各機能部を示すブロック図である。図４に示すように、診断措置２０は、パラメータ取得部２１０、信号処理部２２０、および診断部２３０を備える。なお、診断装置２００では、コンピュータが所定のプログラムを実行することで各機能部が実現される。ただし、診断装置２００における一部または全部の機能部はハードウェア回路によって実現されてもよい。診断装置２００における各機能部の機能の詳細については後述する。

なお、本実施例においては、運動案内装置３における、レール３１が本発明に係る軌道部材に相当し、ブロック３２が本発明に係る移動部材に相当し、ボール３４が本発明に係
る転動体に相当する。また、本実施例においては、リニアモータ２が本発明に係るアクチュエータに相当する。なお、本発明に係るアクチュエータは、リニアモータに限られるものではなく、ボールねじ等であってもよい。また、本実施例においては、制御装置１０が本発明に係る制御装置に相当し、リニアスケール５が本発明に係る位置情報取得装置に相当する。

（状態診断）
次に、診断装置２００によって行われる運動案内装置３の状態診断について説明する。運動案内装置３では、リニアモータ２によってテーブル４が移動されることに伴ってレール３１の長手方向に沿ってブロック３２が移動する際に摩擦力変動が生じる。そして、運動案内装置３の状態が変化すると、この摩擦力変動に変化が生じる。そこで、診断装置２００は、摩擦力変動と相関のある所定の診断パラメータに基づいて運動案内装置３の状態を診断する。

診断装置２００による運動案内装置３の状態診断が行われる場合、リニアモータ２が駆動される。これにより、リニアモータ２における可動子２２と共にテーブル４が移動し、それに伴ってレール３１上をブロック３２が移動する。ここで、リニアモータ２が駆動される際には、制御装置１０からリニアモータ２に対してテーブル４の位置（すなわち、可動子２２の位置）に関する指令値が出力される。ただし、上述したように、リニアモータ２によるテーブル４の移動に伴ってレール３１上をブロック３２が移動すると摩擦力変動が生じる。そして、この摩擦力変動が外乱となって、制御装置１０からリニアモータ２に対して出力された指令値とテーブル４の実際の位置との間に差が生じる。そのため、制御装置１０からリニアモータ２に対して出力されるテーブル４の位置に関する指令値とリニアスケール５の検出値との差は、運動案内装置３における摩擦力変動と相関のある値となる。

そこで、診断装置２００においては、パラメータ取得部２１０が、運動案内装置３の状態を診断するための所定の診断パラメータとして、リニアモータ２を駆動させたときのテーブル４の位置に関する位置偏差を制御装置１０から取得する。この位置偏差は、制御装置１０からリニアモータ２に対して出力されるテーブル４の位置に関する指令値とリニアスケール５の検出値との差である。なお、運動案内装置３のブロック３２はテーブル４と共に移動するため、この位置偏差はブロック３２に関する位置偏差として捉えることができる。制御装置１０においては、リニアモータ２を駆動させたときに、該リニアモータ２に対して出力した指令値と、リニアスケール５からフィードバックされる検出値とに基づいて位置偏差が所定の演算周期で繰り返し算出されている。そして、算出された位置偏差が、リニアモータ２に対して出力した指令値と対応付けられて、制御装置１０から診断装置２００のパラメータ取得部２１０に出力される。

図５は、パラメータ取得部２１０が取得した、テーブル４の位置（指令値）に応じた位置偏差を示す図である。図５に示すように、リニアモータ２を駆動した際には、運動案内装置３における摩擦力変動が位置偏差の変動として現れる。そのため、運動案内装置３の状態が変化することで摩擦力変動に変化が生じると、位置偏差の変動にも変化が現れる。

ここで、運動案内装置３においては、レール３１上をブロック３２が移動する際に、該レール３１の転動面３１ａ上をボール３４が転動することに起因する摩擦力変動（第１摩擦力変動）と、レール３１の転動面３１ａ上とブロック３２の循環路３３との間をボール３４が出入りすることに起因する摩擦力変動（第２摩擦力変動）とが生じ得る。そして、運動案内装置３の状態の変化の態様によっては、第１摩擦力変動と第２摩擦力変動とのいずれか一方が他方に比べてより顕著に変化する場合がある。そこで、診断装置２００においては、図５に示すような、パラメータ取得部２１０が取得した位置偏差に係る信号から
、第１摩擦力変動と相関のある第１診断用信号と、第２摩擦力変動と相関のある第２診断用信号とを抽出すべく、信号処理部２２０が該位置偏差に係る信号を処理する。

詳細には、信号処理部２２０は、位置偏差に係る信号から、第１所定周波数帯域の信号として第１診断用信号を抽出するとともに、第１所定周波数帯域よりも低い第２所定周波数帯域の信号として第２診断用信号を抽出する。ここで、運動案内装置３において発生する第２摩擦力変動の主な周波数帯域は第１摩擦力変動の主な周波数帯域よりも低い。そして、本実施例では、第１所定周波数帯域が第１摩擦力変動の周波数帯域に設定されており、第２所定周波数帯域が第２摩擦力変動の周波数帯域に設定されている。これにより、第１診断用信号を第１摩擦力変動と相関のあるパラメータとして抽出でき、第２診断用信号を第２摩擦力変動と相関のあるパラメータとして抽出できる。

図６は、信号処理部２２０によって抽出される第１診断用信号を示す図である。このような第１診断用信号は、図５に示す位置偏差に係る信号をハイパスフィルタによって処理することで抽出することができる。また、図７は、信号処理部２２０によって抽出される第２診断用信号を示す図である。このような第２診断用信号は、図５に示す位置偏差に係る信号をローパスフィルタまたはバンドパスフィルタによって処理することで抽出することができる。なお、このときのローパスフィルタまたはバンドパスフィルタは、例えば、ボール３４の直径または該直径の二倍に相当する波長の成分を抽出するように設定されていてもよい。

そして、診断装置２００においては、診断部２３０が、信号処理部２２０によって抽出された第１診断用信号および第２診断用信号に基づいて運動案内装置３の状態を診断する。詳細には、運動案内装置３の状態が変化すると、第１摩擦力変動の振幅および第２摩擦力変動の振幅が変化する。そのため、運動案内装置３の状態が変化すると、図５に示すような第１診断用信号の振幅および図６に示すような第２診断用信号の振幅が変化する。そこで、診断部２３０は、信号処理部２２０によって抽出される第１診断用信号および第２診断用信号それぞれの所定期間における振幅の平均値を算出する。そして、第１診断用信号の振幅の平均値および第２診断用信号の振幅の平均値それぞれを所定の上限値および所定の下限値と比較することで運動案内装置３の状態を診断する。

図８、図９、図１０は、本実施例に係る、運動案内装置３の状態の変化に応じた第１診断用信号および第２診断用信号それぞれの振幅（所定期間における平均値）の変化を示す図である。図８、図９、図１０において、横軸はリニアモータ式駆動システム１の使用日数を表しており、縦軸は信号の振幅を表している。そして、図８、図９、図１０において、実線Ｌ１は第１診断用信号の振幅の推移を示しており、一点鎖線Ｌ２は第２診断用信号の振幅の推移を示している。また、図８、図９、図１０において、ｄＰｍａｘは所定の上限値を示しており、ｄＰｍｉｎは所定の下限値を示している。所定の上限値ｄＰｍａｘは、第１診断用信号の振幅または第２診断用信号の振幅の少なくともいずれかが該所定の上限値ｄＰｍａｘを超えた場合、運動案内装置３の状態が異常であると診断すべき値として予め設定されている。また、所定の下限値ｄＰｍｉｎは、第１診断用信号の振幅または第２診断用信号の振幅の少なくともいずれかが該所定の下限値ｄＰｍｉｎを下回った場合、運動案内装置３の状態が異常であると診断すべき値として予め設定されている。なお、第１診断用信号および第２診断用信号のそれぞれに対して異なる所定の上限値および所定の下限値が設定されてもよい。

図８は、運動案内装置３においてレール３１の転動面３１ａにフレーキングが発生した場合の各信号の振幅の推移の一例を示している。この場合、リニアモータ式駆動システム１の使用日数がＤ１に達した時点で、第１診断用信号の振幅（Ｌ１）が所定の上限値ｄＰｍａｘに達している。ただし、この時点においては、第２診断用信号の振幅（Ｌ２）は正
常範囲（すなわち、所定の下限値ｄＰｍｉｎ以上且つ所定の上限値ｄＰｍａｘ以下の範囲）内の値となっている。つまり、この場合は、レール３１の転動面３１ａのフレーキングに伴って、第１摩擦力変動の方が第２摩擦力変動よりも顕著に変化したと考えられる。このような場合であっても、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅のそれぞれを所定の下限値ｄＰｍｉｎおよび所定の上限値ｄＰｍａｘと比較することによる運動案内装置３の状態診断を行うことで、リニアモータ式駆動システム１の使用日数がＤ１を超えた直後に、運動案内装置３の状態が異常であると診断することができる。

図９は、運動案内装置３においてボール３４の損傷が発生した場合の各信号の振幅の推移の一例を示している。この場合、リニアモータ式駆動システム１の使用日数がＤ２に達した時点で、第２診断用信号の振幅（Ｌ２）が所定の上限値ｄＰｍａｘに達している。ただし、この時点においては、第１診断用信号の振幅（Ｌ１）は正常範囲内の値となっている。つまり、この場合は、運動案内装置３におけるボール３４の損傷に伴って、第２摩擦力変動の方が第１摩擦力変動よりも顕著に変化したと考えられる。このような場合であっても、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅のそれぞれを所定の下限値ｄＰｍｉｎおよび所定の上限値ｄＰｍａｘと比較することによる運動案内装置３の状態診断を行うことで、リニアモータ式駆動システム１の使用日数がＤ２を超えた直後に、運動案内装置３の状態が異常であると診断することができる。

図１０は、運動案内装置３のブロック３２内において複数のボール３４にかかる予圧の低下（以下、「予圧抜け」と称する。）が発生した場合の各信号の振幅の推移の一例を示している。この場合、リニアモータ式駆動システム１の使用日数がＤ３に達した時点で、第１診断用信号の振幅（Ｌ１）が所定の下限値ｄＰｍｉｎに達している。ただし、この時点においては、第２診断用信号の振幅（Ｌ２）は正常範囲内の値となっている。つまり、この場合は、運動案内装置３における予圧抜けに伴って、第１摩擦力変動の方が第２摩擦力変動よりも顕著に変化したと考えられる。このような場合であっても、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅のそれぞれを所定の下限値ｄＰｍｉｎおよび所定の上限値ｄＰｍａｘと比較することによる運動案内装置３の状態診断を行うことで、リニアモータ式駆動システム１の使用日数がＤ３を超えた直後に、運動案内装置３の状態が異常であると診断することができる。

図８、図９、図１０に示す第１診断用信号の振幅（Ｌ１）および第２診断用信号の振幅（Ｌ２）の推移からもわかるように、いずれか一方の信号の振幅が正常範囲から外れていても他方の信号の振幅は正常範囲内となる場合がある。そのため、仮に、第１診断用信号および第２診断用信号のいずれか一方に基づいて運動案内装置３の状態診断を行った場合、該運動案内装置３の異常状態の態様によっては、該運動案内装置３の状態が異常である診断すべき状態であるにも関わらず該運動案内装置３の状態は正常であると誤診断してしまう虞がある。これに対し、 本実施例に係る診断装置２００によれば、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅のそれぞれを所定の下限値および所定の上限値と比較することで運動案内装置３の状態診断を行うため、該運動案内装置３の状態をより高精度で診断することができる。また、図８、図９、図１０に示すような、運動案内装置３の異常状態の態様と、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅の変化の仕方との相関関係を実験等に基づいて予め求めておけば、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅の変化に基づいて運動案内装置３の異常状態の態様を推定することもできる（すなわち、摩擦力変動の変化の要因を推定することができる）。

（診断フロー）
ここで、診断装置２００によって実行される運動案内装置３の状態診断のフローについて図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、診断装置２００によって所定の頻度（例えば、１日に１回）で実行される。

本フローでは、先ずＳ１０１において、リニアモータ２を駆動した際に制御装置１０において算出される位置偏差が、テーブル４の位置（指令値）に対応付けられて取得される。次に、Ｓ１０２において、Ｓ１０１で取得された位置偏差に係る信号に対して上述したようなフィルタ処理が行われることで、第１診断用信号および第２診断用信号が抽出される。次に、Ｓ１０３において、第１診断用信号の振幅ｄＰ１および第２診断用信号の振幅ｄＰ２が算出される。なお、上述したように、各信号の振幅ｄＰ１、ｄＰ２はいずれも所定期間における平均値として算出される。

次に、Ｓ１０４において、第１診断用信号の振幅ｄＰ１が所定の下限値ｄＰｍｉｎ以上であり且つ所定の上限値ｄＰｍａｘ以下であるか否かが判別される。すなわち、第１診断用信号の振幅ｄＰ１が正常範囲内の値であるか否かが判別される。Ｓ１０４において肯定判定された場合、次にＳ１０５において、第２診断用信号の振幅ｄＰ２が所定の下限値ｄＰｍｉｎ以上であり且つ所定の上限値ｄＰｍａｘ以下であるか否かが判別される。すなわち、第２診断用信号の振幅ｄＰ２が正常範囲内の値であるか否かが判別される。Ｓ１０５において肯定判定された場合、次にＳ１０６において運動案内装置３の状態は正常であると判定される。一方、Ｓ１０４またはＳ１０５において否定判定された場合、次にＳ１０７において運動案内装置３の状態が異常であると判定される。

（変形例１）
以下、診断装置２００によって行われる運動案内装置３の状態診断の変形例１について説明する。上記実施例においては、運動案内装置３における摩擦力変動と相関のある所定の診断パラメータとして位置偏差を用いた。ここで、上述したように、リニアモータ２においては、該リニアモータ２の実際の推力が制御装置１０にフィードバックされる。そして、リニアモータ２の実際の推力は運動案内装置３における摩擦力変動に応じて変動する。したがって、制御装置１０にフィードバックされるリニアモータ２の推力（以下「フィードバック推力」と称する。）は運動案内装置３における摩擦力変動と相関がある。そこで、本変形例では、運動案内装置３の状態診断における所定の診断パラメータとして、位置偏差に代えて、フィードバック推力を用いる。

本変形例では、診断装置２００のパラメータ取得部２１０によって、リニアモータ２を駆動させたときのフィードバック推力が制御装置１０から取得される。このとき、フィードバック推力が、リニアモータ２に対して出力した指令値と対応付けられて制御装置１０からパラメータ取得部２１０に出力される。図１２は、パラメータ取得部２１０が取得した、テーブル４の位置（指令値）に応じたフィードバック推力を示す図である。図１２に示すように、リニアモータ２を駆動した際には、運動案内装置３における摩擦力変動がフィードバック推力の変動として現れる。そのため、運動案内装置３の状態が変化することで摩擦力変動に変化が生じると、フィードバック推力の変動にも変化が現れる。

そして、本変形例では、図１２に示すような、パラメータ取得部２１０が取得したフィードバック推力に係る信号から第１診断用信号および第２診断用信号を抽出すべく、信号処理部２２０が該フィードバック推力に係る信号を処理する。なお、この場合においても、上記実施例と同様、第１診断用信号は第１所定周波数帯域の信号であり、第２診断用信号は第２所定周波数帯域の信号である。これにより、第１診断用信号を第１摩擦力変動と相関のあるパラメータとして抽出でき、第２診断用信号を第２摩擦力変動と相関のあるパラメータとして抽出できる。

そして、本変形例の場合においても、運動案内装置３の状態が変化すると、第１摩擦力変動の振幅および第２摩擦力変動の振幅が変化することに伴って第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅が変化する。ただし、このときの各信号の振幅の変化の仕方は
、上記実施例に係る第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅の変化の仕方と必ずしも同様とはならない。これは、制御装置１０によって算出される位置偏差の変動周期と、リニアモータ２から制御装置１０に入力されるフィードバック推力の変動周期とが必ずしも同様ではないためである。

図１３、図１４、図１５は、本変形例に係る、運動案内装置３の状態の変化に応じた第１診断用信号および第２診断用信号それぞれの振幅（所定期間における平均値）の変化を示す図である。図１３、図１４、図１５において、横軸はリニアモータ式駆動システム１の使用日数を表しており、縦軸は信号の振幅を表している。そして、図１３、図１４、図１５において、実線Ｌ１は第１診断用信号の振幅の推移を示しており、一点鎖線Ｌ２は第２診断用信号の振幅の推移を示している。また、図１３、図１４、図１５において、Ｆｍａｘは所定の上限値を示しており、Ｆｍｉｎは所定の下限値を示している。所定の上限値Ｆｍａｘは、第１診断用信号の振幅または第２診断用信号の振幅の少なくともいずれかが該所定の上限値Ｆｍａｘを超えた場合、運動案内装置３の状態が異常であると診断すべき値として予め設定されている。また、所定の下限値Ｆｍｉｎは、第１診断用信号の振幅または第２診断用信号の振幅の少なくともいずれかが該所定の下限値Ｆｍｉｎを下回った場合、運動案内装置３の状態が異常であると診断すべき値として予め設定されている。なお、本変形例の場合においても、第１診断用信号および第２診断用信号のそれぞれに対して異なる所定の上限値および所定の下限値が設定されてもよい。

図１３は、運動案内装置３においてレール３１の転動面３１ａにフレーキングが発生した場合の各信号の振幅の推移の一例を示している。この場合、リニアモータ式駆動システム１の使用日数がＤ４に達した時点で、第１診断用信号の振幅（Ｌ１）が所定の上限値Ｆｍａｘに達している。ただし、この時点においては、第２診断用信号の振幅（Ｌ２）は正常範囲（すなわち、所定の下限値Ｆｍｉｎ以上且つ所定の上限値Ｆｍａｘ以下の範囲）内の値となっている。つまり、この場合は、図８に示す場合と同様、レール３１の転動面３１ａのフレーキングに伴って、第１摩擦力変動の方が第２摩擦力変動よりも顕著に変化したと考えられる。このような場合であっても、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅のそれぞれを所定の下限値Ｆｍｉｎおよび所定の上限値Ｆｍａｘと比較することによる運動案内装置３の状態診断を行うことで、リニアモータ式駆動システム１の使用日数がＤ４を超えた直後に、運動案内装置３の状態が異常であると診断することができる。

図１４は、運動案内装置３においてボール３４の損傷が発生した場合の各信号の振幅の推移の一例を示している。この場合、リニアモータ式駆動システム１の使用日数がＤ５に達した時点で、第２診断用信号の振幅（Ｌ２）が所定の上限値Ｆｍａｘに達している。ただし、この時点においては、第１診断用信号の振幅（Ｌ１）は正常範囲内の値となっている。つまり、この場合は、図９に示す場合と同様、運動案内装置３におけるボール３４の損傷に伴って、第２摩擦力変動の方が第１摩擦力変動よりも顕著に変化したと考えられる。このような場合であっても、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅のそれぞれを所定の下限値Ｆｍｉｎおよび所定の上限値Ｆｍａｘと比較することによる運動案内装置３の状態診断を行うことで、リニアモータ式駆動システム１の使用日数がＤ５を超えた直後に、運動案内装置３の状態が異常であると診断することができる。

図１５は、運動案内装置３において予圧抜けが発生した場合の各信号の振幅の推移の一例を示している。この場合、リニアモータ式駆動システム１の使用日数がＤ６に達した時点で、第１診断用信号の振幅（Ｌ１）が所定の下限値Ｆｍｉｎに達している。ただし、この時点においては、第２診断用信号の振幅（Ｌ２）は正常範囲内の値となっている。つまり、この場合は、図１０に示す場合と同様、運動案内装置３における予圧抜けに伴って、第１摩擦力変動の方が第２摩擦力変動よりも顕著に変化したと考えられる。このような場合であっても、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅のそれぞれを所定の下
限値Ｆｍｉｎおよび所定の上限値Ｆｍａｘと比較することによる運動案内装置３の状態診断を行うことで、リニアモータ式駆動システム１の使用日数がＤ６を超えた直後に、運動案内装置３の状態が異常であると診断することができる。

上記のように、本変形例においても、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅のそれぞれを所定の下限値および所定の上限値と比較することで運動案内装置３の状態診断を行うことで、該運動案内装置３の状態をより高精度で診断することができる。また、本変形例においても、図１３、図１４、図１５に示すような、運動案内装置３の異常状態の態様と、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅の変化の仕方との相関関係を実験等に基づいて予め求めておけば、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅の変化に基づいて運動案内装置３の異常状態の態様を推定することもできる（すなわち、摩擦力変動の変化の要因を推定することができる）。

なお、テーブル４を移動させるためのアクチュエータとしてリニアモータ２に代えてボールねじを用いることもできる。このような構成とした場合、ボールねじが制御装置１０によって制御される。このとき、ボールねじの実際のトルクが制御装置１０にフィードバックされる。そして、ボールねじを駆動した際には、運動案内装置３における摩擦力変動が、制御装置１０にフィードバックされるトルクの変動として現れる。そのため、フィードバック推力と同様、制御装置１０にフィードバックされるトルクを、運動案内装置３の状態診断における所定の診断パラメータとして用いることができる。

（変形例２）
以下、診断装置２００によって行われる運動案内装置３の状態診断の変形例２について説明する。図１６は、本変形例に係るリニアモータ式駆動システムの概略構成を示す図である。本変形例では、テーブル４に加速度センサ４０が設置されている。そして、リニアモータ２が駆動されることでテーブル４が移動したときの該テーブル４の加速度が加速度センサ４０によって検出される。そして、加速度センサ４０の検出値が診断装置２００に入力される。その他の構成は図１に示す構成と同様である。なお、運動案内装置３のブロック３２はテーブル４と共に移動するため、加速度センサ４０によって検出される加速度はブロック３２の加速度として捉えることができる。

リニアモータ２が駆動されることでテーブル４が移動したときの該テーブル４の加速度は運動案内装置３における摩擦力変動に応じて変動する。したがって、加速度センサ４０の検出値は運動案内装置３における摩擦力変動と相関がある。そこで、本変形例では、運動案内装置３の状態診断における所定の診断パラメータとして、位置偏差に代えて加速度センサ４０の検出値を用いる。

本変形例では、診断装置２００のパラメータ取得部２１０によって、加速度センサ４０の検出値が、リニアモータ２に対して出力した指令値と対応付けられて取得される。そして、パラメータ取得部２１０が取得した加速度センサ４０の検出値に係る信号から第１診断用信号および第２診断用信号を抽出すべく、信号処理部２２０が該加速度センサ４０の検出値に係る信号を処理する。なお、この場合においても、上記実施例と同様、第１診断用信号は第１所定周波数帯域の信号であり、第２診断用信号は第２所定周波数帯域の信号である。これにより、第１診断用信号を第１摩擦力変動と相関のあるパラメータとして抽出でき、第２診断用信号を第２摩擦力変動と相関のあるパラメータとして抽出できる。

そして、本変形例の場合においても、運動案内装置３の状態が変化すると、第１摩擦力変動の振幅および第２摩擦力変動の振幅が変化することに伴って第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅が変化する。そこで、上記実施例１および上記変形例１と同様、本変形例でも、第１診断用信号の振幅および第２診断用信号の振幅のそれぞれを所定の
下限値および所定の上限値と比較することで運動案内装置３の状態診断を行う。これにより、上記実施例１および上記変形例１に係る運動案内装置３の状態診断と同様の効果を得ることができる。

１・・・リニアモータ式駆動システム、１０・・・制御装置、２・・・リニアモータ、２１・・・固定子、２２・・・可動子、３・・・運動案内装置、３１・・・レール、３２・・・ブロック、３１ａ・・・転動面、３３・・・循環路、３４・・・ボール、４・・・テーブル、４０・・・加速度センサ、５・・・リニアスケール、２００・・・診断装置、２１０・・・パラメータ取得部、２２０・・・信号処理部、２３０・・・診断部

Claims (6)

1. 長手方向に沿って延在する軌道部材と、該軌道部材の長手方向に沿って相対的に移動可能な移動部材であって、該軌道部材に形成された転動面との間に複数の転動体を転動可能な状態で挟み込んで該軌道部材に対して係合され、且つ、その内部に形成された循環路を通って前記複数の転動体が循環するように構成されている移動部材と、を有する運動案内装置の状態を診断する状態診断装置であって、
   前記運動案内装置において前記軌道部材の長手方向に沿って前記移動部材が移動する際に生じる摩擦力変動と相関のある所定の診断パラメータを取得するパラメータ取得部と、
   前記パラメータ取得部によって取得された前記所定の診断パラメータに係る信号を処理する信号処理部であって、該所定の診断パラメータに係る信号から、第１所定周波数帯域の信号である第１診断用信号と、該第１所定周波数帯域よりも低い第２所定周波数帯域の信号である第２診断用信号とを抽出する信号処理部と、
   前記信号処理部によって抽出された前記第１診断用信号および前記第２診断用信号に基づいて前記運動案内装置の状態を診断する診断部と、
   を備える運動案内装置の状態診断装置。
2. 前記第１所定周波数帯域が、前記運動案内装置において前記軌道部材の前記転動面上を前記転動体が転動することに起因して生じる摩擦力変動の周波数帯域であり、前記第２所定周波数帯域が、前記運動案内装置において前記軌道部材の前記転動面上と前記移動部材の前記循環路との間を前記転動体が出入りすることに起因して生じる摩擦力変動の周波数帯域である請求項１に記載の運動案内装置の状態診断装置。
3. 前記診断部が、前記第１診断用信号の振幅および前記第２診断用信号の振幅のそれぞれを所定の閾値と比較することで前記運動案内装置の状態を診断する請求項１または２に記載の運動案内装置の状態診断装置。
4. 前記運動案内装置が、前記軌道部材の長手方向に沿って前記移動部材を移動させる際のアクチュエータを制御する制御装置と、前記軌道部材上における前記移動部材の実際の位置に関する位置情報を取得する位置情報取得装置と、をさらに有し、
   前記所定の診断パラメータが、前記制御装置から前記アクチュエータに対して出力される前記移動部材の位置に関する指令値と、前記位置情報取得装置によって取得される位置情報との差である請求項１から３のいずれか一項に記載の運動案内装置の状態診断装置。
5. 前記運動案内装置が、前記軌道部材の長手方向に沿って前記移動部材を移動させる際のアクチュエータを制御する制御装置をさらに有し、
   前記所定の診断パラメータが、前記アクチュエータから前記制御装置にフィードバックされる推力またはトルクである請求項１から３のいずれか一項に記載の運動案内装置の状態診断装置。
6. 前記運動案内装置が、前記軌道部材の長手方向に沿って前記移動部材が移動する際の加速度を検出する加速度センサをさらに有し、
   前記所定の診断パラメータが、前記加速度センサの検出値である請求項１から３のいずれか一項に記載の運動案内装置の状態診断装置。

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