JPWO2006025404A1 - 状態検出装置及び状態検出方法並びに状態検出用プログラム及び情報記録媒体、状態表示装置及び状態表示方法並びに状態表示用プログラム及び情報記録媒体 - Google Patents

状態検出装置及び状態検出方法並びに状態検出用プログラム及び情報記録媒体、状態表示装置及び状態表示方法並びに状態表示用プログラム及び情報記録媒体 Download PDF

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Abstract

ＬＭシステムに含まれる複数のボールが自転しつつ循環部内を公転する際に弾性的に生じるＡＥ波を検出して検出信号Ｓaeを生成するＡＥセンサ１と、検出信号Ｓaeに基づいて、ＡＥ波の強度を示す第１パラメータを生成すると共に、検出信号Ｓaeに基づいて、検出信号Ｓaeのうち時間的に連続して検出される検出信号Ｓaeのみを重み付けして第２パラメータを生成し、更に検出信号Ｓaeに基づいて、検出信号Ｓaeのうちボールの運動に対応して時間的に不連続に検出される検出信号Ｓaeのみを重み付けして第３パラメータを生成し、第１パラメータ、第２パラメータ又は第３パラメータのいずれかを用いてＬＭシステムの動作状態の内容を判定する信号処理部４と、を備える状態検出装置により、ＬＭシステムにおける故障発生の予知を可能とし、且つ、ＬＭシステムの使用者における整備性を向上させ、更にその長寿命化及びＬＭシステムを用いて製造された装置又は機器の性能保証並びにそれらの品質向上に資することが可能となる。

Description

本発明は、状態検出装置及び状態検出方法並びに状態検出用プログラム及び情報記録媒体の技術分野に属し、より詳細には、直動転がり案内装置の動作中における当該直動転がり案内装置の動作状態を検出する状態検出装置及び状態検出方法並びに当該動作状態検出のための状態検出用プログラム及び当該状態検出用プログラムがコンピュータで読取可能に記録された情報記録媒体の技術分野に属する。
また、本発明は、状態表示装置及び状態表示方法並びに状態表示用プログラム及び情報記録媒体の技術分野に属し、より詳細には、直動転がり案内装置の動作中における当該直動転がり案内装置の動作状態を表示する状態表示装置及び状態表示方法並びに当該動作状態表示のための状態表示用プログラム及び当該状態表示用プログラムがコンピュータで読取可能に記録された情報記録媒体の技術分野に属する。
従来、レールと、当該レール上をその長手方向に移動する移動ブロックと、当該レールと当該移動ブロックとの間に介在してそれ自体が回転（自転）しつつ循環（公転）して当該移動ブロックを高精度に移動させる複数のボール（転動体）と、を含む、いわゆる直動転がり案内装置が広く一般化しており、具体的には、工作機械の作業台の三次元運動や、振り子電車における振り子運動を支持する部材、更には建物の免震構造にまで活用範囲が広がっている。なお、当該直動転がり案内装置としては、上述した移動ブロックとレールとにより構成されるものの他に、いわゆるボールねじと称されるものもある。
そして、このような活用範囲の広がりに伴い、直動転がり案内装置における故障予防についても要求が高まっており、そのための動作状態の診断法についても高精度のものが求められている。
ここで、直動転がり案内装置を除く従来の一般的な機械システム（例えばボールベアリングを含む回転用転がり軸受装置等）における動作状態の診断方法としては、その機械システムにおける振動の発生状態を監視して動作状態の診断を行う振動検出法、その機械システムに用いられている潤滑油を取り出してその質を評価することで動作状態の診断を行う油評価法、その機械システム内において潤滑油を介して駆動されている部材間の電気抵抗を測定して動作状態の診断を行う電気抵抗法、又はその機械システム内において潤滑油を介して駆動されている部材の温度を、熱電対等を用いて測定して動作状態の診断を行う温度測定法等がある。
しかしながら、これらの診断方法を直動転がり案内装置に適用した場合、以下の如き問題点があった。
すなわち、振動検出法を用いた場合は、直動転がり案内装置においては転動体としてのボールが自ら自転しつつ循環部内を公転することから、振動の発生源が多く、本来検出すべき上記動作状態の異常に起因する振動を正確に検出できないという問題点があった。
また、油評価法を用いた場合は、診断対象である直動転がり案内装置における使用前の潤滑油と使用後の潤滑油を夫々にその装置自体から取り出して検査する必要があり、診断結果が得られるまでに余分な時間が必要となると共に直動転がり案内装置自体を一旦停止させて潤滑油の取り出し作業を行う必要があり、動作効率が低下するという問題点があった。
更に、電気抵抗法及び温度測定法を用いた場合は、共に電気的な雑音に対して脆弱であると共に上記移動ブロックの移動速度が遅いときは測定ができない場合があるという問題点があった。
従って、従来では、直動転がり案内装置の動作状態を実時間で（すなわち、リアルタイムに）正確に診断することは困難だった。
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたもので、その課題は、直動転がり案内装置における動作状態を実時間で正確に検出することにより、当該直動転がり案内装置における故障の発生予知を可能とし、且つ、当該直動転がり案内装置の使用者における整備性を向上させ、更にその長寿命化及び当該直動転がり案内装置を組み込んだ装置又は機器の性能保証並びにそれらの品質向上に資することが可能な状態検出装置及び状態検出方法並びに当該動作状態検出のための状態検出用プログラム及び当該状態検出用プログラムがコンピュータで読取可能に記録された情報記録媒体を提供することにある。
さらに、本発明の課題は、直動転がり案内装置における動作状態を実時間で正確に表示することにより、当該直動転がり案内装置における故障の発生予知を可能とし、且つ、当該直動転がり案内装置の使用者における整備性を向上させ、更にその長寿命化及び当該直動転がり案内装置を組み込んだ装置又は機器の性能保証並びにそれらの品質向上に資することが可能な状態表示装置及び状態表示方法並びに当該動作状態検出のための状態表示用プログラム及び当該状態表示用プログラムがコンピュータで読取可能に記録された情報記録媒体を提供することにある。
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、直動転がり案内装置における現在の動作状態を検出する状態検出装置であって、前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成するＡＥ（Acoustic Emission）センサ等の検出手段と、前記生成された検出信号に基づいて、前記波動の強度を示す第１パラメータを生成する信号処理部等の第１生成手段と、前記生成された第１パラメータの値が当該第１パラメータについて予め設定されている第１しきい値未満の値であるとき、前記動作状態が正常であると判定する信号処理部等の判定手段と、を備える。
よって、直動転がり案内装置の動作により弾性的に発生する上記波動の強度を示す第１パラメータを生成し、その値が第１しきい値未満の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が正常であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、その動作状態が正常か否かを検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の状態検出装置において、前記生成された検出信号に基づいて、当該検出信号のうち時間的に連続して検出される当該検出信号のみを重み付けして第２パラメータを生成する信号処理部等の第２生成手段と、前記生成された検出信号に基づいて、当該検出信号のうち前記転動体の運動に対応して時間的に不連続に検出される当該検出信号のみを重み付けして第３パラメータを生成する信号処理部等の第３生成手段と、を更に備え、前記判定手段は、前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であるとき、前記第２パラメータ又は前記第３パラメータの少なくともいずれか一つを用いた前記内容の判定を行うように構成される。
よって、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であるとき、第１パラメータとは異なる第２パラメータ又は第３パラメータを用いて動作状態の内容を判定するので、より詳細に、動作状態の具体的な内容まで判定して検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の状態検出装置において、前記第１パラメータＰ１は、前記検出信号をサンプリングして得られる計測値をＸｉ、当該計測値の全数をＮ（個）としたとき、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、前記第２パラメータＰ２は、更に前記検出手段における最大入力レンジを定数Ｋ（ボルト）としたとき、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、前記第３パラメータＰ３は、更に前記計測値として用いる抽出数をＭ（個）としたとき、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるように構成される。
よって、第１パラメータＰ１が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、第２パラメータＰ２が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、第３パラメータＰ３が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるので、より正確に動作状態の具体的内容を検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の状態検出装置において、前記判定手段は、前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第２パラメータの値が当該第２パラメータについて予め設定されている第２しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第３パラメータの値が当該第３パラメータについて予め設定されている第３しきい値未満の値であるとき、前記動作状態が潤滑不良状態であると判定するように構成される。
よって、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であり、且つ第２パラメータの値が第２しきい値以上の値であり、且つ第３パラメータの値が第３しきい値未満の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が潤滑不良状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、当該動作状態が潤滑不良状態であるか否かを検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項２又は３に記載の状態検出装置において、前記判定手段は、前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第２パラメータの値が当該第２パラメータについて予め設定されている第２しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第３パラメータの値が当該第３パラメータについて予め設定されている第３しきい値以上の値であるとき、前記動作状態が潤滑剤以外の液体が前記循環部内に混入している動作状態であると判定するように構成される。
よって、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であり、且つ第２パラメータの値が第２しきい値以上の値であり、且つ第３パラメータの値が第３しきい値以上の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が潤滑剤以外の液体が循環部内に混入している動作状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、潤滑財以外の液体が混入している状態であるか否かを検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、請求項２又は３に記載の状態検出装置において、前記判定手段は、前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第２パラメータの値が当該第２パラメータについて予め設定されている第２しきい値未満の値であり、且つ前記生成された第３パラメータの値が当該第３パラメータについて予め設定されている第３しきい値以上の値であるとき、前記動作状態が、前記転走面又は前記転動体の少なくともいずれかにクラックが発生している動作状態であると判定するように構成される。
よって、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であり、且つ第２パラメータの値が第２しきい値未満の値であり、且つ第３パラメータの値が第３しきい値以上の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が、転走面又は転動体の少なくともいずれかにクラックが発生している動作状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、転走面又は転動体の少なくともいずれかにクラックが発生しているか否かを検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の状態検出装置において、前記判定手段により判定されたいずれかの前記動作状態を告知する告知手段を更に備える。
よって、判定結果を告知手段により告知するので、直動転がり案内装置の使用者が直ちにその動作状態の内容を具体的に認識することができる。
上記の課題を解決するために、請求項８に記載の発明は、直動転がり案内装置における現在の動作状態を検出する状態検出方法であって、前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成する検出工程と、前記生成された検出信号に基づいて、前記波動の強度を示す第１パラメータを生成する第１生成工程と、前記生成された第１パラメータの値が当該第１パラメータについて予め設定されている第１しきい値未満の値であるとき、前記動作状態が正常であると判定する判定工程と、を含むように構成される。
よって、直動転がり案内装置の動作により弾性的に発生する上記波動の強度を示す第１パラメータを生成し、その値が第１しきい値未満の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が正常であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、その動作状態が正常か否かを検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の状態検出方法において、前記生成された検出信号に基づいて、当該検出信号のうち時間的に連続して検出される当該検出信号のみを重み付けして第２パラメータを生成する第２生成工程と、前記生成された検出信号に基づいて、当該検出信号のうち前記転動体の運動に対応して時間的に不連続に検出される当該検出信号のみを重み付けして第３パラメータを生成する第３生成工程と、を更に含み、前記判定工程においては、前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であるとき、前記第２パラメータ又は前記第３パラメータの少なくともいずれか一つを用いた前記内容の判定を行うように構成される。
よって、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であるとき、第１パラメータとは異なる第２パラメータ又は第３パラメータを用いて動作状態の内容を判定するので、より詳細に、動作状態の具体的な内容まで判定して検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の状態検出方法において、前記第１パラメータＰ１は、前記検出信号をサンプリングして得られる計測値をＸｉ、当該計測値の全数をＮ（個）としたとき、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、前記第２パラメータＰ２は、更に前記検出手段における最大入力レンジを定数Ｋ（ボルト）としたとき、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、前記第３パラメータＰ３は、更に前記計測値として用いる抽出数をＭ（個）としたとき、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるように構成される。
よって、第１パラメータＰ１が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、第２パラメータＰ２が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、第３パラメータＰ３が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるので、より正確に動作状態の具体的内容を検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の状態検出方法において、前記判定工程においては、前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第２パラメータの値が当該第２パラメータについて予め設定されている第２しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第３パラメータの値が当該第３パラメータについて予め設定されている第３しきい値未満の値であるとき、前記動作状態が潤滑不良状態であると判定するように構成される。
よって、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であり、且つ第２パラメータの値が第２しきい値以上の値であり、且つ第３パラメータの値が第３しきい値未満の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が潤滑不良状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、当該動作状態が潤滑不良状態であるか否かを検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項１２に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の状態検出方法において、前記判定工程においては、前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第２パラメータの値が当該第２パラメータについて予め設定されている第２しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第３パラメータの値が当該第３パラメータについて予め設定されている第３しきい値以上の値であるとき、前記動作状態が潤滑剤以外の液体が前記循環部内に混入している動作状態であると判定するように構成される。
よって、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であり、且つ第２パラメータの値が第２しきい値以上の値であり、且つ第３パラメータの値が第３しきい値以上の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が潤滑剤以外の液体が循環部内に混入している動作状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、潤滑財以外の液体が混入している状態であるか否かを検出することができる。
上記の課題を解決すらために、請求項１３に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の状態検出方法において、前記判定工程においては、前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第２パラメータの値が当該第２パラメータについて予め設定されている第２しきい値未満の値であり、且つ前記生成された第３パラメータの値が当該第３パラメータについて予め設定されている第３しきい値以上の値であるとき、前記動作状態が、前記転走面又は前記転動体の少なくともいずれかにクラックが発生している動作状態であると判定するように構成される。
よって、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であり、且つ第２パラメータの値が第２しきい値未満の値であり、且つ第３パラメータの値が第３しきい値以上の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が、転走面又は転動体の少なくともいずれかにクラックが発生している動作状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、転走面又は転動体の少なくともいずれかにクラックが発生しているか否かを検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項１４に記載の発明は、請求項８から１３のいずれか一項に記載の状態検出方法において、前記判定工程において判定されたいずれかの前記動作状態を告知する告知工程を更に含むように構成される。
よって、告知工程において判定結果を告知するので、直動転がり案内装置の使用者が直ちにその動作状態の内容を具体的に認識することができる。
上記の課題を解決するために、請求項１５に記載の発明は、直動転がり案内装置における現在の動作状態を検出する状態検出装置に含まれるコンピュータを、前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成する検出手段、前記生成された検出信号に基づいて、前記波動の強度を示す第１パラメータを生成する第１生成手段、前記生成された検出信号に基づいて、当該検出信号のうち時間的に連続して検出される当該検出信号のみを重み付けして第２パラメータを生成する第２生成手段、前記生成された検出信号に基づいて、当該検出信号のうち前記転動体の運動に対応して時間的に不連続に検出される当該検出信号のみを重み付けして第３パラメータを生成する第３生成手段、及び、前記生成された第１パラメータ、第２パラメータ又は第３パラメータの少なくともいずれか一つを用いて前記動作状態の内容を判定する判定手段、として機能させるように構成される。
よって、第１パラメータ、第２パラメータ又は第３パラメータの少なくともいずれか一つを用いて直動転がり案内装置の動作状態の内容を判定するようにコンピュータが機能するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、その動作状態の内容までを検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の状態検出用プログラムが、前記コンピュータにより読取可能に記録されている。
よって、当該状態検出用プログラムをコンピュータにより読み出して実行することにより、第１パラメータ、第２パラメータ又は第３パラメータのいずれかを用いて直動転がり案内装置の動作状態の内容を判定するように当該コンピュータが機能するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、その動作状態の内容までを検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項１７に記載の発明は、直動転がり案内装置における現在の動作状態を表示する状態表示装置であって、前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成するＡＥ（Acoustic Emission）センサ等の検出手段と、前記生成された検出信号をサンプリングし、検出データを生成する信号処理部等のサンプリング手段と、予め設定された検出時間内に得られる複数の前記検出データにより構成される検出データ群内に含まれている各前記検出データに基づき、前記生成された検出信号のうち時間的に連続して検出される当該検出信号に対応する前記検出データのみを重み付けした第１パラメータを生成することを、異なる前記検出時間に対応する複数の前記検出データ群毎に行う信号処理部等の第１生成手段と、前記検出データ群内に含まれている各前記検出データに基づき、前記生成された検出信号のうち前記転動体の運動に対応して時間的に不連続に検出される当該検出信号に対応する前記検出データのみを重み付けした第２パラメータを生成することを、異なる前記検出時間に対応する複数の前記検出データ群毎に行う信号処理部等の第２生成手段と、一つの前記検出データ群について求めた前記第１パラメータの値及び前記第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の前記検出データ群を一のプロット点として表示することを、各前記検出データ群毎に行って得られる当該グラフを表示部等の表示手段に表示する信号処理部等の表示制御手段と、を備える。
よって、一つの検出データ群について求めた第１パラメータの値及び第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の検出データ群を一のプロット点として表示することが、各検出データ群毎に行って得られる当該グラフが表示されるので、直動転がり案内装置を使用する使用者に当該直動転がり案内装置の現在の動作状態を認識させることができる。
上記の課題を解決するために、請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の状態表示装置において、前記第１パラメータＰ２は、各前記検出データの値をＸｉとし、対応する前記検出データ群内に含まれる前記検出データの全数をＮ（個）とし、前記検出手段における最大入力レンジを定数Ｋ（ボルト）としたとき、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、前記第２パラメータＰ３は、更に前記検出データとして用いる抽出数をＭ（個）としたとき、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるように構成される。
よって、第１パラメータＰ２が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、第２パラメータＰ３が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるので、より正確に動作状態の具体的内容を検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項１９に記載の発明は、直動転がり案内装置における現在の動作状態を表示する状態表示方法であって、前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成する検出工程と、前記生成された検出信号をサンプリングし、検出データを生成するサンプリング工程と、予め設定された検出時間内に得られる複数の前記検出データにより構成される検出データ群内に含まれている各前記検出データに基づき、前記生成された検出信号のうち時間的に連続して検出される当該検出信号に対応する前記検出データのみを重み付けした第１パラメータを生成することを、異なる前記検出時間に対応する複数の前記検出データ群毎に行う第１生成工程と、前記検出データ群内に含まれている各前記検出データに基づき、前記生成された検出信号のうち前記転動体の運動に対応して時間的に不連続に検出される当該検出信号に対応する前記検出データのみを重み付けした第２パラメータを生成することを、異なる前記検出時間に対応する複数の前記検出データ群毎に行う第２生成工程と、一つの前記検出データ群について求めた前記第１パラメータの値及び前記第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の前記検出データ群を一のプロット点として表示することを、各前記検出データ群毎に行って得られる当該グラフを表示部等の表示手段に表示する表示制御工程と、を備える。
よって、一つの検出データ群について求めた第１パラメータの値及び第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の検出データ群を一のプロット点として表示することが、各検出データ群毎に行って得られる当該グラフが表示されるので、直動転がり案内装置を使用する使用者に当該直動転がり案内装置の現在の動作状態を認識させることができる。
上記の課題を解決するために、請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の状態表示方法において、前記第１パラメータＰ２は、各前記検出データの値をＸｉとし、対応する前記検出データ群内に含まれる前記検出データの全数をＮ（個）とし、前記検出手段における最大入力レンジを定数Ｋ（ボルト）としたとき、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、前記第２パラメータＰ３は、更に前記検出データとして用いる抽出数をＭ（個）としたとき、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるように構成される。
よって、第１パラメータＰ２が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、第２パラメータＰ３が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるので、より正確に動作状態の具体的内容を検出することができる。
上記の課題を解決するために、請求項２１に記載の発明は、直動転がり案内装置における現在の動作状態を表示する状態表示装置に含まれるコンピュータを、前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成する検出手段、前記生成された検出信号をサンプリングし、検出データを生成するサンプリング手段、予め設定された検出時間内に得られる複数の前記検出データにより構成される検出データ群内に含まれている各前記検出データに基づき、前記生成された検出信号のうち時間的に連続して検出される当該検出信号に対応する前記検出データのみを重み付けした第１パラメータを生成することを、異なる前記検出時間に対応する複数の前記検出データ群毎に行う第１生成手段、前記検出データ群内に含まれている各前記検出データに基づき、前記生成された検出信号のうち前記転動体の運動に対応して時間的に不連続に検出される当該検出信号に対応する前記検出データのみを重み付けした第２パラメータを生成することを、異なる前記検出時間に対応する複数の前記検出データ群毎に行う第２生成手段、及び、一つの前記検出データ群について求めた前記第１パラメータの値及び前記第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の前記検出データ群を一のプロット点として表示することを、各前記検出データ群毎に行って得られる当該グラフを表示部等の表示手段に表示する表示制御手段、として機能させる。
よって、一つの検出データ群について求めた第１パラメータの値及び第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の検出データ群を一のプロット点として表示することが、各検出データ群毎に行って得られる当該グラフが表示されるようにコンピュータが機能するので、直動転がり案内装置を使用する使用者に当該直動転がり案内装置の現在の動作状態を認識させることができる。
上記の課題を解決するために、請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載の状態表示用プログラムが、前記コンピュータにより読取可能に記録されている。
よって、当該状態表示用プログラムをコンピュータにより読み出して実行することにより、一つの検出データ群について求めた第１パラメータの値及び第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の検出データ群を一のプロット点として表示することが、各検出データ群毎に行って得られる当該グラフが表示されるように当該コンピュータが機能するので、直動転がり案内装置を使用する使用者に当該直動転がり案内装置の現在の動作状態を認識させることができる。
請求項１に記載の発明によれば、直動転がり案内装置の動作により弾性的に発生する上記波動の強度を示す第１パラメータを生成し、その値が第１しきい値未満の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が正常であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、その動作状態が正常か否かを検出することができる。
従って、直動転がり案内装置における故障の発生を予知できることともなり、当該直動転がり案内装置の使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び当該直動転がり案内装置を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資することもできる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であるとき、第１パラメータとは異なる第２パラメータ又は第３パラメータを用いて動作状態の内容を判定するので、より詳細に、動作状態の具体的な内容まで判定して検出することができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加えて、第１パラメータＰ１が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、第２パラメータＰ２が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、第３パラメータＰ３が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるので、より正確に動作状態の具体的内容を検出することができる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明の効果に加えて、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であり、且つ第２パラメータの値が第２しきい値以上の値であり、且つ第３パラメータの値が第３しきい値未満の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が潤滑不良状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、当該動作状態が潤滑不良状態であるか否かを検出することができる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明の効果に加えて、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であり、且つ第２パラメータの値が第２しきい値以上の値であり、且つ第３パラメータの値が第３しきい値以上の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が潤滑剤以外の液体が循環部内に混入している動作状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、潤滑財以外の液体が混入している状態であるか否かを検出することができる。
請求項６に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明の効果に加えて、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であり、且つ第２パラメータの値が第２しきい値未満の値であり、且つ第３パラメータの値が第３しきい値以上の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が、転走面又は転動体の少なくともいずれかにクラックが発生している動作状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、転走面又は転動体の少なくともいずれかにクラックが発生しているか否かを検出することができる。
請求項７に記載の発明によれば、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、判定結果を告知手段により告知するので、直動転がり案内装置の使用者が直ちにその動作状態の内容を具体的に認識することができる。
請求項８に記載の発明によれば、直動転がり案内装置の動作により弾性的に発生する上記波動の強度を示す第１パラメータを生成し、その値が第１しきい値未満の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が正常であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、その動作状態が正常か否かを検出することができる。
従って、直動転がり案内装置における故障の発生を予知できることともなり、当該直動転がり案内装置の使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び当該直動転がり案内装置を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資することもできる。
請求項９に記載の発明によれば、請求項８に記載の発明の効果に加えて、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であるとき、第１パラメータとは異なる第２パラメータ又は第３パラメータを用いて動作状態の内容を判定するので、より詳細に、動作状態の具体的な内容まで判定して検出することができる。
請求項１０に記載の発明によれば、請求項９に記載の発明の効果に加えて、第１パラメータＰ１が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、第２パラメータＰ２が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、第３パラメータＰ３が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるので、より正確に動作状態の具体的内容を検出することができる。
請求項１１に記載の発明によれば、請求項９又は１０に記載の発明の効果に加えて、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であり、且つ第２パラメータの値が第２しきい値以上の値であり、且つ第３パラメータの値が第３しきい値未満の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が潤滑不良状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、当該動作状態が潤滑不良状態であるか否かを検出することができる。
請求項１２に記載の発明によれば、請求項９又は１０に記載の発明の効果に加えて、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であり、且つ第２パラメータの値が第２しきい値以上の値であり、且つ第３パラメータの値が第３しきい値以上の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が潤滑剤以外の液体が循環部内に混入している動作状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、潤滑財以外の液体が混入している状態であるか否かを検出することができる。
請求項１３に記載の発明によれば、請求項９又は１０に記載の発明の効果に加えて、第１パラメータの値が第１しきい値以上の値であり、且つ第２パラメータの値が第２しきい値未満の値であり、且つ第３パラメータの値が第３しきい値以上の値であるとき、直動転がり案内装置の動作状態が、転走面又は転動体の少なくともいずれかにクラックが発生している動作状態であると判定するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、転走面又は転動体の少なくともいずれかにクラックが発生しているか否かを検出することができる。
請求項１４に記載の発明によれば、請求項８から１３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、告知工程において判定結果を告知するので、直動転がり案内装置の使用者が直ちにその動作状態の内容を具体的に認識することができる。
請求項１５に記載の発明によれば、第１パラメータ、第２パラメータ又は第３パラメータのいずれかを用いて直動転がり案内装置の動作状態の内容を判定するようにコンピュータが機能するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、その動作状態の内容までを検出することができる。
従って、直動転がり案内装置における故障の発生を予知できることともなり、当該直動転がり案内装置の使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び当該直動転がり案内装置を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資することもできる。
請求項１６に記載の発明によれば、請求項１５に記載の状態検出用プログラムをコンピュータにより読み出して実行することにより、第１パラメータ、第２パラメータ又は第３パラメータのいずれかを用いて直動転がり案内装置の動作状態の内容を判定するように当該コンピュータが機能するので、当該直動転がり案内装置の動作中に、実時間で、当該直動転がり案内装置を分解することなく、当該動作に起因する振動や外部駆動装置に起因する振動等の影響を排除しつつ、その動作状態の内容までを検出することができる。
従って、直動転がり案内装置における故障の発生を予知できることともなり、当該直動転がり案内装置の使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び当該直動転がり案内装置を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資することもできる。
請求項１７に記載の発明によれば、一つの検出データ群について求めた第１パラメータの値及び第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の検出データ群を一のプロット点として表示することが、各検出データ群毎に行って得られる当該グラフが表示されるので、直動転がり案内装置を使用する使用者に当該直動転がり案内装置の現在の動作状態を認識させることができる。
従って、直動転がり案内装置における故障の発生をそのグラフから予知できることともなり、当該直動転がり案内装置の使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び当該直動転がり案内装置を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資することもできる。
請求項１８に記載の発明によれば、請求項１７に記載の発明の効果に加えて、第１パラメータＰ２が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、第２パラメータＰ３が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるので、より正確に動作状態の具体的内容を検出することができる。
請求項１９に記載の発明によれば、一つの検出データ群について求めた第１パラメータの値及び第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の検出データ群を一のプロット点として表示することが、各検出データ群毎に行って得られる当該グラフが表示されるので、直動転がり案内装置を使用する使用者に当該直動転がり案内装置の現在の動作状態を認識させることができる。
従って、直動転がり案内装置における故障の発生をそのグラフから予知できることともなり、当該直動転がり案内装置の使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び当該直動転がり案内装置を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資することもできる。
請求項２０に記載の発明によれば、請求項１９に記載の発明の効果に加えて、第１パラメータＰ２が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、第２パラメータＰ３が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるので、より正確に動作状態の具体的内容を検出することができる。
請求項２１に記載の発明によれば、一つの検出データ群について求めた第１パラメータの値及び第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の検出データ群を一のプロット点として表示することが、各検出データ群毎に行って得られる当該グラフが表示されるようにコンピュータが機能するので、直動転がり案内装置を使用する使用者に当該直動転がり案内装置の現在の動作状態を認識させることができる。
従って、直動転がり案内装置における故障の発生をそのグラフから予知できることともなり、当該直動転がり案内装置の使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び当該直動転がり案内装置を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資することもできる。
請求項２２に記載の発明によれば、請求項２１に記載の状態表示用プログラムをコンピュータにより読み出して実行することにより、一つの検出データ群について求めた第１パラメータの値及び第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の検出データ群を一のプロット点として表示することが、各検出データ群毎に行って得られる当該グラフが表示されるように当該コンピュータが機能するので、直動転がり案内装置を使用する使用者に当該直動転がり案内装置の現在の動作状態を認識させることができる。
従って、直動転がり案内装置における故障の発生をそのグラフから予知できることともなり、当該直動転がり案内装置の使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び当該直動転がり案内装置を用いて製造された装置又は機器の品質向上に資することもできる。
図１は、本発明の原理を説明する図であり、（ａ）及び（ｂ）は第１及び第２の実施形態に係る拡張ＡＥ波の発生を示し、（ｃ）は拡張ＡＥ波に対応する包絡線検波波形の例である。 図２は、本発明の原理におけるパラメータと動作状態の関係を示すグラフ図である。 図３は、第１及び第２の実施形態に係る状態検出装置の構成を示すブロック図である。 図４は、第１及び第２の実施形態に係るＡＥセンサの構成を示す縦断面図である。 図５は、第１及び第２の実施形態に係るＡＥセンサの設置態様を示す図（Ｉ）であり、（ａ）は移動ブロックを含むＬＭシステムの構造を斜視図であり、（ｂ）は当該ＬＭシステムにＡＥセンサを設置する場合の位置の例を示す外観側面図である。 図６は、第１及び第２の実施形態に係る移動ブロックを含むＬＭシステムの側面図である。 図７は、第１及び第２の実施形態に係るＡＥセンサの設置態様を示す図（II）であり、（ａ）はボールねじを含むＬＭシステムの構造を斜視図であり、（ｂ）は当該ＬＭシステムにＡＥセンサを設置する場合の位置の例を示す外観側面図である。 図８は、第１の実施形態における動作状態検出処理を示すフローチャートである。 図９は、本発明に係る第１の実施例を示す図（Ｉ）であり、（ａ）及び（ｂ）は潤滑が良好であって動作状態が正常である場合のプロット例を示す図であり、（ｃ）は潤滑剤以外の液体が混入した場合のプロット例を示す図である。 図１０は、本発明に係る第１の実施例を示す図（II）であり、（ａ）は潤滑不良状態の場合のプロット例を示す図であり、（ｂ）はクラックが発生している状態の場合のプロット例を示す図である。 図１１は、第２の実施形態における動作状態検出処理を示すフローチャートである。 図１２は、本発明に係る第２の実施例を示す図（Ｉ）であり、（ａ）及び（ｂ）は潤滑が良好であって動作状態が正常である場合のプロット例を示す図であり、（ｃ）は潤滑剤以外の液体が混入した場合のプロット例を示す図である。 図１３は、本発明に係る第２の実施例を示す図（II）であり、（ａ）は潤滑不良状態の場合のプロット例を示す図であり、（ｂ）はクラックが発生している状態の場合のプロット例を示す図である。
符号の説明
１ ＡＥセンサ、２Ａ ＢＰＦ、２Ｂ 包絡線検波部、２ 波形整形部、３ Ａ／Ｄコンバータ、４ 信号処理部、５ 表示部、１０ 接触部、１１ 筺体、１２，１４ 銀蒸着膜、１３ 圧電素子、１５ 外部線、２０，ＬＭ レール、２１，Ｃ 移動ブロック、２２，４３，Ｂ ボール、Ｓ 状態診断装置、Ｇ 転走面、ＴＲ リテーナ、Ｍ 診断マップ、Ｓae 検出信号、Ｓw 包絡線信号、Ｓdw ディジタル包絡線信号、Ｓdp 判定信号。
次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する実施の形態は、直動転がり案内装置（以下、単にＬＭ（Linear Motion）システムと称し、具体的にはいわゆるＬＭガイド、ボールスプライン等の直動システムを含むものとする）における動作状態の検出及び診断について本発明を適用した場合の実施形態である。
（Ｉ）本発明の原理
先ず、本発明の実施形態について具体的に説明する前に、本発明の原理について、図１及び図２を用いて説明する。
上述した如きＬＭシステムの動作状態の診断方法を研究するに当たり、本発明の発明者は、従来から回転用転がり軸受け装置に対する故障診断等に用いられている、いわゆるＡＥ現象を、当該ＬＭシステムの動作状態の診断にも用いることが可能であることを発見した。
すなわち、ＬＭシステムにおいて発生する種々の異常動作状態（具体的には、潤滑不良状態、フレーキング発生の原因となるクラック（表面クラックと内部クラックの双方を含む。以下、同じ。）が発生している状態又は潤滑剤以外の液体が潤滑剤に混入して潤滑不良となっている状態のいずれかを言う。以下、同じ。）の夫々につき、異なった態様のＡＥ現象が生起し、これにより夫々の異常動作状態が発生した場合に相互に異なったＡＥ波が発生することを、本発明の発明者は実験的に確認したのである。このとき、「潤滑不良状態」とは、潤滑剤自体が不足している状態又は当該潤滑剤の特性が劣化している状態を言う。また、フレーキングとは、ＬＭシステムに含まれる転動体としてのボール表面又はそのボールが接触する転走面としてのガイド表面等が剥がれる現象のことを言い、潤滑剤以外の液体とは、例えば、本発明に係るＬＭシステムを使用した切削装置に用いられる冷却用液体（クーラント）等を言うものとする。
ここで、当該ＡＥ現象については、従来では、「固体材料の破壊や変形に伴って、弾性エネルギーが解放され音波（ＡＥ波）が発生する現象」或いは「材料内部での塑性変形又はクラック等の発生に付随して弾性波が発生する現象」と定義付けられていたのであるが、本発明の発明者は、これらに加えて、ボール表面又はガイド面には塑性変形やクラック等が発生していないが当該ボール内部やガイド内部にクラックが発生している場合や、ＬＭシステムが正常に動作することにより生起するボール同士の衝突のみ、或いはボールとガイド面との衝突によってもＡＥ波が発生することを確認している。
より具体的には、移動ブロックを用いたＬＭシステムの場合について図１（ａ）に示すように、移動ブロックＣ内に形成されている転走路内をボールＢが自転しつつ公転する場合に、そのボールＢ同士が接触部位Ｒ１において衝突するとき、無負荷状態であったボールＢが移動ブロックＣと接触部位Ｒ２において衝突するとき、負荷状態のボールＢと移動ブロックＣとが接触部位Ｒ３において接触するとき、無負荷状態であったボールＢと転走面Ｇとが接触部位Ｒ４において接触するとき、或いは負荷状態のボールＢが転走面Ｇとが接触部位Ｒ５において接触するとき、の夫々においてＡＥ波が発生することが確認されている。なお、図１（ｂ）に示すように、移動ブロックを用いたＬＭシステムの場合について、その転走路内にボールＢだけでなくいわゆるリテーナＴＲが設けられている場合であっても、その移動ブロックＣ内の転走路内をボールＢが自転しつつ公転する場合に、無負荷状態であったボールＢと移動ブロックＣとが接触部位Ｒ６において衝突するとき、負荷状態のボールＢと移動ブロックＣとが接触部位Ｒ７において接触するとき、無負荷状態であったボールＢと転走面Ｇとが接触部位Ｒ８において衝突するとき、或いは負荷状態のボールＢが転走面Ｇとが接触部位Ｒ９において接触するとき、の夫々においてＡＥ波が発生することが確認されている。
そして、本発明の発明者は、このＡＥ波の発生態様が、上述した異常動作状態の種類によって相互に異なっていることを発見したのである。
なお、上述した如く、本発明においては、従来からの定義に則ったＡＥ現象よりも広い範囲でのＡＥ現象の発生を前提とするため、以下の説明においては、特に本発明に適用されるＡＥ現象を拡張ＡＥ現象と称し、当該拡張ＡＥ現象により発生するＡＥ波を拡張ＡＥ波と称する。
このとき、拡張ＡＥ波に対応する電気信号は、ＬＭシステムが動作する際に一般的に発生する振動よりも高い周波数を有するものであるため、例えば図１（ｃ）に示すように、後述の図３に示すバンドパスフィルタによりこれを当該振動から分離して検出することが可能であり、これによりＬＭシステムの動作中に実時間でその動作状態を検出することが可能となったのである。
これに加えて、本発明の発明者は、当該動作状態の検出に当たり、上記包絡線検波の方法により分離した拡張ＡＥ波に対応する電気信号を用いて以下に説明する三つのパラメータＰ１乃至Ｐ３を用いることで、より正確且つ高い信頼性でもってＬＭシステムにおける具体的な動作状態の内容を認識できることを発見した。
より具体的には、先ず、上記電気信号をサンプリングして得られる検出データとしての各計測データを用いて、ある測定期間に対応するＮ個の計測データをもって検出データ群としての一つの計測データ群を構成する。そして、その計測データ群の夫々に含まれている各計測データの値を用いて、当該各計測データ群毎に、以下に示す三つのパラメータＰ１乃至Ｐ３を求める。なお、以下の各式において、Ｘｉは各計測データの値であり、Ｎは計測データの全数であり、Ｋ（定数）は後述する（図３）包絡線検波部２Ｂにおける最大入力レンジであり、Ｍは、計測データの内実際にパラメータ生成に用いるために抽出した計測データの数である。
Figure 2006025404
Figure 2006025404
Figure 2006025404
このようにして求めた各パラメータＰ１乃至Ｐ３のうち、パラメータＰ１自体が予め実験的に求めた第１しきい値ＴＨ１より小さいときは拡張ＡＥ波自体の生成が少ないことから、ＬＭシステムが正常に動作していると判定できる。
また、ある測定期間に対応するＮ個の計測データを一つの計測データ群とし、当該一つの計測データ群毎に求めたパラメータＰ２の値及びパラメータＰ３の値を用いて、横軸をパラメータＰ２の値、縦軸をパラメータＰ３の値としたグラフ上に夫々の計測データ群を一点としてプロットしたとき、ＬＭシステムの動作状態が正常なときは図２に示す領域Ａ２内に各点が集中し、当該動作状態が上記した潤滑不良状態であるときには図２に示す領域Ａ４内に各点が集中し、当該動作状態が上記した潤滑剤以外の液体が潤滑剤に混入して潤滑不良となっている状態のときには図２に示す領域Ａ３内に各点が集中し、更に当該動作状態が上記したクラックが発生している状態のときには図２に示す領域Ａ１内に各点が集中することが、実験的に確認されている。
そこで、本発明の発明者は、上記三つのパラメータの夫々について、動作状態の良し悪しを定める際の境界値を第１しきい値ＴＨ１乃至第３しきい値ＴＨ３として実験的に定め、これらと各パラメータＰ１乃至Ｐ３との関係を演算することで、自動的にＬＭシステムの動作状態の具体的な内容まで検出するようにした（第１の実施形態）。
また、本発明の発明者は、先ず上記パラメータＰ１について、動作状態の良し悪しを定める際の境界値を第１しきい値ＴＨ１として実験的に定め、これらとパラメータＰ１との関係を演算することで自動的にＬＭシステムの動作状態の良否を検出するようにすると共に、上記二つのパラメータＰ２及びＰ３の夫々について、図２に示すグラフ（横軸をパラメータＰ２の値、縦軸をパラメータＰ３の値としたグラフ）を後述する診断マップとして表示し、この表示に基づいて、ＬＭシステムの動作状態の具体的な内容までを当該ＬＭシステムの使用者が判断できるようにした（第２の実施形態）。
（II）第１の実施形態
次に、上述した原理に基づいた本発明に係る第１の実施形態について、具体的に図３乃至図８を用いて説明する。
なお、図３は第１の実施形態に係る状態診断装置の概要構成を示すブロック図であり、図４は第１の実施形態に係る拡張ＡＥ波を検出するＡＥセンサの概要構成を示す縦断面図であり、図５乃至図７は本発明が適用されるＬＭシステムを説明するための図であり、図８は第１の実施形態に係る状態診断装置において実行される動作状態の検出処理を示すフローチャートである。
図３に示すように、第１の実施形態に係る状態診断装置Ｓは、ＡＥセンサ１と、ＢＰＦ（Band Pass Filter）２Ａ及び包絡線検波部２Ｂを含む波形整形部２と、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータ３と、第１生成手段、第２生成手段、第３生成手段及び判定手段としての信号処理部４と、液晶ディスプレイ等よりなる告知手段としての表示部５と、により構成されている。
次に動作を説明する。
先ず、ＡＥセンサ１は、診断対象となるＬＭシステムの任意の場所、例えば、レールの末端部又は移動部材としての移動ブロック上等に設置されるものであり、後述する（図４）接触部を上記いずれかの場所に接触させて配置される。そして、当該ＬＭシステムの動作により発生する上記拡張ＡＥ波を検出し、これをアナログ信号である検出信号Ｓaeに変換して波形整形部２へ出力する。
次に、波形整形部２内のＢＰＦ２Ａは、図示しない増幅部において必要な増幅率（具体的には、例えば４０デシベル乃至６０デシベル程度）で増幅された後の検出信号Ｓaeを拡張ＡＥ波以外の周波数成分を除去して包絡線検波部２Ｂへ出力する。ここで、当該ＢＰＦ２Ａにおける検出信号Ｓaeに対する通過周波数帯域として具体的には、例えば１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の周波数成分を通過させるＢＰＦを、ＢＰＦ２Ａとして用いることが望ましい。
そして、包絡線検波部２Ｂは、当該検出信号Ｓaeに対して包絡線検波処理を抽出し、包絡線信号Ｓwを生成してＡＤコンバータ３へ出力する。
次に、ＡＤコンバータ３は、アナログ信号である包絡線信号Ｓwをディジタル化し、ディジタル包絡線信号Ｓdwを生成して信号処理部４へ出力する。
そして、信号処理部４は、当該ディジタル包絡線信号Ｓdwに基づいて図８に示す後述の動作状態検出処理により診断対象のＬＭシステムにおける現在の動作状態を判定し、その結果を示す判定信号Ｓdpを生成して表示部５へ出力する。
これにより、表示部５は、当該判定信号Ｓdpに基づいてその内容を示す表示を行う。この表示により、ＬＭシステムの使用者がその動作状態を把握することが可能となる。
次に、上記ＡＥセンサ１の構造等並びに診断対象であるＬＭシステムへのその設置態様について、具体的に図４乃至図７を用いて説明する。
先ず、ＡＥセンサ１の内部構造について、図４を用いて説明する。
図４に示すように、ＡＥセンサ１は、全体としては円筒形状を成しており、具体的には、ＬＭシステム内のレールＬＭ等に接触して配置される接触部１０と、筺体１１と、ピエゾ素子等より成る圧電素子１３と、当該圧電素子１３の上面及び下面に形成された銀蒸着膜１２及び１４と、上記検出信号Ｓaeを導通して波形整形部２へ出力する外部線１５と、により構成されている。
そして、ＬＭシステム内で発生した拡張ＡＥ波が接触部１０及び銀薄膜１４を介して圧電素子１３に伝送されると、当該拡張ＡＥ波により圧電素子１３の形状が微小ながら変形し、これにより銀薄膜１２と１４との間に電位差が発生することで外部線１５上に上記検出信号Ｓaeが発生することとなる。
次に、図４に示す内部構造を備えるＡＥセンサ１のＬＭシステムへの設置態様について、図５乃至図７を用いて説明する。なお、図５及び図６は、診断対象であるＬＭシステムとして移動ブロックが用いられているＬＭシステムにＡＥセンサ１を設置する場合のその態様を示す図であり、図７は、診断対象であるＬＭシステムとしていわゆるボールねじが用いられているＬＭシステムにＡＥセンサ１を設置する場合のその態様を示す図である。
始めに、移動ブロックを用いたＬＭシステムに対してＡＥセンサ１を設置する場合について、図５及び図６を用いて説明する。
図５（ａ）に示すＬＭシステムは、長手方向に沿って後述のボール２２を転走させるボール転走溝２０ａ及び２０ｂが形成されたレール２０と、多数の上記ボール２２を介してこのレール２０に係合すると共に内部にボール２２の無限循環路を備えた移動ブロック２１と、この移動ブロック２１の移動方向の前後両端面に装着されると共にレール２０の上面及び両側面に密着するシール部材２３とから構成されており、かかるボール２２の循環に伴って上記移動ブロック２１がレール２０上を往復運動するように構成されている。
これらの図に示されるように、上記レール２０は断面略矩形状に形成されており、固定ボルトを挿通させるための取付孔２４が長手方向に適宜間隔をおいて貫通形成されている。また、レール２０の上面には上記取付孔２４を挟むようにして２条のボール転走溝２０ａが形成される一方、両側面にも２条のボール転走溝２０ｂが夫々形成されており、これら４条のボール転走溝はボール２２の球面の曲率よりも僅かに大きな曲率で深溝状に形成されている。
一方、上記移動ブロック２１は、後述するテーブル３０等の可動体の取付面２５を備えた移動ブロック本体２６と、この移動ブロック本体２６の前後両端面に固定された一対のエンドプレート２７，２７とから構成されており、軌道レール２０の上部が遊嵌する凹所を下面側に備えて断面略サドル状に形成されている。
このとき、図６に示すように、上記移動ブロック本体２６は、上記取付面２５が形成された基部及びこの基部の両端から垂下する一対のスカート部を備えて断面略サドル状に形成されており、各スカート部の内側面及び基部の下面側にはレール２０のボール転走溝２０ａ及び２０ｂと夫々対向する４条の負荷転走溝２８が形成されている。ボール２２はこの負荷転走溝２８とレール２０のボール転走溝２０ａ及び２０ｂとの間で荷重を負荷しながら転走し、これによって移動ブロック２１がレール２０上を移動することになる。
次に図５（ａ）に戻って、移動ブロック本体２６の基部及び各スカート部には各負荷転走溝２８に対応するボール戻し孔２９が夫々穿設されており、これらボール戻し孔２９は上記エンドプレート２７に形成された略Ｕ字型の方向転換路（図示せず）によって負荷転走溝２８と連通連結されている。すなわち、この方向転換路は移動ブロック本体２６の負荷転走溝２８を転走し終えたボール２２を掬い上げて上記ボール戻し孔２９へ送り込む一方、このボール戻し孔２９から負荷転走溝２８へボール２２を送り出すように構成されている。従って、これらエンドプレート２７を、取付ボルト２７ａを用いて移動ブロック本体２６に固定することにより、上記移動ブロック２１にボール２２の無限循環路が形成されるようになっている。
そして、図５（ａ）に示したＬＭシステムに対して第１の実施形態のＡＥセンサ１を設置する場合には、図５（ｂ）にその外観側面図を示すように、例えば軌道レール２０上を直線運動する複数の移動ブロック２１上に上記テーブル３０が設置されているとき、その軌道レール２０における移動ブロック２１の移動範囲外の位置に設置される。
次に、ボールねじを用いたＬＭシステムに対してＡＥセンサ１を設置する場合について、図７を用いて説明する。
図７（ａ）に示すように、ボールねじ４０は、外周面に螺旋状のボール転走溝４１ａを有するねじ軸４１と、内周面にボール転走溝４１ａと対向する螺旋状の負荷転走溝４２ａを有するナット部材４２と、ボール転走溝４１ａと負荷転走溝４２ａ間を転動するボール４３…とを備える。ねじ軸４１のボール転走溝４１ａとナット部材４２の負荷転走溝４２ａとの間で負荷転走路が構成される。ナット部材４２には、例えば２つの循環部品としてのリターンパイプ４４が取り付けられる。リターンパイプ４４は、負荷転走路の一端と他端を連結して無負荷戻し通路を構成する。リターンパイプ４４は略門形に形成され、中央部４４ａと中央部４４ａの両側に設けられた一対の脚部４４ｂ，４４ｂとを有する。一対の脚部４４ｂ，４４ｂは負荷転走路内に数ピッチの間隔を開けて、嵌入される。リターンパイプ４４は、ボルト４５等の結合手段によってナット部材４２に固定される。
ねじ軸４１には、その周囲に螺旋状の一定のリードを備えた略断面半円状のボール転走溝４１ａが研削加工または転造加工等によって形成される。ナット部材４２は略円筒状をなし、その端面にボールねじ４０を機械等に取り付けるためのフランジ４６を有する。ナット部材４２の内周面には、ねじ軸４１のボール転走溝４１ａに対向する略断面半円状の負荷転走溝４２ａが形成される。ナット部材４２には、その上面が一部平取りされた平面部４７が形成される。平面部４７には、リターンパイプ４４の脚部４４ｂ，４４ｂが挿入されるリターンパイプ嵌合穴が数箇所開けられる。
そして、図７（ａ）に示したＬＭシステムに対して第１の実施形態のＡＥセンサ１を設定する場合には、図７（ｂ）にその外観側面図を示すように、例えば台４９に回転可能に支持されたねじ軸４１がモータ４８により回転されるボールねじ４０に対してブラケット５０を介してテーブル５１が固定されているとき、そのボールねじ４０における上記フランジ４６の、ボールねじ４０の中心軸に垂直な面に設置される。
次に、主として信号処理部４を中心として実行される第１の実施形態に係る動作状態検出処理について、図１乃至図３並びに図８を用いて説明する。
図８に示すように、診断対象であるＬＭシステムの動作中において第１の実施形態に係る動作状態検出処理を実行する場合には、初めに、必要な初期設定処理等を行い、次に、ＡＥセンサ１において当該ＬＭシステムの動作中に生じる拡張ＡＥ現象に起因して発生する拡張ＡＥ波を検出し（ステップＳ１）、これに対応する検出信号Ｓaeに対して波形整形部２において波形整形処理等の波形処理を施し（ステップＳ２）、上記包絡線信号Ｓwを生成してＡ／Ｄコンバータ３を介してディジタル包絡線信号Ｓdwとして信号処理部４へ出力する。
そして、上記計測データを取得するタイミングとして予め設定されているタイミング（例えば、図５に示すＬＭシステムの場合は、移動ブロック２１がレール２０の一方の端部に近接したタイミング）に対応するトリガ信号が信号処理部４内において生成されたか否かを確認し（ステップＳ３）、当該トリガ信号が生成されたタイミングで（ステップＳ３；ＯＮ）上記ディジタル包絡線信号Ｓdwを上記計測データとして取り込む。
その後、当該拡張ＡＥ波の検出処理（ステップＳ１）、波形整形処理（ステップＳ２）並びに計測データとしての取得処理（ステップＳ３）を必要な検査時間だけ繰返して上記ディジタル包絡線信号Ｓdwとしての計測データを信号処理部４内の図示しないメモリに蓄積し（ステップＳ４）、その蓄積した計測データに基づいて後述する各判断に用いる上記パラメータＰ１乃至Ｐ３を夫々に対応する式に基づいて演算し、上記メモリ内に蓄積する（ステップＳ５、Ｓ６）。
各パラメータＰ１乃至Ｐ３の演算並びにその蓄積が終了すると、次に、信号処理部４において、上記パラメータＰ１に対応して第１の実施形態に係るＬＭシステムが正常に動作しているか否かの判定基準として予め実験的に設定されて上記メモリ内に記憶されている第１しきい値ＴＨ１を当該メモリ内から読み出し（ステップＳ７）、更に当該読み出した第１しきい値ＴＨ１とその時に記憶されているパラメータＰ１の値とを比較する（ステップＳ８）。
そして、当該パラメータＰ１の値が第１しきい値ＴＨ１未満であるときは（ステップＳ８；未満）、そのときのＬＭシステムの動作状態は正常であると判定し（ステップＳ９）、表示部５を用いてその旨を表示し（ステップＳ２０）、一連の動作状態検出処理を終了する。
一方、上記ステップＳ８の判定において、パラメータＰ１の値が第１しきい値ＴＨ１以上であるときは（ステップＳ８；以上）、上記パラメータＰ２及び図２に示す各領域に対応してＬＭシステムの動作状態が異常であるか否かの判定基準として予め実験的に設定されて上記メモリ内に記憶されている第２しきい値ＴＨ２（当該第２しきい値ＴＨ２の値としては、例えば図２において符号ＴＨ２で示されるパラメータＰ２の値とされる）を当該メモリ内から読み出し（ステップＳ１０）、当該読み出した第２しきい値ＴＨ２とその時に記憶されているパラメータＰ２の値とを比較する（ステップＳ１１）。
そして、当該パラメータＰ２の値が第２しきい値ＴＨ２以上であるときは（ステップＳ１１；以上）、そのときのＬＭシステムの動作状態が何らかの異常状態であるとして、次に、上記パラメータＰ３及び図２に示す領域Ａ１、領域Ａ３及び領域Ａ４に夫々対応してＬＭシステムの動作状態が異常である場合の具体的なその内容（すなわち、潤滑不良状態であるか又は潤滑剤以外の液体が混入している状態であるか或いはクラックが発生している状態であるかのいずれか）の判定基準として予め実験的に設定されて上記メモリ内に記憶されている第３しきい値ＴＨ３（当該第３しきい値ＴＨ３の値としては、例えば図２において符号ＴＨ３で示されるパラメータＰ３の値とされる）を当該メモリ内から読み出し（ステップＳ１２）、当該読み出した第３しきい値ＴＨ３とその時に記憶されているパラメータＰ３の値とを比較する（ステップＳ１３）。
これにより、当該パラメータＰ３の値が第３しきい値ＴＨ３未満であるときは（ステップＳ１３；未満）、そのときのＬＭシステムの動作状態が上記潤滑不良状態であると判定し（ステップＳ１４）、表示部５を用いてその旨を表示し（ステップＳ２０）、一連の動作状態検出処理を終了する。
また、ステップＳ１３の判定において、当該第３パラメータＰ３の値が第３しきい値ＴＨ３以上であるときは（ステップＳ１３；以上）、そのときのＬＭシステムの動作状態が潤滑剤以外の液体が混入している状態であると判定し（ステップＳ１５）、表示部５を用いてその旨を表示し（ステップＳ２０）、一連の動作状態検出処理を終了する。
他方、ステップＳ１１の判定において、パラメータＰ２の値が第２しきい値ＴＨ２未満であるときは（ステップＳ１１；未満）、次に、上記第３しきい値ＴＨ３を上記メモリ内から読み出し（ステップＳ１６）、当該読み出した第３しきい値ＴＨ３とその時に記憶されているパラメータＰ３の値とを比較する（ステップＳ１７）。
これにより、当該パラメータＰ３の値が第３しきい値ＴＨ３未満であるときは（ステップＳ１７；未満）、そのときのＬＭシステムの動作状態が、正常であるか、若しくは潤滑不良状態であるかのいずれかである（又はその境界領域にある）と判定し（ステップＳ１９）、表示部５を用いてその旨を表示し（ステップＳ２０）、一連の動作状態検出処理を終了する。
また、ステップＳ１７の判定において、当該第３パラメータＰ３の値が第３しきい値ＴＨ３以上であるときは（ステップＳ１７；以上）、そのときのＬＭシステムの動作状態がいずれかの部材にクラックが発生している状態であると判定し（ステップＳ１８）、表示部５を用いてその旨を表示し（ステップＳ２０）、一連の動作状態検出処理を終了する。
なお、上述した一連の動作状態の検出結果については、これを表示すると共に信号処理部４内の上記メモリに蓄積して統計的に処理することで、動作状態の悪化を検出して故障の発生を未然に防ぐことができることとなる。
以上説明したように、第１の実施形態に係る状態診断装置Ｓの動作によれば、ＬＭシステムの動作により発生する拡張ＡＥ波を検出して上記パラメータＰ１を生成し、その値が第１しきい値ＴＨ１未満の値であるとき、ＬＭシステムの動作状態が正常であると判定するので、当該ＬＭシステムの動作中に、実時間で、当該ＬＭシステムを分解することなく、当該動作に起因する振動の影響を排除しつつ、その動作状態が正常か否かを検出することができる。
従って、ＬＭシステムにおける故障の発生を予知できることともなり、当該ＬＭシステムの使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び当該ＬＭシステムを用いて製造された装置又は機器の品質向上に資することもできる。
また、パラメータＰ１の値が第１しきい値ＴＨ１以上の値であるとき、パラメータＰ２又はパラメータＰ３を用いて動作状態の内容を判定するので、より詳細に、動作状態の具体的な内容まで判定して検出することができる。
更に、パラメータＰ１が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、パラメータＰ２が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、パラメータＰ３が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるので、より正確に動作状態の具体的内容を検出することができる。
更にまた、パラメータＰ１の値が第１しきい値ＴＨ１以上の値であり、且つパラメータＰ２の値が第２しきい値ＴＨ２以上の値であり、且つパラメータＰ３の値が第３しきい値ＴＨ３未満の値であるとき、ＬＭシステムの動作状態が潤滑不良状態であると判定するので、当該ＬＭシステムの動作中に、実時間で、当該ＬＭシステムを分解することなく、当該動作に起因する振動の影響を排除しつつ、当該動作状態が潤滑不良状態であるか否かを検出することができる。
また、パラメータＰ１の値が第１しきい値ＴＨ１以上の値であり、且つパラメータＰ２の値が第２しきい値ＴＨ２以上の値であり、且つパラメータＰ３の値が第３しきい値ＴＨ３以上の値であるとき、ＬＭシステムの動作状態が潤滑剤以外の液体が混入している動作状態であると判定するので、当該ＬＭシステムの動作中に、実時間で、当該ＬＭシステムを分解することなく、当該動作に起因する振動の影響を排除しつつ、潤滑財以外の液体が混入している状態であるか否かを検出することができる。
更に、パラメータＰ１の値が第１しきい値ＴＨ１以上の値であり、且つパラメータＰ２の値が第２しきい値ＴＨ２未満の値であり、且つパラメータＰ３の値が第３しきい値ＴＨ３以上の値であるとき、ＬＭシステムの動作状態が、例えばレール２０又はボール２２の少なくともいずれかにクラックが発生している動作状態であると判定するので、当該ＬＭシステムの動作中に、実時間で、当該ＬＭシステムを分解することなく、当該動作に起因する振動の影響を排除しつつ、例えばレール２０又はボール２２の少なくともいずれかにクラックが発生しているか否かを検出することができる。
更にまた、上記夫々の判定結果を表示部５により表示して使用者に告知するので、ＬＭシステムの使用者が直ちにその動作状態の内容を具体的に認識することができる。
なお、上記図８に示すフローチャートに対応するプログラムを、フレキシブルディスク又はハードディスク等の情報記録媒体に記録しておき、或いはインターネット等のネットワークを介して取得して記録しておき、汎用のマイクロコンピュータによりこれらを読み出して実行することにより、当該マイクロコンピュータを第１の実施形態に係る信号処理部４として機能させることも可能である。この場合には、上記ＡＥセンサ１、波形整形部２及びＡ／Ｄコンバータ３は、当該マイクロコンピュータに対して外付けの装置により構成されることとなる。
また、各パラメータＰ１及びＰ３の夫々については、上述したものの他に、例えば、
Figure 2006025404
Figure 2006025404
 で示される値を夫々に用いることも可能である。
更には、パラメータＰ１としては、拡張ＡＥ波の大きさを表す統計量であればよい。
また、パラメータＰ２としては、拡張ＡＥ波のうち、時間的に連続して検出される成分を重み付けし、当該成分の変化に対応して変化するパラメータであればよい。
更に、パラメータＰ３としては、拡張ＡＥ波のうち、主として上記ボールＢの運動に対応して時間的に不連続に検出される成分を重み付けし、当該成分の変化に対応して変化するパラメータであればよい。なお、ここで、パラメータＰ３に係る「時間的に不連続」の語は、上記パラメータＰ２が「時間的に連続して」検出される成分を重み付けしているのに対し、それ以外の時間的に不連続である場合、すなわち、例えばある一定の周期をもって断続して拡張ＡＥ波が検出される場合と、周期性なくランダムに拡張ＡＥ波が検出される場合等を含む意味を有する。
なお、上述したようにパラメータＰ２を、拡張ＡＥ波のうち時間的に連続して検出される成分の変化に対応して変化するパラメータであるとし、更にパラメータＰ３を、拡張ＡＥ波のうち主として上記ボールＢの運動に対応して時間的に不連続に検出される成分の変化に対応して変化するパラメータであると定義付ける場合には、そのボールＢの運動に対応して時間的に不連続に検出される成分の検出周波数より低いカットオフ周波数を有するローパスフィルタを用いて上記時間的に連続して検出される成分を抽出し、更に同一のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタを用いて上記時間的に不連続に検出される成分を抽出するように構成することもできる。この場合は、図３に示す如き包絡線検波のための回路を用いることなく、より簡易な構成で第１の実施形態に係る状態診断装置Ｓと同様の状態診断装置を校正することができる。
更にまた、上述した第１の実施形態では、図３に示す構成の状態検出装置Ｓを一つの装置として構成する場合について説明したが、この第１の実施形態は、具体的には当該状態診断装置Ｓを診断対象であるＬＭシステムが設置・使用されている工場等に携行し、その場でそのＬＭシステムの動作状態を検出して診断する場合に適用されるものである。
そして、第１の実施形態に係る状態検出装置Ｓは、上述した態様以外に、状態診断装置Ｓをその診断対象となるＬＭシステムが設置・使用されている工場等に常備し、その状態診断装置Ｓを電話回線等により診断員が離隔した場所から遠隔操作することで、当該ＬＭシステムの動作状態の検出及びその診断を行う場合に適用することもできる。
また、状態診断装置Ｓをその診断対象となるＬＭシステムが設置・使用されている工場等に常備し、その状態診断装置Ｓにおいて自動的に診断対象のＬＭシステムの動作状態の検出及びその診断を行い、これと並行してその検出結果を他の場所に伝送して蓄積し、累積的な故障診断をその蓄積した検出結果を元に行う場合に本発明を適用することも可能である。
また、上述した第１の実施形態では、一のＡＥセンサ１に対して波形整形部２、ＡＤコンバータ３、信号処理部４及び表示部５を夫々一ずつ用いて状態検出装置Ｓを構成する場合について説明したが、これ以外に、複数のＡＥセンサ１からの検出信号Ｓaeをスイッチング回路を介して一の波形整形部２に入力させ、複数のＡＥセンサ１からの検出信号Ｓaeを夫々一の波形整形部２、ＡＤコンバータ３、信号処理部４及び表示部５を用いて処理するように構成することもできる。この場合は、波形整形部２、ＡＤコンバータ３、信号処理部４及び表示部５を用いた検出処理の実行タイミングと、対応するＡＥセンサ１からの検出信号Ｓaeの取り込みタイミングと、を同期させることが必要となる。
（第１の実施例）
次に、上述した本発明の原理並びに第１の実施形態に係る状態検出装置Ｓの有効性を示すべく、図２に示すグラフを用いて実際の計測データ群をプロットした例につき、図９及び図１０を用いて説明する。
なお、以下に示す各点を得た際の実験環境は、図９の場合は、ＡＥセンサ１が設置されるＬＭガイドとして出願人製造に係る型番ＳＮＳ５５ＬＲ型を用い、移動ブロックに対する外部加重を０．０９Ｃ（１４．７ｋＮ）とし、移動ブロックの移動距離であるストロークを２５０ｍｍとし、その移動速度を４００ｍｍ／秒とし、検出信号Ｓaeに対するサンプルレートを１０キロヘルツとし、計測時間として０．４秒計測している。
また、図１０の場合の実験環境は、ＡＥセンサ１が設置されるＬＭガイドとして出願人製造に係る型番ＳＨＳ２５Ｖ型を用い、移動ブロックに対する外部加重を０．７Ｃ（２２．２ｋＮ）とし、移動ブロックの移動距離であるストロークを３５０ｍｍとし、その移動速度を５００ｍｍ／秒とし、検出信号Ｓaeに対するサンプルレートを１０キロヘルツとし、計測時間として０．６秒計測している。
更に、上記実際にパラメータ生成に用いるために抽出した計測データの数Ｍとして具体的には、全ての計測データを小さい方から並べ替え、その中で全体の６５％乃至９０％の範囲の値を取る計測データを抽出した数としている。
先ず、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、潤滑が良好であって動作状態が正常である場合は、各計測データ群に夫々対応する点は図２における領域Ａ２内に集中した。
次に、図９（ｃ）に示すように、潤滑剤以外の液体が混入した場合には、各計測データ群に夫々対応する点は図２における領域Ａ３内に集中した。
更に、図１０（ａ）に示すように、潤滑不良状態の場合には、各計測データ群に夫々対応する点は図２における領域Ａ４内に集中した。
最後に、図１０（ｂ）に示すように、ＬＭシステム内のいずれかの部材にクラックが発生している状態の場合には、各計測データ群に夫々対応する点は図２における領域Ａ１内に集中した。
このように、本発明によれば、ＬＭシステムの動作状態の内容に応じて、図２に示す各領域Ａ１乃至Ａ４内のいずれかに各計測データ群に対応する点が集中することになるので、図８に示した状態検出処理を実行することにより、ＬＭシステムの動作中に、実時間で、ＬＭシステムを分解することなく、当該動作に起因する振動の影響を排除しつつ、具体的な動作状態の内容まで使用者に自動的に認識させることができる。
（III）第２の実施形態
次に、上述した原理に基づいた本発明に係る第２の実施形態について、具体的に図３乃至図７及び図１１乃至図１３を用いて説明する。
なお、図３は第２の実施形態に係る状態診断装置の概要構成を示すブロック図であり、図４は第２の実施形態に係る拡張ＡＥ波を検出するＡＥセンサの概要構成を示す縦断面図であり、図５乃至図７は本発明が適用されるＬＭシステムを説明するための図であり、図１１は第２の実施形態に係る状態診断装置において実行される動作状態の検出処理を示すフローチャートである。
図３に示すように、第２の実施形態に係る状態診断装置Ｓは、ＡＥセンサ１と、ＢＰＦ（Band Pass Filter）２Ａ及び包絡線検波部２Ｂを含む波形整形部２と、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータ３と、第１生成手段、第２生成手段及び表示制御手段としての信号処理部４と、液晶ディスプレイ等よりなる表示手段としての表示部５と、により構成されている。
次に動作を説明する。
先ず、ＡＥセンサ１は、診断対象となるＬＭシステムの任意の場所、例えば、レールの末端部又は移動部材としての移動ブロック上等に設置されるものであり、後述する（図４）接触部を上記いずれかの場所に接触させて配置される。そして、当該ＬＭシステムの動作により発生する上記拡張ＡＥ波を検出し、これをアナログ信号である検出信号Ｓaeに変換して波形整形部２へ出力する。
次に、波形整形部２内のＢＰＦ２Ａは、図示しない増幅部において必要な増幅率（具体的には、例えば４０デシベル乃至６０デシベル程度）で増幅された後の検出信号Ｓaeを拡張ＡＥ波以外の周波数成分を除去して包絡線検波部２Ｂへ出力する。ここで、当該ＢＰＦ２Ａにおける検出信号Ｓaeに対する通過周波数帯域として具体的には、例えば１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の周波数成分を通過させるＢＰＦを、ＢＰＦ２Ａとして用いることが望ましい。
そして、包絡線検波部２Ｂは、当該検出信号Ｓaeに対して包絡線検波処理を施し、包絡線信号Ｓwを生成してＡＤコンバータ３へ出力する。
次に、ＡＤコンバータ３は、アナログ信号である包絡線信号Ｓwをディジタル化し、ディジタル包絡線信号Ｓdwを生成して信号処理部４へ出力する。
そして、信号処理部４は、当該ディジタル包絡線信号Ｓdwに基づいて図１１に示す後述の動作状態検出処理により診断対象のＬＭシステムにおける現在の動作状態を判定し、その結果を示す判定信号Ｓdpを生成して表示部５へ出力する。
これにより、表示部５は、当該判定信号Ｓdpに基づいてその内容を示す表示を行う。この表示により、ＬＭシステムの使用者がその動作状態を把握することが可能となる。
次に、上記ＡＥセンサ１の構造等並びに診断対象であるＬＭシステムへのその設置態様について、具体的に図４乃至図７を用いて説明する。
先ず、ＡＥセンサ１の内部構造について、図４を用いて説明する。
図４に示すように、ＡＥセンサ１は、全体としては円筒形状を成しており、具体的には、ＬＭシステム内のレールＬＭ等に接触して配置される接触部１０と、筺体１１と、ピエゾ素子等より成る圧電素子１３と、当該圧電素子１３の上面及び下面に形成された銀蒸着膜１２及び１４と、上記検出信号Ｓaeを導通して波形整形部２へ出力する外部線１５と、により構成されている。
そして、ＬＭシステム内で発生した拡張ＡＥ波が接触部１０及び銀薄膜１４を介して圧電素子１３に伝播されると、当該拡張ＡＥ波により圧電素子１３の形状が微小ながら変形し、これにより銀薄膜１２と１４との間に電位差が発生することで外部線１５上に上記検出信号Ｓaeが発生することとなる。
次に、図４に示す内部構造を備えるＡＥセンサ１のＬＭシステムへの設置態様について、図５乃至図７を用いて説明する。なお、図５及び図６は、診断対象であるＬＭシステムとして移動ブロックが用いられているＬＭシステムにＡＥセンサ１を設置する場合のその態様を示す図であり、図７は、診断対象であるＬＭシステムとしていわゆるボールねじが用いられているＬＭシステムにＡＥセンサ１を設置する場合のその態様を示す図である。
始めに、移動ブロックを用いたＬＭシステムに対してＡＥセンサ１を設置する場合について、図５及び図６を用いて説明する。
図５（ａ）に示すＬＭシステムは、長手方向に沿って後述のボール２２を転走させるボール転走溝２０ａ及び２０ｂが形成されたレール２０と、多数の上記ボール２２を介してこのレール２０に係合すると共に内部にボール２２の無限循環路を備えた移動ブロック２１と、この移動ブロック２１の移動方向の前後両端面に装着されると共にレール２０の上面及び両側面に密着するシール部材２３とから構成されており、かかるボール２２の循環に伴って上記移動ブロック２１がレール２０上を往復運動するように構成されている。
これらの図に示されるように、上記レール２０は断面略矩形状に形成されており、固定ボルトを挿通させるための取付孔２４が長手方向に適宜間隔をおいて貫通形成されている。また、レール２０の上面には上記取付孔２４を挟むようにして２条のボール転走溝２０ａが形成される一方、両側面にも２条のボール転走溝２０ｂが夫々形成されており、これら４条のボール転走溝はボール２２の球面の曲率よりも僅かに大きな曲率で深溝状に形成されている。
一方、上記移動ブロック２１は、後述するテーブル３０等の可動体の取付面２５を備えた移動ブロック本体２６と、この移動ブロック本体２６の前後両端面に固定された一対のエンドプレート２７，２７とから構成されており、軌道レール２０の上部が遊嵌する凹所を下面側に備えて断面略サドル状に形成されている。
このとき、図６に示すように、上記移動ブロック本体２６は、上記取付面２５が形成された基部及びこの基部の両端から垂下する一対のスカート部を備えて断面略サドル状に形成されており、各スカート部の内側面及び基部の下面側にはレール２０のボール転走溝２０ａ及び２０ｂと夫々対向する４条の負荷転走溝２８が形成されている。ボール２２はこの負荷転走溝２８とレール２０のボール転走溝２０ａ及び２０ｂとの間で荷重を負荷しながら転走し、これによって移動ブロック２１がレール２０上を移動することになる。
次に図５（ａ）に戻って、移動ブロック本体２６の基部及び各スカート部には各負荷転走溝２８に対応するボール戻し孔２９が夫々穿設されており、これらボール戻し孔２９は上記エンドプレート２７に形成された略Ｕ字型の方向転換路（図示せず）によって負荷転走溝２８と連通連結されている。すなわち、この方向転換路は移動ブロック本体２６の負荷転走溝２８を転走し終えたボール２２を掬い上げて上記ボール戻し孔２９へ送り込む一方、このボール戻し孔２９から負荷転走溝２８へボール２２を送り出すように構成されている。従って、これらエンドプレート２７を、取付ボルト２７ａを用いて移動ブロック本体２６に固定することにより、上記移動ブロック２１にボール２２の無限循環路が形成されるようになっている。
そして、図５（ａ）に示したＬＭシステムに対して第２の実施形態に係るＡＥセンサ１を設置する場合には、図５（ｂ）にその外観側面図を示すように、例えば軌道レール２０上を直線運動する複数の移動ブロック２１上に上記テーブル３０が設置されているとき、その軌道レール２０における移動ブロック２１の移動範囲外の位置に設置される。
次に、ボールねじを用いたＬＭシステムに対してＡＥセンサ１を設置する場合について、図７を用いて説明する。
図７（ａ）に示すように、ボールねじ４０は、外周面に螺旋状のボール転走溝４１ａを有するねじ軸４１と、内周面にボール転走溝４１ａと対向する螺旋状の負荷転走溝４２ａを有するナット部材４２と、ボール転走溝４１ａと負荷転走溝４２ａ間を転動するボール４３…とを備える。ねじ軸４１のボール転走溝４１ａとナット部材４２の負荷転走溝４２ａとの間で負荷転走路が構成される。ナット部材４２には、例えば２つの循環部品としてのリターンパイプ４４が取り付けられる。リターンパイプ４４は、負荷転走路の一端と他端を連結して無負荷戻し通路を構成する。リターンパイプ４４は略門形に形成され、中央部４４ａと中央部４４ａの両側に設けられた一対の脚部４４ｂ，４４ｂとを有する。一対の脚部４４ｂ，４４ｂは負荷転走路内に数ピッチの間隔を開けて、嵌入される。リターンパイプ４４は、ボルト４５等の結合手段によってナット部材４２に固定される。
ねじ軸４１には、その周囲に螺旋状の一定のリードを備えた略断面半円状のボール転走溝４１ａが研削加工または転造加工等によって形成される。ナット部材４２は略円筒状をなし、その端面にボールねじ４０を機械等に取り付けるためのフランジ４６を有する。ナット部材４２の内周面には、ねじ軸４１のボール転走溝４１ａに対向する略断面半円状の負荷転走溝４２ａが形成される。ナット部材４２には、その上面が一部平取りされた平面部４７が形成される。平面部４７には、リターンパイプ４４の脚部４４ｂ，４４ｂが挿入されるリターンパイプ嵌合穴が数箇所開けられる。
そして、図７（ａ）に示したＬＭシステムに対して第２の実施形態に係るＡＥセンサ１を設定する場合には、図７（ｂ）にその外観側面図を示すように、例えば台４９に回転可能に支持されたねじ軸４１がモータ４８により回転されるボールねじ４０に対してブラケット５０を介してテーブル５１が固定されているとき、そのボールねじ４０における上記フランジ４６の、ボールねじ４０の中心軸に垂直な面に設置される。
次に、主として信号処理部４を中心として実行される第２の実施形態に係る動作状態検出処理について、図１乃至図３並びに図１１を用いて説明する。
図１１に示すように、診断対象であるＬＭシステムの動作中において第２の実施形態に係る動作状態検出処理を実行する場合には、初めに、必要な初期設定処理等を行い、次に、ＡＥセンサ１において当該ＬＭシステムの動作中に生じる拡張ＡＥ現象に起因して発生する拡張ＡＥ波を検出し（ステップＳ３１）、これに対応する検出信号Ｓaeに対して波形整形部２において波形整形処理等の波形処理を施し（ステップＳ３２）、上記包絡線信号Ｓwを生成してＡ／Ｄコンバータ３を介してディジタル包絡線信号Ｓdwとして信号処理部４へ出力する。
そして、上記計測データを取得するタイミングとして予め設定されているタイミング（例えば、図５に示すＬＭシステムの場合は、移動ブロック２１がレール２０の一方の端部に近接したタイミング）に対応するトリガ信号が信号処理部４内において生成されたか否かを確認し（ステップＳ３３）、当該トリガ信号が生成されたタイミングで（ステップＳ３３；ＯＮ）上記ディジタル包絡線信号Ｓdwを上記計測データとして取り込む。
その後、当該拡張ＡＥ波の検出処理（ステップＳ３１）、波形整形処理（ステップＳ３２）並びに計測データとしての取得処理（ステップＳ３３）を必要な検査時間だけ繰返して上記ディジタル包絡線信号Ｓdwとしての計測データを信号処理部４内の図示しないメモリに蓄積し（ステップＳ３４）、その蓄積した計測データに基づいて後述する各判断に用いる上記パラメータＰ１乃至Ｐ３を夫々に対応する式に基づいて各検査時間に対応する計測データ群毎に演算し、上記メモリ内に当該計測データ群毎に蓄積する（ステップＳ３５、Ｓ３６）。
各パラメータＰ１乃至Ｐ３の演算並びにその蓄積が終了すると、次に、信号処理部４において、上記パラメータＰ１に対応して実施形態のＬＭシステムが正常に動作しているか否かの判定基準として予め実験的に設定されて上記メモリ内に記憶されている第１しきい値ＴＨ１を当該メモリ内から読み出し（ステップＳ３７）、更に当該読み出した第１しきい値ＴＨ１とその時に記憶されているパラメータＰ１の値とを比較する（ステップＳ３８）。
そして、当該パラメータＰ１の値が第１しきい値ＴＨ１未満であるときは（ステップＳ３８；未満）、そのときのＬＭシステムの動作状態は正常であると判定し（ステップＳ３９）、表示部５を用いてその旨を表示し（ステップＳ４０）、一連の動作状態検出処理を終了する。
一方、上記ステップＳ３８の判定において、パラメータＰ１の値が第１しきい値ＴＨ１以上であるときは（ステップＳ３８；以上）、何らかの異常動作状態がＬＭシステム内に発生しているとして、次に、蓄積されている各計測データ群毎に、一つの計測データ群について求めたパラメータＰ２の値及びパラメータＰ３の値を用いて、横軸をパラメータＰ２の値とし縦軸をパラメータＰ３の値としたグラフ上に一の計測データ群を一のプロット点として表示することを、各計測データ群毎に繰返して得られるグラフ（図２に示すグラフ）を信号処理部４内において生成し（ステップＳ４１）、当該生成されたグラフに対応する画像（以下、当該画像を診断マップと称する）を表示部５に表示して（ステップＳ４２）、一連の動作状態検出処理を終了する。
そして、上記ステップＳ４２の処理の後は、当該表示されている診断マップを使用者が観察し、図２に示した各領域Ａ１乃至Ａ４の夫々に対応する当該表示中の診断マップ上の領域のいずれに各計測データ群に対応するプロット点が集中しているかを判断することで、ＬＭシステムにおける現在の動作状態の具体的な内容を把握することになる。
以上説明したように、第２の実施形態に係る状態診断装置Ｓの動作によれば、ＬＭシステムの動作により発生する拡張ＡＥ波を検出して上記パラメータＰ１を生成し、その値が第１しきい値ＴＨ１未満の値であるとき、ＬＭシステムの動作状態が正常であると判定するので、当該ＬＭシステムの動作中に、実時間で、当該ＬＭシステムを分解することなく、当該動作に起因する振動の影響を排除しつつ、その動作状態が正常か否かを検出することができる。
従って、ＬＭシステムにおける故障の発生を予知できることともなり、当該ＬＭシステムの使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び当該ＬＭシステムを用いて製造された装置又は機器の品質向上に資することもできる。
また、一つの計測データ群について求めたパラメータＰ２の値及びパラメータＰ３の値を用いて、図２に相当するグラフ上に一の計測データ群を一のプロット点として表示することが、各計測データ群毎に行われて得られる診断マップが表示部５に表示されるので、ＬＭシステムを使用する使用者に当該ＬＭシステムの現在の動作状態を認識させることができる。
従って、ＬＭシステムにおける故障の発生をその診断マップから予知できることともなり、当該ＬＭシステムの使用者における整備性が向上すると共に、その長寿命化及び当該ＬＭシステムを用いて製造された装置又は機器の品質向上に資することもできる。
更に、パラメータＰ２が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであり、パラメータＰ３が、
Figure 2006025404
 で与えられるパラメータであるので、より正確に動作状態の具体的内容を検出することができる。
なお、上記図１１に示すフローチャートに対応するプログラムを、フレキシブルディスク又はハードディスク等の情報記録媒体に記録しておき、或いはインターネット等のネットワークを介して取得して記録しておき、汎用のマイクロコンピュータによりこれらを読み出して実行することにより、当該マイクロコンピュータを第２の実施形態に係る信号処理部４として機能させることも可能である。この場合には、上記ＡＥセンサ１、波形整形部２及びＡ／Ｄコンバータ３は、当該マイクロコンピュータに対して外付けの装置により構成されることとなる。
また、各パラメータＰ１及びＰ３の夫々については、上述したものの他に、例えば、
Figure 2006025404
Figure 2006025404
 で示される値を夫々に用いることも可能である。
更には、パラメータＰ１としては、拡張ＡＥ波の大きさを表す統計量であればよい。
また、パラメータＰ２としては、拡張ＡＥ波のうち、時間的に連続して検出される成分を重み付けし、当該成分の変化に対応して変化するパラメータであればよい。
更に、パラメータＰ３としては、拡張ＡＥ波のうち、主として上記ボールＢの運動に対応して時間的に不連続に検出される成分を重み付けし、当該成分の変化に対応して変化するパラメータであればよい。なお、ここで、パラメータＰ３に係る「時間的に不連続」の語は、上記パラメータＰ２が「時間的に連続して」検出される成分を重み付けしているのに対し、それ以外の時間的に不連続である場合、すなわち、例えばある一定の周期をもって断続して拡張ＡＥ波が検出される場合と、周期性なくランダムに拡張ＡＥ波が検出される場合等を含む意味を有する。
なお、上述したようにパラメータＰ２を、拡張ＡＥ波のうち時間的に連続して検出される成分の変化に対応して変化するパラメータであるとし、更にパラメータＰ３を、拡張ＡＥ波のうち主として上記ボールＢの運動に対応して時間的に不連続に検出される成分の変化に対応して変化するパラメータであると定義付ける場合には、そのボールＢの運動に対応して時間的に不連続に検出される成分の検出周波数より低いカットオフ周波数を有するローパスフィルタを用いて上記時間的に連続して検出される成分を抽出し、更に同一のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタを用いて上記時間的に不連続に検出される成分を抽出するように構成することもできる。この場合は、図３に示す如き包絡線検波のための回路を用いることなく、より簡易な構成で第２の実施形態に係る状態診断装置Ｓと同様の状態診断装置を構成することができる。
更にまた、上述した第２の実施形態では、図３に示す構成の状態検出装置Ｓを一つの装置として構成する場合について説明したが、この第２の実施形態は、具体的には当該状態診断装置Ｓを診断対象であるＬＭシステムが設置・使用されている工場等に携行し、その場でそのＬＭシステムの動作状態を検出して診断する場合に適用されるものである。
そして、第２の実施形態に係る状態検出装置Ｓは、上述した態様以外に、状態診断装置Ｓをその診断対象となるＬＭシステムが設置・使用されている工場等に常備し、その状態診断装置Ｓを電話回線等により診断員が離隔した場所から遠隔操作することで、当該ＬＭシステムの動作状態の検出及びその診断を行う場合に適用することもできる。
また、状態診断装置Ｓをその診断対象となるＬＭシステムが設置・使用されている工場等に常備し、その状態診断装置Ｓにおいて自動的に診断対象のＬＭシステムの動作状態の検出及びその診断を行い、これと並行してその検出結果を他の場所に伝送して蓄積し、累積的な故障診断をその蓄積した検出結果を元に行う場合に本発明を適用することも可能である。
また、上述した第２の実施形態では、一のＡＥセンサ１に対して波形整形部２、ＡＤコンバータ３、信号処理部４及び表示部５を夫々一ずつ用いて状態検出装置Ｓを構成する場合について説明したが、これ以外に、複数のＡＥセンサ１からの検出信号Ｓaeをスイッチング回路を介して一の波形整形部２に入力させ、複数のＡＥセンサ１からの検出信号Ｓaeを夫々一の波形整形部２、ＡＤコンバータ３、信号処理部４及び表示部５を用いて処理するように構成することもできる。この場合は、波形整形部２、ＡＤコンバータ３、信号処理部４及び表示部５を用いた検出処理の実行タイミングと、対応するＡＥセンサ１からの検出信号Ｓaeの取り込みタイミングと、を同期させることが必要となる。
（第２の実施例）
次に、上述した本発明の原理並びに第２の実施形態に係る状態検出装置Ｓの有効性を示すべく、図２に示すグラフを用いて実際の計測データ群をプロットした診断マップの表示例につき、図１２及び図１３を用いて説明する。
なお、以下に示す各プロット点を得た際の実験環境は、図１２の場合は、ＡＥセンサ１が設置されるＬＭガイドとして出願人製造に係る型番ＳＮＳ５５ＬＲ型を用い、移動ブロックに対する外部加重を０．０９Ｃ（１４．７ｋＮ）とし、移動ブロックの移動距離であるストロークを２５０ｍｍとし、その移動速度を４００ｍｍ／秒とし、検出信号Ｓaeに対するサンプルレートを１０キロヘルツとし、計測時間として０．４秒計測している。
また、図１３の場合の実験環境は、ＡＥセンサ１が設置されるＬＭガイドとして出願人製造に係る型番ＳＨＳ２５Ｖ型を用い、移動ブロックに対する外部加重を０．７Ｃ（２２．２ｋＮ）とし、移動ブロックの移動距離であるストロークを３５０ｍｍとし、その移動速度を５００ｍｍ／秒とし、検出信号Ｓaeに対するサンプルレートを１０キロヘルツとし、計測時間として０．６秒計測している。
更に、上記実際にパラメータ生成に用いるために抽出した計測データの数Ｍとして具体的には、全ての計測データを小さい方から並べ替え、その中で全体の６５％乃至９０％の範囲の値を取る計測データを抽出した数としている。
先ず、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、潤滑が良好であって動作状態が正常である場合は、各計測データ群に夫々対応するプロット点は図２における領域Ａ２の位置に対応する位置に集中した状態で表示部５上の診断マップＭ内に表示される。
次に、図１２（ｃ）に示すように、潤滑剤以外の液体が混入した場合には、各計測データ群に夫々対応するプロット点は図２における領域Ａ３の位置に対応する位置に集中した状態で表示部５上の診断マップＭ内に表示される。
更に、図１３（ａ）に示すように、潤滑不良状態の場合には、各計測データ群に夫々対応するプロット点は図２における領域Ａ４の位置に対応する位置に集中した状態で表示部５上の診断マップＭ内に表示される。
最後に、図１３（ｂ）に示すように、ＬＭシステム内のいずれかの部材にクラックが発生している状態の場合には、各計測データ群に夫々対応するプロット点は図２における領域Ａ１の位置に対応する位置に集中した状態で表示部５上の診断マップＭ内に表示される。
このように、本発明によれば、ＬＭシステムの動作状態の内容に応じて、図２に示す各領域Ａ１乃至Ａ４内のいずれかに対応する位置に各計測データ群に対応するプロット点が集中した状態で表示部５上に診断マップＭが表示されることになるので、図１１に示した状態検出処理を実行することにより、ＬＭシステムの動作中に、実時間で、ＬＭシステムを分解することなく、当該動作に起因する振動の影響を排除しつつ、具体的な動作状態の内容まで使用者に認識させることができる。
以上説明したように、本発明はＬＭシステムにおける動作状態の判定の分野に利用することが可能であり、特にＬＭガイドやボールスプライン等の直動システムにおける動作状態の判定の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。

Claims (22)

  1. 直動転がり案内装置における現在の動作状態を検出する状態検出装置であって、
    前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成する検出手段と、
    前記生成された検出信号に基づいて、前記波動の強度を示す第１パラメータを生成する第１生成手段と、
    前記生成された第１パラメータの値が当該第１パラメータについて予め設定されている第１しきい値未満の値であるとき、前記動作状態が正常であると判定する判定手段と、
    を備えることを特徴とする状態検出装置。
  2. 請求項１に記載の状態検出装置において、
    前記生成された検出信号に基づいて、当該検出信号のうち時間的に連続して検出される当該検出信号のみを重み付けして第２パラメータを生成する第２生成手段と、
    前記生成された検出信号に基づいて、当該検出信号のうち前記転動体の運動に対応して時間的に不連続に検出される当該検出信号のみを重み付けして第３パラメータを生成する第３生成手段と、
    を更に備え、
    前記判定手段は、
    前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であるとき、前記第２パラメータ又は前記第３パラメータの少なくともいずれか一つを用いた前記内容の判定を行うことを特徴とする状態検出装置。
  3. 請求項２に記載の状態検出装置において、
    前記第１パラメータＰ１は、前記検出信号をサンプリングして得られる計測値をＸｉ、当該計測値の全数をＮ（個）としたとき、
    Figure 2006025404
     で与えられるパラメータであり、
    前記第２パラメータＰ２は、更に前記検出手段における最大入力レンジを定数Ｋ（ボルト）としたとき、
    Figure 2006025404
     で与えられるパラメータであり、
    前記第３パラメータＰ３は、更に前記計測値として用いる抽出数をＭ（個）としたとき、
    Figure 2006025404
     で与えられるパラメータであることを特徴とする状態検出装置。
  4. 請求項２又は３に記載の状態検出装置において、
    前記判定手段は、
    前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第２パラメータの値が当該第２パラメータについて予め設定されている第２しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第３パラメータの値が当該第３パラメータについて予め設定されている第３しきい値未満の値であるとき、前記動作状態が潤滑不足状態であると判定することを特徴とする状態検出装置。
  5. 請求項２又は３に記載の状態検出装置において、
    前記判定手段は、
    前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第２パラメータの値が当該第２パラメータについて予め設定されている第２しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第３パラメータの値が当該第３パラメータについて予め設定されている第３しきい値以上の値であるとき、前記動作状態が潤滑剤以外の液体が前記循環部内に混入している動作状態であると判定することを特徴とする状態検出装置。
  6. 請求項２又は３に記載の状態検出装置において、
    前記判定手段は、
    前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第２パラメータの値が当該第２パラメータについて予め設定されている第２しきい値未満の値であり、且つ前記生成された第３パラメータの値が当該第３パラメータについて予め設定されている第３しきい値以上の値であるとき、前記動作状態が、前記転走面又は前記転動体の少なくともいずれかにクラックが発生している動作状態であると判定することを特徴とする状態検出装置。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の状態検出装置において、
    前記判定手段により判定されたいずれかの前記動作状態を告知する告知手段を更に備えることを特徴とする状態検出装置。
  8. 直動転がり案内装置における現在の動作状態を検出する状態検出方法であって、
    前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成する検出工程と、
    前記生成された検出信号に基づいて、前記波動の強度を示す第１パラメータを生成する第１生成工程と、
    前記生成された第１パラメータの値が当該第１パラメータについて予め設定されている第１しきい値未満の値であるとき、前記動作状態が正常であると判定する判定工程と、
    を含むことを特徴とする状態検出方法。
  9. 請求項８に記載の状態検出方法において、
    前記生成された検出信号に基づいて、当該検出信号のうち時間的に連続して検出される当該検出信号のみを重み付けして第２パラメータを生成する第２生成工程と、
    前記生成された検出信号に基づいて、当該検出信号のうち前記転動体の運動に対応して時間的に不連続に検出される当該検出信号のみを重み付けして第３パラメータを生成する第３生成工程と、
    を更に含み、
    前記判定工程においては、
    前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であるとき、前記第２パラメータ又は前記第３パラメータの少なくともいずれか一つを用いた前記内容の判定を行うことを特徴とする状態検出方法。
  10. 請求項９に記載の状態検出方法において、
    前記第１パラメータＰ１は、前記検出信号をサンプリングして得られる計測値をＸｉ、当該計測値の全数をＮ（個）としたとき、
    Figure 2006025404
     で与えられるパラメータであり、
    前記第２パラメータＰ２は、更に前記検出手段における最大入力レンジを定数Ｋ（ボルト）としたとき、
    Figure 2006025404
     で与えられるパラメータであり、
    前記第３パラメータＰ３は、更に前記計測値として用いる抽出数をＭ（個）としたとき、
    Figure 2006025404
     で与えられるパラメータであることを特徴とする状態検出方法。
  11. 請求項９又は１０に記載の状態検出方法において、
    前記判定工程においては、
    前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第２パラメータの値が当該第２パラメータについて予め設定されている第２しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第３パラメータの値が当該第３パラメータについて予め設定されている第３しきい値未満の値であるとき、前記動作状態が潤滑不足状態であると判定することを特徴とする状態検出方法。
  12. 請求項９又は１０に記載の状態検出方法において、
    前記判定工程においては、
    前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第２パラメータの値が当該第２パラメータについて予め設定されている第２しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第３パラメータの値が当該第３パラメータについて予め設定されている第３しきい値以上の値であるとき、前記動作状態が潤滑剤以外の液体が前記循環部内に混入している動作状態であると判定することを特徴とする状態検出方法。
  13. 請求項９又は１０に記載の状態検出方法において、
    前記判定工程においては、
    前記生成された第１パラメータの値が前記第１しきい値以上の値であり、且つ前記生成された第２パラメータの値が当該第２パラメータについて予め設定されている第２しきい値未満の値であり、且つ前記生成された第３パラメータの値が当該第３パラメータについて予め設定されている第３しきい値以上の値であるとき、前記動作状態が、前記転走面又は前記転動体の少なくともいずれかにクラックが発生している動作状態であると判定することを特徴とする状態検出方法。
  14. 請求項８から１３のいずれか一項に記載の状態検出方法において、
    前記判定工程において判定されたいずれかの前記動作状態を告知する告知工程を更に含むことを特徴とする状態検出方法。
  15. 直動転がり案内装置における現在の動作状態を検出する状態検出装置に含まれるコンピュータを、
    前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成する検出手段、
    前記生成された検出信号に基づいて、前記波動の強度を示す第１パラメータを生成する第１生成手段、
    前記生成された検出信号に基づいて、当該検出信号のうち時間的に連続して検出される当該検出信号のみを重み付けして第２パラメータを生成する第２生成手段、
    前記生成された検出信号に基づいて、当該検出信号のうち前記転動体の運動に対応して時間的に不連続に検出される当該検出信号のみを重み付けして第３パラメータを生成する第３生成手段、及び、
    前記生成された第１パラメータ、第２パラメータ又は第３パラメータの少なくともいずれか一つを用いて前記動作状態の内容を判定する判定手段、
    として機能させることを特徴とする状態検出用プログラム。
  16. 請求項１５に記載の状態検出用プログラムが、前記コンピュータにより読取可能に記録されていることを特徴とする情報記録媒体。
  17. 直動転がり案内装置における現在の動作状態を表示する状態表示装置であって、
    前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成する検出手段と、
    前記生成された検出信号をサンプリングし、検出データを生成するサンプリング手段と、
    予め設定された検出時間内に得られる複数の前記検出データにより構成される検出データ群内に含まれている各前記検出データに基づき、前記生成された検出信号のうち時間的に連続して検出される当該検出信号に対応する前記検出データのみを重み付けした第１パラメータを生成することを、異なる前記検出時間に対応する複数の前記検出データ群毎に行う第１生成手段と、
    前記検出データ群内に含まれている各前記検出データに基づき、前記生成された検出信号のうち前記転動体の運動に対応して時間的に不連続に検出される当該検出信号に対応する前記検出データのみを重み付けした第２パラメータを生成することを、異なる前記検出時間に対応する複数の前記検出データ群毎に行う第２生成手段と、
    一つの前記検出データ群について求めた前記第１パラメータの値及び前記第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の前記検出データ群を一のプロット点として表示することを、各前記検出データ群毎に行って得られる当該グラフを表示手段に表示する表示制御手段と、
    を備えることを特徴とする状態表示装置。
  18. 請求項１７に記載の状態表示装置において、
    前記第１パラメータＰ２は、各前記検出データの値をＸｉとし、対応する前記検出データ群内に含まれる前記検出データの全数をＮ（個）とし、前記検出手段における最大入力レンジを定数Ｋ（ボルト）としたとき、
    Figure 2006025404
     で与えられるパラメータであり、
    前記第２パラメータＰ３は、更に前記検出データとして用いる抽出数をＭ（個）としたとき、
    Figure 2006025404
     で与えられるパラメータであることを特徴とする状態表示装置。
  19. 直動転がり案内装置における現在の動作状態を表示する状態表示方法であって、
    前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成する検出工程と、
    前記生成された検出信号をサンプリングし、検出データを生成するサンプリング工程と、
    予め設定された検出時間内に得られる複数の前記検出データにより構成される検出データ群内に含まれている各前記検出データに基づき、前記生成された検出信号のうち時間的に連続して検出される当該検出信号に対応する前記検出データのみを重み付けした第１パラメータを生成することを、異なる前記検出時間に対応する複数の前記検出データ群毎に行う第１生成工程と、
    前記検出データ群内に含まれている各前記検出データに基づき、前記生成された検出信号のうち前記転動体の運動に対応して時間的に不連続に検出される当該検出信号に対応する前記検出データのみを重み付けした第２パラメータを生成することを、異なる前記検出時間に対応する複数の前記検出データ群毎に行う第２生成工程と、
    一つの前記検出データ群について求めた前記第１パラメータの値及び前記第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の前記検出データ群を一のプロット点として表示することを、各前記検出データ群毎に行って得られる当該グラフを表示手段に表示する表示制御工程と、
    を含むことを特徴とする状態表示方法。
  20. 請求項１９に記載の状態表示方法において、
    前記第１パラメータＰ２は、各前記検出データの値をＸｉとし、対応する前記検出データ群内に含まれる前記検出データの全数をＮ（個）とし、前記検出手段における最大入力レンジを定数Ｋ（ボルト）としたとき、
    Figure 2006025404
     で与えられるパラメータであり、
    前記第２パラメータＰ３は、更に前記検出データとして用いる抽出数をＭ（個）としたとき、
    Figure 2006025404
     で与えられるパラメータであることを特徴とする状態表示方法。
  21. 直動転がり案内装置における現在の動作状態を表示する状態表示装置に含まれるコンピュータを、
    前記直動転がり案内装置に含まれる複数の転動体が自転しつつ循環部内を公転する際に生じる、当該直動転がり案内装置に含まれる転走面と前記転動体との衝突、当該転走面と当該転動体との接触部におけるすべり、又は当該転動体同士の衝突又は当該転動体同士の接触部におけるすべり、或いは前記転動体又は前記転走面の少なくともいずれか一方に発生するクラックのいずれかに少なくとも起因して弾性的に発生する波動を検出し、当該検出した波動に対応する電気的な検出信号を生成する検出手段、
    前記生成された検出信号をサンプリングし、検出データを生成するサンプリング手段、
    予め設定された検出時間内に得られる複数の前記検出データにより構成される検出データ群内に含まれている各前記検出データに基づき、前記生成された検出信号のうち時間的に連続して検出される当該検出信号に対応する前記検出データのみを重み付けした第１パラメータを生成することを、異なる前記検出時間に対応する複数の前記検出データ群毎に行う第１生成手段、
    前記検出データ群内に含まれている各前記検出データに基づき、前記生成された検出信号のうち前記転動体の運動に対応して時間的に不連続に検出される当該検出信号に対応する前記検出データのみを重み付けした第２パラメータを生成することを、異なる前記検出時間に対応する複数の前記検出データ群毎に行う第２生成手段、及び、
    一つの前記検出データ群について求めた前記第１パラメータの値及び前記第２パラメータの値を用いて、第一の軸を第１パラメータの値とし第二の軸を第２パラメータの値としたグラフ上に一の前記検出データ群を一のプロット点として表示することを、各前記検出データ群毎に行って得られる当該グラフを表示手段に表示する表示制御手段、
    として機能させることを特徴とする状態表示用プログラム。
  22. 請求項２１に記載の状態表示用プログラムが、前記コンピュータにより読取可能に記録されていることを特徴とする情報記録媒体。
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