KR102491553B1 - 구름 안내 장치의 상태 진단 시스템 및 상태 진단 방법 - Google Patents

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Abstract

구름 안내 장치의 궤도 부재의 구름 주행면 또는 이동 부재의 부하 구름 주행면의 상태를 적절하게 파악하는 것이 가능한 상태 진단 시스템이며, 이동 부재(2)가 궤도 부재(1)를 따라 이동하고 있을 때의 물리량을 검출하는 센서(35)와, 상기 센서의 출력 신호를 도입하여 분석 데이터를 생성함과 함께, 상기 분석 데이터를 역치 데이터와 비교하고, 당해 비교 결과에 따라서 상기 구름 안내 장치의 이상의 유무를 판정하여 그 결과를 출력하는 진단 처리부(39)를 구비하고, 상기 진단 처리부는, 데이터 수집 시간 T1만큼 상기 센서의 출력 신호를 도입하여 상기 분석 데이터를 생성하는 제1 처리 모드 및 상기 데이터 수집 시간 T1보다 긴 데이터 수집 시간 T2만큼 상기 센서의 출력 신호를 도입하여 상기 분석 데이터를 생성하는 제2 처리 모드를 구비하고, 상기 제1 처리 모드에 의한 비교 결과와 상기 제2 처리 모드에 의한 비교 결과의 조합으로부터 판정 결과를 출력한다.

Description

구름 안내 장치의 상태 진단 시스템 및 상태 진단 방법
본 발명은, 공작 기계나 각종 반송 장치 등의 산업 기계의 직선 안내부 혹은 곡선 안내부에 이용되는 구름 안내 장치에 적용되고, 당해 구름 안내 장치의 상태의 양부를 기계적으로 판단하기 위한 상태 진단 시스템 및 상태 진단 방법에 관한 것이다.
종래, 이러한 종류의 구름 안내 장치는, 길이 방향을 따라 구름 이동체의 구름 주행면이 형성된 궤도 부재와, 상기 구름 주행면을 구름 주행하는 다수의 구름 이동체를 통해 상기 궤도 부재에 조립 장착됨과 함께 당해 궤도 부재를 따라 왕복동 가능한 이동 부재를 구비하고 있다. 상기 이동 부재는 구름 이동체가 하중을 부하하면서 구름 주행하는 부하 구름 주행면을 갖고 있고, 당해 부하 구름 주행면은 상기 궤도 부재의 구름 주행면과 대향함으로써 상기 구름 이동체의 부하 통로를 구성하고 있다. 또한, 상기 이동 부재는 상기 부하 통로의 일단부로부터 타단부로 구름 이동체를 순환시키는 무부하 통로를 갖고 있고, 상기 부하 통로 및 상기 무부하 통로가 연속됨으로써 상기 구름 이동체의 무한 순환로가 구성되어 있다. 이에 의해, 상기 이동 부재는 상기 궤도 부재를 따라 스트로크를 제한받는 일 없이 이동하는 것이 가능하게 되어 있다.
구름 안내 장치의 제품 수명은 주로 상기 궤도 부재의 구름 주행면이나 상기 이동 부재의 부하 구름 주행면의 피로에 좌우된다. 그러나 당해 구름 주행면이나 부하 구름 주행면, 게다가 그곳을 구름 이동하는 볼이나 롤러와 같은 구름 이동체가 윤활제에 의해 적절하게 윤활되어 있지 않은 경우나 과대한 하중을 받은 경우에는, 상기 구름 주행면이나 부하 구름 주행면의 플레이킹이 조기에 발생해 버려, 구름 안내 장치의 제품 수명이 단명화되어 버릴 가능성이 있다. 또한, 구름 안내 장치의 용도는 다양하며, 특수한 이물이 궤도 부재에 덮치는 환경이나, 극히 고온 또는 저온의 환경하에서의 사용 등, 당해 용도에 있어서의 사용 환경이나 부하 하중 등(이하, 「사용 조건」이라고 함)에 의해 구름 주행면 등의 피로의 진행은 영향을 받지 않을 수 없다.
따라서, 구름 안내 장치에 그 본래의 성능을 발휘시킴과 함께 그 제품 수명을 다하게 하기 위해서는, 당해 구름 안내 장치의 동작 상황을 각종 센서에 의해 차례로 검출하고, 검출한 내용에 기초하여 시시각각 변화되는 구름 안내 장치의 상태를 파악할 수 있는 것이 바람직하다.
예를 들어 회전 베어링에 있어서는, 특허문헌 1에 개시되는 바와 같이, 센서를 사용하여 회전 베어링의 회전 동작 시의 소리, 진동 또는 어쿠스틱 에미션을 검출하고, 당해 센서의 출력 신호를 분석한 후, 그 분석 결과를 소정의 기준 데이터와 비교하여 상기 회전 베어링의 이상의 유무를 판정하는 진단 시스템이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제2004-93256호
그러나 상기 구름 안내 장치에서는 긴 궤도 부재를 따라 이동 부재가 운동한다는 점에서, 상기 센서의 검출 신호로부터 당해 구름 안내 장치에 이상이 발생한 것은 파악할 수 있어도, 상기 궤도 부재 또는 상기 이동 부재 중 어느 것에 이상이 발생하였는지를 밝힐 수는 없었다.
본 발명은 이러한 과제에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 점은, 구름 안내 장치에 장착된 센서를 사용하여, 당해 구름 안내 장치의 궤도 부재의 구름 주행면 또는 이동 부재의 부하 구름 주행면의 상태를 적절하게 파악하는 것이 가능한 상태 진단 시스템 및 상태 진단 방법을 제공하는 데 있다.
즉, 본 발명은 구름 안내 장치의 상태 진단 시스템에 관한 것이며, 당해 구름 안내 장치는, 다수의 구름 이동체와, 길이 방향을 따라 상기 구름 이동체의 구름 주행면을 갖는 궤도 부재와, 상기 구름 이동체를 통해 상기 궤도 부재에 조립 장착됨과 함께, 상기 구름 이동체의 부하 통로 및 당해 부하 통로의 양단부를 연결하는 무부하 통로로 이루어지는 당해 구름 이동체의 무한 순환로를 갖는 이동 부재를 구비하고 있다. 이 상태 진단 시스템은, 상기 이동 부재가 상기 궤도 부재를 따라 이동하고 있을 때의 물리량을 검출하는 센서와, 상기 센서의 출력 신호를 소정 시간만큼 도입하여 분석 데이터를 생성함과 함께, 상기 분석 데이터를 역치 데이터와 비교하고, 당해 비교 결과에 따라서 상기 구름 안내 장치의 이상의 유무를 판정하여, 당해 판정 결과를 출력하는 진단 처리부를 구비하고 있다. 상기 진단 처리부는, 데이터 수집 시간 T1만큼 상기 센서의 출력 신호를 도입하여 제1 분석 데이터를 생성하고, 당해 제1 분석 데이터를 제1 역치 데이터와 비교하는 제1 처리 모드와, 상기 데이터 수집 시간 T1보다 긴 데이터 수집 시간 T2만큼 상기 센서의 출력 신호를 도입하여 제2 분석 데이터를 생성하고, 당해 제2 분석 데이터를 제2 역치 데이터와 비교하는 제2 처리 모드를 구비하고 있다. 그리고 상기 진단 처리부는, 상기 제1 처리 모드에 의한 비교 결과와 상기 제2 처리 모드에 의한 비교 결과의 조합으로부터, 상기 구름 안내 장치의 이상의 유무가 상기 궤도 부재 또는 상기 이동 부재 중 어느 것에 기인하고 있는지를 판정하여, 당해 판정 결과를 출력한다.
또한, 본 발명의 구름 안내 장치의 상태 진단 방법은, 데이터 수집 시간 T1만큼 상기 센서의 출력 신호를 도입하여 제1 분석 데이터를 생성하고, 당해 제1 분석 데이터와 제1 역치 데이터를 비교하는 제1 스텝과, 상기 제1 분석 데이터가 상기 제1 역치 데이터보다 큰 경우에, 상기 데이터 수집 시간 T1보다 긴 데이터 수집 시간 T2만큼 상기 센서의 출력 신호를 도입하여 제2 분석 데이터를 생성하고, 당해 제2 분석 데이터와 제2 역치 데이터를 비교하는 제2 스텝과, 상기 제2 분석 데이터가 상기 제2 역치 데이터 이하인 경우에는 상기 궤도 부재의 이상을 나타내는 신호를 출력하는 제3 스텝을 구비하고 있다.
본 발명에 따르면, 구름 안내 장치에 장착된 센서를 사용하여, 당해 구름 안내 장치의 궤도 부재의 구름 주행면 또는 이동 부재의 부하 구름 주행면의 상태를 적절하게 파악할 수 있어, 상기 궤도 부재 또는 상기 이동 부재 중 어느 것에 이상이 발생하였는지를 밝히는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명을 적용 가능한 구름 안내 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 볼의 무한 순환로의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 상태 진단 시스템의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 4는 구름 안내 장치의 상태 진단의 기본적인 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 진동 센서의 출력 신호의 일례를 나타내는 도면이며, 신호 파형 (a)는 구름 안내 장치의 동작이 정상인 경우를, 신호 파형 (b)는 구름 안내 장치의 동작에 불량이 있는 경우를 나타내고 있다.
도 6은 진동 센서의 출력 신호의 데이터 수집 시간 T0이 주기 t보다 작은 경우를 설명하는 도면이다.
도 7은 제1 처리 모드에 있어서의 데이터 수집 시간 T1이 주기 t와 동일한 경우를 설명하는 도면이며, 구름 안내 장치의 동작이 정상인 경우를 나타내고 있다.
도 8은 제1 처리 모드에 있어서의 데이터 수집 시간 T1이 주기 t와 동일한 경우를 설명하는 도면이며, 구름 안내 장치의 동작에 불량이 있는 경우를 나타내고 있다.
도 9는 진동 센서의 출력 신호와 제2 처리 모드에 있어서의 데이터 수집 시간 T2의 관계를 나타내는 도면이며, 신호 파형 (a)는 궤도 부재의 일부분에 파손 개소가 있는 경우를, 신호 파형 (b)는 이동 부재에 불량이 있는 경우를 나타내고 있다.
도 10은 본 발명의 상태 진단 방법의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 사용하면서 본 발명의 구름 안내 장치의 상태 진단 시스템 및 상태 진단 방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명을 적용한 구름 안내 장치의 일례를 나타내는 사시도이다. 이 구름 안내 장치는, 직선상으로 연장되는 궤도 부재(1)와, 구름 이동체로서의 다수의 볼을 통해 상기 궤도 부재(1)에 조립 장착된 이동 부재(2)로 구성되어 있고, 각종 기계 장치의 고정부에 상기 궤도 부재(1)를 부설하고, 상기 이동 부재(2)에 대해 각종 가동체를 탑재함으로써, 이러한 가동체를 궤도 부재(1)를 따라 왕복 이동 가능하게 안내할 수 있도록 되어 있다.
상기 궤도 부재(1)는, 대략 단면 사각 형상의 긴 형상체로 형성되어 있다. 이 궤도 부재(1)에는 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 상면으로부터 저면으로 관통하는 볼트 설치 구멍(12)이 복수 형성되어 있고, 이들 볼트 설치 구멍(12)에 삽입한 고정 볼트를 사용하여, 당해 궤도 부재(1)를 고정부에 대해 강고하게 고정할 수 있도록 되어 있다. 상기 궤도 부재(1)의 좌우 양측면에는 구름 이동체의 구름 주행면(11)이 2개씩 마련되고, 궤도 부재 전체적으로는 4개의 구름 주행면(11)이 마련되어 있다. 또한, 상기 궤도 부재(1)에 마련되는 구름 주행면(11)의 개수는 이것에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 이동 부재(2)는, 크게 나누어, 금속제의 본체 부재(21)와, 이 본체 부재(21)의 이동 방향의 양단부에 장착되는 한 쌍의 합성 수지제의 덮개체(22A, 22B)로 구성되어 있다. 이 이동 부재(2)는 상기 궤도 부재(1)의 각 구름 주행면(11)에 대응하여 볼의 무한 순환로를 복수 구비하고 있다. 또한, 상기 덮개체(22A, 22B)에는 상기 이동 부재(2)와 궤도 부재(1)의 간극을 밀폐하는 시일 부재(4)가 고정되어 있어, 궤도 부재(1)에 부착된 진개 등이 상기 무한 순환로의 내부에 침입하는 것을 방지하고 있다. 또한, 도 1은 상기 본체 부재(21)에 장착되는 한 쌍의 덮개체(22A, 22B) 중, 한쪽의 덮개체(22B)를 상기 본체 부재(21)로부터 떼어낸 분해 상태를 나타내고 있다.
도 2는 상기 무한 순환로를 나타내는 단면도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 무한 순환로(5)는, 부하 통로(50), 복귀 통로(51) 및 한 쌍의 방향 전환로(52)를 갖고 있다. 상기 이동 부재(2)를 구성하는 본체 부재(21)에는, 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11)과 대향하는 부하 구름 주행면(23)이 형성되어 있고, 구름 이동체(6)는 하중을 부하하면서 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11)과 본체 부재(21)의 부하 구름 주행면(23) 사이를 구른다. 상기 무한 순환로(5) 중, 이와 같이 구름 이동체(6)가 하중을 부하하면서 구름 이동하고 있는 통로 부분이 상기 부하 통로(50)이다. 또한, 상기 본체 부재(21)에는 상기 부하 통로(50)와 평행하게 상기 복귀 통로(51)가 형성되어 있다. 이 복귀 통로(51)는, 통상, 상기 본체 부재(21)를 관통하여 마련되어 있고, 그 내경은 구름 이동체(6)의 직경보다 약간 크게 설정되어 있다. 이에 의해, 구름 이동체(6)는 하중을 부하하는 일 없이 상기 복귀 통로 내를 구름 이동한다.
상기 방향 전환로(52)는 한 쌍의 덮개체(22A, 22B)에 마련되어 있다. 이들 덮개체(22A, 22B)는 상기 본체 부재(21)를 사이에 끼우도록 하여 당해 본체 부재(21)의 단부면에 고정되어 있고, 각 덮개체(22A, 22B)의 방향 전환로(52)는 상기 부하 통로(50)의 단부와 상기 복귀 통로(51)의 단부를 접속하고, 이들 사이에서 구름 이동체(6)를 오가게 하고 있다.
따라서, 상기 본체 부재(21)에 대해 한 쌍의 덮개체(22A, 22B)를 고정하면, 구름 이동체(6)의 무한 순환로(5)가 완성된다. 이 무한 순환로(5)에 있어서 구름 이동체(6)가 하중을 부하하면서 구름 이동하는 것은, 상기 본체 부재(21)의 부하 구름 주행면(23)과 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11)이 대향하여 형성된 부하 통로(50) 뿐이다. 한편, 상기 복귀 통로(51)와 상기 방향 전환로(52)에서는 상기 구름 이동체(6)는 하중을 부하하고 있지 않아, 이들 복귀 통로(51)와 방향 전환로(52)가 무부하 통로를 구성하고 있다.
또한, 도 1 및 도 2를 사용하여 설명한 실시 형태의 구름 안내 장치에서는 구름 이동체(6)로서 볼을 사용하고 있었지만, 롤러를 사용한 구름 안내 장치에 본 발명을 적용할 수도 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 궤도 부재(1)의 길이 방향의 단부에는 진동 센서(35)가 고정되어 있다. 이 진동 센서(35)로서는 가속도 센서를 사용할 수 있다. 당해 진동 센서(35)는 상기 이동 부재(2)와 상기 궤도 부재(1)가 상대적으로 이동할 때에 발생하는 진동을 검출하는 것이며, 예를 들어 상기 궤도 부재(1)가 아닌, 상기 이동 부재(2)의 본체 부재(21)에 대해 고정해도 된다.
한편, 상기 덮개체(22B)의 외측에는 근접 센서(36)가 고정되어 있다. 이 근접 센서(36)는 상기 덮개체(22B)에 마련된 방향 전환로(52)에 겹치는 위치에서 당해 덮개체에 고정되어 있고, 상기 방향 전환로(52) 내에 있어서의 개개의 구름 이동체(6)의 통과를 검출한다. 상기 덮개체(22B)는 합성 수지제이고, 상기 구름 이동체(6)는 금속제이므로, 유도형 또는 정전 용량형의 근접 센서를 사용하여 상기 구름 이동체(6)의 존재를 검출할 수 있다. 또한, 도 1에 나타낸 예에서는, 상기 덮개체(22B)에 마련된 4개소의 방향 전환로(52) 중, 그 1개소에 대응해서만 상기 근접 센서(36)를 마련하고 있지만, 각 방향 전환로(52)에 대응하여 복수의 근접 센서(36)를 마련해도 지장없다.
도 3은 상기 진동 센서(35) 및 근접 센서(36)를 사용한 구름 안내 장치의 상태 진단 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 상기 진동 센서(35) 및 근접 센서(36)의 출력 신호는 A/D 변환기를 통해 진단 처리부(39)에 입력된다. 상기 진단 처리부(39)는 RAM 및 ROM을 내장한 마이크로컨트롤러에 의해 실현된다. 상기 진단 처리부(39)는 미리 ROM에 저장된 진단 프로그램을 실행하고, 진단 결과에 따른 판정 신호를 출력한다. 상기 진단 처리부(39)가 출력하는 판정 신호는 경보기, 또는 디스플레이 등의 유저 인터페이스(40)에 출력된다.
상기 진동 센서(35)는, 상기 이동 부재(2)가 상기 궤도 부재(1)를 따라 이동할 때의 진폭을 검출하여 그것을 출력한다. 상기 진단 처리부(39)는 상기 진동 센서(35)의 출력 신호를 도입하여 처리하고, 진동의 강도 레벨을 나타내는 분석 데이터를 생성한다. 또한, 상기 진단부(39)의 ROM에는 상기 구름 안내 장치가 정상적으로 동작하고 있는 경우의 진동의 강도 레벨을 나타내는 역치 데이터가 미리 기록되어 있고, 당해 진단 처리부(39)는 생성된 상기 분석 데이터를 상기 ROM으로부터 판독한 역치 데이터와 비교하여, 그 비교 결과로부터 상기 구름 안내 장치의 동작에 무언가의 불량이 발생하였는지 여부를 판단한다.
도 4는 상기 진단 처리부(39)에 있어서 구름 안내 장치의 이상의 유무를 판단할 때의 기본적인 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 상기 진단 처리부(39)는 상기 진동 센서(35)가 출력하는 아날로그 신호를 소정의 샘플링 주파수에 기초하여, 소정의 데이터 수집 시간 T만큼 도입한다(S1). 상기 데이터 수집 시간 T 동안에 도입한 복수의 순시값은 RMS(제곱 평균 평방근) 처리됨으로써, 데이터 수집 시간 T에 있어서의 대표값을 나타내는 분석 데이터가 된다(S2). 이 분석 데이터는 당해 데이터 수집 시간 T에 있어서의 진동의 강도 레벨을 나타내고 있다. 상기 분석 데이터와 비교되는 상기 역치 데이터는, 예를 들어 상기 궤도 부재(1)를 각종 기계 장치의 고정부에 부설한 당초 등, 상기 구름 안내 장치가 정상적으로 동작하고 있는 상태에서 상기 분석 데이터와 동일한 처리에 의해 생성되고, 상기 분석 데이터와의 대비를 용이한 것으로 하기 위해 임의의 가중치를 부여한 후에, 상기 진단 처리부(39)의 ROM에 저장되어 있다. 따라서, 상기 역치 데이터를 판독하고(S3), 당해 역치 데이터와 상기 분석 데이터를 비교함으로써, 상기 궤도 부재(1) 상에 있어서의 상기 이동 부재(2)의 주행에 이상 진동이 포함되어 있는지 여부를 판단할 수 있다(S4). 이 판단의 결과, 상기 분석 데이터의 값이 상기 역치 데이터보다 큰 것이면, 상기 궤도 부재(1) 상에 있어서의 상기 이동 부재(2)의 주행에 이상 진동이 포함되게 되어, 상기 진단 처리부(39)는 상기 유저 인터페이스(40)에 대해 이상을 알리는 신호를 발보한다(S5).
도 4에 나타내는 기본적인 진단 처리 순서에서는, 구름 안내 장치에 무언가의 이상이 존재하는 것을 파악할 수 있지만, 그 이상이 상기 궤도 부재(1)에 기인하고 있는 것인지, 또는 상기 이동 부재(2)에 기인하고 있는 것인지를 구별할 수는 없다. 그 때문에, 상기 진단 처리부(39)는 상기 데이터 수집 시간 T가 상이한 제1 처리 모드 및 제2 처리 모드를 조합하여, 상기 제1 처리 모드 및 제2 처리 모드에서의 각각의 판단 결과의 조합에 따라서, 상기 궤도 부재(1) 또는 상기 이동 부재(2) 중 어느 쪽에 이상이 존재하는 것인지를 판정하고 있다. 각 처리 모드에 있어서의 분석 데이터의 생성, 당해 분석 데이터와 역치 데이터의 비교와 같은 처리 내용은 동일하지만, 상기 제1 처리 모드와 상기 제2 처리 모드에서는 상기 진동 센서(35)의 출력 신호를 도입하는 데이터 수집 시간 T가 상이하다.
상기 제1 처리 모드에 있어서의 데이터 수집 시간은 T1이고, 상기 제1 처리 모드에서는 데이터 수집 시간 T1에 있어서의 대표값을 나타내는 제1 분석 데이터가 생성된다. 이 제1 분석 데이터는 제1 역치 데이터와 비교된다. 또한, 상기 제2 처리 모드에 있어서의 데이터 수집 시간은 T2이고, 데이터 수집 시간 T2는 데이터 수집 시간 T1보다 길게 설정되어 있다. 상기 제2 처리 모드에서는 데이터 수집 시간 T2에 있어서의 대표값을 나타내는 제2 분석 데이터가 생성되고, 이 제2 분석 데이터는 제2 역치 데이터와 비교된다.
상기 제1 처리 모드는 상기 구름 안내 장치의 무언가의 이상이 존재하는 것을 확인하기 위한 모드이다. 이하에, 상기 제1 처리 모드에 있어서의 데이터 수집 시간 T1의 결정 방법에 대해 설명한다.
도 5는 상기 진동 센서(35)의 출력 신호의 파형을 모식적으로 나타낸 도면이며, 횡축은 시간이다. 동 도면 중의 신호 파형 (a)는, 상기 이동 부재(2)의 부하 구름 주행면(23)이나 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11)에 파손이 없고, 또한 상기 구름 이동체(6)의 윤활 상태가 정상인 경우, 즉 구름 안내 장치가 정상적으로 동작하고 있는 경우의 출력 신호의 파형을 나타내고 있다. 구름 안내 장치가 정상적으로 동작하고 있는 경우, 상기 진동 센서(35)의 출력 신호에는 대략 동일한 크기의 진동의 변화가 주기 t로 정기적으로 기록되어 있다. 이 주기 t의 진동의 변화는, 상기 구름 이동체(6)가 방향 전환로(52)로부터 부하 통로(50)로 진입할 때에 발생하고 있다. 상기 구름 이동체(6)가 부하 통로(50)에 진입할 때, 당해 구름 이동체(6)는 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11)과 상기 이동 부재(2)의 부하 구름 주행면(23)의 양쪽에 강하게 접촉하여 하중의 부하 상태가 되어, 그때 진동이 발생하였다고 생각할 수 있다. 이 때문에, 개개의 구름 이동체(6)가 부하 통로(50)에 진입할 때마다 큰 진동의 변화가 기록되어 있다.
한편, 도 5 중의 신호 파형 (b)는, 상기 이동 부재(2)의 부하 구름 주행면(23)이나 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11)에 플레이킹 등의 무언가의 파손이 발생하거나, 혹은 구름 이동체(6)의 윤활 상태가 불량인 경우, 즉 구름 안내 장치의 동작에 무언가의 불량이 발생한 경우의 출력 신호의 파형을 나타내고 있다. 이 경우, 상기 진동 센서(35)의 출력 신호에는 신호 파형 (a)에 나타낸 정기적인 진동의 변화에 대해 비정기적인 진동의 변화가 혼합되어 기록되어 있다.
도 5 중의 신호 파형 (a)에 나타낸 바와 같이, 상기 구름 안내 장치가 정상적으로 동작하고 있는 상태에서는, 상기 부하 통로(50)에 대한 상기 구름 이동체(6)의 진입에 기인하는 진동이 주기 t로 반복하여 발생하고, 상기 진동 센서(35)의 출력 신호에 기록되어 있다. 이 때문에, 상기 진동 센서(35)의 출력 신호를 도입하는 데이터 수집 시간이 상기 주기 t보다 짧게 설정되어 있는 경우에는, 상기 구름 안내 장치가 정상적으로 동작하고 있는 상태라도, 분석 데이터가 나타내는 진동의 강도 레벨의 크기가 극단적으로 상이하게 되어 버리는 경우가 있다.
예를 들어, 도 6에 나타내는 바와 같이 주기 t에 비해 짧은 데이터 수집 시간 T0을 사용한 경우, 데이터 수집 시간의 길이는 동일하지만, 데이터 수집의 개시 시간이 상이한 프레임 a1과 프레임 a2에서는, 상기 구름 이동체(6)가 부하 통로(50)에 진입할 때의 진동을 포함하는지 여부에 따라서, 분석 데이터가 나타내는 진동의 강도 레벨이 상이하게 되어 버린다. 즉, 분석 데이터는 데이터 수집의 개시 시간에 따라서 변동이 큰 것이 되므로, 이들 분석 데이터를 역치 데이터와 비교해도, 상기 구름 안내 장치가 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 판단하는 것은 불가능하다.
여기서, 상기 부하 통로(50)에 대한 상기 구름 이동체(6)의 진입에 기인하는 진동의 발생 주기를 t로 하여, 상기 제1 처리 모드에 있어서의 데이터 수집 시간 T1=t로 설정하면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 데이터 수집의 개시 시간이 상이한 프레임 A1과 프레임 A2는 반드시 상기 부하 통로(50)에 대한 상기 구름 이동체(6)의 진입에 기인하는 진동을 포함하게 된다. 이 때문에, 상기 구름 안내 장치가 정상적으로 동작하고 있는 상태에서는, 프레임 A1 및 프레임 A2의 각각과 관련된 상기 분석 데이터는 대략 동일한 강도 레벨을 나타내는 것이 된다. 상기 구름 안내 장치가 정상적으로 동작하고 있는 상태이므로, 이때의 강도 레벨은 상기 역치 데이터의 그것과 동일하다.
이와 같이, 상기 부하 통로(50)에 대한 상기 구름 이동체(6)의 진입에 기인하는 진동의 발생 주기 t를 파악하고, 제1 처리 모드에 있어서의 데이터 수집 시간 T1=t로 설정하면, 당해 제1 처리 모드에서 얻어진 제1 분석 데이터를 제1 역치 데이터와 정확하게 비교하여, 그 차이로부터 상기 구름 안내 장치가 정상적으로 동작 하고 있는지 여부를 판단하는 것이 가능해진다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 구름 안내 장치의 동작에 무언가의 불량이 발생한 경우, 상기 데이터 수집 시간 T1=t가 되는 조건하에서 생성된 제1 분석 데이터는, 상기 부하 통로(50)에 대한 상기 구름 이동체(6)의 진입에 기인하는 진동 외에, 상기 궤도 부재(1)에 대한 상기 이동 부재(2)의 주행 이상에 기인하는 진동을 포함하므로, 상기 제1 분석 데이터는 제1 역치 데이터보다 큰 강도 레벨을 나타내게 된다. 이 때문에, 제1 분석 데이터와 제1 역치 데이터의 비교 결과로부터, 구름 안내 장치에 무언가의 불량이 발생하였다고 판단할 수 있다.
이 제1 처리 모드의 실시에 있어서는 상기 주기 t를 파악할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는 상기 근접 센서(36)가 상기 방향 전환로(52) 내에 있어서의 개개의 구름 이동체(6)의 통과를 검출하고 있으므로, 당해 근접 센서(36)의 출력 신호를 체크함으로써 전후하는 2개의 구름 이동체(6)의 통과 간격, 즉 상기 부하 통로(50)에 대한 상기 구름 이동체(6)의 진입 주기 t를 파악할 수 있다.
또한, 상기 주기 t는 상기 무한 순환로(5) 내에 있어서의 구름 이동체(6)의 구름 이동 속도, 즉 상기 궤도 부재(1)에 대한 상기 이동 부재(2)의 이동 속도 v에 의해 일의적으로 결정하므로, 당해 이동 부재(2)의 이동 속도 v를 각종 센서에 의해 파악할 수 있으면, 상기 근접 센서(36)의 출력 신호를 사용할 필요는 없다. 예를 들어, 상기 궤도 부재(1)를 따라 리니어 스케일을 마련함과 함께 상기 이동 부재(2)에는 상기 리니어 스케일을 판독하는 인코더를 마련하고, 당해 인코더의 출력 신호로부터 상기 이동 부재(2)의 이동 속도 v를 파악하고, 거기에서 상기 주기 t를 파악할 수 있다. 또한, 구름 안내 장치와 볼 나사 장치를 조합하여 안내 시스템을 구축하는 경우에는, 상기 궤도 부재(1)에 대한 상기 이동 부재(2)의 이동 속도 v는 상기 볼 나사 장치를 구동하는 모터의 회전 속도에 의존하고 있으므로, 당해 모터의 회전 속도를 파악하거나, 혹은 당해 모터의 회전을 제어하고 있는 상기 안내 시스템의 컨트롤러로부터 상기 이동 부재(2)의 이동 속도 v를 취득함으로써 상기 주기 t를 파악할 수 있다.
한편, 상기 제2 처리 모드는 구름 안내 장치에 발생한 불량이 상기 궤도 부재(1) 또는 상기 이동 부재(2) 중 어느 것에 기인하고 있는 것인지를 구별하기 위한 모드이다. 이하에, 상기 제2 처리 모드에 있어서의 데이터 수집 시간 T2의 결정 방법에 대해 설명한다.
도 9의 신호 파형 (a)는, 상기 이동 부재(2)의 부하 구름 주행면(23)에는 파손이 발생하지 않았지만, 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11)의 일부에 플레이킹 등의 무언가의 파손이 발생한 경우의, 상기 진동 센서(35)의 출력 신호의 파형을 나타내고 있다. 이 경우, 상기 이동 부재(2)의 부하 통로(50)를 구름 이동하는 개개의 구름 이동체(6)가 상기 궤도 부재(1)의 파손 발생 개소를 통과할 때마다, 상기 진동 센서(35)의 출력 신호의 파형은 변화된다. 이 궤도 부재(1)의 파손 발생 개소에 기인한 진동의 변화는, 상기 이동 부재(2)의 부하 통로(50)가 상기 궤도 부재(1) 상의 파손 개소를 통과하고 있는 시간 Tb만큼 발생하게 되어, 당해 부하 통로(50)가 파손 개소를 통과해 버리면 발생하는 일은 없다. 이 시간 Tb는, 상기 이동 부재(2)의 부하 통로(50)의 길이를 L1, 상기 궤도 부재(1)에 대한 상기 이동 부재(2)의 이동 속도를 v로 한 경우, Tb=L1/v로 표현할 수 있다. 또한, 이동 속도 v는 상기 근접 센서(36)의 출력 신호의 출력 간격 등으로부터 파악할 수 있다.
이에 비해, 도 9 중의 신호 파형 (b)에 나타내는 바와 같이, 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11)에는 파손이 발생하지 않았지만, 상기 이동 부재(2)의 부하 구름 주행면(23)의 일부에 플레이킹 등의 무언가의 파손이 발생한 경우, 상기 구름 이동체(6)가 상기 부하 구름 주행면(23)의 파손 개소를 통과할 때마다 진동 센서(35)의 출력 신호의 파형에는 변화가 기록되고, 상기 이동 부재(2)가 상기 궤도 부재(1)를 따라 이동하고 있는 동안에는, 동일한 파형이 반복하여 발생하게 된다.
이들의 점을 근거로 하여, 상기 제2 처리 모드에 있어서의 데이터 수집 시간 T2는, 상기 이동 부재(2)의 부하 통로(50)가 상기 궤도 부재(1) 상의 파손 개소를 통과하는 시간 Tb보다 크게 설정되어 있다. 즉, 도 9에 나타내는 바와 같이, T2>Tb이다.
상기 진단 처리부(39)가 생성하는 분석 데이터는, 소정의 데이터 수집 시간에 출력된 진동 센서(35)의 신호를 RMS(제곱 평균 평방근) 처리한 값이다. 따라서, 상기 제2 처리 모드에 있어서의 데이터 수집 시간 T2를 T2>Tb로 설정하면, 도 9에 나타내는 신호 파형의 비교로부터 명백한 바와 같이, 상기 이동 부재(2)의 부하 구름 주행면(23)에 파손이 존재하는 경우(도 9의 신호 파형 (b))에 생성되는 분석 데이터는, 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11)의 일부에 파손이 존재하는 경우(도 9의 신호 파형 (a))에 생성되는 분석 데이터보다 확실하게 커진다. 데이터 수집 시간 T2와 상기 이동 부재(2)의 통과 시간 Tb의 차이를 명확하게 한다는 관점에서는, 상기 데이터 수집 시간 T2는 T2≥Tb+t인 것이 바람직하다.
또한, 데이터 수집 시간 T2가 상기 이동 부재(2)의 통과 시간 Tb에 비해 커질수록, 이들 분석 데이터의 값의 차는 확대되게 된다. 상기 데이터 수집 시간 T2의 최댓값은, 상기 궤도 부재(1)에 대한 상기 이동 부재(2)의 일방향으로 최대 이동 시간 tw이고, 당해 이동 부재(2)의 스트로크 길이를 Lw, 이동 속도를 v로 한 경우, T2≤tw=Lw/v이다.
상기 제2 처리 모드에 있어서 생성된 제2 분석 데이터와 비교하는 제2 역치 데이터는, 도 9의 신호 파형 (a) 또는 신호 파형 (b)를 구별할 수 있을 정도의 크기로 임의로 설정할 수 있고, 데이터 수집 시간 T2가 상기 이동 부재(2)의 통과 시간 Tb에 비해 충분히 크면, 신호 파형 (a)에 대응하는 분석 데이터와 신호 파형 (b)에 대응하는 분석 데이터의 차는 넓어지므로, 그만큼 제2 처리 모드에 있어서의 제2 역치 데이터는 용이하게 설정할 수 있다. 또한, 상기 제2 역치 데이터는 상기 구름 안내 장치가 정상적으로 동작하고 있는 상태에서 취득한 상기 제1 역치 데이터의 값과 상이한 것이어도 되고, 동일한 것이어도 된다.
또한, 이상의 설명에서는 상기 제1 처리 모드에 있어서의 데이터 수집 시간 T1에 대해, T1=t로 설정한 예를 설명하였지만, T1=nt(n은 자연수)여도 된다. 단, 데이터 수집 시간 T1은 제2 처리 모드에 대해 설명한 상기 이동 부재(2)의 통과 시간 Tb 이하(T1≤Tb)가 아니면 안 된다.
도 10은 상기 상태 진단 시스템에 의해 실시되는 상태 진단 방법의 일례를 나타내는 흐름도이며, 상기 제1 처리 모드 및 상기 제2 처리 모드가 조합되어 있다.
이 진단 방법에 있어서, 상기 진단 처리부(39)는 우선 상기 제1 처리 모드를 실시한다(M11). 이 제1 처리 모드는 도 4에 나타내는 진단 처리의 S1∼S3에 상당하고, 데이터 수집 시간 T1에 대응한 제1 분석 데이터가 생성된다. 생성된 제1 분석 데이터는 제1 역치 데이터와 비교된다(M12). 비교 결과, 제1 처리 모드에서 얻어진 제1 분석 데이터가 제1 역치 데이터보다 큰 것이면, 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11) 또는 상기 이동 부재(2)의 부하 구름 주행면(23) 중 어느 것에 파손이 발생하였을 것이 우려되고, 이 경우에 상기 진단 처리부(39)는 상기 제1 처리 모드에 이어서 상기 제2 처리 모드를 실행한다(M21). 또한, 제1 처리 모드에서 얻어진 제1 분석 데이터가 제1 역치 데이터와 동등하거나 혹은 그보다 작은 것이면, 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11) 또는 상기 이동 부재(2)의 부하 구름 주행면(23) 중 어느 것에도 파손이 발생하지 않았다고 생각할 수 있어, 상기 진단 처리부(39)는 진단 방법을 종료한다.
상기 제2 처리 모드는 도 4에 나타내는 진단 처리의 S1∼S3에 상당하고, 데이터 수집 시간 T2에 대응한 제2 분석 데이터가 생성된다. 생성된 제2 분석 데이터는 제2 역치 데이터와 비교된다(M22). 비교 결과, 제2 처리 모드에서 얻어진 제2 분석 데이터가 제2 역치 데이터보다 작은 것이면, 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11)의 일부에 플레이킹 등의 파손이 발생하였다고 생각할 수 있어, 상기 진단 처리부(39)는, 상기 유저 인터페이스(40)에 대해 상기 궤도 부재(1)의 이상을 알리는 신호를 발보한다(M23).
이에 비해, 제2 처리 모드에서 얻어진 제2 분석 데이터가 제2 역치 데이터보다 큰 것이면, 상기 이동 부재(2)의 부하 구름 주행면(23)에 플레이킹 등의 파손이 발생하였다고 생각할 수 있어, 상기 진단 처리부(39)는 상기 유저 인터페이스(40)에 대해 상기 이동 부재(2)의 파손을 알리는 이상 신호를 발보한다(M24). 또한, 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11)에 대해 플레이킹 등의 파손이 광범위에 걸쳐 발생하는 경우도, 상기 진동 센서의 출력 신호는 도 9의 신호 파형 (b)와 같이 되어, 제2 처리 모드에서 얻어진 제2 분석 데이터가 제2 역치 데이터보다 커진다. 그러나 상기 궤도 부재(1)의 구름 주행면(11)의 파손의 주된 요인은 구름 이동체(6)의 구름에 의한 금속 피로이며, 파손이 상기 구름 주행면(11)의 전역에 한 번에 발생한다고는 생각하기 어렵다. 따라서, 구름 안내 장치의 누적 사용 시간이 적은 것이면, 상기 제2 분석 데이터가 상기 제2 역치 데이터보다 커지는 원인은, 상기 이동 부재(2)의 부하 구름 주행면(23)의 파손이라고 판단할 수 있다.
상기 진단 처리부(39)는 상기 유저 인터페이스(40)에 대해 이상을 알리는 신호를 발보하는 것 이외에, 상기 구름 안내 장치를 사용하는 공작 기계 등의 기기에 대해 상기 판단 결과를 출력하도록 해도 된다. 또한, 상기 진단 처리부(39)는, 상기 제1 처리 모드에서 제1 분석 데이터를 상기 제1 역치 데이터와 비교하고, 당해 제1 분석 데이터가 제1 역치 데이터와 동등하거나 혹은 그보다 작다고 판단한 경우에는, 구름 안내 장치의 주행이 정상인 것을 나타내는 판정 신호를 상기 유저 인터페이스(40)에 대해 출력하도록 구성해도 된다.
전술한 바와 같이, 구름 안내 장치에 불량이 발생하였을 때에는, 당해 구름 안내 장치가 정상적으로 동작하고 있는 경우와는 상이한 진동이 상기 이동 부재(2)에 발생한다. 그러나 구름 안내 장치에 불량이 발생한 경우에는, 상기 이동 부재(2)의 진동의 변화 이외에도, 상기 궤도 부재(1)를 따라 상기 이동 부재(2)를 이동시킬 때의 주행음의 변화나 추력의 변화, 혹은 상기 궤도 부재(1) 상에 있어서의 상기 이동 부재(2)의 변위 등, 당해 구름 안내 장치가 정상적으로 동작하고 있는 경우와는 상이한 다양한 물리량의 변화가 발생한다. 따라서, 그러한 물리량의 변화를 각종 센서에 의해 검출하고, 그 검출 신호를 이용하여 본 발명의 상태 진단을 실시하는 것도 가능하다.
예를 들어, 상기 궤도 부재(1)의 길이 방향과 직교하는 방향에 관한 상기 이동 부재(2)의 미소 변위를 검출하는 변위 센서, 상기 이동 부재(2)를 정속으로 이동시킬 때에 필요한 추력의 변화를 검출하는 로드셀, 상기 안내 시스템의 볼 나사 장치를 구동하는 모터에의 통전 전류를 검출하는 전류계, 상기 이동 부재(2)가 상기 궤도 부재(1)를 따라 이동할 때의 소리의 변화를 검출하는 마이크로폰 등, 상기 이동 부재(2)와 상기 궤도 부재가 상대적으로 이동하였을 때에 발생하는 물리량의 변화를 파악하는 것이 가능한 센서이면, 상기 진동 센서(35) 대신에 사용하는 것이 가능하다.
이상 설명되어진 바와 같이, 본 발명의 구름 안내 장치의 상태 진단 시스템 및 상태 진단 방법에서는, 상기 궤도 부재(1)를 따라 이동하는 상기 이동 부재(2)의 진동을 센서로 검출하여, 당해 센서의 출력 신호로부터 구름 안내 장치에 무언가의 불량이 발생하였는지 여부를 판단하고 있다. 그 때, 상기 센서의 출력 신호를 도입하는 진단 제어부(39)는 데이터 수집 시간이 상이한 제1 처리 모드 및 제2 처리 모드를 갖고 있어, 이들 두 개의 처리 모드에서의 판단 결과를 조합함으로써, 구름 안내 장치의 불량 원인이 상기 궤도 부재(1) 또는 상기 이동 부재(2) 중 어느 것에 기인하는 것인지를 밝히는 것이 가능해진다.
또한, 도면을 사용하여 설명한 실시 형태의 구름 안내 장치는, 상기 궤도 부재(1)가 고정부 상에 부설되는 타입의 것이었지만, 예를 들어 볼 스플라인 장치나 볼 나사 장치 등, 궤도 부재가 봉축상으로 형성되어 그 양단부만이 고정부에 지지되는 타입의 구름 안내 장치에 적용하는 것도 가능하다.

Claims (9)

  1. 다수의 구름 이동체(6)와, 길이 방향을 따라 상기 구름 이동체의 구름 주행면을 갖는 궤도 부재(1)와, 상기 구름 이동체를 통해 상기 궤도 부재에 조립 장착됨과 함께, 상기 구름 이동체의 부하 통로(50) 및 당해 부하 통로의 양단부를 연결하는 무부하 통로(51, 52)로 이루어지는 당해 구름 이동체의 무한 순환로(5)를 갖는 이동 부재(2)를 구비한 구름 안내 장치의 상태 진단 시스템이며,
    상기 이동 부재(2)가 상기 궤도 부재(1)를 따라 이동하고 있을 때의 물리량을 검출하는 센서(35)와,
    상기 센서(35)의 출력 신호를 소정 시간만큼 도입하고, 도입된 복수의 순시값을 제곱 평균 제곱근 처리하여 대표값을 나타내는 분석 데이터를 생성함과 함께, 상기 분석 데이터를 역치 데이터와 비교하고, 당해 비교 결과에 따라서 상기 구름 안내 장치의 이상의 유무를 판정하여, 당해 판정 결과를 출력하는 진단 처리부(39)를 구비하고,
    상기 진단 처리부는,
    상기 무한 순환로(5) 내에서 전후하는 구름 이동체(6)가 상기 무부하 통로(51, 52)로부터 상기 부하 통로(50)로 진입하는 주기를 t로 한 경우, 데이터 수집 시간 T1을 T1=nt(n은 자연수)로 하고, 상기 데이터 수집 시간 T1만큼 상기 센서(35)의 출력 신호를 도입하여 제1 분석 데이터를 생성하고, 당해 제1 분석 데이터를 제1 역치 데이터와 비교하는 제1 처리 모드와,
    상기 궤도 부재(1)에 대한 상기 이동 부재(2)의 이동 속도를 v, 상기 부하 통로의 길이를 L1로 한 경우, 데이터 수집 시간 T2는 T2>L1/v로 하고, 상기 데이터 수집 시간 T2만큼 상기 센서(35)의 출력 신호를 도입하여 제2 분석 데이터를 생성하고, 당해 제2 분석 데이터를 제2 역치 데이터와 비교하는 제2 처리 모드를 구비하고,
    상기 제1 처리 모드에 의한 비교 결과와 상기 제2 처리 모드에 의한 비교 결과의 조합으로부터, 상기 구름 안내 장치의 이상의 유무가 상기 궤도 부재(1) 또는 상기 이동 부재(2) 중 어느 것에 기인하고 있는지를 판정하여, 당해 판정 결과를 출력하는
    것을 특징으로 하는 구름 안내 장치의 상태 진단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 처리 모드에 의한 상기 제1 분석 데이터와 상기 제1 역치 데이터의 비교 결과로부터 상기 구름 안내 장치에 이상 있음이라고 판단한 경우에만, 상기 제2 처리 모드에 의한 상기 제2 분석 데이터와 상기 제2 역치 데이터의 비교를 행하는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치의 상태 진단 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 궤도 부재(1)에 대한 상기 이동 부재(2)의 이동 속도를 검출하고, 이들 검출 결과에 기초하여 상기 주기 t를 파악하는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치의 상태 진단 시스템.
  4. 다수의 구름 이동체(6)와, 길이 방향을 따라 상기 구름 이동체의 구름 주행면을 갖는 궤도 부재(1)와, 상기 구름 이동체를 통해 상기 궤도 부재에 조립 장착됨과 함께, 상기 구름 이동체의 부하 통로(50) 및 당해 부하 통로의 양단부를 연결하는 무부하 통로(51, 52)로 이루어지는 당해 구름 이동체의 무한 순환로(5)를 갖는 이동 부재(2)를 구비한 구름 안내 장치에 적용되고,
    상기 이동 부재(2)가 상기 궤도 부재(1)를 따라 이동하고 있을 때에 발생하는 물리량의 변화를 센서(35)에 의해 소정 시간만큼 도입하고, 도입된 복수의 순시값을 제곱 평균 제곱근 처리하여 대표값을 나타내는 분석 데이터를 생성하고, 당해 분석 데이터를 역치 데이터와 비교하여 상기 구름 안내 장치의 이상의 유무를 판정하는 상태 진단 방법이며,
    상기 무한 순환로(5) 내에서 전후하는 구름 이동체(6)가 상기 무부하 통로(51, 52)로부터 상기 부하 통로(50)로 진입하는 주기를 t로 한 경우, 데이터 수집 시간 T1을 T1=nt(n은 자연수)로 하고, 상기 데이터 수집 시간 T1만큼 상기 센서의 출력 신호를 도입하여 제1 분석 데이터를 생성하고, 당해 제1 분석 데이터와 제1 역치 데이터를 비교하는 제1 스텝과,
    상기 제1 분석 데이터가 상기 제1 역치 데이터보다 큰 경우에, 상기 궤도 부재(1)에 대한 상기 이동 부재(2)의 이동 속도를 v, 상기 부하 통로(50)의 길이를 L1로 한 경우, 데이터 수집 시간 T2을 T2>L1/v로 하고, 상기 데이터 수집 시간 T2만큼 상기 센서의 출력 신호를 도입하여 제2 분석 데이터를 생성하고, 당해 제2 분석 데이터와 제2 역치 데이터를 비교하는 제2 스텝과, 상기 제2 분석 데이터가 상기 제2 역치 데이터 이하인 경우에는 상기 궤도 부재(1)의 이상을 나타내는 신호를 출력하는 제3 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치의 상태 진단 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 분석 데이터가 상기 제2 역치 데이터보다 큰 경우에는 상기 이동 부재(2)의 이상을 나타내는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치의 상태 진단 방법.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI668378B (zh) * 2018-04-23 2019-08-11 直得科技股份有限公司 微型線性滑軌及其滑座
JP2020160680A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 キヤノン株式会社 電子機器、電子機器を制御するための制御方法、コンピュータプログラム及び記憶媒体
JP7044175B2 (ja) * 2019-03-26 2022-03-30 東芝三菱電機産業システム株式会社 異常判定支援装置
JP7412158B2 (ja) 2019-12-18 2024-01-12 オークマ株式会社 工作機械の送り軸診断装置及び送り軸診断方法
CN111964909A (zh) * 2020-08-24 2020-11-20 山东大学 滚动轴承运行状态检测方法、故障诊断方法及系统
TWI752751B (zh) * 2020-12-09 2022-01-11 上銀科技股份有限公司 用於偵測線性滑軌狀態的裝置和方法
TW202332842A (zh) * 2021-12-27 2023-08-16 日商電裝股份有限公司 滑動機構保護構件的故障預兆檢測系統、滑動機構保護構件的故障預兆檢測方法及滑動機構保護構件的故障預兆檢測程式

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005017128A (ja) * 2003-06-26 2005-01-20 Nsk Ltd 機械設備の状態監視方法及び装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5554429A (en) * 1978-10-17 1980-04-21 Toshiba Corp Bearing supervisory unit
JPH0616001B2 (ja) * 1987-10-02 1994-03-02 日本たばこ産業株式会社 ころがり軸受の非破壊検査方法及び装置
JPH05281094A (ja) * 1992-03-31 1993-10-29 Nkk Corp 循環式ころがり案内を備えた直動式ガイドの診断方法 およびその装置
JP2004003573A (ja) * 2002-04-26 2004-01-08 Nsk Ltd 転動装置用センサ
JP3874110B2 (ja) 2002-08-30 2007-01-31 日本精工株式会社 異常診断システム
JP4430316B2 (ja) * 2003-02-28 2010-03-10 Thk株式会社 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
JP4771334B2 (ja) * 2004-08-31 2011-09-14 Thk株式会社 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
JP2008303954A (ja) * 2007-06-06 2008-12-18 Nsk Ltd 直動装置
JP2009092183A (ja) * 2007-10-11 2009-04-30 Nsk Ltd 直動装置およびその異常判定装置
JP2009257806A (ja) * 2008-04-14 2009-11-05 Nsk Ltd 転がり直動装置の異常判定方法および異常判定装置
JP6051606B2 (ja) * 2012-06-14 2016-12-27 日本精工株式会社 ボールねじ装置の異常検出装置及び異常検出方法
CN104314997B (zh) * 2014-08-19 2019-01-15 中广核工程有限公司 轴瓦倾斜检测方法和自动纠倾方法
JP6605865B2 (ja) * 2015-07-22 2019-11-13 Ntn株式会社 転がり軸受の状態監視装置及び転がり軸受の状態監視方法
JP6714806B2 (ja) * 2015-08-06 2020-07-01 日本精工株式会社 状態監視装置及び状態監視方法
CN106015328B (zh) * 2016-06-28 2018-10-26 嘉兴海菱达精密传动科技有限公司 一种滚动直线导轨副

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005017128A (ja) * 2003-06-26 2005-01-20 Nsk Ltd 機械設備の状態監視方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018138817A (ja) 2018-09-06
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WO2018155136A1 (ja) 2018-08-30
CN110214236B (zh) 2020-11-03

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