专利名称：状态检测装置及状态检测方法、状态检测用程序及信息记录介质的制作方法
技术领域：
本发明属于状态检测装置及状态检测方法、状态检测用程序及信息记录介质的技术领域，更详细地说，属于检测线性滚动引导装置运行中的该线性滚动引导装置的动作状态的状态检测装置及状态检测方法、以及用于该动作状态检测的状态检测用程序及以可利用计算机读取的方式记录有该状态检测用程序的信息记录介质的技术领域。
背景技术：
现在，包含导轨、在该导轨上沿其长度方向移动的移动块、介于该导轨与该移动块之间且其自身边旋转(自转)边循环(公转)而使该移动块高精度地移动的多个滚珠(滚动体)的所谓线性滚动引导装置被广泛利用而普及化，具体地说，应用范围扩展到了支持工作机械的作业台的三维运动、或摆式电车上的摆动运动的部件，甚至建筑物的防震构造。
而随着这样的应用范围的增大，对线性滚动引导装置上的故障预防的要求也提高，用于此的动作状态的诊断法也要求具有高精度。
在此，作为除线性滚动引导装置以外的现在的一般的机械系统(例如包含滚珠轴承的旋转用滚动轴承装置等)中的动作状态的诊断方法，有以下几种方法监视该机械系统上的振动的发生状态而进行动作状态的诊断的振动检测法、取出该机械系统中使用的润滑油并评价其质量从而进行动作状态的诊断的油评价法、测定在该机械系统内通过润滑油驱动的部件间的电阻从而进行动作状态的诊断的电阻法、或使用热电偶等测定在该机械系统中通过润滑油驱动的部件的温度从而进行动作状态的诊断的温度测定法。
但是，将这些诊断方法应用在线性滚动引导装置上时，存在以下问题。
即，使用振动检测法时，由于在线性滚动引导装置上作为滚动体的滚珠一边自转一边在循环部内公转，所以显示异常的振动以外的振动发生源多，存在不能正确检测本来应该检测的振动的问题。
又，使用油评价法时，由于必须分别从其装置自身取出作为诊断对象的线性滚动引导装置上的使用前的润滑油和使用后的润滑油进行检查，在获得诊断结果前必须有额外的时间并且必须使线性滚动引导装置自身暂时停止而进行润滑油的取出作业，存在运行效率低下的问题。
又，使用电阻法及温度测定法时，都存在对电气杂音敏感并且在上述移动块的移动速度慢时有时不能测定的问题。
因此，现在，实时正确诊断线性滚动引导装置的动作状态是困难的。
因此本发明是鉴于上述问题而作出的，其课题在于提供一种状态检测装置及状态检测方法、以及该动作状态检测用的状态检测用程序及可利用计算机读取地记录该状态检测用程序的信息记录介质，所述状态检测装置及状态检测方法通过实时正确检测线性滚动引导装置的动作状态，从而可预知该线性滚动引导装置上的故障的发生，且对该线性滚动引导装置的使用者来说维护性提高，并且可有助于其长寿命化及组装有该线性滚动引导装置的装置或设备的质量提高。
发明内容
为了解决上述课题，方案1所述的发明，是检测线性滚动引导装置的当前动作状态的状态检测装置，具有AE(声发射)传感器等检测机构和信号处理部等判定机构，其中检测机构检测前述线性滚动引导装置中包含的多个滚动体在循环部内公转时产生的、由该线性滚动引导装置中包含的移动部件或轨道部件与前述滚动体的接触或碰撞、该线性滚动引导装置中包含的滚动面与前述滚动体的接触、或者该滚动体彼此的碰撞中的至少某一种情况引起而弹性地发生的波动，并生成与该检测到的波动对应的电检测信号，判定机构根据前述生成的检测信号判定前述动作状态的内容。
由于通过检测因线性滚动引导装置的运行而弹性地发生的上述波动来检测该线性滚动引导装置的当前动作状态，所以在该线性滚动引导装置的运行中，不用分解该线性滚动引导装置，便可实时地排除该运行引起的振动的影响并检测其动作状态。
为了解决上述课题，方案2所述的发明，是在方案1所述的状态检测装置中，前述判定机构包括判定前述生成的检测信号有无周期性的信号处理部等周期性判定机构；在判定存在前述周期性时检测前述生成的检测信号中的最大值的信号处理部等最大值检测机构；判定前述检测到的最大值是否在预先设定的最大值阈值以上的信号处理部等最大值判定机构；当前述检测到的最大值在前述最大值阈值以上时、判定前述线性滚动引导装置处于润滑不良状态并告知该情况的信号处理部等状态判定机构。
由于在生成的检测信号存在周期性且该检测信号中的最大值在最大值阈值以上时，判定线性滚动引导装置处于润滑不良状态并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的润滑不良状态的发生。
为了解决上述课题，方案3所述的发明，是在方案1所述的状态检测装置中，前述判定机构包括判定前述生成的检测信号有无周期性的信号处理部等周期性判定机构；在判定存在前述周期性时检测前述生成的检测信号中的最大值的信号处理部等最大值检测机构；判定前述检测到的最大值是否在预先设定的最大值阈值以上的信号处理部等最大值判定机构；当前述检测到的最大值小于前述最大值阈值时检测前述生成的检测信号中的事件率的信号处理部等事件率检测机构；判定前述检测到的事件率是否在预先设定的事件率阈值以上的信号处理部等事件率判定机构；当判定前述检测到的事件率小于前述事件率阈值时判定前述线性滚动引导装置有处于润滑不良状态的可能性、并告知该情况的信号处理部等状态判定机构。
由于在生成的检测信号存在周期性，且该检测信号中的最大值小于最大值阈值，并且该检测信号中的事件率小于事件率阈值时，判定线性滚动引导装置有处于润滑不良状态的可能性并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的润滑不良状态发生的可能性。
为了解决上述课题，方案4所述的发明，是在方案1所述的状态检测装置中，前述判定机构包括判定前述生成的检测信号有无周期性的信号处理部等周期性判定机构；在判定存在前述周期性时检测前述生成的检测信号中的最大值的信号处理部等最大值检测机构；判定前述检测到的最大值是否在预先设定的最大值阈值以上的信号处理部等最大值判定机构；当前述检测到的最大值小于前述最大值阈值时检测前述生成的检测信号中的事件率的信号处理部等事件率检测机构；判定前述检测到的事件率是否在预先设定的事件率阈值以上的信号处理部等事件率判定机构；当判定前述检测到的事件率在前述事件率阈值以上时判定前述线性滚动引导装置上发生了剥落、并告知该情况的信号处理部等状态判定机构。
由于在生成的检测信号存在周期性，且该检测信号中的最大值小于最大值阈值，且该检测信号中的事件率在事件率阈值以上时，判定在线性滚动引导装置上发生了剥落并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的剥落的发生。
为了解决上述课题，方案5所述的发明，是在方案1所述的状态检测装置中，前述判定机构包括判定前述检测到的检测信号有无周期性的信号处理部等周期性判定机构；在判定不存在前述周期性时检测前述检测到的检测信号的有效值的信号处理部等有效值检测机构；判定前述检测到的有效值是否在预先设定的有效值阈值以上的信号处理部等有效值判定机构；当前述检测到的有效值在前述有效值阈值以上时判定异物混入前述线性滚动引导装置内、并告知该情况的信号处理部等状态判定机构。
由于在生成的检测信号中不存在周期性，且该检测信号中的有效值在有效值阈值以上时，判定异物混入了线性滚动引导装置并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的异物混入的发生。
为了解决上述课题，方案6所述的发明，是在方案1所述的状态检测装置中，前述判定机构包括判定前述检测到的检测信号有无周期性的信号处理部等周期性判定机构；在判定不存在前述周期性时检测前述检测到的检测信号的有效值的信号处理部等有效值检测机构；判定前述检测到的有效值是否在预先设定的有效值阈值以上的信号处理部等有效值判定机构；当前述检测到的有效值小于前述有效值阈值时判定前述当前动作状态正常、并告知该情况的信号处理部等状态判定机构。
由于在生成的检测信号中不存在周期性，且该检测信号中的有效值小于有效值阈值时，判定线性滚动引导装置的当前动作状态正常并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置的当前动作状态是否正常。
为了解决上述课题，方案7所述的发明，是检测线性滚动引导装置的当前动作状态的状态检测方法，具有检测工序和判定工序，其中检测工序检测前述线性滚动引导装置中包含的多个滚动体在循环部内公转时产生的、由该线性滚动引导装置中包含的移动部件或轨道部件与前述滚动体的接触或碰撞、该线性滚动引导装置中包含的滚动面与前述滚动体的接触、或者该滚动体彼此的碰撞中的至少某一种情况引起而弹性地发生的波动，并生成与该检测到的波动对应的电检测信号，判定工序根据前述生成的检测信号判定前述动作状态的内容。
由于通过检测因线性滚动引导装置的运行而弹性地发生的上述波动来检测该线性滚动引导装置的当前动作状态，所以在该线性滚动引导装置的运行中，不用分解该线性滚动引导装置，便可实时地排除该运行引起的振动的影响并检测其动作状态。
为了解决上述课题，方案8所述的发明，是在方案7所述的状态检测方法中，前述判定工序包括判定前述生成的检测信号有无周期性的周期性判定工序；在判定存在前述周期性时检测前述生成的检测信号中的最大值的最大值检测工序；判定前述检测到的最大值是否在预先设定的最大值阈值以上的最大值判定工序；当前述检测到的最大值在前述最大值阈值以上时判定前述线性滚动引导装置处于润滑不良状态、并告知该情况的状态判定工序。
由于在生成的检测信号存在周期性且该检测信号中的最大值在最大值阈值以上时，判定线性滚动引导装置处于润滑不良状态并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的润滑不良状态的发生。
为了解决上述课题，方案9所述的发明，是在方案7所述的状态检测方法中，前述判定工序包括判定前述生成的检测信号有无周期性的周期性判定工序；在判定存在前述周期性时检测前述生成的检测信号中的最大值的最大值检测工序；判定前述检测到的最大值是否在预先设定的最大值阈值以上的最大值判定工序；当前述检测到的最大值小于前述最大值阈值时检测前述生成的检测信号中的事件率的事件率检测工序；判定前述检测到的事件率是否在预先设定的事件率阈值以上的事件率判定工序；当判定前述检测到的事件率小于前述事件率阈值时判定前述线性滚动引导装置有处于润滑不良状态的可能性、并告知该情况的状态判定工序。
由于在生成的检测信号存在周期性，且该检测信号中的最大值小于最大值阈值，且前述检测信号中的事件率小于事件率阈值时，判定线性滚动引导装置有处于润滑不良状态的可能性并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的润滑不良状态发生的可能性。
为了解决上述课题，方案10所述的发明，是在方案7所述的状态检测方法中，前述判定工序包括判定前述生成的检测信号有无周期性的周期性判定工序；在判定存在前述周期性时检测前述生成的检测信号中的最大值的最大值检测工序；判定前述检测到的最大值是否在预先设定的最大值阈值以上的最大值判定工序；当前述检测到的最大值小于前述最大值阈值时检测前述生成的检测信号中的事件率的事件率检测工序；判定前述检测到的事件率是否在预先设定的事件率阈值以上的事件率判定工序；当判定前述检测到的事件率在前述事件率阈值以上时，判定前述线性滚动引导装置上发生了剥落并告知该情况的状态判定工序。
由于在生成的检测信号存在周期性，且该检测信号中的最大值小于最大值阈值，且该检测信号中的事件率在事件率阈值以上时，判定在线性滚动引导装置上发生了剥落并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的剥落的发生。
为了解决上述课题，方案11所述的发明，是在方案7所述的状态检测方法中，前述判定工序包括判定前述检测到的检测信号有无周期性的周期性判定工序；在判定不存在前述周期性时检测前述检测到的检测信号的有效值的有效值检测工序；判定前述检测到的有效值是否在预先设定的有效值阈值以上的有效值判定工序；当前述检测到的有效值在前述有效值阈值以上时，判定异物混入前述线性滚动引导装置内并告知该情况的状态判定工序。
由于在生成的检测信号中不存在周期性，且该检测信号中的有效值在前述有效值阈值以上时，判定异物混入了线性滚动引导装置并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的异物混入的发生。
为了解决上述课题，方案12所述的发明，是在方案7所述的状态检测方法中，前述判定工序包括判定前述检测到的检测信号有无周期性的周期性判定工序；在判定不存在前述周期性时检测前述检测到的检测信号的有效值的有效值检测工序；判定前述检测到的有效值是否在预先设定的有效值阈值以上的有效值判定工序；当前述检测到的有效值小于前述有效值阈值时，判定前述当前动作状态正常并告知该情况的状态判定工序。
由于在生成的检测信号中不存在周期性，且该检测信号中的有效值小于有效值阈值时，判定线性滚动引导装置的当前动作状态正常并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置的当前动作状态是否正常。
为了解决上述课题，方案13所述的发明，使包括在下述状态检测装置中的计算机作为根据生成的检测信号判定前述动作状态的内容的判定机构而发挥作用，所述状态检测装置是检测线性滚动引导装置的当前动作状态的状态检测装置，具有检测机构，所述检测机构检测该线性滚动引导装置中包含的多个滚动体在循环部内公转时产生的、由该线性滚动引导装置中包含的移动部件或轨道部件与前述滚动体的接触或碰撞、该线性滚动引导装置中包含的滚动面与前述滚动体的接触、或者该滚动体彼此的碰撞中的至少某一种情况引起而弹性地发生的波动，并生成与该检测到的波动对应的电检测信号。
由于计算机发挥通过检测因线性滚动引导装置的运行而弹性地发生的上述波动来检测该线性滚动引导装置的当前动作状态的功能，所以在该线性滚动引导装置的运行中，不用分解该线性滚动引导装置，便可实时地排除该运行引起的振动的影响并检测其动作状态。
为了解决上述课题，方案14所述的发明，以可利用前述计算机读取的方式记录方案13所述的状态检测用程序。
由于利用计算机读出并执行该状态检测用程序，从而该计算机发挥通过检测因线性滚动引导装置的运行而弹性地发生的上述波动来检测该线性滚动引导装置的当前动作状态的功能，所以在该线性滚动引导装置的运行中，不用分解该线性滚动引导装置，便可实时地排除该运行引起的振动的影响并检测其动作状态。
图1是说明本发明的原理的图，(a)及(b)是表示实施方式的扩展AE波的发生的图，(c)是与扩展AE波对应的包络线检波波形的例子。
图2是表示实施方式的状态检测装置的结构的方块图。
图3是表示实施方式的AE传感器的结构的纵剖视图。
图4是表示实施方式的AE传感器的设置形式的图(I)，(a)是表示包含移动块的LM系统的结构的外部立体图，(b)是内部立体图，(c)是表示在LM系统上设置AE传感器时的位置的例子的外观侧视图。
图5是表示实施方式的包含移动块的LM系统的侧视图。
图6是表示实施方式的AE传感器的设置形式的图(II)，(a)是表示包含滚珠丝杠的LM系统的结构的立体图，(b)是表示在该LM系统上设置AE传感器时的位置的例子的外观侧视图。
图7是表示实施方式的动作状态检测处理的流程图。
具体实施例方式
以下，根据
本发明的优选实施方式。
另外，以下说明的实施方式，是在线性滚动引导装置(以下只叫做LM“线性运动”系统，具体地说包括所谓的LM导向器、滚珠花键等线性系统)上的动作状态的检测及诊断上使用了本发明时的实施方式。
(I)本发明的原理首先在具体说明本发明的实施方式前，用图1说明本发明的原理。
如上所述在研究LM系统的动作状态的诊断方法时，本发明的发明者发现了可将一直以来用于对旋转用滚动轴承装置进行故障诊断等的所谓AE现象也用在该LM系统的动作状态的诊断上。
即，本发明的发明者实验确认，根据LM系统上发生的各种异常动作状态(具体说是润滑不良、剥片“即作为LM系统上包含的滚动体的滚珠表面或作为该滚珠接触的轨道部件的导向器表面上的剥离现象”的发生以及异物混入)而产生不同形式的AE现象，从而在产生各种异常动作状态时发生相互不同的AE波。
在此，关于该AE现象，以往定义为“随着固体材料的破坏或变形，释放弹性能量而发生声波(AE波)的现象”或“随着在材料内部的塑性变形或裂缝等的发生而发生弹性波的现象”，但本发明的发明者确认，除此之外，虽然在滚珠或导向器面上没有发生塑性变形或裂缝等，但仅由于LM系统正常动作而产生的滚珠之间的碰撞就会发生AE波。
更具体地，关于使用了移动块的LM系统的情况，如图1(a)所示，确认了滚珠B在移动块C内形成的滚道内一边自转一边公转时，当该滚珠B彼此在接触部P1碰撞时、或滚珠B与移动块C在接触部P2碰撞时、再或该滚珠B与滚动面G在接触部P3碰撞时都发生AE波。另外，如图1(b)所示，关于使用了移动块的LM系统的情况，确认了即使在其滚道内不仅有滚珠B而且还设置有保持器R时，当滚珠B在该移动块C内的滚道内一边自转一边公转时，滚珠B与移动块C在接触部P5碰撞时、或滚珠B与滚动面G在接触部P4碰撞时也都会发生AE波。
而且，本发明的发明者发现了该AE波的发生情形根据上述异常动作状态的种类而相互不同。
另外，如上所述，在本发明中，以在比过去定义的AE现象更广的范围内发生AE现象为前提，所以在以下说明中，特别将用于本发明的AE现象叫做扩展AE现象，因该扩展AE现象而发生的AE波叫做扩展AE波。
此时，与扩展AE波对应的电信号，由于在LM系统动作时具有比一般发生的振动更高的频率，所以例如图1(c)所示，利用所谓包络线检波的方法可从该振动中将其分离而检测到，从而可在LM系统的运行中实时检测其动作状态。
(II)实施方式下面使用图2至图7具体说明基于上述原理的本发明的实施方式。
另外，图2是表示实施方式的状态诊断装置的概要结构的方块图，图3是表示实施方式的检测扩展AE波的AE传感器的概要结构的纵剖视图，图4至图6是用于说明应用本发明的LM系统的图，图7是表示在实施方式的状态诊断装置上执行的动作状态检测处理的流程图。
如图2所示，实施方式的状态诊断装置S包括AE传感器1；包含BPF(带通滤波器)2A及包络线检波部2B的波形整形部2、A/D(模拟/数字)转换器3；作为周期性判定机构、最大值检测机构、最大值判定机构、状态判定机构、事件率检测机构、事件率判定机构、有效值检测机构及有效值判定机构的信号处理部4；由液晶显示器等构成的显示部5。
下面说明工作原理。
首先，AE传感器1被设置在成为诊断对象的LM系统的任何地方，例如导轨的末端部或作为移动部件的移动块上等，使后述的接触部与上述某一地方接触地配置。然后，检测因该LM系统的动作而发生的上述扩展AE波，并将其变换成作为模拟信号的检测信号Sae且向波形整形部2输出。
然后，波形整形部2内的BPF2A从该检测信号Sae除去扩展AE波以外的频率成分并向包络线检波部2B输出。在此，希望使用下述BPF作为BPF2A，作为其相对于该BPF2A上的检测信号Sae的通过频带，具体地说使例如100kHz以上1MHz以下的频率成分通过。
而且，包络线检波部2B，根据该检测信号Sae提取其包络线成分，生成包络线信号Sw并向A/D转换器3输出。
然后，A/D转换器3将作为模拟信号的包络线信号Sw数字化，生成数字包络线信号Sdw并向信号处理部4输出。
然后，信号处理部4根据该数字包络线信号Sdw、利用图7所示的后述的动作状态检测处理判定诊断对象的LM系统上的当前动作状态，生成表示其结果的判定信号Sdp并向显示部5输出。
这样，显示部5根据该判定信号Sdp进行其内容的显示。利用该显示，LM系统的使用者可掌握其动作状态。
下面使用图3至图6说明上述AE传感器1的构造等及其在作为诊断对象的LM系统上的设置形式。
首先，使用图3说明AE传感器1的内部构造。
如图3所示，AE传感器1整体上构成圆筒形状，具体地包括接触LM系统内的导轨LM等地配置的接触部10、壳体11、由压电材料等构成的压电元件13、在该压电元件13的上表面及下表面上形成的银蒸镀膜12及14、导通上述检测信号Sae并向波形整形部2输出的外部线15。
而且，当在LM系统内发生的扩展AE波通过接触部10及银蒸镀膜14传送到压电元件13时，压电元件13的形状由于该扩展AE波而发生微小变形，从而在银蒸镀膜12与14之间发生电位差而在外部线15上发生上述检测信号Sae。
下面使用图4至图6说明具有图3所示的内部构造的AE传感器1在LM系统上的设置形式。另外，图4及图5是表示作为诊断对象的LM系统在使用了移动块的LM系统上设置AE传感器1时的其状态的图，图6是表示在作为诊断对象的LM系统的、使用了所谓滚珠丝杠的LM系统上设置AE传感器1时的其状态的图。
首先使用图4及图5说明对使用了移动块的LM系统设置AE传感器1的情况。
图4(a)、(b)所示的LM系统，包括沿长度方向形成有使后述的滚珠22滚动的滚珠滚动槽20a及20b的导轨20；通过多个上述滚珠22卡合在该导轨20上并且在内部具有滚珠22的环形循环通道的移动块21；安装在该移动块21的移动方向的前后两端面上并且紧贴在导轨20的上表面及两侧面上的密封部件23，构成为上述移动块21随着这样的滚珠22的循环在导轨20上往复运动。
如这些图所示，上述导轨20形成截面大致矩形，并且在长度方向上以适当间隔贯通形成有用于使固定螺栓穿过的安装孔24。又，在导轨20的上表面上隔着上述安装孔24形成有2条滚珠滚动槽20a，另一方面，在两侧面上也形成有2条滚珠滚动槽20b，这4条滚珠滚动槽以稍大于滚珠22的球面曲率的曲率形成深槽状。
另一方面，上述移动块21由具有后述的工作台30等可动体的安装面25的块主体26、固定在该块主体26的前后两端面上的一对端面板27、27构成，且在下面侧具有导轨20的上部松动嵌合其中的凹处，形成截面大致鞍形。
此时，如图5所示，上述块主体26具有形成有上述安装面25的基部及从该基部的两端垂下的一对裙部而形成截面大致鞍形，在各裙部的内侧面及基部的下面侧形成有分别与导轨20的滚珠滚动槽20a及20b对置的4条负荷滚动槽28。滚珠22在该负荷滚动槽28与导轨20的滚珠滚动槽20a及20b之间一边承受着载荷一边滚动，从而使移动块21在导轨20上移动。
然后返回图4(a)、(b)，在块主体26的基部及各裙部上分别穿设有与各负荷滚动槽28对应的滚珠回孔29，这些滚珠回孔29利用上述端面板27上形成的大致U字形的方向转换通道(图未示)与负荷滚动槽28连通连结。即，构成为，该方向转换通道将沿块主体26的负荷滚动槽28滚动结束后的滚珠22捧起送入上述滚珠回孔29，另一方面，从该滚珠回孔29向负荷滚动槽28送出滚珠22。因此通过使用安装螺栓27a将这些端面板27固定在块主体26上，从而在上述移动块21上形成滚珠22的环形循环通道。
而且，在对图4(a)、(b)所示的LM系统设置实施方式的AE传感器1时，如图4(c)的其外观侧视图所示，在例如在导轨20上直线运动的多个移动块21上设置有上述工作台30时，被设置在该导轨20上的移动块21的移动范围外的位置上。
下面使用图6说明对使用滚珠丝杠的LM系统设置AE传感器1的情况。
如图6(a)所示，滚珠丝杠40具有在外周面上具有螺旋状的滚珠滚动槽41a的螺旋轴41；在内周面上具有与滚珠滚动槽41a对置的螺旋状的负荷滚动槽42a的螺母部件42；在滚珠滚动槽41a与负荷滚动槽42a之间滚动的滚珠43...。在螺旋轴41的滚珠滚动槽41a与螺母部件42的负荷滚动槽42a之间构成负荷滚道。在螺母部件42上安装有例如2个作为循环部件的回行管44。回行管44连结负荷滚道的一端与另一端而构成无负荷返回通道。回行管44形成大致门形，具有中央部44a与设置在中央部44a的两侧的一对脚部44b、44b。一对脚部44b、44b在负荷滚道内隔开几个螺距的间隔地嵌入。回行管44利用螺栓45等结合机构固定在螺母部件42上。
在螺旋轴41上，利用磨削加工或滚压加工等在其周围形成螺旋状的具有一定导程的大致截面半圆形的滚珠滚动槽41a。螺母部件42呈大致圆筒状，在其端面上具有用于将滚珠丝杠40安装到机械等上的凸缘46。在螺母部件42的内周面上，形成有与螺旋轴41的滚珠滚动槽41a对置的大致截面半圆形的负荷滚动槽42a。在螺母部件42上，形成有其上表面局部找平了的平面部47。在平面部47上，在数个部位上开设有回行管44的脚部44b、44b插入的回行管嵌合孔。
而且，在对图6(a)所示的LM系统设定实施方式的AE传感器1时，如图6(b)的其外观侧视图所示，在通过托架50相对滚珠丝杠40固定工作台51时，设置在该滚珠丝杠40的上述凸缘46的、垂直于滚珠丝杠40的中心轴的面上，该滚珠丝杠40的例如可转动地支承在台49上的螺旋轴41通过电动机48旋转。
下面使用图1、图2及图7说明主要以信号处理部4为中心执行的实施方式的动作状态检测处理。
如图7所示，在作为诊断对象的LM系统的运行中执行实施方式的动作状态检测处理时，首先进行必要的初始设定处理等，然后在AE传感器1上检测因该LM系统的运行中产生的扩展AE现象而发生的扩展AE波(步骤S1)，在波形整形部2中对与其对应的检测信号Sae进行波形整形(步骤S2)，生成上述包络线信号Sw并通过A/D转换器3作为数字包络线信号Sdw向信号处理部4输出。之后，以必要的检查时间反复进行该扩展AE波的检测处理(步骤S1)及波形整形处理(步骤S2)并将上述数字包络线信号Sdw的值(数据)存储在信号处理部4内的图未示的存储器内(步骤S3)，根据该存储的数据运算后述的各判断中使用的参数并存储在上述存储器内(步骤S4)。
在此，作为该参数，具体使用以下四个参数数字包络线信号Sdw的值中周期性的有无；作为诊断对象的LM系统上包含的例如移动块的往复运动中的单向移动距离、和根据该移动速度预先设定的检测期间内的数字包络线信号Sdw的值中的最大值；该检测期间内的有效值；以及该检测期间内的事件率。
更具体地说，所谓数字包络线信号Sdw的值中的周期性，是利用频率分析的方法检测滚珠随着LM系统的动作公转时反复与导轨面接触和脱离导轨面的周期，在检测LM系统的动作状态时是特有的特性。
又，上述有效值，通过在该检测期间内对数字包络线信号Sdw进行平方平均而求得。
又，上述事件率，是表示数字包络线信号Sdw的值达到预先设定的阈值以上的次数在上述一个检测期间有几次的参数。
当各参数运算及其存储结束后，接着在信号处理部4中以预先设定的频率分析值为基准判定数字包络线信号Sdw的值有无周期性(步骤S5)。
在步骤S5的判定中没有检测到周期性时(步骤S5NO)，接着从上述存储器调出数字包络线信号Sdw中的上述有效值(步骤S6)。
然后，判定该调出的有效值是否在有效值阈值以上，所述有效值阈值是为了判定有无异物混入或是否正常动作而预先实验设定的阈值(步骤S7)。
然后在步骤S7的判定中该调出的有效值小于上述有效值阈值时(步骤S7NO)，判定成为诊断对象的LM系统当前正常动作(步骤S8)，利用显示部5显示该意思(步骤S10)并结束一系列的动作状态检测处理。
一方面，在步骤S7的判定中该调出的有效值在上述有效值阈值以上时(步骤S7YES)，判定成为诊断对象的LM系统中有异物混入(步骤S9)，利用显示部5显示该意思(步骤S10)并结束一系列的动作状态检测处理。
另一方面，在步骤S5的判定中检测到周期性时(步骤S5YES)，接着从上述存储器内调出数字包络线信号Sdw中的上述最大值(步骤S11)，判定该调出的最大值是否在最大值阈值以上(步骤S12)，所述最大值阈值是为了判定现实是否发生了润滑不良而预先实验设定的阈值。
而且，在该调出的最大值在上述最大值阈值以上时(步骤S12YES)，判定成为诊断对象的LM系统上当前发生了润滑不良(步骤S13)，利用显示部5显示该意思(步骤S10)并结束一系列的动作状态检测处理。
然后在步骤S12的判定中该调出的最大值小于上述最大值阈值时(步骤S12NO)，接着从上述存储器内调出数字包络线信号Sdw中的上述事件率(步骤S14)。
然后，判定该调出的事件率是否在事件率阈值以上(步骤S15)，所述事件率阈值是为了判定在诊断对象的LM系统上是否发生了剥落或是否存在润滑不良的可能性而预先实验设定的阈值。
然后在步骤S15的判定中该调出的事件率小于上述事件率阈值时(步骤S15NO)，判定成为诊断对象的LM系统上发生润滑不良的可能性高(步骤S17)，利用显示部5显示该意思(步骤S10)并结束一系列的动作状态检测处理。另外，在步骤S17判定的润滑不良的程度是与在上述步骤S13中判定的润滑不良的程度不同的，前者(步骤S17时)仅可判定发生润滑不良的可能性，而后者(步骤S13时)可以判定实际确实发生了润滑不良。
另一方面，在步骤S15的判定中，在该调出的事件率在上述事件率阈值以上时(步骤S15YES)，判定在成为诊断对象的LM系统上当前发生了剥落(步骤S16)，利用显示部5显示该意思(步骤S10)并结束一系列的动作状态检测处理。
另外，关于上述一系列的动作状态的检测结果，通过显示并将其存储在信号处理部4内的上述存储器而进行统计处理，从而可检测动作状态的恶化并预防故障的发生。
如以上说明，根据实施方式的状态诊断装置S的动作，检测由于LM系统的动作而发生的扩展AE波从而检测该LM系统的当前动作状态，所以在该LM系统的运行中，不必分解该线性滚动引导装置，即可可实时地排除该运行引起的振动的影响并检测其动作状态。
因此也可预知LM系统上的故障的发生，对使用者来说该LM系统的维护性提高，并且也可有助于其长寿命化及使用该LM系统制造的装置或设备的质量提高。
又，在生成的数字包络线信号Sdw中存在周期性且该数字包络线信号Sdw中的上述最大值在最大值阈值以上时，判定LM系统当前处于润滑不良状态并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测LM系统上的润滑不良状态的发生。
并且，在生成的数字包络线信号Sdw中存在周期性且该数字包络线信号Sdw中的上述最大值小于最大值阈值，并且该数字包络线信号Sdw中的上述事件率小于事件率阈值时，判定LM系统有处于润滑不良状态的可能性并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测LM系统上的润滑不良状态发生的可能性。
又，在生成的数字包络线信号Sdw中存在周期性且该数字包络线信号Sdw中的上述最大值小于最大值阈值，并且该数字包络线信号Sdw中的上述事件率在事件率阈值以上时，判定在LM系统上发生了剥落并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测LM系统上的剥落的发生。
又，在生成的数字包络线信号Sdw中不存在周期性且该数字包络线信号Sdw中的上述有效值在有效值阈值以上时，判定在LM系统内混入了异物并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测LM系统上的异物混入的发生。
并且，在生成的数字包络线信号Sdw中不存在周期性且该数字包络线信号Sdw中的上述有效值小于有效值阈值时，判定LM系统的当前动作状态正常并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测LM系统当前的动作状态是否正常。
另外，预先将与上述图7所示的流程图对应的程序记录在软盘或硬盘等信息记录介质上，或者预先通过互联网等网络获得并记录，利用通用的个人计算机读出并执行这些程序，从而也可使该个人计算机发挥实施方式的信号处理部4的作用。此时，上述AE传感器1、波形整形部2及A/D转换器3利用相对于该个人计算机外加的装置构成。
又，在上述实施方式中，说明了将图2所示结构的状态检测装置S作为一个装置构成的情况，但该实施方式具体地说可以用于下述情况，即将该状态诊断装置S携带到设置·使用作为诊断对象的LM系统的工厂等地，在现场检测并诊断该LM系统的动作状态。
而且，实施方式的状态检测装置S，在上述情况以外，也可将本发明应用于以下情况，即通过在设置·使用成为该诊断对象的LM系统的工厂等地常备状态诊断装置S，且诊断员利用电话线等从远的地方遥控操作该状态诊断装置S，从而进行该LM系统的动作状态的检测及其诊断。
并且，也可将本发明应用于以下情况，即在设置·使用成为诊断对象的LM系统的工厂等地常备状态诊断装置S，利用该状态诊断装置S自动进行诊断对象的LM系统的动作状态的检测及其诊断，与此并行地，将该检测结果传送并储存到其他地方，并根据该储存的检测结果进行累计的故障诊断。
又，在上述实施方式中，说明了对每个AE传感器1使用各一个的波形整形部2、A/D转换器3、信号处理部4及显示部5而构成状态检测装置S的情况，但除此以外，也可构成为通过开关电路将来自多个AE传感器1的检测信号Sae输入到一个波形整形部2中，而使用各一个的波形整形部2、AD转换器3、信号处理部4及显示部5处理来自多个AE传感器1的检测信号Sae。此时，必须使使用了波形整形部2、AD转换器3、信号处理部4及显示部5的检测处理的执行时刻与来自对应的AE传感器1的检测信号Sae的取入时刻同步。
实施例下面对构成图7所示流程中的步骤S5、S7、S12、S15中的判定基准的上述频率解析值、上述有效值阈值、上述最大值阈值及上述事件率阈值的每一个举出具体例子。
另外，以下所示的各阈值的实施例，是在以下情况下的实施例，即，使用申请人制造的型号SNS55LR型作为设置AE传感器1的LM导向器、对移动块的外部载荷设为0.1C(14kN)、将移动块的移动距离即行程设为250mm、将其移动速度设为24m/分、作为润滑剂间歇定量供给モ-ビル石油有限公司制DTE26型润滑油、将对检测信号Sae的抽样率设为10千赫、计测0.40秒作为计测时间。
遵循上述各条件时，作为上述频率解析值的例子，在通过对上述数字包络线信号Sdw做FFT变换而进行频率解析(功率谱)而获得的平方电压值(所谓V2值)超过1.0×10-9(V2)时，判定存在周期性，没有超过它时判定不存在周期性。
又，同样作为上述有效值阈值的例子，1.0×10-4(V)适合作为上述数字包络线信号Sdw中的有效值。
又，同样作为上述最大值阈值的例子，2.0×10-3(V)适合作为上述数字包络线信号Sdw中的最大值。
最后同样作为上述事件率阈值的例子，合适的是在上述数字包络线信号Sdw中，显示比5.0×10-4(V)高的值的次数为5至7。
另外，上述实施例中的各值，具体地从上述各条件随着除对移动块的载荷及移动块的行程以外的条件的变化而变化。
工业实用性如以上说明那样，如果采用方案1所述的发明，则由于通过检测因线性滚动引导装置的运行而弹性地发生的上述波动来检测该线性滚动引导装置的当前动作状态，所以在该线性滚动引导装置的运行中，不用分解该线性滚动引导装置，便可实时地排除该运行引起的振动的影响并检测其动作状态。
因此还可预知该线性滚动引导装置上的故障的发生，且对使用者来说该线性滚动引导装置的维护性提高，并且可有助于其长寿命化及使用该线性滚动引导装置而制造的装置或设备的质量提高。
如果采用方案2所述的发明，则在方案1所述发明的效果外，由于在生成的检测信号存在周期性且该检测信号中的最大值在最大值阈值以上时，判定线性滚动引导装置处于润滑不良状态并告知该情况，所以还可在其运行中实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的润滑不良状态的发生。
如果采用方案3所述的发明，则在方案1所述发明的效果外，由于在生成的检测信号存在周期性，且该检测信号中的最大值小于最大值阈值，并且该检测信号中的事件率小于事件率阈值时，判定线性滚动引导装置有处于润滑不良状态的可能性并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的润滑不良状态发生的可能性。
如果采用方案4所述的发明，则在方案1所述发明的效果外，由于在生成的检测信号存在周期性，且该检测信号中的最大值小于最大值阈值，且该检测信号中的事件率在事件率阈值以上时，判定在线性滚动引导装置上发生了剥落并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的剥落的发生。
如果采用方案5所述的发明，则在方案1所述发明的效果外，由于在生成的检测信号中不存在周期性，且该检测信号中的有效值在有效值阈值以上时，判定异物混入了线性滚动引导装置并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的异物混入的发生。
如果采用方案6所述的发明，则在方案1所述发明的效果外，由于在生成的检测信号中不存在周期性，且该检测信号中的有效值小于有效值阈值时，判定线性滚动引导装置的当前动作状态正常并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置的当前动作状态是否正常。
如果采用方案7所述的发明，则由于通过检测因线性滚动引导装置的运行而弹性地发生的上述波动来检测该线性滚动引导装置的当前动作状态，所以在该线性滚动引导装置的运行中，不用分解该线性滚动引导装置，便可实时地排除该运行引起的振动的影响并检测其动作状态。
因此，也可预知线性滚动引导装置上的故障的发生，且对使用者来说该线性滚动引导装置的维护性提高，并且也可有助于其长寿命化及使用该线性滚动引导装置制造的装置或设备的质量提高。
如果采用方案8所述的发明，则在方案7所述发明的效果外，由于在生成的检测信号存在周期性且该检测信号中的最大值在最大值阈值以上时，判定线性滚动引导装置处于润滑不良状态并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的润滑不良状态的发生。
如果采用方案9所述的发明，则在方案7所述发明的效果外，由于在生成的检测信号存在周期性，且该检测信号中的最大值小于最大值阈值，且前述检测信号中的事件率小于事件率阈值时，判定线性滚动引导装置有处于润滑不良状态的可能性并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的润滑不良状态发生的可能性。
如果采用方案10所述的发明，则在方案7所述发明的效果外，由于在生成的检测信号存在周期性，且该检测信号中的最大值小于最大值阈值，且该检测信号中的事件率在事件率阈值以上时，判定在线性滚动引导装置上发生了剥落并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的剥落的发生。
如果采用方案11所述的发明，则在方案7所述发明的效果外，由于在生成的检测信号中不存在周期性且该检测信号中的有效值在有效值阈值以上时，判定异物混入了线性滚动引导装置并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置上的异物混入的发生。
如果采用方案12所述的发明，则在方案7所述发明的效果外，由于在生成的检测信号中不存在周期性，且该检测信号中的有效值小于有效值阈值时，判定线性滚动引导装置的当前动作状态正常并告知该情况，所以在其运行中可实时简单且准确地检测线性滚动引导装置的当前动作状态是否正常。
如果采用方案13所述的发明，则通过利用计算机读出并执行状态检测用程序，从而计算机发挥通过检测因线性滚动引导装置的运行而弹性地发生的上述波动来检测该线性滚动引导装置的当前动作状态的功能，所以在该线性滚动引导装置的运行中，不用分解该线性滚动引导装置，便可实时地排除该运行引起的振动的影响并检测其动作状态。
因此还可预知该线性滚动引导装置上的故障的发生，且对使用者来说该线性滚动引导装置的维护性提高，并且还可有助于其长寿命化及使用该线性滚动引导装置制造的装置或设备的质量提高。
如果采用方案14所述的发明，则由于利用计算机读取并记录方案13所述的状态检测用程序，所以通过利用计算机读出并执行该状态检测用程序，从而使计算机发挥通过检测因线性滚动引导装置的运行而弹性地发生的上述波动来检测该线性滚动引导装置的当前动作状态的功能，所以在该线性滚动引导装置的运行中，不用分解该线性滚动引导装置，便可实时地排除该运行引起的振动的影响并检测其动作状态。
权利要求
1.一种状态检测装置，是检测线性滚动引导装置的当前动作状态的状态检测装置，其特征在于，具有检测机构，检测前述线性滚动引导装置中包含的多个滚动体在循环部内公转时产生的、由该线性滚动引导装置中包含的移动部件或轨道部件与前述滚动体的接触或碰撞、该线性滚动引导装置中包含的滚动面与前述滚动体的接触、或者该滚动体彼此的碰撞中的至少某一种情况引起而弹性地发生的波动，并生成与该检测到的波动对应的电检测信号；判定机构，根据前述生成的检测信号判定前述动作状态的内容。
2.如权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，前述判定机构包括判定前述生成的检测信号有无周期性的周期性判定机构；在判定存在前述周期性时检测前述生成的检测信号中的最大值的最大值检测机构；判定前述检测到的最大值是否在预先设定的最大值阈值以上的最大值判定机构；当前述检测到的最大值在前述最大值阈值以上时判定前述线性滚动引导装置处于润滑不良状态、并告知该情况的状态判定机构。
3.如权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，前述判定机构包括判定前述生成的检测信号有无周期性的周期性判定机构；在判定存在前述周期性时检测前述生成的检测信号中的最大值的最大值检测机构；判定前述检测到的最大值是否在预先设定的最大值阈值以上的最大值判定机构；当前述检测到的最大值小于前述最大值阈值时检测前述生成的检测信号中的事件率的事件率检测机构；判定前述检测到的事件率是否在预先设定的事件率阈值以上的事件率判定机构；当判定前述检测到的事件率小于前述事件率阈值时判定前述线性滚动引导装置有处于润滑不良状态的可能性、并告知该情况的状态判定机构。
4.如权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，前述判定机构包括判定前述生成的检测信号有无周期性的周期性判定机构；在判定存在前述周期性时检测前述生成的检测信号中的最大值的最大值检测机构；判定前述检测到的最大值是否在预先设定的最大值阈值以上的最大值判定机构；当前述检测到的最大值小于前述最大值阈值时检测前述生成的检测信号中的事件率的事件率检测机构；判定前述检测到的事件率是否在预先设定的事件率阈值以上的事件率判定机构；当判定前述检测到的事件率在前述事件率阈值以上时判定前述线性滚动引导装置上发生了剥落、并告知该情况的状态判定机构。
5.如权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，前述判定机构包括判定前述检测到的检测信号有无周期性的周期性判定机构；在判定不存在前述周期性时检测前述检测到的检测信号的有效值的有效值检测机构；判定前述检测到的有效值是否在预先设定的有效值阈值以上的有效值判定机构；当前述检测到的有效值在前述有效值阈值以上时判定异物混入了前述线性滚动引导装置内、并告知该情况的状态判定机构。
6.如权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，前述判定机构包括判定前述检测到的检测信号有无周期性的周期性判定机构；在判定不存在前述周期性时检测前述检测到的检测信号的有效值的有效值检测机构；判定前述检测到的有效值是否在预先设定的有效值阈值以上的有效值判定机构；当前述检测到的有效值小于前述有效值阈值时判定前述当前动作状态正常、并告知该情况的状态判定机构。
7.一种检测线性滚动引导装置的当前动作状态的状态检测方法，其特征在于，包括检测工序，检测前述线性滚动引导装置中包含的多个滚动体在循环部内公转时产生的、由该线性滚动引导装置中包含的移动部件或轨道部件与前述滚动体的接触或碰撞、该线性滚动引导装置中包含的滚动面与前述滚动体的接触、或者该滚动体彼此的碰撞中的至少某一种情况引起而弹性地发生的波动，并生成与该检测到的波动对应的电检测信号；判定工序，根据前述生成的检测信号判定前述动作状态的内容。
8.如权利要求7所述的状态检测方法，其特征在于，前述判定工序包括判定前述生成的检测信号有无周期性的周期性判定工序；在判定存在前述周期性时检测前述生成的检测信号中的最大值的最大值检测工序；判定前述检测到的最大值是否在预先设定的最大值阈值以上的最大值判定工序；当前述检测到的最大值在前述最大值阈值以上时判定前述线性滚动引导装置处于润滑不良状态、并告知该情况的状态判定工序。
9.如权利要求7所述的状态检测方法，其特征在于，前述判定工序包括判定前述生成的检测信号有无周期性的周期性判定工序；在判定存在前述周期性时检测前述生成的检测信号中的最大值的最大值检测工序；判定前述检测到的最大值是否在预先设定的最大值阈值以上的最大值判定工序；当前述检测到的最大值小于前述最大值阈值时检测前述生成的检测信号中的事件率的事件率检测工序；判定前述检测到的事件率是否在预先设定的事件率阈值以上的事件率判定工序；当判定前述检测到的事件率小于前述事件率阈值时判定前述线性滚动引导装置有处于润滑不良状态的可能性、并告知该情况的状态判定工序。
10.如权利要求7所述的状态检测方法，其特征在于，前述判定工序包括判定前述生成的检测信号有无周期性的周期性判定工序；在判定存在前述周期性时检测前述生成的检测信号中的最大值的最大值检测工序；判定前述检测到的最大值是否在预先设定的最大值阈值以上的最大值判定工序；当前述检测到的最大值小于前述最大值阈值时检测前述生成的检测信号中的事件率的事件率检测工序；判定前述检测到的事件率是否在预先设定的事件率阈值以上的事件率判定工序；当判定前述检测到的事件率在前述事件率阈值以上时判定前述线性滚动引导装置上发生了剥落、并告知该情况的状态判定工序。
11.如权利要求7所述的状态检测方法，其特征在于，前述判定工序包括判定前述检测到的检测信号有无周期性的周期性判定工序；在判定不存在前述周期性时检测前述检测到的检测信号的有效值的有效值检测工序；判定前述检测到的有效值是否在预先设定的有效值阈值以上的有效值判定工序；当前述检测到的有效值在前述有效值阈值以上时判定异物混入了前述线性滚动引导装置内、并告知该情况的状态判定工序。
12.如权利要求7所述的状态检测方法，其特征在于，前述判定工序包括判定前述检测到的检测信号有无周期性的周期性判定工序；在判定不存在前述周期性时检测前述检测到的检测信号的有效值的有效值检测工序；判定前述检测到的有效值是否在预先设定的有效值阈值以上的有效值判定工序；当前述检测到的有效值小于前述有效值阈值时判定前述当前动作状态正常、并告知该情况的状态判定工序。
13.一种状态检测用程序，其特征在于，使包括在下述状态检测装置中的计算机作为根据生成的检测信号判定前述动作状态的内容的判定机构而发挥作用，所述状态检测装置是检测线性滚动引导装置的当前动作状态的状态检测装置，具有检测机构，所述检测机构检测该线性滚动引导装置中包含的多个滚动体在循环部内公转时产生的、由该线性滚动引导装置中包含的移动部件或轨道部件与前述滚动体的接触或碰撞、该线性滚动引导装置中包含的滚动面与前述滚动体的接触、或者该滚动体彼此的碰撞中的至少某一种情况引起而弹性地发生的波动，并生成与该检测到的波动对应的电检测信号。
14.一种信息记录介质，其特征在于以可利用前述计算机读取的方式记录权利要求13所述的状态检测用程序。
全文摘要
是检测线性滚动引导装置的当前动作状态的状态检测装置，具有检测至少由线性滚动引导装置中包含的多个滚珠各自的滚动及该滚珠相互的碰撞引起而弹性地发生的波动并生成与该检测到的波动对应的电检测信号的AE传感器(1)、波形整形部(2)、A/D转换器(3)、根据生成的检测信号(Sae)判定动作状态的内容的信息处理部(4)。
文档编号F16C41/00GK1756910SQ200480005548
公开日2006年4月5日 申请日期2004年2月27日 优先权日2003年2月28日
发明者吉冈武雄, 本所善之, 渡边茂雄 申请人:Thk株式会社