特許 6872900 運動案内装置の寿命診断装置、方法、プログラムおよびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6872900

(24)【登録日】2021年4月22日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】運動案内装置の寿命診断装置、方法、プログラムおよびシステム

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/04 20190101AFI20210510BHJP

   F16C 29/06 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   G01M13/04

   F16C29/06

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-256586(P2016-256586)

(22)【出願日】2016年12月28日

(65)【公開番号】特開2018-109538(P2018-109538A)

(43)【公開日】2018年7月12日

【審査請求日】2019年10月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】390029805

【氏名又は名称】ＴＨＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】特許業務法人秀和特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100085006

【弁理士】

【氏名又は名称】世良 和信

(74)【代理人】

【識別番号】100100549

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 嘉之

(74)【代理人】

【識別番号】100096873

【弁理士】

【氏名又は名称】金井 廣泰

(74)【代理人】

【識別番号】100131532

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 浩一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123098

【弁理士】

【氏名又は名称】今堀 克彦

(72)【発明者】

【氏名】海野 旭弘

(72)【発明者】

【氏名】林 勇樹

(72)【発明者】

【氏名】田中 由紀

(72)【発明者】

【氏名】大橋 智史

(72)【発明者】

【氏名】浅野 祐介

(72)【発明者】

【氏名】木暮 克徳

【審査官】 福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２１８８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２２４７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７４８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８５５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５９５２５８７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １３／００〜１３／０４５

Ｆ１６Ｃ ２９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軌道部材に複数の転動体を介して移動部材を相対移動可能に組み付けた運動案内装置の寿命診断装置であって、
前記軌道部材が形成する軌道に対する前記移動部材の変位量及び前記軌道における前記移動部材の位置を基に、前記移動部材が前記軌道沿いに移動する際のウェービングの頂点を検出する頂点検出手段と、
前記頂点検出手段が前記ウェービングの頂点を検出するタイミング及び前記軌道に対する前記移動部材の変位量を基に、前記移動部材の転動面を前記軌道の方向沿いに少なくとも２つ以上に区分けした仮想の区間毎に、前記移動部材が移動している際に各区間に発生する応力である移動時応力を算出する応力算出手段と、
前記移動部材が前記軌道沿いに移動する際のウェービングに伴い繰り返し発生する前記移動時応力の発生回数を、前記変位量を基に前記区間毎にカウントするカウント手段と、
前記移動時応力の大きさと前記移動時応力の発生回数とに基づく寿命到達率の算出を前記区間毎に行い、算出した前記各区間の寿命到達率を基に前記運動案内装置の寿命診断を行う診断手段と、を備える、
運動案内装置の寿命診断装置。

【請求項2】

前記診断手段は、線形累積損傷則に従って前記寿命到達率の算出を行い、算出した前記各区間の寿命到達率を基に前記運動案内装置の寿命診断を行う、
請求項１に記載の運動案内装置の寿命診断装置。

【請求項3】

前記診断手段は、前記移動時応力の大きさ毎の発生回数を前記区間毎に集計したテーブルのデータを基に、前記寿命到達率の算出を前記区間毎に行う、
請求項１または２に記載の運動案内装置の寿命診断装置。

【請求項4】

前記移動部材は、前記軌道に対し直交する方向沿いに前記軌道部材の表面に対する距離を測定するセンサを有し、
前記変位量は、前記センサの出力に基づいて取得される、
請求項１から３の何れか一項に記載の運動案内装置の寿命診断装置。

【請求項5】

軌道部材に複数の転動体を介して移動部材を相対移動可能に組み付けた運動案内装置の寿命診断方法であって、
前記軌道部材が形成する軌道に対する前記移動部材の変位量及び前記軌道に対する前記移動部材の位置を基に、前記移動部材が前記軌道沿いに移動する際のウェービングの頂点を検出し、
前記ウェービングの頂点が検出されるタイミング及び前記軌道に対する前記移動部材の変位量を基に、前記移動部材の転動面を前記軌道の方向沿いに少なくとも２つ以上に区分けした仮想の区間毎に、前記移動部材が移動している際に各区間に発生する応力である移動時応力を算出し、
前記移動部材が前記軌道沿いに移動する際のウェービングに伴い繰り返し発生する前記移動時応力の発生回数を、前記変位量を基に前記区間毎にカウントし、
前記移動時応力の大きさと前記移動時応力の発生回数とに基づく寿命到達率の算出を前記区間毎に行い、算出した前記各区間の寿命到達率を基に前記運動案内装置の寿命診断を行う、
運動案内装置の寿命診断方法。

【請求項6】

軌道部材に複数の転動体を介して移動部材を相対移動可能に組み付けた運動案内装置の寿命診断プログラムであって、
コンピュータに、
前記軌道部材が形成する軌道に対する前記移動部材の変位量及び前記軌道に対する前記移動部材の位置を基に、前記移動部材が前記軌道沿いに移動する際のウェービングの頂点を検出させ、
前記ウェービングの頂点が検出されるタイミング及び前記軌道に対する前記移動部材の変位量を基に、前記移動部材の転動面を前記軌道の方向沿いに少なくとも２つ以上に区分けした仮想の区間毎に、前記移動部材が移動している際に各区間に発生する応力である移動時応力を算出させ、
前記移動部材が前記軌道沿いに移動する際のウェービングに伴い繰り返し発生する前記移動時応力の発生回数を、前記変位量を基に前記区間毎にカウントさせ、
前記移動時応力の大きさと前記移動時応力の発生回数とに基づく寿命到達率の算出を前記区間毎に行い、算出した前記各区間の寿命到達率を基に前記運動案内装置の寿命診断を行わせる、
運動案内装置の寿命診断プログラム。

【請求項7】

軌道部材に複数の転動体を介して移動部材を相対移動可能に組み付けた運動案内装置と、
前記軌道部材が形成する軌道に対する前記移動部材の変位量及び前記軌道に対する前記移動部材の位置を基に、前記移動部材が前記軌道沿いに移動する際のウェービングの頂点を検出する頂点検出手段と、
前記頂点検出手段が前記ウェービングの頂点を検出するタイミング及び前記軌道に対する前記移動部材の変位量を基に、前記移動部材の転動面を前記軌道の方向沿いに少なくとも２つ以上に区分けした仮想の区間毎に、前記移動部材が移動している際に各区間に発生する応力である移動時応力を算出する応力算出手段と、
前記移動部材が前記軌道沿いに移動する際のウェービングに伴い繰り返し発生する前記移動時応力の発生回数を、前記変位量を基に前記区間毎にカウントするカウント手段と、
前記移動時応力の大きさと前記移動時応力の発生回数とに基づく寿命到達率の算出を前記区間毎に行い、算出した前記各区間の寿命到達率を基に前記運動案内装置の寿命診断を行う診断手段と、を備える、
運動案内装置の寿命診断システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、運動案内装置の寿命診断装置、方法、プログラムおよびシステムを開示する。

【背景技術】

【0002】

ロボットや工作機械、半導体・液晶製造装置等の各種装置類には、可動部の進路を案内するための部品が用いられる。例えば、可動部が直進する箇所にはリニアガイドが用いられる。このような部品の選定に際しては、通常、安全係数を乗じた荷重に対して余裕のある定格荷重を持つものが選定されるが、近年では、例えば、部品に歪ゲージを取り付け、部品に加わる実荷重を算出して部品をより適格に管理する試みも行われている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−２６３２８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

可動部の進路を案内する運動案内装置は、転動体が接する転動面を形成する材料に疲労が蓄積すると、案内精度が低下する可能性がある。そこで、転動面を形成する材料の疲労を把握するべく、転動面に加わる荷重を測定し、寿命診断を行うことが考えられるが、例えば、上述の歪ゲージを用いた実荷重の測定方式を用いる場合、歪ゲージでは転動面の疲労を部位毎に捉えることが難しいため、転動面の局部的な疲労による寿命を予測することが難しい。

【0005】

そこで、本願は、寿命を高精度に診断可能な運動案内装置の寿命診断装置、方法、プログラムおよびシステムを開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明では、運動案内装置の軌道部材が形成する軌道に対する移動部材の変位量を基に、転動面を区分けした仮想の区間毎に各区間の発生応力を算出し、応力の発生回数を区間毎にカウントし、応力の大きさと発生回数とに基づいて算出される各区間の寿命到達率から運動案内装置の寿命診断を行うことにした。

【0007】

詳細には、本発明は、軌道部材に複数の転動体を介して移動部材を相対移動可能に組み付けた運動案内装置の寿命診断装置であって、軌道部材が形成する軌道に対する移動部材の変位量を基に、移動部材の転動面を軌道の方向沿いに区分けした仮想の区間毎に、移動部材が移動している際に各区間に発生する応力である移動時応力を算出する応力算出手段と、移動部材が軌道沿いに移動する際のウェービングに伴い繰り返し発生する移動時応力の発生回数を、変位量を基に区間毎にカウントするカウント手段と、移動時応力の大きさと移動時応力の発生回数とに基づく寿命到達率の算出を区間毎に行い、算出した各区間の寿命到達率を基に運動案内装置の寿命診断を行う診断手段と、を備える。

【0008】

ここで、ウェービングとは、転動体の転動面に対する周期的な相対位置のずれに起因する移動部材の姿勢変化や振動（脈動）のことである。ウェービングは、移動部材の移動に伴って周期的に発生する微小な変位となって現れるため、上記の寿命診断装置では、転動体が転動面に応力を繰り返し与えて材料を疲労させることに起因する運動案内装置の寿命診断において、ウェービングに伴って繰り返される応力の発生回数をカウントし、運動診
断装置の寿命診断に用いることにしている。

【0009】

そして、ウェービングは、例えば、軌道部材が形成する軌道に直交する方向をラジアル方向として規定した場合に、軌道部材に対する移動部材のラジアル方向沿いの相対的な変位に振動成分となって現れるため、上記の寿命診断装置では、軌道部材が形成する軌道に対する移動部材の変位量を基に、移動部材が軌道沿いに移動する際のウェービングの振動数をカウントすることにしている。上記の寿命診断装置では、転動面に発生する応力を、軌道部材に対する移動部材の相対的な変位量を基に算出しているため、ウェービングに伴う繰り返し発生する応力の発生回数についても当該相対的な変位量を基にカウントすることで、軌道に対する移動部材の変位量のデータを有効に利用している。

【0010】

ところで、上記の寿命診断装置が診断を行う運動案内装置では、軌道部材に複数の転動体を介して移動部材が相対移動可能に組み付けられているため、転動面には複数の転動体が接触している。運動案内装置は、転動面が局部的に疲労しても移動部材の進路の案内に支障を来す可能性がある。そこで、上記の寿命診断装置では、移動部材の転動面を軌道の方向沿いに区分けした仮想の区間毎に応力を算出することで、転動面全体の応力を基にした寿命診断よりも診断精度の向上を図っている。仮想の区間数は、少なくとも２以上であれば、転動面全体の応力を基にした寿命診断よりも部分的な疲労を捉えて診断精度の向上が図られることになるが、例えば、転動面に接触している転動体の個数分の区間数であれば、転動体の各区間に発生する応力と各転動体にかかる荷重との対応関係が把握しやすいため、上記移動時応力の算出が容易である。

【0011】

なお、本発明は、方法、コンピュータプログラムあるいはシステムの側面から捉えることもできる。例えば、本発明は、軌道部材に複数の転動体を介して移動部材を相対移動可能に組み付けた運動案内装置の寿命診断方法であって、軌道部材が形成する軌道に対する移動部材の変位量を基に、移動部材の転動面を軌道の方向沿いに区分けした仮想の区間毎に、移動部材が移動している際に各区間に発生する応力である移動時応力を算出し、移動部材が軌道沿いに移動する際のウェービングに伴い繰り返し発生する移動時応力の発生回数を、変位量を基に区間毎にカウントし、移動時応力の大きさと移動時応力の発生回数とに基づく寿命到達率の算出を区間毎に行い、算出した各区間の寿命到達率を基に運動案内装置の寿命診断を行う、運動案内装置の寿命診断方法であってもよい。

【発明の効果】

【0012】

上記の寿命診断装置、方法、プログラムおよびシステムは、運動案内装置の寿命を高精度に診断可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態の運動案内装置の寿命診断システムの全体図である。

【図2】本実施形態の運動案内装置の外観斜視図である。

【図3】本実施形態の運動案内装置の内部構造の概要を示した図である。

【図4】図４（ａ）はレールの長手方向から見た運動案内装置の正面図であり、図４（ｂ）はＢ部拡大図である。

【図5A】図５Ａは、コンピュータが実行する寿命診断の第１の処理フローを示した図である。

【図5B】図５Ｂは、コンピュータが実行する寿命診断の第２の処理フローを示した図である。

【図6】キャリッジに外力が働くときの、センサの出力の変化を示す図である。

【図7】キャリッジ内の玉が接触している部分を示した図である。

【図8】変位５成分が生じる前の内部荷重の状態を示す図である。

【図9】変位５成分が生じた後の内部荷重の状態を示す図である。

【図10】図１０は、キャリッジがレールを移動する際の玉の動きを示した図である。

【図11】図１１は、リニアエンコーダによって検出されるキャリッジの位置を横軸とし、センサによって検出される変位を縦軸としたグラフである。

【図12】図１２は、転動面を区分けする仮想の区間の一例を示した図である。

【図13】図１３は、キャリッジが移動している時に転動面で繰り返し発生する最大せん断応力のカウント値の一例を示した図である。

【図14】図１４は、材料のＳ−Ｎ曲線の一例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であり、本発明の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。

【0015】

図１は、本実施形態の運動案内装置の寿命診断システムの全体図を示す。符号１が運動案内装置、符号２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄがセンサ、符号４がリニアエンコーダ、符号５がデータロガー、符号６がコンピュータ（本願でいう「寿命診断装置」の一例である）である。

【0016】

まず、運動案内装置１の構成を説明する。運動案内装置１は、レール１１（本願でいう「軌道部材」の一例である）と、レール１１の長手方向沿いに相対移動可能に組み付けられるキャリッジ１２（本願でいう「移動部材」の一例である）と、を備える。この実施形態では、レール１１が実機のベース７に取り付けられ、キャリッジ１２に実機のテーブル８（図９参照）が取り付けられる。実機は、例えば、ロボット、工作機械、半導体又は液晶製造装置等である。テーブル８を含む可動部の運動方向は、運動案内装置１によって案内される。なお、運動案内装置１を上下反転し、キャリッジ１２をベース７に取り付け、レール１１をテーブル８に取り付けることもできる。また、運動案内装置１は、レール１１の長手方向が水平でなく、水平面に対して傾斜し或いは直交する状態で用いられてもよい。

【0017】

図２は、運動案内装置１の外観斜視図を示す。説明の便宜上、レール１１を水平面に配置し、レール１１の長手方向から見たときの方向、すなわち図２に示すｘ軸を前後方向、ｙ軸を上下方向、ｚ軸を左右方向として運動案内装置１の構成を説明する。もちろん、運動案内装置１の配置は、このような配置に限られることはない。

【0018】

レール１１の左右の両側それぞれには、上下二条の転動面１１ａが設けられる。転動面１１ａの断面は円弧状である。レール１１の上面には、レール１１をベース７に締結するための締結部材が通される通し孔１１ｂが長手方向沿いに適当なピッチで設けられる。

【0019】

キャリッジ１２は、レール１１の上面に対向する水平部１２−１と、レール１１の側面に対向する一対の袖部１２−２と、を有し、断面コの字状である。キャリッジ１２は、移動方向の中央のキャリッジ本体１３と、キャリッジ本体１３の移動方向の両端に配置される一対の蓋部材１４ａ，１４ｂと、一対の蓋部材１４ａ，１４ｂの移動方向の両端に配置される一対のセンサ取付け部材１５ａ，１５ｂ（図１参照）と、を備える。蓋部材１４ａ，１４ｂは、レール１１の上面に対向する水平部１４−１と、レール１１の側面に対向する一対の袖部１４−２と、を有し、断面コの字状である。センサ取付け部材１５ａ，１５ｂも、レール１１の上面に対向する水平部１５−１と、レール１１の側面に対向する一対の袖部１５−２と、を有し、断面コの字状である（図４（ａ）参照）。蓋部材１４ａ，１４ｂは、ボルト等の締結部材によってキャリッジ本体１３に締結される。センサ取付け部材１５ａ，１５ｂは、ボルト等の締結部材によってキャリッジ本体１３及び蓋部材１４ａ，１４ｂに締結される。なお、図２、図３では、センサ取付け部材１５ａ，１５ｂが省略
されている。

【0020】

図３は、運動案内装置１の内部構造の概要を示した図である。図３に示すように、キャリッジ本体１３には、レール１１の四条の転動面１１ａに対向する四条の転動面１３ａが設けられる。キャリッジ本体１３には、各転動面１３ａと平行に戻し路１３ｂが設けられる。蓋部材１４ａ，１４ｂには、各転動面１３ａと各戻し路１３ｂとを繋げるＵ字状の方向転換路１４ｃが設けられる。方向転換路１４ｃの内周側は、キャリッジ本体１３と一体の断面半円状の内周部１３ｃによって構成される。レール１１の転動面１１ａとキャリッジ本体１３の転動面１３ａとの間の負荷転走路、一対の方向転換路１４ｃ、戻し路１３ｂによってトラック状の循環路が構成される。循環路には、複数の玉１６（本願でいう「転動体」の一例である）が収容される。レール１１に対してキャリッジ１２が相対的に移動すると、これらの間に介在する玉１６が負荷転走路を転がる。負荷転走路の一端まで転がった玉１６は、一方の方向転換路１４ｃに導入され、戻し路１３ｂ、他方の方向転換路１４ｃを経由して、負荷転走路の他端に戻る。

【0021】

＜センサの構成＞
図１に示すように、センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄは、例えば静電容量式の変位計であり、レール１１に対するキャリッジ１２の変位を非接触で検出する（図４（ｂ）の拡大図参照）。上記のように、キャリッジ１２の移動方向の両端部には、一対のセンサ取付け部材１５ａ，１５ｂが取り付けられる。一方のセンサ取付け部材１５ａには、４つのセンサ２ａ〜２ｄが取り付けられる。４つのセンサ２ａ〜２ｄは、レール１１の長手方向において同一の位置に配置される。他方のセンサ取付け部材１５ｂにも、４つのセンサ３ａ〜３ｄが取り付けられる。４つのセンサ３ａ〜３ｄは、レール１１の長手方向において同一の位置に配置される。レール１１の長手方向におけるセンサ２ａ〜２ｄとセンサ３ａ〜３ｄとの間の距離はＬ_１である（図１を参照）。なお、各センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄをキャリッジ１２の移動方向沿いに互いにずらして配置することも可能である。

【0022】

図４は、レール１１の長手方向から見たセンサ取付け部材１５ａを示す。上記のように、センサ取付け部材１５ａは、レール１１の上面１１ｃに対向する水平部１５−１と、レール１１の左右側面に対向する一対の袖部１５−２と、を有する。水平部１５−１には、ラジアル方向の変位を検出する２つのセンサ２ａ，２ｂが配置される。センサ２ａ，２ｂは、レール１１の上面１１ｃに隙間をあけて向かい合っており、レール１１の上面１１ｃまでの隙間を検出する。２つのセンサ２ａ，２ｂ間の左右方向における距離はＬ_２である。

【0023】

一対の袖部１５−２には、水平方向の変位を検出する２つのセンサ２ｃ，２ｄが配置される。センサ２ｃ，２ｄは、レール１１の側面１１ｄに隙間をあけて向かい合っており、側面１１ｄまでの隙間を検出する。

【0024】

レール１１を水平面に配置したと仮定した状態において、センサ２ａ，２ｂ及びセンサ２ｃ，２ｄは、キャリッジ１２の上面（取付け面）よりも下方に配置される。キャリッジ１２の上面（取付け面）の上にテーブル８を取り付けるためである。センサ２ａ〜２ｄのケーブル２ａ_１〜２ｄ_１は、センサ取付け部材１５ａの袖部１５−２から左右方向に引き出される。なお、ケーブル２ａ_１〜２ｄ_１をセンサ取付け部材１５ａの前面から前方に（紙面に垂直方向に）引き出すこともできる。また、センサ取付け部材１５ａの上面の高さをキャリッジ１２の上面（取付け面）よりも低くし、センサ取付け部材１５ａの上面とテーブル８との隙間をケーブル２ａ_１，２ｂ_１を引き出す隙間として利用することもできる。

【0025】

図１に示すセンサ取付け部材１５ｂも、センサ取付け部材１５ａと同様に、水平部１５
−１と一対の袖部１５−２とを有し、センサ３ａ〜３ｄがセンサ２ａ〜２ｄにそれぞれ対応する位置に配置される。

【0026】

＜リニアエンコーダの構成＞
リニアエンコーダ４は、キャリッジ１２のｘ軸方向の位置を検出する。例えば、リニアエンコーダ４は、実機のベース７又はレール１１に取り付けられるスケールと、実機のテーブル８又はキャリッジ１２に取り付けられ、スケールを読み取るヘッドと、を備える。なお、レール１１上のキャリッジ１２の位置を検出する位置検出手段は、リニアエンコーダに限定されるものではない。例えば、実機のテーブルがボールねじ駆動の場合、位置検出手段として、ボールねじを駆動するモータの角度を検出するロータリーエンコーダを用いることもできる。

【0027】

＜データロガー、コンピュータの構成＞
センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄが検出したキャリッジ１２の変位情報は、所定のサンプリング周期毎に記録計であるデータロガー５に記録される。リニアエンコーダ４が検出したキャリッジ１２の位置情報も、所定のサンプリング周期毎にデータロガー５に記録される。データロガー５は、記録した変位情報及び位置情報を有線又は無線通信手段を介してコンピュータ６に送信する。データロガー５は、実機の近傍に配置される。コンピュータ６は、実機の近傍又は遠隔地に配置される。

【0028】

センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄは、レール１１に対するキャリッジ１２の変位量を検出する。レール１１に対するキャリッジ１２の変位量は、キャリッジ１２に荷重が加わっていない無負荷状態におけるセンサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄの検出値からの差分である。そこで、センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄから変位情報が送られるデータロガー５では、センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄから送られる変位情報の値から、予め記憶された無負荷状態におけるセンサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄの検出値を差し引いた値が、レール１１に対するキャリッジ１２の変位量として記録される。

【0029】

コンピュータ６は、データロガー５に記録された情報を使い、運動案内装置１の寿命診断を行う。図５Ａは、コンピュータ６が実行する寿命診断の第１の処理フローを示した図である。また、図５Ｂは、コンピュータ６が実行する寿命診断の第２の処理フローを示した図である。コンピュータ６は、運動案内装置１が用いられている実機が稼働中、図５Ａに示す第１の処理フローを繰り返し実行することにより、キャリッジ１２がレール１１の軌道沿いに移動している時のウェービングに伴う繰返し荷重に関するデータを取得する。そして、コンピュータ６は、図５Ｂに示す第２の処理フローを、例えば、第１の処理フローが１００回繰り返される毎、実機が稼働している間に数分から数時間毎といった定期的なタイミング、或いは、実機のメンテナンス時といった不定期のタイミングで実行することにより、第１の処理フローで生成したデータを基にした寿命診断を行う。

【0030】

＜寿命診断の概要＞
まず、図５Ａに示す第１の処理フローの概要について説明する。

【0031】

運動案内装置１が用いられている実機の稼働中、コンピュータ６は、各センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄからキャリッジ１２の変位量を取得する（Ｓ１０１）。取得されたキャリッジ１２の変位量は、データロガー５に記録される。そして、コンピュータ６は、ステップＳ１０１で取得したキャリッジ１２の変位量のデータを基に、キャリッジ１２に作用する荷重の計算を行う（Ｓ１０２）。

【0032】

算出された荷重は、キャリッジ本体１３の転動面１３ａの各部に発生する応力の計算に用いられる。転動面１３ａの各部に発生する応力を計算するにあたり、コンピュータ６は
、まず、リニアエンコーダ４が検出するキャリッジ１２の位置情報を基に、キャリッジ１２が移動中であるか否かの判定を行う（Ｓ１０３）。

【0033】

運動案内装置１の寿命を示す現象の一例として、転動面１３ａに発生するうろこ状の剥離（以下、「フレーキング」という）が挙げられる。フレーキングは、転動面１３ａよりやや深い位置に、玉１６の荷重を受ける転動面１３ａからのせん断応力が繰り返し加わり、転動面１３ａを形成する材料が疲労することにより発生する。ここで、キャリッジ１２の移動の際のウェービングに伴う繰返し荷重は、転動面１３ａよりやや深い位置にせん断応力を繰り返し発生させる主たる原因であるため、コンピュータ６は、ステップＳ１０３で肯定判定が行われた場合、キャリッジ１２の変位量及び位置情報を基に、ウェービングの頂点の検出を行う（Ｓ１０４）。なお、Ｓ１０３で否定判定されると、本算出処理を終了する。そして、ステップＳ１０４でウェービングの頂点が検出されると、コンピュータ６は、ステップＳ１０２で算出した荷重を基に、キャリッジ１２が移動している時に転動面１３ａの各部に発生するせん断応力を計算し、応力の大きさと転動面１３ａの部位毎に応力の発生回数をカウントするカウンタに対してカウント値の加算処理を行う（Ｓ１０５）。なお、Ｓ１０４でウェービングの頂点の検出が行われないと、本算出処理を終了する。

【0034】

ステップＳ１０１からステップＳ１０５までの一連の処理を擁する上記第１の処理フローが繰り返し実行されることにより、キャリッジ１２が移動している際の荷重振幅によってキャリッジ１２の転動面１３ａの各部に繰り返し加わるせん断応力の発生回数が、応力の大きさと転動面１３ａの部位毎に集計される。集計されたデータは、次に概要を説明する第２の処理フローにおいて、繰返し荷重で進行する転動面１３ａの部位毎の疲労の把握に用いられることになる。

【0035】

次に、図５Ｂに示す第２の処理フローの概要について説明する。コンピュータ６は、第１の処理フローが繰り返し実行されることで集計された転動面１３の部位毎の応力の発生回数のデータを使い、線形累積損傷則（「マイナー則」と呼ばれる場合もある）を用いた寿命到達率の計算を行う（Ｓ２０１）。そして、コンピュータ６は、キャリッジ１２の残りの使用可能距離（期間）の計算を行う（Ｓ２０２）。

【0036】

以下、各ステップの詳細について説明する。

【0037】

＜Ｓ１０１＞
運動案内装置１が用いられている実機の稼働中、コンピュータ６は、各センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄからキャリッジ１２の変位量を取得する。各センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄの計測値はセンサから転動面までの距離であるため、コンピュータ６は、キャリッジ１２に荷重が加わっていない無負荷時のセンサから転動面までの距離を基準とし、この距離からの差分をキャリッジ１２の変位量としてデータロガー５に格納する。

【0038】

＜Ｓ１０２＞
次に、ステップＳ１０２の詳細について説明する。コンピュータ６は、キャリッジ１２の変位に基づいて、キャリッジ１２に働く荷重を算出する。コンピュータ６は、荷重を算出するにあたって、まず、各センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄから取得したキャリッジ１２の変位量に基づいて、キャリッジ１２の変位５成分を算出する。次に、コンピュータ６は、変位５成分に基づいて、複数の玉１６それぞれに働く荷重及び接触角を算出する。次に、コンピュータ６は、各玉１６の荷重及び接触角に基づいて、キャリッジ１２に働く荷重（外力５成分）を算出する。上記の３工程を詳細に以下に説明する。

【0039】

＜キャリッジの変位５成分の算出＞
図２に示すように、運動案内装置１にｘ−ｙ−ｚ座標軸を設定すると、ｘ−ｙ−ｚ座標軸の座標原点に働く荷重は、ラジアル荷重と逆ラジアル荷重の合計であるＦ_ｙと、水平荷重のＦ_ｚである。キャリッジ１２をレール１１に押し付ける方向で、図２のｙ軸の正方向ヘ働く荷重がラジアル荷重である。その逆の方向、すなわちキャリッジ１２をレール１１から引き離す方向が逆ラジアル荷重である。キャリッジ１２をレール１１に対し横へずらす方向で、図２のｚ軸正負方向へ働く荷重が水平荷重である。

【0040】

また、ｘ−ｙ−ｚ座標軸まわりのモーメントは、ピッチングモーメントの合計であるＭ_ａと、ヨーイングモーメントの合計であるＭ_ｂと、ローリングモーメントの合計であるＭ_ｃである。キャリッジ１２には、外力として、ラジアル荷重Ｆ_ｙ、ピッチングモーメントＭ_ａ、ローリングモーメントＭ_ｃ、水平荷重Ｆ_ｚ、ヨーイングモーメントＭ_ｂが働く。キャリッジ１２にこれらの外力５成分が作用すると、キャリッジ１２にはそれぞれに対応する変位５成分、すなわちラジアル変位α_１（ｍｍ）、ピッチング角α_２（ｒａｄ）、ローリング角α_３（ｒａｄ）、水平変位α_４（ｍｍ）、ヨーイング角α_５（ｒａｄ）が生ずる。

【0041】

図６は、キャリッジ１２に外力が働くときの、センサ２ａ〜２ｄの出力の変化を示す。図６において斜線のハッチング付きの矢印は、出力が変化するセンサであり、図６において白抜きの矢印は、出力が変化しないセンサである。キャリッジ１２にラジアル荷重Ｆ_ｙが働くとき、キャリッジ１２とレール１１との間の上下方向の隙間が小さくなる。一方、キャリッジ１２に逆ラジアル荷重−Ｆ_ｙが働くとき、キャリッジ１２とレール１１との間の上下方向の隙間が大きくなる。センサ２ａ，２ｂは、この上下方向の隙間の変化（変位）を検出する。なお、センサ取付け部材１５ｂ（図１参照）に取り付けられるセンサ３ａ，３ｂも、この上下方向の変位を検出する。

【0042】

キャリッジ１２にラジアル荷重Ｆ_ｙ又は逆ラジアル荷重−Ｆ_ｙが働くとき、キャリッジ１２のラジアル変位α_１は、センサ２ａ，２ｂが検出した変位をＡ_１，Ａ_２、センサ３ａ，３ｂが検出した変位をＡ_３，Ａ_４とすると、例えば以下の式で与えられる。
（数１）
α_１＝（Ａ_１＋Ａ_２＋Ａ_３＋Ａ_４）／４

【0043】

キャリッジ１２に水平荷重Ｆ_ｚが働くとき、キャリッジ１２がレール１１に対し横へずれ、キャリッジ１２の一方の袖部１２−２とレール１１との間の水平方向の隙間が小さくなり、キャリッジ１２の他方の袖部１２−２とレール１１との間の水平方向の隙間が大きくなる。センサ２ｃ，２ｄは、この水平方向の隙間の変化（変位）を検出する。なお、センサ取付け部材１５ｂ（図１参照）に取り付けられるセンサ３ｃ，３ｄも、この水平方向の変位を検出する。キャリッジ１２の水平変位α_４は、センサ２ｃ，２ｄが検出した変位をＢ_１，Ｂ_２、センサ３ｃ，３ｄが検出した変位をＢ_３，Ｂ_４とすると、例えば以下の式で与えられる。
（数２）
α_４＝（Ｂ_１−Ｂ_２＋Ｂ_３−Ｂ_４）／４

【0044】

キャリッジ１２にピッチングモーメントＭ_ａが働くとき、センサ２ａ，２ｂとレール１１の間の隙間が大きくなり、センサ３ａ，３ｂとレール１１との間の隙間が小さくなる。ピッチング角α_２が十分に小さいとすると、ピッチング角α_２（ｒａｄ）は、例えば以下の式で与えられる。
（数３）
α_２＝（（Ａ_３＋Ａ_４）／２−（Ａ_１＋Ａ_２）／２）／Ｌ_１

【0045】

キャリッジ１２にローリングモーメントＭ_ｃが働くとき、センサ２ａ，３ａとレール１
１との間の隙間が小さくなり、センサ２ｂ，３ｂとレール１１との間の隙間が大きくなる。ローリング角α_３が十分に小さいとすると、ローリング角α_３（ｒａｄ）は、例えば以下の式で与えられる。
（数４）
α_３＝（（Ａ_１＋Ａ_３）／２−（Ａ_２＋Ａ_４）／２）／Ｌ_２

【0046】

キャリッジ１２にヨーイングモーメントＭ_ｂが働くとき、センサ２ｃ，３ｄとレール１１の間の隙間が小さくなり、センサ２ｄ，３ｃとレール１１との間の隙間が大きくなる。ヨーイング角α_５が十分に小さいとすると、ヨーイング角α_５（ｒａｄ）は、例えば以下の式で与えられる。
（数５）
α_５＝（（Ａ_１＋Ａ_４）／２−（Ａ_２＋Ａ_３）／２）／Ｌ_２

【0047】

以上により、センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄが検出する変位に基づいて、キャリッジ１２の変位５成分を算出できる。

【0048】

＜各玉に働く荷重及び接触角の算出＞
キャリッジ１２内の玉１６が接触している部分をｘ軸方向に断面にした状態を図７に示す。図７により、各玉ピッチは、１より少し大きい値をとるκを用いてκＤａとし、各玉のｘ座標が決定され、それをＸ_ｉとする。キャリッジ１２内の玉１６が転動する部分の長さを２Ｕ_ｘとする。２Ｕ_ｘ内に並ぶ玉数を有効玉数といいＩとする。キャリッジ１２の両端部分には、半径Ｒで深さがλ_εとなるようなクラウニング加工と呼ばれるＲ形状の大きな曲面加工が施されている。

【0049】

キャリッジ１２に外力５成分、すなわちラジアル荷重Ｆ_ｙ、ピッチングモーメントＭ_ａ、ローリングモーメントＭ_ｃ、水平荷重Ｆ_ｚ、及びヨーイングモーメントＭ_ｂが働いたときに、キャリッジ１２に変位５成分、すなわちラジアル変位α_１、ピッチング角α_２、ローリング角α_３、水平変位α_４、ヨーイング角α_５が生ずるとして理論式をたてる。

【0050】

キャリッジ１２の玉番号ｉにおけるキャリッジ１２内断面の、変位５成分が生じる前の内部荷重の状態を図８に、変位５成分が生じた後の内部荷重の状態を図９にそれぞれ示す。ここでは、キャリッジ１２の玉列番号をｊ、玉列内の玉番号をｉとする。玉径はＤ_ａ、レール１１側、キャリッジ１２側ともに転動面と玉１６との適合度をｆ、すなわち転動面曲率半径はｆＤ_ａとする。また、レール側転動面曲率中心位置をＡ_ｒ、キャリッジ側転動面曲率中心位置をＡ_ｃとし、それらを結んだ線とｚ軸とのなす角である接触角の初期状態をγとする。さらに、レール１１の上側にある２つの転動面を各々転がる玉１６同士の玉中心間距離を２Ｕ_ｚ１２、レール１１の下側にある２つの転動面を各々転がる玉１６同士の玉中心間距離を２Ｕ_ｚ３４、レール１１の上側の転動面および下側の転動面を各々転がる玉１６同士の玉中心間距離を２Ｕ_ｙとする。

【0051】

玉１６には予圧が作用している。まず、予圧の原理について説明する。レール１１、キャリッジ１２の対向する転動面間に挟まれた部分の寸法は、レール１１、キャリッジ１２の設計時の寸法及び転動面の幾何形状によって決まる。そこに入るべき玉径が設計時の玉径であるが、そこに設計時の玉径よりも僅かに大きな寸法Ｄａ＋λの玉１６を組み込むと、玉１６と転動面の接触部はＨｅｒｔｚの接触論により、弾性変形をし、接触面を形成し、接触応力を発生させる。そうして発生した荷重が内部荷重であり、予圧荷重である。

【0052】

図８では、その荷重をＰ_０で表しており、接触部の弾性変形によるレール１１、キャリッジ１２間の相互接近量をδ_０で表している。実際は玉位置が図８の一点鎖線で描いた、レール１１、キャリッジ１２の転動面間の中心位置に存在するが、両転動面の玉１６との
適合度ｆは等しいので、玉１６の２箇所の接触部に発生するＨｅｒｔｚの接触論に基づく諸特性値が同じである。このため、玉１６をレール側転動面位置にずらして描くことにより、レール１１、キャリッジ１２の転動面間の相互接近量δ_０をわかりやすくしている。

【0053】

通常、予圧荷重は、キャリッジ１個あたり上側の２列分（又は下側２列分）のラジアル方向荷重として定義しているので、予圧荷重Ｐ_ｐｒｅは次式で表される。
（数６）

【0054】

次に、この状態から運動案内装置１に外力５成分が作用して、変位５成分が生じた状態を説明する。図９に示すように、座標原点とした運動案内装置１の中心が変位５成分であるラジアル変位α_１、ピッチング角α_２、ローリング角α_３、水平変位α_４、ヨーイング角α_５によってｉ番目の玉位置でのレール１１とキャリッジ１２の相対変位が起きている。

【0055】

このとき、レール側転動面曲率中心は動かないが、キャリッジ１２が移動するので、キャリッジ側転動面曲率中心は各玉位置で幾何学的に移動する。その様子はキャリッジ側転動面曲率中心であるＡ_ｃがＡ_ｃ′ヘ移動するものとして表している。このＡ_ｃがＡ_ｃ′ヘ移動した量をｙ方向とｚ方向に分けて考え、ｙ方向に移動した量をδ_ｙとし、ｚ方向へ移動した量をδ_ｚとすると、以降添え字はｉ番目の玉、ｊ番目の玉列を表すものとして、
（数７）
δ_ｙｉｊ＝α_１＋α_２ｘ_ｉ＋α_３ｚ_ｃｉｊ
δ_ｚｉｊ＝α_４＋α_５ｘ_ｉ−α_３ｙ_ｃｉｊ
と表すことができる。ここで、ｚ_ｃ、ｙ_ｃは、点Ａ_ｃの座標である。

【0056】

次に、レール１１側とキャリッジ１２側の転動面曲率中心を結んだ線が、玉荷重の法線方向である接触角となるので、初期接触角であったγ_ｊはβ_ｉｊへと変化し、さらに、この両転動面曲率中心間距離は、当初のＡ_ｒ、Ａ_ｃ間の距離からＡｒ、Ａ_ｃ´間の距離へと変化する。この両転動面曲率中心間距離の変化が、玉１６の両接触部での弾性変形となり、図８で説明したときと同様に、玉１６をレール側転動面位置にずらして描くことにより、玉１６の弾性変形量δ_ｉｊが求まる。

【0057】

このＡｒ，Ａｃ´間の距離もｙ方向とｚ方向とに分けて考え、ｙ方向の距離をＶ_ｙとし、ｚ方向の距離をＶ_ｚとすると、前述のδ_ｙｉｊ、δ_ｚｉｊを用いて、
（数８）
Ｖ_ｙｉｊ＝（２ｆ−１）Ｄ_ａｓｉｎγ_ｊ＋δ_ｙｉｊ
Ｖ_ｚｉｊ＝（２ｆ−１）Ｄ_ａｃｏｓγ_ｊ＋δ_ｚｉｊ
と表せる。これによりＡｒ、Ａｃ´間の距離は、
（数９）

となり、接触角β_ｉｊは、
（数１０）

となる。以上より玉１６の弾性変形量δ_ｉｊは、
（数１１）

となる。

【0058】

ここで、図７で示したキャリッジ１２内の玉１６が接触している部分をｘ軸方向に断面にした状態において、クラウニング、加工部分に入っている玉１６の弾性変形量δ_ｉｊは、キャリッジ１２側の転動面曲率中心のＡｃ´がレール側転動面曲率中心Ａ_ｃから離れる形となっており、その分だけ少なくなる。それはちょうど玉径をそれに見合う形で小さくしたものと同等とみなせるため、その量をλ_ｘｉとして上式中で差し引いている。

【0059】

Ｈｅｒｔｚの接触論により導かれた転動体が玉の場合の弾性接近量を示す式を用いると、弾性変形量δ_ｉｊから転動体荷重Ｐ_ｉｊが下記の式によって求められる。
（数１２）

ここで、Ｃ_ｂは非線形のばね定数（Ｎ／ｍｍ^３／２）であり、下記の式で与えられる。（数１３）

ここで、Ｅは縦弾性係数、１／ｍはポアソン比、２Ｋ／πμはＨｅｒｔｚ係数、Σρは主曲率和である。

【0060】

以上により、キャリッジ１２の変位５成分α_１〜α_５を用いて、キャリッジ１２内のすべての玉１６について、接触角β_ｉｊ、弾性変形量δ_ｉｊ、転動体荷重Ｐ_ｉｊを式で表すことができたことになる。

【0061】

なお、上記においては、わかり易くするために、キャリッジ１２を剛体として考えた剛体モデル負荷分布理論を使用している。この剛体モデル負荷分布理論を拡張し、キャリッジ１２の袖部１２−２の変形を加味すべく梁理論を適用したキャリッジ梁モデル負荷分布理論を使用することもできる。さらに、キャリッジ１２やレール１１をＦＥＭモデルとしたキャリッジ・レールＦＥＭモデル負荷分布理論を使用することもできる。

【0062】

＜荷重（外力５成分）の算出＞
あとは、上記の式を使って外力としての５成分、すなわちラジアル荷重Ｆ_ｙ、ピッチン
グモーメントＭ_ａ、ローリングモーメントＭ_ｃ、水平荷重Ｆ_ｚ、ヨーイングモーメントＭ_ｂに関するつり合い条件式をたてればよい。
（数１４）
ラジアル荷重Ｆ_ｙに関して、

（数１５）
ピッチングモーメントＭ_ａに関して、

（数１６）
ローリングモーメントＭ_ｃに関して、

ここで、ω_ｉｊは、モーメントの腕の長さを表し、次式で与えられる。ｚ_ｒ、ｙ_ｒは、点Ａ_ｒの座標である。

（数１７）
水平荷重Ｆ_ｚに関して、

（数１８）

ヨーイングモーメントＭ_ｂに関して、
以上の式からキャリッジ１２に働く荷重（外力５成分）を算出することができる。

【0063】

＜Ｓ１０３＞
次に、ステップＳ１０３の詳細について説明する。コンピュータ６は、キャリッジ１２が移動中であるか否かの判定を行う。キャリッジ１２が移動中であるか否かは、リニアエンコーダ４が検出するキャリッジ１２の位置情報を基に判定することができる。コンピュータ６は、例えば、リニアエンコーダ４が検出するキャリッジ１２の位置情報が時系列で変化していればキャリッジ１２が移動中と判定し、位置情報が時系列で変化していなければキャリッジ１２が停止中と判定する。

【0064】

＜Ｓ１０４＞
次に、ステップＳ１０４の詳細について説明する。コンピュータ６は、データロガー５に記録されているキャリッジ１２の変位量及び位置情報を基に、ウェービングの頂点の検出を行う。

【0065】

ウェービングは、レール１１の転動面１１ａ及びキャリッジ本体１３の転動面１３ａと玉１６との間に生ずる周期的な相対位置のずれに起因するキャリッジ１２の姿勢変化や振動（脈動）である。図１０は、キャリッジ１２がレール１１を移動する際の玉１６の動きを示した図である。キャリッジ１２には複数の玉１６が備わるが、これら複数の玉１６のうちキャリッジ１２を支持する玉１６は、レール１１の転動面１１ａとキャリッジ本体１３の転動面１３ａとの間に挟まっている玉１６（図１０において斜線のハッチングが付されている玉１６）である。そして、図１０（Ａ）と図１０（Ｂ）とを見比べると判るように、レール１１の転動面１１ａとキャリッジ本体１３の転動面１３ａとの間に挟まっている玉１６の数は、レール１１に対するキャリッジ１２の相対移動に伴って増減を繰り返す。この繰り返しの周期は、キャリッジ１２がレール１１に対し隣接する玉１６同士のピッチと同じ量だけ移動する周期に一致する。よって、ウェービングの頂点は、センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄによって検出された変位の波形のうち、キャリッジ１２がレール１１を移動する際に転がる玉１６と転動面１１ａ，１３ａとの間の相対位置のずれの周期に一致する波の頂点ということになる。

【0066】

そこで、コンピュータ６は、ウェービングの頂点の検出にあたって、まず、変位５成分のそれぞれについて、リニアエンコーダ４から得られるキャリッジ１２のレール１１上の位置と、各センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄから得られる変位量との関係を表したデータを解析する。そして、コンピュータ６は、キャリッジ１２の位置と変位量との関係を表したデータの中から、ウェービングを表すデータの有無を判定する。ウェービングを表すデータの有無は、例えば、横軸をキャリッジ１２のレール１１上の位置とし、縦軸をキャリッジ１２の変位量としたグラフの波形をイメージした場合に、玉１６のピッチと略同一周期で現れるピークがあればウェービングが有ると判定され、玉１６のピッチと略同一周期で現れるピークが存在しなければウェービングが無いと判定される。

【0067】

図１１は、リニアエンコーダ４によって検出されるキャリッジ１２のレール１１上の位置を横軸とし、センサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄによって検出される変位を縦軸としたグラフである。キャリッジ１２には８つのセンサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄが備わっており、また、キャリッジ１２はレール１１を往復するため、キャリッジ１２の位置と変位との関係を示す線は、本来、複数存在する。しかし、理解を容易にするため、図１１のグラフでは、キャリッジ１２の位置と変位との関係を１本の折れ線で示している。図１１のグラフを見ると判るように、キャリッジ１２の変位には、比較的緩慢な変位と比較的細かな変位の２種類の振動成分があることが判る。このうち、前者の比較的緩慢な変位は、例えばレール１１の転動面１１ａの精度等に起因するウェービング以外の振動成分と考えられる。一方、後者の比較的細かな変位は、ウェービングに起因する振動成分であり、キャリッジ１２がレール１１を移動している際に発生する変位である。図１１のグラフに示される比較的細かな変位の各頂点の横軸の間隔は、概ねボール１６のピッチに一致する。

【0068】

コンピュータ６は、図１１のグラフに表されるような、キャリッジ１２のレール１１上の位置と変位量との関係を表したデータを基に、玉１６のピッチと略同一周期で現れる細かなウェービングの振動成分を検出し、当該振動成分の波形の頂点の検出を行う。なお、コンピュータ６は、複数あるセンサ２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄのうち何れか１つ以上のセンサによって検出される変位のデータからウェービングが検出されれば、当該ウェービングの波形の頂点を検出する。

【0069】

＜Ｓ１０５＞
コンピュータ６は、ステップＳ１０４でウェービングの波形の頂点を検出すると、ステップＳ１０２で算出された荷重を基に、キャリッジ１２の転動面１３ａに発生する最大せん断応力（本願でいう「移動時応力」の一例である）を計算する。本実施形態では転動面１３ａの局部的な疲労による寿命を把握するため、コンピュータ６は、転動面１３ａに発生する最大せん断応力の計算を、転動面１３ａを軌道の方向沿いに区分けした仮想の区間毎に行う。

【0070】

図１２は、転動面１３ａを区分けする仮想の区間の一例を示した図である。本実施形態では理解を容易にするため、転動面１３ａを有効玉数で分割した仮想の区間毎に最大せん断応力を計算する場合について説明する。このように区分けされた転動面１３ａの各区間に発生するせん断応力は、Ｈｅｒｔｚの弾性接触論に従い、ステップＳ１０２の説明で示した転動体荷重Ｐ_ｉｊ、及び、球体と平面との接触部分に生ずる歪の解析モデルを用いて予め作成した式に従って算出することができる。

【0071】

次に、コンピュータ６は、算出した各区間の最大せん断応力を基に、最大せん断応力の発生回数を応力の大きさ毎にカウントする。図１３は、キャリッジ１２が移動している時に転動面１３ａで繰り返し発生する最大せん断応力のカウント値の一例を示した図である。コンピュータ６は、例えば、図１３に示すように、応力の大きさを５０ＭＰａ毎に段階的に区分し、算出した最大せん断応力に該当する区分のカウンタ値を１ウェービング毎に、換言すると、図１１に示したウェービングの波形において頂点が発生するタイミング毎に、１ずつ加算する。よって、カウンタ値は、キャリッジ１２の積算移動距離に比例して増加する。転動面１３ａを疲労させる応力の発生回数が、応力の大きさ毎および区間毎に集計されることにより、例えば、転動面１３ａの特定の区間において局部的に繰り返される応力が発生している場合であっても、転動面１３ａの局部的な疲労を運動案内装置１の寿命診断に反映できる診断用の基礎データが得られる。

【0072】

＜Ｓ２０１＞
コンピュータ６は、第１の処理フローが繰り返し実行されることで集計された集計結果を使い、寿命到達率を計算する。寿命到達率は、転動面１３ａの区間毎に算出される。そして、算出された全区間の寿命到達率の中から最も寿命到達率の高い値が運動案内装置１の寿命診断に採用される。寿命到達率は、例えば、線形累積損傷則を用いて算出される。図１４は、材料のＳ−Ｎ曲線の一例を示した図である。線形累積損傷則は、材料の疲労において、物体が応力を繰り返し受ける場合に、疲労により損傷へ至るまでの寿命を予測するものであるため、キャリッジ１２の移動中に発生する荷重振幅により繰り返される応力による材料の疲労の把握に有効である。線形累積損傷則に従えば、対象となる材料のＳ−Ｎ曲線における特定の繰返し応力に対する破断繰り返し数をＬ_ｉ、材料への実際の繰返し数をｎ_ｉとすると、寿命到達率Ｄは以下の式で与えられる。
（数１９）

【0073】

＜Ｓ２０２＞
コンピュータ６は、ステップＳ２０１の処理を終えると、転動面１３ａの区間毎に算出された全区間の寿命到達率の中から最も寿命到達率の高い値を使い、キャリッジ１２の残りの使用可能距離（期間）を計算する。使用可能距離（期間）は、例えば、線形累積損傷則に従えば、寿命到達率Ｄが１になった場合である。よって、使用可能距離Ｄ_Ｌｉｆｅは、リニアエンコーダ４の位置情報から得られるキャリッジ１２の積算移動距離をＤ_ｉｎｔとすると、以下の式で表すことができる。
（数２０）
Ｄ_Ｌｉｆｅ＝（１−Ｄ）／Ｄ＊Ｄ_ｉｎｔ
また、使用可能期間Ｔ_Ｌｉｆｅは、リニアエンコーダ４の使用開始時から寿命到達率Ｄ算出時までの経過時間をＴ_ｉｎｔとすると、以下の式で表すことができる。
（数２１）
Ｔ_Ｌｉｆｅ＝（１−Ｄ）／Ｄ＊Ｔ_ｉｎｔ

【0074】

コンピュータ６が実行する上記ステップＳ１０１からＳ２０２までの各処理の詳細は以上の通りである。上記のコンピュータ６は、玉１６がキャリッジ１２の転動面１３ａに応力を繰り返し与えるウェービングの振動数を寿命診断に用いているため、ウェービングの振動数を用いずに行われる寿命診断よりも高精度な診断結果が得られる。また、上記のコンピュータ６は、ウェービングの振動数を、キャリッジ１２の転動面１３ａに発生する応力の算出にも用いているセンサ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの変位情報でカウントするため、ウェービングの振動数をカウントするためのセンサ類を別途設ける場合よりも装置構成が複雑でない。また、上記のコンピュータ６は、キャリッジ１２の転動面１３ａを軌道の方向沿いに区分けした仮想の区間毎に応力を算出しているため、転動面１３ａ全体の応力を基にした寿命診断よりも高い診断結果を得ることができる。

【符号の説明】

【0075】

１…運動案内装置、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…センサ、４…リニアエンコーダ、５…データロガー、６…コンピュータ、１１…レール、１２…キャリッジ、１５ａ，１５ｂ…センサ取付け部材、１５−１…水平部、１５−２…袖部、１６…玉

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】