特開 2022-148888 センサデバイス取り付け構造及び直動機器異常判断システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022148888

(43)【公開日】2022-10-06

(54)【発明の名称】センサデバイス取り付け構造及び直動機器異常判断システム

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/028 20190101AFI20220929BHJP

【ＦＩ】

G01M13/028

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021050740

(22)【出願日】2021-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(72)【発明者】

【氏名】柳野 浩志

(72)【発明者】

【氏名】柳沢 知之

(72)【発明者】

【氏名】松村 恵介

(72)【発明者】

【氏名】橋本 聡志

【テーマコード（参考）】

2G024

【Ｆターム（参考）】

2G024AB11

2G024BA27

2G024CA13

2G024DA06

2G024FA01

2G024FA11

(57)【要約】      （修正有）

【課題】直動機器の直動部品へのセンサデバイスの取り付けを簡単な構成で行うことができる直動機器異常判断システムを提供する。
【解決手段】直動機器の直動部品に、直動部品の形状（外形、輪郭）に応じた形状を有するブラケット５８を取り付け、直動部品の振動を検出するセンサデバイス６０をブラケット５８に取り付ける。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直動機器の直動部品に、前記直動部品の形状に応じた形状を有するブラケットを取り付け、前記直動部品の振動を検出するセンサデバイスを前記ブラケットに取り付けたことを特徴とするセンサデバイス取り付け構造。

【請求項2】

前記ブラケットは、前記直動部品の直動方向の端面に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のセンサデバイス取り付け構造。

【請求項3】

前記ブラケットは、前記直動部品の直動方向から見た場合、前記直動部品の前記端面の外縁から外方に出ないことを特徴とする請求項２に記載のセンサデバイス取り付け構造。

【請求項4】

前記センサデバイスは、前記直動部品の直動方向から見た場合、前記直動部品の前記端面の外縁から外方に出ないことを特徴とする請求項２または３に記載のセンサデバイス取り付け構造。

【請求項5】

前記直動機器はボールねじであり、前記直動部品は前記ボールねじのねじ部に沿って直動するナットであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のセンサデバイス取り付け構造。

【請求項6】

前記ねじ部の長手方向における前記ブラケットの寸法は、前記ねじ部の不完全ねじ部の寸法以下であることを特徴とする請求項５に記載のセンサデバイス取り付け構造。

【請求項7】

前記センサデバイスは検出した前記振動のデータを無線送信する送信部を有し、前記センサデバイスの筐体の少なくとも１つの面は、前記無線送信の電波経路を確保できる方向に向けられていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のセンサデバイス取り付け構造。

【請求項8】

前記ブラケットの形状は前記直動部品の形状に応じて変更可能であることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のセンサデバイス取り付け構造。

【請求項9】

前記ブラケットは前記直動部品に着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載のセンサデバイス取り付け構造。

【請求項10】

前記センサデバイスへの給電は、前記センサデバイスの筐体内に設けられたバッテリから行うか、前記センサデバイスの自己発電により行うか、外部給電により行うことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載のセンサデバイス取り付け構造。

【請求項11】

前記ブラケットは凹部を有し、前記センサデバイスは前記凹部に収容されることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載のセンサデバイス取り付け構造。

【請求項12】

前記ブラケットは上部に水平面を有し、前記センサデバイスは前記水平面に取り付けられることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載のセンサデバイス取り付け構造。

【請求項13】

前記直動機器は、マシニングセンタのワーク載置テーブルを直動させる機器であることを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載のセンサデバイス取り付け構造。

【請求項14】

請求項１～１３のいずれか１項に記載のセンサデバイス取り付け構造により直動機器の直動部品にブラケットを介して取り付けられたセンサデバイスと、
前記センサデバイスが検出した振動に基づいて、前記直動機器の異常を判断する異常判断装置と、
を有する直動機器異常判断システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサデバイス取り付け構造と、当該構造を利用した直動機器異常判断システムに関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械等の機械設備には、ボールねじ、リニアガイド、転がり軸受、モータ等の装置が装備されている。機械設備を長時間使用すると摩耗や損傷が発生し、ボールねじ等の直動案内装置（直動機器）のスムーズな回転、摺動ができなくなる。直動案内装置の異常判断を行う異常診断システムが特許文献１に開示されている。特許文献１のシステムでは、ボールねじの円筒部（ナット）の外周面に取付穴を形成し、センサモジュール及び無線モジュールを有するセンサデバイスを当該取付穴に埋設している。センサモジュールが検出した振動や温度は、無線モジュールにより異常診断装置に送信され、異常判断装置は受信した振動等に基づいてボールねじの異常／正常の診断を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－９６８３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の技術では、センサデバイスを取り付けるために、ボールねじのナットに取付穴を形成するという加工が必要になる。つまり、センサデバイスを取り付けるために専用のナットを準備しなければならない。また、当該取付穴の加工コストも嵩む。
本発明は上記課題を解決すべく、直動機器の直動部品へのセンサデバイスの取り付けを簡単な構成で行うことができるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明の一つの態様によれば、直動機器の直動部品に、前記直動部品の形状に応じた形状を有するブラケットを取り付け、前記直動部品の振動を検出するセンサデバイスを前記ブラケットに取り付けたことを特徴とするセンサデバイスの取り付け構造が提供される。

【0006】

このような構造を採用することにより、直動機器の直動部品にブラケットを取り付け、センサデバイスを前記ブラケットに取り付ければよいので、直動部品に大きな加工を施す必要はなく、センサデバイスを直動部品に容易に取り付けることができる。

【0007】

好ましくは、前記ブラケットは、前記直動部品の直動方向の端面に取り付けられる。好ましくは、前記ブラケットは、前記直動部品の直動方向から見た場合、前記直動部品の前記端面の外縁から外方に出ない。また、好ましくは、前記センサデバイスも、前記直動部品の直動方向から見た場合、前記直動部品の前記端面の外縁から外方に出ない。
前記直動機器はボールねじであり、前記直動部品は前記ボールねじのねじ部に沿って直動するナットであってよい。好ましくは、前記ねじ部の長手方向における前記ブラケットの寸法は、前記ねじ部の不完全ねじ部の寸法以下である。
前記センサデバイスは検出した前記振動のデータを無線送信する送信部を有してよい。好ましくは、前記センサデバイスの筐体の少なくとも１つの面は、前記無線送信の電波経路を確保できる方向に向けられている。

【0008】

好ましくは、前記ブラケットの形状は前記直動部品の形状に応じて変更可能である。前記ブラケットは前記直動部品に着脱可能に取り付けられてよい。
前記センサデバイスへの給電は、前記センサデバイスの筐体内に設けられたバッテリから行うか、前記センサデバイスの自己発電により行うか、外部給電により行ってよい。
前記ブラケットは凹部を有し、前記センサデバイスは前記凹部に収容されてよい。あるいは、前記ブラケットは上部に水平面を有し、前記センサデバイスは前記水平面に取り付けられてもよい。
前記直動機器は、マシニングセンタのワーク載置テーブルを直動させる機器であってよい。

【0009】

本発明の他の態様によれば、上記したセンサデバイス取り付け構造により直動機器の直動部品にブラケットを介して取り付けられたセンサデバイスと、前記センサデバイスが検出した振動に基づいて、前記直動機器の異常を判断する異常判断装置と、を有する直動機器異常判断システムが提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、直動機器の直動部品へのセンサデバイスの取り付けを簡単な構成で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は本発明の実施形態に係る異常診断システムの概略図である。

【図2】図２は図１のマシニングセンタの要部斜視図である。

【図3】図３は直動機器の斜視図である。

【図4】図４は図３の直動機器を異なる方向から見た斜視図である。

【図5】図５は図４の直動機器とこれに付随する要素の概略側面図である。

【図6】図６は送電デバイスとセンサデバイスの構成を示す図である。

【図7】図７は図１の異常判断装置のブロック図である。

【図8】図８は図４の要部展開図である。

【図9】図９は図８のセンサ用ブラケットの正面図である。

【図10】図１０はセンサデバイスをセンサ用ブラケットに取り付ける構成の変形例を説明する図である。

【図11】図１１はセンサ用ブラケットの変形例を示す図である。

【図12】図１２はセンサデバイスを図１１のセンサ用ブラケットに取り付ける構成の説明する図である。

【図13】図１３（ａ）はセンサ用ブラケットの他の変形例を示す正面図であり、図１３（ｂ）はその斜視図である。

【図14】図１４は図１３のセンサ用ブラケットをナットに取り付けた状態を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。尚、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で変更及び修正等をすることが可能である。

【0013】

本発明の実施形態に係る異常診断システム（直動機器異常判断システム）１０を図１～図９に基づいて説明する。
図１は、異常診断システム１０の概略図である。本実施形態の異常診断システム１０は、マシニングセンタ２０と、異常診断装置８０とを有する。マシニングセンタ２０と異常診断装置８０は無線（例えば、無線ＬＡＮ）で通信可能に接続されているとする。異常診断装置８０は、例えば、パーソナルコンピュータである。本実施形態の異常診断システム１０では、マシニングセンタ２０の特定の直動部品（後述する）の振動を検出して、検出結果を異常判断装置８０に送信し、当該検出結果からマシニングセンタ２０の直動機器が正常であるか異常であるかを判断する。図２は、図１のマシニングセンタ２０を矢印Ａ方向から見た斜視図であり、マシニングセンタ２０のテーブル３４と、テーブル近傍の部品とを示している。

【0014】

図１のマシニングセンタ２０は、立型のマシニングセンタであり、工作機械の一例である。マシニングセンタ２０は、ベッド２２と、ベッドに立設されたコラム２４とを有する。コラム２４には、上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能な主軸頭２６が取り付けられている。主軸頭２６は第１ボールねじ（図示せず）により上下方向に移動される。主軸頭２６には工具２８が取り付けられている。工具２８は、例えば、ドリル等の回転工具である。工具２８は主軸頭２６内のスピンドルモータ（図示せず）により回転駆動される。コラム２４には、マシニングセンタ２０を制御する制御装置３０が取り付けられている。第１ボールねじは直動機器の一例である。図示しないが、第１ボールねじは、ねじ部と、これを回転駆動するモータと、ねじ部の両端を支持する軸受とを有する。図１において、コラム２４が延びる方向（垂直方向）をＺ軸方向と称し、水平方向のうち紙面に垂直な方向をＸ軸方向と称し、Ｘ軸方向と直交する水平方向をＹ軸方向と称する。
ベッド２２の上には、Ｙ軸方向に移動可能なサドル３２が設けられている。サドル３２の上には、Ｘ軸方向に移動可能なテーブル３４が設けられている。テーブル３４の上には、工具２８により機械加工されるワークＷが載置される。

【0015】

図２に示すように、ベッド２２の上部両脇には、Ｙ軸方向に延びる２本の平行なガイド部２３が固定されており、ガイド部２３の上には、Ｙ軸方向に移動可能なサドル３２が設けられている。サドル３２の下には、第２ボールねじ４０が設けられている。サドル３２は、第２ボールねじ４０によりＹ軸方向に移動される。第２ボールねじ４０は、ねじ部４１と、これを回転駆動するモータ４２と、ねじ部４１の両端を支持する軸受４３とを有する。
サドル３２の上部両脇には、Ｘ軸方向に延びる２本の平行なガイド部３３が固定されており、ガイド部３３の上には、Ｘ軸方向に移動可能なテーブル３４が設けられている。テーブル３４の下には、第３ボールねじ５０が設けられている。テーブル３４は、第３ボールねじ５０によりＸ軸方向に移動される。第３ボールねじ５０は、ねじ部５１と、これを回転駆動するモータ５２と、ねじ部５１の両端を支持する軸受５３、５３とを有する。
テーブル３４は、所定の厚さを有する矩形状を呈している。本実施形態では、テーブル３４に開口部３５が形成されている。開口部３５は、第３ボールねじ５０にブラケット５８（図８）を介してセンサデバイス６０（図８）を取り付ける際に作業者の手及び工具が入る入口となる。尚、開口部３５は必要に応じて、蓋部材（図示せず）により閉じられてよい。また、図２ではテーブル３４上のワークＷは省略している。

【0016】

第２ボールねじ４０と第３ボールねじ５０により、テーブル３４はＸ軸方向とＹ軸方向に移動でき、第１ボールねじにより工具２８（または主軸頭２６）はＺ軸方向に移動できる。第１ボールねじのモータ、第２ボールねじ４０のモータ４２及び第３ボールねじ５０のモータ５２は、ワークＷの加工プログラムに従って、制御装置３０により制御される。
第１ボールねじ、第２ボールねじ４０及び第３ボールねじ５０は、ほぼ同一の構造を有するので、以下の記載においては、第３ボールねじ５０について説明する。また、第３ボールねじ５０は、単に、「ボールねじ５０」と称する。

【0017】

図３はボールねじ５０の斜視図である。図３ではモータ５２と軸受５３、５３が省略されている。
図３に示すように、ねじ部５１には、テーブル３４を支持する支持部５４と、ナット５６と、センサ用ブラケット（以下、「ブラケット」と称する）５８と、センサデバイス６０とが設けられている。ナット５６は、直動機器であるボールねじ５０の直動部品である。ブラケット５８は、耐久性の観点から、金属製であることが好ましい。ブラケット５８は、ナット５６の直動方向（Ｘ軸方向）の端面に取り付けられている。ブラケット５８の外周曲面は、ナット５６の外周曲面とほぼ同じである。センサデバイス６０は、ブラケット５８に組み込まれるように設けられており、ナット５６の直動方向から見た場合、ナット５６の輪郭（上記した端面の外縁）から外方に出ていない。
ブラケット５８は、ボルト５９によりナット５６に固定されている。ボルト５９による固定を解除すれば、ブラケット５８はナット５６から取り外すことができるので、ブラケット５８はナット５６に着脱可能に取り付けられている。

【0018】

ねじ部５１の右端５１ａは、モータ５２に接続される部分である。ねじ部５１の右端５１ａの横の部分５１ｂは、軸受５３により支持される被軸受部である。ねじ部５１の左端５１ｂも、軸受５３により支持される被軸受部である。尚、ねじ部５１の右端５１ａは、以下の記載において第１端部と称される場合もある。センサデバイ６０はセンサユニットと称してもよいし、センサと称してもよい。

【0019】

図４は図３のボールねじ５０の左右を逆にして示した図である。図５は図４のボールネジ５０の側面図であり、図５ではモータ５２及び軸受５３（５３ａ）、５３（５３ｂ）が示されている。尚、説明の都合上、モータ５２に近い軸受５３を第１軸受５３ａと称し、モータ５２から遠い軸受５３を第２軸受５３ｂと称する。
モータ５２の出力軸５２ａは、カップリング５５を介してねじ部５１の第１端部５１ａに接続されている。第１軸受５３ａと第２軸受５３ｂの間において、ねじ部５１の両端近傍には、ねじとして機能しない不完全ねじ部５１ｃ、５１ｃが形成される。不完全ねじ部５１ｃと５１ｃの間が完全ねじ部５１ｄになる。完全ねじ部５１ｄは、ナット５８がねじ部５１の長手方向（Ｘ軸方向）に移動できる範囲を規定する部分である。完全ねじ部５１ｄの長さは、ねじ部有効長さと称されることもある。図中、Ｔ１はブラケット５８の厚さ（Ｘ軸方向の寸法）と、ナット５６のフランジ部５６ｃの厚さとの合計を示している。Ｔ１の値は、不完全ねじ部５１ｃの長さ以下であることが好ましい。

【0020】

図５に示すように、第１軸受５３ａの近傍には、送電デバイス７０と受信デバイス７２が設けられている。送電デバイス７０は、ナット５６がねじ部５１の所定の範囲（または位置）に停止している間に、センサデバイス６０に電力を送る（電力供給する）。所定の範囲は、本実施形態では、第１軸受５３ａに近い方の不完全ねじ部５１ｃの範囲である。送電デバイス７０はセンサデバイス６０とは別のデバイスであり、両者は隔てられているので、この電力供給はワイヤレス給電である。符号５４ｂは、支持部５４の天板部であり、符号５４ｄは、支持部５４の第２軸受５３ｂ側の面である。図２では、送電デバイス７０と受信デバイス７２の図示は省略している。

【0021】

受信デバイス７２は、センサデバイス６０から信号（センサデバイス６０の検出データ）を受信する。受信デバイス７２は、センサデバイス６０の正面６９ａ（図８）に向くように設置される。ナット５６がねじ部５１に沿ってＸ軸方向に移動する際に、センサデバイス６０と受信デバイス７２の間には、何も存在しない。従って、センサデバイス６０から受信デバイス７２に信号を送る際に、信号伝搬（電波送信）の障害になる物は無い。受信デバイス７２は、センサデバイス６０から受け取った信号を異常判断装置８０に送信する。

【0022】

図６は送電デバイス７０とセンサデバイス６０の構成を示す図である。
送電デバイス７０は、送電コイル７１を有しており、送電コイル７１からセンサデバイス６０に送電を行う。
センサデバイス６０は、筐体６９と、筐体６９内に設けられた電源基板６１及び制御基板６５を有する。筐体６９は直方体の部材である（図１０参照）。筐体６９の材質は、電波の減衰を抑えるために、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）等の樹脂であることが好ましい。尚、筐体６９の材質は、金属でもよいが、金属製にする場合には、電波を通すために電波通過孔（例えば、樹脂製）を筐体６９に設ける。
電源基板６１は、受電コイル６２とＤＣＤＣコンバータ６３とを実装している。制御基板６５は、加速度センサ６６と、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）６７と、無線モジュール６８とを実装している。マイコンは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ等を備える。尚、図６では電源基板６１と制御基板６５は分離して描かれているが、１つの基板に統合してもよい。

【0023】

受電コイル６２は、送電コイル７１からの電力を受け取り、当該電力を蓄積する。受電コイル６２は電力を蓄積するので、蓄電池として機能する。電力を蓄積した受電コイル６２は、ＤＣＤＣコンバータ６３に当該電力（直流）を入力する。ＤＣＤＣＤＣコンバータ６３は、入力された直流電力を所定の電圧に変換して、制御基板６５用のＤＣ電源を生成する。そして、ＤＣＤＣコンバータ６３は、ＤＣ電源を制御基板６５に供給する。制御基板６５に設けられた加速度センサ６６、マイコン６７及び無線モジュール６８は、ＤＣ電源を使用して動作する。

【0024】

本実施形態のセンサデバイス６０は、ボールねじ５０のナット５６の振動を検出するデバイスである。つまり、加速度センサ６６が、ナット５６の動きの加速度を振動として検出することにより、センサデバイス６０がナット５６の振動を検出する。ナット５６の振動を検出（診断）する際、例えば、ナット５６を図５の位置イ（つまり、完全ねじ部５１の一端）から位置ロに向かって移動させて（加速）、所定時間が経過したならば（定速）、ナット５６を停止する（減速、停止）。ナット５６の加速、定速、減速、停止の流れを状態診断用動作パターンと称する。加速度センサ６６は、ナット５６が移動している間のナット５６の振動を検出・計測する。図５のイの位置は、状態診断用動作パターンの原点である。状態診断用動作パターンは、振動検出のアプリケーションに応じて設定される。尚、状態診断用動作パターンの原点は、システム１０のユーザが入力してもよいし、予めマイコン６７に入力・設定しておいてもよい。同様に、ナット５６の振動を検出する「所定時間」も、システム１０のユーザが入力してもよいし、予めマイコン６７に設定しておいてもよい。また、所定時間経過した時点でナット５６を停止せずに、ナット５６は移動させたままで、ナット５６の振動検出だけを停止してもよい。状態診断用動作パターンの原点は位置イに限定されず、位置イから位置ロの間の位置であればよい。

【0025】

加速度センサ６６により検出されたナット５６の加速度検出値（振動データ）は、マイコン６７に入力され、マイコン６７のメモリに記憶される。無線モジュール（送信部）６８は、マイコン６７のＣＰＵの制御の下で、マイコン６７のメモリに記憶された振動データ（送信データ）を受信デバイス７２に無線送信する。受信デバイス７２は、振動データを異常判断装置８０に送信する。

【0026】

異常判断装置８０は、受信デバイス７２から振動データを受信すると、当該振動データに基づいて、ボールねじ５０のナット５６の振動が正常であるか異常であるかを判定する。例えば、加速度センサ６６は、毎日定時に同じ状態診断用動作パターンでナット５６の振動を計測（検出）し、当該計測データを受信デバイス７２を介して異常判断装置８０に送信する。従って、異常判断装置８０は、ナット５６の振動データ（振動曲線）を複数蓄積することができる。そして、異常判断装置８０は、例えば、ナット５６の平均な振動曲線（基準曲線）から乖離した振動曲線があれば、当該振動曲線を異常な振動であると判断できる。つまり、異常判断装置８０は、異常な振動曲線を見つけることにより、ナット５６の振動が異常であると判断することができる。尚、ナット５６の振動が異常であるか否の判断は、異常判断装置８０の表示部８４（図７）に表示されたナット５６の振動曲線を、異常判断装置８０のユーザが見て行ってもよい。
図７は、異常判断装置８０の構成を示すブロック図である。異常判断装置８０は、入力部８１、制御部８２、記憶部８３、表示部８４、無線通信部８５及びバス８６を有する。
入力部８１は、ボタン、スイッチ、マウス、タッチパネル等からなり、ユーザは入力部８１を介して各種入力等を行う（例えば、状態診断用動作パターンの原点や異常判断に用いる所定時間、基準値、閾値等を入力する）。ユーザは、異常判断装置８０を操作する際に、入力部８１を使用する。入力部８１は、操作部と称することもできる。

【0027】

制御部８２は、１つまたは複数のＣＰＵやＭＰＵにより構成され、異常判断装置８０の各部８１及び８３～８５の動作を制御する。制御部８２は、センサデバイス６０（受信デバイス７２）から受信した信号（振動データ、振動曲線）を処理して、異常判断を行う（異常判断処理を実行する）。例えば、制御部８２は、受信した振動データを基準値（基準曲線）と比較して、基準値との差の大きさに基づいて異常判断を行う（例えば、基準値との差が閾値を超えた場合に異常であると判断する）。制御部８２は、記憶部８３に記憶される制御プログラムを実行することにより異常判断装置８０を制御したり、ボールねじ５０の異常判断処理を実行する。ＭＰＵはＭｉｒｃｏｐｒｏｓｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔの略である。

【0028】

記憶部８３は、ＨＤＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＩＣメモリカード等により構成され、制御部８２が実行する制御プログラムや制御部８２が使用する基準値等の各種情報を記憶する。記憶部８３はセンサデバイス６０から受信した振動データを記憶することができる。ＨＤＤはＨａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅの略である。ＲＯＭはＲｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略である。ＲＡＭはＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略である。ＩＣはＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略である。

【0029】

表示部８４は、液晶ディスプレイなどからなり、各種データ、数値、文字および画像等の表示を行う。表示部８４は、センサデバイス６０から受信した振動データ（振動曲線）を、基準値（基準曲線）と共に表示することができる。また、表示部８４は、制御部８２による異常診断（異常判断）の結果を表示することができる。制御部８２がボールねじ５０は異常であると判断した場合、表示部８４は、例えば、アラートメッセージを表示する。尚、表示部８４はスピーカ等の音声出力部を備えてもよい。制御部８２がボールねじ５０は異常であると判断した場合、音声出力部は、例えば、アラート音を出力する。
無線通信部８５は、受信デバイス７２との無線通信を行う。より詳しくは、無線通信部８５は、加速度センサ６６が検出した振動のデータを受信デバイス７２を介して受信する。バス８６は、各部（８１～８５）を接続している。
このようにして、本実施形態のシステム１０によれば、マシニングセンタ２０のテーブル３４をＸ軸方向に動作させる際のボールねじ５０の状態を監視することができる。

【0030】

図８は図４のボールねじ５０の要部展開図である。４本のボルト５９（５９ａ、５９ａ、５９ｂ、５９ｂ）のうち、上の２本のボルト５９ａは、ブラケット５８及びナット５６を通過して支持部５４の雌ネジ５４ａ部に螺合される。ブラケット５８には、２本のボルト５９ａが通過する２つの孔５８ａが形成されている。また、ナット５６にも、２つの孔５８ａに対応する位置に２つの孔５６ａが形成されている。同様に、４本のボルト５９のうち、下の２本のボルト５９ｂは、ブラケット５８の孔５８ｂとナット５６の孔５６ｂを通過して、支持部５４の雌ネジ部５４ｅに螺合される。ボルト５９を締める作業は、図２のテーブル３４の開口部３５から作業者が手を入れて行う。支持部５４は天板部５４ｂと、天板部５４ｂの下に位置する本体部５４ｃとからなる。本体部５４ｃはＣ字を右に９０度回転したような形状（あるいは、逆Ｕ字形状）をしており、その底部は開放されている。ナット５６はフランジ部５６ｃと、フランジ部５６ｃからねじ部５１の長手方向に延びる本体部５６ｄとからなる。本体部５６ｄの内部には、ボールねじ５０のボール（図示せず）が収容されている。本体部５６ｄは円筒形状を有しており、支持部５４の本体部５４ｃに形成されている円筒形穴に嵌合する。ナット５６のフランジ部５６ｃには、周方向に６つの孔が形成されている。６つの孔のうちの、上の２つが孔５６ａであり、中段の２つが孔５６ｂである。孔５６ａ、５６ｂ、５８ａ、５８ｂは通し孔である。符号５６ｆは、ナット５６がセンサ用ブラケット５８と接触する面を指している。

【0031】

ブラケット５８の中央上部には凹部５８ｃが形成されており、センサデバイス６０は凹部５８ｃに収容される。ブラケット５８は凹部５８ｃにセンサデバイス６０を収容するので、センサデバイス用ハウジングと称してもよい。本実施形態では、センサデバイス６０の筐体６９の少なくとも１つの面（面６９ａの反対側の面）が接着剤で凹部５８ｃに固定される。センサデバイス６０をブラケット５８に固定することにより、センサデバイス６０はブラケット５８に一体化される。センサデバイス６０がブラケット５８に一体化されると、ナット５６からブラケット５８を介して加速度センサ６６に伝達される振動に対するノイズが小さくなり、振動減衰も小さくなるので、センサデバイス６０は、ナット５６の振動をより正確に検出することができる。

【0032】

センサデバイス６０がブラケット５８の凹部５８ｃに収容された状態において、センサデバイス６０の筐体６９のＸ軸方向の面６９ａがＸ軸方向に露出するようになっている。図５から分かるように、面６９ａと受信デバイス７２の間には障害物等がない。この構造により、センサデバイス６０から受信デバイス７２へ送られる電波の経路が確保されることになる。つまり、センサデバイス６０の面６９ａは、電波経路を確保できる方向に向けられている。図８の符号Ｔ２はセンサデバイス６０の厚さ（Ｘ軸方向の寸法）である。

【0033】

センサデバイス６０がブラケット５８の凹部５８ｃに収容・固定された状態で、センサデバイス６０をＸ軸方向から見た場合、センサデバイス６０は、ナット５６のフランジ部５６ｃの外縁から外方に出ていない。Ｘ軸方向で見た場合、ブラケット５８の形状（輪郭）は、ナット５６の形状（輪郭）に応じた形状である。より詳しくは、Ｘ軸方向で見た場合、ブラケット５８の輪郭は、ナット５６のフランジ部５６ｃの輪郭とほぼ同じである。従って、本実施形態では、センサデバイス６０がブラケット５８の凹部５８ｃに収容・固定された状態で、センサデバイス６０をＸ軸方向から見た場合、センサデバイス６０は、ブラケット５８の輪郭（外縁）から外方に出ていない。尚、ブラケット５８の凹部５８ｃに収容されたセンサデバイス６０をＸ軸方向から見た場合、センサデバイス６０がブラケット５８の輪郭から外方に出ないような構成にすることが望ましいが、ボールねじ５０の動作を妨げなければ、センサデバイス６０の形状、ブラケット５８の形状及び凹部５８ｃの形状は、任意の形状でよい。

【0034】

図９はブラケット５８を第１軸受５３ａからＸ軸方向に沿って見た図である。ブラケット５８は、Ｃ字を右に９０度回転したような形状（逆Ｕ字形状）をしており、その底部中央は開放されている。ブラケット５８のＣ字曲線は、図４及び図８から分かるように、ナット５６のフランジ部５６ｃの外周面にほぼ沿った曲線である。
ブラケット５８の中央部にはＸ軸方向に窪む凹部５８ｃが形成されている。凹部５８ｃは、センサデバイス６０設置用溝と称してもよい。センサデバイス６０の幅Ｌ１（図１０）と凹部５８ｃの幅Ｌ２はほぼ等しい。センサデバイス６０の幅Ｌ１はセンサデバイス６０の筐体６９のＹ軸方向の寸法である。

【0035】

凹部５８ｃの両側には肉厚部５８ｄ、５８ｄが形成されている。肉厚部５８ｄ、５８ｄの間の部分を薄肉部５８ｅと称する。薄肉部５８ｅ及び凹部５８ｃの下の空間３８は、ブラケット５８がボールねじ５０のねじ部５１に係合する部位である。ブラケット５８は逆Ｕ字形状を呈しているので、ボールねじ５０に後付けすることができる。ブラケット５８をボールねじ５０に取り付ける際、センサデバイス６０を予めブラケット５８に固定し、その後、ブラケット５８をボールねじ５０に取り付けてもよいし、ブラケット５８をボールねじ５０に取り付けた後にセンサデバイス６０をブラケット５８に取り付けてもよい。
図４及び図５から分かるように、センサデバイス６０をブラケット５８の凹部５８ｃに取り付けた状態において、センサデバイス６０はＸ軸方向においてブラケット５８の肉厚部５８ｄから突出しない。つまり、センサデバイス６０の厚さＴ２は凹部５８ｃの深さ（Ｘ軸方向の寸法）以下である。センサデバイス６０がＸ軸方向においてブラケット５８から突出しないので、ボールねじ５０及びボールねじ５０近傍の部品等の設計を変更しなくても、センサデバイス６０とブラケット５８をボールねじ５０に取り付けることができる。センサデバイス６０はブラケット５８の薄肉部５８ｅに設置されるので、肉厚部５８ｄに設置する場合と比較して、ナット５６により近い位置に設けられることになり、ナット５６からの振動をより正確に検出することができる。

【0036】

ブラケット５８の厚さＴ３（図１０）は、好ましくは、不完全ねじ部５１ｃの長さ（例えば、１０ｍｍ～２０ｍｍ程度）以下にする。ブラケット５８の厚さＴ３を不完全ねじ部５１ｃの長さ以下にすれば、ナット５６の可動範囲を減ずることがないからである。不完全ねじ部５１ｃの上部及び下部は、設計上デッドスペースとなる空間であるので、当該デッドスペースにブラケット５８（つまり、センサデバイス６０）を位置させることができる。

【0037】

尚、図８ではセンサデバイス６０はブラケット５８の凹部５８ｃに接着剤で固定されているとしたが、センサデバイス６０の取り付け方はこれに限定されない。例えば、図１０（ａ）に示すように、センサデバイス６０の筐体６９に２つの孔６９ｂを形成し、孔６９ｂに対応する雌ネジ孔５８ｆを、ブラケット５８の薄肉部５８ｅに形成し、センサデバイス６０をボルト５７によりブラケット５８に固定してもよい。
さらに、図１０（ｂ）に示すように、ブラケット５８の凹部５８ｃと、センサデバイス６０の筐体６９との間に樹脂６４を設けてもよい。つまり、図１０（ｂ）では、ボルト５７と樹脂６４により、センサデバイス６０をブラケット５８に固定する。樹脂６４は、筐体６９が凹部５８ｃと接触する３つの面に設けられる。筐体６９と凹部５８ｃが接触する面の全てに樹脂６４が設けられるので、センサデバイス６０とブラケット５８の一体化が強化される。樹脂６４は接着剤として機能する。

【0038】

図１１はセンサ用ブラケットの変形例を示す図である。図１１のブラケット９０は、図９のブラケット５８と同様に、全体的には、Ｃ字を右に９０度回転したような形状をしており、その底部中央は開放されているが、ブラケット５８と比較すると、薄肉部５８ｅが無く（つまり凹部５８ｃが無く）、また、上部が水平に削られている。図１１の破線９１は、Ｘ軸方向で見た場合のナット５６の輪郭（フランジ部５６ｃの外周）を示している。センサデバイス６０は、ブラケット９０の上部水平面９０ａに取り付けられる（例えば、接着剤により固定される）。図１１において、図９と共通する部位には、同じ参照符号を付けている。

【0039】

図１１では、センサデバイス６０がブラケット９０の上部水平面９０ａに接着剤により固定されるとしたが、センサデバイス６０の固定方法はこれに限定されない。図１２は、センサデバイス６０を図１１のブラケット９０に取り付ける他の方法の説明する図である。図１２は図１０に対応する図である。
図１２（ａ）に示すように、センサデバイス６０の筐体６９に孔６９ｂを形成し、ブラケット９０の上部水平面９０ａに雌ネジ孔９０ｂを形成し、センサデバイス６０をボルト５７によりブラケット９０の上部水平面９０ａに固定してもよい。センサデバイス６０を上部水平面９０ａに設置した場合、Ｘ軸方向から見て、センサデバイス６０の筐体６９がナット５６の輪郭９１を超えないようにする。
さらに、図１２（ｂ）に示すように、ブラケット９０の上部水平面９０ａと、センサデバイス６０の筐体６９との間に樹脂６４を設けてもよい。樹脂６４は接着剤として機能する。つまり、図１２（ｂ）では、ボルト５７と樹脂６４により、センサデバイス６０をブラケット９０に固定する。

【0040】

図１３（ａ）は、図９に示したセンサ用ブラケット５８の変形例（センサ用ブラケット１５８）を示す正面図であり、図１３（ｂ）はその斜視図である。図１４はセンサ用ブラケット１５８をナット５６に取り付けた状態を示す正面図である。図１３及び図１４に示すように、センサ用ブラケット１５８は、センサ用ブラケット１５８の後に位置するナット５６の孔５６ｂ、５６ｂが見えるように、下部を削除している。符号５８ｈは、センサ用ブラケット１５８の下面を指している。センサ用ブラケット１５８を図１３のような構造にすることで、ボルト５９ｂはセンサ用ブラケット１５８を通過すること無く、ナット５６を支持部５４に締結することができる。その結果、例えば、センサデバイス６０やブラケット１５８が破損して交換が必要になった場合、ナット５６と支持部５４の締結は維持したまま当該交換を行うことができる。センサ用ブラケット１５８の下面５８ｈの曲面５８ｈ１は、ボルト５９ｂの頭部を逃がすための曲面である。

【0041】

図９～図１４に示したように、センサデバイス６０の形状（すなわち、筐体６９の形状）を変更せずに、ブラケット５８、９０の形状を変更することにより、センサデバイス６０の設置位置を変えることができる。また、図示したボールねじ５０の形状とは異なる形状のボールねじにセンサデバイス６０を取り付ける場合にも、センサデバイス６０の形状は変えることなく、ブラケット５８、９０の形状を変えることにより対応することができる。

【0042】

＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、ブラケット５８を介してセンサデバイス６０をボールねじ５０のナット５６に取り付けるので、ボールねじ５０のナット５６へのセンサデバイス６０の取り付けを簡単な構成で行うことができる。本実施形態でナット５６へ施す加工は、孔５６ａ、５６ｂを形成する加工だけである。よって、ナット５６に大きな加工を必要としない。
また、本実施形態では、センサデバイス６０と受信デバイス７２の間に他の部品や部材が存在しないので、センサデバイス６０から受信デバイス７２への無線（電波）の送信に悪影響を生じさせる物体はない。特許文献１のようにセンサユニットをナットの凹部（取付穴）に設けると、センサユニット近傍の部品や部材が無線モジュールからの電波送信に悪影響を及ぼす可能性がある。
センサデバイス６０はブラケット５８を介してナット５６に取り付けられているので、加速度センサ６６は振動源であるナット５６に近い位置に設置されている。従って、加速度センサ６６はナット５６の振動（加速度）を正確に検出することができる。例えば、センサデバイス６０を支持部５４に取り付ける場合と比較すると、本実施形態ではナット５６から加速度センサ６６までの距離を短くすることができるので加速度センサ６６の検出精度（ＳＮ比）を高くすることができる。

【0043】

図１０（ａ）の構造を採用すると、センサデバイス６０を交換する場合、センサデバイス６０の取り付けねじ５７を外して、センサデバイス６０をねじ部５１の長手方向に引き出すだけでよいので、交換作業がし易い。センサデバイス６０の交換作業は、不完全ねじ部５１ｄの周囲空間を使用して行うので、センサデバイス６０の交換作業のための空間を確保するために、ボールねじ５０等の設計を変更する必要はない。

【0044】

センサデバイス６０の筐体６９は、ブラケット５８に取り付けられる（ブラケット５８を介してナット５６に取り付けられる）ので、ナット５６のサイズや形状が変わっても、ブラケット５８を変えることにより、同じ筐体６９を使用することができる。つまり、筐体６９は、ナット５６に直接取り付けられるのではないので、ナット５６が変わっても、同一の筐体６９を採用できる。ナットが変わった場合は、センサデバイス６０の筐体６９は変えずに、ブラケット５８の形状（孔の位置や大きさを含む）を変える。ブラケット５８の形状を変えることにより、様々な形状・サイズのボールねじに、同一形状のセンサデバイス６０を取り付けることができる。

【0045】

センサデバイス６０の筐体６９は制御基板６５の近傍に位置する部材なので、センサデバイス６０の無線電波特性に影響を及ぼす部材である。筐体６９のサイズや形状を変更すると、制御基板６５の無線電波特性も変わってしまう可能性がある。よって、同一の筐体６９を使用することにより、センサデバイス６０の無線電波特性を維持することができる。もしセンサデバイス６０をナットに直接固定しようとすると、ナットの種類に応じてセンサデバイス６０の筐体６９の形状を変更する（設計変更する）ことになる。ナットの種類毎に筐体６９の設計変更をするのは、非効率である。また、ナットの設計変更によりナットを削る等の加工をすると、ナットの耐久性が下がる可能性がある。本実施形態では、そのような可能性は生じない。

【0046】

また、各国の法制度によっては、センサデバイス６０の内部回路（電源基板６１、制御基板６５）が同一でも筐体６９の形状が異なると、新たに電波認証を取得する必要がある場合がある。本実施形態のようにセンサデバイス６０の筐体６９の形状を変えないとすれば、電波認証は一度取得するだけでよいことになる。

【0047】

図１０（ｂ）及び図１２（ｂ）の構造では、樹脂６４は、筐体６９と凹部５８ｃが接触する面の全てに設けられるので、センサデバイス６０とブラケット５８は隙間なく一体化され、センサデバイス６０へ伝達されるナット５６の振動の減衰が抑制することができる。尚、樹脂６４は他の材質の接着剤または緩衝材に置換してもよい。

【0048】

上記した実施形態では、マシニングセンタ２０と異常判断装置８０は無線で接続されるとしたが、有線で接続されてもよい。また、ブラケット５８、９０をボールねじ５０から取り外す場合（交換する場合）には、ブラケット５８、９０とセンサデバイス６０とを一体で取り外してよい。
ブラケット５８及びセンサデバイス６０をボールねじ５０（ねじ部５１）に取り付ける順序は、例えば、ブラケット５８をねじ部５１に取り付けた後にセンサデバイス６０をブラケット５８に取り付けてもよいし、センサデバイス６０をブラケット５８に取り付けた後にブラケット５８をねじ部５１に取り付けてもよい。後者の場合、センサデバイス６０とブラケット５８を一体化したものをねじ部５１に取り付けることになる。つまり、センサデバイス６０とブラケット５８が一体になっているものをねじ部５１に取り付けることは、本発明の技術的範囲に含まれる。

【0049】

上記した実施形態では、マシニングセンタ２０のテーブル３４をＸ軸方向に動作させる際のボールねじ５０の状態監視（異常判断）について説明をしたが、テーブル３４をＹ軸方向に動作させる際の第２ボールねじ４０の状態監視や主軸頭２６をＺ軸方向に動作させる際のボールねじの状態監視も、上記した実施形態と同様な手法で行うことができる。

【0050】

上記した実施形態では、受信デバイス７２は、センサデバイス６０の正面６９ａに面するように設置されるとしたが、受信デバイス７２の設置位置はこれに限定されない。センサデバイス６０からの信号を受信できる位置に設置されるのであれば、センサデバイス６０の正面６９ａに対向しなくてもよい。
上記した実施形態では、異常判断装置８０はマシニングセンタ２０とは別の装置であり、異常判断装置８０は、センサデバイス６０の振動データを受信デバイス７２経由で受信したが、異常判断装置８０はマシニングセンタ２０の制御装置３０に組み込んでもよい。この場合、受信デバイス７２は制御装置３０に有線または無線で接続され、センサデバイス６０の振動データは、受信デバイス７２から制御装置３０に送信される。

【0051】

センサデバイス６０（つまり、ブラケット５８）の取り付け位置は、図５の構成では、支持部５４の左側であるが、支持部５４の右側においてもブラケット５８の取り付けスペースが確保できるならば、ブラケット５８を支持部５４の右側（例えば、面５４ｄ）に取り付けてもよい。
上記した実施形態では、ブラケット５８、９０の形状は逆Ｕ字形状としたが、Ｏ字状でもよい（ドーナツ型）。この場合、ブラケット５８、９０の中央には孔が形成されるので、当該孔にネジ部５１が通ることになる。
ブラケット５８、９０のサイズ及び形状、凹部５８ｃの形状及び位置、孔５８ａ、５８ｂの形状、数及び位置等は、ナット５６の形状に合わせて適宜変更してよい。また、孔５８ａ、５８ｂは、座繰り孔でもよい。
上記した実施形態では、送電デバイス７０からセンサデバイス６０への給電はワイヤレス給電により行ったが、給電の方法はこれに限定されない。例えば、センサデバイス６０は筐体６９内にバッテリ（例：ボタン電池）を備えてもよい。この場合、送電デバイス７０は省略してよい。あるいは、センサデバイス６０は自己発電（例：振動発電）により制御基板６５に給電してもよい。この場合も、送電デバイス７０を省略してよい。

【符号の説明】

【0052】

１０…異常診断システム（異常判断システム）
２０…マシニングセンタ
３０…制御装置
４０…第２ボールねじ
５０…第３ボールねじ
５１…ねじ部
５２…モータ
５４…支持部
５６…ナット
５８…ブラケット
６０…センサデバイス
６４…樹脂
６６…加速度センサ
８０…異常判断装置
９０…ブラケット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】