JP2007333195A - Ball screw device and monitoring device therefor - Google Patents
Ball screw device and monitoring device therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007333195A JP2007333195A JP2006169267A JP2006169267A JP2007333195A JP 2007333195 A JP2007333195 A JP 2007333195A JP 2006169267 A JP2006169267 A JP 2006169267A JP 2006169267 A JP2006169267 A JP 2006169267A JP 2007333195 A JP2007333195 A JP 2007333195A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- raceway groove
- nut
- shaft
- ball screw
- displacement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、工作機械や産業機械、半導体製造装置、精密機械等の機械装置の移動台の駆動に用いるボールねじ装置およびそのモニタ装置に関する。 The present invention relates to a ball screw device used for driving a moving table of a machine device such as a machine tool, an industrial machine, a semiconductor manufacturing device, or a precision machine, and a monitor device thereof.
従来のボールねじ装置は、ねじ軸の外周面に螺旋状に形成した軸軌道溝と、ナットの内周面に形成した軸軌道溝に対向するナット軌道溝とを複数のボールを介して螺合させ、対向配置されたナット軌道溝と軸軌道溝とにより形成される負荷路を転動するボールによりナットに加えられた荷重を支持し、ナットに設けたボール戻し路によりボールを循環させながらねじ軸の回転運動をナットの直線運動に変換している（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、上述した従来の技術においては、ナットに過大荷重や偏荷重が加わっていることに気付かずに使用すると、軸軌道溝やナット軌道溝に剥離や磨耗等による損傷が生じ、ボールねじ装置の寿命を低下させる場合があるという問題がある。
また、ボールねじ装置が損傷したことに気付かずに使用し続けると、ボールねじ装置を用いた機械装置の他の部位にもダメージを与え、機械装置の保守に多大な時間を要するという問題がある。
However, in the above-described conventional technology, if the nut is used without noticing that an excessive load or an offset load is applied, the shaft raceway groove or the nut raceway groove may be damaged due to peeling or wear, and the ball screw device There is a problem that the life may be reduced.
Further, if the ball screw device is used without being noticed that the ball screw device is damaged, other parts of the machine device using the ball screw device may be damaged, and a long time is required for maintenance of the machine device. .
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ボールねじ装置に過大荷重や偏荷重が加わったことや、軸軌道溝に剥離や磨耗等による損傷が生じたことを検出する手段を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and detects that an excessive load or an offset load has been applied to the ball screw device or that a shaft raceway groove has been damaged due to peeling or wear. It aims to provide a means.
本発明は、上記課題を解決するために、外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを螺合させる複数のボールとを備えたボールねじ装置において、前記ナットに、非接触型の変位検出手段を設け、該変位検出手段により、前記軸軌道溝の転動体転動面の変位を検出することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a screw shaft in which a spiral shaft raceway groove is formed on an outer peripheral surface, a nut in which a nut raceway groove facing the shaft raceway groove is formed on an inner peripheral surface, and the shaft In the ball screw device including a plurality of balls for screwing the raceway groove and the nut raceway groove, the nut is provided with a non-contact type displacement detection means, and the displacement detection means provides a rolling element for the shaft raceway groove. The displacement of the rolling surface is detected.
これにより、本発明は、ボールねじ装置に過大荷重や偏荷重が加わったときのねじ軸の過大な変形や、軸軌道溝に生じた剥離や磨耗等を容易に検出することができるという効果が得られる。 As a result, the present invention has an effect that it is possible to easily detect excessive deformation of the screw shaft when the ball screw device is subjected to excessive load or uneven load, and peeling or wear occurring in the shaft raceway groove. can get.
以下に、図面を参照して本発明によるボールねじ装置の実施例について説明する。 Embodiments of a ball screw device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は実施例１のボールねじ装置の設置状態の上面を示す説明図、図２は実施例１のボールねじ装置の断面を示す説明図、図３は実施例１のセンサ保持体の断面を示す説明図、図４は図３のＡ方向から見た矢視図を示す説明図、図５は実施例１のセンサの測定位置を示す説明図、図６は実施例１のセンサの取付位置を示す説明図である。
なお、図６は図３のＢ方向から見たセンサの取付位置を、展開図として示したものである。
FIG. 1 is an explanatory view showing an upper surface of the ball screw device according to the first embodiment, FIG. 2 is an explanatory view showing a cross section of the ball screw device of the first embodiment, and FIG. 3 is a cross section of the sensor holder of the first embodiment. 4 is an explanatory view showing an arrow view seen from the direction A in FIG. 3, FIG. 5 is an explanatory view showing a measurement position of the sensor of the first embodiment, and FIG. 6 is an attachment position of the sensor of the first embodiment. It is explanatory drawing which shows.
FIG. 6 shows the sensor mounting position as seen from the direction B of FIG. 3 as a development view.
図１、図２において、１はボールねじ装置である。
２はボールねじ装置１のねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作され、両端部に同軸に取付部３が設けられた長尺の段付軸状部材であって、その大径部の外周面には半円より小さい円弧状断面形状の軸軌道溝４が所定のリードで螺旋状に形成されている。
取付部３は、図１に示すようにねじ軸２の両端部を回転支持するため支持軸受５の内輪が嵌合する部位である。
1 and 2, reference numeral 1 denotes a ball screw device.
Reference numeral 2 denotes a screw shaft of the ball screw device 1, which is a long stepped shaft-like member made of a steel material such as alloy steel and provided with attachment portions 3 coaxially at both ends, and having a large diameter portion. An axial raceway groove 4 having an arcuate cross-sectional shape smaller than a semicircle is spirally formed on the outer peripheral surface with a predetermined lead.
As shown in FIG. 1, the attachment portion 3 is a portion into which the inner ring of the support bearing 5 is fitted in order to rotatably support both ends of the screw shaft 2.
また、一方の取付部３の端部は、カップリング６を介してねじ軸２を回転させるためのモータ等の駆動装置７に接続されている。
８はボールねじ装置１のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には軸軌道溝４と対向する半円より小さい円弧状断面形状のナット軌道溝９が軸軌道溝４と同じリードで形成されている。
One end of the mounting portion 3 is connected to a driving device 7 such as a motor for rotating the screw shaft 2 via a coupling 6.
Reference numeral 8 denotes a nut of the ball screw device 1, which is a cylindrical member made of a steel material such as alloy steel, and an inner peripheral surface of the nut having an arcuate cross-sectional shape smaller than a semicircle facing the shaft raceway groove 4. The track groove 9 is formed with the same lead as the shaft track groove 4.
１０はフランジ部であり、ナット８の外周部の一方の端部に設けられ、このフランジ部１０を用いてナット８が図示しない機械装置の移動台にボルト等で固定される。
１１はボールねじ装置１の転動体としてのボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体であって、対向配置された軸軌道溝４とナット軌道溝９とにより形成される負荷路に複数装填されてねじ軸２とナット８とを螺合させる。
A flange portion 10 is provided at one end of the outer peripheral portion of the nut 8, and the nut 8 is fixed to a moving table of a mechanical device (not shown) with a bolt or the like using the flange portion 10.
Reference numeral 11 denotes a ball as a rolling element of the ball screw device 1, which is a sphere made of a steel material such as an alloy steel, and is formed on a load path formed by the axial raceway groove 4 and the nut raceway groove 9 that are opposed to each other. A plurality of screw shafts 2 and nuts 8 are screwed together.
１２はリターンチューブであり、鋼材や樹脂材料等で製作され、ボール１１が通過できる内径を有するＵ字形に曲折した管であって、ナット８の外周面に設けられたナット軌道溝９に達する穴にその端部が嵌合してナット軌道溝９を連通する。
これにより、負荷路の両端部はリターンチューブ１２の内径として形成された連通路により連通され、ボール１１が循環する循環路が形成され、この循環路には所定の量の潤滑剤、例えばグリースと複数のボール１１が封入される。
Reference numeral 12 denotes a return tube, which is made of a steel material, a resin material, or the like and is a U-shaped tube having an inner diameter through which the ball 11 can pass, and reaches a nut raceway groove 9 provided on the outer peripheral surface of the nut 8. The end portions thereof are fitted to each other to communicate the nut raceway groove 9.
Thus, both ends of the load path are communicated by a communication path formed as the inner diameter of the return tube 12 to form a circulation path through which the ball 11 circulates. In this circulation path, a predetermined amount of lubricant, such as grease, is formed. A plurality of balls 11 are enclosed.
そして、ナット８に軸方向の荷重が加えられた状態でねじ軸２を回転させると、負荷路を転動するボール１１が、その荷重によって軸軌道溝４とナット軌道溝９とに所定の接触角θ（図５参照）で接触し、ナット８に加えられた軸方向荷重を支持しながら負荷路を転動する。
これにより、ねじ軸２の回転運動がナット８の直線運動に変換され、ナット８がねじ軸２の長手方向に沿った直線往復移動可能に支持される。
When the screw shaft 2 is rotated in a state where an axial load is applied to the nut 8, the ball 11 rolling on the load path makes a predetermined contact with the shaft raceway groove 4 and the nut raceway groove 9 by the load. The contact is made at the angle θ (see FIG. 5), and the load path rolls while supporting the axial load applied to the nut 8.
Thereby, the rotational motion of the screw shaft 2 is converted into the linear motion of the nut 8, and the nut 8 is supported so as to be capable of linear reciprocation along the longitudinal direction of the screw shaft 2.
図２、図３において、１５はセンサ保持体であり、合金鋼等の鋼材や樹脂材料で形成された円環状部材であって、そのナット８側の端面には、ナット８のフランジ部１０の反対側の端面に形成されたナット８の外周面の直径より小さく、ねじ軸２の外周面２ａの直径より大きい内径を有する嵌合穴１６に所定の公差で嵌合する嵌合部１７が形成され、センサ保持体１５のナット８の反対側の端面には、円周方向に所定のピッチ円直径、所定の角度ピッチで形成されたボルト穴１８が形成されており、ボルト穴１８に挿通する取付ボルト１９によりナット８の端部に固定される。 2 and 3, reference numeral 15 denotes a sensor holder, which is an annular member formed of a steel material such as alloy steel or a resin material, and has an end surface of the nut 8 on the end surface of the nut 8. A fitting portion 17 is formed that fits with a predetermined tolerance into a fitting hole 16 having an inner diameter smaller than the diameter of the outer peripheral surface of the nut 8 formed on the opposite end surface and larger than the diameter of the outer peripheral surface 2a of the screw shaft 2. A bolt hole 18 formed with a predetermined pitch circle diameter and a predetermined angular pitch in the circumferential direction is formed on the end surface of the sensor holding body 15 opposite to the nut 8, and is inserted into the bolt hole 18. It is fixed to the end of the nut 8 by the mounting bolt 19.
２１は変位検出手段としてのセンサであり、磁気式等の検出対象物との間の距離を計測してその変位の波形を出力する非接触型のセンサであって、その検出面２２を軸軌道溝４に対向させて軸軌道溝４の半径方向の変位を検出する機能を有しており、センサ保持体１５のボルト穴１８を避ける位置に半径方向に穿孔されたセンサ取付穴２３に取付けられている。 Reference numeral 21 denotes a sensor as a displacement detection means, which is a non-contact type sensor that measures a distance from a detection object such as a magnetic type and outputs a waveform of the displacement, and detects the detection surface 22 on the axis orbit. It has a function of detecting the radial displacement of the shaft raceway groove 4 so as to face the groove 4, and is attached to the sensor mounting hole 23 pierced in the radial direction at a position avoiding the bolt hole 18 of the sensor holder 15. ing.
本実施例のセンサ取付穴２３は、図３に示すように、１２０度等配に設けられたボルト穴１８の間に、１２０度等配に３箇所設けられている。
また、センサ２１による変位の測定位置は、図５に示すように、ボールねじ装置１の運転中にボール１１が所定の接触角θ（本実施例では４０〜５０度）で接触しながら転動するときの軸軌道溝４の転動体転動面（ボール１１の接触により軸軌道溝４に形成される接触楕円を連続させた面をいう。）の図５に破線で示す軸軌道溝４のリードに沿った中心線（転動軌跡２４という。）上に設定される。
As shown in FIG. 3, the sensor mounting holes 23 of the present embodiment are provided at three positions at 120 degrees equidistant between the bolt holes 18 provided at 120 degrees equidistant.
Further, as shown in FIG. 5, the measurement position of the displacement by the sensor 21 rolls while the ball 11 is in contact with a predetermined contact angle θ (40 to 50 degrees in this embodiment) during operation of the ball screw device 1. The rolling element rolling surface of the shaft raceway groove 4 (referred to as a surface in which contact ellipses formed in the shaft raceway groove 4 by contact with the ball 11 are continuous) of FIG. It is set on a center line (referred to as rolling locus 24) along the lead.
なお、転動軌跡２４は、ねじ軸２の正転および逆転により１条の軸軌道溝４にそのリードを挟んで２本存在し、区別を要する場合には一方を転動軌跡２４ａ、その逆転のときを転動軌跡２４ｂという。
本実施例のセンサ２１は、一方の転動軌跡２４、例えば図６に示すように転動軌跡２４ａ上にリードに沿って形成された３つのセンサ取付穴２３にそれぞれ取付けられている。
There are two rolling trajectories 24 with the lead interposed between one shaft raceway groove 4 by forward rotation and reverse rotation of the screw shaft 2, and when it is necessary to distinguish, one of them is the rolling trajectory 24a and its reverse rotation. Is referred to as a rolling locus 24b.
The sensor 21 of this embodiment is attached to one rolling locus 24, for example, three sensor attachment holes 23 formed along the lead on the rolling locus 24a as shown in FIG.
図１において、２６はパーソナルコンピュータ等のモニタ装置であり、ハードディスク等の記憶部やＬＣＤ等の表示画面を備えており、センサ２１から出力される変位の出力波形を信号線２７を介して取得する機能、取得した出力波形や警告等を表示する機能、および信号線２７を介して接続する駆動装置７の運転を制御する機能等を有している。
本実施例のモニタ装置２６へは、３箇所のセンサ２１からの出力波形がそれぞれ入力される。
In FIG. 1, reference numeral 26 denotes a monitor device such as a personal computer, which includes a storage unit such as a hard disk and a display screen such as an LCD, and obtains an output waveform of displacement output from the sensor 21 via a signal line 27. And a function for displaying the acquired output waveform, warning, and the like, a function for controlling the operation of the driving device 7 connected via the signal line 27, and the like.
Output waveforms from the three sensors 21 are input to the monitor device 26 of this embodiment.
本実施例のモニタ装置２６の記憶部には、センサ２１から出力される出力波形を取得し、これを基にボールねじ装置１の異常を判定して駆動装置７を停止させる機能を有する監視処理プログラムが格納されており、モニタ装置２６が実行する監視処理プログラムのステップにより本実施例のモニタ装置２６のハードウェアとしての各機能手段が形成される。 In the storage unit of the monitor device 26 according to the present embodiment, an output waveform output from the sensor 21 is acquired, and based on this, a monitoring process having a function of determining abnormality of the ball screw device 1 and stopping the drive device 7 is performed. A program is stored, and each functional means as hardware of the monitor device 26 of the present embodiment is formed by the steps of the monitoring processing program executed by the monitor device 26.
また、モニタ装置２６の記憶部には、正常なボールねじ装置１、つまりねじ軸２とナット８との間の振れ精度やトルク特性等が正常値であるボールねじ装置１を運転したときの３つのセンサ２１から出力される軸軌道溝４の転動軌跡２４とナット８との間の半径方向の変位の波形から求めた振幅の平均値（正常変位量という。）が予め格納される他、正常でないボールねじ装置１を運転したときの出力波形から求めた振幅の平均値と正常変位量との差に基づいて定められたボールねじ装置１の異常を判定するための判定規格値が予め格納されている。 Further, in the storage unit of the monitor device 26, 3 is obtained when the normal ball screw device 1, that is, the ball screw device 1 in which the deflection accuracy between the screw shaft 2 and the nut 8, torque characteristics, and the like are normal values is operated. In addition to storing in advance an average value of amplitude (referred to as a normal displacement amount) obtained from the radial displacement waveform between the rolling locus 24 of the shaft raceway groove 4 and the nut 8 output from the two sensors 21; A determination standard value for determining an abnormality of the ball screw device 1 determined based on the difference between the average value of the amplitude obtained from the output waveform when the ball screw device 1 is operated in an abnormal state and the normal displacement is stored in advance. Has been.
本実施例のモニタ装置２６による監視処理は、以下のように行われる。
ボールねじ装置１を機械装置に組み込んだときは、その試運転時に、モニタ装置２６は監視処理プログラムにより３箇所のセンサ２１からの出力波形をそれぞれ取得し、取得した出力波形からそれぞれの波形の振幅を求め、これら３つの振幅を平均して運転時変位量を算出する。
The monitoring process by the monitor device 26 of the present embodiment is performed as follows.
When the ball screw device 1 is incorporated in a mechanical device, the monitor device 26 acquires the output waveforms from the three sensors 21 by the monitoring processing program during the trial operation, and calculates the amplitude of each waveform from the acquired output waveforms. The driving displacement is calculated by averaging these three amplitudes.
運転時変位量を算出したモニタ装置２６は、記憶部に格納されている正常変位量と判定規格値とを読出し、運転時変位量が、正常変位量に判定規格値を加えた加算値以下の場合は、ボールねじ装置１の組立精度や取付精度等が正常であることを判定してその旨を表示画面に表示する。
運転時変位量が、前記の加算値より大きい場合は、ボールねじ装置１の組立精度や取付精度等が正常ではないことを判定してその警告等を表示画面に表示する。
The monitor device 26 that has calculated the displacement amount during operation reads the normal displacement amount and the determination standard value stored in the storage unit, and the displacement amount during operation is equal to or less than the addition value obtained by adding the determination standard value to the normal displacement amount. In this case, it is determined that the assembly accuracy, the mounting accuracy, etc. of the ball screw device 1 are normal, and that effect is displayed on the display screen.
If the displacement amount during operation is larger than the above added value, it is determined that the assembly accuracy or mounting accuracy of the ball screw device 1 is not normal, and a warning or the like is displayed on the display screen.
上記の試運転の結果、正常と判定されたボールねじ装置１の運転が開始されると、モニタ装置２６は監視処理プログラムにより３箇所のセンサ２１からの出力波形を取得し、上記の運転時変位量と、正常変位量と判定規格値の加算値とを比較しながらボールねじ装置１の運転状態を監視し、運転時変位量が、正常変位量と判定規格値の加算値より大きいことを認識したときに、ボールねじ装置１の異常を判定し、駆動装置７へ停止指令を送出して駆動装置７を停止させると共に、その旨を表示画面に表示する。 When the operation of the ball screw device 1 determined to be normal as a result of the trial operation is started, the monitor device 26 acquires output waveforms from the three sensors 21 by the monitoring processing program, and the displacement amount during operation is obtained. The operation state of the ball screw device 1 is monitored while comparing the normal displacement amount with the addition value of the determination standard value, and it is recognized that the displacement amount during operation is larger than the addition value of the normal displacement amount and the determination standard value. Sometimes, the abnormality of the ball screw device 1 is determined, a stop command is sent to the drive device 7 to stop the drive device 7, and this is displayed on the display screen.
運転時変位量が、前記の加算値以下のときは、上記の監視を継続する。この場合に取得した出力波形を表示画面に表示しながら監視を継続するようにしてもよい。
このように、本実施例のセンサ２７は、ボールねじ装置１の運転中に軸軌道溝４の転動軌跡２４の半径方向の変位を検出するので、ボールねじ装置１に過大荷重や偏荷重が加わったときのねじ軸の過大な変形のみならず、軸軌道溝４に生じた剥離や磨耗等をも、出力波形の振幅による変位量により容易に検出することができると共に、出力波形をモニタ装置２６に入力してボールねじ装置１の異常を自動的に判定して停止させることが可能になる。
When the displacement amount during operation is equal to or less than the addition value, the above monitoring is continued. In this case, monitoring may be continued while displaying the acquired output waveform on the display screen.
As described above, the sensor 27 of the present embodiment detects the radial displacement of the rolling locus 24 of the shaft raceway groove 4 during the operation of the ball screw device 1, so that an excessive load or an uneven load is applied to the ball screw device 1. Not only excessive deformation of the screw shaft when applied, but also peeling and wear occurring in the shaft raceway groove 4 can be easily detected by the displacement amount due to the amplitude of the output waveform, and the output waveform is monitored. 26, the abnormality of the ball screw device 1 can be automatically determined and stopped.
これにより、ボールねじ装置１を用いた機械装置の他の部位への影響を未然に防止することができると共に、機械装置の保守時間の短縮を図ることが可能になる。
なお、本実施例では、センサ２１をリードに沿って３箇所に配置するとして説明したが、センサ２１を転動軌跡２４上に１箇所以上設置すればよく、その数はいくつであってもよい。
Thereby, it is possible to prevent the mechanical device using the ball screw device 1 from being affected by other parts, and to shorten the maintenance time of the mechanical device.
In the present embodiment, the sensor 21 is described as being arranged at three locations along the lead. However, one or more sensors 21 may be installed on the rolling locus 24, and the number thereof may be any number. .
また、本実施例では、センサ２１を転動軌跡２４上に設置するとして説明したが、センサ２１の設置位置は、転動体転動面の範囲であればどこでもよく、必ずしも転動軌跡２４に一致させる必要はない。
更に、本実施例では、ナット８に加えられる軸方向荷重が主に一方向のみの場合を想定してセンサ２１を一方の転動軌跡２４ａ上に配置するとして説明したが、ねじ軸２の正逆回転方向に同等の軸方向荷重が加わる場合には、図７に示すように転動軌跡２４ａ上に加えて転動軌跡２４ｂ上にも配置するとよい。このようにすれば、正逆両方向におけるボールねじ装置１の異常を判定することが可能になる。
In the present embodiment, the sensor 21 is described as being installed on the rolling locus 24. However, the installation position of the sensor 21 may be anywhere within the rolling element rolling surface, and does not necessarily match the rolling locus 24. There is no need to let them.
Furthermore, in the present embodiment, it has been described that the sensor 21 is disposed on one rolling locus 24a on the assumption that the axial load applied to the nut 8 is mainly only in one direction. When an equivalent axial load is applied in the reverse rotation direction, it may be arranged on the rolling track 24b in addition to the rolling track 24a as shown in FIG. In this way, it is possible to determine the abnormality of the ball screw device 1 in both the forward and reverse directions.
以上説明したように、本実施例では、ボールねじ装置のナットに、非接触型のセンサを設け、このセンサにより、軸軌道溝の転動体転動面の変位を検出するようにしたことによって、ボールねじ装置に過大荷重や偏荷重が加わったときのねじ軸の過大な変形や、軸軌道溝に生じた剥離や磨耗等を容易に検出することができると共に、ボールねじ装置を用いた機械装置の保守時間の短縮を図ることができる。 As described above, in this embodiment, the nut of the ball screw device is provided with a non-contact type sensor, and the displacement of the rolling element rolling surface of the shaft raceway groove is detected by this sensor. A mechanical device using a ball screw device that can easily detect excessive deformation of the screw shaft when an excessive load or uneven load is applied to the ball screw device, and peeling or wear occurring in the shaft raceway groove. The maintenance time can be shortened.
図８は実施例２のボールねじ装置の設置状態の上面を示す説明図、図９は実施例２のセンサの測定位置を示す説明図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図８において、３１ａ、３１ｂは変位検出手段としてのセンサであり、実施例１と同様の磁気式等の非接触型のセンサであって、センサ保持体１５のボルト穴１８を避ける位置に軸方向に並べて取付けられており、図９に示すように一方のセンサ３１ａは実施例１と同様に一方の転動軌跡２４、例えば転動軌跡２４ａ上に設置され、他方のセンサ３１ｂはねじ軸２の外周面２ａに対向して設置されている。
FIG. 8 is an explanatory view showing an upper surface of the ball screw device according to the second embodiment, and FIG. 9 is an explanatory view showing a measurement position of the sensor according to the second embodiment.
In addition, the same part as the said Example 1 attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
In FIG. 8, reference numerals 31a and 31b denote sensors as displacement detecting means, which are non-contact type sensors such as a magnetic type as in the first embodiment, and are axially positioned so as to avoid the bolt holes 18 of the sensor holding body 15. As shown in FIG. 9, one sensor 31a is installed on one rolling locus 24, for example, the rolling locus 24a, as shown in FIG. It is installed facing the outer peripheral surface 2a.
なお、センサ３１ａ、３１ｂの取付位置は、センサ保持体１５の円周方向に１箇所であってもよく、２箇所以上であってもよい。
本実施例のモニタ装置２６の記憶部には、実施例１の機能に加えて、取得した波形の状態を基にボールねじ装置１の異常の種類を判定して駆動装置７を停止等させる機能を有する監視処理プログラムが格納されており、モニタ装置２６が実行する監視処理プログラムのステップにより本実施例のモニタ装置２６のハードウェアとしての各機能手段が形成される。
The attachment positions of the sensors 31a and 31b may be one in the circumferential direction of the sensor holder 15 or may be two or more.
In addition to the function of the first embodiment, the storage unit of the monitor device 26 of the present embodiment has a function of determining the type of abnormality of the ball screw device 1 based on the acquired waveform state and stopping the drive device 7. Each of the functional units as the hardware of the monitor device 26 of the present embodiment is formed by the steps of the monitor processing program executed by the monitor device 26.
また、モニタ装置２６の記憶部には、実施例１の正常変位量および判定規格値に加えて、図１０に示す異常の種類を判定するための判定条件がロジックとして予め格納されている。
本実施例の異常の種類の判定は、転動軌跡２４の半径方向の変位を検出するセンサ３１ａの出力波形（Ａ出力波形という。）と、ねじ軸２の外周面２ａの半径方向の変位を検出するセンサ３１ｂの出力波形（Ｂ出力波形という。）とを比較して、以下のように行われる。
In addition to the normal displacement amount and the determination standard value in the first embodiment, determination conditions for determining the type of abnormality shown in FIG. 10 are stored in advance in the storage unit of the monitor device 26 as logic.
The determination of the type of abnormality in the present embodiment is based on the output waveform (referred to as “A output waveform”) of the sensor 31 a that detects the radial displacement of the rolling locus 24 and the radial displacement of the outer peripheral surface 2 a of the screw shaft 2. Comparison is made with the output waveform (referred to as B output waveform) of the sensor 31b to be detected, as follows.
すなわち、「ラジアル振れ」と判定するときは、図１０に示すように、Ａ出力波形およびＢ出力波形が、両方とも周期的に変位し、かつその位相が同位相であることが判定の条件になる。
「アキシャル変位」と判定するときは、Ａ出力波形（転動軌跡２４の波形）が周期的に変位し、かつそのときにＢ出力波形（外周面２ａの波形）が変化しないことが判定の条件になる。
That is, when determining “radial shake”, as shown in FIG. 10, the condition for determination is that both the A output waveform and the B output waveform are periodically displaced and their phases are the same phase. Become.
When determining “axial displacement”, the condition for determination is that the A output waveform (the waveform of the rolling locus 24) is periodically displaced and the B output waveform (the waveform of the outer peripheral surface 2a) does not change at that time. become.
「グリース中に磨耗粉あり」、つまり磨耗が生じていると判定するときは、Ａ出力波形およびＢ出力波形が、両方とも不規則に変位していることが判定の条件になる。
「剥離」と判定するときは、Ａ出力波形（転動軌跡２４の波形）が瞬間的にパルス状に変位し、かつそのときにＢ出力波形（外周面２ａの波形）が変化しないことが判定の条件になる。
When it is determined that “there is wear powder in the grease”, that is, wear has occurred, the determination condition is that both the A output waveform and the B output waveform are irregularly displaced.
When determining “peeling”, it is determined that the A output waveform (the waveform of the rolling trajectory 24) is instantaneously displaced in a pulse shape, and the B output waveform (the waveform of the outer peripheral surface 2a) does not change at that time. It becomes condition of.
本実施例のモニタ装置２６による監視処理は、以下のように行われる。
ボールねじ装置１を機械装置に組み込んだときの試運転時の作動は、上記実施例１と同様であるのでその説明を省略する。この場合の判定には転動軌跡２４の波形であるセンサ３１ａのＡ出力波形が用いられる。
機械装置の運転中の監視処理において、モニタ装置２６は監視処理プログラムによりセンサ３１ａ、３１ｂからの出力波形を取得し、上記の判定条件に基づいて、「ラジアル振れ」や「剥離」等の異常の種類を区別しながらボールねじ装置１の運転状態を監視し、いずれかの異常の種類を認識したときに、ボールねじ装置１の異常を判定し、駆動装置７へ停止指令を送出して駆動装置７を停止させると共に、その旨および異常の種類を表示画面に表示する。異常を認識しないときは上記の監視を継続する。
The monitoring process by the monitor device 26 of the present embodiment is performed as follows.
Since the operation at the time of trial operation when the ball screw device 1 is incorporated in a mechanical device is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted. In this case, the A output waveform of the sensor 31a, which is the waveform of the rolling locus 24, is used.
In the monitoring process during operation of the mechanical device, the monitor device 26 acquires the output waveforms from the sensors 31a and 31b by the monitoring process program, and detects abnormalities such as “radial shake” and “peeling” based on the above determination conditions. The operation state of the ball screw device 1 is monitored while distinguishing the types, and when any abnormality type is recognized, the abnormality of the ball screw device 1 is determined, and a stop command is sent to the drive device 7 to send the drive device. 7 is stopped, and a message to that effect and the type of abnormality are displayed on the display screen. If no abnormality is recognized, the above monitoring is continued.
この場合に、異常の種類により処置を変更するようにしてもよい。例えば「ラジアル振れ」や「アキシャル変位」の場合は、磨耗や剥離の前兆である場合が多いので、運転を停止せずに、表示画面に異常の種類やその警告を表示して警報を発するようにし、「グリース中に磨耗粉あり」、「剥離」の場合には上記と同様に運転を停止させる等である。
このように、本実施例のセンサ２７は、ボールねじ装置１の運転中に軸軌道溝４の転動軌跡２４の半径方向の変位、およびねじ軸２の外周面２ａの半径方向の変位を検出するので、ボールねじ装置１に生じた異常の種類をも判定することが可能になる。
In this case, the treatment may be changed depending on the type of abnormality. For example, in the case of `` radial runout '' or `` axial displacement '', it is often a sign of wear or peeling, so that the alarm type and its warning are displayed on the display screen without stopping the operation. In the case of “there is wear powder in the grease” or “peeling”, the operation is stopped in the same manner as described above.
Thus, the sensor 27 of the present embodiment detects the radial displacement of the rolling locus 24 of the shaft raceway groove 4 and the radial displacement of the outer peripheral surface 2a of the screw shaft 2 during operation of the ball screw device 1. Therefore, it is possible to determine the type of abnormality that has occurred in the ball screw device 1.
また、磁気式の非接触型のセンサ２１を用いているので、グリース中に混入したねじ軸２やナット８の磨耗粉を検出することが可能になる。
以上説明したように、本実施例では、ボールねじ装置のナットに、複数の非接触型のセンサを設け、一つは、軸軌道溝の転動体転動面の変位を、他の一つはねじ軸の外周面の変位を検出するようにしたことによって、上記実施例１と同様の効果に加えて、ボールねじ装置に生じた異常の種類を判定することができる。
Further, since the magnetic non-contact sensor 21 is used, it becomes possible to detect the wear powder of the screw shaft 2 and the nut 8 mixed in the grease.
As described above, in this embodiment, the nut of the ball screw device is provided with a plurality of non-contact type sensors, one of which is the displacement of the rolling element rolling surface of the shaft raceway groove, and the other is the By detecting the displacement of the outer peripheral surface of the screw shaft, in addition to the same effects as in the first embodiment, it is possible to determine the type of abnormality that has occurred in the ball screw device.
上記各実施例においては、リターンチューブ用いて形成した連通路をボールが循環するチューブ式の循環方式を用いたボールねじ装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、連通路は前記に限らず、連通路をこま式やエンドキャップ式、エンドデフレクタ式等とした循環方式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
また、上記各実施例においては、ボールねじ装置のねじ軸を回転させてナットを軸方向に移動させる場合を例に説明したが、ナットを回転させてねじ軸を軸方向に移動させる形式、またはナットが回転しながら固定されたねじ軸上を軸方向に移動する形式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a ball screw device using a tube-type circulation system in which a ball circulates through a communication path formed using a return tube has been described as an example. The present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even if the present invention is applied to a circulation type ball screw device in which the communication path is a top type, an end cap type, an end deflector type or the like.
Further, in each of the above embodiments, the case where the nut is moved in the axial direction by rotating the screw shaft of the ball screw device has been described as an example, but the type in which the screw shaft is moved in the axial direction by rotating the nut, or The same effect can be obtained even if the present invention is applied to a ball screw device that moves in the axial direction on a screw shaft fixed while the nut rotates.
この場合に、変位検出手段からの出力波形はスリップリング等を用いてモニタ装置に導くようにする。 In this case, the output waveform from the displacement detection means is guided to the monitor device using a slip ring or the like.
１ ボールねじ装置
２ ねじ軸
２ａ 外周面
３ 取付部
４ 軸軌道溝
５ 支持軸受
６ カップリング
７ 駆動装置
８ ナット
９ ナット軌道溝
１０ フランジ部
１１ ボール
１２ リターンチューブ
１５ センサ保持体
１６ 嵌合穴
１７ 嵌合部
１８ ボルト穴
１９ 取付ボルト
２１、３１ａ、３１ｂ センサ
２２ 検出面
２３ センサ取付穴
２４、２４ａ、２４ｂ 転動軌跡
２６ モニタ装置
２７ 信号線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball screw apparatus 2 Screw shaft 2a Outer peripheral surface 3 Attaching part 4 Shaft raceway groove 5 Support bearing 6 Coupling 7 Drive device 8 Nut 9 Nut raceway groove 10 Flange part 11 Ball 12 Return tube 15 Sensor holder 16 Fitting hole 17 Fitting Joint 18 Bolt hole 19 Mounting bolt 21, 31a, 31b Sensor 22 Detection surface 23 Sensor mounting hole 24, 24a, 24b Rolling locus 26 Monitor device 27 Signal line
Claims (3)
前記ナットに、非接触型の変位検出手段を設け、
該変位検出手段により、前記軸軌道溝の転動体転動面の変位を検出することを特徴とするボールねじ装置。 A screw shaft in which a helical shaft raceway groove is formed on the outer peripheral surface, a nut in which a nut raceway groove facing the shaft raceway groove is formed on the inner peripheral surface, and a plurality of screwing the shaft raceway groove and the nut raceway groove. In a ball screw device provided with
The nut is provided with a non-contact type displacement detection means,
A ball screw device, wherein the displacement detecting means detects a displacement of a rolling element rolling surface of the shaft raceway groove.
前記ナットに、複数の非接触型の変位検出手段を設け、
少なくとも一つの前記変位検出手段は、前記軸軌道溝の転動体転動面の変位を検出し、
他の少なくとも一つの前記変位検出手段は、前記ねじ軸の外周面の変位を検出することを特徴とするボールねじ装置。 A screw shaft in which a helical shaft raceway groove is formed on the outer peripheral surface, a nut in which a nut raceway groove facing the shaft raceway groove is formed on the inner peripheral surface, and a plurality of screwing the shaft raceway groove and the nut raceway groove. In a ball screw device provided with
The nut is provided with a plurality of non-contact type displacement detecting means,
At least one displacement detecting means detects a displacement of a rolling element rolling surface of the shaft raceway groove;
The at least one other displacement detection means detects a displacement of the outer peripheral surface of the screw shaft.
一の変位検出手段が検出した前記軸軌道溝の転動体転動面の変位の出力波形を取得する手段と、
他の変位検出手段が検出した前記ねじ軸の外周面の変位を検出するの出力波形を取得する手段と、
前記取得した転動体転動面の変位の出力波形と、外周面の変位の出力波形とを基に、異常を判定する手段とを備えることを特徴とするボールねじ装置のモニタ装置。 A screw shaft in which a helical shaft raceway groove is formed on the outer peripheral surface, a nut in which a nut raceway groove facing the shaft raceway groove is formed on the inner peripheral surface, and a plurality of screwing the shaft raceway groove and the nut raceway groove. And a ball screw device monitor device comprising a plurality of non-contact type displacement detecting means installed on the nut,
Means for obtaining an output waveform of the displacement of the rolling element rolling surface of the shaft raceway groove detected by one displacement detection means;
Means for obtaining an output waveform of detecting displacement of the outer peripheral surface of the screw shaft detected by other displacement detection means;
A monitoring device for a ball screw device, comprising: means for determining an abnormality based on the acquired output waveform of the displacement of the rolling element rolling surface and the output waveform of the displacement of the outer peripheral surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006169267A JP2007333195A (en) | 2006-06-19 | 2006-06-19 | Ball screw device and monitoring device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006169267A JP2007333195A (en) | 2006-06-19 | 2006-06-19 | Ball screw device and monitoring device therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007333195A true JP2007333195A (en) | 2007-12-27 |
Family
ID=38932845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006169267A Pending JP2007333195A (en) | 2006-06-19 | 2006-06-19 | Ball screw device and monitoring device therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007333195A (en) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102261446A (en) * | 2010-05-13 | 2011-11-30 | 上银科技股份有限公司 | Transmission element with detection device |
| TWI400438B (en) * | 2010-04-01 | 2013-07-01 | Hiwin Tech Corp | Detecting device of transmission element |
| CN104259933A (en) * | 2014-09-05 | 2015-01-07 | 大连高金数控集团有限公司 | Ball nut phase measuring device and corresponding nut return device hole machining method |
| JPWO2013061555A1 (en) * | 2011-10-26 | 2015-04-02 | 日本精工株式会社 | Ball screw device |
| JP2015127587A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-09 | 上銀科技股▲フン▼有限公司 | Linear transmission device with wear measuring unit |
| JP2020008112A (en) * | 2018-07-10 | 2020-01-16 | Thk株式会社 | Screw device |
| CN110735898A (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-31 | 财团法人工业技术研究院 | Ball screw with radial force sensor |
| WO2020162145A1 (en) * | 2019-02-06 | 2020-08-13 | Thk株式会社 | Screw device capable of detecting preload |
| CN112621335A (en) * | 2019-09-24 | 2021-04-09 | 罗伯特·博世有限公司 | Sensor for a ball screw drive and spindle nut having such a sensor |
| WO2021117664A1 (en) * | 2019-12-09 | 2021-06-17 | Thk株式会社 | Mounting component and motion translation device furnished with said mounting component |
| CN113404829A (en) * | 2020-03-17 | 2021-09-17 | 上银科技股份有限公司 | Backflow component of ball screw |
| CN117020332A (en) * | 2023-10-09 | 2023-11-10 | 江苏晨光数控机床有限公司 | Numerical control full-automatic screw rod whirlwind milling machine |
-
2006
- 2006-06-19 JP JP2006169267A patent/JP2007333195A/en active Pending
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI400438B (en) * | 2010-04-01 | 2013-07-01 | Hiwin Tech Corp | Detecting device of transmission element |
| CN102261446A (en) * | 2010-05-13 | 2011-11-30 | 上银科技股份有限公司 | Transmission element with detection device |
| JP2011241843A (en) * | 2010-05-13 | 2011-12-01 | Shangyin Sci & Technol Co Ltd | Transmission member with inspection apparatus |
| JPWO2013061555A1 (en) * | 2011-10-26 | 2015-04-02 | 日本精工株式会社 | Ball screw device |
| JP2015127587A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-09 | 上銀科技股▲フン▼有限公司 | Linear transmission device with wear measuring unit |
| CN104259933A (en) * | 2014-09-05 | 2015-01-07 | 大连高金数控集团有限公司 | Ball nut phase measuring device and corresponding nut return device hole machining method |
| JP7229685B2 (en) | 2018-07-10 | 2023-02-28 | Thk株式会社 | Screw device |
| US11525498B2 (en) | 2018-07-10 | 2022-12-13 | Thk Co., Ltd. | Screw device |
| JP2020008112A (en) * | 2018-07-10 | 2020-01-16 | Thk株式会社 | Screw device |
| CN110735898B (en) * | 2018-07-20 | 2021-09-07 | 财团法人工业技术研究院 | Ball screw with radial force sensor |
| US10914368B2 (en) | 2018-07-20 | 2021-02-09 | Industrial Technology Research Institute | Ball screw with force sensor in radial direction |
| CN110735898A (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-31 | 财团法人工业技术研究院 | Ball screw with radial force sensor |
| US11892062B2 (en) | 2019-02-06 | 2024-02-06 | Thk Co., Ltd. | Preload detectable screw device |
| JP7166185B2 (en) | 2019-02-06 | 2022-11-07 | Thk株式会社 | Screw device with preload detection |
| JP2020125829A (en) * | 2019-02-06 | 2020-08-20 | Thk株式会社 | Preload detectable screw device |
| WO2020162145A1 (en) * | 2019-02-06 | 2020-08-13 | Thk株式会社 | Screw device capable of detecting preload |
| CN112621335A (en) * | 2019-09-24 | 2021-04-09 | 罗伯特·博世有限公司 | Sensor for a ball screw drive and spindle nut having such a sensor |
| WO2021117664A1 (en) * | 2019-12-09 | 2021-06-17 | Thk株式会社 | Mounting component and motion translation device furnished with said mounting component |
| US12078511B2 (en) | 2019-12-09 | 2024-09-03 | Thk Co., Ltd. | Mounting member and motion guidance apparatus including the mounting member |
| TWI849266B (en) * | 2019-12-09 | 2024-07-21 | 日商蒂業技凱股份有限公司 | Mounting component and motion guide device having the same |
| CN113404829B (en) * | 2020-03-17 | 2022-07-19 | 上银科技股份有限公司 | Backflow component of ball screw |
| CN113404829A (en) * | 2020-03-17 | 2021-09-17 | 上银科技股份有限公司 | Backflow component of ball screw |
| CN117020332B (en) * | 2023-10-09 | 2024-01-16 | 江苏晨光数控机床有限公司 | Numerical control full-automatic screw rod whirlwind milling machine |
| CN117020332A (en) * | 2023-10-09 | 2023-11-10 | 江苏晨光数控机床有限公司 | Numerical control full-automatic screw rod whirlwind milling machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2007333195A (en) | Ball screw device and monitoring device therefor | |
| US20180038413A1 (en) | Abnormality diagnosis system | |
| JP2007225024A (en) | Ball screw device | |
| US10782207B2 (en) | Method for inspecting ball screw mechanism, apparatus for inspecting ball screw mechanism, and method for inspecting steering system | |
| JP7375733B2 (en) | Ball screw preload drop detection method and direct drive device | |
| WO2016042983A1 (en) | Rolling bearing abnormality diagnosis device, wind power generator, and rolling bearing abnormality diagnosis method | |
| WO2018025634A1 (en) | Method and device for diagnosing abnormality in feed shaft | |
| JP2005345277A (en) | Monitoring device and monitoring method | |
| JP2017053649A (en) | Bearing diagnostic device of machine tool | |
| JP2007298080A (en) | Double row roller bearing with displacement sensor and abnormality diagnostic method for double row roller bearing | |
| EP3260838B1 (en) | Abnormality diagnosis system | |
| JP2007276022A (en) | Rotary shaft support device | |
| US6293151B1 (en) | Ball bearing inspection apparatus | |
| US20200332861A1 (en) | Reduction gear | |
| JP2008303953A (en) | Linear motion device and its malfunction determining method | |
| JP2009061571A (en) | Spindle device for machine tool spindle | |
| JP2008286302A (en) | Rotary joint and abnormality detection mechanism of rotary valve element | |
| JP2006250726A (en) | Arrangement of bearing | |
| JP2009127676A (en) | Bearing lubricating device and its operation checking method | |
| JP5842965B2 (en) | Spindle device of machine tool provided with bearing device with load sensor | |
| KR101671634B1 (en) | Method for determining the amount of wear quantity for shaft parts of power transmission system | |
| JP2019148311A (en) | Ball screw device, and machine facility including ball screw device | |
| JP2005344842A (en) | Monitor and monitoring method | |
| JP4993457B2 (en) | Spindle device | |
| JP7351142B2 (en) | Rolling bearing condition monitoring method and condition monitoring device |