JP2009210301A - Rolling device and method of detecting abnormality of rolling device - Google Patents

Rolling device and method of detecting abnormality of rolling device Download PDF

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雅人 殿谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling device and a method of detecting the abnormality of the rolling device which enable detection of the abnormality of a monitoring object with high accuracy. <P>SOLUTION: The rolling device includes an acceleration sensor 11 which is attached to either a first raceway member or a second raceway member and outputs voltage based on the acceleration in vibrations, an amplifier 12 which amplifies an output voltage value of the acceleration sensor 11, and a low-pass filter 13 which attenuates a set frequency component as to the output voltage of the amplifier 12. The low-pass filter 13 attenuates frequencies exceeding eight or preferably six times higher than a specific frequency calculated geometrically when a rolling body moves along a rolling body circulation path, accompanying the relative movement of the first and second raceway members. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、軌道部材間に設けた転動路に複数の転動体を配置し、軌道部材同士を相対移動させる転動装置、及びそのような転動装置の異常を検出する異常検出方法に関する。   The present invention relates to a rolling device in which a plurality of rolling elements are arranged on a rolling path provided between track members to relatively move the track members, and an abnormality detection method for detecting an abnormality of such a rolling device.

例えば、転がり軸受の軌道面に何らかの原因で欠陥が生じた場合には、その部分を転動体が通過するたびに衝撃が伴い、振動が発生する。このように発生する装置や転がり要素からの振動を測定し、その測定した振動の変化を基に異常を判定する方法が、従来より種々提案されている。しかし、いずれも、一般的な測定周波数範囲内で異常を判定しているので、高い精度で異常を検出することはできない。   For example, when a defect occurs on the raceway surface of a rolling bearing for some reason, an impact is generated each time a rolling element passes through the portion, and vibration is generated. Various methods have been proposed in the past for measuring vibrations from the devices and rolling elements that occur in this way, and determining abnormalities based on the changes in the measured vibrations. However, in any case, the abnormality is determined within a general measurement frequency range, and thus the abnormality cannot be detected with high accuracy.

例えば、特許文献1では、転がり軸受の異常を検出すために、測定周波数範囲の下限側を9kHz〜10kHzとし、加速度検出器の特性等を基に、測定周波数範囲の上限側を25kHz〜30kHzとしている。そして、測定した振動加速度を周波数解析し、その解析結果から得た周波数スペクトルのピーク値を基に、異常を検出している。また、そのような周波数解析を必要としない方法として、特許文献2では、一般的な機械設備の測定周波数範囲を20kHz〜50kHzとしている。そして、振動波形の絶対値の累積度数分布を求め、等価実効値、振動波形の最大値、及びそのピーク比の大きさを基に、異常を診断している。   For example, in Patent Document 1, in order to detect an abnormality in a rolling bearing, the lower limit side of the measurement frequency range is set to 9 kHz to 10 kHz, and the upper limit side of the measurement frequency range is set to 25 kHz to 30 kHz based on the characteristics of the acceleration detector. Yes. Then, the measured vibration acceleration is subjected to frequency analysis, and an abnormality is detected based on the peak value of the frequency spectrum obtained from the analysis result. Moreover, as a method which does not require such frequency analysis, in patent document 2, the measurement frequency range of general mechanical equipment is set to 20 kHz to 50 kHz. Then, the cumulative frequency distribution of the absolute value of the vibration waveform is obtained, and abnormality is diagnosed based on the equivalent effective value, the maximum value of the vibration waveform, and the magnitude of the peak ratio.

ここで、振動を検出するセンサとして振動センサがある。特許文献3には、そのような振動センサが開示されている。特許文献3では、ボールねじにおける振動を振動センサで検出する技術が開示されている。そのような振動センサとしては、小型で扱いやすく、検出周波数帯やダイナミックレンジが広い圧電式加速度センサ(加速度ピックアップ)が広く普及している。この振動センサは、振動(加速度、速度、変位)を電気信号に変換するものであり、大別して、チャージ出力型加速度ピックアップと、アンプ内蔵型圧電式加速度ピックアップとがある。チャージ出力型加速度ピックアップは、検出した振動を電荷として出力する電荷出力型のピックアップであり、出力された電荷を電圧にチャージアンプにより変換する。また、アンプ内蔵型圧電式加速度ピックアップは、検出した振動を電圧として出力する。
特開昭61−288126号公報 特開2001−304954号公報 特開2001−349407号公報
Here, there is a vibration sensor as a sensor for detecting vibration. Patent Document 3 discloses such a vibration sensor. Patent Document 3 discloses a technique for detecting vibration in a ball screw with a vibration sensor. As such vibration sensors, piezoelectric acceleration sensors (acceleration pickups) that are small and easy to handle and have a wide detection frequency band and dynamic range are widely used. This vibration sensor converts vibration (acceleration, speed, displacement) into an electric signal, and is roughly classified into a charge output type acceleration pickup and an amplifier built-in type piezoelectric acceleration pickup. The charge output type acceleration pickup is a charge output type pickup that outputs a detected vibration as a charge, and converts the output charge into a voltage by a charge amplifier. The piezoelectric acceleration pickup with a built-in amplifier outputs the detected vibration as a voltage.
Japanese Patent Laid-Open No. 61-288126 JP 2001-304954 A JP 2001-349407 A

ところで、前記特許文献1や特許文献2のように、一般的な測定周波数範囲をもって、異常を検出しようとすると、異常(異常を示す振動)が生じても、それが正常時の振動や他のノイズに隠れてしまい、発生している異常を見逃すという問題があった。
特に、ボールねじや直動案内軸受装置等のような転動装置の場合では、転動体がほぼ一定間隔で並び常にほぼ一定の拘束状態にある回転転がり軸受のような転動装置とは異なること等、特有な問題があるため、そのような傾向が顕著であった。
By the way, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, when an abnormality is detected in a general measurement frequency range, even if an abnormality (vibration indicating an abnormality) occurs, There was a problem of being overlooked by noise and overlooking the abnormalities that occurred.
In particular, in the case of a rolling device such as a ball screw or a linear motion guide bearing device, the rolling element is different from a rolling device such as a rotating rolling bearing in which the rolling elements are arranged at almost constant intervals and are always in a substantially constant restrained state. Such a tendency was prominent because of the unique problems.

本発明の課題は、転動装置の異常を高い精度で検出することである。   An object of the present invention is to detect an abnormality of a rolling device with high accuracy.

前記課題を解決するために、本発明に係る請求項1に記載の転動装置は、第1の軌道部材、第2の軌道部材及び複数の転動体からなり、前記第1の軌道部材と第2の軌道部材それぞれに設けられた軌道溝、及び一方の軌道部材内に設けられた戻し路により構成される少なくとも1つの転動体循環路内に転動自在に前記転動体を介挿することで、前記第1の軌道部材と第2の軌道部材とを相対移動させる転動装置において、前記第1の軌道部材及び第2の軌道部材の何れかに取り付けられ、振動時の加速度に応じた電圧を出力する加速度センサと、前記加速度センサの出力電圧を増幅する増幅手段と、前記加速度センサの出力電圧、又は増幅手段の出力電圧について、設定した周波数成分を減衰させるフィルタ手段とを備え、前記フィルタ手段は、前記第1の軌道部材と第2の軌道部材との相対運動に伴い前記転動体循環路を前記転動体が移動するときに幾何学的に算出される特定周波数に対して、8倍を超える周波数を減衰させることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, a rolling device according to a first aspect of the present invention includes a first race member, a second race member, and a plurality of rolling elements, the first race member and the first race member. By inserting the rolling element in a freely rolling manner in at least one rolling element circulation path constituted by a raceway groove provided in each of the two raceway members and a return path provided in one of the raceway members. In the rolling device for moving the first track member and the second track member relative to each other, a voltage is attached to either the first track member or the second track member and corresponds to the acceleration during vibration. An amplifying means for amplifying the output voltage of the acceleration sensor, and a filter means for attenuating a set frequency component with respect to the output voltage of the acceleration sensor or the output voltage of the amplifying means. means More than eight times the specific frequency geometrically calculated when the rolling element moves in the rolling element circulation path with relative movement between the first and second race members. The frequency is attenuated.

また、本発明に係る請求項2に記載の転動装置は、請求項1に記載の転動装置において、前記フィルタ手段が、20dB/dec以上の減衰特性を持つことを特徴とする。
また、本発明に係る請求項3に記載の転動装置は、請求項1に記載の転動装置において、前記フィルタ手段が、前記転動体の計算通過周波数、並びに該転動体の計算通過周波数に対して、4倍、6倍及び8倍の周波数のうちの少なくとも何れかを6dB/oct以上の減衰特性で減衰させることを特徴とする。
The rolling device according to a second aspect of the present invention is the rolling device according to the first aspect, wherein the filter means has an attenuation characteristic of 20 dB / dec or more.
The rolling device according to a third aspect of the present invention is the rolling device according to the first aspect, wherein the filter means has a calculated passing frequency of the rolling element and a calculated passing frequency of the rolling element. On the other hand, it is characterized in that at least one of the 4 times, 6 times and 8 times frequencies is attenuated with an attenuation characteristic of 6 dB / oct or more.

また、本発明に係る請求項4に記載の転動装置は、請求項1〜3の何れか1項に記載の転動装置において、前記加速度センサの周波数特性が10KHz以上に渡り略線形であり、前記増幅手段が、前記加速度センサからの出力電圧を基に、非線形出力を行うことを特徴とする。
また、本発明に係る請求項5に記載の転動装置は、請求項1〜4の何れか1項に記載の転動装置において、前記フィルタ手段が、弾性体で構成される機械的フィルタであることを特徴とする。
The rolling device according to a fourth aspect of the present invention is the rolling device according to any one of the first to third aspects, wherein the frequency characteristic of the acceleration sensor is substantially linear over 10 KHz. The amplifying means performs nonlinear output based on the output voltage from the acceleration sensor.
Moreover, the rolling device according to claim 5 according to the present invention is the rolling device according to any one of claims 1 to 4, wherein the filter means is a mechanical filter formed of an elastic body. It is characterized by being.

また、本発明に係る請求項6に記載の転動装置は、請求項1〜5の何れか1項に記載の転動装置において、前記第1の軌道部材の軌道溝及び第2の軌道部材の軌道溝の何れかがゴシックアーチ形状であることを特徴とする。
また、本発明に係る請求項7に記載の転動装置は、請求項1〜6の何れか1項に記載の転動装置において、前記第1及び第2の軌道部材、並びに前記転動体が、金属又はセラミックで形成されることを特徴とする。
A rolling device according to a sixth aspect of the present invention is the rolling device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the raceway groove and the second raceway member of the first raceway member. Any one of the track grooves has a Gothic arch shape.
The rolling device according to a seventh aspect of the present invention is the rolling device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first and second race members and the rolling element are It is formed of metal or ceramic.

また、本発明に係る請求項8に記載の転動装置の異常検出方法は、請求項1〜7の何れか1項に記載の転動装置の前記第1の軌道部材及び第2の軌道部材の何れかが直動したときの振動を検出し、その検出値から前記転動装置の異常を検出する転動装置の異常検出方法において、特定周波数の振動を監視して、前記転動装置の異常を検出することを特徴とする。   Moreover, the abnormality detection method of the rolling device of Claim 8 which concerns on this invention is a said 1st track member and 2nd track member of the rolling device of any one of Claims 1-7. In the abnormality detection method for a rolling device that detects vibration when any of the above linearly moves and detects the abnormality of the rolling device from the detected value, the vibration of a specific frequency is monitored, An abnormality is detected.

請求項1及び8に係る発明によれば、転動装置において、特定周波数に対して、8倍を超える周波数を減衰させることで、監視対象の振動を正確に検出し、監視対象の異常を正確に検出できる。
また、請求項3に係る発明によれば、個別の事象を加味してフィルタリングができるので、監視対象の振動をより正確に検出できる。
また、請求項5に係る発明によれば、フィルタ手段を簡単に構成できる。
According to the first and eighth aspects of the present invention, in the rolling device, the vibration of the monitoring target is accurately detected by attenuating the frequency exceeding eight times the specific frequency, and the abnormality of the monitoring target is accurately detected. Can be detected.
Moreover, according to the invention which concerns on Claim 3, since an individual event is considered and filtering can be performed, the vibration of a monitoring object can be detected more correctly.
Moreover, according to the invention which concerns on Claim 5, a filter means can be comprised easily.

また、軌道溝がゴシックアーチ形状に形成されている場合、研削砥石を左右に振る超仕上げができないので、転動体が軌道溝を転走するときにその凹凸により振動が発生するのは必至である。請求項6に係る発明によれば、このような場合に発生する振動検出の監視対象外となる周波数の振動に応じた出力電圧を低下させる、すなわち検出感度を下げることができる。
また、軌道部材や転動体が金属又はセラミックで形成される場合、転動体が軌道溝を転走するときにその凹凸により振動が発生するのは必至である。請求項7に係る発明によれば、このような場合に発生する振動検出の監視対象外の周波数の振動に応じた出力電圧を低下させる、すなわち検出感度を下げることができる。
In addition, when the raceway groove is formed in a Gothic arch shape, it is inevitable that vibration will occur due to the unevenness when the rolling element rolls on the raceway groove because the grinding wheel cannot be superfinished to the left and right. . According to the invention which concerns on Claim 6, the output voltage according to the vibration of the frequency which becomes the monitoring object of the vibration detection which generate | occur | produces in such a case can be reduced, ie, a detection sensitivity can be reduced.
Further, when the race member and the rolling element are formed of metal or ceramic, it is inevitable that vibration is generated by the unevenness when the rolling element rolls on the raceway groove. According to the invention which concerns on Claim 7, the output voltage according to the vibration of the frequency outside the monitoring object of the vibration detection which generate | occur | produces in such a case can be reduced, ie, a detection sensitivity can be reduced.

本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という。)を図面を参照しながら詳細に説明する。
(第1の実施形態)
先ず第1の実施形態を説明する。
(構成)
第1の実施形態は振動センサを構成する加速度ピックアップであり、図1は、その加速度ピックアップ10の構成を示す。図1に示すように、加速度ピックアップ10は、アンプ内蔵型圧電式加速度ピックアップである。すなわち、加速度ピックアップ10は、振動時の加速度に応じた電圧を出力する圧電式の加速度センサ11と、加速度センサの出力電圧値を増幅するアンプ12と、電気的フィルタであるローパスフィルタ13とを備える。ここで、加速度センサ11は、長さ方向に伸縮する圧電素子2枚を接合し、 一方が伸びると他方が縮むように構成した撓み振動子、いわゆるバイモルフ型の圧電加速度センサである。加速度センサ11の特性は、例えば最大出力電圧範囲又は振動周波数が1KHz時の加速度1Gでの出力電圧範囲が定められている。例えば、出力電圧範囲は±5Vである。
The best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described.
(Constitution)
The first embodiment is an acceleration pickup that constitutes a vibration sensor. FIG. 1 shows the configuration of the acceleration pickup 10. As shown in FIG. 1, the acceleration pickup 10 is a piezoelectric acceleration pickup with a built-in amplifier. That is, the acceleration pickup 10 includes a piezoelectric acceleration sensor 11 that outputs a voltage corresponding to acceleration during vibration, an amplifier 12 that amplifies the output voltage value of the acceleration sensor, and a low-pass filter 13 that is an electrical filter. . Here, the acceleration sensor 11 is a so-called bimorph type piezoelectric acceleration sensor in which two piezoelectric elements that expand and contract in the length direction are joined and one of them expands and the other contracts. As the characteristics of the acceleration sensor 11, for example, a maximum output voltage range or an output voltage range at an acceleration of 1G when the vibration frequency is 1 KHz is determined. For example, the output voltage range is ± 5V.

ローパスフィルタ13は、加速度ピックアップ10が取り付けられる被測定物又は監視対象(転動装置の軌道部材又は転がり要素部材)の固有振動数以上の振動周波数帯(振動周波数成分)をフィルタリング(濾波)するように設定されている。具体的には、ローパスフィルタ13は、加速度ピックアップ10が取り付けられる被測定物で得られる特定の周波数に対してn倍にある周波数帯をフィルタリングする。ここで、特定の周波数とは、例えば、以下の(1)式〜(3)式により算出される転動体の計算通過周波数である。また、n倍とは、8倍好ましくは6倍である。なお、この(1)式〜(3)式は、転動装置がボールねじに対応した式である。
z・f=z・(1−(D・cosα・cosβ/d))・f/2[Hz] ・・・(1)
z・f=z・(1+(D・cosα・cosβ/d))・f/2[Hz] ・・・(2)
2・f=2・(d/(D・cosα・cosβ)−(D・cosα・cosβ/d))・f/2[Hz] ・・・(3)
The low-pass filter 13 filters (filters) a vibration frequency band (vibration frequency component) equal to or higher than the natural frequency of the object to be measured to which the acceleration pickup 10 is attached or the monitoring target (the track member or the rolling element member of the rolling device). Is set to Specifically, the low pass filter 13 filters a frequency band that is n times the specific frequency obtained by the object to be measured to which the acceleration pickup 10 is attached. Here, the specific frequency is, for example, a calculated passing frequency of the rolling element calculated by the following equations (1) to (3). Moreover, n times is 8 times, preferably 6 times. The formulas (1) to (3) are formulas in which the rolling device corresponds to a ball screw.
z · f c = z · ( 1- (D w · cosα · cos 2 β / d m)) · f r / 2 [Hz] ··· (1)
z · f i = z · (1+ (D w · cos α · cos 2 β / d m )) · f r / 2 [Hz] (2)
2 · f b = 2 · (d m / (D w · cos 2 α · cos 2 β) − (D w · cos 2 α · cos 2 β / d m )) · f r / 2 [Hz]・ (3)

ここで、zは1リード当たりの負荷玉数である(z=π・d/(D・cosβ))。また、fは、玉の公転周波数[Hz]である。すなわち、fは1個の転動体が1リード分を公転する周波数であり、ナットに対する転動体の運動を示す。また、fは、玉の公転周波数に対するねじ軸の相対回転周波数[Hz]である。すなわち、fは、玉の公転周波数fを基準にねじ軸が1リード分公転する周波数であり、転動体に対する軸の運動を示す。また、fは、玉の自転周波数[Hz]であり、fは軸回転周波数[Hz]である。また、Dは玉径[mm]であり、dは玉ピッチ径[mm]であり、αは接触角[°]であり、βはリード角[°]である。 Here, z is the number of load balls per lead (z = π · d m / (D w · cosβ)). Fc is the revolution frequency [Hz] of the ball. That, f c is the frequency in which one rolling element revolves 1 lead content, showing the movement of the rolling elements relative to the nut. F i is the relative rotational frequency [Hz] of the screw shaft with respect to the revolution frequency of the ball. That is, f i is a frequency at which the screw shaft revolves by one lead with reference to the revolution frequency f c of the ball, and indicates the movement of the shaft relative to the rolling element. Further, f b is the ball rotation frequency [Hz], and fr is the shaft rotation frequency [Hz]. Further, D w is the ball diameter [mm], d m is a ball pitch diameter [mm], alpha is the contact angle [°], β is a lead angle [°].

前記(1)式、(2)式及び(3)式によって算出される周波数は、ボールねじに発生する損傷発生部位と高い相関がある。このようなことから、各式で算出される周波数のスペクトルピークの増大によって、どの部位に損傷が発生したかわかる。具体的には、(1)式では、玉によりナットが受ける損傷(損傷時の周波数)がわかり、(2)式では、玉により軸が受ける損傷(損傷時の周波数)がわかり、前記(3)式では、玉の損傷(損傷時の周波数)がわかる。このような(1)式〜(3)式で求められるもののうち最も大きなものを特定の周波数としている。   The frequency calculated by the equations (1), (2), and (3) has a high correlation with a site where damage occurs in the ball screw. From this, it can be seen which part has been damaged by the increase of the spectrum peak of the frequency calculated by each equation. Specifically, in equation (1), the damage to the nut by the ball (frequency at the time of damage) can be found, and in equation (2), the damage to the shaft by the ball (frequency at the time of damage) can be found. ) Shows the damage of the ball (frequency at the time of damage). The largest one among those obtained by the equations (1) to (3) is set as a specific frequency.

ローパスフィルタ13は、前記(1)式〜(3)式に基づいて算出した転動体の計算通過周波数に対し、8倍、好ましくは6倍の周波数帯をフィルタリングして出力する。このローパスフィルタ13は、20dB/dec以上の減衰特性を有している。図2は、その減衰特性を示す。また、図3は、そのような減衰特性を実現するローパスフィルタ13の構成の一例を示す。   The low-pass filter 13 filters and outputs a frequency band that is 8 times, preferably 6 times the calculated passing frequency of the rolling element calculated based on the equations (1) to (3). The low-pass filter 13 has an attenuation characteristic of 20 dB / dec or more. FIG. 2 shows the attenuation characteristics. FIG. 3 shows an example of the configuration of the low-pass filter 13 that realizes such attenuation characteristics.

図4〜図7は、加速度ピックアップ10(振動センサ)の取り付け例を示す。図4に示すように、加速度ピックアップ10は、ボールねじ30におけるナット32のフランジ部32aの外周面に取り付けられる。また、図5に示すように、加速度ピックアップ10は、ナット32のフランジ部32aの移動方向に向く側面に取り付けられる。また、図6に示すように、加速度ピックアップ10は、案内レール91とスライダ92とからなるリニアガイド(直動案内装置)90の該スライダ92の移動方向に対して平行な側面に取り付けられる。また、図7に示すように、加速度ピックアップ10は、スライダ92の移動方向に向く側面に取り付けられる。   4 to 7 show examples of mounting the acceleration pickup 10 (vibration sensor). As shown in FIG. 4, the acceleration pickup 10 is attached to the outer peripheral surface of the flange portion 32 a of the nut 32 in the ball screw 30. As shown in FIG. 5, the acceleration pickup 10 is attached to a side surface facing the moving direction of the flange portion 32 a of the nut 32. As shown in FIG. 6, the acceleration pickup 10 is attached to a side surface of a linear guide (linear motion guide device) 90 including a guide rail 91 and a slider 92 that is parallel to the moving direction of the slider 92. Further, as shown in FIG. 7, the acceleration pickup 10 is attached to a side surface facing the moving direction of the slider 92.

(動作、作用及び効果)
動作、作用及び効果は次のようになる。
前記図4〜図7の例に示すように、軌道部材(ナット32やスライダ92)に加速度ピックアップ10を取り付ける。これにより、加速度ピックアップ10では、軌道部材の移動で該軌道部材に生じた振動(加速度)に応じて加速度センサ11が信号を出力する。そして、アンプ12が、その加速度センサ11の出力信号を増幅して、ローパスフィルタ13に出力する。ローパスフィルタ13は、アンプ12からの信号をフィルタリングして、外部出力する。
(Operation, action and effect)
The operation, action and effect are as follows.
As shown in the examples of FIGS. 4 to 7, the acceleration pickup 10 is attached to the track member (the nut 32 and the slider 92). Thereby, in the acceleration pickup 10, the acceleration sensor 11 outputs a signal according to the vibration (acceleration) generated in the track member by the movement of the track member. Then, the amplifier 12 amplifies the output signal of the acceleration sensor 11 and outputs it to the low-pass filter 13. The low-pass filter 13 filters the signal from the amplifier 12 and outputs it externally.

ここで、このようなボールねじやリニアガイドでは、循環する転動体が非負荷圏から負荷圏に進入する際に軌道面と衝突し、その衝突による軌道面側の軌道部材の自由振動が励起されて、軌道部材の固有振動数を周波数とする振動が発生する。このような軌道部材に加速度ピックアップ10を取り付けると、加速度ピックアップ10は、転動体と軌道面との衝突により励振される自由振動に起因する軌道部材の固有振動数を高い感度で検出してしまう。このようなことから、本実施形態では、ローパスフィルタ13は、加速度ピックアップ10を取り付ける軌道部材の固有振動数以上の振動周波数帯をフィルタリングしている。すなわち、ローパスフィルタ13は、転動体の計算通過周波数に対して8倍、好ましくは6倍の周波数帯をフィルタリングしている。ここで、被測定物がボールねじの場合には、前記(1)式〜(3)式を基に転動体の計算通過周波数を算出している。   Here, in such a ball screw or linear guide, the circulating rolling element collides with the raceway surface when entering the load zone from the non-load zone, and the free vibration of the raceway member on the raceway side due to the collision is excited. Thus, vibration having the natural frequency of the race member as a frequency is generated. When the acceleration pickup 10 is attached to such a track member, the acceleration pickup 10 detects the natural frequency of the track member due to free vibration excited by the collision between the rolling element and the track surface with high sensitivity. For this reason, in the present embodiment, the low-pass filter 13 filters a vibration frequency band equal to or higher than the natural frequency of the track member to which the acceleration pickup 10 is attached. That is, the low pass filter 13 filters a frequency band that is 8 times, preferably 6 times the calculated passing frequency of the rolling element. Here, when the object to be measured is a ball screw, the calculated passing frequency of the rolling element is calculated based on the equations (1) to (3).

ここで、次のような理由から転動体の計算通過周波数に対して8倍、好ましくは6倍の周波数帯をローパスフィルタ13でフィルタリングしている。
図8は、ボールねじの振動加速度の周波数解析の結果を示す。この結果は、ボールねじにおいて転動体が剥離するといった異常が発生したときのものであり、その異常発生前後の振動周波数解析結果を示す。同図中、太線は異常発生前の結果であり、細線は異常発生後の結果である。同図に示すように、異常発生前及び異常発生後ともに、5kHz付近の周波数帯において、転勤体と軌道面との衝突により、加速度ピックアップが取り付けてある軌道部材であるナットの自由振動が励起されて、該軌道部材の固有振動数を周波数とする振動が発生しているのがわかる。しかし、6kHz以上の周波数帯では、異常発生前後による明確な差異が認められなくなる。その一方で、3kHz以下の周波数帯では、回転速度に対して幾何学的比例関係にある周波数成分の振動が明確に現れる。このようなことから、異常発生前後における加速度ピックアップによって検出する振動加速度信号について、5kHz、好ましくは6kHz以上の周波数帯をフィルタリングすれば、振動加速度信号のピーク値又はrms値に明確な差異が現れることとなる。
Here, for the following reasons, the low-pass filter 13 filters the frequency band of 8 times, preferably 6 times the calculated passing frequency of the rolling element.
FIG. 8 shows the result of frequency analysis of the vibration acceleration of the ball screw. This result is obtained when an abnormality occurs such that the rolling element peels off in the ball screw, and shows vibration frequency analysis results before and after the occurrence of the abnormality. In the figure, the thick line is the result before the occurrence of the abnormality, and the thin line is the result after the occurrence of the abnormality. As shown in the figure, the free vibration of the nut, which is the track member to which the acceleration pickup is attached, is excited by the collision between the transfer body and the track surface in the frequency band near 5 kHz both before and after the occurrence of the failure. Thus, it can be seen that vibration having the natural frequency of the raceway member as a frequency is generated. However, in the frequency band of 6 kHz or higher, a clear difference between before and after the occurrence of abnormality is not recognized. On the other hand, in the frequency band of 3 kHz or less, vibrations of frequency components that are in a geometrically proportional relationship with the rotation speed clearly appear. Therefore, if the vibration acceleration signal detected by the acceleration pickup before and after the occurrence of abnormality is filtered in a frequency band of 5 kHz, preferably 6 kHz or more, a clear difference appears in the peak value or rms value of the vibration acceleration signal. It becomes.

このとき、このような振動特性を有するボールねじについて、前記(1)式〜(3)式により得られる前記転動体の計算通過周波数は500Hz〜750Hzである。このようなことから、この転動体の計算通過周波数500Hz〜750Hzの8倍以上となる5kHz、好ましくは6kHz以上の周波数帯をローパスフィルタ13でフィルタリングすることで、振動加速度信号のピーク値又はrms値に明確な差異を得ることができるようになる。または、(1)〜(3)式で求められる周波数のうち最も大きなものを基準(特定の周波数)とし、その8倍以上となるようにローパスフィルタを設定しても良い。   At this time, with respect to the ball screw having such vibration characteristics, the calculated passing frequency of the rolling element obtained by the equations (1) to (3) is 500 Hz to 750 Hz. Therefore, the peak value or rms value of the vibration acceleration signal is obtained by filtering the frequency band of 5 kHz, preferably 6 kHz or more, which is 8 times or more of the calculated passing frequency of 500 Hz to 750 Hz with the low-pass filter 13. A clear difference can be obtained. Alternatively, the low-pass filter may be set so that the largest frequency among the frequencies obtained by the equations (1) to (3) is set as a reference (specific frequency) and the frequency is 8 times or more.

また、次のような個別の事象を加味して、ローパスフィルタ13によりフィルタリングする周波数帯を決定することもできる。
図9は、異常発生前後の振動加速度信号(加速度ピックアップの出力信号)のピーク−ピーク値変化率を示す。同図では、縦軸に、ピーク−ピーク値変化率として、異常発生後のピークと異常発生前のピークの比(異常発生後のピーク/異常発生前のピーク)をとっている。フィルタをかけない場合(同図中の●印)には、ピーク−ピーク値変化率について、異常発生前後で明確な差異を得ることはできない。すなわち、異常を検出することができない。また、6kHzのローパスフィルタをかけて、異常発生前後で明確な差異が生じない範囲である6kHz以上の周波数帯をフィルタリングして得た振動加速度信号のピーク−ピーク値変化率(同図中の■印)についても、異常発生前後で明確な差異が現れにくくなっている。これは、5kHz付近に発生する固有振動の周波数成分を除去できていないためである。これに対して、3kHzのローパスフィルタをかけた場合、固有振動の周波数成分等からなる5kHz以上の固有振動周波数帯を充分にフィルタリングでき、差異が明確に現れるようになる。
In addition, the frequency band to be filtered by the low-pass filter 13 can be determined in consideration of the following individual events.
FIG. 9 shows the peak-to-peak value change rate of the vibration acceleration signal (acceleration pickup output signal) before and after the occurrence of abnormality. In the same figure, the ratio of the peak after the occurrence of abnormality and the peak before the occurrence of abnormality (peak after occurrence of abnormality / peak before occurrence of abnormality) is taken as the peak-peak value change rate on the vertical axis. When the filter is not applied (marked with ● in the figure), it is not possible to obtain a clear difference between the peak-to-peak value change rate before and after the occurrence of the abnormality. That is, the abnormality cannot be detected. Also, the peak-to-peak value change rate of the vibration acceleration signal obtained by applying a 6 kHz low-pass filter and filtering a frequency band of 6 kHz or higher, which is a range in which there is no clear difference before and after the occurrence of an abnormality (■ in the figure) With regard to ()), a clear difference is less likely to appear before and after the occurrence of an abnormality. This is because the frequency component of the natural vibration generated near 5 kHz cannot be removed. On the other hand, when a low-pass filter of 3 kHz is applied, a natural vibration frequency band of 5 kHz or more composed of natural vibration frequency components or the like can be sufficiently filtered, and the difference appears clearly.

一般的には、転動体と軌道面との衝突によって励振される軌道部材の固有振動数が4kHz〜100kHzの範囲にあること(下記図10参照)、さらに、回転速度に対して幾何学的比例関係にある周波数成分の振動の影響が顕著に現れる周波数範囲が約3kHzまでである。このようなことから、ローパスフィルタ13の設定値を3kHzにして、固有振動の周波数成分をフィルタリングすることで、幾何学的な振動の影響が顕著に現れる周波数範囲の振動を測定することの両方の目的を達成できる。なお、軌道部材の固有振動の周波数成分を予め確認できる場合にはその固有振動数以上の振動周波数帯を充分にフィルタリングできるように、ローパスフィルタを設定することもできる。   Generally, the natural frequency of the raceway member excited by the collision between the rolling element and the raceway surface is in the range of 4 kHz to 100 kHz (see FIG. 10 below), and is geometrically proportional to the rotational speed. The frequency range in which the influence of the vibration of the related frequency component appears remarkably is up to about 3 kHz. Therefore, by setting the low-pass filter 13 to 3 kHz and filtering the frequency component of the natural vibration, it is possible to measure both vibrations in a frequency range in which the influence of geometric vibrations is noticeable. The objective can be achieved. In addition, when the frequency component of the natural vibration of the raceway member can be confirmed in advance, a low-pass filter can be set so that a vibration frequency band equal to or higher than the natural frequency can be sufficiently filtered.

また、極小の周波数帯(図8中、丸で囲う周波数帯)についても、ローパスフィルタ13でフィルタリングするようにしても良い。すなわち、転動体の計算通過周波数に満たない周波数を減衰させる。例えば、転動体の計算通過周波数に満たない周波数として、ボールねじのねじ軸の共振周波数や転動装置外部からの振動によるもの、等がある。これにより、これらの振動を遮断することができ、振動加速度信号のピーク値又はrms値をより明確な差異として得ることができるようになる。   Further, a very low frequency band (a frequency band surrounded by a circle in FIG. 8) may be filtered by the low-pass filter 13. That is, a frequency that is less than the calculated passing frequency of the rolling element is attenuated. For example, the frequency that is less than the calculated passing frequency of the rolling element includes the resonance frequency of the screw shaft of the ball screw or vibration from the outside of the rolling device. Thereby, these vibrations can be cut off, and the peak value or rms value of the vibration acceleration signal can be obtained as a clearer difference.

なお、以上のように複数の周波数帯をフィルタリングするため、減衰周波数の異なるフィルタ、特定の周波数のみを減衰させるノッチフィルタを用いると有効である。
図10は、ボールねじに関し、周波数と振動強さ(db)との関係を示す。同図(a)はφ50のボールねじの結果であり、同図(b)はφ32のボールねじの結果である。前述のように、ボールねじでは、循環する転動体が非負荷圏から負荷圏に進入する際に軌道面と衝突し、その衝突による軌道面側の要素部材の自由振動が励起されて、要素部材の固有振動数を周波数とする振動が発生する。このような転動体と軌道面との衝突による固有振動の周波数帯は、ボールねじのナットの大きさで多少異なるものの、同図に丸で囲んで示すように、一般的には、4kHz〜100kHzを超えるものとなる。
In order to filter a plurality of frequency bands as described above, it is effective to use a filter having a different attenuation frequency or a notch filter that attenuates only a specific frequency.
FIG. 10 shows the relationship between frequency and vibration strength (db) for a ball screw. The figure (a) is the result of the ball screw of φ50, and the figure (b) is the result of the ball screw of φ32. As described above, in the ball screw, the circulating rolling element collides with the raceway surface when entering the load zone from the non-load zone, and free vibration of the element member on the raceway surface side due to the collision is excited, and the element member A vibration having a natural frequency as a frequency is generated. The frequency band of the natural vibration due to the collision between the rolling element and the raceway is slightly different depending on the size of the nut of the ball screw, but generally 4 kHz to 100 kHz as shown in a circle in FIG. It will exceed.

また、転動体と軌道面との衝突により発生する振動の振幅は、その衝突エネルギーにより変化するため、例えば、個々の転動体の軌道面への進入角度の違いによって容易に変化する、又は往復する直動要素等においては往行時(図11(a))と復行時(図11(b))の違い等によって容易に変化する。このため、循環部を持つ転がり要素においては、従来の方法では、異常を誤検出する可能性も高い。しかし、本発明を適用することで、このような条件下でも、特定の周波数、例えば、転動体の計算通過周波数の8倍以上となる周波数帯をフィルタリングすることで、異常を高い精度で検出できるようになる。   In addition, since the amplitude of vibration generated by the collision between the rolling elements and the raceway surface changes depending on the collision energy, for example, it easily changes or reciprocates due to the difference in the angle of entry of each rolling element to the raceway surface. The linear motion element or the like easily changes depending on the difference between the outward travel (FIG. 11 (a)) and the backward travel (FIG. 11 (b)). For this reason, in a rolling element having a circulating portion, there is a high possibility that an abnormality is erroneously detected by the conventional method. However, by applying the present invention, even under such conditions, it is possible to detect anomalies with high accuracy by filtering a specific frequency, for example, a frequency band that is eight times or more the calculated passing frequency of a rolling element. It becomes like this.

図12は、加速度ピックアップ10の出力信号の利用例である。ここでは、加速度ピックアップ10の出力信号を基に、転動装置(具体的には軌道部材、本例ではボールねじ30やリニアガイド90)120の異常を検出する異常検出システム130の構成を示す。
図12に示すように、異常検出システム130は、転動装置120(例えばナット32やスライダ92)に取り付けられた加速度ピックアップ10の出力信号を記憶する記憶部131と、記憶部131に記憶された出力信号を基に、振動加速度を外部出力(表示)する振動加速度表示部132と、記憶部131に記憶された出力信号を基に、異常判定を行う異常判定部133を備える。異常判定部133は、記憶部131に記憶された信号、すなわち、加速度ピックアップ10の出力信号(振動加速度信号)の時系列信号を基に、該出力信号におけるピーク値又は該出力信号のrms値を得て、それらピーク値又はrms値を基に、転動装置120の異常を判定する。例えば、所定のしきい値と対比して、転動装置120の異常を判定する。
FIG. 12 is a usage example of the output signal of the acceleration pickup 10. Here, a configuration of an abnormality detection system 130 that detects an abnormality of the rolling device (specifically, the race member, in this example, the ball screw 30 or the linear guide 90) 120 based on the output signal of the acceleration pickup 10 is shown.
As shown in FIG. 12, the abnormality detection system 130 is stored in the storage unit 131 that stores the output signal of the acceleration pickup 10 attached to the rolling device 120 (for example, the nut 32 or the slider 92), and the storage unit 131. A vibration acceleration display unit 132 that externally outputs (displays) vibration acceleration based on the output signal, and an abnormality determination unit 133 that performs abnormality determination based on the output signal stored in the storage unit 131 are provided. The abnormality determination unit 133 determines the peak value of the output signal or the rms value of the output signal based on the signal stored in the storage unit 131, that is, the time series signal of the output signal (vibration acceleration signal) of the acceleration pickup 10. The abnormality of the rolling device 120 is determined based on the peak value or the rms value. For example, the abnormality of the rolling device 120 is determined in comparison with a predetermined threshold value.

これにより、加速度ピックアップ10の出力信号(振動加速度振動)を用いて、高い精度で異常の判定をすることができる。また、出力信号の時系列変化を基に軌道部材の異常を判定するため、異常を高い精度で検出できる。また、周波数解析装置や複数の演算装置を用いることなく、フィルタ及びピーク値表示装置(振動加速度表示装置)だけで異常を検出することが可能となるため、簡単な構成でありながら、異常を高い精度で検出できる。   Thereby, it is possible to determine an abnormality with high accuracy using the output signal (vibration acceleration vibration) of the acceleration pickup 10. Further, since the abnormality of the track member is determined based on the time series change of the output signal, the abnormality can be detected with high accuracy. In addition, since it is possible to detect an abnormality only with a filter and a peak value display device (vibration acceleration display device) without using a frequency analysis device or a plurality of arithmetic devices, the abnormality is high even though the configuration is simple. It can be detected with accuracy.

なお、この第1の実施形態を次のような構成により実現することもできる。
すなわち、この第1の実施形態では、前記(1)式〜(3)式は、ボールねじの転動体の計算通過周波数を得るためのものである。しかし、他の転動装置、例えばリニアガイドについて転動体の計算通過周波数を得る場合には、そのリニアガイドの寸法諸元や運転速度等の諸条件に応じて前記(1)式〜(3)式を変形する。これにより、リニアガイドについて転動体の計算通過周波数を算出し、その転動体の計算通過周波数の8倍好ましくは6倍の周波数帯をフィルタリングすることで、リニアガイドの軌道部材(案内レールやスライダ)で発生する振動を高い精度で検出でき、異常を高い精度で検出できる。
The first embodiment can also be realized by the following configuration.
That is, in the first embodiment, the equations (1) to (3) are for obtaining the calculated passing frequency of the rolling element of the ball screw. However, when obtaining the calculated passing frequency of the rolling element for another rolling device, for example, a linear guide, the above-mentioned formulas (1) to (3) according to various conditions such as the dimensions of the linear guide and the operating speed. Transform the formula. Thus, the calculated passing frequency of the rolling element is calculated for the linear guide, and the linear guide track member (guide rail or slider) is filtered by filtering the frequency band of 8 times, preferably 6 times the calculated passing frequency of the rolling element. Can be detected with high accuracy, and abnormalities can be detected with high accuracy.

また、ローパスフィルタ13は、転動体の計算通過周波数、並びに該転動体の計算通過周波数に対して、4倍、6倍及び8倍の周波数のうちの少なくとも何れかを6dB/oct以上の減衰特性で減衰させることもできる。これにより、減衰させたい周波数と異常検出の対象としたい周波数との適宜選別して、高い精度で異常検出できるようになる。例えば、転動体の計算通過周波数に対して4倍の周波数が目的以外の外乱周波数と一致する場合、これも減衰させ、転動体の計算通過周波数と6倍の周波数で異常検出を行うことにより、検出精度を向上させることができる。
また、この第1の実施形態では、加速度センサ11の出力電圧をアンプ12を介してローパスフィルタ13に出力している。これに対して、加速度センサ11の出力電圧をローパスフィルタ13に直接出力し、フィルタリングしても、前述と同様な効果として、異常を高い精度で検出できる。
Further, the low-pass filter 13 has an attenuation characteristic of 6 dB / oct or more at least one of a calculated passing frequency of the rolling element and a frequency that is four times, six times, and eight times the calculated passing frequency of the rolling element. Can also be attenuated. As a result, it is possible to appropriately select the frequency to be attenuated and the frequency to be detected as an abnormality detection, and to detect the abnormality with high accuracy. For example, when a frequency four times the calculated passing frequency of the rolling element matches a disturbance frequency other than the target, this is also attenuated, and an abnormality is detected at a frequency six times the calculated passing frequency of the rolling element. Detection accuracy can be improved.
In the first embodiment, the output voltage of the acceleration sensor 11 is output to the low-pass filter 13 via the amplifier 12. On the other hand, even if the output voltage of the acceleration sensor 11 is directly output to the low-pass filter 13 and filtered, an abnormality can be detected with high accuracy as the same effect as described above.

(第2の実施形態)
次に第2の実施形態を説明する。
(構成)
第2の実施形態も本発明を適用した振動センサである。
図13は、振動センサ20の構成を示す。図13に示すように、振動センサ20は、加速度ピックアップ21と被測定物(転動装置の軌道部材)200との間に機械的なフィルタ手段をなす弾性体25を配置して、この弾性体25を介して被測定物200に対して加速度ピックアップ21を固定している。加速度ピックアップ21は、アンプ内蔵型圧電式加速度ピックアップである。この加速度ピックアップ21は、弾性体25を介して被測定物200とねじ止めにより固定されている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
(Constitution)
The second embodiment is also a vibration sensor to which the present invention is applied.
FIG. 13 shows the configuration of the vibration sensor 20. As shown in FIG. 13, the vibration sensor 20 includes an elastic body 25 that forms mechanical filter means between an acceleration pickup 21 and an object to be measured (orbit member of a rolling device) 200. The acceleration pickup 21 is fixed to the device under test 200 via 25. The acceleration pickup 21 is an amplifier built-in type piezoelectric acceleration pickup. The acceleration pickup 21 is fixed to the device under test 200 via an elastic body 25 by screws.

図14は、加速度ピックアップ21の構成を示す。図14に示すように、加速度ピックアップ21は、振動時の加速度に応じた電圧を出力する圧電式の加速度センサ22と、加速度センサの出力電圧値を増幅するアンプ23とを備える。例えば、加速度センサ22は、前記第1の実施形態と同様に、いわゆるバイモルフ型の圧電加速度センサである。
図15は、加速度ピックアップ21(具体的には加速度センサ22)の特性を示す。図15に示すように、加速度ピックアップ21(具体的には加速度センサ22)の周波数特性が10KHz以上に渡り略線形となる。アンプ23は、このような特性を有する加速度センサ22からの出力電圧値を基に、非線形出力を行う。
FIG. 14 shows the configuration of the acceleration pickup 21. As shown in FIG. 14, the acceleration pickup 21 includes a piezoelectric acceleration sensor 22 that outputs a voltage corresponding to acceleration during vibration, and an amplifier 23 that amplifies the output voltage value of the acceleration sensor. For example, the acceleration sensor 22 is a so-called bimorph type piezoelectric acceleration sensor, as in the first embodiment.
FIG. 15 shows the characteristics of the acceleration pickup 21 (specifically, the acceleration sensor 22). As shown in FIG. 15, the frequency characteristic of the acceleration pickup 21 (specifically, the acceleration sensor 22) is substantially linear over 10 kHz. The amplifier 23 performs non-linear output based on the output voltage value from the acceleration sensor 22 having such characteristics.

弾性体25は、ゴム又はエラストマ材等により形成されている。図13に示すように、弾性体25の中心にねじ挿通用の孔25aを設けて、この孔25aにねじ26を挿通して、加速度ピックアップ21と被測定物200とをねじ止めしている。そして、対象測定周波数範囲外の振動を遮断できるように、弾性体25の形状又は物性値等を決定している。すなわち、特定の周波数、例えば、転動装置について得られる転動体の計算通過周波数(転動装置がボールねじの場合は前記(1)〜(3)式参照)に対して8倍、好ましくは6倍の周波数帯を機械的にフィルタリングできるように、弾性体25の形状又は物性値等を決定している。   The elastic body 25 is made of rubber or an elastomer material. As shown in FIG. 13, a screw insertion hole 25 a is provided at the center of the elastic body 25, and a screw 26 is inserted into the hole 25 a to fasten the acceleration pickup 21 and the DUT 200. And the shape or physical property value of the elastic body 25 is determined so that the vibration outside the target measurement frequency range can be cut off. That is, a specific frequency, for example, the calculated passing frequency of the rolling element obtained for the rolling device (when the rolling device is a ball screw, refer to the above formulas (1) to (3)), preferably 8 times, preferably 6 The shape or physical property value of the elastic body 25 is determined so that the double frequency band can be mechanically filtered.

図16〜図18を用いて、振動センサ20を備えた転動装置であるボールねじの構成例を説明する。図16〜図18に示すように、ボールねじ30は、一の軌道部材であるねじ軸31と、このねじ軸31の回転に伴って軸方向に相対移動する他の軌道部材であるナット32と、このナット32とねじ軸31との間に転動自在に組み込まれた多数のボール33と、これらのボール33を循環させるボール循環部材としてのサイドキャップ34とを備える。ねじ軸31は軸方向と直交する断面が円形に形成されており、その外周面には軌道溝である螺旋状のボールねじ溝41が形成されている。ボールねじ溝41はナット32の内周面に形成された軌道溝である螺旋状のボールねじ溝42と対向しており、ねじ軸31又はナット32の一方が軸回りに回転すると、これに同期してボール33がボールねじ溝41,42間に形成された転動路となるボール負荷転動路43を転動するようになっている。   A configuration example of a ball screw which is a rolling device including the vibration sensor 20 will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 16 to 18, the ball screw 30 includes a screw shaft 31 that is one track member and a nut 32 that is another track member that relatively moves in the axial direction as the screw shaft 31 rotates. A large number of balls 33 are provided between the nut 32 and the screw shaft 31 so as to be freely rollable, and a side cap 34 as a ball circulation member for circulating the balls 33 is provided. The screw shaft 31 has a circular cross section perpendicular to the axial direction, and a spiral ball screw groove 41 that is a raceway groove is formed on the outer peripheral surface thereof. The ball screw groove 41 is opposed to a spiral ball screw groove 42 which is a raceway groove formed on the inner peripheral surface of the nut 32. When one of the screw shaft 31 and the nut 32 rotates around the axis, the ball screw groove 41 is synchronized with the spiral ball screw groove 42. Thus, the ball 33 rolls on a ball load rolling path 43 which is a rolling path formed between the ball screw grooves 41 and 42.

ナット32は、外周面にサイドキャップ取付け面51を有しており、このサイドキャップ取付け面51には、ボール33を循環させるためのボール循環孔52,52が形成されている。サイドキャップ34は、例えば、樹脂或いは金属等の成形材料を所定の形状に射出成形して形成されている。サイドキャップ34はボール循環孔52,52に嵌合する一対の柱状ボールすくい上げ部34a,34bと、これらの柱状ボールすくい上げ部34a,34b内に形成されたボール戻し案内路53,53と連通するボール戻し路54を内部に有するプレート状のサイドキャップ本体部34cとから構成されている。ここで、ボール負荷転動路43、ボール戻し案内路53及びボール戻し路54を含む構造として、ボール33を循環させる転動体循環路が構成されている。   The nut 32 has a side cap attachment surface 51 on the outer peripheral surface. Ball circulation holes 52 and 52 for circulating the balls 33 are formed in the side cap attachment surface 51. The side cap 34 is formed, for example, by injection molding a molding material such as resin or metal into a predetermined shape. The side cap 34 is a ball communicating with a pair of columnar ball scooping portions 34a and 34b fitted in the ball circulation holes 52 and 52, and ball return guide paths 53 and 53 formed in the columnar ball scooping portions 34a and 34b. It is comprised from the plate-shaped side cap main-body part 34c which has the return path 54 inside. Here, as a structure including the ball load rolling path 43, the ball return guide path 53, and the ball return path 54, a rolling element circulation path for circulating the ball 33 is configured.

ボールすくい上げ部34a,34bは、その横断面が円形に形成されており、従って、ボールすくい上げ部34a,34bが嵌め込まれるボール循環孔52の横断面も円形となっている。ボールすくい上げ部34a,34bは、不図示のタング部をそれぞれ有しており、ボール負荷転動路43を転動するボール33は、図18に示すように、ボールすくい上げ部34a又は34bのタング部によりボールねじ溝41,42のリード角方向にすくい上げられてボール戻し路54に導入されるようになっている。   The ball scooping portions 34a and 34b have a circular cross section, and therefore the cross section of the ball circulation hole 52 into which the ball scooping portions 34a and 34b are fitted is also circular. The ball scooping portions 34a and 34b each have a tongue portion (not shown), and the ball 33 rolling on the ball load rolling path 43 is a tongue portion of the ball scooping portion 34a or 34b as shown in FIG. Thus, the ball screw grooves 41 and 42 are scooped up in the lead angle direction and introduced into the ball return path 54.

以上のように構成されるボールねじ30のナット32側の部材となるサイドキャップ34に、図5に示すように振動センサ20を装着している。このとき、加速度ピックアップ21とナット32との間に弾性体25が介在するように振動センサ20を装着している。振動センサ20は、検出信号(電圧値)をセンサケーブル27により外部出力している。   As shown in FIG. 5, the vibration sensor 20 is attached to the side cap 34 which is a member on the nut 32 side of the ball screw 30 configured as described above. At this time, the vibration sensor 20 is mounted so that the elastic body 25 is interposed between the acceleration pickup 21 and the nut 32. The vibration sensor 20 outputs a detection signal (voltage value) to the outside via the sensor cable 27.

(動作、作用及び効果)
動作、作用及び効果は次のようになる。
ナット32とねじ軸31とが相対移動したときの、ボールねじ30における振動を振動センサ20(具体的には加速度ピックアップ21)により検出する。そして、振動センサ20は、検出信号をセンサケーブル27により外部出力している。このとき、加速度ピックアップ21と被測定物200との間に弾性体25が存在するため、被測定物200の振動信号が弾性体25を介して加速度ピックアップ21に伝達するようになる。これにより、弾性体25がフィルタとして作用して、加速度ピックアップ21に入力される前段階で、対象測定周波数範囲外の振動信号が遮断されるようになる。よって、加速度ピックアップ21では、広い周波数範囲で高いレベルで振動を測定できる。また、フィルタ手段を弾性体25とすることで、フィルタ手段を簡単に構成できる。
(Operation, action and effect)
The operation, action and effect are as follows.
The vibration of the ball screw 30 when the nut 32 and the screw shaft 31 move relative to each other is detected by the vibration sensor 20 (specifically, the acceleration pickup 21). The vibration sensor 20 outputs a detection signal to the outside via the sensor cable 27. At this time, since the elastic body 25 exists between the acceleration pickup 21 and the DUT 200, the vibration signal of the DUT 200 is transmitted to the acceleration pickup 21 via the elastic body 25. Thereby, the elastic body 25 acts as a filter, and the vibration signal outside the target measurement frequency range is cut off before being input to the acceleration pickup 21. Therefore, the acceleration pickup 21 can measure vibration at a high level in a wide frequency range. Moreover, the filter means can be simply configured by using the elastic body 25 as the filter means.

ここで、ボールねじ、リニアガイド及びラックピニオン等の往復運動を繰り返す直動要素の振動検出にチャージ出力型加速度ピックアップを用いると、ケーブルの屈曲に伴うノイズが振動検出信号に乗ってしまうという問題があった。これに対して、アンプ内蔵型圧電式加速度ピックアップは、ケーブルの屈曲に伴うノイズが振動検出信号に乗ってしまうことはほとんどない。しかし、アンプ内蔵型圧電式加速度ピックアップは、チャージ出力型加速度ピックアップと比べて、ダイナミックレンジが狭く、オーバーロードし易いという問題があった。すなわち、アンプ内蔵型ピックアップでは、フィルタリングせずに振動が直接入力されるため、その振動が大きい場合には、内蔵するアンプがオーバーロードしてしまう(低周波数の振動より高周波数の振動の感度が大きくなる)。これにより、アンプ内蔵型ピックアップの用途は、内蔵するアンプがオーバーロードしない振動レベルの範囲内での振動測定に限られるものとなっていた。よって、ボールねじ、リニアガイド又はラックピニオン等の直動要素の振動では、研削痕をボールが走る振動等で高周波成分が強くなっているため、そのような振動の検出においては、アンプ内蔵型圧電式加速度ピックアップがオーバーロードし易くなるという問題が発生する。   Here, when a charge output type acceleration pickup is used for vibration detection of a linear motion element that repeats reciprocating motion such as a ball screw, a linear guide, and a rack and pinion, noise due to bending of the cable rides on the vibration detection signal. there were. On the other hand, in the piezoelectric acceleration pickup with a built-in amplifier, the noise accompanying the bending of the cable hardly gets on the vibration detection signal. However, the piezoelectric acceleration pickup with a built-in amplifier has a problem that it has a narrow dynamic range and is easily overloaded as compared with the charge output type acceleration pickup. In other words, in the pickup with a built-in amplifier, vibration is directly input without filtering, so if the vibration is large, the built-in amplifier is overloaded (sensitivity of vibration at high frequency is higher than vibration at low frequency). growing). As a result, the use of the built-in amplifier type pickup is limited to vibration measurement within a vibration level range in which the built-in amplifier does not overload. Therefore, in the vibration of a linear element such as a ball screw, linear guide or rack and pinion, the high frequency component is strong due to the vibration of the ball running on the grinding mark. There arises a problem that the type acceleration pickup is easily overloaded.

なお、外部アンプを使用するチャージ出力型加速度ピックアップでは、外部フィルタをかけて対象測定周波数範囲(監視対象の周波数範囲)を絞ることができるため、広周波数範囲にわたり高いレベルにある振動信号でも入力することができ、対象測定周波数範囲の振動を特定し、測定できる。しかし、チャージ出力型加速度ピックアップでは、前述のように、ボールねじ、リニアガイド及びラックピニオン等の往復運動を繰り返す直動要素の振動検出において、ケーブルの屈曲に伴うノイズが信号に乗ってしまうという問題を解消できない。   In charge output type accelerometers that use external amplifiers, the target measurement frequency range (frequency range to be monitored) can be narrowed by applying an external filter, so even vibration signals that are at a high level over a wide frequency range are input. It is possible to identify and measure vibrations in the target measurement frequency range. However, in the charge output type accelerometer, as described above, in the vibration detection of the linear motion element that repeats reciprocating motions such as the ball screw, the linear guide, and the rack and pinion, the noise accompanying the bending of the cable gets on the signal. Cannot be resolved.

以上のような種々の問題に対して、対象測定周波数範囲外の高周波成分からなる振動を加速度ピックアップ21に入力される前段階で遮断することで、対象測定周波数範囲外の高周波成分に埋もれていた監視対象の振動(高周波成分の振動も含む)を検出できるようになる。また、対象測定周波数範囲外の高周波成分からなる振動を加速度ピックアップ21に入力される前段階で遮断することで、加速度ピックアップ21のオーバーロードの発生を防止して、監視対象の振動を確実に検出できるようになる。そして、加速度ピックアップ21がアンプ内蔵型圧電式加速度ピックアップであることで、ケーブル屈曲によるノイズの影響を小さくできる。   In response to the various problems as described above, vibrations composed of high-frequency components outside the target measurement frequency range are blocked before being input to the acceleration pickup 21, thereby being buried in high-frequency components outside the target measurement frequency range. It becomes possible to detect vibrations to be monitored (including vibrations of high frequency components). In addition, the vibration of the high frequency component outside the target measurement frequency range is cut off before the acceleration pickup 21 is input, thereby preventing the acceleration pickup 21 from being overloaded and reliably detecting the vibration of the monitoring target. become able to. Since the acceleration pickup 21 is a piezoelectric acceleration pickup with a built-in amplifier, the influence of noise due to cable bending can be reduced.

また、以下のような個別の事象を加味して、フィルタリングする周波数範囲を決定することもできる。
例えば、直動転がり要素の最高速度は、ボールねじの場合、DN=160000mm/minに達しており、このときの転動体と軌道溝との相対速度は、約1.5m/sである。また、軌道面は、超仕上げが実施されていないことにより、研削砥粒による研削痕を有しており、それによる転動体転走方向の凹凸のピッチは、加工条件にもよるが、およそ150μm以下、主には50μm程度である。これより、転動体が最高速度で軌道溝を転走するとき、該軌道溝にある凹凸による振動周波数は、小さく見積もっても、10KHz(=1.5・E6/150)であり、主には、30KHz(=1.5・E6/50)になる。このような周波数の振動に対する感度を下げて、加速度ピックアップ21でモニタできれば、軌道面の剥離や玉詰まりに伴い発生する、より低周波の振動を検出できる。
In addition, the frequency range to be filtered can be determined in consideration of the following individual events.
For example, in the case of a ball screw, the maximum speed of the linear motion rolling element reaches DN = 160,000 mm / min, and the relative speed between the rolling element and the raceway groove at this time is about 1.5 m / s. In addition, the raceway surface has grinding traces due to the abrasive grains because it is not superfinished, and the pitch of the irregularities in the rolling element rolling direction due to this is approximately 150 μm, although it depends on the processing conditions. Hereinafter, it is mainly about 50 μm. From this, when the rolling element rolls on the raceway groove at the maximum speed, the vibration frequency due to the unevenness in the raceway groove is 10 KHz (= 1.5 · E6 / 150), even if estimated to be small, , 30 kHz (= 1.5 · E6 / 50). If the sensitivity to such frequency vibrations can be reduced and monitored by the acceleration pickup 21, vibrations at lower frequencies that occur due to separation of the raceway surface or clogging of the balls can be detected.

このようなことから、ボールと転動路(軌道溝)との衝突による30kHz以上の高周波数成分の振動が、対象測定周波数範囲外の振動となるように、弾性体25の形状、物性値等を決定する。このようにすることで、ボールと転動路(軌道溝)との衝突による振動に対する感度を下げて、軌道面の剥離や玉詰まりに伴い発生する、より低周波の振動を加速度ピックアップ21で検出できる。   For this reason, the shape, physical property values, etc. of the elastic body 25 are set so that the vibration of the high frequency component of 30 kHz or more due to the collision between the ball and the rolling path (track groove) becomes out of the target measurement frequency range. To decide. By doing so, the sensitivity to vibration due to the collision between the ball and the rolling path (track groove) is lowered, and the acceleration pickup 21 detects the lower frequency vibration generated due to the separation of the raceway surface or ball clogging. it can.

なお、直動転がり要素において軌道面の超仕上げを実施していない理由は例えば次のようになる。直動転がり要素(以下、軸受)では、一般的に軌道面の超仕上げを実施しているが、軌道溝は、軸受と異なり、有端の直線、又は螺旋状であることより、その長さ別の多品種少量生産とならざるを得ず、コスト的に難しいこと、及び、軌道溝が有端であることよりその使用速度が自ずと制限されるので、超仕上げに見合う性能を発揮し得ないこと、さらに、転動体が循環路と軌道溝を出入する際の振動により、超仕上げによる効果がマスキングされること、が挙げられる。   Note that the reason why the raceway surface is not superfinished in the linear motion rolling element is as follows, for example. For linear motion rolling elements (hereinafter referred to as “bearings”), the raceway surface is generally superfinished. There is no choice but to produce other high-mix low-volume production, and it is difficult in terms of cost, and since the use speed is naturally limited due to the end of the raceway groove, it cannot exhibit the performance suitable for super finishing. In addition, the effect of superfinishing is masked by the vibration when the rolling element enters and exits the circulation path and the raceway groove.

また、特に、ねじ軸やナットのボールねじ溝がゴシックアーチ形状に形成されている場合、研削砥石を左右に振る超仕上げができないので、転動体がボールねじ溝を転走するときにその凹凸により振動が発生するのは必至である。このようなことから、その周波数の振動に対する感度を下げて、加速度ピックアップ21でモニタすることにより、ボールねじ溝の軌道面の剥離や玉詰まりに伴い発生する、より低周波の振動を検出できる。   In particular, when the screw shaft and the ball screw groove of the nut are formed in a Gothic arch shape, super-finishing is not possible by shaking the grinding wheel to the left and right. Vibration is inevitable. For this reason, by lowering the sensitivity to vibrations at that frequency and monitoring with the acceleration pickup 21, it is possible to detect lower-frequency vibrations that occur due to the separation of the raceway surface of the ball screw groove or clogging.

また、特に、ねじ軸やナット(具体的にはそれらのボールねじ溝)、又は転動体が研削加工仕上げによる金属(例え鋼)やセラミックで形成されている場合にも、転動体がボールねじ溝を転走するときにその凹凸により振動が発生するのは必至である。このようなことから、その周波数の振動に対する感度を下げて、加速度ピックアップ21でモニタすることにより、ボールねじ溝の軌道面の剥離や玉詰まりに伴い発生する、より低周波の振動を検出できる。   In particular, even when the screw shaft or nut (specifically, their ball screw groove), or the rolling element is formed of a metal (for example, steel) or ceramic with a grinding finish, the rolling element is a ball screw groove. It is inevitable that vibrations will occur due to the unevenness when rolling down. For this reason, by lowering the sensitivity to vibrations at that frequency and monitoring with the acceleration pickup 21, it is possible to detect lower-frequency vibrations that occur due to the separation of the raceway surface of the ball screw groove or clogging.

また、超仕上げを行った場合、レベルは低下するものの、直動転がり要素では概ね同程度の高周波成分の振動を検出できる。この振動は、転動体が循環路と軌道溝とを出入する際に発生する高周波成分の振動と考えられる。このような場合でも、本発明を適用することで、そのような周波数の振動に対する感度を下げて、加速度ピックアップ21でモニタすることにより、軌道面の剥離や玉詰まりに伴い発生する、より低周波の振動を検出できる。   In addition, when superfinishing is performed, although the level is lowered, the vibration of the high-frequency component that is approximately the same can be detected in the linear motion rolling element. This vibration is considered to be a vibration of a high-frequency component generated when the rolling element enters and exits the circulation path and the raceway groove. Even in such a case, by applying the present invention, the sensitivity to vibrations of such a frequency is lowered and monitored by the acceleration pickup 21, so that the lower frequency generated due to the separation of the raceway surface or clogging of the balls is caused. Can be detected.

なお、この第2の実施形態を次のような構成により実現することもできる。
すなわち、この第2の実施形態では、ねじにより加速度ピックアップ21及び弾性体25を被測定物200に固定している。これに対して、ワックス、接着剤、両面テープ又はマグネット等の他の固定手段で固定することもできる。例えば、加速度ピックアップ21と弾性体25、弾性体25と被測定物200との一方又は両方をワックス、接着剤、両面テープ又はマグネット等で固定する。
The second embodiment can also be realized by the following configuration.
That is, in the second embodiment, the acceleration pickup 21 and the elastic body 25 are fixed to the device under test 200 with screws. On the other hand, it can also be fixed by other fixing means such as wax, adhesive, double-sided tape or magnet. For example, one or both of the acceleration pickup 21 and the elastic body 25, and the elastic body 25 and the measured object 200 are fixed with wax, an adhesive, a double-sided tape, a magnet, or the like.

(第3の実施形態)
次に第3の実施形態を説明する。
第3の実施形態も振動センサであり、図19は、その振動センサ60の構成を示す。図19に示すように、第3の実施形態における振動センサ60は、加速度ピックアップ21に質量部材61を備えている。質量部材61は、振動センサ60(特に加速度ピックアップ21)が所定の固有振動数になるように決定されている。このように、振動センサ60(特に加速度ピックアップ21)の固有振動数を質量部材61により調整することで、該振動センサ60で遮断対象となる高周波振動成分の範囲を調整できる。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
The third embodiment is also a vibration sensor, and FIG. 19 shows the configuration of the vibration sensor 60. As shown in FIG. 19, the vibration sensor 60 in the third embodiment includes a mass member 61 in the acceleration pickup 21. The mass member 61 is determined so that the vibration sensor 60 (particularly the acceleration pickup 21) has a predetermined natural frequency. In this way, by adjusting the natural frequency of the vibration sensor 60 (particularly the acceleration pickup 21) with the mass member 61, the range of the high-frequency vibration component to be blocked by the vibration sensor 60 can be adjusted.

ここで、下記(4)式は、1次のバネマス系の固有振動数fを示す。
=1/(2π)・√(k/M) ・・・(4)
kはバネ定数であり、Mは質量である。この(4)式を振動センサ60の構成に適用すると、kは弾性体25のばね定数であり、Mは質量部材61を含めた加速度ピックアップ21の質量である。よって、この(4)式からもわかるように、加速度ピックアップ21に質量部材61を付加することで、質量部材61を含めた加速度ピックアップ21の固有振動数fを変化させることができ、この結果、該振動センサ60で遮断対象となる高周波振動成分の範囲(転動体の計算通過周波数に対して8倍、好ましくは6倍の周波数帯)を調整できるようになる。
Here, the following equation (4) represents the natural frequency f 0 of the primary spring mass system.
f 0 = 1 / (2π) · √ (k / M) (4)
k is the spring constant and M is the mass. When this equation (4) is applied to the configuration of the vibration sensor 60, k is the spring constant of the elastic body 25, and M is the mass of the acceleration pickup 21 including the mass member 61. Thus, as can be seen from equation (4), by adding the mass member 61 in the accelerometer 21, it is possible to vary the natural frequency f 0 of the accelerometer 21, including the mass member 61, as a result The vibration sensor 60 can adjust the range of the high-frequency vibration component to be cut off (the frequency band of 8 times, preferably 6 times the calculated passing frequency of the rolling element).

なお、この第3の実施形態では、加速度ピックアップ21に質量部材61を付加して、固有振動数を変化させているが、他の方法により固有振動数を変化させることもできる。すなわち、加速度ピックアップ21と弾性体25との固定方法、又は加速度ピックアップ21と被測定物200との固定方法を適宜変化させることでも、固有振動数を変化させることができる。また、弾性体25の厚さや材料(物性値)等、加速度ピックアップ21自体の重量を適宜変化させることでも、固有振動数を変化させることができる。   In the third embodiment, the natural frequency is changed by adding the mass member 61 to the acceleration pickup 21, but the natural frequency can be changed by other methods. That is, the natural frequency can also be changed by appropriately changing the method for fixing the acceleration pickup 21 and the elastic body 25 or the method for fixing the acceleration pickup 21 and the DUT 200. The natural frequency can also be changed by appropriately changing the weight of the acceleration pickup 21 itself, such as the thickness and material (physical property value) of the elastic body 25.

(第4の実施形態)
次に第4の実施形態を説明する。第4の実施形態も振動センサであり、図20は、その振動センサ70の構成を示す。図20に示すように、第4の実施形態における振動センサ70は、加速度ピックアップ21と弾性体25、弾性体25と被測定物200それぞれをねじ71,72により個別に固定している。例えば、このような構成にすることで、振動センサ70の固有振動数を変化させることができ、該振動センサ70で遮断対象となる高周波振動成分の範囲を調整できる。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. The fourth embodiment is also a vibration sensor, and FIG. 20 shows a configuration of the vibration sensor 70. As shown in FIG. 20, in the vibration sensor 70 according to the fourth embodiment, the acceleration pickup 21 and the elastic body 25, and the elastic body 25 and the DUT 200 are individually fixed by screws 71 and 72. For example, with such a configuration, the natural frequency of the vibration sensor 70 can be changed, and the range of the high-frequency vibration component to be blocked by the vibration sensor 70 can be adjusted.

(第5の実施形態)
次に第5の実施形態を説明する。第5の実施形態も振動センサであり、図21は、その振動センサ80の構成を示す。図21に示すように、振動センサ80は、加速度ピックアップ21と弾性体25、弾性体25と被測定物200それぞれを個別に固定している。第5の実施形態では、前記第4の実施形態の場合と異なり、弾性体25の外周部を囲うような取り付け部材82を用いて、該弾性体25を被測定物200に固定している。例えば、このような構成にすることで、振動センサ80の固有振動数を変化させることができ、該振動センサ80で遮断対象となる高周波振動成分の範囲を調整できる。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. The fifth embodiment is also a vibration sensor, and FIG. 21 shows a configuration of the vibration sensor 80. As shown in FIG. 21, the vibration sensor 80 individually fixes the acceleration pickup 21 and the elastic body 25, and the elastic body 25 and the DUT 200. In the fifth embodiment, unlike the case of the fourth embodiment, the elastic body 25 is fixed to the device under test 200 by using an attachment member 82 that surrounds the outer peripheral portion of the elastic body 25. For example, with this configuration, the natural frequency of the vibration sensor 80 can be changed, and the range of the high-frequency vibration component to be blocked can be adjusted by the vibration sensor 80.

本発明の第1の実施形態の転動装置が備える振動センサ(加速度ピックアップ)の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the vibration sensor (acceleration pick-up) with which the rolling device of the 1st Embodiment of this invention is provided. 加速度ピックアップのローパスフィルタの減衰特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the attenuation characteristic of the low-pass filter of an acceleration pick-up. ローパスフィルタの構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a structure of a low-pass filter. ボールねじへの加速度ピックアップの取り付け例を示す図である。It is a figure which shows the example of attachment of the acceleration pick-up to a ball screw. ボールねじへの加速度ピックアップの他の取り付け例を示す図である。It is a figure which shows the other example of attachment of the acceleration pick-up to a ball screw. リニアガイドへの加速度ピックアップの取り付け例を示す図である。It is a figure which shows the example of attachment of the acceleration pick-up to a linear guide. リニアガイドへの加速度ピックアップの他の取り付け例を示す図である。It is a figure which shows the other example of attachment of the acceleration pick-up to a linear guide. ボールねじの振動加速度の周波数解析の結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the result of the frequency analysis of the vibration acceleration of a ball screw. 異常発生前後の振動加速度信号(加速度ピックアップの出力信号)のピーク−ピーク値変化率を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the peak-peak value change rate of the vibration acceleration signal (output signal of an acceleration pick-up) before and after abnormality occurrence. ボールねじに関し、周波数と振動強さ(db)との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between a frequency and vibration strength (db) regarding a ball screw. 直動要素等における往復時の振動の違いの説明に使用した特性図である。It is a characteristic view used for description of the difference in vibration at the time of reciprocation in a linear motion element etc. 速度ピックアップを備えた異常検出システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the abnormality detection system provided with the speed pick-up. 本発明の第2の実施形態の転動装置が備える振動センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vibration sensor with which the rolling device of the 2nd Embodiment of this invention is provided. 第2の実施形態における振動センサ(加速度ピックアップ)の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the vibration sensor (acceleration pick-up) in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における加速度ピックアップの特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the characteristic of the acceleration pick-up in 2nd Embodiment. 振動センサを備えたボールねじの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the ball screw provided with the vibration sensor. 振動センサを備えたボールねじの構成を示す軸方向断面図である。It is an axial direction sectional view showing the composition of a ball screw provided with a vibration sensor. 振動センサを備えたボールねじの構成を示す径方向断面図である。It is radial direction sectional drawing which shows the structure of the ball screw provided with the vibration sensor. 第3の実施形態の転動装置が備える振動センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vibration sensor with which the rolling device of 3rd Embodiment is provided. 第4の実施形態の転動装置が備える振動センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vibration sensor with which the rolling device of 4th Embodiment is provided. 第5の実施形態の転動装置が備える振動センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vibration sensor with which the rolling device of 5th Embodiment is provided.

符号の説明Explanation of symbols

10 加速度ピックアップ(振動センサ)、11 加速度センサ、12 アンプ、13 ローパスフィルタ、20 振動センサ、21 加速度ピックアップ、25 弾性体   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Acceleration pick-up (vibration sensor), 11 Acceleration sensor, 12 Amplifier, 13 Low-pass filter, 20 Vibration sensor, 21 Acceleration pick-up, 25 Elastic body

Claims (8)

第1の軌道部材、第2の軌道部材及び複数の転動体からなり、前記第1の軌道部材と第2の軌道部材それぞれに設けられた軌道溝、及び一方の軌道部材内に設けられた戻し路により構成される少なくとも1つの転動体循環路内に転動自在に前記転動体を介挿することで、前記第1の軌道部材と第2の軌道部材とを相対移動させる転動装置において、
前記第1の軌道部材及び第2の軌道部材の何れかに取り付けられ、振動時の加速度に応じた電圧を出力する加速度センサと、前記加速度センサの出力電圧を増幅する増幅手段と、前記加速度センサの出力電圧、又は増幅手段の出力電圧について、設定した周波数成分を減衰させるフィルタ手段とを備え、
前記フィルタ手段は、前記第1の軌道部材と第2の軌道部材との相対運動に伴い前記転動体循環路を前記転動体が移動するときに幾何学的に算出される特定周波数に対して、8倍を超える周波数を減衰させることを特徴とする転動装置。
A first track member, a second track member, and a plurality of rolling elements, the track groove provided in each of the first track member and the second track member, and the return provided in one track member In the rolling device for relatively moving the first raceway member and the second raceway member by inserting the rolling body so as to roll freely in at least one rolling body circulation path constituted by a path,
An acceleration sensor that is attached to any one of the first track member and the second track member and outputs a voltage corresponding to acceleration during vibration, amplification means for amplifying the output voltage of the acceleration sensor, and the acceleration sensor A filter means for attenuating a set frequency component with respect to the output voltage or the output voltage of the amplification means,
The filter means is for a specific frequency that is geometrically calculated when the rolling element moves in the rolling element circulation path with relative movement of the first race member and the second race member. A rolling device characterized in that a frequency exceeding eight times is attenuated.
前記フィルタ手段は、20dB/dec以上の減衰特性を持つことを特徴とする請求項1に記載の転動装置。   The rolling device according to claim 1, wherein the filter means has an attenuation characteristic of 20 dB / dec or more. 前記フィルタ手段は、前記特定周波数に対して、4倍、6倍及び8倍の周波数のうちの少なくとも何れかを6dB/oct以上の減衰特性で減衰させることを特徴とする請求項1に記載の転動装置。   The said filter means attenuate | damps at least any one of the frequency of 4 times, 6 times, and 8 times with respect to the said specific frequency by the attenuation | damping characteristic more than 6 dB / oct. Rolling device. 前記加速度センサの周波数特性が10KHz以上に渡り略線形であり、前記増幅手段は、前記加速度センサからの出力電圧を基に、非線形出力を行うことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の転動装置。   The frequency characteristic of the acceleration sensor is substantially linear over 10 KHz or more, and the amplification means performs nonlinear output based on an output voltage from the acceleration sensor. The rolling device according to item. 前記フィルタ手段は、弾性体で構成される機械的フィルタであることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の転動装置。   The rolling device according to claim 1, wherein the filter means is a mechanical filter formed of an elastic body. 前記第1の軌道部材の軌道溝及び第2の軌道部材の軌道溝の何れかがゴシックアーチ形状であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の転動装置。   6. The rolling device according to claim 1, wherein one of the raceway groove of the first raceway member and the raceway groove of the second raceway member has a Gothic arch shape. 前記第1及び第2の軌道部材、並びに前記転動体は、金属又はセラミックで形成されることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の転動装置。   The rolling device according to any one of claims 1 to 6, wherein the first and second race members and the rolling element are made of metal or ceramic. 請求項1〜7の何れか1項に記載の転動装置の前記第1の軌道部材及び第2の軌道部材の何れかが直動したときの振動を検出し、その検出値から前記転動装置の異常を検出する転動装置の異常検出方法において、
特定周波数の振動を監視して、前記転動装置の異常を検出することを特徴とする転動装置の異常検出方法。
The vibration when any one of the first track member and the second track member of the rolling device according to any one of claims 1 to 7 is linearly moved is detected, and the rolling is detected from the detected value. In the abnormality detection method of the rolling device for detecting the abnormality of the device,
An abnormality detection method for a rolling device, wherein vibration of a specific frequency is monitored to detect an abnormality of the rolling device.
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