JP2010038567A - ボールねじの異常判定方法、並びに異常判定装置およびこれを備えた直動駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この異常判定装置10は、ボールねじ4の作動時の振動を測定する振動センサ20と、その振動センサ20で測定した振動信号を濾波するローパスフィルタ30と、そのローパスフィルタ30から出力された振動信号の大きさに基づいてボールねじ4の異常を判定する異常判定部40とを有し、ローパスフィルタ30は、ボールねじ4を構成するナット6の固有振動数以下の振動信号を限って通過させるようになっている。
【選択図】図3
Description
ここで、測定した振動信号を用いて異常を判定する方法としては、振動強度解析によって異常を判定する方法や、振動周波数解析によって異常を判定する方法がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ボールねじの作動時の振動に基づく異常判定において、ボールねじの異常を感度良く判定し得るボールねじの異常判定方法、並びに異常判定装置およびこれを備えた直動駆動装置を提供することを目的としている。
ここで、第二の発明に係るボールねじの異常判定装置において、例えば、前記ナットの固有振動数を、駆動対象(例えばテーブル送り装置)に締結されるナットフランジの剛性、およびナットの質量から得ることは好ましい。このような構成であれば、テーブル送り装置等の駆動対象に装備されるボールねじの異常を判定する上でより好適である。
第三の発明に係る直動駆動装置によれば、第二の発明に係る異常判定装置を備えているので、ボールねじの作動時の振動に基づく異常判定において、テーブル送り装置に装備されたボールねじの異常を感度良く判定することができる。
ボールねじの異常を判定するための試験として、試験体のボールねじに、日本精工株式会社製ボールねじ:型式BSS5012を用い、これに人工的に損傷を設けてその振動を測定した。測定した振動周波数の解析結果を図1(a)に示す。また、このボールねじ(BSS5012)のナット固有振動数の測定結果を同図((b))にあわせて示す。なお、図2に模式図を示すように、ボールねじのナットは、ナットの質量M、ナットフランジの剛性を基にして決まるばね定数Kから得られる固有振動数を持つ。これは一次のバネマス系の振動で表現することができる。
図1からわかるように、このナットの固有振動数が発生している約6kHzを超える周波数帯においては、損傷の有無による差異を明確に規定することが困難である。これに対し、このナットの固有振動数以下、つまり約6kHz以下の周波数帯においては、損傷有りと損傷無しとでは、明らかに違いが現れており、相互を明確に区別することができることがわかる。
このように、ボールねじから発生する、ナットの固有振動数を超える振動成分は、ナット自身のもつばね効果によって減衰され、ナットの固有振動数を超える周波数成分では高調波成分が隠れてしまうため、測定対象が軸受などの場合と同様にして部材の固有振動成分を含む振動を測定してしまうと、正常時と異常時との変化割合が小さくなり、ボールねじの異常を感度良く判定することが難くなってしまうことがわかった。
次に、本発明に係る異常判定装置およびこれを備えた直動駆動装置の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図3は本発明に係る異常判断装置を含む直動駆動装置の一実施形態のブロック図である。また、図4は、図3に示すテーブル送り装置の模式図である。
図3に示すように、この直動駆動装置1は、ボールねじ4で駆動されるテーブル送り装置2と、そのテーブル送り装置2に装備されたボールねじ4の異常を判定する異常判定装置10とを備えて構成されている。また、テーブル送り装置2は、テーブル送り装置本体3およびボールねじ4を備えている。
なお、本発明に係るボールねじの異常判定方法、並びに異常判定装置およびこれを備えた直動駆動装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
2 テーブル送り装置
3 テーブル送り装置本体
4 ボールねじ
5 ねじ軸
6 ナット
7 ナットフランジ
8 モータ
9 軸支ブロック
10 異常判定装置
20 振動センサ
30 ローパスフィルタ
40 異常判定部
42 演算部
44 判定部
46 出力部
Claims (4)
- ボールねじの作動時の振動に基づいてその異常を判定する方法であって、
前記ボールねじの作動時の振動を測定する振動測定工程と、その振動測定工程で測定した振動信号を濾波する濾波工程と、その濾波工程を経た振動信号の大きさに基づいて前記ボールねじの異常を判定する異常判定工程とを含み、
前記濾波工程は、前記ボールねじを構成するナットの固有振動数以下の振動信号を限って通過させることを特徴とするボールねじの異常判定方法。 - ボールねじの作動時の振動に基づいてその異常を判定する異常判定装置であって、
前記ボールねじの作動時の振動を測定する振動センサと、その振動センサで測定した振動信号を濾波するローパスフィルタと、そのローパスフィルタから出力された振動信号の大きさに基づいて前記ボールねじの異常を判定する異常判定部とを有し、
前記ローパスフィルタは、前記ボールねじを構成するナットの固有振動数以下の振動信号を限って通過させるようになっていることを特徴とするボールねじの異常判定装置。 - 前記ナットの固有振動数を、駆動対象に締結されるナットフランジの剛性、およびナットの質量から得ることを特徴とする請求項2に記載のボールねじの異常判定装置。
- ボールねじで駆動されるテーブル送り装置と、そのテーブル送り装置に装備された前記ボールねじの異常を判定する異常判定装置とを備える直動駆動装置であって、
前記異常判定装置として、請求項2または3に記載の異常判定装置を備えていることを特徴とする直動駆動装置。
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