JP2011107030A - Operation state monitoring method and operation state monitoring device of rolling linear motion device - Google Patents
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Description
本発明は、ボールねじ、リニアガイド等の転がり直動装置の作動状態が正常であるか否かを監視する転がり直動装置の作動状態監視方法および作動状態監視装置に関する。 The present invention relates to an operation state monitoring method and an operation state monitoring device for a rolling linear motion device for monitoring whether or not the operation state of the rolling linear motion device such as a ball screw or a linear guide is normal.
ボールねじ、リニアガイド等の転がり直動装置を備えた機械設備の作動状態が正常であるか否かを監視する方法として、転がり直動装置部品に設けたセンサ(例えば振動センサ、音響センサなど)の出力信号を基に、機械設備の所定の物理量を分析し、分析した結果と機械設備の異常の有無の判定基準となる情報とを第一の時間毎に比較照合して機械設備の異常の有無を仮判定し、比較照合を所定の回数行ったとき若しくは第二の時間毎に比較照合した結果に基づいて、異常と仮判定した回数が閾値以上である場合に異常と判定する総合評価を行う方法が知られている(特許文献1参照)。
上述した方法によると、転がり直動装置部品の磨耗や破損を発見するために、機械設備を定期的に分解したり、分解後に機械設備を組立て直したりする必要がないため、多くの時間や労力などを要することなく機械設備の保守点検を行うことができる。
Sensors (eg, vibration sensors, acoustic sensors, etc.) provided on rolling linear motion device parts as a method for monitoring whether or not the operating state of mechanical equipment equipped with rolling linear motion devices such as ball screws and linear guides is normal. Based on the output signal, the specified physical quantity of the mechanical equipment is analyzed, and the result of the analysis is compared with the information that is used as a criterion for judging whether there is an abnormality in the mechanical equipment at each first time. Presence / absence judgment, based on the result of comparison / matching a predetermined number of times, or based on the result of comparison / matching every second time, comprehensive evaluation to determine that it is abnormal when the number of times of temporary determination is more than a threshold The method of performing is known (refer patent document 1).
According to the above-mentioned method, it is not necessary to periodically disassemble the machine equipment or to reassemble the machine equipment after disassembling in order to detect wear or damage to the rolling linear motion device parts. It is possible to perform maintenance and inspection of machinery and equipment without the need for such.
しかしながら、ボールねじのナットやリニアガイドのスライダは荷重を負荷された状態で往復運動を繰り返すため、ナットやスライダの移動速度あるいは機械設備から受ける荷重によってセンサ出力が急峻に変化したり、機械設備内の様々な付帯設備から受ける影響によってセンサ出力にノイズが発生したりすることがある。このため、センサ出力の急峻な変化やノイズの影響などによって異常と仮判定する回数が多くなり、上述した方法を用いて転がり直動装置の作動状態が正常であるか否かを監視する場合には、センサ出力の急峻な変化やノイズの影響を受けない値に閾値を設定する必要がある。しかし、閾値を低く設定し過ぎた場合には異常が発生していない段階で異常有りと判定したり、閾値を高く設定し過ぎた場合には異常が発生しているにも係わらず異常なしと判定したりするという問題があった。
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、転がり直動装置の作動状態が正常であるか否かを精度良く監視することのできる転がり直動装置の作動状態監視方法および作動状態監視装置を提供することにある。
However, since ball screw nuts and linear guide sliders repeat reciprocating movements under load, the sensor output changes sharply depending on the movement speed of the nuts and sliders or the load received from the machine equipment. Noise may occur in the sensor output due to the effects of various incidental facilities. For this reason, the number of times that an abnormality is temporarily determined increases due to a sudden change in sensor output, the influence of noise, etc., and when monitoring whether the operating state of the rolling linear motion device is normal using the method described above. Therefore, it is necessary to set a threshold value to a value that is not affected by a sudden change in sensor output or noise. However, if the threshold is set too low, it is determined that there is an abnormality when no abnormality has occurred, and if the threshold is set too high, there is no abnormality even though an abnormality has occurred. There was a problem of judging.
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and its purpose is to operate the rolling linear motion device capable of accurately monitoring whether the operational state of the rolling linear motion device is normal. It is an object to provide a monitoring method and an operating state monitoring device.
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明に係る転がり直動装置の作動状態監視方法は、転動体の転がり運動を介して軸方向に往復運動する可動部材を有する転がり直動装置の作動状態が正常であるか否かを監視する方法であって、前記転がり直動装置が一定距離だけ作動する間に前記可動部材に付設された振動検出手段から出力された信号のピーク値を予め設定した閾値と比較し、前記閾値を超えるピーク値が出現した場合と出現しなかった場合の前記転がり直動装置の合計作動回数を分母とし且つ前記閾値を超えるピーク値が出現した場合の前記転がり直動装置の作動回数を分子とした高ピーク値出現割合を算出し、算出された高ピーク値出現割合が予め設定した設定値を超えたときに前記転がり直動装置の作動状態が正常でないと判定することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, an operation state monitoring method for a rolling linear motion device according to the first aspect of the present invention is a rolling linear motion device having a movable member that reciprocates in the axial direction through the rolling motion of the rolling element. A method for monitoring whether or not the operating state is normal, wherein a peak value of a signal output from a vibration detecting means attached to the movable member while the rolling linear motion device operates for a predetermined distance is obtained in advance. Compared with the set threshold value, the rolling when the peak value exceeding the threshold value appears and when the peak value exceeding the threshold value appears with the total number of times of operation of the rolling linear motion device when not appearing as the denominator Calculate the high peak value appearance ratio with the number of operations of the linear motion device as the numerator, and the operating state of the rolling linear motion device is not normal when the calculated high peak value appearance ratio exceeds the preset value And judging.
請求項2記載の発明に係る転がり直動装置の作動状態監視装置は、転動体の転がり運動を介して軸方向に往復運動する可動部材を有する転がり直動装置の作動状態が正常であるか否かを監視する装置であって、前記転がり直動装置が一定距離だけ作動する間に前記可動部材に付設された振動検出手段から出力された信号のピーク値を予め設定した閾値と比較する比較手段と、前記閾値を超えるピーク値が出現した場合と出現しなかった場合の前記転がり直動装置の合計作動回数を分母とし且つ前記閾値を超えるピーク値が出現した場合の前記転がり直動装置の作動回数を分子とした高ピーク値出現割合を算出する算出手段と、前記算出手段で算出された高ピーク値出現割合が予め設定した設定値を超えたときに前記転がり直動装置の作動状態が正常でないと判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an operational state monitoring device for a rolling linear motion device, wherein the operational state of the rolling linear motion device having a movable member that reciprocates in the axial direction through the rolling motion of the rolling element is normal. Comparing means for comparing the peak value of the signal output from the vibration detecting means attached to the movable member while the rolling linear motion device operates for a certain distance with a preset threshold value And the operation of the rolling linear motion device when the peak value exceeding the threshold appears with the total number of operations of the rolling linear motion device when the peak value exceeding the threshold value appears and when the peak value does not appear as the denominator. A calculating means for calculating a high peak value appearance ratio with the number of times as a numerator, and an operating state of the rolling linear motion device when the high peak value appearance ratio calculated by the calculating means exceeds a preset value Characterized by comprising a determination means not to be normal.
本発明によれば、閾値を超えるピーク値が出現した場合と出現しなかった場合の転がり直動装置の合計作動回数を分母とし且つ閾値を超えるピーク値が出現した場合の転がり直動装置の作動回数を分子とした高ピーク値出現割合を算出し、算出された高ピーク値出現割合が予め設定した設定値を超えたときに転がり直動装置の作動状態が正常でないと判定することにより、閾値を低く設定し過ぎた場合や閾値を高く設定し過ぎた場合でも異常が発生していない段階で異常有りと判定したり、あるいは異常が発生しているにも係わらず異常なしと判定したりする可能性が低くなる。したがって、転がり直動装置の作動状態が正常であるか否かを精度良く監視することができる。 According to the present invention, the operation of the rolling linear motion device when the peak value exceeding the threshold value appears with the total number of times of operation of the rolling linear motion device when the peak value exceeding the threshold value appears and when it does not appear as the denominator. By calculating the high peak value appearance ratio with the number of times as a numerator and determining that the calculated operation state of the linear motion linear device is not normal when the calculated high peak value appearance ratio exceeds a preset value, Even if the threshold is set too low or the threshold is set too high, it is determined that there is an abnormality when no abnormality has occurred, or it is determined that there is no abnormality even though an abnormality has occurred. Less likely. Therefore, it is possible to accurately monitor whether or not the operating state of the rolling linear motion device is normal.
本発明の第1の実施形態を図1に示す。同図において、符号1は転がり直動装置としてのボールねじを示し、このボールねじ1のねじ軸1aには、ボールねじ1を駆動する駆動モータ2の回転軸がカップリング3を介して連結されている。
ボールねじ1のねじ軸1bは、螺旋状のボール軌道溝(以下、「軸側軌道溝」という)1cを外周面に有している。この軸側軌道溝1cは可動部材としてのナット1bの内周面に形成された螺旋状のボール軌道溝(以下、「ナット側軌道溝」という)と対向しており、軸側軌道溝1cとナット側軌道溝との間には、転動体としての多数のボール(図示せず)が転動自在に組み込まれている。これらのボールはねじ軸1a(またはナット1b)の回転運動に伴って軸側軌道溝1cとナット側軌道溝との間を転動するようになっており、軸側軌道溝1cとナット側軌道溝との間を転動したボールはナット1bに組み付けられたボール循環チューブ1dに導入され、このボール循環チューブ1dを経由して元の位置に戻されるようになっている。
A first embodiment of the present invention is shown in FIG. In the figure,
The screw shaft 1b of the
ボールねじ1はボールの転がり運動によってボール循環チューブ1dに発生した振動を検出する振動検出手段としての振動センサ4を有しており、この振動センサ4から出力された信号は、本発明の第1の実施形態に係る作動状態監視装置5に供給されるようになっている。
作動状態監視装置5は中央演算処理装置(CPU)5a、リードオンリメモリ(ROM)5b、ランダムアクセスメモリ(RAM)5c、表示装置5d等からなり、CPU5aは図2に示すフローチャートに従ってボールねじ1の作動状態が正常であるか否かを監視している。
The
The operation
すなわち、CPU5aは、先ず、ステップS1で閾値を超えるピーク値が出現しなかった場合のボールねじ1の作動回数nをn=0に設定すると共に、閾値を超えるピーク値が出現した場合のボールねじ1の作動回数iをi=0に設定した後、ボールねじ1が作動開始であるか否かを判定する(ステップS2)。ここで、ボールねじ1が作動開始でない場合はボールねじ1が作動開始となるまで待機する。また、ボールねじ1が作動開始である場合はステップS3に進み、振動センサ4から出力された信号と駆動モータ2に付設されたエンコーダの出力信号とを取り込み、振動センサ4の出力信号をA/D変換してRAM5cに格納する。
That is, the
振動センサ4から出力された信号がA/D変換されてRAM5cに格納されると、CPU5aはボールねじ1が作動停止状態であるか否かを判定する(ステップS4)。ここで、ボールねじ1が作動停止状態でない場合はステップS3に戻り、振動センサ4から出力された信号と駆動モータ2に付設されたエンコーダの出力信号とを取り込み、振動センサ4の出力信号をA/D変換してRAM5cに格納する。
When the signal output from the
ボールねじ1が作動停止状態である場合はステップS5に進み、ボールねじ1の作動距離をエンコーダの出力信号に基づいて算出し、算出した作動距離が予め設定された所定の作動距離に達したか否かを判定する(ステップS6)。ここで、ボールねじ1の作動距離が所定の作動距離に達していない場合はステップS2に戻り、ボールねじ1が再び作動状態になるまで待機する。
ステップS6でボールねじ1の作動距離が所定の作動距離に達している場合はステップS7に進み、RAM5cに格納された振動センサ4の出力信号をフィルタリング処理し、さらに次のステップS8で振動センサ4の出力信号を周波数分析する。
If the
If the working distance of the
このようにして振動センサ4の出力信号を周波数分析したならば、CPU5aは振動センサ4から出力された信号の中から振動のピークとそのピーク値を検出する(ステップS9)。そして、検出したピーク値を予め設定しておいた閾値(図3参照)と比較し、閾値を超えるピーク値が存在するか否かをステップS10で判定する。ここで、閾値を超えるピーク値が存在しない場合はステップS11でn=n+1とした後、後述するステップS13に進む。
When the output signal of the
また、閾値を超えるピーク値が存在する場合はステップS12に進み、i=i+1とした後、閾値を超えるピーク値が出現した場合と出現しなかった場合のボールねじの合計作動回数(i+n)が予め設定しておいた所定の作動回数Nに達したか否かをステップS13で判定する。
ここで、ボールねじの合計作動回数(i+n)が所定の作動回数Nに達していない場合はステップS2に戻り、ボールねじ1が作動開始となるまで待機する。また、ボールねじの合計作動回数(i+n)が所定の作動回数Nに達している場合はステップS14に進み、閾値を超えるピーク値が出現した場合と出現しなかった場合のボールねじの合計作動回数(i+n)を分母とし且つ閾値を超えるピーク値が出現した場合のボールねじの作動回数(i)を分子とする高ピーク値出現割合(i/(i+n))を算出する(ステップS15)。
If there is a peak value exceeding the threshold, the process proceeds to step S12. After i = i + 1, the total number of ball screw operations (i + n) when the peak value exceeding the threshold appears and when it does not appear is calculated. It is determined in step S13 whether or not a predetermined number of operations N set in advance has been reached.
If the total number of operations (i + n) of the ball screw has not reached the predetermined number of operations N, the process returns to step S2 and waits until the operation of the
このようにして高ピーク値出現割合(i/(i+n))を算出したならば、CPU5aは算出した高ピーク値出現割合を予め設定しておいた設定値Iと比較し、i/(i+n)≧Iであるか否かを判定する(ステップS15)。ここで、高ピーク値出現割合(i/(i+n))が設定値Iを超えていない場合には、CPU5aはボールねじ1の作動状態が正常であると判定し、その判定結果を表示装置5dに出力する(ステップS16)。また、高ピーク値出現割合(i/(i+n))が設定値Iを超えている場合には、CPU5aはボールねじ1の作動状態が異常であると判定し、その判定結果を表示装置5dに出力する(ステップS17)。
If the high peak value appearance ratio (i / (i + n)) is calculated in this way, the
上述のように、ボールねじ1のボール循環チューブ1dに設けた振動センサ4から出力された信号を基にボールねじ1の作動状態が正常であるか否かを監視するに際して、ボールねじ1が一定距離だけ作動する間に振動センサ4から出力された信号のピーク値を予め設定した閾値と比較し、閾値を超えるピーク値が出現した場合と出現しなかった場合のボールねじ1の合計作動回数(i+n)を分母とし且つ閾値を超えるピーク値が出現した場合のボールねじ1の作動回数(i)を分子とした高ピーク値出現割合(i/(i+n))を算出し、算出された高ピーク値出現割合(i/(i+n))が予め設定した設定値Tを超えたときにボールねじ1の作動状態が正常でないと判定することにより、閾値を低く設定し過ぎた場合や閾値を高く設定し過ぎた場合でも異常が発生していない段階で異常有りと判定したり、あるいは異常が発生しているにも係わらず異常なしと判定したりする可能性が低くなる。したがって、ボールねじ1の作動状態が正常であるか否かを精度良く監視することができる。
上述した第1の実施形態では、本発明の適用例としてボールねじを例示したが、ボールねじに限られるものではなく、例えばリニアガイドの作動状態が正常であるか否かを監視する場合にも本発明を適用することが可能である。
As described above, when monitoring whether the operation state of the
In the first embodiment described above, the ball screw is illustrated as an application example of the present invention. However, the present invention is not limited to the ball screw. For example, it is also possible to monitor whether or not the linear guide is operating normally. The present invention can be applied.
1 ボールねじ
1a ねじ軸
1b ナット
1c 軸側軌道溝
1d ボール循環チューブ
2 ボールねじ駆動モータ
3 カップリング
4 振動センサ
5 作動状態監視装置
5a CPU
5b ROM
5c RAM
5d 表示装置
1
5b ROM
5c RAM
5d display device
Claims (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009263981A JP2011107030A (en) | 2009-11-19 | 2009-11-19 | Operation state monitoring method and operation state monitoring device of rolling linear motion device |
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2009
- 2009-11-19 JP JP2009263981A patent/JP2011107030A/en active Pending
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