JP2021085694A - Ball screw condition monitoring device and condition monitoring method - Google Patents

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JP2021085694A
JP2021085694A JP2019212951A JP2019212951A JP2021085694A JP 2021085694 A JP2021085694 A JP 2021085694A JP 2019212951 A JP2019212951 A JP 2019212951A JP 2019212951 A JP2019212951 A JP 2019212951A JP 2021085694 A JP2021085694 A JP 2021085694A
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恵介 松村
Keisuke Matsumura
恵介 松村
聡志 橋本
Satoshi Hashimoto
聡志 橋本
山田 雄基
Takemoto Yamada
雄基 山田
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Abstract

To provide a ball screw condition monitoring device and a condition monitoring method, which allow for appropriately collecting data for accurately diagnosing the condition of a ball screw.SOLUTION: A condition monitoring device 20 provided herein monitors the condition of a ball screw 10 comprising a screw shaft 1, a nut 2, and a plurality of balls 3. The condition monitoring device 20 comprises: a period acquisition unit (signal acquisition unit 21) configured to acquire a period within an operating cycle of the ball screw 10, in which the screw shaft 1 and the nut 2 are moving relative to each other at a constant speed in one direction under no load as a data collection period; and a data collection unit 22 configured to collect physical quantities pertaining to the ball screw during the data collection period as data.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ボールねじの状態監視装置および状態監視方法に関する。 The present invention relates to a ball screw condition monitoring device and a condition monitoring method.

従来、転がり直動要素として、ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、を有し、ボールを介してナットとねじ軸とが相対移動するボールねじが知られている。ボールねじの状態を監視する方法として、例えば特許文献1、2には、センサを用いてボールねじの振動を検出し、検出された振動データをもとに異常を検知する方法が開示されている。 Conventionally, a ball screw having a screw shaft, a nut, and a plurality of balls as rolling linear motion elements and in which the nut and the screw shaft move relative to each other via the balls is known. As a method of monitoring the state of the ball screw, for example, Patent Documents 1 and 2 disclose a method of detecting the vibration of the ball screw using a sensor and detecting an abnormality based on the detected vibration data. ..

特許文献1には、センサの出力信号を取り込むデータ収集時間Tを、無限循環経路内で前後するボールが無負荷通路から負荷通路に進入する周期t以上とし、ボールが負荷通路を出入りする際に生じる振動を考慮して状態監視を行う技術が開示されている。
また、特許文献2には、振動加速度センサから取得される加速度信号から、測定のタイミングを得るためのトリガー信号を構築し、定常速度運転時のみの振動測定データを切り出して状態監視を行う技術が開示されている。
In Patent Document 1, the data acquisition time T for capturing the output signal of the sensor is set to be equal to or longer than the cycle t in which the balls moving back and forth in the infinite circulation path enter the load passage from the no-load passage, and when the balls enter and exit the load passage. A technique for monitoring the state in consideration of the generated vibration is disclosed.
Further, Patent Document 2 has a technique of constructing a trigger signal for obtaining the measurement timing from an acceleration signal acquired from a vibration acceleration sensor, cutting out vibration measurement data only during steady-speed operation, and monitoring the state. It is disclosed.

特許第6403743号公報Japanese Patent No. 6403743 特開2012−98213号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-98213

ボールねじは、工作機械、搬送装置、射出成型機等の各種生産設備に使用されており、ボールねじの状態監視は、上記生産設備における生産上のタクトタイムに影響を及ぼさないようにインラインで行うことが望ましい。しかしながら、上記各特許文献に記載の技術にあっては、この点について考慮されていない。
そこで、本発明は、生産上のタクトタイムに影響を及ぼさず、インラインでボールねじの状態を診断するためのデータを収集することができるボールねじの状態監視装置および状態監視方法を提供することを目的とする。
Ball screws are used in various production equipment such as machine tools, conveyors, injection molding machines, etc., and the state monitoring of ball screws is performed in-line so as not to affect the production tact time in the above production equipment. Is desirable. However, this point is not taken into consideration in the techniques described in the above patent documents.
Therefore, the present invention provides a ball screw condition monitoring device and a condition monitoring method that can collect data for diagnosing the ball screw condition in-line without affecting the production takt time. The purpose.

上記課題を解決するために、本発明の一つの態様のボールねじの状態監視装置は、ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、を有するボールねじの状態を監視するボールねじの状態監視装置であって、前記ボールねじの運転サイクル内で、無負荷状態で一方向に、前記ねじ軸と前記ナットとが定速で相対移動している期間をデータ収集期間として取得する期間取得部と、前記期間取得部により取得されたデータ収集期間の前記ボールねじに関する物理量を、データとして収集するデータ収集部と、を備える。
ここで、無負荷状態とは、ボールねじを備える設備がワークに対する加工処理を行っておらず、ボールねじが当該処理による負荷を受けていない状態のことをいう。例えば工作機械等の加工装置がボールねじを備える場合、加工装置においてワークの加工を行っておらず、ボールねじがワークの加工による負荷を受けていない状態のことをいう。つまり、ここでいう無負荷状態とは、予圧荷重やテーブルの重量による負荷などといった装置構成や製品仕様にてボールねじに作用する負荷が無い状態をいうのではない。
このように、ボールねじの運転サイクル内で、ナットが無負荷状態で一方向に定速で移動している期間をデータ収集期間とし、その間のデータを収集するので、生産上のタクトタイムに影響を及ぼさず、インラインでボールねじの状態を診断するためのデータを収集することができる。
In order to solve the above problem, the ball screw state monitoring device according to one aspect of the present invention is a ball screw state monitoring device that monitors the state of a ball screw having a screw shaft, a nut, and a plurality of balls. A period acquisition unit that acquires a period during which the screw shaft and the nut are relatively moving at a constant speed in one direction in a no-load state within the operation cycle of the ball screw as a data collection period. A data collecting unit that collects as data the physical quantity of the ball screw during the data collecting period acquired by the period acquisition unit is provided.
Here, the no-load state means a state in which the equipment provided with the ball screw does not perform the processing on the work and the ball screw is not subjected to the load due to the processing. For example, when a processing device such as a machine tool is provided with a ball screw, it means that the work is not processed in the processing device and the ball screw is not subjected to the load due to the processing of the work. That is, the no-load state here does not mean a state in which there is no load acting on the ball screw according to the device configuration and product specifications such as the preload and the load due to the weight of the table.
In this way, within the ball screw operation cycle, the period during which the nut is moving at a constant speed in one direction with no load is set as the data collection period, and the data during that period is collected, which affects the tact time in production. It is possible to collect data for diagnosing the condition of the ball screw in-line.

また、上記のボールねじの状態監視装置において、前記期間取得部は、前記ボールねじが原点復帰する期間を前記データ収集期間として取得してもよい。この場合、例えば設備が起動した直後や、工具を交換する場合、ワークを交換する場合など、決められた位置にナットが戻る動きをする際のデータを収集することができる。
さらに、上記のボールねじの状態監視装置において、前記期間取得部は、前記ボールねじの給脂サイクルを前記データ収集期間として取得してもよい。この場合、例えば潤滑剤(グリース、オイル)を補給した後、潤滑剤を撹拌させるために所定距離、定速で走行させる際のデータを収集することができる。
Further, in the ball screw condition monitoring device, the period acquisition unit may acquire the period in which the ball screw returns to the origin as the data collection period. In this case, it is possible to collect data when the nut moves to return to a predetermined position, for example, immediately after the equipment is started, when changing tools, when changing workpieces, and the like.
Further, in the ball screw condition monitoring device, the period acquisition unit may acquire the ball screw lubrication cycle as the data collection period. In this case, for example, after replenishing the lubricant (grease, oil), it is possible to collect data when the lubricant is agitated at a predetermined distance and at a constant speed.

また、上記のボールねじの状態監視装置において、前記期間取得部は、前記データ収集期間に前記ナットが移動する移動区間に、前記ボールねじを備える設備の稼働中に負荷状態で前記ナットが移動する区間を含めてもよい。
例えば工作機械等の加工装置がボールねじを備える場合、加工時にナットが走行する区間において部品損傷などの異常が発生しやすい。データ収集を行う区間に、加工時にナットが走行する区間を含めることで、適切に異常検知を行うことが可能となる。
Further, in the ball screw condition monitoring device, the period acquisition unit moves the nut in a load state during the operation of the equipment provided with the ball screw in the moving section in which the nut moves during the data collection period. The section may be included.
For example, when a processing device such as a machine tool is provided with a ball screw, abnormalities such as damage to parts are likely to occur in the section where the nut travels during processing. By including the section in which the nut travels during machining in the section for collecting data, it is possible to appropriately detect an abnormality.

さらに、上記のボールねじの状態監視装置において、前記期間取得部は、定期的に同じ条件の前記データ収集期間を取得してもよい。
この場合、収集したデータを時系列に並べ、その傾向を監視することができる。したがって、異常等の発生により状態が変化した場合には、これを適切に検知することができる。また、ボールねじに関する物理量(例えば振動)が往路と復路とで異なることを考慮して、毎回ナットが同一方向に移動しているときのデータを収集することができ、診断精度を向上させることができる。
Further, in the ball screw condition monitoring device, the period acquisition unit may periodically acquire the data collection period under the same conditions.
In this case, the collected data can be arranged in chronological order and the tendency can be monitored. Therefore, when the state changes due to the occurrence of an abnormality or the like, this can be appropriately detected. In addition, considering that the physical quantity (for example, vibration) related to the ball screw is different between the outward path and the return path, it is possible to collect data when the nut is moving in the same direction each time, and it is possible to improve the diagnostic accuracy. it can.

さらにまた、上記のボールねじの状態監視装置において、前記物理量は、前記ナットの軸方向の振動であってもよい。この場合、ナットに発生する振動を適切に検出することができる。
また、上記のボールねじの状態監視装置は、前記振動データを検出する振動センサをさらに備え、前記振動センサは、前記ナットまたは前記ナットに連結され当該ナットとともに前記ねじ軸に対して相対移動可能な移動部材に固定されていてもよい。この場合、振動センサによって、監視対象の物理情報を直接収集することができるので、高精度な状態監視が可能となる。
Furthermore, in the ball screw condition monitoring device, the physical quantity may be an axial vibration of the nut. In this case, the vibration generated in the nut can be appropriately detected.
Further, the ball screw condition monitoring device further includes a vibration sensor that detects the vibration data, and the vibration sensor is connected to the nut or the nut and can move relative to the screw shaft together with the nut. It may be fixed to the moving member. In this case, since the physical information of the monitoring target can be directly collected by the vibration sensor, highly accurate condition monitoring becomes possible.

さらに、上記のボールねじの状態監視装置において、前記駆動部は、前記ボールねじを駆動するサーボモータであり、前記物理量は、前記サーボモータのトルクおよび電流の少なくとも一方であってもよい。
この場合、サーボモータのトルクや電流を検出すればよいため、ボールねじに関する物理量を検出するセンサを設置するための複雑な配線を必要としない。
Further, in the ball screw condition monitoring device, the driving unit is a servomotor that drives the ball screw, and the physical quantity may be at least one of the torque and the current of the servomotor.
In this case, since the torque and current of the servomotor need only be detected, complicated wiring for installing a sensor for detecting the physical quantity related to the ball screw is not required.

また、上記のボールねじの状態監視装置は、前記データ収集部によって収集されたデータを解析し、前記ボールねじの状態を監視する解析部をさらに備えていてもよい。
この場合、インラインで収集されたデータを用いて、ボールねじの状態を適切に監視することができる。
Further, the ball screw state monitoring device may further include an analysis unit that analyzes the data collected by the data collecting unit and monitors the ball screw state.
In this case, the data collected in-line can be used to appropriately monitor the state of the ball screw.

さらに、上記のボールねじの状態監視装置において、前記解析部は、前記データ収集部によって収集されたデータを複数のデータに分割し、分割したデータの解析結果に基づいて前記ボールねじの異常発生箇所を特定する異常箇所特定部を有してもよい。
この場合、ボールねじのどこに異常が発生しているかを特定することができるので、迅速にボールねじのメンテナンス等を行うことができる。
Further, in the ball screw state monitoring device, the analysis unit divides the data collected by the data collection unit into a plurality of data, and based on the analysis result of the divided data, the abnormal occurrence location of the ball screw. It may have an abnormal part identification part for specifying.
In this case, since it is possible to identify where the abnormality has occurred in the ball screw, maintenance of the ball screw or the like can be performed quickly.

また、本発明の一つの態様のボールねじの状態監視方法は、ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、を有するボールねじの状態を監視するボールねじの状態監視方法であって、前記ボールねじの運転サイクル内で、無負荷状態で一方向に、前記ねじ軸と前記ナットとが定速で相対移動している期間をデータ収集期間として取得するステップと、前記データ収集期間の前記ボールねじに関する物理量を、データとして収集するステップと、を含む。
このように、ボールねじの運転サイクル内で、ナットが無負荷状態で一方向に定速で移動している期間をデータ収集期間とし、その間のデータを収集するので、生産上のタクトタイムに影響を及ぼさず、インラインでボールねじの状態を診断するためのデータを収集することができる。
Further, the ball screw state monitoring method according to one aspect of the present invention is a ball screw state monitoring method for monitoring the state of a ball screw having a screw shaft, a nut, and a plurality of balls, and the ball screw state monitoring method. Within the screw operation cycle, a step of acquiring a period during which the screw shaft and the nut are relatively moving at a constant speed in one direction under no load as a data collection period, and the ball screw during the data collection period. Includes a step of collecting the physical quantity of the as data.
In this way, within the ball screw operation cycle, the period during which the nut is moving at a constant speed in one direction with no load is set as the data collection period, and the data during that period is collected, which affects the tact time in production. It is possible to collect data for diagnosing the condition of the ball screw in-line.

本発明の一つの態様によれば、生産上のタクトタイムに影響を及ぼさず、インラインでボールねじの状態を診断するためのデータを収集することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to collect data for diagnosing the state of the ball screw in-line without affecting the production takt time.

図1は、本実施形態における状態監視装置を備えるシステムの概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a system including a condition monitoring device according to the present embodiment. 図2は、ボールねじの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a ball screw. 図3は、状態監視装置の機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram of the condition monitoring device. 図4は、異常発生箇所の特定方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of identifying an abnormality occurrence location.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention.

図1は、ボールねじ10の状態を監視する状態監視装置20を備えるシステムの概略構成を示す図である。
図1に示すように、ボールねじ10は、ねじ軸1と、ナット2と、を備える。ねじ軸1には、サーボモータ11の回転軸がカップリングを介して連結されている。サーボモータ11は、ボールねじ10を駆動する駆動部である。サーボモータ11の回転がねじ軸1に伝達し、ねじ軸1が回転運動すると、ナット2はねじ軸1の軸方向に移動される。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a system including a condition monitoring device 20 for monitoring the state of the ball screw 10.
As shown in FIG. 1, the ball screw 10 includes a screw shaft 1 and a nut 2. The rotating shaft of the servomotor 11 is connected to the screw shaft 1 via a coupling. The servomotor 11 is a drive unit that drives the ball screw 10. When the rotation of the servomotor 11 is transmitted to the screw shaft 1 and the screw shaft 1 rotates, the nut 2 is moved in the axial direction of the screw shaft 1.

図2は、ボールねじ10の一例を示す図である。
ボールねじ10のねじ軸1は、細長い円柱形状の金属製部材からなり、図2に示すように、ねじ軸1の外周面には螺旋状の転動溝(螺旋溝)1aが形成されている。
ナット2は、ねじ軸1の外径よりも大きな円形の貫通口が形成された略円筒形状の金属製部材からなる。ナット2の内周面には、ねじ軸1の螺旋溝1aに対応するように螺旋状の転動溝(螺旋溝)2aが形成されている。ねじ軸1の螺旋溝1aとナット2の螺旋溝2aとにより、ボール3が転動する転動路が形成される。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the ball screw 10.
The screw shaft 1 of the ball screw 10 is made of an elongated cylindrical metal member, and as shown in FIG. 2, a spiral rolling groove (spiral groove) 1a is formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 1. ..
The nut 2 is made of a substantially cylindrical metal member having a circular through hole larger than the outer diameter of the screw shaft 1. A spiral rolling groove (spiral groove) 2a is formed on the inner peripheral surface of the nut 2 so as to correspond to the spiral groove 1a of the screw shaft 1. The spiral groove 1a of the screw shaft 1 and the spiral groove 2a of the nut 2 form a rolling path through which the ball 3 rolls.

また、ナット2には、軸方向へ貫通した直線状のボール戻し路2bが形成されている。ボール戻し路2bは、ボール3を転動路の終点から始点に戻すためのものである。
さらに、ナット2の軸方向の両端部にはコマ部材4が埋設されている。コマ部材4は、例えば樹脂製部材からなる。コマ部材4には、方向転換路4aが形成されている。方向転換路4aは、上記転動路とボール戻し路2bとを連通するためのものであり、略円弧状をなしている。なお、コマ部材4は、樹脂製に限らず金属製でもよい。
Further, the nut 2 is formed with a linear ball return path 2b penetrating in the axial direction. The ball return path 2b is for returning the ball 3 from the end point of the rolling path to the start point.
Further, coma members 4 are embedded at both ends of the nut 2 in the axial direction. The top member 4 is made of, for example, a resin member. A direction change path 4a is formed in the coma member 4. The direction change path 4a is for communicating the rolling path and the ball return path 2b, and has a substantially arc shape. The top member 4 is not limited to the resin material but may be made of metal.

ねじ軸1の螺旋溝1aとナット2の螺旋溝2aとにより形成される転動路と、ナット2のボール戻し路2bと、コマ部材4の方向転換路4aとで、ボール3が循環する循環経路が構成されている。循環経路には、多数のボール4が装填されており、循環経路のうち転動路内で転動するボール3を介して、ねじ軸1とナット2とが相対移動するようになっている。つまり、循環経路のうち、ねじ軸1の螺旋溝1aとナット2の螺旋溝2aとにより形成される転動路は、ボール3が外部負荷を受け得る負荷エリアをなし、ナット2のボール戻し路2bおよびコマ部材4の方向転換路4aは、無負荷エリアをなす。 Circulation in which the ball 3 circulates in the rolling path formed by the spiral groove 1a of the screw shaft 1 and the spiral groove 2a of the nut 2, the ball return path 2b of the nut 2, and the direction change path 4a of the coma member 4. The route is configured. A large number of balls 4 are loaded in the circulation path, and the screw shaft 1 and the nut 2 move relative to each other via the balls 3 that roll in the rolling path in the circulation path. That is, in the circulation path, the rolling path formed by the spiral groove 1a of the screw shaft 1 and the spiral groove 2a of the nut 2 forms a load area where the ball 3 can receive an external load, and the ball return path of the nut 2. The direction change path 4a of the 2b and the top member 4 forms a no-load area.

ここで、ボール3は、転動路においてボールねじ10にかかる外部荷重や予圧により負荷を受けるものであり、球形の金属製部材からなる。なお、ボール3の材料は、金属に限られずセラミックス等でもよい。また、ボールねじ10が備える転動体は、球形のボール3に限定されるものではなく、ころであってもよい。
また、ここでは、図2に示すようにコマ部材4を備えるボールねじ10について説明したが、ボール3を循環させるための循環部材は上記に限定されるものではない。例えば、チューブ方式等のボールねじ10であってもよく、循環形式は問わない。
Here, the ball 3 is loaded by an external load or preload applied to the ball screw 10 in the rolling path, and is made of a spherical metal member. The material of the ball 3 is not limited to metal, but may be ceramics or the like. Further, the rolling element included in the ball screw 10 is not limited to the spherical ball 3, but may be a roller.
Further, although the ball screw 10 including the top member 4 has been described here as shown in FIG. 2, the circulation member for circulating the ball 3 is not limited to the above. For example, the ball screw 10 of the tube type or the like may be used, and the circulation type may be used.

本実施形態では、ボールねじ10が、工作機械などの加工装置に適用される場合について説明する。
図1に示すように、ボールねじ10のナット2には、被加工物であるワークWを載置するテーブル12が、ブラケット13を介して連結されている。このテーブル12は、ナット2とともにねじ軸1の軸方向に沿って往復移動可能である。テーブル12を移動させることで、切削バイト等の工具30によってワークWの所望の位置を加工することができる。例えば、ナット2を、図1に示す加工区間Aにおいて移動させることで、ワークWの全面を加工することができる。
In this embodiment, a case where the ball screw 10 is applied to a processing device such as a machine tool will be described.
As shown in FIG. 1, a table 12 on which a work W, which is a work piece, is placed is connected to a nut 2 of a ball screw 10 via a bracket 13. The table 12 can reciprocate along with the nut 2 along the axial direction of the screw shaft 1. By moving the table 12, a desired position of the work W can be machined by a tool 30 such as a cutting tool. For example, by moving the nut 2 in the machining section A shown in FIG. 1, the entire surface of the work W can be machined.

また、ナット2の軸方向における端面(ナットフランジ端面)には、振動センサ14が固定されている。振動センサ14は、ボールねじ10に関する物理量として、ナット2の進行方向(軸方向)の振動を検出する。なお、振動センサ14によって検出するボールねじ10に関する物理量は、ナット2の円周方向の振動であってもよい。ただし、ナット2の軸方向の振動の方が、ボールねじ10に関する物理量として望ましい。
振動センサ14によって検出された振動データは、状態監視装置20に出力される。
Further, the vibration sensor 14 is fixed to the end face (nut flange end face) of the nut 2 in the axial direction. The vibration sensor 14 detects vibration in the traveling direction (axial direction) of the nut 2 as a physical quantity related to the ball screw 10. The physical quantity of the ball screw 10 detected by the vibration sensor 14 may be the vibration of the nut 2 in the circumferential direction. However, the axial vibration of the nut 2 is preferable as the physical quantity related to the ball screw 10.
The vibration data detected by the vibration sensor 14 is output to the condition monitoring device 20.

状態監視装置20は、例えばマイクロコンピュータ(マイコン)により構成することができる。状態監視装置20は、CPU20aと、ROM20bと、RAM20cと、表示部20dと、を備える。CPU20aは、例えばROM20bから必要なプログラム等をRAM20cにロードし、当該プログラム等を実行することで各種の機能動作を実現する。具体的には、CPU20aは、振動センサ14から得られる振動データをもとに、ボールねじ10の状態を監視する監視機能動作を実現する。表示部20dは、例えば液晶ディスプレイなどの表示用モニタを備える。 The condition monitoring device 20 can be configured by, for example, a microcomputer. The condition monitoring device 20 includes a CPU 20a, a ROM 20b, a RAM 20c, and a display unit 20d. The CPU 20a, for example, loads a necessary program or the like from the ROM 20b into the RAM 20c and executes the program or the like to realize various functional operations. Specifically, the CPU 20a realizes a monitoring function operation for monitoring the state of the ball screw 10 based on the vibration data obtained from the vibration sensor 14. The display unit 20d includes a display monitor such as a liquid crystal display.

図3は、状態監視装置20の構成を示す機能ブロック図である。
図3に示すように、状態監視装置20は、信号取得部21と、データ収集部22と、記憶部23と、解析部24と、出力部25と、を備える。この図2に示す各部の機能は、図1に示すCPU20aが所定のプログラムを実行することで実現される。
信号取得部21は、設備側からトリガー信号を取得する。ここで、トリガー信号は、ボールねじ10の運転サイクル内で、無負荷状態で一方向に、ねじ軸1とナット2とが定速で相対移動している期間を示す信号である。
ここで、無負荷状態とは、加工装置においてワークの加工を行っておらず、ボールねじ10がワークの加工による負荷を受けていない状態のことをいう。つまり、ここでいう無負荷状態とは、予圧荷重やテーブル12の重量による負荷などといった装置構成や製品仕様にてボールねじ10に作用する負荷が無い状態をいうのではない。
FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the condition monitoring device 20.
As shown in FIG. 3, the condition monitoring device 20 includes a signal acquisition unit 21, a data acquisition unit 22, a storage unit 23, an analysis unit 24, and an output unit 25. The functions of the respective parts shown in FIG. 2 are realized by the CPU 20a shown in FIG. 1 executing a predetermined program.
The signal acquisition unit 21 acquires a trigger signal from the equipment side. Here, the trigger signal is a signal indicating a period during which the screw shaft 1 and the nut 2 are relatively moving at a constant speed in one direction in a no-load state within the operation cycle of the ball screw 10.
Here, the no-load state means a state in which the work is not machined in the machining apparatus and the ball screw 10 is not subjected to the load due to the machining of the work. That is, the no-load state here does not mean a state in which there is no load acting on the ball screw 10 according to the device configuration and product specifications such as the preload and the load due to the weight of the table 12.

ボールねじ10は、例えば設備が起動したタイミングや、工具30を交換するタイミング、ワークWを交換するタイミングなどにおいて、原点位置に戻る動作(原点復帰)を行う。したがって、信号取得部21は、例えばボールねじ10が原点復帰する期間を示すトリガー信号を取得してもよい。
また、ボールねじ10には給脂サイクルがあり、潤滑剤(グリース、オイル)を補給した後、潤滑剤を撹拌させるために所定距離、定速で走行させる場合がある。したがって、信号取得部21は、例えばこの給脂サイクル内にあることを示すトリガー信号を取得してもよい。
The ball screw 10 performs an operation of returning to the origin position (origin return), for example, at the timing when the equipment is started, the timing when the tool 30 is replaced, the timing when the work W is replaced, and the like. Therefore, the signal acquisition unit 21 may acquire, for example, a trigger signal indicating a period during which the ball screw 10 returns to the origin.
Further, the ball screw 10 has a lubrication cycle, and after replenishing the lubricant (grease, oil), the ball screw 10 may be traveled at a predetermined distance and a constant speed in order to agitate the lubricant. Therefore, the signal acquisition unit 21 may acquire, for example, a trigger signal indicating that it is in this lubrication cycle.

信号取得部21は、例えば、上記のトリガー信号を受信したタイミングから一定期間を、ボールねじ10の運転サイクル内で、無負荷状態で一方向に、ねじ軸1とナット2とが定速で相対移動している期間とし、当該期間をデータ収集期間として取得することができる。なお、信号取得部21は、データ収集期間の開始タイミングを示すトリガー信号と終了タイミングを示すトリガー信号とを受信することで、データ収集期間を取得してもよい。本実施形態において、信号取得部21は、期間取得部に対応している。
このように、信号取得部21は、往復ではなく、ナット2が一方向に移動している期間をデータ収集期間として取得する。したがって、比較的短時間でデータ収集を行うことができる。ここで、SN比の観点より、データ収集期間は、ねじ軸1の回転数が100rpm以上の期間であることが望ましい。
For example, the signal acquisition unit 21 has a constant speed relative to the screw shaft 1 and the nut 2 in one direction in the operation cycle of the ball screw 10 in a no-load state for a certain period from the timing of receiving the trigger signal. It is a moving period, and the period can be acquired as a data collection period. The signal acquisition unit 21 may acquire the data collection period by receiving the trigger signal indicating the start timing of the data collection period and the trigger signal indicating the end timing. In the present embodiment, the signal acquisition unit 21 corresponds to the period acquisition unit.
In this way, the signal acquisition unit 21 acquires the period during which the nut 2 is moving in one direction as the data collection period, instead of reciprocating. Therefore, data can be collected in a relatively short time. Here, from the viewpoint of the SN ratio, it is desirable that the data collection period is a period in which the rotation speed of the screw shaft 1 is 100 rpm or more.

また、データ収集期間にナット2が移動する移動区間には、ボールねじ10を備える設備の稼働中に負荷状態でナット2が移動する区間、すなわち、加工装置におけるワークWの加工時にナット2が移動する区間(図1の加工区間A)を含めることができる。なお、ナット2の移動区間は、その距離が長いほど収集されるデータ量が増し、平均化によりノイズ成分を低減させることができるため、移動距離は長い方が望ましい。移動距離が長いほど、状態監視の精度を向上させることができる。 Further, in the moving section where the nut 2 moves during the data collection period, the section where the nut 2 moves under a load state during the operation of the equipment provided with the ball screw 10, that is, the nut 2 moves when the work W is machined in the machining apparatus. The section to be processed (processing section A in FIG. 1) can be included. In the moving section of the nut 2, the longer the distance, the larger the amount of data collected, and the noise component can be reduced by averaging. Therefore, it is desirable that the moving distance is long. The longer the travel distance, the more accurate the condition monitoring can be.

なお、本実施形態では、信号取得部21は、トリガー信号をもとにデータ収集期間を取得する場合について説明するが、データ収集期間の取得方法は上記に限定されない。例えば、信号取得部21は、ボールねじ10の運転サイクル情報を取得し、取得した情報をもとにデータ収集期間を判断してもよい。 In the present embodiment, the signal acquisition unit 21 describes the case of acquiring the data collection period based on the trigger signal, but the method of acquiring the data collection period is not limited to the above. For example, the signal acquisition unit 21 may acquire the operation cycle information of the ball screw 10 and determine the data collection period based on the acquired information.

データ収集部22は、信号取得部21により取得されたデータ収集期間において、振動センサ14により検出された振動データを収集する。つまり、データ収集部22は、生産時におけるボールねじ10の運転サイクル(加工サイクル)と同期して振動データを収集する。
記憶部23は、データ収集部22により収集された振動データを所定の記憶領域に保存する。
The data collection unit 22 collects the vibration data detected by the vibration sensor 14 during the data collection period acquired by the signal acquisition unit 21. That is, the data collecting unit 22 collects vibration data in synchronization with the operation cycle (machining cycle) of the ball screw 10 at the time of production.
The storage unit 23 stores the vibration data collected by the data collection unit 22 in a predetermined storage area.

本実施形態では、状態監視装置20は、定期的に振動データを収集する。このとき、振動データを収集する条件(運転パターン、ナット2の移動方向、サンプリング時間、データ収集時間など)は、毎回同じとする。
ボールねじ10においては、ボール3が転動路を転がることによる振動や、ボール3が循環経路の負荷エリアや無負荷エリアを出入りすることによる振動などが発生する。そして、ボールねじ10では、ボールが負荷エリアから無負荷エリアに移行する位置、及びボールが無負荷エリアから負荷エリアに移行する位置が、ナット2が移動する方向によって反転する。つまり、往路と復路とで加振位置が異なる。そのため、往路と復路とでは同一の振動データは測定されない。したがって、定期的に振動データを収集する場合には、ナット2の移動方向が常に同じ方向となる条件で振動データを収集するようにする。
In this embodiment, the condition monitoring device 20 periodically collects vibration data. At this time, the conditions for collecting vibration data (operation pattern, movement direction of nut 2, sampling time, data collection time, etc.) are the same each time.
In the ball screw 10, vibration occurs when the ball 3 rolls on the rolling path, vibration occurs when the ball 3 moves in and out of the load area and the no-load area of the circulation path, and the like. Then, in the ball screw 10, the position where the ball shifts from the load area to the no-load area and the position where the ball shifts from the no-load area to the load area are reversed depending on the direction in which the nut 2 moves. That is, the excitation position differs between the outward route and the return route. Therefore, the same vibration data is not measured on the outward route and the return route. Therefore, when collecting vibration data on a regular basis, the vibration data is collected under the condition that the moving direction of the nut 2 is always the same.

なお、データの安定性を考慮した場合、暖機状態でのデータ収集が望ましい。また、異常の発生を適切に把握するためにも、データ収集間隔は稼働日で1日1回以上となる間隔が望ましい。
また、図1では、ナット2の移動方向を示す矢印を右方向としているが、データ収集期間にナット2が移動する方向はどちらであってもよい。
Considering the stability of the data, it is desirable to collect the data in the warm-up state. In addition, in order to properly grasp the occurrence of abnormalities, it is desirable that the data collection interval be at least once a day on working days.
Further, in FIG. 1, the arrow indicating the moving direction of the nut 2 is directed to the right, but the direction in which the nut 2 moves during the data collection period may be either.

解析部24は、記憶部23に記憶された振動データを解析し、ボールねじ10の状態を監視する。
出力部25は、解析部24により診断されたボールねじ10の状態を、図1に示す表示部20dに出力し、ユーザに診断結果を提示する。
The analysis unit 24 analyzes the vibration data stored in the storage unit 23 and monitors the state of the ball screw 10.
The output unit 25 outputs the state of the ball screw 10 diagnosed by the analysis unit 24 to the display unit 20d shown in FIG. 1, and presents the diagnosis result to the user.

解析部24は、例えば、収集された振動データをもとに特徴値を計算し、計算された特徴値を基準値と比較することでボールねじ10の状態(異常発生の有無など)を診断する。ここで、特徴値は、RMS値、オーバーオール値(OA値)、パーシャルオーバーオール値(POA値)、クレストファクタ(CF)の少なくとも1つを含むことができる。なお、特徴値は上記に限定されるものではなく、適宜選定することができる。また、基準値としては、予め特徴値の閾値を基準値として設けておけば、特徴値と閾値との比較により、容易かつ適切に異常を検知することができる。 The analysis unit 24 calculates the feature value based on the collected vibration data, and compares the calculated feature value with the reference value to diagnose the state of the ball screw 10 (whether or not an abnormality has occurred, etc.). .. Here, the feature value can include at least one of an RMS value, an overall value (OA value), a partial overall value (POA value), and a crest factor (CF). The feature value is not limited to the above, and can be appropriately selected. Further, if the threshold value of the feature value is set as the reference value in advance as the reference value, the abnormality can be easily and appropriately detected by comparing the feature value and the threshold value.

解析部24は、振動データの解析に際し、振動データを、加工区間部分と加工区間外の部分とに分割し、それぞれの振動データの解析結果(例えば、上記の特徴値)を比較するようにしてもよい。
例えば図3に示すように、解析部24は、比較診断部24aと、異常箇所特定部24bと、判定部24cと、を有していてもよい。この場合、比較診断部24aは、分割した振動データの解析結果を比較し、判定部24cは、比較診断部24aによる比較結果をもとにボールねじ10の状態を判定してもよい。
加工区間の振動データから計算された特徴値と、加工区間外の振動データから計算された特徴値とを比較することで、加工区間の劣化や損傷状態を把握することができる。
一般に、ボールねじ10においては、負荷がかかる加工区間にて異常が発生しやすい。そのため、加工区間においてのみ異常が発生し、加工区間外では異常は発生しない(すなわち正常値である)と予め定めておけば、加工区間の特徴値と加工区間外の特徴値(正常値)とを比較するだけで、特徴値の時系列データがなくとも簡易的に状態を確認することができる。例えば、タクトタイムを可能な限り短くするためにデータ収集期間に適した運転パターンが極端に少ないような設備でも、状態監視が可能である。つまり、図3に示す比較診断部24aは、加工区間と加工区間外の特徴値を比較してもよい。
When analyzing the vibration data, the analysis unit 24 divides the vibration data into a processing section portion and a portion outside the processing section, and compares the analysis results (for example, the above-mentioned feature values) of the respective vibration data. May be good.
For example, as shown in FIG. 3, the analysis unit 24 may have a comparative diagnosis unit 24a, an abnormality location identification unit 24b, and a determination unit 24c. In this case, the comparative diagnosis unit 24a may compare the analysis results of the divided vibration data, and the determination unit 24c may determine the state of the ball screw 10 based on the comparison result by the comparative diagnosis unit 24a.
By comparing the feature value calculated from the vibration data of the machining section with the feature value calculated from the vibration data outside the machining section, it is possible to grasp the deterioration and damage state of the machining section.
Generally, in the ball screw 10, an abnormality is likely to occur in a machining section where a load is applied. Therefore, if it is determined in advance that an abnormality occurs only in the machining section and no abnormality occurs outside the machining section (that is, it is a normal value), the feature value of the machining section and the feature value outside the machining section (normal value) You can easily check the status without the time-series data of the feature values just by comparing. For example, condition monitoring is possible even in equipment where there are extremely few operation patterns suitable for the data collection period in order to shorten the tact time as much as possible. That is, the comparative diagnosis unit 24a shown in FIG. 3 may compare the feature values of the processed section and those outside the processed section.

さらに、解析部24は、全領域の振動データを複数の小区間のデータに分割し、分割した振動データの解析結果(例えば特徴値)を比較するようにしてもよい。これにより、状態が変化する位置を特定することができる。例えば、ねじ軸1の転走面の一ヶ所に傷がある場合、そこをナット2が通ったときの特徴値だけ変動する。
図4は、ねじ軸1の転走面の一ヶ所に傷がある場合の特徴値の一例である。図4の各ポイント(点)は、分割した各小区間の振動データから計算した特徴値である。このように、ねじ軸1の転走面の一ヶ所に傷がある場合、特徴値が大きく変動する箇所(ピーク)が確認できる。したがって、特徴値が変動する箇所を特定することで、ねじ軸1の傷が発生している位置(異常発生箇所)を特定することができる。
図3に示す異常箇所特定部24bは、上記のように全領域の振動データを複数のデータに分割し、分割したデータの解析結果に基づいてボールねじ10の異常発生箇所を特定するようにしてもよい。
Further, the analysis unit 24 may divide the vibration data of the entire region into data of a plurality of small sections and compare the analysis results (for example, feature values) of the divided vibration data. Thereby, the position where the state changes can be specified. For example, if there is a scratch on the rolling surface of the screw shaft 1, only the characteristic value when the nut 2 passes through the scratch fluctuates.
FIG. 4 is an example of characteristic values when there is a scratch on the rolling surface of the screw shaft 1. Each point (point) in FIG. 4 is a feature value calculated from the vibration data of each divided subsection. In this way, when there is a scratch on the rolling surface of the screw shaft 1, a portion (peak) where the feature value fluctuates greatly can be confirmed. Therefore, by specifying the location where the feature value fluctuates, the position where the screw shaft 1 is scratched (abnormality occurrence location) can be specified.
The abnormality location identification unit 24b shown in FIG. 3 divides the vibration data of the entire region into a plurality of data as described above, and identifies the abnormality occurrence location of the ball screw 10 based on the analysis result of the divided data. May be good.

往路と復路で転動体の衝突により加振される位置が代わるため、その違いを考慮することが望ましい。そのため、インラインでデータを収集する場合は往路なら往路だけの、復路なら復路だけの、一方のデータを収集することが望ましい。 Since the position of vibration due to the collision of the rolling elements changes between the outward route and the return route, it is desirable to consider the difference. Therefore, when collecting data in-line, it is desirable to collect only one data, one for the outbound route and one for the inbound route.

なお、解析部24は、加工区間と加工区間外とに分けた振動データからそれぞれ計算された特徴値を時系列に並べ、傾向の変化を監視することにより、ボールねじ10の状態を診断するようにしてもよい。この場合、ボールねじ10の状態をより高精度に診断することができる。
また、解析部24は、振動データを加工区間と加工区間外とに分けずに計算した特徴値を時系列に並べ、傾向の変化を監視するようにしてもよい。この場合、加工区間と加工区間外との比較による簡易診断はできないが、計算は簡略化することができ、解析に必要なメモリを低減することができる。
The analysis unit 24 diagnoses the state of the ball screw 10 by arranging the feature values calculated from the vibration data divided into the machining section and the outside of the machining section in chronological order and monitoring the change in the tendency. It may be. In this case, the state of the ball screw 10 can be diagnosed with higher accuracy.
Further, the analysis unit 24 may monitor the change in the tendency by arranging the feature values calculated without dividing the vibration data into the processing section and the outside of the processing section in chronological order. In this case, although simple diagnosis cannot be performed by comparing the machining section with the outside of the machining section, the calculation can be simplified and the memory required for analysis can be reduced.

本実施形態においては、状態監視装置20が図3に示す各部を備える場合について説明したが、例えば記憶部23、解析部24および出力部25の少なくとも一部は、状態監視装置20とは異なる装置が備えていてもよい。この場合、状態監視装置20は、データ収集部23において収集したデータを状態監視装置20とは異なる装置へ送信し、状態監視装置20とは異なる装置がデータを解析してボールねじ10の状態を診断してもよい。 In the present embodiment, the case where the condition monitoring device 20 includes each unit shown in FIG. 3 has been described. For example, at least a part of the storage unit 23, the analysis unit 24, and the output unit 25 is a device different from the condition monitoring device 20. May be provided. In this case, the condition monitoring device 20 transmits the data collected by the data collecting unit 23 to a device different from the state monitoring device 20, and a device different from the state monitoring device 20 analyzes the data to determine the state of the ball screw 10. You may diagnose.

以上説明したように、本実施形態における状態監視装置20は、ボールねじ10の運転サイクル内で、無負荷状態で一方向に、ねじ軸1とナット2とが定速で相対移動している期間をデータ収集期間として取得し、当該データ収集期間の振動データを、ボールねじ10の状態を監視するためのデータとして収集する。
このように、状態監視装置20は、加工時ではなく、無負荷時における振動データを収集する。したがって、加工時に発生する外乱の影響を最小限にした振動データを収集することができる。また、ボールねじ10の運転サイクル内でデータ収集を行うので、データ収集のための診断モードを介入させる必要がない。そのため、生産性の低下を防止することができる。また、データの収集範囲は、往復ではなく、ナット2が一方向に移動している範囲とするので、測定時間を短縮することができる。さらに、ナット2が定速で移動している期間のデータを収集するので、安定したデータ測定を行うことができる。
As described above, in the state monitoring device 20 of the present embodiment, the period during which the screw shaft 1 and the nut 2 are relatively moving at a constant speed in one direction in a no-load state within the operation cycle of the ball screw 10. Is acquired as a data collection period, and vibration data during the data collection period is collected as data for monitoring the state of the ball screw 10.
In this way, the condition monitoring device 20 collects vibration data when there is no load, not when processing. Therefore, it is possible to collect vibration data that minimizes the influence of disturbance generated during processing. Further, since the data is collected within the operation cycle of the ball screw 10, it is not necessary to intervene in the diagnostic mode for data collection. Therefore, it is possible to prevent a decrease in productivity. Further, since the data collection range is not a round trip but a range in which the nut 2 is moving in one direction, the measurement time can be shortened. Further, since the data of the period during which the nut 2 is moving at a constant speed is collected, stable data measurement can be performed.

さらに、データ収集期間にナット2が移動する移動区間には、加工を行う場合にボールねじ10のナット2が移動する区間を含めることができる。これにより、収集された振動データ中に、異常が発生しやすい箇所を移動した際の信号を含めることができる。したがって、例えば加工区間の振動データから計算された特徴値と、加工区間外の振動データから計算された特徴値とを比較することで、加工区間の劣化や損傷状態を把握することができる。このように、異常検知を適切に行うことができる。 Further, the moving section in which the nut 2 moves during the data collection period can include a section in which the nut 2 of the ball screw 10 moves when machining is performed. As a result, the collected vibration data can include a signal when moving to a place where an abnormality is likely to occur. Therefore, for example, by comparing the feature value calculated from the vibration data of the machining section with the feature value calculated from the vibration data outside the machining section, it is possible to grasp the deterioration and damage state of the machining section. In this way, abnormality detection can be performed appropriately.

ここで、データ収集期間におけるナット2の移動区間や移動距離は、ボールねじ10の運転サイクルやボールねじ10の種類など、予め定められたパラメータ(加工区間A等)をもとに設定可能である。
例えば特許文献1に記載の技術のように、データ収集時間をボールの通過周期以上に設定する場合には、ボールの通過周期を把握するためのシステムが必要となる。これに対して、本実施形態では、データ収集期間の設定に必要なパラメータを把握するための複雑なシステムを別途構築する必要はない。
Here, the moving section and moving distance of the nut 2 during the data collection period can be set based on predetermined parameters (machining section A, etc.) such as the operation cycle of the ball screw 10 and the type of the ball screw 10. ..
For example, when the data collection time is set to be equal to or longer than the ball passing cycle as in the technique described in Patent Document 1, a system for grasping the ball passing cycle is required. On the other hand, in the present embodiment, it is not necessary to separately construct a complicated system for grasping the parameters required for setting the data collection period.

また、本実施形態では、定期的に同じ条件で振動データ収集を行うことで、収集した振動データを時系列に並べ、その傾向を監視することができる。したがって、異常等の発生により状態が変化した場合には、これを適切に検知することができる。このとき、毎回ナット2が同じ方向に移動するときの振動データを収集するので、診断精度を向上させることができる。
例えば特許文献2に記載の技術のように、加速度信号からトリガーを構築する場合、必ずしも毎回同じ条件のデータが収集できるわけではない。本実施形態では、ナット2が予め定められた区間を一方向に定速で移動する期間を狙ってデータを収集するので、毎回同じ条件のデータを収集することができる。
Further, in the present embodiment, by periodically collecting vibration data under the same conditions, the collected vibration data can be arranged in chronological order and the tendency can be monitored. Therefore, when the state changes due to the occurrence of an abnormality or the like, this can be appropriately detected. At this time, since the vibration data when the nut 2 moves in the same direction is collected each time, the diagnostic accuracy can be improved.
For example, when a trigger is constructed from an acceleration signal as in the technique described in Patent Document 2, it is not always possible to collect data under the same conditions every time. In the present embodiment, data is collected aiming at a period in which the nut 2 moves in a predetermined section at a constant speed in one direction, so that data under the same conditions can be collected each time.

以上のように、本実施形態では、生産中における無負荷時の測定値を用いるので、タクトタイムが短く24時間稼働しているような設備でも、生産を停めることなく一連の運転サイクル中にデータを収集することができる。その結果、生産上のタクトタイムに影響を及ぼさず、インラインでボールねじ10の状態を監視することができ、計画的な予防保全を行うことができる。 As described above, since the measured value at no load during production is used in the present embodiment, data can be obtained during a series of operation cycles without stopping production even in equipment having a short tact time and operating for 24 hours. Can be collected. As a result, the state of the ball screw 10 can be monitored in-line without affecting the production takt time, and planned preventive maintenance can be performed.

(変形例)
なお、上記実施形態においては、振動センサ14をボールねじ10のナット2に固定する場合について説明したが、振動センサ14を固定する位置は上記に限定されない。設備の構造により、ボールねじ10のナット2に振動センサ14を固定することができない場合には、可能な限りナット2の近傍で、ナット2とともにねじ軸1に対して相対移動可能な移動部材に振動センサ14を固定するようにしてもよい。このような移動部材としては、例えば、図1に示すテーブル12やブラケット13がある。振動センサ14が検出する振動は、軸方向の振動であっても円周方向の振動であってもよいが、軸方向の振動の方が望ましい。
(Modification example)
In the above embodiment, the case where the vibration sensor 14 is fixed to the nut 2 of the ball screw 10 has been described, but the position where the vibration sensor 14 is fixed is not limited to the above. If the vibration sensor 14 cannot be fixed to the nut 2 of the ball screw 10 due to the structure of the equipment, a moving member that can move relative to the screw shaft 1 together with the nut 2 as close to the nut 2 as possible. The vibration sensor 14 may be fixed. Examples of such a moving member include the table 12 and the bracket 13 shown in FIG. The vibration detected by the vibration sensor 14 may be axial vibration or circumferential vibration, but axial vibration is preferable.

また、上記実施形態においては、ボールねじ10に関する物理量として、ナット2の振動を検出する場合について説明したが、当該物理量は、サーボモータ11のトルクや電流であってもよい。この場合、振動データを検出する場合と比較して、ボールねじ10に関する物理量を検出するセンサを設置するための配線が容易となる。ただし、振動データが監視対象の物理情報を直接測定しているのに対し、トルク情報や電流データには、軸受や案内機構などの他の要素の情報が多分に含まれるため、振動データを検出する場合と比較して診断精度はやや落ちる傾向にある。
また、収集された振動データをもとに特徴値を計算し、特徴値と基準値とを比較して判定したが、特徴値を計算するのではなく、振動データの波形を直接基準値波形と比較し、判定してもよい。
Further, in the above embodiment, the case where the vibration of the nut 2 is detected as the physical quantity related to the ball screw 10 has been described, but the physical quantity may be the torque or the current of the servomotor 11. In this case, as compared with the case of detecting the vibration data, the wiring for installing the sensor for detecting the physical quantity related to the ball screw 10 becomes easier. However, while vibration data directly measures the physical information to be monitored, torque information and current data often contain information on other elements such as bearings and guide mechanisms, so vibration data is detected. Diagnosis accuracy tends to be slightly lower than in the case of.
In addition, the feature value was calculated based on the collected vibration data, and the feature value and the reference value were compared for judgment. However, instead of calculating the feature value, the waveform of the vibration data was directly referred to as the reference value waveform. They may be compared and judged.

さらに、上記実施形態においては、工作機械等の加工装置がボールねじ10を備える場合について説明したが、ボールねじ10を備える設備は、搬送装置や射出成型機、その他の生産設備であってもよい。この場合にも、上記実施形態と同様に、ボールねじ10の状態をより精度良く診断するためのデータを適切に収集することができる。 Further, in the above embodiment, the case where the processing device such as a machine tool includes the ball screw 10 has been described, but the equipment provided with the ball screw 10 may be a transfer device, an injection molding machine, or other production equipment. .. Also in this case, similarly to the above embodiment, data for more accurately diagnosing the state of the ball screw 10 can be appropriately collected.

なお、本発明は、上述した実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークまたは記憶媒体を介して、システムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行することによっても実現可能である。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が実施形態の機能を実現することになる。また、当該プログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することができる。
また、コンピュータが読み出したプログラムを実行することにより、実施形態の機能が実現されるだけでなく、プログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上記した実施形態の機能が実現されてもよい。
In the present invention, a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment is supplied to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device program the program. It can also be realized by reading and executing. In this case, the program itself read from the recording medium realizes the function of the embodiment. In addition, the recording medium on which the program is recorded can constitute the present invention.
Further, by executing the program read by the computer, not only the function of the embodiment is realized, but also the operating system (OS) running on the computer is one of the actual processes based on the instruction of the program. The function of the above-described embodiment may be realized by performing a part or all of the processing.

1…ねじ軸、1a…螺旋溝、2…ナット、2a…螺旋溝、2b…ボール戻し路、3…ボール、4…コマ部材、4a…方向転換路、10…ボールねじ、11…サーボモータ、12…テーブル、13…ブラケット、14…振動センサ、20…状態監視装置、21…信号取得部、22…データ収集部、23…記憶部、24…解析部、25…出力部、30…工具、A…加工区間、W…ワーク 1 ... Screw shaft, 1a ... Spiral groove, 2 ... Nut, 2a ... Spiral groove, 2b ... Ball return path, 3 ... Ball, 4 ... Top member, 4a ... Direction change path, 10 ... Ball screw, 11 ... Servo motor, 12 ... table, 13 ... bracket, 14 ... vibration sensor, 20 ... state monitoring device, 21 ... signal acquisition unit, 22 ... data collection unit, 23 ... storage unit, 24 ... analysis unit, 25 ... output unit, 30 ... tool, A ... Processing section, W ... Work

Claims (12)

ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、を有するボールねじの状態を監視するボールねじの状態監視装置であって、
前記ボールねじの運転サイクル内で、無負荷状態で一方向に、前記ねじ軸と前記ナットとが定速で相対移動している期間をデータ収集期間として取得する期間取得部と、
前記期間取得部により取得されたデータ収集期間の前記ボールねじに関する物理量を、データとして収集するデータ収集部と、を備えることを特徴とするボールねじの状態監視装置。
A ball screw condition monitoring device that monitors the condition of a ball screw having a screw shaft, a nut, and a plurality of balls.
A period acquisition unit that acquires a period during which the screw shaft and the nut are relatively moving at a constant speed in one direction under no load in the operation cycle of the ball screw as a data collection period.
A ball screw condition monitoring device including a data collecting unit that collects as data the physical quantity of the ball screw during the data collecting period acquired by the period acquisition unit.
前記期間取得部は、前記ボールねじが原点復帰する期間を前記データ収集期間として取得することを特徴とする請求項1に記載のボールねじの状態監視装置。 The ball screw condition monitoring device according to claim 1, wherein the period acquisition unit acquires a period during which the ball screw returns to the origin as the data collection period. 前記期間取得部は、前記ボールねじの給脂サイクルを前記データ収集期間として取得することを特徴とする請求項1または2に記載のボールねじの状態監視装置。 The ball screw condition monitoring device according to claim 1 or 2, wherein the period acquisition unit acquires the ball screw lubrication cycle as the data collection period. 前記期間取得部は、
前記データ収集期間に前記ナットが移動する移動区間に、前記ボールねじを備える設備の稼働中に負荷状態で前記ナットが移動する区間を含めることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のボールねじの状態監視装置。
The period acquisition unit
Any one of claims 1 to 3, wherein the moving section in which the nut moves during the data collection period includes a section in which the nut moves under a load while the equipment including the ball screw is in operation. The ball screw condition monitoring device described in 1.
前記期間取得部は、
定期的に同じ条件の前記データ収集期間を取得することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のボールねじの状態監視装置。
The period acquisition unit
The ball screw condition monitoring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the data collection period under the same conditions is periodically acquired.
前記物理量は、前記ナットの軸方向の振動であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のボールねじの状態監視装置。 The ball screw condition monitoring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the physical quantity is vibration in the axial direction of the nut. 前記振動データを検出する振動センサをさらに備え、
前記振動センサは、前記ナットまたは前記ナットに連結され当該ナットとともに前記ねじ軸に対して相対移動可能な移動部材に固定されていることを特徴とする請求項6に記載のボールねじの状態監視装置。
Further equipped with a vibration sensor for detecting the vibration data,
The ball screw condition monitoring device according to claim 6, wherein the vibration sensor is connected to the nut or a moving member that is connected to the nut and is movable relative to the screw shaft together with the nut. ..
前記駆動部は、前記ボールねじを駆動するサーボモータであり、
前記物理量は、前記サーボモータのトルクおよび電流の少なくとも一方であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のボールねじの状態監視装置。
The drive unit is a servomotor that drives the ball screw.
The ball screw condition monitoring device according to any one of claims 1 to 7, wherein the physical quantity is at least one of a torque and a current of the servomotor.
前記データ収集部によって収集されたデータを解析し、前記ボールねじの状態を監視する解析部をさらに備えることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のボールねじの状態監視装置。 The ball screw state monitoring device according to any one of claims 1 to 8, further comprising an analysis unit that analyzes the data collected by the data collecting unit and monitors the state of the ball screw. .. 前記解析部は、
前記データ収集部によって収集されたデータを複数のデータに分割し、分割したデータの解析結果に基づいて前記ボールねじの異常発生箇所を特定する異常箇所特定部を有することを特徴とする請求項9に記載のボールねじの状態監視装置。
The analysis unit
9. The claim 9 is characterized in that the data collected by the data collecting unit is divided into a plurality of data, and the ball screw has an abnormality location specifying unit that identifies an abnormality occurrence location of the ball screw based on the analysis result of the divided data. The ball screw condition monitoring device described in 1.
ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、を有するボールねじの状態を監視するボールねじの状態監視方法であって、
前記ボールねじの運転サイクル内で、無負荷状態で一方向に、前記ねじ軸と前記ナットとが定速で相対移動している期間をデータ収集期間として取得するステップと、
前記データ収集期間の前記ボールねじに関する物理量を、データとして収集するステップと、を含むことを特徴とするボールねじの状態監視方法。
A ball screw condition monitoring method for monitoring the condition of a ball screw having a screw shaft, a nut, and a plurality of balls.
In the operation cycle of the ball screw, a step of acquiring a period in which the screw shaft and the nut are relatively moving at a constant speed in one direction in a no-load state as a data collection period, and
A method for monitoring the state of a ball screw, which comprises a step of collecting as data a physical quantity of the ball screw during the data collection period.
コンピュータを、請求項1から10のいずれか1項に記載のボールねじの状態監視装置の各部として機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as each part of the ball screw condition monitoring device according to any one of claims 1 to 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115014759A (en) * 2022-04-29 2022-09-06 南通市恒瑞精密机械制造有限公司 Real-time health state detection method of ball screw pair
WO2023100543A1 (en) * 2021-12-01 2023-06-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 Diagnosis system, diagnosis method, and program

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