JP7501452B2 - Ball screw maintenance management system and ball screw maintenance management method - Google Patents

Ball screw maintenance management system and ball screw maintenance management method Download PDF

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Description

本発明は、ボールねじメンテナンス管理システム及びボールねじメンテナンス管理方法
に関する。
The present invention relates to a ball screw maintenance management system and a ball screw maintenance management method.

ボールねじとは、回転運動を与えることで、ボールねじに取り付けられたナット部分をねじ軸に沿って移動させることができる駆動ユニットである。ボールねじは、例えば射出成形機等の様々な加工機の基幹部品として用いられている。 A ball screw is a drive unit that can move the nut attached to the ball screw along the screw shaft by applying a rotational motion. Ball screws are used as core components in various processing machines, such as injection molding machines.

基幹部品であるボールねじが故障すると、製造ラインの停止につながりかねない。また、射出成形機等の大型の加工機に用いられるボールねじは、製作に時間を要するため、ボールねじの交換時期を予測し、事前にボールねじの予備品を手配し準備することが必要であった。 If the ball screw, a key component, breaks down, it can lead to the production line being shut down. In addition, since the ball screws used in large processing machines such as injection molding machines take time to manufacture, it is necessary to predict when the ball screw will need to be replaced and to arrange for spare ball screws to be prepared in advance.

特許文献1には、ボールねじナットに取り付けられた振動センサで振動を検出し、振動データからボールねじ異常検出周波数帯の振動データを抽出し、正常データと比較することで異常を検出するボールねじ装置の異常検出装置に関する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses technology relating to an abnormality detection device for a ball screw device that detects vibrations using a vibration sensor attached to a ball screw nut, extracts vibration data in a ball screw abnormality detection frequency band from the vibration data, and detects abnormalities by comparing it with normal data.

特開2013-257014号公報JP 2013-257014 A

しかしながら、ボールねじナットに取り付けられた振動センサは外乱を受けやすいため、特許文献1の方法では、外乱により生じるノイズによって誤判定が生じ正確な判断ができない恐れがあった。
他方、ボールねじを回転させるモータの電流値を測定することでボールねじの損傷状態を検知する方法では、早急に交換が必要な損傷状態でなければ、ボールねじの損傷状態を検知することができないという問題があった。
However, since the vibration sensor attached to the ball screw nut is susceptible to disturbances, the method of Patent Document 1 has the risk of erroneous judgment due to noise caused by disturbances, making it impossible to make an accurate judgment.
On the other hand, the method of detecting damage to a ball screw by measuring the current value of the motor that rotates the ball screw has the problem that it is not possible to detect damage to the ball screw unless the damage requires immediate replacement.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ボールねじのメンテナンス時期を管理できるボールねじメンテナンス管理システム及びボールねじメンテナンス管理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and aims to provide a ball screw maintenance management system and a ball screw maintenance management method that can manage the timing of ball screw maintenance.

本発明の一態様に係るボールねじメンテナンス管理システムは、
ボールねじと、
前記ボールねじを駆動させるモータと、
前記ボールねじの振動を検出する振動センサと、
前記振動センサから取得された前記ボールねじの振動情報のうち、前記モータの定速回転領域における振動情報を用いて、前記ボールねじが摩耗状態にあるか否かを判定する第1の判定手段と、を備える。
A ball screw maintenance management system according to one aspect of the present invention includes:
A ball screw;
A motor that drives the ball screw;
a vibration sensor for detecting vibration of the ball screw;
and a first determination means for determining whether or not the ball screw is in a worn state by using vibration information in a constant speed rotation region of the motor from the vibration information of the ball screw acquired from the vibration sensor.

本発明の一態様に係るボールねじメンテナンス管理方法は、
コンピュータを用いて、ボールねじのメンテナンス時期を管理するボールねじメンテナンス管理方法であって、
振動センサから前記ボールねじの振動情報を取得し、
取得された前記ボールねじの振動情報のうち、前記ボールねじを駆動させるモータの定速回転領域における振動情報を用いて、前記ボールねじが摩耗状態にあるか否かを判定する、方法である。
A ball screw maintenance management method according to one aspect of the present invention includes the steps of:
A ball screw maintenance management method for managing ball screw maintenance timing using a computer, comprising the steps of:
acquiring vibration information of the ball screw from a vibration sensor;
The method determines whether or not the ball screw is in a worn state by using vibration information in a constant speed rotation region of a motor that drives the ball screw, out of the vibration information of the ball screw that has been acquired.

モータの回転が定速であるときには、モータの回転が加速又は減速している状態に比べて、外乱による振動のノイズが生じにくい。本発明の一態様に係るボールねじメンテナンス管理システムは、振動センサから取得されたボールねじの振動情報のうち、モータの定速回転領域における振動情報を用いて、ボールねじが摩耗状態にあるか否かを判定する。つまり、本発明の一態様に係るボールねじメンテナンス管理システムでは、モータの定速回転運動における振動情報を用いることで、外乱の影響を抑制し、微細な振動を検知することができ、ボールねじの摩耗状態、特に初期摩耗を正確かつ早期に検知することができる。本発明の一態様に係るボールねじメンテナンス管理システムによれば、ボールねじの損傷前の摩耗状態を判定することで、故障や不具合が生じることなく正常な状態が維持されるようボールねじのメンテナンス時期を管理できる。 When the motor rotates at a constant speed, vibration noise due to disturbances is less likely to occur than when the motor rotates at an accelerating or decelerating speed. A ball screw maintenance management system according to one aspect of the present invention uses vibration information in the constant speed rotation region of the motor from among the vibration information of the ball screw acquired from the vibration sensor to determine whether the ball screw is in a worn state. In other words, the ball screw maintenance management system according to one aspect of the present invention uses vibration information in the constant speed rotation motion of the motor to suppress the effects of disturbances and detect minute vibrations, and can accurately and early detect the wear state of the ball screw, especially initial wear. According to the ball screw maintenance management system according to one aspect of the present invention, by determining the wear state of the ball screw before it is damaged, the maintenance timing of the ball screw can be managed so that a normal state is maintained without any breakdowns or malfunctions.

本発明によりボールねじのメンテナンス時期を管理できるボールねじメンテナンス管理システム及びボールねじメンテナンス管理方法を提供できる。 The present invention provides a ball screw maintenance management system and a ball screw maintenance management method that can manage the timing of ball screw maintenance.

第1の実施形態に係るボールねじメンテナンス管理システムの構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a ball screw maintenance management system according to a first embodiment. 第1の実施形態に係るボールねじメンテナンス管理システムの動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation of the ball screw maintenance management system according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るボールねじメンテナンス管理システムのサーバのハードウェア構成例を示した図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a server of the ball screw maintenance management system according to the first embodiment.

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, the following descriptions and drawings have been simplified as appropriate for clarity of explanation.

<第1の実施形態>
<メンテナンス管理システムの構成>
図1を参照して、第1の実施形態に係るボールねじメンテナンス管理システム100の構成について説明する。図1は、ボールねじメンテナンス管理システム100の構成を示す図である。なお、図1に示した右手系xyz直交座標は、ボールねじ1を有する装置(以下、ボールねじ装置とも呼ぶ)の構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、z軸正方向が鉛直上向き、xy平面が水平面である。
First Embodiment
<Configuration of the maintenance management system>
The configuration of a ball screw maintenance management system 100 according to a first embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a diagram showing the configuration of the ball screw maintenance management system 100. The right-handed xyz orthogonal coordinate system shown in Fig. 1 is for the sake of convenience in explaining the positional relationship of components of a device having a ball screw 1 (hereinafter also referred to as a ball screw device). Usually, the positive direction of the z axis is vertically upward, and the xy plane is a horizontal plane.

ボールねじメンテナンス管理システム100が管理するボールねじ装置は、ボールねじ1、軸受ベアリング2、軸受ベアリング3、モータ4、振動センサ5、電流センサ6、駆動ロット7、カップリング8、ベースフレーム9を有する。なお、ボールねじ装置は、動作に必要な他の構成要素を含んでいてもよい。 The ball screw device managed by the ball screw maintenance management system 100 has a ball screw 1, a bearing 2, a bearing 3, a motor 4, a vibration sensor 5, a current sensor 6, a drive rod 7, a coupling 8, and a base frame 9. The ball screw device may also include other components necessary for operation.

制御盤20は、アンプ21、アンプ22、ロガー23、記録媒体24を備える。ボールねじ装置の振動センサ5及び電流センサ6は、制御盤20のアンプ21及びアンプ22にそれぞれ接続されている。なお、制御盤20は、動作に必要な他の構成要素を含んでいてもよい。 The control panel 20 includes an amplifier 21, an amplifier 22, a logger 23, and a recording medium 24. The vibration sensor 5 and the current sensor 6 of the ball screw device are connected to the amplifier 21 and the amplifier 22 of the control panel 20, respectively. Note that the control panel 20 may include other components necessary for operation.

サーバ30は、第1の判定手段31及び第2の判定手段32を備える。第1の判定手段31は、ロガー23及びアンプ21を介して振動センサ5に接続されている。また、第2の判定手段32は、ロガー23及びアンプ22を介して電流センサ6に接続されている。なお、サーバ30は、動作に必要な他の構成要素を含んでいてもよい。また、サーバ30は、外部のネットワーク(不図示)に接続されていてもよい。 The server 30 includes a first determination means 31 and a second determination means 32. The first determination means 31 is connected to the vibration sensor 5 via the logger 23 and the amplifier 21. The second determination means 32 is connected to the current sensor 6 via the logger 23 and the amplifier 22. The server 30 may include other components necessary for operation. The server 30 may also be connected to an external network (not shown).

以下、第1の実施形態に係るボールねじメンテナンス管理システム100のボールねじ装置、制御盤20及びサーバ30の構成について詳細に説明する。 The configuration of the ball screw device, control panel 20, and server 30 of the ball screw maintenance management system 100 according to the first embodiment will be described in detail below.

ボールねじ1は、ボールねじ軸11と、ボールねじ軸11に沿って移動する可動ナット12とを有する。図1では、ボールねじ軸11は、x軸方向に延伸して設けられている。可動ナット12は、ボールねじ軸11に螺合されており、ボールねじ軸11が回転すると、ボールねじ軸11に沿ってx軸正方向側及びx軸負方向側に移動する。ボールねじ軸11の両端に設けられた軸受ベアリング2及び軸受ベアリング3の間が、可動ナット12の可動領域となる。 The ball screw 1 has a ball screw shaft 11 and a movable nut 12 that moves along the ball screw shaft 11. In FIG. 1, the ball screw shaft 11 is provided extending in the x-axis direction. The movable nut 12 is screwed onto the ball screw shaft 11, and moves along the ball screw shaft 11 in the positive x-axis direction and the negative x-axis direction when the ball screw shaft 11 rotates. The movable area of the movable nut 12 is between the bearing 2 and the bearing 3 provided at both ends of the ball screw shaft 11.

軸受ベアリング2及び軸受ベアリング3は、ボールねじ軸11を受ける。図1に示すように、軸受ベアリング2は、ボールねじ軸11のモータ4側(x軸負方向側)の端部に設けられた軸受ベアリングである。軸受ベアリング2は、ベースフレーム9に固定されており、軸受ベアリング2の貫通孔にボールねじ軸11が嵌入されている。 The ball screw shaft 11 is supported by the bearing 2 and the bearing 3. As shown in FIG. 1, the ball screw shaft 11 is supported by the bearing 2 at the end of the ball screw shaft 11 on the motor 4 side (the negative x-axis side). The ball screw shaft 11 is fitted into the through hole of the bearing 2.

軸受ベアリング3は、駆動ロット7側(x軸正方向側)の端部に設けられた軸受ベアリングである。軸受ベアリング3は、ベースフレーム9に固定されており、軸受ベアリング3の貫通孔にボールねじ軸11が嵌入されている。
すなわち、ボールねじ軸11は、両端に設けられた軸受ベアリング2及び軸受ベアリング3を介して、ベースフレーム9に回転可能に支持されている。
The bearing 3 is provided at the end on the drive rod 7 side (x-axis positive direction side). The bearing 3 is fixed to a base frame 9, and a ball screw shaft 11 is fitted into a through hole of the bearing 3.
That is, the ball screw shaft 11 is rotatably supported by the base frame 9 via a bearing 2 and a bearing 3 provided at both ends.

モータ4は、ボールねじ1を駆動させるモータである。具体的には、モータ4は、ボールねじ軸11を回転駆動し、可動ナット12をボールねじ軸11に沿って移動させる。モータ4は、例えばサーボモータである。モータ4は、カップリング8を介してボールねじ1に連結されている。モータ4の回転運動は、カップリング8を介してボールねじ1に伝達される。モータ4の回転方向が変更されると、可動ナット12の移動方向がx軸正方向側又はx軸負方向側に変更される。 The motor 4 is a motor that drives the ball screw 1. Specifically, the motor 4 rotates the ball screw shaft 11 and moves the movable nut 12 along the ball screw shaft 11. The motor 4 is, for example, a servo motor. The motor 4 is connected to the ball screw 1 via a coupling 8. The rotational motion of the motor 4 is transmitted to the ball screw 1 via the coupling 8. When the rotation direction of the motor 4 is changed, the movement direction of the movable nut 12 is changed to the positive x-axis direction or the negative x-axis direction.

振動センサ5は、ボールねじ1の振動を検出するセンサである。振動センサ5は、ボールねじ装置の任意の位置に設けることができる。振動センサ5は、振動の検出精度を高める点から、ボールねじ1に直接連結された可動ナット12、軸受ベアリング2又は軸受ベアリング3に設けられることが好ましい。中でも、外乱の影響を抑制する点から、振動センサ5はモータ4から離れた軸受ベアリング3に設けられることがさらに好ましい。図1では、例として振動センサ5は、軸受ベアリング3上に設けられている。 The vibration sensor 5 is a sensor that detects vibrations of the ball screw 1. The vibration sensor 5 can be provided at any position of the ball screw device. In order to increase the accuracy of vibration detection, it is preferable that the vibration sensor 5 is provided on the movable nut 12 directly connected to the ball screw 1, the bearing 2, or the bearing 3. In particular, in order to suppress the influence of disturbances, it is even more preferable that the vibration sensor 5 is provided on the bearing 3, which is away from the motor 4. In FIG. 1, the vibration sensor 5 is provided on the bearing 3 as an example.

振動センサ5は、制御盤20のアンプ21に接続されている。振動センサ5によって検出された振動は、アンプ21で増幅及びフィルタリングされ、ロガー23を介して記録媒体24に記録されるとともに、サーバ30の第1の判定手段31によって取得される。 The vibration sensor 5 is connected to an amplifier 21 of the control panel 20. The vibration detected by the vibration sensor 5 is amplified and filtered by the amplifier 21, and is recorded on a recording medium 24 via a logger 23, and is also acquired by a first determination means 31 of the server 30.

電流センサ6は、モータ4の電流値を検出するセンサである。なお、図1では、電流センサ6はモータ4に接して設けられているが、モータ4の電流値を検出することが可能な任意の位置に設けられてもよく、例えば制御盤20とモータ4との接続線や制御盤20の内部等に設けられてもよい。 The current sensor 6 is a sensor that detects the current value of the motor 4. In FIG. 1, the current sensor 6 is provided in contact with the motor 4, but it may be provided at any position where the current value of the motor 4 can be detected. For example, it may be provided in the connection line between the control panel 20 and the motor 4, or inside the control panel 20.

電流センサ6は、制御盤20のアンプ22に接続されている。電流センサ6によって検出されたモータ4の電流値は、アンプ22で増幅及びフィルタリングされ、ロガー23を介して記録媒体24に記録されるとともに、サーバ30の第2の判定手段32によって取得される。 The current sensor 6 is connected to an amplifier 22 of the control panel 20. The current value of the motor 4 detected by the current sensor 6 is amplified and filtered by the amplifier 22, and is recorded on the recording medium 24 via the logger 23, and is also acquired by the second determination means 32 of the server 30.

駆動ロット7は、xy平面上に物品を配置可能な部材である。駆動ロット7の形状は任意の形状とすることができる。駆動ロット7は、当該駆動ロット7のx軸負方向側の端部が連結部10を介して可動ナット12のx軸正方向側端面に固定されている。また、駆動ロット7と可動ナット12とは、複数の連結部10を介して固定されてもよい。なお、駆動ロット7と可動ナット12との固定方法は、これらに限られず、両者が一体として移動できるように固定されていればよい。図1では、ボールねじ軸11と区別するため、駆動ロット7と可動ナット12との連結部10を斜線で示している。また、駆動ロット7及び連結部10は、軸受ベアリング3と干渉しないように構成される。 The driving rod 7 is a member capable of arranging an object on the xy plane. The shape of the driving rod 7 can be any shape. The end of the driving rod 7 on the negative x-axis side is fixed to the end face of the movable nut 12 on the positive x-axis side via a connecting part 10. The driving rod 7 and the movable nut 12 may be fixed via multiple connecting parts 10. The fixing method of the driving rod 7 and the movable nut 12 is not limited to this, and it is sufficient that they are fixed so that they can move as a unit. In FIG. 1, the connecting part 10 between the driving rod 7 and the movable nut 12 is shown with diagonal lines to distinguish it from the ball screw shaft 11. The driving rod 7 and the connecting part 10 are configured so as not to interfere with the bearing 3.

駆動ロット7は、可動ナット12に固定されているため、モータ4がボールねじ1を駆動させると、可動ナット12と同じ方向に駆動ロット7も移動する。つまり、可動ナット12がx軸正方向側に移動するとき、駆動ロット7も合わせてx軸正方向側に移動する。同様に、可動ナット12がx軸負方向側に移動するとき、駆動ロット7も合わせてx軸負方向側に移動する。可動ナット12と駆動ロット7とは、一体として等しい距離を移動する。 Since the driving rod 7 is fixed to the movable nut 12, when the motor 4 drives the ball screw 1, the driving rod 7 also moves in the same direction as the movable nut 12. In other words, when the movable nut 12 moves in the positive direction of the x-axis, the driving rod 7 also moves in the positive direction of the x-axis. Similarly, when the movable nut 12 moves in the negative direction of the x-axis, the driving rod 7 also moves in the negative direction of the x-axis. The movable nut 12 and driving rod 7 move an equal distance as a unit.

ベースフレーム9は、軸受ベアリング2、軸受ベアリング3、及びモータ4を支持するフレームである。ベースフレーム9の形状は、軸受ベアリング2、軸受ベアリング3、及びモータ4を支持可能な形状であればよく、例えばxy平面に平行な板状の部材である。ベースフレーム9上に、軸受ベアリング2、軸受ベアリング3、及びモータ4が載置され、固定されている。ベースフレーム9は、他の連結部材を介して、軸受ベアリング2、軸受ベアリング3、及びモータ4と連結されてもよい。なお、駆動ロット7とベースフレーム9とは連結されているが、図1において両者の連結部分については省略している。 The base frame 9 is a frame that supports the bearings 2, 3, and motor 4. The shape of the base frame 9 may be any shape that can support the bearings 2, 3, and motor 4, and is, for example, a plate-like member parallel to the xy plane. The bearings 2, 3, and motor 4 are placed and fixed on the base frame 9. The base frame 9 may be connected to the bearings 2, 3, and motor 4 via other connecting members. Note that the drive rod 7 and base frame 9 are connected, but the connecting portion between the two is omitted in FIG. 1.

制御盤20は、アンプ21、アンプ22、ロガー23、記録媒体24を備える。アンプ21は、振動センサ5に接続され、振動センサ5から取得された振動を増幅及びフィルタリングする機器である。アンプ22は、電流センサ6に接続され、電流センサ6から取得されたモータ4の電流値を増幅及びフィルタリングする機器である。 The control panel 20 includes an amplifier 21, an amplifier 22, a logger 23, and a recording medium 24. The amplifier 21 is connected to the vibration sensor 5 and is a device that amplifies and filters the vibrations acquired from the vibration sensor 5. The amplifier 22 is connected to the current sensor 6 and is a device that amplifies and filters the current value of the motor 4 acquired from the current sensor 6.

ロガー23は、アンプ21、アンプ22に接続され、振動センサ5及び電流センサ6により計測・収集したデータ(振動情報及び電流値情報)を保存する装置である。記録媒体24は、ロガー23のデータを記録する媒体である。なお、記録媒体24がサーバ30に接続されてもよい。例えば、第1の判定手段31は、記録媒体24から振動情報を取得し、判定を行なってもよい。また、第2の判定手段は、記録媒体24から電流値情報を取得し、判定を行なってもよい。 The logger 23 is connected to the amplifiers 21 and 22, and is a device that stores data (vibration information and current value information) measured and collected by the vibration sensor 5 and the current sensor 6. The recording medium 24 is a medium that records the data of the logger 23. The recording medium 24 may be connected to the server 30. For example, the first determination means 31 may obtain vibration information from the recording medium 24 and make a determination. The second determination means may obtain current value information from the recording medium 24 and make a determination.

サーバ30は、第1の判定手段31及び第2の判定手段32を備える。サーバ30は、例えば第1の判定手段31及び第2の判定手段32の処理を実行するコンピュータ装置である。なお、第1の判定手段31及び第2の判定手段32は、制御盤20内に構成されてもよい。また、第1の判定手段31及び第2の判定手段32に係る処理は、外部のネットワークに接続されている他のコンピュータ装置で実行されてもよく、第1の判定手段31の処理及び第2の判定手段32の処理が、それぞれ別のコンピュータ装置によって実行されてもよい。 The server 30 includes a first determination means 31 and a second determination means 32. The server 30 is, for example, a computer device that executes the processing of the first determination means 31 and the second determination means 32. The first determination means 31 and the second determination means 32 may be configured within the control panel 20. The processing related to the first determination means 31 and the second determination means 32 may be executed by another computer device connected to an external network, and the processing of the first determination means 31 and the processing of the second determination means 32 may each be executed by a different computer device.

第1の判定手段31は、振動センサ5から取得されたボールねじ1の振動情報のうち、モータ4の定速回転領域における振動情報を用いて、ボールねじ1が摩耗状態にあるか否かを判定する。ボールねじ1の振動は、ボールねじ1の摩耗が進むにつれて大きくなる。例えば、第1の判定手段31は、振動センサ5から取得されたボールねじ1の振動情報について周波数解析を実行し、モータ4の定速回転領域における振動が閾値以上であるときに、ボールねじ1が摩耗状態であると判定してもよい。なお、モータ4の回転運動が定速回転領域にあるとき、可動ナット12はボールねじ軸11上を定速で移動している。 The first determination means 31 determines whether the ball screw 1 is in a worn state by using vibration information in the constant speed rotation region of the motor 4 from among the vibration information of the ball screw 1 acquired from the vibration sensor 5. The vibration of the ball screw 1 increases as the wear of the ball screw 1 progresses. For example, the first determination means 31 may perform a frequency analysis on the vibration information of the ball screw 1 acquired from the vibration sensor 5, and determine that the ball screw 1 is in a worn state when the vibration in the constant speed rotation region of the motor 4 is equal to or greater than a threshold value. Note that when the rotational motion of the motor 4 is in the constant speed rotation region, the movable nut 12 moves at a constant speed on the ball screw shaft 11.

第2の判定手段32は、電流センサ6から取得されたモータ4の電流値を用いて、ボールねじ1が損傷状態にあるか否かを判定する。モータ4に係る負荷は、ボールねじ1の損傷が進むにつれて大きくなる。つまり、モータ4の電流値が大きくなる。例えば、第2の判定手段32は、電流センサ6から取得されたモータ4の電流値が閾値以上であるときに、ボールねじ1が損傷状態にあると判定してもよい。また、判定の精度を高める点から、第2の判定手段32は、電流センサ6から取得されたモータ4の電流値のうち、モータ4の定速回転領域における電流値を用いて、ボールねじ1が損傷状態にあるか否かを判定することが好ましい。 The second determination means 32 determines whether the ball screw 1 is in a damaged state using the current value of the motor 4 acquired from the current sensor 6. The load on the motor 4 increases as the damage to the ball screw 1 progresses. In other words, the current value of the motor 4 increases. For example, the second determination means 32 may determine that the ball screw 1 is in a damaged state when the current value of the motor 4 acquired from the current sensor 6 is equal to or greater than a threshold value. In order to improve the accuracy of the determination, it is preferable that the second determination means 32 determines whether the ball screw 1 is in a damaged state using the current value in the constant speed rotation region of the motor 4, among the current values of the motor 4 acquired from the current sensor 6.

本実施形態に係るボールねじメンテナンス管理システム100は、モータ4の定速回転領域における振動情報を用いることで、外乱の影響を抑制し、微細な振動を検知でき、ボールねじ1の摩耗状態、特に初期摩耗を正確かつ早期に検知することができる。ボールねじメンテナンス管理システム100は、ボールねじ1の摩耗状態を判定することによって、事前にボールねじの予備品を手配し準備するための手配時期を管理することができる。つまり、ボールねじメンテナンス管理システム100は、ボールねじ1のメンテナンス時期を管理することができる。 The ball screw maintenance management system 100 according to this embodiment uses vibration information in the constant speed rotation region of the motor 4 to suppress the effects of disturbances, detect minute vibrations, and accurately and early detect the wear state of the ball screw 1, particularly initial wear. By determining the wear state of the ball screw 1, the ball screw maintenance management system 100 can manage the timing of arranging and preparing spare parts for the ball screw in advance. In other words, the ball screw maintenance management system 100 can manage the timing of maintenance of the ball screw 1.

さらに、ボールねじメンテナンス管理システム100は、電流センサ6から取得されたモータ4の電流値を用いて、ボールねじ1が損傷状態にあるか否かを判定することもできる。これにより、ボールねじメンテナンス管理システム100は、ボールねじ1の損傷が進行し、モータ4に負荷がかかり始めた時期を検知することで、ボールねじ1の交換時期を管理することができる。つまり、ボールねじメンテナンス管理システム100は、手配時期の管理を可能にするだけでなく、ボールねじ1の交換時期を合わせて、ボールねじ1のメンテナンス時期を管理することができる。ボールねじメンテナンス管理システム100によれば、これまでは、まだ使用できる状態であった高価なボールねじ1を寿命限界まで使い切ることができる。 Furthermore, the ball screw maintenance management system 100 can also determine whether or not the ball screw 1 is damaged, using the current value of the motor 4 obtained from the current sensor 6. This allows the ball screw maintenance management system 100 to manage the replacement timing of the ball screw 1 by detecting the time when damage to the ball screw 1 progresses and a load begins to be applied to the motor 4. In other words, the ball screw maintenance management system 100 not only makes it possible to manage the timing of ordering, but also manages the maintenance timing of the ball screw 1 in accordance with the replacement timing of the ball screw 1. The ball screw maintenance management system 100 makes it possible to use expensive ball screws 1 that were previously still usable, to the limit of their lifespan.

なお、ボールねじメンテナンス管理システム100において、第1の判定手段31または第2の判定手段32による判定結果を報知する報知部(不図示)をさらに設けてもよい。これにより、ボールねじメンテナンス管理システム100のユーザに、第1の判定手段31または第2の判定手段32による判定結果を報知することができる。 The ball screw maintenance management system 100 may further include a notification unit (not shown) that notifies the user of the ball screw maintenance management system 100 of the judgment result by the first judgment means 31 or the second judgment means 32. This makes it possible to notify the user of the ball screw maintenance management system 100 of the judgment result by the first judgment means 31 or the second judgment means 32.

報知部は、例えば制御盤20、サーバ30、またはサーバ30とネットワークを介して接続された端末(不図示)等に設けることができる。例えば、報知部は、第1の判定手段31または第2の判定手段32による判定結果に応じて、アラームを出力してもよい。また、報知部は、制御盤20、サーバ30または前記端末に判定結果のメッセージを送信してもよい。例えば、報知部は、第1の判定手段31によって、ボールねじ1が摩耗状態にあると判定された場合、ボールねじ1が手配時期となったことを報知してもよい。同様に、報知部は、第2の判定手段32によって、ボールねじ1が損傷状態にあると判定された場合、ボールねじ1が交換時期となったことを報知してもよい。
これにより、ボールねじメンテナンス管理システム100のユーザは、ボールねじ1のメンテナンス時期を容易に把握することができる。
The notification unit may be provided in, for example, the control panel 20, the server 30, or a terminal (not shown) connected to the server 30 via a network. For example, the notification unit may output an alarm depending on the judgment result by the first judgment means 31 or the second judgment means 32. The notification unit may also transmit a message of the judgment result to the control panel 20, the server 30, or the terminal. For example, when the first judgment means 31 judges that the ball screw 1 is in a worn state, the notification unit may notify that it is time to arrange for the ball screw 1. Similarly, when the second judgment means 32 judges that the ball screw 1 is in a damaged state, the notification unit may notify that it is time to replace the ball screw 1.
This allows the user of the ball screw maintenance management system 100 to easily know when maintenance is required for the ball screw 1.

また、報知部は、第1の判定手段31の判定結果におけるアラームと、第2の判定手段32による判定結果におけるアラームと、を異なるアラームとしてもよい。これにより、ボールねじメンテナンス管理システム100のユーザは、アラームの違いに基づいてボールねじの手配時期及び交換時期を容易に把握することができる。 The notification unit may also generate different alarms for the judgment result of the first judgment means 31 and the judgment result of the second judgment means 32. This allows the user of the ball screw maintenance management system 100 to easily know when to arrange for and replace the ball screw based on the difference between the alarms.

<メンテナンス管理方法>
次に、図2を用いて、第1の実施形態に係るボールねじメンテナンス管理方法について説明する。図2は、第1の実施形態に係るボールねじメンテナンス管理システム100の動作を示すフローチャートである。
<Maintenance management method>
Next, a ball screw maintenance management method according to the first embodiment will be described with reference to Fig. 2. Fig. 2 is a flowchart showing the operation of the ball screw maintenance management system 100 according to the first embodiment.

モータ4、振動センサ5、電流センサ6等を始めとする電力の供給が必要な装置に動力を供給する(ステップS1)。次に、振動センサ5による振動の測定及び電流センサ6によるモータ4の電流値の測定を開始する(ステップS2)。 Power is supplied to devices that require power supply, such as the motor 4, vibration sensor 5, current sensor 6, etc. (step S1). Next, measurement of vibration by the vibration sensor 5 and measurement of the current value of the motor 4 by the current sensor 6 are started (step S2).

振動及び電流値の測定の開始後に、例えば、制御盤20の図示しないモータ制御装置からモータ4に回転指令を出す。モータ4は、回転開始の指令に基づき回転を開始する(ステップS3)。モータ4の回転開始後から、振動センサ5によってボールねじ1の振動が検出され、電流センサ6によってモータ4の電流値が検出される。 After starting to measure the vibration and current values, a rotation command is issued to the motor 4, for example, from a motor control device (not shown) on the control panel 20. The motor 4 starts rotating based on the command to start rotation (step S3). After the motor 4 starts rotating, the vibration sensor 5 detects the vibration of the ball screw 1, and the current sensor 6 detects the current value of the motor 4.

モータ4は、加速回転の指令に基づき、回転を加速する(ステップS4)。モータ4が加速回転領域にあるとき、可動ナット12及び可動ナット12に固定されている駆動ロット7は加速運動をしている。その後、モータ4は、定速回転の指令に基づき、定速で回転する(ステップS5)。モータ4が定速回転領域にあるとき、可動ナット12及び可動ナット12に固定されている駆動ロット7は定速運動をしている。 The motor 4 accelerates rotation based on the command for accelerated rotation (step S4). When the motor 4 is in the accelerated rotation region, the movable nut 12 and the driving rod 7 fixed to the movable nut 12 are accelerating. After that, the motor 4 rotates at a constant speed based on the command for constant speed rotation (step S5). When the motor 4 is in the constant speed rotation region, the movable nut 12 and the driving rod 7 fixed to the movable nut 12 are moving at a constant speed.

第1の判定手段31は、振動センサ5から取得されたボールねじ1の振動情報のうち、モータ4の定速回転領域における振動情報を用いて、ボールねじ1が摩耗状態にあるか否かを判定する(ステップS6)。 The first determination means 31 determines whether the ball screw 1 is in a worn state by using vibration information in the constant speed rotation region of the motor 4 from the vibration information of the ball screw 1 acquired from the vibration sensor 5 (step S6).

第1の判定手段31は、ボールねじ1の振動が閾値以上である場合(ステップS6YES)、ボールねじ1が摩耗状態にあると判定する。この場合、報知部はボールねじ1が手配時期であることを示すアラームを出力する(ステップS7)。一方、第1の判定手段31は、ボールねじ1の振動が閾値以上でない場合(ステップS6NO)、ボールねじ1が摩耗状態にないと判定する。この場合、第1の判定手段31は、振動による判定を継続する。 If the vibration of the ball screw 1 is equal to or greater than the threshold value (step S6 YES), the first determination means 31 determines that the ball screw 1 is in a worn state. In this case, the notification unit outputs an alarm indicating that it is time to arrange for the ball screw 1 (step S7). On the other hand, if the vibration of the ball screw 1 is not equal to or greater than the threshold value (step S6 NO), the first determination means 31 determines that the ball screw 1 is not in a worn state. In this case, the first determination means 31 continues making a determination based on the vibration.

また、ボールねじメンテナンス管理システム100は、ボールねじ1が摩耗状態にあると判定された場合に、ボールねじ1の手配処理・発注処理を自動的に実行してもよい。例えば、サーバ30に、発注管理部(不図示)を設け、当該発注管理部は、第1の判定手段31によってボールねじ1が摩耗状態にあると判定された場合に、自動的にボールねじ1の手配処理及び発注処理を実行してもよい。具体的には、発注管理部は、メンテナンス対象であるボールねじ1について、予め登録された事業者の情報処理装置に対して、ボールねじ1の発注要求のメッセージを送信してもよい。また、発注管理部は、発注済のボールねじ1の配送状況や到着日等を管理してもよい。これにより、ボールねじメンテナンス管理システム100は、ボールねじ1のメンテナンスに係る管理業務を低減することができる。 The ball screw maintenance management system 100 may also automatically execute arrangement and ordering processes for the ball screw 1 when it is determined that the ball screw 1 is in a worn state. For example, an order management unit (not shown) may be provided in the server 30, and the order management unit may automatically execute arrangement and ordering processes for the ball screw 1 when the first determination means 31 determines that the ball screw 1 is in a worn state. Specifically, the order management unit may send an order request message for the ball screw 1 to an information processing device of a pre-registered business operator for the ball screw 1 that is the maintenance target. The order management unit may also manage the delivery status and arrival date of the ordered ball screw 1. This allows the ball screw maintenance management system 100 to reduce the management work related to the maintenance of the ball screw 1.

第2の判定手段32は、電流センサ6から取得されたモータ4の電流値を用いて、ボールねじ1が損傷状態にあるか否かを判定する。図2に示すように、第2の判定手段32は、好ましくは、判定の精度を高める点から、電流センサ6から取得されたモータ4の電流値のうち、モータ4の定速運動領域における電流値を用いて、ボールねじ1が損傷状態にあるか否かを判定する(ステップS8)。 The second determination means 32 determines whether the ball screw 1 is in a damaged state using the current value of the motor 4 acquired from the current sensor 6. As shown in FIG. 2, the second determination means 32 preferably determines whether the ball screw 1 is in a damaged state using the current value in the constant speed motion region of the motor 4 among the current values of the motor 4 acquired from the current sensor 6, in order to improve the accuracy of the determination (step S8).

第2の判定手段32は、モータ4の電流値が閾値以上である場合(ステップS8YES)、ボールねじ1が損傷状態にあると判定する。この場合、報知部はボールねじ1が交換時期であることを示すアラームを出力する(ステップS9)。一方、第2の判定手段32は、モータ4の電流値が閾値以上でない場合(ステップS8NO)、ボールねじ1が損傷状態にないと判定する。この場合、第2の判定手段32は、電流値による判定を継続する。 If the current value of the motor 4 is equal to or greater than the threshold value (step S8 YES), the second determination means 32 determines that the ball screw 1 is damaged. In this case, the notification unit outputs an alarm indicating that it is time to replace the ball screw 1 (step S9). On the other hand, if the current value of the motor 4 is not equal to or greater than the threshold value (step S8 NO), the second determination means 32 determines that the ball screw 1 is not damaged. In this case, the second determination means 32 continues to make a determination based on the current value.

モータ4は、減速回転の指令に基づき、回転を減速する(ステップS10)。モータ4が減速回転領域にあるとき、可動ナット12及び可動ナット12に固定されている駆動ロット7は減速運動をしている。その後、モータ4は、回転停止の指令に基づき回転を停止する(ステップS11)。モータ4が回転を停止したとき、可動ナット12及び可動ナット12に固定されている駆動ロット7も運動を停止する。 The motor 4 decelerates its rotation based on a command to decelerate rotation (step S10). When the motor 4 is in the decelerating rotation region, the movable nut 12 and the driving rod 7 fixed to the movable nut 12 are decelerating. The motor 4 then stops rotating based on a command to stop rotation (step S11). When the motor 4 stops rotating, the movable nut 12 and the driving rod 7 fixed to the movable nut 12 also stop moving.

ステップS1~ステップS11は、ボールねじ装置の動作の度に繰り返し実行されてもよい。これにより、本実施形態に係るボールねじメンテナンス管理システム100は、ボールねじ1が摩耗状態にあるか否かの判定、及び損傷状態にあるか否かの判定を継続して行うことができる。 Steps S1 to S11 may be repeatedly executed each time the ball screw device operates. This allows the ball screw maintenance management system 100 according to this embodiment to continuously determine whether the ball screw 1 is in a worn state and whether it is in a damaged state.

以上のように、本実施形態に係るボールねじメンテナンス管理システム100は、振動センサ5を用いた摩耗状態の判定を行うことで、ボールねじ1の手配時期を管理することができる。これにより、ボールねじ1の故障に備えて予め予備品を保有する必要がなくなり、ボールねじ1の予備品を減少させることができる。また、ボールねじ1の故障による製造ラインの停止を抑制することができる。さらに、ボールねじメンテナンス管理システム100は、電流センサ6を用いた損傷状態の判定を行なうことで、ボールねじ1の交換時期を管理することができる。本実施形態に係るボールねじメンテナンス管理システム100によれば、ボールねじ1の手配時期及び交換時期を含むメンテナンス時期を管理することができる。 As described above, the ball screw maintenance management system 100 according to this embodiment can manage the timing of procuring the ball screw 1 by determining the wear state using the vibration sensor 5. This eliminates the need to stock spare parts in advance in case of a failure of the ball screw 1, and the number of spare parts for the ball screw 1 can be reduced. It is also possible to prevent the stop of the production line due to a failure of the ball screw 1. Furthermore, the ball screw maintenance management system 100 can manage the timing of replacing the ball screw 1 by determining the damage state using the current sensor 6. The ball screw maintenance management system 100 according to this embodiment can manage the maintenance timing, including the timing of procuring and replacing the ball screw 1.

図3を用いて、第1の実施形態に係るボールねじメンテナンス管理システム100のサーバ30のハードウェア構成例を説明する。なお、制御盤20もサーバ30と同様のハードウェア構成を有していてもよい。図3においてサーバ30は、プロセッサ101と、メモリ102とを有している。プロセッサ101は、例えば、マイクロプロセッサ、MPU(Micro Processing Unit)、又はCPU(Central Processing Unit)であってもよい。プロセッサ101は、複数のプロセッサを含んでもよい。メモリ102は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ102は、プロセッサ101から離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ101は、図示されていない入出力インタフェースを介してメモリ102にアクセスしてもよい。 Using FIG. 3, an example of the hardware configuration of the server 30 of the ball screw maintenance management system 100 according to the first embodiment will be described. The control panel 20 may also have a hardware configuration similar to that of the server 30. In FIG. 3, the server 30 has a processor 101 and a memory 102. The processor 101 may be, for example, a microprocessor, an MPU (Micro Processing Unit), or a CPU (Central Processing Unit). The processor 101 may include multiple processors. The memory 102 is configured by a combination of volatile memory and non-volatile memory. The memory 102 may include storage located away from the processor 101. In this case, the processor 101 may access the memory 102 via an input/output interface not shown.

また、上述の実施形態における各装置は、ハードウェア又はソフトウェア、もしくはその両方によって構成され、1つのハードウェア又はソフトウェアから構成してもよいし、複数のハードウェア又はソフトウェアから構成してもよい。上述の実施形態における各装置の機能(処理)を、コンピュータにより実現してもよい。例えば、メモリ102に実施形態における動作を行うためのプログラムを格納し、各機能を、メモリ102に格納されたプログラムをプロセッサ101で実行することにより実現してもよい。 In addition, each device in the above-described embodiments may be configured with hardware or software, or both, and may be configured with one piece of hardware or software, or may be configured with multiple pieces of hardware or software. The functions (processing) of each device in the above-described embodiments may be realized by a computer. For example, a program for performing the operations in the embodiments may be stored in memory 102, and each function may be realized by executing the program stored in memory 102 by processor 101.

プログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された1又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群(又はソフトウェアコード)を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory(RAM)、read-only memory(ROM)、フラッシュメモリ、solid-state drive(SSD)又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disk(DVD)、Blu-ray(登録商標)ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、またはその他の形式の伝搬信号を含む。 The program includes instructions (or software code) that, when loaded into a computer, cause the computer to perform one or more functions described in the embodiments. The program may be stored on a non-transitory computer-readable medium or a tangible storage medium. By way of example and not limitation, computer-readable media or tangible storage media include random-access memory (RAM), read-only memory (ROM), flash memory, solid-state drive (SSD) or other memory technology, CD-ROM, digital versatile disk (DVD), Blu-ray (registered trademark) disk or other optical disk storage, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage or other magnetic storage device. The program may be transmitted on a transitory computer-readable medium or communication medium. By way of example and not limitation, a transitory computer-readable medium or communication medium includes electrical, optical, acoustic, or other forms of propagated signals.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit and scope of the invention.

1 ボールねじ
2 軸受ベアリング
3 軸受ベアリング
4 モータ
5 振動センサ
6 電流センサ
7 駆動ロット
8 カップリング
9 ベースフレーム
10 連結部
11 ボールねじ軸
12 可動ナット
20 制御盤
21 アンプ
22 アンプ
23 ロガー
24 記録媒体
30 サーバ
31 第1の判定手段
32 第2の判定手段
100 ボールねじメンテナンス管理システム
101 プロセッサ
102 メモリ
REFERENCE SIGNS LIST 1 Ball screw 2 Bearing 3 Bearing 4 Motor 5 Vibration sensor 6 Current sensor 7 Drive rod 8 Coupling 9 Base frame 10 Connection portion 11 Ball screw shaft 12 Movable nut 20 Control panel 21 Amplifier 22 Amplifier 23 Logger 24 Recording medium 30 Server 31 First determination means 32 Second determination means 100 Ball screw maintenance management system 101 Processor 102 Memory

Claims (9)

ボールねじと、
前記ボールねじを駆動させるモータと、
前記ボールねじの振動を検出する振動センサと、
前記振動センサから取得された前記ボールねじの振動情報のうち、前記モータの定速回転領域における振動情報を用いて、前記ボールねじが摩耗状態にあるか否かを判定する第1の判定手段と、を備え、
前記ボールねじが、ボールねじ軸と、前記ボールねじ軸に沿って移動する可動ナットとを有し、
前記振動センサが、前記可動ナットに設けられる、
ボールねじメンテナンス管理システム。
A ball screw;
A motor that drives the ball screw;
a vibration sensor for detecting vibration of the ball screw;
a first determination means for determining whether or not the ball screw is in a worn state by using vibration information in a constant speed rotation region of the motor among vibration information of the ball screw acquired from the vibration sensor ,
The ball screw has a ball screw shaft and a movable nut that moves along the ball screw shaft,
The vibration sensor is provided on the movable nut.
Ball screw maintenance management system.
前記モータの電流値を検出する電流センサと、
前記電流センサから取得された前記モータの電流値を用いて、前記ボールねじが損傷状態にあるか否かを判定する第2の判定手段と、をさらに備える、
請求項1に記載のボールねじメンテナンス管理システム。
a current sensor for detecting a current value of the motor;
and a second determination means for determining whether or not the ball screw is damaged by using the current value of the motor acquired from the current sensor.
The ball screw maintenance management system according to claim 1.
前記第2の判定手段は、前記電流センサから取得された前記モータの電流値のうち、前記モータの定速回転領域における電流値を用いて、前記ボールねじが損傷状態にあるか否かを判定する、
請求項2に記載のボールねじメンテナンス管理システム。
the second determination means determines whether or not the ball screw is damaged by using a current value in a constant speed rotation region of the motor among the current values of the motor acquired from the current sensor.
The ball screw maintenance management system according to claim 2.
前記第1の判定手段または前記第2の判定手段による判定結果を報知する報知部をさらに備える、
請求項2または3に記載のボールねじメンテナンス管理システム。
Further comprising a notification unit that notifies a result of the determination by the first determination means or the second determination means.
The ball screw maintenance management system according to claim 2 or 3.
前記ボールねじが、ボールねじ軸と、前記ボールねじ軸に沿って移動する可動ナットとを有し、
前記ボールねじ軸を受ける軸受ベアリングをさらに備え、
前記振動センサが、前記軸受ベアリングに設けられる、
請求項1~4のいずれか1項に記載のボールねじメンテナンス管理システム。
The ball screw has a ball screw shaft and a movable nut that moves along the ball screw shaft,
Further comprising a bearing for receiving the ball screw shaft,
The vibration sensor is provided in the bearing.
The ball screw maintenance management system according to any one of claims 1 to 4.
コンピュータを用いて、ボールねじのメンテナンス時期を管理するボールねじメンテナンス管理方法であって、
振動センサから前記ボールねじの振動情報を取得し、
取得された前記ボールねじの振動情報のうち、前記ボールねじを駆動させるモータの定速回転領域における振動情報を用いて、前記ボールねじが摩耗状態にあるか否かを判定
前記ボールねじが、ボールねじ軸と、前記ボールねじ軸に沿って移動する可動ナットとを有し、
前記振動センサが、前記可動ナットに設けられる、
ボールねじメンテナンス管理方法。
A ball screw maintenance management method for managing ball screw maintenance timing using a computer, comprising the steps of:
acquiring vibration information of the ball screw from a vibration sensor;
determining whether or not the ball screw is in a worn state by using vibration information in a constant speed rotation region of a motor that drives the ball screw among the vibration information of the ball screw that has been acquired;
The ball screw has a ball screw shaft and a movable nut that moves along the ball screw shaft,
The vibration sensor is provided on the movable nut.
Ball screw maintenance management method.
電流センサから前記モータの電流値を取得し、
取得された前記モータの電流値を用いて、前記ボールねじが損傷状態にあるか否かを判定する、
請求項に記載のボールねじメンテナンス管理方法。
Acquire a current value of the motor from a current sensor;
Using the acquired current value of the motor, it is determined whether or not the ball screw is in a damaged state.
The ball screw maintenance management method according to claim 6 .
前記電流センサから取得された前記モータの電流値のうち、前記モータの定速回転領域における電流値を用いて、前記ボールねじが損傷状態にあるか否かを判定する、
請求項に記載のボールねじメンテナンス管理方法。
determining whether or not the ball screw is damaged by using a current value in a constant speed rotation region of the motor among the current values of the motor acquired from the current sensor;
The ball screw maintenance management method according to claim 7 .
前記ボールねじが摩耗状態にあると判定された場合に、前記ボールねじの手配処理を自動的に実行する、
請求項6~8のいずれか1項に記載のボールねじメンテナンス管理方法。
When it is determined that the ball screw is in a worn state, a process of arranging the ball screw is automatically executed.
The ball screw maintenance management method according to any one of claims 6 to 8 .
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