WO2024252713A1 - ボールねじの状態判定装置及び状態判定方法 - Google Patents

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WO2024252713A1
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ball screw
vibration
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征士郎 北内
聡志 橋本
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NSK Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/028—Acoustic or vibration analysis

Definitions

  • the present invention relates to a ball screw condition determination device and a condition determination method.
  • Patent Document 1 describes that in a rolling linear motion device such as a ball screw, if the preload decreases due to deformation of the raceway surface caused by the movement of the rolling elements or wear of the rolling elements, the vibration intensity decreases and the inspection accuracy of the operating state decreases.
  • technology has been disclosed that detects a decrease in the preload applied to a ball screw by monitoring the vibration value of a vibration signal in a specific frequency band (for example, Patent Document 2).
  • Patent Document 2 describes monitoring the vibration value of a vibration signal in the low frequency band from 10 Hz to 10 kHz. However, it is difficult to eliminate the effects of noise components generated in production sites where ball screws are used in the low frequency band from 10 Hz to 10 kHz, making it difficult to apply.
  • the present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a ball screw condition determination device and a condition determination method that can improve noise resistance.
  • a ball screw state determination device includes a vibration information generation unit that generates vibration information indicating the relationship between the nut position of the ball screw and the frequency-vibration level characteristics that change according to the nut position, based on a vibration signal acquired by a vibration sensor when the ball screw is in operation, and a determination unit that executes a state determination process for the ball screw based on first vibration information generated based on the vibration signal acquired in a first period and second vibration information acquired in a second period that is later than the first period.
  • noise resistance can be improved by applying the first vibration information generated based on the vibration signal acquired in the first period during which the preload is assumed to be normally applied to the second vibration information generated based on the vibration signal acquired in the second period during which the state of the ball screw is determined.
  • the vibration information generating unit preferably performs an averaging process on the multiple pieces of first vibration information acquired during the first period.
  • the vibration information generating unit preferably generates first vibration information by removing periodic vibration components from the vibration signal acquired during the first period.
  • the vibration information generating unit preferably performs an averaging process on the multiple pieces of first vibration information acquired during the first period.
  • the vibration information generating unit preferably performs an averaging process on the multiple pieces of second vibration information acquired during the second period.
  • the vibration information generating unit preferably generates second vibration information by removing periodic vibration components from the vibration signal acquired during the second period.
  • the device further includes a processing unit that calculates third vibration information by multiplying the second vibration information by the first vibration information.
  • the determination unit determines the degree of wear of the ball screw based on the statistical value of the third vibration information.
  • a preferred embodiment of the ball screw condition determination device is one that further includes a processing unit that calculates the degree of agreement between the second vibration information and the first vibration information.
  • the determination unit preferably determines the degree of wear of the ball screw based on the degree of coincidence.
  • a method for determining the state of a ball screw includes a first step of generating first vibration information indicating the relationship between the nut position of the ball screw and the frequency-vibration level characteristics that change according to the nut position based on a vibration signal acquired during operation of the ball screw during a first period of time, a second step of generating second vibration information indicating the relationship between the nut position of the ball screw and the frequency-vibration level characteristics that change according to the nut position based on a vibration signal acquired during operation of the ball screw during a second period after the first period of time, and a third step of executing a state determination process for the ball screw based on the first vibration information and the second vibration information.
  • noise resistance can be improved by applying the first vibration information generated based on the vibration signal acquired in the first period during which the preload is assumed to be normally applied to the second vibration information generated based on the vibration signal acquired in the second period during which the state of the ball screw is determined.
  • the ball screw condition determination method in the first step, it is preferable to perform an averaging process of the multiple pieces of first vibration information acquired during the first period.
  • the ball screw condition determination method in the first step, it is preferable to generate first vibration information by removing the periodic vibration components of the vibration signal acquired during the first period.
  • the ball screw condition determination method in the first step, it is preferable to perform an averaging process of the multiple pieces of first vibration information acquired during the first period.
  • the second step it is preferable to perform an averaging process on the multiple pieces of second vibration information acquired during the second period.
  • the second step it is preferable to generate second vibration information by removing the periodic vibration components of the vibration signal acquired during the second period.
  • the third step it is preferable to calculate third vibration information by multiplying the second vibration information by the first vibration information.
  • the third step it is preferable to determine the degree of wear of the ball screw based on the statistical value of the third vibration information.
  • the third step it is preferable to calculate the degree of agreement between the second vibration information and the first vibration information.
  • the third step it is preferable to determine the degree of wear of the ball screw based on the degree of agreement.
  • the present invention provides a ball screw condition determination device and a condition determination method that can improve noise resistance.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a ball screw state determination system.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a ball screw state determination device according to an embodiment.
  • FIG. 3A is a conceptual diagram illustrating an example of vibration information generated by the vibration information generating unit.
  • FIG. 3B is a conceptual diagram illustrating an example of vibration information generated by the vibration information generating unit.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the first vibration information acquisition process according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the second vibration information acquisition process according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a state determination process according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a ball screw state determination system.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a ball screw state determination device according to an embodiment.
  • FIG. 3A is a conceptual diagram illustrating
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a state determination process according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 8A is a conceptual diagram illustrating an example of vibration information generated by the vibration information generating unit.
  • FIG. 8B is a conceptual diagram showing an example of vibration information generated by the vibration information generating unit.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the first vibration information acquisition process according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating an example of first vibration information generated by a first vibration information acquisition process according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a first vibration information acquisition process according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating an example of first vibration information generated by a first vibration information acquisition process according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a first vibration information acquisition process according to a modification of the third embodiment.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating an example of first vibration information generated by a first vibration information acquisition process according to a modification of the third embodiment.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of the second vibration information acquisition process according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a second vibration information acquisition process according to a modification of the fourth embodiment.
  • Figure 1 shows an example of the schematic configuration of a ball screw state determination system.
  • the ball screw 1 has a screw shaft 11 and a nut 12 that is fitted onto the screw shaft 11 via multiple rolling elements (not shown) so as to be slidable.
  • Both ends of the screw shaft 11 are rotatably supported by bearings 13 and 14, and one end of the screw shaft 11 (the right side in FIG. 1) is connected to the output shaft of a driving motor 15.
  • the screw shaft 11 rotates, the nut 12 moves linearly in the axial direction of the screw shaft 11 (the direction of the arrow in FIG. 1) between ends A and B shown in FIG. 1.
  • the state determination device 2 of the ball screw 1 determines the state of the ball screw 1 based on a vibration signal acquired while the ball screw 1 is in operation.
  • the state determination device 2 outputs a drive control command and a rotation control command for the motor 15 to the drive control device 3.
  • the drive control device 3 drives the motor 15 to operate the ball screw 1 and move the nut 12 over the entire area of the screw shaft 11.
  • the drive control device 3 outputs the rotational speed of the motor 15, in other words, the rotational speed of the screw shaft 11 of the ball screw 1, to the state determination device 2.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a state determination device for a ball screw according to an embodiment.
  • the state determination device 2 for the ball screw 1 according to the embodiment includes a vibration information generating unit 201, a determination unit 202, a storage unit 203, and a processing unit 204.
  • a vibration signal acquired by a vibration sensor 21 during operation of the ball screw 1 is input to the state determination device 2.
  • the vibration sensor 21 is installed, for example, on the nut 12 of the ball screw 1 shown in FIG. 1.
  • the vibration sensor 21 is exemplified by an acceleration sensor such as an acceleration pickup.
  • the direction of acceleration detection by the vibration sensor 21 may be the axial direction of the screw shaft 11 (the direction of the arrow shown in FIG. 1) or a direction perpendicular to the axial direction of the screw shaft 11.
  • the installation location of the vibration sensor 21 may be any position that can detect vibrations during operation of the ball screw 1, and is not limited to the nut 12.
  • the vibration sensor 21 is not limited to an acceleration sensor.
  • the vibration sensor 21 may be, for example, a displacement sensor or a sound pressure sensor such as a microphone.
  • the vibration information generating unit 201 generates vibration information indicating the relationship between the nut position of the ball screw and the frequency-vibration level characteristics that change according to the nut position, based on the vibration signal detected by the vibration sensor 21.
  • Figures 3A and 3B are conceptual diagrams showing an example of vibration information generated by the vibration information generating unit.
  • the horizontal axis indicates the position P of the nut 12 (hereinafter also simply referred to as the "nut position")
  • the vertical axis indicates the frequency f.
  • the frequency range of the vibration information is set to a predetermined range, for example, between 10 Hz and 10 kHz.
  • the frequency spectrum of the vibration signal acquired during operation of the ball screw 1 has a natural frequency that changes depending on the nut position.
  • Figures 3A and 3B show, by way of example, a frequency f1 corresponding to the primary natural frequency in the primary natural mode between nut positions N and A, a frequency f2 corresponding to the secondary natural frequency in the primary natural mode between nut positions N and A, a frequency f1' corresponding to the primary natural frequency in the primary natural mode between nut positions N and B, and a frequency f2' corresponding to the secondary natural frequency in the primary natural mode between nut positions N and B.
  • the degree of wear of the ball screw 1 can be determined based on the vibration information generated by the vibration information generating unit 201.
  • FIG. 3A illustrates vibration information acquired in a state where a normal preload is applied, for example, immediately after the manufacture of the ball screw 1.
  • FIG. 3B illustrates vibration information acquired in a state where a decrease in the preload of the ball screw 1 has occurred due to deformation of the raceway surface accompanying the movement of the rolling elements or wear of the rolling elements.
  • the magnitude of the vibration level for each frequency defined by the magnitude of the frequency spectrum is represented by the thickness of the ridge lines that appear in the vibration information, in other words, the lines that indicate the frequency change corresponding to each natural frequency.
  • the amount and size of noise components that appear in the vibration information uncorrelated to each natural vibration are represented by the density of the hatching.
  • the vibration information shown in Figure 3B shows an example in which the vibration levels of each natural vibration are relatively small and the vibration levels of noise components uncorrelated to each natural vibration are large compared to the vibration information shown in Figure 3A.
  • the state determination device 2 of the ball screw 1 determines the degree of wear of the ball screw 1 using the first vibration information acquired in a state in which a normal preload has been applied and the second vibration information acquired when performing the state determination.
  • the state determination device 2 of the ball screw 1 first acquires first vibration information during a first period during which the ball screw 1 can be assumed to be in a normally applied preload state (first vibration information acquisition process), and acquires second vibration information during a second period during which the state determination of the ball screw 1 is performed (second vibration information acquisition process). The state determination device 2 then uses the first vibration information acquired during the first period and the second vibration information acquired during the second period to determine the degree of wear of the ball screw 1 (state determination process).
  • the object of judgment is a change in state due to damage or wear associated with the operation of the ball screw 1.
  • the first period for acquiring the first vibration information is a period during which it is assumed that the normal preload state is maintained, and is set to a period from the start of operation of the ball screw 1 until the passage of approximately 1/10 of the period assumed as the operation period of the ball screw 1. Specifically, for example, it is preferable to set the period to approximately one month in an operation in which the ball screw 1 is replaced every year, and approximately one year in an operation in which the ball screw 1 is replaced every 10 years.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the first vibration information acquisition process according to the first embodiment.
  • the state determination device 2 operates the ball screw 1 during a first period during which it is assumed that the ball screw 1 is in a normal preloaded state, and acquires first vibration information. Specifically, in the state determination system for the ball screw 1 shown in FIG. 1, the state determination device 2 outputs a drive control command and a rotation control command for the motor 15 to the drive control device 3. Based on the control command from the state determination device 2, the drive control device 3 drives the motor 15 to operate the ball screw 1.
  • the vibration information generating unit 201 acquires a vibration signal that has been converted into digital data by an AD conversion processing unit (not shown) (step S110), and generates first vibration information indicating the relationship between the nut position of the ball screw 1 and the vibration level for each frequency based on the acquired vibration signal (step S120).
  • the vibration information generating unit 201 stores the first vibration information generated in step S120 in the storage unit 203 (step S130), and ends the first vibration information acquisition process.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the second vibration information acquisition process according to the first embodiment.
  • the state determination device 2 first operates the ball screw 1 in a second period in which the state of the ball screw 1 is determined after the first period in which the first vibration information was generated, and acquires the second vibration information. Specifically, in the state determination system for the ball screw 1 shown in FIG. 1, the state determination device 2 outputs a drive control command and a rotation control command for the motor 15 to the drive control device 3. Based on the control command from the state determination device 2, the drive control device 3 drives the motor 15 to operate the ball screw 1.
  • the second vibration information acquisition process may be executed, for example, when the ball screw 1 is started, or may be executed, for example, at a specified time or every time a specified period of time has elapsed.
  • the vibration information generating unit 201 acquires a vibration signal that has been converted into digital data by an AD conversion processing unit (not shown) (step S210), and generates second vibration information indicating the relationship between the nut position of the ball screw 1 and the vibration level for each frequency based on the acquired vibration signal (step S220).
  • the vibration information generating unit 201 stores the second vibration information generated in step S220 in the storage unit 203 (step S230), and ends the second vibration information acquisition process.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the state determination process according to the first embodiment.
  • the processing unit 204 first reads out the first vibration information and the second vibration information stored in the storage unit 203 (step S301).
  • the first vibration information and the second vibration information are information that holds vibration values V(P, f) for each coordinate (P, f) defined by the nut position (P) and frequency (f) of the ball screw 1, as shown in Fig. 3A and Fig. 3B.
  • the first vibration information generated based on the vibration signal acquired in the first period assumed to be in a state in which preload is normally applied has a high vibration level at each natural frequency, as shown in Fig. 3A, for example, and the frequency change corresponding to each natural frequency is clearly expressed.
  • the second vibration information generated based on the vibration signal acquired in the second period in which the state of the ball screw 1 is determined has a lower vibration level at each natural frequency, as shown in Fig. 3B, for example, and it is assumed that the difference between the vibration level corresponding to each natural frequency and the noise component that appears uncorrelated with each natural frequency is reduced.
  • the state determination device 2 determines the degree of wear of the ball screw 1 using the first vibration information acquired in the first period and the second vibration information acquired in the second period.
  • the processing unit 204 generates third vibration information by applying the first vibration information to the second vibration information (step S302), and outputs the third vibration information to the determination unit 202. More specifically, the processing unit 204 multiplies the second vibration information by the first vibration information to calculate the third vibration information.
  • the processing unit 204 multiplies the vibration values of the corresponding coordinates between the first vibration information and the second vibration information to obtain the vibration value of each coordinate in the third vibration information.
  • the vibration value V3(P,f) at the coordinate (P,f) of the third vibration information can be expressed by the following formula (1) where the vibration value at the coordinate (P,f) of the first vibration information is V1(P,f) and the vibration value at the coordinate (P,f) of the second vibration information is V2(P,f).
  • V3(P,f) V2(P,f) ⁇ V1(P,f)...(1)
  • third vibration information is obtained in which noise components that are uncorrelated with each other between the first vibration information and the second vibration information are relatively reduced for the vibration value of each natural vibration component.
  • the determination unit 202 determines the degree of wear of the ball screw 1 using the third vibration information generated by the processing unit 204.
  • the determination unit 202 executes a statistical value calculation process on the third vibration information generated by the processing unit 204 (step S303). More specifically, for example, the effective value Vrms of the vibration value at each coordinate of the third vibration information is calculated.
  • the determination unit 202 executes a threshold determination process on the statistical value calculated in step S303 to determine the state of the ball screw 1. Specifically, the determination unit 202 determines, for example, whether the effective value Vrms calculated in step S303 is equal to or greater than a pre-stored threshold value Vth (step S304).
  • the threshold value Vth is set by simulation as the lower limit of the effective value at which the ball screw 1 is assumed to be normal.
  • step S304 If the effective value Vrms statistical value is equal to or greater than the threshold value Vth (Vrms ⁇ Vth, step S304; Yes), the judgment unit 202 judges that the ball screw 1 is normal (step S305), outputs the judgment result (step S307), and ends the state judgment process.
  • the judgment unit 202 judges that an abnormality has occurred in the ball screw 1 (step S306), outputs the judgment result (step S307), and ends the state judgment process.
  • first vibration information generated based on a vibration signal acquired during a first period during which a normal preload is assumed is held, and third vibration information is generated by applying the first vibration information to second vibration information generated based on a vibration signal acquired during a second period during which the state of the ball screw 1 is determined.
  • the processing unit 204 calculates the third vibration information by multiplying the second vibration information by the first vibration information.
  • a statistical value calculation process is performed on the generated third vibration information, and the calculated statistical value (e.g., effective value) is used as information indicating the degree of wear of the ball screw 1. This can improve noise resistance and increase the accuracy of determining the degree of wear of the ball screw 1.
  • Modification 7 is a flowchart showing an example of a state determination process according to a modification of the first embodiment.
  • the first vibration information acquisition process and the second vibration information acquisition process according to the modification of the first embodiment are similar to those of the first embodiment described above, and therefore detailed description thereof will be omitted here.
  • processing different from that of the first embodiment will be described in detail, and detailed description of processing similar to that of the first embodiment may be omitted here.
  • the processing unit 204 executes a process of calculating the degree of coincidence S between the first vibration information and the second vibration information read out in step S301 (step S303a) instead of the third vibration information generation process (step S302) and the statistical value calculation process (step S303) shown in FIG. 6.
  • the processing unit 204 calculates the degree of agreement (similarity) S between the first vibration information and the second vibration information using a template matching method such as SSD (Sum of Squared Difference) or SAD (Sum of Absolute Difference). More specifically, the processing unit 204 calculates the degree of agreement (similarity) of the second vibration information to the first vibration information by using the first vibration information as a template image and the second vibration information as a search image.
  • a template matching method such as SSD (Sum of Squared Difference) or SAD (Sum of Absolute Difference). More specifically, the processing unit 204 calculates the degree of agreement (similarity) of the second vibration information to the first vibration information by using the first vibration information as a template image and the second vibration information as a search image.
  • the determination unit 202 determines the degree of wear of the ball screw 1 using the degree of coincidence S calculated by the processing unit 204.
  • the determination unit 202 performs a threshold determination process on the degree of coincidence S calculated by the processing unit 204 to determine the state of the ball screw 1.
  • FIGS. 8A and 8B are conceptual diagrams showing an example of vibration information generated by the vibration information generating unit.
  • FIG. 8A illustrates an example of second vibration information in which the degree of agreement S calculated by the processing unit 204 for the first vibration information acquired in the first period that can be assumed to be in a state in which preload is normally applied is equal to or less than the threshold value Sth.
  • FIG. 8B illustrates an example of second vibration information in which the degree of agreement S calculated by the processing unit 204 for the first vibration information acquired in the first period that can be assumed to be in a state in which preload is normally applied is greater than the threshold value Sth.
  • the threshold value Sth is set by simulation as the upper limit of the degree of agreement at which the ball screw 1 is assumed to be normal.
  • the vibration information includes vibration spectra that correspond to each natural vibration, as well as vibration spectra that are uncorrelated with each natural vibration.
  • the vibration spectra that correspond to each natural vibration are also referred to as "stationary continuous spectra.”
  • the vibration spectrum components that appear on the dashed lines shown in Figures 8A and 8B are also referred to as “non-stationary continuous spectra.”
  • the point-like vibration spectrum components that appear discretely in Figures 8A and 8B are also referred to as “discrete spectra.”
  • non-stationary continuous spectra are vibration components that appear regardless of the degree of wear of the ball screw 1.
  • the discrete spectrum includes mechanical noise components that occur at production sites, etc., in addition to periodic vibration components that occur as the ball screw 1 is driven.
  • step S303a As the preload of the ball screw 1 decreases, the vibration spectrum caused by wear of the ball screw 1 increases, and the degree of match S calculated by the processing unit 204 in step S303a increases.
  • the determination unit 202 determines whether the degree of match S calculated in step S303a is equal to or less than a threshold value Sth stored in advance (step S304a).
  • the determination unit 202 determines that the ball screw 1 is normal (step S305), outputs the determination result (step S307), and ends the state determination process.
  • the judgment unit 202 judges that an abnormality has occurred in the ball screw 1 (step S306), outputs the judgment result (step S307), and ends the state judgment process.
  • SSD and SAD are exemplified as template matching methods, but the present invention is not limited to these.
  • the degree of match may be calculated using normalized cross-correlation (NCC: Normalized Cross-Correlation, ZNCC: Zero-mean Normalized Cross-Correlation).
  • NCC Normalized Cross-Correlation
  • ZNCC Zero-mean Normalized Cross-Correlation
  • an optimal determination method may be adopted depending on the template matching method of the processing unit 204 in step S303a.
  • the degree of agreement (similarity) between the second vibration information and the first vibration information is used as information indicating the degree of wear of the ball screw 1.
  • noise resistance can be improved as in the first embodiment, and the accuracy of determining the degree of wear of the ball screw 1 can be improved.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of the first vibration information acquisition process according to the second embodiment.
  • the second vibration information acquisition process and the state determination process according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and therefore detailed description thereof will be omitted here.
  • the second embodiment may adopt the state determination process shown in FIG. 6 described in the first embodiment (a process for determining the degree of wear of the ball screw 1 using the statistical value of the third vibration information obtained by multiplying the first vibration information and the second vibration information), or may adopt the state determination process shown in FIG. 7 (a process for determining the degree of wear of the ball screw 1 using the degree of agreement (similarity) of the second vibration information with respect to the first vibration information).
  • FIG. 6 a process for determining the degree of wear of the ball screw 1 using the statistical value of the third vibration information obtained by multiplying the first vibration information and the second vibration information
  • FIG. 7 a process for determining the degree of wear of the ball screw 1 using the degree of agreement (similarity) of the second vibration information with respect to the first
  • the vibration information generating unit 201 executes a process of removing noise components from the vibration signal acquired in step S110 (step S111).
  • the vibration information generating unit 201 removes periodic vibration components of the vibration signal as noise components, for example, by using Cepstrum Pre-Whitening (CPW) processing or Cepstrum Editing Process (CEP processing) including CPW.
  • CPW Cepstrum Pre-Whitening
  • CEP processing Cepstrum Editing Process
  • the vibration information generating unit 201 generates first vibration information based on the vibration signal after the noise components have been removed (step S120a), stores the first vibration information in the storage unit 203 (step S130), and ends the first vibration information acquisition process.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example of first vibration information generated by the first vibration information acquisition process according to the second embodiment.
  • a noise component removal process step S111
  • the first vibration information from which the discrete spectrum described in FIGS. 8A and 8B has been removed is obtained, as shown in FIG. 10. This makes it possible to improve noise resistance compared to the first embodiment, and to increase the accuracy of determining the degree of wear of the ball screw 1.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of the first vibration information acquisition process according to the third embodiment.
  • the second vibration information acquisition process and the state determination process according to the third embodiment are the same as those of the first embodiment, and therefore detailed description thereof will be omitted here.
  • the third embodiment may adopt the state determination process shown in FIG. 6 described in the first embodiment (a process for determining the degree of wear of the ball screw 1 using the statistical value of the third vibration information obtained by multiplying the first vibration information and the second vibration information), or may adopt the state determination process shown in FIG. 7 (a process for determining the degree of wear of the ball screw 1 using the degree of agreement (similarity) of the second vibration information with respect to the first vibration information).
  • FIG. 6 a process for determining the degree of wear of the ball screw 1 using the statistical value of the third vibration information obtained by multiplying the first vibration information and the second vibration information
  • FIG. 7 a process for determining the degree of wear of the ball screw 1 using the degree of agreement (similarity) of the second vibration information with respect to the first
  • the first vibration information is acquired 10 or more times (N ⁇ 10) during the first period until about 1/10 of the period assumed to be the operation period of the ball screw 1 has elapsed.
  • the vibration information generating unit 201 acquires the vibration signal that has been converted into digital data by an AD conversion processing unit (not shown) (step S110), and generates first vibration information indicating the relationship between the nut position of the ball screw 1 and the vibration level for each frequency based on the acquired vibration signal (step S120).
  • the vibration information generating unit 201 performs a normalization process on the first vibration information generated in step S120 (step S123).
  • the vibration information generating unit 201 executes a standardization process on the first vibration information generated in step S120. More specifically, the vibration information generating unit 201 scales the average of the first vibration information to "0" and the standard deviation (or variance) to "1.”
  • the vibration information generating unit 201 may perform a normalization process on the first vibration information generated in step S120 instead of the standardization process. More specifically, the vibration information generating unit 201 may scale the minimum of the first vibration information to "-1" (or "0") and the maximum to "1".
  • the processing from step S110 onwards may be performed, for example, when the ball screw 1 is started, or may be performed, for example, at a specified time or every time a specified period of time has elapsed. It is desirable that the interval at which the processing from step S110 onwards is performed is set so that step S131 is satisfied within a first period defined as the period for acquiring the first vibration information. Alternatively, if the first period has elapsed before step S131 is satisfied, it is desirable that the first period is extended until the number of times n that the first vibration information is acquired becomes N.
  • the vibration information generating unit 201 After acquiring the N pieces of first vibration information, the vibration information generating unit 201 reads out the N pieces of first vibration information stored in the storage unit 203 (step S132), and performs an averaging process on the read out N pieces of first vibration information (step S133). More specifically, the vibration information generating unit 201 calculates the average value of the vibration values of the corresponding coordinates among the N pieces of first vibration information.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing an example of first vibration information generated by the first vibration information acquisition process according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of a first vibration information acquisition process according to a modified example of the third embodiment.
  • Fig. 14 is a conceptual diagram showing an example of first vibration information generated by a first vibration information acquisition process according to a modified example of the third embodiment. Note that the second vibration information acquisition process and the state determination process according to the modified example of the third embodiment are similar to those of the third embodiment described above, and therefore detailed descriptions thereof will be omitted here. Also, here, processes different from those of the third embodiment will be described in detail, and detailed descriptions of processes similar to those of the third embodiment may be omitted.
  • the first vibration information acquisition process according to the modified example of the third embodiment is combined with the noise component removal process (step S111) of the second embodiment.
  • the noise component removal process step S111
  • the first vibration information is obtained from which the discrete spectrum and non-stationary continuous spectrum described in FIG. 8A and FIG. 8B have been removed. This makes it possible to further improve noise resistance compared to the second and third embodiments, and to increase the accuracy of determining the degree of wear of the ball screw 1.
  • FIG. 15 is a flowchart showing an example of the second vibration information acquisition process according to the fourth embodiment.
  • the first vibration information acquisition process and the state determination process according to the fourth embodiment are the same as those of the third embodiment, and therefore detailed description thereof will be omitted here.
  • the fourth embodiment may adopt the state determination process shown in FIG. 6 described in the first embodiment (a process for determining the degree of wear of the ball screw 1 using the statistical value of the third vibration information obtained by multiplying the first vibration information and the second vibration information), or may adopt the state determination process shown in FIG. 7 (a process for determining the degree of wear of the ball screw 1 using the degree of agreement (similarity) of the second vibration information with respect to the first vibration information).
  • FIG. 7 a process for determining the degree of wear of the ball screw 1 using the degree of agreement (similarity) of the second vibration information with respect to the first vibration information.
  • the number M of times the second vibration information is acquired in the second period is, for example, the same as the number N of times the first vibration information is acquired. Specifically, the second vibration information is acquired, for example, 10 times or more in the second period (M ⁇ 10).
  • the vibration information generating unit 201 acquires the vibration signal that has been converted into digital data by an AD conversion processing unit (not shown) (step S210), and generates second vibration information indicating the relationship between the nut position of the ball screw 1 and the vibration level for each frequency based on the acquired vibration signal (step S220).
  • the vibration information generating unit 201 performs a normalization process on the second vibration information generated in step S220 (step S223).
  • the vibration information generating unit 201 performs a standardization process on the second vibration information generated in step S220. More specifically, the vibration information generating unit 201 scales the average of the second vibration information to "0" and the standard deviation (or variance) to "1.”
  • the vibration information generating unit 201 may perform a normalization process on the first vibration information generated in step S220 instead of the standardization process. More specifically, the vibration information generating unit 201 may scale the minimum of the second vibration information to "-1" (or "0") and the maximum to "1".
  • the method of standardizing the second vibration information in the second vibration information acquisition process according to the fourth embodiment is preferably the same as the method of standardizing the first vibration information.
  • the first vibration information acquisition process (step S123 in FIG. 11 or FIG. 13) is performed as a standardization process for the first vibration information
  • the second vibration information acquisition process (step S223) is also similarly performed as a standardization process for the second vibration information.
  • the first vibration information acquisition process (step S123 in FIG. 11 or FIG. 13) is performed as a normalization process for the first vibration information
  • the second vibration information acquisition process (step S223) is also similarly performed as a normalization process for the second vibration information.
  • the vibration information generating unit 201 After acquiring the M pieces of second vibration information, the vibration information generating unit 201 reads out the M pieces of second vibration information stored in the storage unit 203 (step S232), and performs an averaging process on the M pieces of second vibration information that have been read out (step S233). More specifically, the vibration information generating unit 201 calculates the average value of the vibration values of the corresponding coordinates between the M pieces of second vibration information.
  • Modification 16 is a flowchart showing an example of a second vibration information acquisition process according to a modification of the fourth embodiment.
  • the first vibration information acquisition process and the state determination process according to the fourth embodiment are similar to those of the fourth embodiment described above, and therefore detailed descriptions thereof will be omitted here.
  • processes different from the second vibration information acquisition process according to the fourth embodiment will be described in detail, and detailed descriptions of processes similar to those of the fourth embodiment may be omitted.
  • a noise component removal process similar to the noise component removal process (step S111) for the first vibration information in embodiment 2 is combined with the second vibration information acquisition process according to embodiment 4 described above.
  • the discrete spectrum and non-stationary continuous spectrum described in FIG. 8A and FIG. 8B are removed, and more accurate second vibration information is obtained. This makes it possible to further improve noise resistance compared to embodiment 4, and further increase the accuracy of determining the degree of wear of the ball screw 1.
  • the state determination device 2 and state determination method for the ball screw 1 can improve noise resistance and increase the accuracy of determining the degree of wear of the ball screw 1.
  • the vibration information may be binary information, for example, with vibration values equal to or greater than a predetermined value being "1" and vibration values less than the predetermined value being "0.”

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Abstract

耐ノイズ性を向上させることができるボールねじの状態判定装置及び状態判定方法を提供すること。ボールねじの作動時において振動センサ（２１）により取得された振動信号に基づき、ボールねじのナット位置と、当該ナット位置に応じて変化する周波数－振動レベル特性との関係を示す振動情報を生成する振動情報生成部（２０１）と、第１期間において取得した振動信号に基づき生成される第１振動情報、及び、第１期間よりも後の第２期間において取得した第２振動情報に基づき、ボールねじの状態判定処理を実行する判定部（２０２）と、を備える。

Description

ボールねじの状態判定装置及び状態判定方法
　本発明は、ボールねじの状態判定装置及び状態判定方法に関する。
　特許文献１には、ボールねじなどの転がり直動装置において、転動体の移動に伴う軌道面の変形や転動体の摩耗による予圧低下が生じた場合、振動強度が低下し作動状態の検査精度が低下することが記載されている。従来、特定の周波数帯域の振動信号の振動値を監視して、ボールねじに付与された予圧の低下を検出する技術が開示されている（例えば、特許文献２）。
特開２００９－１９８３９８号公報 国際公開第２０２０／０９０４７９号
　特許文献２では、１０Ｈｚから１０ｋＨｚまでの低周波数帯域における振動信号の振動値を監視することが記載されている。しかしながら、１０Ｈｚから１０ｋＨｚまでの低周波数帯域は、ボールねじが用いられる生産現場等で生じるノイズ成分の影響を排除し難く、適用が困難である。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、耐ノイズ性を向上させることができるボールねじの状態判定装置及び状態判定方法を提供すること、を目的としている。
　上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係るボールねじの状態判定装置は、ボールねじの作動時において振動センサにより取得された振動信号に基づき、前記ボールねじのナット位置と、当該ナット位置に応じて変化する周波数－振動レベル特性との関係を示す振動情報を生成する振動情報生成部と、第１期間において取得した振動信号に基づき生成される第１振動情報、及び、前記第１期間よりも後の第２期間において取得した第２振動情報に基づき、前記ボールねじの状態判定処理を実行する判定部と、を備える。
　上記構成では、ボールねじの状態判定を実施する第２期間において取得された振動信号に基づき生成された第２振動情報に対し、正常に予圧が付与された状態であるものとして想定される第１期間において取得した振動信号に基づき生成した第１振動情報を適用することにより、耐ノイズ性を向上することができる。
　ボールねじの状態判定装置の望ましい態様として、前記振動情報生成部は、前記第１期間において取得した複数の第１振動情報の平均化処理を実行することが好ましい。
　これにより、非定常連続スペクトルが除去された第１振動情報が得られる。
　ボールねじの状態判定装置の望ましい態様として、前記振動情報生成部は、前記第１期間において取得した振動信号の周期的振動成分を除去した第１振動情報を生成することが好ましい。
　これにより、離散スペクトルが除去された第１振動情報が得られる。
　ボールねじの状態判定装置の望ましい態様として、前記振動情報生成部は、前記第１期間において取得した複数の第１振動情報の平均化処理を実行することが好ましい。
　これにより、非定常連続スペクトルが除去された第１振動情報が得られる。
　ボールねじの状態判定装置の望ましい態様として、前記振動情報生成部は、前記第２期間において取得した複数の第２振動情報の平均化処理を実行することが好ましい。
　これにより、非定常連続スペクトルが除去された第２振動情報が得られる。
　ボールねじの状態判定装置の望ましい態様として、前記振動情報生成部は、前記第２期間において取得した振動信号の周期的振動成分を除去した第２振動情報を生成することが好ましい。
　これにより、離散スペクトルが除去された第２振動情報が得られる。
　ボールねじの状態判定装置の望ましい態様として、前記第２振動情報に前記第１振動情報を乗じた第３振動情報を算出する処理部をさらに備えることが好ましい。
　これにより、第１振動情報と第２振動情報との間で互いに無相関なノイズ成分が相対的に低下した第３振動情報が得られる。
　ボールねじの状態判定装置の望ましい態様として、前記判定部は、前記第３振動情報の統計値に基づき、前記ボールねじの損耗度合いを判定することが好ましい。
　これにより、耐ノイズ性を向上することができ、ボールねじの損耗度合いの判定精度を高めることができる。
　ボールねじの状態判定装置の望ましい態様として、前記第１振動情報に対する前記第２振動情報の一致度を算出する処理部をさらに備えることが好ましい。
　また、ボールねじの状態判定装置の望ましい態様として、前記判定部は、前記一致度に基づき、前記ボールねじの損耗度合いを判定することが好ましい。
　これにより、耐ノイズ性を向上することができ、ボールねじの損耗度合いの判定精度を高めることができる。
　本発明の一態様に係るボールねじの状態判定方法は、第１期間において、ボールねじの作動時に取得された振動信号に基づき、前記ボールねじのナット位置と、当該ナット位置に応じて変化する周波数－振動レベル特性との関係を示す第１振動情報を生成する第１ステップと、前記第１期間よりも後の第２期間において、前記ボールねじの作動時に取得された振動信号に基づき、前記ボールねじのナット位置と、当該ナット位置に応じて変化する周波数－振動レベル特性との関係を示す第２振動情報を生成する第２ステップと、前記第１振動情報及び前記第２振動情報に基づき、前記ボールねじの状態判定処理を実行する第３ステップと、を有する。
　上記構成では、ボールねじの状態判定を実施する第２期間において取得された振動信号に基づき生成された第２振動情報に対し、正常に予圧が付与された状態であるものとして想定される第１期間において取得した振動信号に基づき生成した第１振動情報を適用することにより、耐ノイズ性を向上することができる。
　ボールねじの状態判定方法の望ましい態様として、前記第１ステップにおいて、前記第１期間において取得した複数の第１振動情報の平均化処理を実行することが好ましい。
　これにより、非定常連続スペクトルが除去された第１振動情報が得られる。
　ボールねじの状態判定方法の望ましい態様として、前記第１ステップにおいて、前記第１期間において取得した振動信号の周期的振動成分を除去した第１振動情報を生成することが好ましい。
　これにより、離散スペクトルが除去された第１振動情報が得られる。
　ボールねじの状態判定方法の望ましい態様として、前記第１ステップにおいて、前記第１期間において取得した複数の第１振動情報の平均化処理を実行することが好ましい。
　これにより、非定常連続スペクトルが除去された第１振動情報が得られる。
　ボールねじの状態判定方法の望ましい態様として、前記第２ステップにおいて、前記第２期間において取得した複数の第２振動情報の平均化処理を実行することが好ましい。
　これにより、非定常連続スペクトルが除去された第２振動情報が得られる。
　ボールねじの状態判定方法の望ましい態様として、前記第２ステップにおいて、前記第２期間において取得した振動信号の周期的振動成分を除去した第２振動情報を生成することが好ましい。
　これにより、離散スペクトルが除去された第２振動情報が得られる。
　ボールねじの状態判定方法の望ましい態様として、前記第３ステップにおいて、前記第２振動情報に前記第１振動情報を乗じた第３振動情報を算出することが好ましい。
　これにより、第１振動情報と第２振動情報との間で互いに無相関なノイズ成分が相対的に低下した第３振動情報が得られる。
　ボールねじの状態判定方法の望ましい態様として、前記第３ステップにおいて、前記第３振動情報の統計値に基づき、前記ボールねじの損耗度合いを判定することが好ましい。
　これにより、耐ノイズ性を向上することができ、ボールねじの損耗度合いの判定精度を高めることができる。
　ボールねじの状態判定方法の望ましい態様として、前記第３ステップにおいて、前記第１振動情報に対する前記第２振動情報の一致度を算出することが好ましい。
　また、ボールねじの状態判定方法の望ましい態様として、前記第３ステップにおいて、前記一致度に基づき、前記ボールねじの損耗度合いを判定することが好ましい。
　これにより、耐ノイズ性を向上することができ、ボールねじの損耗度合いの判定精度を高めることができる。
　本発明によれば、耐ノイズ性を向上させることができるボールねじの状態判定装置及び状態判定方法が得られる。
図１は、ボールねじの状態判定システムの概略構成の一例を示す図である。 図２は、実施形態に係るボールねじの状態判定装置の一例を示すブロック図である。 図３Ａは、振動情報生成部により生成される振動情報の一例を示す概念図である。 図３Ｂは、振動情報生成部により生成される振動情報の一例を示す概念図である。 図４は、実施形態１に係る第１振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。 図５は、実施形態１に係る第２振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。 図６は、実施形態１に係る状態判定処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、実施形態１の変形例に係る状態判定処理の一例を示すフローチャートである。 図８Ａは、振動情報生成部により生成される振動情報の一例を示す概念図である。 図８Ｂは、振動情報生成部により生成される振動情報の一例を示す概念図である。 図９は、実施形態２に係る第１振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。 図１０は、実施形態２に係る第１振動情報取得処理により生成される第１振動情報の一例を示す概念図である。 図１１は、実施形態３に係る第１振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、実施形態３に係る第１振動情報取得処理により生成される第１振動情報の一例を示す概念図である。 図１３は、実施形態３の変形例に係る第１振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。 図１４は、実施形態３の変形例に係る第１振動情報取得処理により生成される第１振動情報の一例を示す概念図である。 図１５は、実施形態４に係る第２振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。 図１６は、実施形態４の変形例に係る第２振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。
　以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
　図１は、ボールねじの状態判定システムの概略構成の一例を示す図である。ボールねじ１は、ねじ軸１１と、このねじ軸１１に対して複数の転動体（不図示）を介してスライド移動可能に外嵌するナット１２とを有している。
　ねじ軸１１の両端は、軸受１３，１４によって回転自在にそれぞれ支持され、ねじ軸１１の一端側（図１中右側）は、駆動用のモータ１５の出力軸に連結されている。ナット１２は、ねじ軸１１の回転に伴い、図１に示すＡ端とＢ端との間で、ねじ軸１１の軸方向（図１に示す矢示方向）に直動する。
　本開示において、実施形態に係るボールねじ１の状態判定装置２は、ボールねじ１の作動中において取得される振動信号に基づき、ボールねじ１の状態判定を行う。状態判定装置２は、実施形態に係るボールねじ１の状態判定を行う際に、駆動制御装置３に対してモータ１５の駆動制御指令及び回転制御指令を出力する。駆動制御装置３は、状態判定装置２からの制御指令に基づいて、モータ１５を駆動してボールねじ１を作動させ、ねじ軸１１の全域に亘ってナット１２を移動させる。駆動制御装置３は、モータ１５の回転速度、言い換えると、ボールねじ１のねじ軸１１の回転速度を状態判定装置２に出力する。
　図２は、実施形態に係るボールねじの状態判定装置の一例を示すブロック図である。図２に示すように、実施形態に係るボールねじ１の状態判定装置２は、振動情報生成部２０１と、判定部２０２と、記憶部２０３と、処理部２０４と、を備える。状態判定装置２には、ボールねじ１の作動中において振動センサ２１により取得された振動信号が入力される。
　振動センサ２１は、例えば、図１に示すボールねじ１のナット１２に設置される。本開示において、振動センサ２１は、加速度ピックアップ等の加速度センサが例示される。振動センサ２１による加速度検出方向は、ねじ軸１１の軸方向（図１に示す矢示方向）であっても良いし、ねじ軸１１の軸方向に直交する方向であっても良い。また、振動センサ２１の設置箇所は、ボールねじ１の作動時における振動を検知可能な位置であれば良く、ナット１２に限定されない。さらに、振動センサ２１は、加速度センサに限定されない。振動センサ２１は、例えば、変位センサや、マイクロフォン等の音圧センサであっても良い。
　振動情報生成部２０１は、振動センサ２１により検出された振動信号に基づき、前記ボールねじのナット位置と、当該ナット位置に応じて変化する周波数－振動レベル特性との関係を示す振動情報を生成する。図３Ａ及び図３Ｂは、振動情報生成部により生成される振動情報の一例を示す概念図である。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、横軸はナット１２の位置（以下、単に「ナット位置」とも称する）Ｐを示し、縦軸は周波数ｆを示している。本開示において、振動情報の周波数範囲は、例えば１０Ｈｚから１０ｋＨｚまでの間の所定範囲内とされる。
　ボールねじ１の作動中において取得される振動信号の周波数スペクトルは、ナット位置に応じて固有振動数が変化する。図３Ａ及び図３Ｂでは、ナット位置Ｎ－Ａ間の主固有モードにおける１次固有振動数に対応する周波数ｆ１、ナット位置Ｎ－Ａ間の主固有モードにおける２次固有振動数に対応する周波数ｆ２、ナット位置Ｎ－Ｂ間の主固有モードにおける１次固有振動数に対応する周波数ｆ１’、ナット位置Ｎ－Ｂ間の主固有モードにおける２次固有振動数に対応する周波数ｆ２’を例示している。
　振動情報生成部２０１によって生成される振動情報に基づき、ボールねじ１の損耗度合いを把握することができる。
　周波数スペクトルの大きさで定義される周波数ごとの振動レベルは、ボールねじ１に付与された予圧の大きさに応じて変化する。具体的に、図３Ａは、例えば、ボールねじ１の製造直後において、正常に予圧が付与された状態で取得された振動情報を例示している。これに対し、図３Ｂは、転動体の移動に伴う軌道面の変形や転動体の摩耗によってボールねじ１の予圧低下が生じた状態で取得された振動情報を例示している。
　図３Ａ及び図３Ｂでは、周波数スペクトルの大きさで定義される周波数ごとの振動レベルの大きさを、振動情報に表れる稜線、言い換えると、各固有振動数に対応する周波数変化を示す線の太さで表している。また、図３Ａ及び図３Ｂでは、各固有振動とは無相関に振動情報に表れるノイズ成分の量及び大きさをハッチングの濃さで表している。図３Ｂに示す振動情報は、図３Ａに示す振動情報に対し、相対的に、各固有振動の振動レベルが小さく、各固有振動とは無相関のノイズ成分の振動レベルが大きい例を示している。
　正常に予圧が付与された状態では、各固有振動の振動レベルが高く、各固有振動数に対応する周波数変化が鮮明に表れる（図３Ａ参照）。
　一方、ボールねじ１の予圧低下が進行すると、各固有振動の振動レベルと各固有振動とは無相関に表れるノイズ成分との差異が小さくなり、各固有振動数に対応する周波数変化が薄れる（図３Ｂ参照）。このような各固有振動の振動レベルが低下した振動情報をボールねじ１の損耗度合いの判定に用いると判定精度が低下する。
　本開示において、ボールねじ１の状態判定装置２は、予め正常に予圧が付与された状態で取得した第１振動情報と、状態判定を行う際に取得した第２振動情報とを用いて、ボールねじ１の損耗度合いを判定する。
　具体的に、ボールねじ１の状態判定装置２は、まず、正常に予圧が付与された状態であるものとして想定し得る第１期間において第１振動情報を取得し（第１振動情報取得処理）、ボールねじ１の状態判定を実施する第２期間において第２振動情報を取得する（第２振動情報取得処理）。そして、状態判定装置２は、第１期間において取得された第１振動情報と、第２期間において取得された第２振動情報を用いて、ボールねじ１の損耗度合いを判定する（状態判定処理）。
　なお、本開示では、ボールねじ１の運用に伴う損傷や摩耗による状態変化を判定対象としている。第１振動情報を取得する第１期間としては、正常に予圧が付与された状態が維持されていることが想定される期間としては、ボールねじ１の運用開始から、当該ボールねじ１の運用期間として想定される期間の１／１０程度が経過するまでの期間とされる。具体的には、例えば、１年ごとにボールねじ１を交換する運用では１ヶ月程度、１０年ごとにボールねじ１を交換する運用では１年程度とされることが好ましい。
　以下、耐ノイズ性を向上させ、ボールねじ１の損耗度合いの判定精度を高めることを可能とする具体的な処理について説明する。
（実施形態１）
　図４は、実施形態１に係る第１振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。
　状態判定装置２は、正常に予圧が付与された状態であるものとして想定される第１期間においてボールねじ１を作動させ、第１振動情報を取得する。具体的に、状態判定装置２は、図１に示すボールねじ１の状態判定システムにおいて、駆動制御装置３に対してモータ１５の駆動制御指令及び回転制御指令を出力する。駆動制御装置３は、状態判定装置２からの制御指令に基づいて、モータ１５を駆動してボールねじ１を作動させる。
　図４に示す実施形態１に係る第１振動情報取得処理において、振動情報生成部２０１は、ＡＤ変換処理部（不図示）によりデジタルデータ化された振動信号を取得し（ステップＳ１１０）、取得した振動信号に基づき、ボールねじ１のナット位置と周波数ごとの振動レベルとの関係を示す第１振動情報を生成する（ステップＳ１２０）。
　振動情報生成部２０１は、ステップＳ１２０において生成した第１振動情報を記憶部２０３に格納し（ステップＳ１３０）、第１振動情報取得処理を終了する。
　図５は、実施形態１に係る第２振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。
　状態判定装置２は、まず、第１振動情報を生成した第１期間の後のボールねじ１の状態判定を実施する第２期間においてボールねじ１を作動させ、第２振動情報を取得する。具体的に、状態判定装置２は、図１に示すボールねじ１の状態判定システムにおいて、駆動制御装置３に対してモータ１５の駆動制御指令及び回転制御指令を出力する。駆動制御装置３は、状態判定装置２からの制御指令に基づいて、モータ１５を駆動してボールねじ１を作動させる。
　第２振動情報取得処理は、例えば、ボールねじ１の起動時に実行される態様であっても良いし、例えば、所定時刻あるいは所定時間経過ごとに実行される態様であっても良い。
　図５に示す実施形態１に係る第２振動情報取得処理において、振動情報生成部２０１は、ＡＤ変換処理部（不図示）によりデジタルデータ化された振動信号を取得し（ステップＳ２１０）、取得した振動信号に基づき、ボールねじ１のナット位置と周波数ごとの振動レベルとの関係を示す第２振動情報を生成する（ステップＳ２２０）。
　振動情報生成部２０１は、ステップＳ２２０において生成した第２振動情報を記憶部２０３に格納し（ステップＳ２３０）、第２振動情報取得処理を終了する。
　続いて、状態判定装置２は、第１振動情報取得処理（図４参照）により生成した第１振動情報、及び、第２振動情報取得処理（図５参照）により生成した第２振動情報を用いて、ボールねじ１の状態判定処理を実行する。図６は、実施形態１に係る状態判定処理の一例を示すフローチャートである。
　図６に示す実施形態１に係る状態判定処理において、処理部２０４は、まず、記憶部２０３に格納された第１振動情報及び第２振動情報を読み出す（ステップＳ３０１）。
　第１振動情報及び第２振動情報は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ボールねじ１のナット位置（Ｐ）と周波数（ｆ）とで定義された座標（Ｐ，ｆ）ごとの振動値Ｖ（Ｐ，ｆ）を保持した情報である。正常に予圧が付与された状態であるものとして想定される第１期間において取得された振動信号に基づき生成された第１振動情報は、例えば、図３Ａに示すように、各固有振動数における振動レベルが高く、各固有振動数に対応する周波数変化が鮮明に表れている。これに対し、ボールねじ１の状態判定を実施する第２期間において取得された振動信号に基づき生成された第２振動情報は、例えば、図３Ｂに示すように、各固有振動数における振動レベルが低下し、各固有振動数に対応する振動レベルと各固有振動数とは無相関に表れるノイズ成分との差異が小さくなっていることが想定される。
　本開示において、状態判定装置２は、上述したように、第１期間において取得された第１振動情報と、第２期間において取得された第２振動情報を用いて、ボールねじ１の損耗度合いを判定する。
　具体的に、実施形態１において、処理部２０４は、第２振動情報に対して第１振動情報を適用した第３振動情報を生成し（ステップＳ３０２）、判定部２０２に出力する。より具体的に、処理部２０４は、第２振動情報に第１振動情報を乗じて第３振動情報を算出する。
　より詳細には、処理部２０４は、第１振動情報と第２振動情報との間でそれぞれ対応する座標の振動値を掛け合わせ、第３振動情報における各座標の振動値とする。第３振動情報の座標（Ｐ,ｆ）における振動値Ｖ３（Ｐ，ｆ）は、第１振動情報の座標（Ｐ,ｆ）における振動値をＶ１（Ｐ，ｆ）、第２振動情報の座標（Ｐ,ｆ）における振動値をＶ２（Ｐ，ｆ）として、下記（１）式で表せる。
　Ｖ３（Ｐ，ｆ）＝Ｖ２（Ｐ，ｆ）×Ｖ１（Ｐ，ｆ）・・・（１）
　これにより、各固有振動成分の振動値に対し、第１振動情報と第２振動情報との間で互いに無相関なノイズ成分が相対的に低下した第３振動情報が得られる。
　判定部２０２は、処理部２０４により生成された第３振動情報を用いて、ボールねじ１の損耗度合いを判定する。
　具体的に、実施形態１において、判定部２０２は、処理部２０４により生成された第３振動情報に対して統計値算出処理を実行する（ステップＳ３０３）。より詳細には、例えば、第３振動情報の各座標における振動値の実効値Ｖｒｍｓを算出する。
　判定部２０２は、ステップＳ３０３において算出した統計値に対して閾値判定処理を実行して、ボールねじ１の状態判定を行う。具体的に、判定部２０２は、例えば、ステップＳ３０３において算出した実効値Ｖｒｍｓが予め保持している閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。閾値Ｖｔｈは、ボールねじ１が正常であると想定される実効値の下限値としてシミュレーションにより設定される。
　実効値Ｖｒｍｓ統計値が閾値Ｖｔｈ以上である場合（Ｖｒｍｓ≧Ｖｔｈ、ステップＳ３０４；Ｙｅｓ）、判定部２０２は、ボールねじ１が正常であるものとして判定し（ステップＳ３０５）、当該判定結果を出力して（ステップＳ３０７）、状態判定処理を終了する。
　実効値Ｖｒｍｓ統計値が閾値Ｖｔｈを下回っている場合（Ｖｒｍｓ＜Ｖｔｈ、ステップＳ３０４；Ｎｏ）、判定部２０２は、ボールねじ１に異常が発生したものとして判定し（ステップＳ３０６）、当該判定結果を出力して（ステップＳ３０７）、状態判定処理を終了する。
　上述した実施形態１に係る処理では、正常に予圧が付与された状態であるものとして想定される第１期間において取得した振動信号に基づき生成した第１振動情報を保持し、ボールねじ１の状態判定を実施する第２期間において取得された振動信号に基づき生成された第２振動情報に対して第１振動情報を適用した第３振動情報を生成する。より具体的に、処理部２０４は、第２振動情報に第１振動情報を乗じて第３振動情報を算出する。そして、生成した第３振動情報に対して統計値算出処理を実行し、算出した統計値（例えば、実効値）をボールねじ１の損耗度合いを示す情報としている。これにより、耐ノイズ性を向上することができ、ボールねじ１の損耗度合いの判定精度を高めることができる。
（変形例）
　図７は、実施形態１の変形例に係る状態判定処理の一例を示すフローチャートである。なお、実施形態１の変形例に係る第１振動情報取得処理及び第２振動情報取得処理は、上述した実施形態１と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。また、ここでは、実施形態１とは異なる処理について詳細に説明し、実施形態１と同様の処理については詳細な説明を省略する場合がある。
　実施形態１の変形例に係る状態判定処理において、処理部２０４は、図６に示す第３振動情報生成処理（ステップＳ３０２）及び統計値算出処理（ステップＳ３０３）に代えて、ステップＳ３０１において読み出した第１振動情報及び第２振動情報の一致度Ｓの算出処理を実行する（ステップＳ３０３ａ）。
　具体的に、処理部２０４は、例えば、ＳＳＤ（Sum　of　Squared　Difference）やＳＡＤ（Sum　of　Absolute　Difference）等のテンプレートマッチング（template　matching）手法を用いて、第１振動情報及び第２振動情報の一致度Ｓを算出する。より詳細には、第１振動情報をテンプレート画像、第２振動情報をサーチ画像として、第１振動情報に対する第２振動情報の一致度（類似度）を算出する。なお、テンプレートマッチング手法としてＳＳＤやＳＡＤを用いた場合、ステップＳ３０３ａにおいて処理部２０４により算出される値（一致度Ｓ）が小さいほど、第１振動情報に対する第２振動情報の一致度（類似度）が高いとされ、ステップＳ３０３ａにおいて処理部２０４により算出される値（一致度Ｓ）が大きいほど、第１振動情報に対する第２振動情報の一致度（類似度）が低いとされる。
　実施形態１の変形例に係る状態判定処理において、判定部２０２は、処理部２０４により算出された一致度Ｓを用いて、ボールねじ１の損耗度合いを判定する。
　具体的に、実施形態１の変形例において、判定部２０２は、処理部２０４により算出された一致度Ｓに対して閾値判定処理を実行して、ボールねじ１の状態判定を行う。
　図８Ａ及び図８Ｂは、振動情報生成部により生成される振動情報の一例を示す概念図である。
　図８Ａでは、正常に予圧が付与された状態であるものとして想定し得る第１期間において取得した第１振動情報に対して、処理部２０４により算出された一致度Ｓが閾値Ｓｔｈ以下である場合の第２振動情報を例示している。図８Ｂでは、正常に予圧が付与された状態であるものとして想定し得る第１期間において取得した第１振動情報に対して、処理部２０４により算出された一致度Ｓが閾値Ｓｔｈを超えている場合の第２振動情報を例示している。閾値Ｓｔｈは、ボールねじ１が正常であると想定される一致度の上限値としてシミュレーションにより設定される。
　上述したように、振動情報には、各固有振動に対応する振動スペクトルに加えて、各固有振動とは無相関の振動スペクトルが含まれている。以下、各固有振動に対応する振動スペクトルを「定常連続スペクトル」とも称する。また、図８Ａ及び図８Ｂに示す破線上に表れる振動スペクトル成分を「非定常連続スペクトル」とも称する。また、図８Ａ及び図８Ｂにおいて離散的に表れる点状の振動スペクトル成分を「離散スペクトル」とも称する。一般に、非定常連続スペクトルは、ボールねじ１の損耗度合いとは無関係に表れる振動成分である。離散スペクトルは、ボールねじ１の駆動に伴って生じる周期的振動成分に加え、生産現場等で生じる機械的なノイズ成分を含む。
　ボールねじ１の予圧低下が進行してボールねじ１の損耗に起因する振動スペクトルが増加し、ステップＳ３０３ａにおいて処理部２０４により算出される一致度Ｓが大きくなる。
　具体的に、実施形態１の変形例において、判定部２０２は、例えば、ステップＳ３０３ａにおいて算出した一致度Ｓが予め保持している閾値Ｓｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０４ａ）。
　一致度Ｓが閾値Ｓｔｈ以下である場合（Ｓ≦Ｓｔｈ、ステップＳ３０４ａ；Ｙｅｓ）、判定部２０２は、ボールねじ１が正常であるものとして判定し（ステップＳ３０５）、当該判定結果を出力して（ステップＳ３０７）、状態判定処理を終了する。
　一致度Ｓが閾値Ｓｔｈを上回っている場合（Ｓ＞Ｓｔｈ、ステップＳ３０４ａ；Ｎｏ）、判定部２０２は、ボールねじ１に異常が発生したものとして判定し（ステップＳ３０６）、当該判定結果を出力して（ステップＳ３０７）、状態判定処理を終了する。
　なお、上述した実施形態１の変形例では、テンプレートマッチング手法としてＳＳＤやＳＡＤを例示したがこれに限定されない。例えば、正規化相互相関（ＮＣＣ：Normalized　Cross-Correlation、ＺＮＣＣ：Zero-mean　Normalized　Cross-Correlation）等により一致度を算出する態様であっても良い。なお、テンプレートマッチング手法としてＮＣＣやＺＮＣＣを用いた場合、数値が１に近いほど一致度（類似度）が高いとされる。判定部２０２における判定処理としては、ステップＳ３０３ａにおける処理部２０４のテンプレートマッチング手法に応じて最適な判定手法を採用すれば良い。
　上述した実施形態１の変形例に係る処理では、ボールねじ１の損耗度合いを示す情報として、第１振動情報に対する第２振動情報の一致度（類似度）を採用している。この実施形態１の変形例においても、実施形態１と同様に耐ノイズ性を向上することができ、ボールねじ１の損耗度合いの判定精度を高めることができる。
（実施形態２）
　図９は、実施形態２に係る第１振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。なお、実施形態２に係る第２振動情報取得処理及び状態判定処理は、上述した実施形態１と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。具体的に、実施形態２では、実施形態１において説明した図６に示す状態判定処理（第１振動情報と第２振動情報とを掛け合わせた第３振動情報の統計値を用いてボールねじ１の損耗度合いを判定する処理）を採用する態様であっても良いし、図７に示す状態判定処理（第１振動情報に対する第２振動情報の一致度（類似度）を用いてボールねじ１の損耗度合いを判定する処理）を採用する態様であっても良い。また、ここでは、実施形態１とは異なる処理について詳細に説明し、実施形態１と同様の処理については詳細な説明を省略する場合がある。
　図９に示す実施形態２に係る第１振動情報取得処理において、振動情報生成部２０１は、ステップＳ１１０において取得した振動信号のノイズ成分除去処理を実行する（ステップＳ１１１）。
　具体的に、振動情報生成部２０１は、ステップＳ１１１において、例えば、ケプストラムプリホワイトニング（ＣＰＷ：Cepstrum　Pre-Whitening）処理や、ＣＰＷを含むケプストラム編集法（ＣＥＰ処理：Cepstrum　Editing　Process）を用いて、振動信号の周期的振動成分をノイズ成分として除去する。
　そして、振動情報生成部２０１は、ノイズ成分除去後の振動信号に基づき、第１振動情報を生成し（ステップＳ１２０ａ）、当該第１振動情報を記憶部２０３に格納して（ステップＳ１３０）、第１振動情報取得処理を終了する。
　図１０は、実施形態２に係る第１振動情報取得処理により生成される第１振動情報の一例を示す概念図である。正常に予圧が付与された状態であるものとして想定される第１期間において取得した第１振動情報に対してノイズ成分除去処理（ステップＳ１１１）を実行することにより、図１０に示すように、図８Ａ及び図８Ｂにおいて説明した離散スペクトルが除去された第１振動情報が得られる。これにより、実施形態１よりも耐ノイズ性を向上することができ、ボールねじ１の損耗度合いの判定精度を高めることができる。
（実施形態３）
　図１１は、実施形態３に係る第１振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。なお、実施形態３に係る第２振動情報取得処理及び状態判定処理は、上述した実施形態１と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。具体的に、実施形態３では、実施形態１において説明した図６に示す状態判定処理（第１振動情報と第２振動情報とを掛け合わせた第３振動情報の統計値を用いてボールねじ１の損耗度合いを判定する処理）を採用する態様であっても良いし、図７に示す状態判定処理（第１振動情報に対する第２振動情報の一致度（類似度）を用いてボールねじ１の損耗度合いを判定する処理）を採用する態様であっても良い。また、ここでは、実施形態１とは異なる処理について詳細に説明し、実施形態１と同様の処理については詳細な説明を省略する場合がある。
　図１１に示す実施形態３に係る第１振動情報取得処理において、状態判定装置２は、正常に予圧が付与された状態であるものとして想定される第１期間において、複数の第１振動情報を取得する。具体的に、状態判定装置２は、第１振動情報の取得回数ｎをリセットし（ｎ＝０、ステップＳ１０１）、第１振動情報の取得回数ｎをカウントアップして（ｎ＝ｎ＋１、ステップＳ１０２）、ボールねじ１を作動させ、第１振動情報を取得する。実施形態３において、第１振動情報は、ボールねじ１の運用期間として想定される期間の１／１０程度が経過するまでの第１期間において１０回以上取得される（Ｎ≧１０）。
　振動情報生成部２０１は、ＡＤ変換処理部（不図示）によりデジタルデータ化された振動信号を取得し（ステップＳ１１０）、取得した振動信号に基づき、ボールねじ１のナット位置と周波数ごとの振動レベルとの関係を示す第１振動情報を生成する（ステップＳ１２０）。
　続いて、振動情報生成部２０１は、ステップＳ１２０において生成した第１振動情報の規格化処理を実行する（ステップＳ１２３）。
　具体的に、振動情報生成部２０１は、ステップＳ１２０において生成した第１振動情報の標準化（Standardization）処理を実行する。より詳細に、振動情報生成部２０１は、第１振動情報の平均を「０」、標準偏差（あるいは分散）を「１」にスケーリングする。
　あるいは、振動情報生成部２０１は、標準化（Standardization）処理に代えて、ステップＳ１２０において生成した第１振動情報の正規化（Normalization）処理を実行する態様であっても良い。より詳細に、振動情報生成部２０１は、第１振動情報の最小を「－１」（あるいは「０」）、最大を「１」にスケーリングする態様であっても良い。
　そして、振動情報生成部２０１は、規格化後の第１振動信号を記憶部２０３に格納し（ステップＳ１３０ａ）、第１振動情報の取得回数ｎがＮであるか否かを判定する（ｎ＝Ｎ、ステップＳ１３１）。第１振動情報の取得回数ｎがＮ未満である場合（ｎ＜Ｎ、ステップＳ１３１；Ｎｏ）、ステップＳ１０２に戻り、第１振動情報の取得回数ｎをカウントアップして（ｎ＝ｎ＋１、ステップＳ１０２）、ステップＳ１１０以降の処理を繰り返し実行する。
　ステップＳ１１０以降の処理は、例えば、ボールねじ１の起動時に実行される態様であっても良いし、例えば、所定時刻あるいは所定時間経過ごとに実行される態様であっても良い。ステップＳ１１０以降の処理の実行間隔は、第１振動情報の取得期間として定義された第１期間内において、ステップＳ１３１を満たし得るように設定されることが望ましい。あるいは、ステップＳ１３１を満たす前に第１期間を経過した場合、第１振動情報の取得回数ｎがＮとなるまで、第１期間が延長されることが望ましい。
　Ｎ個の第１振動情報を取得後、振動情報生成部２０１は、記憶部２０３に格納されたＮ個の第１振動情報を読み出し（ステップＳ１３２）、読み出したＮ個の第１振動情報の平均化処理を実行する（ステップＳ１３３）。より詳細に、振動情報生成部２０１は、Ｎ個の第１振動情報間でそれぞれ対応する座標の振動値の平均値を算出する。
　図１２は、実施形態３に係る第１振動情報取得処理により生成される第１振動情報の一例を示す概念図である。正常に予圧が付与された状態であるものとして想定される第１期間において取得した複数の第１振動情報をそれぞれ規格化し、さらに、規格化した複数の第１振動情報の平均化処理を実行することにより、図１２に示すように、図８Ａ及び図８Ｂにおいて説明した非定常連続スペクトルが除去された第１振動情報が得られる。これにより、実施形態１よりも耐ノイズ性を向上することができ、ボールねじ１の損耗度合いの判定精度を高めることができる。
（変形例）
　図１３は、実施形態３の変形例に係る第１振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。図１４は、実施形態３の変形例に係る第１振動情報取得処理により生成される第１振動情報の一例を示す概念図である。なお、実施形態３の変形例に係る第２振動情報取得処理及び状態判定処理は、上述した実施形態３と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。また、ここでは、実施形態３とは異なる処理について詳細に説明し、実施形態３と同様の処理については詳細な説明を省略する場合がある。
　実施形態３の変形例に係る第１振動情報取得処理では、上述した実施形態３に係る第１振動情報取得処理に対し、実施形態２のノイズ成分除去処理（ステップＳ１１１）を組み合わせた態様としている。これにより、図１４に示すように、図８Ａ及び図８Ｂにおいて説明した離散スペクトル及び非定常連続スペクトルが除去された第１振動情報が得られる。これにより、実施形態２や実施形態３よりもさらに耐ノイズ性を向上することができ、ボールねじ１の損耗度合いの判定精度を高めることができる。
（実施形態４）
　図１５は、実施形態４に係る第２振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。なお、実施形態４に係る第１振動情報取得処理及び状態判定処理は、実施形態３と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。具体的に、実施形態４では、実施形態１において説明した図６に示す状態判定処理（第１振動情報と第２振動情報とを掛け合わせた第３振動情報の統計値を用いてボールねじ１の損耗度合いを判定する処理）を採用する態様であっても良いし、図７に示す状態判定処理（第１振動情報に対する第２振動情報の一致度（類似度）を用いてボールねじ１の損耗度合いを判定する処理）を採用する態様であっても良い。また、ここでは、実施形態３とは異なる処理について詳細に説明し、実施形態３と同様の処理については詳細な説明を省略する場合がある。
　図１５に示す実施形態４に係る第２振動情報取得処理において、状態判定装置２は、第１振動情報を生成した第１期間の後のボールねじ１の状態判定を実施する第２期間においてボールねじ１を作動させ、複数の第２振動情報を取得する。具体的に、状態判定装置２は、第２振動情報の取得回数ｍをリセットし（ｍ＝０、ステップＳ２０１）、第２振動情報の取得回数ｍをカウントアップして（ｍ＝ｍ＋１、ステップＳ２０２）、第２振動情報を取得する。第２期間における第２振動情報の取得回数Ｍは、例えば、第１振動情報の取得回数Ｎと同様とされる。具体的に、第２振動情報は、例えば、第２期間において１０回以上取得される（Ｍ≧１０）。
　振動情報生成部２０１は、ＡＤ変換処理部（不図示）によりデジタルデータ化された振動信号を取得し（ステップＳ２１０）、取得した振動信号に基づき、ボールねじ１のナット位置と周波数ごとの振動レベルとの関係を示す第２振動情報を生成する（ステップＳ２２０）。
　続いて、振動情報生成部２０１は、ステップＳ２２０において生成した第２振動情報の規格化処理を実行する（ステップＳ２２３）。
　具体的に、振動情報生成部２０１は、ステップＳ２２０において生成した第２振動情報の標準化（Standardization）処理を実行する。より詳細に、振動情報生成部２０１は、第２振動情報の平均を「０」、標準偏差（あるいは分散）を「１」にスケーリングする。
　あるいは、振動情報生成部２０１は、標準化（Standardization）処理に代えて、ステップＳ２２０において生成した第１振動情報の正規化（Normalization）処理を実行する態様であっても良い。より詳細に、振動情報生成部２０１は、第２振動情報の最小を「－１」（あるいは「０」）、最大を「１」にスケーリングする態様であっても良い。
　実施形態４に係る第２振動情報取得処理における第２振動情報の規格化処理手法は、第１振動情報の規格化処理手法と同一であることが望ましい。具体的に、例えば、第１振動情報取得処理（図１１又は図１３のステップＳ１２３）において第１振動情報の標準化処理を実行する態様である場合、第２振動情報取得処理（ステップＳ２２３）においても同様に、第２振動情報の標準化処理を実行する態様であることが望ましい。あるいは、例えば、第１振動情報取得処理（図１１又は図１３のステップＳ１２３）において第１振動情報の正規化処理を実行する態様である場合、第２振動情報取得処理（ステップＳ２２３）においても同様に、第２振動情報の正規化処理を実行する態様であることが望ましい。
　そして、振動情報生成部２０１は、規格化後の第２振動信号を記憶部２０３に格納し（ステップＳ２３０ａ）、第２振動情報の取得回数ｍがＭであるか否かを判定する（ｍ＝Ｍ、ステップＳ２３１）。第２振動情報の取得回数ｍがＭ未満である場合（ｍ＜Ｍ、ステップＳ２３１；Ｎｏ）、ステップＳ２０２に戻り、第２振動情報の取得回数ｍをカウントアップして（ｍ＝ｍ＋１、ステップＳ２０２）、ステップＳ２１０以降の処理を繰り返し実行する。
　Ｍ個の第２振動情報を取得後、振動情報生成部２０１は、記憶部２０３に格納されたＭ個の第２振動情報を読み出し（ステップＳ２３２）、読み出したＭ個の第２振動情報の平均化処理を実行する（ステップＳ２３３）。より詳細に、振動情報生成部２０１は、Ｍ個の第２振動情報間でそれぞれ対応する座標の振動値の平均値を算出する。
　上述した実施形態４に係る処理では、複数回取得した複数の第２振動情報をそれぞれ規格化し、さらに、規格化した複数の第２振動情報の平均化処理を実行することにより、第１振動情報と同様に、図８Ａ及び図８Ｂにおいて説明した非定常連続スペクトルが除去された高精度な第２振動情報が得られる。これにより、実施形態３よりも耐ノイズ性を向上することができ、ボールねじ１の損耗度合いの判定精度をさらに高めることができる。
（変形例）
　図１６は、実施形態４の変形例に係る第２振動情報取得処理の一例を示すフローチャートである。なお、実施形態４の変形例に係る第１振動情報取得処理及び状態判定処理は、上述した実施形態４と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。また、ここでは、実施形態４に係る第２振動情報取得処理とは異なる処理について詳細に説明し、実施形態４と同様の処理については詳細な説明を省略する場合がある。
　実施形態４の変形例に係る第２振動情報取得処理では、上述した実施形態４に係る第２振動情報取得処理に対し、実施形態２の第１振動情報に対するノイズ成分除去処理（ステップＳ１１１）と同様のノイズ成分除去処理（ステップＳ２１１）を組み合わせた態様としている。これにより、実施形態３の変形例に係る第１振動情報取得処理によって得られる第１振動情報と同様に、図８Ａ及び図８Ｂにおいて説明した離散スペクトル及び非定常連続スペクトルが除去され、より高精度な第２振動情報が得られる。これにより、実施形態４よりもさらに耐ノイズ性を向上することができ、ボールねじ１の損耗度合いの判定精度をさらに高めることができる。
　このように、本開示の各実施形態及びその変形例に係るボールねじ１の状態判定装置２及び状態判定方法によれば、耐ノイズ性を向上させ、ボールねじ１の損耗度合いの判定精度を高めることができる。
　なお、振動情報として、例えば、所定値以上の振動値を「１」とし、所定値未満の振動値を「０」とした２値情報を用いる態様であっても良い。
　１　ボールねじ
　２　状態判定装置
　３　駆動制御装置
　１１　ねじ軸
　１２　ナット
　１３，１４　軸受
　１５　モータ
　２１　振動センサ
　２０１　振動情報生成部
　２０２　判定部
　２０３　記憶部
　２０４　処理部

Claims (20)

  1. 　ボールねじの作動時において振動センサにより取得された振動信号に基づき、前記ボールねじのナット位置と、当該ナット位置に応じて変化する周波数－振動レベル特性との関係を示す振動情報を生成する振動情報生成部と、
    　第１期間において取得した振動信号に基づき生成される第１振動情報、及び、前記第１期間よりも後の第２期間において取得した第２振動情報に基づき、前記ボールねじの状態判定処理を実行する判定部と、
    　を備える、
    　ボールねじの状態判定装置。
  2. 　前記振動情報生成部は、
    　前記第１期間において取得した複数の第１振動情報の平均化処理を実行する、
    　請求項１に記載のボールねじの状態判定装置。
  3. 　前記振動情報生成部は、
    　前記第１期間において取得した振動信号の周期的振動成分を除去した第１振動情報を生成する、
    　請求項１に記載のボールねじの状態判定装置。
  4. 　前記振動情報生成部は、
    　前記第１期間において取得した複数の第１振動情報の平均化処理を実行する、
    　請求項３に記載のボールねじの状態判定装置。
  5. 　前記振動情報生成部は、
    　前記第２期間において取得した複数の第２振動情報の平均化処理を実行する、
    　請求項４に記載のボールねじの状態判定装置。
  6. 　前記振動情報生成部は、
    　前記第２期間において取得した振動信号の周期的振動成分を除去した第２振動情報を生成する、
    　請求項５に記載のボールねじの状態判定装置。
  7. 　前記第２振動情報に前記第１振動情報を乗じた第３振動情報を算出する処理部をさらに備える、
    　請求項１から６の何れか一項に記載のボールねじの状態判定装置。
  8. 　前記判定部は、
    　前記第３振動情報の統計値に基づき、前記ボールねじの損耗度合いを判定する、
    　請求項７に記載のボールねじの状態判定装置。
  9. 　前記第１振動情報に対する前記第２振動情報の一致度を算出する処理部をさらに備える、
    　請求項１から６の何れか一項に記載のボールねじの状態判定装置。
  10. 　前記判定部は、
    　前記一致度に基づき、前記ボールねじの損耗度合いを判定する、
    　請求項９に記載のボールねじの状態判定装置。
  11. 　第１期間において、ボールねじの作動時に取得された振動信号に基づき、前記ボールねじのナット位置と、当該ナット位置に応じて変化する周波数－振動レベル特性との関係を示す第１振動情報を生成する第１ステップと、
    　前記第１期間よりも後の第２期間において、前記ボールねじの作動時に取得された振動信号に基づき、前記ボールねじのナット位置と、当該ナット位置に応じて変化する周波数－振動レベル特性との関係を示す第２振動情報を生成する第２ステップと、
    　前記第１振動情報及び前記第２振動情報に基づき、前記ボールねじの状態判定処理を実行する第３ステップと、
    　を有する、
    　ボールねじの状態判定方法。
  12. 　前記第１ステップにおいて、
    　前記第１期間において取得した複数の第１振動情報の平均化処理を実行する、
    　請求項１１に記載のボールねじの状態判定方法。
  13. 　前記第１ステップにおいて、
    　前記第１期間において取得した振動信号の周期的振動成分を除去した第１振動情報を生成する、
    　請求項１１に記載のボールねじの状態判定方法。
  14. 　前記第１ステップにおいて、
    　前記第１期間において取得した複数の第１振動情報の平均化処理を実行する、
    　請求項１３に記載のボールねじの状態判定方法。
  15. 　前記第２ステップにおいて、
    　前記第２期間において取得した複数の第２振動情報の平均化処理を実行する、
    　請求項１４に記載のボールねじの状態判定方法。
  16. 　前記第２ステップにおいて、
    　前記第２期間において取得した振動信号の周期的振動成分を除去した第２振動情報を生成する、
    　請求項１５に記載のボールねじの状態判定方法。
  17. 　前記第３ステップにおいて、
    　前記第２振動情報に前記第１振動情報を乗じた第３振動情報を算出する、
    　請求項１１から１６の何れか一項に記載のボールねじの状態判定方法。
  18. 　前記第３ステップにおいて、
    　前記第３振動情報の統計値に基づき、前記ボールねじの損耗度合いを判定する、
    　請求項１７に記載のボールねじの状態判定方法。
  19. 　前記第３ステップにおいて、
    　前記第１振動情報に対する前記第２振動情報の一致度を算出する、
    　請求項１１から１６の何れか一項に記載のボールねじの状態判定方法。
  20. 　前記第３ステップにおいて、
    　前記一致度に基づき、前記ボールねじの損耗度合いを判定する、
    　請求項１９に記載のボールねじの状態判定方法。
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