JP2009257806A

JP2009257806A - Method and apparatus for determining abnormality of rolling linear motion device

Info

Publication number: JP2009257806A
Application number: JP2008104268A
Authority: JP
Inventors: Masahito Tonotani; 雅人殿谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2009-11-05

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means which prevents erroneous determination in abnormality determination of a ball screw device, and enables determination of abnormality in an initial stage. SOLUTION: In this abnormality determination method for the ball screw device 1 provided with a screw shaft 3, a nut 5 supported movably by the screw shaft 3 through a plurality of balls 2, a circulating route where the balls 2 circulate, and a vibration sensor 10 for detecting vibration produced by the balls 2 circulating through the circulating route, raw vibration data due to movement of the nut 5 is obtained with the vibration sensor 10; extracted vibration data is obtained by extracting it from the raw vibration data while restricting its frequency range; a standard deviation σ for evaluating variations in ball passage period Ti is found based on the extracted vibration data; and existence of abnormality is determined based on the standard deviation σ. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ボールねじ装置やリニアガイド装置等の工作機械や精密機械、半導体製造装置、射出成形機等の機械装置の送り機構等に用いられる転がり直動装置の異常判定方法および異常判定装置に関する。 The present invention relates to an abnormality determination method and an abnormality determination device for a rolling linear motion device used for a machine tool such as a ball screw device and a linear guide device, a precision machine, a semiconductor manufacturing device, a feed mechanism of a mechanical device such as an injection molding machine, and the like. .

従来の転がり直動装置としてのボールねじ装置は、外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、対向配置されたナット軌道溝と軸軌道溝とにより形成される負荷路の両端を連通するリターンチューブと、負荷路とリターンチューブにより形成された循環路を循環する複数のボールとで構成され、リターンチューブの外周面に設けた振動センサで検出した振動の振幅が、閾値を超えたことにより、軸軌道溝やナット軌道溝の磨耗による異常を判定している（例えば、特許文献１参照。）。 A conventional ball screw device as a rolling linear motion device has a screw shaft in which a spiral shaft raceway groove is formed on the outer peripheral surface, and a nut in which a nut raceway groove is formed on the inner peripheral surface so as to face the shaft raceway groove. A return tube communicating with both ends of the load path formed by the nut raceway groove and the shaft raceway groove, and a plurality of balls circulating in the circulation path formed by the load path and the return tube. When the amplitude of vibration detected by a vibration sensor provided on the outer peripheral surface exceeds a threshold value, an abnormality due to wear of the shaft raceway groove or the nut raceway groove is determined (for example, see Patent Document 1).

また、転がり軸受において、外輪の近傍に振動センサを設けると共に、内輪の回転数を検出する回転センサを設け、振動センサの出力から、ローパスフィルタを用いて外輪、内輪、転動体等に損傷がある場合に発生する異常時の特定周波数を含む周波数帯の振動を切り出して周波数解析を行い、特定周波数のピーク値を閾値と比較して、傷や剥離等の損傷の発生した部位を特定した異常の判定を行っているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００１−３４９４０７号公報（段落００３５−００４２、第１図）特開２００４−９３１８５号公報（主に、段落００１５−００１８、段落００２３−００３２、第１図） In addition, in a rolling bearing, a vibration sensor is provided in the vicinity of the outer ring, and a rotation sensor for detecting the number of rotations of the inner ring is provided, and the outer ring, inner ring, rolling element, etc. are damaged from the output of the vibration sensor using a low-pass filter. The frequency analysis is performed by cutting out the vibration of the frequency band including the specific frequency at the time of abnormality that occurs in the case, comparing the peak value of the specific frequency with the threshold value, and identifying the site where the damage such as scratches or peeling occurred Some have made the determination (see, for example, Patent Document 2).
JP 2001-349407 A (paragraphs 0035-0042, FIG. 1) JP 2004-93185 A (mainly paragraphs 0015-0018, paragraphs 0023-0032, FIG. 1)

しかしながら、上述した特許文献１の技術においては、ボールねじ装置のリターンチューブの外周面に振動センサを設け、振動センサで検出した振動の振幅が閾値を超えたことにより、ボールねじ装置の異常を判定しているため、磨耗等の損傷による異常を検出することは可能であるが、定常運転時におけるリターンチューブで検出した振動の振幅は、正常時に常に低いレベルを示し、異常時に常に高いレベルを示すとは限らず、例えばリターンチューブ内のボールは、曲り部における内面への衝突や、ボール同士の衝突を繰り返しながら移動するため、その挙動が安定せず、リターンチューブ内面への衝突時等に検出される大きな振幅により異常を判定してしまうと、誤判定が生ずることになる。 However, in the technique of Patent Document 1 described above, a vibration sensor is provided on the outer peripheral surface of the return tube of the ball screw device, and the abnormality of the ball screw device is determined when the vibration amplitude detected by the vibration sensor exceeds a threshold value. Therefore, it is possible to detect abnormalities due to damage such as wear, but the amplitude of vibration detected by the return tube during normal operation always shows a low level during normal operation and always shows a high level during abnormal operation. For example, the ball in the return tube moves while repeatedly colliding with the inner surface of the bent portion or between the balls, so the behavior is not stable, and is detected when the ball hits the inner surface of the return tube. If an abnormality is determined with a large amplitude, an erroneous determination occurs.

このため、特許文献２のようにボールねじ装置のナット等に設けた振動センサで、負荷路を転動するボールによる振動を検出し、周波数解析によって各部位の特定周波数のピーク値を基に異常を判定することが考えられる。
しかしながら、一般的な周波数解析の手法においては、時間領域波形から周波数領域波形へと変換する際に積分や平均化の手法が用いられるため、変化の度合いが急峻な場合は異常を判定することが可能であるが、変化の度合いが緩慢な場合、つまり正常な状態から異常が発生するまでの遷移的な段階の異常の判定が難しいという問題がある。 For this reason, the vibration sensor provided on the nut or the like of the ball screw device as in Patent Document 2 detects the vibration caused by the ball rolling on the load path, and the frequency analysis is performed based on the peak value of the specific frequency of each part. Can be considered.
However, in general frequency analysis techniques, integration and averaging techniques are used when converting from a time domain waveform to a frequency domain waveform, so that abnormalities can be determined when the degree of change is steep. Although it is possible, there is a problem that it is difficult to determine an abnormality at a transitional stage from the normal state to the occurrence of an abnormality when the degree of change is slow.

また、ボールねじ装置において、正常時に他に較べて大きな振動を発生させ、ボールや各軌道溝に異常がある場合に際立った変化が認められやすい、複数のボールが定点を通過するときの周波数（ボール通過周波数という。）に着目した場合には、全てのボールが負荷路を等間隔で正常に転動している場合は、ボール通過周期は常に一定の通過周期であるために、ボール通過周波数の振幅は一定であり、シャープな形状の解析結果が得られる。 In addition, in the ball screw device, the frequency when a plurality of balls pass through a fixed point, which generates a large vibration compared with the other in the normal state, and a remarkable change is easily recognized when there is an abnormality in the ball or each raceway groove ( Focusing on the ball passing frequency)) When all the balls are rolling normally on the load path at equal intervals, the ball passing frequency is always a constant passing cycle. The amplitude of is constant, and an analysis result with a sharp shape is obtained.

一方、ボールの一つに異常が発生した場合には、異常が発生したボールは正常に転動することができないため、そのボール通過周期が他の正常なボールの場合と異なるようになり、異常が発生したボールによる異常ボール通過周波数成分が発生することになる。
この異常ボール通過周波数成分は、正常なボールによる正常ボール通過周波数成分の近傍に現れる。また正常ボール通過周波数の振動振幅は、異常が発生したボール数に相当する分減少する、つまり異常が発生したボールによる振動振幅が、正常なボールによる振動振幅より大きいとしても、周波数解析においては、複数回のサンプリングデータの平均値を計算周波数で評価しているため、ボール通過周期がバラツクと計算周波数とずれた所がピークとなり、計算周波数における値が減少して振動振幅が減少することになる。 On the other hand, if an abnormality occurs in one of the balls, the ball in which the abnormality has occurred cannot roll normally, and the ball passing period will be different from that of other normal balls. An abnormal ball passing frequency component is generated by the ball having generated.
This abnormal ball passing frequency component appears in the vicinity of a normal ball passing frequency component due to a normal ball. Also, the vibration amplitude of the normal ball passing frequency is reduced by an amount corresponding to the number of abnormal balls, that is, even if the vibration amplitude due to the abnormal ball is larger than the vibration amplitude due to the normal ball, in frequency analysis, Since the average value of the sampling data of multiple times is evaluated at the calculated frequency, the point where the ball passage period varies and the calculated frequency becomes a peak, and the value at the calculated frequency decreases and the vibration amplitude decreases. .

このため、異常が発生したボール数が正常なボールに較べて多くなったときに、振動振幅が増大して異常が発生したと判定され、異常が発生したボール数が少ない場合、つまり異常発生の初期段階においては、振動振幅が減少してしまい、異常を検出することができないという問題がある。
このことは、周波数解析の手法において、時間領域波形から周波数領域波形へと変換する際に積分や平均化の手法を用いることに起因する現象であり、周波数解析を用いる場合には避け得ない現象である。 For this reason, when the number of balls with abnormalities increases compared to normal balls, it is determined that an abnormality has occurred due to an increase in vibration amplitude. In the initial stage, the vibration amplitude decreases, and there is a problem that an abnormality cannot be detected.
This is a phenomenon caused by the use of integration and averaging techniques when converting from time-domain waveforms to frequency-domain waveforms in frequency analysis techniques, and is an unavoidable phenomenon when using frequency analysis. It is.

また、負荷路をリターンチューブにより連通した循環路を有するボールねじ装置においては、負荷路からリターンチューブへボールを掬い上げ、またはリターンチューブから負荷路へボールを進入させる接続部に設けられるタングに、割れや変形、磨耗等の損傷が生ずると、ボールの詰りや滑り等により正常な循環が阻害される循環異常が発生する場合があり、この循環異常によってもボール通過周期のバラツキが発生し、接続部、特にタングの損傷等が軽度の場合には、その前兆として現出するボール通過周期の乱れの頻度が少ないために、前記と同様の理由により振動振幅が減少して初期段階の循環異常を検出することができないという問題がある。 In addition, in the ball screw device having a circulation path in which the load path is communicated by the return tube, the tongue provided on the connecting portion that lifts the ball from the load path to the return tube or enters the ball from the return tube to the load path, If damage such as cracking, deformation, or wear occurs, there may be a circulation abnormality that prevents normal circulation due to clogging or slipping of the ball. In particular, when the damage of the tongue, etc. is mild, the frequency of disturbance of the ball passage period that appears as a precursor is low, so the vibration amplitude decreases for the same reason as described above, causing an early stage circulatory abnormality. There is a problem that it cannot be detected.

このような循環異常は、リターンチューブの破損による運転不能といった重大な不具合に発展する虞があるため、特に重要である。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、異常判定における誤判定を防止すると共に、初期段階における異常の判定を可能にする手段を提供することを目的とする。 Such a circulatory abnormality is particularly important because there is a possibility that it may develop into a serious problem such as inoperability due to breakage of the return tube.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide means for preventing erroneous determination in abnormality determination and enabling determination of abnormality in an initial stage.

本発明は、上記課題を解決するために、支持体と、前記支持体に複数の転動体を介して移動可能に支持された移動体と、前記転動体が循環する循環路と、前記循環路を循環する前記転動体による振動を検出する振動センサと、を備えた転がり直動装置の異常判定方法において、前記振動センサにより前記移動体の移動に伴う生振動データを取得し、前記生振動データから周波数範囲に制限を加えて抽出した抽出振動データを基に前記転動体の通過周期のバラツキを評価し、その評価結果に基づいて、異常の有無を判定することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a support, a movable body supported by the support via a plurality of rolling elements, a circulation path through which the rolling elements circulate, and the circulation path A vibration sensor for detecting vibrations caused by the rolling elements circulating through the rolling element, wherein the vibration sensor acquires raw vibration data associated with movement of the moving body, and the raw vibration data From the extracted vibration data extracted by adding a restriction to the frequency range, the variation of the passing period of the rolling elements is evaluated, and the presence or absence of abnormality is determined based on the evaluation result.

これにより、本発明は、外部からの振動や不規則な振動の影響を排除して、誤判定を防止することができると共に、通過周期のバラツキの経時変化を監視することにより、初期段階における異常発生を判定することができ、循環異常による運転不能等の不具合を未然に防止することができるという効果が得られる。 As a result, the present invention eliminates the influence of external vibrations and irregular vibrations to prevent erroneous determinations, and monitors the variation in passage period with time, thereby detecting abnormalities in the initial stage. Generation | occurrence | production can be determined and the effect that malfunctions, such as a driving | operation impossible by circulation abnormality, can be prevented beforehand is acquired.

以下に、図面を参照して本発明による転がり直動装置の異常判定方法および異常判定装置の実施例について説明する。 Embodiments of an abnormality determination method and an abnormality determination device for a rolling linear motion device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は実施例１のボールねじ装置の断面を示す説明図、図２は実施例１の異常判定装置を示すブロック図、図３は実施例１の異常判定処理を示すフローチャートである。
図１において、１は転がり直動装置としてのボールねじ装置である。
２は転動体としてのボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体である。
３はボールねじ装置１の支持体としてのねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面には２つの円弧凹面を略Ｖ字状に配置して構成されたゴシックアーク形状の溝である軸軌道溝４が所定のリードで螺旋状に形成されている。 FIG. 1 is an explanatory view showing a cross section of the ball screw device of the first embodiment, FIG. 2 is a block diagram showing the abnormality determination device of the first embodiment, and FIG. 3 is a flowchart showing the abnormality determination processing of the first embodiment.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a ball screw device as a rolling linear motion device.
Reference numeral 2 denotes a ball as a rolling element, which is a sphere made of a steel material such as alloy steel.
Reference numeral 3 denotes a screw shaft as a support of the ball screw device 1, which is a rod-shaped member made of a steel material such as alloy steel, and has a configuration in which two arc concave surfaces are arranged in a substantially V shape on the outer peripheral surface thereof. A shaft raceway groove 4 that is a Gothic arc-shaped groove is formed in a spiral shape with a predetermined lead.

５はボールねじ装置１の移動体としてのナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には、２つの円弧凹面を略Ｖ字状に配置して構成されたゴシックアーク形状の溝であるナット軌道溝６が軸軌道溝４と対向して軸軌道溝４と同じリードで形成されている。
８はフランジ部であり、ナット５の外周部の一方の端部に設けられ、フランジ部８に設けられた取付ボルト穴８ａにより図示しない機械装置のテーブル等に取付ボルト等で固定される。 Reference numeral 5 denotes a nut as a moving body of the ball screw device 1, which is a cylindrical member made of a steel material such as alloy steel. Two circular concave surfaces are arranged in a substantially V shape on the inner peripheral surface thereof. A nut raceway groove 6, which is a Gothic arc shaped groove configured as described above, is formed with the same lead as the shaft raceway groove 4 so as to face the shaft raceway groove 4.
Reference numeral 8 denotes a flange portion which is provided at one end of the outer peripheral portion of the nut 5 and is fixed to a table or the like of a mechanical device (not shown) by a mounting bolt hole 8a provided in the flange portion 8 with a mounting bolt or the like.

９はボールねじ装置１の連通部材としてのリターンチューブであり、鋼材や樹脂材料等で製作され、ボール２が通過可能な内径を有する略Ｕ字形に曲折した管であって、ナット５の外周面の一部を軸方向と平行に切欠いた平面５ａに設けられたナット軌道溝６に達する穴にその端部が嵌合してナット軌道溝６に連通しており、図示しないチューブ固定具等によりナット５に固定される。 Reference numeral 9 denotes a return tube as a communicating member of the ball screw device 1, which is a tube made of a steel material or a resin material and bent into a substantially U shape having an inner diameter through which the ball 2 can pass. Are fitted in holes that reach the nut raceway groove 6 provided in the flat surface 5a cut out in parallel with the axial direction, and communicated with the nut raceway groove 6 by a tube fixture (not shown). It is fixed to the nut 5.

これにより、軸軌道溝４とナット軌道溝６とにより形成される負荷路の両端部はリターンチューブ９の内径として形成された連通路により連通され、ボール２が循環する循環路が形成される。
上記の循環路には、複数のボール２が装填されると共に、所定の量のグリース等の潤滑剤が封入される。 As a result, both ends of the load path formed by the shaft raceway groove 4 and the nut raceway groove 6 are communicated by the communication path formed as the inner diameter of the return tube 9, thereby forming a circulation path through which the ball 2 circulates.
A plurality of balls 2 are loaded in the circulation path, and a predetermined amount of lubricant such as grease is enclosed.

そして、ねじ軸３を回転させることによってボール２が循環路を循環し、負荷路を転動するボール２がナット５に加えられた荷重を往復動自在に支持してナット５をねじ軸３の軸方向に沿って直線的に往復移動させ、ねじ軸３の回転運動がナット５の直線運動に変換され、ボールねじ装置１が転がり直動装置として機能する。
１０は振動センサであり、循環路を循環するボール２による振動に伴う微細な変位を、加速度の変化によって検出する加速度センサ等であって、ナット５の、負荷路を構成するナット軌道溝６の半径方向外側の外周面に取付けられており、循環路を循環するボール２、特に負荷路を転動するボール２による振動を検出する機能を有している。 Then, by rotating the screw shaft 3, the ball 2 circulates in the circulation path, and the ball 2 rolling on the load path supports the load applied to the nut 5 in a reciprocating manner so that the nut 5 is supported on the screw shaft 3. The reciprocating motion is linearly reciprocated along the axial direction, the rotational motion of the screw shaft 3 is converted into the linear motion of the nut 5, and the ball screw device 1 functions as a rolling linear motion device.
Reference numeral 10 denotes a vibration sensor, which is an acceleration sensor or the like that detects a minute displacement caused by vibration caused by the ball 2 circulating in the circulation path by a change in acceleration. The nut 5 has a nut track groove 6 that constitutes a load path. It is attached to the outer peripheral surface on the radially outer side, and has a function of detecting vibrations caused by the balls 2 circulating in the circulation path, particularly the balls 2 rolling on the load path.

１２は回転センサであり、ねじ軸３の軸端に同軸に設けられた歯付回転板１２ａと、その歯の通過を検出する光学式センサ１２ｂ等で構成されたロータリエンコーダ等であって、ねじ軸３の回転速度をパルス波形として出力する機能を有している。
１４はフィルタ手段としてのバンドパスフィルタであり、振動センサ１０からの出力信号に含まれる周波数の異なる複数の出力の中から、設定された周波数帯に含まれる周波数を選択的に出力する電気回路を用いたフィルタであって、設定された周波数帯に含まれる周波数の出力をパーソナルコンピュータ等の異常判定装置２０へ出力する機能を有している。 Reference numeral 12 denotes a rotation sensor, which is a rotary encoder or the like composed of a toothed rotating plate 12a provided coaxially at the shaft end of the screw shaft 3, an optical sensor 12b for detecting passage of the teeth, and the like. It has a function of outputting the rotation speed of the shaft 3 as a pulse waveform.
Reference numeral 14 denotes a bandpass filter as a filter means, and an electric circuit that selectively outputs a frequency included in a set frequency band from a plurality of outputs having different frequencies included in an output signal from the vibration sensor 10. The used filter has a function of outputting the output of the frequency included in the set frequency band to the abnormality determination device 20 such as a personal computer.

１６は周波数分析器であり、振動センサ１０から複数回のサンプリングデータを取込み、これを積分や平均化処理して時間領域波形から周波数領域波形へ変換し、振動センサ１０からの出力信号に含まれる種々の周波数の振動強度を、周波数毎に出力する機能を有している。
図２において、２１は異常判定装置２０の制御部であり、異常判定装置２０内の各部を制御して異常判定処理等を実行すると共に、図示しない機械装置の主制御装置との間のデータ通信等も制御する。 Reference numeral 16 denotes a frequency analyzer which takes sampling data from a plurality of times from the vibration sensor 10, integrates and averages it to convert it from a time domain waveform to a frequency domain waveform, and is included in an output signal from the vibration sensor 10. It has a function of outputting vibration intensity of various frequencies for each frequency.
In FIG. 2, reference numeral 21 denotes a control unit of the abnormality determination device 20, which controls each part in the abnormality determination device 20 to execute abnormality determination processing and the like, and data communication with a main control device of a mechanical device (not shown). And so on.

２２は記憶部であり、制御部２１が実行するプログラムやそれに用いる各種のデータおよび制御部２１による処理結果等が格納される。
２３は時計部であり、水晶発振器等を有する周波数発生器等を備えており、発生した周波数を基に経過時間等を計数する機能を有している。
２４は表示部であり、ＬＣＤ等の表示画面を備えており、異常判定時の警告画面等を表示する機能を有している。 A storage unit 22 stores a program executed by the control unit 21, various data used for the program, a processing result by the control unit 21, and the like.
A clock unit 23 includes a frequency generator having a crystal oscillator and the like, and has a function of counting elapsed time and the like based on the generated frequency.
A display unit 24 includes a display screen such as an LCD and has a function of displaying a warning screen at the time of abnormality determination.

２５は入力部であり、キーボードやマウス等を備えており、ボールねじ装置１が組込まれた機械装置の操作担当者等からの寸法諸元等の入力を受付ける機能を有すると共に、振動センサ１０、回転センサ１２および周波数分析器１６からの入力を受入れるインターフェース機能を備えている。
上記の異常判定装置２０の記憶部２２には、ボールねじ装置１の寸法諸元、および回転センサから取得したねじ軸３の回転速度を基にボール２の正常運転時におけるナット５、ねじ軸３、ボール２の特定周波数（後述）を算出し、これらを基に周波数解析による異常の判定、およびボール通過周波数のボール２の通過周期を基に循環異常の判定を行う異常判定処理（詳細は図３を用いて後述する。）を実行する機能等を有する異常判定処理プログラムが予め格納されており、制御部２１が実行する異常判定処理プログラムのステップにより本実施例の異常判定装置２０のハードウェアとしての各機能手段が形成される。 Reference numeral 25 denotes an input unit, which includes a keyboard, a mouse, and the like, and has a function of receiving input of dimensions and the like from an operator in charge of the mechanical device in which the ball screw device 1 is incorporated, and the vibration sensor 10, An interface function for receiving inputs from the rotation sensor 12 and the frequency analyzer 16 is provided.
The storage unit 22 of the abnormality determination device 20 includes the nut 5 and the screw shaft 3 during normal operation of the ball 2 based on the dimensions of the ball screw device 1 and the rotation speed of the screw shaft 3 acquired from the rotation sensor. An abnormality determination process for calculating a specific frequency (described later) of the ball 2 and determining an abnormality by frequency analysis based on these, and determining a circulation abnormality based on the passing period of the ball 2 at the ball passing frequency (details are shown in FIG. The abnormality determination processing program having a function for executing the function and the like is stored in advance, and the hardware of the abnormality determination device 20 according to the present embodiment is determined by the steps of the abnormality determination processing program executed by the control unit 21. Each functional means is formed.

また、記憶部２２には、振動センサ１０からの出力を基に、ナット５、ねじ軸３、ボール２の異常を判定するための、周波数解析における振動強度であるナット異常判定値、ねじ軸異常判定値、ボール異常判定値、および振動センサ１０により取得した一定時間のボール２の通過周期の標準偏差σの経時変化を基に、ボール２の循環における循環異常を判定するための周期異常判定値（本実施例では、予め得られた正常な状態での取付け直後のボール２の通過周期の標準偏差σ_１の２倍の値）等の各閾値、並びにねじ軸３の回転速度の変化率（上昇率または減少率）により、ボールねじ装置１の定常運転を判定するための定常判定変化率が、予め設定されて格納されている。 Further, in the storage unit 22, a nut abnormality determination value that is a vibration intensity in frequency analysis for determining abnormality of the nut 5, the screw shaft 3, and the ball 2 based on the output from the vibration sensor 10, screw shaft abnormality A periodic abnormality determination value for determining a circulation abnormality in the circulation of the ball 2 based on a change over time of the standard deviation σ of the passage period of the ball 2 for a certain period of time acquired by the determination value, the ball abnormality determination value, and the vibration sensor 10. In this embodiment, each threshold value such as (a value obtained by multiplying the standard deviation σ ₁ of the passing period of the ball 2 immediately after mounting in a normal state obtained in advance) and the rate of change in the rotational speed of the screw shaft 3 ( The steady-state determination change rate for determining the steady operation of the ball screw device 1 is set and stored in advance according to the rate of increase or decrease).

更に、記憶部２２には、入力部２５を用いて担当者等が入力した異常判定の対象となるボールねじ装置１のボール直径Ｄｗ（ｍｍ）、ボールピッチ円直径Ｄｍ（ｍｍ）、接触角α（度）、リード角β（度）等の寸法諸元が格納されている。
本実施例で用いる特定周波数は、以下のようにして算出する。
ねじ軸３が回転する形式のボールねじ装置１のボール公転周波数Ｆｃ（単位：Ｈｚ）、ボール公転周波数Ｆｃに対するねじ軸相対回転周波数Ｆｉ（Ｈｚ）、ボール自転周波数Ｆｂ（Ｈｚ）は次式で算出される。 Further, in the storage unit 22, the ball diameter Dw (mm), the ball pitch circle diameter Dm (mm), and the contact angle α of the ball screw device 1 to be subjected to abnormality determination input by a person in charge using the input unit 25 are included. Dimensional specifications such as (degree) and lead angle β (degree) are stored.
The specific frequency used in the present embodiment is calculated as follows.
The ball revolution frequency Fc (unit: Hz) of the ball screw device 1 in which the screw shaft 3 rotates, the screw shaft relative rotation frequency Fi (Hz) and the ball rotation frequency Fb (Hz) with respect to the ball revolution frequency Fc are calculated by the following equations. Is done.

ここに、Ｆｒはねじ軸３の回転周波数（Ｈｚ）を示す。
また、負荷路における１リード当りの負荷ボール数Ｚは、
Ｚ＝πＤｍ／（Ｄｗ・ｃｏｓβ）・・・・・・・・・・・（４）
で表される。

Here, Fr indicates the rotational frequency (Hz) of the screw shaft 3.
Also, the load ball number Z per lead in the load path is
Z = πDm / (Dw · cosβ) (4)
It is represented by

上記の式（１）〜式（４）を用いて、各部位を特定した異常の検出を行うためには、ナット５のナット軌道溝６の損傷を検出するための特定周波数として、負荷ボール数Ｚにボール公転周波数Ｆｃを乗じた、ナット５におけるボール通過周波数であるＺＦｃを、ねじ軸３の軸軌道溝４の損傷を検出するための特定周波数として、負荷ボール数Ｚにねじ軸相対回転周波数Ｆｉを乗じた、ねじ軸３におけるボール通過周波数であるＺＦｉを、ボール２の損傷を検出するための特定周波数として、ボール自転周波数Ｆｂを２倍した、ボール転がり振動周波数である２Ｆｂを用いる。これらは前記記憶部２２に格納された寸法諸元に基づき、予め制御部２１により所定のプログラムを用いて演算され、記憶部２２に格納される。 In order to detect an abnormality specifying each part using the above formulas (1) to (4), the number of load balls is used as a specific frequency for detecting damage to the nut raceway groove 6 of the nut 5. ZFc, which is the ball passing frequency in the nut 5 obtained by multiplying Z by the ball revolution frequency Fc, is used as a specific frequency for detecting damage to the shaft raceway groove 4 of the screw shaft 3, and the load ball number Z is multiplied by the screw shaft relative rotational frequency. As the specific frequency for detecting the damage of the ball 2 with ZFi multiplied by Fi, which is the ball passing frequency in the screw shaft 3, 2Fb which is the ball rolling vibration frequency obtained by doubling the ball rotation frequency Fb is used. These are calculated in advance by the control unit 21 using a predetermined program based on the dimension specifications stored in the storage unit 22 and stored in the storage unit 22.

また、ボール通過周期のバラツキを評価するための標準偏差σを算出するための周波数としては、ナット５におけるボール通過周波数ＺＦｃを用い、標準偏差σは、通過周期の相加平均をμ、ボール通過周期をＴｉ（本実施例では、図５に示すピーク間の時間間隔Ｔｉに相当する。）、標本数をｎとして、 Further, the ball deviation frequency ZFc in the nut 5 is used as a frequency for calculating the standard deviation σ for evaluating the variation in the ball passage period. The standard deviation σ is the arithmetic average of the passage period μ, the ball passage The period is Ti (in this embodiment, this corresponds to the time interval Ti between peaks shown in FIG. 5), and the number of samples is n.

で算出する。
このように、本実施例の異常判定においては、ボール通過周期Ｔｉのバラツキを評価するための周波数としてボール通過周波数ＺＦｃを用いるので、バンドパスフィルタ１４に設定する周波数帯としては、リターンチューブ９から負荷路に進入するボール２の間隔のバラツキを考慮して、ボール通過周波数ＺＦｃを中心とした、０．８ＺＦｃ以上、１．２ＺＦｃ以下の周波数帯に設定されている。

Calculate with
As described above, in the abnormality determination of the present embodiment, since the ball passing frequency ZFc is used as a frequency for evaluating the variation in the ball passing period Ti, the frequency band to be set in the bandpass filter 14 is determined from the return tube 9. In consideration of the variation in the interval between the balls 2 entering the load path, the frequency band is set to 0.8 ZFc or more and 1.2 ZFc or less with the ball passing frequency ZFc as the center.

以下に、図３に示すフローチャートを用い、Ｓで示すステップに従って本実施例の異常判定処理について説明する。
ボールねじ装置１が組込まれた機械装置の操作担当者が、始業時等に機械装置および異常判定装置２０へ電源を投入すると、異常判定装置２０の記憶部２２に格納されている異常判定処理プログラムが自動的に起動される。 In the following, the abnormality determination process of the present embodiment will be described according to the steps indicated by S using the flowchart shown in FIG.
When an operator in charge of the mechanical device in which the ball screw device 1 is incorporated turns on the power to the mechanical device and the abnormality determination device 20 at the start of work or the like, the abnormality determination processing program stored in the storage unit 22 of the abnormality determination device 20 Is automatically launched.

機械装置が稼動を開始すると、図示しない機械装置の主制御装置は、異常判定装置２０へストロークの開始を通知するストローク開始通知を送信すると共に、所定の駆動スケジュールに従って、図示しないモータ等の駆動装置によりボールねじ装置１のねじ軸３を回転させ、ねじ軸３によるナット５の駆動を開始する。
Ｓ１、一方、異常判定処理プログラムが起動すると、異常判定装置２０の制御部２１は、主制御装置からのストローク開始通知の着信を待って待機し、ストローク開始通知を受信したときに、異常判定処理の開始を認識してステップＳ２へ移行する。ストローク開始通知を受信しない場合は、前記の待機を継続する。 When the mechanical device starts operation, the main controller of the mechanical device (not shown) transmits a stroke start notification for notifying the start of the stroke to the abnormality determination device 20, and a driving device such as a motor (not shown) according to a predetermined driving schedule. Thus, the screw shaft 3 of the ball screw device 1 is rotated, and driving of the nut 5 by the screw shaft 3 is started.
S1, on the other hand, when the abnormality determination processing program is started, the control unit 21 of the abnormality determination device 20 waits for the arrival of the stroke start notification from the main control device, and when receiving the stroke start notification, the abnormality determination processing. Is recognized and the process proceeds to step S2. If the stroke start notification is not received, the standby is continued.

Ｓ２、異常判定処理の開始を認識した制御部２１は、回転センサ１２からのパルス数によりねじ軸３の回転速度を監視しながら待機し、回転速度の変化率が、定常判定変化率以下になったときに、定常運転と判定してステップＳ３へ移行する。回転速度の変化率が、定常判定変化率を超えている場合は、前記の待機を継続する。
Ｓ３、ボールねじ装置１の定常運転を判定した制御部２１は、時計部２３により時間を計数しながら、振動センサ１０からのボールねじ装置１の定常運転時の一定時間の周波数範囲に制限を加えない振動データ（生振動データという。）を取得し、これを時間と振動強度との関係として、記憶部２２に格納する。 S2, the control unit 21 that has recognized the start of the abnormality determination process waits while monitoring the rotational speed of the screw shaft 3 based on the number of pulses from the rotation sensor 12, and the rate of change of the rotational speed becomes equal to or less than the steady-state determination rate of change. When it is determined that the operation is steady, the process proceeds to step S3. When the change rate of the rotation speed exceeds the steady-state determination change rate, the standby is continued.
S 3, the control unit 21 that has determined the steady operation of the ball screw device 1 limits the frequency range of the constant time during the steady operation of the ball screw device 1 from the vibration sensor 10 while counting the time by the clock unit 23. Vibration data (referred to as raw vibration data) is acquired and stored in the storage unit 22 as a relationship between time and vibration intensity.

Ｓ４、生振動データを取得した制御部２１は、周波数分析器１６により、取得した生振動データを周波数と振動強度との関係に整理した周波数解析結果を取得し、これを記憶部２２に格納する。
Ｓ５、制御部２１は、取得した周波数解析結果から、予め記憶部２２に格納されているナット５におけるボール通過周波数ＺＦｃの整数倍（例えば、１〜４倍）の振動強度をそれぞれ読取り、これを記憶部２２に格納されているナット異常判定値と比較し、読取ったいずれかの振動強度が、ナット異常判定値以上のときはナット５の異常発生を判定してステップＳ６へ移行する。 S 4, the control unit 21 that acquired the raw vibration data acquires a frequency analysis result obtained by arranging the acquired raw vibration data in the relationship between the frequency and the vibration intensity by the frequency analyzer 16, and stores this in the storage unit 22. .
S5, the control unit 21 reads the vibration intensity of an integral multiple (for example, 1 to 4 times) of the ball passing frequency ZFc in the nut 5 stored in advance in the storage unit 22 from the obtained frequency analysis result, Compared with the nut abnormality determination value stored in the storage unit 22, if any of the read vibration intensities is equal to or higher than the nut abnormality determination value, the abnormality occurrence of the nut 5 is determined and the process proceeds to step S6.

読取った全ての振動強度が、ナット異常判定値未満のときはステップＳ７へ移行する。
この場合に取得された周波数解析結果の例を図４に示す。
図４に示すように、比較のために細い実線で示した初期状態の解析結果から、今回取得した太い実線で示した解析結果は、その振動強度が上昇しており、図に実線の矢印で示すボール通過周波数ＺＦｃの整数倍の振動強度は、初期状態に較べて上昇しており、ステップＳ６におけるナット５の異常判定では異常発生と判定される。 When all the read vibration intensities are less than the nut abnormality determination value, the process proceeds to step S7.
An example of the frequency analysis result acquired in this case is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, from the analysis result in the initial state indicated by a thin solid line for comparison, the analysis result indicated by the thick solid line obtained this time has an increased vibration intensity. The vibration intensity that is an integral multiple of the indicated ball passing frequency ZFc is higher than that in the initial state, and it is determined that an abnormality has occurred in the abnormality determination of the nut 5 in step S6.

また、この例では、図に破線の矢印で示すボール転がり振動周波数２Ｆｂの整数倍の振動強度も、初期状態に較べて上昇しており、後述するステップＳ９におけるボール２の異常判定では異常発生と判定される。
Ｓ６、ナット５の異常発生を判定した制御部２１は、記憶部２２にナット異常の発生の旨をコード等で保存してステップＳ７へ移行する。 Further, in this example, the vibration intensity that is an integral multiple of the ball rolling vibration frequency 2Fb indicated by the broken-line arrow in the drawing is also increased compared to the initial state, and an abnormality occurs in the abnormality determination of the ball 2 in step S9 described later. Determined.
In S6, the control unit 21 that has determined the occurrence of the abnormality of the nut 5 stores the fact that the nut abnormality has occurred in the storage unit 22 with a code or the like, and proceeds to Step S7.

Ｓ７、制御部２１は、取得した周波数解析結果から、予め記憶部２２に格納されているねじ軸３におけるボール通過周波数ＺＦｉの整数倍の振動強度をそれぞれ読取り、これを記憶部２２に格納されているねじ軸異常判定値と比較し、読取ったいずれかの振動強度が、ねじ軸異常判定値以上のときはねじ軸３の異常発生を判定してステップＳ８へ移行する。 S7, the control unit 21 reads the vibration intensity of the integral multiple of the ball passing frequency ZFi in the screw shaft 3 stored in advance in the storage unit 22 from the acquired frequency analysis result, and stores this in the storage unit 22 If any of the read vibration intensities is equal to or greater than the screw shaft abnormality determination value, it is determined that an abnormality has occurred in the screw shaft 3, and the process proceeds to step S8.

読取った全ての振動強度が、ねじ軸異常判定値未満のときはステップＳ９へ移行する。
Ｓ８、ねじ軸３の異常発生を判定した制御部２１は、記憶部２２にねじ軸異常の発生の旨をコード等で保存してステップＳ９へ移行する。
Ｓ９、制御部２１は、取得した周波数解析結果から、予め記憶部２２に格納されているボール２におけるボール転がり振動周波数２Ｆｂの整数倍の振動強度をそれぞれ読取り、これを記憶部２２に格納されているボール異常判定値と比較し、読取ったいずれかの振動強度が、ボール異常判定値以上のときはボール２の異常発生を判定してステップＳ１０へ移行する。 When all the read vibration intensities are less than the screw shaft abnormality determination value, the process proceeds to step S9.
S8, the control unit 21 having determined the occurrence of the abnormality of the screw shaft 3 stores in the storage unit 22 the occurrence of the abnormality of the screw shaft with a code or the like, and proceeds to step S9.
S9, the control unit 21 reads the vibration intensity of the ball rolling vibration frequency 2Fb of the ball 2 stored in advance in the storage unit 22 from the acquired frequency analysis result, and stores this in the storage unit 22 If any of the read vibration intensities is greater than or equal to the ball abnormality determination value, the occurrence of abnormality of the ball 2 is determined and the process proceeds to step S10.

読取った全ての振動強度が、ボール異常判定値未満のときはステップＳ１１へ移行する。
Ｓ１０、ボール２の異常発生を判定した制御部２１は、記憶部２２にボール異常の発生の旨をコード等で保存してステップＳ１１へ移行する。
Ｓ１１、周波数解析結果を用いた異常判定を終えた制御部２１は、記憶部２２を確認し、記憶部２２に異常発生の旨のコード等が少なくとも一つ保存されている場合は、周波数解析における異常の発生を認識し、保存されている異常発生の旨のコード等を全て読出して、ステップＳ１２へ移行する。 When all the read vibration intensities are less than the ball abnormality determination value, the process proceeds to step S11.
In S10, the control unit 21 that has determined the occurrence of the abnormality of the ball 2 stores the fact that the ball abnormality has occurred in the storage unit 22 with a code or the like, and proceeds to Step S11.
S11, the control unit 21 that has finished the abnormality determination using the frequency analysis result confirms the storage unit 22, and if at least one code indicating that an abnormality has occurred is stored in the storage unit 22, Recognizing the occurrence of an abnormality, all stored codes and the like indicating the occurrence of the abnormality are read, and the process proceeds to step S12.

記憶部２２に異常発生の旨のコード等が保存されていない場合は、ステップＳ１３へ移行する。
Ｓ１２、周波数解析における異常の発生を認識した制御部２１は、読出した全ての異常発生の旨のコード等を文言にした警告画面を表示部２４に表示し、操作担当者等に異常の発生を報知してステップＳ１７へ移行する。 If no code or the like indicating that an abnormality has occurred is stored in the storage unit 22, the process proceeds to step S13.
S12, the control unit 21 that has recognized the occurrence of the abnormality in the frequency analysis displays a warning screen with the words of all the abnormality occurrences read out on the display unit 24, so that the operator in charge of the abnormality Informs and proceeds to step S17.

Ｓ１３、周波数解析による異常判定と並行して制御部２１は、時計部２３により時間を計数しながら、バンドパスフィルタ１４を介して振動センサ１０からのボールねじ装置１の定常運転時の一定時間の周波数範囲に制限を加えた振動データ（抽出振動データという。）を取込み、取込んだボール通過周波数ＺＦｃを含む周波数帯の抽出振動データから、図５示す振動波形のピーク間の時間間隔Ｔｉ、つまりボール通過周期Ｔｉを順次に読取って一群のデータ群を抽出し、これを記憶部２２に保存する。 In parallel with the abnormality determination by the frequency analysis in S13, the control unit 21 counts the time by the clock unit 23, and for a certain time during the steady operation of the ball screw device 1 from the vibration sensor 10 via the bandpass filter 14. Vibration data (referred to as extracted vibration data) in which the frequency range is limited is taken, and the time interval Ti between the peaks of the vibration waveform shown in FIG. The ball passing period Ti is sequentially read to extract a group of data, and this is stored in the storage unit 22.

Ｓ１４、一定時間のボール通過周期Ｔｉのデータ群の抽出を終えた制御部２１は、ボール通過周波数ＺＦｃのボール通過周期Ｔｉのバラツキを評価するために、記憶部２２に保存したデータ群を読出し、上記式（５）を用いてその標準偏差σを算出する。
Ｓ１５、一定時間のボール通過周期Ｔｉの標準偏差σを算出した制御部２１は、記憶部２２に格納されている周期異常判定値（本実施例では、初期の標準偏差σ_１の２倍の値）と、算出した標準偏差σとを比較し、算出した標準偏差σが周期異常判定値以上のときは、循環異常の発生を判定してステップＳ１６へ移行する。 S14, the control unit 21 that has finished extracting the data group of the ball passing period Ti for a certain time reads out the data group stored in the storage unit 22 in order to evaluate the variation of the ball passing period Ti of the ball passing frequency ZFc, The standard deviation σ is calculated using the above equation (5).
In S15, the control unit 21 that has calculated the standard deviation σ of the ball passage period Ti for a certain period of time is a period abnormality determination value stored in the storage unit 22 (in this embodiment, a value that is twice the initial standard deviation σ ₁ ). ) And the calculated standard deviation σ. If the calculated standard deviation σ is equal to or greater than the period abnormality determination value, the occurrence of a circulation abnormality is determined and the process proceeds to step S16.

算出した標準偏差σが周期異常判定値未満のときは、正常運転と判定し、ステップＳ１へ戻って、主制御装置からの次のストローク開始通知の着信を待って待機する。
この場合の標準偏差σは、循環路に何らかの異常、例えばリターンチューブ９と負荷路の接続部に損傷等が発生していると、その部位においてボール２の詰り（停滞）や滑りが生じ、ボール２の移動間隔に乱れが生じて、図６に示すように、初期の正常な状態の標準偏差σ_１から損傷等の進行に従って、標準偏差σ_２、σ_３へと拡大していき、その分布形もなだらかになっていく。 When the calculated standard deviation σ is less than the cycle abnormality determination value, it is determined that the operation is normal, the process returns to step S1, and waits for the arrival of the next stroke start notification from the main control device.
In this case, the standard deviation σ indicates that if there is some abnormality in the circulation path, for example, damage to the connecting portion between the return tube 9 and the load path, the ball 2 is clogged (stagnation) or slipped at that portion. As shown in FIG. 6, the standard deviation σ ₁ in the initial normal state increases from the standard deviation σ ₁ to the standard deviations σ ₂ , σ ₃ according to the progress of damage and the distribution thereof. The shape also becomes gentle.

そして、この標準偏差σの経時変化の様子は、図７に示すように、ボールねじ装置１の運転時間の増加に伴って、初期状態のσ_１から徐々に増加していき、標準偏差σが周期異常判定値（２σ_１）になったときに、循環異常の発生を判定する。
なお、図６に示すμは、ボール通過周期Ｔｉの平均値であり、図においては標準偏差σ_１から、σ_２、σ_３へと拡大しても変化しないように図示しているが、場合によって平均値μが異なることもある。このため本実施例では標準偏差σの変化に着目して異常判定を行っている。 As shown in FIG. 7, the standard deviation σ gradually changes from the initial state σ _{1 as} the operation time of the ball screw device 1 increases. When the cycle abnormality determination value (2σ ₁ ) is reached, the occurrence of a circulation abnormality is determined.
Note that μ shown in FIG. 6 is an average value of the ball passage period Ti, and in the figure, it is shown so that it does not change even if it is expanded from the standard deviation σ ₁ to σ ₂ , σ ₃ . Depending on the case, the average value μ may be different. For this reason, in this embodiment, the abnormality determination is performed by paying attention to the change of the standard deviation σ.

Ｓ１６、循環異常の発生を判定した制御部２１は、循環異常の発生の旨を文言にした警告画面を表示部２４に表示し、操作担当者等に循環異常の発生を報知してステップＳ１７へ移行する。
Ｓ１７、各部位における異常の発生、または循環異常の発生を報知した制御部２１は、異常発生通知を図示しない主制御装置に送信し、これを受信した主制御装置は機械装置の運転を停止する。 In S16, the control unit 21 that has determined the occurrence of the circulation abnormality displays a warning screen with the wording of the occurrence of the circulation abnormality on the display unit 24, notifies the operator in charge of the occurrence of the circulation abnormality, and proceeds to Step S17. Transition.
S17, the control unit 21 that has notified the occurrence of an abnormality in each part or the occurrence of a circulation abnormality transmits an abnormality occurrence notification to a main controller (not shown), and the main controller that has received the notification stops the operation of the mechanical device. .

その後に、操作担当者等によるボールねじ装置１の保守、点検が行われる。
このようにして、本実施例の異常判定処理が行われる。
上記のように、本実施例の異常判定処理においては、ボール通過周波数ＺＦｃのボール通過周期Ｔｉの標準偏差σは、正常な状態においては小さく、異常が発生し始めると大きくなることに着目し、ボール通過周期Ｔｉのバラツキの大きさを示す標準偏差σの経時変化を監視することにより異常の発生を判定するので、初期段階における循環異常の発生を容易に判定することができる。 Thereafter, maintenance and inspection of the ball screw device 1 are performed by an operator or the like.
In this way, the abnormality determination process of this embodiment is performed.
As described above, in the abnormality determination process of the present embodiment, it is noted that the standard deviation σ of the ball passage frequency Ti of the ball passage frequency ZFc is small in a normal state and becomes large when an abnormality starts to occur. Since occurrence of abnormality is determined by monitoring the change with time of the standard deviation σ indicating the variation of the ball passage period Ti, occurrence of circulation abnormality in the initial stage can be easily determined.

また、周波数解析によっては、異常を判定し難いリターンチューブ９と負荷路の接続部における循環異常をも判定することが可能になり、より精度よくボールねじ装置１の異常を検出することができると共に、循環異常に伴うリターンチューブ９の破損等による運転不能といった重大な不具合を未然に防止することができる。
更に、負荷路の近傍のナット５の外周面に設けた振動センサ１０により取得したボール通過周波数ＺＦｃの抽出振動データにより算出したボール通過周期Ｔｉの標準偏差σを用いて異常を検出するので、外部からの振動の影響を排除することができ、リターンチューブ９の内面へのボール２の衝突等により大きな振幅が生じたとしても、これを異常と判定することはなく、外部からの振動や不規則な振動の影響を排除して、誤判定を防止することができる。 Further, depending on the frequency analysis, it becomes possible to determine a circulation abnormality at the connection portion between the return tube 9 and the load path, which is difficult to determine the abnormality, and the abnormality of the ball screw device 1 can be detected with higher accuracy. Further, it is possible to prevent a serious problem such as inoperability due to the return tube 9 being damaged due to a circulation abnormality.
Further, since the abnormality is detected using the standard deviation σ of the ball passage period Ti calculated from the extracted vibration data of the ball passage frequency ZFc obtained by the vibration sensor 10 provided on the outer peripheral surface of the nut 5 near the load path, Even if a large amplitude is generated due to the collision of the ball 2 with the inner surface of the return tube 9 or the like, this is not determined as abnormal, and external vibrations or irregularities are eliminated. It is possible to prevent erroneous determination by eliminating the influence of various vibrations.

更に、周波数解析に用いる生振動データを取得する振動センサ１０と、ボール通過周期Ｔｉのバラツキを評価するための抽出振動データを取得する振動センサ１０とを共用することができるので、振動センサ１０を増設することなく、多角的な異常判定を行うことができる。
以上説明したように、本実施例では、ナットに設けた振動センサによりナットの移動に伴う生振動データを取得し、この生振動データから周波数範囲に制限を加えて抽出した抽出振動データから一定時間のボールの通過周期のデータ群を抽出し、そのデータ群の標準偏差σを求めてボール通過周期のバラツキを評価し、その標準偏差σが周期異常判定値以上になったときに、異常の発生を判定するようにしたことことによって、外部からの振動や不規則な振動の影響を排除して、誤判定を防止することができると共に、ボール通過周期のバラツキを示す標準偏差σの経時変化を監視することにより、初期段階における循環異常の発生を容易に判定することができ、循環異常による運転不能等の不具合を未然に防止することができる。 Furthermore, since the vibration sensor 10 that acquires the raw vibration data used for frequency analysis and the vibration sensor 10 that acquires the extracted vibration data for evaluating the variation in the ball passage period Ti can be shared, the vibration sensor 10 Diverse abnormality determinations can be made without additional installation.
As described above, in this embodiment, raw vibration data associated with the movement of the nut is acquired by the vibration sensor provided in the nut, and a certain period of time is extracted from the extracted vibration data extracted by limiting the frequency range from this raw vibration data. The data group of the ball passing period is extracted, the standard deviation σ of the data group is obtained and the variation of the ball passing period is evaluated, and when the standard deviation σ exceeds the period abnormality judgment value, an abnormality occurs. In this way, the influence of external vibrations and irregular vibrations can be eliminated to prevent erroneous determinations, and the standard deviation σ indicating the variation in the ball passage period can be changed over time. By monitoring, occurrence of a circulation abnormality in the initial stage can be easily determined, and problems such as inoperability due to the circulation abnormality can be prevented in advance.

なお、本実施例においては、抽出振動データを取得するためのフィルタ手段として、ボール通過周波数ＺＦｃを含む周波数帯のバンドパスフィルタを用いるとして説明したが、ボール通過周波数ＺＦｃは、一般的にボールねじ装置１から発生する他の振動より低い場合が多いので、ボール通過周波数ＺＦｃを含む周波数帯を通過させるローパスフィルタであってもよい。 In the present embodiment, the band pass filter of the frequency band including the ball passing frequency ZFc is used as the filter means for acquiring the extracted vibration data. However, the ball passing frequency ZFc is generally a ball screw. Since the vibration is often lower than other vibrations generated from the device 1, a low-pass filter that passes a frequency band including the ball passing frequency ZFc may be used.

また、本実施例においては、ねじ軸を回転させる形式のボールねじ装置に適用した場合を例に説明したが、ナットを回転させる形式のボールねじ装置においても同様である。
この場合に、振動センサをねじ軸に設け、ボール通過周期のバラツキを評価するための周波数は、 In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a ball screw device of a type that rotates a screw shaft has been described as an example, but the same applies to a ball screw device of a type that rotates a nut.
In this case, the vibration sensor is provided on the screw shaft, and the frequency for evaluating the variation in the ball passing period is

で算出されるボール通過周波数ＺＦｃを用いるとよい。

It is preferable to use the ball passing frequency ZFc calculated by

図８は実施例２の異常判定処理を示すフローチャートである。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
発明者は、リターンチューブ９で連通された循環路を有するボールねじ装置１においては、循環するボール２がリターンチューブ９から負荷路に進入する際に、軸軌道溝４やナット軌道溝６に衝突するときの衝突エネルギによりねじ軸３やナット５の自由振動が励起され、幾何学的な形状や材質により定まるそれぞれの部材の固有振動数を周波数とする振動が発生する。 FIG. 8 is a flowchart illustrating the abnormality determination process according to the second embodiment.
In addition, the same part as the said Example 1 attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
In the ball screw device 1 having a circulation path communicated by the return tube 9, the inventor collides with the shaft raceway groove 4 and the nut raceway groove 6 when the circulating ball 2 enters the load path from the return tube 9. The free vibration of the screw shaft 3 and the nut 5 is excited by the collision energy at the time, and vibrations having the natural frequency of each member determined by the geometric shape and material are generated.

ナット５に振動センサ１０が取付けられる本実施例では、使用する固有振動数は、ナット５の大きさ等によって異なるが４ｋＨｚ〜１００ｋＨｚを超える範囲の高周波領域である。
このような高周波領域の振動は、正常な運転状態において発生する振動であり、その振幅は、例えば個々のボール２の負荷路への進入角度の相違等による衝突エネルギの変化によって容易に変化するため、高周波領域の振動振幅の増減をもって、循環路を有するボールねじ装置１の循環異常を検出しようとすると、循環異常が発生していない正常な運転状態において、誤判定が生じてしまうことになる。 In the present embodiment in which the vibration sensor 10 is attached to the nut 5, the natural frequency to be used is a high frequency region in a range exceeding 4 kHz to 100 kHz although it varies depending on the size of the nut 5 and the like.
Such vibration in the high frequency region is generated in a normal driving state, and the amplitude thereof easily changes due to a change in collision energy due to, for example, a difference in the angle of entry of each ball 2 into the load path. If an attempt is made to detect a circulatory abnormality of the ball screw device 1 having a circulation path by increasing or decreasing the vibration amplitude in the high frequency region, an erroneous determination occurs in a normal operating state in which no circulatory abnormality has occurred.

しかしながら、発明者は、ボール２と、軸軌道溝４およびナット軌道溝６との衝突による高周波領域の振動は直ぐに減衰され、再度他のボール２の衝突により次の振動が励起されるという現象が繰返されることに着目し、励起される振動はナット５またはねじ軸３の固有振動数であるが、その振動が励起される周期（振動の強弱の変化の周期）は、実際のボール２の通過周期であることを利用し、この固有振動数を含む高周波領域に限定した抽出振動データに基づいて、実際のボール２のボール通過周期Ｔｉを測定することが可能であり、その標準偏差σの経時変化を監視すれば、循環異常の発生の判定を行うことが可能であると考えた。 However, the inventor has a phenomenon that the vibration in the high frequency region due to the collision between the ball 2 and the shaft raceway groove 4 and the nut raceway groove 6 is immediately attenuated, and the next vibration is excited again by the collision with another ball 2. Paying attention to the repetition, the vibration to be excited is the natural frequency of the nut 5 or the screw shaft 3, but the period in which the vibration is excited (the period of change of the intensity of vibration) passes through the actual ball 2. It is possible to measure the ball passing period Ti of the actual ball 2 on the basis of the extracted vibration data limited to the high frequency region including the natural frequency by using the period, and the time of the standard deviation σ over time can be measured. We thought that it would be possible to determine the occurrence of circulatory abnormalities by monitoring changes.

このため、本実施例のボールねじ装置１および異常判定装置２０の構成は、上記実施例１と同様であるが、振動センサ１０としては、４ｋＨｚ以上の高周波領域の振動の検出が可能なセンサを用いる。
また、バンドパスフィルタ１４の周波数帯の設定は、ナット５およびねじ軸３のいずれか一方、本実施例ではナット５の固有振動数を含む周波数帯に設定する。 For this reason, the configurations of the ball screw device 1 and the abnormality determination device 20 of the present embodiment are the same as those of the first embodiment, but the vibration sensor 10 is a sensor capable of detecting vibration in a high frequency region of 4 kHz or higher. Use.
The frequency band of the bandpass filter 14 is set to one of the nut 5 and the screw shaft 3, which is a frequency band including the natural frequency of the nut 5 in this embodiment.

この場合に選定する固有振動数は、ナット５等の特定周波数の数倍以上の高周波とすることが望ましい。
本実施例の異常判定装置２０の記憶部２２には、上記実施例１と同様にしてボール２の正常運転時におけるナット５、ねじ軸３、ボール２の特定周波数ＺＦｃ、ＺＦｉ、２Ｆｂを算出し、これらを基に周波数解析による異常の判定、およびナット５の固有振動数の発生周期から求めたボール２の通過周期を基に循環異常の判定を行う異常判定処理（詳細は図８を用いて後述する。）を実行する機能等を有する異常判定処理プログラムが予め格納されており、制御部２１が実行する異常判定処理プログラムのステップにより本実施例の異常判定装置２０のハードウェアとしての各機能手段が形成される。 In this case, it is desirable that the natural frequency selected is a high frequency that is several times the specific frequency of the nut 5 or the like.
The storage unit 22 of the abnormality determination device 20 of the present embodiment calculates the specific frequencies ZFc, ZFi, and 2Fb of the nut 5, the screw shaft 3, and the ball 2 during normal operation of the ball 2 in the same manner as in the first embodiment. Based on these, abnormality determination processing based on frequency analysis and abnormality determination processing for determining a circulation abnormality based on the passing period of the ball 2 obtained from the generation frequency of the natural frequency of the nut 5 (details are shown in FIG. 8). An abnormality determination processing program having a function of executing the following is stored in advance, and each function as hardware of the abnormality determination device 20 of the present embodiment is determined by steps of the abnormality determination processing program executed by the control unit 21. Means are formed.

また、記憶部２２には、実施例１と同様のナット異常判定値、ねじ軸異常判定値、ボール異常判定値、および固有振動数の発生周期から求めた一定時間のボール通過周期Ｔｉの標準偏差σの経時変化を基に、ボール２の循環における循環異常を判定するための周期異常判定値（本実施例では、予め得られた正常な状態での取付け直後のボール２の通過周期の標準偏差σ_１の２倍の値）等の各閾値、並びに実施例１と同様の定常判定変化率が、予め設定されて格納されている。 The storage unit 22 also has a nut deviation determination value, a screw shaft abnormality determination value, a ball abnormality determination value, and a standard deviation of a ball passage period Ti of a certain time obtained from the natural frequency generation period, as in the first embodiment. A periodic abnormality determination value for determining a circulation abnormality in the circulation of the ball 2 based on the change with time of σ (in this embodiment, the standard deviation of the passing period of the ball 2 immediately after mounting in a normal state obtained in advance) Each threshold value such as a value twice as large as σ ₁ ) and a steady-state determination change rate similar to that in the first embodiment are set and stored in advance.

更に、記憶部２２には、実施例１と同様の寸法諸元、およびそれらにより得られた特定周波数ＺＦｃ、ＺＦｉ、２Ｆｂが格納されている。
以下に、図８に示すフローチャートを用い、ＳＡで示すステップに従って本実施例の異常判定処理について説明する。
本実施例ステップＳＡ１〜ＳＡ１２の作動は、上記実施例１のステップＳ１〜Ｓ１２の作動と同様であるので、その説明を省略する。 Further, the storage unit 22 stores the same dimensions as those in the first embodiment and the specific frequencies ZFc, ZFi, and 2Fb obtained therefrom.
Hereinafter, the abnormality determination process according to the present embodiment will be described in accordance with the steps indicated by SA using the flowchart shown in FIG.
Since the operations of steps SA1 to SA12 of the present embodiment are the same as the operations of steps S1 to S12 of the first embodiment, description thereof is omitted.

ＳＡ１３、周波数解析による異常判定と並行して制御部２１は、時計部２３により時間を計数しながら、バンドパスフィルタ１４を介して振動センサ１０からのボールねじ装置１の定常運転時の一定時間の抽出振動データを取込み、取込んだナット５の固有振動数を含む周波数帯の振動データから、その振動波形のピーク間の時間間隔Ｔｉ、つまりボール通過周期Ｔｉを順次に読取って一群のデータ群を抽出し、これを記憶部２２に保存する。 In parallel with SA13 and abnormality determination by frequency analysis, the control unit 21 counts the time by the clock unit 23, and while the time is being measured, the control unit 21 performs a predetermined time during steady operation of the ball screw device 1 from the vibration sensor 10 via the bandpass filter 14. The extracted vibration data is taken, and the time interval Ti between the peaks of the vibration waveform, that is, the ball passage period Ti is sequentially read from the vibration data in the frequency band including the natural frequency of the taken nut 5 to obtain a group of data groups. This is extracted and stored in the storage unit 22.

このときの振動波形は、図９示すように、ボール２の通過周期のピークが明確に現れ、ピーク間の時間間隔Ｔｉをより正確に読取ることができる。
ＳＡ１４、一定時間のボール通過周期Ｔｉのデータ群の抽出を終えた制御部２１は、固有振動数によるボール通過周期Ｔｉのバラツキを評価するために、記憶部２２に保存したデータ群を読出し、上記式（５）を用いてその標準偏差σを算出する。 In the vibration waveform at this time, as shown in FIG. 9, the peak of the passing period of the ball 2 appears clearly, and the time interval Ti between the peaks can be read more accurately.
SA14, the control unit 21 that has finished extracting the data group of the ball passage period Ti for a certain time reads out the data group stored in the storage unit 22 in order to evaluate the variation of the ball passage period Ti due to the natural frequency, The standard deviation σ is calculated using equation (5).

ＳＡ１５、固有振動数による一定時間のボール通過周期Ｔｉの標準偏差σを算出した制御部２１は、上記実施例１のステップＳ１５と同様にして、算出した標準偏差σが周期異常判定値以上のときは、循環異常の発生を判定してステップＳＡ１６へ移行する。
算出した標準偏差σが周期異常判定値未満のときは、正常運転と判定し、ステップＳＡ１へ戻って、主制御装置からの次のストローク開始通知の着信を待って待機する。 When the calculated standard deviation σ is equal to or greater than the period abnormality determination value, the control unit 21 calculates the standard deviation σ of the ball passing period Ti for a certain time based on SA15 and the natural frequency, as in step S15 of the first embodiment. Determines the occurrence of a circulation abnormality and proceeds to step SA16.
When the calculated standard deviation σ is less than the cycle abnormality determination value, it is determined that the operation is normal, the process returns to step SA1, and waits for the arrival of the next stroke start notification from the main controller.

その後のステップＳＡ１６、ＳＡ１７の作動は、上記実施例１のステップＳ１６、Ｓ１７の作動と同様であるので、その説明を省略する。
このようにして、本実施例の異常判定処理が行われる。
上記のように、本実施例の異常判定処理においては、ナット５の固有振動数によるボール通過周期Ｔｉの標準偏差σは、正常な状態においては小さく、異常が発生し始めると大きくなることに着目し、ボール通過周期Ｔｉのバラツキの大きさを示す標準偏差σの経時変化を監視することにより、循環異常の発生を判定するので、初期段階における循環異常の発生を容易に判定することができる。 Subsequent operations in steps SA16 and SA17 are the same as the operations in steps S16 and S17 in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
In this way, the abnormality determination process of this embodiment is performed.
As described above, in the abnormality determination process of the present embodiment, it is noted that the standard deviation σ of the ball passage period Ti due to the natural frequency of the nut 5 is small in a normal state and increases when an abnormality starts to occur. Since the occurrence of the circulatory abnormality is determined by monitoring the change with time of the standard deviation σ indicating the variation of the ball passage period Ti, the occurrence of the circulatory abnormality in the initial stage can be easily determined.

また、ナット５の固有振動数によるボール通過周期Ｔｉの振動波形は、そのピークがより明確になり、かつリターンチューブ９と負荷路の接続部において発生する固有振動数の発生周期を用いてボール通過周期Ｔｉを測定するので、周波数解析によっては、異常を判定しにくいリターンチューブ９と負荷路の接続部における循環異常をより正確に判定することが可能になり、ボールねじ装置１の異常を早期に検出することができると共に、循環異常に伴うリターンチューブ９の破損等による運転不能といった重大な不具合を未然に防止することができる。 Further, the vibration waveform of the ball passage period Ti due to the natural frequency of the nut 5 has a clearer peak, and the ball passage using the generation period of the natural frequency generated at the connection portion of the return tube 9 and the load path. Since the period Ti is measured, depending on the frequency analysis, it becomes possible to more accurately determine the circulatory abnormality in the connecting portion between the return tube 9 and the load path, which is difficult to determine the abnormality, and the abnormality of the ball screw device 1 can be detected early. In addition to being able to be detected, it is possible to prevent serious problems such as inoperability due to damage to the return tube 9 due to abnormal circulation.

更に、特定周波数の数倍の高い周波数となる固有振動数の発生周期を用いて測定した、ボール通過周期Ｔｉの標準偏差σを用いて異常を検出するので、外部からの振動の影響を排除することができ、リターンチューブ９の内面へのボール２の衝突等により大きな振幅が生じたとしても、これを異常と判定することはなく、外部からの振動や不規則な振動の影響を排除して、誤判定を防止することができる。 Furthermore, since the abnormality is detected using the standard deviation σ of the ball passage period Ti measured using the generation period of the natural frequency that is a frequency several times higher than the specific frequency, the influence of vibration from the outside is eliminated. Even if a large amplitude occurs due to the collision of the ball 2 with the inner surface of the return tube 9, this is not judged as abnormal, and the influence of external vibration or irregular vibration is eliminated. Incorrect determination can be prevented.

更に、周波数解析に用いる生振動データを取得する振動センサ１０と、ボール通過周期Ｔｉのバラツキを評価するための抽出振動データを取得する振動センサ１０とを共用することができるので、振動センサ１０を増設することなく、多角的な異常判定を行うことができる。
以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、ナットに設けた振動センサによりナットの固有振動数を含む周波数帯の振動データを取得し、この振動データから抽出した一定時間のボールの通過周期のデータ群から標準偏差σを求めてボール通過周期のバラツキを評価し、その標準偏差σが周期異常判定値以上になったときに、異常の発生を判定するようにしたことことによって、リターンチューブと負荷路との接続部において発生する固有振動数の発生周期を用いてボール通過周期Ｔｉを測定することが可能になり、リターンチューブと負荷路との接続部における循環異常をより正確かつ早期に判定することができる。 Furthermore, since the vibration sensor 10 that acquires the raw vibration data used for frequency analysis and the vibration sensor 10 that acquires the extracted vibration data for evaluating the variation in the ball passage period Ti can be shared, the vibration sensor 10 Diverse abnormality determinations can be made without additional installation.
As described above, in this embodiment, in addition to the same effects as in the first embodiment, vibration data in a frequency band including the natural frequency of the nut is acquired by a vibration sensor provided on the nut, and the vibration data is obtained from this vibration data. The standard deviation σ is obtained from the extracted data of the ball passage period for a certain period of time, and the variation in the ball passage period is evaluated. When the standard deviation σ is equal to or greater than the period abnormality judgment value, the occurrence of abnormality is judged. By doing so, it becomes possible to measure the ball passage cycle Ti using the generation frequency of the natural frequency generated at the connection portion between the return tube and the load path, and the connection portion between the return tube and the load path. The circulatory abnormality in can be determined more accurately and early.

なお、本実施例においては、ボール通過周期Ｔｉを測定するための固有振動数は、ナットの固有振動数として説明したが、ねじ軸の固有振動数を用いた場合も、上記と同様の効果を得ることができる。
また、本実施例においては、固有振動数を含む周波数帯のバンドパスフィルタを用いるとして説明したが、固有振動数以上（例えば、４ｋＨｚ以上）を通過させるハイパスフィルタであってもよい。 In this embodiment, the natural frequency for measuring the ball passage period Ti has been described as the natural frequency of the nut. However, the same effect as described above can be obtained when the natural frequency of the screw shaft is used. Obtainable.
In this embodiment, the bandpass filter in the frequency band including the natural frequency is used. However, a high-pass filter that passes the natural frequency or higher (for example, 4 kHz or higher) may be used.

上記各実施例においては、周期異常判定値は、初期の正常な状態での標準偏差σ_１の２倍として説明したが、算出した標準偏差σが、標準偏差σ_１の２倍以上になったときに、初期異常発生としてボールねじ装置１の様子を伺いながらの運転モードに変更し、その後に算出した標準偏差σが標準偏差σ_１の３倍以上になったときに、循環異常の発生を判定するようにしてもよい。 In each of the above embodiments, the periodic abnormality determination value is described as being twice the standard deviation σ _{1 in} the initial normal state, but the calculated standard deviation σ is more than twice the standard deviation σ ₁ . Occasionally, as an initial abnormality occurs, the operation mode is changed while listening to the state of the ball screw device 1, and when the calculated standard deviation σ becomes three times or more of the standard deviation σ ₁ You may make it determine.

また、上記各実施例においては、ボール通過周期Ｔｉのバラツキによる異常の判定は、周期異常判定値を閾値として判定するとして説明したが、直前の算出した標準偏差σを記憶部に保存しておき、直前の標準偏差σと今回算出した標準偏差σとを比較し、その増加率が設定した増加率異常判定値以上の場合に、循環異常の発生を判定するようにしてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the abnormality determination due to the variation in the ball passage period Ti is described as the period abnormality determination value being used as a threshold value. However, the previously calculated standard deviation σ is stored in the storage unit. The previous standard deviation σ may be compared with the standard deviation σ calculated this time, and if the increase rate is equal to or greater than the set increase rate abnormality determination value, the occurrence of a circulation abnormality may be determined.

更に、上記各実施例においては、ボール通過周期Ｔｉのバラツキを評価するための振動データの取得は、ボールねじ装置１の１ストローク当り１回として説明したが、数往復について１回であってもよく、数往復分の振動データを母集団としてランダムに選んだ１往復に相当する振動データであってもよい。
更に、上記各実施例においては、振動センサはナットの外周面に設けるとして説明したが、取付場所の関係でナットへの取付ができないときは、ナットに固定されるテーブルのナットの近傍に取付るとよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the vibration data for evaluating the variation in the ball passage period Ti has been described as being once per stroke of the ball screw device 1. It may be vibration data corresponding to one reciprocation selected randomly as a population of vibration data for several reciprocations.
Further, in each of the above embodiments, the vibration sensor is described as being provided on the outer peripheral surface of the nut. However, if the vibration sensor cannot be attached to the nut due to the attachment location, the vibration sensor is attached in the vicinity of the nut of the table fixed to the nut. Good.

更に、上記各実施例においては、バンドパスフィルタ等のフィルタは、電気回路を用いたフィルタであるとして説明したが、制御部による演算処理により上記した各周波数帯の振動データを取得するようにしてもよい。
更に、上記各実施例においては、周波数解析結果は周波数分析器から取得するとして説明したが、制御部による演算処理により上記した周波数解析を実行して、周波数毎の周波数解析結果を取得するようにしてもよい。 Furthermore, in each of the embodiments described above, the filter such as a bandpass filter is described as a filter using an electric circuit. However, the vibration data of each frequency band described above is acquired by arithmetic processing by the control unit. Also good.
Further, in each of the above embodiments, the frequency analysis result is described as being acquired from the frequency analyzer. However, the frequency analysis described above is executed by calculation processing by the control unit, and the frequency analysis result for each frequency is acquired. May be.

この演算処理により、抽出振動データの取得および周波数解析を行うようにした場合は、生振動データを記憶部に格納し、両演算処理に共用するようにすることが好ましい。
更に、上記各実施例では、バラツキを評価するのに標準偏差を用いることにより精度の高い異常の判定を可能にしているが、これに限られることななく、例えば、より簡便な方法として、得られた１群のボール通過周期Ｔｉの中の最大値と最小値との偏差が、基準値を超えるかにより評価してもよく、ボール通過周期Ｔｉの理論値を中心として所定時間間隔毎に区切った範囲に１群のボール通過周期Ｔｉを分類し、度数分布により評価するようにしてもよい。 When the extraction vibration data is acquired and the frequency analysis is performed by this calculation process, it is preferable that the raw vibration data is stored in the storage unit and shared by both calculation processes.
Further, in each of the above embodiments, the standard deviation is used to evaluate the variation, thereby enabling the determination of the abnormality with high accuracy. However, the present invention is not limited to this, and for example, a simpler method can be obtained. Evaluation may be made based on whether the deviation between the maximum value and the minimum value in the group of ball passing periods Ti exceeds a reference value, and is divided at predetermined time intervals around the theoretical value of the ball passing period Ti. A group of ball passing periods Ti may be classified into a range and evaluated by a frequency distribution.

この度数分布により評価する場合には、例えば、理論値を含む中央の範囲、またはこれを含む両隣の複数の範囲に属するデータ数が、所定数を下回ったときに異常を判定する等により評価するとよい。
更に、上記各実施例においては、リターンチューブを連通部材としてボールを循環させるチューブ式の循環方式を用いたボールねじ装置を例に説明したが、連通部材は前記に限らず、連通部材をこまやエンドキャップ、デフレクタ等とした循環方式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。 When evaluating with this frequency distribution, for example, when evaluating by judging abnormality when the number of data belonging to the central range including the theoretical value or the plurality of adjacent ranges including the theoretical value falls below a predetermined number, etc. Good.
Furthermore, in each of the above-described embodiments, the ball screw device using the tube-type circulation system that circulates the ball using the return tube as the communication member has been described as an example. However, the communication member is not limited to the above, and the communication member is not limited. Even if the present invention is applied to a circulating ball screw device such as an end cap or a deflector, the same effect can be obtained.

更に、上記各実施例においては、転がり直動装置は、ボールねじ装置であるとして説明したが、転がり直動装置は前記に限らず、転動体としてボールまたはころを用いたリニアガイド装置であってもよく、転動体としてころを用いた送りねじ装置等であってもよい。このような転がり直動装置に本発明を適用しても上記と同様の効果を得ることができる。
この場合に、リニアガイド装置においては、振動センサをスライダに設けるのがよく、取付場所の関係でスライダへの取付ができないときは、スライダに固定されるテーブルのスライダの近傍に取付ることが望ましい。 Further, in each of the above embodiments, the rolling linear motion device is described as a ball screw device. However, the rolling linear motion device is not limited to the above, and is a linear guide device using balls or rollers as rolling elements. Alternatively, a feed screw device using rollers as rolling elements may be used. Even when the present invention is applied to such a rolling linear motion device, the same effect as described above can be obtained.
In this case, in the linear guide device, the vibration sensor is preferably provided on the slider, and if it cannot be attached to the slider due to the attachment location, it is desirable to attach it near the slider of the table fixed to the slider. .

実施例１のボールねじ装置の断面を示す説明図Explanatory drawing which shows the cross section of the ball screw apparatus of Example 1. 実施例１の異常判定装置を示すブロック図The block diagram which shows the abnormality determination apparatus of Example 1. 実施例１の異常判定処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the abnormality determination process of Example 1. 実施例１の周波数解析結果を示すグラフThe graph which shows the frequency analysis result of Example 1 実施例１のボール通過周波数の振動波形を示すグラフThe graph which shows the vibration waveform of the ball passage frequency of Example 1 実施例１の通過周期の標準偏差の変化を示す模式図The schematic diagram which shows the change of the standard deviation of the passage period of Example 1. 実施例１の通過周期の標準偏差の経時変化を示すグラフThe graph which shows the time-dependent change of the standard deviation of the passage period of Example 1. 実施例２の異常判定処理を示すフローチャートFlowchart showing the abnormality determination process of the second embodiment. 実施例２のボール通過周通過周期を示すグラフThe graph which shows the ball passage circumference passage period of Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

１ボールねじ装置
２ボール
３ねじ軸
４軸軌道溝
５ナット
５ａ平面
６ナット軌道溝
８フランジ部
８ａ取付ボルト穴
９リターンチューブ
１０振動センサ
１２回転センサ
１４バンドパスフィルタ
１６周波数分析器
２０異常判定装置
２１制御部
２２記憶部
２３時計部
２４表示部
２５入力部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball screw apparatus 2 Ball 3 Screw shaft 4 Shaft raceway groove 5 Nut 5a Plane 6 Nut raceway groove 8 Flange part 8a Mounting bolt hole 9 Return tube 10 Vibration sensor 12 Rotation sensor 14 Band pass filter 16 Frequency analyzer 20 Abnormality judgment device 21 Control unit 22 Storage unit 23 Clock unit 24 Display unit 25 Input unit

Claims

支持体と、前記支持体に複数の転動体を介して移動可能に支持された移動体と、前記転動体が循環する循環路と、前記循環路を循環する前記転動体による振動を検出する振動センサと、を備えた転がり直動装置の異常判定方法において、
前記振動センサにより前記移動体の移動に伴う生振動データを取得し、前記生振動データから周波数範囲に制限を加えて抽出した抽出振動データを基に前記転動体の通過周期のバラツキを評価し、その評価結果に基づいて、異常の有無を判定することを特徴とする転がり直動装置の異常判定方法。 A support, a movable body supported by the support via a plurality of rolling elements, a circulation path through which the rolling elements circulate, and a vibration that detects vibrations caused by the rolling elements that circulate in the circulation path In the abnormality determination method of the rolling linear motion device comprising a sensor,
Obtaining raw vibration data accompanying the movement of the moving body by the vibration sensor, evaluating variation in the passage period of the rolling elements based on extracted vibration data extracted by adding a restriction on the frequency range from the raw vibration data, An abnormality determination method for a rolling linear motion device, wherein the presence or absence of an abnormality is determined based on the evaluation result.

前記抽出振動データが、前記転動体の通過振動の周波数を含む周波数帯に制限した振動データであり、前記抽出振動データから一定時間の前記転動体の通過周期のデータ群を抽出し、前記通過周期のデータ群によりバラツキを評価し、その評価結果に基づいて、異常の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の転がり直動装置の異常判定方法。 The extracted vibration data is vibration data limited to a frequency band including the frequency of the passing vibration of the rolling element, and a data group of the passing period of the rolling element for a predetermined time is extracted from the extracted vibration data, and the passing period 2. The abnormality determination method for a rolling linear motion device according to claim 1, wherein the variation is evaluated based on the data group and the presence / absence of the abnormality is determined based on the evaluation result.

前記抽出振動データが、前記支持体および移動体のいずれか一方の固有振動数を含む周波数帯に制限した振動データであり、前記抽出振動データから一定時間の前記転動体の通過周期のデータ群を抽出し、前記通過周期のデータ群によりバラツキを評価し、その評価結果に基づいて、異常の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の転がり直動装置の異常判定方法。 The extracted vibration data is vibration data limited to a frequency band including the natural frequency of one of the support and the moving body, and a data group of a passage period of the rolling element for a certain time is extracted from the extracted vibration data. 2. The abnormality determination method for a rolling linear motion device according to claim 1, wherein the abnormality is extracted, the variation is evaluated based on the data group of the passage period, and the presence / absence of the abnormality is determined based on the evaluation result.

前記バラツキの評価を、前記通過周期のデータ群を基に求めた標準偏差により行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の転がり直動装置の異常判定方法。 4. The abnormality determination method for a rolling linear motion device according to claim 2, wherein the variation is evaluated based on a standard deviation obtained based on the data group of the passage period.

前記生振動データから、前記支持体と、前記移動体と、前記転動体と、の特定周波数における振動強度を抽出し、前記振動強度に基づいて、前記支持体および前記移動体および前記転動体のそれぞれの異常の判定を行い、その判定結果を併せて異常の判定を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の転がり直動装置の異常判定方法。 From the raw vibration data, the vibration intensity at a specific frequency of the support body, the moving body, and the rolling element is extracted, and based on the vibration intensity, the support body, the moving body, and the rolling element The abnormality determination method for a rolling linear motion device according to any one of claims 1 to 4, wherein each abnormality is determined, and the abnormality is determined by combining the determination results.

支持体と、前記支持体に複数の転動体を介して移動可能に支持された移動体と、前記転動体が循環する循環路と、前記循環路を循環する前記転動体による振動を検出する振動センサと、を備えた転がり直動装置の異常判定装置において、
前記振動センサから前記移動体の移動に伴う生振動データを取得する手段と、前記生振動データから周波数範囲に制限を加えた抽出振動データを取得するフィルタ手段と、前記抽出振動データを基に前記転動体の通過周期のバラツキを評価する手段と、その評価結果に基づいて、異常の有無を判定する手段と、を備えることを特徴とする転がり直動装置の異常判定装置。 A support, a movable body supported by the support via a plurality of rolling elements, a circulation path through which the rolling elements circulate, and a vibration that detects vibrations caused by the rolling elements that circulate in the circulation path In an abnormality determination device for a rolling linear motion device having a sensor,
Based on the extracted vibration data, means for acquiring raw vibration data associated with movement of the moving body from the vibration sensor, filter means for acquiring extracted vibration data in which a frequency range is limited from the raw vibration data, and An abnormality determination device for a rolling linear motion device, comprising: means for evaluating variation in a passing cycle of rolling elements; and means for determining presence / absence of abnormality based on the evaluation result.

前記バラツキを評価する手段が、前記抽出振動データから一定時間の前記転動体の通過周期のデータ群を抽出するものであることを特徴とする請求項６に記載の転がり直動装置の異常判定装置。 7. The abnormality determining device for a rolling linear motion device according to claim 6, wherein the means for evaluating the variation extracts a data group of the passing period of the rolling element for a predetermined time from the extracted vibration data. .

前記フィルタ手段が、前記転動体の通過振動の周波数を含む周波数帯に制限した抽出振動データを取得する手段であることを特徴とする請求項７に記載の転がり直動装置の異常判定装置。 The abnormality determination device for a rolling linear motion device according to claim 7, wherein the filter means is means for acquiring extracted vibration data limited to a frequency band including a frequency of passing vibration of the rolling element.

前記フィルタ手段が、前記支持体および移動体のいずれか一方の固有振動数を含む周波数帯の抽出振動データを取得する手段であることを特徴とする請求項７に記載の転がり直動装置の異常判定装置。 The abnormality of the rolling linear motion device according to claim 7, wherein the filter means is means for acquiring extracted vibration data in a frequency band including the natural frequency of one of the support and the moving body. Judgment device.

前記通過周期のデータ群によりバラツキを評価する手段が、前記通過周期のデータ群を基に標準偏差を算出する手段と、前記標準偏差により前記通過周期のバラツキを評価する手段と、を備えることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の転がり直動装置の異常判定装置。 The means for evaluating variation based on the data group of the passing period includes means for calculating a standard deviation based on the data group of the passing period, and a means for evaluating the variation of the passing period based on the standard deviation. The abnormality determination device for a rolling linear motion device according to any one of claims 7 to 9, wherein the abnormality determination device is a rolling linear motion device.