JP2021085693A

JP2021085693A - Ball screw condition monitoring device and condition monitoring method

Info

Publication number: JP2021085693A
Application number: JP2019212950A
Authority: JP
Inventors: 恵介松村; Keisuke Matsumura; 聡志橋本; Satoshi Hashimoto; 山田　雄基; Takemoto Yamada; 雄基山田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2021-06-03

Abstract

To provide a ball screw condition monitoring device and a condition monitoring method, which allow for appropriately collecting data for accurately diagnosing the condition of a ball screw.SOLUTION: A condition monitoring device 20 provided herein monitors the condition of a ball screw 10 comprising a screw shaft 1, a nut 2, and a plurality of balls 3. The condition monitoring device 20 comprises: a drive control unit 22 configured to control a drive unit (servo motor 11) to make the screw shaft 1 and the nut 2 move relative to each other at a constant speed until they make one round trip or more under no load; and a data collection unit 23 configured to collect physical quantities pertaining to the ball screw 10 while the drive unit is being controlled by the drive control unit 22 as data.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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

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

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

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

しかしながら、上記各特許文献に記載の技術では、往復移動自在なボールねじのナットが、いずれか一方向に移動（往路移動または復路移動）している際の振動データの一部を切り出して状態監視を行っている。そのため、位置の依存性によるボールねじの構成部品の異常を精度良く検知できないおそれがある。
そこで、本発明は、ボールねじの状態をより精度良く診断するためのデータを適切に収集することができるボールねじの状態監視装置および状態監視方法を提供することを目的とする。 However, in the techniques described in the above patent documents, a part of the vibration data when the reciprocating movable ball screw nut is moving in any one direction (outward movement or return movement) is cut out and the state is monitored. It is carried out. Therefore, there is a possibility that the abnormality of the component component of the ball screw due to the position dependence cannot be detected accurately.
Therefore, an object of the present invention is to provide a ball screw state monitoring device and a state monitoring method capable of appropriately collecting data for diagnosing the state of the ball screw more accurately.

上記課題を解決するために、本発明の一つの態様のボールねじの状態監視装置は、ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、を有するボールねじの状態を監視するボールねじの状態監視装置であって、無負荷状態で１往復以上、前記ねじ軸と前記ナットとを定速で相対移動させるように駆動部を制御する駆動制御部と、前記駆動制御部により前記駆動部を制御している間の前記ボールねじに関する物理量を、データとして収集するデータ収集部と、を備える。
ここで、無負荷状態とは、ボールねじを備える設備がワークに対する加工処理を行っておらず、ボールねじが当該処理による負荷を受けていない状態のことをいう。例えば工作機械等の加工装置がボールねじを備える場合、加工装置においてワークの加工を行っておらず、ボールねじがワークの加工による負荷を受けていない状態のことをいう。つまり、ここでいう無負荷状態とは、予圧荷重やテーブルの重量による負荷などといった装置構成や製品仕様にてボールねじに作用する負荷が無い状態をいうのではない。
このように、ボールねじを１往復以上、定速で空運転させ、その間のデータを収集するので、位置の依存性によるボールねじの構成部品の異常（例えば、ねじ軸の損傷やナットの損傷）などをより精度良く検知可能な診断用データを収集することができる。 In order to solve the above problem, the ball screw state monitoring device according to one aspect of the present invention is a ball screw state monitoring device that monitors the state of a ball screw having a screw shaft, a nut, and a plurality of balls. The drive control unit controls the drive unit so that the screw shaft and the nut move relative to each other at a constant speed for one or more reciprocations in a no-load state, and the drive control unit controls the drive unit. It is provided with a data collecting unit that collects the physical quantity of the ball screw while the ball is in use as data.
Here, the no-load state means a state in which the equipment provided with the ball screw does not perform the processing on the work and the ball screw is not subjected to the load due to the processing. For example, when a processing device such as a machine tool is provided with a ball screw, it means that the work is not processed in the processing device and the ball screw is not subjected to the load due to the processing of the work. That is, the no-load state here does not mean a state in which there is no load acting on the ball screw according to the device configuration and product specifications such as the preload and the load due to the weight of the table.
In this way, the ball screw is idled at a constant speed for one or more reciprocations, and data is collected during that time. Therefore, abnormalities in the components of the ball screw due to position dependence (for example, damage to the screw shaft or damage to the nut). It is possible to collect diagnostic data that can detect such things more accurately.

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

また、上記のボールねじの状態監視装置において、前記駆動制御部は、定期的に同じ条件で前記駆動部を制御するための駆動条件を記憶する駆動条件記憶部を有していてもよい。
この場合、収集したデータを時系列に並べ、その傾向を監視することができる。したがって、異常等の発生により状態が変化した場合には、これを適切に検知することができる。また、毎回同じ条件でデータを収集することで、診断精度を向上させることができる。 Further, in the ball screw condition monitoring device, the drive control unit may have a drive condition storage unit that periodically stores drive conditions for controlling the drive unit under the same conditions.
In this case, the collected data can be arranged in chronological order and the tendency can be monitored. Therefore, when the state changes due to the occurrence of an abnormality or the like, this can be appropriately detected. In addition, the diagnostic accuracy can be improved by collecting data under the same conditions each time.

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

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

さらに、上記のボールねじの状態監視装置は、前記データ収集部によって収集されたデータを解析し、前記ボールねじの状態を監視する解析部をさらに備えてもよい。
この場合、収集されたデータを用いて、位置の依存性によるボールねじの構成部品の異常（例えば、ねじ軸の損傷やナットの損傷）などを高精度に検知することができ、計画的な予防保全を行うことができる。 Further, the ball screw state monitoring device may further include an analysis unit that analyzes the data collected by the data collecting unit and monitors the ball screw state.
In this case, the collected data can be used to detect abnormalities in ball screw components (for example, screw shaft damage and nut damage) due to position dependence with high accuracy, and systematic prevention can be achieved. Can be maintained.

また、上記のボールねじの状態監視装置において、前記解析部は、前記データ収集部によって収集されたデータのうち、往路のデータと復路のデータとの解析結果を比較して前記ボールねじの状態を診断する比較診断部を有してもよい。
この場合、ボールねじでは往路と復路とでデータが変化することを利用して、適切に診断を行うことができるため、測定誤差等による誤診断が抑制された高精度な状態監視を行うことができる。 Further, in the above-mentioned ball screw state monitoring device, the analysis unit compares the analysis results of the outward route data and the return route data among the data collected by the data collection unit, and determines the state of the ball screw. It may have a comparative diagnostic unit for diagnosing.
In this case, since the ball screw can make an appropriate diagnosis by utilizing the fact that the data changes between the outward path and the return path, it is possible to perform highly accurate condition monitoring in which misdiagnosis due to measurement error or the like is suppressed. it can.

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

また、本発明の一つの態様のボールねじの状態監視方法は、ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、を有するボールねじの状態を監視するボールねじの状態監視方法であって、無負荷状態で１往復以上、前記ねじ軸と前記ナットとを定速で相対移動させるように駆動部を制御するステップと、前記駆動部を制御している間の前記ボールねじに関する物理量を、データとして収集するステップと、を含む。
このように、ボールねじを１往復以上、定速で空運転させ、その間のデータを収集するので、位置の依存性によるボールねじの構成部品の異常（例えば、ねじ軸の損傷やナットの損傷）などをより精度良く検知可能な診断用データを収集することができる。 Further, the ball screw state monitoring method according to one aspect of the present invention is a ball screw state monitoring method for monitoring the state of a ball screw having a screw shaft, a nut, and a plurality of balls, and has no load. The step of controlling the drive unit so as to move the screw shaft and the nut relative to each other at a constant speed for one or more reciprocations in the state and the physical quantity related to the ball screw while controlling the drive unit are collected as data. Including steps to do.
In this way, the ball screw is idled at a constant speed for one or more reciprocations, and data is collected during that time. Therefore, abnormalities in the components of the ball screw due to position dependence (for example, damage to the screw shaft or damage to the nut). It is possible to collect diagnostic data that can detect such things more accurately.

本発明の一つの態様によれば、定速で１往復以上、ボールねじを空運転させるので、ボールねじの状態をより精度良く診断するためのデータを適切に収集することができる。 According to one aspect of the present invention, since the ball screw is idle-operated for one or more reciprocations at a constant speed, data for more accurately diagnosing the state of the ball screw can be appropriately collected.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

図３は、状態監視装置２０の構成を示す機能ブロック図である。
図３に示すように、状態監視装置２０は、信号取得部２１と、駆動制御部２２と、データ収集部２３と、記憶部２４と、解析部２５と、出力部２６と、を備える。この図２に示す各部の機能は、図１に示すＣＰＵ２０ａが所定のプログラムを実行することで実現される。
信号取得部２１は、設備側からトリガー信号を取得する。ここで、トリガー信号は、例えばワークＷの加工が行われる前や加工が行われた後など、ワークＷの加工が行われていないタイミングで設備側から出力される。 FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the condition monitoring device 20.
As shown in FIG. 3, the condition monitoring device 20 includes a signal acquisition unit 21, a drive control unit 22, a data collection unit 23, a storage unit 24, an analysis unit 25, and an output unit 26. The functions of the respective parts shown in FIG. 2 are realized by the CPU 20a shown in FIG. 1 executing a predetermined program.
The signal acquisition unit 21 acquires a trigger signal from the equipment side. Here, the trigger signal is output from the equipment side at a timing when the work W is not machined, for example, before the work W is machined or after the work W is machined.

駆動制御部２２は、信号取得部２１によりトリガー信号が取得されたタイミングで、図１に示すサーボモータ１１を制御し、ボールねじ１０を診断モードで駆動する。診断モードでは、ボールねじ１０を１往復以上、定速で空運転させる。ここで、空運転とは、ワークＷの加工を行っていない無負荷状態で、ねじ軸１とナット２とを相対移動させることをいう。つまり、駆動制御部２２は、診断モードでは、無負荷状態で１往復以上、ねじ軸１とナット２とを定速で相対移動させる。
ここで、無負荷状態とは、加工装置においてワークの加工を行っておらず、ボールねじ１０がワークの加工による負荷を受けていない状態のことをいう。つまり、ここでいう無負荷状態とは、予圧荷重やテーブル１２の重量による負荷などといった装置構成や製品仕様にてボールねじ１０に作用する負荷が無い状態をいうのではない。
空運転の往復回数が多いほど収集されるデータ量が増し、平均化によりノイズ成分を低減させることができるため、往復回数は多い方が望ましい。往復回数が多いほど、状態監視の精度を向上させることができる。また、ＳＮ比の観点より、ねじ軸１の回転数は１００ｒｐｍ以上であることが望ましい。 The drive control unit 22 controls the servomotor 11 shown in FIG. 1 at the timing when the trigger signal is acquired by the signal acquisition unit 21, and drives the ball screw 10 in the diagnostic mode. In the diagnostic mode, the ball screw 10 is idle-operated at a constant speed for one or more reciprocations. Here, idle operation means that the screw shaft 1 and the nut 2 are relatively moved in a no-load state in which the work W is not machined. That is, in the diagnostic mode, the drive control unit 22 relatively moves the screw shaft 1 and the nut 2 at a constant speed for one or more reciprocations in a no-load state.
Here, the no-load state means a state in which the work is not machined in the machining apparatus and the ball screw 10 is not subjected to the load due to the machining of the work. That is, the no-load state here does not mean a state in which there is no load acting on the ball screw 10 according to the device configuration and product specifications such as the preload and the load due to the weight of the table 12.
The larger the number of round trips in idle operation, the larger the amount of data collected, and the noise component can be reduced by averaging. Therefore, it is desirable that the number of round trips is large. As the number of round trips increases, the accuracy of condition monitoring can be improved. Further, from the viewpoint of the SN ratio, it is desirable that the rotation speed of the screw shaft 1 is 100 rpm or more.

また、空運転の条件として、ナット２の移動区間に、ボールねじ１０を備える設備の稼働中に負荷状態でナット２が移動する区間、すなわち、加工装置におけるワークＷの加工時にナット２が移動する区間（図１の加工区間Ａ）を含めることができる。なお、ナット２の移動区間は、その距離が長いほど収集されるデータ量が増し、平均化によりノイズ成分を低減させることができるため、移動距離は長い方が望ましい。移動距離が長いほど、状態監視の精度を向上させることができる。
駆動制御部２２は、上記のように予め定められた条件でボールねじ１０を空運転させた後、診断モードを終了する。 Further, as a condition of idle operation, the nut 2 moves in the moving section of the nut 2 in the section in which the nut 2 moves under a load state during the operation of the equipment provided with the ball screw 10, that is, the nut 2 moves when the work W is machined in the machining apparatus. A section (processing section A in FIG. 1) can be included. In the moving section of the nut 2, the longer the distance, the larger the amount of data collected, and the noise component can be reduced by averaging. Therefore, it is desirable that the moving distance is long. The longer the travel distance, the more accurate the condition monitoring can be.
The drive control unit 22 terminates the diagnostic mode after idling the ball screw 10 under predetermined conditions as described above.

データ収集部２３は、信号取得部２１によりトリガー信号が取得されたタイミングで、振動センサ１４により検出された振動データの収集を開始する。つまり、データ収集部２３は、ボールねじ１０の空運転と同期して振動データを収集する。
なお、データ収集部２３は、駆動制御部２２によって診断モードが終了されたら、振動データのデータ収集を終了する。
記憶部２４は、データ収集部２３により収集された振動データを所定の記憶領域に保存する。 The data collection unit 23 starts collecting vibration data detected by the vibration sensor 14 at the timing when the trigger signal is acquired by the signal acquisition unit 21. That is, the data collecting unit 23 collects vibration data in synchronization with the idle operation of the ball screw 10.
The data collection unit 23 ends the vibration data data collection when the drive control unit 22 ends the diagnosis mode.
The storage unit 24 stores the vibration data collected by the data collection unit 23 in a predetermined storage area.

本実施形態では、状態監視装置２０は、ボールねじ１０を定期的に診断モードで駆動し、振動データを収集する。このとき、振動データを収集する条件（運転パターン、サンプリング時間、データ収集時間など）は、毎回同じとする。駆動制御部２２は、図３に示すように、かかる運転パターン等の条件を記憶する駆動条件記憶部２２ａを有し、駆動制御部２２は、駆動条件記憶部２２ａに記憶された条件に基づきサーボモータ１１を制御する。
なお、データの安定性を考慮した場合、暖機状態でのデータ収集が望ましい。また、異常の発生を適切に把握するためにも、データ収集間隔は稼働日で１日１回以上となる間隔が望ましい。 In the present embodiment, the condition monitoring device 20 periodically drives the ball screw 10 in the diagnostic mode and collects vibration data. At this time, the conditions for collecting vibration data (operation pattern, sampling time, data collection time, etc.) are the same each time. As shown in FIG. 3, the drive control unit 22 has a drive condition storage unit 22a that stores conditions such as such an operation pattern, and the drive control unit 22 is a servo based on the conditions stored in the drive condition storage unit 22a. Controls the motor 11.
Considering the stability of the data, it is desirable to collect the data in the warm-up state. In addition, in order to properly grasp the occurrence of abnormalities, it is desirable that the data collection interval be at least once a day on working days.

解析部２５は、ボールねじ１０を診断モードで駆動している間に収集された振動データを解析し、ボールねじ１０の状態を監視する。
出力部２６は、解析部２５により診断されたボールねじ１０の状態を、図１に示す表示部２０ｄに出力し、ユーザに診断結果を提示する。 The analysis unit 25 analyzes the vibration data collected while driving the ball screw 10 in the diagnostic mode, and monitors the state of the ball screw 10.
The output unit 26 outputs the state of the ball screw 10 diagnosed by the analysis unit 25 to the display unit 20d shown in FIG. 1, and presents the diagnosis result to the user.

解析部２５は、例えば、収集された振動データをもとに特徴値を計算し、計算された特徴値を基準値と比較することでボールねじ１０の状態（異常発生の有無など）を診断する。ここで、特徴値は、ＲＭＳ値、オーバーオール値（ＯＡ値）、パーシャルオーバーオール値（ＰＯＡ値）、クレストファクタ（ＣＦ）の少なくとも１つを含むことができる。なお、特徴値は上記に限定されるものではなく、適宜選定することができる。また、基準値としては、予め特徴値の閾値を基準値として設けておけば、特徴値と閾値との比較により、容易かつ適切に異常を検知することができる。 The analysis unit 25 calculates the feature value based on the collected vibration data, and compares the calculated feature value with the reference value to diagnose the state of the ball screw 10 (whether or not an abnormality has occurred, etc.). .. Here, the feature value can include at least one of an RMS value, an overall value (OA value), a partial overall value (POA value), and a crest factor (CF). The feature value is not limited to the above, and can be appropriately selected. Further, if the threshold value of the feature value is set as the reference value in advance as the reference value, the abnormality can be easily and appropriately detected by comparing the feature value and the threshold value.

解析部２５は、振動データの解析に際し、振動データを、往路部分、復路部分、往路および復路の加工区間部分、往路および復路の加工区間外の部分に分割し、それぞれの振動データの解析結果（例えば、上記の特徴値）を比較するようにしてもよい。
例えば図３に示すように、解析部２５は、比較診断部２５ａと、異常箇所特定部２５ｂと、判定部２５ｃと、を有していてもよい。この場合、比較診断部２５ａは、分割した振動データの解析結果を比較し、判定部２５ｃは、比較診断部２５ａによる比較結果をもとにボールねじ１０の状態を判定してもよい。 When analyzing the vibration data, the analysis unit 25 divides the vibration data into an outward path portion, a return path portion, a processing section portion of the outward path and the return path, and a portion outside the processing section of the outward path and the return path, and the analysis result of each vibration data ( For example, the above feature values) may be compared.
For example, as shown in FIG. 3, the analysis unit 25 may have a comparative diagnosis unit 25a, an abnormality location identification unit 25b, and a determination unit 25c. In this case, the comparative diagnosis unit 25a may compare the analysis results of the divided vibration data, and the determination unit 25c may determine the state of the ball screw 10 based on the comparison result by the comparative diagnosis unit 25a.

往路の振動データから計算された特徴値と、復路の振動データから計算された特徴値とを比較することで、振動データのバラつきを確認することができる。
ボールねじ１０においては、ボール３が転動路を転がることによる振動や、ボール３が循環経路の負荷エリアや無負荷エリアを出入りすることによる振動などが発生する。そして、ボールねじ１０では、ボールが負荷エリアから無負荷エリアに移行する位置、及びボールが無負荷エリアから負荷エリアに移行する位置が、ナット２が移動する方向によって反転する。つまり、往路と復路とで加振位置が異なる。そのため、往路と復路とでは同一の振動データは測定されない。
したがって、図３に示す比較診断部２５ａが往路と復路の特徴値を比較することで、往路と復路とで振動データが変化することを利用した状態監視を行うことができ、測定誤差等による誤診断が抑制された高精度な状態監視を行うことができる。 By comparing the feature value calculated from the vibration data of the outward route with the feature value calculated from the vibration data of the return route, it is possible to confirm the variation of the vibration data.
In the ball screw 10, vibration occurs when the ball 3 rolls on the rolling path, vibration occurs when the ball 3 moves in and out of the load area and the no-load area of the circulation path, and the like. Then, in the ball screw 10, the position where the ball shifts from the load area to the no-load area and the position where the ball shifts from the no-load area to the load area are reversed depending on the direction in which the nut 2 moves. That is, the excitation position differs between the outward route and the return route. Therefore, the same vibration data is not measured on the outward route and the return route.
Therefore, by comparing the characteristic values of the outward route and the return route with the comparative diagnosis unit 25a shown in FIG. 3, it is possible to perform condition monitoring using the change in vibration data between the outward route and the return route, and an error due to a measurement error or the like can be performed. Highly accurate condition monitoring with suppressed diagnosis can be performed.

また、加工区間の振動データから計算された特徴値と、加工区間外の振動データから計算された特徴値とを比較することで、加工区間の劣化や損傷状態を把握することができる。
一般に、ボールねじ１０においては、負荷がかかる加工区間にて異常が発生しやすい。そのため、加工区間においてのみ異常が発生し、加工区間外では異常は発生しない（すなわち正常値である）と予め定めておけば、加工区間の特徴値と加工区間外の特徴値（正常値）とを比較するだけで、特徴値の時系列データがなくとも簡易的に状態を確認することができる。つまり、図３に示す比較診断部２５ａは、加工区間と加工区間外の特徴値を比較してもよい。 Further, by comparing the feature value calculated from the vibration data of the machining section with the feature value calculated from the vibration data outside the machining section, it is possible to grasp the deterioration and damage state of the machining section.
Generally, in the ball screw 10, an abnormality is likely to occur in a machining section where a load is applied. Therefore, if it is determined in advance that an abnormality occurs only in the machining section and no abnormality occurs outside the machining section (that is, it is a normal value), the feature value of the machining section and the feature value outside the machining section (normal value) You can easily check the status without the time-series data of the feature values just by comparing. That is, the comparative diagnosis unit 25a shown in FIG. 3 may compare the feature values of the processed section and those outside the processed section.

さらに、解析部２５は、全領域の振動データを複数の小区間のデータに分割し、分割した振動データの解析結果（例えば特徴値）を比較するようにしてもよい。これにより、状態が変化する位置を特定することができる。例えば、ねじ軸１の転走面の一ヶ所に傷がある場合、そこをナット２が通ったときの特徴値だけ変動する。
図４は、ねじ軸１の転走面の一ヶ所に傷がある場合の特徴値の一例である。この図４においては、１往復分の特徴値を示している。図４の各ポイント（点）は、分割した各小区間の振動データから計算した特徴値である。このように、ねじ軸１の転走面の一ヶ所に傷がある場合、往路と復路とで特徴値が大きく変動する箇所（ピーク）が確認できる。したがって、特徴値が変動する箇所を特定することで、ねじ軸１の傷が発生している位置（異常発生箇所）を特定することができる。
図３に示す異常箇所特定部２５ｂは、上記のように全領域の振動データを複数のデータに分割し、分割したデータの解析結果に基づいてボールねじ１０の異常発生箇所を特定するようにしてもよい。 Further, the analysis unit 25 may divide the vibration data of the entire region into data of a plurality of small sections and compare the analysis results (for example, feature values) of the divided vibration data. Thereby, the position where the state changes can be specified. For example, if there is a scratch on the rolling surface of the screw shaft 1, only the characteristic value when the nut 2 passes through the scratch fluctuates.
FIG. 4 is an example of characteristic values when there is a scratch on the rolling surface of the screw shaft 1. In FIG. 4, the feature values for one round trip are shown. Each point (point) in FIG. 4 is a feature value calculated from the vibration data of each divided subsection. In this way, when there is a scratch on the rolling surface of the screw shaft 1, it is possible to confirm a portion (peak) in which the characteristic value greatly fluctuates between the outward route and the return route. Therefore, by specifying the location where the feature value fluctuates, the position where the screw shaft 1 is scratched (abnormality occurrence location) can be specified.
The abnormality location identification unit 25b shown in FIG. 3 divides the vibration data of the entire region into a plurality of data as described above, and identifies the abnormality occurrence location of the ball screw 10 based on the analysis result of the divided data. May be good.

さらに、上記のようにねじ軸１の転走面の一ヶ所に傷がある場合、必ず往路と復路とで特徴値のピークが存在する。そのため、往路および復路のいずれか一方においてのみ特徴値のピークが存在する場合には、測定の誤差であると判断することもできる。このように、往路と復路の振動データを比較することで、診断精度を向上させることができる。
つまり、図３に示す比較診断部２５ａが往路と復路の振動データを比較し、判定部２５ｃは、比較診断部２５ａにおいて往路と復路の振動データを比較した結果と、異常箇所特定部２５ｂにおいて特定された異常発生箇所とに基づいて、検出された特徴値のピークが測定の誤差によるものであるのか、ねじ軸１の異常発生に起因するものであるのかを判定するようにしてもよい。
往路と復路とで転動体の衝突により加振される位置が代わるため、その違いを考慮することが望ましい。 Further, when there is a scratch on the rolling surface of the screw shaft 1 as described above, there is always a peak of the characteristic value on the outward path and the return path. Therefore, if the peak of the feature value exists only in either the outward route or the return route, it can be determined that it is a measurement error. In this way, the diagnostic accuracy can be improved by comparing the vibration data of the outward route and the return route.
That is, the comparative diagnosis unit 25a shown in FIG. 3 compares the vibration data of the outward route and the return route, and the determination unit 25c compares the vibration data of the outward route and the return route with the comparative diagnosis unit 25a and identifies the abnormality location identification unit 25b. It may be determined whether the peak of the detected feature value is due to an error in measurement or due to the occurrence of an abnormality in the screw shaft 1 based on the abnormal occurrence location.
Since the position of vibration due to the collision of the rolling elements changes between the outward route and the return route, it is desirable to consider the difference.

なお、解析部２５は、往路、復路、加工区間、加工区間外に分けた振動データから計算された特徴値を時系列に並べ、傾向の変化を監視することにより、ボールねじ１０の状態を診断するようにしてもよい。この場合、ボールねじ１０の状態をより高精度に診断することができる。
また、解析部２５は、振動データを往路、復路、加工区間、加工区間外に分けずに計算した特徴値を時系列に並べ、傾向の変化を監視するようにしてもよい。この場合、状態監視の精度は劣るが、計算を簡略化することができ、解析に必要なメモリを低減することができる。 The analysis unit 25 diagnoses the state of the ball screw 10 by arranging the feature values calculated from the vibration data divided into the outward path, the return path, the machining section, and the outside of the machining section in chronological order and monitoring the change in the tendency. You may try to do it. In this case, the state of the ball screw 10 can be diagnosed with higher accuracy.
Further, the analysis unit 25 may arrange the characteristic values calculated without dividing the vibration data into the outward path, the return path, the processing section, and the outside of the processing section in chronological order, and monitor the change in the tendency. In this case, the accuracy of condition monitoring is inferior, but the calculation can be simplified and the memory required for analysis can be reduced.

本実施形態においては、状態監視装置２０が図３に示す各部を備える場合について説明したが、例えば記憶部２４、解析部２５および出力部２６の少なくとも一部は、状態監視装置２０とは異なる装置が備えていてもよい。この場合、状態監視装置２０は、データ収集部２３において収集したデータを状態監視装置２０とは異なる装置へ送信し、状態監視装置２０とは異なる装置がデータを解析してボールねじ１０の状態を診断してもよい。 In the present embodiment, the case where the condition monitoring device 20 includes each unit shown in FIG. 3 has been described. For example, at least a part of the storage unit 24, the analysis unit 25, and the output unit 26 is a device different from the condition monitoring device 20. May be provided. In this case, the condition monitoring device 20 transmits the data collected by the data collecting unit 23 to a device different from the state monitoring device 20, and a device different from the state monitoring device 20 analyzes the data to determine the state of the ball screw 10. You may diagnose.

以上説明したように、本実施形態における状態監視装置２０は、無負荷状態で１往復以上、ねじ軸１とナット２とを定速で相対移動させるようにサーボモータ１１を制御することで、ボールねじ１０を診断モードで駆動し、その間の振動データを、ボールねじ１０の状態を監視するためのデータとして収集する。
このように、状態監視装置２０は、ボールねじ１０を診断モードで駆動することができるので、一連の運転サイクル中（加工サイクル中）に、定速で１往復以上の空運転動作が存在しない設備であっても、適切にデータ収集を行うことができる。また、加工時ではなく、空運転時の振動データを収集するので、加工時に発生する外乱の影響を最小限にした振動データを収集することができる。また、空運転は１往復以上とするので、状態監視の精度を向上させることができる。また、定速で空運転するので、安定したデータ測定を行うことができる。 As described above, the condition monitoring device 20 in the present embodiment controls the servomotor 11 so as to move the screw shaft 1 and the nut 2 relative to each other at a constant speed for one or more reciprocations in a no-load state, thereby causing the ball. The screw 10 is driven in the diagnostic mode, and the vibration data during that time is collected as data for monitoring the state of the ball screw 10.
In this way, since the condition monitoring device 20 can drive the ball screw 10 in the diagnostic mode, it is a facility in which there is no idle operation of one or more round trips at a constant speed during a series of operation cycles (during the machining cycle). Even so, data can be collected appropriately. In addition, since vibration data is collected not during machining but during idle operation, it is possible to collect vibration data that minimizes the influence of disturbance generated during machining. Further, since the idle operation is performed for one round trip or more, the accuracy of condition monitoring can be improved. In addition, since the vehicle runs idle at a constant speed, stable data measurement can be performed.

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

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

また、本実施形態では、定期的に同じ条件でボールねじ１０を駆動し、振動データ収集を行うことで、収集した振動データを時系列に並べ、その傾向を監視することができる。したがって、異常等の発生により状態が変化した場合には、これを適切に検知することができる。このとき、毎回同じ条件で振動データを収集するので、診断精度を向上させることができる。
例えば特許文献２に記載の技術のように、加速度信号からトリガーを構築する場合、必ずしも毎回同じ条件のデータが収集できるわけではない。本実施形態では、ボールねじ１０を予め定められた診断モードで駆動した際のデータを収集するので、毎回同じ条件のデータを収集することができる。 Further, in the present embodiment, by periodically driving the ball screw 10 under the same conditions and collecting vibration data, the collected vibration data can be arranged in chronological order and the tendency can be monitored. Therefore, when the state changes due to the occurrence of an abnormality or the like, this can be appropriately detected. At this time, since the vibration data is collected under the same conditions each time, the diagnostic accuracy can be improved.
For example, when a trigger is constructed from an acceleration signal as in the technique described in Patent Document 2, it is not always possible to collect data under the same conditions every time. In the present embodiment, since the data when the ball screw 10 is driven in the predetermined diagnostic mode is collected, the data under the same conditions can be collected every time.

以上のように、本実施形態では、１往復以上、定速で空運転させた際の測定値を用いて、位置の依存性によるねじ軸１の損傷の検知、ナット２の損傷の検知など、ボールねじ１０のどの部品が損傷しているかまで精度良く検知し、計画的な予防保全を行うことができる。 As described above, in the present embodiment, the damage of the screw shaft 1 due to the position dependence, the damage of the nut 2, etc. are detected by using the measured values when the ball is idled at a constant speed for one round trip or more. It is possible to accurately detect which part of the ball screw 10 is damaged and perform planned preventive maintenance.

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

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

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

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

１…ねじ軸、１ａ…螺旋溝、２…ナット、２ａ…螺旋溝、２ｂ…ボール戻し路、３…ボール、４…コマ部材、４ａ…方向転換路、１０…ボールねじ、１１…サーボモータ、１２…テーブル、１３…ブラケット、１４…振動センサ、２０…状態監視装置、２１…信号取得部、２２…駆動制御部、２３…データ収集部、２４…記憶部、２５…解析部、２６…出力部、３０…工具、Ａ…加工区間、Ｗ…ワーク 1 ... Screw shaft, 1a ... Spiral groove, 2 ... Nut, 2a ... Spiral groove, 2b ... Ball return path, 3 ... Ball, 4 ... Top member, 4a ... Direction change path, 10 ... Ball screw, 11 ... Servo motor, 12 ... table, 13 ... bracket, 14 ... vibration sensor, 20 ... state monitoring device, 21 ... signal acquisition unit, 22 ... drive control unit, 23 ... data collection unit, 24 ... storage unit, 25 ... analysis unit, 26 ... output Part, 30 ... Tool, A ... Machining section, W ... Work

Claims

A ball screw condition monitoring device that monitors the condition of a ball screw having a screw shaft, a nut, and a plurality of balls.
A drive control unit that controls the drive unit so that the screw shaft and the nut move relative to each other at a constant speed for one or more reciprocations in a no-load state.
A ball screw condition monitoring device comprising: a data collecting unit that collects as data a physical quantity related to the ball screw while the drive control unit controls the drive unit.

The drive control unit
The ball screw condition monitoring device according to claim 1, wherein the moving section for moving the nut includes a section in which the nut moves under a load while the equipment including the ball screw is in operation.

The drive control unit
The ball screw condition monitoring device according to claim 1 or 2, further comprising a drive condition storage unit that periodically stores the drive conditions for controlling the drive unit under the same conditions.

The ball screw condition monitoring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the physical quantity is vibration in the axial direction of the nut.

Further equipped with a vibration sensor for detecting the vibration data,
The ball screw condition monitoring device according to claim 4, wherein the vibration sensor is connected to the nut or a moving member that is connected to the nut and is movable relative to the screw shaft together with the nut. ..

The drive unit is a servomotor that drives the ball screw.
The ball screw condition monitoring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the physical quantity is at least one of a torque and a current of the servomotor.

The ball screw state monitoring device according to any one of claims 1 to 6, further comprising an analysis unit that analyzes the data collected by the data collecting unit and monitors the state of the ball screw. ..

The analysis unit
The seventh aspect of claim 7, wherein the data collected by the data collecting unit includes a comparative diagnosis unit for diagnosing the state of the ball screw by comparing the analysis results of the outward route data and the return route data. Ball screw condition monitoring device.

The analysis unit
7. The claim 7 is characterized in that the data collected by the data collecting unit is divided into a plurality of data, and the ball screw has an abnormality location specifying unit that identifies the abnormality occurrence location of the ball screw based on the analysis result of the divided data. Alternatively, the ball screw state monitoring device according to 8.

A ball screw condition monitoring method for monitoring the condition of a ball screw having a screw shaft, a nut, and a plurality of balls.
A step of controlling the drive unit so that the screw shaft and the nut move relative to each other at a constant speed for one or more reciprocations in a no-load state.
A method for monitoring a state of a ball screw, which comprises a step of collecting as data a physical quantity related to the ball screw while controlling the drive unit.

A program for causing a computer to function as each part of the ball screw condition monitoring device according to any one of claims 1 to 9.