JP4917079B2 - Ball screw mechanism deterioration inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、ボールネジと、該ボールネジに複数個のボールを介して螺合しているボールナットとからなり、前記ボールナット内に潤滑用のグリースが封入され、その両端部がシールされているボールネジ機構における、ボールネジ機構の劣化状態あるいは摩耗状態を検査する劣化検査方法およびボールネジ機構に関するものである。 The present invention comprises a ball screw and a ball nut screwed to the ball screw via a plurality of balls, wherein the ball nut is filled with lubricating grease and sealed at both ends. The present invention relates to a deterioration inspection method for inspecting a deterioration state or a wear state of a ball screw mechanism and a ball screw mechanism.
サーボモータで駆動される工作機械、生産機械等には、複数のボールネジ機構が設けられている。ボールネジ機構は、周知のように、ボールネジと、複数個のボールを介して前記ボールネジに螺合しているボールナットとから構成されている。したがって、ボールナットの回転を規制してボールネジを回転駆動すると、ボールナットが軸方向に駆動される。例えば、電動射出成形機には、一対の金型を型締する型締装置、型締された金型に溶融された樹脂を射出する射出装置等が備えられており、これらの装置にもボールネジ機構が設けられている。トグル式型締装置の場合、ボールネジに螺合するボールナットは、トグル機構を構成するクロスヘッドに固定されている。従って、ボールネジを例えばサーボモータにより回転駆動するとクロスヘッドが軸方向に駆動されて、型開閉されることになる。射出装置は、加熱シリンダ、この加熱シリンダの内部に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュ等からなり、加熱シリンダの前方には射出ノズルが設けられている。このようなスクリュの後端部は、所定の機構を介して連結板に接続され、連結板にはボールネジと螺合しているボールナットが固定されている。従って、ボールネジを回転駆動すると、連結板と共にスクリュが軸方向に駆動され、加熱シリンダ内の溶融樹脂が射出ノズルから射出されることになる。 Machine tools, production machines, and the like driven by servo motors are provided with a plurality of ball screw mechanisms. As is well known, the ball screw mechanism is composed of a ball screw and a ball nut screwed into the ball screw via a plurality of balls. Therefore, when the rotation of the ball nut is restricted and the ball screw is driven to rotate, the ball nut is driven in the axial direction. For example, an electric injection molding machine is equipped with a mold clamping device that clamps a pair of molds, an injection device that injects a molten resin into the clamped molds, and the like. A mechanism is provided. In the case of a toggle type mold clamping device, a ball nut screwed into a ball screw is fixed to a cross head constituting a toggle mechanism. Therefore, when the ball screw is rotated by, for example, a servo motor, the cross head is driven in the axial direction, and the mold is opened and closed. The injection device includes a heating cylinder, a screw or the like provided inside the heating cylinder so as to be driven in the rotational direction and the axial direction, and an injection nozzle is provided in front of the heating cylinder. The rear end of such a screw is connected to a connecting plate via a predetermined mechanism, and a ball nut screwed with a ball screw is fixed to the connecting plate. Therefore, when the ball screw is driven to rotate, the screw is driven in the axial direction together with the connecting plate, and the molten resin in the heating cylinder is injected from the injection nozzle.
このようなボールネジ機構は、内部に封入されているグリースによって潤滑されているが、ボールネジ機構においてはボールとネジ軸転動面とは金属接触しており、ころがり寿命による各部の摩耗、劣化は避けられない。例えば、グリースが適切に交換されていないとグリースが劣化して潤滑が不十分になってしまい、ボールネジ機構が早期に摩耗あるいは劣化してしまう。しかしながら、グリースが定期的に交換されて適切に潤滑が維持されていても、長期間稼動されていると摩耗や疲労によって少しずつ劣化する。適切に潤滑が維持されているボールネジ機構は初期の段階ではほとんど劣化しないが、稼動時間が累積してくるとボール表面に微細な傷が生じ始める。さらに、稼動時間が累積してくると劣化が進み、ボールが摩耗したり、ボールネジやボールナットの表面が鱗状に剥離する、いやゆるピーリングやフレーキングが発生してしまう。さらにこのような状態を放置していると機械にダメージを与える重大な故障が発生してしまうので、ボールネジ機構の劣化状態を推定してメンテナンス等を実施する必要がある。このようなボールネジ機構の劣化の兆候はグリースに現れる。例えば、ボール表面に微細な傷が生じ始めると、グリースに微量の鉄粉が含まれるようになり、さらに劣化が進むとグリース中の鉄粉濃度は高くなる。従って、グリース中の鉄粉の濃度を検査すればボールネジ機構の劣化の状態を推測することができ、従来から機械の定期点検時等にグリースを採取し、所定の検査機器によって鉄粉濃度を測定したり、熟練した技術者によって目視確認されている。そして、測定されたグリース中の鉄粉濃度が所定の濃度を超えると、点検が頻繁に実施されるようになったり、グリースは頻繁に交換され、さらに鉄粉濃度が高くなるとボールネジ機構は精密検査に付され、適宜部品が交換されることになる。 Such a ball screw mechanism is lubricated by grease contained inside, but in the ball screw mechanism, the ball and the screw shaft rolling surface are in metal contact, and avoid wear and deterioration of each part due to rolling life. I can't. For example, if the grease is not properly replaced, the grease will deteriorate and lubrication will be insufficient, and the ball screw mechanism will wear or deteriorate early. However, even if the grease is periodically replaced and properly lubricated, it will gradually deteriorate due to wear and fatigue if it is operated for a long time. A ball screw mechanism that is properly lubricated is hardly deteriorated at an early stage, but as the operation time is accumulated, fine flaws start to occur on the ball surface. Furthermore, as the operating time accumulates, the deterioration progresses and the ball wears out, and the surface of the ball screw or ball nut peels off in a scale-like manner, causing loose peeling or flaking. Furthermore, if such a state is left unattended, a serious failure that damages the machine will occur, so it is necessary to estimate the deterioration state of the ball screw mechanism and perform maintenance or the like. Such signs of deterioration of the ball screw mechanism appear in the grease. For example, when fine scratches start to occur on the ball surface, a small amount of iron powder is contained in the grease, and the iron powder concentration in the grease increases as the deterioration progresses further. Therefore, if the concentration of iron powder in the grease is inspected, it is possible to infer the state of deterioration of the ball screw mechanism. Conventionally, grease is collected during regular inspections of the machine, and the iron powder concentration is measured with a predetermined inspection device. Or visually confirmed by skilled technicians. When the measured iron powder concentration in the grease exceeds a predetermined concentration, inspections are frequently performed, the grease is frequently replaced, and when the iron powder concentration is further increased, the ball screw mechanism is inspected. The parts are replaced as appropriate.
本発明の直接的な文献ではないが、特許文献1には、軸受内に封入されているグリースの劣化状態を測定するグリース劣化検出装置が記載されている。特許文献1に記載のグリース劣化検出装置においては、軸受内に所定の容量のグリースポケットが設けられ、このグリースポケット内に発光素子と受光素子とからなるセンサが設けられている。発光素子から発光された光はグリースを透過するときに減衰するので、受光素子で検出される光の強さを測定すれば所定の演算によってグリース中の鉄粉濃度が得られる。これにより、グリースの劣化状態を推測することが可能になる。
Although not a direct document of the present invention,
従来のように、定期点検時等にグリースを採取し鉄粉濃度を測定しても、ボールネジ機構の劣化状態を推定することはできる。しかしながら、解決すべき問題点も見受けられ、例えばグリースの採取方法に問題が認められる。従来周知のボールナットは、シールが十分では無いので、ボールナット内に所定の給脂口からグリースが給脂されると共に、封入されているグリースは少しずつ漏出するようになっており、漏出したグリースはボールネジの露出している部分に付着することになる。従って、ボールネジに付着したグリースを採取すれば鉄粉濃度を測定することはできる。しかしながら、このようにボールネジに付着しているグリースはボールネジが高速で回転すると飛散してしまい所定量の採取は困難であるし、漏出直後のグリースである保証も無いので、ボールナット内のグリース中の鉄粉濃度は正確には測定できない。ボールネジ機構を分解して内部のグリースを直接採取する方法もある。近年、ネジ溝の形状が改良されたボールネジと、このようなネジ溝に密着してグリースの漏出を実質的に防止するシールを備えたボールナットとからなるボールネジ機構が開発されてきており、このようなボールネジ機構に対しても分解してグリースを採取する方法は適用可能である。この方法によると、グリース中の鉄粉濃度は正確に測定することはできる。しかしながら、ボールネジ機構の分解は機械を停止して実施しなければならないので作業が煩雑で工数もかかるし、24時間の稼動が求められている機械に対しては実施できない。 As in the past, it is possible to estimate the deterioration state of the ball screw mechanism by collecting grease and measuring the iron powder concentration during periodic inspections. However, there are problems to be solved, for example, a problem is found in the method of collecting grease. Conventionally known ball nuts do not have a sufficient seal, so grease is supplied from the specified greasing port in the ball nut and the enclosed grease leaks little by little. The grease will adhere to the exposed part of the ball screw. Therefore, the iron powder concentration can be measured by collecting grease adhering to the ball screw. However, since the grease adhering to the ball screw is scattered when the ball screw rotates at a high speed, it is difficult to collect a predetermined amount, and there is no guarantee that the grease is immediately after leakage. The iron powder concentration cannot be measured accurately. There is also a method for directly collecting the internal grease by disassembling the ball screw mechanism. In recent years, a ball screw mechanism has been developed that includes a ball screw having an improved thread groove shape and a ball nut having a seal that is in close contact with the screw groove and substantially prevents leakage of grease. A method of collecting grease by disassembling such a ball screw mechanism is also applicable. According to this method, the iron powder concentration in the grease can be accurately measured. However, the disassembly of the ball screw mechanism must be carried out with the machine stopped, so the work is complicated and requires a lot of man-hours, and cannot be carried out for a machine that is required to operate for 24 hours.
特許文献1に記載のグリース劣化検出装置をボールネジ機構に適用することができれば、ボールネジ機構が稼動中であっても正確にグリース中の鉄粉濃度が測定でき、ボールネジ機構の劣化状態を推定することができる。しかしながら、特許文献1に記載のグリース劣化検出装置は、風車の主軸軸受のような大型の軸受に設けられる装置であって、内部にセンサを設置できるような容量の比較的大きなグリースポケットを設けることが前提になっている。電動射出成形機等の生産機械に設けられているボールネジ機構には、このようなグリースポケットを設けることは難しい。
If the grease deterioration detection device described in
本発明は、上記したような従来の問題点あるいは課題を解決した、ボールネジ機構の劣化検査方法および劣化検査装置を備えたボールネジ機構を提供することを目的としており、具体的には、検査のためにボールネジ機構を分解する必要もなく、ボールネジ機構に格別にグリースポケットを設ける必要もなく、機械の稼働中であってもグリース中の鉄粉濃度を正確に測定できる、ボールネジ機構の劣化検査方法および劣化検査装置を備えたボールネジ機構を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a ball screw mechanism having a ball screw mechanism deterioration inspection method and a deterioration inspection device, which solves the above-described conventional problems or problems, and specifically, for inspection. It is not necessary to disassemble the ball screw mechanism, and it is not necessary to provide a special grease pocket in the ball screw mechanism, and it is possible to accurately measure the iron powder concentration in the grease even when the machine is in operation, and It aims at providing the ball screw mechanism provided with the deterioration inspection apparatus.
本発明は、上記目的を達成するために、ボールナット内に封入されている、所定期間経過したグリースの所定量を残存させてグリースを強制的に排出し、そして実質的に同量の新しいグリースを供給するとき、排出されるグリース中の鉄粉濃度を測定してボールネジ機構の劣化状態を検査するように構成される。 In order to achieve the above object, the present invention forcibly discharges grease by leaving a predetermined amount of grease sealed in a ball nut after a predetermined period of time, and a new grease having substantially the same amount. Is configured to measure the iron powder concentration in the discharged grease and inspect the deterioration state of the ball screw mechanism.
すなわち、請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するために、ボールネジと、該ボールネジに複数個のボールを介して螺合しているボールナットとからなり、前記ボールナット内に潤滑用のグリースが封入され、その両端部がシールされているボールネジ機構において、所定の稼動時間が経過したときに実施するグリースの交換は、前記ボールナットにおいてその下部から内部に達するグリース排出孔から、前記ボールナット内に封入されているグリースを1/3以上残存させるようにしてピストンポンプによって定量のグリースを強制的に排出し、そして排出したグリースと実質的に同量の新しいグリースを定量グリース吐出バルブによって前記ボールナット内に注入するようにし、このときに、前記排出されるグリース中の鉄粉濃度を測定して前記ボールネジ機構の劣化あるいは摩耗状態を検査するように構成される。請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の劣化・摩耗状態検査方法において、前記ピストンポンプは前記ボールナットの下方部に接続されている吸引管に接続されており、前記鉄粉濃度の測定は、前記吸引管中のグリース中の鉄粉濃度を磁気バランス式電磁誘導法により測定するように、そして請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の劣化・摩耗状態検査方法において、ボールネジ機構が駆動されているときに、グリースの前記排出と前記注入と前記鉄粉濃度の測定を実施するように構成される。
Specifically, in order to achieve the above object, the invention according to
請求項4に記載の発明は、ボールネジと、該ボールネジに複数個のボールを介して螺合しているボールナットとからなり、前記ボールナット内に潤滑用のグリースが封入され、その両端部がシールされているボールネジ機構において、前記ボールナット内に封入されているグリースを排出するピストンポンプと、前記ピストンポンプにより排出される排出量と実質的に同量の新しいグリースを前記ボールナット内に注入する定量グリース吐出バルブと、グリース中の鉄粉濃度を測定する鉄粉濃度測定手段とを備え、前記ピストンポンプは、前記ボールナットにその下部から内部に達するように明けられているグリース排出孔に接続されており、所定の稼動時間が経過したら、前記ボールナット内にグリースが1/3以上残存するようにして前記ピストンポンプによってグリースが定量排出され、そして前記定量グリース吐出バルブから実質的に同量のグリースが前記ボールナット内に注入されるようになっており、前記鉄粉濃度測定手段は、前記ピストンポンプによって排出されるグリース中の鉄粉濃度を測定するように配置されている。請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のボールネジ機構において、前記ピストンポンプは前記ボールナットの下方部に接続されている吸引管に接続され、前記前記鉄粉濃度測定手段は磁気バランス式電磁誘導法により鉄粉濃度を測定するようになっている鉄粉濃度計からなり、前記鉄粉濃度計は、前記吸引管中のグリース中の鉄粉濃度を測定するように構成されている。
The invention according to claim 4 comprises a ball screw and a ball nut screwed into the ball screw via a plurality of balls, and grease for lubrication is enclosed in the ball nut, In a sealed ball screw mechanism, a piston pump that discharges the grease enclosed in the ball nut, and new grease that is substantially the same as the amount discharged by the piston pump is injected into the ball nut. A fixed grease discharge valve and an iron powder concentration measuring means for measuring the iron powder concentration in the grease, and the piston pump is provided in a grease discharge hole opened to reach the inside of the ball nut from below. It is connected, after a lapse of a predetermined operating time, before so as to remain
以上のように、本発明によると、ボールナット内に封入されているグリースの1/3以上が残存するようにボールナットの下方部から所定量のグリースをピストンポンプによって強制的に排出し、そして排出したグリースと実質的に同量の新しいグリースを定量グリース吐出バルブによって前記ボールナット内に注入するとき、前記排出されるグリース中の鉄粉濃度を測定して前記ボールネジ機構の劣化あるいは摩耗状態を検査するので、ボールネジ機構の劣化状態あるいは摩耗状態の検査はボールネジ機構を分解して実施する必要もないし、ボールナット内に格別にグリースポケットを設けてセンサを設置する必要もない。また、鉄粉濃度が測定されるグリースは直前までボールナット内に封入されていたグリースであることが保証されているので、ボールネジ機構の劣化状態を正確に推測することができる。さらには、グリースを排出するときに1/3以上のグリースを残存させるので、排出するグリースに空気が巻き込まれることはなく、正確に鉄粉濃度を測定することができる。すなわち、グリースに空気が含まれないので、測定対象のグリースの容量は正確であり鉄粉濃度を正確に測定することができる。さらには、グリースを排出するとき、ボールナット内のグリースの1/3以上を残存させるので、グリースを交換して鉄粉濃度を測定していても、その間最低のグリース量は確保されており、潤滑に支障を来すことはなくボールネジ機構を稼働させることができる。すなわち、24時間の連続稼動が要求されていても、稼動中に安全にボールネジ機構の劣化状態を検査することができる。また、他の発明によれば、グリース中の鉄粉濃度は磁気バランス式電磁誘導法で測定するように構成されているので、グリース中の鉄粉濃度を正確に検査することが可能であり、ボールネジ機構の劣化状態を正確に推定することができる。他の発明によると、鉄粉濃度測定手段はグリース排出手段から排出されるグリース中の鉄粉濃度を測定するように配置されているので、あるいは鉄粉濃度計は前記吸引管中のグリース中の鉄粉濃度を測定するようになっているので、狭いスペースにも劣化検査装置すなわち鉄粉濃度計を設けることができる。また、吸引管中のグリース中の鉄粉を測定するようになっているので、グリース中に雰囲気中の鉄粉が混入することもなく、グリース中の鉄粉のみを正確に測定することができる。 As described above, according to the present invention, a predetermined amount of grease is forcibly discharged from the lower portion of the ball nut by the piston pump so that 1/3 or more of the grease enclosed in the ball nut remains. When a new grease of substantially the same amount as the discharged grease is injected into the ball nut by the quantitative grease discharge valve , the iron powder concentration in the discharged grease is measured to determine the deterioration or wear state of the ball screw mechanism. Since the inspection is performed, the deterioration or wear state of the ball screw mechanism need not be disassembled and it is not necessary to dispose the ball screw mechanism and to install a special grease pocket in the ball nut. In addition, since the grease whose iron powder concentration is measured is guaranteed to be grease that has been enclosed in the ball nut until immediately before, the deterioration state of the ball screw mechanism can be accurately estimated. Further, since 1/3 or more of the grease remains when the grease is discharged, air is not involved in the discharged grease, and the iron powder concentration can be accurately measured. That is, since grease does not contain air, the volume of the grease to be measured is accurate, and the iron powder concentration can be accurately measured. Furthermore, when the grease is discharged, 1/3 or more of the grease in the ball nut remains, so even if the grease is measured and the iron powder concentration is measured, the minimum amount of grease is secured during that period. The ball screw mechanism can be operated without hindering lubrication. That is, even if continuous operation for 24 hours is required, the deterioration state of the ball screw mechanism can be inspected safely during operation. Further, according to another invention, since the iron powder concentration in the grease is configured to be measured by a magnetic balance type electromagnetic induction method, it is possible to accurately inspect the iron powder concentration in the grease, The deterioration state of the ball screw mechanism can be accurately estimated. According to another invention, the iron powder concentration measuring means is arranged to measure the iron powder concentration in the grease discharged from the grease discharging means, or the iron powder concentration meter is arranged in the grease in the suction pipe. Since the iron powder concentration is measured, a deterioration inspection device, that is, an iron powder concentration meter can be provided even in a narrow space. In addition, since the iron powder in the grease in the suction pipe is measured, only the iron powder in the grease can be accurately measured without mixing the iron powder in the atmosphere into the grease. .
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係るボールネジ機構の劣化検査装置1は、グリース交換装置3が設けられている所定の構造を有するボールネジ機構2側に設けられている。初に、ボールネジ機構2とグリース交換装置3について説明する。ボールネジ機構2は、ボールネジ5と、このボールネジ5に複数個のボールを介して螺合しているボールナット6とからなっている。図1に示されている実施の形態によると、ボールナット6は、所定の部材7に固定されて回転が規制され、ボールネジ5が回転駆動され、軸方向に往復動的に駆動されるようになっている。このようなボールナット6の両端部には、ボールネジ5のネジ溝に密着する構造を有するグリース漏出防止シール9、9が設けられている。このシール9、9によりボールナット6の内部に封入されているグリースは、実質的に外部には漏出しない。さらに、ボールナット6の外周面の上部には、図には示されていないが内部まで達するグリース注入孔が明けられ、このグリース注入孔にグリースを外部から給脂する給脂口10が設けられている。同様にボールナット6の外周面の下部にも、図には示されていないが内部まで達するグリース排出孔が明けられ、このグリース排出孔にはグリースを外部に排出する排出口11が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below. The ball screw mechanism
グリース交換装置3は、概略的には、ボールナット6内に封入されている古いグリースを強制的に吸引して外部に排出する排出装置13と、新しいグリースをボールナット6内に給脂する給脂装置14と、排出装置13と給脂装置14とに指令を出力するコントローラ15とからなっている。排出装置13は、排出口11からグリースを吸引する吸引管17と、吸引管17に接続され、グリースを強制的に吸引するエア駆動式のピストンポンプ18と、ピストンポンプ18の排出管20に介装されている逆止弁22とから構成されている。ピストンポンプ18は、シリンダ23と、シリンダ23内に設けられエアで駆動されるピストン24とからなり、シリンダ23の先端部には逆止弁構造25が設けられている。ピストンあるいはピストンロッド24を往復動的に駆動するエア式ピストンシリンダユニット、このピストンシリンダユニットに圧縮空気を給排する空気圧回路等は、図1には示されていない。ピストンポンプ18は、上記のように構成されているので、ピストン24を所定距離だけ後方に引くと、シリンダ23内は負圧になって、逆止弁構造25の弁が開いて所定量のグリースがシリンダ23内に強制的に吸引され、ピストン24を前方に駆動すると、シリンダ23内が加圧されて弁が閉じ、シリンダ23内のグリースは排出管20から排出される。
In general, the
給脂装置14は、従来周知のように、新しいグリースを加圧して圧送するグリースポンプ27と、グリースポンプ27の吐出口に接続されている圧送管28と、圧送管28に接続されグリースを分配するジャンクション、すなわち集中ブロック30と、集中ブロック30に取り付けられ定量のグリースを吐出する、複数個の従来周知の定量グリース吐出バルブ31、31、…と、定量グリース吐出バルブ31と給脂口10とを接続している給脂管32とからなっている。グリースポンプ27には、新しいグリースが供給可能な状態に維持されており、信号ライン35を介してコントローラ15が接続され、コントローラ15からの指令で駆動されるようになっている。
As is well known in the art, the greasing
本実施の形態に係るボールネジ機構の劣化検査装置1は、いわゆる磁気バランス式電磁誘導法により鉄粉濃度を計測する鉄粉濃度計37からなり、吸引管17に設けられている。磁気バランス式電磁誘導法は、従来周知のように等しいインダクタンスからなる一対の励磁コイルのうち、一方の励磁コイルの内部に試料を入れて、両方の励磁コイルに交流電流を通電したときに誘導起電力に差が生じる現象を利用して鉄粉量を測定する方法である。このような誘導起電力の電圧差を所定の検出コイルによって検出すれば、試料中に含まれる鉄粉量を正確に測定することができる。従って、測定対象のグリースの容量が正確であれば鉄粉濃度を正確に測定することができる。吸引管17は、鉄粉濃度計37に設けられている一対の励磁コイルのうち一方の励磁コイルを貫通するように設けられている。後で説明するように吸引管17内には空気は混入しない。吸引管17内はグリースで満たされて、測定対象のグリースの容量は一定であり、吸引管17内のグリース中の鉄粉濃度が正確に測定できることになる。吸引管17は磁力を透過する樹脂製管路からなり、管内部のグリース中の鉄粉濃度が正確に測定できるようになっている。鉄粉濃度計37は信号ライン38を介してコントローラ15に接続され、グリース交換装置3と連動して駆動されるようになっている。
The ball screw mechanism
本実施の形態に係るボールネジ機構2の作用について説明する。ボールネジ機構2は、図1においてボールナット6の一部が断面で示されているように、ボールナット6の内部の空隙の40〜60%だけグリース40が封入されて、適切に潤滑されている。機械の稼動時間が所定時間、例えば数ヶ月を経過したら、グリースを交換する。コントローラ15はピストンポンプ18に指令を出力する。そうすると、ピストン24は設定距離だけ矢印Y1の方向に、図示されないエアシリンダ等により駆動される。シリンダ23内は負圧になって、逆止弁構造の弁25が開いて、ボールナット6の内部のグリース40が吸引管17を経由してシリンダ23内に所定量が吸引される。このとき、ボールナット6の内部には、吸引前のグリース量の少なくとも1/3以上、好ましくは1/2以上のグリース40が残存するように実施する。このような量を残して吸引するので、シリンダ23内に吸引されるグリース中には空気はほとんど巻き込まれていない。吸引されるグリースに空気は含まれておらず、ピストン24を引く距離は一定であるので、吸引されるグリースは定量になる。次に、コントローラ15はピストンポンプ18に指令を出力する。そうすると、ピストン24は矢印Y2の方向に駆動され、グリースは逆止弁22を経由して使用済みグリース溜39に排出される。吸引管17にはボールナット6内から吸引されたグリース40が残っている。
The operation of the ball screw mechanism 2 according to the present embodiment will be described. The ball screw mechanism 2 is appropriately lubricated with
コントローラ15はグリースポンプ27を起動する。そうすると、グリースは圧送管28を経由して集中ブロック30に圧送される。集中ブロック30において分配されたグリースは定量グリース吐出バルブ31から吐出される。吐出量は定量であり、排出装置13で排出されたグリース量と実質的に同量である。吐出されたグリースは給脂管32および給脂口10を経由してボールナット6内に注入される。これにより、グリースの交換は完了する。なお、集中ブロック30には複数個の定量グリース吐出バルブ31、31、…が接続されているので、図に示されていない他のボールネジ機構にも同時に給脂することができる。
The
コントローラ15は鉄粉濃度計37に指令を出力する。吸引管17内は、ボールナット6内から新しく吸引されたグリース40で満たされている。指令が出力されると、鉄粉濃度計37は、磁気バランス式電磁誘導法によって吸引管17内のグリース中の鉄粉濃度を測定して、鉄粉濃度を所定のインジケータ等に表示する。測定対象のグリースは、直前までボールナット6内に封入されていたグリース40であるので、ボールネジ機構2の劣化状態を正確に推定することができる。測定された鉄粉濃度からボールネジ機構2の劣化状態を推定することができ、以下のように対応することができる。
(1)グリース中の鉄粉濃度が0.05%wt以下のとき:
ボールネジ機構2は正常な状態であり劣化していない。ボールネジ機構2のメンテナンスは不要である。
(2)グリース中の鉄粉濃度が0.05〜0.1%wtのとき:
ボールネジ機構2のボール表面に傷が発生している。必要に応じてボールネジ機構2の検査を実施する。
(3)グリース中の鉄粉濃度が0.1%wt以上のとき:
ボールネジ機構2のボールは摩耗している。ボールネジ5やボールナット6にはピーリングやフレーキングが発生している可能性がある。機械を停止してボールネジ機構2を精密検査して劣化あるいは摩耗した部品を交換する。または、以後グリースの交換と鉄粉濃度の測定を高頻度で実施してボールネジ機構2の劣化の進行状況を監視する。
The
(1) When the iron powder concentration in the grease is 0.05% wt or less:
The ball screw mechanism 2 is in a normal state and has not deteriorated. Maintenance of the ball screw mechanism 2 is not necessary.
(2) When the iron powder concentration in the grease is 0.05 to 0.1% wt:
The ball surface of the ball screw mechanism 2 is scratched. The ball screw mechanism 2 is inspected as necessary.
(3) When the iron powder concentration in the grease is 0.1% wt or more:
The ball of the ball screw mechanism 2 is worn. There is a possibility that peeling or flaking has occurred in the ball screw 5 or the ball nut 6. The machine is stopped and the ball screw mechanism 2 is closely inspected to replace a deteriorated or worn part. Alternatively, the progress of deterioration of the ball screw mechanism 2 is monitored by performing grease replacement and measuring the iron powder concentration at a high frequency thereafter.
グリースがボールナット6内から排出された直後であっても、グリースはボールナット6内に少なくとも1/3以上残存しているし、給脂も速やかに実施されるので、その間の潤滑には支障がなく機械を停止する必要はない。従って、グリースの交換と鉄粉濃度の測定は稼動中でも実施できる。グリースは1/3以上、好ましくは1/2以上残存した状態で交換されるので、新しいグリースと古いグリースは混ざってしまう。従って、交換直後のグリースにも所定の鉄粉が含まれた状態になってしまい、次回のグリースの交換時に測定される鉄粉濃度には、このような鉄粉も含まれてしまうことになる。つまり、計測される鉄粉濃度は、前回のグリースの交換時から次回のグリースの交換時までの間に発生した鉄粉による鉄粉濃度であるという保証が無いので、ボールネジ機構2の劣化状態が正確に推定できない可能性はある。しかしながら、古いグリースが残存して新しいグリースと混ざってしまっても、実質的には問題は無い。すなわち、ボールネジ機構2がほとんど劣化していないときには古いグリースの中にもほとんど鉄粉が含まれていないので測定される鉄粉濃度は低く問題がない。また、ボールネジ機構2の劣化が始まると、劣化の進行速度は加速することはあっても減速することはないので、測定される鉄粉濃度は前回よりも大きくなって、前回のグリースの交換時に残存してしまった鉄粉量を無視することができる。 Even after the grease is discharged from the ball nut 6, at least 1/3 or more of the grease remains in the ball nut 6, and the lubrication is performed quickly. There is no need to stop the machine. Therefore, grease replacement and iron powder concentration measurement can be performed even during operation. Since the grease is exchanged in a state where it remains 1/3 or more, preferably 1/2 or more, new grease and old grease are mixed. Accordingly, the grease immediately after the replacement also includes a predetermined iron powder, and the iron powder concentration measured at the next replacement of the grease includes such iron powder. . In other words, there is no guarantee that the measured iron powder concentration is the iron powder concentration caused by the iron powder generated between the previous grease replacement and the next grease replacement. There is a possibility that it cannot be estimated accurately. However, even if the old grease remains and is mixed with new grease, there is virtually no problem. That is, when the ball screw mechanism 2 is hardly deteriorated, since the old grease contains almost no iron powder, the measured iron powder concentration is low and there is no problem. Also, when the deterioration of the ball screw mechanism 2 starts, the progressing speed of the deterioration may be accelerated, but not decelerated. Therefore, the measured iron powder concentration becomes higher than the previous time, and when the previous grease is replaced. The amount of remaining iron powder can be ignored.
グリースの排出と給脂とは、実質的に同量になるように実施し、ボールナット6内に封入されているグリース量が変動しないように交換しているが若干の誤差が生じて、グリース量が変動してしまい潤滑に問題が生じる可能性もある。しかしながら、ボールネジ機構の寿命は数年であるので、数ヵ月毎にグリースの交換を実施しても、ボールネジを交換するまでに実施するグリースの交換回数は多くはない。従って、グリースの交換の度に排出量と給脂量との誤差が累積しても、ボールナット6内に封入されているグリース量の変動は小さく、潤滑には支障を来たすようなことはない。 The grease is discharged and lubricated so that the amount is substantially the same, and the grease is sealed so that the amount of grease enclosed in the ball nut 6 does not fluctuate. The amount may fluctuate, causing problems in lubrication. However, since the life of the ball screw mechanism is several years, even if the grease is replaced every several months, the number of grease replacements performed before replacing the ball screw is not large. Therefore, even if an error between the discharge amount and the lubrication amount is accumulated every time the grease is replaced, the variation in the amount of grease enclosed in the ball nut 6 is small and does not hinder the lubrication. .
本発明の実施の形態に係るボールネジ機構2の劣化検査装置1は、上記実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、鉄粉濃度計37は、磁気バランス式電磁誘導法により鉄粉濃度を計測する鉄粉濃度計からなるように説明されているが、吸引管17のグリース中に一対の電極を差込みグリースの導電性を計測して鉄粉濃度を推定するようにしても良い。また、特許文献1に記載されているように、発光素子と受光素子とを設けて、グリース中を透過した光の減衰量から鉄粉濃度を推定するようにしても良い。さらには、格別に警報機等を設けて、鉄粉濃度計37において計測された鉄粉濃度が所定の濃度を超えたら警報を発するように実施することもできる。グリース交換装置3についても変形が可能である。例えば、グリース交換装置3においては定量のグリースが排出されると共に、定量のグリースが給脂されるように説明されているが、定量でなく可変量でもよく、排出されるグリースと実質的に同量のグリースが給脂されていれれば問題がない。また、ボールナット6への新しいグリースの供給は、上方部から供給されるようになっているが、下方から供給するようにしても良い。このときは、切替弁を設けるなどして、給排口を共用することもできる。
The
1 ボールネジ機構の劣化検査装置
2 ボールネジ機構 3 グリース交換装置
5 ボールネジ 6 ボールナット
9 グリース漏出防止シール 10 給脂口
11 排出口 15 コントローラ 18 ピストンポンプ 27 グリースポンプ 30 集中ブロック 31 定量グリース吐出バルブ 37 鉄粉濃度計
1 Ball screw mechanism deterioration inspection device 2
11
Claims (5)
所定の稼動時間が経過したときに実施するグリースの交換は、前記ボールナットにおいてその下部から内部に達するグリース排出孔から、前記ボールナット内に封入されているグリースを1/3以上残存させるようにしてピストンポンプによって定量のグリースを強制的に排出し、そして排出したグリースと実質的に同量の新しいグリースを定量グリース吐出バルブによって前記ボールナット内に注入するようにし、
このときに、前記排出されるグリース中の鉄粉濃度を測定して前記ボールネジ機構の劣化あるいは摩耗状態を検査する、ボールネジ機構の劣化・摩耗状態検査方法。 In a ball screw mechanism comprising a ball screw and a ball nut screwed to the ball screw via a plurality of balls, lubrication grease is enclosed in the ball nut, and both ends thereof are sealed,
The grease replacement performed when a predetermined operating time has elapsed is to leave at least 1/3 of the grease enclosed in the ball nut from the grease discharge hole reaching from the bottom to the inside of the ball nut. A fixed amount of grease is forcibly discharged by the piston pump, and a new grease substantially equal to the discharged grease is injected into the ball nut by the fixed amount grease discharge valve,
At this time, a deterioration / wear state inspection method for the ball screw mechanism, wherein the iron screw concentration in the discharged grease is measured to inspect the deterioration or wear state of the ball screw mechanism.
前記ボールナット内に封入されているグリースを排出するピストンポンプと、前記ピストンポンプにより排出される排出量と実質的に同量の新しいグリースを前記ボールナット内に注入する定量グリース吐出バルブと、グリース中の鉄粉濃度を測定する鉄粉濃度測定手段とを備え、
前記ピストンポンプは、前記ボールナットにその下部から内部に達するように明けられているグリース排出孔に接続されており、
所定の稼動時間が経過したら、前記ボールナット内にグリースが1/3以上残存するようにして前記ピストンポンプによってグリースが定量排出され、そして前記定量グリース吐出バルブから実質的に同量のグリースが前記ボールナット内に注入されるようになっており、
前記鉄粉濃度測定手段は、前記ピストンポンプによって排出されるグリース中の鉄粉濃度を測定するように配置されていることを特徴とする、ボールネジ機構。 In a ball screw mechanism comprising a ball screw and a ball nut screwed to the ball screw via a plurality of balls, lubrication grease is enclosed in the ball nut, and both ends thereof are sealed,
A piston pump that discharges the grease enclosed in the ball nut, a quantitative grease discharge valve that injects a new amount of grease substantially equal to the amount discharged by the piston pump into the ball nut, and grease An iron powder concentration measuring means for measuring the iron powder concentration in the inside,
The piston pump is connected to a grease discharge hole opened to reach the inside from the lower part of the ball nut,
When a predetermined operating time has elapsed, the grease is quantitatively discharged by the piston pump so that grease remains in the ball nut, and substantially the same amount of grease is discharged from the quantitative grease discharge valve. It is designed to be injected into the ball nut,
The ball screw mechanism, wherein the iron powder concentration measuring means is arranged to measure an iron powder concentration in grease discharged by the piston pump.
前記鉄粉濃度計は、前記吸引管中のグリース中の鉄粉濃度を測定するようになっていることを特徴とする、ボールネジ機構。 In the ball screw mechanism according to claim 4, wherein the piston pump is connected to a suction pipe connected to the lower portion of the ball nut, the said iron powder concentration measuring means iron powder density by the magnetic balance type electromagnetic induction method It consists of an iron powder densitometer that is designed to measure,
The ball screw mechanism, wherein the iron powder concentration meter is configured to measure an iron powder concentration in grease in the suction pipe.
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