JP5278032B2 - 直動駆動装置の異常検知方法、並びに異常検知装置およびこれを備える直動駆動装置 - Google Patents
直動駆動装置の異常検知方法、並びに異常検知装置およびこれを備える直動駆動装置 Download PDFInfo
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Description
また、本発明のうち第三の発明は、案内レール上をスライド移動する複数のスライダを有する直動案内装置と、その直動案内装置の複数のスライダに支持される移動テーブルと、前記直動案内装置の異常を検知する異常検知装置とを備える直動駆動装置であって、前記異常検知装置として、第二の発明に係る異常検知装置を備えていることを特徴としている。
同図に示すように、この直動駆動装置1は、二組の直動案内装置2と、その直動案内装置2の複数のスライダ4に支持される移動テーブル5とを有して構成されている。
図4(a)に示すように、「スライダ−移動テーブル」の固有振動数未満(400Hz未満)の低周波では、振動加速度のレベルは1kHz以上の高周波よりも小さい。しかし、「損傷有り」の振動加速度のレベルは、「損傷無し」の振動加速度のレベルに比べて、幾何学的に計算される傷起因周波数(速度600mm/玉径3.968mm/2=75.6Hz)のN倍波において、振動値レベルが大きいことが確認できる。また、図4(b)〜図4(d)に示すように、上記スライダ4(MR)以外の場所となるスライダ4(UMR,ML,UML)に対応した位置に付設した振動センサであっても、図4(a)と同様に、幾何学的に計算される傷起因周波数のN倍波が観測されている。このことから、振動センサ10から離れたスライダ4であってもその離れたスライダ4の損傷を起因とする振動の検知が可能となることがわかる。
この試験では、364kmの走行をさせた時点で、図1の符号UMLのスライダ4の軌道面に剥離が生じた。生じた剥離の大きさは、幅2.2mm、深さ70μmであった(剥離した軌道面の形状測定の結果を図5に示す)。一方、その他のスライダ4((ML,UMR,MR)は無傷であることを確認して走行試験を終了した。各スライダの振動速度rms値の、経時変化のグラフを図6に示す。
このように、本発明の直動駆動装置の異常検知方法、並びに異常検知装置およびこれを備える直動駆動装置は、上述の知見に基づいてなされたものであり、「スライダ−移動テーブル」の固有振動数以上の周波数成分をフィルタで除去して得られた振動加速度のレベルの変化に基づいて、単体の振動センサであっても、全てのスライダの軌道面の損傷状況を知ることを可能とするものである。
以下、実施例について説明する。なお、上記試験に用いた直動駆動装置1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明については適宜省略する。
図7に実施例1を示す。
図7に示すように、本実施例では、2本の案内レール3および4つのスライダ4をもつ直動案内装置2と、移動テーブル5と、異常検知装置20とを備えて構成される直動案内装置1を用意した。
電子フィルタ30は、振動センサ10で測定した振動信号に対し、スライダ−移動テーブルの固有振動数以上の周波数成分を除去するフィルタである。なお、この電子フィルタ30の遮断周波数の設定は、予め、この直動駆動装置1において、移動テーブル5をインパクト加振して、移動テーブル5を質量とするとともに複数のスライダ4をばねとする、ばね−質量系の固有振動数を求めた。そして、この求めたスライダ−移動テーブルの固有振動数以上の周波数成分を電子フィルタ30で除去するように設定している。
より具体的には、本実施例においては、電子フィルタ30による濾波後の振動信号に対して所定の演算処理を行って実効値を算出し、さらに、その実効値の平均値を求め、この求めた平均値に基づいて、何れかのスライダにおける損傷等の異常の有無を検知する。また、この異常検知部40は、例えば、必要に応じてその異常検知の結果に基づいて上記モータ6の駆動を制御し、例えば直動駆動装置1を緊急停止させるなどの処理を実行する。
この直動駆動装置1は、直動駆動装置1が稼働されると、その作動時の振動を、上記単一の振動センサ10によって随時に測定する(振動測定工程)。そして、その単一の振動センサ10で測定した一の検出点からの振動信号は電子フィルタ30で濾波される(濾波工程)。ここで、この濾波工程では、先に求めた固有振動数に基づき、移動テーブル5−スライダ4の固有振動数以上の振動を除去している。なお、本実施例では、移動テーブル5−スライダ4の固有振動数以上の振動を除去した周波数範囲で、直動駆動装置1の振動速度を7往復分測定している。そして、異常検知部40は、濾波後の振動信号に対して実効値を算出し、さらに、その実効値の平均値を算出し、この求めた平均値に基づいて何れかのスライダにおける損傷等の異常の有無を検知する(異常検知工程)。
同図からわかるように、本実施例の直動駆動装置1においては、振動速度の平均が0.18m/sの安定した状態で230kmまで走行した後、再び上昇し始めている。そこで、340km走行した時点で、直動案内装置の軌道面を確認したところ、図7での四角で囲んだスライダ4(MR)において、図9に示すように、深さ65〜75μm、幅2.2〜4.6mmの剥離が確認された。これにより、スライダ4(MR)から離れた位置に付設した一の振動センサ10であっても、振動速度の実効値の増加に基づいて、スライダ4(MR)の損傷状況を確認できることが検証された。
例えば、本発明に用いられる一の振動センサの付設位置は、図7に示す実施例1に示す位置だけに限定されない。
図13に実施例2を示す。
一の振動センサ10をこのように設置すれば、各スライダ4からの距離をほぼ同一距離に且つほぼ最短距離にすることができるため、上述したように、各スライダ4の振動測定条件を、最良かつ均一にすることができる。そのため、各スライダ4の損傷の進行状況から異常を検知する感度をより高く且つ均一にすることができる。
そこで、このような場合であれば、同図に示すように、対角線方向の4つのスライダ4については、上記実施例1同様に同一距離D1に位置させ、間に挟まれた上下二つのスライダ4については、同一距離D1よりも短い最短距離D2に位置するように単一の振動センサ1を付設すれば、単一の振動センサ1で複数のスライダ4の軌道面の損傷の進行状況を検知する感度をより高く且つより均等にする上で好適である。
2 直動案内装置
3 案内レール
4 スライダ
5 移動テーブル
6 モータ
7 カップリング
8 軸支部
9 ボールねじ
10 振動センサ
20 異常検知装置
30 電子フィルタ
40 異常検知部
Claims (5)
- 案内レール上をスライド移動する複数のスライダを有する直動案内装置と、その直動案内装置の複数のスライダに支持される移動テーブルとを有する直動駆動装置の異常を検知する方法であって、
前記直動駆動装置の作動時の振動を一の検出点から測定する振動測定工程と、その振動測定工程で測定した一の検出点からの振動信号を濾波する濾波工程と、その濾波工程を経た前記一の検出点からの振動信号の大きさに基づいて前記複数のスライダの異常を検知する異常検知工程とを含み、
前記濾波工程は、前記一の検出点からの振動信号のうち、前記移動テーブルを質量とするとともに前記複数のスライダをばねとする、ばね−質量系の固有振動数以上の周波数成分を限って除去し、前記異常検知工程は、前記濾波工程を経て得られた振動信号の周波数成分の大きさに基づいて、何れかのスライダにおける損傷等の異常を検知することを特徴とする直動駆動装置の異常検知方法。 - 前記一の検出点は、各スライダに対して同一距離、または前記同一距離よりも短い距離に位置していることを特徴とする請求項1に記載の直動駆動装置の異常検知方法。
- 案内レール上をスライド移動する複数のスライダを有する直動案内装置と、その直動案内装置の複数のスライダに支持される移動テーブルとを有する直動駆動装置の異常を検知する異常検知装置であって、
前記直動駆動装置の作動時の振動を一の検出点から測定する振動センサと、その一の振動センサで測定した振動信号を濾波するフィルタと、そのフィルタから出力された一の検出点からの振動信号の大きさに基づいて前記複数のスライダの異常を検知する異常検知部とを有し、
前記フィルタは、前記一の検出点からの振動信号のうち、前記移動テーブルを質量とするとともに前記複数のスライダをばねとする、ばね−質量系の固有振動数以上の周波数成分を限って除去するようになっており、前記異常検知部は、前記フィルタを経て得られた振動信号の周波数成分の大きさに基づいて、何れかのスライダにおける損傷等の異常を検知するようになっていることを特徴とする直動駆動装置の異常検知装置。 - 前記一の検出点は、各スライダに対して同一距離、または前記同一距離よりも短い距離に位置していることを特徴とする請求項3に記載の直動駆動装置の異常検知装置。
- 案内レール上をスライド移動する複数のスライダを有する直動案内装置と、その直動案内装置の複数のスライダに支持される移動テーブルと、前記直動案内装置の異常を検知する異常検知装置とを備える直動駆動装置であって、
前記異常検知装置として、請求項3または4に記載の異常検知装置を備えていることを特徴とする直動駆動装置。
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