特許 7377919 リニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法及びリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-01

(45)【発行日】2023-11-10

(54)【発明の名称】リニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法及びリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システム

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/02 20190101AFI20231102BHJP

【ＦＩ】

G01M13/02

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022098653

(22)【出願日】2022-06-20

【審査請求日】2022-06-20

(73)【特許権者】

【識別番号】596016557

【氏名又は名称】上銀科技股▲分▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】蔡尚樺

(72)【発明者】

【氏名】林育新

(72)【発明者】

【氏名】林孟穎

【審査官】森口 正治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０４１８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３５６８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１４８２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０９０８４２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １３／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リニア伝動装置を駆動する駆動装置に電気的に接続して制御する制御装置により実行されるリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法であって、
前記リニア伝動装置は、所定の軸線方向に沿って延伸する回転軸と、前記回転軸に沿って移動可能に前記回転軸に配置されると共に、前記回転軸との間に循環通路が画成されている可動部と、前記循環通路内に配置される複数のローラーと、前記リニア伝動装置及び前記駆動装置に配置されるセンサーを有するセンサー手段と、を有するように構成されている上、前記循環通路は、前記ローラーが出入りできる出入口を有し、前記センサーは前記出入口の温度及び前記出入口における前記ローラーが出入りする加速度を感知するように構成され、
前記可動部は、前記回転軸により挿通される本体と、前記本体に配置された２つの循環部材とを有し、各前記循環部材は、いずれも前記回転軸と共に両者の間に１つの循環通路を画成し、
前記リニア伝動装置の稼働中において、前記センサー手段が前記リニア伝動装置から検知した、各前記ローラーと前記回転軸との間に生じる応力もしくは前記循環部材の各前記ローラーとの接触面が受ける応力と、前記可動部が前記軸線方向に沿って移動する距離であるストロークと、前記可動部の前記軸線方向に沿って前記回転軸に対して移動する速度もしくは前記回転軸が回転する速度と、前記リニア伝動装置から検知する前記出入口の温度と、前記出入口における前記ローラーが出入りする加速度と、の５種類の検知信号に基づいて、応力負荷調整パラメータと、ストローク調整パラメータと、速度調整パラメータと、温度調整パラメータと、加速度調整パラメータと、の５種類の調整パラメータを算出し、この５種類の調整パラメータにおいて、少なくとも２種類の調整パラメータは、対応する検知信号とは非一次関数関係であり、そしてこの５種類の調整パラメータから前記リニア伝動装置の残り寿命参考値を算出するリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法。

【請求項2】

前記残り寿命参考値を算出する際において、各前記検知信号及び各前記調整パラメータに基づいて、実働当量を算出してから、該実働当量に基づいて前記残り寿命参考値を算出することを特徴とする請求項１に記載のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法。

【請求項3】

Ｆ_ａｃｔを前記実働当量とし、Ａ_ｔを前記温度調整パラメータとし、Ａ_ｓを前記ストローク調整パラメータとし、Ａ_ｉを前記加速度調整パラメータとし、Ａ_ｆを前記応力負荷調整パラメータとし、Ａ_ｒを前記速度調整パラメータとし、且つ、Ｆ_ｉａｖｇを区間平均負荷とし、Ｎ_ｉａｖｇを前記回転軸の区間平均回転速度とし、Ｎ_ａｖｇを前記回転軸の周期平均回転速度とし、ｔ_ｉを区間時間とし、ｔ_{ｃｙｃｌｅ}を周期時間とし、ｎを１つの周期内にある区間の数とすると、

【数1】

の式により算出される実働当量Ｆ_ａｃｔを算出してから前記残り寿命参考値を算出することを特徴とする請求項２に記載のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法。

【請求項4】

前記検知信号に基づいて算出される最大応力値をＰ_ｍａｘとし、ａ_ｆを負荷係數とし、且つ、Ｐ_ｍａｘ＞２.０Ｇｐａである際、

【数2】

の式で前記応力負荷調整パラメータＡ_ｆを算出し、また、
Ｐ_ｍａｘ≦２.０Ｇｐａである際、Ａ_ｆを１とすることを特徴とする請求項３に記載のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法。

【請求項5】

前記検知信号に対応する温度が８０℃～２００℃の範囲内にある際、
Ｔを温度とし、ａ_ｔ１、ａ_ｔ２、ａ_ｔ３、ａ_ｔ４をそれぞれ必要に応じて設定された温度係数として、

【数3】

の式で前記温度調整パラメータＡ_ｔを算出し、また、前記範囲外にある場合は、Ａ_ｔを１とすることを特徴とする請求項３に記載のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法。

【請求項6】

２つの潤滑油消耗係数をそれぞれａ_ｏとｂ_ｏとし、Ｆ_ｍａｘを許容最大負荷とし、Ｆ_ｏｐを前記検知信号により取得した実際最大負荷とし、前記回転軸の外径と回転速度の積をＤＮとして、ＤＮ_ＭＡＸを許容最大ＤＮ値とし、ＤＮ_ｏｐを前記検知信号により取得した実際最大ＤＮ値とし、

【数4】

の式で潤滑油消耗パラメータｆを算出することを特徴とする請求項１に記載のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法。

【請求項7】

リニア伝動装置及び前記リニア伝動装置を駆動する駆動装置に電気的に接続するリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムであって、
前記リニア伝動装置は、所定の軸線方向に沿って延伸する回転軸と、前記回転軸に沿って移動可能に前記回転軸に配置されると共に、前記回転軸との間に循環通路が画成されている可動部と、前記循環通路内に配置される複数のローラーと、前記リニア伝動装置及び前記駆動装置に配置されるセンサーを有するセンサー手段と、を有するように構成されている上、前記循環通路は、前記ローラーが出入りできる出入口を有し、前記センサーは前記出入口の温度及び前記出入口における前記ローラーが出入りする加速度を感知するように構成され、
前記可動部は、前記回転軸により挿通される本体と、前記本体に配置された２つの循環部材とを有し、各前記循環部材は、いずれも前記回転軸と共に両者の間に１つの循環通路を画成し、
前記リニア伝動装置の稼働中において、前記センサー手段が前記リニア伝動装置から検知した、各前記ローラーと前記回転軸との間に生じる応力もしくは前記循環部材の各前記ローラーとの接触面が受ける応力と、前記可動部が前記軸線方向に沿って移動する距離であるストロークと、前記可動部の前記軸線方向に沿って前記回転軸に対して移動する速度もしくは前記回転軸が回転する速度と、前記リニア伝動装置から検知する前記出入口の温度と、前記出入口における前記ローラーが出入りする加速度と、の５種類の検知信号に基づいて、応力負荷調整パラメータと、ストローク調整パラメータと、速度調整パラメータと、温度調整パラメータと、加速度調整パラメータと、の５種類の調整パラメータを算出し、この５種類の調整パラメータにおいて、少なくとも２種類の調整パラメータは、対応する検知信号とは非一次関数関係であり、そしてこの５種類の調整パラメータから前記リニア伝動装置の残り寿命参考値を算出することを特徴とするリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システム。

【請求項8】

前記リニア伝動装置における前記センサーと前記出入口との前記軸線方向における距離は、前記ローラーの直径の３倍を超えないことを特徴とする請求項７に記載のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法及びリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムに関する。

【背景技術】

【0002】

リニア伝動装置は長時間の稼働を経ると、ビーズの循環通路の出入口の箇所において金属疲労による摩耗が発生するので、部品の取り換えなどのメンテナンス作業が必要である。

【0003】

現在、このような作業は、定期的なメンテナンスにより行われており、場合によっては、累計稼働時間によってメンテナンスや部品の取り換えの要否を判断するようになっている。しかし、リニア伝動装置が用いられる加工機械は、ワークが異なり得るものであり、稼働時に受ける負荷なども当然異なるので、同じ累計稼働時間で一律にメンテナンスや部品取り替えの要否を判断することは適切とは言えない。

【0004】

この他、リニア伝動装置（ねじ装置）の故障状況を検出する従来技術として、例えば特許文献１に記載のものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許出願公開２０２０－００８１１２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、本発明の目的は、リニア伝動装置の残り使用寿命参考値をより正確に算出できるリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法及びリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムを提供することにより、リニア伝動装置のメンテナンスや部品の取り換えのタイミングを正確的に算出することで、応用コストの節約を図ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成すべく、本発明は、リニア伝動装置を駆動する駆動装置に電気的に接続して制御する制御装置により実行されるリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法であって、前記リニア伝動装置及び前記駆動装置に配置されるセンサー手段が検知した複数種類の検知信号に基づいて、少なくとも４種類の調整パラメータを算出する上、該少なくとも４種類の調整パラメータ及び前記検知信号から前記リニア伝動装置の使用寿命参考値を算出するリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法を提供する。

【0008】

また、本発明は、リニア伝動装置（２０）及び前記リニア伝動装置（２０）を駆動する駆動装置（２４）に電気的に接続するリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムであって、前記リニア伝動装置に配置されるセンサー（３１）を有するセンサー手段と、前記センサー手段に電気的に接続し、前記センサー手段から受信した複数の検知信号に基づいて、少なくとも４種類の調整パラメータを算出する上、該少なくとも４種類の調整パラメータ及び前記検知信号から前記リニア伝動装置の使用寿命参考値を算出する制御手段（４）と、を備えることを特徴とするリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムをも提供する。

【発明の効果】

【0009】

上記構成により、本発明のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法及びリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムは、センサー手段から受信した複数の検知信号に基づいて、リニア伝動装置の使用寿命参考値を算出することができるので、各リニア伝動装置の実際の稼働状況に応じて、リニア伝動装置のメンテナンスや部品の取り換えのタイミングをより正確的に計算し、メンテナンスが適時に行えるようになると共に、稼働中の故障発生率を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムの構成が示されるブロック図である。

【図2】本発明のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムが適用されるリニア伝動装置２０の構成が示される一部分解斜視説明図である。

【図3】本発明のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムが適用されるリニア伝動装置２０の構成が示される一部断面説明図である。

【図4】本発明のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法が示されるフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下は図面を参照して本発明について詳しく説明する。

【0012】

図１～図３に示されるように、本発明のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムは、リニア装置２が有するリニア伝動装置２０に用いられるものであり、そして本発明のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムは、センサー手段３と、制御手段４とを備え、また、この実施形態では、出力手段５をも備えている。

【0013】

リニア装置２は、リニア伝動装置２０と、該リニア伝動装置２０の駆動に用いられる駆動装置２４とを有する。そして該リニア伝動装置２０は、所定の軸線方向Ｌに沿って延伸する回転軸２１と、回転軸２１に沿って移動可能に該回転軸２１に配置されると共に、回転軸２１との間に循環通路２２３が画成されている可動部２２と、循環通路２２３内に配置される複数のローラー２３とを有するように構成されている。図示のように、この実施形態において、リニア伝動装置２０はボールねじであり、回転軸２１は外表面にねじ山が形成されるボルトであり、可動部２２は該回転軸２１に沿って移動できるナットであり、そして回転軸２１と可動部２２との間には、前記ねじ山が形成されることにより循環通路２２３が画成され、該循環通路２２３の中に複数のボール状のローラー２３が配置されている。無論、上記はこの実施形態の構成にすぎず、リニアレールに沿って動力を伝動する装置であれば、本発明を適用することができる。

【0014】

該可動部２２は、ナット上に形成されて回転軸２１により挿通される中央孔が形成される本体２２１と、本体２２１の前記中央孔内に配置された２つの循環部材２２２とを有する。各循環部材２２２は、いずれも前記回転軸２１に形成された前記ねじ山に対応し、それぞれ前記回転軸２１と共に両者の間に１つの循環通路２２３を画成する。これにより、ボール状に形成された各ローラー２３は、可動部２２の回転軸２１に対する軸線方向Ｌに沿った移動に応じて、回転軸２１と該可動部２２との間、すなわち循環通路２２３の中で循環的に転がることができる。

【0015】

図３に示されるように、左側の循環通路２２３は、左側にローラー２３が出入りできる出入口２２４を有する。本発明のセンサー手段３が有するセンサー３１（後述）はこの出入口２２４を基準点として配置されるが、これは説明の都合上によるものにすぎず、センサー３１（後述）が配置される基準点としての出入口としては、図中に示されるこの出入口２２４に限られるものではない。また、１つの可動部２２が有する循環部材２２２の数についても、特に限定されず、１つ以上であれば、必要に応じて設定することができる。

【0016】

駆動装置２４は、回転軸２１を回転駆動することにより可動部２２の軸線方向Ｌに沿った移動を駆動するのに用いられるものであり、駆動回路２４１とモータ２４２とを有する。リニア装置２の細かい構成に関しては、本発明に関連する技術分野において通常の知識を有するものであれば推知できるものなので、詳しい説明は省略する。

【0017】

センサー手段３は、リニア伝動装置２０と駆動装置２４からそれらの稼働に関連する複数の検知信号を取得するよう、リニア伝動装置２０と駆動装置２４とに配置される複数のセンサーを有する。図３に示されるように、センサー手段３が有する複数のセンサーにおける１つのセンサー３１は、可動部２２の本体２２１の外表面に形成されるセンサースロット２２５に、固定ねじにより配置固定されている。特に、センサー３１が有する感知端部３１１は、本体２２１内に嵌め込まれるように配置されるので、これにより正確な感知情報を得ることができる。図示のように、センサー３１が配置される位置は出入口２２４に対応している。具体的に説明すると、センサー３１をできるだけ出入口２２４の近くに配置するため、この実施形態ではその配置位置の条件を、センサー３１と出入口２２４との軸線方向Ｌにおける所定の距離Ｄが、ボール状に形成されたローラー２３の直径の３倍を超えないように設定されている。

【0018】

即ち、センサー３１と出入口２２４は基本的には、軸線方向Ｌと平行する仮想線に沿う、もしくは隣接するように配置されている上、可動部２２のセンサースロット２２５と出入口２２４との回転軸２１の延伸方向における距離が、所定の距離Ｄとなる。そしてこの所定の距離Ｄは、センサースロット２２５と出入口２２４とのそれぞれの中心点の位置を基準として算出される。また、この所定の距離Ｄに関しては、具体的には必要に応じて、ローラー２３の直径の３倍、もしくは回転軸２１が有するねじ山のリードの３倍を超えない数値に設定される。このようにセンサー３１を出入口２２４に隣接する場所に配置することにより、センサー３１は出入口２２４の温度や出入口２２４における加速度（インパクト）をより正確的に感知することができる。センサー３１としては、例えば温度センサーチップ及び／または加速度計を有するように構成されることができる。図３では、より見やすいように、本体２２１とセンサー３１と、制御手段４（後述）と接続するためのケーブル９とは、いずれも鎖線で描かれている。

【0019】

センサー手段３が有するセンサー３１以外のセンサーに関しては、例えば応力、ストローク、速度などを感知し、対応する検知信号を出力する。具体的に説明すると、この応力とは、例えばリニア伝動装置２０の稼働中において、各ローラー２３と回転軸２１との間に生じる応力、もしくは循環部材２２２の各ローラー２３との接触面が受ける応力などが挙げられる。この応力に対応するセンサーとしては、例えば圧電素子、位置センサー、ストレインゲージなどを用いる力センサーを挙げられる。

【0020】

上記ストロークとは、例えば可動部２２の回転軸２１に対して軸線Ｌに沿って移動できる距離が挙げられる。上記速度とは、例えば可動部２２の回転軸２１に対して軸線Ｌに沿って移動する速度、もしくは回転軸２１が回転する速度が挙げられ、これらを感知するセンサーとしては具体的には例えば光学定規、ロータリエンコーダ、ホールセンサーなどを用いることができる。そして例えばモータ２４２の回転数を検知して、そこから可動部２２の相対移動距離や速度、あるいは回転軸２１の回転速度を求めることができる。

【0021】

制御手段４はリニア装置２とセンサー手段３と出力手段５とに信号的に接続し、リニア装置２の稼働を制御すると共に、センサー手段３からの検知信号に基づいて少なくとも４種類の調整パラメータを算出してから、これら調整パラメータ及び検知信号からリニア伝動装置２０の残り使用寿命参考値を算出する。ちなみに、該少なくとも４種類の調整パラメータにおいて、少なくとも２種類の調整パラメータは、対応する検知信号とは非一次関数関係である。

【0022】

この実施形態において、出力手段５はディスプレイであり、制御手段４の制御を受けて制御手段４により算出される残り使用寿命参考値を表示し、ユーザーはこの残り使用寿命参考値を利用してメンテナンスや部品の取り換えのタイミングを決定できる。

【0023】

本発明のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法は上記制御手段４により実行されてリニア伝動装置２０の残り使用寿命参考値を算出するものである。即ち、図４に示されるように、リニア装置２に配置されるセンサー手段３からフィードバックされた複数の検知信号、例えばリニア伝動装置２０から検知した応力と、リニア伝動装置２０における可動部２２が移動可能なストロークと、可動部２２が移動する速度と、リニア伝動装置２０から検知した温度と、可動部２２の軸線方向Ｌにおける加速度と、の５種類の検知信号を受信するステップ６１と、
受信した検知信号を複数の周期（ｃｙｃｌｅ）に分割する上、各周期（ｃｙｃｌｅ）をそれぞれ複数の区間（ｐｅｒｉｏｄ）に分割するステップ６２と、
前記５種類の検知信号から選ばれる少なくとも４種類を選択して、少なくとも４種類の調整パラメータ及び実働当量Ｆ_ａｃｔを算出するステップ６３と、
算出した実働当量Ｆ_ａｃｔと予めに用意された理論上稼働当量Ｆ_{ｂａｓｉｃ}及びシステム安全パラメータＡ_{ｇｅｎｅｒａｌ}に基づいて、寿命消耗当量Ｘ_ｌを算出するステップ６４と、
算出した寿命消耗当量Ｘ_ｌと累計稼働周期数ＣＹと理論上寿命値Ｌ_{ｂａｓｉｃ}とに基づいて、残り寿命参考値Ｌ_ｌｅｆｔを算出して出力手段５に表示させるステップ６５、とを含む。

【0024】

ステップ６１において、センサー手段３からフィードバックされた複数の検知信号とは、例えば応力（負荷）、ストローク、速度、温度、そして加速度（インパクト）に関連し、それぞれ負荷調整パラメータと、ストローク調整パラメータと、速度調整パラメータと、温度調整パラメータと、インパクト調整パラメータに対応しており、ユーザーは需要に応じてこの５種類の検知信号から４種類の検知信号を選択して、対応する調整パラメータを算出できる。

【0025】

ここで、制御手段４は以下の式で残り寿命参考値Ｌ_ｌｅｆｔを算出する。この実施形態において、残り寿命参考値Ｌ_ｌｅｆｔは残余使用寿命の全寿命の中に占めるパーセンテージ（％）であり、即ち、例えば残り寿命参考値Ｌ_ｌｅｆｔが８０％である場合は、残余使用寿命が８０％あることを意味するが、実際では、消耗した寿命の参考値を算出することも可能である。即ち、消耗した寿命の参考値が２０％である場合は、残余使用寿命は８０％あることを意味する。

【0026】

【数1】

【0027】

【数2】

【0028】

ここで、ＣＹは累計の稼働周期数であり、Ｌ_ａｃｔは実際の寿命値であり、即ち、実際の条件に基づいて算出したリニア伝動装置２０の使用寿命である。例えば、計算によれば、実際の条件において稼働可能な周期（ｃｙｃｌｅ）の数を指す。Ｌ_{ｂａｓｉｃ}は理論上寿命値であり、つまり、理論上の条件（もしくは基本的条件）におけるリニア伝動装置２０の使用寿命である。例えば、理論上の条件において、稼働可能な周期の数を指す。Ｘ_ｌは寿命消耗当量であり、即ち理論上寿命値Ｌ_{ｂａｓｉｃ}と実際寿命値Ｌ_ａｃｔとの比の値を指す。従って、この１／Ｌ_ａｃｔ＝１／Ｌ_{ｂａｓｉｃ}×Ｘ_ｌの値は即ち実際の条件において、各周期ごとに消耗した寿命の比率である。Ｆ_ａｃｔは実働当量であり、Ｆ_{ｂａｓｉｃ}はリニア伝動装置２０のスペックに基づいて算出した理論上稼働当量である。Ａ_{ｇｅｎｅｒａｌ}はシステム安全パラメータであり、即ち、リニア伝動装置２０のスペックに基づいて、レベル１（スムーズ）、レベル２（ノーマル）、レベル３（強インパクト）の３つのレベルごとに、１．１、１．３、２に設定されている。

【0029】

続いて、図２と図３に示されるリニア伝動装置２０を例として上記式１と式２について説明する。リニア伝動装置２０の理論上寿命値Ｌ_{ｂａｓｉｃ}と、実際寿命値Ｌ_ａｃｔとは、それぞれ以下の式３と式４とにより算出される。

【0030】

【数3】

【0031】

【数4】

【0032】

ここで、Ｌｅａｄは回転軸２１が有するねじ山のリードであり、Ｃａはリニア伝動装置２０のスペックに基づいて算出したリニア伝動装置２０の定格負荷であり、Ｓｔｒｏｋｅ_{ｂａｓｉｃ}は理論ストロークであり、Ｓｔｒｏｋｅ_ａｃｔは実際のストロークである。通常、Ｓｔｒｏｋｅ_{ｂａｓｉｃ}とＳｔｒｏｋｅ_ａｃｔとはほぼ一致なので、寿命消耗当量Ｘ_ｌを式２に近づけることができる。

【0033】

残り寿命参考値Ｌ_ｌｅｆｔの計算に戻り、制御手段４は、以下の式５で実働当量Ｆ_ａｃｔを算出する。以下では同じく図２及び図３に示されるリニア伝動装置２０を例として説明する。

【0034】

【数5】

【0035】

ここで、Ａ_ｔは温度調整パラメータであり、Ａ_ｓはストローク調整パラメータであり、Ａ_ｉはインパクト調整パラメータであり、Ａ_ｆは負荷調整パラメータであり、Ａ_ｒは速度調整パラメータであり、ｔ_{ｃｙｃｌｅ}は周期時間であり、ｎは１つの周期における区間の数であり、ｔ_ｉは区間時間である。ここでの１つの周期（ｃｙｃｌｅ）とは、１つの反復繰り返し作業プロセスにおいて費やした時間であり、このプロセスの必要時間を計算の都合もしくは実際の作業の都合に基づいて、複数（ｎ個）の区間（ｐｅｒｉｏｄ）に振り分ける。各区間はいずれも１つ以上のサブプロセスを含む。Ｆ_ｉａｖｇは区間平均負荷であり、Ｎ_ｉａｖｇは回転軸２１の区間平均回転速度であり、Ｎ_ａｖｇは回転軸２１の周期平均回転速度である。

【0036】

式５においては、実際の需要により、５種類の調整パラメータから少なくとも４種類の調整パラメータを選択して計算する上、算出した数値を式５に代入し、且つ、式１、式２、式５で寿命参考値Ｌ_ｌｅｆｔを算出する。ちなみに、各式において選択しなかった調整パラメータに関しては、１を代入して計算する。

【0037】

以下では各調整パラメータの算出方法について説明する。

【0038】

まず、負荷調整パラメータＡ_ｆと、ストローク調整パラメータＡ_ｓと、温度調整パラメータＡ_ｔと、インパクト調整パラメータＡ_ｉとは、いずれも対応する検知信号とは非一次関数関係である。即ち、通常、分析に用いられるデータの数が少ない場合、２つのデータを用いて仮想線を算出して計測しなかったデータを推定するが、この場合、調整パラメータと検知信号とは一次関数関係になり、推定したデータも用いるために計算の精度は落ちる。一方、本発明では少なくとも２種類の調整パラメータを、以下の非一次関数関係で推定することにより、より高い推定正確性を有する。

【0039】

即ち、負荷調整パラメータＡ_ｆについては、Ｐ_ｍａｘ＞２．０Ｇｐａ（ギガパスカル）の条件が成立する際、以下の式６で算出するが、該条件が成立しない場合では、Ａ_ｆを１とする（Ａ_ｆ＝１）。

【0040】

【数6】

【0041】

ここで、Ｐ_ｍａｘとは１つの周期において、検知信号に基づいて算出した回転軸２１の最大応力であり、ａ_ｆは実験により取得した負荷係數であり、例えば、０．１２５に設定することができる。

【0042】

また、ストローク調整パラメータＡ_ｓについては、θ＜ＴＵの条件が成立する際、以下の式７で算出するが、該条件が成立しない場合では、Ａ_ｓを１とする（Ａ_ｓ＝１）。ここで、θとは１つの稼働周期において回転軸２１が回転する回数であり、ＴＵ（ｔｕｒｎｓ ｕｎｉｔ）は１つの循環部材２２２が跨ぐねじ山の突起した箇所の数を指し、通常は２～５に設定されている。

【0043】

【数7】

【0044】

速度調整パラメータＡ_ｒについては、ＤＮ_ｏｐ＞ＤＮ_ＭＡＸの条件が成立する際、以下の式８で算出するが、該条件が成立しない場合では、Ａ_ｒを１とする（Ａ_ｒ＝１）。ここで、ＤＮ値はリニア伝動装置２０の回転軸２１の外径と回転速度の積であり、ＤＮ_ＭＡＸは許容最大ＤＮ値であり、ＤＮ_ｏｐは１つの周期において、検知信号により取得した実際の最大ＤＮ値であり、ａ_ｒは速度係數であり、通常は１．５～２の範囲内に設定されている。ω_ＭＡＸは回転軸２１の許容最大回転速度であり、ω_ｏｐは１つの周期において、検知信号により取得した実際の最大回転速度である。

【0045】

【数8】

【0046】

温度調整パラメータＡ_ｔについては、検知信号による温度（出入口２２４に対応する箇所から検知した温度）が８０℃～２００℃の範囲内にあるという条件が成立する際、以下の式９で算出するが、該条件が成立しない場合では、Ａ_ｔを１とする（Ａ_ｔ＝１）。ここで、Ｔは温度であり、ａ_ｔ１、ａ_ｔ２、ａ_ｔ３、ａ_ｔ４はそれぞれ必要に応じて設定された温度係数であり、例えばａ_ｔ１＝－１×１０^－７、ａ_ｔ２＝３×１０^－５、ａ_ｔ３＝－０．００４、ａ_ｔ４＝１．１に設定することができる。

【0047】

【数9】

【0048】

インパクト調整パラメータＡ_ｉについては、Ａ＞１５Ｇ（重力加速度）の条件が成立する際、インパクト調整パラメータＡ_ｉを０とする（Ａ_ｉ＝０）が、該条件が成立しない場合では、Ａ_ｉを１とする（Ａ_ｉ＝１）。ここで、Ａはセンサー３１により感知された加速度の数値である。

【0049】

なお、上記ステップ６４、６５においては、まず式４に基づいて実際寿命値Ｌ_ａｃｔを算出してから、累計の稼働周期数ＣＹ及び実際寿命値Ｌ_ａｃｔに基づいて、残り寿命参考値Ｌ_ｌｅｆｔ（式１）を算出することもできる。

【0050】

以下は実例を参照して本発明について説明する。

【0051】

以下の表１におけるボールねじのスペックに基づいて計算すると、以下の表２～表４に記載される各実験条件に対応する各パラメータ、即ち、ストローク調整パラメータＡ_ｓと、温度調整パラメータＡ_ｔと、インパクト調整パラメータＡ_ｉと、負荷調整パラメータＡ_ｆと、速度調整パラメータＡ_ｒと、実働当量Ｆ_ａｃｔと、寿命消耗当量Ｘ_ｌと、寿命消耗比率１／Ｌ_ａｃｔとが算出される。

【0052】

表２～表４からわかるように、表３と表４に記載の数値を表２（通常条件）に記載のと比較すると、表３が対応する高負荷稼働の際では、寿命消耗当量Ｘ_ｌは大きく増えるので、寿命消耗比率１／Ｌ_ａｃｔもこれに対応して増えるようになる。即ち、各稼働周期において消耗した寿命は、理論上よりも消耗したこととなる。一方、表４が対応する低負荷稼働の際では、寿命消耗当量Ｘ_ｌは減るので、寿命消耗比率１／Ｌ_ａｃｔもこれに対応して減るようになる。即ち、各稼働周期において消耗した寿命は、理論上ほど消耗しないことになる。

【0053】

【表1】

【0054】

ここで、ＴＵ数（Ｔｕｒｎ Ｎｏ．）は基礎ＴＵ数（Ｔｕｒｎｓ ｕｎｉｔ）がいくつあるかを示す数であり、図２に示される例において、ＴＵ数は２、即ち、２セットのボール状のローラー２３を有することを意味する。

【0055】

ω_ｉは時点ｔｉでの回転速度であり、表２の記載を例とすると、段階１と段階２との負荷も回転速度も異なる段階で１つの周期を構成するので、この周期における実際の最大の回転速度ω_ｏｐは７５０ｒｐｍである。

【0056】

【表2】

【0057】

【表3】

【0058】

【表4】

【0059】

なお、本発明のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法は、更に、以下の式１０を用いて、潤滑油消耗当量Ｘ_ｏ及び潤滑油消耗寿命参考値Ｌ_ｏｉｌを算出する上、算出した滑油消耗当量Ｘ_ｏ及び潤滑油消耗寿命参考値Ｌ_ｏｉｌを出力手段５に表示させることができる。ここで潤滑油消耗当量Ｘ_ｏとは、理論上潤滑周期と実際の實際潤滑周期の比の値である。

【0060】

ユーザーは算出した潤滑油消耗寿命参考値Ｌ_ｏｉｌを参考して潤滑油注入手段を起動して潤滑油を補充するか否かを決定することができ、あるいは制御手段４に潤滑油注入手段を起動するタイミングを判断させるように構成することも可能である。

【0061】

【数10】

【0062】

ここで、ｆは潤滑油の消耗量に関連する潤滑油消耗パラメータであり、ａ_ｏ、ｂ_ｏはいずれも必要に応じて設定された潤滑油消耗係數である。例えばａ_ｏ＝０．８、ｂ_ｏ＝０．２に設定することができる。Ｆ_ｍａｘは許容最大負荷であり、Ｆ_ｏｐは１つの周期において、検知信号から得られた実際最大負荷である。

【0063】

式１０に基づいて潤滑油消耗当量Ｘ_ｏを算出してから、理論上潤滑周期ＣＹ_{ｏｉｌ－ｂａｓｉｃ}と累計の稼働周期数ＣＹに基づいて、以下の式１１で現在の潤滑油消耗寿命参考値Ｌ_ｏｉｌを算出することができる。ここで、（１／ＣＹ_{ｏｉｌ－ｂａｓｉｃ}×Ｘ_ｏ）とは、実際の条件において、各周期で消耗された潤滑油の比率である。

【0064】

【数11】

【0065】

上記残り寿命参考値Ｌ_ｌｅｆｔと同じように、この式１１により算出されたのは、残余潤滑油寿命の全潤滑油寿命の中に占めるパーセンテージ（％）であるが、実際では、消耗した潤滑油寿命の参考値を算出することも可能である。

【0066】

上記構成によると、本発明のこの実施例のリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法及びリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムは、以下の効果が得られる。

【0067】

まず、リニア装置２に配置されるセンサー手段３からフィードバックされて来た複数の検知信号に基づいて、少なくとも４種類の調整パラメータを算出し、それから該少なくとも４種類の調整パラメータ及び前記検知信号から前記リニア伝動装置の残り寿命参考値を算出する。ここで、該少なくとも４種類の調整パラメータにおいて、少なくとも２種類の調整パラメータは、対応する検知信号とは非一次関数関係である。これによって、従来よりも正確な残り寿命参考値を推定することができるので、リニア伝動装置のメンテナンスや部品の取り換えのタイミングをより正確的に計算し、メンテナンスが適時に行えるようになると共に、稼働中の故障発生率を抑えることができる。

【0068】

そして、検知信号に基づいて潤滑油に関連する潤滑油消耗パラメータを算出してから、現在の潤滑油消耗寿命参考値を算出できるので、従来より正確なタイミングで潤滑油を補充することができるようになり、該リニア装置を用いる機械の加工品質を高めることができる上、該リニア装置の使用寿命自体を延長することも期待できる。

【0069】

さらに、センサー３１を出入口２２４に対応する箇所に配置することで、より正確な検知結果を得られることができるので、より正確な残り寿命参考値を算出することに繋がる。

【0070】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾および均等な構成を包含するものとする。

【産業上の利用可能性】

【0071】

上記構成により、本発明はリニア伝動装置の残り寿命参考値をより正確に算出できるリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法及びリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得システムを提供することにより、リニア伝動装置のメンテナンスや部品の取り換えのタイミングを正確的に算出することで、応用コストの節約を図ることができる。

【符号の説明】

【0072】

２ リニア装置
２０ リニア伝動装置
２１ 回転軸
２２ 可動部
２２１ 本体
２２２ 循環部材
２２３ 循環通路
２２４ 出入口
２２５ センサースロット
２３ ローラー
２４ 駆動装置
２４１ 駆動回路
２４２ モータ
３ センサー手段
３１ センサー
４ 制御手段
５ 出力手段

【要約】

【課題】リニア伝動装置のメンテナンスや部品の取り換えのタイミングを正確的に算出する。
【解決手段】リニア伝動装置を駆動する駆動装置に電気的に接続して制御する制御装置により実行されるリニア伝動装置用のメンテナンス情報取得方法であって、前記リニア伝動装置及び前記駆動装置に配置されるセンサー手段から、該センサー手段が検知した複数種類の検知信号に基づいて、少なくとも４種類の調整パラメータを算出する上、該少なくとも４種類の調整パラメータ及び前記検知信号から前記リニア伝動装置の使用寿命参考値を算出する。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】