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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Eine bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Lebensdauerschätzsystem, das die Lebensdauer eines Untersetzungsgetriebes schätzt.
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Es wird die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-216083, eingereicht am 9. November 2017, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist, beansprucht.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In vielen Maschinen ist ein Untersetzungsgetriebe enthalten. Ein Betriebsausfall des Untersetzungsgetriebes kann eine Maschine, in der das Untersetzungsgetriebe enthalten ist, veranlassen, zu stoppen.
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Eine Technik zum Detektieren des Vorhandenseins oder des Fehlens einer Anomalität eines Untersetzungsgetriebes ist in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2003-88178, offenbart. Gemäß dieser Technik kann ein Stoppzeitraum einer Maschine bis zu einem gewissen Grad verkürzt werden, weil ein Betriebsausfall, der aufgetreten ist, in einer relativ frühen Stufe detektiert werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Falls es möglich ist, eine Lebensdauer des Untersetzungsgetriebes zu schätzen, kann ein Stoppzeitraum der Maschine, der durch einen Betriebsausfall des Untersetzungsgetriebes verursacht wird, weiter verkürzt werden.
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Die Erfindung ist in Anbetracht derartiger Umstände gemacht worden, wobei es eine der beispielhaften Aufgaben eines ihrer Aspekte ist, ein Lebensdauerschätzsystem zu schaffen, das die Lebensdauer eines spezifischen Teils des Untersetzungsgetriebes in einer relativ genauen Weise schätzen kann.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Lebensdauerschätzsystem geschaffen, das eine Lebensdauer eines Untersetzungsgetriebes, das einen Untersetzungsmechanismus enthält, schätzt. Das Lebensdauerschätzsystem enthält einen Sensor, der auf dem Untersetzungsgetriebe angebracht ist und die Informationen zum Identifizieren einer in einem spezifischen Teil des Untersetzungsgetriebes erzeugten Beanspruchung detektiert, und eine Schätzeinrichtung, die die in dem spezifischen Teil erzeugte Beanspruchung basierend auf den durch den Sensor erhaltenen Detektionsinformationen identifiziert und basierend auf der identifizierten Beanspruchung eine Lebensdauer des spezifischen Teils schätzt.
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Jede Kombination der oben beschriebenen Konfigurationselemente oder eine Ausführungsform, in der ein Konfigurationselement oder eine Beschreibung der Erfindung zwischen den Verfahren, Vorrichtungen und Systemen getauscht ist, ist außerdem als ein Aspekt der Erfindung wirksam.
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Gemäß der Erfindung kann die Lebensdauer eines spezifischen Teils des Untersetzungsgetriebes in einer relativ genauen Weise geschätzt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine Konfiguration eines Lebensdauerschätzsystems gemäß einer Ausführungsform zeigt.
- 2 ist eine Schnittansicht, die ein Untersetzungsgetriebe und einen Motor, die in einer Maschine nach 1 enthalten sind, veranschaulicht.
- 3 ist ein Blockschaltplan, der eine Funktion und eine Konfiguration eines Servers nach 1 zeigt.
- 4 ist eine Schnittansicht eines Untersetzungsgetriebes und eines Motors gemäß einem Modifikationsbeispiel.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden sind gleichen oder äquivalenten Konfigurationselementen, Elementen und Prozessen, die in jeder Zeichnung veranschaulicht sind, die gleichen Bezugszeichen zugewiesen, wobei eine überlappende Beschreibung gegebenenfalls weggelassen wird. Die Abmessung eines Elements in jeder Zeichnung ist gegebenenfalls vergrößert oder verkleinert, um das Verständnis zu fördern. Zusätzlich sind einige der Elemente, die beim Beschreiben einer Ausführungsform nicht wichtig sind, in jeder Zeichnung weggelassen.
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Es werden die Umstände, unter denen ein Lebensdauerschätzsystem gemäß der Ausführungsform entwickelt wird, beschrieben.
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In verschiedenen Maschinen ist ein Untersetzungsgetriebe enthalten. Ein Betriebsausfall des Untersetzungsgetriebes kann eine Maschine, in der das Untersetzungsgetriebe enthalten ist, veranlassen, zu stoppen. Falls es möglich ist, die Lebensdauer des Untersetzungsgetriebes zu schätzen, mit anderen Worten, falls es möglich ist, zu schätzen, wie viel länger das Untersetzungsgetriebe verwendet werden kann, bis das Untersetzungsgetriebe ausfällt, kann ein Stoppzeitraum der Maschine aufgrund eines Betriebsausfalls des Untersetzungsgetriebes verkürzt werden.
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Von einem Motor wird eine Rotation in das Untersetzungsgetriebe eingegeben. Im Stand der Technik ist es möglich, die Lebensdauer des Untersetzungsgetriebes durch das Identifizieren des durch diesen Motor verursachten Drehmoments bis zu einem gewissen Grad zu schätzen. Diese Schätzung berücksichtigt jedoch nicht eine von einer Ausgangsseite des Untersetzungsgetriebes eingegebene äußere Last und weist dadurch eine geringe Genauigkeit auf.
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Aus den oben beschriebenen Erkenntnissen hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung das Lebensdauerschätzsystem gemäß der Ausführungsform entwickelt. Im Folgenden wird eine spezifische Beschreibung gegeben.
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1 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine Konfiguration eines Lebensdauerschätzsystems 1 gemäß einer Ausführungsform zeigt. Das Lebensdauerschätzsystem 1 enthält einen Server 100, der durch einen Untersetzungsgetriebehersteller gemanagt ist, eine Maschine 300, die durch jedes Client-Unternehmen gehalten ist und ein Untersetzungsgetriebe 200 enthält, und ein Informationsverarbeitungsendgerät 400.
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Der Untersetzungsgetriebehersteller ist ein Unternehmen, das das Untersetzungsgetriebe 200 herstellt. Auf die Anforderung eines Client-Unternehmens schätzt der Server 100 die Lebensdauer eines spezifischen Teils (Elements) des Untersetzungsgetriebes 200 des Client-Unternehmens, wobei er dem Client-Unternehmen die Schätzergebnisse bereitstellt.
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Das Client-Unternehmen ist ein Anwender des durch den Untersetzungsgetriebehersteller hergestellten Untersetzungsgetriebes 200. Das Client-Unternehmen enthält einen Maschinenhersteller, der das Untersetzungsgetriebe 200, das durch den Untersetzungsgetriebehersteller hergestellt wird, durch Einkauf erhält und die Maschine 300 durch das Einbauen des erhaltenen Untersetzungsgetriebes 200 in die Maschine herstellt, und ein Unternehmen, das die Maschine 300 von dem Maschinenhersteller kauft und die Maschine verwendet.
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Obwohl 1 zeigt, dass jedes Client-Unternehmen nur eine Maschine 300 aufweist und in der Maschine 300 nur ein Untersetzungsgetriebe 200 enthalten ist, hält im Allgemeinen jedes Client-Unternehmen mehrere Maschinen 300, wobei jede der Maschinen 300 in vielen Fällen mehrere Untersetzungsgetriebe 200 enthält. Im Folgenden wird das in der durch ein Client-Unternehmen A gehaltenen Maschine 300 enthaltene Untersetzungsgetriebe 200 als ein Repräsentant der Untersetzungsgetriebe beschrieben.
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Die Maschine 300 enthält das Untersetzungsgetriebe 200, einen Motor 310, einen an dem Untersetzungsgetriebe 200 angebrachten Sensor 320 und eine Steuervorrichtung 330, die einen Betrieb des Motors 310 steuert. Der Motor 310 ist ein Motor, der ein Drehmoment gemäß einem Stromwert verursacht und ist z. B. ein Servomotor. Das Untersetzungsgetriebe 200 ist ein durch den Untersetzungsgetriebehersteller hergestelltes Untersetzungsgetriebe. Das Untersetzungsgetriebe 200 verringert die Drehzahl der von dem Motor 310 eingegebenen Rotation und gibt die Rotation aus.
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Der Sensor 320 detektiert die Informationen zum Identifizieren einer in einem spezifischen Teil des Untersetzungsgetriebes 200 erzeugten Beanspruchung. Der Sensor 320 der Ausführungsform ist ein Lastsensor und detektiert eine an einem vorgegebenen Teil des Untersetzungsgetriebes 200 erzeugte Last. Der Sensor 320 überträgt die Lastinformationen, die eine detektierte Last angeben, zu dem Informationsverarbeitungsendgerät 400.
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Die Steuervorrichtung 330 enthält einen Controller 332 und eine Ansteuerschaltung 334. Der Controller 332 erzeugt einen Stromwertbefehl, der einen Rotationsbetrag (einen Drehwinkel) eines Rotors des Motors 310, d. h., einen Strahlstrom, angibt und überträgt den Stromwertbefehl zu der Ansteuerschaltung 334. Der Controller 332 überträgt den Stromwertbefehl außerdem zu dem Informationsverarbeitungsendgerät 400. Anstelle des Übertragens des Stromwertbefehls von dem Controller 332 kann ein Wert eines in dem Motor 310 fließenden Stromwerts durch einen Sensor oder dergleichen detektiert und zu dem Informationsverarbeitungsendgerät 400 übertragen werden. Die Ansteuerschaltung 334 führt einen Ansteuerstrom gemäß dem Stromwertbefehl dem Motor 310 zu. Der Motor 310 dreht den Rotor durch diesen Ansteuerstrom.
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Das Informationsverarbeitungsendgerät 400 ist ein PC oder dergleichen, der durch eine verantwortliche Person in dem Client-Unternehmen bedient wird. Das Informationsverarbeitungsendgerät 400 hält die Detektionsinformationen (die Lastinformationen) von dem Sensor 320. Zusätzlich hält das Informationsverarbeitungsendgerät 400 den Stromwertbefehl von dem Controller 332.
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Die verantwortliche Person oder dergleichen in dem Client-Unternehmen gibt eine Anforderung zum Bereitstellen einer Schätzung, wie lange die verbleibende Lebensdauer eines spezifischen Teils des Untersetzungsgetriebes 200 und die verbleibende Lebensdauer des Untersetzungsgetriebes 200 sind, mit anderen Worten, wie viel länger das Untersetzungsgetriebe verwendet werden kann, bis ein Betriebsausfall auftritt, (die im Folgenden als eine „Lebensdauerschätzungs-Bereitstellungsanforderung“ bezeichnet wird) in das Informationsverarbeitungsendgerät 400 ein. Das Informationsverarbeitungsendgerät 400 überträgt die Lebensdauerschätzungs-Bereitstellungsanforderung zusätzlich zu den Lastinformationen und dem Stromwertbefehl zu dem Server 100. In der Ausführungsform überträgt das Informationsverarbeitungsendgerät 400 alle der Lastinformationen und der Stromwertbefehle von Beginn der Verwendung des Untersetzungsgetriebes 200 bis zum aktuellen Zeitpunkt (die neuesten).
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Wie oben beschrieben worden ist, schätzt der Server 100 die Lebensdauer eines spezifischen Teils des Untersetzungsgetriebes 200 gemäß einer Lebensdauerschätzungs-Bereitstellungsanforderung, wobei er die Schätzergebnisse zu dem Informationsverarbeitungsendgerät 400 des Client-Unternehmens, das ein Anfordernder ist, überträgt. Das Informationsverarbeitungsendgerät 400 empfängt die gemäß der Lebensdauerschätzungs-Bereitstellungsanforderung übertragenen Schätzergebnisse. Die verantwortliche Person oder dergleichen in dem Client-Unternehmen erfährt die verbleibende Lebensdauer des Untersetzungsgetriebes 200 durch das Überprüfen der Schätzergebnisse.
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2 ist eine Schnittansicht, die das Untersetzungsgetriebe 200 und den Motor 310 veranschaulicht, die in der Maschine 300 enthalten sind. Das Untersetzungsgetriebe 200 der Ausführungsform ist ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe. Das Untersetzungsgetriebe 200 enthält hauptsächlich eine Eingangswelle 202, einen Untersetzungsmechanismus 204, ein erstes Trägerelement 206, ein zweites Trägerelement 208 und ein Gehäuse 210. Die Eingangswelle 202 ist mit einem Rotor 312 des Motors 310 verbunden und empfängt die Rotation des Motors 312, um um eine Rotationsachse R zu rotieren.
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Der Untersetzungsmechanismus 204 verringert die Drehzahl der von dem Rotor 312 übertragenen Rotation. Der Untersetzungsmechanismus 204 enthält hauptsächlich die exzentrischen Körper 212 und 214, die äußeren Zahnräder 216 und 218 und ein inneres Zahnrad 220. Die exzentrischen Körper 212 und 214 sind mit der Eingangswelle 202 einteilig ausgebildet. Die beiden äußeren Zahnräder 216 und 218 sind über die Walzen 222 bzw.224 auf den äußeren Umfängen der exzentrischen Körper 212 und 214 angebracht, so dass sie oszillieren können. In den äußeren Zahnrädern 216 und 218 sind jeweils an von der Mitte der Welle versetzten Positionen mehrere versetzte Durchgangslöcher 216a und 218a ausgebildet. Die mehreren versetzten Durchgangslöcher 216a und 218a sind in einer Umfangsrichtung äquidistant ausgebildet. Ein innerer Stift 226 und eine innere Walze 228, die auf dem inneren Stift 226 angebracht ist, gehen in einer axialen Richtung durch die versetzten Durchgangslöcher 216a und 218a hindurch. Eine Lücke, die höchstens dem Doppelten der Exzentrizität der exzentrischen Körper 212 und 214 entspricht, ist zwischen der inneren Walze 218 und den versetzten Durchgangslöchern 216a und 218a gesichert. Die innere Walze 228 weist eine äußere Umfangsfläche 228a, die beweglich gegen die versetzten Durchgangslöcher 216a und 218a der äußeren Zahnräder 216 und 218 anstößt, und eine innere Umfangsfläche 228b, die beweglich gegen eine äußere Umfangsfläche 226a des inneren Stifts 226 anstößt, auf. Das innere Zahnrad 220 ist auf einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 210 ausgebildet. Das innere Zahnrad greift innen mit den äußeren Zahnrädern 216 und 218 ineinander. Das innere Zahnrad 220 ist durch das Einpassen zylindrischer äußerer Stifte in die Stiftnuten eingepasst, die in der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 210 äquidistant ausgebildet sind. Das innere Zahnrad 220 kann mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 210 einteilig ausgebildet sein. Die Anzahl der inneren Zähne des inneren Zahnrads 220 ist etwas (z. B. um einen) größer als die Anzahl der äußeren Zähne der äußeren Zahnräder 216 und 218.
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Das erste Trägerelement 206 ist in der axialen Richtung auf einer Seite (der rechten Seite in 2) der äußeren Zahnräder 216 und 218 angeordnet. Das erste Trägerelement 206 ist durch eine Schraube 230 an dem inneren Stift 226 befestigt. Das zweite Trägerelement 208 ist in der axialen Richtung auf der anderen Seite (der linken Seite in 2) der äußeren Zahnräder 216 und 218 angeordnet. In der Ausführungsform ist das zweite Trägerelement 208 einteilig mit dem inneren Stift 226 ausgebildet. Deshalb sind das erste Trägerelement 206 und das zweite Trägerelement 208 über den inneren Stift 226 miteinander verbunden.
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Ein Lager 232 ist zwischen dem ersten Trägerelement 206 und der Eingangswelle 202 angeordnet, während ein Lager 234 zwischen dem zweiten Trägerelement 208 und der Eingangswelle 202 angeordnet ist. Das erste Trägerelement 206 und das zweite Trägerelement 208 stützen die Eingangswelle 202 über die Lager 232 und 234 drehbar. Die Lager 232 und 234 sind in dem veranschaulichten Beispiel Kugellager, wobei sie aber andere Typen von Lagern sein können.
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Das Gehäuse 210 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Element und umschließt die äußeren Zahnräder 216 und 218, das erste Trägerelement 206 und das zweite Trägerelement 208. Ein Hauptlager 236 ist zwischen dem Gehäuse 210 und dem ersten Trägerelement 206 angeordnet, während ein Hauptlager 238 zwischen dem Gehäuse 210 und dem zweiten Trägerelement 208 angeordnet ist. Das Gehäuse 210 und das erste und das zweite Trägerelement 206 und 208 sind so konfiguriert, dass sie über die Hauptlager 236 und 238 relativ zueinander drehbar sind.
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Die Hauptlager 236 und 238 sind in dem veranschaulichten Beispiel Schrägkugellager, wobei sie aber andere Typen von Lagern sein können. In einem Fall, in dem der Sensor 320 an einem Hauptlager angebracht ist, wie später beschrieben wird, wird z. B. ein Lager, in dem eine Schubkomponentenkraft erzeugt wird, wenn eine Last empfangen wird, wie z. B. ein Schrägkugellager, als ein Hauptlager angewendet. Die Hauptlager 236 und 238 enthalten die Wälzkörper 236a bzw. 238a und die Außenringe 236b bzw. 238b, wobei sie aber keine Innenringe enthalten. Stattdessen ist eine Rolloberfläche 236c auf einem äußeren Umfang des ersten Trägerelements 206 ausgebildet und arbeitet als ein Innenring des Hauptlagers 236. Eine Rolloberfläche 238c ist auf einem äußeren Umfang des zweiten Trägerelements 208 ausgebildet und arbeitet als ein Innenring des Hauptlagers 238. Das Hauptlager kann separat einen Innenring aufweisen, ohne auf eine derartige Konfiguration eingeschränkt zu sein.
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Wenn die Eingangswelle 202 rotiert, verringert der Untersetzungsmechanismus 204 die Drehzahl der Rotation der Eingangswelle 202, wobei die Rotation zu dem zweiten Trägerelement 208 oder dem Gehäuse 210 übertragen wird. In dem Untersetzungsmechanismus 204 rotieren zu diesem Zeitpunkt die exzentrischen Körper 212 und 214, die mit der Eingangswelle 202 einteilig ausgebildet sind, während die äußeren Zahnräder 216 und 218 über die Walzen 222 und 224 oszillieren. Aufgrund dieser Oszillation verschieben sich der Reihe nach die Eingriffspositionen zwischen den äußeren Zahnrädern 216 und 218 und dem inneren Zahnrad 220.
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Weil die Anzahl der Zähne der äußeren Zahnräder 216 und 218 um einen kleiner als die Anzahl der Zähne des inneren Zahnrads 220 ist, verschiebt (dreht) sich die Phase jedes der äußeren Zahnräder 216 und 218 jedes Mal, wenn sich die Eingangswelle 202 einmal dreht, um einen Zahn (d. h., einen Betrag, der einem Unterschied der Anzahl der Zähne entspricht) bezüglich des inneren Zahnrads 220. Diese Rotationskomponente wird über die Bewegung zwischen den versetzten Durchgangslöchern 216a und 218a der äußeren Zahnräder 216 und 218 und der inneren Walze 228 und die Bewegung zwischen der inneren Umfangsfläche 228b der inneren Walze 228 und der äußeren Umfangsfläche 226a des inneren Stifts 226 zu dem inneren Stift 226 übertragen, wobei sich das zweite Trägerelement 208, das mit dem inneren Stift 226 einteilig ausgebildet ist, relativ zu dem Gehäuse 210 mit einer Drehzahl dreht, die auf l/(die Anzahl der Zähne des inneren Zahnrads) reduziert worden ist. Deshalb rotiert das zweite Trägerelement 208 in einem Fall, in dem das Gehäuse 210 fest ist, während das Gehäuse 210 in einem Fall rotiert, in dem das zweite Trägerelement 208 fest ist.
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Der Sensor 320 ist an einem Teil, zu dem eine von der Ausgangsseite eingegebene äußere Last übertragen wird, ohne durch den Untersetzungsmechanismus 204 hindurchzugehen, von den jeweiligen Teilen des Untersetzungsgetriebes 200 angebracht. Deshalb ist der Sensor 320 z. B. an den Hauptlagern 236 und 238, dem ersten Trägerelement 206, dem zweiten Trägerelement 208 oder dem Gehäuse 210 angebracht (befestigt). In dem veranschaulichten Beispiel ist der Sensor 320 an einer Seitenfläche (auf einer Seite des inneren Zahnrads in der axialen Richtung) des Außenrings 236b des Hauptlagers 236 angebracht, wobei er zwischen der Seitenfläche des Außenrings 236b und einem abgestuften Abschnitt des Gehäuses 210 eingelegt ist. Wenn eine äußere Last an ein Element des Untersetzungsgetriebes 200 auf der Ausgangsseite angelegt ist, wird an dem Hauptlager 236, das ein Schrägkugellager ist, eine Schubkomponentenkraft erzeugt. Der Sensor 320 detektiert die Schubkomponentenkraft als die Lastinformationen.
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3 ist ein Blockschaltplan, der eine Funktion und eine Konfiguration des Servers 100 zeigt. Jeder hier gezeigte Block kann durch ein Element oder eine mechanische Vorrichtung, wie z. B. eine Zentraleinheit (CPU) eines Computers in einem Hardware-Aspekt verwirklicht sein und kann durch ein Computerprogramm in einem Software-Aspekt verwirklicht sein. Hier ist jedoch jeder Block als ein Funktionsblock ausgedrückt, der in einer Kombination aus den Hardware- und Software-Aspekten verwirklicht ist. Deshalb ist es für die Fachleute auf dem Gebiet, die etwas über die Beschreibung erfahren haben, klar, dass die Funktionsblöcke in verschiedenen Formen in Kombinationen aus Hardware und Software verwirklicht sein können.
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Der Server 100 enthält eine Kommunikationseinheit 110, die in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Kommunikationsprotokoll mit einer äußeren Vorrichtung kommuniziert, eine Datenverarbeitungseinheit 120, die verschiedene Typen der Datenverarbeitung für die Lebensdauerschätzung ausführt, und eine Speichereinheit 130, die ein Speicherbereich für die Daten ist, die durch die Datenverarbeitungseinheit 120 aktualisiert werden oder auf die durch die Datenverarbeitungseinheit 120 Bezug genommen wird. Die Datenverarbeitungseinheit 120 sendet und empfängt die Daten über die Kommunikationseinheit 110 an das bzw. von dem Informationsverarbeitungsendgerät 400.
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Die Speichereinheit 130 enthält eine S-N-Diagrammdaten-Speichereinheit 132, die die Daten eines S-N-Diagramms über ein spezifisches Teil des Untersetzungsgetriebes 200 speichert.
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Die S-N-Diagrammdaten-Speichereinheit 132 gespeichert die Daten eines S-N-Diagramms über ein spezifisches Teil auf einer Eingangsseite des Untersetzungsmechanismus. Die S-N-Diagrammdaten-Speichereinheit 132 kann die Daten eines S-N-Diagramms über mehrere Teile auf der Eingangsseite speichern oder kann nur die Daten eines S-N-Diagramms über das anfälligste Teil aus den jeweiligen Teilen auf der Eingangsseite speichern. Obwohl ein spezifisches Teil auf der Eingangsseite hier nicht besonders eingeschränkt ist, kann das spezifische Teil z. B. ein inneres Teil in der Nähe der exzentrischen Körper 212 und 214 sein.
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Zusätzlich speichert die S-N-Diagrammdaten-Speichereinheit 132 die Daten eines S-N-Diagramms über ein spezifisches Teil auf der Ausgangsseite des Untersetzungsmechanismus. Die S-N-Diagrammdaten-Speichereinheit 132 kann die Daten eines S-N-Diagramms über mehrere Teile auf der Ausgangsseite speichern oder kann nur die Daten eines S-N-Diagramms über das anfälligste Teil aus den jeweiligen Teilen auf der Ausgangsseite speichern. Obwohl ein spezifisches Teil auf der Ausgangsseite hier nicht besonders eingeschränkt ist, kann das spezifische Teil z. B. ein Wurzelabschnitt des inneren Stifts 226 auf der Seite des zweiten Trägerelements 208 oder ein inneres Teil in der Nähe des Innenrings des Hauptlagers 238 sein.
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Die Daten des S-N-Diagramms werden im Voraus, z. B. durch Experimente oder dergleichen, vorbereitet. Das empfindlichste Teil auf jeder der Eingangsseite und der Ausgangsseite kann durch Experimente oder dergleichen identifiziert werden. Hier sind die Daten (die Informationen) des S-N-Diagramms Informationen, die eine Beziehung zwischen einer Beanspruchung, die wiederholt mit einer konstanten Amplitude angelegt wird, und der Anzahl der wiederholten Belastung bis zum Brechen beim Ermüdungsbruch eines Materials angeben, wobei sie nicht notwendigerweise graphische Daten sein müssen.
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Die Datenverarbeitungseinheit 120 enthält eine Anforderungsempfangseinheit 122, eine Schätzeinheit 124 und eine Schätzergebnis-Übertragungseinheit 126. Die Anforderungsempfangseinheit 122 empfängt zusätzlich zu der Lebensdauerschätzungs-Bereitstellungsanforderung von dem Informationsverarbeitungsendgerät 400 die Lastinformationen und die Stromwertbefehle.
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Die Schätzeinheit 124 schätzt die Lebensdauer eines spezifischen Teils des Untersetzungsgetriebes 200, wenn die Anforderungsempfangseinheit 122 eine Lebensdauerschätzungs-Bereitstellungsanforderung empfängt. Die Schätzeinheit 124 enthält eine Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 und eine Lebensdauerschätzeinheit 129.
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Die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 identifiziert eine in einem spezifischen Teil auf der Eingangsseite erzeugte Beanspruchung basierend auf einem Stromwertbefehl. Die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 identifiziert z. B. ein durch den Motor 310 verursachtes Drehmoment basierend auf einem durch den Stromwertbefehl angegebenen Stromwert. Dann identifiziert die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 eine Beanspruchung (z. B. alle vom Beginn der Verwendung des Untersetzungsgetriebes 200 bis zum aktuellen Zeitpunkt erzeugten einzelnen Beanspruchungen), die in einem spezifischen Teil erzeugt wird, basierend auf einer im Voraus identifizierten Korrelation, die eine Korrelation zwischen einem durch den Motor 310 verursachten Drehmoment und einer in dem spezifischen Teil durch das Drehmoment erzeugten Beanspruchung ist. Die Korrelation kann sich in der Form einer Tabelle, die eine Beziehung zwischen einem Drehmoment und einer Beanspruchung angibt, oder eines Umsetzungsausdrucks zum Umsetzen eines Drehmoments in eine Beanspruchung befinden. Die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 kann die Beanspruchungen mehrerer Teile auf der Eingangsseite identifizieren oder kann eine Beanspruchung des empfindlichsten Teils auf der Eingangsseite identifizieren.
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Die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 identifiziert eine in einem spezifischen Teil auf der Ausgangsseite erzeugte Beanspruchung basierend auf den Lastinformationen. Die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 identifiziert z. B. eine Beanspruchung (z. B. die einzelnen Beanspruchungen, die allen Teilen der vom Beginn der Verwendung des Untersetzungsgetriebes 200 bis zum aktuellen Zeitpunkt erzeugten Lastinformationen entsprechen), die in dem spezifischen Teil erzeugt wird, basierend auf einer im Voraus identifizierten Korrelation, die eine Korrelation zwischen einer in einem Teil, an dem der Sensor 320 angebracht ist, erzeugten Last (d. h., einer durch den Sensor 320 detektierten Last) und einer in dem spezifischen Teil erzeugten Beanspruchung ist. Die Korrelation kann sich in der Form einer Tabelle, die eine Beziehung zwischen einer Last und einer Beanspruchung angibt, oder eines Umsetzungsausdrucks zum Umsetzen einer Last in eine Beanspruchung befinden. Die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 kann die Beanspruchungen mehrerer Teile auf der Ausgangsseite identifizieren oder kann eine Beanspruchung des empfindlichsten Teils auf der Ausgangsseite identifizieren.
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Bezüglich der in der S-N-Diagrammdaten-Speichereinheit 132 gespeicherten Daten eines S-N-Diagramms schätzt die Lebensdauerschätzeinheit 129 die Lebensdauer eines spezifischen Teils des Untersetzungsgetriebes 200 basierend auf der durch die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 identifizierten Beanspruchung. Als ein Verfahren zum Schätzen einer Lebensdauer basierend auf jedem durch die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 identifizierten Beanspruchungswert und den Daten eines S-N-Diagramm kann ein bekanntes Verfahren verwendet werden. In einem Fall, in dem die in mehreren Teilen auf jeder der Eingangsseite und der Ausgangsseite erzeugten Beanspruchungen identifiziert werden, kann die Lebensdauerschätzeinheit 129 die Lebensdauer jedes der mehreren Teile schätzen. In einem Fall, in dem nur eine in dem empfindlichsten Teil auf jeder der Eingangsseite und der Ausgangsseite erzeugte Beanspruchung identifiziert wird, kann die Lebensdauerschätzeinheit 129 die Lebensdauer des empfindlichsten Teils schätzen.
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Die Schätzergebnis-Übertragungseinheit 126 überträgt die durch die Schätzeinheit 124 erhaltenen Schätzergebnisse zu dem Informationsverarbeitungsendgerät 400 eines Anfordernden. In einem Fall, in dem die Lebensdauer jedes von mehreren Teilen geschätzt wird, kann die Schätzergebnis-Übertragungseinheit 126 die Schätzergebnisse der mehreren Teile übertragen. In einem Fall, in dem nur die Lebensdauer des empfindlichsten Teils geschätzt wird, kann die Schätzergebnis-Übertragungseinheit 126 die Schätzergebnisse der Eingangsseite und der Ausgangsseite übertragen oder nur die Schätzergebnisse einer Seite, die eine kürzere Lebensdauer aufweist, aus den Schätzergebnissen der Eingangsseite und der Ausgangsseite übertragen.
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Es wird ein Betrieb des Lebensdauerschätzsystem 1, das die Konfiguration aufweist, beschrieben. Das Informationsverarbeitungsendgerät 400 überträgt eine Lebensdauerschätzungs-Bereitstellungsanforderung in Reaktion auf eine Eingabe durch eine verantwortliche Person oder dergleichen in dem Client-Unternehmen zu dem Server 100. Zu diesem Zeitpunkt überträgt das Informationsverarbeitungsendgerät 400 zusätzlich zu der Lebensdauerschätzungs-Bereitstellungsanforderung die Lastinformationen und die Stromwertbefehle. Der Server 100 identifiziert eine Beanspruchung eines spezifischen Teils des Untersetzungsgetriebes 200, wenn er eine Lebensdauerschätzungs-Bereitstellungsanforderung empfängt. Spezifisch identifiziert der Server 100 eine in einem spezifischen Teil auf der Eingangsseite erzeugte Beanspruchung basierend auf einem durch einen Stromwertbefehl angegebenen Stromwert, d. h., dem Wert eines dem Motor 310 zugeführten Stroms. Zusätzlich identifiziert der Server 100 eine in einem spezifischen Teil auf der Ausgangsseite erzeugte Beanspruchung basierend auf den Lastinformationen. Der Server 100 schätzt unter Bezugnahme auf ein S-N-Diagramm die Lebensdauer eines spezifischen Teils basierend auf einer identifizierten Beanspruchung. Der Server 100 überträgt die Schätzergebnisse zu dem Informationsverarbeitungsendgerät 400 eines Anfordernden. Die verantwortliche Person oder dergleichen in dem Client-Unternehmen kann die Lebensdauer eines spezifischen Teils des Untersetzungsgetriebes 200 und die Lebensdauer des Untersetzungsgetriebes 200 durch das Überprüfen der übertragenen Schätzergebnisse erfahren. Entsprechend ist es möglich, das Auftreten eines Betriebsstopps der Maschine auf das Minimum durch das Ausführen einer Wartung oder eines Austauschs vor einem Betriebsausfall zu verringern.
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In dem oben beschriebenen Lebensdauerschätzsystem 1 wird die Lebensdauer eines Teils auf der Eingangsseite des Untersetzungsmechanismus 204 basierend auf einem dem Motor 310 zugeführten Ansteuerstrom, d. h., basierend auf einem durch den Motor 310 verursachten Drehmoment, identifiziert. Andererseits wird die Lebensdauer eines Teils auf der Ausgangsseite des Untersetzungsmechanismus 204, an den eine äußere Last angelegt ist, basierend auf den Lastinformationen von dem Sensor 320 identifiziert, der an einem Teil angebracht ist, zu dem die äußere Last übertragen wird, ohne durch den Untersetzungsmechanismus 204 hindurchzugehen. Das heißt, das Lebensdauerschätzsystem 1 kann zusätzlich zu der Lebensdauer eines Teils auf der Eingangsseite des Untersetzungsmechanismus 204 außerdem die Lebensdauer eines Teils auf der Ausgangsseite in einer relativ genauen Weise schätzen. Deshalb kann das Lebensdauerschätzsystem die Lebensdauer des Untersetzungsgetriebes 200 in einer genaueren Weise schätzen, als es der Stand der Technik kann.
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Oben ist das Lebensdauerschätzsystem gemäß der Ausführungsform beschrieben worden. Die Ausführungsform ist lediglich ein Beispiel. Es ist für die Fachleute auf dem Gebiet klar, dass in Kombination der jeweiligen Konfigurationselemente oder der jeweiligen Prozesse verschiedene Modifikationsbeispiele hergestellt werden können, wobei derartige Modifikationsbeispiele außerdem in den Schutzumfang der Erfindung fallen. Modifikationsbeispiele sind wie folgt.
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(Modifikationsbeispiel 1)
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4 ist eine Schnittansicht, die das Untersetzungsgetriebe 200 und den Motor 310 gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht. 4 entspricht 2 der Ausführungsform. Ein Hauptunterschied von der Ausführungsform ist, dass ein Sensor außerdem auf der Eingangsseite des Untersetzungsgetriebes 200 angebracht ist und eine in einem spezifischen Teil auf der Eingangsseite erzeugte Beanspruchung basierend auf den durch den Sensor erhaltenen Detektionsinformationen identifiziert wird. Im Folgenden wird ein Unterschied von der Ausführungsform hauptsächlich beschrieben.
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In dem Modifikationsbeispiel besteht ein Paar von Lagern 232 und 234 aus Schrägkugellagern. Das Paar von Lagern 232 und 234 kann aus anderen Typen von Lagern bestehen, soweit wie die Lager Lager sind, in denen eine Schubkomponentenkraft erzeugt wird, wenn eine Last empfangen wird.
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Zusätzlich enthält das Lebensdauerschätzsystem in dem Modifikationsbeispiel ferner einen Sensor 322. Wie der Sensor 320 ist der Sensor 322 ein Lastsensor. Der Sensor 322 ist aus den jeweiligen Teilen des Untersetzungsgetriebes 200 auf einem Teil angebracht, zu dem eine durch das Drehmoment, das durch den Motor 310 verursacht wird, erzeugte Last übertragen wird, ohne durch den Untersetzungsmechanismus 204 hindurchzugehen. Deshalb ist der Sensor 322 z. B. auf der Eingangswelle 202, den exzentrischen Körpern 212 und 214 oder den Lagern 232 und 234 angebracht. In dem veranschaulichten Beispiel ist der Sensor 322 auf einer Seitenfläche des Außenrings des Lagers 232 angebracht, wobei er zwischen einer Seitenfläche (einer Seitenfläche auf einer Motorseite in der axialen Richtung) des Außenrings und einem abgestuften Abschnitt des ersten Trägerelements 206 eingelegt ist. Wenn an ein Element des Untersetzungsgetriebes 200 auf der Eingangsseite eine äußere Last angelegt ist, wird in dem Lager 232, das ein Schrägkugellager ist, eine Schubkomponentenkraft erzeugt. Der Sensor 322 detektiert die Schubkomponentenkraft. Der Sensor 322 überträgt die Lastinformationen, die eine detektierte Last (eine Schubkomponentenkraft) angeben, zu dem Informationsverarbeitungsendgerät 400.
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Das Informationsverarbeitungsendgerät 400 überträgt eine Lebensdauerschätzungs-Bereitstellungsanforderung basierend auf einer Eingabe durch eine verantwortliche Person oder dergleichen in dem Client-Unternehmen zu dem Server 100. Zu diesem Zeitpunkt überträgt das Informationsverarbeitungsendgerät 400 ungleich zu der Ausführungsform zusätzlich zu der Lebensdauerschätzungs-Bereitstellungsanforderung die Lastinformationen von jedem Sensor. Das heißt, das Informationsverarbeitungsendgerät 400 überträgt anstelle des Übertragens eines Stromwertbefehls die Lastinformationen von dem Sensor 322.
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Ungleich zu der Ausführungsform identifiziert die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 des Modifikationsbeispiels eine in einem spezifischen Teil auf der Eingangsseite erzeugte Beanspruchung anstatt basierend auf einem durch einen Strombefehlswert angegebenen Stromwert basierend auf den durch den Sensor 322 detektierten Lastinformationen. Ein Verfahren für die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128, um eine in einem spezifischen Teil auf der Eingangsseite erzeugte Beanspruchung basierend auf den Lastinformationen von dem Sensor 322 zu identifizieren, ist das gleiche wie ein Verfahren zum Identifizieren einer in einem spezifischen Teil auf der Ausgangsseite erzeugten Beanspruchung basierend auf den Lastinformationen von dem Sensor 320.
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(Modifikationsbeispiel 2)
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Obwohl ein Fall, in dem die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 eine in einem spezifischen Teil auf der Ausgangsseite erzeugte Beanspruchung basierend auf den Lastinformationen identifiziert, in der Ausführungsform beschrieben worden ist, ohne darauf eingeschränkt zu sein, kann die Beanspruchung basierend sowohl auf den Lastinformationen als auch auf einem Stromwertbefehl (d. h., einem durch den Motor 310 verursachten Drehmoment) identifiziert werden. Obwohl ein Fall, in dem die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 eine in einem spezifischen Teil auf der Eingangsseite erzeugte Beanspruchung basierend auf einem durch einen Stromwertbefehl angegebenen Stromwert identifiziert, in der Ausführungsform beschrieben worden ist, ohne darauf eingeschränkt zu sein, kann zusätzlich die in dem spezifischen Teil auf der Eingangsseite erzeugte Beanspruchung in einem Fall, in dem ein Sensor außerdem auf der Eingangsseite wie im Modifikationsbeispiel 1 angebracht ist, basierend sowohl auf einem Stromwertbefehl als auch den Lastinformationen identifiziert werden.
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(Modifikationsbeispiel 3)
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In der Ausführungsform und in dem Modifikationsbeispiel ist ein Fall, in dem der Sensor 320 ein Lastsensor ist, beschrieben worden. Zusätzlich ist oben ein Fall, in dem der Sensor 322 ein Lastsensor ist, in dem Modifikationsbeispiel 1 beschrieben worden. Die Sensoren können jedoch Sensoren sein, die Informationen zum Identifizieren einer in einem spezifischen Teil des Untersetzungsgetriebes 200 erzeugten Beanspruchung detektieren, ohne darauf eingeschränkt zu sein, wobei sie z. B. Dehnungssensoren, die eine Dehnung detektieren, oder andere Sensoren sein können.
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(Modifikationsbeispiel 4)
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Obwohl ein Fall, in dem das Lebensdauerschätzsystem 1 nur einen Sensor 320 als einen Sensor enthält, der die Informationen zum Identifizieren einer in einem spezifischen Teil auf der Ausgangsseite erzeugten Beanspruchung detektiert, in der Ausführungsform und in den Modifikationsbeispielen beschrieben worden ist, ist das Lebensdauerschätzsystem nicht darauf eingeschränkt. Das Lebensdauerschätzsystem 1 kann mehrere Sensoren 320 enthalten. In diesem Fall ist jeder der mehreren Sensoren 320 an einem Teil aus den jeweiligen Teilen des Untersetzungsgetriebes 200 angebracht, zu dem eine von der Außenseite eingegebene äußere Last übertragen wird, ohne durch den Untersetzungsmechanismus 204 hindurchzugehen. Die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 identifiziert eine in einem spezifischen Teil erzeugte Beanspruchung basierend auf den Lastinformationen von jedem der Sensoren 320. Für jeden der Sensoren 320 wird z. B. eine Korrelation zwischen einer in einem Teil, an dem jeder der Sensoren 320 angebracht ist, erzeugten Last (d. h., einer durch jeden der Sensoren 320 detektierten Last) und einer in dem spezifischen Teil erzeugten Beanspruchung identifiziert. Die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 identifiziert eine in einem spezifischen Teil erzeugte Beanspruchung basierend auf einer Korrelation für jeden der Sensoren 320 und den Lastinformationen von jedem der Sensoren 320. Die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 identifiziert z. B. einen Durchschnittswert der jeweiligen identifizierten Beanspruchungen basierend auf den Lastinformationen von jedem der Sensoren 320 als eine in einem spezifischen Teil erzeugte Beanspruchung. Zusätzlich kann z. B. für jedes spezifische Teil der Sensor 320 bestimmt werden, auf dessen Lastinformationen das Identifizieren einer Beanspruchung basierend soll. In diesem Fall speichert die Speichereinheit 130 eine Übereinstimmungsbeziehung zwischen einem spezifischen Teil und irgendeinem Sensor 320 aus den mehreren Sensoren 320. Basierend auf dieser Übereinstimmungsbeziehung bestimmt die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 für jedes spezifische Teil, für das eine Beanspruchung zu identifizieren ist, einen Sensor 320, auf dessen Lastinformationen die Identifikation basieren soll.
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Obwohl ein Fall, in dem das Lebensdauerschätzsystem 1 nur einen Sensor 322 als einen Sensor enthält, der die Informationen zum Identifizieren einer in einem spezifischen Teil auf der Eingangsseite erzeugten Beanspruchung detektiert, in dem Modifikationsbeispiel 1 beschrieben worden ist, ist das Lebensdauerschätzsystem zusätzlich nicht darauf eingeschränkt. Das Lebensdauerschätzsystem 1 kann mehrere Sensoren 322 enthalten. In diesem Fall ist jeder der mehreren Sensoren 322 auf einem Teil aus den jeweiligen Teilen des Untersetzungsgetriebes 200 angebracht, auf das eine durch das Drehmoment, das durch den Motor 310 verursacht wird, erzeugte Last übertragen wird, ohne durch den Untersetzungsmechanismus 204 hindurchzugehen. Die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 identifiziert wie in dem Fall des Identifizierens einer in einem spezifischen Teil auf der Ausgangsseite erzeugten Beanspruchung eine in einem spezifischen Teil erzeugte Beanspruchung basierend auf den Lastinformationen von den mehreren Sensoren 322 oder basierend auf den Lastinformationen von einem spezifischen Sensor 322 aus den mehreren Sensoren 322.
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(Modifikationsbeispiel 5)
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Obwohl ein Fall, in dem das Informationsverarbeitungsendgerät 400 alle der Lastinformationen und der Stromwertbefehle vom Beginn der Verwendung bis zur Gegenwart zu dem Server 100 überträgt, der Server 100 eine in einem spezifischen Teil des Untersetzungsgetriebes 200 erzeugte Beanspruchung basierend auf allen der Lastinformationen und der Stromwertbefehle identifiziert und die Lebensdauer des spezifischen Teils geschätzt wird, in der Ausführungsform beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Das Informationsverarbeitungsendgerät 400 kann die Lastinformationen und die Stromwertbefehle für einen bestimmten Zeitraum zu dem Server 100 übertragen, der Server kann eine in einem spezifischen Teil des Untersetzungsgetriebes 200 erzeugte Beanspruchung basierend auf den Lastinformationen und den Stromwertbefehlen für den bestimmten Zeitraum identifizieren und die Lebensdauer des spezifischen Teils kann geschätzt werden.
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In einem Fall, in dem die Maschine 300 eine Maschine ist, die die gleiche Operation ständig wiederholt, wiederholt das in der Maschine 300 enthaltene Untersetzungsgetriebe 200 ebenfalls die gleiche Operation ständig. In diesem Fall kann das Informationsverarbeitungsendgerät 400 die Lastinformationen und die Stromwertbefehle für einen bestimmten Zeitraum, z. B. für einen Zeitraum der einmalig oder mehrmalig wiederholten Operationen oder eine Verwendungsdauer bis zur Gegenwart, zu dem Server 100 übertragen. Die Beanspruchungsidentifikationseinheit 128 kann eine in einem spezifischen Teil erzeugte Beanspruchung vom Beginn der Verwendung bis zur Gegenwart basierend auf den Lastinformationen und den Stromwertbefehlen für einen bestimmten Zeitraum und eine Verwendungsdauer identifizieren.
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(Modifikationsbeispiel 6)
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Obwohl ein Fall, in dem das Untersetzungsgetriebe 200 ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe ist, in der Ausführungsform beschrieben worden ist, ist der Typ des Untersetzungsmechanismus nicht besonders eingeschränkt. Das Untersetzungsgetriebe 200 kann z. B. andere Typen von Untersetzungsgetrieben, wie z. B. ein Ablenkungseingriffs-Untersetzungsgetriebe, ein Planetenuntersetzungsgetriebe und dergleichen sein.
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(Modifikationsbeispiel 7)
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Obwohl ein Fall, in dem der Server 100 eine Lebensdauer schätzt, in der Ausführungsform beschrieben worden ist, ist eine Vorrichtung, die eine Lebensdauer schätzt, nicht besonders eingeschränkt. Das Informationsverarbeitungsendgerät 400 kann z. B. eine Lebensdauer schätzen oder ein in jedem Untersetzungsgetriebe 200 oder jedem Motor 310 vorgesehenes Verarbeitungsendgerät kann eine Lebensdauer schätzen.
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(Modifikationsbeispiel 8)
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Obwohl ein Fall, in dem eine Lebensdauer unter Verwendung der Daten eines S-N-Diagramms geschätzt wird, in der Ausführungsform beschrieben worden ist, ist ein Verfahren nicht darauf eingeschränkt. Das Verfahren ist nicht besonders eingeschränkt, insofern als eine Lebensdauer basierend auf einer in einem spezifischen Teil erzeugten Beanspruchung geschätzt wird.
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Es kann außerdem irgendeine Kombination der Ausführungsform und der oben beschriebenen Modifikationsbeispiele als eine Ausführungsform der Erfindung verwendet werden. Eine durch die Kombination erzeugte neue Ausführungsform weist eine Wirkung sowohl der Ausführungsform als auch der Modifikationsbeispiele, die kombiniert sind, auf. Zusätzlich ist es für die Fachleute auf dem Gebiet außerdem klar, dass eine Funktion, die durch jede in den Ansprüchen beschriebene Funktionsanforderung auszuführen ist, durch ein einziges oder eine Kombination jeweiliger Konfigurationselemente verwirklicht sein kann, die in der Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen beschrieben sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Lebensdauerschätzsystem
- 100:
- Server
- 124:
- Schätzeinheit
- 128:
- Beanspruchungsidentifikationseinheit
- 129:
- Lebensdauerschätzeinheit
- 132:
- S-N-Diagrammdaten-Speichereinheit
- 200:
- Untersetzungsgetriebe
- 300:
- Maschine
- 310:
- Motor
- 320:
- Sensor
- 400:
- Informationsverarbeitungsendgerät