DE112018001008T5

DE112018001008T5 - Zustandsdiagnosesystem für eine rollführungsvorrichtung und zustandsdiagnoseverfahren

Info

Publication number: DE112018001008T5
Application number: DE112018001008.2T
Authority: DE
Inventors: Shuhei Yamanaka; Yoshiyuki Honjo
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2019-11-07
Also published as: CN110214236B; JP6841558B2; KR20190121333A; CN110214236A; WO2018155136A1; TW201843549A; JP2018138817A; TWI760442B; US20190361758A1; KR102491553B1

Abstract

Es wird ein Zustandsdiagnosesystem vorgesehen, das befähigt ist zum korrekten Erkennen eines Zustands der Rollfläche des Schienenglieds oder der nicht-Last-Rollflächen des Bewegungsglieds einer Rollführungsvorrichtung, wobei das Zustandsdiagnosesystem umfasst: einen Sensor (35), der konfiguriert ist zum Erfassen einer physikalischen Größe, die gegeben ist, wenn sich das Bewegungsglied (2) entlang des Schienenglieds (1) bewegt; und eine Diagnoseverarbeitungseinheit (39), die konfiguriert ist zum Empfangen eines Ausgabesignals von dem Sensor, zum Erzeugen von Analysedaten daraus, zum Vergleichen der Analysedaten mit Schwellwertdaten, zum Bestimmen anhand des Vergleichsergebnisses, ob die Rollführungsvorrichtung eine Anormalität aufweist, und zum Ausgeben des Bestimmungsergebnisses, wobei die Diagnoseverarbeitungseinheit aufweist: einen ersten Verarbeitungsmodus zum Empfangen des Ausgabesignals von dem Sensor für eine Datensammelzeitperiode T1, um daraus Analysedaten zu erzeugen; einen zweiten Verarbeitungsmodus zum Empfangen des Ausgabesignals von dem Sensor für eine Datensammelzeitperiode T2, die länger als die Datensammelzeitperiode T1 ist, und zum Erzeugen der Analysedaten daraus; und wobei die Diagnoseverarbeitungseinheit konfiguriert ist zum Ausgeben eines Bestimmungsergebnisses gemäß einer Kombination aus einem Vergleichsergebnis in dem ersten Verarbeitungsmodus und einem Vergleichsergebnis in dem zweiten Verarbeitungsmodus.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Zustandsdiagnosesystem und ein Zustandsdiagnoseverfahren, die auf eine Rollführungsvorrichtung in einem linearen Führungsteil oder einem gekrümmten Führungsteil von industriellen Maschinen wie etwa Werkzeugmaschinen oder von verschiedenen Transportvorrichtungen angewendet wird, um mechanisch zu bestimmen, ob die Rollführungsvorrichtung in einem bestimmten Zustand ist oder nicht.
STAND DER TECHNIK
Herkömmliche Rollführungsvorrichtungen dieses Typs enthalten ein Schienenglied und ein Bewegungsglied. Das Schienenglied weist eine Rollfläche für Rollelemente auf, die sich entlang einer Längsrichtung des Schienenglieds erstreckt. Das Bewegungsglied ist an dem Schienenglied über eine Vielzahl von an der Rollfläche rollenden Rollelementen montiert und kann entlang des Schienenglieds hin und her bewegt werden. Das Bewegungsglied weist eine Lastrollfläche auf, an der die Rollelemente rollen, während sie eine Last tragen. Die Lastrollfläche liegt der Rollfläche des Schienenglieds gegenüber, um einen Lastpfad für die Rollelemente zu definieren. Weiterhin weist das Bewegungsglied nicht-Lastpfade für ein Zirkulieren der Rollelemente von einem Ende zu einem anderen Ende des Lastpfads auf. Der Lastpfad und die nicht-Lastpfade schließen aneinander an, um einen endlosen Zirkulationspfad für die Rollelemente zu definieren. Bei einer derartigen Konfiguration kann das Bewegungsglied entlang des Schienenglieds bewegt werden, ohne dass dadurch sein Hub begrenzt wird.
Die Produktlebensdauer der Rollführungsvorrichtung hängt vor allem von der Ermüdung der Rollfläche des Schienenglieds oder der Lastrollfläche des Bewegungsglieds ab. Wenn jedoch die Rollfläche und die Lastrollfläche und weiterhin die daran vorgesehenen Rollelemente wie etwa Kugeln oder Rollen nicht angemessen mit einem Schmiermittel geschmiert sind oder übermäßige Lasten tragen, kann ein Abblätterung der Rollfläche oder der Lastrollfläche früh auftreten, wodurch die Produktlebenszeit der Rollführungsvorrichtung verkürzt wird. Weiterhin kann die Rollführungsfläche für verschiedene Verwendungen angewendet werden, wobei eine Ermüdung in der Rollfläche oder ähnliches unvermeidlich durch zum Beispiel die Verwendungsumgebung beeinflusst wird und die ausgeübte Last von der Verwendung (nachfolgend als „Verwendungsbedingung“ bezeichnet) abhängt, etwa von einer Verwendung in einer Umgebung, in der spezielle Fremdmaterialien auf das Schienenglied fallen, oder von einer Verwendung in einer Umgebung mit einer extrem hohen oder niedrigen Temperatur.
Damit die Rollführungsvorrichtung ihre gewünschte Performanz vorsieht und ihre Produktlebensdauer erfüllt, ist es wünschenswert, dass der Betriebsbedingung der Rollführungsvorrichtung kontinuierlich durch verschiedene Sensoren erfasst wird, um eine Erkennung des von Stunde zu Stunde variierenden Zustands der Rollführungsvorrichtung basierend auf den erfassten Inhalten zu ermöglichen.
Zum Beispiel wird für ein Drehlager wie in der Patentliteratur 1 beschrieben, das folgende Diagnosesystem vorgeschlagen. Insbesondere wird ein Sensor verwendet, um Geräusche, Vibrationen oder akustische Emissionen zu erfassen, die während des Drehbetriebs des Drehlagers erzeugt werden, und wird ein Ausgabesignal aus dem Sensor analysiert. Dann wird das Analyseergebnis mit vorbestimmten Referenzdaten verglichen, um zu bestimmen, ob das Drehlager eine Anormalität aufweist.
REFERENZLISTE
PATENTLITERATUR
[PTL 1] JP 2004-93256 A
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
PROBLEMSTELLUNG
Das Bewegungsglied bewegt sich entlang des langen Schienenglieds in der Rollführungsvorrichtung. Also auch wenn basierend auf dem Erfassungssignal von dem Sensor erkannt werden kann, dass die Rollführungsvorrichtung eine Anormalität aufweist, kann nicht bestimmt werden, ob das Schienenglied oder das Bewegungsglied eine Anormalität aufweist.
PROBLEMLÖSUNG
Die Erfindung nimmt auf das vorstehend geschilderte Problem Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, ein Zustandsdiagnosesystem und ein Zustandsdiagnoseverfahren vorzusehen, die einen Zustand einer Rollfläche eines Schienenglieds oder von nicht-Last-Rollflächen eines Bewegungsglieds der Rollführungsvorrichtung unter Verwendung eines an der Rollführungsvorrichtung montierten Sensors korrekt erkennen können.
Die Erfindung betrifft also ein Zustandsdiagnosesystem für eine Rollführungsvorrichtung, wobei die Rollführungsvorrichtung umfasst: eine Vielzahl von Rollelementen; ein Schienenglied, das eine Rollfläche für die Rollelemente aufweist, wobei sich die Rollfläche entlang einer Längsrichtung des Schienenglieds erstreckt; und ein Bewegungsglied, das an dem Schienenglied über die Rollelemente montiert ist und einen endlosen Zirkulationspfad für die Rollelemente aufweist, wobei der endlose Zirkulationspfad einen Lastpfad für die Rollelemente und nicht-Lastpfade für das Koppeln beider Enden des Lastpfads umfasst. Das Zustandsdiagnosesystem umfasst: einen Sensor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer physikalischen Größe, die gegeben ist, wenn sich das Bewegungsglied entlang des Schienenglieds bewegt; und eine Diagnoseverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist zum Empfangen eines Ausgabesignals von dem Sensor für eine vorbestimmte Zeitperiode, zum Erzeugen von Analysedaten daraus, zum Vergleichen der Analysedaten mit Schwellwertdaten, zum Bestimmen anhand des Vergleichsergebnisses, ob die Rollführungsvorrichtung eine Anormalität aufweist, und zum Ausgeben eines Bestimmungsergebnisses. Die Diagnoseverarbeitungseinheit umfasst: einen ersten Verarbeitungsmodus zum Empfangen des Ausgabesignals von dem Sensor für eine Datensammelzeitperiode T1, zum Erzeugen von ersten Analysedaten daraus und zum Vergleichen der ersten Analysedaten mit ersten Schwellwertdaten; und einen zweiten Verarbeitungsmodus zum Empfangen des Ausgabesignals von dem Sensor für eine Datensammelzeitperiode T2, die länger als die Datensammelzeitperiode T1 ist, zum Erzeugen von zweiten Analysedaten daraus und zum Vergleichen der zweiten Analysedaten mit zweiten Schwellwertdaten. Weiterhin ist die Diagnoseverarbeitungseinheit konfiguriert zum Bestimmen, ob das Schienenglied oder das Bewegungsglied das Vorhandensein oder die Abwesenheit der Anormalität der Rollführungsvorrichtung verursacht, gemäß einer Kombination aus einem Vergleichsergebnis in dem ersten Verarbeitungsmodus und einem Vergleichsergebnis in dem zweiten Verarbeitungsmodus und zum Ausgeben des Bestimmungsergebnisses.
Weiterhin umfasst ein Zustandsdiagnoseverfahren für eine Rollführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung: einen ersten Schritt zum Empfangen eines Ausgabesignals von dem Sensor für eine Datensammelzeitperiode T1, zum Erzeugen von ersten Analysedaten daraus und zum Vergleichen der ersten Analysedaten mit ersten Schwellwertdaten; einen zweiten Schritt zum, wenn die ersten Analysedaten größer als die ersten Schwellwertdaten sind, Empfangen eines Ausgabesignals von dem Sensor für eine Datensammelzeitperiode T2, die länger als die Datensammelzeitperiode T1 ist, zum Erzeugen von zweiten Analysedaten daraus und zum Vergleichen der zweiten Analysedaten mit zweiten Schwellwertdaten; und einen dritten Schritt zum Ausgeben eines Signals, das eine Anormalität des Schienenglieds angibt, wenn die zweiten Analysedaten gleich oder kleiner als die zweiten Schwellwertdaten sind.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Zustand der Rollfläche des Schienenglieds und der nicht-Last-Rollflächen des Bewegungsglieds der Rollführungsvorrichtung unter Verwendung eines an der Rollführungsfläche montierten Sensors erkannt werden, sodass bestimmt werden kann, ob das Schienenglied oder das Bewegungsglied eine Anormalität aufweist.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Rollführungsvorrichtung zeigt, auf die die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.
2 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration von Kugeln in einem endlosen Zirkulationspfad zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration eines Zustandsdiagnosesystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine grundlegende Verarbeitungssequenz für eine Zustandsdiagnose für die Rollführungsvorrichtung zeigt.
5 ist ein Kurvendiagramm, das ein Beispiel für ein Ausgabesignal von einem Vibrationssensor zeigt, wobei 5(a) ein Kurvendiagramm ist, das eine Signalwellenform bei einem normalen Betrieb der Rollführungsvorrichtung zeigt, und wobei 5(b) ein Kurvendiagramm ist, das eine Signalwellenform zeigt, die gegeben ist, wenn ein Problem in dem Betrieb der Rollführungsvorrichtung aufgetreten ist.
6 ist ein Kurvendiagramm, das einen Fall zeigt, in dem eine Datensammelzeitperiode T0 für das Ausgabesignal von dem Vibrationssensor kürzer als ein Zyklus t ist.
7 ist ein Kurvendiagramm, das einen Fall zeigt, in dem eine Datensammelzeitperiode T1 in einem ersten Verarbeitungsmodus gleich dem Zyklus t ist und der Betrieb der Rollführungsvorrichtung normal ist.
8 ist ein Kurvendiagramm, das einen Fall zeigt, in dem die Datensammelzeitperiode T1 in dem ersten Verarbeitungsmodus gleich dem Zyklus t ist und ein Problem in dem Betrieb der Rollführungsvorrichtung aufgetreten ist.
9 umfasst Kurvendiagramme, die die Beziehung zwischen dem Ausgabesignal von dem Vibrationssensor und einer Datenkorrekturzeitperiode T2 in einem zweiten Verarbeitungsmodus zeigen, wobei 9(a) ein Kurvendiagramm ist, das einen Fall zeigt, in dem eine Beschädigung in einem Teil eines Schienenglieds vorhanden ist, und 9(b) ein Kurvendiagramm ist, das einen Fall zeigt, in dem ein Problem in einem Bewegungsglied aufgetreten ist.
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungssequenz eines Zustandsdiagnoseverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden ein Zustandsdiagnosesystem und ein Zustandsdiagnoseverfahren für eine Rollführungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Rollführungsvorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist, zeigt. Die Rollführungsvorrichtung umfasst ein Schienenglied 1 und ein Bewegungsglied 2. Das Schienenglied 1 erstreckt sich linear. Das Bewegungsglied 2 ist an dem Schienenglied 1 über eine Vielzahl von Kugeln, die als Rollelemente dienen, montiert. Das Schienenglied 1 ist auf einen fixen Teil verschiedener Werkzeugmaschinen gelegt, und ein beweglicher Körper, der zu verschiedenen Typen gehören kann, ist an dem Bewegungsglied 2 montiert, sodass der bewegliche Körper entlang des Schienenglieds 1 in einer frei hin und her bewegbar geführt werden kann.
Das Schienenglied 1 ist als ein länglicher Körper mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt ausgebildet. Das Schienenglied 1 weist eine Vielzahl von Schraubenmontagelöchern 12 auf, die mit vorbestimmten Intervallen in einer Längsrichtung ausgebildet sind und sich jeweils von einer oberen Fläche zu einer unteren Fläche erstrecken. Unter Verwendung von Fixierungsschrauben, die in die Schraubenmontagelöcher 12 eingesteckt sind, kann das Schienenglied 1 starr an einem Fixierungsteil fixiert sein. An rechten und linken Seitenflächen des Schienenglieds 1 sind zwei Rollflächen 11 für die Rollelemente ausgebildet. Das Schienenglied weist insgesamt vier Rollflächen 11 auf. Die Anzahl von Rollflächen 11 an dem Schienenglied 1 ist nicht auf vier beschränkt.
Weiterhin umfasst das Bewegungsglied 2 vor allem ein Hauptkörperglied 21 aus Metall und ein Paar von Abdeckungen 22A und 22B aus Kunstharz. Das Paar von Abdeckungen 22A und 22B ist an beiden Enden des Hauptkörperglieds 21 in einer Bewegungsrichtung des Hauptkörperglieds 21 montiert. Das Bewegungsglied 2 weist eine Vielzahl von endlosen Zirkulationspfaden für die Kugeln in Entsprechung zu den Rollflächen 11 des Schienenglieds 1 auf. Weiterhin sind Dichtungsglieder 4, die konfiguriert sind zum Abdichten von Zwischenräumen zwischen dem Bewegungsglied 2 und dem Schienenglied 1, an den Abdeckungen 22A und 22B fixiert, um zu verhindern, dass an dem Schienenglied 1 haftender Staub oder ähnliches in die endlosen Zirkulationspfade eindringt. 1 zeigt einen demontierten Zustand, in dem eine Abdeckung 22B aus dem Paar von an dem Hauptkörperglied 21 montierten Abdeckungen 22A und 22B von dem Hauptkörperglied 21 entfernt ist.
2 ist eine Schnittansicht, die den endlosen Zirkulationspfad zeigt. Wie in 2 gezeigt, umfasst der endlose Zirkulationspfad 5 einen Lastpfad 50, einen Rückführpfad 51 und ein Paar von Richtungsänderungspfaden 52. Das Hauptkörperglied 21 des Bewegungsglieds 2 weist eine Lastrollfläche 23 auf, die der Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 gegenüberliegt, wobei die Rollelemente 6 zwischen der Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 und der Lastrollfläche 23 des Hauptkörpers 21 rollen, während sie eine Last tragen. In dem endlosen Zirkulationspfad 5 entspricht ein Pfadteil, in dem die Rollelemente 6 rollen, während sie die Last tragen, dem Lastpfad 50. Weiterhin weist das Hauptkörperglied 21 den Rückführpfad 51 auf, der sich parallel zu dem Lastpfad 50 erstreckt. Gewöhnlich ist der Rückführpfad 51 derart ausgebildet, dass er sich durch das Hauptkörperglied 21 erstreckt, und ist der Innendurchmesser des Rückführpfads 51 derart gesetzt, dass er etwas größer als der Durchmesser der Rollelemente 6 ist. Bei einer derartigen Konfiguration rollen die Rollelemente 6 in dem Rückführpfad, ohne die Last zu tragen.
Die Richtungsänderungspfade 52 sind jeweils in dem Paar von Abdeckungen 22A und 22B ausgebildet. Diese Abdeckungen 22A und 22B sind an Endflächen des Hauptkörperglieds 21 derart fixiert, dass sie dazwischen das Hauptkörperglied 21 einschließen. Der Richtungsänderungspfad 52 jeder der Abdeckungen 22a und 22B verbindet einen Endteil des Lastpfads 50 und einen Endteil des Rückführpfads 51 miteinander und gestattet eine Bewegung der Rollelemente 6 zwischen diesen.
Indem also das Paar von Abdeckungen 22A und 22B an dem Hauptkörperglied 21 fixiert wird, wird der endlose Zirkulationspfad 5 für die Rollelemente vervollständigt. In dem endlosen Zirkulationspfad 5 rollen die Rollelemente 6, während sie nur die Last in dem Lastpfad 50 tragen, der durch die Lastrollfläche 23 des Hauptkörperglieds 21 und die gegenüberliegende Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 definiert wird. In dem Rückführpfad 51 und den Richtungsänderungspfaden 52 dagegen tragen die Rollelemente 6 die Last nicht, sodass der Rückführpfad 51 und die Richtungsänderungspfade 52 nicht-Lastpfade bilden.
In der Rollführungsvorrichtung der mit Bezug auf 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform werden Kugeln als die Rollelemente 6 verwendet. Die Erfindung kann aber auch auf eine Rollen verwendende Rollführungsvorrichtung angewendet werden.
Wie in 1 gezeigt, ist ein Vibrationssensor 35 an einem Endteil des Schienenglieds 1 in einer Längsrichtung desselben fixiert. Als der Vibrationssensor 35 kann ein Beschleunigungssensor verwendet werden. Der Vibrationssensor 35 ist konfiguriert zum Erfassen einer Vibration, die erzeugt wird, wenn sich das Bewegungsglied 2 und das Schienenglied 1 relativ zueinander bewegen, wobei der Vibrationssensor 35 zum Beispiel an dem Hauptkörperglied 21 des Bewegungsglieds 2 anstatt an dem Schienenglied 1 fixiert sein kann.
Weiterhin ist ein Näherungssensor 36 an einer Außenseite der Abdeckung 22B fixiert. Der Näherungssensor 36 ist an der Abdeckung an einer Position fixiert, die mit dem in der Abdeckung 22B ausgebildeten Richtungsänderungspfad 52 überlappt, und ist konfiguriert zum Erfassen eines Durchgangs jedes der Rollelemente 6 in dem Richtungsänderungspfad 52. Die Abdeckung 22B ist aus Kunstharz ausgebildet, und die Rollelemente 6 sind jeweils aus Metall ausgebildet. Deshalb kann unter Verwendung eines Näherungssensors des Induktionstyps oder des Kapazitätstyps das Vorhandensein der Rollelemente 6 erfasst werden. In dem Beispiel von 1 ist der Näherungssensor 36 derart vorgesehen, dass er nur einer Position aus den vier Positionen der in der Abdeckung 22B ausgebildeten Richtungsänderungspfade 52 entspricht. Es können jedoch auch eine Vielzahl von Näherungssensoren 36 derart vorgesehen sein, dass sie jeweils den Richtungsänderungspfaden 52 entsprechen.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Zustandsdiagnosesystems für die Rollführungsvorrichtung unter Verwendung des Vibrationssensors 35 und des Näherungssensors 36 zeigt. Ausgabesignale aus dem Vibrationssensor 35 und dem Näherungssensor 36 werden in eine Diagnoseverarbeitungseinheit 39 über zum Beispiel einen A/D-Wandler eingegeben. Die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 wird durch einen Mikrocontroller, der einen RAM und einen ROM enthält, implementiert. Die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 führt ein Diagnoseprogramm aus, das zuvor in dem ROM gespeichert wurde, und gibt ein Bestimmungssignal in Entsprechung zu dem Ergebnis der Diagnose aus. Das durch die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 ausgegebene Bestimmungssignal wird zu einer Alarmvorrichtung oder eine Benutzerschnittstelle 40 wie etwa einem Display ausgegeben.
Der Vibrationssensor 35 ist konfiguriert zum Erfassen einer Amplitude, wenn sich das Bewegungsglied 2 entlang des Schienenglieds 1 bewegt, und zum Ausgeben der Amplitude. Die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 empfängt das Ausgabesignal von dem Vibrationssensor 35, um das Ausgabesignal zu verarbeiten und daraus Analysedaten zu erzeugen, die einen Intensitätspegel der Vibration angeben. Weiterhin werden zuvor in dem ROM der Diagnoseverarbeitungseinheit 39 Schwellwertdaten gespeichert, die einen Intensitätspegel der Vibration angeben, der gegeben ist, wenn die Rollführungsvorrichtung normal betrieben wird, wobei die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 die erzeugten Analysedaten mit den aus dem ROM gelesenen Schwellwertdaten vergleicht, um basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs zu bestimmen, ob ein Problem in dem Betrieb der Rollführungsfläche aufgetreten ist oder nicht.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine grundlegende Verarbeitungssequenz zeigt, wenn in der Diagnoseverarbeitungseinheit 39 bestimmt wird, ob die Rollführungsvorrichtung eine Anormalität aufweist oder nicht. Die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 empfängt ein analoges Signal, das von dem Vibrationssensor 35 ausgegeben wird, basierend auf einer vorbestimmten Abtastungsfrequenz für eine vorbestimmte Datensammelzeitperiode T (S1). Eine Vielzahl von Augenblickswerten, die während der Datensammelzeitperiode T empfangen werden, werden einer Effektivwert (Root Mean Square)-Verarbeitung unterworfen, um Analysedaten zu erhalten, die einen repräsentativen Wert in der Datensammelzeitperiode T angeben (S2). Diese Analysedaten geben einen Intensitätspegel der Vibration während der Datensammelzeitperiode T an. Die mit den Analysedaten zu vergleichenden Schwellwertdaten werden durch eine gleiche Verarbeitung wie für die Analysedaten in einem Zustand erzeugt, in dem die Rollführungsvorrichtung normal betrieben wird, wie zum Beispiel in einer anfänglichen Phase, in der das Schienenglied 1 auf den fixierten Teil verschiedener mechanischer Einrichtungen gelegt ist, werden auf geeignete Weise gewichtet, um den Vergleich mit den Analysedaten zu vereinfachen, und werden dann in dem ROM der Diagnoseverarbeitungseinheit 39 gespeichert. Durch das Lesen der Schwellwertdaten (S3) und das Vergleichen der Analysedaten mit den Schwellwertdaten kann also bestimmt werden, ob eine anormale Vibration während des Laufens des Bewegungsglieds 2 an dem Schienenglied 1 gegeben ist oder nicht (S4). Wenn der Wert der Analysedaten größer als die Schwellwertdaten ist, gibt das Bestimmungsergebnis an, dass eine anormale Vibration während des Laufens des Bewegungsglieds 2 an dem Schienenglied 1 gegeben ist, und gibt die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 ein Signal, das die Anormalität angibt, zu der Benutzerschnittstelle 40 aus (S5).
In der in 4 gezeigten grundlegenden Verarbeitungssequenz kann erkannt werden, dass die Rollführungsvorrichtung eine Anormalität aufweist, wobei aber nicht unterschieden werden kann, ob die Anormalität durch das Schienenglied 1 oder das Bewegungsglied 2 verursacht wird. Deshalb kombiniert die Diagnoseverarbeitungsvorrichtung 39 einen ersten Verarbeitungsmodus und einen zweiten Verarbeitungsmodus mit verschiedenen Datensammelzeitperioden T, um gemäß einer Kombination aus den entsprechenden Bestimmungsergebnissen in dem ersten Verarbeitungsmodus und dem zweiten Verarbeitungsmodus zu bestimmen, ob das Schienenglied 1 oder das Bewegungsglied 2 die Anormalität aufweist. Die Verarbeitungsdetails wie etwa das Erzeugen der Analysedaten und das Vergleichen der Analysedaten mit den Schwellwertdaten sind in den entsprechenden Verarbeitungsmodi gleich, wobei sich aber der erste Verarbeitungsmodus und der zweite Verarbeitungsmodus voneinander durch die Datensammelzeitperiode T, in der das Ausgabesignal von dem Vibrationssensor 35 empfangen wird, unterscheiden.
T1 ist die Datensammelzeitperiode in dem ersten Verarbeitungsmodus. Erste Analysedaten, die einen repräsentativen Wert in der Datensammelzeitperiode T1 angeben, werden in dem ersten Verarbeitungsmodus erzeugt. Die ersten Analysedaten werden mit ersten Schwellwertdaten verglichen. Weiterhin ist T2 die Datensammelzeitperiode in dem zweiten Verarbeitungsmodus. Die Datensammelzeitperiode T2 ist länger gesetzt als die Datensammelzeitperiode T1. Zweite Analysedaten, die einen repräsentativen Wert in der Datensammelzeitperiode T2 angeben, werden in dem zweiten Verarbeitungsmodus erzeugt. Die zweiten Analysedaten werden mit zweiten Schwellwertdaten verglichen.
Der erste Verarbeitungsmodus ist ein Modus, in dem geprüft wird, ob die Rollführungsvorrichtung eine Anormalität aufweist. Im Folgenden wird beschrieben, wie die Datensammelzeitperiode T1 in dem ersten Verarbeitungsmodus bestimmt wird.
5 ist ein Kurvendiagramm, das schematisch eine Wellenform des Ausgabesignals aus dem Vibrationssensor 35 zeigt, wobei die horizontaale Achse die Zeit angibt. 5(a) ist ein Kurvendiagramm, das eine Signalwellenform des Ausgabesignals zeigt, die gegeben ist, wenn die Lastrollfläche 23 des Bewegungsglieds 2 und die Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 keine Beschädigung aufweisen und der Schmierzustand der Rollelemente 6 normal ist, d.h. wenn die Rollführungsvorrichtung normal betrieben wird. Wenn die Rollführungsvorrichtung normal betrieben wird, werden Änderungen in der Vibration mit im Wesentlichen dem gleichen Pegel regelmäßig mit einem Zyklus t in dem Ausgabesignal von dem Vibrationssensor 35 aufgezeichnet. Die Änderung in der Vibration mit dem Zyklus t tritt auf, wenn das Rollelement 6 in den Lastpfad 50 von dem Richtungsänderungspfad 52 eintritt. Wenn das Rollelement 6 in den Lastpfad 50 eintritt, wird das Rollelement 6 in einen starken Kontakt mit der Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 und der Lastrollfläche 23 des Bewegungsglieds 2 gebracht, um zu einem Lasttragezustand überzugehen, und wird dabei eine Vibration erzeugt. Dementsprechend wird bei jedem Eintreten der Rollelemente 6 in den Lastpfad 50 eine große Änderung in der Vibration aufgezeichnet.
Weiterhin ist 5(b) ein Kurvendiagramm, das eine Signalwellenform des Ausgabesignals zeigt, die gegeben ist, wenn eine Beschädigung wie zum Beispiel eine Abblätterung in der Lastrollfläche 23 des Bewegungsglieds 2 oder der Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 aufgetreten ist oder der Schmierzustand der Rollelemente 6 unangemessen ist, d.h. also wenn ein Problem in dem Betrieb der Rollführungsvorrichtung aufgetreten ist. In diesem Fall werden unregelmäßige Änderungen in der Vibration in gemischter Weise in dem Ausgabesignal von dem Vibrationssensor 35 zusätzlich zu den regelmäßigen Änderungen in der Vibration von 5(a) aufgezeichnet.
Wie in der Signalwellenform von 5(a) gezeigt, wird in einem Zustand, in dem die Rollführungsvorrichtung normal betrieben wird, eine Vibration durch das Eintreten des Rollelements 6 in den Lastpfad 50 wiederholt mit dem Zyklus t erzeugt und in dem Ausgabesignal von dem Vibrationssensor 35 aufgezeichnet. Wenn also die Datensammelzeitperiode für das Empfangen des Ausgabesignals von dem Vibrationssensor 35 kürzer gesetzt ist als der Zyklus t, kann sich auch dann, wenn die Rollführungsvorrichtung normal betrieben wird, die durch die Analysedaten angegebene Größe des Intensitätspegels der Vibration extrem von derjenigen in dem Zyklus t unterscheiden.
Wenn zum Beispiel wie in 6 gezeigt eine Datensammelzeitperiode T0, die kürzer als der Zyklus t ist, verwendet wird, ist zwischen einem Rahmen a1 und einem Rahmen a2, die die gleiche Datensammelzeitperiode, aber verschiedene Zeiten für das Starten der Datensammlung aufweisen, der durch die Analysedaten angegebene Intensitätspegel der Vibration in Abhängigkeit davon verschieden, ob eine beim Eintreten des Rollelements 6 in den Lastpfad 50 erzeugte Vibration enthalten ist oder nicht. Das heißt, dass die Analysedaten eine große Variation aufweisen, die von der Zeit für das Starten der Datensammlung abhängt, sodass, obwohl diese Teile der Analysedaten mit den Schwellwertdaten verglichen werden, nicht bestimmt werden kann, ob die Rollführungsvorrichtung normal betrieben wird oder nicht.
Wenn in diesem Zustand die Datensammelzeitperiode T1 auf T1=1 in dem ersten Verarbeitungsmodus gesetzt wird, wobei t den Zyklus angibt, mit dem eine durch das Eintreten der Rollelemente 6 in den Lastpfad 50 verursachte Vibration erzeugt wird, ist die beim Eintreten der Rollelemente 6 in den Lastpfad 50 erzeugte Vibration immer in einem Rahmen A1 und einem Rahmen A2, die wie in 7 gezeigt verschiedene Zeiten für das Starten der Datensammlung aufweisen, enthalten. In einem Zustand, in dem die Rollführungsvorrichtung normal betrieben wird, geben also entsprechende Teile von Analysedaten, die mit dem Rahmen A1 und dem Rahmen A2 assoziiert sind, im Wesentlichen den gleichen Intensitätspegel an. Die Rollführungsvorrichtung wird in diesem Fall normal betrieben, sodass also der Intensitätspegel zu diesem Zeitpunkt gleich demjenigen der Schwellwertdaten ist.
Wenn der Erzeugungszyklus t der Vibration, die durch das Eintreten der Rollelemente 6 in den Lastpfad 50 verursacht wird, erkannt wird und die Datensammelzeitperiode T1 in dem ersten Verarbeitungsmodus auf diese Weise zu t gesetzt wird, werden die in dem ersten Verarbeitungsmodus erhaltenen ersten Analysedaten korrekt mit den ersten Schwellwertdaten verglichen, sodass basierend auf einer Differenz in dem Vergleich bestimmt werden kann, ob die Rollführungsvorrichtung normal betrieben wird oder nicht. Auch wenn wie in 8 gezeigt das gleiche Problem in dem Betrieb der Rollführungsvorrichtung aufgetreten ist, enthalten die ersten Analysedaten, die in einem Zustand erzeugt werden, in dem die Datensammelzeitperiode T gleich t ist, zusätzlich zu der durch das Eintreten des Rollelements 6 in den Lastpfad 50 erzeugten Vibration eine durch ein anormales Laufen des Bewegungsglieds 2 relativ zu dem Schienenglied 1 verursachte Vibration, sodass die ersten Analysedaten einen höheren Intensitätspegel als denjenigen der ersten Schwellwertdaten angeben. Dementsprechend kann basierend auf einem Vergleichsergebnis zwischen den ersten Analysedaten und den ersten Schwellwertdaten bestimmt werden, dass ein Problem in der Rollführungsvorrichtung aufgetreten ist.
Es muss der Zyklus t erkannt werden, um den ersten Verarbeitungsmodus zu implementieren. In dieser Ausführungsform erfasst der Näherungssensor 36 das Hindurchgehen der Rollelemente 6 in den Richtungsänderungspfaden 52, sodass also durch das Prüfen des Ausgabesignals von dem Näherungssensor 36 ein Intervall des Durchgangs zwischen zwei sich vorwärts und rückwärts bewegenden Rollelementen 6 erkannt werden kann und also der Zyklus t, mit dem das Rollelement 6 in den Lastpfad 50 eintritt, erkannt werden kann.
Der Zyklus t wird basierend auf der Rollgeschwindigkeit des Rollelements 6 in dem endlosen Zirkulationspfad 5, d.h. der Bewegungsgeschwindigkeit v des Bewegungsglieds 2 relativ zu dem Schienenglied 1 eindeutig bestimmt, sodass also, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit v des Bewegungsglieds 2 durch verschiedene Sensoren erkannt werden kann, das Ausgabesignal von dem Näherungssensor 36 nicht verwendet zu werden braucht. Zum Beispiel ist eine lineare Skala entlang des Schienenglieds 1 vorgesehen und ist ein für das Lesen der linearen Skala konfigurierter Codierer an dem Bewegungsglied 2 vorgesehen. In diesem Fall wird die Bewegungsgeschwindigkeit v des Bewegungsglieds 2 basierend auf einem Ausgabesignal von dem Codierer erkannt und kann der Zyklus t basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit v erkannt werden. Und wenn die Rollführungsvorrichtung und ein Kugelgewindetrieb kombiniert werden, um ein Führungssystem zu erzeugen, hängt die Bewegungsgeschwindigkeit v des Bewegungsglieds 2 relativ zu dem Schienenglied 1 von der Drehgeschwindigkeit eines Motors ab, der für das Antreiben des Kugelgewindetriebs konfiguriert ist, sodass also der Zyklus t durch das Erkennen der Drehgeschwindigkeit des Motors oder durch das Erhalten der Bewegungsgeschwindigkeit v des Bewegungsglieds 2 von einer Steuereinrichtung des Führungssystems, die für das Steuern der Drehung des Motors konfiguriert ist, erkannt werden kann.
Weiterhin ist der zweite Verarbeitungsmodus ein Modus zum Unterscheiden, ob das Schienenglied 1 oder das Bewegungsglied 2 das in der Rollführungsvorrichtung auftretende Problem verursacht. Im Folgenden wird beschrieben, wie die Datensammelzeitperiode T2 in dem zweiten Verarbeitungsmodus bestimmt wird.
9(a) ist ein Kurvendiagramm, das eine Signalwellenform des Ausgabesignals von dem Vibrationssensor 35 zeigt, wenn keine Beschädigung in der Lastrollfläche 23 des Bewegungsglieds 2 aufgetreten ist, aber eine Beschädigung wie etwa eine Abblätterung in der Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 aufgetreten ist. In diesem Fall ändert sich jedesmal, wenn eines der in dem Lastpfad 50 des Bewegungsglieds 2 rollenden Rollelemente 6 eine Position des Schienenglieds 1, an welcher die Beschädigung aufgetreten ist, passiert, die Wellenform des Ausgabesignals von dem Vibrationssensor 35. Die durch die Position des Schienenglieds 1, an welcher die Beschädigung aufgetreten ist, verursachten Änderungen der Vibration treten nur in einer Zeitperiode Tb auf, in welcher der Lastpfad 50 des Bewegungsglieds 2 die beschädigte Position an dem Schienenglied 1 passiert, und treten, nachdem der Lastpfad 50 die beschädigte Position passiert hat, nicht auf. Die Zeitperiode Tb kann durch Tb=L1/v erhalten werden, wobei L1 die Länge des Lastpfads 50 des Bewegungsglieds 2 wiedergibt und v die Bewegungsgeschwindigkeit des Bewegungsglieds 2 in Bezug auf das Schienenglied 1 wiedergibt. Die Bewegungsgeschwindigkeit v kann aus einem Ausgabeintervall des Ausgabesignals von dem Näherungssensor 36 oder ähnlichem erkannt werden.
Wenn dagegen wie durch die Wellenform von 9(b) angegeben keine Beschädigung in der Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 aufgetreten ist, aber eine Beschädigung wie zum Beispiel eine Abblätterung in einem Teil der Lastrollfläche 23 des Bewegungsglieds 2 aufgetreten ist, wird eine Änderung in dem Ausgabesignal von dem Vibrationssensor 35 jedesmal aufgezeichnet, wenn die Rollelemente 6 die beschädigte Position der Lastrollfläche 23 passieren. Die gleiche Wellenform wird also wiederholt erzeugt, während sich das Bewegungsglied 2 entlang des Schienenglieds 1 bewegt.
Angesichts dessen wird die Datensammelzeitperiode T2 in dem zweiten Verarbeitungsmodus derart gesetzt, dass sie länger als die Zeitperiode Tb ist, in welcher der Lastpfad 50 des Bewegungsglieds 2 die beschädigte Position an dem Schienenglied 1 passiert. Wie in 9 gezeigt, wird also T2 als T2>Tb gesetzt.
Die durch die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 erzeugten Analysedaten sind ein Wert, der durch das Anwenden der Effektivwert (Root Mean Square)-Verarbeitung auf das in der vorbestimmten Datensammelzeitperiode ausgegebene Signal von dem Vibrationssensor erhalten wird. Wenn also die Datensammelzeitperiode T2 in dem zweiten Verarbeitungsmodus auf T2>Tb gesetzt wird, sind die Analysedaten, die erzeugt werden, wenn die Lastrollfläche 23 des Bewegungsglieds 2 die Beschädigung aufweist (Signalwellenform von 9(b)), sicherlich länger als die Analysedaten, die erzeugt werden, wenn die Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 eine Beschädigung an einem Teil aufweist (Signalwellenform von 9(a)), was aus dem Vergleich zwischen den in 9 gezeigten Wellenformen hervorgeht. Um also die Differenz zwischen der Datensammelzeitperiode T2 und der Durchgangszeitperiode Tb des Bewegungsglieds 2 zu verdeutlichen, wird die Datensammelzeitperiode T2 vorzugsweise auf T2≥Tb+t gesetzt.
Außerdem wird, wenn die Datensammelzeitperiode T2 im Vergleich zu der Durchgangszeitperiode Tb des Bewegungsglieds 2 größer wird, die Differenz in dem Wert der Analysedaten größer. Der maximale Wert der Datensammelzeitperiode T2 ist die maximale Bewegungszeitperiode Tw des Bewegungsglieds 2 in einer Richtung in Bezug auf das Schienenglied 1 und wird durch T2≤tw=Lw/v erhalten, wobei Lw eine Hublänge des Bewegungsglieds 2 wiedergibt und v die Bewegungsgeschwindigkeit wiedergibt.
Die zweiten Schwellwertdaten für einen Vergleich mit den in dem zweiten Verarbeitungsmodus erzeugten zweiten Analysedaten können in geeigneter Weise auf einen Wert gesetzt werden, der eine derartige Größe aufweist, dass die Signalwellenform von 9(a) und die Signalwellenform von 9(b) unterschieden werden können. Wenn die Datensammelzeitperiode T2 ausreichend länger ist als die Durchgangszeitperiode Tb des Bewegungsglieds 2, wird die Differenz zwischen den Analysedaten in Entsprechung zu der Signalwellenform von 9(a) und den Analysedaten in Entsprechung zu der Signalwellenform von 9(b) größer und können die zweiten Schwellwertdaten in dem zweiten Verarbeitungsmodus entsprechend einfach gesetzt werden. Weiterhin können die zweiten Schwellwertdaten verschieden sein von oder gleich dem Wert der ersten Schwellwertdaten, die in einem Zustand erhalten werden, in dem die Rollführungsvorrichtung normal betrieben wird.
Es wurde hier ein Beispiel beschrieben, in dem die Datensammelzeitperiode T1 in dem ersten Verarbeitungsmodus zu T1 =t gesetzt ist, wobei die Datensammelzeitperiode T1 aber auch auf T1 =nt gesetzt werden kann (n ist eine natürliche Zahl). Die Datensammelzeitperiode T1 muss jedoch gleich oder kürzer sein als die für den zweiten Verarbeitungsmodus beschriebene Durchgangszeitperiode Tb des Bewegungsglieds 2.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein in dem Zustandsdiagnosesystem ausgeführtes Zustandsdiagnoseverfahren zeigt, in dem der erste Verarbeitungsmodus und der zweite Verarbeitungsmodus miteinander kombiniert werden.
In diesem Diagnoseverfahren wird die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 zuerst in dem ersten Verarbeitungsmodus betrieben (M11). Der erste Verarbeitungsmodus entspricht den Schritten S1 bis S3 der Diagnoseverarbeitung von 4, wobei die ersten Analysedaten in Entsprechung zu der Datensammelzeitperiode T1 erzeugt werden. Die ersten Analysedaten werden mit den ersten Schwellwertdaten verglichen (M12). Wenn der Vergleich ergibt, dass die in dem ersten Verarbeitungsmodus erhaltenen ersten Analysedaten größer als die ersten Schwellwertdaten sind, könnte eine Beschädigung an der Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 oder der Lastrollfläche 23 des Bewegungsglieds 2 aufgetreten sein. In diesem Fall wird die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 in dem zweiten Verarbeitungsmodus auf den ersten Verarbeitungsmodus folgend betrieben (M21). Wenn jedoch die in dem ersten Verarbeitungsmodus erhaltenen ersten Analysedaten gleich oder kleiner als die ersten Schwellwertdaten sind, ist davon auszugehen, dass keine Beschädigung an der Rollfläche 11 des Schienenglieds 11 und der Lastrollfläche 23 des Bewegungsglieds 2 aufgetreten ist, und beendet die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 das Diagnoseverfahren.
Der zweite Verarbeitungsmodus entspricht den Schritten S1 bis S3 der Diagnoseverarbeitung von 4, wobei die zweiten Analysedaten in Entsprechung zu der Datensammelzeitperiode T2 erzeugt werden. Die erzeugten zweiten Analysedaten werden mit den zweiten Schwellwertdaten verglichen (M22). Wenn in dem Vergleich bestimmt wird, dass die in dem zweiten Verarbeitungsmodus erhaltenen zweiten Analysedaten kleiner als die Schwellwertdaten sind, wird davon ausgegangen, dass eine Beschädigung wie etwa eine Abblätterung in einem Teil der Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 aufgetreten ist. In diesem Fall gibt die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 ein Signal, das eine Anormalität des Schienenglieds 1 angibt, zu der Benutzerschnittstelle 40 aus (M23).
Wenn dagegen die in dem zweiten Verarbeitungsmodus erhaltenen zweiten Analysedaten größer als die zweiten Schwellwertdaten sind, wird davon ausgegangen, dass eine Beschädigung wie etwa eine Abblätterung an der Lastrollfläche 23 des Bewegungsglieds 2 aufgetreten ist. In diesem Fall gibt die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 ein Fehlersignal, das eine Beschädigung des Bewegungsglieds 2 angibt, zu der Benutzerschnittstelle 40 aus (M24). Und auch wenn eine Beschädigung wie zum Beispiel eine Abblätterung in einem breiten Bereich der Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 aufgetreten ist, ist das Ausgabesignal von dem Vibrationssensor der Signalwellenform von 9(b) ähnlich und werden die in dem zweiten Verarbeitungsmodus erhaltenen zweiten Analysedaten größer als die zweiten Schwellwertdaten. Ein Hauptfaktor für eine Beschädigung der Rollfläche 11 des Schienenglieds 1 ist jedoch eine Metallermüdung, die durch das Rollen der Rollelemente 6 verursacht wird, wobei es unwahrscheinlich ist, dass eine Beschädigung auf einmal im ganzen Bereich der Rollfläche 11 auftritt. Wenn also die akkumulierte Nutzungszeit der Rollführungsvorrichtung kurz ist, kann bestimmt werden, dass der Zustand, in dem die zweiten Analysedaten größer als die zweiten Schwellwertdaten sind, durch eine Beschädigung der Lastrollfläche 23 des zweiten Bewegungsglieds 2 verursacht wird.
Die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 kann zusätzlich zu dem Ausgeben des Signals, das die Anormalität angibt, zu der Benutzerschnittstelle 40, konfiguriert sein zum Ausgeben des Bestimmungsergebnisses zu einer Vorrichtung wie etwa einer Werkzeugmaschine oder ähnlichem, die die Rollführungsvorrichtung verwendet. Weiterhin kann die Diagnoseverarbeitungsvorrichtung 39 konfiguriert sein zum Vergleichen der ersten Analysedaten mit den ersten Schwellwertdaten in dem ersten Verarbeitungsmodus, und zum Ausgeben eines Bestimmungssignals, das ein normales Laufen der Rollführungsvorrichtung angibt, zu der Benutzerschnittstelle 40, wenn die Diagnoseverarbeitungseinheit 39 bestimmt, dass die ersten Analysedaten gleich oder kleiner als die ersten Schwellwertdaten sind.
Wenn wie oben beschrieben ein Problem in der Rollführungsvorrichtung aufgetreten ist, tritt eine Vibration in dem Bewegungsglied 2 auf, die verschieden ist von einem Fall, in dem die Rollführungsvorrichtung normal betrieben wird. Wenn jedoch ein Problem in der Rollführungsvorrichtung aufgetreten ist, treten zusätzlich zu einer Änderung in der Vibration des Bewegungsglieds 2 verschiedene Änderungen in der physikalischen Größe auf, die verschieden sind von einem Fall, in dem die Rollführungsvorrichtung normal betrieben wird, wie etwa eine Änderung im Laufgeräusch, das während der Bewegung des Bewegungsglieds 2 entlang des Schienenglieds 1 erzeugt wird, oder eine Änderung in der Schubkraft oder eine Verschiebung des Bewegungsglieds 2 an dem Schienenglied 1. Dementsprechend können derartige Änderungen von physikalischen Größen durch verschiedene Sensoren erfasst werden und kann ein Erfassungssignal von jedem Sensor verwendet werden, um die Zustandsdiagnose der vorliegenden Erfindung zu implementieren.
Es kann ein Sensor, der befähigt ist zum Erkennen eine Änderung einer physikalischen Größe, die erzeugt wird, wenn sich das Bewegungsglied 2 und das Schienenglied relativ zueinander bewegen, anstelle des Vibrationssensors 35 verwendet werden. Beispiele für einen derartigen Sensor sind ein Verschiebungssensor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer geringfügigen Verschiebung des Bewegungsglieds 2 in einer Richtung orthogonal zu der Längsrichtung des Schienenglieds 1, eine Lastzelle, die konfiguriert ist zum Erfassen einer Änderung der Schubkraft, die erforderlich ist, um das Bewegungsglied 2 mit einer konstanten Geschwindigkeit zu bewegen, ein Strommesser, der konfiguriert ist zu Erfassen eines durch den Motor für das Antreiben des Kugelgewindetriebs des Führungssystems fließenden Stroms, und ein Mikrofon, das konfiguriert ist zum Erfassen einer Änderung des Geräuschs, der erzeugt wird, wenn das Bewegungsglied 2 entlang des Schienenglieds 1 bewegt wird.
Wie zuvor beschrieben wird in dem Zustandsdiagnosesystem und dem Zustandsdiagnoseverfahren für eine Rollführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vibration des sich entlang des Schienenglieds 1 bewegenden Bewegungsglieds 2 durch den Sensor erfasst und wird basierend auf dem Ausgabesignal von dem Sensor bestimmt, ob ein Problem in der Rollführungsvorrichtung aufgetreten ist oder nicht. In diesem Zustand weist die das Ausgabesignal von dem Sensor empfangende Diagnoseverarbeitungseinheit 39 den ersten Verarbeitungsmodus und den zweiten Verarbeitungsmodus mit jeweils verschiedenen Datensammelzeitperioden auf und kombiniert die Bestimmungsergebnisse dieser zwei Verarbeitungsmodi, um auf diese Weise zu bestimmen, ob das Schienenglied 1 oder das Bewegungsglied 2 das Problem der Rollführungsvorrichtung verursacht.
Die Rollführungsvorrichtung in der mit Bezug auf die Zeichnungen beschriebenen Ausführungsform ist von einem Typ, in dem das Schienenglied 1 auf den fixen Teil gelegt ist. Die Erfindung kann jedoch auch auf eine Rollführungsvorrichtung wie etwa eine Wellenführungsvorrichtung oder eine Kugelgewindetriebvorrichtung eines Typs, in dem das Schienenglied stangenförmig derart ausgebildet ist, dass nur die beiden Enden durch den fixen Teil gehalten werden, angewendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004093256 A [0006]

Claims

Zustandsdiagnosesystem für eine Rollführungsvorrichtung, wobei die Rollführungsvorrichtung umfasst: eine Vielzahl von Rollelementen (6), ein Schienenglied (1), das eine Rollfläche für die Rollelemente aufweist, wobei sich die Rollfläche entlang einer Längsrichtung des Schienenglieds (1) erstreckt, und ein Bewegungsglied (2), das an dem Schienenglied über die Rollelemente montiert ist und einen endlosen Zirkulationspfad (5) für die Rollelemente aufweist, wobei der endlose Zirkulationspfad (5) einen Lastpfad (50) für die Rollelemente und nicht-Lastpfade (51, 52) für das Koppeln beider Enden des Lastpfads umfasst, wobei das Zustandsdiagnosesystem umfasst: einen Sensor (35), der konfiguriert ist zum Erfassen einer physikalischen Größe, die gegeben ist, wenn sich das Bewegungsglied (2) entlang des Schienenglieds (1) bewegt, und eine Diagnoseverarbeitungseinheit (39) die konfiguriert ist zum Empfangen eines Ausgabesignals von dem Sensor (35) für eine vorbestimmte Zeitperiode, zum Erzeugen von Analysedaten daraus, zum Vergleichen der Analysedaten mit Schwellwertdaten, zum Bestimmen anhand des Vergleichsergebnisses, ob die Rollführungsvorrichtung eine Anormalität aufweist, und zum Ausgeben eines Bestimmungsergebnisses, wobei die Diagnoseverarbeitungseinheit aufweist: einen ersten Verarbeitungsmodus zum Empfangen des Ausgabesignals von dem Sensor (35) für eine Datensammelzeitperiode T1, zum Erzeugen von ersten Analysedaten daraus und zum Vergleichen der ersten Analysedaten mit ersten Schwellwertdaten, und einen zweiten Verarbeitungsmodus zum Empfangen des Ausgabesignals von dem Sensor (35) für eine Datensammelzeitperiode T2, die länger als die Datensammelzeitperiode T1 ist, zum Erzeugen von zweiten Analysedaten daraus und zum Vergleichen der zweiten Analysedaten mit zweiten Schwellwertdaten, wobei die Diagnoseverarbeitungseinheit konfiguriert ist zum Bestimmen, ob das Schienenglied (1) oder das Bewegungsglied (2) das Vorhandensein oder die Abwesenheit der Anormalität der Rollführungsvorrichtung verursacht, gemäß einer Kombination aus einem Vergleichsergebnis in dem ersten Verarbeitungsmodus und einem Vergleichsergebnis in dem zweiten Verarbeitungsmodus und zum Ausgeben des Bestimmungsergebnisses.
Zustandsdiagnosesystem für eine Rollführungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei nur dann, wenn gemäß dem Ergebnis der Vergleichs der ersten Analysedaten mit den ersten Schwellwertdaten in dem ersten Verarbeitungsmodus bestimmt wird, dass die Rollführungsvorrichtung die Anormalität aufweist, die zweiten Analysedaten mit den zweiten Schwellwertdaten in dem zweiten Verarbeitungsmodus verglichen werden.
Zustandsdiagnosesystem für eine Rollführungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Datensammelzeitperiode T1 in dem ersten Verarbeitungsmodus T1=nt (n ist eine natürliche Zahl) ist, wobei t einen Zyklus wiedergibt, in dem vorausgehende und folgende Rollelemente (6) in dem endlosen Zirkulationspfad (5) in den Lastpfad (50) von den nicht-Lastpfaden (51, 52) eintreten.
Zustandsdiagnosesystem für eine Rollführungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Zustandsdiagnosesystem konfiguriert ist zum: Erfassen der Bewegungsgeschwindigkeit des Bewegungsglieds (2) relativ zu dem Schienenglied (1), und Erkennen des Zyklus t basierend auf dem Erfassungsergebnis.
Zustandsdiagnosesystem für eine Rollführungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Datensammelzeitperiode T2 in dem zweiten Verarbeitungsmodus T2>L1/v ist, wobei v die Bewegungsgeschwindigkeit des Bewegungsglieds (2) in Bezug auf das Schienenglied (1) wiedergibt und L1 die Länge des Lastpfads wiedergibt.
Zustandsdiagnoseverfahren, das auf eine Rollführungsvorrichtung angewendet wird, wobei die Rollführungsvorrichtung umfasst: eine Vielzahl von Rollelementen (6), ein Schienenglied (1), das eine Rollfläche für die Rollelemente aufweist, wobei sich die Rollfläche entlang einer Längsrichtung des Schienenglieds (1) erstreckt, und ein Bewegungsglied (2), das an dem Schienenglied über die Rollelemente montiert ist und einen endlosen Zirkulationspfad (5) für die Rollelemente aufweist, wobei der endlose Zirkulationspfad (5) einen Lastpfad (50) für die Rollelemente und nicht-Lastpfade (51, 52) für das Koppeln beider Enden des Lastpfads umfasst, wobei das Zustandsdiagnoseverfahren mittels eines Sensors (35) eine Änderung einer physikalischen Größe, die für eine vorbestimmte Zeitperiode gegeben ist, wenn sich das Bewegungsglied (2) entlang des Schienenglieds (1) bewegt, empfängt, daraus Analysedaten erzeugt und die Analysedaten mit Schwellwertdaten vergleicht, um auf diese Weise zu bestimmen, ob die Rollführungsvorrichtung eine Anormalität aufweist, wobei das Zustandsdiagnoseverfahren aufweist: einen ersten Schritt zum Empfangen eines Ausgabesignals von dem Sensor für eine Datensammelzeitperiode T1, zum Erzeugen von ersten Analysedaten daraus und zum Vergleichen der ersten Analysedaten mit ersten Schwellwertdaten, einen zweiten Schritt zum, wenn die ersten Analysedaten größer als die ersten Schwellwertdaten sind, Empfangen eines Ausgabesignals von dem Sensor für eine Datensammelzeitperiode T2, die länger als die Datensammelzeitperiode T1 ist, zum Erzeugen von zweiten Analysedaten daraus und zum Vergleichen der zweiten Analysedaten mit zweiten Schwellwertdaten, und einen dritten Schritt zum Ausgeben eines Signals, das eine Anormalität des Schienenglieds (1) angibt, wenn die zweiten Analysedaten gleich oder kleiner als die zweiten Schwellwertdaten sind.
Zustandsdiagnoseverfahren für eine Rollführungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei ein Signal, das eine Anormalität des Bewegungsglieds (2) angibt, ausgegeben wird, wenn die zweiten Analysedaten gleich oder größer als die zweiten Schwellwertdaten sind.
Zustandsdiagnoseverfahren für eine Rollführungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Datensammelzeitperiode T1 gleich T1=nt (n ist eine natürliche Zahl) ist, wobei t einen Zyklus angibt, in dem vorausgehende und folgende Rollelemente (6) in dem endlosen Zirkulationspfad (5) in den Lastpfad (50) von den nicht-Lastpfaden (51, 52) eintreten.
Zustandsdiagnoseverfahren für eine Rollführungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Datensammelzeitperiode T2 in dem zweiten Verarbeitungsmodus gleich T2>L1/v ist, wobei v die Bewegungsgeschwindigkeit des Bewegungsglieds (2) in Bezug auf das Schienenglied (1) wiedergibt, und L1 die Länge des Lastpfads (50) ist.