DE112019004468T5

DE112019004468T5 - Pressvorrichtung, Endgerät, sowie Verfahren und Programm zum Berechnen der geschätzten Lebensdauer einer Kugelgewindespindel

Info

Publication number: DE112019004468T5
Application number: DE112019004468.0T
Authority: DE
Inventors: Akiko Iwasaki
Original assignee: Janome Sewing Machine Co Ltd
Current assignee: Janome Corp
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2021-06-17
Also published as: CN112639429B; CN112639429A; WO2020049370A1; JP7097268B2; KR20210021033A; KR102591896B1; JP2020041839A

Abstract

Die Erfindung ermöglicht das einfache und präzise Abschätzen der Lebensdauer einer Kugelgewindespindel. Eine erfindungsgemäße Pressvorrichtung umfasst einen Lastwerterfassungsabschnitt zum Erfassen eines Lastwerts, der in axialer Richtung auf eine Kugelgewindespindel wirkt, einen Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts anhand von mit dem Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerten, und einen Abschnitt zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel. Die Pressvorrichtung ist eingerichtet zur Berechnung einer von einem Benutzungszustand abhängigen geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel, und zwar anhand eines Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel, des mit dem Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts berechneten durchschnittlichen axialen Lastwerts, und der mit dem Abschnitt zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel Ferner umfasst die Pressvorrichtung einen Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts, der eine Änderung des vom Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerts in axialer Richtung berechnet, und einen Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt, der anhand der vom Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts berechneten Änderung des Lastwerts den Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel anpasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pressvorrichtung, ein Endgerät, sowie ein Verfahren und ein Programm zum Berechnen der geschätzten Lebensdauer einer Kugelgewindespindel.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Es sind Pressvorrichtungen wie z.B. elektrisch betriebene Pressen bekannt, bei denen ein Kolben hinauf und hinabbewegt wird, um auf ein Werkstück eine Last auszuüben.
Bei solchen Pressvorrichtungen wird die Rotation eines Motors in eine lineare Bewegung umwandelt und der Kolben hinauf und hinabbewegt. Eine wichtige mechanische Komponente um das Hinauf- und Hinabbewegen des Kolbens zu realisieren ist dabei eine Kugelgewindespindel.
Da auf eine solche Kugelgewindespindel im Lastbetrieb Stöße und Erschütterungen wirken, schreitet ihr Verschleiß voran. Um einen Betrieb bei geeigneter Last durchzuführen, besteht der Bedarf, die Lebensdauer so präzise wie möglich abzuschätzen.
Um diesem Bedarf zu entsprechen, wird in dem Patentdokument 1 eine Vorrichtung zur Überwachung der Lebensdauer einer Kugelgewindespindel vorgeschlagen, die Mittel zum Speichern der dynamischen Grundnennlast der Kugelgewindespindel sowie der Beziehung zwischen der axialen Last und dem Motorstrom der Kugelgewindespindel, Mittel zum Festlegen von Abtastintervallen und -zeiten, sowie Mittel zum Registrieren der Benutzungsmenge der Kugelgewindespindel aufweist, wobei in jedem Abtastintervall ein variabler Koeffizient gemessen wird, ein auf Basis des gemessenen Wertes berechneter Wert der Nenn-Ermüdungslebensdauer überschreibbar ist, und in jedem Intervall die Rest-Lebensdauer angezeigt wird (siehe Patentdokument 1).
VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: JP H05-187965A
ABRISS DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Patentdokument 1 offenbart, dass eine geschätzte Lebensdauer der Kugelgewindespindel anhand einer durchschnittlichen Axiallast F_m, die auf die Kugelgewindespindel wirkt, einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit N_m der Kugelgewindespindel, und eines Lastkoeffizienten f_w, der gemäß dem Betriebszustand bestimmt wird, berechnet wird.
Allerdings wird der Lastkoeffizienten f_w im Allgemeinen größer in einem Betrieb, in dem die Stöße und Erschütterungen, die auf die Kugelgewindespindel wirken ansteigen, und je größer dieser Wert wird, desto kürzer wird die geschätzte Lebensdauer.
Ferner ist der Wertebereich, den der Lastkoeffizienten f_w annehmen kann in der Regel 1,0 - 2,0, und in einem gewöhnlichen Betriebszustand ist f_w = 1,3, während in einem Betrieb mit Stößen und Erschütterungen ungefähr f_w = 1,8 gilt.
Hierbei wird die Lebensdauer für den Fall, dass der Lastkoeffizienten f_w = 1,8 beträgt, als ungefähr 38% der Lebensdauer für den Fall f_w = 1,3 berechnet, so dass es einen großen Einfluss auf die Länge der Lebensdauer hat, wie der Lastkoeffizient f_w bestimmt wird.
Das heißt, ist es denkbar, dass wenn ein zu großer Wert für den Lastkoeffizienten angesetzt wird um zu verhindern, dass die Kugelgewindespindel früher als erwartet defekt wird, die erwartete Lebensdauer zu kurz berechnet wird, und in diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass die Kugelgewindespindel ausgetauscht wird, obwohl noch Zeit war bis zum Ablauf der Lebensdauer der Kugelgewindespindel, so dass im Ergebnis unnütz Ressourcen für die Kugelgewindespindel und den Austausch derselben aufgewendet werden.
In Patentdokument 1 werden weiterhin Vibrationen und Stöße bzw. Erschütterungen in die vier Kategorien „gering“, „klein“, „mittel“ und „groß“ unterteilt, und nur damit der Lastkoeffizient f_w definiert, man kann allerdings nicht sagen, dass damit die Größe des Einflusses, den der Lastkoeffizient f_w auf die geschätzte Lebensdauer hat, ausreichend berücksichtigt wird.
Ferner wird mit der Technologie von Patentdokument 1 die geschätzte Lebensdauer der Kugelgewindespindel über das Ausmaß von Änderungen im Motorstrom, also Änderungen im Drehmoment bestimmt, allerdings sind Änderungen im Drehmoment weniger präzise als Änderungen im Lastwert einer Druckmessdose. Auch der Nachweis für einen klaren Zusammenhang von Ausmaß der Stöße bzw. Erschütterungen und Lebensdauer der Kugelgewindespindel ist generell schwierig, und es ist schwierig, den Nachweis für verschiedene Umgebungen und Betriebe bis zum tatsächlichen Defekt durchzuführen, um die Größe des Lastkoeffizienten genau zu definieren. Daher besteht das Problem, dass dieser Ansatz für die geschätzte Lebensdauer der Kugelgewindespindel weder einfach noch sehr präzise ist.
In Anbetracht der oben beschriebenen Probleme ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pressvorrichtung, ein Endgerät, sowie ein Verfahren und ein Programm zum Berechnen der geschätzten Lebensdauer einer Kugelgewindespindel bereitzustellen, mit dem die Lebensdauer einer Kugelgewindespindel einfach und präzise geschätzt werden kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Ausführungsform 1: Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung schlagen eine Pressvorrichtung vor, die Folgendes aufweist: einen Lastwerterfassungsabschnitt zum Erfassen eines Lastwerts, der in axialer Richtung auf eine Kugelgewindespindel wirkt; einen Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts anhand von mit dem Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerten; und einen Abschnitt zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel; wobei die Pressvorrichtung eingerichtet ist zur Berechnung einer von einem Benutzungszustand abhängigen geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel, und zwar anhand eines Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel, des mit dem Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts berechneten durchschnittlichen axialen Lastwerts, und der mit dem Abschnitt zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel; wobei die Pressvorrichtung ferner folgendes aufweist: einen Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts, der eine Änderung des vom Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerts in axialer Richtung berechnet; und einen Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt, der anhand der vom Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts berechneten Änderung des Lastwerts den Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel anpasst.
Ausführungsform 2: Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung schlagen eine Pressvorrichtung vor, wobei der vom Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt angepasste Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt anhand des mit dem Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts berechneten durchschnittlichen axialen Lastwerts, der mit dem Abschnitt zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, und der tatsächlichen Lebensdauer einer beliebigen Kugelgewindespindel berechnet wird.
Ausführungsform 3: Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung schlagen eine Pressvorrichtung vor, wobei der mit dem Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt angepasste Lastkoeffizient eine weitere Anpassung vornimmt anhand der berechneten geschätzten Lebensdauer und der tatsächlichen Lebensdauer der Kugelgewindespindel, für die die geschätzte Lebensdauer berechnet wurde.
Ausführungsform 4: Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung schlagen eine Pressvorrichtung vor, wobei der Lastwert in axialer Richtung, der an der Kugelgewindespindel anliegt, ein mit einer Druckmessdose gemessenen Lastwert, der auf die Kugelgewindespindel wirkt, ist, oder eine Summe ist aus dem mit der Druckmessdose gemessenen Lastwert, der auf die Kugelgewindespindel wirkt, und einem Lastwert aufgrund von Beschleunigung bzw. Abbremsen der Kugelgewindespindel, wenn ein Kolben hinauf bzw. hinab bewegt wird.
Ausführungsform 5: Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung schlagen ein Endgerät vor, aufweisend: einen Lastwerterfassungsabschnitt zum Erfassen eines Lastwerts, der in axialer Richtung auf eine Kugelgewindespindel wirkt; einen Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts anhand von mit dem Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerten; einen Abschnitt zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel; und einen Abschnitt zur Berechnung einer von einem Benutzungszustand abhängigen geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel, und zwar anhand eines Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel, des mit dem Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts berechneten durchschnittlichen axialen Lastwerts, und der mit dem Abschnitt zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel; einen Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts, der eine Änderung des vom Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerts in axialer Richtung berechnet; und einen Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt, der anhand der vom Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts berechneten Änderung des Lastwerts den Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel anpasst.
Ausführungsform 6: Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung schlagen ein Verfahren vor zur Berechnung einer geschätzten Lebensdauer einer Kugelgewindespindel, mit einem Endgerät, das Folgendes aufweist: einen Lastwerterfassungsabschnitt zum Erfassen eines Lastwerts, der in axialer Richtung auf eine Kugelgewindespindel wirkt; einen Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts anhand von mit dem Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerten; einen Abschnitt zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel; einen Abschnitt zur Berechnung einer von einem Benutzungszustand abhängigen geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel, und zwar anhand eines Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel, des mit dem Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts berechneten durchschnittlichen axialen Lastwerts, und der mit dem Abschnitt zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel,; einen Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts; und einen Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt; wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen ersten Schritt, in dem der Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts eine Änderung des vom Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerts in axialer Richtung berechnet; und einen zweiten Schritt, in dem der Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt anhand der vom Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts berechneten Änderung des Lastwerts den Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel anpasst.
Ausführungsform 6: Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung schlagen ein Programm vor, dass einen Computer veranlasst, ein Verfahren zur Berechnung einer geschätzten Lebensdauer einer Kugelgewindespindel durchzuführen, und zwar mit einem Endgerät, das Folgendes aufweist: einen Lastwerterfassungsabschnitt zum Erfassen eines Lastwerts, der in axialer Richtung auf eine Kugelgewindespindel wirkt; einen Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts anhand von mit dem Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerten; einen Abschnitt zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel; einen Abschnitt zur Berechnung einer von einem Benutzungszustand abhängigen geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel, und zwar anhand eines Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel, des mit dem Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts berechneten durchschnittlichen axialen Lastwerts, und der mit dem Abschnitt zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel: einen Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts; und einen Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt; wobei das Verfahren den Computer folgende Schritte durchführen lässt: einen ersten Schritt, in dem der Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts eine Änderung des vom Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerts in axialer Richtung berechnet; und einen zweiten Schritt, in dem der Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt anhand der vom Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts berechneten Änderung des Lastwerts den Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel anpasst.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung haben den Effekt, dass die Lebensdauer einer Kugelgewindespindel einfach und mit hoher Präzision geschätzt werden kann.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Pressvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist ein Diagramm, das den elektrischen Ausbau einer Pressvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
3 ist ein Diagramm, das ein Diagramm, das den elektrischen Aufbau einer zentralen Recheneinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das eine herkömmliche Arte, einen Lastkoeffizienten festzulegen, darstellt.
5 ist ein Diagramm, das ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Ausführungsform
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 Ausführungsformen der Erfindung erläutert.
Aufbau der Pressvorrichtung
Der Aufbau einer Pressvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform wird anhand von 1 erläutert.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Pressvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform einen Presskolben 1, mit dem ein (zu bearbeitendes) Werkstück W durch Heben und Senken mit einem gewünschten Druck beaufschlagt wird, sowie eine Kugelgewindetrieb 2, der den Kolben 1 hebt und senkt (also linear bewegt bzw. antreibt), und die in einem Presshauptkörper 3 angeordnet sind.
Auch ein Servomotor 4, wie z.B. ein AC-Servomotor, der als Antriebsquelle dient, ist in einem oberen Rahmen eines Gehäuses 5 aufgenommen, das mit dem Presshauptkörper 3 verbunden ist. Der Antrieb des Servomotors 4 wird über eine Riemenscheibe und einen Riemen an den Kugelgewindetrieb 2 übertragen.
Wie in 1 gezeigt, ist der Kolben 1 röhrenförmig ausgebildet. Genauer gesagt, ist in einem röhrenförmigen Körper 1a, der kreiszylindrisch ausgebildet ist, entlang der axialen Richtung ein Hohlraum ausgebildet, und in das Innere dieses Hohlraums kann eine Gewindestange 2a des Kugelgewindetriebs 2 eingeführt werden.
Ferner ist am Ende in axialer Längsrichtung des röhrenförmigen Körpers 1a des Kolbens 1 eine Gewindebuchse 2b des Kugelgewindetriebs 2 befestigt.
An das vordere Ende des röhrenförmigen Körpers 1a ist ein Verdrehungsfutter 9 montierbar. Tatsächlich stößt dieses Verdrehungsfutter 9 gegen das Werkstück W und beaufschlagt dieses mit einem geeigneten Druck.
Das Verdrehungsfutter 9 ist so eingerichtet, dass ein Verdrehungsmesser an ihm befestigt werden kann, und mit diesem Verdrehungsmesser kann der an dem Werkstück W anliegende Druck erfasst werden.
Des Weiteren wirkt als Reaktion der Last, die durch das Verdrehungsfutter 9 auf das Werkstück W wirkt, dieselbe Last auf der Kugelgewindespindel, die den Kolben 1 bewegt.
Die umlaufende Außenfläche des röhrenförmigen Körpers 1a umgebend ist eine röhrenförmige Führung 6 vorgesehen.
Die röhrenförmige Führung 6 ist im Gehäuse 5 befestigt, und ist so eingerichtet, dass der Kolben 1 entlang der röhrenförmigen Führung 6 gehoben und gesenkt werden kann.
Elektrische Anordnung der Pressvorrichtung
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Pressvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform einen Servomotor-Antrieb 13, einen Encoder 14, einen Schaltungsabschnitt 15, einen Antriebsbefehlspulsgenerator 16, einen Encoder-Positionszähler 17, einen Steuerprogramm-Speicher 21, eine Anzeige 22, einen Bedienabschnitt 23, einen temporären Speicher 24, einen Initiallastkoeffizient-Speicher 25, einen Lastwertspeicher 26, einen Rotationsgeschwindigkeit-Speicher 27 und eine CPU (central processing unit = zentrale Recheneinheit) 30.
Im Steuerprogramm-Speicher 21 ist ein Steuerprogramm gespeichert, mit dem die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 die Steuerung des gesamten Betriebs und Verfahrens der Pressvorrichtung 100 vornimmt.
So sind dort in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise, zusätzlich zum Hauptprogramm für den Pressvorgang, ein Programm zur Berechnung eines differentiellen Werts auf Basis von chronologischen Daten zu Lastwerten, die im Lastwertspeicher 26 gespeichert sind; ein Programm zur Berechnung der Anpassungsmenge des Lastkoeffizienten, auf Basis des berechneten differentiellen Werts und des im später beschriebenen Initiallastkoeffizient-Speicher 25 gespeicherten Initiallastkoeffizienten; ein Programm zur Berechnung eines durchschnittlichen Axiallastwerts, auf Basis der im später beschriebenen Lastwertspeicher 26 gespeicherten Lastwerte; ein Programm zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, auf Basis der im später beschriebenen Rotationsgeschwindigkeit-Speicher 27 gespeicherten Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, und ein Programm zur Berechnung der geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel, auf Basis des angepassten Lastkoeffizienten sowie des berechneten durchschnittlichen Axiallastwerts und der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel.
Die Anzeige 22 ist eine Anzeigevorrichtung, in der beispielsweise ein LCD-Panel und ein Touchpanel aufeinandergestapelt sind, und die verschiedene Informationen anzeigt.
Die Anzeige 22 kann an der Pressvorrichtung 100 vorgesehen sein, sie kann aber auch als separate bzw. eigenständige Vorrichtung vorgesehen sein.
In der vorliegenden Ausführungsform zeigt sie beispielsweise Informationen zur berechneten geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel an.
Der Betätigungsabschnitt 23 kann als Touchpanel, Taster oder dergleichen zur Eingabe bzw. Festlegen der Betriebsbedingungen ausgelegt sein.
Der temporäre Speicher 24 kann beispielsweise als RAM oder dergleichen ausgebildet sein und speichert Daten temporär.
In der vorliegenden Ausführungsform speichert er z.B. die dynamische Grundnennlast.
Der Initiallastkoeffizient-Speicher 25 speichert den Lastkoeffizienten einer beliebigen Kugelgewindespindel.
Dabei wird als gespeicherter Initiallastkoeffizient der Initialwert für die Verarbeitung eines später erläuterten Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitts 32 verwendet.
Der Lastwertspeicher 26 speichert, als chronologische Daten, Druckpositionen eines Druckerzeugungsabschnitts, die mit dem als Lastwerterfassungsabschnitt dienenden Schaltungsabschnitt 15 und dem Encoder 14 erfasst werden, verknüpft mit den Lastwerten an diesen Druckpositionen.
Im Rotationsgeschwindigkeit-Speicher 27 sind Rotationsgeschwindigkeiten gespeichert, die durch einen nicht näher dargestellten Funktionsblock erhalten werden, der aus dem Motorstrom, der aus den Antriebsbefehlspulsen bestimmt wird, die mit dem später beschriebenen Antriebsbefehlspulsgenerator 16 erzeugt werden, die Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel berechnet, die eine bestimmte Korrelation mit diesem Motorstrom aufweist.
Der Schaltungsabschnitt 15, der als Erfassungsabschnitt zum Erfassen der Last dient, verstärkt ein Signal zur bzw. über die Änderung des Widerstands des Verdrehungsmessers, der am Verdrehungsfutter 9 angebracht ist, wandelt dieses analoge Signal durch A/D-Wandlung in ein digitales Signal um, und gibt dieses digitale Signal dann an die CPU (zentrale Recheneinheit) 30.
Anhand eines Befehls von der CPU (zentralen Recheneinheit) 30, erzeugt der Antriebsbefehlspulsgenerator 16 die gewünschten Antriebsbefehlspulse, und gibt die erzeugten Antriebsbefehlspulssignale über die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 an den Servomotor-Antrieb 13 aus.
Durch die Steuerung mit dem Servomotor-Antrieb 13 wird dann der Servomotor 4 angetrieben, wodurch ein Kolbengleitmechanismus 11 den Kolben 1 nach oben bzw. unten fährt.
Der Encoder 14, der als Erfassungsabschnitt zum Erfassen der Position dient, ist zum Detektieren eines Rotationswinkels des Servomotors 4 und wird zum Erfassen der Position des Kolbens 1 verwendet.
Ferner wird die Information des Encoders 14 als Positionsinformation an den Servomotor 13 gegeben, um eine Regelung vorzunehmen.
Des Weiteren kann die Positionsinformation des Encoders 14 über einen Encoder-Positionszähler 17 in die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 eingelesen werden, und somit die Bewegungsmenge des Kolbens 1 erfasst werden.
Die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 steuert den gesamten Betrieb der Pressvorrichtung 100 in Übereinstimmung mit dem Steuerprogramm, das im Steuerprogramm-Speicher 21 gespeichert ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird insbesondere der Prozess zur Schätzung der Lebensdauer der Kugelgewindespindel hauptsächlich durchgeführt.
Elektrische Anordnung der Zentralen Recheneinheit
Wie in 3 gezeigt, umfasst die zentrale Recheneinheit 30 der vorliegenden Ausführungsform einen Abschnitt 31 zur Berechnung eines differentiellen Werts, einen Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt 32, einen Abschnitt 33 zur Berechnung eines durchschnittlichen Axiallastwerts, einen Abschnitt 34 zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit, und einen Abschnitt 35 zur Berechnung der geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel.
Der Abschnitt 31 zur Berechnung eines differentiellen Werts berechnet die Veränderung des Lastwerts in axialer Richtung, anhand der auf die Kugelgewindespindel wirkende Werte der Last in axialer Richtung, die im Lastwertspeicher 26 gespeichert sind.
Hierbei wird unter „Veränderung des Lastwerts in axialer Richtung“ die Veränderung des Lastwerts in axialer Richtung pro Zeiteinheit verstanden. Wie in der folgenden Gleichung 1 dargestellt, wird der Lastwert f_m als Summe des mit einer Druckmessdose gemessenen Lastwerts f_m1, der auf die Kugelgewindespindel wirkt, und des Lastwerts f_m2 aufgrund von Beschleunigung bzw. Abbremsen der Kugelgewindespindel, wenn der Kolben der Presse hinauf bzw. hinab bewegt wird, berechnet.
Der Grund, warum der Lastwert aufgrund der Beschleunigung berücksichtigt wird, ist der, dass unter realistischen Benutzungsbedingungen (also falls keine extrem großen Beschleunigungen dauerhaft vorliegen), die Belastung f_m2 auf der Kugelgewindespindel aufgrund der Beschleunigung im Vergleich zur Kraft f_m1, die bei Druckbeaufschlagung auf die Kugelgewindespindel wirkt, zwar vernachlässigbar klein ist, falls aber bei Nicht-Belastung mit f_m2 ≈ 0 gerechnet wird, sich dann das Rechenergebnis ergibt, dass die Lebensdauer bei Nicht-Belastung unendlich wird.
$f_{m} = f_{m 1} + f_{m 2}$
Je größer die Schwankungen im differentiellen Wert sind, der die Änderung des Lastwertes in axialer Richtung pro Zeiteinheit angibt, desto größer ist der Anstieg der momentanen Last, die festgestellt werden kann, so dass angenommen werden kann, dass ein Betrieb mit großen Stößen und Erschütterungen durchgeführt wird, bei dem auf die Kugelgewindespindel jähe Belastungen wirken.
Der differentielle Wert d[N/S], der die Änderung des auf die Kugelgewindespindel wirkenden Lastwerts f_m darstellt, kann mit der unten angegebenen Gleichung 2 für die Steigung der linearen Regressionslinie bestimmt werden, wobei t[S] die Einheitszeit angibt.
$d = \frac{n Σ_{i = 1}^{n} t_{i} f_{m l i} - Σ_{i = 1}^{n} t_{i} Σ_{i = 1}^{n} f_{m l i}}{n Σ_{i = 1}^{n} t^{2}_{i} - {(Σ_{i = 1}^{n} t_{i})}^{2}}$
Hierbei ist ein Beispiel angegeben, in dem die Veränderung des differentiellen Werts pro Einheitszeit bestimmt wurde, aber es ist auch möglich, die Veränderung des differentiellen Werts pro Einheitszeit zu bestimmen, wobei wie in der unten angegebenen Gleichung 3 die Position des Kolbens zum Zeitpunkt der i-ten Abtastung als p_i[mm] angenommen wird.
$d = \frac{n Σ_{i = 1}^{n} p_{i} f_{m l i} - Σ_{i = 1}^{n} p_{i} Σ_{i = 1}^{n} f_{m l i}}{n Σ_{i = 1}^{n} p^{2}_{i} - {(Σ_{i = 1}^{n} p_{i})}^{2}}$
Der Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitts 32 passt einen im Initiallastkoeffizient-Speicher 25 gespeicherten Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel an, und zwar anhand der Veränderung des mit dem Abschnitt 31 zur Berechnung eines differentiellen Werts berechneten Lastwerts.
Hierbei wird der beliebige Lastkoeffizient vom Abschnitt 35 zur Berechnung der geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel berechnet, und zwar anhand des vom Abschnitt 33 zur Berechnung eines durchschnittlichen Axiallastwerts berechneten durchschnittlichen Axiallastwerts, der vom Abschnitt 34 zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, und der Lebensdauer einer beliebigen Kugelgewindespindel.
Herkömmlicherweise wurden für den Lastkoeffizienten f_w, wie in 4 gezeigt, Vibrationen oder Stöße und Erschütterungen in die vier Bereiche „minimal“, „klein“, „mittel“ und „groß“ eingeteilt, und der Lastkoeffizient f_w wurde mit einer bestimmten Breite festgestellt.
Allerdings ist der Einfluss auf die Abschätzung der Lebensdauer einer Kugelgewindespindel groß, da die Lebensdauer einer Kugelgewindespindel für den Fall, dass der Lastkoeffizient f_w gleich f_w = 1,8 beträgt, etwa 38% der Lebensdauer der Kugelgewindespindel für den Fall f_w = 1,3 beträgt.
Des Weiteren ist auch für Vibrationen bzw. Stöße und Erschütterungen, die ein Indikator für die Bestimmung des Lastkoeffizienten f_w sind, keine quantitative Messmethode etabliert.
Um diese Probleme im Stand der Technik anzugehen, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Lebensdauer der Kugelgewindespindel abgeschätzt unter Verwendung eines Lastkoeffizienten f_w, bei dem der oben genannte initiale Lastkoeffizient mit dem Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt 32 auf Basis der Änderungsmenge des Lastwertes, der mit dem Abschnitt 31 zur Berechnung eines differentiellen Werts berechnet wurde, angepasst wird, und zwar ausgehend vom im Initiallastkoeffizient-Speicher 25 gespeicherten Initiallastkoeffizienten der Kugelgewindespindel.
Der Abschnitt 33 zur Berechnung eines durchschnittlichen Axiallastwerts berechnet den durchschnittlichen Axiallastwert anhand der im Lastwertspeicher 26 gespeicherten Lastwerte, wobei im Lastwertspeicher 26 die mit dem als Lastwerterfassungsabschnitt dienenden Schaltungsabschnitt 15 erfassten Lastwerte gespeichert sind.
Der Abschnitt 34 zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechnet die durchschnittliche Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel.
Der Abschnitt 35 zur Berechnung der geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel berechnet die geschätzte Lebensdauer entsprechend dem Benutzungszustand der Kugelgewindespindel, und zwar anhand des mit dem Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitts angepassten Lastkoeffizienten, dem mit dem Abschnitt 33 zur Berechnung eines durchschnittlichen Axiallastwerts berechneten durchschnittlichen Axiallastwert, und der mit dem Abschnitt 34 zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit.
Genauer gesagt wird die Lebensdauerumdrehungszahl L[rev] anhand von Gleichung 4 bestimmt, wobei C[N] die dynamische Grundnennlast ist, f_w der Lastkoeffizient ist, F_m[N] der durchschnittliche axiale Lastwert ist, und N_m[min^-1] die durchschnittliche Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel ist, und die geschätzte Lebensdauer Lh[h] wird anhand der untenstehenden Gleichung 5 bestimmt. Dabei wird der durchschnittliche axiale Lastwert F_m[N] mit der Gleichung 6 bestimmt, wobei 1 die Anzahl der Abtastungen und nmi die mit demselben Timing wie fmi in konstanten Intervallen abgetastete Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel ist. Die durchschnittliche Rotationsgeschwindigkeit N_m[min^-1] wird gemäß Gleichung 7 bestimmt.
Die erhaltene geschätzte Lebensdauer wird auf der Anzeige 22 angezeigt.
In Gleichung 4 und 5 sind die dynamische Grundnennlast C[N] und der Lastkoeffizient f_w Konstanten, wobei die dynamische Grundnennlast C[N] sich je nach Typ der in der Pressvorrichtung 100 verwendeten Kugelgewindespindel unterscheidet, und ein Zahlenwert ist, der z.B. im Katalog des Herstellers der Kugelgewindespindel veröffentlicht ist.
Des Weiteren sind der durchschnittliche axiale Lastwert F_m[N] und die durchschnittliche Rotationsgeschwindigkeit N_m[min^-1] der Kugelgewindespindel Variablen, die je nach der Betriebsumgebung (je nach Belastung aufgrund Unterschieden im Werkstück oder Unterschieden in der Geschwindigkeit) der Pressvorrichtung 100 während der Abtastung (zur Zeit der Abtastung der Differenzwerte) variieren.
$L = {(\frac{C}{f_{w} \cdot F_{m}})}^{3} \times 10^{6}$

$L_{h} = \frac{L}{60 N_{m}}$

$F_{m} = \sqrt[\overset{3}{}]{\frac{Σ_{i = 0}^{l} (f_{m i}^{3} n_{m i})}{Σ n_{m i}}}$

$N_{m} = \frac{Σ_{i = 1}^{l} n_{m i}}{l}$
Betrieb der Pressvorrichtung
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Berechnung der geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel gleichzeitig unter Verwendung mehrerer Ansätze für den Lastkoeffizient f_w durchgeführt, und es wird eine Verarbeitung durchgeführt, bei der der Lastkoeffizient f_w bei einer Berechnung der geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel, die dem Zeitraum am nächsten kommt, zu dem eine Kugelgewindespindel defekt wurde, sowie der differentielle Wert zu diesem Zeitpunkt der Pressvorrichtung 100 in einem Teaching-Vorgang gelehrt werden, wodurch eine noch präzisere Abschätzung der Lebensdauer der Kugelgewindespindel in Hinblick auf die konkrete Benutzungsumgebung des Benutzers erreicht werden kann.
Genauer gesagt, wenn eine nicht defekte Kugelgewindespindel ausgetauscht wurde, wird eine Bestimmung durchgeführt, bei der der Benutzer beurteilt, dass eine optimale Austauschzeitdauer vorliegt, und der Lastkoeffizient f_w der nächstliegenden Lebensdauer wird gelernt bzw. gelehrt.
Und wenn eine defekte Kugelgewindespindel ausgetauscht wird, wird ein Lastkoeffizient f_w gelernt bzw. gelehrt, der der Lebensdauer am nächsten ist und bei dem die Lebensdauer kürzer als der Zeitpunkt des Defekts ist.
Im Folgenden wird unter Verwendung von 5 und 6 ein Beispiel beschrieben, bei dem diese Lernvorgänge in zwei Vorgänge, nämlich in eine erste Stufe und eine zweite Stufe unterteilt sind.
Lernvorgang der ersten Stufe
Unter Bezugnahme auf 5 wird im Folgenden der Lernvorgang der ersten Stufe mit der Pressvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die erste Stufe wird mit dem Ziel durchgeführt, den Lastkoeffizienten f_w grob festzulegen.
Zunächst wird festgestellt, dass die Kugelgewindespindel ausgetauscht wurde oder es sich um den Initialzustand der Presse handelt (Schritt S101). Nachdem in Schritt S101 die Kugelgewindespindel ausgetauscht wurde (oder im Initialzustand der Presse), wird der Lastkoeffizient f_w von 1,0 bis 2,0 in Schritten von 0,1 verändert, wobei für die durchschnittliche Axiallast F_m und die durchschnittliche Rotationsgeschwindigkeit N_m der Kugelgewindespindel bestimmte hypothetische Werte angenommen werden (z.B. die durchschnittliche Axiallast F_m und die durchschnittliche Rotationsgeschwindigkeit N_m der Kugelgewindespindel, die beim Design der Pressvorrichtung 100 angenommen wurden). Und unter Verwendung der Gleichungen 4 und 5 wird mit dem Abschnitt 35 zur Berechnung der geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel die geschätzte Lebensdauer der Kugelgewindespindel berechnet (Schritt S102).
Als nächstes werden der vom Abschnitt 33 zur Berechnung eines durchschnittlichen Axiallastwerts berechnete durchschnittliche Axiallastwert F_m[N] sowie die durchschnittliche Rotationsgeschwindigkeit N_m[min^-1] der Kugelgewindespindel abgetastet (Schritt S103), und der vom Abschnitt 31 zur Berechnung eines differentiellen Werts berechnete differentielle Wert d[N/S] wird abgetastet (Schritt S104).
Als nächstes werden der in Schritt S103 abgetastete durchschnittliche Axiallastwert F_m[N] und die durchschnittliche Rotationsgeschwindigkeit N_m[min^-1] der Kugelgewindespindel in die Gleichungen 4 und 5 eingesetzt, und die geschätzte Lebensdauer der Kugelgewindespindel wird mit dem Abschnitt 35 zur Berechnung der geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel erneut berechnet (Schritt S105).
Danach beurteilt der Benutzer, ob die Kugelgewindespindel tatsächlich defekt ist oder nicht (Schritt S106). Falls in Schritt S106 der Benutzer beurteilt, dass die Kugelgewindespindel defekt ist („Ja“ in Schritt S106), dann wird ein Lernvorgang vorgenommen wobei als wahrer Wert der Lastkoeffizient f_w angenommen wird, der unter denjenigen berechneten geschätzten Lebensdauern, die kürzer als die tatsächliche Lebensdauer sind, der längsten berechneten geschätzten Lebensdauer entspricht (Schritt S108), der zeitliche Durchschnittswert der in Schritt S104 abgetasteten differentiellen Werte wird berechnet (Schritt S110), und der Lernvorgang der ersten Stufe wird beendet.
Wenn dagegen in Schritt S106 durch den Benutzer beurteilt wird, dass die Kugelgewindespindel nicht defekt ist („Nein“ in Schritt S106), dann wird durch den Benutzer beurteilt, ob die nicht defekte Kugelgewindespindel aufgrund fortschreitenden Verschleißes ausgetauscht werden muss oder nicht (Schritt S107). Falls der Benutzer bestimmt, dass die Kugelgewindespindel nicht ausgetauscht werden muss („Nein“ in Schritt S107), dann kehrt der Prozess zu Schritt S103 zurück.
Wenn ferner in Schritt S107 der Benutzer beurteilt, dass die Kugelgewindespindel ausgetauscht werden muss („Ja“ in Schritt S107), dann wird die Lebensdauer zum Zeitpunkt dieser Beurteilung als die tatsächliche Lebensdauer angenommen, und der Lernvorgang wird vorgenommen wobei als wahrer Wert der Lastkoeffizient f_w angenommen wird, der der tatsächlichen Lebensdauer der Kugelgewindespindel am nächsten kommt (Schritt S109), und in Schritt S104 wird der zeitliche Durchschnittswert des abgetasteten differentiellen Werts d berechnet (S110) und der Lernvorgang der ersten Stufe wird beendet.
Lernvorgang der zweiten Stufe
Unter Bezugnahme auf 6 wird im Folgenden der Lernvorgang der zweiten Stufe der Pressvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
In der zweiten Stufe wird der in der ersten Stufe gelernte Lastkoeffizient f_w als Initialwert angenommen, und ausgehend davon wird der Lastkoeffizient f_w noch feiner angepasst, um somit die Präzision zu erhöhen.
Zunächst beurteilt der Benutzer, ob sich die Umgebung der Kugelgewindespindel im Vergleich zum Lernvorgang der ersten Stufe maßgeblich verändert hat (z.B. wenn das Werkstück durch ein komplett anderes ersetzt wurde) (Schritt S201).
Wenn dabei beurteilt wurde, dass sich die Umgebung der Kugelgewindespindel maßgeblich verändert hat („Ja“ in Schritt S201), wird die zweite Stufe beendet, und der Lernvorgang wird von der ersten Stufe an wiederholt.
Wenn dagegen beurteilt wurde, dass sich die Umgebung der Kugelgewindespindel nicht maßgeblich verändert hat („Nein“ in Schritt S201), dann tauscht der Benutzer die Kugelspindel aus (Schritt S202), und in bestimmten zeitlichen Intervallen werden der durchschnittliche Axiallastwert, die durchschnittliche Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel und der zeitliche Durchschnittswert des differentiellen Werts d erhalten bzw. aufgenommen (Schritt S203).
Der Austausch der Kugelgewindespindel wird dabei
mit einer solchen Kugelgewindespindel durchgeführt, dass sich die Kugelgewindespindel vor und nach dem Austausch von ihren Spezifikationen her überhaupt nicht unterscheiden.
Als nächstes vergleicht die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 den zeitlichen Durchschnittswert des in Schritt S203 erhaltenen differentiellen Werts d mit dem zeitlichen Durchschnittswert des in Schritt S110 der ersten Stufe erhaltenen differentiellen Werts d (Schritt S204).
Wenn die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 als Ergebnis des Vergleichs feststellt, dass der zeitliche Durchschnittswert des in Schritt S203 erhaltenen differentiellen Werts d größer ist als der zeitliche Durchschnittswert des in Schritt S110 der ersten Stufe erhaltenen differentiellen Werts d („Ja“ in Schritt S204), dann wird festgestellt (beurteilt), dass ein Betrieb mit mehr Stößen und Erschütterungen als zur Zeit der ersten Stufe durchgeführt wurde, und der Lastkoeffizient f_w wird zu einem kleineren Wert als dem vorherigen Lastkoeffizient f_w geändert (Schritt S206), und der Prozess geht zu Schritt S207.
In Schritt S206 wird zum Beispiel der Lastkoeffizient f_w gegenüber dem vorherigen Lastkoeffizient f_w um 0,1 verringert.
Wenn andererseits die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 als Ergebnis des Vergleichs feststellt, dass der zeitliche Durchschnittswert des in Schritt S203 erhaltenen differentiellen Werts d kleiner ist als der zeitliche Durchschnittswert des in Schritt S110 der ersten Stufe erhaltenen differentiellen Werts d („Ja“ in Schritt S204), dann wird festgestellt (beurteilt), dass ein Betrieb mit weniger Stößen und Erschütterungen als zur Zeit der ersten Stufe durchgeführt wurde, und der Lastkoeffizient f_w wird zu einem größeren Wert als dem vorherigen Lastkoeffizient f_w geändert (Schritt S205), und der Prozess geht zu Schritt S207.
In Schritt S205 wird der Lastkoeffizient f_w gegenüber dem vorherigen Lastkoeffizient f_w zum Beispiel um 0,1 erhöht.
In Schritt S207 betreibt die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 den Abschnitt 35 zur Berechnung der geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel und lässt diesen die geschätzte Lebensdauer der Kugelgewindespindel berechnen, und zwar unter Verwendung des in Schritt S205 oder S206 geänderten Lastkoeffizienten f_w (Schritt S207).
In Schritt S208 beurteilt der Benutzer, ob die Kugelgewindespindel noch vor der in Schritt S207 berechneten geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel schadhaft geworden ist. Falls er beurteilt, dass die Kugelgewindespindel noch vor der in Schritt S207 berechneten geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel schadhaft geworden ist („Ja“ in Schritt S208), dann ändert die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 den Lastkoeffizienten f_w auf einen größeren Wert als den bisherigen Lastkoeffizienten f_w (Schritt S210) und der Prozess kehrt zu Schritt S202 zurück.
In Schritt S210 wird der Lastkoeffizient f_w gegenüber dem vorherigen Lastkoeffizient f_w zum Beispiel um 0,1 erhöht.
Wenn andererseits der Benutzer beurteilt, dass die Kugelgewindespindel nicht vor der in Schritt S207 berechneten geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel schadhaft geworden ist („Nein“ in Schritt S208), dann ist die Kugelgewindespindel zwar überhaupt nicht schadhaft, aber es wird beurteilt, ob sie wegen beträchtlichem Verschleiß ausgetauscht werden muss (Schritt S209). Falls der Benutzer beurteilt, dass die Kugelgewindespindel ausgetauscht werden muss („Ja“ in Schritt S209), dann ändert die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 den Lastkoeffizienten f_w auf einen größeren Wert als den bisherigen Lastkoeffizienten f_w (Schritt S210), und der Prozess kehrt zu Schritt S202 zurück.
Und falls der Benutzer beurteilt, dass die die Kugelgewindespindel nicht ausgetauscht werden muss („Nein“ in Schritt S209), dann beurteilt die CPU (zentrale Recheneinheit) 30, ob die geschätzte Lebensdauer der Kugelgewindespindel noch vor dem nötigen Austausch der Kugelgewindespindel erreicht wurde (Schritt S211).
Falls die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 beurteilt, dass die geschätzte Lebensdauer der Kugelgewindespindel nicht vor dem nötigen Austausch der Kugelgewindespindel erreicht wurde („Nein“ in Schritt S211), dann kehrt der Prozess zu Schritt S203 zurück.
Falls andererseits die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 beurteilt, dass die geschätzte Lebensdauer der Kugelgewindespindel noch vor dem nötigen Austausch der Kugelgewindespindel erreicht wurde („Ja“ in Schritt S211), dann ändert die CPU (zentrale Recheneinheit) 30 den Lastkoeffizienten f_w auf einen kleineren Wert als den bisherigen Lastkoeffizienten f_w (Schritt S212), und der Prozess kehrt zu Schritt S203 zurück.
In Schritt S212 wird der Lastkoeffizient f_w gegenüber dem vorherigen Lastkoeffizient f_w zum Beispiel um 0,1 verringert.
Wie oben erläutert umfasst eine Pressvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform einen Initiallastkoeffizient-Speicher 25 zum Speichern eines Lastkoeffizienten einer Kugelgewindespindel; einen Lastwerterfassungsabschnitt (Schaltungsabschnitt 15) zum Erfassen eines Lastwerts, der in axialer Richtung auf die Kugelgewindespindel wirkt; einen Abschnitt 31 zur Berechnung eines differentiellen Werts, der eine Änderung des vom Lastwerterfassungsabschnitt (Schaltungsabschnitt 15) erfassten Lastwerts in axialer Richtung berechnet; einen Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt 32, der anhand der vom Abschnitt 31 zur Berechnung eines differentiellen Werts berechneten Änderung des Lastwerts den im Initiallastkoeffizient-Speicher 25 gespeicherten Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel anpasst; einen Abschnitt 33 zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts anhand von mit dem Lastwerterfassungsabschnitt (Schaltungsabschnitt 15) erfassten Lastwerten; einen Abschnitt 34 zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel; und einen Abschnitt 35 zur Berechnung einer von einem Benutzungszustand abhängigen geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel, und zwar anhand des mit dem Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt 32 angepassten Lastkoeffizienten, des mit dem Abschnitt 33 zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts berechneten durchschnittlichen axialen Lastwerts, und der mit dem Abschnitt 34 zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel.
Mit anderen Worten berechnet die Pressvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die geschätzte Lebensdauer der Kugelgewindespindel unter Verwendung eines im Initiallastkoeffizient-Speicher 25 gespeicherten und mit dem Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt 32 angepassten Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel, dessen Einfluss auf die Präzision der vom Abschnitt 35 zur Berechnung der geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel berechneten geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel am größten ist, und zwar auf Basis der mit dem Abschnitt 31 zur Berechnung eines differentiellen Werts berechneten Änderungsmenge des Lastwerts.
Somit ist es möglich, unter Verwendung des differentiellen Werts (Änderungsmenge des Lastwerts) den zuvor gespeicherten Lastkoeffizienten genau anzupassen. Genauer gesagt wird der differentielle Wert eines bestimmten Verwendungsverfahren mit dem differentiellen Wert eines anderen Verwendungsverfahren verglichen, und der Lastkoeffizient wird erhöht bzw. verringert. Durch dieses Verfahren ist es möglich, einen Lastkoeffizienten zu bestimmen, der dem Benutzungszustand entspricht, falls die Verwendung der Kugelgewindespindel geändert wird. Des Weiteren ist es möglich, mit diesem Lastkoeffizienten die geschätzte Lebensdauer der Kugelgewindespindel entsprechend dem Benutzungszustand zu berechnen.
Somit kann die Lebensdauer der Kugelgewindespindel einfach und präzise geschätzt werden.
Ferner führt die Pressvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform die Berechnung durch anhand des durchschnittlichen axialen Lastwerts, der vom Abschnitt 33 zur Berechnung eines durchschnittlichen Axiallastwerts berechnet wird, der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, die vom Abschnitt 34 zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechnet wurde, sowie der Lebensdauer einer beliebigen Kugelgewindespindel.
Daher ist es möglich, den Lastkoeffizienten grob zu bestimmen, und zwar dadurch, dass eine Kugelgewindespindel tatsächlich bis zum Ende ihrer Lebensdauer verwendet wird, und eine Lebensdauer, die mit dem axialen Lastwert bzw. der Rotationsgeschwindigkeit vorhergesehen wurde mit der tatsächlichen Lebensdauer verglichen wird.
Unter Verwendung des Lastkoeffizienten, der mit diesem Verfahren erhalten wurde, wird eine geschätzte Lebensdauer grob bestimmt für eine Kugelgewindespindel, die mit einer ähnlichen Verwendung wie die bis dahin verwendete Kugelgewindespindel bei gleicher Art und Größe verwendet wurde.
Somit ist es möglich, die Lebensdauer der Kugelgewindespindel einfach und mit hoher Präzision abzuschätzen.
Des Weiteren wird mit der Pressvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform als Lastwert, der in axialer Richtung auf die Kugelgewindespindel wirkt, der mit der Druckmessdose gemessene Lastwert, der auf die Kugelgewindespindel wirkt, oder die Summe des mit der Druckmessdose gemessene Lastwerts, der auf die Kugelgewindespindel wirkt, und des Lastwerts, der aufgrund von Beschleunigung bzw. Abbremsen auf die Kugelgewindespindel wirkt, wenn der Kolben der Presse gehoben oder gesenkt wird, angenommen.
Aus diesem Grund ist es dadurch möglich, dass, egal ob der Lastwert, der in axialer Richtung auf die Kugelgewindespindel wirkt, als der mit der Druckmessdose gemessene Lastwert, der auf die Kugelgewindespindel wirkt, oder als Summe des mit der Druckmessdose gemessene Lastwerts, der auf die Kugelgewindespindel wirkt, und des Lastwerts, der aufgrund von Beschleunigung bzw. Abbremsen der Kugelgewindespindel wirkt, wenn der Kolben der Presse gehoben oder gesenkt wird, angenommen wird, den Lastkoeffizienten entsprechend den Benutzungsbedingungen zu bestimmen, auch wenn die Verwendung der Kugelgewindespindel sich ändert, und zwar dadurch, dass der differentielle Wert mit dem einen Verfahren mit dem differentiellen Wert mit dem anderen Verfahren verglichen wird, und der Lastkoeffizient entsprechend erhöht oder verringert wird.
Somit kann die Lebensdauer der Kugelgewindespindel einfach und mit hoher Präzision geschätzt werden.
Die Pressvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung kann dadurch realisiert werden, dass der Prozess der Pressvorrichtung 100 in einem durch ein Computersystem bzw. einen Computer lesbaren Speichermedium gespeichert wird, und das in diesem Speichermedium gespeicherte Programm von der Pressvorrichtung 100 ausgelesen und ausgeführt wird. Hierbei umfasst „Computersystem“ bzw. „Computer“ auch das Betriebssystem und Hardware, wie Peripheriegeräte.
Ferner können „Computersystem bzw. Computer“ bei Verwendung des WWWs (world-wide web bzw. Internet) auch eine Umgebung umfassen die über eine Webseite bereitgestellt (oder dargestellt) wird. Des Weiteren kann das Programm auch von einem Computersystem bzw. Computer, in dem das Programm in einer Speichervorrichtung oder dergleichen gespeichert ist, über ein Übertragungsmedium oder Übertragungswellen im Übertragungsmedium an ein anderes Computersystem bzw. Computer übertragen werden. Hierbei ist das „Übertragungsmedium“ zur Übertragung des Programms ein Medium, das die Funktion aufweist, Informationen zu übertragen, wie z.B. das Internet oder anderes Netzwerk (Kommunikationsnetz) oder Kommunikationsleitungen wie z.B. Telefonleitungen.
Ferner kann das Programm auch nur einen Teil der oben genannten Funktionen realisieren. Des Weiteren kann es auch aus sogenannten differentiellen Dateien (differentiellen Programmen) bestehen, bei denen die oben genannten Funktionen mit einer Kombination von Programmen realisiert werden, die in einem Computersystem bzw. Computer gespeichert sind.
Oben wurden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren im Detail erläutert, aber der genaue Aufbau ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und das Design kann innerhalb eines Umfangs liegen, der nicht vom Grundgedanken der Erfindung abweicht.
So wurde in der obigen Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, in dem die Funktionalität zur Schätzung der Lebensdauer einer Kugelgewindespindel als Funktionalität eines Teils der Pressvorrichtung 100 vorgesehen ist. Allerdings besteht keine Beschränkung hierauf, und es ist auch möglich, ein Endgerät oder eine separate Vorrichtung separat von der Pressvorrichtung 100 mit der Funktionalität zur Schätzung der Lebensdauer einer Kugelgewindespindel vorzusehen.
Des Weiteren kann die Funktionalität zur Schätzung der Lebensdauer der Kugelgewindespindel auch auf einem Server in der Cloud vorgesehen werden.
Ferner ist in der obigen Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, in dem die Schätzung der Lebensdauer der Kugelgewindespindel nur durch eine eigene Pressvorrichtung 100 durchgeführt wurde, allerdings ist es auch möglich, dass mehrere Pressvorrichtungen 100 gleichzeitig verwendet werden, und die Lerndaten miteinander teilen bzw. gemeinsam verwenden.
In diesem Fall ist es möglich aus mehreren gleichen Pressvorrichtungen 100 mehr Lerndaten zu erhalten, so dass die Lerndauer abgekürzt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Kolben
1a: röhrenförmiger Körper
2: Kugelgewindespindel
2a: Gewindestange
2b: Gewindebuchse
3: Presshauptkörper
4: Servomotor
6: röhrenförmige Führung
9: Verdrehungsfutter
11: Kolbengleitmechanismus
13: Servomotor-Antrieb
14: Encoder
14: Schaltungsabschnitt
16: Antriebsbefehlspulsgenerator
17: Encoder-Positionszähler
21: Steuerprogramm-Speicher
22: Anzeige
23: Bedienabschnitt
24: temporärer Speicher
25: Initiallastkoeffizient-Speicher
26: Lastwertspeicher
27: Rotationsgeschwindigkeit-Speicher
30: CPU (zentrale Recheneinheit)
31: Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts
32: Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt
33: Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen Axiallastwerts
34: Abschnitt zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgesch windigkeit
35: Abschnitt zur Berechnung der geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel
100: Pressvorrichtung
W: Werkstück

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 H05187965 A [0006]

Claims

Pressvorrichtung, aufweisend: einen Lastwerterfassungsabschnitt zum Erfassen eines Lastwerts, der in axialer Richtung auf eine Kugelgewindespindel wirkt, einen Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts anhand von mit dem Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerten, und einen Abschnitt zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, wobei die Pressvorrichtung eingerichtet ist zur Berechnung einer von einem Benutzungszustand abhängigen geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel, und zwar anhand eines Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel, des mit dem Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts berechneten durchschnittlichen axialen Lastwerts, und der mit dem Abschnitt zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel; wobei die Pressvorrichtung ferner folgendes aufweist: einen Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts, der eine Änderung des vom Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerts in axialer Richtung berechnet, und einen Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt, der anhand der vom Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts berechneten Änderung des Lastwerts den Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel anpasst.
Pressvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der vom Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt angepasste Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt anhand des mit dem Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts berechneten durchschnittlichen axialen Lastwerts, der mit dem Abschnitt zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, und der tatsächlichen Lebensdauer einer beliebigen Kugelgewindespindel berechnet wird.
Pressvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der mit dem Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt angepasste Lastkoeffizient weiter angepasst wird anhand der berechneten geschätzten Lebensdauer und der tatsächlichen Lebensdauer der Kugelgewindespindel, für die die geschätzte Lebensdauer berechnet wurde.
Pressvorrichtung gemäß einem der Anspruch 1 bis 3, wobei der Lastwert in axialer Richtung, der an der Kugelgewindespindel anliegt, ein mit einer Druckmessdose gemessenen Lastwert, der auf die Kugelgewindespindel wirkt, ist, oder eine Summe ist aus dem mit der Druckmessdose gemessenen Lastwert, der auf die Kugelgewindespindel wirkt, und einem Lastwert aufgrund von Beschleunigung bzw. Abbremsen der Kugelgewindespindel, wenn ein Kolben hinauf bzw. hinab bewegt wird.
Endgerät, aufweisend: einen Lastwerterfassungsabschnitt zum Erfassen eines Lastwerts, der in axialer Richtung auf eine Kugelgewindespindel wirkt, einen Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts anhand von mit dem Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerten, einen Abschnitt zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, und einen Abschnitt zur Berechnung einer von einem Benutzungszustand abhängigen geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel, und zwar anhand eines Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel, des mit dem Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts berechneten durchschnittlichen axialen Lastwerts, und der mit dem Abschnitt zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, einen Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts, der eine Änderung des vom Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerts in axialer Richtung berechnet, und einen Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt, der anhand der vom Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts berechneten Änderung des Lastwerts den Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel anpasst.
Verfahren zur Berechnung einer geschätzten Lebensdauer einer Kugelgewindespindel, mit einem Endgerät, das Folgendes aufweist: einen Lastwerterfassungsabschnitt zum Erfassen eines Lastwerts, der in axialer Richtung auf eine Kugelgewindespindel wirkt, einen Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts anhand von mit dem Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerten, einen Abschnitt zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, einen Abschnitt zur Berechnung einer von einem Benutzungszustand abhängigen geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel, und zwar anhand eines Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel, des mit dem Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts berechneten durchschnittlichen axialen Lastwerts, und der mit dem Abschnitt zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, einen Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts, und einen Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen ersten Schritt, in dem der Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts eine Änderung des vom Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerts in axialer Richtung berechnet, und einen zweiten Schritt, in dem der Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt anhand der vom Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts berechneten Änderung des Lastwerts den Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel anpasst.
Programm, das einen Computer veranlasst, ein Verfahren zur Berechnung einer geschätzten Lebensdauer einer Kugelgewindespindel durchzuführen, und zwar mit einem Endgerät, das Folgendes aufweist: einen Lastwerterfassungsabschnitt zum Erfassen eines Lastwerts, der in axialer Richtung auf eine Kugelgewindespindel wirkt, einen Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts anhand von mit dem Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerten, einen Abschnitt zur Berechnung einer durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, einen Abschnitt zur Berechnung einer von einem Benutzungszustand abhängigen geschätzten Lebensdauer der Kugelgewindespindel, und zwar anhand eines Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel, des mit dem Abschnitt zur Berechnung eines durchschnittlichen axialen Lastwerts berechneten durchschnittlichen axialen Lastwerts, und der mit dem Abschnitt zur Berechnung der durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit berechneten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit der Kugelgewindespindel, einen Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts, und einen Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt, wobei das Programm den Computer folgende Schritte durchführen lässt: einen ersten Schritt, in dem der Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts eine Änderung des vom Lastwerterfassungsabschnitt erfassten Lastwerts in axialer Richtung berechnet, und einen zweiten Schritt, in dem der Lastkoeffizient-Anpassungsabschnitt anhand der vom Abschnitt zur Berechnung eines differentiellen Werts berechneten Änderung des Lastwerts den Lastkoeffizienten der Kugelgewindespindel anpasst.