JP2017138115A - リニアスライドに適用する予圧検測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リニアスライドに適用する予圧検測方法を提供する。【解決手段】リニアスライドに適用する予圧検測方法のステップは下記のとおりである。まず外力生成装置によってリニアスライドに外力を加える。外力生成装置は外力を生成すると同時に打撃信号を発信する。続いて、リニアスライドが外力を受けて振動する際に生じた振動信号をセンサーによって検知する。続いて、外力生成装置からの打撃信号およびセンサーからの振動信号を信号分析器によってキャッチし、キャッチした結果に基づいてリニアスライドの予圧を計算する。上述したステップにより、環境要素の影響を受けることなく、リニアスライドの予圧を正確に検測することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、リニアスライドに関し、詳しくはリニアスライドに適用する予圧検測方法に関するものである。

リニアスライドは転動体（例えばスチールボールやローラーなど）がスライド台とレールとの間を循環することによってスライド台がレールに沿って高精度の線形運動を維持するものである。しがしながら、高速運動に伴って転動体とレールとの間に生じた摩擦および衝突が原因でリニアスライドを振動させ、使用寿命を短縮するという問題が生じる。それに対し、リニアスライドは予圧によって構造上の剛性を向上させ、隙間を解消する。

リニアスライドの予圧を検測する際、スライド台に必要な推力に基づいて転動体とレールとの間の摩擦力を求め、摩擦力と予圧との線形関係に基づいて予圧の範囲を計算することが現今に採用される検測方法である。
上述した検測方法において、環境要素は摩擦力に影響を与え、誤差を生じさせるため、最後に算出した予圧の数値の正確性が十分でない。

本発明は、リニアスライドに適用され、予圧検測の正確度を向上させることが可能な予圧検測方法を提供することを主な目的とする。

上述した課題を解決するため、リニアスライドに適用する予圧検測方法は下記のステップを含む。
第一ステップは外力生成装置によってリニアスライドに外力を加えることである。外力生成装置は外力を生成すると同時に打撃信号を発信する。第二ステップはリニアスライドが外力を受けて振動する際に生じた物理量信号をセンサーによって検知することである。物理量信号は移動信号、速度信号、加速度信号または圧力信号である。第三ステップは外力生成装置からの打撃信号およびセンサーからの物理量信号を信号分析器によってキャッチし、キャッチした結果に基づいてリニアスライドの予圧を計算することである。

上述したとおり、本発明による検測方法は摩擦力の数値を求める必要がないため、環境要素が検測結果に影響を与えることを抑制し、検測の正確度を向上させることができる。

本発明の一実施形態による予圧検測方法の構築を示す模式図である。 本発明の一実施形態による予圧検測方法の別の構築を示す模式図である。 本発明の一実施形態による予圧検測方法のステップを示す模式図である。 本発明の一実施形態による予圧検測方法によって三つの予圧が異なるスライド台をテストした結果を示す関数グラフである。 本発明の一実施形態による予圧検測方法によって三つの打撃方向が異なるスライド台をテストした結果を示す関数グラフである。 本発明の一実施形態による予圧検測方法によってスライド台を打撃する三つの異なる方向を示す模式図（１）である。 本発明の一実施形態による予圧検測方法によってスライド台を打撃する三つの異なる方向を示す模式図（２）である。 本発明の一実施形態による予圧検測方法によってスライド台を打撃する三つの異なる方向を示す模式図（３）である。 本発明の一実施形態による予圧検測方法によって三つの異なる打撃位置でリニアスライドの組み立てに誤差がある状態と、誤差がない状態とをテストした結果を示す関数グラフである。 本発明の一実施形態による予圧検測方法によってスライド台を打撃する三つの異なる打撃位置を示す模式図（１）である。 本発明の一実施形態による予圧検測方法によってスライド台を打撃する三つの異なる打撃位置を示す模式図（２）である。 本発明の一実施形態による予圧検測方法によってスライド台を打撃する三つの異なる打撃位置を示す模式図（３）である。

（一実施形態）
図１に示すように、リニアスライド１０は、レール１２と、レール１２を滑走できるように配置されたスライド台１４とを有する。図３に示すように、本発明の一実施形態による予圧検測方法は下記のステップを含む。

第一ステップａ）Ｓ１は人力またはロボットアームで外力生成装置１６を操作し、リニアスライド１０のスライド台１４に外力を加えることである。
外力生成装置１６は外力を生成すると同時に打撃信号を発信する。外力生成装置１６は特に限定されず、ハンマーまたは起振機からなってもよい。一方、外力生成装置１６を操作する前にリニアスライド１０を固定座１８に装着すれば、リニアスライド１０は外力生成装置１６からの外力を受けても移動することがない。
検測の際の判断ミスを防止するには、固定座１８の剛性はリニアスライド１０の剛性より小さいことが比較的好ましいが、これに限らない。つまり固定座１８の剛性がリニアスライド１０の剛性より大きくてもよい。言い換えれば、固定座１８が一般の床材からなる場合、固定座１８の剛性がリニアスライド１０の剛性より大きい。固定座１８がスポンジからなる場合、固定座１８の剛性がリニアスライド１０の剛性より小さい。つまり固定座１８の材質は本発明の記載に限らない。

第二ステップｂ）Ｓ２はリニアスライド１０が外力を受けて振動する際に生じた物理量信号をセンサー２０によって検知することである。
センサー２０は特に限定されず、加速度計、速度センサー、移動センサーまたはマイクからなってもよい。

図１では、センサー２０は圧電式加速度計からなり、リニアスライド１０に付着するように装着され、物理量信号をキャッチする。物理量信号はリニアスライド１０が外力を受けて振動する際に生じた加速度信号である。

図２では、センサー２０は測量用マイクからなり、リニアスライド１０に接触せず距離を置くように配置され、物理量信号をキャッチする。物理量信号はリニアスライド１０が外力を受けて振動する際に生じた音圧である。

第三ステップｃ）Ｓ３は外力生成装置１６からの打撃信号およびセンサーから２０の振動信号を信号分析器２２によってキャッチし、キャッチした二つの信号の比に基づいて周波数応答関数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ＦＲＦ）を計算し、続いて周波数応答関数に示した周波数変化に基づいてリニアスライド１０の予圧を計算することである。
二つの信号の比を計算する際、打撃信号を換算して求めた数値または振動信号を換算して求めた数値が分母になる。

伝達関数（Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は現象を数式として表示する際、入力した現象要と出力した結果との間の数学的関係を指す。例えば数式ｙ＝ａｘの場合、ｙは出力を表示するのに対し、ｘは入力を表示する。ｙ／ｘ＝ａの場合、ａは出力即ちｙと入力即ちｘとの間の数学的関係、即ち制御システムの伝達関数を表示する。

図４に示したのは三つの予圧が異なるスライド台１４上の同じ位置に打撃テストを三回行った結果である。
三つのスライド台１４はそれぞれ第一予圧値Ｐ１と第二予圧値Ｐ２を有する。第一予圧値Ｐ１が第二予圧値Ｐ２より大きい。図に示すように、予圧が同じスライド台１４は固有振動数のピーク値に位置する際、同じ状況を表示する。

図５に示したのは二つの予圧が異なるスライド台１４に対し、三つの異なる方向から打撃テストを行った結果である。
図６ａに示すように、外力生成装置１６がスライド台１４の頂面を打撃し、センサー２０がレール１２の底面に装着される場合、図５に示したＰ３およびＰ４がテスト結果である。Ｐ３は予圧値がスライド台１４より小さいことを表示する。Ｐ４は予圧値がスライド台１４より大きいことを表示する。
図６ｂに示すように、外力生成装置１６がスライド台１４の頂面を打撃し、センサー２０がスライド台１４の頂面に装着される場合、図５に示したＰ５およびＰ６がテスト結果である。Ｐ５は予圧値がスライド台１４より小さいことを表示する。Ｐ６は予圧値がスライド台１４より大きいことを表示する。
図６ｃに示すように、外力生成装置１６がスライド台１４の側面を打撃し、センサー２０がレール１２上の打撃位置と同じ側面に装着される場合、図５に示したＰ７およびＰ８がテスト結果である。Ｐ７は予圧値がスライド台１４より小さいことを表示する。Ｐ８は予圧値がスライド台１４より大きいことを表示する。
上述したテスト結果により、打撃方向は固有振動数のピーク値に影響を与えても二つのスライド台１４の異なる予圧を識別できることが判明した。

図７に示したのは同じスライド台１４上の三つの異なる位置に打撃テストを行った結果である。
図８ａから図８ｃに示すように、外力生成装置１６はスライド台１４の頂面の左側部位、中央部位および右側部位を打撃する。センサー２０はスライド台１４の側面に装着される。同じスライド台１４の場合、打撃位置が異なっても固有振動数のピーク値に影響を与えることがない。
図７に示すように、上方の周波数応答関数グラフはリニアスライド１０の組み立てに誤差がない状態を表示し、固有振動数のピーク値がＰ９である。下方の周波数応答関数グラフはリニアスライド１０の組み立てに誤差がある状態を表示し、固有振動数のピーク値がＰ１０である。図に示すように、同じリニアスライド１０の組み立てに誤差があるか否かに拘わらず、固有振動数のピーク値に影響を与えることがない。

上述したとおり、本発明による検測方法は摩擦力の数値を求める必要がないため、環境要素が検測結果に影響を与えることを抑制し、検測の正確度を向上させることができる。

１０ リニアスライド
１２ レール
１４ スライド台
１６ 外力生成装置
１８ 固定座
２０ センサー
２２ 信号分析器
Ｓ１からＳ３ ステップａ）からステップｃ）

Claims (5)

1. ステップａ）からステップｃ）を含み、
   前記ステップａ）は、外力生成装置によってリニアスライドに外力を加え、前記外力生成装置が前記外力を生成すると同時に打撃信号を発信し、
   前記ステップｂ）は、前記リニアスライドが前記外力を受けて振動する際に生じた物理量信号をセンサーによって検知し、
   ステップｃ）は、前記外力生成装置からの前記打撃信号および前記センサーからの前記物理量信号を信号分析器によってキャッチし、キャッチした結果に基づいて前記リニアスライドの予圧を計算することを特徴とする、
   リニアスライドに適用する予圧検測方法。
2. 前記信号分析器は、前記外力生成装置からの前記打撃信号と前記センサーからの前記物理量信号との比に基づいて周波数応答関数を計算し、そののち前記周波数応答関数に基づいて前記リニアスライドの予圧を計算することを特徴とする請求項１に記載のリニアスライドに適用する予圧検測方法。
3. 前記外力生成装置を操作する前に前記リニアスライドを固定座に装着することによって、前記リニアスライドが前記外力生成装置からの前記外力を受けると移動することを抑制することを特徴とする請求項１に記載のリニアスライドに適用する予圧検測方法。
4. 前記センサーは、圧電式加速度計からなり、前記リニアスライドに付着するように装着され、前記物理量信号をキャッチし、前記物理量信号は前記リニアスライドが前記外力を受けて振動する際に生じた加速度信号であることを特徴とする請求項１に記載のリニアスライドに適用する予圧検測方法。
5. 前記センサーは、マイクからなり、前記リニアスライドに距離を置いて検知を行い、前記物理量信号をキャッチし、前記物理量信号は前記リニアスライドが前記外力を受けて振動する際に生じた音圧であることを特徴とする請求項１に記載のリニアスライドに適用する予圧検測方法。