JP7014869B1 - ボールねじの予圧低下の検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)ボールねじを設けた工作機械が作動すると、振動信号を生成する。
(b)該振動信号から等速度移動に対応する複数の信号部分を取得する。
(c)各信号部分に対してフィルタリングを行なう。
(d)当該複数の信号部分に基づいて、テストサンプルを生成する。
(e)当該テストサンプルと、予め設定された基準サンプルと、の類似度を計算する。
(f)当該類似度が閾値よりも大きい場合に、ボールねじに予圧を与えていると判定する一方で、当該類似度が閾値よりも小さい場合に、ボールねじに予圧を与えていないと判定する。
(A)前記コンピュータ装置により、受信した少なくとも1つの振動信号に基づいて、該少なくとも1つの振動信号に対応する第1の時間領域データを取得する。
(B)前記コンピュータ装置により、前記ステップ(A)において取得した前記第1の時間領域データに基づいて、前記第1の時間領域データに対応する少なくとも1つのサブ周波数領域データを取得する。
(C)前記コンピュータ装置により、前記ステップ(B)において取得した各前記サブ周波数領域データに基づいて、少なくとも1つの対応する前記サブ周波数領域データに関連する第1の特徴ベクトルを取得する。
(D)前記コンピュータ装置により、前記ステップ(C)において取得した各前記第1の特徴ベクトルと、複数の振動に関連する基準ベクトルと、予圧に関連する感知範囲と、に基づいて、予圧の判定結果を取得する。
(E)前記コンピュータ装置により、前記ステップ(D)において取得した前記予圧の判定結果に基づいて、前記ボールねじの予圧が低下したか否かを判定する。
以下、本発明に係るボールねじの予圧低下の検出方法について図面を参照して説明する。
1 コンピュータ装置
11 通信モジュール
12 記憶モジュール
13 表示モジュール
14 処理モジュール
2 第1の感知ユニット
3 第2の感知ユニット
4 ボールねじ
41 ナット
42 ねじ軸
43 循環部材
44 ボール
S50~S53 ステップ
S60~S63 ステップ
S70~S85 ステップ
S710~S714 ステップ
S790~S792 ステップ
Claims (9)
- 所定のボールねじのナットにおいて循環部材に接近している箇所に配置されている第1の感知ユニット、および該第1の感知ユニットと通信するコンピュータ装置を用いて、該第1の感知ユニットが前記循環部材のボールの振動に関連する振動信号を感知して、該コンピュータ装置へ周期的に発信することによって実施されるボールねじの予圧低下の判定方法であって、
前記コンピュータ装置により、受信した少なくとも1つの振動信号に基づいて、該少なくとも1つの振動信号に対応する第1の時間領域データを取得するステップ(A)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(A)において取得した前記第1の時間領域データに基づいて、前記第1の時間領域データに対応する少なくとも1つのサブ周波数領域データを取得するステップ(B)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(B)において取得した各前記サブ周波数領域データに基づいて、少なくとも1つの対応する前記サブ周波数領域データに関連する第1の特徴ベクトルを取得するステップ(C)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(C)において取得した各前記第1の特徴ベクトルと、複数の振動に関連する基準ベクトルと、予圧に関連する感知範囲と、に基づいて、予圧の判定結果を取得するステップ(D)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(D)において取得した前記予圧の判定結果に基づいて、前記ボールねじの予圧が低下したか否かを判定するステップ(E)と、を含み、
前記コンピュータ装置は前記ナットに設置されている第2の感知ユニットとさらに通信し、該第2の感知ユニットは、前記ナットが前記ボールねじのねじ軸に沿う移動方向の慣性力に関連する慣性力信号を感知して、該前記コンピュータ装置へ周期的に発信し、
前記ステップ(E)の後に、
前記ボールねじの予圧が低下したと判定すると、前記コンピュータ装置により、受信した少なくとも1つの慣性力信号に基づいて、該少なくとも1つの慣性力信号に対応する少なくとも1つの第2の時間領域データを取得するステップ(H)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(H)において取得した各前記第2の時間領域データに基づいて、前記第2の時間領域データに関連する第2の特徴ベクトルを取得するステップ(I)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(I)において取得した前記第2の特徴ベクトルと、複数の慣性力に関連する基準ベクトルと、バックラッシュに関連する感知範囲と、に基づいて、バックラッシュの判定結果を取得するステップ(J)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(I)において取得した前記バックラッシュの判定結果に基づいて、前記ボールねじのバックラッシュが発生したか否かを判定するステップ(K)と、をさらに含む、
ことを特徴とするボールねじの予圧低下の判定方法。 - 前記ステップ(B)は、
前記コンピュータ装置により、前記第1の時間領域データに対して、包絡処理を行ない、包絡処理済みの第1の時間領域データを取得するステップ(B1)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(B1)において取得した前記包絡処理済みの第1の時間領域データに基づいて、前記ボールねじが移動するときの等速度期間に関連する目標第1の時間領域データを取得するステップ(B2)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(B2)において取得した前記目標第1の時間領域データに基づいて、少なくとも1つのサブ周波数領域データを取得するステップ(B3)と、をさらに含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のボールねじの予圧低下の判定方法。 - 前記ステップ(B3)は、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(B2)において取得した前記目標第1の時間領域データに基づいて、少なくとも1つのサブ時間領域データを取得するステップ(B31)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(B31)において取得した各前記サブ時間領域データに対して、フーリエ変換を行ない、少なくとも1つの対応する前記サブ時間領域データに対応するサブ周波数領域データを取得するステップ(B32)と、を含む、
ことを特徴とする請求項2に記載のボールねじの予圧低下の判定方法。 - 前記ステップ(D)は、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(C)において取得した各前記第1の特徴ベクトルに対して、各前記第1の特徴ベクトルが各前記振動に関連する基準ベクトルとの第2の候補距離を計算するステップ(D1)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(D1)において該第2の候補距離が計算された各前記第1の特徴ベクトルに対して、各前記第1の特徴ベクトルに対応する各前記第2の候補距離のうちに、距離がもっとも短い第2の目標距離を取得するステップ(D2)と、
前記コンピュータ装置により、前記第2の目標距離および予圧に関連する感知範囲に基づいて、予圧の判定結果を取得するステップ(D3)と、を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のボールねじの予圧低下の判定方法。 - 前記ステップ(C)においては、
各前記第1の特徴ベクトルは、対応する前記サブ周波数領域データの尖度を示す特徴ベクトルと、対応する前記サブ周波数領域データの最大ピーク値を示す特徴ベクトルと、対応する前記サブ周波数領域データの総エネルギーを示す特徴ベクトルと、の少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のボールねじの予圧低下の判定方法。 - 前記コンピュータ装置には、振動に関連する複数の第1の訓練特徴ベクトルおよび複数の第2の訓練特徴ベクトルが記憶されており、
前記ステップ(D)の前に、
前記コンピュータ装置により、該複数の第1の訓練特徴ベクトルに基づいて、教師なし学習アルゴリズムを用いて、対応するデータ空間における複数の振動に関連する基準ベクトルを取得するステップ(F)と、
前記コンピュータ装置により、前記複数の振動に関連する基準ベクトルおよび前記複数の第2の訓練特徴ベクトルに基づいて、予圧に関連する感知範囲を取得するステップ(G)と、をさらに含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のボールねじの予圧低下の判定方法。 - 前記ステップ(F)においては、
前記教師なし学習アルゴリズムは、クラスタリングアルゴリズムを含み、
各前記振動に関連する基準ベクトルは、前記クラスタリングアルゴリズムから取得された複数の振動に関連するクラスタが対応する中心のベクトルを含む、
ことを特徴とする請求項6に記載のボールねじの予圧低下の判定方法。 - 前記ステップ(F)においては、
前記教師なし学習アルゴリズムは、自己組織化写像のアルゴリズムを含み、
各前記振動に関連する基準ベクトルは、前記自己組織化写像のアルゴリズムから取得された更新回数が予め設定された回数よりも大きいすべてのニューロンが対応するベクトルを含む、
ことを特徴とする請求項6に記載のボールねじの予圧低下の判定方法。 - 前記ステップ(G)は、
前記コンピュータ装置により、前記コンピュータ装置に記憶されている各前記第2の訓練特徴ベクトルに対して、各前記第2の訓練特徴ベクトルが、各前記振動に関連する基準ベクトルとの第1の候補距離を計算するステップ(G1)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(G1)において該第1の候補距離が計算された各前記第2の訓練特徴ベクトルに対して、各前記第2の訓練特徴ベクトルに対応する各前記第1の候補距離のうちで、距離がもっとも短い第1の目標距離を取得するステップ(G2)と、
前記コンピュータ装置により、前記ステップ(G2)において取得した前記第1の目標距離に基づいて、予圧の検出範囲を取得するステップ(G3)と、をさらに含む、
ことを特徴とする請求項6に記載のボールねじの予圧低下の判定方法。
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