JP7441603B2 - 回転工具の損傷を求める方法、及び対応するデバイス - Google Patents
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Description
一方において、ドライバの主要な使用率(使用率は、工具の使用時間と組み立てが実施されている組み立てラインの動作時間との間の比を表す)と、
他方において、これらの工具が永続的に利用可能であることを確保し、したがって、生産停止がもたらす財政面での影響を考えて生産停止時間を制限するために、計画(method)部門又は保守部門が破損の出現を可能な限り低減する必要性と
をもたらす。
疲労破壊と、
摩擦による摩耗とを受ける。
ストレスが材料の弾性限界に近く、破壊又は破損が少数のサイクルに晒された後に発生するオリゴサイクリック(oligo-cyclic)疲労ゾーンと、
破壊が多数のサイクルに晒された後に発生する中央ゾーンと、
構成要素が耐えられるサイクルの数が無限であるストレスのレベルに対応する漸近ゾーンである。このレベルは耐久限界と呼ばれる。
・所与のストレスの疲労サイクルによって生成される損傷は、構成要素の破壊に到達するために繰り返さなければならないサイクルの回数の逆数に対応する。
・多様なストレスの一連のサイクルによって生成される損傷は、これらのサイクルのそれぞれの損傷のインスタンス(instances:実例)の合計に対応し、この合計が1に等しいときに、構成要素の破壊又は破損が発生する。
Q:摩耗現象によって生成されるデブリの量
Ku:実験によって求められる無次元定数
W:或る表面から別の表面に、それらの表面に対して垂直に印加される力
L:滑り距離
H:最も柔らかい表面の硬度
である。
前記トランスミッションが受けるトルクを表す少なくとも1つの情報を求めるステップと、
前記トランスミッションの回転角を表す少なくとも1つの情報を求めるステップと、
前記構成要素のうちの少なくとも1つの疲労損傷及び/又は摩耗損傷を、前記トルク及び前記回転角の関数として求めるステップと
を少なくとも含む。
前記使用サイクルのそれぞれの間に、該検討対象のサイクル中の前記トルク及び前記回転角の関数として、該検討対象のサイクルの前記構成要素のうちの少なくとも1つの、サイクルごとの少なくとも1つの疲労損傷及び/又はサイクルごとの摩耗損傷を求めるステップと、
前記少なくとも1つの構成要素の全ての前記検討対象のサイクルの間の前記サイクルごとの疲労損傷の累算及び/又は前記サイクルごとの摩耗損傷の累算にそれぞれ対応する、前記回転工具及び/又は前記少なくとも1つの構成要素の疲労損傷及び/又は摩耗損傷を求めるステップと
を少なくとも含む。
前記構成要素が受けるストレスCiの値を求めるステップと、
前記構成要素が作製されている材料に固有の所定の数学法則を考慮して、該構成要素によって実行することができる破壊前のサイクルの数NCiを前記ストレスCiから求め、該構成要素が晒される前記ストレスCiを、該構成要素が破壊する前に該ストレスに晒される該構成要素によって実行することが可能な前記サイクルの数NCiの関数として表すステップと、
要素(elementary)疲労損傷を1/NCiに等しいものとして求めるステップと
を実施することを含む。
考慮される前記構成要素はピニオン歯であり、
前記所定の角度期間は、1つの歯に対応する角度分の前記ピニオンの回転に対応し、
前記サイクルごとの疲労損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素疲労損傷の合計に、前記歯がピニオン回転ごとに負荷を受ける回数を乗算し、前記ピニオンの前記歯の数によって除算したものに等しい
ものであるステップである。
考慮される前記構成要素は、回転曲げを受けるシャフトであり、
前記所定の角度期間は、前記シャフトの1回転に対応し、
前記サイクルごとの疲労損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる前記要素疲労損傷の合計に等しい
ものであるステップである。
前記構成要素によって伝達される前記トルクCjの値を求めるステップと、
要素摩耗損傷を、前記トルクCjと所定の定数との積に等しいものとして求めるステップと
を実施することを含む。
考慮される前記構成要素はピニオン歯であり、
前記所定の角度期間は、1つの歯に対応する角度分の前記ピニオンの回転に対応し、
前記サイクルごとの摩耗損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる前記要素摩耗損傷の合計に、前記歯がピニオン回転ごとに負荷を受ける回数を乗算し、前記ピニオンの前記歯の数によって除算したものに等しい
ものであるステップである。
前記トランスミッションが受けるトルクを表す少なくとも1つの情報を求める手段と、
前記トランスミッションの回転角を表す少なくとも1つの情報を求める手段と、
前記構成要素のうちの少なくとも1つの疲労損傷及び/又は摩耗損傷を、前記トルク及び前記回転角の関数として求める手段と
を少なくとも備える。
前記使用サイクルのそれぞれの間に、該検討対象のサイクル中の前記トルク及び前記回転角の関数として、該検討対象のサイクルの前記工具及び/又は前記構成要素のうちの少なくとも1つの、サイクルごとの少なくとも1つの疲労損傷及び/又はサイクルごとの摩耗損傷を求める手段と、
前記少なくとも1つの構成要素の全ての前記検討対象のサイクルの間の前記サイクルごとの疲労損傷の累算及び/又は前記サイクルごとの摩耗損傷の累算にそれぞれ対応する、前記回転工具及び/又は前記少なくとも1つの構成要素における疲労損傷及び/又は摩耗損傷を求める手段と
を少なくとも備える。
前記構成要素が受けるストレスCiの値を求める手段と、
前記構成要素が作製されている材料に固有の所定の数学法則を考慮して、該構成要素によって実行することができる破壊前のサイクルの数NCiを前記ストレスCiから求め、該構成要素が晒される前記ストレスCiを、該構成要素が破壊する前に該ストレスに晒される該構成要素によって実行することが可能な前記サイクルの数NCiの関数として表す手段と、
要素疲労損傷を1/NCiに等しいものとして求める手段と
を実施する手段を備える。
考慮される前記構成要素はピニオン歯であり、
前記所定の角度期間は、1つの歯に対応する角度分の前記ピニオンの回転に対応し、
前記サイクルごとの疲労損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる前記要素疲労損傷の合計に、前記歯がピニオン回転ごとに負荷を受ける回数を乗算し、前記ピニオンの前記歯の数によって除算したものに等しい
ように構成されている。
考慮される前記構成要素は、回転曲げを受けるシャフトであり、
前記所定の角度期間は、前記シャフトの回転のうちの1回転に対応し、
前記サイクルごとの疲労損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる前記要素疲労損傷の合計に等しい
ように構成されている。
前記構成要素によって伝達される前記トルクCjの値を求める手段と、
要素摩耗損傷を、前記トルクCjと所定の定数との積に等しいものとして求める手段と
を実施するように構成されている。
考慮対象の前記構成要素はピニオン歯であり、
前記所定の角度期間は、1つの歯に対応する角度分の前記ピニオンの回転に対応し、
前記サイクルごとの摩耗損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる前記要素摩耗損傷の合計に、前記歯がピニオン回転ごとに負荷を受ける回数を乗算し、前記ピニオンの前記歯の数によって除算したものに等しい
ように構成されている。
図1~図10を参照して、本発明による回転工具1の一例を提示する。
工具内に統合された種々の測定手段(センサ)によって配信された信号を受信することができ、
コマンドを工具に送信することができる。
2.1.全体的な態様
本発明は、回転工具が使用の度に受ける負荷のレベルに従って当該工具の疲労損傷及び/又は摩耗を求めることを目標とする。
ギア歯と、
遊星ベアリング、アングルヘッド又はモータベアリングとである。
2つの歯の係合中にギア又はギアシステムによって伝達されるトルクと、
ギア装置の幾何学的配列と、
ギア装置間の潤滑とにのみ依存する。
回転曲げ力を受けるアングルヘッドシャフトのときは周期的な負荷、又は、
エピサイクリックトレイン遊星ベアリングのときは継続的な負荷
を受ける可能性がある。
・穿孔動作の場合には、振幅は明らかに直線的に一定である。
・ねじ締め動作の場合には、振幅は明らかに直線的に増加する。
・トランスミッションの設計及び潤滑、歯組み立て体の幾何学的配列等の所与の工具の固定パラメータ。
・ギア装置によって伝達されるトルクのレベル等の可変パラメータ。
工具の損傷の評価の基礎となる多数のサイクルと、
工具が一般的にはねじの所与の用途に用いられ、同じタイプ(同じ最終トルク及び組み立て体の同じ弾性)のねじ締め動作をかなり頻繁に繰り返すということと、
を前提として、図5の例、すなわち、負荷を6歯ギア装置に印加するトルクの増加を考えると、確率的に起こり得ることは、6つの歯の中で同一の歯が、1回目、2回目、3回目、4回目、5回目、又は6回目のいずれかでトルクの上昇開始時に負荷を受け、これが6つの全ての位置について均一に1回起こるということである。
ここでは、産業用工具に対する疲労負荷にマイナ則を適用することができるものと仮定する。
亀裂が歯の基部直径に沿って走り、この歯がギア装置から外れる破壊と、
亀裂が、歯の支持部から、通常エピサイクリックトレイン遊星ギアの場合にギア装置内に統合することができる内径部に向けて拡大する破壊とである。
Ci:歯が受けるストレスのレベル
K’:工具のトランスミッションの設計に依存する定数
Cj:出力トルクを表す情報を測定する手段によって測定されるトルク
である。
D:負荷が作用している間の構成要素の疲労損傷
Nci:負荷Ciを受ける構成要素が破壊前に受けることができるサイクルの数
である。
Nci:所与の作用負荷について歯が受けるストレスの破壊前のサイクルの数
NST:検討対象の歯がギア回転ごとに負荷を受ける回数
NDは:ギア装置における歯の数
である。
ここでは、摩耗損傷の評価を行わなければならない。摩耗損傷は、摩擦によって工具の種々の構成要素から剥離した粒子の量と等価とみなされる。
ピニオンのうちの1つと、接触力の接線成分を定める接触点とこのピニオンの中心との間の距離とによって誘発されるトルクと、
接触点におけるフランクに対する法線の方向と、
フランク間の摩擦係数と
に起因する。
w:接触点において一方の歯から他方の歯に印加される力
dl:歯面上の滑りの増分距離
Ku:実験によって求められた定数
H:最も柔らかい表面の硬度
である。
Kc:トランスミッションの設計に依存し、工具の設計中に計算可能な定数である。この定数は、トランスミッション及びその構成要素の幾何学的配列の関数として求められる。
Cj:負荷が作用しているときに歯によって伝達されるトルクである。
qは、所与の作用負荷を受ける所与の歯の摩耗量である。したがって、qはこの作用負荷のトルクにのみ依存し、以下のように表すことができる。
NST:検討対象の歯がギア回転ごとに負荷を受ける回数
ND:ギア装置における歯数
である。
それ自体、工具のトルク測定手段によって測定されたトルクに比例するベアリングに対する垂直負荷と、
それ自体、工具の角度測定手段によって測定された角度に比例する遊星ギアのそのベアリング軸に対する回転角とである。
C:工具トルク測定手段によって測定されたトルク
dα:工具の角度測定手段によって測定された角度増分
Ku:実験によって求められる定数
H:最も柔らかい表面の硬度
K’’:トランスミッション及びその構成要素の幾何学的配列の関数として計算によって工具の設計中に事前に求められた定数
である。
以下の式が与えられる。
Δα:角度増分
である。
工具の設計の間、この工具の使用中に損傷を追跡することが所望される単数又は複数の構成要素が選択される。
・トルク読み取り値からの角度期間である。
ピニオン歯の場合、この角度期間は、1つの歯の値のピニオンの1つの回転に対応する、工具の角度測定手段において測定された角度期間となる。
回転曲げを受けるシャフトの場合、この角度期間は、1回のシャフト回転に等しい回転に対応する、工具の角度測定手段によって測定された角度期間となる。
・構成要素がピニオンである場合には、歯数NDである。構成要素が回転曲げを受けるシャフトである場合には、NDは1に等しい。
・構成要素がピニオンである場合には、歯及びピニオン回転ごとの作用する負荷の回数NSTである。構成要素が回転曲げを受けるシャフトである場合には、NSTは1に等しい。
・トルクをストレスに変換する構成要素の定数K’である。
・構成要素のウェーラ曲線(種々のストレス値Ciについて、構成要素が破壊前にストレスCiを受けるサイクルの数Nciを関連付ける値の表)である。
・越えている場合に構成要素が使用されないものとみなされる警告閾値である。
・トルクの読み取りの角度期間である。これは、1つの歯の値のピニオンの1つの回転に対応する、工具の角度測定手段において測定された角度期間となる。
・構成要素がピニオンである場合に歯数NDである。
・構成要素がピニオンである場合に、歯及びピニオン回転ごとの作用する負荷の回数NSTである。
・構成要素のトルク/摩耗損傷変換定数Kである。
・越えている場合に構成要素が使用されないものとみなされる警告閾値である。
・摩耗定数K’’’である。
次に図11を参照して、回転工具が受けた損傷を評価する本発明による方法の一例を提示する。回転工具は、この場合はドライバである。本方法は、ドリル又は他の任意のタイプの回転工具に適用することができる。
トルク読み取りの角度期間としてαa(ピニオンA用)及びαb(遊星ギアB用)と、
歯数NDとしてXa(ピニオンA用)及びXb(遊星ギアB用)と、
歯及びピニオン回転ごとに作用する負荷の回数NSTとしてYa(ピニオンA用)及びYb(遊星ギアB用)と、
トルク/歪み変換定数K’としてK’a(ピニオンA用)及びK’b(遊星ギアB用)と、
構成要素のウェーラ曲線(種々のストレス値Ciについて、構成要素が破壊前にストレスCiを受けるサイクルの数Nciを関連付ける値の表)として、Wa(ピニオンA用)及びWb(遊星ギアB用)と、
越えている場合に構成要素が使用されないものとみなされる警告閾値として、ALa(ピニオンA用)及びALb(遊星ギアB用)と
である。
トルクの読み取りの角度期間として、αa(ピニオンA用)及びαc(太陽ギアC用)と、
歯数NDとして、Xa(ピニオンA用)及びXc(太陽ギアC用)と、
歯及びピニオンの回転ごとに作用する負荷の回数NSTとして、Ya(ピニオンA用)及びYc(太陽ギアC用)と、
構成要素のトルク/摩耗損傷変換定数Kとして、Ka(ピニオンA用)及びKc(太陽ギアC用)と、
越えている場合に構成要素が使用されないものとみなされる警告閾値として、AUa(ピニオンA用)及びAUc(太陽ギアC用)と
である。
トランスミッションの回転角であって、この場合は所定の周期性に従うモータの固定子121に対する回転子120の回転角を表す少なくとも1つの情報(ステップ30)と、
上記ステップにおいて測定された角度値のそれぞれに対応するトランスミッションが受けるトルクCjを表す少なくとも1つの情報(ステップ31)と
である。
NST:検討対象の歯がギア回転ごとに負荷を受ける回数
ND:ギア装置の歯数
である。
最後のサイクルにおける疲労損傷を、先行サイクルにおける損傷のインスタンスの合計に加算することによって、疲労を追跡される各構成要素の全疲労損傷が計算される(ステップ38)。
最後のサイクルにおける摩耗損傷を、先行サイクルにおける摩耗損傷のインスタンスの合計に加算することによって、摩耗を追跡される各ピニオンの全摩耗損傷が計算される(ステップ39)。
最後のサイクルにおける摩耗損傷を、先行サイクルにおける摩耗損傷のインスタンスの合計に加算することによって、摩耗を追跡されるベアリングの全摩耗損傷が計算される。
疲労を追跡される各構成要素の全疲労損傷が、対応する警告閾値と比較される。
摩耗を追跡される各構成要素の全摩耗損傷が、対応する警告閾値と比較される。
ドライバ又はドリルのタイプの産業用工具は、設計されているときに種々の検査によって動作確認を受ける。これらの検査のうちの1つは、工具のプロトタイプを用いた通常の作業サイクルの繰り返しからなる。ドライバの場合、検査は、ねじの配置と最大トルクとの間の一定角度分のねじの回転を必要とする組み立て体をねじで締めるためのドライバの最大トルク値で行われるねじ締め動作とすることができる。この検査は、ドライバが、破壊がなくかつその締め付け精度に劣化がなく、所定の回数の締め付け動作を実行することが可能であったときに動作確認される。
NT:耐久性検査のねじ締め動作の回数
Δα:角度増分
Cj:構成要素によって伝達されるトルク
である。或いは、以下の式によって計算することもできる。
Cmax:工具の設計上の最大トルク
αtest:0N・m~Cmaxにおける耐久性検査から得られる組み立て体角度である。
トランスミッションの回転角であって、この場合はモータの固定子121に対する回転子120の回転角を表す少なくとも1つの情報(ステップ30)と、
トランスミッションが受けるトルクCjを表す少なくとも1つの情報(ステップ31)とである。
・トルク:N・m
・ストレス:Mpa
・作用負荷の角度期間、すなわち角度:度
・破壊前のサイクルの数:無次元
・疲労損傷:無次元
・摩耗損傷:mm3
・エネルギー:J
・角度期間
これは、角度測定手段(モータ角度センサ)のレベルで測定され、ピニオン歯の場合、1回のピニオン回転を当該ピニオン歯の数によって除算したしたものを得るために、これは、角度測定手段のレベルにおける回転角に対応する。
・作用負荷の角度
これは、1つの角度期間の値分の連続回転の後に角度測定手段において測定された絶対角である。
・トルク/ストレス変換定数K’
一方において、変形不能で固定された設計によって、ドライバにおいて伝達されるトルク値は、工具内のトルク測定手段によって測定されたトルクに比例して推移する。
他方において、或る歯が別の歯と係合したときに受ける最大ストレスは、ピニオンによって伝達されるトルクに比例する。トルクと歪みとの間のこの比例は、有限要素計算ソフトウェアプログラムによって評価することができる。
したがって、このことから、工具のトルク測定手段によって測定されたトルクと、歯が受ける最大歪みとの間の比例定数K’を推論することが可能である。
・ウェーラ曲線
この曲線は、構成要素を構成するために選ばれた材料に固有であり、実際の検査所の構成要素に対する疲労検査によって信頼性のあるものとすることができる。
・トルク/摩耗損傷変換定数K
この定数は、検査所の検査によって評価することができる。所与のピニオンの場合、これらの検査は、定トルク負荷の下で、このピニオンを、工具内の隣接するものとともに回転させ、寸法測定又は質量減少測定のいずれかによって、摩滅する材料の量を周期的に測定することをその本質とすることができる。
そして、質量の減少分を検査中の歯の係合数によって除算することで、定数Kを推論することができ、検査レベルに相当するピニオンのレベルで伝達されるトルク値について、工具のトルク測定手段のレベルにおいて測定可能なトルクに関係付けることができる。
なお、本願の出願当初の開示事項を維持するために、本願の出願当初の請求項1~26の記載内容を以下に追加する。
(請求項1)
モータ手段と、複数の構成要素を備えるトランスミッションと、端子要素とを備える回転工具の疲労損傷及び/又は摩耗損傷を評価する方法であって、前記端子要素は、前記トランスミッションを介して前記モータ手段による回転及び/又は並進の駆動を受けることが可能であり、
前記トランスミッションが受けるトルクを表す少なくとも1つの情報を求めるステップと、
前記トランスミッションの回転角を表す少なくとも1つの情報を求めるステップと、
前記構成要素のうちの少なくとも1つの疲労損傷及び/又は摩耗損傷を、前記トルク及び前記回転角の関数として求めるステップと
を少なくとも含むことを特徴とする、方法。
(請求項2)
前記方法は、前記工具の連続する使用サイクル中に実施され、該方法は、
前記使用サイクルのそれぞれの間に、検討対象のサイクル中の前記トルク及び前記回転角の関数として、該検討対象のサイクルの前記構成要素のうちの少なくとも1つの、サイクルごとの少なくとも1つの疲労損傷及び/又はサイクルごとの摩耗損傷を求めるステップと、
前記少なくとも1つの構成要素の全ての前記検討対象のサイクルの間の前記サイクルごとの疲労損傷の累算及び/又は前記サイクルごとの摩耗損傷の累算にそれぞれ対応する、前記回転工具及び/又は前記少なくとも1つの構成要素の疲労損傷及び/又は摩耗損傷を求めるステップと
を少なくとも含む、請求項1に記載の方法。
(請求項3)
前記疲労損傷及び/又は前記摩耗損傷を求める前記ステップは、前記少なくとも1つの疲労損傷及び/又は前記摩耗損傷を、越えている場合に前記検討対象の特定の構成要素を交換しなければならない所定の警告閾値と比較するステップを含み、
前記方法は、前記構成要素のうちの1つの前記損傷のうちの1つが、対応する前記所定の警告閾値に達すると直ちに警告を送出するステップを含む、請求項1又は2に記載の方法。
(請求項4)
1つのサイクル中に少なくとも1つの前記構成要素の前記疲労損傷を求める前記ステップは、該サイクル中又は該サイクル後の所定の角度期間において、
前記構成要素が受けるストレスCiの値を求めるステップと、
前記構成要素が作製されている材料に固有の所定の数学法則を考慮して、該構成要素によって実行することができる破壊前のサイクルの数NCiを前記ストレスCiから求め、該構成要素が晒される前記ストレスCiを、該構成要素が破壊する前に該ストレスに晒される該構成要素によって実行することが可能な前記サイクルの数NCiの関数として表すステップと、
要素疲労損傷を1/NCiに等しいものとして求めるステップと
を実施することを含む、請求項2又は3に記載の方法。
(請求項5)
1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つのサイクルごとの疲労損傷を求める前記ステップは、
考慮される前記構成要素はピニオン歯であり、
前記所定の角度期間は、1つの歯に対応する角度分の前記ピニオンの回転に対応し、
前記サイクルごとの疲労損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素疲労損傷の合計に、前記歯がピニオン回転ごとに負荷を受ける回数を乗算し、前記ピニオンの前記歯の数によって除算したものに等しい
ものである、請求項4に記載の方法。
(請求項6)
1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つのサイクルごとの疲労損傷を求める前記ステップは、
考慮される前記構成要素は、回転曲げを受けるシャフトであり、
前記所定の角度期間は、前記シャフトの1回転に対応し、
前記サイクルごとの疲労損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素疲労損傷の合計に等しい
ものである、請求項4に記載の方法。
(請求項7)
1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つの摩耗損傷を求める前記ステップは、該サイクル中又は該サイクル後の所定の角度期間に従って、
前記構成要素によって伝達される前記トルクCjの値を求めるステップと、
要素摩耗損傷を、前記トルクCjと所定の定数との積に等しいものとして求めるステップと
を実施することを含む、請求項2又は3に記載の方法。
(請求項8)
1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つのサイクルごとの摩耗損傷を求める前記ステップは、
考慮される前記構成要素はピニオン歯であり、
前記所定の角度期間は、1つの歯に対応する角度分の前記ピニオンの回転に対応し、
前記サイクルごとの摩耗損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素摩耗損傷の合計に、前記歯がピニオン回転ごとに負荷を受ける回数を乗算し、前記ピニオンの前記歯の数によって除算したものに等しい
ものである、請求項7に記載の方法。
(請求項9)
前記工具若しくは前記構成要素の疲労による少なくとも1つの使用状態、及び/又は、前記工具若しくは前記構成要素の摩耗による1つの使用状態を求めるステップを含み、前記疲労による使用状態及び/又は前記摩耗による使用状態は、前記疲労損傷と、越えている場合に前記構成要素を交換しなければならない前記疲労の所定の警告閾値との間、及び/又は、前記摩耗損傷と前記摩耗の所定の警告閾値との間のパーセント比に等しい、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
(請求項10)
前記疲労損傷及び/又は前記摩耗損傷は、前記工具の耐用期間の間に前記端子要素を駆動して動作させる前記工具によって与えられる機械的エネルギーと等価であるとみなされ、該エネルギーは、少なくとも1つの構成要素について、該構成要素の回転角の関数としての該構成要素によって伝達される前記トルクの積分によって計算される、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
(請求項11)
前記所定の警告閾値は、その技術的な動作確認中に行われる耐久性検査に準拠した前記工具によって与えられる前記エネルギーに対応する、請求項10に記載の方法。
(請求項12)
構成要素の使用状態が前記対応する所定の警告閾値に達するか又は越えると、該構成要素を交換するステップと、該構成要素が交換された後、該構成要素に関連した前記使用状態をリセットするステップとを含む、請求項3~11のいずれか1項に記載の方法。
(請求項13)
モータ手段と、複数の構成要素を備えるトランスミッションと、端子要素とを備える回転工具の疲労損傷及び/又は摩耗損傷を評価するデバイスであって、前記端子要素は、前記トランスミッションを介して前記モータ手段による回転及び/又は並進の駆動を受けることが可能であり、
前記トランスミッションが受けるトルクを表す少なくとも1つの情報を求める手段と、
前記トランスミッションの回転角を表す少なくとも1つの情報を求める手段と、
前記構成要素のうちの少なくとも1つの疲労損傷及び/又は摩耗損傷を、前記トルク及び前記回転角の関数として求める手段と
を少なくとも備えることを特徴とする、デバイス。
(請求項14)
前記工具の連続する使用サイクル中に実施される手段を備え、前記デバイスは、
前記使用サイクルのそれぞれの間に、該検討対象のサイクル中の前記トルク及び前記回転角の関数として、該検討対象のサイクルの前記工具及び/又は前記構成要素のうちの少なくとも1つの、サイクルごとの少なくとも1つの疲労損傷及び/又はサイクルごとの摩耗損傷を求める手段と、
前記少なくとも1つの構成要素の全ての前記検討対象のサイクルの間の前記サイクルごとの疲労損傷の累算及び/又は前記サイクルごとの摩耗損傷の累算にそれぞれ対応する、疲労損傷及び/又は摩耗損傷を求める手段と
を少なくとも備える、請求項13に記載のデバイス。
(請求項15)
前記疲労損傷及び/又は前記摩耗損傷を求める前記手段は、前記少なくとも1つの疲労損傷及び/又は前記摩耗損傷を、越えている場合に前記検討対象の特定の構成要素を交換しなければならない所定の警告閾値と比較する手段を備え、
前記デバイスは、前記構成要素のうちの1つの前記損傷のうちの1つが、対応する前記所定の警告閾値に達すると直ちに警告を送出する手段を備える、請求項13又は14に記載のデバイス。
(請求項16)
1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つの前記疲労損傷を求める前記手段は、該サイクル中又は該サイクル後の所定の角度期間に応じて、
前記構成要素が受けるストレスCiの値を求める手段と、
前記構成要素が作製されている材料に固有の所定の数学法則を考慮して、該構成要素によって実行することができる破壊前のサイクルの数NCiを前記ストレスCiから求め、該構成要素が晒される前記ストレスCiを、該構成要素が破壊する前に該ストレスに晒される該構成要素によって実行することが可能な前記サイクルの数NCiの関数として表す手段と、
要素疲労損傷を1/NCiに等しいものとして求める手段と
を実施する手段を備える、請求項14又は15に記載のデバイス。
(請求項17)
1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つのサイクルごとの疲労損傷を求める前記手段は、
考慮される前記構成要素はピニオン歯であり、
前記所定の角度期間は、1つの歯に対応する角度分の前記ピニオンの回転に対応し、
前記サイクルごとの疲労損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素疲労損傷の合計に、前記歯がピニオン回転ごとに負荷を受ける回数を乗算し、前記ピニオンの前記歯の数によって除算したものに等しい
ように構成されている、請求項16に記載のデバイス。
(請求項18)
1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つのサイクルごとの疲労損傷を求める前記手段は、
考慮される前記構成要素は、回転曲げを受けるシャフトであり、
前記所定の角度期間は、前記シャフトの回転のうちの1回転に対応し、
前記サイクルごとの疲労損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素疲労損傷の合計に等しい
ように構成されている、請求項16に記載のデバイス。
(請求項19)
1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つの摩耗損傷を求める前記手段は、該サイクル中又は該サイクル後の所定の角度期間に従って、
前記構成要素によって伝達される前記トルクCjの値を求める手段と、
要素摩耗損傷を、前記トルクCjと所定の定数との積に等しいものとして求める手段と
を実施するように構成されている、請求項14又は15に記載のデバイス。
(請求項20)
1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つのサイクルごとの摩耗損傷を求める前記手段は、
考慮対象の前記構成要素はピニオン歯であり、
前記所定の角度期間は、1つの歯に対応する角度分の前記ピニオンの回転に対応し、
前記サイクルごとの摩耗損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素摩耗損傷の合計に、前記歯がピニオン回転ごとに負荷を受ける回数を乗算し、前記ピニオンの前記歯の数によって除算したものに等しい
ように構成されている、請求項19に記載のデバイス。
(請求項21)
前記工具若しくは前記構成要素の疲労による少なくとも1つの使用状態、及び/又は、前記工具若しくは前記構成要素の摩耗による1つの使用状態を求める手段を備え、前記疲労による使用状態及び/又は前記摩耗による使用状態は、前記疲労損傷と、越えている場合に前記構成要素を交換しなければならない前記疲労の所定の警告閾値との間、及び/又は、前記摩耗損傷と前記摩耗の所定の警告閾値との間のパーセント比に等しい、請求項13~20のいずれか1項に記載のデバイス。
(請求項22)
前記疲労損傷及び/又は前記摩耗損傷は、前記工具の耐用期間の間に前記端子要素を駆動して動作させる前記工具によって与えられる機械的エネルギーと等価であるとみなされ、該エネルギーは、少なくとも1つの構成要素について、該構成要素の回転角の関数としての該構成要素によって伝達される前記トルクの積分によって計算される、請求項13~15のいずれか1項に記載のデバイス。
(請求項23)
前記所定の警告閾値は、その技術的な動作確認中に行われる耐久性検査に準拠した前記工具によって与えられる前記エネルギーに対応する、請求項22に記載のデバイス。
(請求項24)
構成要素が交換された後、該構成要素の前記使用状態をリセットする手段のうちの1つを備える、請求項15~23のいずれか1項に記載のデバイス。
(請求項25)
プログラムがコンピュータにおいて実行されると、請求項1~12のいずれか1項に記載の方法を実施する該プログラムのコード命令を含むコンピュータプログラム。
(請求項26)
請求項25に記載のコンピュータプログラム製品を記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
Claims (22)
- モータ手段と、複数の構成要素を備えるトランスミッションと、端子要素とを備える回転工具の疲労損傷及び/又は摩耗損傷を評価する方法であって、前記端子要素は、前記トランスミッションを介して前記モータ手段による回転及び/又は並進の駆動を受けることが可能であり、
前記トランスミッションが受けるトルクを表す少なくとも1つの情報をリアルタイムで求めるステップと、
前記トランスミッションの回転角を表す少なくとも1つの情報をリアルタイムで求めるステップと、
前記構成要素のうちの少なくとも1つの疲労損傷及び/又は摩耗損傷を、前記トルク及び前記回転角の関数として求めるステップと
を少なくとも含んでなり、
前記方法は、前記工具の連続する複数の使用サイクル中に実施され、
前記複数の使用サイクルの各サイクルにおいて、当該サイクル中の前記トルク及び前記回転角の関数として、当該サイクルの前記構成要素のうちの少なくとも1つの、サイクルごとの少なくとも1つの疲労損傷及び/又はサイクルごとの摩耗損傷を求めるステップと、
前記少なくとも1つの構成要素の全てのサイクルにつき前記サイクルごとの疲労損傷の累算及び/又は前記サイクルごとの摩耗損傷の累算にそれぞれ対応する、前記回転工具及び/又は前記少なくとも1つの構成要素の疲労損傷及び/又は摩耗損傷を求める、ステップと
を少なくとも含み、
1つのサイクル中に少なくとも1つの前記構成要素の前記疲労損傷を求める前記ステップは、該サイクル中又は該サイクル後の所定の角度期間において、
前記構成要素が受けるストレスCiの値を求めるステップと、
前記構成要素が作製されている材料に固有の所定の数学法則を考慮して、該構成要素によって実行することができる破壊前のサイクルの数NCiを前記ストレスCiから求め、該構成要素が晒される前記ストレスCiを、該構成要素が破壊する前に該ストレスに晒される該構成要素によって実行することが可能な前記サイクルの数NCiの関数として表すステップと、
要素疲労損傷を1/NCiに等しいものとして求めるステップと
を実施することを含むことを特徴とする、方法。 - モータ手段と、複数の構成要素を備えるトランスミッションと、端子要素とを備える回転工具の疲労損傷及び/又は摩耗損傷を評価する方法であって、前記端子要素は、前記トランスミッションを介して前記モータ手段による回転及び/又は並進の駆動を受けることが可能であり、
前記トランスミッションが受けるトルクを表す少なくとも1つの情報をリアルタイムで求めるステップと、
前記トランスミッションの回転角を表す少なくとも1つの情報をリアルタイムで求めるステップと、
前記構成要素のうちの少なくとも1つの疲労損傷及び/又は摩耗損傷を、前記トルク及び前記回転角の関数として求めるステップと
を少なくとも含んでなり、
前記疲労損傷及び/又は前記摩耗損傷は、前記工具の耐用期間の間に前記端子要素を駆動して動作させる前記工具によって与えられる仕事量と等価であるとみなされ、該仕事量は、少なくとも1つの構成要素について、該構成要素の回転角の関数としての該構成要素によって伝達される前記トルクの積分によって計算されるものである、方法。 - 前記構成要素のうちの少なくとも1つの前記疲労損傷及び/又は前記摩耗損傷を求める前記ステップは、前記構成要素のうちの少なくとも1つの疲労損傷及び/又は前記摩耗損傷を、越えている場合に前記構成要素のうちの少なくとも1つを交換しなければならない所定の警告閾値と比較するステップを含み、
前記方法は、前記構成要素のうちの1つの前記損傷のうちの1つが、対応する前記所定の警告閾値に達すると直ちに警告を送出するステップを含む、請求項1又は2に記載の方法。 - 1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つのサイクルごとの疲労損傷を求める前記ステップは、
考慮される前記構成要素はピニオン歯であり、
前記所定の角度期間は、1つの歯に対応する角度分の前記ピニオンの回転に対応し、
前記サイクルごとの疲労損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素疲労損傷の合計に、前記歯がピニオン回転ごとに負荷を受ける回数を乗算し、前記ピニオンの前記歯の数によって除算したものに等しい
ものである、請求項1に記載の方法、又は請求項1を引用する請求項3に記載の方法。 - 1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つのサイクルごとの疲労損傷を求める前記ステップは、
考慮される前記構成要素は、回転曲げを受けるシャフトであり、
前記所定の角度期間は、前記シャフトの1回転に対応し、
前記サイクルごとの疲労損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素疲労損傷の合計に等しい
ものである、請求項1に記載の方法、又は請求項1を引用する請求項3に記載の方法。 - 1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つの摩耗損傷を求める前記ステップは、該サイクル中又は該サイクル後の所定の角度期間に従って、
前記構成要素によって伝達される前記トルクCjの値を求めるステップと、
要素摩耗損傷を、前記トルクCjと所定の定数との積に等しいものとして求めるステップと
を実施することを含む、請求項1及び3~5のいずれか1項に記載の方法。 - 1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つのサイクルごとの摩耗損傷を求める前記ステップは、
考慮される前記構成要素はピニオン歯であり、
前記所定の角度期間は、1つの歯に対応する角度分の前記ピニオンの回転に対応し、
前記サイクルごとの摩耗損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素摩耗損傷の合計に、前記歯がピニオン回転ごとに負荷を受ける回数を乗算し、前記ピニオンの前記歯の数によって除算したものに等しい
ものである、請求項6に記載の方法。 - 前記工具若しくは前記構成要素の疲労による少なくとも1つの使用状態、及び/又は、前記工具若しくは前記構成要素の摩耗による1つの使用状態を求めるステップを含み、前記疲労による使用状態及び/又は前記摩耗による使用状態は、前記疲労損傷と、越えている場合に前記構成要素を交換しなければならない前記疲労の所定の警告閾値との間、及び/又は、前記摩耗損傷と前記摩耗の所定の警告閾値との間のパーセント比に等しい、請求項3に記載の方法、又は請求項3と請求項4~7のいずれか1項とを組み合わせた方法。
- 前記所定の警告閾値は、その技術的な動作確認中に行われる耐久性検査に準拠した前記工具によって与えられる前記仕事量に対応する、請求項2を引用する請求項3に記載の方法。
- 構成要素の使用状態が前記対応する所定の警告閾値に達するか又は越えると、該構成要素を交換するステップと、該構成要素が交換された後、該構成要素に関連した前記使用状態をリセットするステップとを含む、請求項8に記載の方法。
- モータ手段と、複数の構成要素を備えるトランスミッションと、端子要素とを備える回転工具の疲労損傷及び/又は摩耗損傷を評価するデバイスであって、前記端子要素は、前記トランスミッションを介して前記モータ手段による回転及び/又は並進の駆動を受けることが可能であり、
前記トランスミッションが受けるトルクを表す少なくとも1つの情報をリアルタイムで求める手段と、
前記トランスミッションの回転角を表す少なくとも1つの情報をリアルタイムで求める手段と、
前記構成要素のうちの少なくとも1つの疲労損傷及び/又は摩耗損傷を、前記トルク及び前記回転角の関数として求める手段と
を少なくとも備えてなり、
前記デバイスは、前記工具の連続する複数の使用サイクル中に実施される手段を備え、
前記複数の使用サイクルの各サイクルにおいて、当該サイクル中の前記トルク及び前記回転角の関数として、当該サイクルの前記工具及び/又は前記構成要素のうちの少なくとも1つの、サイクルごとの少なくとも1つの疲労損傷及び/又はサイクルごとの摩耗損傷を求める手段と、
前記少なくとも1つの構成要素の全てのサイクルにつき前記サイクルごとの疲労損傷の累算及び/又は前記サイクルごとの摩耗損傷の累算にそれぞれ対応する、疲労損傷及び/又は摩耗損傷を求める手段と
を少なくとも備え、
1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つの前記疲労損傷を求める前記手段は、該サイクル中又は該サイクル後の所定の角度期間に応じて、
前記構成要素が受けるストレスCiの値を求める手段と、
前記構成要素が作製されている材料に固有の所定の数学法則を考慮して、該構成要素によって実行することができる破壊前のサイクルの数NCiを前記ストレスCiから求め、該構成要素が晒される前記ストレスCiを、該構成要素が破壊する前に該ストレスに晒される該構成要素によって実行することが可能な前記サイクルの数NCiの関数として表す手段と、
要素疲労損傷を1/NCiに等しいものとして求める手段と
を実施する手段を備えることを特徴とする、デバイス。 - モータ手段と、複数の構成要素を備えるトランスミッションと、端子要素とを備える回転工具の疲労損傷及び/又は摩耗損傷を評価するデバイスであって、前記端子要素は、前記トランスミッションを介して前記モータ手段による回転及び/又は並進の駆動を受けることが可能であり、
前記トランスミッションが受けるトルクを表す少なくとも1つの情報をリアルタイムで求める手段と、
前記トランスミッションの回転角を表す少なくとも1つの情報をリアルタイムで求める手段と、
前記構成要素のうちの少なくとも1つの疲労損傷及び/又は摩耗損傷を、前記トルク及び前記回転角の関数として求める手段と
を少なくとも備えてなり、
前記疲労損傷及び/又は前記摩耗損傷は、前記工具の耐用期間の間に前記端子要素を駆動して動作させる前記工具によって与えられる仕事量と等価であるとみなされ、該仕事量は、少なくとも1つの構成要素について、該構成要素の回転角の関数としての該構成要素によって伝達される前記トルクの積分によって計算されるものである、デバイス。 - 前記構成要素のうちの少なくとも1つの前記疲労損傷及び/又は前記摩耗損傷を求める前記手段は、前記構成要素のうちの少なくとも1つの疲労損傷及び/又は前記摩耗損傷を、越えている場合に前記構成要素のうちの少なくとも1つを交換しなければならない所定の警告閾値と比較する手段を備え、
前記デバイスは、前記構成要素のうちの1つの前記損傷のうちの1つが、対応する前記所定の警告閾値に達すると直ちに警告を送出する手段を備える、請求項11又は12に記載のデバイス。 - 1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つのサイクルごとの疲労損傷を求める前記手段は、
考慮される前記構成要素はピニオン歯であり、
前記所定の角度期間は、1つの歯に対応する角度分の前記ピニオンの回転に対応し、
前記サイクルごとの疲労損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素疲労損傷の合計に、前記歯がピニオン回転ごとに負荷を受ける回数を乗算し、前記ピニオンの前記歯の数によって除算したものに等しい
ように構成されている、請求項11に記載のデバイス、又は請求項11を引用する請求項13に記載のデバイス。 - 1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つのサイクルごとの疲労損傷を求める前記手段は、
考慮される前記構成要素は、回転曲げを受けるシャフトであり、
前記所定の角度期間は、前記シャフトの回転のうちの1回転に対応し、
前記サイクルごとの疲労損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素疲労損傷の合計に等しい
ように構成されている、請求項11に記載のデバイス、又は請求項11を引用する請求項13に記載のデバイス。 - 1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つの摩耗損傷を求める前記手段は、該サイクル中又は該サイクル後の所定の角度期間に従って、
前記構成要素によって伝達される前記トルクCjの値を求める手段と、
要素摩耗損傷を、前記トルクCjと所定の定数との積に等しいものとして求める手段と
を実施するように構成されている、請求項11及び13~15のいずれか1項に記載のデバイス。 - 1つのサイクル中に前記構成要素のうちの少なくとも1つのサイクルごとの摩耗損傷を求める前記手段は、
考慮対象の前記構成要素はピニオン歯であり、
前記所定の角度期間は、1つの歯に対応する角度分の前記ピニオンの回転に対応し、
前記サイクルごとの摩耗損傷は、前記角度期間に基づく前記サイクル中に求められる要素摩耗損傷の合計に、前記歯がピニオン回転ごとに負荷を受ける回数を乗算し、前記ピニオンの前記歯の数によって除算したものに等しい
ように構成されている、請求項16に記載のデバイス。 - 前記工具若しくは前記構成要素の疲労による少なくとも1つの使用状態、及び/又は、前記工具若しくは前記構成要素の摩耗による1つの使用状態を求める手段を備え、前記疲労による使用状態及び/又は前記摩耗による使用状態は、前記疲労損傷と、越えている場合に前記構成要素を交換しなければならない前記疲労の所定の警告閾値との間、及び/又は、前記摩耗損傷と前記摩耗の所定の警告閾値との間のパーセント比に等しい、請求項13に記載のデバイス、又は請求項13と請求項14~17のいずれか1項とを組み合わせたデバイス。
- 前記所定の警告閾値は、その技術的な動作確認中に行われる耐久性検査に準拠した前記工具によって与えられる前記仕事量に対応する、請求項12を引用する請求項13に記載のデバイス。
- 構成要素が交換された後、該構成要素の前記使用状態をリセットする手段のうちの1つを備える、請求項18に記載のデバイス。
- プログラムがコンピュータにおいて実行されると、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法を実施する該プログラムのコード命令を含むコンピュータプログラム。
- 請求項21に記載のコンピュータプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
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