TWI776001B

TWI776001B - 滾珠螺桿單元的診斷系統及馬達控制系統

Info

Publication number: TWI776001B
Application number: TW107144801A
Authority: TW
Inventors: 本所善之; 山中修平; 飯田勝也; 高橋聰
Original assignee: 日商Ｔｈｋ股份有限公司; 日商迪思科股份有限公司
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2022-09-01
Also published as: US20210164546A1; WO2019117152A1; TW201928234A; DE112018006387T5; JP2019105317A; JP6935971B2; US11242919B2; CN111448404B; CN111448404A

Abstract

本發明之目的在於在滾珠螺桿單元中，更合宜地檢測伴隨於預壓的降低之故障。依據共振頻率與螺帽構件的位置之組合，來進行滾珠螺桿單元的故障診斷，其中前述共振頻率是藉由馬達來旋轉驅動螺桿軸時之預定的機械構成體的軸方向之共振頻率，且前述預定的機械構成體包含滾珠螺桿單元及該馬達，前述螺帽構件的位置是對應於該共振頻率之螺桿軸中的螺帽構件的位置。

Description

滾珠螺桿單元的診斷系統及馬達控制系統

發明領域

本發明是有關於一種滾珠螺桿單元的診斷系統、及對使該滾珠螺桿單元的螺桿軸旋轉驅動的馬達進行控制的馬達控制系統。

發明背景

在工作機械、產業用機器人、半導體製造裝置等之各種裝置中，會為了工件的搬送或定位而使用滾珠螺桿單元。滾珠螺桿單元具有螺桿軸、及被該螺桿軸所嵌入的螺帽構件，並且構成為使複數個滾珠作為滾動體而介在該螺桿軸與該螺帽構件之間，藉此使該螺帽構件可在該螺桿軸的軸方向上移動。並且，藉由馬達來旋轉驅動螺桿軸，藉此使螺帽構件相對於該螺桿軸移動。藉此，可將安裝於螺帽構件且載置有工件的工作台之位置控制為所期望的位置。在專利文獻1中已揭示有一種有關於這樣的構成之滾珠螺桿單元的技術。又，在專利文獻2中已揭示有一種利用了這樣的構成之滾珠螺桿單元的滾珠螺桿式驅動裝置。

另一方面，在專利文獻3中揭示有一種有關於伺服馬達控制裝置的技術，前述伺服馬達控制裝置是控制用於驅動工作機械的伺服馬達。在此專利文獻3所記載的技術中，是對伺服馬達的速度控制環路輸入正弦波擾動值，藉此檢測共振頻率，並且依據所檢測出的共振頻率來測定工作機械的機械剛性。然後，依據所測定的機械剛性來通知工作機械的檢驗時期。

先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2010-149770號公報

專利文獻2：日本專利特開2017-53431號公報

專利文獻3：日本專利特開2016-34224號公報

發明概要

在滾珠螺桿單元中的螺桿軸的外周面，形成有螺帽構件移動時供滾珠滾動的滾珠滾動溝。此外，在滾珠螺桿單元中，為了抑制相對於外部荷重之螺帽構件的軸方向的位移量，而被賦與有預定的預壓。在此，在螺桿軸的滾珠滾動溝中，有時會產生由隨時間劣化等所造成的摩耗或破損。並且，當於滾珠滾動溝產生摩耗或破損時，會有導致預壓的降低之情況。

如此，在滾珠螺桿單元中，當產生導致預壓的降低之故障時，因為會使螺帽構件相對於螺桿軸的移動精度降低，所以有對工作台的位置控制造成不良影響之疑慮。本發明是有鑒於像這樣的問題而完成的發明，目的在於提供下述之技術：可在滾珠螺桿單元中，更合宜地檢測伴隨於預壓的降低之故障。

在本發明中，為了解決上述課題，而採用了下述構成：依據共振頻率及螺帽構件的位置之組合，來進行前述滾珠螺桿單元的故障診斷，其中前述共振頻率是藉由馬達來旋轉驅動螺桿軸時之包含滾珠螺桿單元及該馬達的預定的機械構成體的軸方向之共振頻率，前述螺帽構件的位置是對應於該共振頻率之螺桿軸中的螺帽構件的位置。

更詳細而言，本發明之滾珠螺桿單元的故障診斷系統是進行滾珠螺桿單元的故障診斷之故障診斷系統，前述滾珠螺桿單元具有：螺桿軸，在外周面形成有滾珠滾動溝；及螺帽構件，在滾動於該滾珠滾動溝中的複數個滾珠已介在其間的狀態下被嵌入於該螺桿軸，並藉由旋轉驅動該螺桿軸而在該螺桿軸的軸方向上移動，前述故障診斷系統具備：馬達，旋轉驅動前述螺桿軸；檢測裝置，檢測有關於前述螺桿軸的旋轉狀態之狀態量；及診斷裝置，進行前述滾珠螺桿單元的故障診斷，前述診斷裝置具有頻率特性導出部，前述頻率特性導出部是依據藉由前述馬達旋轉驅動前述螺桿軸時藉由前述檢測裝置所檢測的有關於前述螺桿軸的旋轉狀態之狀態量，來導出包含前述滾珠螺桿單元及前述馬達而構成之預定的機械構成體的軸方向之共振頻率，此外，前述診斷裝置是依據藉由前述頻率特性導出部所導出之前述預定的機械構成體的軸方向之共振頻率、及前述螺帽構件的行程(stroke)位置之組合，來進行前述滾珠螺桿單元的故障診斷，其中前述螺帽構件的行程位置是對應於所導出的該共振頻率之前述螺桿軸中的前述螺帽構件的位置。

在本發明之故障診斷系統中，是在藉由馬達旋轉驅動螺桿軸時，藉由檢測裝置來檢測有關於螺桿軸的旋轉狀態之狀態量。並且，可依據藉由檢測裝置所檢測出的狀態量，而藉由診斷裝置中的頻率特性導出部來導出包含滾珠螺桿單元及馬達而構成之預定的機械構成體的軸方向之共振頻率。在此，所謂的預定的機械構成體，是指在藉由馬達來旋轉驅動螺桿軸時和滾珠螺桿單元以及馬達一起振動的機械要素之集合體。又，所謂的預定的機械構成體的軸方向之共振頻率，是指預定的機械構成體中的有關於螺桿軸的軸方向的振動。

在此，在滾珠螺桿單元中，當在螺桿軸的滾珠滾動溝因產生摩耗或破損而使預壓降低時，會形成為下述情形：在藉由馬達旋轉驅動螺桿軸時，藉由頻率特性導出部所導出之預定的機械構成體的軸方向的共振頻率，會顯示和預壓為正常值時不同的特性。亦即，在滾珠螺桿單元中當預壓降低時，會形成為預定的機械構成體的軸方向之共振頻率降低之情形。

但是，即使在滾珠螺桿單元中的預壓為固定的情況下，仍然會形成為下述情形：當螺桿軸中的螺帽構件的位置即螺帽構件的行程位置不同時，會使預定的機械構成體的軸方向之共振頻率不同。又，滾珠螺桿單元中的螺桿軸的滾珠滾動溝的摩耗或破損，會有只在該螺桿軸的一部分的部位產生之情況。在此情況下，只有當螺帽構件位於螺桿軸中的滾珠滾動溝的已產生摩耗或破損的部位時，才會產生預壓的降低，其結果，形成為預定的機械構成體的軸方向之共振頻率比正常時更降低之情形。

於是，在本發明中，是將不僅藉由頻率特性導出部所導出之預定的機械構成體的軸方向之共振頻率，還有對應於該共振頻率的螺帽構件的行程位置(亦即，導出該共振頻率時的螺帽構件的行程位置)組合，來讓診斷裝置進行滾珠螺桿單元的故障診斷。據此，即能夠以高精度的方式來檢測伴隨於滾珠螺桿單元中的預壓的降低之故障。

根據本發明，可以在滾珠螺桿單元中，更合宜地檢測伴隨於預壓的降低之故障。

1:滾珠螺桿式驅動系統

2:滾珠螺桿單元

3:引導裝置

4:工作台

5:馬達

6:檢測裝置

7:基台構件

10:故障診斷裝置

20:馬達控制裝置

21:螺桿軸

22:螺帽構件

23a、23b:支撐軸承

24:滾珠

31a、31b:軌道

32a、32b、32c、32d:塊體

110:頻率特性導出部

111:行程位置導出部

112:資訊輸出部

210:增益調整部

211:滾珠滾動溝

221:滾珠返回通路

S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107:步驟

圖1是顯示實施例之滾珠螺桿式驅動系統的概要構成的圖。

圖2是用於說明圖1所示的滾珠螺桿式驅動系統中的滾珠螺桿單元的概要構成的圖。

圖3是用於說明圖1所示的滾珠螺桿式驅動系統的故障診斷裝置中的功能部的方塊圖。

圖4是用於說明圖1所示的滾珠螺桿式驅動系統的馬達控制裝置中的功能部的方塊圖。

圖5是顯示在圖1所示的滾珠螺桿式驅動系統中，藉由馬達旋轉驅動螺桿軸時的螺帽構件的行程位置、預定的機械構成體的軸方向之共振頻率、以及滾珠螺桿單元的預壓之相關關係的圖。

圖6是顯示實施例之滾珠螺桿單元的故障診斷的流程的流程圖。

用以實施發明之形態

以下，依據圖式來說明本發明的具體的實施形態。只要沒有特別記載，於本實施例所記載的構成零件之尺寸、材質、形狀、其相對配置等，宗旨就不是用來將發明之技術性的範圍僅限定於其等。

(系統的概要構成)

圖1是顯示本實施例之滾珠螺桿式驅動系統的概要構成的圖。又，圖2是用於說明本實施例之滾珠螺桿式驅動系統所具備的滾珠螺桿單元的的概要構成的圖。

如圖1所示，本實施例之滾珠螺桿式驅動系統1具備有滾珠螺桿單元2、引導裝置3、工作台4、馬達5、檢測裝置6、及基台構件7。又，滾珠螺桿單元2具有螺桿軸21、螺帽構件22、及支撐軸承23a、23b。

如圖2所示，在滾珠螺桿單元2的螺桿軸21的外周面形成有滾珠滾動溝211。並且，以於滾珠滾動溝211中滾動的複數個滾珠24已介在其間的狀態而讓螺帽構件 22被螺桿軸21所嵌入。又，在螺帽構件22的內部形成有沿著螺桿軸21的軸方向延伸之滾珠返回通路221。螺帽構件22在螺桿軸21的軸方向上移動時，是將滾珠24從滾珠滾動溝211朝滾珠返回通路221的一端側送入，並且從滾珠返回通路221的另一端側將滾珠24朝滾珠滾動溝211送出。亦即，可藉由形成於螺桿軸21的滾珠滾動溝211與形成於螺帽構件22的滾珠返回通路221，而形成使滾珠24循環的無限循環通路。並且，螺帽構件22在螺桿軸21的軸方向上移動時，是讓複數個滾珠24在此無限循環通路內循環。再者，圖2是為了說明螺帽構件22的內部構造，而以將該螺帽構件22切除了其一部分的狀態來進行描繪。又，如圖1所示，在滾珠螺桿單元2中，是藉由一對支撐軸承23a、23b以可旋轉的方式來支撐螺桿軸21。再者，各支撐軸承23a、23b是固定於基台構件7。

在滾珠螺桿單元2的螺帽構件22上，安裝有用於載置工件的工作台4。從而，當螺帽構件22往螺桿軸21的軸方向移動時，工作台4也會隨之移動。又，引導裝置3是支撐此工作台4並且用於引導該工作台4的移動的裝置，前述工作台4的移動是因應於螺帽構件22往螺桿軸21的軸方向之移動的移動。引導裝置3具有二條軌道31a、31b以及四個塊體32a、32b、32c、32d。二條軌道31a、31b是分別在螺桿軸21的軸方向上延伸，並且在基台構件7上固定成隔著該螺桿軸21而成為相互平行。並且，在一邊的軌道31a上，是以成為滾動體的複數個滾珠(省略圖示)介在其間的狀態而安裝有塊體32a、32b。又，在另一邊的軌道31b上，是以成為滾動體的複數個滾珠(省略圖示)介在其間的狀態而安裝有塊體32c、32d。藉此，將引導裝置3構成為：塊體32a、32b可在軌道31a的軸方向上移動，且塊體32c、32d可在軌道31b的軸方向上移動。並且，在各塊體32a、32b、32c、32d上固定有工作台4。藉此，當因應於螺帽構件22往螺桿軸21的軸方向之移動而移動工作台4時，塊體32a、32b、32c、32d會在軌道31a、31b的軸方向上移動，藉此引導該工作台4的移動。

又，在滾珠螺桿式驅動系統1中，是將螺桿軸21的一邊的端部透過耦合構件來連接於馬達5的旋轉軸，而藉由該馬達5來旋轉驅動該螺桿軸21。並且，藉由旋轉驅動螺桿軸21，而讓螺帽構件22在該螺桿軸21的軸方向上移動。此外，在馬達5中設置有編碼器等之檢測裝置6，前述檢測裝置6是檢測有關於螺桿軸21的旋轉狀態之狀態量(例如，螺桿軸21的旋轉位置或旋轉速度)。

又，在本實施例之滾珠螺桿式驅動系統1中，設置有進行滾珠螺桿單元的故障診斷之故障診斷裝置10、以及控制馬達5的驅動之馬達控制裝置20。圖3是用於說明故障診斷裝置10中的功能部之方塊圖。如圖3所示，故障診斷裝置10具有頻率特性導出部110、行程位置導出部111、以及資訊輸出部112。又，圖4是用於說明馬達控制裝置20中的功能部的方塊圖。如圖4所示，馬達控制裝置20具有增益調整部210。再者，關於故障診斷裝置10及馬達控制裝置20中的各功能部的功能之詳細內容將在之後說明。

(故障診斷)

接著，說明本實施例之滾珠螺桿單元的故障診斷。在滾珠螺桿單元2中，為了抑制相對於外部荷重之螺帽構件22的軸方向的位移量，而被賦與有預定的預壓。再者，滾珠螺桿單元2中的用於預壓賦與的方式亦可採用任何習知的方式。又，對滾珠螺桿單元2所賦與的預定的預壓的值，是依據實驗等而設定為適當的值。在滾珠螺桿單元2中，因為是藉由被賦與這樣的預定的預壓，而使藉由滾珠滾動溝211所形成的螺旋溝與滾珠24之間的間隙變得大致為零，所以可以抑制相對於外部荷重之螺帽構件22的軸方向的位移量。其結果，可以提升滾珠螺桿單元2的軸方向的剛性，而可以藉以提升螺帽構件22相對於螺桿軸21的移動精度。

但是，在螺桿軸21的滾珠滾動溝211中，有時會產生由隨時間劣化等所造成的摩耗或破損。並且，當於滾珠滾動溝211產生摩耗或破損時，會有導致預壓的降低之情況。當像這樣在滾珠螺桿單元2中產生導致預壓的降低之故障時，會因其軸方向的剛性降低，而使螺帽構件22相對於螺桿軸21的移動精度降低，其結果，會有對搬送或定位工件時的工作台4的位置控制造成不良影響之疑慮。於是，在本實施例中，會進行下述的故障診斷：用於檢測伴隨於滾珠螺桿單元2中的預壓的降低之故障的故障診斷。

在本實施例之滾珠螺桿式驅動系統1中，當藉由馬達5旋轉驅動螺桿軸21時，會成為引導裝置3及工作台4等之機械要素與滾珠螺桿單元2及馬達5一起振動之情形。以下，在滾珠螺桿式驅動系統1中，將滾珠螺桿單元2及馬達5、以及與其等一起振動的引導裝置3及工作台4的機械要素之集合體稱為「預定的機械構成體」。又，在本實施例中，可以藉由檢測裝置6來檢測下述變化：藉由以馬達5旋轉驅動螺桿軸21而使螺帽構件22在該螺桿軸21的軸方向上移動時之該螺桿軸21的實際的狀態量的變化。並且，可以依據此時所檢測的螺桿軸21的實際的狀態量的變化，來導出預定的機械構成體的軸方向之共振頻率。

在此，是依據圖5來說明關於在滾珠螺桿式驅動系統1中，藉由馬達5旋轉驅動螺桿軸21時之螺帽構件22的行程位置、預定的機械構成體的軸方向之共振頻率、以及滾珠螺桿單元2的預壓之相關關係。圖5的橫軸所表示的是螺帽構件22的行程位置，亦即螺桿軸21中的螺帽構件22的位置。在此，是將螺帽構件22的行程位置，設為螺帽構件22相對於圖1中的支撐軸承23a(亦即，位於與馬達5側為相反的相反側的支撐軸承)的相對位置。但是，本發明中的螺帽構件的行程位置，並不限定於以螺桿軸的支撐軸承為基準之螺帽構件的位置。又，圖5的縱軸所表示的是預定的機械構成體的軸方向之共振頻率。又，在圖5中，十字標記(×)、菱形標記(◇)、圓形標記(○)、三角標記(△) 是各自描繪出下述的相關關係：刻意地將滾珠螺桿單元2的預壓設定成不同的值時，螺帽構件22的行程位置與預定的機械構成體的軸方向之共振頻率的相關關係。在此，十字標記是表示在滾珠螺桿單元2中未施加有預壓的情況下的相關關係。又，菱形標記是表示在滾珠螺桿單元2中施加有相對較低的預壓的情況下的相關關係。又，三角標記是表示在滾珠螺桿單元2中施加有相對較高的預壓的情況下的相關關係。又，圓形標記是表示在滾珠螺桿單元2中，施加有比以菱形標記表示出相關關係時更高並且比以三角標記表示出相關關係時更低的預壓的情況下的相關關係。

如圖5所示，存在有下述傾向：若螺帽構件22的行程位置為相同，則滾珠螺桿單元2中的預壓越高，預定的機械構成體的軸方向之共振頻率變得越高。這是因為滾珠螺桿單元2中的預壓越高，該滾珠螺桿單元2的軸方向之剛性就變得越高的緣故。有鑒於像這樣的傾向，可考慮為：在滾珠螺桿單元2中已產生伴隨於預壓的降低之故障的情況下，會使預定的機械構成體的軸方向之共振頻率比該滾珠螺桿單元2為正常的狀態時更降低。從而，可以依據預定的機械構成體的軸方向之共振頻率，來檢測伴隨於滾珠螺桿單元2中的預壓的降低之故障。

但是，如圖5所示，在滾珠螺桿單元2中，即使預壓為固定，仍然會因應於螺帽構件22的行程位置，而使預定的機械構成體的軸方向之共振頻率變得不同。此外，滾珠螺桿單元2中的螺桿軸21的滾珠滾動溝211的摩耗或破損，會有只在該螺桿軸21的一部分的部位產生之情況。在此情況下，只有在螺帽構件22位於螺桿軸21中的滾珠滾動溝211的已產生摩耗或破損的部位時，才會產生預壓的降低。亦即，只有在螺帽構件22的行程位置為特定的位置時，才會形成為預定的機械構成體的軸方向之共振頻率比正常時更降低之情形。

於是，在本實施例中，是依據藉由馬達5旋轉驅動螺桿軸21時之預定的機械構成體的軸方向之共振頻率、及導出該共振頻率時之螺帽構件22的行程位置之組合，來進行滾珠螺桿單元2的故障診斷。圖6是顯示本實施例之滾珠螺桿單元的故障診斷的流程的流程圖。本流程是在進行滾珠螺桿單元2的故障診斷時，藉由執行已儲存於故障診斷裝置10之預定的程式來實現。又，本流程中的用於旋轉驅動螺桿軸21的馬達5的控制是藉由馬達控制裝置20來執行。

如上述，滾珠螺桿單元2中的螺桿軸21的滾珠滾動溝211的摩耗或破損，會有只在該螺桿軸21的一部分的部位產生之情況。因此，在本實施例中，是事先將預定行程位置進行複數個部位設定，前述預定行程位置是在進行滾珠螺桿單元2的故障診斷時，配置螺帽構件22的螺桿軸21上的行程位置。並且，使螺帽構件22依序移動至各預定行程位置，並在各預定行程位置上執行用於故障診斷的處理。再者，在以下中，在將各自的預定行程位置區別來寫出的情況下，是寫出為「第n預定行程位置」(n=1、 2、3、…)。

在圖6所示的流程中，首先是在S101中，藉由馬達5來旋轉驅動螺桿軸21，藉此使螺帽構件22移動至應當執行用於故障診斷的處理之第n預定行程位置。再者，在本實施中，故障診斷裝置10具有行程位置導出部111。於此行程位置導出部111，可從檢測裝置6輸入有關於螺桿軸21的旋轉狀態之狀態量。並且，行程位置導出部111是依據所輸入之有關於螺桿軸21的旋轉狀態之狀態量，來導出螺帽構件22的行程位置。在S101中，在藉由此行程位置導出部111所導出的螺帽構件22的行程位置到達第n預定行程位置以前，是藉由馬達5來旋轉驅動螺桿軸21。

接著，在S102中，在螺帽構件22已配置於第n預定行程位置的狀態下，從馬達控制裝置20將預定頻率範圍的驅動訊號(控制訊號)輸入馬達5。亦即，在預定頻率範圍中掃描對馬達5的驅動訊號，以驅動螺桿軸21。在此，預定頻率範圍是設想為以該預定頻率範圍內的頻率在預定的機械構成體中產生共振的範圍，並且是依據實驗等來事先決定。

接著，在S103中，可藉由故障診斷裝置10的頻率特性導出部110來導出預定的機械構成體的軸方向之共振頻率fm。詳細而言，是有關於螺桿軸21的旋轉狀態之狀態量從檢測裝置6輸入至頻率特性導出部110中。因此，頻率特性導出部110是依據在S102中在預定頻率範圍中掃描到對馬達5的驅動訊號(控制訊號)時螺桿軸21的狀態量的變化，來導出預定的機械構成體的軸方向之振動頻率。並且，在S103中，頻率特性導出部110依據下述的振動頻率來導出共振頻率fm：在對馬達5的驅動訊號(控制訊號)被掃描的期間所導出的預定的機械構成體的軸方向之振動頻率。

接著，在S104中，判別在S103中所導出的預定的機械構成體的軸方向之共振頻率fm，是否比因應於第n預定行程位置而決定的第n閾值頻率fmlimitn更低。在此，閾值頻率是可以判斷為對滾珠螺桿單元2施加有預定的預壓之預定的機械構成體的軸方向之共振頻率fm的下限值。又，如上述，即使是在對滾珠螺桿單元2施加有預定的預壓之情況下，預定的機械構成體的軸方向之共振頻率fm仍然會因應於螺帽構件22的行程位置而變化。因此，依據實驗等而事先決定有因應於各預定行程位置的閾值頻率。並且，在本實施例中，是將因應於第n預定行程位置的閾值頻率設為第n閾值頻率fmlimitn。

在S104中已作出肯定判定的情況下，可以判斷為滾珠螺桿單元2的預壓比預定的預壓更降低。因此，在此情況下，可接著在S105中判定為在滾珠螺桿單元2中已產生伴隨於預壓的降低之故障。在此情況下，可將此時之預定的機械構成體的軸方向之共振頻率、及將其導出時的螺帽構件22的行程位置(複數個預定行程位置當中的一個)儲存至故障診斷裝置10。

另一方面，在S104中已作出否定判定的情況下，可以判斷為在這次的預定行程位置中並未產生伴隨於預壓的降低之故障(螺桿軸21的摩耗或破損)。在此情況下，接著執行S106處理。在S106中，是判別是否已在全部的預定行程位置中，將預定的機械構成體的軸方向之共振頻率fm都判定為對應於各自的預定行程位置的閾值頻率fmlimitn以上。亦即，判別是否已在將螺帽構件22配置於全部的預定行程位置的狀態下執行S102至S104之處理，並且在其全部中均已在S104中作出否定判定。在此S106中已作出肯定判定的情況下，可以判斷為在全部的預定行程位置上並未產生伴隨於預壓的降低之故障。在此情況下，可接著在S107中判定為滾珠螺桿單元2為正常。另一方面，在S106中作出了否定判定的情況下，可以判斷為全部的預定行程位置中的故障診斷尚未完成。亦即，必須判別在和這次的預定行程位置不同的預定行程位置中是否產生伴隨於預壓的降低之故障。於是，在此情況下，會再次從S101開始來執行本流程。在此情況下，在S101中，是使螺帽構件22移動至接著應當執行用於故障診斷的處理之預定行程位置。

如以上所說明，在本實施例中，不僅考慮旋轉驅動螺桿軸21時之預定的機械構成體的共振頻率，也考慮導出該共振頻率時之螺帽構件22的行程位置，以進行滾珠螺桿單元2的故障診斷。因此，能夠以高精度的方式來檢測伴隨於滾珠螺桿單元2中的預壓的降低之故障。

又，在本實施例中，是針對複數個預定行程位置，來判別預定的機械構成體的軸方向之共振頻率是否比因應於各預定行程位置而決定的閾值頻率更低。因此，可以在產生了伴隨於滾珠螺桿單元2中的預壓的降低之故障的情況下，特定出螺桿軸21中的故障產生位置。

但是，並非一定需要針對複數個預定行程位置來判別預定的機械構成體的軸方向之共振頻率是否比閾值頻率更低。亦可例如，依據滾珠螺桿式驅動系統1的使用狀況或實驗等來事先特定螺桿軸21中相對較容易產生摩耗或破損的部位，並且將該特定的一個部位設定作為預定行程位置。但是，即使在此情況下，仍然是將該預定行程位置中的和預定的機械構成體的軸方向之共振頻率作比較的閾值頻率，設為因應於該預定行程位置而決定之頻率。據此，仍然能夠以高精度的方式來檢測伴隨於滾珠螺桿單元2中的預壓的降低之故障。

(馬達控制)

接著，針對藉由實施上述之故障診斷，而檢測出伴隨於滾珠螺桿單元2中的預壓的降低之故障的情況下的之後的馬達控制進行說明。故障診斷裝置10在藉由上述之故障診斷而判定為在滾珠螺桿單元2中已產生伴隨於預壓的降低之故障的情況下，是從資訊輸出部112將有關於該故障的資訊輸出至馬達控制裝置20。在此之有關於故障的資訊，是指檢測出該故障時之有關於預定的機械構成體的軸方向之共振頻率的頻率特性資訊、以及檢測出該故障時之有關於螺帽構件22的行程位置之位置資訊。

在此，馬達控制裝置20具有增益調整部210，前述增益調整部210是調整對馬達5賦與的控制訊號中的控制增益。於是，在本實施例中，是在已從故障診斷裝置10的資訊輸出部112對馬達控制裝置20輸出如上述之有關於故障的資訊(頻率特性資訊及位置資訊)的情況下，而在該故障診斷的實施後，且在執行工作台4的位置控制時，使增益調整部210依據這些資訊來調整對馬達5賦與的控制訊號中的控制增益。具體而言，增益調整部210是依據頻率特性資訊及位置資訊，使對馬達5賦與的控制訊號中的控制增益比正常時更降低。據此，可以在滾珠螺桿單元2中且在已產生伴隨於預壓的降低之故障的情況下，抑制工作台4的位置控制之精度的降低。再者，因為馬達控制裝置20也能夠掌握螺桿軸21中的故障產生位置，所以亦可在工作台4的位置控制的執行時，藉由增益調整部210而僅讓螺帽構件22位於螺桿軸21中的該故障產生位置時的控制增益比正常時更降低。

又，故障診斷裝置10亦可在判定為在滾珠螺桿單元2中已產生伴隨於預壓的降低之故障的情況下，藉由資訊輸出部112，將有關於該故障的頻率特性資訊以及位置資訊，輸出至未包含在滾珠螺桿式驅動系統1的外部裝置。作為此時的外部裝置可以例示資訊處理裝置，前述資訊處理裝置是在控制複數個滾珠螺桿式驅動系統1時匯集有關於各系統的狀態之資訊。

S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107:步驟

Claims

一種滾珠螺桿單元的故障診斷系統，是進行滾珠螺桿單元的故障診斷之故障診斷系統，前述滾珠螺桿單元具有：螺桿軸，在外周面形成有滾珠滾動溝；及螺帽構件，在滾動於該滾珠滾動溝中的複數個滾珠已介在其間的狀態下被嵌入於該螺桿軸，並藉由旋轉驅動該螺桿軸而在該螺桿軸的軸方向上移動，前述故障診斷系統具備：馬達，旋轉驅動前述螺桿軸；檢測裝置，檢測有關於前述螺桿軸的旋轉狀態之狀態量；及診斷裝置，進行前述滾珠螺桿單元的故障診斷，前述診斷裝置具有頻率特性導出部，前述頻率特性導出部是依據藉由前述馬達旋轉驅動前述螺桿軸時藉由前述檢測裝置所檢測的有關於前述螺桿軸的旋轉狀態之狀態量，來導出包含前述滾珠螺桿單元及前述馬達而構成之預定的機械構成體的軸方向之共振頻率，此外，前述診斷裝置是依據藉由前述頻率特性導出部所導出之前述預定的機械構成體的軸方向之共振頻率、及前述螺帽構件的行程(stroke)位置之組合，來進行前述滾珠螺桿單元的故障診斷，其中前述螺帽構件的行程位置是對應於所導出的該共振頻率之前述螺桿軸中的前述螺帽構件的位置。
如請求項1之滾珠螺桿單元的故障診斷系統，其中前述診斷裝置依據藉由前述頻率特性導出部所導出的前述預定的機械構成體的軸方向之共振頻率是否比閾值頻率更低，來進行前述滾珠螺桿單元的故障診斷，其中前述閾值頻率是因應於導出該共振頻率時之前述螺帽構件的行程位置而決定。
如請求項1之滾珠螺桿單元的故障診斷系統，其中在前述滾珠螺桿單元中，前述頻率特性導出部將前述螺帽構件的行程位置各自不同時的前述預定的機械構成體的軸方向之共振頻率各自導出，且前述診斷裝置依據各螺帽構件的行程位置、及對應於其之前述預定的機械構成體的軸方向之共振頻率之組合，而特定出前述螺桿軸中的故障產生位置。
如請求項1至3中任一項之滾珠螺桿單元的故障診斷系統，其中前述診斷裝置更具有資訊輸出部，前述資訊輸出部是在已診斷為前述滾珠螺桿單元產生故障的情況下，將那個時候的頻率特性資訊及位置資訊，輸出至對前述馬達賦與控制訊號的馬達控制裝置或外部裝置，其中前述頻率特性資訊是有關於前述預定的機械構成體的軸方向的共振頻率之資訊，前述位置資訊是有關於前述螺帽構件的行程位置之資訊。
一種馬達控制系統，具備：如請求項4之滾珠螺桿單元的故障診斷系統；及前述馬達控制裝置，在前述故障診斷系統中，在前述診斷裝置已診斷為前述滾珠螺桿單元產生故障的情況下，前述資訊輸出部將那個時候的前述頻率特性資訊及前述位置資訊輸出至前述馬達控制裝置，前述馬達控制裝置具有增益調整部，前述增益調整部是在已實施由前述故障診斷系統所進行的前述滾珠螺桿單元的故障診斷後執行安裝於前述螺帽構件的工作台的位置控制時，依據從前述資訊輸出部所輸出的前述頻率特性資訊及前述位置資訊，來調整對前述馬達賦與的前述控制訊號中的控制增益。