滾珠螺桿進給系統預壓力監測技術之研發

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Title:	滾珠螺桿進給系統預壓力監測技術之研發
Other Titles:	Developments of Preload Monitoring Techniques of Ball Screw Feed Drive Systems
Authors:	蔡秉均
Keywords:	滾珠螺桿;線性滑軌;預壓力衰退;馮卡曼濾波;球通頻率;自組織映射圖;操作模態分析
Date:	2017-06-15
Issue Date:	2021-09-24 12:20:33 (UTC+8)
Abstract:	本研究主要發展了兩項針對滾珠螺桿進給系統的預壓力監測技術，第一項為滾珠螺桿的預壓力監測及其剩餘壽命預估之技術；而第二項則為一針對線性滑軌型滾珠軸承的預壓力監測技術。在滾珠螺桿的預壓力監測方面，本研究提出一種基於自組織映射圖的自動監測預壓力衰退之方法，透過於螺桿上安裝一加速規並量測其振動訊號，經馮卡曼濾波階次追蹤法處理後可得其階次譜，再由本研究所提出之階次譜量化方法將實際球通階次、球通振動量、球通振動變異數及階次譜分散度等四項可有效反映預壓變化之指標抽取出，爾後再透過自組織映射圖進行訓練並計算其最小量化誤差值，進一步可計算得滾珠螺桿之健康值，並依此進行預壓力衰退監測。相關測試實驗結果顯示此法可有效監測預壓力衰退情形，並依本研究所提出之剩餘壽命預估方法進行螺桿剩餘壽命預估。而在線性滑軌型滾珠軸承的預壓力監測方面，本研究提出一種可自動監測預壓力衰退之方法。經由有限元素分析模擬得知，當預壓力衰退時進給系統之工作載台的偏擺模態自然頻率之改變量將會正比於預壓力的改變量。透過於工作載台上安裝三個呈直線排列之加速規，以進給系統之驅動馬達施加一激振力於工作載台並以該加速規量測振動訊號，爾後應用操作模態分析搭配模態保證準則鑑別得該工作載台之偏擺模態及其對應之自然頻率，並根據追蹤該自然頻率之變化量以間接偵測線性滑軌型滾珠軸承的預壓力是否衰退。
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