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This paper investigates the relationship between the preload level of a ball screw drive and the detected natural frequency of the system in an axial direction. A dynamic model to study the preload variation of the system is derived, and then a preload feature is proposed for extracting preload conditions based on the detected natural frequency of the system. A modified double-nut ball screw drive system with adjustable preload level is constructed. This is for the purpose of experimental verification. An accelerometer is attached to the ball screw nuts of the drive system to acquire vibration signals. The signals are analyzed to obtain the natural frequency of the ball screw drive system in an axial direction. By investigating the variation of the detected natural frequency, it is shown that the preload level can be diagnosed by the proposed preload feature. Both the experiment results and mathematical model show a direct correlation between the natural frequency and preload levels. Natural frequency increases when the preload level increases. This study provides a method to monitor the preload of a ball screw system which can be used as an indicator of the health status of the drive system.
#Ball screw (볼 스크류) #Preload monitoring (예압 모니터링) #Dynamic model (동적 모델) #Vibration (진동) #Natural frequency (고유 진동수)

목차

1. Introduction
2. Dynamic Modeling and Preload Feature
3. Experimental Results
4. Conclusion
REFERENCES

참고문헌 (32)

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Altintas, Y., Verl, A., Brecher, C., Uriarte, L., and Pritschow, G., “Machine Tool Feed Drives,” CIRP Annals-Manufacturing Technology, Vol. 60, No. 2, pp. 779-796, 2011. Altintas, Y., Verl, A., Brecher, C., Uriarte, L., and Pritschow, G., “Machine Tool Feed Drives,” CIRP Annals-Manufacturing Technology, Vol. 60, No. 2, pp. 779-796, 2011. Frey, S., Walther, M., and Verl, A., “Periodic Variation of Preloading in Ball Screws,” Production Engineering, Vol. 4, Nos. 2-3, pp. 261-267, 2010. Frey, S., Walther, M., and Verl, A., “Periodic Variation of Preloading in Ball Screws,” Production Engineering, Vol. 4, Nos. 2-3, pp. 261-267, 2010. Zaeh, M., Oertli, T., and Milberg, J., “Finite Element Modelling of Ball Screw Feed Drive Systems,” CIRP Annals- Manufacturing Technology, Vol. 53, No. 1, pp. 289-292, 2004.

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