CN105992939A - 行驶车轮的退化检测方法和检测系统以及行驶台车 - Google Patents

Abstract

不使用专门的传感器等来检测行驶车轮的退化。检测通过在行驶电动机的作用想旋转的行驶车轮而行驶的行驶台车的、行驶车轮的退化。将根据行驶车轮的转速求出的速度与行驶台车的对地速度之差作为滑移速度而求出，根据行驶电动机的扭矩和滑移速度通过了将扭矩和滑移速度作为成分的空间中的、规定的异常区域这一情况来检测行驶车轮的退化。

Description

行驶车轮的退化检测方法和检测系统以及行驶台车

技术领域

本发明涉及对行驶台车的行驶车轮的退化进行的检测。

背景技术

申请人开发制造了在洁净室等顶棚空间行驶的桥式吊车。这样的桥式吊车的行驶台车部的结构公开在例如专利文献1(JP2002-308404A)中。桥式吊车在前后一对台车单元上设置从动轮和引导辊，跨过前后一对台车单元地设置驱动轮单元。并且，在驱动轮单元中设置行驶电动机和行驶车轮(行驶驱动轮)，行驶车轮以预定的接触压力与行驶轨道接触地被施力。并且，行驶车轮为实心的，为例如聚氨酯橡胶制。

合成树脂的行驶车轮如果反复行驶，则表面因磨损而变粗糙。如果将它放置，则产生行驶车轮的表面剥离的破裂等损坏，产生使桥式吊车停止、更换行驶车轮的必要。但是，行驶车轮的退化并不一样。因此，需要选择是在产生成为问题的程度的退化之前进行更换，还是冒因更换迟了而使行驶车轮产生破裂等，因为停止的桥式吊车而使行驶路径变得不能通过的危险。

专利文献2(JP3509330B)公开了对4轮汽车根据伴随轮胎减压的轮胎直径变小检测轮胎的减压的技术。专利文献2从驱动轮与从动轮的转速之比检测驱动轮的滑移率。并且，如果将施加给驱动轮的扭矩和滑移率标示于图表上，则扭矩为0时的滑移率反映减压引起的直径变小。但是，这种方法对于行驶车轮表面的磨损引起的退化无效。发明者通过实验确认了这种情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP2002-308404A

专利文献2：JP3509330B

发明内容

发明要解决的课题

本发明的课题就是不用专门的传感器等检测行驶车轮的退化。

用于解决课题的手段

本发明为通过在行驶电动机的作用下旋转的行驶车轮而行驶的行驶台车的、行驶车轮的退化检测方法，其特征在于，执行以下步骤：将根据行驶车轮的转速求出的速度与行驶台车的对地速度之差作为滑移速度而求出的步骤，以及根据行驶电动机的扭矩和前述滑移速度通过了将扭矩和滑移速度作为成分的空间中的、规定的异常区域这一情况来检测行驶车轮的退化的步骤。

本发明还是通过在行驶电动机的作用下旋转的行驶车轮而行驶的行驶台车的、行驶车轮的退化检测系统，其特征在于，具备以下机构：将根据行驶车轮的转速求出的速度与行驶台车的对地速度之差作为滑移速度而求出的机构，以及根据行驶电动机的扭矩和前述滑移速度通过了将扭矩和滑移速度作为成分的空间中的、规定的异常区域这一情况来检测行驶车轮的退化的机构。

本发明并且是行驶台车，通过在行驶电动机的作用下旋转的行驶车轮而行驶，并且具备收集行驶车轮的退化检测用数据的功能，其特征在于，具备以下机构：将根据行驶车轮的转速求出的速度与行驶台车的对地速度之差作为滑移速度求出的机构，以及检测并存储行驶电动机的扭矩和前述滑移速度通过了将扭矩和滑移速度作为成分的空间中的、规定的异常区域这一情况的机构。

发明者发现，像图3(正常)、图4(异常)所示那样，行驶车轮的退化能够通过将滑移速度和扭矩作为成分的至少二维空间内的轨迹来检测。即，如果行驶车轮退化，则由于轨迹通过图3的A、B、C等异常区域，因此能够由这一情况检测行驶车轮的退化。相比之下，根据滑移率和扭矩的轨迹(图9)没发现有意义的特征。

前述异常区域为例如扭矩相对于滑移速度的斜度在基准值以下的区域，尤其优选减速时扭矩相对于滑移速度的斜度在基准值以下的区域。如果行驶车轮退化，则图3、图4中的扭矩相对于滑移速度的斜度减少，尤其行驶台车减速时的斜度降低显著。

成为检测对象的行驶车轮为例如实心的合成树脂制，本发明中将例如行驶车轮磨损引起的表面的粗糙化或者粗糙作为退化检测。

另外，并不是一次通过异常区域后立即判定为异常，优选根据通过了异常区域的次数等进行判断。并且，优选通过异常区域的次数再加上图4的线L1、L2的斜度。而且，优选根据通过了异常区域的次数的变迁，或者在此基础上加上线L1、L2的斜度的变迁来判断行驶车轮的退化程度。例如，可以以行驶车轮为新的时的扭矩和滑移速度的轨迹为基准，将除此以外的区域作为异常区域。这是将初始的轨迹看作是正常的轨迹，根据伴随行驶车轮的使用而扭矩和滑移速度的轨迹偏离初始轨迹什么样的程度来判断退化的程度。

附图说明

图1为表示实施例的桥式吊车和剖开的轨道的侧视图；

图2为行驶车轮的退化检测系统的方框图；

图3为表示正常的行驶车轮的滑移速度和扭矩的轨迹的图；

图4为表示退化了的行驶车轮的滑移速度和扭矩的轨迹的图；

图5为表示改变接触压力之际的滑移速度和扭矩的轨迹的图；

图6为表示退化检测的初始设定算法的流程图；

图7为表示退化的检测算法的流程图；

图8为编码器的信号、线性传感器的信号、滑移率和扭矩的波形图；

图9为表示扭矩和滑移率对的轨迹的图。

具体实施方式

下面叙述实施本发明的优选实施例。该发明的范围应该根据权利要求范围的记载、参考说明书的记载和该领域内的众所周知的技术，按照本领域技术人员的理解确定。

实施例

图1～图7表示实施例。2为桥式吊车，也可以是堆垛起重机、无人输送车等行驶台车，用一个或多个实心、合成树脂制的行驶车轮行驶的行驶台车优选作为行驶车轮的退化检测的对象。4为轨道，设置在例如洁净室的桥式吊车上。在轨道4内，桥式吊车2具备前后一对台车单元6、6，在台车单元6、6之间配置驱动轮单元8。10为桥式吊车2的主体部。

驱动轮单元8具备作为驱动轮的行驶车轮12和行驶电动机14，将前后两端围绕铅垂轴转动自由地支承在台车单元6、6上，被施力部16使行驶车轮12以预定的接触压力与轨道4的踏面50接触地加压。行驶车轮12为实心的聚氨酯橡胶车轮，利用与踏面50的摩擦力使桥式吊车2行驶。台车单元6、6具备从动轮20和用来切换分支和直行的引导辊22、24，从动轮20与踏面51接触。并且，台车单元6、6具备受电单元28，用交叉滚子支承30、30来支承主体部10。另外，行驶车轮也可以不是上部，而是下部与轨道接触。

桥式吊车2具备线性传感器32，读取设置在轨道4上的磁性标记检测桥式吊车2的绝对位置。并且，利用行驶电动机14的未图示的编码器检测行驶车轮12旋转的转速。而且，利用未图示的通信单元与地面侧控制器通信。主体部10具备横向单元34，使θ单元36和卷扬机38沿行驶方向在水平面内直角横向移动，θ单元36使卷扬机38围绕铅垂轴转动，卷扬机38使具备卡盘41的抓手40升降。轨道4具备踏面50、51，用绞合线固定器52、52支承绞合线，给受电单元28非接触供电。

图2表示行驶车轮的退化检测系统60，获取从行驶电动机14输出的扭矩的信号和编码器的信号，通过用差分部61求出编码器的信号与线性传感器信号的差分，从而求出滑移速度。另外也可以取代线性传感器的信号而使用安装在从动轮上的编码器的信号等。并且，扭矩能够从行驶电动机14的驱动电流等求出。

对扭矩和滑移速度对的数据像图3所示那样定义异常区域，在正常/异常的判断中，除此以外，图4的线L1、L2的斜度，尤其是线L1的斜度也有效。因此，提取部62当检测到扭矩和滑移速度对在异常区域的异常数据时，将其个数计测到暂时存储器64中。在例如一次加速、恒速行驶、减速和停止的周期中，即使一次通过异常区域，也将该周期作为异常，将每一天的异常周期的个数存储到暂时存储器64中。并且，为了求出图4中的线L1、L2的斜度，对每个扭矩值存储滑移速度大小的最大值。如果在例如扭矩为负的区域连接该最大值，则获得与图4的线L1相对应的斜度和截距，如果在扭矩为正的区域连接，则获得与线L2相对应的斜度和截距。存储部66存储例如每个月内每一天的异常数据(异常周期)的个数的最大值和一个月内的每个扭矩值的滑移速度大小的最大值。

如果存在轨道上附着有润滑脂等与行驶车轮的状态无关的问题，则扭矩和滑移速度的轨迹与图3～图5所示的轨迹显著变化，成为异常的轨迹。因此，提取部64也可以在检查一个周期的量的轨迹的轮廓后，仅处理适当轮廓的轨迹。

之所以不通过一次异常数据的检测判定为退化，是为了避免干扰，每天的异常数据的最大数目既可以是每一周的，也可以是一个月内的异常数据个数的总数等。之所以提取斜度和梯度的数据或者斜度的数据，是为了用于判断正常/异常作参考，如果存储器66的容量有富裕，也可以存储对异常数据的图4的波形本身。对正常/异常的判断尤其有效的是减速时的区域A、B，尤其是减速时并且扭矩的绝对值在轨迹的最大值的40％以上的区域A。

行驶车轮的寿命为几年左右，根据使用状况，尤其根据拐弯行驶的次数不同，寿命变动。因此，例如每1周～3个月判断行驶车轮的正常/异常就可以，例如当桥式吊车到达维护用的地域之际，从输入输出部68读出存储部66的数据，用具备统计处理部82或诊断部84的个人计算机80和监视器81检测行驶车轮的异常。另外，也可以取代个人计算机使用其他的计算机。

使用统计处理部82，操作者也可以从监视器81的显示视觉上判断正常/异常。这种情况下，利用统计处理部82，监视器81显示从行驶车轮为新品时到例如目前为止的每一个月的异常数据的最大值的变迁、与线L1、L2相对应的斜度等的变迁。并且，在系统60自己判断正常/异常的情况下，用诊断部84评价这些数据，判断正常/异常。除此以外，也可以桥式吊车自己诊断行驶车轮的正常/异常，例如，也可以在桥式吊车内设置与诊断部84同样的自我诊断部70，如果判定为异常则报告给地面侧控制器。

图3表示5个周期内正常的行驶车轮的扭矩和滑移速度的轨迹，图4表示退化了的行驶车轮的同样的轨迹。另外，图3、图4中行驶车轮的接触压力相同，用图3、图4的箭头表示轨迹的方向。图3、图4明显的不同就是扭矩相对于滑移速度的斜度由于退化变小了。即使是正常的行驶车轮也有由于接触压力加速时的滑移速度的最大值靠近区域C一侧的例子。因此，在异常检测时如果使用减速时是否通过区域A、B或者区域A，则增加检测的可靠性。

行驶车轮最初为正常，此时能够获得大量类似于图3的轨迹。因此，能够将除正常的轨迹分布以外的区域作为异常区域，例如将图3的区域A、B、C作为异常区域使用，优选使用异常区域A、B，使用异常区域A最好。并且，行驶轨道退化的特征在于，如果通过线L1、L2的斜度减小，尤其线L1的斜度减小，而在判断时提取它们的斜度，与初始值进行比较，则正常/异常的判断变得容易。

扭矩和滑移速度的轨迹因行驶车轮的接触压力而改变，如果降低接触压力，则轨迹像图5那样变化。另外，图5遍及实用上考虑的整个范围使接触压力变化，车轮的退化加重。因此优选当行驶车轮新时，记住图3的轨迹，据此定义异常区域A等，同时存储线L1或其斜度等。

图6表示用来判断正常/异常的初始设定，为更换行驶车轮时的或者将新的桥式吊车设置到轨道上之际的处理(步骤1)。在步骤2中测量扭矩和滑移速度的轨迹，在步骤3中定义异常区域A等，存储线L1、L2或线L1的初始值，或者存储线L1的斜度等。

图7表示行驶车轮的退化检测(正常/异常的判断)，在步骤11中检测通过异常区域的周期，步骤12通过提取每个扭矩的滑移速度大小的最大值，提取线L1、L2或线L1中斜度最小的线。在步骤13中求出1天中通过了异常区域的轨迹的数目，存储一个月内的其最大值(每天通过异常区域的轨迹数目的最大值)。并且存储线L1、L2或线L1的斜度在一个月内的最小值。

在桥式吊车到达维护用的地域之际等，读取存储部的数据(步骤14)，从前述最大值和前述线的斜度的最小值判断正常和异常，如果异常则更换行驶车轮，执行图6的程序(步骤15)。该判断为根据通过了异常区域的轨迹的数目的变迁和线L1、L2或线L1的斜度的最小值的变迁来判断正常/异常。

图8、图9表示退化了的行驶车轮的扭矩和滑移率，图8表示随时间的它们的波形，图9表示扭矩和滑移率的轨迹，图9的轨迹与专利文献1中记载的轨迹完全不同。图8、图9没有发现能够判断行驶车轮退化这样的特征，并且虽然此处没有显示，但正常的行驶车轮也能够获得与图9类似的轨迹。专利文献1考虑检测因为减压而前轮和后轮中车轮的直径不同的状况，这种情况下，认为滑移率变化是合理的。实施例中研究行驶车轮磨损引起的表面粗糙化怎样影响滑移速度，以与扭矩的关系提取滑移速度。并且发现，如果行驶车轮的表面粗糙化，则扭矩相对于滑移速度的梯度变小，尤其在行驶台车减速时，扭矩相对于滑移速度的梯度变小，弄清楚了从这些情况能够检测行驶车轮的退化。

符号说明

2-桥式吊车；4-轨道；6-台车单元；8-驱动轮单元；10-主体部；12-行驶车轮；14-行驶电动机；16-施力部；20-从动轮；22、24-引导辊；28-受电单元；30-交叉滚子支承；32-线性传感器；34-横向单元；36-θ单元；38-卷扬机；40-抓手；41-卡盘；50、51-踏面；52-绞合线固定器；60-行驶车轮退化检测系统；61-差分部；62-提取部；64-暂时存储器；66-存储部；68-输入输出部；70-自我诊断部；80-个人计算机；81-监视器；82-统计处理部；84-诊断部。

Claims (6)

1.一种通过在行驶电动机的作用下旋转的行驶车轮而行驶的行驶台车的、行驶车轮的退化检测方法，其特征在于，执行以下步骤：

将根据行驶车轮的转速求出的速度与行驶台车的对地速度之差作为滑移速度而求出的步骤，以及

根据行驶电动机的扭矩和前述滑移速度通过了将扭矩和滑移速度作为成分的空间中的、规定的异常区域这一情况来检测行驶车轮的退化的步骤。

2.如权利要求1所述的行驶车轮的退化检测方法，其特征在于，前述异常区域为扭矩相对于滑移速度的斜度在基准值以下的区域。

3.如权利要求2所述的行驶车轮的退化检测方法，其特征在于，前述异常区域为前述行驶台车减速时的区域。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的行驶车轮的退化检测方法，其特征在于，行驶车轮为实心的合成树脂制。

5.一种通过在行驶电动机的作用下旋转的行驶车轮而行驶的行驶台车的、行驶车轮的退化检测系统，其特征在于，具备以下机构：

将根据行驶车轮的转速求出的速度与行驶台车的对地速度之差作为滑移速度而求出的机构，以及

根据行驶电动机的扭矩和前述滑移速度通过了将扭矩和滑移速度作为成分的空间中的、规定的异常区域这一情况来检测行驶车轮的退化的机构。

6.一种行驶台车，通过在行驶电动机的作用下旋转的行驶车轮而行驶，并且具备收集行驶车轮的退化检测用数据的功能，其特征在于，具备以下机构：

将根据行驶车轮的转速求出的速度与行驶台车的对地速度之差作为滑移速度求出的机构，以及

检测并存储行驶电动机的扭矩和前述滑移速度通过了将扭矩和滑移速度作为成分的空间中的、规定的异常区域这一情况的机构。