進給系統線性滑軌之滑塊預壓偵測技術（進給系統壓偵測）

進給系統的定位精度與線性滑軌之滑塊預壓相關，本研究提出一自動監測滑塊預壓力改變之方法。考量實務上之技術操作便利性，使用者無須拆卸工作平臺，僅須于工作平臺上安裝數顆加速規，且以伺服馬達進行激振，即可透過系統自然頻率與相對應之模態量測結果，達到滑塊預壓自動偵測之目的；

隨著工具機產業蓬勃的發展，對于工具機定位精度的要求也越來越高；其中線性滑軌為進給系統中重要的傳動元件，其具有高定位精度、高壽命與高速等優點；一般而言制造商會依據客戶的要求對線性滑軌施加不同預壓，用以消除滑塊與線性滑軌間之背隙，以提升滑塊與其上工作臺之定位精度與剛性；然而在長期使用下滾珠、滑塊及滑軌之磨耗會導致背隙的產生，進而使預壓力逐漸降低，此將降低工作臺的定位精度及剛性；

為確保工具機進給系統的定位精度，通常在線性滑軌運作達到制造商所提供之壽命預估期限后，便直接更換新的滑塊與線軌，然其可能將尚堪用之部品提早汰換，造成不必要的浪費；抑或是滑塊雖未達使用期限，其內部預壓力卻已提早失效，此將使進給系統之定位精度產生無法預期的影響。一般線性滑軌之滑塊預壓的量測方法須將進給系統之工作臺先行拆卸，再使用千分表等方式量測其背隙，但由于此法之過程繁瑣且耗費時間、人力；雖然經驗豐富之師傅，也會用手推的方式判斷線性滑軌之預壓力是否消失，較無客觀之量化指標；

本研究提出進給系統滑塊預壓之監測方法，使用振動量測裝置，以操作模態分析方法鑒別系統自然頻率與振動模態，來評估滑塊預壓變化，并設置預壓消失門檻值，作做為預壓消失判斷之依據；

進給系統線性滑軌之滑塊預壓偵測操作模態分析方法

模態分析已被應用于機械故障排除、機械設計、振動控制以及機械健康監測。傳統上模態分析的方法是使用實驗模態分析法，其原理是借由輸入與輸出訊號得到頻率響應函數以獲取結構系統特征，然而實驗模態分析法有以下幾點限制：實驗模態分析法通常需要人為激振得到頻率響應函數或脈沖響應函數。通常是在實驗室進行實驗的，然而在工廠環境、大自然等地做出之實驗結果未必與實驗室測試結果吻合。需耗費大量時間量測、且需合理的假設邊界條件。有別于此，操作模態分析方法是僅借由輸出訊號獲得系統特征，通常用于結構復雜且輸入訊號不易獲得或是得利用昂貴設備取得的情況（例如橋梁激振力、工具機切削力等）。

一般來說，操作模態分析方法法具有以下幾項優點：操作模態分析方法不需要復雜的激振裝置，也不需考慮結構的邊界條件。不需單一鑒別各個部件，反之可以鑒別完整的結構特性。操作模態分析方法需系統之輸出訊號即可進行鑒別，任何的參考位置皆可設置傳感器擷取訊號，可應用的層面非常廣泛，適用于不容易取得外力或復雜的結構之健康診斷、實時損壞監控。

本研究所使用操作模態分析方法算法為頻率域分析方法，其可分為兩大類，一類為頻率域分解，另一類為最小二乘復頻域法。頻率域分解最早是計算隨機訊號中輸入與輸出訊號之間的功率譜密度，并透過輸入與輸出之關系式得到頻率響應方程式，并拆解為部分分式，其中系統之極點即隱含了自然頻率、模態與模態參與因子；此方法并無法計算阻尼比，因此提出了增強型的頻率域分解，透過反傅立葉轉換發現在共振峰值附近之奇異值與相對應之奇異值矩陣其具有很高之模態可信度，并近似多自由度系統之相關函數，因可透過對數衰減 技術擷取系統阻尼比。

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