用于自動(dòng)檢測(cè)和補(bǔ)償機(jī)床間隙的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明在不追加附加的位置檢測(cè)裝備的情況下，觀察由現(xiàn)有的數(shù)控（NC）機(jī)床的數(shù)控（NC）裝置測(cè)量的伺服電機(jī)（11）的扭矩變化而計(jì)算扭矩峰值（peak）處的伺服電機(jī)（11）的輸出軸（11a）的輸送量來檢測(cè)間隙，從而在不追加附加的裝備的情況下，也能夠檢測(cè)到正確的間隙量。
【專利說明】用于自動(dòng)檢測(cè)和補(bǔ)償機(jī)床間隙的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在機(jī)床中自動(dòng)檢測(cè)間隙并進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒把b置，特別是，涉及用于自動(dòng)檢測(cè)因在數(shù)控(Ne)機(jī)床的電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生的空轉(zhuǎn)(lost motion)而產(chǎn)生的間隙并進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒把b置。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)控(NC)機(jī)床中，輸送系統(tǒng)通過由齒條和小齒輪、研磨球狀螺母絲杠等構(gòu)成的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)而將來自伺服電機(jī)或其他旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源的旋轉(zhuǎn)力變換成直線運(yùn)動(dòng)，將固定被加工物的工作臺(tái)或?qū)Ρ患庸の镞M(jìn)行加工的工具等移動(dòng)到規(guī)定位置。最近，為了對(duì)被加工物的三維自由面進(jìn)行加工，使用具備5軸等多個(gè)控制軸的數(shù)控(NC)機(jī)床。
[0003]通常，使用于數(shù)控機(jī)床的減速機(jī)和滾珠絲杠等被構(gòu)成為通過施加預(yù)負(fù)荷而消除機(jī)械間隙(Back lash)的結(jié)構(gòu)，在將被加工物向一側(cè)輸送并進(jìn)行加工的途中，為了向反方向輸送而使電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，被加工物不能立即向反方向輸送而發(fā)生稍微延遲的現(xiàn)象。由于這種電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生的空轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的間隙，存在加工的精度下降的問題，因此需要校正間隙。
[0004]關(guān)于這種因空轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的間隙，與其說它是由于減速機(jī)或滾珠絲杠與螺母之間的機(jī)械滯后現(xiàn)象而產(chǎn)生，還不如說是由于由輸送系統(tǒng)的剛性和摩擦力的相互關(guān)系而導(dǎo)致的滾珠絲杠和聯(lián)軸器的卷起或扭曲現(xiàn)象而產(chǎn)生的。即，在電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，因被加工物不能立即到達(dá)所指示的位置，只有滾珠絲杠和聯(lián)軸器被卷起或扭曲的現(xiàn)象而產(chǎn)生空轉(zhuǎn)(lost motion)。這樣的空轉(zhuǎn)存在如下傾向:在機(jī)床的輸送系統(tǒng)中因相對(duì)于引導(dǎo)面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的摩擦力和球狀螺母絲杠中的摩擦力越大，越增加，被加工物離電機(jī)越遠(yuǎn)，越增加。
[0005]近年來，在對(duì)機(jī)床的精度和剛性的要求更高的情況下，為了提高輸送系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸的剛性，有時(shí)進(jìn)一步加大滾珠絲杠-螺母的預(yù)負(fù)荷，而在該情況下，會(huì)不可避免地增加因由此產(chǎn)生的摩擦和卷起或扭曲現(xiàn)象引起的空轉(zhuǎn)。
[0006]為了解決這樣的問題，有時(shí)生產(chǎn)機(jī)床的企業(yè)會(huì)在無負(fù)荷狀態(tài)下測(cè)量裝備的間隙，并在將該間隙存儲(chǔ)到數(shù)控(NC)參數(shù)的狀態(tài)下將裝備提供給使用者，而在該情況下，存在如下問題:隨著所交貨的裝備的使用條件發(fā)生變化，間隙也會(huì)變化，從而不能正確地進(jìn)行其校正。即，存在如下問題:隨著被加工物的重量及潤(rùn)滑條件、輸送系統(tǒng)的輸送工作臺(tái)的摩擦系數(shù)等發(fā)生變化，受其影響，間隙量發(fā)生變化，而使用者不能適當(dāng)?shù)貙?duì)此進(jìn)行應(yīng)對(duì)。因此，在每次裝備的使用環(huán)境改變而間隙發(fā)生變化時(shí)，以重新測(cè)量間隙而修改校正值的方式進(jìn)行了應(yīng)對(duì)，因此非常麻煩。
[0007]最近，還使用了如下的方法:預(yù)先測(cè)量被加工物的各個(gè)負(fù)荷下的間隙并以查閱(look-up)表的形式記錄在數(shù)控(NC)裝置的非易失性(non-volatile)存儲(chǔ)區(qū)域,使用者估計(jì)被加工物的重量而指示相應(yīng)的加工代碼(例如，M代碼)，由此來校正間隙。但是，通常裝備的間隙并不僅僅根據(jù)被加工物的負(fù)荷而發(fā)生變化，而其他多個(gè)變量也起作用，即使在使用同一負(fù)荷的被加工物的情況下，有時(shí)按照裝備，其偏差也很大，因此存在需要針對(duì)各個(gè)裝備分別測(cè)量和管理被加工物的各個(gè)負(fù)荷的間隙的不便。另外，不能應(yīng)對(duì)如下問題:即使是同一裝備，也由于其使用環(huán)境變化而導(dǎo)致間隙變化。
[0008]為了解決這樣的問題，作為將來自位置檢測(cè)裝置的位置信號(hào)反饋給伺服電機(jī)而控制位置的方案，還使用線性標(biāo)尺(linear scale)。這種線性標(biāo)尺為一種全閉反饋(full-closed feedback)系統(tǒng),能夠直接檢測(cè)位置，因此精度高。但是,這種線性標(biāo)尺等需要附加的位置檢測(cè)裝置，因此存在成為提高機(jī)床成本的要因的問題。
[0009]還使用如下的方案:在伺服電機(jī)設(shè)置旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver)或光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器(rotary encoder)等旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)器，將由旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)器檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)量反饋給伺服電機(jī)而控制伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)量，從而間接地控制工作臺(tái)或位置控制對(duì)象的位置。這種旋轉(zhuǎn)編碼器方式為一種半閉反饋(sem1-closed feedback)系統(tǒng),雖然具有無需附加的位置檢測(cè)裝置的優(yōu)點(diǎn)，但存在難以對(duì)固定有被加工物的輸送工作臺(tái)進(jìn)行正確的位置控制的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)課題
[0011]本發(fā)明的目的在于，在解決這樣的以往技術(shù)的問題的同時(shí)，自動(dòng)檢測(cè)在電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)因空轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的間隙并進(jìn)行校正。即，在現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床中，在不追加附加的位置檢測(cè)裝備的狀態(tài)下，也仍自動(dòng)檢測(cè)在電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)因空轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的間隙并進(jìn)行校正，從而在不大幅提高整體機(jī)床的價(jià)格的情況下，提高加工精度及便利性。
[0012]課題解決手段
[0013]本發(fā)明在不追加附加的位置檢測(cè)裝備的情況下，對(duì)現(xiàn)有的數(shù)控(NC)機(jī)床的數(shù)控(NC)裝置簡(jiǎn)單地附加間隙檢測(cè)功能，從而解決以往技術(shù)的問題。
[0014]在本發(fā)明的用于檢測(cè)因數(shù)控(NC)機(jī)床的輸送系統(tǒng)的電機(jī)反轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的間隙的間隙檢測(cè)方法中，從電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)開始使伺服電機(jī)的輸出軸進(jìn)行步進(jìn)輸送，并在各個(gè)步進(jìn)輸送的位置處測(cè)量并記錄伺服電機(jī)的扭矩，比較各個(gè)步進(jìn)輸送的位置處的扭矩的絕對(duì)值與之前位置處的扭矩的絕對(duì)值而檢測(cè)扭矩峰值，基于在所檢測(cè)到的扭矩峰值處的步進(jìn)輸送的距離而確定間隙值，從而獲得在沒有附加的位置檢測(cè)裝備的情況下自動(dòng)檢測(cè)間隙的功能。間隙值是扭矩峰值處的步進(jìn)輸送的距離。
[0015]優(yōu)選為，在步進(jìn)輸送的步驟之前，關(guān)閉(off)機(jī)床的數(shù)控(NC)裝置的間隙校正功能，則有利于減小間隙測(cè)量的誤差。優(yōu)選為，在使輸送系統(tǒng)的輸送工作臺(tái)輸送到基準(zhǔn)位置之后執(zhí)行間隙自動(dòng)檢測(cè)。
[0016]優(yōu)選為，在確定間隙值之后，自動(dòng)地再次打開(on)機(jī)床的數(shù)控(NC)裝置的間隙校正功能。此時(shí)，可以向機(jī)床的數(shù)控(NC)裝置的校正參數(shù)自動(dòng)地輸入按照本發(fā)明檢測(cè)的間隙值而校正間隙。也可以使使用者將所檢測(cè)到的間隙值直接輸入到校正參數(shù)中。
[0017]優(yōu)選為，在一個(gè)方向上檢測(cè)間隙值之后，在其反方向上再一次檢測(cè)間隙值，將其平均值利用為校正參數(shù)。
[0018]本發(fā)明的數(shù)控(NC)裝置，為了執(zhí)行用于檢測(cè)因電機(jī)反轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的間隙的間隙檢測(cè)功能，以使伺服電機(jī)的輸出軸進(jìn)行步進(jìn)輸送的方式進(jìn)行編程，并具備用于在各個(gè)步進(jìn)輸送的位置處記錄伺服電機(jī)的扭矩的緩存，并且以比較各個(gè)步進(jìn)輸送的位置處的所記錄的扭矩的絕對(duì)值與之前位置處的所記錄的扭矩的絕對(duì)值而檢測(cè)扭矩峰值的方式進(jìn)行編程，利用扭矩峰值處的步進(jìn)輸送的距離來確定間隙值。[0019]優(yōu)選為，所述數(shù)控(NC)裝置具備用于存儲(chǔ)間隙校正參數(shù)的校正參數(shù)存儲(chǔ)部，并以在所述校正參數(shù)存儲(chǔ)部中記錄所述確定的間隙值的方式進(jìn)行編程。
[0020]優(yōu)選為，數(shù)控(NC)裝置以在一個(gè)方向上檢測(cè)間隙值之后，在其反方向上再一次檢測(cè)間隙值，將其平均值利用為校正參數(shù)的方式進(jìn)行編程。
[0021]優(yōu)選為，數(shù)控(NC)裝置具備與自動(dòng)間隙檢測(cè)功能關(guān)聯(lián)地實(shí)現(xiàn)與使用者之間的界面的數(shù)控(NC)畫面。
[0022]本發(fā)明的數(shù)控(NC)機(jī)床具備執(zhí)行如上所述的方法的數(shù)控(NC)裝置。
[0023]有利效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明，具有如下的效果:在現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床中不追加附加的位置檢測(cè)裝備，也仍自動(dòng)檢測(cè)在電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)因空轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的間隙并進(jìn)行校正，從而在不大幅提高整體機(jī)床的價(jià)格的情況下，提高加工精度及便利性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是機(jī)床輸送系統(tǒng)的立體圖，
[0026]圖2是機(jī)床輸送系統(tǒng)的框圖，
[0027]圖3是示出在電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)按照時(shí)間而發(fā)生的扭矩變動(dòng)的曲線圖，
[0028]圖4是用于存儲(chǔ)扭矩?cái)?shù)據(jù)的緩存和扭矩峰值(peak)附近的步進(jìn)距離和記錄在緩存的扭矩的曲線圖，
[0029]圖5是示出按照本發(fā)明檢測(cè)一個(gè)方向間隙的方法的順序圖，
[0030]圖6是示出按照本發(fā)明檢測(cè)兩個(gè)方向間隙的方法的順序圖，
[0031]圖7是體現(xiàn)了本發(fā)明的間隙檢測(cè)功能的數(shù)控(NC)裝置的畫面。
[0032](標(biāo)號(hào)說明)
[0033]10:輸送系統(tǒng)
[0034]11:伺服電機(jī)
[0035]12:聯(lián)軸器
[0036]13:旋轉(zhuǎn)軸
[0037]14:軸承
[0038]15:動(dòng)力傳遞部
[0039]16:輸送工作臺(tái)
[0040]17:引導(dǎo)部
[0041]20:被加工物
[0042]30:緩存
[0043]40:數(shù)控(NC )裝置的畫面
【具體實(shí)施方式】
[0044]圖1是機(jī)床輸送系統(tǒng)(10)的立體圖，圖2是機(jī)床的輸送系統(tǒng)(10)的框圖。在輸送系統(tǒng)(10)中，伺服電機(jī)(11)的輸出軸(I Ia)通過聯(lián)軸器(12)與旋轉(zhuǎn)軸(13)連接，在伺服電機(jī)(11)工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸(13)旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸(13)通過軸承(14)而被可旋轉(zhuǎn)地支承。為了將旋轉(zhuǎn)軸(13)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng),配置動(dòng)力傳遞部(15)。例如,如圖2所示,動(dòng)力傳遞部(15 )由滾珠絲杠(15a)和螺母(15b )構(gòu)成，在旋轉(zhuǎn)軸(13 )旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠絲杠(15a)旋轉(zhuǎn)，與滾珠絲杠(15a)咬合的螺母(15b)沿著旋轉(zhuǎn)軸(13)進(jìn)行前后的直線運(yùn)動(dòng)。
[0045]在動(dòng)力傳遞部(15)的螺母(15b)上固定有輸送工作臺(tái)(16)，在螺母(15b)沿著旋轉(zhuǎn)軸(13)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)(16)也進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選通過引導(dǎo)部(17)對(duì)輸送工作臺(tái)(16)進(jìn)行引導(dǎo)。例如，如圖1所示，引導(dǎo)部(17)由雙列導(dǎo)軌構(gòu)成。
[0046]在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，在機(jī)床輸送系統(tǒng)(10)的輸送工作臺(tái)(16)上放置被加工物(20)，通過伺服電機(jī)(11)的工作而移動(dòng)輸送工作臺(tái)(16)和被加工物(20)，由此實(shí)現(xiàn)被加工物(20)的加工。
[0047]當(dāng)在輸送工作臺(tái)(16)上放置被加工物(20)的狀態(tài)下，在將被加工物(20)向一側(cè)輸送并進(jìn)行加工的途中，為了將被加工物(20)向反方向輸送而使伺服電機(jī)(11)反轉(zhuǎn)時(shí)，輸送工作臺(tái)(16)和被加工物(20)不能立即向反方向輸送而發(fā)生稍微延遲的現(xiàn)象。這種空轉(zhuǎn)是因由輸送系統(tǒng)(10)的剛性與內(nèi)部摩擦力的相互關(guān)系等而引起的滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12)等的卷起或扭曲現(xiàn)象而發(fā)生的。即，在向第一方向進(jìn)行輸送的途中停止，之后在伺服電機(jī)(11)接收到向反方向(第二方向)反轉(zhuǎn)的指令時(shí)，滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12)的第一方向的卷起或扭曲被釋放之后才形成第二方向的卷起或扭曲，從而當(dāng)伺服電機(jī)(11)的扭矩增大到能夠克服摩擦力的程度時(shí)開始第二方向的輸送。
[0048]在向第一方向輸送的途中向第二方向反轉(zhuǎn)時(shí)，伺服電機(jī)(11)的扭矩所發(fā)生的變動(dòng)如圖3所示。在圖3中，A區(qū)間是被加工物在向第一方向輸送的途中停止的區(qū)間。在伺服電機(jī)(11)停止的A區(qū)間中，可以確認(rèn)伺服電機(jī)(11)的扭矩不是0，這是因?yàn)橥ㄟ^摩擦力而維持第一方向輸送中的滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12)被卷起或扭曲的狀態(tài)。B地點(diǎn)是伺服電機(jī)(11)接收反轉(zhuǎn)指令，從第一方向向反方向(第二方向)反轉(zhuǎn)的地點(diǎn)。C區(qū)間是通過伺服電機(jī)(11)的反轉(zhuǎn)，滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12 )的卷起或扭曲被釋放的區(qū)間。D地點(diǎn)是滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12)的卷起或扭曲完全被釋放，伺服電機(jī)(11)的扭矩成為O的地點(diǎn)。E區(qū)間是滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12)向反方向(第二方向)卷起或扭曲，伺服電機(jī)(11)的扭矩繼續(xù)增加的區(qū)間。F地點(diǎn)是伺服電機(jī)(11)的扭矩完全克服輸送系統(tǒng)內(nèi)部的摩擦力而開始進(jìn)行向第二方向的輸送的地點(diǎn)?？梢钥吹皆贔地點(diǎn)開始進(jìn)行向第二方向的輸送時(shí)，伺服電機(jī)(11)的扭矩不再增加而是減小。即，在F地點(diǎn)，伺服電機(jī)(11)的扭矩達(dá)到峰值(peak)。
[0049]因此，伺服電機(jī)(11)在從伺服電機(jī)(11)開始反轉(zhuǎn)的B地點(diǎn)到開始向第二方向的輸送的F地點(diǎn)為止的C區(qū)間和E區(qū)間移動(dòng)的距離成為因空轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的間隙量。
[0050]如上所述，本發(fā)明要導(dǎo)出如下的方法:鑒于伺服電機(jī)(11)的扭矩在伺服電機(jī)(11)反轉(zhuǎn)后開始進(jìn)行第二方向的輸送的地點(diǎn)發(fā)生變動(dòng)的情況，利用伺服電機(jī)(11)的扭矩變動(dòng)數(shù)據(jù)而計(jì)算間隙量。伺服電機(jī)(11)的扭矩變動(dòng)被記錄在數(shù)控(Ne)機(jī)床的伺服數(shù)據(jù)中，因此本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):無需附加另外的位置檢測(cè)裝置，僅利用現(xiàn)有的裝備就能夠計(jì)算間隙。
[0051]為了按照本發(fā)明而找出在伺服電機(jī)(11)反轉(zhuǎn)后開始向第二方向輸送的地點(diǎn)，需要在反轉(zhuǎn)后在伺服數(shù)據(jù)中找出扭矩的峰值。為此，優(yōu)選為，從電機(jī)反轉(zhuǎn)之后起，將伺服電機(jī)(11)的扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值周期性地存儲(chǔ)到數(shù)控(Ne)裝置內(nèi)部的先進(jìn)先出緩沖區(qū)(FIFObuffer)，觀察所存儲(chǔ)的扭矩?cái)?shù)據(jù)的增減圖案，從而檢測(cè)是否達(dá)到扭矩?cái)?shù)據(jù)的峰值。利用扭矩的絕對(duì)值的理由是，為了無論扭矩?cái)?shù)據(jù)為正(positive)或負(fù)(negative),均用同一算法來檢測(cè)扭矩峰值。[0052]為了測(cè)量間隙量，在電機(jī)反轉(zhuǎn)之后，需要監(jiān)視伺服電機(jī)(11)的位置數(shù)據(jù)，通常間隙量為幾微米至幾十微米(μ m)單位，數(shù)控(NC)裝置的可編程的作業(yè)周期為幾毫秒至幾十毫秒(msec)。因此，在以通常的速度驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)(11)的情況下，難以測(cè)量正確的輸送距離。為了克服這一點(diǎn)，為了求出反轉(zhuǎn)后的伺服電機(jī)(11)的輸送距離，可以實(shí)施如下方案:使伺服電機(jī)(11)以極其緩慢的速度輸送而監(jiān)視伺服電機(jī)(11)的位置數(shù)據(jù)和扭矩?cái)?shù)據(jù)，或者在電機(jī)反轉(zhuǎn)之后，例如以每隔Iym進(jìn)行步進(jìn)(stepping)輸送的方式驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)(11)的輸出軸(Ila)而計(jì)算步進(jìn)輸送量，并周期性地監(jiān)視扭矩?cái)?shù)據(jù)。
[0053]優(yōu)選為，利用電機(jī)反轉(zhuǎn)之后向反方向(第二方向)步進(jìn)(stepping)輸送而產(chǎn)生的電機(jī)的扭矩?cái)?shù)據(jù)。例如，在每隔Iym進(jìn)行步進(jìn)輸送的同時(shí)觀察電機(jī)的扭矩?cái)?shù)據(jù)。此時(shí)，如圖4所示，在使用由四個(gè)存儲(chǔ)器(31 ；32 ；33 ；34)構(gòu)成的緩存(30)的情況下，在所存儲(chǔ)的扭矩?cái)?shù)據(jù)的增減圖案從增加轉(zhuǎn)為減小時(shí)，可將該地點(diǎn)視為峰值(peak)。即，在Tn_2大于等于Tn^Tlri大于等于Tn_2、Tn小于Tlri時(shí)，可以判斷為在第η-l位置檢測(cè)到了扭矩?cái)?shù)據(jù)的峰值(peak)，η-l成為所檢測(cè)到的間隙量。
[0054]圖5是本發(fā)明的間隙量檢測(cè)方法的順序圖。S102步驟為間隙檢測(cè)功能開始步驟，使用者開始執(zhí)行內(nèi)置于機(jī)床的數(shù)控(NC)裝置的間隙檢測(cè)功能。例如，使用者按下數(shù)控(NC)裝置的排列在相應(yīng)功能畫面(40)上的間隙檢測(cè)開始按鈕或發(fā)出相應(yīng)功能代碼(例如G代碼)的指令，從而開始執(zhí)行間隙檢測(cè)功能。S104步驟是作為基本步驟而內(nèi)置于數(shù)控(NC)裝置的間隙相關(guān)校正功能關(guān)閉(off)步驟，優(yōu)選為，將間隙校正量參數(shù)設(shè)定為“0”，關(guān)閉(off)間隙加速功能。以往，作為參數(shù)而存儲(chǔ)在數(shù)控(NC)裝置的間隙校正量和間隙加速功能有可能對(duì)間隙檢測(cè)功能的正確度產(chǎn)生消極的影響，因此優(yōu)選關(guān)閉這些功能。S106步驟優(yōu)選為將輸送工作臺(tái)(16)輸送到基準(zhǔn)位置的步驟。將主要進(jìn)行加工的區(qū)域設(shè)定在輸送工作臺(tái)(6)的基準(zhǔn)位置，在輸送到該基準(zhǔn)位置且間隙輸送的狀態(tài)下測(cè)量間隙，從而盡量減小加工時(shí)產(chǎn)生的間隙誤差。此時(shí)，為方便起見，將使輸送工作臺(tái)(16)向基準(zhǔn)位置輸送的方向稱為第一方向。S108步驟是使伺服電機(jī)(11)從第一方向向第二方向反轉(zhuǎn)的步驟。
[0055]SllO步驟是使伺服電機(jī)(11)輸出軸每隔I μ m進(jìn)行步進(jìn)輸送的步驟。在S112步驟中，測(cè)量在當(dāng)前位置(η)處的扭`矩?cái)?shù)據(jù)，將其絕對(duì)值記錄到緩存中。S114步驟是檢測(cè)扭矩峰值的步驟。為了檢測(cè)扭矩峰值，對(duì)現(xiàn)位置(η)處的扭矩?cái)?shù)據(jù)(Tn)與在之前位置(η-l)處的扭矩?cái)?shù)據(jù)(Tn-1)進(jìn)行比較而判斷扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值是增加還是減小。電機(jī)反轉(zhuǎn)之后，在滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12)的卷起或扭曲被釋放的期間，伺服電機(jī)(11)的扭矩的絕對(duì)值減小。從滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12)的卷起或扭曲完全被釋放之后起，伺服電機(jī)(11)的扭矩的絕對(duì)值再次增加，直到達(dá)到其峰值(peak)為止，正在增加的扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值轉(zhuǎn)為減小的地點(diǎn)相當(dāng)于峰值(peak)。在伺服電機(jī)(11)的扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值增加的情況下，還未達(dá)到扭矩?cái)?shù)據(jù)的峰值(peak)，返回到SllO步驟而反復(fù)進(jìn)行相同的過程。在扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值增加后又減小的情況下，由于在第η-l位置發(fā)生了扭矩?cái)?shù)據(jù)的峰值(peak)，因此進(jìn)入S116步驟。在S116步驟中，將發(fā)現(xiàn)在S114步驟中檢測(cè)的扭矩?cái)?shù)據(jù)的峰值的位置(η-l)存儲(chǔ)到間隙值存儲(chǔ)部中。
[0056]之后，S118步驟是作為基本步驟而內(nèi)置于數(shù)控(NC)裝置的關(guān)于間隙的校正功能恢復(fù)步驟，優(yōu)選為，將間隙加速功能恢復(fù)為原來的狀態(tài)。接著，在S120步驟中，將存儲(chǔ)在間隙值存儲(chǔ)部的檢測(cè)間隙值記錄到間隙校正量參數(shù)。在S122步驟中，結(jié)束間隙檢測(cè)工序。[0057]優(yōu)選為，在反復(fù)進(jìn)行一定次數(shù)以上的SllO步驟(步進(jìn)步驟)和S114步驟(扭矩峰值檢測(cè)步驟)之后也未能檢測(cè)到扭矩峰值(peak)的情況下，在S124步驟中判斷為超出了檢測(cè)極限，將間隙加速功能恢復(fù)為原來狀態(tài)(S126步驟)，將間隙校正量參數(shù)恢復(fù)為原來的參數(shù)之后(S128步驟)結(jié)束工序。此時(shí)，優(yōu)選為，可以在數(shù)控(NC)裝置畫面顯示用于告知超出了檢測(cè)極限的信息。
[0058]圖6示出按照本發(fā)明在兩方向上兩次檢測(cè)間隙量的方法。與圖5的間隙量檢測(cè)方法相同，其區(qū)別點(diǎn)在于，通過圖5所示的方法來檢測(cè)一次間隙之后，為了再一次檢測(cè)向反方向的間隙，又重復(fù)一次類似的間隙檢測(cè)步驟。
[0059]具體地講，S202步驟是間隙檢測(cè)開始步驟，使用者開始執(zhí)行內(nèi)置于機(jī)床的數(shù)控(NC)裝置的間隙檢測(cè)功能。S204步驟是校正功能關(guān)閉(off)步驟，優(yōu)選為，將間隙校正量參數(shù)設(shè)定為“0”，并關(guān)閉(off)間隙加速功能。S206步驟是將輸送工作臺(tái)(16)輸送到第一基準(zhǔn)位置的步驟。此時(shí)，為了方便起見，將使輸送工作臺(tái)(16)移動(dòng)到基準(zhǔn)位置的方向稱為第一方向。S208步驟是使伺服電機(jī)(11)從第一方向反轉(zhuǎn)到第二方向(反方向)的步驟。
[0060]S210步驟是使伺服電機(jī)(11)輸出軸每隔I μ m進(jìn)行步進(jìn)輸送的步驟。在S212步驟中，測(cè)量扭矩?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行記錄。S214步驟是檢測(cè)扭矩峰值的步驟。為了檢測(cè)扭矩峰值，對(duì)在現(xiàn)位置處的扭矩?cái)?shù)據(jù)(Tn)與在之前位置處的扭矩?cái)?shù)據(jù)(Tn-1)進(jìn)行比較，判斷扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值是增加還是減小。在電機(jī)反轉(zhuǎn)之后，在滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12)的卷起或扭曲釋放的期間，伺服電機(jī)(11)的扭矩的絕對(duì)值減小。從滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12)的卷起或扭曲被完全釋放之后起，伺服電機(jī)(11)的扭矩的絕對(duì)值又再次增加，直到達(dá)到其峰值(peak)為止，正在增加的扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值轉(zhuǎn)為減小的地點(diǎn)相當(dāng)于峰值(peak)。在伺服電機(jī)(11)的扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值增加的情況下，還未達(dá)到扭矩?cái)?shù)據(jù)的峰值(peak)，返回到S210步驟而重復(fù)進(jìn)行相同的過程。在扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值增加后又減小的情況下，由于在第n-1位置發(fā)生了扭矩?cái)?shù)據(jù)的峰值(peak)，因此進(jìn)入下一個(gè)S216步驟。在S216步驟中，將發(fā)現(xiàn)在S214步驟中檢測(cè)的扭矩?cái)?shù)據(jù)的峰值的位置(η-l)存儲(chǔ)到第一間隙值存儲(chǔ)部中。
[0061]之后，S217步驟是將輸送工作臺(tái)(16)輸送到第二基準(zhǔn)位置的步驟。在S218步驟中，將伺服電機(jī)(11)從第二方向重新反轉(zhuǎn)到第一方向。步驟220是使伺服電機(jī)(11)輸出軸每隔Iym進(jìn)行步進(jìn)輸送的步驟。在步驟222中，測(cè)量扭矩?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行記錄。步驟224是檢測(cè)扭矩峰值的步驟。為了檢測(cè)扭矩峰值，對(duì)現(xiàn)位置處的扭矩?cái)?shù)據(jù)(Tn)與之前位置處的扭矩?cái)?shù)據(jù)(Tn-1)進(jìn)行比較而判斷扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值是增加還是減小。在電機(jī)反轉(zhuǎn)之后滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12)的卷起或扭曲被釋放的期間，伺服電機(jī)(11)的扭矩的絕對(duì)值減小。從滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12 )的卷起或扭曲被完全釋放之后起，伺服電機(jī)(11)的扭矩的絕對(duì)值再次增加，直到達(dá)到其峰值(peak)為止，正在增加的扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值轉(zhuǎn)為減少的地點(diǎn)相當(dāng)于峰值(peak)。在伺服電機(jī)(11)的扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值增加的情況下，還未達(dá)到扭矩?cái)?shù)據(jù)的峰值(peak)，返回到步驟220而反復(fù)進(jìn)行相同的過程。在扭矩?cái)?shù)據(jù)的絕對(duì)值增加后又減小的情況下，在第η-l位置發(fā)生了扭矩?cái)?shù)據(jù)的峰值(peak)，因此進(jìn)入到下一個(gè)步驟226。在步驟226中，將發(fā)現(xiàn)在步驟224中檢測(cè)的扭矩?cái)?shù)據(jù)的峰值的位置(n_l)存儲(chǔ)到第二間隙值存儲(chǔ)部中。
[0062]步驟228是功能恢復(fù)步驟,優(yōu)選為,恢復(fù)間隙加速功能等。步驟230是計(jì)算存儲(chǔ)在第一間隙值存儲(chǔ)部的第一間隙值和存儲(chǔ)在第二間隙值存儲(chǔ)部的第二間隙值的平均值而記錄到間隙校正參數(shù)的步驟。在步驟232中，結(jié)束間隙檢測(cè)工序。
[0063]優(yōu)選為，在反復(fù)進(jìn)行一定次數(shù)以上的S210步驟(步進(jìn)步驟)和S214步驟(峰值檢測(cè)步驟)或S220步驟(步進(jìn)步驟)和S224步驟(峰值檢測(cè)步驟)之后也未能檢測(cè)到扭矩峰值(peak)的情況下，在S234步驟或S236步驟中判斷為超出了檢測(cè)極限，將間隙加速功能恢復(fù)為原來的狀態(tài)(S238步驟)，將間隙校正量參數(shù)恢復(fù)為原來的參數(shù)之后(S240步驟)結(jié)束工序(S232步驟)。此時(shí)，優(yōu)選為，可以在數(shù)控(NC)裝置畫面顯示用于告知超出了檢測(cè)極限的信息。
[0064]圖7示出體現(xiàn)了本發(fā)明的間隙測(cè)量方法的數(shù)控(NC)裝置的畫面(40)。NC畫面
(40)包括:說明用于功能使用的步驟的說明部(41);顯示在使用功能時(shí)產(chǎn)生的警告內(nèi)容等的消息部(42);顯示伺服電機(jī)(11)的輸出軸(Ila)的當(dāng)前位置和剩下的輸送距離的距離顯示部(43);設(shè)定間隙測(cè)量速度并進(jìn)行顯示的速度顯示部(44);在測(cè)量間隙時(shí)顯示當(dāng)前正在執(zhí)行中的步驟的狀態(tài)顯示部(45);顯示裝備的現(xiàn)有/原來的間隙校正值的現(xiàn)有間隙顯示部
(46);分別顯不在從+方向向-方向反轉(zhuǎn)時(shí)和在從-方向向+方向反轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)量到的間隙量的測(cè)量間隙顯示部(47);用曲線圖來顯示所測(cè)量到的間隙量的測(cè)量間隙圖表部(47’);顯示對(duì)所測(cè)量到的兩方向的間隙進(jìn)行平均而記錄在間隙校正參數(shù)的校正量的平均間隙顯示部
(48);用于開始執(zhí)行間隙測(cè)量和校正功能的開始按鈕(49);用于將裝備的現(xiàn)有間隙校正值記錄到NC參數(shù)的原狀恢復(fù)按鈕(50);以及用于打開/關(guān)閉(on/off)間隙自動(dòng)測(cè)量和校正功能適用有無的打開/關(guān)閉按鈕(51)。
[0065](測(cè)試結(jié)果)
[0066]對(duì)適用了本發(fā)明的間隙自動(dòng)測(cè)量功能的NC機(jī)床進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果如下。
[0067]1.在無負(fù)荷狀態(tài)下，對(duì) 申請(qǐng)人:的機(jī)床模型編號(hào)DBC130313號(hào)機(jī)(3比I減速機(jī))適用功能而反復(fù)進(jìn)行5次測(cè)試的結(jié)果如下。
[0068]-用激光計(jì)測(cè)器測(cè)量而存儲(chǔ)到NC校正參數(shù)的實(shí)際間隙量:53μ m
[0069]-通過5次的反復(fù)測(cè)試而檢測(cè)到的間隙量:55、47、49、49、48(平均50 μ m)
[0070]-正確度:94.34%
[0071]2.在無負(fù)荷狀態(tài)下，對(duì) 申請(qǐng)人:的機(jī)床模型編號(hào)DBC130315號(hào)機(jī)(3比I減速機(jī))適用功能而反復(fù)進(jìn)行5次測(cè)試的結(jié)果如下。
[0072]-用激光計(jì)測(cè)器測(cè)量而存儲(chǔ)到NC校正參數(shù)的實(shí)際間隙量:36μ m
[0073]-通過5次的反復(fù)測(cè)試而檢測(cè)到的間隙量:32、33、34、31、34(平均33 μ m)
[0074]-正確度:91.67%
[0075]3.在載置15噸材料的狀態(tài)下，對(duì) 申請(qǐng)人:的機(jī)床模型編碼DBC25063號(hào)機(jī)(直接連接)適用功能而反復(fù)進(jìn)行2次測(cè)試的結(jié)果如下。
[0076]-通過電容型(capacitance)傳感器測(cè)量的實(shí)際間隙量:60μπι
[0077]-通過2次反復(fù)測(cè)試而檢測(cè)到的間隙量:54、50(平均52 μ m)
[0078]-正確度:86.67%
[0079]本發(fā)明的間隙檢測(cè)方法對(duì)現(xiàn)有的數(shù)控(NC)裝置追加附加功能而使用，因此在不追加附加的裝備的情況下，也如上述測(cè)試結(jié)果所示，能夠以充分高的正確度來檢測(cè)間隙。
[0080]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0081]本發(fā)明可利用于機(jī)床等具備輸送系統(tǒng)的各種機(jī)器、裝置、裝備或設(shè)備等。
【權(quán)利要求】
1.一種間隙檢測(cè)方法，其用于檢測(cè)因數(shù)控(Ne)機(jī)床的輸送系統(tǒng)(10)的電機(jī)反轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的間隙，所述間隙檢測(cè)方法包括如下步驟: 測(cè)量并記錄伺服電機(jī)(11)的扭矩變化； 觀察所述伺服電機(jī)(11)的扭矩變化而檢測(cè)扭矩的絕對(duì)值達(dá)到峰值(peak)的扭矩峰值；以及 計(jì)算所述扭矩峰值處的伺服電機(jī)(11)的輸出軸被輸送的距離而確定間隙值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙檢測(cè)方法，其中， 所述測(cè)量并記錄伺服電機(jī)(11)的扭矩變化的步驟包括如下步驟:使伺服電機(jī)(11)的輸出軸(Ila)進(jìn)行步進(jìn)輸送，并在各個(gè)步進(jìn)輸送的位置處測(cè)量并記錄伺服電機(jī)(11)的扭矩， 觀察所述伺服電機(jī)(11)的扭矩變化而檢測(cè)扭矩的絕對(duì)值達(dá)到峰值(peak)的扭矩峰值的步驟包括如下步驟:比較各個(gè)步進(jìn)輸送的位置處的扭矩的絕對(duì)值與之前位置處的扭矩的絕對(duì)值而檢測(cè)峰值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙檢測(cè)方法，其中， 在所述測(cè)量并記錄伺服電機(jī)(11)的扭矩變化的步驟之前，包括如下步驟: 關(guān)閉(Off )所述機(jī)床的數(shù)控(NC)裝置的間隙加速功能，使間隙校正量參數(shù)成為“O” ； 將所述輸送系統(tǒng)(10)的輸送工作臺(tái)(16)輸送到基準(zhǔn)位置；以及 使所述伺服電機(jī)(11)反轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的間隙檢測(cè)方法，其中， 在所述確定間隙值的步驟之后，包括如下步驟: 打開(on)所述機(jī)床的數(shù)控(NC)裝置的間隙加速功能；以及 在所述機(jī)床的數(shù)控(NC)裝置的間隙校正量參數(shù)中記錄所述確定的間隙值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙檢測(cè)方法，其中，該間隙檢測(cè)方法包括如下步驟: 在與檢測(cè)所述間隙值的方向相反的方向上再一次檢測(cè)間隙值。
6.一種數(shù)控(NC)裝置，其具備用于檢測(cè)因數(shù)控(NC)機(jī)床的輸送系統(tǒng)(10)的電機(jī)反轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的間隙的間隙檢測(cè)功能， 該數(shù)控(NC)裝置具有緩存(30)，該緩存(30)能夠記錄伺服電機(jī)(11)的扭矩變化，該數(shù)控(NC)裝置以觀察記錄在緩存(30)中的扭矩變化而檢測(cè)扭矩的絕對(duì)值達(dá)到峰值(peak)的扭矩峰值的方式進(jìn)行編程， 該數(shù)控(NC)裝置以計(jì)算所述扭矩峰值處的伺服電機(jī)(11)的輸出軸(Ila)被輸送的距離而確定間隙值的方式進(jìn)行編程。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)控(NC)裝置，其中， 所述數(shù)控(NC)裝置以步進(jìn)輸送伺服電機(jī)(11)的輸出軸(I la)，并在各個(gè)步進(jìn)輸送的位置處測(cè)量伺服電機(jī)(11)的扭矩而記錄到所述緩存(30)的方式進(jìn)行編程， 所述緩存被構(gòu)成為在各個(gè)步進(jìn)輸送的位置處記錄伺服電機(jī)(11)的扭矩絕對(duì)值， 所述數(shù)控(NC)裝置以比較各個(gè)步進(jìn)輸送的位置處的扭矩的絕對(duì)值與之前位置處的扭矩的絕對(duì)值而檢測(cè)所述扭矩峰值的方式進(jìn)行編程。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所 述的數(shù)控(NC)裝置，其中， 該數(shù)控(NC)裝置具備用于存儲(chǔ)間隙校正參數(shù)的校正參數(shù)存儲(chǔ)部，并以在所述校正參數(shù)存儲(chǔ)部中記錄所述確定的間隙值的方式進(jìn)行編程。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)控(NC)裝置，其中， 該數(shù)控(NC)裝置以在與檢測(cè)所述間隙值的方向相反的方向上再一次檢測(cè)間隙值的方式進(jìn)行編程。`
【文檔編號(hào)】B23Q17/00GK103561904SQ201280018416
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月13日
【發(fā)明者】金基洪 申請(qǐng)人:斗山英維高株式會(huì)社