用于自動檢測和補償機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裝備的情況下，觀察由現(xiàn)有的數(shù)控（NC）機床的數(shù)控（NC）裝置測量的伺服電機（11）的扭矩變化而計算扭矩峰值（peak）處的伺服電機（11）的輸出軸（11a）的輸送量來檢測間隙，從而在不追加附加的裝備的情況下，也能夠檢測到正確的間隙量。
【專利說明】用于自動檢測和補償機床間隙的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在機床中自動檢測間隙并進行補償?shù)姆椒把b置，特別是，涉及用于自動檢測因在數(shù)控(Ne)機床的電機反轉時發(fā)生的空轉(lost motion)而產(chǎn)生的間隙并進行補償?shù)姆椒把b置。
【背景技術】
[0002]在數(shù)控(NC)機床中，輸送系統(tǒng)通過由齒條和小齒輪、研磨球狀螺母絲杠等構成的動力傳遞機構而將來自伺服電機或其他旋轉驅動源的旋轉力變換成直線運動，將固定被加工物的工作臺或對被加工物進行加工的工具等移動到規(guī)定位置。最近，為了對被加工物的三維自由面進行加工，使用具備5軸等多個控制軸的數(shù)控(NC)機床。
[0003]通常，使用于數(shù)控機床的減速機和滾珠絲杠等被構成為通過施加預負荷而消除機械間隙(Back lash)的結構，在將被加工物向一側輸送并進行加工的途中，為了向反方向輸送而使電機反轉時，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。由于這種電機反轉時發(fā)生的空轉而產(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]關于這種因空轉而產(chǎn)生的間隙，與其說它是由于減速機或滾珠絲杠與螺母之間的機械滯后現(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系而導致的滾珠絲杠和聯(lián)軸器的卷起或扭曲現(xiàn)象而產(chǎn)生的。即，在電機反轉時，因被加工物不能立即到達所指示的位置，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(lost motion)。這樣的空轉存在如下傾向:在機床的輸送系統(tǒng)中因相對于引導面的相對運動而產(chǎn)生的摩擦力和球狀螺母絲杠中的摩擦力越大，越增加，被加工物離電機越遠，越增加。
[0005]近年來，在對機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)的旋轉軸的剛性，有時進一步加大滾珠絲杠-螺母的預負荷，而在該情況下，會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。
[0006]為了解決這樣的問題，有時生產(chǎn)機床的企業(yè)會在無負荷狀態(tài)下測量裝備的間隙，并在將該間隙存儲到數(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，間隙也會變化，從而不能正確地進行其校正。即，存在如下問題:隨著被加工物的重量及潤滑條件、輸送系統(tǒng)的輸送工作臺的摩擦系數(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?shù)貙Υ诉M行應對。因此，在每次裝備的使用環(huán)境改變而間隙發(fā)生變化時，以重新測量間隙而修改校正值的方式進行了應對，因此非常麻煩。
[0007]最近，還使用了如下的方法:預先測量被加工物的各個負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)存儲區(qū)域,使用者估計被加工物的重量而指示相應的加工代碼(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)被加工物的負荷而發(fā)生變化，而其他多個變量也起作用，即使在使用同一負荷的被加工物的情況下，有時按照裝備，其偏差也很大，因此存在需要針對各個裝備分別測量和管理被加工物的各個負荷的間隙的不便。另外，不能應對如下問題:即使是同一裝備，也由于其使用環(huán)境變化而導致間隙變化。
[0008]為了解決這樣的問題，作為將來自位置檢測裝置的位置信號反饋給伺服電機而控制位置的方案，還使用線性標尺(linear scale)。這種線性標尺為一種全閉反饋(full-closed feedback)系統(tǒng),能夠直接檢測位置，因此精度高。但是,這種線性標尺等需要附加的位置檢測裝置，因此存在成為提高機床成本的要因的問題。
[0009]還使用如下的方案:在伺服電機設置旋轉變壓器(resolver)或光學式旋轉編碼器(rotary encoder)等旋轉位置檢測器，將由旋轉位置檢測器檢測到的旋轉量反饋給伺服電機而控制伺服電機的旋轉量，從而間接地控制工作臺或位置控制對象的位置。這種旋轉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裝置的優(yōu)點，但存在難以對固定有被加工物的輸送工作臺進行正確的位置控制的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術課題
[0011]本發(fā)明的目的在于，在解決這樣的以往技術的問題的同時，自動檢測在電機反轉時因空轉而產(chǎn)生的間隙并進行校正。即，在現(xiàn)有的數(shù)控機床中，在不追加附加的位置檢測裝備的狀態(tài)下，也仍自動檢測在電機反轉時因空轉而產(chǎn)生的間隙并進行校正，從而在不大幅提高整體機床的價格的情況下，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裝備的情況下，對現(xiàn)有的數(shù)控(NC)機床的數(shù)控(NC)裝置簡單地附加間隙檢測功能，從而解決以往技術的問題。
[0014]在本發(fā)明的用于檢測因數(shù)控(NC)機床的輸送系統(tǒng)的電機反轉而產(chǎn)生的間隙的間隙檢測方法中，從電機反轉時開始使伺服電機的輸出軸進行步進輸送，并在各個步進輸送的位置處測量并記錄伺服電機的扭矩，比較各個步進輸送的位置處的扭矩的絕對值與之前位置處的扭矩的絕對值而檢測扭矩峰值，基于在所檢測到的扭矩峰值處的步進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裝備的情況下自動檢測間隙的功能。間隙值是扭矩峰值處的步進輸送的距離。
[0015]優(yōu)選為，在步進輸送的步驟之前，關閉(off)機床的數(shù)控(NC)裝置的間隙校正功能，則有利于減小間隙測量的誤差。優(yōu)選為，在使輸送系統(tǒng)的輸送工作臺輸送到基準位置之后執(zhí)行間隙自動檢測。
[0016]優(yōu)選為，在確定間隙值之后，自動地再次打開(on)機床的數(shù)控(NC)裝置的間隙校正功能。此時，可以向機床的數(shù)控(NC)裝置的校正參數(shù)自動地輸入按照本發(fā)明檢測的間隙值而校正間隙。也可以使使用者將所檢測到的間隙值直接輸入到校正參數(shù)中。
[0017]優(yōu)選為，在一個方向上檢測間隙值之后，在其反方向上再一次檢測間隙值，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)行用于檢測因電機反轉而產(chǎn)生的間隙的間隙檢測功能，以使伺服電機的輸出軸進行步進輸送的方式進行編程，并具備用于在各個步進輸送的位置處記錄伺服電機的扭矩的緩存，并且以比較各個步進輸送的位置處的所記錄的扭矩的絕對值與之前位置處的所記錄的扭矩的絕對值而檢測扭矩峰值的方式進行編程，利用扭矩峰值處的步進輸送的距離來確定間隙值。[0019]優(yōu)選為，所述數(shù)控(NC)裝置具備用于存儲間隙校正參數(shù)的校正參數(shù)存儲部，并以在所述校正參數(shù)存儲部中記錄所述確定的間隙值的方式進行編程。
[0020]優(yōu)選為，數(shù)控(NC)裝置以在一個方向上檢測間隙值之后，在其反方向上再一次檢測間隙值，將其平均值利用為校正參數(shù)的方式進行編程。
[0021]優(yōu)選為，數(shù)控(NC)裝置具備與自動間隙檢測功能關聯(lián)地實現(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)控機床中不追加附加的位置檢測裝備，也仍自動檢測在電機反轉時因空轉而產(chǎn)生的間隙并進行校正，從而在不大幅提高整體機床的價格的情況下，提高加工精度及便利性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是機床輸送系統(tǒng)的立體圖，
[0026]圖2是機床輸送系統(tǒng)的框圖，
[0027]圖3是示出在電機反轉時按照時間而發(fā)生的扭矩變動的曲線圖，
[0028]圖4是用于存儲扭矩數(shù)據(jù)的緩存和扭矩峰值(peak)附近的步進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)明檢測一個方向間隙的方法的順序圖，
[0030]圖6是示出按照本發(fā)明檢測兩個方向間隙的方法的順序圖，
[0031]圖7是體現(xiàn)了本發(fā)明的間隙檢測功能的數(shù)控(NC)裝置的畫面。
[0032](標號說明)
[0033]10:輸送系統(tǒng)
[0034]11:伺服電機
[0035]12:聯(lián)軸器
[0036]13:旋轉軸
[0037]14:軸承
[0038]15:動力傳遞部
[0039]16:輸送工作臺
[0040]17:引導部
[0041]20:被加工物
[0042]30:緩存
[0043]40:數(shù)控(NC )裝置的畫面
【具體實施方式】
[0044]圖1是機床輸送系統(tǒng)(10)的立體圖，圖2是機床的輸送系統(tǒng)(10)的框圖。在輸送系統(tǒng)(10)中，伺服電機(11)的輸出軸(I Ia)通過聯(lián)軸器(12)與旋轉軸(13)連接，在伺服電機(11)工作時，旋轉軸(13)旋轉。旋轉軸(13)通過軸承(14)而被可旋轉地支承。為了將旋轉軸(13)的旋轉運動變換為直線運動,配置動力傳遞部(15)。例如,如圖2所示,動力傳遞部(15 )由滾珠絲杠(15a)和螺母(15b )構成，在旋轉軸(13 )旋轉時，滾珠絲杠(15a)旋轉，與滾珠絲杠(15a)咬合的螺母(15b)沿著旋轉軸(13)進行前后的直線運動。
[0045]在動力傳遞部(15)的螺母(15b)上固定有輸送工作臺(16)，在螺母(15b)沿著旋轉軸(13)進行直線運動時，工作臺(16)也進行直線運動。優(yōu)選通過引導部(17)對輸送工作臺(16)進行引導。例如，如圖1所示，引導部(17)由雙列導軌構成。
[0046]在進行作業(yè)時，在機床輸送系統(tǒng)(10)的輸送工作臺(16)上放置被加工物(20)，通過伺服電機(11)的工作而移動輸送工作臺(16)和被加工物(20)，由此實現(xiàn)被加工物(20)的加工。
[0047]當在輸送工作臺(16)上放置被加工物(20)的狀態(tài)下，在將被加工物(20)向一側輸送并進行加工的途中，為了將被加工物(20)向反方向輸送而使伺服電機(11)反轉時，輸送工作臺(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。這種空轉是因由輸送系統(tǒng)(10)的剛性與內(nèi)部摩擦力的相互關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，在向第一方向進行輸送的途中停止，之后在伺服電機(11)接收到向反方向(第二方向)反轉的指令時，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，從而當伺服電機(11)的扭矩增大到能夠克服摩擦力的程度時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時，伺服電機(11)的扭矩所發(fā)生的變動如圖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(11)停止的A區(qū)間中，可以確認伺服電機(11)的扭矩不是0，這是因為通過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地點是伺服電機(11)接收反轉指令，從第一方向向反方向(第二方向)反轉的地點。C區(qū)間是通過伺服電機(11)的反轉，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(11)的扭矩成為O的地點。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(11)的扭矩繼續(xù)增加的區(qū)間。F地點是伺服電機(11)的扭矩完全克服輸送系統(tǒng)內(nèi)部的摩擦力而開始進行向第二方向的輸送的地點?？梢钥吹皆贔地點開始進行向第二方向的輸送時，伺服電機(11)的扭矩不再增加而是減小。即，在F地點，伺服電機(11)的扭矩達到峰值(peak)。
[0049]因此，伺服電機(11)在從伺服電機(11)開始反轉的B地點到開始向第二方向的輸送的F地點為止的C區(qū)間和E區(qū)間移動的距離成為因空轉而產(chǎn)生的間隙量。
[0050]如上所述，本發(fā)明要導出如下的方法:鑒于伺服電機(11)的扭矩在伺服電機(11)反轉后開始進行第二方向的輸送的地點發(fā)生變動的情況，利用伺服電機(11)的扭矩變動數(shù)據(jù)而計算間隙量。伺服電機(11)的扭矩變動被記錄在數(shù)控(Ne)機床的伺服數(shù)據(jù)中，因此本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:無需附加另外的位置檢測裝置，僅利用現(xiàn)有的裝備就能夠計算間隙。
[0051]為了按照本發(fā)明而找出在伺服電機(11)反轉后開始向第二方向輸送的地點，需要在反轉后在伺服數(shù)據(jù)中找出扭矩的峰值。為此，優(yōu)選為，從電機反轉之后起，將伺服電機(11)的扭矩數(shù)據(jù)的絕對值周期性地存儲到數(shù)控(Ne)裝置內(nèi)部的先進先出緩沖區(qū)(FIFObuffer)，觀察所存儲的扭矩數(shù)據(jù)的增減圖案，從而檢測是否達到扭矩數(shù)據(jù)的峰值。利用扭矩的絕對值的理由是，為了無論扭矩數(shù)據(jù)為正(positive)或負(negative),均用同一算法來檢測扭矩峰值。[0052]為了測量間隙量，在電機反轉之后，需要監(jiān)視伺服電機(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，在以通常的速度驅動伺服電機(11)的情況下，難以測量正確的輸送距離。為了克服這一點，為了求出反轉后的伺服電機(11)的輸送距離，可以實施如下方案:使伺服電機(11)以極其緩慢的速度輸送而監(jiān)視伺服電機(11)的位置數(shù)據(jù)和扭矩數(shù)據(jù)，或者在電機反轉之后，例如以每隔Iym進行步進(stepping)輸送的方式驅動伺服電機(11)的輸出軸(Ila)而計算步進輸送量，并周期性地監(jiān)視扭矩數(shù)據(jù)。
[0053]優(yōu)選為，利用電機反轉之后向反方向(第二方向)步進(stepping)輸送而產(chǎn)生的電機的扭矩數(shù)據(jù)。例如，在每隔Iym進行步進輸送的同時觀察電機的扭矩數(shù)據(jù)。此時，如圖4所示，在使用由四個存儲器(31 ；32 ；33 ；34)構成的緩存(30)的情況下，在所存儲的扭矩數(shù)據(jù)的增減圖案從增加轉為減小時，可將該地點視為峰值(peak)。即，在Tn_2大于等于Tn^Tlri大于等于Tn_2、Tn小于Tlri時，可以判斷為在第η-l位置檢測到了扭矩數(shù)據(jù)的峰值(peak)，η-l成為所檢測到的間隙量。
[0054]圖5是本發(fā)明的間隙量檢測方法的順序圖。S102步驟為間隙檢測功能開始步驟，使用者開始執(zhí)行內(nèi)置于機床的數(shù)控(NC)裝置的間隙檢測功能。例如，使用者按下數(shù)控(NC)裝置的排列在相應功能畫面(40)上的間隙檢測開始按鈕或發(fā)出相應功能代碼(例如G代碼)的指令，從而開始執(zhí)行間隙檢測功能。S104步驟是作為基本步驟而內(nèi)置于數(shù)控(NC)裝置的間隙相關校正功能關閉(off)步驟，優(yōu)選為，將間隙校正量參數(shù)設定為“0”，關閉(off)間隙加速功能。以往，作為參數(shù)而存儲在數(shù)控(NC)裝置的間隙校正量和間隙加速功能有可能對間隙檢測功能的正確度產(chǎn)生消極的影響，因此優(yōu)選關閉這些功能。S106步驟優(yōu)選為將輸送工作臺(16)輸送到基準位置的步驟。將主要進行加工的區(qū)域設定在輸送工作臺(6)的基準位置，在輸送到該基準位置且間隙輸送的狀態(tài)下測量間隙，從而盡量減小加工時產(chǎn)生的間隙誤差。此時，為方便起見，將使輸送工作臺(16)向基準位置輸送的方向稱為第一方向。S108步驟是使伺服電機(11)從第一方向向第二方向反轉的步驟。
[0055]SllO步驟是使伺服電機(11)輸出軸每隔I μ m進行步進輸送的步驟。在S112步驟中，測量在當前位置(η)處的扭`矩數(shù)據(jù)，將其絕對值記錄到緩存中。S114步驟是檢測扭矩峰值的步驟。為了檢測扭矩峰值，對現(xiàn)位置(η)處的扭矩數(shù)據(jù)(Tn)與在之前位置(η-l)處的扭矩數(shù)據(jù)(Tn-1)進行比較而判斷扭矩數(shù)據(jù)的絕對值是增加還是減小。電機反轉之后，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(11)的扭矩的絕對值減小。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(11)的扭矩的絕對值再次增加，直到達到其峰值(peak)為止，正在增加的扭矩數(shù)據(jù)的絕對值轉為減小的地點相當于峰值(peak)。在伺服電機(11)的扭矩數(shù)據(jù)的絕對值增加的情況下，還未達到扭矩數(shù)據(jù)的峰值(peak)，返回到SllO步驟而反復進行相同的過程。在扭矩數(shù)據(jù)的絕對值增加后又減小的情況下，由于在第η-l位置發(fā)生了扭矩數(shù)據(jù)的峰值(peak)，因此進入S116步驟。在S116步驟中，將發(fā)現(xiàn)在S114步驟中檢測的扭矩數(shù)據(jù)的峰值的位置(η-l)存儲到間隙值存儲部中。
[0056]之后，S118步驟是作為基本步驟而內(nèi)置于數(shù)控(NC)裝置的關于間隙的校正功能恢復步驟，優(yōu)選為，將間隙加速功能恢復為原來的狀態(tài)。接著，在S120步驟中，將存儲在間隙值存儲部的檢測間隙值記錄到間隙校正量參數(shù)。在S122步驟中，結束間隙檢測工序。[0057]優(yōu)選為，在反復進行一定次數(shù)以上的SllO步驟(步進步驟)和S114步驟(扭矩峰值檢測步驟)之后也未能檢測到扭矩峰值(peak)的情況下，在S124步驟中判斷為超出了檢測極限，將間隙加速功能恢復為原來狀態(tài)(S126步驟)，將間隙校正量參數(shù)恢復為原來的參數(shù)之后(S128步驟)結束工序。此時，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間隙量的方法。與圖5的間隙量檢測方法相同，其區(qū)別點在于，通過圖5所示的方法來檢測一次間隙之后，為了再一次檢測向反方向的間隙，又重復一次類似的間隙檢測步驟。
[0059]具體地講，S202步驟是間隙檢測開始步驟，使用者開始執(zhí)行內(nèi)置于機床的數(shù)控(NC)裝置的間隙檢測功能。S204步驟是校正功能關閉(off)步驟，優(yōu)選為，將間隙校正量參數(shù)設定為“0”，并關閉(off)間隙加速功能。S206步驟是將輸送工作臺(16)輸送到第一基準位置的步驟。此時，為了方便起見，將使輸送工作臺(16)移動到基準位置的方向稱為第一方向。S208步驟是使伺服電機(11)從第一方向反轉到第二方向(反方向)的步驟。
[0060]S210步驟是使伺服電機(11)輸出軸每隔I μ m進行步進輸送的步驟。在S212步驟中，測量扭矩數(shù)據(jù)并進行記錄。S214步驟是檢測扭矩峰值的步驟。為了檢測扭矩峰值，對在現(xiàn)位置處的扭矩數(shù)據(jù)(Tn)與在之前位置處的扭矩數(shù)據(jù)(Tn-1)進行比較，判斷扭矩數(shù)據(jù)的絕對值是增加還是減小。在電機反轉之后，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(11)的扭矩的絕對值減小。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(11)的扭矩的絕對值又再次增加，直到達到其峰值(peak)為止，正在增加的扭矩數(shù)據(jù)的絕對值轉為減小的地點相當于峰值(peak)。在伺服電機(11)的扭矩數(shù)據(jù)的絕對值增加的情況下，還未達到扭矩數(shù)據(jù)的峰值(peak)，返回到S210步驟而重復進行相同的過程。在扭矩數(shù)據(jù)的絕對值增加后又減小的情況下，由于在第n-1位置發(fā)生了扭矩數(shù)據(jù)的峰值(peak)，因此進入下一個S216步驟。在S216步驟中，將發(fā)現(xiàn)在S214步驟中檢測的扭矩數(shù)據(jù)的峰值的位置(η-l)存儲到第一間隙值存儲部中。
[0061]之后，S217步驟是將輸送工作臺(16)輸送到第二基準位置的步驟。在S218步驟中，將伺服電機(11)從第二方向重新反轉到第一方向。步驟220是使伺服電機(11)輸出軸每隔Iym進行步進輸送的步驟。在步驟222中，測量扭矩數(shù)據(jù)并進行記錄。步驟224是檢測扭矩峰值的步驟。為了檢測扭矩峰值，對現(xiàn)位置處的扭矩數(shù)據(jù)(Tn)與之前位置處的扭矩數(shù)據(jù)(Tn-1)進行比較而判斷扭矩數(shù)據(jù)的絕對值是增加還是減小。在電機反轉之后滾珠絲杠(15a)和聯(lián)軸器(12)的卷起或扭曲被釋放的期間，伺服電機(11)的扭矩的絕對值減小。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(11)的扭矩的絕對值再次增加，直到達到其峰值(peak)為止，正在增加的扭矩數(shù)據(jù)的絕對值轉為減少的地點相當于峰值(peak)。在伺服電機(11)的扭矩數(shù)據(jù)的絕對值增加的情況下，還未達到扭矩數(shù)據(jù)的峰值(peak)，返回到步驟220而反復進行相同的過程。在扭矩數(shù)據(jù)的絕對值增加后又減小的情況下，在第η-l位置發(fā)生了扭矩數(shù)據(jù)的峰值(peak)，因此進入到下一個步驟226。在步驟226中，將發(fā)現(xiàn)在步驟224中檢測的扭矩數(shù)據(jù)的峰值的位置(n_l)存儲到第二間隙值存儲部中。
[0062]步驟228是功能恢復步驟,優(yōu)選為,恢復間隙加速功能等。步驟230是計算存儲在第一間隙值存儲部的第一間隙值和存儲在第二間隙值存儲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，結束間隙檢測工序。
[0063]優(yōu)選為，在反復進行一定次數(shù)以上的S210步驟(步進步驟)和S214步驟(峰值檢測步驟)或S220步驟(步進步驟)和S224步驟(峰值檢測步驟)之后也未能檢測到扭矩峰值(peak)的情況下，在S234步驟或S236步驟中判斷為超出了檢測極限，將間隙加速功能恢復為原來的狀態(tài)(S238步驟)，將間隙校正量參數(shù)恢復為原來的參數(shù)之后(S240步驟)結束工序(S232步驟)。此時，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極限的信息。
[0064]圖7示出體現(xiàn)了本發(fā)明的間隙測量方法的數(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);顯示在使用功能時產(chǎn)生的警告內(nèi)容等的消息部(42);顯示伺服電機(11)的輸出軸(Ila)的當前位置和剩下的輸送距離的距離顯示部(43);設定間隙測量速度并進行顯示的速度顯示部(44);在測量間隙時顯示當前正在執(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-方向反轉時和在從-方向向+方向反轉時測量到的間隙量的測量間隙顯示部(47);用曲線圖來顯示所測量到的間隙量的測量間隙圖表部(47’);顯示對所測量到的兩方向的間隙進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)的原狀恢復按鈕(50);以及用于打開/關閉(on/off)間隙自動測量和校正功能適用有無的打開/關閉按鈕(51)。
[0065](測試結果)
[0066]對適用了本發(fā)明的間隙自動測量功能的NC機床進行測試的結果如下。
[0067]1.在無負荷狀態(tài)下，對 申請人:的機床模型編號DBC130313號機(3比I減速機)適用功能而反復進行5次測試的結果如下。
[0068]-用激光計測器測量而存儲到NC校正參數(shù)的實際間隙量:53μ m
[0069]-通過5次的反復測試而檢測到的間隙量:55、47、49、49、48(平均50 μ m)
[0070]-正確度:94.34%
[0071]2.在無負荷狀態(tài)下，對 申請人:的機床模型編號DBC130315號機(3比I減速機)適用功能而反復進行5次測試的結果如下。
[0072]-用激光計測器測量而存儲到NC校正參數(shù)的實際間隙量:36μ m
[0073]-通過5次的反復測試而檢測到的間隙量: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 申請人:的機床模型編碼DBC25063號機(直接連接)適用功能而反復進行2次測試的結果如下。
[0076]-通過電容型(capacitance)傳感器測量的實際間隙量:60μπι
[0077]-通過2次反復測試而檢測到的間隙量:54、50(平均52 μ m)
[0078]-正確度:86.67%
[0079]本發(fā)明的間隙檢測方法對現(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，也如上述測試結果所示，能夠以充分高的正確度來檢測間隙。
[0080]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0081]本發(fā)明可利用于機床等具備輸送系統(tǒng)的各種機器、裝置、裝備或設備等。
【權利要求】
1.一種間隙檢測方法，其用于檢測因數(shù)控(Ne)機床的輸送系統(tǒng)(10)的電機反轉而產(chǎn)生的間隙，所述間隙檢測方法包括如下步驟: 測量并記錄伺服電機(11)的扭矩變化； 觀察所述伺服電機(11)的扭矩變化而檢測扭矩的絕對值達到峰值(peak)的扭矩峰值；以及 計算所述扭矩峰值處的伺服電機(11)的輸出軸被輸送的距離而確定間隙值。
2.根據(jù)權利要求1所述的間隙檢測方法，其中， 所述測量并記錄伺服電機(11)的扭矩變化的步驟包括如下步驟:使伺服電機(11)的輸出軸(Ila)進行步進輸送，并在各個步進輸送的位置處測量并記錄伺服電機(11)的扭矩， 觀察所述伺服電機(11)的扭矩變化而檢測扭矩的絕對值達到峰值(peak)的扭矩峰值的步驟包括如下步驟:比較各個步進輸送的位置處的扭矩的絕對值與之前位置處的扭矩的絕對值而檢測峰值。
3.根據(jù)權利要求1所述的間隙檢測方法，其中， 在所述測量并記錄伺服電機(11)的扭矩變化的步驟之前，包括如下步驟: 關閉(Off )所述機床的數(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(16)輸送到基準位置；以及 使所述伺服電機(11)反轉。
4.根據(jù)權利要求3所述的間隙檢測方法，其中， 在所述確定間隙值的步驟之后，包括如下步驟: 打開(on)所述機床的數(shù)控(NC)裝置的間隙加速功能；以及 在所述機床的數(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)權利要求1所述的間隙檢測方法，其中，該間隙檢測方法包括如下步驟: 在與檢測所述間隙值的方向相反的方向上再一次檢測間隙值。
6.一種數(shù)控(NC)裝置，其具備用于檢測因數(shù)控(NC)機床的輸送系統(tǒng)(10)的電機反轉而產(chǎn)生的間隙的間隙檢測功能， 該數(shù)控(NC)裝置具有緩存(30)，該緩存(30)能夠記錄伺服電機(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扭矩的絕對值達到峰值(peak)的扭矩峰值的方式進行編程， 該數(shù)控(NC)裝置以計算所述扭矩峰值處的伺服電機(11)的輸出軸(Ila)被輸送的距離而確定間隙值的方式進行編程。
7.根據(jù)權利要求6所述的數(shù)控(NC)裝置，其中， 所述數(shù)控(NC)裝置以步進輸送伺服電機(11)的輸出軸(I la)，并在各個步進輸送的位置處測量伺服電機(11)的扭矩而記錄到所述緩存(30)的方式進行編程， 所述緩存被構成為在各個步進輸送的位置處記錄伺服電機(11)的扭矩絕對值， 所述數(shù)控(NC)裝置以比較各個步進輸送的位置處的扭矩的絕對值與之前位置處的扭矩的絕對值而檢測所述扭矩峰值的方式進行編程。
8.根據(jù)權利要求6所 述的數(shù)控(NC)裝置，其中， 該數(shù)控(NC)裝置具備用于存儲間隙校正參數(shù)的校正參數(shù)存儲部，并以在所述校正參數(shù)存儲部中記錄所述確定的間隙值的方式進行編程。
9.根據(jù)權利要求6所述的數(shù)控(NC)裝置，其中， 該數(shù)控(NC)裝置以在與檢測所述間隙值的方向相反的方向上再一次檢測間隙值的方式進行編程。`
【文檔編號】B23Q17/00GK103561904SQ201280018416
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年5月9日 優(yōu)先權日:2011年5月13日
【發(fā)明者】金基洪 申請人:斗山英維高株式會社