进给轴异常判定系统及蜗轮异常判定系统技术方案

一种进给轴异常判定系统及蜗轮异常判定系统，本发明专利技术涉及设于工具机以判定进给轴的正常及异常的系统，该工具机具备使盘及主轴进行进给动作的多个进给轴，驱动各进给轴的伺服马达，控制此等伺服马达的驱动转矩的数值控制部，及检测进给轴的速度及进给位置的编码器；该进给轴异常判定系统具备：命令产生部，通过数值控制部使进给轴以既定速度从进给动作范围的下限值朝正方向动作至上限值；及进给轴异常判定部，监控在命令产生部所进行的进给轴的正方向动作期间驱动转矩指令，且比对正方向动作期间的监控结果与驱动转矩指令的正常值，将驱动转矩指令脱离正常值的情形判定为异常，并将该判定结果予以输出。

The system for judging the abnormal feed shaft and worm gear

【技术实现步骤摘要】
进给轴异常判定系统及蜗轮异常判定系统
本专利技术涉及一种使用在NC(NumericalControl，数值控制)工具机(以下称数控工具机)的异常判定系统。
技术介绍
被分类为工具机的加工中心机(machinecenter)具备关于X轴、Y轴、Z轴的直线方向的移动，及A轴、B轴、C轴的旋转方向的移动的多个进给轴，且通过数值控制(NC)，使主轴以既定速度移动至关于所述X轴、Y轴、Z轴、A轴、B轴、C轴等各轴的位置，以进行加工。此等进给动作，通过反馈控制驱动对应各轴的进给轴的伺服马达(servomotor)来执行。作为一代表例，经NC化后的旋转盘(rotarytable)装置，包含：圆盘；主轴，接续于该圆盘的下部而设置；蜗轮(wormgear)，设于主轴；蜗杆螺杆，卡合于蜗轮；主齿轮(maingear)，设于蜗杆螺杆的轴杆(shaft)；马达齿轮，卡合于主齿轮；伺服马达，连接于马达齿轮；及控制部，控制伺服马达的驱动转矩(torque)。主轴例如为关于A轴的进给轴，其执行旋转方向的进给动作。具体而言，蜗轮与蜗杆螺杆彼此咬合，将伺服马达的驱动转矩，经由马达齿轮、主齿轮而传递至蜗杆螺杆，且使蜗轮旋转。由于在旋转盘的主轴的外围安装有蜗轮，因此圆盘会伴随着蜗轮的旋转而旋转，分度为所期望的角度。在如旋转盘装置的代表例(NC分度单元)中用以修正分度的误差的方法，例如已记载于下述的专利文献1中。专利文献1中修正分度误差的原理，为根据在360°全周的旋转盘的分度误差的分布会显示出在旋转角度0°、180°、360°上分度误差成为0，而在旋转角度90°、270°上分度误差成为最大的三角函数的波形的技术思维，而迅速地完成分度误差的修正。[现有技术文献][专利文献]专利文献1：日本特开2012-035367号公报。
技术实现思路
[专利技术所欲解决的课题]在专利文献1中，首先需要依将旋转盘旋转360°时的每一度来测量误差。误差的测量通过将旋转编码器(rotaryencoder)等测量器具安装于主轴后端来进行。此测量在旋转编码器的设定(setting)及资料收集等方面需要人力及时间。近来，对于工具机的省人力化、高效率化的要求已逐渐高涨。因此，例如，在工具机的启动时或未将工件(work)卡紧在工具机上的闲置(idle)时等，若能够在空置时间简便且迅速地诊断分度角度的精确度不良，在生产管理上较为有利。本专利技术的目的为提供一种较以往更为简便而且迅速地诊断、判定数控工具机的进给轴是否有被精确度良好地分度的技术。[用以解决问题的手段]本专利技术的蜗轮异常判定系统是一种设于分度单元，以判定主轴的正常及异常的系统，该分度单元具备：主轴，执行分度；蜗轮，设于主轴；蜗杆螺杆，与蜗轮咬合；伺服马达，驱动蜗杆螺杆；数值控制部，控制伺服马达的驱动转矩；及编码器，检测主轴的速度或位置；该蜗轮异常判定系统具备：命令产生部，通过数值控制部使主轴以既定速度从分度角度0°正旋转至360°；及蜗轮异常判定部，监控在命令产生部所进行的主轴的正旋转期间从数值控制部输出至伺服马达的驱动转矩指令及/或位置反馈，且比对正旋转期间的监控结果与驱动转矩指令的正常值，将驱动转矩指令未脱离正常值的情形判定为正常，且将驱动转矩指令脱离正常值的情形判定为异常，并将该判定结果予以输出。另外，蜗轮异常判定部根据伺服马达的既定速度及从主轴的正旋转开始时至脱离时为止的时间，或依据所述位置反馈，而算出主轴的分度角度，且将脱离正常值的驱动转矩指令的分度角度作为异常分度角度予以输出。依据本专利技术的蜗轮异常判定系统，可在主轴未安装测量器具的情形下，从伺服马达的数值控制相关的资料，发现主轴的蜗轮异常。数值控制部例如根据设于伺服马达的编码器所检测出的伺服马达旋转轴的旋转角度，将伺服马达进行反馈控制，进而算出主轴的角度及位置。主轴例如为旋转盘装置的旋转轴，或为倾斜轴。本专利技术的蜗轮异常判定系统例如可为单体的数控工具机，或也可为例如彼此分离的电脑(computer)及数控工具机的组合，或也可为例如由彼此分离的一台电脑及多台数控工具机所构成的网络。依据本专利技术，由于可区别异常分度角度与正常被分度的分度角度，因此分度单元的维修、检查变得容易。伺服马达的所述的既定速度虽无特别限定，但例如为固定速度。驱动转矩指令的正常值预先被记忆于蜗轮异常检测部，或是从外部输入至蜗轮异常检测部。正旋转从主轴的正面观看时可为顺时针旋转，或也可为逆时针旋转。作为本专利技术的一型态，正常值为将主轴、盘之类的旋转部件等新安装于分度单元且进行试运行，及将工件的加工所需的辅助具安装于工具机上进行运转之后的驱动转矩指令。在此，较优选为最初的试行运转刚结束后的驱动转矩指令。驱动转矩指令的正常值在上限值及下限值之间伴随着变动幅度。正常值的上限值及下限值，在例如0°至360°的所有范围内为固定。或者，例如在0°至360°的范围内描绘出正弦曲线(sinecurve)。本专利技术中，所谓驱动转矩指令的监控结果脱离正常值，指例如监控结果从正常值的变动幅度偏离而变大，或是监控结果从正常值的变动幅度偏离而变小之意。作为本专利技术的一型态，监控结果的脱离是指驱动转矩指令的监控结果会较正常值乘上比1更大的既定系数所得出的值更大。例如对被当作正常值的驱动转矩指令的变动幅度乘上系数1.3，当驱动转矩指令的结果较正常值的上限值更大30％以上时，即视为已脱离正常值而判定为异常。蜗轮为正常或是异常的判定虽可以仅旋转一圈的正旋转来进行，但作为较优选型态，以进一步进行逆旋转为优选。或者也可旋转多圈来进行。例如，命令产生部通过数值控制部使主轴以既定的速度从分度角度360°逆旋转至0°，蜗轮异常判定部在依据伺服马达的逆旋转期间的预定角度及从主轴的逆旋转开始至逆旋转期间的偏离为止的时间，或依据输出至伺服马达的位置反馈，而算出主轴的分度角度，并将该分度角度作为异常分度角度而予以输出。依据此型态，由于以二次旋转来执行异常判定，使得发现蜗轮异常的能力获得提升。作为较优选型态，本专利技术还具备齿隙(backlash)量算出部，该齿隙量算出部算出异常分度角度的蜗轮与蜗杆螺杆的咬合部位中的齿隙量。依据此型态，若齿隙量较小，则可修正数值控制的参数，而继续使用分度单元。作为一型态，主轴上固定有旋转盘。并且，齿隙量算出部执行首先通过数值控制部使主轴正旋转至异常分度角度，接着通过数值控制部使主轴逆旋转的齿隙算出程序，且从逆旋转时的驱动转矩指令的经时性变化，或从逆旋转时的相对于驱动转矩指令的位置的变化，而算出逆旋转的齿隙量。作为较优选型态，当0°至360°的范围中的多个分度角度被判定为异常时，齿隙量算出部在所有的异常分度角度算出齿隙量。作为更优选的型态，还具备分度角度异常判定显示部，该分度角度异常判定显示部显示从异常分度角度等蜗轮异常判定部所输出的信息。本专利技术的异常判定系统可适用于如所述的主轴及蜗轮般通过旋转动作分度出进给位置的进给轴，此外还可适用于数控工具机的X轴、Y轴、Z轴、A轴、B轴、C轴之类的所有进给轴。...

【技术保护点】
1.一种进给轴异常判定系统，设于工具机，以判定所述进给轴的正常及异常的系统，该工具机具备进给轴，驱动所述进给轴的伺服马达，控制所述伺服马达的驱动转矩的数值控制部，及检测所述进给轴的速度及进给位置的编码器；该进给轴异常判定系统具备：/n命令产生部，通过所述数值控制部使所述进给轴以既定速度从所述进给动作范围的下限值朝正方向动作至上限值；及/n进给轴异常判定部，监控在所述命令产生部所进行的所述进给轴的正方向动作期间从所述数值控制部输出至所述伺服马达的驱动转矩指令及/或位置反馈，且比对所述正方向动作期间的监控结果与驱动转矩指令的正常值，将所述驱动转矩指令脱离所述正常值的情形判定为异常，并将该判定结果予以输出；/n所述进给轴异常判定部根据所述伺服马达的所述既定速度及从所述进给轴的所述正方向动作开始时至正方向动作期间的所述脱离时为止的时间，或依据所述位置反馈，而算出所述进给轴的进给位置，且将该进给位置作为异常进给位置予以输出。/n

【技术特征摘要】
20181031 JP 2018-2047911.一种进给轴异常判定系统，设于工具机，以判定所述进给轴的正常及异常的系统，该工具机具备进给轴，驱动所述进给轴的伺服马达，控制所述伺服马达的驱动转矩的数值控制部，及检测所述进给轴的速度及进给位置的编码器；该进给轴异常判定系统具备：
命令产生部，通过所述数值控制部使所述进给轴以既定速度从所述进给动作范围的下限值朝正方向动作至上限值；及
进给轴异常判定部，监控在所述命令产生部所进行的所述进给轴的正方向动作期间从所述数值控制部输出至所述伺服马达的驱动转矩指令及/或位置反馈，且比对所述正方向动作期间的监控结果与驱动转矩指令的正常值，将所述驱动转矩指令脱离所述正常值的情形判定为异常，并将该判定结果予以输出；
所述进给轴异常判定部根据所述伺服马达的所述既定速度及从所述进给轴的所述正方向动作开始时至正方向动作期间的所述脱离时为止的时间，或依据所述位置反馈，而算出所述进给轴的进给位置，且将该进给位置作为异常进给位置予以输出。


2.根据权利要求1所述的进给轴异常判定系统，其中，所述正常值为新安装所述工具机且进行试运行，且将工件的加工所需的辅助具安装于所述工具机上进行运转之后的驱动转矩指令。


3.根据权利要求1或2所述的进给轴异常判定系统，其中，所述脱离是指所述驱动转矩指令的所述监控结果会较所述正常值乘上比1更大的既定系数所得出的值更大。


4.根据权利要求1或2所述的进给轴异常判定系统，其中，所述命令产生部通过所述数值控制部使所述进给轴以既定速度从所述进给动作范围的所述上限值朝反方向动作至所述下限值；
所述进给轴异常判定部根据所述伺服马达的反方向动作期间的所述既定速度及从所述进给轴的反方向动作开作时至反方向动作期间的所述脱离时为止的时间，或依据所述位置反馈，而算出所述进给轴的进给位置，且将该进给位置作为异常进给位置予以输出。


5.一种蜗轮异常判定系统，设于分度单元，以判定所述主轴的异常的系统，该分度单元具备执行分度的主轴，设于所述主轴的蜗轮，与所述蜗轮咬合的蜗杆螺杆，驱动所述蜗杆螺杆的伺服马达，控制所述伺服马达的驱动转矩的数值控制部，及检测所述主轴的速度或位置的编码器；该蜗轮异常判定系统具备：
命令产生部，通过所述数值控制部使所述主轴以既...

【专利技术属性】
技术研发人员：三角进，
申请(专利权)人：株式会社日研工作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP