CN105260494B

CN105260494B - 螺距计算系统

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Publication number: CN105260494B
Application number: CN201510398248.2A
Authority: CN
Inventors: 手塚淳; 手塚淳一; 小川肇
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2035-07-08
Also published as: DE102015008460B4; DE102015008460A1; US20160008901A1; JP2016018392A; JP5845321B1; CN105260494A; US9468985B2

Abstract

提供一种能够判断螺距的变动的主要原因的螺距计算系统。螺距计算系统具备：第一检测部，其检测旋转轴的旋转角度；第二检测部，其检测进给轴的移动量；以及计算部，其基于由第一检测部检测出的旋转角度以及由第二检测部检测出的移动量，来计算在工件(W)处形成螺纹时的旋转轴每旋转一周的上述移动量。

Description

螺距计算系统

技术领域

本发明涉及一种计算由具备旋转轴和进给轴的机床在工件处形成的螺纹的螺距的系统。

背景技术

已知如下技术：在具备使工件旋转的旋转轴以及使加工该工件的工具相对于该工件移动的进给轴的数值控制加工系统中，计算进给轴的理想移动量与实际移动量之间的误差，并监视或验证该误差，由此掌握所加工出的螺纹的精度(例如日本特开2008-226112号公报)。

以往，根据实际形成的螺纹的螺距，是无法看出如上所述的进给轴的理想移动量与实际移动量之间的误差的影响的，因此无法使实际的螺距与上述误差相对应来进行比较验证。

因此，在所形成的螺距中存在不适当的变动的情况下，难以判断该变动是由于旋转轴和进给轴的控制而引起的、还是由于除旋转轴和进给轴的控制以外的原因而引起的。

发明内容

在本发明的一个方式中，计算通过使工件旋转的旋转轴与进给工具的进给轴之间的同步动作而在工件处形成的螺纹的螺距的螺距计算系统具备：第一检测部，其检测旋转轴的旋转角度；第二检测部，其检测进给轴的移动量；以及计算部，其基于由第一检测部检测出的旋转角度以及由第二检测部检测出的移动量，来计算在工件处形成螺纹时的旋转轴每旋转一周的移动量。

该螺距计算系统也可以还具备显示部，该显示部显示由计算部计算出的每旋转一周的移动量。计算部也可以将预先决定的旋转角度作为起点来计算每旋转一周的移动量。

预先决定的旋转角度也可以是开始工件的螺纹切削加工的时间点的旋转轴的旋转角度。计算部也可以还计算每旋转一周的移动量的最小值、最大值以及平均值的至少一个。

附图说明

本发明的上述或其它目的、特征以及优点通过参照附图来说明以下的优选实施方式会变得进一步明确。

图1表示本发明的一个实施方式所涉及的加工系统的框图，

图2是用于说明对工件的螺纹切削加工的图，

图3表示螺纹切削加工后的工件，

图4是用于说明本发明的一个实施方式所涉及的用于计算螺距的系统的原理的曲线图，纵轴表示旋转轴的旋转角度，横轴表示进给轴的移动量，

图5是用于说明预先决定的旋转角度的图，是从轴向观察工件得到的图，

图6是从径向观察图5所示的工件得到的图。

具体实施方式

下面，基于附图来详细说明本发明的实施方式。首先，参照图1来说明本发明的一个实施方式所涉及的加工系统10。此外，以下的说明中的轴向表示沿着后述的旋转轴20和工件W的旋转轴线的方向。

加工系统10是用于对工件W实施螺纹切削加工的系统，具备控制部12、第一驱动部14、第二驱动部16、对工件W进行加工的工具18、固定于工件W的旋转轴20以及固定于工具18的进给轴22。

控制部12对第一驱动部14和第二驱动部16进行控制，使得该第一驱动部14和第二驱动部16相互同步地动作。第一驱动部14例如由伺服电动机构成，根据来自控制部12的指令使旋转轴20绕旋转轴线O旋转。随着使该旋转轴20旋转，工件W被驱动成与旋转轴20成一体地绕旋转轴线O旋转。

第二驱动部16根据来自控制部12的指令使进给轴22沿工件W移动。在本实施方式中，第二驱动部16使进给轴22在轴向上移动。例如，第二驱动部16由伺服电动机和滚珠丝杠机构构成，该滚珠丝杠机构将该伺服电动机的输出轴的旋转变换为轴向的移动。作为代替，第二驱动部16由直线电动机构成。

随着通过第二驱动部16使进给轴22移动，工具18与进给轴22成一体地沿工件W移动。工具18在对工件W进行加工时被推压至该工件W的外周面，在该工件W的外周面形成螺纹26。

加工系统10还具备用于计算形成于工件W的螺纹26的螺距的系统30。该系统30具备第一检测部32、第二检测部34以及计算部36。第一检测部32检测旋转轴20的旋转角度θ，并将该旋转角度θ发送到控制部12。第一检测部32例如由编码器或霍尔元件构成。

第二检测部34检测进给轴22的移动量ξ，并将该移动量ξ发送到控制部12。在本实施方式中，第二检测部34检测进给轴22的轴向的移动量ξ。例如，在第二驱动部16由伺服电动机构成的情况下，第二检测部34包括检测该伺服电动机的旋转角度的编码器。

在该情况下，第二检测部34将由编码器检测出的旋转角度θ变换为进给轴22的轴向的移动量ξ，并将该移动量ξ发送到控制部12。作为代替，在第二驱动部16由直线电动机构成的情况下，第二检测部34也可以包括能够直接测量进给轴22的移动量ξ的位移传感器。

在本实施方式中，控制部12具有作为计算部36的功能。控制部12作为计算部36而发挥功能，基于从第一检测部32接收到的旋转轴20的旋转角度θ以及从第二检测部34接收到的进给轴22的移动量ξ，来计算与形成于工件W的实际的螺距对应的控制上的螺距。此外，在后面叙述该功能。

系统30还具备存储部38和显示部40。存储部38例如由EEPROM(注册商标)等构成，是能够通过电性方式擦除和记录的非易失性存储器。

控制部12与存储部38进行通信，将数据记录在存储部38中，或者从存储部38擦除数据。显示部40例如由液晶显示器、有机EL显示器等构成，从控制部12接收图像数据，显示与该图像数据相应的图像。

接着，参照图1～图3来说明通过加工系统10对工件W进行螺纹切削加工的方法。在对工件W进行螺纹切削加工的情况下，控制部12对第一驱动部14发送指令，使工件W旋转。

接着，控制部12对第二驱动部16发送指令，使被配置成推压至工件W的外周面的工具18如图2中的箭头46所示那样在轴向上移动。这样一来，工具18如图2的轨道24所示那样在工件W的外周面上呈螺旋状地相对移动，在工件W的外周面形成如图3所示的多个螺纹26的槽。

这些螺纹26以具有螺距P₁、P₂、P₃、…P_n的方式从开始加工工件W的时间点起依次形成。这些螺距P₁、P₂、P₃、…P_n分别与使工件W旋转一周(即旋转360°)时的工具18在轴向上的移动距离28(图2)相当。

在进行螺纹切削加工时，控制部12参照从第一检测部32接收到的旋转角度θ，来控制第二驱动部16对进给轴22的移动量ξ。具体地说，控制部12计算使接收到的旋转角度θ乘以同步比＝(与预先决定的螺距的目标值P_Ref相当的进给轴22的移动指令)/(360°)所得的值。

然后，控制部12将与计算出的该值相当的移动指令发送到第二驱动部16。通过这样，控制部12为了以目标值P_Ref在工件W处形成螺纹26，而与旋转轴20的旋转角度θ同步地控制进给轴22的移动量ξ。

然而，由于各种原因，存在实际形成于工件W的螺纹26的螺距P₁、P₂、P₃、…P_n偏离于目标值P_Ref地变动的情况。在此，本实施方式所涉及的系统30基于旋转轴20的旋转角度θ和进给轴22的移动量ξ，来计算与实际的螺距P₁、P₂、P₃、…P_n对应的控制上的螺距。

下面，说明系统30的功能。此外，从容易理解的观点出发，将实际开始螺纹切削加工的时间点的旋转角度θ设为0°。在开始螺纹切削加工之后，控制部12借助第一检测部32和第二检测部34来测量旋转轴20的旋转角度θ以及与该旋转角度θ对应的进给轴22的移动量ξ(θ)。该移动量ξ(θ)表示使旋转轴20旋转θ时的进给轴22的移动量ξ。

控制部12将从第一检测部32和第二检测部34接收到的旋转角度θ和移动量ξ(θ)存储在存储部38中。作为一例，控制部12按每个预先决定的旋转角度θ(例如10°)测量进给轴22的移动量ξ(θ)，并存储在存储部38中。通过这样，旋转角度θ和移动量ξ(θ)被相互对应地存储在存储部38中。

接着，控制部12作为计算部36而发挥功能，基于获取到的旋转角度θ和移动量ξ(θ)来计算旋转轴20每旋转一周的移动量。具体地说，控制部12从存储部38读出与旋转角度θ＝360°×n(n是正的整数)对应的移动量ξ(360°×n)，按照以下的式1来计算每旋转一周的移动量P(n)。

P(n)＝ξ(360°×n)-ξ(360°×(n-1))…(式1)

参照图4的曲线图来详细说明该概念。图4的原点O表示开始螺纹切削加工的时间点。图4中的P(1)所示的值是对上述的式1代入n＝1而计算出的值，等于旋转轴20从螺纹切削加工开始时间点起旋转了360°时的进给轴22的移动量ξ(360°)。

该P(1)是与在形成第一周的螺纹26(即图3的左端的螺纹26)的期间从控制部12发送到第一驱动部14和第二驱动部16的指令值相关的值，能够视为与实际形成的螺距P₁对应的控制上的螺距P(1)。

另一方面，图4中的P(2)是对上述的式1代入n＝2而计算出的值。具体地说，P(2)是通过从旋转轴20旋转了720°时的移动量ξ(720°)减去移动量ξ(360°)所得的值。

该P(2)是与在形成第二周的螺纹26(即图3的左起第二个螺纹26)的期间从控制部12发送到第一驱动部14和第二驱动部16的指令值相关的值，能够视为与实际的螺距P₂对应的控制上的螺距P(2)。

同样地，图4中的P(3)是对上述的式1代入n＝3而计算出的值。具体地说，P(3)是通过从旋转轴20旋转了1080°时的移动量ξ(1080°)减去移动量ξ(720°)所得的值。

该P(3)是与在形成第三周的螺纹26(即图3的左起第三个螺纹26)的期间从控制部12发送到第一驱动部14和第二驱动部16的指令值相关的值，能够视为与实际的螺距P₃对应的控制上的螺距P(3)。

这样，在本实施方式所涉及的系统30中，控制部12作为计算部36而发挥功能，使用上述的式1来计算旋转轴20每旋转一周的移动量P(1)～P(n)(即控制上的螺距P(1)～P(n))。在以下的表1中示出像这样计算出的移动量P(1)～P(n)。

表1

另外，控制部12还计算所计算出的移动量P(1)～P(n)的最大值、最小值以及平均值。在以下的表2中示出像这样计算出的最大值、最小值以及平均值。

表2

最大值[mm]	1.52
		最小值[mm]	1.43
平均值[mm]	1.50

控制部12将表1和表2所示的数据存储在存储部38中。而且，控制部12使显示部40显示该数据。由此，使用者能够掌握旋转轴20的转数n以及与该转数n对应的移动量P(n)。其结果，使用者能够将实际形成的螺纹26的螺距P₁～P_n与移动量P(1)～P(n)(即控制上的螺距)进行比较。

这样，使用者在发现实际的螺距P₁～P_n中存在不适当的变动的情况下，能够通过比较螺距P_n与移动量P(n)来作为用于确定该变动的主要原因的一个判断材料。下面说明该功能。

假设将实际测量出的螺距P₁～P_n与计算出的移动量P(1)～P(n)进行比较所得的结果是在螺距P₁～P_n的变动与移动量P(1)～P(n)的变动中发现相同的倾向(例如，P₁～P₃<P_Ref<P₄～P_n并且P(1)～P(3)<P_Ref<P(4)～P(n))。

如上所述，P(n)是与在形成第n周的螺纹26的期间从控制部12发送到第一驱动部14和第二驱动部16的指令值相关的控制上的螺距P(n)。因而，在P_n与P(n)之间发现相同的倾向的情况下，螺距变动的原因在于控制部12对第一驱动部14和第二驱动部16的控制的可能性高。

因而，在该情况下，使用者能够判断为通过对从控制部12发送到第一驱动部14和第二驱动部16的指令值进行调整来能够控制实际的螺距P₁～P_n的变动的可能性高。

另一方面，假设在实际测量出的螺距P₁～P_n的变动与计算出的移动量P(1)～P(n)的变动之间未发现相同的倾向。在该情况下，螺距变动的主要原因是例如工件W的刚度不均匀、异物附着于工件W等之类的除控制部12的控制以外的机械上的原因的可能性高。因而，在该情况下，使用者能够判断为需要采取应对机械上的原因的对策。

这样，在实际的螺距P₁～P_n中产生了不适当的变动的情况下，使用者能够通过比较螺距P_n与移动量P(n)来作为确定该变动的主要原因的判断材料。由此，使用者能够高效地采取对策以减少这种不适当的变动。

另外，根据本实施方式，使用者能够通过显示部40来视觉识别如表1和表2所示的数据表。由此，使用者能够更有效地对实际的螺距P_n与计算出的移动量P(n)进行比较验证。

此外，在上述的实施方式中，从容易理解的观点出发，叙述了将开始螺纹切削加工的时间点的工件W的旋转角度设为0°、以θ＝0°为基准(起点)来计算每旋转一周的移动量P(n)的情况。然而，不限于此，控制部12也可以将预先决定的旋转角度θ_S1作为基准来计算每旋转一周的移动量P(n)。参照图5和图6来说明该结构。

图5中的虚线42表示加工系统10开始动作的时间点的工具18相对于工件W的位置。在该时间点，控制部12开始旋转轴20、进给轴22、第一检测部32以及第二检测部34的动作，开始获取与旋转角度θ和移动量ξ有关的数据。

另一方面，在旋转轴20旋转了预先决定的旋转角度θ_S1的状态下，如图5和图6中的虚线44所示，工具18被配置到相对于工件W从虚线42所示的位置相对地旋转了θ_S1的位置。

使用者能够对控制部12发出指令，以使控制部12以该旋转角度θ_S1为基准来计算每旋转一周的移动量P(n)。控制部12当从使用者接收到该指令时，按照以下的式2来计算每旋转一周的移动量P(n)。

P(n)＝ξ(θ_S1+360°×n)-ξ(θ_S1+360°×(n-1))…(式2)

由此，控制部12能够计算从旋转角度θ_S1的位置起每旋转一周的移动量P(1)、P(2)、…P(n)。然后，使用者能够将这些移动量P(1)、P(2)、…P(n)与图6所示的虚线44的位置处的实际的螺距P₁、P₂、P₃、…P_n进行比较。

此外，也可以将上述的预先决定的旋转角度θ_S1设定为实际开始螺纹切削加工的时间点的旋转轴20的旋转角度。在该情况下，使用者能够以螺纹26的起点为基准来评价螺距P_n的变动。

并且，控制部12也可以将多个预先决定的旋转角度θ_S1、θ_S2、…θ_Sn作为基准来计算每旋转一周的移动量P(n)。作为一例，在以下的表3中示出以旋转角度θ_S1～θ_S4为基准来计算出每旋转一周的移动量P(n)的情况下的数据表。

表3

在该情况下，控制部12也可以还计算以多个预先决定的旋转角度θ_S1～θ_Sn为基准来计算出的移动量P(n)的最小值、最大值以及平均值。作为一例，在以下的表4中示出与表3所示的θ_S1～θ_S4对应的P(n)的最大值、最小值以及平均值。

表4

这样，根据本实施方式，使用者以多个旋转角度θ_S1～θ_Sn为基准来计算移动量P(n)，能够对旋转角度θ_S1～θ_Sn的位置处的螺距的变动进行评价。由此，使用者能够进一步详细地分析螺距的变动。

此外，在上述的实施方式中，叙述了系统30具备显示部40并将计算出的移动量P(1)～P(n)显示在显示部40上的情况。然而，不限于此，系统30也可以不具备显示部40。例如，系统30也可以通过将计算出的移动量P(1)～P(n)打印在打印介质上来通知给使用者，以代替显示部40。

另外，系统30也可以经由网络将计算出的移动量P(1)～P(n)发送到外部设备。另外，系统30也可以不将计算出的移动量P(1)～P(n)通知给使用者，而只是作为数据存储起来。

另外，在上述的实施方式中，叙述了系统30具备存储部38的情况。然而，不限于此，例如，系统30也可以经由网络将计算出的移动量P(1)～P(n)发送到外部设备，并存储在该外部设备内。

另外，在上述的实施方式中，叙述了系统30的计算部36被嵌入到加工系统10的控制部12中的情况。然而，不限于此，也可以将计算部36构成为与控制部12相分别的独立的要素。

以上，通过发明的实施方式说明了本发明，但是上述的实施方式并非对权利要求书所涉及的发明进行限定。另外，将本发明的实施方式中说明的特征进行组合所得的方式也能够包含在本发明的技术范围中。然而，这些特征的组合的全部未必是发明的技术方案所必需的。并且，能够对上述的实施方式施以各种变更或改进，这也是本领域技术人员所清楚的。

另外，应该注意：权利要求书、说明书以及附图中示出的装置、系统、程序以及方法中的动作、过程、步骤、工序以及阶段等各处理的执行顺序没有特别注明“比…之前”、“在…之前”等，而且，只要不是将之前的处理的输出用在之后的处理中，就能够以任意的顺序来实现。关于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程，虽然为了便于说明而使用“首先，”、“接着，”等来进行了说明，但是并不意味着必须以此顺序来实施。

Claims

1.一种螺距计算系统，计算通过旋转轴与进给轴的同步动作而在工件处形成的螺纹的螺距，其中，该旋转轴用于使上述工件旋转，该进给轴用于进给工具，该螺距计算系统具备：

第一检测部，其检测上述旋转轴的旋转角度；

第二检测部，其检测上述进给轴的移动量；以及

计算部，其基于由上述第一检测部检测出的上述旋转角度以及由上述第二检测部检测出的上述移动量，来计算在上述工件处形成螺纹时的上述旋转轴每旋转一周的上述移动量。

2.根据权利要求1所述的螺距计算系统，其特征在于，

还具备显示部，该显示部显示由上述计算部计算出的上述每旋转一周的移动量。

3.根据权利要求1或2所述的螺距计算系统，其特征在于，

上述计算部将预先决定的上述旋转角度作为起点来计算上述每旋转一周的移动量。

4.根据权利要求3所述的螺距计算系统，其特征在于，

上述预先决定的旋转角度是开始上述工件的螺纹切削加工的时间点的上述旋转轴的旋转角度。

5.根据权利要求1或2所述的螺距计算系统，其特征在于，

上述计算部还计算上述每旋转一周的移动量的最小值、最大值以及平均值的至少一个。