CN116670483A - 观测装置及观测方法 - Google Patents

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CN116670483A CN202280008828.4A CN202280008828A CN116670483A CN 116670483 A CN116670483 A CN 116670483A CN 202280008828 A CN202280008828 A CN 202280008828A CN 116670483 A CN116670483 A CN 116670483A
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Abstract

本发明的观测装置(12)对机床(14)的主轴(18)的平衡状态进行观测，所述机床(14)具备主轴(18)和移动体(22)，所述移动体(22)能旋转地固定有主轴(18)，沿与主轴(18)的轴向正交的方向移动，该观测装置(12)具备：第1获取部(44)，其获取旋转的主轴(18)的旋转角度；第2获取部(46)，其获取表示主轴(18)正在旋转时的移动体(22)的移动状态的移动信息；以及输出生成部(48)，其使主轴(18)的各旋转角度与移动信息加以关联并显示在显示部(34)上。

Description

观测装置及观测方法
技术领域
本发明涉及一种对机床的主轴的平衡状态进行观测的观测装置及观测方法。
背景技术
日本专利特开平03-251066号公报中记载有一种现场平衡仪。现场平衡仪是用于对旋转驱动的测定对象的平衡状态进行测定的装置。测定对象例如为马达(马达的转轴)。
发明内容
机床(例如车床)的操作人员例如为了测定机床的主轴的平衡状态而使用现场平衡仪。此处，操作人员将现场平衡仪(测加速度传感器)安装在机床上。但是，将现场平衡仪安装至机床的作业费时费力。此外，现场平衡仪对主轴的平衡状态的观测精度取决于现场平衡仪在机床上的安装方式和现场平衡仪的安装位置。因而，难以让任何人都在稳定的观测精度下检查主轴的平衡状态。
本发明的目的在于解决上述问题。
本发明的第1形态为一种观测装置，其对机床的主轴的平衡状态进行观测，其中，所述机床具备所述主轴和移动体，所述移动体能旋转地固定有所述主轴，沿与所述主轴的轴向正交的方向移动，所述观测装置具备：第1获取部，其获取旋转的所述主轴的旋转角度；第2获取部，其获取表示所述主轴正在旋转时的所述移动体的移动状态的移动信息；以及输出生成部，其使所述主轴的各旋转角度与所述移动信息加以关联并显示在显示部上。
本发明的第2形态为一种观测方法，对机床的主轴的平衡状态进行观测，其中，所述机床具备所述主轴和移动体，所述移动体能旋转地固定有所述主轴，沿与所述主轴的轴向正交的方向移动，所述观测方法包含：第1获取步骤，获取旋转的所述主轴的旋转角度；第2获取步骤，获取表示所述主轴正在旋转时的所述移动体的移动状态的移动信息；以及输出生成步骤，使所述主轴的各旋转角度与所述移动信息加以关联并显示在显示部上。
根据本发明的形态，得以观测机床的主轴的平衡状态而不依靠现场平衡仪。
附图说明
图1为实施方式的观测系统的构成图。
图2为实施方式的观测装置的构成图。
图3为例示第1获取部所获取的主轴在时间轴上的旋转角度的图表。
图4为表示第2获取部所获取的移动体的位置偏差的相位的图表。
图5为例示实施方式的观测装置所观测到的主轴的平衡状态的观测结果的图。
图6为例示实施方式的观测方法的流程的流程图。
图7为变形例4的观测系统的构成图。
图8为变形例5的观测装置的构成图。
图9为例示移动体的位置偏差的时间转变的图表。
图10为变形例6的观测装置的构成图。
图11为例示主轴的旋转角度和修正部所进行的修正前后的位置偏差在时间轴上的相位的图表。
图12为用于说明存储部所存储的修正量的图表。
图13为变形例7的观测装置的构成图。
图14为例示变形例7的观测装置所观测到的主轴的平衡状态的观测结果的图。
具体实施方式
[实施方式]
图1为实施方式的观测系统10的构成图。
观测系统10具有机床14、控制装置16以及观测装置12。控制装置16以能控制机床14的方式与机床14连接。控制装置16与观测装置12以能通信的方式相互连接。
机床14例如为车床。机床14具备主轴18、主轴马达20、移动体22以及进给轴马达24。主轴18以轴A18为中心进行旋转(参考图1)。主轴马达20为转轴马达。主轴马达20使主轴18旋转。对主轴马达20供给驱动电流。由此，主轴马达20进行驱动。主轴18随着主轴马达20的驱动而旋转。
主轴马达20上设置有第1检测器26。第1检测器26例如为旋转编码器。第1检测器26输出与主轴马达20的转轴的旋转角度相应的信号。第1检测器26将该信号反馈至主轴放大器32A。另外，主轴放大器32A于后文叙述。
移动体22使主轴18沿移动方向D22移动。移动方向D22是与轴A18的延伸方向正交的方向(参考图1)。移动体22经由未图示的转换机构连接于进给轴马达24。该未图示的转换机构例如为滚珠丝杠机构。未图示的转换机构将进给轴马达24所产生的旋转力转换为移动方向D22的直动力而传递至移动体22。移动体22根据从未图示的转换机构传递的直动力而沿移动方向D22移动。主轴18能旋转地固定(支承)在移动体22上。因而，当移动体22沿移动方向D22移动时，主轴18也一起沿移动方向D22移动。
进给轴马达24是用于控制移动体22的移动的伺服马达。对进给轴马达24供给驱动电流。由此，进给轴马达24的转轴进行旋转驱动。结果，进给轴马达24产生前文所述的旋转力。另外，进给轴马达24在维持移动体22的位置的情况下也受到驱动电流的供给。
进给轴马达24上设置有第2检测器28。第2检测器28例如为旋转编码器。第2检测器28输出与进给轴马达24的转轴的旋转角度相应的信号。第2检测器28将该信号反馈至进给轴放大器32B。另外，进给轴放大器32B于后文叙述。
机床14也可配备多个进给轴马达24。在该情况下，多个进给轴马达24可使移动体22沿互不相同的方向移动。进给轴马达24也可为线性马达。在该情况下，进给轴马达24具有直动轴。此外，第2检测器28检测进给轴马达24的直动轴的位置。检测进给轴马达24的直动轴的位置的第2检测器28例如为线性编码器。在进给轴马达24为线性马达的情况下，进给轴马达24产生直动力。在该情况下，不需要前文所述的转换机构。
控制装置16是对机床14进行反馈控制的数控装置。控制装置16具备指令部(处理器)30和放大器32。指令部30生成用于对主轴马达20和进给轴马达24进行数控的控制指令。此外，指令部30将生成的控制指令输出至放大器32。另外，指令部30也可从观测装置12接收基于观测控制指令41的指令(详情于后文叙述)。在该情况下，指令部30将基于观测控制指令41的控制指令输出至放大器32。
放大器32具有主轴放大器32A和进给轴放大器32B。主轴放大器32A是连接于指令部30和主轴马达20的驱动装置。主轴放大器32A根据指令部30的控制指令和主轴马达20的转轴的旋转角度对主轴马达20供给驱动电流。另外，主轴马达20的转轴的旋转角度是根据第1检测器26的输出信号来算出。进给轴放大器32B是连接于指令部30和进给轴马达24的驱动装置。进给轴放大器32B根据指令部30的控制指令和进给轴马达24的旋转角度对进给轴马达24供给驱动电流。另外，进给轴马达24的旋转角度是根据第2检测器28的输出信号来算出。
以上为机床14和控制装置16的说明。接着，下面对观测装置12进行说明。
图2为实施方式的观测装置12的概略构成图。
观测装置12是用于观测主轴18的平衡状态的电子装置(电脑)。观测装置12以时间轴将主轴18的旋转角度与表示移动体22的移动状态的信息(移动信息)加以关联，由此来观测主轴18的平衡状态，下面进行详细说明。
观测装置12获取移动信息。具体而言，移动信息例如为移动体22的位置偏差。另外，控制装置16在对进给轴马达24进行反馈控制。移动体22的位置偏差通常是在反馈控制的过程中算出。因而，观测装置12可以从控制装置16获取移动体22的位置偏差。
移动信息优选包含大量受到了从主轴18传来的振动的影响的偏差分量。因而，观测装置12优选在控制装置16正为了使移动体22静止而控制进给轴马达24的状态下获取移动信息。
下面，根据以上的预备说明，对能够获得图5中例示的观测结果的观测装置12的构成例进行说明。观测装置12具备显示部34、操作部36、存储部38以及运算部40。
显示部34是具有画面的显示装置。画面例如为液晶画面。在画面上酌情显示信息。例如在画面上显示图5的观测结果。
操作部36是受理信息输入的输入装置。操作部36例如具有键盘、鼠标以及触控面板。其中，操作部36也可具有操作盘。触控面板例如设置于显示部34的画面。操作人员可以经由操作部36指示观测装置12例如开始平衡状态的观测。
存储部38具有存储信息的存储器。存储部38例如具有RAM(Random AccessMemory)和ROM(Read Only Memory)。存储部38存储观测控制指令41和规定的观测程序42。
观测控制指令41是包含用于指示控制装置16的指令内容的信息。观测控制指令41包含用于使主轴18旋转的指令。此外，观测控制指令41优选还包含用于使移动体22的位置维持在预先决定的位置的指令。
观测程序42是用于使观测装置12执行本实施方式的观测方法的程序。观测方法的详情于后文叙述。
运算部40具有通过运算来处理信息的处理器。运算部40例如具有CPU(CentralProcessing Unit)和GPU(Graphics Processing Unit)。
运算部40具备指令输出部43、第1获取部44、第2获取部46以及输出生成部48。指令输出部43、第1获取部44、第2获取部46以及输出生成部48各者是通过由运算部40执行观测程序42来实现。
指令输出部43将至少包含观测控制指令41的指令输出至控制装置16。由此，控制装置16为了使主轴18旋转而对主轴马达20进行控制。此处，控制装置16可使主轴马达20的转轴的转速以一定的加速度逐渐上升。此外，控制装置16也可使主轴马达20的转轴的转速阶段性地上升。此外，控制装置16为了使移动体22的位置维持在预先决定的位置而对进给轴马达24进行控制。例如，在移动体22的位置偏离了预先决定的位置的情况下，控制装置16使移动体22移动至预先决定的位置。
第1获取部44获取主轴18的旋转角度。另外，主轴18的旋转角度与主轴马达20的转轴的旋转角度一致。此处，控制装置16为了对主轴马达20进行反馈控制而算出主轴马达20的转轴的旋转角度。因而，第1获取部44可从控制装置16获取主轴马达20的转轴的旋转角度。由此，第1获取部44实质上获取到主轴18的旋转角度。
存储部38存储获取到的主轴18的旋转角度。
图3为例示第1获取部44所获取的主轴18在时间轴上的旋转角度的图表。
图3中例示的图表展示主轴18的旋转角度的相位(RA)。图3的图表具有表示旋转角度的纵轴和表示时间的横轴。再者，图3中，旋转角度的范围为0度～360度(主轴18旋转1周)。但旋转角度的范围并不限定于此。
第2获取部46从控制装置16获取移动信息。此处，控制装置16正为了使移动体22静止在预先决定的位置上而对进给轴马达24进行控制。因而，移动信息包含大量受到了从主轴18传来的振动的影响的偏差分量。
图4为例示第2获取部46所获取的时间轴上的位置偏差的图表。
图4中例示的图表展示移动体22的位置偏差(Pd)的相位。图4的图表具有表示位置偏差的纵轴和表示时间的横轴。移动体22的位置偏差随着移动体22的振动而变动。该振动从主轴18传递至移动体22。也就是说，主轴18因旋转而产生振动。此处，主轴18的振动量根据主轴18的平衡状态而变化。因而，位置偏差的转变间接地表现出主轴18的平衡状态的变化。
输出生成部48根据主轴18的旋转角度和移动信息(移动体22的位置偏差)来生成观测结果(图5)。此外，输出生成部48将生成的观测结果输出至显示部34。更详细而言，输出生成部48具有生成部50和输出部52。
图5为例示实施方式的观测装置12所观测到的主轴18的平衡状态的观测结果的图。
生成部50在时间轴上将主轴18的旋转角度(图3)与移动体22的位置偏差(图4)相互关联。即，将在同一时刻检测到的旋转角度与位置偏差相互关联。由此，生成部50生成观测结果(图5)。在图5的示例中，伴随主轴18的旋转而来的位置偏差(Pd)的转变以极坐标形式加以显示。
图5中，距原点的距离表示位置偏差的大小。Pd0为位置偏差的基准值。也就是说，在Pd0上，位置偏差为零。
输出部52将生成部50所生成的观测结果输出至显示部34。操作人员观察所显示的观测结果。由此，操作人员能够掌握伴随主轴18的旋转而来的移动体22的位置偏差的变化。即，操作人员能容易地掌握旋转的主轴18的平衡状态的变化。
以上为观测装置12的构成例的说明。接着，下面对由观测装置12执行的观测方法进行说明。
图6为例示实施方式的观测方法的流程的流程图。
本实施方式的观测方法包含指令输出步骤(S1)、第1获取步骤(S2)、第2获取步骤(S3)、判定步骤(S4)以及输出生成步骤(S5)。
首先，观测装置12执行指令输出步骤。在指令输出步骤中，指令输出部43对控制装置16输出指令。该指令包含观测控制指令41的内容。由此，主轴18开始旋转。此外，移动体22的位置被维持在预先决定的位置上。接着，观测装置12执行第1获取步骤和第2获取步骤。另外，第1获取步骤与第2获取步骤也可相互并行执行。
在第1获取步骤中，第1获取部44获取根据指令进行旋转的主轴18的旋转角度。存储部38存储获取到的主轴18的旋转角度。在第2获取步骤中，第2获取部46获取主轴18的旋转中的移动信息(移动体22的位置偏差)。存储部38存储获取到的移动信息。
在进行第2获取步骤(第1获取步骤)的期间内，移动体22随着主轴18的旋转而振动。因而，由第2获取部46获取的位置偏差包含大量与主轴18的振动相应的偏差分量。
在判定步骤中，运算部40判定是否获取到了主轴18的旋转1周的旋转角度和与主轴18旋转1周相对应的位置偏差。该判定是根据已存储于存储部38中的信息来进行。此处，在尚未获取到主轴18的旋转1周的旋转角度和与主轴18旋转1周相对应的位置偏差的情况下(判定步骤：否)，观测装置12再次执行第1获取步骤和第2获取步骤。另一方面，在已获取到主轴18的旋转1周的旋转角度和与主轴18旋转1周相对应的位置偏差的情况下(判定步骤：是)，观测装置12开始后续的步骤。
输出生成步骤包含生成步骤(S51)和输出步骤(S52)。在生成步骤中，生成部50生成主轴18的平衡状态的观测结果(图5)。观测结果是通过将主轴18的各旋转角度与位置偏差加以关联来生成。在输出步骤中，输出部52将生成步骤中生成的观测结果输出至显示部34。由此，操作人员可以经由显示部34来观察主轴18的平衡状态。
根据本实施方式，可以观测主轴18的平衡状态而不依靠现场平衡仪。此外，根据本实施方式，操作人员可以借用现有的机床14和现有的控制装置16各者。以上为本实施方式的控制方法的构成例的说明。
现场平衡仪存在平衡状态的观测精度不稳定这一问题。即，现场平衡仪对平衡状态的观测的精度取决于现场平衡仪的安装方式和安装位置。相对于此，观测装置12根据从控制装置16获取的信息来观测平衡状态。因而，观测装置12对平衡状态的观测的精度比使用现场平衡仪的情况下稳定。
[变形例]
下面，对实施方式的变形例进行说明。其中，在以下的说明中尽量省略与实施方式重复的说明。只要不特别言明，则已在实施方式中说明过的构成要素便借用与实施方式相同的参考符号。
(变形例1)
观测装置12也可配备在控制装置16中。由此，例如显示部34、操作部36、存储部38以及运算部40由控制装置16的硬件来实现。
(变形例2)
观测装置12也可在完成主轴18的旋转1周的旋转角度和与主轴18旋转1周相对应的移动体22的位置偏差的获取之前开始观测结果的生成。例如，观测装置12也可随着主轴18的旋转角度的获取和移动体22的位置偏差的获取的进行而将观测结果依序描绘在显示部34上。在该情况下，例如观测装置12将主轴18的第1旋转角度与移动体22的第1位置偏差加以关联。观测装置12将第1旋转角度和第1位置偏差输出至显示部34。接着，观测装置12将主轴18的第2旋转角度与移动体22的第2位置偏差加以关联。观测装置12将第2旋转角度和第2位置偏差输出至显示部34。
(变形例3)
只要具备旋转的构件(主轴18)和随着旋转的构件的振动而移动(振动)的构件(移动体22)，机床14便不限定于车床。
(变形例4)
主轴18也可为根据所供给的空气进行旋转的空气主轴。
图7为变形例4的观测系统10的构成图。
图7的主轴18为空气主轴。在该情况下，图7的机床14具备第3检测器54和空气涡轮55。第3检测器54是用于检测主轴18的旋转角度的传感器。第1获取部44根据第3检测器54的检测结果来获取主轴18的旋转角度。空气涡轮55是用于使主轴18旋转的涡轮。
图7的第3检测器54与观测装置12连接。在该情况下，第3检测器54将与主轴18的旋转相应的信号输入至观测装置12。但第3检测器54也可将与主轴18的旋转相应的信号输入至控制装置16。在该情况下，观测装置12可经由控制装置16来获取第3检测器54的信号。
本变形例中也不需要现场平衡仪。
(变形例5)
下面，对关于进给轴马达24的反馈控制加以研究的事项进行预备说明。此外，根据该预备说明而对变形例5的观测装置12进行说明。
进给轴马达24的反馈控制的响应性根据增益而变化。列举增益的代表例，有位置回路增益、电流回路增益以及速度回路增益。
通常而言，机床14的加工精度随着增益的提高而上升。因而，在机床14的一般的控制中，以尽量高的数值来优化增益。
下文中，为了高精度地进行加工而对增益进行了优化的状态被记作高增益状态或高增益。此外，位置回路增益、电流回路增益以及速度回路增益中的至少1个比高增益的设定值低的状态被记作低增益状态或低增益。根据以上内容，下面对本变形例的观测装置12进行说明。
图8为变形例5的观测装置12的构成图。
在本变形例中，第2获取部46获取以低增益来控制进给轴马达24的期间的移动信息。关于这一点，本变形例的观测装置12还具备增益调整部56。增益调整部56请求控制装置16(指令部30)以低增益来控制进给轴马达24。
例如，增益调整部56请求控制装置16降低位置回路增益。控制装置16根据该请求而降低位置回路增益。另外，增益调整部56也可请求控制装置16降低电流回路增益或速度回路增益。
图9为例示移动体22的位置偏差的时间转变的图表。另外，图9中图示以高增益来控制进给轴马达24的情况下的位置偏差和以低增益来控制进给轴马达24的情况下的位置偏差。
图9中，双点划线PdHigh表示在高增益下获取的位置偏差的相位。图9中，虚线PdLow表示在低增益下获取的位置偏差的相位。在低增益的情况下，进给轴马达24的控制的响应性比高增益的情况下低。因而，与高增益的情况下的位置偏差相比，低增益的情况下的位置偏差容易发生更大的变动。
也就是说，在高增益和低增益下，低增益时容易使主轴18的平衡状态的影响反映到位置偏差中。因而，在观测平衡状态这一观点上，低增益比高增益理想。如前文所述，增益调整部56请求控制装置16以低增益来控制进给轴马达24。由此，第2获取部46容易获取更强地反映了主轴18的平衡状态的位置偏差。
在不进行平衡状态的观测的情况(观测已完成的情况)下，增益调整部56可使增益的设定复原(回到高增益)。
(变形例6)
下面，对实施方式中说明过的观测结果(图5)相关的补充事项进行说明。此外，根据该补充说明而对变形例6的观测装置12进行说明。
移动体22与主轴18互为不同构件。因而，从主轴18振动起到该振动传递至移动体22为止存在时滞。移动体22的位置偏差的时间相位根据时滞而相较于主轴18的旋转角度的时间相位而言发生延迟。下面进行具体说明。例如，在以下的说明中，时刻t下的主轴18的旋转角度为α(t)。时滞为t'。时刻t+t'下的主轴18的旋转角度为α(t+t')。在以下的说明中，时刻t+t'下的移动体22的位置偏差为Pd(t+t')。主轴18于时刻t产生的振动在时刻t+t'传递至移动体22。在该情况下，位置偏差Pd(t+t')反映旋转角度α(t)下的主轴18的平衡状态。位置偏差Pd(t+t')不反映旋转角度α(t+t')下的主轴18的平衡状态。
大部分情况下，前文所述的时滞都是微小时间。因而，即便忽略时滞，观测结果的可靠性也不会大幅降低。但是，要尽量提高观测精度，更优选考虑时滞。
根据以上说明，下面对本变形例的观测装置12进行说明。
图10为变形例6的观测装置12的构成图。
本变形例的观测装置12还具备修正部58。修正部58根据修正量C来修正主轴18的旋转角度。所谓修正量C，是表示前文所述的时滞的时间量。
图11为例示主轴18的旋转角度和修正部58所进行的修正前后的位置偏差在时间轴上的相位的图表。
图11中图示单点划线(Pd')、虚线(Pd)以及实线(RA)。单点划线(Pd')表示修正前的移动体22的位置偏差的时间相位。虚线(Pd)表示修正后的移动体22的位置偏差的时间相位。实线(RA)表示主轴18的旋转角度的时间相位(与图3一样)。修正部58使位置偏差(Pd')的时间相位前进修正量C程度。由此，生成部50能将主轴18的旋转角度(RA)与移动体22的位置偏差(Pd')高精度地加以关联。例如在前文所述的具体例中，生成部50可以将旋转角度α(t)与位置偏差Pd(t+t')加以关联。
时滞根据主轴18的转速而变化。因而，较理想为根据主轴18的转速来改变修正量C。主轴18的每一转速的修正量C是根据实验来求出。例如像以下那样进行该实验。首先，实验人员故意将主轴18设为不平衡状态。实验人员可以通过在主轴18上安装砝码(铅)而将主轴18设为不平衡状态。接着，实验人员在使主轴18以特定转速旋转的同时观测移动体22的位置偏差。由于主轴18为不平衡状态，所以移动体22的位置偏差在主轴18的每一旋转角度下都不一样。此处，实验人员可以根据主轴18的不平衡角度(砝码的安装位置)来预测与移动体22的位置偏差的最大值相对应的主轴18的旋转角度。但由于前文所述的时滞，移动体22的位置偏差达到最大的时间点上的主轴18的旋转角度与实验人员所预测的旋转角度不一样。因而，实验人员可以根据该角度差来倒算与主轴18的特定转速相对应的时滞(修正量C)。
图12为用于说明存储部38所存储的修正量C的图表。
图12中例示实线TL。实线TL表示与主轴18的转速相应的时滞(修正量C)的变化。由存储部38存储主轴18的转速与时滞(修正量C)的对应关系。修正部58通过参考存储部38而根据主轴18的转速来使用不同的修正量C。由此，修正部58能高精度地修正主轴18的旋转角度。
通过在改变主轴18的转速的情况下进行多次前文所述的实验来获得多个修正量C。得到的多个修正量C也可以表示在与图12相同的图表(其中，纵轴表示修正量C)中。
再者，本变形例可以进一步变形，并不限定于上述说明。例如，前文所述的时滞不仅根据主轴18的转速、还根据主轴18的荷载(质量)而不同。因而，也可根据主轴18的荷载来求多个修正量C。此外，例如图12那样的图表中表示的多个修正量C中的若干修正量C也可通过基于已求出的其他若干修正量C的插补(线性插补)来求出。下面记载其具体内容。例如，在多个修正量C包含第1修正量和第2修正量的情况下，可根据第1修正量和第2修正量将第3修正量插补到图12的图表中。在该情况下，插补例如为线性插补。
(变形例7)
下面，对实施方式中说明过的观测结果(图5)相关的补充事项进行说明。此外，根据该补充说明而对变形例7的观测装置12进行说明。
图5的观测结果是根据从控制装置16获取的数值来生成。此处，图5所示的表示位置偏差的转变的线(Pd)为尽量平滑的线将使得操作人员易于观察。
根据以上说明，下面对本变形例的观测装置12进行说明。
图13为变形例7的观测装置12的构成图。
本变形例的观测装置12还具备算出部60。算出部60针对多个角度区间各者来求多个位置偏差的平均值。
所谓角度区间，是主轴18的旋转1周的旋转角度(0度～360度)当中以规定的角度宽度划分而成的区间。规定的角度宽度例如为5度。在该情况下，主轴18的旋转1周的旋转角度包含72个角度区间(例如0度～5度的区间、6度～10度的区间、…)。再者，角度宽度不限定于5度，可酌情加以变更。
算出部60参考生成部50所进行的主轴18的旋转角度与移动体22的位置偏差的关联的结果。再者，该关联已在实施方式中进行了说明，所以省略本变形例中的说明。算出部60针对各角度区间来算出与包含在角度区间内的多个旋转角度相对应的多个位置偏差的平均值。生成部50根据由算出部60算出的平均值而再次进行主轴18的旋转角度与移动体22的位置偏差的关联。此处，生成部50针对各角度区间而将包含在角度区间内的多个旋转角度与针对该角度区间算出的平均值加以关联。
图14为例示变形例7的观测装置12所观测到的主轴18的平衡状态的观测结果的图。
图14中比图5平滑地展示伴随主轴18的旋转而来的位置偏差的转变。因而，观察主轴18的平衡状态的变化的倾向这一操作对于操作人员而言变得容易。
(变形例8)
前文所述的算出部60也可求与主轴18的各旋转角度相对应的多个位置偏差的平均值。也就是说，主轴18旋转多周，由此，第2获取部46能够获取与同一旋转角度相对应的多个位置偏差。在该情况下，算出部60可求出这多个位置偏差的平均值。
由此，与主轴18的各旋转角度相对应的位置偏差得以平滑化。
(变形例9)
前文所述的算出部60也可求主轴18旋转1周的期间的多个位置偏差的移动平均。例如，观测装置12针对某一旋转角度α而获取旋转n周的位置偏差(pd1、pd2、…、pdn)。在该情况下，算出部60可求出这n个位置偏差的移动平均值。此外，生成部50也可将旋转角度α与n个位置偏差(pd1、pd2、…、pdn)的移动平均值加以关联。再者，n为自然数。
由此，与主轴18的各旋转角度相对应的位置偏差得以平滑化。
(变形例10)
移动信息不限定于移动体22的位置偏差。观测装置12例如也可获取进给轴马达24的驱动位置、驱动电流、速度、速度偏差、加速度、加速度偏差、加加速度或者加加速度偏差作为移动信息。
驱动位置、驱动电流、速度、速度偏差、加速度、加速度偏差、加加速度以及加加速度偏差是进给轴马达24的反馈控制中通常会加以处理的信息。因而，观测装置12可以从控制装置16与位置偏差同样地获取驱动位置、驱动电流、速度、速度偏差、加速度、加速度偏差、加加速度或者加加速度偏差。
在本变形例中，例如在使用速度偏差作为移动信息的情况下，图5或图14中例示的观测结果包含每一旋转角度的进给轴马达24的速度偏差而不是位置偏差。
(变形例11)
输出部52也可对观测装置12的外部设备输出观测结果。外部设备例如为控制装置16。也就是说，作为输出部52输出观测结果的对象的显示部34也可配备在观测装置12的外部设备上。
此外，外部设备也可具有操作用界面(输入装置)。在该情况下，可经由外部设备的操作用界面来操作观测装置12。在该情况下，如果不需要操作部36，则可从观测装置12的构成中省略掉。
(变形例12)
前文所述的各变形例也可在不发生矛盾的范围内酌情组合。
[从实施方式获得的发明]
下面记载能从上述实施方式及变形例掌握的发明。
〈第1发明〉
一种观测装置(12)，其对机床(14)的主轴(18)的平衡状态进行观测，所述机床具备所述主轴和移动体(22)，所述移动体(22)能旋转地固定有所述主轴，沿与所述主轴的轴向正交的方向(D22)移动，所述观测装置具备：第1获取部(44)，其获取旋转的所述主轴的旋转角度；第2获取部(46)，其获取表示所述主轴正在旋转时的所述移动体的移动状态的移动信息；以及输出生成部(48)，其使所述主轴的各旋转角度与所述移动信息加以关联并显示在显示部(34)上。
由此，得以提供一种对机床的主轴的平衡状态进行观测而不依靠现场平衡仪的观测装置。
也可为，还具备指令输出部(43)，所述指令输出部(43)以所述主轴旋转而且所述移动体不偏离预先决定的位置的方式控制所述机床。由此，为了使移动体移动而产生的偏差分量不会再包含于移动信息中。
也可为，所述机床还具备：主轴马达(20)，其连接于所述主轴；以及检测器(26)，其检测所述主轴马达的旋转轴的旋转角度，所述主轴是通过所述主轴马达的驱动来旋转的电动主轴，所述第1获取部根据所述检测器的检测结果来获取所述主轴的旋转角度。由此，无须区别于机床及控制装置的构成而另行在主轴上安装加速度传感器等检测器类即可获取电动主轴的旋转角度。
也可为，所述机床还具备检测所述主轴的旋转角度的检测器(54)，所述主轴是借助空气进行旋转的空气主轴，所述第1获取部根据所述检测器的检测结果来获取所述主轴的旋转角度。由此，无须区别于机床及控制装置的构成而另行在主轴上安装加速度传感器等检测器类即可获取空气主轴的旋转角度。
也可为，所述机床还具备对所述移动体的移动进行控制的进给轴马达(24)，所述第2获取部获取所述进给轴马达的驱动电流、驱动位置、位置偏差、速度、速度偏差、加速度、加速度偏差、加加速度或者加加速度偏差作为所述移动信息。由此，无须区别于机床及控制装置的构成而另行安装用于检测移动信息的检测器类即可获取移动信息。
第1发明也可为，还具备增益调整部(56)，所述增益调整部(56)在获取所述移动信息时将控制所述进给轴马达的增益设定得比所述机床的加工执行时低。由此，容易获取容易读取平衡状态的倾向的移动信息。
也可为，所述增益包含所述进给轴马达的位置回路增益、电流回路增益以及速度回路增益，所述增益调整部在获取所述移动信息时使所述位置回路增益、所述电流回路增益以及所述速度回路增益中的至少1个降低。
第1发明也可为，还具备：存储部(38)，其根据所述主轴的转速而存储有多个预先决定的修正量(C)，所述预先决定的修正量(C)表示因所述主轴的旋转而产生的振动被传递至所述移动体为止的时滞；以及修正部(58)，其根据所述修正量来修正所述移动信息在时间轴上的相位，所述输出生成部使所述主轴的各旋转角度与修正后的所述移动信息加以关联并显示。由此，观测结果的可靠性更好。
第1发明也可为，所述主轴的旋转1周的旋转相位具有多个角度区间，所述观测装置还具备算出部(60)，所述算出部(60)针对所述多个角度区间各者来求所述主轴正在角度区间的范围内旋转时的所述移动信息的平均值，所述输出生成部使针对所述多个角度区间各者求出的所述移动信息的平均值作为与所述多个角度区间各者的范围相对应的所述移动信息加以显示。由此，可以将与主轴的各旋转角度相对应的移动信息平滑化，对观测结果进行观察这一操作对于操作人员而言变得更容易。
第1发明也可为，还具备算出部(60)，所述算出部(60)求与所述主轴的各旋转角度相对应的多个所述移动信息的平均值，所述第2获取部跨及所述主轴旋转多周的期间而获取所述移动信息，所述算出部根据所述第2获取部所获取到的旋转多周的所述移动信息来求平均值，所述输出生成部使求出的所述平均值作为与所述主轴的各旋转角度相对应的所述移动信息加以显示。由此，可以将与主轴的各旋转角度相对应的移动信息平滑化，对观测结果进行观察这一操作对于操作人员而言变得更容易。
第1发明也可为，还具备算出部(60)，所述算出部(60)根据与所述主轴的旋转1周相对应的多个所述移动信息来求所述主轴旋转1周的期间的所述移动信息的移动平均，所述输出生成部使求出的所述移动平均作为与所述主轴的各旋转角度相对应的所述移动信息加以显示。由此，可以将与主轴的各旋转角度相对应的移动信息平滑化，对观测结果进行观察这一操作对于操作人员而言变得更容易。
〈第2发明〉
一种观测方法，对机床(14)的主轴(18)的平衡状态进行观测，所述机床具备所述主轴和移动体(22)，所述移动体(22)能旋转地固定有所述主轴，沿与所述主轴的轴向正交的方向(D22)移动，所述观测方法包含：第1获取步骤，获取旋转的所述主轴的旋转角度；第2获取步骤，获取表示所述主轴正在旋转时的所述移动体的移动状态的移动信息；以及输出生成步骤，使所述主轴的各旋转角度与所述移动信息加以关联并显示在显示部(34)上。
由此，得以提供一种对机床的主轴的平衡状态进行观测而不依靠现场平衡仪的观测方法。
也可为，还包含指令输出步骤，以所述主轴旋转而且所述移动体不偏离预先决定的位置的方式控制所述机床。由此，为了使移动体移动而产生的偏差分量不会再包含于移动信息中。
也可为，所述机床还具备对所述移动体的移动进行控制的进给轴马达(24)，所述观测方法还包含增益调整步骤，在获取所述移动信息时将控制所述进给轴马达的增益设定得比所述机床的加工执行时低。由此，容易获取容易读取平衡状态的倾向的移动信息。
第2发明也可为，还包含：存储步骤，根据所述主轴的转速来存储多个预先决定的修正量(C)，所述预先决定的修正量(C)表示因所述主轴的旋转而产生的振动被传递至所述移动体为止的时滞；以及修正步骤，根据所述修正量来修正所述移动信息在所述时间轴上的相位，在所述输出生成步骤中，使所述主轴的各旋转角度与修正后的所述移动信息加以关联并显示。由此，观测结果的可靠性更好。

Claims (15)

1.一种观测装置(12)，其对机床(14)的主轴(18)的平衡状态进行观测，其特征在于，
所述机床具备所述主轴和移动体(22)，所述移动体(22)能旋转地固定有所述主轴，沿与所述主轴的轴向正交的方向(D22)移动，
所述观测装置具备：
第1获取部(44)，其获取旋转的所述主轴的旋转角度；
第2获取部(46)，其获取表示所述主轴正在旋转时的所述移动体的移动状态的移动信息；以及
输出生成部(48)，其使所述主轴的各旋转角度与所述移动信息加以关联并显示在显示部(34)上。
2.根据权利要求1所述的观测装置，其特征在于，
还具备指令输出部(43)，所述指令输出部(43)以所述主轴旋转而且所述移动体不偏离预先决定的位置的方式控制所述机床。
3.根据权利要求1或2所述的观测装置，其特征在于，
所述机床还具备：
主轴马达(20)，其连接于所述主轴；以及
检测器(26)，其检测所述主轴马达的旋转轴的旋转角度，
所述主轴是通过所述主轴马达的驱动来旋转的电动主轴，
所述第1获取部根据所述检测器的检测结果来获取所述主轴的旋转角度。
4.根据权利要求1或2所述的观测装置，其特征在于，
所述机床还具备检测所述主轴的旋转角度的检测器(54)，
所述主轴是借助空气进行旋转的空气主轴，
所述第1获取部根据所述检测器的检测结果来获取所述主轴的旋转角度。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的观测装置，其特征在于，
所述机床还具备对所述移动体的移动进行控制的进给轴马达(24)，
所述第2获取部获取所述进给轴马达的驱动电流、驱动位置、位置偏差、速度、速度偏差、加速度、加速度偏差、加加速度或者加加速度偏差作为所述移动信息。
6.根据权利要求5所述的观测装置，其特征在于，
还具备增益调整部(56)，所述增益调整部(56)在获取所述移动信息时将控制所述进给轴马达的增益设定得比所述机床的加工执行时低。
7.根据权利要求6所述的观测装置，其特征在于，
所述增益包含所述进给轴马达的位置回路增益、电流回路增益以及速度回路增益，
所述增益调整部在获取所述移动信息时使所述位置回路增益、所述电流回路增益以及所述速度回路增益中的至少1个降低。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的观测装置，其特征在于，还具备：
存储部(38)，其根据所述主轴的转速而存储有多个预先决定的修正量(C)，所述预先决定的修正量(C)表示因所述主轴的旋转而产生的振动被传递至所述移动体为止的时滞；以及
修正部(58)，其根据所述修正量来修正所述移动信息在时间轴上的相位，
所述输出生成部使所述主轴的各旋转角度与修正后的所述移动信息加以关联并显示。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的观测装置，其特征在于，
所述主轴的旋转1周的旋转相位具有多个角度区间，
所述观测装置还具备算出部(60)，所述算出部(60)针对所述多个角度区间各者来求所述主轴正在角度区间的范围内旋转时的所述移动信息的平均值，
所述输出生成部使针对所述多个角度区间各者求出的所述移动信息的平均值作为与所述多个角度区间各者的范围相对应的所述移动信息加以显示。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的观测装置，其特征在于，
还具备算出部(60)，所述算出部(60)求与所述主轴的各旋转角度相对应的多个所述移动信息的平均值，
所述第2获取部跨及所述主轴旋转多周的期间而获取所述移动信息，
所述算出部根据所述第2获取部所获取到的旋转多周的所述移动信息来求平均值，
所述输出生成部使求出的所述平均值作为与所述主轴的各旋转角度相对应的所述移动信息加以显示。
11.根据权利要求1～8中任一项所述的观测装置，其特征在于，
还具备算出部(60)，所述算出部(60)根据与所述主轴的旋转1周相对应的多个所述移动信息来求所述主轴旋转1周的期间的所述移动信息的移动平均，
所述输出生成部使求出的所述移动平均作为与所述主轴的各旋转角度相对应的所述移动信息加以显示。
12.一种观测方法，对机床(14)的主轴(18)的平衡状态进行观测，其特征在于，
所述机床具备所述主轴和移动体(22)，所述移动体(22)能旋转地固定有所述主轴，沿与所述主轴的轴向正交的方向(D22)移动，
所述观测方法包含：
第1获取步骤，获取旋转的所述主轴的旋转角度；
第2获取步骤，获取表示所述主轴正在旋转时的所述移动体的移动状态的移动信息；以及
输出生成步骤，使所述主轴的各旋转角度与所述移动信息加以关联并显示在显示部(34)上。
13.根据权利要求12所述的观测方法，其特征在于，
还包含指令输出步骤，以所述主轴旋转而且所述移动体不偏离预先决定的位置的方式控制所述机床。
14.根据权利要求12或13所述的观测方法，其特征在于，
所述机床还具备对所述移动体的移动进行控制的进给轴马达(24)，
所述观测方法还包含增益调整步骤，在获取所述移动信息时将控制所述进给轴马达的增益设定得比所述机床的加工执行时低。
15.根据权利要求12～14中任一项所述的观测方法，其特征在于，还包含：
存储步骤，根据所述主轴的转速来存储多个预先决定的修正量(C)，所述预先决定的修正量(C)表示因所述主轴的旋转而产生的振动被传递至所述移动体为止的时滞；以及
修正步骤，根据所述修正量来修正所述移动信息在时间轴上的相位，
在所述输出生成步骤中，使所述主轴的各旋转角度与修正后的所述移动信息加以关联并显示。
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