DE102018205853A1

DE102018205853A1 - Antriebssteuerungsverfahren einer Antriebs-Messtischvorrichtung

Info

Publication number: DE102018205853A1
Application number: DE102018205853.9A
Authority: DE
Inventors: Hiroomi Honda; Toshihiro Kanematsu
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2018-10-18
Also published as: JP2018179849A; CN108733096B; US20180299247A1; CN108733096A; JP6927734B2; US10605583B2

Abstract

Bei einem Steuerungsverfahren einer Antriebs-Messtischvorrichtung wird ein Messtisch zum Schwimmen auf einem Luftlager gebracht, und dann wird während des Schwimmens auf dem Luftlager eine Höhe des Messtisches als eine erste Höhe gemessen. Ein Werkstück wird auf den Messtisch gelegt und eine Höhe des Messtisches, während er das Werkstück hält, wird als eine zweite Höhe gemessen. Eine Differenz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe wird als ein Sinkbetrag berechnet, und ein Gewicht des Werkstücks wird basierend auf dem Sinkbetrag berechnet. Ein oberer Geschwindigkeitsgrenzwert eines Drehantriebs und einer horizontalen Bewegung des Messtisches wird basierend auf dem berechneten Werkstückgewicht bestimmt. Eine Geschwindigkeit von dem einen von dem Drehantrieb und der horizontalen Bewegung des Messtisches wird so gesteuert, dass der obere Geschwindigkeitsgrenzwert nicht überschritten wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Japanischen Anmeldung Nr. 2017-081986 , eingereicht am 18. April 2017, deren Offenbarung ausdrücklich durch Bezugnahme vollinhaltlich hierin mit aufgenommen ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssteuerungsverfahren einer Antriebs-Messtischvorrichtung und betrifft als Beispiel ein Antriebssteuerungsverfahren eines Drehtisches.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Rundheitsmessgerät ist ein bekanntes Beispiel für ein Formmessgerät ( Japanisches Patent Nr. 3,949,910 ). Das Rundheitsmessgerät umfasst einen Drehmechanismus und misst genau die Radiusänderungen eines Messobjektes (nachfolgend als „Werkstück“ bezeichnet) mit einer runden Form. Die Messgenauigkeit des Rundheitsmessgerätes steht in engem Zusammenhang mit der Rundlaufgenauigkeit eines Drehtisches.
Jede Abweichung bei der Drehung des Drehtisches verschlechtert natürlich die Formmessergebnisse. Demzufolge wird für den Drehtisch eine maximale Tragfähigkeit definiert, bei der die Rundlaufgenauigkeit gewährleistet werden kann. Wenn der Drehtisch angetrieben wird, während ein Werkstück gehalten wird, das die Tragfähigkeit übersteigt, kann die Rundlaufgenauigkeit natürlich nicht garantiert werden, und ein solcher Betrieb kann die internen Mechanismen des Drehtisches beschädigen. Häufig kommt es jedoch zu Fehlbedienungen, bei denen ein die Tragfähigkeit übersteigendes Werkstück durch das Rundheitsmessgerät gemessen wird.
Bei der Rotationssteuerung eines Drehtisches wird zudem bereits eine Steuerung eingesetzt, die von einem Werkstück von maximaler Last ausgeht. Um insbesondere die Rundlaufgenauigkeit auch dann zu erhalten, wenn das Gewicht des Werkstücks der maximalen Tragfähigkeit entspricht, erfolgt die Steuerung so, dass der Drehtisch langsam beschleunigt, eine maximale Drehzahl ausreichend niedrig eingestellt wird und der Drehtisch ebenfalls langsam verzögert und stoppt. Die gleiche Steuerung wird auch bei einem leichtgewichtigen Werkstück angewendet. Daher dauert die Messung länger als nötig, wenn das Werkstück leicht ist, wobei diese Lösung aber unerlässlich bleibt, um Schäden am Drehtisch zu vermeiden.
Es wird ein Beispiel unter Verwendung eines Drehtisches beschrieben, wobei jedoch die oben beschriebene Herausforderung ist nicht auf „Drehung“ beschränkt ist und auch für einen beweglichen Messtisch zutrifft, der sich verschiebt, während ein Objekt auf dem Messtisch aufliegt.
Eine Drehtischvorrichtung, die einen Drehtisch um eine Drehachse als Drehpunkt dreht, und eine bewegliche Messtischvorrichtung, die einen beweglichen Messtisch in ein- oder zwei-dimensionale Richtungen bewegt, werden allgemein als eine Antriebs-Messtischvorrichtung bezeichnet.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steuerungsverfahren für eine Antriebs-Messtischvorrichtung bereitzustellen, das in der Lage ist, eine Antriebssteuerung zu erreichen, die einem Gewicht oder dergleichen eines auf einem Messtisch der Vorrichtung aufliegenden Objekts angemessen ist.
Ein Steuerungsverfahren einer Antriebs-Messtischvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: Bewirken, dass ein Messtisch auf einem Luftlager schwimmt; Messen, als eine erste Höhe, einer Höhe des Messtisches, während er auf dem Luftlager schwimmt; Ablegen eines Werkstücks auf den Messtisch; Messen, als eine zweite Höhe, einer Höhe des Messtisches, wenn der Messtisch das Werkstück hält; Berechnen, als einen Sinkbetrag, einer Differenz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe; Berechnen eines Gewichts des Werkstücks basierend auf dem Sinkbetrag; Bestimmen eines oberen Geschwindigkeitsgrenzwerts von einem von einem Drehantrieb und einer horizontalen Bewegung des Messtisches basierend auf dem berechneten Werkstückgewicht; und Steuern einer Geschwindigkeit von dem einem von dem Drehantrieb und der horizontalen Bewegung des Messtisches, um den oberen Geschwindigkeitsgrenzwert nicht zu überschreiten.
Ein Steuerungsverfahren einer Antriebstischvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: Bewirken, dass ein Messtisch auf einem Luftlager schwimmt; Messen, als eine erste Höhe, einer Höhe des Messtisches, während er auf dem Luftlager schwimmt; Ablegen eines Werkstücks auf den Messtisch; Messen, als eine zweite Höhe, einer Höhe des Messtisches, wenn der Messtisch das Werkstück trägt; Berechnen, als einen Sinkbetrag, einer Differenz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe; Berechnen eines Gewichts des Werkstücks basierend auf dem Sinkbetrag; Bestimmen von einem von einem Beschleunigungsgrenzwert und einer Verzögerungsgrenzwert von einem von einem Drehantrieb und horizontaler Bewegung des Messtisches basierend auf dem berechneten Werkstückgewicht; und Steuern des einen von der Beschleunigung und der Verzögerung von dem einem von dem Drehantrieb und der horizontalen Bewegung des Messtisches, um den Grenzwert nicht zu überschreiten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise das berechnete Gewicht des Werkstücks mit einer maximalen Tragfähigkeit der Antriebs-Messtischvorrichtung verglichen, und wenn das berechnete Gewicht des Werkstücks die maximale Tragfähigkeit übersteigt, wird ein Benutzer benachrichtigt.
Ein Steuerungsverfahren eines Formmessgeräts gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerungsverfahren eines Formmessegeräts, das mit einer Drehtischvorrichtung mit einem Drehtisch, der sich während des Tragens eines Werkstücks dreht, und einer Koordinatenmesseinheit, die eine Oberfläche des Werkstücks erfasst und eine Form des Werkstücks misst, ausgestattet ist, wobei das Steuerungsverfahren umfasst: Bewirken, dass der Drehtisch auf einem Luftlager schwimmt; Messen, als eine erste Höhe, einer Höhe des Drehtisches, während er auf dem Luftlager schwimmt; Ablegen des Werkstücks auf den Drehtisch; Messen, als eine zweite Höhe, einer Höhe des Drehtisches, wenn der Drehtisch das Werkstück trägt; Berechnen, als einen Sinkbetrag, einer Differenz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe; Berechnen eines Gewichts des Werkstücks basierend auf dem Sinkbetrag; Bestimmen eines oberen Grenzwerts einer Drehzahl des Drehtisches basierend auf dem berechneten Werkstückgewicht; und Messen, mit der Koordinatenmesseinheit, der Form des Werkstücks, das auf dem Drehtisch aufliegt, während die Drehzahl des Drehtisches so gesteuert wird, dass der obere Grenzwert nicht überschritten wird.
Ein Steuerungsverfahren eines Formmessgeräts gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerungsverfahren eines Formmessgeräts, das mit einer Drehtischvorrichtung mit einem Drehtisch, der sich während des Tragens eines Werkstücks dreht, und einer Koordinatenmesseinheit, die eine Oberfläche des Werkstücks erfasst und eine Form des Werkstücks misst, ausgestattet ist, wobei das Steuerungsverfahren umfasst: Bewirken, dass der Drehtisch auf einem Luftlager schwimmt; Messen, als eine erste Höhe, einer Höhe des Drehtisches, während er auf dem Luftlager schwimmt; Ablegen des Werkstücks auf dem Drehtisch; Messen, als eine zweite Höhe, einer Höhe des Drehtisches, wenn der Drehtisch das Werkstück trägt; Berechnen, als einen Sinkbetrag, einer Differenz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe; Berechnen eines Gewichts des Werkstücks basierend auf dem Sinkbetrag; Bestimmen von einem von einem Beschleunigungsgrenzwert und einem Verzögerungsgrenzwert des Drehtisches basierend auf dem berechneten Werkstückgewicht; und Messen, mit der Koordinatenmesseinheit, der Form des Werkstücks, das auf dem Drehtisch aufliegt, während die eine von der Beschleunigung und der Verzögerung der Drehung des Drehtisches gesteuert wird, um den Grenzwert nicht zu überschreiten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein Trägheitsmoment des Werkstücks basierend auf einem Durchmesser und einem Gewicht des Werkstücks berechnet und der obere Grenzwert der Drehzahl des Drehtisches wird basierend auf dem Trägheitsmoment des Werkstücks bestimmt.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein Trägheitsmoment des Werkstücks basierend auf einem Durchmesser und einem Gewicht des Werkstücks berechnet, und die Grenze der einen von der Beschleunigung und der Verzögerung der Drehung des Drehtisches wird basierend auf dem Trägheitsmoment des Werkstücks bestimmt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Zentrierung der Drehtischvorrichtung vorzugsweise nach der Messung der zweiten Höhe durchgeführt.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die angegebenen mehreren Zeichnungen anhand von nicht einschränkenden Beispielen von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung näher beschrieben, wobei gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen durchweg ähnliche Teile darstellen, und wobei:

1 ist eine Außenansicht eines Rundheitsmessgerätes ist;
2 ein Schaubild einer internen Konfiguration einer Drehtischvorrichtung ist;
3 ein Funktionsblockschaltbild eines Leitrechners und einer Bewegungssteuerung ist;
4 ein Flussdiagramm ist, das ein Antriebssteuerungsverfahren der Drehtischvorrichtung beschreibt;
5 ein Flussdiagramm ist, das das Antriebssteuerungsverfahren des Drehtischgerätes beschreibt;
6 eine beispielhafte Ansicht eines auf Luftlagern schwimmenden Drehtisches in einem Zustand ist, in dem sich kein Werkstück auf dem Drehtisch befindet;
7 ein Beispiel für einen Zustand darstellt, in dem der Rundtisch durch das Gewicht des Werkstücks leicht absinkt;
8 eine beispielhafte Beziehung zwischen dem Gewicht des Werkstücks und einem Betrag, um den der Rundtisch absinkt, darstellt;
9 eine beispielhafte Beziehung zwischen dem Gewicht des Werkstücks und einem Betrag, um den der Rundtisch absinkt, darstellt;
10 eine beispielhafte Beziehung zwischen dem Gewicht des Werkstücks und einem Drehzahlgrenzwert darstellt;
11 einen beispielhaften Beziehung zwischen dem Gewicht des Werkstücks und einem Beschleunigungsgrenzwert (oder Verzögerungsgrenze) darstellt;
12 eine beispielhafte Ansicht des Erfassung eines Werkstückdurchmessers ist; und
13 eine beispielhafte bewegliche Tischvorrichtung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die hier gezeigten Einzelheiten sind beispielhaft und dienen nur der anschaulichen Erörterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen dazu, die als am nützlichsten und verständlichsten angesehene Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. In diesem Zusammenhang wird nicht versucht, bauliche Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ausführlicher darzustellen, als es für das grundlegende Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig ist, wobei die Beschreibung, zusammen mit den Zeichnungen den Fachleuten verdeutlicht, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in der Praxis umgesetzt werden können.
Die Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt mit Bezugnahme auf die Zeichnungen und die jedem Bauteil in den Zeichnungen zugeordneten Bezugsziffern.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Außenansicht eines Rundheitsmessgerätes. Ein Rundheitsmessgerät 100 umfasst einen Messeinheits-Grundkörper 200, eine Bewegungssteuerung 130, einen Leitrechner 110 und eine Konsole 150.
Der Messeinheits-Grundkörper 200 umfasst einen Ständer 210, eine Koordinatenmesseinheit 300 und eine Drehtischvorrichtung 400.
Die Koordinatenmesseinheit 300 umfasst eine Z-Achsen-Säule 310, einen Z-Schlitten 320, einen X-Arm 330, einen Kopfhalter 340 und einem Tastkopf 350. Die Z-Achsen-Säule 310 steht senkrecht auf dem Ständer 210, parallel zu einer Z-Achse. Der Z-Schlitten 320 ist an der Z-Achsen-Säule 310 so vorgesehen, dass er sich in Z-Richtung (Auf-Ab-Richtung) verschieben kann. Der X-Arm 330 ist an dem Z-Schlitten 320 so abgestützt, dass er in X-Richtung vor- und zurückfahren kann. Der Kopfhalter 340 ist ein L-förmiges Teil, dessen Basisende an einer Stirnseite des X-Armes 330 befestigt ist. Der Tastkopf 350 ist an einer Stirnseite des Kopfhalters 340 befestigt. Der Tastkopf 350 ist ein elektrischer Hebelmikrometer und an der Stirnseite des Kopfhalters 340 befestigt. Der Tastkopf 350 umfasst einen Taststift 360, und ein Taststiftkopf 361, der ein Werkstück berührt, ist an einer Stirnseite des Taststiftes 360 angebracht. (Der Taststiftkopf ist nicht auf einen Kontakt-Taststiftkopf beschränkt, sondern kann jede Art von Taststiftkopf sein, der in der Lage ist, eine Oberfläche des Werkstücks zu erfassen. Beispiele für einen berührungslosen Taststiftkopf können ein kapazitiver oder optischer (chromatischer Punktsensor) Taststiftkopf oder dergleichen sein).
Außerdem werden ein Winkel des Taststiftes 360, ein Neigungswinkel des Kopfhalters 340, ein Vor- und Rücklauf-Betrag des X-Armes 330 und eine Position (Hub- und Senkbetrag) des Z-Schlittens 320 durch jeweilige Geber erfasst (nicht in den Zeichnungen dargestellt).
Die Drehtischvorrichtung 400 umfasst einen Drehtisch 410 und einem Drehantrieb 420. Der Drehantrieb 420 ist auf dem Ständer 210 montiert und bewirkt, dass sich der scheibenförmige Drehtisch 410 dreht. Die Einstellknöpfe 430 sind auf einer Seitenfläche des Drehantriebs 420 in 90°-Abständen in einer Umfangsrichtung angeordnet. Durch Betätigen der Einstellknöpfe 430 kann die Feinpositionierung und Feinneigung des Rundtisches 410 in X-, Y- und Z-Achsenrichtung eingestellt werden, sodass der Drehtisch 410 zentriert und horizontal ausgerichtet werden kann. Wenn das Werkstück auf den Drehtisch 410 gelegt wird, dreht sich das Werkstück zusammen mit dem Drehtisch 410.
Eine Konfiguration des Drehantriebs 420 wird nun beschrieben. 2 zeigt die Konfiguration des Drehantriebs 420. In der Figur wird eine auf- und abwärts verlaufende Richtung als Z-Achse bezeichnet, und zueinander orthogonale Achsen, die auf einer Ebene senkrecht zur Z-Achse liegen, werden als die X-Achse bzw. Y-Achse bezeichnet.
Der Drehantrieb 420 ist in einem auf dem Ständer 210 installierten Gehäuse 440 untergebracht. Außerdem umfasst der Drehantrieb 420 einen Rotor 450, einen Motor 470 und eine Wellenkupplung 500.
Der Rotor 450 umfasst einem Drehteller 451 und eine Rotorwelle 452. Der Drehteller 451 hat eine scheibenförmige Form und der Drehtisch 410 ist auf einer Oberseite desselben angeordnet. Die Rotorwelle 452 erstreckt sich in Z-Richtung von einer Unterseite des Drehtellers 451 nach unten.
Der Rotor 450 wird von unten durch einen zylindrischen Rotorträger 460 abgestützt. Die Rotorwelle 452 wird durch ein rohrförmiges Loch 461 in den Rotorträger 460 eingeführt und der Drehteller 451 sitzt auf einer Oberseite des Rotorträgers 460. Außerdem wird Luft aus einem Luftkanal 462 in einen Bereich zwischen dem Rotorträger 460 und dem Rotor 450 zugeführt und der Rotor 450 wird durch ein Luftlager 463 mit einer Lagerung versehen.
Der Motor 470 ist unterhalb des Rotors 450 angeordnet, und eine Abtriebswelle 471 des Motors 470 erstreckt sich in Z-Achsenrichtung. Die Positionen von sowohl dem Motor 470 als auch dem Rotor 450 sind so eingestellt, dass die Motorabtriebswelle 471 und die Rotorwelle 452 im Wesentlichen koaxial sind. Auf der Motorabtriebswelle 471 ist ein Drehgeber (nicht in den Zeichnungen dargestellt) befestigt.
Die Wellenkupplung 500 ist mit der Motorabtriebswelle 471 und der Rotorwelle 452 verbunden. Die Wellenkupplung 500 umfasst einen Gleitmechanismus (in den Zeichnungen nicht dargestellt), der zwischen der Motorabtriebswelle 471 und der Rotorwelle 452 in X-, Y- und Z-Richtung gleitet, und die Wellenkupplung 500 überträgt eine Drehkraft von einer Antriebswelle (Motorabtriebswelle 471) auf eine angetriebene Welle (Rotorwelle 452), während dabei einen Versatz zwischen der Motorabtriebswelle 471 und der Rotorwelle 452 aufgenommen wird.
3 ist ein Funktionsblockschaltbild des Leitrechners 110 und der Bewegungssteuerung 130. Der Leitrechner 110 ist ein sogenanntes Computerterminal, das eine CPU (Central Processing Unit), einen ROM und einen RAM umfasst, die vorbestimmte Programme speichern. Zusammen mit dem Ausgeben einer vorbestimmten Betriebsanweisung an die Bewegungssteuerung 130 führt der Leitrechner 110 eine Berechnung, wie etwa eine Formanalyse eines Werkstücks W (siehe 7) auf Basis der von dem Messeinheits-Grundkörper 200 gewonnenen Daten durch. Der Leitrechner 110 umfasst ferner einen Grenzwertrechner 120, der einen oberen Grenzwert für die Drehzahl des Drehtisches 410 festlegt. Der Grenzwertrechner 120 enthält einen Sinkbetragsrechner 121, einen Gewichtsrechner 122 und einen Grenzwerteinsteller 123. Im Folgenden werden die spezifischen Betriebsvorgänge von verschiedenen Komponenten mit Bezug auf Flussdiagramme beschrieben. Der Leitrechner 110 stellt dem Benutzer ferner eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle über einen Monitor, eine Tastatur und eine Maus zur Verfügung.
Die Bewegungssteuerung 130 führt eine Antriebssteuerung des Messeinheits-Grundkörpers 200 basierend auf einer Anweisung des Leitrechners 110 durch. Die Bewegungssteuerung 130 umfasst einen Antriebs-Befehlsgeber 131, der eine Antriebsanweisung an die Koordinatenmesseinheit 300 ausgibt, eine Tischsteuerung 140, die die Antriebssteuerung der Drehtischvorrichtung 400 durchführt, und einen Zähler 133, der die erfassten Werte von Gebern zählt, die der Koordinatenmesseinheit 300 und der Drehtischvorrichtung 400 zur Verfügung gestellt werden. Die Tischsteuerung 140 gibt basierend auf einer Anweisung des Leitrechners 110 einen Antriebsimpuls an den Motor 470 aus, wodurch Rotor 450 in Drehung versetzt wird. In diesem Beispiel umfasst die Tischsteuerung 140 einen Grenzwertspeicher 141, der die Grenzwerte für die Drehzahl und die Beschleunigung/Verzögerung des Drehtisches 410 speichert. Die vom Grenzwertspeicher 141 gespeicherten Grenzwerte werden nachfolgend mit Bezug auf Flussdiagramme beschrieben.
Durch manuelle Betätigung eines an der Konsole 150 vorgesehenen Bedienhebels oder einer Bedientaste wird eine Betriebsanweisung an die Bewegungssteuerung 130 ausgegeben. Beispielsweise betätigt ein Benutzer den Hebel oder die Taste manuell und stellt damit die Drehzahl des Drehtisches 410 ein.
Verfahren zur Einstellung eines Antriebsgrenzwerts der Drehtischvorrichtung
Ein Verfahren zur Steuerung des Antriebes der Drehtischvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf Flussdiagramme der 4 und 5 beschrieben. Insbesondere werden ein oberer Grenzwert der Drehzahl der Drehtischvorrichtung und ein oberer Grenzwert (oder unterer Grenzwert) der Beschleunigung (oder Verzögerung) während der Beschleunigung/Verzögerung automatisch dem Werkstück entsprechend eingestellt. Die verschiedenen Schritte des nachfolgend beschriebenen Betriebsvorgangs werden von dem Leitrechner 110 automatisch ausgeführt, der ein Teileprogramm durchliest.
Zur Inbetriebnahme des Messeinheit-Grundkörpers 200 wird Strom zugeführt. Nach dem Bestromen des Messeinheit-Grundkörpers 200 wird der Drehtischvorrichtung 400 Druckluft mit einem vorbestimmten Druck zugeführt. Die Luft wird in einem Strahl aus dem Luftkanal 462 abgegeben, wodurch bewirkt wird, dass der Rotor 450 schwimmt (ST110). Der Messeinheits-Grundkörper 200 erfasst ferner den Nullpunkt des Z-Schlittens 320 und des X-Armes 330 und führt Messvorbereitungen durch. (Bei Verwendung von Absolutwertgebern werden die aktuellen Positionen der Komponenten bei der Inbetriebnahme erfasst.)
Als Nächstes erfasst der Messeinheits-Grundkörper 200 das Gewicht des Werkstücks (ST120). Die Erfassung des Werkstückgewichts wird mit Bezug auf das Flussdiagramm in 5 beschrieben. Zu diesem Zeitpunkt schwimmt der Rotor 450 in einem Zustand, in dem sich das Werkstück W nicht auf dem Rundtisch 410 befindet (siehe 6). In diesem Zustand wird die Höhe des Drehtisches 410 (h0: erste Höhe) gemessen (ST121). Die Messung der Höhe des Drehtisches 410 erfolgt über einen Messvorgang der Koordinatenmesseinheit 300. Insbesondere kann der Z-Schlitten 320 entlang der Z-Achsen-Säule 310 abgesenkt werden und die Höhe (h0) des Z-Schlittens 320 an der Stelle, an der der Tastkopf 350 mit der Oberseite des Drehtisches 410 in Berührung kommt, kann erfasst werden. Der erfasste Wert (h0) wird an den Grenzwertrechner 120 gesendet und im Sinkbetragsrechner 121 zwischengespeichert.
Als Nächstes legt ein Bediener das Werkstück W auf den Drehtisch 410 (ST122) (siehe 7). An dieser Stelle drückt das Gewicht des Werkstücks W auf das Luftlager 463, wodurch sich die Dicke der Luftschicht ändert, und der Rundtisch 410 sinkt leicht ab. In diesem Zustand wird die Höhe des Rundtisches 410 (hw: zweite Höhe) gemessen (ST123). Der erfasste Wert (hw) wird an den Grenzwertrechner 120 gesendet und im Sinkbetragsrechner 121 zwischengespeichert.
Der Grenzwertrechner 120 berechnet das Gewicht des Werkstücks W basierend auf den erfassten Werten h0 und hw. Der Sinkbetragsrechner 121 berechnet zunächst eine Differenz (Sinkbetrag D) der Tischhöhe beim Tragen des Werkstücks W und bei Abwesenheit des Werkstücks W. $D = h0 - hw$
Als Nächstes verwendet der Gewichtsrechner 122 den Sinkbetrag D, um ein Werkstückgewicht Mw zu finden. Wenn, in diesem Beispiel, der Luftdruck des Luftlagers 463 konstant ist, ändert sich die Dicke der Luftschicht des Luftlagers 463 als Reaktion auf das auf den Drehtisch 410 abgelegte Gewicht Mw des Werkstücks W. Mit anderen Worten, wenn der Luftdruck des Luftlagers 463 auf einen vorbestimmten Wert festgelegt ist, kann das Verhältnis zwischen dem Werkstückgewicht Mw und dem Sinkbetrag D ausgedrückt werden, wie beispielsweise in dem Kurvenbild in 8 dargestellt. Die in 9 dargestellte Beziehung zwischen dem Sinkbetrag D und dem Werkstückgewicht Mw wird als Kurvenbild, Tabelle oder Vergleichsausdruck aufbereitet und im Gewichtsrechner 122 gespeichert.
Der Gewichtsrechner 122 verwendet den in ST124 berechneten Sinkbetrag D, um das Werkstückgewicht Mw zu berechnen (ST125). Das so gefundene Werkstückgewicht Mw wird an den Grenzwerteinsteller 123 gesendet.
Der Grenzwerteinsteller 123 stellt vorab einen Werkstückgewichtsgrenzwert, einen Drehzahlgrenzwert, einen Beschleunigungs-Grenzwert und einen Verzögerungs-Grenzwert ein und speichert sie. Der Werkstückgewichtsgrenzwert bezieht sich auf die maximale Tragfähigkeit der Drehtischvorrichtung 400. Ein Werkstück W, das den Werkstückgewichtsgrenzwert überschreitet, kann nicht auf den Drehtisch 410 gelegt werden. Der Drehzahlgrenzwert, der Beschleunigungs-Grenzwert und der Verzögerungs-Grenzwert werden entsprechend dem Werkstückgewicht Mw definiert. Beispielsweise kann bei leichtem Werkstück W der Rundtisch 410 schnell gedreht werden und eine hohe Beschleunigung/Verzögerung aufweisen. Umgekehrt muss bei schwerem Werkstück W der Rundtisch 410 langsam gedreht werden, um eine Beschädigung der Drehtischvorrichtung 400 zu vermeiden. Die in 10 dargestellte Beziehung zwischen dem Werkstückgewicht Mw und dem Drehzahlgrenzwert wird als Kurvenbild, Tabelle oder Vergleichsausdruck aufbereitet und vorab im Grenzwerteinsteller 123 gespeichert. Gleichermaßen wird die in 11 dargestellte Beziehung zwischen dem Werkstückgewicht Mw und dem Beschleunigungs-Grenzwert (oder Verzögerungs-Grenzwert) als Kurvenbild, Tabelle oder Vergleichsausdruck aufbereitet und vorab im Grenzwerteinsteller 123 gespeichert.
Mit Bezug wiederum auf das Flussdiagramm von 4 vergleicht der Grenzwerteinsteller 123 das berechnete Werkstückgewicht Mw mit einem Werkstückgewichtsgrenzwert Mmax und bestimmt, ob das Werkstück W übergewichtig ist (den Grenzwert überschreitet) (ST130) und gibt eine Warnmeldung aus, wenn das Werkstück W übergewichtig ist (ST131). Wenn das Werkstückgewicht Mw gleich oder kleiner als der Werkstückgewichtsgrenzwert Mmax ist (ST130: NEIN), bestimmt der Grenzwerteinsteller 123 einen Drehzahlgrenzwert Vw, einen Beschleunigungs-Grenzwert Aw und einen Verzögerungs-Grenzwert, die dem Werkstückgewicht Mw (ST140) entsprechen. (In diesem Beispiel hat der Verzögerungs-Grenzwert die gleiche Größe wie der Beschleunigungs-Grenzwert Aw, jedoch mit dem umgekehrten Vorzeichen.) Die vom Grenzwerteinsteller 123 eingestellten Grenzwerte Vw und Aw werden in dem Grenzwertspeicher 141 der Tabellensteuerung 140 (ST150) gespeichert.
Auf diese Weise werden der obere Grenzwert der Drehzahl und der obere Grenzwert der Beschleunigung (oder der untere Grenzwert der Verzögerung) des Drehtisches 410 entsprechend dem Werkstück W eingestellt. Dann misst das Rundheitsmessgerät 100 die Form des Werkstücks W, während das Werkstücks W mit dem Drehtisch 410 gedreht wird. Zu diesem Zeitpunkt stellt die Tischsteuerung 140 sicher, dass die Drehzahl oder Beschleunigung des Drehtisches 410 den eingestellten Grenzwert nicht überschreitet. Beispielsweise kann der Benutzer die Drehung des Drehtisches 410 mit einer manuellen Bedienung der Konsole nach Bedarf verändern. Die Tischsteuerung 140 stellt jedoch auch in diesem Fall sicher, dass die Drehzahl des Drehtisches 410 den eingestellten Grenzwert nicht überschreitet. Dadurch wird die Drehtischvorrichtung 400 automatisch vor Beschädigung geschützt.
Bei der Formmessung des Werkstücks W sorgt die Tischsteuerung 140 dafür, dass die Drehtischvorrichtung 400 bei eingestelltem Grenzwert rotierend angetrieben wird. Beispielsweise wird bei leichtem Werkstück W der Drehtisch 410 entsprechend mit hoher Beschleunigung und hoher Drehzahl gedreht. Die Effizienz der Formmessung wird daher verbessert.
Nachdem der Bediener das Werkstück W auf den Drehtisch 410 gelegt hat, wird ein Zentriervorgang durchgeführt, der Einstellungen automatisch so vornimmt, dass eine Achsenmitte des Werkstücks (Drehkörper) vertikal ist und der Drehachse entspricht. Die Zentrierung muss jedoch nach der oben beschriebenen Grenzwerteinstellung erfolgen. Wenn die Zentrierung vor der Grenzwerteinstellung durchgeführt wird, obwohl das Werkstück W selbst vertikal ist, kann die Oberfläche des Rundtisches 410 durch das Werkstück W geneigt werden, sodass der Sinkbetrag D nicht genau gemessen werden kann.
Erste Modifikation
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Werkstückgewicht aus dem Sinkbetrag D des Drehtisches 410 berechnet und eine dem Werkstückgewicht entsprechende Drehzahl und Beschleunigung/Verzögerung werden als Grenzwerte ermittelt. In einer beispielhaften Modifikation können als Grenzwerte eine Drehzahl und eine Beschleunigung/Verzögerung ermittelt werden, die einem Trägheitsmoment Iw des Werkstücks W entsprechen. Beispielsweise wird, wie in dargestellt, ein Durchmesser (beispielsweise ein maximaler Durchmesser) des Werkstücks W vorab gemessen, dann wird das Trägheitsmoment Iw des Werkstücks W grob aus dem gemessenen Durchmesser und dem Gewicht des Werkstücks W berechnet, wie in der obigen Ausführungsform beschrieben. Dann werden die Grenzwerte der Drehzahl und der Beschleunigung/Verzögerung entsprechend dem berechneten Trägheitsmoment Iw eingestellt. (In den 10 und 11 kann beispielsweise das Werkstückgewicht als Trägheitsmoment abgelesen werden.)
Zudem kann der Durchmesser des Werkstücks W automatisch oder manuell unter Verwendung eines Messvorgangs der Koordinatenmesseinheit 300 gemessen werden. Da ferner der Wert nicht sehr genau sein muss, kann der Bediener den Wert stattdessen über eine Eingabevorrichtung (zum Beispiel eine Tastatur) eingeben.
Zweite Modifikation
In der oben angeführten Beschreibung der Ausführungsform ist die Koordinatenmesseinheit 300 in dem Messgerät (Rundheitsmessgerät) eingebaut. Daher wird der Sinkbetrag des Drehtisches mittels eines Messvorgangs der Koordinatenmesseinheit 300 erfasst (gemessen). Der Drehtischvorrichtung kann jedoch ein Messgerät hinzugefügt werden, das den Sinkbetrag des Drehtisches getrennt vom Messvorgang der Koordinatenmesseinheit misst. Beispielsweise kann ein Dehnmessstreifen oder eine Skala in der Drehtischvorrichtung eingebaut werden und den Sinkbetrag des Drehtisches erfassen. Da ein Merkmal der vorliegenden Erfindung jedoch umfasst, die Antriebsdrehzahl des Drehtisches angemessen zu steuern, muss das Werkstückgewicht nicht mit einem hohen Genauigkeitsgrad erfasst werden. Die Erfassungsgenauigkeit des Werkstückgewichts kann beispielsweise in Einheiten von Kilogramm oder Zehnfachen von Kilogramm liegen. Statt eines separaten, speziellen Gewichtssensors kann daher ein Koordinatenmessvorgang vorgesehen werden, der normalerweise einem Formmessgerät zur Verfügung steht, um den Sinkbetrag des Rundtisches zu erfassen.
Dritte Modifikation
Die obenstehende Ausführungsform wird am Beispiel der Drehzahl der Drehtischvorrichtung beschrieben. Eine bewegliche Messtischvorrichtung 30, wie in 13 dargestellt, ist jedoch ein weiteres Beispiel für einen Antriebsmesstisch. Die bewegliche Messtischvorrichtung 30 führt über eine X-Antriebswelle 35 und eine Y-Antriebswelle 34 eine zweidimensionale Gleitverschiebung eines beweglichen Messtisches 33 durch. Ein Luftlager wird verwendet, um den beweglichen Messtisch 33 während des Verschiebens leichtgängig zu verschieben. Ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird sowohl bei Vorhandensein eines Werkstücks als auch bei Nichtvorhandensein eines Werkstücks ein Sinkbetrag des beweglichen Messtisches 33 erfasst, aus dem Sinkbetrag das Werkstückgewicht berechnet, und eine dem Werkstückgewicht entsprechende Verschiebegeschwindigkeit und Beschleunigung/Verzögerung berechnet. Die Antriebssteuerung der beweglichen Messtischvorrichtung 30 wird entsprechend dem Werkstückgewicht ausgeführt, und daher kann, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, die Messwirksamkeit verbessert werden.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann bei Bedarf geändert werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die 10 und 11 zeigen ein Beispiel, bei dem die obere Grenzgeschwindigkeit und die obere Grenzbeschleunigung durch eine lineare Funktion definiert sind, die in Bezug auf das Werkstückgewicht monoton abfällt. Dies ist jedoch nur beispielhaft. Wenn die obere Grenzgeschwindigkeit und die obere Grenzbeschleunigung relativ zum Werkstückgewicht definiert sind, kann die Kurve natürlich entweder nach oben oder nach unten konvex sein.
In der obigen Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem sowohl die Geschwindigkeit des Drehtisches (beweglicher Messtisch) als auch die Beschleunigung/Verzögerung begrenzt sind. Stattdessen kann natürlich auch nur eines von der Geschwindigkeit und Beschleunigung/Verzögerung entsprechend dem Werkstückgewicht (oder Trägheitsmoment) begrenzt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorgenannten Beispiele lediglich der Erläuterung dienen und in keiner Weise als Einschränkung der vorliegenden Erfindung zu verstehen sind. Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, wird davon ausgegangen, dass die Worte, die hier verwendet wurden, vielmehr Worte der Beschreibung und Erläuterung und nicht Worte der Beschränkung sind. Änderungen können im Rahmen des Geltungsbereichs der beigefügten Patentansprüche in der jeweils gültigen Fassung vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang und Grundgedanken der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten abzuweichen. Obwohl die vorliegende Erfindung hierin mit Bezug auf bestimmte Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, soll sich die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin offenbarten Einzelheiten beschränken; vielmehr erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf alle funktional gleichwertigen Strukturen, Verfahren und Anwendungen, wie sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es sind verschiedene Varianten und Modifikationen möglich, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017081986 [0001]
JP 3949910 [0003]

Claims

Steuerungsverfahren einer Antriebs-Messtischvorrichtung, umfassend: Bewirken, dass ein Messtisch auf einem Luftlager schwimmt; Messen, als eine erste Höhe, einer Höhe des Messtisches, während er auf dem Luftlager schwimmt; Ablegen eines Werkstücks auf den Messtisch; Messen, als eine zweite Höhe, einer Höhe des Messtisches, wenn der Messtisch das Werkstück hält; Berechnen, als einen Sinkbetrag, einer Differenz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe; Berechnen eines Gewichts des Werkstücks basierend auf dem Sinkbetrag; Bestimmen eines oberen Geschwindigkeitsgrenzwerts von einem von einem Drehantrieb und einer horizontalen Bewegung des Messtisches basierend auf dem berechneten Werkstückgewicht; und Steuern einer Geschwindigkeit von dem einem von dem Drehantrieb und der horizontalen Bewegung des Messtisches, um den oberen Geschwindigkeitsgrenzwert nicht zu überschreiten.
Steuerungsverfahren einer Antriebs-Messtischvorrichtung, umfassend: Bewirken, dass ein Messtisch auf einem Luftlager schwimmt; Messen, als eine erste Höhe, einer Höhe des Messtisches, während er auf dem Luftlager schwimmt; Ablegen eines Werkstücks auf den Messtisch; Messen, als eine zweite Höhe, einer Höhe des Messtisches, wenn der Messtisch das Werkstück hält; Berechnen, als einen Sinkbetrag, einer Differenz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe; Berechnen eines Gewichts des Werkstücks basierend auf dem Sinkbetrag; Bestimmen von einem von einem Beschleunigungsgrenzwert und einem Verzögerungsgrenzwert von einem von einem Drehantrieb und horizontaler Bewegung des Messtisches basierend auf dem berechneten Werkstückgewicht; und Steuern des einen von der Beschleunigung und der Verzögerung von dem einem von dem Drehantrieb und der horizontalen Bewegung des Messtisches, um den Grenzwert nicht zu überschreiten.
Steuerungsverfahren der Antriebs-Messtischvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: das berechnete Gewicht des Werkstücks mit einer maximalen Tragfähigkeit der Antriebs-Messtischvorrichtung verglichen wird, und wenn das berechnete Gewicht des Werkstücks die maximale Tragfähigkeit übersteigt, eine Warnmeldung ausgegeben wird.
Steuerungsverfahren eines Formmessgeräts, das mit einer Drehtischvorrichtung mit einem Drehtisch versehen ist, der ein Werkstück hält, und einer Koordinatenmesseinheit, die eine Oberfläche des Werkstücks erfasst und eine Form des Werkstücks misst, wobei das Verfahren umfasst: Bewirken, dass der Drehtisch auf einem Luftlager schwimmt; Messen, als eine erste Höhe, einer Höhe des Drehtisches, während er auf dem Luftlager schwimmt; Ablegen des Werkstücks auf dem Drehtisch; Messen, als eine zweite Höhe, einer Höhe des Drehtisches, wenn der Drehtisch das Werkstück hält; Berechnen, als einen Sinkbetrag, einer Differenz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe; Berechnen eines Gewichts des Werkstücks basierend auf dem Sinkbetrag; Bestimmen eines oberen Grenzwerts einer Drehzahl des Drehtisches basierend auf dem berechneten Werkstückgewicht; und Messen, mit der Koordinatenmesseinheit, der Form des Werkstücks, das auf dem Drehtisch aufliegt, während die Drehzahl des Drehtisches so gesteuert wird, dass der obere Grenzwert nicht überschritten wird.
Steuerungsverfahren eines Formmessgeräts, das mit einer Drehtischvorrichtung mit einem Drehtisch versehen ist, der ein Werkstück hält, und einer Koordinatenmesseinheit, die eine Oberfläche des Werkstücks erfasst und eine Form des Werkstücks misst, wobei das Verfahren umfasst: Bewirken, dass der Drehtisch auf einem Luftlager schwimmt; Messen, als eine erste Höhe, einer Höhe des Drehtisches, während er auf dem Luftlager schwimmt; Ablegen des Werkstücks auf den Drehtisch; Messen, als eine zweite Höhe, einer Höhe des Drehtisches, wenn der Drehtisch das Werkstück hält; Berechnen, als einen Sinkbetrag, einer Differenz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe; Berechnen eines Gewichts des Werkstücks basierend auf dem Sinkbetrag; Bestimmen von einem von einem Beschleunigungsgrenzwert und einem Verzögerungsgrenzwert der Drehung des Drehtisches basierend auf dem berechneten Werkstückgewicht; und Messen, mit der Koordinatenmesseinheit, der Form des Werkstücks, das auf dem Drehtisch aufliegt, während die eine von der Beschleunigung und der Verzögerung der Drehung des Drehtisches gesteuert wird, um den Grenzwert nicht zu überschreiten.
Steuerungsverfahren des Formmessgeräts nach Anspruch 4 oder 5, ferner umfassend: Berechnen eines Trägheitsmoments des Werkstücks basierend auf einem Durchmesser und einem Gewicht des Werkstücks, und Bestimmen des oberen Grenzwerts der Drehzahl des Drehtisches wird basierend auf dem Trägheitsmoment des Werkstücks.
Steuerungsverfahren des Formmessgeräts nach Anspruch 4, ferner umfassend das Zentrieren der Drehtischvorrichtung nach dem Messen der zweiten Höhe.
Steuerungsverfahren der Formmessvorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, ferner umfassend das Zentrieren der Drehtischvorrichtung nach dem Messen der zweiten Höhe.