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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Programm zur Winkelkalibrierung einer Drehwelle.
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Stand der Technik
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Herkömmlicherweise erfolgt die Winkelkalibrierung eines Drehtisches einer Werkzeugmaschine durch: Drehen des Drehtisches, während ein hochpräzises Winkelmesssystem zur Kalibrierung am Drehtisch angebracht ist; Berechnen der Differenz, als einen Kalibrierwert, zwischen einem Wert des Winkels einer Drehung, die durch einen an der Werkzeugmaschine vorgesehenen Winkelsensor des Drehtisches erfasst wird, und einem von dem hochpräzisen Winkelmesssystem gemessenen Wert; und Eingeben des berechneten Kalibrierwertes in eine Steuereinheit (siehe z.B. PTL 1).
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Patentliteratur
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PTL 1: ungeprüfte
Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer Hei10-118894 -
Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Das Verfahren zur Winkelkalibrierung gemäß PTL 1 hat jedoch den Nachteil, dass es einen dedizierten Winkelleser zum Ablesen des vom hochpräzisen Winkelmesssystem gemessenen Winkels des Drehtisches und einen dedizierten Computer zum Berechnen der Differenz zwischen dem vom Winkelleser gelesenen Winkel des Drehtisches und dem von der Steuereinheit der Werkzeugmaschine empfangenen Winkel des Drehtisches benötigt. Ein weiterer Nachteil ist, dass die vom Computer berechnete Winkeldifferenz des Drehtisches in die Steuereinheit der Werkzeugmaschine eingegeben werden muss.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben genannten Umstände gemacht, wobei es ein Gegenstand der Erfindung ist, ein Verfahren und ein Programm zur Winkelkalibrierung einer Drehwelle bereitzustellen, die in der Lage sind, einen Winkelsensor der Drehwelle ohne einen speziellen Winkelleser oder Computer präzise zu kalibrieren.
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Lösung des Problems
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Um den oben genannten Gegenstand zu erzielen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen bereit.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Winkelkalibrierung einer Drehwelle dar. Das Verfahren umfasst: Anbringen eines kalibrierenden Winkelsensors an einer ersten Drehwelle einer Industriemaschine mit einer Mehrzahl von Drehwellen und einer Steuereinheit, die die Drehwellen auf der Grundlage eines Winkels steuert, der von einem für jede Drehwelle vorgesehenen steuernden Winkelsensor erfasst wird, wobei der kalibrierende Winkelsensor präziser ist als der steuernde Winkelsensor und die gleiche Art von Daten wie der steuernde Winkelsensor ausgibt; Anschließen des kalibrierenden Winkelsensors anstelle des steuernden Winkelsensors einer zweiten Drehwelle, die sich von der ersten Drehwelle unterscheidet; Drehen der ersten Drehwelle; Berechnen, durch die Steuereinheit, einer Differenz zwischen einem ersten Winkel der ersten Drehwelle, der von dem steuernden Winkelsensor erfasst wird, und einem zweiten Winkel der zweiten Drehwelle, der von dem kalibrierenden Winkelsensor erfasst wird; und Speichern der berechneten Differenz als Kalibrierwert für einen Drehwinkel der ersten Drehwelle.
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Gemäß diesem Aspekt, um den Drehwinkel einer beliebigen Drehwelle (der ersten Drehwelle) der Industriemaschine mit mehreren Drehwellen zu kalibrieren, ist der kalibrierende Winkelsensor, der präziser ist als der steuernde Winkelsensor, der für die erste Drehwelle bereitgestellt ist, an der ersten Drehwelle angebracht. Der angebrachte kalibrierende Winkelsensor wird dann anstelle des steuernden Winkelsensors der zweiten Drehwelle angeschlossen, die sich von der ersten Drehwelle unterscheidet, wobei die erste Drehwelle gedreht wird.
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Dementsprechend wird der Drehwinkel der ersten Drehwelle vom steuernden Winkelsensor der ersten Drehwelle und vom kalibrierenden Winkelsensor erfasst. Das heißt, der vom hochpräzisen kalibrierenden Winkelsensor erfasste Wert wird als Drehwinkel der zweiten Drehwelle erfasst. Bei der Kalibrierung des steuernden Winkelsensors der ersten Drehwelle kann die Steuereinheit daher leicht einen Kalibrierwert für den steuernden Winkelsensor der ersten Drehwelle erhalten, indem sie die Differenz zwischen dem Drehwinkel der ersten Drehwelle und dem Drehwinkel der zweiten Drehwelle berechnet.
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Der errechnete Kalibrierwert wird dann gespeichert. So kann der steuernde Winkelsensor der ersten Drehwelle ohne einen dedizierten Winkelleser oder Computer präzise kalibriert werden.
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Unter dem obigen Aspekt kann die Industriemaschine eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung eines Werkstücks sein, wobei die erste und zweite Drehwelle Drehtische sein können, auf denen das Werkstück platziert ist.
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Auf diese Weise kann der steuernde Winkelsensor der einen ersten oder zweiten Drehwelle präzise auf Basis des vom kalibrierenden Winkelsensor erfassten Drehwinkel der anderen Drehwelle kalibriert werden. Eine gegenseitige Kalibrierung kann zwischen Drehtischen durchgeführt werden, für die der gleiche Typ des steuernden Winkelsensors verwendet wird.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Programm zur Winkelkalibrierung bereit. Wenn ein kalibrierender Winkelsensor an einer ersten Drehwelle einer Industriemaschine angebracht ist, die eine Mehrzahl von Drehwellen und eine Steuereinheit umfasst, die die Drehwellen auf der Grundlage eines Winkels steuert, der von einem für jede Drehwelle vorgesehenen steuernden Winkelsensor erfasst wird, wobei der kalibrierende Winkelsensor präziser ist als der steuernde Winkelsensor und die gleiche Art von Daten wie der steuernde Winkelsensor ausgibt, wobei der kalibrierende Winkelsensor anstelle des steuernden Winkelsensors einer zweiten Drehwelle angeschlossen wird, die sich von der ersten Drehwelle unterscheidet, und wobei die erste Drehwelle gedreht wird, dann bringt das Programm den Computer dazu, folgendes auszuführen: einen Differenzberechnungsschritt zum Berechnen einer Differenz zwischen einem ersten Winkel der ersten Drehwelle, der von dem steuernden Winkelsensor erfasst wird, und einem zweiten Winkel der zweiten Drehwelle, der von dem kalibrierenden Winkelsensor erfasst wird; und einen Speicherschritt zum Speichern der in dem Differenzberechnungsschritt berechneten Differenz als Kalibrierwert für einen Drehwinkel der ersten Drehwelle.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung hat vorteilhafte Wirkungen dahingehend, dass sie eine präzise Kalibrierung eines Winkelsensors einer Drehwelle ohne dedizierten Winkelleser oder Computer ermöglicht.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Beispiel einer Werkzeugmaschine und eines kalibrierenden Winkelsensors, an dem ein Verfahren zur Winkelkalibrierung einer Drehwelle nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
- 2 ist ein Diagramm, das die Werkzeugmaschine aus 1 zeigt, an der der kalibrierende Winkelsensor gemäß dem Verfahren zur Winkelkalibrierung aus 1 montiert ist.
- 3 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren der Winkelkalibrierung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Winkelkalibrierung einer Drehwelle nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
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Eine Industriemaschine, bei der das Verfahren zur Winkelkalibrierung nach dieser Ausführungsform eingesetzt wird, kann eine Werkzeugmaschine 1 sein. Wie in 1 dargestellt ist, umfasst die Werkzeugmaschine 1: zwei Motoren (eine erste und eine zweite Drehwelle, oder Drehwellen) 2 und 3, die jeweils zwei Drehtische (nicht dargestellt) drehen; weitere Motoren (Drehwellen) 4 und 5; und eine Steuereinheit 6, die diese Motoren 2, 3, 4 und 5 steuert.
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Jeder der Motoren 2, 3, 4 und 5 ist mit einem Encoder (einem steuernden Winkelsensor) 7 ausgestattet, der den Drehwinkel erfasst. Die Steuereinheit 6 ist ein Computer, der einen Prozessor (nicht dargestellt), der die Berechnung durchführt, und einen Speicher (nicht dargestellt), der Daten speichert, enthält. Die Steuereinheit 6 steuert die Motoren 2, 3, 4 und 5 auf Basis der von den Encodern 7 erfassten Drehwinkel, um die Drehtische mit einer vorgegebenen Drehzahl und Winkelposition zu drehen.
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Wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, umfasst das Verfahren zur Winkelkalibrierung gemäß dieser Ausführungsform den Schritt S1 des Anbringens eines kalibrierenden Winkelsensors 8 an den Motor (nachfolgend als erster Motor bezeichnet) 2 eines ersten Drehtisches, an dem der zu kalibrierende Encoder 7 angebracht ist, wobei der kalibrierende Winkelsensor 8 den Drehwinkel präziser erfassen kann als die für die Motoren 2, 3, 4 und 5 vorgesehenen Encoder 7. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt S2 des Lösens einer Verbindungsleitung 9 zwischen dem für den Motor vorgesehenen Encoder 7, der für den Motor (im Folgenden als zweiter Motor bezeichnet) 3 vorgesehen ist, der einen zweiten Drehtisch dreht, und der Steuereinheit 6, und stattdessen den Schritt des Verbindens einer Ausgabeleitung 10 des kalibrierenden Winkelsensors 8 mit der Steuereinheit 6. umfasst
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Der kalibrierende Winkelsensor 8 umfasst: eine Leseeinheit 11, die an einer Vorrichtung befestigt ist, die außerhalb der beiden Drehtische angeordnet ist; und eine Skaleneinheit 12, die um eine vorbestimmte Achse in Bezug auf die Leseeinheit 11 drehbar gelagert ist. Schritt S1 des Anbringens des kalibrierenden Winkelsensors 8 am ersten Motor 2 umfasst ein Befestigen der Skaleneinheit 12 des kalibrierenden Winkelsensors 8 am ersten Motor 2, wobei die Achse der Skaleneinheit 12 zusammen mit der Achse des ersten Motors 2 ausgerichtet ist.
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Dementsprechend wird der kalibrierende Winkelsensor 8, wie in 2 dargestellt ist, an der Werkzeugmaschine 1 montiert. Durch den Schritt S2 des Ersetzens der Leitung 9 durch die Ausgabeleitung 10 erkennt die Steuereinheit 6 der Werkzeugmaschine 1 einen vom kalibrierenden Winkelsensor 8 erfassten Wert als einen vom Encoder 7 für den zweiten Motor 3 erfassten Wert.
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Wie in 3 dargestellt ist, bringt das Verfahren zur Winkelkalibrierung nach dieser Ausführungsform die Steuereinheit 6 dazu, ein Programm zur Winkelkalibrierung auszuführen. Das Programm zur Winkelkalibrierung veranlasst den Prozessor, folgendes auszuführen: einen Schritt S3 des Drehens des ersten Motors 2; einen Differenzberechnungsschritt S4 zur Berechnung der Differenz zwischen einem ersten Winkel, der von dem für den ersten Motor 2 vorgesehenen Encoder 7 erfasst wird, und einem zweiten Winkel, der von dem kalibrierenden Winkelsensor 8 erfasst wird; und Speicherschritt S5 zur Speicherung der berechneten Differenz als Kalibrierwert für den Drehwinkel des ersten Drehtisches.
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Während die Steuereinheit 6 das Programm zur Winkelkalibrierung ausführt, wird der erste Motor 2 des ersten Drehtisches gedreht, um die Drehung des ersten Drehtisches zu bewirken. So wird der erste Winkel von dem für den ersten Motor 2 vorgesehenen Encoder 7 erfasst, während der zweite Winkel von dem kalibrierenden Winkelsensor 8 erfasst wird, indem die koaxial zum ersten Drehtisch fixierte Skaleneinheit 12 des kalibrierenden Winkelsensors 8 gegenüber der Leseeinheit 11 gedreht wird.
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Das heißt, der Drehwinkel desselben ersten Drehtisches wird sowohl vom Encoder 7 als auch vom kalibrierenden Winkelsensor 8 erfasst. Die Steuereinheit 6 berechnet die Differenz zwischen dem erfassten ersten und zweiten Winkel und speichert die berechnete Differenz im Speicher.
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Da der kalibrierende Winkelsensor 8 den Drehwinkel präziser erfassen kann als der Encoder 7, zeigt eine kleine Differenz eine präzise Erfassung des Drehwinkels durch den Encoder 7, und eine große Differenz zeigt eine Abweichung des vom Encoder 7 erfassten Drehwinkels an.
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Die Differenz zwischen dem ersten vom Encoder 7 erfassten Winkel und dem zweiten vom kalibrierenden Winkelsensor 8 erfassten Winkel wird im Speicher gespeichert. Bei einer tatsächlichen Steuereinheit des ersten Drehtisches kann die gespeicherte Differenz genutzt werden, um den vom Encoder 7 erfassten Drehwinkel zu korrigieren und die beiden Drehtische präzise zu steuern.
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So wird bei dem Verfahren zur Winkelkalibrierung nach dieser Ausführungsform der kalibrierende Winkelsensor 8, der präziser ist als der für den ersten Motor 2 des ersten Drehtisches vorgesehene Encoder 7, der die gleichen Daten wie der Encoder 7 ausgibt, anstelle des Encoders 7 des zweiten Drehtisches an die Steuereinheit 6 angeschlossen. Damit kann die Steuereinheit 6 den vom kalibrierenden Winkelsensor 8 erfassten Drehwinkel ohne einen dedizierten Winkelleser erkennen.
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Da die Steuereinheit 6 selbst die Differenz berechnen kann, indem sie das einfache Programm zur Winkelkalibrierung verwendet, das von der Steuereinheit 6 ausführbar ist, ist kein dedizierter Computer zur Berechnung der Differenz erforderlich. Das heißt, das Verfahren zur Winkelkalibrierung nach dieser Ausführungsform ermöglicht eine präzise Kalibrierung der Encoder 7 der Drehwellen 2, 3, 4 und 5, ohne dedizierten Winkelleser oder Computer.
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Nachdem der Kalibrierwert für den Encoder 7 des ersten Drehtisches mit dem Verfahren zur Winkelkalibrierung nach dieser Ausführungsform im Speicher abgelegt wurde, können der erste und der zweite Drehtisch ausgetauscht werden, um die gleichen Schritte durchzuführen. Dadurch kann auch ein Kalibrierwert für den Encoder 7 des zweiten Drehtisches im Speicher gespeichert werden.
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Weiterhin kann nach Abschluss der Kalibrierung anstelle des kalibrierenden Winkelsensors 8 der abgenommene Encoder 7 wieder an die Steuereinheit 6 angeschlossen werden, um die jetzt exakt kalibrierte Werkzeugmaschine 1 zu betreiben.
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Während diese Ausführungsform den Fall veranschaulicht, dass das Verfahren zur Winkelkalibrierung bei der Werkzeugmaschine 1 mit zwei Drehtischen eingesetzt wird, kann das Verfahren bei allen anderen Industriemaschinen angewendet werden.
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Auch wenn die Encoder 7 der Drehwellen, die jeweils zwei Drehtische 2 und 3 und weitere Drehwellen 4 und 5 drehen, einen gemeinsamen Datentyp verwenden, kann das Verfahren zur Kalibrierung der Encoder 7 der Drehwellen 2, 3, 4 und 5 angewendet werden.
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Auch wenn diese Ausführungsform den Fall veranschaulicht, wo zwei Drehtische als Drehtische verwendet werden, auf denen ein Werkstück platziert wird, kann eine beliebige Anzahl von Drehtischen verwendet werden.
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Diese Ausführungsform zeigt den Fall, wo die Leitung 9 zwischen Encoder 7 und Steuereinheit 6 entfernt wird und die Ausgabeleitung 10 des kalibrierenden Winkelsensors 8 mit der Steuereinheit 6 verbunden wird. Alternativ kann die Leitung 9 einen Schalter haben, an dem die Ausgabeleitung 10 angeschlossen ist.
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In diesem Fall schaltet der Schalter zwischen dem vom Encoder 7 erfassten Wert des zweiten Motors 3 und dem vom kalibrierenden Winkelsensor 8 erfassten Wert des ersten Motors 2 um. So können der erste und zweite Winkel des ersten Motors 2 erkannt werden, ohne dass die Leitung 9 von der Steuereinheit 6 getrennt und die Ausgabeleitung 10 an die Steuereinheit 6 angeschlossen wird. Der Schalter kann manuell oder automatisch durch die Steuereinheit 6 betätigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkzeugmaschine (Industriemaschine)
- 2
- erster Motor (erste Drehwelle, Drehwelle)
- 3
- zweiter Motor (zweite Drehwelle, Drehwelle)
- 4, 5
- Motor (Drehwelle)
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Encoder (steuernder Winkelsensors)
- 8
- kalibrierender Winkelsensor
- 54
- Differenzberechnungsschritt
- 55
- Speicherschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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