JP2005003525A - 回転角度位置測定装置 - Google Patents
回転角度位置測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005003525A JP2005003525A JP2003167721A JP2003167721A JP2005003525A JP 2005003525 A JP2005003525 A JP 2005003525A JP 2003167721 A JP2003167721 A JP 2003167721A JP 2003167721 A JP2003167721 A JP 2003167721A JP 2005003525 A JP2005003525 A JP 2005003525A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angle position
- rotation angle
- arm
- rotation
- center axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】回転体の回転動作精度を任意の角度毎に簡便且つ高精度に測定することができる回転角度位置測定装置を提供する。
【解決手段】回転角度位置測定装置２は、軸状の部材からなり、軸長手方向に伸縮自在となったリンク部材１１と、所定の回転中心軸回りに相対回転可能な第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられるとともに、回転中心軸が回転体５２の回転中心軸と平行に配設される第１及び第２の回転角度位置検出器１６，１７とを備える。第１の回転角度位置検出器１６は、第１の部材が回転体５２に固着され、第２の部材がリンク部材１１の一方の端部に固設される。第２の回転角度位置検出器１７は、第１の部材が回転体５２から所定間隔離れた位置の構造体５４に固着され、第２の部材がリンク部材１１の他方の端部に固設される。
【選択図】 図１
【解決手段】回転角度位置測定装置２は、軸状の部材からなり、軸長手方向に伸縮自在となったリンク部材１１と、所定の回転中心軸回りに相対回転可能な第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられるとともに、回転中心軸が回転体５２の回転中心軸と平行に配設される第１及び第２の回転角度位置検出器１６，１７とを備える。第１の回転角度位置検出器１６は、第１の部材が回転体５２に固着され、第２の部材がリンク部材１１の一方の端部に固設される。第２の回転角度位置検出器１７は、第１の部材が回転体５２から所定間隔離れた位置の構造体５４に固着され、第２の部材がリンク部材１１の他方の端部に固設される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する回転角度位置測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、主軸を回転自在に支持し、ワークを保持した主軸を回転させて、ワークを主軸軸中心に回転させる主軸台と、工具を保持する工具主軸を回転自在に支持した刃物台とを備え、主軸に保持されたワークに対して旋削加工，ミーリング加工やドリル加工といった各種の加工を行うことができるようになった複合加工型のＮＣ旋盤が知られている。
【０００３】
この複合加工型ＮＣ旋盤の刃物台は、主軸軸線と平行なＺ軸、主軸軸線と直交し、且つこれに対して離接する方向のＸ軸、及びこれらＸ軸，Ｚ軸の双方に直交するＹ軸の直交３軸方向に移動可能に構成されるとともに、前記工具主軸はその軸線がＸ軸−Ｚ軸平面と平行に配設され、且つ同Ｘ軸−Ｚ軸平面内で回転（旋回）可能に構成されている。
【０００４】
そして、加工部位及び加工内容に応じて、前記工具主軸を同Ｘ軸−Ｚ軸平面内で適宜回転させて工具主軸の前記主軸軸線に対する回転角度位置を位置決めし、このように位置決めした状態で上記ミーリング加工やドリル加工が行われる。
【０００５】
したがって、前記工具主軸の回転角度位置は直接加工精度に影響する。このため、高精度な加工精度を実現するためには、当該工具主軸の実際の回転動作精度を高精度に測定して、これが所定の許容範囲内に収まっているかどうかを確認する必要がある。
【０００６】
ところが、従来、工作機械の分野では、回転体の回転動作精度を測定する装置としては、オートコリメータを用いたものしか存在しておらず、必ずしも十分な測定ができないでいた。即ち、オートコリメータを用いた測定では、反射鏡を回転体に取り付ける必要があるが、この反射鏡の数に制限があるため、一般に３０°毎の回転動作精度しか測定することができず、任意の角度については、その動作精度を測定することができないのである。
【０００７】
また、前記反射鏡は、これを回転体の回転中心に取り付ける必要があるが、回転体の構造によってはその取り付けが極めて困難であり、取り付け作業に手間がかかるという問題もある。
【０００８】
この他、工作機械の分野では、回転テーブルなどその回転動作精度を測定する必要のあるものが多数存在する。したがって、これらの回転動作精度を簡便且つ高精度に測定することができれば有意義である。
【０００９】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、回転体の回転動作精度を任意の角度毎に簡便且つ高精度に測定することができる回転角度位置測定装置の提供をその目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成するための本発明は、所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する装置であって、
軸状の部材からなり、且つ軸長手方向に伸縮自在に構成されたリンク部材と、所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられるとともに、回転中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるように配設される第１及び第２の２つの回転角度位置検出器とを備えて構成され、
前記第１の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記回転体に固着され、且つ第２の部材が前記リンク部材の一方の端部に固設され、
前記第２の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に固着され、且つ第２の部材が前記リンク部材の他方の端部に固設されるように構成されてなることを特徴とする回転角度位置測定装置に係る。
【００１１】
この回転角度位置測定装置によれば、まず、第１の回転角度位置検出器の第１の部材が回転体に固着されるとともに、第２の回転角度位置検出器の第１の部材が回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に固着される。
【００１２】
ついで、回転体が適宜回転角度位置に割り出されると、第１及び第２の回転角度位置検出器、並びに軸方向に伸縮性を有するリンク部材を介して、回転体が適宜構造体に連結されているので、回転体の回転によって、第１及び第２の回転角度位置検出器の各第１の部材と第２の部材とが相対に回転するとともに、回転体の回転に伴う回転体と構造体との間の離接がリンク部材の伸縮によって吸収される。
【００１３】
そして、第１の回転角度位置検出器の第１の部材と第２の部材との相対的な回転角が、これらに取り付けられたスケール及び読取器によって検出され、同様に、第２の回転角度位置検出器の第１の部材と第２の部材との相対的な回転が、これらに取り付けられたスケール及び読取器によって検出され、これら第１及び第２の回転角度位置検出器によって検出された各回転角を基に、前記回転体の回転角が算出される。
【００１４】
斯くして、第１及び第２の回転角度位置検出器の分解能にもよるが、前記回転体の回転角は、これを任意の角度についてこれを測定することができる。
【００１５】
このように、本発明に係る回転角度位置測定装置によれば、第１の回転角度位置検出器の第１の部材を回転体に固着し、第２の回転角度位置検出器の第１の部材を適宜構造体に固着した後、回転体を回転させるといった簡単な操作を行うだけで、当該回転体の任意の回転角度位置を精度良く測定することができる。
【００１６】
尚、前記リンク部材は、長手方向に嵌合穴を備えた第１ロッドと、該第１ロッドの嵌合穴に嵌入され、第１ロッドの軸方向に移動自在となった第２ロッドとからこれを構成することができ、この場合、２本のロッドの内、一方のロッドの端部に前記第１の回転角度位置検出器の第２の部材が固設され、他方のロッドの端部に前記第２の回転角度位置検出器の第２の部材が固設される。このようにしても、上記と同様にして回転体の回転角度位置を測定することができる。
【００１７】
また、本発明は、所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する装置であって、
軸状の部材からなる第１アーム及び第２アームを備え、所定の中心軸周りに相互に揺動自在となるように第１アームの一方端部と第２アームの一方端部とが連結されるとともに、前記揺動中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるように配設されるリンク機構と、
所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられるとともに、回転中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるように配設される第１及び第２の２つの回転角度位置検出器とを備えて構成され、
前記第１の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記回転体に固着され、且つ第２の部材が前記第１アームの他方端部に固設され、
前記第２の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に固着され、且つ第２の部材が前記第２アームの他方端部に固設されるように構成されてなることを特徴とする回転角度位置測定装置に係る。
【００１８】
この回転角度位置測定装置によれば、上述した回転角度位置測定装置と同様に、まず、第１の回転角度位置検出器の第１の部材が回転体に固着されるとともに、第２の回転角度位置検出器の第１の部材が回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に固着される。
【００１９】
ついで、回転体が適宜回転角度位置に割り出されると、第１及び第２の回転角度位置検出器、並びに第１アーム及び第２アームからなるリンク機構を介して、回転体が適宜構造体に連結されているので、回転体の回転によって、第１及び第２の回転角度位置検出器の各第１の部材と第２の部材とが相対に回転するとともに、回転体の回転に伴う回転体と構造体との間の離接が第１アームと第２アームとの相対的な揺動によって吸収される。
【００２０】
そして、第１の回転角度位置検出器の第１の部材と第２の部材との相対的な回転角が、これらに取り付けられたスケール及び読取器によって検出され、同様に、第２の回転角度位置検出器の第１の部材と第２の部材との相対的な回転が、これらに取り付けられたスケール及び読取器によって検出され、これら第１及び第２の回転角度位置検出器によって検出された各回転角、並びに第１アーム及び第２アームの寸法や回転体の回転半径を基に、前記回転体の回転角が算出される。
【００２１】
このように、この回転角度位置測定装置によっても、上述した回転角度位置測定装置と同様に、第１の回転角度位置検出器の第１の部材を回転体に固着し、第２の回転角度位置検出器の第１の部材を適宜構造体に固着した後、回転体を回転させるといった簡単な操作を行うだけで、当該回転体の任意の回転角度位置を精度良く測定することができる。
【００２２】
尚、この回転角度位置測定装置において、第３の回転角度位置検出器を更に設け、その第１の部材を前記第１アームの一方端部に固設するとともに、第２の部材を第２アームの一方端部に固設し、第１アームと第２アームとが第３の回転角度位置検出器を介して相互に揺動自在に連結された構成としても良い。この場合、第１，第２，第３の回転角度位置検出器によって検出された各回転角を基に、前記回転体の回転角が算出される。
【００２３】
また、前記回転体の回転角の算出に当たっては、適宜設定された算出式を基に自動計算を行う算出手段によって、当該回転角を算出するようにしても良い。このようにすれば、効率的にしかも正確に回転角を算出することができる。
【００２４】
また、本発明における測定対象としての回転体は、何ら限定されるものではなく、各種分野における回転体が含まれる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る回転精度解析装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【００２６】
図１に示すように、本例の回転精度解析装置１は、精度解析対象となる回転体の回転角度位置を測定する回転角度位置測定装置２と、この回転角度位置測定装置２によって測定された前記回転体の回転角度位置などを基に、当該回転体の回転精度を解析する処理装置３とを備えている。尚、本例では、同図１に示すように、ＮＣ旋盤５０の刃物台５１に設けられる工具主軸５２のＢ軸方向における回転精度を測定，解析するものとする。
【００２７】
前記ＮＣ旋盤５０は、前記刃物台５１及び工具主軸５２の他、ベッド５３、ベッド５３上に配設され、チャック５４が取り付けられた主軸５５を回転自在に支持する主軸台（図示せず）などを備えており、刃物台５１は、Ｚ軸（主軸５５の軸線に沿った方向），Ｘ軸（Ｚ軸と直交し、且つこれに対して離接する方向），Ｙ軸（Ｘ軸及びＺ軸の双方に直交する方向）の直交３軸方向に移動可能にベッド５３上に配設され、工具主軸５２は、その軸中心に回転自在、且つＹ軸の軸線回り（Ｂ軸方向）に回転自在となるように、刃物台５１によって支持されている。
【００２８】
また、前記ＮＣ旋盤５０は、刃物台５１の移動や工具主軸５２の回転などを制御する制御装置５６を備え、前記刃物台５１は、工具主軸５２をその軸中心に回転自在に支持するとともに、Ｘ軸−Ｚ軸平面と直交する所定の回転中心軸を中心としてＢ軸方向に回転自在となった支持台５７と、支持台５７に連結されたウォームホイール５８、ウォームホイール５８と噛合するウォーム５９、ウォーム５９を軸中心に回転させるサーボモータ６０、サーボモータ６０に付設され、その回転角度位置を検出するロータリエンコーダ６１からなる回転駆動機構６２などを備えている。
【００２９】
そして、ウォームホイール５８及びウォーム５９といった伝達ギアを介して伝達されるサーボモータ６０の回転動力によって、支持台５７、即ち、工具主軸５２がＢ軸方向に回転せしめられる一方、ロータリエンコーダ６１によって検出されるサーボモータ６０の回転角度位置を基に、支持台５７（工具主軸５２）の回転角度位置が間接的に検出され、その回転角度位置が所定の回転角度位置となるように、前記制御装置５６によってサーボモータ６０の作動がフィードバック制御される。
【００３０】
尚、前記ロータリエンコーダ６１によって検出された工具主軸５２の回転角度位置は、前記処理装置３にも送信されるように構成されている。
【００３１】
前記回転角度位置測定装置２は、長手方向に嵌合穴１２ａを備えた第１ロッド１２、及びこの第１ロッド１２の嵌合穴１２ａに嵌入され、第１ロッド１２の軸方向に移動自在となった第２ロッド１３からなり、長手方向に伸縮自在に構成されたリンク機構１１と、工具主軸５２に固着される第１取付部材１４と、チャック５４に把持される第２取付部材１５と、第２ロッド１３の先端部と第１取付部材１４とを連結する第１ロータリエンコーダ（回転角度位置検出器）１６と、第１ロッド１２の基端部（嵌合穴１２ａとは反対側の端部）と第２取付部材１５とを連結する第２ロータリエンコーダ（回転角度位置検出器）１７と、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７によってそれぞれ検出された回転角を基に、工具主軸５２のＢ軸方向における回転角度位置を算出する算出部１６とを備えて構成される。
【００３２】
図２に示すように、第１ロータリエンコーダ１６は、回転中心軸１６ｃ回りに相対回転可能に設けられた第１部材１６ａ及び第２部材１６ｂを備え、一方の部材にはスケールが設けられ、他方の部材には読取器が設けられてなり、第１部材１６ａが第２ロッド１３に設けられた取付穴１３ａに嵌合し、第２部材１６ｂが第１取付部材１４に設けられた取付穴１４ａに嵌合した状態で、当該第２ロッド１３と第１取付部材１４とを連結する。
【００３３】
同様に、第２ロータリエンコーダ１７は、図３に示すように、回転中心軸１７ｃ回りに相対回転可能に設けられた第１部材１７ａ及び第２部材１７ｂを備え、一方の部材にはスケールが設けられ、他方の部材には読取器が設けられてなり、第１部材１７ａが第１ロッド１２に設けられた取付穴１２ａに嵌合し、第２部材１７ｂが第２取付部材１５に設けられた取付穴１５ａに嵌合した状態で、当該第１ロッド１２と第２取付部材１５とを連結する。
【００３４】
また、第１取付部材１４と第２取付部材１５とは、第１ロータリエンコーダ１６の回転中心軸１６ｃと第２ロータリエンコーダ１７の回転中心軸１７ｃとが支持台５７の回転中心軸と平行となるように、それぞれ工具主軸５２，チャック５４に装着されている。
【００３５】
斯くして、第１ロッド１２は、第２取付部材１５に対し、第２ロータリエンコーダ１７を介してその回転中心軸１７ｃの周りに揺動自在となっており、第２ロッド１３は、第１取付部材１４に対し、第１ロータリエンコーダ１６を介してその回転中心軸１６ｃの周りに揺動自在となっている。
【００３６】
そして、図１に示すように、工具主軸５２が実線で示した位置から２点鎖線で示した位置に矢示Ｂ軸方向に回転すると、第１及び第２取付部材１４，１５、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７、並びに軸方向に伸縮するリンク機構１１を介して、工具主軸５２とチャック５４とが連結されているので、工具主軸５２の回転によって、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７の各第１部材１６ａ，１７ａと第２部材１６ｂ，１７ｂとがそれぞれ相対的に回転して、第１ロッド１２が第２取付部材１５に対して揺動し、第２ロッド１３が第１取付部材１４に対して揺動するとともに、工具主軸５２の回転に伴う工具主軸５２とチャック５４との間の距離の拡縮がリンク機構１１の伸縮によって吸収され、第１取付部材１４、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７、並びにリンク機構１１は、それぞれ２点鎖線で示した状態となる。
【００３７】
そして、前記算出部１８は、第１ロータリエンコーダ１６によって検出された第２ロッド１３と第１取付部材１４との間の揺動角（回転角）、及び第２ロータリエンコーダ１７によって検出された第１ロッド１２と第２取付部材１５との間の揺動角（回転角）を基に、以下のようにして、工具主軸５２の回転角度位置を算出し、算出した回転角度位置を前記処理装置３に送信する。
【００３８】
即ち、図４に示すように、例えば、工具主軸５２がθだけ時計回りに回転したとき、第１ロータリエンコーダ１６によって検出される回転角がＡ’からＡ＋Ａ’になり、第２ロータリエンコーダ１７によって検出される回転角がＢ’からＢ＋Ｂ’になったとすると、算出部１８は、第１及び第２取付部材１４，１５、第１，第２ロータリエンコーダ１６，１７、リンク機構１１並びに工具主軸５２の幾何学的な関係を表す関係式（下式数式１〜数式４）から導かれる算出式（下式数式５）を基に、工具主軸５２の回転後の回転角度位置θを算出する。尚、図４におけるａ，ｂ，ｃは、各幾何三角形の頂角である。
【００３９】
【数１】
【００４０】
【数２】
【００４１】
【数３】
【００４２】
【数４】
【００４３】
【数５】
【００４４】
前記処理装置３は、回転角度位置測定装置２の算出部１８によって算出された工具主軸５２の回転角度位置、及びロータリエンコーダ６１によって検出された工具主軸５２の回転角度位置を、当該算出部１８及びロータリエンコーダ６１からそれぞれ受信し、受信した各回転角度位置を基に、これらの差分を算出することによって工具主軸５２の回転精度（割り出し精度）を解析する。
【００４５】
即ち、回転角度位置測定装置２によって算出される工具主軸５２の回転角度位置は、当該工具主軸５２の実際の回転角度位置であり、この実際の回転角度位置と、回転駆動機構６２の制御目標としての回転角度位置とを比較，解析することで、当該回転駆動機構６２の動作誤差（ロストモーション）を解析するのである。
【００４６】
尚、前記ロストモーションとは、回転駆動機構６２を構成するウォームホイール５８やウォーム５９などに外力によって生じた弾性変形や、当該ウォームホイール５８及びウォーム５９といった伝達ギア間のバックラッシなどの影響を受けて、制御装置５６によってフィードバック制御される回転角度位置（回転駆動機構６２に入力される回転角度位置）と、工具主軸５２（即ち、支持台５７）の実回転角度位置（回転駆動機構６２から出力される回転角度位置）との間に生じる動作誤差のことである。
【００４７】
以上のように構成された本例の回転精度解析装置１によれば、まず、第１取付部材１４が工具主軸５２に装着されるとともに、第２取付部１５がチャック５４に装着される。
【００４８】
次に、制御装置５６による制御の下、工具主軸５２を任意の回転角度位置まで回転させると、上記のように、工具主軸５２の回転により第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７の各第１部材１６ａ，１７ａと第２部材１６ｂ，１７ｂとがそれぞれ相対的に回転して、第１ロッド１２が第２取付部材１５に対して揺動し、第２ロッド１３が第１取付部材１４に対して揺動するとともに、工具主軸５２とチャック５４との間の距離の拡縮によってリンク機構１１が伸縮する。
【００４９】
そして、前記算出部１８は、第１ロータリエンコーダ１６によって検出された第２ロッド１３と第１取付部材１４との間の回転角、及び第２ロータリエンコーダ１７によって検出された第１ロッド１２と第２取付部材１５との間の回転角を基に、工具主軸５２の回転角度位置を算出し、算出した回転角度位置に係るデータを処理装置３に送信する。
【００５０】
そして、処理装置３において、算出部１８から受信した工具主軸５２の回転角度位置、及びロータリエンコーダ６１から受信した制御目標としての回転角度位置を基に、これらの差分が算出されて工具主軸５２の回転精度（割り出し精度）が解析される。
【００５１】
このように、本例の回転精度解析装置１によれば、第１取付部材１４を工具主軸５２に装着し、第２取付部１５をチャック５４に装着した後、工具主軸５２を回転させるといった簡単な操作を行うだけで、当該工具主軸５２の任意の回転角度位置を精度良く測定することができる。
【００５２】
また、回転角度位置測定装置２によって算出された工具主軸５２の回転角度位置と、回転駆動機構６２の制御目標としての回転角度位置とに基づいて当該回転駆動機構６２の動作誤差（ロストモーション）を解析するようにしているので、得られた解析結果を基に、これに応じた補正を実施すれば、工具主軸５２の回転精度を向上させることができる。
【００５３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００５４】
例えば、上述した回転角度位置測定装置２は、図５に示すように構成されていても良い。即ち、この回転角度位置測定装置４は、上記リンク機構１１に代えて、その構造が異なるリンク機構２１を備えて構成される。但し、リンク機構２１以外の構成については、図１に示したものと同様である。
【００５５】
このリンク機構２１は、図示するように、軸状の部材からなる第１アーム２２及び第２アーム２３を備え、軸２４を介して相互に揺動自在となるように第１アーム２２の一方端部と第２アーム２３の一方端部とが連結される。
【００５６】
そして、図２に示すように、第１アーム２２の他方端部に形成された取付穴２２ａに第１ロータリエンコーダ１６の第１部材１６ａが嵌入され、当該第１アーム２２が第１ロータリエンコーダ１６を介して第１取付部材１４と連結されている。
【００５７】
また、図３に示すように、第２アーム２３の他方端部に形成された取付穴２３ａに第２ロータリエンコーダ１７の第１部材１７ａが嵌入され、当該第２アーム２３が第２ロータリエンコーダ１７を介して第２取付部材１５と連結されている。
【００５８】
また、軸２４は、その軸線が、第１ロータリエンコーダ１６の回転中心軸１６ｃ及び第２ロータリエンコーダ１７の回転中心軸１７ｃと平行に設けられている。
【００５９】
このリンク機構２１を備えた回転角度位置測定装置４では、図５に示すように、工具主軸５２が実線で示した位置から２点鎖線で示した位置に矢示Ｂ軸方向に回転すると、第１及び第２取付部材１４，１５、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７、並びにリンク機構２１を介して、工具主軸５２とチャック５４とが連結されているので、工具主軸５２の回転によって、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７の各第１部材１６ａ，１７ａと第２部材１６ｂ，１７ｂとがそれぞれ相対的に回転して、第１アーム２２が第１取付部材１４に対して揺動し、第２アーム２３が第２取付部材１５に対して揺動するとともに、工具主軸５２の回転に伴う工具主軸５２とチャック５４との間の距離の拡縮が第１アーム２２と第２アーム２３との相対的な揺動によって吸収され、第１取付部材１４、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７、並びにリンク機構２１は、それぞれ２点鎖線で示した状態となる。
【００６０】
そして、前記算出部１８は、図６に示すような、第１及び第２取付部材１４，１５、第１，第２ロータリエンコーダ１６，１７、リンク機構２１並びに工具主軸５２の幾何学的な関係から導かれる算出式と、第１ロータリエンコーダ１６によって検出された第１アーム２２と第１取付部材１４との間の回転角、及び第２ロータリエンコーダ１７によって検出された第２アーム２３と第２取付部材１５との間の回転角とを基に、工具主軸５２の回転角度位置を算出する。
【００６１】
即ち、同図６に示すように、例えば、工具主軸５２がθだけ時計回りに回転したとき、第１ロータリエンコーダ１６によって検出される回転角（第１部材１４の軸線に対する第１アーム２２の軸線の交差角）がＡ’からＡになり、第２ロータリエンコーダ１７によって検出される回転角（第２部材１５の軸線に対する第２アーム２３の軸線の交差角）がＢ’からＢになったとすると、上記幾何学関係から、下式数式６が導かれ、この数式６から工具主軸５２の回転角度位置θに関する下式数式７が導かれる。算出部１８は、この数式７に従って工具主軸５２の回転角度位置θを算出する。尚、図６において、ｄは工具主軸５２の回転中心と第１ロータリエンコーダ１６の回転中心との間の距離であり、ｅは第１ロータリエンコーダ１６の回転中心と軸２４の軸心との間の距離であり、ｆは第２ロータリエンコーダ１７の回転中心と軸２４の軸心との間の距離である。
【００６２】
【数６】
【００６３】
【数７】
【００６４】
斯くして、この回転角度位置測定装置２によっても同様に、第１取付部材１４を工具主軸５２に装着し、第２取付部１５をチャック５４に装着した後、工具主軸５２を回転させるといった簡単な操作を行うだけで、当該工具主軸５２の任意の回転角度位置を精度良く測定することができる。
【００６５】
更に、図５に示した回転角度位置測定装置４では、リンク機構２１の第１アーム２２と第２アーム２３とを軸２４によって連結したが、図７及び図８に示すように、第１アーム２２と第２アーム２３とを第３ロータリエンコーダ２５によって連結した構造としても良い。この場合、第１アーム２２の前記一方端部に形成された取付穴２２ｂに第３ロータリエンコーダ２５の第２部材２５ｂが嵌入されるとともに、第２アーム２３の前記一方端部に形成された取付穴２３ｂに第３ロータリエンコーダ２５の第１部材２５ａが嵌入され、第１アーム２２及び第２アーム２３は、第３ロータリエンコーダ２５を介して相互に揺動自在に連結される。
【００６６】
このリンク機構２１を備えた回転角度位置測定装置５では、図９に示すような、第１及び第２取付部材１４，１５、第１，第２，第３ロータリエンコーダ１６，１７，２５、リンク機構２１並びに工具主軸５２の幾何学的な関係から導かれる算出式と、第１ロータリエンコーダ１６によって検出された第１アーム２２と第１取付部材１４との間の回転角、第２ロータリエンコーダ１７によって検出された第２アーム２３と第２取付部材１５との間の回転角、及び第３ロータリエンコーダ２５によって検出された第１アーム２２と第２アーム２３との間の回転角とを基に、算出部１８において、工具主軸５２の回転角度位置が算出される。
【００６７】
即ち、同図９に示すように、例えば、工具主軸５２がθだけ時計回りに回転したとき、第１ロータリエンコーダ１６によって検出される回転角（第１部材１４の軸線に対する第１アーム２２の軸線の交差角）がＡ’からＡ＋Ａ’になり、第２ロータリエンコーダ１７によって検出される回転角（第２部材１５の軸線に対する第２アーム２３の軸線の交差角）がＢ’からＢ＋Ｂ’になり、第３ロータリエンコーダ２５によって検出される回転角（第１アーム２２の軸線と第２アーム２３の軸線との交差角）がＣ’からＣ＋Ｃ’になったとすると、上記幾何学関係から、下式数式８〜数式１３が導かれ、この数式８〜数式１３から工具主軸５２の回転角度位置θに関する下式数式１４が導かれる。算出部１８は、この数式１４に従って工具主軸５２の回転角度位置θを算出する。尚、図９におけるｋ，ｐ，ｑ，ｒ，ｓ，ｔ，ｕ，ｖは、各幾何三角形の頂角である。
【００６８】
【数８】
【００６９】
【数９】
【００７０】
【数１０】
【００７１】
【数１１】
【００７２】
【数１２】
【００７３】
【数１３】
【００７４】
【数１４】
【００７５】
斯くして、この回転角度位置測定装置２によっても同様に、第１取付部材１４を工具主軸５２に装着し、第２取付部１５をチャック５４に装着した後、工具主軸５２を回転させるといった簡単な操作を行うだけで、当該工具主軸５２の任意の回転角度位置を精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転精度解析装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【図２】第２ロッド、第１ロータリエンコーダ及び第１取付部材の接合関係を示した説明図である。
【図３】第１ロッド、第２ロータリエンコーダ及び第２取付部材の接合関係を示した説明図である。
【図４】工具主軸の回転角度位置算出に関する説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る回転精度解析装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【図６】図５に示した実施形態における工具主軸の回転角度位置算出に関する説明図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態に係る回転精度解析装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【図８】第１アーム、第２アーム及び第３ロータリエンコーダの接合関係を示した説明図である。
【図９】図７に示した実施形態における工具主軸の回転角度位置算出に関する説明図である。
【符号の説明】
１ 回転精度解析装置
２ 回転角度位置測定装置
３ 処理装置
１１ リンク機構
１２ 第１ロッド
１３ 第２ロッド
１４ 第１取付部材
１５ 第２取付部材
１６ 第１ロータリエンコーダ
１７ 第２ロータリエンコーダ
１８ 算出部
２１ リンク機構
２２ 第１アーム
２３ 第２アーム
２５ 第３ロータリエンコーダ
５０ ＮＣ旋盤
５１ 刃物台
５２ 工具主軸
５４ チャック
５６ 制御装置
６２ 回転駆動機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する回転角度位置測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、主軸を回転自在に支持し、ワークを保持した主軸を回転させて、ワークを主軸軸中心に回転させる主軸台と、工具を保持する工具主軸を回転自在に支持した刃物台とを備え、主軸に保持されたワークに対して旋削加工，ミーリング加工やドリル加工といった各種の加工を行うことができるようになった複合加工型のＮＣ旋盤が知られている。
【０００３】
この複合加工型ＮＣ旋盤の刃物台は、主軸軸線と平行なＺ軸、主軸軸線と直交し、且つこれに対して離接する方向のＸ軸、及びこれらＸ軸，Ｚ軸の双方に直交するＹ軸の直交３軸方向に移動可能に構成されるとともに、前記工具主軸はその軸線がＸ軸−Ｚ軸平面と平行に配設され、且つ同Ｘ軸−Ｚ軸平面内で回転（旋回）可能に構成されている。
【０００４】
そして、加工部位及び加工内容に応じて、前記工具主軸を同Ｘ軸−Ｚ軸平面内で適宜回転させて工具主軸の前記主軸軸線に対する回転角度位置を位置決めし、このように位置決めした状態で上記ミーリング加工やドリル加工が行われる。
【０００５】
したがって、前記工具主軸の回転角度位置は直接加工精度に影響する。このため、高精度な加工精度を実現するためには、当該工具主軸の実際の回転動作精度を高精度に測定して、これが所定の許容範囲内に収まっているかどうかを確認する必要がある。
【０００６】
ところが、従来、工作機械の分野では、回転体の回転動作精度を測定する装置としては、オートコリメータを用いたものしか存在しておらず、必ずしも十分な測定ができないでいた。即ち、オートコリメータを用いた測定では、反射鏡を回転体に取り付ける必要があるが、この反射鏡の数に制限があるため、一般に３０°毎の回転動作精度しか測定することができず、任意の角度については、その動作精度を測定することができないのである。
【０００７】
また、前記反射鏡は、これを回転体の回転中心に取り付ける必要があるが、回転体の構造によってはその取り付けが極めて困難であり、取り付け作業に手間がかかるという問題もある。
【０００８】
この他、工作機械の分野では、回転テーブルなどその回転動作精度を測定する必要のあるものが多数存在する。したがって、これらの回転動作精度を簡便且つ高精度に測定することができれば有意義である。
【０００９】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、回転体の回転動作精度を任意の角度毎に簡便且つ高精度に測定することができる回転角度位置測定装置の提供をその目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成するための本発明は、所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する装置であって、
軸状の部材からなり、且つ軸長手方向に伸縮自在に構成されたリンク部材と、所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられるとともに、回転中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるように配設される第１及び第２の２つの回転角度位置検出器とを備えて構成され、
前記第１の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記回転体に固着され、且つ第２の部材が前記リンク部材の一方の端部に固設され、
前記第２の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に固着され、且つ第２の部材が前記リンク部材の他方の端部に固設されるように構成されてなることを特徴とする回転角度位置測定装置に係る。
【００１１】
この回転角度位置測定装置によれば、まず、第１の回転角度位置検出器の第１の部材が回転体に固着されるとともに、第２の回転角度位置検出器の第１の部材が回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に固着される。
【００１２】
ついで、回転体が適宜回転角度位置に割り出されると、第１及び第２の回転角度位置検出器、並びに軸方向に伸縮性を有するリンク部材を介して、回転体が適宜構造体に連結されているので、回転体の回転によって、第１及び第２の回転角度位置検出器の各第１の部材と第２の部材とが相対に回転するとともに、回転体の回転に伴う回転体と構造体との間の離接がリンク部材の伸縮によって吸収される。
【００１３】
そして、第１の回転角度位置検出器の第１の部材と第２の部材との相対的な回転角が、これらに取り付けられたスケール及び読取器によって検出され、同様に、第２の回転角度位置検出器の第１の部材と第２の部材との相対的な回転が、これらに取り付けられたスケール及び読取器によって検出され、これら第１及び第２の回転角度位置検出器によって検出された各回転角を基に、前記回転体の回転角が算出される。
【００１４】
斯くして、第１及び第２の回転角度位置検出器の分解能にもよるが、前記回転体の回転角は、これを任意の角度についてこれを測定することができる。
【００１５】
このように、本発明に係る回転角度位置測定装置によれば、第１の回転角度位置検出器の第１の部材を回転体に固着し、第２の回転角度位置検出器の第１の部材を適宜構造体に固着した後、回転体を回転させるといった簡単な操作を行うだけで、当該回転体の任意の回転角度位置を精度良く測定することができる。
【００１６】
尚、前記リンク部材は、長手方向に嵌合穴を備えた第１ロッドと、該第１ロッドの嵌合穴に嵌入され、第１ロッドの軸方向に移動自在となった第２ロッドとからこれを構成することができ、この場合、２本のロッドの内、一方のロッドの端部に前記第１の回転角度位置検出器の第２の部材が固設され、他方のロッドの端部に前記第２の回転角度位置検出器の第２の部材が固設される。このようにしても、上記と同様にして回転体の回転角度位置を測定することができる。
【００１７】
また、本発明は、所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する装置であって、
軸状の部材からなる第１アーム及び第２アームを備え、所定の中心軸周りに相互に揺動自在となるように第１アームの一方端部と第２アームの一方端部とが連結されるとともに、前記揺動中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるように配設されるリンク機構と、
所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられるとともに、回転中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるように配設される第１及び第２の２つの回転角度位置検出器とを備えて構成され、
前記第１の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記回転体に固着され、且つ第２の部材が前記第１アームの他方端部に固設され、
前記第２の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に固着され、且つ第２の部材が前記第２アームの他方端部に固設されるように構成されてなることを特徴とする回転角度位置測定装置に係る。
【００１８】
この回転角度位置測定装置によれば、上述した回転角度位置測定装置と同様に、まず、第１の回転角度位置検出器の第１の部材が回転体に固着されるとともに、第２の回転角度位置検出器の第１の部材が回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に固着される。
【００１９】
ついで、回転体が適宜回転角度位置に割り出されると、第１及び第２の回転角度位置検出器、並びに第１アーム及び第２アームからなるリンク機構を介して、回転体が適宜構造体に連結されているので、回転体の回転によって、第１及び第２の回転角度位置検出器の各第１の部材と第２の部材とが相対に回転するとともに、回転体の回転に伴う回転体と構造体との間の離接が第１アームと第２アームとの相対的な揺動によって吸収される。
【００２０】
そして、第１の回転角度位置検出器の第１の部材と第２の部材との相対的な回転角が、これらに取り付けられたスケール及び読取器によって検出され、同様に、第２の回転角度位置検出器の第１の部材と第２の部材との相対的な回転が、これらに取り付けられたスケール及び読取器によって検出され、これら第１及び第２の回転角度位置検出器によって検出された各回転角、並びに第１アーム及び第２アームの寸法や回転体の回転半径を基に、前記回転体の回転角が算出される。
【００２１】
このように、この回転角度位置測定装置によっても、上述した回転角度位置測定装置と同様に、第１の回転角度位置検出器の第１の部材を回転体に固着し、第２の回転角度位置検出器の第１の部材を適宜構造体に固着した後、回転体を回転させるといった簡単な操作を行うだけで、当該回転体の任意の回転角度位置を精度良く測定することができる。
【００２２】
尚、この回転角度位置測定装置において、第３の回転角度位置検出器を更に設け、その第１の部材を前記第１アームの一方端部に固設するとともに、第２の部材を第２アームの一方端部に固設し、第１アームと第２アームとが第３の回転角度位置検出器を介して相互に揺動自在に連結された構成としても良い。この場合、第１，第２，第３の回転角度位置検出器によって検出された各回転角を基に、前記回転体の回転角が算出される。
【００２３】
また、前記回転体の回転角の算出に当たっては、適宜設定された算出式を基に自動計算を行う算出手段によって、当該回転角を算出するようにしても良い。このようにすれば、効率的にしかも正確に回転角を算出することができる。
【００２４】
また、本発明における測定対象としての回転体は、何ら限定されるものではなく、各種分野における回転体が含まれる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る回転精度解析装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【００２６】
図１に示すように、本例の回転精度解析装置１は、精度解析対象となる回転体の回転角度位置を測定する回転角度位置測定装置２と、この回転角度位置測定装置２によって測定された前記回転体の回転角度位置などを基に、当該回転体の回転精度を解析する処理装置３とを備えている。尚、本例では、同図１に示すように、ＮＣ旋盤５０の刃物台５１に設けられる工具主軸５２のＢ軸方向における回転精度を測定，解析するものとする。
【００２７】
前記ＮＣ旋盤５０は、前記刃物台５１及び工具主軸５２の他、ベッド５３、ベッド５３上に配設され、チャック５４が取り付けられた主軸５５を回転自在に支持する主軸台（図示せず）などを備えており、刃物台５１は、Ｚ軸（主軸５５の軸線に沿った方向），Ｘ軸（Ｚ軸と直交し、且つこれに対して離接する方向），Ｙ軸（Ｘ軸及びＺ軸の双方に直交する方向）の直交３軸方向に移動可能にベッド５３上に配設され、工具主軸５２は、その軸中心に回転自在、且つＹ軸の軸線回り（Ｂ軸方向）に回転自在となるように、刃物台５１によって支持されている。
【００２８】
また、前記ＮＣ旋盤５０は、刃物台５１の移動や工具主軸５２の回転などを制御する制御装置５６を備え、前記刃物台５１は、工具主軸５２をその軸中心に回転自在に支持するとともに、Ｘ軸−Ｚ軸平面と直交する所定の回転中心軸を中心としてＢ軸方向に回転自在となった支持台５７と、支持台５７に連結されたウォームホイール５８、ウォームホイール５８と噛合するウォーム５９、ウォーム５９を軸中心に回転させるサーボモータ６０、サーボモータ６０に付設され、その回転角度位置を検出するロータリエンコーダ６１からなる回転駆動機構６２などを備えている。
【００２９】
そして、ウォームホイール５８及びウォーム５９といった伝達ギアを介して伝達されるサーボモータ６０の回転動力によって、支持台５７、即ち、工具主軸５２がＢ軸方向に回転せしめられる一方、ロータリエンコーダ６１によって検出されるサーボモータ６０の回転角度位置を基に、支持台５７（工具主軸５２）の回転角度位置が間接的に検出され、その回転角度位置が所定の回転角度位置となるように、前記制御装置５６によってサーボモータ６０の作動がフィードバック制御される。
【００３０】
尚、前記ロータリエンコーダ６１によって検出された工具主軸５２の回転角度位置は、前記処理装置３にも送信されるように構成されている。
【００３１】
前記回転角度位置測定装置２は、長手方向に嵌合穴１２ａを備えた第１ロッド１２、及びこの第１ロッド１２の嵌合穴１２ａに嵌入され、第１ロッド１２の軸方向に移動自在となった第２ロッド１３からなり、長手方向に伸縮自在に構成されたリンク機構１１と、工具主軸５２に固着される第１取付部材１４と、チャック５４に把持される第２取付部材１５と、第２ロッド１３の先端部と第１取付部材１４とを連結する第１ロータリエンコーダ（回転角度位置検出器）１６と、第１ロッド１２の基端部（嵌合穴１２ａとは反対側の端部）と第２取付部材１５とを連結する第２ロータリエンコーダ（回転角度位置検出器）１７と、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７によってそれぞれ検出された回転角を基に、工具主軸５２のＢ軸方向における回転角度位置を算出する算出部１６とを備えて構成される。
【００３２】
図２に示すように、第１ロータリエンコーダ１６は、回転中心軸１６ｃ回りに相対回転可能に設けられた第１部材１６ａ及び第２部材１６ｂを備え、一方の部材にはスケールが設けられ、他方の部材には読取器が設けられてなり、第１部材１６ａが第２ロッド１３に設けられた取付穴１３ａに嵌合し、第２部材１６ｂが第１取付部材１４に設けられた取付穴１４ａに嵌合した状態で、当該第２ロッド１３と第１取付部材１４とを連結する。
【００３３】
同様に、第２ロータリエンコーダ１７は、図３に示すように、回転中心軸１７ｃ回りに相対回転可能に設けられた第１部材１７ａ及び第２部材１７ｂを備え、一方の部材にはスケールが設けられ、他方の部材には読取器が設けられてなり、第１部材１７ａが第１ロッド１２に設けられた取付穴１２ａに嵌合し、第２部材１７ｂが第２取付部材１５に設けられた取付穴１５ａに嵌合した状態で、当該第１ロッド１２と第２取付部材１５とを連結する。
【００３４】
また、第１取付部材１４と第２取付部材１５とは、第１ロータリエンコーダ１６の回転中心軸１６ｃと第２ロータリエンコーダ１７の回転中心軸１７ｃとが支持台５７の回転中心軸と平行となるように、それぞれ工具主軸５２，チャック５４に装着されている。
【００３５】
斯くして、第１ロッド１２は、第２取付部材１５に対し、第２ロータリエンコーダ１７を介してその回転中心軸１７ｃの周りに揺動自在となっており、第２ロッド１３は、第１取付部材１４に対し、第１ロータリエンコーダ１６を介してその回転中心軸１６ｃの周りに揺動自在となっている。
【００３６】
そして、図１に示すように、工具主軸５２が実線で示した位置から２点鎖線で示した位置に矢示Ｂ軸方向に回転すると、第１及び第２取付部材１４，１５、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７、並びに軸方向に伸縮するリンク機構１１を介して、工具主軸５２とチャック５４とが連結されているので、工具主軸５２の回転によって、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７の各第１部材１６ａ，１７ａと第２部材１６ｂ，１７ｂとがそれぞれ相対的に回転して、第１ロッド１２が第２取付部材１５に対して揺動し、第２ロッド１３が第１取付部材１４に対して揺動するとともに、工具主軸５２の回転に伴う工具主軸５２とチャック５４との間の距離の拡縮がリンク機構１１の伸縮によって吸収され、第１取付部材１４、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７、並びにリンク機構１１は、それぞれ２点鎖線で示した状態となる。
【００３７】
そして、前記算出部１８は、第１ロータリエンコーダ１６によって検出された第２ロッド１３と第１取付部材１４との間の揺動角（回転角）、及び第２ロータリエンコーダ１７によって検出された第１ロッド１２と第２取付部材１５との間の揺動角（回転角）を基に、以下のようにして、工具主軸５２の回転角度位置を算出し、算出した回転角度位置を前記処理装置３に送信する。
【００３８】
即ち、図４に示すように、例えば、工具主軸５２がθだけ時計回りに回転したとき、第１ロータリエンコーダ１６によって検出される回転角がＡ’からＡ＋Ａ’になり、第２ロータリエンコーダ１７によって検出される回転角がＢ’からＢ＋Ｂ’になったとすると、算出部１８は、第１及び第２取付部材１４，１５、第１，第２ロータリエンコーダ１６，１７、リンク機構１１並びに工具主軸５２の幾何学的な関係を表す関係式（下式数式１〜数式４）から導かれる算出式（下式数式５）を基に、工具主軸５２の回転後の回転角度位置θを算出する。尚、図４におけるａ，ｂ，ｃは、各幾何三角形の頂角である。
【００３９】
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【数５】
前記処理装置３は、回転角度位置測定装置２の算出部１８によって算出された工具主軸５２の回転角度位置、及びロータリエンコーダ６１によって検出された工具主軸５２の回転角度位置を、当該算出部１８及びロータリエンコーダ６１からそれぞれ受信し、受信した各回転角度位置を基に、これらの差分を算出することによって工具主軸５２の回転精度（割り出し精度）を解析する。
【００４５】
即ち、回転角度位置測定装置２によって算出される工具主軸５２の回転角度位置は、当該工具主軸５２の実際の回転角度位置であり、この実際の回転角度位置と、回転駆動機構６２の制御目標としての回転角度位置とを比較，解析することで、当該回転駆動機構６２の動作誤差（ロストモーション）を解析するのである。
【００４６】
尚、前記ロストモーションとは、回転駆動機構６２を構成するウォームホイール５８やウォーム５９などに外力によって生じた弾性変形や、当該ウォームホイール５８及びウォーム５９といった伝達ギア間のバックラッシなどの影響を受けて、制御装置５６によってフィードバック制御される回転角度位置（回転駆動機構６２に入力される回転角度位置）と、工具主軸５２（即ち、支持台５７）の実回転角度位置（回転駆動機構６２から出力される回転角度位置）との間に生じる動作誤差のことである。
【００４７】
以上のように構成された本例の回転精度解析装置１によれば、まず、第１取付部材１４が工具主軸５２に装着されるとともに、第２取付部１５がチャック５４に装着される。
【００４８】
次に、制御装置５６による制御の下、工具主軸５２を任意の回転角度位置まで回転させると、上記のように、工具主軸５２の回転により第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７の各第１部材１６ａ，１７ａと第２部材１６ｂ，１７ｂとがそれぞれ相対的に回転して、第１ロッド１２が第２取付部材１５に対して揺動し、第２ロッド１３が第１取付部材１４に対して揺動するとともに、工具主軸５２とチャック５４との間の距離の拡縮によってリンク機構１１が伸縮する。
【００４９】
そして、前記算出部１８は、第１ロータリエンコーダ１６によって検出された第２ロッド１３と第１取付部材１４との間の回転角、及び第２ロータリエンコーダ１７によって検出された第１ロッド１２と第２取付部材１５との間の回転角を基に、工具主軸５２の回転角度位置を算出し、算出した回転角度位置に係るデータを処理装置３に送信する。
【００５０】
そして、処理装置３において、算出部１８から受信した工具主軸５２の回転角度位置、及びロータリエンコーダ６１から受信した制御目標としての回転角度位置を基に、これらの差分が算出されて工具主軸５２の回転精度（割り出し精度）が解析される。
【００５１】
このように、本例の回転精度解析装置１によれば、第１取付部材１４を工具主軸５２に装着し、第２取付部１５をチャック５４に装着した後、工具主軸５２を回転させるといった簡単な操作を行うだけで、当該工具主軸５２の任意の回転角度位置を精度良く測定することができる。
【００５２】
また、回転角度位置測定装置２によって算出された工具主軸５２の回転角度位置と、回転駆動機構６２の制御目標としての回転角度位置とに基づいて当該回転駆動機構６２の動作誤差（ロストモーション）を解析するようにしているので、得られた解析結果を基に、これに応じた補正を実施すれば、工具主軸５２の回転精度を向上させることができる。
【００５３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００５４】
例えば、上述した回転角度位置測定装置２は、図５に示すように構成されていても良い。即ち、この回転角度位置測定装置４は、上記リンク機構１１に代えて、その構造が異なるリンク機構２１を備えて構成される。但し、リンク機構２１以外の構成については、図１に示したものと同様である。
【００５５】
このリンク機構２１は、図示するように、軸状の部材からなる第１アーム２２及び第２アーム２３を備え、軸２４を介して相互に揺動自在となるように第１アーム２２の一方端部と第２アーム２３の一方端部とが連結される。
【００５６】
そして、図２に示すように、第１アーム２２の他方端部に形成された取付穴２２ａに第１ロータリエンコーダ１６の第１部材１６ａが嵌入され、当該第１アーム２２が第１ロータリエンコーダ１６を介して第１取付部材１４と連結されている。
【００５７】
また、図３に示すように、第２アーム２３の他方端部に形成された取付穴２３ａに第２ロータリエンコーダ１７の第１部材１７ａが嵌入され、当該第２アーム２３が第２ロータリエンコーダ１７を介して第２取付部材１５と連結されている。
【００５８】
また、軸２４は、その軸線が、第１ロータリエンコーダ１６の回転中心軸１６ｃ及び第２ロータリエンコーダ１７の回転中心軸１７ｃと平行に設けられている。
【００５９】
このリンク機構２１を備えた回転角度位置測定装置４では、図５に示すように、工具主軸５２が実線で示した位置から２点鎖線で示した位置に矢示Ｂ軸方向に回転すると、第１及び第２取付部材１４，１５、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７、並びにリンク機構２１を介して、工具主軸５２とチャック５４とが連結されているので、工具主軸５２の回転によって、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７の各第１部材１６ａ，１７ａと第２部材１６ｂ，１７ｂとがそれぞれ相対的に回転して、第１アーム２２が第１取付部材１４に対して揺動し、第２アーム２３が第２取付部材１５に対して揺動するとともに、工具主軸５２の回転に伴う工具主軸５２とチャック５４との間の距離の拡縮が第１アーム２２と第２アーム２３との相対的な揺動によって吸収され、第１取付部材１４、第１及び第２ロータリエンコーダ１６，１７、並びにリンク機構２１は、それぞれ２点鎖線で示した状態となる。
【００６０】
そして、前記算出部１８は、図６に示すような、第１及び第２取付部材１４，１５、第１，第２ロータリエンコーダ１６，１７、リンク機構２１並びに工具主軸５２の幾何学的な関係から導かれる算出式と、第１ロータリエンコーダ１６によって検出された第１アーム２２と第１取付部材１４との間の回転角、及び第２ロータリエンコーダ１７によって検出された第２アーム２３と第２取付部材１５との間の回転角とを基に、工具主軸５２の回転角度位置を算出する。
【００６１】
即ち、同図６に示すように、例えば、工具主軸５２がθだけ時計回りに回転したとき、第１ロータリエンコーダ１６によって検出される回転角（第１部材１４の軸線に対する第１アーム２２の軸線の交差角）がＡ’からＡになり、第２ロータリエンコーダ１７によって検出される回転角（第２部材１５の軸線に対する第２アーム２３の軸線の交差角）がＢ’からＢになったとすると、上記幾何学関係から、下式数式６が導かれ、この数式６から工具主軸５２の回転角度位置θに関する下式数式７が導かれる。算出部１８は、この数式７に従って工具主軸５２の回転角度位置θを算出する。尚、図６において、ｄは工具主軸５２の回転中心と第１ロータリエンコーダ１６の回転中心との間の距離であり、ｅは第１ロータリエンコーダ１６の回転中心と軸２４の軸心との間の距離であり、ｆは第２ロータリエンコーダ１７の回転中心と軸２４の軸心との間の距離である。
【００６２】
【数６】
【数７】
斯くして、この回転角度位置測定装置２によっても同様に、第１取付部材１４を工具主軸５２に装着し、第２取付部１５をチャック５４に装着した後、工具主軸５２を回転させるといった簡単な操作を行うだけで、当該工具主軸５２の任意の回転角度位置を精度良く測定することができる。
【００６５】
更に、図５に示した回転角度位置測定装置４では、リンク機構２１の第１アーム２２と第２アーム２３とを軸２４によって連結したが、図７及び図８に示すように、第１アーム２２と第２アーム２３とを第３ロータリエンコーダ２５によって連結した構造としても良い。この場合、第１アーム２２の前記一方端部に形成された取付穴２２ｂに第３ロータリエンコーダ２５の第２部材２５ｂが嵌入されるとともに、第２アーム２３の前記一方端部に形成された取付穴２３ｂに第３ロータリエンコーダ２５の第１部材２５ａが嵌入され、第１アーム２２及び第２アーム２３は、第３ロータリエンコーダ２５を介して相互に揺動自在に連結される。
【００６６】
このリンク機構２１を備えた回転角度位置測定装置５では、図９に示すような、第１及び第２取付部材１４，１５、第１，第２，第３ロータリエンコーダ１６，１７，２５、リンク機構２１並びに工具主軸５２の幾何学的な関係から導かれる算出式と、第１ロータリエンコーダ１６によって検出された第１アーム２２と第１取付部材１４との間の回転角、第２ロータリエンコーダ１７によって検出された第２アーム２３と第２取付部材１５との間の回転角、及び第３ロータリエンコーダ２５によって検出された第１アーム２２と第２アーム２３との間の回転角とを基に、算出部１８において、工具主軸５２の回転角度位置が算出される。
【００６７】
即ち、同図９に示すように、例えば、工具主軸５２がθだけ時計回りに回転したとき、第１ロータリエンコーダ１６によって検出される回転角（第１部材１４の軸線に対する第１アーム２２の軸線の交差角）がＡ’からＡ＋Ａ’になり、第２ロータリエンコーダ１７によって検出される回転角（第２部材１５の軸線に対する第２アーム２３の軸線の交差角）がＢ’からＢ＋Ｂ’になり、第３ロータリエンコーダ２５によって検出される回転角（第１アーム２２の軸線と第２アーム２３の軸線との交差角）がＣ’からＣ＋Ｃ’になったとすると、上記幾何学関係から、下式数式８〜数式１３が導かれ、この数式８〜数式１３から工具主軸５２の回転角度位置θに関する下式数式１４が導かれる。算出部１８は、この数式１４に従って工具主軸５２の回転角度位置θを算出する。尚、図９におけるｋ，ｐ，ｑ，ｒ，ｓ，ｔ，ｕ，ｖは、各幾何三角形の頂角である。
【００６８】
【数８】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
【数１３】
【数１４】
斯くして、この回転角度位置測定装置２によっても同様に、第１取付部材１４を工具主軸５２に装着し、第２取付部１５をチャック５４に装着した後、工具主軸５２を回転させるといった簡単な操作を行うだけで、当該工具主軸５２の任意の回転角度位置を精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転精度解析装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【図２】第２ロッド、第１ロータリエンコーダ及び第１取付部材の接合関係を示した説明図である。
【図３】第１ロッド、第２ロータリエンコーダ及び第２取付部材の接合関係を示した説明図である。
【図４】工具主軸の回転角度位置算出に関する説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る回転精度解析装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【図６】図５に示した実施形態における工具主軸の回転角度位置算出に関する説明図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態に係る回転精度解析装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【図８】第１アーム、第２アーム及び第３ロータリエンコーダの接合関係を示した説明図である。
【図９】図７に示した実施形態における工具主軸の回転角度位置算出に関する説明図である。
【符号の説明】
１ 回転精度解析装置
２ 回転角度位置測定装置
３ 処理装置
１１ リンク機構
１２ 第１ロッド
１３ 第２ロッド
１４ 第１取付部材
１５ 第２取付部材
１６ 第１ロータリエンコーダ
１７ 第２ロータリエンコーダ
１８ 算出部
２１ リンク機構
２２ 第１アーム
２３ 第２アーム
２５ 第３ロータリエンコーダ
５０ ＮＣ旋盤
５１ 刃物台
５２ 工具主軸
５４ チャック
５６ 制御装置
６２ 回転駆動機構
Claims (5)
- 所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する装置であって、
軸状の部材からなり、且つ軸長手方向に伸縮自在に構成されたリンク部材と、所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられるとともに、回転中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるように配設される第１及び第２の２つの回転角度位置検出器とを備えて構成され、
前記第１の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記回転体に固着され、且つ第２の部材が前記リンク部材の一方の端部に固設され、
前記第２の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に固着され、且つ第２の部材が前記リンク部材の他方の端部に固設されるように構成されてなることを特徴とする回転角度位置測定装置。 - 前記リンク部材は、長手方向に嵌合穴を備えた第１ロッドと、該第１ロッドの嵌合穴に嵌入され、第１ロッドの軸方向に移動自在となった第２ロッドとからなり、これら２本のロッドの内、一方のロッドの端部に前記第１の回転角度位置検出器の第２の部材が固設され、他方のロッドの端部に前記第２の回転角度位置検出器の第２の部材が固設されてなる請求項１記載の回転角度位置測定装置。
- 所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する装置であって、
軸状の部材からなる第１アーム及び第２アームを備え、所定の中心軸周りに相互に揺動自在となるように第１アームの一方端部と第２アームの一方端部とが連結されるとともに、前記揺動中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるように配設されるリンク機構と、
所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられるとともに、回転中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるように配設される第１及び第２の２つの回転角度位置検出器とを備えて構成され、
前記第１の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記回転体に固着され、且つ第２の部材が前記第１アームの他方端部に固設され、
前記第２の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に固着され、且つ第２の部材が前記第２アームの他方端部に固設されるように構成されてなることを特徴とする回転角度位置測定装置。 - 所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられるとともに、回転中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるように配設される第３の回転角度位置検出器を更に備えてなり、
該第３の回転角度位置検出器は、その第１の部材が前記第１アームの一方端部に固設されるとともに、第２の部材が第２アームの一方端部に固設され、
前記第１アームと第２アームとが第３の回転角度位置検出器を介して相互に揺動自在に構成されてなることを特徴とする請求項３記載の回転角度位置測定装置。 - 前記各回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置を基に、前記回転体の回転角度位置を算出する算出手段を備えてなることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの回転角度位置測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003167721A JP2005003525A (ja) | 2003-06-12 | 2003-06-12 | 回転角度位置測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003167721A JP2005003525A (ja) | 2003-06-12 | 2003-06-12 | 回転角度位置測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005003525A true JP2005003525A (ja) | 2005-01-06 |
Family
ID=34093454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003167721A Pending JP2005003525A (ja) | 2003-06-12 | 2003-06-12 | 回転角度位置測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005003525A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101015038B1 (ko) | 2010-06-09 | 2011-02-16 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 액추에이터용 시험장치 |
| CN102519716A (zh) * | 2011-12-02 | 2012-06-27 | 西北工业大学 | 直线机电作动器性能试验台 |
| KR101878764B1 (ko) * | 2013-03-27 | 2018-07-16 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 절연성 세라믹 페이스트, 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법 |
-
2003
- 2003-06-12 JP JP2003167721A patent/JP2005003525A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101015038B1 (ko) | 2010-06-09 | 2011-02-16 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 액추에이터용 시험장치 |
| CN102519716A (zh) * | 2011-12-02 | 2012-06-27 | 西北工业大学 | 直线机电作动器性能试验台 |
| CN102519716B (zh) * | 2011-12-02 | 2014-06-11 | 西北工业大学 | 直线机电作动器性能试验台 |
| KR101878764B1 (ko) * | 2013-03-27 | 2018-07-16 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 절연성 세라믹 페이스트, 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3443030B2 (ja) | 測定装置 | |
| US20160195389A1 (en) | Reduction of errors of a rotating device used during the determination of coordinates of a workpiece or during the machining of a workpiece | |
| JP6538503B2 (ja) | 工作機械の幾何誤差同定方法及び幾何誤差同定プログラム | |
| JP2006231509A (ja) | プログラム制御の工作機械を測定する方法 | |
| CN101298984A (zh) | 坐标测量方法及装置 | |
| WO2008060238A1 (en) | Method and device for the compensation of geometrical errors in machining machinery. | |
| JP2016218746A (ja) | 工作機械における幾何誤差パラメータ同定方法、工作機械の制御方法及び制御装置 | |
| JP4575887B2 (ja) | ワークの姿勢制御方法 | |
| JP2831610B2 (ja) | 測定装置 | |
| WO2011052441A1 (ja) | 工作機械および変位計測器 | |
| JP5581825B2 (ja) | 工作機械の基準位置検出装置および基準位置検出方法 | |
| US7096751B2 (en) | Measuring apparatus and accuracy analyzing apparatus having the same | |
| TW201412454A (zh) | 量測五軸同動ｃｎｃ工具機雙轉動軸靜態及動態誤差之方法 | |
| TWI580513B (zh) | Method of Simultaneous Error Measurement of Linear and Rotating Shaft of Machine Tool | |
| JP2010137321A (ja) | ダブルボールバー | |
| JP2005003525A (ja) | 回転角度位置測定装置 | |
| CN110640546B (zh) | 用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法 | |
| JP4491681B2 (ja) | 工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法および位置決め制御装置 | |
| JP2007144542A (ja) | パラレルメカニズム及びそのキャリブレーション方法 | |
| JP4061164B2 (ja) | 心ずれ量検出装置及び心出し装置、並びにこの心出し装置を備えた精度解析装置 | |
| JP2003121134A (ja) | 運動精度の測定方法 | |
| JP6245995B2 (ja) | ツールの先端位置検出方法及び検出装置 | |
| EP2818949A1 (en) | Computer numerical control machining center with integrated coordinate measuring unit and method for measuring a workpiece in situ | |
| JP2004001203A (ja) | 機械の誤差補正方法 | |
| JP2004348350A (ja) | 工作機械の補正装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20060523 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081029 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20081111 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090407 |