JP2011203064A - Apparatus and method of measuring rotation angle of rotating device - Google Patents

Apparatus and method of measuring rotation angle of rotating device Download PDF

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and method for measuring a rotation angle of a rotating device, easily and accurately measuring the rotation angle of the rotating device of a machining device, and also reducing measurement time and operation cost.SOLUTION: The rotation angle measuring apparatus 1 is constituted of: an encoder mount 3 provided on a table 2 of the machining device; an encoder 4 mounted on the encoder mount 3; a V-block 6 mounted on a V-block mount 5 attached to the encoder 4; a ball plunger 9, an eccentric displacement gage 10 and a deflection angle displacement gage 11 disposed on a ball plunger mount 8 attached to the rotating device 7; a detecting part 13 for detecting the rotation angle commanded from a rotation angle command device 12 (controller of a machine) to the rotating device 7; and an arithmetic device 14 for processing output signals from the encoder 4, the eccentric displacement gage 10, the deflection angle displacement gage 11 and the detecting part 13.

Description

本発明は、切削加工工具、レーザ加工ヘッド、測定ヘッド、組立マニピュレータなどを移動させる加工機やロボットなどの位置決めに用いる回転装置において、その回転移動軸の位置決め精度を評価する回転装置の回転角度測定装置及び回転角度測定方法に関するものである。   The present invention relates to a rotational angle measurement of a rotating device that evaluates the positioning accuracy of a rotational movement axis in a rotating device used for positioning a processing machine or a robot that moves a cutting tool, a laser processing head, a measuring head, an assembly manipulator, and the like. The present invention relates to a device and a rotation angle measuring method.

切削複合加工機や、レーザ加工機、測定・組立ロボットなどでは、被加工物等をテーブルや盤面に固定し、各軸の移動および回転により、切削、溶断、溶接、測定、組立などの作業が行われる。このような加工機などにおける位置決め装置では、各軸の移動精度は、仕様値が決められており、この仕様値を満たすよう出荷時に検査がなされる。また、この仕様値は使用期間中において保たれる必要がある。しかし、長期の使用による軸の消耗や破損等の異常、取り付け時や交換時の取り付け不良、または重量や抵抗負荷による変形等の様々な要因により移動精度に問題が発生する場合があり、この問題を検査、修正するために、各軸は、定期的または適宜、精度測定が実施される。   In cutting complex processing machines, laser processing machines, measuring / assembling robots, etc., work such as cutting, fusing, welding, measuring, and assembling can be performed by moving and rotating each axis by fixing the workpiece to the table or board surface. Done. In such a positioning device in a processing machine or the like, a specification value is determined for the movement accuracy of each axis, and an inspection is performed at the time of shipment so as to satisfy this specification value. Also, this specification value needs to be maintained during the period of use. However, there may be problems with the movement accuracy due to various factors such as shaft wear and breakage due to long-term use, improper installation during replacement or replacement, or deformation due to weight or resistance load. In order to check and correct the above, accuracy measurement is performed on each axis periodically or appropriately.

従来、回転装置の回転移動軸の回転角度を測定する方法としては、エンコーダと、エンコーダの摺動抵抗の大きさに対応する外径と長さとを有する取付シャフトと、回転角度誤差(精度)を算出する演算部とを備えた角度割り出し精度測定装置(回転角度測定装置)が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, as a method of measuring the rotation angle of the rotary moving shaft of the rotating device, an encoder, a mounting shaft having an outer diameter and a length corresponding to the magnitude of the sliding resistance of the encoder, and a rotation angle error (accuracy) are used. 2. Description of the Related Art An angle indexing accuracy measuring device (rotational angle measuring device) including a calculating unit is known (for example, see Patent Document 1).

特許文献1に記載されている角度割り出し精度測定装置においては、まず、エンコーダの回転する中心部に取付シャフトを嵌合させ、次に、取付シャフトの他端を回転装置の回転軸に同軸把持する。これにより、エンコーダの回転中心と、回転装置の回転中心とを一致させることができる。最後に、エンコーダの外周部を加工機に固定する。この測定の際に、エンコーダの回転摺動抵抗により発生する取付シャフトの変形が規定値以上とならないように、その外径と長さを調整することにより、その強度が保たれている。これにより、回転装置において実際に回転した回転角度が、エンコーダへ精密に伝達され、高い再現性と精度で測定することが可能となる。   In the angle indexing accuracy measuring device described in Patent Document 1, first, the mounting shaft is fitted into the rotating central portion of the encoder, and then the other end of the mounting shaft is coaxially held on the rotating shaft of the rotating device. . Thereby, the rotation center of an encoder and the rotation center of a rotating apparatus can be made to correspond. Finally, the outer periphery of the encoder is fixed to the processing machine. In this measurement, the strength is maintained by adjusting the outer diameter and length so that the deformation of the mounting shaft caused by the rotational sliding resistance of the encoder does not exceed a specified value. Thereby, the rotation angle actually rotated in the rotating device is precisely transmitted to the encoder, and can be measured with high reproducibility and accuracy.

特開2008−281468号公報JP 2008-281468 A

しかしながら、上記特許文献1の角度割り出し精度測定装置においては、取付シャフトの中心軸をエンコーダの回転軸に一致させて取り付け(偏芯及び偏角のない状態)、さらに、取付シャフトの他端を、加工機の回転装置の回転軸に一致させて取り付ける必要があり、この取付調整作業には、多大の時間が必要とされるという問題点があった。また、高い測定精度が求められる場合には、高度な技術が要求されるという問題点があった。   However, in the angle indexing accuracy measuring apparatus of the above-mentioned Patent Document 1, mounting is performed by aligning the central axis of the mounting shaft with the rotation axis of the encoder (state without eccentricity and declination), and the other end of the mounting shaft is There is a problem that it is necessary to attach the rotating machine to the rotating shaft of the rotating device of the processing machine, and this attachment adjustment work requires a great deal of time. In addition, when high measurement accuracy is required, there is a problem that advanced technology is required.

また、実際には2つの回転軸の完全に一致させることは困難であり、偏芯・偏角ともにゼロにすることは難しい。この状態で回転移動させると、エンコーダの軸受け等に回転に同期した応力(変形)が作用し、測定誤差が発生する。場合によっては、軸受け等が破損するという問題点もあった。   In practice, it is difficult to make the two rotation axes completely coincide with each other, and it is difficult to make both the eccentricity and the deflection angle zero. When rotating in this state, stress (deformation) synchronized with the rotation acts on the bearings of the encoder and the like, and a measurement error occurs. In some cases, there was a problem that the bearings and the like were damaged.

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、加工機の回転装置の回転角度を容易に精度よく測定することができるとともに、測定時間の短縮と作業コストの削減を可能にする回転装置の回転角度測定装置及び回転角度測定方法を提供することを目的としている。   The present invention is intended to solve the above-described problems, and can easily measure the rotation angle of the rotating device of the processing machine with high accuracy, and can reduce the measurement time and the work cost. An object of the present invention is to provide a rotation angle measuring device and a rotation angle measuring method for a rotating device.

上記課題を解決するために、本発明の回転装置の回転角度測定装置は、回転装置を有する加工機の前記回転装置に指令された回転角度を検出する検出部と、前記回転装置の回転角度を測定するエンコーダと、前記回転装置及び前記エンコーダの回転軸のいずれか一方の回転軸に取り付けられたボールプランジヤと、他方の回転軸に取り付けられ、前記ボールプランジャの先端部が当接されるVブロックと、前記指令された回転角度と前記エンコーダにより測定された回転角度とにより、前記回転装置の回転角度の精度を算出する演算装置と、を備えたことを特徴とするものである。   In order to solve the above-described problems, a rotation angle measurement device for a rotation device according to the present invention includes a detection unit that detects a rotation angle commanded to the rotation device of a processing machine having the rotation device, and a rotation angle of the rotation device. An encoder for measurement, a ball plunger attached to one of the rotating shafts of the rotating device and the rotating shaft of the encoder, and a V block attached to the other rotating shaft and in contact with the tip of the ball plunger And an arithmetic unit that calculates the accuracy of the rotation angle of the rotation device based on the commanded rotation angle and the rotation angle measured by the encoder.

また、本発明の回転装置の回転角度測定方法は、回転装置を有する加工機の回転角度指令装置により前記回転装置に回転角度が指令され、エンコーダにより前記回転装置の回転角度を測定する際に、前記回転装置及び前記エンコーダの回転軸のいずれか一方の回転軸に取り付けられたボールプランジヤに、他方の回転軸に取り付けられたVブロックが当接されて、前記指令された回転角度と前記エンコーダにより測定された回転角度とにより前記回転装置の回転角度の精度を算出することを特徴とするものである。   Further, in the rotation angle measurement method of the rotation device of the present invention, when the rotation angle is commanded to the rotation device by the rotation angle command device of the processing machine having the rotation device, and the rotation angle of the rotation device is measured by the encoder, The ball plunger attached to one of the rotating shafts of the rotating device and the encoder is brought into contact with the V block attached to the other rotating shaft, and the commanded rotation angle and the encoder The accuracy of the rotation angle of the rotating device is calculated from the measured rotation angle.

本発明に係る回転装置の回転角度測定装置及び回転角度測定方法によれば、回転装置と回転角度測定装置とを固定する必要がなく、このため、高度の調整技術を必要とせず、高い精度で回転角度を測定することができる。また、軸受を破損することなく測定が可能で、測定作業時間を短縮することができる効果がある。   According to the rotation angle measurement device and the rotation angle measurement method of the rotation device according to the present invention, there is no need to fix the rotation device and the rotation angle measurement device, and therefore, no advanced adjustment technology is required and high accuracy is achieved. The rotation angle can be measured. Further, the measurement can be performed without damaging the bearing, and the measurement work time can be shortened.

実施の形態1における回転装置の回転角度測定装置の構成を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing a configuration of a rotation angle measurement device of the rotation device in the first embodiment. 実施の形態1における回転装置の回転角度測定装置のVブロックとボールプランジャの先端部の拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view of the V block of the rotation angle measuring device of the rotating device according to Embodiment 1 and the tip of the ball plunger. 2つの回転軸の偏芯と偏角の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between eccentricity of two rotating shafts, and a deflection angle. 実施の形態1における回転装置の回転角度測定方法の手順を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a procedure of a rotation angle measurement method for the rotation device according to the first embodiment. 実施の形態1における回転装置の回転角度測定装置のVブロックの形状を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shape of V block of the rotation angle measuring apparatus of the rotating apparatus in Embodiment 1. FIG.

以下、本発明の実施の形態に係る回転装置の回転角度測定装置について図1〜図5に基づいて説明する。   Hereinafter, a rotation angle measuring device for a rotating device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1における回転装置の回転角度測定装置の構成を模式的に示す斜視図である。図2は、回転装置の回転角度測定装置のVブロックとボールプランジャの先端部の拡大斜視図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a rotation angle measuring device of the rotating device according to the first embodiment. FIG. 2 is an enlarged perspective view of the V block of the rotation angle measuring device of the rotating device and the tip of the ball plunger.

図1及び図2において、回転角度測定装置1は、加工機のテーブル2の上に設けられたエンコーダ取付台3と、このエンコーダ取付台3に載置されたエンコーダ4と、エンコーダ4のX軸方向の角度を調整する調整ネジ3X、エンコーダ4のY軸方向の角度を調整する調整ネジ3Y、角度調整用の支点3Hと、エンコーダ4の回転軸4Cに取り付けられた
Vブロック取付台5と、Vブロック取付台5上に載置されたVブロック6と、回転装置7の回転軸7Cに取り付けられたプランジャ取付台8と、プランジャ取付台8に設置されたボールプランジャ9と、偏芯変位計10及び偏角変位計11と、回転角度指令装置12(加工機の制御装置)から回転装置7に指令された回転角度を検出する検出部13と、エンコーダ4、偏芯変位計10、偏角変位計11及び検出部13からの出力信号を処理する演算装置14とで構成されている。
1 and 2, a rotation angle measuring device 1 includes an encoder mounting base 3 provided on a table 2 of a processing machine, an encoder 4 mounted on the encoder mounting base 3, and an X axis of the encoder 4. An adjustment screw 3X for adjusting the angle of the direction, an adjustment screw 3Y for adjusting the angle of the encoder 4 in the Y-axis direction, a fulcrum 3H for angle adjustment, a V block mounting base 5 attached to the rotary shaft 4C of the encoder 4, V block 6 mounted on V block mounting base 5, plunger mounting base 8 attached to rotating shaft 7C of rotating device 7, ball plunger 9 installed on plunger mounting base 8, and eccentric displacement meter 10, declination displacement meter 11, detection unit 13 for detecting the rotation angle commanded to rotation device 7 from rotation angle command device 12 (control device for processing machine), encoder 4, eccentric displacement meter 10, deflection It is composed of an arithmetic unit 14 for processing the output signal from the displacement meter 11 and the detector 13.

また、エンコーダ4は、調整ネジ3Xと調整ネジ3Yとにより、X軸とY軸方向の角度をそれぞれ移動調整される。ボールプランジャ9は、回転装置7の回転軸7Cと平行に移動可能で、ボールプランジャ9の先端球面部9Tは、Vブロック6のV溝部6VにZ軸方向に一定の圧力にて当接され、偏芯変位計10は、Vブロック取付台5の偏芯測定面5Lで、偏角変位計11は、Vブロック取付台5の偏角測定面5Sで、それぞれ接触している。ここで、Vブロック6の谷線6Lは、その延長線上で、エンコーダ4の回転軸4Cと交差するように設定されている。ボールプランジャ9が押圧され、Vブロック6のV溝部6Vに当接された状態で、回転装置7の回転軸7Cが回転すると、回転装置7の回転運動がエンコーダ4に伝達され、エンコーダ4の回転軸4Cが回転される。   Further, the encoder 4 is moved and adjusted in the angles of the X axis and the Y axis by the adjusting screw 3X and the adjusting screw 3Y, respectively. The ball plunger 9 is movable in parallel with the rotating shaft 7C of the rotating device 7, and the tip spherical surface portion 9T of the ball plunger 9 is brought into contact with the V groove portion 6V of the V block 6 with a constant pressure in the Z-axis direction. The eccentric displacement meter 10 is in contact with the eccentricity measuring surface 5L of the V block mounting base 5, and the eccentric displacement meter 11 is in contact with the eccentricity measuring surface 5S of the V block mounting base 5. Here, the valley line 6 </ b> L of the V block 6 is set so as to intersect the rotating shaft 4 </ b> C of the encoder 4 on the extension line. When the ball plunger 9 is pressed and abutted against the V groove 6V of the V block 6 and the rotating shaft 7C of the rotating device 7 is rotated, the rotational motion of the rotating device 7 is transmitted to the encoder 4 and the rotation of the encoder 4 is rotated. The shaft 4C is rotated.

ここで、エンコーダ取付台3と、エンコーダ4と、Vブロック取付台5及びVブロック6とその付属部品とで構成される部分をエンコーダユニット15と称する。また、プランジャ取付台8と、ボールプランジャ9、偏芯変位計10及び偏角変位計11とその付属部品とで構成される部分をボールプランジャユニット16と称する。また、検出部13及び演算装置14とで構成される部分を演算処理ユニット17と称する。   Here, a portion constituted by the encoder mounting base 3, the encoder 4, the V block mounting base 5, the V block 6, and its accessory parts is referred to as an encoder unit 15. A portion constituted by the plunger mounting base 8, the ball plunger 9, the eccentric displacement meter 10, the deflection displacement meter 11 and its accessory parts is referred to as a ball plunger unit 16. Further, a portion constituted by the detection unit 13 and the arithmetic device 14 is referred to as an arithmetic processing unit 17.

実際の測定は、まず、回転角度指令装置12から回転装置7に回転角度が指令されるとともに検出部13を介して、演算装置14に入力される。また、エンコーダ4が測定した実回転角度の信号が入力され、この基本となる2信号(実回転角度と指令回転角度)をもとに、演算装置14は回転装置7の回転角度の誤差を算出する。さらに、演算装置14は偏芯変位計10から入力される偏芯量の信号と、偏角変位計11から入力される偏角量の信号を参照して、偏芯と偏角による誤差分が算出され、実回転角度が補正される。これにより、加工機の位置決めに用いる回転装置において、その回転移動軸の位置決め精度を評価することができる。   In actual measurement, first, a rotation angle is commanded from the rotation angle command device 12 to the rotation device 7 and is input to the arithmetic device 14 via the detection unit 13. The actual rotation angle signal measured by the encoder 4 is input, and the arithmetic unit 14 calculates the error of the rotation angle of the rotation device 7 based on the two basic signals (actual rotation angle and command rotation angle). To do. Further, the arithmetic unit 14 refers to the eccentricity signal input from the eccentric displacement meter 10 and the eccentricity signal input from the eccentric displacement meter 11 to determine the error due to eccentricity and deviation. Calculated and the actual rotation angle is corrected. Thereby, in the rotating device used for positioning of the processing machine, the positioning accuracy of the rotary moving shaft can be evaluated.

図3に、回転装置7の回転軸7Cとエンコーダ4の回転軸4Cとの偏芯と偏角の関係を示す。偏芯とは、これら2つの回転軸の平行移動的ズレを云い、図3(a)にその偏芯量18を、また、偏角とは、これら2つの回転軸の角度ズレを云い、図3(b)にその偏角量19を示す。回転装置7の回転角度の測定は、図3(c)に示す偏芯、偏角のない状態で実施することが望ましい。   FIG. 3 shows the relationship between the eccentricity and the deviation angle between the rotating shaft 7C of the rotating device 7 and the rotating shaft 4C of the encoder 4. Eccentricity refers to the translational displacement of these two rotational axes, FIG. 3A shows the amount of eccentricity 18, and the eccentricity refers to the angular displacement of these two rotational axes. The deviation amount 19 is shown in FIG. The measurement of the rotation angle of the rotation device 7 is desirably performed in the state where there is no eccentricity or deviation angle shown in FIG.

次に、実施の形態1における回転角度測定装置の動作について、図1、図2及び図4の動作手順を参照して説明する。   Next, the operation of the rotation angle measuring apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the operation procedure of FIGS.

[取付と調整]
まず、エンコーダユニット15をテーブル2に設置し、エンコーダ4の回転軸4Cを、回転装置7の回転軸7Cにおおよそ一致させる(ステップS1)。これは、加工機(図示せず)のX,Y方向移動装置により、テーブル2を相対移動させることにより、容易に調整が可能である。
[Mounting and adjustment]
First, the encoder unit 15 is installed on the table 2, and the rotating shaft 4C of the encoder 4 is made to substantially coincide with the rotating shaft 7C of the rotating device 7 (step S1). This can be easily adjusted by relatively moving the table 2 by means of an X and Y direction moving device of a processing machine (not shown).

次に、ボールプランジャユニット16を加工機の回転装置7に取り付ける(ステップS2)。この取付は、調整を必要としないので、容易に実施可能である。   Next, the ball plunger unit 16 is attached to the rotating device 7 of the processing machine (step S2). This attachment does not require adjustment and can be easily performed.

さらに、ボールプランジャ9の先端部9Tの球面がVブロック6に押し当てられる(ステップS3)。これは、加工機のZ方向移動装置により、回転装置7を移動させることにより、容易に実施可能である。   Further, the spherical surface of the tip 9T of the ball plunger 9 is pressed against the V block 6 (step S3). This can be easily performed by moving the rotating device 7 by the Z-direction moving device of the processing machine.

図2に、ボールプランジャ9とVブロック6との当接の状態の詳細を示す。偏芯変位計10は、Vブロック取付台5の側面5Lの位置を検出するものである。また、偏角変位計11は、Vブロック取付台5の上面5Sの位置を検出するものである。   FIG. 2 shows details of the contact state between the ball plunger 9 and the V block 6. The eccentric displacement meter 10 detects the position of the side surface 5L of the V block mounting base 5. The declination displacement meter 11 detects the position of the upper surface 5S of the V block mounting base 5.

回転装置7の回転軸7Cの回転は、ボールプランジャ9の先端部9Tの球面とVブロック6のV溝部6Vとの当接を介してエンコーダ4の回転軸4Cに伝達される。Vブロック6の谷線6Lは、エンコーダ4の回転軸4Cに向いており、また、ボールプランジャ9の先端部9Tは、適切な押力でVブロック6と当接されているので、回転軸7Cの回転において、回転方向の位置は、ボールプランジャ9の先端部9Tの球面がVブロック6のV溝部6Vの2つの斜面との接触により制限されているので、回転装置7の回転軸7Cの回転が正確に伝達される。なお、Vブロック6の谷線6Lは、必ずしも厳密にエンコーダ4の回転軸4Cに向いていなくても、回転装置7の回転軸7Cの回転をエンコーダ4に正確に伝達することができる。   The rotation of the rotating shaft 7 </ b> C of the rotating device 7 is transmitted to the rotating shaft 4 </ b> C of the encoder 4 through contact between the spherical surface of the tip 9 </ b> T of the ball plunger 9 and the V groove 6 </ b> V of the V block 6. The trough line 6L of the V block 6 faces the rotating shaft 4C of the encoder 4, and the tip 9T of the ball plunger 9 is in contact with the V block 6 with an appropriate pressing force. In this rotation, the position in the rotation direction is limited by the contact between the spherical surface of the tip 9T of the ball plunger 9 and the two inclined surfaces of the V groove 6V of the V block 6, so that the rotation shaft 7C of the rotation device 7 rotates. Is accurately communicated. Note that the valley line 6 </ b> L of the V block 6 can accurately transmit the rotation of the rotation shaft 7 </ b> C of the rotating device 7 to the encoder 4 even if it is not strictly directed to the rotation shaft 4 </ b> C of the encoder 4.

なお、エンコーダ4の回転軸4Cと回転装置7の回転軸7Cとが完全に一致していれば、回転軸4Cと回転軸7Cが回転しても、Vブロック6とボールプランジャ9の先端部9Tとの当接位置は相対的な変化がない。しかし、実際には、完全な一致は難しく、僅かに残存している偏芯と偏角に起因する極僅かな移動が発生する。この場合、回転軸7Cの回転中にVブロック6とボールプランジャ9の先端部9Tの球面の当接位置にはズレが生じる。このズレは、球面が斜面を径方向(谷線6Lの方向)に滑って吸収するため、回転方向には誤差は発生しない。しかし、偏芯変位計10とVブロック取付台5の側面5Lとの接触位置と、偏角変位計11とVブロック取付台5の上面5Sとの接触位置の移動によって、接触面の凸凹が、偏芯変位計10、偏角変位計11の測定値に誤差を生じさせる。これは、偏芯変位計10及び偏角変位計11が移動すると想定されるVブロック取付台5の接触面の範囲のみを高精度に平面加工しておけばよく、簡単な対策により回避することが可能である。また、回転伝達の際に、不要な応力も発生しないので、角度誤差を生じさせる変形も発生せず、エンコーダ4等が破損する可能性も低くなる。   If the rotary shaft 4C of the encoder 4 and the rotary shaft 7C of the rotating device 7 are completely coincident with each other, even if the rotary shaft 4C and the rotary shaft 7C are rotated, the tip 9T of the V block 6 and the ball plunger 9 is rotated. There is no relative change in the contact position. However, in actuality, it is difficult to achieve perfect coincidence, and a slight movement due to the slight remaining eccentricity and declination occurs. In this case, a deviation occurs in the contact position between the spherical surfaces of the V block 6 and the tip 9T of the ball plunger 9 during rotation of the rotating shaft 7C. This deviation causes the spherical surface to slide and absorb the slope in the radial direction (the direction of the valley line 6L), so that no error occurs in the rotational direction. However, due to the movement of the contact position between the eccentric displacement meter 10 and the side surface 5L of the V block mounting base 5 and the contact position between the declination displacement gauge 11 and the upper surface 5S of the V block mounting base 5, unevenness of the contact surface becomes An error is caused in the measured values of the eccentric displacement meter 10 and the declination displacement meter 11. This can be avoided by simple flattening of the area of the contact surface of the V-block mounting base 5 where the eccentric displacement meter 10 and the declination displacement meter 11 are supposed to move. Is possible. Further, since unnecessary stress is not generated during rotation transmission, no deformation that causes an angle error occurs, and the possibility that the encoder 4 or the like is damaged is reduced.

[回転軸の調整]
回転装置7の回転軸7Cを回転させると、偏芯変位計10の信号から、演算装置14で偏芯量とその方向を算出することができる。その結果に基づいて、偏芯量18がゼロとなるX,Y移動量が算出され、加工機のX,Y移動装置により、テーブル2を移動させて、エンコーダ4の回転軸4Cと回転装置7の回転軸7Cとの偏芯量18ゼロとなるように調整される(ステップS4)。
[Rotation axis adjustment]
When the rotating shaft 7C of the rotating device 7 is rotated, the amount of eccentricity and its direction can be calculated by the computing device 14 from the signal from the eccentric displacement meter 10. Based on the result, the X and Y movement amounts at which the eccentricity 18 becomes zero are calculated, the table 2 is moved by the X and Y movement devices of the processing machine, and the rotary shaft 4C and the rotation device 7 of the encoder 4 are moved. The amount of eccentricity with respect to the rotation shaft 7C is adjusted to be zero (step S4).

また、回転装置7の回転軸7Cを回転させると、偏角変位計11の信号から、演算装置14で偏角量19とその方向を算出することができる。その結果に基づいて、偏角量19がゼロとなる角度量が算出され、エンコーダ4のX軸方向の角度を調整する調整ネジ3Xと、Y軸方向の角度を調整する調整ネジ3Yとにより、エンコーダ4の回転軸4Cと回転装置7の回転軸7Cとの偏角量19がゼロとなるように調整される(ステップS5)。
なお、このステップS4とステップS5とは同時に演算処理しても良い。
Further, when the rotation shaft 7 </ b> C of the rotating device 7 is rotated, the declination amount 19 and its direction can be calculated by the computing device 14 from the signal of the declination displacement meter 11. Based on the result, an angle amount at which the deflection angle amount 19 becomes zero is calculated, and an adjustment screw 3X that adjusts an angle in the X-axis direction of the encoder 4 and an adjustment screw 3Y that adjusts an angle in the Y-axis direction, Adjustment is made so that the deviation angle 19 between the rotating shaft 4C of the encoder 4 and the rotating shaft 7C of the rotating device 7 becomes zero (step S5).
Note that step S4 and step S5 may be processed simultaneously.

以上のように、実施の形態1での、エンコーダ4と回転装置7との偏芯と偏角の調整は、エンコーダユニット15とボールプランジャユニット16を取り付けてから回転軸4Cと回転軸7Cとを一致させる調整が可能である。このことから、回転角度測定装置1の取付作業に高精度は要求されないので、調整作業は簡便である。これに対して、従来法による回転軸調整では、十分に回転軸が一致されるまで調整した後に、エンコーダを回転装置に取り付けている。調整がされていないと回転軸に無理な応力が発生して、測定誤差が大きくなったり、エンコーダを破損したりするからである。このため、従来法では、取付作業に技術と時間を要するものであった。   As described above, in the first embodiment, the eccentricity and declination of the encoder 4 and the rotating device 7 are adjusted by attaching the encoder unit 15 and the ball plunger unit 16 to the rotating shaft 4C and the rotating shaft 7C. Adjustments to match can be made. For this reason, since high accuracy is not required for the mounting operation of the rotation angle measuring device 1, the adjusting operation is simple. On the other hand, in the rotating shaft adjustment by the conventional method, the encoder is attached to the rotating device after adjusting until the rotating shaft is sufficiently matched. This is because if the adjustment is not performed, an unreasonable stress is generated on the rotating shaft, resulting in an increase in measurement error or damage to the encoder. For this reason, the conventional method requires a technique and time for the mounting work.

[回転角度の測定]
まず、回転角度測定開始にあたって、回転装置7の回転軸7Cを回転原点(ゼロ度位置)に回転させ、エンコーダ4の値をリセットする。また、偏芯変位計10、偏角変位計11の値もそれぞれリセットする。続いて、回転角度指令装置12により、回転装置7の回転軸7Cが、予め決められた回転角度に回転される。このとき、エンコーダ4による回転角度の測定値(実回転角度)の信号と、回転角度指令装置12から指令された回転角度(検出部13で検出される指令回転角度)の信号と、偏芯測定用の偏芯変位計10で検出された測定値と偏角測定用の偏角変位計11で検出された測定値の信号とが演算装置14に入力(記憶)される(ステップS6)。この測定は、予め決められた回転角度と決められた回数だけ実施される(ステップS7)。全測定が完了したら、次の手順に移る。
[Measurement of rotation angle]
First, when starting the rotation angle measurement, the rotation shaft 7C of the rotation device 7 is rotated to the rotation origin (zero-degree position), and the value of the encoder 4 is reset. The values of the eccentric displacement meter 10 and the angular displacement meter 11 are also reset. Subsequently, the rotation angle command device 12 rotates the rotation shaft 7C of the rotation device 7 to a predetermined rotation angle. At this time, the rotation angle measurement value (actual rotation angle) signal by the encoder 4, the rotation angle commanded from the rotation angle command device 12 (command rotation angle detected by the detection unit 13), and the eccentricity measurement. The measured value detected by the eccentric displacement meter 10 for measurement and the signal of the measured value detected by the deviation displacement meter 11 for measuring the deflection angle are input (stored) to the arithmetic unit 14 (step S6). This measurement is performed for a predetermined rotation angle and a predetermined number of times (step S7). When all measurements are complete, move on to the next step.

[測定回転角度の演算処理]
これまで記憶された回転角度指令装置12によって指令された指令回転角度、偏芯測定用の偏芯変位計10によって得られた測定値、偏角測定用の偏角変位計11によって得られた測定値をもとに、回転装置7の回転軸7Cの偏芯量18とその方向、偏角量19とその方向が演算装置により算出される(ステップS8)。
[Calculation of measurement rotation angle]
The command rotation angle commanded by the rotation angle command device 12 stored so far, the measurement value obtained by the eccentric displacement meter 10 for measuring eccentricity, and the measurement obtained by the deflection displacement meter 11 for measuring deflection angle Based on the values, the amount of eccentricity 18 of the rotating shaft 7C of the rotating device 7 and its direction, the amount of angular deviation 19 and its direction are calculated by the arithmetic unit (step S8).

ステップS8で算出された値をもとに、エンコーダ4による回転角度の測定値である実回転角度を補正し、補正実回転角度を求める(ステップ9)。   Based on the value calculated in step S8, the actual rotation angle, which is a measured value of the rotation angle by the encoder 4, is corrected to obtain a corrected actual rotation angle (step 9).

さらに、補正実回転角度と指令回転角度をもとに、回転角度の誤差を求める(ステップ10)。以上により、実施の形態1による回転装置の回転角度測定装置による角度測定動作が終了する。この結果、仕様値以上に回転角度誤差があった場合には、必要に応じて、調整、分解修理等を実施すればよい。   Further, an error of the rotation angle is obtained based on the corrected actual rotation angle and the command rotation angle (step 10). Thus, the angle measurement operation by the rotation angle measurement device of the rotation device according to Embodiment 1 is completed. As a result, if there is a rotation angle error exceeding the specification value, adjustment, disassembly repair, etc. may be performed as necessary.

以上、説明したように、実施の形態1に係る回転装置の回転角度測定装置及び回転角度測定方法によれば、エンコーダと回転装置が直接連結固定されていないため、取付・調整作業がきわめて容易に行うことができるだけでなく、回転装置の回転角度がエンコーダへ精密に伝達され、エンコーダ性能を十分に引き出すことができるので、高い再現性と精度での回転装置の回転角度の測定が可能である。また、回転軸が完全に一致していなくて、応力(変形)の発生を小さく抑えることができ、測定誤差の発生が少ない。さらに、誤操作によるX,Y移動においても回転角度測定装置もしくは加工機を故障させる可能性が低い。   As described above, according to the rotation angle measuring device and the rotation angle measuring method of the rotating device according to the first embodiment, since the encoder and the rotating device are not directly connected and fixed, the installation / adjustment work is very easy. Not only can this be performed, but the rotation angle of the rotation device is precisely transmitted to the encoder, and the encoder performance can be fully extracted, so that the rotation angle of the rotation device can be measured with high reproducibility and accuracy. Further, since the rotation axes do not completely coincide with each other, the generation of stress (deformation) can be suppressed to be small, and the generation of measurement errors is small. Furthermore, there is a low possibility that the rotation angle measuring device or the processing machine will break down even in the X and Y movement due to an erroneous operation.

図3に、実施の形態1に使用されるVブロック6の形状例を示す。Vブロック6の形状としては、図3の(a)に示す、一般的なV溝部6Vの2つの斜面の角度が90度のもの、図3の(b)に示す、V溝部6Vの底が平面6Bのもの、図3の(c)に示す、V溝部6Vの2つの斜面の角度が90度以上のもの、図3の(d)に示す、V溝部6Vの2つの斜面の角度が90度以下のものなどがあるが、いずれも使用することができ、ボールプランジャ9の先端部9Tの球面がVブロック6のV溝部6Vの2つの斜面に当接することができればよい。当接しない部分の形状は特に規定されるものではない。   FIG. 3 shows an example of the shape of the V block 6 used in the first embodiment. As the shape of the V block 6, as shown in FIG. 3A, the angle of two inclined surfaces of a general V groove portion 6V is 90 degrees, and the bottom of the V groove portion 6V shown in FIG. In the plane 6B, the angle of the two inclined surfaces of the V-groove portion 6V shown in FIG. 3C is 90 degrees or more, and the angle of the two inclined surfaces of the V-groove portion 6V shown in FIG. Any of them can be used, and any spherical surface can be used as long as the spherical surface of the tip 9T of the ball plunger 9 can come into contact with the two inclined surfaces of the V groove 6V of the V block 6. The shape of the non-contact portion is not particularly specified.

なお、Vブロック6のV溝部6Vの斜面とボールプランジャ9の先端部9Tの球面とが当接する両面は、回転軸の完全な一致が困難であることから、僅かではあるが回転より回転以外の相対的な移動が発生する。このため、これらの当接面には、摺動により摩耗が発
生する。この対策としては、例えば、当接面を焼き入れして硬度を高くすればよい。これにより、当接による摩耗量が低減され、長期間にわたり高精度な回転角度測定が可能となる。
It should be noted that it is difficult to completely match the rotation axis of the both surfaces where the inclined surface of the V groove 6V of the V block 6 and the spherical surface of the tip 9T of the ball plunger 9 are in contact with each other. Relative movement occurs. For this reason, wear occurs by sliding on these contact surfaces. As a countermeasure, for example, the contact surface may be quenched to increase the hardness. As a result, the amount of wear due to contact is reduced, and the rotation angle can be measured with high accuracy over a long period of time.

また、Vブロック6を、谷線6Lの方向へ精密直線移動可能な直動ガイドを介して、エンコーダ取付台3に固定しても良い。この場合当然、直動方向は回転軸4Cへ向かう径方向である。このような構成とすれば、回転軸の完全な一致が困難であることに起因して生じる僅かな相対変位は、Vブロック6とボールプランジャ9の先端部9Tの球面とが、谷線6L方向へ摺動移動するのではなく、直動ガイドの精密移動になる。つまり、当接面は相対的に動かないので、摺動が無くなり、摩耗量が低減され、長期間にわたり高精度な回転角度測定が可能となる。   Further, the V block 6 may be fixed to the encoder mounting base 3 through a linear motion guide that can move in a straight line precisely in the direction of the valley line 6L. Naturally, in this case, the linear motion direction is the radial direction toward the rotating shaft 4C. With such a configuration, the slight relative displacement caused by the difficulty in completely matching the rotation axes causes the V block 6 and the spherical surface of the tip portion 9T of the ball plunger 9 to move in the valley line 6L direction. Instead of sliding and moving, it is a precise movement of the linear guide. That is, since the contact surface does not move relatively, there is no sliding, the amount of wear is reduced, and highly accurate rotation angle measurement can be performed over a long period of time.

このように、実施の形態1における回転装置の回転角度測定装置では、エンコーダに取り付けられたVブロックと回転装置に取り付けられたボールプランジャの先端部とを当接させ、回転装置の回転角度をエンコーダに伝達させて、回転装置の回転角度誤差を算出することにより、回転角度測定装置の取付・調整作業がきわめて容易にできるだけでなく、回転装置とエンコーダとが直接連結、固定されていないので、回転軸が完全に一致していなくても、応力(変形)の発生を小さく抑えることができ、測定誤差の発生が少なく、高い再現性と精度で回転装置の回転角度を測定可能であるという顕著な効果がある。   As described above, in the rotation angle measuring device of the rotating device according to the first embodiment, the V block attached to the encoder is brought into contact with the tip of the ball plunger attached to the rotating device, and the rotation angle of the rotating device is determined by the encoder. By calculating the rotation angle error of the rotating device, the rotation angle measuring device can be mounted and adjusted very easily, and the rotating device and the encoder are not directly connected and fixed. Even if the axes do not coincide completely, the occurrence of stress (deformation) can be kept small, the occurrence of measurement errors is small, and the rotation angle of the rotating device can be measured with high reproducibility and accuracy. effective.

なお、実施の形態1では、エンコーダユニット15にVブロック6を取り付け、回転装置7にボールプランジャ9を取り付ける場合について説明したが、逆に、エンコーダユニット15にボールプランジャ9を取り付け、回転装置7にVブロック6を取り付けるようにしても、実施の形態1と同様の効果が期待できる。加工機の状況に応じて、取り付け位置を選択すればよく、加工機に適した構成を採ればよい。   In the first embodiment, the case where the V block 6 is attached to the encoder unit 15 and the ball plunger 9 is attached to the rotating device 7 has been described. Conversely, the ball plunger 9 is attached to the encoder unit 15 and attached to the rotating device 7. Even if the V block 6 is attached, the same effect as in the first embodiment can be expected. What is necessary is just to select an attachment position according to the condition of a processing machine, and what is necessary is just to take the structure suitable for a processing machine.

また、実施の形態1では、偏芯変位計10及び偏角変位計11をボールプランジャユニット16に取り付ける場合について説明したが、偏芯変位計10及び偏角変位計11をエンコーダユニット15に取り付けても、実施の形態1と同様の効果が期待できる。この場合には、信号線の配線をエンコーダユニット15に集中させることができるため、配線の作業性が改善される。   In the first embodiment, the eccentric displacement meter 10 and the angular displacement meter 11 are attached to the ball plunger unit 16. However, the eccentric displacement meter 10 and the angular displacement meter 11 are attached to the encoder unit 15. Also, the same effect as in the first embodiment can be expected. In this case, since the wiring of the signal lines can be concentrated on the encoder unit 15, the workability of the wiring is improved.

また、偏芯変位計10と偏角変位計11とを、それぞれ別にエンコーダユニット15とボールプランジャユニット16に分けて取り付けてもよい。適用する加工機の回転装置に適した配置構成を採ればよい。   Further, the eccentric displacement meter 10 and the declination displacement meter 11 may be separately attached to the encoder unit 15 and the ball plunger unit 16 respectively. What is necessary is just to take the arrangement configuration suitable for the rotation apparatus of the processing machine to apply.

また、偏芯変位計10を複数個、または、偏角変位計11を複数個使用して、偏芯および偏角の測定精度を高め、実回転角度の補正をより正確に行うことも可能である。要求精度に合わせて、変位計の個数を選択すればよい。   Also, by using a plurality of eccentric displacement gauges 10 or a plurality of deviation displacement gauges 11, it is possible to improve the measurement accuracy of the eccentricity and the deviation angle, and to correct the actual rotation angle more accurately. is there. The number of displacement meters may be selected according to the required accuracy.

また、本発明の回転装置においては、単に加工機の回転装置による移動位置決め精度を評価する回転角度測定装置及び回転角度測定方法として説明したが、具体的には、加工機としては、切削加工工具、レーザ加工ヘッド、測定ヘッド、組立マニピュレータなどを移動させる加工機やロボットなどの位置決め装置で、回転装置による位置決めをするものであれば、いずれの装置においても適用可能である。   In the rotating device of the present invention, the rotational angle measuring device and the rotational angle measuring method for simply evaluating the movement positioning accuracy by the rotating device of the processing machine have been described. Specifically, the processing machine includes a cutting tool. Any positioning device such as a processing machine or a robot that moves a laser processing head, a measurement head, an assembly manipulator, or the like that can be positioned by a rotating device can be applied.

また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。   Moreover, in the figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.

1 回転角度測定装置
4 エンコーダ
4C エンコーダの回転軸
5 Vブロック取付台
6 Vブロック
6L Vブロックの谷線
7 回転装置
7C 回転装置の回転軸
8 プランジャ取付台
9 ボールプランジャ
10 偏芯変位計
11 偏角変位計
13 検出部
14 演算装置
15 エンコーダユニット
16 ボールプランジャユニット
17 演算処理ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation angle measuring device 4 Encoder 4C Encoder rotation shaft 5 V block mounting base 6 V block 6L V block trough line 7 Rotating device 7C Rotating device rotation shaft 8 Plunger mounting base 9 Ball plunger 10 Eccentric displacement meter 11 Deflection angle Displacement meter 13 Detector 14 Computing device 15 Encoder unit 16 Ball plunger unit 17 Arithmetic processing unit

Claims (8)

回転装置を有する加工機の前記回転装置に指令された回転角度を検出する検出部と、
前記回転装置の回転角度を測定するエンコーダと、
前記回転装置及び前記エンコーダの回転軸のいずれか一方の回転軸に取り付けられたボールプランジヤと、
他方の回転軸に取り付けられ、前記ボールプランジャの先端部が当接されるVブロックと、
前記指令された回転角度と前記エンコーダにより測定された回転角度とにより、前記回転装置の回転角度の精度を算出する演算装置と、を備えたことを特徴とする回転装置の回転角度測定装置。
A detecting unit for detecting a rotation angle commanded to the rotating device of the processing machine having the rotating device;
An encoder for measuring a rotation angle of the rotating device;
A ball plunger attached to one of the rotating shafts of the rotating device and the encoder; and
A V block attached to the other rotating shaft and abutted against the tip of the ball plunger;
A rotation angle measurement device for a rotation device, comprising: an arithmetic device that calculates the accuracy of the rotation angle of the rotation device from the commanded rotation angle and the rotation angle measured by the encoder.
前記ボールプランジャの中心軸は、前記回転装置の回転軸もしくは前記エンコーダの回転軸から離れた位置にあることを特徴とする請求項1に記載の回転装置の回転角度測定装置。   The rotation angle measuring device of the rotating device according to claim 1, wherein the central axis of the ball plunger is located away from the rotating shaft of the rotating device or the rotating shaft of the encoder. 前記Vブロックの谷線が、前記エンコーダの回転軸と交差するように配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回転装置の回転角度測定装置。   The rotation angle measuring device for a rotating device according to claim 1 or 2, wherein a valley line of the V block is arranged so as to intersect with a rotation axis of the encoder. 前記ボールプランジャが、その中心軸と前記回転装置の回転軸とが平行を保って移動可能であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の回転装置の回転角度測定装置。   The rotation angle measuring device for a rotating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the ball plunger is movable so that a central axis thereof and a rotating shaft of the rotating device are kept parallel to each other. . 前記ボールプランジャは取付台に取り付けられ、その取付台には、前記エンコーダの回転軸に対する前記回転装置の回転軸の偏芯量を検出する偏芯変位計及び前記エンコーダの回転軸に対する前記回転装置の回転軸の偏角量を検出する偏角変位計の両方もしくは一方が取り付けられ、検出された前記偏芯量及び前記偏角量の両方もしくは一方を参照して、前記回転装置の回転角度の精度を算出することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の回転装置の回転角度測定装置。   The ball plunger is attached to a mounting base, and the mounting base includes an eccentric displacement meter that detects an eccentric amount of the rotating shaft of the rotating device with respect to the rotating shaft of the encoder, and a rotating device of the rotating device with respect to the rotating shaft of the encoder. Either or both declination displacement meters for detecting the declination amount of the rotating shaft are mounted, and the accuracy of the rotation angle of the rotator with reference to the decentered amount and / or declination amount detected. The rotation angle measurement device for a rotation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the rotation angle measurement device is calculated. 請求項1から請求項5のいずれかにより算出された前記回転装置の回転角度の精度の測定結果から、前記回転装置の回転角度を補正することを特徴とする回転装置の回転角度測定装置。   A rotation angle measurement device for a rotation device, wherein the rotation angle of the rotation device is corrected from the measurement result of the accuracy of the rotation angle of the rotation device calculated according to any one of claims 1 to 5. 回転装置を有する加工機の制御装置により前記回転装置に回転角度が指令され、エンコーダにより前記回転装置の回転角度を測定する際に、前記回転装置及び前記エンコーダの回転軸のいずれか一方の回転軸に取り付けられたボールプランジヤに、他方の回転軸に取り付けられたVブロックが当接されて、前記指令された回転角度と前記エンコーダにより測定された回転角度とにより前記回転装置の回転角度の精度を算出することを特徴とする回転装置の回転角度測定方法。   When the rotation angle is commanded to the rotation device by the control device of the processing machine having the rotation device, and the rotation angle of the rotation device is measured by the encoder, the rotation shaft of either the rotation device or the rotation shaft of the encoder A V-block attached to the other rotating shaft is brought into contact with the ball plunger attached to the other, and the accuracy of the rotational angle of the rotating device is increased by the commanded rotational angle and the rotational angle measured by the encoder. A method for measuring a rotation angle of a rotating device, comprising calculating the rotation angle. 前記ボールプランジャには、前記エンコーダの回転軸に対する前記回転装置の回転軸の偏芯量を検出する偏芯変位計及び前記エンコーダの回転軸に対する前記回転装置の回転軸の偏角量を検出する偏角変位計の両方もしくは一方が取り付けられ、検出された前記偏芯量及び前記偏角量の両方もしくは一方を参照して、前記回転装置の回転角度の精度を算出し、回転角度を補正することを特徴とする請求項7に記載の回転装置の回転角度測定方法。   The ball plunger includes an eccentric displacement meter that detects an eccentric amount of the rotating shaft of the rotating device with respect to the rotating shaft of the encoder, and a deviation that detects an amount of deviation of the rotating shaft of the rotating device with respect to the rotating shaft of the encoder. Both or one of the angular displacement meters is attached, and the accuracy of the rotation angle of the rotating device is calculated and the rotation angle is corrected with reference to the detected eccentricity amount and / or the eccentricity amount. The rotation angle measuring method of the rotating device according to claim 7.
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