JP2018205895A - Movement precision monitoring system and rotation table provided with movement precision monitoring function, machine tool and nc apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動力伝達部を介して、駆動軸の駆動トルクにより回転または所定軌道上における移動を行う被駆動部の移動精度監視システム、並びに移動精度監視機能を備えた回転テーブル、工作機械及びNC装置に関する。 The present invention relates to a movement accuracy monitoring system for a driven part that rotates or moves on a predetermined track by a driving torque of a driving shaft via a driving force transmission part, a rotary table having a movement accuracy monitoring function, a machine tool, and It relates to the NC device.
駆動軸の駆動トルクにより被駆動部を回転させる駆動力伝達部として、例えば、駆動軸及び従動軸(被駆動部)に取り付けられた歯車が噛み合った歯車伝達機構が広く用いられている。このような歯車伝達機構では、駆動力が歯車の接触面によって伝達されるので、長年の使用で歯車の接触面がすり減ると、バックラッシュが増加したり、すべりが悪くなって、従動軸側の位置決め精度や回転速度精度が悪くなる虞がある。 For example, a gear transmission mechanism in which gears attached to a drive shaft and a driven shaft (driven portion) mesh with each other is widely used as a driving force transmission portion that rotates a driven portion by the driving torque of the driving shaft. In such a gear transmission mechanism, since the driving force is transmitted by the contact surface of the gear, if the contact surface of the gear is worn out over many years, the backlash will increase or the slippage will be worsened. Positioning accuracy and rotational speed accuracy may be deteriorated.
このような従動軸側の位置決め精度や回転速度精度の低下を適確に監視することは重要であり、これに対処するため、例えば、駆動軸及び従動軸の両歯車間の伝達誤差を検出する歯車試験が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 It is important to accurately monitor such a decrease in positioning accuracy and rotational speed accuracy on the driven shaft side, and in order to cope with this, for example, a transmission error between both gears of the drive shaft and the driven shaft is detected. A gear test has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1には、互いに噛み合う歯車が取り付けられた駆動軸及び従動軸にロータリエンコーダを結合して、両者の位相差により両歯車間の伝達誤差を検出することが記載されている。しかし、この試験を行うには、装置から歯車伝達機構を取り外す必要があり、稼働中の装置の移動精度の低下を高頻度でチェックすることは困難である。また、本試験では、歯車の摩耗に起因する伝達誤差を検出することができるが、歯車伝達機構が装置に取り付けられた実際の稼働時においては、従動軸の移動精度が低下する他の要因もあり、実稼働における移動精度の低下を適確に監視することができない。 Patent Document 1 describes that a rotary encoder is coupled to a drive shaft and a driven shaft to which gears meshing with each other are attached, and a transmission error between both gears is detected based on a phase difference between the two. However, in order to perform this test, it is necessary to remove the gear transmission mechanism from the apparatus, and it is difficult to frequently check for a decrease in the movement accuracy of the apparatus in operation. In this test, it is possible to detect transmission errors due to gear wear, but there are other factors that reduce the accuracy of movement of the driven shaft when the gear transmission mechanism is actually installed. Yes, it is impossible to accurately monitor the decrease in movement accuracy in actual operation.
従って、本発明の目的は、駆動力伝達部を介して、駆動軸の駆動トルクにより回転または所定軌道上における移動を行う被駆動部について、実稼働における移動精度の低下をタイムリーに適確に監視し、診断することができる移動精度監視システム、並びにこの移動精度監視機能を備えた回転テーブル、工作機械及びNC装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a timely and accurate reduction in movement accuracy in actual operation of a driven part that rotates or moves on a predetermined track by a driving torque of a driving shaft via a driving force transmission part. It is an object of the present invention to provide a moving accuracy monitoring system capable of monitoring and diagnosing, and a rotary table, a machine tool and an NC apparatus provided with the moving accuracy monitoring function.
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の1つの実施態様に係る移動精度監視システムは、
回転移動する駆動軸の位置または移動量を測定する駆動軸側センサと、
駆動力伝達部を介して、前記駆動軸の駆動トルクにより回転または所定軌道上における移動を行う被駆動部の位置または移動量を測定する被駆動部側センサと、
所定の態様で定められたタイミングにおける前記駆動軸側センサ及び前記被駆動部側センサの測定値に基づき、前記駆動力伝達部における変速比を勘案した前記駆動軸の移動量と前記被駆動部の移動量との差分データを形成する差分検出部と、
前記差分データの変化または前記差分データを用いた演算値の変化に基づいて、前記被駆動部の移動精度に関する情報を形成する監視制御部と、
を備える。
In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, a movement accuracy monitoring system according to one embodiment of the present invention includes:
A drive shaft side sensor for measuring the position or movement amount of the drive shaft that rotates and moves;
A driven part side sensor for measuring the position or amount of movement of the driven part that rotates or moves on a predetermined track by the driving torque of the drive shaft via the driving force transmission part;
Based on the measured values of the driving shaft side sensor and the driven unit side sensor at the timing determined in a predetermined mode, the amount of movement of the driving shaft taking into account the transmission ratio in the driving force transmission unit and the driven unit A difference detection unit that forms difference data with the movement amount;
A monitoring control unit that forms information on the movement accuracy of the driven unit based on a change in the difference data or a change in an operation value using the difference data;
Is provided.
本発明の1つの実施態様に係る回転テーブルは、上記の移動精度監視システムを備える。 A turntable according to one embodiment of the present invention includes the above movement accuracy monitoring system.
本発明の1つの実施態様に係る工作機械は、上記の移動精度監視システムを備える。 A machine tool according to one embodiment of the present invention includes the above movement accuracy monitoring system.
本発明の1つの実施態様に係るNC装置は、上記の差分検出部及び監視制御部を備える。 An NC device according to one embodiment of the present invention includes the difference detection unit and the monitoring control unit.
上記の実施態様の移動精度監視システム、回転テーブル、工作機械及びNC装置によれば、駆動力伝達部を介して、駆動軸の駆動トルクにより回転または所定軌道上における移動を行う被駆動部について、実稼働における移動精度の低下をタイムリーに適確に監視し、診断することができる。 According to the movement accuracy monitoring system, the rotary table, the machine tool, and the NC device of the above embodiment, the driven unit that rotates or moves on the predetermined track by the driving torque of the driving shaft via the driving force transmission unit, It is possible to accurately monitor and diagnose a decrease in movement accuracy in actual operation in a timely manner.
以降、図面を参照しながら、本発明を実施するための様々な実施形態、実施例を説明する。各図面中、同一の機能を有するものとして対応する部材には、同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態(実施例)を分けて示すが、異なる実施形態(実施例)で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。第2の実施形態(その他の例)以降では第1の実施形態(1つの例)と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態(実施例)毎には逐次言及しないものとする。また、本発明は、以下の実施形態や実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, various embodiments and examples for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, members corresponding to those having the same function are denoted by the same reference numerals. Considering the ease of explanation or understanding of the main points, the embodiments (examples) are shown separately for convenience, but partial replacement or combination of the configurations shown in different embodiments (examples) is possible. In the following description of the second embodiment (other examples), description of matters common to the first embodiment (one example) is omitted, and only different points will be described. In particular, the same operation and effect of the same configuration will not be sequentially referred to for each embodiment (example). In addition, the present invention is not limited to the following embodiments and examples.
(駆動軸側センサ及び被駆動部側センサの配置)
本発明に係る移動精度監視システムは、回転移動する駆動軸の位置または移動量を測定する駆動軸側センサと、駆動力伝達部を介して、駆動軸の駆動トルクにより回転または所定軌道上における移動を行う被駆動部の位置または移動量を測定する被駆動部側センサと、を備える。なお、「駆動力伝達部を介して」とは、駆動力伝達部の機械要素の物理的接触によって、駆動力、駆動トルクが伝達されることを意味する。はじめに、駆動軸側センサ及び被駆動部側センサの配置について説明する。
(Arrangement of drive shaft side sensor and driven part side sensor)
The movement accuracy monitoring system according to the present invention includes a drive shaft side sensor that measures the position or movement amount of a rotationally moving drive shaft, and a drive force transmission unit to rotate or move on a predetermined trajectory. And a driven unit side sensor for measuring the position or movement amount of the driven unit that performs the above-described operation. Note that “via the driving force transmission unit” means that the driving force and the driving torque are transmitted by physical contact of the mechanical elements of the driving force transmission unit. First, the arrangement of the drive shaft side sensor and the driven unit side sensor will be described.
<被駆動部が回転移動する場合>
まず、図1を参照しながら、被駆動部が回転移動する場合の配置例を説明する。図1は、駆動力伝達部8を介して、駆動軸4の駆動トルクにより被駆動部6が回転移動する場合における駆動軸側センサ10及び被駆動部側センサ12の配置例を模式的に示す図である。
<When the driven part rotates>
First, with reference to FIG. 1, an arrangement example in the case where the driven part rotates is described. FIG. 1 schematically shows an arrangement example of the drive shaft side sensor 10 and the driven portion side sensor 12 when the driven portion 6 is rotationally moved by the driving torque of the drive shaft 4 via the driving force transmission portion 8. FIG.
図1に示す例では、駆動軸4を回転させる駆動モータ(電動モータ)30が備えられている。駆動軸4は、駆動モータ30の回転軸の場合も、駆動モータ30の回転軸に接続された個別の部材の場合もあり得る。また、駆動力伝達部8として、駆動軸4に設けられたウォーム4A及び被駆動部6に取り付けられたウォームホイール6Aからなるウォームギア式の駆動力伝達機構が示されている。
このようなウォームギア式の駆動力伝達機構は、大きな減速比が得られるので、例えば、工作機械に追加して設置し、加工の自由度を上げる回転テーブル(傾斜ステージ等)に用いることができる。ウォームギア式の回転テーブルは、ダイレクトドライブの回転テーブル等に比較し、小型で大重量の工作物の回転を行うことができ、バックラッシュが比較的小さくすることができるため、広く用いられている。
In the example shown in FIG. 1, a drive motor (electric motor) 30 that rotates the drive shaft 4 is provided. The drive shaft 4 may be a rotating shaft of the driving motor 30 or an individual member connected to the rotating shaft of the driving motor 30. In addition, a worm gear type driving force transmission mechanism including a worm 4A provided on the driving shaft 4 and a worm wheel 6A attached to the driven portion 6 is shown as the driving force transmission portion 8.
Since such a worm gear type driving force transmission mechanism can provide a large reduction ratio, it can be used, for example, for a rotary table (an inclined stage or the like) that is installed in addition to a machine tool and increases the degree of freedom of processing. The worm gear type rotary table is widely used because it can rotate a small and heavy work piece and can relatively reduce backlash compared to a direct drive rotary table or the like.
図1に示す例では、駆動モータ30の駆動トルクで回転する駆動軸4に設けられたウォーム4Aが、矢印Aで示すように両方向に回転可能である。これに対応して、ウォームホイール6Aが取り付けられた被駆動部6が、矢印Bで示すように所定の変速比で減速されて両方向に回転する。この被駆動部6を、工作物を回転させる回転テーブルとして利用することができる。 In the example shown in FIG. 1, the worm 4 </ b> A provided on the drive shaft 4 that is rotated by the drive torque of the drive motor 30 can rotate in both directions as indicated by an arrow A. Correspondingly, the driven portion 6 to which the worm wheel 6A is attached is decelerated at a predetermined speed ratio as indicated by an arrow B and rotates in both directions. This driven part 6 can be used as a rotary table for rotating a workpiece.
駆動軸4の駆動モータ30の回転軸の後端側に、駆動モータ用ロータリエンコーダ32が取り付けられている。この駆動モータ用ロータリエンコーダ32により、駆動モータ30の駆動軸4の回転位置や回転量を正確に測定することができる。
また、被駆動部6には、一定の角度のピッチで円弧状にスリットが設けられたエンコーダスケール12Bを有する。更に、エンコーダスケール12Bの回転半径位置に光源及び光電素子からなるエンコーダヘッド34Aが設置されている。このエンコーダヘッド34A及びエンコーダスケール12Bにより、ホイール駆動制御用ロータリエンコーダ34が構成される。このホイール駆動制御用ロータリエンコーダ34により、被駆動部6の回転位置や回転量を正確に測定することができる。
A drive motor rotary encoder 32 is attached to the rear end side of the rotation shaft of the drive motor 30 of the drive shaft 4. With this rotary encoder 32 for drive motor, the rotational position and amount of the drive shaft 4 of the drive motor 30 can be accurately measured.
Further, the driven portion 6 has an encoder scale 12B provided with slits in an arc shape at a constant angle pitch. Further, an encoder head 34A composed of a light source and a photoelectric element is installed at the rotational radius position of the encoder scale 12B. The encoder head 34A and the encoder scale 12B constitute a wheel drive control rotary encoder 34. With this wheel drive control rotary encoder 34, the rotational position and the amount of rotation of the driven part 6 can be accurately measured.
駆動モータ用ロータリエンコーダ32及びホイール駆動制御用ロータリエンコーダ34からの測定データに基づいて、駆動モータ30をフィードバック駆動制御することができる。 The drive motor 30 can be feedback-driven based on measurement data from the drive motor rotary encoder 32 and the wheel drive control rotary encoder 34.
更に、駆動軸4の駆動モータ30と反対側の端部に、ロータリエンコーダからなる、移動精度監視システム2の駆動軸側センサ10が取り付けられている。この駆動軸側センサ(ロータリエンコーダ)10により、駆動モータ30の駆動軸4の回転位置や回転量を正確に測定することができる。
被駆動部6には、上記のエンコーダスケール12Bを有し、更に、エンコーダスケール12Bの回転半径位置(エンコーダヘッド34Aとは周方向で異なる位置)に、光源及び光電素子からなるエンコーダヘッド12Aが設置されている。このエンコーダヘッド12A及びエンコーダスケール(ロータリエンコーダ)12Bにより、ロータリエンコーダからなる、移動精度監視システム2の被駆動部側センサ12が構成される。この被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)12により、被駆動部6の回転位置や回転量を正確に測定することができる。
Further, the drive shaft side sensor 10 of the movement accuracy monitoring system 2, which is a rotary encoder, is attached to the end of the drive shaft 4 opposite to the drive motor 30. This drive shaft side sensor (rotary encoder) 10 can accurately measure the rotational position and the rotational amount of the drive shaft 4 of the drive motor 30.
The driven portion 6 has the encoder scale 12B described above, and an encoder head 12A composed of a light source and a photoelectric element is installed at a rotational radius position of the encoder scale 12B (a position different from the encoder head 34A in the circumferential direction). Has been. The encoder head 12A and the encoder scale (rotary encoder) 12B constitute a driven portion side sensor 12 of the movement accuracy monitoring system 2, which is a rotary encoder. With this driven part side sensor (rotary encoder) 12, the rotational position and the rotational amount of the driven part 6 can be accurately measured.
図1に示す例では、ホイール駆動制御用ロータリエンコーダ34及び被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)12で、同じエンコーダスケール12Bを用いているが、2つのロータリエンコーダが個々のエンコーダスケールを有することもできる。図1に示す例では、駆動モータ30の駆動制御用の駆動モータ用ロータリエンコーダ32及びホイール駆動制御用ロータリエンコーダ34と個別に、移動精度監視用の駆動軸側センサ(ロータリエンコーダ)10及び被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)12を備えているが、これに限られるものではなく、駆動軸側センサ(ロータリエンコーダ)10及び被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)12の少なくとも一方を、駆動モータ30の駆動制御用のロータリエンコーダ32、34と共用することもできる。 In the example shown in FIG. 1, the same encoder scale 12B is used in the wheel drive control rotary encoder 34 and the driven portion side sensor (rotary encoder) 12. However, the two rotary encoders may have individual encoder scales. it can. In the example shown in FIG. 1, a drive motor side rotary encoder 32 for driving control of the drive motor 30 and a rotary encoder 34 for wheel drive control are separately provided from a drive shaft side sensor (rotary encoder) 10 for monitoring movement accuracy and driven. However, the present invention is not limited to this, and at least one of the drive shaft side sensor (rotary encoder) 10 and the driven part side sensor (rotary encoder) 12 is connected to the drive motor 30. It can also be shared with the rotary encoders 32 and 34 for driving control.
移動精度監視システム2で用いるロータリエンコーダは、インクリメンタル型エンコーダを用いることも、アブソリュート型エンコーダを用いることもできる。インクリメンタル型エンコーダの場合には、測定開始前に一度ゼロリセットするか、電源のオンオフを行う必要がある。アブソリュート型エンコーダの場合には、測定開始時におけるエンコーダの値を記憶し、常時その値を差分して計算を行なえばよい。アブソリュート型エンコーダの場合には、駆動軸4、被駆動部6または駆動力伝達部8の各機械要素の絶対位置を検出することもできる。 The rotary encoder used in the movement accuracy monitoring system 2 may be an incremental encoder or an absolute encoder. In the case of an incremental encoder, it is necessary to reset to zero once before starting measurement or to turn on / off the power. In the case of an absolute encoder, the encoder value at the start of measurement is stored, and the calculation is performed by always subtracting the value. In the case of an absolute encoder, the absolute position of each mechanical element of the drive shaft 4, the driven part 6 or the driving force transmission part 8 can also be detected.
<被駆動部が所定軌道上における移動を行う場合>
次に、図2を参照しながら、被駆動部が所定軌道上における移動を行う場合の一例として、被駆動部が直線方向に移動を行う場合の配置例を説明する。図2は、駆動力伝達部8’を介して、駆動軸4’の駆動トルクにより被駆動部6’が直線方向に移動を行う場合における駆動軸側センサ10’及び被駆動部側センサ12’の配置例を模式的に示す図である。
<When the driven part moves on a predetermined trajectory>
Next, with reference to FIG. 2, an arrangement example in which the driven part moves in a linear direction will be described as an example of the case where the driven part moves on a predetermined trajectory. FIG. 2 shows the driving shaft side sensor 10 ′ and the driven portion side sensor 12 ′ when the driven portion 6 ′ moves in the linear direction by the driving torque of the driving shaft 4 ′ via the driving force transmission portion 8 ′. It is a figure which shows the example of arrangement | positioning typically.
図2に示す例でも、駆動軸4’を回転させる駆動モータ(電動モータ)30’が備えられている。また、駆動力伝達部8’として、ボールネジ機構、ラックアンドピニオン機構、クランク機構、カム機構をはじめとする回転移動を所定軌道上における移動に変換する任意の機構を用いることができる。図2に示す例では、駆動モータ30’の駆動トルクで、駆動軸4’が矢印Cで示すように両方向に回転可能である。これに対応して、駆動力伝達部8’により回転移動が直線方向の移動に変換され、被駆動部6’が、矢印Dに示すように、両方向に直線移動する。 The example shown in FIG. 2 also includes a drive motor (electric motor) 30 ′ that rotates the drive shaft 4 ′. Further, as the driving force transmission unit 8 ′, any mechanism that converts a rotational movement, such as a ball screw mechanism, a rack and pinion mechanism, a crank mechanism, and a cam mechanism, into a movement on a predetermined track can be used. In the example shown in FIG. 2, the drive shaft 4 ′ can rotate in both directions as indicated by an arrow C by the drive torque of the drive motor 30 ′. Correspondingly, the rotational movement is converted into a linear movement by the driving force transmission section 8 ′, and the driven section 6 ′ moves linearly in both directions as indicated by an arrow D.
図2に示す例では、駆動モータ30’の駆動トルクで回転する駆動軸4’にロータリエンコーダからなる、駆動軸側センサ10’が取り付けられている。なお、駆動モータ30’の駆動制御用のロータリエンコーダと共用することもできるし、別途設けることもできる。
また、被駆動部6’の移動方向に沿って、リニアエンコーダからなる被駆動部側センサ12’が設けられている。なお、駆動モータ30’の駆動制御用のリニアエンコーダと共用することもできるし、別途設けることもできる。
In the example shown in FIG. 2, a drive shaft side sensor 10 ′ composed of a rotary encoder is attached to a drive shaft 4 ′ that rotates with the drive torque of the drive motor 30 ′. In addition, it can be shared with the rotary encoder for drive control of drive motor 30 ', and can also be provided separately.
Further, a driven unit side sensor 12 ′ composed of a linear encoder is provided along the moving direction of the driven unit 6 ′. In addition, it can be shared with the linear encoder for drive control of drive motor 30 ', and can also be provided separately.
以上のように被駆動部6’が所定軌道上における移動を行う場合においても、上記の被駆動部6が回転移動する場合と同様に、以下に説明する本発明の任意の実施形態に係る移動精度監視システム2を適用することができる。 As described above, even when the driven unit 6 ′ moves on a predetermined trajectory, the movement according to any embodiment of the present invention described below is the same as when the driven unit 6 rotates. The accuracy monitoring system 2 can be applied.
図1及び2の例では、駆動軸4を回転させる駆動モータ(電動モータ)が備えられているが、これに限られるものではなく、油圧モータ、エアモータ、原動機をはじめとする任意の回転駆動源を用いることができる。
図1の例では、駆動力伝達部8として、ウォーム及びウォームホイールからなるウォームギアが用いられているが、これに限られるものではなく、平歯、かさ歯をはじめとするその他の任意の歯車を用いることができるし、遊星歯車を用いることもできる。
In the example of FIGS. 1 and 2, a drive motor (electric motor) that rotates the drive shaft 4 is provided. However, the present invention is not limited to this, and an arbitrary rotational drive source including a hydraulic motor, an air motor, and a prime mover. Can be used.
In the example of FIG. 1, a worm gear composed of a worm and a worm wheel is used as the driving force transmission unit 8. However, the present invention is not limited to this, and other arbitrary gears such as spur teeth and bevel teeth can be used. It can be used, and a planetary gear can also be used.
図1の例では、駆動軸側センサ及び被駆動部側センサとして、ロータリエンコーダが用いられているが、これに限られるものではなく、所定のインターバルでデジタル信号を発信するその他の任意のデジタル回転センサを用いることもできる。更に、ポテンショメータのような連続的に測定値を出力するアナログセンサを用いることもできる。 In the example of FIG. 1, a rotary encoder is used as the drive shaft side sensor and the driven unit side sensor. However, the present invention is not limited to this, and any other digital rotation that transmits a digital signal at a predetermined interval. A sensor can also be used. Furthermore, an analog sensor such as a potentiometer that outputs measurement values continuously can be used.
(駆動軸側センサ及び被駆動部側センサから監視システム制御装置への接続の一例)
次に、図3を参照しながら、図1に示す場合を例にとって、駆動軸側センサ及び被駆動部側センサから監視システム制御装置への電気的な接続について説明する。図3は、駆動軸側センサ10及び被駆動部側センサ12から監視システム制御装置20への接続の一例を模式的に示す図である。
(Example of connection from the drive shaft side sensor and the driven unit side sensor to the monitoring system control device)
Next, the electrical connection from the drive shaft side sensor and the driven unit side sensor to the monitoring system control device will be described with reference to FIG. 3, taking the case shown in FIG. 1 as an example. FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of connection from the drive shaft side sensor 10 and the driven unit side sensor 12 to the monitoring system control device 20.
図3に示すように、回転移動する駆動軸4の位置または移動量を測定する駆動軸側センサ10、及び駆動力伝達部8を介して、駆動軸4の駆動トルクにより回転移動を行う被駆動部6の位置または移動量を測定する被駆動部側センサ12が、監視システム制御装置20に電気的に接続されている。
監視システム制御装置20には、所定の態様で定められたタイミングにおける駆動軸側センサ(ロータリエンコーダ)10及び被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)12の測定値に基づき、駆動力伝達部8における変速比を勘案した駆動軸4の移動量と被駆動部6の移動量との差分データを形成する差分検出部22、及び差分データの変化または差分データを用いた演算値の変化に基づいて、被駆動部6の移動精度に関する情報を形成する監視制御部24が備えられている。
As shown in FIG. 3, driven to perform rotational movement by the driving torque of the driving shaft 4 via the driving shaft side sensor 10 that measures the position or moving amount of the driving shaft 4 that rotates and the driving force transmission unit 8. A driven unit side sensor 12 that measures the position or movement amount of the unit 6 is electrically connected to the monitoring system control device 20.
The monitoring system control device 20 shifts the driving force transmission unit 8 based on the measured values of the drive shaft side sensor (rotary encoder) 10 and the driven unit side sensor (rotary encoder) 12 at the timing determined in a predetermined manner. Based on the difference detection unit 22 that forms difference data between the movement amount of the drive shaft 4 and the movement amount of the driven unit 6 in consideration of the ratio, and the change of the difference data or the calculation value using the difference data, A monitoring control unit 24 that forms information regarding the movement accuracy of the driving unit 6 is provided.
また、駆動モータ用ロータリエンコーダ32及びホイール駆動制御用ロータリエンコーダ34が、回転テーブル用制御装置42に電気的に接続されている。これにより、駆動モータ30のフィードバック駆動制御を行うことができる。
以下においては、上記のような機器構成を有する移動精度監視システムの様々な実施形態について説明する。
The rotary encoder 32 for drive motor and the rotary encoder 34 for wheel drive control are electrically connected to the rotary table controller 42. Thereby, feedback drive control of the drive motor 30 can be performed.
In the following, various embodiments of the movement accuracy monitoring system having the above-described device configuration will be described.
(本発明の第1の実施形態に係る移動精度監視システム)
はじめに、図4を参照しながら、発明の第1の実施形態に係る移動精度監視システムについて説明する。図4は、本発明の第1の実施形態に係る移動精度監視システム2の制御構成を模式的に示すブロックダイアグラムである。なお、図4から図6に示す矢印は、信号の流れを示している。
(Movement accuracy monitoring system according to the first embodiment of the present invention)
First, a movement accuracy monitoring system according to a first embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram schematically showing a control configuration of the movement accuracy monitoring system 2 according to the first embodiment of the present invention. The arrows shown in FIGS. 4 to 6 indicate the signal flow.
図4に示すように、本実施形態に係る監視システム制御装置20は、差分検出部22及び監視制御部24を備える。差分検出部22は、変速値勘案部22A及び差分算出部22Bを備える。また、監視制御部24は、診断部から構成されている。 As shown in FIG. 4, the monitoring system control device 20 according to the present embodiment includes a difference detection unit 22 and a monitoring control unit 24. The difference detection unit 22 includes a shift value consideration unit 22A and a difference calculation unit 22B. Moreover, the monitoring control part 24 is comprised from the diagnostic part.
所定の態様で定められたタイミングで、駆動軸側センサ10で測定された駆動側測定データ及び被駆動部側センサ12で測定された被駆動側測定データが差分検出部22の変速値勘案部22Aへ送信される。ここで、所定の態様で定められたタイミングには、一定の時間間隔ごとのタイミングも含まれるし、一定ではない、予め定められたルールに基づく(プログラミングされた)時間間隔ごとのタイミングも含まれるし、何らかのイベント(例えば、駆動軸4の駆動指令信号送信時)におけるタイミングも含まれるし、それらを組み合わせたタイミングも含まれる。更に、駆動軸側センサ10や被駆動部側センサ12がアナログセンサの場合には、常時測定データを送信可能である。 The drive side measurement data measured by the drive shaft side sensor 10 and the driven side measurement data measured by the driven unit side sensor 12 at the timing determined in a predetermined manner are the shift value consideration unit 22A of the difference detection unit 22. Sent to. Here, the timing determined in a predetermined manner includes a timing for each fixed time interval, and also includes a timing for each (programmed) time interval based on a predetermined rule that is not fixed. In addition, the timing in some event (for example, when the drive command signal of the drive shaft 4 is transmitted) is included, and the timing of combining them is also included. Furthermore, when the drive shaft side sensor 10 and the driven part side sensor 12 are analog sensors, measurement data can be transmitted at all times.
変速値勘案部22Aでは、駆動力伝達部8における変速比を勘案して、駆動軸4の位置または移動量及び被駆動部6の位置または移動量を比較可能なように調整する。具体的には、例えば、駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)10が検出した回転角度をθ10とし、被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)12が検出した回転角度をθ12とし、駆動力伝達部(ウォームギア)8の減速比をnとすると、
被駆動部6側の回転角度を駆動軸4側と同様になるように、減速比nを乗じて、
θ12aj=n×θ12
とする。
The shift value consideration unit 22A takes into account the gear ratio in the driving force transmission unit 8 and adjusts the position or movement amount of the drive shaft 4 and the position or movement amount of the driven unit 6 so that they can be compared. Specifically, for example, the rotation angle detected by the driving unit side sensor (rotary encoder) 10 is θ10, the rotation angle detected by the driven unit side sensor (rotary encoder) 12 is θ12, and the driving force transmission unit (worm gear) ) If the reduction ratio of 8 is n,
Multiply the reduction ratio n so that the rotation angle on the driven part 6 side is the same as that on the drive shaft 4 side,
θ12aj = n × θ12
And
以上のようにして調整されたθ10及びθ12ajが、差分算出部22Bに送信される。
差分算出部22Bでは、比較可能になった両者の差分データΔθを形成する。つまり、
Δθ=θ12aj−θ10
を算出して、この差分データΔθはメモリに保管される。
Θ10 and θ12aj adjusted as described above are transmitted to the difference calculation unit 22B.
The difference calculation unit 22B forms difference data Δθ between the two that can be compared. That means
Δθ = θ12aj−θ10
And the difference data Δθ is stored in the memory.
なお、駆動軸4側の回転角度を被駆動部6側と同様になるように、減速比nで割って、
θ10aj=θ10/n
を計算し、
Δθ=θ12−θ10aj
を算出して、この差分データΔθをメモリに保管することもできる。
The rotation angle on the drive shaft 4 side is divided by the reduction ratio n so that it is the same as that on the driven portion 6 side,
θ10aj = θ10 / n
Calculate
Δθ = θ12−θ10aj
And the difference data Δθ can be stored in the memory.
この演算に用いるθ10及びθ12は、同時に計測されたデータに基づくことが好ましい。しかし、もし、駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)10及び被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)12の2つのロータリエンコーダが、クロック部を共有していない場合には、クロック分の計測ジッタ(クロックジッタ)を含むことになる。このクロックジッタは、駆動軸4及び被駆動部6の回転速度が速い場合により大きく影響する。よって、クロックジッタが、信頼性のある監視、診断が得られる所定の許容範囲内に収まるように、駆動軸4及び被駆動部6の回転速度に応じて、クロックのタイミングを勘案する必要がある。 It is preferable that θ10 and θ12 used for this calculation are based on data measured simultaneously. However, if the two rotary encoders of the drive unit side sensor (rotary encoder) 10 and the driven unit side sensor (rotary encoder) 12 do not share the clock unit, the measurement jitter (clock jitter) for the clock. ) Will be included. This clock jitter has a greater effect when the rotational speeds of the drive shaft 4 and the driven part 6 are fast. Therefore, it is necessary to consider the clock timing according to the rotational speeds of the drive shaft 4 and the driven unit 6 so that the clock jitter is within a predetermined allowable range where reliable monitoring and diagnosis can be obtained. .
駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)10及び被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)12の1回の計測データに基づく差分データΔθは、多少のばらつきが生じる可能性もある。よって、差分算出部22Bは、所定回数の計測データに基づいて算出した差分データΔθの平均値である差分データ平均値Δθaveを算出し、この差分データ平均値Δθaveもメモリに保管される。これにより、より信頼度の高いデータに基づく、監視、診断が実施できる。 The difference data Δθ based on one measurement data of the driving unit side sensor (rotary encoder) 10 and the driven unit side sensor (rotary encoder) 12 may have some variation. Therefore, the difference calculation unit 22B calculates the difference data average value Δθave that is the average value of the difference data Δθ calculated based on the predetermined number of times of measurement data, and the difference data average value Δθave is also stored in the memory. Thereby, monitoring and diagnosis based on data with higher reliability can be performed.
次に、監視制御部(診断部)24では、メモリに記憶された差分データΔθまたは差分データ平均値Δθaveの変化に基づいて、被駆動部6の移動精度に関する情報を形成し、その結果を診断出力として外部へ送信する。 Next, the monitoring control unit (diagnostic unit) 24 forms information related to the movement accuracy of the driven unit 6 based on the difference data Δθ or the difference data average value Δθave stored in the memory, and diagnoses the result. Send to the outside as output.
ここで、「被駆動部の移動精度に関する情報」には、使用初期または部品交換時からの被駆動部6の移動精度の変化を示す情報(差分データΔθまたは差分データ平均値Δθaveが大きくなればバックラッシュ等が増えたと認識できる)、被駆動部6の移動精度の低下を示す情報、移動精度が許容範囲内であるか否かの判定結果、許容範囲を越えるまでの推定移動距離または推定期間、使用者への警告に関する情報、駆動軸4の駆動停止・駆動禁止に関する情報、被駆動部6の移動精度が特に低下した絶対位置に関する情報等が含まれる。 Here, the “information regarding the movement accuracy of the driven unit” includes information indicating a change in the movement accuracy of the driven unit 6 from the initial use or when the parts are replaced (if the difference data Δθ or the difference data average value Δθave increases). It can be recognized that backlash and the like have increased), information indicating a decrease in movement accuracy of the driven unit 6, a determination result as to whether or not the movement accuracy is within an allowable range, an estimated movement distance or an estimation period until the allowable range is exceeded , Information on warning to the user, information on stopping / prohibiting driving of the drive shaft 4, information on the absolute position where the movement accuracy of the driven part 6 is particularly lowered, and the like.
駆動力伝達部8において、例えば、バックラッシュが増大した場合、被駆動部6の移動精度の低下が問題となる。本実施形態では、変速比を勘案した駆動軸4の移動量と被駆動部6の移動量との差分データΔθの変化または差分データ平均値Δθaveの変化に基づいて、被駆動部6の移動精度に関する情報を形成するので、被駆動部6の移動精度の低下を適確に監視し、診断することができる。特に、所定の態様で定められたタイミングにおける測定値に基づくので、用途に応じた稼働時の適確なタイミングにおける正確な監視、診断が期待できる。 In the driving force transmission unit 8, for example, when backlash increases, a decrease in movement accuracy of the driven unit 6 becomes a problem. In the present embodiment, the movement accuracy of the driven unit 6 is based on the change in the difference data Δθ between the movement amount of the drive shaft 4 and the movement amount of the driven unit 6 in consideration of the gear ratio, or the change in the difference data average value Δθave. Therefore, it is possible to accurately monitor and diagnose a decrease in the movement accuracy of the driven unit 6. In particular, since it is based on the measured value at the timing determined in a predetermined manner, accurate monitoring and diagnosis at an appropriate timing during operation according to the application can be expected.
よって、移動精度監視システム2では、実稼働における被駆動部6の移動精度の低下をタイムリーに適確に監視し、診断することができる。
特に、所定回数の差分データの平均値Δθaveを用いることにより、信頼度の高い測定データに基づく、信頼度の高い監視、診断が実現できる。
Therefore, the movement accuracy monitoring system 2 can accurately monitor and diagnose a decrease in movement accuracy of the driven unit 6 in actual operation in a timely manner.
In particular, by using the average value Δθ ave of the difference data for a predetermined number of times, highly reliable monitoring and diagnosis based on highly reliable measurement data can be realized.
「使用者への警告に関する情報」や「駆動軸4の駆動停止・駆動禁止に関する情報」については、監視制御部(診断部)24は、下記のような制御処理を行う。
もし、差分データΔθまたは差分データ平均値Δθaveが第1の閾値に達したとき、警告報知のための制御処理を行う。警告報知のための制御処理には、監視制御部(診断部)24から送信された診断出力に基づいて、ランプ表示、音声、表示装置を用いた画像表示等により、使用者に警告報知する制御処理が含まれる。
これらの報知するための機器は、移動精度監視システム2内に有することもできるし、後述するような回転テーブル、工作機械、NC装置に備えられている場合もあり得る。
With respect to “information about warning to the user” and “information about driving stop / driving prohibition of the drive shaft 4”, the monitoring control unit (diagnostic unit) 24 performs the following control processing.
If the difference data Δθ or the difference data average value Δθave reaches the first threshold value, a control process for warning notification is performed. In the control processing for warning notification, control for warning notification to the user by lamp display, sound, image display using a display device, etc. based on the diagnostic output transmitted from the monitoring control unit (diagnostic unit) 24 Processing is included.
These notification devices may be included in the movement accuracy monitoring system 2 or may be provided in a rotary table, a machine tool, or an NC device as described later.
もし、差分データΔθまたは差分データ平均値Δθaveが第2の閾値に達したとき、駆動軸4の駆動停止または駆動禁止のための制御処理を行う。監視制御部(診断部)24から送信された診断出力に基づいて、駆動モータ30の駆動制御部が、もし、駆動モータ30が駆動中であれば、駆動を停止させて、再起動不可の状態に設定する。もし、駆動モータ30が停止中の場合には、起動信号を受信しても起動しない状態に設定する。
第1の閾値及び第2の閾値については、用途に応じて、経験的に最適値を定めることもできるし、試験を繰り返して最適値を定めることもできるし、理論計算に基づいて定めることもできるし、それらを組み合わせて最適値を定めることもできる。
If the difference data Δθ or the difference data average value Δθave reaches the second threshold value, a control process for stopping or prohibiting driving of the drive shaft 4 is performed. Based on the diagnostic output transmitted from the monitoring control unit (diagnostic unit) 24, the drive control unit of the drive motor 30 stops the drive if the drive motor 30 is being driven, and cannot be restarted. Set to. If the drive motor 30 is stopped, it is set so that it does not start even when a start signal is received.
The first threshold value and the second threshold value can be determined empirically depending on the application, can be determined by repeating the test, or can be determined based on theoretical calculations. It is possible to determine the optimum value by combining them.
以上のように、被駆動部6の移動精度の低下の適確な監視に基づくワーニングまたはアラームのための制御処理により、不具合が生じることを未然に確実に防ぐことができる。 As described above, it is possible to surely prevent a malfunction from occurring by the control process for the warning or the alarm based on the proper monitoring of the decrease in the movement accuracy of the driven unit 6.
なお、差分算出部22Bで算出した差分データΔθや差分データ平均値Δθaveの履歴は、不揮発性メモリに記憶されることが好ましい。これにより、例えば、ワーニングまたはアラームのための制御処理が行われて、メンテナンスが実施されるとき、作業員が、不揮発性メモリに記憶された差分データΔθや差分データ平均値Δθaveの履歴を取り出して、機械要素の劣化の履歴を把握して、適確なメンテナンスを実行できる。 The history of the difference data Δθ and the difference data average value Δθave calculated by the difference calculation unit 22B is preferably stored in a nonvolatile memory. Thereby, for example, when a control process for a warning or an alarm is performed and maintenance is performed, the worker takes out the history of the difference data Δθ and the difference data average value Δθave stored in the nonvolatile memory. By grasping the history of deterioration of machine elements, it is possible to carry out appropriate maintenance.
また、図1等に示すように、駆動軸側センサ10が、駆動軸4の駆動モータ30と反対側の端部に取り付けられている場合には、センサの分解能によっては、駆動モータ30に取り付けられた駆動モータ用ロータリエンコーダ32と、反対側の端部に取り付けられ駆動軸側センサ10により、被駆動部6の移動精度に影響する駆動軸4の捻れを適確に検出することができる。 In addition, as shown in FIG. 1 and the like, when the drive shaft side sensor 10 is attached to the end of the drive shaft 4 opposite to the drive motor 30, it is attached to the drive motor 30 depending on the resolution of the sensor. The torsion of the drive shaft 4 that affects the movement accuracy of the driven part 6 can be accurately detected by the rotary encoder 32 for the drive motor and the drive shaft side sensor 10 attached to the opposite end.
(本発明の第2の実施形態に係る移動精度監視システム)
次に、図5を参照しながら、発明の第2の実施形態に係る移動精度監視システムについて説明する。図5は、本発明の第2の実施形態に係る移動精度監視システム2の制御構成を模式的に示すブロックダイアグラムである。
(Movement accuracy monitoring system according to the second embodiment of the present invention)
Next, a movement accuracy monitoring system according to a second embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram schematically showing a control configuration of the movement accuracy monitoring system 2 according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態に係る移動精度監視システムでは、上記の第1の実施形態に係る移動精度監視システムに比べ、更に、差分検出部22に方向分別部22C及び方向別差分部22Dが備えられている点で異なる。 In the movement accuracy monitoring system according to the present embodiment, the direction detection unit 22C and the direction difference unit 22D are further provided in the difference detection unit 22, as compared with the movement accuracy monitoring system according to the first embodiment. It is different.
方向分別部22Cは、駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)10または被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)12において、当該測定時と一つ前の測定時の測定値の差が正の場合は正回転と判断し、当該測定時と一つ前の測定時の測定値の差が負の場合は逆回転と判断する。
この判断に基づき、差分算出部22Bで算出した差分データΔθは、正回転と判断された場合にはΔθpとして、メモリのΔθpの保管場所に記憶され、逆回転と判断された場合にはΔθmとして、メモリのΔθmの保管場所に記憶される。最新のΔθp及びΔθmの値としては、次の測定時において、Δθp及びΔθmのどちらか一方が新値に書き換えられる。
The direction sorting unit 22C performs positive rotation when the difference between the measurement values at the time of the measurement and the previous measurement is positive in the driving unit side sensor (rotary encoder) 10 or the driven unit side sensor (rotary encoder) 12. If the difference between the measured value at the time of the measurement and the previous measurement is negative, it is determined as reverse rotation.
Based on this determination, the difference data Δθ calculated by the difference calculating unit 22B is stored as Δθp when it is determined to be forward rotation, and is stored as Δθm when it is determined to be reverse rotation. And stored in the storage location of Δθm in the memory. As the latest values of Δθp and Δθm, at the time of the next measurement, either Δθp or Δθm is rewritten to a new value.
方向別差分部22Dは、駆動軸の回転方向が逆転するときの前後のタイミングにおける差分データの差を算出する。つまり、差分データの差Δとして、θp及びΔθmの差の絶対値である
Δ=|Δθp-Δθm|
を算出する。この回転方向が逆転するときの差分データの差Δが、メモリに記憶される。ここで絶対値を用いているのは、回転方向によらず、バックラッシュ等により同様な差分データの差Δが生じるからである。
ただし、正から負への逆転か負から正への逆転か識別可能なので、逆転する方向のデータを個別にメモリに保管することもできる。この場合には、逆転の方向の違いによってバックラッシュの量がそれぞれどのようになるか、逆転する方向によってバックラッシュの量に差が生じるかといったような、更に詳細な分析も可能である。
The direction-specific difference unit 22D calculates the difference between the difference data at the timing before and after the rotation direction of the drive shaft is reversed. That is, as the difference Δ of the difference data, Δ = | Δθp−Δθm | which is the absolute value of the difference between θp and Δθm
Is calculated. The difference Δ of the difference data when the rotation direction is reversed is stored in the memory. The reason why the absolute value is used here is that the same difference data difference Δ is caused by backlash or the like regardless of the rotation direction.
However, since it is possible to discriminate whether the reversal is from positive to negative or from negative to positive, data in the direction of reversing can be individually stored in the memory. In this case, further detailed analysis is possible, such as how the amount of backlash varies depending on the direction of reverse rotation, and whether the amount of backlash varies depending on the direction of reverse rotation.
方向別差分部22Dは、所定回数における回転方向が逆転するときの差分データの差Δの平均値Δaveも算出する。この差Δの平均値Δaveが、メモリに記憶される。
以上のように、本実施形態では、差分検出部22により、駆動軸4の回転方向が逆転するときの前後のタイミングにおける差分データの差Δ、及び所定回数の差の平均値Δaveが計算され、メモリに保管される。
The direction-specific difference unit 22D also calculates an average value Δave of the difference data difference Δ when the rotation direction is reversed in a predetermined number of times. The average value Δave of the difference Δ is stored in the memory.
As described above, in the present embodiment, the difference detection unit 22 calculates the difference data difference Δ at the timing before and after the rotation direction of the drive shaft 4 reverses, and the average value Δave of the difference of a predetermined number of times, Stored in memory.
次に、監視制御部(診断部)24では、メモリに記憶された差分データの差Δまたは差の平均値Δaveの変化に基づいて、被駆動部6の移動精度に関する情報を形成し、その結果を診断出力として外部へ送信する。つまり、第2の実施形態では、第1の実施形態の「差分データΔθまたは差分データ平均値Δθaveの変化」の代わりに、「回転が逆転するときの差分データの差Δまたはその平均値Δaveの変化」に基づいて、被駆動部6の移動精度に関する情報を形成する。回転が逆転するときの差分データの差Δまたはその平均値Δaveの変化が、第1の閾値または第2の閾値に達したとき、それに応じて、第1の実施形態と同様な制御処理を行う。
監視制御部(診断部)24が形成する移動精度に関する情報や、それに付随する制御処理については、上記の第1の実施形態と同様なので、更なる説明は省略する。
Next, the monitoring control unit (diagnostic unit) 24 forms information related to the movement accuracy of the driven unit 6 based on the difference Δ of the difference data stored in the memory or the change in the average value Δave of the difference, and the result Is sent to the outside as a diagnostic output. That is, in the second embodiment, instead of the “change in the difference data Δθ or the difference data average value Δθave” in the first embodiment, the difference Δ of the difference data when the rotation reverses or the average value Δave thereof is changed. Based on the “change”, information on the movement accuracy of the driven unit 6 is formed. When the difference Δ of the difference data when the rotation reverses or the change in the average value Δave thereof reaches the first threshold value or the second threshold value, the same control processing as in the first embodiment is performed accordingly. .
Since the information related to the movement accuracy formed by the monitoring control unit (diagnostic unit) 24 and the control processing associated therewith are the same as those in the first embodiment, further description is omitted.
駆動力伝達部8において、一方向の移動における差分データΔθを用いると、駆動力伝達部8の機械要素(例えば、ウォーム及びウォームホイール)どうしが接触した状態から移動が開始されて、バックラッシュを検出できない虞がある。本実施形態では、駆動軸の回転方向が逆転するときの前後のタイミングでの差分データΔθの差Δに基づいて判定を行うので、バックラッシュ量の正確な検出に基づく正確な監視、診断が実現できる。
更に、所定回数の差Δの平均値Δaveを用いることにより、より信頼度の高い測定データに基づく、より信頼度の高い監視、診断が実現できる。
In the driving force transmission unit 8, when the difference data Δθ in the movement in one direction is used, the movement starts from the state where the mechanical elements (for example, the worm and the worm wheel) of the driving force transmission unit 8 are in contact with each other. There is a possibility that it cannot be detected. In this embodiment, since the determination is made based on the difference Δ of the difference data Δθ at the timing before and after the rotation direction of the drive shaft is reversed, accurate monitoring and diagnosis based on accurate detection of the backlash amount is realized. it can.
Furthermore, by using the average value Δave of the difference Δ for a predetermined number of times, monitoring and diagnosis with higher reliability based on measurement data with higher reliability can be realized.
上記のような、所定回数の差分データΔθの平均値である差分データ平均値Δθave、回転方向が逆転するときの差分データの差Δ、及び所定回数の差Δの平均値Δave等を総称して、「差分データを用いた演算値」と称することもできる。 The difference data average value Δθave, which is the average value of the difference data Δθ of the predetermined number of times as described above, the difference data difference Δ when the rotation direction is reversed, the average value Δave of the difference Δ of the predetermined number of times, etc. are collectively referred to. , “Calculated value using difference data”.
「差分データを用いた演算値」を用いて、第1及び第2の実施形態をまとめれば、下記のように示すことができる。
移動精度監視システム2は、
(1)回転移動する駆動軸4の位置または移動量を測定する駆動軸側センサ10と、
(2)駆動力伝達部8を介して、駆動軸4の駆動トルクにより回転または所定軌道上における移動を行う被駆動部6の位置または移動量を測定する被駆動部側センサ12と、
(3)所定の態様で定められたタイミングにおける駆動軸側センサ10及び被駆動部側センサ12の測定値に基づき、駆動力伝達部8における変速比を勘案した駆動軸4の移動量と被駆動部6の移動量との差分データΔθを形成する差分検出部22と、
(4)差分データΔθの変化または差分データΔθを用いた演算値(Δθave、Δ、Δave等)の変化に基づいて、被駆動部6の移動精度に関する情報を形成する監視制御部24と、
を備える。
The first and second embodiments can be summarized as follows using “calculated values using difference data”.
The movement accuracy monitoring system 2
(1) a drive shaft side sensor 10 that measures the position or amount of movement of the drive shaft 4 that rotates and moves;
(2) A driven-part-side sensor 12 that measures the position or movement amount of the driven part 6 that rotates or moves on a predetermined track by the driving torque of the drive shaft 4 via the driving force transmission part 8;
(3) Based on the measured values of the drive shaft side sensor 10 and the driven portion side sensor 12 at the timing determined in a predetermined mode, the amount of movement of the drive shaft 4 and the driven state in consideration of the gear ratio in the driving force transmission portion 8 A difference detection unit 22 that forms difference data Δθ with the amount of movement of the unit 6;
(4) a monitoring control unit 24 that forms information related to the movement accuracy of the driven unit 6 based on a change in the difference data Δθ or a change in a calculation value (Δθave, Δ, Δave, etc.) using the difference data Δθ;
Is provided.
(差分データまたは差分データを用いた演算値の変化に対応した制御処理)
次に、図7を参照しながら、差分データまたは差分データを用いた演算値の変化に対応した制御処理について説明する。図7は、駆動軸側センサ及び被駆動部側センサによる計測例を用いた累積移動長さまたは累積稼働期間(X軸)と差分値(Y軸)の関係を示したグラフである。
(Control processing corresponding to change in calculation value using difference data or difference data)
Next, with reference to FIG. 7, the control process corresponding to the difference data or the change of the calculated value using the difference data will be described. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the accumulated movement length or accumulated operation period (X axis) and the difference value (Y axis) using the measurement example by the drive axis side sensor and the driven part side sensor.
グラフのX軸の累積移動長さは、駆動力伝達部8における変速比を勘案した駆動軸4または被駆動部6の回転移動した累積移動長さを示す。もし、駆動軸4または被駆動部6の移動長さ及び稼働期間に対する相関が得られれば、X軸が累積稼働期間を表すようにすることもできる。グラフのY軸の差分値は、図7のグラフでは、回転方向が逆転するときの差分データの差Δの所定回数の平均値Δaveを示している。ただし、これに限られるものではなく、差分値が、差分データΔθや、差分データΔθを用いたその他の演算値(差分データΔθの平均値である差分データ平均値Δθave、回転方向が逆転するときの差分データの差Δ等)を用いることもできる。
グラフには、計測値1〜3として、実際に計測した累積移動長さ(累積稼働期間)に対する差分値の変化がプロットされている。また、上記の第1の閾値及び第2の閾値が、X軸と平行なラインで示されている。
The cumulative movement length of the X axis in the graph indicates the cumulative movement length of the drive shaft 4 or the driven portion 6 that has been rotationally moved in consideration of the gear ratio in the driving force transmission unit 8. If the correlation with the movement length and operation period of the drive shaft 4 or the driven part 6 is obtained, the X-axis can represent the cumulative operation period. In the graph of FIG. 7, the difference value on the Y axis of the graph indicates an average value Δave of a predetermined number of differences Δ of the difference data when the rotation direction is reversed. However, the present invention is not limited to this, and the difference value is the difference data Δθ, other calculation values using the difference data Δθ (difference data average value Δθave that is the average value of the difference data Δθ, and when the rotation direction is reversed. The difference data difference Δ, etc.) can also be used.
In the graph, changes in the difference value with respect to the actually measured accumulated movement length (accumulated operation period) are plotted as measured values 1 to 3. Further, the first threshold value and the second threshold value are indicated by lines parallel to the X axis.
駆動軸4または被駆動部6の累積移動長さ(累積稼働期間)が増加するにつれて、バックラッシュ等の増加に起因して差分値が徐々に増加する。例えば、計測例3(実線)において、差分値が第1の閾値に達すると(矢印E1参照)、ワーニングのための制御処理が実施される。更に、差分値の値が第2の閾値に達すると(矢印E2参照)、アラームのための制御処理が実施される。
グラフから明らかなとおり、各計測値の累積移動長さ(累積稼働期間)及び差分値は線形に近い相関関係を有する。よって、各計測値のグラフでの傾きを示す比率Rは、
R=単位移動長さに対応する差分値の増加量/単位移動長さ、または
R=単位稼働期間に対応する差分値の増加量/単位稼働期間働時間、
として算出することができる。この比率Rは、メモリに記憶される。
As the cumulative movement length (cumulative operation period) of the drive shaft 4 or the driven part 6 increases, the difference value gradually increases due to an increase in backlash or the like. For example, in measurement example 3 (solid line), when the difference value reaches the first threshold value (see arrow E1), a control process for warning is performed. Further, when the difference value reaches the second threshold value (see arrow E2), a control process for an alarm is performed.
As is apparent from the graph, the cumulative movement length (cumulative operation period) and the difference value of each measurement value have a correlation close to linear. Therefore, the ratio R indicating the slope of each measured value in the graph is
R = increase amount of difference value corresponding to unit movement length / unit movement length, or R = increase amount of difference value corresponding to unit operation period / unit operation period working time,
Can be calculated as This ratio R is stored in the memory.
現状での差分値と、比率Rがわかれば、第1の閾値及び第2の閾値に達するまでの推定移動長さ、または推定稼働期間を算出することができる。例えば、計測例3(実線)において、現状の差分値を矢印Fで示すポイントとすると、傾きRがほぼ一定なので、第1の閾値に達する矢印E1で示すポイントまでの、移動距離Wまたは稼働期間(予想寿命)Tが算出できる。 If the current difference value and the ratio R are known, it is possible to calculate the estimated movement length or estimated operation period until the first threshold value and the second threshold value are reached. For example, in measurement example 3 (solid line), if the current difference value is a point indicated by an arrow F, since the slope R is substantially constant, the travel distance W or the operating period up to the point indicated by the arrow E1 reaching the first threshold value (Expected life) T can be calculated.
なお、比率Rは、上記に限られるものではなく、その逆数の
R=単位移動長さ/単位移動長さに対応する差分値の増加量、または
R=単位稼働期間/単位稼働期間に対応する差分値の増加量
を用いることもできる。
The ratio R is not limited to the above, but the reciprocal R = unit movement length / increase in the difference value corresponding to the unit movement length, or R = unit operation period / unit operation period. An increase amount of the difference value can also be used.
以上のように、監視制御部24が、差分データΔθまたは差分データΔθを用いた演算値(Δθave、Δ、Δave等)をAとし、変速比を勘案した駆動軸4または被駆動部6の累積移動量または累積稼働期間をBとするとき、比率R=A/BまたはB/Aを算出し、直近のタイミングにおけるAの値及び比率Rの値に基づき、差分データまたは差分データを用いた演算値が第1の閾値または第2の閾値に達するまでの予想移動量または予想稼働期間を算出することができる。 As described above, the monitoring control unit 24 uses the difference data Δθ or the calculated value (Δθave, Δ, Δave, etc.) using the difference data Δθ as A, and accumulates the drive shaft 4 or the driven unit 6 in consideration of the gear ratio. When the movement amount or the cumulative operation period is B, the ratio R = A / B or B / A is calculated, and the calculation using the difference data or the difference data based on the value of A and the value of the ratio R at the latest timing The expected movement amount or the expected operation period until the value reaches the first threshold value or the second threshold value can be calculated.
これにより、被駆動部6の移動精度の所定の許容範囲を越えるまでの移動量または稼働期間を適確に予測して、使用者に報知することができるので、不具合が生じることを適確に防ぐことができる。 Thereby, since the movement amount or operation period until the movement accuracy of the driven part 6 exceeds a predetermined allowable range can be accurately predicted and notified to the user, it is possible to accurately detect the occurrence of a problem. Can be prevented.
上記のように、駆動軸4または被駆動部6の累積移動長さ(累積稼働期間)と差分値は線形に近い相関を有するが、寿命が近くなると、移動長さ(稼働期間)に対する差分値Δθaveの増加量が大きくなる傾向にある。つまり、グラフの傾きを示す比率Rが急に大きくなる傾向にある。例えば、計測例3(実線)において、矢印Gで示すポイントで、比率Rが大きくなることが示されている。 As described above, the cumulative movement length (cumulative operation period) of the drive shaft 4 or the driven unit 6 and the difference value have a linear correlation, but when the life is near, the difference value with respect to the movement length (operation period). There is a tendency for the amount of increase in Δθave to increase. That is, the ratio R indicating the slope of the graph tends to increase suddenly. For example, in measurement example 3 (solid line), it is indicated that the ratio R increases at the point indicated by the arrow G.
これに基づいて、比率Rの大きさ(グラフにおける傾きの程度)に着目して、比率Rの大きさに応じてワーニングやアラームのための制御処理を行うこともできる。図7には、比率R(グラフの傾き)に関する許容限度を示す第3の閾値及び第4の閾値が示されている。ここで、第3の閾値が上記の第1の閾値に対応し、第4の閾値が上記の第2の閾値に対応している。 Based on this, paying attention to the magnitude of the ratio R (degree of inclination in the graph), control processing for warnings and alarms can be performed according to the magnitude of the ratio R. FIG. 7 shows a third threshold value and a fourth threshold value that indicate an allowable limit regarding the ratio R (the slope of the graph). Here, the third threshold corresponds to the first threshold, and the fourth threshold corresponds to the second threshold.
つまり、監視制御部24が、差分データΔθまたは差分データΔθを用いた演算値(Δθave、Δ、Δave等)をAとし、変速比を勘案した駆動軸4または被駆動部6の移動量の累積値(稼働期間の累積値)をBとするとき、その比率R(例えば、A/BまたはB/A)を算出し、比率Rの値が第3の閾値に達したとき、警告報知のための制御処理を行い、比率Rの値が第4の閾値に達したとき、駆動軸4の駆動停止または駆動禁止のための制御処理を行うことができる。 That is, the monitoring control unit 24 sets the difference data Δθ or the calculated value (Δθave, Δ, Δave, etc.) using the difference data Δθ as A, and accumulates the movement amount of the drive shaft 4 or the driven unit 6 considering the gear ratio. When the value (cumulative value of the operation period) is B, the ratio R (for example, A / B or B / A) is calculated, and when the value of the ratio R reaches the third threshold value, for warning notification When the value of the ratio R reaches the fourth threshold value, the control process for stopping the drive shaft 4 or prohibiting the drive can be performed.
なお、「警告報知のための制御処理」や「駆動軸4の駆動停止または駆動禁止のための制御処理」については、上記の第1の閾値、第2の閾値に達した場合と同様なので、更なる説明は省略する。 Note that “control processing for warning notification” and “control processing for stopping driving or prohibiting driving of the drive shaft 4” are the same as the case where the first threshold value and the second threshold value are reached. Further explanation is omitted.
これにより、比率Rの値が急に大きくなるポイント、つまり被駆動部6の移動精度の低下が顕著になるポイントを適確に捉えることができるので、被駆動部6の移動精度の適確な監視に基づくワーニングまたはアラームのための制御処理により、不具合が生じることを未然に確実に防ぐことができる。
なお、第3の閾値及び第4の閾値についても、用途に応じて、経験的に最適値を定めることもできるし、試験を繰り返して最適値を定めることもできるし、理論計算に基づいて定めることもできるし、それらを組み合わせて最適値を定めることもできる。
As a result, the point at which the value of the ratio R suddenly increases, that is, the point at which the decrease in the movement accuracy of the driven unit 6 becomes significant can be accurately grasped, so the movement accuracy of the driven unit 6 can be accurately determined. The control process for warning or alarm based on the monitoring can surely prevent the occurrence of trouble.
Note that the third and fourth threshold values can also be determined empirically according to the application, can be determined by repeating the test, or can be determined based on theoretical calculations. It is also possible to determine the optimum value by combining them.
その他の例として、駆動軸4または被駆動部6の累積移動長さ(累積稼働時間)と差分値が、グラフで曲線状となるような相関を有する場合には、その曲線に類似する関数fを用いて、
差分値=f(累積移動長さ)、
差分値=f(累積稼働期間)
のように表すこともできる。
この関数fを用いて、第1の閾値及び第2の閾値に達するまでの移動長さや稼働期間(寿命)を予測することもできる。同様に、関数fを用いて、ワーニングまたはアラームのための制御処理を行うこともできる。
As another example, when the cumulative movement length (cumulative operation time) of the drive shaft 4 or the driven unit 6 and the difference value have a correlation that is curved in the graph, the function f similar to that curve Using,
Difference value = f (cumulative movement length),
Difference value = f (cumulative operation period)
It can also be expressed as
Using this function f, it is also possible to predict the movement length and the operation period (lifetime) until the first threshold value and the second threshold value are reached. Similarly, a control process for a warning or an alarm can be performed using the function f.
(本発明の第3の実施形態に係る移動精度監視システム)
次に、図6を参照しながら、発明の第3の実施形態に係る移動精度監視システムについて説明する。図6は、本発明の第3の実施形態に係る移動精度監視システム2の制御構成を模式的に示すブロックダイアグラムである。
(Movement accuracy monitoring system according to the third embodiment of the present invention)
Next, a movement accuracy monitoring system according to a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram schematically showing a control configuration of the movement accuracy monitoring system 2 according to the third embodiment of the present invention.
本実施形態に係る移動精度監視システムでは、上記の第2の実施形態に係る移動精度監視システムに比べ、被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)12から被駆動部側測定データが、差分検出部22の変速値勘案部22Aに送信されるだけでなく、監視制御部(診断部)24にも送信される点で異なる。また、本実施形態では、被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)12として、絶対位置を検出可能なアブソリュート型エンコーダが用いられている。 In the movement accuracy monitoring system according to the present embodiment, compared to the movement accuracy monitoring system according to the second embodiment described above, the driven unit side measurement data from the driven unit side sensor (rotary encoder) 12 is the difference detection unit 22. The transmission value consideration unit 22 </ b> A is also transmitted to the monitoring control unit (diagnostic unit) 24. In the present embodiment, an absolute encoder capable of detecting an absolute position is used as the driven unit side sensor (rotary encoder) 12.
なお、駆動力伝達部8を介して、駆動軸4及び被駆動部6は連結されているので、駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)10から、駆動部側測定データが監視制御部(診断部)24に直接送信されるようにすることも同様な機能を果たすことができる。その場合には、駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)10として、絶対位置を検出可能なアブソリュート型エンコーダが用いられる。 In addition, since the drive shaft 4 and the driven part 6 are connected via the driving force transmission part 8, the driving part side measurement data from the driving part side sensor (rotary encoder) 10 is monitored and controlled (diagnostic part). Direct transmission to 24 can serve a similar function. In that case, an absolute encoder capable of detecting an absolute position is used as the drive unit side sensor (rotary encoder) 10.
アブソリュート型エンコーダの場合、1回転の絶対角度情報を基にして、1回転のどの位置において、移動精度の低下が大きいか、つまりバックラッシュが大きいか特定することができる。バックラッシュの量を駆動側、被駆動側の絶対値情報とともに、メモリに記憶することで、個々特定の位置におけるバックラッシュの変化(経過)を知ることができる。 例えば、ギア式の回転テーブルにおいては、結果的にどのギア(歯車)のバックラッシュの量が増加して、状態が劣化しているか等、個別のギア(歯車)の状態及び状態の変化を知ることができる。 In the case of an absolute encoder, it is possible to identify at which position of one rotation whether the deterioration of the movement accuracy is large, that is, the backlash is large, based on the absolute angle information of one rotation. By storing the amount of backlash in the memory together with the absolute value information on the driving side and the driven side, it is possible to know the change (elapsed time) of the backlash at each specific position. For example, in a gear-type rotary table, the state of individual gears (gears) and changes in the state, such as which gears (gears) have increased backlash and the state has deteriorated as a result, are known. be able to.
このことを利用すれば、ギア(歯車)の劣化している箇所とそうでない箇所が判別できるので、繰り返し同じ加工や運動をする様な機械の場合や、故障したり、バックラッシュか多くなり使用に支障をきたす様な場合に、使用している特定の箇所での状況によりワーニング情報やアラーム情報等を出すなど、特定の使用状態におけるカスタマイズされた情報とすることができる。 By using this fact, it is possible to distinguish the parts where the gears (gears) have deteriorated and the parts that are not so, so in the case of a machine that repeatedly performs the same processing and movement, there are many failures and backlashes. In such a case, it is possible to provide customized information in a specific use state, such as issuing warning information, alarm information, or the like depending on the situation at a specific part in use.
更に、故障して修理をする際にも、装置(ウォームギア)全体を交換することなく、ギアの軸に対する取付角度を変えたり、又は加工物の取付角度を変える等により、支障の無いところを使って使用を続ける(再開する)ことが可能になるなど、簡便に復帰させることが可能となる。 Furthermore, when repairing a product that has failed, use a place where there is no problem by changing the mounting angle of the gear shaft or changing the mounting angle of the workpiece without replacing the entire device (worm gear). Thus, it is possible to resume the use easily, for example, by continuing (resuming) use.
以上のように、本実施形態では、駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)10または被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)12が絶対位置を検出可能なセンサ(アブソリュート型エンコーダ)であり、駆動軸4または被駆動部6の絶対位置のデータが差分データΔθ等とともに記憶され、監視制御部24が、駆動軸4または被駆動部6の移動精度に関する情報として、移動精度の低下が大きい駆動軸4または被駆動部6の絶対位置の情報を形成する。これにより、移動精度の低下が大きい駆動力伝達部8の機械要素の絶対位置も判別できる。 As described above, in the present embodiment, the drive unit side sensor (rotary encoder) 10 or the driven unit side sensor (rotary encoder) 12 is a sensor (absolute encoder) capable of detecting the absolute position, and the drive shaft 4 or The absolute position data of the driven unit 6 is stored together with the difference data Δθ and the like. Information on the absolute position of the drive unit 6 is formed. Thereby, the absolute position of the mechanical element of the driving force transmission unit 8 with a large decrease in movement accuracy can be determined.
よって、駆動力伝達部8の機械要素(例えば、歯車)において、劣化している箇所と劣化が少ない箇所を判別できるので、被駆動部6の移動精度に関し、特定の使用状態におけるカスタマイズされた情報を形成できる。更に、機械要素(歯車)の劣化の少ない箇所が主な稼働箇所となるように変更することにより、機械要素全体を交換することなく操業を継続することもできる。 Therefore, in the mechanical element (for example, gear) of the driving force transmission unit 8, it is possible to distinguish between a deteriorated portion and a portion with little deterioration, and thus customized information regarding the movement accuracy of the driven portion 6 in a specific use state. Can be formed. Furthermore, the operation can be continued without exchanging the entire machine element by changing the machine element (gear) so that the part with little deterioration becomes the main operating part.
(駆動軸側センサ及び被駆動部側センサから監視システム制御装置への接続のその他の例)
次に、図8を参照しながら、駆動軸側センサ及び被駆動部側センサから監視システム制御装置への接続のその他の例を説明する。図8は、駆動軸側センサ10及び被駆動部側センサ12から監視システム制御装置20への接続のその他の例を模式的に示す図である。
(Other examples of connection from the drive shaft side sensor and the driven unit side sensor to the monitoring system control device)
Next, another example of connection from the drive shaft side sensor and the driven unit side sensor to the monitoring system control device will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram schematically illustrating another example of the connection from the drive shaft side sensor 10 and the driven unit side sensor 12 to the monitoring system control device 20.
図8に示す接続例は、上記の図4に示す接続例に比べて、駆動軸側センサ10及び被駆動部側センサ12が、移動精度監視用の検出信号だけでなく、駆動軸4の駆動制御用の検出信号も出力する点でことなる。ただし、これに限られるものではなく、駆動軸側センサ10及び被駆動部側センサ12の片方が、移動精度監視用の検出信号及び駆動軸4の駆動制御用の検出信号を出力する場合もあり得る。 In the connection example shown in FIG. 8, the drive shaft side sensor 10 and the driven unit side sensor 12 drive not only the detection signal for monitoring the movement accuracy but also the drive shaft 4 as compared with the connection example shown in FIG. 4. This is different in that a detection signal for control is also output. However, the present invention is not limited to this, and one of the drive shaft side sensor 10 and the driven unit side sensor 12 may output a detection signal for monitoring movement accuracy and a detection signal for drive control of the drive shaft 4. obtain.
この場合、駆動軸4または被駆動部6において、1つのセンサを備えるだけで、移動精度監視及び駆動制御を個別に確実に実施することができる。 In this case, the movement accuracy monitoring and drive control can be performed individually and reliably only by providing one sensor in the drive shaft 4 or the driven part 6.
更に、駆動軸側センサ10または被駆動部側センサ12が、監視制御部24から受信した被駆動部6の移動精度に関する情報を、駆動軸4を駆動する装置の制御部に送信することもできる。つまり、センサが測定データの送信だけでなく、所定の情報を含む信号の受信、送信を行う中継基地の機能も果たしている。 Further, the drive shaft side sensor 10 or the driven unit side sensor 12 can transmit information on the movement accuracy of the driven unit 6 received from the monitoring control unit 24 to the control unit of the device that drives the driving shaft 4. . In other words, the sensor serves not only the transmission of measurement data but also the function of a relay base that receives and transmits signals including predetermined information.
これにより、新たなケーブル等を設けることなくシンプルな構成で、移動精度に関する情報を含む信号を、駆動制御用の信号(位置や角度信号)とともに装置の制御部に送信できる。これにより、駆動軸4を駆動する装置において、ワーニング、アラーム等の必要な制御処理を行うことができる。
なお、駆動軸4を駆動する装置の制御部としては、回転テーブルの制御装置や、工作機械の制御装置や、NC装置等が該当する。
As a result, a signal including information on movement accuracy can be transmitted to the control unit of the apparatus together with a drive control signal (position and angle signal) with a simple configuration without providing a new cable or the like. Thereby, in the apparatus which drives the drive shaft 4, required control processes, such as a warning and an alarm, can be performed.
In addition, as a control part of the apparatus which drives the drive shaft 4, the control apparatus of a rotary table, the control apparatus of a machine tool, NC apparatus etc. correspond.
(本発明の1つの実施形態に係る回転テーブル)
次に、図9を参照しながら、本発明の1つの実施形態に係る回転テーブルの説明を行う。図9は、本発明の1つの実施形態に係る回転テーブル40を模式的に示す図である。
(Rotary table according to one embodiment of the present invention)
Next, a rotary table according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram schematically showing a turntable 40 according to one embodiment of the present invention.
本実施形態では、図8に示す駆動軸側センサ10及び被駆動部側センサ12から監視システム制御装置20への接続例と同様に、駆動軸側センサ10及び被駆動部側センサ12が、移動精度監視用の検出信号及び駆動軸4の駆動制御用の検出信号を出力する。なお、駆動モータ用ロータリエンコーダ32及びホイール駆動制御用ロータリエンコーダ34が、移動精度監視用の検出信号及び駆動軸4の駆動制御用の検出信号を出力すると捉えることもできる。
また、差分検出部22及び監視制御部(診断部)24を備えた監視システム制御装置20が、回転テーブル40の回転テーブル用制御装置42に設けられている。図9において、移動精度監視システム2に該当する部分を一点鎖線で囲んである。
In the present embodiment, the drive shaft side sensor 10 and the driven unit side sensor 12 move as in the example of connection from the drive shaft side sensor 10 and the driven unit side sensor 12 to the monitoring system control device 20 shown in FIG. A detection signal for accuracy monitoring and a detection signal for drive control of the drive shaft 4 are output. It can also be understood that the drive motor rotary encoder 32 and the wheel drive control rotary encoder 34 output a detection signal for monitoring movement accuracy and a detection signal for drive control of the drive shaft 4.
A monitoring system control device 20 including a difference detection unit 22 and a monitoring control unit (diagnostic unit) 24 is provided in the rotary table control device 42 of the rotary table 40. In FIG. 9, a portion corresponding to the movement accuracy monitoring system 2 is surrounded by a one-dot chain line.
ただし、これに限られるものではなく、本発明には、上記の任意の移動精度監視システム2を備えた回転テーブル40が含まれ、駆動軸側センサ10や被駆動部側センサ12は、移動精度監視システム専用に備えることもできるし、回転テーブル40の駆動制御用のセンサを用いることもできる。また、差分検出部22及び監視制御部24は、移動精度監視システム専用に備えることもできるし、回転テーブル用制御装置42を用いることもできる。差分検出部22及び監視制御部(診断部)24を移動精度監視システム専用に備える場合には、移動精度監視システムから出力された信号に基づいて、回転テーブル用制御装置42において、駆動軸4の駆動停止または駆動禁止のための制御処理を行う。 However, the present invention is not limited to this, and the present invention includes the rotary table 40 including the above-described arbitrary movement accuracy monitoring system 2, and the drive shaft side sensor 10 and the driven unit side sensor 12 have the movement accuracy. A dedicated monitoring system can be provided, or a sensor for driving control of the rotary table 40 can be used. Moreover, the difference detection part 22 and the monitoring control part 24 can also be provided only for a movement accuracy monitoring system, and can also use the control apparatus 42 for rotary tables. When the difference detection unit 22 and the monitoring control unit (diagnosis unit) 24 are provided exclusively for the movement accuracy monitoring system, the rotary table control device 42 determines the drive shaft 4 based on the signal output from the movement accuracy monitoring system. A control process for stopping driving or prohibiting driving is performed.
(本発明の1つの実施形態に係る工作機械)
次に、図10を参照しながら、本発明の1つの実施形態に係る工作機械の説明を行う。図10は、本発明の1つの実施形態に係る工作機械を模式的に示す図である。本実施形態では、傾斜ステージ等に用いる回転テーブルだけでなく、工作機械専用の回転機構に適用することもできる。
(Machine tool according to one embodiment of the present invention)
Next, a machine tool according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram schematically showing a machine tool according to one embodiment of the present invention. In the present embodiment, the present invention can be applied not only to a rotary table used for an inclination stage or the like but also to a rotation mechanism dedicated to a machine tool.
本実施形態では、図8に示す駆動軸側センサ10及び被駆動部側センサ12から監視システム制御装置20への接続例と同様に、駆動軸側センサ10及び被駆動部側センサ12が、移動精度監視用の検出信号及び駆動軸4の駆動制御用の検出信号を出力する。なお、駆動モータ用ロータリエンコーダ32及びホイール駆動制御用ロータリエンコーダ34が、移動精度監視用の検出信号及び駆動軸4の駆動制御用の検出信号を出力すると捉えることもできる。
また、差分検出部22及び監視制御部(診断部)24を備えた監視システム制御装置20が、工作機械50の工作機械用制御装置52に設けられている。なお、工作機械のフィードバック制御を行うためのNC装置60が、工作機械用制御装置52に接続されている。図10において、移動精度監視システム2に該当する部分を一点鎖線で囲んである。
In the present embodiment, the drive shaft side sensor 10 and the driven unit side sensor 12 move as in the example of connection from the drive shaft side sensor 10 and the driven unit side sensor 12 to the monitoring system control device 20 shown in FIG. A detection signal for accuracy monitoring and a detection signal for drive control of the drive shaft 4 are output. It can also be understood that the drive motor rotary encoder 32 and the wheel drive control rotary encoder 34 output a detection signal for monitoring movement accuracy and a detection signal for drive control of the drive shaft 4.
A monitoring system control device 20 including a difference detection unit 22 and a monitoring control unit (diagnosis unit) 24 is provided in the machine tool control device 52 of the machine tool 50. An NC device 60 for performing feedback control of the machine tool is connected to the machine tool control device 52. In FIG. 10, a portion corresponding to the movement accuracy monitoring system 2 is surrounded by a one-dot chain line.
ただし、これに限られるものではなく、本発明には、上記の任意の移動精度監視システム2を備えた工作機械50が含まれ、駆動軸側センサ10や被駆動部側センサ12は、移動精度監視システム専用に備えることもできるし、工作機械または回転テーブルの駆動制御用のセンサを用いることもできる。また、差分検出部22及び監視制御部24は、移動精度監視システム専用に備えることもできるし、工作機械50の工作機械用制御装置52または回転テーブルの制御装置を用いることもできる。差分検出部22及び監視制御部(診断部)24を移動精度監視システム専用に備える場合には、移動精度監視システムから出力された信号に基づいて、工作機械用制御装置52または回転テーブルの制御装置において、駆動軸4の駆動停止または駆動禁止のための制御処理を行う。 However, the present invention is not limited to this, and the present invention includes the machine tool 50 including the above-described arbitrary movement accuracy monitoring system 2, and the drive shaft side sensor 10 and the driven part side sensor 12 have the movement accuracy. A dedicated monitoring system can be provided, or a sensor for driving control of a machine tool or a rotary table can be used. Further, the difference detection unit 22 and the monitoring control unit 24 can be provided exclusively for the movement accuracy monitoring system, or a machine tool control device 52 of the machine tool 50 or a rotary table control device can be used. When the difference detection unit 22 and the monitoring control unit (diagnostic unit) 24 are provided exclusively for the movement accuracy monitoring system, the machine tool control device 52 or the rotary table control device is based on the signal output from the movement accuracy monitoring system. Then, control processing for stopping driving or prohibiting driving of the drive shaft 4 is performed.
(本発明の1つの実施形態に係るNC装置)
次に、図11を参照しながら、本発明の1つの実施形態に係るNC装置の説明を行う。図11は、本発明の1つの実施形態に係るNC装置を模式的に示す図である。
(NC device according to one embodiment of the present invention)
Next, an NC apparatus according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram schematically showing an NC apparatus according to one embodiment of the present invention.
本実施形態では、図8に示す駆動軸側センサ及び被駆動部側センサから監視システム制御装置への接続例と同様に、駆動軸側センサ10及び被駆動部側センサ12が、移動精度監視用の検出信号及び駆動軸4の駆動制御用の検出信号を出力する。なお、駆動モータ用ロータリエンコーダ32及びホイール駆動制御用ロータリエンコーダ34が、移動精度監視用の検出信号及び駆動軸4の駆動制御用の検出信号を出力すると捉えることもできる。
また、差分検出部22及び監視制御部(診断部)24を備えた監視システム制御装置20が、NC装置内に設けられている。よって、上記のように、移動精度に関する情報を含む信号を、駆動制御用の信号(位置や角度信号)とともにNC装置に送信できるので、NC装置において、ワーニング、アラーム等の必要な制御処理を行うことができる。図11において、移動精度監視システム2に該当する部分を一点鎖線で囲んである。
In the present embodiment, the drive shaft side sensor 10 and the driven unit side sensor 12 are used for movement accuracy monitoring, as in the connection example from the drive shaft side sensor and the driven unit side sensor to the monitoring system control device shown in FIG. And a detection signal for drive control of the drive shaft 4 are output. It can also be understood that the drive motor rotary encoder 32 and the wheel drive control rotary encoder 34 output a detection signal for monitoring movement accuracy and a detection signal for drive control of the drive shaft 4.
Moreover, the monitoring system control apparatus 20 provided with the difference detection part 22 and the monitoring control part (diagnosis part) 24 is provided in NC unit. Therefore, as described above, a signal including information relating to movement accuracy can be transmitted to the NC apparatus together with a drive control signal (position and angle signal), and thus the NC apparatus performs necessary control processing such as warning and alarm. be able to. In FIG. 11, a portion corresponding to the movement accuracy monitoring system 2 is surrounded by a one-dot chain line.
本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。 Although the embodiments and embodiments of the present invention have been described, the disclosed contents may vary in the details of the configuration, and combinations of elements and changes in the order of the embodiments, embodiments, etc. are claimed in the present invention. It can be realized without departing from the scope and spirit of the present invention.
2 移動精度監視システム
4、4’ 駆動軸
4A ウォーム
6、6’ 被駆動部
6A ウォームホイール
8、8’ 駆動力伝達部
10、10’ 駆動軸側センサ(ロータリエンコーダ)
12 被駆動部側センサ(ロータリエンコーダ)
12A エンコーダヘッド
12B エンコーダスケール
12’ 被駆動部側センサ(リニアエンコーダ)
20 監視システム制御装置
22 差分検出部
22A 変速値勘案部
22B 差分算出部
22C 方向分別部
22D 方向別差分部
24 監視制御部(診断部)
30 駆動モータ
32 駆動モータ用ロータリエンコーダ
34 ホイール駆動制御用ロータリエンコーダ
34A エンコーダヘッド
40 回転テーブル
42 回転テーブル用制御装置
50 工作機械
52 工作機械用制御装置
60 NC装置
2 Movement accuracy monitoring system 4, 4 'drive shaft 4A worm 6, 6' driven portion 6A worm wheel 8, 8 'drive force transmitting portion 10, 10' drive shaft side sensor (rotary encoder)
12 Driven side sensor (rotary encoder)
12A Encoder head 12B Encoder scale 12 'Driven side sensor (linear encoder)
20 monitoring system control device 22 difference detection unit 22A shift value consideration unit 22B difference calculation unit 22C direction sorting unit 22D direction difference unit 24 monitoring control unit (diagnostic unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 Drive motor 32 Rotary encoder 34 for drive motors Rotary encoder 34A for wheel drive control Encoder head 40 Rotary table 42 Rotary table controller 50 Machine tool 52 Machine tool controller 60 NC device
Claims (13)
駆動力伝達部を介して、前記駆動軸の駆動トルクにより回転または所定軌道上における移動を行う被駆動部の位置または移動量を測定する被駆動部側センサと、
所定の態様で定められたタイミングにおける前記駆動軸側センサ及び前記被駆動部側センサの測定値に基づき、前記駆動力伝達部における変速比を勘案した前記駆動軸の移動量と前記被駆動部の移動量との差分データを形成する差分検出部と、
前記差分データの変化または前記差分データを用いた演算値の変化に基づいて、前記被駆動部の移動精度に関する情報を形成する監視制御部と、
を備えたことを特徴とする移動精度監視システム。 A drive shaft side sensor for measuring the position or movement amount of the drive shaft that rotates and moves;
A driven part side sensor for measuring the position or amount of movement of the driven part that rotates or moves on a predetermined track by the driving torque of the drive shaft via the driving force transmission part;
Based on the measured values of the driving shaft side sensor and the driven unit side sensor at the timing determined in a predetermined mode, the amount of movement of the driving shaft taking into account the transmission ratio in the driving force transmission unit and the driven unit A difference detection unit that forms difference data with the movement amount;
A monitoring control unit that forms information on the movement accuracy of the driven unit based on a change in the difference data or a change in an operation value using the difference data;
A movement accuracy monitoring system characterized by comprising:
前記差分データを用いた演算値が、前記駆動軸の回転方向が逆転するときの前後の前記タイミングにおける前記差分データの差、または所定回数の前記差の平均値であることを特徴とする請求項1に記載の移動精度監視システム。 The driving force transmission part is a contact type driving force transmission device;
The calculated value using the difference data is a difference between the difference data at the timing before and after the rotation direction of the drive shaft is reversed, or an average value of the differences of a predetermined number of times. The movement accuracy monitoring system according to 1.
前記差分データまたは前記差分データを用いた演算値が第1の閾値に達したとき、警告報知のための制御処理を行い、
前記差分データまたは前記差分データを用いた演算値が第2の閾値に達したとき、前記駆動軸の駆動停止または駆動禁止のための制御処理を行うことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の移動精度監視システム。 The monitoring control unit is
When the difference data or the calculated value using the difference data reaches the first threshold value, a control process for warning notification is performed,
4. The control process for stopping driving or prohibiting driving of the drive shaft is performed when the difference data or a calculated value using the difference data reaches a second threshold value. The movement accuracy monitoring system according to item 1.
前記差分データまたは前記差分データを用いた演算値をAとし、前記変速比を勘案した前記駆動軸または前記被駆動部の移動量の累積値をBとするとき、比率R=A/BまたはB/Aを算出し、
直近の前記タイミングにおける前記Aの値及び前記比率Rの値に基づき、前記差分データまたは前記差分データを用いた演算値が前記第1の閾値または前記第2の閾値に達するまでの予想移動量または予想期間を演算することを特徴とする請求項4に記載の移動精度監視システム。 The monitoring control unit is
The ratio R = A / B or B, where A is the difference data or the calculated value using the difference data, and B is the cumulative value of the amount of movement of the drive shaft or the driven part considering the gear ratio. / A is calculated,
Based on the value of A and the value of the ratio R at the most recent timing, the predicted movement amount until the calculated value using the difference data or the difference data reaches the first threshold value or the second threshold value or The movement accuracy monitoring system according to claim 4, wherein an expected period is calculated.
前記差分データまたは前記差分データを用いた演算値をAとし、前記変速比を勘案した前記駆動軸または前記被駆動部の移動量の累積値をBとするとき、その比率Rを算出し、
前記比率Rの値が第3の閾値に達したとき、警告報知のための制御処理を行い、
前記比率Rの値が第4の閾値に達したとき、前記駆動軸の駆動停止または駆動禁止のための制御処理を行うことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の移動精度監視システム。 The monitoring control unit is
When the difference data or the calculated value using the difference data is A, and the cumulative value of the amount of movement of the drive shaft or the driven part considering the gear ratio is B, the ratio R is calculated,
When the value of the ratio R reaches the third threshold value, a control process for warning notification is performed,
The movement according to any one of claims 1 to 3, wherein when the value of the ratio R reaches a fourth threshold value, a control process for stopping or prohibiting driving of the drive shaft is performed. Precision monitoring system.
前記駆動軸または前記被駆動部の絶対位置のデータが差分データとともに記憶され、
前記監視制御部が、前記駆動軸または前記被駆動部の移動精度に関する情報として、移動精度の低下が大きい前記駆動軸または前記被駆動部の絶対位置の情報を形成することを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の移動精度監視システム。 The driving unit side sensor or the driven unit side sensor is a sensor capable of detecting an absolute position,
The absolute position data of the drive shaft or the driven part is stored together with the difference data,
The monitoring control unit forms information on the absolute position of the drive shaft or the driven unit with a large decrease in movement accuracy as information on the movement accuracy of the drive shaft or the driven unit. The movement accuracy monitoring system according to any one of 1 to 6.
必要です。 The movement accuracy monitoring system according to any one of claims 1 to 7, wherein the difference data or a history of calculation values using the difference data is stored in a non-volatile memory.
Is required.
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