TW201313378A - 嵌條緊固狀態把握方法及裝置 - Google Patents

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Hirohisa Kuramoto
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Abstract

本發明之目的在於提供一種可簡單地進行嵌條緊固狀態之把握之嵌條緊固狀態把握方法及裝置。為此，嵌條緊固狀態把握裝置構成為包含：資料獲取部，其將使工作台在一定之移動範圍內往復移動之測定用位置指令作為位置指令而供予反饋控制機構，藉此使工作台在前述一定之移動範圍內往復移動，此時從脈衝編碼器與工作台位置檢測器，獲取第1工作台位置檢測值與第2工作台位置檢測值並儲存於記憶體；無效運動值計算處理部，其基於儲存於記憶體之第1工作台位置檢測值與第2工作台位置檢測值，計算無效運動值；及嵌條緊固狀態判斷處理部，其藉由將該計算出之無效運動值與無效運動設定值進行比較，而判斷嵌條緊固狀態。

Description

嵌條緊固狀態把握方法及裝置
本發明係關於機床等之適用於工業機械之嵌條緊固狀態把握方法及裝置。
在機床中之引導面為用於引導影響工件之加工精度之工作台、立柱、鞍座等之零件(移動體)，使其滑動往復移動(運動)之支撐部。
在移動體之引導方式中，滑動引導方式係將潤滑油供給至基準面(滑動引導面)，利用該潤滑油之潤滑性，使移動體在滑動引導面上滑行之方式。滑動引導面在黏著氟樹脂，以銑刀進行粗加工後，藉由刮削加工整飾。由於滑動引導方式減振性良好，故適於需要較大之切削力之重切削。
且，為防止切削力引起之移動體之脫離，在滑動引導方式中使用有嵌條(參照圖2：細節後述)。但，若嵌條之緊固過弱，則會產生切削力引起之移動體之脫離，從而導致工件之加工精度惡化。另一方面，若嵌條之緊固過大，則會導致嵌條與引導面之間之摩擦阻力過於增大。因此，在支撐部設置嵌條時，需調整嵌條之緊固量，使嵌條之緊固狀態為最佳之狀態。
[專利文獻1]日本專利第3905405號公報
[專利文獻2]日本專利第4510723號公報
[專利文獻3]日本特開平3-264242號公報
然而，若長時間使用機床，則因嵌條與引導面之間之摩擦阻力導致之引導面的磨損等之經年變化，而有無法獲得所需之嵌條緊固量之情形。因此，需要定期把握嵌條緊固狀態，在嵌條緊固不足之情形，再調整嵌條緊固量，從而使嵌條緊固狀態保持於最佳之狀態。
但，由於先前在把握嵌條緊固狀態時，必須有拆卸機械本體外罩等之準備作業，故需要大量之作業時間。又，根據嵌條之設置位置而定，因測定空間之問題，會有難以測定正確之嵌條之緊固量之情形。因此，期望有能夠簡單地把握嵌條緊固狀態之方法。
再者，在切削模具等之工件時，工件之加工精度(形狀精度)很重要，為使工件之形狀精度良好，必須根據來自數值控制裝置之位置指令，使輸送機構之輸送軸正確地移動移動體。然而，由於工作機械之輸送機構有引導輸送軸之引導部，且於該引導部使用有滾動導軌或滑動面導軌等，故在該引導部會產生摩擦阻力。因此，尤其是如象限反轉時般包含機械停止(移動體停止)之移動體之移動方向產生變化等之情形，由於會產生無效運動，故使工件之形狀精度惡化。但，該無效運動可藉由對位置指令或速度指令加上修正量而進行修正。
然而，若因經年變化等，導致嵌條之緊固狀態產生變化，則前述修正量未必為最適宜之修正量。即，象限反轉時之無效運動修正無法維持嵌條緊固狀態之穩定化。從該觀點來看，把握嵌條之緊固狀態亦非常重要，期望能夠簡單地進行嵌條緊固狀態之把握之方法。
因此，本發明鑑於上述之問題，目的係提供一種能夠簡單地進行嵌條緊固狀態之把握之嵌條緊固狀態把握方法及裝置。
解決前述問題之第1發明之嵌條緊固狀態把握方法，其特徵為，其係適用於工業機械者，該工業機械包含：移動體；輸送機構，其具備馬達作為前述移動體之驅動源，使前述移動體可直線往復移動；支撐部，其具有使用嵌條之滑動引導方式之引導面，在前述引導面引導前述移動體往復移動；第1移動體位置檢測機構，其檢測前述馬達之旋轉角而獲得第1移動體位置檢測值；第2移動體位置檢測機構，其檢測前述移動體之位置而獲得第2移動體位置檢測值；及反饋控制機構，其藉由將對前述第1移動體位置檢測值進行微分而獲得之移動體速度檢測值，作為速度反饋、將前述第2移動體位置檢測值作為位置反饋使用之全閉環方式之反饋控制，或將前述移動體速度檢測值作為速度反饋、將前述第1移動體位置作為位置反饋使用之半閉環方式之反饋控制，以使前述移動體之移動位置追隨位置指令的方式而控制向前述馬達供給之馬達電流值；且該方法實施以下處理：資料獲取處理，其將使前述移動體在一定之移動範圍內往復移動之測定用位置指令作為前述位置指令而供予前述反饋控制機構，藉此使前述移動體在前述一定之移動範圍內往復移動，此時從前述第1移動體位置檢測機構與前述第2移動體位置檢測機構，獲取前述第1移動體位置檢測值與前述第2移動體位置檢測值，並儲存於記憶媒體；無效運動值計算處理，其基於儲存於前述記憶媒體之前述第1移動體位置檢測值與前述第2移動體位置檢測值，計算無效運動值；及嵌條緊固狀態判斷處理，其將由該無效運動值計算處理計算出之前述無效運動值與無效運動值設定值進行比較，藉此判斷前述嵌條緊固狀態。
又，第2發明之嵌條緊固狀態把握方法係在第1發明之嵌條緊固狀態把握方法中，於前述資料獲取處理中，在使前述移動體往復移動時，獲取前述馬達電流值並儲存於記憶媒體；於前述嵌條緊固狀態判斷處理中，藉由將儲存於前述記憶媒體之前述馬達電流值與馬達電流設定值進行比較，而判斷前述嵌條之緊固狀態。
又，第3發明之嵌條緊固狀態把握裝置之特徵為其係配備於工業機械者，該工業機械包含：移動體；輸送機構，其具備馬達作為前述移動體之驅動源，使前述移動體可直線往復移動；支撐部，其具有使用嵌條之滑動引導方式之引導面，在前述引導面引導前述移動體往復移動；第1移動體位置檢測機構，其檢測前述馬達之旋轉角而獲得第1移動體位置檢測值；第2移動體位置檢測機構，其檢測前述移動體之位置而獲得第2移動體位置檢測值；及反饋控制機構，其藉由將對前述第1移動體位置檢測值進行微分而獲得之移動體速度檢測值作為速度反饋、將前述第2移動體位置檢測值作為位置反饋使用之全閉環方式之反饋控制，或將前述移動體速度檢測值作為速度反饋、將前述第1移動體位置作為位置反饋使用之半閉環方式之反饋控制，以使前述移動體之移動位置追隨位置指令的方式而控制向前述馬達供給之馬達電流值；且該裝置具有：資料獲取處理部，其將使前述移動體在一定之移動範圍內往復移動之測定用位置指令作為前述位置指令而供予前述反饋控制機構，藉此使前述移動體在前述一定之移動範圍內往復移動，此時從前述第1移動體位置檢測機構與前述第2移動體位置檢測機構，獲取前述第1移動體位置檢測值與前述第2移動體位置檢測值，並儲存於記憶媒體；無效運動值計算處理部，其基於儲存於前述記憶媒體之前述第1移動體位置檢測值與前述第2移動體位置檢測值，計算無效運動值；及嵌條緊固狀態判斷處理部，其將由該無效運動值計算處理部計算出之前述無效運動值與無效運動值設定值進行比較，藉此判斷前述嵌條緊固狀態。
又，第4發明之嵌條緊固狀態把握裝置係在第3發明之嵌條緊固狀態把握裝置中，於前述資料獲取處理部中，在使前述移動體往復移動時，獲取前述馬達電流值並儲存於記憶媒體；於前述嵌條緊固狀態判斷處理部中，藉由將儲存於前述記憶媒體之前述馬達電流值與馬達電流設定值進行比較，而判斷前述嵌條之緊固狀態。
根據第1發明之嵌條緊固狀態把握方法或第3發明之嵌條緊固狀態把握裝置，由於其特徵為具有如上所述之構成，故可簡單地把握嵌條緊固狀態，從而可使嵌條之緊固量之調整作業效率化。又，在工業機械為機床之情形，在切削工件中產生高頻振動時，或工件之加工精度惡化時，可簡單地判斷其原因是否為嵌條緊固狀態之惡化。又，定期實施嵌條緊固狀態之把握，藉此可把握機械之經年變化，從而可計劃性實施保養檢查作業。
又，根據第2發明之嵌條緊固狀態把握方法或第4發明之嵌條緊固狀態把握裝置，由於其特徵為具有如上所述之構成，且以無效運動值與馬達電流值兩者把握嵌條之緊固狀態，故可更正確地把握嵌條之緊固狀態。
以下，基於圖式詳細地說明本發明之實施形態例。
基於圖1~圖6，說明本發明之實施形態例之嵌條緊固狀態把握裝置，與配備有該嵌條緊固狀態把握裝置之機床。
如圖1所示，機床1具有移動體的工作台2、輸送機構3、作為使移動體往復移動之支撐部之導軌4、作為第1移動體位置檢測機構之脈衝編碼器5、作為第2移動體位置檢測機構之工作台位置檢測器6、及全閉環方式之反饋控制機構7。又，於機床1亦配備有數值控制(NC)裝置10。再者，於本機床1除工作台2以外，亦設置有立柱或鞍座等之移動體(省略圖示)，然此處，示例有將本發明適用於工作台2之情形。當然關於立柱或鞍座等之移動體，與工作台2之情形相同，亦可適用本發明。
工作台2之輸送機構3係具備伺服馬達11作為工作台2之驅動源，使工作台2可直線往復移動(往復運動)者。詳細而言，輸送機構3除伺服馬達11以外，亦具備減速齒輪裝置12、支撐軸承13、滾珠螺桿14等。
滾珠螺桿14具有螺紋部14a、螺合於該螺紋部14a之螺母部14b。對該滾珠螺桿14施與壓力，以消除螺紋部14a與螺母部14b之間之鬆動。支撐軸承13被固定於固定部(省略圖示)，可旋轉地支撐滾珠螺桿14之螺紋部14a。亦對支撐軸承13施與壓力，以消除支撐軸承13與螺紋部14a之間之鬆動。
滾珠螺桿14之螺母部14b安裝於工作台2。於工作台2載置工件(省略圖示)。減速齒輪裝置12具有第1齒輪12a，及嚙合於該第1齒輪12a之第2齒輪12b。第1齒輪12a結合於伺服馬達11之旋轉軸11a，而第2齒輪12b結合於滾珠螺桿14之螺紋部14a。
因此，伺服馬達11之旋轉力經由減速齒輪裝置12(齒輪12a、12b)，傳達至滾珠螺桿14之螺紋部14a，若螺紋部14a如箭頭A、B所示旋轉，則工作台2與滾珠螺桿14之螺母部14b一起如箭頭C、D所示，直線往復移動(往復運動)。
脈衝編碼器5安裝於伺服馬達11，檢測伺服馬達11之旋轉角，獲得第1工作台位置檢測值p1(第1移動體位置檢測值)。由於伺服馬達11之旋轉角與工作台2之移動位置對應，故若檢測伺服馬達11之旋轉角，則獲得第1工作台位置檢測值p1。工作台位置檢測器6為具有固定於固定部(省略圖示)之刻度尺6b及以與該刻度尺6b對向之狀態安裝於工作台2之游標6a之同步感應方式者，檢測工作台2之位置，獲得第2工作台位置檢測值p2(第2移動體位置檢測值)。
導軌4配設於工作台2之下側，且於工作台2之左右兩側。圖2雖僅圖示有一導軌4之橫剖面，但其他導軌4亦係與其相同之構造。如圖2所示，導軌4具有使用嵌條21之滑動引導方式之引導面4a，可在引導面4a引導工作台2，向箭頭C、D方向往復移動。對嵌條21與引導面4a之間供給潤滑油。再者，在圖示例中，雖於導軌4之左右面4a側設置有嵌條21，但亦可於導軌4之上表面4b側或下表面4c側設置嵌條，將該等之上表面4b或下表面4c作為引導面。
如圖1所示，反饋控制機構7係進行將對利用脈衝編碼器11之第1工作台位置檢測值p1進行微分而獲得之工作台速度檢測值v(移動體速度檢測值)作為速度反饋，將利用工作台位置檢測器6之第2工作台位置檢測值p2作為位置反饋使用之全閉環方式之反饋控制者，且以使工作台2之移動位置追隨位置指令p0的方式，控制向伺服馬達11供給之馬達電流值i。
詳細而言，反饋控制機構7為藉由例如以個人電腦執行之軟體等而構成各功能者，且具有位置偏差運算部31、乘法部32、速度偏差運算部33、比例運算部34、積分運算部35、加法部36、電流控制部37、及微分運算部38。再者，在圖1所示之反饋控制機構7之方塊框圖中，s為拉普拉斯運算子、Kp為位置環路增益、Kv為速度環路比例增益、Kvi為速度環路積分增益。
位置偏差運算部31係運算從NC裝置10給予之位置指令p0，與從工作台位置檢測器6反饋之第2工作台位置檢測值p2之偏差(p0-p2)，求得位置偏差Δp。乘法部32係將位置偏差Δp乘以位置環路增益Kp(Δp×Kp)，藉此求得用於控制工作台2之移動速度(伺服馬達11之旋轉速度)之速度指令V0。微分運算部38係以時間將從脈衝編碼器5反饋之第1工作台位置檢測值p1進行微分，藉此求得相當於工作台2之移動速度之工作台速度檢測值v。速度偏差運算部33係運算速度指令v0與工作台速度檢測值v之偏差(v0-v)，從而求得速度偏差Δv。
比例運算部34係將速度偏差Δv乘以速度環路比例增益Kv(Δv×Kv)，藉此求得對伺服馬達11要求之扭矩τ1。積分運算部35係將速度偏差Δv乘以速度環路積分增益Kvi(Δv×Kvi)，並將該乘法值進行積分，藉此求得對伺服馬達11要求之扭矩τ2。加法部36係將以比例運算求得之扭矩τ1與以積分運算求得之τ2相加(τ1+τ2)，藉此求得扭矩指令τ0。電流控制部37係以使伺服馬達23之扭矩追隨扭矩指令τ0的方式，控制向伺服馬達23供給之電流值i。藉由該馬達電流值i之控制，控制伺服馬達11之旋轉，從而控制工作台2之移動，藉此工作台2之移動位置會追隨位置指令p0。
接著，於本機床1配備嵌條緊固狀態把握裝置8。嵌條緊固狀態把握裝置8係藉由例如以個人電腦執行之軟體等構成各功能者，且具有資料獲取部41、無效運動值計算處理部42、嵌條緊固狀態判斷處理部43、及RAM等之記憶媒體的記憶體44。基於圖1~圖6，說明該嵌條緊固狀態把握裝置8之功能的設定值決定處理與嵌條緊固狀態把握處理。
首先，基於圖1~圖5，說明設定值(馬達電流設定值、無效運動設定值)之決定處理。再者，對圖3之流程之各步驟附註S1~S8符號。
在進行設定值決定處理時，作業員預先將嵌條21之緊固狀態調整至最佳之狀態。若在該狀態下由作業員之開關操作等開始處理時(步驟S1)，則嵌條緊固狀態把握裝置8之資料獲取部41執行步驟S2~S7之處理。
在步驟S2中，準備測定用NC程式並登錄至NC裝置10之NC記憶體51。測定用NC程式為用於對反饋控制機構7供予用以使工作台2如圖1所示之箭頭C、D於一定之移動範圍內往復移動之測定用之位置指令者。詳細而言，測定用NC程式係用於供予如下之測定用之位置指令之NC程式：使在圖1所示之第1位置X1停止之工作台2，從該第1位置X1直線移動(向箭頭C方向移動)至圖1所示之第2位置X2，在第2位置X2停止後，相反地從該第2位置X2直線移動(向箭頭D方向移動)至第1位置X1，而在第1位置X1停止。又，關於該測定用NC程式，加減速參數即內插前加減速(內插前鐘形時間常數、最大加速度/加加速度)或內插後加減速時間常數係固定於一定值。其原因為若該等之加減速參數有所變化，則無法進行正確之測定。如此之測定用NC程式可由作業員預先編程並輸入至資料獲取部41，亦可由資料獲取部41自動建立。
其次，於步驟S3中，執行測定用NC程式。即，將登錄於NC記憶體51之測定用NC程式之執行指令，從資料獲取部41輸出至NC裝置10。其結果，NC裝置10執行登錄於NC記憶體51之測定用NC程式，並將使工作台2在一定之移動範圍內往復移動之測定用位置指令作為位置指令p0而供予反饋控制機構7。因此，反饋控制機構7藉由將基於第1工作台位置檢測值p1而獲得之工作台速度檢測值v作為速度反饋、將第2工作台位置檢測值p2作為位置反饋使用之全閉環方式之反饋控制，以使工作台2之移動位置追隨測定用位置指令p0的方式，控制向伺服馬達11供給之馬達電流值i。藉此，使工作台2在一定之移動範圍內(即，第1位置X1至第2位置X2之移動範圍)往復移動。
此時，在步驟S4進行資料測定，在步驟S5儲存測定資料。
即，在步驟S4中，獲取使工作台2往復移動時由脈衝編碼器5檢測到之第1工作台位置檢測值p1(脈衝編碼器反饋)，且亦獲取使工作台2往復移動時由工作台位置檢測器6檢測到之第2工作台位置檢測值p2(位置反饋)。再者，在步驟S4中，亦獲取使工作台2往復移動時從反饋控制機構7之電流控制部37向伺服馬達11供給之馬達電流值i。
步驟S5中，將在步驟S4中獲取之第1工作台位置檢測值p1、第2工作台位置檢測值p2及馬達電流檢測值i儲存至記憶體44。因此，於記憶體44儲存有隨著工作台2之往復移動而變化之第1工作台位置檢測值p1之歷史資料、第2工作台位置檢測值p2之歷史資料、及馬達電流值i之歷史資料。即，於圖4及圖5示例有隨著工作台2之往復移動而變化之第1工作台位置檢測值p1之波形、第2工作台位置檢測值p2之波形、及馬達電流值i之波形，且於記憶體44儲存經歷如此變化之歷史資料。
接著，基於步驟S5中儲存於記憶體44之資料(第1工作台位置檢測值p1、第2工作台位置檢測值p2、馬達電流值i)，在步驟S6中決定無效運動設定值，並在步驟S7中決定馬達電流設定值。
即，在步驟S6中，讀取步驟S5中儲存於記憶體44之第1工作台位置檢測值p1、與第2工作台位置檢測值p2，運算該第1工作台位置檢測值p1與第2工作台位置檢測值p2之偏差Δp3(=p1-p2)。其結果，獲得圖4所示之位置偏差Δp3。
在圖4中，橫軸為時間，縱軸為工作台位置與位置偏差。工作台2在從第1位置X1向第2位置X2移動(向箭頭C方向移動)之往路上，因根據嵌條21之緊固量，藉由嵌條21與引導面4a之間產生之摩擦阻力，如圖4之左側所示使第2工作台位置檢測值p2慢於第1工作台位置檢測值p1進行追隨。工作台2在從第2位置X2向第1位置X1移動(向箭頭D方向移動)之返路上，亦因前述摩擦阻力，如圖4之右側所示使第2工作台位置檢測值p2慢於第1工作台位置檢測值p1進行追隨。因此，前述往路之位置偏差Δp3之波形為如圖4之左側所示之向下側凸之形狀，前述返路之位置偏差Δp3之波形為如圖4之右側所示之向上側凸之形狀。
因此，在步驟S6中，根據前述往路之位置偏差Δp3之峰值Δp3-1，與前述返路之位置偏差Δp3之峰值Δp3-2，計算無效運動值L。無效運動值L為峰值Δp3-1至峰值Δp3-2之寬度。
接著，進而在步驟S6中，對於該嵌條21之緊固狀態為最佳情形之無效運動值L，決定如圖4所例示之第1無效運動設定值L1與第2無效運動設定值L2。即，將對於無效運動值L加上預先設定之一定值L3(L+L3)者，設為第1無效運動設定值L1，而將自無效運動值L減去預先設定之一定值L4(L-L4)者，設為第2無效運動設定值L2。將該決定之無效運動設定值L1、L2儲存於記憶體44。
在步驟S7中，讀取步驟S5中儲存於記憶體44之馬達電流值i。接著在步驟S7中，對於該嵌條21之緊固狀態為最佳情形之馬達電流值i，決定如圖5所示之第1馬達電流設定值I1與第2馬達電流設定值I2。
在圖5中，橫軸為時間，縱軸為電流值與工作台位置。如圖5所示，在前述往路上，使工作台2在第1位置X1啟動並加速，且因嵌條21與引導面4a之間之靜止摩擦阻力，使馬達電流值i成為相對較大之峰值電流值i1。其後，由於工作台2大致呈一定速度，故馬達電流值i對應於嵌條21與引導面4a之間之動摩擦阻力而為大致一定之電流值i2。由於若工作台2接近第2位置X2，則使工作台2減速並在第2位置X2停止，故馬達電流i成為與啟動時之峰值電流值i1反向之峰值電流值i3。在前述返路上，馬達電流i之方向與前述往路相反，但馬達電流i之變化與前述往路相同。即，使工作台2在第2位置X2啟動並加速，且因嵌條21之引導面4a之間之靜止摩擦阻力，使馬達電流i成為較大之峰值電流值i4。其後，由於工作台2大致呈一定速度，故馬達電流i對應於嵌條21與引導面4a之間之動摩擦阻力而為大致一定之電流值i5。由於若工作台2接近第1位置X1，則使工作台2減速並在第1位置X1停止，故馬達電流i成為與啟動時之峰值電流值i4反向之峰值電流值i6。
若嵌條21之緊固狀態產生變化，嵌條21與引導面4a之間之摩擦阻力產生變化，則馬電流值i亦在峰值電流值i1、i3、i4、i6及一定電流值i2、i5任一者中變化。因此，用於判斷嵌條緊固狀態之馬達電流值雖可對於馬達電流值i1、i3、i4、i6及一定電流值i2、i5中任一者設定，但在本實施形態例中，係對於啟動時之較大峰值電流值i1設定。
即，在步驟S7中，對馬達電流值i之峰值電流值i1，決定如圖5所示之第1馬達電流設定值I1，與第2馬達電流設定值I2。具體而言，將對於峰值電流值i1加上預先設定之一定值i7(i1+i7)者，設為第1馬達電流值I1，將自峰值電流值i1減去預先設定之一定值i8(i1-i8)者，設為第2馬達電流設定值I2。將該決定之馬達電流設定值I1、I2儲存於記憶體44。
如此，設定值之設定處理結束(步驟S8)。再者，此處，雖已說明藉由嵌條緊固狀態把握裝置8自動進行設定值之決定處理之情形，但並非限定於此，亦可由作業員手動決定設定值，並儲存於記憶體44。
其次，基於圖1~圖4、圖6，說明嵌條緊固狀態把握處理。再者，對圖6之流程之各步驟附註S11~S25符號。
每次一定期間使用機床1，於自動或藉由作業員之開關操作等而開始處理(步驟S11)時，則在嵌條緊固狀態把握裝置8之資料獲取部41執行步驟S12~S14之處理，在無效運動值計算處理部42執行步驟S15之處理，並在嵌條緊固狀態判斷處理部43執行步驟S16~S24之處理。
首先，在步驟S12中，執行測定用NC程式。即，從嵌條緊固狀態把握裝置8之資料獲取部41，向NC裝置10輸出登錄於NC記憶體51之測定用NC程式之執行指令。其結果，在NC裝置10執行登錄於NC記憶體51之測定用NC程式，並將使工作台2在一定之移動範圍往復移動之測定用位置指令作為位置指令p0，供予反饋控制機構7。因此，反饋控制機構7藉由將基於第1工作台位置檢測值p1獲得之工作台速度檢測值v作為速度反饋，將第2工作台位置檢測值p2作為位置反饋使用之全閉環方式之反饋控制，以使工作台2之移動位置追隨測定用位置指令p0的方式，控制向伺服馬達11供給之馬達電流值i。藉此，使工作台2在一定之移動範圍(即從第1位置X1至第2位置X2之移動範圍)往復移動。
此時，在步驟S13中進行資料測定，在步驟S14中儲存測定資料。
即，在步驟S13中，獲取使工作台2往復移動時由脈衝編碼器5檢測之第1工作台位置檢測值p1(脈衝編碼器反饋)，且亦獲取使工作台2往復移動時由工作台位置檢測器6檢測之第2工作台位置檢測值p2(位置反饋)。再者，在步驟S13中，亦獲取使工作台2往復移動時從反饋控制機構7之電流控制部37向伺服馬達11供給之馬達電流值i。
在步驟S14中，將步驟S13中獲取之第1工作台位置檢測值p1、第2工作台位置檢測值p2及馬達電流檢測值i儲存至記憶體44。因此，於記憶體44儲存有隨著工作台2之往復移動而變化之第1工作台位置檢測值p1之歷史資料、第2工作台位置檢測值p2之歷史資料、及馬達電流值i之歷史資料。即，於記憶體44儲存有經歷如圖4及圖5所示之變化之歷史資料。
接著，在步驟S15中，基於步驟S14中儲存於記憶體44之資料(第1工作台位置檢測值p1、第2工作台位置檢測值p2)，計算無效運動值L。即，在步驟S15中，讀取步驟S14中儲存於記憶體44之第1工作台位置檢測值p1、與第2工作台位置檢測值p2，運算該第1工作台位置檢測值p1與第2工作台位置檢測值p2之偏差Δp3(=p1-p2)。其結果，獲得如圖4所示之位置偏差Δp3。
與前述之設定值決定處理之情形相同，在工作台2從第1位置X1向第2位置X2移動(向箭頭C方向移動)之往路上，對應於嵌條21之緊固量，藉由嵌條21與引導面4a之間產生之摩擦阻力，如圖4之左側所示，使第2工作台位置檢測值p2慢於第1工作台位置檢測值p1進行追隨。在工作台2從第2位置X2向第1位置X1移動(向箭頭D方向移動)之返路上，亦藉由前述摩擦阻力，如圖4之右側所示，使第2工作台位置檢測值p2慢於第1工作台位置檢測值p1進行追隨。因此，前述往路之位置偏差Δp3之波形為如圖4之左側所示之向下側凸之形狀，而前述返路之位置偏差Δp3之波形為如圖4之右側所示之向上側凸之形狀。
因此，在步驟S15中，根據前述往路之位置偏差Δp3之峰值Δp3-1，與前述返路之位置偏差Δp3之峰值Δp3-2，計算無效運動值L。無效運動值L為峰值Δp3-1至峰值Δp3-2之範圍。將該計算之無效運動值L儲存於記憶體44。
相較於嵌條21之緊固狀態為最佳之情形，嵌條21之緊固不足時，由於嵌條21與引導面4a之間之摩擦阻力減少，故無效運動值L變小，馬達電流值i亦變小。相反地，相較於嵌條21之緊固狀態為最佳之情形，嵌條21之緊固較強之情形(其係假設為調整嵌條21之緊固量時)，由於嵌條21與引導面4a之間之摩擦阻力增加，故無效運動值L增大，馬達電流值i亦增大。
因此，在步驟S16~S19中，係基於儲存於記憶體44之資料(無效運動值L、馬達電流i、無效運動設定值L1、L2、馬達電流設定值I1、I2)，進行嵌條21之緊固狀態之判斷處理。
首先，在步驟S16中，讀取步驟S14中儲存於記憶體44之馬達電流值i，與設定值決定處理之步驟S7中儲存於記憶體44之第1馬達電流設定值I1，將該馬達電流值i之峰值電流值i與第1馬達電流設定值I1進行比較，判斷峰值電流值i是否為第1馬達電流設定值I1以上(i1≧I1)。
其結果，在步驟S16中，判斷峰值電流值i1為第1馬達電流設定值I1以上(i1≧I1)(即，嵌條21之緊固過大)之情形，則進入步驟S20。在步驟S20中，藉由監視器等之警報機構(省略圖示)，使作業員發現嵌條21之緊固過大。例如，於監視器顯示「緊固過大」。至此，本次之處理結束(步驟S25)。另一方面，於步驟S16，判斷峰值電流值i1小於第1馬達電流設定值I1(i1<I1)時，進入步驟S17。
在步驟S17中，讀取步驟S15中儲存於記憶體44之無效運動值L，與設定值決定處理之步驟S6中儲存於記憶體44之第1無效運動設定值L1，將該無效運動設定值L與第1無效運動設定值L1進行比較，判斷無效運動設定值L是否為第1無效運動設定值L1以上(L≧L1)。
其結果，在步驟S17中，判斷無效運動設定值L為第1無效運動設定值L1以上(L≧L1)(即，嵌條21之緊固過大)之情形，則進入步驟S21。在步驟S21中，藉由前述警報機構，使作業員發現嵌條21之緊固過大。例如，於前述監視器顯示「緊固過大」。至此，本次之處理結束(步驟S25)。再者，不僅嵌條21之緊固過大時，且於長時間使用機床1而產生支撐軸承13與螺紋部14a之間之增壓脫離，或螺紋部14a與螺母部14b之間之增壓脫離時，無效運動值L均會增大。因此，可藉由基於無效運動值L與馬達電流值i，把握嵌條緊固狀態，而更正確地把握嵌條緊固狀態。
在步驟S17中，判斷無效運動值L小於第1無效運動設定值L1(L＜L1)之情形，則進入步驟S18。
在步驟S18中，讀取步驟S14中儲存於記憶體44之馬達電流值i，與設定值決定處理之步驟S7中儲存於記憶體44之第2馬達電流設定值I2，將該馬達電流值i之峰值電流值i1與第2馬達電流設定值I2進行比較，判斷峰值電流值i1是否為第2馬達電流設定值I2(i1≦I2)。
其結果，在步驟S18中，判斷峰值電流值i1為第2馬達電流設定值I2以下(i1≦I2)(即，嵌條21之緊固不足)之情形，進入步驟S22。在步驟S22中，藉由前述警報機構，使作業員發現嵌條21之緊固不足。例如，於前述監視器顯示「緊固不足」。至此，本次之處理結束(步驟S25)。另一方面，在步驟18中，判斷峰值電流值i1大於第2馬達電流設定值I2(i1＞I2)之情形，進入步驟S19。
在步驟S19中，讀取步驟S15中儲存於記憶體44之無效運動值L，與在設定值決定處理之步驟S6中儲存於記憶體44之第2無效運動設定值L2，將該無效運動值L與第2無效運動設定值L2進行比較，判斷無效運動值L是否為第2無效運動設定值L2以下(L≦L2)。
其結果，在步驟S19中，若判斷無效運動值L為第2無效運動設定值L2以下(L≦L2)(即，嵌條21之緊固不足)之情形，進入步驟S23。在步驟S23中，藉由前述警報機構，向作業員通知嵌條21之緊固不足。例如，於前述監視器上顯示「緊固不足」。至此，本次之處理結束(步驟S25)。
另一方面，在步驟S19中，若判斷無效運動值L大於第2無效運動設定值L2(L＞L2)之情形，進入步驟S24。在步驟S24中，藉由前述警報機構，向作業員通知嵌條21之緊固適當。例如，於前述監視器上顯示「緊固適當」。至此，本次之處理結束(步驟S25)。
如上所述，本實施形態例之嵌條緊固狀態把握裝置8為配備於機床1者，該機床1具有：工作台2；輸送機構3，其具備伺服馬達11作為工作台2之驅動源，使工作台2可直線往復移動；導軌4，其具有使用嵌條21之滑動引導方式之引導面4a，引導工作台2在引導面4a往復移動；脈衝編碼器5，其檢測伺服馬達11之旋轉角，而獲得第1工作台位置檢測值p1；工作台位置檢測器6，其檢測工作台2之位置，而獲得第2工作台位置檢測值p2；及反饋控制機構7，其藉由將對前述第1工作台位置檢測值p1進行微分而獲得之工作台速度檢測值v作為速度反饋、將前述第2工作台位置檢測值p2作為位置反饋使用之全閉環方式之反饋控制，以使工作台2之移動位置追隨位置指令p0的方式而控制向伺服馬達11供給之馬達電流值i；且該嵌條緊固狀態把握裝置8包含：資料獲取部41，其將使工作台2在一定之移動範圍內往復移動之測定用位置指令作為位置指令p0而供予反饋控制機構7，藉此使工作台2在前述一定之移動範圍內往復移動，此時從脈衝編碼器5與工作台位置檢測器6，獲取第1工作台位置檢測值p1與第2工作台位置檢測值p2，並儲存至記憶體44；無效運動值計算處理部42，其基於儲存於記憶體44之第1工作台位置檢測值p1與第2工作台位置檢測值p2，計算無效運動值L；及嵌條緊固狀態判斷處理部43，其將由無效運動值計算處理部42計算之無效運動值L，與無效運動設定值L1、L2進行比較，藉此判斷嵌條21之緊固狀態。
因此，可簡單地把握嵌條21之緊固狀態，從而可使嵌條21之緊固量之調整作業效率化。又，在切削工件中產生高頻振動時，或工件之加工精度惡化時，可簡單地判斷其原因是否為嵌條21之緊固狀態之惡化。又，可藉由定期實施嵌條21之緊固狀態之把握，而把握機械之經年變化，從而可計劃性實施保養檢查作業。
又，本實施形態例之嵌條緊固狀態把握裝置8之特徵為，在資料獲取部41中，在使工作台2往復移動時，獲取馬達電流值i並儲存於記憶體44，在嵌條緊固狀態判斷處理部43中，將儲存於記憶體44之馬達電流值i(峰值電流值i1)與馬達電流設定值I1、I2進行比較，藉此判斷嵌條21之緊固狀態，且由於以無效運動值L與馬達電流值i兩者把握嵌條21之緊固狀態，故可更正確地把握嵌條21之緊固狀態。
再者，上述雖已說明將本發明之嵌條緊固狀態把握裝置8適用於具備全閉環方式之反饋控制機構7之機床1的情形，但並不限定於此，本發明亦可適用於具備如圖7所示之半閉環方式之反饋控制機構107之機床101。再者，在圖7之機床101中，對與圖1之機床1相同之部分，附註相同之符號，並省略重複之詳細說明。
如圖7所示，在配備於本機床101之反饋控制機構107中，藉由將對利用脈衝編碼器5之第1工作台位置檢測值p1進行微分而獲得之工作台速度檢測值v作為速度反饋，而將利用脈衝編碼器5之第1工作台位置檢測值p1作為位置反饋使用之半閉環方式之反饋控制，以使工作台2之移動位置追隨位置指令p0的方式，控制向伺服馬達11供給之馬達電流值i。
詳細而言，在本反饋控制機構107之位置偏差運算部31中，運算從NC裝置10給予之位置指令p0與從脈衝編碼器5反饋之第1工作台位置檢測值p1之偏差(p0-p1)，求得位置偏差Δp。關於其他之乘法部32、速度偏差運算部33、比例運算部34、積分運算部35、加法部36、電流控制部37、微分運算部38之功能，則與圖1之反饋控制機構7相同。
又，為檢測工作台2之移動位置，圖1之機床1配備有工作台位置檢測器6，然取代此，本機床101配備有工作台位置檢測器106(第2移動體位置檢測器)。工作台位置檢測器106為雷射測定器等，檢測工作台2之位置，獲得第2工作台位置檢測值p2(第2移動體位置檢測值)。當然，亦可將與工作台位置檢測器6相同之同步感應方式者，作為工作台位置檢測器106使用。
因此，在進行設定值決定處理或嵌條緊固狀態把握處理時，配備於圖1之機床1之嵌條緊固狀態把握裝置8，係藉由工作台位置檢測器6獲取第2工作台位置檢測值p2，然取代此，配備於本機床101之嵌條緊固狀態把握裝置8，係藉由工作台位置檢測器106，獲取第2工作台位置檢測值p2。關於其他功能亦與配備於機床1、101任一者之嵌條緊固狀態把握裝置8相同。
又，因室溫變化等，導致工作台2或導軌4之溫度產生變化時，因工作台2或導軌4之熱膨脹，有導致嵌條21之緊固狀態產生變化，嵌條21與引導面4a之間之摩擦阻力產生變化之情形。再者，在對嵌條21與引導面4a之間供給之潤滑油量產生變化時，亦有嵌條21與引導面4a之間之摩擦阻力產生變化之情形。該種情形，若可將對應於工作台2或導軌4之溫度及潤滑油量之最佳無效運動設定值L1、L2及馬達電流設定值I1、I2之值作為參數預先儲存，且從前述參數中，選擇對應於嵌條緊固狀態把握時之工作台2或導軌4之溫度及潤滑油之最佳無效運動設定值L1、L2及馬達電流設定值I1、I2之值，則可進行更適宜之嵌條緊固狀態之把握。
又，上述雖已說明將本發明之嵌條緊固狀態把握裝置8適用於機床1之情形，但並不限定於此，本發明亦可適用於機床以外之工業機械。即，只要該工業機械為具有：移動體；輸送機構，其具備馬達作為前述移動體之驅動源，使前述移動體可直線往復移動；支撐部，其具有使用嵌條之滑動引導方式之引導面，在前述引導面引導前述移動體往復移動；第1移動體位置檢測機構，其檢測前述馬達之旋轉角，獲得第1移動體位置檢測值；第2移動體位置檢測機構，其檢測前述移動體之位置，獲得第2移動體位置檢測值；及反饋控制機構，藉由將對前述第1移動體位置檢測值進行微分而獲得之移動體速度檢測值作為速度反饋，而將前述第2移動體位置檢測值作為位置反饋使用之全閉環方式之反饋控制，或將前述移動體速度檢測值作為速度反饋，而將前述第1移動體位置作為位置反饋使用之半閉環方式之反饋控制，以使前述移動體之移動位置追隨位置指令的方式，控制向前述馬達供給之馬達電流值者，則均可適用於本發明。
[產業上之可利用性]
本發明係關於嵌條緊固狀態把握方法及裝置者，且為適用於具備有具有使用嵌條之滑動引導方式之引導面，並在前述引導面引導移動體往復移動之支持部之機床等之工業機械而有用者。
1．．．機床
2．．．工作台
3．．．輸送機構
4．．．導軌
4a．．．導軌之引導面
4b．．．導軌之上表面
4c．．．導軌之下表面
5．．．脈衝編碼器
6．．．工作台位置檢測器
6a．．．游標
6b．．．刻度尺
7．．．反饋控制機構
101．．．機床
106．．．工作台位置檢測器
107．．．反饋控制機構
C．．．箭頭
D．．．箭頭
i．．．馬達電流值
Kp．．．位置環路增益
Kv．．．速度環路比例增益
Kvi．．．速度環路積分增益
s．．．拉普拉斯運算子
P0．．．位置指令
P1．．．第1工作台位置檢測值
P2．．．第2工作台位置檢測值
V0．．．速度指令
τ0．．．扭矩指令
τ1．．．扭矩
τ2．．．扭矩
Δp．．．位置偏差
Δv．．．速度偏差
X1．．．第1位置
X2．．．第2位置
8．．．嵌條緊固狀態把握裝置
10．．．NC裝置
11．．．伺服馬達
11a．．．旋轉軸
12．．．減速齒輪裝置
12a．．．第1齒輪
12b．．．第2齒輪
13．．．支撐承軸
14．．．滾珠螺桿
14a．．．螺紋部
14b．．．螺母部
31．．．位置偏差運算部
32．．．乘法部
33．．．速度偏差運算部
34．．．比例運算部
35．．．積分運算部
36．．．加法部
37．．．電流控制部
38．．．微分運算部
41．．．資料獲取部
42．．．無效運動值計算處理部
43．．．嵌條緊固狀態判斷處理部
44．．．記憶體
51．．．NC記憶體
圖1係顯示配備有本發明之實施形態例之嵌條緊固狀態把握裝置之機床的重要部分構成圖。
圖2係顯示具有使用嵌條之滑動引導方式之引導面之支撐部(導軌)的橫剖面圖。
圖3係顯示關於利用前述嵌條緊固狀態把握裝置之設定值決定處理之流程圖。
圖4係顯示第1工作台位置檢測值波形、第2工作台位置檢測值波形、位置偏差波形及無效運動值之圖。
圖5係顯示馬達電流值波形及第2工作台位置檢測值波形之圖。
圖6係關於利用前述嵌條緊固狀態把握裝置之嵌條緊固狀態把握處理之流程圖。
圖7係顯示配備有本發明之其他實施形態例之嵌條緊固狀態把握裝置之機床的重要部分構成圖。
1．．．機床
2．．．工作台
3．．．輸送機構
4．．．導軌
4a．．．導軌之引導面
5．．．脈衝編碼器
6．．．工作台位置檢測器
6a．．．游標
6b．．．刻度尺
7．．．反饋控制機構
8．．．嵌條緊固狀態把握裝置
10．．．NC裝置
11．．．伺服馬達
11a．．．旋轉軸
12．．．減速齒輪裝置
12a．．．第1齒輪
12b．．．第2齒輪
13．．．支撐承軸
14．．．滾珠螺桿
14a．．．螺紋部
14b．．．螺母部
31．．．位置偏差運算部
32．．．乘法部
33．．．速度偏差運算部
34．．．比例運算部
35．．．積分運算部
36．．．加法部
37．．．電流控制部
38．．．微分運算部
41．．．資料獲取部
42．．．無效運動值計算處理部
43．．．嵌條緊固狀態判斷處理部
44．．．記憶體
51．．．NC記憶體
C．．．箭頭
D．．．箭頭
i．．．馬達電流值
Kp．．．位置環路增益
Kv．．．速度環路比例增益
Kvi．．．速度環路積分增益
s．．．拉普拉斯運算子
P0．．．位置指令
P1．．．第1工作台位置檢測值
P2．．．第2工作台位置檢測值
V0．．．速度指令
τ0．．．扭矩指令
τ1．．．扭矩
τ2．．．扭矩
Δp．．．位置偏差
Δv．．．速度偏差
X1．．．第1位置
X2．．．第2位置

Claims (4)

  1. 一種嵌條緊固狀態把握方法，其特徵為，其係適用於工業機械者，該工業機械包含：移動體；輸送機構，其具備馬達作為前述移動體之驅動源，使前述移動體可直線往復移動；支撐部，其具有使用嵌條之滑動引導方式之引導面，在前述引導面引導前述移動體往復移動；第1移動體位置檢測機構，其檢測前述馬達之旋轉角而獲得第1移動體位置檢測值；第2移動體位置檢測機構，其檢測前述移動體之位置而獲得第2移動體位置檢測值；及反饋控制機構，其藉由將對前述第1移動體位置檢測值進行微分而獲得之移動體速度檢測值作為速度反饋、將前述第2移動體位置檢測值作為位置反饋使用之全閉環方式之反饋控制，或將前述移動體速度檢測值作為速度反饋、將前述第1移動體位置作為位置反饋使用之半閉環方式之反饋控制，以使前述移動體之移動位置追隨位置指令的方式而控制向前述馬達供給之馬達電流值；且該方法實施以下處理：資料獲取處理，其將使前述移動體在一定之移動範圍內往復移動之測定用位置指令作為前述位置指令而供予前述反饋控制機構，藉此使前述移動體在前述一定之移動範圍內往復移動，此時從前述第1移動體位置檢測機構與前述第2移動體位置檢測機構，獲取前述第1移動體位置檢測值與前述第2移動體位置檢測值，並儲存於記憶媒體；無效運動值計算處理，其基於儲存於前述記憶媒體之前述第1移動體位置檢測值與前述第2移動體位置檢測值，計算無效運動值；及嵌條緊固狀態判斷處理，其將由該無效運動值計算處理計算出之前述無效運動值與無效運動值設定值進行比較，藉此判斷前述嵌條緊固狀態。
  2. 如請求項1之嵌條緊固狀態把握方法，其中於前述資料獲取處理中，在使前述移動體往復移動時，獲取前述馬達電流值並儲存於記憶媒體；於前述嵌條緊固狀態判斷處理中，藉由將儲存於前述記憶媒體之前述馬達電流值與馬達電流設定值進行比較，而判斷前述嵌條之緊固狀態。
  3. 一種嵌條緊固狀態把握裝置，其特徵為，其係配備於工業機械者，該工業機械包含：移動體；輸送機構，其具備馬達作為前述移動體之驅動源，使前述移動體可直線往復移動；支撐部，其具有使用嵌條之滑動引導方式之引導面，在前述引導面引導前述移動體往復移動；第1移動體位置檢測機構，其檢測前述馬達之旋轉角而獲得第1移動體位置檢測值；第2移動體位置檢測機構，其檢測前述移動體之位置而獲得第2移動體位置檢測值；及反饋控制機構，其藉由將對前述第1移動體位置檢測值進行微分而獲得之移動體速度檢測值作為速度反饋、將前述第2移動體位置檢測值作為位置反饋使用之全閉環方式之反饋控制，或將前述移動體速度檢測值作為速度反饋、將前述第1移動體位置作為位置反饋使用之半閉環方式之反饋控制，以使前述移動體之移動位置追隨位置指令的方式而控制向前述馬達供給之馬達電流值；該裝置具有：資料獲取處理部，其將使前述移動體在一定之移動範圍內往復移動之測定用位置指令作為前述位置指令而供予前述反饋控制機構，藉此使前述移動體在前述一定之移動範圍內往復移動，此時從前述第1移動體位置檢測機構與前述第2移動體位置檢測機構，獲取前述第1移動體位置檢測值與前述第2移動體位置檢測值，並儲存於記憶媒體；無效運動值計算處理部，其基於儲存於前述記憶媒體之前述第1移動體位置檢測值與前述第2移動體位置檢測值，計算無效運動值；及嵌條緊固狀態判斷處理部，其將由該無效運動值計算處理部所計算之前述無效運動值與無效運動值設定值進行比較，藉此判斷前述嵌條緊固狀態。
  4. 如請求項3之嵌條緊固狀態把握裝置，其中於前述資料獲取處理部中，在使前述移動體往復移動時，獲取前述馬達電流值並儲存於記憶媒體；於前述嵌條緊固狀態判斷處理部中，藉由將儲存於前述記憶媒體之前述馬達電流值與馬達電流設定值進行比較，而判斷前述嵌條之緊固狀態。
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