JP7257946B2

JP7257946B2 - 機械的結合の判定方法及び機械的結合の判定装置

Info

Publication number: JP7257946B2
Application number: JP2019226652A
Authority: JP
Inventors: 伸二柴田
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2039-12-16
Also published as: JP2021096121A

Description

本開示は、回転位置検出器の機械的結合の判定方法、及び、機械的結合の判定装置に関する。

下記特許文献１において、マスター位置検出器の位置を基準にして製品となる位置検出器の誤差を測定する方法が開示されている。

特開２０１４－１５３２９４号公報

マスター検出器を基準にして誤差を測定し、補正データを作成する回転位置検出器において、マスター検出器とこの回転位置検出器を機械的に結合するために、例えば、テーパ形状のオスとメスをネジにより締結する構造を持たせ、ロボット等によりネジ締めし、自動測定を行うことを考える。機械加工が悪くテーパ角度が一致しない場合は、測定時に大きな振れが発生する。このため、上記特許文献１の位置検出器のステータ側がカップリングで固定されているとすると、カップリングで吸収できない機械的な結合にともなう誤差が、補正データに混じり、回転位置検出器の精度を悪化させる問題がある。また、テーパ結合のネジ締めが不完全でも同じく機械的な結合にともなう誤差の問題が発生する。

本発明では、このような機械的な結合の良否判定を行うことを目的とする。これにより、例えば、高精度な位置検出精度を保証する回転位置検出器の検査が可能となる。

本発明にかかる機械的結合の判定方法は、テスターを用いた回転位置検出器の検査において実施される方法であって、Ａ）前記テスターは、先端にテーパ状またはストレート形状に形成された嵌合部を有するテスター回転軸と、前記テスター回転軸を支持する固定部と、前記テスター回転軸の回転位置を検出するマスター検出器と、を備え、Ｂ）前記回転位置検出器は、前記嵌合部に嵌合する被嵌合部が形成された検出器回転軸と、前記検出器回転軸に設けられたロータと、前記ロータの周囲に設けられたステータと、前記ステータが固定されるハウジングと、前記ハウジングに固定されたカップリングと、前記ロータが前記ステータに及ぼす電磁気学的作用に基づいて、前記検出器回転軸の回転位置を算出する算出部と、を備え、Ｃ）検査時には、前記検出器回転軸の前記被嵌合部が、前記テスター回転軸の前記嵌合部に同芯で嵌合され、ネジ締めされることで、機械的な結合が行われ、前記回転位置検出器の前記カップリングが、前記テスターの前記固定部にネジ締めされて機械的な結合が行われ、Ｄ）前記方法では、前記マスター検出器が検出した回転位置に基づいて、前記算出部によって算出された回転位置の角度誤差を求め、前記角度誤差をフーリエ変換して得た２０周期以下の誤差成分の大きさに基づいて、前記検出器回転軸についての前記機械的な結合、または、前記カップリングについての前記機械的な結合の良否判定を行う。

良否判定では、この２０周期以下の低次の誤差成分を、例えば、あらかじめ実験で求めた判定値と比較することで、機械的結合の良否を判定することができる。

本発明にかかる機械的結合の判定装置は、テスターに回転位置検出器を機械的に結合して行われる前記回転位置検出器の検査で得られる回転軸の角度誤差を入力する手段と、前記角度誤差にフーリエ変換を行う手段と、前記フーリエ変換により得た２０周期以下の誤差成分の大きさに基づいて、前記テスターと前記回転位置検出器との機械的な結合の良否判定を行う手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、テスターと回転位置検出器の回転軸等の機械的な結合の良否を判定することが可能となる。したがって、例えば、テスターによる回転位置検出器の検査の精度を向上させることが期待できる。

ネジ締めが不完全である場合の角度誤差をフーリエ変換し、異常時にしか現れない１回転あたり３～２０周期の誤差を逆フーリエ変換したものである。本実施形態に係る回転位置検出器とマスター検出器との結合構造を示す図である。

以下、図面を参照して、本実施形態に係る回転位置検出器の機械的結合誤差の判定方法の実施の形態を説明する。図２は、回転位置検出器とマスター検出器との結合構造を示す図である。回転位置検出器は、検出ロータ１、中心ボルト２、ハウジング６、軸３、軸受４,５、ステータ７、ダイ８、基板９、カップリング１０からなり、軸３に軸受４,５が圧入されており、軸受４,５は、ハウジング６に軸受隙間がなくなるように接着されている。検出ロータ１は、磁性体で、円周方向に沿って凹凸が１２５個、配列されたロータプレートであり、軸受４,５の回転中心になるよう芯出しして、中心ボルト２にて、軸３に接着固定されている。

ステータ７は、ケイ素鋼等の打ち抜きコアで、検出ロータ１に対向し極歯を配置し、その極歯に巻線し、検出ロータ１の凹凸に応じた正弦波の検出信号を出力し、基板９にて、回転位置を算出しており、ダイ８と基板９を介して、ハウジング６にねじ止め固定されている。また、カップリング１０は、１８０度位相の２か所でハウジング６にネジ固定されている。

テスターは、軸２０、軸受２１,２２、固定部２３、カップリング２４、モータ２５、マスター検出器３０からなり、軸２０に軸受２１,２２が圧入されており、軸受２１,２２は、固定部２３に軸受隙間がなくなるように接着されており、モータ２５は、図示しない制御装置にて回転し、その回転は、カップリング２４を介して軸２０と、軸２０に固定したマスター検出器３０と、軸２０に結合した回転位置検出器の軸３を回転させる。

回転位置検出器の補正値の測定は、軸３を、中心ボルト２にて、テスターの軸２０に、図示しないロボットが持つ電動ドライバーで、ネジ締め固定し、さらに、カップリング１０を、ネジ３１にて、１８０度位相の２か所でテスターの固定部２３に、前記電動ドライバーでネジ締め固定し、モータ２５を回転させたときの、回転位置検出器とマスター検出器の位置の差を前記制御装置で求める。

このように構成された検査方法では、軸３と軸２０のテーパ角度が加工誤差等によって一致しない場合は、測定時に大きな振れが発生し、カップリング１０で吸収できない、１回転あたり１周期、または、２周期の誤差が、補正データに混じり、回転位置検出器の精度を悪化させる問題がある。また、ネジ締めが不完全では、テーパ部の結合が緩いため、滑りやガタが発生し、これによる３～２０周期の誤差が発生するという問題点がある。

カップリング１０は、１８０度対角２点をネジ止め固定することで、本来ならば、芯ずれで発生する１周期運動誤差がカップリング１０のばね特性により吸収できる。しかし、カップリング１０の形状が完全に対称形でない場合、ばね特性が対称形でなくなり、１周期、２周期の運動誤差が残ってしまう。また、テーパのネジ締めが緩い場合は、結合による回転方向剛性が回転位相により変化する。このため、芯ずれで発生する力に負けて、回転運動の伝達が不規則に揺らぐ。これにより、位置検出誤差となり、この誤差成分は、２０周期以下に現れる。

図１は、ネジ締めが不完全である場合の角度誤差をフーリエ変換し、異常時にしか現れない１回転あたり３～２０周期の誤差を逆フーリエ変換したものである。この誤差の最大値と最小値の差が合否判定基準を超える場合は、製品検査を不合格とすることで、間違った補正値を製品に書き込み出荷してしまうことを防ぐことができる。このような検査基準を設けることは、ロボットによる自動生産をする上で極めて重要な技術となる。

また、テーパ角度が加工誤差等に依って一致しない場合は、同様にして測定した誤差をフーリエ変換し１回転あたり１周期、または、２周期の誤差量が合否判定基準を超える場合は、製品検査を不合格とすることができる。

従って、本実施形態により、測定された誤差に含まれる周期成分に基づいて、このような機械的な結合誤差の合否判定値とすることで、高精度な位置検出精度を保証する回転位置検出器の検査を実現することが期待できる。

１検出ロータ、２中心ボルト、３軸、６ハウジング、４、５軸受け、７ステータ、８ダイ、９基板、１０カップリング、２０軸、２１、２２軸受、２３固定部、２４カップリング、２５モータ、３０マスター検出器、３１ネジ。

Claims

テスターを用いた回転位置検出器の検査において実施される方法であって、
Ａ）前記テスターは、
先端にテーパ状またはストレート形状に形成された嵌合部を有するテスター回転軸と、
前記テスター回転軸を支持する固定部と、
前記テスター回転軸の回転位置を検出するマスター検出器と、を備え、
Ｂ）前記回転位置検出器は、
前記嵌合部に嵌合する被嵌合部が形成された検出器回転軸と、
前記検出器回転軸に設けられたロータと、
前記ロータの周囲に設けられたステータと、
前記ステータが固定されるハウジングと、
前記ハウジングに固定されたカップリングと、
前記ロータが前記ステータに及ぼす電磁気学的作用に基づいて、前記検出器回転軸の回転位置を算出する算出部と、を備え、
Ｃ）検査時には、
前記検出器回転軸の前記被嵌合部が、前記テスター回転軸の前記嵌合部に同芯で嵌合され、ネジ締めされることで、機械的な結合が行われ、
前記回転位置検出器の前記カップリングが、前記テスターの前記固定部にネジ締めされて機械的な結合が行われ、
Ｄ）前記方法では、
前記マスター検出器が検出した回転位置に基づいて、前記算出部によって算出された回転位置の角度誤差を求め、
前記角度誤差をフーリエ変換して得た２０周期以下の誤差成分の大きさに基づいて、前記検出器回転軸についての前記機械的な結合、または、前記カップリングについての前記機械的な結合の良否判定を行う、
ことを特徴とする機械的結合の判定方法。
テスターに回転位置検出器を機械的に結合して行われる前記回転位置検出器の検査で得られる回転軸の角度誤差を入力する手段と、
前記角度誤差にフーリエ変換を行う手段と、
前記フーリエ変換により得た２０周期以下の誤差成分の大きさに基づいて、前記テスターと前記回転位置検出器との機械的な結合の良否判定を行う手段と、
を備えることを特徴とする機械的結合の判定装置。