JP2004279128A

JP2004279128A - Rotational accuracy measurement method and rotational accuracy measuring device

Info

Publication number: JP2004279128A
Application number: JP2003068668A
Authority: JP
Inventors: Shigekazu Okumura; 繁一奥村
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: JP3997935B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotational accuracy measurement method capable of removing the synchronization signal of a period exceeding one turn of a rotor. <P>SOLUTION: In the rotational accuracy measurement method for calculating an index for indicating the rotational accuracy of the rotor, based on each data block, where the number of sampled values is converted into a specific value, time-series data consisting of the sampled values in a specific period for indicating the displacement in the radius direction of the rotating rotor are divided for every rotational period of the rotor for creating a plurality of data blocks. In the rotational accuracy measurement method, a row including data blocks by the power of two is created (S2), the created row is divided into two in time series (S2), and the sampled values located at the same position in time series of each data block located at the same position in time series in the rows before and behind being divided into two are subtracted to create a new row (S4). Until the number of data blocks becomes one, division by two (S2) and subtraction (S4) are repeated for a new row (S6), and the index is calculated, based on one data block. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸を中心として回転する回転体の回転精度を測定する回転精度測定方法及び回転精度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転がり軸受又は流体軸受等に支持されて回転する回転体（例えばモータによって回転するスピンドル等）の回転精度を測定する回転精度測定装置では、従来、回転体の変位を示す時系列データを、回転体の回転とは無関係に採取して大量の変位データを収集し、その大量の変位データに対して一括してデータ処理を行っていた。このデータ処理では、例えば、時系列的に得られた変位データ（以下「採取データ」と記述）に対して高速フーリエ変換（以下「ＦＦＴ」と記述）を施すことにより、周波数スペクトルを示すデータ（以下「スペクトルデータ」と記述）を算出する。次に、そのスペクトルデータにおいて同期振れ誤差（ＲＲＯ；ＲｅｐｅａｔａｂｌｅＲｕｎＯｕｔ）を除去することにより、１回転毎に繰り返されない回転体の変位に相当する非同期振れ誤差（ＮＲＲＯ；ＮｏｎＲｅｐｅａｔａｂｌｅＲｕｎＯｕｔ）を求めている。
【０００３】
特許文献１には、簡単な操作により玉軸受単品のＮＲＲＯが測定できる玉軸受の回転精度検査方法及び検査装置が開示されている。また、特許文献２には、ラジアル転がり軸受の回転非同期振れと動トルクとを、互いに関連付けて、正確に測定自在とするラジアル転がり軸受用回転精度及び動トルク測定装置が開示されている。また、特許文献３には、転がり軸受のラジアル、アキシアル両方向の回転非同期振れと動トルクとを、互いに関連付けて、正確に測定自在とする転がり軸受用回転精度及び動トルク測定装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３１１５８８号公報
【特許文献２】
特開２０００−１５５０７３号公報
【特許文献３】
特開２００１−１９４２７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の回転精度測定装置では、回転体を回転させるモータ等の回転ムラが測定に大きな影響を与えていた。また、上記の採取データは、回転体の回転とは無関係に採取された時系列データであるので、上記データ処理においてＦＦＴが施される際には、採取データが所定区間外で滑らかに０になるように、予め窓関数によって採取データに対して適当な重み付けがなされていた。一般に窓関数が使用されると、ＦＦＴによって得られるスペクトルが拡散するので、この関数の使用も、従来の回転精度測定装置による測定に大きな影響を与えることになる。このように、従来の測定装置では、モータの回転ムラや窓関数の影響が大きい為、回転精度についての高度な測定、即ちＲＲＯ，ＮＲＲＯ及び真円度等の正確な算出は困難であった。
【０００６】
本願出願人は、上述したような事情に鑑みて、上記の時系列データを回転体の回転周期毎に分割してブロック化することにより、複数のデータブロックからなるブロック化データを作成し、作成したブロック化データに基づき、回転体の回転精度を示す指標を算出し、モータの回転ムラ等の影響及び上記窓関数の影響を小さく出来る回転精度測定装置を、特願２００２−０１８４０２、特願２００２−０３６７７７において提案している。
【０００７】
この回転精度測定装置では、時系列データを回転体の１回転周期毎に分割しているので、除去出来る同期信号の周期は１回転周期以内であり、１回転を超える周期の同期信号を除去することは出来ないという問題がある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、回転体の１回転を超える周期の同期信号を除去することが出来る回転精度測定方法及び回転精度測定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る回転精度測定方法は、軸を中心として回転する回転体の半径方向又は軸方向の変位を示す所定周期の標本化値からなる時系列データを、前記回転体の回転周期毎に分割しブロック化して複数のデータブロックを作成し、作成した各データブロックの標本化値の数を所定数に変換し、標本化値を所定数に変換した各データブロックに基づき、前記回転体の回転精度を示す指標を算出する回転精度測定方法であって、前記データブロックを２のべき乗個含むデータブロック列を作成し、作成したデータブロック列を時系列的に２分割し、２分割した前後のデータブロック列内の時系列的に同位置にある各データブロックの時系列的に同位置にある標本化値同士を引き算して、新たなデータブロック列を作成し、以下、データブロック数が１つになる迄、新たなデータブロック列について前記２分割及び引き算を繰返し、１つになったデータブロックに基づき、前記指標を算出することを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る回転精度測定装置は、軸を中心として回転する回転体の半径方向又は軸方向の変位を示す所定周期の標本化値からなる時系列データを取得する手段と、該手段が取得した時系列データを、前記回転体の回転周期毎に分割しブロック化して複数のデータブロックを作成する手段と、該手段が作成した各データブロックの標本化値の数を所定数に変換する手段と、該手段が標本化値を所定数に変換したデータブロックに基づき、前記回転体の回転精度を示す指標を算出する算出手段とを備える回転精度測定装置であって、前記データブロックを２のべき乗個含むデータブロック列を作成する手段と、該手段が作成したデータブロック列を時系列的に２分割する２分割手段と、該２分割手段が２分割した前後のデータブロック列内の時系列的に同位置にある各データブロックの時系列的に同位置にある標本化値同士を引き算して、新たなデータブロック列を作成する作成手段と、以下、データブロック数が１つになる迄、新たなデータブロック列について前記２分割手段及び作成手段の各動作を繰返させる手段とを備え、前記算出手段は、１つになったデータブロックに基づき、前記指標を算出すべくなしてあることを特徴とする。
【００１０】
第１発明に係る回転精度測定方法及び第２発明に係る回転精度測定装置では、取得する手段が、回転体の半径方向又は軸方向の変位を示す時系列データを取得し、作成する手段が、その取得した時系列データを、回転体の回転周期毎に分割しブロック化して複数のデータブロックを作成する。変換する手段が、その作成した各データブロックの標本化値の数を所定数に変換し、算出手段が、その標本化値を所定数に変換したデータブロックに基づき、回転体の回転精度を示す指標を算出する。作成する手段が、データブロックを２のべき乗個含むデータブロック列を作成し、２分割手段が、その作成したデータブロック列を時系列的に２分割する。
【００１１】
作成手段が、２分割手段が分割した前後のデータブロック列内の時系列的に同位置にある各データブロックの時系列的に同位置にある標本化値同士を引き算して、新たなデータブロック列を作成し、以下、繰返させる手段が、データブロック数が１つになる迄、新たなデータブロック列について２分割手段及び作成手段の各動作を繰返させ、算出手段は、１つになったデータブロックに基づき、指標を算出する。
これにより、回転体の１回転の累乗倍の同期成分は、２倍から最大回転数（最大データブロック数）／２倍迄の成分が、引き算により除去され、回転体の１回転を超える周期の同期信号を除去することが出来る回転精度測定方法及び回転精度測定装置を実現することが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る回転精度測定方法及び回転精度測定装置の実施の形態の構成を模式的に示す説明図であり、図２は、この回転精度測定装置が回転体を測定するときの状態を示す平面図である。回転精度測定装置は、軸受により支持され、所定の回転軸１１を中心としてモータ（図示せず）により回転する回転体１０の回転精度を測定する測定装置であり、回転体１０の半径方向の変位を検出する非接触式の変位センサ２０と、変位センサ２０の検出信号Ｓｄに基づき回転体１０の半径方向の変位を示す標本化値からなる時系列データを収集し、その時系列データである採取データを処理するデータ収集処理装置３０とを備えている。
【００１３】
変位センサ２０は、回転体１０の外周面近傍に配置され、その外周面と変位センサ２０との距離を検出し、その検出結果を回転体１０の半径方向の変位を示す検出信号Ｓｄとして出力する。尚、回転体１０の軸方向の変位を検出し、軸方向の変位についての回転精度を測定する場合には、図１において破線で示すように、回転体１０の上面近傍に回転体１０の軸方向の変位を検出する非接触式の変位センサ２１を配置し、その変位センサ２１から出力される信号、即ち回転体１０の上面と変位センサ２１との距離を示す信号を検出信号Ｓｄとして使用すれば良い。
【００１４】
データ収集処理装置３０は、中央処理装置としてのＣＰＵ３１、入力インタフェース部３２、メモリ３３及び表示制御部３４をバスで接続した構成となっており、表示制御部３４には表示部３６が接続されている。変位センサ２０からの検出信号Ｓｄは、入力インタフェース部３２に入力される。入力インタフェース部３２はＡ／Ｄ変換器を有し、検出信号Ｓｄは、これにより標本化されたディジタルデータとしてメモリ３３に一時的に格納される（以下、このディジタルデータを「原データ」と記述）。入力インタフェース部３２は、変位センサ２０と共に、回転体１０の変位を表す時系列データを取得する手段を構成する。
【００１５】
ＣＰＵ３１は、予めメモリ３３に格納された所定プログラムを実行することにより、原データに対し、後述するＤＣカット処理、周期分割処理、レート変換、同期信号除去及びＦＦＴ等のデータ処理を順次施す。これにより、データ収集処理装置３０は、図３に示すような、ＤＣカット部１１１（時系列データを取得する手段）、周期分割部１１２（複数のデータブロックを作成する手段）、レート変換部１１３（所定数に変換する手段）、同期信号除去部１１４及び信号処理部１１５（指標を算出する手段）を備える装置として作動する。
【００１６】
ＤＣカット部１１１は、変位センサ２０から出力された検出信号Ｓｄから直流成分を除去するものであり、具体的には、検出信号Ｓｄを表すディジタルデータである原データに対する信号処理により、検出信号Ｓｄから直流成分を除去した信号を表すディジタルデータを採取データＤａとして作成する（この信号処理を「ＤＣカット処理」という）。尚、ＤＣカット部１１１は、ソフトウェア的に実現されているが、入力インタフェース部３２に直流成分遮断回路を設け、これにより検出信号Ｓｄから直流成分を除去した後に、Ａ／Ｄ変換器により採取データＤａを作成するようにしても良い。この場合、ＤＣカット部１１１は、ハードウェアとして実現されることになり、入力インタフェース部３２の一部を構成する。
【００１７】
周期分割部１１２は、ＤＣカット部１１１により作成された採取データＤａを回転体１０の回転周期毎に分割してブロック化することにより、複数のデータブロックからなるブロック化データＤｂを作成する（この処理を「周期分割処理」という）。具体的には、検出信号Ｓｄを表すディジタルデータである採取データＤａから、Ｓｄ＝０に相当する時点であるゼロ点を求め、このゼロ点に基づき、採取データＤａを回転周期毎に分割してブロック化データＤｂを得る。例えば、検出信号Ｓｄの内、図４に示すような区間に相当する採取データＤａがＤＣカット部１１１から得られた場合には、この採取データＤａから検出されたゼロ点に基づき、図５に示すような４個のデータブロックＤｂ１，Ｄｂ２，Ｄｂ３，Ｄｂ４からなるブロック化データＤｂを得る。
【００１８】
これら４個のデータブロックＤｂ１，Ｄｂ２，Ｄｂ３，Ｄｂ４のそれぞれを構成するディジタル信号値（回転体１０の変位を示す標本化値）の数（以下「データ数」と記述、１回転周期のサンプリング点数に相当）は、モータの回転ムラ等の為、通常、全て等しくはならず、例えば、図６に示すように、データブロックＤｂ１，Ｄｂ２，Ｄｂ３，Ｄｂ４のデータ数は、それぞれｎ１個、ｎ２個、ｎ３個、ｎ４個となる。尚、回転体１０を回転させるモータを含む駆動部（図示せず）から回転周期に同期した信号（例えば１回転毎に１個パルスが現れる信号）がインデックスパルスＳｉｐとして出力される場合には、上述したゼロ点検出に代えて、そのインデックスパルスＳｉｐに基づき周期分割処理を行うようにしても良い。
【００１９】
レート変換部１１３は、上述したようにデータ数がばらつく複数のデータブロックからなるブロック化データＤｂに対して再サンプリング（再標本化）を行うことにより、各データブロックのデータ数を同一にする。即ち、レート変換により各データブロックのサンプリング点数を同一にする。
このとき、信号処理部１１５で実行されるＦＦＴ（高速フーリエ変換）を考慮して、各データブロックのデータ数を２のべき乗とする。例えば、図６に示すようなブロック化データＤｂに対してレート変換を施すことにより、データ数が全て２^Ｍであるデータブロックからなるブロック化データＤｃが得られる。
【００２０】
同期信号除去部１１４は、レート変換部１１３が、データ数を全て２^Ｍに変換したデータブロックからなるブロック化データＤｃから、データブロック数が２のべき乗個であるデータブロック列を作成し、作成したデータブロック列に基づき、周期が回転体の１回転周期を超える同期信号を除去する。この動作の詳細は後述する。
【００２１】
信号処理部１１５は、回転精度を示す指標を算出する手段であって、周期が回転体の１回転周期を超える同期信号が除去されて同期信号除去部１１４から与えられた１つのデータブロックＤｄに対して、窓関数を使用することなくＦＦＴを施すことにより、スペクトルデータを算出する。そして、算出したスペクトルデータに基づき、従来と同様の手法により、ＲＲＯ，ＮＲＲＯ及び真円度等を求める。
このようにして得られたＲＲＯ，ＮＲＲＯ及び真円度等、回転体１０の回転精度を示す指標は、測定結果としてメモリ３３に格納されると共に、他の所定プログラムに基づき、表示制御部３４に送られ、表示制御部３４により表示部３６に表示される。
【００２２】
以下に、このような回転精度測定装置の同期信号除去部１１４における周期が回転体の１回転周期を超える同期信号を除去する動作を、それを示す図７のフローチャートを参照しながら説明する。
同期信号除去部１１４は、先ず、レート変換部から与えられたブロック化データＤｃにより、時系列的に並べられた２のべき乗個のデータブロックからなるデータブロック列を作成する（Ｓ１）。次いで、作成したデータブロック列を時系列的に前後２分割する（Ｓ２）。
【００２３】
同期信号除去部１１４は、次に、２分割した前後の各データブロック列内の時系列的に同位置のデータブロックの時系列的に同位置にある標本化値同士（つまり、２分割した前後の各データブロック列内の時系列的に同位置にある標本化値同士）を引き算し、新たなデータブロック列を作成する（Ｓ４）。
同期信号除去部１１４は、次に、作成した新たなデータブロック列（Ｓ４）のデータブロック数が１であるか否かを判定し（Ｓ６）、１でなければ、新たなデータブロック列を時系列的に前後２分割し（Ｓ２）、２分割した前後の各データブロック列内の時系列的に同位置にある標本化値同士を引き算し、新たなデータブロック列を作成する（Ｓ４）。
同期信号除去部１１４は、作成した新たなデータブロック列（Ｓ４）のデータブロック数が１であれば（Ｓ６）、その１つのデータブロックを出力して（Ｓ８）リターンする。
【００２４】
２のべき乗個のデータブロック列のデータ列（標本化値の列）をＤ［ｎ］［ｍ］（ｎ；回転回数（データブロック数）、ｍ；１回転（１データブロック）当たりのデータ数）として、２分割（Ｓ２）及び引き算（Ｓ４）の動作を数式で表すと、１回目の引き算後のデータ列Ｄ１［ｎ／２］［ｍ］は、

２回目の引き算後のデータ列Ｄ２［ｎ／４］［ｍ］は、

【００２５】
ｋ回目の引き算後のデータ列Ｄｋ［１］［ｍ］は、

となり、ｎ／２回行った演算で得たｍ個のデータを有するデータ列（１つのデータブロック）が１回転分の非同期振れであり、この内の最大値が求めるＮＲＲＯ値となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る回転精度測定方法及び回転精度測定装置によれば、回転体の１回転の累乗倍の同期成分は、２倍から最大回転数（最大データブロック数）／２倍迄の成分が、引き算により除去され、回転体の１回転を超える周期の同期信号を除去することが出来、測定対象である非同期振れの算出精度が向上する回転精度測定方法及び回転精度測定装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転精度測定方法及び回転精度測定装置の実施の形態の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明に係る回転精度測定装置が回転体を測定するときの状態を示す平面図である。
【図３】本発明に係る回転精度測定装置のデータ収集処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る回転精度測定装置の採取データの例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る回転精度測定装置の動作を示す説明図である。
【図６】本発明に係る回転精度測定装置の動作を示す説明図である。
【図７】本発明に係る回転精度測定装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０回転体
１１回転軸
２０，２１変位センサ
３０データ収集処理装置
３１ＣＰＵ
３２入力インタフェース部
３３メモリ
３６表示部
１１１ＤＣカット部（時系列データを取得する手段）
１１２周期分割部（複数のデータブロックを作成する手段）
１１３レート変換部（所定数に変換する手段）
１１４同期信号除去部
１１５信号処理部（指標を算出する手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotation accuracy measurement method and a rotation accuracy measurement device for measuring the rotation accuracy of a rotating body that rotates about an axis.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A rotation accuracy measuring device that measures the rotation accuracy of a rotating body (for example, a spindle that is rotated by a motor) supported by a rolling bearing or a fluid bearing or the like has conventionally used a time-series data indicating the displacement of the rotating body as a rotating body. A large amount of displacement data was collected by sampling regardless of the rotation of the, and data processing was performed on the large amount of displacement data collectively. In this data processing, for example, data indicating a frequency spectrum (hereinafter, referred to as “FFT”) is performed on displacement data (hereinafter, referred to as “collected data”) obtained in a time-series manner, Hereinafter, “spectral data” is calculated. Next, by removing a synchronous runout error (RRO; Repeatable Run Out) from the spectrum data, an asynchronous runout error (NRRO; Non Repeatable Run Out) corresponding to the displacement of the rotating body that is not repeated every rotation is obtained. ing.
[0003]
Patent Literature 1 discloses a method and an apparatus for inspecting the rotational accuracy of a ball bearing that can measure NRRO of a single ball bearing by a simple operation. Further, Patent Literature 2 discloses a rotational accuracy and dynamic torque measuring device for a radial rolling bearing in which the rotational asynchronous vibration and the dynamic torque of the radial rolling bearing are associated with each other to enable accurate measurement. Patent Document 3 discloses a rolling bearing rotational accuracy and dynamic torque measuring device that makes it possible to accurately and freely measure the rotational asynchronous vibration and the dynamic torque of the rolling bearing in both the radial and axial directions so that they can be accurately measured. .
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-31588 [Patent Document 2]
JP 2000-155073 A [Patent Document 3]
JP 2001-194270A [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional rotation accuracy measuring device, rotation unevenness of a motor or the like for rotating the rotating body has a great influence on the measurement. Further, since the above-mentioned collected data is time-series data collected regardless of the rotation of the rotating body, when the FFT is performed in the data processing, the collected data is smoothly reduced to 0 outside a predetermined section. In such a manner, the acquired data is previously appropriately weighted by the window function. In general, when a window function is used, the spectrum obtained by the FFT spreads. Therefore, the use of this function has a great effect on the measurement by the conventional rotation accuracy measuring device. As described above, in the conventional measuring device, since the influence of the rotation unevenness of the motor and the window function is great, it is difficult to perform advanced measurement of the rotation accuracy, that is, accurate calculation of RRO, NRRO, roundness, and the like.
[0006]
In view of the circumstances as described above, the applicant of the present application divides the time-series data for each rotation cycle of the rotating body into blocks, thereby creating block data including a plurality of data blocks, and creating the block data. An index indicating the rotation accuracy of the rotating body is calculated based on the block data thus obtained, and a rotation accuracy measuring device capable of reducing the influence of the rotation unevenness of the motor and the effect of the window function is disclosed in Japanese Patent Application Nos. 2002-018402 and 2002. -036777.
[0007]
In this rotation accuracy measuring device, since the time-series data is divided for each rotation period of the rotating body, the period of the synchronization signal that can be removed is within one rotation period, and the synchronization signal having a period exceeding one rotation is removed. There is a problem that you can not do.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object to provide a rotation accuracy measurement method and a rotation accuracy measurement device capable of removing a synchronization signal having a cycle exceeding one rotation of a rotating body. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The rotation accuracy measuring method according to the first aspect of the present invention provides a method of measuring time-series data including a sampling value of a predetermined cycle indicating a radial or axial displacement of a rotating body that rotates about an axis for each rotation cycle of the rotating body. Divide and block to create a plurality of data blocks, convert the number of sampled values of each created data block to a predetermined number, and based on each data block converted to a predetermined number of sampled values, A rotation accuracy measuring method for calculating an index indicating rotation accuracy, wherein a data block sequence including power units of the data blocks is created, the created data block sequence is divided into two in a time series, and before and after dividing into two. A new data block sequence is created by subtracting the sampled values of each data block at the same position in time series in the data block sequence of Until number becomes one, repeat the two-division and subtraction for the new data block column, based on the data block becomes one, and calculates the index.
[0009]
A rotation accuracy measuring device according to a second aspect of the present invention includes: a unit for acquiring time-series data including a sampling value of a predetermined cycle indicating a radial or axial displacement of a rotating body that rotates about an axis; Means for dividing the time-series data obtained for each rotation cycle of the rotating body into blocks to create a plurality of data blocks, and means for converting the number of sampled values of each data block created by the means into a predetermined number And a calculating means for calculating an index indicating the rotation accuracy of the rotator based on the data block obtained by converting the sampled value to a predetermined number, wherein the data block is divided into two. Means for creating a data block sequence including exponentiation units; two-division means for dividing the data block sequence created by the means into two in a time-series manner; Creating means for creating a new data block sequence by subtracting sampled values at the same position in time series for each data block at the same position in the time series; Means for repeating the respective operations of the two-way dividing means and the creating means for a new data block sequence until the calculating means calculates the index based on the one data block. It is characterized by the following.
[0010]
In the rotation accuracy measurement method according to the first invention and the rotation accuracy measurement device according to the second invention, the acquiring unit acquires time-series data indicating a radial or axial displacement of the rotating body, and a unit that creates the time-series data. The obtained time-series data is divided for each rotation cycle of the rotating body and divided into blocks to create a plurality of data blocks. The converting means converts the number of sampled values of each created data block into a predetermined number, and the calculating means indicates the rotation accuracy of the rotator based on the data block obtained by converting the sampled value into the predetermined number. Calculate the index. The creating means creates a data block sequence including power blocks of 2 and the dividing means divides the created data block sequence into two in time series.
[0011]
The creating means subtracts the sampled values at the same position in time series of the data blocks at the same time series in the data block sequence before and after the division by the two dividing means to form a new data block. The means for creating a sequence and then repeating the operation repeats the operations of the dividing means and the creating means for a new data block sequence until the number of data blocks becomes one, and the number of calculating means becomes one. An index is calculated based on the data block.
As a result, as for the synchronous component of the power multiple of one rotation of the rotator, the component from twice to the maximum number of rotations (maximum number of data blocks) / 2 times is removed by subtraction, and the period of the cycle exceeding one rotation of the rotator is removed. A rotation accuracy measurement method and a rotation accuracy measurement device capable of removing a synchronization signal can be realized.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing the embodiments.
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of an embodiment of a rotation accuracy measuring method and a rotation accuracy measuring device according to the present invention, and FIG. 2 shows a case where the rotation accuracy measuring device measures a rotating body. It is a top view showing a state. The rotation accuracy measurement device is a measurement device that measures the rotation accuracy of the rotating body 10 that is supported by bearings and is rotated about a predetermined rotating shaft 11 by a motor (not shown). And time-series data consisting of sampled values indicating the radial displacement of the rotating body 10 based on the detection signal Sd of the displacement sensor 20 and the collected data as the time-series data. And a data collection processing device 30 that processes the data.
[0013]
The displacement sensor 20 is disposed near the outer peripheral surface of the rotating body 10, detects the distance between the outer peripheral surface and the displacement sensor 20, and outputs the detection result as a detection signal Sd indicating the radial displacement of the rotating body 10. . When detecting the axial displacement of the rotating body 10 and measuring the rotational accuracy with respect to the axial displacement, as shown by a broken line in FIG. A non-contact type displacement sensor 21 for detecting displacement in the direction is arranged, and a signal output from the displacement sensor 21, that is, a signal indicating a distance between the upper surface of the rotating body 10 and the displacement sensor 21 is used as a detection signal Sd. Good.
[0014]
The data collection processing device 30 has a configuration in which a CPU 31 as a central processing unit, an input interface unit 32, a memory 33, and a display control unit 34 are connected by a bus, and a display unit 36 is connected to the display control unit 34. I have. The detection signal Sd from the displacement sensor 20 is input to the input interface unit 32. The input interface unit 32 has an A / D converter, and the detection signal Sd is temporarily stored in the memory 33 as digital data sampled thereby (hereinafter, this digital data is referred to as “original data”). ). The input interface unit 32 constitutes, together with the displacement sensor 20, means for acquiring time-series data representing the displacement of the rotating body 10.
[0015]
By executing a predetermined program stored in the memory 33 in advance, the CPU 31 sequentially performs data processing such as DC cut processing, period division processing, rate conversion, synchronization signal removal, and FFT on the original data. Accordingly, the data collection processing device 30 includes the DC cut unit 111 (means for acquiring time-series data), the period division unit 112 (means for creating a plurality of data blocks), and the rate conversion unit 113 as shown in FIG. The device operates as a device including (a unit for converting into a predetermined number), a synchronization signal removing unit 114, and a signal processing unit 115 (a unit for calculating an index).
[0016]
The DC cut unit 111 removes a DC component from the detection signal Sd output from the displacement sensor 20. Specifically, the DC cut unit 111 performs signal processing on original data which is digital data representing the detection signal Sd, and performs detection processing on the detection signal Sd. , Digital data representing a signal from which a DC component has been removed is created as sampling data Da (this signal processing is referred to as “DC cut processing”). Although the DC cut unit 111 is realized by software, a DC component cut-off circuit is provided in the input interface unit 32 to remove the DC component from the detection signal Sd, and then the A / D converter converts the DC data into a sampled data. Da may be created. In this case, the DC cut unit 111 is realized as hardware, and forms a part of the input interface unit 32.
[0017]
The cycle dividing unit 112 creates the block data Db composed of a plurality of data blocks by dividing the sampled data Da created by the DC cutting unit 111 for each rotation cycle of the rotating body 10 and dividing the data into blocks. The processing is called “periodic division processing”). Specifically, a zero point corresponding to Sd = 0 is obtained from the sampling data Da which is digital data representing the detection signal Sd, and the sampling data Da is divided for each rotation cycle based on the zero point. Obtain block data Db. For example, when the sampled data Da corresponding to the section as shown in FIG. 4 is obtained from the DC cut unit 111 in the detection signal Sd, based on the zero point detected from the sampled data Da, FIG. Blocked data Db composed of four data blocks Db1, Db2, Db3, Db4 as shown is obtained.
[0018]
The number of digital signal values (sampled values indicating the displacement of the rotating body 10) constituting each of these four data blocks Db1, Db2, Db3, Db4 (hereinafter referred to as "data number") and the number of sampling points in one rotation cycle Are usually not equal due to uneven rotation of the motor. For example, as shown in FIG. 6, the data numbers of the data blocks Db1, Db2, Db3, and Db4 are n1 and n2, respectively. , N3 and n4. When a driving unit (not shown) including a motor for rotating the rotating body 10 outputs a signal synchronized with the rotation cycle (for example, a signal in which one pulse appears every one rotation) as the index pulse Sip, Instead of the zero point detection described above, the period division processing may be performed based on the index pulse Sip.
[0019]
The rate conversion unit 113 resamples (resamples) the blocked data Db including a plurality of data blocks in which the number of data varies as described above, so that the number of data in each data block is the same. That is, the number of sampling points of each data block is made equal by rate conversion.
At this time, the number of data of each data block is set to a power of 2 in consideration of FFT (Fast Fourier Transform) performed by the signal processing unit 115. For example, by performing rate conversion on the block data Db as shown in FIG. 6, block data Dc consisting of data blocks whose data count is all ^2M can be obtained.
[0020]
The synchronization signal removing unit 114 creates a data block sequence in which the number of data blocks is a power of 2 from the block data Dc in which the rate converter 113 converts the number of data into all ^2M data blocks. A synchronization signal whose cycle exceeds one rotation cycle of the rotator is removed based on the data block sequence thus obtained. Details of this operation will be described later.
[0021]
The signal processing unit 115 is a unit that calculates an index indicating the rotation accuracy. The signal processing unit 115 removes a synchronization signal whose cycle exceeds one rotation cycle of the rotating body and removes the synchronization signal from one data block Dd given from the synchronization signal removal unit 114. On the other hand, spectral data is calculated by performing FFT without using a window function. Then, based on the calculated spectrum data, RRO, NRRO, roundness, and the like are obtained by a method similar to the conventional method.
Indices indicating the rotational accuracy of the rotating body 10, such as RRO, NRRO, and roundness, obtained in this manner are stored in the memory 33 as measurement results, and transmitted to the display control unit 34 based on another predetermined program. It is sent and displayed on the display unit 36 by the display control unit 34.
[0022]
Hereinafter, an operation of removing the synchronization signal whose cycle exceeds one rotation cycle of the rotating body in the synchronization signal removing unit 114 of the rotation accuracy measuring device will be described with reference to a flowchart of FIG.
First, the synchronization signal removing unit 114 creates a data block sequence including power-of-two data blocks arranged in chronological order, based on the block data Dc supplied from the rate conversion unit (S1). Next, the created data block sequence is divided in time series into two parts before and after (S2).
[0023]
Next, the synchronization signal removing unit 114 determines whether the sampled values at the same position in time series of the data blocks at the same position in time series in each data block sequence before and after the division into two (that is, before and after the division into two) Are subtracted from each other (sampled values at the same position in time series in each data block sequence) to create a new data block sequence (S4).
Next, the synchronization signal removing unit 114 determines whether or not the number of data blocks of the created new data block sequence (S4) is 1 (S6). The data block sequence is divided into two before and after (S2), and the sampled values at the same position in time series in each of the data block sequences before and after the two divisions are subtracted to create a new data block sequence (S4).
If the number of data blocks in the created new data block sequence (S4) is 1 (S6), the synchronization signal removing unit 114 outputs the one data block (S8) and returns.
[0024]
D [n] [m] (n: number of rotations (number of data blocks), m: number of data per rotation (one data block)) ), The operations of the division into two (S2) and the subtraction (S4) are represented by mathematical expressions, and the data string D1 [n / 2] [m] after the first subtraction is as follows.

The data sequence D2 [n / 4] [m] after the second subtraction is

[0025]
The data sequence Dk [1] [m] after the k-th subtraction is

And a data string (one data block) having m data obtained by the calculation performed n / 2 times is an asynchronous swing for one rotation, and the maximum value among these is the NRRO value to be obtained.
[0026]
【The invention's effect】
According to the rotation accuracy measuring method and the rotation accuracy measuring device according to the present invention, the synchronous component of the power of one rotation of the rotating body is a component from twice to the maximum rotation number (maximum number of data blocks) / 2 times. A synchronization signal having a period exceeding one rotation of the rotating body, which is removed by subtraction, can be removed, and a rotation accuracy measuring method and a rotation accuracy measuring device that improve the calculation accuracy of the asynchronous runout to be measured can be realized. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of an embodiment of a rotation accuracy measurement method and a rotation accuracy measurement device according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a state when the rotation accuracy measuring device according to the present invention measures a rotating body.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a data collection processing device of the rotation accuracy measuring device according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of collected data of the rotation accuracy measuring device according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the operation of the rotation accuracy measuring device according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view showing the operation of the rotation accuracy measuring device according to the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the rotation accuracy measuring device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 Rotating body 11 Rotating

axes

20, 21 Displacement sensor 30 Data collection processing device 31 CPU
32 input interface unit 33 memory 36 display unit 111 DC cut unit (means for acquiring time-series data)
112 Period division unit (means for creating a plurality of data blocks)
113 Rate conversion unit (means for converting to a predetermined number)
114 Synchronization signal removal unit 115 Signal processing unit (means for calculating index)

Claims

A plurality of data blocks is created by dividing time-series data consisting of sampled values of a predetermined cycle indicating a radial or axial displacement of a rotating body rotating about an axis for each rotation cycle of the rotating body and dividing the data into blocks. Then, the number of sampled values of each created data block is converted into a predetermined number, and a rotation accuracy measurement for calculating an index indicating the rotation accuracy of the rotator based on each data block obtained by converting the sampled value into a predetermined number. The method,
A data block sequence including the power blocks of 2 is created, and the created data block sequence is divided into two in time series, and each data at the same position in time series in the data block sequence before and after the division into two. The sampled values at the same position in the block in time series are subtracted from each other to create a new data block sequence. Thereafter, until the number of data blocks is reduced to 1, the new data block sequence is divided into two. A rotation accuracy measuring method, comprising repeating the subtraction and calculating the index based on a single data block.

Means for acquiring time-series data consisting of sampled values of a predetermined period indicating a radial or axial displacement of a rotating body rotating about an axis, and the time-series data acquired by the means for rotating the rotating body. Means for dividing into blocks for each period to create a plurality of data blocks, means for converting the number of sampled values of each data block created by the means into a predetermined number, and means for converting the sampled values to a predetermined number Based on the data block converted to, calculating means for calculating an index indicating the rotation accuracy of the rotating body, a rotation accuracy measurement device,
Means for creating a data block sequence including the data block to the power of two; two-division means for dividing the data block sequence created by the means in time series into two; and data before and after the two-division means are divided into two Creation means for creating a new data block sequence by subtracting sampled values at the same position in time series of each data block at the same position in the block sequence to create a new data block sequence; Means for repeating the respective operations of the dividing means and the creating means for a new data block sequence until the number becomes one, wherein the calculating means calculates the index based on the single data block A rotational accuracy measuring device characterized by what it does.