SpinTech PPC Curve Ver 3.4 スピンドル予圧測定解析器 プログラム操作説明書 PPC 曲線解析法 Ver 3.4 機体番号 # 暗証コード February, 2010 E-メール連絡先 [email protected] 1 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 目次 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. PPC 曲線解析法について メニュー ログイン DAQ データー集積 4.1. DAQ の準備 4.1.1. ケーブル接続 4.1.2. DAQ スイッチの設定 4.1.3. 主軸回転数の設定 4.1.4. 押し引き力の設定 4.1.5. センサーのゼロあわせ 4.1.6. データファイル名 4.2. データー集積 4.3. DAQ および解析の警告表示一覧 4.4. Warning 4 の場合の”PPC in file”の更新 4.5. 測定事例 解析プログラム 5.1. 解析 5.1.1. 固定軸受けのベアリング隙間－予圧解析 5.1.2. 剛性解析 5.1.2.1. 予圧スピンドルの解析事例 5.1.2.2. 零隙間零予圧スピンドルの解析事例 5.1.3. スプリングもしくは油圧予圧の軸の解析 5.1.4. DT 段差解析 5.2. 補正荷重 5.3. シミュレーション. 5.3.1. プラス隙間のシミュレーション 5.3.2. 予圧のシミュレーション 5.4. リモート解析サービス （Ver3.2 の新機能） PPC 特性曲線の創生 6.1. DAQ プログラムで自動創生 6.2. PPC 曲線創生プログラム 測定結果のまとめ方 7.1. 測定、解析結果の画面の記録方法 7.2. データファイルを EXCEL シートに変換する方法 7.3. SpinTech PG ファイル エラーメッセージのトラブル解決法 2 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 o マスター曲線法プログラムからのおもな変更点 新バージョンのプログラムは測定したスピンドルの特性曲線とプログラムに内蔵す るデータベースとユーザーのインプット情報に基づいてＰＰＣ曲線を創生する。 これまでマスター曲線解析法で準備した機種ごとのマスターが不要となる。マスタ ー曲線法に代わり、個々の軸の固有の特性曲線の解析法なので PPC 曲線解析と いう新しいプログラム名をつけた。ＰＰＣは Push Pull Constant の略。測定主 軸ごとに創生する主軸特有の PPC 曲線と機種ごとに設定する一定の測定押し引 き力（PPC 荷重）を基準にして解析する。ＰＰＣ曲線は主軸固有の仮想特性曲線で 隙間ゼロ、予圧ゼロの時のたわみ特性を現す。PPC 荷重は測定荷重範囲を示し機 種ごとに登録する。 i. ii. iii. iv. v. vi. vii. viii. ix. x. ＰＰＣ曲線（旧称マスター曲線に相当）創性プログラムの採用。 予圧のかかった主軸からでも隙間のある主軸から創生したマス ター曲線に匹敵する精度でゼロ予圧ゼロ隙間の仮想特性曲線を 創生する新プログラムの新規開発採用により隙間主軸の準備の 完全不要化。 PPC 解析因子の最適化プログラムの開発により解析精度が向上。 豊富なデータベース追加採用によりアップリケーション範囲が 広がり解析精度が向上。 測定の警報システムの採用。測定データが適切でない場合に警 告。 よい測定例、悪い測定例の事例集。 DT 解析 複列軸受けの場合 DT 段差解析機能：複列でかつ零 ゾーンである程度以上の剛性がある場合は零ゾーンの範囲と剛 性値を自動的に表示する機能を追加した。 ばね予圧解析 ばね予圧もしくは油圧予圧の主軸の解析機能を 追加。 トラブルシューティング エラーメッセージの原因と対策を追 記。 PPC Curve Ver 3.0 では局部剛性解析を取り入れて重予圧アッ プリケーションの測定で所要となる PPC 荷重を解析する。 局部剛性解析の結果も同時にグラフ表示する。（インターネッ トに接続した PC で解析した場合） 3 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 1. PPC 曲線解析法について PPC 曲線: 測定対象の軸方向の特性がセロ隙間ゼロ予圧のときの基本特性を表すプログ ラムが創生する仮想曲線。この曲線はプログラムに内蔵するデータベースと ユーザーが入力する軸受け情報と DAQ 測定結果を基にして創生する。測定 したデーター群と PPC 曲線の差異を分析して予圧量を解析する。 PPC 荷重（Push Pull Constant）： PPC 荷重は軸の予圧範囲外の荷重を設定する。測定データと PPC 曲線との差 異がマイナス隙間量になる。測定荷重範囲は PPC 荷重点の 110±10%なるよう にして測定データを集積する。DAQ、解析、PPC 曲線創生の各プログラムで 青色で PPC 曲線を表示している。 2. MENU メニュー SpinTech をプログラムメニューから起動するとメニュー画面左上部に黒い矢 印が出る。 白色のときはプログラムは停止中。 白の矢印をクリックすると再起動する。 プログラムの停止は STOP をクリックする。 ログインの前に日本語（１）と英語（２）の切り替えを設定する。 4 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 3. LOGIN ログイン メニュー画面でプログラムが起動中に LOGIN をクリックするとログイン画 面になる。 Serial Number:機体番号のランにはコントロールボックスのラベルにある機 体番号を入れる．Password:暗証コードはプログラム出荷時にシリアル番号と 対にしてあるので変更はできない。 Model Name: 測定対象となるスピンドルのモデル名を入力する。測定したデ ータおよび創生した PPC 曲線はすべてこのモデル名でファイルされる。英数 字半角で 16 文字いないのこと。 Bearing Series: 主軸に使用している軸受けのシリーズを選択する。 Ball Material: アンギュラーコンタクト軸受けの転動体の材質を選択する。テ ーパーローラー軸受けの場合は転動体は鋼材のみ。 Application: マシニングセンターの主軸の場合とそれ以外の主軸の選択をす る。 Nose Bearing: 前軸受けの列数を選択する。三列以上の場合は 2Rows を選択す る。 Setting Bearing: 後部軸受けが固定式か定圧式かを選択する。油圧で定圧にし ている場合は Spring Preload を選択する。 Brg Bore Size: 軸受け内径をｍｍで入力 Contact Angle: アンギュラーコンタクト軸受けの接触角 ° Max Speed rpm: 主軸の最高回転数を入力 ログインするとメニュー画に戻り承認ボタンが緑色になる。 入力がが満たされていないと不承認となる。再度ログインし直す。 新規にファイル名（機種名）を登録する場合は測定解析の対象となるスピン ドルの情報をすべての欄で選択入力する。以前に入力した既存データを使用 する場合はプルダウンメニュから選択しする。 5 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 4. DAQ データー集積 4.1. DAQ の準備 4.1.1. ケーブル接続 DAQ プログラムを起動させたときコント ロールボックスと PC が接続していない場 合とか電源が入ってない場合にはエラーメ ッセージが出る．コントロールボックスの 機体番号とフラットケーブルもしくは USB ケーブルおよび電源を確認してメインメニ ューから再度ＤＡＱボタンをクリックする． 4.1.2. 緑の DAQ スイッチの設定 切り替えスイッチの設定 • • Screen Cleaner は通常Ｏ Ｎ（デフォルト）でス タートボタンを押すご とに新しい画面になる。 前の DAQ データと重 ねてグラフ表示する場 合には Screen Cleaner のスイッチを OFF にす る。 • 通常はＯＮで位置セン サーを主軸正面につけた場合には切り替えスイッチを緑色のフロント に（デフォルトの設定）また主軸後部より測定する場合にはスイッチ を黄色のリアーにする． 測定対象の主軸が固定位置予圧の場合は Fixed、定圧予圧の場合は Spring に切り替える。ログインの際に選択した設定に自動的にスイッ チされている。 4.1.3. 主軸回転数の設定 ＤＡＱの準備２ 測定する主軸の回転数は１０００ＲＰＭ程度に設定して測 定する。主軸の発熱が出る場合は回転数を５００ＲＰＭ程度に下げてゆっく りと測定する。 6 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 4.1.4. DAQ 押し引き力の設定 • 最初に測定する機種の場合は予想される最大予圧の６倍程度を 目安にする。測定荷重範囲は予圧量の約 5.6 倍以上の力で押し 引きする必要がある。たとえば５００Ｎの予圧の主軸予圧を解 析するためには約２８００Ｎ以上の押し引き荷重が必要になる。 • すでに測定したことのある機種の場合はＤＡＱプログラムの画 面に表示してある PPC in File の値の１００％から１２０％以 内に収まるように測定する。 • PPC 曲線法プログラム Ver 1.0 の DAQ、解析、創生プログラム は PPC 荷重範囲がこの範囲外のデータに対しては”PPC Required” (所要 PPC)と警告メッセージの後解析結果の点滅表 示する。 4.1.5. センサーのゼロ点あわせ 最初に START をクリックしてからスピンドル 位置とプッシュプルのダイアルインディケータ ーのゼロあわせをする。解析プログラムが自動 的に調整するので測定時のゼロ点調整は概略ゼ ロ近傍に調整すれば十分である。ロードセルの ゼロはスクリーン上のダイヤルで調整する。 EXIT をクリックしてメインメニューからＤＡ Ｑにしなおすと測定用に新しい画面があらわれ る。 4.1.6. データーファイル名 データファイル名はログインの際に入力したモデル名が機種名として自 動的に表示される。機種名を変更する場合はログインをやり直す。DATA ファイルのブローズボタンをクリックして DATA ファイル名を選んで修 正して新しい DATA ファイル名する。同じファイル名の場合は新しいデ ータに書き換えられる。 4.2. データ集積 スピンドルを回転させて START をクリックするとデータ集積開 始。回転数は 1000ｒｐｍ程度を推奨。回転数が高すぎるとスピ ンドル温度が上昇してしまう。画面のグラフとメーターを見な がらハンドルで荷重を押し方向と引く方向にかけてデータ集積。 ANALYSIS をクリックするデータ集積が終了して自動的に PPC 曲線を創生して解析し数秒後に解析結果を表示する。測定し直 す場合は再度スタートをクリックして測定する。データファイ ル番号は自動的に更新される。PRINT をクリックするとＰＣに 接続しているプリンターにスクリーン画像を印刷できる． 7 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 4.3. DAQ および解析の警告表示 集積したデータが解析に適切でない場合は警告メッセージが画面表示さ れる。解析結果が赤色の点滅をする。 Warning 番号 内容 解析精度への影響 1 測定力が”PPC in file”値より小さ 違いが大きいほど誤差 い が大きくなる。 2 データ点が不足している 大 測定時間不足 3 データのばらつきが大きい バラツキが大きいほど 不安定なセンサー 誤差が大きくなる アライメント不良 4 重要 予圧量が大きく測定データおよび 表示される予圧の解析 ファイルの PPC 値を変える必要 結果は誤差が大きい。 がある。 測定をやり直して新規 のＰＰＣ値とデータで 解析しなおす。 5 所要 PPC が AS-SC-40 の容量を超 AS-SC-40 のみ表示 えている。 6 データが不規則 解析不能 7 データが不十分 ゼロ点調整用 解析せず 8 測定力が”PPC in file”値の 120%を 120%を超えた違いが大 越えている。 きいほど誤差が大きく なる。 10 ログイン時のインプットデータと 予圧量が大きいほど誤 スピンドル特性が著しく異なる 差が大きくなる。 4.4. Warning 4 の場合の”PPC in file”の更新 DAQ プログラムで Warning 4 の警告が出た場合は画面に表示され る”PPC Required”の値で測定をやり直す。 新規”PPC in file”を登録する場合は新規のモデル名でログインし直す。も しくは C:￥SpinTech PG\PPC Curve にあるファイルを削除してから再測 定する。一つのモデル名には一つの PPC in file しか登録できない。 8 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 4.5. データ集積事例集 4.5.1. よい例 ： 測定データが押し側、引く側ともに”PPC in file”の 100-120%の範囲。 4.5.2. Warning 1: 測定力不足 押し側もしくは引く側(DAQ min) が”PPC in file”値より小さい。 9 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 4.5.3. Warning 2: データ不足 測定が早すぎる。 4.5.4. Warning 3: データバラツキが大きい。事例は引く側のバラツキ。 10 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 4.5.5. Warning 3: データバラツキ、アライメント不良のヒステリシス 4.5.6. Warning 4: 重要 不足 予圧量に対して“PPC in file”とデータ範囲の 11 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 4.5.7. Warning 8: 測定力過大 押し側もしくは引く側の測定力 が”PPC in file”の 120%を超えている。 12 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 5. Analysis 解析プログラム Ver 3.0 では解析プログラムで予圧解析のほかに剛性解析結果も画面にグラフ 表示される。剛性解析を画面表示するためには PC をインターネットに接続 して解析プログラムを起動する。 5.1. 解析―予圧解析および剛性解析 5.1.1. 固定軸受けのベアリング隙間－予圧解析 予圧解析結 果のグラフ で青線は PPC 曲線で 予荷重また を隙間を入 力すると設 定値に応じ たシュミレ ーション曲 線となる。 赤ドットは測定データ。 緑線は解析結果のスピンドルの荷重―変位特性曲線。 PPC 曲線創生に必要なデータは登録してあるモデル名をプルダウンメニー で選択。解析するデータファイルを選び START をクリックすると解析結 果が数秒で画面に表示。解析の数値結果は出力欄に表示される。 5.1.2. 剛性解析 測定主軸の剛性特性解析 結果。横軸が剛性値、縦 軸が軸方向の荷重値を示 す。主軸の剛性は予圧の かけ方により予圧範囲内 での剛性特性が変化して いる様子がよくわかる。 主軸特性の評価をする際 に有効な評価基準となる。 13 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 5.1.2.1. 予圧スピンドルの解析事例 5.1.2.2. 零隙間零予圧スピンドルの解析事例 14 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 5.1.3. スプリング予圧もしくは油圧予圧の軸のデータ解析 スプリングや油圧で予圧がかかったスピンドルのデーターを解析する場合は 解析プログラムの”Fixed or Spring”のボタンをクリックして黄色の”Spring”に 切り替えてからデータを解析する。予圧量はスプリングのたわみ曲線とノー ズ軸受けのたわみ曲線の交点となる。スプリングの剛性がノーズ軸受けの５ ０％以上の場合は注意ノートが表示された上で自動的に”Fixed”軸受けとして 解析結果を表示する。 5.1.4. DT 段差の解析 複列の軸受け配列の場合予圧解析値が隙間なのにゼロ点近傍で測定値が勾配 を持っている場合がある。DT 配列の段差がある場合に起きる。ゼロ点近傍の 勾配は単列の配列の特性となる。解析では零ゾーンの範囲とゼロ点近傍での 剛性値を求めて自動的に表示する。 5.2. 補正荷重 測定結果欄に予圧量とアキシャル隙間量（予圧の場合はマイナス隙間量）が 表示。主軸にバイアス荷重がかかっている場合にはその量は補正荷重欄に表 示。たとえば縦型主軸のように主軸の自重がかかっている場合の主軸自重、 カウンターバランスで補正後のバランス荷重など。 15 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 5.3. シミュレーション マスターとデータファイルを選んで入力欄にシミュレーションする予荷重ま たはベアリング隙間を入力して START をクリックすると測定データ値が赤 点、シミュレーションが青色曲線で画面に表示される。 5.3.1. プラス隙間のシミュレーション シミュレーショ ン設定値のアキ シャル隙間の欄 にシミュレーシ ョンする隙間量 を入れる。例で は測定結果が 0.0005mm の赤点 の測定データに 対して 0.005mm の設定値でシミ ュレーション （青色曲線） 5.3.2. 予圧のシミュレーション 測定結果が 30.4daN (アキシ ャル隙間がマイ ナス 0.0005 mm) の測定結果（赤 色）に対して 500N の予圧特性 曲線（青色）を シミュレーショ ン。 16 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 目標の予圧量をシュミレーションに入力すると目標に達するための間座調整 量が自動的に計算して表示される。 予荷重でシミュレーションしてから次にプラス隙間でシミュレーションする 場合は一度ゼロを予荷重に入力してランしてから隙間を入力する。隙間から 予荷重の場合も同じようにゼロ隙間を入力してランする。 間座調整の値は測定データをシミュレーションの値にするために必要な間座 の調整量を示す。 縦型のスピンドルやスプリングで一方に押し付けているスピンドルの場合 はその量を補正荷重に入れてシミュレーションする。 17 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 5.4. リモート解析サービス （Ve3.2 の新機能） 測定方法、測定結果、解析結果について スピンテック社エキスパートの診断サー ビスをしている。希望する場合は PC を インターネットに接続してから “Analysis”プログラムで画面右上の” Remote”ボタンをクリックして“Remote ON”にする。 解析後ポップアップメッセージで Yes をクリックして返信 Email アドレスと コメントを入れると診断結果は通常翌日に E-Mail で返信される。 18 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 6. PPC 曲線用データの登録方法 6.1. DAQ プログラムの自動創生。DAQ で測定後解析するとプログラム が PPC 曲線を自動的に創生し C:\SpinTech PG\PPC Curve ファイル に登録する。ファイル名はモデル名と同一。 6.2. ファイルに保存してある測定データから別途 PPC データを登録す る方法 6.2.1. 使用するデータのモデル名でログインする。 6.2.2. メインメニューから PPC Curve Generation をクリックする。 6.2.3. 左上の欄にモデル名が表示される。その下の欄に登録する PPC ファイル名を半角英数字で入力する。既存のファイル名は使用で きない。 6.2.4. PPC ファイル製作に使用するデータファイル選択する。 6.2.5. START をクリックすると創生した PPC 曲線が青色の線で表示 される。赤のドットは創生に使用したデータ群 6.2.6. マスターファイル名は自動的に解析プログラムのプルダウンメ ニューに登録。 19 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 7. 測定結果のまとめ方 7.1. 測定、解析結果の画面の記録方法 測定、解析、マスターファイル製作の画面は PRINT をクリックすると PC に 接続してあるプリンターに印刷。 7.2. データファイルを EXCEL シートに変換する方法 解析プログラムを実行した場合には実行毎に各テスト番号と予圧量、および セッティング量が C:￥SpinTech PG￥Result のファイルに.xlｓファイルエック ステンションでファイル。後にエクセルプログラムでこのファイルを開けば 解析結果の一覧表ができる。 このファイルはエクセルに取り込んだら次回のデータを書き込めるように削 除しておく。 7.3. SpinTech PG ファイル C: ￥SpinTech PG のファイルホルダーには下図のファイルがある。 20 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 8. Error Message エラーメッセージおよび注意メッセージの対策法 Program エラーメッセージ Log In Some Info is missing 原因 新ファイル名（機種名） 解決策 ログインをやり直しすべ を入れた場合ログイン時 ての情報を入力する。 の情報が足りない。 Log In Password is not コントロールボックスの 機番とパスワードを確 Correct. 機番に対してパスワード 認して入力する。 が間違っている。 DAQ No signal from DAQ 原因は次の１）から５）ま １）から５）のケースの解 Card. Please insert でのケースがある。 決策を順番にエラーが DAQ Card in PC. DAQ 出なくなるまで確認。 No signal from DAQ １）DAQ カードからの カードの挿入、フラット Card. Please insert 信号がない。 ケーブルの接続、コン DAQ Card in PC. トロールボックスの電 源、を確認する。 DAQ DAQ DAQ No signal from DAQ ２）NI-DAQ６０２４E カー ウインドウ XP または２０ Card. Please insert ドは Vista には対応しな ００の OS を使用する。 DAQ Card in PC. い。 No signal from DAQ ３）DAQ カードのドライ ウインドウズの新しいデ Card. Please insert バーが入っていない。 バイスのウイザードに DAQ Card in PC. PC のコントロールパネ 従ってドライバーを選 ル/システム/ハードウエ ぶ。ドライバーは アー/デバイスマネージ SpinTech のプログラム ャ/Data Acquisition と一緒にインストールし Devices/DAQCard- てあるので自動的に 6024E がない。 PC が選択する。 No signal from DAQ ４）NI-DAQmx 以外のド Measurement ＆ Card. Please insert ライバーが入っている。 Automation のプログラ DAQ Card in PC. ムを開く。デバイスとイ ンターフェースを右クリ 21 SpinTech PPC Curve Ver 3.4 ックして新規を選ぶ。 新規作成のメニューで NI-DAQmx Simulated Device/E Series DAQ/NI-DAQCard6024E を選ぶ。 DAQ No signal from DAQ ５）Measurement & デバイスとインターフェ Card. Please insert Automation のデバイス ース/NI-DAQmx デバ DAQ Card in PC. 名が違っている。 イス/NI DAQCard- NI DAQCard- 6024E:”Dev？” 6024E:”Dev1”以外の名 を右クリックして名前の 前が付いている。 変更で NI DAQｍｘ： “Dev1”に直す。 DAQ Not enough Sampling Data 数が予定 Continue をクリックして sampling よりも少ない。 既存のサンプルで継続 する。 DAQ Connect Cable and コントロールボックスの コントロールボックスの Power on DAQ 固有信号と入力したシリ 電源、ケーブルの接続 Control box with アルナンバーが一致し を確認。コントロールボ same Serial Number ない。 ックスに張ってある SN 番号と入力した SN 番 号を確認する。 22
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