DE102016007687A1

DE102016007687A1 - Wellenformanzeigevorrichtung zum Anzeigen einer Schwingungsperiode durch Umsetzen derselben in eine Länge auf einer bearbeiteten Oberfläche

Info

Publication number: DE102016007687A1
Application number: DE102016007687.9A
Authority: DE
Inventors: Junichi Tezuka; Hajime Ogawa
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2017-01-05
Also published as: US10248106B2; CN106325209A; JP6250896B2; US20170003674A1; CN106325209B; JP2017013178A

Abstract

Eine Wellenformanzeigevorrichtung 1 umfasst eine Positionsinformationserfassungseinheit 11 zum Erfassen von Positionsinformationen einer Antriebswelle 201 einer Werkzeugmaschine 101 als Zeitreihe, eine Zeitangabeeinheit 12 zum Angeben eines Zeitabschnitts, der ein Anzeigeziel in einer Zeitreihe der Positionsinformationen darstellt, eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 13 zum Berechnen einer Tangentialrichtungsgeschwindigkeit eines Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101 basierend auf den Positionsinformationen und Konfigurationsinformationen der Werkzeugmaschine 101, eine Abstandsberechnungseinheit 14 zum Umsetzen des Zeitabschnitts in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche basierend auf der Tangentialrichtungsgeschwindigkeit, und eine Anzeigeeinheit 15 zum Anzeigen des Abstands zwischen den zwei Punkten.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenformanzeigevorrichtung zum Anzeigen einer Schwingungsperiode einer Werkzeugmaschine durch Umsetzen derselben in eine Länge auf einer bearbeiteten Oberfläche.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Zur Verbesserung der Qualität eines durch eine Werkzeugmaschine bearbeiteten Produkts ist das Analysieren von Wellenformdaten zum Bestimmen einer Ursache für auf einer bearbeiteten Oberfläche des Produkts erzeugten Bearbeitungsunebenheiten (wie etwa ein Streifenmuster) von großer Bedeutung.
Es werden beispielsweise gemessene Wellenformdaten und Daten, wie etwa Positionsinformationen einer Antriebswelle und eines Werkzeugspitzenendpunkts, analysiert, so dass eine Schwingungsquelle bestimmt wird, die die Ursache für die Bearbeitungsunebenheiten ist. Beispiele für eine solche Schwingungsquelle umfassen Schwingungen einer Antriebswelle einer Werkzeugmaschine, einer Ölpumpe zur Kühlung und eines Ventilators einer Starkstromplatine einer Werkzeugmaschine. Im Allgemeinen hat jede Schwingungsquelle eine Eigenschwingungsfrequenz (d. h. ein Kehrwert einer Schwingungsperiode) und Messergebnisse einer einer Schwingungsquelle eigenen Schwingungsfrequenz und einer Schwingungsfrequenz von auf einer bearbeiteten Oberfläche eines Produkts erzeugten Bearbeitungsunebenheiten werden miteinander verglichen, um die Schwingungsquelle zu bestimmen, die die Ursache der Schwingungsfrequenz ist.
19A ist eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel für auf einer bearbeiteten Oberfläche eines Produkts erzeugte Bearbeitungsunebenheiten und eine Beziehung zwischen einer Richtung einer Bearbeitung durch ein Werkzeug einer Werkzeugmaschine und Bearbeitungsunebenheiten zeigt. 19B ist eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel für auf einer bearbeiteten Oberfläche eines Produkts erzeugte Bearbeitungsunebenheiten und ein Beispiel für das Messen einer Schwingungsfrequenz unter Verwendung einer Skala zeigt. Wie in 19A gezeigt, werden durch irgendeine Schwingungsquelle auf der bearbeiteten Oberfläche Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) mit einer bestimmten Periode (d. h. einer bestimmten Frequenz) längs einer Richtung einer Bearbeitung durch ein Werkzeug einer Werkzeugmaschine erzeugt. Wie in 19B gezeigt, wird ein Intervall eines Streifenmusters unter Verwendung einer Skala (Lineal) gemessen. Wenn beispielsweise 27 Streifenteile in einem Abschnitt von 20 mm Länge erzeugt werden, was durch die Skala gemessen wird, beträgt ein Intervall der Streifen 0,741 mm. Wenn eine Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs der Werkzeugmaschine 2000 mm/min beträgt, beträgt eine Schwingungsfrequenz 45 Hz (= 2000/60/0,741).
Neben dem vorstehend beschriebenen die Frequenzbasis verwendenden Vergleich kann eine Analyse von Wellenformdaten auch durch einen Vergleich auf Basis des Abstands auf einer bearbeiteten Oberfläche durchgeführt werden, auf der die Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) vorhanden sind.
Beispielsweise existiert eine in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5302371 offenbarte Erfindung, bei der Zeitreihendaten, wie etwa eine Drehzahl/Geschwindigkeit einer Antriebswelle und eines Werkzeugspitzenendpunkts, in abstandsbasierte physikalische Daten einer horizontalen Achsenbewegungsstrecke umgesetzt werden. Die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5302371 offenbarte Erfindung ist sinnvoll, wenn dasselbe Bearbeitungsprogramm durchgeführt wird während sich die Bearbeitungsbedingungen, wie etwa eine Bearbeitungsgeschwindigkeit, ändern, wobei physikalische Daten einer horizontalen Zeitachse in abstandsbasierte physikalische Daten einer horizontalen Achsenbewegungsstrecke umgesetzt werden, wodurch physikalische Daten an derselben Bearbeitungsposition unter unterschiedlichen Bearbeitungsbedingungen (wie etwa der Geschwindigkeit) verglichen werden.
Positionsinformationen der Antriebswelle einer Werkzeugmaschine sind zeitbasierte Informationen, die ständig durch einen Positionsdetektor erfasst werden. Eine solche zeitbasierte Wellenform kann nicht direkt mit Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) verglichen werden, die tatsächlich auf der bearbeiteten Oberfläche erzeugt werden, weshalb eine gewisse Verarbeitung nötig ist, um eine Entsprechung zwischen der zeitbasierten Wellenform und den Abstandsdaten auf der bearbeiteten Oberfläche zu finden, wobei die Arbeitsgänge kompliziert sind.
Darüber hinaus versäumt es die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5302371 offenbarte Erfindung beispielsweise, eine Bewegungsstrecke in einem angegebenen Zeitabschnitt zu berechnen und unterlässt es folglich, Wellenformdaten durch Auffinden einer Entsprechung zu einem Intervall einer Schwingungsfrequenz der bearbeiteten Oberfläche zu analysieren. Ferner werden die Frequenzcharakteristika nicht auf einer Abstandsbasis angezeigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Angesichts des vorstehenden Problems besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Wellenformanzeigevorrichtung bereitzustellen, die dazu fähig ist, eine Schwingungsperiode von Wellenformdaten durch Umsetzen derselben in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch eine Werkzeugmaschine bearbeiteten Oberfläche anzuzeigen.
Zum Erreichen des obigen Ziels umfasst eine Wellenformanzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform eine Positionsinformationserfassungseinheit zum Erfassen von Positionsinformationen einer Antriebswelle einer Werkzeugmaschine als Zeitreihe, eine Zeitangabeeinheit zum Angeben eines Zeitabschnitts, der ein Anzeigeziel in einer Zeitreihe der Positionsinformationen darstellt, eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit zum Berechnen einer Tangentialrichtungsgeschwindigkeit eines Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine basierend auf den Positionsinformationen und Konfigurationsinformationen der Werkzeugmaschine, eine Abstandsberechnungseinheit zum Umsetzen des Zeitabschnitts in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch die Werkzeugmaschine bearbeiteten Oberfläche basierend auf der Tangentialrichtungsgeschwindigkeit, und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen des umgesetzten Abstands zwischen den zwei Punkten.
Die Abstandsberechnungseinheit berechnet den Abstand zwischen den zwei Punkten durch Annehmen des durch die Zeitangabeeinheit angegebenen Zeitabschnitts als Integrationsabschnitt und Integrieren der Tangentialrichtungsgeschwindigkeit.
Des Weiteren umfasst eine Wellenformanzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform eine Positionsinformationserfassungseinheit zum Erfassen von Positionsinformationen einer Antriebswelle einer Werkzeugmaschine als Zeitreihe, eine Erfassungseinheit für physikalische Daten zum Erfassen physikalischer Daten, die einen Betriebszustand der Antriebswelle darstellen, als Zeitreihe, eine Zeitangabeeinheit zum Angeben eines Zeitabschnitts, der ein Anzeigeziel in einer Zeitreihe der physikalischen Daten oder Positionsinformationen darstellt, eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit zum Berechnen einer mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit eines Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine in dem durch die Zeitangabeeinheit angegebenen Zeitabschnitt basierend auf den Positionsinformationen und Konfigurationsinformationen der Werkzeugmaschine, eine Frequenzanalyseeinheit zum Durchführen einer Frequenzanalyse der physikalischen Daten oder Positionsdaten in dem durch die Zeitangabeeinheit angegebenen Zeitabschnitt, um ein Frequenzspektrum auszugeben, eine Abstandsberechnungseinheit zum Umsetzen einer Frequenz des Frequenzspektrums in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch die Werkzeugmaschine bearbeiteten Oberfläche, der der Frequenz entspricht, unter Verwendung der mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit, und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen des umgesetzten Abstands zwischen den zwei Punkten.
Darüber hinaus umfasst eine Wellenformanzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform eine Abstandseingabeeinheit, in die ein gemessener Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch eine Werkzeugmaschine bearbeiteten Oberfläche eingegeben wird, eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeitseingabeeinheit, in die eine mittlere Tangentialrichtungsgeschwindigkeit eines Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine eingegeben wird, die die Bearbeitung zwischen den zwei Punkten durchgeführt hat, eine Frequenzberechnungseinheit zum Berechnen eines Werts, der durch Dividieren einer mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit durch den gemessenen Abstand zwischen den zwei Punkten erhalten wird, als Frequenz, die dem gemessenen Abstand zwischen den zwei Punkten entspricht, und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen der durch die Frequenzberechnungseinheit berechneten Frequenz.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung lässt sich unter Bezugnahme auf die folgenden begleitenden Zeichnungen besser nachvollziehen. Es zeigt:
1 ein Schaubild, das eine Systemkonfiguration mit einer Wellenformanzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ein Flussdiagramm, das einen Betriebsablauf der Wellenformanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
3 ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Spurfehler eines Werkzeugspitzenendpunkts einer Werkzeugmaschine darstellt;
4 eine perspektivische Ansicht, die einen Werkzeugspitzenendpunkt bei einer fünfachsigen Bearbeitungseinrichtung erläutert;
5 eine Darstellung, die eine Spur des Werkzeugspitzenendpunkts bei der in 4 gezeigten fünfachsigen Bearbeitungseinrichtung veranschaulicht;
6 eine Darstellung, die eine Umsetzung eines Abstands zwischen zwei Punkten auf einer bearbeiteten Oberfläche erläutert;
7 ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Spurfehler des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine darstellt;
8 eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Abstand zwischen zwei Punkten auf einer bearbeiteten Oberfläche, der durch Umsetzen eines in 7 gezeigten Zeitabschnitts erhalten wird, und Bearbeitungsunebenheiten auf der bearbeiteten Oberfläche veranschaulicht;
9 ein Schaubild, das eine Systemkonfiguration mit einer Wellenformanzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
10 ein Flussdiagramm, das einen Betriebsablauf der Wellenformanzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
11 ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Spurfehler des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine darstellt;
12 ein Diagramm, das eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeit des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine darstellt;
13 ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Frequenzspektrum darstellt, das durch Unterziehen physikalischer Daten einer Frequenzanalyse erhalten wird;
14 ein Diagramm, das einen Fall darstellt, in dem eine Frequenz des durch eine Frequenzanalyseeinheit berechneten Frequenzspektrums in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf einer bearbeiteten Oberfläche umgesetzt wird;
15 ein Schaubild, das eine Systemkonfiguration mit einer Wellenformanzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
16 ein Flussdiagramm, das einen Betriebsablauf der Wellenformanzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
17 eine Darstellung, die eine Messung eines Intervalls von Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) auf einer durch die Werkzeugmaschine bearbeiteten Oberfläche und einer mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit des Werkzeugspitzenendpunkts erläutert;
18 ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Frequenzspektrum darstellt, das durch Unterziehen physikalischer Daten einer Frequenzanalyse erhalten wird;
19A eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel für auf einer bearbeiteten Oberfläche eines Produkts erzeugte Bearbeitungsunebenheiten und eine Beziehung zwischen einer Richtung einer Bearbeitung durch ein Werkzeug einer Werkzeugmaschine und Bearbeitungsunebenheiten zeigt; und
19B eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel für auf einer bearbeiteten Oberfläche eines Produkts erzeugte Bearbeitungsunebenheiten und ein Beispiel für das Messen einer Schwingungsfrequenz unter Verwendung einer Skala zeigt.
Genaue Beschreibung
Eine Wellenformanzeigevorrichtung zum Anzeigen einer Schwingungsperiode durch Umsetzen derselben in eine Länge auf einer bearbeiteten Oberfläche ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Zeichnungen oder die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist.
1 ist ein Schaubild, das eine Systemkonfiguration mit einer Wellenformanzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt. Eine Wellenformanzeigevorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist mit einer numerischen Steuervorrichtung (CNC) 102 verbunden. Eine Werkzeugmaschine (Mechanikeinheit) 101 umfasst wenigstens eine (zwei bei dem Zeichnungsbeispiel) Antriebswelle 201, wie etwa einen Servomotor, wobei jede Antriebswelle 201 basierend auf einem vorgegebenen Positionsbefehl durch die numerische Steuervorrichtung (CNC) 102 gesteuert wird.
Die Wellenformanzeigevorrichtung 1 umfasst eine Positionsinformationserfassungseinheit 11 zum Erfassen von Positionsinformationen der Antriebswelle der Werkzeugmaschine 101 als Zeitreihe, eine Zeitangabeeinheit 12 zum Angeben eines Zeitabschnitts, der ein Anzeigeziel in einer Zeitreihe der durch die Positionsinformationserfassungseinheit 11 erfassten Positionsinformationen darstellt, eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 13 zum Berechnen einer Tangentialrichtungsgeschwindigkeit eines Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101 basierend auf den durch die Positionsinformationserfassungseinheit 11 erfassten Positionsinformationen und Konfigurationsinformationen eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine 101, eine Abstandsberechnungseinheit 14 zum Umsetzen des durch die Zeitangabeeinheit 12 angegebenen Zeitabschnitts in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche basierend auf der durch die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 13 berechneten Tangentialrichtungsgeschwindigkeit, und eine Anzeigeeinheit 15 zum Anzeigen des umgesetzten Abstands zwischen den zwei Punkten.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 2–8 ein Beispiel für eine Verarbeitung in der Wellenformanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Betriebsablauf der Wellenformanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
Zunächst erfasst die Positionsinformationserfassungseinheit 11 in Schritt S101 Positionsinformationen der Antriebswelle der Werkzeugmaschine 101 von einem Positionsdetektor (nicht gezeigt) als Zeitreihe. 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Spurfehler des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine darstellt. Der Spurfehler des Werkzeugspitzenendpunkts wird periodisch durch eine Schwingungsquelle erzeugt.
Als Nächstes gibt die Zeitangabeeinheit 12 in Schritt S102 einen Zeitabschnitt an, der ein Anzeigeziel in einer Zeitreihe der Positionsinformationen darstellt. Beispielsweise gibt ein Bediener über eine Benutzereingabeeinrichtung, wie etwa eine Tastatur, eine Maus oder eine Bildschirm-Tastfeldeingabeeinrichtung, einen gewünschten Zeitabschnitt in die Zeitangabeeinheit 12 ein.
Als Nächstes berechnet die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 13 in Schritt S103 eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeit des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine basierend auf den durch die Positionsinformationserfassungseinheit 11 erfassten Positionsinformationen und Konfigurationsinformationen der Werkzeugmaschine. Beispiele für die Konfigurationsinformationen der Werkzeugmaschine können die Größe, das Gewicht und dergleichen eines das Werkzeug bildenden Elements sein.
Es wird beispielhaft eine Berechnung der Tangentialrichtungsgeschwindigkeit des Werkzeugspitzenendpunkts beschrieben, wenn die Werkzeugmaschine eine fünfachsige Bearbeitungseinrichtung ist. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die den Werkzeugspitzenendpunkt bei der fünfachsigen Bearbeitungseinrichtung erläutert. Wie in 4 gezeigt, können lineare Achsen der fünfachsigen Bearbeitungseinrichtung 101 als X-Achse, Y-Achse und Z-Achse und Drehachsen als A-Achse und B-Achse angenommen werden. Angenommen die Koordinaten der fünf Achsen zum Zeitpunkt t sind x(t), y(t), z(t) a(t) und b(t) und die Überschneidung der zwei Drehachsen, die deren Drehzentrum darstellt, ist M, wobei der Ursprung unter Berücksichtigung eines auf einen zu bearbeiteten Gegenstand festgelegten Koordinatensystems in geeigneter Weise gewählt wird, dann ist eine Koordinate des Punkts M(x(t), y(t), z(t)). Wenn davon ausgegangen wird, dass die Länge vom Punkt M zum Werkzeugspitzenendpunkt L ist und eine Position, an der ein Werkzeug 202, wie in 4 gezeigt, gerade nach unten zeigt, eine Referenzposition (der Ursprung) der A-Achse und B-Achse ist, wird eine Koordinate des Werkzeugspitzenendpunkts durch die Formel 1 ausgedrückt: Px(t) = x(t) + L × cos(a(t)) × sin(b(t)) Py(t) = y(t) + L × sin(a(t)) Pz(t) = z(t) – L × cos(a(t)) × cos(b(t)) (1)
5 ist eine Darstellung, die eine Spur des Werkzeugspitzenendpunkts bei der in 4 gezeigten fünfachsigen Bearbeitungseinrichtung veranschaulicht. Wenn eine Spur des Werkzeugspitzenendpunkts bei der fünfachsigen Bearbeitungseinrichtung wie in 5 gezeigt beschrieben wird, wird eine Tangentialrichtung an der Koordinate (Px(t), Py(t), Pz(t)) des Werkzeugspitzenendpunkts in 5 durch einen gepunkteten Pfeil angezeigt. Wenn angenommen wird, dass Δt eine kurze Zeitspanne ist, werden eine x-Komponente Vx(t), eine y-Komponente Vy(t) und eine z-Komponente Vz(t) einer Tangentialrichtungsgeschwindigkeit an der Koordinate (Px(t), Py(t), Pz(t)) des Werkzeugspitzenendpunkts durch die Formel 2 ausgedrückt: Vx(t) = Px(t + Δt) – P × (t) / Δt Vy(t)= Py(t + Δt) – Py(t) / Δt Vz(t) = Pz(t + Δt) – Pz(t) / Δt (2)
Basierend auf Formel 2 wird die Tangentialrichtungsgeschwindigkeit an der Koordinate (Px(t), Py(t), Pz(t)) des Werkzeugspitzenendpunkts durch die Formel 3 ausgedrückt:
Bezug nehmend wieder auf 2, setzt die Abstandsberechnungseinheit 14 in Schritt S104 basierend auf der durch die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 13 berechneten Tangentialrichtungsgeschwindigkeit den durch die Zeitangabeeinheit 12 angegebenen Zeitabschnitt in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche um. Spezifischer berechnet die Abstandsberechnungseinheit 14 einen Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche durch Annehmen des durch die Zeitangabeeinheit 12 angegebenen Zeitabschnitts als Integrationsabschnitt und Integrieren der durch die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 13 berechneten Tangentialrichtungsgeschwindigkeit.
6 ist eine Darstellung, die eine Umsetzung eines Abstands zwischen zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche erläutert. Es wird ein Fall untersucht, in dem die Zeitangabeeinheit 12 in Schritt S102 den Zeitabschnitt angibt, der ein Anzeigeziel in einer Zeitreihe der Positionsinformationen zwischen einem Zeitpunkt t₁ und einem Zeitpunkt t₂ ist. Wie in 6 gezeigt, wird, wenn angenommen wird, dass eine Koordinate des Werkzeugspitzenendpunkts auf der bearbeiteten Oberfläche zum Zeitpunkt t₁ P₁(x(t₁), y(t₁), z(t₁)) und eine Koordinate des Werkzeugspitzenendpunkts auf der bearbeiteten Oberfläche zum Zeitpunkt t₂ P₂(x(t₂), y(t₂), z(t₂)) ist, ein Abstand zwischen den zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche durch Annehmen des Integrationsabschnitts zwischen dem Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t₂ und Integrieren der Tangentialrichtungsgeschwindigkeit, wie durch die Formel 4 ausgedrückt, erhalten:
Bezug nehmend wieder auf 2 zeigt die Anzeigeeinheit 15 in Schritt S105 den Abstand zwischen den zwei Punkten an, der durch die Abstandsberechnungseinheit 14 berechnet wurde. Beispiele für die Anzeigeeinheit 15 können einen Bildschirm eines Arbeitsplatzrechners oder ein Bildschirm-Tastfeld und einen Bildschirm umfassen, das/der an der Werkzeugmaschine angebracht ist. Alternativ kann eine Ausführungsform verwendet werden, bei der eine Anzeige durch Ausdrucken des durch die Abstandsberechnungseinheit 14 berechneten Abstands zwischen zwei Punkten auf Papier unter Verwendung eines Druckers erfolgt. Alternativ können Daten des durch die Abstandsberechnungseinheit 14 berechneten Abstands zwischen zwei Punkten in einem Aufzeichnungsmedium, wie etwa einer Festplatte, CD-R oder DVD-R, gespeichert werden und eine Anzeige durch die Anzeigeeinrichtung 15 zu einem vom Bediener gewünschten Zeitpunkt durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der ersten Ausführungsform ein Zeitabschnitt, der in Zeitreihendaten der durch die Positionsinformationserfassungseinheit 11 erfassten Positionsinformationen angegeben wird, in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf der durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche umgesetzt werden. Der erhaltene Abstand zwischen zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche wird durch die Anzeigeeinheit 15 angezeigt, wobei er solchermaßen angezeigt werden kann, dass er Bilddaten der bearbeiteten Oberfläche eines tatsächlichen Produkts überlappt, was bei verschiedenen Analysen zweckdienlich ist. Dies ist unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben. 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Spurfehler des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine darstellt, und 8 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Abstand zwischen zwei Punkten auf einer bearbeiteten Oberfläche, der durch Umsetzen eines in 7 gezeigten Zeitabschnitts erhalten wird, und Bearbeitungsunebenheiten auf der bearbeiteten Oberfläche veranschaulicht. Im Allgemeinen werden Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) eher auf einem Abschnitt erzeugt, an dem ein Spurfehler des Werkzeugspitzenendpunkts groß ist, wobei der Spurfehler durch die Schwingungsquelle periodisch variiert. Wie in 7 gezeigt, wird, wenn ein Spitzenwert des Spurfehlers zu einem Zeitpunkt t₁ und einem Zeitpunkt t₂ auftritt, ein Zeitabschnitt T vom Zeitpunkt t₁ zum Zeitpunkt t₂ durch die Zeitangabeeinheit 12 angegeben und die Zeitspanne durch die Abstandsberechnungseinheit 14 in einen Abstand L zwischen zwei Punkten auf der durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche umgesetzt. Angenommen eine Koordinate des Werkzeugspitzenendpunkts auf der bearbeiteten Oberfläche zum Zeitpunkt t₁ ist P₁(x(t₁), y(t₁), z(t₁)) und eine Koordinate des Werkzeugspitzenendpunkts auf der bearbeiteten Oberfläche zum Zeitpunkt t₂ ist P₂(x(t₂), y(t₂), z(t₂)), dann wird der durch die Abstandsberechnungseinheit 14 berechnete Abstand L zwischen den zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche durch die Formel 4 ausgedrückt. Der durch die Abstandsberechnungseinheit 14 berechnete Abstand L zwischen den zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche und ein Intervall L' eines Streifenmusters auf der bearbeiteten Oberfläche, das unter Verwendung einer Skala (Lineal) bezogen auf ein tatsächliches Produkt separat gemessen wird, werden miteinander verglichen und, wenn diese einander entsprechen, kann der in 7 gezeigte Spurfehler des Werkzeugspitzenendpunkts als Ursache für Bearbeitungsunebenheiten auf der bearbeiteten Oberfläche des tatsächlichen Produkts bestimmt werden. Somit können Arbeitsgänge, wie etwa ein geeignetes Ändern von Bearbeitungsbedingungen, zum Reduzieren des Spurfehlers des Werkzeugspitzenendpunkts, um die Qualität des Produkts zu verbessern, durchgeführt werden.
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform beschrieben.
9 ist ein Schaubild, das eine Systemkonfiguration mit einer Wellenformanzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt. Eine Wellenformanzeigevorrichtung 2 gemäß der zweiten Ausführungsform ist mit der numerischen Steuervorrichtung (CNC) 102 verbunden. Die Werkzeugmaschine (Mechanikeinheit) 101 umfasst wenigstens eine (zwei bei dem Zeichnungsbeispiel) Antriebswelle 201, wie etwa einen Servomotor, wobei jede Antriebswelle 201 basierend auf einem vorgegebenen Positionsbefehl durch die numerische Steuervorrichtung (CNC) 102 gesteuert wird.
Die Wellenformanzeigevorrichtung 2 umfasst eine Positionsinformationserfassungseinheit 21 zum Erfassen von Positionsinformationen der Antriebswelle 201 der Werkzeugmaschine 101 als Zeitreihe, eine Erfassungseinheit für physikalische Daten 22 zum Erfassen physikalischer Daten, die einen Betriebszustand der Antriebswelle 201 darstellen, als Zeitreihe, eine Zeitangabeeinheit 23 zum Angeben eines Zeitabschnitts, der ein Anzeigeziel in einer Zeitreihe der physikalischen Daten oder Positionsinformationen darstellt, eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 24 zum Berechnen einer mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit eines Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101 in dem durch die Zeitangabeeinheit 23 angegebenen Zeitabschnitt basierend auf den durch die Positionsinformationserfassungseinheit 21 erfassten Positionsinformationen und Konfigurationsinformationen der Werkzeugmaschine 101, eine Frequenzanalyseeinheit 25 zum Durchführen einer Frequenzanalyse der physikalischen Daten oder Positionsdaten in dem durch die Zeitangabeeinheit 23 angegebenen Zeitabschnitt, um ein Frequenzspektrum auszugeben, eine Abstandsberechnungseinheit 26 zum Umsetzen einer Frequenz des Frequenzspektrums in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf der durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche, der der Frequenz entspricht, unter Verwendung der durch die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 24 berechneten mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit, und eine Anzeigeeinheit 27 zum Anzeigen des umgesetzten Abstands zwischen den zwei Punkten.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 10–14 ein Beispiel für eine Verarbeitung in der Wellenformanzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Betriebsablauf der Wellenformanzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
Zunächst erfasst die Positionsinformationserfassungseinheit 21 in Schritt S201 Positionsinformationen der Antriebswelle der Werkzeugmaschine 101 von einem Positionsdetektor (nicht gezeigt) als Zeitreihe. 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Spurfehler des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine darstellt. Der Spurfehler des Werkzeugspitzenendpunkts wird periodisch durch irgendeine Schwingungsquelle erzeugt.
Als Nächstes erfasst die Erfassungseinheit für physikalische Daten 22 in Schritt S202 physikalische Daten, die einen Betriebszustand der Antriebswelle 201 darstellen, als Zeitreihe. Beispiele für die physikalischen Daten, die einen Betriebszustand der Antriebswelle 201 darstellen, können einen Drehmomentbefehl an einen die Antriebswelle 201 antreibenden Motor, einen Wert eines im Motor fließenden aktiven Stroms und einen Wert einer an den Motor angelegten Spannung umfassen.
Als Nächstes gibt die Zeitangabeeinheit 23 in Schritt S203 einen Zeitabschnitt an, der ein Anzeigeziel in einer Zeitreihe der physikalischen Daten darstellt. Alternativ gibt die Zeitangabeeinheit 23 einen Zeitabschnitt an, der ein Anzeigeziel in einer Zeitreihe der Positionsinformationen darstellt. Beispielsweise gibt ein Bediener über eine Benutzereingabeeinrichtung, wie etwa eine Tastatur, eine Maus oder eine Bildschirm-Tastfeldeingabeeinrichtung, einen gewünschten Zeitabschnitt in die Zeitangabeeinheit 23 ein.
Dann berechnet die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 24 in Schritt S204 eine mittlere Tangentialrichtungsgeschwindigkeit eines Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101 in dem durch die Zeitangabeeinheit 23 angegebenen Zeitabschnitt. 12 ist ein Diagramm, das eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeit des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine darstellt.
Wenn beispielsweise ein Momentanwert der Tangentialrichtungsgeschwindigkeit des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101 V(t) ist und ein Zeitabschnitt T von einem Zeitpunkt t₁ bis zu einem Zeitpunkt t₂ durch die Zeitangabeeinheit 23 angegeben wird, kann eine mittlere Tangentialrichtungsgeschwindigkeit Vt_a des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101 im Zeitabschnitt T basierend auf der Formel 5 bestimmt werden.
Ferner kann beispielsweise, wenn der Zeitabschnitt T vom Zeitpunkt t₁ bis zum Zeitpunkt t₂ durch die Zeitangabeeinheit 23 angegeben wird, die mittlere Tangentialrichtungsgeschwindigkeit Vt_a des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101 im Zeitabschnitt T, wobei der Zeitabschnitt T in ”n–m” Teile aufgeteilt wird (wobei m und n natürliche Zahlen sind, m < n) und die Tangentialrichtungsgeschwindigkeit des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101 in jedem der Abschnitte als V(t) angenommen wird, basierend auf der Formel 6 diskret bestimmt werden.
Des Weiteren kann beispielsweise, wenn der Zeitabschnitt T vom Zeitpunkt t₁ bis zum Zeitpunkt t₂ durch die Zeitangabeeinheit 23 angegeben wird, die mittlere Tangentialrichtungsgeschwindigkeit Vt_a des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101 im Zeitabschnitt T, wobei der Zeitabschnitt T in ”n–m” Teile aufgeteilt wird (wobei m und n natürliche Zahlen sind, m < n) und die Tangentialrichtungsgeschwindigkeit des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101 in jedem der Abschnitte als V(t) angenommen wird, in Form des quadratischen Mittelwerts, wie durch die Formel 7 dargestellt, bestimmt werden.
Bezug nehmend wieder auf 10 führt die Frequenzanalyseeinheit 25 in Schritt S205 eine Frequenzanalyse der physikalischen Daten in dem in Schritt S203 durch die Zeitangabeeinheit 23 angegebenen Zeitabschnitt durch, um ein Frequenzspektrum auszugeben. Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn die Zeitangabeeinheit 23 in Schritt S203 einen Zeitabschnitt angibt, der ein Anzeigeziel in einer Zeitreihe der Positionsinformationen ist, die Positionsinformationen in dem angegebenen Zeitabschnitt der Frequenzanalyse unterzogen werden, um ein Frequenzspektrum auszugeben. Beispiele für die Frequenzanalyse können die Fourier-Transformation umfassen. 13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Frequenzspektrum darstellt, das durch Unterziehen der physikalischen Daten der Frequenzanalyse erhalten wird. Bei dem dargestellten Beispiel tritt ein Spitzenwert bei einer Frequenz f_p auf.
In Schritt S206 setzt die Abstandsberechnungseinheit 26 unter Verwendung der durch die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 24 berechneten mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit eine Frequenz des durch die Frequenzanalyseeinheit 25 berechneten Frequenzspektrums in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche um, der der Frequenz entspricht. Wenn das durch die Frequenzanalyseeinheit 25 berechnete Frequenzspektrum auf einem Spitzenwert ist, wird die Frequenz f_p gemäß der Formel 8 unter Verwendung der durch die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 24 berechneten mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit Vt_a in einen Abstand L_p zwischen zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche umgesetzt. 14 ist ein Diagramm, das einen Fall darstellt, in dem eine Frequenz des durch die Frequenzanalyseeinheit berechneten Frequenzspektrums in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf einer bearbeiteten Oberfläche umgesetzt wird. L_p = 1/f × v_ta = T × v_t (8)
Bezug nehmend wieder auf 10 zeigt die Anzeigeeinheit 27 in Schritt S207 den Abstand zwischen den zwei Punkten an, der durch die Abstandsberechnungseinheit 26 berechnet wurde. Beispiele für die Anzeigeeinheit 27 können einen Bildschirm eines Arbeitsplatzrechners oder ein Bildschirm-Tastfeld und einen Bildschirm umfassen, das/der an der Werkzeugmaschine angebracht ist. Alternativ kann eine Ausführungsform verwendet werden, bei der eine Anzeige durch Ausdrucken des durch die Abstandsberechnungseinheit 26 berechneten Abstands zwischen zwei Punkten auf Papier unter Verwendung eines Druckers erfolgt. Alternativ können Daten des durch die Abstandsberechnungseinheit 26 berechneten Abstands zwischen zwei Punkten in einem Aufzeichnungsmedium, wie etwa einer Festplatte, CD-R oder DVD-R, gespeichert werden und eine Anzeige durch die Anzeigeeinrichtung 27 zu einem vom Bediener gewünschten Zeitpunkt durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der zweiten Ausführungsform ein Zeitabschnitt in Zeitreihendaten der durch die Erfassungseinheit für physikalische Daten 22 erfassten physikalischen Daten oder ein Zeitabschnitt in Zeitreihendaten der durch die Positionsinformationserfassungseinheit 21 erfassten Positionsinformationen in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf der durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche umgesetzt werden. Der erhaltene Abstand zwischen zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche wird durch die Anzeigeeinheit 27 angezeigt, wobei er solchermaßen angezeigt werden kann, dass er Bilddaten der bearbeiteten Oberfläche eines tatsächlichen Produkts überlappt, was bei verschiedenen Analysen zweckdienlich ist. Dies ist unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschrieben. Es wird ein Fall untersucht, in dem als Ergebnis des Durchführens einer Frequenzanalyse der durch die Erfassungseinheit für physikalische Daten 22 erfassten physikalischen Daten durch die Frequenzanalyseeinheit 25 ein in 13 gezeigtes Frequenzspektrum erhalten wird. Zum Vergleichen des Intervalls L' eines Streifenmusters auf der bearbeiteten Oberfläche, das unter Verwendung einer Skala (Lineal) bezogen auf ein tatsächliches Produkt separat gemessen wird, wird eine Frequenz des in 13 gezeigten Frequenzspektrums durch die Abstandsberechnungseinheit 26 in den Abstand L zwischen zwei Punkten auf der durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche umgesetzt. Wenn der durch die Abstandsberechnungseinheit 26 berechnete Abstand L zwischen den zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche und das Intervall L' des Streifenmusters auf der bearbeiteten Oberfläche, das unter Verwendung einer Skala (Lineal) bezogen auf das tatsächliche Produkt separat gemessen wird, miteinander verglichen werden, kann eine Bestimmung einer Schwingungsquelle, die die Ursache für Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) ist, leicht durchgeführt werden.
Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform beschrieben.
15 ist ein Schaubild, das eine Systemkonfiguration mit einer Wellenformanzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt. Eine Wellenformanzeigevorrichtung 3 gemäß der dritten Ausführungsform ist mit der numerischen Steuervorrichtung (CNC) 102 verbunden. Die Werkzeugmaschine (Mechanikeinheit) 101 umfasst wenigstens eine (zwei bei dem Zeichnungsbeispiel) Antriebswelle 201, wie etwa einen Servomotor, wobei jede Antriebswelle 201 basierend auf einem vorgegebenen Positionsbefehl durch die numerische Steuervorrichtung (CNC) 102 gesteuert wird.
Die Wellenformanzeigevorrichtung 3 umfasst eine Abstandseingabeeinheit 31, in die ein gemessener Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche eingegeben wird, eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeitseingabeeinheit 32, in die eine mittlere Tangentialrichtungsgeschwindigkeit eines Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101 eingegeben wird, die die Bearbeitung zwischen den zwei Punkten durchgeführt hat, eine Frequenzberechnungseinheit 33 zum Berechnen eines Werts, der durch Dividieren einer mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit durch den gemessenen Abstand zwischen den zwei Punkten erhalten wird, als Frequenz, die dem gemessenen Abstand zwischen den zwei Punkten entspricht, und eine Anzeigeeinheit 34 zum Anzeigen der durch die Frequenzberechnungseinheit 33 berechneten Frequenz.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 16–18 ein Beispiel für eine Verarbeitung in der Wellenformanzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben.
16 ist ein Flussdiagramm, das einen Betriebsablauf der Wellenformanzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
Zunächst wird in Schritt S301 ein gemessener Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche in die Abstandseingabeeinheit 31 eingegeben. 17 ist eine Darstellung, die eine Messung eines Intervalls von Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) auf der durch die Werkzeugmaschine bearbeiteten Oberfläche und der mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit des Werkzeugspitzenendpunkts erläutert. Wie in 17 gezeigt, wird ein Intervall L der Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) auf der durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche unter Verwendung einer Skala (Lineal) gemessen und der gemessene Abstand zwischen zwei Punkten in die Abstandseingabeeinheit 31 eingegeben. Beispielsweise gibt ein Bediener den gemessenen Abstand zwischen den zwei Punkten über eine Benutzereingabeeinrichtung, wie etwa eine Tastatur, eine Maus oder eine Bildschirm-Tastfeldeingabeeinrichtung, in die Abstandseingabeeinheit 31 ein.
Als Nächstes wird in Schritt S302 eine mittlere Tangentialrichtungsgeschwindigkeit V_ta eines Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101, die die Bearbeitung zwischen den zwei Punkten durchgeführt hat, in die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitseingabeeinheit 32 eingegeben. Beispielsweise kann die mittlere Tangentialrichtungsgeschwindigkeit V_ta verwendet werden, die basierend auf Daten berechnet wird, die verwendet werden, wenn die numerische Steuervorrichtung 102 die Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 101 steuert. Alternativ werden eine Bewegungsstrecke und eine Bewegungsdauer des Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine 101 tatsächlich gemessen und die gemessene Bewegungsstrecke durch die Bewegungsdauer dividiert, wodurch die mittlere Tangentialrichtungsgeschwindigkeit V_ta bestimmt wird, die durch einen Bediener selbst in die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitseingabeeinheit 32 eingegeben werden kann.
Als Nächstes berechnet die Frequenzberechnungseinheit 33 in Schritt S303 einen Wert, der durch Dividieren einer mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit V_ta durch den gemessenen Abstand L zwischen den zwei Punkten erhalten wird, als Frequenz f, die dem gemessenen Abstand zwischen den zwei Punkten entspricht.
Spezifischer ist, da ein Wert T (= L/V_ta), bei dem der gemessene Abstand L zwischen den zwei Punkten durch die mittlere Tangentialrichtungsgeschwindigkeit V_ta dividiert wird, eine Periode darstellt, ein Kehrwert der Periode, 1/T, die durch die Formel 9 ausgedrückte Frequenz f. f = 1/(L/v_ta) (9)
Als Nächstes zeigt die Anzeigeeinheit 34 in Schritt S304 die durch die Frequenzberechnungseinheit 33 berechnete Frequenz an. Beispiele für die Anzeigeeinheit 34 können einen Bildschirm eines Arbeitsplatzrechners oder ein Bildschirm-Tastfeld und einen Bildschirm umfassen, das/der an der Werkzeugmaschine angebracht ist. Alternativ kann eine Ausführungsform verwendet werden, bei der eine Anzeige durch Ausführen eines Ausdrucks auf Papier oder dergleichen unter Verwendung eines Druckers erfolgt. Alternativ können Daten der durch die Frequenzberechnungseinheit 33 berechneten Frequenz in einem Aufzeichnungsmedium, wie etwa einer Festplatte, CD-R oder DVD-R, gespeichert werden und eine Anzeige durch die Anzeigeeinrichtung 34 zu einem geeigneten Zeitpunkt durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der dritten Ausführungsform der gemessene Abstand L (d. h. ein Intervall der Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) auf der durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche) zwischen zwei Punkten auf der durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche, der in die Abstandseingabeeinheit 31 eingegeben wird, in eine Frequenz umgesetzt werden. Die erhaltene Frequenz wird durch die Anzeigeeinheit 34 angezeigt, wobei physikalische Daten, wie etwa ein Drehmomentbefehl an den die Antriebswelle 201 antreibenden Motor, ein Wert eines im Motor fließenden aktiven Stroms und ein Wert einer an den Motor angelegten Spannung, in einem vorgegebenen Zeitabschnitt einer Frequenzanalyse (z. B. Fourier-Transformation) unterzogen werden und das derart erhaltene Frequenzspektrum mit der durch die Anzeigeeinheit 34 angezeigten Frequenz verglichen wird, was bei verschiedenen Analysen zweckdienlich ist. 18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Frequenzspektrum darstellt, das durch Unterziehen physikalischer Daten einer Frequenzanalyse erhalten wird. Bei dem dargestellten Beispiel tritt ein Spitzenwert bei der Frequenz f_p auf. Es wird ein Fall untersucht, in dem physikalische Daten einer Frequenzanalyse unterzogen werden, so dass ein in 18 gezeigtes Frequenzspektrum erhalten wird. Zum Vergleichen des durch die Frequenzanalyse erhaltenen auf die physikalischen Daten bezogenen Frequenzspektrums, wird der gemessene Abstand L (d. h. ein Intervall der Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) auf der durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche) zwischen den zwei Punkten auf der durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche, der in die Abstandseingabeeinheit 31 eingegeben wird, in eine Frequenz umgesetzt. Wenn der Spitzenwert f_p des durch die Frequenzanalyse erhaltenen auf die physikalischen Daten bezogenen Frequenzspektrums und die Frequenz, in die der gemessene Abstand L zwischen den zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche umgesetzt wird, miteinander verglichen werden, kann eine Bestimmung einer Schwingungsquelle, die die Ursache für Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) ist, leicht durchgeführt werden.
Die Positionsinformationserfassungseinheit 11, die Zeitangabeeinheit 12, die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 13 und die Abstandsberechnungseinheit 14 gemäß der ersten Ausführungsform, die Positionsinformationserfassungseinheit 21, die Erfassungseinheit für physikalische Daten 22, die Zeitangabeeinheit 23, die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 24, die Frequenzanalyseeinheit 25 und die Abstandsberechnungseinheit 26 gemäß der zweiten Ausführungsform sowie die Abstandseingabeeinheit 31, die Tangentialrichtungsgeschwindigkeitseingabeeinheit 32 und die Frequenzberechnungseinheit 33 gemäß der dritten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben sind, können beispielsweise in Form eines Softwareprogramms oder durch eine Kombination aus verschiedenen digitalen elektronischen Schaltungen und einem Softwareprogramm ausgeführt werden. Wenn diese drei Bereiche beispielsweise in Form eines Softwareprogramms ausgeführt werden, arbeitet jeder der vorstehend beschriebenen Bereiche gemäß dem Softwareprogramm, wodurch Funktionen jedes der vorstehend beschriebenen Bereiche verwirklicht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Wellenformanzeigevorrichtung erreicht werden, die dazu fähig ist, eine Schwingungsperiode der Bearbeitungseinrichtung durch Umsetzen derselben in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf der durch die Werkzeugmaschine bearbeiteten Oberfläche anzuzeigen.
Beispielsweise versäumt es die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5302371 offenbarte Erfindung, eine Bewegungsstrecke in einem angegebenen Zeitabschnitt zu berechnen und unterlässt es folglich, Wellenformdaten durch Auffinden einer Entsprechung zu einem Intervall einer Schwingungsfrequenz der bearbeiteten Oberfläche zu analysieren, ferner werden Frequenzcharakteristika nicht auf einer Abstandsbasis angezeigt. Im Gegensatz dazu können Wellenformdaten gemäß der vorliegenden Erfindung durch Auffinden einer Entsprechung zu einem Intervall einer Schwingungsfrequenz der bearbeiteten Oberfläche analysiert und Frequenzcharakteristika auf einer Abstandsbasis angezeigt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform kann ein Zeitabschnitt, der in Zeitreihendaten der durch die Positionsinformationserfassungseinheit erfassten Positionsinformationen angegeben wird, in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf der durch die Werkzeugmaschine 101 bearbeiteten Oberfläche umgesetzt werden. Der umgesetzte Abstand zwischen den zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche wird durch die Anzeigeeinheit angezeigt, wobei er solchermaßen angezeigt werden kann, dass er Bilddaten der bearbeiteten Oberfläche eines tatsächlichen Produkts überlappt, was bei verschiedenen Analysen zweckdienlich ist. Im Allgemeinen werden Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) eher auf einem Abschnitt erzeugt, an dem ein Spurfehler des Werkzeugspitzenendpunkts groß ist, wobei es Fälle gibt, in denen der Spurfehler periodisch variiert. Der umgesetzte Abstand zwischen den zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche und ein Intervall eines Streifenmusters auf der bearbeiteten Oberfläche, das unter Verwendung einer Skala (Lineal) bezogen auf ein tatsächliches Produkt separat gemessen wird, werden miteinander verglichen, wodurch eine Bestimmung einer Schwingungsquelle, die die Ursache für Bearbeitungsunebenheiten ist, leicht durchgeführt werden kann. Es können beispielsweise Arbeitsgänge, wie etwa ein geeignetes Ändern der Bearbeitungsbedingungen, zum Reduzieren des Spurfehlers des Werkzeugspitzenendpunkts, um die Qualität des Produkts zu verbessern, leicht durchgeführt werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform werden physikalische Daten, wie etwa ein Drehmomentbefehl an den die Antriebswelle der Werkzeugmaschine antreibenden Motor, ein Wert eines im Motor fließenden aktiven Stroms und ein Wert einer an den Motor angelegten Spannung, oder Zeitreihendaten von Positionsinformationen einer Frequenzanalyse unterzogen, um ein Frequenzspektrum zu bestimmen, und eine Frequenz des erhaltenen Frequenzspektrums kann in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf der durch die Werkzeugmaschine bearbeiteten Oberfläche umgesetzt werden, der der Frequenz entspricht. Der umgesetzte Abstand zwischen den zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche wird durch die Anzeigeeinheit angezeigt, wobei er solchermaßen angezeigt werden kann, dass er Bilddaten der bearbeiteten Oberfläche eines tatsächlichen Produkts überlappt, was bei verschiedenen Analysen zweckdienlich ist. Wenn beispielsweise der umgesetzte Abstand zwischen den zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche und das Intervall eines Streifenmusters auf der bearbeiteten Oberfläche, das unter Verwendung einer Skala (Lineal) bezogen auf das tatsächliche Produkt separat gemessen wird, miteinander verglichen werden, kann eine Bestimmung einer Schwingungsquelle, die die Ursache für Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) ist, leicht durchgeführt werden.
Gemäß der dritten Ausführungsform kann ein gemessener Abstand (d. h. ein Intervall der Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) auf der durch die Werkzeugmaschine bearbeiteten Oberfläche) zwischen zwei Punkten auf der durch die Werkzeugmaschine bearbeiteten Oberfläche in eine Frequenz umgesetzt werden. Die erhaltene Frequenz wird durch die Anzeigeeinheit angezeigt, wobei physikalische Daten, wie etwa ein Drehmomentbefehl an den die Antriebswelle antreibenden Motor, ein Wert eines im Motor fließenden aktiven Stroms und ein Wert einer an den Motor angelegten Spannung, in einem vorgegebenen Zeitabschnitt einer Frequenzanalyse (z. B. Fourier-Transformation) unterzogen werden und das derart erhaltene Frequenzspektrum mit der durch die Anzeigeeinheit angezeigten Frequenz verglichen wird, was bei verschiedenen Analysen zweckdienlich ist. Wenn beispielsweise das durch die Frequenzanalyse erhaltene auf die physikalischen Daten bezogene Frequenzspektrum und die Frequenz, in die der gemessene Abstand zwischen den zwei Punkten auf der bearbeiteten Oberfläche umgesetzt wird, miteinander verglichen werden, kann eine Bestimmung einer Schwingungsquelle, die die Ursache für Bearbeitungsunebenheiten (Streifenmuster) ist, leicht durchgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5302371 [0006, 0006, 0008, 0079]

Claims

Wellenformanzeigevorrichtung (1), die umfasst: – eine Positionsinformationserfassungseinheit (11) zum Erfassen von Positionsinformationen einer Antriebswelle einer Werkzeugmaschine (101) als Zeitreihe, – eine Zeitangabeeinheit (12) zum Angeben eines Zeitabschnitts, der ein Anzeigeziel in einer Zeitreihe der Positionsinformationen darstellt, – eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit (13) zum Berechnen einer Tangentialrichtungsgeschwindigkeit eines Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine (101) basierend auf den Positionsinformationen und Konfigurationsinformationen der Werkzeugmaschine (101), – eine Abstandsberechnungseinheit (14) zum Umsetzen des Zeitabschnitts in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch die Werkzeugmaschine (101) bearbeiteten Oberfläche basierend auf der Tangentialrichtungsgeschwindigkeit, und – eine Anzeigeeinheit (15) zum Anzeigen des Abstands zwischen den zwei Punkten.
Wellenformanzeigevorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Abstandsberechnungseinheit (14) den Abstand zwischen den zwei Punkten durch Annehmen des Zeitabschnitts als Integrationsabschnitt und Integrieren der Tangentialrichtungsgeschwindigkeit berechnet.
Wellenformanzeigevorrichtung (2), die umfasst: – eine Positionsinformationserfassungseinheit (21) zum Erfassen von Positionsinformationen einer Antriebswelle einer Werkzeugmaschine (101) als Zeitreihe, – eine Erfassungseinheit für physikalische Daten (22) zum Erfassen physikalischer Daten, die einen Betriebszustand der Antriebswelle darstellen, als Zeitreihe, – eine Zeitangabeeinheit (23) zum Angeben eines Zeitabschnitts, der ein Anzeigeziel in einer Zeitreihe der physikalischen Daten oder Positionsinformationen darstellt, – eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit (24) zum Berechnen einer mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit eines Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine (101) in dem Zeitabschnitt basierend auf den Positionsinformationen und Konfigurationsinformationen der Werkzeugmaschine (101), – eine Frequenzanalyseeinheit (25) zum Durchführen einer Frequenzanalyse der physikalischen Daten oder Positionsdaten in dem Zeitabschnitt, um ein Frequenzspektrum auszugeben, – eine Abstandsberechnungseinheit (26) zum Umsetzen einer Frequenz des Frequenzspektrums in einen Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch die Werkzeugmaschine (101) bearbeiteten Oberfläche, der der Frequenz entspricht, unter Verwendung der mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit, und – eine Anzeigeeinheit (27) zum Anzeigen des Abstands zwischen den zwei Punkten.
Wellenformanzeigevorrichtung (3), die umfasst: – eine Abstandseingabeeinheit (31), in die ein gemessener Abstand zwischen zwei Punkten auf einer durch eine Werkzeugmaschine (101) bearbeiteten Oberfläche eingegeben wird, – eine Tangentialrichtungsgeschwindigkeitseingabeeinheit (32), in die eine mittlere Tangentialrichtungsgeschwindigkeit eines Werkzeugspitzenendpunkts der Werkzeugmaschine (101) eingegeben wird, die die Bearbeitung zwischen den zwei Punkten durchgeführt hat, – eine Frequenzberechnungseinheit (33) zum Berechnen eines Werts, der durch Dividieren der mittleren Tangentialrichtungsgeschwindigkeit durch den gemessenen Abstand zwischen den zwei Punkten erhalten wird, als Frequenz, die dem gemessenen Abstand zwischen den zwei Punkten entspricht, und – eine Anzeigeeinheit (34) zum Anzeigen der Frequenz.