DE112021007705T5

DE112021007705T5 - Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung und Werkzeugmaschinensteuerungssystem

Info

Publication number: DE112021007705T5
Application number: DE112021007705.8T
Authority: DE
Inventors: Masashi Yasuda
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2021-07-29
Publication date: 2024-03-14
Also published as: JPWO2023007678A1; CN117693409A; WO2023007678A1

Abstract

Es wird eine Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung bereitgestellt, mit der es möglich ist, auf einfache Weise Steuerparameterbereiche einzustellen. Diese Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert, umfasst: Eine Steuerparametereinstellungseinheit, die Steuerparameter einstellt; eine Wellenbetriebssteuereinheit, die eine Antriebswelle auf der Grundlage der Steuerparameter betreibt; und eine Auslöserempfangseinheit, die einen Auslöser während des Wellenbetriebs durch die Wellenbetriebssteuereinheit empfängt. Die Steuerparametereinstellungseinheit hat eine spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit zum Einstellen spezifizierbarer Bereiche für die Steuerparameter als Reaktion darauf, dass die Auslöserempfangseinheit den Auslöser empfangen hat, und stellt die Steuerparameter auf der Grundlage des spezifizierbaren Bereichs ein.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung und ein Werkzeugmaschinensteuerungssystem.
HINTERGRUNDKUNST
Herkömmlicherweise sind Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtungen bekannt, bei denen ein Werkstück bearbeitet wird, indem die Bewegung der Antriebswelle unter Vibration gesteuert wird, wie zum Beispiel beim Vibrationsschneiden oder bei der Bearbeitung von Kurbelzapfen. Wenn die Antriebswelle auf diese Weise in Schwingung versetzt wird, kann die Vibration zu übermäßigen Erschütterungen in der gesamten Werkzeugmaschine führen, was die Werkzeugmaschine beschädigen und die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigen kann.
Dementsprechend wurde eine Technik vorgeschlagen, um einen oberen Grenzwert der Steuerparameter wie Schwingungsbeschleunigung oder Schwingungsruck festzulegen und die Schwingung unterhalb des festgelegten oberen Grenzwerts zu regeln, um ein übermäßiges Rütteln der gesamten Werkzeugmaschine durch die Schwingung der Antriebswelle zu verhindern (siehe z. B. Patentdokument 1). Es wird angenommen, dass diese Technik eine gute Oberflächengüte gewährleisten kann.
Patentdokument 1: Unbeanstandete japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2007-044849
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Der obere Grenzwert der Steuerparameter wie Schwingungsbeschleunigung oder Schwingungsruck sollte jedoch vom Konstrukteur der Werkzeugmaschine unter Berücksichtigung verschiedener Aspekte wie der Festigkeit der Werkzeugmaschine und der durch die Schwingungen verursachten Belastung festgelegt werden. Daher ist die Festlegung des oberen Grenzwerts der Steuerparameter nicht einfach und erfordert einen erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand.
Beispielsweise kann ein Bediener den oberen Grenzwert der Steuerparameter auf einen vorläufigen Wert einstellen und einen Testlauf (Scheinbearbeitung) der Schwingungsregelung durchführen, um dann auf der Grundlage der Ergebnisse des Testlaufs einen geeigneteren oberen Grenzwert der Steuerparameter einzustellen. Der Probelauf einer Werkzeugmaschine und die Einstellung des oberen Grenzwerts der Steuerparameter sind jedoch bisher nicht als System koordiniert worden, was immer noch einen erheblichen Aufwand bedeutet.
Daher wurde eine Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung gewünscht, die eine Reihe von Steuerparametern einfach einstellen kann.
Mittel zur Lösung der Probleme
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert, wobei die Vorrichtung umfasst: Eine Steuerparametereinstellungseinheit, die Steuerparameter einstellt; eine Wellenbewegungssteuereinheit, die eine Antriebswelle auf der Grundlage der Steuerparameter betreibt; und eine Auslöserempfangseinheit, die einen Auslöser während einer Wellenbewegung empfängt, die durch die Wellenbewegungssteuereinheit betrieben wird, wobei die Steuerparametereinstellungseinheit eine spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit umfasst, die einen spezifizierbaren Bereich der Steuerparameter in Reaktion darauf einstellt, dass die Auslöserempfangseinheit einen Auslöser empfangen hat, und die Steuerparametereinstellungseinheit die Steuerparameter auf der Grundlage des spezifizierbaren Bereichs einstellt.
Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung bereitgestellt werden, die eine Reihe von Steuerparametern einfach einstellen kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Diagramm, das eine Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Anzeigebildschirms einer numerischen Computersteuerung bei der Einstellung eines oberen Grenzwerts für die Schwingungsbeschleunigung in einem Schwingungssteuerungsvorgang, das die Eingaben einer Vielzahl von Schwingungsfrequenzen und Schwingungsamplituden veranschaulicht; 3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Anzeigebildschirms der numerischen Computersteuerung bei der Einstellung des oberen Grenzwerts der Schwingungsbeschleunigung bei der Schwingungssteuerung, das die Berechnung und Einstellung des oberen Grenzwerts der Schwingungsbeschleunigung auf der Grundlage der Schwingungsfrequenz und der Schwingungsamplitude veranschaulicht;
4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Bildschirms der numerischen Computersteuerung bei der Einstellung eines oberen Grenzwerts für die Schwingungsamplitude bei der Schwingungssteuerung;
5 ist ein Diagramm, das den Bildschirm eines externen Computers zeigt, wenn der obere Grenzwert für die Schwingungsbeschleunigung bei der Schwingungsregelung eingestellt wird;
6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Anzeigebildschirms der numerischen Computersteuerung beim Einstellen des oberen Grenzwerts für die Schwingungsbeschleunigung bei der Schwingungssteuerung, das einen Fall veranschaulicht, in dem die Schwingungsamplitude für eine vorbestimmte Schwingungsfrequenz variiert wird;
7 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Anzeigebildschirms der numerischen Computersteuerung bei der Einstellung eines oberen Beschleunigungsgrenzwerts in einem Positioniervorgang, wobei die Eingaben einer Vorschubgeschwindigkeit und einer Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante veranschaulicht werden; und
8 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Anzeigebildschirms der numerischen Computersteuerung bei der Einstellung des oberen Beschleunigungsgrenzwerts im Positionierbetrieb, wobei die Einstellung des oberen Beschleunigungsgrenzwerts auf der Grundlage der Vorschubgeschwindigkeit und der Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante veranschaulicht wird.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das eine Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform betreibt beispielsweise mindestens eine Hauptwelle zum Drehen eines Schneidwerkzeugs (im Folgenden als Werkzeug bezeichnet) und eines Werkstücks relativ zueinander sowie mindestens eine Vorschubwelle zum Bewegen des Werkzeugs relativ zum Werkstück, wodurch das Werkstück durch das Werkzeug geschnitten und bearbeitet wird. Der Einfachheit halber ist in 1 nur ein Motor 3 dargestellt, der eine Vorschubwelle antreibt.
Die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt beispielsweise das Vibrationsschneiden (im Folgenden auch als Oszillationsschneiden bezeichnet) durch Betätigung der Hauptwelle und der Vorschubwelle aus. Das heißt, die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 führt beispielsweise eine spanabhebende Bearbeitung durch, indem sie das Werkzeug und das Werkstück relativ zueinander dreht, während sie das Werkzeug und das Werkstück relativ zueinander in Schwingung versetzt (im Folgenden auch als Oszillation bezeichnet). Die Werkzeugbahn wird so eingestellt, dass sich die aktuelle Bahn teilweise mit der vorherigen Bahn überschneidet und ein in der vorherigen Bahn bearbeiteter Teil in die aktuelle Bahn aufgenommen wird. Das Trennen der Werkzeugspitze von der Werkstückoberfläche (auch als Luftschneiden bezeichnet) zerkleinert daher zuverlässig die Späne, die bei der spanenden Bearbeitung kontinuierlich anfallen.
Die vorliegende Ausführungsform ist anwendbar auf eine Konfiguration, in der das Werkzeug vibriert, während es sich in Vorschubrichtung in Bezug auf das um die zentrale Achsenlinie rotierende Werkstück bewegt, und sie ist auch anwendbar auf eine Konfiguration, in der ein Werkzeug T um die zentrale Achsenlinie des Werkstücks rotiert und das Werkstück sich in Vorschubrichtung in Bezug auf das Werkzeug bewegt. Die vorliegende Ausführungsform ist für das Schneiden eines Außendurchmessers oder eines Innendurchmessers eines Werkstücks geeignet. Ferner ist die vorliegende Ausführungsform in dem Fall anwendbar, in dem mehrere Vorschubwellen (in der Z-Achse und der X-Achse) erforderlich sind, da das Werkstück einen konischen Teil oder einen bogenförmigen Teil auf der Bearbeitungsfläche aufweist, und sie ist auch in dem Fall anwendbar, in dem eine bestimmte Welle (in der Z-Achse) als Vorschubwelle ausreichend ist, da das Werkstück säulenförmig oder zylindrisch ist.
Die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 wird unter Verwendung eines Computers konfiguriert, der einen Speicher wie ROM (Nur-Lese-Speicher) oder RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), eine CPU (Steuerungsverarbeitungseinheit) und eine Kommunikationssteuerungseinheit enthält, die über einen Bus miteinander verbunden sind. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 eine Steuerparametereinstellungseinheit 11, eine Einstellwertspeichereinheit 12, eine spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13, eine zulässiger Betriebszustandsbereich-Einstelleinheit 14, eine Wellenbewegungssteuereinheit 15, eine Betriebszustandserfassungseinheit 16, eine Steuerparametereinstellungsverlaufsspeichereinheit 17 und eine Auslöserempfangseinheit 18; und die Funktionen und Operationen dieser Einheiten können durch das Zusammenwirken der CPU, des Speichers und des Steuerprogramms, das in dem im Computer installierten Speicher gespeichert ist, erreicht werden.
Die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 ist mit übergeordneten Rechnern (nicht abgebildet) verbunden, z. B. mit einer numerischen Computersteuerung (im Folgenden auch als CNC bezeichnet), einer SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) oder einem externen Computer. Diese übergeordneten Computer geben Bearbeitungsprogramme, Drehzahlen, Vorschubgeschwindigkeiten und andere Bearbeitungsbedingungen für das Werkstück in die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 ein.
Die Bearbeitungsbedingungen für das Werkstück umfassen die relativen Drehgeschwindigkeiten des Werkstücks und des Werkzeugs um die zentrale Achsenlinie des Werkstücks, die relativen Vorschubgeschwindigkeiten des Werkzeugs und des Werkstücks, eine Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante und Positionsbefehle für die Vorschubwelle usw. In der vorliegenden Ausführungsform kann die CPU in der Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 so konfiguriert sein, dass sie die Drehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit aus dem eingegebenen Bearbeitungsprogramm als Bearbeitungsbedingungen liest und sie an die Wellenbewegungssteuereinheit 15 ausgibt; alternativ kann eine Positionsbefehlserzeugungseinheit usw. in der Wellenbewegungssteuereinheit 15 auf den übergeordneten Computern vorgesehen sein.
Wie in 1 dargestellt, werden Erfassungssignale von einem Sensor 4 in die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 eingegeben. Der Sensor 4 umfasst Sensoren wie z. B. einen Encoder, der eine Drehzahl, einen Drehwinkel und eine Drehposition des Motors 3 erfasst, und einen Beschleunigungssensor, der in der Werkzeugmaschine vorgesehen ist und die Vibration der gesamten Werkzeugmaschine erfasst. Erfassungssignale vom Sensor 4 werden an die Betriebszustandserfassungseinheit 16 und die Auslöserempfangseinheit 18 (später beschrieben) übertragen.
Die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 ist mit einer Eingabevorrichtung 2 verbunden. Die Eingabevorrichtung 2 umfasst eine Auslösereingabeeinheit 22 und eine Steuerparametereingabeeinheit 21. Die Eingabevorrichtung 2 umfasst vorzugsweise eine Anzeigeeinheit, die aus einem Bildschirm (nicht dargestellt) besteht, und eine Bedieneinheit, die aus einer Tastatur, einem Touchpanel usw. besteht (nicht dargestellt). Der Bediener gibt Steuerparameter ein, während er die Bedieneinheit bedient und die Eingabewerte auf dem Bildschirm überprüft.
Die Eingabevorrichtung 2 kann in einer numerischen Computersteuerung (nicht dargestellt) oder in einem externen Computer oder dergleichen (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Ein Werkzeugmaschinensteuerungssystem 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit der Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 und der Eingabevorrichtung 2 konfiguriert. Konventionell wurden ein Testlauf (Probebearbeitung) der Werkzeugmaschine und die Einstellung des oberen Grenzwerts der Steuerparameter nicht als System koordiniert; in der vorliegenden Ausführungsform werden jedoch ein Testlauf der Werkzeugmaschine und die Einstellung des oberen Grenzwerts der Steuerparameter als System koordiniert, was einen effizienten Betrieb ermöglicht.
Zu den Steuerparametern können beispielsweise die Schwingungsfrequenz und die Schwingungsamplitude bei der Schwingungsregelung gehören. Die Schwingungsfrequenz umfasst einen Vibrationsfrequenzmultiplikationsfaktor, zusätzlich zur Schwingungsfrequenz selbst. Die Schwingungsamplitude umfasst einen Multiplikationsfaktor für die Schwingungsamplitude, zusätzlich zur Schwingungsamplitude selbst.
Der Vibrationsfrequenzmultiplikationsfaktor ist ein Vibrationsfrequenzparameter, den man erhält, indem man die Vibrationsfrequenz durch die Drehzahl der Hauptwelle dividiert. Der Schwingungsamplitudenmultiplikationsfaktor ist ein Schwingungsamplitudenparameter, den man erhält, indem man die Schwingungsamplitude durch die Hälfte des Vorschubbetrags der Vorschubwelle pro Umdrehung der Hauptwelle teilt.
Beispiele für die Steuerparameter können eine Vorschubgeschwindigkeit während eines Positioniervorgangs (auch als Eilgangbetrieb bezeichnet) und eine Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante sein. Die Steuerparametereinstellungseinheit 11 stellt verschiedene Steuerparameter für einen Schwingungsregelungsvorgang und einen Positioniervorgang ein, und die eingestellten Steuerparameter werden vorübergehend in der Einstellwertspeichereinheit 12 (später beschrieben) gespeichert. Die eingestellten Steuerparameter werden an die Wellenbewegungssteuereinheit 15, die Betriebszustandserfassungseinheit 16 und die Steuerparametereinstellungsverlaufsspeichereinheit 17 (später beschrieben) übertragen.
Die Steuerparametereinstellungseinheit 11 umfasst eine spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13, die einen spezifizierbaren Bereich von Steuerparametern als Reaktion auf den Empfang eines Auslösers durch die Auslöserempfangseinheit 18 einstellt. Der spezifizierbare Bereich von Steuerparametern ist beispielsweise der untere und obere Grenzwert der Vibrationsfrequenz und der Vibrationsamplitude. In diesem Fall stellt die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 die unteren und oberen Grenzwerte der Schwingungsfrequenz und/oder der Schwingungsamplitude der Antriebswelle als vorgebbaren Bereich der Steuerparameter ein. Die Steuerparametereinstellungseinheit 11 stellt die Steuerparameter auf der Grundlage des spezifizierbaren Bereichs ein, der von der spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 eingestellt wurde. Insbesondere stellt die Steuerparametereinstellungseinheit 11 die Steuerparameter so ein, dass sie in den spezifizierbaren Bereich fallen.
Die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 kann den spezifizierbaren Bereich der Steuerparameter auf der Grundlage der Steuerparameter einstellen, die von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 eingestellt wurden, wenn die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser empfängt. Die Auslöserempfangseinheit 18 empfängt einen Auslöser, wenn die durch die Vibration verursachten Probleme während einer Wellenbewegung, z. B. bei einem Testlauf der Werkzeugmaschine, den Toleranzwert überschreiten. Wenn die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser empfängt, stellt die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 daher den spezifizierbaren Bereich auf der Grundlage der Steuerparameter ein, die von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 eingestellt und vorübergehend in der Einstellwertspeichereinheit 12 gespeichert wurden. Dadurch kann ein geeigneter spezifizierbarer Bereich von Steuerparametern leicht eingestellt werden.
Die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 kann einen spezifizierbaren Bereich von Steuerparametern einstellen, der auf den in der Steuerparametereinstellungsverlaufsspeichereinheit 17 gespeicherten Steuerparametern basiert. Die Steuerparametereinstellungsverlaufsspeichereinheit 17 speichert die Historie der Steuerparameter, die von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 in der Vergangenheit eingestellt wurden. Daher kann die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 auf einfache Weise einen geeigneten spezifizierbaren Bereich von Steuerparametern einstellen, der beispielsweise auf den Steuerparametern basiert, die im vorherigen oder vorletzten Testlauf eingestellt wurden.
Vorzugsweise umfasst die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 die zulässiger Betriebszustandsbereich-Einstelleinheit 14, die einen zulässigen Betriebszustandsbereich festlegt, in dem ein Betrieb durch die Wellenbewegungssteuereinheit 15 auf der Grundlage der von der Betriebszustandserfassungseinheit 16 erfassten Wellenbewegungszustandsinformationen zulässig ist. Zu den Informationen über den Wellenbewegungszustand gehören beispielsweise die Schwingungsgeschwindigkeit, die Schwingungsbeschleunigung oder der Schwingungsruck. In diesem Fall stellt die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 einen spezifizierbaren Bereich von Steuerparametern ein, der auf dem zulässigen Bereich des Betriebszustands basiert, der von der zulässiger Betriebszustandsbereich-Einstelleinheit 14 des Betriebszustands eingestellt wird. Dadurch kann ein noch geeigneterer spezifizierbarer Bereich von Steuerparametern leicht eingestellt werden.
Der zulässige Betriebsbereich wird z. B. durch den unteren und oberen Grenzwert der Schwingungsgeschwindigkeit, der Schwingungsbeschleunigung oder des Schwingungsrucks definiert. Diese Parameter, wie z. B. die Schwingungsgeschwindigkeit, die Schwingungsbeschleunigung oder der Schwingungsruck, sind Parameter, die auf die Schwingungen der gesamten Werkzeugmaschine zurückzuführen sind. Daher legt die zulässiger Betriebszustandsbereich-Einstelleinheit 14 vorzugsweise mindestens einen der Grenzwerte für die Schwingungsgeschwindigkeit, die Schwingungsbeschleunigung oder den Schwingungsruck für die Antriebswelle als zulässigen Betriebszustandsbereich fest.
Die Steuerparametereinstellungseinheit 11 kann die Steuerparameter so einstellen, dass sie sich kontinuierlich ändern. Zum Beispiel kann die Steuerparametereinstellungseinheit 11 die Vibrationsfrequenz oder die Vibrationsamplitude so einstellen, dass sie sich allmählich, schrittweise oder kontinuierlich ändern. Infolgedessen wird beispielsweise eine Wellenbewegung, wie ein Testlauf der Werkzeugmaschine, kontinuierlich und automatisch durchgeführt, während die Steuerparameter geändert werden; daher kann ein Bereich der Steuerparameter effizient und einfach eingestellt werden.
Die Steuerparametereinstellungseinheit 11 kann die zuvor eingestellten Steuerparameter als Reaktion darauf ändern, dass die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser empfangen hat. Die Auslöserempfangseinheit 18 empfängt einen Auslöser, wenn die durch die Vibration verursachten Probleme während einer Wellenbewegung, z. B. während eines Testlaufs der Werkzeugmaschine, den Toleranzwert überschreiten. Daher kann die Steuerparametereinstellungseinheit 11 als Reaktion darauf, dass die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser empfangen hat, die Steuerparameter, die in der Einstellwertspeichereinheit 12 eingestellt und gespeichert wurden, in einer Weise ändern, die die durch die Vibration verursachten Probleme überwindet, und dies als einen neuen Bereich der Steuerparameter einstellen. Wenn beispielsweise festgestellt wird, dass die Obergrenze der Vibration erreicht ist, werden die Steuerparameter wie Vibrationsfrequenz und Vibrationsamplitude, die vorübergehend in der Einstellwertspeichereinheit 12 gespeichert wurden, so geändert, dass sie geringfügig kleinere Werte aufweisen und einfach als obere Grenzwerte der Steuerparameter festgelegt werden können.
Die Einstellwertspeichereinheit 12 speichert vorübergehend die von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 eingestellten Steuerparameter. Wie oben beschrieben, werden die in der Einstellwertspeichereinheit 12 vorübergehend gespeicherten Steuerparameter bei der Einstellung des spezifizierbaren Bereichs und auch bei einer späteren Änderung der Steuerparameter verwendet.
Die Steuerparametereinstellungseinheit 11 kann die Steuerparameter von der Steuerparametereingabeeinheit 21 der Eingabevorrichtung 2 übernehmen und die Steuerparameter einstellen. In diesem Fall werden die vom Bediener über die Steuerparametereingabeeinheit 21 eingegebenen Steuerparameter von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 als Steuerparameter eingestellt.
Die Wellenbewegungssteuereinheit 15 steuert die Antriebswelle auf der Grundlage der Steuerparameter. Insbesondere steuert die Wellenbewegungssteuereinheit 15 die Antriebswelle, um einen Schwingungssteuerungsvorgang oder einen Positionierungssteuerungsvorgang auf der Grundlage der Steuerparameter durchzuführen. Die Wellenbewegungssteuereinheit 15 umfasst verschiedene Funktionseinheiten, wie z. B. eine Einheit zur Erzeugung eines Positionsbefehls, eine Einheit zur Erzeugung eines Schwingungsbefehls, eine Einheit zur Erzeugung eines überlagerten Befehls, eine Lernsteuerungseinheit und eine Einheit zur Steuerung der Positionsgeschwindigkeit (die alle nicht abgebildet sind), um den Schwingungssteuerungsvorgang und den Positionssteuerungsvorgang der Antriebswelle durchzuführen.
Die Positionsbefehls-Erzeugungseinheit erzeugt Positionsbefehle als Bewegungsbefehle für den Motor 3, basierend auf dem Bearbeitungsprogramm und den Bearbeitungsbedingungen, die in die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 eingegeben werden. Insbesondere erzeugt die Positionsbefehls-Erzeugungseinheit Positionsbefehle (Bewegungsbefehle) für jede Vorschubwelle, basierend auf der relativen Drehgeschwindigkeit des Werkstücks und des Werkzeugs um die zentrale Achsenlinie des Werkstücks und der relativen Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs und des Werkstücks.
Die Einheit zur Erzeugung von Vibrationsbefehlen erzeugt Vibrationsbefehle. Die Einheit zur Erzeugung von Vibrationsbefehlen erzeugt Vibrationsbefehle auf der Grundlage der von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 eingestellten Steuerparameter.
Die Einheit zur Erzeugung eines überlagerten Befehls berechnet eine Positionsabweichung, die eine Differenz zwischen dem Positionsbefehl und der Positionsrückmeldung ist, basierend auf der Positionserfassung durch den Sensor 4, wie z. B. den Encoder des Motors 3 der Vorschubwelle, und erzeugt einen überlagerten Befehl durch Überlagerung des von der Einheit zur Erzeugung eines Vibrationsbefehls erzeugten Vibrationsbefehls mit der berechneten Positionsabweichung. Alternativ kann der Vibrationsbefehl dem Positionsbefehl anstelle der Positionsabweichung überlagert werden.
Die lernende Steuereinheit berechnet den Kompensationsbetrag des überlagerten Befehls auf der Grundlage des überlagerten Befehls und kompensiert den überlagerten Befehl, indem sie den berechneten Kompensationsbetrag zu dem überlagerten Befehl addiert. Die lernende Steuereinheit verfügt über einen Speicher, speichert die Beziehung zwischen der Vibrationsphase und dem Kompensationsbetrag im Speicher in einem oder mehreren Vibrationszyklen, liest den im Speicher gespeicherten überlagerten Befehl zu einem Zeitpunkt, der die Kompensation der Phasenverzögerung des Vibrationsvorgangs gemäß der Reaktionsfähigkeit des Motors 3 ermöglicht, und gibt den überlagerten Befehl als Kompensationsbetrag aus. Wenn die Schwingungsphase für die Ausgabe des Kompensationsbetrags nicht im Speicher gespeichert ist, kann ein auszugebender Kompensationsbetrag aus dem Kompensationsbetrag mit einer nahen Schwingungsphase berechnet werden. Im Allgemeinen nimmt mit zunehmender Schwingungsfrequenz die Positionsabweichung vom Schwingungsbefehl zu; daher kann durch Kompensation mit der lernenden Steuereinheit die Befolgbarkeit des periodischen Schwingungsbefehls verbessert werden.
Die Lageregelungseinheit erzeugt einen Drehmomentbefehl für den Motor 3, der die Vorschubwelle antreibt, basierend auf dem überlagerten Befehl, zu dem der Kompensationsbetrag addiert wird, und steuert den Motor 3 mit dem erzeugten Drehmomentbefehl. Als Ergebnis wird die Bearbeitung unter relativer Vibration des Werkzeugs T und des Werkstücks W durchgeführt.
Die Wellenbewegungssteuereinheit 15 kann die Wellenbewegung als Reaktion auf den Empfang eines Auslösers durch die Auslöserempfangseinheit 18 anhalten. Die Auslöserempfangseinheit 18 empfängt einen Auslöser, wenn die durch Vibrationen verursachten Probleme während einer Wellenbewegung, z. B. bei einem Testlauf der Werkzeugmaschine, den Toleranzwert überschreiten. Da die Wellenbewegungssteuereinheit 15 die Wellenbewegung als Reaktion auf den Empfang eines Auslösers durch die Auslöserempfangseinheit 18 automatisch stoppt, kann das Auftreten von durch Vibrationen verursachten Problemen vermieden werden.
Die Auslöserempfangseinheit 18 empfängt einen Auslöser während einer Wellenbewegung durch die Wellenbewegungssteuereinheit 15. Die Periode während einer Wellenbewegung umfasst eine Periode während einer Operation durch das Bearbeitungsprogramm sowie während eines Testlaufs der Werkzeugmaschine. Die Auslöserempfangseinheit 18 empfängt einen Auslöser, wenn die durch Vibrationen verursachten Probleme während einer Wellenbewegung, z. B. während eines Testlaufs der Werkzeugmaschine, das Toleranzniveau überschreiten. Beispielsweise bestätigt der Bediener visuell und stellt fest, dass die Vibration der gesamten Werkzeugmaschine den oberen Grenzwert erreicht hat, und der Bediener betätigt die Auslösereingabeeinheit 22 (später beschrieben), um einen Auslöser einzugeben, der von der Auslöserempfangseinheit 18 empfangen wird.
Die Auslöserempfangseinheit 18 kann einen Auslöser als Reaktion auf ein Erfassungssignal des Sensors 4, z. B. eines in der Werkzeugmaschine vorhandenen Beschleunigungssensors, empfangen. In diesem Fall, zum Beispiel, wenn die Schwingungsbeschleunigung der gesamten Werkzeugmaschine, die von dem Sensor 4, wie dem Beschleunigungssensor, erfasst wird, einen vorbestimmten Schwellenwert, wie die Schwingungsbeschleunigung, überschreitet, empfängt die Auslöserempfangseinheit 18 automatisch einen Auslöser.
Die Betriebszustandserfassungseinheit 16 erfasst Informationen über den Bewegungszustand der Welle. Wie oben beschrieben, umfasst die Wellenbewegungszustandsinformation beispielsweise die Vibrationsgeschwindigkeit, die Vibrationsbeschleunigung und den Vibrationsruck der Antriebswelle. Die Betriebszustandserfassungseinheit 16 erfasst beispielsweise die Wellenbewegungszustandsinformationen auf der Grundlage der Erfassungssignale des Sensors 4.
Die Betriebszustandserfassungseinheit 16 kann die Informationen über den Wellenbewegungszustand erfassen, indem sie einen vorbestimmten Vorgang auf der Grundlage der von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 eingestellten Steuerparameter durchführt. Zum Beispiel wird die Schwingungsbeschleunigung unter Verwendung der Schwingungsamplitude und der Schwingungsfrequenz nach der folgenden Formel (1) berechnet.
[Formel 1] $Schwingungsbeschleunigung = α \times (Schwingungsamplitude) \times {(Schwingungsfrequenz)}^{2}$
Die Steuerparametereinstellungsverlaufsspeichereinheit 17 speichert den Einstellungsverlauf der von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 eingestellten Steuerparameter. Wenn die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 einen spezifizierbaren Bereich auf der Grundlage der Steuerparameter der Vergangenheit einstellt, werden die von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 in der Vergangenheit eingestellten Steuerparameter aus der Steuerparametereinstellungsverlaufsspeichereinheit 17 übernommen.
Die Steuerparametereingabeeinheit 21 der Eingabevorrichtung 2 gibt die Einstellwerte der Steuerparameter von der Eingabevorrichtung 2 ein. Insbesondere gibt die Steuerparametereingabeeinheit 21 die Steuerparameter auf der Grundlage einer Bedienung durch den Bediener über ein Eingabewerkzeug wie eine Tastatur oder ein Berührungsfeld ein, das an der Eingabevorrichtung 2 vorgesehen ist, und sendet die eingegebenen Steuerparameter an die oben beschriebene Steuerparametereinstellungseinheit 11.
Die Auslösereingabeeinheit 22 der Eingabevorrichtung 2 gibt einen Auslöser von der Eingabevorrichtung 2 ein. Insbesondere gibt die Auslösereingabeeinheit 22 einen Auslöser ein, der auf einer Betätigung des Eingabewerkzeugs durch den Bediener basiert, und sendet den Auslöser an die oben beschriebene Auslöserempfangseinheit 18. Die Auslösereingabeeinheit 22 ist beispielsweise mit einer Taste zur Einstellung des oberen Grenzwerts, einem Anzeigebereich für die Einstellung des oberen Grenzwerts auf einem Touchpanel-Bildschirm usw. ausgestattet.
Nachfolgend wird das Verfahren zum Einstellen eines Bereichs von Steuerparametern während eines Schwingungssteuerungsvorgangs und eines Positionierungssteuerungsvorgangs der Antriebswelle, die von der Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 durchgeführt werden, unter Bezugnahme auf die 2 bis 8 detailliert beschrieben.
2 ist ein Diagramm, das einen Anzeigebildschirm der numerischen Computersteuerung 5 veranschaulicht, wenn der obere Grenzwert der Schwingungsbeschleunigung im Schwingungssteuerungsbetrieb eingestellt wird, und das die Eingaben einer Vielzahl von Schwingungsfrequenzen und Schwingungsamplituden veranschaulicht. 3 ist ein Diagramm, das einen Anzeigebildschirm der numerischen Computersteuerung 5 beim Einstellen des oberen Grenzwerts der Schwingungsbeschleunigung im Schwingungssteuerungsbetrieb veranschaulicht und die Berechnung und Einstellung des oberen Grenzwerts der Schwingungsbeschleunigung auf der Grundlage der Schwingungsfrequenz und der Schwingungsamplitude zeigt.
Wie in 2 dargestellt, gibt der Bediener zunächst als Vorbereitung für die Durchführung des Schwingungsregelungsvorgangs die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz als Steuerparameter ein, um den oberen Grenzwert der Schwingungsbeschleunigung festzulegen, die in der gesamten Werkzeugmaschine auftritt. Konkret bedient der Bediener die Steuerparametereingabeeinheit 21 der Eingabevorrichtung 2, die an der CNC 5 vorgesehen ist, um die Schwingungsamplitude und Schwingungsfrequenz einzugeben. Dann werden die eingegebenen Werte beispielsweise auf einem Bildschirm für die Einstellung des oberen Grenzwerts für Vibrationen angezeigt, der den Touchscreen-Bildschirm der CNC 5 konfiguriert, und die eingegebene Vibrationsamplitude und Vibrationsfrequenz werden von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 als Steuerparameter-Einstellwerte eingestellt.
Dann wird unter den Bedingungen der so eingestellten Schwingungsamplitude und Schwingungsfrequenz ein Probelauf (Scheinbearbeitung) der Werkzeugmaschine durchgeführt. Die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz als Steuerparameter werden mehrmals eingegeben, wie in 2 dargestellt, und der Testlauf wird für jeden Einstellwert durchgeführt.
Wenn der Bediener als Ergebnis des Testlaufs feststellt, dass die Vibration der gesamten Werkzeugmaschine den oberen Grenzwert erreicht hat und die durch die Vibration verursachten Probleme das Toleranzniveau überschreiten, wie durch den Pfeil in 3 angedeutet, berührt der Bediener die Einstellung des oberen Grenzwerts für die Beschleunigung, die auf dem Bildschirm des Werkzeugs zur Einstellung des oberen Grenzwerts für die Vibration der CNC 5 angezeigt wird, als Auslösereingabeeinheit 22. Dann empfängt die Auslöserempfangseinheit 18 den Auslöser von der Auslösereingabeeinheit 22, und die Schwingungsbeschleunigung wird anhand der Formel (1) aus der Schwingungsamplitude und der während des Testlaufs eingestellten Schwingungsfrequenz berechnet. Gleichzeitig wird ein oberer Grenzwert für die Beschleunigung auf dem Bildschirm des Werkzeugs zur Einstellung des oberen Grenzwerts für die Vibration der CNC 5 angezeigt und als oberer Grenzwert für die Vibrationsbeschleunigung festgelegt. Auf diese Weise werden in der vorliegenden Ausführungsform der Testlauf der Werkzeugmaschine und die Einstellung einer Reihe von Steuerparametern als ein System koordiniert; daher kann beispielsweise ein oberer Grenzwert für die Schwingungsbeschleunigung einfach eingestellt werden.
Wenn der Bediener den Bereich der Steuerparameter durch Berühren der Einstellung für den oberen Beschleunigungsgrenzwert einstellt, können die eingestellten Steuerparameter so geändert werden, dass die durch die Vibration verursachten Probleme unterdrückt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Wellenbewegungssteuereinheit 15 die Wellenbewegung des Testlaufs anhalten.
4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Anzeigebildschirms der numerischen Computersteuerung 5 bei der Einstellung des oberen Grenzwerts der Vibrationsamplitude im Vibrationssteuerungsbetrieb. Wie in 4 dargestellt, stellt der Bediener zunächst als Vorbereitung für die Durchführung des Schwingungssteuerungsvorgangs den oberen Grenzwert der Schwingungsamplitude ein, indem er eine Vielzahl von Schwingungsamplituden ändert und einstellt, während er die Schwingungsfrequenz als Steuerparameter festlegt (die in dem in 4 dargestellten Beispiel auf 15 Hz festgelegt ist). Das Verfahren zur Eingabe und Einstellung der Steuerparameter ist wie oben beschrieben.
Dann wird unter den Bedingungen der so eingestellten Schwingungsfrequenz (fester Wert) und der Schwingungsamplitude (variabler Wert) der Testlauf (Scheinbearbeitung) der Werkzeugmaschine für jeden Einstellwert durchgeführt. Als Ergebnis des Testlaufs, wenn der Bediener feststellt, dass die Vibration der gesamten Werkzeugmaschine den oberen Grenzwert erreicht hat und die durch die Vibration verursachten Probleme das Toleranzniveau überschreiten, wie durch den Pfeil in 4 angedeutet, berührt der Bediener die obere Grenzwerteinstellung, die auf dem Bildschirm des Werkzeugs zur Einstellung des oberen Vibrationsgrenzwerts der CNC 5 als Auslösereingabeeinheit 22 angezeigt wird. Dann empfängt die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser von der Auslösereingabeeinheit 22, und die während des Testlaufs eingestellte Schwingungsamplitude wird als oberer Grenzwert für die Schwingungsamplitude festgelegt. Auf diese Weise werden in der vorliegenden Ausführungsform der Testlauf der Werkzeugmaschine und die Einstellung einer Reihe von Steuerparametern als System koordiniert; daher kann zum Beispiel ein oberer Grenzwert für die Schwingungsamplitude einfach eingestellt werden.
Beachten Sie, dass anstelle des oberen Grenzwerts für die Schwingungsamplitude auch der obere Grenzwert für die Schwingungsfrequenz nach demselben Verfahren festgelegt werden kann, wobei die Schwingungsamplitude in diesem Fall als fester Wert festgelegt wird. Alternativ kann das gleiche Verfahren für die Einstellung eines oberen Grenzwerts für die Schwingungsgeschwindigkeit und eines oberen Grenzwerts für den Schwingungsruck angewendet werden. Dasselbe Verfahren kann nicht nur für die Einstellung der oberen Grenzwerte, sondern auch für die Einstellung der unteren Grenzwerte dieser Steuerparameter angewandt werden. Das gleiche Verfahren kann z. B. für die Einstellung eines unteren Grenzwerts der Steuerparameter angewandt werden, um Probleme wie Fretting-Verschleiß zu vermeiden, die durch geringe Vibrationen der Werkzeugmaschine verursacht werden. Dies gilt auch für die Positioniersteuerung (wird später beschrieben). In diesem Fall ist es für den Bediener nicht einfach, visuell festzustellen, ob die durch Vibrationen verursachten Probleme die Toleranzgrenze überschreiten; daher ist es besser, dies anhand der Erfassungssignale des Sensors 4 zu ermitteln.
5 ist ein Diagramm, das einen Bildschirm des externen Computers 6 zeigt, wenn der obere Grenzwert der Schwingungsbeschleunigung bei der Schwingungsregelung eingestellt wird. 5 veranschaulicht den Fall, dass die Eingabevorrichtung 2 im externen Computer 6 anstelle der numerischen Computersteuerung 5 vorgesehen ist. Auch in einem solchen Fall, in dem die Eingabevorrichtung 2 im externen Computer 6 vorgesehen ist, kann ein Bereich von Steuerparametern mit dem gleichen Verfahren wie oben beschrieben einfach eingestellt werden.
6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Anzeigebildschirms der numerischen Computersteuerung 5 bei der Einstellung des oberen Grenzwerts der Schwingungsbeschleunigung im Schwingungssteuerungsbetrieb, das den Fall veranschaulicht, in dem die Schwingungsamplitude relativ zu einer vorgegebenen Schwingungsfrequenz geändert wird. Wie in 6 dargestellt, ist die Schwingungsfrequenz als fester Wert eingestellt, während die Schwingungsamplitude schrittweise, allmählich oder kontinuierlich geändert und eingestellt werden kann. In diesem Fall wird der Testlauf der Werkzeugmaschine kontinuierlich und automatisch durchgeführt, während die Steuerparameter geändert werden; daher kann ein Bereich von Steuerparametern einfacher eingestellt werden. Während die Schwingungsamplitude als fester Wert eingestellt ist, kann die Schwingungsfrequenz schrittweise, allmählich oder kontinuierlich geändert und eingestellt werden.
7 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Anzeigebildschirms der numerischen Computersteuerung 5 bei der Einstellung des oberen Grenzwerts der Beschleunigung im Positionierungssteuerungsbetrieb, das die Eingaben der Vorschubgeschwindigkeit und der Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante veranschaulicht. 8 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Anzeigebildschirms der numerischen Computersteuerung 5 bei der Einstellung des oberen Grenzwerts der Beschleunigung im Positionierungssteuerungsbetrieb, wobei die Einstellung des oberen Beschleunigungsgrenzwerts auf der Grundlage der Vorschubgeschwindigkeit und der Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante veranschaulicht wird.
Wie in 7 dargestellt, gibt der Bediener zunächst als Vorbereitung für die Durchführung der Positioniersteuerung die Vorschubgeschwindigkeit und die Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante als Steuerparameter ein, um den oberen Beschleunigungsgrenzwert festzulegen. Das Verfahren zur Eingabe und Einstellung der Steuerparameter ist wie oben beschrieben.
Dann wird unter den Bedingungen der so eingestellten Vorschubgeschwindigkeit und der Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante der Testlauf (Scheinbearbeitung) der Werkzeugmaschine durchgeführt. Eine Vielzahl von Vorschubgeschwindigkeiten und Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstanten werden als Steuerparameter eingegeben, und der Testlauf wird für jeden Einstellwert durchgeführt.
Wenn der Bediener als Ergebnis des Testlaufs feststellt, dass die Vibration der gesamten Werkzeugmaschine den oberen Grenzwert erreicht hat und die durch die Vibration verursachten Probleme das Toleranzniveau überschreiten, wie in 8 dargestellt, berührt der Bediener die Einstellung des oberen Grenzwerts für die Beschleunigung, die auf dem Bildschirm des Positionierbetriebssteuerparametereinstellwerkzeugs der CNC 5 als Auslösereingabeeinheit 22 angezeigt wird. Dann empfängt die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser von der Auslösereingabeeinheit 22, und die Beschleunigung wird aus der Vorschubgeschwindigkeit und der Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante berechnet, die während des Testlaufs eingestellt wurden. Gleichzeitig wird ein oberer Grenzwert für die Beschleunigung auf dem Bildschirm des Positionierbetriebssteuerparametereinstellwerkzeugs der CNC 5 angezeigt und als oberer Grenzwert für die Schwingungsbeschleunigung festgelegt.
Beachten Sie, dass der obere Grenzwert der Vorschubgeschwindigkeit und der obere Grenzwert der Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante auf der Grundlage der Vorschubgeschwindigkeit und der Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante eingestellt werden kann, die eingestellt wurden, als der Bediener feststellte, dass die durch die Vibration verursachten Probleme das Toleranzniveau überschritten.
Mit der vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden Effekte erzielt.
Die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Steuerparametereinstellungseinheit 11, die Steuerparameter einstellt, die Wellenbewegungssteuereinheit 15, die die Antriebswelle auf der Grundlage der Steuerparameter betreibt, und die Auslöserempfangseinheit 18, die einen Auslöser empfängt, während die Welle durch die Wellenbewegungssteuereinheit 15 betrieben wird. Die Steuerparametereinstellungseinheit 11 umfasst die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13, die einen spezifizierbaren Bereich von Steuerparametern als Reaktion darauf einstellt, dass die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser empfangen hat, und die Steuerparameter auf der Grundlage des spezifizierbaren Bereichs einstellt.
Konventionell wurden der Probelauf von Werkzeugmaschinen und die Einstellung eines Bereichs von Steuerparametern nicht als System koordiniert; daher mussten, wenn eine bestimmte Bewegung in einem Probelauf festgestellt wurde, dass sie der oberen oder unteren Grenze der Vibration entspricht, die oberen und unteren Grenzen der Steuerparameter separat nach dem Ende des Probelaufs eingestellt werden, was äußerst mühsam war. Nach der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch ein vorgebbarer Bereich von Steuerparametern einfach eingestellt werden, und zwar auf der Grundlage eines Auslösers, der während des Testlaufs der Werkzeugmaschine oder während einer vom Bearbeitungsprogramm ausgeführten Wellenbewegung empfangen wird. Daher können geeignete Steuerparameter einfach auf der Grundlage des spezifizierbaren Bereichs eingestellt werden, während die durch die Vibration der Werkzeugmaschine verursachten Probleme unterdrückt werden; daher kann die Arbeitsbelastung des Bedieners reduziert werden.
Die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ferner die Betriebszustandserfassungseinheit 16, die Wellenbewegungszustandsinformationen erfasst; die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 umfasst die zulässiger Betriebszustandsbereich-Einstelleinheit 14, die einen zulässigen Betriebszustandsbereich einstellt, in dem ein Betrieb durch die Wellenbewegungssteuereinheit 15 erlaubt ist, basierend auf den Wellenbewegungszustandsinformationen, die durch die Betriebszustandserfassungseinheit 16 erfasst werden; und die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 stellt einen spezifizierbaren Bereich der Steuerparameter ein, basierend auf dem zulässigen Betriebszustandsbereich. Daher kann ein spezifizierbarer Bereich der Steuerparameter einfach eingestellt werden, basierend auf dem zulässigen Betriebszustandsbereich der Steuerparameter, die basierend auf den Wellenbewegungszustandsinformationen, wie z.B. der Vibrationsbeschleunigung, eingestellt werden; daher können geeignete Steuerparameter einfach eingestellt werden, während die durch die Vibration der Werkzeugmaschine verursachten Probleme unterdrückt werden, basierend auf dem spezifizierbaren Bereich.
In der vorliegenden Ausführungsform stellt die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 einen spezifizierbaren Bereich für die Schwingungsfrequenz und/oder die Schwingungsamplitude der Antriebswelle ein. Daher können durch die Einstellung eines spezifizierbaren Bereichs von mindestens einer der Schwingungsfrequenzen oder Schwingungsamplituden geeignete Steuerparameter wie Schwingungsfrequenz und Schwingungsamplitude einfach auf der Grundlage des spezifizierbaren Bereichs eingestellt werden, während die durch die Schwingungen der Werkzeugmaschine verursachten Probleme zuverlässig unterdrückt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform legt die zulässiger Betriebszustandsbereich-Einstelleinheit 14 mindestens einen der Grenzwerte für die Schwingungsgeschwindigkeit, die Schwingungsbeschleunigung oder den Schwingungsruck für die Antriebswelle als zulässigen Betriebszustandsbereich fest. Daher können durch die Einstellung mindestens einer der Obergrenze für die Schwingungsgeschwindigkeit, der Obergrenze für die Schwingungsbeschleunigung oder der Obergrenze für den Schwingungsruck für die Antriebswelle als zulässiger Betriebszustandsbereich geeignete Steuerparameter einfach eingestellt werden, während die durch die Schwingungen der Werkzeugmaschine verursachten Probleme zuverlässiger unterdrückt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform erfasst die Betriebszustandserfassungseinheit 16 die Wellenbewegungszustandsinformationen, indem sie eine vorbestimmte Berechnung auf der Grundlage der von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 eingestellten Steuerparameter durchführt. Die Betriebszustandserfassungseinheit 16 erfasst die Wellenbewegungszustandsinformationen aus den Erfassungssignalen des in der Werkzeugmaschine vorhandenen Sensors 4.
Konventionell führt z. B. ein Bediener einen Testlauf einer Werkzeugmaschine durch, prüft visuell die Schwingungen der gesamten Werkzeugmaschine, und wenn eine bestimmte Bewegung im Testlauf festgestellt wird, dass sie der oberen oder unteren Grenze der Schwingung entspricht, wird die Schwingungsbeschleunigung in diesem Moment aus der Schwingungsfrequenz und der Schwingungsamplitude berechnet oder von einem Sensor, wie z. B. einem Encoder, erfasst, und die oberen und unteren Grenzen der Schwingungsbeschleunigung werden festgelegt. Diese Art von Aufgabe war äußerst mühsam; gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die oberen und unteren Grenzwerte der Schwingungsbeschleunigung jedoch von der Betriebszustandserfassungseinheit 16 erfasst werden; daher können der zulässige Bereich des Betriebszustands und der vorgebbare Bereich der Steuerparameter einfach auf der Grundlage der erfassten oberen und unteren Grenzwerte der Schwingungsbeschleunigung eingestellt werden.
Wenn die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser empfängt, stellt die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 in der vorliegenden Ausführungsform einen spezifizierbaren Bereich der Steuerparameter auf der Grundlage der Steuerparameter ein, die von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 eingestellt wurden. Die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit 13 stellt einen spezifizierbaren Bereich der Steuerparameter auf der Grundlage der Steuerparameter ein, die in der Steuerparametereinstellungsverlaufsspeichereinheit 17 gespeichert wurden, die Steuerparameter speichert, die in der Vergangenheit von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 eingestellt wurden.
Konventionell führt beispielsweise ein Bediener einen Testlauf einer Werkzeugmaschine durch, prüft visuell die Schwingungen der gesamten Werkzeugmaschine, und wenn er feststellt, dass eine bestimmte Bewegung im Testlauf dem oberen oder unteren Grenzwert der Schwingungen entspricht, musste die Schwingungsbeschleunigung in diesem Moment als oberer oder unterer Grenzwert der Schwingungsbeschleunigung neu eingegeben werden. Wenn festgestellt wurde, dass eine Bewegung im vorherigen oder vorletzten Testlauf dem oberen oder unteren Grenzwert der Schwingung entspricht, musste sich der Bediener an die Schwingungsbeschleunigung im vorherigen oder vorletzten Testlauf erinnern und die Schwingungsbeschleunigung im Moment als oberen oder unteren Grenzwert der Schwingungsbeschleunigung neu eingeben und einstellen. Diese Art von Aufgabe ist äußerst mühsam; gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch ein spezifizierbarer Bereich der Steuerparameter einfach eingestellt werden, basierend auf den Steuerparametern, die von der Steuerparametereinstellungseinheit 11 eingestellt wurden, als die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser empfing, oder basierend auf den Steuerparametern, die in der Steuerparametereinstellungsverlaufsspeichereinheit 17 gespeichert wurden.
In der vorliegenden Ausführungsform stellt die Steuerparametereinstellungseinheit 11 die Steuerparameter so ein, dass sie sich kontinuierlich ändern. Konventionell mussten bei der Einstellung geeigneter Steuerparameter zur Unterdrückung von Problemen, die durch die Vibration der Werkzeugmaschine verursacht werden, mehrere Muster der Steuerparameter während eines Testlaufs der Werkzeugmaschine ausprobiert und neu eingestellt werden. Diese Art von Aufgabe ist äußerst mühsam; gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch, da die Steuerparameter so eingestellt werden können, dass sie sich kontinuierlich ändern, ein Testlauf der Werkzeugmaschine kontinuierlich und automatisch durchgeführt werden, während die Steuerparameter geändert werden; daher kann ein Bereich der Steuerparameter einfach eingestellt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform stoppt die Wellenbewegungssteuereinheit 15 die Wellenbewegung als Reaktion darauf, dass die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser empfangen hat. Die Steuerparametereinstellungseinheit 11 ändert die eingestellten Steuerparameter als Reaktion darauf, dass die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser empfangen hat.
Konventionell wird z. B. bei einem Probelauf einer Werkzeugmaschine, wenn die durch die Vibrationen verursachten Probleme den Toleranzbereich überschreiten, der Betrieb gestoppt oder die Steuerparameter geändert. Die Bewegung zu diesem Zeitpunkt sollte so bestimmt werden, dass sie der Ober- oder Untergrenze der Vibration entspricht; da jedoch der Testlauf der Werkzeugmaschine und die Einstellung des Bereichs der Steuerparameter nicht als System koordiniert wurden, musste der Bereich der Steuerparameter separat eingestellt werden. Diese Art von Aufgabe ist äußerst mühsam; gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Wellenbewegung jedoch automatisch gestoppt werden, wenn die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser empfangen hat. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können als Reaktion auf den Empfang eines Auslösers durch die Auslöserempfangseinheit 18 die zuvor eingestellten Steuerparameter automatisch in andere Steuerparameter geändert werden, mit denen die durch die Vibration verursachten Probleme besser überwunden werden können.
In der vorliegenden Ausführungsform empfängt die Auslöserempfangseinheit 18 einen Auslöser, der auf den Erfassungssignalen des in der Werkzeugmaschine vorhandenen Sensors 4 basiert. Dies ermöglicht eine genauere Identifizierung des oberen und unteren Grenzwerts der Vibration, unabhängig vom Kenntnisstand des Bedieners, im Vergleich zu herkömmlichen Methoden, bei denen der Bediener die Vibration der gesamten Werkzeugmaschine visuell überprüft. Insbesondere ist es für einen Bediener nicht einfach, die untere Grenze der Schwingung visuell zu erkennen; bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Sensor 4 jedoch die untere Grenze der Schwingung genau und einfach erkennen. Daher kann bei der vorliegenden Ausführungsform ein Bereich der Steuerparameter genauer und einfacher eingestellt werden.
Das Werkzeugmaschinensteuerungssystem 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst: die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung 1; und die Eingabevorrichtung 2, die die Steuerparametereingabeeinheit 21 zum Eingeben der Einstellwerte der Steuerparameter und die Auslösereingabeeinheit 22 zum Eingeben eines Auslösers umfasst. Dadurch können die vom Bediener in die Steuerparametereingabeeinheit 21 eingegebenen Steuerparameter als Reaktion auf einen von der Auslösereingabeeinheit 22 empfangenen Auslöser während des Testlaufs der Werkzeugmaschine oder während einer durch das Bearbeitungsprogramm ausgeführten Wellenbewegung einfach eingestellt werden.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt ist und dass Änderungen und Verbesserungen, die das Ziel der vorliegenden Offenbarung erreichen können, in der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
In der obigen Ausführungsform wird die vorliegende Offenbarung zum Beispiel auf das Vibrationsschneiden angewendet; die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann auch auf eine Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung angewendet werden, die eine Antriebswelle steuert, um sich zu bewegen, während sie vibriert, wie z. B. bei der Kurbelzapfenbearbeitung, bei der die gleichen Effekte wie in der obigen Ausführungsform erzielt werden können.
ERLÄUTERUNG DER BEZUGSZIFFERN

1: Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung
2: Eingabevorrichtung
3: Motor
4: Sensor
5: Numerische Computersteuerung
6: externer Computer
10: Werkzeugmaschinensteuerungssystem
11: Steuerparametereinstellungseinheit
12: Einstellwertspeichereinheit
13: spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit
14: zulässiger Betriebszustandsbereich-Einstelleinheit
15: Wellenbewegungssteuereinheit
16: Betriebszustandserfassungseinheit
17: Steuerparametereinstellungsverlaufsspeichereinheit
18: Auslöserempfangseinheit
21: Steuerparametereingabeeinheit
22: Auslösereingabeeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007044849 [0004]

Claims

Eine Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Steuerparametereinstellungseinheit, die Steuerparameter einstellt; eine Wellenbewegungssteuereinheit, die eine Antriebswelle auf der Grundlage der Steuerparameter betreibt; und eine Auslöserempfangseinheit, die einen Auslöser während einer Wellenbewegung empfängt, die von der Wellenbewegungssteuereinheit ausgeführt wird, wobei die Steuerparametereinstellungseinheit eine spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit enthält, die einen spezifizierbaren Bereich der Steuerparameter in Reaktion darauf einstellt, dass die Auslöserempfangseinheit einen Auslöser empfangen hat, und die Steuerparametereinstellungseinheit die Steuerparameter auf der Grundlage des spezifizierbaren Bereichs einstellt.
Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Betriebszustandserfassungseinheit, die Informationen über den Bewegungszustand der Antriebswelle sammelt, wobei die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit eine zulässiger Betriebszustandsbereich-Einstelleinheit enthält, die einen zulässigen Betriebszustandsbereich einstellt, in dem ein Betrieb durch die Wellenbewegungssteuereinheit auf der Grundlage der durch die Betriebszustandserfassungseinheit erfassten Wellenbewegungszustandsinformationen zulässig ist, und die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit einen spezifizierbaren Bereich der Steuerparameter auf der Grundlage des zulässigen Betriebszustandsbereichs einstellt.
Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit einen vorgebbaren Bereich von mindestens einer Schwingungsfrequenz oder Schwingungsamplitude der Antriebswelle einstellt.
Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zulässiger Betriebszustandsbereich-Einstelleinheit mindestens eine obere Grenze für die Schwingungsgeschwindigkeit, eine obere Grenze für die Schwingungsbeschleunigung oder eine obere Grenze für den Schwingungsruck der Antriebswelle als zulässigen Betriebszustandsbereich einstellt.
Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Betriebszustandserfassungseinheit die Wellenbewegungszustandsinformation durch Ausführen einer vorbestimmten Berechnung auf der Grundlage der von der Steuerparametereinstellungseinheit eingestellten Steuerparameter errechnet.
Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Betriebszustandserfassungseinheit die Wellenbewegungszustandsinformation aus einem Erfassungssignal eines in der Werkzeugmaschine vorgesehenen Sensors erfasst.
Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit einen spezifizierbaren Bereich der Steuerparameter einstellt, der auf den Steuerparametern basiert, die von der Steuerparametereinstellungseinheit eingestellt wurden, als die Auslöserempfangseinheit den Auslöser empfing.
Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend: eine Steuerparametereinstellungsverlaufsspeichereinheit, die Steuerparameter speichert, die in der Vergangenheit durch die Steuerparametereinstellungseinheit eingestellt wurden, wobei die spezifizierbarer Bereich-Einstelleinheit einen spezifizierbaren Bereich der Steuerparameter auf der Grundlage der in der Steuerparametereinstellungsverlaufsspeichereinheit gespeicherten Steuerparameter einstellt.
Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuerparametereinstellungseinheit die Steuerparameter so einstellt, dass sie sich kontinuierlich ändern.
Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Wellenbewegungssteuereinheit die Wellenbewegung als Reaktion darauf anhält, dass die Auslöserempfangseinheit den Auslöser empfangen hat.
Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuerparametereinstellungseinheit die eingestellten Steuerparameter in Reaktion darauf ändert, dass die Auslöserempfangseinheit den Auslöser empfangen hat.
Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Auslöserempfangseinheit den Auslöser in Reaktion auf ein Erfassungssignal eines in der Werkzeugmaschine vorgesehenen Sensors erhält.
Werkzeugmaschinensteuerungssystem, umfassend: die Werkzeugmaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12; und eine Eingabevorrichtung mit einer Steuerparametereingabeeinheit, die Einstellwerte der Steuerparameter eingibt, und einer Auslösereingabeeinheit, die den Auslöser eingibt.