DE102012104430A1

DE102012104430A1 - Schwingungssteuerung zum Anpassen der Beschleunigung eines Schwingungskörpers

Info

Publication number: DE102012104430A1
Application number: DE102012104430A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kawamura; Satoshi Ikai
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2032-05-24
Also published as: CN102794670A; JP5291820B2; JP2013006264A; CN102794670B; US20120299232A1; US8720877B2; DE102012104430B4

Abstract

Beim Schwenken eines Schwingungskörpers gewinnt eine Steuereinheit ein Lastdrehmoment aufgrund der Schwerkraft, das in mindestens einer Winkellage, die um eine Drehachse bestimmt ist, auf einen Antriebsmotor einwirkt. Die Steuereinheit berechnet eine spezifizierte maximale Beschleunigung abhängig davon, ob das Lastdrehmoment Q in einer Richtung wirkt, in der es der Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors 15 entgegenwirkt, oder in einer Richtung, in der es die Beschleunigung oder Verzögerung unterstützt. Die Beschleunigung für den Schwingungskörper wird so eingestellt, dass sie nicht größer ist als die berechnete spezifizierte maximale Beschleunigung. Die Steuereinheit passt die Beschleunigung des Schwingungskörpers abhängig von dem Lastdrehmoment an, wenn der Schwingungskörper 13 beschleunigt oder verzögert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schwingungssteuerung für einen schwingenden Körper und insbesondere eine Schwingungssteuerung, die die Beschleunigung des schwingenden Körpers anpassen kann.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine Werkzeugmaschine, beispielsweise ein Bearbeitungszentrum, enthält einen Schwingtisch, der ein Werkstück hält. Das Werkstück wird durch die Schwingbewegung des Schwingtischs um eine Drehachse geneigt, die sich beispielsweise in waagrechter Richtung erstreckt. Ein Werkzeug, das sich relativ zum Werkstück bewegt, bearbeitet das Werkstück in eine gewünschte Form. Der Schwingtisch wird durch das abgegebene Drehmoment eines Servomotors um die Drehachse geschwenkt. Da sich der Schwerpunkt des Schwingtischs in radialer Richtung in einer vorbestimmten Entfernung von der Drehachse befindet, entsteht durch die Wirkung der Schwerkraft ein Lastdrehmoment. Das Lastdrehmoment ändert sich abhängig von der Winkellage des Schwingtischs bezüglich der Drehachse. Wirkt das Lastdrehmoment in einer Richtung, in der es den Bewegungen des Schwingtischs entgegenwirkt, so ist das Drehmoment, das den Schwingtisch beschleunigt oder verzögert, ein Drehmoment, das durch Subtrahieren des Lastdrehmoments vom abgegebenen Drehmoment des Servomotors entsteht. Es sollte nun JP-A-2011-44081 und JP-A-2010-262467 eingesehen werden.
Derzeit liegt die Beschleunigung fest, wenn der schwingende Körper geschwenkt wird. Im Einzelnen wird eine Beschleunigung des schwingenden Körpers berechnet, indem an ein maximales Lastdrehmoment, das der Schwingbewegung des schwingenden Körpers entgegenwirkt, von einem maximalen Abgabedrehmoment eines Servomotors subtrahiert und dann den bei der Subtraktion entstehenden Wert durch die Trägheit um die Drehachse dividiert. Daher wird in einer Winkellage, in der die Auswirkung der Schwerkraft relativ gering ist, d. h. dort, wo das Lastdrehmoment relativ klein ist, nur ein geringeres Drehmoment ausgeübt, obwohl man ein größeres Drehmoment ausüben könnte. Dadurch wird eine relativ kleine Beschleunigung eingestellt, und das Drehmoment des Servomotors kann nicht wirksam ausgenutzt werden.
Die Erfindung erfolgte hinsichtlich der genannten Umstände. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schwingungssteuerung für einen Schwingungskörper bereitzustellen, die die Beschleunigung des Schwingungskörpers anpassen kann, wenn der Schwingungskörper schwingt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Zum Erfüllen der obigen Aufgabe gemäß der Erfindung wird eine Schwingungssteuerung für einen Schwingungskörper bereitgestellt, die eine Beschleunigung des Schwingungskörpers einstellt, wenn ein Antriebsmotor den Schwingungskörper um eine Drehachse schwenkt, die sich in waagrechter Richtung erstreckt, wobei:
ein Lastdrehmoment aufgrund der Schwerkraft, das auf den Antriebsmotor wirkt, in mindestens einer Winkellage erhalten wird, die um die Drehachse bestimmt ist;
wenn das Lastdrehmoment in einer Richtung wirkt, in der es der Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors entgegensteht, eine spezifizierte maximale Beschleunigung dadurch berechnet wird, dass das Lastdrehmoment von einem Abgabedrehmoment des Antriebsmotors subtrahiert wird und zudem der Ergebniswert der Subtraktion durch die Trägheit um die Drehachse dividiert wird;
wenn das Lastdrehmoment in einer Richtung wirkt, in der es die Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors unterstützt, eine spezifizierte maximale Beschleunigung dadurch berechnet wird, dass das Lastdrehmoment zu einem Abgabedrehmoment des Antriebsmotors addiert wird und zudem der Ergebniswert der Addition durch die Trägheit um die Drehachse dividiert wird; und
die Beschleunigung für den Schwingungskörper beim Beschleunigen oder Verzögern so eingestellt wird, dass sie nicht größer ist als die berechnete spezifizierte maximale Beschleunigung.
Wirkt in der Schwingungssteuerung für einen Schwingungskörper der Erfindung
das Lastdrehmoment in einer Richtung, in der es der Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors entgegensteht, so wird die spezifizierte maximale Beschleunigung abhängig von einem maximalen Lastdrehmoment in einem Bereich von Winkeln berechnet, in dem der Schwingungskörper beschleunigt oder verzögert; und
wirkt das Lastdrehmoment in einer Richtung, in der es die Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors unterstützt, so wird die spezifizierte maximale Beschleunigung abhängig von einem minimalen Lastdrehmoment in einem Bereich von Winkeln berechnet, in dem der Schwingungskörper beschleunigt oder verzögert.
Gilt in der Schwingungssteuerung für einen Schwingungskörper der Erfindung, dass der Schwingungskörper beschleunigt, so wird die spezifizierte maximale Beschleunigung abhängig von einer Winkellage zu Beginn der Beschleunigung des Schwingungskörpers berechnet, und gilt, dass der Schwingungskörper verzögert, so wird die spezifizierte maximale Beschleunigung abhängig von einer Winkellage am Ende der Verzögerung des Schwingungskörpers berechnet.
Zudem wird in der Schwingungssteuerung für einen Schwingungskörper der Erfindung die spezifizierte maximale Beschleunigung so eingestellt, dass sie nicht größer ist als ein Wert, den man durch das Dividieren des Abgabedrehmoments des Antriebsmotors durch die Trägheit erhält.
Ferner wird gemäß der Erfindung eine Werkzeugmaschine bereitgestellt, umfassend:
einen Schwingungskörper, der um eine Drehachse schwingen kann, die sich in waagrechter Richtung erstreckt;
einen Antriebsmotor, der den Schwingungskörper um die Drehachse schwenkt; und
eine Steuereinheit, die eine Beschleunigung des Schwingungskörpers beim Beschleunigen oder Verzögern so einstellt, dass sie nicht größer ist als eine spezifizierte maximale Beschleunigung,
wobei die Steuereinheit ein Lastdrehmoment aufgrund der Schwerkraft, das auf den Antriebsmotor wirkt, in mindestens einer Winkellage erhält, die um die Drehachse bestimmt ist;
wenn das Lastdrehmoment in einer Richtung wirkt, in der es der Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors entgegensteht, die spezifizierte maximale Beschleunigung dadurch berechnet wird, dass das Lastdrehmoment von einem Abgabedrehmoment des Antriebsmotors subtrahiert wird und zudem der Ergebniswert der Subtraktion durch die Trägheit um die Drehachse dividiert wird;
wenn das Lastdrehmoment in einer Richtung wirkt, in der es die Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors unterstützt, die spezifizierte maximale Beschleunigung dadurch berechnet wird, dass das Lastdrehmoment zu einem Abgabedrehmoment des Antriebsmotors addiert wird und zudem der Ergebniswert der Addition durch die Trägheit um die Drehachse dividiert wird; und
die Beschleunigung für den Schwingungskörper bei der Beschleunigung oder Verzögerung so eingestellt wird, dass sie nicht größer ist als die berechnete spezifizierte maximale Beschleunigung.
Die genannten Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile gehen aus der ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen hervor, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 eine Skizze des Aufbaus einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in 1;
3 eine Schnittansicht gemäß 2, die den Zustand darstellt, in dem ein Schwingtisch schwingt;
4 eine Schnittansicht gemäß 2, die den Zustand darstellt, in dem ein Schwingtisch schwingt;
5 eine Schnittansicht gemäß 2, die den Zustand darstellt, in dem ein Schwingtisch schwingt;
6 eine Schnittansicht gemäß 2, die den Zustand darstellt, in dem ein Schwingtisch schwingt;
7 ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf in einer Steuereinheit einer ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert;
8A eine Kurve, die den Zusammenhang zwischen dem Lastdrehmoment und der Winkellage des Schwingtischs gemäß dem Stand der Technik darstellt;
8B eine Kurve, die den Zusammenhang zwischen dem Lastdrehmoment und der Winkellage des Schwingtischs gemäß der Erfindung darstellt;
9 eine Schnittansicht gemäß 2, die den Zustand darstellt, in dem ein Schwingtisch schwingt;
10 ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf in der Steuereinheit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert; und
11 ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf in der Steuereinheit einer dritten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Anhand der beiliegenden Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. 1 zeigt eine Skizze des Aufbaus einer Werkzeugmaschine 11 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Werkzeugmaschine 11 besitzt ein, beispielsweise 5-achsiges vertikales, Bearbeitungszentrum. In der Werkzeugmaschine 11 ist ein XYZ-Referenzkoordinatensystem eingestellt.
Die Werkzeugmaschine 11 besitzt ein Bett 12, einen Schwingungskörper, beispielsweise einen Schwingtisch 13, der so in dem Bett 12 getragen wird, dass er um eine Drehachse X1 schwenken kann, die in waagrechter Richtung parallel zur X-Achse bestimmt ist, und einen Drehtisch 14, der von dem Schwingtisch 13 getragen wird, damit er sich um eine Drehachse X2 drehen kann, die in vertikaler Richtung parallel zur Z-Achse bestimmt ist. Auf dem Drehtisch 14 ist ein Werkstück befestigt. Mit dem Schwingtisch 13 ist ein Antriebsmotor, z. B. ein Servomotor 15, verbunden. Der Schwingtisch 13 schwenkt durch die Drehung des Servomotors 15.
Über dem Schwingtisch 13 ist ein Spindelkopf 16 angeordnet. Am unteren Ende des Spindelkopfs 16 ist über eine Spindel 17 ein Werkzeug 18 abnehmbar befestigt. Das Werkzeug 18 wird von einem Spindelmotor (nicht dargestellt) gedreht, der in den Spindelkopf 16 aufgenommen ist. Das Werkzeug 18 umfasst Schneidewerkzeuge, beispielsweise Schaftfräser, Abschneider und Bohrer, und Schleifwerkzeuge. Der Spindelkopf 16 bewegt sich durch geradlinige Vorschubmechanismen (nicht dargestellt) für jede Achse in Richtung der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse. Die geradlinigen Vorschubmechanismen enthalten Kugelumlaufspindeln und Servomotoren zum Drehen der Kugelumlaufspindeln. Dadurch wird eine relative Bewegung zwischen dem Spindelkopf 16, d. h. dem Werkzeug 18 und dem Werkstück W, erzeugt. Das Werkzeug 18, das sich während der relativen Bewegung dreht, berührt das Werkstück W an einem vorbestimmten Bearbeitungspunkt. Das Werkstück W wird nun auf eine gewünschte Form bearbeitet. Für die geradlinigen Vorschubmechanismen kann man Linearmotoren verwenden.
Das Bett 12 enthält einen Winkeldetektor (nicht dargestellt), der die Winkellage des Schwingtischs 13 um die Drehachse X1 erfasst. In vergleichbarer Weise enthält der Schwingtisch 13 einen Winkeldetektor (nicht dargestellt), der die Winkellage des Drehtischs 14 erkennt. Zudem enthält der Spindelkopf 16 eine Anzahl Winkeldetektoren (nicht dargestellt), die die Positionen des Spindelkopfs 16 in der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse erfassen. Die von diesen Positionsdetektoren erkannten Positionen werden beispielsweise für die Koordinatenpositionen des Referenzkoordinatensystems erkannt. Die erfassten Winkellagen und Koordinatenpositionen werden an eine NC-Vorrichtung 19 (NC = numerische Steuerung) zurückgeführt. Die NC-Vorrichtung 19 führt gemäß den Bearbeitungsprogrammen, die beispielsweise in einer Speichereinheit (nicht dargestellt) abgelegt sind, verschiedene Berechnungen aus. Die NC-Vorrichtung 19 steuert den Servomotor und Spindelmotor abhängig von diesen Berechnungen. In der Werkzeugmaschine 11 kann sich der Schwingtisch 13 anstelle des Spindelkopfs 16 in Richtung der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse bewegen.
Die NC-Vorrichtung 19 enthält eine Befehlserzeugungseinheit 21, die Ansteuerbefehle gemäß einem Bearbeitungsprogramm erzeugt, und einen Schwingungscontroller, d. h. eine Steuereinheit 22, die ein Ansteuersignal an den Servomotor 15 ausgibt, das dem Ansteuerbefehl entspricht, den die Befehlserzeugungseinheit 21 erzeugt. Der Ansteuerbefehl enthält beispielsweise die Größe der Schwingbewegung des Schwingtischs 13 um die Drehachse X1 sowie eine spezifizierte Schwingungsgeschwindigkeit des Schwingtischs 13 um die Drehachse X1. Die Schwingungsgröße kann durch eine Winkellage zu Beginn der Schwingbewegung und eine Winkellage am Ende der Schwingbewegung festgelegt werden, oder sie kann durch die Größe der Winkeländerung aus der momentan erfassten Winkellage beschrieben werden. Die spezifizierte Drehgeschwindigkeit ist beispielsweise als konstante Geschwindigkeit V eingestellt. Wie bei einer üblichen Regelung weist der Servomotor 15 eine Positionsregelschleife auf, die die Winkellage regelt, eine Drehzahlregelschleife, die die Winkelgeschwindigkeit regelt, und eine Regelschleife für den elektrischen Strom zum Regeln der Beschleunigung.
2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in 1. Der Schwingtisch 13 ist wie beschrieben in dem Bett 12 aufgenommen, damit er sich um die Drehachse X1 drehen kann. Der Schwingtisch 13 erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zur Drehachse X1 nach außen. An der in 2 dargestellten Position befindet sich der Schwingtisch 13 in der Referenzlage. In der Referenzlage ist der Schwingtisch 13 in einer Winkellage von 0° angeordnet. Mit der Winkellage von 0° als Bezug sind die Winkellagen um die Drehachse X1 in einander entgegengesetzten Richtungen definiert. Ein Winkelbereich ist von der Winkellage von 0° bis zu der Winkellage von 180° im Uhrzeigersinn definiert. Ein Winkelbereich ist von der Winkellage von 0° bis zu der Winkellage von –180° entgegen dem Uhrzeigersinn definiert. Der Schwingtisch 13 kann in jeder der beiden Richtungen um die Drehachse X1 schwenken. Der Winkelbereich der Schwingbewegung des Schwingtischs 13 ist jedoch so eingestellt, dass er nicht größer ist als 360°. Der Servomotor 15 kann den Schwingtisch 13 um einen vorbestimmten Winkelbereich um die Drehachse X1 schwenken, und zwar abhängig vom Abgabedrehmoment T des Servomotors 15.
Der Schwerpunkt G des Schwingtischs 13, der das Werkstück W und den Drehtisch 14 trägt, befindet sich bei einer vorbestimmten Entfernung R von der Drehachse X1. Der Schwerpunkt G ist in der Mitte zwischen den beiden Enden des Schwingtischs 13 definiert, beispielsweise in Richtung der X-Achse. Schwenkt der Schwingtisch 13 um die Drehachse X1, so wird durch die Wirkung der Schwerkraft ein Lastdrehmoment Q um die Drehachse X1 erzeugt. Wie aus der folgenden Beschreibung noch hervorgeht, wird die Größe des Lastdrehmoments Q durch eine Sinuskurve beschrieben, die einen Minimalwert oder einen Wert von null bei Winkellagen von 0° und 180° (–180°) annimmt, und die einen Maximalwert bei Winkellagen von 90° und –90° annimmt. Das Lastdrehmoment Q wird später ausführlich beschrieben. Das Abgabedrehmoment T des Servomotors 15 ist ein Drehmoment, das der Servomotor 15 zum Schwenken des Schwingtischs 13 erzeugt. Das Abgabedrehmoment T wird später ausführlich beschrieben.
Geht man davon aus, dass die Masse M des Schwingtischs 13 im Schwerpunkt G konzentriert ist, so ist die Gravitationskraft Mg am Schwerpunkt G in vertikaler Richtung bestimmt. Dabei bezeichnet g die Gravitationsbeschleunigung von 9,8 m/s². In der in 2 dargestellten Referenzlage ist das Lastdrehmoment Q null. Ist dagegen, siehe 3, der Schwingtisch 13 in einer Winkellage mit einem gewissen Winkel θ angeordnet, der nicht 0° oder 180° (–180°) ist, so kann man die Gravitationskraft Mg in eine tangentiale Komponente MRgX|sinθ| unterteilen, die in tangentialer Richtung eines gedachten Kreises mit der Drehachse X1 im Mittelpunkt und der Entfernung R als Radius bestimmt ist, und in eine Normalkomponente MRgX|cosθ|, die in Normalenrichtung definiert ist. Die tangentiale Komponente MRgX|sinθ| entspricht dem Lastdrehmoment Q des Servomotors 15. In diesem Zusammenhang bezeichnen |sinθ| und |cosθ| die Beträge von sinθ bzw. cosθ.
Nun wird die Beschleunigung des Schwingtischs 13 oder genauer gesagt eine Berechnungsprozedur für die Beschleunigung erklärt. Dabei wird von einem Fall ausgegangen, siehe 4, in dem der Schwingtisch 13 aus einer gewissen Winkellage in einer Richtung beschleunigt wird, in der der Winkel innerhalb eines Bereichs von Winkellagen von beispielsweise 0° bis 90° zunimmt. In diesem Fall wirkt das Lastdrehmoment Q gegen die Richtung, in der sich der Schwingtisch 13 bewegt; d. h. es wirkt in einer Richtung, in der es der Beschleunigung des Schwingtischs 13 entgegenwirkt. Man gewinnt an einer Winkellage mit einem bestimmten Winkel θ einen Wert, den man dadurch erhält, dass das Lastdrehmoment Q vom Abgabedrehmoment T des Servomotors 15 subtrahiert wird und man den durch die Subtraktion entstehenden Wert zudem durch die Trägheit Jm um die Drehachse X1 dividiert. Dieser Wert entspricht der Beschleunigung a des Schwingtischs 13 in diesem Augenblick.
Man erhält die Gleichung: Beschleunigung a = (T – MRgX|sinθ|)/Jm
Das Abgabedrehmoment T des Servomotors 15 wird so eingestellt, dass es nicht größer ist als ein maximales Drehmoment, das der Servomotor 15 liefern kann. Dauert es beispielsweise 50 ms, damit der Schwingtisch 13 beschleunigt und eine Winkelgeschwindigkeit von 50 Umdrehungen pro Minute erreicht, so ist ein Winkelbereich von 15° für die Beschleunigung erforderlich. In diesem Fall schwankt das Lastdrehmoment Q um bis zu 26%. Der Winkelbereich, in dem sich das Lastdrehmoment Q am stärksten ändert, ist beispielsweise der Bereich von 7,5° bis –7,5° durch einen Winkel von 0°. Der Servomotor 15 wird so ausgewählt, dass das maximale Lastdrehmoment Q nicht größer ist als das Dauernennmoment des Servomotors 15, damit der Servomotor 15 nicht überhitzt wird. In diesem Fall wünscht man daher, dass das Abgabedrehmoment T, das zum Schwenken des Schwingtischs 13 verwendet wird, auf eine Höhe eingestellt wird, die um 26% kleiner ist als das Dauernennmoment des Servomotors 15.
Es wird nun 5 betrachtet. Dabei wird von einem Fall ausgegangen, in dem der Schwingtisch 13 aus einer gewissen Winkellage in einer Richtung beschleunigt wird, in der der Winkel innerhalb eines Bereichs von Winkellagen von beispielsweise 0° bis 90° abnimmt. In diesem Fall wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der sich der Schwingtisch 13 bewegt; d. h. es wirkt in einer Richtung, in der es die Beschleunigung des Schwingtischs 13 unterstützt. Man gewinnt an einer Winkellage mit einem bestimmten Winkel θ einen Wert, den man dadurch erhält, dass das Lastdrehmoment Q zum Abgabedrehmoment T des Servomotors 15 addiert wird und man den durch die Addition entstehenden Wert zudem durch die Trägheit Jm um die Drehachse X1 dividiert. Dieser Wert entspricht der Beschleunigung a des Schwingtischs 13 in diesem Augenblick.
Man erhält die Gleichung: Beschleunigung a = (T + MRgX|sinθ|)/Jm
Man kann die Beschleunigung in gleicher Weise wie oben auch berechnen, wenn der Schwingtisch 13 aus einer Winkellage mit einem gewissen Winkel θ in einer Richtung verzögert wird, in der der Winkel zunimmt oder abnimmt. Wirkt das Lastdrehmoment Q in einer Richtung, in der es der Verzögerung des Schwingtischs 13 entgegenwirkt, so erhält man die Gleichung Beschleunigung a = (T – MRgX|sinθ|)/Jm an einer Winkellage mit einem vorbestimmten Winkel θ. Wirkt dagegen das Lastdrehmoment Q in einer Richtung, in der es die Verzögerung des Schwingtischs 13 unterstützt, so erhält man die Gleichung Beschleunigung a = (T + MRgX|sinθ|)/Jm an einer Winkellage mit einem vorbestimmten Winkel θ.
Wie beschrieben unterscheidet sich die Berechnungsformel zum Berechnen der Beschleunigung abhängig davon ob das auf den Servomotor 15 ausgeübte Lastdrehmoment Q der Beschleunigung entgegenwirkt oder diese unterstützt. Erfindungsgemäß wird daher eine spezifizierte maximale Beschleunigung, die in dem Ansteuerbefehl enthalten ist, den die Steuereinheit 22 ausgibt, mit Hilfe der obigen Berechnungsformeln ermittelt.
Im Folgenden wird anhand von 7 eine Steuerungsverarbeitung zum Berechnen der spezifizierten maximalen Beschleunigung beschrieben. 7 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf in der Steuereinheit 22 einer ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Zuerst erhält die Steuereinheit 22 einen Ansteuerbefehl aus der Befehlserzeugungseinheit 21 (Schritt A1). Der Ansteuerbefehl enthält eine Verschiebungsgröße (definiert als ein Winkelbereich, beispielsweise vom Winkel θ₁ zum Winkel θ₂ (siehe 6 und 9)) des Schwingtischs 13 um die Drehachse X1, und eine Geschwindigkeit V des Schwingtischs 13 um die Drehachse X1. Ein Befehl, der die Verschiebungsgröße des Schwingtischs 13 angibt, kann eine Verschiebungsgröße aus der Winkellage zu Beginn des Befehls oder einen Winkel beim Start des Befehls und einen Winkel am Ende des Befehls enthalten. Die Steuereinheit 22 gewinnt nun eine momentane Winkellage θ des Schwingtischs 13 aus der Ausgabe eines Winkeldetektors (Schritt A2).
Die Steuereinheit 22 gewinnt ein Lastdrehmoment Q, das zu der Winkellage θ gehört (Schritt A3). Das Lastdrehmoment Q kann in jedem Regelzyklus berechnet werden, oder man erhält es durch Zugriff auf eine Tabelle, die so zugeordnet ist, dass man ein Lastdrehmoment für eine Winkellage erhält, und die die Steuereinheit 22 auslesen kann.
Nun stellt die Steuereinheit 22 abhängig von der aktuellen Winkellage θ fest, ob das Lastdrehmoment Q in der Richtung wirkt, in der es die Beschleunigung oder Verzögerung des Schwingtischs 13 unterstützt, oder ob es in der Richtung wirkt, in der es der Beschleunigung oder Verzögerung des Schwingtischs 13 entgegenwirkt (Schritt A4). Wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es die Beschleunigung oder Verzögerung unterstützt, so berechnet die Steuereinheit 22 eine spezifizierte maximale Beschleunigung gemäß der Formel a = (T + MRgX|sinθ|)/Jm wie oben beschrieben (Schritt A41). Wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es der Beschleunigung oder Verzögerung entgegenwirkt, so berechnet die Steuereinheit 22 eine spezifizierte maximale Beschleunigung gemäß der Formel a = (T – MRgX|sinθ|)/Jm wie oben beschrieben (Schritt A42).
Die auf diese Weise berechnete spezifizierte maximale Beschleunigung wird als spezifizierte Obergrenze der Sollbeschleunigung verwendet. Daher stellt die Steuereinheit 22 eine Sollbeschleunigung innerhalb eines Bereichs ein, die nicht größer ist als die spezifizierte maximale Beschleunigung (Schritt A5). Die Steuereinheit 22 berechnet nun eine Sollgeschwindigkeit, die im aktuellen Regelzyklus verwendet wird, abhängig von der aktuellen Winkellage θ und der im Schritt A5 eingestellten Sollbeschleunigung (Schritt A6). Der Servomotor 15 wird mit der von der Steuereinheit 22 berechneten Sollgeschwindigkeit angesteuert (Schritt A7).
In der beschriebenen ersten Ausführungsform wird eine bestmögliche spezifizierte maximale Beschleunigung für jeden Regelzyklus ermittelt, indem man die sich ändernde Wirkung des Lastdrehmoments Q abhängig von der Winkellage einbezieht. Damit kann das Drehmoment des Servomotors 15 wirksamer ausgenutzt werden als im Stand der Technik, in dem die Beschleunigung beim Beschleunigen und Verzögern konstant eingestellt wird. Anders formuliert wird in dieser Ausführungsform der Schwingtisch 13 mit einer Beschleunigung betrieben, die größergleich der Beschleunigung im herkömmlichen Fall ist, und die Zeit zum Schwenken des Schwingtischs 13 kann verkürzt werden.
Es wird nun eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Beim Anpassen der Beschleunigung a in Umfangsrichtung, siehe unten, in der Werkzeugmaschine 11 der zweiten Ausführungsform werden Beschleunigungen über einen Winkelbereich von θ_S bis θ_E berechnet. θ_S bezeichnet die Winkellage zu Beginn der Beschleunigung oder Verzögerung, und θ_E bezeichnet die Winkellage am Ende der Beschleunigung oder Verzögerung. Nun wird abhängig von einem Beschleunigungsbereich, der dem Winkelbereich von θ_S bis θ_E entspricht, eine spezifizierte maximale Beschleunigung bestimmt. Zum Berechnen der Beschleunigungen werden beispielsweise die folgenden Bedingungen bezüglich der Winkellagen θ_S und θ_E unterstellt. Man kann die gleichen Bedingungen in symmetrischer Weise für das Segment festlegen, das die Winkel von 0° und 180° (–180°) verbindet. Dies wird jedoch nicht erklärt, um doppelte Beschreibungen zu vermeiden.
Es werden nun die folgenden Bedingungen (1) bis (10) betrachtet:

(1) 0° ≤ θ_S < θ_E ≤ 90°;
(2) 0° ≤ θ_E < θ_S ≤ 90°;
(3) 90° ≤ θ_S < θ_E ≤ 180°;
(4) 90° ≤ θ_E < θ_S ≤ 180°;
(5) 0° ≤ θ_S ≤ 90° ≤ θ_E ≤ 180°; und θ_S < θ_E;
(6) 0° ≤ θ_E ≤ 90° ≤ θ_S ≤ 180°; und θ_E < θ_S;
(7) –90° ≤ θ_S ≤ 0° ≤ θ_E ≤ 90°; und θ_S < θ_E;
(8) –90° ≤ θ_S ≤ 0°, und 90° ≤ θ_E ≤ 180°;
(9) –180° ≤ θ_S ≤ –90°, und 0° ≤ θ_E ≤ 90°; und
(10) –180° ≤ θ_S ≤ –90°, und 90° ≤ θ_E ≤ 180°;

(1) Bedingung 0° ≤ θ_S < θ_E ≤ 90°
In diesem Winkelbereich kann der Bereich, den das Lastdrehmoment annehmen kann, durch die folgende Ungleichung ausgedrückt werden: MRgX|sinθ_S| ≤ Q ≤ MRgX|sinθ_E|·
In diesem Winkelbereich wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es der Beschleunigung entgegenwirkt, wenn der Schwingtisch 13 beschleunigt. Daher wird der Bereich der Beschleunigungen a entsprechend zum Bereich der Lastdrehmomente Q durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: (T – MRgX|sinθ_E|)/Jm ≤ a ≤ (T – MRgX|sinθ_SI)/Jm.
In dieser Ausführungsform wird ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigungen a als spezifizierte maximale Beschleunigung eingestellt. Die spezifizierte maximale Beschleunigung beim Beschleunigen beträgt a_max = (T – MRgX|sinθ_E|)/Jm.
Die Winkellage θ_E am Ende der Beschleunigung wird gemäß einem Zusammenhang berechnet, der erfüllt ist, wenn der Schwingtisch 13 mit der spezifizierten maximalen Beschleunigung a_max bis zur Sollgeschwindigkeit V beschleunigt.
Wie früher beschrieben wird die Geschwindigkeit V, d. h. die Winkelgeschwindigkeit des Schwingtischs 13 um die Drehachse X1, so eingestellt, dass sie konstant ist. Beschleunigt der Schwingtisch 13 von einem bestimmten Winkel θ_S zu einem Winkel θ_E, (θ_S < θ_E) (z. B. Bedingung (1)) so wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es der Beschleunigung des Schwingtischs 13 entgegenwirkt. Daher wird die Winkelgeschwindigkeit V durch Integrieren der Beschleunigung berechnet, siehe die folgende Formel:
Die Geschwindigkeit V kann man wie folgt ausdrücken: Geschwindigkeit V = ((T – MRgX|sinθ_E|)/Jm) × (θ_E – θ_S).
θ_E wird durch Lösen der obigen Gleichung berechnet. Beispielsweise wird θ_E dadurch berechnet, dass für θ_E Werte eingesetzt werden, die von θ_S ausgehend allmählich zunehmen, bis die Gleichung erfüllt ist.
Nun wird beschrieben, wie man eine spezifizierte maximale Beschleunigung beim Verzögern im Winkelbereich (1) berechnet.
In diesem Winkelbereich wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es die Verzögerung unterstützt, wenn der Schwingtisch 13 verzögert. Daher wird der Bereich der Beschleunigungen a entsprechend zum Bereich des Lastdrehmoments Q durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: (T + MRgX|sinθ_S|)/Jm ≤ a ≤ (T + MRgX|sinθ_E|)/Jm.
Eine spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Verzögern ist ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigungen a wie die genannte spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen, d. h. a_max = (T + MRgX|sinθ_S|)/Jm.
Die Winkellage θ_S zu Beginn der Verzögerung wird gemäß dem folgenden Zusammenhang berechnet, der erfüllt ist, wenn der Schwingtisch 13 mit der Beschleunigung a_max von der Sollgeschwindigkeit V auf die Geschwindigkeit 0 abbremst: V = ((T + MRgX|sinθ_S|)/Jm) × (θ_E – θ_S).
Dabei wird θ_S beispielsweise dadurch berechnet, dass für θ_S Werte eingesetzt werden, die von θ_E ausgehend allmählich abnehmen, bis die Gleichung erfüllt ist.
(2) Bedingung 0° ≤ θ_E < θ_S ≤ 90°
In diesem Winkelbereich kann der Bereich, den das Lastdrehmoment annehmen kann, durch die folgende Ungleichung ausgedrückt werden: MRgX|sinθ_E| ≤ Q ≤ MRgX|sinθ_S|.
In diesem Winkelbereich wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es die Beschleunigung unterstützt, wenn der Schwingtisch 13 beschleunigt. Daher wird der Bereich der Beschleunigungen a entsprechend zum Bereich der Lastdrehmomente Q durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: (T + MRgX|sinθ_E|)/Jm ≤ a ≤ (T + MRgX|sinθ_S|)/Jm.
In dieser Ausführungsform wird ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigung a als spezifizierte maximale Beschleunigung eingestellt. Die spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen beträgt a_max = (T + MRgX|sinθ_E|)/Jm.
Die Winkellage θ_E am Ende der Beschleunigung wird gemäß dem folgenden Zusammenhang berechnet, der erfüllt ist, wenn der Schwingtisch mit der spezifizierten maximalen Beschleunigung a_max bis zur Sollgeschwindigkeit V beschleunigt. V = ((T + MRgX|sinθ_E|)/Jm) × (θ_S – θ_E).
Beispielsweise wird θ_E dadurch berechnet, dass für θ_E Werte eingesetzt werden, die von θ_S ausgehend allmählich abnehmen, bis die Gleichung erfüllt ist.
In diesem Winkelbereich wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es der Verzögerung entgegenwirkt, wenn der Schwingtisch 13 verzögert. Daher wird der Bereich der Beschleunigungen a entsprechend zum Bereich der Lastdrehmomente Q durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: (T – MRgX|sinθ_S|)/Jm ≤ a ≤ (T – MRgX|sinθ_E|)/Jm.
Eine spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Verzögern ist ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigungen a wie die genannte spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen, d. h. a_max = (T – MRgX|sinθ_S|)/Jm.
Die Winkellage θ_S zu Beginn der Verzögerung wird gemäß dem folgenden Zusammenhang berechnet, der erfüllt ist, wenn der Schwingtisch 13 mit der spezifizierten maximalen Beschleunigung a_max von der Sollgeschwindigkeit V auf die Geschwindigkeit 0 abbremst: V = ((T – MRgX|sinθ_S|)/Jm) × (θ_S – θ_E).
Beispielsweise wird θ_S dadurch berechnet, dass für θ_S Werte eingesetzt werden, die von θ_E ausgehend allmählich abnehmen, bis die Gleichung erfüllt ist.
(3) Bedingung 90° ≤ θ_S < θ_E ≤ 180°
In diesem Winkelbereich wird der Bereich, den das Lastdrehmoment annehmen kann, durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: MRgX|sinθ_E| ≤ Q ≤ MRgX|sinθ_S|.
In diesem Winkelbereich wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es der Beschleunigung entgegenwirkt, wenn der Schwingtisch 13 beschleunigt. Daher wird der Bereich der Beschleunigungen a entsprechend zum Bereich der Lastdrehmomente Q durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: (T – MRgX|sinθ_S|)/Jm ≤ a ≤ (T – MRgX|sinθ_E|)/Jm.
In dieser Ausführungsform wird ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigungen a als spezifizierte maximale Beschleunigung eingestellt. Die spezifizierte maximale Beschleunigung beim Beschleunigen beträgt a_max = (T – MRgX|sinθ_S|)/Jm.
Die Winkellage θ_S zu Beginn der Beschleunigung ist die Winkellage zu Beginn des Befehls.
In diesem Winkelbereich wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es die Verzögerung unterstützt, wenn der Schwingtisch 13 verzögert. Daher wird der Bereich der Beschleunigungen a entsprechend zum Bereich des Lastdrehmoments Q durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: (T + MRgX|sinθ_E|)/Jm ≤ a ≤ (T + MRgX|sinθ_S|)/Jm.
Eine spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Verzögern ist ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigungen a wie die genannte spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen, d. h. a_max = (T + MRgX|sinθ_E|)/Jm.
Die Winkellage θ_E am Ende der Verzögerung ist die Winkellage am Ende des Befehls.
(4) Bedingung 90° ≤ θ_E < θ_S ≤ 180°
In diesem Winkelbereich wird der Bereich, den das Lastdrehmoment annehmen kann, durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: MRgX|sinθ_S| ≤ Q ≤ MRgX|sinθ_E|.
In diesem Winkelbereich wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es die Beschleunigung unterstützt, wenn der Schwingtisch 13 beschleunigt. Daher wird der Bereich der Beschleunigungen a entsprechend zum Bereich der Lastdrehmomente Q durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: (T + MRgX|sinθ_S|)/Jm ≤ a ≤ (T + MRgX|sinθ_E|)/Jm.
In dieser Ausführungsform wird ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigung a als spezifizierte maximale Beschleunigung eingestellt. Die spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen beträgt a_max = (T + MRgX|sinθ_S|)/Jm.
Die Winkellage θ_S zu Beginn der Beschleunigung ist die Winkellage zu Beginn des Befehls.
In diesem Winkelbereich wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es der Verzögerung entgegenwirkt, wenn der Schwingtisch 13 verzögert. Daher wird der Bereich der Beschleunigungen a entsprechend zum Bereich der Lastdrehmomente Q durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: (T – MRgX|sinθ_E|)/Jm ≤ a ≤ (T – MRgX|sinθ_S|)/Jm.
Eine spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Verzögern ist ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigungen a wie die genannte spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen, d. h. a_max = (T – MRgX|sinθ_E|)/Jm.
Die Winkellage θ_E am Ende der Verzögerung ist die Winkellage am Ende des Befehls.
(5) Bedingung 0° ≤ θ_S ≤ 90° ≤ θ_E ≤ 180°; und θ_S < θ_E
In diesem Winkelbereich wird der Bereich, den das Lastdrehmoment annehmen kann, durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: MRgX|sinθ_S| ≤ Q ≤ MRg (wobei gilt |θ_E – 90°| ≤ |θ_S – 90°|), oder MRgX|sinθ_E| ≤ Q ≤ MRg (wobei gilt |θ_S – 90°| < |θ_E – 90°|).
In diesem Winkelbereich wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es der Beschleunigung entgegenwirkt, wenn der Schwingtisch 13 beschleunigt. Daher wird der Bereich der Beschleunigungen a entsprechend zum Bereich der Lastdrehmomente Q durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: (T – MRg)/Jm ≤ a ≤ (T – MRgX|sinθ_S|)/Jm, (wobei gilt |θ_E – 90°| ≤ |θ_S – 90°|), oder (T – MRg)/Jm ≤ a ≤ (T – MRgX|sinθ_E|)/Jm, (wobei gilt |θs – 90°| < |θ_E – 90°|).
In dieser Ausführungsform wird ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigung a als spezifizierte maximale Beschleunigung eingestellt. Die spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen beträgt a_max = (T – MRg)/Jm.
In diesem Winkelbereich wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es die Verzögerung unterstützt, wenn der Schwingtisch 13 verzögert. Daher wird der Bereich der Beschleunigungen a entsprechend zum Bereich des Lastdrehmoments Q durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: (T + MRgX|sinθ_S|)/Jm ≤ a ≤ (T + MRg)/Jm, (wobei gilt |θ_E – 90°| ≤ |θ_S – 90°|), oder (T + MRgX|sinθ_E|)/Jm ≤ a ≤ (T + MRg)/Jm, (wobei gilt |θ_S – 90°| < |θ_E – 90°|).
Eine spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Verzögern ist ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigungen a wie die genannte spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen.
Daher gilt, falls |θ_E – 90°| ≤ |θ_S – 90°| erfüllt ist a_max = (T + MRgX|sinθ_S|/Jm, und falls |θ_S – 90°| < |θ_E – 90°| erfüllt ist, gilt a_max = (T + MRgX|sinθ_E|)/Jm.
Die Winkellage θ_S zu Beginn der Verzögerung wird gemäß dem folgenden Zusammenhang berechnet, der erfüllt ist, wenn der Schwingtisch 13 mit der spezifizierten maximalen Beschleunigung a_max von der Sollgeschwindigkeit V auf die Geschwindigkeit 0 abbremst: V = ((T + MRgX|sinθ_E|)/Jm) × (θ_E – θ_S).
Beispielsweise wird θ_S dadurch berechnet, dass für θ_S Werte eingesetzt werden, die von θ_E ausgehend allmählich abnehmen, bis die Gleichung erfüllt ist.
(6) Bedingung 0° ≤ θ_E ≤ 90° ≤ θ_S ≤ 180°; und θ_E < θ_S
In diesem Winkelbereich wird der Bereich, den das Lastdrehmoment annehmen kann, durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: MRgX|sinθ_S| ≤ Q ≤ MRg (wobei gilt |θ_E – 90°| ≤ |θs – 90°|), oder MRgX|sinθ_E| ≤ Q ≤ MRg (wobei gilt |θ_S – 90°| < |θE – 90°|).
In diesem Winkelbereich wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es die Beschleunigung unterstützt, wenn der Schwingtisch 13 beschleunigt. Daher wird der Bereich der Beschleunigungen a entsprechend zum Bereich der Lastdrehmomente Q durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: (T + MRgX|sinθ_S|)/Jm ≤ a ≤ (T + MRg)/Jm, (wobei gilt |θ_E – 90°| ≤ |θ_S – 90°|), oder (T + MRgX|sinθ_E|)/Jm ≤ a ≤ (T + MRg)/Jm, (wobei gilt |θ_S – 90°| < |θ_E – 90°|).
In dieser Ausführungsform wird ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigung a als spezifizierte maximale Beschleunigung eingestellt. Die spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen beträgt
falls |θ_E – 90°| ≤ |θ_S – 90°| erfüllt ist a_max = (T + MRgX|sinθ_S|)/Jm, und falls |θ_S – 90°| < |θ_E – 90°| erfüllt ist, gilt a_max = (T + MRgX|sinθ_E|)/Jm.
Die Winkellage θ_E am Ende der Beschleunigung wird gemäß dem folgenden Zusammenhang berechnet, der erfüllt ist, wenn der Schwingtisch mit der spezifizierten maximalen Beschleunigung a_max bis zur Sollgeschwindigkeit V beschleunigt. V = ((T + MRgX|sinθ_S|)/Jm) × (θ_S – θ_E) (wobei gilt |θ_E – 90°| ≤ |θ_S – 90°|), oder V = ((T + MRgX|sinθ_E|)/Jm) × (θ_S – θ_E) (wobei gilt |θ_S – 90°| < |θ_E – 90°|).
Beispielsweise wird θ_E dadurch berechnet, dass für θ_E Werte eingesetzt werden, die von θ_S ausgehend allmählich abnehmen, bis die Gleichung erfüllt ist.
In diesem Winkelbereich wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es der Verzögerung entgegenwirkt, wenn der Schwingtisch 13 verzögert. Daher wird der Bereich der Beschleunigungen a entsprechend zum Bereich der Lastdrehmomente Q durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: (T – MRg)/Jm ≤ a ≤ (T – MRgX|sinθ_S|)/Jm), (wobei gilt |θ_E – 90°| ≤ |θ_S – 90°|), oder (T – MRg)/Jm ≤ a ≤ (T – MRgX|sinθ_E|)/Jm), (wobei gilt |θ_S – 90°| < |θ_E – 90°|).
Eine spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Verzögern ist ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigungen a wie die genannte spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen a_max = (T – MRg)/Jm.
(7) Bedingung –90° ≤ θ_S ≤ 0° ≤ θ_E ≤ 90°; und θ_S < θ_E
In diesem Winkelbereich wird der Bereich, den das Lastdrehmoment annehmen kann, durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: –MRgX|sinθ_E| ≤ Q ≤ MRgX|sinθ_S|.
Die Wirkungsrichtung des Lastdrehmoments Q ändert sich mit der Winkellage von 0° als Grenzlinie. In der obigen Ungleichung bedeutet ein Lastdrehmoment Q mit einem negativen Wert, dass die Wirkung in die entgegengesetzte Richtung geht. In diesem Winkelbereich verändert sich das Lastdrehmoment Q, wenn der Schwingtisch 13 beschleunigt, aus der Richtung, in der die Beschleunigung unterstützt wird, in die Richtung, in der der Beschleunigung entgegengewirkt wird. Daher entspricht der Bereich der Beschleunigungen a dem Bereich der Lastdrehmomente Q gemäß der folgenden Ungleichung: (T – MRgX|sinθ_E|/Jm ≤ a ≤ (T + MRgX|sinθ_S|)/Jm.
In dieser Ausführungsform wird ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigung a als spezifizierte maximale Beschleunigung eingestellt. Die spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen beträgt a_max = (T – MRgX|sinθ_E|/Jm.
Die Winkellage θ_E am Ende der Beschleunigung wird gemäß dem folgenden Zusammenhang berechnet, der erfüllt ist, wenn der Schwingtisch mit der spezifizierten maximalen Beschleunigung a_max bis zur Sollgeschwindigkeit V beschleunigt V = ((T – MRgX|sinθ_E|/Jm) × (θ_E – θ_S).
Beispielsweise wird θ_E dadurch berechnet, dass für θ_E Werte eingesetzt werden, die von θ_S ausgehend allmählich zunehmen, bis die Gleichung erfüllt ist.
In diesem Winkelbereich verändert sich das Lastdrehmoment Q, wenn der Schwingtisch 13 verzögert, aus der Richtung, in der der Verzögerung entgegengewirkt wird, in die Richtung, in der die Verzögerung unterstützt wird. Daher entspricht der Bereich der Beschleunigungen a dem Bereich der Lastdrehmomente Q gemäß der folgenden Ungleichung: (T – MRgX|sinθ_S|)/Jm ≤ a ≤ (T + MRgX|sinθ_E|)/Jm.
Eine spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Verzögern ist ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigungen a wie die genannte spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen a_max = (T – MRgX|sinθ_S|)/Jm.
Die Winkellage θ_S zu Beginn der Verzögerung wird gemäß dem folgenden Zusammenhang berechnet, der erfüllt ist, wenn der Schwingtisch 13 mit der spezifizierten maximalen Beschleunigung a_max von der Sollgeschwindigkeit V auf die Geschwindigkeit 0 abbremst: V = ((T – MRgX|sinθ_S|)/Jm) × (θ_E – θ_S).
Beispielsweise wird θ_S dadurch berechnet, dass für θ_S Werte eingesetzt werden, die von θ_E ausgehend allmählich abnehmen, bis die Gleichung erfüllt ist.
(8) Bedingung –90° ≤ θ_S ≤ 0°, und 90° ≤ θ_E ≤ 180°
In diesem Winkelbereich wird der Bereich, den das Lastdrehmoment annehmen kann, durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: –MRg ≤ Q ≤ MRgX|sinθ_S|.
Die Wirkungsrichtung des Lastdrehmoments Q ändert sich mit der Winkellage von 0° als Grenzlinie. In der obigen Ungleichung bedeutet ein Lastdrehmoment Q mit einem negativen Wert, dass die Wirkung in die entgegengesetzte Richtung geht. In diesem Winkelbereich verändert sich das Lastdrehmoment Q, wenn der Schwingtisch 13 beschleunigt, aus der Richtung, in der die Beschleunigung unterstützt wird, in die Richtung, in der der Beschleunigung entgegengewirkt wird. Daher entspricht der Bereich der Beschleunigungen a dem Bereich der Lastdrehmomente Q gemäß der folgenden Ungleichung: (T – MRg)/Jm ≤ a ≤ (T + MRgX|sinθ_S|)/Jm.
In dieser Ausführungsform wird ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigung a als spezifizierte maximale Beschleunigung eingestellt. Die spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen beträgt a_max = (T – MRg)/Jm.
In diesem Winkelbereich verändert sich das Lastdrehmoment Q, wenn der Schwingtisch 13 verzögert, aus der Richtung, in der der Verzögerung entgegengewirkt wird, in die Richtung, in der die Verzögerung unterstützt wird. Daher entspricht der Bereich der Beschleunigungen a dem Bereich der Lastdrehmomente Q gemäß der folgenden Ungleichung: (T – MRgX|sinθ_S|/Jm ≤ a ≤ (T + MRg)/Jm.
Eine spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Verzögern ist ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigungen a wie die genannte spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen. a_max = (T – MRgX|sinθ_S|)/Jm.
Die Winkellage θ_S zu Beginn der Verzögerung wird gemäß dem folgenden Zusammenhang berechnet, der erfüllt ist, wenn der Schwingtisch 13 mit der spezifizierten maximalen Beschleunigung a_max von der Sollgeschwindigkeit V auf die Geschwindigkeit 0 abbremst: V = ((T – MRgX|sinθ_S|)/Jm) × (θ_E – θ_S).
Beispielsweise wird θ_S dadurch berechnet, dass für θ_S Werte eingesetzt werden, die von θ_E ausgehend allmählich abnehmen, bis die Gleichung erfüllt ist.
(9) Bedingung –180° ≤ θ_S ≤ –90°, und 0° ≤ θ_E ≤ 90°
In diesem Winkelbereich wird der Bereich, den das Lastdrehmoment annehmen kann, durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: –MRgX|sinθ_E| ≤ Q ≤ MRg.
Die Wirkungsrichtung des Lastdrehmoments Q ändert sich mit der Winkellage von 0° als Grenzlinie. In der obigen Ungleichung bedeutet ein Lastdrehmoment Q mit einem negativen Wert, dass die Wirkung in die entgegengesetzte Richtung geht. In diesem Winkelbereich verändert sich das Lastdrehmoment Q, wenn der Schwingtisch 13 beschleunigt, aus der Richtung, in der die Beschleunigung unterstützt wird, in die Richtung, in der der Beschleunigung entgegengewirkt wird. Daher entspricht der Bereich der Beschleunigungen a dem Bereich der Lastdrehmomente Q gemäß der folgenden Ungleichung: (T – MRgX|sinθ_E|)/Jm ≤ a ≤ (T + MRg)/Jm.
In dieser Ausführungsform wird ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigung a als spezifizierte maximale Beschleunigung eingestellt. Die spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen beträgt a_max = (T – MRgX|sinθ_E|)/Jm.
Die Winkellage θ_E am Ende der Beschleunigung wird gemäß dem folgenden Zusammenhang berechnet, der erfüllt ist, wenn der Schwingtisch mit der spezifizierten maximalen Beschleunigung a_max bis zur Sollgeschwindigkeit V beschleunigt V = ((T – MRgX|sinθ_E|)/Jm) × (θ_E – θ_S).
Beispielsweise wird θ_E dadurch berechnet, dass für θ_E Werte eingesetzt werden, die von θ_S ausgehend allmählich zunehmen, bis die Gleichung erfüllt ist.
In diesem Winkelbereich verändert sich das Lastdrehmoment Q, wenn der Schwingtisch 13 verzögert, aus der Richtung, in der der Verzögerung entgegengewirkt wird, in die Richtung, in der die Verzögerung unterstützt wird. Daher entspricht der Bereich der Beschleunigungen a dem Bereich der Lastdrehmomente Q gemäß der folgenden Ungleichung: (T – MRg)/Jm ≤ a ≤ (T + MRgX|sinθ_E|)/Jm.
Eine spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Verzögern ist ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigungen a wie die genannte spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen. a_max = (T – MRg)/Jm.
(10) Bedingung –180° ≤ θ_S ≤ –90°, und 90° ≤ θ_E ≤ 180°
In diesem Winkelbereich wird der Bereich, den das Lastdrehmoment annehmen kann, durch die folgende Ungleichung ausgedrückt: –MRg ≤ Q ≤ MRg.
Die Wirkungsrichtung des Lastdrehmoments Q ändert sich mit der Winkellage von 0° als Grenzlinie. In der obigen Ungleichung bedeutet ein Lastdrehmoment Q mit einem negativen Wert, dass die Wirkung in die entgegengesetzte Richtung geht. In diesem Winkelbereich verändert sich das Lastdrehmoment Q, wenn der Schwingtisch 13 beschleunigt, aus der Richtung, in der die Beschleunigung unterstützt wird, in die Richtung, in der der Beschleunigung entgegengewirkt wird. Daher entspricht der Bereich der Beschleunigungen a dem Bereich der Lastdrehmomente Q gemäß der folgenden Ungleichung: (T – MRg)/Jm ≤ a ≤ (T + MRg)/Jm.
In dieser Ausführungsform wird ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigung a als spezifizierte maximale Beschleunigung eingestellt. Die spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen beträgt a_max = (T – MRg)/Jm.
In diesem Winkelbereich verändert sich das Lastdrehmoment Q, wenn der Schwingtisch 13 verzögert, aus der Richtung, in der der Verzögerung entgegengewirkt wird, in die Richtung, in der die Verzögerung unterstützt wird. Daher entspricht der Bereich der Beschleunigungen a dem Bereich der Lastdrehmomente Q gemäß der folgenden Ungleichung: (T – MRg)/Jm ≤ a ≤ (T + MRg)/Jm.
Eine spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Verzögern ist ein minimaler Wert im Bereich der Beschleunigungen a wie die genannte spezifizierte maximale Beschleunigung a_max beim Beschleunigen a_max = (T – MRg)/Jm.
Die wie beschrieben in den Winkelbereichen (1) bis (10) berechneten spezifizierten maximalen Beschleunigungen werden von der Steuereinheit 20 zum Berechnen von Sollbeschleunigungen verwendet. Im Einzelnen kontrolliert die Steuereinheit 20 die Sollbeschleunigung so, dass die Sollbeschleunigung kleinergleich der spezifizierten maximalen Beschleunigung wird. Da die Winkellage θ_E am Ende der Beschleunigung und die Winkellage θ_S am Beginn der Verzögerung von der Sollbeschleunigung abhängen, kann man sie nicht vorab festlegen. Daher schätzt die Steuereinheit 22 abhängig von einem in sie eingegebenen Ansteuerbefehl, welche der Bedingungen (1) bis (10) für einen Winkelbereich geeignet sein könnten, der für die Beschleunigung oder Verzögerung erforderlich ist. Die Steuereinheit 22 berechnet zudem näherungsweise den Winkelbereich von θ_S bis θ_E und den Bereich der Lastdrehmomente Q gemäß der geschätzten Bedingung. Die Steuereinheit 22 stellt fest, ob der Winkelbereich von θ_S bis θ_E, der als Ergebnis der Näherungsrechnung erhalten wird, mit der geschätzten Bedingung übereinstimmt. Stimmt das Ergebnis der Näherungsrechnung mit der geschätzten Bedingung überein, so bestätigt die Steuereinheit 22 den näherungsweise berechneten Winkelbereich von θ_S bis θ_E und den Bereich der Lastdrehmomente Q. Stimmt das Ergebnis der Näherungsrechnung nicht mit der geschätzten Bedingung überein, so wird die Bedingung verändert und der Berechnungsvorgang wird erneut ausgeführt, bis eine Übereinstimmung erzielt ist.
Anhand von 10 wird im Weiteren eine Steuerungsverarbeitung zum Berechnen der spezifizierten maximalen Beschleunigung gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. 10 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf in der Steuereinheit 22 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Zuerst erhält die Steuereinheit 22 einen Ansteuerbefehl aus der Befehlserzeugungseinheit 21 (Schritt B1). Der Ansteuerbefehl enthält eine Verschiebungsgröße (definiert als ein Winkelbereich, beispielsweise vom Winkel θ₁ zum Winkel θ₂ (siehe 6 und 9)) des Schwingtischs 13 um die Drehachse X1, und eine Geschwindigkeit V des Schwingtischs 13 um die Drehachse X1. Als Befehl, der die Verschiebungsgröße des Schwingtischs 13 angibt, kann er eine Verschiebungsgröße aus der Winkellage θ_S zu Beginn des Befehls oder sowohl einen Winkel beim Start des Befehls als auch einen Winkel am Ende des Befehls enthalten.
Aus der aktuellen Winkellage θ und der Verschiebungsgröße (d. h. der Größe der Veränderungen der Winkellagen) des Schwingtischs 13 berechnet die Steuereinheit 22 nun näherungsweise einen Winkelbereich von θ_S bis θ_E, der für die Beschleunigung bis zur vorab eingestellten Sollgeschwindigkeit V erforderlich ist, und einen Bereich des Lastdrehmoments Q, der dem Winkelbereich von θ_S bis θ_E entspricht (Schritt B2). Den Winkelbereich von θ_S bis θ_E kann man aus dem Zusammenhang zwischen der Sollgeschwindigkeit V und der Winkellage θ_E am Ende der Beschleunigung gemäß der Berechnungsprozedur nach irgendeiner der obigen Bedingungen (1) bis (10) berechnen. Die Steuereinheit 22 ermittelt nun den Winkelbereich von θ_S bis θ_E und den Bereich der Lastdrehmomente Q, der zu dem Winkelbereich von θ_S bis θ_E gehört (Schritt B3). Die Prozedur im Schritt B3 wird durch Wiederholen der Berechnung fortgeführt, bis das Ergebnis der Näherungsrechnung im Schritt B2 mit der Bedingung übereinstimmt, die für die Näherungsrechnung aus den Bedingungen (1) bis (10) ausgewählt wurde. Die Steuereinheit 22 ermittelt einen Bereich an Beschleunigungen, der dem Bereich des Lastdrehmoments Q entspricht, und sie erkennt eine minimale Beschleunigung in dem Bereich (Schritt B4).
Wie beschrieben wird die dem Lastdrehmoment Q zugehörige Beschleunigung aus einer Formel berechnet, die abhängig davon umschaltet, ob das Lastdrehmoment Q die Beschleunigung des Servomotors 15 unterstützt oder dieser Beschleunigung entgegenwirkt, und zwar mit Hilfe des Winkelbereichs von θ₁ bis θ₂, der für die Beschleunigung bis zur Sollgeschwindigkeit V erforderlich ist. Im Einzelnen: wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es der Beschleunigung des Servomotors 15 entgegenwirkt, so wird ein Wert als spezifizierte maximale Beschleunigung berechnet, indem das Lastdrehmoment Q vom Abgabedrehmoment T des Servomotors 15 subtrahiert wird und zudem das Ergebnis der Subtraktion durch die Trägheit Jm um die Drehachse X1 dividiert wird. Wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es die Beschleunigung des Servomotors 15 unterstützt, so wird ein Wert als spezifizierte maximale Beschleunigung berechnet, indem das Lastdrehmoment Q zum Abgabedrehmoment T des Servomotors 15 addiert wird und zudem das Ergebnis der Addition durch die Trägheit Jm um die Drehachse X1 dividiert wird.
Nun zurück zu 10. Im Schritt B5 stellt die Steuereinheit 22 die im Schritt B4 erkannte minimale Beschleunigung als erste spezifizierte maximale Beschleunigung ein. Die Steuereinheit 22 kontrolliert die Sollbeschleunigung so, dass sie nicht größer wird als die erste spezifizierte maximale Beschleunigung (Schritt B6).
Nun berechnet die Steuereinheit 22 näherungsweise einen Winkelbereich von θ_S bis θ_E, der für die Verzögerung von der Sollgeschwindigkeit V auf die Geschwindigkeit null erforderlich ist (d. h. am Ende des Befehls), und einen Bereich des Lastdrehmoments Q, der dem Winkelbereich von θ_S bis θ_E entspricht (Schritt B7). Den Winkelbereich von θ_S bis θ_E kann man aus dem obigen Zusammenhang zwischen der vorstehenden Sollgeschwindigkeit V und der Winkellage θ_S zu Beginn der Verzögerung gemäß der Berechnungsprozedur nach irgendeiner der obigen Bedingungen (1) bis (10) gewinnen. Die Steuereinheit 22 ermittelt nun den Winkelbereich von θ_S bis θ_E und den Bereich der Lastdrehmomente Q, der zu dem Winkelbereich von θ_S bis θ_E gehört (Schritt B8). Wie die Prozedur im Schritt B3 wird die Prozedur im Schritt B8 durch Wiederholen der Berechnung fortgeführt, bis das Ergebnis der Näherungsrechnung im Schritt B7 mit der Bedingung übereinstimmt, die für die Näherungsrechnung aus den Bedingungen (1) bis (10) ausgewählt wurde. Die Steuereinheit 22 ermittelt einen Bereich an Beschleunigungen, der dem Bereich der Lastdrehmoments Q entspricht, und sie erkennt eine minimale Beschleunigung in dem Bereich mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens (Schritt B9). Zudem stellt die Steuereinheit 22 die im Schritt B9 erkannte minimale Beschleunigung als zweite spezifizierte maximale Beschleunigung ein (Schritt B10). Die Steuereinheit 22 kontrolliert die Sollbeschleunigung so, dass sie nicht größer wird als die zweite spezifizierte maximale Beschleunigung (Schritt B11).
Im Schritt B12 gewinnt die Steuereinheit 22 eine aktuelle Winkellage θ des Schwingtischs 13 aus dem Ausgabewert des Winkeldetektors. Die Steuereinheit 22 berechnet eine Sollgeschwindigkeit aus der aktuellen Winkellage θ und der Sollbeschleunigung (Schritt B13). Die Steuereinheit 22 kontrolliert den Servomotor 15 mit der Sollgeschwindigkeit.
8A zeigt eine Kurve, die den Zusammenhang zwischen dem Lastdrehmoment Q und der Winkellage des Schwingtischs 13 gemäß dem Stand der Technik darstellt. 8B zeigt eine Kurve, die den Zusammenhang zwischen dem Lastdrehmoment Q und der Winkellage des Schwingtischs 13 gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt. In 8A sieht man deutlich, dass gemäß dem Stand der Technik ein Wert als spezifizierte maximale Beschleunigung berechnet wird, indem ein maximales Lastdrehmoment, das in der Richtung wirkt, die der Beschleunigung oder Verzögerung entgegenwirkt, von dem Abgabedrehmoment T des Servomotors 15 subtrahiert wird, und zudem das Ergebnis der Subtraktion durch die Trägheit Jm dividiert wird. Daher ist die Beschleunigung auch in Winkellagen begrenzt, in denen man ein größeres Drehmoment des Servomotors 15 einsetzen kann. In der Kurve stellen die Flächen der schraffierten Abschnitte die Winkelgeschwindigkeiten V dar.
Dagegen zeigt 8B, dass die Erfindung den Beschränkungen des Stands der Technik nicht unterliegt. Man kann daher ein größeres Drehmoment wirksam zum Schwenken des Schwingtischs 13 in einer Winkellage verwenden, in der ein größeres Drehmoment des Servomotors 15 verfügbar ist. Ähnlich wie oben beschrieben stellen die Flächen der schraffierten Abschnitte die Winkelgeschwindigkeiten V dar. Man sieht in 8B deutlich, dass in diesem besonderen Beispiel die Winkelbereiche des Schwingtischs 13 während der Beschleunigung oder Verzögerung verglichen mit dem Stand der Technik relativ schmäler sind. Dies bedeutet, dass die zum Beschleunigen oder Verzögern des Schwingtischs 13 erforderliche Zeit kürzer ist. Damit kann man die erforderliche Zeit zum Schwenken des Schwingtischs 13 verkürzen.
Es wird nun eine dritte Ausführungsform der Erfindung erklärt. In der Werkzeugmaschine 11 der dritten Ausführungsform wird eine Beschleunigung von der Steuereinheit 22 als erste spezifizierte maximale Beschleunigung berechnet, d. h. als spezifizierte maximale Beschleunigung beim Beschleunigen, und zwar abhängig von einem Lastdrehmoment Q, das zu einer Winkellage θ_S1 zu Beginn der Beschleunigung gehört. Die Steuereinheit 22 berechnet eine Beschleunigung als zweite spezifizierte maximale Beschleunigung, d. h. als spezifizierte maximale Beschleunigung beim Verzögern, und zwar abhängig von einem Lastdrehmoment Q, das zu einer Winkellage θ_E2 am Ende der Verzögerung gehört. Die Berechnungsprozedur der Beschleunigung abhängig vom Lastdrehmoment Q unterscheidet sich nicht von der oben erwähnten Prozedur. Wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es der Beschleunigung oder Verzögerung des Servomotors 15 entgegenwirkt, so wird eine Beschleunigung berechnet, indem das Lastdrehmoment Q vom Abgabedrehmoment T des Servomotors 15 subtrahiert wird und zudem das Ergebnis der Subtraktion durch die Trägheit Jm um die Drehachse X1 dividiert wird. Wirkt das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es die Beschleunigung oder Verzögerung des Servomotors 15 unterstützt, so wird eine Beschleunigung berechnet, indem das Lastdrehmoment Q zum Abgabedrehmoment T des Servomotors 15 addiert wird und zudem das Ergebnis der Addition durch die Trägheit Jm um die Drehachse X1 dividiert wird.
Diese Ausführungsform beruht auf der Annahme, dass sich das Lastdrehmoment Q vom Beginn bis zum Ende der Beschleunigung oder Verzögerung nicht wesentlich ändert. Verglichen mit der beschriebenen zweiten Ausführungsform wird in dieser Ausführungsform der Schritt weggelassen, in dem der Bereich berechnet wird, den das Lastdrehmoment Q vom Beginn zum Ende der Beschleunigung oder Verzögerung annehmen kann. Die Winkellage θ_S1 zu Beginn der Beschleunigung, d. h. zu Beginn des Befehls, und die Winkellage θ_E2 am Ende der Beschleunigung, d. h. am Ende des Befehls, können von der Befehlserzeugungseinheit 21 geliefert werden. Daher kann man in dieser Ausführungsform eine spezifizierte maximale Beschleunigung, die zum Erzeugen einer Sollgeschwindigkeit nötig ist, rasch berechnen.
Anhand von 11 wird im Weiteren eine Steuerungsverarbeitung zum Berechnen der spezifizierten maximalen Beschleunigung gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. 11 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf in der Steuereinheit 22 der dritten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Zuerst erhält die Steuereinheit 22 einen Ansteuerbefehl aus der Befehlserzeugungseinheit 21 (Schritt C1). Der Ansteuerbefehl enthält eine Verschiebungsgröße (definiert als ein Winkelbereich, beispielsweise vom Winkel θ₁ zum Winkel θ₂ (siehe 6 und 9)) des Schwingtischs 13 um die Drehachse X1, und eine Geschwindigkeit V des Schwingtischs 13 um die Drehachse X1. Als Befehl, der die Verschiebungsgröße des Schwingtischs 13 angibt, kann er eine Verschiebungsgröße aus der Winkellage θ_S1 zu Beginn des Befehls oder sowohl einen Winkel θ_S1 beim Start des Befehls als auch einen Winkel θ_E2 am Ende des Befehls enthalten.
Aus der aktuellen Winkellage θ_S1, die zum Beginn des Befehls gehört, berechnet die Steuereinheit 22 ein Lastdrehmoment Q (Schritt C2). Die Steuereinheit 22 berechnet eine erste spezifizierte maximale Beschleunigung aus dem berechneten Lastdrehmoment Q (Schritt C3). Die Berechnungsprozedur für die erste spezifizierte maximale Beschleunigung unterscheidet sich nicht von der oben beschrieben Prozedur. Die Steuereinheit 22 stellt eine erste Sollbeschleunigung so ein, dass sie nicht größer wird als die erste spezifizierte maximale Beschleunigung, die im Schritt C3 berechnet wird (Schritt C4). Die erste Sollbeschleunigung wird zum Beschleunigen des Schwingtischs 13 während des Schwenkens des Schwingtischs 13 eingesetzt.
Nun berechnet die Steuereinheit 22 ein Lastdrehmoment Q abhängig von der Winkellage θ_E2, die zum Ende des Befehls gehört (Schritt C5). Die Steuereinheit 22 berechnet eine zweite spezifizierte maximale Beschleunigung aus dem berechneten Lastdrehmoment Q (Schritt C6). Die Berechnungsprozedur für die zweite spezifizierte maximale Beschleunigung unterscheidet sich nicht von der oben beschrieben Prozedur. Die Steuereinheit 22 stellt eine zweite Sollbeschleunigung so ein, dass sie nicht größer wird als die zweite spezifizierte maximale Beschleunigung, die im Schritt C6 berechnet wird (Schritt C7). Die zweite Sollbeschleunigung wird zum Verzögern des Schwingtischs 13 während des Schwenkens des Schwingtischs 13 eingesetzt.
Die Steuereinheit 22 gewinnt nun eine aktuelle Winkellage θ aus dem Winkeldetektor (Schritt C8). Die Steuereinheit 22 stellt daraufhin fest, ob die aktuelle Winkellage eine Winkellage ist, bei der Beschleunigungen oder Verzögerungen auftreten (Schritt C9). Im Schritt C9 wird nämlich festgestellt, ob der Schwingtisch 13 momentan beschleunigt oder verzögert oder sich mit einer konstanten Sollgeschwindigkeit V bewegt.
Wird im Schritt C9 festgestellt, dass die aktuelle Winkellage zu einer Beschleunigung oder Verzögerung gehört, so stellt die Steuereinheit 22 im Schritt C10 eine Sollbeschleunigung ein, die nicht größer ist als die erste spezifizierte maximale Beschleunigung, falls der Schwingtisch beschleunigt, oder sie stellt eine Sollbeschleunigung ein, die nicht größer ist als die zweite spezifizierte maximale Beschleunigung, falls der Schwingtisch verzögert. Die Steuereinheit 22 berechnet nun eine Sollgeschwindigkeit aus der aktuellen Winkellage und der Sollbeschleunigung (Schritt C11). Stellt die Steuereinheit 22 dagegen im Schritt C9 fest, dass die aktuelle Winkellage zu einer Beschleunigung oder Verzögerung gehört, so gibt sie eine spezifizierte Geschwindigkeit V als Sollgeschwindigkeit aus (Schritt C12). Die Steuereinheit 22 steuert den Servomotor 15 gemäß der im Schritt C11 oder C12 erhaltenen Sollgeschwindigkeit (Schritt C13).
Wirkt in den obigen Ausführungsformen das Lastdrehmoment Q in der Richtung, in der es die Beschleunigung oder Verzögerung unterstützt, auf den Servomotors 15, so kann man den Schwingtisch 13 mit einer Beschleunigung beschleunigen oder verzögern, die größer ist als eine Beschleunigung a (= T/Jm), die nur von dem Abgabedrehmoment T des Servomotors 15 geliefert wird. Ist der Winkelbereich der Schwingbewegung des Schwingtischs 13 klein, so kann die Beschleunigung so groß sein, dass der Schwingtisch 13 manchmal am Ende der Verzögerung nicht auf eine vorbestimmte Winkellage verzögert werden kann. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden kann es erwünscht sein, eine spezifizierte maximale Beschleunigung einzustellen, damit eine Beschleunigung a nicht größer ist als die Beschleunigung, die zum Abgabedrehmoment T des Servomotors 15 gehört, wenn keine Schwerkraft einwirkt, d. h. wenn angenommen wird, dass das Lastdrehmoment Q null ist. Dadurch wird die spezifizierte maximale Beschleunigung so festgesetzt, dass sie nicht größer ist als der Wert, den man durch Dividieren des Abgabedrehmoments T des Servomotors 15 durch die Trägheit Jm erhält.
In den beschriebenen Ausführungsformen wird die Steuereinheit 22 der Erfindung auf ein Bearbeitungszentrum angewendet. Man beachte, dass die Erfindung auch auf andere Werkzeugmaschinen anwendbar ist, die einen Schwingungskörper aufweisen. Die Erfindung ist nicht auf die oben anhand der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt, solange die Merkmale und Funktionen der Erfindung umgesetzt werden können.
Auswirkungen der Erfindung
Mit der Schwingungssteuerung für einen Schwingungskörper der Erfindung kann die Beschleunigung des Schwingungskörpers angepasst werden, wenn der Schwingungskörper schwingt.
Die Erfindung ist anhand beispielhafter Ausführungsformen dargestellt und beschrieben. Fachleuten ist klar, dass die oben angegebenen Änderungen, Vereinfachungen und Zusätze sowie weitere Änderungen, Vereinfachungen und Zusätze vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-44081 A [0002]
JP 2010-262467 A [0002]

Claims

Schwingungssteuerung (22) für einen Schwingungskörper (13), die eine Beschleunigung des Schwingungskörpers (13) einstellt, wenn ein Antriebsmotor (15) den Schwingungskörper (13) um eine Drehachse (X1) schwenkt, die sich in waagrechter Richtung erstreckt, wobei: ein Lastdrehmoment (Q) aufgrund der Schwerkraft, das auf den Antriebsmotor (15) wirkt, in mindestens einer Winkellage erhalten wird, die um die Drehachse (X1) bestimmt ist; wenn das Lastdrehmoment (Q) in einer Richtung wirkt, in der es der Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors (15) entgegensteht, eine spezifizierte maximale Beschleunigung dadurch berechnet wird, dass das Lastdrehmoment (Q) von einem Abgabedrehmoment (T) des Antriebsmotors (15) subtrahiert wird und zudem der Ergebniswert der Subtraktion durch die Trägheit (Jm) um die Drehachse (X1) dividiert wird; wenn das Lastdrehmoment (Q) in einer Richtung wirkt, in der es die Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors (15) unterstützt, eine spezifizierte maximale Beschleunigung dadurch berechnet wird, dass das Lastdrehmoment (Q) zu einem Abgabedrehmoment (T) des Antriebsmotors (15) addiert wird und zudem der Ergebniswert der Addition durch die Trägheit (Jm) um die Drehachse (X1) dividiert wird; und die Beschleunigung für den Schwingungskörper (13) beim Beschleunigen oder Verzögern so eingestellt wird, dass sie nicht größer ist als die berechnete spezifizierte maximale Beschleunigung.
Schwingungssteuerung (22) für einen Schwingungskörper (13) nach Anspruch 1, wobei wenn das Lastdrehmoment (Q) in einer Richtung wirkt, in der es der Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors (15) entgegensteht, die spezifizierte maximale Beschleunigung abhängig von einem maximalen Lastdrehmoment (Q) in einem Bereich von Winkeln berechnet wird, in dem der Schwingungskörper (13) beschleunigt oder verzögert; und wenn das Lastdrehmoment (Q) in einer Richtung wirkt, in der es die Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors (15) unterstützt, die spezifizierte maximale Beschleunigung abhängig von einem minimalen Lastdrehmoment (Q) in einem Bereich von Winkeln berechnet wird, in dem der Schwingungskörper (13) beschleunigt oder verzögert.
Schwingungssteuerung (22) für einen Schwingungskörper (13) nach Anspruch 1, wobei, wenn der Schwingungskörper (13) beschleunigt, die spezifizierte maximale Beschleunigung abhängig von einer Winkellage zu Beginn der Beschleunigung des Schwingungskörpers (13) berechnet wird, und wenn der Schwingungskörper (13) verzögert, die spezifizierte maximale Beschleunigung abhängig von einer Winkellage am Ende der Verzögerung des Schwingungskörpers (13) berechnet wird.
Schwingungssteuerung (22) für einen Schwingungskörper (13) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die spezifizierte maximale Beschleunigung so eingestellt wird, dass sie nicht größer ist als ein Wert, den man durch das Dividieren des Abgabedrehmoments (T) des Antriebsmotors (15) durch die Trägheit (Jm) erhält.
Werkzeugmaschine, umfassend: einen Schwingungskörper (13), der um eine Drehachse (X1) schwingen kann, die sich in waagrechter Richtung erstreckt; einen Antriebsmotor (15), der den Schwingungskörper (13) um die Drehachse (X1) schwenkt; und eine Steuereinheit (22), die eine Beschleunigung des Schwingungskörpers (13) beim Beschleunigen oder Verzögern so einstellt, dass sie nicht größer ist als eine spezifizierte maximale Beschleunigung; wobei die Steuereinheit (22) ein Lastdrehmoment (Q) aufgrund der Schwerkraft, das auf den Antriebsmotor (15) wirkt, in mindestens einer Winkellage erhält, die um die Drehachse (X1) bestimmt ist; wenn das Lastdrehmoment (Q) in einer Richtung wirkt, in der es der Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors (15) entgegensteht, die spezifizierte maximale Beschleunigung dadurch berechnet wird, dass das Lastdrehmoment (Q) von einem Abgabedrehmoment (T) des Antriebsmotors (15) subtrahiert wird und zudem der Ergebniswert der Subtraktion durch die Trägheit (Jm) um die Drehachse (X1) dividiert wird; wenn das Lastdrehmoment (Q) in einer Richtung wirkt, in der es die Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors (15) unterstützt, die spezifizierte maximale Beschleunigung dadurch berechnet wird, dass das Lastdrehmoment (Q) zu einem Abgabedrehmoment (T) des Antriebsmotors (15) addiert wird und zudem der Ergebniswert der Addition durch die Trägheit (Jm) um die Drehachse (X1) dividiert wird; und die Beschleunigung für den Schwingungskörper (13) bei der Beschleunigung oder Verzögerung so eingestellt wird, dass sie nicht größer ist als die berechnete spezifizierte maximale Beschleunigung.