-
Stand der Technik
-
1. Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Herstellungseinrichtung und ein Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Lüfterflügels.
-
2. Beschreibung des Standes der Technik
-
Es besteht Bedarf an einem Lüfter, der sich mit einer hohen Geschwindigkeit drehen kann, mit dem Ziel der Verkleinerung und der Leistungsverbesserung des Lüfters. Wenn der Lüfter sich mit einer hohen Geschwindigkeit dreht, ist die Balance eines Lüfterflügels wichtig. Eine Vibrationsamplitude während des Betriebs muss manchmal weniger als ein Mikrometer betragen. Das Produzieren eines derartigen weniger unausbalancierten Lüfterflügels unter Verwendung einer Bearbeitungsspannvorrichtung ist jedoch technisch eine große Herausforderung und die Kosten neigen somit dazu anzusteigen.
-
Ein Verfahren wurde vorgeschlagen, in dem ein Lüfterflügel zunächst ohne Erfordern einer strikten Ausbalancierung produziert wird, und die Ausbalancierung des Lüfterflügels wird gemessen, um den Lüfterflügel später gemäß dem gemessenen Ergebnis zu formen.
JP 2013-015432 A und
JP 2002-371863 A beispielsweise offenbaren Verfahren zum Verringern der Unausbalancierung (Unwucht) von Flügelkaskaden einer Rotationsmaschine.
JP 2006-235776 A offenbart ein Verfahren zum Verringern eines Bearbeitungsfehlers durch Ändern von Bearbeitungsdaten zum Bestimmen einer Schneidposition in Abhängigkeit von einem Verschleißumfang eines Schneidwerkzeugs.
-
Die in
JP 2013-015432 A und
JP 2002-371863 A beschriebenen Verfahren erfordern jedoch einen beträchtlichen Aufwand und eine beträchtliche Zeit zum Verbessern der Ausbalancierung. Gemäß dem in
JP 2006-235776 A beschriebenen Bearbeitungsverfahren ist es erforderlich, Daten zu erfassen, die eine Beziehung zwischen einem Verschleißumfang und einem Maßfehler eines Schneidwerkzeugs angeben, und eine Koordinatenposition in numerischen Steuerdaten (NC-Daten) auf der Basis der erfassten Daten zu ändern, und folglich ist es schwierig, das Verfahren umzusetzen.
-
Ferner offenbart das Vorlesungsskript „Werkzeugmaschinen/NC” Augsburg: Hochschule Augsburg, Fakultät Maschinenbau, 25.08.2009 von Willi Rößner, dass es für einzelne Elemente, die während eines Bearbeitungszyklus häufiger benötigt werden, zweckmäßig ist, Unterprogramme abzuspeichern.
-
Wie oben beschrieben, erfordern die herkömmlichen Techniken einen erheblichen Aufwand und erhebliche Kosten zur Herstellung eines weniger unausbalancierten Lüfterflügels. Es besteht folglich Bedarf an einer Herstellungseinrichtung und einem Herstellungsverfahren, die einen weniger ausbalancierten Lüfterflügel mit einem einfachen Verfahren herstellen können.
-
Kurzdarstellung der Erfindung
-
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Herstellungseinrichtung zum Herstellen eines Lüfterflügels bereitgestellt, wobei mehrere Flügelabschnitte mit einer identischen Form um eine Drehachsenlinie herum angeordnet sind, wobei die Herstellungseinrichtung eine Bearbeitungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, den Lüfterflügel maschinell zu bearbeiten, eine Steuervorrichtung, die dazu konfiguriert ist, die Bearbeitungsvorrichtung zu steuern, und eine Ausbalancierungsmessvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, die Ausbalancierung des Lüfterflügels zu messen, umfasst, wobei die Steuervorrichtung Folgendes umfasst: eine Befehlserzeugungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Betriebsbefehl an die Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Bearbeitungsprogramm und einem Bearbeitungsparameter zu erzeugen; eine Ausbalancierungsmesseinheit, die dazu konfiguriert ist, die Ausbalancierung des Lüfterflügels unter Verwendung der Ausbalancierungsmessvorrichtung zu messen; und eine Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Bearbeitungsumfang jedes der Flügelabschnitte einzeln zu justieren, ohne das Bearbeitungsprogramm zu ändern, auf der Basis von Daten der Ausbalancierung des Lüfterflügels, die von der Ausbalancierungsmesseinheit gemessen wurde, um eine Unausbalancierung des Lüfterflügels zu verringern.
-
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung stellt die Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit in der Herstellungseinrichtung gemäß dem ersten Gesichtspunkt den Bearbeitungsparameter jedes der Flügelabschnitte einzeln ein, um den Bearbeitungsumfang zu justieren.
-
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Bearbeitungsparameter, der von der Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit justiert wird, in der Herstellungseinrichtung gemäß dem zweiten Gesichtspunkt ein Parameter, der mit einer Werkzeuglänge der Bearbeitungsvorrichtung assoziiert ist.
-
Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Bearbeitungsparameter, der von der Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit justiert wird, in der Herstellungseinrichtung gemäß dem zweiten Gesichtspunkt ein Parameter, der mit einem Werkzeugdurchmesser der Bearbeitungsvorrichtung assoziiert ist.
-
Gemäß einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Bearbeitungsparameter, der von der Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit justiert wird, in der Herstellungseinrichtung gemäß dem zweiten Gesichtspunkt ein Parameter, der mit einem Programmkoordinatensystem des Bearbeitungsprogramms assoziiert ist.
-
Gemäß einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Bearbeitungsparameter, der von der Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit justiert wird, in der Herstellungseinrichtung gemäß dem zweiten Gesichtspunkt ein Parameter, der mit einem Werkstückkoordinatensystem des Bearbeitungsprogramms assoziiert ist.
-
Gemäß einem siebten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Lüfterflügels bereitgestellt, wobei mehrere Flügelabschnitte mit einer identischen Form um eine Drehachsenlinie herum angeordnet sind, wobei das Herstellungsverfahren Folgendes umfasst: Messen einer Ausbalancierung des Lüfterflügels und einzelnes Justieren eines Bearbeitungsprogramms jedes der Flügelabschnitte, ohne das Bearbeitungsprogramm zu ändern, auf der Basis von Daten der gemessenen Ausbalancierung des Lüfterflügels, um eine Unausbalancierung des Lüfterflügels zu verringern.
-
Gemäß einem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird der Bearbeitungsumfang jedes der Flügelabschnitte in dem Herstellungsverfahren gemäß dem siebten Gesichtspunkt justiert, indem der Bearbeitungsparameter justiert wird.
-
Diese und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen dieser, wie in den Zeichnungen dargestellt, offensichtlicher werden.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Herstellungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform.
-
2 stellt eine beispielhafte Konfiguration eines Lüfterflügels dar.
-
3A stellt ein Beispiel eines Ausbalancierungsmessergebnisses vor einer Ausbalancierungskorrektur dar.
-
3B stellt ein Beispiel eines Ausbalancierungsmessergebnisses nach einer Ausbalancierungskorrektur dar.
-
4A stellt ein Beispiel eines Justierungsverfahrens für einen Bearbeitungsumfang dar.
-
4B stellt ein Beispiel eines Justierungsverfahrens für einen Bearbeitungsumfang dar.
-
5A stellt ein Beispiel eines Justierungsverfahrens für einen Bearbeitungsumfang dar.
-
5B stellt ein Beispiel eines Justierungsverfahrens für einen Bearbeitungsumfang dar.
-
6 stellt ein Beispiel eines Justierungsverfahrens für einen Bearbeitungsumfang dar.
-
7 stellt ein Beispiel eines Justierungsverfahrens für einen Bearbeitungsumfang dar.
-
8 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Vorgangsablauf eines Herstellungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform darstellt.
-
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Die Maßstäbe der Zeichnungen wurden bei Bedarf geändert, um ein Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Identische oder entsprechende Komponenten sind mit derselben Bezugsziffer bezeichnet.
-
1 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Herstellungseinrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Herstellungseinrichtung 1 beinhaltet eine Bearbeitungsvorrichtung 20, die einen Lüfterflügel maschinell bearbeitet, und eine Steuervorrichtung 10, die eine Antriebswelle 22 der Bearbeitungsvorrichtung 20 steuert. Die Bearbeitungsvorrichtung 20 hat eine bekannte Konfiguration, die mehrere Antriebswellen 22 beinhaltet. Die Bearbeitungsvorrichtung 20 ist beispielsweise ein Bearbeitungszentrum, das zum Formen eines Lüfterflügels aus einem Werkstück durch maschinelles Bearbeiten, wie Schneiden und Schleifen, verwendet werden soll. Die Bearbeitungsvorrichtung 20 beinhaltet Servomotoren 21, die für jede der Antriebswellen 22 vorgesehen sind, um eine Antriebskraft auf die Antriebswellen 22 auszuüben. Die Steuervorrichtung 10 führt vorherbestimmte elektrische Energie dem Servomotor 21 zu, um die Bearbeitungsvorrichtung 20 zu steuern.
-
Die Herstellungseinrichtung 1 beinhaltet weiterhin eine Ausbalancierungsmessvorrichtung 30 mit einer bekannten Konfiguration. Die Ausbalancierungsmessvorrichtung 30 misst die Ausbalancierung eines Lüfterflügels auf der Basis von beispielsweise einem erfassten Winkel, der von einem Drehwinkeldetektor erfasst wird, und Vibrationsdaten, die von einem Vibrationsdetektor erfasst werden. Die Ausbalancierungsmessvorrichtung 30 ist dazu konfiguriert, einen Unausbalancierungsumfang und eine Drehwinkelposition, an der die Unausbalancierung vorliegt, zu erfassen.
-
In 1 ist eine Ausbalancierungskorrekturvorrichtung 40 zusammen mit der Herstellungseinrichtung 1 dargestellt. Die Ausbalancierungskorrekturvorrichtung 40 wird in einem Nachbearbeitungsvorgang verwendet, um eine Ausbalancierung des Lüfterflügels, der durch die Herstellungseinrichtung 1 hergestellt wurde, zu korrigieren. Die Ausbalancierungskorrekturvorrichtung 40 ist beispielsweise eine Schleifmaschine, die von der Steuervorrichtung 10 oder einer anderen Steuervorrichtung (nicht dargestellt), die sich von der Steuervorrichtung 10 unterscheidet, gesteuert wird. Alternativ dazu kann eine Ausbalancierungskorrekturvorrichtung 40 eine Maschine sein, die direkt von einem Bediener bedient wird, wie eine Handbohrmaschine.
-
Die Steuervorrichtung 10 ist ein Digitalrechner mit einer bekannten Hardwarekonfiguration, die beispielsweise eine Zentraleinheit (central processing unit, CPU), die verschiedene Berechnungen ausführt, einen Direktzugriffsspeicher (random access memory, RAM), der Berechnungsergebnisse vorübergehend speichert, einen Festwertspeicher (read-only memory, ROM), der ein Bearbeitungsprogramm und dergleichen speichert, eine Eingabevorrichtung, wie eine Tastatur oder Maus, die zum Eingeben von Einstellungswerten wie einem Bearbeitungsparameter verwendet wird, und eine Anzeigevorrichtung, wie eine Flüssigkristallanzeige, die verschiedene Informationen anzeigt, beinhaltet. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Steuervorrichtung 10 eine Ausbalancierungsmesseinheit 11, eine Bestimmungseinheit 12, eine Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit 13 und eine Befehlserzeugungseinheit 14.
-
Die Befehlserzeugungseinheit 14 erzeugt einen Betriebsbefehl an die Servomotoren 21 der Bearbeitungsvorrichtung 20 auf der Basis eines auszuführenden Bearbeitungsprogramms und eines Bearbeitungsparameters, der von beispielsweise einem Bediener eingegeben wurde. Der Betriebsbefehl kann einen Positionsbefehl und einen Geschwindigkeitsbefehl beinhalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Bearbeitungsvorrichtung 20 führt eine maschinelle Bearbeitung an einem Lüfterflügel gemäß dem Betriebsbefehl aus, der von der Befehlserzeugungseinheit 14 eingegeben wurde.
-
2 stellt eine beispielhafte Konfiguration des Lüfterflügels dar. Der in 2 dargestellte Lüfterflügel beinhaltet acht Flügelabschnitte 51 bis 58, die um eine Drehachsenlinie RA herum angeordnet und gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Die Flügelabschnitte 51 bis 58 haben dieselbe Form zueinander und der Lüfterflügel 50 hat eine drehsymmetrische Form um die Drehachsenlinie RA herum. Die Bearbeitungsvorrichtung 20 führt einen Bearbeitungsvorgang gemäß demselben Bearbeitungsprogramm aus, während der Lüfterflügel 50 alle 45 Grad gedreht wird, um die Flügelabschnitte 51 bis 58 nacheinander zu bilden. Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden durch Verwenden des dargestellten Lüfterflügels 50 als ein Beispiel beschrieben. Es wird jedoch angemerkt, dass die Anzahl und die Form der Flügelabschnitte nicht auf das dargestellte spezifische Beispiel beschränkt sind.
-
Die Ausbalancierungsmesseinheit 11 misst die Ausbalancierung des Lüfterflügels 50 durch die Ausbalancierungsmessvorrichtung 30. Die gemessenen Ausbalancierungsdaten des Lüfterflügels 50 werden an die Bestimmungseinheit 12 und die Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit 13 ausgegeben. Wenn die Ausbalancierungskorrekturvorrichtung 40, die in dem Nachbearbeitungsvorgang verwendet wird, von der Steuervorrichtung 10 gesteuert wird, werden die Ausbalancierungsdaten des Lüfterflügels 50 darüber hinaus auch an die Ausbalancierungskorrekturvorrichtung 40 ausgegeben. Die Ausbalancierungsdaten des Lüfterflügels 50 können auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt werden, um einem Bediener zu ermöglichen, sie einfach zu überprüfen.
-
3 stellt ein Beispiel von Ausbalancierungsmessergebnissen des Lüfterflügels 50 durch die Ausbalancierungsmessvorrichtung 30 dar. Jeder schwarze Punkt in der Zeichnung zeigt einen Unausbalancierungsumfang und eine Winkelposition, an der die Unausbalancierung vorliegt, an. Jeder Radius von konzentrischen Kreisen zeigt einen Unausbalancierungsumfang an, und ein größerer Radius stellt einen größeren Unausbalancierungsumfang dar. Ein schwarzer Punkt auf einem Umfang des äußersten Kreises beispielsweise zeigt an, dass 100 mg Unausbalancierung an seiner Winkelposition vorliegen. Ebenfalls unter Bezugnahme auf 2 ist in dem dargestellten Beispiel zu verstehen, dass eine Unausbalancierung konzentrisch an den Winkelpositionen des Flügelabschnitts 55 im unteren Teil der Zeichnung vorliegt.
-
Wieder zu 1 zurückkehrend bestimmt die Bestimmungsvorrichtung 12 der Steuervorrichtung 10, ob ein Unausbalancierungsumfang, der von der Ausbalancierungsmesseinheit 11 gemessen wurde, innerhalb eines vorherbestimmten zulässigen Bereichs liegt oder nicht. Der zulässige Bereich wird erforderlichenfalls gemessen, je nach der erforderlichen Ausbalancierungsgenauigkeit. Wenn die Bestimmungseinheit 12 bestimmt, dass der Unausbalancierungsumfang außerhalb des zulässigen Bereichs fällt, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Steuersignal in die Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit 13 eingegeben, und ein Ausbalancierungskorrekturvorgang soll ausgeführt werden.
-
Die Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit 13 justiert einen Bearbeitungsumfang einzeln für jeden der Flügelabschnitte 51 bis 58, was zum Korrigieren der Ausbalancierung erforderlich ist, auf der Basis des Ausbalancierungsmessergebnisses. Im Fall des Messergebnisses in 3A beispielsweise wird der Bearbeitungsumfang derart justiert, dass der Bearbeitungsumfang für den Flügelabschnitt 55 größer als der der restlichen Flügelabschnitte 51 bis 54 und 56 bis 58 wird.
-
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform justiert die Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit 13 einen Bearbeitungsparameter, um den Bearbeitungsumfang jedes der Flügelabschnitte 51 bis 58 zu justieren, wie im Folgenden ausführlich beschrieben. Dann erzeugt die Befehlserzeugungseinheit 14 einen Betriebsbefehl an die Bearbeitungsvorrichtung 20 auf der Basis des Bearbeitungsparameters, der von der Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit 13 justiert wurde, und eines vorherbestimmten Bearbeitungsprogramms. Infolgedessen werden die Flügelabschnitte 51 bis 58 jeweils von der Bearbeitungsvorrichtung 20 gemäß dem Bearbeitungsumfang, der diesen einzeln zugeteilt wurde, geformt.
-
3B stellt eine Ausbalancierung des Lüfterflügels 50, die nach dem Formen des Lüfterflügels 50 gemessen wurde, gemäß den Bearbeitungsumfängen, die für jeden der Flügelabschnitte 51 bis 58 justiert wurden, oder anders ausgedrückt, nach dem Ausführen einer Ausbalancierungskorrektur dar. Jedes schwarze Dreieck in der Zeichnung zeigt einen Unausbalancierungsumfang und eine Winkelposition, an der die Unausbalancierung vorliegt, an, ähnlich den schwarzen Punkten in 3A. Bei Vergleichen von 3A mit 3B ist zu verstehen, dass jedes schwarze Dreieck näher an der Mitte des Kreises positioniert ist, was anzeigt, dass die Unausbalancierung nach der Ausbalancierungskorrektur verringert ist.
-
Beispielhafte Verfahren zum Justieren eines Bearbeitungsumfangs werden unter Bezugnahme auf die 4A bis 7 beschrieben. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Bearbeitungsparameter einzeln für jeden der Flügelabschnitte 51 bis 58 justiert, um den Bearbeitungsumfang jedes der Flügelabschnitte 51 bis 58 zu justieren. Der Einfachheit halber wird nur eine maschinelle Bearbeitung, die in Bezug auf eine XZ-Ebene durchgeführt wird, die eine X-Achse und eine Z-Achse beinhaltet, in den folgenden Beispielen berücksichtigt. Um das Verständnis zu erleichtern, werden darüber hinaus Positionen von Programmtrajektorien T und T', Programmausgangspunkte P und P' und Werkstückausgangspunkte WP und WP' entsprechend geändert.
-
Ein Beispiel wird unter Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben, in denen ein Bearbeitungsparameter, der mit einer Werkzeuglänge der Bearbeitungsvorrichtung 20 assoziiert ist, justiert wird. 4A stellt ein Werkstück 60' mit einer maschinell bearbeiteten Fläche 60A' dar, das durch Ausführen eines Bearbeitungsprogramms ohne Justieren des Bearbeitungsparameters gebildet wird. Ein Werkzeug 23 bewegt sich entlang einer Programmtrajektorie T' mit einem Startpunkt an einem Programmausgangspunkt PO', während es sich um eine Drehachsenlinie dreht, die sich in einer Längsrichtung erstreckt, so dass die maschinell bearbeitete Fläche 60A' gebildet wird.
-
4B stellt eine Werkstück 60 dar, das gebildet wird, wenn der Bearbeitungsparameter justiert wird, so dass ein Einstellungswert der Werkzeuglänge, der bei der Erzeugung eines Betriebsbefehls an die Bearbeitungsvorrichtung 20 zu berücksichtigen ist, kürzer als eine tatsächliche Werkzeuglänge wird. In diesem Fall bewegt sich das Werkzeug 23 entlang einer Programmtrajektorie T mit einem Startpunkt an einem Programmausgangspunkt PO, um eine maschinell bearbeitete Fläche 60A zu bilden. In 4B sind das Werkstück 60', die Programmtrajektorie T' und das Werkzeug 23 in der Mitte des Bearbeitungsvorgangs in dem Fall, in dem der Bearbeitungsparameter nicht justiert wird (d. h. in dem Fall von 4A), ebenfalls in Strichlinien zum Vergleich dargestellt.
-
Es ist aus 4B zu erkennen, dass die Programmtrajektorie T, die durch eine durchgezogene Linie gezeichnet ist, von der Programmtrajektorie T' um eine Differenz D1 zwischen dem Einstellungswert der Werkzeuglänge und der tatsächlichen Werkzeuglänge bewegt wird. In diesem Fall wird der Bearbeitungsparameter eingestellt, um die Werkzeuglänge kürzer als die tatsächliche Länge zu machen, und somit wird die Programmtrajektorie T geändert und näher zu dem Werkstück 60 bewegt. Infolgedessen, wie in 46 dargestellt, wird ein Bearbeitungsumfang des Werkstücks 60 im Vergleich zu dem Fall, in dem der Bearbeitungsparameter nicht justiert wird, erhöht.
-
Im Gegensatz zum Beispiel in 4B, wenn der Bearbeitungsparameter derart justiert wird, dass der Einstellungswert der Werkzeuglänge größer als die tatsächliche Werkzeuglänge wird, wird die Programmtrajektorie T geändert, um sich von dem Werkstück 60 weg zu bewegen. Infolgedessen ist zu verstehen, dass der Bearbeitungsumfang des Werkstücks 60 im Vergleich zu dem Fall, in dem der Bearbeitungsparameter nicht justiert wird, verringert wird.
-
Ein Beispiel wird unter Bezugnahme auf die 5A und 5B beschrieben, in denen ein Bearbeitungsparameter, der mit einem Werkzeugdurchmesser der Bearbeitungsvorrichtung 20 assoziiert ist, justiert wird. 5A stellt das Werkstück 60' mit einer maschinell bearbeiteten Fläche 60A' dar, das durch Ausführen des Bearbeitungsprogramms ohne Justieren des Bearbeitungsparameters gebildet wird. Das Werkzeug 23 bewegt sich entlang der Programmtrajektorie T' mit einem Startpunkt an dem Programmausgangspunkt PO', um die maschinell bearbeitete Fläche 60A' zu bilden.
-
5B stellt eine Werkstück 60 dar, das gebildet wird, wenn der Bearbeitungsparameter justiert wird, so dass ein Einstellungswert des Werkzeugdurchmessers größer als ein tatsächlicher Werkzeugdurchmesser wird. In diesem Fall bewegt sich das Werkzeug 23 entlang einer Programmtrajektorie T mit einem Startpunkt an dem Programmausgangspunkt PO, um eine maschinell bearbeitete Fläche 60A zu bilden. In 5B sind das Werkstück 60' in dem Fall, in dem der Bearbeitungsparameter nicht justiert wird (in dem Fall von 5A), das Werkzeug 23 in der Mitte der maschinellen Bearbeitung und ein virtuelles Werkzeug 23' mit einem Einstellungswerkzeugdurchmesser, der größer als der tatsächliche Werkzeugdurchmesser ist, in Strichlinien zum Vergleich dargestellt.
-
Es ist aus 5B zu erkennen, dass die Programmtrajektorie T, die durch eine durchgezogene Linie gezeichnet ist, von der Programmtrajektorie T' um die Hälfte (D2) einer Differenz zwischen dem Einstellungswert des Werkzeugdurchmessers und dem tatsächlichen Werkzeugdurchmesser bewegt wird. In diesem Fall wird der Bearbeitungsparameter eingestellt, um zu ermöglichen, dass der Werkzeugdurchmesser größer als der tatsächliche Durchmesser ist, und somit wird die Programmtrajektorie T geändert, um sich von dem Werkstück 60 weg zu bewegen. Infolgedessen, wie in 5B dargestellt, wird der Bearbeitungsumfang des Werkstücks 60 im Vergleich zu dem Fall, in dem der Bearbeitungsparameter nicht justiert wird, verringert.
-
Im Gegensatz zum Beispiel in 5B, wenn der Bearbeitungsparameter derart justiert wird, dass der Einstellungswert des Werkzeugdurchmessers größer als der tatsächliche Werkzeugdurchmesser wird, wird die Programmtrajektorie T geändert, um sich näher zu dem Werkstück 60 zu bewegen. Infolgedessen ist zu verstehen, dass der Bearbeitungsumfang des Werkstücks 60 im Vergleich zu dem Fall, in dem der Bearbeitungsparameter nicht justiert wird, erhöht wird.
-
Unter Bezugnahme auf 6 wird ein Beispiel beschrieben, in dem ein Bearbeitungsparameter, der mit einem Programmkoordinatensystem assoziiert ist, justiert wird. Insbesondere wird der Bearbeitungsparameter justiert, um einen Programmausgangspunkt zu ändern. In 6 stellt „PO'” einen Programmausgangspunkt dar, wenn der Bearbeitungsparameter nicht justiert wird, während „PO” einen Programmausgangspunkt darstellt, nachdem der Bearbeitungsparameter justiert wurde. In dem dargestellten Beispiel wird der Programmausgangspunkt PO um eine Differenz D3 zu einer Richtung zu dem Werkstück 60 hin bewegt. Infolgedessen, wie im Vergleich mit dem Werkstück 60' zu erkennen ist, in dem Fall, in dem der Bearbeitungsparameter nicht justiert wird, wird der Bearbeitungsumfang des Werkstücks 60 mit dem justierten Bearbeitungsparameter erhöht.
-
Im Gegensatz zum Beispiel in 6, wenn der Bearbeitungsparameter derart justiert wird, dass der Programmausgangspunkt PO von dem Werkstück 60 weg bewegt wird, wird die Programmtrajektorie T geändert, um sich von dem Werkstück 60 weg zu bewegen. Infolgedessen ist zu verstehen, dass der Bearbeitungsumfang des Werkstücks 60 im Vergleich zu dem Fall, in dem der Bearbeitungsparameter nicht justiert wird, verringert wird.
-
Unter Bezugnahme auf 7 wird ein Beispiel beschrieben, in dem ein Bearbeitungsparameter, der mit einem Werkzeugkoordinatensystem assoziiert ist, justiert wird. Insbesondere wird der Bearbeitungsparameter justiert, um einen Ausgangspunkt des Werkstückkoordinatensystems zu ändern. In 7 stellt „WO'” einen Werkstückausgangspunkt dar, wenn der Bearbeitungsparameter nicht justiert wird, während „WO” einen Werkstückausgangspunkt darstellt, nachdem der Bearbeitungsparameter justiert wurde. In dem dargestellten Beispiel wird der Werkstückausgangspunkt WO um eine Differenz D4 in einer Richtung zu dem Werkzeug 23 hin bewegt. Infolgedessen, wie im Vergleich mit dem Werkstück 60' zu erkennen ist, in dem Fall, in dem der Bearbeitungsparameter nicht justiert wird, wird der Bearbeitungsumfang des Werkstücks 60 mit dem justierten Bearbeitungsparameter erhöht.
-
Im Gegensatz zum Beispiel in 7 ist zu verstehen, dass, wenn der Bearbeitungsparameter justiert wird, um den Werkstückausgangspunkt WO von dem Werkzeug 23 weg zu bewegen, der Bearbeitungsumfang des Werkstücks 60 im Vergleich zu dem Fall, in dem der Bearbeitungsparameter nicht justiert wird, verringert wird.
-
Die oben beschriebene Justierung des Bearbeitungsparameters wird für jeden der Flügelabschnitte 51 bis 58 des Lüfterflügels 50 auf der Basis des Messergebnisses der Ausbalancierung ausgeführt. Auf diese Weise kann der Bearbeitungsumfang für jeden der Flügelabschnitte 51 bis 58 des Lüfterflügels 50 einzeln justiert werden, ohne das Bearbeitungsprogramm zu ändern, indem der Bearbeitungsparameter korrekt justiert wird. Eine Beziehung zwischen einem gemessenen Unausbalancierungsumfang des Lüfterflügels und einem Bearbeitungsumfang, der auf der Basis des gemessenen Unausbalancierungsumfangs justiert wird, kann beispielsweise berechnet werden, indem ein dreidimensionales Modell des Lüfterflügels 50 verwendet wird, oder kann alternativ dazu empirisch erhalten werden, indem die Justierung des Bearbeitungsumfangs und die Messung der Ausbalancierung wiederholt ausgeführt werden.
-
Als Nächstes wird ein Herstellungsverfahren zum Herstellen des Lüfterflügels 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Vorgangsablauf des Herstellungsverfahrens darstellt. Gemäß dem beispielhaft beschriebenen Herstellungsverfahren wird, nachdem der Lüfterflügel 50 gebildet wurde, indem die Steuervorrichtung 10 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet wird, bei Bedarf eine Ausbalancierungskorrektur in dem Nachbearbeitungsvorgang ausgeführt. Der Nachbearbeitungsvorgang kann jedoch je nach der erforderlichen Genauigkeit weggelassen werden.
-
In Schritt S801 erzeugt die Befehlserzeugungseinheit 14 einen Betriebsbefehl auf der Basis eines vorherbestimmten Bearbeitungsprogramms und von Bearbeitungsparametern, um einen Lüfterflügel 50 durch die Bearbeitungsvorrichtung 20 maschinell zu bearbeiten.
-
In Schritt S802 misst die Ausbalancierungsmesseinheit 11 die Ausbalancierung des Lüfterflügels 50 durch die Ausbalancierungsmessvorrichtung 30.
-
In Schritt S803 bestimmt die Bestimmungseinheit 12, ob ein Unausbalancierungsumfang des Lüfterflügels 50 innerhalb eines ersten zulässigen Bereichs liegt oder nicht. Wenn beispielsweise ein Unausbalancierungsumfang an einer beliebigen Winkelposition, der in Schritt S802 gemessen wurde, einen vorherbestimmten Grenzwert überschreitet, bestimmt die Bestimmungseinheit 12, dass der Unausbalancierungsumfang außerhalb des ersten zulässigen Bereichs liegt.
-
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S803 negativ ist, fährt der Vorgang mit Schritt S804 fort, in dem die Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit 13 die Bearbeitungsumfänge der Flügelabschnitte 51 bis 58 des Lüfterflügels gemäß dem gemessenen Unausbalancierungsumfang einzeln justiert. Der Bearbeitungsumfang wird beispielsweise derart justiert, dass der Bearbeitungsumfang des unausbalancierten Flügelabschnitts (z. B. des Flügelabschnitts 55) größer als die Bearbeitungsumfänge der anderen Flügelabschnitte (z. B. der Flügelabschnitte 51 bis 54 und 56 bis 58) wird. Alternativ dazu wird der Bearbeitungsumfang derart justiert, dass der Bearbeitungsumfang des Flügelabschnitts (z. B. des Flügelabschnitts 51), der sich auf einer entgegengesetzten Seite des unausbalancierten Flügelabschnitts (z. B. des Flügelabschnitts 55) befindet, kleiner als die Bearbeitungsumfänge der anderen Flügelabschnitte (z. B. der Flügelabschnitte 52 bis 58) wird. Die Bearbeitungsumfangsjustierungseinheit 13 justiert den Bearbeitungsparameter, wie die Werkzeuglänge, den Werkzeugdurchmesser, den Programmausgangspunkt und den Werkstückausgangspunkte, wie oben beschrieben, um den Bearbeitungsumfang zu justieren.
-
Als Nächstes kehrt der Vorgang zu Schritt S801 zurück, in dem die Bearbeitungsvorrichtung 20 erneut die Flügelabschnitte 51 bis 58 des Lüfterflügels 50 gemäß den Bearbeitungsumfängen, die in Schritt S804 justiert wurden, maschinell bearbeitet.
-
Die Vorgänge in den Schritten S801 bis S804 werden wiederholt, bis das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S803 positiv wird.
-
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S803 positiv ist, kann vorausgesetzt werden, dass der Lüfterflügel 50 mit genug Genauigkeit in Bezug auf die Ausbalancierung gebildet wird. Dann fährt der Vorgang mit Schritt S805 fort, in dem der Nachbearbeitungsvorgang zum Verringern der restlichen geringfügigen Unausbalancierung erfolgt.
-
Im Nachbearbeitungsvorgang in Schritt S806 misst die Ausbalancierungsmesseinheit 11 die Ausbalancierung des Lüfterflügels 50 durch die Ausbalancierungsmessvorrichtung 30.
-
In Schritt S807 bestimmt die Bestimmungseinheit 12, ob der Unausbalancierungsumfang, der in Schritt S806 gemessen wurde, innerhalb eines zweiten zulässigen Bereichs liegt oder nicht. Der zweite zulässige Bereich ist nach Bedarf gemäß dem erforderlichen Ausbalancierungscharakteristikum definiert, ähnlich dem ersten zulässigen Bereich. Der zweite zulässige Bereich ist jedoch derart definiert, dass die Bestimmung strikter als im Fall des ersten zulässigen Bereichs ist.
-
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S807 positiv ist, kann vorausgesetzt werden, dass der Lüfterflügel 50 dem Ausbalancierungscharakteristikum genügt, das für ein Endprodukt erfordert wird, und der Herstellungsvorgang des Lüfterflügels 50 ist abgeschlossen.
-
Wenn andererseits das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S807 negativ ist, fährt der Vorgang mit Schritt S808 fort, in dem die Ausbalancierungskorrekturvorrichtung 40 die Ausbalancierung des Lüfterflügels 50 gemäß dem Unausbalancierungsumfang, der in Schritt S806 gemessen wurde, korrigiert. Als Nächstes fährt der Vorgang mit Schritt S806 fort, in dem der Unausbalancierungsumfang erneut gemessen wird. Die Vorgänge in den Schritten S806 bis S808 werden wiederholt, bis das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S807 positiv wird.
-
Die Herstellungseinrichtung und das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die folgenden Vorteile bereitstellen.
- (1) Gemäß der Herstellungseinrichtung 1 wird der Bearbeitungsparameter derart justiert, dass die Bearbeitungsumfänge der Flügelabschnitte 51 bis 58 einzeln justiert werden, um die Ausbalancierung des Lüfterflügels 50 zu korrigieren. Anders ausgedrückt, das identische Bearbeitungsprogramm wird alle 45 Grad ausgeführt, um den Bearbeitungsumfang jedes der Flügelabschnitte 51 bis 58 zu justieren, wobei die Tatsache genutzt wird, dass der Lüfterflügel 50 eine drehsymmetrische Form hat, die dadurch gebildet wird, dass die Flügelabschnitte 51 bis 58 dieselbe Form haben. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, das Bearbeitungsprogramm zu ändern, was einen erheblichen Aufwand und erhebliche Zeit erfordert, und somit kann der Bearbeitungsumfang jedes der Flügelabschnitte 51 bis 58 einfach justiert werden.
- (2) Gemäß der Herstellungseinrichtung 1 kann ein weniger unausbalancierter Lüfterflügel 50 unter Verwendung einer bekannten Bearbeitungsvorrichtung 20, wie einem Bearbeitungszentrum, hergestellt werden. Es ist nicht erforderlich, eine Bearbeitungsspannvorrichtung zu verwenden, die eine hohe Maßgenauigkeit erfordert und zu erhöhten Kosten führt, und somit können die Herstellungskosten gesenkt werden.
- (3) Gemäß der Herstellungseinrichtung 1 wird bestimmt, ob der Unausbalancierungsumfang sich innerhalb des zulässigen Bereichs befindet oder nicht, bevor der Bearbeitungsumfang jedes der Flügelabschnitte 51 bis 58 justiert wird. Wenn der Unausbalancierungsumfang sich innerhalb des zulässigen Bereichs befindet, wird der Ausbalancierungskorrekturvorgang nicht ausgeführt. Folglich wird der Ausbalancierungskorrekturvorgang nur bei Bedarf ausgeführt, so dass die Produktivität verbessert werden kann und die Kostensenkung erzielt werden kann.
- (4) Sogar in dem Fall, in dem die Ausbalancierung des Lüfterflügels 50 von der Ausbalancierungskorrekturvorrichtung 40 im Nachbearbeitungsvorgang weiter korrigiert wird, ist der Unausbalancierungsumfang des Lüfterflügels 50, der gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wird, gering und somit kann ein für die Ausbalancierungskorrektur erforderlicher Aufwand verringert werden. Wenn die Ausbalancierungsgenauigkeit, die für den Lüfterflügel 50 erforderlich ist, nicht so strikt ist, kann darüber hinaus die Ausbalancierungskorrektur in dem Nachbearbeitungsvorgang weggelassen werden.
-
Effekt der Erfindung
-
Die Herstellungseinrichtung und das Herstellungsverfahren, die die oben beschriebene Konfiguration beinhalten, müssen nicht das Bearbeitungsprogramm ändern und erfordern keine teure Bearbeitungsspannvorrichtung. Folglich kann ein weniger unausbalancierter Lüfterflügel einfach und zu niedrigen Kosten hergestellt werden.
-
Obwohl verschiedene Ausführungsformen und Varianten der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass die beabsichtigten Funktionen und Effekte auch durch andere Ausführungsformen und Varianten umgesetzt werden können. Es ist insbesondere möglich, ein Bestandselement der Ausführungsformen und Varianten wegzulassen oder auszutauschen oder zusätzlich dazu ein bekanntes Mittel vorzusehen, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Des Weiteren ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung durch eine beliebige Kombination von Merkmalen der Ausführungsformen, die entweder ausdrücklich oder impliziert hierin offenbart sind, umgesetzt werden kann.
