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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterdrücken der Schwingung eines zu bearbeitenden Objekts während einer maschinellen Bearbeitung des Objekts und betrifft ein maschinelles Bearbeitungssystem, das die Schwingung des Objekts unterdrücken kann.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Bei der maschinellen Bearbeitung in einer Werkzeugmaschine ist es erwünscht, eine Drehfrequenz und/oder Vorschubgeschwindigkeit eines Schneidwerkzeugs zu erhöhen, um eine Bearbeitungszeit zu reduzieren. Falls in dieser Hinsicht eine derartige Bearbeitungsbedingung ungeeignet ist, kann es zu einer Schwingung eines Maschinenelements der Werkzeugmaschine oder eines zu bearbeitenden Objekts kommen, was die Qualität der maschinellen Bearbeitung des Objekts beeinträchtigt.
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Als ein Verfahren zum Unterdrücken einer Schwingung während der maschinellen Bearbeitung ist ein Verfahren zum Einstellen einer weniger harten Bearbeitungsbedingung üblich, beispielsweise das Verringern einer Drehfrequenz und/oder einer Vorschubgeschwindigkeit einer Spindel einer Werkzeugmaschine. Ferner wird häufig ein Bauteil zum Erhöhen der Steifigkeit eines zu bearbeitenden Objekts auf einer Spannvorrichtung zum Befestigen des Objekts angeordnet. Als relevante Druckschrift aus dem Stand der Technik offenbart die
JP 2009-517228 A ein Verfahren, bei dem eine zusätzliche Masse an mindestens einem von einem Maschinenelement und einem Werkstück angebracht wird, so dass eine Eigenfrequenz des Maschinenelements oder des Werkstücks geändert wird, wodurch die Schwingung reduziert wird.
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Im Allgemeinen verlängert sich die Bearbeitungszeit, wenn die Bearbeitungsbedingung erleichtert wird. Wenn ferner das Bauteil zum Erhöhen der Steifigkeit des Objekts zu der Spannvorrichtung zum Befestigen des Objekts hinzugefügt wird, wird die Struktur der Bearbeitungsspannvorrichtung kompliziert, wodurch das Schneidwerkzeug leicht die Bearbeitungsspannvorrichtung behindert. Hinsichtlich des Anbringens der zusätzlichen Masse, wie in der
JP 2009-517228 A beschrieben, kann die Verformung des mechanischen Elements oder des Werkstücks auf Grund der zusätzlichen Masse die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks beeinflussen. Ferner ist es notwendig, ein anderes Bauteil vorzubereiten, um die zusätzliche Masse an dem mechanischen Element oder dem Werkstück zu befestigen, was die Kosten erhöhen kann.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schwingungsunterdrückungsverfahren und ein maschinelles Bearbeitungssystem bereitzustellen, um eine Schwingung eines Werkstücks während der Bearbeitung richtig zu unterdrücken, wodurch es nicht notwendig ist, dass eine Befestigungsspannvorrichtung für ein Werkstück mit einer speziellen Vorrichtung bereitgestellt wird.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Unterdrücken einer Schwingung eines zu bearbeitenden Objekts bereit, wobei die Schwingung erzeugt wird, wenn das Objekt von einer Befestigungsspannvorrichtung festgehalten wird und von einer Werkzeugmaschine bearbeitet wird, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst: Festhalten eines Teils des Objekts unter Verwendung eines Roboters während der Bearbeitung des Objekts, wobei der Teil des Objekts, der von dem Roboter festgehalten wird, anders als ein Teil des Objekts ist, der von der Befestigungsspannvorrichtung festgehalten wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Roboter einen Greifabschnitt auf, und der Roboter hält das Objekt fest, indem er den Teil des Objekts unter Verwendung des Greifabschnitts ergreift.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Roboter einen Widerlagerabschnitt auf, und der Roboter hält das Objekt fest, indem er den Widerlagerabschnitt an den Teil des Objekts anlegt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Roboter einen Einfügeabschnitt auf, und der Roboter hält das Objekt fest, indem er den Einfügeabschnitt mit einem eingefügten Teil des Objekts einfügt.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein maschinelles Bearbeitungssystem bereit, das Folgendes umfasst: eine Werkzeugmaschine, die ein Objekt bearbeitet, das von einer Befestigungsspannvorrichtung festgehalten wird; und einen Roboter, der einen Teil des Objekts während der Bearbeitung des Objekts festhält, wobei der Teil des Objekts, der von dem Roboter festgehalten wird, anders als ein Teil des Objekts ist, der von der Befestigungsspannvorrichtung festgehalten wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Roboter einen Greifabschnitt auf, um das Objekt festzuhalten, indem er den Teil des Objekts ergreift.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Roboter einen Widerlagerabschnitt auf, um das Objekt festzuhalten, indem es an den Teil des Objekts angelegt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Roboter einen Einfügeabschnitt auf, um das Objekt festzuhalten, indem es mit einem eingefügten Teil des Objekts eingefügt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Roboter konfiguriert, um einen kooperativen Arbeitsgang mit der Werkzeugmaschine auszuführen und um das Objekt festzuhalten.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser hervorgehen. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht, die ein maschinelles Bearbeitungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine schematische Ansicht, die ein maschinelles Bearbeitungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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3 eine schematische Ansicht, die ein maschinelles Bearbeitungssystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 ist eine schematische Ansicht, die ein maschinelles Bearbeitungssystem 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das maschinelle Bearbeitungssystem 10 weist eine Werkzeugmaschine 12, wie etwa eine NC-Werkzeugmaschine, und einen Roboter 14 auf. Bezüglich der Werkzeugmaschine 12 wird nur eine Befestigungsspannvorrichtung 18 zum Befestigen eines Objekts (Werkstücks 16), das von der Werkzeugmaschine 12 bearbeitet werden soll, gezeigt. Bei der abgebildeten Ausführungsform ist das Werkstück 16 ein Bauteil, das von der Seite gesehen eine allgemeine Π-Form aufweist, und ein unterer Teil des Werkstücks 16 wird von der Befestigungsspannvorrichtung 18 festgehalten, wenn das Werkstück 16 von einem Werkzeug der Werkzeugmaschine 12 verarbeitet wird.
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Beispielsweise ist der Roboter 14 ein Knickarmroboter, der sechs Achsen aufweist und einen bewegbaren Abschnitt (Roboterarm) 22 und einen Greifabschnitt (Greifbauteil) 24, wie etwa eine Hand, die an einem vorderen Ende des bewegbaren Abschnitts angebracht ist, aufweist. Der Greifabschnitt 24 ist konfiguriert, um einen Teil (in diesem Fall einen oberen Teil 26) des Werkstücks 16 zu ergreifen, der anders als der Teil (in diesem Fall der untere Teil 20) des Werkstücks 16 ist, der von der Befestigungsspannvorrichtung 18 während der Bearbeitung des Werkstücks 16 durch die Werkzeugmaschine 12 festgehalten wird. Somit kann durch das Halten des Werkstücks 16 unter Verwendung des Roboters 14 während der Bearbeitung des Werkstücks 16 verhindert werden, dass das Werkstück 16 durch eine Bearbeitungsreaktionskraft verformt wird, wodurch die Schwingung, die während der Bearbeitung entsteht, eingeschränkt werden kann.
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2 ist eine schematische Ansicht, die ein maschinelles Bearbeitungssystem 10a gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die zweite Ausführungsform ist dadurch anders als die erste Ausführungsform, dass der Greifabschnitt 24 des Roboters 14 durch einen Widerlagerabschnitt 28 ersetzt wird, und die anderen Bauteile können die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sein. Daher werden bei der zweiten Ausführungsform nur der Widerlagerabschnitt 28 und die betreffenden Bauteile erklärt. Ferner werden zu den Bauteilen der zweiten Ausführungsform, die den Bauteilen der ersten Ausführungsform entsprechen, die gleichen Bezugszeichen hinzugefügt, und ausführliche Erklärungen derselben entfallen.
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Beispielsweise ist der Roboter 14 ein Knickarmroboter, der sechs Achsen aufweist und einen bewegbaren Abschnitt (Roboterarm) 22 und einen Widerlagerabschnitt (Widerlagerbauteil) 28, der an einem vorderen Ende des bewegbaren Abschnitts angebracht ist, aufweist. Der Widerlagerabschnitt 28 ist konfiguriert, um einen Teil (in diesem Fall einen oberen Teil 26) des Werkstücks 16 in einer vorbestimmten Richtung zu berühren, um das Werkstück festzuhalten, der anders als der Teil (in diesem Fall der untere Teil 20) des Werkstücks 16 ist, der von der Befestigungsspannvorrichtung 18 während der Bearbeitung des Werkstücks 16 durch die Werkzeugmaschine 12 festgehalten wird.
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Die Befestigungsspannvorrichtung 18 ist konfiguriert, um das Werkstück 16 derart festzuhalten, dass das Werkstück 16 mindestens in der Widerlagerrichtung des Widerlagerabschnitts 28 (in diesem Fall nach rechts) nicht bewegt wird. Somit kann durch das Festhalten des Werkstücks 16 unter Verwendung des Roboters 14 während der Bearbeitung des Werkstücks 16 verhindert werden, dass das das Werkstück 16 durch eine Bearbeitungsreaktionskraft verformt wird, wodurch die Schwingung, die während der Bearbeitung entsteht, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform eingeschränkt werden kann.
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3 ist eine schematische Ansicht, die ein maschinelles Bearbeitungssystem 10b gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die dritte Ausführungsform ist dadurch anders als die erste Ausführungsform, dass der Greifabschnitt 24 des Roboters 14 durch einen Einfügeabschnitt 30 ersetzt wird, und die anderen Bauteile können die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sein. Daher werden bei der dritten Ausführungsform nur der Einfügeabschnitt 30 und die betreffenden Bauteile erklärt. Ferner werden zu den Bauteilen der dritten Ausführungsform, die den Bauteilen der ersten Ausführungsform entsprechen, die gleichen Bezugszeichen hinzugefügt, und ausführliche Erklärungen derselben entfallen.
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Beispielsweise ist der Roboter 14 ein Knickarmroboter, der sechs Achsen aufweist und einen bewegbaren Abschnitt (Roboterarm) 22 und einen Einfügeabschnitt (Einfügebauteil) 30, der an einem vorderen Ende des bewegbaren Abschnitts angebracht ist, aufweist. Der Einfügeabschnitt 30 ist konfiguriert, um in einen Teil (in diesem Fall einen oberen Teil 26) des Werkstücks 16 eingefügt zu werden, um das Werkstück festzuhalten, der ein anderer Teil (in diesem Fall der untere Teil 20) des Werkstücks 16 ist, der von der Befestigungsspannvorrichtung 18 während der Bearbeitung des Werkstücks 16 durch die Werkzeugmaschine 12 festgehalten wird.
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Ganz konkret wird ein eingefügtes Teil (oder ein Einfügeloch) 32 zuvor an dem oberen Teil 26 des Werkstücks 16 gebildet, und der Einfügeabschnitt 30 weist ein Merkmal (oder einen Vorsprung) auf, das konfiguriert ist, um mit dem Einfügeloch 32 des Werkstücks 16 in Eingriff gebracht zu werden. Ansonsten kann ein Vorsprung zuvor als eingefügtes Teil an dem oberen Teil 26 des Werkstücks 16 gebildet werden, und der Einfügeabschnitt 30 kann ein Einfügeloch aufweisen, das konfiguriert ist, um mit dem Vorsprung in Eingriff gebracht zu werden. Somit kann durch das Festhalten des Werkstücks 16 unter Verwendung des Roboters 14 während der Bearbeitung des Werkstücks 16 verhindert werden, dass das Werkstück 16 durch eine Bearbeitungsreaktionskraft verformt wird, wodurch die Schwingung, die während der Bearbeitung entsteht, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform eingeschränkt werden kann.
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Obwohl bei der obigen Ausführungsform der Roboter 14 verwendet werden kann, um das Werkstück 16 während der Bearbeitung desselben nur festzuhalten, kann der Roboter 14 konfiguriert sein, um einen anderen Arbeitsgang (z. B. einen kooperativen Arbeitsgang mit der Werkzeugmaschine 12) als das Festhalten des Werkstücks auszuführen. Beispielsweise kann der Roboter 14 konfiguriert sein, um ein Werkstück, das von der Werkzeugmaschine 12 verarbeitet werden soll, zuzuführen und das Werkstück abzuladen, nachdem es von der Werkzeugmaschine 12 verarbeitet wurde. Wenn somit der Roboter, der für einen anderen Zweck als das Festhalten des Werkstücks vorbereitet ist, auch verwendet wird, um das Werkstück während seiner Bearbeitung festzuhalten, kann ein wirksameres maschinelles Bearbeitungssystem kostengünstig erstellt werden.
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Bei den obigen Ausführungsformen kann durch Kontaktieren des bewegbaren Abschnitts des Roboters mit dem anderen Teil des Werkstücks als dem Teil des Werkstücks, der von der Befestigungsspannvorrichtung der Werkzeugmaschine festgehalten wird, um das Werkstück festzuhalten, verhindert werden, dass das Werkstück durch die Bearbeitungsreaktionskraft während der Bearbeitung des Werkstücks verformt wird, und die Schwingung des Werkstücks, die während der Bearbeitung entsteht, kann eingeschränkt werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, ein spezielles Bauteil oder eine Vorrichtung an einer Befestigungsspannvorrichtung oder einem zu bearbeitenden Werkstück anzuordnen, um die Schwingung des Werkstücks zu unterdrücken. Da ein Roboter verwendet wird, um das Werkstück festzuhalten, selbst wenn der Teil des festzuhaltenden Werkstücks je nach Form oder Art des Werkstücks anders ist, kann der Abschnitt des Werkstücks entsprechend festgehalten werden. Ferner kann der Roboter flexibel verwendet werden, beispielsweise kann der Roboter das Werkstück nur festhalten, wenn das Werkstück verarbeitet wird, und der Roboter kann sich von der Werkzeugmaschine entfernen, wenn das Werkstück nicht verarbeitet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009-517228 A [0003, 0004]
