DE102016200246A1

DE102016200246A1 - Verfahren zur bearbeitung eines werkstocks unter verwendung eines bearbeitungswerkzeugs, und bearbeitungswerkzeug

Info

Publication number: DE102016200246A1
Application number: DE102016200246.5A
Authority: DE
Inventors: Hidenori Saraie; Kinji Hashimoto; Keiichiro Matsuo; Kazuo Yamazaki; Toshiya Sato
Original assignee: DMG Mori Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2016-07-21
Also published as: JP2016133870A; US20160209828A1; US10274927B2; JP6501529B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkstückbearbeitungsverfahren und ein Bearbeitungswerkzeug, die in der Lage sind ein Werkstück mit sehr hoher Genauigkeit zu bearbeiten. Eine Bearbeitungswerkzeug (1) umfasst ein Bett, das auf einem Boden durch Haltevorrichtungen (30) gehalten wird, einen Tisch, der in einer X-Achsen Richtung bewegbar ist, einen Spindelkopf, der in einer Y-Achsenrichtung bewegbar ist, eine Pinole, die vorgesehen ist, um in einer Z-Achsenrichtung bewegbar zu sein, eine Spindel, die von der Pinole gehalten wird, um um ihre Achse drehbar zu sein, Vorschubmechanismen zum Bewegen des Tischs und dergleichen in den Achsenrichtungen, und eine numerische Steuereinrichtung (40), die einen Betrieb der Vorschubmechanismen steuert, wobei die numerische Steuereinrichtung (40) konfiguriert ist, um Bewegungsfehler auf Grundlage von Lastwerten, die auf die Haltevorrichtungen (30) einwirken, durch eine Bewegungsbahn-Abschätzungseinheit (47), einem Einflusskoeffizientenspeicher (48), einem Bewegungsfehlerrechner (49) und einem Bewegungsbahnspeicher (50) zu berechnen, ein Korrektursignal zum Kompensieren der Bewegungsfehler durch eine Positionskorrektureinheit (51) zu erzeugen, und die erzeugten Korrektursignale zu einem Positionssteuersignal, das von einem Positionsgenerator (43) an eine Positionssteuereinheit (44) übertragen wird, hinzuzufügen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs und ein Bearbeitungswerkzeug zur Ausführung des Verfahrens, und insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks auf einem Bearbeitungswerkzeug mit einem Bett, das von einer Vielzahl von Haltevorrichtungen in einem Zustand gehalten wird, bei dem ein Positionsfehler, der durch eine Änderung eines horizontalen Niveaus des Betts verursacht wird, kompensiert bzw. ausgeglichen worden ist, und ein Bearbeitungswerkzeug zum Ausführen des Verfahrens.
Hintergrund der Erfindung
Ein Bearbeitungswerkzeug weist typischerweise ein Bett auf, das auf einem Boden einer Fabrik oder dergleichen über Hebebolzen (Haltevorrichtungen) angeordnet ist, und die Einstellung des horizontalen Niveaus einer Referenzoberfläche des Bettes wird durch Einstellen von Haltezuständen der Haltebolzen ausgeführt. Es sei drauf hingewiesen, dass ein derartiger Einstellvorgang dazu neigt, sehr empirisch zu sein, und ein empfindlicher Vorgang ist und der Vorgang deshalb spezielle Fertigkeiten erfordert. Jedoch ist in den vergangenen Jahren eine Hebevorrichtung des Lasterfassungstyps verwendet worden, die in der Lage ist eine Last zu erfassen, die auf die Hebevorrichtung wirkt, und die die Ausführung des Einstellvorgangs relativ einfach macht.
Zudem ist das horizontale Niveau des Betts des Bearbeitungswerkzeugs einer der Faktoren, die einen großen Einfluss auf die Genauigkeit bei der Bearbeitung eines Werkstücks haben. Wenn ein Werkstück in einem Zustand bearbeitet wird, bei dem das horizontale Niveau über einen vorgegebenen Bereich hinaus ist, tritt ein Problem dahingehend auf, dass die Bearbeitungsgenauigkeit verschlechtert wird. Deshalb wird, wie voranstehend beschrieben, eine Bearbeitung eines Werkstücks typischerweise in einem Zustand ausgeführt, bei dem das horizontale Niveau der Bettreferenzoberfläche des Bearbeitungswerkzeugs eingestellt worden ist. Wenn jedoch beispielsweise, nachdem einige Zeit vergangen ist seit einer Einstellung des horizontalen Niveaus, das horizontale Niveau als Folge einer einfachen Änderung eines Aufbaus, einer Änderung der umliegenden Umgebung, oder dergleichen verändert wird und deshalb einen vorgegebenen Bereich überschreitet, ist es nicht möglich ein Werkstück genau zu bearbeiten.
Demzufolge ist zum Beispiel eine automatische Niveauregelungsvorrichtung für ein Bearbeitungswerkzeug vorgeschlagen worden, wie in der japanischen nicht geprüften Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer H04-336927 offenbart wird, und zwar als eine Vorrichtung, die dann, wenn ein horizontales Niveau des Betts verändert worden ist, ein horizontales Niveau eines Betts automatisch eingestellt, sodass das horizontale Niveau in einem vorgegebenen Bereich fällt.
Diese automatische Niveauregelungsvorrichtung umfasst eine Niveauregelung-Erfassungseinrichtung, die eine Niveauänderung des Bettes erfasst, eine Vielzahl von Niveauregelungsblöcken, die unter dem Bett angeordnet sind und konfiguriert sind, um von ihren jeweiligen Hydraulikzylindern angetrieben zu werden, und eine Steuereinrichtung, die die Hydraulikzylinder in Übereinstimmung mit einem Signal steuert, welches sich auf die von der Niveauregelungs-Erfassungseinrichtung erfassten Niveauänderung bezieht.
Gemäß dieser automatischen Niveauregelungsvorrichtung wird die Notwendigkeit einer Niveaukorrektur auf Grundlage davon bestimmt, ob die von der Niveauregelungs-Erfassungseinrichtung erfasste Niveauänderung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs ist oder nicht, und wenn die Niveauänderung nicht innerhalb des vorgegebenen Bereichs ist und deshalb eine Niveaukorrektur benötigt wird, steuern die Hydraulikzylinder ihre jeweiligen Niveauregelungsblöcke unter der Steuerung von der Steuereinrichtung an, wodurch eine Niveauregelung automatisch ausgeführt wird.
Referenzliste
Patentliteratur

[Patentliteratur 1] Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer H04-336927

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der voranstehend beschriebenen herkömmlichen automatischen Niveauregelungsvorrichtung wird jedoch die Bestimmung, dass eine Niveaukorrektur benötigt wird, durchgeführt, wenn die von der Niveauregelungs-Erfassungseinrichtungen erfasste Niveauänderung nicht innerhalb des vorgegebenen Bereichs ist und dann wird eine Niveauregelung automatisch ausgeführt. Deshalb wird eine Niveauregelung nicht ausgeführt, bis die erfasste Niveauänderung den vorgegebenen Bereich überschreitet.
Deshalb wird eine winzige Niveauänderung ignoriert, wenn die Niveauänderung innerhalb des vorgegebenen Bereichs ist. Für einen Fall, bei dem eine Bearbeitung ausgeführt wird, die eine derartig hohe Genauigkeit erfordert, dass sogar eine winzige Niveauänderung nicht ignoriert werden darf, tritt ein Problem dahingehend auf, dass die erforderliche Genauigkeit nicht erfüllt werden kann.
Obwohl dieses Problem dadurch gelöst werden kann, dass der Bereich für die Bestimmung der Notwendigkeit einer Niveaukorrektur enger gemacht wird, wird eine Niveauregelung, wenn der Bereich enger gemacht ist, jedes Mal ausgeführt, wenn eine winzige Niveauänderung erfasst wird. Deshalb tritt ein anderes Problem auf, dass eine Bearbeitungseffizienz beträchtlich verringert wird.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die voranstehend beschriebenen Umstände durchgeführt worden und eine Aufgabe davon besteht darin, ein Werkstückbearbeitungsverfahren unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs, das eine Bearbeitung eines Werkstücks mit einer sehr hohen Genauigkeit erlaubt, während verhindert wird, dass die Bearbeitungseffizienz beträchtlich abgesenkt wird, und das Bearbeitungswerkzeug bereitzustellen.
Lösung des Problems
Zur Lösung der voranstehend beschriebenen Probleme bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem Bearbeitungswerkzeug, das von einer Vielzahl von Haltevorrichtungen gehalten wird, die einen Einstellmechanismus zum Einstellen einer vertikalen Halteposition und eine Lastzelle, die eine Haltelast erfasst, aufweisen, umfassend:
Abschätzen, auf Grundlage der von den Lastzellen der Haltevorrichtungen erfassten Haltelasten, einer Bewegungsbahn einer relativen Bewegung eines Werkzeugs, das an dem Bearbeitungswerkzeug angebracht ist, und dem Werkstück;
Berechnen von Bewegungsfehlern zwischen der abgeschätzten Bewegungsbahn und einer voreingestellte Referenzbewegungsbahn an vorgegebenen Intervallen in einer Bewegungsrichtung;
Korrigieren der relativen Bewegung des Werkzeugs und des Werkstücks auf Grundlage der berechneten Bewegungsfehler, um so die Bewegungsfehler zu kompensieren, und dann Bearbeiten des Werkstücks; und
Ausgeben eines Alarms wenigstens dann, wenn ein maximaler Wert der berechneten Bewegungsfehler einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt oder wenn ein Veränderungswert der Bewegungsfehler in der Bewegungsrichtung einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt.
Dieses Bearbeitungsverfahren wird vorzugsweise durch ein Bearbeitungswerkzeug ausgeführt, das umfasst:
ein Bett;
eine Vielzahl von Haltevorrichtungen, die einen ein Einstellmechanismus zum Einstellen einer vertikalen Halteposition und eine Lastzelle, die eine Haltelast erfasst, aufweisen und das Bett an vorgegebenen Haltepositionen halten;
einen Werkstückhalter, der auf dem Bett zum Halten eines Werkstücks angeordnet ist;
einen Werkzeughalter, der auf dem Bett zum Halten eines Werkzeugs angeordnet ist;
eine Vorschubeinrichtung, die den Werkstückhalter und den Werkzeughalter relativ zueinander bewegt; und
eine numerische Steuereinrichtung, die ein Positionssteuersignal in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks in eine Soll- bzw. Zielform mit dem Werkzeug erzeugt und einen Betrieb der Vorschubeinrichtung in Übereinstimmung mit dem erzeugten Positionssteuersignal numerisch steuert,
wobei das Bearbeitungswerkzeug ferner umfasst:
einen Bewegungsfehlerrechner, der auf Grundlage der von den Lastzellen der Haltevorrichtungen erfassten Haltelasten eine Bewegungsbahn einer relativen Bewegung des Werkzeugs und des Werkstücks, bewegt durch die Vorschubeinrichtung, abschätzt, und Bewegungsfehler zwischen der abgeschätzten Bewegungsbahn und einer voreingestellte Referenzbewegungsbahn an vorgegebenen Intervallen in einer Bewegungsrichtung berechnet; und
eine Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit, die ein Alarmsignal wenigstens dann ausgibt, wenn ein maximaler Wert der Bewegungsfehler, die von dem Bewegungsfehlerrechner berechnet werden, einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt oder wenn ein Änderungswert der Bewegungsfehler in der Bewegungsrichtung einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt, und
wobei die numerische Steuereinrichtung konfiguriert ist, um dann, wenn das Positionssteuersignal erzeugt wird, auf Grundlage der von dem Bewegungsfehlerrechner berechneten Bewegungsfehlern ein derartiges Positionssteuersignal zu erzeugen, dass die Bewegungsfehler kompensiert bzw. ausgeglichen worden sind.
Gemäß diesem Bearbeitungswerkzeug schätzt der Bewegungsfehlerrechner zunächst eine Bewegungsbahn einer relativen Bewegung des Werkzeugs und des Werkstücks auf Grundlage von Haltelasten, die von den Lastzellen erfasst werden, ab und berechnet Bewegungsfehler zwischen der abgeschätzten Bewegungsbahn und einer voreingestellte Referenzbewegungsbahn zu vorgegebenen Intervallen in einer Bewegungsrichtung.
Danach erzeugt die numerische Steuereinrichtung auf Grundlage der berechneten Bewegungsfehler ein derartiges Positionssteuersignal, dass die Bewegungsfehler ausgeglichen worden sind, und steuert einen Betrieb der Vorschubeinrichtung in Übereinstimmung mit dem erzeugten Positionssteuersignal, um den Werkzeughalter und den Werkstückhalter relativ zueinander zu bewegen. Hinsichtlich des Modus, in dem die numerische Steuereinrichtung ein derartiges Positionssteuersignal erzeugt, dass die Bewegungsfehler ausgeglichen worden sind, kann die numerische Steuereinrichtung zum Beispiel dann, wenn das Bearbeitungsprogramm einen spezifischen Befehl umfasst, ein derartiges Positionssteuersignal erzeugen, dass die Bewegungsfehler ausgeglichen worden sind, oder unabhängig davon, ob das Bearbeitungsprogramm eine spezifischen Befehl oder nicht enthält, kann die numerische Steuereinrichtung ein derartiges Positionssteuersignal erzeugen, das die berechneten Bewegungsfehler für eine Serie von Verarbeitungen kompensiert worden sind.
Somit wird in diesem Bearbeitungswerkzeug ein derartiges Positionssteuersignal erzeugt, dass die Bewegungsfehler ausgeglichen worden sind, und ein Betrieb der Vorschubeinrichtung wird in Übereinstimmung mit dem Positionssteuersignal gesteuert, um den Werkzeughalter und den Werkstückhalter relativ zueinander zu bewegen. Für den Fall eines winzigen Bewegungsfehlers ist es deshalb möglich den Werkzeughalter und den Werkstückhalter relativ zueinander zu bewegen und dadurch ein Werkstück in einem Zustand zu bearbeiten, bei dem der Bewegungsfehler ausgeglichen worden ist. Demzufolge ist es möglich das Werkstück mit einer hohen Genauigkeit zu bearbeiten, während verhindert wird, dass eine Bearbeitungseffizienz beträchtlich absinkt.
Ferner wird das voranstehend erwähnte Werkstückbearbeitungsverfahren vorzugsweise von einem Bearbeitungswerkzeug ausgeführt, das umfasst:
ein Bett;
eine Vielzahl von Haltevorrichtungen, die einen Einstellmechanismus zum Einstellen einer vertikalen Halteposition und eine Lastzelle, die eine Haltelast erfasst, aufweisen und das Bett an vorgegebenen Haltepositionen halten;
einen Werkstückhalter, der auf dem Bett zum Halten eines Werkstücks angeordnet ist;
einen Werkzeughalter, der auf dem Bett zum Halten eines Werkzeugs angeordnet ist;
eine Vorschubeinrichtung, die den Werkstückhalter und den Werkzeughalter relativ zueinander bewegt; und
eine numerische Steuereinrichtung, die ein Positionssteuersignal in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks in eine Zielform mit dem Werkzeug erzeugt und einen Betrieb der Vorschubeinrichtung in Übereinstimmung mit dem erzeugten Positionssteuersignal numerisch steuert,
wobei das Bearbeitungswerkzeug ferner umfasst:
einen Bewegungsfehlerrechner, die auf Grundlage der von den Lastzellen der Haltevorrichtungen erfassten Haltelasten eine Bewegungsbahn einer relativen Bewegung des Werkzeugs und des Werkstücks, die von der Vorschubeinrichtung bewegt werden, abschätzt und Bewegungsfehler zwischen der abgeschätzten Bewegungsbahn und einer voreingestellten Referenzbewegungsbahn an vorgegebenen Intervallen in einer Bewegungsrichtung berechnet;
eine Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit, die ein Alarmsignal wenigstens dann ausgibt, wenn ein maximaler Wert der von dem Bewegungsfehlerrechner berechneten Bewegungsfehlern einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt oder wenn ein Änderungswert der Bewegungsfehler in der Bewegungsrichtung einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt; und
eine Positionskorrektureinheit, die sukzessive das von der numerische Steuereinrichtung erzeugte Positionssteuersignal empfängt, ein Korrektursignal für das empfangene Positionssteuersignal auf Grundlage der von dem Bewegungsfehlerrechner berechneten Bewegungsfehlern erzeugt und das erzeugte Korrektursignal zu dem Positionssteuersignal in der numerischen Steuereinrichtung hinzufügt.
Gemäß dieses Bearbeitungswerkzeugs berechnet der Bewegungsfehlerrechner, ähnlich wie das voranstehend beschriebene Bearbeitungswerkzeug, die Bewegungsfehler an vorgegebenen Intervallen in der Bewegungsrichtung.
Danach empfängt die Positionskorrektureinheit sukzessive das von der numerische Steuereinrichtung erzeugte Positionssteuersignal, erzeugt ein Korrektursignal für das empfangene Positionssteuersignal auf Grundlage der berechneten Bewegungsfehler, und addiert (fügt hinzu) das erzeugte Korrektursignal zu dem Positionssteuersignal in der numerischen Steuereinrichtung. Die numerische Steuereinrichtung steuert einen Betrieb der Vorschubeinrichtung in Übereinstimmung mit dem Positionssteuersignal, zu dem das Korrektursignal hinzugefügt worden ist, um den Werkzeughalter und den Werkstückhalter relativ zueinander zu bewegen.
Somit wird in diesem Bearbeitungswerkzeug ein Korrektursignal zum Kompensieren (Ausgleichen) der berechneten Bewegungsfehler erzeugt und das erzeugte Korrektursignal wird zu dem Positionssteuersignal hinzugefügt und ein Betrieb der Vorschubeinrichtung wird in Übereinstimmung mit dem Positionssteuersignal, zu dem das Korrektursignal hinzugefügt worden ist, gesteuert. Ähnlich wie bei dem voranstehend beschriebenen Bearbeitungswerkzeug ist es deshalb für einen Fall eines winzigen Bewegungsfehlers möglich, den Werkzeughalter und den Werkstückhalter relativ zueinander zu bewegen und dadurch ein Werkstück in einem Zustand zu bearbeiten, bei dem der Bewegungsfehler kompensiert bzw. ausgeglichen worden ist. Demzufolge ist es möglich das Werkstück mit einer hohen Genauigkeit zu bearbeiten, während verhindert wird, dass die Bearbeitungseffizienz beträchtlich verringert wird.
Für einen Fall, bei dem ein Wert der berechneten Bewegungsfehler zu groß ist, und in einem Fall, bei dem ein Änderungswert der Bewegungsfehler in der Bewegungsrichtung zu groß ist, kann zudem ein Problem auftreten, dass die Bearbeitungsgenauigkeit verringert wird, wenn der Werkzeughalter und der Werkstückhalter relativ zueinander bewegt werden, sodass die Bewegungsfehler ausgeglichen worden sind. Zum Beispiel werden die Genauigkeit der Form, wie beispielsweise eine Flachheit und eine Oberflächenrauigkeit einer bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks, verschlechtert sind.
Demzufolge weist das Bearbeitungswerkzeug der vorliegenden Erfindung eine Konfiguration auf, bei der die von dem Bewegungsfehlerrechner berechneten Bewegungsfehler an die Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit übertragen werden, und für einen Fall, bei dem ein maximaler Wert der berechneten Bewegungsfehler einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt, wenn ein Vergleich zwischen dem maximalen Wert und dem Referenzwert in der Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit durchgeführt wird, oder in einem Fall, bei dem ein Änderungswert der Bewegungsfehler in der Bewegungsrichtung einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt, wenn ein Vergleich zwischen dem Änderungswert und dem Referenzwert in der Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit durchgeführt wird, gibt die Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit ein Alarmsignal aus. Es sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn ein Alarmsignal ausgegeben wird, zum Beispiel eine Bearbeitung gestoppt werden kann oder eine Warnung auf dem Bedienungsfeld angezeigt werden kann, um den Betreiber zu veranlassen die Haltepositionen einzustellen.
Gemäß dem Bearbeitungswerkzeug der vorliegenden Erfindung ist es deshalb möglich das Problem zu verhindern, dass für den Fall, bei dem ein Wert der berechneten Bewegungsfehler oder ein Änderungswert der Bewegungsfehler in der Bewegungsrichtung eines vorgegebenen Referenzwert übersteigt, eine Bearbeitungsgenauigkeit abgesenkt wird, wenn auf Grundlage der Bewegungsfehler der Werkzeughalter und der Werkstückhalter relativ zueinander bewegt werden, sodass die Bewegungsfehler ausgeglichen werden.
Es sei drauf hingewiesen, dass der Bewegungsfehlerrechner konfiguriert sein kann, um die Bewegungsbahn einer relativen Bewegung des Werkzeugs und des Werkstücks auf Grundlage einer vorher ermittelten Beziehungsgleichung zwischen Haltelasten, die auf die Haltevorrichtungen wirken, und einer Bewegungsbahn einer relativen Bewegung des Werkzeugs und des Werkstücks, sowie den Haltelasten, die von den Lastzellen der Haltevorrichtungen erfasst werden, abzuschätzen. In diesem Fall kann eine Bearbeitung eines Werkstücks gleichmäßig ausgeführt werden, da die voranstehend ermittelte Beziehungsgleichung verwendet wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Wie voranstehend beschrieben ist es in Übereinstimmung mit dem Werkstückbearbeitungsverfahren unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs und des Bearbeitungswerkzeugs der vorliegenden Erfindung möglich, ein Werkstück mit einer hohen Genauigkeit zu bearbeiten, während verhindert wird, dass eine Bearbeitungseffizienz verringert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Ansicht, die ein Erscheinungsbild eines Bearbeitungswerkzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Ansicht von oben, gesehen in der Richtung des Pfeils A in 1;
3 eine schematische Ansicht, die ein Erscheinungsbild einer Haltevorrichtung gezeigt, die zum Halten des Bearbeitungswerkzeugs auf einem Boden verwendet wird;
4 ein Blockdiagramm, dass ein Konfigurationsbeispiel einer numerischen Steuereinrichtung in der Ausführungsform zeigt;
5 eine Illustration zum Erläutern eines Verfahrens zum Abschätzen einer Bewegungsbahn;
6 eine Illustration, die zur Erläuterung eines Einflusskoeffizienten verwendet wird;
7 eine Illustration, die zur Erläuterung des Einflusskoeffizienten verwendet wird;
8 eine Illustration zum Erläutern eines Verfahrens zum Berechnen von Bewegungsfehlern;
9 ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer numerischen Steuereinrichtung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
10 eine Illustration, die zum Erläutern eines Verfahrens zum Abschätzen einer Bewegungsbahn in der anderen Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird.
Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
[1. Gesamtkonfiguration des Bearbeitungswerkzeugs]
Wie in 1 und 2 gezeigt umfasst ein Bearbeitungswerkzeug 1 der Ausführungsform ein Bett 2, das auf einem Boden über Haltevorrichtungen 30 angeordnet ist, und zwei Führungsabschnitte 3 und 4 (ein erster Führungsabschnitt 3 und ein zweiter Führungsabschnitt 4), die auf der oberen Oberfläche davon ausgerichtet sind, einen Tisch 5, der zwei Schiebeabschnitte 6 und 7 (einen ersten Schieberabschnitt 6 und einen zweiten Schiebeabschnitt 7) aufweist, die auf der unteren Oberfläche davon vorgesehen sind, und der auf dem Bett 2 angeordnet ist, um in einer X-Achsenrichtung als eine horizontale Richtung bewegbar zu sein, wobei die Schiebeabschnitte 6 und 7 im Eingriff mit den zwei Führungsabschnitten 3 und 4 sind, eine Säule 8, die auf der oberen Oberfläche des Betts 2 angeordnet ist, eine Pinole 9, die von der Säule 8 gehalten wird und vorgesehen ist, um in einer Y-Achsenrichtung als einer vertikalen Richtung bewegbar zu sein, einen Spindelkopf 10, der von der Pinole 9 erhalten wird, um in einer Z-Achsenrichtung orthogonal zu sowohl der X-Achsenrichtung als auch der Y-Achsenrichtung bewegbar zu sein und um eine Achse parallel zu der Z Achse drehbar zu sein, und eine Spindel 11, die von dem Spindelkopf 10 gehalten wird und ein distales Ende aufweist, an dem ein Werkzeug die angebracht werden soll.
Ferner umfasst das Bearbeitungswerkzeug 1 einen X-Achsen Vorschubmechanismus 15, der aus einer Vorschubschnecke 16, die zwischen den zwei Führungsabschnitten 3 und 4 parallel zu diesen vorgesehen ist, eine Mutter 17, die auf der unteren Oberfläche des Tischs 5 befestigt und mit der Vorschubschnecke 16 verschraubt ist, und einen X-Achsen Servomotor 18, der die Vorschubschnecke 16 um ihre Achse dreht und den Tisch 5 in der X-Achsenrichtung bewegt, sowie einen Y-Achsen Vorschubmechanismus 20, der aus einem Y-Achsen Servomotor 21 und anderen Komponenten gebildet ist und die Pinole 9 in der Y-Achsenrichtung bewegt, und einen Z-Achsen Vorschubmechanismus 25, der aus einem Z-Achsen Servomotor 26 und anderen Komponenten gebildet ist und den Spindelkopf 10 in der Z-Achsenrichtung bewegt. Ferner umfasst das Bearbeitungswerkzeug 1 eine numerische Steuereinrichtung 40, die einen Betrieb des X-Achsen Vorschubmechanismus 15, des Y-Achsen Vorschubmechanismus 20 und des Z-Achsen Vorschubmechanismus 25 steuert.
Ferner, wie in 3 gezeigt, sind die Haltevorrichtungen 30 zum Halten des Betts 2 jeweils aus einer plattenförmigen Basis 31, einem Hebeabschnitt 32, der aus einem Schraubenabschnitt 32a mit einer Schraubennut, die in einer äußeren Umfangsoberfläche davon gebildet ist, und einem Basisabschnitt 32b, der den Schraubenabschnitt 32a hält, besteht und auf der Basis 31 zum Einstellen einer vertikalen Halteposition angeordnet ist, einer Lastzelle 33, die innerhalb des Basisabschnitts 32b zur Messung einer Last, die auf sie selbst wirkt, angeordnet ist, einem Übertragungskabel 34 zum Übertragen von Lastendaten, die von der Lastzelle 33 gemessen werden, und einem Sender 35, der die Lastdaten von der Lastzelle 33 über das Übertragungskabel 34 empfängt und die empfangenen Lastdaten drahtlos an die numerische Steuereinrichtung 40 überträgt, gebildet. Die Haltevorrichtung 30 ist konfiguriert, um das Bett 2 durch Schrauben des Schraubenabschnitts 32a in ein Befestigungsschraubenloch 2a, das in der unteren Oberfläche des Betts gebildet ist, zu halten; eine Last von dem Bett 2 wird Lastzelle 33 über den Schraubenabschnitt (Bolzenabschnitt) 32a übertragen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Halteposition zum Halten des Betts 2 durch Drehen des Schraubenabschnitts 32a (Betätigung der Hebeabschnitte 32) eingestellt werden kann. Ferner wird in dieser Ausführungsform das Bett 2 von zehn Haltevorrichtungen 30 gehalten, die zehn Haltevorrichtungen 30 sind in Zeilen angeordnet, die jeweils aus fünf Haltevorrichtungen 30, auf der linken und rechten Seite des Betts 2 in Bezug zu der Zeichnungsebene in 2, bestehen, sodass die Zeilen parallel zu der Führungsrichtung der ersten und zweiten Führungsabschnitte 3 und 4 (der X-Achsenrichtung) sind, und die Haltevorrichtungen 30 in jeder Zeile sind an regelmäßigen Intervallen angeordnet.
[2. Konfiguration der numerischen Steuereinrichtung]
Eine Konfiguration (Funktionsblöcke) der numerischen Steuereinrichtung 40 wird unter Verwendung von 4 beschrieben. Wie in 4 gezeigt besteht die numerische Steuereinrichtung 40 aus einem Bearbeitungsprogrammspeicher 41, einem Bearbeitungsprogrammanalysator 42, einem Positionsgenerator 43, einer Positionssteuereinheit 44, einer Geschwindigkeitssteuereinheit 45, einer Stromsteuereinheit 46, einer Bewegungsbahn-Abschätzungseinheit 47, einem Einflusskoeffizientenspeicher 48, einem Bewegungsfehlerrechner 49, einem Referenzbewegungsbahnspeicher 50, einer Positionskorrektureinheit 51, und einer Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit 52.
Der Bearbeitungprogrammspeicher 41 ist eine funktionale Einheit, die ein vorher gespeichertes Bearbeitungsprogramm darin hält, und ein gespeichertes Bearbeitungsprogramm an den Programmanalysator 42 überträgt.
Der Programmanalysator 42 analysiert das von dem Bearbeitungsprogrammspeicher 41 empfangene Bearbeitungsprogramm, um Befehle in Bezug zu Vorschubgeschwindigkeiten und Bewegungspositionen des X-Achsen Vorschubmechanismus 15, des Y-Achsen Vorschubmechanismus 20 und des Z-Achsen Vorschubmechanismus 25 zu extrahieren, und überträgt die extrahierten Befehle an den Positionsgenerator 43.
Der Positionsgenerator 43 erzeugt Signale (Bewegungsbefehlssignale, die Steuersignale sind) in Bezug zu den Zielbewegungspositionen des X-Achsen Vorschubmechanismus 15, des Y-Achsen Vorschubmechanismus 20, und des Z-Achsenvorschubmechanismus 25 zu jeder Zeitperiode (einer vorgegebenen Zeitperiode) auf Grundlage von Signalen, die von dem Programmanalysator 42 unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Zeitkonstante empfangen werden, und überträgt sukzessive die erzeugten Signale an die Positionssteuereinheit 44 und die Positionskorrektureinheit 51.
Die Positionssteuereinrichtung 44 erzeugt Geschwindigkeitsbefehlssignale auf Grundlage der Bewegungsbefehlssignale (Positionssteuersignale), die von dem Positionsgenerator 43 übertragen werden, und Korrektursignalen, die von der Positionskorrektureinheit 51 übertragen werden, und überträgt die erzeugten Geschwindigkeitsbefehlssignale an die Geschwindigkeitssteuereinheit 45.
Die Geschwindigkeitssteuereinheit 45 erzeugt Strombefehlssignale auf Grundlage der Abweichungen zwischen den Geschwindigkeitsbefehlssignalen, die von der Positionssteuereinheit 44 übertragen werden, und tatsächlichen Geschwindigkeitsdaten, die wie geeignet von Positionsdetektoren (nicht gezeigt) übertragen werden, die auf dem X-Achsen Servomotor 18, dem Y-Achsen Servomotor 21, und dem Z-Achsen Servomotor 26 vorgesehen sind, und überträgt die erzeugten Strombefehlssignale an die Stromsteuereinheit 46.
Ferner überträgt die Stromsteuereinrichtung 46 Ansteuerströme auf Grundlage von Abweichungen zwischen den Strombefehlssignalen, die von der Geschwindigkeitssteuereinrichtung 45 übertragen werden, und tatsächlichen Stromsignalen, die an den X-Achsen Servomotor 18, den Y-Achsen Servomotor 21 und den Z-Achsen Servomotor 26 zurückgeführt werden. Demzufolge wird ein Betrieb des X-Achsen Servomotors 18, des Y-Achsen Servomotors 21, des Z-Achsen Servomotors 26 in Übereinstimmung mit den Ansteuerströmen gesteuert.
Die Bewegungsbahn-Abschätzungseinheit 47 schätzt eine Bewegungsbahn einer relativen Bewegung eines Werkstücks W und des Werkzeugs T auf Grundlage von Lastwerten, die von den Lastzellen 33 der zehn Haltevorrichtungen 30 erfasst werden und dorthin von den Sendern 35 übertragen werden, und einer Einflusskoeffizientenmatrix, die in dem Einflusskoeffizientenspeicher 48 gespeichert ist, ab und überträgt die abgeschätzte Bewegungsbahn an den Bewegungsfehlerrechner 49.
Bei der Abschätzung der Bewegungsbahn werden zunächst Höhenpositionen in der vertikalen Richtung (Y-Achsenrichtung) für zehn Positionen (Y₁ bis Y₁₀ in 5) an dem ersten und zweiten Führungsabschnitt 3 und 4 auf Grundlage der übertragenen Lastwerte in Übereinstimmung mit der nachstehend angegebenen Gleichung 1 berechnet. [Gleichung 1]
In der oben angegebenen Gleichung 1 ist F₁₀ eine 10-mal-1 Matrix und f₁ bis f₁₀ sind die Lastwerte, die von den Lastzellen 33 der Haltevorrichtungen 30, die jeweils an Positionen X₁ bis X₁₀ positioniert sind, erfasst werden. Ferner ist S₁₀ eine 10-mal-1 Matrix und s₁ bis s₁₀ sind die Höhenpositionen an den zehn Positionen (Y₁ bis Y₁₀ in 5) an dem ersten Führungsabschnitt 3 und dem zweiten Führungsabschnitt 4. Ferner ist A_10,10 eine 10-mal-10 Matrix (Einflusskoeffizientenmatrix) und a_1,1 bis a_10,10 in der Matrix sind vorher berechnete Werte und sind Koeffizienten, die den Grad eines Einflusses der Lastwerte, die von den Lastzellen 33 der Haltevorrichtungen 30 erfasst werden, auf die Höhenpositionen an den zehn Positionen an den ersten und zweiten Führungsabschnitten 3, 4 darstellen, was nachstehend noch beschrieben wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Lastwerte tatsächliche Werte sein können oder Veränderungen von einem vorgegebenen Referenzwert sein können. Für den Fall von tatsächlichen Werten sind die berechneten Höhenpositionen auch tatsächliche Werte, während für den Fall von Änderungen von einem Referenzwert die ermittelten Höhenpositionen Positionen sind, die durch Subtrahieren einer Referenzhöhenposition von tatsächlichen Höhenpositionen (nachstehend wird eine derartige Position als „Änderungsposition” bezeichnet) erhalten werden.
Danach wird eine Bewegungsbahn einer relativen Bewegung eines Werkstücks W und des Werkzeugs T auf Grundlage der berechneten Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an den zehn Positionen abgeschätzt. Ferner, wie in 5 gezeigt, werden Höhenpositionen oder Änderungspositionen eines Punktes P (Überschneidung P), an dem sich eine Y-Z Ebene einschließlich der Achse der Spindel 11 (die gepunktete und gestrichelte Linie L in 5) und die obere Oberfläche des Tischs 5 (Referenzoberfläche) schneiden, wenn der Tisch 5 in der X-Achsen Richtung bewegt wird, an vorgegebenen Intervallen in der Bewegungsrichtung des Tischs 5 (der X-Achsenrichtung) durch die CAE Analyse oder dergleichen auf Grundlage der Höhenpositionen oder Änderungspositionen an den Positionen Y₁ bis Y₁₀ an den ersten und zweiten Führungsabschnitten 3 und 4 berechnet und eine Linie, die die berechneten Positionen verbindet, wird als eine Bewegungsbahn einer relativen Bewegung des Werkstücks W und des Werkzeugs T abgeschätzt, wobei dieses Verfahren ein Beispiel ist. In dieser Ausführungsform wird der Punkt P auf der oberen Oberfläche des Tischs 5 eingerichtet und die Bewegungsbahn wird auf Grundlage von Höhenpositionen oder Änderungspositionen des Punktes P wegen dem Grund abgeschätzt, dass das Werkstück W auf die obere Oberfläche des Tischs 5 platziert wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Darstellung des Werkstücks W in 5 weggelassen ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Einflusskoeffizientenmatrix vorher berechnet und in dem Einflusskoeffizientenspeicher 48 gespeichert wird, wobei diese wie geeignet von dem Einflusskoeffizientenspeicher 48 an die Bewegungsbahn-Abschätzungseinheit 47 übertragen werden soll.
Es sei darauf hingewiesen, dass die in dem Einflusskoeffizientenspeicher 48 gespeicherte Einflusskoeffizientenmatrix von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung auf Grundlage von deren nachstehend beschriebenen Erkenntnissen definiert wurde.
Die Erfinder haben Lasten, die auf zwölf Haltevorrichtungen (J1 bis J12 in 6) wirken, die ein Bett B mit zwei parallelen Führungsabschnitten G1 und G2, vorgesehen auf der oberen Oberfläche davon, auf einem Boden gehalten haben (siehe 6), und Höhenpositionen an 16 Positionen (Positionen, die mit den Zahlen 1–16 in 6 bezeichnet sind) an den zwei Führungsabschnitten G1 und G2 gemessen. Bei der Messung, wie in 7 gezeigt, hatte die Verteilung der Höhenposition an dem Führungsabschnitt G1 eine konvexe Form mit der Spitze an der Position, die mit der Zahl 7 bezeichnet ist, während die Verteilung einer Höhenposition an dem Führungsabschnitt G2 eine konvexe Form mit der Spitze an der Position, die mit der Zahl 13 bezeichnet ist, aufwies. Demzufolge haben die Erfinder die Haltepositionen der zwei Haltevorrichtungen J5 und J6 nach oben bewegt, um die auf die zwei Haltevorrichtungen J5 und J6 wirkenden Lasten zu erhöhen, wobei die Höhenpositionen an den Positionen, die mit den Zahlen 6, 7 und 8 bezeichnet werden, stark abgesenkt wurden und die Höhenpositionen an den Positionen, die mit den Zahlen 12, 13 und 14 bezeichnet sind, wurden ebenfalls etwas verändert. Dies bedeutet, dass die Höhenposition an einer bestimmten Position an einem Führungsabschnitt stark von Lastwerten, die auf Haltevorrichtungen wirken, die in der Nähe der bestimmten Position angeordnet sind, beeinflusst wird, während sie auch etwas durch Lastwerte, die auf die anderen Haltevorrichtungen wirken, beeinflusst wird. Auf Grundlage dieser Tatsachen haben die Erfinder herausgefunden, dass eine Berechnung des Grads/Ausmaßes eines Einflusses von jeder Haltevorrichtung auf die Höhenposition an jeder Position als Einflusskoeffizienten eine Berechnung einer Höhenposition an jeder Position auf Grundlage von Lastwerten von sämtlichen Haltevorrichtungen ermöglicht.
Insbesondere kann die Einflusskoeffizientenmatrix, die aus Einflusskoeffizienten besteht, die die Ausmaße eines Einflusses der Haltevorrichtungen auf die Höhenpositionen an den Positionen darstellen, in der folgenden Weise berechnet werden. In diesem Beispiel werden zunächst in einem Zustand, bei dem das Bett 2 von den zehn Haltevorrichtungen 30 gehalten wird, der Hebeabschnitt 32 von irgendeiner der Haltevorrichtungen 30 betätigt und ein Lastwert, der durch die Lastzelle 33 der Haltevorrichtung 30 erfasst wird, deren Hebeabschnitt 32 betätigt wurde, und Lastwerte, die von den Lastzellen 33 der Haltevorrichtungen 30 erfasst werden, deren Hebeabschnitte 32 nicht betätigt wurden, aufgezeichnet und dann werden auch Höhenpositionen oder Änderungspositionen an den zehn Positionen an den ersten und zweiten Führungsabschnitten 3 und 4 aufgezeichnet. Danach werden in der gleichen Weise die Hebeabschnitte 32 der übrigen neun Haltevorrichtungen 30 nacheinander betätigt und bei jeder Betätigung werden ein Lastwert, der von der Lastzelle 33 der Haltevorrichtungen 30 erfasst wird, deren Hebeabschnitte 32a betätigt wurde, Lastwerte, die von den Lastzellen 33 der Haltevorrichtungen 30 erfasst werden, deren Hebeabschnitte 32 nicht betätigt wurden, und die 10 Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an den zehn Positionen an den ersten und zweiten Führungsabschnitten 3 und 4 aufgezeichnet. Danach wird die Einflusskoeffizientenmatrix in Übereinstimmung mit der nachstehend angegebenen Gleichung 2 auf Grundlage der ermittelten Lastwerte und der Höhenpositionen oder Veränderungspositionen berechnet. [Gleichung 2]
Es sei darauf hingewiesen, dass in der Gleichung 2 F_10,10' eine 10-mal-10 Matrix ist und f_1,1 bis f_10,10 in der Matrix die voranstehend beschriebenen Lastwerte, die von den zehn Lastzellen 33 erfasst werden, sind. Insbesondere sind f_1,1 bis f_10,1 die Lastwerte, die erfasst werden, nachdem der Hebeabschnitt 32 von einer der zehn Haltevorrichtungen 30 (der Haltevorrichtung, die an der Position X₁ in 5 positioniert ist) betätigt wird, der Lastwert, der von der Lastzelle 33 der Haltevorrichtungen 30 erfasst wird, deren Hebeabschnitt 32 betätigt wurde, ist f_1,1 und die Lastwerte, die von den Lastzellen 33 der anderen Haltevorrichtung 30 erfasst werden, deren Hebeabschnitte 32 nicht betätigt wurden (die Haltevorrichtungen, die an den Positionen X₂ bis X₁₀ in 5 positioniert sind) sind jeweils f_2,1 bis f_10,1. In ähnlicher Weise sind f_1,2 bis f_10,2 Lastwerte, die erfasst werden, nachdem der Hebeabschnitt 32 einer anderen der Haltevorrichtungen 30 (der Haltevorrichtungen, die an der Position X₂ in 5 positioniert ist) betätigt wird, der Lastwert, der von der Lastzelle 33 der Haltevorrichtung 30 erfasst wird, deren Hebeabschnitt 32 betätigt wurde, ist f_2,2, und die Lastwerte, die von den Lastzellen 33 der Haltevorrichtungen 30 erfasst werden, deren Hebeabschnitte 32 nicht betätigt wurden (der Haltevorrichtungen, die an den Positionen X₁, X₃ bis X₁₀ in 5 positioniert sind) sind jeweils f_1,2, f_3,2 bis f_10,2. Das gleiche gilt für f_3,1 bis f_10,10, die Lastwerte sind, die von der Lastzelle 33 der Haltevorrichtung 30 erfasst werden, deren Hebeabschnitte 32 betätigt wurde, und die von den Lastzellen 33 der Haltevorrichtungen 30 erfasst werden, deren Hebeabschnitte 32 nicht betätigt wurden, nachdem der Hebeabschnitt 32 von irgendeiner der anderen Haltevorrichtungen 30 betätigt worden ist.
Ferner ist S_10,10' eine 10-mal-10 Matrix und, wie voranstehend beschrieben, sind in der Matrix s_1,1 bis s_10,10 die Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an den zehn Positionen an den ersten und zweiten Führungsabschnitten 3 und 4, nachdem die Hebeabschnitte 32 der Haltevorrichtungen 30 betätigt sind. Insbesondere sind die Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an den Positionen Y₁ bis Y₁₀, nachdem der Hebeabschnitt 32 der Haltevorrichtung 30, die an der Position X₁ positioniert ist, betätigt wird, s_1,1 bis S_10,1 und in ähnlicher Weise sind die Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an den Positionen Y₁ bis Y₁₀, nachdem die Hebeabschnitte 32 der Haltevorrichtungen 30, die an den Positionen X₂ bis X₁₀ positioniert sind, betätigt sind, s_1,2 bis s_10,10.
Als nächstes wird die Funktion des Bewegungsfehlerrechners 49 unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass 8 ein Diagramm ist, welches systematisch die abgeschätzten Bewegungsbahn (ausgezogene Linie) und die Referenzbewegungsbahn (gestrichelte Linie) mit der X Achse des Bearbeitungswerkzeugs 1 als die horizontale Achse und der Y Achse des Bearbeitungswerkzeugs 1 als die vertikale Achse zeigt. Wie in 8 gezeigt berechnet der Bewegungsfehlerrechner 49 Bewegungsfehler (Δt in 8) zwischen der abgeschätzten Bewegungsbahn (ausgezogene Linie), die von der Bewegungsbahn-Abschätzungseinheit 47 übertragen wird, und der Referenzbewegungsbahn (gestrichelte Linie), die in dem Referenzbewegungsbahnspeicher 50 gespeichert ist, an vorgegebenen Intervallen in der Richtung der relativen Bewegung des Werkstücks W und des Werkzeugs T, und überträgt die berechneten Bewegungsfehler an die Positionskorrektureinheit 51 und die Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit 52. Es sei darauf hingewiesen, dass der Ausdruck „Bewegungsfehler” in diesem Beispiel eine Differenz in der Höhenposition in der Y-Achsenrichtung zwischen der abgeschätzten Bewegungsbahn und der Referenzbewegungsbahn bezeichnet. Insbesondere ist er ein relativer Positionsfehler in der Y-Achsenrichtung zwischen dem Werkstück W und dem Werkzeug T in einer Y-Z Ebene einschließlich der Achse der Spindel 11.
Die Positionskorrektureinheit 51 erzeugt Korrektursignale für die Positionssteuersignale, die daran von dem Positionsgenerator 43 übertragen werden, auf Grundlage der Bewegungsfehler, die von dem Bewegungsfehlerrechner 49 übertragen werden, und fügt die erzeugten Korrektursignale zu den Positionssteuersignalen, die von dem Positionsgenerator 43 an die Positionssteuereinrichtung 44 übertragen werden, hinzu.
Die Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit 52 gibt ein Alarmsignal aus, wenn der maximale Wert der Bewegungsfehler, die von dem Bewegungsfehlerrechner 49 empfangen werden, einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt, d. h. wenn irgendeiner der Bewegungsfehler, die an den vorgegebenen Intervallen in der Bewegungsrichtung berechnet werden, einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt oder wenn ein Änderungswert in der Bewegungsrichtung der Bewegungsfehler, die von dem Bewegungsfehlerrechner 49 empfangen werden, einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt, d. h. eine Differenz zwischen einem empfangenden Bewegungsfehler und dem vorangehenden empfangenen Bewegungsfehler einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt.
Als nächstes wird nachstehend der Prozess einer Bearbeitung eines Werkstücks W mit dem Bearbeitungswerkzeug 1 der vorliegenden Ausführungsform mit der voranstehend beschriebenen Konfiguration beschrieben.
In dem Bearbeitungswerkzeug 1 wird zunächst ein in dem Bearbeitungsprogrammspeicher 41 gespeichertes Bearbeitungsprogramm von dem Programmanalysator 42 ausgelesen und der Befehle, die sich auf Vorschubgeschwindigkeiten und Bewegungspositionen in dem Bearbeitungsprogramm beziehen, werden von dem Programmanalysator 42 extrahiert und die extrahierten Befehle werden an den Positionsgenerator 43 übertragen.
Der Positionsgenerator 43 erzeugt Bewegungsbefehlssignale auf Grundlage von Signalen, die daran von dem Programmanalysator 42 übertragen werden, und überträgt die erzeugten Bewegungsbefehlssignale an die Positionssteuereinrichtung 44 und die Positionskorrektureinheit 51.
Zudem ist bei der Bearbeitung eines Werkstücks, die von einem Bearbeitungswerkzeug ausgeführt wird, ein horizontales Niveau des Betts einer der Faktoren, die einen großen Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit haben. Wenn das horizontale Niveau des Betts während der Bearbeitung verändert wird und die Bearbeitung in einem Zustand fortgesetzt wird, bei dem das horizontale Niveau über einen vorgegebenen Bereich hinaus ist, tritt deshalb ein Problem dahingehend auf, dass eine Bearbeitungsgenauigkeit verschlechtert wird. Selbst wenn das horizontale Niveau nach Überschreiten des vorgegebenen Bereichs eingestellt werden soll, gibt es ferner ein Problem dahingehend, dass eine Bearbeitungsgenauigkeit verschlechtert wird (obwohl es eine geringfügige Verschlechterung ist) und es nicht möglich ist einen Fall zu behandeln, bei dem eine extrem hohe Bearbeitungsgenauigkeit benötigt wird, da das horizontale Niveau nicht eingestellt wird, bis es den vorgegebenen Bereich übersteigt.
Demzufolge ist das Bearbeitungswerkzeug 1 dieser Ausführungsform konfiguriert, um Lastwerte, die auf die zehn Haltevorrichtungen 30 wirken, mit den Lastzellen 33 zu erfassen, eine Bewegungsbahn einer relativen Bewegung eines Werkstücks W und eines Werkzeugs T auf Grundlage der erfassten Lastwerte abzuschätzen, Bewegungsfehler auf Grundlage der abgeschätzten Bewegungsbahn zu berechnen, und Korrektursignale, die auf Grundlage der berechneten Bewegungsfehlern erzeugt werden, zu den Bewegungsbefehlssignalen (Positionssteuersignalen), die von dem Positionsgenerator 43 an die Positionssteuereinheit 44 übertragen werden, hinzuzufügen.
Insbesondere werden zunächst Lastwerte, die von den Lastzellen 33 der zehn Haltevorrichtungen 30 erfasst werden, an die Bewegungsbahn-Abschätzungseinheit 47 übertragen. Danach schätzt die Bewegungsbahn-Abschätzungseinheit 47, wie voranstehend beschrieben, eine Bewegungsbahn einer relativen Bewegung eines Werkstücks W und eines Werkzeugs T auf Grundlage der empfangenen Lastwerte und der Einflusskoeffizientenmatrix, die in dem Einflusskoeffizientenspeicher 48 gespeichert ist, ab und überträgt die abgeschätzte Bewegungsbahn an den Bewegungsfehlerrechner 49.
Der Bewegungsfehlerrechner 49 berechneten Bewegungsfehler zwischen der abgeschätzten Bewegungsbahn und der Referenzbewegungsbahn auf Grundlage der empfangenen Bewegungsbahn und der Referenzbewegungsbahn, die in dem Referenzbewegungsbahnspeicher 50 gespeichert ist, und überträgt die berechneten Bewegungsfehler an die Positionskorrektureinheit 51 und die Bewegungsfehlern-Beurteilungseinheit 52.
Danach erzeugt die Positionskorrektureinheit 51 Korrektursignale für die Positionssteuersignale, die daran von dem Positionsgenerator 43 übertragen werden, auf Grundlage der empfangenen Bewegungsfehler, und fügt die Korrektursignale zu dem Positionssteuersignal, das von dem Positionsgenerator 43 an die Positionssteuereinheit 44 übertragen werden, hinzu.
Somit werden in dem Bearbeitungswerkzeug 1 Bewegungsfehler zwischen der abgeschätzten Bewegungsbahn und der Referenzbewegungsbahn, mit anderen Worten Unterschiede zwischen dem dann existierenden horizontalen Niveau und einem Referenzhorizontalniveau berechnet und Signale zum Kompensieren der Bewegungsfehler werden zu dem Positionssteuersignalen sogar dann hinzugefügt, wenn die Bewegungsfehler sehr klein sind. Deshalb werden die Positionssteuersignale, bei denen die Bewegungsfehler kompensiert worden sind, an die Positionssteuereinheit 44 übertragen.
Danach erzeugt die Positionssteuereinheit 44 Geschwindigkeitsbefehlssignale auf Grundlage der Positionssteuersignale, zu denen die Korrektursignale hinzugefügt worden sind, und überträgt die erzeugten Geschwindigkeitsbefehlssignale an die Geschwindigkeitssteuereinheit 45. Die Geschwindigkeitssteuereinheit 45 erzeugt Strombefehlssignale aufgrund der empfangenen Geschwindigkeitsbefehlssignale und überträgt die erzeugten Strombefehlssignale an die Stromsteuereinheit 46. Die Stromsteuereinheit 46 erzeugt Ansteuerbefehlssignale auf Grundlage der empfangenen Strombefehlssignale und überträgt die erzeugten Ansteuerbefehlssignale an den X-Achsen Servomotor 18, den Y-Achsen Servomotor 21, und den Z-Achsen Servomotor 26 und der X-Achsen Servomotor 18, der Y-Achsen Servomotor 21 und der Z-Achsen Servomotor 26 werden in Übereinstimmung mit den Ansteuerbefehlssignalen angesteuert und gesteuert.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei diesem Prozess Nachführungsfehler (Tracking Fehler), die sich auf die Geschwindigkeit beziehen, auf Grundlage von gegenwärtigen Geschwindigkeitsdaten, die von geeigneten Positionsdetektoren zurückgeführt werden, die auf dem X-Achsen Servomotor 18, dem Y-Achsen Servomotor 21 und Z-Achsen Servomotor 26 vorgesehen sind, kompensiert werden, und Nachführungsfehler, die sich auf den Strom beziehen, auf Grundlage einer Rückführung von tatsächlichen Stromsignalen kompensiert werden.
Für einen Fall, dass der maximale Wert der von dem Bewegungsfehlerrechner 49 berechneten Bewegungsfehler zu groß ist oder für den Fall, dass der Veränderungswert der Bewegungsfehler in der Bewegungsrichtung (X-Achsen Richtung) zu groß ist, sei darauf hingewiesen, dass es, wenn eine Bearbeitung in Übereinstimmung mit dem Positionssteuersignalen ausgeführt wird, zu denen die Korrektursignale zum Kompensieren der Bewegungsfehlern hinzugefügt worden sind, nicht möglich ist das Werkstück W und das Werkzeug T relativ zueinander gleichmäßig zu betätigen, was demzufolge ein Problem verursachen kann, dass eine Genauigkeit einer Form und eine Oberflächenrauigkeit einer bearbeiteten Oberfläche verschlechtert werden, d. h., dass es nicht möglich ist eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit aufrecht zu erhalten.
Deshalb werden in dem Bearbeitungswerkzeug 1 die berechneten Bewegungsfehler an die Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit 52 von dem Bewegungsfehlerrechner 49 übertragen und, wie voranstehend beschrieben, die Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit 52 beurteilt, ob der maximale Wert der empfangenen Bewegungsfehler einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt, oder ob der Veränderungswert der Bewegungsfehler in der Bewegungsrichtung einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt, und gibt ein Alarmsignal aus, wenn beurteilt wird, dass der maximale Wert den vorgegebenen Referenzwert übersteigt oder, dass der Veränderungswert den vorgegebenen Referenzwert übersteigt. Es sei darauf hingewiesen, dass Beispiele der Zielstelle der Alarmsignalausgabe funktionale Einheiten umfassen, die Informationseinrichtungen steuern, beispielsweise eine funktionale Einheit, die eine Anzeige eines Bedienfelds steuert, und eine funktionale Einheit, die das Aufleuchten einer Alarmlampe, die an dem Bearbeitungswerkzeug 1 vorgesehen ist, steuert. In einem derartigen Fall wird durch Anzeigen einer Warnung auf dem Bedienfeld oder durch Aufleuchten der Warnlampe ein Betreiber darüber informiert, dass der maximale Wert der Bewegungsfehler den Referenzwert übersteigt oder, dass der Veränderungswert der Bewegungsfehler den Referenzwert übersteigt.
Somit veranlasst der Informationsvorgang eines Betreibers über die Möglichkeit, dass eine Bearbeitungsgenauigkeit nicht aufrechterhalten wird (der maximale Wert der Bewegungsfehler den Referenzwert übersteigt oder der Veränderungswert der Bewegungsfehler den Referenzwert übersteigt) den Betreiber eine Bearbeitung des Werkstücks zu stoppen und einen Betrieb zum Einstellen des horizontalen Niveaus auszuführen.
Da die Bewegungsfehler auf Grundlage der Lastwerte, die auf die Haltevorrichtungen 30 einwirken, berechnet werden und ein Betrieb des X-Achsen Vorschubmechanismus 15, ein Betrieb des Y-Achsen Vorschubmechanismus 20 und ein Betrieb des Z-Achsen Vorschubmechanismus 25 in Übereinstimmung mit den Positionssteuersignalen gesteuert werden, bei denen die berechneten Bewegungsfehler kompensiert worden sind, ist es, wie voranstehend beschrieben, in Übereinstimmung mit dem Bearbeitungswerkzeug 1 der vorliegenden Ausführungsform möglich ein Werkstück W in einem Zustand zu bearbeiten, bei dem die Bewegungsfehler ausgeglichen bzw. kompensiert worden sind, sogar wenn die Bewegungsfehler sehr klein sind, und deshalb wird eine sehr hohe Bearbeitungsgenauigkeit erzielt. Für den Fall, dass ein Bewegungsfehler, der nur mit einer Kompensation nicht behandelt werden kann, auftritt, wird ferner ein Betreiber darüber informiert und dadurch aufgefordert, einen Betrieb zum Einstellen des horizontalen Niveaus auszuführen, und eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit kann von dem Betreiber, der die Einstellung des horizontalen Niveaus ausführt, aufrechterhalten werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist voranstehend beschrieben worden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann in anderen Ausbildungen implementiert werden.
Obwohl beispielsweise die voranstehend angegebene Gleichung 1 eine Gleichung zum Berechnen von Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an den Positionen (den zehn Positionen Y₁ bis Y₁₀) an den ersten und zweiten Führungsabschnitten 3 und 4 auf Grundlage von Lastwerten, die von den zehn Lastzellen 33 erfasst werden, ist, kann die Gleichung als eine Gleichung zum Berechnen von Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an m Positionen an den ersten und zweiten Führungsabschnitten 3 und 4 auf Grundlage von Lastwerten, die von n Lastzellen 33 erfasst werden, verallgemeinert werden, was die nachstehend angegebene Gleichung 3 ergibt. [Gleichung 3]
Es sei darauf hingewiesen, dass in der Gleichung 3 F eine n-mal-1 Matrix ist und f₁ bis f_n Lastwerte sind, die von n Lastzellen 33 erfasst werden. Ferner ist S m-mal-1 Matrix und s₁ bis S_M sind Höhenpositionen (Veränderungswerte von Höhenpositionen) an m Positionen an den ersten und zweiten Führungsabschnitten 3 und 4. Ferner ist A m-mal-n Matrix (Einflusskoeffizientenmatrix) und a_1,1 bis a_m,n sind konstante Werte, die die Ausmaße eines Einflusses der Lasten, die auf die Haltevorrichtungen 30 einwirken, auf die Höhenpositionen an den m Positionen darstellen, wobei diese Werte vorher berechnet werden.
Ferner kann die voranstehend angegebene Gleichung 2 als eine Gleichung (Gleichung 4) zum Berechnen von Einflusskoeffizienten auf Grundlage der Lastwerte, die von den Lastzellen erfasst werden, und den Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an m Positionen an den ersten und zweiten Führungsabschnitten 3 und 4 erfasst werden, verallgemeinert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass vorzugsweise n und m gleich zueinander sind. [Gleichung 4]
In der Gleichung 4 ist F' eine n-mal-m Matrix und f_1,1 bis f_n,m sind, ähnlich wie bei der voranstehenden Beschreibung, Lastwerte, die durch Betätigung der Hebeabschnitte 32 der n Haltevorrichtungen 30 nacheinander erhalten werden, und durch Erfassung, nach jeder Betätigung, der Lasten mit der Lastzelle 33 der Haltevorrichtungen 30, deren Hebeabschnitte 32 betätigt wurde, und der Lastzellen 33 der Haltevorrichtungen 30, deren Hebeabschnitte 32 nicht betätigt wurden. Ferner ist S' eine m-mal-m Matrix und s_1,1 bis s_m,m sind Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an m Positionen der ersten und zweiten Führungsabschnitte 3 und 4, wenn die Haltevorrichtungen 30 betätigt werden. Ferner ist A, ähnlich wie bei der voranstehenden Beschreibung, eine m-mal-n Matrix und a_1,1 bis a_m,n sind Werte, die in Übereinstimmung mit der Gleichung 4 auf Grundlage der Lastwerte und der Höhenpositionen oder Veränderungspositionen berechnet werden.
Obwohl in der obigen Ausführungsform Korrektursignale auf Grundlage der Bewegungsfehler von der Positionskorrektureinheit 51 erzeugt werden und die Positionskorrektureinheit 51 die Korrektursignale zu den Positionssteuersignalen hinzufügt, ist die vorliegende Erfindung ferner nicht darauf beschränkt und eine andere Konfiguration ist möglich, bei der Positionssteuersignale, bei denen die Bewegungsfehler kompensiert worden sind, von einem Positionsgenerator erzeugt werden und die Positionssteuersignale, bei denen die Bewegungsfehler kompensiert worden sind, an einer Positionssteuereinheit übertragen werden.
In diesem Fall, wie in 9 gezeigt, besteht eine numerische Steuereinrichtung 40' aus einem Bearbeitungsprogrammspeicher 41, einem Programmanalysator 42, einem Positionsgenerator 43', einer Positionssteuereinheit 44, einer Geschwindigkeitssteuereinheit 45, einer Stromsteuereinheit 46, einer Bewegungsbahn-Abschätzungseinheit 47, einem Einflusskoeffizientenspeicher 48, einem Bewegungsfehlerrechner 49', einem Referenzbewegungsbahnspeicher 50, und einer Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit 52. Es sei darauf hingewiesen, dass der Bearbeitungsprogrammspeicher 41, der Programmanalysator 42, die Positionssteuereinheit 44, die Geschwindigkeitssteuereinheit 45, die Stromsteuereinheit 46, die Bewegungsbahn-Abschätzungseinheit 47, der Einflusskoeffizientenspeicher 48, der Referenzbewegungsbahnspeicher 50 und die Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit 52 die gleichen wie diejenigen sind, die die numerische Steuereinrichtung 40 bilden.
In der numerischen Steuereinrichtung 40' überträgt der Bewegungsfehlerrechner 49' erzeugte Bewegungsfehler an den Positionsgenerator 43', und der Positionsgenerator 43' erzeugt Positionssteuersignale, bei denen die Bewegungsfehler kompensiert worden sind, auf Grundlage von Signalen, die von dem Programmanalysator 42 empfangen werden, und den Bewegungsfehlern, die von dem Bewegungsfehlerrechner 49' empfangen werden, und überträgt die erzeugten Positionssteuersignale an die Positionssteuereinheit 44.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Positionsgenerator 43' konfiguriert sein kann, um Positionssteuersignale, bei denen die Bewegungsfehler kompensiert worden sind, nur dann zu erzeugen, wenn ein vorgegebener Code in das Bearbeitungsprogramm geschrieben ist, und Positionssteuersignale basierend nur auf Signalen, die von dem Programmanalysator 42 empfangen werden, wenn der vorgegebene Code nicht in das Bearbeitungsprogramm geschrieben ist, zu erzeugen, oder konfiguriert sein kann, um Positionssteuersignale zu erzeugen, bei denen die Bewegungsfehler unabhängig davon, ob ein vorgegebener Code in das Bearbeitungsprogramm geschrieben ist oder nicht, kompensiert worden sind.
Auch in dieser Konfiguration, bei der Positionssteuersignale, in denen die Bewegungsfehler kompensiert worden sind, von dem Positionsgenerator 43' erzeugt werden, kann ein Betrieb des X-Achsen Vorschubmechanismus 15, ein Betrieb des Y-Achsen Vorschubmechanismus 20 und ein Betrieb des Z-Achsen Vorschubmechanismus 25 in Übereinstimmung mit Positionssteuersignalen gesteuert werden, bei denen die Bewegungsfehler kompensiert worden sind, ähnlich wie bei der voranstehenden Ausführungsform. Selbst wenn ein winziger Bewegungsfehler auftritt, kann deshalb der Bewegungsfehler kompensiert bzw. ausgeglichen werden und ein Werkstück W kann mit hoher Genauigkeit bearbeitet werden.
Obwohl ferner in der obigen Ausführungsform Positionssteuersignale, bei denen die Bewegungsfehler kompensiert worden sind, an die Positionssteuereinheit 44 übertragen werden, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und eine andere Konfiguration ist möglich, bei der Positionssteuersignale, in denen nicht nur die Bewegungsfehler, sondern auch Neigungsfehler und eine Geradheit kompensiert worden sind, an die Positionssteuereinheit 44 übertragen werden.
Obwohl in der obigen Ausführungsform dann, wenn eine Bewegungsbahn abgeschätzt wird, der Punkt P, an dem sich eine Y-Z Ebene einschließlich der Achse der Spindel 11 und die obere Oberfläche des Tischs 5 schneiden, ein Punkt ist, der korrigiert werden soll (Korrekturzielpunkt) und Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an dem Punkt P an vorgegebenen Intervallen in der Bewegungsrichtung des Tischs 5 berechnet werden, ist der Korrekturzielpunkt nicht darauf beschränkt und kann irgendein anderer Punkt sein.
Zum Beispiel kann der Korrekturzielpunkt ein Mittelpunkt P' sein, der berechnet wird durch, wie in 10 gezeigt, Betrachtung von Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an den Positionen Y₁ bis Y₁₀ nächstliegend zu den vier Ecken der oberen Oberfläche des Tischs 5 (Punkte P_5a, P_5a, P_5a und P_5d in 10) als Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an den vier Punkten P_5a, P_5b, P_5c und P_5d (die nächstliegende Position zu dem Punkt P_5a ist Y₃, die nächstliegende Position zu dem Punkt P_5b ist Y8, die nächstliegende Position zu dem Punkt P5c ist Y₁₀ und die nächstliegenden Position zu dem Punkt P5d ist Y₁ in 10) und durch Ausführen der CAE Analyse oder dergleichen auf Grundlage der Koordinaten der vier Punkte P_5a, P_5b, P_5c und P_5d. In diesem Fall kann eine Linie, die durch Berechnen von Höhenpositionen oder Veränderungspositionen des Mittelpunkts P' an vorgegebenen Intervallen in der Bewegungsrichtung des Tischs 5 und durch Verbinden der berechneten Positionen erhalten wird, abgeschätzt werden, um eine Bewegungsbahn zu sein. Es sei darauf hingewiesen, dass der Korrekturzielpunkt ein Mittelpunkt P' sein kann, der durch Betrachtung von Höhenpositionen oder Veränderungspositionen, berechnet durch eine Interpolationsberechnung, auf Grundlage von Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an den nächstliegenden Positionen und den zweitnächstliegenden Positionen zu den vier Ecken der oberen Oberfläche des Tischs 5 (zum Beispiel Y₃ und Y₄ für den Punkt P_5a in 10) und der Positionen in der X-Achsen Richtung der vier Ecken der oberen Oberfläche des Tischs 5 (zum Beispiel, wenn die Position des. P_5a in der X-Achsenrichtung eine Zwischenposition zwischen Y₃ und Y₄ ist, dann ist die Höhenposition oder Veränderungsposition des Punkts P_5a der Mittelwert von Y₃ und Y₄) als Höhenpositionen oder Veränderungspositionen an den vier Punkten P_5a, P_5b, P_5c und P_5d, und ähnlich wie bei der voranstehenden Beschreibung, durch Ausführen der CAE Analyse oder dergleichen auf Grundlage der Koordinaten der vier Punkte P_5a, P_5b, P_5c und P_5d.
Ferner wird in der obigen Ausführungsform dann, wenn die Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit 52 beurteilt, dass der maximale Wert des empfangenen Bewegungsfehlers einen Referenzwert übersteigt oder, dass ein Veränderungswert des Bewegungsfehlers einen Referenzwert übersteigt, und einen Alarm ausgibt, ein Betreiber durch eine geeignete Nachrichteneinrichtung, zum Beispiel einem Bedienungsfeld oder einer Warnlampe, darüber informiert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und eine Bearbeitung des Werkstücks W kann ohne Benachrichtigung eines Betreibers gestoppt werden.
Bezugszeichenliste

1: Bearbeitungswerkzeug
2: Bett
3: erster Führungsabschnitt
4: zweiter Führungsabschnitt
5: Tisch
8: Säule
9: Pinole
10: Spindelkopf
11: Spindel
15: X-Achsen Vorschubmechanismus
18: X-Achsen Servomotor
20: Y-Achsen Vorschubmechanismus
21: Y-Achsen Servomotor
25: Z-Achsen Vorschubmechanismus
26: Z-Achsen Servomotor
30: Haltevorrichtung
32: Hebeabschnitt
33: Lastzelle
35: Sender
40: numerische Steuereinrichtung
41: Bearbeitungsprogrammspeicher
42: Programmanalysator
43: Positionsgenerator
44: Positionssteuereinheit
45: Geschwindigkeitssteuereinheit
46: Stromsteuereinheit
47: Bewegungsbahn-Abschätzungseinheit
48: Einflusskoeffizientenspeicher
49: Bewegungsfehlerrechner
50: Bewegungsbahnspeicher
51: Positionskorrektureinheit
52: Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit
T: Werkzeug
W: Werkstück

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

JP 04-336927 [0004]

Claims

Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (W) mit einem Bearbeitungswerkzeug (1), das durch eine Vielzahl von Haltevorrichtungen (30) erhalten wird, die einen Einstellmechanismus (32) zum Einstellen einer vertikalen Halteposition und eine Lastzelle (33), die eine Haltelast detektiert, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: Abschätzen, auf Grundlage der Haltelasten, die durch die Lastzellen (33) der Haltevorrichtungen (30) erfasst werden, einer Bewegungsbahn einer relativen Bewegung eines Werkzeugs (T), das an dem Bearbeitungswerkzeug (1) angebracht ist, und des Werkstücks (W); Berechnen von Bewegungsfehlern zwischen der abgeschätzten Bewegungsbahn und einer voreingestellten Referenzbewegungsbahn zu vorgegebenen Intervallen in einer Bewegungsrichtung; Korrigieren der relativen Bewegung des Werkzeugs (T) und des Werkstücks (W) auf Grundlage der berechneten Bewegungsfehler, um so die Bewegungsfehler zu kompensieren, und dann Bearbeiten des Werkstücks (W); und Ausgeben eines Alarms wenigstens dann, wenn ein maximaler Wert der berechneten Bewegungsfehlern einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt oder wenn ein Änderungswert der Bewegungsfehler in der Bewegungsrichtung einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt.
Werkstückbearbeitungsverfahren unter Verwendung des Bearbeitungswerkzeugs (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beziehungsgleichung zwischen Haltelasten, die auf die Haltevorrichtungen (30) wirken, und einer Bewegungsbahn einer relativen Bewegung des Werkzeugs (T) und des Werkstücks (W) vorher ermittelt wird, und die Bewegungsbahn einer relativen Bewegung des Werkzeugs (T) und des Werkstücks (W) auf Grundlage der Beziehungsgleichung und der Haltelasten, die von den Lastzellen (3) der Haltevorrichtungen (30) erfasst werden, abgeschätzt wird.
Bearbeitungswerkzeug (1), umfassend: ein Bett (2); eine Vielzahl von Haltevorrichtungen (30), die einen Einstellmechanismus (32) zum Einstellen einer vertikalen Halteposition und eine Lastzelle (33), die eine Haltelast erfasst, aufweisen und das Bett (2) an vorgegebenen Haltepositionen halten; einen Werkstückhalter (5), der auf dem Bett (2) angeordnet ist, zum Halten eines Werkstücks (W); einen Werkzeughalter (11), der auf dem Bett (2) zum Halten eines Werkzeugs (T) angeordnet ist; eine Vorschubeinrichtung (15, 20, 25), die den Werkstückhalter (5) und den Werkzeughalter (11) relativ zueinander bewegt; und eine numerische Steuereinrichtung (62, 43, 44, 45, 46), die ein Positionssteuersignal in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks (W) in eine Zielform mit dem Werkzeug (T) erzeugt und einen Betrieb der Vorschubeinrichtung (15, 20, 25) in Übereinstimmung mit dem erzeugten Positionssteuersignal numerisch steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (1) ferner umfasst: einen Bewegungsfehlerrechner (49), der auf Grundlage der Haltelasten, die von den Lastzellen (33) der Haltevorrichtungen (30) erfasst werden, eine Bewegungsbahn einer relativen Bewegung des Werkzeugs (T) und des Werkstücks (W), die von der Vorschubeinrichtung (15, 20, 25) bewegt werden, abschätzt und Bewegungsfehler zwischen der abgeschätzten Bewegungsbahn und einer voreingestellten Referenzbewegungsbahn an vorgegebenen Intervallen in einer Bewegungsrichtung berechnet; und eine Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit (52), die ein Alarmsignal wenigstens dann ausgibt, wenn ein maximaler Wert der Bewegungsfehler, die von dem Bewegungsfehlerrechner (49) berechnet werden, einen vorgegebenen Referenzwert überschreitet oder wenn ein Änderungswert der Bewegungsfehler in der Bewegungsrichtung einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt, und wobei die numerische Steuereinrichtung (42, 43, 44, 45, 46) konfiguriert ist, um dann, wenn das Positionssteuersignal erzeugt wird, auf Grundlage der Bewegungsfehler, die von dem Bewegungsfehlerrechner (49) berechnet werden, ein derartiges Positionssteuersignal zu erzeugen, bei dem die Bewegungsfehler kompensiert worden sind.
Bearbeitungswerkzeug (1), umfassend: ein Bett (2); eine Vielzahl von Haltevorrichtungen (30), die einen Einstellmechanismus (32) zum Einstellen einer vertikalen Halteposition und eine Lastzelle (33), die eine Haltelast erfasst, aufweisen und das Bett (2) an vorgegebenen Haltepositionen halten; einen Werkstückhalter (5), der auf dem Bett (2) angeordnet ist, zum Halten eines Werkstücks (W); einen Werkzeughalter (11), der auf dem Bett (2) zum Halten eines Werkzeugs (T) angeordnet ist; eine Vorschubeinrichtung (15, 20, 25), die den Werkstückhalter (5) und den Werkzeughalter (11) relativ zueinander bewegt; und eine numerische Steuereinrichtung (42, 43, 44, 45, 46), die ein Positionssteuersignal in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks (W) in eine Zielform mit dem Werkzeug (T) erzeugt und einen Betrieb der Vorschubeinrichtung (15, 20, 25) in Übereinstimmung mit dem erzeugten Positionssteuersignal numerisch steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (1) ferner umfasst: einen Bewegungsfehlerrechner (49), der auf Grundlage der Haltelasten, die von den Lastzellen (33) der Haltevorrichtungen (30) erfasst werden, eine Bewegungsbahn einer relativen Bewegung des Werkzeugs (T) und des Werkstücks (W), die von der Vorschubeinrichtung (15, 20, 25) bewegt werden, abschätzt und Bewegungsfehler zwischen der abgeschätzten Bewegungsbahn und einer voreingestellten Referenzbewegungsbahn an vorgegebenen Intervallen in einer Bewegungsrichtung berechnet; und eine Bewegungsfehler-Beurteilungseinheit (52), die ein Alarmsignal wenigstens dann ausgibt, wenn ein maximaler Wert der Bewegungsfehler, die von dem Bewegungsfehlerrechner (49) berechnet werden, einen vorgegebenen Referenzwert überschreitet oder wenn ein Änderungswert der Bewegungsfehler in der Bewegungsrichtung einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt, und eine Positionskorrektureinheit (51), die das von der numerischen Steuereinrichtung (42, 43, 44, 45, 46) erzeugte Positionssteuersignal sukzessive empfängt, ein Korrektursignal für das empfangene Positionssteuersignal auf Grundlage der von dem Bewegungsfehlerrechner (49) berechneten Bewegungsfehler erzeugt, und das erzeugte Korrektursignal zu dem Positionssteuersignal in der numerischen Steuereinrichtung (42, 43, 44, 45, 46) hinzufügt.
Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsfehlerrechner (49) die Bewegungsbahn einer relativen Bewegung des Werkzeugs (T) und des Werkstücks (D) auf Grundlage einer vorher ermittelten Beziehungsgleichung zwischen Haltelasten, die auf die Haltevorrichtungen (30) einwirken, und eine Bewegungsbahn einer relativen Bewegung des Werkzeugs (T) und des Werkstücks (W) sowie den Haltelasten, die von den Lastzellen (33) der Haltevorrichtungen (30) erfasst werden, abschätzt.