DE102017219059A1 - Numerische Steuereinheit einer Werkzeugmaschine - Google Patents

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Abstract

Eine Steuereinheit einer Werkzeugmaschine wird bereitgestellt, die in der Lage ist, während eines Tiefschneidens eine Wärmeerzeugung zu unterbinden und einen stabilen Schneidvorgang umzusetzen. Ein numerische Steuereinheit 100 zum Steuern einer Werkzeugmaschine 150, die einen Spindelmotor 125, der aus einem Induktionsmotor ausgebildet ist, und einen Vorschubachsen-Antriebsmotor 145 beinhaltet, beinhaltet: ein Mittel 102 zum Beziehen einer Größe eines magnetischen Flusses, das eine vorliegende Größe eines magnetischen Flusses des Spindelmotors 125 bezieht; und ein Geschwindigkeitsänderungsmittel 103, das eine Geschwindigkeit des Vorschubachsen-Antriebsmotors 145 auf Grundlage der Größe des magnetischen Flusses ändert.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine numerische Steuereinheit einer Werkzeugmaschine, die einen Spindelmotor, der aus einem Induktionsmotor ausgebildet ist, und einen Vorschubachsen-Antriebsmotor beinhaltet.
  • Verwandte Technik
  • Wenn ein Werkstück mithilfe einer Werkzeugmaschine bearbeitet wird, die eine Spindel und eine Vorschubachse aufweist, ist die Bewegung der Spindel relativ häufig mit der Bewegung der Vorschubachse gekuppelt. In einem solchen Fall wird in einer allgemeinen numerischen Steuereinheit, die eine Werkzeugmaschine steuert, eine Vorschubachse mithilfe eines Kennwerts oder eines Messwerts gesteuert, der der Spindel zugehörig ist, oder die Spindel wird mithilfe eines Kennwerts oder eines Messwerts gesteuert, der der Vorschubachse zugehörig ist.
  • Beispielsweise offenbart das Patentdokument 1 eine Technik zum Steuern einer Vorschubgeschwindigkeit mithilfe von Daten, die mithilfe einer Änderung der Anzahl der Umdrehungen eines Spindelmotors korrigiert werden, um eine hochpräzise Bearbeitung selbst dann zu ermöglichen, wenn die Ist-Geschwindigkeit des Spindelmotors, der als Spindelmotor verwendet wird, plötzlich schwankt.
  • Das Patentdokument 2 offenbart eine Technik zum Steuern einer Vorschubgeschwindigkeit eines Bearbeitungsvorschubmittels so, dass ein Laststromwert eines Motors während einer Bearbeitung gleich wie oder kleiner als ein maximaler Laststromwert entsprechend einer gewünschten Ebenheit ist, um ein Bearbeitungsziel wie zum Beispiel einen Halbleiter-Wafer mit einer gewünschten Ebenheit durch einen einzigen Bearbeitungsvorgang zu bearbeiten.
  • Das Patentdokument 3 offenbart eine Technik zum Erkennen eines Erregerstroms eines Standdruck-Magnetverbundlagers zum Erkennen eines Bearbeitungszustands einer Form.
    • Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. H05-69.275
    • Patentdokument 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2013-56.392
    • Patentdokument 3: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2000-263.377
  • Übersicht über die Erfindung
  • Ein Induktionsmotor wird bisweilen als Spindelmotor einer Werkzeugmaschine verwendet. Hier handelt es sich bei einem Induktionsmotor um einen Motor, der bewirkt, dass ein Erregerstrom in eine Statorspule fließt, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen und einen Induktionsstrom in einem Rotor zu erzeugen, so dass der Motor sich mit der elektromagnetischen Kraft so dreht, dass er der Drehung des magnetischen Drehfeldes folgt. Der Induktionsmotor weist insofern einen Nachteil auf, als Wärme erzeugt wird, wenn ein Erregerstrom in die Statorspule fließt. Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann eine Technik zum Schwächen eines magnetischen Flusses oder eines Erregerstroms eines magnetischen Drehfeldes angewendet werden, wenn eine Last des Induktionsmotors gering ist und kein hohes Drehmoment erforderlich ist. Wenn diese Technik angewendet wird, kann jedoch, wenn ein Vorschubachsen-Antriebsmotor einen Tiefschneidvorgang (einen Schneidvorgang, der mit einem hohen Schneidwiderstand einhergeht) beginnt, der eine große Last auf einen Spindelmotor in einem Zustand ausübt, in dem ein Drehmoment aufgrund eines geschwächten magnetischen Flusses des Induktionsmotors verringert ist, bei dem es sich um einen Spindelmotor handelt, aufgrund einer plötzlichen Schwankung der Last zu Beginn des Schneidvorgangs die Spindelgeschwindigkeit erheblich abnehmen, oder die Spindel kann anhalten.
  • In dieser Hinsicht zielen die Patentdokumente 1 und 2 nicht darauf ab, eine Wärmeerzeugung zu unterbinden und eine Abnahme der Spindelgeschwindigkeit oder ein Anhalten der Spindel zu verhindern. Darüber hinaus wird in dem Patentdokument 3 der erkannte Wert des Erregerstroms lediglich zum Erkennen des Bearbeitungszustands verwendet.
  • Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine numerische Steuereinheit einer Werkzeugmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, während eines Tiefschneidens eine Wärmeerzeugung zu unterbinden und einen stabilen Schneidvorgang umzusetzen.
  • (1) Bei einer numerischen Steuereinheit (zum Beispiel einer im Folgenden beschriebenen numerischen Steuereinheit 100, 200) einer Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine numerische Steuereinheit zum Steuern einer Werkzeugmaschine (beispielsweise einer im Folgenden beschriebenen Werkzeugmaschine 150), die einen Spindelmotor (zum Beispiel einen im Folgenden beschriebenen Induktionsmotor 125), der aus einem Induktionsmotor ausgebildet ist, und einen Vorschubachsen-Antriebsmotor (zum Beispiel einen im Folgenden beschriebenen Servomotor 145) beinhaltet, wobei die numerische Steuereinheit beinhaltet: ein Mittel zum Beziehen einer Größe eines magnetischen Flusses (zum Beispiel ein im Folgenden beschriebenes Mittel 102 zum Beziehen einer Größe eines magnetischen Flusses), das eine vorliegende Größe eines magnetischen Flusses des Spindelmotors bezieht; und ein Geschwindigkeitsänderungsmittel (zum Beispiel ein im Folgenden beschriebenes Geschwindigkeitsänderungsmittel 103), das eine Geschwindigkeit des Vorschubachsen-Antriebsmotors auf Grundlage der Größe des magnetischen Flusses ändert.
  • (2) In der numerischen Steuereinheit gemäß (1) kann das Mittel zum Beziehen einer Größe eines magnetischen Flusses (zum Beispiel ein im Folgenden beschriebenes Mittel 102 zum Beziehen einer Größe eines magnetischen Flusses) eine vorliegende Größe eines magnetischen Flusses des Spindelmotors (zum Beispiel eines im Folgenden beschriebenen Induktionsmotors 125) schätzen und die geschätzte Größe des magnetischen Flusses als vorliegende Größe des magnetischen Flusses beziehen.
  • (3) In der numerischen Steuereinheit gemäß (1) oder (2) kann das Geschwindigkeitsänderungsmittel (zum Beispiel ein im Folgenden beschriebenes Geschwindigkeitsänderungsmittel 103) die Geschwindigkeit des Vorschubachsen-Antriebsmotors (zum Beispiel eines im Folgenden beschriebenen Servomotors 145) auf Grundlage eines Größenverhältnisses magnetischer Flüsse ändern, bei dem es sich um das Verhältnis der vorliegenden Größe des magnetischen Flusses zu einer maximalen Größe eines magnetischen Flusses handelt.
  • (4) Die numerische Steuereinheit (zum Beispiel eine im Folgenden beschriebene numerische Steuereinheit 100, 200) gemäß (3) kann des Weiteren beinhalten: ein Verhältnisberechnungsmittel (zum Beispiel ein im Folgenden beschriebenes Verhältnisberechnungsmittel 104), das die vorliegende Größe des magnetischen Flusses von dem Mittel zum Beziehen der Größe des magnetischen Flusses (zum Beispiel einem im Folgenden beschriebenen Mittel 102 zum Beziehen einer Größe eines magnetischen Flusses) empfängt und das Größenverhältnis der magnetischen Flüsse berechnet; und ein Verhältnismitteilungsmittel (zum Beispiel ein im Folgenden beschriebenes Verhältnismitteilungsmittel 105), das dem Geschwindigkeitsänderungsmittel (zum Beispiel dem im Folgenden beschriebenen Geschwindigkeitsänderungsmittel 103) das durch das Verhältnisberechnungsmittel berechnete Größenverhältnis der magnetischen Flüsse mitteilt.
  • (5) In der numerischen Steuereinheit (zum Beispiel einer im Folgenden beschriebenen numerischen Steuereinheit 100, 200) gemäß (3) oder (4) kann die numerische Steuereinheit durch Ausführen eines Bearbeitungsprogramms einen Vorschubgeschwindigkeits-Befehlswert erzeugen, und das Geschwindigkeitsänderungsmittel (zum Beispiel ein im Folgenden beschriebenes Geschwindigkeitsänderungsmittel 103) kann einen Vorschubgeschwindigkeitswert durch Multiplizieren des Größenverhältnisses der magnetischen Flüsse mit dem Vorschubgeschwindigkeits-Befehlswert ermitteln und die Geschwindigkeit des Vorschubachsen-Antriebsmotors auf Grundlage des Vorschubgeschwindigkeitswerts ändern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine numerische Steuereinheit einer Werkzeugmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, während eines Tiefschneidens eine Wärmeerzeugung zu unterbinden und einen stabilen Schneidvorgang umzusetzen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein konzeptionelles Schaubild der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist ein Schaubild, das eine Ausgestaltung eines Steuersystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 3 ist ein Schaubild, das einen Betrieb des Steuersystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 4 ist ein erläuterndes Schaubild eines Verfahrens zum Schätzen einer Größe des magnetischen Flusses gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist ein Schaubild, das einen Betrieb eines Steuersystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 6 ist ein Schaubild, das eine Ausgestaltung eines Steuersystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 7 ist ein Schaubild, das einen Betrieb des Steuersystems gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • [Erste Ausführungsform]
  • Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4 ausführlich beschrieben. 1 ist ein Schaubild, das eine grundlegende Konzeption der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Hier beinhaltet ein Steuersystem 50 eine numerische Steuereinheit 51, eine Spindelsteuereinheit 52, eine Vorschubachsen-Steuereinheit 53, einen Induktionsmotor 54 als Spindelmotor und einen Servomotor 55 als Vorschubachsen-Antriebsmotor. Darüber hinaus steuert die numerische Steuereinheit 51 den Induktionsmotor 54 mithilfe der Spindelsteuereinheit 52 und steuert den Servomotor 55 mithilfe der Vorschubachsen-Steuereinheit 53.
  • Wenn ein Induktionsmotor als Spindelmotor verwendet wird, kann der Induktionsmotor seine maximale Leistung nicht zeigen, es sei denn, die Größe des erzeugten magnetischen Flusses wird mit steigender Last allmählich erhöht. Wenn, wie oben beschrieben, ein Tiefschneidvorgang in einem Zustand beginnt, in dem der magnetische Fluss des Induktionsmotors 54 schwach ist, kann in dieser Hinsicht aufgrund einer plötzlichen Schwankung der Last zu Beginn des Schneidvorgangs die Spindelgeschwindigkeit erheblich abnehmen, oder die Spindel kann anhalten. Die Spindelsteuereinheit 52 bezieht die Größe des magnetischen Flusses des Induktionsmotors 54. Die Spindelsteuereinheit 52 überträgt diese Größe des magnetischen Flusses oder als weiteres Beispiel das Verhältnis (im Folgenden auch als „Größenverhältnis magnetischer Flüsse“ bezeichnet) einer vorliegenden Größe eines magnetischen Flusses zu der maximalen Größe des magnetischen Flusses des Induktionsmotors 54 zu der numerischen Steuereinheit 51. Die numerische Steuereinheit 51 überträgt einen Bewegungsbefehl (einen Schneidvorschubbetrag) zu der Vorschubachsen-Steuereinheit 53 unter Berücksichtigung dieser Daten über die Größe des magnetischen Flusses oder des Größenverhältnisses der magnetischen Flüsse. Die Vorschubachsen-Steuereinheit 53 steuert den Servomotor 55 gemäß dem von der numerischen Steuereinheit 51 empfangenen Bewegungsbefehl (dem Schneidvorschubbetrag).
  • Wenngleich die Größe des magnetischen Flusses oder das Größenverhältnis der magnetischen Flüsse von der Spindelsteuereinheit 52 zu der numerischen Steuereinheit 51 übertragen wird, wie oben beschrieben, führen die Spindelsteuereinheit 52 und die numerische Steuereinheit 51 tatsächlich in jedem vorgegebenen Zyklus eine wechselseitige Datenübertragung durch. Aufgrund dessen kann während dieser Datenübertragung die Größe des magnetischen Flusses oder das Größenverhältnis der magnetischen Flüsse von der Spindelsteuereinheit 52 an die numerische Steuereinheit 51 übermittelt werden.
  • 2 veranschaulicht ein Beispiel für eine Ausgestaltung eines numerischen Steuersystems 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Das numerische Steuersystem 10 beinhaltet eine numerische Steuereinheit 100 und eine Werkzeugmaschine 150. Die Werkzeugmaschine 150 beinhaltet eine Spindel 115, an der ein Bearbeitungsziel 110 angebracht ist, ein Geschwindigkeitsänderungsgetriebe 120, einen Induktionsmotor 125 als Spindelmotor, der die Spindel 115 mithilfe des Geschwindigkeitsänderungsgetriebes 120 dreht, einen Verstärker 130, der einen Antriebsstrom des Induktionsmotors 125 ausgibt, ein geschärftes Werkzeug 135, das das Bearbeitungsziel 110 schneidet, einen Kugelgewindetrieb 140, der das geschärfte Werkzeug 135 in einer axialen Richtung bewegt, und einen Servomotor 145, der den Kugelgewindetrieb 140 als Vorschubachsen-Antriebsmotor dreht.
  • Die numerische Steuereinheit 100 steuert den Induktionsmotor 125 und den Servomotor 145 so, dass das geschärfte Werkzeug 135, das sich mit der Drehung des Kugelgewindetriebs 140 dreht, eine gewünschte Schneidbearbeitung im Hinblick auf das Bearbeitungsziel 110 durchführt, das an der Spindel 115 angebracht ist, die sich mit der Drehung des Induktionsmotors 125 dreht. Im Besonderen beinhaltet die numerische Steuereinheit 100 ein Mittel 101 für Befehle zu einer konstanten Drehung, die ein Befehlssignal für eine konstante Drehung in den Verstärker 130 eingibt, ein Mittel 102 zum Beziehen einer Größe eines magnetischen Flusses, das eine vorliegende Größe des magnetischen Flusses des Induktionsmotors 125 von dem Verstärker 130 bezieht, und ein Geschwindigkeitsänderungsmittel 103, das die Geschwindigkeit des Servomotors 145 auf Grundlage der vorliegenden Größe des magnetischen Flusses ändert. Im Fall eines Motors, dessen Welle sich dreht, handelt es sich bei der Geschwindigkeit um eine Drehzahl. Wenngleich dies in der Zeichnung nicht veranschaulicht wird, kann die numerische Steuereinheit 100 hier dieselben Bestandteile und Funktionen wie diejenigen einer gewöhnlichen numerischen Steuereinheit beinhalten.
  • Der Motor ist nicht auf einen Motor beschränkt, dessen Welle sich dreht, sondern es kann sich um einen Linearmotor handeln. Im Fall eines Linearmotors handelt es sich bei der Geschwindigkeit um eine Linear- oder Kurvengeschwindigkeit. Der Verstärker 130 in 2 entspricht der Spindelsteuereinheit 52 in 1. Darüber hinaus entspricht das Geschwindigkeitsänderungsmittel 103 in 2 der Vorschubachsen-Steuereinheit 53 in 1.
  • 3 veranschaulicht einen Betrieb des numerischen Steuersystems 10 gemäß der ersten Ausführungsform. In Schritt S11 bezieht das Mittel 102 zum Beziehen der Größe des magnetischen Flusses die vorliegende Größe Φ des magnetischen Flusses des Induktionsmotors 125 von dem Verstärker 130.
  • In Schritt S12 ändert das Geschwindigkeitsänderungsmittel 103 die Drehzahl des Servomotors 145 entsprechend der vorliegenden Größe Φ des magnetischen Flusses des Induktionsmotors 125, die durch das Mittel 102 zum Beziehen der Größe des magnetischen Flusses bezogen worden ist. Im Besonderen wird die Drehzahl des Servomotors 145 erhöht, wenn die vorliegende Größe Φ des magnetischen Flusses groß ist. Demgegenüber wird die Drehzahl des Servomotors 145 verringert, wenn die vorliegende Größe Φ des magnetischen Flusses klein ist. Da die Vorschubgeschwindigkeit des Kugelgewindetriebs 140, bei dem es sich um eine Vorschubachse handelt, das Produkt der Drehzahl des Servomotors 145 und der Teilungsbreite des Kugelgewindetriebs 140 ist, wird die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubachse geändert, wenn die Drehzahl des Servomotors 145 geändert wird.
  • Das Mittel 102 zum Beziehen der Größe des magnetischen Flusses kann die vorliegende Größe Φ des magnetischen Flusses des Induktionsmotors 125 direkt von dem Induktionsmotor 125 beziehen oder kann die vorliegende Größe Φ des magnetischen Flusses erkennen. Alternativ kann die vorliegende Größe Φ des magnetischen Flusses entsprechend einer Erregerstromgröße oder dergleichen des Induktionsmotors 125 geschätzt werden. Hier wird unter Bezugnahme auf 4 ein Schätzverfahren beschrieben.
  • Die Größe Φ des magnetischen Flusses des Induktionsmotors ist proportional zu dem Produkt des Erregerstroms (Id) zum Erzeugen eines magnetischen Flusses und der Gegeninduktivität M des Induktionsmotors. Wenngleich die numerische Steuereinheit eines Induktionsmotors den Erregerstrom entsprechend einer Sollgröße des magnetischen Flusses ändert, zeigt der magnetische Ist-Fluss eine Reaktion einer primären Verzögerung mit einer Zeitkonstanten т(S) im Verhältnis zu einer Änderung des Erregerstroms. Wenn ein konstanter Erregerstrom Id ausgehend von einem Zustand des Erregerstroms Id=0 und der Größe des magnetischen Flusses Φ=0 kontinuierlich zugeführt wird, wird die Größe Φ(t) des magnetischen Flusses nach dem Verstreichen von t (sec) als folgende Gleichung geschätzt, wie in 4 veranschaulicht. Φ ( t ) = M × ld × ( 1 − exp ( − t / т ( s ) ) )
  • Bei der tatsächlichen Berechnung wird ein Befehlswert eines Erregerstroms oder ein Rückkopplungswert als Erregerstrom Id verwendet, und eine Ausgabe, die durch Anwenden eines primären Tiefpassfilters mit der Zeitkonstanten т auf M×Id erzielt wird, das in jedem Regelzyklus gewonnen wird, wird als Schätzwert des magnetischen Flusses verwendet.
  • [Vorteile der ersten Ausführungsform]
  • In dem numerischen Steuersystem 10 gemäß der ersten Ausführungsform ist es durch Ändern der Vorschubgeschwindigkeit entsprechend der Größe des magnetischen Flusses des Induktionsmotors während eines Tiefschneidens möglich, eine Wärmeerzeugung zu unterbinden und einen stabilen Schneidvorgang umzusetzen. Im Besonderen wird ein Fall berücksichtigt, in dem die Technik eines Schwächens eines magnetischen Flusses oder eines Erregerstroms eines magnetischen Drehfelds angewendet wird, wenn eine Last des Induktionsmotors gering ist und kein hohes Drehmoment erforderlich ist, um den Nachteil zu vermeiden, dass Wärme erzeugt wird, wenn ein Erregerstrom in die Statorspule eines Induktionsmotors fließt. In diesem Fall schwankt, wenn ein Vorschubachsen-Antriebsmotor einen Tiefschneidvorgang (einen Schneidvorgang, der mit einem hohen Schneidwiderstand einhergeht) beginnt, der eine große Last auf einen Spindelmotor in einem Zustand ausübt, in dem ein Drehmoment aufgrund eines geschwächten magnetischen Flusses des Induktionsmotors verringert ist, bei dem es sich um einen Spindelmotor handelt, die Last zu Beginn des Schneidvorgangs plötzlich. Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Größe Φ des magnetischen Flusses klein ist, wird jedoch die Geschwindigkeit des Servomotors 145 verringert. Wenn die Geschwindigkeit des Servomotors 145 gering ist, ist der Schneidwiderstand relativ gering. Aufgrund dessen ist es, wenn die Größe Φ des magnetischen Flusses klein ist, während des Tiefschneidens möglich zu verhindern, dass eine große Last auf den Spindelmotor ausgeübt wird, und einen stabilen Schneidvorgang umzusetzen.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Im Folgenden wird zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Ein Steuersystem 20 gemäß der zweiten Ausführungsform weist im Grunde dieselbe Ausgestaltung wie das numerische Steuersystem 10 gemäß der ersten Ausführungsform auf, und dessen Veranschaulichung wird weggelassen. Anders als die erste Ausführungsform beinhaltet die numerische Steuereinheit 100 jedoch des Weiteren ein (nicht veranschaulichtes) Verhältnisberechnungsmittel 104 zusätzlich zu dem Mittel 101 für Befehle zu einer konstanten Drehung, dem Mittel 102 zum Beziehen einer Größe eines magnetischen Flusses und dem Geschwindigkeitsänderungsmittel 103.
  • Das Verhältnisberechnungsmittel 104 berechnet das Verhältnis der vorliegenden Größe Φ des magnetischen Flusses, die durch das Mittel 102 zum Beziehen der Größe des magnetischen Flusses bezogen wird, zu der maximalen Größe Φmax des magnetischen Flusses des Induktionsmotors 125. Des Weiteren überträgt das Verhältnisberechnungsmittel 104 das berechnete Größenverhältnis der magnetischen Flüsse zu dem Geschwindigkeitsänderungsmittel 103, und das Geschwindigkeitsänderungsmittel 103 ändert die Drehzahl des Servomotors 145 auf Grundlage des Größenverhältnisses der magnetischen Flüsse. Da die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubachse das Produkt der Drehzahl des Servomotors 145 und der Teilungsbreite des Kugelgewindetriebs 140 ist, wird die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubachse geändert, wenn die Drehzahl geändert wird.
  • 5 veranschaulicht den Betrieb des numerischen Steuersystems 20 gemäß der zweiten Ausführungsform. In Schritt S21 bezieht das Mittel 102 zum Beziehen der Größe des magnetischen Flusses die vorliegende Größe Φ des magnetischen Flusses des Induktionsmotors 125 von dem Verstärker 130.
  • In Schritt S22 berechnet das Verhältnisberechnungsmittel 104 das Verhältnis Φ/Φmax (im Folgenden auch als Größenverhältnis Φ/Φmax magnetischer Flüsse bezeichnet) der vorliegenden Größe Φ des magnetischen Flusses, die durch das Mittel 102 zum Beziehen des magnetischen Flusses bezogen worden ist, zu der maximalen Größe Φmax des magnetischen Flusses des Induktionsmotors 125 und überträgt das Größenverhältnis Φ/Φmax der magnetischen Flüsse zu dem Geschwindigkeitsänderungsmittel 103.
  • In Schritt S23 ändert das Geschwindigkeitsänderungsmittel 103 die Drehzahl des Servomotors 145 entsprechend dem durch das Verhältnisberechnungsmittel 104 berechneten Größenverhältnis Φ/Φmax der magnetischen Flüsse. Im Besonderen wird die Drehzahl des Servomotors 145 erhöht, wenn das vorliegende Größenverhältnis Φ/Φmax der magnetischen Flüsse groß ist. Demgegenüber wird die Drehzahl des Servomotors 145 verringert, wenn das vorliegende Größenverhältnis Φ/Φmax der magnetischen Flüsse klein ist. Da die Vorschubgeschwindigkeit des Kugelgewindetriebs 140, bei dem es sich um eine Vorschubachse handelt, das Produkt der Drehzahl des Servomotors 145 und der Teilungsbreite des Kugelgewindetriebs 140 ist, wird die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubachse geändert, wenn die Drehzahl geändert wird.
  • [Vorteile der zweiten Ausführungsform]
  • In dem numerischen Steuersystem 20 gemäß der zweiten Ausführungsform ist es ähnlich wie bei dem Steuersystem 10 gemäß der ersten Ausführungsform durch Ändern der Vorschubgeschwindigkeit entsprechend der Größe des magnetischen Flusses des Induktionsmotors während eines Tiefschneidens möglich, eine Wärmeerzeugung zu unterbinden und einen stabilen Schneidvorgang umzusetzen.
  • [Dritte Ausführungsform]
  • Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben.
  • 6 veranschaulicht ein Beispiel für eine Ausgestaltung eines numerischen Steuersystems 30 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieselben Bestandteile wie diejenigen des numerischen Steuersystems 10 gemäß der ersten Ausführungsform werden durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und deren Beschreibung wird weggelassen.
  • Anders als das Steuersystem 10 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet ein Steuersystem 30 eine numerische Steuereinheit 200. Anders als die numerische Steuereinheit 100 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet die numerische Steuereinheit 200 des Weiteren ein Verhältnisberechnungsmittel 104 und ein Verhältnismitteilungsmittel 105. Ähnlich wie das Verhältnisberechnungsmittel 104 der zweiten Ausführungsform berechnet das Verhältnisberechnungsmittel 104 das Verhältnis (das Größenverhältnis Φ/Φmax der magnetischen Flüsse) der vorliegenden Größe Φ des magnetischen Flusses, die durch das Mittel 102 zum Beziehen der Größe des magnetischen Flusses bezogen wird, zu der maximalen Größe Φmax des magnetischen Flusses des Induktionsmotors 125. Darüber hinaus überträgt das Verhältnisberechnungsmittel 104 das berechnete Größenverhältnis Φ/Φmax der magnetischen Flüsse zu dem Verhältnismitteilungsmittel 105. Das Verhältnismitteilungsmittel 105 teilt dem Geschwindigkeitsänderungsmittel 103 das von dem Verhältnisberechnungsmittel 104 empfangene Größenverhältnis Φ/Φmax der magnetischen Flüsse mit. Wenngleich dies in der Zeichnung nicht veranschaulicht wird, kann die numerische Steuereinheit 200 hier dieselben Bestandteile und Funktionen wie diejenigen einer gewöhnlichen numerischen Steuereinheit beinhalten.
  • 7 veranschaulicht den Betrieb des Steuersystems 30 gemäß der dritten Ausführungsform. In Schritt S31 bezieht das Mittel 102 zum Beziehen der Größe des magnetischen Flusses die vorliegende Größe Φ des magnetischen Flusses des Induktionsmotors 125 von dem Verstärker 130.
  • In Schritt S32 berechnet das Verhältnisberechnungsmittel 104 das Verhältnis Φ/Φmax der Größen der magnetischen Flüsse, die durch das Mittel 102 zum Beziehen der Größe des magnetischen Flusses bezogen worden sind.
  • In Schritt S33 teilt das Verhältnismitteilungsmittel 105 dem Geschwindigkeitsänderungsmittel 103 das von dem Verhältnisberechnungsmittel 104 berechnete Größenverhältnis Φ/Φmax der magnetischen Flüsse mit.
  • In Schritt S34 bezieht das Geschwindigkeitsänderungsmittel 103 einen Vorschubgeschwindigkeits-Befehlswert Fp von einem Bearbeitungsprogramm, das durch die numerische Steuereinheit 200 ausgeführt wird.
  • In Schritt S35 ermittelt das Geschwindigkeitsänderungsmittel 103 einen vorliegenden Vorschubgeschwindigkeitswert Fc mithilfe einer Gleichung Fc = Fp×Φ/Φmax und ändert die Drehzahl des Servomotors 145 auf Grundlage des Vorschubgeschwindigkeitswerts Fc. Im Besonderen wird die Drehzahl des Servomotors 145 erhöht, wenn das vorliegende Größenverhältnis Φ/Φmax der magnetischen Flüsse groß ist. Demgegenüber wird die Drehzahl des Servomotors 145 verringert, wenn das vorliegende Größenverhältnis Φ/Φmax der magnetischen Flüsse klein ist. Da die Vorschubgeschwindigkeit des Kugelgewindetriebs 140, bei dem es sich um eine Vorschubachse handelt, das Produkt der Drehzahl des Servomotors 145 und der Teilungsbreite des Kugelgewindetriebs 140 ist, wird die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubachse geändert, wenn die Drehzahl geändert wird.
  • [Vorteile der dritten Ausführungsform]
  • In dem numerischen Steuersystem 30 gemäß der dritten Ausführungsform ist es ähnlich wie bei den Steuersystemen 10 und 20 gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform durch Ändern der Vorschubgeschwindigkeit entsprechend der Größe des magnetischen Flusses des Induktionsmotors während eines Tiefschneidens möglich, eine Wärmeerzeugung zu unterbinden und einen stabilen Schneidvorgang umzusetzen.
  • Wenngleich Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Darüber hinaus handelt es sich bei den in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Vorteilen lediglich um eine Beschreibung der bevorzugtesten Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung erzeugt werden, und die Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen beschränkt.
  • Das Steuerverfahren durch die numerische Steuereinheit 100 oder 200 wird durch Software umgesetzt. Wenn das Steuerverfahren durch Software umgesetzt wird, ist ein Programm, das diese Software ausbildet, auf einem Computer (der numerischen Steuereinheit 100 oder 200) installiert. Darüber hinaus kann das Programm auf einem Wechseldatenträger gespeichert sein und an einen Benutzer verteilt werden und kann durch Herunterladen auf den Computer eines Benutzers über ein Netzwerk verteilt werden. Des Weiteren kann das Programm ohne Herunterladen als Web-Dienst über ein Netzwerk auf dem Computer (der numerischen Steuereinheit 100 oder 200) eines Benutzers bereitgestellt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10, 20, 30:
    Numerisches Steuersystem
    100, 200:
    Numerische Steuereinheit
    102:
    Mittel zum Beziehen einer Größe eines magnetischen Flusses
    103:
    Geschwindigkeitsänderungsmittel
    104:
    Verhältnisberechnungsmittel
    105:
    Verhältnismitteilungsmittel
    125:
    Induktionsmotor (Spindelmotor)
    145:
    Servomotor (Vorschubachsen-Antriebsmotor)
    150:
    Werkzeugmaschine
  • 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 H0569275 [0005]
    • JP 201356392 [0005]
    • JP 2000263377 [0005]

Claims (5)

  1. Numerische Steuereinheit (100, 200) zum Steuern einer Werkzeugmaschine (150), die einen Spindelmotor (125), der aus einem Induktionsmotor ausgebildet ist, und einen Vorschubachsen-Antriebsmotor (145) beinhaltet, wobei die numerische Steuereinheit aufweist: ein Mittel (102) zum Beziehen einer Größe eines magnetischen Flusses, das eine vorliegende Größe eines magnetischen Flusses des Spindelmotors (125) bezieht; und ein Geschwindigkeitsänderungsmittel (103), das eine Geschwindigkeit des Vorschubachsen-Antriebsmotors (145) auf Grundlage der Größe des magnetischen Flusses ändert.
  2. Numerische Steuereinheit (100, 200) nach Anspruch 1, wobei das Mittel (102) zum Beziehen einer Größe eines magnetischen Flusses eine vorliegende Größe eines magnetischen Flusses des Spindelmotors (125) schätzt und die geschätzte Größe des magnetischen Flusses als vorliegende Größe des magnetischen Flusses bezieht.
  3. Numerische Steuereinheit (100, 200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Geschwindigkeitsänderungsmittel (103) die Geschwindigkeit des Vorschubachsen-Antriebsmotors (145) auf Grundlage eines Größenverhältnisses magnetischer Flüsse ändert, bei dem es sich um das Verhältnis der vorliegenden Größe des magnetischen Flusses zu einer maximalen Größe eines magnetischen Flusses handelt.
  4. Numerische Steuereinheit (100, 200) nach Anspruch 3, die des Weiteren aufweist: ein Verhältnisberechnungsmittel (104), das die vorliegende Größe des magnetischen Flusses von dem Mittel (102) zum Beziehen der Größe des magnetischen Flusses empfängt und das Größenverhältnis der magnetischen Flüsse berechnet; und ein Verhältnismitteilungsmittel (105), das dem Geschwindigkeitsänderungsmittel (103) das durch das Verhältnisberechnungsmittel (104) berechnete Größenverhältnis der magnetischen Flüsse mitteilt.
  5. Numerische Steuereinheit (100, 200) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die numerische Steuereinheit (100, 200) durch Ausführen eines Bearbeitungsprogramms einen Vorschubgeschwindigkeits-Befehlswert erzeugt, und das Geschwindigkeitsänderungsmittel (103) einen Vorschubgeschwindigkeitswert durch Multiplizieren des Größenverhältnisses der magnetischen Flüsse mit dem Vorschubgeschwindigkeits-Befehlswert ermittelt und die Geschwindigkeit des Vorschubachsen-Antriebsmotors auf Grundlage des Vorschubgeschwindigkeitswerts ändert.
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