DE102018002425A1

DE102018002425A1 - Numerische Regelungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018002425A1
Application number: DE102018002425.4A
Authority: DE
Inventors: Kousuke Uno
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2038-03-24
Also published as: CN108693768A; CN108693768B; DE102018002425B4; US20180284720A1; JP6517867B2; JP2018173735A; US10649434B2

Abstract

Eine numerische Regelungsvorrichtung kann ein Überschwingen bei einer adaptiven Regelung unterdrücken und hat eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit und eine Spindellastkorrektureinheit. Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit führt eine PID-Regelung aus zum Anpassen der Vorschubgeschwindigkeit auf Basis einer Spindellastmessung durch eine Messeinheit. Die Spindellastkorrektureinheit korrigiert die Spindellast so, dass diese einen Wert nahe einer Ziel-Last hat, bis die Spindellast die Ziel-Last erreicht. Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit führt eine PID-Regelung aus unter Verwendung der korrigierten Spindellast.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine numerische Regelungsvorrichtung und insbesondere eine Technik der Unterdrückung eines Überschwingens in der adaptiven Regelung.
Zum Stand der Technik
Bekannt ist eine sogenannte adaptive Regelungstechnik mit Detektierung einer Spindellast und Regelung einer Vorschubgeschwindigkeit. Beispielsweise beschreiben die offengelegte japanische Patentanmeldung 2016-07701 und 2017-191536 eine Technik zum Ausführen einer Regelung derart, dass eine Vorschubgeschwindigkeit erhöht wird, wenn die spanend abzuhebende Masse gering ist und eine Spindellast klein ist, während die Vorschubgeschwindigkeit abgesenkt wird, wenn die spanend abzuhebende Masse groß und die Spindellast ebenfalls groß ist, wie in 1 dargestellt ist.
Es besteht allerdings ein Problem dahingehend, dass ein Überschwingen auftritt bei der sogenannten PID-Regelung (Drei-Term-Regelung) auf Basis einer geringen Last am Beginn des Spanens bei Ausführung der adaptiven Regelung gemäß der Spindellast zur Zeit des spanenden Eindringens in ein Werkstück. Die Spindellast verbleibt auf einem relativ geringen Pegel, bis eine Kontaktfläche zwischen einem Werkstück 11 und einem Werkzeug 12 maximal wird, nachdem das Werkzeug 12 mit dem Werkstück 11 gemäß 2A in Kontakt kommt. Erfolgt die PID-Regelung auf Basis der geringen Last zu diesem Anfangszeitpunkt, bewirkt die Regelung ein Ansteigen der Geschwindigkeit, so dass die Spindellast gemäß 2B überschwingen kann.
Die 3 und 4 erläutern das Problem. Gemäß 3 wird eine Korrektur O(t), welche eine Determinante ist bezüglich der Vorschubgeschwindigkeit der Spindel, mit der Gleichung (1) in der PID-Regelung, berechnet. Dabei wird der erste Term auf der rechten Seite von Gleichung (1) als Proportionalterm bezeichnet, der zweite Term als Integralterm und der dritte Term als Differenzialterm. $O (t) = K_{p} e_{L} (t) + \int^{t} K_{i} e_{L} (t) dt + K_{d} \frac{d}{dt} e_{L} (t) + C$
Die Spindellast am Start des Spanens entspricht einer gezackten Wellenform, wie der Graph in Block 20 von 3 zeigt. Ein Graph gemäß Block 30 von 3 wird gewonnen durch Glättung der Wellenformdaten. Wie sich aus dem Graphen in Block 30 ergibt, ist die Spindellast beim Beginn des Spanens kleiner als die Ziel-Last. Mit anderen Worten: eine Abweichung e_L(t) zwischen der Ziel-Last und der Spindellast ist groß. In diesem Fall wird der Integralterm auf der rechten Seite obiger Gleichung (1) ebenfalls groß. Die Korrektur O(t) wächst mit dem Integralterm und die Regelung erhöht die Geschwindigkeit; im Ergebnis entsteht ein Überschwingen, bei dem die Spindellast die Ziel-Last überschreitet.
5 erläutert mit einem Graphen ein Beispiel eines Überganges der Spindellast (strich-punktierte Linie) und der Vorschubgeschwindigkeit (durchgezogene Linie) bei Auftritten eines Überschwingens.
In 5 ist die Vorschubgeschwindigkeit ausgedrückt mit einer Verstärkung (%) in Bezug auf eine Befehlsgeschwindigkeit und die Spindellast ist ausgedrückt durch eine Vergrößerung (%) in Bezug auf eine kontinuierliche Abschätzung (eine Last, welche für eine lange Zeit wirksam sein kann). Beim Beispiel gemäß 5 wird die PID-Regelung ausgeführt unter Verwendung eines Kurzzeit-Ansatzes (einer Last, welche einen Betrieb nur für eine bestimmte Zeitspanne erlaubt), was 200% bezüglich des kontinuierlichen Ansatzes entspricht, als Ziel-Last. Allerdings wird eine Regelung ausgeführt, bei der die Vorschubgeschwindigkeit 100% überschreitet, weil die Spindellast am Start der Regelung klein ist und im Ergebnis tritt das Überschwingen auf, bei dem die Spindellast die Ziel-Last überschreitet.
Zwar ist es möglich, das Überschwingen zu unterdrücken durch Anheben einer Verstärkung (Kp) beim Proportionalterm auf der rechten Seite obiger Gleichung (1). Jedoch verursacht diese Gegenmaßnahme ein neues Problem dahingehend, dass die Korrektur (override) kleiner wird, so dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit verlangsamt wird und somit kann eine solche Gegenmaßnahme nicht überzeugen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung steht in Zusammenhang mit obigen Problemen und hat zum Ziel die Bereitstellung einer numerischen Regelungsvorrichtung, mit der ein Überschwingen bei der adaptiven Regelung unterdrückt werden kann.
Eine numerische Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung weist auf: eine Spindellastmesseinheit, welche eine Spindellast misst; eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, welche eine PID-Regelung ausführt zum Einstellen einer Vorschubgeschwindigkeit auf Basis der Spindellast; und eine Spindellastkorrektureinheit, welche die Spindellast so korrigiert, dass sie einen Wert nahe einer Ziel-Last hat, bis die Spindellast die Ziel-Last erreicht. Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit ist eingerichtet, die PID-Regelung unter Verwendung der korrigierten Spindellast auszuführen.
Die Spindellastkorrektureinheit kann eingerichtet sein, die Spindellast auf Basis eines Spanvolumens (Volumen der Spanabhebung) zu korrigieren.
Die Spindellastkorrektureinheit kann eingerichtet sein, die Spindellast zu korrigieren auf Basis eines Verhältnisses zwischen der Länge einer Sehne eines Bogens entsprechend der Kontaktfläche zwischen Werkzeug und Werkstück und einem Durchmesser des Werkzeuges.
Mit der Erfindung ist es möglich, eine numerische Regelungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Überschwingen bei der adaptiven Steuerung zu unterdrücken.
Figurenliste

1 zeigt mit einem Graphen ein Beispiel für eine herkömmliche PID-Regelung;
2A und 2B beschreiben mit Diagrammen Probleme des Standes der Technik;
3 beschreibt Probleme beim Stand der Technik;
4 beschreibt mit einem Graphen Probleme des Standes der Technik;
5 beschreibt ebenfalls mit einem Graphen Probleme des Standes der Technik;
6A und 6B zeigen Graphen zur Erläuterung der Grundsätze einer PID-Regelung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 gibt einen Überblick über die PID-Regelung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8A und 8B zeigen Graphen zur Erläuterung des Überschwingens entsprechend einer Spindellast in einer herkömmlichen PID-Regelung (8A), während kein Überschwingen auftritt bei einer PID-Regelung gemäß einem Ausführungsbeispiel (8B);
9 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer numerischen Steuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
10 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Betriebs einer numerischen Steuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
11A uns 11B erläutern ein Beispiel für ein Verfahren zum Korrigieren der Spindellast;
12A und 12B erläutern ein Beispiel des Verfahrens zum Korrigieren der Spindellast;
13A und 13B erläutern mit Graphen ein Beispiel für ein Verfahren zum Korrigieren der Spindellast;
14A bis 14C beschreiben ein Beispiel für ein Verfahren zum Korrigieren der Spindellast; und
15A und 15B beschreiben ein Beispiel für ein Verfahren zum Korrigieren der Spindellast.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE IM EINZELNEN
Zunächst wird ein Überblick gegeben über ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die 6A bis 8.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Regelung zur Korrektur der Rückkoppelung mit einem Verhältnis zwischen einem Spanvolumen (Volumen der Spanabhebung) bei einem Werkstück mittels eines Werkzeuges und einem Momentanwert der Spindellast auf Basis einer herkömmlichen PID-Regelung gemäß obiger Gleichung (1). In diesem Fall wird das Spanvolumen gewonnen mit einem Werkzeugdurchmesser und einer Vorschubgeschwindigkeit. Es ist bekannt, dass der Momentanwert der Spindellast im Wesentlichen proportional ist zum momentanen Spanvolumen. Dementsprechend ist es möglich, den geringen Wert der Rückmeldung beim Start des Spanens zu überwinden durch Rückmeldung eines Wertes auf Basis des Verhältnisses zwischen der Spindellast und dem Spanvolumen anstelle des direkten Gebrauchs der Spindellast.
Eine Rückmeldung F(t) wird beispielsweise gewonnen gemäß der nachfolgenden Gleichung (2). Dabei ist R(t) ein Momentanwert der Spindellast zur Zeit t. Der Nenner auf der rechten Seite von Gleichung (2) entspricht einem Spanvolumen vom Start des Spanens bis zur Zeit t (siehe 6A). $F (t) = \frac{\int_{t_{0}}^{t} R (t) d t}{\int_{t 0}^{t} C (t) d t}$
6A zeigt mit einem Graphen den Verlauf der Rückkoppelung F(t) vom Startpunkt des Spanens. Dieser Graph zeigt eine Vergrößerung der korrigierten Spindellast (F(t)), wenn die Ziel-Last auf 100% gesetzt wird. Im Stand der Technik braucht es eine bestimmte Zeitspanne, bis die Spindellast die Ziel-Last erreicht (siehe 3). Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Zeit praktisch auf Null gebracht werden. In 6A erscheint ein Wert bei etwa 50% unmittelbar nach der Zeit t₀ aufgrund von Rauschen.
Auf diese Weise wird gemäß 7 F(t) (der Graph in Block 31 von 7) basierend auf dem Verhältnis zwischen der Spindellast und dem Spanvolumen beim Ausführungsbeispiel rückgekoppelt anstelle einer direkten Verwendung der Spindellast (der gezackte Graph in Block 21 von 7), wie noch beim Stand der Technik . Diese PID-Regelung wird mit der nachfolgenden Gleichung (3) beschrieben. $\begin{array}{l} {e'}_{L} (t) = [target load] - F (t) \\ O (t) = K_{p} {e'}_{L} (t) + \int^{t} K_{i} {e'}_{L} (t) dt + K_{d} \frac{d}{dt} {e'}_{L} (t) + C \end{array}$
Mit dieser Korrektur der Rückkoppelung für die PID-Regelung ist die Rückmeldung auch am Start des Spanens nicht gering. Ein Integral-Term auf der rechten Seite wird in obiger Gleichung (3) nicht groß und damit ist es möglich, ein Überschwingen der Last zu vermeiden.
Vorteilhafte Wirkungen dieses Ausführungsbeispieles werden unten mit Blick auf die 8A und 8B näher beschrieben.
Während ein Überschwingen der Spindellast bei der herkömmlichen PID-Regelung gemäß 8A auftritt, verschwindet ein Überschwingen bei der PID-Regelung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechend 8B. Damit ist es möglich, mit diesem Ausführungsbeispiel eine präzisere Regelung im Vergleich zum Stand der Technik zu erreichen und die Bedienungsperson braucht sich nicht um ein Überschießen zu kümmern. Mit anderen Worten: während im Stand der Technik es erforderlich ist, zur Vermeidung eines Überschwingens oder Überschießens die Ziel-Last klein zu setzen, ist dies nicht mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erforderlich. Damit ist es möglich, die Ziel-Last größer zu setzen als im Stand der Technik. Der Vorschub beim Spanen kann vergrößert werden, wenn die Ziel-Last groß eingestellt werden kann, so dass die Bearbeitungszeit verkürzt werden kann.
Nunmehr wird der Aufbau einer numerischen Regelungsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf das Blockdiagramm gemäß 9 näher beschrieben.
Die numerische Regelungsvorrichtung 100 hat eine Befehlsprogrammanalyseeinheit 101, eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit 102, eine Interpolationseinheit 103, eine Postinterpolation-Beschleunigungs/Abbremsungseinheit 104, eine Spindellastmesseinheit 108 und eine Spindellastkorrektureinheit 109.
Die Befehlsprogrammanalyseeinheit 101 analysiert ein Befehlsprogramm zur Berechnung eines Bewegungsweges und einer Bewegungsgeschwindigkeit eines Werkzeuges. Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 102 führt die PID-Regelung aus auf Basis der obigen Gleichung (3) unter Verwendung von F(t) als Ausgang von der Spindellastkorrektureinheit 109, gewonnen durch Korrektur der Spindellast mit dem Schneidvolumen, und sie stellt die Vorschubgeschwindigkeit ein. Die Interpolationseinheit 103 führt die Interpolation bezüglich des Bewegungsweges und der Bewegungsgeschwindigkeit, wie durch die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 102 berechnet, aus. Die Postinterpolation-Beschleunigungs/Abbremsungseinheit 104 führt die Steuerung aus mit Addition von Beschleunigung/Abbremsung in Bezug auf die Bewegungsgeschwindigkeit, wie durch die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 102 berechnet, beispielsweise wenn der Bewegungsweg einen Eckbereich oder dergleichen beinhaltet. Eine Servomotorsteuereinheit 105 steuert einen Servomotor 2 gemäß dem Bewegungsweg und der Bewegungsgeschwindigkeit, wie durch die Interpolationseinheit 103 und die Postinterpolation-Beschleunigungs/Abbremseinheit 104 ausgegeben, um so das Werkzeug zu bewegen. Die Spindellastmesseinheit 108 misst die Spindellast auf Basis eines Ausgangs eines Sensors im Spindelmotor 3, welcher die Drehung der Spindel verursacht. Die Spindellastkorrektureinheit 109 berechnet F(t) gemäß Korrektur der Spindellast, wie durch die Spindellastmesseinheit 108 detektiert, mit dem Spanvolumen und meldet F(t) zurück zur Geschwindigkeitsberechnungseinheit 102.
Bei einer herkömmlichen PID-Regelung wird die von der Spindellastmesseinheit 108 ausgegebene Spindellast als Rückkoppelungssignal verwendet. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel hingegen ist die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 102 der numerischen Regelungsvorrichtung 100 gekennzeichnet durch Rückkoppelung von F(t), gewonnen durch Korrektur der Spindellast mit dem Spanvolumen.
Der Betriebsablauf in der numerischen Regelungsvorrichtung 100 wird nunmehr mit dem Flussdiagramm gemäß 10 näher beschrieben. Die numerische Regelungsvorrichtung 100 führt einen Prozess aus gemäß dem Flussdiagramm in einer vorgegebenen Ausführungsperiode.
Schritt S1: Pro Periode T wird eine laufende Spindellast R(t), wie durch die Spindellastmesseinheit 108 gemessen, in die Spindellastkorrektureinheit 109 eingegeben. Die Spindellastkorrektureinheit 109 ermittelt, ob eine Beziehung zwischen R(t) und einem Schwellenwert Rm der Bedingung R(t) ≥ Rm erfüllt ist oder nicht. Der Schwellenwert Rm ist ein unterer Grenzwert der Spindellast, welcher eine PID-Regelung erlaubt. Ergibt die Prüfung, dass R(t) ≥ Rm ist, geht das Verfahren zu Schritt S3. Andernfalls geht das Verfahren zu Schritt S2.
Schritt S2: Die Spindellastkorrektureinheit 109 stellt das Flag (Zeichen) für die PID-Steuerung aus und beendet den Prozess.
Schritt S3: Die Spindellastkorrektureinheit 109 prüft das PID-Regelungsflag und ermittelt, ob das PID-Regelungsflag ein- oder ausgeschaltet ist. Im Einschaltzustand des PID-Regelungsflags wird die PID-Regelung gerade ausgeführt. Ist das PID-Regelungsflag in einem ausgeschalteten Zustand, geht das Verfahren zu Schritt S4. Andernfalls geht das Verfahren zu Schritt S6.
Schritt S4: Die Spindellastkorrektureinheit 109 stellt die Zeit auf t₀ = t - T entsprechend einer laufenden Zeit t und einer PID-Regelungsausführungsperiode T (das heißt eine Ausführungszeitspanne der Spindellastkorrektureinheit 109 und der Schneidgeschwindigkeitsberechnungseinheit 102).
Schritt S5: Die Spindellastkorrektureinheit 109 stellt das PID-Regelungsflag in den EIN-Zustand.
Schritt S6: Die Spindellastkorrektureinheit 109 berechnet F(t), welches gewonnen wird durch Korrektur der Spindellast mit dem Spanvolumen. Werden diskrete Zeiten der Regelungsperiode definiert als t₁ = t₀ + T, t₂ = t₀ + 2T, ..., und t_n = t₀ + nT (n ist eine natürliche Zahl), dann wird F(t_n) berechnet mit der nachfolgenden Gleichung (4). $F (t_{n}) = \frac{\sum_{i = 1}^{n} R (t_{i})}{\sum_{i = 1}^{n} C (t_{i})}$
In obiger Gleichung (4) ist C(t_i) eine Funktion proportional zum Spanvolumen in der Zeit, in welcher ein Drehwerkzeug in Richtung senkrecht zur Drehachse verschoben wird in Bezug auf ein rechtwinkliges Parallelepiped-Werkstück und senkrecht zu einer Stirnfläche des Werkstückes einschneidet. Wird die Spindellast korrigiert mit einem aktuellen Spanvolumen pro Zeiteinheit, wird eine Differenz zwischen der Spindellast und der Ziel-Last ein unzutreffender Wert. Deshalb wird die Spindellast korrigiert mit C(t_i), was ein Verhältnis wiedergibt (ein Verhältnis des momentanen Spanvolumens pro Zeiteinheit), wobei vorausgesetzt wird, dass das ganze Werkzeug in Eingriff steht. Sodann wird C(t_i) gemäß der nachfolgenden Gleichung (5) ausgedrückt. $C (t_{i}) = \frac{\sqrt[2]{{(\frac{D}{2})}^{2} - {(\frac{D}{2} - P (t_{i}))}^{2}}}{D}$
Dabei ist D der Werkzeugdurchmesser (mm) und P(t_i) ist ein Vorschubbetrag (mm) von der Zeit t₀ zu t_i.
11A und 11B erläutern Beziehungen zwischen C(t_i), D und P(t_i). 11B ist ein Schnitt in einem Zustand, bei dem das Werkzeug 12 in das Werkstück 11 einschneidet, gesehen aus Richtung der Drehachse des Werkzeuges 12. Ein Volumen, welches das Werkzeug 12 innerhalb einer Minute schneidet, ist proportional zur Länge einer Sehne eines Bogens, welche eine Kontaktfläche zwischen dem Werkzeug 12 und dem Werkstück 11 angibt (in 11B mit gestrichelter Linie dargestellt), was durch die nachfolgende Gleichung (6) ausgedrückt ist. $\sqrt[2]{{(\frac{D}{2})}^{2} - {(\frac{D}{2} - P (t))}^{2}}$
Beim Ausführungsbeispiel ist C(t_i) gemäß Gleichung (5) definiert, also 1, wenn die Länge der Sehne dem Durchmesser D entspricht. C(t_i) wird auf 1 gesetzt, wenn C(t_i) 1 wird, d.h. wenn t_i die nachfolgende Gleichung (7) erfüllt. $(P (t_{i}) \geq \frac{D}{2})$
Schritt S7: Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 102 führt die PID-Regelung gemäß obiger Gleichung (3) aus unter Verwendung von F(t), wie von der Spindellastkorrektureinheit 109 rückgemeldet.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel berechnet die Spindellastkorrektureinheit 109 F(t), welches gewonnen wird durch Korrektur der Spindellast mit dem Spanvolumen, und führt das berechnete F(t) zurück zur Geschwindigkeitsberechnungseinheit 102 und die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 102 führt die PID-Regelung aus unter Verwendung von F(t). Das bedeutet: die Spindellastkorrektureinheit 109 führt die Rückkoppelung aus durch Korrektur der Spindellast derart, dass sie größer erscheint als ihr tatsächlicher momentaner Wert. Im Ergebnis wird eine Differenz zwischen der Ziel-Last und einer momentanen Spindellast so klein wie möglich gestaltet und es ist möglich, das Auftreten von einem Überschwingen entsprechend der Differenz zu unterdrücken.
Der Rückkoppelwert F(t) ist gesichert größer als R(t) und deshalb kann eine angemessene Korrektur erfolgen, auch wenn eine Schneidbreite nicht der Breite des Werkzeuges entspricht.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf obige Ausführungsbeispiele und kann in ihrem Bereich passend abgewandelt werden. Im Rahmen der Erfindung können wahlweise Komponenten und Elemente ausgetauscht, abgewandelt oder weggelassen werden.
Beispielsweise kann in Schritt S1 des Flussdiagramms gemäß 10 t₀ = t gesetzt werden. Dann gilt C(t) = 0 und somit ist es zwar schwieriger, in einer Periode F(t) auszugeben, jedoch ist die Regelung möglich. Ist eine Gewinnungsperiode für R(t) kürzer als eine Regelungsperiode, ist es möglich, mit dem gleichen Verfahren t₀ mit höherer Genauigkeit zu gewinnen.
Das heißt: ist die Gewinnungsperiode der Spindellast kleiner als die Regelungsperiode, wie in 13B dargestellt, wird t_i' für die Berechnung angesetzt. Im Ergebnis ist es möglich, mit höherer Genauigkeit das Spanvolumen und den Lastwert zu synchronisierenn im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Gewinnungsperiode der Spindellast gleich ist oder länger als die Regelungsperiode, wie in 13A gezeigt.
Es besteht die Möglichkeit, dass eine diskrete Gesamtzeit, ausgedrückt durch Gleichung (8) $\sum_{i = 1}^{n} C (t_{i})$
zu einer geringeren Genauigkeit führt in Abhängigkeit von der Ausführungsperiode, der Werkzeug-Vorschubgeschwindigkeit und dem Werkzeugdurchmesser. In diesem Fall ist es möglich, die Genauigkeit zu verbessern durch direkte Gewinnung des Spanvolumens durch Integration von Ct_i), entsprechend dem Vorschubbetrag.
Das bedeutet: ein Berechnungsfehler gemäß obiger Gleichung (8) wächst mit wachsender Periode T, wie in den 14A und 14B dargestellt. In diesem Fall kann die Rechengenauigkeit verbessert werden, wenn ein Integralwert direkt gewonnen wird aus dem Vorschubbetrag mittels der nachfolgenden Gleichung (9), wie in 14C dargestellt ist. $\sum_{n = 1}^{n} \int_{t_{i - 1}}^{t_{i}} C (t_{i}) d t$
Beim obigen Ausführungsbeispiel wird ein Integralintervall eingestellt, ausgehend von einem Regelungsstartzeitpunkt (siehe 12A), jedoch kann das Integrationsintervall auf eine willkürlich gewählte Zeitspanne eingestellt werden. Beispielsweise entsteht kein Problem, wenn ein Intervall von t_i-m bis t_i als Integralintervall verwendet wird, wie in 12B dargestellt ist. In diesem Fall sind die Integralintervalle sowohl von C(t_i) und R(t_i) auf t_i-m bis t_i anzupassen.
Es ist weiterhin möglich, F(t_i) zu definieren ohne Berechnung des Integrals, wie in der nachfolgenden Gleichung (10). Allerdings schwankt F(t_i) aufgrund von Rauschen, wenn F(t_i) gemäß Gleichung (10) direkt verwendet wird und das Rauschen wird eliminiert unter Verwendung der Integration gemäß obigem Ausführungsbeispiel. $F (t) = \frac{R (t) d t}{C (t) d t}$
Es ist auch möglich, auf R(t) und C(t) Filter anzuwenden. Dann ist es möglich, F(t) ähnlich wie bei obigem Ausführungsbeispiel zu berechnen, wenn der gleiche Filter auf R(t) und C(t) angewendet wird.
Weiterhin ist es möglich, das Spanvolumen im Falle einer einfachen Spanung zu berechnen bei bekannter Spanweite (siehe den gestrichelten Bereich in 15A). Dementsprechend ist es möglich, die Schnittbreite einzustellen. Auch kann ein angenähertes Spanvolumen (gestrichelt dargestelltes Dreieck) gemäß 15B in einfacher Weise als Spanvolumen berechnet werden.
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 2016007701 [0002]
JP 2017191536 [0002]

Claims

Numerische Regelungsvorrichtung, aufweisend: eine Spindellastmesseinheit, welche eine Spindellast misst; eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, welche eine PID-Regelung ausführt zum Anpassen einer Vorschubgeschwindigkeit auf Basis der Spindellast; und eine Spindellastkorrektureinheit, welche die Spindellast so korrigiert, dass sie einen Wert hat nahe einer Ziel-Last, bis die Spindellast die Ziel-Last erreicht, wobei die Geschwindigkeitsberechnungseinheit eingerichtet ist, die PID-Regelung auszuführen unter Verwendung der korrigierten Spindellast.
Numerische Regelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Spindellastkorrektureinheit eingerichtet ist, die Spindellast auf Basis eines Spanvolumens zu korrigieren.
Numerische Steuerung gemäß Anspruch 1, wobei die Spindellastkorrektureinheit eingerichtet ist, die Spindellast zu korrigieren auf Basis eines Verhältnisses zwischen der Länge einer Sehne eines Bogens, welche eine Kontaktfläche zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück angibt, und dem Durchmesser des Werkzeuges.