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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Erfindungsfeld
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung, die ein Werkstück oder ein Werkzeug relativ bewegt, während sie das Werkstück oder das Werkzeug dreht, um eine Bearbeitung des Werkstücks durchzuführen.
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Stand der Technik
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Zum Beispiel ist eine Werkzeugmaschine, die ein Drehen oder Schleifen an einem säulenförmigen oder zylindrischen Werkstück durchführt, bekannt. In einer derartigen Werkzeugmaschine wird ein Werkstück oder ein Werkzeug unter Verwendung eines Motors bewegt, während das Werkstück gedreht wird, um das Werkstück und das Werkzeug in einen Kontakt miteinander zu bringen und dadurch eine Bearbeitung des Werkstücks zu bewerkstelligen. Die Patentdokumente 1 bis 3 geben eine Steuervorrichtung an, die eine relative Position zwischen einem Werkstück und einem Werkzeug durch das Steuern eines Motors in einer derartigen Werkzeugmaschine steuert.
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In der oben genannten Werkzeugmaschine kann sich die Bearbeitungsgenauigkeit aufgrund eines Formfehlers (zum Beispiel einer Exzentrizität der Mitte des säulenförmigen oder zylindrischen Werkstücks in Bezug auf eine Drehachse des Werkstücks), eines Befestigungsfehlers des Werkstücks usw. vermindern. Weiterhin kann sich zum Beispiel in einer Werkzeugmaschine, die ein scheibenförmiges Werkzeug (einen Schleifstein) dreht, die Bearbeitungsgenauigkeit aufgrund eines Formfehlers (zum Beispiel eines Fehlers der Mitte des scheibenförmigen Werkzeugs in Bezug auf eine Drehachse des Werkzeugs) oder eines Befestigungsfehlers des Werkzeugs vermindern. Deshalb werden in der Steuervorrichtung der Patentdokumente 1 bis 3 ein Formfehler, ein Befestigungsfehler des Werkstücks oder ähnliches nach der Bearbeitung gemessen und wird das Werkzeug nach hinten und nach vorne bewegt, um einen Formfehler, einen während einer folgenden Bearbeitung gemessenen Befestigungsfehler des Werkstücks oder ähnliches zu kompensieren und dadurch eine Verminderung der Bearbeitungsgenauigkeit zu unterdrücken.
- Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer H05-57564
- Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer S63-237866
- Patentdokument 3: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer H2017-132000
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Weil bei der Steuervorrichtung der Patentdokumente 1 bis 3 der Formfehler, der Befestigungsfehler des Werkstücks oder ähnliches nach dem Durchführen einer Bearbeitung gemessen wird und während der folgenden Bearbeitung kompensiert wird, wird dadurch die Bearbeitungszeit verlängert.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung vorzusehen, die eine Verminderung der Bearbeitungsgenauigkeit unterdrücken kann und gleichzeitig eine Verlängerung der Bearbeitungszeit unterdrücken kann.
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(1) Eine Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung (zum Beispiel die weiter unten beschriebene Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung 1) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung, die ein Werkstück (zum Beispiel das weiter unten beschriebene Werkstück W) oder ein Werkzeug (zum Beispiel das weiter unten beschriebene Werkzeug T) relativ bewegt, während sie das Werkstück dreht, um eine Bearbeitung des Werkstücks durchzuführen, wobei die Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung umfasst: eine Servosteuereinheit (zum Beispiel die weiter unten beschriebene Servosteuereinheit 10), die einen Positionsfehler basierend auf einer Differenz zwischen einem Positionsbefehl für das Bewegen des Werkstücks oder des Werkzeugs, sodass das Werkstück zu einer gewünschten Form bearbeitet wird, und einer aktuellen Position des Werkstücks oder des Werkzeugs erzeugt und einen Antriebsbefehl für eine Antriebseinheit (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Motor 5), die das Werkstück oder das Werkzeug bewegt, basierend auf dem Positionsfehler erzeugt; und einen Verschiebungsmesser (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Verschiebungsmesser 40), der eine Bearbeitungsflächenverschiebungsgröße des Werkstücks für jeden Drehwinkel des Werkstücks misst; wobei die Servosteuereinheit enthält: eine Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit (zum Beispiel die weiter unten beschriebene Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14), die einen Formfehler des Werkstücks in Bezug auf die gewünschte Form für jeden Drehwinkel des Werkstücks basierend auf der durch den Verschiebungsmesser gemessenen Bearbeitungsflächenverschiebungsgröße berechnet und eine Kompensationsgröße für den Positionsfehler basierend auf dem berechneten Formfehler des Werkstücks erhält; und eine erste Kompensationseinheit (zum Beispiel die weiter unten beschriebene erste Kompensationseinheit 18), die den Positionsfehler für jeden Drehwinkel des Werkstücks basierend auf der durch die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit berechneten Kompensationsgröße kompensiert.
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(2) Eine Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung (zum Beispiel die weiter unten beschriebene Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung 1) gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung, die ein Werkstück (zum Beispiel das weiter unten beschriebene Werkstück W) oder ein Werkzeug (zum Beispiel das weiter unten beschriebene Werkzeug T) relativ bewegt, während sie das Werkstück und das Werkzeug dreht, um eine Bearbeitung des Werkstücks durchzuführen, wobei die Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung umfasst: eine Servosteuereinheit (zum Beispiel die weiter unten beschriebene Servosteuereinheit 10), die einen Positionsfehler basierend auf einer Differenz zwischen einem Positionsbefehl für das Bewegen des Werkstücks oder des Werkzeugs, sodass das Werkstück zu einer gewünschten Form bearbeitet wird, und einer aktuellen Position des Werkstücks oder des Werkzeugs erzeugt und einen Antriebsbefehl für eine Antriebseinheit (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Motor 5), die das Werkstück oder das Werkzeug bewegt, basierend auf dem Positionsfehler erzeugt; und einen Verschiebungsmesser (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Verschiebungsmesser 40), der eine Flächenverschiebungsgröße des Werkzeugs für jeden Drehwinkel des Werkstücks misst; wobei die Servosteuereinheit enthält: eine Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit (zum Beispiel die weiter unten beschriebene Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14), die einen Formfehler des Werkzeugs in Bezug auf die gewünschte Form für jeden Drehwinkel des Werkstücks basierend auf der durch den Verschiebungsmesser gemessenen Flächenverschiebungsgröße berechnet und eine Kompensationsgröße für den Positionsfehler basierend auf dem berechneten Formfehler des Werkzeugs erhält; und eine erste Kompensationseinheit (zum Beispiel die weiter unten beschriebene erste Kompensationseinheit 18), die den Positionsfehler für jeden Drehwinkel des Werkstücks basierend auf der durch die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit berechneten Kompensationsgröße kompensiert.
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(3) In der Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung gemäß (2) kann die Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs ein ganzzahliges Vielfaches der Drehgeschwindigkeit des Werkstücks sein.
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(4) In der Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung gemäß einem von (1) bis (3) kann die Servosteuereinheit weiterhin enthalten: eine Speichereinheit (zum Beispiel die weiter unten beschriebene Speichereinheit 16), die die durch die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit berechnete Kompensationsgröße für jeden Drehwinkel des Werkstücks speichert, wobei die Kompensationsgröße einer Drehung des Werkstücks entspricht und wobei die erste Kompensationseinheit den Positionsfehler basierend auf der in der Speichereinheit gespeicherten Kompensationsgröße vor einer Drehung des Werkstücks kompensieren kann.
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(5) In der Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung gemäß einem von (1) bis (4) kann die Servosteuereinheit enthalten: eine Lernsteuereinheit (zum Beispiel die weiter unten beschriebene Lernsteuereinheit 20), die eine Lernkompensationsgröße durch das Durchführen einer Lernsteuerung, sodass der Positionsfehler kleiner wird, basierend auf dem durch die erste Kompensationseinheit kompensierten Positionsfehler, der Lernkompensationsgröße vor einer Drehung des Werkstücks und dem Drehwinkel des Werkstücks erzeugt; und eine zweite Kompensationseinheit (zum Beispiel die weiter unten beschriebene zweite Kompensationseinheit 30), die den durch die erste Kompensationseinheit kompensierten Positionsfehler basierend auf der durch die Lernsteuereinheit gelernten Lernkompensationsgröße kompensiert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung vorgesehen werden, die eine Verminderung der Bearbeitungsgenauigkeit unterdrücken kann und gleichzeitig eine Verlängerung der Bearbeitungszeit unterdrücken kann.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
- 2 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Gleiche oder entsprechende Teile in den entsprechenden Zeichnungen werden durch gleiche Bezugszeichen angegeben.
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[Erste Ausführungsform]
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1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Eine in 1 gezeigte Werkzeugmaschine führt ein Drehen oder Schleifen eines Werkstücks W mit einer säulenförmigen oder zylindrischen (einschließlich einer kreisrunden oder elliptischen) Form durch. In dieser Werkzeugmaschine wird ein Werkzeug T unter Verwendung eines Motors (einer Antriebseinheit) 5 bewegt, während ein Werkstück W gedreht wird, um das Werkstück W und das Werkzeug T in einen Kontakt miteinander zu bringen und eine Bearbeitung des Werkstücks W durchzuführen.
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In dieser Ausführungsform bewegt der Motor 5 das Werkzeug T mittels eines Kugelgewindetriebs 7. Die Einrichtung zum Wandeln einer Drehbewegung des Motors 5 zu einer Linearbewegung des Werkzeugs T ist jedoch nicht auf den Kugelgewindetrieb 7 beschränkt und kann zum Beispiel auch eine Hydraulikpumpe sein.
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Ein Codierer (ein Positionsdetektor, ein Geschwindigkeitsdetektor) 6 ist in dem Motor 5 vorgesehen. Der Codierer 6 erfasst die Drehposition des Motors 4. Weil die Drehposition des Motors 5 der Position des Werkzeugs T entspricht, erfasst der Codierer 6 also die Position des Werkzeugs T. Die erfasste Position wird als eine Positionsrückmeldung verwendet. Weiterhin erfasst der Codierer 6 die Drehgeschwindigkeit des Motors 5. Weil die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 der Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs T entspricht, erfasst der Codierer 6 also die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs T. Die erfasste Geschwindigkeit wird als eine Geschwindigkeitsrückmeldung verwendet. Die Einrichtung zum Erfassen der Position und der Geschwindigkeit des Werkzeugs T ist nicht auf den Codierer 6 beschränkt und kann zum Beispiel auch eine in der Nähe des Werkzeugs T vorgesehene Skala sein.
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Die in 1 gezeigte Steuervorrichtung 1 steuert die relative Position zwischen dem Werkstück W und dem Werkzeug T durch das Steuern des Motors 5, der das Werkzeug T der Werkzeugmaschine zum Beispiel basierend auf einem von einer numerischen Steuereinrichtung (CNC) 2 zugeführten Positionsbefehl bewegt.
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Die numerische Steuereinrichtung 2 erzeugt einen Positionsbefehl für das Bewegen des Werkzeugs T bei jedem Drehwinkel (zum Beispiel 10 Grad) des Werkstücks W, sodass das Werkstück W zu einer gewünschten Form verarbeitet wird.
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Die Steuereinrichtung 1 enthält eine Servosteuereinheit 10, einen Verschiebungsmesser 40 und einen Winkelsensor 50. Die Servosteuereinheit 10 erzeugt einen Strombefehl (einen Antriebsbefehl) zum Antreiben des Motors 5 basierend auf einem Positionsbefehl von der numerischen Steuereinrichtung 2 sowie einer Positionsrückmeldung (der aktuellen Position des Werkzeugs T) und einer Geschwindigkeitsrückmeldung von dem Codierer 6. Der Strombefehl wird durch einen Verstärker 3 verstärkt und zu dem Motor 5 geführt. Details der Servosteuereinheit 10 werden weiter unten beschrieben.
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Der Verschiebungsmesser 40 misst eine Verschiebungsgröße einer Bearbeitungsfläche (zum Beispiel einer Außenfläche oder einer Innenfläche) des Werkstücks W jeweils zu einer vorbestimmten Zeit. Die vorbestimmte Zeit ist eine Zeit, die durch das Dividieren einer Periode, die das Werkstück W für eine Drehung benötigt, in eine Vielzahl von Perioden erhalten wird (zum Beispiel ist die vorbestimmte Zeit auf eine Periode gesetzt, die das Werkstück W für eine Drehung um 10 Grad benötigt). Auf diese Weise misst der Verschiebungsmesser 40 eine Bearbeitungsflächen-Verschiebungsgröße des Werkstücks W für jeden Drehwinkel des Werkstücks W. Der Verschiebungsmesser 40 kann zum Beispiel einen Laser verwenden.
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Der Winkelsensor 50 erfasst den Drehwinkel des Werkstücks W jeweils zu einer vorbestimmten Zeit. Es kann auch auf den Winkelsensor 50 verzichtet werden. In diesem Fall kann der Drehwinkel des Werkstücks W von einem Codierer in einem Motor, der sich dreht und das Werkstück W antreibt, oder aus Informationen von einer den Antrieb des Motors steuernden Steuereinheit erhalten werden.
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Im Folgenden wird die Servosteuereinheit 10 beschrieben. Die Servosteuereinheit 10 enthält einen Subtrahierer 12, eine Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14, eine Speichereinheit 16, eine erste Kompensationseinheit 18, eine Lernsteuereinheit 20, eine zweite Kompensationseinheit 30, eine Positionssteuereinheit 32, einen Subtrahierer 34 und eine Geschwindigkeitssteuereinheit 36.
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Der Subtrahierer 12 erzeugt einen Positionsfehler basierend auf einer Differenz zwischen dem Positionsbefehl und der Positionsrückmeldung von dem Codierer 6.
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Die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 erhält den Positionsbefehl, die durch den Verschiebungsmesser 40 gemessene Bearbeitungsflächen-Verschiebungsgröße des Werkstücks W und den durch den Winkelsensor 50 erfassten Drehwinkel des Werkstücks W und speichert den Positionsbefehl sowie den Drehwinkel und die Bearbeitungsflächen-Verschiebungsgröße des Werkstücks W vorübergehend in der Speichereinheit 16 in einer Korrelation. Die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 berechnet einen Formfehler des Werkstücks W in Bezug auf eine gewünschte Form, die durch den Positionsfehler angegeben wird, für jeden Drehwinkel des Werkstücks W basierend auf dem Positionsfehler in Entsprechung zu einer Drehung des Werkstücks W und der in der Speichereinheit 16 gespeicherten Bearbeitungsflächenverschiebungsgröße des Werkstücks W. Der Formfehler des Werkstücks W enthält zum Beispiel eine Exzentrizitätsgröße der Mitte des säulenförmigen oder zylindrischen Werkstücks W in Bezug auf die Drehachse des Werkstücks W. Wenn das Werkstück W eine perfekte Kreisform aufweist, kann die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 den Formfehler des Werkstücks W basierend nur auf der durch den Verschiebungsmesser 40 gemessenen Bearbeitungsflächenverschiebungsgröße des Werkstücks W berechnen, ohne die durch den Positionsbefehl angegebene gewünschte Form zu berücksichtigen.
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Die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 erhält eine Kompensationsgröße des Positionsfehlers basierend auf dem berechneten Formfehler des Werkstücks W. Die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 speichert die erhaltene Kompensationsgröße für jeden Drehwinkel in Entsprechung zu einer Drehung des Werkstücks W vorübergehend in der Speichereinheit 16.
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Wie weiter oben beschrieben, speichert die Speichereinheit 16 den Positionsbefehl sowie den Drehwinkel und die Bearbeitungsflächenverschiebungsgröße des Werkstücks W in einer Korrelation. Weiterhin speichert die Speichereinheit 16 die durch die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 berechnete Kompensationsgröße für jeden Drehwinkel in Entsprechung zu einer Drehung des Werkstücks W. Die Speichereinheit 16 ist ein wiederbeschreibbarer Speicher wie zum Beispiel ein EEPROM.
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Die erste Kompensationseinheit 18 kompensiert den durch den Subtrahierer 12 erzeugten Positionsfehler für jeden Drehwinkel des Werkstücks W basierend auf der durch die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 berechneten und in der Speichereinheit 16 gespeicherten Kompensationsgröße vor einer Drehung des Werkstücks W. Zum Beispiel kann die erste Kompensationseinheit 18 die Kompensationsgröße zu dem Positionsfehler addieren. Alternativ dazu kann die erste Kompensationseinheit 18 die Kompensationsgröße von dem Positionsfehler subtrahieren.
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Die Lernsteuereinheit 20 erzeugt eine Lernkompensationsgröße in Entsprechung zu einer Drehung des Werkstücks W durch das Durchführen einer Lernsteuerung, sodass der Positionsfehler kleiner wird, basierend auf dem durch die erste Kompensationseinheit 18 kompensierten Positionsfehler, der Lernkompensationsgröße vor einer Drehung des Werkstücks W und dem durch den Winkelsensor 50 erfassten Drehwinkel des Werkstücks W. Insbesondere enthält die Lernsteuereinheit 20 einen Addierer 22 und eine Speichereinheit 24. Die Speichereinheit 24 ist ein wiederbeschreibbarer Speicher wie zum Beispiel ein EEPROM. Die zuvor erzeugte Lernkompensationsgröße wird in der Speichereinheit 24 gespeichert. Der Addierer 22 erzeugt eine Lernkompensationsgröße für eine weitere Verkleinerung des Positionsfehlers durch das Addieren des durch die erste Kompensationseinheit 18 kompensierten aktuellen Positionsfehlers zu der in der Speichereinheit 24 gespeicherten vorausgehenden Lernkompensationsgröße und speichert die Lernkompensationsgröße in der Speichereinheit 24. In diesem Fall gibt die Lernsteuereinheit 20 die in der Speichereinheit 24 gespeicherte vorausgehende Lernkompensationsgröße (d.h. die Lernkompensationsgröße vor einer Drehung des Werkstücks W) zu der zweiten Kompensationseinheit 30 aus.
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Die zweite Kompensationseinheit 30 kompensiert den durch die erste Kompensationseinheit 18 kompensierten Positionsfehler für jeden Drehwinkel des Werkstücks W basierend auf der durch die Lernsteuereinheit 20 gelernten Lernkompensationsgröße vor einer Drehung des Werkstücks W. Zum Beispiel kann die zweite Kompensationseinheit 30 die Lernkompensationsgröße zu dem Positionsfehler addieren. Alternativ dazu kann die zweite Kompensationseinheit 30 die Lernkompensationsgröße von dem Positionsfehler subtrahieren.
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Die Positionssteuereinheit 32 multipliziert den durch die zweite Kompensationseinheit 30 kompensierten Positionsfehler mit einer Positionsverstärkung, um einen Geschwindigkeitsbefehl zu erzeugen.
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Der Subtrahierer 34 erzeugt einen Geschwindigkeitsfehler basierend auf dem durch die Positionssteuereinheit 32 erzeugten Geschwindigkeitsbefehl und der durch den Codierer 6 erfassten Geschwindigkeitsrückmeldung.
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Die Geschwindigkeitssteuereinheit 36 multipliziert den durch den Subtrahierer 34 erzeugten Geschwindigkeitsfehler mit einer Geschwindigkeitsverstärkung, um einen Strombefehl (einen Drehmomentbefehl) zu erzeugen.
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Die oben beschriebene Steuervorrichtung 1 (mit Ausnahme der Speichereinheiten 16 und 24) ist als ein arithmetischer Prozessor wie etwa ein Digitalsignalprozessor (DSP) oder ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) konfiguriert. Die Funktionen der Steuervorrichtung 1 (mit Ausnahme der Speichereinheiten 16 und 24) werden zum Beispiel durch das Ausführen einer vorbestimmten Software (eines Programms), die in einer Speichereinheit gespeichert ist, realisiert. Die Funktionen der Steuervorrichtung 1 (mit Ausnahme der Speichereinheiten 16 und 24) können durch das Zusammenwirken von Hardware und Software oder aber ausschließlich durch Hardware (elektronische Schaltungen) realisiert werden.
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Wie oben beschrieben, misst in der Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform der Verschiebungsmesser 40 die Bearbeitungsflächenverschiebungsgröße des Werkstücks W in der Werkzeugmaschine für jeden Drehwinkel des Werkstücks W. Weiterhin berechnet die für das Durchführen einer Steuerung mit einer relativ hohen Geschwindigkeit befähigte Servosteuereinheit 10 einen Formfehler des Werkstücks W in Bezug auf eine gewünschte Werkstückform für jeden Drehwinkel des Werkstücks W basierend auf der durch den Verschiebungsmesser 40 gemessenen Bearbeitungsflächenverschiebungsgröße des Werkstücks W, erhält eine Kompensationsgröße für den Positionsfehler basierend auf dem berechneten Formfehler des Werkstücks W und kompensiert den Positionsfehler für jeden Drehwinkel des Werkstücks W basierend auf der berechneten Kompensationsgröße. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung 1 den Positionsfehler auf einer Echtzeitbasis während der Bearbeitung des Werkstücks W kompensieren. Insbesondere speichert die Servosteuereinheit 10 die berechnete Kompensationsgröße für jeden Drehwinkel in Entsprechung zu einer Drehung des Werkstücks W während der Bearbeitung des Werkstücks W und kompensiert den Positionsfehler basierend auf der gespeicherten Kompensationsgröße vor einer Drehung des Werkstücks W auf einer Echtzeitbasis. Auf diese Weise kann mit der Steuervorrichtung 1 eine durch einen Befestigungsfehler, einen Formfehler (zum Beispiel eine Exzentrizität der Mitte des säulenförmigen oder zylindrischen Werkstücks W in Bezug auf die Drehachse des Werkstücks W) des Werkstücks W oder ähnliches verursachte Verminderung der Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine unterdrückt werden und gleichzeitig eine Verlängerung der Bearbeitungszeit unterdrückt werden.
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Weiterhin führen bei der Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform die Lernsteuereinheit 20 und die zweite Kompensationseinheit 30 eine Lernsteuerung durch, sodass der Positionsfehler kleiner wird, und kompensieren weiterhin den Positionsfehler basierend auf der Lernkompensationsgröße vor einer Drehung des Werkstücks W auf einer Echtzeitbasis. Deshalb kann eine aus einem Befestigungsfehler oder einem Formfehler des Werkzeugs W resultierende Verminderung der Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine weiter unterdrückt werden.
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[Zweite Ausführungsform]
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In der ersten Ausführungsform wurde eine Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung 1 zum Unterdrücken einer aus einem Bearbeitungsfehler oder einem Formfehler (zum Beispiel einer Exzentrizität der Mitte des säulenförmigen oder zylindrischen Werkstücks W in Bezug auf die Drehachse des Werkstücks W) des Werkstücks W resultierenden Verminderung der Bearbeitungsgenauigkeit beschrieben. In einer zweiten Ausführungsform wird eine Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung zum Unterdrücken einer aus einem Befestigungsfehler oder einem Formfehler (zum Beispiel einem Fehler der Mitte eines scheibenförmigen Werkzeugs T in Bezug auf die Drehachse des Werkzeugs T) des Werkzeugs T resultierenden Verminderung der Bearbeitungsgenauigkeit beschrieben.
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2 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. Die in 2 gezeigte Werkzeugmaschine unterscheidet sich von der in der ersten Ausführungsform beschriebenen dadurch, dass die Werkzeugmaschine ein scheibenförmiges Werkzeug (zum Beispiel einen Schleifstein) T anstatt des Werkzeugs T der Werkzeugmaschine von 1 enthält. Das Werkzeug T wird drehend angetrieben, wobei die Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs T auf ein ganzzahliges Vielfaches der Drehgeschwindigkeit des Werkstücks W gesetzt ist.
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In der Steuervorrichtung der zweiten Ausführungsform von 2 unterscheiden sich die Funktionen und Operationen des Verschiebungsmessers 40, der Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14, der Speichereinheit 16 und der ersten Kompensationseinheit 18 von denjenigen der Steuervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform von 1.
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Der Verschiebungsmesser 40 misst eine Flächenverschiebungsgröße des Werkzeugs T zu jeder vorbestimmten Zeit. Die vorbestimmte Zeit ist eine Zeit, die durch das Dividieren einer Periode, die für das Werkstück W für eine Drehung benötigt wird, in eine Vielzahl von Perioden erhalten wird (zum Beispiel wird die vorbestimmte Zeit auf eine Periode gesetzt, die das Werkstück W für eine Drehung um 10 Grad benötigt). Auf diese Weise misst der Verschiebungsmesser 40 eine Flächenverschiebungsgröße des Werkzeugs T für jeden Drehwinkel des Werkstücks W.
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Die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 erhält den Positionsbefehl, die durch den Verschiebungsmesser 40 gemessene Flächenverschiebungsgröße des Werkzeugs T und den durch den Winkelsensor 50 erfassten Drehwinkel des Werkstücks W und speichert den Positionsbefehl, den Drehwinkel des Werkstücks W und die Flächenverschiebungsgröße des Werkzeugs T vorübergehend in der Speichereinheit 16 in einer Korrelation. Die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 berechnet einen Formfehler des Werkzeugs T in Bezug auf eine gewünschte Form, die durch den Positionsbefehl angegeben wird, für jeden Drehwinkel des Werkstücks W basierend auf dem Positionsbefehl in Entsprechung zu einer Drehung des Werkstücks W und der in der Speichereinheit 16 gespeicherten Flächenverschiebungsgröße des Werkzeugs T. Der Formfehler des Werkzeugs T enthält zum Beispiel eine Exzentrizitätsgröße der Mitte des scheibenförmigen Werkzeugs T in Bezug auf die Drehachse des Werkzeugs T.
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Die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 erhält eine Kompensationsgröße für den Positionsfehler basierend auf dem berechneten Formfehler des Werkzeugs T. Die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 speichert die erhaltene Kompensationsgröße für jeden Drehwinkel in Entsprechung zu einer Drehung des Werkstücks W vorübergehend in der Speichereinheit 16.
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Wie oben beschrieben, speichert die Speichereinheit 16 den Positionsbefehl, den Drehwinkel des Werkstücks W und die Flächenverschiebungsgröße des Werkstücks T in einer Korrelation. Weiterhin speichert die Speichereinheit 16 die durch die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 berechnete Kompensationsgröße für jeden Drehwinkel in Entsprechung zu einer Drehung des Werkstücks W.
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Die erste Kompensationseinheit 18 kompensiert den durch den Subtrahierer 12 erzeugten Positionsfehler für jeden Drehwinkel des Werkstücks W basierend auf der durch die Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit 14 berechneten und in der Speichereinheit 16 gespeicherten Kompensationsgröße vor einer Drehung des Werkstücks W.
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In der Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform misst der Verschiebungsmesser 40 die Flächenverschiebungsgröße des Werkzeugs T für jeden Drehwinkel des Werkstücks W. Weiterhin berechnet die für das Durchführen einer Steuerung mit einer relativ hohen Geschwindigkeit befähigte Servosteuereinheit 10 einen Formfehler des Werkzeugs T in Bezug auf eine gewünschte Werkstückform für jeden Drehwinkel des Werkstücks W basierend auf der durch den Verschiebungsmesser 40 gemessenen Flächenverschiebungsgröße des Werkzeugs T, erhält eine Kompensationsgröße des Positionsfehlers basierend auf dem berechneten Formfehler des Werkzeugs T und kompensiert den Positionsfehler für jeden Drehwinkel des Werkstücks W basierend auf der berechneten Kompensationsgröße. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 1 den Positionsfehler auf einer Echtzeitbasis während der Bearbeitung des Werkstücks W kompensieren. Insbesondere speichert die Servosteuereinheit 10 die berechnete Kompensationsgröße für jeden Drehwinkel in Entsprechung zu einer Drehung des Werkstücks W während der Bearbeitung des Werkstücks W und kompensiert den Positionsfehler basierend auf der gespeicherten Kompensationsgröße vor einer Drehung des Werkstücks W auf einer Echtzeitbasis. Auf diese Weise kann bei der Steuervorrichtung 1 eine aus einem Befestigungsfehler, einem Formfehler (zum Beispiel einer Exzentrizität der Mitte des scheibenförmigen Werkzeugs T in Bezug auf die Drehachse des Werkzeugs T) des Werkzeugs T oder ähnlichem resultierende Verminderung der Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine unterdrückt werden und gleichzeitig eine Verlängerung der Bearbeitungszeit unterdrückt werden.
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Weiterhin führen bei der Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform die Lernsteuereinheit 20 und die zweite Kompensationseinheit 30 eine Lernsteuerung für eine Verkleinerung des Positionsfehlers durch und kompensieren weiterhin den Positionsfehler basierend auf der Lernkompensationsgröße vor einer Drehung des Werkstücks W auf einer Echtzeitbasis. Dadurch kann eine aus einem Befestigungsfehler, einem Formfehler des Werkzeugs T oder ähnlichem resultierende Verminderung der Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine weiter unterdrückt werden.
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Vorstehend wurden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, die auf verschiedene Weise geändert, modifiziert und kombiniert werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Zum Beispiel wurde in den oben beschriebenen Ausführungsformen eine Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung 1 beschrieben, die das Werkstück W oder das Werkzeug T relativ bewegt, indem sie den Motor (eine Antriebseinheit) 5 für das Bewegen des Werkzeugs T für das Durchführen einer Bearbeitung an dem Werkstück W steuert. Die Merkmale der vorliegenden Erfindung können jedoch auch auf eine Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung angewendet werden, die das Werkstück W oder das Werkzeug T relativ bewegt, indem sie einen Motor (eine Antriebseinheit) für das Bewegen des Werkstücks W für das Durchführen einer Bearbeitung an dem Werkstück W steuert.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Werkzeugmaschinen-Steuervorrichtung
- 2:
- numerische Steuereinrichtung (CNC)
- 3:
- Verstärker
- 5:
- Motor (Antriebseinheit)
- 6:
- Codierer
- 7:
- Kugelgewindetrieb
- 10:
- Servosteuereinheit
- 12:
- Subtrahierer
- 14:
- Kompensationsgrößen-Berechnungseinheit
- 16:
- Speichereinheit
- 18:
- erste Kompensationseinheit
- 20:
- Lernsteuereinheit
- 22:
- Addierer
- 24:
- Speichereinheit
- 30:
- zweite Kompensationseinheit
- 32:
- Positionssteuereinheit
- 34:
- Subtrahierer
- 36:
- Geschwindigkeitssteuereinheit
- 40:
- Verschiebungsmesser
- 50:
- Winkelsensor
- T:
- Werkzeug
- W:
- Werkstück
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP H0557564 B [0003]
- JP S63237866 [0003]
- JP H2017132000 B [0003]
