DE112020000649T5 - Industrial machine, device for determining eccentricity, method for determining eccentricity and program - Google Patents
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Abstract
Eine Einheit für einen Drehungs-Befehl gibt einen Drehungs-Befehl an einen rotierenden Motor aus. Eine Einheit für Erfassung eines Drehwinkels erfasst einen Messwert eines Drehwinkels einer Schleifscheibe von einem Drehwinkel-Sensor. Eine Einheit für Erfassung von Vibration erfasst einen Wert, der sich auf Vibration der Schleifscheibe in einer Schneidrichtung bezieht, auf Basis des Messwertes von Verschiebung von einem Verschiebungs-Sensor. Eine Einheit für Bestimmung von Exzentrizität bestimmt einen Wert, der sich auf eine Abweichung zwischen einem Schwerpunkt des Werkzeugs und der Mittelachse bezieht, auf Basis des Messwertes des Drehwinkels und des Wertes, der sich auf Vibration bezieht.A rotation command unit issues a rotation command to a rotating motor. A unit for detecting an angle of rotation detects a measured value of an angle of rotation of a grinding wheel from an angle of rotation sensor. A vibration detection unit detects a value related to vibration of the grinding wheel in a cutting direction based on the measurement value of displacement from a displacement sensor. A unit for determining eccentricity determines a value related to a deviation between a center of gravity of the tool and the central axis based on the measured value of the rotation angle and the value related to vibration.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Industriemaschine, eine Vorrichtung zum Bestimmen von Exzentrizität, ein Verfahren zum Bestimmen von Exzentrizität sowie ein Programm.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität der am 29. März 2019 in Japan eingereichten
This application claims priority to that filed in Japan on March 29, 2019
Technischer HintergrundTechnical background
Patentdokument 1 offenbart eine Technologie für eine Dreh- und Räummaschine, die in der Lage ist, einen Betrag von Unwucht einer Kurbelwelle aus Rohmaterial zu berechnen.
Dokumente nach dem Stand der TechnikState of the art documents
PatentdokumentePatent documents
Patentdokument 1 Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichungs-Nr.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Mit der Erfindung zu lösende ProblemeProblems to be Solved by the Invention
Bei einer Schleifmaschine, die ein Werkstück mit einer rotierenden Schleifscheibe bearbeitet, fällt der Schwerpunkt der Schleifscheibe vorzugsweise mit dem Drehpunkt der Schleifscheibe zusammen. Wenn der Schwerpunkt der Schleifscheibe und der Drehpunkt der Schleifscheibe zueinander verschoben sind, vibriert die Schleifscheibe mit der Drehung der Schleifscheibe, und die Genauigkeit der Bearbeitung des Werkstücks verringert sich. Daher ist es notwendig, ein Korrekturgewicht an der Schleifscheibe anzubringen, so dass der Schwerpunkt der Schleifscheibe und der Drehpunkt im Wesentlichen zusammenfallen.In a grinding machine that processes a workpiece with a rotating grinding wheel, the center of gravity of the grinding wheel preferably coincides with the fulcrum of the grinding wheel. When the center of gravity of the grinding wheel and the fulcrum of the grinding wheel are shifted from each other, the grinding wheel vibrates with the rotation of the grinding wheel, and the machining accuracy of the workpiece is lowered. It is therefore necessary to attach a correction weight to the grinding wheel so that the center of gravity of the grinding wheel and the fulcrum substantially coincide.
Als ein Verfahren zum Bestimmen einer Anbringungsposition des Korrekturgewichtes ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Gleichgewichts-Überwachungseinrichtung eingesetzt wird. Die Gleichgewichts-Überwachungseinrichtung enthält einen Drehungs-Sensor, der die Drehgeschwindigkeit einer Schleifscheibe misst, und einen Beschleunigungs-Sensor, der Vibration eines Schleifscheiben-Trägers misst und eine Abweichung eines Schwerpunktes auf Basis von Messwerten des Drehungs-Sensors und des Beschleunigungs-Sensors berechnet. Um den Schwerpunkt der Schleifscheibe zu bestimmen, ist es erforderlich, eine Amplitude von Vibration der Schleifscheibe zu berechnen. Wenn die Amplitude auf Basis des Beschleunigungs-Sensors berechnet wird, ist es erforderlich, mehrfache Integration eines Messwertes durchzuführen. Daher ist es wahrscheinlich, dass Berechnung der Abweichung des Schwerpunktes unter Verwendung des Beschleunigungs-Sensors durch in dem Messwert des Beschleunigungs-Sensors enthaltenes Rauschen beeinflusst wird.As a method of determining an attachment position of the correction weight, a method using a balance monitor is known. The balance monitoring device includes a rotation sensor that measures the rotational speed of a grinding wheel, and an acceleration sensor that measures vibration of a grinding wheel carrier and calculates a center of gravity deviation based on measured values of the rotation sensor and the acceleration sensor. In order to determine the center of gravity of the grinding wheel, it is necessary to calculate an amplitude of vibration of the grinding wheel. If the amplitude is calculated on the basis of the acceleration sensor, it is necessary to carry out multiple integration of a measured value. Therefore, it is likely that calculation of the deviation of the center of gravity using the acceleration sensor is affected by noise included in the measurement value of the acceleration sensor.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Industriemaschine, eine Vorrichtung zum Bestimmen von Exzentrizität, ein Verfahren zum Bestimmen von Exzentrizität sowie ein Programm zu schaffen, mit denen das oben beschriebene Problem der vorliegenden Erfindung gelöst wird.The object of the present invention is to create an industrial machine, a device for determining eccentricity, a method for determining eccentricity and a program with which the above-described problem of the present invention is solved.
Mittel zum Lösen des ProblemsMeans of solving the problem
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt eine Werkzeugmaschine ein Werkzeug mit einer Scheibenform, einen rotierenden Motor, der zum Drehen des Werkzeugs um eine Mittelachse des Werkzeugs herum ausgeführt ist, ein Stellglied, dass zum Bewegen des Werkzeugs in einer Schneidrichtung ausgeführt ist, einen Drehwinkel-Sensor, der zum Messen eines Drehwinkels des Werkzeugs ausgeführt ist, einen Verschiebungs-Sensor, der zum Messen von Verschiebung des Werkzeugs in der Schneidrichtung ausgeführt ist, sowie eine Regelungseinrichtung ein, die zum Regeln des rotierenden Motors und des Stellgliedes ausgeführt ist, wobei die Regelungseinrichtung eine Einheit für einen Drehungs-Befehl, die zum Ausgeben eines Drehungs-Befehls an den rotierenden Motor ausgeführt ist, eine Einheit für Erfassung eines Drehwinkels, die zum Erfassen eines Messwertes des Drehwinkels von dem Drehwinkel-Sensor ausgeführt ist, eine Einheit für Erfassung von Vibration, die so ausgeführt ist, dass sie einen Wert, der sich auf Vibration des Werkzeugs in der Schneidrichtung bezieht, auf Basis eines Messwertes der Verschiebung von dem Verschiebungs-Sensor erfasst, sowie eine Einheit für Bestimmung von Exzentrizität einschließt, die so ausgeführt ist, dass sie einen Wert, der sich auf eine Abweichung zwischen einem Schwerpunkt des Werkzeugs und der Mittelachse bezieht, auf Basis eines Messwertes des Drehwinkels und des Wertes erfasst, der sich auf die Vibration bezieht.According to a first aspect of the present invention, a machine tool includes a tool having a disk shape, a rotating motor configured to rotate the tool about a central axis of the tool, an actuator configured to move the tool in a cutting direction, a rotation angle -Sensor, which is designed to measure an angle of rotation of the tool, a displacement sensor, which is designed to measure displacement of the tool in the cutting direction, and a control device, which is designed to regulate the rotating motor and the actuator, wherein the Control device, a unit for a rotation command, which is designed to output a rotation command to the rotating motor, a unit for detecting a rotation angle, which is designed to detect a measured value of the rotation angle from the rotation angle sensor, a unit for detecting Vibration designed to be a n value relating to the vibration of the tool in the cutting direction detected on the basis of a measurement value of the displacement from the displacement sensor, as well as including a unit for determining eccentricity, which is designed to have a value relating to a Deviation between a center of gravity of the tool and the central axis is recorded on the basis of a measured value of the angle of rotation and the value that relates to the vibration.
Effekte der ErfindungEffects of the invention
Gemäß wenigstens einem der oben beschriebenen Aspekte bestimmt die Industriemaschine den Schwerpunkt eines Werkzeugs auf Basis des Messwertes der Verschiebung von dem Verschiebungs-Sensor. Durch die Verwendung des Messwertes der Verschiebung ist es nicht notwendig, Schwerkraft-Integration des Messwertes durchzuführen, und damit ist es, im Unterschied zu einem Fall, in dem ein Beschleunigungs-Sensor eingesetzt wird, möglich, einen Wert, der sich auf die Exzentrizität des Werkzeugs bezieht, ohne Beeinflussung durch Rauschen zu bestimmen.According to at least one of the aspects described above, the industrial machine determines the center of gravity of a tool on the basis of the measured value of the displacement from the displacement sensor. By using the measured value of the displacement, it is not necessary to perform gravity integration of the measured value, and thus, unlike a case in which an acceleration sensor is used, it is possible to obtain a value that relates to the eccentricity of the Without being influenced by noise.
FigurenlisteFigure list
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1 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau einer Schleifmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.1 Fig. 13 is a plan view showing a structure of a grinding machine according to a first embodiment. -
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Regelungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.2 Fig. 13 is a schematic block diagram showing a configuration of a control device according to the first embodiment. -
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zum Auswuchten eines Schleifsteins gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.3 Fig. 13 is a flow chart illustrating a process for balancing a grindstone according to the first embodiment. -
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen eines Vibrations-Vektors durch die Regelungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.4th FIG. 13 is a flowchart illustrating a method for determining a vibration vector by the controller according to the first embodiment. -
5A ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Amplituden von Ratter-Vibration einer Schleifscheibe vor und nach Auswuchtung der Schleifscheibe unter Verwendung der Regelungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.5A Fig. 13 is a diagram showing an example of amplitudes of chatter vibration of a grinding wheel before and after balancing the grinding wheel using the control device according to the first embodiment. -
5B ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Beträgen von Ratter-Vibration einer Schleifscheibe vor und nach Auswuchtung der Schleifscheibe unter Verwendung der Regelungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.5B Fig. 13 is a diagram showing an example of amounts of chatter vibration of a grinding wheel before and after balancing the grinding wheel using the controller according to the first embodiment.
Ausführungsweise der ErfindungMode for carrying out the invention
Erste AusführungsformFirst embodiment
Im Folgenden wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Aufbau der SchleifmaschineStructure of the grinding machine
Eine Schleifmaschine
Im Folgenden wird eine Richtung im rechten Winkel zu der Spindel an der Oberseite des Sockels
The following is a direction at right angles to the spindle at the top of the
Der Sockel
Die Aufnahmeeinrichtung
Der Schleifscheiben-Träger
Die Schleifscheibe
Der X-Achsen-Führungsabschnitt
Das X-Achsen-Stellglied
Der Verschiebungs-Sensor
Der rotierende Motor
Der Drehwinkel-Sensor
The grinding
The X-axis
The
The displacement sensor
The rotating
The
Das heißt, bei der Schleifmaschine
Konfiguration der RegelungseinrichtungConfiguration of the control device
Die Regelungseinrichtung
Das Programm kann einige der Funktionen realisieren, die die Regelungseinrichtung
The
The program can implement some of the functions that the
Beispiele für den Speicher
Der Prozessor
Die Einheit
Die Einheit
The
Die Einheit
Die Einheit
Die Einheit
Die Einheit
Die Rückführungs-Einheit
Die Einheit
Die Einheit
Die Einheit
Die Einheit
Vorgang zum Auswuchten der SchleifscheibeProcess for balancing the grinding wheel
Im Folgenden wird ein Vorgang zum Auswuchten der Schleifscheibe
Die Bedienungsperson betätigt die Regelungseinrichtung
The operator operates the
Dann berechnet die Einheit
[Gleichung 1]
[Equation 1]
In Gleichung (1) ist W0 das Gewicht des Testgewichtes. A0 ist eine Amplituden-Komponente des Vibrations-Vektors in einem Zustand, in dem das in Schritt S2 bestimmte Testgewicht nicht hinzugefügt ist. A1 ist eine Amplituden-Komponente des Vibrations-Vektors in einem Zustand, in dem das in Schritt S4 bestimmte Testgewicht hinzugefügt ist. A2 ist eine Amplituden-Komponente des Vibrations-Vektors, die die Exzentrizität aufhebt. θ0 ist eine Phasen-Komponente des Vibrations-Vektors in einem Zustand, in dem das in Schritt S2 bestimmte Testgewicht nicht hinzugefügt ist. θ1 ist eine Phasen-Komponente des Vibrations-Vektors in einem Zustand, in dem das in Schritt S4 bestimmte Testgewicht hinzugefügt ist.In equation (1), W 0 is the weight of the test weight. A 0 is an amplitude component of the vibration vector in a state in which the test weight determined in step S2 is not added. A 1 is an amplitude component of the vibration vector in a state in which the test weight determined in step S4 is added. A 2 is an amplitude component of the vibration vector that cancels out the eccentricity. θ 0 is a phase component of the vibration vector in a state where the test weight determined in step S2 is not added. θ 1 is a phase component of the vibration vector in a state in which the test weight determined in step S4 is added.
Dann legt die Einheit
[Ausdruck 2]
[Expression 2]
Dann bestimmt die Einheit
[Ausdruck 3]
[Expression 3]
Dann gibt die Einheit
Dann entfernt die Bedienungsperson das Testgewicht von der Schleifscheibe
Die Bedienungsperson stellt fest, ob der angezeigte Betrag von Vibration genauso groß ist wie oder größer als ein Bezugswert (Schritt S14). Wenn der Betrag von Vibration genauso groß ist wie oder größer als der Bezugswert (Schritt S14: JA), kehrt der Prozess zu Schritt S3 zurück, und Auswuchtung wird weiter durchgeführt. Wenn der Betrag von Vibration kleiner ist als der Bezugswert (Schritt S14: NEIN), beendet die Bedienungsperson die Auswuchtung.The operator determines whether the displayed amount of vibration is equal to or greater than a reference value (step S14). When the amount of vibration is equal to or greater than the reference value (step S14: YES), the process returns to step S3, and balancing is further performed. When the amount of vibration is smaller than the reference value (step S14: NO), the operator ends the balancing.
Verfahren zum Bestimmen eines Vibrations-VektorsMethod for determining a vibration vector
Wenn die Regelungseinrichtung
When the
Die Einheit
Die Einheit
Die Einheit
Funktion der Regelungseinrichtung beim Bearbeiten des WerkstücksFunction of the control device when machining the workpiece
Wenn das Werkstück
Funktion und EffekteFunction and effects
Die Regelungseinrichtung
Darüber hinaus bestimmt die Regelungseinrichtung
In addition, the control device determines
Die Regelungseinrichtung
Zweite AusführungsformSecond embodiment
Die Regelungseinrichtung
Die Einheit
Im Folgenden wird der Grund dafür beschrieben, dass der Vibrations-Vektor auf Basis der Schubkraft des X-Achsen-Stellgliedes
Funktion und EffekteFunction and effects
So bestimmt die Regelungseinrichtung
Darüber hinaus ist, auch wenn die Regelungseinrichtung
Obwohl oben eine Ausführungsform ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben worden ist, sind konkrete Konfigurationen nicht auf die oben beschriebenen beschränkt, und es können verschiedene konstruktive Veränderungen und dergleichen vorgenommen werden.Although an embodiment has been described in detail with reference to the drawings, concrete configurations are not limited to those described above, and various structural changes and the like can be made.
Beispielsweise regelt die Regelungseinrichtung
Industrielle EinsatzmöglichkeitenIndustrial uses
Gemäß der oben beschriebenen Offenbarung der vorliegenden Erfindung bestimmt die Industriemaschine den Schwerpunkt des Werkzeugs auf Basis der Messwerte von Verschiebung von dem Verschiebungs-Sensor. Wenn die Messwerte von Verschiebung genutzt werden, ist es nicht notwendig, eine mehrfache Integration der Messwerte durchzuführen, und damit ist es möglich, einen Wert zu bestimmen, der sich auf die Exzentrizität des Werkzeugs bezieht und im Unterschied zur einem Fall, in dem ein Beschleunigung-Sensor eingesetzt wird, nicht durch Rauschen beeinflusst wird.According to the disclosure of the present invention described above, the industrial machine determines the center of gravity of the tool based on the measurement values of displacement from the displacement sensor. If the measured values of displacement are used, it is not necessary to perform multiple integration of the measured values, and thus it is possible to determine a value related to the eccentricity of the tool and different from a case where an acceleration -Sensor is used, is not influenced by noise.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100:100:
- SchleifmaschineGrinding machine
- 110:110:
- Sockelbase
- 111:111:
- Y-Achsen-FührungsabschnittY-axis guide section
- 112:112:
- Y-Achsen-StellgliedY-axis actuator
- 121:121:
- SpindelstockHeadstock
- 122:122:
- ReitstockTailstock
- 123:123:
- rotierender Motorrotating motor
- 120:120:
- AufnahmeeinrichtungReceiving facility
- 130:130:
- Schleifscheiben-TrägerGrinding wheel carrier
- 131:131:
- SchleifscheibeGrinding wheel
- 132:132:
- X-Achsen-FührungsabschnittX-axis guide section
- 133:133:
- X-Achsen-StellgliedX-axis actuator
- 134:134:
- Verschiebungs-SensorDisplacement sensor
- 135:135:
- rotierender Motorrotating motor
- 136:136:
- Drehwinkel-SensorRotation angle sensor
- 140:140:
- RegelungseinrichtungControl device
- 141:141:
- Prozessorprocessor
- 143:143:
- HauptspeicherMain memory
- 145:145:
- SpeicherStorage
- 147:147:
- Schnittstelleinterface
- 150:150:
- AnzeigeeinrichtungDisplay device
- 410:410:
- Einheit für Erfassung eines DrehwinkelsUnit for recording a rotation angle
- 411:411:
- Einheit für Erfassung von VibrationUnit for detecting vibration
- 412:412:
- Einheit für Berechnung einer Soll-PositionUnit for calculating a target position
- 413:413:
- Einheit für Berechnung einer Soll-ZustandsgrößeUnit for calculating a target state variable
- 414:414:
- Einheit für Berechnung eines Befehls-WertesUnit for calculating a command value
- 415:415:
- Einheit zum Ausgeben eines BefehlsUnit for issuing a command
- 416:416:
- Einheit für einen Drehungs-BefehlUnit for a rotation command
- 417:417:
- Rückführungs-EinheitReturn unit
- 418:418:
- Einheit für Bestimmung von ExzentrizitätUnit for determining eccentricity
- 419:419:
- Einheit für Festlegung eines KorrekturgewichtesUnit for determining a correction weight
- 420:420:
- Einheit für Bestimmung eines Betrages von VibrationUnit for determining an amount of vibration
- 421:421:
- Einheit für Anzeige-SteuerungDisplay control unit
- W:W:
- Werkstückworkpiece
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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- JP 201544249 [0003]JP 201544249 [0003]
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