DE112022000256T5

DE112022000256T5 - Steuervorrichtung und Rechenvorrichtung

Info

Publication number: DE112022000256T5
Application number: DE112022000256.5T
Authority: DE
Inventors: Masashi Yasuda
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2023-09-14
Also published as: WO2022158415A1; CN116710223A; JPWO2022158415A1

Abstract

Es werden eine Steuervorrichtung und eine Rechenvorrichtung bereitgestellt, die in der Lage sind, synthetische Schwingungen für eine Werkzeugmaschine einzustellen. Diese Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert, umfasst: eine Schwingungsbefehl-Erzeugungseinheit, die einen Schwingungsbefehl zum Schwingen einer Einrichtung der Werkzeugmaschine oder eines Werkstücks erzeugt; eine Relativschwingungsbefehl-Erzeugungseinheit, die einen Relativschwingungsbefehl zum relativen Schwingen der Einrichtung und des Werkstücks erzeugt; und eine Schwingungsphasen-Einstelleinheit, die die Schwingungsphase des Schwingungsbefehls und/oder des Relativschwingungsbefehls auf der Grundlage des Schwingungsbefehls und des Relativschwingungsbefehls einstellt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und eine Rechenvorrichtung.
Stand der Technik
Eine exzentrische Bearbeitungstechnik zur Bearbeitung eines exzentrischen Werkstücks mit einer Werkzeugmaschine ist bekannt (siehe z. B. Patentdokument 1). Bei der exzentrischen Bearbeitung muss die Werkzeugmaschine ein Werkzeug in Schwingung versetzen, um das Werkzeug in die Position des exzentrisch zu bearbeitenden Werkstücks zu bringen.
Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. H05-305501
Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Eine andere Bearbeitungstechnik, bei der das Werkzeug relativ zum Werkstück in Schwingung versetzt wird, wie z. B. das Oszillationsschneiden, ist bereits bekannt. Wenn das Werkzeug während der exzentrischen Bearbeitung relativ zum Werkstück in Schwingung versetzt wird, kann die zusammengesetzte Schwingung, die sich aus der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung des Werkzeugs und der Schwingung des Werkzeugs relativ zum Werkstück zusammensetzt (z. B. eine Amplitude und Beschleunigung der zusammengesetzten Schwingung sowie mechanische Schwingungen und Schall), von einem zulässigen Bereich abweichen. In einigen Fällen muss die Schwingung im Hinblick auf die Belastung der Werkzeugmaschine so weit wie möglich minimiert werden. Daher muss die zusammengesetzte Schwingung der Werkzeugmaschine angepasst werden.
Mittel zur Lösung der Probleme
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Werkzeugmaschine: einen Schwingungsbefehlsgenerator, der einen Schwingungsbefehl erzeugt, um ein Werkzeug der Werkzeugmaschine oder ein Werkstück in Schwingung zu versetzen; einen Relativschwingungsbefehlsgenerator, der einen Relativschwingungsbefehl erzeugt, um das Werkzeug und das Werkstück in Relativschwingung zu versetzen; und eine Schwingungsphaseneinsteller, die eine durch den Schwingungsbefehl verursachte Schwingungsphase und/oder eine durch den Relativschwingungsbefehl verursachte Schwingungsphase auf der Grundlage des Schwingungsbefehls und des Relativschwingungsbefehls einstellt.
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Werkzeugmaschine: einen Schwingungsbefehlsgenerator, der einen Schwingungsbefehl erzeugt, um ein Werkzeug der Werkzeugmaschine oder ein Werkstück in Schwingung zu versetzen; einen Relativbewegungsbefehlsgenerator, der einen Relativbewegungsbefehl erzeugt, um eine Relativbewegung des Werkzeugs und des Werkstücks zu bewirken; und einen Befehlseinsteller, die mindestens einen aus einer Vielzahl von Parametern des Schwingungsbefehls und des Relativbewegungsbefehls einstellt.
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Rechenvorrichtung für eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Werkzeugmaschine: einen Schwingungsbefehlsgenerator, der einen Schwingungsbefehl erzeugt, um ein Werkzeug der Werkzeugmaschine oder ein Werkstück in Schwingung zu versetzen; einen Relativschwingungsbefehlsgenerator, der einen Relativschwingungsbefehl erzeugt, um das Werkzeug und das Werkstück in Relativschwingung zu versetzen; und einen Schwingungsphaseneinsteller, die eine durch den Schwingungsbefehl verursachte Schwingungsphase und/oder eine durch den Relativschwingungsbefehl verursachte Schwingungsphase auf der Grundlage des Schwingungsbefehls und des Relativschwingungsbefehls einstellt.
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Rechenvorrichtung für eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Werkzeugmaschine: einen Schwingungsbefehlsgenerator, der einen Schwingungsbefehl erzeugt, um ein Werkzeug der Werkzeugmaschine oder ein Werkstück in Schwingung zu versetzen; einen Relativbewegungsbefehlsgenerator, der einen Relativbewegungsbefehl erzeugt, um das Werkzeug und das Werkstück in Relativbewegung zu versetzen; und einen Befehlseinsteller, der mindestens einen von mehreren Parametern des Schwingungsbefehls und des Relativbewegungsbefehls einstellt.
Auswirkungen der Erfindung
Gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann die zusammengesetzte Schwingung einer Werkzeugmaschine eingestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Ansicht einer Steuervorrichtung einer ersten Ausführungsform;
2 ist eine schematische Ansicht, die das Oszillationsschneiden und die exzentrische Bearbeitung der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist ein Diagramm der Wellenformen von Schwingungen, die durch das Oszillationsschneiden, die exzentrische Bearbeitung und die zusammengesetzte Schwingung der ersten Ausführungsform verursacht werden;
4 ist ein Diagramm der Wellenformen von Schwingungen, die durch das Oszillationsschneiden vor und nach der Einstellung der Schwingungsphase, der exzentrischen Bearbeitung und der zusammengesetzten Schwingung der ersten Ausführungsform verursacht werden;
5 ist ein Diagramm der Wellenformen von Schwingungen, die durch das Oszillationsschneiden, die exzentrische Bearbeitung und die zusammengesetzte Schwingung der ersten Ausführungsform verursacht werden;
6 ist ein Diagramm der Wellenformen von Schwingungen, die durch das Oszillationsschneiden vor und nach der Einstellung der Schwingungsphase, der exzentrischen Bearbeitung und der zusammengesetzten Schwingung der ersten Ausführungsform verursacht werden;
7 ist ein Diagramm der Wellenformen von Schwingungen, die durch das Oszillationsschneiden, die exzentrische Bearbeitung und die zusammengesetzte Schwingung der ersten Ausführungsform verursacht werden;
8 ist ein Diagramm der Wellenformen von Schwingungen, die durch das Oszillationsschneiden vor und nach der Einstellung der Schwingungsphase, der exzentrischen Bearbeitung und der zusammengesetzten Schwingung der ersten Ausführungsform verursacht werden;
9 ist eine Ansicht, die schematisch das Oszillationsschneiden und die exzentrische Bearbeitung der ersten Ausführungsform zeigt;
10 ist eine Ansicht, die schematisch das Oszillationsschneiden und die exzentrische Bearbeitung der ersten Ausführungsform zeigt;
11 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel für zwei Arten des Oszillationsschneidens der ersten Ausführungsform zeigt;
12 ist eine Ansicht, die schematisch ein weiteres Beispiel für zwei Arten des Oszillationsschneidens der ersten Ausführungsform zeigt;
13 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf von Prozessen veranschaulicht, die von einer Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt werden;
14 ist eine schematische Ansicht einer Steuervorrichtung einer zweiten Ausführungsform;
15 ist eine schematische Ansicht, die die Relativbewegung und die exzentrische Bearbeitung der zweiten Ausführungsform zeigt;
16 ist ein Diagramm der Bewegungsgeschwindigkeiten eines Werkzeugs der zweiten Ausführungsform;
17 ist ein Diagramm der Bewegungsgeschwindigkeiten des Werkzeugs der zweiten Ausführungsform;
18 ist ein Diagramm der Bewegungsgeschwindigkeiten des Werkzeugs der zweiten Ausführungsform;
19 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf von Prozessen veranschaulicht, die von der Steuervorrichtung der zweiten Ausführungsform durchgeführt werden; und
20 ist eine schematische Ansicht einer Rechenvorrichtung einer anderen Ausführungsform.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
[Erste Ausführungsform]
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben. 1 ist eine Ansicht, die schematisch eine Steuervorrichtung 1 einer ersten Ausführungsform zeigt. Die Steuervorrichtung 1 ist eine Vorrichtung, die eine Werkzeugmaschine 2 steuert, und ist zum Beispiel eine numerische Steuervorrichtung.
Die Werkzeugmaschine 2 führt die Bearbeitung eines Werkstücks durch Oszillationsschneiden in Übereinstimmung mit der Steuerung der Steuervorrichtung 1 durch. Die Werkzeugmaschine 2 umfasst Motoren 21 und 22. Der Motor 21 treibt und steuert beispielsweise eine Hauptwelle 24, und der Motor 22 treibt und steuert ein Werkzeug 23.
Die Steuervorrichtung 1 umfasst einen Schwingungsbefehlsgenerator 11, einen relativen Schwingungsbefehlsgenerator 12, einen Schwingungsphaseneinsteller 13, einen Amplitudenrechner 14, eine Bestimmungseinheit 15, einen zugehörigen axialen Schwingungsbefehlsgenerator 16 und eine Schwingungsphaseneinstelleinheit 17.
Basierend auf den Oszillationsbedingungen, um zumindest das Werkzeug 23 der Werkzeugmaschine 2 oder ein Werkstück 30 in Schwingung zu versetzen, erzeugt der Schwingungsbefehlsgenerator 11 einen Schwingungsbefehl, um das Werkzeug 23 der Werkzeugmaschine 2 oder das Werkstück 30 zum Schwingen zu bringen. Der Schwingungsbefehlsgenerator 11 kann den Schwingungsbefehl beispielsweise auf der Grundlage von Oszillationsbedingungen, einschließlich der Vergrößerung einer Oszillationsamplitude und der Vergrößerung einer Oszillationsfrequenz, und von Bearbeitungsbedingungen erzeugen, oder er kann den Schwingungsbefehl auf der Grundlage von Oszillationsbedingungen, einschließlich der Oszillationsamplitude und der Oszillationsfrequenz, erzeugen.
Basierend auf den Oszillationsbedingungen für die relative Schwingung zumindest des Werkzeugs 23 und des Werkstücks 30 erzeugt der Relativschwingungsbefehlsgenerator 12 einen Relativschwingungsbefehl, um das Werkzeug 23 und das Werkstück 30 in eine relative Schwingung zu versetzen. Der Relativschwingungsbefehlsgenerator 12 kann den Relativschwingungsbefehl beispielsweise auf der Grundlage von Oszillationsbedingungen einschließlich der Vergrößerung der Oszillationsamplitude und der Vergrößerung der Oszillationsfrequenz und von Bearbeitungsbedingungen für die Bearbeitung des Werkstücks 30 erzeugen, oder er kann den Relativschwingungsbefehl auf der Grundlage von Oszillationsbedingungen einschließlich der Oszillationsamplitude und der Oszillationsfrequenz erzeugen.
Der Schwingungsphaseneinsteller 13 stellt mindestens eine Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung oder eine Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung basierend auf dem Schwingungsbefehl und dem relativen Schwingungsbefehl ein. Insbesondere stellt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung und/oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung so ein, dass ein Parameter der zusammengesetzten Schwingung, der eine Zusammensetzung der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung und der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung ist, einen vorgegebenen Wert hat.
Der Amplitudenrechner 14 berechnet die Amplitude der Schwingung des Werkzeugs 23 oder des Werkstücks 30 auf der Grundlage des Schwingungsbefehls und berechnet die Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs 23 und des Werkstücks 30 auf der Grundlage des relativen Schwingungsbefehls.
Die Bestimmungseinheit 15 ermittelt, ob der Parameter der zusammengesetzten Schwingung innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs liegt. Wenn der Parameter außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, passt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung und/oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung an.
Die Bestimmungseinheit 15 bestimmt, ob die zusammengesetzte Amplitudensumme, die der Parameter der zusammengesetzten Schwingung ist und die Summe der Amplitude der Schwingung des Werkzeugs 23 oder des Werkstücks 30 und der Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs 23 und des Werkstücks 30 ist, gleich oder kleiner als eine obere Grenze der Amplitude ist, die den erlaubten Bereich hat. Der Schwingungsphaseneinsteller 13 passt mindestens die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Veränderung an, wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme die Obergrenze der Amplitude überschreitet.
Die Bestimmungseinheit 15 bestimmt, ob die zusammengesetzte Amplitudensumme, die der Parameter ist und die Summe der Amplitude der Schwingung des Werkzeugs 23 oder des Werkstücks 30 und der Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs 23 und des Werkstücks 30 ist, gleich oder kleiner als die untere Grenze der Amplitude ist, die den zulässigen Bereich hat. Der Schwingungsphaseneinsteller 13 stellt die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung ein, wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme unter die untere Grenze der Amplitude fällt.
Basierend auf den Bearbeitungsbedingungen für die Bearbeitung des Werkstücks 30 erzeugt der Zugehörige-Achsen-Schwingungsbefehlsgenerator 16 einen zugehörigen axialen Schwingungsbefehl, der eine Schwingung in Bezug auf eine andere Achsenrichtung in Bezug auf die Schwingung des Werkzeugs 23 oder des Werkstücks 30 oder die relative Schwingung des Werkzeugs 23 und des Werkstücks 30 verursacht.
Nachdem die Phase der Schwingung durch den Schwingungsphaseneinsteller 13 eingestellt wurde, stellt die Schwingungsphaseneinstelleinheit 17 die Phase der Schwingung in Bezug auf die unterschiedliche Achsenrichtung ein, die mit der Schwingung des Werkzeugs 23 oder des Werkstücks 30 oder der relativen Schwingung des Werkzeugs 23 und des Werkstücks 30 zusammenhängt, basierend auf der Phase der Schwingung, die durch den Schwingungsphaseneinsteller 13 eingestellt wurde. Zum Beispiel stellt die Schwingungsphaseneinstelleinheit 17 die Phase der Schwingung in Bezug auf die unterschiedliche Achsenrichtung auf der Grundlage der Phase der Schwingung, die durch den Schwingungsphaseneinsteller 13 eingestellt wurde, und dem zugehörigen axialen Schwingungsbefehl ein.
Wenn die Schwingung des Werkzeugs 23 oder des Werkstücks 30 und die relative Schwingung des Werkzeugs 23 und des Werkstücks 30 unterschiedliche Schwingungsfrequenzen haben, kann der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Frequenz und Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung oder die Frequenz und Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung einstellen.
2 ist eine Ansicht, die schematisch das Oszillationsschneiden und die exzentrische Bearbeitung der ersten Ausführungsform zeigt. Wie in 2 dargestellt, führt die Werkzeugmaschine 2 das oszillierende Gewindeschneiden mit dem Werkzeug 23 und die exzentrische Bearbeitung des Werkstücks 30 durch.
In dem in 2 gezeigten Beispiel verursacht das oszillierende Gewindeschneiden die Schwingung in Richtung der X-Achse, und die exzentrische Bearbeitung des Werkstücks 30 verursacht ebenfalls die Schwingung in Richtung der X-Achse.
Die durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachte Schwingung erfolgt auf der Grundlage des relativen Schwingungsbefehls, der das Werkzeug 23 und das Werkstück 30 in eine relative Schwingung versetzt. Die durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung erfolgt auf der Grundlage des Schwingungsbefehls, der das Werkzeug 23 der Werkzeugmaschine 2 in Schwingung versetzt.
Die folgende Formel wird zur Berechnung der Phasendifferenz a zwischen der durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingung und der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung verwendet. Die durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung wird durch Asin (Dω) dargestellt, und die durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachte Schwingung wird durch Bsin (Dw + a) dargestellt.
In diesem Fall wird die zusammengesetzte Schwingung, die sich aus der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung und der durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingung zusammensetzt, durch (Rsin(Dw + sin^-1 ((B/R)sina)) dargestellt. In dieser Formel sind A, B und D Konstanten, und w ist die Winkelgeschwindigkeit. Außerdem wird R = √(A² + B² + 2ABcosα) erfüllt.
Wenn die Obergrenze der Amplitude der zusammengesetzten Schwingung C ist, wird die Phasendifferenz α durch die folgende Formel dargestellt. $α = {cos}^{- 1} ((C^{2} - A^{2} - B^{2}) / 2 AB)$
Die der Phasendifferenz α entsprechende Zeit T wird durch die folgende Formel dargestellt. $T = α /D ω$
Wenn α, das R minimiert, berechnet wird, kann die Amplitude der zusammengesetzten Schwingung minimiert werden.
3 ist ein Diagramm der Wellenformen der durch das Oszillationsschneiden verursachten Schwingung, der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung und der zusammengesetzten Schwingung der ersten Ausführungsform. 4 ist ein Diagramm der Wellenformen der durch das Oszillationsschneiden verursachten Schwingungen vor und nach der Einstellung der Schwingungsphase, der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingungen und der zusammengesetzten Schwingungen der ersten Ausführungsform.
3 und 4 zeigen die Wellenformen der durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingungen und der durch die in 2 gezeigte exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingungen sowie die zusammengesetzten Schwingungen. Das Diagramm der Wellenformen in 3 und 4 hat eine horizontale Achse, die die Zeit darstellt, und eine vertikale Achse, die die Position des Werkzeugs 23 in X-Richtung darstellt.
In dem in 3 dargestellten Beispiel liegt die Amplitude außerhalb des zulässigen Bereichs. Ebenso kann die zusammengesetzte Schwingung eine Beschleunigung, eine mechanische Schwingung und einen Schall aufweisen, die außerhalb der zulässigen Bereiche liegen. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 1 eine solche Situation durch die Phasenanpassung vermeiden.
Wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme, d.h. die Summe der Amplitude der durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingung und der Amplitude der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung, die obere Amplitudengrenze überschreitet, stellt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phasendifferenz α zwischen der durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingung und der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung so ein, dass die Summe der zusammengesetzten Amplitude gleich oder kleiner als die obere Amplitudengrenze ist.
Wie in 4 gezeigt, stellt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phase der durch den Befehl für das oszillierende Gewindeschneiden (relativer Schwingungsbefehl) verursachten Schwingung so ein, dass die durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachte Schwingung für die Zeit T entsprechend der Phasendifferenz α stoppt. Der Schwingungsphaseneinsteller 13 kann die Phase der durch den Befehl für die exzentrische Bearbeitung (Schwingungsbefehl) verursachten Schwingung so einstellen, dass die durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung für die Zeit T entsprechend der Phasendifferenz α stoppt.
Anstelle des oben beschriebenen Verfahrens kann der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phase der durch den Befehl für das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingung (relativer Schwingungsbefehl) oder die Phase der durch den Befehl für die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung (Schwingungsbefehl) so einstellen, dass die Schwingungen die Phasendifferenz α haben.
Durch die Einstellung der Schwingungsphase wird die zusammengesetzte Amplitudensumme gleich oder kleiner als die Obergrenze der Amplitude. Der Schwingungsphaseneinsteller 13 kann die Phasendifferenz α einstellen, um die zusammengesetzte Amplitudensumme zu minimieren, indem er die Phasendifferenz α berechnet, die R minimiert.
5 ist ein Diagramm der Wellenformen der durch das Oszillationsschneiden verursachten Schwingung, der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung und der zusammengesetzten Schwingung der ersten Ausführungsform. 6 ist ein Diagramm der Wellenformen der durch das Oszillationsschneiden verursachten Schwingungen vor und nach der Einstellung der Schwingungsphase, der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingungen und der zusammengesetzten Schwingungen der ersten Ausführungsform.
Die 5 und 6 zeigen, wie die 3 und 4, die Wellenformen der durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingungen und der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingungen, wie in 2 dargestellt, sowie die zusammengesetzten Schwingungen. Obwohl 3 das Beispiel zeigt, in dem die zusammengesetzte Schwingungssumme, die die Summe der Amplitude der durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingung und der Amplitude der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung ist, die obere Grenze der Amplitude überschreitet, zeigt 5 ein Beispiel, in dem die zusammengesetzte Schwingungssumme unter die untere Grenze der Amplitude fällt.
Wenn die zusammengesetzte Schwingungssumme unter die untere Grenze der Amplitude fällt, kann die Werkzeugmaschine 2 aufgrund kleiner Schwingungen Reibung verursachen. Daher muss die Werkzeugmaschine 2 die zusammengesetzte Schwingungssumme erhöhen, um das durch die kleinen Schwingungen verursachte Verschweißen und wieder Losreißen (engl. fretting) zu vermeiden.
Wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme unter die untere Amplitudengrenze fällt, stellt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phasendifferenz α zwischen der durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingung und der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung so ein, dass die zusammengesetzte Amplitudensumme gleich oder größer als die untere Amplitudengrenze ist.
Wie in 6 gezeigt, stellt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phase der durch den Befehl für das oszillierende Gewindeschneiden (relativer Schwingungsbefehl) verursachten Schwingung so ein, dass die durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachte Schwingung für die Zeit T entsprechend der Phasendifferenz α stoppt. Der Schwingungsphaseneinsteller 13 kann die Phase der durch den Befehl für die exzentrische Bearbeitung (Schwingungsbefehl) verursachten Schwingung so einstellen, dass die durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung für die Zeit T entsprechend der Phasendifferenz α stoppt.
Anstelle des oben beschriebenen Verfahrens kann der Schwingungsphaseneinsteller 13 eine oder beide Phasen der durch den Befehl für das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingungen (relativer Schwingungsbefehl) und die Phase der durch den Befehl für die exzentrische Bearbeitung (Schwingungsbefehl) verursachten Schwingungen so einstellen, dass die Schwingungen die Phasendifferenz α haben, so dass die zusammengesetzte Amplitudensumme durch die Schwingungsphaseneinstellung gleich oder größer als die untere Amplitudengrenze ist.
In den in den bis dargestellten Beispielen wird die Phasenanpassung durchgeführt, nachdem die Phasendifferenz α im Voraus berechnet wurde. In diesen Beispielen kann die zusammengesetzte Amplitudensummen jedoch nicht im Voraus ermittelt werden, es sei denn, die Werkzeugmaschine wird betrieben. Beispielsweise ist die tatsächliche Amplitude der durch die zusammengesetzte Schwingung verursachten Schwingung einer Werkzeugkante aufgrund des Einflusses der mechanischen Eigenschaften schwer im Voraus zu berechnen, was die Berechnung der Phasendifferenz α erschwert. In einem solchen Fall kann die Steuervorrichtung 1 für die Phasenanpassung zwei Schwingungsphasen auf der Grundlage der Rückmeldung eines Sensors, der die zusammengesetzte Amplitudensumme direkt beobachten kann, schrittweise verschieben und die Verschiebung der beiden Schwingungsphasen beenden, wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme einen gewünschten Wert erreicht.
7 ist ein Diagramm der Wellenformen der durch das Oszillationsschneiden verursachten Schwingung, der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung und der zusammengesetzten Schwingung der ersten Ausführungsform. 8 ist ein Diagramm der Wellenformen der durch das Oszillationsschneiden verursachten Schwingungen vor und nach der Einstellung der Schwingungsphase, der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingungen und der zusammengesetzten Schwingungen der ersten Ausführungsform.
7 und 8 zeigen, wie 3 und 4, die Wellenformen der durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingung und der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung, wie in 2 gezeigt, sowie die zusammengesetzte Schwingung. Während die 3 und 4 Beispiele zeigen, bei denen die durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachte Schwingung und die durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung die gleiche Schwingungsfrequenz haben, zeigen die 7 und 8 Beispiele, bei denen die durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachte Schwingung und die durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung nicht die gleiche Schwingungsfrequenz haben.
In den in 7 und 8 gezeigten Beispielen, wie auch in den Beispielen in 3 und 4, wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme, die die Summe der Amplitude der durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingung und der Amplitude der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung ist, die obere Amplitudengrenze überschreitet, stellt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phasendifferenz α zwischen der durch das oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingung und der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung so ein, dass die zusammengesetzte Amplitudensumme gleich oder kleiner als die obere Amplitudengrenze ist.
9 ist eine Ansicht, die schematisch das Oszillationsschneiden und die exzentrische Bearbeitung der ersten Ausführungsform zeigt. Obwohl 3 das Beispiel zeigt, bei dem sowohl die exzentrische Bearbeitung als auch das oszillierende Schneiden des Gewindes die Schwingung in Richtung der X-Achse verursacht, zeigt 9 ein Beispiel, bei dem die exzentrische Bearbeitung die Schwingung in Richtung der X-Achse und das oszillierende Schneiden die Schwingung in Richtung der Z-Achse verursacht. Die zusammengesetzte Schwingung setzt sich aus der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung in X-Richtung und der durch das oszillierende Schneiden verursachten Schwingung in Z-Richtung zusammen.
Obwohl die durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung und die durch das oszillierende Schneiden verursachte Schwingung nicht auf der gleichen Achse auftreten, wie in 9 dargestellt ist, stellt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phasendifferenz α zwischen der durch das Oszillationsschneiden verursachten Schwingung und der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung ein, wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme die obere Amplitudengrenze überschreitet, um die zusammengesetzte Amplitudensumme, die die Summe der Amplitude der durch das Oszillationsschneiden verursachten Schwingung und der Amplitude der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung ist, gleich oder kleiner als die obere Amplitudengrenze zu machen.
Durch die Einstellung der Schwingungsphase wird die zusammengesetzte Amplitudensumme gleich oder kleiner als die Obergrenze der Amplitude, und die Steuervorrichtung 1 kann die maximale Beschleunigung und andere Parameter der zusammengesetzten Schwingung verringern.
10 ist eine Ansicht, die schematisch das Oszillationsschneiden und die exzentrische Bearbeitung der ersten Ausführungsform zeigt. In dem in 10 gezeigten Beispiel wird das Oszillationsschneiden in einer Richtung des Konus eines exzentrischen Werkstücks 30 durchgeführt. In dem in 10 gezeigten Beispiel verursacht die exzentrische Bearbeitung also die Schwingung in Richtung der X-Achse, und das Oszillationsschneiden verursacht die Schwingung in Richtung der X- und Z-Achse.
Wenn in einem solchen Fall die zusammengesetzte Amplitudensumme, d. h. die Summe der Amplitude der durch das oszillierende Schneiden verursachten Schwingung in der X-Achsenrichtung und der Amplitude der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung in der X-Achsenrichtung, die obere Amplitudengrenze überschreitet, stellt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phasendifferenz α zwischen der durch das oszillierende Schneiden verursachten Schwingung und der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung so ein, dass die zusammengesetzte Amplitudensumme gleich oder kleiner als die obere Amplitudengrenze ist.
Basierend auf der Phasendifferenz α (Phase der Schwingung), die durch den Schwingungsphaseneinsteller 13 eingestellt wird, stellt die Schwingungsphaseneinstelleinheit 17 die Phase der Schwingung in Bezug auf die Z-Achsenrichtung (d.h. die andere Achsenrichtung) in Bezug auf die durch das Oszillationsschneiden verursachte Schwingung ein, um die Phase der durch das Oszillationsschneiden verursachten Schwingung in der X-Achsenrichtung und die Phase der durch das Oszillationsschneiden verursachten Schwingung in der Z-Achsenrichtung beizubehalten.
Wenn die Schwingungsphase auf diese Weise eingestellt ist, kann die Werkzeugmaschine 2 das Werkzeug 23 beim oszillierende Gewindeschneiden in Richtung des Konus des Werkstücks 30 schwingen lassen.
Wenn die durch die exzentrische Bearbeitung hervorgerufene Schwingung und die durch das Oszillationsschneiden hervorgerufene Schwingung unterschiedliche Schwingungsfrequenzen haben, kann die Einstellvorrichtung 13 für das Oszillationsschneiden zumindest die Frequenz und die Phase der durch den Befehl für das Oszillationsschneiden hervorgerufenen Schwingung (relativer Schwingungsbefehl) oder die Frequenz und die Phase der durch den Befehl für die exzentrische Bearbeitung hervorgerufenen Schwingung (Schwingungsbefehl) einstellen.
Wenn die durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung eine Frequenz von 10 Hz und eine Amplitude von 1,00 mm hat und die durch das oszillierende Schneiden verursachte Schwingung eine Frequenz von 6 Hz und eine Amplitude von 0,50 mm hat, beträgt der Mindestwert der Amplitude der zusammengesetzten Schwingung (die durch die Einstellung der Schwingungsphase erreichte Mindestamplitude) 1,35 mm.
In diesem Fall übersteigt jedoch der Mindestwert der Amplitude der zusammengesetzten Schwingung (1,35 mm) die obere Grenze der Amplitude der zusammengesetzten Schwingung, die 1,30 mm beträgt. Somit passt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Frequenz und Phase der durch den Befehl für das Oszillationsschneiden verursachten Schwingung an, wenn die durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung und die durch das Oszillationsschneiden verursachte Schwingung unterschiedliche Schwingungsfrequenzen haben.
Konkret ändert der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Frequenz der durch den oszillierende Gewindeschneiden verursachten Schwingung von 6 Hz auf 5 Hz und passt die Phase der Schwingung an. Dadurch wird der Mindestwert der Amplitude der zusammengesetzten Schwingung (die durch die Einstellung der Schwingungsphase erreichte Mindestamplitude) auf 1,27 mm geändert. Dadurch fällt der Mindestwert der Amplitude der zusammengesetzten Schwingung (1,27 mm) unter die Obergrenze der Amplitude der zusammengesetzten Schwingung, die 1,30 mm beträgt.
Obwohl die oben beschriebene Steuervorrichtung 1 die Phase einstellt, um die zusammengesetzte Amplitudensumme einzustellen, kann die Steuervorrichtung 1 zwei Phasen der Schwingung einstellen, so dass jeder der Parameter, die von der zusammengesetzten Schwingung beeinflusst werden, wie die Beschleunigung der zusammengesetzten Schwingung, die Größe der Schwingung (Amplitude oder Beschleunigung) eines bestimmten Teils eines Antriebsmechanismus und die Schwingung der gesamten Vorrichtung.
11 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel für zwei Arten des Oszillationsschneidens der ersten Ausführungsform zeigt. In dem in 11 dargestellten Beispiel führt die Werkzeugmaschine 2 anstelle des oben beschriebenen Oszillationsschneidens und der exzentrischen Bearbeitung zwei Arten des Oszillationsschneidens für die Bearbeitung eines Werkstücks 70 durch. Konkret führt die Werkzeugmaschine 2 das Oszillationsschneiden mit einer festen Werkzeugauflage 65A und einem beweglichen Spindelstock 75 und das relative Oszillationsschneiden mit dem beweglichen Spindelstock 75 und einer beweglichen Werkzeugauflage 65B durch.
Das Oszillationsschneiden mit der festen Werkzeugauflage 65A und dem beweglichen Spindelstock 75 ermöglicht einem Werkzeug 66A die Bearbeitung des Werkstücks 70, und das relative Oszillationsschneiden mit dem beweglichen Spindelstock 75 und der beweglichen Werkzeugauflage 65B ermöglicht einem Werkzeug 66B die Bearbeitung des Werkstücks 70.
In diesem Fall bewirkt das Oszillationsschneiden mit der festen Werkzeugauflage 65A und dem beweglichen Spindelstock 75, dass das Werkzeug 66A gegen das Schwingende Werkstück 70 schwingt. Das relative Oszillationsschneiden mit dem beweglichen Spindelstock 75 und der beweglichen Werkzeugauflage 65B bewirkt, dass das Werkzeug 66B relativ zum Werkstück 70 schwingt.
Die durch den relativen Oszillationsschnitt mit dem beweglichen Spindelstock 75 und der beweglichen Werkzeugauflage 65B verursachte Schwingung tritt in Übereinstimmung mit einem relativen Schwingungsbefehl auf, der das Werkstück 70 und das Werkzeug 66B in relative Schwingung versetzt. Die durch das Oszillationsschneiden mit der festen Werkzeugauflage 65A und dem beweglichen Spindelstock 75 verursachte Schwingung erfolgt in Übereinstimmung mit einem Schwingungsbefehl, der das Werkzeug 23 der Werkzeugmaschine 2 zum Schwingen bringt.
In dem Beispiel von 11, wenn eine zusammengesetzte Amplitudensumme, die die Summe der Amplitude der Schwingung, die durch das relative Oszillationsschneiden mit dem beweglichen Spindelstock 75 und der beweglichen Werkzeugauflage 65B verursacht wird, und der Amplitude der Schwingung, die durch das Oszillationsschneiden mit der festen Werkzeugauflage 65A und dem beweglichen Spindelstock 75 verursacht wird, die obere Grenze der Amplitude überschreitet, stellt der Schwingungsphaseneinsteller 13 eine Phasendifferenz zwischen der Schwingung, die durch das relative Oszillationsschneiden verursacht wird, und der Schwingung, die durch das Oszillationsschneiden verursacht wird, ein, um die zusammengesetzte Amplitudensumme gleich oder kleiner als die obere Grenze der Amplitude zu machen.
Wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme unter die untere Amplitudengrenze fällt, stellt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phasendifferenz zwischen der durch das relative Oszillationsschneiden verursachten Schwingung und der durch das Oszillationsschneiden verursachten Schwingung so ein, dass die zusammengesetzte Amplitudensumme gleich oder größer als die untere Amplitudengrenze ist.
Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 1 die maximale Beschleunigung und andere Parameter der zusammengesetzten Schwingung bei der Bearbeitung des Werkstücks durch eine Überlagerungssteuerung reduzieren, die die Schwingung, die durch das relative Oszillationsschneiden mit dem beweglichen Spindelstock 75 und der beweglichen Werkzeugauflage 65B verursacht wird, mit dem Oszillationsschneiden mit der festen Werkzeugauflage 65A und dem beweglichen Spindelstock 75 kombiniert.
12 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel für zwei Arten des Oszillationsschneidens der ersten Ausführungsform zeigt. In dem in 12 gezeigten Beispiel führt die Werkzeugmaschine 2 wie im Beispiel von 11 zwei Arten von Oszillationsschneiden zur Bearbeitung von Werkstücken 83A und 83B durch. Insbesondere führt die Werkzeugmaschine 2 das Oszillationsschneiden mit einem festen Spindelstock 82A und einer beweglichen Werkzeugauflage 80 und das relative Oszillationsschneiden mit der beweglichen Werkzeugauflage 80 und einem beweglichen Spindelstock 82B durch.
Das Oszillationsschneiden mit dem festen Spindelstock 82A und der beweglichen Werkzeugauflage 80 ermöglicht einem Werkzeug 81A die Bearbeitung des Werkstücks 83A, und das relative Oszillationsschneiden mit der beweglichen Werkzeugauflage 80 und dem beweglichen Spindelstock 82B ermöglicht einem Werkzeug 81B die Bearbeitung des Werkstücks 83B.
In diesem Fall bewirkt das Oszillationsschneiden mit dem festen Spindelstock 82A und der beweglichen Werkzeugauflage 80, dass das Werkzeug 81A schwingt. Das relative Oszillationsschneiden mit der beweglichen Werkzeugauflage 80 und dem beweglichen Spindelstock 82B bewirkt, dass das Werkzeug 81B relativ zum Werkstück 83B schwingt.
Die durch das relative Oszillationsschneiden mit der beweglichen Werkzeugauflage 80 und dem beweglichen Spindelstock 82B verursachte Schwingung tritt in Übereinstimmung mit einem relativen Schwingungsbefehl auf, der das Werkzeug 81B und das Werkstück 83B in relative Schwingung versetzt. Die durch das Oszillationsschneiden mit dem festen Spindelstock 82A und der beweglichen Werkzeugauflage 80 verursachte Schwingung erfolgt in Übereinstimmung mit einem Schwingungsbefehl, der das Werkzeug 81A zum Schwingen bringt.
In dem Beispiel von 12, wenn eine zusammengesetzte Amplitudensumme, die die Summe der Amplitude der Schwingung, die durch das relative Oszillationsschneiden mit der beweglichen Werkzeugauflage 80 und dem beweglichen Spindelstock 82B verursacht wird, und der Amplitude der Schwingung, die durch das Oszillationsschneiden mit dem festen Spindelstock 82A und der beweglichen Werkzeugauflage 80 verursacht wird, die obere Grenze der Amplitude überschreitet, stellt der Schwingungsphaseneinsteller 13 eine Phasendifferenz zwischen der Schwingung, die durch das relative Oszillationsschneiden verursacht wird, und der Schwingung, die durch das Oszillationsschneiden verursacht wird, ein, um die zusammengesetzte Amplitudensumme gleich oder kleiner als die obere Grenze der Amplitude zu machen.
Der Schwingungsphaseneinsteller 13 kann die Phasendifferenz einstellen, um einen Parameter der zusammengesetzten Schwingung wie die zusammengesetzte Amplitudensumme zu minimieren. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 1 eine Belastung der Werkzeugmaschine reduzieren, wenn die Bearbeitung durch eine Überlagerungssteuerung erfolgt, die die Schwingung, die durch das relative Oszillationsschneiden mit der beweglichen Werkzeugauflage 80 und dem beweglichen Spindelstock 82B verursacht wird, mit dem Oszillationsschneiden mit dem festen Spindelstock 82A und der beweglichen Werkzeugauflage 80 kombiniert.
Wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme unter die untere Amplitudengrenze fällt, stellt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phasendifferenz zwischen der durch das relative Oszillationsschneiden verursachten Schwingung und der durch das Oszillationsschneiden verursachten Schwingung so ein, dass die zusammengesetzte Amplitudensumme gleich oder größer als die untere Amplitudengrenze ist.
Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 1 den Reibungsverschleiß während der Bearbeitung durch eine Überlagerungssteuerung verringern, die die Schwingungen kombiniert, die durch das relative Oszillationsschneiden mit der beweglichen Werkzeugauflage 80 und dem beweglichen Spindelstock 82B und das Oszillationsschneiden mit dem festen Spindelstock 82A und der beweglichen Werkzeugauflage 80 verursacht werden.
13 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf von Prozessen veranschaulicht, die von der Steuervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform durchgeführt werden. In Schritt S1 erzeugt der Schwingungsbefehlsgenerator 11 einen Schwingungsbefehl, um das Werkzeug 23 der Werkzeugmaschine 2 oder das Werkstück 30 zum Schwingen zu bringen. In Schritt S2 erzeugt der Relativschwingungsbefehlsgenerator 12 einen Relativschwingungsbefehl, um das Werkzeug 23 und das Werkstück 30 in eine Relativschwingung zu versetzen.
In Schritt S3 berechnet der Amplitudenrechner 14 die Amplitude der Schwingung des Werkzeugs 23 oder des Werkstücks 30 auf der Grundlage des Schwingungsbefehls und berechnet die Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs 23 und des Werkstücks 30 auf der Grundlage des relativen Schwingungsbefehls.
In Schritt S4 bestimmt die Bestimmungseinheit 15, ob die zusammengesetzte Amplitudensumme, die die Summe der Amplitude der Schwingung des Werkzeugs 23 oder des Werkstücks 30 und der Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs 23 und des Werkstücks 30 ist, gleich oder kleiner als die obere Grenze der Amplitude oder gleich oder größer als die untere Grenze der Amplitude ist. Wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme gleich oder kleiner als der obere Grenzwert der Amplitude oder gleich oder größer als der untere Grenzwert der Amplitude ist (JA wird ausgewählt), wird der Prozess beendet. Wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme den oberen Grenzwert der Amplitude überschreitet oder den unteren Grenzwert der Amplitude unterschreitet (NEIN wird ausgewählt), wird der Prozess mit Schritt S5 fortgesetzt.
In Schritt S5 passt der Schwingungsphaseneinsteller 13 die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung und/oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung basierend auf dem Schwingungsbefehl und dem relativen Schwingungsbefehl an.
Wie oben beschrieben, umfasst die Steuervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform den Schwingungsbefehlsgenerator 11, der den Schwingungsbefehl erzeugt, um das Werkzeug der Werkzeugmaschine 2 oder das Werkstück in Schwingung zu versetzen, den Relativschwingungsbefehlsgenerator 12, der den Relativschwingungsbefehl erzeugt, um das Werkzeug und das Werkstück in relative Schwingung zu versetzen, und den Schwingungsphaseneinsteller 13, der die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung und/oder die Phase der durch den Relativschwingungsbefehl verursachten Schwingung auf der Grundlage des Schwingungsbefehls und des Relativschwingungsbefehls einstellt.
Somit passt die Steuervorrichtung 1 die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung auf der Grundlage des Schwingungsbefehls und des relativen Schwingungsbefehls an, wodurch die zusammengesetzte Schwingung, die sich aus der Schwingung des Werkzeugs oder des Werkstücks und der relativen Schwingung des Werkzeugs und des Werkstücks zusammensetzt, in geeigneter Weise angepasst wird. Die Steuervorrichtung 1 kann Faktoren, die der zusammengesetzten Schwingung zuzuschreiben sind (z.B. Amplitude und Beschleunigung der zusammengesetzten Schwingung und die Schwingung und das Geräusch, die von der gesamten Werkzeugmaschine 2 erzeugt werden) so weit wie möglich minimieren oder maximieren.
Der Schwingungsphaseneinsteller 13 stellt die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung und/oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung so ein, dass ein Parameter der zusammengesetzten Schwingung, der eine Zusammensetzung aus der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung und der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung ist, einen vorgegebenen Wert hat. So kann die Steuervorrichtung 1 den Parameter der zusammengesetzten Schwingung auf einen geeigneten Wert einstellen.
Die Steuervorrichtung 1 umfasst ferner die Bestimmungseinheit 15, die feststellt, ob der Parameter innerhalb des vorbestimmten zulässigen Bereichs liegt, und der Schwingungsphaseneinsteller 13 stellt mindestens die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung ein, wenn der Parameter außerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 1 die Schwingungsphase in geeigneter Weise anpassen, wenn der Parameter außerhalb des zulässigen Bereichs liegt.
Die Steuervorrichtung 1 enthält ferner den Amplitudenrechner 14, der die Amplitude der Schwingung des Werkzeugs oder des Werkstücks auf der Grundlage des Schwingungsbefehls berechnet und die Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs und des Werkstücks auf der Grundlage des relativen Schwingungsbefehls berechnet. Die Bestimmungseinheit 15 bestimmt, ob die zusammengesetzte Amplitudensumme, die der Parameter und die Summe der Amplitude der Schwingung des Werkzeugs oder des Werkstücks und der Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs und des Werkstücks ist, gleich oder kleiner als die obere Grenze der Amplitude ist, die den zulässigen Bereich hat. Der Schwingungsphaseneinsteller 13 passt die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Veränderung an, wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme die obere Grenze der Amplitude überschreitet. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 1 die Schwingungsphase angemessen anpassen, wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme den oberen Grenzwert der Amplitude überschreitet.
Die Steuervorrichtung 1 enthält ferner den Amplitudenrechner 14, der die Amplitude der Schwingung des Werkzeugs oder des Werkstücks auf der Grundlage des Schwingungsbefehls berechnet und die Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs und des Werkstücks auf der Grundlage des relativen Schwingungsbefehls berechnet. Die Bestimmungseinheit 15 bestimmt, ob die zusammengesetzte Amplitudensumme, die der Parameter und die Summe der Amplitude der Schwingung des Werkzeugs oder des Werkstücks und der Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs und des Werkstücks ist, gleich oder größer als die untere Grenze der Amplitude ist, die den zulässigen Bereich hat. Der Schwingungsphaseneinsteller 13 passt die Schwingungsphase des Schwingungsbefehls und/oder des relativen Schwingungsbefehls an, wenn die zusammengesetzte Schwingungssumme unter die Untergrenze der Amplitude fällt. Dadurch kann die Steuervorrichtung 1 die Schwingungsphase angemessen anpassen, wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme unter die untere Grenze der Amplitude fällt.
Die Steuervorrichtung 1 umfasst ferner die Schwingungsphaseneinstelleinheit 17, die die Phase der Schwingung in Bezug auf die unterschiedliche Achsenrichtung in Bezug auf den Schwingungsbefehl oder den relativen Schwingungsbefehl auf der Grundlage der Phase der Schwingung einstellt, die durch den Schwingungsphaseneinsteller 13 eingestellt wurde. Dies ermöglicht es der Steuervorrichtung 1, die Phase der Schwingung in Bezug auf die andere Achsenrichtung nach der Einstellung der zusammengesetzten Schwingung auf einen geeigneten Wert einzustellen.
Der Schwingungsphaseneinsteller 13 passt mindestens die Frequenz und die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung oder die Frequenz und die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung an, wenn die durch den Schwingungsbefehl verursachte Schwingung und die durch den relativen Schwingungsbefehl verursachte Schwingung unterschiedliche Frequenzen haben. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 1 nicht nur die Phase, sondern auch die Frequenz der Schwingung einstellen und die zusammengesetzte Schwingung weiter reduzieren.
[Zweite Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine Steuervorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform beschrieben. In der zweiten Ausführungsform werden die gleichen Komponenten wie in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Referenznummern bezeichnet, und die Beschreibung dieser Komponenten wird übersprungen oder vereinfacht.
Die Steuervorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform ist auf die gleiche Weise konfiguriert wie die Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform, außer dass der Generator für den Relativschwingungsbefehlsgenerator und der Schwingungsphaseneinsteller durch einen Relativbewegungsbefehlsgenerator ersetzt werden, der einen Relativbewegungsbefehl erzeugt, um das Werkzeug und das Werkstück zu einer relativen Bewegung zu veranlassen, und einen Befehlseinsteller, der die Parameter des Schwingungsbefehls und des Relativbewegungsbefehls einstellt.
14 ist eine Ansicht, die schematisch die Steuervorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform zeigt. Die Steuervorrichtung 10 ist eine Vorrichtung, die eine Werkzeugmaschine 20 steuert, z. B. eine numerische Steuervorrichtung. 15 ist eine Ansicht, die schematisch die Relativbewegung und die exzentrische Bearbeitung der zweiten Ausführungsform zeigt.
Die Werkzeugmaschine 20 positioniert ein Werkzeug 26 relativ zu einem Werkstück 35 und führt eine außermittige Bearbeitung des Werkstücks 35 durch. In dem in 15 gezeigten Beispiel bewirkt ein Relativbewegungsbefehl, dass sich das Werkzeug 26 relativ zum Werkstück 35 in Richtung der X-Achse bewegt, und die exzentrische Bearbeitung des Werkstücks 35 bewirkt auch die Schwingung in Richtung der X-Achse. Die Werkzeugmaschine 20 umfasst die Motoren 21 und 25. Der Motor 21 treibt und steuert zum Beispiel eine Hauptwelle 24, und der Motor 25 treibt und steuert das Werkzeug 26.
Die Steuervorrichtung 10 umfasst einen Schwingungsbefehlsgenerator 91, einen Relativbewegungsbefehlsgenerator 92, eine Einheit zur Erfassung der Werkzeuggeschwindigkeit 93, eine Bestimmungseinheit 94 und einen Befehlseinsteller 95.
Der Schwingungsbefehlsgenerator 91 erzeugt einen Schwingungsbefehl, der zumindest das Werkzeug 26 der Werkzeugmaschine 2 oder das Werkstück 35 in Schwingung versetzt. Konkret erzeugt der Schwingungsbefehlsgenerator 91 einen Schwingungsbefehl, um das Werkstück 35 für die exzentrische Bearbeitung in Schwingung zu versetzen.
Der Relativbewegungsbefehlsgenerator 92 erzeugt einen Relativbewegungsbefehl, um zumindest das Werkzeug 26 und das Werkstück 35 zu einer Relativbewegung zu veranlassen.
Die Werkzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit 93 erfasst auf der Grundlage mindestens des Relativbewegungsbefehls und des Schwingungsbefehls eine erste Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, das durch den Relativbewegungsbefehl relativ zum Werkstück 35 bewegt wird, und eine zweite Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, das durch die durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung bewegt wird.
Die Bestimmungseinheit 94 bestimmt, ob eine zusammengesetzte Geschwindigkeitssumme, die sich aus der Summe der von der Werkzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit 93 erfassten ersten und zweiten Bewegungsgeschwindigkeit ergibt, eine Obergrenze der Geschwindigkeit überschreitet.
Der Befehlseinsteller 95 passt mindestens einen von mehreren Parametern des Schwingungsbefehls und des Relativbewegungsbefehls basierend auf dem Schwingungsbefehl und dem Relativbewegungsbefehl an. Insbesondere, wenn die zusammengesetzte Summe der Geschwindigkeit die obere Grenze der Geschwindigkeit überschreitet, passt der Befehlseinsteller 95 die Zeitsteuerung für die Ausführung des Relativbewegungsbefehls an, der das Werkzeug 26 relativ zum Werkstück 35 bewegt, um die zusammengesetzte Summe der Geschwindigkeit gleich oder kleiner als die obere Grenze der Geschwindigkeit zu machen. Wenn die zusammengesetzte Summe der Geschwindigkeit die obere Grenze der Geschwindigkeit überschreitet, passt der Befehlseinsteller 95 die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26 an, das durch den Relativbewegungsbefehl relativ zum Werkstück 35 bewegt wird.
16 bis 18 sind Diagramme der Bewegungsgeschwindigkeiten des Werkzeugs 26 der zweiten Ausführungsform. Insbesondere 16 ist ein Diagramm, das sich auf die zweite Ausführungsform bezieht und die erste Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, die durch den Relativbewegungsbefehl relativ zum Werkstück 35 bewegt wird, die zweite Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, die durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung bewegt wird, und eine dritte Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, die durch einen zusammengesetzten Befehl bewegt wird, der eine Zusammensetzung aus dem Relativbewegungsbefehl und dem Schwingungsbefehl ist, veranschaulicht.
17 ist ein Diagramm, das sich auf die zweite Ausführungsform bezieht und die erste Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, das durch den Relativbewegungsbefehl vor und nach der Befehlsanpassung relativ zum Werkstück 35 bewegt wird, die zweite Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, das durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung bewegt wird, und die dritte Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, das durch den zusammengesetzten Befehl bewegt wird, der eine Zusammensetzung aus dem Relativbewegungsbefehl und dem Schwingungsbefehl ist, veranschaulicht.
Jedes der in den 16 und 17 dargestellten Diagramme der Wellenformen hat eine horizontale Achse, die die Zeit darstellt, und eine vertikale Achse, die die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26 in X-Richtung darstellt. In dem Beispiel von 16 liegt die Verfahrgeschwindigkeit des Werkzeugs 26 außerhalb des zulässigen Bereichs. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 1 verhindern, dass die Bewegungsgeschwindigkeit von dem zulässigen Bereich abweicht, indem sie die Zeitsteuerung für die Ausführung des Relativbewegungsbefehls anpasst, um das Werkzeug 26 relativ zum Werkstück 35 zu bewegen.
Die Bestimmungseinheit 94 bestimmt, ob die zusammengesetzte Geschwindigkeitssumme, die die Summe der von der Werkzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit 93 erfassten ersten und zweiten Bewegungsgeschwindigkeiten ist, die obere Grenze der Geschwindigkeit überschreitet. Wenn die zusammengesetzte Geschwindigkeitssumme die Obergrenze der Geschwindigkeit überschreitet, passt der Befehlseinsteller 95 die Zeitsteuerung für die Ausführung des Relativbewegungsbefehls an, um das Werkzeug 26 relativ zum Werkstück 35 zu bewegen, damit die zusammengesetzte Geschwindigkeitssumme gleich oder kleiner als die Obergrenze der Geschwindigkeit ist.
Insbesondere, wenn die zusammengesetzte Summe der Geschwindigkeit die obere Grenze der Geschwindigkeit überschreitet, passt der Befehlseinsteller 95 die Zeitsteuerung für die Ausführung des Relativbewegungsbefehls an, um das Werkzeug 26 relativ zum Werkstück 35 zu bewegen, so dass die Zeitsteuerung für die Ausführung des Relativbewegungsbefehls, um das Werkzeug 26 relativ zum Werkstück 35 zu bewegen, um die Zeit T verzögert wird. Der Befehlseinsteller 95 kann die Phase der Schwingung, die durch die exzentrische Bearbeitung verursacht wird, anpassen, so dass die Zeitsteuerung für die Ausführung des Schwingungsbefehls für die exzentrische Bearbeitung um die Zeit T vorrückt.
Anstelle des oben beschriebenen Verfahrens kann der Befehlseinsteller 95 sowohl die Zeitsteuerung für die Ausführung des Relativbewegungsbefehls zum Bewegen des Werkzeugs 26 relativ zum Werkstück 35 als auch die Phase der durch die exzentrische Bearbeitung verursachten Schwingung einstellen. Durch die Einstellung wird die zusammengesetzte Summe der Geschwindigkeit gleich oder kleiner als die obere Grenze der Geschwindigkeit.
Der Befehlseinsteller 95 kann die Einstellung vornehmen, um den absoluten Wert der Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs so weit wie möglich zu minimieren. Dadurch kann die Steuervorrichtung 10 die Belastung der Werkzeugmaschine 20 verringern.
18 ist ein Diagramm, das sich auf die zweite Ausführungsform bezieht und die erste Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, das durch den Relativbewegungsbefehl vor und nach der Befehlsanpassung relativ zum Werkstück 35 bewegt wird, die zweite Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, das durch die exzentrische Bearbeitung verursachte Schwingung bewegt wird, und die dritte Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, das durch den zusammengesetzten Befehl bewegt wird, der eine Zusammensetzung aus dem Relativbewegungsbefehl und dem Schwingungsbefehl ist, veranschaulicht.
Im Beispiel von 18 wird, anders als im Beispiel von 17, die Zeitsteuerung für die Ausführung des Relativbewegungsbefehls zum Bewegen des Werkzeugs 26 relativ zum Werkstück 35 nicht angepasst, aber die erste Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, das durch den Relativbewegungsbefehl relativ zum Werkstück 35 bewegt wird, wird angepasst. Wenn im Beispiel von 18 die zusammengesetzte Geschwindigkeitssumme die Obergrenze der Geschwindigkeit überschreitet, passt der Befehlseinsteller 95 die erste Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26 an, das durch den Relativbewegungsbefehl relativ zum Werkstück 35 bewegt wird, um die zusammengesetzte Geschwindigkeitssumme gleich der Obergrenze der Geschwindigkeit zu machen. Dadurch wird verhindert, dass die zusammengesetzte Geschwindigkeitssumme den oberen Grenzwert der Geschwindigkeit überschreitet.
Ein weiteres Beispiel: Wenn die zusammengesetzte Summe der Geschwindigkeiten die Obergrenze der Geschwindigkeit überschreitet, kann der Befehlseinsteller 95 die erste Bewegungsgeschwindigkeit anpassen, um die zusammengesetzte Summe der Geschwindigkeiten beispielsweise auf Null zu reduzieren. Alternativ dazu kann der Befehlseinsteller 95 die erste Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, das durch den Relativbewegungsbefehl relativ zum Werkstück 35 bewegt wird, und die Zeitsteuerung für die Ausführung des Relativbewegungsbefehls anpassen, um das Werkzeug 26 relativ zum Werkstück 35 zu bewegen. Dadurch kann die Steuervorrichtung 10 die Belastung der Werkzeugmaschine 20 verringern.
Wie oben beschrieben, kann der Befehlseinsteller 95 auch andere Parameter als die zusammengesetzte Geschwindigkeit einstellen, z. B. die Beschleunigung der durch den zusammengesetzten Befehl verursachten Schwingung.
Wenn die Parameter des zusammengesetzten Befehls nicht im Voraus ermittelt werden können, kann der Befehlseinsteller 95, wie oben beschrieben, die Parameter des zusammengesetzten Befehls einstellen, indem er den Befehl auf der Grundlage der Rückmeldung eines Sensors einstellt, der die Parameter direkt beobachten kann, und die Einstellung beendet, wenn die Parameter die gewünschten Werte erreichen.
19 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf der von der Steuervorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform durchgeführten Prozesse veranschaulicht. In Schritt S11 erzeugt der Schwingungsbefehlsgenerator 91 einen Schwingungsbefehl, um das Werkzeug 26 der Werkzeugmaschine 2 oder das Werkstück 35 in Schwingung zu versetzen.
In Schritt S12 erzeugt der Relativbewegungsbefehlsgenerator 92 einen Relativbewegungsbefehl, um eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug 26 und dem Werkstück 35 zu bewirken.
In Schritt S13 erfasst die Werkzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit 93 auf der Grundlage zumindest des Relativbewegungsbefehls und des Schwingungsbefehls eine erste Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, das durch den Relativbewegungsbefehl relativ zum Werkstück 35 bewegt wird, und eine zweite Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26, das durch die von der exzentrischen Bearbeitung verursachte Schwingung bewegt wird.
In Schritt S14 bestimmt die Bestimmungseinheit 94, ob eine zusammengesetzte Geschwindigkeitssumme, die die Summe der von der Werkzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit 93 erfassten ersten und zweiten Bewegungsgeschwindigkeiten ist, eine Obergrenze der Geschwindigkeit überschreitet. Wenn die zusammengesetzte Summe der Geschwindigkeit die obere Grenze der Geschwindigkeit überschreitet (JA wird ausgewählt), fährt das Verfahren mit Schritt S15 fort. Wenn die zusammengesetzte Summe der Geschwindigkeiten die obere Grenze der Geschwindigkeit nicht überschreitet (NEIN ist ausgewählt), endet der Prozess.
In Schritt S15, wenn die zusammengesetzte Summe der Geschwindigkeit die obere Grenze der Geschwindigkeit überschreitet, passt der Befehlseinsteller 95 die Zeitsteuerung für die Ausführung des Relativbewegungsbefehls an, um das Werkzeug 26 relativ zum Werkstück 35 zu bewegen, damit die zusammengesetzte Summe der Geschwindigkeit gleich oder kleiner als die obere Grenze der Geschwindigkeit ist. Wenn die zusammengesetzte Geschwindigkeitssumme die Obergrenze der Geschwindigkeit überschreitet, passt der Befehlseinsteller 95 die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs 26 an, das durch den Relativbewegungsbefehl relativ zum Werkstück 35 bewegt wird.
Wie oben beschrieben, umfasst die Steuervorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform den Schwingungsbefehlsgenerator 91, der den Schwingungsbefehl erzeugt, um das Werkzeug der Werkzeugmaschine 20 oder das Werkstück in Schwingung zu versetzen, den Relativbewegungsbefehlsgenerator 92, der den Relativbewegungsbefehl erzeugt, um das Werkzeug und das Werkstück in Relativschwingung zu versetzen, und den Befehlseinsteller 95, der mindestens einen der mehreren Parameter des Schwingungsbefehls und des Relativbewegungsbefehls auf der Grundlage des Schwingungsbefehls und des Relativbewegungsbefehls einstellt.
Auf diese Weise passt die Steuervorrichtung 10 mindestens einen der Parameter des Schwingungsbefehls und des Relativbewegungsbefehls auf der Grundlage des Schwingungsbefehls und des Relativbewegungsbefehls an, wobei sie die zusammengesetzte Schwingung, die sich aus der Schwingung des Werkzeugs oder des Werkstücks und der relativen Schwingung des Werkzeugs und des Werkstücks zusammensetzt, in geeigneter Weise anpasst. Die Steuervorrichtung 1 kann Faktoren, die der zusammengesetzten Schwingung zuzuschreiben sind (z.B. die Amplitude und Beschleunigung der zusammengesetzten Schwingung und die Schwingung und den Schall, die von der gesamten Werkzeugmaschine 20 erzeugt werden), so weit wie möglich minimieren oder maximieren.
Alternativ können die Parameter des Relativbewegungsbefehls auch die Zeitsteuerung für die Ausführung des Relativbewegungsbefehls enthalten, und der Befehlseinsteller 95 kann mindestens einen der Parameter auf der Grundlage des Schwingungsbefehls anpassen. So kann die Steuervorrichtung 1 den Parameter der zusammengesetzten Schwingung auf einen geeigneten Wert einstellen.
Zu den Parametern des Relativbewegungsbefehls gehört die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs, das durch den Relativbewegungsbefehl bewegt wird, und der Befehlseinsteller 95 kann mindestens einen der Parameter auf der Grundlage des Schwingungsbefehls einstellen.
So kann die Steuervorrichtung 1 den Parameter der zusammengesetzten Schwingung auf einen geeigneten Wert einstellen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen haben sich auf die Steuervorrichtung 1 zur Steuerung der Werkzeugmaschine 2 konzentriert, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel kann in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Steuervorrichtung 1 durch eine Rechenvorrichtung 100 ersetzt werden.
20 ist eine Ansicht, die schematisch eine Rechenvorrichtung 100 einer anderen Ausführungsform zeigt. Die Rechenvorrichtung 100 ist eine Rechenvorrichtung, die mit der Steuervorrichtung 1 verbunden ist. In der in 20 gezeigten Ausführungsform steuert die Steuervorrichtung 1 eine Werkzeugmaschine 2 in Übereinstimmung mit einem Steuerbefehl, der von der Rechenvorrichtung 100 ausgegeben wird.
Wie in 20 gezeigt, umfasst die Rechenvorrichtung 100 einen Schwingungsbefehlsgenerator 101, einen relativen Schwingungsbefehlsgenerator 102, einen Schwingungsphaseneinsteller 103, einen Amplitudenrechner 104, eine Bestimmungseinheit 105, einen zugehörigen axialen Schwingungsbefehlsgenerator 106 und eine Schwingungsphaseneinstelleinheit 107.
Der Schwingungsbefehlsgenerator 101, der Relativschwingungsbefehlsgenerator 102, der Schwingungsphaseneinsteller 103, der Amplitudenrechner 104, die Bestimmungseinheit 105, der zugehörige Axialschwingungsbefehlsgenerator 106 und die Schwingungsphaseneinstelleinheit 107 entsprechen dem Schwingungsbefehlsgenerator 11, dem Relativschwingungsbefehlsgenerator 12, dem Schwingungsphaseneinsteller 13, dem Amplitudenrechner 14, der Bestimmungseinheit 15, dem zugehörigen Axialschwingungsbefehlsgenerator 16 und der Schwingungsphaseneinstelleinheit 17 der oben beschriebenen Ausführungsformen. Diese Komponenten bewirken die gleiche Steuerung wie bei der ersten Ausführungsform.
Auf diese Weise kann die Rechenvorrichtung 100 die zusammengesetzte Schwingung, die sich aus der Schwingung des Werkzeugs oder des Werkstücks und der relativen Schwingung des Werkzeugs und des Werkstücks zusammensetzt, auf die gleiche Weise einstellen wie die Steuervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform. Die Rechenvorrichtung 100 kann anstelle der Konfiguration der ersten Ausführungsform die gleiche Konfiguration wie die in der zweiten Ausführungsform beschriebene Steuervorrichtung aufweisen. In diesem Fall erreicht die Rechenvorrichtung 100 die gleiche Steuerung wie die in der zweiten Ausführungsform beschriebene Steuerung. Somit kann die Rechenvorrichtung 100 die zusammengesetzte Schwingung, die eine Zusammensetzung aus der Schwingung des Werkzeugs oder des Werkstücks und der relativen Schwingung des Werkzeugs und des Werkstücks ist, in der gleichen Weise wie die Steuervorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform angemessen einstellen.
Die in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschriebene Steuervorrichtung 1 und Recheneinrichtung 100 können durch Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden. Ein Steuerungsverfahren, das durch die Steuervorrichtung 1 und die Rechenvorrichtung 100 erreicht wird, kann auch durch Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden. Der Ausdruck „durch die Software implementiert“ bedeutet, dass ein Computer ein Programm liest und ausführt, um die Funktionen des Steuerungssystems oder der Steuerung zu implementieren.
Das Programm kann auf verschiedenen Arten von nicht-übertragbaren computerlesbaren Medien gespeichert und dem Computer zugeführt werden. Zu den nicht transitorischen, computerlesbaren Medien gehören verschiedene Arten von materiellen Speichermedien. Beispiele für nicht transitorische computerlesbare Medien sind ein magnetisches Aufzeichnungsmedium (z. B. ein Festplattenlaufwerk), ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium (z. B. eine magneto-optische Platte), ein Compact-Disc-Nur-LeseSpeicher (CD-ROM), eine CD-R, eine CD-R/W und ein Halbleiterspeicher (z. B. ein Masken-ROM, ein programmierbares ROM (PROM), ein löschbares PROM (EPROM), ein Flash-ROM und ein Direktzugriffsspeicher (RAM)).
In dieser Beschreibung wurde als Beispiel der Betrieb der Steuervorrichtung beschrieben, wenn der Schwingungsbefehl, der das Werkzeug oder das Werkstück veranlasst, sich in einer einzigen Achsenrichtung hin und her zu bewegen, mit einem anderen Schwingungsbefehl und einem Bewegungsbefehl kombiniert wird. Die Steuervorrichtung kann jedoch beispielsweise auch auf eine Konfiguration angewendet werden, bei der die Schwingungen in zwei oder mehr Achsenrichtungen synchronisiert werden, um eine kontinuierliche bogenförmige Bewegung zu erreichen, wie sie im japanischen Patent Nr. 3093933 offenbart ist.
Die Ausführungsformen wurden oben als vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Arten von Modifikationen können vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Erläuterung der Bezugszeichen

1: Steuervorrichtung
2: Werkzeugmaschine
11: Schwingungsbefehlsgenerator
12: Relativschwingungsbefehlsgenerator
13: Schwingungsphaseneinsteller
14: Amplitudenrechner
15: Bestimmungseinheit
16: Zugehörige-Achsen-Schwingungsbefehlsgenerator
17: Schwingungsphaseneinstelleinheit
21: Motor
22: Motor
23: Werkzeug
24: Hauptwelle
30: Werkstück
100: Rechenvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H05305501 [0003]
JP 3093933 [0126]

Claims

Steuervorrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, umfassend: einen Schwingungsbefehlsgenerator, der einen Schwingungsbefehl erzeugt, um ein Werkzeug der Werkzeugmaschine oder ein Werkstück in Schwingung zu versetzen; einen Schwingungsbefehlsgenerator, der einen Schwingungsbefehl erzeugt, um das Werkzeug und das Werkstück in eine relative Schwingung zu versetzen; und einen Schwingungsphaseneinsteller, der eine Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung oder eine Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung auf der Grundlage des Schwingungsbefehls und des relativen Schwingungsbefehls einstellt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schwingungsphaseneinsteller die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung und/oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung so einstellt, dass ein Parameter der zusammengesetzten Schwingung, der eine Zusammensetzung der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung und der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung ist, einen vorbestimmten Wert hat.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob der Parameter innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs liegt, wobei, wenn der Parameter außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, der Schwingungsphaseneinsteller die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung und/oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung einstellt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, die ferner umfasst: einen Amplitudenrechner, der eine Amplitude der Schwingung des Werkzeugs oder des Werkstücks basierend auf dem Schwingungsbefehl berechnet und eine Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs und des Werkstücks basierend auf dem relativen Schwingungsbefehl berechnet, wobei die Bestimmungseinheit bestimmt, ob eine zusammengesetzte Amplitudensumme, die der Parameter ist und die Summe der Amplitude der Schwingung des Werkzeugs oder des Werkstücks und der Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs und des Werkstücks ist, gleich oder kleiner als eine obere Grenze der Amplitude mit dem zulässigen Bereich ist, und wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme die obere Amplitudengrenze überschreitet, stellt der Schwingungsphaseneinsteller die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung und/oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung ein.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, die ferner umfasst: einen Amplitudenrechner, der eine Amplitude der Schwingung des Werkzeugs oder des Werkstücks basierend auf dem Schwingungsbefehl berechnet und eine Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs und des Werkstücks basierend auf dem relativen Schwingungsbefehl berechnet, wobei die Bestimmungseinheit bestimmt, ob eine zusammengesetzte Amplitudensumme, die der Parameter ist und die Summe der Amplitude der Schwingung des Werkzeugs oder des Werkstücks und der Amplitude der relativen Schwingung des Werkzeugs und des Werkstücks ist, gleich oder größer als eine untere Grenze der Amplitude mit dem zulässigen Bereich ist, und wenn die zusammengesetzte Amplitudensumme unter die untere Amplitudengrenze fällt, stellt der Schwingungsphaseneinsteller die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung und/oder die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung ein.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: eine Schwingungsphaseneinstelleinheit, die eine Schwingungsphase in Bezug auf eine andere Achsenrichtung, die mit dem Schwingungsbefehl oder dem relativen Schwingungsbefehl in Zusammenhang steht, in Übereinstimmung mit der Phase der Schwingung einstellt, die durch den Schwingungsphaseneinsteller eingestellt wird.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei, wenn die durch den Schwingungsbefehl verursachte Schwingung und die durch den relativen Schwingungsbefehl verursachte Schwingung unterschiedliche Frequenzen haben, der Schwingungsphaseneinsteller mindestens die Frequenz und die Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung oder die Frequenz und die Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung einstellt.
Steuervorrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, bestehend aus: einen Schwingungsbefehlsgenerator, der einen Schwingungsbefehl erzeugt, um ein Werkzeug der Werkzeugmaschine oder ein Werkstück in Schwingung zu versetzen; einen Relativbewegungsbefehlsgenerator, der einen Relativbewegungsbefehl erzeugt, um das Werkzeug und das Werkstück zu einer Relativbewegung zu veranlassen; und einen Befehlseinsteller, der mindestens einen von mehreren Parametern des Schwingungsbefehls und des Relativbewegungsbefehls einstellt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Parameter des Relativbewegungsbefehls eine Zeitsteuerung für die Ausführung des Relativbewegungsbefehls umfassen und der Befehlseinsteller den mindestens einen Parameter auf der Grundlage des Schwingungsbefehls einstellt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Parameter des Relativbewegungsbefehls eine Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs umfassen, das durch den Relativbewegungsbefehl bewegt wird, und der Befehlseinsteller den mindestens einen Parameter basierend auf dem Schwingungsbefehl einstellt.
Rechenvorrichtung für eine Steuervorrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, wobei die Rechenvorrichtung umfasst: einen Schwingungsbefehlsgenerator, der einen Schwingungsbefehl erzeugt, um ein Werkzeug der Werkzeugmaschine oder ein Werkstück in Schwingung zu versetzen; einen Relativschwingungsbefehlsgenerator, der einen Relativschwingungsbefehl erzeugt, um das Werkzeug und das Werkstück in eine Relativschwingung zu versetzen; und einen Schwingungsphaseneinsteller, der eine Phase der durch den Schwingungsbefehl verursachten Schwingung oder eine Phase der durch den relativen Schwingungsbefehl verursachten Schwingung auf der Grundlage des Schwingungsbefehls und des relativen Schwingungsbefehls einstellt.
Rechenvorrichtung für eine Steuervorrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, wobei die Rechenvorrichtung umfasst: einen Schwingungsbefehlsgenerator, der einen Schwingungsbefehl erzeugt, um ein Werkzeug der Werkzeugmaschine oder ein Werkstück in Schwingung zu versetzen; einen Relativbewegungsbefehlsgenerator, der einen Relativbewegungsbefehl erzeugt, um das Werkzeug und das Werkstück zu einer Relativbewegung zu veranlassen; und einen Befehlseinsteller, der mindestens einen von mehreren Parametern des Schwingungsbefehls und des Relativbewegungsbefehls einstellt. Neue Ansprüche (Reinschrift)