DE69316841T2

DE69316841T2 - Verfahren und Steuerungsgerät zum Aufspannen eines Werkstücks in einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE69316841T2
Application number: DE69316841T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi C/O Mitsubishi Denki K.K. Higashi-Ku Nagoya-Shi Aichi 461 Hashimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-11-17
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2013-11-17
Also published as: JP3259371B2; US5555178A; JPH07186007A; HK1004347A1; EP0598386A2; EP0598386A3; DE69316841D1; EP0598386B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeugmaschine gegenüberliegende Haltestrukturen für Werkstücke zum Bearbeiten eines durch die Werkstückhaltestrukturen gehaltenen Werkstückes umfaßt.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Derzeit werden Werkzeugmaschinen in praktische Benutzung gebracht wie eine kombinierte Drehbank, die ein langes Werkstück mittels gegenüberliegender Werkstückhaltemechanismen oder -strukturen hält, z. B. Spindelstäcke, und das Werkstück dreht, während gleichzeitig die Spindelstöcke angetrieben werden. Die Benutzung einer kombinierten Drehbank ist dort notwendig, wo das Werkstück lang ist und sich verdrehen oder verformen würde, falls es nur an einem Ende angetrieben würde.
Fig. 9 ist ein Anordnungsdiagramm, das eine konventionelle kombinierte Drehbank zeigt, wie sie in der japanischen offengelegen Patentschrift Nr. HEI4-65701 offenbart ist, in der das Bezugszeichen 1 eine Werkzeugauflage bezeichnet, 2 ein an der Werkzeugauflage 1 befestigtes Schneidwerkzeug bezeichnet, 3 eine mit der Werkzeugauflage 1 zum Antreiben der Werkzeugauflage gekoppelte Spindel bezeichnet, 4 einen X-Achsenservomotor darstellt, der mit der Spindel 3 gekoppelt ist, um die Spindel anzutreiben, 5 ein Werkstück bezeichnet, 11 ein Futter zum Greifen eines Endes des Werkstücks 5 bezeichnet, 12 einen Spindelstock bezeichnet, der mit der Spindel befestigt ist, 13 eine Spindel darstellt, die mit dem Spindelstock 12 gekoppelt ist, um den Spindelstock anzutreiben und 14 einen Z-Achsenservomotor bezeichnet, der mit der Spindel 13 gekoppelt ist, um die Spindel anzutreiben. Es existieren ebenfalls identische Einheiten 21-24, die dem Futter 11, dem Spindelstock 12, der Spindel 13 und Z-Achsenservomotor 14 entsprechen und demzufolge nicht beschrieben werden.
Diese kombinierte Drehbank dreht das einzelne Werkstück 5, das an beiden Enden durch die Futter 11, 21 gegriffen ist. Die Drehbank steuert die Bewegung der Spindelstöcke 12, 22 gleichzeitig, synchron zueinander.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm von Servoverstärkern für eine Steuerungsvorrichtung, z.B. eine Vorrichtung zur numerischen Steuerung (im folgenden mit "NC" bezeichnet) zum Steuern der in der Fig. 9 gezeigten Drehbank. In Fig. 10 wird ein X- Achsenservomotor 4 benutzt, um die Werkzeugauflage 1 anzutreiben. Ein Lagefühler 6 erfaßt die Lage der Werkzeugauflage 1 und ein Fehlerzähler 7 bestimmt den Unterschied zwischen einem Lagebefehlsimpuls CPX von der NC und einem Rückführimpuls von dem Lagefühler 6. Ein Digital/Analog-Wandler 8 wandelt den Wert des Fehlerzählers 7 in einen Analogwert und ein Leistungsverstärker 9 verstärkt den Analogwert, der durch den Digital/Analog-Wandler ausgegeben wird, um den X-Achsenservomotor 4 anzutreiben.
Eine zweite Gruppe von Komponenten 16 bis 19 und eine dritte Gruppe von Komponenten 26 bis 29 entsprechen jeweils dem Lagefühler 6, dem Fehlerzähler 7, dem Digital/Analog-Wandler 8 und dem Leistungsverstärker 9, um entsprechend den ersten Z-Achsenservomotor 14 und den zweiten Z-Achsenservomotor 24 anzutreiben.
CPZ ist ein Z-Achsenlagebefehlsimpuls, der durch die NC gegeben wird, um den Z-Achsenservomotor 14 und den zweiten Z-Achsenservomotor 24 zur gleichen Zeit anzutreiben.
Der Betrieb wird im folgenden beschrieben werden. Der Verfahrweg der Werkzeugauflage 1 in X-Achsrichtung und die Verfahrwege der Spindelstöcke 12, 22 in Z-Achsrichtung in der Fig. 9 können durch das Ausführen eines auf einem Papierband (nicht gezeigt) oder in einem Speicher oder ähnlichem der NC gespeicherten Drehprogramms ausgeführt werden. In dem Drehprogramm wurde die Bewegung entlang der X-Achse und den Z-Achsen auf einer Block-für-Block Basis in Reihenfolge der Ausführung programmiert, z. B.
N001 G01X100. Z200. F2.,
N002 GC0Z-50.;
Diese Anweisungen resultieren in einer Berechnung von einem entsprechenden Achsverfahrweg-pro-Block durch einen Zentralprozessor, der durch eine CPU und einen nicht gezeigten Speicher (in der NC Einheit) gebildet wird. Der Verfahrweg-pro-Block wird mittels eines konventionellen Impulsverteilers in entsprechende Züge von Achslagebefehlsimpulsen gewandelt, wie z. B. den X-Achsenlagebefehlsimpulszug CPX und den Z-Achsenlagebefehlsimpulszug CPZ, die in der Fig. 10 gezeigt sind.
Der X-Achsenlagebefehlsimpulszug CPX wird zum Inhalt des Fehlerzählers 7 hinzugezählt und ein Unterschied zwischen dem Impulszug und einem Rückführimpuls, der negativ von dem Lagefühler rückgeführt wird, wird in den Leistungsverstärker 9 durch den Digital/Analog-Wandler 8 eingegeben, um den Servomotor 4 mit der dem Fehlerwert entsprechenden Geschwindigkeit anzutreiben, wodurch die Werkzeugauflage bewegt wird.
Z-Achsenlagebefehlsimpulszug CPZ wird in einer ähnlichen Art geschickt, mit der Ausnahme, daß er in beide der Fehlerzähler 17, 27 eingegeben wird, um die beiden Spindelstöcke 12, 22, gezeigt in der Fig. 9, synchron zu betreiben.
Fig. 11 (a) und 11 (b) zeigen den Einfluß der Versetzungen eines mechanischen Systems und eines Werkstücks selbst auf die Maschine und auf das Werkstück, wobei die durchgezogenen Linien die Maschine und das Werkstück vor dem Auftreten von Versetzung indizieren und die unterbrochenen Linien diese nach dem Auftreten von Versetzen darstellen.
Fig. 11 (a) zeigt ein Beispiel, in dem das Versetzen durch die Verformung des Werkstücks 5 ausgeglichen wird, wenn die Steifheit des Werkstücks 5 kleiner ist als die Maschinensteifheit/Servosteifheit. Fig. 11b zeigt ein Beispiel, in dem das Versetzen durch die Verformung der Maschine ausgeglichen wird, wenn die Steifheit der Maschine kleiner ist, als die Werkstücksteifheit/Servosteifheit. Wenn die Steifheit des Servos kleiner ist, als die Werkstücksteifheit/Maschinensteifheit, ist das Motordrehmoment gesättigt und die Steuerung kann nicht ausgeführt werden, wodurch die Motoren oder Antriebsverstärker aufgrund von Überlast zum Halten gebracht werden.
Da das konventionelle Werkstückhalteverfahren für eine Werkzeugmaschine Futter benutzte, um ein Werkstück wie oben beschrieben zu sichern, mußten die Formen der Futter mit den Formen des Werkstückes in Einklang gebracht werden. Ebenfalls konnten die Abschnitte des Werkstücks, die durch die Futter gesichert wurden, nicht bearbeitet werden und/oder das Werkstück konnte durch die Futterspannkraft zerkratzt werden.
Ein weiteres Werkstückhalteverfahren der japanischen offengelegten Patentschrift Nr. HEI4-69103 benutzt Stimseitenantriebe. Bei diesem konventionellen Ansatz wird ein Beispiel offenbart, in dem ein Werkstück durch die Stimseitenantriebe und Reitstöcke, wie in Fig. 12 gezeigt, gegriffen wird. In der Fig. 12 ist eine Werkzeugauflage 1 an einem Maschinenkörper 100 einer Drehbank derart angeordnet, daß sie in Z-Achsrichtung der Pfeile A, B (Axialrichtung der Arbeitsspindel) und in X-Achsrichtungen der Pfeile G, H bewegbar ist. Ein Abspanwerkzeug 2 ist auf der Werkzeugauflage 1 befestigt.
An dem Maschinenkörper 100 ist ein Spindelstock 101 links von der Werkzeugauflage 1 und ein Reitstock 102 rechts von der Werkzeugauflage 1, wie in Fig. 12 betrachtet, angeordnet. Weiterhin existiert auf dem Maschinenkörper 100 eine Hilfslünette 103, die in den Richtungen der Pfeile C, D durch einen pneumatischen Zylinder 104 vertikal bewegbar ist. Die Hilfslünette 103 ist zwischen dem Spindelstock 101 und dem Reitstock 102 angeordnet.
Auf dem Reitstock 101 befindet sich eine zylindrische Arbeitsspindel 105, die in die Richtungen der Pfeile E, F drehbar ist. Auf einem distalem Ende der Arbeitsspindel 105 existiert ein Futter 106, das sich in Richtungen der Pfeile E, F einteilig mit der Arbeitsspindel 105 drehen kann. Futterbacken 107 sind auf dem Futter 106 derart angeordnet, daß sie durch einen Antriebszylinder 108 und eine Betriebsleitung 109 geöffnet und geschlossen werden können.
Innerhalb des Futters 106 existiert ein Stimseitenantrieb 110, der in Richtungen der Pfeile Al, B1, d. h. die Z- Achsrichtung mit Bezug auf das Futter 106, durch einen Antriebszylinder 111 und einen Betriebsstößel 112 derart zugeführt und zurückgezogen werden kann, daß er sich in die Richtungen der Pfeile E, F einteilig mit der Arbeitsspindel 105 dreht.
Eine Endspindel 113 ist derart an dem Reitstock 102 angeordnet, daß sie in Richtung der Pfeile A2, B2, d. h. in die Z-Achsrichtung durch eine Muffe 114 bewegbar ist.
Ein Verfahren zum Bearbeiten einer Kurbelwelle 115, die ein Werkstück darstellt, wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben werden. Vor dem Bearbeiten sind die Futterbacken 107 offen. Zunächst wird die Kurbelwelle 115 auf der Hilfslünette 103 getragen, die danach nach oben in Richtung des Pfeils C bewegt wird. Dann werden Betriebsstößel 112 und Stimseitenantrieb 110 in eine Vorschubposition geführt, die nach rechts über das Futter hinaussteht. Dann wird die Endspindel 113 in Richtung des Pfeils A2 bewegt, um beide Endflächen der Kurbelwelle 115 mit dem Stirnseitenantrieb 110 und der Endspindel 113 zu halten und danach wird die Hilfslünette 103 in Richtung des Pfeils D abgesenkt. Der Außenumfang der Kurbelwelle 115 wird in diesem Zustand bearbeitet. Nach Vervollständigen des Bearbeitens des Außenumfangs wird die Endspindel 113 in Richtung des Pfeils A2 bewegt, wohingegen Stimseitenantrieb 110 in Richtung des Pfeils A1 bewegt wird. Nachdem der bearbeitete Außenumfang derart bewegt wurde, daß er in die sich in einer offenen Position befindlichen Futterbacken eingeführt wurde, werden Futterbacken 107 geschlossen. Die Kurbelwelle 115 wird bearbeitet, während sie im folgendem durch die Futterbacken 107 und die Endspindel 113 gehalten wird. Für eine kombinierte Drehbank, die ein langes Werkstück dreht, muß jedoch das Werkstück durch zwei gegenüberliegende Spindelstöcke gegriffen werden und die Spindelstöcke müssen synchron zueinander gedreht werden, um das Werkstück abdrehen zu können; folglich weist dieses Beispiel Begrenzungen auf.
Zusätzlich treten in der konventionellen Vorrichtung, die wie oben beschrieben konstruiert ist, das Versetzen des mechanischen Systems und Versetzen des Werkstücks selbst als Last auf die Servomotoren auf, wenn die beiden Spindelstöcke durch das Werkstück gekoppelt werden. Diese Versetzungen sind jedoch die Druckversetzung des Werkstücks, verursacht durch Futterspanndruck, thermisches Versetzen des Werkstücks, was der während des Bearbeitens erzeugten Wärme zugeschrieben werden kann, thermisches Versetzen der Maschine aufgrund von Reibungshitze der Maschinenbewegung und ähnliches und können nicht eliminiert werden. Aus diesem Grund wird eine exzessive Kraft auf das Werkstück aufgebracht werden, was die Drehgenauigkeit herabsetzt.
Es ist die japanische offengelegte Patentschrift Nr. HEI4- 65701 (EP-A-0 464 496) als die oben genannten Nachteile verbessernd bekannt, die die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 14 definiert. Ein gekoppeltes Betriebsverfahren für Synchronzuführachsen ist dort für eine Drehmaschine offenbart, in dem die Drehmaschine eine erste Zuführachse und eine zweite Zuführachse zum Antreiben zweier gegenüberliegender Spindelstöcke aufweist, wobei die beiden Spindelstöcke durch ein Werkstück gekoppelt sind und die beiden Zuführachsen gesteuert werden, um gemeinsam in Synchronisation miteinander zu arbeiten. Aus einem Unterschied zwischen den Drehmomenten der beiden Zuführachsen unter Steuerung zum synchronen Zwillingsbetrieb wird das Versetzen der Maschine oder des Werkstücks gefühlt und der Kompensationswert einer Lage relativ zu den Zuführachsen wird errechnet und benutzt, um die Positionen der Zuführachsen auszugleichen. Dieses Verfahren ist auf einen Fall anwendbar, in dem beide Enden des Werkstücks durch Futter gehalten wurden aber konnte nicht bei einem Fall benutzt werden, wo beide Enden des Werkstücks durch Stirnseitenantriebe gehalten wurden, weil die Stimseitenantriebe gegen das Werkstück gedrückt gehalten werden müssen.
EP-A-0 334 298 beschreibt eine Werkzeugmaschine mit einer Längsdrehachse und gegenüberliegenden Stirnseiten sowie eine Werkstückhalteeinrichtung, die geformt ist, so daß sie gegen die Stirnseiten vorspringt und demzufolge das Werkstück zur Drehung um die Drehachse sichert und als drehbarer Stimseitenantrieb dient. Ahnliche Werkstückhalteeinrichtungen sind ebenfalls in JP-A-61 019 531, US-A-37 32 757 und US-A-37 31 564 offenbart.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkstückhalteverfahren für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, das nicht nur ermöglicht, daß äußere Umfangsabschnitte eines Werkstücks bearbeitet werden, das konventionell durch Futter gegriffen wird, sondern auch, daß das Werkstück unter hoher Geschwindigkeit rotiert werden kann, ohne daß das Greifen des Werkstücks mit den Futtern nötig ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die die Bearbeitungsgenauigkeit nicht herabsetzt, falls Versetzen auftritt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, zu ermöglichen, daß eine Druckkraft als ein Parameter für ein Bearbeitungsprogramm spezifiziert werden kann, wenn ein Werkstück zwischen gegenüberliegenden
Werkstückhaltestrukturen mit einer gegebenen Druckkraft gehalten wird.
Wiederum eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die nicht aufgrund von Schwankungen der Versetzungen in Überkompensation resultiert und die keine herabgesetzte Bearbeitungsgenauigkeit aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeugmaschinensteuerung bereitzustellen, die Werkstückspannkräfte von gegenüberliegenden Werkstückhalteeinrichtungen steuert, indem Lagerückführung in dem Werkstückhalteverfahren für eine Werkzeugmaschine benutzt wird, in der ein langes Werkstück, wie z. B. eine lange Stange, durch Spannen solch eines Werkstücks mit den gegenüberliegenden Werkstückhalteeinrichtungen bearbeitet wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeugmaschinensteuerung bereitzustellen, die Werkstückspannkräfte von gegenüberliegenden Werkstückhalteeinrichtungen steuert, indem an die Servomotoren ausgegebene Stromstärke in dem Werkstückhalteverfahren für eine Werkzeugmaschine benutzt wird, in der ein langes Werkstück, wie z. B. eine lange Stange, durch Spannen solch eines Werkstücks mit den gegenüberliegenden Werkstückhalteeinrichtungen bearbeitet wird.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfaßt, und durch ein Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 14 umfaßt. Ausführliche Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Erfindungsgemäß ist das Werkstück zwischen den Stimseitenantrieben an beiden Enden mit der vorbestimmten Druckkraft gehalten, wodurch die Abschnitte bearbeitet werden können, die konventionell durch die Futter gesichert wurden. Weiterhin ist es im Gegensatz zum konventionellen Ansatz nicht notwendig, das Werkstück zu entfernen und darauf folgend die durch die Futter gesicherten Abschnitte zu bearbeiten.
Erfindungsgemäß kann verhindert werden, daß eine durch das Versetzen der Maschine selbst oder des Werkstücks selbst verursachte unnötige Last auf das Werkstück aufgebracht wird, wodurch die Genauigkeit der Werkstückbearbeitung verbessert wird. Da eine unnötige Last nicht auf die Servomotoren aufgebracht wird, kann ebenfalls der Leistungsverbrauch der Servomotoren verringert werden. Da weiterhin die Maschine selbst nicht torsionsanfällig ist, kann die Genauigkeit der Maschine selbst über viele Jahre erhalten werden.
Erfindungsgemäß können die Drehmomentwerte der Servomotoren durch das Einstellen von Parametern oder vom Bearbeitungsprogramm geändert werden, wodurch die Bedingungen geändert werden können, wie sie nach Bearbeitungsvariablen erforderlich sind, wobei die Variablen z. B. Werkstücktyp, wie z. B. ein festes oder ein weiches Werkstück, oder das Abspanprogamm sind, das eine Vielzahl von Lasten auf das Werkstück ausüben kann.
Erfindungsgemäß kann die Messung der Veränderung in der Druckkraft für eine bestimmte Zeitdauer genutzt werden, um die geeignete Kraft zum Drücken der Spindelstöcke gegen das Werkstück zu bestirtunen, wodurch eine gleichmäßige Steuerung sichergestellt werden kann.
Fig. 1 ist ein Anordnungsdiagramm gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 3 beschreibt die Einzelheiten einer NC und von Servoverstärkern, wobei diese in der Fig. 1 gezeigt sind.
Fig. 4 beschreibt eine Beziehung zwischen Lagebefehlswert und Lagerückführungsdaten.
Fig. 5 beschreibt die Einzelheiten von Stimseitenantrieben und einem Werkstück, wobei diese in der Fig. 1 gezeigt sind.
Fig. 6 ist ein Anordnungsdiagramm gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 beschreibt die Einzelheiten einer NC und von Servoverstärkern, wobei diese in der Fig. 6 gezeigt sind.
Fig. 8 (a) und 8(b) beschreiben die Beziehung von Druckkraft mit dem Befehlswert und einem Druckkraftbewertungsverfahren.
Fig. 9 ist ein Anordnungsdiagramm einer konventionellen Vorrichtung.
Fig. 10 beschreibt die Einzelheiten einer NC und von Servoverstärkern, wobei diese in der Fig. 9 gezeigt sind.
Fig. 11 (a) und 11 (b) beschreiben eine Maschine und ein Werkstück, die durch Versetzen verformt sind
Fig. 12 beschreibt die Einzelheit einer weiteren NC und eines Servoverstärkers, wobei die Benutzung von Stirnseitenantrieben gezeigt ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine erste Ausführungsforrn der Erfindung wird nun im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 5 ein Werkstück, 33 stellt einen Stimseitenantrieb dar, der die der Drehachse des Werkstücks 5 benachbarte Endfläche berührt, 12 bezeichnet einen Spindelstock, der mit einer Spindel befestigt ist, an der der Stirnseitenantrieb befestigt ist, 13 bezeichnet eine Kugelumlaufspindel, die mit dem Spindelstock 12 derart gekoppelt ist, daß die Kugelumlaufspindel angetrieben wird, 14 bezeichnet einen Z- Achsenservomotor, der derart mit der Kugelumlaufspindel 13 gekoppelt ist, daß die Kugelumlaufspindel angetrieben wird, 16 bezeichnet einen Lagefühler, der mit dem Z- Achsenservomotor 14 gekoppelt ist, 30 bezeichnet einen Servoverstärker zum Antreiben des Z-Achsenservomotors 14, 32 bezeichnet eine numerische Steuerung NC, die einen Befehl an den Servoverstärker 30 liefert, um die Z-Achsenservomotoren 14 und 24 zu steuern und 34 stellt einen Stirnseitenantrieb dar, der die der Drehachse des Werkstücks 5 benachbarte Stirnfläche berührt.
Bei einer zweiten Gruppe von Komponenten bezeichnen 22 bis 24, 26 und 31 identische Einheiten, die dem Spindelstock 12, der Kugelumlaufspindel 13, dem Z-Achsenservomotor 14, dem Lagefühler 16 und dem Servoverstärker 30 entsprechen und demzufolge nicht beschrieben werden.
Fig. 5 zeigt das Werkstück 5, wie es durch die Stimseitenantriebe 33, 34 gehalten wird. Abschnitte 55 des Werkstücks 5 können zerspant werden, weil das Werkstück 5 durch die Stirnseitenantriebe 33, 34 gehalten wurde. Da die Drehachsenabschnitte des Werkstücks 5 zwischen den Stirnseitenantrieben 33, 34 an beiden Enden mit einem wie in der 4 gezeigten, vorbestimmten Drehmoment zurückgehalten werden, wird das Werkstück 5 nicht fallen, wenn es nicht durch das Futter 11 in einer in der Fig. 9 gezeigten Art gegriffen wird. Zusätzlich werden nur die Drehachsenabschnitte des Werkstücks 5 gegriffen, wodurch die Endflächen 55 gedreht werden können, die nicht gedreht werden könnten, wenn sie durch das Futter 11 gegriffen wären.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden. Fig. 3 ist ein Blockdiagramm der NC 32 zum Steuern der in der Fig 1 dargestellten Drehmaschine. In dieser Figur sind die Z- Achsenservosysteme 30, 31 und ebenfalls ein X- Achsenservosystem 33 gezeigt. Das x-Achsenservosystem umfaßt einen X-Achsenservomotor 4, der eine (nicht gezeigte) Werkzeugauflage antreibt. Ein Lagefühler 6 existiert zum Erfassen der Lage der Werkzeugauflage und ein Fehlerzähler 7 existiert zum Erfassen eines Unterschieds zwischen einem Lagebefehisimpuis CPX und einem Lagerückführungsimpuls. Ein Digital/Analog-Wandler 8 existiert zum Wandeln des Wertes des Fehlerzählers 7 in einen Analogwert und ein Leistungsverstärker 9 existiert zum Verstärken des Analogwertes von dem Digital/Analog-Wandler 8, um den Servomotor 4 anzutreiben.
In dem Servosystem 30 existiert ein Z-Achsenservomotor 18 zum Antreiben des Spindelstocks 12. Eine Drehmomentsteuereinheit 15 ist derart betreibbar, daß das Ausgangsdrehmoment des Z- Achsenservomotors 14 gesteuert werden kann. Ein Lagefühler 16 existiert zum Erfassen der Lage des Spindelstocks 12 und ein Fehlerzähler 17 existiert zum Erfassen eines Unterschieds zwischen einem Lagebefehlsimpuls CPZ und einem Rückführungsimpuls von dem Lagefühler 16 Der Digital/Analog- Wandler 18 existiert zum Wandeln des Werts des Fehlerzählers 17 in einen Analogwert und ein Leistungsverstärker 19 existiert zum Verstärken des Analogwerts von dem Digital/Analog-Wandler 18, um den Servomotor 14 anzutreiben.
Bei dem Servosystem 31 bezeichnen 24 bis 29 Komponenten ähnlich dem Z-Achsenservomotor 14, der Drehmomentsteuereinheit 15, dem Lagefühler 16, dem Fehlerzähler 17, dem Digital/Analog-Wandler 18 und dem Leistungsverstärker 19 und werden nicht beschrieben werden.
Innerhalb der NC 32 wird ein Lagerückführungsimpuls- Ausgangssignal 40 von dem Z-Achsenlagefühler 16 einer Druckvervollständigungbewertungseinheit 41 zugeführt, die einen Befehlswert 42 zum Bewegen des Spindelstocks 12 gegen das Werkstück 5 erzeugt. Ein Parameterspeicher 43 enthält Parameterdaten, die für die MC 32 erforderlich sind, um arithmetische Vorgänge durchzuführen, z. B. Achsbewegungsdaten, die der Bewertungseinheit 41 zugeführt werden. Der Speicher 43 speichert ebenfalls einen Drehmomentbegrenzungswert 44 zum Bestimmen des Drehmomentwerts des Z-Achsenservomotors 14.
Ebenfalls innerhalb der MC 32 sind eine übereinstimmende Bewertungseinheit und ein Speicher 53, die übereinstimmende Impulsausgangssignale 50, Befehlsimpulse 52 und Drehmomentbegrenzungswerte 54 aufweisen. Diese Posten 50 bis 54 stimmen identisch mit dem Lagerückführungsimpuls 40, der Druckvervollständigungsbewertungseinheit 41, dem Befehlswert 42, dem Parameterspeicher 43 und dem Drehmomentbegrenzungswert 44 zum Antreiben des Z- Achsenservomotors 24 überein.
Fig. 4 beschreibt den kumulativen Wert der Lagebefehlswerte 42, 52 und der Lagerückführungswerte 40, 50 in der Form eines Graphen. Teil A des Graphen in Fig. 4 beschreibt das Ansammeln von Befehlsdaten 42 über die Zeit, während der Teil B des Graphen die Ansammlung von Lagerückführungsdaten 40 über der Zeit bezeichnet. Die unterbrochene Linie im Teil B ist eine ideale Kurve, während die durchgezogene Linie im Teil B die tatsächliche Kurve während des Betriebs ist. In der Fig. beschreibt der Abschnitt "a" entlang der Zeitachse die Existenz einer gewöhnlichen Beziehung zwischen Lagebefehlswerten 42, 52 und den Lagerückführungswerten 40, 50. Der Zeitabschnitt "b" in der Figur beschreibt eine Beziehung zwischen den Lagebefehlswerten 42, 52 und den Lagerückführungswerten 40, 50 wenn die Spindelstöcke 12, 22 in Berührung mit dem Werkstück 5 sind. Der Zeitabschnitt vich in der Fig. 4 bezeichnet eine Beziehung zwischen den Lagebefehlswerten 42, 52 und Lagerückführungswerten 40, 50, wenn das Werkstück 5 zwischen den Spindelstöcken 12, 22 an beiden Enden unter Servosteuerung gehalten wird.
In dieser kombinierten Drehmaschine sind die Spindelstöcke 12, 22 und die Stimseitenantriebe 33, 34 gegen beide Enden des einzelnen Werkstücks 5 gedrückt, um das Werkstück 5 zwischen ihnen zu halten, wodurch das Werkstück 5 gedreht wird, während gleichzeitig die Spindelstöcke 12, 22 gemeinsam und zueinander synchronisiert betrieben werden.
Die fundamentale Konstruktion der vorliegenden Ausführungsform ist es, das Werkstück 5 abzuspanen, das zwischen den und folglich durch die Spindelstöcke 12, 22 unter gegebener Druckkraft gehalten wird.
Zunächst wird der Vorgang zum Abspanen des Werkstücks 5 unter gegebener Druckkraft unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3 beschrieben werden. Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das ein Werkstückhalteverfahren für die Werkzeugmaschine zeigt, die eine Ausführungsforrn gemäß des ersten Aspektes der Erfindung darstellt. In der Fig. 2 sind die Schritte 1N bis 4N die von der NC 32 durchgeführten Vorgänge; Schritte 1S, 3S und 4S sind die von den Servoverstärkern 30, 31 durchgeführten Vorgänge. Das Werkstückhalteverfahren für die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine kann wie folgt beschrieben werden.
Die NC 32 bereitet Lagebefehlsimpulse CPZ als Antwort auf einen Bewegungsbefehl zum Bewegen der Spindelstöcke 12, 22 vor, die dazu dienen, das Werkstück zu halten und die Stimseitenantriebe 33, 34 zu tragen. Die MC 32 zählt nicht nur Lagebefehlsimpulse CPZ sondern überträgt auch das Gezählte auf die Servoverstärker 30, 31 (Schritt 1N).
Die Servoverstärker 30, 31 geben an die Servomotoren 14, 24 in Übereinstimmung mit den von der MC 32 übertragenen Lagebefehlsimpulsen CPZ Befehle weiter, um die Spindelstöcke 12, 22 anzutreiben (Schritt 1S). Insbesondere, um den Spindelstock 12 auf das Werkstück 5 hin zu bewegen, gibt die NC 32 einen Lagebefehiswert 42 an den Servoverstärker 30 aus. Der Lagebefehl 42 und die Lagerückführung 40 werden in den Fehlerzähler 17 eingegeben. Insbesondere wird ein Unterschied zwischen dem Befehiswert 42 und dem Wert 40 von dem Lagefühler 16 abgenommen und der Unterschied wird dem Leistungsverstärker 19 durch den Digital/Analog-Wandler 18 bereitgestellt. Als Ergebnis wird der Z-Achsenservomotor 14 mit der Geschwindigkeit angetrieben, die dem Fehlerwert entspricht, um den Spindelstock 12 zu bewegen. Der Spindelstock 22 wird in ähnlicher Weise bewegt.
In diesem Vorgang überprüft die NC 32, ob der Unterschied zwischen dem gesammelten Wert der Lagebefehlimpulse CPZ und dem gesammelten Wert der Positionsrückführimpulse 40, 50 der Spindelstöcke 12, 22 einen vorbestimmten Wert erreicht hat, der als der Spannvervollständigungswert definiert ist. Falls der Unterschied gleich dem oder kleiner ist als der in dem Speicher 43 gespeicherte Spannvervollständigungswert (während Abschnitt a der Fig. 4) kehrt die NC 32, die bewertet, daß der Spannvervollständigungswert nicht erreicht wurde, zu Schritt 1 N zurück. Wenn andererseits bewertet wird, daß der Unterschied größer als der Spannvervollständigunswert (während Abschnitt b der Fig&sub4; 4) ist, schreitet die NC 32 zu Schritt 4 N (Schritt 3N) vor.
Im folgenden wird der Zustand, wenn der Spindelstock 12 in Berührung mit dem Werkstück 5 gerät, durch den Abschnitt "B" des Graphen während des Zeitabschnitts "b" der Fig 4 illustriert. Da der sich in Berührung mit dem Werkstück 5 befindliche Spindelstock 12 nicht wie von dem Bewegungsbefehl befohlen verfahren kann, hört der Lagerückführungsimpuls 40 von dem Lagefühler 16 auf, sich zu verändern. Die Servoverstärker 30, 31 beaufschlagen jedoch die Servomotoren 14, 24 durch Lagebefehisimpulse CPZ, die von der NC 32 übertragen werden, weiterhin mit Befehlen, um zu versuchen, Spindelstöcke 12, 22 anzutreiben (Schritt 35).
Wenn der während des Zeitabschnitts "b" in der Fig. 4 bezeichnete Zustand eine Weile angedauert hat, wird als Ergebnis der Unterschied zwischen dem Lagerückführungsimpuls 40 und dem Lagebefehlswert 42 ansteigen, wie aus einem Vergleich von den Abschnitten A und B des Graphen in diesem Zeitabschnitt hervorgeht. Wenn der Unterschied zwischen den gesammelten Lagerückführimpulsen 40, 50 für die Spindelstöcke 12, 22 und dem gesammelten Wert der Lagebefehlsimpulse CPZ den Druckvervollständigungswert, der im Parameterspeicher 43 gesetzt ist, übersteigt, wie durch die Druckvervollständigungsbewertungseinheit 41 bestimmt, wird die Übertragung von Lagebefehisimpulsen CPZ auf die Servoverstärker 30, 31 nicht mehr bewirkt (Schritt 4N).
Dies ist der Zustand, der durch den Anfang des Zeitabschnitts "c" im Abschnitt "B" des Graphen in Fig. 4 bezeichnet ist. Der Z-Achsenservomotor 24 zum Bewegen des Spindelstocks 22 übt eine ähnliche Steuerung aus. In diesem Zustand werden beide Enden des Werkstücks 5 weiterhin mit einer vorbestimmten Druckkraft gedrückt, um das Werkstück 5 zu halten.
Obwohl kein Bewegungsbefehl pro Zeiteinheit von der NC 32 übertragen wird, beaufschlagen die Servoverstärker 30, 31 weiterhin die Servomotoren 14, 24 mit Befehlen, wie dies durch den Spannvervollständigunswert gefordert wird (Schritt 45).
Durch die obigen Schritte wird das Werkstück weiterhin mit einer vorbestimmten Spannkraft gehalten. Auf ähnliche Weise führt die NC 32 Schritte 1N bis 4N und führen die Servoverstärker 30, 31 die Schritte 1S, 3S und 4S nach Empfang eines nächsten Bewegungsbefehls durch.
Es wird nunmehr ein Fall beschrieben werden, wenn das thermische Versetzen des Werkstücks 5 aufgrund von der während des Abspanens erzeugten Wärme und das thermische Versetzen der Maschine aufgrund von Reibungshitze, etc. der Maschinenbewegung auftritt.
Zunächst wird ein Fall betrachtet, wo das Versetzen aufgrund der Ausdehnung des Werkstücks 5 in die negative Richtung der Z-Achse gewirkt hat. Falls die diesem Versetzen zuschreibbare Kraft größer ist als das Drehmoment des Z-Achsenservomotors 14, kann der Z-Achsenservomotor 14 die aus dem Versetzen resultierende Kraft aufgrund des vorgegebenen Drehmomentwerts nicht aushalten und wird in die negative Richtung zurückgedrückt. Wenn das Versetzen aufgrund des Zusammenziehens des Werkstücks 5 in die positive Richtung der Z-Achse gewirkt hat, besteht ein Unterschied zwischen den Lagerückführungsdaten 40 und dem Lagebefehlswert 42 und das Werkstück 5 wird weiterhin mit dem vorgegebenem Drehmomentwert wie oben beschrieben gehalten, um den Servomotor 14 zu veranlassen, sich dem Lagebefehlswert anzunähern. Demzufolge bewegt sich der Spindelstock mit der vorgegebenen Druckkraft um diesen Wert, wenn das Werkstück 5 in die posititve Richtung versetzt wird.
Als Ergebnis wird der Z-Achsenservomotor 14 in Übereinstimmung mit dem Versetzen des Werkstücks gesteuert, wodurch das Werkstück 5 mit der gegebenen Druckkraft gehalten wird, falls Versetzen auftritt. Dies ist der durch den Zeitabschnitt "c" in der Fig. 4 bezeichnete Zustand. Der Z- Achsenservomotor 24 zum Bewegen des Spindelstocks 22 führt eine ähnliche Steuerung durch.
Beim Halten des Werkstücks 5 zwischen den beiden Spindelstöcken 12, 22 wie oben beschrieben, wächst, falls der Z-Achsenservomotor 42, der Lagefühler 25 und der Servoverstärker 31 derart nicht betriebsbereit sind, daß das System die in der Fig. 6 gezeigte Konfiguration annimmt, nur eine Entfernung an, über die der Spindelstock 12 verfährt, um das Werkstück 5 zu berühren, und die Steuerung des Spindelstocks 12 kann in identischer Art durchgeführt werden&sub5; Falls insbesondere der Spindelstock 22 nicht betriebsbereit ist, drückt der Spindelstock 12 das Werkstück 5 an einem Ende mit der gegebenen Druckkraft aber der Spindelstock 22 drückt mittels Reaktion gegen das Werkstück. Demzufolge wird der gleiche Effekt erzielt, wann auch immer das Werkstück zwischen den Spindelstöcken 12, 22 gehalten wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bezeichnet 5 ein Werkstück, 33 einen Stirnseitenantrieb, der die der Drehachse des Werkstücks 5 benachbarte Endfläche berührt, 12 stellt einen Spindelstock dar, der mit einer Spindel befestigt ist, 13 bezeichnet eine Kugelumlaufspindel, die mit dem Spindelstock 12 gekoppelt ist, um diesen anzutreiben, 14 bezeichnet einen Z-Achsenservomotor, der mit der Kugelumlaufspindel 13 zum Antreiben derselben gekoppelt ist, 16 stellt einen Lagefühler dar, der mit dem Z-Achsenservomotor gekoppelt ist, 30 bezeichnet einen Servoverstärker zum Antreiben des Z-Achsenservomotors 14, 32 bezeichnet eine NC, die einen Befehl an den Servoverstärker 30 ausgibt, um die Z-Achsenservomotoren 14 und 24 zu steuern und 34 stellt einen Stimseitenantrieb dar, der die der Drehachse des Werkstücks 5 benachbarte Endfläche berührt.
Wiederum eine weitere Ausführungsform der Erfindung kann unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben werden. Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 ist, wenn der Spindelstock 12 in Berührung mit dem Werkstück 5 gerät, dies der in dem Zeitabschnitt "b" bezeichnete Zustand. Da der sich in Berührung mit dem Werkstück 5 befindliche Spindelstock 12 nicht verfahren kann, hört der in 40 gespeicherte Lagerückführungsimpuls von dem Lagefühler 16 auf, sich zu verändern. In diesem Zustand versucht im allgemeinen der Z-Achsenservomotor 141 sich mit maximalem Drehmoment des Ausgangs des Leistungsverstärkers 19 zu drehen, was zu Überlast führt. Falls ein vorbestimmter Wert überschritten wird, tritt ein Überlastalarm auf, was den Ausgang beendet. Bei der vorliegenden Erfindung werden die Ausgangsdaten des Digitai/Analog-Wandlers 18 in der Druckkraftsteuereinheit 15 herabgesetzt, falls von dem Digital/Analog-Wandler 18 Daten ausgegeben werden, die einen Drehmomentwert erfordern, der größer ist als der im Parameterspeicher 43 gesetzte Drehmomentbegrenzungswert 44, und die sich ergebenden Daten werden an den Leistungsverstärker 19 ausgegeben. Als ein Ergebnis kann der Z-Achsenservomotor 14 ein Ausgangssignal mit gegebenem Drehmomentwert erzeugen; eine Last, die den Drehmomentbegrenzungswert 44 überschreitet, wird auf den Z- Achsenservomotor 14 nicht aufgebracht werden. Der Z- Achsenservomotor 24 zum Bewegen des Spindelstocks 22 führt eine ähnliche Steuerung aus.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 7 beschrieben werden, die ein Blockdiagramm der NC 32 zum Steuern der in der Fig. 1 gezeigten Drehmaschine, der Z-Achsenservoverstärkungs systeme 30, 31 und eines (nicht gezeigten) X-Achsenservomotors darstellt. In Fig. 7 existiert ein Z-Achsenservomotor 14 zum Antreiben des Spindelstocks 12 und ein Analog/Digital-Wandler 56 existiert zum Wandeln eines analogen Drehmomentwerts in ein digitales Signal (auf diese sich aus dem Ausgang ergebenden Daten wird im folgenden mit "Druckkraft" bezug genommen). Lagefühler 16 existiert zum Erfassen der Lage des Spindelstocks 12, Fehlerzähler 17 existiert zum Erfassen eines Unterschieds zwischen einem Lagebefehlsimpuls CPZ und einem Rückführungsimpuls von dem Lagefühler 16, Digital/Analog-Wandler 18 existiert zum Wandeln des Werts des Fehlerzählers 17 in einen Analogwert und Leistungsverstärker 19 existiert zum Verstärken des Analogwerts von dem Digital/Analog-Wandler 18, um den Servomotor 14 anzutreiben.
Der Befehiswert 42 zum Bewegen des Spindelstocks 12 und der Speicher 43 zum Speichern von Parametern und anderen Daten, z.B. Achsbewegungsdaten, die für die NC 32 erforderlich sind, damit diese arithmetische Operationen ausführt, sind dieselben wie in vorhergehenden Ausführungsformen Eine Druckkraftbewertungseinheit 57 existiert zum präzisen Messen einer Druckkraft auf Grundlage des Ausgangssignals des Analog/Digital-Wandlers 56. Die Drucksteuereinheit 58 reagiert auf das Ausgangssignal der Bewertungseinheit 57 und ist derart betreibbar, daß ein Befehl 43 zum Steuern des Z- Achsenservomotors 14 erzeugt wird, um die gegebene Druckkraft bereitzustellen.
Komponenten 24, 26 bis 29, 52, 53 und 59 bis 61 stimmen identisch mit dem Z-Achsenservomotor 14, dem Lagefühler 16, dem Fehlerzähler 17, dem Digital/Analog-Wandler 18, dem Leistungsverstärker 19, dem Befehlswert 42, dem Parameterspeicher 43, dem Analog/Digital-Wandler 56, der Druckkraftbewertungseinheit 57 und der Drucksteuereinheit 58 zum Antreiben des Z-Achsenservomotors 24 überein.
Fig. 8 (a) beschreibt den kumulativen Wert der Lagebefehlswerte 42, 52 in der Form eines Graphen und zeigt eine Beziehung zwischen dem kumulativen Wert und der Druckkraft, d&sub4; h., den Ausgangssignalen der Analog/Digital- Wandler 56, 59. Graphabschnitt (1) in dieser Zeichnung entlang der Zeitachse bezeichnet eine Beziehung zwischen den Befehlswerten 42, 52 und der Druckkraft bei einer gewöhnlichen Achsverfahrzeit. Graphabschnitt (2) stellt eine Beziehung dar zwischen den Befehlswerten 42, 52 und der Druckkraft in einem Zustand, in dem die Spindelstöcke 12, 22 in Berührung mit dem Werkstück 5 sind. Graphabschnitt (3) bezeichnet eine Beziehung zwischen den Befehlswerten 42, 52 und der Druckkraft im Anhaltezustand der Befehlswerte, wobei die Druckkraft zwischen Maximal- und Minimalwerten begrenzt ist. Graphabschnitt (4) zeigt eine Beziehung zwischen den Befehlswerten 42, 52 und der Druckkraft während einer Zeit, wenn die Druckkraft aufgrund von Maschinenversetzung, etc. unter einen Minimalwert gefallen ist, Graphabschnitt (5) bezeichnet eine Beziehung zwischen den Befehlswerten 42, 52 und der Druckkraft im Anhaltezustand der Befehlswerte. Graphabschnitt (6) stellt eine Beziehung zwischen den Befehlswerten 42, 52 und der Druckkraft währen einer Zeit dar, wenn die Druckkraft aufgrund von Maschinenversetzung, etc. über einen Maximalwert angewachsen ist.
Die fundamentale Konstruktion der vorliegenden Ausführungsform ist es, das Werkstück 5 abzuspanen, das mit der gegebenen Druckkraft zwischen den Spindelstöcken 12, 22 gehalten und folglich durch sie gesichert ist. Zunächst wird die Einrichtung zum Ausüben der Steuerung beschrieben werden, um das Werkstück 5 weiterhin zwischen den Spindelstöcken mit der gegebenen Druckkraft zu halten. Um Spindelstock 12 auf das Werkstück 5 zuzubewegen, gibt die NC 32 einen Befehlswert 42 an den Servoverstärker 30 aus. Der Lagebefehl 42 wird zum Inhalt des Fehlerzählers 17 hinzugezählt, der Unterschied zwischen dem Befehlswert und dem Wert des Lagefühlers 16 wird dem Leistungsverstärker 16 durch den Digital/Analog-Wandler 18 gefüttert und der Z-Achsenservomotor 14 wird mit der Geschwindigkeit angetrieben, die dem Fehlerwert zum Bewegen des Spindelstocks 12 entspricht. Der Spindelstock 22 wird ebenfalls durch eine ähnliche Einrichtung bewegt. Im allgemeinen ist dies der Zustand, der durch Graphabschnitt (1) in Fig. 8 (a) bezeichnet ist, und die Druckkraft ist ungefähr die vorgesehene, gegebene Kraft, um den Spindelstock 12 zu bewegen.
Wenn danach der Spindelstock 12 in Kontakt mit dem Werkstück 5 gerät, ein durch den Graphabschnitt (2) in Fig. 8 (a) bezeichneter Zustand, wird der. Befehiswert 42 ausgegeben, um die Geschwindigkeit geringer als in der Region (1) in Fig. 8 (a) zu gestalten, aber die Druckkraft steigt steil an. Der Grund ist, daß, da der Spindelstock 12 in Berührung mit dem Werkstock 5 nicht verfahren kann, der Z-Achsenservomotor 14 ebenfalls aufhört zu laufen und der Lagefühler 16 ebenfalls aufhört, sich zu verändern, was den Unterschied des Fehlerzählers 17 erhöht. In Reaktion auf einen großen Wert versucht der Leistungsverstärker 19 schnell in die Position zu verfahren, die durch den Befehiswert 42 bezeichnet ist, wodurch ein großer Ausgangswert bereitgestellt wird. Als ein Ergebnis wächst die Druckkraft an.
Der Bereich (3) in Fig. 8 (a) wird nun beschrieben werden. Wenn die Druckkraft anwächst und die in dem Parameterspeicher 43 gesetzte minimale Druckkraftbegrenzung übersteigt, bewertet die Drucksteuereinheit 58, daß die spezifizierte Druckkraft erreicht worden ist, und hält an, den Befehlswert 42 auszugeben. Als ein Ergebnis wird sich die Druckkraft in der Nähe des im Parameterspeicher 43 gesetzten Werts einpendeln, mit einigen leichten Veränderungen über die Zeit.
Im folgenden wird ein Fall beschrieben werden, wenn das thermische Versetzen des Werkstücks 5 aufgrund von der durch in diesem Zustand vorgenommenem Abspanen erzeugten Wärme und das thermische Versetzen der Maschine aufgrund von Reibungshitze, etc. der Maschinenbewegung aufgetreten sind.
Zunächst wird der Bereich (4) in Fig. 8 (a) beschrieben werden. Angenommen, daß die Versetzung in der Richtung aufgetreten ist, in der ein Spalt zwischen dem Werkstück 5 und dem Spindelstock 12 wegen der Hitze oder ähnlichem der Maschine und des Werkstücks 5 vorgesehen ist. Dann tritt das Versetzen in der gleichen Richtung auf, in die das Werkstück 5 sich bewegt, was durch den Spindelstock 12 gedrückt wurde. Folglich verringert sich die Druckkraft. Als Ergebnis bewertet die Drucksteuereinheit 58, daß das Werkstück 5 sich zusammengezogen hat, und gibt den Befehiswert 42 aus, um den Spindelstock 12 in die Richtung zu bewegen, in die er gegen das Werkstück 5 gedrückt hat (in die positive Richtung der Z Achse). Als ein Ergebnis wird der Spindelstock 12 wieder gegen das Werkstück 5 gedrückt und die Druckkraft steigt an.
Im folgenden wird der Bereich (5) in Fig. 8 (a) beschrieben werden. Als Ergebnis der Steuerung im Bereich (4) erreicht die Druckkraft den im Parameterspeicher 43 gesetzten Wert und die Drucksteuereinheit 58 hält die Ausgabe des Befehlswerts 42 an.
Im folgenden wird der Bereich (6) in Fig. 8 (a) beschrieben werden. Angenommen, daß die Versetzung in die Richtung aufgetreten ist, in die das Werkstück 5 und der Spindelstock 12 aufgrund von Hitze oder ähnlichem der Maschine und des Werkstücks 5 gegeneinander gedrückt sind. Die Versetzung wirkt dann in die Richtung, in die das Werkstück, das durch den Spindelstock 12 gedrückt wurde, zusätzlich gedrückt wird, wodurch die Druckkraft ansteigt, um die Schubkraft zurückzudrücken, und die eingestellte Begrenzung für die Maximaldruckkraft übersteigt. Als ein Ergebnis bewertet die Drucksteuereinheit, daß das Werkstück sich ausgedehnt hat und gibt den Befehl 42 aus, um den Spindelstock 12 in die Richtung zu bewegen, in die er sich von dem Werkstück 5 entfernt (in die negative Richtung der Z-Achse). Als Resultat wird die Beziehung zwischen Spindelstock 12 und dem Werkstück 5 angemessen gestaltet und die Druckkraft fällt unter den maximalen Druckkraftbegrenzungswert, der in dem Parameterspeicher 43 gesetzt ist. Als Resultat bewertet die Drucksteuereinheit 58, daß die Druckkraft den im Parameterspeicher 43 gesetzten Wert erreicht hat und stoppt den Befehlswert 42.
Der Z-Achsenservomotor 24 zum Betreiben des Spindelstocks 22 übt eine ähnliche Steuerung aus, mittels des Lagefühlers 26, des Fehlerzählers 27, des Digital/Analog-Wandlers 28, des Leistungsverstärkers 29, des Befehlswerts 52, des Parameterspeichers 53, des Analog/Digital-Wandlers 59, der Druckkraftbewertungseinheit 60 und der Drucksteuereinheit 61.
Wie oben beschrieben wird der Servomotor 14 in Übereinstimmung mit der tatsächlichen, im System erfahrenen Versetzung gesteuert, wodurch das Werkstück 5 zwischen den Spindelstöcken mit der gegebenen Druckkraft zurückgehalten wird, falls irgendeine Versetzung auftritt. In dem oben beschriebenen System zum Halten des Werkstücks 5 zwischen den beiden Spindelstöcken 12, 22 wächst, falls der Z- Achsenservomotor 24, der Lagefühler 25, und der Servoverstärker 31 nicht betriebsbereit sind, nur eine Entfernung an, über die der Spindelstock 12 verfährt, um mit dem Werkstück 5 in Berührung zu geraten und die Steuerung des Spindelstocks 12 kann in identischer Weise ausgeführt werden. Falls insbesondere der Spindelstock 22 nicht betriebsbereit ist und der Spindelstock 12 an einem Ende gegen das Werkstück 5 mit der gegebenen Druckkraft drückt, drückt der Spindelstock 22 aufgrund von Reaktionskräften gegen das Werkstück, wodurch der gleiche Effekt bereitgestellt wird, wie der, wenn das Werkstück zwischen zwei betriebsbereiten Spindelstöcken 12, 22 zurückgehalten wird.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Die Druckkraftbewertungseinheit 57 der vorliegeno(en Erfindung wird in Übereinstimmung mit Fig. 8 (b) beschrieben werden. Fig. 8 (b) beschreibt die Einzelheiten der Bereiche (2) und (3) in Fig. 8 (a) . In dieser Zeichnung bezeichnen schwarze Punkte (.) in Intervallen von vorgegebener Zeit genommene Probepositionen und Bereich (1) in Fig. 8 (b) zeigt ein Beispiel, in dem die Probedaten innerhalb des gesetzten Bereiches gefallen sind, der für die Bewertung der voreingestellten Druckkraft in vorbestimmter Häufigkeit benutzt wird.
Zum Bewerten von Druckkraft benutzte Daten, die ursprünglich vom Leistungsverstärker 14 ausgegebene Analogdaten sind, variieren. Sie variieren ebenfalls, wenn diese Daten in Digitaldaten durch den Analog/Digital-Wandler 56 gewandelt werden, aufgrund eines Wandlungsfehlers oder ähnlichem. Aus diesem Grund weist die probeweise genommene Druckkraft eine Wellenform wie in Fig. 8 (b) auf.
Wenn eine solche Wellenform probeweise durch die NC 32 genommen wird, resultiert das folgende. Bei der ersten Probe wird bewertet, daß die Druckkraft außerhalb des gesetzten Wertebereichs gefallen ist. Wenn bei der zweiten Probe bewertet wird, daß die Druckkraft innerhalb des gesetzten Wertebereichs gefallen ist und die Daten zur Steuereinheit 58 übermittelt werden, liegt bei der dritten Probe die Druckkraft innerhalb des gesetzten Wertebereichs, fällt aber bei der vierten Probe außerhalb des Bereiches. Folglich können exakte Daten nicht zur Drucksteuereinheit 58 übermittelt werden.
Aus diesem Grund wird es in bestimmter Häufigkeit bewertet (in den Zeichnungen viermal), ob die Druckkraft in den gesetzten Bereich gefallen ist oder nicht, wie in dem Bereich (1) in Fig. 8 (b). Nachdem bestätigt worden ist, daß die Druckkraft sich eingependelt hat, wird die Drucksteuereinheit 58 benachrichtigt, daß die Druckkraft in den spezifizierten Wertebereich gefallen ist. Dies ermöglicht, daß fehlerhafter Betrieb aufgrund von Variationen der Druckkraft verhindert wird.
Die Gesamtoffenbarung von jeder ausländischen Patentanmeldung, von der in der vorliegenden Anmeldung äußere Priorität beansprucht wurde, wird durch ausdrückliche Bezugnahme in die Anmeldung miteinbezogen, als wenn sie vollkommen ausgeführt wäre.

Claims

1. Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks (5), das eine Längsdrehachse und gegenüberliegende Stirnseiten (55) aufweist, wobei die Werkzeugmaschine umfaßt:

- zumindest ein servogesteuertes Werkzeug, das bearbeitbar rechtwinklig zu der Längsachse des Werkstücks (5) bewegbar ist,

- eine erste Halteeinrichtung und eine zweite Halteeinrichtung, angeordnet an gegenüberliegenden Axialenden des Werkstücks (5) und geformt, um gegen die gegenüberliegenden Stirnseiten (55) vorzuspringen und hierdurch das Werkstück (5) zur Drehung um die Drehachse zu sichern, wobei zumindest eine der ersten und zweiten Halteeinrichtungen einen bewegbaren Spindelstock (12, 22) mit einer Spindel und einem Stimseitenantrieb (33, 34), der an der Spindel befestigt ist, umfaßt,

- eine Antriebseinrichtung (14, 24) zum Antreiben von zumindest einer der Werkstückhalteeinrichtungen (33, 34), um die Halteeinrichtung (33, 34) gegen die Werkstückstirnseite (55) zu drücken, und

- eine Steuerungseinrichtung (16, 26) zum Steuern der Bewegung des bewegbaren Spindelstocks (12, 22), um einen sicheren Kontakt mit den Werkstückstirnseiten (55) unter einem vorgegebenen Druck vorzusehen, dadurch gekennzeichnet , daß die Werkzeugmaschine weiterhin umfaßt:

- eine Speichereinrichtung (43, 53) zum Speichern von Haltedruckparameterwerten;

- eine Servosteuerungseinrichtung (30, 31, 32) zum Servosteuern des Positionierens des beweglichen Spindelstocks (12, 22) auf Grundlage von Eingangslagebefehlsimpulsen (CPZ), eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen von Druckabweichungen von einem gewünschten Wert,

- eine Druckbewertungseinrichtung (41, 51) zum Bewerten einer Druckabweichung auf Grundlage von den gespeicherten Parameterwerten und den bestimmten Druckabweichungen, und

- eine Befehlseinrichtung zum Befehlen der Bewegung von dem Spindelstock (12, 22) in Abhängigkeit von einem Befehlswert (42) der Druckbewertungseinrichtung (41, 51).

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbewertungseinrichtung (41, 51) angepaßt ist, Druckkraft über einen gegebenen Zeitabschnitt zu messen, um die Druckkraft dadurch zu bewerten, ob die Druckkraft während dieses Abschnittes innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von vorbestimmten Druckkräften liegt, oder nicht.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend eine Druckvervollständigungsbewertungseinrichtung (41, 51) zum Bewerten, ob der Betrieb der Antriebseinrichtung (14, 24) vollendet ist, oder nicht.

4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend

- eine Druckkraftbestimmungseinrichtung (57, 60) für das Bestimmen der Druckkraft zum Drücken der gegenüberliegenden Werkstückhalteeinrichtungen (33, 34) gegen das Werkstück (5), und

- eine Druckkraftsteuereinrichtung (58, 61) für das Steuern der Druckkraft zum Drücken der Werkstückhalteeinrichtungen (33, 34) gegen das Werkstück (5) mit der durch die Druckkraftbestimmungseinrichtung (57, 60) bestimmten Druckkraft.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkraftbestimmungseinrichtung eine Drehmomentbewertungseinrichtung (57, 60) ist.

6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin umfassend

- eine erste Servoschleife, eingerichtet, um die Lage des Spindelstocks (12, 22) auf Grundlage von erfaßter Lageinformation (40, 50) zu steuern und

- eine zweite Servoschleife, eingerichtet, um die Bewegung des Spindelstocks (12, 22) derart zu steuern, daß der Druck gegen die Werkstückstirnseiten (55) auf dem vorbestimmten Druck gehalten ist.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Servoschleife umfaßt:

- eine Einrichtung (16, 26) zum Erfassen der Lage des bewegbaren Spindelstocks (12, 22) und zum Erzeugen eines Lagesignals (40, 50),

- eine Fehlereinrichtung (17, 27) zum Erzeugen eines Fehlersignais auf Grundlage des Unterschieds zwischen einem Befehlswert (42, 52) und dem Lagesignal (40, 50) und

- eine Einrichtung (14, 24) zum Bewegen des Spindelstocks (12, 22) in Abhängigkeit von dem Fehlersignal.

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Servoschleife umfaßt:

- eine Fehlereinrichtung (17, 27) zum Erzeugen eines Fehlersignais auf Grundlage des Unterschieds zwischen einem Befehiswert (42, 52) und dem Lagesignal (40, 50) und

9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6 oder 8, wobei die zweite Servoschleife weiterhin eine Parameterspeichereinrichtung (43, 53) zum Speichern vorbestimmter Druckparameter umfaßt.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckparameter zumindest einen der Maximal- und Minimaldruckwerte bilden.

11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Servoschleife weiterhin eine Drehmomentsteuereinrichtung (15, 25) umfaßt und daß die Parameterspeichereinrichtung (13, 53) der Drehmomentsteuereinrichtung (15, 25) Drehmomentbegrenzungsdaten (44, 54) bereitstellt.

12. Werkzeugmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbewertungseinrichtung (41, 51) auf das Lagesignal (40, 50) und die Druckparameter zum Verändern des Fehlersignals reagiert.

13. Werkzeugmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des bewegbaren Spindelstocks (12, 22) durch die jeweils erste und zweite Servoschleife gesteuert wird.

14. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (5) mit einer Werkzeugmaschine, wobei das Werkstück eine Längsdrehachse und gegenüberliegenden Stirnseiten (55) aufweist und die Werkzeugmaschine umfaßt:

- eine Antriebseinrichtung (14, 24) zum Antreiben von zumindest einer der Werks.tückhalteeinrichtungen (33, 34), um die Halteeinrichtung (33, 34) gegen die Werkstückstirnseite (55) zu drücken, und eine Steuerungseinrichtung (16, 26, 30, 31, 32) zum Steuern der Bewegung des bewegbaren Spindelstocks (12, 22), um einen sicheren Kontakt mit den

Werkstückstirnseiten (55) unter einem vorgegebenen Druck vorzusehen,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Speichern von Haltedruckparameterwerten;

- Servosteuern des Positionierens des bewegbaren Spindelstocks (12, 22) auf Grundlage von Eingangslagebefehlsimpulsen (CPZ),

- Bestimmen von Druckabweichungen von einem erwünschten Wert,

- Bewerten einer Druckabweichung auf Grundlage der gespeicherten Parameterwerte und der bestimmten Druckabweichungen; und

- Befehlen der Bewegung des Spindelstocks (12, 22) in Abhängigkeit von dem Bewertungsschritt.

15. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestimmungsschritt das Erfassen der Lageabweichung des Spindelstocks (12, 22) umfaßt.

16. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestimmungsschritt das Erfassen der Größe des Fehlersignals während des Servosteuerungsschrittes umfaßt.

17. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 16, weiterhin umfassend das Begrenzen des Drehmoments in Abhängigkeit von gespeicherten Druckparameterwerten (44, 54).

18. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherschritt das Speichern von Maximal- und Minimalwerten umfaßt, die einen Bereich von vorbestimmten Druckkräften bestimmen.

19. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestimmungsschritt das Messen der Druckkraft über einen bestimmten Zeitabschnitt umfaßt, um zu bewerten, ob die Druckkraft während dieses Abschnittes innerhalb eines bestimmten Bereiches von vorbestimmten Druckkräften liegt, oder nicht.