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Die
Erfindung betrifft eine Industriemaschine, die eine Funktion zum
Erkennen ungewöhnlicher Schwingungen
aufweist. Sie betrifft insbesondere eine Industriemaschine, bei
der Maßnahmen
gegen ungewöhnliche
Schwingungen ergriffen werden, die auf einen Positionsdetektor einwirken,
der für
die Servoregelung eines beweglichen Teils der Industriemaschine
bereitgestellt ist.
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In
unterschiedlichen Maschinen werden Schwingungen durch einen Bearbeitungsvorgang
mit einem Bearbeitungswerkzeug erzeugt, beispielsweise einem Schneidwerkzeug,
oder durch das Antreiben eines Tisches. Gewisse Maschinenschwingungen
werden auch im normalen Betrieb der Maschine erzeugt, und die Höhe der Schwingungen
nimmt normalerweise zu, wenn unnormale Zustände in der Maschine verursacht
werden oder sich anbahnen. Ist beispielsweise der Verschleiß einer
Werkzeugspitze fortgeschritten, und ist ein Schaden wie etwa ein
Bruch in einer Werkzeugspitze aufgetreten oder kurz bevorstehend,
oder ist eine Bearbeitungsbedingung unzulässig (ist beispielsweise die
Drehzahl einer Spindel übermäßig hoch),
so treten außergewöhnliche
Schwingungen auf.
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In
der Regel erkennt eine Bedienperson die ungewöhnlichen Schwingungen an ungewöhnlichen
Geräuschen
usw. und ergreift die erforderliche Maßnahme, beispielsweise das
Anhalten der Maschine, die Prüfung
der Maschine oder das Auswechseln einer Spitze. Es ist jedoch selbst
für eine
erfahrene Bedienperson schwierig, das Auftreten außergewöhnlicher
Schwingungen frühzeitig
und sicher zu erkennen und geeignete Maßnahmen zu ergreifen; dies
hängt von
der Intuition der Bedienperson ab.
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Tritt
eine Situation auf, in der die Schwingungshöhe durch die Zerstörung einer
Werkzeugspitze sehr rasch zunimmt, beispielsweise durch Abplatzen,
so können
die Handlungen einer Bedienperson leicht zu spät kommen. Insbesondere wird
in einem Fall, bei dem die Ursache des Auftretens außergewöhnlicher
Schwingungen in einem peripheren Teil (beispielsweise einem Motor
oder einem Untersetzungsgetriebe) eines Positionsdetektors (normalerweise
eines Impulscodierers) auftritt, der Positionsdetektor bei anhaltenden
außergewöhnlichen
Schwingungen nachteilig beeinflusst, und die Bearbeitungsgenauigkeit
verschlechtert sich durch den gestörten Betrieb des Positionsdetektors.
In extremen Fällen
führt dies
zur Zerstörung
des Positionsdetektors. Zudem kann der Fall eintreten, dass der
Positionsdetektor selbst eine Quelle der außergewöhnlichen Schwingungen darstellt.
In einem solchen Fall muss die Maschine als Gegenmaßnahme so
rasch wie möglich angehalten
werden.
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Als
Technologie für
eine Maßnahme
gegen ungewöhnliche
Schwingungen einer Maschine kennt man eine Vorgehensweise, bei der
das Bearbeitungsgeräusch,
das beispielsweise in einer Werkzeugmaschine entsteht, erfasst wird.
Die Zerstörung
der Werkzeugspitze wird anhand des Ergebnisses vorhergesagt (siehe
die veröffentlichte
japanische Patentschrift Nr. 212656 ).
Bei dieser Vorgehensweise liegt jedoch die Hauptaufgabe in der Vorhersage
der Zerstörung
eines Bearbeitungswerkzeugs und stellt keine Gegenmaßnahme dar,
bei der auf Schwingungseinflüsse
auf einen Positionsdetektor geachtet wird.
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Ein
weiteres Beispiel einer herkömmlichen
Technologie, mit der ungewöhnlichen
Schwingungen entgegengetreten wird, ist in
DE 4405660A offenbart. Dort
ist eine Industriemaschine gemäß dem Oberbegriff
des beigefügten
Anspruchs 1 offengelegt.
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Ein
Positionsdetektor, etwa ein Impulscodierer, ist generell eine empfindliche
Präzisionsvorrichtung,
in der bei starken Schwingungen leicht Abweichungen oder Beschädigungen
auftreten. Ein unzulässiger
Betrieb eines Positionsdetektors durch Abweichungen oder Beschädigungen
des Detektors wirkt sich direkt nachteilig auf die Bearbeitungsgenauigkeit
einer Maschine aus, und eine unzulässige Signalabgabe (Rückführsignal) kann
zu Fehlfunktionen führen.
Auch in einem System zum Erfassen ungewöhnlicher Schwingungen, die
in einem Positionsdetektor selbst oder seinen Umgebungsabschnitten
auftreten, kann man diese nicht notwendig an einem ungewöhnlichen
Bearbeitungsgeräusch
erkennen. Dies kann zu verzögerten
Gegenmaßnahmen führen.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Industriemaschine bereitzustellen,
die Schwingungen präzise erfassen
kann, die in einem Positionsdetektor entstehen, der an einer Achse
der Maschine vorhanden ist, und es dadurch ermöglicht, rasch eine erforderliche
Maßnahme
einzuleiten. Zudem fördert
die Erfindung die Zuverlässigkeit
und Sicherheit der Maschine, die von einem Controller geregelt wird,
und sie hält
wirtschaftliche Verluste gering, indem sie die Wahrscheinlichkeit
senkt, dass der Positionsdetektor unwiederbringlich zerstört wird.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Industriemaschine bereitgestellt, umfassend einen Elektromotor,
der eine Achse antreibt, die für
ein bewegliches Teil der Industriemaschine bereitgestellt ist, einen
Positions- und/oder Geschwindigkeitsdetektor, der mit dem Elektromotor
und/oder dem beweglichen Teil verbunden ist, einen Controller, der
den Elektromotor oder das bewegliche Teil abhängig vom Positions- und/oder
Geschwindigkeitsdetektor steuert, einen Schwingungssensor, der Schwingungen
erfasst, die der Elek tromotor und/oder die Industriemaschine erzeugen,
und eine Übertragungsvorrichtung,
die an den Controller ein Signal überträgt, das die Schwingung anzeigt,
die der Schwingungssensor erfasst hat, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schwingungssensor am Positions- und/oder Geschwindigkeitsdetektor
bereitgestellt ist, wodurch das Signal, das die Übertragungsvorrichtung an den
Controller überträgt, eine
Schwingung des Positions- und/oder Geschwindigkeitsdetektors anzeigt.
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Der
Controller, d. h. der Regelteil, umfasst bevorzugt eine Feststellvorrichtung,
die anhand der Information, die in einem Signal vom Schwingungssensor
enthalten ist, feststellt, ob ein vom Schwingungssensor erfasstes
Signal eine unnormale Schwingung darstellt. Der Regelteil kann zudem
eine Handlungsvorrichtung umfassen, die Maßnahmen gegen die unnormale
Schwingung ergreift, wenn die Feststellvorrichtung erkennt, dass
eine unnormale Schwingung erfasst wird.
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Wahlweise
kann der Detektor eine Feststellvorrichtung umfassen, die feststellt,
ob die vom Schwingungssensor erfasste Schwingung ungewöhnlich ist,
und der Regelteil kann abhängig
von der Information, die im Feststellungsergebnis der Feststellvorrichtung
enthalten ist, Maßnahmen
gegen ungewöhnliche
Schwingungen ergreifen.
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Die
Maßnahme
gegen ungewöhnliche
Schwingungen enthält
in der Regel die Maßnahme
des Anhaltens der Maschine. Zudem kann man bevorzugen, eine Änderung
der Bearbeitungsbedingung aufzunehmen. Bezüglich der Änderung der Bearbeitungsbedingung
kann eine progressive Veränderung
vorgenommen werden. In diesem Fall kann die Maßnahme gegen die ungewöhnliche
Schwingung dadurch ausgeführt
werden, dass die Bearbeitungsbedingung verändert wird, bis man eine ungewöhnliche
Schwingung erkennt.
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Der
Schwingungssensor kann an einem Positionsdetektor für eine Achse
angebracht werden oder an jedem Positionsdetektor für mehrere
Achsen. Bei einer Werkzeugmaschine bevorzugt man den Positionsdetektor
an einer Achse zu befestigen, die ein Werkzeug axial bewegt, da
es erwünscht
ist, eine Umgebung des Positionsdetektors auf Schwingungen zu überwachen,
die dem Einfluss von Schwingungen besonders ausgesetzt ist, die
in der Nähe
des Werkzeugs entstehen.
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In
einer gängigen
Ausführungsform
kann die Feststellvorrichtung die Operation enthalten, bei der die Höhe eines
erfassten Schwingungspegels mit einem Referenzpegel verglichen wird,
der im Regelteil eingestellt ist. Ein Feststellungsergebnis kann
direkt aus dem Höhenvergleich
abgeleitet werden, oder ein zulässiger Wert
kann in einer Zeitperiode oder einer Gesamtzeitspanne bereitgestellt
werden, in der der Schwingungspegel den Referenzpegel übersteigt,
und es kann ein Größenvergleich
damit erfolgen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigt:
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1 ein
Blockdiagramm grundlegender Teile, die als Beispiel für eine Anordnung
eines Controllers und zugehöriger
Abschnitte bei einer Industriemaschine dienen, auf die die Erfindung
angewendet wird;
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2 eine
Ansicht zum Erklären
der Anordnung grundlegender Teile einer Hauptkörpereinheit der Maschine gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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3 eine
Ansicht zum Erklären
der Anordnung grundlegender Teile einer Hauptkörpereinheit der Maschine gemäß einer
zweiten und einer dritten Ausführungsform;
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4 ein
Blockdiagramm zum überblickshaften
Erklären
der Signalverarbeitung eines Impulscodierers, der in der zweiten
Ausführungsform
verwendet wird;
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5 ein
Blockdiagramm zum überblickshaften
Erklären
der Signalverarbeitung eines Impulscodierers, der in einer dritten
Ausführungsform
verwendet wird;
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6 ein
Flussdiagramm zum überblickshaften
Erklären
einer Verarbeitung als Maßnahme
gegen ungewöhnliche
Schwingungen in den jeweiligen Ausführungsformen;
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7 ein
Flussdiagramm, das überblickshaft
eine Verarbeitung gemäß einer
vierten Ausführungsform beschreibt;
und
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8 ein
Flussdiagramm, das überblickshaft
eine Verarbeitung gemäß einer
fünften
Ausführungsform beschreibt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Anordnung eines Controllers
einer Industriemaschine liefert, auf die die Erfindung angewendet
wird. In der Zeichnung ist ein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneter
Controller mit einem Prozessor 11 (Haupt-CPU (Central Processing
Unit)) versehen, der generell das gesamte System steuert. Der Prozessor 11 liest
die im ROM 12 (Read Only Memory) gespeicherten Systemprogramme über den
Bus 21 und übt
mit Hilfe der Systemprogramme die Gesamtkontrolle über den
Controller 10 aus. Zudem werden in einem RAM 13 (Random
Access Memory), das beispielsweise ein DRAM (Dynamic RAM) ist, zeitweise
Berechnungsdaten und Anzeigedaten gespeichert.
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In
einem CMOS 14 (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
sind Bearbeitungsprogramme und verschiedene Parameter gespeichert.
Zudem enthalten die im CMOS 14 gespeicherten Daten eine
Software (Programme und zugehörige
Parameter), die Verarbeitungen im Zusammenhang mit einem Schwingungsalarm
ausführt,
und zwar in einem Modus, der später
erklärt
wird. Das CMOS 14 wird von einer (nicht dargestellten)
Batterie gespeist und arbeitet als nicht flüchtiger Speicher, in dem die
Daten nicht gelöscht
werden, wenn die Stromversorgung des Controllers 10 ausgeschaltet
wird.
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Es
ist eine Schnittstelle 15 eingebaut, die die Ein/Ausgabe-Vorgänge bezüglich der äußeren Vorrichtungen
vornimmt, und die mit einer äußeren Vorrichtung 31,
z. B. einer Offline-Programmiereinrichtung oder einem Drucker verbunden
ist. Erzeugt die Offline-Programmiereinrichtung ein Bearbeitungsprogramm,
so werden die Daten über
die Schnittstelle 15 in den Controller 10 eingelesen.
Die Daten eines Bearbeitungsprogramms, das im Controller 10 editiert
wurde, können
beispielsweise über
einen Drucker ausgegeben werden.
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Eine
Graphiksteuerschaltung 18 wandelt digitale Daten der momentanen
Positionen der jeweiligen Achsen (4 Achsen), Alarmzustände, Parameter
und Bilddaten in Bildsignale um und gibt sie aus. Die Bildsignale
werden an eine Anzeigevorrichtung 26 einer CRT/MDI-Einheit 25 (Cathode
Ray Tube/Medium Dependent Interface) übertragen und auf der Anzeigevorrichtung 26 dargestellt.
Eine Schnittstelle 19 empfängt Daten von einer Tastatur 27 in
der CRT/MDI-Einheit 25 und überträgt die Daten an den Prozessor 11.
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Eine
Schnittstelle 20 ist mit einem manuellen Impulsgenerator 32 verbunden
und empfängt
Impulse vom manuellen Impulsgenerator 32. Der manuelle
Impulsgenerator 32 ist an einer Maschinenbedientafel montiert
und kann dazu verwendet werden, bewegliche Teile des Maschinenhauptkörpers einschließlich eines
Bearbeitungstisches manuell zu bewegen und zu Positionieren.
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Nach
dem Empfang von Betriebsbefehlen (Bewegungsbefehlen oder Drehbefehlen)
vom Prozessor 11 geben die Achsensteuerschaltungen 41 bis 43 und
eine Spindelsteuerschaltung 44 für eine X-Achse, eine Y-Achse,
eine Z-Achse und eine Spindelwelle Strombefehle an die Servoverstärker 51 bis 53 und
einen Spindelverstärker 54 aus.
Die jeweiligen Verstärker
führen
den Servomotoren MX, MY, MZ und einem Spindelmotor MS entsprechend
den Strombefehlen Energie zu.
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Wie
im Folgenden erklärt
wird, treiben die Servomotoren MX und MY einen XY-Bearbeitungstisch
der Maschinenhauptkörpereinheit
an (wird später
erklärt),
und der Servomotor MZ treibt eine Werkzeugbefestigungseinheit in
Richtung der Z-Achse an. Zudem versetzt der Spindelmotor MZ ein
Bearbeitungswerkzeug (in diesem Fall ein Schneidewerkzeug) mit einer
befohlenen Drehzahl in Drehung. Das Bezugszeichen L1 ist einer Motorversorgungsleitung
zugewiesen, die dem Servomotor MZ Energie zuführt, siehe unten.
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Zudem
wird insbesondere gemäß einer
zweiten Ausführungsform
und einer dritten Ausführungsform die
Achsensteuerschaltung 43 verwendet, die eine Verarbeitungsschaltung
aufweist, die ein Anforderungssignal mit einer vorbestimmten Periode
an einen Impulscodierer 1 ausgibt, ein serielles Signal
als Antwort von dort empfängt
und ausgibt, damit ein Winkelerkennungssignal, ein Alarmsignal (Man
beachte, dass das Alarmsignal kein Alarm bezüglich der Schwingungen ist.
Für Einzelheiten
lese man die Erklärung
der zweiten Ausführungsform
und der dritten Ausführungsform
anhand von 4 und 5.) und
ein Beschleunigungshöhensignal
getrennt werden, und zwar nicht an Hardware (Servo-CPU, Speicher
usw.), sondern für
die normale Servoregelung und die Software (einschließlich Parameter
der Positionsschleifenverstärkung
und der Geschwindigkeitsschleifenverstärkung).
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Das
Winkelerkennungssignal wird als normales Rückführsignal verwendet. Das Alarmsignal
und das Beschleunigungshöhensignal
werden zeitweilig an den Prozessor 11 übermittelt und in einer Verarbeitung
zum Ergreifen einer notwendigen Maßnahme eingesetzt (der Inhalt
wird später
beschrieben).
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Das
Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Impulscodierer, der als
Positionsdetektor wirkt und am Servomotor MZ angebracht ist, der
die Z-Achse antreibt. Die Servomotoren MX und MY (und je nach Fall
auch der Spindelmotor MZ) sind ebenfalls mit Impulscodierern versehen,
die nicht dargestellt sind. Die Ausgabeimpulse der Impulscodierer
werden über
Signalleitungen jeweils an die Achsensteuerschaltungen 41 bis 43 übertragen und
bilden Positionsrückführsignale
und Rückführsignale
für Geschwindigkeiten.
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Zum
Anwenden der Erfindung ist an mindestens einem Impulscodierer ein
Beschleunigungserfassungselement angebracht. In diesem Beispiel
ist ein Beschleunigungserfassungselement 2 am Impulscodierer 1 der
Z-Achse (Achse, die ein Schneidewerkzeug trägt) angebracht, die den stärksten Schwingungen
ausgesetzt ist. Das Beschleunigungserfassungselement 2 als
Schwingungssensor wandelt die Beschleunigung, die der Impulscodierer 1 erfährt, in
ein elektrisches Signal um und gibt das elektrische Signal aus.
Es folgen zwei Systeme, die das Ausgangssignal grob klassifizieren.
- (1) Das Ausgangssignal wird an eine I/O-Einheit 17 (Ein/Ausgabe) übertragen,
und zwar über
eine gestrichelt dargestellte Signalleitung L3 getrennt von einem
Ausgangssignal des Impulscodierers, der als Positionsdetektor arbeitet.
(Ein Erfassungssignal bezüglich
einer Winkelposition, Geschwindigkeit usw. einer Achse. Im Weiteren
als "Winkelerkennungssignal" bezeichnet.) Das
Bezugszeichen L2 bezeichnet eine Signalleitung, die zum Übertragen
des Winkelerkennungssignals verwendet wird, falls man dieses System einsetzt.
- (2) Eine Signalleitung, die zum Übertragen des Winkelerkennungssignals
vom Impulscodierer verwendet wird, dient auch zum Übertragen
eines Signals bezüglich
der Beschleunigung der Schwingung, das das Beschleunigungserfassungselement 2 liefert,
oder eines Signals, das durch das Verarbeiten des früheren Signals
des Impulscodierers 1 erzeugt wird. (Dieses Signal wird
im Weiteren als "Schwingungshöhensignal" bezeichnet. Man
beachte, dass dieses Signal nicht aus der Bewegungsgeschwindigkeit
der Welle in Abhängigkeit
von der Zeit abgeleitet wird, sondern eine Größe ist, die einen mechanischen
Schwingungszustand darstellt.) In diesem Fall ist die Signalleitung
L3 nicht nötig.
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In
den folgenden Erklärungen
werden die Ausführungsformen
in eine Ausführungsform
(erste Ausführungsform)
gemäß dem System
(1) und zwei Ausführungsformen
(zweite Ausführungsform
und dritte Ausführungsform)
gemäß dem System
(2) unterteilt.
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(Erste Ausführungsform)
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2 zeigt
eine Ansicht zum Erklären
der Anordnung grundlegender Teile der Hauptkörpereinheit der Maschine gemäß einer
ersten Ausführungsform.
Wie die Zeichnung zeigt ist eine Kugelumlaufspindel 3 mit dem
Servomotor MZ verbunden, den der Servoverstärker 53 (siehe 1) über die
Motorstromleitung L1 mit Energie versorgt. Eine Schneideeinheit 4,
die auf einem Bewegungsmechanismus montiert ist, der die Kugelumlaufspindel 3 enthält, wird
parallel in einer Richtung bewegt, die durch eine Pfeilmarkierung
AR1 mit zwei Spitzen (Richtung der Anode oder Kathode) bezeichnet
ist. Die Schneideeinheit 4 ist mit dem Spindelmotor MS
ausgerüstet,
der ein Schneidwerkzeug 7 über eine Spindelwelle 6 in
Drehung versetzt (siehe die Pfeilmarkierung AR2 mit zwei Spitzen).
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Ein
Werkstück
W ist auf einem XY-Tisch TB angeordnet, den die Servomotoren MX
und MY antreiben (siehe 1), die in der Zeichnung nicht
dargestellt sind, und das Schneidwerkzeug 7 führt einen
Schneidvorgang aus. Während
der Bearbeitung erfolgt eine Regelung, durch die das Schneidwerkzeug 7 durch
den Servomotor MZ zu einem Abschnitt des zu bearbeitenden Werkstücks W geschoben
wird, wobei der Spindelmotor MS das Schneidwerkzeug 7 antreibt.
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Zum
Regeln des Servomotors MZ werden bekannte Servoregelverfahren verwendet,
bei denen das Winkelerkennungssignal, das der Positionsdetektor 1 (in
diesem Fall ein Impulscodierer) liefert, der direkt oder indirekt
an der Motorwelle angebracht ist, ein Rückführsignal darstellt. Gemäß dieser
Ausführungsform
wird das vom Impulscodierer 1 gelieferte Winkelerkennungssignal
mit Hilfe der nur dafür
vorhandenen Signalleitung L2 an die Achsensteuerschaltung 43 übertragen.
Die Achsensteuerschaltung 43 ist eine bekannte Schaltung, die
mit einer Servo-CPU, einem Speicher usw. ausgestattet ist und die
Servoregelung anhand des vom Prozessor 11 erhaltenen Bewegungsbefehls
und des Rückführsignals
ausführt,
das auf dem Winkelerkennungssignal beruht, das der Impulscodierer 1 liefert.
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Das
Rückführsignal
wird als ein Signal verwendet, das eine momentane Winkelposition
und eine momentane Winkelgeschwindigkeit des entsprechenden Servomotors
MZ in einer Positionsschleife und einer Geschwindigkeitsschleife
(je nach Fall nur eine der beiden Schleifen) darstellt.
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Die
beschriebene Anordnung und Funktion unterscheidet sich nicht besonders
von einer herkömmlichen
Maschine. Das Merkmal, das den Unterschied zur herkömmlichen
Maschine darstellt, besteht darin, dass das Beschleunigungserfassungselement 2 als
Schwingungssensor an einem geeigneten Ort des Impulscodierers 1 eingebaut
ist, und dass ein Ausgangssignal des Sensors (Schwingungshöhensignal) über die
Signalleitung L3 an den Controller 10 (I/O-Einheit 17) übertragen
und im Controller 10 daraufhin überwacht wird, ob außergewöhnliche
Schwingungen im Impulscodierer 1 vorhanden sind.
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Entstehen
im Impulscodierer 1 ungewöhnliche Schwingungen, die durch
Faktoren wie Verschleiß oder Beschädigung des
Schneidwerkzeugs 7, ungeeignete Bearbeitungsbedingungen
oder versehentliches Pressen gegen das Werkstück W (kann durch Programmfehler
oder ein Weglaufen der Z-Achse auftreten) verursacht werden, so
spiegelt sich die ungewöhnliche
Schwingung im Schwingungshöhensignal,
das das Beschleunigungserfassungselement 2 ausgibt, und
die Softwareverarbeitung im Controller 10 ergreift die
nötigen Maßnahmen.
Durch diese Verarbeitung wird der Betriebszustand der Maschine in
einer Richtung verändert, die
den Schwingungspegel senkt, und die am häufigsten auftretende und schnelle
Veränderung
ist "Anhalten der
Maschine".
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6 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erklären
einer beispielhaften Maßnahme
für den
Fall, dass ungewöhnliche
Schwingungen auftreten. Das Wesentliche der jeweiligen Schritte
wird im Folgenden erklärt.
Wie später
beschrieben wird, verwendet man die Verarbeitung auch in der zweiten
Ausführungsform
und der dritten Ausführungsform
in einem im Wesentlichen gleichen Modus.
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Die
Bezeichnung "i" im Flussdiagramm
bezeichnet einen Index bezüglich
einer progressiven Veränderung
in einer Bearbeitungsbedingung, und der Anfangswert ist mit "0" bezeichnet (die Bearbeitungsbedingung ist
noch nicht geändert).
Ein Sättigungswert
von i ist mit "N" bezeichnet (N; Höchstzahl
der veränderten
Bearbeitungsbedingungen).
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Der
Index i wird in einer Reihenfolge auf 1, 2, 3 *** N gesetzt, von
der man denkt, dass sie leicht Schwingungen verursacht. Als bestimmte
Bedingungen, die verändert
werden, sind denkbar "Drehzahl
Vsp des Spindelmotors", "Vorschubgeschwindigkeit
Vz des Servomotors MZ" und "Verstärkung K
der Positionsschleife oder der Geschwindigkeitsschleife der Z-Achse".
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Ein
Bearbeitungsbedingungsplan, der beispielsweise in Tabelle 1 unten
dargestellt ist, kann durch Kombinieren der Veränderungsfaktoren erzeugt werden.
Gemäß dem Beispiel
kann man hinsichtlich der Elemente Vsp, Vz und K "Normalwerte" und "verminderte Werte", die kleiner sind
als die Normalwerte, vorgeben, und man kann 3 Veränderungsstufen
(N = 3) der dargestellten Bearbeitungsbedingungen vornehmen. Tabelle 1
| Index
i | Vsp | Vz | K |
| 1 | Verminderter
Wert | Normalwert | Normalwert |
| 2 | Verminderter
Wert | Verminderter
Wert | Normalwert |
| 3 | Verminderter
Wert | Verminderter
Wert | Verminderter
Wert |
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Schritt
S1: Die Bearbeitung liest neueste Daten des Schwingungshöhensignals
ein, die über
die Signalleitung L3 und die I/O-Einheit 17 an den PC 16 übertragen
werden.
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Schritt
S2: Die Verarbeitung ermittelt einen Rang des Schwingungshöhensignals.
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Der
Rang wird in diesem Beispiel gemäß der folgenden
3 Stufen bestimmt.
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Ein
normaler Rang fällt
in den Bereich, in dem im Impulscodierer 1 keine ungewöhnlichen
Schwingungen auftreten.
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Ein
Rang, der Aufmerksamkeit erfordert, fällt in einen Bereich, in dem
zwar ungewöhnliche
Schwingungen im Impulscodierer 1 auftreten, die ungewöhnliche
Schwingung jedoch noch keine Höhe
erreicht hat, bei der ein Bearbeitungsfehler oder ein Unglück (Zerstörung des
Impulscodierers oder Zerstörung
des Werkstücks)
unmittelbar zu befürchten
ist und die Möglichkeit
besteht, die Schwierigkeit durch Ändern der Bearbeitungsbedingungen
zu beseitigen.
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Ein
Notfallrang liegt vor, wenn festgestellt wird, dass im Impulscodierer 1 ungewöhnliche
Schwingungen auftreten, die zu Bearbeitungsfehlern oder Unfällen (Zerstörung des
Impulscodierers oder Zerstörung
des Werkstücks)
führen
können.
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Schritt
S3: Liegt als Ergebnis der Schwingungsrangbestimmung ein normaler
Rang vor, so kehrt der Ablauf zum Schritt S1 zurück; andernfalls geht der Ablauf
zum Schritt S4 über.
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Schritt
S4: Liegt das Erkennungsergebnis des Schwingungsrangs im Notfallrang,
so geht die Verarbeitung zum Schritt S5 über; andernfalls geht der Ablauf
zum Schritt S6 über.
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Schritt
S5: Die Ablaufsteuerung bringt die Werkzeugmaschine in den Nothaltzustand
und führt
damit verbundene Verarbeitungen aus, beispielsweise das Darstellen
einer Nachricht über
den Nothalt auf der CRT-Anzeige 26, und beendet die Bearbeitung.
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Schritt
S6: Die Ablaufsteuerung stellt fest, ob der Index i gesättigt ist
oder nicht. Im Fall der Sättigung stellt
die Ablaufsteuerung fest, dass die Bearbeitungsbedingungen nicht
mehr verändert
werden können,
und geht zum Schritt S5 über.
Liegt keine Sättigung
vor, so geht der Ablauf zum Schritt S7 über.
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Schritt
S7: Die Ablaufsteuerung erhöht
den Index i um 1.
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Schritt
S8: Die Ablaufsteuerung verändert
die Bearbeitungsbedingung anhand eines vorher erzeugten Bearbeitungsbedingungsplans
auf eine i-te Bearbeitungsbedingung und kehrt zum Schritt S1 zurück. Zudem kann
der Schritt S1 nach dem Verstreichen einer Zeitperiode ausgeführt werden,
die als notwendig betrachtet wird, damit sich die Veränderung
der Bearbeitungsbedingungen auf den Schwingungspegel auswirkt (beispielsweise
eine Sekunde).
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Abhängig von
der Ranghöhenbestimmung
im Schritt S2 wird normalerweise als Anfangswert ein Wert eingestellt,
der den auf den Impulscodierer ausgeübten Einfluss berücksichtigt.
Den eingestellten Wert kann man bei einer veränderten Schwingungsübertragung
aufgrund der Maschinensteifigkeit oder Bearbeitungsbedingung abwandeln.
Zudem kann ein Schwingungswert beim Betrieb der Maschine auf der
CRT dargestellt werden, und man kann den Einstellwert abhängig vom
angezeigten Wert verändern
(siehe die unten beschriebene vierte Ausführungsform).
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Durch
die beschriebenen Verarbeitungen kann die Bearbeitungsbedingung
progressiv gemildert werden, falls die erfasste ungewöhnliche
Schwingung einen unzulässigen
Grad hat, indem man die Bearbeitungsbedingung verändert. Die
Maschine kann angehalten werden, falls die ungewöhnliche Schwingung einen so hohen
Grad erreicht hat, dass Notmaßnahmen
erforderlich sind, oder falls man die ungewöhnliche Schwingung durch Abschwächen der
Bearbeitungsbedingung nicht beseitigen kann.
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(Zweite Ausführungsform/Dritte Ausführungsform)
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3 zeigt
eine Ansicht zum Erklären
der Anordnungen grundlegender Teile der Hauptkörpereinheit der Maschine gemäß einer
zweiten und einer dritten Ausführungsform.
Vergleicht man die Zeichnung mit 2, so sieht
man, dass mit Ausnahme der Schwingungserkennung des Impulscodierers 1 die
Anordnung und der in der ersten Ausführungsform anhand von 2 erklärte Mechanismus
unverändert
sind. Eine nochmalige Erklärung
wird daher vermieden. Die Erklärung
konzentriert sich auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform.
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Das
gemeinsame Merkmal der zweiten Ausführungsform und der dritten
Ausführungsform
besteht darin, dass das Beschleunigungserfassungselement 2 in
den am Servomotor MZ angebrachten Impulscodierer 1 als
Schwingungssensor eingebaut ist. Das Ausgangssignal (Schwingungshöhensignal)
des Sensors wird über
die Signalleitung 14 zur Achsensteuerschaltung 43 des
Controllers 10 übertragen.
Damit besteht ein gemeinsamer Übertragungsweg
mit dem Winkelerkennungssignal. Der Controller 10 erfasst
einen Winkel und eine Schwingungshöhe, indem er passend ein Anforderungssignal
an den Impulscodierer 1 über die Achsensteuerschaltung 43 und
die Signalleitung 14 ausgibt.
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Setzt
man dieses Verfahren ein, so ist der Schwingungssensor 2 in
den Positionsdetektor (in diesem Fall in den Impulscodierer 1)
eingebaut, und man kann die Signalleitung 14 gemeinsam
zum Übertragen
eines zum Positionsdetektor gehörenden
Ausgangssignals (Winkelausgabe usw.) und zum Übertragen eines Ausgangssignals
des Schwingungssensors einsetzen.
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Ein
Hauptunterschied zwischen der zweiten Ausführungsform und der dritten
Ausführungsform
ist im Inhalt des Schwingungshöhensignals
zu finden, das der Impulscodierer 1 an den Controller 10 überträgt. Daher
wird die im Impulscodierer 1 vorgenommene Signalverarbeitung
im Überblick
für die
zweite Ausführungsform
und die dritte Ausführungsform
erklärt,
wobei das Schwergewicht auf diesem Punkt liegt.
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4 zeigt
ein Blockdiagramm zum Erklären
der im Impulscodierer 1 vorgenommenen Signalverarbeitung
in der zweiten Ausführungsform
im Überblick.
Die Erkennungssignale, die im Inneren des Impulscodierers 1 gebildet
werden, der das Beschleunigungserfassungselement 2 enthält, sind – wie die
Zeichnung zeigt – ein
Winkelerkennungssignal AGL, das von der eingebauten Funktion des
Positionsdetektors stammt, ein Alarmerkennungssignal ALM hinsichtlich
der eingebauten Funktion des Positionsdetektors (beispielsweise Signale,
die Abweichungen eines optischen Quellelements, eines optischen
Detektors oder einer Flipflopschaltung darstellen), und ein Ausgangssignal
ACS des Beschleunigungserfassungselements.
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Das
Winkelerkennungssignal AGL und das Alarmerkennungssignal ALM werden
jeweils in einem Parallel/Seriell-Umsetzblock PSC in serielle Signale
umgesetzt und zusammen mit dem Winkelerkennungssignal über einen
Treiber/Empfänger
D/R an die Achsensteuerschaltung 43 des Controllers 10 übertragen.
Das Beschleunigungserfassungssignal ACS wird in einer Verstärkerschaltung
AMP verstärkt,
in einem A/D-Umsetzer ADC (Analog nach Digital) in ein digitales
Signal umgesetzt, im Parallel/Seriell-Umsetzblock PSC in ein serielles
Signal umgewandelt und über
den Treiber/Empfänger
D/R an die Achsensteuerschaltung 43 des Controllers 10 übertragen.
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Empfängt eine
Anforderungssignal-Empfangsschaltung RQC ein Anforderungssignal,
so wird das neueste Ausgangssignal des A/D-Umsetzers ADC im Parallel/Seriell-Umsetzblock PSC in
ein serielles Signal umgewandelt und zusammen mit dem Winkelerkennungssignal über den
Treiber/Empfänger
D/R an die Achsensteuerschaltung 43 des Controllers 10 übertragen.
Die Achsensteuerschaltung 43 setzt das serielle Signal in
das normale digitale Signal um und überträgt es an den Prozessor 11.
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Der
Prozessor 11 führt
gleichzeitig mit dem Verarbeiten des Winkelerkennungssignals eine
Verarbeitung aus, die eine passende Maßnahme abhängig vom Schwingungshöhensignal
ergreift. Durch die Verarbeitung wird vergleichbar mit der in der
ersten Ausführungsform
vorgenommenen Verarbeitung der Betriebsstatus der Maschine so verändert, dass
die Schwingungsstärke
abnehmen soll.
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Eine
Erklärung
der jeweiligen Verarbeitungsvorgänge
im Überblick
kann auch anhand des Flussdiagramms in 6 erfolgen.
Hinsichtlich der Schritte wird jedoch eine Erklärung für die zweite Ausführungsform hinzugefügt, die
einen kleinen Unterschied hinsichtlich der Einzelheiten betrifft.
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Schritt
S1: Die Verarbeitung gibt das Anforderungssignal an den Impulscodierer 1 über die
Achsensteuerschaltung 43 aus und liest die neuesten Daten
des Schwingungshöhensignals
ein, die zusammen mit dem Winkelerkennungssignal über die
Signalleitung L4 und die Achsensteuerschaltung 43 übertragen
werden.
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Schritt
S2: Die Ablaufsteuerung ermittelt einen Rang des Schwingungshöhensignals.
Vergleichbar mit der ersten Ausführungsform
wird der Rang bestimmt durch die 3 Stufen "normaler Rang", "Rang,
der Vorsicht erfordert" und "Notfall-Rang" bestimmt. Die jeweiligen
Ränge sind
genauso definiert wie in der Beschreibung der ersten Ausführungsform.
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Schritt
S3: Ergibt die Bestimmung des Schwingungsrangs einen normalen Rang,
so kehrt der Ablauf zum Schritt S1 zurück; andernfalls geht der Ablauf
zum Schritt S4 über.
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Schritt
S4: Liegt das Erkennungsergebnis des Schwingungsrangs im Notfallrang,
so geht die Verarbeitung zum Schritt S5 über; andernfalls geht der Ablauf
zum Schritt S6 über.
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Schritt
S5: Die Ablaufsteuerung bringt die Werkzeugmaschine in den Nothaltzustand
und führt
damit verbundene Verarbeitungen aus, beispielsweise das Darstellen
einer Nachricht über
den Nothalt auf der CRT-Anzeige 26, und beendet die Bearbeitung.
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Schritt
S6: Die Ablaufsteuerung stellt fest, ob der Index i gesättigt ist
oder nicht. Im Fall der Sättigung stellt
die Ablaufsteuerung fest, dass die Bearbeitungsbedingungen nicht mehr
verändert
werden können,
und geht zum Schritt S5 über.
Liegt keine Sättigung
vor, so geht der Ablauf zum Schritt S7 über.
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Schritt
S7: Die Ablaufsteuerung erhöht
den Index i um 1.
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Schritt
S8: Die Ablaufsteuerung verändert
die Bearbeitungsbedingung anhand eines vorher erzeugten Bearbeitungsbedingungsplans
auf eine i-te Bearbeitungsbedingung und kehrt zum Schritt S1 zurück. In diesem
Fall kann eine Verarbeitung erfolgen, beispielsweise das Überspringen
des Lesens des Beschleunigungserfassungssignals hinsichtlich der
Anforderungssignale, die periodisch in einer festgelegten Anzahl
ausgegeben werden, da eine mehr oder weniger lange Zeitperiode erforderlich
ist, bis sich die Veränderung
der Bearbeitungsbedingung auf die Schwingungshöhe auswirkt. Als Bearbeitungsbedingungsplan
kann man den in Tabelle 1 in der ersten Ausführungsform gezeigten Plan verwenden.
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Durch
die beschriebene Verarbeitung wird ähnlich zur ersten Ausführungsform
die Bearbeitungsbedingung verändert,
falls die erfassten ungewöhnlichen
Schwingungen noch kein beträchtliches
Ausmaß angenommen
haben. Die Bearbeitungsbedingung wird dann progressiv gemildert.
Zudem kann die Maschine angehalten werden, falls die ungewöhnlichen
Schwingungen ein beträchtliches
Ausmaß angenommen
haben, das eine Notabschaltung erfordert oder falls die ungewöhnlichen
Schwingungen durch Mildern der Bearbeitungsbedingungen nicht beseitigt
werden können.
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5 zeigt
ein Blockdiagramm, das die Signalverarbeitung im Überblick
darstellt, die im Impulscodierer 1 der dritten Ausführungsform
vorgenommen wird. Ähnlich
wie in der zweiten Ausführungsform,
siehe die Zeichnung, sind die Erkennungssignale, die im Impulscodierer 1,
der das Beschleunigungserfassungselement 2 enthält, gebildet
werden, das Winkelerkennungssignal AGL abhängig von der dem Positionsdetektor
innewohnenden Funktion, das Alarmerkennungssignal ALM hinsichtlich
der eingebauten Funktion des Positionsdetektors (beispielsweise
Signale, die Abweichungen eines optischen Quellelements, eines optischen
Detektors oder einer Flipflopschaltung darstellen), und ein Ausgangssignal
ACS des Beschleunigungserfassungselements.
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Das
Winkelerkennungssignal AGL und das Alarmerkennungssignal ALM werden
jeweils in dem Parallel/Seriell-Umsetzblock PSC in serielle Signale
umgesetzt und über
den Treiber/Empfänger
DIR an die Achsensteuerschaltung 43 des Controllers 10 übertragen.
Das Beschleunigungserfassungssignal ACS wird in einer Komparatorschaltung
CMC mit 2 Stufen der Referenzspannungen v1 und v2 (v1 < v2) verglichen.
Das Vergleichsergebnis wird von einem Signal ausgegeben, das 3 Stufen
hat, im Parallel/Seriell-Umsetzblock
PSC in ein serielles Signal umgesetzt und über den Treiber/Empfänger D/R
an die Achsensteuerschaltung 43 des Controllers 10 übertragen.
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Die
Referenzspannungen v1 und v2 werden kompatibel mit der Gegenmaßnahmenverarbeitung
beim Erkennen ungewöhnlicher
Schwingungen eingestellt, die der Controller 10 vornimmt
(wird später
erklärt;
die Erklärung
ist bereits für
die erste Ausführungsform
und die zweite Ausführungsform
erfolgt). Dabei wird der Pegel des Signals ACS mit v bezeichnet,
und die Referenzspannungen werden wie folgt eingestellt.
v < v1: Bereich, der
einen normalen Rang darstellt;
v1 ≤ v < v2: Bereich, der einen Rang darstellt,
in dem Vorsicht erforderlich ist;
v2 ≤ v: Bereich, der einen Notfallrang
darstellt.
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Das
Ausgangssignal der Komparatorschaltung CMC, das den jeweiligen Rang
darstellt, wird in einige Bits im seriellen Signal konvertiert,
die dem Schwingungshöhensignal
zugewiesen sind, und über
die Signalleitung 14 an die Achsensteuerschaltung 43 des
Controllers 10 übertragen,
und zwar unmittelbar nachdem der Treiber/Empfänger D/R das Anforderungssignal
empfangen hat. Die Achsensteuerschaltung 43 setzt das serielle
Signal in ein normales Signal um und überträgt es als Schwingungshöhensignal
an den Prozessor 11.
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Der
Prozessor 11 führt
abhängig
vom Schwingungshöhensignal
eine Verarbeitung aus, die Gegenmaßnahmen ergreift. Ähnlich wie
die in der ersten oder zweiten Ausführungsform vorgenommene Verarbeitung
verändert
die Verarbeitung den Betriebszustand der Maschine in eine Richtung,
die die Schwingungshöhe senkt.
Der Inhalt der Verarbeitung gleicht im Wesentlichen der Verarbeitung
in der zweiten Ausführungsform, die
anhand des Flussdiagramms in 6 erklärt wurde.
Daher erfolgt keine nochmalige Erklärung.
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Die
Ermittlung des Rangs bezüglich
des Schwingungshöhensignals
wird im Wesentlichen auf der Seite des Impulscodierers 1 abgeschlossen,
und daher kann die Verarbeitung, die gemäß der Ausführungsform in Schritt S2 bis
Schritt S4 erfolgt, eine Verarbeitung sein, in der Daten (Rangdaten)
gelesen werden, die ein Ergebnis der Rangermittlung darstellen.
Daher wird gemäß der Ausführungsform
im Flussdiagramm in 6 "Ermittle Rang" im Schritt S2 durch den Lesevorgang "Lese Rangdaten" ersetzt.
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Gemäß der oben
erläuterten
zweiten Ausführungsform
stellt das Schwingungshöhensignal,
das vom Impulscodierer 1 an den Controller 10 übertragen
wird, Information für
die Rangklassifizierung dar (Rangordnung zum Feststellen, welcher
Grad an Schwingungshöhe
erzeugt wird), die der Wahl einer Maßnahme gegen die Schwingungen
dient (Veränderung
der Bearbeitungsbedingung, Anhalten der Maschine). Gemäß dieser Ausführungsform
enthält
das Schwingungshöhensignal,
das vom Impulscodierer 1 an den Controller 10 übertragen
wird, Information (Rangdaten), die ein Ergebnis der Rangermittlung
darstellen, die für
die Wahl einer Maßnahme
gegen Schwingungen dient.
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Auf
diese Weise erfolgt gemäß der Ausführungsform
die Verarbeitung einer Maßnahme
gegen Schwingungen ähnlich
wie in der ersten Ausführungsform
oder in der zweiten Ausführungsform.
Hat die erfasste ungewöhnliche
Schwingung ein unbeträchtliches
Ausmaß,
dem man durch Verändern
der Bearbeitungsbedingung begegnen kann, so wird die Bearbeitungsbedingung
progressiv gemildert. Zudem kann die Maschine angehalten werden,
wenn die ungewöhnliche
Schwingung ein beträchtliches
Ausmaß erreicht,
das eine Notmaßnahme
erfordert, oder wenn festgestellt wird, dass die ungewöhnliche
Schwingung durch das Mildern der Bearbeitungsbedingung nicht beseitigt
werden kann.
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In
den beschriebenen Ausführungsformen
ist ein Beispiel erklärt
worden, in dem der Schwingungssensor bei dem Positionsdetektor der
Achse eingebaut ist, die das Schneidwerkzeug parallel bewegt. Der
Schwingungssensor kann jedoch auch in einen Positionsdetektor für eine andere
Achse eingebaut werden. Zudem können
Schwingungssensoren in Positionsdetektoren für mehrere Achsen eingebaut
werden. In diesem Fall kann man auch daran denken, verschiedene
Verarbeitungen als Maßnahme
gegen Schwingungen (Veränderung
der Bearbeitungsbedingung, Anhalten der Maschine) abhängig davon
vorzunehmen, welcher Schwingungsrang an welcher Achse des Positionsdetektors
erfasst wird.
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In
den beschriebenen Ausführungsformen
wird der Ungewöhnlichkeitsgrad
der Schwingung, die der Positionsdetektor erfährt, dadurch bestimmt, dass
der erfasste Schwingungspegel (Momentanwert) in Ränge eingeteilt
wird. Die Bestimmung kann jedoch auch erfolgen, indem man einen
Zeitfaktor einbezieht. Nun wird als vierte Ausführungsform ein Beispiel erklärt, bei
dem die Normalität
bzw. Abnormität
durch Überwachen
einer Zeitdauer ermittelt wird, in der die Schwingung die Referenzpegel überschreitet.
Zudem wird als fünfte
Ausführungsform
ein Beispiel erklärt,
bei dem die Normalität
bzw. Abnormität
durch Überwachen
der akkumulierten Zeitdauer ermittelt wird, in der die Schwingung
einen Referenzpegel überschreitet.
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Für die Erklärung der
beiden Ausführungsformen
wird der Referenzpegel mit dem Bezugszeichen G bezeichnet, und der
erfasste Schwingungspegel wird mit dem Bezugszeichen g bezeichnet.
Normalerweise wird der Referenzpegel G in der vierten Ausführungsform
bzw. der fünften
Ausführungsform
vorab im Controller 10 eingestellt. Bei Bedarf kann der
eingestellte Wert von G aber auch zu einem beliebigen Zeitpunkt
verändert
werden.
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Für die beiden
Ausführungsformen
kann man als Blockanordnung für
die Signalverarbeitung entweder den Typ in 4 (Vergleich
mit dem Referenzpegel wird auf der Controllerseite ausgeführt) oder
den Typ in 5 (Vergleich mit dem Referenzpegel
wird auf der Positionsdetektorseite ausgeführt) einsetzen. Die Funktionen
der jeweiligen Blöcke
unterscheiden sich nicht von den erklärten Funktionen in der ersten
bis dritten Ausführungsform.
Daher wird die Eingabe des Schwingungshöhensignals usw. nicht nochmals
erklärt.
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(Vierte Ausführungsform)
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Das
Flussdiagramm in 7 beschreibt im Überblick
eine Verarbeitung gemäß der Ausführungsform. Die
grundlegenden Punkte der jeweiligen Schritte werden im Folgenden
beschrieben. Die Verarbeitung beginnt mit dem Setzen eines Verarbeitungszyklusindexes
j auf einen Anfangswert (j = 0).
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Schritt
Q1: Die Ablaufsteuerung liest neueste Daten (g) bezüglich der
Schwingungshöhe
ein.
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Schritt
Q2: Die Ablaufsteuerung stellt die eingegebenen Schwingungshöhedaten
(g) auf der CRT 26 dar. Die Darstellung kann beliebig als
Darstellung von Zahlenwerten oder als graphische Darstellung erfolgen. Man
wählt jedoch
bevorzugt einen Darstellungsmodus, bei dem man einen Zusammenhang
zwischen den Schwingungshöhedaten
(g) und dem Referenzpegel G sehen kann (beispielsweise eine prozentuale
Anzeige des Werts g/G).
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Schritt
Q3: Überschreiten
die Schwingungshöhedaten
(g) den Referenzpegel (G) nicht, so geht der Ablauf zum Schritt
Q4 über.
Er geht zum Schritt Q5 über,
falls die Schwingungshöhedaten
(g) den Referenzpegel (G) überschreiten.
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Schritt
Q4: Die Ablaufsteuerung löscht
den Verarbeitungszyklusindex j und setzt ihn auf j = 0.
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Schritt
Q5: Überschreitet
ein Momentanwert des Verarbeitungszyklusindexes j einen eingestellten Wert
N nicht, so geht der Ablauf zum Schritt Q6. Der Ablauf geht zum
Schritt Q7, falls der Momentanwert den eingestellten Wert N überschreitet.
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Schritt
Q6: Die Ablaufsteuerung addiert 1 zum Verarbeitungszyklusindex j
und kehrt zum Schritt Q1 zurück.
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Schritt
Q7: Die Ablaufsteuerung stellt fest, dass eine Zeitdauer eines Status,
in dem die Schwingungshöhedaten
(g) den Referenzschwingungspegel (G) überschreiten, eine zulässige Zeitdauer
(N) überschreitet, die
durch Aufsummieren des Verarbeitungszyklusindexes j gemessen wird.
Sie stellt eine Meldung über
die Feststellung auf der CRT-Anzeige 26 dar
und hält
die Maschine an.
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In
der in 7 dargestellten Verarbeitung wird die Zeitdauer
des Schwingungsstatus, in dem der Referenzpegel (G) überschritten
wird, durch das Summieren des Verarbeitungszyklusindexes j gemessen,
da die erforderlichen Zeitperioden in Zyklen, die beim Schritt Q1
beginnen und über
den Schritt Q4 (Löschen
des Werts j) und den Schritt Q6 (Addieren von 1 zum Wert von j)
zum Schritt Q1 zurückkehren,
als Verarbeitungsperioden im Wesentlichen konstant bleiben.
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Geht
nun ein Status, in dem der Referenzpegel (G) nicht überschritten
wird, in einen Status über,
in dem dieser überschritten
wird, so werden Zyklen von **** → Schritt
Q3 → Schritt
Q4 → Schritt
Q5 → Schritt
Q6 → Schritt
Q1 → Schritt
Q2 → ****
kontinuierlich wiederholt, und der Wert von j wird um 1 erhöht. Hält der Status, in
dem der Referenzpegel (G) überschritten
wird, ohne Unterbrechung an, so überschreitet
der Wert von j schließlich
den zulässigen
Wert N. Daher geht der Ablauf vom Schritt Q5 unmittelbar danach
zum Schritt Q7, und es erfolgt eine Maßnahme zum Anhalten der Maschine
oder ein ähnlicher
Eingriff.
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Wird
eine NEIN-Entscheidung im Schritt Q3 getroffen, und dies auch nur
einen Durchlauf bevor der Wert von j den zulässigen Wert N überschreitet,
so wird der Wert von j im Schritt Q4 gelöscht, und der Wert von j kehrt
zum Anfangswert 0 zurück.
Gemäß der Ausführungsform
kann man einen Status mit ungewöhnlichen
Schwingungen, in dem das Signal während einer kurzen Zeitperiode
erkannt wird, beispielsweise bei Rauschen, aus schließen.
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(Fünfte
Ausführungsform)
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Das
Flussdiagramm in 8 beschreibt im Überblick
eine Verarbeitung gemäß der Ausführungsform. Die
grundlegenden Punkte der jeweiligen Schritte werden im Folgenden
beschrieben. Die Verarbeitung beginnt mit dem Setzen eines Verarbeitungszyklusindexes
j auf einen Anfangswert (j = 0).
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Schritt
R1: Die Ablaufsteuerung liest neueste Daten (g) bezüglich der
Schwingungshöhe
ein.
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Schritt
R2: Überschreiten
die Schwingungshöhedaten
(g) den Referenzpegel (G) nicht, so geht der Ablauf zum Schritt
R1 zurück.
Er geht zum Schritt R3 über,
falls die Schwingungshöhedaten
(g) den Referenzpegel (G) überschreiten.
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Schritt
R3: Überschreitet
ein Momentanwert des Verarbeitungszyklusindexes j den eingestellten
Wert M nicht, so geht der Ablauf zum Schritt R4. Der Ablauf geht
zum Schritt R5, falls der Momentanwert den eingestellten Wert M überschreitet.
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Schritt
R4: Die Ablaufsteuerung addiert 1 zum Verarbeitungszyklusindex j
und kehrt zum Schritt R1 zurück.
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Schritt
R5: Die Ablaufsteuerung bestimmt, ob eine aufsummierte Zeitdauer
eines Status, in dem die Schwingungshöhedaten (g) den Referenzschwingungspegel
(G) überschreiten,
eine zulässige
aufsummierte Zeitdauer (M) überschreitet,
die durch Aufsummieren des Verarbeitungszyklusindexes j gemessen
wird, und sie stellt eine Meldung über das Auswechseln eines Werkzeugs
usw. auf der CRT-Anzeige 26 dar. Je nach Fall kann die
Ablaufsteuerung die Maschine anhalten.
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In
der in 8 dargestellten Verarbeitung wird die aufsummierte
Zeitdauer des Schwingungsstatus, in dem der Referenzpegel (G) überschritten
wird, durch das Summieren des Verarbeitungszyklusindexes j gemessen,
da die erforderlichen Zeitperioden in Zyklen, die beim Schritt R1
beginnen und über
den Schritt R2 (g ist kleiner oder gleich G) und den Schritt R4
(addieren von 1 zum Wert von j) zum Schritt R1 zurückkehren,
als Verarbeitungsperioden im Wesentlichen konstant bleiben.
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Geht
nun ein Status, in dem der Referenzpegel (G) nicht überschritten
wird, in einen Status über,
in dem dieser überschritten
wird, so werden Zyklen von **** → Schritt
R2 → Schritt
R3 → Schritt
R4 → Schritt
R2 → ****
wiederholt, und der Wert von j wird um 1 erhöht. Hält der Status ohne Unterbrechung
an, so überschreitet der
Wert von j schließlich
den zulässigen
Wert M. Daher geht der Ablauf vom Schritt R3 unmittelbar danach zum
Schritt R5. Wird der Status g > G
unterbrochen, so wird der Wert von j im Unterschied zur vierten
Ausführungsform
nicht gelöscht
(siehe 7) (der Wert von j kann jedoch durch eine getrennte
Eingabe per Hand willkürlich
gelöscht
werden). Kehrt daher der Ablauf erneut in den Status g > G zurück, so beginnt
eine weitere Zunahme des Werts von j. Auf diese Weise wird die aufsummierte
Zeitperiode der ungewöhnlichen
Schwingungen gemessen, und das Herannahen des Zeitpunkts für einen
Werkzeugwechsel oder einen ähnlichen
Vorgang wird durch eine Meldung ausgegeben.
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Gemäß der Erfindung
kann man ungewöhnliche
Schwingungen präzise
erkennen, die in einem Positionsdetektor auftreten, der leicht einem
Schwingungseinfluss unterliegt und der für das Aufrechterhalten der Bearbeitungsgenauigkeit
einer Maschine sehr wichtig ist. Man kann die erforderliche Maßnahme sofort
ergreifen. Damit kann man vorab eine Situation verhindern, in der
die Bearbeitungsgenauigkeit durch die ungewöhnlichen Schwingungen, die
im Positionsdetektor auftreten, beträchtlich verschlechtert ist,
oder in der der Positionsdetektor selbst beschädigt wird.
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Zudem
kann man mehrere Maßnahmen,
die beim Erkennen ungewöhnlicher
Schwingungen gewählt werden,
im Controller vorbereiten und sie flexibel abhängig vom Grad der erfassten
ungewöhnlichen
Schwingungen einsetzen.
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Wird
ein Schwingungssensor in den Positionsdetektor eingebaut und eine
Signalleitung verwendet, die gemeinsam ein Ausgangssignal (Winkelausgabe)
des Positionsdetektors und das Signal des Schwingungssensors überträgt, so hat
man den Vorteil, dass die Anzahl der Signalleitungen, die den Controller
und den Maschinenhauptkörper
verbinden, nicht vergrößert werden
muss.