ITRM20070653A1

ITRM20070653A1 - Machining apparatus for noncircular shapes.

Info

Publication number: ITRM20070653A1
Application number: IT000653A
Authority: IT
Inventors: Koji Eba
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2008-06-19
Also published as: US7571669B2; CN101206470A; JP2008152536A; DE102007060732A1; CN101206470B; JP4819665B2; DE102007060732B4; US20080141836A1

Description

Descrizione

"APPARECCHIATURA DI LAVORAZIONE ALLA MACCHINA PER FORME NON CIRCOLARI"

INFORMAZIONE DI PRIORITÀ'

Questa domanda rivendica la priorità alla domanda di brevetto giapponese n° 2006-339871 depositata il 18 dicembre 2006, che è incorporata come riferimento in questa sede nella sua interezza.

FONDAMENTO DELL'INVENZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione fa riferimento ad una apparecchiatura di lavorazione alla macchina di forme non circolari, ad esempio un tornio NC oppure una molatrice NC che ruota e taglia o mola un pezzo in rotazione per realizzare un articolo prodotto avente sezione trasversale non circolare.

Descrizione della tecnica correlata

Come esempio di una apparecchiatura convenzionale di lavorazione alla macchina di forme non circolari, è nota la configurazione descritta in JP-A-5-173619, che ha la funzione di correggere errori di lavorazione alla macchina. Qui, verrà descritto il funzionamento di una convenzionale apparecchiatura di lavorazione della macchina di forme non circolari come esempio della configurazione della macchina descritta in JP-A-5-173619. La figura 7 è uno schema a blocchi dell'apparecchiatura, la figura 8 è uno schema di configurazione di lavorazione alla macchina (schema generico anteriore) di questa apparecchiatura convenzionale di lavorazione alla macchina di forme non circolari.

Come mostrato in figura 8, un pezzo da lavorare 1 è ruotato ad una precisa velocità di rotazione da un motore 3 di alberino, e viene rivelato l'angolo di rotazione da un codificatore 4 di alberino. Un utensile 7 è fissato ad un carrello 8 di utensile di taglio che è azionato rettilinearmente da un motore di asse X 10 in modo da spostarsi di moto alternativo nella direzione radiale (direzione dell'asse X) del pezzo da lavorare 1 in unione con la rotazione del motore dell'asse X 10, e viene rivelata la distanza di spostamento mediante una scala lineare di asse X 12. Inoltre, il carrello 8 dell'utensile di taglio è spostato in avanti e indietro dall'azionamento del motore dell'asse X 10, che è sincronizzato da una unità di controllo con la rotazione del pezzo da lavorare 1 in base a valore rivelato dal codificatore 4 di alberino, e il pezzo da lavorare 1 viene ruotato e tagliato dall'utensile 7 fissato al carrello 8 dell'utensile di taglio. Inoltre, per fare in maniera che l'utensile 7 si sposti nella direzione longitudinale del pezzo da lavorare 1 (direzione dell'asse Z, direzione perpendicolare alla pagina), una sezione mobile di asse X 9, che include il carrello dell'utensile di taglio ed un carrello mediano, è strutturata in modo tale che possa spostarsi nella direzione ortogonale su un letto 14 mediante una utilizzazione combinata di un motore di asse Z 13 e di una sella 11, che è immobile rispetto all'asse X.

La figura 7 è uno schema a blocchi funzionale della unità di controllo che genera comandi di spostamento dell'utensile 7 in sincronizzazione con l'angolo rivelato dal codificatore 4 di alberino, ed i contenuti del controllo saranno descritti con riferimento a questo schema. In primo luogo, si fa in modo che il pezzo da lavorare 1 ruoti ad una velocità di rotazione desiderata mediante il motore 3 di alberino. Il codificatore 4 di alberino rivela l'angolo di rotazione del pezzo da lavorare 1 e trasmette un segnale sinusoidale a due fasi ad una interfaccia 24 di codificatore di alberino, e l'interfaccia 24 di codificatore di alberino pone in uscita l'angolo di rotazione Θ del pezzo da lavorare 1. Una posizione bersaglio (Θ) dell'utensile 7 oppure un valore che approssima la posizione bersaglio f(Θ) è memorizzata in anticipo come una posizione di comando c(0) in una memoria 21 dei dati della posizione di comando, ed una unità 22 di lettura dei dati della posizione di comando legge la posizione di comando c(0) in corrispondenza all'angolo di rotazione 0 del pezzo da lavorare 1 dalla memoria 21 dei dati di posizione di comando e controlla un servosistema di assi X 23. Inoltre, una unità 26 di scrittura dei dati di posizione rivelata fa in maniera che la posizione a(0) dell'utensile 7 rivelata dalla scala lineare di asse X 12 sia memorizzata in una memoria 25 dei dati di posizione rivelata riguardo ad una rotazione del pezzo da lavorare 1; ovvero, una gamma dove Θ varia da 0° a 360°. La posizione bersaglio f(Θ) dell'utensile 7 è memorizzata in anticipo in una memoria 27 dei dati di posizione bersaglio, ed una unità 20 di correzione dei dati di posizione di comando determina la memorizzazione, nella memoria 21 dei dati di posizione di comando, di una posizione corretta di comando cc(0), in cui la posizione di comando c(0) è stata corretta dall'espressione 1 appresso in base alla differenza tra la posizione bersaglio f (0) letta dalla memoria 27 dei dati di posizione bersaglio e la posizione rivelata a(0) letta dalla memoria 25 dei dati di posizione rivelata.

cc(0) = c(0) (ί(θ+Δ0) - a(0+A0). espressione 1 Inoltre, l'unità 22 di lettura dei dati della posizione di comando legge, dalla memoria 21 dei dati della posizione di comando, la posizione corretta di comando cc(0) corrispondente all'angolo di rotazione 0 del pezzo da lavorare 1 che è stata letta dalla interfaccia 24 del codificatore di alberino e controlla il servosistema dell'asse X 23. Inoltre, l'unità 26 di scrittura dei dati di posizione rivelata fa in maniera che la posizione a(0) rivelata dalla scala lineare dell'asse X 12 sia memorizzata nella memoria 25 dei dati di posizione rivelata riguardo ad una rotazione del pezzo da lavorare 1; vale a dire, una gamma dove Θ varia da 0° a 300°. Inoltre, l'unità 20 di correzione dei dati della posizione di comando determina, se oppure no, la direzione tra la posizione rivelata a(0), che è stata letta dalla memoria 25 dei dati di posizione rivelata, e la posizione bersaglio f(Θ), che è stata letta dalla memoria 27 dei dati di posizione bersaglio, è uguale a o maggiore di un preciso valore, e, quando la deviazione è uguale al o maggiore del preciso valore, l'unità 20 di correzione dei dati di posizione di comando termina tutte le elaborazioni. D'altro canto, quando la deviazione non è uguale al o maggiore del preciso valore, l'unità 20 di correzione dei dati di posizione di comando sostituisce la posizione di comando c(0) con la posizione di comando corretta cc(0) e ripete la suddetta operazione.

Per inciso, la suddetta apparecchiatura convenzionale di lavorazione alla macchina di forme non circolari realizza il controllo nell'ipotesi che l'uscita della scala lineare dell'asse X 12 in figura 8 sia uguale alla distanza di spostamento relativa tra il pezzo da lavorare 1 e l'utensile 7.

Tuttavia, quando l'utensile 7 è spostato di moto alternativo ad alta accelerazione sull'asse X, oppure il peso dell'utensile 7 e della parte mobile dell'asse X 9 è pesante, la sezione mobile dell'asse X 9 riceve una forza di reazione di accelerazione/decelerazione, e la sella 11, che è la parte immobile sull'asse X, oscilla periodicamente nella direzione opposta. In termini dell'intera macchina, la posizione del baricentro della macchina non si sposta con una sola rotazione del alberino; quindi, l'oscillazione della sella 1 che deriva dalla reazione dell'asse X e l'oscillazione dove il pezzo da lavorare 1 oscilla periodicamente tramite il letto 14, assumono fasi sostanzialmente opposte, e, talvolta, la variazione nella distanza relativa tra le due raggiunge svariati micron. Per questo motivo, sorge il problema che, anche quando il valore di uscita della scala lineare dell'asse X 12 è controllato perché coincida con la posizione bersaglio, il pezzo da lavorare non può essere lavorato alla macchina, come prefisso alla sua forma esterna desiderata, a causa dell'oscillazione dell'intera macchina che deriva dalla forza di reazione di accelerazione/decelerazione della sezione mobile dell'asse X 9.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Per risolvere questo problema, la presente invenzione fornisce una apparecchiatura di lavorazione alla macchina di forme non circolari che controlla lo spostamento di un utensile che è sincronizzato con la rotazione di un pezzo da lavorare, per lavorare alla macchina una forma non circolare, l'apparecchiatura comprendendo: un meccanismo di spostamento di utensile, che fa in modo che l'utensile si sposti rettilinearmente, il meccanismo di spostamento di utensile essendo dotato di una stazione mobile che è in grado di spostarsi e di una sezione immobile, che è non è in grado di spostarsi; primi mezzi di rivelazione, che rivelano lo spostamento della sezione immobile in una direzione vettoriale predeterminata che determina che la distanza tra il pezzo da lavorare e l'utensile vari; secondi mezzi di rivelazione, che acquisiscono lo spostamento del pezzo da lavorare, trattenuto da un elemento di trattenimento, in una direzione vettoriale predeterminata che fa in modo che la distanza tra il pezzo da lavorare e l'utensile vari; mezzi di calcolo di spostamento relativo che calcolano, dallo spostamento della sezione immobile e dallo spostamento del pezzo da lavorare che è stato rivelato, lo spostamento tra la sezione immobile e il pezzo da lavorare come spostamento relativo; mezzi di rivelazione di posizione di utensile, che rivelano lo spostamento dell'utensile che deriva dal meccanismo di spostamento di utensile; e mezzi che calcolano la posizione attuale dell'utensile rispetto al pezzo da lavorare dallo spostamento dell'utensile e lo spostamento relativo.

In un modo preferito, ciascuno dei primi mezzi di rivelazione e dei secondi mezzi di rivelazione include un sensore di accelerazione che rivela l'accelerazione nella direzione vettoriale predeterminata della sezione immobile o del pezzo da lavorare, una unità di calcolo di spostamento, che determina lo spostamento nella direzione vettoriale predeterminata della sezione immobile o del pezzo da lavorare integrando due volte il valore di uscita del sensore di accelerazione, ed una unità di misura di sfalsamento, che calcola periodicamente un valore di sfalsamento incluso nel valore di uscita del sensore di accelerazione dal valore di uscita del sensore di accelerazione, e corregge il valore di uscita del sensore di accelerazione immesso alla unità di calcolo di spostamento in base al valore di sfalsamento calcolato.

In un altro modo preferito, l'apparecchiatura di lavorazione alla macchina di forme non circolari comprende inoltre mezzi di correzione che correggono i primi mezzi di rivelazione ed i secondi mezzi di rivelazione, in cui i mezzi di correzione includono un sensore di posizione di uso di correzione che misura una variazione nella distanza relativa tra il sensore di accelerazione dei primi mezzi di rivelazione ed il sensore di accelerazione dei secondi mezzi di rivelazione, mezzi di generazione del comando di correzione, che generano un comando di correzione che aziona il meccanismo di spostamento di utensile e fa in modo che l'utensile si sposti di moto alternativo ad una frequenza e ad una distanza di ampiezza che sono state determinate in anticipo, una unità di misura di oscillazione sincronizzata che estrae, dai valori di uscita del sensore di posizione di utilizzazione di correzione e dai sensori di accelerazione ottenuti quando l'utensile è stato spostato, la componente predeterminata di frequenza o una componente armonica di ordine n come componente di utilizzazione di correzione, e misura l'ampiezza e la differenza di fase relativa di ciascuna componente di utilizzazione di correzione, ed una sezione di configurazione di caratteristiche di frequenza, che determina un errore di guadagno ed un errore di fase per frequenza dei sensori di accelerazione in base ad un confronto tra la componente di utilizzazione di correzione ottenuta dall'uscita del sensore di posizione di utilizzazione di correzione e la componente di utilizzazione di correzione ottenuta dai sensori di accelerazione.

Secondo la presente invenzione, sono rivelati lo spostamento della sezione immobile e lo spostamento del pezzo da lavorare e, in base a questi due spostamenti rivelati, viene rivelato lo spostamento tra la sezione immobile ed il pezzo da lavorare come spostamento relativo. Inoltre, viene calcolata la posizione dell'utensile in considerazione dello spostamento relativo ottenuto, in modo tale che possa essere ottenuta una posizione di utensile più accurata. Di conseguenza, la precisione della lavorazione della macchina può essere ulteriormente migliorata quando confrontata con quella ottenuta in modo convenzionale.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 è uno schema di configurazione di macchina che mostra un esempio di una forma di realizzazione;

la figura 2 è uno schema a blocchi funzionale che mostra un esempio di una forma di realizzazione;

la figura 3 è uno schema di configurazione di macchina che mostra un esempio di un'altra forma di realizzazione ;

la figura 4 è uno schema a blocchi che mostra un esempi di un'altra forma di realizzazione;

la figura 5 è uno schema di configurazione di macchina che mostra un esempio di un'altra forma di realizzazione;

la figura 6 è uno schema a blocchi che mostra un esempio di un'altra forma di realizzazione;

la figura 7 è uno schema che mostra un esempio di una apparecchiatura convenzionale; e

la figura 8 è uno schema di configurazione di macchina che mostra un esempio di una apparecchiatura convenzionale.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

Appresso, saranno descritte forme di realizzazione della presente invenzione con riferimento ai disegni. Si osservi che, in tutte le forme di realizzazione che seguono, sarà fornita una descrizione nell'ipotesi che sia utilizzato un motore girevole per spostamento lungo l'asse X, tuttavia, anche quando è utilizzato un motore lineare, non risulta alcuna differenza in termini di controllo, e, perciò, la presente invenzione può essere applicata in tale caso.

Forma di realizzazione 1

Le figure 1 e 2 mostrano rispettivamente una configurazione generale di macchina ed uno schema a blocchi di configurazione della presente invenzione. Nelle figure 1 e 2, gli stessi numeri di riferimento sono assegnati a parti aventi le stesse funzioni di quelle nelle figure 7 e 8. Inoltre, nella descrizione che segue, saranno principalmente descritti solo i punti di differenza con l'apparecchiatura convenzionale.

La figura 1 è uno schema che mostra una configurazione di macchina. Un primo sensore di accelerazione 6, che rivela la componente di accelerazione parallela ad una linea che interconnette l'estremità distale di un utensile 7 ed il centro del pezzo di lavoro 1, è disposta su una superficie di estremità di una sella 11 che è di fronte al pezzo da lavorare 1, e sulla sella 11, è posta una sezione mobile dell'asse X 9, che fa in modo che l'utensile 7 si sposti. Qui, la sella 11 funziona come una sezione immobile di un meccanismo di spostamento che fa in modo che l'utensile 7 si sposti rettilinearmente, ed il primo sensore di accelerazione 6 funziona come parte di primi mezzi di rivelazione, che rivelano lo spostamento della sezione immobile. Inoltre, un secondo sensore di accelerazione 15, che rivela la componente dell'accelerazione parallela ad una linea che interconnette l'estremità distale dell'utensile 7 e del centro del pezzo da lavorare 1, è aggiunto ad un supporto 5 di alberino di un alberino, che fa in modo che il pezzo 1 ruoti. Qui, il supporto 5 di alberino è un elemento che è in prossimità del pezzo da lavorare 1 e, quando il pezzo da lavorare 1 è spostato per oscillazione o simile, può essere pensato come un elemento che è spostato in unione con il pezzo da lavorare 1. Di conseguenza, l'accelerazione rivelata dal secondo sensore di accelerazione 15 fissato al supporto 5 di alberino può essere considerata l'accelerazione del pezzo da lavorare 1. Inoltre, il secondo sensore di accelerazione 15 funziona come parte di secondi mezzi di rivelazione, che rivelano lo spostamento del pezzo da lavorare 1.

La figura 2 è uno schema di controllo a blocchi. Oltre al primo ed al secondo sensore di accelerazione 6 e 15, gli elementi che sono aggiunti in relazione alla apparecchiatura convenzionale di lavorazione alla macchina di forme non circolari, descritte in figura 7, includono una unità 38 di calcolo di spostamento relativo che calcola lo spostamento relativo tra il pezzo da lavorare 1 e la sella 11 dalle uscite di ambedue i sensori 6 e 15, ed un sommatore 37 che aggiunge lo spostamento calcolato dalla unità 38 di calcolo di spostamento relativo all'uscita della scala lineare dell'asse X 12, e l'uscita a(0) del sommatore 37 è inviata alla unità 26 di scrittura dei dati della posizione rivelata. Appresso, sono descritti quegli elementi all'interno della unità 38 di calcolo di spostamento relativo.

L'uscita di una prima unità 30 di misura di sfalsamento, da descrivere in seguito, è sottratta da un sottrattore 32 dalla uscita del primo sensore di accelerazione 6 ed immessa ad una prima unità 28 di calcolo di spostamento. La prima unità 28 di calcolo di spostamento integra l'ingresso per determinare la velocità della sella 11 a cui è fissato il primo sensore di accelerazione 6, ed inoltre integra la velocità per determinare perciò la posizione (spostamento). La posizione del primo sensore di accelerazione 6 determinata da questa doppia integrazione include l'errore di guadagno e l'errore di fase del sensore di accelerazione 6 e, perciò, l'ampiezza e la fase sono corrette da una prima unità 34 di correzione di errore di guadango/fase, ed immesse ad un subtrattore 36. Il valore corretto della correzione eseguita dalla prima unità 34 di correzione di errore di guadagno/fase è un valore che è acquisito da un metodo di correzione descritto nel seguito e memorizzato in anticipo. Nel flusso di cui sopra, si può asserire che il valore posto in uscita dalla prima unità 34 di correzione di errore di guadagno/fase è un valore che rappresenta lo spostamento della sella 11. In altri termini, il primo sensore di accelerazione 6, la prima unità 28 di calcolo di spostamento, la prima unità 30 di misura di sfalsamento e la prima unità 34 di correzione di guadagno/fase possono essere dette funzionare come i primi mezzi di rivelazione che rivelano lo spostamento della sezione immobile del meccanismo mobile.

Per inciso, l'uscita della prima unità 28 di calcolo di spostamento è una in cui viene misurata l'oscillazione periodica dove l'asse X si sposta di moto alternativo in modo sincrono con la rotazione del pezzo da lavorare 1, in modo tale che lo stesso valore sia ripetuto finché l'angolo di rotazione del pezzo da lavorare 1 è lo stesso. La prima unità 30 di misura di sfalsamento aumenta/riduce il valore di sfalsamento in modo tale che il valore posto in uscita dalla prima unità 28 di calcolo di spostamento che l'interfaccia 24 di codificatore di alberino pone in uscita diventi lo stesso prima e dopo le rotazioni. Per descrivere in maggiore dettaglio la funzione della prima unità 30 di misura di sfalsamento, di solito, il valore di tensione, che è l'uscita di un sensore di accelerazione, varia gradualmente, e si verifica uno sfalsamento complessivo. La prima unità 30 di misura di sfalsamento determina, dal valore di uscita del primo sensore di accelerazione 6 ottenuto in una rotazione N-esima del pezzo da lavorare 1, il valore di sfalsamento incluso nel valore di uscita dal primo sensore di accelerazione 6 in quella N-esima rotazione. Inoltre, la prima unità 30 di misura di sfalsamento retroaziona (retroaziona negativamente) il valore di sfalsamento della N-esima rotazione che è stato calcolato, e rimuove lo sfalsamento dal valore di uscita del primo sensore di accelerazione 6 ottenuto nella rotazione N+l-esima.

Anche lo spostamento del pezzo da lavorare 1 è calcolato da un flusso simile. Ovvero, l'uscita dal secondo sensore di accelerazione 15 è immessa ad una seconda unità 29 di calcolo di spostamento dopo che l'uscita di una seconda unità 31 di misura di sfalsamento è sottratta da questa mediante un sottrattore 33. La seconda unità 29 di calcolo di spostamento determina lo spostamento del pezzo da lavorare 1 integrando due volte il valore di ingresso. La correzione predeterminata è fornita allo spostamento ottenuto mediante una seconda unità 35 di correzione di guadagno/fase, e lo spostamento corretto è posto in uscita come spostamento finale del pezzo da lavorare 1. Inoltre, lo spostamento calcolato dalla seconda unità 29 di calcolo di spostamento è pure immesso alla seconda unità 31 di misura di sfalsamento, e viene calcolato il valore di sfalsamento incluso nel valore di uscita del secondo sensore di accelerazione 15.

L'uscita (spostamento del pezzo da lavorare 1) dalla seconda unità 35 di correzione di guadagno/fase è sottratta dal sottrattore 36 dalla uscita (spostamento della sella 11) dalla prima unità 34 di correzione di guadagno/fase. Il valore dopo questa sottrazione diventa lo spostamento relativo che rappresenta lo spostamento relativo tra la sella 11 (e, perciò, l'utensile 7) ed il pezzo da lavorare 1. Si può asserire che questo spostamento relativo sia un valore che rappresenta lo spostamento relativo dell'utensile 7 che deriva dalla oscillazione o dalla flessione della macchina che si verifica nell'apparecchiatura intera di lavorazione alla macchina. Une posizione più accurata dell'utensile 7 può essere rivelata aggiungendo lo spostamento dell'utensile 7, che deriva dalla oscillazione o simile, al valore di uscita dalla scala lineare dell'asse X 12. Inoltre, l'apparecchiatura di lavorazione alla macchina esegue un controllo di apprendimento allo stesso modo di una apparecchiatura convenzionale di lavorazione alla macchina, in base alla posizione accurata dell'utensile.

Come sarà evidente dalla descrizione di cui sopra, secondo la presente forma di realizzazione, in virtù della fornitura dei sensori di accelerazione, quando l'utensile è stato determinato a spostarsi di moto alternativo nella direzione dell'asse X, l'apparecchiatura di lavorazione alla macchina aggiunge ed apprende la modifica nella distanza relativa che si verifica tra la stazione immobile dell'asse X ed il pezzo da lavorare alla retroazione di posizione dell'utensile, in modo tale che, quando l'accelerazione di spostamento dell'utensile è rapida oppure quando il peso dell'utensile è più pesante rispetto al normale, l'apparecchiatura di lavorazione alla macchina possa lavorare accuratamente alla macchina la forma esterna del pezzo da lavorare senza essere influenzata da modifiche dimensionali che derivano da una oscillazione flessurale periodica di ciascuna sezione della macchina. Inoltre, dal momento che un sensore di accelerazione è montato sulla sezione immobile dell'asse X e non sulla sezione mobile dell'asse X, l'accelerazione della parte di comando dell'asse X non si sovrappone sul sensore di accelerazione, e, anche quando il sensore di accelerazione non presenta una ampia gamma dinamica, può rivelare variazioni accurate di posizione .

Forma di realizzazione 2

Appresso, verrà descritta, con riferimento alla figura 3 ed alla figura 4, una forma di realizzazione 2 della presente invenzione. Nella figura 3 e nella figura 4, gli stessi numeri di elemento sono assegnati a parti aventi le stesse funzioni di quelle nella figura 1 e nella figura 2, e fanno riferimento ad elementi simili. Inoltre, nella descrizione che segue, saranno principalmente descritti i punti di differenza con la forma di realizzazione 1. Nella configurazione di macchina della presente forma di realizzazione mostrata nella figura 3, per aumentare la distanza di spostamento dell'utensile nella direzione dell'asse X senza aumentare la massa inerziale di carico del motore dell'asse X 10 che determina lo spostamento dell'utensile 7, il meccanismo di spostamento di utensile (configurato dal motore dell'asse X 10 dalla sezione mobile dell'asse X 9, da un carrello mediano 16, ecc) è ulteriormente configurato per essere mobile nella direzione dell'asse X mediante un secondo meccanismo di spostamento (configurato da un motore di alberino XM, una vite a circolazione di sfere di alberino XM, ecc). Specificatamente, il carrello mediano 16, che è una parte immobile del meccanismo di spostamento, è in impegno di vite con una vite a circolazione di sfere 17 di alberino XM che ruota autonomamente mediante un motore 18 di alberino XM. Per questo motivo, il carrello mediano 16 e, perciò, l'intero meccanismo di spostamento dell'utensile 7, è configurato per essere mobile nella direzione dell'asse X, in risposta all'azionamento del motore 18 di alberino XM. In questa configurazione di macchina, il secondo meccanismo di spostamento lavora per fare in modo che la quantità di sfalsamento della corsa dell'utensile mobile nella direzione dell'asse X si modifichi quando la coordinata dell'asse Z della sella 11 varia a causa dell'azionamento del motore 13 dell'asse Z e, all'interno di una singola rotazione del pezzo da lavorare 1, è comune che sia applicato lo stesso valore di comando.

In questo esempio di configurazione di macchina, il primo sensore di accelerazione 6 è disposto in modo da rivelare la componente di accelerazione nella direzione parallela (direzione dell'asse X) rispetto ad una linea che interconnette l'estremità distale dell'utensile 7 ed il centro del pezzo 1, sulla superficie di estremità del carrello mediano 16 che è di fronte al pezzo da lavorare, il quale carrello mediano 16 è una sezione immobile del meccanismo di spostamento di utensile. Nel blocco di controllo di figura 4, il punto di differenza dalla figura 2 è che un sottrattore 39 è utilizzato per sottrarre l'uscita di un codificatore 19 di alberino XM dalla uscita della prima unità 28 di calcolo di spostamento, con l'uscita del sottrattore 39 che è immessa alla prima unità 34 di correzione di guadagno/fase ed alla prima unità 30 di misura di sfalsamento, e che è utilizzato un sommatore 40 per sommare il valore del codificatore 19 di alberino XM alla posizione rivelata a(0). Nella configurazione di macchina di figura 3, quando la sezione mobile dell'asse X 9 si sposta periodicamente ad una accelerazione elevata, il carrello mediano 16, la sella 11 e il letto 14 non oscillano periodicamente, tuttavia la risposta controllata di velocità del motore 18 di alberino XM è ritardata rispetto alla forza di reazione applicata alla vite a circolazione di sfere 17 dell'alberino XM e termina essendo ruotato ad un angolo minuto. L'angolo di rotazione del motore 18 di alberino XM è rivelato dal codificatore 19 di alberino XM ed aggiunto ad a(0), ed è inoltre sottratto dall'uscita della prima unità 28 di calcolo di spostamento, per controllare così la dimensione dello spostamento rivelato dal primo sensore di accelerazione 6 e ridurre inoltre l'effetto dell'errore di sfalsamento e dell'errore di guadagno del primo sensore di accelerazione 6. Si osservi che, in questo sistema, di solito l'alberino XM è arrestato durante una singola rotazione dell 'alberino ed è eseguita una lavorazione alla macchina che deriva dall'asse X, tuttavia, eseguendo la somma e la sottrazione sopra descritte, l'apparecchiatura di lavorazione alla macchina può eseguire una correzione con precisione elevata senza essere influenzata dall'errore di sfalsamento e dall'errore di guadagno del primo sensore di accelerazione 6, anche quando è sovrapposta l'operazione dell’alberino XM.

Forma di realizzazione 3

Appresso, verrà descritta, con riferimento alla figura 5, ed alla figura 6, una forma di realizzazione 3 della presente invenzione. La forma di realizzazione 3 è la stessa della forma di realizzazione 1, esclusa la funzione di correzione dell'errore di guadagno e di fase del primo sensore di accelerazione 6 e del secondo sensore di accelerazione 15; perciò, appresso, verrà descritta soltanto la correzione dei sensori di accelerazione. La figura 5 è uno schema che mostra un esempio di configurazione di macchina quando realizza una correzione. Durante la correzione dei sensori di accelerazione, è utilizzato un predeterminato sensore 50 di posizione di uso di correzione. Questo sensore 50 di posizione di uso di correzione è un sensore di solito utilizzato in una misura di barra a doppia sfera utilizzata nella valutazione della precisione della traiettoria di utensili di lavorazione alla macchina, ed è un sensore di distanza simile ad asta dove sfere di metallo sono fissate ad entrambe le estremità. Il sensore 50 di posizione di utilizzazione di correzione è supportato sul suo lato di alberino mediante una sede addentata da un mandrino e, sul suo lato di utensile di taglio, da un magnete ed una sede su una dima fissata alla sella 11. La sequenza di correzione che utilizza il sensore 50 di posizione di correzione verrà descritta con riferimento allo schema di controllo a blocchi di figura 6.

Una unità 60 di generazione di comando di utilizzazione di correzione applica un comando di posizione sinusoidale avente frequenza ω ad una ampiezza costante al sistema di asservimento dell'asse X 23 per fare in modo che il motore dell'asse X 10 ruoti e fare in modo che la sezione mobile dell'asse X 9 si sposti, per cui la macchina è fatta oscillare. L'ampiezza, a questo punto, è selezionata in modo tale che sia tanto grande quanto possibile in anticipo per frequenza all'interno della corsa del meccanismo di spostamento di utensile e in una gamma in cui la coppia del motore dell'asse X 10 non sia satura. Per quanto riguarda l'uscita del sensore 50 di posizione dell'utilizzazione di correzione, la posizione rivelata è inviata ad una unità 62 di rivelazione di segnale sincronizzato tramite una interfaccia 61 di sensore di utilizzazione di correzione. L'unità 62 di rivelazione di segnale sincronizzato estrae un valore rivelato di posizione Xd(oa) della componente di frequenza che coincide con una frequenza ω inviata dall'unità 60 di generazione del comando di utilizzazione di correzione. Xd((D) può essere espresso come l'espressione 2 di seguito. Si osservi che, nella espressione 2, D e β sono costanti di valori predeterminati, e t è l'angolo di rotazione.

Xd(to) = D x Sin (tot β) espressione 2 Per quanto riguarda le uscite della prima unità 28 di calcolo di spostamento e della seconda unità 29 di calcolo di spostamento che sono state calcolate dalle uscite del primo sensore di accelerazione 6 e del secondo sensore di accelerazione 15, proprio le componenti della frequenza ω sono recuperate in modo simile dalle unità 63 e 64 di rivelazione di segnale sincronizzato (ω) e diventano χΐ(ω) ed x2(ω). XI (ω) e X2(ω) sono espresse dalla espressione 3 e dalla espressione 4 nel seguito. Nell'espressione 3 e 4, Α', B' ed a sono costanti di valori predeterminati .

xl(ω) = A' x Sin (cot)<■>espressione3 χ2{ω) = Β' x Siri (cot a) espressione4

Qui, χΐ(ω) e x2(ω) sono espressioni che rappresentano l'oscillazione che sorge rispettivamente nella sella e nel supporto di alberino. Tuttavia, χΐ(ω) e x2(ω) sono entrambe espressioni ricavate dai risultati di rivelazione dei sensori di accelerazione 6 e 15 prima della correzione. Di conseguenza, l'errore è incluso nei valori di ampiezza A' e B' in XI(ω) e X2(ω). D'altro canto, se A e B rappresentano rispettivamente i valori accurati di ampiezza delle oscillazioni XI (ω) e X2(ω) della sella e del supporto di alberino che non includono errori, allora il suddetto Xd(to) può essere espresso dalla espressione 5 di seguito.

Xd(ffl) - A x Sin (<Dt) - B x Sin (ωt a)

espressione 5

Quando i valori accurati di ampiezza A e B sono espressi da D, a e β dalla relazione dell'espressione 5 e dell'espressione 2, questi diventano l'espressione 6 e l'espressione 7 di seguito.

A = D x Sin (β - a) ÷ Sin (a) espressione6 B - D x Sin (β) Sin (a) espressione7

Delle costanti multiple incluse nell'espressione 6 e nell'espressione 7, viene ottenuta l'ampiezza D di Xd(ro) immettendo Xd(<o) ad un rivelatore di ampiezza 65. Inoltre, la fase β di Xd((o) è ottenuta immettendo xl(ω) e x2(ω) ad un rivelatore 66 di differenza di fase utilizzando come riferimento xl(ω). Inoltre, la fase a di X2(ω) è ottenuta immettendo xl(ω) e x2(ω) ad un rivelatore 68 di fase utilizzando come riferimento xl(ω) . Inoltre, le ampiezze A e B di Xl(ω) e X2(ω), che non includono errori, sono ottenute immettendo D, B e a a blocchi di calcolo 70 e 71 corrispondenti alla espressione 6 e alla espressione 7 di cui sopra. Per quanto riguarda gli errori di guadagno di A' e B', i rapporti tra le uscite dei rivelatori di ampiezza 67 e 69 e A e B sono calcolati da un divisore analogico, e gli errori di guadagno di A' e B' sono immessi ad una prima tabella 75 degli errori di guadagno e ad una seconda tabella 77 degli errori di guadagno per frequenza ω. Quando la registrazione nelle tabelle degli errori di guadagno termina riguardo alla prima frequenza ω, allora l'unità 60 di generazione dei comandi di utilizzazione di correzione pone in uscita la frequenza successiva che è stata registrata in anticipo, e gli errori di guadagno per frequenza, che sono stati determinati in anticipo, sono memorizzati sequenzialmente nelle tabelle degli errori di guadagno. Le tabelle per le quali la misura è terminata sono inviate alla prima unità 34 di correzione di guadagno/fase ed alla seconda unità 35 di correzione di guadagno/fase di figura 2 ed utilizzate nella correzione dello spostamento.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura di lavorazione alla macchina di forme non circolari che controlla lo spostamento di un utensile che è sincronizzato con la rotazione di un pezzo da lavorare che deve essere lavorato alla macchina in una forma non circolare, l'apparecchiatura comprendendo: un meccanismo di spostamento di utensile, che fa in modo che l'utensile si sposti rettilinearmente, il meccanismo di spostamento di utensile essendo dotato di una sezione mobile che è in grado di spostarsi e di una sezione immobile che non è in grado di spostarsi; primi messi di rivelazione, che rivelano lo spostamento della sezione immobile in una direzione vettoriale predeterminata, che fanno in modo che la distanza dal pezzo da lavorare e l'utensile vari; secondi mezzi di rivelazione, che acquisiscono lo spostamento del pezzo da lavorare trattenuto da un elemento di trattenimento in una direzione vettoriale predeterminata, che fanno in modo che la distanza tra il pezzo da lavorare e l'utensile vari; mezzi di calcolo di spostamento relativo che calcolano, dallo spostamento della sezione immobile e dallo spostamento del pezzo da lavorare che sono stati rivelati, lo spostamento tra la sezione immobile e il pezzo da lavorare come spostamento relativo; mezzi di rivelazione di posizione di utensile, che rivelano lo spostamento dell'utensile che deriva dal meccanismo di spostamento di utensile; e mezzi che calcolano la posizione attuale dell'utensile rispetto al pezzo da lavorare, in base allo spostamento dell'utensile ed allo spostamento relativo.
2. Apparecchiatura di lavorazione alla macchina di forme non circolari della rivendicazione 1, in cui ciascuno dei primi mezzi di rivelazione e dei secondi mezzi rivelazione include: un sensore di accelerazione che rivela l'accelerazione nella direzione vettoriale predeterminata della sezione immobile o del pezzo da lavorare, una unità di calcolo di spostamento, che determina lo spostamento nella direzione vettoriale predeterminata della sezione immobile o del pezzo da lavorare integrando due volte il valore di uscita del sensore di accelerazione, e una unità di misura di sfalsamento, che calcola periodicamente il valore di sfalsamento incluso nel valore di uscita del sensore di accelerazione in base al valore di uscita del sensore di accelerazione, e corregge il valore di uscita del sensore di accelerazione immesso alla unità di calcolo di spostamento in base al valore di sfalsamento calcolato.
3. Apparecchiatura di lavorazione alla macchina di forme non circolari della rivendicazione 2, comprendente inoltre mezzi di correzione che correggono i primi mezzi di rivelazione ed i secondi mezzi di rivelazione, in cui i mezzo di correzione includono: un sensore di posizione di utilizzazione di correzione, che misura una variazione nella distanza relativa tra il sensore di accelerazione dei primi mezzi di rivelazione ed il sensore di accelerazione dei secondi mezzi di rivelazione, mezzi di generazione del comando di correzione, che generano un comando di correzione che aziona il meccanismo di spostamento di utensile e fa in modo che l'utensile si sposti di moto alternativo ad una frequenza e ad una distanza di ampiezza che sono state determinate in anticipo, e una unità di misura di oscillazione sincronizzata che estrae, dai valori di uscita del sensore di posizione di utilizzazione di correzione e dei sensori di accelerazione ottenuti quando l' utensile si è spostato, la componente predeterminata di frequenza o una componente armonica di ordine n come una componente di utilizzazione di correzione e misura l'ampiezza e la differenza di fase relativa di ciascuna componente di utilizzazione di correzione, e una sezione di configurazione della caratteristica di frequenza, che determina l'errore di guadagno e l'errore di fase per frequenza dei sensori di accelerazione in base ad un confronto tra la componente di utilizzazione di correzione ottenuta dall'uscita del sensore di posizione di utilizzazione e la componente di utilizzazione di correzione ottenuta dai sensori di accelerazione.