JP7235546B2 - ワークピース/ツール間境界における振動現象を制限するための方法 - Google Patents
ワークピース/ツール間境界における振動現象を制限するための方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7235546B2 JP7235546B2 JP2019050946A JP2019050946A JP7235546B2 JP 7235546 B2 JP7235546 B2 JP 7235546B2 JP 2019050946 A JP2019050946 A JP 2019050946A JP 2019050946 A JP2019050946 A JP 2019050946A JP 7235546 B2 JP7235546 B2 JP 7235546B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acceleration
- axis
- profile
- workpiece
- tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/12—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring vibration
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41193—Active damping of tool vibrations by cross coupling
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41217—Command preshape, guidance, reference for better dynamic response, forcing feedforward
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41226—Zero vibration and zero derivative input shaper ZVD
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
本発明による方法は、3つの直線軸X、YおよびZと、場合によっては1つまたは2つの回転軸とを備える工作機械上の振動現象を低減させることが意図される。本発明による方法は、直線軸および/または回転軸を備えた構成がワークピースの運動を調整することに関して、ツール上の直線軸および/または回転軸を備えた構成に等しく十分に適用される。
1.問題となっている工作機械の少なくとも1つの臨界固有周波数を特定するステップと、
2.数値コントローラによって適用される1つまたは複数の軸の加速プロファイルを、減衰すべき振動モードに応じて最適化するステップと、
3.振動現象による影響が特に及ぶ1つまたは複数の方向に補償を適用するステップと、
に関して明確に述べる。
- 加速プロファイルは、時間領域において平滑であり、Ck級に属し、kは1から無限大の間(1と無限大を含む)である。
- そのスペクトルは、低周波数において、すなわちコンプライアントモードの周波数よりも低い周波数について、比較的平坦である。図4の例では、スペクトルは、10Hz程度の値まで及ぶ周波数の範囲にわたって比較的平坦である。その後、スペクトル内に非常に顕著な低下がある。
- 加速プロファイルは、周波数領域においてゼロ点を含み、それが、固有周波数の励起を防ぐために利用される。
- ゼロ点間では、高周波数におけるスペクトルの振幅は、例えば三角形プロファイルのスペクトルに比べて相対的に低いままである、
という特徴がある。
加速プロファイルの決定
a0T0=vmax
a0-a1+a2-a3=0
- 機械系のモデリングは、工作機械の主要ボディ(シャーシ、フレーム、クロス支持体(cross-support)、柱(column)、タップ支持体(tup support))のうちの1つをそれぞれが表す剛体からなる系に基づく。
- ボディ間の接続(connection)は、剛性(直線運動、角運動)、および粘性タイプの減衰によって表される。
- 剛体のパラメータ(質量、慣性)の値、ならびに接続剛性(connection stiffness)の値は、構成要素に関するCADモデルおよび技術的データに基づいて事前に確立される。これらの値は、実験的測定、または有限要素タイプのデジタルモデルによって調整されてよく、デジタルモデルのほうがより正確である。
- リンク(link)の減衰特性は、測定または推定されたモード減衰値による逆座標の変換(モード-材料間)によって、事後に得られる。
- 系の完全なモデリングが、機械系のモデルに調整を加える。調整を伴う実施の場合、機械的モデル内に含まれる調整剛性(regulation stiffness)は排除される(ゼロ値である)。
上記の定式化は、追加の軸に関する伝達関数を分子に追加して、4つまたは5つの軸に拡張することができる。
Claims (15)
- 3つ、4つ、または5つの工作機械軸を備える工作機械上のワークピース-ツール間境界における振動現象を制限するための方法であって、
- 前記工作機械の少なくとも1つの固有周波数f res を特定するステップであって、励起軸と称する、前記工作機械軸のうちの少なくとも1つの軸の加速段階中に前記少なくとも1つの固有周波数f res で前記振動現象が励起され、前記励起後に、コンプライアント軸と称する、前記少なくとも1つの励起軸とは異なる少なくとも1つの工作機械軸と同一直線上の方向に、前記振動現象によって前記ワークピースと前記ツールとの間の相対運動が引き起こされる、ステップと、
- 先に特定された前記少なくとも1つの固有周波数fresに加速プロファイルの周波数領域における第1のゼロ点が対応するように決定された加速時間T0を有する平滑加速プロファイルを、各励起軸に対して適用するステップと、
- 前記少なくとも1つの励起軸の前記加速段階中に、各コンプライアント軸に、前記ワークピース-ツール間境界における前記振動現象を制限するように補償を適用するステップと、
を含む方法。 - 各コンプライアント軸に対する前記補償が、前記加速段階に続く一定速度段階中にも適用されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記平滑加速プロファイルが、それぞれに異なる係数を乗算した複数の基本関数の和である数式に従うことを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 前記係数が、前記加速段階の前後の前記少なくとも1つの励起軸の速度、最大加速度、および加速度の2次導関数値に基づいて決定されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 前記加速プロファイルがベル形プロファイルであることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 先に特定された前記少なくとも1つの固有周波数fresに前記加速プロファイルの周波数領域における第1のゼロ点が対応するには、前記加速時間T0がk/fresに等しくかつk≧4でなければならないことを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの固有周波数fresが、前記少なくとも1つの励起軸の前記加速段階による使用中の振動の測定を可能にする1つまたは複数のセンサが設けられた前記工作機械上で特定され、前記特定が、前記ワークピースを機械加工する前に実施され得ることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ワークピースと前記ツールとの間の1μm以上の相対運動を引き起こす傾向のある1つまたは複数の前記固有周波数fresだけが、T0の前記決定のために保持されることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 複数の固有周波数fresが、前記ワークピースと前記ツールとの間の1μm以上の相対運動を引き起こす傾向があるとき、前記加速プロファイルに適用される各励起軸についての補正が重畳されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 各コンプライアント軸に対して適用すべき前記補償が、前記少なくとも1つの励起軸の位置目標値および加速度目標値に基づいて決定されることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 各コンプライアント軸に対して適用すべき前記補償が、第1の関係式、
QCR(s)=GCLE(s)・WQE(s)+GCLC(s)・WQC(s)=0
に基づいて決定され、上式で、sはラプラス変換の変数であり、
QCR(s)は、各コンプライアント軸に沿ったワークピース-ツール間運動であり、0に等しくなければならず、
GCLE(s)は、各励起軸の閉ループ伝達関数であり、
GCLC(s)は、各コンプライアント軸の閉ループ伝達関数であり、
WQE(s)およびWQC(s)はそれぞれ、各励起軸および各コンプライアント軸の位置目標値であり、
各励起軸についての項GCLE(s)・WQE(s)に関して、
前記第1の関係式に基づいて、第2の関係式、
各励起軸についての項GCLE(s)に関して、各項が前記第2の関係式の分子に追加されることを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。 - 請求項1から13のいずれか一項に記載の方法を実行するように適合され、特に、T0を決定し、かつ適用すべき前記補償を決定するために、前記少なくとも1つの固有周波数fresの前記特定から生じるデータを処理するように適合された、コンピュータプログラム。
- 請求項14に記載のコンピュータプログラムが実行される数値コントローラ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH00359/18 | 2018-03-20 | ||
CH00359/18A CH714805A1 (fr) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Méthode pour limiter les phénomènes vibratoires à l'interface pièce/outil. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019171560A JP2019171560A (ja) | 2019-10-10 |
JP7235546B2 true JP7235546B2 (ja) | 2023-03-08 |
Family
ID=61837468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019050946A Active JP7235546B2 (ja) | 2018-03-20 | 2019-03-19 | ワークピース/ツール間境界における振動現象を制限するための方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3543808B1 (ja) |
JP (1) | JP7235546B2 (ja) |
CH (1) | CH714805A1 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002297212A (ja) | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Toshiba Mach Co Ltd | 工作機械の数値制御装置 |
JP2002318609A (ja) | 2001-04-18 | 2002-10-31 | Yaskawa Electric Corp | 最適指令生成方法 |
JP2005339503A (ja) | 2004-04-26 | 2005-12-08 | Japan Science & Technology Agency | 駆動装置の位置決め制御方法及び装置 |
JP2013078838A (ja) | 2011-09-30 | 2013-05-02 | Siemens Ag | 移動可能な機械構造体の振動補償付き加工機械 |
US20160297044A1 (en) | 2015-04-10 | 2016-10-13 | Rolls-Royce Corporation | Machining parameter control based on acoustic monitoring |
JP2017138821A (ja) | 2016-02-04 | 2017-08-10 | ブラザー工業株式会社 | 振動抑制装置と振動抑制方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06250723A (ja) * | 1993-02-25 | 1994-09-09 | Komatsu Ltd | ロボットの振動低減装置 |
DE102006049867B4 (de) * | 2006-10-23 | 2021-09-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Werkzeugmaschine und Verfahren zur Unterdrückung von Ratterschwingungen |
-
2018
- 2018-03-20 CH CH00359/18A patent/CH714805A1/fr unknown
-
2019
- 2019-03-12 EP EP19162251.3A patent/EP3543808B1/fr active Active
- 2019-03-19 JP JP2019050946A patent/JP7235546B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002297212A (ja) | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Toshiba Mach Co Ltd | 工作機械の数値制御装置 |
JP2002318609A (ja) | 2001-04-18 | 2002-10-31 | Yaskawa Electric Corp | 最適指令生成方法 |
JP2005339503A (ja) | 2004-04-26 | 2005-12-08 | Japan Science & Technology Agency | 駆動装置の位置決め制御方法及び装置 |
JP2013078838A (ja) | 2011-09-30 | 2013-05-02 | Siemens Ag | 移動可能な機械構造体の振動補償付き加工機械 |
US20160297044A1 (en) | 2015-04-10 | 2016-10-13 | Rolls-Royce Corporation | Machining parameter control based on acoustic monitoring |
JP2017138821A (ja) | 2016-02-04 | 2017-08-10 | ブラザー工業株式会社 | 振動抑制装置と振動抑制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH714805A1 (fr) | 2019-09-30 |
JP2019171560A (ja) | 2019-10-10 |
EP3543808A1 (fr) | 2019-09-25 |
EP3543808B1 (fr) | 2021-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sencer et al. | High speed cornering strategy with confined contour error and vibration suppression for CNC machine tools | |
WO2015111298A1 (ja) | モータ制御装置 | |
JP5566469B2 (ja) | 数値制御方法 | |
US10108177B2 (en) | Control parameter adjustment device | |
JP5078891B2 (ja) | 機械における機械要素の移動案内のための方法および装置 | |
JP6804657B2 (ja) | 数値制御システムおよびモータ制御装置 | |
CN104965482A (zh) | 降低加工时的轴间的干扰的伺服控制装置 | |
JP7302994B2 (ja) | ワークピース/ツール間境界における振動現象を制限するための方法 | |
Sencer et al. | Spline interpolation with optimal frequency spectrum for vibration avoidance | |
US20190086898A1 (en) | Software module, precision machine, method and component | |
WO2018042704A1 (ja) | 指令値生成装置 | |
Hayasaka et al. | A lightweight interpolation algorithm for short-segmented machining tool paths to realize vibration avoidance, high accuracy, and short machining time | |
Sato et al. | Analytical time constant design for jerk-limited acceleration profiles to minimize residual vibration after positioning operation in NC machine tools | |
JP7235546B2 (ja) | ワークピース/ツール間境界における振動現象を制限するための方法 | |
JP5441944B2 (ja) | モータ制御装置 | |
CN111015661B (zh) | 一种机器人柔性负载主动振动控制方法和系统 | |
CA2834126C (en) | Methods and systems for calculation of feedrate | |
KR101551183B1 (ko) | 정밀가공기의 진동전달 해석방법 | |
Haas | Set point optimisation for machine tools | |
Spescha et al. | Design to Specifications-A Strategy for Specification-Based Machine Design | |
JP6234170B2 (ja) | プログラム、生成方法、生成装置、駆動装置、加工装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法 | |
JP7278507B1 (ja) | 数値制御装置、数値制御工作機械、加工プログラム生成装置および加工プログラム生成方法 | |
JP6507619B2 (ja) | 工作機械の熱変位量推定装置に用いる温度検出位置の条件決定方法 | |
Sol Illana et al. | Thin-Wall Machining of Light Alloys: A Review of Models and Industrial Approaches | |
JP2023149799A (ja) | 数値制御装置、及び数値制御装置の制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211213 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220614 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220620 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220920 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230130 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230224 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7235546 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |