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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Operation
eines Vorschubantriebssystems und einer Spindel einer NC-Werkzeugmaschine
und genauer ein Regelverfahren, welches den Verschleiß und Abrieb
einer Bohrerkante während
dem Bohren mit einem Bohrer effektiv verringert.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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In
den letzten Jahren wurden NC-Werkzeugmaschinen so konstruiert, dass
eine Spindel und ein Vorschubantriebssystem mit höheren Geschwindigkeiten
und höheren
Beschleunigungen arbeiten.
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In
der
DE 19904117 wird
ein Verfahren zum Regeln einer selbstregelnden Werkzeugmaschine mit
einem auf dem Bearbeitungsprogramm basierend betriebsfähigen Vorschubantriebssystem
beschrieben, welches folgendes umfasst: Erzeugen eines Operationsbefehlsignals
basierend auf dem Bearbeitungsprogramm und einer Zeitkonstante;
Erzeugen eines Geschwindigkeitsbefehlsignals durch das Multiplizieren
einer Abweichung des Signals der Ist-Position, welches vom Vorschubantriebssystem rückgekoppelt
wurde, vom erzeugten Operationsbefehlsignal mit einer Positionsschleifenverstärkung; Erzeugen
eines Strombefehlsignals durch das Multiplizieren einer Abweichung
des vom Vorschubantriebssystem rückgekoppelten
Signals der Ist- Geschwindigkeit
vom erzeugten Geschwindigkeitsbefehlsignal mit einer Geschwindigkeitsschleifenverstärkung; und
Steuern eines Antriebsmotors des Vorschubantriebssystems basierend
auf dem erzeugten Strombefehlsignal zum Antreiben desselben.
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Das
US-Patent
US 4,440,529 offenbart
einen Bohrer, welcher zum Bohren von Bohrlöchern angewendet wird und mit
einer Vorrichtung versehen ist, um den Bohrer während dem Zurückziehen
mit einer verringerten Geschwindigkeit zu drehen, um die Bildung
von Effektivkratzern in der Wand der Öffnung zu verhindern.
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Es
ist bekannt, dass die Operation mit der höheren Geschwindigkeit und Beschleunigung
die Standzeit des Bohrers verlängert.
Dies geschieht angeblich, da der Bohrer solch einer Werkzeugmaschine
mit einer hohen Geschwindigkeit und Beschleunigung für eine kürzere Zeitdauer
einem langsamen Vorschubverfahren ausgesetzt ist, wenn er entgegengesetzt
einer Vorschubrichtung des Bohrers zurückgezogen wird, und eine Bohrerkante
für eine
kürzere
Zeitdauer als bei einer NC-Werkzeugmaschine mit einer herkömmlichen
Geschwindigkeit in Reibungskontakt mit dem Boden einer Bohrung ist.
Dies wird detailliert in Bezug auf 14 erklärt werden. 14 zeigt Geschwindigkeitsschwankungen
bei der Vorschubgeschwindigkeit des Bohrers in der Nähe des Bodens
des Bohrlochs bei der Werkzeugmaschine mit der hohen Geschwindigkeit
und Beschleunigung (durchgezogene Linie) und bei der herkömmlichen
Werkzeugmaschine (Strichlinie). Vorausgesetzt, dass die Bohrerkante
in Reibungskontakt mit dem Boden des Bohrlochs ist, wenn sich die Vorschubgeschwindigkeit
innerhalb eines Bereichs von ±2
m/Min befindet, so dauert der Reibungskon takt im Falle einer Werkzeugmaschine
mit einer hohen Geschwindigkeit und Beschleunigung ca. 0,13 Sekunden
und im Falle einer herkömmlichen
Werkzeugmaschine 0,26 Sekunden an, wie in 14 gezeigt. Bei der herkömmlichen
Werkzeugmaschine ist die Zeitdauer, während welcher die Bohrerkante
in Reibungskontakt mit dem Bohrlochboden gehalten wird, um 0,13
Sekunden länger
als bei der Werkzeugmaschine mit der hohen Geschwindigkeit und Beschleunigung,
so dass die Standzeit des Bohrers kurz ist.
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Die
Operationen der Spindel und des Vorschubantriebssystems werden normalerweise
durch eine Regeleinrichtung geregelt, wie in 15 gezeigt. Wie gezeigt, enthält die Regeleinrichtung 100 einen
Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramm, einen Programmanalyseabschnitt 102,
einen den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103,
einen den Vorschubantrieb regelnden Abschnitt 104 und einen
die Spindel regelnden Abschnitt 105. Der Bearbeitungsprogrammspeicherabschnitt 101 speichert
ein vorbereitend geschaffenes Bearbeitungsprogramm. Der Programmanalyseabschnitt 102 analysiert
das im Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramms
gespeicherte Programm, um die die Drehung der Spindel und die Vorschubgeschwindigkeit
und Vorschubposition des Vorschubantriebssystems betreffenden Befehle
aus dem Bearbeitungsprogramm herauszusuchen, und sendet dann ein
die Drehung der Spindel betreffendes Befehlsignal zum den Spindelantrieb
regelnden Abschnitt 105 und für die Vorschubgeschwindigkeit
und die Vorschubposition des Vorschubantriebssystems 106 bezeichnende
Befehlsignale zum den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103.
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Der
den Spindelantrieb regelnde Abschnitt 105 regelt ein Spindelantriebssystem 107 nach
dem empfangenen Befehlsig nal zum Antreiben desselben. Der den Befehl
erzeugende und verteilende Abschnitt 103 bestimmt zu gleichmäßig beanstandeten Zeitpunkten
die Zielvorschubpositionen für
die Operation des Vorschubantriebssystem 106 basierend auf
den empfangenen Befehlsignalen und eine im Voraus bestimmte Zeitkonstante,
um Operationsbefehlsignale zu erzeugen, welche für die jeweiligen Zielvorschubpositionen
bezeichnend sind, und überträgt dann
die Operationsbefehlsignale nacheinander zum den Vorschubantrieb
regelnden Abschnitt 104. Der den Vorschubantrieb regelnde
Abschnitt 104 erzeugt ein Geschwindigkeitsbefehlsignal
durch das Multiplizieren einer Abweichung des Signals der Ist-Position,
welches vom Vorschubantriebssystem 106 rückgekoppelt
wurde, von einem empfangenen Operationsbefehlsignal mit einer Positionsschleifenverstärkung Kp. Dann erzeugt der den Vorschubantrieb regelnde
Abschnitt 104 ein Strombefehlsignal durch das Multiplizieren
einer Abweichung eines Signals der Ist-Geschwindigkeit, welches
vom Vorschubantriebssystem 106 rückgekoppelt wurde, vom erzeugten
Geschwindigkeitsbefehlsignal mit einer Geschwindigkeitsschleifenverstärkung KV. Der den Vorschubantrieb regelnde Abschnitt 104 erzeugt
außerdem
eine Ausgabe durch das Multiplizieren einer Abweichung des vom Vorschubantriebssystem 106 rückgekoppelten
Signals des Ist-Antriebstroms vom erzeugten Strombefehlsignal mit
einer Stromschleifenverstärkung
KV und überträgt die Ausgabe
dann als ein Antriebsbefehlsignal zum Vorschubantriebssystem 106.
Die Operation des Vorschubantriebssystems 106 wird basierend
auf dem empfangenen Antriebsbefehlsignal geregelt. Zwar wird in 15 das einzelne Vorschubantriebssystem
gezeigt, aber Werkzeugmaschinen, wie z.B. Bearbeitungszentren, weisen
allgemein eine Vielzahl an Vorschubantriebssystemen 106 auf,
wobei der den Befehl erzeugende und verteilende Abschnitt 103 und
der den Vorschubantrieb regelnde Abschnitt 104 für jedes
der Vielzahl an Vorschubantriebssystemen 106 vorgesehen
sind.
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Die
NC-Werkzeugmaschine (z.B. Bearbeitungszentrum) ist adaptiert eine
Vielzahl an Bearbeitungsoperationen auszuführen, wie z.B. Fingerfräsen, Bohren,
Räumen
und Fräsen.
In erster Linie wird das Fingerfräsen meist zur Bahnsteuerung
eingesetzt, da es wichtig ist, die jeweiligen Vorschubantriebssysteme 106 präzise zu
regeln, um die sehr präzise
Kontur zu erzielen. Sogar wenn die jeweiligen Vorschubantriebssysteme 106 gleichzeitig
angetrieben werden, werden die Parameter, welche die Positionsschleifenverstärkungen
KP, die Vorschubgeschwindigkeitsschleifenverstärkungen
KV und die Schneidevorschubzeitkonstanten
für die
jeweiligen Vorschubantriebssysteme enthalten, bei den gleichen Pegeln
eingestellt, um eine Verringerung der Präzision der Bahnsteuerung zu
verhindern. Bei der zuvor erwähnten
Werkzeugmaschine mit der hohen Geschwindigkeit und Beschleunigung
werden die Bearbeitungsoperationen jeweils mit einer Spindeldrehgeschwindigkeit
von 20000 bis 30000 m–1
oder mehr und einer Vorschubgeschwindigkeit von 10 bis 20 m/Min
oder mehr ausgeführt,
damit die Zeitkonstante bei solch einem Pegel eingestellt wird,
dass die Vorschubantriebssysteme 106 jeweils mit einer Beschleunigung
von weniger als 0,1G während
der Bearbeitungsoperation angetrieben werden.
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Bei
der herkömmlichen
Werkzeugmaschine werden die Parameter für die Vorschubantriebssysteme 106 folglich
hauptsächlich
zur Bahnsteuerung eingestellt. Daher sind die Parametereinstellungen nicht
unbedingt für
das Bohren optimiert, um die Stillstandzeit des Bohrers im Boden
der Bohrung zur Verringerung des Verschleißes und des Abriebs des Bohrers
und zur Verlängerung
der Standzeit des Boh rers zu verringern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht des Vorhergehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ein Regelverfahren für
eine NC-Werkzeugmaschine
zu liefern, welches eine hohe Genauigkeit der Bahnsteuerung sicherstellt
und eine Verlängerung
der Standzeit des Bohrers und eine Verringerung der Bearbeitungszeit zulässt.
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Um
die oben erwähnte
Aufgabe nach der vorliegenden Erfindung zu erfüllen umfasst das vorliegende
Regelverfahren für
eine NC-Werkzeugmaschine das Erzeugen eines Operationsbefehlsignals basierend
auf dem Bearbeitungsprogramm und einer Zeitkonstante, das Erzeugen
eines Geschwindigkeitsbefehlsignals durch das Multiplizieren einer
Abweichung des Signals der Ist-Position, welches vom Vorschubantriebssystem
rückgekoppelt
wurde, vom erzeugten Operationsbefehlsignal mit einer Positionsschleifenverstärkung, das
Erzeugen eines Strombefehlsignals durch das Multiplizieren einer
Abweichung des Signals der Ist-Geschwindigkeit,
welches vom Vorschubantriebssystem rückgekoppelt wurde, vom erzeugten
Geschwindigkeitsbefehlsignal mit einer Geschwindigkeitsschleifenverstärkung, und
das Steuern eines Antriebsmotors des Vorschubantriebssystems basierend
auf dem erzeugten Strombefehlsignal, wobei ein im Bearbeitungsprogramm
vorgeschriebener Bearbeitungsmodus bestimmt wird und ein im Voraus
bestimmter Operationsmodifikationswert dem Operationsbefehlsignal
hinzugefügt
wird, wenn der Bearbeitungsmodus ein Bohrmodus ist, um das Geschwindigkeitsbefehlsignal
und dann das Strombefehlsignal zu erzeugen, und der Antriebsmotor
des Vorschubantriebssystems basierend auf dem erzeugten Stromsignal
angetrieben und gesteuert wird, wenn das Vorschubantriebssystem
angetrieben wird, um entgegengesetzt einer Bohrvorschubrichtung
zurückgezogen
zu werden.
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Mit
dieser Anordnung, in welcher der Bearbeitungsmodus der Bohrmodus
ist, wird der im Voraus bestimmte Operationsmodifikationswert zum
erzeugten Operationsbefehlsignal hinzugefügt und die Erzeugung des Geschwindigkeitsbefehlsignals
basiert auf dem resultierenden Operationsbefehlsignal, wenn das
Vorschubantriebssystem angetrieben wird, um entgegengesetzt der
Bohrvorschubrichtung zurückgezogen
zu werden. Daher wird das Vorschubantriebssystem mit einer Vorschubgeschwindigkeit zurückgezogen,
welche höher
als eine Schnellvorschubgeschwindigkeit ist, welche in einem nicht
bohrenden Modus anzuwenden ist, damit eine langsame Vorschubperiode
oder eine Stillstandzeit, während welcher
der Bohrer in einer Bohrung bleibt, verringert werden kann, wenn
die Vorschubrichtung umgekehrt wird. Folglich ist die Bohrerkante
für eine
kürzere Zeitdauer
mit dem Boden der Bohrung in Reibungskontakt. Dies verlängert die
Standzeit des Bohrers und verkürzt
außerdem
die Bearbeitungszeit. Nach der Vollendung jeder Bohrung wird der
hinzugefügte Operationsmodifikationswert
gestrichen.
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Im
zuvor erwähnten
Regelverfahren zum Antreiben und Regeln des Antriebsmotors des Vorschubantriebssystems
wird der im Bearbeitungsprogramm vorgeschriebene Bearbeitungsmodus
bestimmt und, wenn der Bearbeitungsmodus der Bohrmodus ist, ein
im Voraus bestimmter Geschwindigkeitsmodifikationswert zum erzeugten
Geschwindigkeitsbefehlsignal hinzugefügt, um das Stromsignal zu erzeugen,
und der Antriebsmotor des Vorschubantriebssystems wird basierend
auf dem erzeugten Strombefehlsignal angetrieben und gere gelt, wenn das
Vorschubantriebssystem angetrieben wird, um entgegengesetzt der
Bohrvorschubrichtung zurückgezogen
zu werden.
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Mit
dieser Anordnung wird der im Voraus bestimmte Geschwindigkeitsmodifikationswert
zum erzeugten Geschwindigkeitsbefehlsignal hinzugefügt und die
Erzeugung des Strombefehlsignals basiert auf dem resultierenden
Geschwindigkeitsbefehlsignal, wenn das Vorschubantriebssystem angetrieben wird,
um entgegengesetzt der Bohrvorschubrichtung zurückgezogen zu werden. Daher
wird das Vorschubantriebssystem mit einer höheren Vorschubgeschwindigkeit
als der Schnellvorschubgeschwindigkeit zurückgezogen, welche, wie oben
beschrieben, in einem nicht bohrenden Modus anzuwenden ist, damit
eine Stillstandzeit des Bohrers verringert werden kann, wenn die
Vorschubrichtung umgekehrt wird. Folglich ist die Bohrerkante für eine kürzere Zeitdauer
mit dem Boden der Bohrung in Reibungskontakt. Dies verlängert die
Standzeit des Bohrers und verkürzt
außerdem
die Bearbeitungszeit. Nach der Vollendung jeder Bohrung wird der
hinzugefügte
Geschwindigkeitsmodifikationswert gestrichen.
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Im
zuvor erwähnten
Regelverfahren zum Antreiben und Regeln des Antriebsmotors des Vorschubantriebssystems
wird der im Bearbeitungsprogramm vorgeschriebene Bearbeitungsmodus
bestimmt und, wenn der Bearbeitungsmodus der Bohrmodus ist, wird
das Vorschubantriebssystem durch das Einsetzen einer Positionsschleifenverstärkung mit
einem höheren
Wert als eine Positionsschleifenverstärkung, welche im nicht bohrenden
Modus anzuwenden ist, angetrieben und geregelt, wenn das Vorschubantriebssystem
angetrieben wird, um entgegengesetzt der Bohrvorschubrichtung zurückgezogen
zu werden.
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Mit
dieser Anordnung wird das Geschwindigkeitsbefehlsignal durch das
Einsetzen einer Positionsschleifenverstärkung erzeugt, welche einen
höheren
Wert als die im nicht bohrenden Modus anzuwendende Positionsschleifenverstärkung aufweist, wenn
das Vorschubantriebssystem angetrieben wird, um entgegengesetzt
der Bohrvorschubrichtung zurückgezogen
zu werden. Daher wird das Vorschubantriebssystem mit einer höheren Vorschubgeschwindigkeit
als einer Schnellvorschubgeschwindigkeit zurückgezogen, welche, wie oben
beschrieben, im nicht bohrenden Modus anzuwenden ist, damit eine
Stillstandzeit des Bohrers verringert werden kann, wenn die Vorschubrichtung
umgekehrt wird. Folglich sind die gleichen Effekte, wie oben beschrieben
geliefert. Nach der Vollendung jeder Bohrung wird die Positionsschleifenverstärkung auf
einen normalen Wert zurückgestellt.
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Im
zuvor erwähnten
Regelverfahren zum Antreiben und Regeln des Antriebsmotors des Vorschubantriebssystems
wird der im Bearbeitungsprogramm vorgeschriebene Bearbeitungsmodus
bestimmt und, wenn der Bearbeitungsmodus der Bohrmodus ist, wird
das Vorschubantriebssystem durch das Einsetzen einer Geschwindigkeitsschleifenverstärkung mit
einem höheren
Wert als eine Geschwindigkeitsschleifenverstärkung, welche im nicht bohrenden
Modus anzuwenden ist, angetrieben und geregelt, wenn das Vorschubantriebssystem
angetrieben wird, um entgegengesetzt der Vorschubrichtung zurückgezogen
zu werden.
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Mit
dieser Anordnung wird das Strombefehlsignal durch das Einsetzen
der Geschwindigkeitsschleifenverstärkung erzeugt, welche einen
höheren Wert
als die im nicht bohrenden Modus anzuwendende Geschwindigkeitsschleifenverstär kung aufweist, wenn
das Vorschubantriebssystem angetrieben wird, um entgegengesetzt
der Bohrvorschubrichtung zurückgezogen
zu werden. Daher wird das Vorschubantriebssystem mit einer höheren Vorschubgeschwindigkeit
als der Schnellvorschubgeschwindigkeit zurückgezogen, welche, wie oben
beschrieben, im nicht bohrenden Modus anzuwenden ist, damit eine
Stillstandzeit des Bohrers verringert werden kann, wenn die Vorschubrichtung
umgekehrt wird. Folglich sind die gleichen Effekte, wie oben beschrieben
geliefert. Nach der Vollendung jeder Bohrung wird die Geschwindigkeitsschleifenverstärkung auf einen
normalen Wert zurückgestellt.
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Im
zuvor erwähnten
Regelverfahren zum Antreiben und Regeln des Antriebsmotors des Vorschubantriebssystems
wird der im Bearbeitungsprogramm vorgeschriebene Bearbeitungsmodus
bestimmt und, wenn der Bearbeitungsmodus der Bohrmodus ist, wird
eine glockenförmige
Zeitkonstante als Zeitkonstante eingesetzt, wenn das Vorschubantriebssystem
in die Bohrvorschubrichtung angetrieben wird, und eine lineare Zeitkonstante
als die Zeitkonstante eingesetzt, wenn das Vorschubantriebssystem
in eine zurückziehenden
Richtung angetrieben wird.
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Mit
dieser Anordnung wird das Operationsbefehlsignal durch das Einsetzen
der glockenförmigen
Zeitkonstante, wenn das Vorschubantriebssystem in die Bohrvorschubrichtung
angetrieben wird, und durch das Einsetzen einer linearen Zeitkonstante erzeugt,
wenn das Vorschubantriebssystem in die zurückziehende Richtung angetrieben
wird. Die lineare Zeitkonstante lässt einen schnelleren Anstieg
der Vorschubgeschwindigkeit als die glockenförmige Zeitkonstante zu. Daher
kann die Fahrgeschwindigkeit des Bohrers erhöht werden, wenn das Vorschubantriebssystem
ange trieben wird, um entgegengesetzt der Bohrvorschubrichtung zurückgezogen
zu werden. Folglich kann die Stillstandzeit des Bohrers verringert
werden, wenn die Vorschubrichtung des Bohrers umgekehrt wird. Somit
sind die gleichen Effekte, wie oben beschrieben geliefert. Nach
der Vollendung jeder Bohrung wird die Zeitkonstante von der linearen
Zeitkonstante auf die glockenförmige
Zeitkonstante zurückgestellt.
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Im
zuvor erwähnten
Regelverfahren zum Antreiben und Regeln des Antriebsmotors des Vorschubantriebssystems
wird der im Bearbeitungsprogramm vorgeschriebene Bearbeitungsmodus
bestimmt und, wenn der Bearbeitungsmodus der Bohrmodus ist, wird
das Vorschubantriebssystem durch das Verringern der Zeitkonstante,
welche zu verwenden ist, wenn das Vorschubantriebssystem in die Bohrvorschubrichtung
angetrieben wird, auf einen Wert, welcher kleiner als eine Zeitkonstante
ist, welche beim Antreiben des Vorschubantriebssystems im nicht
bohrenden Modus zu verwenden ist. Der Begriff "Zeitkonstante" bedeutet hierin eine Anstiegszeit, welche
verstrichen ist, bis das Vorschubantriebssystem eine im Voraus bestimmte
Vorschubgeschwindigkeit erreicht.
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Mit
dieser Anordnung wird die Zeitkonstante, welche einen kleineren
Wert als die beim nicht bohrenden Modus zu verwendende Zeitkonstante
aufweist, zur Erzeugung des Operationsbefehlsignals angewendet,
wenn das Vorschubantriebssystem in die Bohrvorschubrichtung angetrieben
wird. Daher wird das Vorschubantriebssystem mit einer hohen Abbremsungsgeschwindigkeit
am Boden der Bohrung angehalten und dann wird seine Fahrtrichtung umgekehrt.
Folglich kann die Stillstandzeit des Bohrers im Boden der Bohrung
verringert werden, damit die Bohrerkante für eine kürzere Zeitdauer mit dem Boden
der Bohrung in Reibungskontakt ist. Dies verlängert die Standzeit des Bohrers
und verringert die Bearbeitungszeit. Nach der Vollendung jeder Bohrung
wird die Zeitkonstante auf einen ursprünglichen Wert zurückgestellt.
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Im
zuvor erwähnten
Regelverfahren zum Antreiben und Regeln des Antriebsmotors des Vorschubantriebssystems
und in einem Regelverfahren zum Regeln der Drehgeschwindigkeit einer
Spindel nach dem Bearbeitungsprogramm, wird der im Bearbeitungsprogramm
vorgeschriebene Bearbeitungsmodus bestimmt und, wenn der Bearbeitungsmodus
der Bohrmodus ist, wird die Drehgeschwindigkeit der Spindel abgebremst,
wenn das Vorschubantriebssystem angetrieben wird, um entgegengesetzt
der Bohrvorschubrichtung zurückgezogen
zu werden.
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Mit
dieser Anordnung wird die Spindel mit einer niedrigeren Drehgeschwindigkeit
gedreht, wenn das Vorschubantriebssystem angetrieben wird, um entgegengesetzt
der Bohrvorschubrichtung zurückgezogen
zu werden. Daher wird eine Strecke verringert, während welcher die Bohrerkante
mit dem Boden der Bohrung in Reibungskontakt gehalten wird, wenn
das Vorschubantriebssystem angetrieben wird, um zurückgezogen
zu werden, wobei die Standzeit des Bohrers verlängert werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Blockdiagramm,
welches eine Regeleinrichtung veranschaulicht, welche zum Implementieren
eines Regelverfahrens nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung anzuwenden ist;
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2 ist ein Blockdiagramm,
welches eine Regeleinrichtung veranschaulicht, welche zum Implementieren
eines Regelverfahrens nach einer Abänderung der ersten Ausführungsform
anzuwenden ist;
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Die 3 und 4 sind Graphen zum Erklären der
durch die in 2 gezeigte
Regeleinrichtung gelieferten Effekte;
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5 ist ein Blockdiagramm,
welches eine Regeleinrichtung veranschaulicht, welche zum Implementieren
eines Regelverfahrens nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung anzuwenden ist;
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6 ist ein Blockdiagramm,
welches eine Regeleinrichtung veranschaulicht, welche zum Implementieren
eines Regelverfahrens nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung anzuwenden ist;
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7 ist ein Blockdiagramm,
welches eine Regeleinrichtung veranschaulicht, welche zum Implementieren
eines Regelverfahrens nach einer Änderung der dritten Ausführungsform
anzuwenden ist;
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8 ist ein Graph zum Erklären der
Effekte, welche durch die in 7 gezeigte
Regeleinrichtung geliefert sind;
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9 ist ein Blockdiagramm,
welches eine Regeleinrichtung veranschaulicht, welche zum Implementieren
eines Regelverfahrens nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung anzuwenden ist;
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10 ist ein Blockdiagramm,
welches eine Regeleinrich tung veranschaulicht, welche zum Implementieren
eines Regelverfahrens nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung anzuwenden ist;
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11 ist ein Graph zum Erklären der
Effekte, welche durch die in 10 gezeigte
Regeleinrichtung geliefert sind;
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12 ist ein Blockdiagramm,
welches eine Regeleinrichtung veranschaulicht, welche zum Implementieren
eines Regelverfahrens nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung anzuwenden ist;
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13 ist ein Blockdiagramm,
welches eine Regeleinrichtung veranschaulicht, welche zum Implementieren
eines Regelverfahrens nach einer siebten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung anzuwenden ist;
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14 ist ein Graph zum Erklären der Schwankungen
in der Vorschubgeschwindigkeit, welche in der Nähe des Bodens der Bohrung gemessen wurden
während
ein Bohren nach einem herkömmlichen
Regelverfahren ausgeführt
wurde; und
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15 ist ein Blockdiagramm,
welches eine herkömmliche
Regeleinrichtung zum Regeln einer NC-Werkzeugmaschine veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Hiernach
werden verschiedene Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden.
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Zunächst wird
eine erste Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung erklärt
werden. 1 ist ein Blockdiagramm,
welches den Aufbau einer Regeleinrichtung nach der ersten Ausführungsform
schematisch veranschaulicht. Die Regeleinrichtung 1 nach
dieser Ausführungsform
enthält
einen Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramms,
einen Programmanalyseabschnitt 102, einen den Befehl erzeugenden
und verteilenden Abschnitt 103, einen den Vorschubantrieb
regelnden Abschnitt 104, einen Umkehrungserkennungsabschnitt 2,
einen Operationsmodifikationsabschnitt 3 und einen Speicherabschnitt 4 des
Operationsmodifikationswertes.
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Der
Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramms speichert
ein vorbereitend geschaffenes Bearbeitungsprogramm. Der Programmanalyseabschnitt 102 ist
adaptiert das im Bearbeitungsprogrammspeicherabschnitt 101 gespeicherte
Bearbeitungsprogramm zu analysieren, um einen die Vorschubposition
betreffenden Befehl aus dem Bearbeitungsprogramm herauszusuchen,
und ein für
die Vorschubposition bezeichnendes Befehlsignal zum einen Befehl
erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103 zu übertragen.
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Der
den Befehl erzeugende und verteilende Abschnitt 103 ist
adaptiert Zielvorschubpositionen an regelmäßig beanstandeten Zeitpunkten
für die
Operation eines Vorschubsystems 106 basierend auf dem empfangenen
Befehlsignal und einer Zeitkonstante zu bestimmen, um Operationsbefehlsignale
zu erzeugen, welche für
die jeweiligen Zielvorschubpositionen bezeichnend sind, und die
Operationsbefehlsignale nacheinander zum den Vorschubantrieb regelnden
Abschnitt 104 zu übertragen.
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Der
den Vorschubantrieb regelnde Abschnitt 104 ist adap tiert
ein Geschwindigkeitsbefehlsignal durch das Multiplizieren einer
Abweichung des vom Vorschubantriebssystem 106 rückgekoppelten
Signals der Ist-Position von einem empfangenen Operationsbefehlsignal
mit einer Positionsschleifenverstärkung Kp zu
erzeugen, ein Strombefehlsignal durch das Multiplizieren einer Abweichung
eines vom Vorschubantriebssystem 106 rückgekoppelten Signals der Ist-Geschwindigkeit
vom erzeugten Geschwindigkeitsbefehlsignal mit einer Geschwindigkeitsschleifenverstärkung KV zu erzeugen, eine Ausgabe durch das Multiplizieren
einer Abweichung des Signals des Ist-Antriebstroms, welches vom
Vorschubantriebssystem 106 rückgekoppelt wurde, vom erzeugten
Strombefehlsignal mit einer Stromschleifenverstärkung KI zu
erzeugen und die Ausgabe als ein Antriebsbefehlsignal zum Vorschubantriebssystem 106 zu übertragen.
Die Operation des Vorschubantriebssystems 106 wird basierend
auf dem empfangenen Antriebsbefehlsignal geregelt.
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Der
Umkehrungserkennungsabschnitt 2 beginnt nach der Erkennung
eines Bohranlaufbefehls, welcher durch den Programmanalyseabschnitt 102 aus
dem Bearbeitungsprogramm herausgesucht wurde, mit dem folgenden
Verfahren. Der Umkehrungserkennungsabschnitt 2 ist adaptiert
ein Signal der Verfahrensimplementierung an den Operationsmodifikationsabschnitt 3 nach
der Erkennung eines Operationsbefehls auszugeben, welcher durch
den den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103 zum
Befehlen mit dem Zurückziehen
des Vorschubantriebssystems 106 zu beginnen erzeugt wird, und
ein Verfahrensabbruchssignal an den Operationsmodifikationsabschnitt 3 nach
der Erkennung eines Operationsbefehls auszugeben, welcher durch den
den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103 zum
Befehlen das Zurückziehen
des Vorschubantriebssystems 106 zu beenden erzeugt wird. Der
Umkehrungserkennungsabschnitt 2 beendet dieses Verfahren
nach der Erkennung eines Bohrabbruchsbefehls, welcher durch den
Programmanalyseabschnitt 102 aus dem Bearbeitungsprogramm
herausgesucht wurde.
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Der
Speicherabschnitt 4 des Operationsmodifikationswertes speichert
einen im Voraus bestimmten Operationsmodifikationswert. Der Operationsmodifikationsabschnitt 3 ist
adaptiert den Operationsmodifikationswert aus dem Speicherabschnitt 4 des Operationsmodifikationswertes
nach dem Empfang des Verfahrensimplementierungssignals zu lesen, welches
vom Umkehrungserkennungsabschnitt 2 angelegt wurde, den
Operationsmodifikationswert zu einem Operationsbefehlsignal hinzuzufügen, welches durch
den den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103 zur Änderung
des Operationsbefehlsignals erzeugt wird, und das geänderte Operationsbefehlsignal
in den den Vorschubantrieb regelnden Abschnitt 104 einzugeben.
Der Operationsmodifikationsabschnitt 3 ist außerdem adaptiert
den Operationsmodifikationswert zu streichen, welcher zur Modifikation
(durch Subtraktion) nach dem Empfang des vom Umkehrungserkennungsabschnitt 2 angelegten Verfahrensabbruchssignals
hinzugefügt
wurde, und das sich ergebende Operationsbefehlsignal in den den
Vorschubantrieb regelnden Abschnitt 104 einzugeben.
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In
der Regeleinrichtung 1 sucht der Programmanalyseabschnitt 102 Befehle
aus dem Bearbeitungsprogramm heraus, welche die Drehung einer Spindel,
die Vorschubgeschwindigkeit und Vorschubposition des Vorschubantriebssystems 106 und ähnliches
betreffen. Von diesen Befehlen werden die die Vorschubgeschwindigkeit
und die Vorschubposition des Vorschubantriebssystems 106 betreffenden
Befehle zum den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103 übertragen.
Wenn der so wie durch einen sogenannten G-Code definierte Bohranlaufbefehl
im Bearbeitungsprogramm vorhanden ist, wird der Bohranlaufbefehl
zum Umkehrungserkennungsabschnitt 2 übertragen.
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Nach
dem Empfang des Bohranlaufbefehlsignals beginnt der Umkehrungserkennungsabschnitt 2 mit
dem Operationsmodifikationsverfahren und überwacht Operationsbefehlsignale,
welche durch den den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103 erzeugt
wurden. Nach der Erkennung des Operationsbefehls zum Befehlen das
Zurückziehen des
Vorschubantriebssystems 106 zu beginnen, gibt der Umkehrungserkennungsabschnitt 2 das
Signal der Verfahrensimplementierung an den Operationsmodifikationsabschnitt 3 aus.
Nach dem Empfang des Signals der Verfahrensimplementierung liest
der Operationsmodifikationsabschnitt 3 den Operationsmodifikationswert
aus dem Speicherabschnitt 4 des Operationsmodifikationswertes
und ändert
das durch den den Befehl erzeugenden und verarbeitenden Abschnitt 103 erzeugte
Operationsbefehlsignal durch das Hinzufügen des Operationsmodifikationswertes zum
Operationsbefehlsignal. Dann wird das geänderte Operationsbefehlsignal
in den den Vorschubantrieb regelnden Abschnitt 104 eingegeben.
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Folglich
erzeugt der den Vorschubantrieb regelnde Abschnitt 104 nacheinander
ein Geschwindigkeitsbefehlsignal, ein Strombefehlsignal und ein Antriebsbefehlsignal
basierend auf dem geänderten Operationsbefehlsignal.
Die Operation des Vorschubantriebssystems 106 wird basierend
auf dem schließlich
erzeugten Antriebsbefehlsignal geregelt. In der Regeleinrichtung 1 nach
dieser Ausführungsform
legt das Vorschubantriebssystem 106 beim Bohren eine größere Strecke
pro Zeiteinheit zum Zurückziehen
desselben zurück,
als im nicht bohrenden Modus. Daher kann beim Bohren eine Schnellvorschuboperation
schneller zum Zurückziehen
des Vorschubantriebssystems erreicht werden, als im nicht bohrenden
Modus.
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Nach
der Erkennung der Vollendung der Zurückziehoperation überträgt der Umkehrungserkennungsabschnitt 2 das
Verfahrenabbruchssignal zum Operationsmodifikationsabschnitt 3.
Nach dem Empfang des Verfahrenabbruchssignals streicht der Operationsmodifikationsabschnitt 3 den
Operationsmodifikationswert, welcher zur Änderung hinzugefügt wurde.
D.h. der Modifikationswert wird vom derzeit durch den den Befehl
erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103 erzeugten Operationsbefehlsignal
subtrahiert und das sich ergebende Operationsbefehlsignal wird in
den den Vorschubantrieb regelnden Abschnitt 104 eingegeben.
Folglich erzeugt der den Vorschubantrieb regelnde Abschnitt 104 nacheinander
ein Geschwindigkeitsbefehlsignal, ein Strombefehlsignal und ein
Antriebsbefehlsignal basierend auf dem sich aus der Subtraktion
ergebenden Operationsbefehlsignal. Die Operation des Vorschubantriebssystems 106 wird
basierend auf dem schließlich
erzeugten Antriebsbefehlsignal geregelt. Folglich wird der Operationsmodifikationswert
gestrichen, welcher zur Modifikation hinzugefügt wurde. Der Umkehrungserkennungsabschnitt 2 beendet
das Verfahren nach der Erkennung der Bohrabbruchbefehls, welcher
durch den Programmanalyseabschnitt 102 aus dem Bearbeitungsprogramm
herausgesucht wurde.
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In
der Regeleinrichtung 1 nach dieser Ausführungsform kann, wie oben beschrieben,
beim Bohren die schnelle Vorschuboperation schneller zum Zurückziehen
des Vorschubantriebssystems erreicht werden, als im nicht bohrenden
Mo dus. Daher kann die langsame Vorschubperiode oder die Stillstandzeit
des Bohrers verringert werden, wenn die Vorschubrichtung des Vorschubantriebssystems
umgekehrt wird. Folglich wird die Bohrerkante mit dem Boden einer
Bohrung für
eine kürzere
Zeitdauer in Reibungskontakt gehalten, wodurch die Standzeit des
Bohrers verlängert
und die Bearbeitungszeit verringert werden kann.
-
Im
Allgemeinen enthält
das Vorschubantriebssystem 106 eine Vorschubeinrichtung
mit einem Kugelumlaufspindelgewinde und einer Kugelmutter. Wenn
die Regeleinrichtung auf eine hohe Genauigkeit der Bahnsteuerung
gerichtet ist, weist die Regeleinrichtung die Funktion auf ein Spiel
zwischen dem Kugelumlaufspindelgewinde und der Kugelmutter auszugleichen.
Mit dieser Funktion wird ein Flankenspielwert zu einer Zielvorschubposition
hinzugefügt,
welches durch den den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103 als
ein Operationsbefehlsignal erzeugt wurde, wenn die Vorschubrichtung des
Vorschubantriebssystems 106 von einer in die andere Richtung
umgekehrt wird, wobei das Vorschubantriebssystem 106 durch
den Flankenspielwert übermäßig bewegt
wird. Daher kann das zuvor erwähnte
Operationsmodifikationsverfahren durch das Verwenden der Spielausgleichsfunktion
durchgeführt
werden. 2 veranschaulicht
eine Regeleinrichtung, welche das Operationsmodifikationsverfahren
durch das Verwenden der Spielausgleichsfunktion durchführen kann.
-
Wie
in 2 gezeigt enthält die Regeleinrichtung 5 einen
Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramms, einen
Programmanalyseabschnitt 102, einen den Befehl erzeugenden
und verteilenden Abschnitt 103, einen den Vorschubantrieb
regelnden Abschnitt 104, einen Spielausgleichsabschnitt 6,
einen Parameterumschreibabschnitt 7 und einen Parameterspeicherabschnitt 8.
Der Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramms, der
Programmanalyseabschnitt 102, der den Befehl erzeugende
und verteilende Abschnitt 103 und der den Vorschubantrieb regelnde
Abschnitt 104 weisen die gleichen Konstruktionen wie die
oben beschrieben auf.
-
Der
Parameterspeicherabschnitt 8 speichert einen im Voraus
bestimmten Spielausgleichswert. Der Spielausgleichsabschnitt 6 ist
adaptiert den Spielausgleichswert aus dem Parameterspeicherabschnitt 8 nach
der Erkennung eines Operationsbefehls zu lesen, welcher durch den
den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103 zum
Befehlen die Vorschubrichtung eines Vorschubantriebssystems 106 umzukehren
erzeugt wurde, den Spielausgleichswert einem Operationsbefehlsignal
hinzuzufügen,
welches durch den den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103 erzeugt
wurde, und das sich ergebenden Operationsbefehlsignal in den Antriebsregelabschnitt 104 einzugeben.
Der Spielausgleichsabschnitt 6 und der Parameterspeicherabschnitt 8 dienen
zur Spielausgleichsfunktion.
-
Der
Parameterumschreibabschnitt 7 ermöglicht das zuvor erwähnte Operationsmodifikationsverfahren.
Genauer ist der den Parameter umschreibende Abschnitt 7 adaptiert
den Spielausgleichswert durch den Operationsmodifikationswert (welcher
höher als
der Spielausgleichswert ist) im Parameterspeicherabschnitt 8 nach
der Erkennung des durch den Programmanalyseabschnitt 102 herausgesuchten
Bohranlaufsignals umzuschreiben oder zu ersetzen und den Operationsmodifikationswert
durch den ursprünglichen
Spielausgleichswert nach der Erkennung des Bohrabbruchssignals erneut
umzuschreiben, welches durch den Programmanalyseabschnitt 102 herausgesucht
wurde.
-
In
der Regeleinrichtung 5 wird das Vorschubantriebssystem 106 geregelt,
um durch den Flankenspielwert durch den Spielausgleichsabschnitt 6 zur
Beseitigung des Spiels übermäßig bewegt
zu werden, wenn die Vorschubrichtung des Vorschubantriebssystems 106 in
den nicht bohrenden Modus umgekehrt wird. Wenn das Vorschubantriebssystem 106 aus
dem Boden der Bohrung beim Bohren zurückgezogen wird, wird das Vorschubantriebssystem 106 geregelt,
um durch den durch den Parameterumschreibabschnitt 7 umgeschriebenen
Operationsmodifikationswert übermäßig bewegt
zu werden. 3 ist ein
Graph, welcher die Schwankungen in der Vorschubgeschwindigkeit des
Vorschubantriebssystems 106 und die Position der Bohrerkante
veranschaulicht, welche in der Nähe
des Bodens der Bohrung beobachtet wurde, als die Antriebsoperation
durch den Flankenspielwert (in diesem Fall 0 μm) ausgeglichen wurde, welcher
im Parameterspeicherabschnitt 8 gespeichert ist, und 4 ist ein Graph, welcher die
Schwankungen in der Vorschubgeschwindigkeit des Vorschubantriebssystems 106 und
die Position der Bohrerkante veranschaulicht, welche in der Nähe des Bodens
der Bohrung beobachtet wurde, als die Antriebsoperation durch den
Operationsmodifikationswert (in diesem Fall 300 μm) kompensiert wird, welcher
durch den Parameterspeicherabschnitt 7 umgeschrieben wurde.
Wie aus diesen Graphen hervorgeht, wird das Vorschubantriebssystem 106 aus dem
Boden der Bohrung mit einer höheren
Beschleunigung zurückgezogen
und die Stillstandzeit des Bohrers im Boden der Bohrung ist durch
das Ändern des
Operationsbefehlsignals durch den größeren Operationsmodifikationswert
verringert.
-
In
der Regeleinrichtung 5 kann beim Bohren die Schnellvorschuboperation
mit einer höheren
Geschwindigkeit für das
Zurückziehen
des Vorschubantriebssystems 106 ausgeführt werden, als im nicht bohrenden
Modus, wie in der Regeleinrichtung 1. Daher kann die langsame
Vorschubperiode oder die Stillstandzeit des Bohrers verringert werden,
wenn die Vorschubrichtung umgekehrt wird. Folglich befindet sich
die Bohrerkante für
eine kürzere
Zeitdauer mit dem Boden der Bohrung in Reibungskontakt, wodurch
die Standzeit des Bohrers verlängert
und die Bearbeitungszeit verkürzt
werden kann.
-
Um
die Effekte des Regelverfahrens dieser Ausführungsform zu zeigen, wurde
die folgende Untersuchung durchgeführt. Unter Verwendung eines beschichteten
Hartmetallvollbohrers mit einer Ölbohrung
(MDW085MHK erhältlich
bei Sumitomo Denko Co., Ltd.), welche einen Durchmesser von 8,5
mm aufweist, wurde ein FC250-Werkstück mit einer Schnittgeschwindigkeit
von 150 m/Min mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,4 mm/Min zur
Bildung von Öffnungen
gebohrt, welche jeweils eine Tiefe von 26,5 mm aufweisen. An Stellen,
wo das Spielausgleichsverfahren mit einem Spielausgleichswert von 0 μm durchgeführt wurde
(was dem Fall gleicht, bei welchem das Operationsmodifikationsverfahren
nicht ausgeführt
wurde), verstrich die Standzeit des Bohrers als 312 Öffnungen
durch Bohren gebildet wurden. Wenn das Operationsmodifikationsverfahren
im Gegensatz dazu mit einem Operationsmodifikationswert von 300 μm durchgeführt wurde,
verstrich die Standzeit des Bohrers als 624 Öffnungen durch Bohren gebildet
wurden. Folglich verlängerte
das Regelverfahren nach dieser Ausführungsform die Standzeit des
Bohrers.
-
Als
nächstes
wird eine Erklärung
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung folgen. 5 ist
ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer Regeleinrich tung schematisch
veranschaulicht, welche zum Implementieren eines Regelverfahrens
nach der zweiten Ausführungsform
anzuwenden ist. Wie gezeigt, enthält die Regeleinrichtung 10 nach
dieser Ausführungsform
einen Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramm, einen
Programmanalyseabschnitt 102, einen den Befehl erzeugenden
und verteilenden Abschnitt 103, einen den Vorschubantrieb
regelnden Abschnitt 104, einen Umkehrungserkennungsabschnitt 2,
einen die Positionsschleifenverstärkung ändernden Abschnitt 11 und einen
Speicherabschnitt 12 der Positionsschleifenverstärkung. Der
Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramms, der Programmanalyseabschnitt 102,
der den Befehl erzeugende und verteilende Abschnitt 103,
der den Vorschubantrieb regelnde Abschnitt 104 und der
Umkehrungserkennungsabschnitt 2, welche jeweils den gleichen
Aufbau wie die der Regeleinrichtung 1 der 1 nach der ersten Ausführungsform
aufweisen, sind durch die gleichen Bezugsmerkmale gekennzeichnet
und werden nicht detailliert erklärt werden.
-
Der
Speicherabschnitt 12 der Positionsschleifenverstärkung speichert
eine Positionsschleifenverstärkung
KP zum Bohren, welche durch das höchstmögliche Grad
an einem höheren
Pegel als eine Positionsschleifenverstärkung KP für den nicht bohrenden
Modus eingestellt ist. Der die Positionsschleifenverstärkung ändernde
Abschnitt 11 ist adaptiert die Positionsschleifenverstärkung KP aus dem Speicherabschnitt 12 der
Positionsschleifenverstärkung
nach dem Empfang des Verfahrensimplementierungssignals zu lesen,
welches vom Umkehrungserkennungsabschnitt 2 angelegt ist,
um die Positionsschleifenverstärkung
KP zur Verwendung in der Antriebsoperation
zu aktualisieren, welche durch den den Vorschubantrieb regelnden
Abschnitt 104 auszuführen
ist, und die aktualisierte Positionsschlei fenverstärkung KP auf den ursprünglichen Wert nach dem Empfang
des vom Umkehrungserkennungsabschnitt 2 angelegten Verfahrensabbruchssignals
zurückzustellen.
-
In
der Regeleinrichtung 10 wird, wenn der den Befehl erzeugende
und verteilende Abschnitt 103 einen Operationsbefehl zum
Befehlen das Zurückziehen
des Vorschubantriebssystems 106 aus dem Boden einer Bohrung
zu beginnen erzeugt, das Verfahrensimplementierungssignal aus dem
Umkehrungserkennungsabschnitt 2 an den die Positionsschleifenverstärkung ändernden
Abschnitt 11 ausgegeben und die durch den den Vorschubantrieb
regelnden Abschnitt 104 zu verwendende Positionsschleifenverstärkung KP wird in die Positionsschleifenverstärkung KP für
das Bohren durch den die Positionsschleifenverstärkung ändernden Abschnitt 11 geändert. Folglich
wird das Vorschubantriebssystem 106 angetrieben, um mit
einer höheren
Vorschubgeschwindigkeit als einer im nicht bohrenden Modus anzuwendenden
Schnellvorschubgeschwindigkeit zurückgezogen zu werden. Folglich
verringert die Regeleinrichtung 10 die Stillstandzeit des
Bohrers, wenn die Vorschubrichtung des Bohrers zur zurückziehenden
Richtung umgekehrt wird, und liefert die gleichen Effekte, welche
durch die zuvor erwähnte Regeleinrichtung 1 geliefert
werden.
-
Nach
der Vollendung jedes Bohrens wird das Verfahrensabbruchssignal aus
dem Umkehrungserkennungsabschnitt 2 an den die Positionsschleifenverstärkung ändernden
Abschnitt 11 ausgegeben und die durch den den Vorschubantrieb
regelnden Abschnitt 104 anzuwendende Positionsschleifenverstärkung KP wird durch den die Positionsschleifenverstärkung ändernden
Abschnitt 11 auf den ursprünglichen Wert zurückgestellt.
-
Als
nächstes
wird eine Erklärung
einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung folgen. 6 ist
ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer Regeleinrichtung schematisch
veranschaulicht, welche zum Implementieren eines Regelverfahrens nach
der dritten Ausführungsform
anzuwenden ist. Wie gezeigt, enthält die Regeleinrichtung 15 nach dieser
Ausführungsform
einen Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramm, einen
Programmanalyseabschnitt 102, einen den Befehl erzeugenden
und verteilenden Abschnitt 103, einen den Vorschubantrieb
regelnden Abschnitt 104, einen Umkehrungserkennungsabschnitt 16,
einen Geschwindigkeitsmodifikationsabschnitt 17 und einen
Speicherabschnitt 18 des Geschwindigkeitsmodifikationswertes.
Der Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramms, der Programmanalyseabschnitt 102,
der den Befehl erzeugende und verteilende Abschnitt 103 und
der den Vorschubantrieb regelnde Abschnitt 104, welche
jeweils den gleichen Aufbau wie die der Regeleinrichtung 1 der 1 nach der ersten Ausführungsform aufweisen,
sind durch die gleichen Bezugsmerkmale gekennzeichnet und werden
nicht detailliert erklärt werden.
-
Der
Umkehrungserkennungsabschnitt 16 ist adaptiert nach der
Erkennung des Bohranlaufbefehls, welcher durch den Programmanalyseabschnitt 102 herausgesucht
wurde, ein Operationsmodifikationsverfahren zu beginnen, ein Signal
der Verfahrensimplementierung an den Operationsmodifikationsabschnitt 3 nach
der Erkennung eines Operationsbefehls auszugeben, welcher durch
den den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103 zum
Befehlen mit dem Zurückziehen
des Vorschubantriebssystems 106 zu beginnen erzeugt wird,
und nach der Erkennung des Bohrabbruchbefehls, welcher aus dem Programmanalyseabschnitt 102 herausgesucht wurde,
das Operationsmodifikationsverfahren zu beenden.
-
Der
Speicherabschnitt 18 des Geschwindigkeitsmodifikationswertes
speichert einen im Voraus bestimmten Geschwindigkeitsmodifikationswert.
Der Geschwindigkeitsmodifikationsabschnitt 17 ist adaptiert
den Geschwindigkeitsmodifikationswert aus dem Speicherabschnitt 18 des
Geschwindigkeitsmodifikationswertes nach dem Empfang des vom Umkehrungserkennungsabschnitt 16 angelegten
Verfahrensimplementierungssignals zu lesen und den Geschwindigkeitsmodifikationswert
in den den Vorschubantrieb regelnden Abschnitt 104 einzugeben,
in welchem der Geschwindigkeitsmodifikationswert zu einem Geschwindigkeitsbefehlsignal
hinzugefügt
wird, welches durch das Multiplizieren eines Operationsbefehlsignals
mit der Positionsschleifenverstärkung KP zur Modifikation des Geschwindigkeitsbefehlsignals
erzeugt wurde.
-
In
der Regeleinrichtung 15 wird, wenn der den Befehl erzeugende
und verteilende Abschnitt 103 den Operationsbefehl zum
Befehlen das Zurückziehen
des Vorschubantriebssystems 106 aus dem Boden einer Bohrung
zu beginnen erzeugt, das Verfahrensimplementierungssignal aus dem
Umkehrungserkennungsabschnitt 16 an den Geschwindigkeitsmodifikationsabschnitt 17 ausgegeben.
Nach dem Empfang des Verfahrensimplementierungssignals fügt der Geschwindigkeitsmodifikationsabschnitt 17 den
Geschwindigkeitsmodifikationswert zum Geschwindigkeitsbefehlsignal
hinzu, welches durch den den Vorschubantrieb regelnden Abschnitt 104 zur Modifikation
des Geschwindigkeitsbefehlsignals erzeugt wurde. Im den Vorschubantrieb
regelnden Abschnitt 104 wird ein Antriebsbefehlsignal basierend auf
dem modifizierten Geschwindigkeitsbefehlsignal erzeugt. Die Operation
des Vorschubantriebssystems 106 wird basierend auf dem
folglich erzeugten Antriebsbefehlsignal geregelt. Folglich wird
das Vorschubantriebssystem 106 angetrieben, um mit einer höheren Vorschubgeschwindigkeit
als einer im nicht bohrenden Modus anzuwendenden Schnellvorschubgeschwindigkeit
zurückgezogen
zu werden, damit die Stillstandzeit des Bohrers verringert werden
kann, wenn die Vorschubrichtung zur zurückziehenden Richtung umgekehrt
wird. Folglich liefert die Regeleinrichtung 15 die gleichen
Effekte, welche durch die zuvor erwähnte Regeleinrichtung 1 geliefert
werden.
-
Eine
inzwischen bekannte Schwierigkeit, welche mit dem Vorschubantriebssystem
einer herkömmlichen
Werkzeugmaschine assoziiert wird, ist dass aufgrund eines in der
Positionssteuerung bei der Umschaltung des Quadranten während einer Lichtbogenschneidoperation
auftretenden Fehlers eine Projektion leicht auf einem Werkstück gebildet werden
kann. Der Fehler der Positionsregelung ist angeblich einer Verzögerung bei
der Erzeugung eines Drehmoments eines Servomotors zum Überwinden
einer Haftreibung zuzuschreiben, welche bei der Umkehrung der Vorschubrichtung
des Vorschubantriebssystems aufgrund eines Reibungswiderstands des
Vorschubantriebssystems erzeugt wird. Ein ähnlicher Fehler wird durch
einen Leerlauf verursacht, welcher aufgrund der Verdrehung einer
Kugelumlaufspindel entsteht. Daher weist eine Regeleinrichtung, welche
auf eine hohe Genauigkeit der Bahnsteuerung gerichtet ist, eine
Ausgleichsfunktion (sogenannte Leerlaufausgleichsfunktion) zum vorübergehenden
Erhöhen
der Vorschubgeschwindigkeit des Vorschubantriebssystems 106 bei
der Umkehrung der Vorschubrichtung auf, um die darauffolgende Verzögerung zu
beseitigen. Diese Funktion wird durch das Hinzufügen eines Kompensationswertes zu
einem Geschwindigkeitsbefehlsignal oder das vorübergehende Erhöhen ei ner
Geschwindigkeitsschleifenverstärkung
ausgeführt,
um die Vorschubgeschwindigkeit des Vorschubantriebssystems 106 zu
erhöhen,
wenn die Vorschubrichtung des Vorschubantriebssystems 106 von
einer Richtung in die andere umgekehrt wird. Das zuvor erwähnte Verfahren
zum Hinzufügen
des Modifikationswertes zum Geschwindigkeitsbefehlsignal kann unter
Verwendung der Leerlaufausgleichsfunktion durchgeführt werden. 7 veranschaulicht eine Regeleinrichtung,
welche fähig
ist dieses Verfahren durch das Verwenden der Leerlaufausgleichsfunktion
zu verrichten.
-
Wie
in 7 gezeigt enthält die Regeleinrichtung 20 einen
Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramm, einen Programmanalyseabschnitt 102,
einen den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103,
einen den Vorschubantrieb regelnden Abschnitt 104, einen
Leerlaufausgleichsabschnitt 21, einen Parameterumschreibabschnitt 22 und
einen Parameterspeicherabschnitt 23. Der Speicherabschnitt 101 des
Bearbeitungsprogramms, der Programmanalyseabschnitt 102,
der den Befehl erzeugende und verteilende Abschnitt 103 und
der den Vorschubantrieb regelnde Abschnitt 104 weisen jeweils
die gleiche Aufbauweise wie die oben beschriebenen auf.
-
Der
Parameterspeicherabschnitt 23 speichert einen im Voraus
bestimmten Leerlaufausgleichswert. Der Leerlaufausgleichsabschnitt 21 ist adaptiert
den Ausgleichswert aus dem Parameterspeicherabschnitt 23 nach
dem Erkennen eines Operationsbefehls zu lesen, welcher durch den
den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103 zum
Befehlen die Vorschubrichtung des Vorschubantriebssystems 106 umzukehren
erzeugt wurde, und den Ausgleichswert in den den Antrieb regelnden
Abschnitt 104 einzugeben, in welchem der Ausgleichswert
einem darin erzeugten Geschwindigkeitsbefehlsignal hinzugefügt wird.
-
Der
den Parameter umschreibende Abschnitt 22 ist adaptiert
den im Parameterspeicherabschnitt 23 gespeicherten Leerlaufausgleichswert durch
einen Leerlaufausgleichswert für
das Bohren nach dem Erkennen des durch den Programmanalyseabschnitt 102 herausgesuchten
Bohranlaufbefehls umzuschreiben, welcher durch das höchstmöglichste Grad
höher eingestellt
ist, als ein Leerlaufausgleichswert für den nicht bohrenden Modus,
und den Leerlaufausgleichswert erneut durch den ursprünglichen Wert
nach der Erkennung des Bohrabbruchbefehls umzuschreiben, welcher
durch den Programmanalyseabschnitt 102 herausgesucht wurde.
-
In
der Regeleinrichtung 20 erhöht der Leerlaufausgleichsabschnitt 21 die
Vorschubgeschwindigkeit des Vorschubantriebssystems 106 durch
das Hinzufügen
des Leerlaufausgleichswertes zum Geschwindigkeitsbefehlsignal zur
Beseitigung des Stick-Slips und des Leerlaufs jedes Mal, wenn die Vorschubrichtung
des Vorschubantriebssystems 106 in den nicht bohrenden
Modus umgekehrt wird. Wenn das Vorschubantriebssystem 106 aus
dem Boden einer Bohrung beim Bohren zurückgezogen wird, wird das Vorschubsystem 106 basierend
auf dem Leerlaufausgleichswert für
das Bohren angetrieben, welcher durch den Parameterumschreibabschnitt 22 umgeschrieben
wurde, um die Schnellvorschubgeschwindigkeit schneller als im nicht
bohrenden Modus zu erreichen. 8 ist
ein Graph, welcher eine Schwankung in der Position des Bohrers,
welcher in der Nähe
des Bodens der Bohrung beobachtet wird, wenn die Vorschuboperation
durch einen Servomotor mit einem Leerlaufausgleichswert von 0 (Strichlinie) durch
Rückkopplung
geregelt wird, und eine Schwankung in der Position des Bohrers veranschaulicht,
welcher in der Nähe
des Bodens der Bohrung beobachtet wird, wenn die Vorschuboperation durch
einen Servomotor mit einem Leerlaufausgleichswert von 100 durch
Rückkopplung
geregelt wird, welcher durch den Parameterumschreibabschnitt 22 (durchgezogene
Linie) umgeschrieben ist. Wie aus 8 hervorgeht,
kann das Vorschubantriebssystem 106 aus dem Boden der Öffnung mit
einer schnelleren Beschleunigung zurückgezogen werden, und die Stillstandzeit
des Bohrers im Boden der Öffnung
wird durch das Einsetzen eines höheren Leerlaufausgleichswertes
verringert.
-
In
der Regeleinrichtung 20 kann die Schnellvorschuboperation
mit einer höheren
Vorschubgeschwindigkeit für
das Zurückziehen
des Vorschubantriebssystems 106 beim Bohren als im nicht
bohrenden Modus, wie in der Regeleinrichtung 1, ausgeführt werden.
Daher kann die langsame Vorschubperiode oder die Stillstandzeit
des Bohrers verringert werden, wenn die Vorschubrichtung des Bohrers
umgekehrt wird. Folglich ist die Zeitdauer kurz, in welcher die Bohrerkante
in Reibungskontakt mit dem Boden der Bohrung ist, wodurch die Standzeit
des Bohrers verlängert
und die Bearbeitungszeit verkürzt
werden kann.
-
Um
die Effekte des Regelverfahrens dieser Ausführungsform zu zeigen, wurde
die folgende Untersuchung durchgeführt. Unter Verwendung eines beschichteten
Hartmetallvollbohrers mit einer Ölbohrung
(MDW085MHK erhältlich
bei Sumitomo Denko Co., Ltd.), welche einen Durchmesser von 8,5
mm aufweist, wurde ein ADC12-Werkstück mit einer Schnittgeschwindigkeit
von 500 m/Min mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,5 mm/Min zur
Bildung von Öffnungen
gebohrt, welche jeweils eine Tiefe von 25,5 mm aufweisen. Wenn das
Vorschubantriebssystem mit einem Leerlaufausgleichswert von 0 bei
der Umkehrung desselben geregelt wurde, verstrich die Standzeit
des Bohrers als 208 Öffnungen
durch Bohren gebildet waren. Wenn das Vorschubantriebssystem 106 mit
einem Leerlaufausgleichswert von 100 bei der Umkehrung desselben
geregelt wurde, verstrich die Standzeit des Bohrers im Gegensatz
dazu, als 312 Öffnungen
durch Bohren gebildet waren. Folglich verlängert das Regelverfahren nach
dieser Ausführungsform
die Standzeit des Bohrers.
-
Als
nächstes
wird eine Erklärung
einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung folgen. 9 ist
ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer Regeleinrichtung schematisch
veranschaulicht, welche zum Implementieren eines Regelverfahrens
nach der vierten Ausführungsform
anzuwenden ist. Die Regeleinrichtung 25 nach dieser Ausführungsform
enthält
einen Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramms,
einen Programmanalyseabschnitt 102, einen den Befehl erzeugenden und
verteilenden Abschnitt 103, einen den Vorschubantrieb regelnden
Abschnitt 104, einen Umkehrungserkennungsabschnitt 2,
einen die Geschwindigkeitsschleifenverstärkung ändernden Abschnitt 26 und
einen Speicherabschnitt 27 der Geschwindigkeitsschleifenverstärkung. Der
Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramms, der Programmanalyseabschnitt 102,
der den Befehl erzeugende und verteilende Abschnitt 103,
der den Vorschubantrieb regelnde Abschnitt 104 und der
Umkehrungserkennungsabschnitt 2, welche jeweils den gleichen
Aufbau wie die der Regeleinrichtung 1 der 1 nach der ersten Ausführungsform
aufweisen, sind durch die gleichen Bezugsmerkmale gekennzeichnet
und werden nicht detailliert erklärt werden.
-
Der
Speicherabschnitt 27 der Geschwindigkeitsschleifen verstärkung speichert
eine Geschwindigkeitsschleifenverstärkung KV zum
Bohren, welche durch das höchstmögliche Grad
an einem höheren Pegel
als eine Geschwindigkeitsschleifenverstärkung KV für den nicht
bohrenden Modus eingestellt ist. Der die Geschwindigkeitsschleifenverstärkung ändernde
Abschnitt 26 ist adaptiert eine Geschwindigkeitsschleifenverstärkung KV aus dem Speicherabschnitt 27 der
Geschwindigkeitsschleifenverstärkung
nach dem Empfang eines Verfahrensimplementierungssignals zu lesen,
welches vom Umkehrungserkennungsabschnitt 2 angelegt ist,
die Geschwindigkeitsschleifenverstärkung KV zur
Verwendung im Verfahren zu aktualisieren, welches durch den den Vorschubantrieb
regelnden Abschnitt 104 auszuführen ist, und die aktualisierte
Geschwindigkeitsschleifenverstärkung
KV auf den ursprünglichen Wert nach dem Empfang
des vom Umkehrungserkennungsabschnitt 2 angelegten Verfahrensabbruchssignals
zurückzustellen.
-
In
der Regeleinrichtung 25 wird, wenn der den Befehl erzeugende
und verteilende Abschnitt 103 einen Operationsbefehl zum
Befehlen das Zurückziehen
des Vorschubantriebssystems 106 aus dem Boden einer Bohrung
zu beginnen erzeugt, das Verfahrensimplementierungssignal aus dem
Umkehrungserkennungsabschnitt 2 an den die Geschwindigkeitsschleifenverstärkung ändernden
Abschnitt 26 ausgegeben und die durch den den Vorschubantrieb regelnden
Abschnitt 104 anzuwendende Geschwindigkeitsschleifenverstärkung KV wird in die Geschwindigkeitsschleifenverstärkung KV für
das Bohren durch den die Geschwindigkeitsschleifenverstärkung ändernden
Abschnitt 26 geändert.
Folglich wird das Vorschubantriebssystem 106 angetrieben, um
mit einer höheren
Vorschubgeschwindigkeit als der Schnellvorschubgeschwindigkeit für den nicht bohrenden
Modus zurückgezogen
zu werden. Daher verringert die Regeleinrichtung 25 die
Stillstandzeit des Bohrers, wenn die Vorschubrichtung des Bohrers zur
zurückziehenden
Richtung umgekehrt wird, und liefert die gleichen Effekte, welche
durch die zuvor erwähnte
Regeleinrichtung 1 geliefert werden.
-
Nach
der Vollendung jedes Bohrens wird das Verfahrensabbruchssignal aus
dem Umkehrungserkennungsabschnitt 2 an den die Geschwindigkeitsschleifenverstärkung ändernden
Abschnitt 26 ausgegeben und die durch den den Vorschubantrieb
regelnden Abschnitt 104 anzuwendende Geschwindigkeitsschleifenverstärkung KV wird durch den die Geschwindigkeitsschleifenverstärkung ändernden Abschnitt 26 auf
den ursprünglichen
Wert zurückgestellt.
-
Als
nächstes
wird eine Erklärung
einer fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung folgen. 10 ist
ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer Regeleinrichtung schematisch
veranschaulicht, welche zum Implementieren eines Regelverfahrens
nach der fünften
Ausführungsform
zu verwenden ist. Wie gezeigt, enthält die Regeleinrichtung 30 nach
dieser Ausführungsform
einen Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramm, einen
Programmanalyseabschnitt 102, einen den Befehl erzeugenden
und verteilenden Abschnitt 103, einen den Vorschubantrieb
regelnden Abschnitt 104, einen die Schnellvorschubzeitkonstante
umschreibenden Abschnitt 31 und einen Speicherabschnitt 32 der Schnellvorschubzeitkonstante.
Der Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramms, der
Programmanalyseabschnitt 102, der den Befehl erzeugende
und verteilende Abschnitt 103 und der den Vorschubantrieb
regelnde Abschnitt 104, welche jeweils den gleichen Aufbau
wie die der Regeleinrichtung 1 der 1 nach der ersten Ausführungsform aufweisen,
sind durch die gleichen Be zugsmerkmale gekennzeichnet und werden
nicht detailliert erklärt werden.
-
Der
Speicherabschnitt 32 der Schnellvorschubzeitkonstante speichert
eine Zeitkonstante, welche anzuwenden ist, wenn der den Befehl erzeugende
und verteilende Abschnitt 103 eine Zielvorschubposition
des Vorschubantriebssystems 106 für eine Schnellvorschuboperation
bestimmt. Der den Befehl erzeugende und verteilende Abschnitt 103 ist adaptiert
die Zielvorschubposition für
die Schnellvorschuboperation basierend auf der im Speicherabschnitt 32 der
Schnellvorschubzeitkonstante gespeicherten Zeitkonstante zu berechnen.
Werkzeugmaschinen mit einer hohen Geschwindigkeit und Beschleunigung
verwenden allgemein eine glockenförmige Zeitkonstante, wie in 11 gezeigt, um einen zu
Beginn des Antriebs eines Vorschubantriebssystems ausgeübten Stoß zu lindern.
-
Der
die Schnellvorschubzeitkonstante umschreibende Abschnitt 31 speichert
eine glockenförmige
Zeitkonstante (welche ein durch eine Strichlinie in 11 gezeigtes Beschleunigungs-Abbremsmuster
liefert) und eine lineare Zeitkonstante (welche ein durch eine durchgezogene
Linie in 11 gezeigtes Beschleunigungsmuster
liefert) und ist adaptiert die im Speicherabschnitt 32 der
Schnellvorschubzeitkonstante gespeicherte Zeitkonstante durch die
lineare Zeitkonstante nach der Erkennung des Bohranlaufbefehls umzuschreiben,
welcher durch den Programmanalyseabschnitt 102 herausgesucht
wurde, und die lineare Zeitkonstante wieder durch die glockenförmige Zeitkonstante
nach der Erkennung des Bohrabbruchbefehls umzuschreiben, welcher
durch den Programmanalyseabschnitt 102 herausgesucht wurde.
-
In
der Regeleinrichtung 30 wird die im Speicherabschnitt 32 der
Schnellvorschubzeitkonstante gespeicherte Zeitkonstante durch die
lineare Zeitkonstante durch den die Schnellvorschubzeitkonstante umschreibenden
Abschnitt 31 umgeschrieben, wenn der Bohranlaufbefehl durch
den Programmanalyseabschnitt 102 herausgesucht ist, und
die Schnellvorschuboperation des Vorschubantriebssystems 106 wird
basierend auf der linearen Zeitkonstante geregelt. Mit der linearen
Zeitkonstante wird das Vorschubantriebssystem 106 geregelt
die Schnellvorschubgeschwindigkeit schneller zu erreichen als mit
der glockenförmigen
Zeitkonstante, wie in 11 gezeigt.
Daher wird das Vorschubantriebssystem 106 angetrieben,
um mit einer höheren
Vorschubgeschwindigkeit als einer Schnellvorschubgeschwindigkeit
im nicht bohrenden Modus zurückgezogen
zu werden, und die Stillstandzeit des Bohrers kann verringert werden,
wenn die Vorschubrichtung des Bohrers zur zurückziehenden Richtung umgekehrt
wird. Folglich liefert die Regeleinrichtung 30 die gleichen Effekte,
welche durch die zuvor erwähnte
Regeleinrichtung 1 geliefert werden.
-
Als
nächstes
wird eine Erklärung
einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung folgen. 12 ist
ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer Regeleinrichtung schematisch
veranschaulicht, welche zum Implementieren eines Regelverfahrens
nach der sechsten Ausführungsform anzuwenden
ist. Wie gezeigt, enthält
die Regeleinrichtung 35 nach dieser Ausführungsform
einen Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramm, einen Programmanalyseabschnitt 102,
einen den Befehl erzeugenden und verteilenden Abschnitt 103,
einen den Vorschubantrieb regelnden Abschnitt 104, einen die
Schneidevorschubzeitkonstante umschreibenden Abschnitt 36 und
einen Speicherab schnitt 37 der Schneidevorschubzeitkonstante.
Der Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramms, der
Programmanalyseabschnitt 102, der den Befehl erzeugende
und verteilende Abschnitt 103 und der den Vorschubantrieb
regelnde Abschnitt 104, welche jeweils den gleichen Aufbau
wie die der Regeleinrichtung 1 der 1 nach der ersten Ausführungsform aufweisen,
sind durch die gleichen Bezugsmerkmale gekennzeichnet und werden
nicht detailliert erklärt werden.
-
Der
Speicherabschnitt 37 der Schneidevorschubzeitkonstante
speichert eine Zeitkonstante, welche anzuwenden ist, wenn der den
Befehl erzeugende und verteilende Abschnitt 103 eine Zielvorschubposition
des Vorschubantriebssystems 106 für eine Schneidevorschuboperation
bestimmt. Der den Befehl erzeugende und verteilende Abschnitt 103 ist adaptiert
die Zielvorschubposition für
die Schneidevorschuboperation basierend auf der im Speicherabschnitt 37 der
Schneidevorschubzeitkonstante gespeicherten Zeitkonstante zu berechnen.
Die Zeitkonstante des Schneidevorschubs wird im Allgemeinen an einem
Pegel eingestellt, welcher für
die Genauigkeit in der erwünschten
Kontur optimiert ist.
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Der
die Schneidevorschubzeitkonstante umschreibende Abschnitt 36 speichert
eine Zeitkonstant, welche an solch einem Pegel eingestellt ist, dass
das Vorschubantriebssystem 106 mit der höchst möglichen
Geschwindigkeit für
das Bohren beschleunigt oder abgebremst wird, und ist adaptiert die
im Speicherabschnitt 37 der Schneidevorschubzeitkonstante
gespeicherte Zeitkonstante durch die Schneidevorschubzeitkonstante
für das
Bohren nach der Erkennung des Bohranlaufbefehls umzuschreiben, welcher
durch den Programmanalyseabschnitt 102 herausgesucht wur de,
und die Zeitkonstante erneut durch die ursprüngliche Zeitkonstante nach
der Erkennung des Bohrabbruchbefehls umzuschreiben, welcher durch
den Programmanalyseabschnitt 102 herausgesucht wurde.
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In
der Regeleinrichtung 35 wird die im Speicherabschnitt 36 der
Schneidevorschubzeitkonstante gespeicherte Zeitkonstante durch die
Zeitkonstante für
das Bohren durch den die Schneidevorschubzeitkonstante umschreibenden
Abschnitt 37 umgeschrieben, wenn das Bohranlaufsignal durch
den Programmanalyseabschnitt herausgesucht wurde, und die Bohrvorschuboperation
des Vorschubantriebssystems 106 wird basierend auf des
Zeitkonstante für
das Bohren geregelt. Das Vorschubantriebssystem 106 wird
mit einer hohen Abbremsgeschwindigkeit abgebremst, welche der Zeitkonstante für das Bohren
entspricht, wenn das Vorschubantriebssystem 106 den Boden
einer Bohrung erreicht, damit die Stillstandzeit des Bohrers im
Boden der Bohrung verringert werden kann. Folglich liefert die Regeleinrichtung 35 die
gleichen Effekte, welche durch die zuvor erwähnte Regeleinrichtung 1 geliefert
werden.
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Als
nächstes
wird eine Erklärung
einer siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung folgen. 13 ist
ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer Regeleinrichtung schematisch
veranschaulicht, welche zum Implementieren eines Regelverfahrens
nach der siebten Ausführungsform
anzuwenden ist. Wie gezeigt, enthält die Regeleinrichtung 40 nach
dieser Ausführungsform
einen Speicherabschnitt 101 des Bearbeitungsprogramm, einen
Programmanalyseabschnitt 102, einen den Befehl erzeugenden
und verteilenden Abschnitt 103, einen den Vorschubantrieb
regelnden Abschnitt 104, einen Umkehrungserkennungsabschnitt 2,
einen den Spindelantrieb regelnden Abschnitt 41, einen
Geschwindigkeitsmodifikationsabschnitt 42 und einen Speicherabschnitt 43 des
Geschwindigkeitsmodifikationswertes. Der Speicherabschnitt 101 des
Bearbeitungsprogramms, der Programmanalyseabschnitt 102,
der den Befehl erzeugende und verteilende Abschnitt 103,
der den Vorschubantrieb regelnde Abschnitt 104 und der
Umkehrungserkennungsabschnitt 2, welche jeweils den gleichen
Aufbau wie die der Regeleinrichtung 1 der 1 nach der ersten Ausführungsform
aufweisen, sind durch die gleichen Bezugsmerkmale gekennzeichnet
und werden nicht detailliert erklärt werden.
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Der
Speicherabschnitt 43 des Geschwindigkeitsmodifikationswertes
speichert einen Abbremswert als einen Modifikationswert, welcher
an solch einem Pegel eingestellt wurde, dass die Geschwindigkeit
des Spindelantriebssystems 107 so gut wie möglich verringert
ist. Der Geschwindigkeitsmodifikationsabschnitt 42 ist
adaptiert den Abbremswert aus dem Speicherabschnitt 43 des
Geschwindigkeitsmodifikationswertes zu lesen, den Abbremswert in
den den Spindelantrieb regelnden Abschnitt 41 nach dem Empfang
eines vom Umkehrungserkennungsabschnitt 2 angelegten Verfahrensimplementierungssignals
einzugeben, und einen Befehl in den den Spindelantrieb regelnden
Abschnitt 41 einzugeben, um nach dem Empfang eines Verfahrenabbruchssignals, welches
vom Umkehrungserkennungsabschnitt 2 angelegt ist, ein Abbremsverfahren
abzubrechen oder die Geschwindigkeit des Spindelantriebssystems 107 durch
einen Wert zu erhöhen,
welcher dem Abbremswert entspricht. Der den Spindelantrieb regelnde
Abschnitt 41 ist adaptiert das Spindelantriebssystem 107 basierend
auf einem Signal zu steuern und anzutreiben, welches vom Programmanalyseabschnitt 102 empfangen
wurde, und die Drehgeschwindigkeit des Spindelantriebssystems 107 basierend
auf dem Beschleunigungs- oder Abbremswert zu beschleunigen oder
abzubremsen, welcher vom Geschwindigkeitsmodifikationsabschnitt 42 empfangen
wurde.
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In
der Regeleinrichtung 40 wird, wenn der den Befehl erzeugende
und verteilende Abschnitt 103 einen Operationsbefehl zum
Befehlen das Zurückziehen
des Vorschubantriebssystems 106 zu beginnen erzeugt, das
Verfahrensimplementierungssignal aus dem Umkehrungserkennungsabschnitt 2 an den
Geschwindigkeitsmodifikationsabschnitt 42 ausgegeben. Nach
dem Empfang des Verfahrensimplementierungssignals wird der Abbremswert
aus dem Speicherabschnitt 43 der Geschwindigkeitsmodifikation
durch den Geschwindigkeitsmodifikationsabschnitt 42 gelesen
und an den den Spindelantrieb regelnden Abschnitt 41 ausgegeben.
Der den Spindelantrieb regelnde Abschnitt 41 bremst die
Drehgeschwindigkeit des Spindelantriebssystems 107 basierend
auf dem eingegebenen Abbremswert ab. In der Regeleinrichtung 40 wird
die Drehgeschwindigkeit der Spindel, d.h. des Bohrers, folglich
abgebremst, wenn die Vorschubrichtung des Vorschubantriebssystems 106 zum
Zurückziehen
desselben umgekehrt wird. Daher wird eine Strecke verringert, während welcher
die Bohrerkante in Reibungskontakt mit dem Boden einer Bohrung gehalten
wird, wodurch die Standzeit des Bohrers verlängert werden kann.
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Nach
der Erkennung der Vollendung der Zurückziehoperation überträgt der Umkehrungserkennungsabschnitt 2 das
Verfahrensabbruchssignal zum Geschwindigkeitsmodifikationsabschnitt 42.
Nach dem Empfang des Verfahrensabbruchssignals bricht der Geschwindigkeitsmodifikationsabschnitt 42 das Abbremsverfahren
ab, d.h. er gibt einen Befehl in den den Spindelantrieb regelnden
Abschnitt 41 zum Befehlen die Drehgeschwindigkeit des Spindelantriebssystems 107 durch
einen Wert zu erhöhen
ein, welcher dem Abbremswert gleicht. Folglich ist die Drehgeschwindigkeit
des Spindelantriebssystems 107 auf eine Drehgeschwindigkeit
zurückgestellt,
welche für die
Schneideoperation anzuwenden ist. Nach der Erkennung des Bohrabbruchsbefehls,
welcher durch den Programmanalyseabschnitt 102 herausgesucht wurde,
beendet der Umkehrungserkennungsabschnitt 2 das Verfahren.
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Zwar
wurde die vorliegende Erfindung folglich mittels den speziellen
Ausführungsformen
derselben detailliert beschrieben, aber die Ausführungsformen sollen keine anderen
denkbaren Ausführungsformen
der Erfindung einschränken.
Die zuvor erwähnten
Verfahren werden jeweils alleine in den Ausführungsformen implementiert,
aber sie können auch
in Kombination implementiert sein.