Technisches Feld

Verfahren und System zum Steuern eines Ultraschallgenerators einer Werkzeugmaschine zum Erzeugen von Ultraschall zur Bearbeitung eines Werkstücks.

Technischer Hintergrund

Werkzeugmaschinen ermöglichen eine flexible, zumeist spanabhebende Bearbeitung von Werkstücken. Eine Werkzeugmaschine umfasst dazu eine Vielzahl an unterschiedlichen Werkzeugen, die je nach Bauteildimensionen und zu bearbeitendem Werkstoff Verwendung finden. In der Regel erfolgt die spanabhebende Bearbeitung von metallischen Werkstoffen durch Fräs- oder Drehbearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide. Aufgrund ihrer werkstoffspezifischen Eigenschaften können sprödharte Werkstücke, wie z. B. Keramik, jedoch nur unzureichend mittels geometrisch bestimmter Schneide bearbeitet werden. Bei solchen Anwendungen bietet sich häufig als kostengünstige und effiziente Bearbeitung eines Werkstücks eine Bearbeitung mittels Ultraschalls an

Aus dem Stand der Technik sind zu diesem Zweck Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen die Werkzeugkinematik des herkömmlichen, etwa schleifenden oder spanabhebenden, Bearbeitungsprozesses unterstützt wird, indem zusätzliche eine hochfrequente Schwingung überlagert wird. Diese Oszillation erzeugt an einem Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück Bewegungsamplituden im Bereich von wenigen Mikrometern, aus denen eine Verringerung der Prozesskräfte resultiert.

Derartige Werkzeugmaschinen mit Ultraschallfunktion weisen einen Ultraschallgenerator auf, der eine Ultraschallschwingung erzeugt, die zumeist über ein Piezosystem auf einen beispielsweise in die Frässpindel einwechselbaren Werkzeughalter übertragen wird.

Die Effizienz der Werkstückbearbeitung durch Ultraschallbearbeitung hängt dabei unter anderem von der Geometrie des verwendeten Werkzeugs und dessen Einspannlänge ab. Beschreibung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. ein System zum Steuern eines Ultraschallgenerators einer Werkzeugmaschine zum Erzeugen von Ultraschall zur Bearbeitung eines Werkstücks bereitzustellen, die eine optimierte Ultraschallbearbeitung durch die Werkzeugmaschine ermöglichen

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 8 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche beziehen sich dabei auf besondere Ausführungsformen der Erfindung.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern eines Ultraschallgenerators einer Werkzeugmaschine zum Erzeugen von Ultraschall zur Bearbeitung eines Werkstücks umfasst den Schritt: Erzeugen von elektrischen Signalen mit verschiedenen Frequenzen, wobei die Frequenzen im Frequenzbereich von Ultraschall liegen. Dadurch kann eine optimale Nutzung der Eigenfrequenz eines Schwingsystems zur Bearbeitung eines Werkstücks erreicht werden. In manchen Ausführungsformen können elektrische Signale hintereinander mit verschiedenen Frequenzen erzeugt werden. In manchen Ausführungsformen kann ein erzeugtes elektrisches Signal mehrere überlagerte elektrische Signale mit verschiedenen Frequenzen umfassen.

Vorzugsweise sind alle Frequenzpunkte der verschiedenen Frequenzen Teil eines vorbestimmten Frequenzbandes, das einen möglichen Arbeitsbereich hinsichtlich der Frequenz vorgibt. Dies kann den Vorteil haben, dass sichergestellt ist, dass das Regeln der Frequenz auch den Anforderungen der Werkstückbearbeitung hinsichtlich der Frequenz genügt.

In besonders vorteilhaften Ausführungsformen kann das Erzeugen von elektrischen Signalen mit verschiedenen Frequenzen einen Sweep (Frequenzdurchlauf) eines vorgegebenen Frequenzspektrums umfassen. In manchen Ausführungsformen kann das Frequenzspektrum der verschiedenen Frequenzen, insbesondere eines Sweeps (Frequenzdurchlaufs) von einem Werkzeug (Masse, Temperatur), Bearbeitungsparametern (Vorschub, Drehzahl, Zustellung) und/oder einer oder mehreren Werkstückeigenschaften wie Material, Geometrie, Größe, Masse abhängen. Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist das Aufbringen von Ultraschallwellen auf ein Werkzeug mittels der elektrischen Signale. Beim Aufbringen der Ultraschallwellen kann beispielsweise ein erzeugtes elektrisches Signal in ein mechanisches Signal (Ultraschall), insbesondere mittels eines Motors, wie einem piezoelektrischen Motor, umgewandelt werden.

Das Verfahren umfasst des Weiteren die Schritte: Ermitteln eines Phasenversatzes (Phasenverschiebungswinkel) des Ultraschalls in Abhängigkeit der Frequenz, Analysieren des Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz und Bestimmen eines Regelalgorithmus zum Steuern der Frequenz des vom Ultraschallgenerator erzeugten Ultraschalls in Abhängigkeit der Analyse des Phasenversatzes.

Das Ermitteln eines Phasenversatzes des Ultraschalls kann beispielsweise ein Ermitteln eines Phasenverschiebungswinkels (Phasenversatzes) zwischen einer elektrischen Spannung des erzeugten elektrischen Signals und eines elektrischen Stroms des erzeugten elektrischen Signals umfassen.

Eine Analyse des Phasenversatzes kann einen quantitativen Vergleich des Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz mit Phasenreferenzwerten umfassen.

Dies hat den Vorteil, dass für verschieden Werkstückbearbeitungen der Werkzeugmaschine mittels Ultraschalls auf einfache und effiziente Art die Frequenz des Ultraschalls so geregelt werden kann, dass das in Schwingung versetzte Werkzeug möglichst resonant zu der Ultraschallwelle ist. Dadurch kann ein Energieeintrag (in Form von Ultraschall) reduziert werden, um einen Arbeitsbereich eines Werkzeugs mit einer vorgegebenen Amplitude auszulenken.

Das Verwenden verschiedener Regelalgorithmen basierend auf der Analyse des Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz hat den Vorteil, dass Regler (Regelalgorithmen) besonders effizient und stabil ausgelegt werden können. Des Weiteren können Fehler in der Ermittlung des Phasenversatzes als Regelgröße, beispielsweise aufgrund von Rauschen, vernachlässigt werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann, wenn beispielsweise die Analyse des Phasenversatzes ergibt, dass an einem Frequenzpunkt ein erster Phasenreferenzwert unterschritten wird, das Verfahren die Schritte umfassen Vorgeben eines Phasenversatz-Regelziels, Regeln der vom Ultraschallgenerator erzeugten Frequenz zum Erreichen des Phasenversatz-Regelziels, und Bearbeiten eines Werkstücks während die Frequenz der Ultraschallwellen geregelt wird. Mit der Bedingung, dass an einem Frequenzpunkt ein erster Phasenreferenzwert unterschritten wird, kann festgestellt werden, ob das vorgegebene Regelziel (näherungsweise) erreicht werden kann. Basierend darauf kann ein Regelalgorithmus optimiert werden. Dies hat den Vorteil, dass der Regler besonders effizient und robust gestaltet werden kann.

Das Phasenversatz-Regelziel kann beispielsweise ein Phasenversatz von 0° sein oder im Bereich nahe 0° liegen, was besagt, dass bei einer entsprechenden Frequenz der mit Ultraschall beaufschlagte Körper in Resonanz ist. Dies hat den Vorteil, dass überlagernde Ultraschallwellen sich verstärken und dadurch der Energieeintrag zum Erreichen einer vorgegebenen Amplitude der Ultraschallwelle verringert werden kann.

Der erste Phasenreferenzwert kann vorteilhafterweise einen Wert insbesondere 3° über dem Phasen-Regelziel haben. Dies kann den Vorteil haben, dass ein Überschwingen während der Regelung/Steuerung, beispielsweise bei einem Phasen-Regelziel, auf einen Phasenwert von 0° zu regeln, nicht zu einer Änderung des Regelalgorithmus führt.

In einer besonders effizienten Ausführungsform kann, wenn das Phasenversatz-Regelziel mittels zweier unterschiedlicher Frequenzen erreicht werden kann, die vom Ultraschallgenerator erzeugte Frequenz zum Erreichen des Phasenversatz-Regelziels auf eine höhere Frequenz der zwei unterschiedlichen Frequenzen geregelt werden. Dies hat den Vorteil, dass ein erforderlicher Energieeintrag zum Erzeugen einer vorgegebenen Auslenkung verringert werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann, wenn beispielsweise das

Phasenversatz-Regelziel mittels zweier oder mehrerer unterschiedlicher Frequenzen erreicht werden kann, die vom Ultraschallgenerator erzeugte Frequenz zum Erreichen des

Phasenversatz-Regelziels auf eine Frequenz, bei der eine Impedanz (Widerstand) zum

Erzeugen der Ultraschallwellen niedriger ist im Vergleich zu Impedanzwerten der zweier oder mehrerer unterschiedlicher Frequenzen, geregelt wird. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Ultraschallerzeugung beispielsweise mittels Piezomotoren eine niedrigere Spannung zur Erzeugung einer vorgegebenen Ultraschallanregung erforderlich ist. In einer besonders optimierten Ausführungsform kann, wenn beispielsweise die Analyse des Phasenversatzes ergibt, dass an allen Frequenzpunkten ein erster Phasenreferenzwert überschritten und/oder an mindestens einem Frequenzpunkt ein zweiter Phasenreferenzwert unterschritten wird, das Verfahren die Schritte Regeln der vom Ultraschallgenerator erzeugten Frequenz, sodass der Phasenversatz minimal ist, und Bearbeiten eines Werkstücks, während die Frequenz der Ultraschallwellen geregelt wird, umfassen.

Dies kann den Vorteil haben, dass ein Minimums-Regler, der besonders effizient zum Finden des Minimums ist, verwendet wird, wenn beispielsweise davon auszugehen ist, dass ein Phasen-Regelziel von 0 ° nicht erreicht werden kann. Dadurch kann die Steuerung des Ultraschallgenerators und somit die Werkzeugmaschine zur Verbesserung der Werkstückbearbeitung hinsichtlich einer Energieeinsparung und einer Bearbeitungsgeschwindigkeit eines Werkstücks optimiert werden.

In besonders vielseitigen Ausführungsformen kann, wenn beispielsweise die Analyse des Phasenversatzes ergibt, dass an allen Frequenzpunkten ein zweiter Phasenreferenzwert überschritten wird, das Verfahren die Schritte Bestimmen einer Frequenz der verschiedenen Frequenzen, wobei der ermittelte Phasenversatz bei dieser Frequenz minimal ist, Bearbeiten eines Werkstücks während die Frequenz der Ultraschallwellen geregelt wird, und Variieren der Frequenz in einem vorgegebenen Bearbeitungs- Frequenzband um die bestimmte Frequenz während der Werkstückbearbeitung umfassen.

Dies kann den Vorteil haben, dass, insbesondere bei Phasenrauschen und einer geringen Ausprägung eines Minimums im Phasenversatz, das Werkzeug bestmöglich so angeregt wird, dass das Werkzeug resonant zur Anregung ist. Dadurch kann ein Energieeintrag, der erforderlich ist, um das Werkzeug in einem vorgegebenen Maße zum Schwingen zu bringen, verringert werden.

In bevorzugten Ausführungsformen kann das Bearbeitungs-Frequenzband ein Band von ±600Hz um eine Mittenfrequenz sein. In manchen Ausführungsformen kann das Variieren der Frequenz einen Frequenzdurchlauf, insbesondere einen Frequenz-Sweep umfassen. Dies kann beispielsweise linear mittels eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) erfolgen. In besonders vorteilhaften Ausführungsformen, insbesondere bei einem Variieren der Frequenz mit diskreten Werten, kann die Schrittweite an den Rändern des Frequenzbandes größer sein als in der Mitte des Bearbeitungs-Frequenzbandes.

In besonders vorteilhaften Ausführungsformen kann das Verfahren die Schritte Ermitteln des Phasenversatzes zwischen erzeugtem Ultraschall und reflektierter Ultraschallwelle in Abhängigkeit der Frequenz, während die Frequenz variiert wird; Analysieren des Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz; Bestimmen einer neuen Frequenz, aus dem Bearbeitungs-Frequenzband um die bestimmte Frequenz mit einem minimalen Phasenversatz; und Variieren der Frequenz in dem Bearbeitungs-Frequenzband um die neu bestimmte Frequenz umfassen.

Dies hat den Vorteil, dass, insbesondere wenn ein Minimum im Phasenversatz schwierig erkennbar ist, die Steuerung der Frequenz in einen resonanteren Frequenzbereich des Werkzeugs durch iteratives Anpassen verbessert werden kann. Dadurch kann der Energieaufwand zur Werkstückbearbeitung minimiert werden.

In besonders flexiblen Ausführungsformen kann das Verfahren die Schritte Ermitteln des Phasenversatzes zwischen erzeugtem Ultraschall und reflektierter Ultraschallwelle in Abhängigkeit der Frequenz während der Werkstückbearbeitung, Analysieren des Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz während der Werkstückbearbeitung, und Ändern des Regelalgorithmus zum Steuern der Frequenz des vom Ultraschallgenerator erzeugten Ultraschalls in Abhängigkeit der Analyse des Phasenversatzes umfassen.

Dies hat den Vorteil, dass sich die Steuerung des Ultraschallgenerators, insbesondere hinsichtlich des Regelalgorithmus an Änderungen der Systemparameter, die beispielsweise aufgrund von Wärmequellen, Werkzeugeigenschaften, Werkstückeigenschaften, Bearbeitungseigenschaften etc. auftreten, optimal und je nach Ausführungsform instantan (insbesondere während einer Werkstückbearbeitung) anpasst. Dadurch kann die Werkstückbearbeitung hinsichtlich der Qualität, der Geschwindigkeit und des Energieaufwands verbessert werden.

Ein erfindungsgemäßes System zum Steuern eines Ultraschallgenerators einer

Werkzeugmaschine zum Erzeugen von Ultraschall zur Bearbeitung eines Werkstücks umfasst einen Ultraschallgenerator zum Erzeugen von Ultraschallwellen zur Bearbeitung eines Werkstücks, eine Phasenversatzermittlungseinheit zum Ermitteln eines Phasenversatzes des Ultraschalls, eine Auswerteeinheit zum Analysieren des Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz und zum Bestimmen eines Regelalgorithmus in Abhängigkeit der Analyse des Phasenversatzes und eine Steuereinheit zum Regeln der Frequenz in Abhängigkeit eines Phasenversatzes zwischen erzeugter und reflektierter Ultraschallwelle und in Abhängigkeit des bestimmten Regelalgorithmus.

Ein Ultraschallgenerator kann beispielsweise einen Piezomotor zum Wandeln eines elektrischen Stroms in eine mechanische Bewegung und/oder einen Frequenzgenerator zur Erzeugung eines elektrischen Stroms bzw. einer elektrischen Spannung mit einer vorgegebenen Frequenz umfassen.

In manchen Ausführungsformen kann der Ultraschallgenerator elektrische Signale mit verschiedenen Frequenzen erzeugen. In manchen Ausführungsformen können elektrische Signale hintereinander mit verschiedenen Frequenzen erzeugt werden. In manchen Ausführungsformen kann ein erzeugtes elektrisches Signal mehrere überlagerte elektrische Signale mit verschiedenen Frequenzen umfassen. Ein elektrisches Signal kann beispielsweise mittels eines oder mehrerer Piezomotoren in Ultraschall umgewandelt werden.

Ein Beispiel für einen Phasenversatz des Ultraschalls ist ein Phasenversatz zwischen Strom und Spannung eines elektrischen Signals, das in Ultraschall umgewandelt wird.

Die Phasenversatzermittlungseinheit kann eine analoge und/oder eine digitale Schaltung zur Ermittlung eines Phasenversatzes umfassen. In manchen Ausführungsformen kann die Phasenversatzermittlungseinheit dazu einen oder mehrere Analog-Digital-Umwandler (ADC) umfassen.

Die Auswerteeinheit kann zur Analyse des Phasenversatzes eine analoge und/oder eine digitale Schaltung umfassen. In manchen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit dazu einen oder mehrere Analog-Digital-Umwandler umfassen.

In manchen Ausführungsformen kann die Steuereinheit eine analoge Regelschaltung und/oder eine digitale Regelung umfassen. In manchen Ausführungsformen kann eine Steuerung zeitdiskret oder zeitkontinuierlich erfolgen. In manchen Ausführungsformen kann ein Steuerparameter der Regelung quantisiert oder wertkontinuierlich ausgegeben werden. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, eine Frequenz des Ultraschalls, erzeugt mittels des Ultraschallgenerators, zu regeln/steuern.

In manchen Ausführungsformen können der Ultraschallgenerator, die Phasenversatzermittlungseinheit, die Auswerteeinheit und/oder die Steuereinheit bzw. Teile der genannten Einheiten in einer Einheit zusammengefasst sein.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Auswerteeinheit zum Analysieren des Phasenversatzes und zum Bestimmen eines Regelalgorithmus während der Werkstückbearbeitung eingerichtet sein.

Dadurch kann eine Werkstückbearbeitung hinsichtlich der Qualität überwacht werden. In manchen Ausführungsformen kann die Werkzeugmaschine in Abhängigkeit der Analyse des Phasenversatzes eine Bearbeitungsgeschwindigkeit steuern. Dadurch kann die Lebensdauer aufgrund geringerer Abnutzung verbessert werden.

In besonders flexiblen Ausführungsformen der Erfindung kann die Steuereinheit zum Ändern des Regelalgorithmus während der Werkstückbearbeitung eingerichtet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Bearbeitung eines Werkstücks während der Bearbeitung an den Systemparametern angepasst wird. Dadurch kann die Werkstückbearbeitung hinsichtlich des Energieverbrauchs und der Qualität der Werkstückbearbeitung verbessert werden.

In einer besonders optimierten Ausführungsform der Erfindung kann das System zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet sein. Dadurch kann das System hinsichtlich der Werkstückbearbeitung an die Systemparameter optimiert werden, sodass der Energieaufwand, die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Werkzeugabnutzung optimiert werden können.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern eines Ultraschallgenerators einer

Werkzeugmaschine zum Erzeugen von Ultraschall zur Bearbeitung eines Werkstücks umfasst die Schritte Erzeugen von elektrischen Signalen mit verschiedenen Frequenzen zur Bearbeitung eines Werkstücks; Aufbringen von Ultraschallwellen auf ein Werkzeug mittels der elektrischen Signale, insbesondere mittels Piezomotoren; Ermitteln eines Phasenversatzes (Phasenverschiebungswinkels) des Ultraschalls in Abhängigkeit der Frequenz; Bestimmen einer Frequenz, bei der der Phasenversatz ein Minimum aufweist; Variieren der Frequenz in einem vorbestimmten Bearbeitungs-Frequenzband um die bestimmte Frequenz; und Bearbeiten des Werkstücks.

Dadurch kann, insbesondere bei einer schwer detektierbaren Resonanz eines Werkzeugs oder bei einer Rauschüberlagerung des Signals, das Werkzeug mit Ultraschall so angeregt werden, dass eine Amplitude des Ultraschalls mit einem geringen Energieeintrag erzeugt werden kann.

In besonders vorteilhaften Ausführungsformen kann das Verfahren die weiteren Schritte Ermitteln des Phasenversatzes des Ultraschalls in Abhängigkeit der Frequenz während der Werkstückbearbeitung; Bestimmen einer neuen Frequenz, bei der der Phasenversatz ein Minimum aufweist, nachdem die Frequenz in dem vorbestimmten Bearbeitungs- Frequenzband um die bestimmte Frequenz variiert wurde; und Variieren der Frequenz in einem vorbestimmten Bearbeitungs-Frequenzband um die neu bestimmte Frequenz umfassen.

Dies hat den Vorteil, dass das Verfahren besonders effizient an veränderte Systemparameter, wie Änderungen der Temperatur, der Werkstückmasse, der Form eines Werkstücks, des Werkzeugs, etc. reagiert.

Ein erfindungsgemäßes System zum Steuern eines Ultraschallgenerators einer Werkzeugmaschine zum Erzeugen von Ultraschall zur Bearbeitung eines Werkstücks umfasst einen Ultraschallgenerator zum Erzeugen von Ultraschallwellen zur Bearbeitung eines Werkstücks, eine Phasenversatzermittlungseinheit zum Ermitteln eines Phasenversatzes des Ultraschalls, eine Auswerteeinheit zum Analysieren eines Phasenversatzes des Ultraschalls und zum Bestimmen einer Frequenz, bei der der Phasenversatz ein Minimum aufweist, in Abhängigkeit der Analyse des Phasenversatzes; und eine Steuereinheit zum Variieren der Frequenz in einem vorbestimmten Bearbeitungs- Frequenzband um die bestimmte Frequenz.

In manchen Ausführungsformen kann der Ultraschallgenerator elektrische Signale mit verschiedenen Frequenzen erzeugen. In manchen Ausführungsformen können elektrische

Signale hintereinander mit verschiedenen Frequenzen erzeugt werden. In manchen Ausführungsformen kann ein erzeugtes elektrisches Signal mehrere überlagerte elektrische Signale mit verschiedenen Frequenzen umfassen. Ein elektrisches Signal kann beispielsweise mittels eines oder mehrerer Piezomotoren in Ultraschall umgewandelt werden.

Ein Beispiel für einen Phasenversatz des Ultraschalls ist ein Phasenversatz zwischen Strom und Spannung eines elektrischen Signals, das in Ultraschall umgewandelt wird.

Beschreibung der Zeichnung

Weitere Einzelheiten und Vorteile und einzelner Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung der Figuren 1 bis 6 der Zeichnung deutlich.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Verfahren zum Steuern eines Ultraschallgenerators einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Phasenverlauf eines erfindungsgemäßen ermittelten Phasenversatzes von Ultraschall in Abhängigkeit der Frequenz.

Fig. 3 zeigt einen Phasenverlauf eines erfindungsgemäß ermittelten Phasenversatzes von Ultraschall in Abhängigkeit der Frequenz.

Fig. 4 zeigt einen Phasenverlauf eines erfindungsgemäß ermittelten Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz.

Fig. 5 zeigt einen Phasenverlauf 21 eines erfindungsgemäß ermittelten Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz.

Fig. 6 zeigt schematisch ein System zum Steuern eines Ultraschallgenerators einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 7 zeigt schematisch einen Ultraschallgenerator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 8 zeigt schematisch eine Auswerteeinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 9 zeigt schematisch eine Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Verfahren zum Steuern eines Ultraschallgenerators einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In dem Verfahren können Schritte hinzugefügt, geteilt, zusammengeführt und/oder parallel ausgeführt werden ohne von der Erfindung abzuweichen. Außerdem kann die Reihenfolge der Schritte geändert werden, ohne dass dadurch die Erfindung beeinträchtigt wird.

In einem ersten Schritt Sil werden elektrische Signale mit verschiedenen Frequenzen erzeugt. In manchen Ausführungsformen kann dazu ein elektrisches Signal mit einer Vielzahl an Frequenzen (breites Frequenzspektrum) erzeugt werden. In manchen Ausführungsformen können dazu elektrische Signale mit verschiedenen Frequenzen nacheinander erzeugt werden.

In einem weiteren Schritt S12 werden Ultraschallwellen auf ein Werkzeug mittels der elektrischen Signale aufgebracht. Dies bedeutet, dass das Werkzeug oder ein Teil des Werkzeugs durch das Aufbringen der Ultraschallwelle in Schwingung versetzt wird. Das Aufbringen der Ultraschallwellen kann beispielsweise durch ein Umwandeln der elektrischen Signale in Ultraschall, insbesondere mittels eines oder mehrerer Piezomotoren, erfolgen. In manchen Ausführungsformen kann der Ultraschall direkt am/auf dem Werkzeug durch einen entsprechenden Motor am/auf dem Werkzeug erzeugt werden.

Der Schritt S13 umfasst das Ermitteln eines Phasenversatzes des Ultraschalls in Abhängigkeit der Frequenz. Dies kann beispielsweise mittels eines Algorithmus, insbesondere zum Ermitteln des Phasenversatzes zwischen elektrischem Strom und elektrischer Spannung des elektrischen Signals, das in Ultraschall umgewandelt wird, erfolgen. In manchen Ausführungsformen kann der Phasenversatz auch analog ermittelt werden.

In einem weiteren Schritt S14 wird der Phasenversatz in Abhängigkeit der Frequenz analysiert. Dies kann ein Vergleichen des Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz mit einem oder mehreren Phasenreferenzwerten umfassen. In manchen Ausführungsformen kann das Analysieren des Phasenversatzes eine qualitative Auswertung des Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz umfassen.

In manchen Ausführungsformen kann ein vorbestimmtes Frequenzband nicht vorgegeben sein, sondern kann mittels der Analyse des Phasenversatzes bestimmt werden.

In Abhängigkeit der Analyse in Schritt S14 wird in Schritt S15 ein Regelalgorithmus zum Steuern der Frequenz des Ultraschalls bestimmt. Bevorzugte Beispiele für Regelalgorithmen, die im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden, sind das Variieren der Frequenz in einem vorgegebenen Frequenzband (Frequenzdurchlauf), insbesondere Sweepen, wobei das Frequenzband nach einem Durchlauf in Abhängigkeit eines Minimums im Phasenversatz neu bestimmt wird; Minimumsalgorithmen, die dazu eingerichtet sind, eine Regelgröße mittels eines Regel Parameters (Stellgröße) zu minimieren, insbesondere mittels konvexer Optimierung sowie Regelalgorithmen, die dazu eingerichtet sind, eine Regelgröße mittels einer Stellgröße (Regelparameter) auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise einem Nulldurchgang, zu regeln.

Ein Minimumsalgorithmus kann beispielsweise die Schritte Detektieren eines Minimums bei einer ersten Frequenz, Erhöhen der ersten Frequenz auf eine zweite Frequenz; Vergleichen des Phasenversatzes der ersten Frequenz mit dem Phasenversatz der zweiten Frequenz; Übernehmen der zweiten Frequenz als erste Frequenz, wenn der Phasenversatz der zweiten Frequenz kleiner ist als der Phasenversatz der ersten Frequenz; Verkleinern der ersten Frequenz zu einer zweiten Frequenz, wenn der Phasenversatz der zweiten Frequenz größer ist als der Phasenversatz der ersten Frequenz, Vergleichen eines Phasenversatzes der zweiten Frequenz mit dem Phasenversatz der ersten Frequenz; Übernehmen der zweiten Frequenz als erste Frequenz, wenn der Phasenversatz der zweiten Frequenz kleiner ist als der Phasenversatz der ersten Frequenz.

In Abhängigkeit der Anzahl der Wechsel zwischen Erhöhen und Erniedrigen der ersten Frequenz kann die Schrittweite beim Erhöhen bzw. Erniedrigen der Frequenz vergrößert bzw. verkleinert werden.

In einem weiteren Schritt S16 wird das Werkstück bearbeitet. Während der

Werkstückbearbeitung S16 kann je nach Ausführungsform zu Schritt S14 zurückgekehrt werden. Dadurch kann die Frequenz des Ultraschalls an Systemveränderungen (Änderungen, die die Resonanzfrequenz des Werkzeugs beeinflussen) angepasst werden.

In manchen Ausführungsformen kann dem Schritt Sil ein Schritt S10, in dem ein Frequenzband festgelegt wird, vorausgestellt sein. Vorteilhafterweise sind die im Schritt Sil erzeugten verschiedenen Frequenzen in dem in Schritt S10 festgelegten Frequenzband enthalten. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Frequenz des Ultraschalls auf eine vorgegebene Resonanz und nicht auf Resonanzen höherer Ordnung oder niedrigerer Ordnung geregelt wird.

Fig. 2 zeigt einen Phasenverlauf eines erfindungsgemäßen ermittelten Phasenversatzes eines Ultraschalls in Abhängigkeit der Frequenz. Entlang der X-Achse ist die Frequenz in Kilohertz aufgetragen. Auf der Y-Achse ist der Phasenversatz Phi in Grad aufgetragen. Der in Fig. 2 gezeigte Phasenverlauf 21, in Abhängigkeit der Frequenz, unterschreitet in seinem Minimum 30 den ersten Phasenreferenzwert 23. Der erste Phasenreferenzwert kann beispielsweise den Wert 3° haben. Aufgrund dessen, dass das Minimum des Phasenverlaufs den ersten Phasenreferenzwert 23 unterschreitet, ist die Frequenz der Ultraschallwellen auf ein Phasenversatzregelziel 31 zu regeln. In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist das Regelziel 0°.

Befindet sich das Minimum 30 des Phasenverlaufs 21 in einem Bereich zwischen dem ersten Phasenreferenzwert 23 und dem zweiten Phasenreferenzwert 24 ist die Frequenz des Ultraschalls auf eine Frequenz mit dem minimalen Phasenversatz 30 zu regeln.

Unterschreitet das Minimum 30 des Phasenverlaufs 21 den Phasenreferenzwert 24 nicht, bzw. überschreitet das Minimum 30 des Phasenverlaufs 21 den Phasenreferenzwert 24, so ist es erfindungsgemäß von Vorteil einen Sweep-Algorithmus (Durchlaufen eines vorgegebenen Frequenzbandes) zu verwenden. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei einem von Rauschen überlagerten Phasenverlauf dennoch optimale Ergebnisse erzielt werden können. In dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm beträgt der zweite Phasenreferenzwert 24 in etwa 58° und der erste Phasenreferenzwert 23 in etwa 5°. Das Regelziel 31 ist dabei auf 0° gesetzt. Die Werte des ersten und des zweiten Phasenreferenzwerts sowie des Regelziels können jedoch variiert werden. Sinnvollerweise sollte jedoch das qualitative Verhältnis dieser Größen beibehalten werden. In manchen Ausführungsformen kann der erste Phasenreferenzwert 23 mit dem zweiten Phasenreferenzwert 24 übereinstimmen, kann es nur einen ersten oder zweiten Phasenreferenzwert, bzw. kann es weitere Phasenreferenzwerte geben, sodass nur aus zwei oder aus einer Vielzahl von Regelalgorithmen zur Steuerung des Ultraschallgenerators hinsichtlich der Frequenz in Abhängigkeit der Analyse des Phasenversatzes ein Regelalgorithmus zur Steuerung der Frequenz des vom Ultraschallgenerator erzeugten Ultraschalls bestimmt wird.

Fig. 3 zeigt beispielhaft einen Phasenverlauf erfindungsgemäß ermittelten Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz. In Fig. 3 ist analog zu Fig. 2 ein Phasenverlauf 21, der ein Minimum 30 aufweist, gezeigt. In Fig. 3 ist die Skalierung der Phase auf der rechten Seite aufgetragen und eine Impedanzskalierung entlang der Y-Achse auf der linken Seite. Auf der X-Achse ist die Frequenz in Herz aufgetragen.

Zusätzlich zu dem in Fig. 2 gezeigten Phasenverlauf 21 ist in Fig. 3 ein Impedanzverlauf 22 zu sehen. Dabei lässt sich feststellen, dass bei einem ersten Nulldurchgang 28 des Phasenverlaufs der Impedanzverlauf 22 in Abhängigkeit der Frequenz ein Maximum aufweist und bei einem zweiten Nulldurchgang 29 des Phasenverlaufs die Impedanz 22 ein Minimum näherungsweise aufweist. Aufgrund dessen ist es vorteilhaft, bei einem Ultraschallgenerator, der in Abhängigkeit eines Stroms gesteuert wird, die Frequenz auf eine Frequenz mit einem niedrigen Impedanzwert zu regeln.

In Fig. 3 ist außerdem sichtbar, dass der Phasenverlauf mehrere Minima 30, 30a aufweisen kann. Deshalb kann es sinnvoll sein, den Arbeitsbereich hinsichtlich des Frequenzspektrums, beispielsweise mittels einer unteren Schranke 25 und einer oberen Schranke 26, auf ein vorbestimmtes Frequenzband zu beschränken. Somit kann sichergestellt werden, dass die vom Ultraschallgenerator erzeugte Frequenz auf eine vorgegebene Resonanz des Werkzeugs geregelt wird.

Fig. 4 zeigt einen Phasenverlauf eines erfindungsgemäß ermittelten Phasenversatzes in

Abhängigkeit der Frequenz. Analog zu Fig. 3 ist in Fig. 4 ebenfalls auf der rechten Seite der

Figur entlang der Y-Achse die Phase aufgetragen und auf der linken Seite entlang der Y-

Achse die Impedanz. Entlang der X-Achse ist die Frequenz in Hertz aufgetragen. Der in

Fig. 4 gezeigte Phasenverlauf umfasst ein Minimum 30, das zwar einen zweiten

Phasenreferenzwert 24 unterschreitet, jedoch über einem ersten Phasenreferenzwert 23 liegt. Der erste Phasenreferenzwert beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 3° und der zweite Phasenreferenzwert beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 67° . Diese Werte sind jedoch nicht bindend, sondern nur beispielhaft.

Analog zu Fig. 2 lässt sich in Fig. 4 ebenfalls erkennen, dass es sinnvoll sein kann, einen Arbeitsbereich hinsichtlich der Frequenz (vorbestimmtes Frequenzband) beispielsweise mittels der Schranken 25 und 26 vorzugeben, sodass die vom Ultraschallgenerator erzeugte Frequenz eindeutig auf eine vorgegebene Resonanzstelle des Werkzeugs geregelt wird. In manchen Ausführungsbeispielen kann es zusätzlich hilfreich sein, den Arbeitsbereich (vorbestimmtes Frequenzband) hinsichtlich der Frequenz nach einem ersten Frequenzdurchlauf auf einen kleineren Frequenzbereich 27 einzuschränken, sodass ein Frequenzdurchlauf beschleunigt und hinsichtlich der Genauigkeit verbessert werden kann.

Aufgrund dessen, dass das Minimum 30 den zweiten Phasenreferenzwert 24 unterschreitet und den ersten Phasenreferenzwert 23 überschreitet, ist erfindungsgemäß ein Minimumsalgorithmus zum Regeln der Frequenz des vom Ultraschallgenerator erzeugten Ultraschalls, sodass der Phasenversatz minimal wird, zu verwenden.

Fig. 5 zeigt einen Phasenverlauf 21 eines erfindungsgemäß ermittelten Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz. In Fig. 5 ist entlang der Y-Achse die Phase aufgetragen und entlang der X-Achse die Frequenz aufgetragen. In Fig. 5 ist ersichtlich, dass der Phasenverlauf 21 in Abhängigkeit der Frequenz ein Minimum 30 aufweist, das weder den ersten Phasenreferenzwert 23 noch den zweiten Phasenreferenzwert 24 unterschreitet. Vorteilhafterweise wird deshalb ein Regler zum Regeln der Frequenz der erzeugten Ultraschallwellen verwendet, der die Frequenz der erzeugten Ultraschallwellen in einem Bearbeitungs-Frequenzband 35 mit dem minimalen Phasenversatz 30 als Mittenfrequenz variiert. Vorteilhafterweise kann das Variieren der Frequenz und das Minimum des Phasenversatzes am Rand des Bearbeitungs-Frequenzbandes 35 schneller bzw. mit einem größeren Abstand der Frequenzpunkte erfolgen als in der Mitte des Bearbeitungs- Frequenzbandes 35. Dies hat den Vorteil, dass ein sprunghaftes Regeln aufgrund von Signalrauschen bei der Ermittlung des Phasenversatzes verhindert werden kann. Vorteilhafterweise kann nach jedem Durchlauf des Frequenzbandes das Minimum des Phasenversatzes neu bestimmt und das Frequenzband, in dem die Frequenz variiert wird, entsprechend angepasst werden.

Fig. 6 zeigt schematisch ein System 50 zum Steuern eines Ultraschallgenerators einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Innerhalb des erfindungsgemäßen Systems können Funktionseinheiten hinzugefügt, getrennt, zusammengeführt und/oder hinsichtlich ihrer Aufteilung geändert werden.

Das System 50 umfasst einen Ultraschallgenerator 51, eine Phasenermittlungseinheit 52, eine Auswerteeinheit 53 und eine Steuereinheit 54. Der Ultraschallgenerator 51 ist dazu eingerichtet, ein Werkzeug 55 oder einen Teil eines Werkzeugs 55 in Schwingung, insbesondere in Schwingungen mit einer Frequenz zwischen 20 und 40 kHz (Ultraschall) zur Bearbeitung eines Werkstücks, zu versetzen. Der Ultraschallgenerator 51 ist dabei dazu eingerichtet, die Frequenz zu variieren. In manchen Ausführungsformen kann der Ultraschallgenerator 51 dazu eingerichtet sein, Ultraschallwellen hintereinander mit verschiedenen Frequenzen zu erzeugen. In manchen Ausführungsformen kann der Ultraschallgenerator 51 dazu eingerichtet sein, eine Ultraschallwelle, umfassend mehrere überlagerte Ultraschallwellen mit verschiedenen Frequenzen, zu erzeugen.

Vorzugsweise sind alle Frequenzpunkte der vom Ultraschallgenerator 51 erzeugten verschiedenen Frequenzen Teil eines vorbestimmten Frequenzbandes, das einen möglichen Arbeitsbereich hinsichtlich der Frequenz vorgibt. Dies kann den Vorteil haben, dass sichergestellt ist, dass das Regeln der Frequenz auch den Anforderungen der Werkstückbearbeitung hinsichtlich der Frequenz genügt.

In besonders vorteilhaften Ausführungsformen kann der Ultraschallgenerator 51 dazu eingerichtet sein, Ultraschallwellen mit verschiedenen Frequenzen mittels eines Sweeps

(Frequenzdurchlaufs) eines vorgegebenen Frequenzspektrums zu erzeugen. In manchen

Ausführungsformen kann das Frequenzspektrum der verschiedenen Frequenzen, insbesondere eines Sweeps (Frequenzdurchlaufs) von einem Werkzeug (Masse,

Temperatur, Geometrie), Bearbeitungseigenschaften (Vorschub, Zustellung, Drehzahl), und/oder einer oder mehreren Werkstückeigenschaften, wie Material, Geometrie, Größe,

Masse abhängen. In manchen Ausführungsformen kann der Ultraschallgenerator 51 dazu einen Spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) umfassen. In vorteilhaften Ausführungsformen kann der Ultraschallgenerator 51 Piezomotoren zum Aufbringen von Ultraschallwellen auf das Werkzeug 55 umfassen.

In manchen Ausführungsformen kann der Ultraschallgenerator zur Erzeugung eines elektrischen Signals mit einer vorgegebenen Frequenz, das beispielsweise mittels eines Piezomotors in einen Ultraschall mit der vorgegebenen Frequenz umgewandelt werden kann, einen Digital-Analog-Wandler (Digital-Analog-Converter/DAC) umfassen.

Die Phasenermittlungseinheit zum Ermitteln eines Phasenversatzes des Ultraschalls kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, einen Phasenversatz zwischen elektrischem Strom und elektrischer Spannung eines elektrischen Signals mit einer Frequenz zum Erzeugen eines Ultraschalls, insbesondere mittels eines Piezomotors umfassen.

Dies kann beispielsweise mittels einer analogen oder einer digitalen Schaltung erfolgen. In manchen Ausführungsformen kann die Phasenermittlungseinheit 52 dazu einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler (ADC) umfassen. Die Phasenermittlungseinheit 52 kann dabei vorteilhafterweise mit dem Ultraschallgenerator 51 mittels einer analogen oder digitalen Signalübertragung verbunden sein. In manchen Ausführungsformen kann die Phasenermittlungseinheit 52 zum Ermitteln eines Phasenversatzes zur Ausführung eines Algorithmus bzw. eines Programmcodes eingerichtet sein.

Die Phasenermittlungseinheit kann beispielsweise eine Einheit zum Subtrahieren zweier Phasenwerte und/oder zum Ausführen eines Algorithmus zum Ermitteln des Phasenversatzes zweier Signale umfassen. In manchen Ausführungsformen kann die Phasenermittlungseinheit zum Ermitteln eines Phasenversatzes eine analoge Schaltung zum Ermitteln des Phasenversatzes umfassen.

In manchen Ausführungsformen kann die Phasenermittlungseinheit mit dem Werkzeug 55 verbunden sein.

Die Auswerteeinheit 53 kann dazu eingerichtet sein, den ermittelten Phasenversatz zu analysieren und einen Regelalgorithmus in Abhängigkeit der Analyse des Phasenversatzes zu bestimmen. Das Analysieren kann dabei das quantitative Vergleichen der in

Abhängigkeit der Frequenz ermittelten Phasenversatze mit einem oder mehreren Phasenreferenzwerten umfassen. In manchen Ausführungsformen kann das Analysieren eine qualitative Analyse der ermittelten Phasenversatze in Abhängigkeit der Frequenz, insbesondere das Vergleichen der ermittelten Phasenversatze mit Referenzphasenverläufen in Abhängigkeit der Frequenz umfassen.

Bevorzugte Beispiele für Regelalgorithmen, die im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden können, sind das Variieren der Frequenz in einem vorgegebenen Frequenzband um ein Minimum (Frequenzdurchlauf), insbesondere Sweepen, wobei das Frequenzband nach einem Durchlauf in Abhängigkeit eines Minimums im Phasenversatz neu bestimmt wird; Minimumsalgorithmen, die dazu eingerichtet sind eine Regelgröße mittels eines Regelparameters (Stellgröße) zu minimieren, insbesondere mittels konvexer Optimierung; sowie Regelalgorithmen, die dazu eingerichtet sind, eine Regelgröße mittels einer Stellgröße (Regelparameter) auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise einen Nulldurchgang, zu regeln.

Ein Minimumsalgorithmus kann beispielsweise die Schritte Detektieren eines Minimums bei einer ersten Frequenz, Erhöhen der ersten Frequenz auf eine zweite Frequenz; Vergleichen des Phasenversatzes der ersten Frequenz mit dem Phasenversatz der zweiten Frequenz; Übernehmen der zweiten Frequenz als erste Frequenz, wenn der Phasenversatz der zweiten Frequenz kleiner ist als der Phasenversatz der ersten Frequenz; Verkleinern der ersten Frequenz zu einer zweiten Frequenz, wenn der Phasenversatz der zweiten Frequenz größer ist als der Phasenversatz der ersten Frequenz, Vergleichen eines Phasenversatzes der zweiten Frequenz mit dem Phasenversatz der ersten Frequenz; Übernehmen der zweiten Frequenz als erste Frequenz, wenn der Phasenversatz der zweiten Frequenz kleiner ist als der Phasenversatz der ersten Frequenz.

In Abhängigkeit der Anzahl der Wechsel zwischen Erhöhen und Erniedrigen der ersten Frequenz kann die Schrittweite beim Erhöhen bzw. Erniedrigen der Frequenz vergrößert bzw. verkleinert werden.

Die Steuereinheit 54 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit des bestimmten Regelalgorithmus und des ermittelten Phasenversatzes die vom Ultraschallgenerator 51 erzeugte Ultraschallwelle hinsichtlich der Frequenz zu steuern. Die Steuereinheit 54 kann dazu mittels einer analogen oder digitalen Signalübertragung mit dem Ultraschallgenerator 51 verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass für verschiedene Werkstückbearbeitungen der

Werkzeugmaschine mittels Ultraschalls auf einfache und effiziente Art die Frequenz des Ultraschalls so geregelt werden kann, dass das in Schwingung versetzte Werkzeug möglichst resonant zu der Ultraschallwelle ist. Dadurch kann ein Energieeintrag (in Form von Ultraschall) reduziert werden, um einen Arbeitsbereich eines Werkzeugs mit einer vorgegebenen Amplitude auszulenken.

Das Verwenden verschiedener Regelalgorithmen basierend auf der Analyse des

Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz hat den Vorteil, dass Regler

(Regelalgorithmen) besonders effizient und stabil ausgelegt werden können. Desweiteren können dadurch Fehler in der Ermittlung des Phasenversatzes als Regelgröße, beispielsweise aufgrund von Rauschen, vernachlässigt werden.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Auswerteeinheit 53 dazu eingerichtet sein, während der Werkstückbearbeitung den Phasenversatz zu analysieren und einen Regelalgorithmus basierend auf der Analyse zu bestimmen.

In bevorzugten Ausführungsformen kann die Steuereinheit zum Ändern des

Regelalgorithmus während der Werkstückbearbeitung eingerichtet sein.

Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei einer Änderung der System Parameter, beispielsweise aufgrund einer Änderung der Werkstückeigenschaften (beispielsweise Größe, Masse), der Bearbeitungseigenschaften und/oder einer Änderung der Werkzeugeigenschaften (Masse, Temperatur) die Ultraschallfrequenz instantan angepasst werden kann. Dadurch kann das Werkzeug geschützt und die Werkstückqualität verbessert werden.

Figur 7 zeigt schematisch einen Ultraschallgenerator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Ultraschallgenerator 51 kann eine Ultraschallerzeugungseinheit 71, insbesondere in Form eines Piezomotors, umfassen. Desweiteren kann der Ultraschallgenerator 51 eine Einheit 72 zum Variieren der Frequenz, insbesondere in Form eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO), umfassen. In manchen Ausführungsformen kann der Ultraschallgenerator 51 eine Einheit 73 zum Durchführen eines Frequenzdurchlaufs, insbesondere eines Frequenzsweeps umfassen. In manchen Ausführungsformen kann die Einheit 73 zum Durchführen eines Frequenzdurchlaufs eine Einheit 72 zum Variieren der Frequenz des Ultraschalls und/oder eine Ultraschallerzeugungseinheit umfassen.

Figur 8 zeigt schematisch eine Auswerteeinheit 53 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In manchen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit 53 einen Digital- Analog-Wandler (DAC) 92 zum Umwandeln eines digitalen Signals in ein analoges Signal, insbesondere zum Steuern eines spannungsgesteuerten Oszillators oder zum Steuern von Piezomotoren umfassen. Desweiteren kann die Auswerteeinheit 53 einen Analog-Digital- Wandler (ADC) 93 zum Umwandeln eines analogen Signals in ein digitales Signal, insbesondere eines analog vorliegenden Signals, das einen Phasenversatz als Information umfasst, umfassen.

Die Auswerteeinheit 53 kann eine Einheit 94 zum Analysieren eines Phasenversatzes in Abhängigkeit der Frequenz umfassen. Desweiteren kann die Auswerteeinheit eine Einheit 95 zum Bestimmen eines Regelalgorithmus, insbesondere in Abhängigkeit einer Analyse eines Phasenversatzes, umfassen.

Figur 9 zeigt schematisch eine Steuereinheit 54 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Steuereinheit kann eine Einheit 96 zum Durchführen eines Regelalgorithmus, insbesondere zum Regeln einer Frequenz in Abhängigkeit eines Phasenversatzes und/oder einer Impedanz umfassen.

Außerdem kann die Steuereinheit 54 eine Einheit 97 zum Ändern des Regelalgorithmus, insbesondere während einer Werkstückbearbeitung, umfassen.

In manchen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 54 direkt mit der Phasenermittlungseinheit digital oder analog verbunden sein