DE102015217206A1

DE102015217206A1 - Datenkompensationsvorrichtung, datenkompensationsverfahren und bearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015217206A1
Application number: DE102015217206.6A
Authority: DE
Inventors: Akira Kojima
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2016-03-17
Also published as: US20160077516A1

Abstract

Entsprechend einer Ausführungsform umfasst eine Datenkompensationsvorrichtung eine Temperaturmesseinheit, eine Positionsmesseinheit und eine Berechnungseinheit. Die Temperaturmesseinheit misst eine Umgebungstemperatur in einer Umgebung einer Bearbeitungsvorrichtung. Die Positionsmesseinheit misst eine vorab festgelegte Position einer Komponente der Bearbeitungsvorrichtung. Die Berechnungseinheit berechnet einen Geometriefehler-Kompensationswert, welcher zu einer jeden einer Vielzahl von Umgebungstemperaturen gehört, auf der Basis der durch die Temperaturmesseinheit gemessenen Umgebungstemperatur, der durch die Positionsmesseinheit gemessenen Position der Komponente und der vorab festgelegten Position der Komponente.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht den Vorteil von Prioritäten aus der vorhergehenden am 16. September 2014 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nummer 2014-187247 und der vorhergehenden am 31. August 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nummer 2015-170730 ; die gesamten Inhalte davon sind hierin durch Bezugnahme eingefügt.
GEBIET
Hierin beschriebene Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen eine Datenkompensationsvorrichtung, ein Datenkompensationsverfahren und eine Bearbeitungsvorrichtung.
HINTERGRUND
Es gibt eine Bearbeitungsvorrichtung, welche Eingaben von Daten einer Maschine, eines Werkstücks und Ähnlichem empfängt und das Werkstück unter Verwendung einer Vielzahl von Steuerachsen bearbeitet. In der Bearbeitungsvorrichtung ist die Position eines tatsächlichen Bearbeitungspunktes manchmal unterschiedlich zu der Position eines auf der Basis der Eingabedaten bestimmten Bearbeitungspunktes. Ein Positionierungsfehler, welcher in einer jeden der Vielzahl von Steuerachsen auftritt, wird durch die Konfiguration der Bearbeitungsvorrichtung, einer an der Bearbeitungsvorrichtung anliegenden Kraft, einer Umgebung, in welcher die Bearbeitungsvorrichtung aufgestellt ist, und Ähnlichem verursacht.
Um einen solchen Positionierungsfehler zu kompensieren, wurde eine Technik zum Bereitstellen einer Messvorrichtung, welche eine tatsächliche Position misst, und zum Berechnen eines Kompensationswerts aus einem Unterschied zwischen Messdaten und Eingabedaten vorgeschlagen. Allerdings ändert sich eine Umgebungstemperatur, wenn die Zeit vergeht. Der Kompensationswert ändert sich ebenso aufgrund einer thermischen Ausdehnung und Ähnlichem. Daher sind die Messung und die Berechnung des Kompensationswerts notwendig jedes Mal, wenn eine Bearbeitung ausgeführt wird. Eine Korrektheit einer Kompensation ist oft unbekannt, es sei denn eine Bearbeitung wird tatsächlich unter Verwendung einer berechneten Kompensation ausgeführt. Da der Positionierungsfehler eine Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks beeinflusst, gibt es eine Nachfrage nach einer Bearbeitungsvorrichtung, welche eine Bearbeitung mit einer höheren Bearbeitungsgenauigkeit ausführen kann.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine schematische Ansicht, welche eine Bearbeitungsvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform zeigt;
2A und 2B sind schematische Ansichten, welche die Bearbeitungsvorrichtung entsprechend der Ausführungsform zeigen;
3 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Auftretens eines Positionierungsfehlers;
4A bis 4C sind schematische Ansichten, welche ein Beispiel zeigen, bei welchem NC-Daten durch einen Teil der Bearbeitungsvorrichtung entsprechend der Ausführungsform kompensiert werden; und
5 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Datenkompensationsverfahrens entsprechend der Ausführungsform.
DETAILBESCHREIBUNG
Entsprechend einer Ausführungsform umfasst eine Datenkompensationsvorrichtung eine Temperaturmesseinheit, eine Positionsmesseinheit und eine Berechnungseinheit. Die Temperaturmesseinheit misst eine Umgebungstemperatur in einer Umgebung einer Bearbeitungsvorrichtung. Die Positionsmesseinheit misst eine vorab festgelegte Position einer Komponente der Bearbeitungsvorrichtung. Die Berechnungseinheit berechnet einen Geometriefehler-Kompensationswert, welcher zu einer jeden einer Vielzahl von Umgebungstemperaturen gehört, auf der Basis der durch die Temperaturmesseinheit gemessenen Umgebungstemperatur, die Position der durch die Positionsmesseinheit gemessenen Komponente und der vorab festgelegten Position der Komponente.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Figuren schematisch oder konzeptionell sind. Beziehungen zwischen Dicken und Weiten von Teilen, Verhältnisse von Größen aus den Teilen und Ähnliches sind nicht immer identisch zu den echten. Selbst wenn dieselben Teile gezeigt sind, sind die Teile manchmal in unterschiedlichen Abmessungen und Verhältnissen in Abhängigkeit von der Zeichnung gezeigt.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der Beschreibung und den Figuren Komponenten, welche mit Bezug zu den bereits genannten Figuren beschrieben sind, mit denselben Bezugszeichen und Zeichen bezeichnet sind. Eine detaillierte Beschreibung der Komponenten wird angemessen ausgelassen.
Ausführungsform
1 ist eine schematische Ansicht, welche eine Bearbeitungsvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform zeigt.
2A und 2B sind schematische Ansichten, welche die Bearbeitungsvorrichtung entsprechend der Ausführungsform zeigen.
3 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Auftretens eines Positionierungsfehlers.
4A bis 4C sind schematische Ansichten, welche ein Beispiel zeigen, bei welchem NC-Daten durch einen Teil der Bearbeitungsvorrichtung entsprechend der Ausführungsform kompensiert sind.
In 1 ist ein Blockdiagramm einer Bearbeitungsvorrichtung 100 gezeigt. In 2A ist eine externe Ansicht der Bearbeitungsvorrichtung 100 gezeigt. In 2B ist eine Positionsbeziehung zwischen der Bearbeitungsvorrichtung 101 und einem Werkstück gezeigt.
Wie in 1 und 2A gezeigt, umfasst die Bearbeitungsvorrichtung 100 eine Datenkompensationsvorrichtung 10, eine Steuereinheit 20, eine Steuerdaten-Speichereinheit 30, eine Antriebseinheit 40 und eine Anzeige 50. Die Datenkompensationsvorrichtung 10 umfasst eine Messeinheit 11, eine Berechnungseinheit 12 und eine Speichereinheit 13. Beispielsweise ist die Bearbeitungsvorrichtung 101 ein Mehrachsen-Bearbeitungswerkzeug. Die Datenkompensationsvorrichtung 10 ist eine Vorrichtung zur Kompensation von Bearbeitungsdaten, welche in die Bearbeitungsvorrichtung 100 eingegeben werden.
Die Bearbeitungsdaten, welche in die Bearbeitungsvorrichtung 100 eingegeben sind, sind durch einen Anwender über eine Bedienungseinheit wie beispielsweise ein Keyboard und eine Maus eingegebene Daten. Die Bearbeitungsdaten, welche in die Bearbeitungsvorrichtung 100 eingegeben sind, können in die Bearbeitungsvorrichtung 100 vorab eingefügte Daten und durch die Bearbeitungsvorrichtung 100 erzeugte Daten umfassen. Solche Daten werden beispielsweise auf der Steuerdaten-Speichereinheit 30 gespeichert.
Die Bearbeitungsvorrichtung 100 bearbeitet das Werkstück W, welches auf einem Tisch 100b aufgestellt ist, unter Verwendung eines Werkzeugs 100a auf der Basis von auf der Steuerdaten-Speichereinheit 30 gespeicherten Bearbeitungsdaten. Beispielsweise werden in der Bearbeitungsvorrichtung 100 Komponenten (z. B. ein Bearbeitungskopf 100c und der Tisch 100b) in drei Achsrichtungen einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse verschoben, wodurch sich die Position des Werkzeugs 100a mit Bezug zu dem Werkstück W ändert und eine Bearbeitung des Werkstücks W ausgeführt wird.
Beispielsweise sind die auf der Steuerdaten-Speichereinheit 30 gespeicherten Bearbeitungsdaten Daten, welche eine Maschine betreffen, Daten, welche ein Werkzeug betreffen, Daten, welche ein Werkstück betreffen, NC(Nummerical Control – numerische Steuerung)-Daten, Kompensationsdaten und Ähnliches.
Wie in 2B gezeigt, sind die die Maschine (Vorrichtung) betreffenden Daten ein Maschinenursprung M und eine Achs-Konfiguration (die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse) in der Bearbeitungsvorrichtung 100. Die das Werkzeug betreffenden Daten sind beispielsweise eine Werkzeuglänge L und ein Werkzeugdurchmesser R in dem Werkzeug 100a. Die das Werkstück betreffenden Daten sind beispielsweise eine Relativposition P des Werkstücks W mit Bezug zu dem Maschinenursprung M. Die NC-Daten sind beispielsweise ein NC-Code einer Koordinate und Ähnliches des Werkstücks W. Die Kompensationsdaten sind ein Kompensationsvektor bei einem Koordinatenpunkt, welcher innerhalb eines Raums angeordnet ist, in welchem ein sich bewegendes Objekt bewegt.
Ein Positionierungsfehler wird durch einen Verschiebungsbetrag von der Position einer tatsächlichen Steuerachse aufgrund einer Translation oder einer Rotation verursacht. Auf linearen Achsen eines dreidimensionalen Raums gibt es sechs Freiheitsgrade, umfassend eine Positionierung (einen Abstand), Geradlinigkeits-Grade in zwei Richtungen, ein Nicken, ein Gieren und ein Schwung-Rollen in einer Drehrichtung. Aus den sechs Freiheitsgraden sind die Positionierung und die Geradlinigkeits-Grade in den zwei Richtungen äquivalent zu drei Freiheitsgraden, welche eine Translationsabweichung betreffen. Aus den sechs Freiheitsgraden sind das Nicken, das Gieren und das Schwung-Rollen in der Drehrichtung äquivalent zu den drei Freiheitsgraden betreffend eine Rotationsabweichung.
In dem Fall einer Drei-Achsen-Bearbeitungsvorrichtung werden zusätzlich zu den 18 Freiheitsgraden, welche die Translationsabweichung und die Rotationsabweichung betreffen, drei Freiheitsgrade, welche Rechtwinkligkeiten von drei miteinander überlappenden Achsen betreffen, hinzugefügt. Das heißt, in dem Fall der Drei-Achsen-Bearbeitungsvorrichtung, sind 21 Freiheitsgrade vorhanden.
Wie in 3 gezeigt, werden, betreffend die x-Achse, die Positionierung und die Geradlinigkeits-Grade in den zwei Richtungen jeweils durch X1, X2 und X3 dargestellt. Betreffend die x-Achse werden das Nicken, das Gieren und das Schwung-Rollen in der Drehrichtung jeweils durch X4, X5 und X6 dargestellt.
Betreffend die y-Achse, werden die Positionierung und die Geradlinigkeits-Grade in den zwei Richtungen jeweils durch Y1, Y2 und Y3 dargestellt. Betreffend die y-Achse, werden das Nicken, das Gieren und das Schwung-Rollen in der Drehrichtung jeweils durch Y4, Y5 und Y6 dargestellt.
Betreffend die z-Achse, werden die Positionierung und die Geradlinigkeits-Grade in den zwei Richtungen jeweils durch Z1, Z2 und Z3 dargestellt. Betreffend die z-Achse, werden das Nicken, das Gieren und das Schwung-Rollen in der Drehrichtung jeweils durch Z4, Z5 und Z6 dargestellt. Die Rechtwinkligkeiten der drei miteinander überlappenden Achsen sind jeweils durch A1 bis A3 dargestellt.
Als ein Verfahren zur Kompensation von allen Positionierungsfehlern wie beispielsweise Nick-, Gier-, Roll- und Geradlinigkeits-Fehlern dieser linearen Bewegungsachsen gibt es ein Geometriefehler-Kompensationsverfahren. In dem Geometriefehler-Kompensationsverfahren wird ein Raum, in welchem sich ein bewegendes Objekt bewegt, als ein rechteckiges Parallelepiped ausgebildet, wird ein Fehler an einem Koordinatenpunkt, welcher innerhalb des rechteckigen Parallelepiped angeordnet ist, gemessen und ein Fehler während der Bewegung mit Bezug zu einem Ergebnis der Messung kompensiert.
Wie in 3 gezeigt wird in dem Fall der Drei-Achsen-Bearbeitungsvorrichtung der Positionierungsfehler durch 21 Freiheitsgrade verursacht. Die Bearbeitungsvorrichtung 100 in der Ausführungsform weist drei Steuerachsen orthogonal zueinander auf. In der Bearbeitungsvorrichtung 100 werden ein Werkzeug und ein Tisch, auf welchem ein Werkstück aufgestellt ist, bewegt und eine Bearbeitung des Werkstücks wird entsprechend den Aktionen der x-Achse, der y-Achse und der z-Achse ausgeführt. Eine U-Achse, eine V-Achse, eine W-Achse, eine Hilfsachse, eine zusätzliche Achse und Ähnliches können in der Drei-Achsen-Bearbeitungsvorrichtung, welche die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse umfasst, vorgesehen sein.
Die Messeinheit 11 misst eine Umgebungstemperatur in der Umgebung der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die Position des Bearbeitungskopfs 100c (des Werkzeugs 100a). Beispielsweise umfasst die Messeinheit 11 einen Lasersensor 11a (eine Positionsmesseinheit) und eine Temperaturmessvorrichtung 11b (eine Temperaturmesseinheit). Der Lasersensor 11a misst die Position des Bearbeitungskopfs 100c. Die Temperaturmessvorrichtung 11b misst die Temperatur der Bearbeitungsvorrichtung 100.
Die Umgebungstemperatur sind Daten, welche eine Bearbeitungsumgebung der Bearbeitungsvorrichtung 100 betreffen. Solche Daten betreffen einen Positionierungsfehler. Die Temperatur der Bearbeitungsvorrichtung 100 ist eine externe Temperatur (z. B. eine Außentemperatur) der Bearbeitungsvorrichtung 100, eine interne Temperatur der Bearbeitungsvorrichtung 100 oder die Temperatur der Komponenten in der Bearbeitungsvorrichtung 100. Diese Temperaturen weisen Korrelationen mit der Umgebungstemperatur auf. Daher ist es möglich Kompensationsdaten basierend auf der Umgebungstemperatur zu erzeugen.
Beispielsweise misst die Messeinheit 11 bei jeder Umgebungstemperatur die Position eines reflektierenden Körpers 100c1 (eines Reflektors), welcher in dem Bearbeitungskopf 100c vorgesehen ist, unter Verwendung des Lasersensors 11a. In diesem Fall kann die Messeinheit 11 die Position des reflektierenden Körpers 100c1 unter Verwendung des drei Köpfe umfassenden Lasersensors 11a messen. Durch Detektieren von Information, welche eine Fernendposition des Werkzeugs 100a betrifft, mit dem Lasersensor 11a in der Bearbeitungsvorrichtung 100, ist es möglich eine relative Positionsbeziehung des Werkzeugs 100a mit Bezug zu Steuerachsen in Erfahrung zu bringen. Daten, welche die Position des Werkzeugs 100a bei jeder Umgebungstemperatur betreffen, werden an die Berechnungseinheit 12 gesendet.
Die Berechnungseinheit 12 erzeugt auf der Basis der von der Messeinheit 11 gesendeten Daten eine Tabelle, welche mit Umgebungstemperaturen verknüpfte Kompensationsdaten betreffen. Die Kompensationsdaten sind Daten, welche die Position des Werkzeugs 100a betreffen. Allerdings, wenn gitterartige Bereiche, welche bei einem festen Intervall in den Achsrichtungen von Antriebsachsen geteilt sind, als Bearbeitungsbereiche bestimmt werden, sind die Kompensationsdaten Daten, welche mit den Gitterpunkten (Bearbeitungspunkte), welche in den gitterartigen Bereichen positioniert sind, verknüpft sind. Bearbeitungspunkte mit kleinen Positionierungsfehlern können durch solche Kompensationsdaten bestimmt werden.
Die Berechnungseinheit 12 berechnet auf der Basis der die Kompensationsdaten betreffenden Tabelle einen Kompensationswert (einen Geometriefehler-Kompensationswert) der NC-Daten zum Kompensieren eines Positionierungsfehlers. Das heißt, die Berechnungseinheit 12 berechnet einen Kompensationswert, welcher eine durch die Bearbeitungsvorrichtung 100 zu bearbeitende Position betrifft. Beispielsweise kann ein solcher Kompensationswert auf der Basis der Umgebungstemperatur und der Position des Bearbeitungskopfs 100c (des Werkzeugs 100a), welche durch die Messeinheit 11 gemessen wird, und der vorab festgelegten Position des Bearbeitungskopfes 100c (des Werkzeugs 100a) berechnet werden. Die Berechnungseinheit 12 berechnet einen Kompensationswert der zu einer Umgebungstemperatur gehörigen NC-Daten. Der Kompensationswert der durch die Berechnungseinheit 12 berechneten NC-Daten wird auf der Speichereinheit 13 gespeichert oder der Steuereinheit 20 bereitgestellt.
Die Speichereinheit 13 ist beispielsweise eine Speichereinheit wie beispielsweise ein RAM (Random Access Memory-Arbeitsspeicher). Die Speichereinheit 13 speichert den Kompensationswert der NC-Daten.
Die Steuereinheit 20 erfasst den Kompensationswert der zu der Umgebungstemperatur gehörigen NC-Daten und kompensiert die Bearbeitungsdaten (welche auf der Steuerdaten-Speichereinheit 30 gespeichert sind) mit dem erfassten Kompensationswert. Das heißt, die Steuereinheit 20 kompensiert auf der Basis des Kompensationswerts der NC-Daten Bearbeitungsdaten, welche die durch die Bearbeitungsvorrichtung 100 zu bearbeitende Position betreffen. Die Steuereinheit 20 führt eine Geometriefehler-Kompensation für die NC-Daten aus.
Die Steuereinheit 20 ist ebenso eine Vorrichtung, welche eine Software zum Überprüfen des Betriebs der Bearbeitungsvorrichtung 100 ausführt. Beispielsweise weist die Steuereinheit 20 ebenso eine Funktion zum Ausführen einer Software zum Betreiben einer Bearbeitungssimulation auf.
Die Steuereinheit 20 kann eine Vorrichtung sein, welche eine Software zum Betreiben einer CAM (Computer unterstützte Fertigung) ausführt. Die Steuereinheit 20 kann eine Vorrichtung sein, welche eine Software zum Betreiben eines Systems ausführt, bei welcher die Bearbeitungssimulation und die CAM integriert sind.
Die Steuerdaten-Speichereinheit 30 ist beispielsweise ein Speicher wie beispielsweise ein RAM oder ein ROM (Nurlesespeicher). Die Steuerdaten-Speichereinheit 30 speichert ein in der Bearbeitungsvorrichtung 100 auszuführendes Programm, erzeugte Daten der Bearbeitungsvorrichtung 100, durch einen Anwender eingegebene Eingabedaten und Ähnliches.
Die Antriebseinheit 40 ist eine Antriebsvorrichtung in Steuerachsen. Die Antriebseinheit 40 kann beispielsweise eine Einheit sein, welche einen Steuermotor wie beispielsweise einen Stellmotor aufweist. Die Steuereinheit 20 steuert die Antriebseinheit 40 auf der Basis der kompensierten NC-Daten.
Beispielsweise zeigte die Anzeigeeinheit 50 einen Betriebszustand der Bearbeitungsvorrichtung 100 durch Ausführen einer Software an. Beispielsweise zeigt die Anzeigeeinheit 50 Ergebnisse durch die CAM und die Bearbeitungssimulation an. Die Anzeigeeinheit 50 kann ein Ergebnis der Messung durch die Messeinheit 11 und ein Ergebnis der Berechnung durch die Berechnungseinheit 12 anzeigen. Die Anzeigeeinheit 50 ist beispielsweise eine Flachbildanzeige.
Eine Verarbeitung zur Berechnung eines Kompensationswerts der NC-Daten durch die Datenkompensationsvorrichtung wird nachfolgend beschrieben.
Ein thermischer Ausdehnungsbetrag der Komponenten der Bearbeitungsvorrichtung 100 ändert sich entsprechend einer Temperaturänderung der Bearbeitungsvorrichtung 100. Die Temperatur der Bearbeitungsvorrichtung 100 ändert sich entsprechend Temperaturen am Morgen, tagsüber und in der Nacht und einem Bearbeitungsgrad. Der thermische Ausdehnungsbetrag unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Bearbeitungsvorrichtung 100. Daher wird in der Bearbeitungsvorrichtung 100 der Bearbeitungskopf 100c nahe zu einem Bearbeitungspunkt verschoben. Positionen des Bearbeitungskopfes 100c werden durch die Messeinheit 11 der Datenkompensationsvorrichtung 10 gemessen. Das heißt, Positionen des Werkzeugs 100a werden durch die Messeinheit 11 gemessen.
Ein durch die Messeinheit 11 gemessener Messwert wird an die Berechnungseinheit 12 gesendet. Die Berechnungseinheit 12 berechnet als einen Kompensationswert einen Unterschied zwischen Kompensationsdaten, welcher auf der Basis des Messwerts und von Referenzdaten, welche ein Stellwert sind, berechnet ist. Der Kompensationswert wird als Matrix ähnliche Daten berechnet. Da der Kompensationswert sich entsprechend einer Temperatur ändert, wird der Kompensationswert für eine jede von einer Vielzahl von Temperaturen (z. B. einer jeden Temperatur am Morgen, während des Tages und der Nacht) berechnet, welche innerhalb eines Bereichs einer Umgebungstemperatur bestimmt sind. Der Kompensationswert, welcher durch die Berechnungseinheit 12 berechnet ist, wird auf der Speichereinheit 13 gespeichert.
Danach wird der Kompensationswert der Steuereinheit 20 entsprechend einer Temperaturbedingung bereitgestellt. Die Steuereinheit 20 kompensiert Bearbeitungsdaten der Bearbeitungsvorrichtung 100 auf der Basis des Kompensationswerts. Die Steuereinheit 20 steuert die Antriebseinheit 40 auf der Basis der kompensierten Bearbeitungsdaten und führt eine Bearbeitung durch.
Ein bestimmtes Beispiel einer Geometriefehler-Kompensation für die durch die Steuereinheit 20 ausgeführten NC-Daten wird nachfolgend beschrieben. In 4A bis 4C sind Beispiele der Steuereinheit 20, welche die Geometriefehler-Kompensation für die NC-Daten ausführt, gezeigt.
Wie in 4A gezeigt, werden die NC-Daten (eine Spur eines Werkzeugs) durch die CAM erzeugt. Die Steuereinheit 20 kompensiert die NC-Daten auf der Basis des Kompensationswerts und führt eine Simulation aus. Wenn bestimmt wird, dass ein Simulationsergebnis richtig ist, gibt die Steuereinheit 20 das Simulationsergebnis als kompensierte NC-Daten aus und steuert die Antriebseinheit 40 auf der Basis der kompensierten NC-Daten. Wenn bestimmt wird, dass die Simulation nicht richtig ist, kompensiert die Steuereinheit 20 die NC-Daten der Bearbeitungsvorrichtung 100 weiter. Beispielsweise kompensiert die Steuereinheit 20 weiter einen Unterschied zwischen den NC-Daten und Bearbeitungsdaten (einem theoretischen Wert) der Bearbeitungsvorrichtung 100. In dem in 4A gezeigten Beispiel ist die Steuereinheit 20 eine Vorrichtung, welche die Software zum Betreiben der Bearbeitungssimulation ausführt.
Der Anwender überprüft über die Bearbeitungssimulation den Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100, was die Geometriefehler-Kompensation für die NC-Daten widerspiegelt, über die Anzeigeeinheit 50. Wenn die Bearbeitungssimulation betrieben wird, wird der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100, welche die kompensierten NC-Daten verwendet, simulierend auf der Anzeigeeinheit 50 angezeigt. Da der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 visualisiert wird, kann der Anwender den Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 überprüfen. Der Anwender kann ebenso die Form eines Werkstücks überprüfen, nachdem dieses durch das Werkzeug bearbeitet ist. Daher kann der Anwender ebenso überprüfen, ob das Werkstück eine gewünschte Form erfüllt.
Nachdem der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die Form des Werkstücks nach der Bearbeitung durch die Bearbeitungssimulation überprüft sind, werden, wenn es einen Mangel gibt, die NC-Daten der Bearbeitungsvorrichtung 100 weiter kompensiert. In der Bearbeitungsvorrichtung 100 kann eine Bestimmungseinheit, welche eine zusätzliche Kompensation der NC-Daten bestimmt, vorgesehen sein. Die NC-Daten der Bearbeitungsvorrichtung 100 können entsprechend des Betriebs der Antriebseinheit durch den Anwender weiter kompensiert werden.
Wie in 4B gezeigt, werden die NC-Daten durch die CAM erzeugt. Die Steuereinheit 20 kompensiert NC-Daten auf der Basis des Kompensationswerts. Wenn bestimmt wird, dass die Kompensation der NC-Daten richtig ist, gibt die Steuereinheit 20 kompensierte NC-Daten aus und steuert die Antriebseinheit 40 auf der Basis der kompensierten NC-Daten. Wenn bestimmt wird, dass die Kompensation der NC-Daten nicht richtig ist, kompensiert die Steuereinheit 20 die NC-Daten der Bearbeitungsvorrichtung 100 weiter. In dem in 4 gezeigten Beispiel ist die Steuereinheit 20 eine Vorrichtung, welche die Software zum Betreiben des CAM ausführt.
Der Anwender überprüft eine Spur des Werkzeugs der Bearbeitungsvorrichtung 100, welche die Geometriefehler-Kompensation für die NC-Daten widerspiegelt, über die Anzeigeeinheit 50. Da der Betrieb der Komponenten der Bearbeitungsvorrichtung 100 visualisiert wird, kann der Anwender den Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 überprüfen. Nachdem der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 auf der Anzeigeeinheit 50 überprüft ist, werden, wenn es einen Mangel gibt, die NC-Daten der Bearbeitungsvorrichtung 100 weiter kompensiert.
Wie in 4C gezeigt, erzeugt die Steuereinheit 20 die NC-Daten, kompensiert die NC-Daten auf der Basis des Kompensationswerts und führt eine Simulation aus. Wenn bestimmt wird, dass ein Simulationsergebnis richtig ist, gibt die Steuereinheit 20 das Simulationsergebnis als kompensierte NC-Daten aus und steuert die Antriebseinheit 40 auf der Basis der kompensierten NC-Daten. Wenn bestimmt wird, dass das Simulationsergebnis nicht richtig ist, kompensiert die Steuereinheit 20 die NC-Daten der Bearbeitungsvorrichtung 100 weiter. In dem in 4C gezeigten Beispiel ist die Steuereinheit 20 eine Vorrichtung, welche die Software zum Betreiben des Systems, in welchem die Bearbeitungssimulation und das CAM integriert sind, ausführt.
Der Anwender überprüft an dem System den Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100, welcher die Geometriefehler-Kompensation für die NC-Daten widerspiegelt, über die Anzeigeeinheit 50. Da der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 visualisiert wird, kann der Anwender den Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 überprüfen.
Nachdem der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 an dem System überprüft ist, werden, wenn es einen Mangel gibt, die NC-Daten der Bearbeitungsvorrichtung 100 weiter kompensiert.
Wenn der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die Form des Werkstücks in einer beliebigen der 4A bis 4C nicht richtig sind, können CL(Cutter Location-Schneideinrichtungsposition)-Daten der Bearbeitungsvorrichtung 100 modifiziert werden.
Beispielsweise umfassen die CL-Daten eine Positionsinformation (Positionsdaten) einer Komponente in der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die CL-Daten werden in der Steuerdaten-Speichereinheit 30 und Ähnlichem gespeichert. Die Positionsinformation der Komponente in der Bearbeitungsvorrichtung 100 wird durch Modifizieren der CL-Daten modifiziert. Beispielsweise ist die Positionsinformation der Komponente auf eine Information gerichtet, welche die Position des Bearbeitungskopfs 100c (des Werkzeugs 100a) durch einen Koordinatenwert wiedergibt.
Nachdem die CL-Daten modifiziert sind, führt die Steuereinheit 20 eine Simulation basierend auf den modifizierten CL-Daten erneut aus und bestimmt, ob ein Simulationsergebnis richtig ist. Der Anwender überprüft den Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die Form des Werkstücks basierend auf den modifizierten CL-Daten. Das heißt, der Anwender überprüft den Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die Form des Werkstücks basierend auf den zu den modifizierten CL-Daten gehörigen NC-Daten.
Alternativ kann, wenn der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 in einer beliebigen der 4A bis 4C nicht richtig ist, der Kompensationswert erneut erzeugt werden. In einem solchen Fall wird angenommen, dass in dem Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 die Geometriefehler-Kompensation für die NC-Daten nicht ausreichend wiedergegeben ist. Beispielsweise wird angenommen, dass ein Messfehler aufgrund der Messeinheit 11 auftritt.
Nachdem der Kompensationswert erneut erzeugt ist, kompensiert die Steuereinheit 20 die Bearbeitungsdaten der Bearbeitungsvorrichtung 100 auf der Basis des erneut erzeugten Kompensationswerts. Wenn der Kompensationswert erneut erzeugt ist, kann der Kompensationswert in der Bearbeitungsvorrichtung 100 automatisch erzeugt werden.
Alternativ kann der Anwender den Kompensationswert über die Bedienungseinheit oder Ähnliches erzeugen.
Wenn der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 in einer beliebigen der 4A bis 4C richtig ist, werden die NC-Daten der Bearbeitungsvorrichtung geändert. Die Antriebseinheit 40 wird entsprechend der geänderten NC-Daten (kompensierte NC-Daten) gesteuert und das Werkstück wird bearbeitet.
In einer Bearbeitungsvorrichtung, welche ein Werkstück unter Verwendung einer Vielzahl von Steuerachsen bearbeitet, ist die Position eines tatsächlichen Bearbeitungspunktes manchmal unterschiedlich zu der Position eines auf der Basis von Eingabedaten bestimmten Bearbeitungspunktes. Solch ein Positionierungsfehler beeinflusst die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks.
Um den Positionierungsfehler zu kompensieren, wurde eine Technik zum Bereitstellen einer Messvorrichtung, welche eine tatsächliche Position misst, und zum Berechnen eines Kompensationswerts aus einem Unterschied zwischen Messdaten und Eingabedaten vorgeschlagen. Allerdings ändert sich eine Umgebungstemperatur, wenn die Zeit verstreicht. Der Kompensationswert ändert sich ebenso aufgrund einer thermischen Ausdehnung und Ähnlichem. Daher sind die Messung und die Berechnung des Kompensationswerts jedes Mal, wenn eine Bearbeitung ausgeführt wird, notwendig. Eine Korrektheit einer Kompensation ist häufig unbekannt, es sei denn eine Bearbeitung wird unter Verwendung des berechneten Kompensationswerts tatsächlich ausgeführt. Folglich ist es schwierig ein Kompensationsergebnis vor einem tatsächlichen Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung zu bewerten.
Die Anzahl von zu berechnenden Kompensationswerten und die Anzahl von Kompensationstabellen sind manchmal klein. Weiter kann in Abhängigkeit von einer Bearbeitungsvorrichtung die Geometriefehler-Kompensation für die NC-Daten nicht ausgeführt werden. Folglich ist die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks durch einen Positionierungsfehler verschlechtert.
Mit der Bearbeitungsvorrichtung 100 der Ausführungsform werden NC-Daten erzeugt, welche der zu der Umgebungstemperatur gehörigen Geometriefehler-Kompensation unterzogen sind. Es ist möglich eine Bearbeitung entsprechend der kompensierten NC-Daten auszuführen. Es ist möglich den Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 basierend auf den NC-Daten unter Verwendung der Steuereinheit 20 zu überprüfen. Falls es einen Mangel gibt, ist es möglich die NC-Daten zu ändern. Daher ist es ebenso möglich ein Kompensationsergebnis vor einem tatsächlichen Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 zu bewerten.
In diesem Fall kann die Steuereinheit 20 an eine vorhandene Vorrichtung angebracht werden, welche die Geometriefehler-Kompensation für die NC-Daten nicht ausführen kann. Weiter ist es möglich die Anzahl von Kompensationswerten und die Anzahl von Kompensationstabellen entsprechend einer Bearbeitungsumgebung zu erhöhen. Es ist möglich die Geometriefehler-Kompensation für die NC-Daten auf der Basis einer Vielzahl von Kompensationswerten und einer Vielzahl von Kompensationstabellen auszuführen. Folglich ist es möglich eine Bearbeitungsgenauigkeit der Bearbeitungsvorrichtung 100 zu erhöhen.
Entsprechend der Ausführungsform sind eine Datenkompensationsvorrichtung und die Bearbeitungsvorrichtung, welche eine Bearbeitung mit einer höheren Bearbeitungsgenauigkeit ausführen kann, bereitgestellt.
5 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Datenkompensationsverfahrens entsprechend der Ausführungsform.
Wie in 5 gezeigt, wird zuerst eine Umgebungstemperatur gemessen und zu der Temperatur der Bearbeitungsvorrichtung 100 gehörige Daten werden gemessen (Schritt S110). Beispielsweise misst die Messeinheit 11 die Position des Werkzeugs 100a zu jeder Umgebungstemperatur und sendet die Position des Werkzeugs 100a betreffende Daten an die Berechnungseinheit 12.
Ein Kompensationswert der NC-Daten zum Kompensieren eines Positionierungsfehlers wird berechnet (Schritt S120). Beispielsweise berechnet die Berechnungseinheit 12 einen Kompensationswert der NC-Daten auf der Basis der von der Messeinheit 11 gesendeten Daten. Nachdem die Berechnungseinheit 12 den zu der Umgebungstemperatur gehörigen Kompensationswert der NC-Daten erfasst, wird der Kompensationswert in der Speichereinheit 13 gespeichert oder der Steuereinheit 20 bereitgestellt.
Die Geometriefehler-Kompensation für die NC-Daten wird auf der Basis des Kompensationswerts ausgeführt (Schritt S130). Beispielsweise kompensiert die Steuereinheit 20 eine durch die Bearbeitungsvorrichtung 100 zu bearbeitende Position betreffende Bearbeitungsdaten auf der Basis des Kompensationswerts der NC-Daten.
Der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100, welcher die Geometriefehler-Kompensation für die NC-Daten widerspiegelt, und die Form des Werkstücks nach der Bearbeitung werden überprüft (Schritt S140). Beispielsweise ist die Steuereinheit 20 eine Vorrichtung, welche eine Software zum Überprüfen des Betriebs der Bearbeitungsvorrichtung 100 ausführt. Der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die Form des Werkstücks werden durch die Anzeigeeinheit 50 entsprechend der Ausführung der Software angezeigt und durch den Anwender überprüft.
Nachdem der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die Form des Werkstücks überprüft sind, wird bestimmt, ob der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die Form des Werkstücks richtig sind (Schritt S150). Die Steuereinheit 20 und der Anwender bestimmen, ob der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die Form des Werkstücks richtig sind.
Wenn bestimmt wird, dass der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die Form des Werkstücks nicht richtig sind (Nein), werden die CL-Daten der Bearbeitungsvorrichtung 100 modifiziert (Schritt S160). Nachdem die CL-Daten modifiziert sind, werden der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die Form des Werkstücks basierend auf den modifizierten CL-Daten überprüft.
Wenn bestimmt wird, dass der Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 100 und die Form des Werkstücks richtig sind (Ja), werden die NC-Daten der Bearbeitungsvorrichtung 100 geändert (Schritt S170). Die Antriebseinheit 40 wird entsprechend der geänderten NC-Daten gesteuert und das Werkstück wird bearbeitet.
Entsprechend der Ausführungsform ist ein Datenkompensationsverfahren bereitgestellt, welches eine Bearbeitung mit einer höheren Bearbeitungsgenauigkeit ausführen kann.
Ein Verarbeitungsverfahren zum Speichern auf einem Speichermedium eines Programms zum Betreiben der Konfiguration der Ausführungsform, um die Funktionen der Ausführungsform zu realisieren (z. B. ein Programm zum Ausführen der Verarbeitung in 5), zum Auslesen als einen Code des in dem Speichermedium gespeicherten Programms und zum Ausführen des Programms auf einem Computer ist ebenso in der Kategorie der Ausführungsform umfasst. Ein computerlesbares Speichermedium ist in dem Schutzbereich der Ausführungsform umfasst. Das Computerprogramm selbst, welches auf dem Speichermedium gespeichert ist, ist ebenso in der Ausführungsform umfasst.
Als das Speichermedium können beispielsweise eine Floppy(eingetragene Handelsmarke)-Diskette, eine Festplatte, eine optische Platte, eine magneto-optische Platte, eine CD-ROM, ein magnetisches Tape, eine nicht flüchtige Speicherkarte und ein ROM verwendet werden.
Nicht nur das auf dem Speichermedium gespeicherte die Verarbeitung ausführende Programm alleine sondern auch ein Programm, welches auf einem Betriebssystem betrieben wird und den Betrieb der Ausführungsform in Zusammenarbeit mit Funktionen von anderer Software betreibt, und eine Verlängerungskarte sind in der Kategorie der Ausführungsform umfasst.
Entsprechend der Ausführungsform werden die Datenkompensationsvorrichtung, das Datenkompensationsverfahren und die Bearbeitungsvorrichtung, welche eine Bearbeitung mit einer höheren Genauigkeit ausführen kann, bereitgestellt.
Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen nur beispielhaft dargestellt und sind nicht dazu gedacht, den Schutzbereich der Erfindungen zu beschränken. Allerdings können die neuen hierin beschriebenen Ausführungsformen in einer Vielzahl von anderen Formen ausgeführt werden; weiterhin können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Form der hierin beschriebenen Ausführungsformen gemacht werden, ohne von dem Geist der Erfindungen abzuweichen. Die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente sind dazu gedacht solche Formen oder Modifikationen, welche innerhalb des Schutzbereichs und Geistes der Erfindungen fallen würden, abzudecken. Darüber hinaus können die oben genannten Ausführungsformen wechselseitig kombiniert werden und ausgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2014-187247 [0001]
JP 2015-170730 [0001]

Claims

Eine Datenkompensationsvorrichtung, umfassend: eine Temperaturmesseinheit, ausgebildet zum Messen einer Umgebungstemperatur in einer Umgebung einer Bearbeitungsvorrichtung; eine Positionsmesseinheit, ausgebildet zum Messen einer vorab festgelegten Position einer Komponente der Bearbeitungsvorrichtung; und eine Berechnungseinheit, ausgebildet zum Berechnen eines geometrischen Fehler-Kompensationswerts entsprechend einer Vielzahl von Umgebungstemperaturen, auf der Basis der durch die Temperaturmesseinheit gemessenen Umgebungstemperatur, der durch die Positionsmesseinheit gemessenen Position der Komponente und der vorab festgelegten Position der Komponente.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Berechnungseinheit den geometrischen Fehler-Kompensationswert auf der Basis eines Koordinatenwerts in einem Raum, in welchem sich die Komponente bewegt, berechnet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Temperaturmesseinheit eine externe Temperatur der Bearbeitungsvorrichtung oder eine interne Temperatur der Bearbeitungsvorrichtung oder eine Temperatur der Komponente misst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente einen reflektierenden Körper umfasst, und die Positionsmesseinheit eine Position des reflektierenden Körpers misst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Speichereinheit, welche zum Speichern des geometrischen Fehler-Kompensationswerts ausgebildet ist.
Eine Bearbeitungsvorrichtung, umfassend: eine Datenkompensationsvorrichtung, umfassend: eine Temperaturmesseinheit, ausgebildet zum Messen einer Umgebungstemperatur in einer Umgebung der Bearbeitungsvorrichtung; eine Positionsmesseinheit, ausgebildet zum Messen einer vorab festgelegten Position einer Komponente der Bearbeitungsvorrichtung; und eine Berechnungseinheit, ausgebildet zum Berechnen eines Geometriefehler-Kompensationswerts, welcher zu einer jeden einer Vielzahl von Umgebungstemperaturen gehört, auf der Basis der durch die Temperaturmesseinheit gemessenen Umgebungstemperatur, der durch die Positionsmesseinheit gemessenen Position der Komponente und der vorab festgelegten Position der Komponente; eine Antriebseinheit, ausgebildet zum Antreiben der Komponente; und eine Steuereinheit, ausgebildet zum Steuern der Antriebseinheit, wobei die Steuereinheit eingegebene Bearbeitungsdaten unter Verwendung eines Geometriefehler-Kompensationswerts kompensiert, welcher zu der durch die Temperaturmesseinheit gemessenen Umgebungstemperatur gehört.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Berechnungseinheit den Geometriefehler-Kompensationswert auf der Basis eines Koordinatenwerts in einem Raum, in welchem sich die Komponente bewegt, berechnet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Temperaturmesseinheit eine externe Temperatur der Bearbeitungsvorrichtung, eine interne Temperatur der Bearbeitungsvorrichtung und eine Temperatur der Komponente misst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Komponente einen reflektierenden Körper umfasst, und die Positionsmesseinheit eine Position des reflektierenden Körpers misst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Datenkompensationsvorrichtung weiter eine Speichereinheit umfasst, welche zum Speichern des Geometriefehler-Kompensationswerts ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Steuereinheit eine Korrektheit der kompensierten Bearbeitungsdaten bestimmt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Steuereinheit eine Vorrichtung umfasst, welche eine Software zum Bestimmen einer Korrektheit der kompensierten Bearbeitungsdaten ausführt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, weiter umfassend eine Anzeigeeinheit, ausgebildet zum Anzeigen eines Betriebs der Bearbeitungsvorrichtung.
Ein Datenkompensationsverfahren, umfassend: Messen einer Umgebungstemperatur in einer Umgebung einer Bearbeitungsvorrichtung und einer vorab festgelegten Position einer Komponente der Bearbeitungsvorrichtung; Berechnen eines Geometriefehler-Kompensationswerts, welcher zu einer jeden einer Vielzahl von Umgebungstemperaturen gehört, auf der Basis der gemessenen Umgebungstemperatur, der gemessenen Position der Komponente und der vorab festgelegten Position der Komponente; und Kompensieren von eingegebenen Bearbeitungsdaten unter Verwendung eines Geometriefehler-Kompensationswerts, welcher zu der gemessenen Umgebungstemperatur gehört.
Verfahren gemäß Anspruch 14, weiter umfassend Ändern der Bearbeitungsdaten auf der Basis der Kompensation der Bearbeitungsdaten.
Verfahren gemäß Anspruch 15, weiter umfassend Bestimmen einer Korrektheit der kompensierten Bearbeitungsdaten, wobei die Bearbeitungsdaten geändert werden, wenn bestimmt wird, dass die kompensierten Bearbeitungsdaten richtig sind.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei Positionsdaten der Komponente modifiziert werden, wenn bestimmt wird, dass die kompensierten Bearbeitungsdaten nicht richtig sind.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei der Geometriefehler-Kompensationswert auf der Basis eines Koordinatenwerts in einem Raum, in welchem sich die Komponente bewegt, berechnet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Messen der Umgebungstemperatur ein Messen einer externen Temperatur der Bearbeitungsvorrichtung oder einer internen Temperatur der Bearbeitungsvorrichtung oder einer Temperatur der Komponente umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die Komponente einen reflektierenden Körper umfasst, und das Messen der Position der Komponente ein Messen einer Position des reflektierenden Körpers umfasst.