CN110908335A - 用于机床上的磨损分析的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制机床的方法，包括以下步骤：提供数据存储器，所述数据存储器针对多个加工轴线中的至少一个特定加工轴线含有多个数据元组，所述多个数据元组每一个都将负载值分配给相对于特定加工轴线的位置值，选择其负载值不同的第一数据元组和第二数据元组，以及生成用于机床的至少一个控制命令，其中所述控制命令适于在第一位置值处执行第一公差测量，并在第二位置值处执行第二公差测量，并且其中基于第一公差测量的第一结果和第二公差测量的第二结果，输出关于机床的零件的磨损的信息。本发明还公开了相应的装置。

Description

用于机床上的磨损分析的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种控制具有多个加工轴线的机床的方法，所述加工轴线被构造成使加工头和/或工件移位。本发明还涉及一种用于控制机床的相应装置。
背景技术
可以使用机床以高精度机加工工件。然而，已知机床的加工精度随着时间会减小。因此，可以限定机床的移动零件要被更换的周期。可选地或除此之外，可以通过对已完成的工件进行随机取样来检查工件是否仍在规定公差内被制造。如果不再是这种情况，则更换机床的被磨损部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种确定机床上的磨损的改进方法和相应装置。
该目的通过一种用于控制具有多个加工轴线的机床的方法来实现，所述加工轴线被构造成移动加工头和/或工件，所述方法包括以下步骤：
提供数据存储器，所述数据存储器针对所述多个加工轴线中的至少一个特定加工轴线含有多个数据元组，所述多个数据元组每一个都将负载值分配给相对于所述特定加工轴线的位置值；
从所述多个数据元组中选择具有第一位置值和第一负载值的第一数据元组以及具有第二位置值和第二负载值的第二数据元组，所述第一位置值与所述第二位置值不同；以及
生成用于机床的至少一个控制命令，所述控制命令适于在由第一位置值描述的第一位置处执行第一公差测量，并在由第二位置值描述的第二位置处执行第二公差测量，
其中，基于第一公差测量的第一结果和第二公差测量的第二结果，输出关于机床的零件的磨损的信息。
关于本发明，发明人认识到，尽管在现有技术中可以确定机床是否已经离开规定的公差范围，但是必须更换机床的大量零件以便恢复期望的公差。相反，发明人寻找一种来分配确定的磨损的方法，该磨损例如通过将限定的公差范围具体地赋予给机床的一组部件或者甚至是机床的恰好一个部件来指示。
这种可能性由上述方法提供。一方面，可以识别在一个或多个加工轴线上存在的磨损的类型，所述一个或多个加工轴线被构造成使加工头和/或工件移位。另一方面，也可以缩小可以考虑的磨损的类型的部件。例如，可以从遭受磨损的所有部件中识别一组部件，或者甚至可以识别特定部件。
一方面，该信息可以使得识别磨损的原因并且采取适当的对策成为可能，例如改变控制机床的程序。另一方面，不再需要更换所有的遭受磨损的零件，而是仅更换遭受磨损的零件的子组或者甚至仅更换一个特定的部件。这些发现使得可以降低机床的运行成本或者使得机床能够在规定的公差范围内更长时间地运行。
根据所提出的解决方案，大量的数据元组被存储在数据存储器中。术语“数据元组”用于描述两个或更多个数据之间的关系。特别地，对于多个加工轴线中的至少一个特定加工轴线，数据元组具有位置值，特别是相对于特定加工轴线的线性位置值或角位置值，即，沿着特定加工轴线的线性位置值和/或围绕特定加工轴线的角位置值，其中包含在数据元组中的至少一个负载值被分配给位置值。
数据元组的负载值可以根据经验确定，例如通过控制程序的模拟或分析而数学地计算，或者被估算。当然，负载值也可通过考虑多个方面来确定。作为一个示例，应当注意，通常机床的轴头被频繁定位的位置将比轴头很少被定位的位置具有更高的负载值。作为另一个示例，轴头以高速移位的位置通常将比以低速移位的位置具有更高的负载值。
然后，从这多个数据元组中选择两个数据元组，所述两个数据元组的对应的位置值彼此不同。对于一些实施例，选择位置值，使得第一负载值与第二负载值不同。换句话说，沿着至少一个特定加工轴线选择其负载值不同的两个位置。
在另一步骤中，生成用于机床的控制命令。该控制命令使得在由来自第一数据元组的第一位置值描述的第一位置处执行第一公差测量，并且在由来自第二数据元组的第二位置值描述的第二位置处执行第二公差测量。换句话说，在两个位置处执行公差测量，由此在一些实施例中，对应于这些位置的负载值彼此不同。
对于某些实施例，公差测量中的每一个确定范围，在该范围内，在规定目标位置和实际位置之间存在偏差。偏差越大，公差越大。因此，在生产期间，必须确保测量的公差范围不超过最大允许公差。所确定的公差越大，越可能假定问题是由磨损引起的。
然后，基于公差测量的结果，输出关于机床的至少一部分的磨损的信息。在已知具有分配给两个位置的不同负载值的所述两个位置处执行公差测量的事实使得可以使用该信息来确定特定的一组部件或者甚至确切的一个部件，其中关于所述部件的关于磨损的信息可以被输出。
该方法可以在机床本身中或机床外部进行。输出的信息可以是预测值。
因此，该目的被实现了。
在优选的实施例中，如果第一结果和第二结果近似匹配，则输出在第一部件上已经发生磨损的信息，该第一部件被分配给特定加工轴线并且可以相对于特定加工轴线移动。
假定，如果关于公差或关于在加工轴线的两个位置处的确定的磨损的结果至少近似相同，则不假定沿加工轴线存在局部显著的磨损，而是假定在可沿特定加工轴线移动的部件(例如，加工头或轴头)上存在磨损。对于一些实施例，如果第一结果和第二结果之间的差值小于15％、小于10％、小于5％、或小于3％，则假定第一结果和第二结果之间的近似对应。
在另一优选的实施例中，如果在第一结果和第二结果之间存在显著偏差，则输出在第二部件上已经发生磨损的信息，该第二部件被分配给特定加工轴线并且相对于特定加工轴线是位置不变的。
假定，如果在加工轴线的两个位置处在确定的公差或磨损方面的结果彼此显著不同，则将沿着加工轴线(例如，在轴的某个位置处)假定存在局部显著的磨损。该部件例如可以是为其分配了特定加工轴线的轴。该位置将通常是测量更大公差范围的位置。对于一些实施例，如果第一结果和第二结果之间的差值大于5％、大于10％、大于15％、或大于20％，则假定第一结果和第二结果之间存在显著差异。
在另一优选的实施例中，选择第一数据元组和第二数据元组，以使得第一负载值明显低于第二负载值。
当前假设，如果负载值彼此显著不同，则可以很好地执行关于机床的至少一部分上的磨损和/或对一组部件或特定部件的限制的信息的准确性，尤其是预测值。例如，对于不同的实施例，可以选择第一数据元组和第二数据元组，使得第一负载值比第二负载值低至少10％、至少25％、至少50％、或至少75％。
在另一优选的实施例中，选择第一数据元组和第二数据元组，以使得第一负载值是来自特定加工轴线的多个数据元组的最小负载值，和/或第二负载值是来自特定加工轴线的多个数据元组的最大负载值。
这样，第一负载值和第二负载值之间的差值可以特别大，这将提供机床的零件的磨损的特别好的指示。
在另一优选的实施例中，将第一公差测量的第一结果与在与第一位置一致或接近的第三位置处的第三公差测量的早前的第一结果进行比较，以获得第一差值，并且将第二公差测量的第二结果与在与第二位置一致或接近的第四位置处的第四公差测量的早前的第二结果进行比较，以获得第二差值。
该实施例改进了信息的获取，这是因为现在也可以考虑早前确定的值。该实施例现在允许识别关于测量的公差的时间发展。为了进行有意义的比较，选择用于比较的第三位置，使得该第三位置与第一位置匹配或接近第一位置。术语“接近”意味着技术人员认识到在第三位置处的第三公差测量和在第一位置处的第一公差测量之间的有意义的可比性，即使这两个位置不相同。以相同的方式，选择第四位置使得该第四位置对应于第二位置或接近第二位置。通过评估这些差异，可以看出第一位置处的公差测量相对于第二位置处的公差测量是如何变化的。
在另一优选的实施例中，如果第一差值和第二差值近似匹配，则输出在第一部件上已经发生磨损的信息，该第一部件被分配给特定加工轴线并且能够沿着特定加工轴线移动。
这个结论背后的推理是，如果在加工轴线的两个点处存在至少基本上均匀的变化，则不假定沿加工轴线存在局部显著的磨损，而是假定在可以沿特定加工轴线移动的部件(例如，轴头)上存在局部显著的磨损。相对于特定加工轴线位置不变的部件则可以被排除作为磨损的原因或者可以被认为具有较低的优先级。这也可以包括特定加工轴线本身。对于一些实施例，如果第一差值和第二差值之间的差值小于15％、小于10％、小于5％、或小于3％，则假定第一差值和第二差值近似对应。
在另一优选的实施例中，如果在第一差值和第二差值之间存在显著偏差，则输出在第二部件上已经发生磨损的信息，该第二部件被分配给特定加工轴线并且相对于特定加工轴线是位置不变的。
该结论背后的考虑是，在加工轴线的两个点处存在明显不同的变化的情况下，可以假定沿加工轴线的局部显著的磨损，即不是在可沿特定加工轴线运动的部件(例如主轴头)上。则相对于特定加工轴线移动的部件可以被排除作为磨损的原因或者以较低优先级处理。这可以特别包括加工头。对于一些实施例，如果第一差值和第二差值之间的差值大于5％、大于10％、大于15％或大于20％，则假定第一差值和第二差值之间存在显著差异。
在另一优选实施例中，确定第一差值和第二差值之间的最大差值，并且将分配给最大差值的位置值作为第三信息输出。
基于该信息，容易确定相对于最后的公差测量在哪里磨损得最厉害。
在另一优选的实施例中，第一公差测量和第二公差测量通过圆度测试来执行，其中，在圆度测试期间使用的圆形路径穿过第一位置和第二位置。
在该实施例中，已知的圆度测试以使得该圆度测试一方面穿过第一位置，另一方面穿过第二位置的方式被定位。这允许圆度测试在一次穿过中执行第一公差测量和第二公差测量。在完成圆度测试之后，对于具有更低负载值的位置进行公差测量，对于具有更高负载值的另一位置测量进行另一公差测量。因为在这种情况下，圆度测试仅必须相对于其参数被限定，所以可以容易地执行必要的公差测量。
该目的还通过一种用于控制具有多个加工轴线的机床的适当装置来实现，该装置包括：
-输入接口，所述输入接口适于从数据存储器接收位置数据；
-处理装置，所述处理设备适于执行前述方法；以及
-输出接口，所述输出接口被配置成输出关于机床的零件的磨损的信息。
不言而喻，在不背离本发明的范围的情况下，上述特征和下面将要说明的特征不仅可以以所示的组合使用，而且可以以其它组合或单独使用。
附图说明
本发明的示例在附图中被更详细地示出，并在以下描述中被更详细地说明。在附图中：
图1示出了用于控制机床的装置；
图2示出了用于控制机床的方法；以及
图3示出了机床的实施例。
具体实施方式
图1示出了用于控制机床12的装置10。图2示出了用于控制机床12的方法。下面更详细地说明所述方法和所述装置10。
图1示出了数据存储器14，该数据存储器14针对机床12的多个加工轴线16、17、18、19(参见图3)中的至少一个特定加工轴线16(参见图3)含有多个数据元组D1、D2...Dn。数据元组D1、D2...Dn中的每一个都将负载值B1、B2....Bn分配给沿特定加工轴线16的位置值P1、P2...Pn。
装置10具有输入接口20，输入接口20适于从数据存储器14接收至少位置数据P。位置数据P至少部分地是上述位置值P1、P2...Pn。输入接口20可以从数据存储器14接收所有位置数据P。然而，对于某些实施例，仅接收位置数据P的子集，具体地，如下所述，接收两个位置值P1、P2。在一些实施例中，输入接口20也可以接收至少一个负载值B1、多个负载值B1、B2....Bn或所有负载值B1、B2....Bn。
装置10还具有处理装置22，该处理装置22被配置成执行以下图2中描述的方法。装置10还包括输出接口24，该输出接口24适于输出与机床12的零件的磨损有关的至少一个信息I。
根据图2的方法用于控制具有多个加工轴线16、17、18、19的机床12，这些加工轴线被构造成用于使加工头28和/或工件30移位。
首先，在步骤S10中提供数据存储器14，该数据存储器14针对多个加工轴线16、17、18、19中的至少一个特定加工轴线16含有多个数据元组D1、D2...Dn，所述数据元组每一个都将负载值B1、B2...Bn分配给沿特定加工轴线16的位置值P1、P2...Pn。
在进一步的步骤S12中，从所述多个数据元组D1、D2...Dn中选择包括第一位置值P1和第一负载值B1的第一数据元组D1以及包括第二位置值P2和第二负载值B2的第二数据元组D2，其中，第一负载值B1不同于第二负载值B2。
然后在步骤S14处，为机床12生成至少一个控制命令C，其中控制命令C被配置成在由第一位置值P1描述的第一位置处执行第一公差测量，并且在由第二位置值P2描述的第二位置处执行第二公差测量。
在进一步的步骤S16中，基于第一公差测量的第一结果E1和第二公差测量的第二结果E2，输出关于机床12的一部分的磨损的信息I。
图3示出了机床12的一个实施例，其中，工件30被夹持。工件30可以沿加工轴线18移动。还示出了加工头28，该加工头28可以利用第一轴26以及第二轴27移动。第一轴26具有特定加工轴线16，第二轴27具有加工轴线19。加工头28还具有加工插件32，该加工插件32可以围绕加工轴线17旋转。
此外，第一位置值P1和第二位置值P2被象征性地标记，由此在相应位置处的相应公差测量导致结果E1和E2。
在一个实施例中，将第一公差测量的第一结果E1与在与第一位置一致或接近的第三位置处的第三公差测量的早前的第一结果E1进行，比较以获得第一差值，并且将第二公差测量的第二结果E2与在与第二位置一致或接近的第四位置处的第四公差测量的早前的第二结果E1进行比较，以获得第二差值。
如果在第一差值与第二差值之间存在近似匹配，则在该实施例中输出指示在加工头28上已经存在磨损的信息，其中所述加工头28可以沿着特定加工轴线16移动。在第一差值和第二差值具有显著偏差的情况下，输出指示在特定加工轴线16上已经发生磨损的信息，该特定加工轴线16相对于其自身是位置不变的。换句话说，特定加工轴线16相对于其自身不移动。
在一实施例的情况下，第一公差测量和第二公差测量以这样的方式执行，即进行圆度测试，其中所述圆度测试的圆形路径穿过第一位置P1和第二位置P2，参见表示加工头28的移位的符号圆。
因此，示出了一种过程和装置10，其使得可以从在机床12上经受磨损的部件的总体来指示在这些部件的子组中或甚至是指特定部件中已经发生的磨损。

Claims (11)

1.一种用于控制机床(12)的方法，所述机床具有多个加工轴线(16、17、18、19)，所述加工轴线被构造成用于使加工头(28)和工件(30)中的至少一个移位，所述方法包括以下步骤：
提供(S10)数据存储器(14)，所述数据存储器针对所述多个加工轴线(16、17、18、19)中的至少一个特定加工轴线(16)含有多个数据元组(D1、D2...Dn)，所述多个数据元组每一个都将负载值(B1、B2….Bn)分配给相对于所述特定加工轴线的位置值(P1、P2...Pn)；
从所述多个数据元组(D1、D2...Dn)中选择(S12)具有第一位置值(P1)和第一负载值(B1)的第一数据元组(D1)以及具有第二位置值(P2)和第二负载值(B2)的第二数据元组(D2)，所述第一位置值(P1)与所述第二位置值(P2)不同；以及
生成(S14)用于所述机床(12)的至少一个控制命令(C)，所述控制命令(C)适于在由所述第一位置值(P1)描述的第一位置处执行第一公差测量，并在由所述第二位置值(P2)描述的第二位置处执行第二公差测量，
其中，基于所述第一公差测量的第一结果(E1)和所述第二公差测量的第二结果(E2)，输出(S16)关于机床的零件的磨损的信息(I)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述第一结果(E1)和所述第二结果(E2)的近似匹配，输出在第一部件上已经发生磨损的信息，所述第一部件与所述特定加工轴线(16)相关联并且能够相对于所述特定加工轴线(16)移动。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述第一结果(E1)和所述第二结果(E2)之间存在显著偏差的情况下，输出在第二部件上已经发生磨损的信息，所述第二部件与所述特定加工轴线(16)相关联并且相对于所述特定加工轴线(16)位置不变。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，选择所述第一数据元组(D1)和所述第二数据元组(D2)，以使得所述第一负载值(B1)明显小于所述第二负载值(B2)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，选择所述第一数据元组(D1)和所述第二数据元组(D2)，以使得所述第一负载值(B1)是所述特定加工轴线(16)的所述多个数据元组(D1、D2…Dn)中的最小负载值，和/或所述第二负载值(B2)是所述特定加工轴线(16)的所述多个数据元组(D1、D2…Dn)中的最大负载值。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述第一公差测量的第一结果(E1)与在与所述第一位置一致或接近的第三位置处的第三公差测量的早前的第一结果进行比较，以获得第一差值，并且将所述第二公差测量的第二结果(E2)与在与所述第二位置一致或接近的第四位置处的第四公差测量的早前的第二结果进行比较，以获得第二差值。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一差值和所述第二差值的近似匹配提供在第一部件上已经发生磨损的信息，所述第一部件与所述特定加工轴线相关联并且能够相对于所述特定加工轴线(16)移动。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，在所述第一差值和所述第二差值具有显著偏差的情况下，输出在第二部件上已经发生磨损的信息，所述第二部件与所述特定加工轴线(16)相关联并且相对于所述特定加工轴线(16)位置不变。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，确定所述第一差值与所述第二差值之间的最大差值，并且将分配给所述最大差值的位置值作为第三信息输出。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一公差测量和所述第二公差测量通过圆度测试来执行，其中，由所述圆度测试所描述的圆穿过所述第一位置和所述第二位置。
11.一种用于控制具有多个加工轴线(16、17、18、19)的机床(12)的装置(10)，所述装置(10)包括：
输入接口(20)，所述输入接口适于从数据存储器(14)接收位置数据(P)，
处理装置(22)，所述处理装置适于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法；以及
输出接口(24)，所述输出接口适于输出关于机床(12)的零件的磨损的信息(I)。
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