DE102006051988A1 - Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung - Google Patents

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Abstract

Eine Einrichtung 1 zum Korrigieren thermischer Verlagerung weist eine Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14 zum Ausführen eines Prozesses des Erkennens auf der Basis von aus einem Steuergerät 22 empfangenen Kenndaten zum Bezeichnen eines Austauschsollwerkzeugs mit einer Temperatur unmittelbar nach der Verwendung des diesen entsprechenden Werkzeugs von den im Werkzeugmagazin eines Werkzeugwechslers 33 angeordneten Werkzeugen, des Berechnens einer Werkzeugtemperatur auf der Basis der erkannten Werkzeugtemperatur unmittelbar nach der Verwendung und einem Ablauf der Zeitspanne seit der vorherigen Verwendung des den von einem Steuergerät 25 empfangenen Kenndaten entsprechenden Werkzeugs auf und eines Prozesses des Berechnens einer Werkzeugtemperatur auf der Basis der berechneten Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung und der Temperatur der Spindel, eine Korrektur-Ermittlungseinheit 16 zum Berechnen einer axialen thermischen Verlagerung der Spindel auf der Basis der berechneten Werkzeugtemperatur während der Verwendung und Ermitteln eines Korrekturwerts, um sie aufzuheben, und eine Korrektur-Durchführungseinheit 17 zum Ausführen einer Korrektur auf der Basis des ermittelten Korrekturwerts.

Description

  • Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Korrektur thermischer Verlagerung zum Korrigieren axialer thermischer Verlagerung eines an der Spindel einer Werkzeugmaschine befestigten Werkzeugs.
  • In den Werkzeugmaschinen eines Bearbeitungszentrums oder dergleichen laufen Lager, die eine Spindel drehbar lagern, heiß und die durch die Wärmeentwicklung erzeugte Wärme wird auf die Spindel und das daran befestigte Werkzeug übertragen, was zu einer Längenänderung des Werkzeugs führt. Die Längenänderung des Werkzeugs setzt die Bearbeitungsgenauigkeit herab.
  • In dem Zusammenhang wurde zur Vermeidung einer solchen Herabsetzung der Bearbeitungsgenauigkeit herkömmlich ein Verfahren zum Korrigieren der thermischen Verlagerung des Werkzeugs vorgeschlagen, das in der Veröffentlichung der ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-148443 offenbart ist.
  • Das Korrekturverfahren wird durchgeführt durch: Messen einer ersten Werkzeugmaschinentemperatur nahe dem Spindellager und Messen einer zweiten Werkzeugmaschinentemperatur eines Teils der Werkzeugmaschine, der eine hohe thermische Stabilität aufweist, wie das Bett o. dergl.; Berechnen der axialen thermischen Verlagerung des Werkzeugs (Korrekturwert) nach einer festgelegten Berechnungsformel auf der Basis der Differenz zwischen der gemessenen ersten Werkzeugmaschinentemperatur und der zweiten Werkzeugmaschinentemperatur; und Korrigieren der axialen Stellung des Werkzeugs auf der Basis der berechneten thermischen Verlagerung (Korrekturwert). Eine solche Korrektur ermöglicht die Kompensation der thermischen Verlagerung des Werkzeugs und eine Bearbeitung des Werkstücks, während verhindert wird, dass die Bearbeitungsgenauigkeit herabgesetzt wird.
  • Jedoch weist die Werkzeugmaschine ein Werkzeugmagazin auf in dem Werkzeuge angeordnet sind, und ist auch mit einem Werkzeugwechsler zum Austausch des in dem Werkzeugmagazin angeordneten Werkzeugs und eines an der Spindel befestigten Werkzeugs ausgerüstet. Das Bearbeiten von Werkstücken wird mittels des Werkzeugwechslers unter Verwendung verschiedener Werkzeuge durchgeführt, wobei das in dem Werkzeugmagazin angeordnete Werkzeug gegen das an der Spindel befestigte Werkzeug ausgetauscht wird.
  • Ferner kühlt das von der Spindel abgenommene und dann im Werkzeugmagazin aufgenommene Werkzeug fortlaufend auf eine Temperatur nahe der Raumtemperatur ab, aber es benötigt hierzu einen bestimmten Zeitraum. So weist jedes im Werkzeugmagazin angeordnete Werkzeug eine unterschiedliche Temperatur auf, was davon abhängt, ob das Werkzeug unbenutzt ist, ohne an der Spindel befestigt gewesen zu sein, oder nicht, ob das Werkzeug nach der Aufnahme im Werkzeugmagazin eine für de bestimmten Zeitraum ausreichende Zeitspanne verbracht hat und auf eine Temperatur nahe der Raumtemperatur abgekühlt ist oder nicht, und ob das Werkzeug nach der Aufnahme im Werkzeugmagazin genügend lange abgekühlt ist oder nicht, um den bestimmten Zeitraum darin zu verbringen.
  • Dadurch ist die Temperatur bei einem Beginn der Befestigung des Werkzeugs an der Spindel durch den Werkzeugwechsler von einem Werkzeug zum anderen unterschiedlich. Wenn die Temperatur bei einem Beginn der Befestigung des Werkzeugs an der Spindel unterschiedlich ist, ist auch die Temperaturänderung (thermische Verlagerung) danach von einem Werkzeug zum anderen unterschiedlich.
  • Demzufolge muss zur genauen Durchführung einer Korrektur der thermischen Verlagerung eine Temperatur bei einem Beginn der Befestigung des Werkzeugs an der Spindel berücksichtigt werden, um eine thermische Verlagerung des Werkzeugs zu berechnen. Jedoch wird dieser Punkt bei dem zuvor beschriebenen herkömmlichen Verfahren zum Korrigieren der thermischen Verlagerung nicht berücksichtigt, bei dem eine erste Werkzeugmaschinentemperatur nahe dem Spindellager und eine zweite Werkzeugmaschinentemperatur an einem Teil der Werkzeugmaschine, der eine hohe thermische Stabilität aufweist, gemessen werden, um die thermische Verlagerung des Werkzeugs zu berechnen, und daher ist es unmöglich, eine Korrektur mit großer Genauigkeit durchzuführen.
  • Ferner ist ein Sensor zum Messen der ersten Werkzeugmaschinentemperatur und der zweiten Werkzeugmaschinentemperatur erforderlich, was erhöhte Fertigungskosten und Kompliziertheit des Aufbaus der Einrichtung zur Folge hat.
  • Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung der zuvor beschriebenen Schwierigkeiten zustande gebracht und eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Korrigieren einer thermischen Verlagerung zu schaffen, die es ermöglicht, einen Korrekturwert zur Kompensation der axialen thermischen Verlagerung des an der Werkzeugmaschinenspindel befestigten Werkzeugs mit hoher Genauigkeit zu berechnen und eine Bearbeitung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
  • Zur Lösung der zuvor beschriebenen Aufgabe betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung, welche in einer Werkzeugmaschine vorgesehen ist, die mit einer Spindeleinrichtung mit einer Spindel, an der ein Werkzeug befestigt ist, und welche die Spindel axial bzw. um ihre Mittelachse dreht, und so ausgebildet ist, dass sie axial relativ bewegbar ist, einer Vorschubeinrichtung, welche die Spindeleinrichtung axial relativ bewegt, einem Werkzeugwechsler mit einem Werkzeugmagazin, in dem Werkzeuge angeordnet sind, und der ein im Werkzeugmagazin angeordnetes Werkzeug und ein an der Spindel der Spindeleinrichtung befestigtes Werkzeug austauscht, und einem Steuergerät ausgerüstet ist, das den Betrieb der Spindeleinrichtung, der Vorschubeinrichtung und des Werkzeugwechslers steuert, das heißt, die Vorschubeinrichtung auf der Basis von Sollverlagerungsstellungsdaten der Spindeleinrichtung steuert, um die Spindeleinrichtung relativ zur Sollverlagerungsstellung zu bewegen, und den Werkzeugwechsler auf der Basis von Kenndaten eines in dem Werkzeugmagazin angeordneten Austauschsollwerkzeugs steuert, um das den Kenndaten entsprechende Werkzeug gegen das an der Spindel befestigte Werkzeug auszutauschen, und das eine axiale thermische Verlagerung korrigiert, die in dem an der Spindel befestigten Werkzeug auftritt, wobei die Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung zum Ausführen von Folgendem gestaltet ist: einen Prozess des Erkennens eines Austauschsollwerkzeugs entsprechend den Kenndaten auf der Basis der vom Steuergerät erhaltenen Kenndaten und des Berechnens einer Temperatur direkt vor Verwendung des erkannten Werkzeugs auf der Basis einer Verwendungsloginformation des Werkzeugs; einen Prozess des Berechnens einer Werkzeugtemperatur während der Verwendung auf der Basis der berechneten Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung und einer Temperatur der Spindel; einen Prozess des Berechnens einer axialen thermischen Verlagerung der Spindel auf der Basis der berechneten Temperatur während der Verwendung und des Ermittelns eines Korrekturwerts zum Kompensieren derselben; und einen Prozess des Korrigierens der Sollverlagerungsstellung auf der Basis des ermittelten Korrekturwerts.
  • Erfindungsgemäß wird zuerst ein Prozess der Erkennens eines den Kenndaten entsprechenden Austauschsollwerkzeugs auf der Basis von Kenndaten, die vom Steuergerät erhalten werden, und des Berechnens einer Temperatur direkt vor Verwendung (direkt vor dem Befestigen an der Spindel) des erkannten Werkzeugs auf der Basis einer Verwendungsloginformation des Werkzeugs durchgeführt, und dann wird ein Prozess des Berechnens einer Werkzeugtemperatur während der Verwendung (während der Befestigung des Werkzeugs an der Spindel) auf der Basis der berechneten Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung und einer Temperatur der Spindel durchgeführt. Aufeinander folgend werden ein Prozess des Berechnens einer axialen thermischen Verlagerung der Spindel auf der Basis der berechneten Temperatur während der Verwendung und Ermittelns eines Korrekturwerts zum Kompensieren derselben durchgeführt und schließlich wird ein Prozess des Korrigierens der Sollverlagerungsstellung der durch die Vorschubeinrichtung relativ bewegten Spindeleinrichtung auf der Basis des ermittelten Korrekturwerts durchgeführt.
  • Zufolge der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung wird direkt vor der Verwendung die Temperatur des durch den Werkzeugwechsler an der Spindel zu befestigenden Werkzeugs berechnet, die Werkzeugtemperatur während der Verwendung wird auf der Basis der berechneten Temperatur direkt vor der Verwendung berechnet usw., und die axiale thermische Verlagerung des Werkzeugs (Korrekturwert) wird auf der Basis der berechneten Temperatur während der Verwendung berechnet. So kann die thermische Verlagerung (Korrekturwert) mit hoher Genauigkeit berechnet werden, wodurch eine Bearbeitung mit hoher Genauigkeit durchgeführt wird.
  • Zusätzlich enthält die Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung eine Loginformation-Speichereinheit zum Speichern einer Temperatur unmittelbar nach der Verwendung als Verwendungsloginformation für jedes Werkzeug, das in dem Werkzeugmagazin aufgenommen werden soll, eine Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit zur Durchführung eines Prozesses des Erkennens des den Kenndaten entsprechenden Werkzeugs auf der Basis der vom Steuergerät erhalten Kenndaten, Ablesen einer Temperatur unmittelbar nach Verwendung des erkannten Werkzeugs von der Loginformation-Speichereinheit, und Berechnens einer Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung auf der Basis der abgelesenen Werkzeugtemperatur und des Ablaufs der Zeitspanne seit der vorhergehenden Verwendung des Werkzeugs entsprechend den vom Steuergerät erhaltenen Kenndaten, eines Prozesses des Berechnens einer Werkzeugtemperatur während der Verwendung auf der Basis der berechneten Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung und der Temperatur der Spindel, und eines Prozesses des Speicherns einer Temperatur des an der Spindel befestigten Werkzeugs unmittelbar vor einem Werkzeugwechsel durch den Werkzeugwechsler als Temperatur unmittelbar nach Verwendung in der Loginformation-Speichereinheit, eine Korrektur-Ermittlungseinheit zum Berechnen einer axialen thermischen Verlagerung des Werkzeugs auf der Basis der durch die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit berechneten Werkzeugtemperatur während der Verwendung, und Bestimmen eines Korrekturwerts zum Kompensieren derselben, und eine Korrektur-Durchführungseinheit zum Korrigieren der Sollverlagerungsstellung auf der Basis des durch die Korrektur-Ermittlungseinheit ermittelten Korrekturwerts.
  • In diesem Fall wird die Korrektur der thermischen Verlagerung folgendermaßen durchgeführt. Zuerst erkennt die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit auf der Basis von Kenndaten, die sie vom Steuergerät erhalten hat, das den Kenndaten entsprechende Werkzeug und liest eine Temperatur unmittelbar nach Verwendung des erkannten Werkzeugs aus der Loginformation-Speichereinheit ab. Dann berechnet die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit eine Temperatur direkt vor Verwendung des Werkzeugs auf der Basis der abgelesenen Werkzeugtemperatur und des Ablaufs der Zeitspanne seit der vorherigen Verwendung des Werkzeugs entsprechend der vom Steuergerät erhaltenen Kenndaten. Zum Schluss berechnet die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit eine Werkzeugtemperatur während der Verwendung auf der Basis der berechneten Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung und einer Temperatur der Spindel.
  • Dann berechnet die Korrektur-Ermittlungseinheit auf der Basis der durch die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit berechneten Werkzeugtemperatur während der Verwendung eine axiale thermische Verlagerung des Werkzeugs und ermittelt einen Korrekturwert, um diese aufzuheben. Die Korrektur-Durchführungseinheit korrigiert die Sollverlagerungsstellung auf der Basis des ermittelten Korrekturwerts. Wenn ein Werkzeugaustausch durch den Werkzeugwechsler durchgeführt wird, sollte beachtet werden, dass die Loginformation-Speichereinheit eine Temperatur des an der Spindel befestigten Werkzeugs direkt vor dem Werkzeugwechsel als Werkzeugtemperatur unmittelbar nach Verwendung durch die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit speichert.
  • Zusätzlich enthält die Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung eine Loginformation-Speichereinheit zum Speichern einer Temperatur unmittelbar nach Verwendung, eines Ablaufs der Zeitspanne seit der vorherigen Verwendung und einer aktuellen Temperatur eines Werkzeugs, die in regelmäßigen Zeitabständen als Verwendungsloginformation für jedes im Werkzeugmagazin aufgenommene Werkzeug aktualisiert wird, eine Loginformation-Aktualisierungseinheit, um hinsichtlich jedes im Werkzeugmagazin aufgenommenen Werkzeugs die in der Loginformation-Speichereinheit gespeicherte Zeitspanne seit der vorherigen Verwendung zu aktualisieren, eine aktuelle Temperatur des Werkzeugs auf der Basis der Temperatur unmittelbar nach Verwendung und dem Ablauf der Zeitspanne seit der in der Loginformation-Speichereinheit gespeicherten vorherigen Verwendung zu berechnen, und die in der Loginformation-Speichereinheit gespeicherte aktuelle Temperatur mit der berechneten aktuellen Temperatur zu aktualisieren, eine Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit zum Durchführen eines Prozesses des Bestätigens eines den Kenndaten entsprechenden Werkzeugs auf der Basis der vom Steuergerät erhaltenen Kenndaten, des Ablesens einer aktuellen Temperatur des erkannten Werkzeugs von der Loginformation-Speichereinheit und Berechnens einer Werkzeugtemperatur während der Verwendung auf der Basis der abgelesenen aktuellen Temperatur und der Temperatur der Spindel und eines Prozesses des Speicherns einer Temperatur des an der Spindel befestigten Werkzeugs unmittelbar vor einem Werkzeugaustausch durch den Werkzeugwechsler als Temperatur direkt nach Verwendung in der Loginformation-Speichereinheit, eine Korrektur-Ermittlungseinheit zum Berechnen einer axialen thermischen Verlagerung des Werkzeugs auf der Basis der durch die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit berechneten Werkzeugtemperatur während der Verwendung und Ermitteln eines Korrekturwerts zur Kompensation derselben, und eine Korrektur-Durchführungseinheit zum Korrigieren der Sollverlagerungsstellung auf der Basis des durch die Korrektur-Ermittlungseinheit ermittelten Korrekturwerts.
  • In diesem Fall wird die Korrektur der thermischen Verlagerung folgendermaßen durchgeführt. Zuerst erkennt die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit auf der Basis von Kenndaten, die sie vom Steuergerät erhalten hat, das den Kenndaten entsprechende Werkzeug, liest eine aktuelle Temperatur des erkannten Werkzeugs aus der Loginformation-Speichereinheit ab und berechnet eine Werkzeugtemperatur während der Verwendung auf der Basis der abgelesenen aktuellen Temperatur und der Temperatur der Spindel.
  • Dann berechnet die Korrektur-Ermittlungseinheit eine axiale thermische Verlagerung auf der Basis der Werkzeugtemperatur während der Verwendung, die durch die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit berechnet wurde, und ermittelt einen Korrekturwert zur Kompensation derselben. Die Korrektur-Durchführungseinheit korrigiert die Sollverlagerungsstellung auf der Basis des ermittelten Korrekturwerts.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Loginformation-Speichereinheit als Werkzeugtemperatur unmittelbar nach Verwendung eine Temperatur des an der Spindel befestigten Werkzeugs direkt vor dem Werkzeugaustausch speichert, wenn ein Werkzeugaustausch vom Werkzeugwechsler durchgeführt wird. Zusätzlich aktualisiert eine Loginformation-Aktualisierungseinheit einen in der Loginformation-Speichereinheit gespeicherten Ablauf der Zeitspanne seit der vorherigen Verwendung, berechnet eine aktuelle Temperatur des Werkzeugs auf der Basis der Temperatur unmittelbar nach Verwendung und einem in der Loginformation-Speichereinheit gespeicherten Ablauf der Zeitspanne seit der vorherigen Verwendung und aktualisiert die in der Loginformation-Speichereinheit gespeicherte aktuelle Temperatur mit der berechneten aktuellen Temperatur.
  • Sowohl die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit als auch die Korrektur-Ermittlungseinheit können die Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung, die Werkzeugtemperatur während der Verwendung, und die axiale thermische Verlagerung des Werkzeugs auf der Basis verschiedener Berechnungsparameter für jedes Werkzeug berechnen. Sowohl die Loginformation-Aktualisierungseinheit, die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit als auch die Korrektur-Ermittlungseinheit können die aktuelle Werkzeugtemperatur, die Werkzeugtemperatur während der Verwendung, und die axiale thermische Verlagerung des Werkzeugs auf der Basis verschiedener Berechnungsparameter für jedes Werkzeug berechnen. So ist es, selbst wenn sich die Werkzeuge aufgrund von Unterschieden in Längen, Durchmessern, Werkstoffen, linearer Ausdehnungskoeffizienten usw. verschieden voneinander verhalten, möglich, die Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung, die aktuelle Werkzeugtemperatur, die Werkzeugtemperatur während der Verwendung, und die axiale thermische Verlagerung des Werkzeugs genauer zu berechnen.
  • Die Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung weist ferner eine Spindeltemperatur-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Temperatur der Spindel auf der Basis eines vom Steuergerät erhaltenen Betriebszustands der Spindeleinrichtung auf und die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit berechnet die Werkzeugtemperatur während der Verwendung auf der Basis der durch die Spindeltemperatur-Berechnungseinheit berechneten Temperatur der Spindel. Dies vermeidet den Bedarf eines Sensors zum Messen der Temperatur der Spindel, ist dafür geeignet die Herstellungskosten zu verringern und verhindert einen komplizierten Aufbau der Einrichtung.
  • Wie zuvor beschrieben wurde, wird zufolge der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung direkt vor der Verwendung des an der Spindel zu befestigenden Werkzeugs durch den Werkzeugwechsler eine Temperatur berechnet, auf der Basis der berechneten Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung usw. wird eine Werkzeugtemperatur während der Verwendung berechnet, und eine axiale thermische Verlagerung (Korrekturwert) des Werkzeugs wird auf der Basis berechneten Werkzeugtemperatur während der Verwendung berechnet. So kann die thermische Verlagerung (Korrekturwert) mit hoher Genauigkeit berechnet werden, wodurch eine Bearbeitung mit hoher Genauigkeit durchgeführt wird. Die Berechnung der Spindeltemperatur auf der Basis des vom Steuergerät erhaltenen Betriebszustands der Spindeleinrichtung vermeidet auch den Bedarf eines Sensors zum Messen der Temperatur der Spindel, ist dafür geeignet die Herstellungskosten zu verringern und verhindert einen komplizierten Aufbau der Einrichtung.
  • Aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen werden die vorhergehenden und andere Gegenstände, Kenndaten, Aspekte und Vorteile der Erfindung für Fachleute leicht ersichtlich.
  • In der Zeichnung zeigen:
  • 1 einen Strukturplan zur Darstellung einer Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 eine erläuternde Darstellung, welche die Datenstruktur veranschaulicht, die in einer Werkzeugverwendungsergebnis-Speichereinheit gemäß dieser Ausführungsform gespeichert ist,
  • 3 eine erläuternde Darstellung, welche die Datentabelle veranschaulicht, die in einer Loginformation-Speichereinheit gemäß dieser Ausführungsform gespeichert ist,
  • 4 ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Temperatur der Spindel und der Zeit darstellt,
  • 5 ein Ablaufschema, das eine Reihe von Prozessen einer Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit gemäß der Ausführungsform darstellt,
  • 6 ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Temperatur und der Zeit einer Spindel und eines Werkzeugs darstellt,
  • 7 ein Strukturplan zur Darstellung einer Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
  • 8 eine erläuternde Darstellung, welche eine Datentabelle veranschaulicht, die in einer Loginformation-Speichereinheit gemäß der anderen Ausführungsform der Erfindung gespeichert ist, und
  • 9 ein Ablaufschema, das eine Reihe von Prozessen einer Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit gemäß der anderen Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • Detaillierte Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. 1 ist ein Strukturplan, der eine Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • Wie in 1 dargestellt ist, ist eine Einrichtung 1 zum Korrigieren thermischer Verlagerung dieses Beispiels aus einer Loginformation-Speichereinheit 11, einer Spindeltemperatur-Berechnungseinheit 12, einer Spindeltemperatur-Speichereinheit 13, einer Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14, einer Werkzeugtemperatur-Speichereinheit 15, einer Korrektur-Ermittlungseinheit 16 und einer Korrektur-Durchführungseinheit 17 zusammengesetzt. Die Einrichtung 1 zum Korrigieren thermischer Verlagerung ist in einer Werkzeugmaschine vorgesehen, die eine zum Beispiel in einer vertikalen Richtung (entlang der Z-Achse) beweglich angeordnete Spindeleinrichtung 31, einen (nicht dargestellten) Tisch, auf dem ein Werkstück befestigt und der in zwei Achsrichtungen (entlang der X-Achse und entlang der Y-Achse), die in der horizontalen Ebene orthogonal zueinander sind, bewegbar angeordnet ist, eine Vorschubeinrichtung 32 zum Bewegen der Spindeleinrichtung 31 entlang der Z-Achse und Bewegen des (nicht dargestellten) Tisches entlang der X-Achse und der Y-Achse, einen Werkzeugwechsler 33 zum Umsetzen eines Werkzeugaustausches und ein Steuergerät 20 zum Steuern des Betriebs der Spindeleinrichtung 31, der Vorschubeinrichtung 32 und des Werkzeugwechslers 33 aufweist.
  • Zuerst werden das Steuergerät 20, die Spindeleinrichtung 31, die Vorschubeinrichtung 32 und der Werkzeugwechsler 33 beschrieben.
  • Das Steuergerät 20 weist eine Programm-Speichereinheit 21, ein Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22, ein Antrieb-Steuergerät 23, eine Gesamtarbeitsleistungs-Verarbeitungseinheit 24, eine Werkzeugverwendungsergebnis-Speichereinheit 25 usw. auf.
  • Die Programm-Speichereinheit 2l speichert vorab ein nach Bedarf erzeugtes Bearbeitungsprogramm. Das Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22 analysiert das in der Programm-Speichereinheit 21 gespeicherte Bearbeitungsprogramm, um ein eine Spindeldrehzahl der Spindeleinrichtung 31 betreffendes Befehlssignal, ein die Verschiebestellungen der Spindeleinrichtung 31 und des (nicht dargestellten) Tisches, und ein einen Werkzeugaustausch einschließlich Werkzeugnummerndaten (Kenndaten) zum Bezeichnen eines Austauschsollwerkzeugs betreffendes Befehlssignal auszuwählen. Dann erzeugt die Programm-Speichereinheit 21 auf der Basis der ausgewählten Befehlssignale usw. eine Solldrehzahl der Spindel betreffende Daten (Betriebsbefehlssignal), Sollverschiebestellungen der Spindeleinrichtung 31 und des (nicht dargestellten) Tisches betreffende Daten (Betriebsbefehlssignal) und ein einen Werkzeugaustausch betreffendes Betriebsbefehlssignal und sendet die erzeugten Betriebsbefehlssignale an das Antrieb-Steuerergerät 23. Zusätzlich wird das einen Werkzeugaustausch betreffende Betriebsbefehlssignal auch an die Gesamtarbeitsleistungs-Verarbeitungseinheit 24 und die Einrichtung 1 zum Korrigieren thermischer Verlagerung gesandt.
  • Das Antrieb-Steuergerät 23 führt einen Prozess des Erzeugers eines Antriebsbefehlssignals auf der Basis des vom Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22 erhaltenen Betriebsbefehlssignals (Spindelsolldrehzahldaten) und des von der Spindeleinrichtung 31 rückgekoppelten Signals (die Spindeldrehzahl betreffendes Signal) durch und sendet das erzeugte Antriebsbefehlssignal an die Spindeleinrichtung 31. Ebenso führt das Antrieb-Steuergerät 23 einen Prozess des Erzeugens eines Antriebsbefehlssignals auf der Basis des vom Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22 erhaltenen Betriebsbefehlssignals (Sollverschiebestellungsdaten der Spindeleinrichtung 31 und des (nicht dargestellten) Tisches) und des von der Vorschubeinrichtung 32 rückgekoppelten Signals (ein eine Verschiebestellung der Spindeleinrichtung 31 entlang der Z-Achse betreffendes Signal und ein eine Verschiebestellung des (nicht dargestellten) Tisches entlang der X-Achse und der Y-Achse betreffendes Signal) durch und sendet das erzeugte Antriebsbefehlssignal an die Vorschubeinrichtung 32. Zusätzlich führt das Antrieb-Steuergerät 23 einen Prozess des Erzeugers eines einen Werkzeugaustausch betreffenden Antriebsbefehlssignals auf der Basis des vom Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22 erhaltenen Betriebsbefehlssignals durch und sendet das erzeugte Antriebsbefehlssignal an den Werkzeugwechsler 33.
  • Die Gesamtarbeitsleistungs-Verarbeitungseinheit 24 führt auf der Basis des vom Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22 erhaltenen einen Werkzeugaustausch betreffenden Betriebsbefehlssignals einen Prozess des Ermittelns einer Zeit durch, wann der Werkzeugaustausch durchgeführt wird und der Werkzeugnummer des Werkzeugs, das an der Spindel der Spindeleinrichtung 3l durch den Werkzeugwechsel befestigt werden soll, und speichert sie in der Werkzeugverwendungsergebnis-Speichereinheit 25 als Arbeitsleistung der Werkzeuge, wie in 2 dargestellt ist.
  • Die Spindeleinrichtung 31 enthält eine mit ihrer Achse parallel zur Z-Achse angeordnete Spindel, an der ein Werkzeug befestigt ist, und ist zum Drehen der Spindel um deren Achslinie ausgelegt. Außerdem misst die Spindeleinrichtung 31 eine Spindeldrehzahl und weist einen Messgeber auf, um das eine Spindeldrehzahl betreffende Messsignal als Rückkopplungssignal zum Steuergerät 20 (Antrieb-Steuergerät 23 und Spindeltemperatur-Berechnungseinheit 12) zu senden. Es sollte beachtet werden, dass die Spindeldrehzahl gemäß dem vom Antrieb-Steuergerät 23 empfangenen Antriebsbefehlssignal gesteuert wird, wodurch ein Drehen der Spindel mit der Solldrehzahl ermöglicht wird.
  • Die Vorschubeinrichtung 32 ist so konstruiert, dass das Werkzeug und das Werkstück in drei zueinander rechtwinkligen Achsrichtungen relativ zueinander bewegbar sind, indem die Spindeleinrichtung 31 entlang der Z-Achse und der (nicht dargestellte) Tisch entlang der X- Achse und der Y-Achse bewegt wird. Ferner weist die Vorschubeinrichtung 32 einen Messfühler auf, um die Verschiebestellung der Spindeleinrichtung 3l entlang der Z-Achse und eine Bewegungsstellung des (nicht dargestellten) Tisches entlang der X-Achse und der Y-Achse zu ermitteln und die eine Verschiebestellung betreffenden ermittelten Signale als Rückkopplungssignal an das Steuergerät 20 (Antrieb-Steuergerät 23) zu senden.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Verschiebestellung der Spindeleinrichtung 31 entlang der Z-Achse und die Bewegungsstellung des (nicht dargestellten) Tisches entlang der X-Achse und der Y-Achse gemäß dem vom Antrieb-Steuergerät 23 erhaltenen Antriebsbefehlssignal gesteuert werden, wodurch die Spindeleinrichtung 3l und der (nicht dargestellte) Tisch jeweils entlang der Z-Achse in die Sollverschiebestellung und entlang der X-Achsenrichtung und der Y-Achse in die Sollbewegungsstellung bewegt werden.
  • Der Werkzeugwechsler 33 weist ein Werkzeugmagazin auf, in dem eine Vielzahl von Werkzeugen aufgenommen ist, und ist so ausgebildet, dass er das im Werkzeugmagazin angeordnete Werkzeug gegen das an der Spindel der Spindeleinrichtung 3l befestigte Werkzeug austauscht. Zusätzlich arbeitet der Werkzeugwechsler 33 gemäß einem vom Antrieb-Steuergerät 23 erhaltenen Antriebsbefehlssignal und tauscht von der Vielzahl der im Werkzeugmagazin aufgenommenen Werkzeuge das Werkzeug gegen das in der Spindeleinrichtung 31 befindliche aus, das eine Werkzeugnummer entsprechend den Werkzeugnummerndaten des Werkzeugwechselbefehls aufweist.
  • Als Nächstes wird die Einrichtung 1 zum Korrigieren thermischer Verlagerung beschrieben. Wie zuvor beschrieben wurde, ist die Einrichtung 1 zum Korrigieren thermischer Verlagerung aus der Loginformation-Speichereinheit 11, der Spindeltemperatur-Berechnungseinheit 12, der Spindeltemperatur-Speichereinheit 13, der Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14, der Werkzeugtemperatur-Speichereinheit 15, der Korrektur-Ermittlungseinheit 16 und der Korrektur-Durchführungseinheit 17 zusammengesetzt.
  • Die Loginformation-Speichereinheit 11 speichert im Hinblick auf alle im Werkzeugmagazin des Werkzeugwechslers 33 angeordneten Werkzeuge eine Temperatur direkt nach Verwendung als Mindestloginformation jedes Werkzeugs. Spezieller werden, wie in 3 dargestellt ist, eine Werkzeugnummer und eine Temperatur unmittelbar nach Verwendung des Werkzeugs mit dieser Werkzeugnummer in Verbindung miteinander gespeichert. Zusätzlich wird die Werkzeugtemperatur von der Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14 gespeichert, wie im Folgenden beschrieben wird.
  • Die Spindeltemperatur-Berechnungseinheit 12 führt einen Prozess des Empfangs eines Signals (ein eine Spindeldrehzahl betreffendes Signal), das von der Spindeleinrichtung 31 zum Antrieb-Steuergerät 23 rückgekoppelt wird, um einen Betriebszustand (Drehbetriebszustand der Spindel) der Spindeleinrichtung 31 zu sammeln, eines Erkennens einer Betriebsleistung (Spindeldrehzahl, Spindelrotationszeit usw.) der Spindel auf der Basis der gesammelten Rotationsbetriebszustände der Spindel und eines Berechnens einer Temperatur der Spindel auf der Basis der erkannten Spindelbetriebsleistung durch, um sie in der Spindeltemperatur-Speichereinheit 13 zu speichern.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Berechnung der Spindeltemperatur zum Beispiel auf der Basis eines empirisch erhaltenen Verhältnisses und eines experimentell erhaltenen Verhältnisses durchgeführt wird. Das heißt, 4 stellt zum Beispiel ein Verhältnis zwischen der Betriebszeit und der Temperatur der Spindel dar. In der Figur zeigt die durchgezogene Linie, dass die Temperatur der Spindel zufolge des Drehens der Spindel im Lauf der Zeit ansteigt und nach einer bestimmten Zeitspanne in einen Dauerzustand eintritt. Die doppelt gepunktete Strichpunktlinie veranschaulicht, dass die Temperatur der Spindel im Lauf der Zeit nach dem Anhalten der Spindel absinkt.
  • Die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14 führt einen Temperaturberechnungsprozess eines an der Spindel der Spindeleinrichtung 31 befestigten Werkzeugs durch eine Reihe von in 5 dargestellten Prozessen durch. Spezieller, nach Empfang eines einen Werkzeugaustausch betreffenden Signals vom Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22, die Prozessreihe zu starten, erkennt die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14 auf der Basis der Werkzeugnummerndaten des empfangenen, einen Werkzeugaustausch betreffenden Betriebsbefehlssignals zuerst ein Werkzeug, das eine den Werkzeugnummerndaten entsprechende Werkzeugnummer aufweist, als Austauschsollwerkzeug (Schritt S1).
  • Aufeinander folgend liest die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14 eine Temperatur des erkannten Werkzeugs unmittelbar nach Verwendung mittels der Werkzeugnummer aus der Loginformation-Speichereinheit 11 ab (Schritt S2), liest dann mit der Werkzeugnummer eine Arbeitsleistung des erkannten Werkzeugs ab, die in der Werkzeugverwendungsergebnis- Speichereinheit 25 gespeichert ist, und erkennt einen Ablauf der Zeitspanne seit der vorherigen Verwendung (Ablauf der Zeitspanne nach Werkzeugwechsel (Zeit nach Einlagerung in das Werkzeugmagazin)) des erkannten Werkzeugs mittels der Werkzeugnummer (Schritt S3).
  • Dann berechnet die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14 die Temperatur direkt vor der Verwendung (direkt vor dem Befestigen des Werkzeugs an der Spindel) (aktuell) auf der Basis der abgelesenen Temperatur unmittelbar nach Verwendung und des erkannten Ablaufs der Zeitspanne seit der vorigen Verwendung (Schritt S4), und liest dann eine in der Spindeltemperatur-Speichereinheit 13 gespeicherte Temperatur der Spindel ab (Schritt S5). Es sollte beachtet werden, dass die Berechnung der Werkzeugtemperatur im Schritt S4 zum Beispiel auf der Basis des empirisch erhaltenen Verhältnisses, des experimentell erhaltenen Verhältnisses und eines Verhältnissatzes für jedes Werkzeug durchgeführt wird.
  • Dann berechnet die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14 eine Temperatur während der Verwendung (während der Befestigung des Werkzeugs an der Spindel) auf der Basis der berechneten Temperatur direkt vor der Verwendung und der abgelesenen Temperatur der Spindel und speichert sie in der Werkzeugtemperatur-Speichereinheit 15 (Schritt S6). Es sollte beachtet werden, dass die Berechnung der Werkzeugtemperatur zum Beispiel auf der Basis des empirisch erhaltenen Verhältnisses, des experimentell erhaltenen Verhältnisses und einem Verhältnissatz für jedes Werkzeug durchgeführt wird. Kurz, die Berechnung der Werkzeugtemperatur ist zum Beispiel in 6 dargestellt, in der die Temperaturänderungen der Spindel und die Temperaturänderungen des daran befestigten Werkzeugs annähernd die gleiche Temperaturanstiegskurve und Temperaturabfallkurve ergeben und sich die Temperatur des Werkzeugs nach der bestimmten Zeitspanne t nach den Temperaturänderungen der Spindel ändert.
  • Anschließend bestätigt die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14 ob der Ablauf fortgesetzt werden soll oder nicht (Schritt S7). Wenn der Ablauf angehalten wird, ist die Prozessreihe beendet. Andernfalls, wenn der Ablauf fortgesetzt wird, rückt der Prozess zu einem Schritt S8 vor, um zu ermitteln, ob ein einen Werkzeugaustausch betreffendes Betriebsbefehlssignal vom Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22 empfangen wurde oder nicht. Wenn es nicht erhalten wurde, führt der Prozess den Ablauf mehrmals in dem zuvor beschriebenen Schritt S5 und den weiteren durch.
  • Wenn andererseits ermittelt wird, dass im Schritt S8 das einen Werkzeugaustausch betreffende Betriebsbefehlssignal empfangen wurde, speichert die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14 die späteste Werkzeugtemperatur von den Werkzeugtemperaturen, die in dem zuvor beschriebenen Schritt S6 beschrieben wurden, das heißt, die Temperatur des an der Spindel befestigten Werkzeugs direkt vor dem Werkzeugaustausch durch den Werkzeugwechsler 33 als Werkzeugtemperatur unmittelbar nach Verwendung in der Loginformation-Speichereinheit 11 (Schritt S9) und führt dann den Prozess in dem zuvor beschriebenen Schritt S1 und den weiteren durch.
  • Die Korrektur-Ermittlungseinheit 16 berechnet eine im Werkzeug auftretende axiale thermische Verlagerung auf der Basis der Werkzeugtemperatur während der Verwendung, die in der Werkzeugtemperatur-Speichereinheit 15 gespeichert ist, und ermittelt einen Korrekturwert, um sie aufzuheben. Es sollte beachtet werden, dass die Berechnung der Werkzeugtemperatur zum Beispiel auf der Basis des empirisch erhaltenen Verhältnisses, des experimentell erhaltenen Verhältnisses und eines Verhältnissatzes für jedes Werkzeug durchgeführt wird.
  • Die Korrektur-Durchführungseinheit 17 sendet den Korrekturwert, der durch die Korrektur-Ermittlungseinheit 16 ermittelt wurde, an das Antrieb-Steuergerät 23, um dadurch eine Korrektur der Sollverschiebestellung entlang der Z-Achse der Spindeleinrichtung 31 durchzuführen. So korrigiert das Antrieb-Steuergerät 23 die Sollverschiebestellung der Spindeleinrichtung 31 entlang der Z-Achse auf der Basis des von der Korrektur-Durchführungseinheit 17 gesendeten Korrekturwerts und erzeugt ein Antriebsbefehlssignal auf der Basis der korrigierten Sollverschiebestellung usw.
  • Zufolge der Einrichtung 1 zum Korrigieren thermischer Verlagerung, die so aufgebaut ist, wie es zuvor beschrieben wurde, berechnet die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14 nach Bestätigung der Werkzeugnummer des Austauschsollwerkzeugs auf der Basis des vom Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22 empfangenen Betriebsbefehlssignals die Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung auf der Basis der Temperatur unmittelbar nach Verwendung des durch die Werkzeugnummer bestätigten Werkzeugs und dem Ablauf der Zeitspanne seit der vorigen Verwendung des durch die Werkzeugnummer bestätigten Werkzeugs, und berechnet dann die Werkzeugtemperatur während der Verwendung auf der Basis der ermittelten Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung und der Temperatur der Spindel, die durch die Spindeltemperatur-Berechnungseinheit 12 auf der Basis des Betriebszustands der Spindeleinrichtung 31 berechnet wurde.
  • Nachdem die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14 die Werkzeugtemperatur während der Verwendung berechnet hat, berechnet die Korrektur-Ermittlungseinheit 16 als Nächstes eine im Werkzeug auftretende axiale thermische Verlagerung auf der Basis der Werkzeugtemperatur während der Verwendung und ermittelt einen Korrekturwert, um sie aufzuheben. Die Korrektur-Durchführungseinheit 17 korrigiert dann die Sollverschiebestellung der Spindeleinrichtung 31 entlang der Z-Achse auf der Basis des ermittelten Korrekturwerts.
  • Zufolge der Einrichtung 1 zum Korrigieren thermischer Verlagerung dieses Beispiels wird eine Temperatur direkt vor der Verwendung eines durch den Werkzeugaustausch an der Spindel zu befestigenden Werkzeugs berechnet, eine Werkzeugtemperatur während der Verwendung auf der Basis der berechneten Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung usw. berechnet und eine axiale thermische Verlagerung (Korrekturwert) auf der Basis der Werkzeugtemperatur während der Verwendung berechnet. So ist es möglich, die axiale thermische Verlagerung (Korrekturwert) genauer zu berechnen, wodurch ein Bearbeiten mit hoher Genauigkeit durchführbar ist.
  • Zusätzlich werden jeweils die Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung, die Werkzeugtemperatur während der Verwendung und die axiale thermische Verlagerung der Spindel gemäß einem Verhältnissatz für jedes Werkzeug berechnet. So ist es, wenn die Werkzeuge bezüglich Länge, Durchmesser, Werkstoff, linearem Ausdehnungskoeffizienten usw. unterschiedlich sind, wodurch sie sich verschieden verhalten, möglich, die Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung, die Werkzeugtemperatur während der Verwendung und die axiale thermische Verlagerung der Spindel genauer zu berechnen.
  • Außerdem vermeidet die Berechnung der Temperatur der Spindel zufolge eines Betriebszustands der Spindeleinrichtung 31 die Notwendigkeit, einen Sensor für die Messung der Temperatur der Spindel bereitzustellen, wodurch es möglich gemacht wird, die Herstellungskosten niedrig zu halten und einen komplizierten Aufbau der Einrichtung zu verhindern.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wurde zuvor erläutert, jedoch wird keine Beschränkung auf eines der detaillierten Beispiele vorgenommen, die in dieser Erfindung verwendet werden.
  • Bei dem zuvor beschriebenen Beispiel ist die Einrichtung 1 zum Korrigieren thermischer Verlagerung beschrieben. Wie zuvor beschrieben wurde, ist die Einrichtung 1 zum Korrigieren thermischer Verlagerung aus der Loginformation-Speichereinheit 11, der Spindeltemperatur-Berechnungseinheit 12, der Spindeltemperatur-Speichereinheit 13, der Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 14, der Werkzeugtemperatur-Speichereinheit 15, der Korrektur-Ermittlungseinheit 16 und der Korrektur-Durchführungseinheit 17 zusammengesetzt, aber sie ist nicht darauf beschränkt. Wie in 7 dargestellt ist, ist ein anderes Beispiel eine Einrichtung 40 zum Korrigieren thermischer Verlagerung, die aus einer Loginformation-Speichereinheit 41, einer Loginformation-Aktualisierungseinheit 42, einer Spindeltemperatur-Berechnungseinheit 12, einer Spindeltemperatur-Speichereinheit 13, einer Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 43, einer Werkzeugtemperatur-Speichereinheit 15, einer Korrektur-Ermittlungseinheit 16 und einer Korrektur-Durchführungseinheit 17 zusammengesetzt ist.
  • In diesem Fall ist die Einrichtung 40 zum Korrigieren thermischer Verlagerung in ein Steuergerät 29 eingesetzt, das eine Programm-Speichereinheit 21, ein Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22, ein Antrieb-Steuergerät 23 usw. aufweist. Es sollte beachtet werden, dass die Teile, die mit denen der zuvor beschriebenen Einrichtung 1 zum Korrigieren thermischer Verlagerung und dem Steuergerät 20 identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und die ausführliche Beschreibung weggelassen ist. Zusätzlich wird ein einen Werkzeugaustausch betreffendes Betriebsbefehlssignal vom Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22 auch an die Loginformation-Aktualisierungseinheit 42 gesandt.
  • Im Hinblick auf alle im Werkzeugmagazin des Werkzeugwechslers 33 angeordneten Werkzeuge speichert die Loginformation-Speichereinheit 4l eine Temperatur unmittelbar nach der Verwendung, einen Ablauf der Zeitspanne seit der vorherigen Verwendung (Ablauf der Zeitspanne nach Werkzeugwechsel (Zeit nach Einlagerung in das Werkzeugmagazin)), und eine aktuelle Temperatur (gegenwärtige Temperatur) des Werkzeugs als Mindestloginformation jedes Werkzeugs. Spezieller werden, wie in 8 dargestellt ist, eine Werkzeugnummer und eine Temperatur unmittelbar nach der Verwendung, ein Ablauf der Zeitspanne seit der vorigen Verwendung und die aktuelle Temperatur des der Werkzeugnummer entsprechenden Werkzeugs in Verbindung miteinander gespeichert.
  • Die Loginformation-Aktualisierungseinheit 42 führt einen Prozess des Aktualisierens der Loginformation (einen Ablauf der Zeitspanne seit der vorigen Verwendung und eine aktuelle Temperatur des Werkzeugs) durch, die in der Loginformation-Speichereinheit 41 gespeichert ist. Spezieller, die Loginformation-Aktualisierungseinheit 42 erkennt auf der Basis der Werkzeugnummerndaten des vom Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22 erhaltenen, einen Werkzeugwechsel betreffenden Betriebsbefehlssignals ein Werkzeug mit der den Werkzeugnummerndaten entsprechenden Werkzeugnummer als Austauschsollwerkzeug und erkennt das an der Spindel befestigte Werkzeug und die im Werkzeugmagazin angeordneten Werkzeuge.
  • Im Hinblick auf jedes der im Werkzeugmagazin angeordneten erkannten Werkzeuge aktualisiert die Loginformation-Aktualisierungseinheit 42 dann den Ablauf der Zeitspanne seit der vorigen Verwendung, der in der Loginformation-Speichereinheit 41 gespeichert ist, berechnet eine aktuelle Temperatur des Werkzeugs auf der Basis einer Temperatur unmittelbar nach der Verwendung und dem Ablauf einer Zeitspanne seit der vorigen Verwendung, der in der Loginformation-Speichereinheit 4l gespeichert ist, und aktualisiert die in der Loginformation-Speichereinheit 41 gespeicherte aktuelle Temperatur mit der berechneten aktuellen Temperatur. Ebenso werden die Aktualisierungen des Ablaufs der Zeitspanne und der aktuellen Temperatur in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt. Zusätzlich wird die Berechnung der aktuellen Temperatur des Werkzeugs auf der Basis eines empirisch erhaltenen Verhältnisses, eines experimentell erhaltenen Verhältnisses und eines Verhältnissatzes für jedes Werkzeug oder dergleichen durchgeführt.
  • Die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 43 führt einen Prozess der Temperaturberechnung des an der Spindel der Spindeleinheit 31 befestigten Werkzeugs durch, indem der in 9 dargestellte Prozess ausgeführt wird. Spezieller, nach Beginn einer Reihe von Prozessen als Reaktion auf den Empfang des vom Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22 erhaltenen, einen Werkzeugwechsel betreffenden Betriebsbefehlssignals erkennt die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 43 zuerst auf der Basis der Werkzeugnummerndaten des erhaltenen Betriebsbefehlssignals, das einen Werkzeugwechsel betrifft, ein Werkzeug mit der den Werkzeugnummerndaten entsprechenden Werkzeugnummer als Austauschsollwerkzeug (Schritt S11).
  • Als Nächstes liest die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 43 von der Loginformation-Speichereinheit 41 mit der Werkzeugnummer die aktuelle Temperatur des erkannten Werkzeugs ab (Schritt S12), liest die in der Spindeltemperatur-Speichereinheit 13 gespeicherte Temperatur der Spindel ab (Schritt S13) und berechnet dann eine Werkzeugtemperatur während der Verwendung (während der Befestigung des Werkzeugs an der Spindel) auf der Basis der abgelesenen aktuellen Temperatur des Werkzeugs und der Temperatur der Spindel, um sie in der Werkzeugtemperatur-Speichereinheit 15 zu speichern (Schritt S14). Es sollte beachtet werden, dass die die Berechnung der Werkzeugtemperatur auf der Basis eines empirisch erhaltenen Verhältnisses, eines experimentell erhaltenen Verhältnisses und eines Verhältnissatzes für jedes Werkzeug oder dergleichen durchgeführt wird, wie zuvor beschrieben wurde. Kurz, die Berechnung der Werkzeugtemperatur ist zum Beispiel in 6 dargestellt, in der die Temperaturänderungen der Spindel und die Temperaturänderungen des daran befestigten Werkzeugs annähernd die gleiche Temperaturanstiegskurve und Temperaturabfallkurve ergeben und sich die Temperatur des Werkzeugs nach der bestimmten Zeitspanne t nach den Temperaturänderungen der Spindel ändert.
  • Anschließend bestätigt die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 43 ob der Ablauf fortgesetzt werden soll oder nicht (Schritt S15). Wenn der Ablauf angehalten wird, ist die Prozessreihe beendet. Andernfalls, wenn der Ablauf fortgesetzt wird, rückt der Prozess zu einem Schritt S16 vor, um zu ermitteln, ob ein einen Werkzeugaustausch betreffendes Betriebsbefehlssignal vom Betriebsbefehl-Erzeugungsgerät 22 empfangen wurde oder nicht. Wenn es nicht erhalten wurde, führt der Prozess den Ablauf mehrmals in dem zuvor beschriebenen Schritt S13 und den weiteren durch.
  • Wenn andererseits ermittelt wird, dass im Schritt S16 das einen Werkzeugaustausch betreffende Betriebsbefehlssignal empfangen wurde, speichert die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit 43 die späteste Werkzeugtemperatur von den Werkzeugtemperaturen, die in dem zuvor beschriebenen Schritt S14 beschrieben wurden, das heißt, die Temperatur des an der Spindel befestigten Werkzeugs direkt vor dem Werkzeugaustausch durch den Werkzeugwechsler 33 als Werkzeugtemperatur unmittelbar nach Verwendung in der Loginformation-Speichereinheit 41 (Schritt S17) und führt dann den Prozess in dem zuvor beschriebenen Schritt S11 und den weiteren durch.
  • Die so aufgebaute Einrichtung 40 zum Korrigieren thermischer Verlagerung berechnet eine aktuelle Temperatur des durch den Werkzeugwechsel zu befestigenden Werkzeugs, berechnet eine Werkzeugtemperatur während der Verwendung auf der Basis der berechneten aktuellen Temperatur usw. und berechnet eine axiale thermische Verlagerung (Korrekturwert) der Spindel auf der Basis der berechneten Werkzeugtemperatur während der Verwendung. Dies ermöglicht eine genauere Berechnung der thermischen Verlagerung (Korrekturwert) und eine Bearbeitung mit hoher Genauigkeit, so dass sie fähig ist, den gleichen Vorteil zu bieten, wie er zuvor beschrieben wurde.
  • Bei dem obigen Beispiel wird nur die thermische Verlagerung des Werkzeugs berechnet, um einen Korrekturwert für ihre Kompensation zu ermitteln, aber es wird nicht darauf beschränkt. Die thermische Verlagerung der Spindel kann nach Bedarf veranschlagt oder berechnet werden, um die Korrekturwerte für die Kompensation der thermischen Verlagerung der Spindel und der thermischen Verlagerung des Werkzeugs zu ermitteln. Zusätzlich kann zum Beispiel durch Berechnen der Längenänderung der Spindel aus der auf der Basis eines Betriebszustands der Spindeleinrichtung 31 berechneten Spindeltemperatur die thermische Verlagerung der Spindel auf der Basis der Längenänderung der Spindel berechnet werden.
  • Ferner wird bei dem zuvor beschriebenen Beispiel die Temperatur der Spindel auf der Basis der Betriebszustands der Spindeleinrichtung 3l berechnet, aber es kann möglich sein, dass ein Sensor zum Messen der Temperatur in der Spindeleinrichtung 31 vorgesehen ist, um dadurch die Temperatur der Spindel mittels des Sensors zu messen.
  • Außerdem ist eine Methode zum Berechnen der Werkzeugtemperaturen nicht auf die vorhergehende Beschreibung beschränkt, sondern es können beliebige Methoden angewandt werden.
  • Es wurden nur vorzügliche Ausführungsformen zur Veranschaulichung der Erfindung ausgewählt. Für Fachleute wird aus der vorhergehenden Offenbarung jedoch klar, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
  • Ferner ist die vorhergehende Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen nur zur Veranschaulichung vorgesehen, und nicht zur Beschränkung der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

Claims (6)

  1. Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung, die in einer Werkzeugmaschine vorgesehen ist, die ausgerüstet ist mit einer Spindeleinrichtung (31) mit einer Spindel zum Tragen eines Werkzeugs, wobei die Spindeleinrichtung zum Drehen der Spindel um ihre Mittelachse eingerichtet ist und so ausgebildet ist, dass sie axial relativ bewegbar ist, einer Vorschubeinrichtung (32) zum relativen Bewegen der Spindeleinrichtung entlang der Spindelachse, einem Werkzeugwechsler (33) mit einem Werkzeugmagazin, in dem Werkzeuge angeordnet sind, wobei der Werkzeugwechsler zum Austauschen von im Werkzeugmagazin aufgenommenen Werkzeugen mit an der Spindel der Spindeleinrichtung befestigten Werkzeugen dient, und einem Steuergerät (20) zum Steuern des Betriebs der Spindeleinrichtung, der Vorschubeinrichtung und des Werkzeugwechslers, wobei das Steuergerät zum Steuern der Vorschubeinrichtung auf der Basis von Sollverlagerungsstellungsdaten der Spindeleinrichtung ausgelegt ist, um die Spindeleinrichtung relativ zur Sollverlagerungsstellung zu bewegen, und zum Steuern des Werkzeugwechslers auf der Basis von Kenndaten eines in dem Werkzeugmagazin angeordneten Austauschsollwerkzeugs ausgelegt ist, um das den Kenndaten entsprechende Werkzeug gegen ein an der Spindel befestigtes Werkzeug auszutauschen, und wobei es eine thermische Verlagerung korrigiert, die axial in dem von der Spindel getragenen Werkzeug auftritt, wobei die Einrichtung (1) zum Korrigieren thermischer Verlagerung entlang der Spindelachse, die in einem von der Spindel getragenen Werkzeug auftritt, ist, dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zum Ausführen von Folgendem eingerichtet ist: einen Prozess des Erkennens eines den Kenndaten entsprechenden Austauschsollwerkzeugs auf der Basis von vom Steuergerät erhaltenen Kenndaten und des Berechnens einer Temperatur des Werkzeugs direkt vor der Verwendung auf der Basis einer Verwendungsloginformation für das erkannte Werkzeug; einen Prozess des Berechnens einer Werkzeugtemperatur während der Verwendung auf der Basis der berechneten Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung und der Temperatur der Spindel; einen Prozess des Berechnens einer axialen thermischen Verlagerung der Spindel auf der Basis der berechneten Werkzeugtemperatur während der Verwendung und des Ermittelns eines Korrekturwerts zum Kompensieren der Verlagerung; und einen Prozess des Korrigierens der Sollverlagerungsstellung auf der Basis des ermittelten Korrekturwerts.
  2. Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung nach Anspruch 1 mit: einer Loginformation-Speichereinheit (11) zum Speichern der Temperatur unmittelbar nach der Verwendung des Werkzeugs als zum Verwendungslog gehörige Information für jedes im Werkzeugmagazin aufgenommene Werkzeug, einer Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit (14) zur Durchführung eines Prozesses des Erkennens eines den Kenndaten entsprechenden Werkzeugs auf der Basis der von Steuergerät erhaltenen Kenndaten, des Ablesens der Temperatur unmittelbar nach Verwendung des erkannten Werkzeugs von der Loginformation-Speichereinheit, und des Berechnens der Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung auf der Basis der abgelesenen Werkzeugtemperatur und der vom Steuergerät erhaltenen abgelaufenen Zeitspanne seit der vorherigen Verwendung des den Kenndaten entsprechenden Werkzeugs, eines Prozesses des Berechnens einer Temperatur während der Verwendung für das Werkzeug auf der Basis der berechneten Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung und der Temperatur der Spindel, und eines Prozesses des Speicherns einer Temperatur des von der Spindel getragenen Werkzeugs in der Loginformation-Speichereinheit direkt vor einem Werkzeugaustausch durch den Werkzeugwechsler als Temperatur dieses Werkzeugs unmittelbar nach der Verwendung, einer Korrektur-Ermittlungseinheit (16) zum Berechnen einer axialen thermischen Verlagerung des Werkzeugs auf der Basis der Werkzeugtemperatur während der Verwendung, welche durch die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit berechnet wurde, und Bestimmen eines Korrekturwerts zum Kompensieren der Verlagerung, und einer Korrektur-Durchführungseinheit (17) zum Korrigieren der Sollverlagerungsstellung auf der Basis des durch die Korrektur-Ermittlungseinheit ermittelten Korrekturwerts.
  3. Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung nach Anspruch 1 mit: einer Loginformation-Speichereinheit (41) zum Speichern der Temperatur unmittelbar nach der Verwendung des Werkzeugs als zum Verwendungslog gehörige Information für jedes im Werkzeugmagazin aufgenommene Werkzeug, des Ablaufs der Zeitspanne seit der vorherigen Verwendung und der in regelmäßigen Zeitabständen aktualisierten aktuellen Temperatur dieses Werkzeugs; einer Loginformation-Aktualisierungseinheit (42), um hinsichtlich jedes im Werkzeugmagazin aufgenommenen Werkzeugs die in der Loginformation-Speichereinheit gespeicherte Zeitspanne seit der vorherigen Verwendung zu aktualisieren, eine aktuelle Temperatur des Werkzeugs auf der Basis der Temperatur unmittelbar nach Verwendung und dem Ablauf der Zeitspanne seit der in der Loginformation-Speichereinheit gespeicherten vorherigen Verwendung zu berechnen, und die in der Loginformation-Speichereinheit gespeicherte aktuelle Temperatur mit der berechneten aktuellen Temperatur zu aktualisieren; einer Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit (43) zur Durchführung eines Prozesses des Erkennens eines den Kenndaten entsprechenden Werkzeugs auf der Basis vom Steuergerät erhaltener Kenndaten, des Ablesens der aktuellen Temperatur des erkannten Werkzeugs von der Loginformation-Speichereinheit, und des Berechnens der Temperatur des Werkzeugs während der Verwendung auf der Basis der abgelesenen aktuellen Temperatur und der Temperatur der Spindel, und eines Prozesses des Speicherns der Temperatur des von der Spindel getragenen Werkzeugs in der Loginformation-Speichereinheit direkt vor einem Werkzeugaustausch durch den Werkzeugwechsler als Temperatur dieses Werkzeugs unmittelbar nach der Verwendung; einer Korrektur-Ermittlungseinheit (16) zum Berechnen einer axialen thermischen Verlagerung des Werkzeugs auf der Basis der Werkzeugtemperatur während der Verwendung, welche durch die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit berechnet wurde, und Bestimmen eines Korrekturwerts zum Kompensieren der Verlagerung, und einer Korrektur-Durchführungseinheit (17) zum Korrigieren der Sollverlagerungsstellung auf der Basis des durch die Korrektur-Ermittlungseinheit ermittelten Korrekturwerts.
  4. Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung nach Anspruch 2, wobei die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit (14) und die Korrektur-Ermittlungseinheit (16) die Werkzeugtemperatur direkt vor der Verwendung, die Werkzeugtemperatur während der Verwendung und die axiale thermische Verlagerung des Werkzeugs auf der Basis von unterschiedlichen Berechnungsparametern für jedes Werkzeug berechnen.
  5. Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung nach Anspruch 3, wobei die Loginformation-Aktualisierungseinheit (42), Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit (43) und die Korrektur-Ermittlungseinheit (16) die aktuelle Temperatur des Werkzeugs, die Werkzeugtemperatur während der Verwendung und die axiale thermische Verlagerung des Werkzeugs auf der Basis von unterschiedlichen Berechnungsparametern für jedes Werkzeug berechnen.
  6. Einrichtung zum Korrigieren thermischer Verlagerung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, die ferner eine Spindeltemperatur-Berechnungseinheit (12) zum Berechnen einer Temperatur der Spindel auf der Basis eines von Steuergerät erhaltenen Betriebszustands der Spindeleinrichtung enthält, wobei die Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit (14) die Werkzeugtemperatur während der Verwendung auf der Basis der Temperatur der Spindel berechnet, die durch die Spindeltemperatur-Berechnungseinheit berechnet worden ist.
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