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Die
Erfindung betrifft Einrichtungen zur Korrektur thermischer Verlagerung
zum Korrigieren axialer thermischer Verlagerung eines an der Spindel
einer Werkzeugmaschine befestigten Werkzeugs.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Strukturplan zur Darstellung einer Einrichtung zum Korrigieren thermischer
Verlagerung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung,
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2 eine
erläuternde
Darstellung, welche die Datenstruktur veranschaulicht, die in einer
Werkzeugverwendungsergebnis-Speichereinheit gemäß dieser Ausführungsform
gespeichert ist,
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3 eine
erläuternde
Darstellung, welche die Datentabelle veranschaulicht, die in einer
Loginformation-Speichereinheit gemäß dieser Ausführungsform
gespeichert ist,
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4 ein
Diagramm, das ein Verhältnis
zwischen der Temperatur der Spindel und der Zeit darstellt,
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5 ein
Ablaufschema, das eine Reihe von Prozessen einer Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit
gemäß der Ausführungsform
darstellt,
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6 ein
Diagramm, das ein Verhältnis
zwischen der Temperatur und der Zeit einer Spindel und eines Werkzeugs
darstellt,
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7 ein
Strukturplan zur Darstellung einer Einrichtung zum Korrigieren thermischer
Verlagerung gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung,
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8 eine
erläuternde
Darstellung, welche eine Datentabelle veranschaulicht, die in einer
Loginformation-Speichereinheit gemäß der anderen Ausführungsform
der Erfindung gespeichert ist, und
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9 ein
Ablaufschema, das eine Reihe von Prozessen einer Werkzeugtemperatur-Berechnungseinheit
gemäß der anderen
Ausführungsform
der Erfindung darstellt.
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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.
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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.
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Zuerst
werden das Steuergerät 20,
die Spindeleinrichtung 31, die Vorschubeinrichtung 32 und der
Werkzeugwechsler 33 beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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).
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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.
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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.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wurde zuvor erläutert,
jedoch wird keine Beschränkung
auf eines der detaillierten Beispiele vorgenommen, die in dieser
Erfindung verwendet werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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Außerdem ist
eine Methode zum Berechnen der Werkzeugtemperaturen nicht auf die
vorhergehende Beschreibung beschränkt, sondern es können beliebige
Methoden angewandt werden.
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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.