DE102007058870A1

DE102007058870A1 - Verfahren zum Erfassen der Anomalität eines Temperatursensors in einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102007058870A1
Application number: DE102007058870A
Authority: DE
Inventors: Reiji Sato
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2008-07-24
Also published as: US20080144693A1; CN101206146B; JP2008149415A; US7766541B2; ITMI20072305A1; JP5336042B2; CN101206146A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erfassen einer Anomalität eines Temperatursensors. Eine Vielzahl von Temperatursensoren 8 bis 15, 32 bis 36 werden vorübergehend eingruppiert für einen jeden vorbestimmten Anbringungsbereich einer Werkzeugmaschine und, nachdem eine Temperatur eines jeden Teils in S1 gemessen ist, werden die erfassten Temperaturen in S2 für eine jede der eingruppierten Anbringungsbereiche einklassifiziert und dann in absteigender Reihenfolge in S3 einsortiert. Anschließend wird eine Temperaturdifferenz DeltaT zwischen den beiden am nächsten liegenden erfassten Temperaturen in S4 erhalten und dann mit einem vorgegebenen Grenzwert gamma in S5 verglichen, und, wenn DeltaT den Grenzwert gamma überschreitet, wird in S6 festgestellt, dass Temperatursensoren in einem entsprechenden Anbringungsbereich anomal sind und es wird dann eine Warnung angezeigt.

Description

Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erfassen einer Anomalität eines Temperatursensors, der zum Korrigieren thermisch bedingter Verschiebungen eines maschinellen Bearbeitungswerkzeugs dient.
Beschreibung des Stands der Technik:
In einem Werkzeug zur maschinellen Bearbeitung wird häufig ein Verfahren zur Korrektur thermisch bedingter Verschiebungen zum Korrigieren von Dimensionierungsfehlern bei der maschinellen Bearbeitung, die durch Veränderungen der Umgebungstemperatur oder durch beim Schneiden auftretender Hitze verursacht werden, verwendet. Das Verfahren ist so aufgebaut, dass ein Temperatursensor wie ein Thermoelement oder ein Widerstand mit temperaturabhängigem Widerstandskennwert auf einem jeden der Bauteile der Werkzeugmaschine verwendet wird, und temperaturbezogene Informationen von dem Temperatursensor mittels der Verwendung einer Temperaturmessvorrichtung wie z. B. einem Voltmeter oder Amperemeter erhalten werden, wobei der Betrag einer thermisch bedingten Verschiebung abgeschätzt wird aus der erhaltenen temperaturbezogenen Information, um einen Korrekturbetrag zu berechnen für einen sich bewegenden Körper wie zum Beispiel eine Hauptspindel oder eine Werkzeugaufnahme, und wobei der sich bewegende Körper basierend auf dem Korrekturbetrag gesteuert wird (siehe Patentdokumente 1 bis 3).

[Patentdokument 1] Japanische Patentveröffentlichung Nr. 1986-59860
[Patentdokument 2] Japanische Patentveröffentlichung Nr. 1994-61674
[Patentdokument 3] Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-341049

Zusammenfassung der Erfindung:
Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Fall kann dann, wenn eine anomale Temperatur erfasst wird aufgrund einer fehlenden Verbindung oder eines Kurzschlusses im Temperatursensor oder aufgrund eines Versagens der Temperaturmessvorrichtung, eine normale Korrektur nicht durchgeführt werden und der Abmessungsfehler bei der maschinellen Bearbeitung kann sich vergrößern. Weiterhin kann der sich bewegende Körper der Maschine mit einem zu bearbeitenden Werkstück aufgrund eines anomalen Korrekturbetrags zusammenstoßen, so dass die Anomalität des Temperatursensors erfasst werden muss. Die Anomalität des Temperatursensors, wie z. B. eine fehlende Verbindung oder ein Kurzschluss, kann auf einfache Weise erfasst werden durch Überwachen der temperaturbezogenen Informationen von einem jeden der Temperatursensoren. Andererseits gilt z. B., dass eine Anomalität oder Ähnliches aufgrund einer altersbedingten Zersetzung des Widerstands mit temperaturabhängigem Widerstandkennwert nicht alleine aufgrund des Temperatursensors oder der Temperaturmessvorrichtung erfasst werden kann. Deshalb ist ein Verfahren angewandt worden, bei dem z. B. eine Vielzahl von Temperatursensoren am selben Ort angebracht sind und die Anomalität wird erfasst durch Vergleichen einer Vielzahl von temperaturbezogenen Informationen miteinander. Aus diesem Grunde vergrößert sich die Anzahl der Temperatursensoren oder der Temperaturmessvorrichtungen, was zu einem Anstieg an Kosten führt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, welches in der Lage ist, die Anomalität eines Temperatursensors einfacher zu erfassen.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, umfasst ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte: Vorläufiges Gruppieren von Temperatursensoren in einer oder einer Vielzahl von vorbestimmten Befestigungsbereichen einer Werkzeugmaschine; jeweiliges Erfassen von Schwankungen der erfassten Temperaturen durch die Vielzahl von Temperatursensoren in den Befestigungsbereichen; Vergleichen einer jeden der Schwankungen mit einem vorbestimmten vorgegebenen Grenzwert; und im Falle, dass eine jede der Schwankungen den Grenzwert überschreitet, Ermitteln der Temperatursensoren, die mit einer jeden der anomalen Schwankungen in Verbindung gebracht werden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht zusätzlich zum Ziel des ersten Aspekts darin, dass eine Anordnung vorgesehen ist, die es ermöglicht, die Erfassung einer Anomalität schnell durchzuführen, wobei eine jede der Schwankungen der erfassten Temperaturen gleichgesetzt wird zu einer Differenz zwischen den erfassten Temperaturen, die am nächsten beieinander liegen, wenn die erfasste Temperatur, die durch die Sensoren in dem Befestigungsbereich gemessen wird, in absteigender oder aufsteigender Ordnung angeordnet werden.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht zusätzlich zum Ziel des ersten Aspekts oder des zweiten Aspekts in einer Anordnung, bei der die Befestigungsbereiche der Temperatursensoren in vier Bereiche unterteilt werden: Der erste Bereich wird durch Wärmequellen wie Lager und Motoren beeinflusst und weiter unterteilt für eine jede dieser Wärmequellen; der zweite Bereich, der innerhalb eines maschinellen Bearbeitungsbereichs liegt oder zu diesem hinweist und nicht durch die Wärmequellen beeinflusst wird; und die dritten und vierten Bereiche, die nicht in dem maschinellen Bearbeitungsbereich liegen oder nicht zu diesem hin zeigen und nicht durch die Wärmequellen beeinflusst werden. Diese Bereiche werden unterteilt, basierend auf einer Höhe, gemessen von einer Bodenoberfläche und Anomalitäten der Temperatursensoren in einem jedem Bereich werden erfasst, wenn die Temperatursensoren jeweils in den eingeteilten Bereichen liegen.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht zusätzlich zu dem Ziel eines jeden der ersten bis dritten Aspekte in einer Anordnung, die den Schritt des Verhinderns jeglicher Veränderungen des Korrekturbetrags in der Korrektur der thermisch bedingten Verschiebungen bei einer Werkzeugmaschine umfasst, wenn ein bestimmter Temperatursensor als anomal ermittelt wird. Bei dieser Anordnung wird ein Versagen aufgrund eines anomalen Korrekturbetrags während der maschinellen Bearbeitung verhindert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassung einer Anomalität der erfassten Temperatur auf einfache Weise ohne zusätzlichen Zeitaufwand durchgeführt. Als Ergebnis ist es nicht notwendig, die Anzahl der Temperatursensoren oder der Temperaturmessvorrichtungen zum Erfassen der Anomalität zu erhöhen, was zu einer Verminderung der Kosten führt.
Die Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt ermöglicht es, dass der Grenzwert für die Differenz in der Erfassungstemperatur, der verwendet wird für die Bestimmung der Anomalität, einfach eingestellt werden kann, unabhängig von der Anzahl der Temperatursensoren und gleichgesetzt werden kann einem erforderlichen Minimalwert, zusätzlich zu dem Effekt des ersten Aspekts. Dementsprechend kann die Anomalitätserfassung schnell durchgeführt werden.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung können zusätzlich zu den Effekten des ersten Aspekts oder des zweiten Aspekts die Temperatursensoren auf einfache Weise identifiziert werden, ohne Überprüfung der erfassten Temperaturen der jeweiligen Teile, da die Temperatursensoren, basierend auf den unterschiedlichen Anbringungsbereichen gruppiert sind, die voneinander unterscheidbar sind, basierend darauf, ob die Bereiche durch die Wärmequellen beeinflusst werden und der Höhe über einer Bodenfläche.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Versagen wie z. B. eine Kollision eines sich bewegenden Körpers der Maschine mit einem zu bearbeitenden Werkstück oder Ähnliches aufgrund eines anomalen Korrekturbetrags verhindert, zusätzlich zu den Effekten nach einem der ersten bis dritten Aspekte.
Kurze Figurenbeschreibung:
1 ist eine schematische Darstellung eines Vertikalbearbeitungszentrums;
2 ist ein Diagramm, welches die Schwankungen der erfassten Temperaturen durch Temperatursensoren in der Klassifikation B veranschaulicht;
3 ist ein Diagramm, welches die Schwankungen der erfassten Temperaturen durch Temperatursensoren in der Klassifikation C veranschaulicht;
4 ist ein Diagramm, das die Schwankungen der erfassten Temperaturen durch Temperatursensoren in der Klassifikation D veranschaulicht;
5 ist ein Diagramm, das die Schwankungen aufgrund der Umgebungstemperatur und der Schneidflüssigkeitstemperatur veranschaulicht;
6 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Erfassen einer Anomalität eines Temperatursensors veranschaulicht;
7 ist eine schematische Darstellung, welche die Aufbauten der Hauptspindel innerhalb des Hauptspindelkopfs veranschaulicht sowie einer sich vertikal verschiebenden Welle innerhalb des Sattels in dem in 1 gezeigten Vertikalbearbeitungszentrum.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
1 ist eine schematische Darstellung eines vertikalen Bearbeitungszentrums als ein Beispiel für eine Werkzeugmaschine, wie sie sich von der Seite zeigt. Auf der rechten Seite eines Bettes 1 ist eine Säule 2 fest installiert. Weiterhin ist auf einer Schiene, die an der oberen Oberfläche des Bettes 1 vorgesehen ist, ein Tisch 3 verschiebbar in horizontaler (Rechts-links-Richtung) des Diagramms angebracht und ein Werkstück 4 kann auf einer oberen Oberfläche des Tisches 3 befestigt werden. Auf einer Schiene, die auf einer links liegenden Oberfläche der Säule 2 vorgesehen ist, ein Sattel 5 aufgebaut, der in einer Richtung senkrecht zur Zeichnung verschiebbar ist und auf der linken Seitenoberfläche des Sattels 5 ist ein Hauptspindelkopf 6 aufgebaut, der in vertikaler (Aufwärts/Abwärts)-Richtung der Zeichnung bewegbar ist.
Weiterhin stellt eine gestrichelte Linie 7 einen Bearbeitungsraum dar, der durch eine Abdeckung umschlossen ist. In den Bearbeitungsraum 7 wird Schneidflüssigkeit von einer nicht gezeigten Düse, die an einer Hauptspindel an der Unterseite des Hauptspindelkopfes 6 bereitgestellt ist, ausgestoßen, fließt dann mit Schneidspänen längs eines nicht gezeigten Abflusskanalteils auf der oberen Oberfläche des Bettes 1, nachdem sie in den Tisch 3 und das Werkstück 4 geströmt ist und wird dann nach außen ausgelassen.
Die Bezugszeichen 8 bis 5 stellen Temperatursensoren dar, wobei der Temperatursensor 8 an der oberen Oberfläche des Bettes 1 angebracht ist, um eine Temperatur der oberen Oberfläche des Bettes 1 zu messen, und der Temperatursensor 9 an dem Tisch 3 angebracht ist, um eine Temperatur auf dem Tisch 3 zu messen, der Temperatursensor 10 an dem Werkstück 4 angebracht ist, um eine Temperatur des Werkstücks 4 zu messen, der Temperatursensor 11 an einem unteren Teil des Bettes 1 angebracht ist, um eine Temperatur des unteren Teils des Bettes 1 zu messen, der Temperatursensor 12 an einem unteren Teil der Säule 2 angebracht ist, um eine Temperatur des unteren Teils der Säule 2 zu messen, der Temperatursensor 13 an einem oberen Teil der Säule 2 angebracht ist, um den oberen Teil der Säule 2 zu messen, der Temperatursensor 14 an dem Sattel 5 angebracht ist, um eine Temperatur des Sattels 5 zu messen und der Temperatursensor 15 an dem Hauptspindelkopf 6 angebracht ist, um eine Temperatur des Hauptspindelkopfes 6 zu messen.
Temperaturerfassungssignale der jeweiligen Temperatursensoren 8 bis 15 werden auf eine Temperaturmessvorrichtung 16 gegeben und aus den jeweiligen analogen Signalen der Temperaturwerte digitalisiert. Das Bezugszeichen 17 stellt eine Parameterspeichervorrichtung dar, in welcher klassifizierende Informationen, die im Zusammenhang stehen mit dem Gruppieren, vorab eingestellt werden, basierend auf einer Anbringungsposition eines jeden Temperatursensors und eines Grenzwerts für eine jede Klassifikation, die jeweils eingestellt werden. Eine Erfassungstemperaturbestimmungsvorrichtung 18 klassifiziert die erfassten Temperaturen, die von der Temperaturmessvorrichtung 16 erhalten werden, basierend auf der Klassifizierungsinformation in der Parameterspeichervorrichtung 17 und vergleichen sie mit den Grenzwerten, die den jeweiligen Klassifikationen entsprechen, um Anomalitäten der Temperatursensoren zu bestimmen und die Erfassungsergebnisse auf eine Korrekturvorrichtung 19 auszugeben. Die Korrekturvorrichtung 19 berechnet Korrekturwerte basierend auf den erfassten Temperaturen, die von den Erfassungstemperaturbestimmungsvorrichtungen 18 erfasst werden und gibt sie auf eine NC-Einheit 20. Die NC- Einheit 20 wird Vorschubbefehle für den Tisch, den Hauptspindelkopf und Ähnliches in Übereinstimmung mit den erhaltenen Korrekturwerten ändern.
In der Parameterspeichervorrichtung 7 sind die jeweiligen Temperatursensoren aufgebaut, um in den folgenden vier Befestigungsbereichen bereitgestellt zu werden, basierend auf Befestigungspositionen, an welchen sich Temperaturen auf ähnliche Weise ändern:

A: Positionen, die durch die jeweiligen Wärmequellen, wie zum Beispiel Lager und Motoren beeinflusst werden (erster Bereich),
B: Positionen, die nicht durch die Wärmequellen beeinflusst werden, aber zu einer Innenseite des maschinellen Bearbeitungsbereichs oder eines maschinellen Bearbeitungsbereichs hinweisen, der durch Schneiden einer Fluidtemperatur (zweiter Bereich) beeinflusst wird,
C: Positionen, die weder durch Wärmequellen noch durch Schneidfluidtemperatur beeinflusst werden und relativ nahe an einer Bodenoberfläche liegen, wo die Umgebungstemperaturschwankung gering ist (dritter Bereich) und
D: Positionen, die weder durch die Wärmequellen noch durch die Schneidflüssigkeitstemperatur beeinflusst werden und weit entfernt sind von der Bodenoberfläche, wo die Umgebungstemperaturschwankung groß ist (vierter Bereich).

Dementsprechend führt die Anwendung des oben erläuterten Klassifikationsschemas auf die Temperatursensoren 8 bis 15 zu folgendem Ergebnis: Es gibt keinen Temperatursensor, der unter dem oben genanntem Zustand A befestigt ist; die Temperatursensoren 8 bis 10 werden unter „B" eingeordnet; die Temperatursensoren 11 und 12 werden unter „C" eingeordnet; und die Temperatursensoren 13 bis 15 werden unter „D" eingeordnet.
In den Temperatursensoren, die basierend auf den Zuständen B bis D eingeordnet worden sind, schwankt die erfasste Temperatur zum Zeitpunkt der Veränderung der Umgebungstemperatur und der Schneidflüssigkeitstemperatur, die in 5 gezeigt ist, wie in den 2 bis 4 veranschaulicht. Mit anderen Worten heißt das, dass die erfasste Temperatur in derselben Klassifizierung sich auf ähnliche Weise verändert.
Die Grenzwerte γ2, γ3 und γ4, die jeweils den Klassifizierungen B, C, und D entsprechen, werden in der Parameterspeichereinrichtung 17 eingestellt.
Ein Verfahren zum Erfassen von Anomalitäten der Temperatursensoren in einem wie oben konfigurierten vertikalen Maschinenbearbeitungszentrum wird basierend auf einem in 6 gezeigten Flussdiagramm beschrieben.
Zunächst werden Temperaturmessungen mit den jeweiligen Temperatursensoren 8 bis 15 durchgeführt und die erfassten Erfassungssignale werden durch die Temperaturmessvorrichtung 16 digitalisiert, um Temperaturwerte zu erhalten (S1). Dieses Verfahren wird zu vorbestimmten Intervallen (z. B. alle 10 Sekunden) durchgeführt. Dann werden in S2 die erfassten Temperaturen in die folgenden drei Klassifizierungen mittels der Erfassungstemperaturbestimmungsvorrichtung 18, basierend auf der Klassifizierungsinformation, die in der Parameterspeichervorrichtung 17 gespeichert ist, eingruppiert:
Klassifikation B: Durch die Temperatursensoren 8, 9 und 10 erfasste Temperaturen,
Klassifikation C: Durch die Temperatursensoren 11 und 12 erfasste Temperaturen und
Klassifikation D: Durch die Temperatursensoren 13, 14 und 15 erfasste Temperaturen.
Anschließend werden in S3 die erfassten Temperaturen in einer jeden der Klassifikationen in absteigender Ordnung sortiert und in S4 eine Differenz ΔT zwischen den beiden einander am nächsten liegenden erfassten Temperaturen berechnet. Zum Beispiel sind die durch die Temperatursensoren 8 bis 15 zum Zeitpunkt 2 h in den 2 bis 4 erfassten Temperaturen T₈ bis T₁₅ wie folgt:
T₈ = 25°C, T₉ = 27,3°C, T₁₀ = 29,6°C, T₁₁ = 21,2°C, T₁₂ = 20,5°C, T₁₃ = 21,3°C, T₁₄ = 21,9°C und T₁₅ = 22,3°C.
Dementsprechend führt ein Sortieren der erfassten Temperaturen in der Klassifikation D, d. h. von T₈, T₉ und T₁₀ in absteigender Reihenfolge zu dem folgenden TB₁, TB₂ und TB₃:
TB₁ = T₁₀ = 29,6°C,
TB₂ = T₉ = 27,3°C,
TB₃ = T₈ = 25°C.
Entsprechend erfasste Temperaturunterschiede ΔT entsprechen Schwankungen der erfassten Temperaturen wie folgt:
ΔTB_(1-2) = TB₁ – TB₂ = 2,3°C, und
ΔTB_(2-3) = TB₂ – TB₃ = 2,3°C.
Entsprechend führt ein Sortieren der erfassten Temperaturen in der Klassifikation C, d. h. von T₁₁ und T₁₂ in absteigender Reihenfolge zu den folgenden TC₁ und TC₂:
TC₁ = T₁₁ = 21,2°C und
TC₂ = T₁₂ = 20,5°C.
Die erfasste Temperaturdifferenz ΔT beträgt:
ΔTC_(1-2) = TC₁ – TC₂ = 0,7°C.
Weiterhin führt ein Sortieren der erfassten Temperaturen in der Klassifikation D, d. h. von T₁₃, T₁₄ und T₁₅ in absteigender Reihenfolge zu den folgenden TD₁, TD₂ und TD₃:
TD₁ = T₁₅ = 22,3°C,
TD₂ = T₁₄ = 21,9°C, und
TD₃ = T₁₃ = 21,3°C.
Die jeweiligen erfassten Temperaturunterschiede ΔT sind wie folgt:
ΔTD_(1-2) = TD₁ – TD₂ = 0,4°C, und
ΔTTD_(2-3) = TD₂ – TD₃ = 0,6°C.
Folglich werden in S5 die Temperaturunterschiede ΔTB, ΔTC und ΔTD in den Klassifizierungen B, C und D verglichen mit den Grenzwerten γ2, γ3 beziehungsweise γ4, wenn ΔT größer ist als γ (ΔT > γ), so dass der eine oder der andere von zwei Temperatursensoren, die in Verbindung stehen mit einer entsprechenden Temperaturdifferenz, als anomal bestimmt werden. Dann gilt, dass wenn eine Bestimmung gemacht wird, dass ein Warnsignal, welches der Anomalität der erfasstem Temperatur entspricht, durch den Temperatursensor in S6 angezeigt wird. In S7 wird ein Befehl auf die Korrekturvorrichtung 19 ausgegeben, dass ein vor dem Auftreten der Anomalität eingestellter Korrekturwert nicht geändert werden soll. Andererseits gilt, dass wenn festgestellt wird, dass der Zustand ΔT > γ in S5 nicht vorliegt, oder nach dem Ausgeben des Befehls in S7, dass in S8 festgelegt wird, ob eine Anomalitätserfassung kontinuierlich durchgeführt wird oder nicht, und dass falls festgestellt wird, dass sie fortgesetzt werden soll, kehrt das Flussdiagramm zurück nach S1.
Wie oben beschrieben, kann gemäß dem Verfahren zum Erfassen der Anomalität eines Temperatursensors die erfasste Anomalität der Erfassungstemperatur auf einfache Weise durchgeführt werden, ohne dass zusätzliche Zeit benötigt wird, und zwar durch Durchführen folgender Schritte: Vorläufiges Gruppieren der Temperatursensoren für einen jeden vorbestimmten Befestigungsbereich; Erhalten einer Schwankung in der erfassten Temperatur aus der Vielzahl von Temperatursensoren, die jeweils zu einem der Erfassungsbereiche gehören; Erfassen der Schwankung mit Hilfe des entsprechenden voreingestellten Grenzwerts; und dann, wenn die Schwankung den Grenzwert überschreitet, Bestimmen eines Temperatursensors in dem Befestigungsbereich, der mit einer anomalen Schwankung in Verbindung gebracht wird. Dementsprechend ist es nicht notwendig, die Anzahl der Temperatursensoren oder der Temperaturmessvorrichtungen für die Anomalitätserfassung zu erhöhen, was zu einer Minderung des Kostenanstiegs führt.
Insbesondere gilt, da die Temperatursensoren eingruppiert sind, basierend auf den verschiedenen Anbringungsbereichen, die, basierend darauf, ob die Bereiche durch die Wärmequellen oder die Schneidflüssigkeitstemperatur und der Höhe über einer Bodenfläche beeinflusst werden, unterscheidbar sind, dass die Temperatursensoren ohne Messen der erfassten Temperatur der jeweiligen Teile leicht einklassifiziert werden können.
Weiterhin gilt, dass wenn einer der Temperatursensoren als anomal ermittelt wird, dass eine Veränderung des Korrekturbetrags für die Korrektur zur thermisch bedingten Verschiebung verboten ist. Als Ergebnis dessen kann ein Versagen aufgrund eines anomalen Korrekturbetrags, wie z. B. eine Kollision eines sich bewegenden Körpers der Maschine mit einem zu bearbeitenden Werkstück oder ähnlichem verhindert werden.
Weiterhin wird die Schwankung in der erfassten Temperatur gleich eingestellt wie der Unterschied zwischen den erfassten Temperaturen, die am nächsten beieinander liegen, wenn die Vielzahl von Temperatursensoren in dem Befestigungsbereich in absteigender oder aufsteigender Anordnung sortiert werden. Dementsprechend kann der Grenzwert, der der erfassten Temperaturdifferenz entspricht, die für die Bestimmung der Anomalität verwendet wird, auf einfache Weise eingestellt werden, unabhängig von der Anzahl der Temperatursensoren. Weiterhin kann der Grenzwert so eingestellt werden, dass er gleich ist einem erforderlichem Minimalwert und die Anomalitätserfassung kann entsprechend durchgeführt werden. Dies liegt darin begründet, dass die Anomalität der erfassten Temperatur aufgrund des Verschleißes oder Ähnlichem bei dem entsprechenden Temperatursensor an einer Position viele Male auftritt, so dass selbst dann, falls der zu verwendende Grenzwert so klein wie möglich eingestellt ist und derselbe Wert unabhängig von der Gesamtzahl der Temperatursensoren eingestellt wird, die Anomalität in dem Anbringungsbereich erfasst werden kann.
Zusätzlich kann als ein Verfahren zum Erhalten der Schwankung zwischen den eingruppierten Temperatursensoren eine Statistik wie z. B. eine Standardabweichungswertbildung, die Bildung eines Medians oder eines Werkbereichs ebenfalls verwendet werden. Werden die Standardabweichungswertbildung oder Werkbereichsbildung verwendet, so wird die Standardabweichung oder der Werkbereich aus den eingruppierten erfassten Temperaturen mitels eines allgemein bekannten Ausdrucks erhalten, und dann mit einem voreingestellten Grenzwert verglichen.
Wird der Median verwendet, so wird der Median aus den eingruppierten erfassten Temperaturen mit einem wohlbekannten Ausdruck erhalten und dann eine Differenz zwischen dem Median und einer jeden der erfassten Temperaturen mit einem voreingestellten Grenzwert verglichen.
Es sei jedoch angemerkt, dass die Standardabweichung einen anderen Wert annimmt, abhängig von der Gesamtzahl der Proben, so dass der mit der Standardabweichung zu vergleichende Grenzwert bevorzugterweise variiert werden sollte in Abhängigkeit von der Gesamtzahl der klassifizierten Temperatursensoren. Weiterhin hängt bei den klassifizierten Temperatursensoren die erfasste Temperatur ab von der Temperatursensorposition, wie in den 2, 3 und 4 veranschaulicht. Somit sollten die Grenzwerte, die zu vergleichen sind mit dem Bereich und der Differenz zwischen dem Median und einer jeden erfassten Temperatur, bevorzugterweise abhängig von der Gesamtzahl der Temperatursensoren variiert werden, oder auf den Befestigungspositionen der Temperatursensoren in derselben Klassifikation (Eingruppierung).
Die oben erläuterte Ausführungsform beschreibt den Fall der Eingruppierungen B bis D, die nicht durch die Wärmequellen bei den vier eingruppierten Befestigungsbereichen beeinflusst werden. Werden jedoch Temperatursensoren für eine jede der Wärmequellen in der Gruppe (Klassifikation) A eingruppiert, die durch die Wärmequellen beeinflusst ist, dann wird die Klassifizierung z. B. auf die folgende Weise durchgeführt:
7 ist eine schematische Darstellung, welche Aufbauten der Hauptspindel innerhalb des Hauptspindelkopfes 6 veranschaulicht sowie eine vertikal bewegbare Welle innerhalb des Sattels 5 in dem in 1 gezeigten vertikalen maschinellen Bearbeitungszentrum. Die Hauptspindel 21 ist drehbar gelagert durch Lager 22 bis 26 und angetrieben durch einen Motor 27. Der Hauptspindelkopf 6 wird in vertikaler Bewegung durch einen Kugelgewindetrieb 28 bewegt. Der Kugelgewindetrieb 28 ist durch Lager 29 und 30 drehbar gelagert und durch einen Motor 31 angetrieben.
Temperatursensoren 32 bis 34 sind jeweils in der Nähe der Lager 22, 24 und 26 angebracht, und drehbar gestützt durch die Hauptspindel 21, um die Temperaturen der jeweiligen Lager 22, 24 und 26 zu messen. Temperatursensoren 35 und 36 in der Nähe der Lager 29 und 30 stützen den Kugelgewindetrieb 28, um Temperaturen der jeweiligen Lager 29 und 30 zu messen.
Da die Lager 22, 24 und 26, welche die Hauptspindel drehbar stützen, Wärme erzeugen, wenn sich die Hauptspindel 21 dreht, können die Lager 22, 24 und 26 jeweils als Wärmequellen betrachtet werden. In anderen Worten heißt das, dass die Temperatursensoren 32 bis 34 in einem Befestigungsbereich (Klassifikation A in der oben genannten Ausführungsform, und der erste Bereich in der vorliegenden Erfindung) eingruppiert werden können.
Andererseits gilt, dass wenn der Hauptspindelkopf 6 sich vertikal bewegt, dass die Lager 29 und 30, welche den Kugelgewindetrieb 28 drehbar lagern, sich drehen und Wärme erzeugen. Deshalb können die Lager 29 und 30 jeweils als Wärmequellen behandelt werden. Somit können die Temperatursensoren 35 und 36 in einem Befestigungsbereich klassifiziert werden (Klassifikation A, erster Bereich).
Auf die oben erläuterte Weise wird eine Klassifizierung durchgeführt auf Basis der Wärmequellen. Ein anschließendes Verfahren zum Erfassen einer Anomalität eines Temperatursensors in einer jeden der Klassifizierungen ist dasselbe wie bei der obigen Ausführungsform.
Der andere Betriebszustand oder Ähnliches, inklusive der Anzahl, Anbringungspositionen und Gruppierung der Temperatursensoren ist nicht beschränkt auf die oben beschriebene Ausführungsform, sondern kann in geeigneter Weise verändert werden. Zum Beispiel werden die Bereiche, die eingruppiert sind, basierend auf einer Höhe über der Bodenfläche weiter eingeteilt in drei oder mehr Stufen. Jedoch muss die Zahl der Anbringungsbereiche nicht notwendigerweise mehr als 1 betragen, sondern kann auch 1 sein. Es sei auch angemerkt, dass eine verwendbare Werkzeugmaschine nicht beschränkt ist auf ein maschinelles Bearbeitungszentrum und dass die vorliegende Erfindung auch anwendet werden kann auf jede beliebige Maschine, in welcher eine Korrektur thermisch bedingter Verschiebungen unter Verwendung von Temperatursensoren durchgeführt wird.

1

16: Temperaturmessvorrichtung
17: Parameterspeichervorrichtung
18: Erfassungstemperaturbestimmungsvorrichtung
19: Korrekturvorrichtung
20: NC-Einheit

2

Schwankungen der erfassten Temperaturen an Temperatursensoren in der Klassifikation B (für den Fall von Schwankungen der Umgebungstemperatur und der Schneidflüssigkeitstemperatur in 5)

x-Achse: Zeit (h)
y-Achse: Temperatur (°C)
Temperature on bed: Temperatur auf dem Bett
Table temperature: Temperatur des Bettes
Work temperature: Temperatur des Bearbeitungswerkstücks

3

Schwankungen der erfassten Temperaturen, der Temperatursensoren in der Klassifikation C (für den Fall von Schwankungen der Umgebungstemperatur und der Schneidflüssigkeitstemperatur in 5)

x-Achse: Zeit (h)
y-Achse: Temperatur (°C)
Temperature under bed: Temperatur unter dem Bett
Temperature under column: Temperatur unter der Säule

4

Schwankungen der erfassten Temperaturen durch Temperatursensoren in der Klassifikation D (für den Fall von Schwankungen der Umgebungstemperatur und der Schneidflüssigkeitstemperatur in 5)

x-Achse: Zeit (h)
y-Achse: Temperatur (°C)
Temperatur on column: Temperatur auf der Säule
Saddle temperature: Satteltemperatur
Main spindle head temperature: Hauptspindelkopftemperatur

5

Umgebungstemperatur und Schneidflüssigkeitstemperaturschwankungen

x-Achse: Zeit (h)
y-Achse: Temperatur (°C)
Room temperature: Umgebungstemperatur
Cutting fluid temperature: Schneideflüssigkeitstemperatur

6

: Start
S1: Temperaturmessung eines jeden Teils
S2: Gruppieren der erfassten Temperaturen
S3: Sortieren der erfassten Temperaturen in absteigender Anordnung
S4: ΔT-Berechnung
S5: ΔT-γ?
: (Abzweigung nach rechts): Ja
S6: Anomalität der erfassten Temperatur, Anzeige des Alarms
S7: Befehl, den Korrekturbetrag nicht zu ändern
: (Verzweigung nach unten): Nein
S8: Fortsetzen mit dem Erfassen der Anomalität
: (Verzweigung nach unten): Nein
: Ende
: (Verzweigung nach links): Ja

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 1986-59860 [0002]
- JP 1994-61674 [0002]
- JP 2001-341049 [0002]

Claims

Verfahren zum Erfassen von Anomalitäten eines Temperatursensors in einer Werkzeugmaschine, in der eine Vielzahl von Temperatursensoren an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: vorläufiges Gruppieren der Temperatursensoren in einer oder einer Vielzahl von vorbestimmten Anbringungsbereichen der Werkzeugmaschine; jeweiliges Erhalten von Schwankungen der erfassten Temperaturen durch die Vielzahl von Temperatursensoren, die zu einem Anbringungsbereich gehören; Vergleichen einer jeden Schwankung mit einem entsprechenden voreingestellten Grenzwert; und Festlegen der Temperatursensoren, die in mit einer Schwankung Zusammenhang stehen, als anomal, wenn die Schwankung den Grenzwert überschreitet.
Verfahren zum Erfassen von Anomalitäten von Temperatursensoren in der Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 1, wobei eine jede Schwankung der erfassten Temperaturen gleichgesetzt wird zu einer Differenz zwischen erfassten Temperaturen, die am nächsten beieinander liegen, wenn eine Vielzahl von Temperatursensoren in dem Anbringungsbereich in absteigender oder ansteigender Reihenfolge sortiert wird.
Verfahren zum Erfassen von Anomalitäten von Temperatursensoren in einer Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Anbringungsbereiche in vier Bereiche unterteilt werden: einen Bereich, welcher durch Wärmequellen beeinflusst wird wie z. B. Lager und Motoren und für eine jede der Wärmequellen eingruppiert ist (1. Bereich); einen Bereich, welcher nicht beeinflusst wird durch die Wärmequellen und sich innerhalb eines maschinellen Bearbeitungsraumes befindet oder zu diesem hinweist (2. Bereich); und eine Vielzahl von Bereichen, die nicht beeinflusst werden durch die Wärmequellen und sich nicht in dem maschinellen Bearbeitungsraum befinden oder nicht dort hinweisen und eingruppiert werden, basierend auf einer Höhe über einer Bodenfläche (3. und 4. Bereiche), und dass dann, wenn eine Vielzahl von Temperatursensoren sich in einer jeden der klassifizierten Bereiche befinden, Anomalitäten der Temperatursensoren in einem jeden dieser Bereiche erfasst werden.
Verfahren zum Erfassen von Anomalitäten von Temperatursensoren in einer Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welches den folgenden Schritt umfasst: Verhindern, dass ein Korrekturbetrag geändert wird bei einer Korrektur thermisch bedingter Verschiebungen einer Werkzeugmaschine, wenn festgestellt wird, dass die Temperatursensoren anomal sind.