DE102019101910A1

DE102019101910A1 - Wärmeversatzkorrekturvorrichtung

Info

Publication number: DE102019101910A1
Application number: DE102019101910.9A
Authority: DE
Inventors: Susumu Maekawa; Hirohide TSUNODA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2039-01-26
Also published as: CN110096029B; JP2019130627A; US20190235471A1; JP6687650B2; CN110096029A; US11249454B2; DE102019101910B4

Abstract

Es wird eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung bereitgestellt, die in der Lage ist, eine Wärmeversatzkorrektur auch dann mit einer hohen Genauigkeit fortzusetzen, wenn einige von mehreren Sensoren defekt sind. Die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung weist eine Sensorinformationserlangungseinheit, die durch die Sensoren detektierte Werkzeugmaschinentemperaturen und einen Zustand der Sensoren erlangt, eine Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit, die mehrere Wärmeversatzschätzverfahren speichert, eine Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit, die auf Basis des Zustands der Sensoren ein Wärmeversatzschätzverfahren wählt, das zum Schätzen des Wärmeversatzausmaßes der Werkzeugmaschine verwendet werden soll, und eine Wärmeversatzschätzeinheit, die das Wärmeversatzausmaß der Werkzeugmaschine gemäß dem Wärmeversatzschätzverfahren, das durch die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit gewählt wurde, auf Basis der Werkzeugmaschinentemperaturen schätzt.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung und genauer eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung, die in der Lage ist, eine Wärmeversatzkorrektur auch dann mit einer hohen Genauigkeit fortzusetzen, wenn einige von mehreren Sensoren defekt sind.
Beschreibung des Stands der Technik
Es wird eine Technik zur Korrektur eines Wärmeversatzes aufgrund einer Wärmeerzeugung einer Werkzeugmaschine angeboten, bei der der Zustand der Werkzeugmaschine unter Verwendung mehrerer Temperatursensoren überwacht wird und das Wärmeversatzausmaß jedes Teils der Werkzeugmaschine auf Basis des Zustands der Temperatur jedes Teils der Werkzeugmaschine geschätzt wird, wobei die Temperatur durch jeden der Temperatursensoren detektiert wird.
In der FA-Umgebung in einem Werk kommt es aufgrund von Schneidfluid, das in Werkzeugmaschinen verwendet wird, und Spänen, die bei der Bearbeitung eines Werkstücks erzeugt werden, verglichen mit der normalen Verwendungsumgebung leicht zu einer Anomalie bei einem Sensor und dergleichen, was auch für die Temperatursensoren, die für eine Wärmeversatzkorrektur verwendet werden, gilt. Wenn während des Betriebs der Werkzeugmaschine bei einem Temperatursensor eine Anomalie auftritt, ist es unmöglich, das Wärmeversatzausmaß jedes Teils der Werkzeugmaschine richtig zu schätzen.
In einem solchen Fall wurden bei der herkömmlichen Technik Gegenmaßnahmen durch ein Verfahren wie etwa das Unterbinden einer Änderung des Korrekturausmaßes zur Korrektur des Wärmeversatzes zum Zeitpunkt der Bestimmung, dass bei einem Temperatursensor eine Anomalie aufgetreten ist, ergriffen (zum Beispiel JP 5,336,042 B1 ).
Wenn das oben beschriebene herkömmliche Verfahren eingesetzt wird, wird keine Wärmeversatzkorrektur auf Basis des Ausgangssignals des abnormalen Temperatursensors durchgeführt. Mit anderen Worten wird die Korrektur des Wärmeversatzes auf Basis des Betriebszustands der Maschine oder dergleichen nicht durchgeführt, nachdem die Änderung des Korrekturausmaßes untersagt wurde. Daher besteht das Problem, dass die Qualität des bearbeiteten Produkts verringert wird. In einem solchen Fall wird der Betrieb der Werkzeugmaschine zu einem passenden Zeitpunkt angehalten und der Zustand durch eine Wartung des Temperatursensors, bei dem die Anomalie aufgetreten ist, wiederhergestellt. Daher wird ein Verfahren, um den Wärmeversatz selbst dann fortlaufend und genau zu schätzen, wenn bei einem Temperatursensor eine Anomalie auftritt, ausdrücklich gewünscht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Wärmeversatzkorrektur auch dann mit einer hohen Genauigkeit fortzusetzen, wenn einige von mehreren Sensoren defekt sind.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird verwendet, wenn bei einem Temperatursensor eine Anomalie auftritt, und weist mehrere Wärmeversatzschätzverfahren auf, die in der Lage sind, einen Wärmeversatz ohne Verwendung von Werten, die durch einen oder mehrere Temperatursensoren detektiert werden, zu schätzen. Wenn bei einem Temperatursensor eine Anomalie auftritt, wird ein Wärmeversatzschätzverfahren, das den durch den Temperatursensor, bei dem die Anomalie aufgetreten ist, detektierten Wert nicht verwendet, aus mehreren Wärmeversatzschätzverfahren gewählt und ist es möglich, die Wärmeversatzkorrektur unter Verwendung des gewählten Wärmeversatzschätzverfahrens fortzusetzen, wodurch das obige Problem gelöst wird.
Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung bereitgestellt, die ein Wärmeversatzausmaß einer Werkzeugmaschine auf Basis von Temperaturen der Werkzeugmaschine schätzt, wobei die Temperaturen durch mehrere Sensoren detektiert werden. Die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung weist eine Sensorinformationserlangungseinheit, die die durch die Sensoren detektierten Werkzeugmaschinentemperaturen und einen Zustand der Sensoren erlangt, eine Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit, die mehrere Wärmeversatzschätzverfahren in Verbindung mit dem Zustand der Sensoren speichert, eine Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit, die auf Basis des durch die Sensorinformationserlangungseinheit erlangten Zustands der Sensoren ein Wärmeversatzschätzverfahren aus den mehreren Wärmeversatzschätzverfahren, die in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit gespeichert sind, wählt, das zum Schätzen des Wärmeversatzausmaßes der Werkzeugmaschine verwendet werden soll, und eine Wärmeversatzschätzeinheit, die gemäß dem Wärmeversatzschätzverfahren, das durch die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit gewählt wurde, auf Basis der Werkzeugmaschinentemperaturen, die durch die Sensorinformationserlangungseinheit erlangt wurden, das Wärmeversatzausmaß der Werkzeugmaschine schätzt, auf.
Nach der vorliegenden Erfindung können die Schätzung und eine Korrektur des Wärmeversatzes auch dann fortgesetzt durchgeführt werden, wenn bei dem Temperatursensor eine Anomalie auftritt, und ist es möglich, den Wärmeversatz verlässlich zu schätzen und zu korrigieren, ohne die Zykluszeit zu verringern.
Figurenliste
Die obigen und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich werden. In diesen Zeichnungen

ist 1 ein schematisches Hardwarekonfigurationsdiagramm, das einen Hauptabschnitt einer Wärmeversatzkorrekturvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform zeigt;
ist 2 ein schematisches Funktionsblockdiagramm der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung nach der ersten Ausführungsform;
ist 3A ein Diagramm, das ein Beispiel für Wärmeversatzschätzverfahren, die in einer Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit gespeichert sind, zeigt;
ist 3B ein Diagramm das ein Beispiel für Sensoren, die an einer Werkzeugmaschine angebracht sind, zeigt;
ist 4A eine Ansicht der linken Seite einer Werkzeugmaschine, die ein Beispiel für Sensoren, die an der Werkzeugmaschine angebracht sind, zeigt;
ist 4B eine Ansicht der rechten Seite der Werkzeugmaschine, die ein Beispiel für die Sensoren, die an der Werkzeugmaschine angebracht sind, zeigt; und
ist 5 ein schematisches Funktionsblockdiagramm einer Wärmeversatzkorrekturvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
1 ist ein schematisches Hardwarekonfigurationsdiagramm, das einen Hauptabschnitt einer Wärmeversatzkorrekturvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform zeigt. Eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 ist zum Beispiel als Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert, ausgeführt. Oder die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 ist als Computer wie etwa als Personal Computer, der an eine Steuervorrichtung, die die Werkzeugmaschine steuert, angeschlossen ist, als Zellencomputer, der über ein Netzwerk an die Steuervorrichtung angeschlossen ist, als Hostcomputer, als Cloud-Server, oder dergleichen ausgeführt. 1 zeigt das Beispiel einer Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1, die als Steuervorrichtung, welche die Werkzeugmaschine steuert, eingerichtet ist.
Eine in der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 nach der vorliegenden Erfindung enthaltene CPU 11 ist ein Prozessor, der die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 als Ganzes steuert. Die CPU 11 liest ein Systemprogramm, das in einem ROM 12 gespeichert ist, über einen Bus 20 und steuert die gesamte Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 gemäß dem Systemprogramm. Temporäre Berechnungsdaten und Anzeigedaten, verschiedene Daten, die durch einen Betreiber über eine Eingabeeinheit (nicht gezeigt) eingegeben werden, und dergleichen werden vorübergehend in einem RAM 13 gespeichert.
Ein nichtflüchtiger Speicher 14 ist als Speicher ausgebildet, in dem der Speicherzustand auch dann aufrechterhalten wird, wenn der Bestromung der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 abgeschaltet ist, indem er zum Beispiel durch eine Batterie (nicht gezeigt) gestützt wird. Der nichtflüchtige Speicher 14 speichert ein Steuerprogramm, das über eine Schnittstelle gelesen wird, ein Steuerprogramm, das über eine Eingabevorrichtung (nicht gezeigt) oder dergleichen eingegeben wird, verschiedene Daten, die von einer Werkzeugmaschine 2 und einem Sensor 3 erlangt werden, und dergleichen. Das Steuerprogramm, das in dem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert ist, kann zur Zeit der Verwendung in den RAM 13 entwickelt werden. Verschiedene Systemprogramme, die für den Betrieb der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 nötig sind, wurden vorab in den ROM 12 geschrieben.
Die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 gibt auf Basis eines Steuerprogramms oder dergleichen Befehle zur Steuerung jeder Achse der Werkzeugmaschine 2 über eine Schnittstelle 18 an die Werkzeugmaschine 2 aus. Ferner erlangt die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 über die Schnittstelle 18 Daten von jeweiligen Teilen der Werkzeugmaschine 2.
Ferner erlangt die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 über eine Schnittstelle 19 Daten, die durch Sensoren 3 (zum Beispiel Temperatursensoren oder dergleichen), welche in der Umgebung oder an jedem Teil der Werkzeugmaschine 2 angebracht sind, detektiert werden. Obwohl in 1 nur ein Sensor 3 gezeigt ist, sind tatsächlich mehrere Sensoren 3 an jeweiligen Teilen der Werkzeugmaschine 2 angebracht und so ausgebildet, dass die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 die Daten, die durch jeden Sensor (im Folgenden sind die Sensoren als Sensoren 3a, 3b, 3c ... bezeichnet, wenn einzelne der mehreren Sensoren 3 angegeben werden) detektiert werden, erlangen kann.
2 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 nach der ersten Ausführungsform. Jede Funktion der jeweiligen Funktionsblöcke, die in 2 gezeigt sind, wird durch die in der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 bereitgestellte CPU 11, die ein Systemprogramm ausführt und den Betrieb jedes Teils der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 steuert, ausgeführt.
Die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform weist eine Sensorinformationserlangungseinheit 30, eine Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31, eine Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit 32, eine Wärmeversatzschätzeinheit 33, und eine Steuereinheit 34 auf. Die Sensorinformationserlangungseinheit 30 erlangt die durch die einzelnen Sensoren 3 detektierten Temperaturen der Teile der Werkzeugmaschine 2 und den Zustand jedes Sensors 3. In der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit 32 sind die Wärmeversatzschätzverfahren vorab gespeichert. Die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 wählt auf Basis des Zustands jedes Sensors 3, der durch die Sensorinformationserlangungseinheit 30 erlangt wurde, ein Wärmeversatzschätzverfahren, das für eine Wärmeversatzschätzung verwendet werden soll, aus den vorab in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit 32 gespeicherten Wärmeversatzschätzverfahren. Die Wärmeversatzschätzeinheit 33 schätzt das Wärmeversatzausmaß der Werkzeugmaschine 2 gemäß dem durch die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 gewählten Wärmeversatzschätzverfahren auf Basis der Temperatur der einzelnen Teile der Werkzeugmaschine 2, die durch die Sensorinformationserlangungseinheit 30 erlangt wurde. Die Steuereinheit 34 steuert den Betrieb der Werkzeugmaschine auf Basis des Steuerprogramms, das in dem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert ist, und des durch die Wärmeversatzschätzeinheit 33 geschätzten Wärmeversatzausmaßes der Werkzeugmaschine 2.
Die Sensorinformationserlangungseinheit 30 erlangt die Temperatur der einzelnen Teile der Werkzeugmaschine 3, die durch jeden der mehreren Sensoren 3, welche an den jeweiligen Teilen der Werkzeugmaschine 2 angebracht sind, detektiert wird. Ferner erlangt die Sensorinformationserlangungseinheit 30 den Zustand der einzelnen Sensoren, die an jeweiligen Teilen der Werkzeugmaschine 2 angebracht sind. Der Zustand jedes Sensors, der durch die Sensorinformationserlangungseinheit 30 erlangt wird, beinhaltet eine Information, ob der Sensor 3 normal arbeitet. Der Zustand des Sensors 3 wird unter Verwendung eines bekannten Detektionsverfahrens erlangt, bei dem zum Beispiel ein Sensor 3, dessen elektrischer Anschluss sich in einem abnormalen Zustand befindet (zum Beispiel eine Leitungsunterbrechung detektiert wurde, der Potentialzustand kein normaler Potentialzustand ist, und dergleichen), eine unmögliche Temperatur angibt (zum Beispiel gibt ein Sensor eine Temperatur an, bei der die Detektion normalerweise nicht vorgenommen wird, gibt er einen Wert an, der sich von dem der anderen Sensoren 3 deutlich unterscheidet, und dergleichen). Die Sensorinformationserlangungseinheit 30 gibt die Temperatur jedes Teils der Werkzeugmaschine 2 und den Zustand der Sensoren 3, die auf diese Weise erhalten wurden, an die Wärmeversatzschätzeinheit 33 und die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 aus.
Die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 wählt auf Basis des Zustands jedes Sensors 3, der durch die Sensorinformationserlangungseinheit 30 erlangt wurde, ein Verfahren zum Schätzen des Wärmeversatzes der Werkzeugmaschine 2. In der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit 32 sind vorab mehrere Wärmeversatzschätzverfahren (zum Beispiel Wärmeversatzausmaßberechnungsformeln), die verwendet werden, wenn bei einigen der mehreren Sensoren 3 eine Anomalie auftritt, gespeichert. Wenn bei einigen der Sensoren 3 eine Anomalie auftritt, wählt die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 aus den mehreren Wärmeversatzschätzverfahren, die in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit 32 gespeichert sind, ein Wärmeversatzschätzverfahren, durch das es möglich ist, das Wärmeversatzausmaß der Werkzeugmaschine 2 zu schätzen, ohne den Wert, der durch den Sensor 3, bei dem die Anomalie aufgetreten ist, zu verwenden. Die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 gibt das gewählte Wärmeversatzschätzverfahren an die Wärmeversatzschätzeinheit 33 aus.
3A zeigt ein Beispiel für Wärmeversatzschätzverfahren, die in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit 32 gespeichert sind, und 3B zeigt ein Beispiel für die Sensoren 3, die an der Werkzeugmaschine 2 angebracht sind. Bei den Beispielen, die in 3A und 3B gezeigt sind, sind in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit 32 vorab mehrere Wärmeversatzausmaßberechnungsformeln, die mit dem Zustand der Sensoren 3 verbunden sind, gespeichert. Die Wärmeversatzausmaßberechnungsformeln, die in 3A veranschaulicht sind, sind Formeln zur Berechnung des Wärmeversatzausmaßes ΔX der X-Achse der Werkzeugmaschine, wenn Temperaturen, die durch jeden von mehreren Sensoren 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, ... detektiert werden, jeweils T₁ , T₂ , T₃ , T₄ , T₅ , ... betragen. Bei dem Beispiel, das in 3A gezeigt ist, sind nur die Formeln zur Berechnung des Wärmeversatzausmaßes ΔX der X-Achse der Werkzeugmaschine 2 gezeigt, doch wenn die Werkzeugmaschine 3 ferner mehrere Achsen wie etwa die Y-Achse und die Z-Achse aufweist, sind die Wärmeversatzausmaßberechnungsformeln für jede Achse als Wärmeversatzschätzverfahren in Verbindung mit dem Zustand der Sensoren 3 gespeichert. Der Zustand der Sensoren 3 in 3A zeigt, welcher Sensor unter den mehreren Sensoren (3a, 3b, 3c, 3d, 3d, ...) verwendet werden kann (oder welcher Sensor nicht verwendet werden kann). Bei dem Beispiel, das in 3A und 3B gezeigt ist, wählt die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 bei Erhalt der Temperatur jedes Teils der Werkzeugmaschine 2 und des Zustands jedes Sensors 3 von der Sensorinformationserlangungseinheit 30 in einem Zustand, in dem mehrere Wärmeversatzausmaßberechnungsformeln als Wärmeversatzschätzverfahren in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit 32 gespeichert sind, auf Basis des Zustands jedes Sensors 3 eine verwendbare Wärmeversatzausmaßberechnungsformel und gibt die gewählte Wärmeversatzausmaßberechnungsformel an die Wärmeversatzschätzeinheit 33 aus. Wenn die in 3A gezeigten Wärmeversatzausmaßberechnungsformeln in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit 32 gespeichert sind, wird zum Beispiel die als Nr. 2 gespeicherte Wärmeversatzausmaßberechnungsformel gewählt, wenn sich der Sensor 3a in einem abnormalen Zustand befindet. Wenn die in 3A dargestellten Wärmeversatzausmaßberechnungsformeln als Wärmeversatzschätzverfahren verwendet werden, können die Koeffizienten (α₁ , α₂ , α₃ , α₄ , α₅ , β₁ , β₂ , β₃ , β₄ , β₅ , γ₁ , γ₂ , γ₃ , γ₄ , γ₅ , und dergleichen) und dergleichen vorab durch Versuche oder dergleichen erhalten werden.
Die Wärmeversatzschätzeinheit 33 schätzt das Wärmeversatzausmaß der Werkzeugmaschine 2 gemäß dem durch die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 gewählten Wärmeversatzschätzverfahren auf Basis der Temperatur jedes Teils der Werkzeugmaschine 2, die durch die Sensorinformationserlangungseinheit 30 erlangt wurde, und gibt das Schätzergebnis an die Steuereinheit 34 aus.
Wenn die einzelnen Achsen der Werkzeugmaschine 2 auf Basis des Steuerprogramms, das in dem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert ist, gesteuert werden, korrigiert die Steuereinheit 34 die Position jeder Achse auf Basis des Schätzwerts des Wärmeversatzausmaßes jeder Achse der Werkzeugmaschine 2, der von der Wärmeversatzschätzeinheit 33 erhalten wurde, und steuert sie den Betrieb jeder Achse der Werkzeugmaschine 2 auf Basis des korrigierten Ergebnisses.
Als eine Abwandlung der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 kann bei der Wahl eines Wärmeversatzschätzverfahrens durch die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31, dann, wenn in dem gegenwärtigen Zustand mehrere Wärmeversatzschätzverfahren gewählt werden können, jenes Wärmeversatzschätzverfahren gewählt werden, das in der Lage ist, das Wärmeversatzausmaß der Werkzeugmaschine 2 im gegenwärtigen Zustand mit einer höheren Genauigkeit zu schätzen.
Zum Beispiel nimmt wie in 4A und 4B veranschaulicht mit der Zunahme der Anzahl der Sensoren (Sensor 3a bis 3i), die an der Werkzeugmaschine 2 angebracht sind, auch die Anzahl der Wärmeversatzschätzverfahren, die in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit 32 gespeichert sind, zu. Einige der Sensoren 3 sind in Bezug auf die Maschine symmetrisch installiert, was zu einer guten Wirkung auf die Schätzung des Wärmeversatzausmaßes führt. Beispielsweise wird angenommen, dass bei dem Sensor 3j (Detektionswert T₁₀ ) eine Anomalie auftritt, wobei der Sensor 3e und der Sensor 3j in Bezug auf die Maschine symmetrisch installiert sind. In diesem Fall wählt die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 das Wärmeversatzschätzverfahren, das die durch die Sensoren 3a bis 3d und 3f bis 3i mit Ausnahme des Sensors 3j und seines gepaarten Sensors 3e detektierten Detektionswerte verwendet, statt das Wärmeversatzschätzverfahren, bei dem alle Detektionswerte T₁ bis T₉ , die durch die Sensoren 3a bis 3i detektiert werden, zu wählen, wodurch die Wärmeversatzschätzeinheit 33 in der Lage sein kann, das Wärmeversatzausmaß der Werkzeugmaschine 2 mit einer höheren Genauigkeit zu schätzen. Abhängig von dem Aufbau der Werkzeugmaschine 2 kann die Ausdehnung und Kontraktion einiger Elemente aufgrund einer Temperaturveränderung einen großen Einfluss auf eine Achse und nicht auf die anderen Achsen aufweisen. Aus diesem Grund kann die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 ein Wärmeversatzschätzverfahren, das in der Lage ist, das Wärmeversatzausmaß mit einer höheren Genauigkeit zu schätzen, abhängig von dem Aufbau der Werkzeugmaschine 2, der Anordnung des Sensors 3, der Achse, deren Wärmeversatzausmaß geschätzt wird, und dergleichen aus den Wärmeversatzschätzverfahren, die den Wert des Sensors 3, bei dem die Anomalie detektiert wurde, nicht verwenden, wählen, statt einfach das Wärmeversatzschätzverfahren, das alle Temperaturen, die durch die gegenwärtig verfügbaren Sensoren 3 detektiert wurden, verwendet, zu wählen.
Als Verfahren zur Wahl des Wärmeversatzschätzverfahrens durch die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 bei dieser Abwandlung wird zum Beispiel vorab eine Rangordnung der Wärmeversatzschätzverfahren, die verwendet werden, wenn eine Anomalie auftritt, erstellt und kann die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 das Wärmeversatzschätzverfahren auf Basis der Reihenfolge der Rangordnung wählen. Die Erstellung der Rangordnung wird auf Basis der Genauigkeit des Wärmeversatzes, der unter Verwendung jedes Wärmeversatzschätzverfahrens berechnet wird, wenn bei einem Sensor 3 eine Anomalie auftritt, durchgeführt. Die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 wählt das Wärmeversatzschätzverfahren mit dem höchsten Rang unter den Wärmeversatzschätzverfahren, die den durch den Sensor 3, bei dem die Anomalie aufgetreten ist, detektierten Wert nicht verwenden. Zum Beispiel kann sich die Rangordnung je nach der Achse, deren Wärmeversatzausmaß durch die Wärmeversatzschätzeinheit 33 geschätzt werden soll, unterscheiden.
Als anderes Wahlverfahren kann die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 jenes Wärmeversatzkorrekturverfahren wählen, das ein Wärmeversatzausmaß berechnet hat, welches dem Wärmeversatzausmaß, das bei normalen Temperatursensoren 3 geschätzt wurde, am nächsten liegt. Die durch jeden Sensor 3 detektierte Temperatur, wenn alle Sensoren 3 normal sind, und das Wärmeversatzausmaß, das unter Verwendung des Wärmeversatzkorrekturverfahrens, bei dem die Detektionswerte aller Sensoren 3 verwendet werden, geschätzt wurde, sind vorab als Vergangenheitswerte in einer Speichervorrichtung gespeichert. Wenn bei einem Temperatursensor eine Anomalie auftritt, schätzt die Wärmeversatzschätzeinheit 33 das Wärmeversatzausmaß auf Basis der Temperaturdaten, die für jedes von mehreren Wärmeversatzschätzverfahren, bei denen der durch den Sensor 3, bei dem die Anomalie aufgetreten ist, detektierte Wert nicht verwendet wird, als Vergangenheitswerte gespeichert sind, und wählt die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 ein Wärmeversatzkorrekturverfahren, bei dem ein Wärmeversatzausmaß berechnet wurde, das dem unter Verwendung der Werte, die durch alle Temperatursensoren detektiert wurden, geschätzten Wärmeversatzausmaß am nächsten liegt.
Darüber hinaus wird als anderes Wahlverfahren dann, wenn bei einem Temperatursensor eine Anomalie auftritt, das Wärmeversatzausmaß durch ein Messinstrument wie etwa eine Tastsonde gemessen, um einen tatsächlich gemessenen Wert zu erhalten, und kann die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 31 aus mehreren Wärmeversatzschätzverfahren, bei denen der durch den Sensor 3, bei dem die Anomalie aufgetreten ist, detektierte Wert nicht verwendet wird, ein Wärmeversatzkorrekturverfahren wählen, bei dem ein Ergebnis, das dem tatsächlich gemessenen Ergebnis am nächsten liegt, berechnet wurde.
Als eine andere Abwandlung der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 kann die Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit 32, die mehrere Wärmeversatzschätzverfahren speichert, durch einen Computer wie etwa einen Zellencomputer in dem Netzwerk, einen Hostcomputer, einen Cloud-Server, oder dergleichen verwaltet werden. Wenn die Anzahl der Sensoren 3, die an der Werkzeugmaschine 2 angebracht sind, groß ist, steigt die Anzahl der Wärmeversatzschätzverfahren, die in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit 32 gespeichert sind, und gelangt der Speicher der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 unter Druck. Daher werden die Wärmeversatzschätzverfahren an dem Server oder dergleichen verwaltet und wird das Wärmeversatzschätzverfahren über das Netzwerk erhalten, so dass die Daten, die in dem Speicher in der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 gespeichert werden, verringert werden. Es ist auch möglich, die Daten über das Netzwerk mit einer anderen Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 zu teilen.
5 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm einer Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 nach einer zweiten Ausführungsform. Anders als die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 nach der ersten Ausführungsform verfügt die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform ferner über eine Wärmeversatzschätzverfahrenoptimierungseinheit 35, die ein Wärmeversatzschätzverfahren erzeugt oder optimiert, und eine Vergangenheitswertespeichereinheit 36, die Daten, welche für das Erzeugen oder Optimieren des Wärmeversatzschätzverfahrens nötig sind, speichert.
Die Wärmeversatzschätzverfahrenoptimierungseinheit 35 ist eine Funktionseinheit, die das Wärmeversatzschätzverfahren unter Verwendung der Informationen, die in der Vergangenheitswertespeichereinheit 36 gespeichert sind, erzeugt oder optimiert. Die Vergangenheitswertespeichereinheit 36 speichert Vergangenheitswerte, die vorab vorbereitet wurden oder während einer Bearbeitung unter Verwendung der Werkzeugmaschine 2 erlangt wurden. Beispielsweise können die Vergangenheitswerte die Temperaturen der jeweiligen Teile der Werkzeugmaschine 2, die durch die Sensoren 3 bei Vornahme einer Bearbeitung unter Verwendung der Werkzeugmaschine 2 in einem Zustand, in dem alle Sensoren 3 normal arbeiten, detektiert wurden, und den unter Verwendung aller Temperaturen geschätzten Wärmeversatz der Werkzeugmaschine 2 enthalten. Ferner können die Vergangenheitswerte zum Beispiel die Temperaturen der einzelnen Teile der Werkzeugmaschine, die durch die Sensoren 3 bei Vornahme einer Bearbeitung unter Verwendung der Werkzeugmaschine 2 detektiert wurden, und den tatsächlich gemessenen Wert des durch ein Messinstrument wie etwa eine Tastsonde gemessenen Wärmeversatzausmaßes enthalten. Unter Verwendung der Vergangenheitswerte erzeugt oder optimiert die Wärmeversatzschätzverfahrenoptimierungseinheit 35 das Wärmeversatzschätzverfahren, bei dem die durch einige der Sensoren 3 detektierten Werte nicht verwendet werden. Als ein Beispiel für die Erzeugung oder Optimierung des Wärmeversatzschätzverfahrens, die durch die Wärmeversatzschätzverfahrenoptimierungseinheit 35 durchgeführt wird, werden die wie in 3A gezeigten Wärmeversatzausmaßberechnungsformeln als Wärmeversatzschätzverfahren verwendet; und wenn die Messwerte des Wärmeversatzausmaßes, die durch das Messinstrument wie etwa die Tastsonde oder dergleichen gemessen wurden, und die Temperaturen der Teile der Werkzeugmaschine 2, die durch jeden der Sensoren 3 detektiert wurden, als Vergangenheitswerte in der Vergangenheitswertespeichereinheit 36 gespeichert sind, können die Koeffizienten jeder Wärmeversatzberechnungsformel unter Verwendung eines Verfahrens wie etwa der multivariaten Analyse auf Basis der Vergangenheitswerte angepasst werden. Ferner kann die Wärmeversatzschätzverfahrenoptimierungseinheit 35 ein maschinelles Lernen durchführen. Mit anderen Worten kann die Wärmeversatzschätzverfahrenoptimierungseinheit durch ein Lernmodell, bei dem die durch die Sensoren 3 detektierten Werte und das Wärmeversatzausmaß Eingangswerte sind und die Koeffizienten der Wärmeversatzausmaßberechnungsformel Ausgangswerte sind, unter Verwendung von Vergangenheitswerten, die während einer Bearbeitung erlangt wurden, Koeffizienten der Wärmeversatzberechnungsformel ausgeben und die Wärmeversatzberechnungsformel mittels der ausgegebenen Koeffizienten ändern.
Als eine Abwandlung der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 bei der zweiten Ausführungsform kann die Vergangenheitswertespeichereinheit 36, die die Vergangenheitswerte speichert, durch einen Computer wie einen Zellencomputer in einem Netzwerk, einen Hostcomputer, einen Cloud-Server, oder dergleichen verwaltet werden. Um das Wärmeversatzschätzverfahren passend zu erzeugen oder zu optimieren, ist eine beträchtliche Anzahl an Vergangenheitswerten erforderlich und gelangt der Speicher der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 unter Druck. Daher verwaltet der Server oder dergleichen die Vergangenheitswerte und werden die Vergangenheitswerte über das Netzwerk erlangt, wodurch die Menge der Daten, die in dem Speicher in der Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 gespeichert werden, verringert wird.
Zudem kann die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 diese Daten über das Netzwerk auch mit einer anderen Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 teilen.
Obwohl oben Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Beispiele der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann sie durch Vornahme passender Änderungen auf verschiedene Weisen ausgeführt werden.
Beispielsweise wurde bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ein Beispiel gezeigt, bei dem eine lineare Formel als Wärmeversatzschätzverfahren verwendet wird, doch ist es je nach dem Aufbau der Werkzeugmaschine 2 und der Anordnung der Sensoren 3 möglich, als Wärmeversatzschätzverfahren alternativ eine quadratische Formel oder eine kubische Formel oder eine andere höhere arithmetische Formel zu verwenden. Das Wärmeversatzschätzverfahren kann eine Maschinenlernvorrichtung wie etwa ein neuronales Netz verwenden. Wenn die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 über genügend Leistungsfähigkeit verfügt, ist durch Verwenden eines Wärmeversatzschätzverfahrens, das in der Lage ist, den Wärmeversatz in Bezug auf den Aufbau der Werkzeugmaschine 2 und die Anordnung der Sensoren 3 mit einer hohen Genauigkeit zu schätzen, eine verlässliche Wärmeversatzkorrektur möglich.
Ferner weist die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 der oben beschriebenen Ausführungsformen die Steuereinheit 34 auf, da die Ausführungsform ein Beispiel darstellt, bei dem sie als Steuervorrichtung, die die Werkzeugmaschine 2 steuert, eingerichtet ist, doch wenn die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 zum Beispiel als Computer wie etwa ein an eine Steuervorrichtung angeschlossener Personal Computer, ein über ein Netzwerk an die Steuervorrichtung angeschlossener Zellencomputer, ein Cloud-Server, oder dergleichen ausgeführt ist, stellt die Steuereinheit 34 nicht notwendigerweise einen unverzichtbaren Bestandteil dar. In diesem Fall kann die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung 1 dazu dienen, den Wärmeversatz der Werkzeugmaschine 2 an die Steuervorrichtung mit der Steuereinheit 34 zu senden.
Ferner ist die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit 34 bei den oben beschriebenen Ausführungsformen so ausgebildet, dass sie ein Wärmeversatzschätzverfahren wählt. Nach der Wahl mehrerer Wärmeversatzschätzverfahren gemäß dem gegenwärtigen Zustand des Sensors 3 berechnet die Wärmeversatzschätzeinheit 33 das Wärmeversatzausmaß der Werkzeugmaschine 2 gemäß jedem der mehreren gewählten Wärmeversatzschätzverfahren. Das Wärmeversatzausmaß der Werkzeugmaschine 2 kann unter Verwendung eines bekannten statistischen Verfahrens in Bezug auf die mehreren berechneten Wärmeversatzausmaße der Werkzeugmaschine (zum Beispiel durch Erhalten des Durchschnittswerts der Wärmeversatzausmaße der Werkzeugmaschine 2 unter Ausschluss des Maximalwerts und des Minimalwerts der Wärmeversatzausmaße, oder dergleichen) geschätzt werden.
Obwohl oben Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann sie durch Vornahme passender Änderungen auf verschiedene Weisen ausgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5336042 B1 [0004]

Claims

Wärmeversatzkorrekturvorrichtung, die auf Basis von Temperaturen einer Werkzeugmaschine, die durch mehrere Sensoren detektiert werden, ein Wärmeversatzausmaß der Werkzeugmaschine schätzt, umfassend: eine Sensorinformationserlangungseinheit, die die durch die Sensoren detektierten Werkzeugmaschinentemperaturen und einen Zustand der Sensoren erlangt; eine Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit, die mehrere Wärmeversatzschätzverfahren in Verbindung mit dem Zustand der Sensoren speichert; eine Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit, die auf Basis des durch die Sensorinformationserlangungseinheit erlangten Zustands der Sensoren ein Wärmeversatzschätzverfahren aus den mehreren Wärmeversatzschätzverfahren, die in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit gespeichert sind, wählt, das zum Schätzen des Wärmeversatzausmaßes der Werkzeugmaschine verwendet werden soll; und eine Wärmeversatzschätzeinheit, die gemäß dem Wärmeversatzschätzverfahren, das durch die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit gewählt wurde, auf Basis der Werkzeugmaschinentemperaturen, die durch die Sensorinformationserlangungseinheit erlangt wurden, das Wärmeversatzausmaß der Werkzeugmaschine schätzt.
Wärmeversatzkorrekturvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Wärmeversatzschätzverfahrenoptimierungseinheit, die ein in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit gespeichertes Wärmeversatzschätzverfahren optimiert oder ein in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit gespeichertes Wärmeversatzschätzverfahren erzeugt.
Wärmeversatzkorrekturvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Rangordnung der in der Wärmeversatzschätzverfahrenspeichereinheit gespeicherten Wärmeversatzschätzverfahren erstellt wird, und die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit ein Wärmeversatzschätzverfahren auf Basis der Reihenfolge der Rangordnung wählt, wenn gemäß dem Zustand der Sensoren mehrere Wärmeversatzschätzverfahren wählbar sind.
Wärmeversatzkorrekturvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit bei einem abnormalen Zustand der Sensoren ein Wärmeversatzschätzverfahren aus den Wärmeversatzschätzverfahren wählt, wodurch auf Basis von Vergangenheitswerten ein Wärmeversatzausmaß geschätzt werden kann, das einem in den Vergangenheitswerten, die beim Normalzustand der Sensoren erlangt wurden, enthaltenen Wärmeversatzausmaß am nächsten liegt.
Wärmeversatzkorrekturvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmeversatzschätzverfahrenwahleinheit bei einem abnormalen Zustand der Sensoren ein Wärmeversatzschätzverfahren aus den Wärmeversatzschätzverfahren wählt, wodurch ein Wärmeversatzausmaß geschätzt werden kann, das einem durch Messen jeweiliger Teile der Werkzeugmaschine erhaltenen Wärmeversatzausmaß am nächsten liegt.
Wärmeversatzkorrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wärmeversatzschätzverfahren eine Berechnungsformel zum Berechnen des Wärmeversatzausmaßes der Werkzeugmaschine aus den Werkzeugmaschinentemperaturen ist.
Wärmeversatzkorrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wärmeversatzschätzverfahren eine Maschinenlernvorrichtung ist, die das Wärmeversatzausmaß der Werkzeugmaschine aus den Werkzeugmaschinentemperaturen ausgibt.