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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Programm zum Einstellen einer Referenztemperatur, die zum Ausgleich der thermischen Verschiebung einer Werkzeugmaschine verwendet wird.
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Verwandte Technik
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Gemäß einer konventionell vorgeschlagenen Technik zur Kompensation der thermischen Verschiebung einer Werkzeugmaschine durch Wärmeentwicklung wird der Zustand der Maschine mit mehreren Sensoren überwacht und die thermische Verschiebung geschätzt. Gemäß dieser Technik werden eine Referenztemperatur und eine Referenzposition eingestellt und der Betrag der thermischen Verschiebung von der Referenzposition basierend auf der Temperaturänderung gegenüber der Referenztemperatur geschätzt.
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Diese Technik erfordert die Einstellung der Referenztemperatur und der Referenzposition. Es ist zweckmäßig, diese Einstellungen so vorzunehmen, um mit dem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem der Maschinenkörper an eine externe Umgebung angepasst und in einem stabilen Zustand ist. Eine Art und Weise, wie sich eine Temperatur ändert und eine Art und Weise, wie eine Verschiebung auftritt, unterscheidet sich zwischen einem Fall, in dem Wärme aus einem Zustand erzeugt wird, in dem eine Maschine keine Wärme erzeugt, und einem Fall, in dem Wärme weiter aus einem Zustand erzeugt wird, in dem die Maschine zum Beispiel bereits Wärme erzeugt. Wenn also der Zeitpunkt für die Einstellung eines Sollwerts unangemessen ist, beispielsweise wenn der Sollwert eingestellt wird, wenn die Maschine Wärme erzeugt, so ist es unmöglich, den Betrag der thermischen Verschiebung richtig zu schätzen.
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Die folgenden Techniken wurden als Techniken zum Einstellen einer Referenztemperatur vorgeschlagen: eine Technik zum Einstellen einer Temperatur zum Zeitpunkt des Einschaltens als Referenztemperatur (siehe z.B. Patentdokumente 1 und 2); eine Technik zum Einstellen einer Temperatur zum Zeitpunkt des Aufstellens einer Vorrichtung als Referenztemperatur (siehe z.B. Patentdokument 3); und eine Technik zum Einstellen der Temperatur eines Elements, das zu Komponenten einer Werkzeugmaschine gehört und eine große Temperaturzeitkonstante als Referenztemperatur aufweist (siehe z.B. Patentdokument 4). Siehe auch Patentdokument 5.
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- Patentdokument 1: JP H07 - 47 257 A
- Patentdokument 2: JP 2004 - 42 260 A
- Patentdokument 3: JP 2007 - 167 966 A
- Patentdokument 4: JP 2009 - 142 919 A
- Patentdokument 5: DE 11 2006 000 774 T5
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Nach den konventionellen Techniken wurde die Verschiebung einer Maschine jedoch in einigen Fällen instabil gemacht, indem die Änderung einer Umgebungstemperatur vor einem Zeitpunkt, der mit der Einstellzeitsteuerung übereinstimmt, erfolgte. Wenn zusätzlich ein Element mit einer großen Temperaturzeitkonstante und einer relativ stabilen Temperatur als Referenz verwendet wird, werden die Referenztemperaturen aller Sensoren unabhängig von Standorten, individuellen Unterschieden, Erfassungsmethoden etc. konstant. Dies hat zu Abweichungen von den tatsächlichen Temperaturen geführt. Aus den oben genannten Gründen war es schwierig, eine geeignete Referenztemperatur einzustellen.
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Die vorliegende Erfindung soll eine Referenztemperatureinstellvorrichtung, ein Referenztemperatureinstellverfahren und ein Referenztemperatureinstellprogramm bereitstellen, die in der Lage sind, eine geeignete Referenztemperatur für die thermische Verschiebungskompensation einzustellen.
- (1) Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Referenztemperatureinstellvorrichtung mit dem Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch ein Referenztemperatureinstellverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie ein Referenztemperatureinstellprogramm mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
- (2) In der in (1) beschriebenen Referenztemperatureinstellvorrichtung kann die Bestimmungseinheit die Einstellzeitsteuerung so bestimmen, um mit einem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem eine maximale Differenz zwischen den Messwerten ein Schwellenwert oder weniger ist.
- (3) In der in (1) beschriebenen Referenztemperatureinstellvorrichtung kann die Erfassungseinheit einen Messwert von einem Temperatursensor zum Messen einer Umgebungstemperatur entsprechenden Temperatur erfassen, und die Bestimmungseinheit kann die Einstellzeitsteuerung so bestimmen, um mit einem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem eine maximale Differenz zwischen dem Messwert vom Temperatursensor zum Messen einer Umgebungstemperatur entsprechenden Temperatur und den Messwerten von den mehreren Temperatursensoren ein Schwellenwert oder weniger ist.
- (4) In der in (1) beschriebenen Referenztemperatureinstellvorrichtung kann die Erfassungseinheit einen Messwert von einem vorbestimmten Temperatursensor erfassen, der an einer Position installiert ist, die unempfindlich gegen Wärmeentwicklung ist, und die Bestimmungseinheit kann die Einstellzeitsteuerung so bestimmen, um mit einem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem eine maximale Differenz zwischen dem Messwert des vorbestimmten Temperatursensors und den Messwerten der mehreren Temperatursensoren ein Schwellenwert oder weniger ist.
- (5) In der in einem der Punkte (1) bis (4) beschriebenen Referenztemperatureinstellvorrichtung kann die Erfassungseinheit Messwerte von vorbestimmten Temperatursensoren erfassen, die in der Nähe einer Wärmeerzeugungsquelle an der Maschine installiert sind, als die Messwerte von den mehreren Temperatursensoren.
- (6) Die in einem der Punkte (1) bis (5) beschriebene Referenztemperatureinstellvorrichtung kann eine Einstellungseinheit (z.B. die später beschriebene Einstellungseinheit 13) umfassen, die die Messwerte der mehreren Temperatursensoren als Referenztemperaturen der mehreren Temperatursensoren so einstellt, um mit der Einstellzeitsteuerung übereinzustimmen.
- (7) Die in einer der Absätze (1) bis (5) beschriebene Referenztemperatureinstellvorrichtung kann eine Einstellungseinheit (z.B. die später beschriebene Einstellungseinheit 13) umfassen, die eine zuvor gespeicherte Referenztemperatur in Verbindung mit einem statistischen Wert über die Messwerte der mehreren Temperatursensoren so einstellt, um mit der Einstellzeitsteuerung übereinzustimmen.
- (8) In der in (6) oder (7) beschriebenen Referenztemperatureinstellvorrichtung kann der Einstellzeitsteuerung bestimmt werden und die Referenztemperatur an einer ersten Maschine eingestellt werden, und die Einstellungseinheit kann die gleiche Referenztemperatur an einer zweiten Maschine einstellen, die sich von der ersten Maschine unterscheidet.
- (9) Ein Referenztemperatureinstellverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte, die von einem Computer durchzuführen sind: einen Erfassungsschritt zum Erfassen von Messwerten von mehreren Temperatursensoren, die auf einer Maschine installiert sind; und einen Bestimmungsschritt zum Bestimmen der Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur zur thermischen Verschiebungskompensation, um mit einem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem die Messwerte eine vorbestimmte Bedingung erfüllen.
- (10) Ein Referenztemperatureinstellprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung veranlasst einen Computer zur Durchführung von: einem Erfassungsschritt zum Erfassen von Messwerten von mehreren Temperatursensoren, die auf einer Maschine installiert sind; und einem Bestimmungsschritt zum Bestimmen der Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur zur thermischen Verschiebungskompensation, um mit einem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem die Messwerte eine vorbestimmte Bedingung erfüllen.
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Nach der vorliegenden Erfindung kann eine geeignete Referenztemperatur für die thermische Verschiebungskompensation eingestellt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das die funktionelle Konfiguration einer Referenztemperatureinstellvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
- 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren (A) zum Bestimmen der Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur gemäß der Ausführungsform darstellt;
- 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren (B) zum Bestimmen der Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur gemäß der Ausführungsform darstellt;
- 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren (C) zum Bestimmen der Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur gemäß der Ausführungsform zeigt; und
- 5 zeigt ein Beispiel für eine Referenztemperaturtabelle gemäß der Ausführungsform.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein Beispiel für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das die funktionelle Konfiguration einer Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform darstellt. Die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 kann eine eingebaute Vorrichtung sein, die als Steuereinheit (computergestützte numerische Steuerung (CNC)) für jede Werkzeugmaschine dient. Alternativ kann die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 als externe Vorrichtung oder als Servervorrichtung konfiguriert werden, die über ein Netzwerk funktioniert.
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Die in dieser Ausführungsform beschriebene Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 ist ein Informationsprozessor (Computer), der ein Betriebsergebnis basierend auf Eingaben von verschiedenen Arten von Schnittstellen ausgibt. Die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 umfasst eine Steuereinheit 10, die eine in einer Speichereinheit 20 gespeicherte Software (Referenztemperatureinstellprogramm) ausführt, um als eine Erfassungseinheit 11, eine Bestimmungseinheit 12 und eine Einstellungseinheit 13 zu fungieren.
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Die Erfassungseinheit 11 erfasst Messwerte von mehreren Temperatursensoren, die auf jeder Werkzeugmaschine installiert sind. Die Erfassungseinheit 11 kann auch einen Messwert von einem Temperatursensor zum Messen einer Temperatur erfassen, die einer Umgebungstemperatur entspricht, die auf einer Werkzeugmaschine installiert oder außerhalb der Werkzeugmaschine installiert ist. Der Temperatursensor zum Messen einer Temperatur, die einer Umgebungstemperatur entspricht, muss nicht immer am Gehäuse einer Werkzeugmaschine installiert sein, aber ein externer Temperatursensor kann von mehreren Werkzeugmaschinen gemeinsam genutzt werden. Die Erfassungseinheit 11 kann einen Messwert von einem vorbestimmten Temperatursensor erfassen, der an einer Position installiert ist, die unempfindlich gegen Wärmeeinwirkung durch die Bewegung einer Werkzeugmaschine und unempfindlich gegen Kälteeinwirkung durch ein Kühlmittel ist.
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Ein Teil, das durch Wärmeentwicklung beeinflusst werden soll, kann beispielsweise folgende Teile umfassen:
- - Ein Teil, das durch die von einem Motor erzeugte Wärme zu beeinflussen ist: Ein Teil in der Nähe eines Spindelmotors und ein Teil in der Nähe eines Motors jeder Achse sind durch Wärmeleitung zu beeinflussen, die als Reaktion auf die Bewegung jedes Motors als Wärmeerzeugungsquelle auftritt.
- - Ein Teil, das durch Wärme zu beeinflussen ist, die durch Gleitbewegungen erzeugt wird: Die Bewegung jeder Vorschubachse bewirkt die Gleitbewegung beispielsweise einer Kugelrollspindel oder einer Linearführung. Zu diesem Zeitpunkt wird Wärme erzeugt und Teile in der Nähe dieser Elemente werden durch die Wärmeleitung beeinflusst.
- - Ein durch ein Kühlmittel zu beeinflussendes Teil beinhaltet ein Teil, das direkt einem Kühlmittel ausgesetzt ist, und ein Teil, das Spritzern des Kühlmittels in einem Bearbeitungsraum, beispielsweise unter einer Abdeckung, ausgesetzt ist. Des Weiteren wird ein mit dem Kühlmittelnebel gefüllter Raum durch die Temperatur des Kühlmittels beeinflusst.
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Insbesondere ist ein Teil, das als Teil auszuwählen ist, das nicht durch Wärmeentwicklung und ein Kühlmittel beeinflusst werden kann, ein Teil, das ausreichend von einem Motor oder einem Teil getrennt ist, um eine Gleitbewegung auszuführen, bei der die Wärmeleitung von einer Wärmeerzeugungsquelle vernachlässigbar ist, und das außerhalb eines Raumes angeordnet ist, um mit dem Kühlmittel in Kontakt zu kommen.
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Die Bestimmungseinheit 12 bestimmt die Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur zur thermischen Verschiebungskompensation, um mit einem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem Messwerte von mehreren Temperatursensoren eine vorbestimmte Bedingung erfüllen.
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Die Einstellvorrichtung 13 stellt eine Referenztemperatur für die thermische Verschiebungskompensation zu einem Zeitpunkt ein, der mit der Einstellzeitsteuerung für die von der Bestimmungseinheit 12 bestimmte Referenztemperatur übereinstimmt. Die Einstellvorrichtung 13 ist nicht immer erforderlich, um zu jedem Zeitpunkt, der mit der Einstellzeitsteuerung übereinstimmt, eine Referenztemperatur einzustellen, sondern kann eine Referenztemperatur mit einer im Voraus eingestellten Frequenz, wie beispielsweise einmal täglich oder einmal in einer Saison, zurücksetzen.
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Insbesondere kann die Bestimmungseinheit 12 die Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur bestimmen, indem sie eines der folgenden Verfahren (A) bis (C) anwendet.
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(A) Die Bestimmungseinheit 12 vergleicht Messwerte von mehreren Temperatursensoren, die zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasst wurden. Die Bestimmungseinheit 12 bestimmt die Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur, um mit einem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem eine maximale Differenz zwischen den Messwerten ein Schwellenwert oder weniger ist.
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Wenn keine thermische Verschiebung durch die Bewegung einer Werkzeugmaschine auftritt, so dass sich eine Umgebungstemperatur und die Temperatur eines Maschinenkörpers nicht wesentlich unterscheiden, werden Messwerte aller Temperatursensoren vergleichbar. Wenn also eine Differenz zwischen den Messwerten aller Temperatursensoren der Schwellenwert oder weniger ist, kann bestimmt werden, dass der Maschinenkörper an eine externe Umgebung angepasst und in einem stabilen Zustand ist. Die mehreren Temperatursensoren können einen Temperatursensor zum Messen einer Temperatur umfassen, die einer Umgebungstemperatur entspricht.
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Es ist unwahrscheinlich, dass die Temperaturen verschiedener Teile des Maschinenkörpers nicht gleichzeitig in einer Weise stabilisiert werden, die von den tatsächlichen Umständen abhängt, unter denen die Werkzeugmaschine in verschiedenen äußeren Umgebungen eingesetzt wird, wie zum Beispiel Temperaturänderung am Tag, Ein-/Ausschalten oder Einstellen einer Klimaanlage und Öffnen/Schließen einer Klappe, oder Einfluss durch den Einsatz eines Kühlmittels.
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Aus diesem Grund können die mehreren Temperatursensoren zur Erfassung von Messwerten auf Temperatursensoren in der Nähe einer Wärmeerzeugungsquelle beschränkt werden. In Abwesenheit einer Wärmeentwicklung in der Nähe einer Wärmeerzeugungsquelle, wie beispielsweise eines Motors oder eines Teils zur Gleitbewegung, liefern alle diese Temperatursensoren Messwerte, die miteinander vergleichbar sind. Ein Teil in der Nähe der Wärmeerzeugungsquelle ist einer großen Temperaturänderung ausgesetzt, so dass an diesem Teil leicht das Vorhandensein oder Fehlen einer Wärmeentwicklung festgestellt werden kann. Wenn also eine Differenz zwischen den Messwerten der in der Nähe der Wärmeerzeugungsquelle installierten mehreren Temperatursensoren der Schwellenwert oder weniger ist, kann die Bestimmungseinheit 12 die Abwesenheit der Wärmeerzeugung zuverlässig bestimmen. In vielen Fällen wird eine Wärmeerzeugungsquelle wie eine Spindel von der Außenseite des Maschinenkörpers abgedeckt, so dass sie nicht wesentlich von einer äußeren Umgebung, wie beispielsweise der direkten Einwirkung von Wind, beeinflusst wird. Dies ermöglicht es der Bestimmungseinheit 12, die Abwesenheit von Wärmeentwicklung durch die Bewegung der Werkzeugmaschine zu bestimmen und gleichzeitig die Genauigkeitsreduzierung durch Störungen wie Umweltveränderungen zu unterdrücken, im Vergleich zu einer Bestimmung, die auf einer Differenz zwischen Messwerten aller an verschiedenen Teilen des Maschinenkörpers installierten Sensoren basiert.
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren (A) zum Bestimmen der Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur gemäß dieser Ausführungsform darstellt. Dieser Vorgang kann wiederholt in einem vorgegebenen Zyklus (zum Beispiel eine Sekunde, eine Minute oder zehn Minuten) oder als Reaktion auf das Einschalten oder den Start der Bearbeitung als Auslöser ausgeführt werden.
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In Schritt S1 erfasst die Erfassungseinheit 11 Messwerte von mehreren Temperatursensoren. In Schritt S2 bestimmt die Bestimmungseinheit 12, ob eine Differenz zwischen den Messwerten der entsprechenden Temperatursensoren ein Schwellenwert oder weniger ist. Wenn die Bestimmung JA ist, geht das Verfahren zu Schritt S3 über. Wenn die Bestimmung NEIN ist, ist das Verfahren beendet. In Schritt S3 stellt die Einstellvorrichtung 13 eine Referenztemperatur ein.
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(B) Die Bestimmungseinheit 12 bestimmt die Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur, um mit einem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem eine maximale Differenz zwischen einem Messwert von einem Temperatursensor zur Messung einer Umgebungstemperatur entsprechenden Temperatur und Messwerten von mehreren Temperatursensoren ein Schwellenwert oder weniger ist.
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Wenn der Maschinenkörper einer Werkzeugmaschine an eine äußere Umgebung angepasst und in einem stabilen Zustand ist, werden ein Messwert des Temperatursensors zur Messung einer Umgebungstemperatur entsprechenden Temperatur und Messwerte von Temperatursensoren an verschiedenen Stellen des Maschinenkörpers vergleichbar. Wenn also eine Differenz zwischen der Umgebungstemperatur und den Messwerten der Temperatursensoren an verschiedenen Teilen des Maschinenkörpers der Schwellenwert oder weniger ist, kann der Maschinenkörper so bestimmt werden, dass er an eine externe Umgebung angepasst und in einem stabilen Zustand ist. Wie beim Bestimmungsverfahren (A) können die mehreren Temperatursensoren auf Temperatursensoren in der Nähe einer Wärmeerzeugungsquelle beschränkt werden, um das Bestimmungsverfahren (B) durchzuführen.
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3 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren (B) zum Bestimmen der Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur gemäß dieser Ausführungsform darstellt. Wie das Bestimmungsverfahren (A) kann dieses Verfahren wiederholt in einem vorgegebenen Zyklus oder als Reaktion auf die Erfüllung einer bestimmten Bedingung als Auslöser durchgeführt werden.
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In Schritt S11 erfasst die Erfassungseinheit 11 Messwerte von mehreren Temperatursensoren, die an einer Werkzeugmaschine installiert sind, und einen Messwert von einem Temperatursensor zur Messung einer Umgebungstemperatur entsprechenden Temperatur. In Schritt S12 bestimmt die Bestimmungseinheit 12, ob eine Differenz zwischen den Messwerten der entsprechenden an der Werkzeugmaschine installierten Temperatursensoren und der Umgebungstemperatur ein Schwellenwert oder weniger ist. Wenn die Bestimmung JA ist, geht das Verfahren zu Schritt S13 über. Wenn die Bestimmung NEIN ist, ist das Verfahren beendet. In Schritt S13 stellt die Einstellvorrichtung 13 eine Referenztemperatur ein.
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(C) Die Bestimmungseinheit 12 bestimmt die Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur, um mit einem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem eine maximale Differenz zwischen einem Messwert von einem vorbestimmten Temperatursensor, der an einer durch Wärmeentwicklung und Kühlmittel unempfindlichen Position installiert ist, und Messwerte von mehreren Temperatursensoren, die an einer Werkzeugmaschine installiert sind, ein Schwellenwert oder weniger ist.
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In diesem Fall können die mehreren Temperatursensoren auf Temperatursensoren in der Nähe einer Wärmeerzeugungsquelle beschränkt werden. Diese Temperatursensoren in der Nähe der Wärmeerzeugungsquelle werden beispielsweise mit Metallblech abgedeckt, so dass sie unempfindlich gegenüber einem anderen externen Faktor als der Wärmeerzeugung, wie beispielsweise einem Kühlmittel, sind. Bei fehlender Wärmeentwicklung in der Werkzeugmaschine werden Messwerte der Temperatursensoren in der Nähe der Wärmeerzeugungsquelle und Messwerte der Temperatursensoren, die ausreichend von der Wärmeerzeugungsquelle getrennt und unempfindlich gegenüber Einflüssen durch Wärmeentwicklung sind, vergleichbar. Wenn also eine Differenz zwischen diesen Messwerten der Schwellenwert oder weniger ist, kann festgestellt werden, dass es keine Verschiebung durch Wärmeentwicklung gibt.
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4 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren (C) zum Bestimmen der Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur gemäß dieser Ausführungsform darstellt. Wie das Bestimmungsverfahren (A) kann dieses Verfahren wiederholt in einem vorgegebenen Zyklus oder als Reaktion auf die Erfüllung einer bestimmten Bedingung als Auslöser durchgeführt werden.
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In Schritt S21 erfasst die Erfassungseinheit 11 entsprechende Messwerte von mehreren Temperatursensoren, die auf einer Werkzeugmaschine installiert sind, einschließlich mehrerer Temperatursensoren in der Nähe einer Wärmeerzeugungsquelle und eines Temperatursensors, der durch Wärmeerzeugung nicht beeinflussbar ist. In Schritt S22 bestimmt die Bestimmungseinheit 12, ob eine Differenz zwischen den Messwerten der Temperatursensoren in der Nähe der Wärmeerzeugungsquelle und dem Messwert des Temperatursensors, der nicht durch Wärmeerzeugung beeinflusst werden kann, ein Schwellenwert oder weniger ist. Wenn die Bestimmung JA ist, geht das Verfahren zu Schritt S23 über. Wenn die Bestimmung NEIN ist, ist das Verfahren beendet. In Schritt S23 stellt die Einstellvorrichtung 13 eine Referenztemperatur ein.
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Ein Verfahren zum Einstellen einer Referenztemperatur, das von der Einstellvorrichtung 13 ausgeführt wird, wird im Folgenden beschrieben. Die Einstellvorrichtung 13 kann eine Referenztemperatur einstellen, indem sie beispielsweise ein Einstellverfahren (1) oder (2) wie folgt ausführt.
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- (1) Die Einstellungseinheit 13 stellt jeden Messwert von mehreren Temperatursensoren, der als Referenztemperatur der entsprechenden Temperatursensoren erfasst wurde, so ein, um mit der bestimmten Einstellzeitsteuerung übereinzustimmen.
- (2) Die Einstellvorrichtung 13 stellt eine zuvor gespeicherte Referenztemperatur in Verbindung mit einem statistischen Wert über Messwerte von mehreren Temperatursensoren ein. Genauer gesagt, wird eine Referenztemperaturtabelle in der Speichereinheit der Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 oder in einer Speichereinheit (Speicher) einer Werkzeugmaschine gespeichert. Die Einstellvorrichtung 13 liest eine Referenztemperatur jedes Temperatursensors aus der Tabelle aus und stellt die gelesene Referenztemperatur ein.
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5 zeigt ein Beispiel für die Referenztemperaturtabelle gemäß dieser Ausführungsform. Zunächst bestimmt die Einstellvorrichtung 13 eine Standardtemperatur. Die Standardtemperatur ist ein Messwert von einem bestimmten Temperatursensor, wie beispielsweise einem Temperatursensor zur Messung einer Umgebungstemperatur entsprechenden Temperatur oder einem der an einem Maschinenkörper installierten Temperatursensoren, oder ein Mittelwert von Messwerten von beispielsweise mehreren Temperatursensoren.
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Anschließend extrahiert die Einstellvorrichtung 13 eine Referenztemperatur von jeder Sensornummer, die in Verbindung mit der Standardtemperatur gespeichert ist. Wird eine Umgebungstemperatur als Standardtemperatur bestimmt und ist die gemessene Umgebungstemperatur beispielsweise 0°C, wird eine fünfte Referenztemperatur von 8°C, die der Standardtemperatur von 0°C zugeordnet ist, als Referenztemperatur eines Sensors 5 eingestellt. Enthält die Referenztemperaturtabelle nicht die ermittelte Normtemperatur, kann die Einstellvorrichtung 13 eine zugehörige Referenztemperatur unter Verwendung einer geeigneten Methode, wie beispielsweise der linearen Interpolation, berechnen.
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Wenn die Werkzeugmaschine eingeschaltet wird, kann ein Motor angeregt werden und beispielsweise Wärme erzeugen. Die vom Motor erzeugte Wärme erhöht eine Umgebungstemperatur. Selbst wenn die Maschine keine Bewegung ausführt und sich in einem stabilen Zustand befindet, stimmt ein Messwert eines um den Motor herum installierten Temperatursensors also nicht mit einer Umgebungstemperatur oder einem Messwert eines anderen Temperatursensors überein. Für einen solchen Teil, bei dem eine Temperatur nur durch Ein- oder Ausschalten einer Stromversorgung geändert wird, kann ein im Voraus gespeicherter Wert als ein Wert, der nach der Stabilisierung eines Messwertes von einem Temperatursensor voraussichtlich erreicht wird, als Referenztemperatur eingestellt werden, ohne dass eine Zeitspanne bis zur Stabilisierung gewartet werden muss. Auch wenn die Zeiteinstellung für eine Referenztemperatur nicht optimal ist, werden die Referenztemperaturen der entsprechenden Temperatursensoren entsprechend zueinander eingestellt. Dies ermöglicht es der Referenztemperatureinstellvorrichtung 1, die Beeinträchtigung der Genauigkeit bei der Schätzung der thermischen Verschiebung zu unterdrücken.
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Gemäß dieser Ausführungsform bestimmt die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1, dass sich ein Maschinenkörper in einem stabilen Zustand befindet, basierend auf Messwerten von mehreren Temperatursensoren, die auf einer Werkzeugmaschine installiert sind, und bestimmt die Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur zur thermischen Verschiebungskompensation. Dadurch kann die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 entsprechend bestimmen, dass der Maschinenkörper der Werkzeugmaschine an eine äußere Umgebung angepasst ist und sich basierend auf den Messwerten der mehreren Temperatursensoren in einem stabilen Zustand befindet. Dadurch ist die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 in der Lage, eine geeignete Referenztemperatur für die thermische Verschiebungskompensation einzustellen.
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Die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 bestimmt die Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur, um mit einem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem eine Differenz zwischen Messwerten von mehreren Temperatursensoren einen Schwellenwert nicht überschreitet. Dadurch kann die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 entsprechend bestimmen, dass eine Werkzeugmaschine an eine externe Umgebung angepasst und bei einer konstanten Temperatur stabilisiert wird, basierend auf einem Zustand, in dem Messwerte von Temperatursensoren, die an mehreren Positionen installiert sind, vergleichbar sind.
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Die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 bestimmt die Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur, um mit einem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem eine Differenz zwischen einem Messwert von einem Temperatursensor zur Messung einer Umgebungstemperatur entsprechenden Temperatur und Messwerten von mehreren an einer Werkzeugmaschine installierten Temperatursensoren einen Schwellenwert nicht überschreitet. Dadurch kann die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 entsprechend bestimmen, dass die Werkzeugmaschine an eine Umgebungstemperatur angepasst und bei einer mit der Umgebungstemperatur vergleichbaren Temperatur stabilisiert wird.
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Die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 bestimmt die Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur, um mit einem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem eine Differenz zwischen einem Messwert von einem Temperatursensor, der an einer durch Wärmeentwicklung unempfindlichen Stelle installiert ist, und Messwerten von mehreren Temperatursensoren, die an einer Werkzeugmaschine installiert sind, einen Schwellenwert nicht überschreitet. Dadurch kann die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 entsprechend bestimmen, dass die Werkzeugmaschine an eine externe Umgebung angepasst und bei einer konstanten Temperatur stabilisiert wird, basierend auf einem Zustand, in dem die Werkzeugmaschine in ihrer Gesamtheit, einschließlich eines Teils in der Nähe einer Wärmeerzeugungsquelle, auf einer vergleichbaren Temperatur mit der Position steht, die durch Wärmeerzeugung nicht beeinflussbar ist.
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Die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 überwacht eine Position, die einer großen Temperaturänderung ausgesetzt ist, die sich aus der Wärmeerzeugung ergibt, unter Verwendung eines Messwertes von einem Temperatursensor, der an einer Position in der Nähe einer Wärmeerzeugungsquelle installiert ist. Dadurch kann die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 bestimmen, dass eine Werkzeugmaschine in ihrer Gesamtheit an eine externe Umgebung angepasst und auf einfache Weise mit vergleichbarer Genauigkeit bei einer konstanten Temperatur stabilisiert wird.
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Die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 stellt einen Messwert ein, der von einem Temperatursensor erfasst wurde, der zum Bestimmen des Zeitpunkts für das Einstellen einer Referenztemperatur zur thermischen Verschiebungskompensation verwendet wurde, wie er als Referenztemperatur vorliegt. Dadurch kann die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 leicht eine geeignete Referenztemperatur für die thermische Verschiebungskompensation einstellen.
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Die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 stellt eine vorher gespeicherte Referenztemperatur in Verbindung mit einer Normtemperatur als Statistikwert über Messwerte von mehreren Temperatursensoren ein. Dadurch ist die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 in der Lage, geeignete Referenztemperaturen einzustellen, wenn Temperaturen im stabilen Zustand von der Normtemperatur abweichen. Darüber hinaus werden auch wenn die Zeiteinstellung für eine Referenztemperatur nicht optimal ist, die Referenztemperaturen der entsprechenden Temperatursensoren entsprechend zueinander eingestellt. Dies ermöglicht es, die Verschlechterung der Genauigkeit bei der Schätzung der thermischen Verschiebung zu unterdrücken.
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Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bisher beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Die in der Ausführungsform beschriebenen Effekte sind lediglich eine Liste der bevorzugten Effekte, die sich aus der vorliegenden Erfindung ergeben. Die durch die vorliegende Erfindung erzielten Wirkungen sind nicht auf die in der Ausführungsform beschriebenen beschränkt.
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In der vorstehenden Ausführungsform bestimmt die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1, dass ein Maschinenkörper keine Wärme erzeugt und sich in einem stabilen Zustand befindet, indem sie Messwerte von Temperatursensoren verwendet, die auf einer Werkzeugmaschine installiert sind. Dies ist jedoch nicht der einzige Fall. Es gibt eine bekannte Technik, um die Menge der erzeugten Wärme oder die Menge der thermischen Verschiebung ohne Verwendung eines Temperatursensors zu schätzen. Gemäß den in den nachstehend aufgeführten Dokumenten A und B vorgeschlagenen Techniken, beispielsweise unter Verwendung von Parametern wie der Drehzahl einer Spindel, der Bewegungsgeschwindigkeit der Spindel, einer Belastung eines Motors etc. und unter Verwendung einer Berechnungsformel unter Verwendung entsprechend eingestellter Koeffizienten, die einen Wärmeableitkoeffizienten, einen Wärmeerzeugungskoeffizienten, einen Wärmeleitkoeffizienten etc. beinhalten, wird die Größe der durch die Wärmeerzeugung verursachten Verschiebung ohne Verwendung eines Temperatursensors geschätzt. Wenn die Menge der Wärmeentwicklung oder die Menge der durch diese Techniken geschätzten Verschiebung ein Schwellenwert oder weniger ist und ausreichend klein ist, kann die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 bestimmen, dass ein Maschinenkörper keine Wärme erzeugt und sich in einem stabilen Zustand befindet. In diesem Fall kann die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 die Einstellzeitsteuerung für eine Referenztemperatur bestimmen, um mit diesem Zeitpunkt übereinzustimmen. Diese Techniken werden in vielen Fällen effektiv an einem Teil wie einer Spindel eingesetzt, die nicht für den Einbau eines Temperatursensors vorgesehen ist. In diesem Fall kann die Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 eine Referenztemperatur entsprechend einstellen, ohne durch einen externen Faktor wie beispielsweise eine Umgebungstemperatur oder die Abgabe eines Kühlmittels beeinflusst zu werden. Dokument A: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2002-18677 Dokument B: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2015-199168
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Eine an einer Werkzeugmaschine eingestellte Referenztemperatur kann auch an einer anderen Werkzeugmaschine über ein Netzwerk durch die Einstellungseinheit 13 eingestellt werden, und die gleiche Referenztemperatur kann zwischen mehreren Werkzeugmaschinen geteilt werden. Eine Referenztemperatur wird so eingestellt, um mit dem Zeitpunkt übereinzustimmen, an dem keine Verschiebung aufgrund von Wärmeentwicklung an einem Maschinenkörper auftritt. Daher muss eine Werkzeugmaschine durch einen längeren Stillstand stabilisiert werden. Die gemeinsame Nutzung einer Referenztemperatur zwischen mehreren Werkzeugmaschinen in derselben Umgebung bedeutet, dass der Zeitpunkt der Einstellung einer Referenztemperatur nur an einer der Werkzeugmaschinen eingehalten werden muss. Somit müssen die vorgenannten Verfahren zum Einstellen einer Referenztemperatur nicht an jeder der anderen Werkzeugmaschinen durchgeführt werden. Dies kann Zeit sparen, die benötigt wird, um die anderen Werkzeugmaschinen anzuhalten und diese Werkzeugmaschinen in einen stabilen Zustand zu versetzen.
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Ein von der Referenztemperatureinstellvorrichtung 1 ausgeführtes Referenztemperatureinstellverfahren wird per Software realisiert. Um das Referenztemperatureinstellverfahren per Software zu realisieren, werden die die Software bildenden Programme auf einem Computer installiert. Diese Programme können auf einem Wechselmedium gespeichert und dann an einen Benutzer verteilt werden. Alternativ können diese Programme auch verteilt werden, indem sie über ein Netzwerk auf einen Computer des Benutzers heruntergeladen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Referenztemperatureinstellvorrichtung
- 10
- Steuereinheit
- 11
- Erfassungseinheit
- 12
- Bestimmungseinheit
- 13
- Einstelleinheit
- 20
- Speichereinheit
