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{Technisches Gebiet}
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine und ein System.
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{Stand der Technik}
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Im Stand der Technik gibt es eine bekannte Werkzeugmaschine, bei welcher die Kühlung einer Spindel durch Zirkulation einer Kühlflüssigkeit im Inneren der Spindel erfolgt. Siehe zum Beispiel PTL 1. Diese Werkzeugmaschine umfasst einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Spindel und steuert den Zirkulationszustand der Kühlflüssigkeit auf der Grundlage eines von dem Temperatursensor erfassten Werts.
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{Literatur liste}
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{Patentliteratur}
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{PTL 1} Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2016-165770
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{Kurzdarstellung der Erfindung}
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{Technisches Problem}
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Wenn hochwertige Bearbeitung an einem Werkstück unter Verwendung einer Werkzeugmaschine durchgeführt wird, können Schwingungen einer Kühleinrichtung die Bearbeitungsqualität des Werkstücks beeinträchtigen. Um ein Antriebsteil der Werkzeugmaschine zu kühlen, kann auch eine Kühleinrichtung oder ein Kühlmittel verwendet werden, welches keine Schwingungen verursacht. Eine derartige Kühleinrichtung oder ein derartiges Kühlmittel weist jedoch in vielen Fällen eine geringe Kühlleistung auf, so dass die Kühlleistung unzureichend ist, wenn andere Bearbeitung als hochwertige Bearbeitung durchgeführt wird. Obwohl darüber hinaus ein Kühlmittel, welches eine chemische Reaktion verursacht, wodurch Wärmeabsorption erfolgt, eine hohe Kühlleistung aufweist, steigen die Herstellungskosten erheblich an, wenn eine große Menge eines derartigen Kühlmittels verwendet wird.
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In Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände sind eine Werkzeugmaschine und ein System erforderlich, welche in der Lage sind, sowohl eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit als auch die Kühlung einer Werkzeugmaschine zu erzielen.
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{Lösung des Problems}
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Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Offenlegung eine Werkzeugmaschine bereit, umfassend: eine erste Kühleinheit, welche mindestens ein Antriebsteil, welches eine Komponente der Werkzeugmaschine antreibt, und/oder einen Verstärker des Antriebsteils kühlt; eine zweite Kühleinheit, welche mindestens das Antriebsteil und/oder den Verstärker kühlt; und eine Kühlsteuereinheit, welche die erste Kühleinheit und die zweite Kühleinheit steuert, wobei eine durch die zweite Kühleinheit verursachte Schwingung geringer als eine durch die erste Kühleinheit verursachte Schwingung ist und die Kühlsteuereinheit die Kühlung von mindestens dem Antriebsteil und/oder dem Verstärker von der Kühlung durch die erste Kühleinheit zu der Kühlung durch die zweite Kühleinheit wechselt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Offenlegung ein System bereit, umfassend: die Werkzeugmaschine; und ein Hauptsteuersystem, welches in der Lage ist, mit einer Steuerung der Werkzeugmaschine zu kommunizieren, wobei das Hauptsteuersystem von der Steuerung der Werkzeugmaschine empfangene Lernergebnisse sammelt.
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Figurenliste
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- {1} 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- {2} 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines X-Y-Tisches bei der Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform.
- {3} 3 ist eine schematische Seitenansicht der Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform.
- {4} 4 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform.
- {5} 5 ist ein Flussdiagramm, welches eine durch die Steuereinrichtung durchgeführte beispielhafte Verarbeitung bei der Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform zeigt.
- {6} 6 ist ein Funktionsblockdiagramm der Steuereinrichtung bei der Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform.
- {7} 7 ist eine beispielhafte Tabelle, welche Kühlverfahrensinformation bei dieser Ausführungsform zeigt.
- {8} 8 ist eine andere beispielhafte Tabelle, welche Kühlverfahrensinformation bei dieser Ausführungsform zeigt.
- {9} 9 ist eine schematische Seitenansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einer Modifikation dieser Ausführungsform.
- {10} 10 ist ein Blockdiagramm eines Verwaltungssystems, welches die Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform umfasst.
- {11} 11 ist ein Blockdiagramm eines Systems, welches die Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform umfasst.
- {12} 12 ist ein Blockdiagramm eines Systems, welches die Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform umfasst.
- {13} 13 ist ein Blockdiagramm eines Systems, welches die Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform umfasst.
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{Beschreibung von Ausführungsformen}
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Eine Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform wird nunmehr nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst die Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform: einen Werkzeugmaschinenkörper 1a, welcher einen Sockel 2 und ein Ständerteil 3 aufweist, welches sich aus dem Sockel 2 nach oben erstreckt; eine Spindeleinheit 4, welche durch das Ständerteil 3 getragen wird, um in der vertikalen Richtung beweglich zu sein; und einen X-Y-Tisch 22 auf welchem ein Werkstück W gehalten wird. Die Werkzeugmaschine ist innerhalb einer (nicht gezeigten) Bearbeitungshalle angeordnet.
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Wie es in 3 gezeigt ist, ist die Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform mit einem Werkzeugmagazin 7 zum automatischen Wechseln eines Werkzeugs T versehen, welches an einer Spindel 4a der Spindeleinheit 4 angebracht ist. Eine Mehrzahl von in dem Werkzeugmagazin 7 untergebrachten Werkzeugen T werden wahlweise durch die Spindel 4a gehalten.
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Eine Mehrzahl von Werkzeugaufnahmen 9 ist in dem Werkzeugmagazin 7 vorgesehen und in der Umfangsrichtung des Werkzeugmagazins 7 angeordnet.
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Die Spindeleinheit 4 umfasst einen Spindelkopf 4b, welcher die Spindel 4a über eine Mehrzahl von Lagern B trägt.
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Eine Mehrzahl von Führungsschienen 3a, welche sich in der vertikalen Richtung (Z-Achsenrichtung) erstrecken, ist an dem Ständerteil 3 vorgesehen und der Spindelkopf 4b wird durch die Führungsschienen 3a getragen, um in der vertikalen Richtung beweglich zu sein. Darüber hinaus ist ein Z-Achsenmotor 3b, wie beispielsweise ein Servomotor, an einem oberen Endabschnitt des Ständerteils 3 befestigt und wird ein Abtrieb einer Abtriebswelle des Z-Achsenmotors 3b über eine Untersetzung 3c usw. an eine Kugelumlaufspindel 3d übertragen. Die Kugelumlaufspindel 3d ist entlang der Führungsschienen 3a angeordnet und mit einer Kugelgewindemutter 4c in Eingriff, welche an einem hinteren Abschnitt des Spindelkopfes 4b befestigt ist. Auf diese Weise macht der Linearbewegungsmechanismus den Spindelkopf 4b in der vertikalen Richtung beweglich.
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Darüber hinaus werden die Spindel 4a und das Werkzeug T durch einen mit einem oberen Endabschnitt der Spindel 4a verbundenen Spindelmotor 5a um die Mittelachse der Spindel 4a gedreht.
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Bei der Werkzeugmaschine wird das Werkstück W mit dem drehenden Werkzeug T bearbeitet, während das Werkstück W und das Werkzeug T durch Bewegung des X-Y-Tisches 22 in der horizontalen Richtung und Bewegung der Spindel 4a in der vertikalen Richtung relativ bewegt werden.
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Der Sockel 2 ist an einem Ort, an welchem die Werkzeugmaschine verwendet wird, unter Verwendung von zum Beispiel Nivellierschrauben, Ankerschrauben oder dergleichen installiert. Der X-Y-Tisch 22 ist auf dem Sockel 2 platziert und das Werkstück W auf einer oberen Fläche des X-Y-Tisches 22 über eine Spannvorrichtung J, eine zusätzliche Achseneinheit AU usw. befestigt. Der X-Y-Tisch 22 und das Werkstück W werden in den horizontalen Richtungen in Bezug auf die Spindel 4a durch Motoren 13 und 23 bewegt, welche auf dem Sockel 2 vorgesehen sind.
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Wie es in 2 gezeigt ist, ist eine Mehrzahl von Führungsschienen 11, welche sich in der Y-Achsenrichtung erstrecken, welche eine horizontale Richtung ist, auf einem oberen Flächenabschnitt des Sockels 2 vorgesehen und wird ein in Y-Richtung bewegliches Teil 12 auf den Führungsschienen 11 getragen, um in der Y-Achsenrichtung beweglich zu sein. Darüber hinaus ist der Y-Achsenmotor 13 an dem oberen Flächenabschnitt des Sockels 2 befestigt und wird ein Abtrieb des Y-Achsenmotors 13 über eine Untersetzung usw. an eine Kugelumlaufspindel 14 übertragen. Die Kugelumlaufspindel 14 ist entlang der Führungsschienen 11 angeordnet und mit einer Kugelgewindemutter in Eingriff, welche an dem in Y-Richtung beweglichen Teil 12 befestigt ist. Der Linearbewegungsmechanismus, bei welchem das in Y-Richtung bewegliche Teil 12 in der Y-Achsenrichtung durch Drehung einer Abtriebswelle des Y-Achsenmotors 13 bewegt wird, ist, wie vorstehend beschrieben, ausgestaltet.
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Wie es in 2 gezeigt ist, ist eine Mehrzahl von Führungsschienen 21, welche sich in der X-Achsenrichtung erstreckt, welche eine horizontale Richtung ist, auf einem oberen Flächenabschnitt des in Y-Richtung beweglichen Teils 12 vorgesehen und wird der X-Y-Tisch 22 auf den Führungsschienen 21 getragen, um in der X-Achsenrichtung beweglich zu sein. Darüber hinaus ist der X-Achsenmotor 23 an dem oberen Flächenabschnitt des in Y-Richtung beweglichen Teils 12 befestigt und wird ein Abtrieb von einer Abtriebswelle des X-Achsenmotors 23 über eine Untersetzung usw. an eine Kugelumlaufspindel 24 übertragen. Die Kugelumlaufspindel 24 ist entlang der Führungsschienen 21 angeordnet und mit einer Kugelgewindemutter in Eingriff, welche an dem X-Y-Tisch 22 befestigt ist. Der Linearbewegungsmechanismus, bei welchem der X-Y-Tisch 22 in der X-Achsenrichtung durch Drehung der Abtriebswelle des X-Achsenmotors 23 bewegt wird, ist, wie vorstehend beschrieben, ausgestaltet.
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Wie es in den 1 und 3 gezeigt ist, ist ein Lüfter 50 zum Kühlen des Spindelmotors 5a an dem Spindelmotor 5a angebracht. Der Lüfter 50 kann in dem Spindelmotor 5a eingebaut sein. Darüber hinaus ist, wie es in 3 gezeigt ist, eine Fläche eines Peltierelements 60 mit einer äußeren Umfangsfläche des Spindelmotors 5a in Kontakt und die andere Fläche des Peltierelements 60 mit einem Metallblock 61 in Kontakt. Abstrahlrippen sind entsprechend auf einer Außenfläche des Blocks 61 vorgesehen. Der Lüfter 50 ist mit einer später zu beschreibenden Steuereinrichtung 40 verbunden und wird durch die Steuereinrichtung 40 gesteuert. Darüber hinaus ist das Peltierelement 60 auch mit der Steuereinrichtung 40 verbunden und wird daran durch die Steuereinrichtung 40 eine Spannung angelegt.
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Die Steuereinrichtung 40, welche die Werkzeugmaschine steuert, ist an der Werkzeugmaschine vorgesehen. Wie es in 4 gezeigt ist, weist die Steuereinrichtung 40 auf: einen Prozessor 41, wie beispielsweise eine CPU; eine Anzeigeeinrichtung 42; eine Speichereinheit 43, welche einen nichtflüchtigen Speicher, einen ROM, einen RAM usw. aufweist; eine Eingabeeinheit 44, wie beispielsweise eine Bedientafel; und eine Sende- und Empfangseinheit 45, welche eine Antenne, einen Stecker usw. aufweist. Die Speichereinheit 43 speichert ein Systemprogramm 43a und das Systemprogramm 43a ist für Basisfunktionen der Steuereinrichtung 40 verantwortlich.
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Darüber hinaus speichert die Speichereinheit 43 ein Bearbeitungsprogramm 43b, ein Kühlsteuerprogramm 43c und Kühlverfahrensinformation 43d. Die Steuereinrichtung 40 liest das Bearbeitungsprogramm 43b und sendet Steuerbefehle an die jeweiligen Motoren 3b, 5a, 13 und 23, das Werkzeugmagazin 7 usw. mittels des Prozessors 41, wodurch Bearbeitung des Werkstücks W unter Verwendung des Werkzeugs T erfolgt und das Werkzeug T an der Spindel 4a unter Verwendung des Werkzeugmagazins 7 gewechselt wird. Kurz gesagt, fungieren der Prozessor 41, der RAM und das Bearbeitungsprogramm 43b als ein Bearbeitungssteuermittel.
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Es ist zu beachten, dass das Kühlsteuerprogramm 43c ein Abschnitt des Bearbeitungsprogramms 43b sein kann. Darüber hinaus speichert die Speichereinheit 43 Werkzeuginformation 43e, welche Information über die jeweils an der Mehrzahl von Werkzeugaufnahmen 9 des Werkzeugmagazins 7 angebrachten Arten von Werkzeugen T ist.
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Die Steuereinrichtung 40 liest das Kühlsteuerprogramm 43c mittels des Prozessors 41 und wechselt zwischen Kühlung durch den Lüfter 50 und Kühlung durch das Peltierelement 60. Kurz gesagt, fungieren der Prozessor 41, der RAM und das Kühlsteuerprogramm 43c als ein Kühlsteuermittel. Eine durch die Steuereinrichtung 40 zu diesem Zeitpunkt durchgeführte beispielhafte Verarbeitung wird nachstehend mit Bezug auf ein in 5 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben. Darüber hinaus ist ein beispielhaftes Funktionsblockdiagramm der Werkzeugmaschine in 6 gezeigt.
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Die Steuereinrichtung 40 sendet Steuerbefehle an Antriebsteile, wie beispielsweise die jeweiligen Motoren 3b, 5a, 13 und 23 und ein Motor des Werkzeugmagazins 7, auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms 43b (Schritt S1-1). Zum Beispiel sendet die Steuereinrichtung 40 an das Werkzeugmagazin 7 einen Steuerbefehl zur Montage eines Werkzeugs T an der Spindel 4a und sendet auch an den Z-Achsenmotor 3b einen Steuerbefehl zum Anbringen eines Werkzeugs A in dem Werkzeugmagazin 7 an der Spindel 4a. Darüber hinaus sendet die Steuereinrichtung 40 nach dem Werkzeugwechsel an den Spindelmotor 5a einen Steuerbefehl, um dessen Drehung zum Bearbeiten des Werkstücks W zu starten. Darüber hinaus sendet die Steuereinrichtung 40 auch einen Steuerbefehl in Hinblick auf die Drehzahl des Spindelmotors 5a. Dementsprechend wird die Bearbeitung des Werkstücks W unter Verwendung des Werkzeugs A gestartet.
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Dann wechselt die Steuereinrichtung 40 gemäß dem Kühlsteuerprogramm 43C zwischen einer unter Verwendung des Lüfters 50 durchgeführten Kühlung und einer unter Verwendung des Peltierelements 60 durchgeführten Kühlung auf der Grundlage der vorstehend genannten Steuerbefehle und der Kühlverfahrensinformation 43d, welche in der Speichereinheit 43 gespeichert ist (Schritt S1-2). Bei dem Funktionsblockdiagramm von 6 empfängt das Kühlsteuermittel die vorstehend genannten Steuerbefehle und steuert den Lüfter 50 und das Peltierelement 60 gemäß den empfangenen Steuerbefehlen. Die Steuereinrichtung 40 wiederholt Schritte S1-1 und S1-2 bis die Bearbeitung des Werkstücks W unter Verwendung der Werkzeugmaschine beendet ist (Schritt S1-3).
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Wie es in 7 gezeigt ist, ist die Kühlverfahrensinformation 43d zum Beispiel Information, bei welcher ein Kühlmittel mit Information über die Art des Werkzeugs T, welche in einem Steuerbefehl enthalten ist, Information über die Drehzahl der Spindel 4a, Information über die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs T während der Bearbeitung, Information über eine Vorschubmenge (Schneidmenge) des Werkzeugs T, usw. verknüpft wird. In dem in 7 gezeigten Beispiel wird ein aus der Information über die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs T während der Bearbeitung und der Information über die Vorschubmenge des Werkzeugs T berechneter Bearbeitungslastwert verwendet. Die Steuereinrichtung 40 berechnet einen Bearbeitungslastwert aus der Information über die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs T während der Bearbeitung, das in dem Steuerbefehl enthaltene Werkzeug T und der Information über die Vorschubmenge des Werkzeugs T. Es ist zu beachten, dass die Kühlverfahrensinformation 43d auch Information über die Rotationszeit der Spindel 4a, Information über das Material des Werkstücks W usw. enthalten kann und die Kühlverfahrensinformation 43d eine Information sein kann, welche ein Kühlmittel in Abhängigkeit von den vorstehenden Informationsstücken angibt.
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Es ist zu beachten, dass die Steuereinrichtung 40 auch vorab einen zu einer vorgegebenen Zeit durchzuführenden Abschnitt in dem Bearbeitungsprogramm 43b auf der Grundlage des Kühlsteuerprogramms 43c lesen kann. In diesem Fall wechselt die Steuereinrichtung 40 zwischen einer unter Verwendung des Lüfters 50 durchgeführten Kühlung und einer unter Verwendung des Peltierelements 60 durchgeführten Kühlung auf der Grundlage der Information über die Drehzahl der Spindel 4a, des Bearbeitungslastwerts usw. basierend auf einem Steuerbefehl aus dem vorab gelesenen Abschnitt.
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Bei dieser Ausführungsform ist ein in 7 gezeigtes erstes Kühlmittel der Lüfter 50 und ein darin gezeigtes zweites Kühlmittel das Peltierelement 60. Die unter Verwendung des ersten Kühlmittels durchgeführte Kühlung kann auch eine unter Verwendung des Lüfters 50 und des Peltierelements 60 durchgeführte Kühlung sein. Insbesondere kann eine Mehrzahl von Kühlmitteln abhängig von der Situation gleichzeitig verwendet werden.
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In Schritt S1-2 führt in einem Fall, dass die Information über die Art des Werkzeugs T, welche in dem Steuerbefehl enthalten ist, A ist, die Geschwindigkeit der Spindel 4a hoch und der Bearbeitungslastwert niedrig ist, die Steuereinrichtung 40 die Kühlung des Spindelmotors 5a unter Verwendung des Lüfters 50 durch.
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Zum Beispiel wird das Werkzeug T der Art A zum Schruppen und das Werkzeug T der Art B zur Endbearbeitung verwendet. In einigen Fällen ist es zum Zeitpunkt der Endbearbeitung erforderlich, dass Schwingungen der Werkzeugmaschine so weit wie möglich eliminiert werden. Die in 7 gezeigte Kühlverfahrensinformation 43d reagiert auf eine solche Vorgabe. Insbesondere in einem Fall, dass die Information über die Art des Werkzeugs T, welche in dem nächsten Steuerbefehl enthalten ist, B ist, wechselt die Steuereinrichtung 40 von der unter Verwendung des Lüfters 50 durchgeführten Kühlung zu der unter Verwendung des Peltierelements 60 durchgeführten Kühlung, außer bei einem Fall, dass die Geschwindigkeit der Spindel 4a hoch und der Bearbeitungslastwert ebenfalls hoch ist. Durch das Peltierelement 60 verursachte Schwingungen sind geringer als durch den Lüfter 50 verursachte Schwingungen. Die unter Verwendung des Peltierelements 60 durchgeführte Kühlung trägt somit zu einer Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit zum Zeitpunkt der Endbearbeitung bei.
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Es ist zu beachten, dass anstelle der in 7 gezeigten Kühlverfahrensinformation 43d, auch die in 8 gezeigte Kühlverfahrensinformation 43d verwendet werden kann. Wenn die in 8 gezeigte Kühlverfahrensinformation 43d verwendet wird, führt die Steuereinrichtung 40 in Schritt S1-2 die Kühlung unter Verwendung des Lüfters 50 durch, wenn die in dem Steuerbefehl enthaltene Art des Werkzeugs T A ist und führt die Kühlung unter Verwendung des Peltierelements 60 durch, wenn die in dem Steuerbefehl enthaltene Art des Werkzeugs T B ist.
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Es ist zu beachten, dass der Lüfter 50 und das Peltierelement 60 auch an den anderen Motoren 3b, 13 und 23 vorgesehen sein können. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 40 auch von einer unter Verwendung des Lüfters 50 durchgeführten Kühlung zu einer unter Verwendung des Peltierelements 60 durchgeführten Kühlung auf der Grundlage von in Steuerbefehlen enthaltener Information über die Drehzahlen der Motoren 3b, 13 23 wechseln. Darüber hinaus können der Lüfter 50 und das Peltierelement 60 diejenigen sein, welche ein anderes Antriebsteil an der Werkzeugmaschine kühlen.
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Darüber hinaus können der Lüfter 50 und das Peltierelement 60 auch für die Kühlung eines Verstärkers des Spindelmotors 5a vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 40 auch von einer unter Verwendung des Lüfters 50 durchgeführten Kühlung zu einer unter Verwendung des Peltierelements 60 unter Verwendung der in 7 oder 8 gezeigten Kühlverfahrensinformation wechseln.
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Bei dieser Ausführungsform sind das erste Kühlmittel zum Kühlen mindestens des Antriebsteils, wie beispielsweise der Spindelmotor 5a, welcher die als Komponente der Werkzeugmaschine dienende Spindel 4a antreibt, und/oder des Verstärkers dieses Antriebsteils, und das zweite Kühlmittel zum Kühlen mindestens des Antriebsteils und/oder des Verstärkers enthalten. Durch das erste Kühlmittel verursachte Schwingungen sind geringer als durch das zweite Kühlmittel verursachte Schwingungen. Die Größenordnung der Schwingungen ist hier zum Beispiel die Größenordnung der Schwingungsamplitude, die Größenordnung eines Beschleunigungswerts usw. Darüber hinaus wechselt die Steuereinrichtung 40 die Kühlung mindestens des Antriebsteils und/oder des Verstärkers von der unter Verwendung des ersten Kühlmittels durchgeführten Kühlung zu der unter Verwendung des zweiten Kühlmittels durchgeführten Kühlung.
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Falls zum Beispiel die unter Verwendung des Werkzeugs T durchgeführte Bearbeitung Schruppen ist, wird Kühlung durch das erste Kühlmittel, wie beispielsweise der Lüfter 50, welches große Schwingungen verursacht, durchgeführt. Falls die Bearbeitung unter Verwendung des Werkzeugs T hochwertige Bearbeitung ist, wie beispielsweise eine hoch präzise Bearbeitung oder Hochglanzbearbeitung, wird Kühlung durch das zweite Kühlmittel, wie beispielsweise das Peltierelement 60, durchgeführt, welches geringe Schwingungen verursacht. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, um sowohl eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit als auch geeignete Kühlung der Spindel 4a usw. zu erzielen.
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So ist es zum Beispiel auch möglich, dass die unter Verwendung des ersten Kühlmittels durchgeführte Kühlung eine unter Verwendung des Lüfters 50 und des Peltierelements 60 durchgeführte Kühlung ist und die unter Verwendung des zweiten Kühlmittels durchgeführte Kühlung eine unter Verwendung des Peltierelements 60 durchgeführte Kühlung ist. In diesem Fall sind die durch das zweite Kühlmittel verursachte Schwingungen geringer als jene, welche durch das erste Kühlmittel verursacht werden. Es ist auch möglich, dass die unter Verwendung des ersten Kühlmittels durchgeführte Kühlung eine unter Verwendung des Lüfters 50 und eines später zu beschreibenden anderen Kühlmittels durchgeführte Kühlung ist und die unter Verwendung des zweiten Kühlmittels durchgeführte Kühlung eine unter Verwendung des anderen Kühlmittels durchgeführte Kühlung ist. Die unter Verwendung des anderen Kühlmittels durchgeführte Kühlung kann auch eine unter Verwendung einer Mehrzahl von Kühlmitteln durchgeführte Kühlung sein.
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Darüber hinaus steuert bei dieser Ausführungsform die Steuereinrichtung 40 das Antriebsteil, wie beispielsweise den Spindelmotor 5a, auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms 43b. Darüber hinaus wechselt die Steuereinrichtung 40 von der unter Verwendung des ersten Kühlmittels durchgeführten Kühlung zu der unter Verwendung des zweiten Kühlmittels durchgeführten Kühlung in Abhängigkeit von einem auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms 43b an das Antriebsteil ausgegebenen Steuerbefehl.
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Auf diese Weise wird die Kühlung von der unter Verwendung des ersten Kühlmittels durchgeführten Kühlung zu der unter Verwendung des zweiten Kühlmittels durchgeführten Kühlung auf der Grundlage eines Steuerbefehls von dem Bearbeitungsprogramm 43b gewechselt. Diese Ausgestaltung führt zu einer Verringerung der Schwierigkeiten bei der Durchführung von Einstellungen zum Wechseln der Kühlmittel.
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Darüber hinaus speichert bei dieser Ausführungsform die Speichereinheit 43 die Kühlverfahrensinformation 43d, welche jeweils den mehreren Arten der Werkzeuge T entspricht, und gibt die Kühlverfahrensinformation 43d für jeweils die mehreren Arten der für die Bearbeitung verwendeten Werkzeuge T an, ob das erste Kühlmittel oder das zweite Kühlmittel zu verwenden ist. Dann wechselt die Steuereinrichtung 40 von der unter Verwendung des ersten Kühlmittels durchgeführten Kühlung zu der unter Verwendung des zweiten Kühlmittels durchgeführten Kühlung unter Verwendung der Information über das Werkzeug T, welches im Einsatz ist, unter den mehreren Arten der Werkzeuge T, und der Kühlverfahrensinformation 43d.
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Zum Beispiel in einem Fall, dass das Werkzeug T der Art A für Schruppen verwendet und das Werkzeug T der Art B für hoch genaue Bearbeitung, Hochglanzbearbeitung usw. verwendet wird, gibt die Kühlverfahrensinformation 43d für das Werkzeug T der Art B an, ob das erste Kühlmittel oder das zweite Kühlmittel zu verwenden ist. Die Kühlverfahrensinformation 43d kann für das Werkzeug T der Art B auch angeben, ob das erste Kühlmittel oder das zweite Kühlmittel unter jeder anderen Bedingung, wie beispielsweise die Drehzahl, zu verwenden ist. Somit ist es möglich, sowohl eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit als auch eine geeignete Kühlung der Spindel 4a usw. zu erzielen, ohne dass eine Bedienperson detaillierte Einstellungen vor Ort durchführen muss.
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Darüber hinaus sendet bei dieser Ausführungsform die Steuereinrichtung 40 einen Steuerbefehl an den Spindelmotor 5a, wodurch die Drehzahl der Spindel 4a gesteuert wird. Darüber hinaus wechselt die Steuereinrichtung 40 von der unter Verwendung des ersten Kühlmittels durchgeführten Kühlung zu der unter Verwendung des zweiten Kühlmittels durchgeführten Kühlung gemäß der Drehzahl der Spindel 4a. Somit ist es möglich, sowohl eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit als auch eine geeignete Kühlung der Spindel 4a usw. zu erzielen, ohne dass die Bedienperson detaillierte Einstellungen durchführen muss.
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Es ist zu beachten, dass es einen Fall gibt, bei dem das Bearbeitungsprogramm 43b Information über die Bearbeitungsqualität des Werkstücks W umfasst. Darüber hinaus gibt es einen Fall, bei dem die Steuereinrichtung 40 auf der Grundlage eines Steuerbefehls von dem Bearbeitungsprogramm 43b feststellt, dass hochwertige Bearbeitung, wie beispielsweise hoch genaue Bearbeitung oder Hochglanzbearbeitung, durchgeführt wird. In diesem Fall wird das Feststellungsergebnis eine Information über die Bearbeitungsqualität.
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Die Steuereinrichtung 40 kann auch von der unter Verwendung des ersten Kühlmittels durchgeführten Kühlung zu der unter Verwendung des zweiten Kühlmittels durchgeführten Kühlung gemäß der Information über die Bearbeitungsqualität wechseln. In diesem Fall ist es auch möglich, sowohl eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit als auch eine geeignete Kühlung der Spindel 4a usw. zu erzielen, ohne dass die Bedienperson detaillierte Einstellungen durchführen muss.
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Es ist zu beachten, dass, obwohl das zweite Kühlmittel das Peltierelement 60 ist, bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das zweite Kühlmittel eine Flüssigkeitskühleinrichtung 70 sein kann, wie es in 9 gezeigt ist. Die Flüssigkeitskühleinrichtung 70 weist zum Beispiel auf: einen Kühlkanal 71, welcher durch das Innere des Spindelmotors 5a verläuft; Rohre 72, welche mit dem Kühlkanal 71 verbunden sind; und eine Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 73, welche den Kühlkanal 71 durch die Rohre 72 mit Kühlflüssigkeit versorgt. In diesem Fall wird zum Beispiel, wenn das Werkzeug T der Art B an der Spindel 4a angebracht ist, das Kühlmittel von dem Lüfter 50 zu der Flüssigkeitskühleinrichtung 70 gewechselt. In diesem Fall sind durch die Flüssigkeitskühleinrichtung 70 verursachte Schwingungen geringer als durch den Lüfter 50 verursachte Schwingungen.
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Darüber hinaus kann in 9 die Flüssigkeitskühleinrichtung 70 einen Kühlkreislauf darstellen. In diesem Fall ist die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 73 ein Kompressor, welcher ein Kältemittel komprimiert, und fungiert der Kühlkanal 71 als eine Wärmesenke, welche Umgebungswärme durch Verdampfung des Kältemittels absorbiert. In diesem Fall sind ein Kondensator, ein Kühler usw. zwischen dem Kompressor und dem Kühlkanal 71 vorgesehen. Darüber hinaus sind Expansionsventile, weitere Kühlrippen usw. an den Rohren 72 nach Bedarf vorgesehen. In diesem Fall sind durch die Flüssigkeitskühleinrichtung 70 verursachte Schwingungen geringer als durch den Lüfter 50 verursachte Schwingungen.
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Die durch die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 73 dem Kühlkanal 71 zugeführte Flüssigkeit kann auch flüssiger Stickstoff sein. Da in diesem Fall die dem Kühlkanal 71 zuzuführende Flüssigkeitsmenge verringert werden kann, werden die durch die Flüssigkeitskühleinrichtung 70 verursachten Schwingungen verringert. Darüber hinaus kann die durch die Flüssigkeitskühleinrichtung 70 dem Kühlkanal 71 zugeführte Flüssigkeit auch eine Flüssigkeit sein, welche eine chemische Reaktion innerhalb des Kühlkanals 71 verursacht, wodurch Wärmeabsorption erfolgt. Die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 73 kann den Kühlkanal 71 mit zwei Arten von Flüssigkeiten versorgen und die zwei Arten von Flüssigkeiten können eine chemische Reaktion im Inneren der Kühlkanal 71 verursachen.
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Darüber hinaus kann anstelle der Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 73 auch eine Trockeneisversorgungseinrichtung, welche pulverisiertes Trockeneis liefert, an den Rohren 72 angebracht sein. In diesem Fall wird der Kühlkanal 71 mit pulverisiertem Trockeneis versorgt.
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Darüber hinaus kann das zweite Kühlmittel auch eine Wärmesenke sein. Als Wärmesenke kann zum Beispiel der in den 1 und 3 gezeigte Metallblock 61 mit dem Spindelmotor 5a ohne das dazwischenliegende Peltierelement 60 in Kontakt sein. Ein Rohr kann innerhalb des Blocks 61 vorgesehen sein und ein Kältemittel kann in dem Rohr eingeschlossen sein. In diesem Fall verdampft das Kältemittel in dem Rohr an einer Position in der Nähe des Spindelmotors 5a und kondensiert das Kältemittel in dem Rohr an einer von dem Spindelmotor 5a entfernten Position. Durch die Wärmesenke verursachte Schwingungen sind geringer als durch den Lüfter 50 verursachte Schwingungen.
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Wenn der Block 61 als eine Wärmesenke dient oder das Peltierelement 60 als das zweite Kühlmittel verwendet wird, ist es auch möglich, die Flüssigkeitskühleinrichtung 70 anstelle des Lüfters 50 als das erste Kühlmittel zu verwenden. In diesem Fall sind die durch die Wärmesenke oder das Peltierelement 60 verursachten Schwingungen geringer als die durch die Flüssigkeitskühleinrichtung 70 verursachten Schwingungen.
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Es ist zu beachten, dass die Werkzeugmaschine einen Computer, wie beispielsweise ein Mikrocomputer, ein Personalcomputer oder ein PLC (speicherprogrammierbare Steuerung), umfassen kann und das erste Kühlmittel oder das zweite Kühlung durch den Computer gesteuert werden kann.
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Darüber hinaus können das erste Kühlmittel und das zweite Kühlmittel einer Mehrzahl von Werkzeugmaschinen durch eine einzige Steuereinrichtung 40 oder den vorstehend genannten Computer gesteuert werden.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann die Steuereinrichtung 40 eine Lernfunktion aufweisen. Wie es zum Beispiel in 13 gezeigt ist, kann die Steuereinrichtung 40 ein Lernprogramm (Lerneinheit) 43f aufweisen. Das Lernprogramm 23a ist in der Speichereinheit 43 oder dergleichen gespeichert.
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Die Steuereinrichtung 40 optimiert die Kühlverfahrensinformation 43d unter Verwendung von Lerninformation. Zum Beispiel stellt die Lerninformation Schwingungen der Werkzeugmaschine, welche durch eine an der Werkzeugmaschine vorgesehene Schwingungsmesseinrichtung gemessen werden, oder Schwingungen der Werkzeugmaschine dar, welche auf der Grundlage von Antriebsströmen für die jeweiligen Motoren 3b, 13 und 23 usw. in der Werkzeugmaschine geschätzt werden. Die Steuereinrichtung 40 führt Lernen über den Zusammenhang zwischen der Lerninformation und den Betriebszuständen des ersten Kühlmittels und des zweiten Kühlmittels durch.
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Die Lerninformation kann auch die nach der Bearbeitung erzielte Qualität (Bearbeitungsqualität) des Werkstücks W sein. Die Bearbeitungsqualität wird durch Eingabe eines durch eine Bedienperson visuell bestimmten Ergebnisses in die Steuereinrichtung 40 oder dergleichen erzielt. Die Steuereinrichtung 40 kann die Bearbeitungsqualität des Werkstücks W auch auf der Grundlage eines unter Verwendung einer vorgegebenen Kamera gewonnenen Bildes bestimmen. Die Lerninformation kann auch Information über die Temperatur des Antriebsteils sein. Die Information über die Temperatur können die auf der Grundlage der Antriebsströme geschätzten Temperaturen der jeweiligen Motoren 3b, 5a, 13 und 23 sein. Die Steuereinrichtung 40 kann das Lernen über den Zusammenhang zwischen ein oder mehreren Lerninformationselementen und den Betriebszuständen des ersten Kühlmittels und des zweiten Kühlmittels durchführen.
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Als Folge des Lernens unterteilt die Steuereinrichtung 40 die Drehzahl der Spindel und den Bearbeitungslastwert, welche in der in 7 gezeigten Kühlverfahrensinformation 43d enthalten sind, zum Beispiel in mehrere Stufen und legt das Kühlmittel für jede Stufe fest. Unter Verwendung der Kühlverfahrensinformation 43d, welche das Ergebnis des Lernens ist, werden sowohl eine geeignete Kühlung des Antriebsteils als auch eine Verbesserung der Bearbeitungsqualität auf einem höheren Niveau erreicht.
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Wie es in 10 gezeigt ist, kann eine Mehrzahl von Steuereinrichtungen 40 mit einem Hauptsteuersystem 100 verbunden sein. Darüber hinaus können, wie es in 11 gezeigt ist, Computer 8, welche jeweils ein Simulationsprogramm zum Erstellen des Bearbeitungsprogramms 43b speichern, auch ähnlich mit dem Hauptsteuersystem 100 verbunden sein.
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Das Hauptsteuersystem 100 ist zum Beispiel ein Computer, welcher drahtgebunden mit der Mehrzahl von Steuereinrichtungen 40 und der Mehrzahl von Computern 8 verbunden ist, oder ein Computer, welcher an dem gleichen Ort wie die Mehrzahl von Steuereinrichtungen 40 oder die Mehrzahl von Computern 8 angeordnet ist. Das Hauptsteuersystem 100 kann auch Nebelcomputer genannt werden. Das Hauptsteuersystem 100 kann ein Produktionsverwaltungssystem, ein Versandverwaltungssystem, ein Werkzeugmaschinenverwaltungssystem oder ein Abteilungsverwaltungssystem sein.
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Eine Mehrzahl von Hauptsteuersystemen 100 kann auch mit einem anderen Hauptsteuersystem 200 oder dergleichen verbunden sein. Das Hauptsteuersystem 200 ist zum Beispiel ein Cloud-Server, welcher in drahtgebundener oder drahtloser Weise mit der Mehrzahl von Hauptsteuersystemen 100 verbundenen ist. Die Mehrzahl von Steuereinrichtungen 40 oder die Mehrzahl von Computern 8 und die Hauptsteuersysteme 100 und 200 bilden zum Beispiel ein Verwaltungssystem.
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Das Hauptsteuersystem 100 und das Hauptsteuersystem 200 umfassen jeweils: eine Steuereinheit, welche einen Prozessor usw. aufweist; eine Anzeigeeinrichtung; eine Speichereinheit, welche einen nicht flüchtigen Speicher, einen ROM, einen RAM usw. aufweist; und eine Eingabeeinrichtung, wie beispielsweise eine Tastatur, ein Touchpanel oder ein Bedienfeld.
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Wie es in 11 gezeigt ist, kann ein derartiges System zum Beispiel eine Mehrzahl von Computern 8, welche Edge-Computer sind, eine Mehrzahl von Hauptsteuersystemen 100 und ein oder mehrere Hauptsteuersysteme 200 umfassen. Bei dem System von 11 können die Computer 8 und die Steuereinrichtungen 40 Edge-Computer sein. Einige der Computer 8 und der Robotersteuerungen 40 können die Hauptsteuersysteme 100 sein. Das in 11 gezeigte System umfasst ein verdrahtetes oder drahtloses Netzwerk.
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Es ist auch möglich, dass die Steuereinrichtung 40 die vorstehend genannte Lerninformation an einen anderen Edge-Computer, ein anderes Hauptsteuersystem 100 oder ein anderes Hauptsteuersystem 200 sendet, welches die Lernfunktion aufweist. Derartige Übertragung wird zum Beispiel bei einer in 12 gezeigten Ausgestaltung durchgeführt. In diesem Fall führen der andere Edge-Computer, das andere Hauptsteuersystem 100 oder das andere Hauptsteuersystem 200, welches die Lernfunktion aufweist, Lernen unter Verwendung der empfangenen Lerninformation durch und wird die Kühlverfahrensinformation 43d in jedem Edge-Computer optimiert.
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Darüber hinaus kann der andere Edge-Computer, das andere Hauptsteuersystem 100 oder das andere Hauptsteuersystem 200, welches die Lernfunktion aufweist, unter Verwendung der empfangenen Lerninformation die Kühlverfahrensinformation 43d erzielen, welche für die jeweils durch die Mehrzahl von Steuereinrichtungen 40 gesteuerten Werkzeugmaschinen gemeinsam verwendet wird. Insbesondere kann die Mehrzahl von Werkzeugmaschinen die gemeinsame Kühlverfahrensinformation 43d aufweisen. Gemäß diesem System ist es möglich, die Geschwindigkeit, die Zuverlässigkeit usw. des Lernens unter Verwendung verschiedener Datensätze zu verbessern.
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Darüber hinaus kann eine Mehrzahl von Edge-Computern und eine Mehrzahl von Hauptsteuersystemen 100, welche die Lernfunktion aufweisen, mindestens eine Lerninformation, ein Lernmodell, welches durch Lernen erstellt wird, und/oder ein Lernergebnis an einen anderen Edge-Computer, ein anderes Hauptsteuersystem 100 oder ein anderes Hauptsteuersystem 200 senden, welches die Lernfunktion aufweist. Derartige Übertragung wird zum Beispiel bei einer in 13 gezeigten Ausgestaltung durchgeführt. Der andere Edge-Computer, das andere Hauptcomputersystem 100 oder das andere Hauptcomputersystem 200, welches die Lernfunktion aufweist, führt auf der Grundlage der empfangenen Information eine Verarbeitung zur Wissensoptimierung und Effizienzerhöhung durch, wodurch ein neues optimiertes oder effizientes Lernmodell oder Lernergebnis erstellt wird. Das erstellte Lernmodell oder Lernergebnis wird an die Steuereinrichtungen 40 der Werkzeugmaschinen verteilt. In einem Fall, dass das Lernergebnis verteilt wird, ist es nicht erforderlich für die Steuereinrichtungen 40, welche als Verteilungsziele dienen, eine Lernfunktion aufzuweisen.
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Die Lerninformation, das Lernmodell und das Lernergebnis können unter der Mehrzahl von Steuereinrichtungen 40 geteilt werden. Derartiges Teilen wird zum Beispiel bei der in 13 gezeigten Ausgestaltung durchgeführt. Dies führt zu einem Anstieg der Effizienz des Maschinenlernens. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Lernfunktion in einigen der Mehrzahl von Steuereinrichtungen 40 zu implementieren, welche durch das Netzwerk miteinander verbunden sind, und Lernergebnisse von diesen Steuereinrichtungen 40 zu verwenden, wenn die anderen Steuereinrichtungen 40 die Werkzeugmaschinen steuern. Dies führt zu einer Verringerung der für das Maschinenlernen erforderlichen Kosten.
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Ein beispielhafter Fall gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
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Wie zum Beispiel vorstehend beschrieben wurde, führen die Steuereinrichtungen 40 Lernen über die Kühlverfahrensinformation 43d durch, welche für die Bearbeitung unter Verwendung der Werkzeuge T verwendet wird. Darüber hinaus empfangen die Hauptsteuersysteme 100 und 200 von den Steuereinrichtungen 40 Lernergebnisse und die Bearbeitungsprogramme 43b, welche das Lernen betreffen, und sammeln die empfangenen Lernergebnisse in Zusammenhang mit den Bearbeitungsprogrammen 43b.
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Die Hauptsteuersysteme 100 und 200 führen Lernen unter Verwendung der gesammelten Lernergebnisse durch und senden die Ergebnisse des Lernens an die Steuereinrichtungen 40.
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Darüber hinaus senden die Hauptsteuersysteme 100 und 200 die empfangenen Lernergebnisse oder die Ergebnisse des in den Hauptsteuersystemen 100 und 200 unter Verwendung der empfangenen Lernergebnisse durchgeführten Lernens an die Steuereinrichtung 40, welche die Lernfunktion nicht aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Sockel
- 3
- Ständerteil
- 3a
- Führungsschiene
- 3b
- Z-Achsenmotor
- 4
- Spindeleinheit
- 4a
- Spindel
- 5a
- Spindelmotor
- 7
- Werkzeugmagazin
- 11
- Führungsschiene
- 12
- in Y-Richtung bewegliches Teil
- 13
- Y-Achsenmotor
- 14
- Kugelumlaufspindel
- 21
- Führungsschiene
- 22
- X-Y-Tisch
- 23
- X-Achsenmotor
- 24
- Kugelumlaufspindel
- 40
- Steuereinrichtung
- 43
- Speichereinheit
- 43a
- Systemprogramm
- 63b
- Bearbeitungsprogramm
- 43c
- Kühlsteuerprogramm
- 43d
- Kühlverfahrensinformation
- 43e
- Werkzeuginformation
- 50
- Gebläse
- 60
- Peltierelement
- 61
- Block
- 70
- Flüssigkeitskühleinrichtung
- 71
- Kühlkanal
- 72
- Rohr
- 73
- Flüssigkeitsversorgungseinrichtung
- T
- Werkzeug
- B
- Lager
- J
- Spannvorrichtung
- W
- Werkstück
