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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 Abnormitätserfassungsvorrichtung für Arbeitswerkzeuge.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Herkömmlich werden die Zustände von Arbeitswerkzeugen einheitlich basierend auf der Anzahl von bearbeiteten Werkstücken und der Bearbeitungszeitperiode evaluiert, woraufhin das Vorhandensein einer Abnormität erfasst wird. Jedoch ist es erwünscht, eine Vorrichtung zu entwickeln, die eine Abnormität für jeden Arbeitswerkzeugtyp erfassen kann. Es sind eine Vorrichtung zum Sammeln einer Vielzahl von Messdaten bezüglich Arbeitswerkzeugen von einer Werkzeugmaschine, und anschließendes Erfassen einer Abnormität des Arbeitswerkzeugs basierend auf den gesammelten Messdaten, eine Vorrichtung zum Messen der Position von Arbeitswerkzeugen in einer Werkzeugmaschine, und Erfassen einer Abnormität des Arbeitswerkzeugs basierend auf der gemessenen Position, sowie eine Vorrichtung zum Messen des Abstandes bezüglich Arbeitswerkzeugen in einer Werkzeugmaschine, und Erfassen einer Abnormität des Arbeitswerkzeugs basierend auf dem gemessenen Abstand, bekannt.
- Patentschrift 1: JP-B-6426667
- Patentschrift 2: JP-A-55-48557
- Patentschrift 3: JP-A-58-56754
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Gemäß dem Stand der Technik gilt in einem Fall, in dem eine Anzahl von zu sammelnden Elementen von Messdaten groß ist, eine Kapazität eines Speichers zum Speichern der Messdaten erhöht wird, und Zeitperioden zum Analysieren und Verarbeiten der Messdaten verlängern sich. Darüber hinaus wird eine Abtastperiode der Messdaten verlängert, und daher neigt die Genauigkeit der Messdaten dazu, herabgesetzt zu werden. Ein Prozess zum Erfassen einer Abnormität von Arbeitswerkzeugen basierend auf einer Position oder einem Abstand des Arbeitswerkzeugs tendiert dazu, aufwändig zu sein.
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Zusammenfassung
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Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele stellen eine Abnormitätserfassungsvorrichtung für Arbeitswerkzeuge bereit, die eine Abnormität von Arbeitswerkzeugen für jeden Typ von Arbeitswerkzeugen erfassen kann, während so wenig wie möglich Messdaten gesammelt werden.
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Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist eine Abnormitätserfassungsvorrichtung für Arbeitswerkzeuge bereitgestellt, die konfiguriert ist, um bei einem Bearbeitungsprozess, der durch eine Werkzeugmaschine durchgeführt wird, verwendet zu werden, wobei die Abnormitätserfassungsvorrichtung einen Speicherabschnitt, der vorab Korrelationen zwischen Merkmalen einer Vielzahl von Betriebsabschnitten bezüglich dem durch die Werkzeugmaschine durchgeführten Bearbeitungsprozess und einen Werkzeugzustand von jedem einer Vielzahl von Typen von Arbeitswerkzeugen speichert, und einen Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt, der den Werkzeugzustand der Arbeitswerkzeuge basierend auf den Korrelationen bestimmt, umfasst.
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Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen wird ein Werkzeugzustand von jedem einer Vielzahl von Typen von Arbeitswerkzeugen mit Merkmalen einer Vielzahl von Betriebsabschnitten assoziiert. In dem Fall, wenn eine Abnormität von Arbeitswerkzeugen eines vorbestimmten Werkzeugtyps zu bestimmen ist, ist es daher lediglich erforderlich, Merkmale zu messen, die bezüglich des Werkzeugtyps am effektivsten sind. Folglich kann die Anzahl von zu sammelnden Elementen von Messdaten reduziert werden, die Kapazität eines Speichers zum Speichern der gesammelten Messdaten kann davor bewahrt werden, erhöht zu werden, und Zeitperioden zum Analysieren und Verarbeiten der Messdaten kann verkürzt werden. Darüber hinaus wird die Abtastperiode der Messdaten verkürzt, und daher kann die Genauigkeit der Messdaten verbessert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Darstellung, die die Gesamtkonfigurationen einer Abnormitätserfassungsvorrichtung für Arbeitswerkzeuge eines Ausführungsbeispiels sowie eine Werkzeugmaschine zeigt.
- 2A ist ein Ablaufdiagramm, das die erste Hälfte der Operation der Abnormitätserfassungsvorrichtung veranschaulicht. 2B ist ein Ablaufdiagramm, das die zweite Hälfte der Operation der Abnormitätserfassungsvorrichtung veranschaulicht.
- 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Kennfeldes zeigt, das in der Abnormitätserfassungsvorrichtung gespeichert ist.
- 4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel von in dem Kennfeld enthaltenen Messdaten sowie eine temporäre Änderung des Drehmoments der Hauptspindel während einer Bearbeitung zeigt.
- 5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Bestimmungsmodels, das in einem Bestimmungsmodelspeicherabschnitt der Werkzeugmaschine gespeichert ist, sowie Beziehungen zwischen dem Mittelwert des Drehmoments einer Z-Achsen-Spindel und jenem des Drehmoments der Hauptspindel zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Konfiguration einer Abnormitätserfassungsvorrichtung für ein Arbeitswerkzeug.
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Eine Abnormitätserfassungsvorrichtung für Arbeitswerkzeuge eines Ausführungsbeispiels der Erfindung stellt vorab Elemente von Merkmalen, die erforderlich sind, um für jedes von Typen von Arbeitswerkzeugen bezogen werden, und die später detailliert beschrieben werden, in der Form eines Kennfeldes ein, sammelt und analysiert nur Messdaten von Merkmalen, die bezüglich des Werkzeugtyps von Arbeitswerkzeugen effektiv sind, und erfasst eine Abnormität des Arbeitswerkzeugs.
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Daher kann die Anzahl von zu sammelnden Elementen von Messdaten reduziert werden, die Kapazität eines Speichers zum Speichern der Messdaten kann davor bewahrt werden, erhöht zu werden, und Zeitperioden zum Analysieren und Verarbeiten der Messdaten kann verkürzt werden. Darüber hinaus wird die Abtastperiode der Messdaten verkürzt, und daher kann die Genauigkeit der Messdaten erhöht werden.
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Mit Bezugnahme auf 1 wird die Konfiguration einer Abnormitätserfassungsvorrichtung 1 für Arbeitswerkzeuge, die in einem durch eine Werkzeugmaschine M durchzuführenden Bearbeitungsprozess zu verwenden ist, die beispielsweise eine gewöhnliche vier-Achsen-Bearbeitungsanlage ist, beschrieben. Die Werkzeugmaschine M weist, als Antriebsspindeln, drei geradlinige Spindeln (die X-, Y-, und Z-Achsen-Spindeln) senkrecht zueinander, sowie eine Drehspindel (die C-Achsen-Spindel, die parallel zur Z-Achse verläuft) auf.
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Das heißt, dass die Werkzeugmaschine M derart konfiguriert ist, dass in einem Zustand, in dem ein Arbeitswerkzeug T an dem Spitzenende der Hauptspindel Rt (Betriebsabschnitt) getragen wird, das Arbeitswerkzeug T um die Achse der Hauptspindel Rt drehbar ist, und in der X-Achsen-Richtung entlang der X-Achsen-Spindel Rx (Betriebsabschnitt) sowie in der Y-Achsen-Richtung entlang der Y-Achsen-Spindel Ry (Betriebsabschnitt) bewegbar ist. Die Werkzeugmaschine ist weiterhin derart konfiguriert, dass in einem Zustand, in dem ein Werkstück W durch die Werkstückspindel Rw (Betriebsabschnitt) gehalten wird, das Werkstück um die C-Achse drehbar ist, und in der Z-Achsen-Richtung entlang der Z-Achsen-Spindel Rz (Betriebsabschnitt) beweglich ist.
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Die Abnormitätserfassungsvorrichtung 1 für Arbeitswerkzeuge umfasst einen Speicherabschnitt 2, einen Werkzeugtypdatenbezugsabschnitt 3, einen Merkmalsauswahlabschnitt 4, einen Sensortypauswahlabschnitt 5, einen Messdatensammelabschnitt 6, einen Messdatenanalyseabschnitt 7, einen Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8, etc. Hierin können die Abschnitte 2 bis 8, die die Abnormitätserfassungsvorrichtung 1 bilden, durch individuelle Hardwarekomponenten konfiguriert sein, oder durch Software realisiert werden.
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Der Speicherabschnitt 2 speichert vorab das vorstehend beschriebene Kennfeld, und speichert weiterhin Analysedaten, die später beschrieben werden, und dergleichen. Wie in 3 gezeigt ist, gibt das Kennfeld MAP Korrelationen zwischen Merkmalen einer Vielzahl von Betriebsabschnitten, die sich auf eine Bearbeitung in der Werkzeugmaschine M beziehen, d. h. die Vielzahl von Antriebsspindeln in der Werkzeugmaschine M, und einen Arbeitswerkzeugzustand von jeweiligen Werkzeugtypen an.
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Das heißt, dass das Kennfeld MAP Merkmale der Antriebsspindeln angibt, die, wenn ein Bearbeitungsprozess unter Verwendung eines bestimmten Arbeitswerkzeugs T durchgeführt wird, als Indizes bei der Bestimmung des Arbeitswerkzeugzustands des Arbeitswerkzeugs T fungieren, und die Merkmale für jeden Werkzeugtyp angeben. Das Kennfeld MAP wird durch den Arbeiter als ein Ergebnis des tatsächlichen Durchführens von verschiedenen Testprozesses vorbereitet.
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In der Werkzeugmaschine M des Ausführungsbeispiels sind insbesondere die Betriebsabschnitte die Hauptspindel Rt, die X-Achsen-Spindel Rx, die Y-Achsen-Spindel Ry, die Z-Achsen-Spindel Rz und die Werkstückspindel Rw, und Merkmale der Spindeln Rt, Rx, Ry, Rz und Rw sind beispielsweise die Mittel-und Streuungswerte von Drehzahlen, jene von Positionsabweichungen, sowie die Mittel- und Maximalwerte von Drehmomenten. Der Spitzenwert von Schwingungen wird als eine Option zu den Merkmalen der Hauptspindel Rt hinzugefügt. Diese Merkmale sind lediglich Beispiele, und können Werte anderer Elemente sein.
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Die Vielzahl von Werkzeugtypen umfasst beispielsweise einen Ausschärfer und einen Bohrer. Obwohl nicht veranschaulicht, sind anderer Beispiele ein Endfräser, eine Fräsmaschine, eine Gewindeschneidemaschine, eine Aufbohrmaschine, eine Bohrmaschine, etc. Der Werkzeugzustand ist eine Abnutzung bzw. Abrasion der Kante bzw. Schneide des Arbeitswerkzeugs T, und ein Absplittern bzw. Zerspanen der Kante bzw. Schneide des Arbeitswerkzeugs T. Die Korrelation zwischen dem Merkmal und dem Werkzeugzustand wird durch die Priorität der Auswahl der Merkmale angegeben (die Priorität ist in der Reihenfolge von Kreis mit Punkt, Kreis, Dreieck und X niedriger). Alternativ kann die Priorität durch einen Korrelationskoeffizienten angegeben werden.
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Der Werkzeugtypdatenbezugsabschnitt 3 bezieht den Werkzeugtyp, der bei einem Bearbeitungsprozess zu verwenden ist, basierend auf einer Werkzeugnummer, die in einem NC-Programm zum Steuern des Bearbeitungsprozesses geschrieben ist. Das NC-Programm ist in einem Speicherabschnitt Cm einer Steuerung C der Werkzeugmaschine M gespeichert. Insbesondere bezieht der Werkzeugtypdatenbezugsabschnitt 3 beispielsweise einen Bohrer. Nachstehend wird ein Fall, in dem ein Bohrer als das Arbeitswerkzeug T verwendet wird, exemplarisch beschrieben.
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Der Merkmalsauswahlabschnitt 4 bezieht sich auf das in dem Speicherabschnitt 2 gespeicherte Kennfeld MAP, und wählt Merkmale aus, die bei einer Bestimmung des Werkzeugzustands des Werkzeugtyps, der durch den Werkzeugtypdatenbezugsabschnitt 3 bezogen wird, effektiv sind. Insbesondere wählt der Merkmalsauswahlabschnitt 4 als Merkmale, die eine hohe Priorität bezüglich eines Bohrers aufweisen, beispielsweise Merkmale von Kreis mit Punkt, die Mittel-und Maximalwerte von Drehmomenten der Hauptspindel Rt, den Spitzenwert der Schneidefrequenz von Schwingungen der Hauptspindel Rt, den Mittelwert von Positionsabweichungen der X-Achsen-Spindel Rx, den Mittelwert von Positionsabweichungen der Y-Achsen-Spindel Ry, die Mittelwerte von Drehzahlen der Z-Achsen-Spindel Rz, den Mittelwert von Positionsabweichungen der Z-Achsen-Spindel Rz, und die Mittel- und Maximalwerte von Drehmomenten der Z-Achsen-Spindel Rz aus dem Kennfeld MAP aus.
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Der Sensortypauswahlabschnitt 5 wählt Sensoren zum Beziehen von Messdaten von Merkmalen, die durch den Merkmalsauswahlabschnitt 4 ausgewählt werden, aus. Dies ermöglicht, dass nur erforderliche Sensoren ausgewählt werden. Daher kann die Anzahl von zu sammelnden Elementen von Messdaten reduziert werden, die Kapazität eines Speichers zum Speichern der Messdaten kann davor bewahrt werden, erhöht zu werden, und Zeitperioden zum Analysieren und Verarbeiten der Messdaten können verkürzt werden.
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Insbesondere wählt der Sensortypauswahlabschnitt 5 Drehmomentsensoren Stt, Szt, die die Drehmomente der Hauptspindel Rt beziehungsweise der Z-Achsen-Spindel Rz messen, einen Schwingungssensor Szv, der Schwingungen der Hauptspindel Rt misst, und Positionssensoren Spx, Spy, Spz, die die Positionen der X-Achsen-Spindel Rx, der Y-Achsen-Spindel Ry beziehungsweise der Z-Achsen-Spindel Rz messen, aus.
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Der Messdatensammelabschnitt 6 sammelt Messdaten während eines Bearbeitungsprozesses von den Sensoren, die durch den Sensortypauswahlabschnitt 5 ausgewählt werden. Insbesondere empfängt der Messdatensammelabschnitt 6 ein Messsignal des Drehmoments der Hauptspindel Rt von dem Drehmomentsensor Stt, Segmente eines Zustands, wo sich der Bearbeitungsprozess stabilisiert hat, d. h., der vorbestimmte Bereich, der durch die in 4 gezeigten Rechtecke mit gestrichelter Linie eingeschlossen ist, und sammelt die Drehmomente als Messdaten des Drehmoments der Hauptspindel Rt.
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Gleichermaßen empfängt der Messdatensammelabschnitt 6 ein Messsignal von Schwingungen der Hauptspindel Rt von dem Schwingungssensor Szv, und sammelt Daten in einem Zustand, in dem sich der Bearbeitungsprozess stabilisiert hat, als Messdaten von Schwingungen der Hauptspindel Rt, und empfängt weiterhin ein Messsignal des Drehmoments der Z-Achsen-Spindel Rz von dem Drehmomentsensor Szt, und sammelt Daten in einem Zustand, in dem sich der Bearbeitungsprozess stabilisiert hat, als Messdaten des Drehmoments der Z-Achsen-Spindel Rz. Der Messdatensammelabschnitt 6 empfängt weiterhin Messsignale der Positionen der X-Achsen-Spindel Rx, der Y-Achsen-Spindel Ry und der Z-Achsen-Spindel Rz von den Positionssensoren Spx, Spy, Spz, und sammelt Daten in einem Zustand, in dem sich der Bearbeitungsprozess stabilisiert hat, als Messdaten der Positionen der X-Achsen-Spindel Rx, der Y-Achsen-Spindel Ry oder der Z-Achsen-Spindel Rz.
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Der Messdatenanalyseabschnitt 7 analysiert die Messdaten, die durch den Messdatensammelabschnitt 6 gesammelt werden. Insbesondere analysiert der Messdatenanalyseabschnitt 7 die Messdaten des Drehmoments der Hauptspindel, die von dem Drehmomentsensor Stt gesammelt werden, und berechnet den Mittel- und Maximalwert des Drehmoments der Hauptspindel Rt, und analysiert die Messdaten des Drehmoments der Z-Achsen-Spindel Rz, die von dem Drehmomentsensor Szt gesammelt werden, und berechnet den Mittel- und Maximalwert des Drehmoments der Z-Achsen-Spindel Rz.
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Der Messdatenanalyseabschnitt 7 analysiert weiterhin die Messdaten von Schwingungen der Hauptspindel Rt, die von dem Schwingungssensor Szv gesammelt werden, und berechnet den Spitzenwert der Schnittfrequenz von Schwingungen der Hauptspindel Rt. Der Messdatenanalyseabschnitt 7 analysiert weiterhin die Messdaten der Positionen der X-Achsen-Spindel Rx, der Y-Achsen-Spindel Ry und der Z-Achsen-Spindel Rz, die von den Positionssensoren Spx, Spy, Spz gesammelt werden, und berechnet die Mittel- und Streuungswerte der Positionen der X-Achsen-Spindel Rx, der Y-Achsen-Spindel Ry und der Z-Achsen-Spindel Rz. Dann bewirkt der Messdatenanalyseabschnitt 7, dass die berechneten Analysedaten in dem Speicherabschnitt 2 gespeichert und akkumuliert werden.
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Der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8 ist konfiguriert, um ein Bestimmungsmodell für jeden Arbeitswerkzeugtyp basierend auf den Analysedaten, die durch den Messdatenanalyseabschnitt 7 analysiert werden, zu erzeugen, und bestimmt dann den Werkzeugzustand des Arbeitswerkzeugs T basierend auf dem Bestimmungsmodell. Daher kann der Werkzeugzustand des Arbeitswerkzeugs T einheitlich bestimmt werden, und daher kann die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks verbessert werden.
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In dem Bestimmungsmodell werden beispielsweise jeweils Merkmale von zwei Arten auf der Ordinate und Abszisse eines zweidimensionalen Graphen aufgezeichnet, wobei der Punkt, wo sich die Werte der Analysedaten der Merkmale der beiden Arten einander überschneiden, wird auf den Graphen aufgezeichnet, und ein Bereich, wo das Arbeitswerkzeug T normal ist, und jener, wo das Arbeitswerkzeug T abnorm ist, werden in dem Graphen definiert. Der normale Bereich in dem Graphen wird durch den Abnutzungsgrad der Kante des Arbeitswerkzeugs T aufgeteilt. Alternativ kann ein Bestimmungsmodell, in dem Merkmale von drei oder mehreren Arten in einem multidimensionalen Graphen angegeben werden, angewendet werden.
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Wie in 5 gezeigt ist, ist insbesondere der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8 konfiguriert, um einen zweidimensionalen Graphen zu erzeugen, in dem der Mittelwert Tz des Drehmoments der Z-Achsen-Spindel Rz auf der Ordinate aufgetragen ist, und der Mittelwert Tt des Drehmoments der Hauptspindel Rt auf der Abszisse aufgetragen ist. Dann werden der Mittelwert Tz des Drehmoments der Z-Achsen-Spindel Rz und der Mittelwert Tt des Drehmoments der Hauptspindel Rt aus den in den Speicherabschnitt 2 akkumulierten Analysedaten ausgelesen, und der Punkt, wo sich der Mittelwert Tz des Drehmoments der Z-Achsen-Spindel Rz und der Mittelwert Tt des Drehmoments der Hauptspindel Rt einander schneiden, wird auf dem Graphen eingezeichnet.
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In einem Bearbeitungsprozess, bei dem die Interpolation des Mittelwerts Tz des Drehmoments der Z-Achsen-Spindel Rz und des Mittelwerts T des Drehmoments der Hauptspindel Rt auf den Graphen eingezeichnet wird, bestimmt andererseits der Arbeiter, ob die Kante bzw. Schneide des Bohrers verschlissen ist oder zerspant ist, d.h., ob der Bohrer normal oder abnorm ist. Wenn die Kante des Bohrers abgenutzt bzw. verschlissen ist, evaluiert darüber hinaus der Arbeiter den Abnutzungsgrad, beispielsweise in 5 Grade 1-5 (wobei das Ausmaß der Abnutzung bei Grad 5 am größten ist), d.h., der Arbeiter führt eine Verschleißevaluierung durch. Entsprechend gilt anhand des vorstehend beschriebenen Bearbeitungsprozesses, dass das Bestimmungsergebnis von normal/abnorm, und das Ergebnis der Abnutzungsevaluierung, in dem Speicherabschnitt 2 gespeichert und akkumuliert werden.
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Basierend auf den Bestimmungsergebnissen von normal/abnorm, die in dem Speicherabschnitt 2 akkumuliert werden, definiert dann der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8, in dem Graphen, einen normalen Bereich (der durch den Kreis mit gestrichelter Linie eingeschlossenen Bereich in 5) NA, wo ein Verschleiß bzw. eine Abnutzung der Kante des Bohrers auftritt, und einen abnormen Bereich (außerhalb des normalen Bereichs (außerhalb des Bereichs, der durch den Kreis mit gestrichelter Linie in der Figur eingeschlossen ist)) AA, wo ein Zerspanen bzw. Absplittern der Kante des Bohrers auftritt.
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Basierend auf den Verschleiß- bzw. Abnutzungsevaluierungsergebnissen, die in dem Speicherabschnitt 2 akkumuliert werden, definiert der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8 weiterhin, in dem normalen Bereich NA, Bereiche von Abnutzungsgraden der Kante bzw. Schneide des Bohrers, zum Beispiel Bereiche von Graden 1-5 (die Bereiche, die in 5 durch die unterbrochenen geraden Linien aufgeteilt sind). Dann wird ein Bestimmungsmodell JM, das durch die vorstehend beschriebene Operation erzeugt wird, in dem Speicherabschnitt Cm der Steuerung C der Werkzeugmaschine M gespeichert. Als Ergebnis weist die Werkzeugmaschine M das Bestimmungsmodell JM entsprechend der Werkzeugmaschine selbst auf, und daher kann die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks W verbessert werden.
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Dann bezieht sich der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8 auf das in dem Speicherabschnitt Cm der Steuerung C der Werkzeugmaschine M gespeicherte Bestimmungsmodell. Wenn der Mittelwert Tz des Drehmoments der Z-Achsen-Spindel Rz und der Mittelwert Tt des Drehmoments der Hauptspindel R, die bei einer Bearbeitung mit dem Bohrer erhalten werden, sich innerhalb des normalen Bereichs NA befinden, ist der Bohrer normal, und daher wird der Abnutzungsgrad der Kante des Bohrers bestimmt. Wenn im Gegensatz dazu die Mittelwerte außerhalb des normalen Bereichs NA liegen (in dem abnormen Bereich A), wird bestimmt, dass der Bohrer abnorm ist (ein Zerspanen an der Kante auftritt).
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Dies ermöglicht, dass das Arbeitswerkzeug T verwendet werden kann, bis die Lebensdauer abgelaufen ist. Daher kann die Anzahl von Werkzeugeinrüstungen reduziert werden, und die Werkzeugkosten können gesenkt werden. Darüber hinaus ist es möglich, eine Abnormität (Zerspanen) eines Werkzeugs, das nicht anhand des Auftretens des Werkzeugs herausgefunden werden kann, zu erfassen, und daher kann die Anzahl von Prozessen bei einer Bearbeitung eines Werkstücks W, bei denen die Bearbeitungsgenauigkeit niedrig ist, reduziert werden. Weiterhin ist eine Überprüfung des Arbeitswerkzeugs T nicht erforderlich.
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Alternativ kann der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8 das Bestimmungsmodell JM durch Maschinenlernen erzeugen. Bezüglich des Bestimmungsmodells JM, das bereits erzeugt wurde, werden Analysedaten von Merkmalen, die bei tatsächlichen Bearbeitungsprozessen gesammelt und analysiert werden, die durch die Werkzeugmaschine M durchgeführt werden, akkumuliert, und das vorhandene Bestimmungsmodell JM wird aktualisiert. Daher ist es möglich, das Bestimmungsmodell JM des neuesten Zustands zu verwenden, und die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks W kann verbessert werden.
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Darüber hinaus kann das Bestimmungsmodell JM durch Wiederlernen bzw. relearning erzeugt werden. In dem Fall, in dem bestimmt wird, dass der Abnutzungsgrad hoch ist, oder dass eine Abnormität auftritt, sich das Arbeitswerkzeug T jedoch tatsächlich in einem Zustand befindet, in dem dieses weiterverwendet werden kann, wird beispielsweise das vorhandene Bestimmungsmodell JM unter Verwendung von Korrelationen zwischen der Betriebszeit des Arbeitswerkzeugs T und dem Abnutzungsgrad oder der Abnormität als Lehrerdaten aktualisiert. Dies ermöglicht, dass die Erfassungsgenauigkeit einer Abnormität eines Werkzeugs weiterhin verbessert wird.
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(Operation der Abnormität Erfassungsvorrichtung für ein Arbeitswerkzeug)
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Als nächstes wird die Operation der Abnormitätserfassungsvorrichtung 1 für das Arbeitswerkzeug T mit Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme in den 2A und 2B beschrieben. Hierbei wird angenommen, dass das Kennfeld MAP vorab erzeugt und in dem Speicherabschnitt 2 gespeichert ist, und dass der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8 das Bestimmungsmodell JM noch nicht erzeugt hat. Es wird weiterhin angenommen, dass der Arbeiter bewirkt, dass das Bestimmungsergebnis von normal/abnorm des Arbeitswerkzeugs T und das Ergebnis der Abnutzungsevaluierung für jeden Bearbeitungsprozess in dem Speicherabschnitt 2 zu speichern ist.
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Der Werkzeugtypdatenbezugsabschnitt 3 bezieht sich auf das in dem Speicherabschnitt Cm der Steuerung C der Werkzeugmaschine M gespeicherte NC-Programm, und bezieht den Werkzeugtyp entsprechend einer Werkzeugnummer, die in dem NC-Programm geschrieben ist (Schritt S1 in 2A). Dann bestätigt der Merkmalauswahlabschnitt 4 Optionen der Sensoren zum Messen von Merkmalen des Werkzeugtyps, die durch den Werkzeugtypdatenbezugsabschnitt 3 bezogen werden (Schritt S2 in 2A). Beispielsweise wird bestätigt, dass bei der Messung des Merkmals des Bohrers der Schwingungssensor Szv, der Schwingungen der Hauptspindel Rt misst, erforderlich ist.
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Anschließend bezieht sich der Merkmalsauswahlabschnitt 4 auf das in dem Speicherabschnitt 2 gespeicherte Kennfeld MAP, und wählt das Merkmal, das dem durch den Werkzeugtypdatenbezugsabschnitt 3 bezogenen Werkzeugtyp entspricht, und das die höchste Priorität aufweist, aus (Schritt S3 in 2A). Der Sensortypauswahlabschnitt 5 wählt Sensoren zum Erhalten der Messdaten der Merkmale, die durch den Merkmalsausfallabschnitt 4 ausgewählt wurden, aus (Schritt S4 in 2A). Dann beginnt ein Bearbeitungssteuerungsabschnitt Cb der Steuerung C der Werkzeugmaschine M einen Prozess des Bearbeitens des Werkstücks W, bei dem der Bohrer verwendet wird (Schritt S5 in 2A).
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Der Messdatensammelabschnitt 6 sammelt Messdaten von den Sensoren, die durch den Sensortypauswahlabschnitt 5 ausgewählt werden (Schritt S6 in 2A). Der Messdatenanalyseabschnitt 7 analysiert die Messdaten, die durch den Messdatensammelabschnitt 6 gesammelt werden (Schritt S7 in 2A). Dann wird bestimmt, ob das Bestimmungsmodell JM bereits erzeugt wurde oder nicht (Schritt S8. In 2B). Wenn das Bestimmungsmodell noch nicht erzeugt wurde, werden die Analysedaten, die analysiert werden, im Speicherabschnitt 2 gespeichert und akkumuliert (Schritt S9. In 2B).
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Dann bestimmt der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8, ob das Bestimmungsmodell JM unter Verwendung der Menge der in Speicherabschnitt 2 gespeicherten Analysedaten erzeugt werden kann oder nicht (Schritt S10 in 2B). Wenn bestimmt wird, dass die Menge der Analysedaten unzureichend ist, und das Bestimmungsmodell JM nicht erzeugt werden kann, kehrt die Steuerung zu Schritt S6 zurück, um die vorstehend beschriebene Prozesse zu wiederholen. Wenn der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8 bestimmt, dass die Menge der Analysedaten ausreichend ist, und das Bestimmungsmodell JM erzeugt werden kann, wird ein Graph der Merkmale erzeugt, und die Merkmale werden in dem Graphen aufgetragen (Schritt S11 in 2B).
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Dann liest der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8 das Bestimmungsergebnis von normal/abnorm, und das Ergebnis der Abnutzungsevaluierung des Arbeitswerkzeugs T, die in dem Speicherabschnitt 2 gespeichert sind, aus, definiert den Normalbereich des Arbeitswerkzeugs T in dem Graphen (Schritt S12 in 2B), und teilt den Normalbereich des Arbeitswerkzeugs T in dem Graphen gemäß dem Abnutzungsgrad der Kante des Arbeitswerkzeugs T auf (Schritt S13 in 2B). Anschließend kehrt die Steuerung zu Schritt S6 zurück, um die vorstehend beschriebenen Prozesse zu wiederholen.
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Wenn in Schritt S8 bestimmt wird, dass das Bestimmungsmodell JN bereits erzeugt wurde, bezieht sich im Gegensatz dazu der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8 auf das Bestimmungsmodel JN, und bestimmt, ob die Analysedaten, die in Schritt S7 analysiert werden, innerhalb des Normalbereichs vorhanden sind oder nicht (Schritt S14 in 2B). Wenn sich die Analysedaten innerhalb des Normalbereichs befinden, wird der Abnutzungsgrad der Kante des Arbeitswerkzeugs T spezifiziert (Schritt S15 in 2B).
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Dann bestimmt der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8, ob der Abnutzungsgrad der Kante des Arbeitswerkzeugs T den Nachschleifgrad erreicht oder nicht (Schritt S16 in 2B). Wenn der Abnutzungsgrad der Kante des Arbeitswerkzeugs T den Nachschleifgrad des Arbeitswerkzeugs T erreicht, wird die Steuerung C der Werkzeugmaschine N angewiesen, ein Nachschleifen auf dem Arbeitswerkzeug T durchzuführen (Schritt S17 in 2B).
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Wenn in Schritt S14 bestimmt wird, dass sich die Analysedaten außerhalb des Normalbereichs befinden, bestimmt im Gegensatz dazu der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8, dass ein Zerspanen in der Kante des Arbeitswerkzeugs T auftritt (Schritt S18 in 2B), gibt eine Warnung aus, dass ein Zerspanen in der Kante des Arbeitswerkzeugs T auftritt, an die Steuerung C der Werkzeugmaschine M aus (Schritt S19 in 2B), und weist die Steuerung C der Werkzeugmaschine M an, das Arbeitswerkzeug T mit einem anderen zu ersetzen (Schritt S20 in 2B).
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Wenn in Schritt S16 bestimmt wird, dass der Abnutzungsgrad der Kante des Arbeitswerkzeugs T den Nachschleifgrad nicht erreicht, wenn ein Nachschleifen des Arbeitswerkzeug T in Schritt S17 angewiesen wird, oder wenn ein Austausch des Arbeitswerkzeugs T in Schritt S20 angewiesen wird, bestimmt der Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt 8, ob Analysedaten in dem Speicherabschnitt 2 akkumuliert wurden oder nicht (Schritt S21 in 2B).
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Wenn Analysedaten noch nicht in dem Speicherabschnitt 2 akkumuliert wurden, kehrt die Steuerung zu Schritt S9 zurück, um die vorstehend beschriebenen Prozesse zu wiederholen, und wenn Analysedaten in dem Speicherabschnitt 2 akkommodiert wurden, wird bestimmt, ob der Bearbeitungsprozess in der Werkzeugmaschine M beendet ist oder nicht (Schritt S22 in 2B). Wenn der Bearbeitungsprozess in der Werkzeugmaschine M nicht beendet ist, kehrt die Steuerung zu Schritt S6 zurück, um die vorstehend beschriebenen Prozesse zu wiederholen, und wenn der Bearbeitungsprozess in der Werkzeugmaschine M beendet ist, werden alle Prozesse beendet.
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(Weitere)
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In dem Ausführungsbeispiel kann die Bearbeitungslast beispielsweise aus dem Drehmoment der Hauptspindel berechnet werden, und die Schneidebedingungen können automatisch innerhalb des Normalbereichs gemäß der berechneten Bearbeitungslast geändert werden. Wenn die Maschinenlast klein ist, werden beispielsweise die Schneidebedingungen verbessert, um die Produktivität zu erhöhen, und wenn die Bearbeitungslast groß ist, werden die Schneidebedingungen verringert, um die Lebensdauer des Werkzeugs zu verlängern.
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Obwohl im Ausführungsbeispiel die Merkmale mit den Werkzeugzuständen assoziiert werden, können die Merkmale mit dem Betriebszustand der Anlage assoziiert werden, und eine Abnormität der Anlage kann erfasst werden.
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Die Abnormitätserfassungsvorrichtung 1 kann weiterhin einen Kommunikationsabschnitt (ein verdrahtetes Netzwerk oder ein drahtloses Netzwerk) umfassen. Korrelationsdaten können von einer anderen Werkzeugmaschine, einem externen Server oder einer externen Speichervorrichtung über den in der Abnormitätserfassungsvorrichtung 1 angebrachten Kommunikationsabschnitt übertragen werden, und anschließend in dem Speicherabschnitt 2 der Abnormitätserfassungsvorrichtung 1 gespeichert werden. Daher können Korrelationsdaten unter Werkzeugmaschinen, die einen ähnlichen Typ aufweisen (Horizontalbearbeitungsanlagen, Vertikalbearbeitungsanlagen, Fünf-Achsen-Bearbeitungsanlagen, Zahnradfräsanlagen, oder dergleichen) und Konfigurationen aufweisen (die Größe der Hauptspindel, etc.), und in denen Merkmale einer Vielzahl von Betriebsabschnitten mit einem Arbeitswerkzeugzustand für jeden einer Vielzahl von Betriebsabschnitten korreliert werden. Daher kann die Lernzeit verkürzt werden. Auch in dem Fall, in dem Merkmale mit dem Werkzeugzustand korreliert werden, jedoch die Korrelation nicht groß ist, können Daten geteilt werden, und die Lernzeit kann verkürzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Abnormitätserfassungsvorrichtung für ein Arbeitswerkzeug,
- 2:
- Speicherabschnitt,
- 3:
- Werkzeugtypdatenbezugsabschnitt,
- 4:
- Merkmalsausfallabschnitt,
- 5:
- Sensortypausfallabschnitt,
- 6:
- Messdatensammelabschnitt,
- 7:
- Messdatenanalyseabschnitt,
- 8:
- Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt,
- N:
- Werkzeugmaschine,
- T:
- Arbeitswerkzeug,
- W:
- Werkstück
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Es ist eine Abnormitätserfassungsvorrichtung für Arbeitswerkzeuge bereitgestellt, die konfiguriert ist, um bei einem Bearbeitungsprozess, der durch eine Werkzeugmaschine durchgeführt wird, verwendet zu werden, wobei die Abnormitätserfassungsvorrichtung einen Speicherabschnitt, der vorab Korrelationen zwischen Merkmalen einer Vielzahl von Betriebsabschnitten bezüglich dem durch die Werkzeugmaschine durchgeführten Bearbeitungsprozess, und einem Werkzeugzustand von jedem einer Vielzahl von Arbeitswerkzeugtypen speichert, und einen Werkzeugzustandsbestimmungsabschnitt, der den Werkzeugzustand des Arbeitswerkzeugs basierend auf den Korrelationen bestimmt, umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 6426667 B [0002]
- JP 55048557 A [0002]
- JP 58056754 A [0002]
