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{Technisches Gebiet}
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Werkzeugmaschinensystem.
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{Stand der Technik}
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Es gibt ein bekanntes Thermoversatz-Kompensationsverfahren für eine Werkzeugmaschine, wobei das Verfahren Umschalten des Positionskompensationswerts beinhaltet, der zum Kompensieren von Thermoversatz-induziertem Positionsversatz einer Vorschubspindel oder dergleichen der Werkzeugmaschine, gemäß einer Stillstandszeit, verwendet wird (siehe beispielsweise PTL 1).
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Da Thermoversatz weiterhin in einer Vorschubspindel oder dergleichen verbleibt, wenn die Stillstandszeit kürzer als eine Setzzeit ist, werden gemäß PTL 1 die Zeit, zu der die Stromzufuhr abgeschaltet wird, und der Kompensationswert gespeichert, und der Kompensationswert wird durch Annäherung berechnet, wenn die Stromzufuhr wieder eingeschaltet wird. Zwischenzeitlich wird, wenn die Stillstandszeit länger als die Setzzeit ist, der Positionskompensationswert vollständig auf null zurückgesetzt, da angenommen wird, dass Thermoversatz nicht länger vorhanden ist.
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{Referenzliste}
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{Patentliteratur}
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{PTL 1} Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. H10-138091
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{Kurzdarstellung der Erfindung}
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{Technisches Problem}
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Um den Thermoversatz-Kompensationswert genau zu schätzen, wenn die Stromzufuhr wieder eingeschaltet wird, ist es wünschenswert, eine Schätzung unter Verwendung von Temperaturdaten über einen vorbestimmten Zeitraum unmittelbar vor dem Wiedereinschalten der Stromzufuhr auszuführen, anstatt durch Annäherung auf der Grundlage der Zeit, zu welcher die Stromzufuhr ausgeschaltet wurde, und des Kompensationswerts. Installieren einer Hilfsstromversorgung, wie etwa eines Superkondensators, macht es möglich, mit Erfassen von Temperaturdaten fortzufahren, selbst während der Zeit, zu der die Stromzufuhr der Werkzeugmaschine abgeschaltet ist. Ob es in einem solchen Fall möglich ist, mit Erfassen von Temperaturdaten fortzufahren, hängt vom Ladezustand der Hilfsstromversorgung ab. Somit ist es wünschenwert, den Thermoversatz-Kompensationswert ungeachtet des Ladezustands der Hilfsstromversorgung genau zu schätzen.
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{Lösung für das Problem}
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt ein Werkzeugmaschinensystem bereit, beinhaltend eine Werkzeugmaschine und eine Steuerung, wobei die Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugmaschinenhauptkörper und mindestens einem Temperatursensor, der Temperaturdaten des Werkzeugmaschinenhauptkörpers erfasst, ausgestattet ist, wobei die Steuerung mit einer Ablage, die die durch den Temperatursensor in Zeitreihen erfassten Temperaturdaten speichert, ausgestattet ist, und eine Hilfsstromversorgung, die dem Temperatursensor und der Ablage Strom liefert, wenn Stromlieferung an den Werkzeugmaschinenhauptkörper gestoppt wird, und wobei die Steuerung die Werkzeugmaschine unter Verwendung der über einen vorbestimmten Zeitraum in der Ablage gespeicherten Temperaturdaten steuert, und, als Reaktion auf einen Ladezustand der Hilfsstromversorgung, die Temperaturdaten auswählt, die nach Wiederaufnahme der Stromzufuhr an den Werkzeugmaschinenhauptkörper für erstes Steuern verwendet werden sollen.
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Figurenliste
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- {1}
1 ist ein Gesamtdiagramm, das ein Werkzeugmaschinensystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
- {2}
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerung des in 1 veranschaulichten Werkzeugmaschinensystems veranschaulicht.
- {3}
3 ist ein Graph, der ein Beispiel von Temperaturdaten über einen vorbestimmten Zeitraum zeigt, verwendet beim Berechnen des Positionskompensationswerts für das in 1 veranschaulichte Werkzeugmaschinensystem.
- {4}
4 ist eine Tabelle, die die in 3 gezeigten Temperaturdaten zeigt.
- {5}
5 ist ein Flussdiagramm des Betriebs der in 2 veranschaulichten Steuerung.
- {6}
6 ist ein Graph, der den Schritt S2 des in 5 gezeigten Flussdiagramms veranschaulicht.
- {7}
7 ist ein Graph, der den Schritt S5 des in 5 gezeigten Flussdiagramms veranschaulicht.
- {8}
8 ist ein Graph, der den Schritt S6 des in 5 gezeigten Flussdiagramms veranschaulicht.
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{Beschreibung von Ausführungsformen}
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Ein Werkzeugmaschinensystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 veranschaulicht ist, ist das Werkzeugmaschinensystem 1 dieser Ausführungsform mit einer Werkzeugmaschine 2 und einer Steuerung 3, die die Werkzeugmaschine 2 steuert, ausgestattet. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 4 eine Stromversorgungseinheit, die Strom liefert.
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Die Werkzeugmaschine 2 kann eine beliebige Werkzeugmaschine sein, und ist beispielsweise mit einem Werkzeugmaschinenhauptkörper 6 ausgestattet, der ein auf einem Tisch 5 platziertes Werkstück W durch Betreiben eines Werkzeugs P bearbeitet. Die Werkzeugmaschine 2 ist auch mit mehreren Temperatursensoren 7 ausgestattet, die die Temperaturen der jeweiligen Teile des Werkzeugmaschinenhauptkörpers 6 detektieren.
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Wie in 2 veranschaulicht ist, ist die Steuerung 3 mit einer Ablageeinheit 8, die Temperaturdaten speichert, die durch die Temperatursensoren 7 in Zeitreihen erfasst wurden, und einer Steuerungseinheit 9, die den Werkzeugmaschinenhauptkörper 6 unter Verwendung der in der Ablageeinheit 8 gespeicherten Temperaturdaten steuert, ausgestattet. Die Ablageeinheit 8 ist ein Speicher und die Steuerungseinheit 9 ist aus einem Prozessor und einem Speicher aufgebaut.
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Die Steuerung 3 ist auch mit einem Superkondensator (Hilfsstromversorgung) 10, der durch die Stromversorgungseinheit 4 geladen wird und Strom liefert, wenn die Stromlieferung von der Stromversorgungseinheit 4 an den Werkzeugmaschinenhauptkörper 6 gestoppt wird, ausgestattet. Die Stromversorgungseinheit 4 und der Superkondensator 10 sind mit einem Strommanagement-IC 11 verbunden.
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Der Strommanagement-IC 11 managt die Stromlieferung an die Temperatursensoren 7, die Ablageeinheit 8 und die Steuerungseinheit 9. Insbesondere, wenn Strom von der Stromversorgungseinheit 4 geliefert wird, lädt der Strommanagement-IC 11 den Superkondensator 10, während ermöglicht wird, dass Strom von der Stromversorgungseinheit 4 an die Temperatursensoren 7 usw. geliefert wird. Wenn die Stromlieferung von der Stromversorgungseinheit 4 abgeschaltet wird, schaltet der Strommanagement-IC 11 die Stromlieferung derart um, dass Strom von dem Superkondensator 10 an die Temperatursensoren 7 usw. geliefert wird.
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Die Steuerungseinheit 9 speichert ein vorab trainiertes Modell. Wenn die Steuerungseinheit 9 eine Eingabe der in einem vorbestimmten Zeitraum erfassten Temperaturdaten von der Ablageeinheit 8 empfängt, berechnet die Steuerungseinheit 9 den Positionskompensationswert zum Kompensieren des Thermoversatz-induzierten Positionsversatzes einer Vorschubspindel oder dergleichen der Werkzeugmaschine 2. Ein bekanntes Verfahren wird als das Verfahren zum Berechnen des Positionskompensationswerts eingesetzt.
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Der Positionskompensationswert zu einem aktuellen Zeitpunkt T wird beispielsweise durch Eingeben, in das vorab trainierte Modell, von Temperaturdaten von der Zeit T - Δt, welche um die Zeit Δt früher als die aktuelle Zeit T ist, bis zu der aktuellen Zeit T berechnet.
Wenn dem Werkzeugmaschinenhauptkörper 6 Strom geliefert wird, um das Werkstück W zu bearbeiten, ändern sich die Temperaturen der jeweiligen Teile des Werkzeugmaschinenhauptkörpers 6, detektiert durch die Temperatursensoren 7, mit der Zeit, wie in 3 veranschaulicht ist. Somit speichert, wie in 4 veranschaulicht ist, die Steuerungseinheit 9 durch die Temperatursensoren 7 in Zeitintervallen, die ausreichend kleiner als der Zeitraum Δt sind, detektierte Zeitreihen-Temperaturdaten in der Ablageeinheit 8.
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Wenn beispielsweise Strom von der Stromversorgungseinheit 4 während Wartung oder dergleichen des Werkzeugmaschinenhauptkörpers 6 abgeschaltet wird, schaltet der Strommanagement-IC 11 die Quelle des Stroms auf den Superkondensator 10 um, so dass der Steuerungseinheit 9, den Temperatursensoren 7 und der Ablageeinheit 8 kontinuierlich Strom geliefert wird. Somit werden selbst dann, wenn die Stromlieferung von der Stromversorgungseinheit 4 gestoppt wird, die durch die Temperatursensoren 7 detektierten Temperaturdaten zeitsequentiell in der Ablageeinheit 8 gespeichert, solange sich der Superkondensator 10 in einem geladenen Zustand befindet.
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Bei dieser Ausführungsform, wenn die Stromlieferung von der Stromversorgungseinheit 4 wiederhergestellt ist und Bearbeitung durch den Werkzeugmaschinenhauptkörper 6 wiederaufgenommen wird, bestimmt die Steuerungseinheit 9 den zum Steuern des Werkzeugmaschinenhauptkörpers 6 verwendeten Thermoversatz-Kompensationswert wie folgt.
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Das heißt, dass, wie in 5 veranschaulicht ist, die Steuerungseinheit 9 zuerst beurteilt, ob der Superkondensator 10 ladungsfrei ist, das heißt, ob das Ladungsniveau kleiner oder gleich einer vorbestimmten Schwelle (erste Schwelle) ist (Schritt S1). Falls der Kondensator nicht ladungsfrei ist, das heißt, falls das Ladungsniveau höher als die vorbestimmte Schwelle ist, gibt es keine ausgefallenen Temperaturdaten, wie in 6 veranschaulicht ist; somit wird der Temperaturdatensatz über den letzten Zeitraum Δt, gespeichert in der Ablageeinheit 8, als die Temperaturdaten zum Berechnen des Positionskompensationswerts eingesetzt (Schritt S2). Der Standard zum Bestimmen, ob es einen fehlenden Teil in den Temperaturdaten gibt, kann darin bestehen, dass die Lücke zwischen der Zeit, zu der die Temperaturdaten zuletzt erfasst wurden, und der Zeit, zu der der Betrieb der Werkzeugmaschine wiederaufgenommen wird, eine vorbestimmte Länge oder mehr aufweist.
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In Schritt S1, wenn beurteilt wird, dass der Superkondensator 10 ladungsfrei ist, das heißt, dass das Ladungsniveau kleiner oder gleich einer vorbestimmten Schwelle ist, wird die Temperaturänderung Δ mit der Zeit aus den letzten zwei in der Ablageeinheit 8 gespeicherten Temperaturdatenpunkten berechnet (Schritt S3). Allerdings ist diese Temperaturänderung Δ mit der Zeit nicht auf das beschränkt, was aus zwei Temperaturdatenstücken berechnet wird; alternativ kann unter Verwendung von drei oder mehr Sätzen von Temperaturdaten eine Temperaturänderung pro Zeiteinheit berechnet werden. Als Nächstes wird beurteilt, ob die berechnete Temperaturänderung Δ mit der Zeit für die durch alle der Temperatursensoren 7 detektierten Temperaturdaten höher als eine vorbestimmte Schwelle (zweite Schwelle) liegt (Schritt S4). Wenn, wie in 7 veranschaulicht, die Temperaturänderung Δ mit der Zeit kleiner oder gleich einer vorbestimmten Schwelle ist, werden Temperaturdaten in dem letzten Zeitraum Δt durch Interpolation berechnet, indem die Temperaturdaten zur Zeit der Wiederherstellung der Stromlieferung verwendet werden (Schritt S5).
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Hierbei können die zum letzten Zeitpunkt in der Ablageeinheit 8 gespeicherten Temperaturdaten Temperaturdaten sein, die in der Ablageeinheit 8 gespeichert wurden, bevor der Superkondensator 10 die Ladung verliert, und/oder Temperaturdaten sein, die nach Erholung der Stromversorgungseinheit 4 detektiert und in der Ablageeinheit 8 gespeichert wurden. In einem solchen Fall wird angenommen, dass sich die Werkzeugmaschine 2 im thermischen Gleichgewicht befindet und die Temperaturdaten somit über einen vorbestimmten Zeitraum Δt durch Interpolation genau berechnet werden können.
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Darüber hinaus werden, wie in 8 veranschaulicht ist, wenn in Schritt S4 beurteilt wird, dass die in Schritt S3 berechnete zeitliche Temperaturänderung Δ höher als die vorbestimmte Schwelle ist, Temperaturdaten über den vorbestimmten Zeitraum Δt nach Erholung der Stromversorgungseinheit 4 ohne Bearbeiten des Werkstücks W erfasst (Schritt S6). Alternativ wird der Bediener benachrichtigt, dass Aufwärmbetrieb nötig ist, um Temperaturdaten über den vorbestimmten Zeitraum Δt neu zu erfassen.
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Somit wird der Thermoversatz-Kompensationswert, gemäß dem Werkzeugmaschinensystem 1 dieser Ausführungsform, nicht unter Verwendung der Temperaturdaten zu einem Zeitpunkt sondern durch Eingeben der Temperaturdaten in das vorab trainierte Modell über einen vorbestimmten Zeitraum Δt berechnet. Auf diese Weise kann der Positionskompensationswert auf der Grundlage der Temperaturverteilung, detektiert durch die an mehreren Positionen in dem Werkzeugmaschinenhauptkörper 6 installierten Temperatursensoren 7 und der Änderungen davon mit der Zeit, genau berechnet werden.
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Darüber hinaus ist es möglich, unter Verwendung einer Hilfsstromversorgung, wie eines Superkondensators 10, solange der geladene Zustand fortbesteht, weiter Temperaturdaten zu erfassen. Somit können die Temperaturdaten selbst dann, wenn die Stromlieferung von der Stromversorgungseinheit 4 während Wartung oder dergleichen abgeschaltet wird, weiter über einen vorbestimmten Zeitraum Δt erfasst werden, und somit kann der Positionskompensationswert genau berechnet werden, nachdem die Stromlieferung wiederaufgenommen wurde.
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Darüber hinaus werden die Temperaturdaten, gemäß dem Werkzeugmaschinensystem 1 dieser Ausführungsform, die zum Berechnen des Thermoversatz-Kompensationswerts verwendet werden, als Reaktion auf den Ladezustand des Superkondensators 10 zur Zeit der Wiederaufnahme des Betriebs des Werkzeugmaschinenhauptkörpers 6 durch Erholung der Stromversorgungseinheit 4 bestimmt. Somit besteht ein Vorteil darin, dass selbst dann, wenn der Superkondensator 10 zu der Zeit ladungsfrei ist, zu der der Betrieb des Werkzeugmaschinenhauptkörpers 6 wiederaufgenommen wird, der Thermoversatz-Kompensationswert unter Verwendung passender Temperaturdaten hochgenau berechnet werden kann.
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In dieser Ausführungsform ist der Superkondensator 10 als ein Beispiel der Hilfsstromversorgung beschrieben; alternativ kann jegliche andere Hilfsstromversorgung, die geladen werden kann, eingesetzt werden.
Darüber hinaus speichert die Steuerungseinheit 9 in dieser Ausführungsform ein vorab trainiertes Modell und berechnet den Thermoversatz-Kompensationswert aus den Temperaturdaten über ein vorbestimmtes Zeitintervall; alternativ kann stattdessen ein Server höherer Ebene, der mit der Steuerung 3 über ein Netzwerk verbunden ist, vorgesehen sein. In einem solchen Fall kann das vorab trainierte Modell in dem Server gespeichert sein, und der Thermoversatz-Kompensationswert kann in dem Server aus den Temperaturdaten über das vorbestimmte Zeitintervall Δt, über das Netzwerk kommuniziert, berechnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkzeugmaschinensystem
- 2
- Werkzeugmaschine
- 3
- Steuerung
- 6
- Werkzeugmaschinenhauptkörper
- 7
- Temperatursensor
- 8
- Ablageeinheit
- 10
- Superkondensator (Hilfsstromversorgung)
