DE102020124884A1

DE102020124884A1 - Maschinenlernvorrichtung, maschinenlernverfahren und industrielle maschine

Info

Publication number: DE102020124884A1
Application number: DE102020124884.9A
Authority: DE
Inventors: Zhenxing LI; Hiroshi Minami; Keita HADA; Kazuomi Maeda
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2021-04-01
Also published as: CN112578735A; US11748659B2; JP2021056564A; US20210097440A1; JP7368159B2

Abstract

Eine Maschinenlernvorrichtung (60) legt einen Steuerparameter (59) einer aktiven Vibrationsisoliervorrichtung (10), auf der eine industrielle Maschine (13) angebracht ist, fest. Die industrielle Maschine umfasst einen beweglichen Teil (16, 22, 30), eine Antriebsquelle (21, 29, 32), die den beweglichen Teil antreibt, und einen Antriebsquellensteuerabschnitt (48), der die Antriebsquelle so steuert, dass sie den beweglichen Teil an einer Befehlsposition positioniert. Die Maschinenlernvorrichtung umfasst einen Beschaffungsabschnitt (66), der als Lehrdaten eine Positionsabweichung beschafft, bei der es sich um eine Differenz zwischen der Befehlsposition und einer tatsächlichen Position des beweglichen Teils handelt, einen Speicherabschnitt (64), der ein Lernmodell (72) speichert, welches den einer Zustandsgröße der industriellen Maschine zugeordneten Steuerparameter ausgibt, und einen Lernabschnitt (68), der das Lernmodell unter Verwendung der Lehrdaten aktualisiert.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für maschinelles Lernen (Maschinenlernvorrichtung), ein Verfahren für maschinelles Lernen (Maschinenlernverfahren) und auf eine industrielle Maschine.
Beschreibung des Standes der Technik
Die japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2003-022958 A beschreibt eine Vibrationsisoliervorrichtung mit einer Zustandsbestimmungseinheit. Bei der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2003-022958 A führt die Zustandsbestimmungseinheit einen Zustandsbestimmung mithilfe von Signalausgängen einer Vibrationsdetektionseinheit und einer Verschiebungsdetektionseinheit sowie eines in einem Speicher gespeicherten Signals aus und ändert die Einstellung der Steuerparameter oder dergleichen der Vibrationsisoliervorrichtung auf der Basis des Ergebnisses der Zustandsbestimmung.
Zusammenfassung der Erfindung
Die japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2003-022958 A beschreibt aber lediglich die einfache Änderung der Einstellung der Steuerparameter oder dergleichen auf der Basis des Zustandsbestimmungsergebnisses und kann nicht unbedingt einen vorteilhaften Steuerparameter einstellen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maschinenlernvorrichtung, ein Maschinenlernverfahren und eine industrielle Maschine vorzuschlagen, die einen Steuerparameter eines aktiven Vibrationsisoliervorrichtung passend bestimmen können, ohne dass komplizierte Arbeiten erforderlich wären.
Eine Maschinenlernvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Maschinenlernvorrichtung, die einen Steuer- oder Regelparameter einer aktiven Vibrationsisoliervorrichtung bestimmt, auf der eine industrielle Maschine angebracht ist, wobei die industrielle Maschine einen beweglichen Teil, eine Antriebsquelle, die dazu ausgestaltet ist, den beweglichen Teil anzutreiben, und einen Antriebsquellensteuerabschnitt aufweist, der dazu ausgestaltet ist, die Antriebsquelle so zu steuern, dass sie den beweglichen Teil an einer Befehlsposition positioniert, wobei die Maschinenlernvorrichtung einen Beschaffungsabschnitt aufweist, der dazu ausgestaltet ist, als Lehrdaten eine Positionsabweichung zu beschaffen, die in einer Differenz zwischen der Befehlsposition und einer tatsächlichen Position des beweglichen Teils besteht, sowie einen Speicherabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, ein Lernmodell zu speichern, das dazu ausgestaltet ist, den Steuerparameter entsprechend einer Zustandsgröße der industriellen Maschine auszugeben, sowie einen Lernabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, das Lernmodell mithilfe der Lehrdaten zu aktualisieren (upzudaten).
Eine industrielle Maschine gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die oben beschriebene Maschinenlernvorrichtung.
Ein Maschinenlernverfahren gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Maschinenlernverfahren zur Bestimmung eines Steuer- oder Regelparameters einer aktiven Vibrationsisoliervorrichtung, auf der eine industrielle Maschine angebracht ist, wobei die industrielle Maschine einen beweglichen Teil aufweist, eine Antriebsquelle, die dazu ausgestaltet ist, den beweglichen Teil anzutreiben, sowie einen Antriebsquellensteuerabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, die Antriebsquelle so zu steuern, dass der bewegliche Teil an einer Befehlsposition positioniert wird, wobei das Maschinenlernverfahren einen Beschaffungsschritt zum Beschaffen einer Positionsabweichung, die in einer Differenz zwischen der Befehlsposition (Sollposition) und einer tatsächlichen Position (Istposition) des beweglichen Teils besteht, als Lehrdaten und einen Schritt zum Aktualisieren eines Lernmodells mithilfe der Lehrdaten umfasst, wobei das Lernmodell dazu ausgestaltet ist, den Steuerparameter entsprechend einer Zustandsgröße der industriellen Maschine auszugeben.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Maschinenlernvorrichtung, ein Maschinenlernverfahren und eine industrielle Maschine vorzuschlagen, die einen Steuerparameter einer aktiven Vibrationsisoliervorrichtung in geeigneter Weise bestimmen können, ohne dass komplizierte Arbeiten erforderlich wären.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt ist.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer industriellen Maschine gemäß einer vorliegenden Ausführungsform,
2 ist ein Blockdiagramm, das eine aktive Vibrationsisoliervorrichtung, eine Maschinenlernvorrichtung und die industrielle Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt, und
3 ist ein Fließbild, das die Betriebsweise der Maschinenlernvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend werden im Detail bevorzugte Ausführungsformen einer Maschinenlernvorrichtung, eines Maschinenlernverfahrens und einer industriellen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
[Ausführungsform]
Nachfolgend werden eine Maschinenlernvorrichtung, ein Maschinenlernverfahren und eine industrielle Maschine gemäß einer Ausführungsform anhand der 1 bis 3 beschrieben. 1 ist eine schematische Ansicht der industriellen Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel eines Falls beschrieben, bei dem eine industrielle Maschine 13 (vgl. 2) durch eine Präzisionsbearbeitungsmaschine 12 und eine CNC(computerisierte numerische Steuerung)-Vorrichtung 38 (vgl. 2) gebildet wird. Die Konfiguration der industriellen Maschine 13 ist aber nicht hierauf beschränkt. Wenigstens ein Teil der industriellen Maschine 13 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann an einer aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 angebracht sein. 1 zeigt ein Beispiel eines Falls, bei dem die Präzisionsbearbeitungsmaschine 12, die ein Teil der industriellen Maschine 13 ist, auf der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 angebracht ist. Die CNC-Vorrichtung 38 ist bei der Darstellung in 1 weggelassen.
Die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10, d.h. der aktive Dämpfer, umfasst eine Vibrationsisolierplattform (Vibrationsisoliertisch) 24, auf dem die Präzisionsbearbeitungsmaschine 12 angebracht ist, und mehrere Beinabschnitte 11, die die Vibrationsisolierplattform 24 auf einem Boden 36 abstützen. Hier wird ein Beispiel eines Falles beschrieben, bei dem die Beinabschnitte 11 an den vier Ecken der Vibrationsisolierplattform 24 vorgesehen sind, die vorliegende Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt. Die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 kann die von dem Boden 36 auf die Präzisionsbearbeitungsmaschine 12 übertragenen Vibrationen verringern.
Die Präzisionsbearbeitungsmaschine 12 ist eine Ultrahochpräzisionswerkzeugmaschine, die ein Werkstück 14 entsprechend einem Bearbeitungsbefehl beispielsweise mit einer Bearbeitungsgenauigkeit von 100 nm oder weniger bearbeiten kann. Die Präzisionsbearbeitungsmaschine 12 weist eine Spindel (beweglicher Teil) 16 auf, die um eine R-Achse rotieren kann. Die Spindel 16 kann das Werkstück 14 daran in lösbarer Weise fixieren. Die Präzisionsbearbeitungsmaschine 12 weist außerdem eine Werkzeugplattform 20 auf, an der ein Werkzeug 18 lösbar fixiert ist.
Die Spindel 16 wird durch einen beweglichen X-Achsenteil (beweglicher Teil) 22 getragen, der in der X-Achsenrichtung angetrieben werden kann. Der bewegliche X-Achsenteil 22 kann durch eine Antriebsquelle 21 angetrieben werden. Beispielsweise kann ein Servomotor oder dergleichen als Antriebsquelle 21 verwendet werden, die vorliegende Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt. Der bewegliche X-Achsenteil 22 kann in der X-Achsenrichtung entlang einer X-Achsenführung 26 angetrieben werden, die an der Vibrationsisolierplattform 24 fixiert ist. Ein Fluidlager (in der Zeichnung nicht gezeigt) ist beispielsweise zwischen der X-Achsenführung 26 und dem beweglichen X-Achsenteil 22 vorgesehen. Zwischen der X-Achsenführung 26 und dem beweglichen X-Achsenteil 22 gibt es nur eine sehr geringe Reibung.
Die Spindel 16 umfasst ein Vakuumspannfutter 28. Das Werkstück 14 kann durch das Vakuumspannfutter 28 an der Spindel 16 befestigt werden. Die Spindel 16 kann durch eine Antriebsquelle 29 angetrieben werden. Beispielsweise kann ein Servomotor oder dergleichen als Antriebsquelle 29 verwendet werden, die vorliegende Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt. Wie oben beschrieben wurde, kann die Spindel 16 um die R-Achse rotieren. Ein Fluidlager (in der Zeichnung nicht dargestellt) ist beispielsweise zwischen dem beweglichen Teil 22 und der Spindel 16 vorgesehen. Zwischen dem beweglichen Teil 22 und der Spindel 16 gibt es nur eine sehr geringe Reibung.
Die Werkzeugplattform 20 wird durch einen beweglichen Z-Achsenteil (beweglicher Teil) 30, der in einer Z-Achsenrichtung angetrieben werden kann, getragen. Der bewegliche Z-Achsenteil 30 kann durch eine Antriebsquelle 32 angetrieben werden. Beispielsweise kann ein Servomotor oder dergleichen als Antriebsquelle 32 verwendet werden, die vorliegende Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt. Der bewegliche Z-Achsenteil 30 kann in der Z-Achsenrichtung entlang einer Z-Achsenführung 34, die an der Vibrationsisolierplattform 24 befestigt ist, angetrieben werden. Ein Fluidlager (in der Zeichnung nicht dargestellt) ist beispielsweise zwischen der Z-Achsenführung 34 und dem beweglichen Teil 30 vorgesehen. Zwischen der Z-Achsenführung 34 und dem beweglichen Teil 30 gibt es nur eine sehr geringe Reibung.
In einem Fall, wenn die Antriebsquellen 21, 29 und 32 jeweils durch einen Servomotor gebildet werden, weisen die Antriebsquellen 21, 29 und 32 jeweils einen Servoverstärker (in der Zeichnung nicht dargestellt) zum Antreiben dieser Antriebsquellen auf.
2 ist ein Blockdiagramm, das die aktive Vibrationsisoliervorrichtung, die Maschinenlernvorrichtung und die industrielle Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie oben beschrieben wurde, wird die industrielle Maschine 13 beispielsweise durch die Präzisionsbearbeitungsmaschine 12 und die CNC-Vorrichtung 38 gebildet. Eine Maschinenlernvorrichtung 60 kann an die industrielle Maschine 13 und die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 angeschlossen werden, wenn eine Rejustierung der Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 durchzuführen ist. Wenn keine Notwendigkeit besteht, die Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 zu justieren, kann die Maschinenlernvorrichtung 60 von der industriellen Maschine 13 und der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 entfernt werden. Hier wird das Beispiel eines Falls beschrieben, bei dem die CNC-Vorrichtung 38 und die industrielle Maschine 13 durch separate Vorrichtungen gebildet werden. Die Maschinenlernvorrichtung 60 kann aber auch in die industrielle Maschine 13 integriert sein. Beispielsweise kann die Maschinenlernvorrichtung 60 in die CNC-Vorrichtung 38 integriert sein.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die Präzisionsbearbeitungsmaschine 12 einen Sensor 40. Der Sensor 40 kann die Position des beweglichen X-Achsenteils 22 auf der X-Achsenführung 26 detektieren. Der Sensor 40 kann beispielsweise durch eine lineare Skala gebildet werden, ist aber nicht hierauf beschränkt. Die Auflösung der linearen Skala, die als Sensor 40 verwendet wird, kann beispielsweise 10 nm oder weniger betragen.
Die Präzisionsbearbeitungsmaschine 12 weist außerdem einen Sensor 42 auf. Der Sensor 42 kann die Position des beweglichen Teils 30 auf der Z-Achsenführung 34 detektieren. Der Sensor 42 kann beispielsweise durch eine lineare Skala gebildet werden, ist aber nicht hierauf beschränkt. Die Auflösung der linearen Skala, die als Sensor 42 verwendet werden kann, beträgt beispielsweise 10 nm oder weniger.
Die Präzisionsbearbeitungsmaschine 12 weist außerdem einen Sensor 44 auf. Der Sensor 44 kann die Drehposition der Spindel 16 um die R-Achse detektieren. Der Sensors 44 kann beispielsweise durch einen Encoder (Drehgeber) gebildet werden, ist aber nicht hierauf beschränkt. Die Auflösung des Encoders, der als Sensor 44 verwendet werden kann, beträgt beispielsweise 1/10.000° oder weniger.
Die von jedem der Sensoren 40, 42 und 44 ausgegebene Information, d.h. die Sensorwerte, können einer Sensorwertbeschaffungseinheit 47 zugeführt werden, die unten näher beschrieben wird.
Die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 umfasst einen Vibrationsdetektionsabschnitt 53. Der Vibrationsdetektionsabschnitt 53 kann Vibrationen detektieren, die beispielsweise von dem Boden 36 auf die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 übertragen werden. Außerdem kann der Vibrationsdetektionsabschnitt 53 Vibrationen detektieren, die von der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 auf die Vibrationsisolierplattform 24 übertragen werden. Die durch den Vibrationsdetektionsabschnitt 53 detektierten Vibrationen können der Maschinenlernvorrichtung 60 zugeführt werden. Hier wird das Beispiel eines Falles beschrieben, bei dem die von dem Vibrationsdetektionsabschnitt 53 detektierten Vibrationen der Maschinenlernvorrichtung 60 zugeführt werden, die vorliegende Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt. Die durch einen Vibrationsdetektionsabschnitt, der von dem Vibrationsdetektionsabschnitt 53 getrennt ist, detektierten Vibrationen können der Maschinenlernvorrichtung 60 zugeführt werden. Der Vibrationsdetektionsabschnitt, der von dem Vibrationsdetektionsabschnitt 53 getrennt ist, kann dazu vorgesehen sein, Vibrationen der Präzisionsbearbeitungsmaschine 12 detektieren zu können.
Die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 weist außerdem eine Luftfedereinheit 74 zum Anheben der Vibrationsisolierplattform 24 auf. Die Luftfedereinheit 74 ist in jedem der mehreren Beinabschnitte 11 vorgesehen, 2 zeigt aber lediglich eine Luftfedereinheit 74. Jede Luftfedereinheit 74 weist eine Luftfeder 75 auf. Mehrere der Luftfedern 75 sind für jede Luftfedereinheit 74 vorgesehen, in 2 ist aber lediglich eine Luftfeder 75 gezeigt. Der Innendruck der Luftfeder 75 kann durch einen Luftdrucksensor (in der Zeichnung nicht dargestellt) detektiert werden.
Die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 weist außerdem ein Servoventil 76 zum aktiven Steuern der Luftfedereinheit 74 auf. Das Servoventil 76 ist für jeden der mehreren Beinabschnitte 11 vorgesehen, 2 zeigt aber lediglich ein Servoventil 76.
Die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 weist außerdem eine Vibrationsisoliersteuer- oder -regelvorrichtung 58 auf. Die Vibrationsisoliersteuervorrichtung 58 kann durch eine CPU (Zentraleinheit) oder dergleichen beispielsweise gebildet werden, ist aber nicht hierauf beschränkt. Die Vibrationsisoliersteuervorrichtung 58 steuert die Luftfedereinheit 74, indem das Servoventil 76 gesteuert wird, und kann dadurch die Position der Vibrationsisolierplattform 24 in einer vertikalen Richtung und die Position der Vibrationsisolierplattform 24 in einer horizontalen Richtung steuern. Die Vibrationsisoliersteuervorrichtung 58 führt eine Vibrationsisoliersteuerung durch, indem die Luftfedereinheit 74 auf der Basis der von dem Vibrationsdetektionsabschnitt 53 detektierten Vibrationen und eines Steuer/Regelparameters (nachfolgend kurz Steuerparameter) 59, der später beschrieben wird, in geeigneter Weise gesteuert wird.
Die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 weist außerdem einen Speicherabschnitt 57 auf. Der Speicherabschnitt 57 umfasst beispielsweise einen flüchtigen Speicher (in der Zeichnung nicht gezeigt) und einen nicht flüchtigen Speicher (in der Zeichnung nicht gezeigt). Ein RAM (Random Access Memory) oder dergleichen kann beispielsweise als flüchtiger Speicher verwendet werden. Ein ROM (Read Only Memory), Flash-Speicher oder dergleichen kann beispielsweise als nicht flüchtiger Speicher verwendet werden. Programme, Daten, Tabellen und dergleichen können in dem Speicherabschnitt 57 gespeichert werden. Außerdem werden die Steuerparameter 59 der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 in dem Speicherabschnitt 57 gespeichert.
Die Steuerparameter 59 der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 werden dazu verwendet, die Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 einzustellen. Die Steuerparameter 59 können beispielsweise den Innendruck der Luftfeder 75 zum Anheben der Vibrationsisolierplattform 24, die in der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 vorgesehen ist, umfassen. Die Steuerparameter 59 können beispielsweise einen Antriebsweg des Servoventils 56 zum aktiven Steuern der Luftfeder 75 umfassen. Die Steuerparameter 59 können eine Zielposition der Luftfedereinheit 74, die die Luftfeder 75 aufweist, umfassen. Diese Zielposition ist beispielsweise eine Zielposition in der vertikalen Richtung und eine Zielposition in der horizontalen Richtung. Die Steuerparameter 59 können beispielsweise die Regelungsverstärkung der Regelung der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 umfassen. In dem Fall einer PI(proportional integral)-Regelung kann die Regelungsverstärkung die proportionale Verstärkung und die integrale Verstärkung umfassen. Die Steuerparameter 59 können beispielsweise Einstellwerte für einen Filter (in der Zeichnung nicht gezeigt) umfassen, der in der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 vorgesehen ist. Im Einzelnen ist dieser Filter in einer Steuerschaltung vorgesehen, die in der Vibrationsisoliervorrichtung 58 vorgesehen ist. Ein Hochpassfilter oder dergleichen kann beispielsweise als Filter verwendet werden, der Filter ist aber nicht hierauf beschränkt. Eine Filterzeitkonstante, Abschnittfrequenz und dergleichen können beispielsweise als Einstellwerte für den Filter verwendet werden, die Einstellwerte sind aber nicht hierauf beschränkt. Die Steuerparameter 59 müssen nicht alle der obigen Beispiele umfassen. Die Steuerparameter 59 können wenigstens eines der obigen Beispiele umfassen.
Wie unten näher beschrieben wird, kann es dann, wenn sich eine Installationsumgebung oder dergleichen der industriellen Maschine 13 ändert, notwendig sein, die Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 anzupassen. Die Rejustierung der Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 kann durchgeführt werden, indem die Steuerparameter 59 neu eingestellt werden. Die Details des Resettens der Steuerparameter 59 werden unten näher erläutert.
Die CNC-Vorrichtung 38 kann die numerische Steuerung der Präzisionsbearbeitungsmaschine 12 gemäß einem vorgeschriebenen Bearbeitungsprogramm durchführen. Die CNC-Vorrichtung 38 ist in der Lage, mit der Vibrationsisoliersteuervorrichtung 58 der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 drahtlos oder in verdrahteter Weise zu kommunizieren. Außerdem kann die CNC-Vorrichtung 38 drahtlos oder in verdrahteter Weise mit der Maschinenlernvorrichtung 60 kommunizieren. Die CNC-Vorrichtung 38 umfasst einen arithmetischen Abschnitt (Rechenabschnitt) 46, einen Speicherabschnitt 50 und einen Benachrichtigungsabschnitt 52.
Der Rechenabschnitt 56 umfasst den Sensorwertbeschaffungsabschnitt 47, einen Antriebsquellensteuerabschnitt 48 und einen Zustandsgrößenbeschaffungsabschnitt 49. Der Rechenabschnitt 46 kann beispielsweise durch eine CPU oder dergleichen gebildet werden, ist aber nicht hierauf beschränkt. Der Sensorwertbeschaffungsabschnitt 47, der Antriebsquellensteuerabschnitt 48 und der Zustandsgrößenbeschaffungsabschnitt 49 kann realisiert werden, indem man den Rechenabschnitt 46 ein in dem Speicherabschnitt 50 gespeichertes Programm ausführen lässt.
Der Sensorwertbeschaffungsabschnitt 47 kann die von jedem der Sensoren 40, 42 und 44 zugeführten Informationen, d.h. die Sensorwerte, ermitteln. Die Sensorwerte, die von dem Sensorwertbeschaffungsabschnitt 47 beschafft werden, können dem Antriebsquellensteuerabschnitt 48 zugeführt werden.
Der Antriebsquellensteuerabschnitt 48 kann die Antriebsquelle 21 so steuern, dass sie den beweglichen Teil 22 an einer Befehlsposition auf der X-Achsenführung 26 positioniert.
Der Rechenabschnitt 46 kann eine Positionsabweichung, d.h. eine Differenz zwischen der Befehlsposition (Sollposition) auf der X-Achsenführung 26 und der tatsächlichen Position (Istposition) des beweglichen Teils 22 auf der X-Achse, also die Positionsabweichung in Richtung der X-Achse, berechnen. Der Rechenabschnitt 46 kann die Maschinenlernvorrichtung 60 mit der auf diese Weise berechneten Positionsabweichung in Richtung der X-Achse versorgen.
Der Antriebsquellensteuerabschnitt 48 kann die Antriebsquelle 32 so steuern, dass der bewegliche Teil 30 an einer Befehlsposition auf der Z-Achsenführung 34 positioniert wird. Der Rechenabschnitt 46 kann eine Positionsabweichung, d.h. eine Differenz zwischen der Befehlsposition auf der Z-Achsenführung 34 und der tatsächlichen Position des beweglichen Teils 30 auf der Z-Achse, also die Positionsabweichung in Richtung der Z-Achse, berechnen. Der Rechenabschnitt 46 kann die Maschinenlernvorrichtung 60 mit der auf diese Weise berechnete Positionsabweichung in Richtung der Z-Achse versorgen.
Der Antriebsquellensteuerabschnitt 48 kann die Antriebsquelle 29 so steuern, dass die Spindel 16 an einer Befehlsposition um die R-Achse positioniert wird. Der Rechenabschnitt 46 kann eine Positionsabweichung, d.h. eine Differenz zwischen der Befehlsposition um die R-Achse und der tatsächlichen Position der Spindel 16, also die Positionsabweichung um die R-Achse, berechnen. Der Rechenabschnitt 46 kann die Maschinenlernvorrichtung 60 mit der auf diese Weise berechneten Positionsabweichung um die R-Achse versorgen.
Der Zustandsgrößenbeschaffungsabschnitt 49 kann eine Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 beschaffen. Die Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 ist eine Information, welche die Installationsumgebung oder dergleichen der industriellen Maschine 13 angibt. Die Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 kann die Festigkeit des Bodens 36, auf der die industrielle Maschine 13 über die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 installiert ist, umfassen. Die Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 kann eine Positionsbeziehung zwischen der industriellen Maschine 13 und einer anderen Maschine (in der Zeichnung nicht gezeigt) umfassen. Die Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 kann die Masse des Werkstücks 14 umfassen. Die Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 kann die Umgebungstemperatur der industriellen Maschine 13 umfassen. Die Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 kann den Winddruck umfassen, der auf die industrielle Maschine 13 wirkt. Die Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 kann den die industrielle Maschine 13 umgebenden Geräuschpegel umfassen. Die Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 kann die auf die industrielle Maschine 13 aufgebrachten Vibrationen umfassen. Die Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 muss nicht alle der obigen Beispiele umfassen. Die Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 kann wenigstens eines der obigen Beispiele umfassen. Der Zustandsgrößenbeschaffungsabschnitt 49 kann diese Zustandsgrößen der industriellen Maschine 13 mithilfe eines Sensors oder dergleichen (in der Zeichnung nicht gezeigt) beschaffen. Außerdem kann der Zustandsgrößenbeschaffungsabschnitt 49 diese Zustandsgrößen der industriellen Maschine 13 auf der Basis von Informationen beschaffen, die durch einen Nutzer mithilfe einer Eingabeeinheit (in der Zeichnung nicht gezeigt) eingegeben werden. Hier wird das Beispiel eines Falls beschrieben, bei dem der Zustandsgrößenbeschaffungsabschnitt 49 in der CNC-Vorrichtung 38 vorgesehen ist, die vorliegende Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann wenigstens ein Teil des Zustandsgrößenbeschaffungsabschnitts 49 in der Maschinenlernvorrichtung 60 enthalten sein. Außerdem kann wenigstens ein Teil des Zustandsgrößenbeschaffungsabschnitts 49 getrennt von der industriellen Maschine 13 und der Maschinenlernvorrichtung 60 vorgesehen sein.
Der Speicherabschnitt 50 umfasst beispielsweise einen flüchtigen Speicher (in der Zeichnung nicht gezeigt) und einen nicht flüchtigen Speicher (in der Zeichnung nicht gezeigt). Beispielsweise kann ein RAM oder dergleichen als flüchtiger Speicher verwendet werden. Beispielsweise kann ein ROM, Flash-Speicher oder dergleichen als nicht flüchtiger Speicher verwendet werden. Programme, Daten, Tabellen und dergleichen können in dem Speicherabschnitt 50 gespeichert werden.
Der Benachrichtigungsabschnitt 52 kann durch eine Audiovorrichtung (in der Zeichnung nicht gezeigt) gebildet werden, die Töne ausgeben kann. Der Benachrichtigungsabschnitt 52 kann auch durch einen Anzeigevorrichtung (in der Zeichnung nicht gezeigt) gebildet werden, die Bilder, Buchstaben und dergleichen anzeigen kann. Der Benachrichtigungsabschnitt 52 kann auch sowohl durch die Audiovorrichtung als auch die Anzeigevorrichtung gebildet werden. Wenn eine Positionsabweichung einen zulässigen Wert (Schwellenwert) überschreitet, kann der Rechenabschnitt 46 den Nutzer mithilfe des Benachrichtigungsabschnitts 52 mit einer Information versorgen, die angibt, dass die Positionsabweichung den zulässigen Wert überschritten hat. Der zulässige Wert kann beispielsweise 10 nm sein, ist aber nicht hierauf beschränkt.
Die Maschinenlernvorrichtung 60 kann ein Lernmodell 72, das einen Steuerparameter ausgibt, entsprechend einer Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 aktualisieren. Das Update des Lernmodells 72 kann beispielsweise durchgeführt werden, wenn sich die Installationsumgebung der industriellen Maschine 13 geändert hat. Wie oben beschrieben wurde, ist die Maschinenlernvorrichtung 60 in der Lage, drahtlos oder in verdrahteter Weise mit der CNC-Vorrichtung 38 zu kommunizieren. Außerdem ist die Maschinenlernvorrichtung 60 in der Lage, drahtlos oder in verdrahteter Weise mit der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 zu kommunizieren.
Die Maschinenlernvorrichtung 60 weist einen Rechenabschnitt 62 und einen Speicherabschnitt 64 auf. Der Rechenabschnitt 62 umfasst einen Beschaffungsabschnitt 66, einen Lernabschnitt 68, einen Steuerparameterbestimmungsabschnitt 70 und einen Ausgabeabschnitt 71. Der Rechenabschnitt 62 kann beispielsweise durch eine CPU oder dergleichen gebildet werden, ist aber nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann der Rechenabschnitt 62 durch eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung), eine GPU (Grafikprozessor) oder dergleichen gebildet werden.
Der Speicherabschnitt 64 umfasst beispielsweise einen flüchtigen Speicher (in der Zeichnung nicht gezeigt) und einen nicht flüchtigen Speicher (in der Zeichnung nicht gezeigt). Beispielsweise kann ein RAM oder dergleichen als flüchtiger Speicher verwendet werden. Beispielsweise kann ein ROM, Flash-Speicher oder dergleichen als nicht flüchtiger Speicher verwendet werden. Programme, Daten, Tabellen und dergleichen können in dem Speicherabschnitt 64 gespeichert werden. Außerdem kann das Lernmodell 72, wie später beschrieben wird, in dem Speicherabschnitt 64 gespeichert werden.
Der Beschaffungsabschnitt 66, der Lernabschnitt 68, der Steuerparameterbestimmungsabschnitt 70 und der Ausgabeabschnitt 71 können realisiert werden, indem der Rechenabschnitt 62 ein in dem Speicherabschnitt 64 gespeichertes Programm ausführt.
Der Beschaffungsabschnitt 66 kann die von dem Rechenabschnitt 46 zugeführten Positionsabweichungen als Lehrdaten beschaffen. Wie oben beschrieben wurde, sind die Positionsabweichungen Differenzen zwischen den Befehlspositionen und den tatsächlichen Positionen der beweglichen Teile 16, 22 und 30. Der Beschaffungsabschnitt 66 kann außerdem als Lehrdaten Informationen beschaffen, die die Vibrationen der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 angeben. Im Einzelnen kann der Beschaffungsabschnitt 66 als Lehrdaten außerdem die von dem Vibrationsdetektionsabschnitt 53 beschafften Informationen beschaffen. Der Beschaffungsabschnitt 66 versorgt den Lernabschnitt 68 mit den auf diese Weise beschafften Lehrdaten.
Das Lernmodell 72 kann in dem Speicherabschnitt 64 gespeichert werden. Das Lernmodell 72 ist ein Modell, das als Input eine Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 empfängt und Steuerparameter der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 ausgibt. Das Lernmodell 72 ist ein Lernmodell, das mithilfe der Positionsabweichung als Lehrdaten generiert wird. Das Lernmodell 72 kann einen Steuerparameter entsprechend einer Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 ausgeben. Ein Steuerparameter, der vorläufig in einem Prozess verwendet wird, wie er unten beschrieben wird, und die Positionsabweichung, wenn die Vibra-tionsisoliersteuerung mithilfe dieser Steuerparameter durchgeführt wird, können in dem Speicherabschnitt 64 einander zugeordnet gespeichert werden. Die Information, die die Vibration der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 angibt, kann auch in dem Speicherabschnitt 57 in Zuordnung zu dem obigen Steuerparameter und der Positionsabweichung gespeichert werden.
Der Lernabschnitt 68 kann das Lernmodell 72 aktualisieren. Das Update des Lernmodells 72 wird im Detail unten beschrieben. Die Generierung des Lernmodells 72 kann durch den Lernabschnitt 68 durchgeführt werden. Der Lernabschnitt 68 aktualisiert das Lernmodell 72 unter Verwendung der Lehrdaten, die von dem Beschaffungsabschnitt 66 beschafft wurden, wobei er einen bekannten Algorithmus für maschinelles Lernen verwendet. Beispielsweise kann ein Algorithmus, der einen Regressionstechnik verwendet, als Maschinenlernalgorithmus, der von dem Lernabschnitt 68 durchgeführt wird, verwendet werden, die vorliegende Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt. Der Lernabschnitt 68 kann in dem Speicherabschnitt 64 das Lernmodell 72 speichern, das durch einen Prozess, wie er unten näher beschrieben wird, aktualisiert wird.
Der Steuerparameterbestimmungsabschnitt 70 kann einen Steuerparameter, der von dem Lernmodell 72 entsprechend einer Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 ausgegeben wird, als vorläufigen Steuerparameter zur Durchführung des maschinellen Lernens festlegen. Der Steuerparameterbestimmungsabschnitt 70 kann einen optimalen Steuerparameter, der die Positionsabweichung minimiert, als einen formalen Steuerparameter festlegen.
Der Ausgabeabschnitt 71 kann den vorläufigen Steuerparameter, der von dem Steuerparameterbestimmungsabschnitt 70 festgelegt wird, an die Vibrationsisoliersteuervorrichtung 58 ausgeben. Außerdem kann der Ausgabeabschnitt 71 den formalen Steuerparameter, der von dem Steuerparameterbestimmungsabschnitt 70 festgelegt wird, an die Vibrations-isoliersteuervorrichtung 58 ausgeben.
Wenn sich die Installationsumgebung oder dergleichen der industriellen Maschine 13 geändert hat, kann es notwendig sein, die Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 neu einzustellen. Wenn beispielsweise die Festigkeit des Bodens 36, auf dem die industrielle Maschine 13 über die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 installiert ist, sich geändert hat, kann es notwendig sein, die Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 neu zu justieren. In einem Fall, wenn sich die Positionsbeziehung zwischen der industriellen Maschine 13 und einer anderen Maschine (in der Zeichnung nicht gezeigt) geändert hat, kann es außerdem auch notwendig sein, die Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 neu zu justieren. In einem Fall, wenn sich die Masse des Werkstücks 14 geändert hat, kann es auch notwendig sein, die Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrations-isoliervorrichtung 10 neu zu justieren. In einem Fall, wenn sich die Umgebungstemperatur der industriellen Maschine 13 geändert hat, kann es auch notwendig sein, die Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 neu zu justieren. In einem Fall, wenn sich der auf die industrielle Maschine 13 wirkende Winddruck geändert hat, kann es auch notwendig sein, die Vibrations-isoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 neu zu justieren. In einem Fall, wenn sich die die industrielle Maschine 13 umgebenden Geräusche geändert haben, kann es auch notwendig sein, die Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 neu zu justieren. In einem Fall, wenn sich die auf die industrielle Maschine 13 aufgebrachten Vibrationen geändert haben, kann es auch notwendig sein, die Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 neu zu justieren. Die Justierung der Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 können durchgeführt werden, indem ein Steuerparameter der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 neu eingestellt (resettet) wird.
Die Steuerparameter, die der Installationsumgebung oder dergleichen der industriellen Maschine 13 zugeordnet sind, d.h. die Steuerparameter entsprechend den Zustandsgrößen der industriellen Maschine 13, können mithilfe des Lernmodells 72 beschafft werden. In einem Fall, wenn sich die Installationsumgebung oder dergleichen der industriellen Maschine 13 geändert hat, kann aber selbst dann, wenn eine Zustandsgröße, die die Installationsumgebung oder dergleichen angibt, nach der Änderung in das Lernmodell 72 eingegeben wird, nicht immer ein passender Steuerparameter von diesem Lernmodell 72 ausgegeben werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird daher in einem Fall, wenn sich die Installationsumgebung oder dergleichen der industriellen Maschine 13 geändert hat, das Lernmodell 72 in einer Weise aktualisiert, dass ein Steuerparameter ausgegeben wird, der dafür sorgt, dass die Positionsabweichung kleiner oder gleich dem zulässigen Wert wird, indem ein maschinelles Lernen mithilfe der Positionsabweichung als den Lehrdaten durchgeführt wird. Der Steuerparameter für die Installationsumgebung oder dergleichen nach der Änderung wird dann mithilfe des aktualisierten Lernmodells 72 beschafft.
Das Update des Lernmodells 72 wird in der unten beschriebenen Weise durchgeführt. Im Einzelnen wird zunächst die Zustandsgröße für die Installationsumgebung oder dergleichen nach der Änderung durch den Zustandsgrößenbeschaffungsabschnitt 49 beschafft und die beschaffte Zustandsgröße wird der Maschinenlernvorrichtung 60 zugeführt. Der Lernabschnitt 68 bestimmt den Steuerparameter für diese Zustandsgröße mithilfe des Lernmodells 72, das vorab in dem Speicherabschnitt 64 gespeichert wurde. Somit gibt der Lernabschnitt 68 die von dem Zustandsgrößenbeschaffungsabschnitt 49 zugeführte Zustandsgröße in das Lernmodell 72 ein. Wenn die Zustandsgröße in das Lernmodell 72 eingegeben ist, wird der dieser Zustandsgröße zugeordnete Steuerparameter von dem Lernmodell 72 ausgegeben. Die Maschinenlernvorrichtung 60 versorgt die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 mit dem von dem Lernmodell 72 ausgegebenen Steuerparameter. Hierbei ist der von der Maschinenlernvorrichtung 60 der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 zugeführte Steuerparameter ein provisorischer Steuerparameter zum Verifizieren der Gültigkeit dieses Steuerparameters. Die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 führt die Vibrationsisoliersteuerung auf der Basis des von der Maschinenlernvorrichtung 60 zugeführten provisorischen Steuerparameters durch. Wenn die Positionsabweichung den zulässigen Wert überschreitet, ist das Lernmodell 72, das diesen Steuerparameter ausgegeben hat, ein Lernmodell, das weiteres maschinelles Lernen erfordert. Wenn dagegen die Positionsabweichung kleiner oder gleich dem zulässigen Wert ist, ist das Lernmodell 72, das diesen Steuerparameter ausgegeben hat, ein Lernmodell, das nicht unbedingt ein weiteres maschinelles Lernen erfordert. Der Lernabschnitt 68 aktualisiert das Lernmodell 72 kontinuierlich in einer Weise, um einen Steuerparameter ausgeben zu können, der die Positionsabweichung verringert, indem das maschinelle Lernen mit der Positionsabweichung als Lehrdaten durchgeführt wird.
Der Lernabschnitt 68 speichert das aktualisierte Lernmodell 72 in dem Speicherabschnitt 64. Der Steuerparameterbestimmungsabschnitt 70 kann einen optimalen Steuerparameter, der die Positionsabweichung minimiert, als den formalen Steuerparameter festlegen. Der Ausgabeabschnitt 71 versorgt die Vibrationsisoliersteuervorrichtung 58 mit dem Steuerparameter, der von dem Steuerparameterbestimmungsabschnitt 70 festgelegt wurde. Die Vibrationsisoliersteuervorrichtung 58 aktualisiert den Steuerparameter 59, der in dem Speicherabschnitt 57 gespeichert ist, mit dem von dem Ausgabeabschnitt 71 zugeführten Steuerparameter. Auf diese Weise wird der der Installationsumgebung oder dergleichen nach der Änderung entsprechende Steuerparameter mithilfe des aktualisierten Lernmodells 72 beschafft.
Die Vibrationsisoliereigenschaften der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 werden aktualisiert, indem der Steuerparameter 59 aktualisiert wird. Die Vibrationsisoliersteuervorrichtung 58 führt die Vibrationsisolierregelung auf der Basis der Vibrationen durch, die von dem Vibrationsdetektionsabschnitt 53 detektiert werden, und des aktualisierten Steuerparameters 59 durch.
3 ist ein Fließbild, das die Operation der Maschinenlernvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
In Schritt S1 wird die Anzahl der Versuche, die durchgeführt werden, festgelegt. Die Einstellung der Zahl der Versuche kann durch den Lernabschnitt 68 automatisch eingestellt werden oder es kann auf der Basis einer Informationseingabe durch einen Nutzer unter Verwendung einer Eingabeeinheit (in der Zeichnung nicht gezeigt) eingestellt werden. Die Einstellung der Zahl der Versuche kann beispielsweise etwa 100 Mal sein, ist aber nicht hierauf beschränkt. Anschließend geht der Prozess weiter zu Schritt S2. In Schritt S2 gibt der Lernabschnitt 68 die Zustandsgröße, die von dem Zustandsgrößenbeschaffungsabschnitt 49 zugeführt wird, in das Lernmodell 72 ein. Wenn die Zustandsgröße in das Lernmodell 72 eingegeben wird, wird der der Zustandsgröße entsprechende Steuerparameter von dem Lernmodell 72 ausgegeben. Anschließend geht der Prozess weiter zu Schritt S3.
In Schritt S3 legt der Steuerparameterbestimmungsabschnitt 70 den Steuerparameter, der von dem Lernmodell 72 ausgegeben wird, als den vorläufigen Steuerparameter fest. Anschließend geht der Prozess weiter zu Schritt S4.
In Schritt S4 gibt der Ausgabeabschnitt 71 den vorläufigen Steuerparameter, der von dem Steuerparameterbestimmungsabschnitt festgelegt wurde, an die Vibrationsisoliersteuervorrichtung 58 aus. Anschließend geht der Prozess weiter zu Schritt S5.
In Schritt S5 führt die Vibrationsisoliersteuervorrichtung 58 die Vibrationsisoliersteuerung auf der Basis des von dem Ausgabeabschnitt 71 zugeführten vorläufigen Steuerparameters und der von dem Vibrationsdetektionsabschnitt 53 detektierten Vibrationen durch. Anschließend geht der Prozess weiter zu Schritt S6. In Schritt S6 beschafft der Beschaffungsabschnitt 66 die Positionsabweichung als die Lehrdaten. Das Messen zum Erhalten der Positionsabweichung kann mehrfach durchgeführt werden, und die Positionsabweichung kann mithilfe statistischer Methoden, wie der Effektivwertberechnung (quadratischer Mittelwert) beschafft werden. Der Beschaffungsabschnitt 66 kann außerdem die Informationen, die die Vibrationen der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 angeben, als die Lehrdaten beschaffen. Anschließend geht der Prozess weiter zu Schritt S7.
In Schritt S7 aktualisiert der Lernabschnitt 68 das Lernmodell 72, indem er das maschinelle Lernen durchführt, das die Lehrdaten verwendet. Anschließend geht der Prozess weiter zu Schritt S8.
In Schritt S8 führt der Lernabschnitt 68 einen Prozess durch, wie er nachfolgend gezeigt wird. Im Einzelnen speichert der Lernabschnitt 68 in einem Fall, wenn die Positionsabweichung zum ersten Mal kleiner oder gleich dem zulässigen Wert wurde, den Steuerparameter, der vorläufig verwendet wurde, und die Positionsabweichung, die aufgetreten ist, wenn die Vibrationsisoliersteuerung unter Verwendung dieses Steuerparameters durchgeführt wurde, einander zugeordnet in dem Speicherabschnitt 57. In einem Fall, wenn die Positionsabweichung zwar kleiner oder gleich dem zulässigen Wert wurde, dies aber nicht zum ersten Mal, führt der Lernabschnitt 68 einen Prozess durch, wie er nachfolgend gezeigt ist. In einem Fall, wenn die Positionsabweichung beschafft wird, die kleiner oder gleich dem zulässigen Wert ist und auch kleiner ist als die zuvor beschaffte Positionsabweichung, speichert der Lernabschnitt 68 den Steuerparameter, der vorläufig verwendet wurde, und die Positionsabweichung, die aufgetreten ist, wenn die Vibrationsisoliersteuerung unter Verwendung dieses Steuerparameters durchgeführt wurde, einander zugeordnet in dem Speicherabschnitt 57. Der vorläufige Steuerparameter, der zuvor verwendet wurde, und die Positionsabweichung, die aufgetreten ist, wenn die Vibrationsisoliersteuerung mithilfe dieses Steuerparameters durchgeführt wurde, werden durch einen neuen vorläufigen Steuerparameter und eine Positionsabweichung aktualisiert, die aufgetreten ist, wenn die Vibrationsisoliersteuerung unter Verwendung dieses Steuerparameters durchgeführt wurde. Auf diese Weise werden der vorläufige Steuerparameter, der die Positionsabweichung verringert, und die Positionsabweichung, die aufgetreten ist, wenn die Vibrationsisoliersteuerung unter Verwendung dieses Steuerparameters durchgeführt wurde, in dem Speicherabschnitt 57 gespeichert. Die Information, die die Vibrationen der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 angeben, können auch in dem Speicherabschnitt 57 in Zuordnung zu dem obigen Steuerparameter und der Positionsabweichung gespeichert werden. Anschließend geht der Prozess weiter zu Schritt S9.
In Schritt S9 bestimmt der Lernabschnitt 68, ob die Zahl der Versuche die voreingestellte Zahl erreicht hat. Wenn die Zahl der Versuche die voreingestellte Zahl erreicht hat (JA in Schritt S9), geht der Prozess weiter zu Schritt S10. Wenn die Zahl der Versuche die voreingestellte Zahl nicht erreicht hat (NEIN in Schritt S9), wird die Verarbeitung von Schritt S2 und folgenden wiederholt.
In Schritt S10 legt der Steuerparameterbestimmungsabschnitt 70 den vorläufigen Steuerparameter, der in dem Speicherabschnitt 64 gespeichert ist, als den formalen Steuerparameter fest. Da der vorläufige Steuerparameter, der die Positionsabweichung am stärksten reduziert, in dem Speicherabschnitt 57 gespeichert ist, kann der optimale Steuerparameter als der formale Steuerparameter festgelegt werden. Der Steuerparameterbestimmungsabschnitt 70 kann den formalen Steuerparameter festlegen, indem er eine umfassende Beurteilung vornimmt, die auch die Informationen berücksichtigt, die die Vibrationen der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 angeben. Anschließend geht der Prozess weiter zu Schritt S11.
In Schritt S11 gibt der Ausgabeabschnitt 71 den von dem Steuerparameterbestimmungsabschnitt 70 festgelegten formalen Steuerparameter an die aktive Vibrationsisoliervorrichtung 10 aus. Anschließend geht der Prozess weiter zu Schritt S12.
In Schritt S12 aktualisiert die Vibrationsisoliersteuervorrichtung 58 den Steuerparameter 59, der in dem Speicherabschnitt 57 gespeichert ist, mit dem Steuerparameter, der von dem Ausgabeabschnitt 71 zugeführt wird. Auf diese Weise wird der in 3 gezeigte Prozess abgeschlossen.
Auf diese Weise wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Lernmodell 72, das einen Steuerparameter entsprechend einer Zustandsgröße der industriellen Maschine 13 ausgibt, unter Verwendung der Positionsabweichungen, die die Differenzen zwischen den Befehlspositionen und den tatsächlichen Positionen der beweglichen Teile 16, 22 und 30 sind, als die Lehrdaten aktualisiert. Daher ist es mit der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Steuerparameter der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung 10 in geeigneter Weise festzulegen, ohne dass komplizierte Arbeiten erforderlich wären.
Auch wenn oben bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt, und verschiedene Änderungen und Verbesserungen können hinzugefügt werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend werden die oben beschriebenen Ausführungsformen zusammengefasst.
Eine Maschinenlernvorrichtung (60) legt einen Steuerparameter (59) einer aktiven Vibrationsisoliervorrichtung (10), auf der eine industrielle Maschine (13) angebracht ist, fest, wobei die industrielle Maschine einen beweglichen Teil (16, 22, 30), eine Antriebsquelle (21, 29, 32), die den beweglichen Teil antreibt, und einen Antriebsquellensteuerabschnitt (58) aufweist, der die Antriebsquelle so steuert, dass sie den beweglichen Teil an einer Befehlsposition positioniert, und wobei die Maschinenlernvorrichtung einen Beschaffungsabschnitt (66), der als Lehrdaten eine Positionsabweichung beschafft, bei der es sich um eine Differenz zwischen der Befehlsposition und einer tatsächlichen Position des beweglichen Teils handelt, einen Speicherabschnitt (64), der ein Lernmodell (72) speichert, das den einer Zustandsgröße der industriellen Maschine zugeordneten Steuerparameter ausgibt, und einen Lernabschnitt (68) aufweist, der das Lernmodell unter Verwendung der Lehrdaten aktualisiert. Mit einer solchen Konfiguration wird das Lernmodell, das den der Zustandsgröße der industriellen Maschine zugeordneten Steuerparameter ausgibt, unter Verwendung der Positionsabweichung, bei der es sich um die Differenz zwischen der Befehlsposition und der tatsächlichen Position des beweglichen Teils handelt, als den Lehrdaten aktualisiert. Dementsprechend ist es mit einer solchen Konfiguration möglich, die Steuerparameter der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung in geeigneter Weise festzulegen, ohne dass komplizierte Arbeiten erforderlich wären.
Die Maschinenlernvorrichtung kann außerdem einen Steuerparameterbestimmungsabschnitt (70) aufweisen, der den der Zustandsgröße zugeordneten Steuerparameter unter Verwendung des Lernmodells festlegt, das durch den Lernabschnitt aktualisiert wird, und einen Ausgabeabschnitt (71), der den Steuerparameter, der durch den Steuerparameterbestimmungsabschnitt festgelegt wurde, an die aktive Vibrationsisoliervorrichtung ausgibt.
Der Beschaffungsabschnitt kann außerdem als Lehrdaten Informationen beschaffen, die die Vibrationen der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung angeben. Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, den Steuerparameter der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung noch passender festzulegen.
Der Steuerparameter kann einen Innendruck einer Luftfeder (75) zum Anheben einer Vibrationsisolierplattform (24), die in der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung vorgesehen ist, eine Antriebsmenge eines Servoventils (76) zum aktiven Steuern der Luftfeder, eine Zielposition einer Luftfedereinheit (74), die die Luftfeder enthält, die Regelungsverstärkung der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung und/oder einen Einstellwert für einen in der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung vorgesehenen Filter umfassen.
Die Zustandsgröße kann eine Festigkeit eines Bodens (36), auf dem die industrielle Maschine über die aktive Vibrationsisoliervorrichtung installiert ist, eine Positionsbeziehung zwischen der industriellen Maschine und einer anderen Maschine, die Masse eines Werkstücks (4), eine Umgebungstemperatur der industriellen Maschine, den Winddruck, der auf die industrielle Maschine wirkt, Geräusche, die die industrielle Maschine umgeben, und Vibrationen, die auf die industrielle Maschine aufgebracht werden, umfassen.
Die Antriebsquelle kann ein Servomotor sein. Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, eine industrielle Maschine mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit zu schaffen.
Die industrielle Maschine kann eine Ultrahochpräzisionswerkzeugmaschine sein, die ein Werkstück mit einer Bearbeitungsgenauigkeit von 100 nm oder weniger entsprechend einem Bearbeitungsbefehl bearbeitet. Eine industrielle Maschine umfasst die Maschinenlernvorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde.
Ein Maschinenlernverfahren ist ein Verfahren zum Festlegen eines Steuerparameters einer aktiven Vibrationsisoliervorrichtung, auf der eine industrielle Maschine angebracht ist, wobei die industrielle Maschine einen beweglichen Teil, eine Antriebsquelle, die den beweglichen Teil antreibt, und einen Antriebsquellensteuerabschnitt, der die Antriebsquelle so steuert, dass der bewegliche Teil an einer Befehlsposition positioniert wird, aufweist, und das Maschinenlernverfahren umfasst einen Beschaffungsschritt (S6) zum Beschaffen einer Positionsabweichung, bei der es sich um eine Differenz zwischen der Befehlsposition und einer tatsächlichen Position des beweglichen Teils handelt, als Lehrdaten, und einen Schritt (S7) zum Aktualisieren eines Lernmodells, welches den einer Zustandsgröße der industriellen Maschine zugeordneten Steuerparameter ausgibt, mithilfe der Lehrdaten.
Das Maschinenlernverfahren umfasst außerdem einen Schritt (S3) zum Festlegen des Steuerparameters, der der Zustandsgröße zugeordnet ist, unter Verwendung des Lernmodells, das in dem Schritt zum Aktualisieren des Lernmodells aktualisiert wurde, und einen Schritt (S4) zum Ausgeben des in dem Schritt zum Bestimmen des Steuerparameters festgelegten Steuerparameters an die aktive Vibrations ios l iervorrichtung.
In dem Beschaffungsschritt können außerdem Informationen, die Vibrationen der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung angeben, als die Lehrdaten beschafft werden.
Der Steuerparameter kann einen Innendruck einer Luftfeder zum Anheben einer Vibrationsisolierplattform, die in der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung versehen ist, eine Antriebsmenge eines Servoventils zum aktiven Steuern der Luftfeder, eine Zielposition einer Luftfedereinheit, die die Luftfeder umfasst, die Regelungsverstärkung der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung und/oder einen Einstellwert für einen Filter, der in der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung vorgesehen ist, umfassen.
Die Zustandsgröße kann eine Festigkeit eines Bodens, auf dem die industrielle Maschine über die aktive Vibrationsisoliervorrichtung installiert ist, eine Positionsbeziehung zwischen der industriellen Maschine und einer anderen Maschine, die Masse eines Werkstücks, eine Umgebungstemperatur der industriellen Maschine, den Winddruck, der auf die industrielle Maschine wirkt, Geräusche, die die industrielle Maschine umgeben und/oder Vibrationen, die auf die industrielle Maschine aufgebracht werden, umfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003022958 A [0002, 0003]

Claims

Eine Maschinenlernvorrichtung (60), die einen Steuerparameter (59) einer aktiven Vibrationsisoliervorrichtung (10), auf der eine industrielle Maschine (13) angebracht ist, festlegt, wobei die industrielle Maschine einen beweglichen Teil (16, 22, 30), eine Antriebsquelle (21, 29, 32), die dazu ausgestaltet ist, den beweglichen Teil anzutreiben, und einen Antriebsquellensteuerabschnitt (48) aufweist, der dazu ausgestaltet ist, die Antriebsquelle so zu steuern, dass sie den beweglichen Teil an einer Befehlsposition positioniert, wobei die Maschinenlernvorrichtung folgendes umfasst: einen Beschaffungsabschnitt (66), der dazu ausgestaltet ist, als Lehrdaten eine Positionsabweichung zu beschaffen, bei der er es sich um eine Differenz zwischen der Befehlsposition und einer tatsächlichen Position des beweglichen Teils handelt, einen Speicherabschnitt (64), der dazu ausgestaltet ist, ein Lernmodell (72) zu speichern, das dazu ausgestaltet ist, den einer Zustandsgröße der industriellen Maschine zugeordneten Steuerparameter auszugeben, und einen Lernabschnitt (68), der dazu ausgestaltet ist, das Lernmodell unter Verwendung der Lehrdaten zu aktualisieren.
Die Maschinenlernvorrichtung nach Anspruch 1, außerdem mit: einem Steuerparameterbestimmungsabschnitt (70), der dazu ausgestaltet ist, den der Zustandsgröße zugeordneten Steuerparameter unter Verwendung des Lernmodells festzulegen, das durch den Lernabschnitt aktualisiert wurde, und einem Ausgabeabschnitt (71), der dazu ausgestaltet ist, an die aktive Vibrationsisoliervorrichtung den Steuerparameter auszugeben, der von dem Steuerparameterbestimmungsabschnitt festgelegt wurde.
Die Maschinenlernvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Beschaffungsabschnitt dazu ausgestaltet ist, als die Lehrdaten außerdem Informationen zu beschaffen, die Vibrationen der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung angeben.
Die Maschinenlernvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Steuerparameter einen Innendruck einer Luftfeder (75), die dazu ausgestaltet ist, eine Vibrationsisolierplattform (24), die in der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung vorgesehen ist, anzuheben, eine Antriebsmenge eines Servoventils (76), das dazu ausgestaltet ist, die Luftfeder aktiv zu steuern, eine Zielposition einer Luftfedereinheit (74), die die Luftfeder enthält, eine Regelungsverstärkung der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung und/oder einen Einstellwert für einen Filter, der in der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung vorgesehen ist, umfasst.
Die Maschinenlernvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zustandsgröße eine Festigkeit eines Bodens (36), auf dem die industrielle Maschine über die aktive Vibrationsisoliervorrichtung installiert ist, eine Positionsbeziehung zwischen der industriellen Maschine und einer anderen Maschine, die Masse eines Werkstücks (14), eine Umgebungstemperatur der industriellen Maschine, den Winddruck, der auf die industrielle Maschine wirkt, Geräusche, die die industrielle Maschine umgeben, und/oder Vibrationen, die auf die industrielle Maschine aufgebracht werden, umfasst.
Die Maschinenlernvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Antriebsquelle ein Servomotor ist.
Die Maschinenlernvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die industrielle Maschine eine Ultrahochpräzisionswerkzeugmaschine ist, die dazu ausgestaltet ist, ein Werkstück mit einer Bearbeitungsgenauigkeit von 10 nm oder weniger entsprechend einem Bearbeitungsbefehl zu bearbeiten.
Eine industrielle Maschine mit der Maschinenlernvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Ein Maschinenlernverfahren zum Festlegen eines Steuerparameters einer aktiven Vibrationsisoliervorrichtung, auf der eine industrielle Maschine angebracht ist, wobei die industrielle Maschine einen beweglichen Teil, eine Antriebsquelle, die dazu ausgestaltet ist, den beweglichen Teil anzutreiben, und einen Antriebsquellensteuerabschnitt aufweist, der dazu ausgestaltet ist, die Antriebsquelle so zu steuern, dass sie den beweglichen Teil an einer Befehlsposition positioniert, wobei das Maschinenlernverfahren folgendes umfasst: einen Beschaffungsschritt (S6) zum Beschaffen einer Positionsabweichung, bei der es sich um eine Differenz zwischen der Befehlsposition und einer tatsächlichen Position des beweglichen Teils handelt, als Lehrdaten, und einen Schritt (S7) zum Aktualisieren eines Lernmodells unter Verwendung der Lehrdaten, wobei das Lernmodell dazu ausgestaltet ist, den einer Zustandsgröße der industriellen Maschine zugeordneten Steuerparameter auszugeben.
Das Maschinenlernverfahren nach Anspruch 9, außerdem umfassend einen Schritt (S3) zum Festlegen des Steuerparameters entsprechend der Zustandsgröße unter Verwendung des Lernmodells, das in dem Schritt des Aktualisierens des Lernmodells aktualisiert wurde, und einen Schritt (S4) zur Ausgabe des Steuerparameters, der in dem Schritt zum Festlegen des Steuerparameters festgelegt wurde, an die aktive Vibrationsisoliervorrichtung.
Das Maschinenlernverfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei in dem Beschaffungsschritt Informationen, die die Vibration der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung angeben, außerdem als die Lehrdaten beschafft werden.
Das Maschinenlernverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Steuerparameter einen Innendruck einer Luftfeder, die dazu ausgestaltet ist, eine Vibrationsisolierplattform, die in der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung vorgesehen ist, anzuheben, eine Antriebsmenge eines Servoventils, das dazu ausgestaltet ist, die Luftfeder aktiv zu steuern, eine Zielposition einer Luftfedereinheit, die die Luftfeder umfasst, die Regelungsverstärkung der aktiven Vibrations-isoliervorrichtung und/oder einen Einstellwert für einen Filter, der in der aktiven Vibrationsisoliervorrichtung vorgesehen ist, umfasst.
Das Maschinenlernverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Zustandsgröße eine Festigkeit eines Bodens, auf dem die industrielle Maschine über die aktive Vibrationsisoliervorrichtung installiert ist, eine Positionsbeziehung zwischen der industriellen Maschine und einer anderen Maschine, die Masse eines Werkstücks, eine Umgebungstemperatur der industriellen Maschine, den Winddruck, der auf die industrielle Maschine wirkt, Geräusche, die die industrielle Maschine umgeben und/oder Vibrationen, die auf die industrielle Maschine aufgebracht werden, umfasst.