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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungstechnologie zum Überwachen des Verschleißes eines Werkzeugs.
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2. Beschreibung des verwandten Gebiets
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In
JP H9-57583 A wird eine Vorrichtung beschrieben, die ein Schneidwerkzeug unter Verwendung einer Kamera überwacht. Die Veröffentlichung offenbart, dass „ein Werkzeug nach dem Schneiden als Ganzes oder nahezu als Ganzes mit einer Infrarotkamera abgebildet wird, eine Schneidkantenstellung des Werkzeugs aus einer Temperaturverteilung an einer Werkzeugoberfläche erkannt wird, die aus Bildgebungsdaten identifiziert werden kann, die mit der Infrarotkamera erhalten werden, eine Fernsehkamera mit starker Abbildungsvergrößerung auf der Grundlage von Informationen der Schneidkantenstellung zu einer Stellung bewegt wird, die einer Werkzeugschneide zugewandt ist, die Werkzeugschneide mit der Fernsehkamera abgebildet wird und der Betrag des Verschleißes des Werkzeugs aus Werkzeugschneid-Bildgebungsdaten, die mit der Fernsehkamera erhalten wurden, gemessen wird“ (siehe Zusammenfassung).
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Wichtige Aufgaben für einen Bediener, der eine Werkzeugmaschine betreibt, sind das Feststellen einer Bearbeitungsanomalie und der Austausch eines Schneidwerkzeugs. Die Bearbeitungsanomalie wird im Wesentlichen aus Schwingungsschall während der Bearbeitung oder einem Lastmesserwert, der ein Steuerstrompegel eines Motors ist, bestimmt. Zusätzlich nimmt, wenn eine Anomalie auftritt, eine Beschädigung des Werkzeugs zu, was zu einem Verschleiß oder Bruch der Werkzeugschneide führt. Es ist nötig, ein verschlissenes oder ein zerbrochenes Werkzeug durch ein neues Werkzeug zu ersetzen. Ein Bruch kann durch optische Beobachtung klar bestätigt werden und kann einfach bemerkt werden. Andererseits existiert ein Fall, in dem es schwierig ist, Verschleiß durch optische Beobachtung zu bestimmen. Entsprechend wird eine Beobachtung im Wesentlichen mit einem Mikroskop vorgenommen und wird, wenn eine konstante Verschleißbreite überschritten wird, ein Austausch durchgeführt. Wenn der Verschleiß des Werkzeugs fortschreitet, verschlechtert sich die Schneidqualität, nimmt eine Last während der Bearbeitung zu, verschlechtert sich eine Bearbeitungsoberfläche, verschlechtert sich die Abmessungsgenauigkeit eines Ziels, das bearbeitet werden soll, und ist das Werkzeug angeschlagen oder zerbrochen. Insbesondere wird im Falle der Bearbeitung eines Teils eines großen Objekts, das teuer ist und keinen Fehler duldet, angenommen, dass, das Werkzeug während der Bearbeitung zerbrechen kann und das Teil zu einem Niveau zerkratzt werden kann, dass es nicht wiederhergestellt werden kann. Dementsprechend ist es nötig, eine Schwankung des Verschleißes ordnungsgemäß zu organisieren und einen Verschleißzustand zu überwachen.
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JP H9-57583 A offenbart eine automatische Werkzeugverschleißbetrags-Messvorrichtung, in der ein Werkzeug nach dem Schneiden als Ganzes oder nahezu als Ganzes mit einer Infrarotkamera abgebildet wird, eine Schneidkantenstellung des Werkzeugs aus einer Temperaturverteilung an einer Werkzeugoberfläche erkannt wird, eine Fernsehkamera mit starker Abbildungsvergrößerung auf der Grundlage von Informationen der erkannten Schneidkantenstellung zu einer Stellung bewegt wird, die einer Werkzeugschneide zugewandt ist, die Werkzeugschneide mit der Fernsehkamera abgebildet wird und der Betrag des Verschleißes des Werkzeugs aus Werkzeugschneid-Bildgebungsdaten, die mit der Fernsehkamera erhalten wurden, gemessen wird. Allerdings ist die Vorrichtung, die in
JP H9-57583 A beschrieben ist, so konfiguriert, dass sie den Betrag des Verschleißes des Werkzeugs aus der Stellung, die der Werkzeugschneide zugewandt ist, misst, ohne eine geeignete Messung des Verschleißes an einem Seitenabschnitt des Werkzeugs zu berücksichtigen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, den Verschleiß einer Seitenfläche und dergleichen eines Werkzeugs durch Abbilden eines Schneidkantenzustands eines Werkzeugs nach einem Schneiden, während ein Winkel geeignet geändert wird, und durch Analysieren erfasster Bilddaten durch eine Bildverarbeitung geeignet zu messen.
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Um das oben beschriebene Problem zu lösen, werden z. B. Konfigurationen, die in den beigefügten Ansprüchen beschrieben sind, eingesetzt. Die vorliegende Anmeldung enthält mehrere Mittel zum Lösen des Problems, jedoch wird als Beispiel davon eine Werkzeugverschleiß-Überwachungsvorrichtung geschaffen, die konfiguriert ist, mehrere Stücke von Bilddaten einzulesen, die mit einer Mikroskopkamera aufgenommen werden, während ein Winkel geeignet geändert wird, und den Verschleiß eines Schneidwerkzeugs zu überwachen. Die Werkzeugverschleiß-Überwachungsvorrichtung enthält eine Datenanalyseeinheit, die konfiguriert ist, Bilddaten zu analysieren. Die Datenanalyseeinheit binarisiert die mehreren Stücke von Bilddaten, die aufgenommen wurden, während ein Winkel geeignet geändert wurde, extrahiert Daten, in denen ein Verschleißbereich einen maximalen Bereich unter den mehreren Stücken von Bilddaten aufweist, und analysiert den Betrag des Verschleißes aus den extrahierten Daten mit dem maximalen Bereich.
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Gemäß der Erfindung wird ein Schneidkantenzustand des Werkzeugs nach einem Schneiden abgebildet, während ein Winkel geeignet geändert wird, und werden erfasste Bilddaten durch eine Bildverarbeitung analysiert. Entsprechend kann der Verschleiß einer Seitenfläche und dergleichen des Werkzeugs geeignet gemessen werden.
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Aufgaben, Konfigurationen und Wirkungen außer den oben beschriebenen werden aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform deutlich.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Werkzeugverschleiß-Überwachungssystems von Beispiel 1 veranschaulicht;
- 2 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Computers veranschaulicht, der die Werkzeugverschleiß-Überwachungsvorrichtung realisiert;
- 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Schneidwerkzeugs veranschaulicht;
- 4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des Verschleißes des Schneidwerkzeugs veranschaulicht;
- 5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Datenanalyseeinheit und in Beziehung stehender Teile der Werkzeugverschleiß-Überwachungsvorrichtung von Beispiel 1 veranschaulicht;
- 6 ist eine Ansicht, die einen Betriebsablauf eines Werkzeugverschleiß-Überwachungssystems veranschaulicht;
- 7 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration veranschaulicht, wenn ein Bild mit einer Mikroskopkamera aufgenommen wird;
- 8 ist eine Ansicht, die ein Bild während des Abbildens eines Werkzeugverschleißes veranschaulicht;
- 9 ist eine Ansicht, die eine Bildverarbeitung für erfasste Bilddaten veranschaulicht;
- 10 ist eine Ansicht, die einen Ablauf des Ausgebens des Betrags des Verschleißes aus der Bildaufnahme in Beispiel 1 veranschaulicht;
- 11 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Werkzeugverschleiß-Überwachungssystems unter Verwendung mehrerer Mikroskopkameras in Beispiel 2 veranschaulicht;
- 12 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer GUI eines Werkzeugverschleiß-Überwachungssystems von Beispiel 3 veranschaulicht; und 13 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Netzes eines Werkzeugverschleiß-Überwachungssystems von Beispiel 4 veranschaulicht.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden Beispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Allerdings ist selbstverständlich nicht beabsichtigt, dass die Erfindung auf die im Folgenden beschriebenen Inhalte von Beispielen beschränkt analysiert wird. Es sollte durch Fachleute einfach verstanden werden, dass spezifische Konfigurationen in einem Bereich, der von dem Geist und dem Hauptinhalt der Erfindung nicht abweicht, geändert werden können. Zusätzlich wird in den folgenden Konfigurationen der Erfindung dasselbe Bezugszeichen für denselben Abschnitt oder einen Abschnitt, der in den Zeichnungen eine ähnliche Funktion besitzt, gemeinsam verwendet und eine redundante Beschreibung davon kann ausgelassen sein.
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[Beispiel 1]
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In diesem Beispiel wird ein Beispiel eines Werkzeugverschleiß-Überwachungssystems beschrieben.
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1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Konfigurationsdiagramms des Werkzeugverschleiß-Überwachungssystems veranschaulicht. Ein Werkzeugverschleiß-Überwachungssystem 100 enthält eine Werkzeugmaschine 1 und eine Werkzeugverschleiß-Überwachungsvorrichtung 2. Das Werkzeugverschleiß-Überwachungssystem 100 wird in einem Schneidprozess verwendet. Beim Schneiden wird eine Hauptwelle 4, an der ein Schneidwerkzeug 3 wie z. B. ein Endfräser befestigt ist, mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht, um ein Werkstück zu einer gewünschten Form zu formen. Die Werkzeugmaschine 1 enthält das Schneidwerkzeug 3, die Hauptwelle 4, einen Spindelmotor 5 zum Drehen der Hauptwelle 4, einen Servoverstärker 6, der einen Steuerstrom und eine Steuerspannung zum Ansteuern des Spindelmotors 5 eingibt, eine numerische Steuervorrichtung (NC-Vorrichtung) 7 zur Bewegung in Übereinstimmung mit einem Anweisungswert und dergleichen.
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In dem Werkzeugverschleiß-Überwachungssystem der Erfindung ist eine Mikroskopkamera 8 in der Werkzeugmaschine vorgesehen. Die Mikroskopkamera 8 kann im selben Gerät wie eine Anlage, an der das Werkstück befestigt ist, vorgesehen sein oder kann in einem Werkzeugmagazin, in dem nicht verwendete Werkzeuge aufbewahrt werden, vorgesehen sein. Zusätzlich kann eine Verbindung in einer drahtgebundenen Weise oder in einer drahtlosen Weise wie z. B. Wi-Fi (eingetragenes Warenzeichen) und Bluetooth (eingetragenes Warenzeichen) aufgebaut werden. Zusätzlich ist auch ein Strom- und Spannungssensor 18, der einen Stromwert und einen Spannungswert des Spindelmotors 5 misst, vorgesehen.
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Bilddaten der Kamera 8 und Strom- und Spannungswerte des Strom- und Spannungssensors 18 werden in eine Empfangseinheit 9 der Überwachungsvorrichtung 2 eingegeben. Wenn Daten durch die Empfangseinheit 9 empfangen werden, werden die Daten durch eine Datenaufzeichnungseinheit 10 in eine Signalverarbeitungseinheit 11 eingegeben. Falls die aufgezeichneten Daten in einem Rohdatenzustand sind, kann viel Rauschen enthalten sein. Zum Beispiel kann in den Strom- und Spannungssensor 18 elektrisches Rauschen abhängig von einem Zustand in einem Gebiet oder einem Zustand in einem Steuerfeld einer Bearbeitungsvorrichtung eingebracht werden. Zusätzlich kann der Kontrast in Bilddaten in Übereinstimmung mit einer Innenraumhelligkeit aufgrund des Wetters variieren. Deshalb ist es wichtig, Rauschen durch Signalverarbeitung zu entfernen und lediglich Strom- und Spannungswerte zu extrahieren, die bei einer Bearbeitung verwendet werden, und dies ist ein nötiges Element zum Überwachen mit hoher Genauigkeit. Es ist festzuhalten, dass, da abhängig von einem Prozess eine nötige Signalverarbeitung vorhanden ist, Prozessdaten 14, die der Signalverarbeitung zugeordnet sind, hier eingegeben werden.
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Daten, aus denen Rauschen entfernt worden ist, werden in eine Datenanalyseeinheit 12 eingegeben. Hier werden die Bilddaten einer Bildverarbeitung unterworfen, um den Betrag des Verschleißes zu analysieren.
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Zusätzlich werden Strom- und Spannungssignale unverändert oder in eine Leistung umgesetzt verwendet und werden in Parameter umgesetzt, die einer Last während einer Bearbeitung entsprechen. Trainingsdaten 15 speichern Daten, die in der Vergangenheit angesammelt wurden. Die Trainingsdaten 15 können als Unterweisungsdaten in einer Analyse durch die Datenanalyseeinheit 12 verwendet werden. Ein Analyseergebnis in der Datenanalyseeinheit 12 wird in eine Sendeeinheit 13 eingegeben. Hier wird das Analyseergebnis zu einem Netz 16 gesendet.
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Das Netz 16 wird durch mehrere Beteiligte gemeinsam verwendet und kann eine Cloud oder ein Büro-Server sein. Zum Beispiel wird ein Bildverarbeitungsergebnis über das Netz 16 eingegeben und wird, wenn ein Bearbeitungsstillstand bestimmt wird, das Ergebnis zu einer Umsetzeinheit 17 gesendet, in ein Signal zum Steuern einer NC-Vorrichtung umgesetzt und zur Werkzeugmaschine 1 zurückgeführt. Zum jetzigen Zeitpunkt kann eine Steuerung durch die NC-Vorrichtung 7 vorgenommen werden oder kann ein Signal direkt zum Servoverstärker 6 gegeben werden. Zusätzlich ist die Werkzeugverschleiß-Überwachungsvorrichtung 2 mit einer graphischen Anwenderschnittstelle (GUI) 19 versehen, die ein Analyseergebnis oder dergleichen anzeigt oder eine Anweisung eingibt.
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2 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Computers veranschaulicht, der die Werkzeugverschleiß-Überwachungsvorrichtung 2 realisiert. Die Werkzeugverschleiß-Überwachungsvorrichtung 2 wird durch einen allgemeinen Computer 50 wie z. B. einen PC gebildet, der einen Prozessor 51 wie z. B. eine Zentraleinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher 52 wie z. B. einen dynamischen Schreib-/Lese-Speicher (DRAM), einen Speicher 57 wie z. B. ein Festplattenlaufwerk (HDD) und ein Festkörperlaufwerk (SSD), eine Eingabevorrichtung 55 wie z. B. eine Tastatur, eine Maus und ein berührungsempfindliches Bedienfeld, eine Ausgabevorrichtung 56 wie z. B. eine Anzeigevorrichtung, ein Kommunikationsmodul 54 wie z. B. eine Netzschnittstellenkarte (NIC) und eine Schnittstelle 53, die die oben beschriebenen Komponenten verbindet, enthält. Der Computer kann in einer Cloud konfiguriert sein.
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3 veranschaulicht ein Beispiel des Endfräsers. Wenn eine Bearbeitung mit dem Schneidwerkzeug 3, das der Endfräser ist, durchgeführt wird, schreitet der Verschleiß bei einer Schneidkante 20, die ein Schneidkantenabschnitt ist, fort. Eine vergrößerte Ansicht zu diesem Zeitpunkt ist in 4 veranschaulicht. In der Schneidkante 20 wird z. B. Verschleiß 21 an einer Flanke beobachtet. Zum jetzigen Zeitpunkt ist es schwierig, einen genauen Betrag durch optische Beobachtung zu schätzen, und der genaue Betrag des Verschleißes wird typischerweise unter Verwendung eines Mikroskops gemessen.
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5 veranschaulicht ein Beispiel einer Datenanalyseeinheit und in Beziehung stehender Teile der Werkzeugverschleiß-Überwachungsvorrichtung 2. In der Signalverarbeitungseinheit 11 werden z. B. Werkzeugdaten 39 und Prozessdaten 40 aus den Prozessdaten 14 empfangen. Der Grund dafür ist, dass eine geeignete Signalverarbeitung abhängig von einem Werkzeug und einem Prozess verschieden ist. Zum Beispiel ist, falls ein Prozess, in dem ein bestimmtes Schwingungsband wie z. B. eine Klapperschwingung ein Problem ist, eine Signalverarbeitung, die dem Prozess durch die Signalverarbeitungseinheit 11 zugeordnet ist, z. B. eine FFT-Verarbeitung, wirksam. Zusätzlich ist selbst im Falle eines Werkzeugs und eines Prozesses, wobei eine Last klein ist und eine Schwankung in Entsprechung zur Last klein ist, da ein Einfluss eines Ausreißers oder ein Einfluss einer hohen Frequenz groß wird, eine Signalverarbeitung wie in einem Filter, das den Ausreißer fördert, und ein Tiefpassfilter, das die hohe Frequenz beseitigt, wichtig.
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Daten, die durch Extrahieren lediglich eines Abschnitts, der zur Bestimmung in einer Signalverarbeitung nötig ist, erhalten werden, werden in die Datenanalyseeinheit 12 eingegeben. In der Datenanalyseeinheit 12 werden z. B. Strom- und Spannungswerte in der Leistungsberechnung 30 in Leistungswerte umgewandelt. Zusätzlich wird eine Schwankung einer Last während einer Bearbeitung aus einer Schwankung einer Leistung in einer Analyse 31 ausgelesen. Als nächstes wird ein Analyseergebnis mit einem Leistungsbestimmungsergebnis 32 ausgegeben. Da die Schwankung einer Leistung nahezu mit der Schwankung einer Last korreliert, wird z. B. dann, wenn die Leistung rasch zunimmt und unmittelbar nach der Zunahme abnimmt, angenommen, dass ein Werkzeug zerbrochen ist. In Entsprechung mit dem Bestimmungsergebnis wird ein Werkzeugtausch aufgrund eines Werkzeugbruchs über die Sendeeinheit 13 zurückgeführt, wird ein Bearbeitungsstoppsignal zu einer Bearbeitungsvorrichtung gesendet, wird ein Prozessentwerfer über eine erneute Prüfung von Bearbeitungsbedingungen benachrichtigt und wird einem Produktentwerfer vorgeschlagen, Toleranzbedingungen des Teils erneut zu prüfen. Es ist festzuhalten, dass eine Schwankung einer Last während einer Bearbeitung aus einer Schwankung eines Stroms oder einer Spannung geschätzt werden kann.
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Im Falle eines Bilds, das durch die Mikroskopkamera 8 aufgenommen wird, wird die Menge eines Werkzeugverschleißes durch eine Bildverarbeitung 33 und eine Verschleißbereichsberechnung 34 analysiert. Das Analyseergebnis wird mit einem Verschleißbestimmungsergebnis 35 bestimmt. Ähnlich werden die folgenden Nutzungsverfahren veranschaulicht. Falls ein Werkzeugverschleiß einen Schwellenwert überschreitet, muss ein Prozessentwerfer Bearbeitungsbedingungen korrigieren oder werden Informationen über eine Verschlechterung der Genauigkeit einer fertigen Oberfläche aufgrund einer Zunahme einer Oberflächenrauheit zu einer Person, die für die Montage verantwortlich ist, gesendet und wird eine Empfehlung zu einem Montagearbeiter gesendet. Zusätzlich kann, falls der Schwellenwert häufig überschritten wird, ein Produktentwerfer als die Nutzungsverfahren über eine erneute Prüfung einer Toleranzeinstellung benachrichtigt werden. Um die Verfahren auszuführen, sind die Trainingsdaten 15 nötig und Beispiele davon enthalten Strom- und Leistungsdaten 36, Bilddaten 37 und Bestimmungsergebnisdaten 38, die ein Bestimmungsergebnis zu dieser Zeit, das bislang angesammelt wurde, darstellen.
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6 veranschaulicht ein Beispiel eines Betriebsablaufs des Werkzeugverschleiß-Überwachungssystems. Zunächst startet der Ablauf bei der Überwachungsinitiierung S100. Als nächstes wird in der Teileanzahlbestimmung S101 die Anzahl von Teilen bestimmt. Zum jetzigen Zeitpunkt wird, falls die Anzahl (z. B. N) größer als ein Schwellenwert ist, die Überwachung in S108 beendet. Falls die Anzahl gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, wird in der Werkzeugbestimmung S102 eines N-ten Teils bestimmt, welches Werkzeug verwendet werden soll, um einen Prozess zu bestimmen. Als nächstes wird ein Prozess eines Ziels, das durch das gewählte Werkzeug bearbeitet werden soll, in der Zielprozessbearbeitungsinitiierung S103 initiiert. Als nächstes wird eine Bearbeitung mit dem Werkzeug in der Zielprozessbearbeitungsbeendigung S104 beendet. Das Werkzeug, das verwendet wurde, wird durch einen automatischen Werkzeugtauscher (ATC) ersetzt und wird im Werkzeugmagazineinziehen S105 zum Werkzeugmagazin zurückgezogen. Der Werkzeugverschleiß des Werkzeugs, das in das Werkzeugmagazin zurückgezogen wurde, wird in der Verschleißmessung S109 eines zurückgezogenen Werkzeugs gemessen. Gemessene Daten werden in der Messdatenübertragung S110 zur Empfangseinheit 9 gesendet. Es ist festzuhalten, dass, wenn ein erstes Werkzeug vom Gerät im Werkzeugmagazineinziehen S105 zurückgezogen wird, das nachfolgende Werkzeug kontinuierlich eingesetzt wird. Ein Werkzeug und ein Prozess werden in der Bestimmung S106 eines nachfolgenden Werkzeugs erfasst. Zusätzlich wird eine Bearbeitung durch eine Werkzeugbestimmung S102 eines N-ten Teils initiiert. Wenn alle Werkzeuge fertig sind, wird die Schleife beendet und schreitet der Prozess fort zur Bestimmung S107 eines nachfolgenden Teils. Falls das nachfolgende Teil vorhanden ist, kehrt der Prozess zur Bestimmung S101 einer Anzahl von Teilen zurück und die Bearbeitung wird neugestartet. Falls das nachfolgende Teil nicht vorhanden ist und der Prozess beendet ist, schreitet der Prozess fort zur Überwachungsbeendigung S108 und das System wird beendet.
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7 veranschaulicht ein Beispiel eines Konfigurationsdiagramms, wenn ein Bild mit einer Mikroskopkamera aufgenommen wird. Dieses Beispiel ist ein Beispiel in einem Zustand, in dem das Schneidwerkzeug 3 an einer Hauptwelle im Gerät statt dem Werkzeugmagazin befestigt ist. Wenn eine Bearbeitung mit einem Zielschneidwerkzeug beendet wird, wird das Schneidwerkzeug 3 zu einem Ort bewegt, bei dem die Mikroskopkamera 8 befestigt ist. Die Mikroskopkamera 8 ist mit einer Spannvorrichtung 61 befestigt, derart, dass sie nicht bewegt wird. Wenn ein Schneidwerkzeug sich der Mikroskopkamera 8 nähert und stoppt, wird eine Drehung bei dem Ort vorgenommen. Während der einen Drehung werden mehrere Bilder aufgenommen. Es ist festzuhalten, dass das Schneidwerkzeug 3 fest sein kann und die Mikroskopkamera 8 um das Schneidwerkzeug 3 gedreht werden kann, um mehrere Bilder aufzunehmen.
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In 8 ist ein Bildgebungsverfahren veranschaulicht. Eine Erscheinungsform der Schneidkante ist abhängig von einem Drehwinkel verschieden. Dementsprechend variiert auch eine Erscheinungsform eines Werkzeugverschleißes. Deshalb werden z. B. mehrere Bilder in Bezug auf das Werkzeug während der Drehung aufgenommen und können Bilder, in denen die Schneidkante etwas abweicht, erfasst werden. Wenn dieser Prozess für eine Drehung durchgeführt wird, können Verschleißbilder 62, 63 und 64, die der Anzahl von Aufnahmen für alle Klingen entsprechen, erfasst werden. Verschleißbereiche aller aufgenommenen Bilder werden berechnet und ein Bild, das den maximalen Verschleißbereich in einer Klinge besitzt, wird gewählt. Im Falle eines Vierklingenwerkzeugs werden vier Bilder, die den maximalen Bereich besitzen, für jeweilige Klingen erfasst.
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Nicht verarbeitete Bilddaten in 8 enthalten den Hintergrund und einen Abschnitt außer einem verschlissenen Abschnitt und somit ist es schwierig, lediglich den verschlissenen Abschnitt zu bestimmen. 9 veranschaulicht ein Beispiel einer Bildverarbeitung. In dem verschlissenen Abschnitt kann eine Werkzeugbeschichtung im Abschnitt abgeblättert sein, kann ein Innenmetall freigelegt sein und kann der verschlissene Abschnitt weiß leuchten. Entsprechend ist es, wenn ein weißer Abschnitt und die weiteren Abschnitte durch eine Binarisierungsverarbeitung oder dergleichen verarbeitet werden, möglich, lediglich den verschlissenen Abschnitt zu wählen. Wie in der Nachverarbeitung extrahierter Verschleißabschnitte 70, 71 und 72 veranschaulicht ist, kann lediglich ein Verschleißbereich bei jedem Drehwinkel extrahiert werden. Dementsprechend kann ein Bild gewählt werden, in dem ein Verschleißbereich das Maximum ist.
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10 veranschaulicht eine Ablauffolge des Ausgebens des Betrags des Verschleißes aus der Bildaufnahme für die Schneidkante 20 des Schneidwerkzeugs. Zunächst wird der Ablauf in der Bildaufnahmeinitiierung S200 initiiert. Als nächstes wird die nötige Anzahl von Blättern beim Setzen S201 der Aufnahmeanzahl N gesetzt. Im Falle von 7 werden mehrere Bilder der Schneidkante während einer Drehung des Werkzeugs aufgenommen. Allerdings wird z. B. im Falle des Aufnehmens eines Bilds durch Drehen der Hauptwelle um ein Grad „N = 360“ eingegeben. Im Falle von 11, der später in Beispiel 2 beschrieben wird, wird z. B. dann, wenn vier Kameras vorgesehen sind, „N = 4“ eingegeben, um viermal ein Bild aufzunehmen. Als nächstes wird in der i-ten Blattbildgebung S202 ein Bild mit einer Kamera aufgenommen. Als nächstes wird in S203 „N = i?“, das der nachfolgende Schritt ist, die aktuelle Anzahl von Aufnahmen bestätigt. Wenn z. B. in der Binarisierung S204 von N Stücken von Bildgebungsdaten das N-te Blatt erreicht wird, wird eine Binarisierung aller aufgenommenen Bilddateien durchgeführt. Falls er das N-te Blatt noch nicht erreicht, schreitet der Prozess fort zum Schritt S205 „i = 1 + 1“. Hier wird im Falle von 7 das Werkzeug um einen festgelegten Winkel gedreht. Im Falle von 11 schreitet der Prozess fort zur Bildgebungsvorbereitung in einer benachbarten Kamera. Der Prozess schreitet fort zu Schritt S202 und die nachfolgende Bildgebung wird durchgeführt. Wenn die Binarisierungsverarbeitung für alle Bilddateien abgeschlossen ist, wird in Schritt S206 eine Datendatei mit dem maximalen Bereich unter den Bilddateien extrahiert. Dann wird eine Verschleißbetragsanalyse aus der extrahierten Datei in Schritt S207 durchgeführt und werden schließlich in der Verschleißbetragsausgabe S208 Verschleißbetragsdaten ausgegeben.
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Gemäß diesem Beispiel werden mehrere Bilder der Schneidkante des Schneidwerkzeugs mit der Mikroskopkamera aufgenommen, während ein Winkel geeignet geändert wird, werden die aufgenommenen Bilder binarisiert, wird eine Datendatei mit dem maximalen Bereich unter den Bildern extrahiert und wird der Betrag des Verschleißes analysiert, um den Betrag des Verschleißes einer Seitenfläche und dergleichen des Schneidwerkzeugs geeignet zu erhalten. Zusätzlich werden ein Stromwert und ein Spannungswert eines Spindelmotors mit dem Strom- und Spannungssensor gemessen, wird eine Leistung berechnet und wird eine Last während einer Bearbeitung aus einer Schwankung des Stroms, der Spannung oder der Leistung geschätzt, um einen Bruch oder dergleichen im Schneidwerkzeug zu detektieren.
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[Beispiel 2]
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11 veranschaulicht ein Werkzeugverschleiß-Überwachungssystem von Beispiel 2. In Beispiel 2 wird ein Verschleiß des Schneidwerkzeugs 3, das zu einem Werkzeugmagazin 77 zurückgezogen ist, unter Verwendung mehrerer Mikroskopkameras gemessen.
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Das Werkzeug im Werkzeugmagazin kann nicht gedreht werden. Entsprechend können z. B. dann, wenn Kameras in einer Umfangsform wie in mehreren Mikroskopkameras 8, 73, 74 und 75 um das Schneidwerkzeug 3 vorgesehen sind, Bilder erfasst werden, die einen Werkzeugverschleiß angeben, der aus geeigneten Winkeln gemessen wird. Das Werkzeugmagazin 77 ist räumlich beschränkt. Entsprechend wird erwogen, dass die Messgenauigkeit verbessert wird, wenn mehrere kleine Mikroskopkameras verwendet werden.
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Gemäß diesem Beispiel kann der Betrag des Verschleißes der Seitenfläche und dergleichen des Schneidwerkzeugs, das zum Werkzeugmagazin zurückgezogen ist, geeignet erhalten werden.
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[Beispiel 3]
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12 veranschaulicht eine GUI eines Werkzeugverschleiß-Überwachungssystems von Beispiel 3. In Beispiel 3 sind Bewertungs- und Analyseergebnisse für einen Werkzeugverschleiß an einem Bildschirm einer GUI 19 gezeigt.
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Wie in der Zeichnung veranschaulicht ist, werden eine Werkzeugnummer 81 zur Werkzeugidentifizierung, ein Schwellenwert 82, der eingestellt ist, um die nötige Steuerung durchzuführen, und Werkzeugschneidenfotographien 84, 85, 86 und 87, die erfasste Werkzeugverschleißbilder darstellen, angezeigt. Zusätzlich werden jede graphische Darstellung 88 des Betrags des Werkzeugverschleißes (die Fläche) für jede Anzahl bearbeiteter Stücke und ein Graph 83 einer Werkzeugverschleißkurve, die eine Beziehung zwischen der Anzahl bearbeiteter Stücke und der Menge eines Werkzeugverschleißes darstellt (die Fläche), angezeigt. Ein graphische Darstellung am rechten Ende überschreitet den Schwellenwert und ein Austausch des Schneidwerkzeugs ist nötig.
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Gemäß diesem Beispiel kann, da die graphische Darstellung der Menge eines Werkzeugverschleißes (die Fläche) für jede Anzahl bearbeiteter Stücke am Bildschirm der GUI angezeigt wird, erkannt werden, dass ein Austausch des Schneidwerkzeugs nötig ist, wenn ein Schwellenwert überschritten wird. Zusätzlich kann eine Werkzeugtauschzeit vorausgesagt werden, da der Graph der Werkzeugverschleißkurve angezeigt wird.
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[Beispiel 4]
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13 veranschaulicht ein Beispiel eines Werkzeugverschleiß-Überwachungssystems von Beispiel 4. In Beispiel 4 bildet das Werkzeugverschleiß-Überwachungssystem ein Netz.
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Um das Werkzeugverschleiß-Überwachungssystem lösungsorientiert zu entwickeln, ist ein Nutzungsverfahren über ein Netz wichtig. Daten, die ein Analyseergebnis enthalten, das von der Sendeeinheit 13 gesendet wurde, werden zu einem Netz 16 gesendet. Verschiedene Datenstücke werden im Netz 16 angesammelt. Beispiele der Daten enthalten Verschleißbetragsdaten 90, die durch die Mikroskopkamera 8 abgebildet wurden, Abmessungsgenauigkeitsdaten 91, die dem Betrag des Verschleißes zugeordnet sind, Prozessdaten 92, Leistungsdaten 94, die durch den Strom- und Spannungssensor gemessen wurden, Montagegenauigkeitsdaten 93 und dergleichen. Das Netz 16 kann eine Cloud oder ein Büro-Server sein. Das Netz 16 kann von einem Typ sein, der durch mehrere Beteiligte gemeinsam verwendet werden kann.
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Hier wird angenommen, dass Beispiele der Beteiligten einen Produktentwerfer 95, eine Werkzeugwartungsperson 96, einen Werkzeugmaschinenbetreiber 97, einen Prozessentwerfer 98 und eine Person 99, die für die Montage verantwortlich ist, enthalten. Jeweilige Beteiligte besitzen ein Endgerät und ein Befehl oder eine Empfehlung wird aus dem Netz gesendet. Falls ein Werkzeugverschleiß unmittelbar fortschreitet und es schwierig ist, eine gewünschte Oberflächenrauheit zu erhalten, wird der Hauptinhalt vom Netz 16 zum Produktentwerfer 95 gesendet und sendet der Produktentwerfer 95 einen Korrekturbefehl oder einen Toleranzkorrekturwert zum Netz 16. Wenn der Betrag des Verschleißes des Werkzeugs einen Schwellenwert erreicht, empfängt die Werkzeugwartungsperson 96 einen Werkzeugtauschzeitpunkt vom Netz 16 und fertigt ein neues Werkzeug an. Wenn der Werkzeugverschleiß sich dem Schwellenwert nähert oder eine rasche Zunahme von Leistungsdaten oder dergleichen auftritt, empfängt der Werkzeugmaschinenbetreiber 97 den Hauptinhalt vom Netz 16 und ergreift eine Maßnahme durch Anpassen einer Überbrückung oder dergleichen der vorliegenden Werkzeugmaschine. Zusätzlich wird eine Anforderung einer Bearbeitungsbedingungskorrektur zum Prozessentwerfer 98 vorgenommen. Die Person 99, die für die Montage verantwortlich ist, empfängt Informationen über eine Verschlechterung der Genauigkeit einer fertigen Oberfläche aufgrund einer Verschlechterung der Genauigkeit einer bearbeiteten Oberfläche, die durch einen Werkzeugverschleiß oder eine Zunahme einer Leistung verursacht wird, und sendet oder empfängt eine Empfehlung.
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Gemäß diesem Beispiel können Werkzeugverschleißinformationen, die durch die Werkzeugverschleiß-Überwachungsvorrichtung gemessen werden, über das Netz durch mehrere Beteiligten gemeinsam verwendet werden und ist es möglich, eine Messung des Werkzeugverschleißes schnell vorzunehmen.
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Es ist festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt ist und verschiedene Änderungsbeispiele enthalten sind. Zum Beispiel beschreiben die oben beschriebenen Beispiele die Erfindung zum einfachen Verständnis genau und ist sie nicht darauf beschränkt, alle Konfigurationen zu enthalten. Zusätzlich kann ein Teil von Konfigurationen eines beliebigen Beispiels durch eine Konfiguration eines weiteren Beispiels ersetzt werden und kann eine Konfiguration eines weiteren Beispiels zu Konfigurationen eines beliebigen Beispiels hinzugefügt werden. Zusätzlich kann ein Hinzufügen, ein Entfernen und ein Ersetzen einer weiteren Konfiguration in Bezug auf einen Teil einer Konfiguration der jeweiligen Beispiele vorgenommen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP H957583 A [0002, 0004]
