DE102023200452A1

DE102023200452A1 - Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung und Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren für eine Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102023200452A1
Application number: DE102023200452.6A
Authority: DE
Inventors: Yuji Mizoguchi; Takashi NORIHISA; Toshihiko MURAHASHI
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2022-01-24
Filing date: 2023-01-20
Publication date: 2023-07-27
Also published as: US20230236089A1

Abstract

Eine Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung (10) umfasst eine Temperaturregulierungsbetriebsmustereinstelleinheit (11), eine Schneidbedingungseinstelleinheit (12), eine Temperaturinformationserfassungseinheit (5, 6) und eine Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit (14). Die Temperaturregulierungsbetriebsmustereinstelleinheit (11) stellt ein Betriebsmuster einer Temperaturregulierungseinheit ein. Die Schneidbedingungseinstelleinheit (12) stellt eine geplante Bearbeitungsstartzeit und eine geplante Bearbeitungsbeendigungszeit ein. Die Temperaturinformationserfassungseinheit (5, 6) erfasst eine Einflusstemperatur der Temperaturregulierungseinheit auf die Maschinenkörpertemperatur und/oder eine Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage. Die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit (14) sagt einen Einflussbetrag der Temperaturregulierungseinheit auf die Bearbeitungsgenauigkeit basierend auf dem Betriebsmuster, der geplanten Bearbeitungsstartzeit und der geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit und zumindest einer der Einflusstemperatur und/oder der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage (1) und einer Solltemperatur der Temperaturregulierungseinheit vorher.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Offenbarung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, die einen Einfluss auf eine Bearbeitungsgenauigkeit einer Werkzeugmaschine vorhersagt und diagnostiziert, wenn sich eine Raumtemperatur oder dergleichen in einer Umgebung, in der die Werkzeugmaschine platziert ist, ändert.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei einem Durchführen einer Bearbeitung unter Verwendung einer Werkzeugmaschine verursacht eine Änderung in der Raumtemperatur innerhalb einer Betriebsanlage eine thermische Verschiebung in der Werkzeugmaschine, was in einer Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit eines Werkstücks resultiert.
Um die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine aufrechtzuerhalten, ist es zweckmäßig, eine Klimaanlage zu verwenden, die eine Klimatisierungsanlage und ein Klimatisierungszubehör umfasst, so dass sich die Raumtemperatur in der Betriebsanlage nicht wesentlich ändert. Wenn jedoch ein erweitertes Temperaturmanagement konstant 24 Stunden lang durchgeführt würde, könnte der Energieverbrauch der Klimaanlage ansteigen, und auch die Kostenbelastung könnte zunehmen. Daher ist es vorzuziehen, dass die Energiequelle der Klimaanlage während der Nacht und an Wochenenden, wenn keine Arbeiter anwesend sind, ausgeschaltet wird. In diesem Fall ändert sich die Raumtemperatur jedoch schnell, wenn die Klimaanlage wieder in Betrieb genommen wird, was zu dem Problem führt, dass es sehr lange dauert, bis sich die Genauigkeit der Werkzeugmaschine stabilisiert.
Als weitere Methode zur Reduzierung der thermischen Verschiebung einer Werkzeugmaschine ist die thermische Verschiebungskompensation weit verbreitet. Bei der thermischen Verschiebungskompensation werden Temperatursensoren an den jeweiligen Bauteilen der Werkzeugmaschine angebracht, die Verschiebungsbeträge werden basierend auf den gemessenen Temperaturen berechnet, und die Beträge der axialen Bewegungen werden entsprechend den berechneten Verschiebungsbeträgen geändert. Die Genauigkeit der thermischen Verschiebungskompensation ist jedoch begrenzt, und ein Fehler tritt auf, wenn eine große Temperaturänderung vorliegt. Wenn sich die Raumtemperatur schnell ändert, beispielweise beim Einschalten der Klimaanlage im Winter, kann der Fehler der thermischen Verschiebungskompensation sehr groß werden.
Als Gegenmaßnahme zu den oben genannten Problemen offenbart das japanische Patent Nr. 5912756 ein Verfahren zum Abschätzen einer Temperaturänderung in einer Umgebung, in der eine Werkzeugmaschine platziert ist, basierend auf einer Temperatur einer Struktur der Werkzeugmaschine und zum Diagnostizieren einer Größe eines Einflusses auf die thermische Verschiebung basierend auf der Temperaturänderung.
Darüber hinaus offenbart JP1984-183340 U1 ein Verfahren zum Konstanthalten der Temperatur einer Werkzeugmaschine selbst in einer Umgebung, in der sich die Raumtemperatur ändert, um die thermische Verschiebung zu verringern, indem die gesamte Werkzeugmaschine mit einer Abdeckung umgeben wird und die Temperatur innerhalb der Abdeckung unter Verwendung einer Klimaanlage konstant gehalten wird.
Das Verfahren gemäß dem japanischen Patent Nr. 5912756 kann das Ausmaß des Einflusses der thermischen Verschiebung zum aktuellen Zeitpunkt ermitteln, aber nicht feststellen, bis wann der Einfluss anhält. Daher ist es schwierig, auf der Grundlage eines Diagnoseergebnisses einen Bearbeitungsplan zu erstellen.
Das Verfahren gemäß JP 1984-183340 U1 gilt als sehr effektiv bei der Reduzierung der thermischen Verschiebung aufgrund einer Raumtemperaturänderung. Allerdings wird für eine Klimaanlage für eine Werkzeugmaschine Energie verbraucht. Außerdem handelt es sich bei dem Verfahren um eine Gegenmaßnahme nur für die Werkzeugmaschine. Bei dem Versuch, die Genauigkeit verschiedener neuer und alter Werkzeugmaschinen in einer Betriebsanlage zu gewährleisten, ist nach wie vor ein Klimagerät für die Betriebsanlage erforderlich.
Konventionell wird in vielen Fällen, wenn sich die Raumtemperatur ändert, beispielsweise bei der Inbetriebnahme einer Klimaanlage, ein Zeitraum bis zur Stabilisierung der Genauigkeit einer Werkzeugmaschine basierend auf einer empirischen Regel vorhergesagt, um einen Zeitpunkt für die Durchführung einer Bearbeitung und einen Zeitpunkt für die Inbetriebnahme der Klimaanlage zu bestimmen. Der Zeitraum bis zur Stabilisierung der Genauigkeit variiert jedoch je nach Einfluss einer Außenlufttemperatur und dergleichen, und die Beurteilungskriterien unterscheiden sich je nach Größe der Werkzeugmaschine, dem erforderlichen Zeitraum für die Bearbeitung und der erforderlichen Genauigkeit. Während es einfach ist, eine Vorhersage zu treffen, wenn die Werkstücke jedes Mal gleich sind, ist es schwierig, eine Vorhersage nur nach der empirischen Regel zu treffen, wenn die Werkstücke unterschiedlich sind.
Daher ist es ein Ziel der Offenbarung, eine Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung und ein Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die einen Einfluss einer Temperaturregulierungseinheit, wie einer Klimaanlage, auf eine Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine quantitativ vorhersagen können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um das vorstehend beschriebene Ziel zu erreichen, ist eine erste Konfiguration der Offenbarung eine Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung für eine Werkzeugmaschine. Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung prognostiziert und diagnostiziert einen Einfluss auf eine Bearbeitungsgenauigkeit in einer Betriebsanlage, in der die Werkzeugmaschine installiert ist, wenn eine Maschinenkörpertemperatur der Werkzeugmaschine durch eine Temperaturregulierungseinheit, die die Maschinenkörpertemperatur beeinflusst, geändert wird. Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung umfasst eine Temperaturregulierungsbetriebsmustereinstelleinheit, eine Schneidbedingungseinstelleinheit, eine Temperaturinformationserfassungseinheit und eine Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit. Die Temperaturregulierungsbetriebsmustereinstelleinheit stellt ein Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit ein. Die Schneidbedingungseinstelleinheit stellt mindestens eine geplante Bearbeitungsstartzeit und eine geplante Bearbeitungsbeendigungszeit durch die Werkzeugmaschine ein. Die Temperaturinformationserfassungseinheit erfasst eine Einflusstemperatur der Temperaturregulierungseinheit auf die Maschinenkörpertemperatur und/oder eine Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage. Die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit sagt einen Einflussbetrag der Temperaturregulierungseinheit auf die Bearbeitungsgenauigkeit basierend auf dem Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit, das von der Temperaturregulierungsbetriebsmustereinstelleinheit erfasst wird, der geplanten Bearbeitungsstartzeit und der geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit, die von der Schneidbedingungseinstelleinheit erfasst werden, und mindestens einer der Einflusstemperatur und/oder der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage, die von der Temperaturinformationserfassungseinheit erfasst werden, und einer Solltemperatur der Temperaturregulierungseinheit, die von der Temperaturregulierungsbetriebsmustereinstelleinheit erfasst wird, voraus.
Zu beachten ist, dass mit „Einflusstemperatur“ in der Offenbarung eine Temperatur gemeint ist, die die Maschinenkörpertemperatur der Werkzeugmaschine beeinflusst, wie beispielsweise eine Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage, die mit einer Klimaanlage geregelt wird, und eine Solltemperatur einer Temperaturregulierungsvorrichtung, die direkt an der Werkzeugmaschine installiert ist, zum Beispiel ein Ölmantel.
Ein weiterer Aspekt der ersten Konfiguration der Offenbarung, die in der obigen Konfiguration vorliegt, umfasst ferner eine Planungsänderungseinheit, die das Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit, das durch die Temperaturregulierungsbetriebsmustereinstelleinheit eingestellt wird, und/oder die geplante Bearbeitungsstartzeit, die durch die Schneidbedingungseinstelleinheit eingestellt wird, basierend auf dem vorhergesagten Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit ändert.
In einem weiteren Aspekt der ersten Konfiguration der Offenbarung, die in der obigen Konfiguration vorliegt, ändert die Planungsänderungseinheit das Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit basierend auf einem Vergleich zwischen dem Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit, der von der Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit vorhergesagt wird, und einem voreingestellten akzeptablen Wert des Einflussbetrags während einer Schneidzeit, der von der Schneidbedingungseinstelleinheit erfasst wird.
In einem anderen Aspekt der ersten Konfiguration der Offenbarung, die sich in der obigen Konfiguration befindet, sagt die Planungsänderungseinheit den Energieverbrauch der Temperaturregulierungseinheit unter Verwendung der Einflusstemperatur, der Solltemperatur der Temperaturregulierungseinheit und der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage voraus, und ändert das Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit so, dass eine Bedingung, bei der der Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit kleiner als der akzeptable Wert ist, erfüllt wird und der Energieverbrauch der Temperaturregulierungseinheit minimal wird.
In einem anderen Aspekt der ersten Konfiguration der Offenbarung, die in der obigen Konfiguration vorliegt, ändert die Planungsänderungseinheit die geplante Bearbeitungsstartzeit so, dass der Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit, der von der Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit vorhergesagt wird, kleiner wird als der voreingestellte akzeptable Wert des Einflussbetrags während der Schneidzeit, der von der Schneidbedingungseinstelleinheit erfasst wird.
In einem anderen Aspekt der ersten Konfiguration der Offenbarung, die in der obigen Konfiguration vorliegt, umfasst die Temperaturinformationserfassungseinheit einen Raumtemperatursensor, der eine Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage misst, die die Einflusstemperatur wird, und einen Außenlufttemperatursensor, der die Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage misst, und die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit schätzt eine Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage während der Schneidzeit, die von der Schneidbedingungseinstelleinheit erfasst wird, durch eine voreingestellte Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel basierend auf einer aktuellen Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage, die mit dem Raumtemperatursensor gemessen wird, und der Solltemperatur der Temperaturregulierungseinheit oder der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage ab, schätzt eine Maschinenkörpertemperaturänderung der Werkzeugmaschine durch eine voreingestellte Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel, die auf der abgeschätzten Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage basiert, ab, und schätzt eine thermische Verschiebung der Werkzeugmaschine durch eine voreingestellte thermische Verschiebungsabschätzungsformel, die auf der vorhergesagten Maschinenkörpertemperaturänderung der Werkzeugmaschine basiert, ab, um einen Änderungsbetrag der thermischen Verschiebung während der Schneidzeit als einen Einflussbetrag auf eine Bearbeitungsgenauigkeit zu erhalten.
In einem anderen Aspekt der ersten Konfiguration der Offenbarung, die in der obigen Konfiguration vorliegt, ist die Temperaturregulierungseinheit eine Klimaanlage, die in der Betriebsanlage installiert ist, und wenn sie die durch die Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel abgeschätzte Raumtemperaturänderung abschätzt, schätzt die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit die Raumtemperaturänderung in der Betriebsanlage unter Verwendung einer Solltemperatur der Klimaanlage als eine Eingabe, wenn eine Energiequelle der Klimaanlage eingeschaltet ist, und unter Verwendung der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage als eine Eingabe, wenn die Energiequelle der Klimaanlage ausgeschaltet ist, ab.
In einem anderen Aspekt der ersten Konfiguration der Offenbarung, die in der obigen Konfiguration ist, vergleicht die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit eine mit dem Raumtemperatursensor gemessene Temperatur mit der Raumtemperaturänderung, die durch die Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel abgeschätzt wird, um die Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel zu modifizieren.
Ein weiterer Aspekt der ersten Konfiguration der Offenbarung, die in der obigen Konfiguration ist, umfasst ferner einen Maschinenkörpertemperatursensor, der die Maschinenkörpertemperatur der Werkzeugmaschine misst. Die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit vergleicht eine mit dem Maschinenkörpertemperatursensor gemessene Temperatur mit der Maschinenkörpertemperatur, die durch die Maschinenkörpertemperaturänderungsabschätzungsformel abgeschätzt wird, um die Maschinenkörpertemperaturänderungsabschätzungsformel zu modifizieren.
Um das vorstehend beschriebene Ziel zu erreichen, ist eine zweite Konfiguration der Offenbarung ein Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren für eine Werkzeugmaschine. Das Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren prognostiziert und diagnostiziert einen Einfluss auf eine Bearbeitungsgenauigkeit in einer Betriebsanlage, in der die Werkzeugmaschine installiert ist, wenn sich eine Maschinenkörpertemperatur der Werkzeugmaschine durch eine Temperaturregulierungseinheit, die die Maschinenkörpertemperatur beeinflusst, ändert. Das Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren umfasst: Erfassen eines Betriebsmusters der Temperaturregulierungseinheit; Erfassen zumindest einer geplanten Bearbeitungsstartzeit und einer geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit durch die Werkzeugmaschine; Erfassen zumindest eines einer Einflusstemperatur der Temperaturregulierungseinheit auf die Maschinenkörpertemperatur und/oder einer Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage und einer Solltemperatur der Temperaturregulierungseinheit; und Vorhersagen eines Einflussbetrags der Temperaturregulierungseinheit auf die Bearbeitungsgenauigkeit basierend auf dem erfassten Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit, der erfassten geplanten Bearbeitungsstartzeit und der geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit und zumindest einer der erfassten Einflusstemperatur und/oder Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage und der Solltemperatur der Temperaturregulierungseinheit.
Ein weiterer Aspekt der zweiten Konfiguration der Offenbarung, die in der vorstehenden Konfiguration vorliegt, umfasst ferner ein Ändern des durch das Erfassen des Betriebsmusters erfassten Betriebsmusters der Temperaturregulierungseinheit und der durch das Erfassen der geplanten Bearbeitungsstartzeit und der geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit erfassten geplanten Bearbeitungsstartzeit basierend auf dem vorhergesagten Einflussbeitrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit.
Mit der Offenbarung kann der Einfluss der Temperaturregulierungseinheit auf die Bearbeitungsgenauigkeit unter Verwendung von Informationen, wie beispielweise des Betriebsmusters der Temperaturregulierungseinheit, zum Beispiel Informationen zu Zeiten, um eine Energiequelle ein- oder auszuschalten und um eine Solltemperatur für eine Klimaanlage zu ändern, der geplanten Bearbeitungsstartzeit und der geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit und der Einflusstemperatur, quantitativ vorhergesagt werden.
Bei einem weiteren Aspekt der Offenbarung, zusätzlich zu dem oben genannten Effekt, kann das Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit und/oder eine Bearbeitungsplanung zur Aufrechterhaltung der Bearbeitungsgenauigkeit durch die Verwendung der Planungsänderungseinheit entsprechend dem vorhergesagten Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit angemessen und einfach geändert werden.
Bei einem weiteren Aspekt der Offenbarung, wenn eine Zeit, um ein Werkstück zu bearbeiten, vorbestimmt ist, wird das Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit durch die Planungsänderungseinheit geändert, so dass eine erforderliche Genauigkeit des Werkstücks erfüllt werden kann. Daher kann die Maschinengenauigkeit zusätzlich zu den vorstehenden Effekten durch Stabilisieren der Temperatur einer Maschine vor dem Bearbeitungsstart, gewährleistet werden, beispielsweise indem die Temperaturregulierungseinheit im Voraus betrieben wird, wenn eine Bearbeitung, die eine hohe Genauigkeit erfordert, geplant ist. In diesem Fall, wenn die Bearbeitung, die eine hohe Genauigkeit erfordert, nicht geplant ist, kann Energie durch Ausschalten der Temperaturregulierungseinheit oder durch Erweiterung einer Spanne der Solltemperatur gespart werden.
Bei einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann zusätzlich zu den vorstehenden Effekten, da das Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit geändert wird, um den Energieverbrauch der Temperaturregulierungseinheit zu verringern, das Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit so festgelegt werden, dass die erforderliche Genauigkeit bei gleichzeitiger Einsparung des Energieverbrauchs erfüllt wird.
Bei einem weiteren Aspekt der Offenbarung ändert die Planungsänderungseinheit die geplante Bearbeitungsstartzeit so, dass der Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit kleiner als der akzeptable Wert wird. Daher kann zusätzlich zu den oben genannten Effekten der Bearbeitungsplan unter Berücksichtigung des Einflusses auf die Bearbeitungsgenauigkeit erstellt werden, indem ein Zeitraum vorhergesagt wird, bis der Einflussbetrag der Temperaturregulierungseinheit auf die Bearbeitungsgenauigkeit gleich oder kleiner als der akzeptable Wert wird. Dies ist effektiv, wenn das Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit vorbestimmt ist.
Bei einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird die Raumtemperaturänderung innerhalb einer Betriebsanlage durch die Temperaturregulierungseinheit durch eine Berechnung unter Verwendung eines physikalischen Modells abgeschätzt, und eine Maschinenkörpertemperaturänderung einer Werkzeugmaschine wird basierend auf der Raumtemperaturänderung abgeschätzt. Weiterhin wird eine thermische Verschiebung der Werkzeugmaschine basierend auf der Maschinenkörpertemperaturänderung abgeschätzt, um den Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit zu ermitteln. Daher kann zusätzlich zu den oben genannten Effekten auch der Einfluss auf die tatsächliche Werkstückgenauigkeit genau abgeschätzt werden.
Bei einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann zusätzlich zu den vorstehenden Effekten die Raumtemperaturänderung in der Betriebsanlage genau vorhergesagt werden, indem ein Verfahren zur Vorhersage der Raumtemperaturänderung in Abhängigkeit vom Zustand der Energiequelle der Klimaanlage geändert wird.
Bei einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann zusätzlich zu den vorstehenden Effekten eine Genauigkeit der Vorhersage verbessert werden, da das abgeschätzte Ergebnis der Raumtemperaturänderung mit einem tatsächlichen Messergebnis verglichen wird, um die Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel zu korrigieren.
Bei einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann zusätzlich zu den oben genannten Effekten eine Genauigkeit der Vorhersage verbessert werden, da das abgeschätzte Ergebnis der Maschinenkörpertemperaturänderung mit einem tatsächlichen Messergebnis verglichen wird, um die Maschinenkörpertemperaturänderungsabschätzungsformel zu korrigieren.
Figurenliste

1A ist eine konzeptionelle Darstellung einer Betriebsanlage, in der eine Werkzeugmaschine installiert ist.
1B ist ein konzeptionelles Diagramm einer Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung.
2 ist ein Flussdiagramm eines Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahrens gemäß Ausführungsform 1 zum Bestimmen eines Einschaltzeitpunkts einer Klimaanlage.
3 ist ein Diagramm, das ein Temperaturänderungsvorhersageergebnis darstellt, wenn die Einschaltzeit der Klimaanlage bestimmt wird.
4 ist ein Graph, der ein Berechnungsergebnis einer Genauigkeitsänderungsfunktion darstellt, wenn die Einschaltzeit der Klimaanlage bestimmt wird.
5 ist ein Flussdiagramm eines Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahrens gemäß Ausführungsform 2 zur Entscheidung über einen Bearbeitungsplan, wenn ein Zeitplan einer Klimaanlage vorgegeben ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird Ausführungsform 1 als eine der auf den Zeichnungen basierenden Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben.
1A und 1B zeigen ein Beispiel einer Betriebsanlage, in der eine Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung installiert ist, und eine Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung.
In einer Betriebsanlage 1 sind Werkzeugmaschinen 2, 2 und eine Klimaanlage 3, die eine Temperatur innerhalb einer Betriebsanlage 1 regelt, angeordnet. Die Klimaanlage 3 ist ein Beispiel für eine Temperaturregulierungseinheit im Sinne der Offenbarung.
In jeweiligen Teilen der Werkzeugmaschinen 2, 2 sind mehrere Maschinenkörpertemperatursensoren 4, 4 ... installiert. In der Betriebsanlage 1 sind mehrere Raumtemperatursensoren 5, 5 ... installiert. Außerhalb der Betriebsanlage 1 ist ein Außenlufttemperatursensor 6 installiert. Der Raumtemperatursensor 5 und der Außenlufttemperatursensor 6 sind beispielhaft durch eine Temperaturinformationserfassungseinheit der Offenbarung dargestellt. Die von dem Raumtemperatursensor 5 erfasste Raumtemperatur ist ein Beispiel für eine Einflusstemperatur im Sinne der Offenbarung.
Eine Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung 10 erfasst Informationen von den jeweiligen Temperatursensoren 4 bis 6 und führt eine auf den Informationen basierende Analyse durch, um einen Bearbeitungsplan der Werkzeugmaschine 2 und ein Arbeitsmuster der Klimaanlage 3 zu bestimmen. Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung 10 kann getrennt von der Werkzeugmaschine 2 installiert werden oder kann eine NC-Vorrichtung der Werkzeugmaschine 2 veranlassen, einen Teil oder alle Funktionen der Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung 10 zu übernehmen. Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung 10 muss nicht innerhalb der Betriebsanlage 1 installiert werden. Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung 10 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und einen Speicher, der mit der CPU verbunden ist, und gewährleistet die Abläufe.
Insbesondere umfasst die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung 10 eine Klimaanlagenarbeitsmustereinstelleinheit 11, eine Schneidbedingungseinstelleinheit 12, eine Genauigkeitsänderungsakzeptanzwerteinstelleinheit 13, eine Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 und eine Planungsänderungseinheit 15.
Die Klimaanlagenarbeitsmustereinstelleinheit 11 stellt das Arbeitsmuster ein, wie beispielsweise einen Zeitpunkt zum Ein- und Ausschalten der Klimaanlage 3 und eine Solltemperatur. Die Einstellung des Arbeitsmusters wird durch eine nicht dargestellte Eingabeeinheit und durch einen Befehl von der Planungsänderungseinheit 15 vorgenommen. Die Klimaanlagenarbeitsmustereinstelleinheit 11 ist ein Beispiel für eine Temperaturregulierungsbetriebsmustereinstelleinheit im Sinne der Offenbarung.
Die Schneidbedingungseinstelleinheit 12 stellt zumindest eine geplante Bearbeitungsstartzeit und eine geplante Bearbeitungsbeendigungszeit basierend auf einem Bearbeitungsprogramm in der Werkzeugmaschine 2 ein. Die Einstellung wird auch durch eine nicht dargestellte Eingabeeinheit und durch einen Befehl der Planungsänderungseinheit 15 vorgenommen. Die Schneidbedingungseinstelleinheit 12 ist ein Beispiel für eine Schneidbedingungseinstelleinheit im Sinne der Offenbarung.
Die Genauigkeitsänderungsakzeptanzwerteinstelleinheit 13 stellt einen akzeptablen Wert für eine Genauigkeitsänderung der Werkzeugmaschine 2 während einer von der Schneidbedingungseinstelleinheit 12 eingestellten Schneidzeit ein. Die Einstellung wird auch von einer nicht dargestellten Eingabeeinheit vorgenommen.
Die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 sagt einen Einflussbetrag der Klimaanlage 3 auf eine Bearbeitungsgenauigkeit basierend auf dem Arbeitsmuster der Klimaanlage 3, das durch die Klimaanlagenarbeitsmustereinstelleinheit 11 eingestellt wird, der geplanten Bearbeitungsstartzeit und der geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit, die durch die Schneidbedingungseinstelleinheit 12 eingestellt werden, und den Informationen der jeweiligen Temperatursensoren 4 bis 6 voraus. Die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 ist ein Beispiel für eine Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit im Sinne der Offenbarung.
Die Planungsänderungseinheit 15 ändert oder setzt eines der Arbeitsmuster durch die Klimaanlagenarbeitsmustereinstelleinheit 11 und die geplante Bearbeitungsstartzeit durch die Schneidbedingungseinstelleinheit 12 zurück, basierend auf dem Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit, der durch die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 vorhergesagt wird, und dem akzeptablen Wert, der durch die Genauigkeitsänderungsakzeptanzwerteinstelleinheit 13 eingestellt wird. Die Planungsänderungseinheit 15 ist ein Beispiel für eine Planungsänderungseinheit im Sinne der Offenbarung.
In Ausführungsform 1 sagt die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 in einem Fall, in dem zum Beispiel der Bearbeitungsplan auf der Seite der Werkzeugmaschine 2 im Voraus durch die Schneidbedingungseinstelleinheit 12 festgelegt wird, den Einflussbetrag der Klimaanlage 3 auf die Bearbeitungsgenauigkeit voraus, und die Planungsänderungseinheit 15 ändert das Arbeitsmuster der Klimaanlage 3 so, dass die Genauigkeit für die Vorhersage gewährleistet werden kann.
Normalerweise hat die Bearbeitung eine Phase der Grobbearbeitung, die keine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erfordert, und eine Phase der Fertigbearbeitung, die eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erfordert. Solange also eine Temperaturänderung der Werkzeugmaschine 2 zum Zeitpunkt der Fertigbearbeitung abnimmt, kann die geforderte Genauigkeit eines Werkstücks erfüllt werden.
Wie in 3 dargestellt, ändert sich jedoch die Maschinenkörpertemperatur der Werkzeugmaschine 2 mit einer Verzögerung gegenüber einer Änderung der Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage 1. Selbst wenn sich die Raumtemperaturänderung stabilisiert hat, dauert die Temperaturänderung der Werkzeugmaschine 2 daher an, und die Genauigkeit wird in einigen Fällen instabil. Daher müssen sowohl die Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage 1 als auch die Maschinenkörpertemperaturänderung der Werkzeugmaschine 2 überwacht und vorhergesagt werden.
Im Folgenden wird ein Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren beschrieben, bei dem die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 die Genauigkeitsänderung der Werkzeugmaschine 2 vorhersagt und die Planungsänderungseinheit 15 einen Zeitpunkt zum Einschalten der Energiequelle der Klimaanlage 3 festlegt, wobei ein Flussdiagramm aus 2 und Diagramme aus 3 und 4 verwendet werden.
Phase A1: Erfassen von Informationen auf der Seite der Betriebsanlage 1, das heißt ein Betriebsmustererfassungsschritt und ein Tem peraturinformationserfassungsschritt.
Als Informationen auf der Seite der Betriebsanlage 1 werden die aktuelle Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage 1, die Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage 1 sowie ein Ein-/Ausschalten und die Solltemperatur der Klimaanlage 3 erfasst. Als Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage 1 wird ein aktueller Wert verwendet, der mit dem in der Betriebsanlage 1 angeordneten Raumtemperatursensor 5 gemessen wird. Während die Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage 1 mit dem Außenlufttemperatursensor 6 in Ausführungsform 1 gemessen wird, können Außendaten, wie beispielsweise meteorologische Daten, verwendet werden. Darüber hinaus kann nicht nur der aktuelle Wert, sondern bei Bedarf auch ein Prognosewert einer zukünftigen Änderung verwendet werden. Für die Informationen über das Ein- und Ausschalten und die Solltemperatur der Klimaanlage 3 werden bei Bedarf nicht nur die aktuellen Informationen, sondern auch Informationen über zukünftige Einstellinhalte aus dem Zeitplan der Klimaanlage 3 verwendet.
Phase A2: Erfassen von Informationen auf der Seite der Werkzeugmaschine 2, das heißt ein Schneidbedingungserfassungsschritt.
Als Informationen auf der Seite der Werkzeugmaschine 2 werden die aktuelle Maschinenkörpertemperatur, der Bearbeitungsplan und der akzeptable Wert der Genauigkeitsänderung, der eine akzeptable Genauigkeitsänderung darstellt, erfasst. Die Informationen über den Bearbeitungsplan und die akzeptable Genauigkeitsänderung werden beispielsweise, wie in 4 dargestellt, in der Werkzeugmaschine 2 voreingestellt. Zunächst werden für die Bearbeitungsprogramme, die nach den zu bearbeitenden Werkstücktypen und den Bearbeitungsphasen, wie zum Beispiel der Grob- und Fertigbearbeitung, erstellt wurden, die dafür erforderlichen Bearbeitungsgenauigkeiten eingestellt. Außerdem wird durch die Einstellung in der Werkzeugmaschine 2, in welchem Zeitfenster eine Ausführung jedes Bearbeitungsprogramms geplant ist, die zulässige Genauigkeitsänderung der Werkzeugmaschine 2 in jedem Zeitfenster festgelegt. In dem in 4 dargestellten Beispiel wird die zulässige Genauigkeitsänderung von 9:00 bis 13:00 Uhr am Montag auf 50 µm für die Durchführung der Grobbearbeitung und die zulässige Genauigkeitsänderung von 13:00 bis 19:00 Uhr auf 10 µm für die Durchführung der Fertigbearbeitung eingestellt.
Phase A3: Es wird angenommen, dass der aktuelle Zeitpunkt ein Einschaltzeitpunkt oder ein Zeitpunkt zur Änderung der Solltemperatur der Klimaanlage 3 ist. Anschließend wird der Einschaltzeitpunkt zwischen dem aktuellen Zeitpunkt und dem Bearbeitungsende geändert, um die Berechnungen der Phasen A4 bis A7 durchzuführen, und der Einfluss einer thermischen Verschiebung auf die Bearbeitungsgenauigkeit wird vorhergesagt.
Phase A4: Vorhersagen der Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage 1 in Verbindung mit dem Ein-/Ausschalten und der Einstelländerung der Klimaanlage 3.
Die Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage 1 bei ausgeschalteter Klimaanlage 3 wird vorhergesagt. Wenn die Klimaanlage 3 ausgeschaltet ist, wird eine Raumtemperaturänderung: θ_in innerhalb der Betriebsanlage 1 durch eine Verzögerungsänderung erster Ordnung ausgedrückt, wobei eine Lufttemperatur: θ_out außerhalb der Betriebsanlage 1 als Eingang verwendet wird, wie in der folgenden Formel 1 dargestellt. Formel 1 ist ein Beispiel für eine Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel (wenn die Klimaanlage ausgeschaltet ist) der Offenbarung. $θ_{i n} (n) = θ_{i n} (n - 1) + \frac{Δ t}{Δ t + T_{o f f}} {θ_{o u t} (n) - θ_{i n} (n - 1)}$

θ_in(n): Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage, wobei n = 0 eine aktuelle Temperatur ist (gemessener Wert)
θ_out(n): Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage
T_off. Zeitkonstante der Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage, wenn die Klimaanlage ausgeschaltet ist
Δt: Berechnungszyklus

Wenn hingegen die Klimaanlage 3 eingeschaltet ist, wird die Raumtemperatur θ_in in der Betriebsanlage 1 durch eine Verzögerungsänderung erster Ordnung ausgedrückt, bei der eine Solltemperatur θc der Klimaanlage 3 als Eingabe verwendet wird, wie in der folgenden Formel 2 angegeben. Formel 2 ist ein Beispiel für eine Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel (bei eingeschalteter Klimaanlage) im Sinne der Offenbarung. $θ_{i n} (n) = θ_{i n} (n - 1) + \frac{Δ t}{Δ t + T_{o n}} {θ_{c} (n) - θ_{i n} (n - 1)}$
θ_in(n): Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage, wobei n = 0 eine aktuelle Temperatur ist (gemessener Wert)
θ_c(n): Solltemperatur der Klimaanlage
T_on: Zeitkonstante der Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage, wenn die Klimaanlage eingeschaltet ist
Δt: Berechnungszyklus
In Formel 1 und Formel 2 wird das Nachlaufvermögen der Raumtemperaturänderung für eine Eingangstemperatur durch die Werte der Zeitkonstanten T_off und T_on ausgedrückt. Je kleiner der Wert der Zeitkonstante ist, desto schneller ist die Änderung. Da sich die Raumtemperatur bei eingeschalteter Klimaanlage 3 in der Regel schnell ändert, ist T_off viel größer als T_on. Darüber hinaus variieren die Werte in Abhängigkeit von der Größe eines Raums innerhalb der Betriebsanlage 1, den Wärmedämmeigenschaften der Betriebsanlage 1, der Leistung der Klimaanlage 3 und dergleichen. Solange die Werte im Voraus bekannt sind, kann die Raumtemperaturänderung vorhergesagt werden.
Wenn die Klimaanlage 3 eingeschaltet ist, wird auch berücksichtigt, dass die Raumtemperaturänderung von der Außenlufttemperatur beeinflusst wird. Um dies zu berücksichtigen, wird ein vorhergesagter Wert der Lufttemperaturänderung angenommen, und der Wert der Zeitkonstante T_on wird basierend auf dem vorhergesagten Wert modifiziert. Wenn zum Beispiel die Änderung der Heizungsnutzung im Winter vorhergesagt wird, wird ein Verfahren zum Modifizieren des Wertes in Betracht gezogen, so dass sich die Zeitkonstante T_on erhöht, da die Raumtemperatur umso stärker ansteigt, je niedriger die Außenlufttemperatur ist. In Ausführungsform 1 werden zwar Formel 1 und Formel 2 für die Vorhersage verwendet, doch kann auch eine andere Formel für die Vorhersage basierend auf einem Messergebnis verwendet werden.
Phase A5: Vorhersagen des Energieverbrauchs der Klimaanlage 3. Der Energieverbrauch kann zum Beispiel durch die folgende Formel 3 angenähert werden. Der erste Term der Formel 3 ist ein Energieverbrauch, der erforderlich ist, wenn die Klimaanlage 3 gestartet wird, und der zweite Term ist ein Energieverbrauch, der erforderlich ist, um die Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage 1 auf einer konstanten Temperatur zu halten, wenn die Raumtemperatur dem Einfluss der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage 1 ausgesetzt ist. $P = c_{1} (θ_{c} - θ_{i n 0}) + \int c_{2} (θ_{c} - θ_{o u t} (t)) d t$
θ_in0: Ausgangswert der Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage
θ_c: Solltemperatur der Klimaanlage
θ_out(t):Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage
c₁, c₂: Konstanten
Phase A6: Vorhersagen der Maschinenkörpertemperaturänderung und der thermischen Verschiebung der Werkzeugmaschine 2 nach dem Einschalten der Energiequelle der Klimaanlage 3. Wenn sich die Raumtemperatur in der Umgebung, in der die Werkzeugmaschine 2 platziert ist, ändert, ändert sich die Maschinenkörpertemperatur mit einer Verzögerung gegenüber der Raumtemperaturänderung. Die Maschinenkörpertemperaturänderung zu diesem Zeitpunkt kann durch eine Verzögerungsantwort erster Ordnung ausgedrückt werden, bei der die Raumtemperaturänderung als Eingangsgröße verwendet wird. Die Antwort kann durch sukzessive Berechnung unter Verwendung einer Differenzgleichung, wie in der folgenden Formel 4 ausgedrückt, erhalten werden. Formel 4 ist ein Beispiel für eine Maschinenkörpertemperaturänderungsabschätzungsformel im Sinne der Offenbarung. $θ_{m, i} (n) = θ_{m, i} (n - 1) + \frac{Δ t}{Δ t + Τ_{m, i}} {θ_{c} (n) + θ_{m, i} (n - 1)}$
i=1,2, ..., N
θ_in(n): Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage, wobei n=0 eine aktuelle Temperatur ist (gemessener Wert)
θ_m,i(n): Maschinenkörpertemperatur der Werkzeugmaschine, wobei n=0 eine aktuelle Temperatur, das heißt, ein gemessener Wert, ist.
T_m,i: Zeitkonstante der Maschinenkörpertemperaturänderung in Bezug auf die Raumtemperaturänderung
Δt: Berechnungszyklus
(i is ein die Temperatursensorposition repräsentierender Index)
Die Berechnung der Formel 4 wird für jede Werkzeugmaschine 2 und jede Temperaturmessstelle durchgeführt, um die Maschinenkörpertemperaturänderung für jedes Teil abzuschätzen, wenn die durch Formel 1 und Formel 2 vorhergesagten Raumtemperaturänderungen auftreten. Außerdem wird aus den abgeschätzten Maschinenkörpertemperaturänderungen der Werkzeugmaschine 2 die Genauigkeitsänderung aufgrund der thermischen Verschiebung der Werkzeugmaschine 2 vorhergesagt. Die Genauigkeitsänderung kann durch eine Funktion der Maschinenkörpertemperatur ausgedrückt werden, wie in der folgenden Formel 5 angegeben. Nachfolgend wird die Funktion als Genauigkeitsänderungsfunktion der Werkzeugmaschine 2 bezeichnet. Welche Art von Funktion die Genauigkeitsänderungsfunktion sein sollte, wird im Voraus basierend auf einem Experiment und einer Analyse entschieden. $Δ X_{m} = F (θ_{m,1}, θ_{m,2}, \dots, θ_{m, N})$
ΔX_m: Genauigkeitsänderungsfunktion der Werkzeugmaschine
Insbesondere kann die Genauigkeitsänderungsfunktion durch eine lineare Formel für die Temperatur jedes Teils der Werkzeugmaschine 2 ausgedrückt werden, zum Beispiel wie in der folgenden Formel 6. $Δ X_{m} = k_{0} + k_{1} θ_{m,1} + k_{2} θ_{m,2} + \dots + k_{N} θ_{m, N}$
k₀, k₁, k₂, ..., k_N: Konstanten
_N: Anzahl gemessener oder abgeschätzter Temperaturen
Durch dieses Verfahren wird die thermische Verschiebung der Werkzeugmaschine 2 abgeschätzt, indem Temperatursensoren an einer Vielzahl von Strukturen der Werkzeugmaschine 2, wie beispielsweise einem Bett, einem Ständer und einer Hauptspindel, angebracht werden, die Temperaturen der Strukturen mit voreingestellten Anteilskonstanten multipliziert und diese addiert werden. Die Anteilskonstante kann identifiziert werden, indem eine Beziehung zwischen der Temperatur und der thermischen Verschiebung durch eine FEM-Analyse oder eine tatsächliche Messung ermittelt wird.
In Ausführungsform 1 wird die Temperaturänderung des Maschinenkörpers zwar unter Verwendung der aktuellen Temperaturinformationen durch Installation der Maschinenkörpertemperatursensoren 4 an der Werkzeugmaschine 2 vorhergesagt, aber ein Maschinenkörpertemperatursensor wird nicht unbedingt installiert, um die Genauigkeitsänderung einer Werkzeugmaschine vorherzusagen. Außerdem kann als Genauigkeitsänderungsfunktion der Werkzeugmaschine eine andere Formel als die in Formel 6 dargestellte lineare Formel in Betracht gezogen werden. Außerdem kann eine andere Variable als die Maschinenkörpertemperatur verwendet werden, zum Beispiel eine Variation der Raumtemperatur um die Maschine herum.
Phase A7: Vorhersagen der Genauigkeitsänderung der Werkzeugmaschine 2 während einer Werkstückbearbeitung. Für die in Phase A6 erhaltene Genauigkeitsänderungsfunktion der Werkzeugmaschine 2 kann durch Berechnen einer Spanne der Änderung in dem Zeitfenster, das dem in Phase A2 festgelegten Bearbeitungsplan entspricht, die Genauigkeitsänderung der Werkzeugmaschine 2 während jeder Werkstückbearbeitung vorhergesagt und abgeschätzt werden, wie in der folgenden Formel 7 ausgedrückt. Die Formeln 5 bis 7 sind ein Beispiel für eine thermische Verschiebungsabschätzungsformel der Offenbarung, und die in Formel 7 erhaltene Genauigkeitsänderung ist ein Beispiel für einen Änderungsbetrag der thermischen Verschiebung, der ein Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit ist, während der Schneidzeit. $Δ X_{w} = \begin{matrix} m a x \\ t_{w s t a r t} \leq t \leq t_{w e n d} \end{matrix} (Δ X_{m}) - \begin{matrix} m i n \\ t_{w s t a r t} \leq t \leq t_{w e n d} \end{matrix} (Δ X_{m})$
ΔX_w: Genauigkeitsänderung während der Werkstückbearbeitung
t_w,start: Bearbeitungsstartzeit des Werkstücks
t_w,end: Bearbeitungsbeendigungszeit des Werkstücks
Phase A8: Feststellen, ob die Berechnungen für alle Einschaltzeiten beendet sind oder nicht. Wenn die Einschaltzeit gleich der geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit wird, endet die Berechnung.
Phase A9: Wenn die Einschaltzeit bei der Bestimmung in Phase A8 nicht gleich der geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit ist, wird die angenommene Einschaltzeit der Klimaanlage 3 auf einen späteren Zeitpunkt verschoben, und die Berechnungen in Phase A4 bis Phase A7 werden wiederholt. Phase A3 bis Phase A9 werden als ein Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageschritt im Sinne der Offenlegung betrachtet.
Phase A10: Definieren eines Zeitpunkts, der eine Bedingung erfüllt, bei der die Genauigkeitsänderung während der Werkstückbearbeitung geringer ist als der akzeptable Wert der Genauigkeitsänderung, der die akzeptable Genauigkeitsänderung ist, und der bewirkt, dass der vorhergesagte Wert des Energieverbrauchs der Klimaanlage 3 als die Einschaltzeit der Klimaanlage 3 minimal wird, das heißt ein Planungsänderungsschritt.
Basierend auf dem obigen Ablauf ist in 3 ein Beispiel für die Festlegung eines Zeitpunkts zum Einschalten der Energiequelle der Klimaanlage 3 dargestellt. In dem Beispiel wird die Energiequelle der Klimaanlage 3 Freitagnacht ausgeschaltet, um die Genauigkeit der am Montag nach einer Wochenendpause durchzuführenden Bearbeitung zu gewährleisten, und es wird ermittelt, zu welchem Zeitpunkt die Klimaanlage 3 eingeschaltet werden sollte. In dieser Simulation wird zum leichteren Verständnis des Ergebnisses angenommen, dass die Solltemperatur der Klimaanlage θ_c konstant bei 20°C und die Lufttemperatur θ_οut außerhalb der Betriebsanlage 1 konstant bei 10°C liegt. Darüber hinaus werden die Berechnungen basierend auf Formel 1 und Formel 2 durchgeführt, indem die Zeitkonstante T_off der Raumtemperaturänderung bei ausgeschalteter Klimaanlage auf 360 Minuten und die Zeitkonstante T_on der Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage 1 bei eingeschalteter Klimaanlage auf 60 Minuten gesetzt wird. Diese Werte werden im Voraus durch ein Experiment und eine Berechnung ermittelt.
Wenn die Klimaanlage 3 am Freitagabend ausgeschaltet wird, sinkt die Raumtemperatur θ_in der Betriebsanlage 1 allmählich durch den Einfluss der Außenlufttemperatur. Mit einer Verzögerung von der Raumtemperaturänderung nehmen die Maschinenkörpertemperaturen θ_m,1, θ_m,2, θ_m,3 an den jeweiligen Teilen ab. Da ein Verzögerungsgrad gegenüber der Raumtemperaturänderung je nach den Teilen unterschiedlich ist und der Unterschied des Verzögerungsgrades einen Temperaturunterschied in der Maschine verursacht, tritt die thermische Verschiebung auf. Der Grad der Verzögerung kann durch die in Formel 4 angegebene Zeitkonstante ausgedrückt werden. In dem Beispiel von 3 werden die Zeitkonstanten T_m,1, T_m,2 und T_m,3 der Maschinenkörpertemperaturänderung auf 240 Minuten, 180 Minuten bzw. 120 Minuten gesetzt, wobei die Berechnung auf Formel 4 basierend durchgeführt wird. Die Werte der Zeitkonstanten der Maschinenkörpertemperaturänderung werden ebenfalls im Voraus durch ein Experiment und eine Berechnung ermittelt.
Andererseits steigt beim Einschalten der Energiequelle der Klimaanlage 3 zunächst die Raumtemperatur θ_in innerhalb der Betriebsanlage 1 an, um sich der Solltemperatur anzunähern, und die Maschinenkörpertemperaturen θ_m,1, θ_m,2, θ_m,3 steigen mit einer Verzögerung an. Problematisch ist dabei, dass selbst wenn die Raumtemperaturänderung auf die ursprüngliche Temperatur zurückgeht und konstant wird, die Maschinenkörpertemperaturänderung anhält und die Bearbeitungsgenauigkeit in einigen Fällen instabil wird. Daher muss die Energiequelle der Klimaanlage 3 frühzeitig eingeschaltet werden, bevor die Bearbeitung durchgeführt wird. Außerdem wird der Energieverbrauch der Klimaanlage 3 zwar nach Formel 3 berechnet, aber im Beispiel beträgt die Raumtemperatur beim Einschalten der Energiequelle der Klimaanlage 3 10°C, und der Energieverbrauch beim Start ist unabhängig von der Einschaltzeit konstant. Da davon ausgegangen wird, dass die Außenlufttemperatur konstant bei 10°C liegt, wird der Energieverbrauch der Klimaanlage 3 entsprechend einer Zeitspanne, in der die Energiequelle eingeschaltet bleibt, als lang berechnet. Daher kann die Einschaltzeit in einem Bereich, in dem die Bearbeitungsgenauigkeit eingehalten werden kann, so lange wie möglich verzögert werden.
In dem Beispiel von 4 wird die akzeptable Genauigkeitsänderung von 9:00 bis 13:00 Uhr am Montag auf 50 µm festgelegt, um die Grobbearbeitung durchzuführen, und die akzeptable Genauigkeitsänderung von 13:00 bis 19:00 Uhr wird auf 10 µm festgelegt, um die Fertigbearbeitung durchzuführen. Zusätzlich wird in dem Beispiel die Genauigkeitsänderungsfunktion ΔX_m der Werkzeugmaschine 2 durch die folgende Formel 8 unter Verwendung der Maschinenkörpertemperaturen an drei Punkten berechnet. $Δ X_{m} = 10 \times θ_{m,1} + 5 \times θ_{m,2} - 15 \times θ_{m,3}$
Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Werkstückgenauigkeitsänderung ΔX_w gemäß dem Verfahren des Flussdiagramms in 2 berechnet wird, kann man sehen, dass die Genauigkeitsänderung sowohl für die Grobbearbeitung als auch für die Fertigbearbeitung innerhalb der akzeptablen Genauigkeitsänderung liegt, wenn die Energiequelle der Klimaanlage 3 am Montag um 3:00 Uhr morgens eingeschaltet wird. Indem die Energiequelle der Klimaanlage 3 so eingestellt wird, dass sie auf der Grundlage des Bestimmungsergebnisses automatisch eingeschaltet wird, wird die Klimaanlage 3 in der Betriebsanlage 1 automatisch um 3:00 Uhr morgens vor Arbeitsbeginn am Montag gestartet, und die Bearbeitung kann nach Arbeitsbeginn in einem Zustand begonnen werden, in dem die Temperaturänderung der Maschine stabilisiert ist.
Während die Genauigkeitsänderungsfunktion in Formel 5 unter der Annahme ermittelt wird, dass sie einfach proportional zur Maschinenkörpertemperatur an einer bestimmten Position ist, kann die Genauigkeitsänderungsfunktion beliebig festgelegt werden. Zum Beispiel kann eine Formel für Variationen der Raumtemperaturen und der Maschinenkörpertemperaturen an einer Vielzahl von Punkten, ein Differenzwert der Temperaturänderung oder dergleichen in Betracht gezogen werden.
Somit umfasst die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung 10 der Werkzeugmaschine 2 der vorstehenden Ausführungsform 1 die Klimaanlagenarbeitsmustereinstelleinheit 11, die Schneidbedingungseinstelleinheit 12, den Raumtemperatursensor 5 und den Außenlufttemperatursensor 6 sowie die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 und führt das vorstehende Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren durch. Die Klimaanlagenarbeitsmustereinstelleinheit 11 stellt das Betriebsmuster der Klimaanlage 3 ein. Die Schneidbedingungseinstelleinheit 12 stellt die geplante Bearbeitungsstartzeit und die geplante Bearbeitungsbeendigungszeit durch die Werkzeugmaschine 2 ein. Der Raumtemperatursensor 5 und der Außenlufttemperatursensor 6 erfassen die durch die Klimaanlage 3 bedingte Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage 1 und die Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage 1. Die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 sagt den Einflussbetrag der Klimaanlage 3 auf die Bearbeitungsgenauigkeit auf der Grundlage des Betriebsmusters der Klimaanlage 3, das von der Klimaanlagenarbeitsmustereinstelleinheit 11 erfasst wird, der geplanten Bearbeitungsstartzeit und der geplanten Bearbeitungsendzeit, die von der Schneidbedingungseinstelleinheit 12 erfasst werden, der Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage 1 und der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage 1, die von dem Raumtemperatursensor 5 und dem Außenlufttemperatursensor 6 erfasst werden, und der Solltemperatur der Klimaanlage 3, die von der Klimaanlagenarbeitsmustereinstelleinheit 11 erfasst wird, voraus.
Mit der Konfiguration kann anhand der Informationen, wie dem Betriebsmuster der Klimaanlage 3, der geplanten Bearbeitungsstartzeit und der geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit sowie der Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage 1, der Einfluss der Klimaanlage 3 auf die Bearbeitungsgenauigkeit quantitativ vorhergesagt werden.
Insbesondere ist ferner die Planungsänderungseinheit 15 vorgesehen, die das von der Klimaanlagenarbeitsmustereinstelleinheit 11 eingestellte Betriebsmuster der Klimaanlage 3 basierend auf dem vorhergesagten Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit ändert. Daher kann das Betriebsmuster der Klimaanlage 3 entsprechend dem vorhergesagten Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit angemessen und einfach geändert werden, um die Bearbeitungsgenauigkeit zu wahren.
Darüber hinaus ändert die Planungsänderungseinheit 15 das Betriebsmuster der Klimaanlage 3 basierend auf dem Vergleich zwischen dem Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit, der von der Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 vorhergesagt wird, und dem voreingestellten akzeptablen Wert der Genauigkeitsänderung während der Schneidzeit, der von der Schneidbedingungseinstelleinheit 12 erfasst wird. Daher kann die Bearbeitungsgenauigkeit sichergestellt werden, indem die Temperatur der Maschine vor dem Bearbeitungsstart stabilisiert wird, beispielsweise indem die Klimaanlage 3 im Voraus in Betrieb genommen wird, wenn die Bearbeitung, die eine hohe Genauigkeit erfordert, geplant ist. In diesem Fall, wenn die Bearbeitung, die eine hohe Genauigkeit erfordert, nicht geplant ist, kann Energie gespart werden, indem die Klimaanlage 3 ausgeschaltet oder eine Spanne der Solltemperatur erweitert wird.
Darüber hinaus prognostiziert die Planungsänderungseinheit 15 den Energieverbrauch der Klimaanlage 3, der der Verbrauch der Energie ist, anhand der Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage 1, der Solltemperatur der Klimaanlage 3 und der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage 1. Dann ändert die Planungsänderungseinheit 15 das Betriebsmuster der Klimaanlage 3 so, dass die Bedingung, bei der der Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit kleiner ist als der akzeptable Wert der Genauigkeitsänderung, erfüllt ist und der vorhergesagte Wert des Energieverbrauchs der Klimaanlage 3 minimal wird. Daher kann die Planungsänderungseinheit 15 das Betriebsmuster der Klimaanlage 3 so festlegen, dass die geforderte Genauigkeit erfüllt wird und gleichzeitig Energie eingespart wird.
Die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 schätzt die Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage 1 während der von der Schneidbedingungseinstelleinheit 12 erfassten Schneidzeit durch die voreingestellte Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel ab, basierend auf der aktuellen Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage 1, die mit dem Raumtemperatursensor 5 gemessen wird, und der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage 1. Darüber hinaus schätzt die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 die Maschinenkörpertemperaturänderung der Werkzeugmaschine 2 durch die voreingestellte Maschinenkörpertemperaturänderungsabschätzungsformel basierend auf der abgeschätzten Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage 1 ab und schätzt die thermische Verschiebung der Werkzeugmaschine 2 durch die voreingestellte thermische Verschiebungsabschätzungsformel basierend auf der vorhergesagten Maschinenkörpertemperaturänderung der Werkzeugmaschine 2 ab. Dann ermittelt die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 den Änderungsbetrag der thermischen Verschiebung während der Bearbeitungszeit als den Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit.
Das heißt, der Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit wird ermittelt, indem die Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage 1 durch die Klimaanlage 3 durch die Berechnung unter Verwendung eines physikalischen Modells abgeschätzt wird, die Maschinenkörpertemperaturänderung der Werkzeugmaschine 2 basierend auf der Raumtemperaturänderung abgeschätzt wird und ferner die thermische Verschiebung der Werkzeugmaschine 2 basierend auf der Maschinenkörpertemperaturänderung abgeschätzt wird. Daher kann der Einfluss auf die tatsächliche Genauigkeit des Werkstücks genau abgeschätzt werden.
Insbesondere schätzt die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 beim Abschätzen der Raumtemperaturänderung durch die Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel die Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage 1 unter Verwendung der Solltemperatur der Klimaanlage 3 als eine Eingabe, wenn die Energiequelle der Klimaanlage 3 eingeschaltet ist, und unter Verwendung der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage 1 als eine Eingabe, wenn die Energiequelle der Klimaanlage 3 ausgeschaltet ist, ab. Daher kann die Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage 1 mit Genauigkeit vorhergesagt werden.
Ausführungsform 2 der Offenbarung wird im Folgenden beschrieben. In der vorstehenden Ausführungsform 1 wurde das Verfahren beschrieben, bei dem der Bearbeitungszeitplan vorgegeben ist und die Energiequelle der Klimaanlage 3 im Voraus eingeschaltet wird, um die erforderliche Genauigkeit basierend auf dem Bearbeitungszeitplan sicherzustellen. Andererseits kann es einen Fall geben, in dem eine Zeit zum Einschalten der Energiequelle der Klimaanlage 3 bereits bestimmt ist und die geplante Bearbeitungsstartzeit in Bezug auf diese Zeit bestimmt wird. In diesem Fall muss nur noch eine Zeitspanne ermittelt werden, die erforderlich ist, bis sich die Raumtemperatur stabilisiert hat und die erforderliche Genauigkeit gewährleistet werden kann. Im Folgenden wird ein konkretes Beispiel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Offenbarung beschrieben. Da jedoch die Konfiguration der Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung 10 die gleiche ist wie die der obigen Ausführungsform 1, wird ein Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren, das einen anderen Prozess aufweist, basierend auf dem Flussdiagramm von 5 beschrieben.
Phase B1: Erfassen der aktuellen Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage 1, der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage 1 und des Ein-/Ausschaltens und der Solltemperatur der Klimaanlage 3 als die Informationen auf der Seite der Betriebsanlage 1, das heißt ein Temperaturregulierungsbetriebsmustererfassungsschritt und ein Temperaturinformationserfassungsschritt. Der Prozess ist derselbe wie der in Phase A1 von 2 beschriebene.
Phase B2: Erfassen von Informationen über die aktuelle Maschinenkörpertemperatur, den Bearbeitungszeitplan und die akzeptable Genauigkeitsänderung als Informationen auf der Seite der Werkzeugmaschine 2, das heißt ein Schneidbedingungserfassungsschritt. Für den Bearbeitungszeitplan ist die erforderliche Schneidzeit ein fester Wert, da sie in Abhängigkeit von der Bearbeitung festgelegt wird. Die geplante Bearbeitungsstartzeit ist jedoch zu diesem Zeitpunkt noch unbestimmt und wird erst nach Durchführung der nachfolgenden Phase B6 festgelegt.
Phase B3: Festlegen eines Zeitpunkts für das Einschalten der Energiequelle oder die Änderung der Solltemperatur des Klimageräts 3.
Phase B4: Vorhersagen der Raumtemperaturänderung in der Betriebsanlage 1 in Verbindung mit dem Ein-/Ausschalten des Klimageräts 3 und der Einstelländerung. Die Berechnungsmethode ist die gleiche wie in Phase A4.
Phase B5: Vorhersagen der Maschinenkörpertemperaturänderung und der thermischen Verschiebung der Werkzeugmaschine 2 nach dem Einschalten der Energiequelle des Klimagerätes 3. Die Berechnungsmethode ist die gleiche wie in Phase A6.
Phase B6: Vorhersagen der Genauigkeitsänderung während der Bearbeitung des Werkstücks, wenn die geplante Bearbeitungsstartzeit des Werkstücks geändert wird.
Die für die Bearbeitung des Werkstücks erforderliche Zeit ist konstant. Wenn also die Bearbeitungsstartzeit T_w,start des Werkstücks auf eine spätere Zeit verschoben wird, verschiebt sich auch die Bearbeitungsbeendigungszeit T_w,end des Werkstücks auf eine spätere Zeit. In Formel 4 wird die Genauigkeitsänderung während der Werkstückbearbeitung ΔX_w bei Änderung von T_w,start und T_w,end ermittelt. Die Phasen B3 bis B6 werden zum Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageschritt im Sinne der Offenbarung.
Phase B7: Anzeigen der geplanten Bearbeitungsstartzeit, die die Bedingung erfüllt, dass die Genauigkeitsänderung während der Werkstückbearbeitung kleiner ist als der akzeptable Wert der Genauigkeitsänderung als Ergebnis des Prozesses der Phase B6, nämlich des Planungsänderungsschritts.
Unter den in 3 und 4 dargestellten Bedingungen ist zu erkennen, dass es nach dem Einschalten der Energiequelle der Klimaanlage 3 10 Stunden dauert, bis die Temperaturänderung der Werkzeugmaschine 2 stabilisiert ist und die Fertigbearbeitung durchgeführt werden kann. Wenn dieser Zeitraum auf einem Betriebsbildschirm oder dergleichen der Werkzeugmaschine 2 als Stabilisierungszeitraum für die Bearbeitungsgenauigkeit angezeigt wird, kann ein Bediener den Bearbeitungszeitplan so festlegen, dass er die Fertigbearbeitung durchführt, nachdem die Temperaturänderung der Werkzeugmaschine 2 stabilisiert ist.
Mit der Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung 10 und dem Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren der vorstehenden Ausführungsform 2 wird somit durch die Verwendung von Informationen wie dem Betriebsmuster der Klimaanlage 3, der geplanten Bearbeitungsstartzeit und der geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit sowie der Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage 1 sichergestellt, dass der Einfluss der Klimaanlage 3 auf die Bearbeitungsgenauigkeit quantitativ vorhergesagt werden kann.
Insbesondere ist ferner die Planungsänderungseinheit 15 vorgesehen, die die von der Schneidbedingungseinstelleinheit 12 festgelegte geplante Bearbeitungsstartzeit basierend auf dem vorhergesagten Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit ändert. Daher kann der Bearbeitungszeitplan entsprechend dem vorhergesagten Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit angemessen und einfach geändert werden, um die Bearbeitungsgenauigkeit beizubehalten.
Darüber hinaus ändert die Planungsänderungseinheit 15 die geplante Bearbeitungsstartzeit so, dass der Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit, der von der Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit 14 vorhergesagt wird, kleiner wird als der voreingestellte akzeptable Wert der Genauigkeitsänderung während der von der Schneidbedingungseinstelleinheit 12 erfassten Schneidzeit. Daher kann der Bearbeitungszeitplan unter Berücksichtigung des Einflusses auf die Bearbeitungsgenauigkeit erstellt werden, indem der Zeitraum vorhergesagt wird, bis der Einflussbetrag der Klimaanlage 3 auf die Bearbeitungsgenauigkeit gleich oder kleiner als der akzeptable Wert wird. Dies ist effektiv, wenn das Betriebsmuster der Klimaanlage 3 vorgegeben ist.
Im Folgenden wird ein Modifikationsbeispiel beschrieben, das Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 gemein ist.
Während die Zeitkonstanten T_on, T_off, T_m,i jeweils in der vorstehenden Formel 1, Formel 2 und Formel 4 zur Vorhersage der Temperaturänderung verwendet werden, müssen diese Werte im Voraus identifiziert werden, um die Vorhersage durchzuführen. In Betracht kommen ein Verfahren, bei dem die Größe einer Betriebsanlage 1, das Volumen von Maschinenstrukturen, physikalische Eigenschaftswerte von Materialien und dergleichen berechnet werden, und ein Verfahren, bei dem die Werte auf der Grundlage eines tatsächlichen Messergebnisses ermittelt werden. Es ist nur notwendig, die Werte der Zeitkonstanten T_on, T_off, T_m,i mit einer bekannten Parametersuchmethode so zu bestimmen, dass die Fehler zwischen dem tatsächlichen Messergebnis und dem Vorhersageergebnis klein werden. Indem man das abgeschätzte Ergebnis mit dem tatsächlichen Messergebnis vergleicht, um die Abschätzungsformel zu modifizieren, kann somit die Genauigkeit der Vorhersage verbessert werden.
Darüber hinaus kann bei der Verwendung der Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung 10 die Genauigkeit der Vorhersage weiter verbessert werden, wenn ein Parameter identifiziert und aktualisiert werden kann, indem die Informationen über die tatsächlich mit dem Raumtemperatursensor 5 innerhalb der Betriebsanlage 1 und dem Maschinenkörpertemperatursensor 4 der Werkzeugmaschine 2 gemessenen Temperaturen verwendet werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen 1, 2 werden unter Verwendung der Formeln, die auf dem physikalischen Modell basieren, wie in Formel 1 bis Formel 5 angegeben, die Raumtemperaturänderung, die Temperaturänderung der Werkzeugmaschine 2 und die thermische Verschiebung der Werkzeugmaschine 2 in dieser Reihenfolge berechnet, um den Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit zu ermitteln. Wenn der Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit ermittelt wird, muss die auf einer theoretischen Formel basierende Berechnung jedoch nicht unbedingt durchgeführt werden. Zum Beispiel kann unter Verwendung einer Methode des maschinellen Lernens ein Modell erstellt werden, das den Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit berechnet, indem die Schneidzeit, Temperaturinformationen und dergleichen als Eingaben verwendet werden.
Während die Planungsänderungseinheit in den vorstehenden Ausführungsformen 1, 2 entweder das Betriebsmuster der Klimaanlage oder die geplante Bearbeitungsstartzeit auf der Grundlage des Einflussbetrages auf die Bearbeitungsgenauigkeit ändert, kann die Planungsänderungseinheit außerdem beide ändern.
Die Anzahl und die Anordnungen einer Werkzeugmaschine, einer Klimaanlage und der jeweiligen Temperatursensoren sind nicht auf die in den vorstehenden Ausführungsformen 1, 2 genannten beschränkt.
Als Temperaturregulierungseinheit ist zusätzlich zu der in den vorstehenden Ausführungsformen 1, 2 dargestellten Klimaanlage eine Temperaturregulierungsvorrichtung enthalten, die direkt an einem Maschinenkörper einer Werkzeugmaschine installiert ist, um eine Temperaturregulierung durchzuführen, wie beispielsweise ein Ölmantel, der ein Kühlkanal ist und an einem Ständer angeordnet ist. In diesem Fall ist die erfasste Einflusstemperatur eine Temperatur eines Kühlmittels, und die Zeitkonstante der Maschinenkörpertemperaturänderung ist ein Wert, wenn der Ölmantel verwendet wird. Die „Temperaturregulierung“ umfasst nicht nur eine Kühlung, sondern auch eine Erwärmung.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass alle in der Beschreibung und/oder in den Ansprüchen offenbarten Merkmale zum Zwecke der ursprünglichen Offenbarung sowie zum Zwecke der Einschränkung der beanspruchten Erfindung unabhängig von der Zusammensetzung der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen getrennt und unabhängig voneinander offenbart werden sollen. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass alle Wertebereiche oder Angaben von Gruppen von Einheiten sowohl zum Zwecke der ursprünglichen Offenbarung als auch zum Zwecke der Einschränkung der beanspruchten Erfindung alle möglichen Zwischenwerte oder Zwischeneinheiten, insbesondere als Grenzen von Wertebereichen, offenbaren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5912756 [0005, 0007]
JP 59183340 U1 [0006, 0007]

Claims

Eine Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung (10) für eine Werkzeugmaschine (2), wobei die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung (10) einen Einfluss auf eine Bearbeitungsgenauigkeit in einer Betriebsanlage (1), in der die Werkzeugmaschine (2) installiert ist, vorhersagt und diagnostiziert, wenn eine Maschinenkörpertemperatur der Werkzeugmaschine (2) durch eine Temperaturregulierungseinheit, die die Maschinenkörpertemperatur beeinflusst, geändert wird, wobei die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung umfasst: eine Temperaturregulierungsbetriebsmustereinstelleinheit (11), die ein Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit einstellt; eine Schneidbedingungseinstelleinheit (12), die zumindest eine geplante Bearbeitungsstartzeit und eine geplante Bearbeitungsbeendigungszeit durch die Werkzeugmaschine (2) einstellt; eine Temperaturinformationserfassungseinheit (5, 6), die eine Einflusstemperatur der Temperaturregulierungseinheit auf die Maschinenkörpertemperatur und/oder eine Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage (1) erfasst; und eine Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit (14), die einen Einflussbetrag der Temperaturregulierungseinheit auf die Bearbeitungsgenauigkeit basierend auf dem von der Temperaturregulierungsbetriebsmustereinstelleinheit (11) erfassten Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit, der von der Schneidbedingungseinstelleinheit (12) erfassten geplanten Bearbeitungsstartzeit und der geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit, und zumindest einer der Einflusstemperatur und/oder der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage (1), die von der Temperaturinformationserfassungseinheit (5, 6) erfasst werden, und einer Solltemperatur der Temperaturregulierungseinheit, die von der Temperaturregulierungsbetriebsmustereinstelleinheit (11) erfasst wird, vorhersagt.
Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung (10) für eine Werkzeugmaschine (2) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Planungsänderungseinheit (15), die das Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit, das durch die Temperaturregulierungsbetriebsmustereinstelleinheit (11) eingestellt wird, und/oder die geplante Bearbeitungsstartzeit, die durch die Schneidbedingungseinstelleinheit (12) eingestellt wird, basierend auf dem vorhergesagten Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit ändert.
Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung (10) für eine Werkzeugmaschine (2) nach Anspruch 2, wobei die Planungsänderungseinheit (15) das Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit basierend auf einem Vergleich zwischen dem von der Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit (14) vorhergesagten Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit und einem von der Schneidbedingungseinstelleinheit (12) erfassten voreingestellten akzeptablen Wert des Einflussbetrags während einer Schneidzeit ändert.
Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung (10) für eine Werkzeugmaschine (2) nach Anspruch 3, wobei die Planungsänderungseinheit (15): einen Energieverbrauch der Temperaturregulierungseinheit unter Verwendung der Einflusstemperatur, der Solltemperatur der Temperaturregulierungseinheit und der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage (1) vorhersagt; und das Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit so ändert, dass eine Bedingung, bei der der Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit kleiner als der akzeptable Wert ist, erfüllt wird und der Energieverbrauch der Temperaturregulierungseinheit minimal wird.
Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung (10) für eine Werkzeugmaschine (2) nach Anspruch 2, wobei die Planungsänderungseinheit (15) die geplante Bearbeitungsstartzeit so ändert, dass der Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit, der von der Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit (14) vorhergesagt wird, kleiner wird als der voreingestellte akzeptable Wert des Einflussbetrags während der Schneidzeit, der von der Schneidbedingungseinstelleinheit (12) erfasst wird.
Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung (10) für eine Werkzeugmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Temperaturinformationserfassungseinheit (5, 6) einen Raumtemperatursensor (5), der eine Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage (1) misst, die die Einflusstemperatur wird, und einen Außenlufttemperatursensor (6), der die Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage (1) misst, umfasst, und die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit (14) eine Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage (1) während der Schneidzeit, die von der Schneidbedingungseinstelleinheit (12) erfasst wird, durch eine voreingestellte Raumtemperaturänderungsschätzungsformel basierend auf einer aktuellen Raumtemperatur innerhalb der Betriebsanlage (1), die mit dem Raumtemperatursensor (5) gemessen wird, und der eingestellten Temperatur der Temperaturregulierungseinheit oder der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage (1) abschätzt, eine Maschinenkörpertemperaturänderung der Werkzeugmaschine (2) durch eine voreingestellte Maschinenkörpertemperaturänderungsabschätzungsformel basierend auf der abgeschätzten Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage (1) abschätzt, und eine thermische Verschiebung der Werkzeugmaschine (2) durch eine voreingestellte thermische Verschiebungsabschätzungsformel basierend auf der vorhergesagten Maschinenkörpertemperaturänderung der Werkzeugmaschine (2) abschätzt, um einen Änderungsbetrag der thermischen Verschiebung während der Schneidzeit als einen Einflussbetrag auf eine Bearbeitungsgenauigkeit zu erhalten.
Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung (10) für eine Werkzeugmaschine (2) nach Anspruch 6, wobei die Temperaturregulierungseinheit eine innerhalb der Betriebsanlage installierte Klimaanlage (3) ist, und Die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit (14) bei Abschätzung der Raumtemperaturänderung durch die Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel die Raumtemperaturänderung innerhalb der Betriebsanlage (1) unter Verwendung einer Solltemperatur der Klimaanlage (3) als eine Eingabe, wenn eine Energiequelle der Klimaanlage (3) eingeschaltet ist, und unter Verwendung der Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage (1) als eine Eingabe, wenn die Energiequelle der Klimaanlage (3) ausgeschaltet ist, abschätzt.
Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung (10) für eine Werkzeugmaschine (2) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit (14) eine mit dem Raumtemperatursensor (5) gemessene Temperatur mit der durch die Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel abgeschätzten Raumtemperaturänderung vergleicht, um die Raumtemperaturänderungsabschätzungsformel zu modifizieren.
Die Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnosevorrichtung (10) für eine Werkzeugmaschine (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, ferner umfassend einen Maschinenkörpertemperatursensor (4), der die Maschinenkörpertemperatur der Werkzeugmaschine (2) misst, wobei die Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageeinheit (14) eine mit dem Maschinenkörpertemperatursensor (4) gemessene Temperatur mit der durch die Maschinenkörpertemperaturänderungsabschätzungsformel abgeschätzten Maschinenkörpertemperatur vergleicht, um die Maschinenkörpertemperaturänderungsabschätzungsformel zu modifizieren.
Ein Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren für eine Werkzeugmaschine (2), wobei das Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren einen Einfluss auf eine Bearbeitungsgenauigkeit in einer Betriebsanlage (1), in der die Werkzeugmaschine (2) installiert ist, vorhersagt und diagnostiziert, wenn eine Maschinenkörpertemperatur der Werkzeugmaschine (2) durch eine Temperaturregulierungseinheit, die die Maschinenkörpertemperatur beeinflusst, geändert wird, wobei das Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren umfasst: einen Temperaturregulierungsbetriebsmustererfassungsschritt des Erfassens eines Betriebsmusters der Temperaturregulierungseinheit; einen Schneidbedingungserfassungsschritt des Erfassens zumindest einer geplanten Bearbeitungsstartzeit und einer geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit durch die Werkzeugmaschine (2); einen Temperaturinformationserfassungsschritt des Erfassens zumindest einer Einflusstemperatur der Temperaturregulierungseinheit auf die Maschinenkörpertemperatur und/oder einer Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage (1) und einer Solltemperatur der Temperaturregulierungseinheit; und einen Bearbeitungsgenauigkeitseinflussbetragsvorhersageschritt des Vorhersagens eines Einflussbetrags der Temperaturregulierungseinheit auf die Bearbeitungsgenauigkeit basierend auf dem erfassten Betriebsmuster der Temperaturregulierungseinheit, der erfassten geplanten Bearbeitungsstartzeit und der geplanten Bearbeitungsbeendigungszeit, und zumindest einer der erfassten Einflusstemperatur und/oder Lufttemperatur außerhalb der Betriebsanlage (1), die von der Temperaturinformationserfassungseinheit (5, 6) erfasst werden, und der Solltemperatur der Temperaturregulierungseinheit.
Das Bearbeitungsgenauigkeitsdiagnoseverfahren für eine Werkzeugmaschine (2) nach Anspruch 10, ferner umfassend einen Planungsänderungsschritt des Änderns des durch den Temperaturregulierungsbetriebsmustererfassungsschritt erfassten Betriebsmusters der Temperaturregulierungseinheit und/oder der durch den Schneidbedingungserfassungsschritt erfassten geplanten Bearbeitungsstartzeit basierend auf dem vorhergesagten Einflussbetrag auf die Bearbeitungsgenauigkeit.